JP2013049142A - 射出成形機の金型回転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温調水配管構造やロータリテーブルを容易に着脱することができて、汎用射出成形機をロータリ射出成形機に変体させる金型回転装置を提供する。
【解決手段】金型回転装置２は、可動盤６の固定盤との平坦な対向面に着脱自在で取付け可能な基部１０と、基部１０の可動盤６への取付け面の背面側に立設されたロータリジョイント１６と、ロータリジョイント１６を嵌挿し係合するとともに基部１０に軸支され駆動手段４２で回転駆動される駆動筒２１と、駆動筒２１に回転方向で係合し回転軸方向に移動可能で可動金型３を取付けて基部１０と接離する回転板１４とからなり、回転板１４はそれが基部１０から離隔するときに駆動手段４２により回転し、金型が圧締されるとき回転板１４と基部１０とは密着する。
【選択図】図１

Description

本発明は、合成樹脂の多色成形又は多層成形を行うロータリ射出成形機に用いる金型回転装置に関する。

合成樹脂の多色成形又は多層成形を行うためには、特許文献１及び特許文献２に開示されているように、汎用射出成形機には備えない複雑な機構を有するロータリ射出成形機を必要とする。ロータリ射出成形機は、固定型盤に複数の固定金型（金型キャビティ）を取り付けると共に、固定型盤と対向して配置されたロータリテーブルに固定金型と同数の可動金型（金型キャビティ）を取り付け、ロータリテーブルを間欠的に回転駆動することによって各固定金型と各可動金型の組合せを順次変更し、金型の各組合わせ毎に一又は複数の射出装置から樹脂を射出して、成形品の各部又は各層を成形するものである。ロータリテーブル及び当該ロータリテーブルを回転可能に保持する可動型盤には、各金型に温調水を循環させるための温調水配管が備えられる。

特許文献１のロータリ射出成形機においては、温調水配管の一部として、固定側が可動型盤に取り付けられ、回転側がロータリテーブルに取り付けられたロータリジョイントが備えられており、ロータリジョイントを通して温調水供給装置から供給された温調水を、ロータリジョイントと各金型とを連結する温調水配管を通じて各金型に供給するようになっている。

また、特許文献２のロータリ射出成形機における温調水配管構造は、中空に形成された回転中心軸内に配置された固定管と、固定管の端部に連結されたスイベルジョイントと、ロータリテーブルに対して揺動自在に取り付けられた温調ブロックと、スイベルジョイントと温調ブロックとを接続する第１のフレキシブル管と、温調ブロックと可動側金型とを接続する第２のフレキシブル管とからなっている。

特開２００６−３４７０１５号公報 特開２０１０−１８４４３７号公報

このように、上述した特許文献１及び特許文献２における温調水配管構造は、複雑に加工した可動型盤やロータリテーブルを含み、それらを容易に取り外し分解することが出来ないために、ロータリ射出成形機を汎用の射出成形機として使用することは困難である。ロータリ射出成形機の温調水配管構造をロータリテーブルとともに残存させて、ロータリ射出成形機で多色成形又は多層成形ではない通常の成形を行うことは可能である。しかしながら、その場合次のような問題が惹起するのである。すなわち、デーライトが制限されて深さの大きな成形品を成形することができない。また、ロータリテーブルの重量により、電力消費量の増大や型開閉速度の低下を招く。さらに、エジェクタピンの長さをロータリテーブルの厚さに相当する分だけ無駄に延長する必要がある。またさらに、消耗品であるロータリジョイントのシール材を交換することが困難である。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、温調水配管構造やロータリテーブルを容易に着脱することができて、汎用射出成形機をロータリ射出成形機に変体させる金型回転装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、対向する型盤に取付けて金型を型開閉方向の軸で回転させる射出成形機の金型回転装置であって、前記型盤の平坦な対向面に着脱自在で取付け可能な基部と、該基部の前記型盤への取付け面の背面側に立設されたロータリジョイントと、該ロータリジョイントを嵌挿し係合するとともに前記基部に軸支され駆動手段で回転駆動される駆動筒と、該駆動筒に回転方向で係合し回転軸方向に移動可能で前記金型を取付けて前記基部と接離する回転板とからなり、該回転板はそれが前記基部から離隔するときに前記駆動手段により回転し、前記金型が圧締されるとき前記回転板と前記基部とは密着することを特徴とする。

