JP3974174B2 - 移動エジェクタシステムを有する再構成可能な成形型 - Google Patents

移動エジェクタシステムを有する再構成可能な成形型 Download PDF

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【技術分野】
本発明は、複数の異なる部品の1つを成形するために固定部分に対して一部分が移動することにより再構成可能な成形品用射出成形装置に関し、さらに詳細には成形型の移動部分と共に移動するエジェクタ要素を有する成形品用射出成形装置に関する。
【背景技術】
射出成形品を製造するための成形型は、代表的には高速且つ連続して数千の部品が成形される比較的高速な製造環境で使用される。これらの成形型は、何日あるいは何週間も同じ成形品を製造する連続作業をすることが多い。異なる成形品を製造したい場合は、成形型を成形機械から外し、異なる成形型に置換する。この成形型の置換により、当然のことであるが、成形型の交換中には成形機械を稼働できなくなる。比較的長い製造周期の間に極めて多数の成形品が製造されるために、成形型の交換により経済的困難は通常生じない。成形型を交換するための製造停止時間が比較的短ければ、これら成形型は許容できる。しかし、多品種少量を必要とするためにより短い製造周期を必要とする場合、成形型交換に必要な製造停止時間はより重要になり、経済的負担が増大する結果となる。
異なる成形品を成形するために手作業で再構成可能な成形型は公知である。これら成形型は、成形型が分解され成形部分が付加又は除去されることを必要とする。これにより、成形型が再構成されている間、成形機械の稼働停止が当然要求される。このタイプの再編成可能な成形型の例は、1993年10月26日に発行された米国特許第5,255,889号明細書に開示されている。この'889特許は、飲料用ボトルを製造するためのブロー成形型を開示する。この成形型は、所望のサイズのボトルを成形するために中央部に付加又は中央部から除去され得る種々の中間部分により結合された上部及び下部成形部分を有する。同じ成形品のあるものは、成形されるすべての成形品と共通であるが、再構成工程にかなりの時間を費やすので製造が遅くなるという結果になる。多くの成形機械では、成形型を再構成するために成形機械を停止した後、成形型から古い成形材料を排出しなければならない。成形機械が製造ラインに再配置されると、成形工程が再び安定化するまで最初のいくつかの成形品を通常破棄しなければならない。再構成可能な成形型の別の例は、1989年8月29日に発行された米国特許第4,861,534号明細書に開示されている。この成形型は、成形回路基板用のものであり、キャビティから選択的に後退可能な1列のコアピンを有する単一の成形型キャビティを用いている。必要とされるコアピンのみを成形型キャビティ内に残し、残余のコアピンを後退させて回路基板の所望の孔パターンを形成することができることにより、回路基板に所望のいかなるパターンをも形成できる。しかし、異なるサイズの回路基板を必要とする場合、成形型を交換しなければならない。
英国特許出願公開第2,263,249号明細書は、相対的に移動可能な第1及び第2成形型支持構造を具備する射出成形機械を開示する。各支持構造は、反対向きに面する成形面部を有する、取外し可能に取付けられた成形型装置を具備する。各成形型装置は、可動排出部材を有する排出機構を有する。可動排出部材は、組立体の制御機構により駆動され、成形型装置の成形面部を貫通して突出して成形された製品を成形型装置から排出する。
特定の成形品を成形するために自動的に配置され得る可動成形型本体を有する再構成可能な成形型は、実質的に停止時間を必要とせず、上述したように従来の再構成可能な成形型の多数の損失を克服する。しかし、小型且つ複雑な電気コネクタハウジングを成形する際等、成形型から成形品を排出するためにエジェクタ要素が必要とされる際、可動成形型本体に必要なエジェクタを設けることは困難である。
【発明の開示】
従って、必要とされるのは、可動成形型本体のすべての成形位置で作動できる成形品エジェクタを具備しつつ、異なる成形品を比較的少量製造するために容易に且つ自動的に再配置され得る可動成形型本体を有する再構成可能な成形型である。
