JP6177217B2 - 型締装置 - Google Patents

Description

本発明は、横型射出成形装置に好適な型締装置に関する。

横型射出成形装置は、金型を型締めする型締装置と、型締めされた金型へ樹脂材料を射出する射出機とを主要素とする装置である。
一般に、型締装置は、金型のうちの固定型を支える固定盤と、この固定盤に平行に配置され型締シリンダを支える圧受盤と、この圧受盤と固定盤とに渡されるタイバーと、このタイバーに移動自在に案内され型締シリンダで移動され金型のうちの可動型を支える可動盤とからなる。

型締シリンダで可動盤の移動と型締めとを連続して実施する。
しかし、近年、移動を別の型開閉アクチュエータで行い、型締めを型締シリンダで行うことで、工程時間を短縮し、生産性を高めるという装置が提案されてきた（例えば、特許文献１（図２）参照。）。

特許文献１の図２に示されるように、フレーム（１）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）上に、滑り板（４１）を介して架台（４５）が載せられ、この架台（４５）に型締シリンダ（２３）が固定されている。この架台（４５）が型開閉アクチュエータ（１７）で水平に移動される。
また、架台（４５）に滑り板（４３）を介して可動盤（９）が載せられ、この可動盤（９）に型締シリンダ（２３）から延びる作動ロッド（２６）の先端が連結される。

図２では型開き状態が示され、固定型（３）から可動型（７）が離れている。型締めするには、先ず、型開閉アクチュエータ（１７）を後退動させる。すると、架台（４５）が滑り板（４１）上を滑って定盤（５）側へ移動する。架台（４５）と共に型締シリンダ（２３）が移動し、この型締シリンダ（２３）と共に可動盤（９）が移動する。結果、可動型（７）が移動して固定型（３）に当接する。

この間、タイバー（２７、２７）で可動盤（９）が案内される。タイバー（２７、２７）の先端は、型締シリンダ（２３）を貫通しで突出し、ハーフナット（２９、２９）間を通過する。

固定型（３）に可動型（７）が当接したら、ハーフナット（２９）とハーフナット（２９）を近づけ、タイバー（２７）の先端に噛ませる。これで、タイバー（２７）と型締シリンダ（２３）が一体化された。
次に、型締シリンダ（２３）を前進動させて作動ロッド（２６）を前進させる。すると、可動盤（９）を介して可動型（７）が固定型（３）に押付けられ、型締め状態になる。

型開閉アクチュエータ（１７）の移動速度を型締シリンダ（２３）よりも高速にすることで、可動型（７）の移動時間を短縮することができる。
ところで、タイバー（２７）で正確に可動盤（９）を案内するために、貫通穴（９ａ）の内周面にタイバー（２７）の外周面が摺接している。

静止しているタイバー（２７）に可動盤（９）が高頻度で移動するため、貫通穴（９ａ）の内周面とタイバー（２７）の外周面の両方又は一方が、不回避的に荒れてくる。この荒れは一様に発生することはなく、不均一に発生する。荒れが不均一に発生すると摺動抵抗が不安定になる。

この摺動抵抗の不安定さは、次に述べる特殊な射出成形法で、特に障害となる。
図８（ａ）に示すように、固定型１０１に可動型１０２が、型締力Ｐ１で型締めされている。
図８（ｂ）にて、キャビティへ溶融状態の樹脂材料１０３が射出される。このときの射出力Ｐ２は、型締力Ｐ１より大きい。結果、両方の力がバランスするまで、固定型１０１に対して可動型１０２が距離（ギャップ）Ｌ１だけ開く。このギャップＬ１を介して樹脂材料１０３に内包されるガスが放出される。

樹脂材料１０３が凝固し収縮すると、図８（ｃ）に示すように、距離はＬ１より小さなＬ２になる。（Ｌ１−Ｌ２）だけ、可動型１０２が前進する。
以上により、巣や引けが無い良質の成形品が得られる。

