JP4254495B2 - 型締装置および成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダイカスト成形機、射出成形機等に適用される型締装置と該型締装置を用いて行う成形方法とに関する。

従来、ダイカスト成形機や射出成形機は、一般に固定型を支持する固定盤と、可動型を支持する可動盤と支持台とを備え、前記可動盤を挿通して延ばした複数（通常、４本）のタイバーの両端部を前記固定盤と支持台とに連結し、前記支持台と可動盤との相互間に配設した型締機構により、可動盤をタイバーに沿って固定盤側へ移動させて型閉じおよび型締めする構造となっていた。
ところで、上記した型締機構としては、大きな型内圧力に抗する強大な型締力が得られることから、大型のダイカスト成形機や射出成形機では、トグル式の型締機構が多く採用されていた。しかし、トグル式の型締機構は、トグル機構を構成する部品（リンク等）が複雑、大型になるばかりか、長ストロークの型締シリンダが必要になるため、設置スペースの拡大が避けられないという問題があった。

そこで、タイバーを介して型締力を発生する、いわゆるタイバー直圧式の型締装置が開発され、その利用が図られている。この種の型締装置としては、固定ダイプレート（固定盤）の背面に設けた油圧シリンダ（型締シリンダ）内のラム（ピストン）にタイバーの一端を直結する構造のものもあるが（特許文献１参照）、最近では、金型の段替え性の向上も意図して、タイバー抜きを可能にした型締装置が注目を集めている。

そして従来、タイバー抜きを可能にした型締装置としては、例えば、特許文献２に記載されるものがあった。このものは、固定型を支持する固定盤と、可動型を支持する可動盤（可動ダイプレート）と、一端部が前記固定盤に脱着可能に連結され、他端部が前記可動盤を挿通して延ばされた複数のタイバーと、前記可動盤を前記固定盤に対して進退動させて、前記可動型を前記固定型に型開閉させる型開閉手段と、タイバーに形成した被噛合部に割ナットを噛合させて各タイバーを可動盤に対して脱着可能に連結するタイバー連結手段と、前記可動盤のタイバー挿通孔周りに設けられ、前記タイバー連結手段内の割ナットを反力点として該可動盤を固定盤側へ推進し型締力を発生する型締シリンダとを備えている。この特許文献２に記載の型締装置によれば、固定盤内に型締シリンダを組込むため、全体が小型となり、その上、固定盤に対するタイバーの固定を解除した後、型開閉手段を作動させることで、タイバーを固定盤から抜くことができるようになる。

特開２００１−１３８１号公報 特開平８−７２１１３号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載される型締装置においては、固定型に可動型が接するまで型開閉手段により可動盤を移動させた後，タイバー連結手段によりタイバーを可動盤に連結するようにしているため、型温度変動に伴う型厚変化が起こった場合に、タイバー連結手段の割ナットがタイバーの被噛合部に噛合しない事態が往々に発生する。特に型温度の変動が大きいダイカスト成形機に適用した場合には、前記した事態が顕著に発生し、成形の安定性が著しく損なわれる、という問題があった。

