JP2007125767A - 射出成形機、金型 - Google Patents

Abstract

【課題】製品精度の低下を確実に回避することができ、しかも金型をコンパクトなものとすることができる射出成形機および金型を提供することを目的とする。
【解決手段】コア駆動機構１１０の駆動機構７３によって楔体６２を移動させ、押圧体６３をコア１０３側へ移動させることで、コア１０３を固定金型３に押圧し、射出圧縮成形を行う。このとき、コア１０３を押す力は、楔体６２によって倍力され、効率良く圧縮力を生じさせることができる。その結果、サーボモータ７５で必要なトルクが小さくて済み、より小型のサーボモータ７５で同等の性能を得ることができ、省スペース化及び省電力化を図ることができる。また楔体６２の駆動にサーボモータ７５を用いることで、その動作速度、加速度、および位置精度を向上させ、樹脂の温度低下に対しコア１０３を迅速に移動させて圧縮を行うとともに、得られる製品の厚さの誤差を抑え、品質向上に寄与することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、射出成形機およびそれに用いられる金型に関する。

通常、射出成形は、一対の金型を型締め機構で締め、これらの金型間に樹脂を充填することで所定形状の成形品を形成している。
このような射出成形法においては、注入口から金型のキャビティ内に注入された樹脂は、キャビティの隅々に樹脂が行き渡る間に温度が下がり始め、その表面から徐々に固化が始まる。固化による収縮で樹脂に応力が作用するため、実際にキャビティに応じた形状に樹脂が固まった状態では、樹脂に残留応力が残ってしまうことがある。
この残留応力は、透明なウインドウ等を成形する場合には、最終的な製品の歪の発生につながり、この歪はウインドウを通しての像のゆがみ等が生じる原因となる。

そこで、このような現象を回避するための技術として、金型内に圧縮機構を備え、キャビティに樹脂を注入しながら、圧縮機構で樹脂を圧縮して成形を行う、いわゆる射出圧縮成形技術がある（例えば、特許文献１参照）。この技術は、金型内で可動な入れ子状のコアをセットし、このコアを、圧縮機構としての油圧シリンダ等で駆動することでキャビティ内の樹脂に圧力を加え、これによってキャビティ内に樹脂を速やかに行き渡らせるというものである。

特開２００４−１３６４６０号公報

しかしながら、上記従来の射出圧縮成形技術においては、圧縮機構で所定の圧縮力を発揮するには、ある程度以下のサイズの油圧シリンダを用いることはできず、装置小型化の妨げとなっていた。
また、特に既存の射出成形機で、圧縮機構を備えた金型を用いようとした場合、射出成形機のスペース上の問題から、油圧シリンダを用いた圧縮機構を用いることができない場合もある。

また、油圧シリンダを用いた場合、その作動速度、加速度が遅い。作動速度や加速度、特に加速度が遅いと、樹脂の固化を防ぎきることができず、依然として上記課題に対し改善の余地が残る恐れがある。また、油圧シリンダを用いた場合、加圧後のコアの停止位置精度も低い。コアの停止位置精度の低さは、得られる製品の厚さの誤差に直結するため好ましくない。

テコを用いることで、上記問題を解決しようという試みもあるが、テコの場合、弾性変形による動作の遅れが生じ、これも製品精度に改善の余地を残すことになる。

また、特に大型の製品を成形する場合、動作位置精度が低いという理由から、油圧シリンダを用いたのでは、圧縮機構で加圧して移動させるコアの平行度を保つのが困難であり、樹脂に加わる圧力の上昇バランスが不均一になる場合がある。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、製品精度の低下を確実に回避することができ、しかも金型をコンパクトなものとすることができる射出成形機および金型を提供することを目的とする。

かかる目的のもとになされた本発明の射出成形機は、互いに対向した可動側金型取付板および固定型盤と、可動側金型取付板と固定型盤との間に設けられた可動金型および固定金型と、可動金型および固定金型に型締め力を付与する型締機構と、可動金型と固定金型の間に形成されるキャビティに樹脂を射出する射出機構と、を備えた射出成形機であって、可動金型、固定金型の一方に、キャビティ内で移動可能に設けられてキャビティ内の樹脂を加圧するコアと、コアを可動金型と固定金型が接近・離間する方向に移動させるコア駆動機構と、を備える。そして、このコア駆動機構は、コアの移動方向に直交する方向に軸線を有する回転駆動軸と、回転駆動軸を回転させるサーボモータと、回転駆動軸の回転をコアの方向への移動に変換させる変換機構と、を備えることを特徴とする。
このような構成においては、コア駆動機構の回転駆動軸がコアの移動方向に直交する方向に軸線を有する。つまり回転駆動軸は、可動金型と固定金型の開閉方向に対し、側方に延びている。したがって、この回転駆動軸を回転させるサーボモータを、可動金型、固定金型の側方に配置し、固定型盤、可動側金型取付板に干渉しない位置に設けることができる。したがって、金型自体が大型化することなく、既存の射出成形機等においても可動側金型取付板と固定型盤を変更することなく、上記可動金型、固定金型を設置することができる。
また、サーボモータを用いることで、コアの作動速度、加速度を油圧シリンダ等を用いた場合に比較して高めることができ、コアの移動位置精度も向上させることができる。

