JP2006502892A - 鋳型用具の物体除去装置及び方法 - Google Patents

Abstract

鋳型用具と物体間に保持力がある物体の鋳造、又は成型に関する鋳型用具（２）から物体を除去する装置（１）及び方法。当該方法には本体（５）、当該本体の物体結合用に設けられた結合手段（１３）、及び、物体に前記保持力とほぼ反対向きの加力引張手段（２０）が含まれ、当該本体は物体と少なくとも部分的に接触するように合わせた接触面にて設計されるとともに、当該結合手段が物体を接触面に結合するよう設けられ、前記引張力は接触面と接触している物体の表面部分にわたりほぼ一様に分布する。

Description

本発明は鋳型用具と物体間に保持力のある物体の鋳造、又は成型に関する鋳型用具（２）の物体除去装置（１）及び方法に関する。

このような装置は様々な種類の成型および鋳造工程、例えば、注入成型、真空成形、熱成形、圧力成型または吹込成型に関連して物体を除去するために用いることができる。

従来技術

物体を形成するための方法については既知の方法が多くある。形成方法の範疇のひとつでは、それらが１ワークピースに基づいている点が共通しており、このワークピースは形成可能になるまで加熱され、次にワークピースをある形状の表面をした鋳型用具を当ててプレス形成し、これが形成されるべき物体の形状を決定する。ワークピースは、通常、形成されるに十分柔軟になるまで加熱されるプラスチックのプレートあるいはチューブである。ワークピースが適切な温度に達すると、物体はワークピースが鋳型用具の表面にちなんで形成されるようワークピースを鋳型用具にプレスして形成される。物体が十分安定して次の工程に移動できるまで鋳型用具内では物体の冷却が生ずる。このような形成方法の例には熱成形、真空成形、圧縮成型または吹込成型がある。

物体を形成するためのもうひとつの方法は鋳造である。鋳造工程では、原材料は溶けるまで加熱されて、物体は鋳造空間を含む鋳型用具を提供することにより形成され、この形状は流動状の鋳造材料の物体形状に一致する。鋳型用具は通常２つの半割部分から構成され、片側は移動可能でもう片側は固定されている。物体が十分冷却されて次の加工が可能になるまで鋳型用具の中に保持される。鋳型用具は移動可能な側を脇に移動して開かれ、物体は鋳造機から取り出される。その後、次の物体が鋳造できる。

物体の鋳造および成型に関連する問題は物体が固化する時にそれが縮小し、鋳型用具にはまりこみ動かなくなる点である。この点はある場合には鋳型用具から物体を緩めるのに大きな力を使う必要がある。この問題は例えば、鋳型用具に、例として、ピンの形状をした除去具を備えて鋳型から物体を押して除去することにより解決されてきた。除去具による物体の変形を避けるには、物体が十分固くなるまで鋳型用具の中に保持されなくてはならない。

容積の大きなものを製造する鋳造工程における最適製造のためにはサイクルが短時間であることが重要であり、それ故に、出来るだけ早く鋳型用具から物体を除去するのが望ましい。

鋳型用具から物体が外された後の仕上がり物体を鋳型用具から移動するための装置についてもまた知られている。そのような既知の装置のあるものには吸引カップが設けられた本体が含まれており、これらが物体に結合される。最初に吸引カップが物体に結合されて、その後、物体は除去具によって鋳型用具から外される。

物体が取り外されると、物体は当該装置により鋳型用具から離れて次の工程用の適当な場所まで運搬される。物体が全体にわたって固化しない限り、吸引カップが物体の変形の原因となる可能性があるという事実により、このような装置は物体の取外しには使用できない。

発明の目的及び概要

本発明に関する目的は、物体の変形を起こさせることなく、鋳型用具から物体を取外しやすくかつ除去しやすくするとともに、これによって物体が全体にわたって固化する前に物体を除去することを可能にする装置を提供することにある。

