最初に、型締装置の概略が説明される。� ��1に示されるように、型締装置1は、固定側� �型2aを装着する固定プラテン10と、バックプ� ��テン20と、それらの間で可動金型2bを装着し たまま移動する可動プラテン30とを備え、そ� ��固定プラテンとバックプラテンとがタイバ� ��3によって締結されている。そして、その可 動プラテンは、サーボモータ40などの電動装� ��によって型開閉され、型締ラム50を含む油� �装置によって型締めされる。型締力による� �イバー3の伸びは、型締代として後述される� ��うに、バックプラテン20の型開方向(以下後� ��とする)への移動距離として現れる。

 本発明は、このようなハイブリッド型締� ��置に採用される構成であり、その要部が図2 とともに説明される。

 本発明の型締装置1では、サーボモータ40� ��バックプラテン20に固定される。また、型� �ラム50を進退させる型締シリンダが、シリン ダ本体部51としてバックプラテン20の後方側� �端部分を構成する。そして、型締ラム50が、 そのシリンダ本体部の中で回転止め部材52に� ��って回転止めされるとともに押し込み手段5 3によって型開閉力以上の押し込み力で後方� �押圧される。

 送りねじ機構は、バックプラテン側で軸� ��されたボールねじ60と、前記可動プラテン� �に固定されたボールナット61とからなる。そ して、そのボールねじは、その軸支された位 置より後方の位置で後述する回転伝達手段70� ��介してそのサーボモータと結合される一方� ��型締めの際に前進した型締ラム50が当接す� �位置に鍔状部材62を備える。

 可動プラテン30は、バックプラテン側に� �かって突き出した作動軸31を備え、その作動 軸が、その先端部分にボールナット61と環状� ��滑り軸受32とを備え、その中心にそのボー� �ねじの進入を許容する中空穴31aを有する。� �の滑り軸受は、いわゆる無給油ブッシュあ� �いはオイレスベアリングと称される公知の� �のである。

 バックプラテン20は、その後方側に有孔� �出部分20bを含み、その有孔膨出部分20bに作� �軸31先端の滑り軸受32を摺動支持するガイド� ��20aを備える。そして、バックプラテン20は� �その有孔膨出部分20bの後端に上記の型締シ� �ンダを形成するシリンダ本体部51を備え、そ のシリンダ本体部の後端にボールねじ60の延� ��部分60aを移動可能に軸支するための規制部� ��54を備える。

 本発明の型締装置1の、より具体的な実施 例はつぎのように構成される。

 ボールねじ60の回転伝達手段70は、サーボ モータ側のプーリ71とボールねじ側のプーリ7 2、そしてそれらの間に張り渡されたタイミ� �グベルト73からなる従来公知のものである。

 ボールねじ60は、ねじ部分より後方に伸� �る延長部分60aと、そのねじ部分との境目で� �る段差部とを備える。そして、その延長部� �60aのねじ部分側に、その段差部に当接した� �態で鍔状部材62が固定される。それで、型締 ラム50によってその鍔状部材に負荷された型� ��力は、その段差部からボールねじ本体部に� ��達される。一方、ボールねじ60は、その延� �部分60aの後方側でスラスト負荷に強い従来� �知のサポート用軸受55によって軸支されると ともに、その軸支位置よりさらに後方でプー リ72を装着している。プーリ72、サポート用� �受55そして鍔状部材62は、適宜長さのスペー� ��スリーブによってそれらの取り付け位置を� ��定される。そして、それらのプーリや鍔状� ��材はキー止めされて回転止めされる。

 特に、鍔状部材62は、型締ラム側の端面62 aをその型締ラムの端面に合わせた平面に、� �してその背面62bを円錐面に形成されて、そ� �中心側の肉厚をより厚肉に構成している。� �して、その型締ラム側の端面62aが、半径方� �にある程度の幅を有する有孔円盤状に形成� �れる。また、鍔状部材62のボールねじ60に嵌� ��する内孔に形成されるキー溝は、型締ラム� ��近傍が避けられて、段差部側に配置される� ��いずれも強大な型締力に耐え得るようにす� ��ためである。なお、型締ラム50と当接する� �締ラム側端面62aは、平面に形成される代わ� �に、等間隔に溝加工された凹凸面に加工さ� �て、より滑りにくい面に形成されても良い� �

 型締ラム50は、油圧圧力を受けるピスト� �部分50aと後方に伸びるロッド部50bとからな� �。型締シリンダ51は、例えば図のように、型 締側油室51aのみを有する単動シリンダに構成 され、その型締側油室に、図示省略された作 動油の供給口を連通している。型締ラム50を� ��転止めする回転止め部材52は、より具体的� �はシリンダ本体部51に植設されたピン52であ� ��、ピストン部分50aに対して摺動する。