このときに、可動型１０２の移動が不安定であると、ギャップＬ１が過小又は過大になる。ギャップＬ１が過小になるとガスの抜けが不十分になり、ギャップＬ１が過大であると、ガスと共に樹脂材料１０３が漏れる。よって、図８（ａ）〜（ｃ）に示す特殊な射出成形法は、特許文献１の型締装置には不向きであって、比較的小さな力（型締力Ｐ１）でも可動型１０２が滑らかに移動することが望まれる。

すなわち、生産性の向上が求められる中、型開閉アクチュエータと型締シリンダとを有する型締装置において、長期間運転した後であっても、可動型を円滑に移動させることができる構造が求められる。

特許第３８８１７６４号公報

本発明は、型開閉アクチュエータと型締シリンダとを有する型締装置において、長期間運転した後であっても、可動型を円滑に移動させることができる構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、横型型締装置であって、
ベースと、このベースに固定され固定型を支える固定盤と、この固定盤と平行に配置され前記固定型へ向かって延びるピストンロッドを備え前記ベースに水平移動自在に支持されている型締シリンダと、この型締シリンダを移動する型開閉アクチュエータと、前記固定盤と前記型締シリンダの間に配置され前記ピストンロッドに連結され前記ベースに水平移動自在に支持され可動型を支える可動盤と、前記固定盤から水平に延びて前記可動盤及び型締シリンダを貫通するタイバーと、このタイバーに前記型締シリンダを任意に連結する第１連結機構とを備え、前記可動盤には、前記タイバーの外径にクリアランスを加えた穴径の貫通穴が設けられており、前記タイバーが貫通穴の内周面に摺接しないように構成され、ベースにレールが敷設され、このレールに第１スライダと第２スライダが嵌められ、第１スライダに型締シリンダが固定され、第１スライダが型開閉アクチュエータに連結され、第２スライダに可動盤が固定されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、第１スライダと第２スライダは、転動体を介してレールに摺接する直線ガイドであることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、第１連結機構は、タイバーに設けられた複数条の周溝と、この周溝に嵌るロックプレートと、このロックプレートをタイバーの軸直角方向へ移動するロックプレート移動アクチュエータと、型締シリンダに設けられロックプレートがタイバーの軸方向へ移動することを抑制するガイドとからなることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、型締シリンダと可動盤に、ピストンロッドとは別に型締シリンダと可動盤とを機械的に結合する第２連結機構が設けられていることを特徴とする。

請求項５に係る発明では、第２連結機構は、タイバーと平行に配置されるボールねじと、このボールねじを回すロータリアクチュエータと、ボールねじに嵌るボールナットを備えていることを特徴とする。

請求項６に係る発明では、第２連結機構は、型締シリンダから可動盤まで延びる又は可動盤から型締シリンダまで延びるアームと、このアームに取付けられタイバーと直交するように延びるロッドを備えるリニアアクチュエータと、可動盤又は型締シリンダに設けられロッドが嵌る凹部とを備えていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、横型型締装置であって、ベースと、このベースに固定され固定型を支える固定盤と、この固定盤と平行に配置され前記固定型へ向かって延びるピストンロッドを備え前記ベースに水平移動自在に支持されている型締シリンダと、この型締シリンダを移動する型開閉アクチュエータと、前記固定盤と前記型締シリンダの間に配置され前記ピストンロッドに連結され前記ベースに水平移動自在に支持され可動型を支える可動盤と、前記固定盤から水平に延びて前記可動盤及び型締シリンダを貫通するタイバーと、このタイバーに前記型締シリンダを任意に連結する第１連結機構とを備え、前記可動盤には、前記タイバーの外径にクリアランスを加えた穴径の貫通穴が設けられており、前記タイバーが貫通穴の内周面に摺接しないように構成され、前記ベースにレールが敷設され、このレールに第１スライダと第２スライダが嵌められ、第１スライダに型締シリンダが固定され、第１スライダが型開閉アクチュエータのピストンロッドに連結され、第２スライダに可動盤が固定されている。
架台を省くことができ、型締装置の構造を簡単にすることができると共に型締装置の軽量化及びコンパクト化を図ることができる。

