JP2006326643A - 調芯位置決め機構および調芯位置決め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】円形の孔内に配置される管を位置決めの微調整を容易に行うことができる調芯位置決め機構および調芯位置決め方法を提供する。
【解決手段】 位置決めプレートは、外側プレート孔１４が外周に対して偏芯して形成された円環形状の外側プレート１３と、先端部３２が嵌合される内側プレート孔１１が外周に対して偏芯して形成された円環形状の内側プレート１２とを有し、外側プレート１３は固定型孔１５に嵌合し、内側プレート１２は外側プレート１３の外側プレート孔１４に嵌合する構成となっている。
【選択図】図２

Description

本発明は円形の孔内に配置される管を位置決めするための調芯位置決め機構および調芯位置決め方法に関するものである。

従来、円形の孔内において管または軸の位置決めを必要とする機構部品は多々ある。図５は、ブロック１１０に形成された円形の孔１１１内に同じく円形断面の管１１２が同心円上に位置し、孔１１１および管１１２により形成されるトーラス形状の空間に、孔１１１および管１１２とに対して隙間がないようにプレート１１３が嵌め込まれた状態を示す模式的な平面図である。

このような構造は、例えば金属射出成形機において、製品以外の不要な部分を極力低減させ、金属製作コストが高価にならないようなノズル装置として、特許文献１に開示されている。図６に図５の構造を有する従来の金属射出成形機の一例の模式的断面図を示す。

金属射出成形機は、外周部にヒータ２２１が設置された加熱シリンダ２０２と、その先端に取り付けられ金型内部まで挿入可能な延長ノズル２０３とを有する。固定型２０４に形成された孔２４３には、位置決めプレート２４１が嵌合している。延長ノズル２０３の先端部２３２は、この孔２４３内に嵌合されている位置決めプレート２４１に対して嵌合する。

延長ノズル２０３の先端部２３２は位置決めプレート２４１に形成された孔に挿入され、位置決めプレート２４１と先端部２３２との熱膨張差によって先端部２３２の外周隙間をシールして溶融金属の流出および噴出を防止している。

固定型２０４に設けられたテーパ部２４２は、延長ノズル２０３の中間部に設けられたテーパ部２３１が当接し、金属射出成形機のタッチ力を受け止めている。

また、位置決めプレート２４１は固定型２０４の製品突き出し機構２５１が設けられた可動型２０５側から固定型２０４に取り付けられる構造となっている。

このような構造において、固定型２０４と位置決めプレート２４１との間、また、位置決めプレート２４１と延長ノズル２０３の先端部２３２との間にはスムーズに嵌合できる以上の隙間を持たせることは、溶融金属の流出および噴出を防止する観点から避けなければならない。また、位置決めプレート２４１の形状は、孔２４３と先端部２３２との相対的な位置の影響を大きく受ける。

なお、図６の孔２４３は図５では孔１１１に相当し、図６の先端部２３２は図５では管１１２に相当し、図６の位置決めプレート２４１は図５ではプレート１１３に相当する。
特開２００３−９４１５８号公報

上記のような構成において位置決めプレート２４１の形状は、孔２４３と先端部２３２との相対的な位置の影響を受ける。よって、孔２４３に対する先端部２３２の偏芯量毎に複数の位置決めプレート２４１を用意することを避けるために、孔２４３に対して先端部２３２が完全に同芯状にあるのが好ましい。

しかしながら金属射出成形機においては、加熱シリンダ２０２の組み付け時の誤差や、加熱シリンダ２０２の周方向の温度差によって発生する熱応力による加熱シリンダ２０２の湾曲などにより、加熱シリンダ２０２の先端に取り付けられた延長ノズル２０３の先端部２３２の芯については多少のズレを生じてしまう。よって、通常、金属射出成形機にはノズル芯調整機構が設けられているが、数ミリメートル単位のズレを調整することを目的とするものが多い。一方、先端部２３２と位置決めプレート２４１との隙間から常識的に溶湯が侵入しない最大隙間は、数１０マイクロメートル程度である。つまり、通常のノズル芯調整機構を用いて、先端部２３２と位置決めプレート２４１との隙間に溶湯が侵入しない範囲内に収めるべく、先端部２３２と孔２４３とを同芯とする調整は非常に難しいものとなる。