 型締ラム50の可動プラテン側端面の外周� �は、押し込み手段53に押圧されやすいように 、必要に応じて可動プラテンの外径を拡大す る補助部材56が一体に取り付けられる。そし� ��、その押し込み手段53が、その補助部材56を 押圧する圧縮ばね53として組み込まれる。圧� ��ばね53は、有孔膨出部分20bに等間隔で複数� �埋設され、その圧縮ばねの発生する押し込� �力の合計が、ボールねじ60に掛かる型開力又 は型閉力を上回る程度に、そして、型締力を 下回るように設定される。

 ボールねじ60を移動可能に軸支する構成� �、より具体的にはつぎのように構成される� �すなわち、ボールねじ60を軸支する、公知の サポート用軸受55が軸受保持部材58の中で固� �され、その軸受保持部材が規制部材54の中で 移動可能に収容される構成である。軸受保持 部材58は、サポート用軸受55の外輪を2個の部� ��によって挟持して固定する。規制部材54は� �段付き穴が形成された筒部材であり、シリ� �ダ本体部51に固定されたときにその穴がその シリンダ本体部との間に軸受保持部材58が移� ��できる空間を形成するように構成される。� ��お、軸受保持部材58の外周には複数個の浅� �溝が潤滑のための油溝として形成されて、� �受保持部材58のシリンダ本体部51に対する摺� ��抵抗の低減が図られる。

 有孔円盤に形成された鍔状部材62の型締ラ� �側端面62aの有効直径Dは、その有孔円盤の外� ��と内径の相加平均として略表せる。この有� ��直径Dについては、望ましくは、つぎのよう な関係が満たされると良い。すなわち、その 有効直径Dが、ボールねじのリード(ピッチ)P� �対して略(η/μπ)倍を超える外径に形成され� �と良い。
すなわち、
D/P>η/μπ
である。
ここで、摩擦係数μは鍔状部材62と型締ラム50 の当接面での摩擦係数である。逆効率ηは、� ��線運動を回転運動に変換するときの効率で� ��って、ボールねじのリード角によって決ま� ��係数である。

 上記の倍率(比)は、概略つぎのように導か� �る。まず、リードPのボールねじに型締力Fが 負荷されたときにボールナットに発生する回 転トルクT1は、ηを逆効率として、
T1=ηFDP/2πD=ηFP/2π
である。
一方、型締力Fによって鍔状部材62と型締ラム 50の当接面で発生する摩擦トルクT2(ブレーキ� ��ルク)は、摩擦係数μ、有効直径Dとすると、
T2=μFD/2
である。
したがって、摩擦トルクと回転トルクとが一 致するときは、T2=T1のときであるから、
ηFP/2π=μFD/2
となり、結局、
D/P=η/μπ
が導かれる。

 より具体的な値は例えばつぎのような値に� ��る。一般に、焼き入れ鋼材同士の平滑面に� ��ける摩擦係数は、たとえ油膜が付着してい� ��も0.05より小さくならない。また、リード角 3度程度での逆効率は、90%程度である。した� �って、
D/P=5.73
となる。ねじ外径50mm、リード16mmであれば、� ��擦面の有効直径Dが92mm程度を超えるものと� �り充分に現実的な値である。

 このような構成である場合には、型締め� ��に型締ラム50と鍔状部材62の間で発生するブ レーキトルク(上記の摩擦トルクである。)は� ��ボールねじ60とボールナット61の間で発生す る回転トルクを確実に上回る。したがって、 ボールねじ60とボールナット61との間に掛か� �負荷は、動的負荷を含まない、安定した静� �負荷になり、ボールねじの選定を低い定格� �重の小径のボールねじにすることができ、� �じ寿命も併せて改善される。

 以上のような構成の型締装置は、図3のよ うに型開閉し、型締めする。なお、図3の中� �線より上側の図面が型開閉中の状態を、そ� �下側の図面が型締め中の状態をそれぞれ示� �ている。