この目的には本体、本体に物体を結合するために設けられた結合手段、及び物体に前記保持力とほぼ反対の引張力を作用させるための手段が含まれ、本体が少なくとも部分的に物体と接触するよう合わせた接触面により設計されるとともに、前記引張力が接触面に接触している表面部分にわたりほぼ均一に分布して物体と接触面に結合するよう結合手段が配置されていることを特徴とする最初に述べた装置によって達成される。引張力を出来るだけ広い表面にわたって分布させることによって、物体表面の変形が回避される。接触面の大きさ及び形状により引張能力の装置への作用具合、及びこれによる物体の変形に関するリスクが決定される。物体上の全引張力が変わらず同じであるという事実にも係わらず、単位面積当たりの引張力は、接触面と接触する物体の表面部分が広いほど小さくなる。

本装置により物体の表面をほぼ変形させることなく物体を除去できるという事実のおかげで、形成された物体の外部表面は形成されるまで物体を鋳型用具の中にほぼ安定して維持しておくだけで十分である。こうして、物体をより早く取り出すことが可能であり、成型または鋳造時のサイクルタイムは従来技術に比較して短縮することができる。物体を除去するには前述の除去具に関連する発明による装置を利用するのが有利である。除去具が物体を押し出すと同時に、装置が物体に引張力を加えるという事実のおかげで、あたかも除去具だけで物体を取り出さなくてはならないほどには、除去具は必ずしも大きな力で押す必要はないので、これにより除去具による物体の変形に関するリスクが減少する。

本発明の好ましい実施例によると、接触面は物体の形状にほぼ合う形状を有する。できるだけ物体の表面部分に広く力を分散させるには、例えば、接触面が物体の形状にほぼ合った形状を持つようにすると都合が良い。例えば、接触面が、形成される物体の任意の側の表面の少なくとも一部分についてほぼ複製の形状をなしていれば有利である。接触面は物体表面の正確な複製である必要はなく、概略の複製で十分である。物体の形状次第では、接触面は、完全に、あるいは部分的にだけでも、物体の表面を模倣しなくてはならない。それほど複雑でない形状に関しては、接触面は物体表面のひとつあるいはいくつか選択された部分を複製すれば事足りる。

本発明のもうひとつの実施例によると、本体にはほぼ非弾性の材料でできた少なくとも１つの断面が含まれ、この前記断面が接触面に関して配置される。本体及び接触面は、これらが物体に関してひとつの支持材を成して、物体がその形状を維持し鋳型用具から物体を除去する間に変形しないように寄与して形成されなくてはならない。そのような物体に関する支持材であることを可能にするには、少なくとも接触面に最も近い物体の断面はほぼ非弾性の材料で作られなくてはならない。

本発明のもうひとつの実施例によると、前記結合手段が圧力下状態によって物体を接触面に結合するように設けられる。当該結合手段は接触面及び物体の表面の間に前記圧力下状態が生まれるように設けられるのが好ましい。物体の表面と接触面との間の圧力下状態の発生によって、作用引張力が物体の表面にわたって一様に分布するようになる。

本発明のもうひとつの実施例によると、当該結合手段は接触面と物体との間のシーリング用に設けられるシーリング手段を含み、物体及び少なくともひとつの結合溝が接触面に設けられ、この結合溝は接触面から空気を搬出するために設けられる。

本発明のもうひとつの実施例によると、少なくとも接触面の一部である表面があり、物体の変形が起こらないよう物体と接触して設けられる空気の透過可能な少なくともひとつの接触手段が含まれる。

接触手段は空気が接触面から接触手段を経由して結合溝まで搬出されるよう設けられる。例えば接触手段がほぼ非弾性のある材料から出来ていると有利である。そのような接触手段について、物体の表面を変形させずに接触面と物体との間に圧力下状態を作り出すことが可能である。結合溝が接触面に直接接合される場合には、もし、吸引力が大きすぎると、その入口開口部が物体表面の変形の原因となる可能性がある。接触手段が吸引開口部と結合溝との間に設けられるという事実のおかげで、結合溝の横断面積を増やすことが可能であり、この点により、物体表面の変形につながることなく物体の吸引力を増やすことができる。

本発明のもうひとつの実施例によれば、接触手段は間に空洞が形成されるように設けられる複数の要素を含み、そこで、接触手段を通じて空気の運搬が許される。接触手段は例えば焼結金属または焼結金属の合金からほぼ出来ていると都合が良い。

