JP2005533680A - 射出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、軽量で、コンパクトな構成を有し、安価に製造でき、しかも射出成形装置が直面している特に厳しい要求も満たすことができる射出成形装置を提供することにある。
【解決手段】射出成形装置（１）には互いに相対的に移動しその間に成形空間（３６）を形成する二つの成形型（３３，３４）が設けられる。移動型（３３）は関節結合部（１５）を介して型締めを行う作動手段（５−１４）に結合される。型締め時に移動型（３３）を固定型（３４）に対してセンタリングするためにセンタリング手段（２５，３０）が設けられる。この射出成形装置は例えばプラスチックの圧縮−射出成形のために用いられる。作動手段（５−１４）はクランクシャフト／コネクティングロッド（５，６）構造により構成することができる。

Description

本発明は、相互に移動してその間に成形型空間を形成する２つの成形型を有し、その内の少なくとも一方の型には閉じることができるプラスチック供給部が設けられ、少なくとも一方の固定型はフレームに結合され、他方の移動型は作動手段によってフレームに対して移動できる射出成形装置に関する。この種の射出成形装置は広い範囲のプラスチック製品の射出成形で知られている。たとえば、この射出成形装置によりＤＶＤやＣＤなどのディスク型の情報記憶媒体が形成されるが、この発明はこれに限定されないことは勿論である。

従来の射出成形装置は全体として水平方向に延長して配置された重いフレームを有し、その一端には固定成形型部が結合され、これにはプラスチック供給部が設けられている。移動成形型部が特に重く形成された機構を介してフレーム上をスライドできるように取り付けられる。このような機構は比較的重く構成されなければならないが、それは、射出成形時に必要な高い型締め力が供給されている場合にも成形型部間に僅かな動きも許されないからである。射出成形の精度に対する要求がますます増大していることから、射出成形装置の剛性に対する要求も増大している。その結果、射出成形装置のコストもますます増大している。更に、従来の射出成形装置は一般に水平に設置されているので、比較的大きなスペースを要する。

本発明の目的は、軽量で、コンパクトな構成を有し、安価に製造でき、しかも射出成形装置が直面している特に厳しい要求も満たすことができる射出成形装置を提供することにある。これはたとえばＤＶＤの射出成形で重要であり、成形型部の相対位置に関して特に厳しい要求がある。

この目的は上述の射出成形装置により達成され、そこでは、前記移動型と作動手段との結合部は前記作動手段の移動方向ではない方向に前記作動手段に対して前記移動型が移動することを可能とし、前記固定型と移動型とが相対的に移動する時に、中心合わせ手段が移動型を固定型に対して中心合わせするように配置される。

この発明によれば、移動成形型部とその作動手段との間には硬直したジョイント部は存在しない。更に、移動成形型と固定成形型との間の中心を合わせるセンタリング手段が設けられる。その結果、射出成形装置のフレームと作動手段とが曲げ剛性を持つように形成する必要はない。結局、移動成形型と固定成形型との中心が一致するときは、作動手段と移動成形型との間の非剛性ジョイントにより型締め時に生じる（僅かな）変形は取り去ることができる。

その結果、フレームと関連した構成部とはその構成を確実に簡単化できる。これによりコストも安くできる。更に、射出成形装置を垂直方向に簡単に駆動できる。すなわち、移動成形型部を垂直方向に移動させて型締めすることができる。特に、他の製品を製造するために成形型を交換するとき（支持機構に対して成形型を中心合わせする場合）や、射出成形後の製品を取り出すときにこの効果が大きい。

作動手段と移動成形型との間の非剛性ジョイントとしてはこの分野の知られているいかなるジョイントを用いることもできる。このジョイントは型締めの方向にのみ剛性を有する必要がある。球形ベアリングがその一例として挙げられる。必要に応じて、成形型と作動手段との間にデュアルカップを設けて球体と組み合わせて構成することができる。この構成によりデュアルピボットベアリングが形成され、移動成形型の水平面（垂直型締め動作時の）内において僅かな傾斜と移動とが無視できる程度の摩擦を伴って可能となる。