 さきに、図3の上半分の図について補足説 明する。型開閉のとき、押し込み手段53に押� ��された型締ラム50は、軸受保持部材58を規制 部材54の中で後方に押圧してその後退限度位� ��に保持する。したがって、そのときの軸受� ��持部材58と型締シリンダ51の後端壁との間の 隙間Mは、軸受保持部材58の前進可能な移動代 、すなわち規制部材54の軸受保持部材58に対� �る後退可能な移動代を示す。また、型締ラ� �50と鍔状部材62との間の所定隙間Lは、型締ラ ム50が軸受保持部材58とともに軸受保持部材58 の後退限度位置まで後退したときに現れる隙 間になる。その所定隙間Lは、0.3mmから0.5mm程� ��あれば充分である。本発明では、この所定� ��間Lを小さく形成できるので、型締めに切り 換わる時に型締ラム50が鍔状部材62に当接す� �までの時間を短縮できる。このことは、型� �じから型締めへの切り換え動作の高速化に� �与する。もちろん、本発明の基本構成であ� �、型締圧力の伝達のために機械的な係脱を� �り換える圧力伝達装置を不要とする構成が� �その高速化に最も効果的であるが、上記特� �も、近時の成形サイクルが極限まで短縮さ� �る状況下にあっては、重要である。

 つぎに、下半分の図について補足説明す� ��。バックプラテン20は、型締めのとき、主� �してタイバー3の伸びによって型締代の距離� ��け後方に後退する。その後退は、軸受保持� ��材58に対する規制部材54の後退代である、距 離Nとして現れる。ここで、距離M>距離Nに� �成されるので、バックプラテン20の軸受保持 部材58に対する後退は無理なく許容される。� ��お、このとき、ボールねじ60や作動軸31もも ちろん僅かに収縮するが、その距離は無視で きる。それで、この型締代Nが通常タイバー� �伸び代として代表される。

 しかして、型開閉は、サーボモータ40が� �ールねじ60を回転制御し、それに螺合するボ ールナット61を移動させて、作動軸31ととも� �可動プラテン30を移動させることによって行 われる。このとき、押し込み手段53が型開閉� ��を上回る押し込み力で型締ラム50を押圧し� �その型締ラムに押された軸受保持部材58が、 規制部材54の中でその後退限度位置に保持さ� ��る。その結果、その型締ラム50が鍔状部材62 に対して所定隙間L離隔した状態が維持され� �ので、ボールねじ60は鍔状部材62と干渉する� ��となく回転制御される。

 一方、型締めは、型締力を負荷された型� ��ラム50が押し込み手段53の押し込み力に抗し て前進し、鍔状部材62を押圧してボールナッ� ��61と作動軸31とを押圧することによって行わ れる。このとき、型締ラム50と鍔状部材62と� �間で発生する摩擦力によるブレーキ力が、� �ールねじ60の回転を阻止する。また、型締ラ ム50の前進に伴って軸受保持部材58が型締ラ� �50から離隔して、サポート用軸受55に型締負� ��が負担されることはない。そして、バック� ��ラテン20が、型締力によるタイバー3の伸び� ��伴って、軸受保持部材58に対して型締代Nに� ��等しい距離を後退する。

 以上の構成の本発明の型締装置によれば� ��可動プラテン30の作動軸31がバックプラテン 20の有孔膨出部分20bのガイド穴20aの中で滑り� ��受32によって支持案内されるので、型開閉� �作の真直性は高精度になる。そして、その� �動プラテンが、タイバー3と滑り軸受32の離� �た2位置の摺動部で支持されるので、その型� ��閉動作の真直性は型閉じ位置、型開位置の� ��ずれにあっても変わらない。しかも、バッ� ��プラテン20の有孔膨出部分20b、作動軸31のい ずれも高剛性であるから、剛性の高い真直性 が保証される。この高剛性の真直性によって 、例えばガイドピン等での嵌合不良が金型中 心に関して非対称に発生した場合においても 、金型がこじて真直性がさらに悪化するよう なことはない。また、回転伝達手段70による� ��直荷重が、ボールねじ60の、鍔状部材62やボ ールナット61側の圧縮荷重を受ける部位にか� ��られることはない。また、その回転伝達手� ��70が、プーリ72を介するだけの単純構成であ るから、部材の剛性欠如や同心度不良等がボ ールねじ60に累積的に回転振れを与えるよう� ��おそれは全くない。また、ボールナット61� �、回転しない作動軸31に固定された構成であ るから、潤滑に支障を来すこともない。また 、型開閉のときに型締ラム50と鍔状部材62と� �所定隙間L離隔する動作が、ばねである押し� ��み手段53による押圧だけによって行われる� �で、それらの離隔動作のための構成と制御� �シンプルになる。

 もちろん、ボールねじ60を静的負荷に対� �る低い定格荷重の小径のボールねじにする� �ともできる。型締の際に回転止めされた型� �ラム50が鍔状部材62を押圧するときに、両者� ��間に摩擦力によって発生したブレーキトル� ��がそのボールねじに発生する回転トルクを� ��えるからである。