本発明は、成形フレーム、該成形フレームに結合されたA側フレーム、及び前記成形フレームに結合されたB側フレームを含む、複数の異なる成形品のうちの一種類を選択的に成形する装置からなる。この装置は第1成形型本体及び第2成形型本体を有する。これら第1及び第2成形型本体の一方は、第1位置、及び第3成形型キャビティが第1成形型キャビティと連通する第2位置まで、他方に対して選択的に移動可能である。移動エジェクタは、A側フレーム及びB側フレームの一方が開位置に移動完了する際に、可動成形型本体のB側に配置され、成形品を排出するために作動する。移動エジェクタは、その作動を実行するアクチュエータを有し、可動成形型本体が第1及び第2の両位置に位置すると作動可能になる。
【発明を実施するための形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1には、機械フレーム12、A側フレーム14及びB側フレーム16を有する成形機械10が示される。A側フレーム14は成形フレーム12に固定される。B側フレーム16は、A側フレーム14に接近及び離反する方向に移動可能に機械フレーム12に結合される。A側成形型組立体18及び嵌合相手のB側成形型組立体20は、通常の手法でA側フレーム14及びB側フレーム16にそれぞれ取付けられる。B側フレーム16は、油圧又は電動のトグルクランプ22により駆動される。成形材料射出システム24は、以下に説明するように、機械フレーム12に取付けられ、嵌合したA側及びB側成形型組立体内の成形型キャビティ内の成形材料を射出するよう配置されている。射出システム24は、プラスチックペレットを保持するホッパ26、ペレット及び溶融したプラスチックを供給する回転スクリュー28、プラスチックを溶融状態まで加熱するヒータ帯30、及び溶融したプラスチックを直接A側成形型組立体18内に向けるノズル32を具備する。図2に示されるブロック図は、成形機械10の制御機能を示す。プレスコントローラ42及びフレームコントローラ44は、機械10に相互接続されている。プレスコントローラ42は、図2の成形型締め及び型開き46、成形材料射出システム24への指令48、及び完成した成形品の排出50等の標準的な種々のプレス機能を制御する。フレームコントローラ44は、A側成形型組立体18及びB側成形型組立体20の両方に相互接続されており、以下に説明するように、成形型を再構成する際に可動成形型本体の移動を制御する。入出力ターミナル52は、作業者が構成指令を手作業で入力できるように、付加的にプレスコントローラ42及びフレームコントローラ44に相互接続される。
図3及び図5に示されるように、A側成形型組立体18は、第1成形型本体60、第2成形型本体62、及び第3成形型本体64を具備する。第1成形型本体60は、A側成形型組立体18のための基礎として作用するプラテン66に強固に取付けられる。第2及び第3成形型本体62、64は、以下で説明するように、プラテン66に摺動結合される。図5によく示されるように、第1成形型本体60は、第1表面68と、この第1表面68を横切る第1成形型キャビティ70とを有する。ノズル32は、通常の手法で第1成形型本体60の中心に入り、ランナ74及びトンネルゲート76により成形型キャビティ70に連通するスプル72で終わる。
第2成形型本体62は、図5に示されるように、第1表面68に平行で且つ第1表面68とは反対側に第2表面78を有する。切欠80が第2表面78に形成され、この切欠80により2本の脚82,84が形成される。脚82は第2成形型キャビティ86を有し、脚84は第3成形型キャビティ88を有する。各キャビティ86、88は第2表面78を横切る。第2成形型本体62は、適当な手段によりプラテン66に摺動結合されるので、図3及び図5に示されるように、水平及び垂直の両方向に移動自在である。本実施形態ではエアシリンダである第1リニアアクチュエータ90は、プラテン66に取付けられ、第2成形型本体62に摺動結合される。この結果、アクチュエータ90が作動する際、第2成形型本体は、図3に示されるように水平方向の経路に沿っていずれの方向にも移動するように作られる。本実施形態ではエアシリンダである、対向する1対の第2及び第3リニアアクチュエータ92、94は、プラテン66に取付けされた取付ブラケット96、98に固定される。2個のアクチュエータ92、94のピストンロッドは、第2成形型本体62に当接する2本の摺動バー61,63を介して第2成形型本体62の逆向きの側部に結合される。その結果、第2成形型本体は、図3に示されるように垂直方向の経路に沿っていずれの方向にも移動するように作られる。