この構成によれば、金型回転装置は、型盤の平坦な対向面に着脱自在で取付け可能な基部を有しているので射出成形機への着脱が容易となり、ロータリ射出成形機を汎用射出成形機として使用することが可能になる。そのため、多色成形や多層成形よりも需要の多い一般成形を省電力、省時間で効率的に行うことができる。具体的には、デーライトが金型回転装置の厚み分も有効に使えるため、深さの大きな成形品が成形できる。また、金型回転装置の重量による消費電力と慣性モーメントが軽減され、省電力になるとともに型開閉に要する時間が短縮される。さらに、消耗品であるロータリジョイントのシール材を交換する作業が容易になるという優れた効果を奏する。また、汎用射出成形機をロータリ射出成形機へ容易に変体させることが可能になるという優れた効果を奏する。

請求項２に記載の発明は、前記駆動手段はモータと減速機とからなり、前記回転板の３６０度回転を等分割したうちの一回転角度をｎ度とすると、前記減速機の減速比は（３６０／ｎ）：１であり、前記回転板の一回転毎の停止は前記モータの３６０度回転毎に出力される信号に基づいて行われることを特徴とする。

この構成によれば、低コストのモータが採用できるとともに、位置検出器が簡略化でき、経済的な金型回転装置を構成することができる。

請求項３に記載の発明は、前記回転板の回転停止後の位置決めは、前記金型に設けた位置決め手段によって行われることを特徴とする。

この構成によれば、回転板の位置決めを回転板で行う場合と比較して、より高精度に行うことができる。

請求項４に記載の発明は、前記回転板と前記金型との間に金型位置調整器を設けたことを特徴とする。

この構成によれば、金型の中心と回転板の回転軸との偏芯量を容易に減少させることができる。

請求項５に記載の発明は、前記回転板の外周端面より径方向外方に位置する前記基部の周端部に、前記回転板の外周端面を支持して案内するカムフォロアを設けたことを特徴とする。

この構成によれば、回転板の自重や金型の重量及びそれらのモーメントによる回転板の偏芯や傾斜を防止することができる。

請求項６に記載の発明は、前記カムフォロアは、その取付け軸が偏芯して設けられることを特徴とする。

この構成によれば、カムフォロアの外輪の位置が容易に移動可能になるので、回転板の偏芯や傾斜をより効果的に防止することができる。

本発明の金型回転装置の構成を示す縦断面図である。 可動金型側から望んだ図１の金型回転装置を示す正面図である。 射出成形機に本発明の金型回転装置を取り付けた状態を示す斜視図である。

以下、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図３に示す射出成形機１は、汎用のものであり、可動金型３と固定金型４とからなる金型を型合わせ可能なように可動盤６と固定盤７にそれぞれ取付ける。そして、可動盤の背面に設けた型締装置８により金型を型開閉し圧締後、射出装置９で原料樹脂を可塑化して生成した溶融樹脂を適宜な圧力と速度で金型内のキャビティ５へ射出・充填する。キャビティに充填された溶融樹脂は、金型で冷却・固化して成形品となる。このような射出成形機１の可動盤６と可動金型３との間に本発明の金型回転装置２を介装させることにより、汎用射出成形機がロータリ射出成形機に変体可能となるのである。なお、射出成形機１は型締装置が横型のものを例示したが、縦型であってもよい。また、金型回転装置２を固定盤７と固定金型４との間に介装させるようにしてもよい。

図１に示すように、金型回転装置２は、可動盤６（型盤）の固定盤７（型盤）との対向面に着脱自在で取付け可能な基部１０と、基部１０の可動盤６への取付け面の背面側に立設されたロータリジョイント１６と、ロータリジョイント１６を嵌挿し係合するとともに基部１０に軸支され駆動手段４２で回転駆動される駆動筒２１と、駆動筒２１に回転方向で係合し回転軸方向に移動可能で可動金型３を取付けて基部１０と接離する回転板１４とからなる。