したがって、固定型２０４の位置決めプレート２４１の外周部と嵌合する孔２４３と、延長ノズル２０３の先端部２３２の同芯化のための位置決めは、延長ノズル２０３の中間部に設けられたテーパ部２３１と固定型２０４に設けられたテーパ部２４２との嵌合により行うこととなる。よって、延長ノズル２０３側のテーパ部２３１と固定型２０４側のテーパ部２４２とは高い精度の加工が必要となる。また、それぞれのテーパ部２３１、２４２から先端部２３２と位置決めプレート２４１との嵌合部に至るまでの構成品の寸法精度も高いものが求められることとなる。しかしながら、これらを勘案すると、孔２４３と先端部２３２の同芯度を常に数１０マイクロメートルの範囲内で保つことは困難を極め、現実的ではない。

その対策として、固定型２０４の孔２４３と位置決めプレート２４１の外周部との隙間を大きくする手法が採用されている。すなわち、固定型２０４の孔２４３に対して、先端部２３２の偏芯量分だけオフセットさせて位置決めプレート２４１を取り付けることによって、位置決めプレート２４１と先端部２３２とを嵌合させるものである。

しかしながら、この手法では固定型２０４と位置決めプレート２４１の間に、元来の隙間量と孔２４３に対する先端部２３２の偏芯量とを合わせた隙間を生じてしまう。よって、溶融金属が金型外部には流出しないものの、固定型２０４と位置決めプレート２４１との隙間に溶融金属が浸入してしまい、位置決めプレート２４１が固定型２０４から分解できなくなる、もしくは成形中の型開き時における成形品２０６の固定型２０４への残留などが発生することがある。

溶融金属の浸入による弊害を回避するため、図７のように延長ノズル２０３の中間部に設けられたテーパ部２３１を、延長ノズル２０３とは別構成のブッシュ２３３とし、ブッシュ２３３と延長ノズル２０３との間に隙間を設けた構成とするか、もしくは図８のように延長ノズル２０３の中間部と固定型２０４の接触部２５０を垂直当て形状とし、上述したノズル芯調整機構により同芯調整を行う構成としても、この調整作業は前述のように難しく、運転準備作業時間が長くなることがある。

そこで、本発明は、円形の孔内に配置される管を位置決めの微調整を容易に行うことができる調芯位置決め機構および調芯位置決め方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の調芯位置決め機構は、管を円形の孔内にて位置決めする、孔と管との間に配置される位置決め部材を有する調芯位置決め機構において、位置決め部材が、周方向に複数に分割された、内周が外周に対して偏芯している円環形状の円環部材を有し、径方向に最も外側の円環部材の外周が孔に嵌合し、径方向に最も内側の円環部材の内周に管の外周が嵌合していることを特徴とする。

上記の通り、位置決め部材は複数に分割されており、また、各円環部材は、内周が外周に対して偏芯している。これにより、各円環部材間における偏芯方向がなす角度とその方向を調整することで、管が嵌合する円環部材の内周の位置を調整することができる。つまり、本発明の調芯位置決め機構は、各円環部材の回転角によって、円形の孔に対する、管が嵌合する孔位置を調整することができるので、その微調整が容易となる。

また、本発明の調芯位置決め機構は、位置決め部材の分割面がテーパ形状となっているものであってもよい。

本発明の調芯位置決め方法は、本発明の調芯位置決め機構を用いた調芯位置決め方法であって、各円環部材間における偏芯方向がなす角度を調整することにより、孔の中心に対する、最も内側の円環部材の内周の中心の偏芯量を調整し、各円環部材を回転させることにより偏芯方向を調整することを特徴とする。

本発明の調芯位置決め機構は、固定型に形成された固定型孔に嵌合され、金属射出成形機のシリンダ先端部に取り付けられた延長ノズルの先端部が嵌合される、固定型用の位置決めプレートを有する調芯位置決め機構において、位置決めプレートは、外側プレート孔が外周に対して偏芯して形成された円環形状の外側プレートと、延長ノズルの先端部が嵌合される内側プレート孔が外周に対して偏芯して形成された円環形状の内側プレートとを有し、外側プレートは固定型孔に嵌合し、内側プレートは外側プレートの外側プレート孔に嵌合することを特徴とする。

上記の通り本発明の調芯位置決め機構は、位置決めプレートが、円環形状の外側プレートおよび内側プレートの２つのプレートからなり、各プレートの孔は偏芯して形成されている。また、外側プレートを固定型孔に嵌合させ、内側プレートを外側プレート孔に嵌合させた構成としているので、各プレートの回転角によって、延長ノズルの先端部が嵌合される内側プレート孔の孔位置を固定型孔に対して容易に微調整することができる。また、固定型孔に対する延長ノズルの先端部の偏芯量の分だけ固定型孔と位置決めプレートとの間に隙間を設ける構成でないため、隙間に溶融金属が浸入してしまうこともない。さらに、各プレートも嵌合、すなわち、溶融金属が浸入するほどの隙間無く嵌め合わされているので各プレート間に溶融金属が浸入することもない。

