JP2016172414A - 真空射出成形装置及び真空射出成形方法 - Google Patents
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Description
また、金型の収容室内と型締めシリンダから固定盤までの要真空空間の真空引きのため、当該収容室に連通接続された大型の真空タンクと、真空タンク内を所定の真空度に排気する補助の真空ポンプとが設けられている。
その他、成形材を金型内に射出することにより成形品製造後、下金型内及びその周辺に散在するバリをエアで吹き飛ばす際、収容室を遮蔽するバリ避けシャッタを設けている。
また、大型の真空タンク内の真空引きする真空ポンプの可動時間が長くなる結果、真空ポンプの寿命が短くなるという課題があった。さらに、真空ポンプは、フィルターやオイルの交換等のメンテナンス項目が多いため、寿命が短いとそのメンテナンス頻度が多くなって作業者に負担となっているという課題があった。
本発明は、前記真空枠下端と可動盤との間、及び前記真空枠内面と前記固定盤との間には、前記真空枠が第二の位置に到達したときに、それぞれの当接領域を密封する密封材を備えている。
本発明の前記真空枠は、筒軸方向に直交する方向で二分割した第一の枠部と第二の枠部で構成されており、第一の枠部と第二の枠部は、それぞれの突合せ領域にて密閉状で、かつ着脱可能に連結されている。
本発明は、前記真空枠若しくは前記真空枠と共に移動する部材と、前記真空枠若しくは前記真空枠と共に移動する部材と対向する非移動部材との間には、前記真空枠が前記固定盤の上熱盤下面を覆う位置に到達したときに、その状態を保持し得るロック機構を備えている。
本発明において、前記真空枠若しくは前記真空枠と共に移動する部材と、前記真空枠若しくは前記真空枠と共に移動する部材と対向する非移動部材との間には、前記真空枠の移動状態を検出する位置センサを備えている。
本発明は、前記可動盤若しくは前記可動盤と共に移動する部材と、前記可動盤若しくは前記可動盤と共に移動する部材と対向する非移動部材との間には、前記可動盤の移動状態を検出する位置センサを備えている。
本発明において、前記可動盤は、前記真空枠の移動方向と直交する方向にシリンダを介して移動可能なスライド板が構成されており、前記シリンダは、可動盤の金型保持面側に当接する前記真空枠の当接領域を回避してスライドシリンダが配設されている。
本発明において、前記真空枠を移動せしめるシリンダは、リリーフ機構を備えている。
本発明は、真空引きした状態の金型のキャビティ内に成形材料を射出する真空射出成形方法であって、可動盤を移動して、固定盤に保持した一方の金型と、可動盤に保持した他方の金型との間に、所定の隙間を残して第一の型締めをする工程と、真空枠を第一の位置から第二の位置へと移動させ、真空枠の下端を可動盤の金型保持面側に当接させ、真空枠と固定盤との間、及び真空枠と可動盤との間の密封性を保つ工程と、金型のキャビティ内を含めて前記真空枠内の領域を真空引きする工程と、前記工程により、真空圧と真空引き時間が設定値に達したときに、一方の金型と他方の金型の間の隙間を無くすように可動盤を移動させて第二の型締めをするとともに、前記第二の型締め工程により、真空枠内の領域が昇圧されたとき、リリーフ機構により真空枠内を所定の真空圧状態に保つ工程とを含む。
また、固定盤2の下面(下金型100保持側)2bには、断熱板2cを介して上熱盤2dが取り付けられている。上熱盤2dの下面'には、一方の金型100を取り付けている(例えば図8参照)。上熱盤2dは図示しないヒータを内蔵しているが、ヒータを内蔵した金型を使用する場合には、上熱盤2dを備えなくても良い。上断熱盤2cは、ヒータによって加熱された上熱盤2dの熱が固定盤2に伝達されることを防止している。
該一対のアーム31、31には、スライド装置32と、該スライド装置32上で、真空枠4の移動方向と直交する方向(図面では、真空射出成形装置1の作業者手前側方向)に移動(摺動)可能なスライド板32aが構成されている。
該シリンダ33は、可動盤3の金型保持面側に当接するための領域Eにおいて、真空枠4の下端がスライドシリンダ33bと衝突しないように、可動盤3の下方にスライドシリンダ33bが配設されている。このような構造としたのは、可動盤の上方に摺動装置がある従来装置のままで真空枠4が下降してきた場合、スライドシリンダ33bが障害になって可動盤3に真空枠4が当接しないことになるからである。