 また、型締の際に、軸受保持部材58が型� �ラム50との当接から解放されて規制部材54の� ��で移動可能になることから、型締力がサポ� ��ト用軸受55に負担されることはない。また� �型開閉の際に型締ラム50と鍔状部材62が離隔� ��ているので、サポート用軸受55に掛かる力� �型開力あるいは型閉力だけである。したが� �て、サポート用軸受55は、型締力に比べて格 段に小さい型開閉力に耐えうるものであれば 良い。

 本発明の型締装置は、図4のような実施形 態に構成されても良い。その実施形態は、型 締シリンダ51を、型締側油室51aの反対側に反� ��締側油室51bを有する複動シリンダとして構� ��するものである。この場合、上記の押し込� ��手段53は、その反型締側油室51bに作動油を� �給して押し込み力を発生する油圧装置に代� �えされる。しかして、型開閉時に反型締側� �室51bに圧油が供給されると、型締ラム50が既 述した押し込み力で後方に押圧される。した がって、型締ラム50と鍔状部材62の離隔動作� �、圧縮ばねのばね力による受動的な力でな� �油圧圧力による能動的な力によって行われ� �その制御が確実になる。また、押し込み力� �ストロークに関わりなく一定になる。また� �型開閉時にのみ押し込み力を負荷するよう� �して、型締力と相殺される分を少なくする� �ともできる。

 また、別の実施形態では、異常時に、ボ� ��ルねじ60の後退を許容する安全装置を追加� �ても良い。ここに、異常時とは、型閉じ動� �が不測の原因で阻止されたときを指し、例� �ば、型閉じ完了位置の誤設定によって金型� �士が衝突して、ボールねじ60とナット61の間� ��衝撃力が発生する場合である。そのような� ��合に備えて、安全装置は、例えば図5に示さ れるように構成される。ここで、図5の中心� �より上側の図面が型開閉中の状態を、その� �側の図面が型締め中の状態を示している。

 その安全装置は、ボールねじ60のサポー� �用軸受55を固定する軸受保持部材58と、上記� ��成ではその軸受保持部材58の移動を規制し� �いた規制部材54の間において、それら部材の いずれに対しても摺動する緩衝ピストン59を� ��けた構成である。特に、緩衝ピストン59の� �周と規制部材54の内周には、お互いが組み合 わされたときに隙間が生じる段付き部分が形 成されて、その段付き部分同士の隙間に油圧 作動油が供給される押出油室59aが画成される 。そして、油室59aの型開閉方向の投影面積が 予めつぎのように形成される。すなわち、緩 衝ピストン59が、所定の作動油圧力の下、通� ��は前方に押し出される一方、異常時には後� ��することが許容されるように、上記投影面� ��と油圧圧力が設定されるのである。また、� ��衝ピストン59の内周と軸受保持部材58の外周 には、お互いが組み合わされたときに軸受保 持部材58の後退限度位置を規制する段付き当� ��部分59bが形成される。

 そのような構成によって、通常の型開閉� ��には、前進限度位置に位置する緩衝ピスト� ��59に対して軸受保持部材58が後退限度位置に 位置するために、サポート用軸受55が規制部� ��54に対してその後退限度位置に保持される� �方、異常時には、軸受保持部材58が緩衝ピス トン59とともに規制部材54に対して後退する� �めに、サポート用軸受55が異常時に規制部材 54に対して後退することが許容される。なお� ��その後の型締め時に生じる、型締め力によ� ��規制部材54の軸受保持部材58に対する後退は 、緩衝ピストン59を含まない構成における後� ��と同様に許容される。緩衝ピストン59が前� �限度位置に、そして軸受保持部材58が後退限 度位置にそれぞれ停止したまま、規制部材54� ��後退のみが発生するからである。このよう� ��構成によって、異常時にボールねじ60のね� �部で衝撃が生じる瞬間にねじ全体の後退を� �容して、その衝撃を緩衝する安全機能を追� �することができる。

 また、さらに別の実施形態では、送りね� ��機構が従来公知の台形ねじあるいは角ねじ� ��含むねじ機構で構成されても良い。この場� ��、ボールねじが台形ねじ(図示省略)に、ボ� �ルナットがそれに螺合するナット(図示省略) に代替えされる。そして、当然ながら、ねじ とナットは、かじらないように異種材料で構 成され、それらの間に潤滑油が充填される。 このようなねじ機構を採用することによって 、ねじ面が台形平面となるので負荷を受ける 面積が増えて耐荷重性が向上する。また、動 的な型開閉時にねじとナットの間の潤滑効果 が維持される一方、静的な型締め時にそれら の間の摩擦が増加する作用効果も奏される。 それで、上記ねじ機構は、鍔状部材の有効直 径を小さくすることも可能にする。