以上のように、本発明によれば、複数の偏芯した円環部材の偏芯方向がなす角度とその方向を調整することで管が嵌合する孔位置を調整するので、その微調整が容易となる。

また、本発明の位置決めプレートは、固定型孔と位置決めプレートとの間に溶融金属が浸入してしまうことがなく、先端部が嵌合される内側プレート孔の孔位置を固定型孔に対して容易に微調整することができる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態を適用した金属射出成形機および固定型の構成を示す側断面図である。
［金属射出成形機］
金属射出成形機は、外周部にヒータ２１が設置された加熱シリンダ２と、そのシリンダ先端部２３に取り付けられ金型内部まで挿入可能な延長ノズル３と、加熱シリンダ２内に回転可能に収納されたスクリュ２２とを有する。延長ノズル３は後述する内側プレート１２の内側プレート孔１１に嵌合される先端部３２と、シリンダ先端部２３に当接して取り付けられる取付端３３と、先端部３２と取付端３３との間に形成されたテーパ部３１とを有する。
［金型］
金型１は、固定型孔１５が形成された固定型４と、固定型４に対して移動可能な可動型５とからなる。固定型４の固定型孔１５内には内側プレート１２および外側プレート１３を有する位置決めプレート１０と、延長ノズル３のテーパ部３１に対応する位置がテーパ形状に形成された固定型側テーパ部４２とが嵌め込まれている。位置決めプレート１０は固定型孔１５の可動型５側に嵌め込まれ、固定型側テーパ部４２は固定型孔１５の延長ノズル３が進入してくる側に嵌め込まれている。位置決めプレート１０の端部と固定型側テーパ部４２の端部とは固定型孔１５内で互いに当接している。また、固定型孔１５の可動型５に面する側には段部４３が形成されており、この段部４３には位置決めプレート１０を固定するための押さえプレート１６が嵌め込まれている。

可動型５には成形された成形品６を突き出すための突出機構５１が設けられている。
［位置決めプレート］
図２に、固定型に取り付けられた位置決めプレートを可動型側から見た一部拡大図を示す。

位置決めプレート１０は、外側プレート１３と内側プレート１２とを有し、内側プレート１２は外側プレート１３に形成されている外側プレート孔１４に嵌合している。言い換えれば、位置決めプレート１０は、外側プレート１３と内側プレート１２に周方向に分割されてなるものである。

外側プレート１３の形状は、円環形状、いわゆるトーラス形状となっており、孔部分となる外側プレート孔１４は、本実施形態においては、外側プレート１３の外周部に対して１ｍｍ偏芯させている。

また、外側プレート孔１４は、外側プレート１３が固定型孔１５に取り付けられた状態で、固定型孔１５内に向けて広がるようにテーパ面が形成されている。すなわち、外側プレート孔１４内に嵌合する内側プレート１２が固定型側テーパ部４２へと押し付けられる方向のテーパ面が形成されている。言い換えれば、固定型孔１５に取り付けられた状態で外側プレート孔１４の小径側が可動型５側に配置され、大径側は固定型側テーパ部４２に配置されている状態となる。

また、外側プレート１３における外側プレート孔１４の小径側には押さえプレート１６を取り付けるための受け部１４ａが形成されている。

内側プレート１２の形状も外側プレート１３と同様にトーラス形状となっており、孔部分となる内側プレート孔１１は、本実施形態においては、内側プレート１２の外周部に対して１ｍｍ偏芯させている。この偏芯させて形成している内側プレート孔１１は、ストレート形状であり、延長ノズル３の先端部３２が嵌合する。一方、内側プレート１２の外周部は、テーパ面が形成されている。すなわち、内側プレート１２は外側プレート１３の外側プレート孔１４に嵌合して用いられるので、外側プレート孔１４のテーパ面に対応したテーパ面が形成されている。

外側プレート１３の外周は固定型孔１５に嵌合、すなわち、溶融金属が浸入するほどの隙間無く嵌め合わされているので、外側プレート１３と固定型孔１５との間に溶融金属が浸入してくることはない。

また、内側プレート１２も、外側プレート１３の外側プレート孔１４に嵌合しているので、内側プレート１２と外側プレート１３との間に溶融金属が浸入してくることはない。

さらに、後述するように、延長ノズル３の先端部３２は、内側プレート１２の内側プレート孔１１に嵌合しているので先端部３２と内側プレート１２との間に溶融金属が浸入してくることはない。
［固定型、外側プレートおよび内側プレートの嵌め合わせ］
本実施形態の位置決めプレート１０は、外側プレート１３の外側プレート孔１４と、内側プレート１２の内側プレート孔１１とはそれぞれ偏芯して形成されている。このため、固定型孔１５に対しての嵌め合わせ方によって、内側プレート孔１１の位置を変更させることができ、延長ノズル３の先端部３２に対する相対的な位置調整を行うことが可能である。