本発明のもうひとつの実施例によれば、接触面から結合溝までの空気の運搬が接触手段により行われるとともに、前記シーリング手段が接触手段を取り囲むように設けられるよう、接触手段は設けられる。物体のまだ安定しない表面層が変形してしまうリスクを冒すことなく、接触面と物体との間に圧力下状態を得るには、表面からの空気が接触手段により結合溝まで運搬される。

本発明のもうひとつの実施例によれば、物体の引張加力用の前記手段は物体に引張力を加えるため鋳型用具と協働して設けられる。つまり、例えば、鋳型用具は物体の引張力を得るために利用されることになる。

本発明のもうひとつの目的は物体を変形させることなく物体を鋳物用具から緩めかつ取り出すことにある。この目的は請求項１２による方法によって達成される。

好ましい実施例の詳細説明

図１〜図３は真空成型機に応用された本発明による装置１を示す。装置１は物体を鋳型用具から取出すとともに、その後物体を変形させずに鋳型用具から物体を搬出するために設けられる。真空成型機には成型される物体の形状を決める形状をした表面を有する鋳型用具２が含まれる。

成型される原材料は通常適切な１枚のプラスチックのプレートである。当該プレートは真空成型工程中、柔らかく、形成可能になるように加熱される。プレートが適切な温度に達すると、プレートと鋳型用具２との間に相対的な動きが生じてそれらが相互に接触するようになる。

その後、シートは圧力下状態によって形成用具（鋳型用具）の方に吸引され、シートは鋳型用具の表面にちなんで成型されて、物体３が形成される。冷却が鋳型用具の中で物体がほぼ安定した形状となるまで行われる。冷却の間、物体がしばしば縮み、これにより保持力が物体と鋳型用具との間に生ずる。

装置１は略、非弾性の材料、例えば、硬質のプラスチックまたはアルミニュウム、マグネシュウム、またはスチールのような金属で出来た本体５を含む。適切なプラスチック材料の例としてはＰＯＮ，ＡＢＳ，ＰＡ，ＰＣ，ＰＵＲ、がある。

当該装置には物体と少なくとも部分的に接触するように合わせた表面９が設けられる。表面９は次のように定められた接触面の中にある。接触面９の形状は鋳型用具から取り除かれる物体の形状次第である。この例では、接触面の形状は物体３の表面の形状次第であり、その方向は鋳型内用具２とは反対をむいている。
装置１には圧力下状態によって本体５に物体を結合するように設けられた結合手段が含まれる。結合手段には物体を接触面に付着する圧力下状態が生成されるように接触面から空気を搬出するために本体５に設けられた少なくともひとつの結合溝１３が含まれる。この実施例では本体には３つの結合溝１３が設けられる。

結合溝１３は接触面９上に現れ、圧力下状態が溝の中に生成されて、空気を空にするように設けられる。結合溝類は本体５から外に出る共通の溝１４に集まり、該溝の中に圧力下状態を生成するための設備のポンプ（図示せず）あるいは、その他の部品に接続される。結合手段は表面積当たり０．３atmより高い力が生ずるか、あるいは、むしろ表面積当たり０．７atmより高い力が生ずるよう設けられる。

少なくとも、ひとつの凹み部が接触面９に設けられる。この実施例では、接触面には３つの凹み部が設けられ、そのそれぞれには凹み部に現れる当該接合溝１３がある。凹み部のそれぞれには、ひとつの空気浸透の可能な接触手段１７が設けられる。この実施例では、接触手段が凹み部の空間を完全に埋めるが、ある代替実施例では、接触手段は少なくとも空間の一部を埋める。接触手段１７は接触面９と結合溝１３との間に設けられて、接触面と結合溝間の空気の運搬用に利用される。接触手段１７は任意の既知の方法、例えば、強力接着取付け、ハンダ付け、または溶接で凹み部につなぎとめられる。

接触手段１７には結合溝１３の方に向いた内面があるとともに、物体３の方に外側に向いた外面がある。接触手段の外面は接触面９の一部を形成し、扱われる物体の形状に応じた形状を有する。凹み部の外周面周りおよびその付近の接触要素周りには、シーリング手段が、空気が物体と結合溝間の領域から汲み上げられる時に凹み部が圧力下状態をなすよう、物体と本体５の間をシールする目的で設けられる。