第3成形型本体64は、第3平行表面100及び第4平行表面102を有する。第4成形型キャビティ104は、2表面100、102を横切る第3成形型本体64を貫通する。第3成形型本体64は、適当な手段によりプラテン66に摺動結合されるので、図3及び図5に示されるように、水平及び垂直の両方向に移動自在である。本実施形態ではエアシリンダである第4及び第5リニアアクチュエータ106、108は、プラテン66に取付けられ、図示されていない枢軸リンクを介して第3成形型本体64に結合される。この結果、アクチュエータ106、108が作動する際、第3成形型本体64は、図3に示されるように第1アクチュエータ90に向う右のほうへ移動するように作られる。本実施形態ではエアシリンダである、対向する1対の第6及び第7リニアアクチュエータ110、112は、取付ブラケット96、98に固定される。2個のアクチュエータ110、112のピストンロッドは、第3成形型本体64の逆向きの側部に摺動結合される。その結果、2個のアクチュエータの相対圧力を変えることにより、第3成形型本体64は、図3に示されるように垂直方向の経路に沿う、第1表面68に平行ないずれの方向にも移動するように作られる。第3成形型本体64は、後述する目的のために、第3及び第4表面100、102を横切る本体64を完全に貫通する2個の開口114、116を有する。
図4及び図7に示されるB側成形型組立体20は、A側組立体18の第1、第2、及び第3成形型本体60、62及び64とそれぞれ嵌合すると共に同じ部番にプライム記号が付された第1、第2、及び第3成形型本体を有する。即ち、B側の第1、第2及び第3成形型本体は、それぞれ部番60'、62'及び64'で識別される。さらに、対応する特徴部はやや異なるが、A側の対応する特徴部と実質的に同様のB側成形型組立体の別の特徴部は、A側の部番にプライム記号を付して識別される。第2成形型本体62'及び第3成形型本体64'は、第1、第2、第3、第4、第5、第6及び第7アクチュエータ90'、92'、94'、106'、108'、110'、112'により、成形型本体62、64と同様の手法で、図4に示されるように水平及び垂直の両方向に移動するように配置されている。A側成形型本体60、62、64の外表面は相互に面一であり、これらをまとめて図1の番号130で識別される。このまとめられた表面は、成形型の型割線である。B側成形型本体60'、62'、64'の対向する表面は相互に面一で表面130と平行であり、これらをまとめて図1の番号132で識別される。まとめられた表面130、132は、後述するように、実際の成形工程の間、シール嵌合された係合状態にある。
B側成形型組立体20は、第2及び第3成形型本体が4作動位置のいずれかにあるときに機能して成形品を排出する移動エジェクタ要素システムを有する。これら4作動位置は、図10ないし図13に概略的に示され、以下に説明する。エジェクタシステムは、図6、図7、図8及び図9に示されるように、第1成形型本体60'に結合された、対向する1対の第1エジェクタレール134、第2成形型本体62'の2本の脚82'、84'にそれぞれ結合された、対向する2対の第2エジェクタレール136、138、及び第3成形型本体64'に結合された、対向する1対の第3エジェクタレール140を有する。エジェクタレール134、136、138、140は、図7によく示される駆動機構により駆動される。図7に示されるように、B側成形組立体は、プラテン66'に固定された3枚の重ねられた板142、144、146を有する。板146は、1対の押し板150、152を含む長い開口148を有する。押し板150、152は、板152の孔と螺合する8本のねじ154により共に固定される。相互に平行な1対のTスロット156が、2本のエジェクタレール134と垂直方向に整合して板152の下面に形成される。拡大頭部160を有する1対のエジェクタレールピン158が、各Tスロット内に配置される。これらのピン158は、板146の孔及び第1成形型本体60'の位置決め孔を貫通して上方に延び、エジェクタレールのねじ付き孔で終わる。拡大頭部160は、エジェクタレールピンをTスロット内に閉じ込めたままにする。開口148は板146内で十分深いので、押し板152の頂面の上には空間160が存在する。2枚の押し板150、152は、この空間160内で垂直方向に移動するよう配置される。図7に示されるように、押し板は上方に移動するので、4本のエジェクタレールピン158を軸方向上方に移動させる。これにより、取付けられたエジェクタレールを同様に上方へ移動させる。押し板を図7に示される位置まで下方へ移動させると、エジェクタレール134も下方へ引かれる。というのは、エジェクタレールピン158はTスロット156内に閉じ込められたままだからである。2枚の押し板150、152は、B側フレーム16に取付けられた油圧シリンダ162により垂直方向に移動する。