図２〜図４を用いて固定型４への位置決めプレート１０の嵌め合わせについて説明する。図２〜図４はいずれも固定型に取り付けられた位置決めプレートを可動型側から見た一部拡大図であり、図２は延長ノズルの先端部と固定型孔との芯位置が同芯の場合、図３は芯位置が天方向に２ｍｍずれている場合、図４は芯位置が天方向に１ｍｍずれている場合をそれぞれ示している。なお、図２〜図４中、「天」は金属射出成形機を設置した際の天方向を指し、「地」は設置面方向、すなわち、地面方向を指している。

まず、延長ノズル３の先端部３２と固定型孔１５との芯位置が同芯となっている場合における嵌め合わせについて図２を用いて説明する。この場合、外側プレート１３は、固定型孔１５に対して外側プレート孔１４の偏芯方向が矢印Ａ（天方向）となるように嵌合させる。そして、この状態の外側プレート孔１４内に、偏芯方向を矢印Ｂ方向（地方向、すなわち、矢印Ａに対して反対方向）とした内側プレート１２を嵌合させる。このように外側プレート孔１４の偏芯方向と内側プレート１２の偏芯方向とを１８０°ずらして嵌合させることで内側プレート孔１１の芯位置は固定型孔１５と同芯となる。これにより、内側プレート孔１１内に延長ノズル３の先端部３２を隙間なく嵌合させることができ、先端部３２と内側プレート１２との間に溶融金属の浸入を防止することができる。

次に、延長ノズル３の先端部３２と固定型孔１５との芯位置が天方向に２ｍｍずれている場合における嵌め合わせについて図３を用いて説明する。この場合、外側プレート１３は、固定型孔１５に対して外側プレート孔１４の偏芯方向が矢印Ａとなるように嵌合させる。そして、この状態の外側プレート孔１４内に、偏芯方向を同じく矢印Ａ方向として内側プレート１２を嵌合させる。このように外側プレート孔１４の偏芯方向と内側プレート１２の偏芯方向をいずれも同じ天方向に向けて嵌合させることで内側プレート孔１１の芯位置は固定型孔１５の芯位置に対して天方向に２ｍｍずれることとなる。これにより、内側プレート孔１１内に延長ノズル３の先端部３２を隙間なく嵌合させることができる。

次に、延長ノズル３の先端部３２と固定型孔１５との芯位置が天方向に１ｍｍずれている場合における嵌め合わせについて図４を用いて説明する。この場合、外側プレート１３は、固定型孔１５に対して外側プレート孔１４の偏芯方向が天方向から時計方向に６０°回転させた矢印Ｄ方向となるようにして嵌合させる。そして、この状態の外側プレート孔１４内に、偏芯方向が天方向から反時計方向に６０°回転させた矢印Ｃ方向として内側プレート１２を嵌合させる。図４に示すように、各孔１１、１４の偏芯位置を左右対称に６０°ずつずらすことで内側プレート孔１１の芯位置は固定型孔１５の芯位置に対して天方向に１ｍｍずれることとなる。これにより、内側プレート孔１１内に延長ノズル３の先端部３２を隙間なく嵌合させることができる。

なお、本発明は、図２〜図４を用いて説明した、外側プレート孔１４および内側プレート孔１１の偏芯方向の組み合わせ例に限定されるものではないことは言うまでもない。すなわち、延長ノズル３の先端部３２と固定型孔１５と芯位置のずれ量、ずれ方向に応じて各孔１１、１４の偏芯方向を変えることで固定型孔１５と位置決めプレート１０との間に隙間を生じさせることなく延長ノズル３の先端部３２を隙間なく嵌合させることができる。

また、各プレートに形成された孔の偏芯量も本実施形態ではそれぞれ１ｍｍとして説明したがこれに限定されるものではなく、１ｍｍ未満であってもよいし、１ｍｍ以上であってもよい。偏芯量を１ｍｍ未満とすることで芯位置のずれ量、ずれ方向に対する微調整がより容易となる。また、偏芯量を１ｍｍ以上とした場合には、芯位置のずれ量が大きい場合に容易に対応可能である。

さらに、各孔の偏芯量を同じにするのではなく、異なる偏芯量とするものであってもよい。

また、本実施形態では位置決めプレート１０が外側プレート１３と内側プレート１２との２つに分割された例を示したが、これに限定されるものではなく、３つ以上に分割されているものであってもよい。