さらに、可動盤3に固定されるガイドレール31aについても、当接領域Fの部分は切断して当接領域を設けて、真空枠4が下降して可動盤3と当接の障害とならないようにしている。一方、製造上できる真空枠4の下端の外周袴部についても、当接領域E及び当接領域Fの部分を確保するため袴部の一部分を取り除いている。
下熱盤3d、断熱盤3c及びスライド板32aは、同形の方形の板状に形成されるとともに、前記一対のアーム31、31の間隔よりも大きな幅寸法で形成されている。
下熱盤3dは、その上面3sが水平な平滑面に形成されており、該上面3sには、前記他方の金型(図示せず)が載置され固定される。下熱盤3dは、図示しないヒータを内蔵しており、該ヒータによって金型を加熱してゴムを加硫する。
なお、ヒータを内蔵した金型を使用する場合には、下熱盤3dは、ヒータを内蔵していなくても良い。また、断熱盤3cは、ヒータによって加熱された下熱盤3dの熱が、スライド板32aに伝達されることを防止している。
ピストン8dの上端は、可動盤3の下面が被せられて配されるとともに、分離しないように固定されている。固定方法としては、本実施形態では、可動盤3と、ピストン8dの上端側とに連通して穿たれたボルト穴(図示しない)に、締結ボルト(図示しない)を締め込むことにより、可動盤3とピストン8dが共締めされて固定されている。また、ピストン8dの内部には、肉抜きの空洞が形成されている。これにより、ピストン8dの重量を軽量化することができる。
これにより、油圧シリンダ34のピストン(図示しない)の復動にともなって可動盤3が昇降動作する。本実施形態では、該ピストンが、型締シリンダ8内に収容されていた下降状態から上昇する場合には、型締シリンダ8と油圧シリンダ34が連動して作動して可動盤3が上昇する。可動盤3の上昇は、型締シリンダ8と油圧シリンダ34の動作範囲はほぼ同じであるが、油圧ポンプの流量の能力の関係から、型締シリンダ8が昇圧用で、油圧シリンダ34が早送り用として作動させる。そして、型締シリンダ8で型締め動作を行うと速度が遅くなるため、油圧シリンダ34で型締め完了位置近辺まで高速で移動させ、最後に型締シリンダ8で昇圧し、所定の型締め力で金型を締める。なお、油圧シリンダ34の早送り中は、型締シリンダ8が追従して動いている。これらの制御は自動的に位置センサ8fと連動して行われる。なお、位置センサ8fは、可動盤3が下降する場合にも使用される。
また、位置センサ8fの別形態として、抵抗式のセンサでも可能で、一例として、可動盤3若しくは可動盤3と共に移動する部材と、可動盤3若しくは可動盤3と共に移動する部材と対向する非移動部材(型締シリンダ8)との間に備えられ、可動盤3の移動状態を検出する。具体的にはシリンダ鍔部8bの側面に上方に向けて、直状に配された抵抗器と、可動盤3に固定された該抵抗器上を摺動する検出部とからなる。検出部は、可動盤3の上昇にともなって、検出部が抵抗器から検出する抵抗値の変化を演算することにより、可動盤3の高さ情報が算出される。可動盤3が所定の高さまで上昇したことを検出した際には、可動盤3の動作を停止させる。
なお、第一の枠部4aと第二の枠部4bとの密着に要する密封材或いは接着剤は、ゴムパッキン、シリコン系のコーキング材等の樹脂でも密封できれば材料は特に限定しない。また、接着方法は、例えばナット締め、ネジ止め、接着固定、嵌合など各種の接続方法を適用することができるため特に限定しない。
ここで、第一の位置とは、真空枠4が鉛直方向反対の上金型100を覆う状態に移動した位置(図8参照)をいい、第二の位置とは、真空枠4下端が可動盤3と当接した位置(図11参照)をいう。
また、位置センサ25の別形態として、抵抗式のセンサでも可能で、一例として、真空枠移動用のシリンダ4と併行して第一のガイド部材22から上方に向けて、直状に配された抵抗器と、第二のガイド部材23に固定され、該抵抗器上を摺動する検出部とからなる。位置センサ25は、真空枠移動用の油圧シリンダ24のピストン24aの下降にともなって、検出部が抵抗器から検出する抵抗値の変化を演算することにより、真空枠4の位置情報が算出される。位置センサ25によって、真空枠4が所定の位置まで下降したことを検出した際には、真空枠移動用の油圧シリンダ24の動作が停止する。また、位置センサ25は、真空枠が上昇する場合にも使用される。