前記の変換機構としては、例えば、ラックアンドピニオンや、ピニオンギヤとボールねじの組み合わせ、リンク機構等、様々な機構を用いることが可能ではあるが、以下のような構成のものを採用するのが特に好ましい。すなわち、変換機構として、先端へ向かって窄まる楔体と、楔体を回転駆動軸に沿って移動可能に支持する支持部材と、支持部材に支持された楔体の移動によってコア側へ移動する押圧体と、からなるものを用いるのである。ここで、回転駆動軸と支持部材は、いわゆるボールねじを用いることで構成できる。
楔体を、コアの移動方向と直交する方向に移動させると、これに押圧されて押圧体がコア側に移動し、コアを押す。これによってキャビティ内の樹脂をコアで加圧することができるのである。

楔体および押圧体に、互いに対向する平行な押圧テーパ面を形成し、楔体の前進により楔体側の押圧テーパ面で押圧体側の押圧テーパ面を押圧すると、押圧体がコア側へ移動する。このような押圧テーパ面を設けることにより、楔体の前進により押圧体を円滑にコア側へ移動させてキャビティ内の樹脂を加圧することができる。そして、楔体によって倍力効果を発揮することもでき、サーボモータの小型化を図ることもできる。
楔体および押圧体は、互いに対向する平行なテーパ面を有する突条部を形成すれば、楔体の後退により楔体側の突条部によって押圧体側の突条部を押圧し、押圧体をコアから離間する方向に移動させることもできる。これにより、離型時に、楔体の後退により押圧体を引き込んでコアを引き寄せることができる。したがって、コアを引き寄せるための別個の機構を不要とすることができ、構造の簡略化によるコスト低減を図ることができる。

このようなコア駆動機構はコアの背面側に複数組配置することができ、その場合、各組のコア駆動機構のサーボモータの作動を制御する制御部をさらに備えるのが好ましい。複数組のコア駆動機構により、コアを均一に押圧して移動させることができる。

また、コアとコア駆動機構との間にバックプレートを設け、バックプレートとコアの間に液体を充填した構成とすることもできる。この場合、コア駆動機構でバックプレートを可動金型と固定金型が接近・離間する方向に移動させ、バックプレートの移動を液体を介してコアに伝播させることで、コアを移動させることもできる。
これによってもコアを均一に押圧して移動させることが可能である。

本発明は、射出成形機で所定形状の成形体を得るために用いられる金型とすることもできる。この金型は、射出成形機に固定状態で設けられる固定金型と、固定金型に対向し、射出成形機に移動可能に支持される可動金型と、可動金型、固定金型の一方に、可動金型および固定金型によって形成されるキャビティ内で移動可能に設けられ、キャビティ内に注入される樹脂を加圧するコアと、コアを可動金型と固定金型が接近・離間する方向に移動させるコア駆動機構と、を備え、コア駆動機構は、コアの移動方向に直交する方向に移動可能に設けられ、先端へ向かって窄まる楔体と、楔体をコアの移動方向に直交する方向に移動させる移動機構と、楔体の移動によってコアをコアの移動方向に押圧する押圧体と、を備えることを特徴とする。
このような金型においては、楔体によって倍力効果を発揮することができる。
ところで、楔体を移動させる移動機構としては、例えば油圧シリンダ等を用いることもできるが、コア駆動機構は、コアの移動方向に直交する方向に軸線を有し、楔体を前記の方向に移動させるボールねじと、ボールねじを回転させるサーボモータと、を備えたものとするのが好ましい。