接触手段が気孔の多い透過性手段であるという事実、つまり、これには空気の通過を許す空気穴または中空の空間が含まれている。最大に機能させるには、中空空間は平均サイズで２５μmより大きくしなくてはならない。接触面から空気を搬出することに加えて、接触手段の役目はそれが装置に結合される時に物体の変形を防ぐことにある。物体の変形を防ぐ目的で、接触手段はその外面が、除去中に、物体の表面にのしかかるか、またはこれを支えるような形状に形成される。この支持機能をなすため、また、表面の変形を防ぐためには、接触手段の外面は物体の形状に合わせられるとともに、接触手段が例えば、プラスチック、グラファイト、金属、または金属合金といったほぼ非弾性の材料から作られる。

接触手段１７はおよそ円盤形状をなし、例えば、円状、または正方形状といった任意の外輪郭線をもつことができる。接触手段の高さは接触手段の多孔率次第である。接触手段を通過する空気流を十分に起こすには、多孔率が低いほど接触手段が弱くなければならない。通常、接触手段の高さは０．５から５０mm以内になくてはならない。接触手段は接触手段に接続される結合溝の領域に好ましくは等しい、あるいは、より好ましくはこれより広い、面積を持たねばならない。面積の大きさは接触手段の多孔率に次第である。接触手段により空気流が減速するのを避けるためには、多孔率が低いほど、面積がより大きくなくてはならない。

ある実施例では、接触手段１７は焼結金属からできている。焼結金属には一体に溶けた複数の金属微粒子が含まれ、それらの間に、空気の通過できる中空空間が形成される。焼結粒子間に形成される中空空間が接触面９から結合溝１３まで空気を運搬する溝を形成する。

ある代替実施例では、接触手段はお互いに平行に設けられたひと組の細長要素を含み、それらは３次元模様を形成する。細長要素はそれらが凹み部の底から接触面９まで伸びるように設けられる。細長要素の上端表面は物体３上にのるように合わせられて、これにより、物体を支持して表面の変形を防ぐ。細長要素はお互いにある距離を置いて設けられて、溝がこれらの間に形成され、これにより接触手段による空気の運搬が可能となる。

本装置１には、本装置１を鋳型用具２と往復して動かし、鋳型用具から物体を取り除くため物体に本装置が結合されるとき、装置上に引張力を加えるために設けられる操作部材２０が含まれる。操作部材２０は、例えば、移動可能なアームまたは、図１に示すような6軸の産業用ロボットである。ロボットにはお互いに関して移動可能に設けられた複数のアームが含まれる。図１は、これとドッキングするために物体３の下向き方向途中にある装置１を示す。物体の鋳込みが終了する時、本体５は物体３に押しつけてドッキングされて、物体の表面は接触面９上にのしかかる。表面がお互いにぴったり合うとき、空気が結合溝１３を通じて外部にくみ出され、物体の表面と結合溝との間の空間の空気が空になる。このように、圧力下状態が接触面と物体の表面間にでき、この圧力下状態により物体は力によって接触面に接着される。

図２には鋳型用具２から離れる方向に装置１に引張力を加えて、物体３を操作部材２０により鋳型用具から取り出す方法を示す。こうして、作用引張力は物体にも作用し、前記保持力に対抗する。引張力は物体が鋳型用具から取り出されるまで加えられる。図２の矢印は引張力の物体への作用具合を示す。物体が鋳型用具から緩められた場合、物体３とともにある装置１は鋳型用具２から取り去られて、図３に示すように次の工程に向け鋳造機の外部の適当な場所に移動される。

図４は本発明による装置３８のプラスチック品製造射出成型工程における利用法を示す。鋳造機には半割物となった２つ、すなわち、片方の移動可能な半割物３０及びもう片方の固定した半割物３２とを有する鋳型用具が含まれる。この実施例では、移動可能な半割物３０により装置３３の鋳型用具からの除去用に除去手段が設けられる。除去手段は第１と第２の位置間で移動可能に設けられ、第１と第２の位置間で除去手段の動きにより物体３３は除去される。