シリンダ162は、ピン168により駆動板166に結合されたピストンロッド164を有する。駆動板166は、図7に示されるように、押し板150、152の中心と垂直方向に整合して配置される板142の開口170内に配置される。4本のプッシュロッド172は、その端部に螺合するねじ176により駆動板166の上面174に取付けられる。プッシュロッドは、ねじ180により駆動板166に取付けられる位置決め板178によって正確に位置決めされる。プッシュロッドは、図7に示されるように2枚の板144、146及び下側押し板150の孔を貫通して上方へ延びる。プッシュロッドの端部は、上側押し板152の孔と螺合する小径部182を有する。この結果、プッシュロッドの肩部184は、上側押し板の下面にきつく固定される。油圧シリンダ162のピストンロッド164が延長すると、図7に示されるように駆動板166が開口170内の上方に移動する。この結果、プッシュロッド172が押し板150、152を上方へ移動させ、これにより第1成形型キャビティ70'から成形品を排出するためにエジェクタレールピン158及び取付けられたエジェクタレール134を上方に移動させる。
第2及び第3の成形型本体62'、64'は第1成形型本体60'に対して異なる作動位置に移動可能であるので、エジェクタレールピン158に類似するエジェクタレールピンは、エジェクタレール136、138、140を作動するのには適していない。この場合、移動エジェクタレールが必要になる。図8によく示されるように、2本のエジェクタレール140は、第3成形型本体64'の第4成形型キャビティ104'を跨ぐ。第4成形型キャビティ104'が通常の手法で成形コア188を収容することに留意されたい。2対の移動エジェクタレールピン190は、第3成形型本体64'に形成された孔192を垂直方向に貫通して延び、エジェクタレール140の孔内に螺合する小さい直径194を有する。この結果、エジエクタレールピン190の肩部196は、エジェクタレールの下面に対してきつく固定される。各エジェクタレール140に取付けられた2本のエジェクタレールピン190がある。図8に示されるように、各エジェクタピン190は、押し板152上を空間160内に垂直方向に延びる拡大頭部198を有する。孔192は、拡大頭部198を押圧する圧縮ばね202を収容する端ぐりされた穴200を有する。これにより、図8に示されるように移動エジェクタレールピンを押し板152の方へ下方に付勢する。押し板152がエジェクタレール140を駆動するために油圧シリンダ162によって上方に移動すると、押し板152は、拡大頭部198と係合しばね202の抵抗力に抗してエジェクタレールピン及び取付けられたエジェクタレール140を上方へ押圧する。これにより、成形型キャビティ104'から成形品を排出する。板146は、空間160から横方向に延長して第3成形型本体64'が図8に示され右の方の後述する他の作動位置に移動する際に拡大頭部198用の隙間となる空間204を有する。第3成形型本体がこの位置に位置すると、押し板152は拡大頭部198と係合することなく駆動され得る。
図9に示されるように、2本のエジェクタレール136は、第2成形型本体62'の第2成形型キャビティ86'を跨ぐ。第2成形型キャビティ86'が通常の手法で成形コア188を収容することに留意されたい。同様に、2本のエジェクタレール138は第3キャビティ88'を跨ぐ。2対の移動エジェクタレールピン210は、第2成形型本体62'の脚82'に形成された孔212を垂直方向に貫通し、エジェクタレール136の孔内に螺合する小さい直径214を有する。この結果、エジェクタレールピン210の肩部216は、エジェクタレールの下面に対してきつく固定される。各エジェクタレール140に取付けられた2本のエジェクタレールピン210がある。図9に示されるように、各エジェクタピン210は、押し板152上を空間160内に垂直方向に延びる拡大頭部218を有する。孔212は、拡大頭部218を押圧する圧縮ばね222を収容する端ぐりされた穴220を有する。これにより、図9に示されるように移動エジェクタレールピンを押し板152の方へ下方に付勢する。押し板152がエジェクタレール134を駆動するために油圧シリンダ162によって上方に移動すると、押し板152は、拡大頭部218と係合しばね222の抵抗力に抗してエジェクタレールピン及び取付けられたエジェクタレール136を上方へ押圧する。これにより、成形型キャビティ86'から成形品を排出する。