本発明によれば、コアの駆動源としてサーボモータを用いることで、油圧シリンダを用いる場合に比較し、その動作速度、加速度、および位置精度を向上させることができる。動作速度および加速度、特に加速度は、溶融状態でキャビティ内に注入された樹脂の温度低下に対し、コアを迅速に移動させて圧縮を行うのに有効である。また、サーボモータによる高い位置精度制御により、得られる製品の厚さの誤差を抑え、高精度な成形を行うことが可能となる。加えて、油圧シリンダの使用を回避することで、よりクリーンな環境で成形を行うことが可能となる。
さらに、コアを作動させるための回転駆動軸を固定金型、可動金型の開閉方向に直交する方向に配置することで、サーボモータを固定型盤、可動側金型取付板に干渉しない位置に配置することができる。これにより、射出成形機の大型化を防ぐとともに、既存の射出成形機に対しても、本発明におけるコア駆動機構を採用した金型を適用することが可能となる。
また、コアの作動に楔体を用いることにより、倍力効果を発揮することができ、効率良くコアによる圧縮力を生じさせることができる。その結果、コアの駆動源として用いられるサーボモータ等において必要なトルクが小さくて済み、より小型のサーボモータ等で同等の性能を得ることができ、省スペース化及び省電力化を図ることができる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
なお、以下の説明において、「右」、「左」といった表現を用いるが、これは、説明の便宜上、図１における「右方」、「左方」を指すものであり、実際の構成について何らの限定をする意図はない。
図１に示すように、射出成形機のベースフレーム１には、その上面の右側に、矩形盤状に形成された固定型盤２が縦向きで固定されている。そして、この固定型盤２には、その左側面の中央に固定金型３が取り付けられ、右側面に射出ユニット（射出機構）４が取り付けられている。そして、固定型盤２の４隅からは４本のタイバー５が左側方へ延在されている。

また、固定型盤２の左側には、例えば矩形盤状に形成された可動側金型取付板１０が縦向きで平行に配置されている。この可動側金型取付板１０には、その右側面の中央に、固定金型３と向き合う可動金型１１が取り付けられている。
この可動側金型取付板１０は、その４隅に、表裏に貫通する貫通孔が形成され、これら各貫通孔に各タイバー５が摺動自在に挿通され、各タイバー５をガイドとして可動側金型取付板１０が固定型盤２に対して、平行を保った状態にて接離可能に支持されている。そして、この可動側金型取付板１０は、例えばボールねじを用いた電動式の型移動機構１５によって固定型盤２に対して進退される。

この型移動機構１５は、固定型盤２の各４角側に、例えばスラスト軸受１６で回転自在に支えられたボールねじ軸１７を有している。これらボールねじ軸１７は、先端側が可動側金型取付板１０側へ延びている。各ボールねじ軸１７は、いずれもタイバー５の軸心方向である可動側金型取付板１０の進退方向と平行に延びている。これら各ボールねじ軸１７には、前方へ延びたねじ部に可動側金型取付板１０の４角側に取付けたボールねじナット１８が進退可能に螺合されている。

そして、例えば下段側のボールねじ軸１７が、同ボールねじ軸１７の後端部に設けた歯車１９、２０を介して、固定型盤２に取り付けた電動式のモータ２１に接続してある。また、各ボールねじ軸１７は、ボールねじ軸１７の基部側に取り付けたスプロケット２２とこれらスプロケット２２に巻き付けたチェーン２３とで接続され、モータ２１を正転あるいは逆転させ、全てのボールねじ軸１７を同期させて正回転あるいは逆回転駆動させることにより、可動側金型取付板１０が平行に進退移動される。そして、この可動側金型取付板１０の進退移動により、固定金型３と可動金型１１の開閉、すなわち型開閉の動作が行なわれる。

可動側金型取付板１０の金型取り付け側と反対側、すなわち左側には、型締装置（型締機構）３０が組み付けられている。
この型締装置３０は、可動側金型取付板１０を挟んで可動金型１１と反対側に配置された型締フレーム３１を備えている。
型締フレーム３１は、矩形盤状に形成され、可動側金型取付板１０と並ぶ向きで、可動側金型取付板１０の軸心と合わせて縦向きに配置されている。この型締フレーム３１の下端部には、前後２組のリニアベアリング３２が組み付けてある。これらリニアベアリング３２は、ベースフレーム１の上面に可動側金型取付板１０の進退方向に沿って敷設したガイドレール３３に載置してある。

また、型締フレーム３１の４隅には、可動側金型取付板１０を貫通した４本のタイバー５が摺動自在に貫通しており、これらタイバー５とガイドレール３３とにより、型締フレーム３１が可動側金型取付板１０と同じ方向に移動可能とされている。
また、型締フレーム３１には、この型締フレーム３１をタイバー５に固定する固定機構５０が組み付けられている。