なお、この問題に対処するには、型開閉手段のストローク調整により、可動型が固定型に接触する直前であって、タイバー連結手段の割ナットがタイバーの被噛合部に確実に噛合可能な位置で可動盤を停止させるようにすればよい。しかし、上記特許文献２に記載される型締装置によれば、ピストンストロークが一定であるため、成形サイクル（生産性）を重視して型接触までのピストンストロークを短くすると、離型時のピストンストローク（離型ストローク）が不足して離型不具合を引き起こすことになり、型接触までにある程度長いピストンストロークを設定せざるを得ない、という制約があった。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、型厚変化が起こっても確実に型締力を発生させることができ、しかも型接触までのピストンストロークを短く設定しても十分なる離型ストロークを確保することができ、もって成形の安定性の向上と生産性の向上とに大きく寄与する型締装置を提供し、併せて該型締装置を用いて行う成形方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る型締装置は、固定型を支持する固定盤と、可動型を支持する可動盤と、一端部が前記固定盤に脱着可能に連結され、他端部が前記可動盤を挿通して延ばされた複数のタイバーと、前記可動盤を前記固定盤に対して進退動させて、前記可動型を前記固定型に型開閉させる型開閉手段と、タイバーに形成した被噛合部に割ナットを噛合させて各タイバーを可動盤に対して脱着可能に連結するタイバー連結手段と、前記可動盤のタイバー挿通孔周りに設けられ、前記タイバー連結手段内の割ナットを反力点として該可動盤を固定盤側へ推進し型締力を発生する型締シリンダとを備えた型締装置において、前記型締シリンダは、前記割ナットに当接する主ピストンにより画成された前・後２室のうち、固定盤側に位置する室に、該室を前・後２室に画成する副ピストンを備えており、該副ピストンは、型接触および型締め時には前記主ピストンと一体的に作動するが、離型時には前記主ピストンと相対移動するようになっていることを特徴とする。
このように構成した型締装置においては、型接触および型締め時に主ピストンと一体的に作動する副ピストンが、離型時に主ピストンと相対移動するので、型接触および型締め時のピストンストロークよりも離型時のピストンストロークを長くとることができる。すなわち、型接触および型締め時のピストンストロークを必要最小限の長さに設定することができ、この結果、固定型に可動型が接触しない条件でタイバー連結手段内の割ナットをタイバーの被噛合部に噛合させるようにしても、生産性がそれほど犠牲になることはない。
本型締装置において、上記型開閉手段は、可動型が固定型に接触する直前位置で可動盤を停止させる機能を有している構成とするのが望ましい。

本発明に係る成形方法は、上記した型開閉手段を備えた型締装置を利用して行うもので、該型開閉手段により可動盤を固定盤側へ移動させて可動型を固定型に接触する直前位置で停止させた後、タイバー連結手段の割ナットを閉動作させて各タイバーを可動盤に連結し、次に、型締シリンダの作動により可動盤を推進して型接触および型締めを行い、射出終了して所定の時間経過後に、前記型締シリンダに対する圧油の給排を切替えて前記型接触および型締め時のピストンストロークよりも大きなピストンストロークで離型させることを特徴とする。

本発明に係る型締装置によれば、固定型に可動型が接触しない条件でタイバー連結手段内の割ナットをタイバーの被噛合部に確実に噛合させることができることはもちろん、型接触および型締め時のピストンストロークを必要最小限の長さに設定することができ、成形の安定性の向上と生産性の向上とを達成できる。また、固定型タイバー抜きの機能も維持されるので、金型の段替え性も良好で、その利用価値は大なるものがある。
また、本発明に係る成形方法によれば、可動型が固定型に接触する直前の一定位置でタイバー連結手段を作動させるので、タイバーを確実に可動盤に連結できることはもちろん、成形の安定性と効率化とを確立できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
図２は、ダイカスト成形機に適用した本発明に係る型締装置の全体構造を示したものである。同図において、１はベースプレート、２は、固定型３を支持する固定盤、４は、可動型５を支持する可動盤であり、固定盤２は、ベースプレート１上の一端側に固定され、可動盤３は、ベースプレート１上にスライドシュー６を介して固定盤２に対して進退動可能に配置されている。可動盤３は、図示を略す型開閉手段により固定盤２に対して進退動し、これに応じて可動型５が、図示のように固定型３に対してわずかの間隙Ｓで合せた疑似的な型閉じ位置と固定型３から大きく離間する型開き位置とに位置決めされる。なお、型開閉手段は任意であり、油圧シリンダであっても、モータ駆動のラック・ピニオン機構またはボール・ねじ機構であってもよい。