除去手段は、除去中の間、物体３３に接触するように合わせたピン形状の除去部材３４及び出張り形状の除去具戻し部材３５を含み、その役目は除去手段を除去部材３４とともに最初の位置に戻すことにある。除去部材及び除去具戻し部材は移動可能に設けられたプレート３４に締結されている。もうひとつ別のタイプの除去具では物体の除去に圧縮空気が利用される。

本発明の第２実施例による装置３８は、鋳型用具から物体を除去し、その後、それらを変形させることなく、鋳型用具から物体を搬出するために設けられる。

装置３８には本発明の第１実施例による前述の装置１と同じ方法でほぼ形成された本体３９が含まれる。本体３９には本体３９の反対側に設けられたひとつ、または、複数の出張り要素４０が設けられるという点で、第２実施例は第１実施例とは異なる。

出張り要素４０は、除去手段の動きが要素４０及び本体３９を通じて装置３３上の引張力に変質するよう、除去具戻し部材３５との協働のために設けられる。本要素４０はそれらが除去具戻し部材３５上にのしかかるように設けられる

除去手段がその第２位置の方に移動するとき、除去具戻し部材３５が要素４０と接触することによって、除去具３５（除去具戻し部材３５）により要素４０に、さらにそこの本体３９にも鋳型用具から遠ざかる方向に力が加わるまで除去具戻し部材３５は移動する。装置３８には操作部材４１が含まれ、該物体は装置を鋳型用具と往復させることなる。

鋳型用具が閉じて固定される時、液体プラスチック材料は鋳型用具に押し込まれる。物体３３が安定して生成されるまで、つまり、物体が十分安定して装置３８へ移動できるまで鋳型用具の中で冷却される。物体が安定した形態であるときに、鋳型用具は開かれて、装置３８が鋳型用具の移動可能半割物３０まで動かされ、物体３３がある場合には、物体と一緒にドッキングされて、物体表面は接触面上にのしかかる。

その後、物体は物体と接触面との間に生成される圧力下状態によって接触面に付着する。物体が装置に結合されるようになった時、除去具３４が物体３３と接触するまでプレート３６を移動させて、除去具戻し部材３５が要素４０と接触する。プレート３６はこれが第２位置に届くまで更に移動させられる。この動きの間、一部は除去手段３４からの部分的に押す力および一部は装置３８から除去具戻し部材３８と要素４０までの引張力の両方の力が両側から物体３３に加えられる。除去手段からの力と装置との間のこの協働のおかげで、物体をほぼ変形させることなく移動させることができる。物体が鋳型用具から取り出されると、操作部材４１は物体３３と一緒に鋳型用具３０，３２から離れて鋳造機の外部の適当な場所まで装置３８を移動させる。

図５は物体３３を鋳型用具４４から取り除くための本発明の第３実施例による本体４３を伴う装置４２を示す。

この実施例は、装置４２には鋳型用具上にのしかかるよう、また鋳型用具４４と装置４２との間でこれらの上に分かれて作用する力が加わるよう対応した押出部材４６が含まれるという点で前述の実施例とは異なる。押出部材４６は、例えば、シリンダー及びピストン又はネジ込み用具であり、これらは、例えば、圧縮空気により、油圧により、または純粋に機械的に駆動される。

部材４６により鋳物用具と鋳物用具から除去される物体に関する装置との間に分離力が加わるように装置は設けられる。ある実施例では、鋳型用具４４は物体の除去中に固定的に設置され、装置は分離力により鋳型用具に対し移動する。別のある実施例では、装置４２は物体の除去中に固定して設けられ、分離力により鋳型用具が装置４２に対して移動する。

本発明は公開された実施例に限られず、次の請求項の枠内で変化し、変更することができる。例えば、物体に引張力を加えるための前記手段を多くの様々な方法で形成することができる。ある代替実施例では、物体に引張力を加えるための前記手段には、本発明による装置が装置に関して移動可能に設けられる鋳型用具に関しては固定して設けられる点が含まれている。力が鋳型用具に装置に結合された物体から遠ざかる方向に加えられるとき、この力により物体には装置からの反作用力が生じる。

物体を装置に接続するための圧力下状況の利用に対する代替案もある。

もし、例えば、鋳型用具から遠ざかる方向に回転する物体の横側から出張る付属物が物体に１つ以上あれば、結合手段にはこれらの付属物を押して貫通する棒を含めることができる。