請求項２に係る発明では、第１スライダと第２スライダは、転動体を介してレールに摺接する直線ガイドである。転動体を用いることで可動盤及び型締シリンダの移動に伴う抵抗が大幅に低減される。

請求項３に係る発明では、第１連結機構は、タイバーに設けられた複数条の周溝と、この周溝に嵌るロックプレートと、このロックプレートをタイバーの軸直角方向へ移動するロックプレート移動アクチュエータと、型締シリンダに設けられロックプレートがタイバーの軸方向へ移動することを抑制するガイドとからなる。ロックプレートが周溝に嵌ったときにダイバーと型締シリンダが一体になる。ロックプレートが周溝から外れているときにはタイバーに対して型締めシリンダはタイバーの軸方向に可動となる。
いわゆる、ロック・アンロック機構が、ロックプレートとロックプレート移動アクチュエータとで構成され、構成要素が単純であるため、第１連結機構は安価となる。

請求項４に係る発明では、型締シリンダと可動盤に、ピストンロッドとは別に型締シリンダと可動盤とを機械的に結合する第２連結機構が設けられている。
型開閉アクチュエータで可動型を固定型に接近させるときに、ピストンロッドが型締シリンダ内を移動することはあり得る。この移動が起こると、型締シリンダと可動盤の相対位置が変化し、ロックプレートが周溝に嵌らなくなる虞がある。対策として、第２連結機構を設け、型締シリンダと可動盤の相対位置を一定に保つようにした。

請求項５に係る発明では、第２連結機構は、ボールねじとロータリアクチュエータとボールナットとで構成した。ボールねじ機構は、精密な機構であるため、型締シリンダと可動盤の相対位置を正確に決定することができる。その上、ロータリアクチュエータをフリーにすることで、ボールねじをフリー回転可能とすることができ、必要なときに、型締シリンダから可動盤をフリーにすることができる。

請求項６に係る発明では、第２連結機構は、型締シリンダから可動盤まで延びる又は可動盤から型締シリンダまで延びるアームと、このアームに取付けられタイバーと直交するように延びるロッドを備えるリニアアクチュエータと、可動盤又は型締シリンダに設けられロッドが嵌る凹部とで構成される。リニアアクチュエータはエアシリンダが採用可能であり、安価である。よって、第２連結機構を安価で構成することができる。

本発明に係る型締装置の側面図である。 型締装置の断面図である。 図１の３−３矢視図である。 図３の４ａ−４ａ線断面図と作用図である。 図２の５−５線断面図である。 型締工程を説明するフロー図である。 型締装置の変更例を示す断面図である。 特殊な射出成型法を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１に示すように、型締装置１０は、ベース１１と、このベース１１に固定され固定型１２を支える固定盤１３と、この固定盤１３と平行に配置され固定型１２へ向かって延びるピストンロッド１４を備えベース１１に水平移動自在に支持されている型締シリンダ１５と、この型締シリンダ１５を移動する型開閉アクチュエータ１６と、固定盤１３と型締シリンダ１５の間に配置されピストンロッド１４に連結されベース１１に水平移動自在に支持され可動型１７を支える可動盤１８と、固定盤１３から水平に延びて可動盤１８及び型締シリンダ１５を貫通するタイバー１９、１９と、これらのタイバー１９、１９に型締シリンダ１５を任意に連結する第１連結機構２０とを備えている横型型締装置である。

図２に示すように、可動盤１８には、タイバー１９の外径にクリアランスＣ１、Ｃ２を加えた穴径の貫通穴４１が設けられており、タイバー１９が貫通穴４１の内周面に摺接しないようにした。
そして、ベース１１にレール４２が敷設され、このレール４２にスライダ４３、４３が嵌められ、スライダ４３、４３に架台４４が載せられ、この架台４４に型締シリンダ１５が固定されている。さらに、架台４４にサブレール４５が敷設され、このサブレール４５にサブスライダ４６が嵌められ、このサブスライダ４６に可動盤１８が固定されている。
型開閉アクチュエータ１６は、固定盤１３に取付けられ、そのピストンロッドがタイバー１９に平行に延び架台４４に接続されている。