１０は、４本のタイバーであり、固定盤２および可動盤４の四隅に形成されたタイバー挿通孔７、８を挿通して延ばされている。固定盤２の背面には、固定盤２に対して各タイバー１０の一端部を脱着可能に連結する４台の第１タイバー連結装置（連結手段）１１が配設され、一方、可動盤４の背面には、可動盤４に対して各タイバー１０の中間部を脱着可能に連結する４台の第２タイバー連結装置（連結手段）１２が配設されている。

固定盤２側の第１タイバー連結装置１１は、タイバー１０の外周面に形成されたねじ部１３と、固定盤２の背面に固定した袋閉じ状のボックス１４内に配設された割ナット１５と、この割ナット１５を開閉動作させる駆動機構（図示略）とからなっており、前記駆動機構により割ナット１５が閉動作することにより、該割ナット１５がタイバー１０のねじ部１３に螺合し、タイバー１０の一端部が固定盤２に対して連結される。

可動盤４側の第２タイバー連結装置１２は、タイバー１０の外周面に形成された多条溝部（被噛合部）１６と、可動盤４の背面に固定したボックス１７内に配設された割ナット１８と、シリンダ１９を駆動源として前記割ナット１８を開閉動作させる駆動機構とからなっている。この第２タイバー連結装置１２のボックス１７は、その底面に貫通孔１７ａを有しており、この貫通孔１７ａを挿通してタイバー１０が延ばされている。タイバー１０は、同図に示す疑似的な型閉じ状態においてその多条溝部１６が前記ボックス１７内に位置決めされるようになっており、この状態でシリンダ１９の作動により割ナット１８が閉動作することで、該割ナット１８がタイバー１０の多条溝部１６に噛合し、この結果、タイバー１０が可動盤４に対して連結される。しかして、割ナット１８はタイバー１０の延長方向へわずか相対移動できるようになっており、したがって、可動盤４は、割ナット１８をタイバー１０の多条溝部１６に噛合させた状態においても、固定盤２側へわずか移動できるようになっている。

一方、上記可動盤４の各タイバー挿通孔８内であって、固定盤２と反対側に寄った部分には、型締シリンダ２０が配設されている。なお、以下では、固定盤２と反対側を後側、固定盤２に対面する側を前側として説明する。
型締シリンダ２０は、図１によく示されるように、可動盤４のタイバー挿通孔８の周りに形成されたシリンダ部２１に摺動可能に配設された段付きリング形状の主ピストン２２を備えており、この主ピストン２２の内部をタイバー１０が挿通している。主ピストン２２は、その後端を前記第２タイバー連結装置１２内の割ナット１８に当接させると共に、その前端部を前記シリンダ部２１内の前壁側に配置されたリングストッパ２３を摺動可能に挿通させている。

型締シリンダ２０はまた、上記主ピストン２２により画成されたシリンダ部２１内の前・後２室のうち、前側の室に摺動可能に配設されたリング形状の副ピストン２４を備えている。この副ピストン２４は、主ピストン２２に外嵌固定されたリングガイド２５の前端部の外方フランジ２５ａとシリンダ部内周面とにより摺動案内されるようになっている。副ピストン２４はまた、その後端部に形成した内方フランジ２４ａを前記リングガイド２５の外方フランジ２５ａに背面側から当接させることで、主ピストン２２に対する前側への移動が規制されるようになっている。

すなわち、上記した型締シリンダ２０のシリンダ部２１内には、リングストッパ２３と副ピストン２４およびリングガイド２５との間、副ピストン２４と主ピストン２２との間および主ピストン２２とシリンダ部２１の後壁との間にそれぞれ油室Ａ，Ｂ，Ｃが画成されており、これら３つの油室Ａ，Ｂ，Ｃには、図示を略す油圧回路から圧油が各独立に給排されるようになっている。