また、ロック柱26bは板状体で、第二ガイド部材23に垂直に支持されている。ロックピン26aは、貫通孔26cに摺動可能に挿入されるために油圧シリンダ26dに連結されている。そして、真空枠4が上金型100を覆う位置(第一の位置)に到達したことを真空枠移動用の位置センサ25が自動検出し、該油圧シリンダ26dの作動によりロックピン26aが貫通孔26cに挿入され、真空枠4が落下することを防止して安全に金型100を移動させることができる。また、真空枠4が固定盤2の上熱盤2d下面まで覆う位置に到達したことを真空枠移動用の位置センサ25が自動検出し、該油圧シリンダ26dの作動によりロックピン26aが貫通孔26cに挿入され、真空枠4が落下することを防止して、上金型100の交換のメンテンナ作業が安全に行うことができる。
このリリーフ機構27により、真空枠移動用の油圧シリンダ24が常に一定の力で真空枠4下端の溝Tに入っている密封材(図示しないが、一例としてオーリング)を潰し、そして、この潰し力を維持して気密確保したままで可動盤3を上昇させることができる。
なお、本実施形態で用いられる密封材について、図面上では省略しているが、比較的大径のオーリング、或いは自動的に必要なときのみ気体(空気)注入で膨らみ当接領域を密封するシールを使用することができる。また、真空枠4と固定盤2、真空枠4と可動盤3とのそれぞれの当接領域を密封するシールや密封部材であれば良く、特にこれらに限定されない。
なお、2つの真空引孔5aと大気開放孔5bの内、大気開放孔5bを真空ポンプに連通させ、真空引孔5aを真空破壊のときの大気開放孔に入れ替える構成も可能である。
位置センサ6eは、磁歪式の位置検出装置を用いており、具体的には、強磁性材料よりなる磁歪線と永久磁石とを使用し、磁歪線に電流パルスを流したとき発生する磁界と永久磁石による磁界との相互作用により、上記磁歪線に永久磁石との対応位置において超音波振動を発生させ、磁歪線中を伝播するこの超音波振動を検出コイルで検出することにより、永久磁石の位置を検出する。この永久磁石を油圧シリンダ6のピストンに取り付けると共に、磁歪線を射出シリンダ6gのシリンダチューブに取り付けることにより、ピストンの全ストローク中の動作位置を検出するようにしている。なお、位置センサ6eの別形態として、上述した抵抗式のセンサでも実施可能である。動作原理は上述と同様であるので、ここでの説明は省略する。
型締め作業に入る事前準備としての初期状態は、真空枠4は上金型100を覆う第一の位置で停止し、また下金型200は作業者側に停止している(図8参照)。
スライド板32aは、図6に示すように、可動盤3の上面(金型保持面)3aに配された滑り易い板状部材であり、一対のアーム31、31上を真空枠4の移動方向と直交する方向(真空射出成形装置1の作業者手前方向)に摺動可能となっている。
次に、上金型100の型合わせ面100aと下金型200の型合わせ面200aと対向する位置のまま、油圧シリンダ34が作動して型合わせ面100aと型合わせ面200aに所定の隙間所定間隙Wになるように可動盤3を型締め位置近辺まで上昇させる(図面上の鉛直方向上向き矢印、図10参照)。この段階では、まだ型締めを終えておらず、金型キャビティ内を真空雰囲気にするために隙間所定間隙Wを残している。その後の工程で、型締シリンダ8のピストンの上昇動作により上金型100と下金型200を締めることになる。なお、これらの制御は自動的に位置センサ8fと連動して行われる。
また、真空枠移動用の油圧シリンダ24を駆動させ、真空枠4を第一の位置から第二の位置へと移動(下降)したときに、復動するシリンダロッド33aを凹溝Gに収容し、シリンダロッド33aの先端33cは、スライド板32aの後端に固定されているため、シリンダ部33が邪魔にならず、真空枠4と可動盤3との密封することが可能となる。なお、位置センサ25によって第二の位置を検出して真空枠4を停止させている。
なお、本実施形態で用いられる密封材について、図面上では省略しているが、比較的大径のオーリング、或いは自動的に必要なときのみ気体(空気)注入で膨らみ当接領域を密封するシールを使用することができる。また、真空枠4内面と固定盤2、真空枠4と可動盤3とのそれぞれの当接領域を密封するパッキン、シールや密封部材であれば良く、特にこれらに限定されない。