ピストンロッド164が後退すると、ばね222はエジェクタレール136を図9に示される位置に戻す。同様に、第2成形型本体62'の脚84'は、端ぐりされた穴212内に配置された2対のエジェクタレールピン210を有する。これらのピン210は、エジェクタレール138の孔と螺合する小さい直径214を有し、各レールに取付けらる。小さい直径214は、肩部216がエジェクタレールの下面に対してきつく固定されるようにエジェクタレール138内に螺合する。ピン210は、空間160から横方向に延長して第2成形型本体62'の脚84'が図9に示される位置に位置する際に拡大頭部218用の隙間となる空間224に延びる拡大頭部218を有する。第2成形型本体62'は、後述するようにその別の作動位置に移動すると、脚82'が所定位置から離れ且つ脚82'が以前に占めていた位置を脚84'が占めるまで、図9に示される左の方へ移動する。この位置では、ピストンロッド164が延長すると、押し板152は脚82'に結合された頭部218と離間するが脚84'に結合された頭部218と係合する。この結果、エジェクタレール138は、第3成形型キャビティ88'内の成形品を排出するよう延長される。
成形機械10が稼働している間、図1に示されるトグルクランプ22は、成形型キャビティ70、86、88、104が各成形型キャビティ70'、86'、88'、104'と相互に嵌合するように、まとめられた表面132がまとめられた表面130とシール嵌合するまで、B側フレーム16をA側フレーム14の方へ延ばす。成形機械10は、14本のアクチュエータ90、90'、92、92'、94、94'、106、106'、108、108'、110、110'、112、112'により第2及び第3の成形型本体62、62'、64、64'を再配置することによって、4種類の異なった構成の成形品を成形することができる。ここでは、この成形型本体の再配置を成形型の再構成と称し、A側及びB側成形型組立体に対する第2及び第3成形型本体の種々の作動位置を概略的に示す図10ないし図13を参照して説明する。これらの図は図6に示されるようにB側から見た図であるので、B側の用語についてのみ説明する。しかし、B側のアクチュエータ又は成形型本体について言及する場合は、対応するA側アクチュエータ又は成形型本体も含むので、これら2つは対で作動すると考えるべきである。即ち、B側の第1アクチュエータ90'が作動する際、A側の第1アクチュエータ90もアクチュエータ90'と共に同時に作動する。
図10に示されるように、成形型キャビティ70'、104'、86'は、射出システム24を作動させることにより第1成形品を成形するために嵌合状態にある。成形型キャビティ70'、104'、88'を用いて第2成形品を成形したい場合は、第2成形型本体を図11に示される位置に移動しなければならない。これは、最初にトグルクランプ22を作動することにより成形型を開き、次に第1アクチュエータ90'を作動して第2成形型本体62'を第3成形型本体64'から離れる方向に移動することにより達成される。第2及び第3アクチュエータ92'、94'は、図11に示されるように第2成形型本体62'を下方に移動するように作動する。この結果、成形型キャビティ88'は、成形型キャビティ104'と適正に整合する。次に、第1アクチュエータ90'は、第3成形型本体64'と嵌合するよう第2成形型本体62'を移動するように作動する。続いて、トグルクランプ22が成形型を閉塞するよう作動し、射出システム24が嵌合した成形型キャビティ内に溶融したプラスチック材料を射出するよう作動する。成形型キャビティ70'、88'を用いた第3成形品を成形したい場合は、第2及び第3成形型本体62'、64'を図12に示される位置に移動させなければならない。これは、最初にトグルクランプ22を作動することにより成形型を開き、次に第1アクチュエータ90'を作動して第2成形型本体62'を第3成形型本体64'から離れる方向に移動することにより達成される。第4及び第5アクチュエータ106'、108'は、図11に示されるように第1成形型本体60'との係合を外して第4成形型本体64'を左方に移動するように作動し、次に第6及び第7アクチュエータ110'、112'を第3成形型本体を上方に移動するように作動する。この結果、図11に示される開口230は、第1成形型キャビティ70'の中心に整合する。次に、第1アクチュエータ90'は、図12に示されるように第3成形型本体64'を右方に、第1成形型本体60'と嵌合している第2成形型本体62'を図12に示される位置に移動するように作動する。ここで、成形型キャビティ70'、88'は嵌合状態にある。