基部１０は、基板１１、中間板１２及び支持筒１３により一体に形成される。基板１１は、可動盤６の固定盤７との平坦な対向面にボルトで直接取付け可能で中心開口を有する。中間板１２は、基板１１に積層して固着され中心開口を有する。支持筒１３は、中間板１２の中心開口に嵌入・固着されその内腔でベアリング３２、３３を介して駆動筒２１を軸支する。基板１１の中心開口、中間板１２の中心開口及び支持筒１３の内腔により形成される空間には、駆動筒２１に嵌挿されキー２０により回転方向及び回転軸方向に係合してロータリジョイント１６が設けられる。

ロータリジョイント１６は、底板１７、固定筒１８及び回転筒１９により構成される。底板１７は、基板１１の可動盤６への取付け面に設けた凹部から突出しないように基板１１に固着される。固定筒１８は、底板１７の可動盤６側の背面に設けた凹部に嵌入して立設され、第一貫通穴２３及び第二貫通穴２５を有する。回転筒１９は、その可動盤６側が固定筒１８に回転自在に嵌挿され、その可動盤６側の背面側が固定筒１８から突出して延長されている。回転筒１９の固定筒１８への嵌挿部分には、第一環状溝２６及び第二環状溝２７が設けられ、第一環状溝２６と第二環状溝２７それぞれの回転軸方向の両近傍にはシール材であるＯリング３４が装着されている。回転筒１９の筒状部分には、一方が第一環状溝２６に連通し他方が回転筒１９の端面に開口する第一接続路２８、及び、一方が第二環状溝２７に連通し他方が回転筒１９の端面に開口する第二接続路２９が回転軸方向に穿孔されている。そして、回転筒１９の端面の第一接続路２８及び第二接続路２９の開口は、回転板１４内に設けられた管路を介して第一連結口３０及び第二連結口３１にそれぞれ連通するよう接続されている。また、第一環状溝２６及び第二環状溝２７は、第一貫通穴２３及び第二貫通穴２５にそれぞれ連通するように設定されている。そして、第一貫通穴２３及び第二貫通穴２５は、基板１１内に設けられた管路を介して第一接続口２２及び第二接続口２４にそれぞれ連通するよう接続されている。なお、図示はしないが、第一連結口３０及び第二連結口３１と可動金型３との間にはそれぞれ管路が設けられる。

このように構成されているので、ロータリジョイント１６は、金型温調流体の供給源（図示しない）からの流体を第一接続口２２又は第二接続口２４の一方から第一連結口３０又は第二連結口３１の一方を介して可動金型３へ供給することができる。そして、ロータリジョイント１６は、可動金型３から戻る流体を第一連結口３０又は第二連結口３１の他方を介して第一接続口２２又は第二接続口２４の他方へ流通させ金型温調流体の供給源へ循環させる。

金型温調流体の温度は、１００℃を超えることがあり、ロータリジョイントの近傍にあるベアリング等は温度上昇に起因して損傷する可能性がある。本発明では、この問題を回避するため、ベアリング３２，３３がロータリジョイント１６に直接的に当接しないよう、駆動筒２１を設ける構成としたのである。

回転板１４は、駆動筒２１の可動金型３側の端面に複数の摺動環体３５及び複数の弾性部材３７を介して連結される。摺動環体３５は、合金やプラスチック製の短い管状であって回転板１４に固着される摺動材に嵌挿され、その軸が駆動筒２１の軸と同一方向となるよう駆動筒２１の端面に取付けられる。摺動環体３５は、中間板１２への回転板１４の密着状態から間隙Ｇを形成する離隔状態まで回転板１４のロータリジョイント１６の軸方向における摺動移動を可能にするとともに、駆動筒２１と回転板１４とをそれらの回転方向に係合する。摺動環体３５の可動金型３側の端面には、回転板１４の摺動移動を衝止して制限し停止させる衝止体３６が設けられている。弾性部材３７は、回転板１４を中間板１２から離隔させる方向の弾発力を有し、回転板１４が中間板１２から離隔するように摺動移動させる。弾性部材３７としては、コイルスプリング、皿ばね等の他ゴム材も採用され得る。可動金型３を取付けた回転板１４は、型開きして可動金型３が固定金型４から離隔して、弾性部材３７と衝止体３６とにより間隙Ｇが形成されたとき回転可能であり、可動金型３が型閉じし固定金型４と型合わせし型締装置８により圧締されたとき中間板１２に密着する。