なお、サブスライダ４６は、鋼製ボールや鋼製ローラからなる転動体を介してサブレール４５に摺接する直線ガイドであることが望ましい。サブレール４５にサブスライダ４６を直接的に滑らせてもよいが、転動体を用いた方が移動抵抗を約１／１０にすることができる。

また、型締シリンダ１５と可動盤１８に、ピストンロッド１４とは別に型締シリンダ１５と可動盤１８とを機械的に結合する第２連結機構５０が設けられている。この第２連結機構５０は必須ではないが、設けることが推奨される。

第２連結機構５０は、例えば、タイバー１９と平行に配置されるボールねじ５１と、このボールねじを回すロータリアクチュエータ５２と、ボールねじ５１に嵌るボールナット５３とからなる。
この例では、型締シリンダ１５にロータリアクチュエータ５２を取付け、可動盤１８にボールナット５３を固定したが、型締シリンダ１５にボールナット５３を固定し、可動盤１８にロータリアクチュエータ５２を取付けてもよい。
ボールねじ５１とボールナット５３の間に転動体が介在するため、抵抗が少なく且つ内部すきまが小さい。

図３に示すように、第１連結機構２０は、タイバー１９に設けられた周溝１９ａと、この周溝１９ａに嵌るロックプレート２１、２２と、これらのロックプレート２１、２２をタイバー１９の軸直角方向へ移動するロックプレート移動アクチュエータ２３とを備えている。なお、ロックプレート２１、２２が図面表裏方向（タイバーの軸方向）に移動しないように、ロックプレート２１、２２はＬ字断面のガイド２４、２４で案内される。

ロックプレート移動アクチュエータ２３は、サーボモータ２５と、カップリング２６を介して駆動させるねじ軸２７とからなる。ねじ軸２７の先端及び中間は軸受台２８、２９で支持するようにする。ねじ軸２７には、右ねじ３１と左ねじ３２が設けられており、上のロックプレート２１から延びるナット２１ａが右ねじ３１に螺合し、下のロックプレート２２から延びるナット２２ａが左ねじ３２に螺合するようにする。すると、ねじ軸２７を正転させると上下のロックプレート２１、２２が同期して周溝１９ａに接近する。ねじ軸２７を逆転させると上下のロックプレート２１、２２が同期して周溝１９ａから離れる。

すなわち、図４（ａ）に示すロックプレート２１、２２が周溝１９ａに接近すると、図４（ｂ）に示すように周溝１９ａに嵌る。この状態では、型締シリンダ１５とタイバー１９が一体となる。
逆に、図４（ａ）では、タイバー１９に対して型締シリンダ１５は移動可能となる。

ところで、図２にて、クリアランスＣ１とクリアランスＣ２は同一又はほぼ同一であることが求められる。不同一になると、タイバー１９に可動盤１８が当接し易くなるからである。しかし、架台４４、サブレール４５、サブスライダ４６、可動盤１８などには加工誤差が不可避的に存在する。結果、クリアランスＣ１とクリアランスＣ２に差が生じることがある。

対策として、架台４４と型締シリンダ１５の間に高さ調節機構６０を設けることが推奨される。
図５に示すように、高さ調節機構６０は、型締シリンダ１５に固定され下面が傾斜している第１傾斜ライナ６１と、架台４４に載せられ上面が傾斜している第２傾斜ライナ６２と、架台４４に取付けられるアタッチメント金具６３と、第２傾斜ライナ６２から水平に延びてアタッチメント金具６３を貫通するねじ６４と、このねじ６４にねじ込む内ナット６５及び外ナット６６とからなる。