成形型キャビティ70'、86'を用いた第4成形品を成形したい場合は、第2成形型本体62'を図13に示される位置に移動させなければならない。これは、最初にトグルクランプ22を作動することにより成形型を開き、次に第1アクチュエータ90'を作動して第2成形型本体62'を第3成形型64'から離れる方向に移動することにより達成される。第3及び第4アクチュエータ92'、94'は、第2成形型キャビティ86'が第1成形型キャビ70'と整合するまで、図12に示されるように第2成形型本体62'を上方に移動するように作動する。次に、第1アクチュエータ90'は、第1成形型本体60'と嵌合している第2成形型本体62'を図13に示される位置に移動するように作動する。ここで、成形キャビティ70'、86'は、第4成形品を成形するために嵌合状態にある。
本発明の重要な利点は、電気コネクタハウジング等の小さくて複雑な成形品を、それら成形品を排出するためにエジェクタ要素を必要とされる再構成可能な成形型で成形できる点にある。本エジェクタ要素は、可動成形型本体内に配置されると共に再構成の最中にはそれらと共に移動する。その結果、エジェクタ要素は、可動成形型本体のすべての作動位置において作動可能である。本移動するエジェクタ要素は、比較的構造が小さく、成形型の迅速且つ自動化された再構成を可能にする。このことは、成形機械の停止時間が実質的にないので異なる多品種を比較的少量生産する場合に非常に有益である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の開示を含んだ成形機械の正面図である。
【図2】図1の成形機械の制御機能を示すブロック図である。
【図3】図1の3−3線に沿った断面図である。
【図4】図1の4−4線に沿った断面図である。
【図5】図3の部分拡大図である。
【図6】図4の部分拡大図である。
【図7】図6の7−7線に沿った断面図である。
【図8】図6の8−8線に沿った断面図である。
【図9】図6の9−9線に沿った断面図である。
【図10】種々の作動位置での図6の3成形型本体を示す概略図である。
【図11】種々の作動位置での図6の3成形型本体を示す概略図である。
【図12】種々の作動位置での図6の3成形型本体を示す概略図である。
【図13】種々の作動位置での図6の3成形型本体を示す概略図である。

Claims (3)

  1. 異なる種類の成形品のうちの1種類の成形品を選択的に成形する装置であって、成形フレーム(12)、該成形フレーム(12)に固定結合されたA側フレーム(14)、該A側フレーム(14)に対して接近及び離反する方向に開位置及び閉位置間を移動可能に前記成形フレーム(12)に結合されたB側フレーム(16)、前記A側及びB側フレーム(14,16)のそれぞれに設けられた第1成形型本体(60,60')第2成形型本体(62,62')及び第3成形型本体(64,64')を具備し、該第1及び第2成形型本体(60,60',62,62')のうちの一方は、他方に対して第1位置から第3成形キャビティ(88,88')が1成形キャビティ(70,70')と連通する第2位置まで選択的に移動可能である成形装置において、
    移動エジェクタが、移動可能な前記成形型本体(60,60',62,62')の前記B側の部分に配置されると共に、前記B側フレーム(16)が前記開位置に移動する際に、前記成形品を排出するように作動可能であり、
    前記移動エジェクタは、前記移動可能な成形型本体が前記第1及び第2位置に位置する際に作動可能であり、
    前記移動エジェクタは、該移動エジェクタを作動するためのアクチュエータ(94,94')を有することを特徴とする成形装置。
  2. 前記移動エジェクタは、前記A側フレーム(14)に向かう方向及び該A側フレーム(14)から離れる方向に前記可動成形型本体の開口内を摺動するように配置された排出部材(136,138,140)を有し、
    該排出部材は、前記移動エジェクタが前記アクチュエータ(94,94')により作動する際に前記成形品と係合し且つ排出することを特徴とする請求項1記載の成形装置。
  3. 前記排出部材は筒状のピン(190,210)であり、前記移動エジェクタは、前記A側フレーム(14)から離れる方向に前記排出部材を前記開口内に摺動させるために該排出部材を付勢するように配置された弾性部材(202,222)を有することを特徴とする請求項2記載の成形装置。
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