以上、説明したように本実施形態の位置決めプレート１０は、偏芯した孔が形成された複数の円環形状のプレートで構成している。つまり、偏芯して形成された外側プレート孔１４を有する外側プレート１３を固定型孔１５に嵌合させ、偏芯して形成された内側プレート孔１１を有する内側プレート１２を外側プレート孔１４に嵌合させた構成としている。よって、加熱シリンダ２の先端に取り付けられた延長ノズル３の先端部３２の芯が固定型４の固定型孔１５の芯に対してずれてしまった場合でも、各プレート１２、１３間における偏芯方向がなす角度とその方向を調整することで先端部３２が嵌合される内側プレート孔１１の孔位置を固定型孔１５に対して容易に微調整することができる。また、固定型孔に対する先端部の偏芯量の分だけ固定型孔と位置決めプレートとの間に隙間を設ける構成でないため、隙間に溶融金属が浸入してしまうこともない。

本発明の一実施形態を適用した金属射出成形機および固定型の構成を示す側断面図である。 固定型に取り付けられた位置決めプレートを可動型側から見た一部拡大図であり、延長ノズルの先端部と固定型孔との芯位置が同芯となっている場合における位置決めプレートの嵌め合わせを説明するための平面図である。 延長ノズルの先端部の芯位置が固定型孔の芯位置に対して天方向に２ｍｍずれている場合における位置決めプレートの嵌め合わせを説明するための平面図である。 延長ノズルの先端部の芯位置が固定型孔の芯位置に対して天方向に１ｍｍずれている場合における位置決めプレートの嵌め合わせを説明するための平面図である。 円形の孔内の同心円上に軸が配置され、孔および軸により形成されるトーラス形状の空間にプレートが嵌め込まれた構造を示す模式的な平面図である。 図５に示す構造を有する従来の金属射出成形機の一例の模式的断面図である。 ブッシュと延長ノズルとの間に隙間を設けてノズル芯調整機構により同芯調整を行う従来の金属射出成形機の一例の模式的断面図である。 固定型と延長ノズルの接触部を垂直当て形状とし、ノズル芯調整機構により同芯調整を行う従来の金属射出成形機の一例の模式的断面図である。

符号の説明

１ 金型
２ 加熱シリンダ
３ 延長ノズル
４ 固定型
５ 可動型
６ 成形品
１０ 位置決めプレート
１１ 内側プレート孔
１２ 内側プレート
１３ 外側プレート
１４ 外側プレート孔
１４ａ 受け部
１５ 固定型孔
１６ 押さえプレート
２１ ヒータ
２２ スクリュ
２３ シリンダ先端部
３１ テーパ部
３２ 先端部
３３ 取付端
４２ 固定型側テーパ部
４３ 段部
５１ 突出機構

Claims (4)

1. 管を円形の孔内にて位置決めする、前記孔と前記管との間に配置される位置決め部材を有する調芯位置決め機構において、
   前記位置決め部材は、周方向に複数に分割された、内周が外周に対して偏芯している円環形状の円環部材を有し、径方向に最も外側の前記円環部材の外周が前記孔に嵌合し、径方向に最も内側の前記円環部材の内周に前記管の外周が嵌合していることを特徴とする調芯位置決め機構。
2. 前記位置決め部材の分割面がテーパ形状となっている、請求項１に記載の調芯位置決め機構。
3. 請求項１または２に記載の調芯位置決め機構を用いた調芯位置決め方法であって、
   前記各円環部材間における偏芯方向がなす角度を調整することにより、前記孔の中心に対する、最も内側の前記円環部材の内周の中心の偏芯量を調整し、前記各円環部材を回転させることにより偏芯方向を調整することを特徴とする調芯位置決め方法。
4. 固定型（４）に形成された固定型孔（１５）に嵌合され、金属射出成形機のシリンダ先端部（２３）に取り付けられた延長ノズル（３）の先端部（３２）が嵌合される、固定型用の位置決めプレート（１０）を有する調芯位置決め機構において、
   前記位置決めプレート（１０）は、外側プレート孔（１４）が外周に対して偏芯して形成された円環形状の外側プレート（１３）と、前記先端部（３２）が嵌合される内側プレート孔（１１）が外周に対して偏芯して形成された円環形状の内側プレート（１２）とを有し、前記外側プレート（１３）は前記固定型孔（１５）に嵌合し、前記内側プレート（１２）は前記外側プレート（１３）の前記外側プレート孔（１４）に嵌合することを特徴とする調芯位置決め機構。

Images