この発明の他の実施形態によれば、成形型の移動方向に伸びる複数の柱が設けられる。これらの柱は作動手段と移動成形型との間に配置される。これらの柱はその長手方向（圧縮力）に対して、即ち成形型の移動方向に対して剛性を持ち、横方向に対して弱い。この横方向への弱さは柱に溝のような窪みを形成することにより与えられる。複数の柱を互いに平行に配置することにより、底部結合面と上部結合面とを相対的に移動させることができるが、柱があるために、この移動は正確に平行に行われ、いわゆる平行四辺形構成が形成される。より多くの柱を用いることにより、この構成の結果としての「弱さ」、即ち成形型の移動方向と直交する方向への動き易さがより大きくなることが分かった。実用上は柱の数は４本でよいが、それ以外の数でもよい。

作動手段と移動成形型との間の結合部の他の例として二つの円板を用いることが考えられる。これらの円板は互いに間隔をおいて設けられ、移動方向に直交する方向に配置される。この円板はリブによって互いに結合される。円板が円環状の場合にはこのリブは半径方向リブであることが望ましい。この結果、このリブによる傾斜動作が可能となる。この構成ではリブは直線形状であることが望ましい。

上述の種々の結合部の組み合わせが可能である。

同様の構成がセンタリング手段に付いても可能である。これらは例えばピン／ホール接続など、この分野で知られているいかなる構成も可能である。この発明の一つの望ましい実施形態においてはリッジ／リセス構造が用いられる。勿論、リッジの自由端もしくはリセスの第１部分またはその双方がある程度のセルフシーキングとして構成できる。このようなリッジ／リセス構成は少なくとも３つを用いるもので、水平面における（垂直方向への型締め時に）完全な水平面に対するロッキングを達成できる。このような構成によって、「弱い」フレームを用いたときに生じる僅かな変位を、作動手段と移動成形型との間の非剛性結合との組み合わせにおいていかなる問題も発生せずに除去することが可能であることが分かった。

この発明の他の望ましい実施形態によれば、ローラ／リセスの共働によるセンタリング手段が用いられる。望ましくは、成形型の上面部と底面部とにリセスを形成し、ローラをこの底面部に挿入する。これらの構成により、成形型が相対移動する際に、上面部による中心合わせ動作が行われる。リセスは望ましくは半径方向の溝として形成される。

作動手段はラムのようなこの分野でのいかなる構成でも可能である。この構成は油圧式、電気機械式、または空気圧式などにより駆動される。この発明の望ましい実施形態によれば、作動手段はクランクシャフト／コネクティングロッドシステムとして構成できる。このコネクティングロッドの自由端には補助ロッドが結合され、その一端はシリンダ中を案内されるピストンに係合される。このピストンは非剛性的に移動成形型に結合され、一方、もう一つの補助ロッドはフレームに結合される。このフレームへの結合はどのような位置で行ってもよく、その結果、射出成形装置の型開けストロークを調整することができる。即ち、第１型開け位置では成形製品の取り出しが行われ、第２型開け位置では更に大きく開けられて、成形型あるいはスタンパの交換を行い、あるいはメインテナンスをおこなうことができる。

クランクシャフト／コネクティングロッド機構を用いることにより、移動成形型の非線形の動きが可能となり、この結果、高い精度で大きな型締め力を得ることができる。この動作はクランクシャフトの比較的低い力により移動成形型を移動させることで可能となる。この型締め力は、圧力制御により、位置制御により、あるいは経路の制御により可能である。

この発明の望ましい実施形態によれば、型空間の排気が可能である。

これは、型空間を決定する部品に環状部を形成することにより達成できる。このためには別に設けた環状部を用いることができるが、この発明の望ましい実施形態によれば、このための環状部はスリーブとして形成され、このスリーブは同時にベントリングとして機能する。

この発明の更に他の望ましい実施形態によれば、少なくとも一方の成形型には冷却および／または加熱流路が形成され、射出成形動作が制御され、その後の冷却動作ができるだけ正確に制御され、サイクルタイムが短縮される。

この発明の望ましい実施形態によれば、少なくとも一方の成形型は圧縮−射出成形（プラエジェン）が可能であるように構成される。即ち、成形空間の周辺は型締め動作の最初の部分により閉鎖され、型締め動作が継続されて成形型相互間の間隔がある程度短くなると、すでに注入されているプラスチックの圧縮−成形が行われる。新しくプラスチックを注入するための種々の動作あるいはプラスチックが注入されてからの種々の動作が可能である。