駆動手段４２は、モータ４１、プーリ３９，４０及びベルト３８により構成される。モータ４１は、高速度、高精度であって制御性に優れるのでサーボモータであることが好ましい。しかしながら、サーボモータはコスト的に難点があるので、ギヤードモータが総合的に好ましく採用される。なお、モータに代えて直動シリンダで駆動手段を構成することもできる。

本実施例では、モータ４１としてギヤードモータを採用した例について図１に基づいて説明する。ギヤードモータは、誘導電動機と減速機とが一体になったものであり、さらに、ブレーキが付加されたものもある。プーリ４０は、モータ４１の出力軸に取付けられ、駆動筒２１の端面に固着されたプーリ３９へベルト３８を介して駆動力を伝達する。ベルト３８は、歯付きのものが好ましく採用される。

プーリ３９，４０及びベルト３８により減速機が構成される。減速機の減速比は、モータ４１の出力と、負荷である回転板１４及び可動金型３の重量との兼ね合いで適宜に設定されるものである。この実施例では、回転板１４の３６０度回転を等分割したうちの一回転角度をｎ度としたとき、減速機の減速比は（３６０／ｎ）：１となるように設定されている。すなわち、回転板１４は、モータ４１の３６０度回転毎に回転角度ｎ度回転することを（３６０／ｎ）回繰り返して１回転するのである。モータ４１の出力軸の延長端には円板４３が取付けられ、円板４３の外周近傍一箇所にはカム４５が設けられている。近接スイッチ又はリミットスイッチからなる位置検出器４４は、カム４５を非接触又は接触して検出し、モータ４１の３６０度回転毎の信号を発信する。モータ４１は、この信号に基づいて回転停止する。なお、モータそのものが３６０度回転毎の信号を発する場合は、それを位置検出器の信号に代えてもよい。

このように、回転板１４の回転停止位置は、位置検出器４４の信号に基づいたモータ４１の回転停止により制御されるので、モータ４１としてサーボモータを用いないときには、停止位置の精度が低くなる。そのため、回転板１４又は金型に位置決め手段を設ける。位置決め手段は、図１及び図２に示すピン５２及びピン５２と嵌合するピン穴（図示しない）からなる。また、位置決め手段は、コッタを用いたものであってもよい。このような位置決め手段を回転板に設けた場合には、金型の中心と回転軸とが偏芯していても回転板を基準にして位置決めしてしまうので、金型の中心は偏芯したままとなる。位置決め手段を金型に設けた場合には、偏芯があれば位置決めが出来なくなって偏芯判定がしやすくなる。また、金型の回転角位置決め精度はピン挿入精度から決定でき、金型内で完結した方がより精度が出しやすいという利点もある。

可動金型３の中心と回転板１４の回転軸とが偏芯しているとき、その偏芯量を容易に減少させることができる金型位置調整器を備えると作業効率が向上する。金型位置調整器４６は、図１及び図２に示すように、固定片４７、ナット４８，４９及びボルト５０，５１から構成される。固定片４７は、二つのボルト貫通穴を回転板１４の金型取付け面と平行な方向に有し、回転板１４の金型取付け面に固着されている。ナット４８は、ダブルナットであり、固定片４７に固着されている。ボルト５０はボルト５１よりも短く、ナット４８と螺合し固定片４７の貫通穴を挿通して先端が可動金型３の側面に当接する。ナット４９は、ダブルナットであり、固定片４７に固着されていない。ボルト５１は、ナット４９と螺合し固定片４７の貫通穴を挿通して先端部で可動金型３の側面に螺設されている。このように構成されているので、ボルト５０を右回転すると可動金型３を押して下方へ変位させることができる。また、ナット４９を右回転すると可動金型３を引いて上方へ変位させることができる。このような金型位置調整器４６を偏芯の方向に応じて一又は複数備えることにより、効果的に偏芯量を減少させることができる。