この固定機構５０は、内側に噛み合い溝をもつ略くの字状に形成された一対のアーム５３を有し、これらアーム５３によってタイバー５を挟持することにより、アーム５３の噛み合い溝が、タイバー５の先端側に、等ピッチにて形成された複数のリング溝５１に係合し、型締フレーム３１の移動が規制される。

上記のような型締フレーム３１を有する型締装置３０は、型締フレーム３１の可動側金型取付板１０側に、固定金型３、可動金型１１の中心軸を中心として間隔を隔てて配置された４組の押圧機構６０を備えている。
押圧機構６０としては、例えば油圧シリンダやボールねじ等を用いることができる。この他、後述するコア駆動機構１１０と同様の構成のものを用いることも可能である。

さて、図２に示すように、固定金型３と向き合う可動金型１１の間にはキャビティ１００が形成されている。固定金型３には、射出ユニット４から射出される樹脂の注入路１０１が形成されている。一方、可動金型１１には、キャビティ１００を形成する凹部１０２が形成され、この凹部１０２内に、凹部１０２の断面形状に対応した形状のコア１０３が設けられている。このコア１０３は、凹部１０２内で、固定金型３に接近・離間する方向に移動可能とされている。

コア１０３との背面側には、コア１０３を移動させるためのコア駆動機構１１０が設けられている。
図２において、コア駆動機構１１０は、一組のみを設けているが、コア１０３を確実に平行移動させるためには、複数をコア１０３の背面側に設けるのが好ましい。

次に、このコア駆動機構１１０について説明する。
図３は、コア駆動機構１１０の構造を示す縦断面図、図４は、コア駆動機構１１０の構造を示す横断面図である。
図３及び図４に示すように、このコア駆動機構１１０は、可動金型１１に形成された凹部１０２に設けられている。コア駆動機構１１０として、凹部１０２内には、楔体６２が、上下方向へ移動可能に配設されている。また、この楔体６２の側方には、押圧体６３が設けられている。この押圧体６３は、コア１０３に連結されている。

楔体６２は、一方の側面側が、下端へ向かって窄まる押圧テーパ面６２ａとされ、他方の側面側が、後述の楔体６２の移動方向と平行な側面６２ｂとされている。また、押圧体６３は、楔体６２の押圧テーパ面６２ａと平行な押圧テーパ面６３ｂを有している。
そして、可動側金型取付板１０と楔体６２の側面６２ｂとの間、及び押圧体６３の押圧テーパ面６３ｂと楔体６２の押圧テーパ面６２ａとの間には、それぞれリテーナ６５によって間隔をあけて回動可能に支持された複数のコロ６６が幅方向に２列配列されている。ここで、可動側金型取付板１０と楔体６２の側面６２ｂとの間のコロ６６と、押圧体６３の押圧テーパ面６３ｂと楔体６２の押圧テーパ面６２ａとの間のコロ６６は、それぞれ同数（本実施の形態では３個）が設けられている。可動側金型取付板１０と楔体６２の側面６２ｂとの間のそれぞれのコロ６６と、各コロ６６に対応する、押圧体６３の押圧テーパ面６３ｂと楔体６２の押圧テーパ面６２ａとの間のコロ６６とは、押圧テーパ面６２ａに直交する仮想軸線（図中一点鎖線）上に位置するよう配置されている。これにより、押圧テーパ面６２ａを介して押圧力が入力された状態で、個々のコロ６６に荷重（押圧力）がほぼ均等に作用する。これに対し、可動側金型取付板１０と楔体６２の側面６２ｂとの間のコロ６６と、押圧体６３の押圧テーパ面６３ｂと楔体６２の押圧テーパ面６２ａとの間のコロ６６とを対応させて配置すると、特定のコロ６６に荷重が集中し、コロ６６や、その転動面（可動側金型取付板１０、押圧テーパ面６２ａ、側面６２ｂ、押圧テーパ面６３ｂ）の寿命低下に繋がる。したがって、上記のような配置を採用することで、コロ６６の荷重分担が均等化され、長寿命化を図ることが可能となる。
可動側金型取付板１０と楔体６２の側面６２ｂとの間のそれぞれのコロ６６と、各コロ６６に対応する、押圧体６３の押圧テーパ面６３ｂと楔体６２の押圧テーパ面６２ａとの間のコロ６６との図３における鉛直方向のオフセット量Ｓは、両側のコロ６６の半長（両側のコロ６６の間隔の１／２）をＬ、押圧テーパ面６３ｂの傾斜角度（楔角）をθとすると、
Ｓ＝Ｌ・ｔａｎθ
となる。
なお、押圧テーパ面６２ａ、６３ｂ、可動側金型取付板１０及び楔体６２の側面６２ｂには、それぞれコロ６６と接する部分に、高硬度な金属板からなる押圧板６９が配設されている。