以下、上記のように構成した型締装置の作用を図３および図４も参照して説明する。なお、説明の便宜のため、図３および図４では、第２タイバー連結装置１２について割ナット１８のみを示している。
ダイカスト鋳造の開始に際しては、可動盤４が型開き位置に位置決めされている。また、可動盤４側の第２タイバー連結装置１２の割ナット１８が、図３（１）に示すように開き位置にあり、可動盤４に対する各タイバー１０の連結が解放されている。一方、型締シリンダ２０については、その前側の油室Ａがタンクに接続されているのに対し、その中間の油室Ｂおよび後側の油室Ｃには圧油が供給されている。これにより副ピストン２４は、その前端をリングガイド２３に当接させる状態に位置決めされ、また、主ピストン２２は、油室Ｂと油室Ｃとの油圧がバランスする中立位置に位置決めされている。

そして先ず、図示を略す型開閉手段が作動し、図３（１）に矢印Ｆ１にて示すように、可動盤４が固定盤２に対して一定距離だけ前進し、これにより、図２に示したように可動型５が固定型３に対してわずかの間隙（一例として、５ｍｍ程度）Ｓを開けて疑似的に型閉じされる。
上記疑似的な型閉じ完了により、第２タイバー連結装置１２内のシリンダ１９が作動し、該第２タイバー連結装置１２内の割ナット１８が閉動作する。この時、可動盤４は、各タイバー１０の多条溝部１６に割ナット１８が確実に噛合する位置に位置決めされており、これにより、図３（２）に示すように、割ナット１８がタイバー１０の多条溝部１６に噛合し、各タイバー１０が可動盤４に対して連結される。

その後、型締シリンダ２０内の後側の油室Ｃがタンクに接続されると共に、前側の油室Ａに圧油が供給される。すると、図３（３）に示すように、型締シリンダ２０内の主ピストン２２が第２タイバー連結装置１２内の割ナット１８に押圧される。この時、中間の油室Ｂに対する圧油供給が継続されており、これにより主ピストン２２と副ピストン２４との相対位置は変わらない。したがって、主ピストン２２が割ナット１８に押圧される反力で、可動盤４が固定盤２側へ、同じく矢印Ｆ１のように前進し、この結果、可動型５と固定型３との間に存在していた間隙Ｓ（図２）が解消され、両型は接触する。圧力室Ａに対する圧油供給は、両型が接触した後も継続されており、これにより、可動盤４が割ナット１８を反力点としてさらに推進し、固定型３と可動型５との合せ部に大きな型締力が発生する。図３（３）中、δ１は前記型接触および型締時のピストンストロークを表している。

そして、上記型締め完了により、固定盤２に付設した射出機構（図示略）から固定型３と可動型５との間に形成されるキャビティ内に溶湯が注入され、鋳造が行われる。鋳造が終了すると、先ず図４（４）に示すように、型締シリンダ２０内の前側の油室Ａと中間の油室Ｂ内とがタンクに接続されると同時に、後側の油室Ｃ内に圧油が供給される。すると、主ピストン２２が矢印ｆのように前側へ移動し、これと相対に副ピストン２４が後側へ移動する。これにより副ピストン２４の前端がリングストッパ２３に、その後端が主ピストン２２の段差部にそれぞれ当接する。この時、後側の油室Ｃに対する圧油供給が継続されており、これにより固定盤４が後退し、型内の鋳造品が離型される。この時の離型ストロークは、図３（３）の型接触および型締め時のピストンストロークδ１に主ピストン２２のピストンストロークδ２を加算した値（δ１＋δ２）となり、型接触および型締め時のピストンストロークδ１よりもかなり大きな値（一例として、２０ｍｍ程度）となる。換言すれば、型接触および型締め時のピストンストロークδ１を必要最小限の大きさに設定しても十分大きな離型ストロークを確保することができる。

上記離型完了後は、図４（５）に示すように、型締シリンダ２０内の後側の油室Ｃがタンクに接続され、これと同時に第２タイバー連結装置１２内のシリンダ１９が作動して割ナット１８が開動作し、可動盤４に対する各タイバー１０の連結が解除される。続いて、図示を略す型開閉手段が作動し、矢印Ｆ２に示すように可動盤４が固定盤２から後退し、可動型５が固定型３に対して型開きされる。そして、この型開き後は、可動型５に張付いていた鋳造品が可動型５に内蔵された押出機構により脱型され、図示を略すワーク搬出手段に受渡しされる。一方、この段階で、型締シリンダ２０内の前側の油室Ａに再び圧油が供給され、主ピストン２２と副ピストン２４とは、前記図３（１）に示した原位置に復帰し、これにてダイカスト鋳造の一サイクルは終了する。