カムフォロア１５は、外輪と取付け軸との間にニードルローラなどの転動体を組み込んだローラフォロアであり、様々な形態のものが市販されている。カムフォロア１５は、図１及び図２に示すように、回転板１４の外周端面より径方向外方、すなわち具体的には、回転板１４と同径の中間板１２の下部が下方に突出した部分に複数個立設される。カムフォロア１５は、型締装置が横型であるとき、回転板１４の自重や可動金型３の重量及びそれらのモーメントによる回転板１４の偏芯や傾斜を防止するため回転板１４の外周端面を支持して案内するものである。回転板１４の微妙な偏芯量を調整するためには、カムフォロア１５の取付け軸が外輪に対して偏芯し、取付け軸を回転させて外輪の位置が調整可能なものであることがより好ましい。

以上詳述したことから明らかなように、本実施形態の金型回転装置２は、可動盤６の固定盤７との平坦な対向面に着脱自在で取付け可能な基部１０と、基部１０の可動盤６への取付け面の背面側に立設されたロータリジョイント１６と、ロータリジョイント１６を嵌挿し係合するとともに基部１０に軸支され駆動手段４２で回転駆動される駆動筒２１と、駆動筒２１に回転方向で係合し回転軸方向に移動可能で可動金型３を取付けて基部１０と接離する回転板１４とからなり、回転板１４はそれが基部１０から離隔するときに駆動手段４２により回転し、金型が圧締されるとき回転板１４と基部１０とは密着する。そのため、金型回転装置２が着脱容易となり、ロータリ射出成形機を汎用射出成形機として使用することが可能になって、多色成形や多層成形よりも需要の多い一般成形を省電力、省時間で効率的に行うことができる。そして、次のような優れた効果を奏するのである。デーライトが金型回転装置の厚み分も有効に使えるため、深さの大きな成形品が成形できる。金型回転装置の重量による消費電力と慣性モーメントが軽減され、省電力になるとともに型開閉に要する時間が短縮される。消耗品であるロータリジョイントのシール材を交換する作業が容易になる。また、汎用射出成形機をロータリ射出成形機へ容易に変体させることが可能になるという優れた効果を奏する。

尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変更を施すことが可能である。

１ 射出成形機
２ 金型回転装置
３ 可動金型
１０ 基部
１４ 回転板
１５ カムフォロア
１６ ロータリジョイント
３８ ベルト
３９、４０ プーリ
４１ モータ
４２ 駆動手段
４６ 金型位置調整器
５２ ピン

Claims (6)

1. 対向する型盤に取付けて金型を型開閉方向の軸で回転させる射出成形機の金型回転装置であって、
   前記型盤の平坦な対向面に着脱自在で取付け可能な基部と、
   該基部の前記型盤への取付け面の背面側に立設されたロータリジョイントと、
   該ロータリジョイントを嵌挿し係合するとともに前記基部に軸支され駆動手段で回転駆動される駆動筒と、
   該駆動筒に回転方向で係合し回転軸方向に移動可能で前記金型を取付けて前記基部と接離する回転板とからなり、
   該回転板はそれが前記基部から離隔するときに前記駆動手段により回転し、前記金型が圧締されるとき前記回転板と前記基部とは密着することを特徴とする射出成形機の金型回転装置。
2. 前記駆動手段はモータと減速機とからなり、前記回転板の３６０度回転を等分割したうちの一回転角度をｎ度とすると、前記減速機の減速比は（３６０／ｎ）：１であり、前記回転板の一回転毎の停止は前記モータの３６０度回転毎に出力される信号に基づいて行われることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の金型回転装置。
3. 前記回転板の回転停止後の位置決めは、前記金型に設けた位置決め手段によって行われることを特徴とする請求項２に記載の射出成形機の金型回転装置。
4. 前記回転板と前記金型との間に金型位置調整器を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の射出成形機の金型回転装置。
5. 前記回転板の外周端面より径方向外方に位置する前記基部の周端部に、前記回転板の外周端面を支持して案内するカムフォロアを設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の射出成形機の金型回転装置。
6. 前記カムフォロアは、その取付け軸が偏芯して設けられることを特徴とする請求項５に記載の射出成形機の金型回転装置。

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