真空引き機構5は、真空射出成形装置1の作業者手前反対側の固定盤2の低い段差の第三の部分2hに真空引孔5a、大気開放孔5bが形成されており、真空引孔5aの一端が図示しない真空ポンプに連結され、その他端が真空枠4内に連通接続されている。この場合、金型を型締めする前の状態で該真空ポンプを作動させ、真空引き機構5の真空引孔5a、大気開放孔5bを閉塞することにより、真空枠4が所望の真空度に設定される。なお、真空引きに要する時間は、真空枠4の容積、真空ポンプの能力などによって決まる。
なお、固定盤2の貫通穴2aの開口部には射出ユニット6のノズル6cがタッチし、ノズル6c内には成形材料が充満している状態のため、かつ、真空引孔5a、大気開放孔5bを閉塞している状態のため真空枠4内は気密状態が維持される。
そして、真空射出成形装置1で圧締後、射出ユニット6は成形材料をノズル6cから上金型100、下金型200内へ所定量を射出する。そして、成形材料は上金型100、下金型200内の端部まで流動し延展してこれらの金型内で加熱されて成形品となる。
第一の位置に上昇させるには、真空枠移動用の油圧シリンダ24を介して一対のガイドバー21、21にそって、真空枠4が鉛直方向に上方移動する。
その後、可動盤3を固定盤2から十分離隔して金型の型開きを行う(図15参照)。金型の型開きのために、可動盤3の下降動作は、両方の油圧シリンダ34、34のピストンによって、タイバー7に沿った下降動作が連動して行われる。なお、可動盤5を固定盤2から十分離隔させる制御は自動的に位置センサ8fと連動して行われる。
そして、スライド板32a上の下金型200を作業者側に前進させ(図16参照)、成形品を取り出す。このとき、不要なゴム張りが金型やその周辺に溜まったとしても、真空枠4が上昇移動してオープン構造となっているため、それらのバリをエアで簡単にかつ綺麗に噴きとばすことができる。
先ず、上金型100の交換作業をするには、図17に示すように、射出ユニット6のノズル6cを最上段まで後退(上昇)させると共に、真空枠4を上熱盤2dの下面(第三の位置)まで上昇させる。射出ユニット6のノズル6cを最上段まで後退させるのは、押出装置6bと真空枠4との干渉を防ぐ必要があるからである。
また、ノズル6cの移動状態を検出する位置センサ6fによって、最上段まで後退(上昇)したことが検出した際には、ノズル6cを上昇下降させる油圧シリンダ2iの上昇動作が停止する。また、真空枠4の移動状態を検出する位置センサ25によって、真空枠4が第三の位置まで移動したことを検出した際には、真空枠移動用の油圧シリンダ24及び真空枠4の動作が停止する。このように、真空枠4を金型上熱盤の下面の位置(第三の位置)であれば、金型の収容周辺には4本のタイバー7があるだけのオープン構造で、両方向だけの金型へのアクセスがし易くなって、従来の箱型形状で扉のある金型収納室ではメンテンス作業がしづらかった点が解消された。
また、竪型真空射出装置のメリットである床面積が少なくなると共に、箱型形状による前面扉が無いため装置自体が低床化され、さらに小型化された。また、金型まわりの配線配管がむずかしかったが、オープン構造により、配線配管作業も容易にできるようにもなっている。
また、真空枠4が固定盤2の上熱盤2d下面を覆う位置(第三の位置)に到達したときに、真空枠移動用の位置センサ25が自動的にその状態を検出し、ロック機構26のロックピン26aが貫通孔26cに挿し込まれる。これにより、上金型100の交換作業時に真空枠4が落下して作業員が怪我をすることを防止することができる。
このようにノズル6cを囲っていた真空枠4を移動させることによって、ノズル6cの交換作業をする障害となるものが無くなり作業者にとって作業が容易となる。
このように上熱盤2dを囲っていた真空枠4を上熱盤2dの上面位置(第五の位置)まで移動させることによって、上熱盤2dにアクセスして交換作業する障害となるものが無くなり作業者にとって作業が容易となる。
また、金型交換作業時と同様に、上加熱盤交換作業時に真空枠4が落下して作業員が怪我をすることを防止するため、真空枠4が第五の位置に到達したときに、真空枠移動用の位置センサ25が自動的にその状態を検出し、ロックピン26aが貫通孔26cに挿入されるロック機構26を設けることによって、真空枠4が落下することを防止することができる。