この種の段階的な型締め動作は上述の中心合わせ或いは作動手段と移動成形型との間の移動結合動作と組み合わせて行うことができる。第１段階での成形型の相対的な位置合わせに際して、作動手段と移動成形型との間に相互作用が生じる。成形型の対向部分が相互に接触すると、これらの間の相対的なずれは不可能となるが、更なる中心合わせ動作は相互の移動により可能である。

図１、図２においてこの発明の一実施形態の射出成形装置全体は参照番号１で示される。この装置は上部フレーム２を有し、これは下部フレーム４に例えば３本乃至４本の柱によって比較的「弱い」結合状態で結合される。ここでは射出成形装置は垂直方向に設置され、成形型は相対的に垂直方向に移動される。

移動型部の作動手段はクランクシャフト５を有し、これはモータ及び制御装置或いは他の手段によって駆動されるが、ここではこれ以上の詳細に付いては図示されていない。クランクシャフト５のクランクはコネクティングロッド６に結合され、その自由端の近傍にはピボット結合部９が形成され、補助ロッド７，８が回動自在に結合される。補助ロッド７はピストン１４のピボット結合部１０に係合され、補助ロッド８はラム１３のプランジャロッドの一端のピボット結合部１１に係合される。このプランジャロッドは図１、図２に示すような二つの位置を取ることができる。これに伴って、ピストン１４の位置も変化する。ラム１３のプランジャロッドが図１の位置のときには、クランクシャフト５を動かすことによって成形型空間を完全に閉鎖することができる。即ち、成形型は相対的に最後まで動くことができる。図２に示した位置では、これは不可能であるが、この場合には成形型の相対間隙をより広げることができ、成形型により深く手が入ることになる。

ピストン１４上には参照番号１５で示されたデュアルピボットベアリングが取り付けられる。このベアリングは参照番号１６で示されたベアリングボールを有し、その上には両面がカップ状に形成されたベアリングリング１７が載せられる。この一方の面はベアリングボール１６に係合し、他方の面はベアリングボール１８に係合される。このベアリングボール１８上には移動型部３３が載置される。参照番号３４で示される固定成形型は上部プレート２０およびプラスチック供給部１９とを有する。

デュアルピボットベアリング１５によって移動型部は水平面内でピストン１４上でわずかに移動でき、且つ傾斜できる。

成形型の詳細が図３−図５に示される。これらの図面から、上部プレート２０には、いわゆるミラー２２を受けるためのシート２１が形成されていることが分かる。ここで示された実施形態では、ディスク形状の情報記録媒体の成形を行う場合を示し、このためにいわゆるスタンパ即ち原板２３がミラー２２上に載置される。スプルーノズルが参照番号３５で示されている。

成形型３４には更に４個のセンターリッジ２５が取り付けられている。これらの詳細については図５に示されている。

移動成形型３３にはこれらと共働するセンタリング溝３０が設けられている。これらの詳細については図４に示されている。これらの溝はスリーブ３１内に形成され、このスリーブは複数のスプリング３２と共にベアリングボール１８上に載置される。ベース部材２６は直接ベアリングボール１８上に設けられる。ミラー２７はこおベース部材２６上に支持される。ベントリング２８が圧縮スプリング２９により付勢された状態で設けられる。

ここに示されたように、センタリングリッジ２５／センタリング溝３０およびピボットベアリング１５により、ピストン１４は成形型３４と、精密ではないが、おおよその程度に整合される。結局のところ、このピストン１４の非整合は成形型３３の非整合として伝達されるが、センタリング手段とぴポットベアリングとにより、型締めの間に中心合わせが行われ、この結果、ミラー２２、２７が正確に所望の位置に整合される。センタリング溝／センタリングリッジを精密に形成することにより、水平面内の位置整合は特に高い精度で保証されることになる。