ここで、金型３，５の交換を必要とする場合は、図２に示す疑似的な型閉じ状態で、上側の第２タイバー連結装置１２内の割ナット１８を閉動させて、上側の２本のタイバー１０を可動盤４に連結する一方で、第１タイバー連結装置１１内の割ナット１５を開動作させて、固定盤２に対する上側の２本のタイバー１０の連結を解除し、続いて、図示を略す型開閉手段を作動させる。すると、可動盤４が固定盤２から後退し、この動きに上側の２本のタイバー１０が追従して固定盤２から抜け、固定盤２と可動盤４との間が大きく開放される。したがって、上側のタイバー１０に邪魔されることなく、固定型３および可動型５の交換を行うことができる。なお、側方から金型交換を行う場合は、下側の２本のタイバーを抜くようにするが、この場合は、前記上側に対する手順が下側に展開される。

本発明に係る型締装置を構成する型締シリンダの構造を示す断面図である。 本型締装置の全体構造を示す断面図である。 本型締装置による成形工程のうち、型開きから型締めまでの前半段階における型締シリンダの作動状態を順を追って示す断面図である。 本型締装置による成形工程のうち、型締めから型開きまでの後半段階における型締シリンダの作動状態を順を追って示す断面図である。

符号の説明

１ ベースプレート
２ 固定盤、 ３ 固定型
４ 可動盤、 ５ 可動型
７，８ タイバー挿通孔
１０ タイバー
１１ 第１タイバー連結装置（連結手段）
１２ 第２タイバー連結装置（連結手段）
１６ 多条溝部（被噛合部）、 １８ 割ナット
２０ 型締シリンダ
２１ シリンダ部
２２ 主ピストン
２４ 副ピストン
２５ リングガイド
Ａ，Ｂ，Ｃ 油室

Claims (3)

1. 固定型を支持する固定盤と、可動型を支持する可動盤と、一端部が前記固定盤に脱着可能に連結され、他端部が前記可動盤を挿通して延ばされた複数のタイバーと、前記可動盤を前記固定盤に対して進退動させて、前記可動型を前記固定型に型開閉させる型開閉手段と、タイバーに形成した被噛合部に割ナットを噛合させて各タイバーを可動盤に対して脱着可能に連結するタイバー連結手段と、前記可動盤のタイバー挿通孔周りに設けられ、前記タイバー連結手段内の割ナットを反力点として該可動盤を固定盤側へ推進し型締力を発生する型締シリンダとを備えた型締装置において、前記型締シリンダは、前記割ナットに当接する主ピストンにより画成された前・後２室のうち、固定盤側に位置する室に、該室を前・後２室に画成する副ピストンを備えており、該副ピストンは、型接触および型締め時には前記主ピストンと一体的に作動するが、離型時には前記主ピストンと相対移動するようになっていることを特徴とする型締装置。
2. 型開閉手段が、可動型が固定型に接触する直前位置で可動盤を停止させる機能を有していることを特徴とする請求項１に記載の型締装置。
3. 請求項２に記載の型締装置を用いて行う成形方法であって、型開閉手段により可動盤を固定盤側へ移動させて可動型を固定型に接触する直前位置で停止させた後、タイバー連結手段内の割ナットを閉動作させて各タイバーを可動盤に連結し、次に、型締シリンダの作動により可動盤を推進して型接触および型締めを行い、射出終了して所定の冷却時間経過後に、前記型締シリンダに対する圧油の給排を切替えて前記型接触および型締め時のピストンストロークよりも大きなピストンストロークで離型させることを特徴とする成形方法。
   
   

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