外ナット６６を十分に緩め、内ナット６５を締めると、ねじ６４が図面左へ移動する。すると、第２傾斜ライナ６２が第１傾斜ライナ６１を押し上げ、結果、型締シリンダ１５と一緒にタイバー１９が上がる。
図２において、クリアランスＣ１が減少し、クリアランスＣ２が増加する。

または、図５にて、内ナット６５を十分に緩め、外ナット６６を締めると、ねじが図面右へ移動する。結果、タイバー１９が型締シリンダ１５と共に下がる。図２において、クリアランスＣ１が増加し、クリアランスＣ２が減少する。
高さ調節機構６０により、高さ調節が終わったら、内ナット６５と外ナット６６を締める。これで、第２傾斜ライナ６２は固定され、架台４４に型締シリンダ１５が固定される。
以上により、クリアランスＣ１とクリアランスＣ２が同一又はほぼ同一に調節される。

以上の構成からなる型締装置１０の作用を、図２等を参照しながら次に説明する。
図６にて、型開状態で、第１連結機構はオープン状態（図４（ａ）の形態）となっている。第２連結機構を設定状態にする（ＳＴ０１）。すなわち、図２に示すように、第２連結機構５０で型締シリンダ１５と可動盤１８との距離を所定値に設定する。
次に、型開閉アクチュエータを後進動させる（ＳＴ０２）。すると、図２にて架台４４、型締シリンダ１５、可動盤１８及び可動型１７が、一括して、固定盤１３へ前進する。

ＳＴ０３にて、固定型に可動型がタッチしたことを検出する。この検出は、図２に示す型開閉アクチュエータ１６に付設したリミットスイッチ６７で検出することができる。
この検出情報に基づいて、第１連結機構をクローズ状態（図４（ｂ）の形態）にする（ＳＴ０４）。

第２連結機構の役割が終了したので、第２連結機構をフリーにする（ＳＴ０５）。
型締シリンダを前進動させる（ＳＴ０６）。これで固定型に可動型が型締めされる。ただし、このときの型締力は図８（ａ）に示すＰ１とする。

型締完了情報に基づいて射出を実施する（ＳＴ０７）。図８（ｂ）、（ｃ）に示すように型が少し開き、ガスが抜け、型が閉じる。このときに、図２に示すように、可動盤１８がタイバー１９と摺接していないことと、サブスライダ４６が直線ガイドであることから、極めて円滑に移動し、少しの型開き、型閉じが滑らかに行われる。

樹脂材料が凝固した時点で、型締シリンダの圧を抜くと共に第１連結機構をオープンにする（ＳＴ０８）。型開閉アクチュエータを前進動させる（ＳＴ０９）。可動型などは図２の位置まで後進する。

なお、実施例では、型開閉アクチュエータ１６として、油圧シリンダやエアシリンダなどの移動シリンダを採用した。移動シリンダは安価であり、型開閉アクチュエータを安価に構成することができるが、それ以外の構成を排除するものではなく、電動シリンダで構成してもよい。

次に、本発明に係る変更例を説明する。
図７に示すように、ベース１１にレール４２を付設し、このレール４２に第１スライダ６８と第２スライダ６９を載せ、第１スライダ６８に型締シリンダ１５を固定し、第２スライダ６９に可動盤１８を固定し、第１スライダ６８に型開閉アクチュエータ１６のピストンロッドを連結するようにしてもよい。型開閉アクチュエータ１６はベース１１に取付けてもよい。型開閉アクチュエータ１６が可動盤１８に介在しないため、可動盤１８が移動抵抗を受けない。

加えて、タイバー支持盤７１をベース１１から立て、このタイバー支持盤７１でタイバー１９、１９の先端を支持するようにする。タイバー１９、１９が固定盤１３とタイバー支持盤７１とで両端支持されるため、タイバー１９、１９を型締シリンダ１５で受けさせる必要がなくなり、高さ調節が簡略化できる。