この発明による射出成形装置の型締め動作を図６−図８を参照して説明する。図６はスリーブ３１が成形型上部に接触した状態を示す。この状態ではベントリング２８はまだミラー２２の対応位置、即ちスタンパ２３に接触していない。型締め圧力が増大するに従って、デュアルピボットベアリングが動作し、ミラー２２，２７が正確に平行になる。更に動作が進むと、ベントリング２８が部材２２と接触するようになる（図７）。この時点で番号３６で示された閉鎖成形空間が形成される。この時点でプラスチックが射出される。プラスチックの射出後または射出中に、作動手段による型締め動作、即ちクランクシャフト５が更に回転される。この動作時にはベース部材およびミラー２７は更に上方に移動し、リング３１のピストンとベントリング２８とはスプリング３２の圧力によってその位置にとどまる。この結果、プラスチックは圧縮されて硬くなる。型締め動作がその最終位置に向かって進行し、図８に示す状態となる。この状態では、スリーブ３１の下端はボール部材１８に接触するようになる。ベントリング２８の「働き」は、この状態でもミラー２７に接触しないことである。これにより、プラスチックの圧縮−射出成形を行うことができ、情報記録媒体への情報の転写など、より精密な製品が得られる。

ピボット構造の他の例が図１１に示されている。この構造はプレート５４を有し、このプレートは図示しないが、ピストン１４（図１）に結合される。プレート５８はスプリング（図９）とベース部材４６との支持部材として用いられる。

複数の（この場合は４本）耐圧縮柱５５がプレート５４上に固定される。これらの柱は窪み６１、６２を有し、これらは横方向に延びて形成される。この結果、これらの柱は横（図面の）方向に比較的弱い。柱の他方にはプレート５６が結合される。このような構造により、高い圧縮力がプレート５４からプレート５６に伝達される。更に、プレート５６はプレート５４に対して横（図面中で）方向に移動できるが、この移動の最中でも常に同じ向きを維持している。即ち、もしプレート５４と５６とが最初から平行に設定されていれば、その横方向への移動の最終でも互いに平行な状態が維持されることになる。多くの柱を用いることにより、比較的に弱い構成が得られ、数十ミリの調整が可能となる。

角度位置に関して不整合がある場合にはプレート５７をプレート５６と５８との間に挿入することができる。このプレート５７は常にプレート５６，５８に対してこれらとは一定の距離だけ離れるようにして半径方向に伸びたリブ５９，６０によって結合される。これらのリブを互いに直交方向に配置することにより、二つの直交する方向への傾斜動作が可能となる。上述したピボットベアリングの代わりに他のピボットベアリングあるいはそれとの組み合わせを用いることができることは勿論である。更に、柱あるいはプレート５６，５７，５８のみを用い、あるいはこれらの双方を用いて傾斜動作を行わせることもできる。

図９、図１０は上述の構造の他の変形例を示し、特に、番号４３，４４で示した成形型に近接する部分の詳細を示す。上述の図面で示したベントリング２８は同様に示されたスリーブと組み合わされる。ここではスリーブは４１で示されている。このスリーブ４１はスプリング４２からの圧力の影響を受ける。ベアリングカップとベアリングリングおよび他のベアリングカップによる構成は前述の対応する構成と同様である。ベース部材がここでは番号４６で示されている。ミラー４７はこのベース部材上に載置されて、番号４８で示された加熱または冷却流路が形成され、これによって射出成形が最適に行われるように温度が制御される。

前述の図４、図５の例とは異なり、センタリングをセンタリングリッジを用いて行わずにセンタリングローラを用いて行うことができる。この場合の各特徴が図１０に示されている。上部プレート５０には半径方向の溝５１が形成される。対応する半径方向の溝５２がスリーブ４１に形成される。複数のローラ５３がこの環状溝５２に挿入され、成形型４３，４４が相対的に移動するときにセンタリング動作が行われる。

原理的に、図９，１０に示した構成はピボット構成１６−１８を用いる必要がない。この圧縮−射出成形は単に一例として説明されたものである。さらに、この発明は上述の製品の射出成形に用いることに限定されないことは明らかである。