代替案として、結合手段には刃または類似のもののように細長くて、薄い要素が含まれ、これは物体の縁に沿って押し込まれ、物体はその後この要素によって取り出される。

変形に対処するため、本体全体または接触面について設けられる少なくとも本体の断面はおよそ非弾性の材料で出来ていなくてはならない。

しかしながら、ある代替実施例では、物体の接触面を改善するため接触面を任意の弾性材料の薄層で覆うことができる。

引張力は保持力と正反対の方向である必要なないが、引張力には少なくとも保持力と反対方向の力である構成成分が含まれていなくてはならない。

代替えとして、鋳造機の駆動装置は物体への引張力導入用に利用できる。

次に、本発明を本発明の様々な実施例に関する説明により付録の図を参照してより詳しく説明する。

は本発明の第１実施例による装置及び真空成型と関連したその利用を示す。 は射出成型に関連した本発明の第２実施例による装置を示す。 は本発明の第３実施例による装置を示す。

Claims (12)

1. 加力引張力が保持力とほぼ反対方向であり、本体は少なくとも一部は物体と接触するよう合わせた接触面（９）を含んで設計されるとともに、前記引張力が接触面に接触している物体の表面の部分にわたってほぼ均一に分布するように、結合手段が物体を接触面に結合するよう設けられていること特徴とし、装置が本体（５，３９，４３）、物体の本体、及び物体の本体への結合用に設けられた結合手段、及び、物体への引張力の加力用手段（２０，４０，４６）を含む、鋳型用具と物体間に保持力が存在する物体の鋳造または成型に関する鋳型用具（２，３０，４４）から物体を除去するための装置（１，３８，４２）
   
2. 接触面（９）が物体（３）の形状にほぼ合わせた形状を有することを特徴とする請求項１による装置
   
3. 本体がほぼ非弾性材料からなる少なくともひとつの断面を含み、前記断面が接触面（９）に関して設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかひとつによる装置
   
4. 前記結合手段が物体の圧力下状態による接触面への結合用に設けられたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかひとつによる装置
   
5. 前記結合手段が接触面（９）と物体（３）との間に前記圧力下状態を生ずるように設けられることを特徴とする請求項４による装置
   
6. 結合手段に接触面（９）と物体（３）の間をシールするために設けられたシーリング手段（１８）が含まれ、少なくともひとつの溝（１３）が接触面（９）に関して設けられ、結合溝が空気の接触面からの搬出のために設けられることを特徴とする請求項４又は請求項５による装置
   
7. 少なくとも接触面の一部であり物体の変形が阻止されるように物体（３）と接触するよう設けられた表面を有する少なくともひとつの空気の透過可能な接触手段（１７）が含まれることを特徴とする請求項４から請求項６までのいずれかひとつによる装置
   
8. 接触手段（１７）に、空洞部が形成されるよう設けられた複数の要素が含まれ、接触手段を通って空気の運搬が可能な複数の要素を含むことを特徴とする請求項７による装置
   
9. 接触手段（１７）がほぼ焼結金属または焼結金属合金から出来ていることを特徴とする請求項７または請求項８による装置
   
10. 接触面（９）から結合溝（１３）までの空気の運搬が接触手段を通じて行われるように接触手段（１７）が設けられ、前記シーリング手段（１８）が接触手段を取り囲むように設けられることを特徴とする請求項６または請求項７、請求項８または請求項９のいずれかひとつによる装置
    
11. 物体の引張力の加力用の前記手段（４０，４６）が物体への引張力の加力のために鋳型用具（３０，４４）と協働するよう設けられることを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれかひとつによる装置
    
12. 当該装置に請求項１から請求項１１までのいずれかひとつによる物体（３，３３）及び装置（１，３８，４２）が接触面が少なくとも部分的に物体と接触するよう相互に接触するようになっていること、物体が装置に結合されること、前記保持力とほぼ反対方向の引張力が物体に加えられていること、及び、物体が鋳型用具から除去されることが含まれ、鋳型用具と物体との間に保持力がある場合の物体の鋳造又は成型に関する物体（３）の鋳型用具（２，３０，４４）からの除去方法
    
    
    
    

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