また、第２連結機構５０は、型締シリンダ１５から可動盤１８まで延びる（又は可動盤１８から型締シリンダ１５まで延びる）アーム７２と、このアーム７２に取付けられタイバー１９と直交するように延びるロッド７３を備えるリニアアクチュエータ７４と、可動盤１８（又は型締シリンダ１５）に設けられロッド７３が嵌る凹部７５とで構成してもよい。リニアアクチュエータ７４は安価なエアシリンダが採用可能である。第２連結機構５０が簡単になり、安価に構成することができる。

その他の構成要素は、図２と同じであるため、符号を流用して、詳細な説明は省略する。

本発明は、横型射出成形装置に装備する型締装置に好適である。

１０…型締装置、１１…ベース、１２…固定型、１３…固定盤、１４…ピストンロッド、１５…型締シリンダ、１６…型開閉アクチュエータ、１７…可動型、１８…可動盤、１９…タイバー、１９ａ…周溝、２０…第１連結機構、２１、２２…ロックプレート、２３…ロックプレート移動アクチュエータ、４１…貫通穴、４２…レール、４３…スライダ、４４…架台、４５…サブレール、４６…サブスライダ、５０…第２連結機構、５１…ボールねじ、５２…ロータリアクチュエータ、５３…ボールナット、６０…高さ調節機構、６８…第１スライダ、６９…第２スライダ、７２…アーム、７３…ロッド、７４…リニアアクチュエータ、７５…凹部、Ｃ１、Ｃ２…クリアランス。

Claims (6)

1. 横型型締装置であって、
   ベースと、このベースに固定され固定型を支える固定盤と、この固定盤と平行に配置され前記固定型へ向かって延びるピストンロッドを備え前記ベースに水平移動自在に支持されている型締シリンダと、この型締シリンダを移動する型開閉アクチュエータと、前記固定盤と前記型締シリンダの間に配置され前記ピストンロッドに連結され前記ベースに水平移動自在に支持され可動型を支える可動盤と、前記固定盤から水平に延びて前記可動盤及び型締シリンダを貫通するタイバーと、このタイバーに前記型締シリンダを任意に連結する第１連結機構とを備え、
   前記可動盤には、前記タイバーの外径にクリアランスを加えた穴径の貫通穴が設けられており、前記タイバーがこの貫通穴の内周面に摺接しないように構成され、
   前記ベースにレールが敷設され、このレールに第１スライダと第２スライダが嵌められ、前記第１スライダに前記型締シリンダが固定され、前記第１スライダが前記型開閉アクチュエータに連結され、前記第２スライダに前記可動盤が固定されている、
   ことを特徴とする型締装置。
2. 前記第１スライダと第２スライダは、転動体を介して前記レールに摺接する直線ガイドであることを特徴とする請求項１記載の型締装置。
3. 前記第１連結機構は、前記タイバーに設けられた複数条の周溝と、この周溝に嵌るロックプレートと、このロックプレートを前記タイバーの軸直角方向へ移動するロックプレート移動アクチュエータと、前記型締シリンダに設けられ前記ロックプレートが前記タイバ
   ーの軸方向へ移動することを抑制するガイドとからなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の型締装置。
4. 前記型締シリンダと前記可動盤に、前記ピストンロッドとは別に前記型締シリンダと前記可動盤とを機械的に結合する第２連結機構が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の型締装置。
5. 前記第２連結機構は、前記タイバーと平行に配置されるボールねじと、このボールねじを回すロータリアクチュエータと、前記ボールねじに嵌るボールナットを備えていることを特徴とする請求項４記載の型締装置。
6. 前記第２連結機構は、前記型締シリンダから前記可動盤まで延びる又は前記可動盤から前記型締シリンダまで延びるアームと、このアームに取付けられ前記タイバーと直交するように延びるロッドを備えるリニアアクチュエータと、前記可動盤又は前記型締シリンダに設けられ前記ロッドが嵌る凹部とを備えていることを特徴とする請求項４記載の型締装置。

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