この明細書の記載から上述した装置の種々の変形が当業者にとって自明であり、それらが請求の範囲に含まれることは明らかである。

作動手段が射出位置にあるときの本発明の射出成形装置の断面図を示す。 作動手段がメインテナンス位置にあるときの図１に示した射出成形装置を示す図。 図１、図２に示した射出成形装置を詳細に示す断面図。 底部成形型部の中心合わせ手段の斜視図。 上部成形型部の中心合わせ手段の斜視図。 成形型空間を閉じるときの第１段階を示す断面図。 成形型空間を閉じるときの後続の段階を示す断面図。 この発明の成形型空間を閉じるときの最終の段階を示す断面図。 この発明の他の実施形態における図１と同様の部分を示す断面図。 図９に示す他の実施形態におけるセンタリング手段を示す部分切り欠き斜視図。 この発明の更に他の実施形態における作動手段と移動型との間の結合部を示す斜視図。

Claims (17)

1. 相互に移動してその間に成形型空間を形成する２つの成形型（２２，２７）を有し、その内の少なくとも一方の型（２２）には閉じることができるプラスチック供給部（１９）が設けられ、少なくとも一方の固定型（２２）はフレーム（２）に結合され、他方の移動型（２７）は作動手段（５−１３）によってフレームに対して移動できる射出成形装置において、
   前記移動型と作動手段との結合部は前記作動手段の移動方向ではない方向に前記作動手段に対して前記移動型が移動することを可能とし、
   前記固定型と移動型とが相対的に移動する時に、中心合わせ手段（２５，３０）が移動型を固定型に対して中心合わせするように配置されたことを特徴とする、射出成形装置。
2. 前記結合部はボール／カップのアセンブリを有し、このアセンブリの軸は前記移動型の移動方向に対応している、請求項１に記載の射出成形装置。
3. 前記結合部は複数の柱（５５）を有し、この柱は前記移動方向に伸び、前記作動手段と移動型との間に配置され、前記柱はその長手方向には剛性を有し、その横方向には弱い、請求項１または２に記載の射出成形装置。
4. 前記結合部は前記移動方向に対して互いに所定距離だけ離れて設けられた二つの円板（５６−５８）を有し、これらの円板は前記移動方向に対して略直交方向に伸びたリブ（５９，６０）によって結合されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の射出成形装置。
5. 前記互いに所定距離離れた円板は前記移動型に対して固定される、請求項３または４に記載の射出成形装置。
6. 前記中心合わせ手段は相互に作用するセンタリングリッジ／センタリングリセスを有し、このセンタリングリッジおよびセンタリングリセスの一方は固定型の境界面に形成され、あるいはセンタリングリセスおよびセンタリングリッジは移動型の境界面に形成される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の射出成形装置。
7. 前記センタリングリッジ／センタリングリセスは型締めの方向に対して成形型の半径方向に配置される、請求項６に記載の射出成形装置。
8. 前記中心合わせ手段は相互に作用するセンタリングローラ／センタリングリセスを有し、前記センタリングリセスは前記固定型及び移動型の双方に形成され、前記センタリングローラはセンタリングリセスと組み合わせて設けられる、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の射出成形装置。
9. 前記センタリングリセスは環状の溝を含む請求項８に記載の射出成形装置。
10. 前記作動手段は移動型に係合する部材を有し、この部材は両側にカップ形状を有するリング（１７）のカップに係合するボール状の表面を有し、移動型は前記リングの他方のカップに係合するカップ状部材（１８）を有する請求項１乃至９のいずれか１項に記載の射出成形装置。
11. 前記作動手段は前記フレームに結合されたシリンダ（１２）中のピストン（１４）として案内される移動部材と係合される部材を有する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の射出成形装置。
12. 前記作動手段はクランクシャフト（５）／コネクティングロッド（６）機構を有する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の射出成形装置。
13. 前記作動手段は前記注入成形された製品を取り出すための第１の開放位置と、メインテナンス及び／または成形型部を交換するための第２開放位置を有するように構成される請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の射出成形装置。
14. 前記成形型空間はその型締め方向に平行な方向の周辺に閉鎖リング（３１）によって形成され、圧縮スプリング（３２）により移動可能であり、前記閉鎖リング（３１）が反対方向の成形型に接触した後では、成形型（２２，２７）間では相互に中心合わせが行われる、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の射出成形装置。
15. 前記閉鎖リング（４１）は排出リングとして形成される、請求項１４に記載の射出成形装置。
16. 前記移動部材の少なくとも一つには冷却／加熱流路が形成されている、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の射出成形装置。
17. １枚またはそれ以上のディスク状の情報記録媒体を射出成形により形成するように構成された、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の射出成形装置。

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