2 固定盤
3 可動盤
4 真空枠
5 真空引き機構
6 射出ユニット
7 タイバー
8 型締めシリンダ
9 エジェクタ装置
100 上金型
200 下金型
Claims (9)
- 真空引きした状態の金型のキャビティ内に成形材料を射出する真空射出成形装置であって、
一方の金型を保持する固定盤と、
他方の金型を保持し、かつ前記固定盤と連結して備えられるタイバーに沿って移動可能な可動盤と、
前記固定盤の金型保持面の反対側に備えたガイドバーに沿って、第一の位置と第二の位置との間をシリンダを介して移動可能に構成され、可動盤を移動して一方の金型と他方の金型を突き合わせた状態で、第二の位置に移動するとともに、固定盤と可動盤との間を、タイバーを含めて密閉状に囲う真空枠と、
前記金型のキャビティ内を含めて真空枠内を真空引きする真空引き機構と、
前記真空引きした金型内に成形材料を射出する射出ユニットを含むことを特徴とする真空射出成形装置。 - 前記真空枠下端と可動盤との間、及び前記真空枠内面と前記固定盤との間には、前記真空枠が第二の位置に到達したときに、それぞれの当接領域を密封する密封材を備えたことを特徴とする請求項1に記載の真空射出成形装置。
- 前記真空枠は、筒軸方向に直交する方向で二分割した第一の枠部と第二の枠部で構成されており、第一の枠部と第二の枠部は、それぞれの突合せ領域にて密閉状で、かつ着脱可能に連結されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の真空射出成形装置。
- 前記真空枠若しくは前記真空枠と共に移動する部材と、前記真空枠若しくは前記真空枠と共に移動する部材と対向する非移動部材との間には、前記真空枠が前記固定盤の上熱盤下面を覆う位置に到達したときに、その状態を保持し得るロック機構を備えていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の真空射出成形装置。
- 前記真空枠若しくは前記真空枠と共に移動する部材と、前記真空枠若しくは前記真空枠と共に移動する部材と対向する非移動部材との間には、前記真空枠の移動状態を検出する位置センサを備えたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の真空射出成形装置。
- 前記可動盤若しくは前記可動盤と共に移動する部材と、前記可動盤若しくは前記可動盤と共に移動する部材と対向する非移動部材との間には、前記可動盤の移動状態を検出する位置センサを備えたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の真空射出成形装置。
- 前記可動盤は、前記真空枠の移動方向と直交する方向にシリンダを介して移動可能なスライド板が構成されており、
前記シリンダは、可動盤の金型保持面側に当接する前記真空枠の当接領域を回避してスライドシリンダが配設されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の真空射出成形装置。 - 前記真空枠を移動せしめるシリンダは、リリーフ機構を備えていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の真空射出成形装置。
- 真空引きした状態の金型のキャビティ内に成形材料を射出する真空射出成形方法であって、
可動盤を移動して、固定盤に保持した一方の金型と、可動盤に保持した他方の金型との間に、所定の隙間を残して第一の型締めをする工程と、
真空枠を第一の位置から第二の位置へと移動させ、真空枠の下端を可動盤の金型保持面側に当接させ、真空枠と固定盤との間、及び真空枠と可動盤との間の密封性を保つ工程と、
金型のキャビティ内を含めて前記真空枠内の領域を真空引きする工程と、
前記工程により、真空圧と真空引き時間が設定値に達したときに、一方の金型と他方の金型の間の隙間を無くすように可動盤を移動させて第二の型締めをするとともに、前記第二の型締め工程により、真空枠内の領域が昇圧されたとき、リリーフ機構により真空枠内を所定の真空圧状態に保つ工程とを含むことを特徴とする真空射出成形方法。
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