楔体６２の両側部には、押圧テーパ面６２ａ及び側面６２ｂの縁部に、側方へ突出する突条部６２ｃ及び６２ｄが設けられている。
凹部１０２には、内方へ突出する突条部１０２ａが設けられ、これら突条部１０２ａが楔体６２の突条部６２ｄに対向した位置に配置されている。突条部１０２ａ、楔体６２の突条部６２ｄは、それぞれ側面６２ｂと平行に形成されている。

また、押圧体６３には、その両側部から側方へ延在する側板部６３ｃが形成され、これら側板部６３ｃの縁部には、内方へ突出する押圧体突条部６３ｄが設けられている。これら押圧体突条部６３ｄ及び楔体６２の突条部６２ｃは、それぞれ押圧テーパ面６２ａに平行なテーパ面を有し、押圧体突条部６３ｄが楔体６２の突条部６２ｃに対向した位置に配置されている。

そして、突条部１０２ａと楔体６２の突条部６２ｄとの間、及び押圧体６３の押圧体突条部６３ｄと楔体６２の突条部６２ｃとの間には、それぞれリテーナ６７によって間隔をあけて回動可能に支持された複数のコロ６８が配設されている。
なお、突条部１０２ａ、突条部６２ｄ、突条部６２ｃ及び押圧体突条部６３ｄには、それぞれコロ６８と接する部分に、高硬度な金属板からなる押圧板７０が配設されている。

また、楔体６２は、上下に貫通する貫通孔７１を有しており、この貫通孔７１には、駆動機構（コア駆動機構、移動機構）７３として、楔体６２の先端にて締結固定されたボールねじナット（支持部材）７２が設けられている。このボールねじナット７２には、可動金型１１の外周部に向けて延びるボールねじ（回転駆動軸）７４がねじ込まれている。
駆動機構７３は、可動金型１１の外周部にサーボモータ７５を備えており、サーボモータ７５の回転駆動力によりボールねじ７４が回転する。
そして、このボールねじ７４が回転することにより、ボールねじ７４が螺合されたボールねじナット７２が固定された楔体６２が、上下方向へ移動する。ここで、楔体６２の移動方向は、図２においてコア１０３が固定型盤２に対し接近または離間する方向に対し、直交する方向とされている。

このようなコア駆動機構１１０は、本実施の形態の射出成形機において、複数組が設けられている。これらコア駆動機構１１０は、各組の駆動機構７３のサーボモータ７５の駆動を同期するよう制御される。また、各組の駆動機構７３のサーボモータ７５の駆動をそれぞれ独立して制御することもできる。つまり、複数組のコア駆動機構１１０において、押圧体６３の移動量を異ならせることができるのである。

次に、上記構成のコア駆動機構１１０を用いて射出成形機で射出成形を行なう場合について説明する。
まず、型移動機構１５のモータ２１を作動させて、各ボールねじ軸１７を正回転させる。このようにすると、固定型盤２から離れた位置にあった可動側金型取付板１０が、タイバー５をガイドとして固定型盤２と平行な姿勢を保ちながら固定型盤２へ接近する。また、可動側金型取付板１０に対してコア駆動機構１１０によって連結された可動金型１１も、タイバー５及びガイドレール３３をガイドとして平行な姿勢を保ちながら可動側金型取付板１０に追従しながら固定型盤２側へ移動する。

そして、可動側金型取付板１０および型締フレーム３１が、固定金型３と可動金型１１とが近接した型締位置にまで移動して停止すると、固定機構５０の一対のアーム５３が閉ざされ、アーム５３の噛み合い溝がタイバー５のリング溝部５１と噛み合い、型締フレーム３１が固定される。
この状態において、型締装置３０による型締動作が行われる。

上記のようにして型締めを行ったら、その後に、射出ユニット４によって固定金型３、可動金型１１間のキャビティ１００への樹脂の射出成形が行われる。
このとき、樹脂の射出前におけるコア駆動機構１１０は、図５（ａ）に示すように、楔体６２が初期位置である後方側に配置された状態とされ、これによって、コア１０３は、固定金型３から離間した状態となっている。

キャビティ１００への樹脂の注入が開始されると、楔体６２が後退されたコア駆動機構１１０において、駆動機構７３のサーボモータ７５が駆動され、その回転駆動力がボールねじ７４に伝達され、ボールねじ７４が正転される。
これにより、ボールねじ７４が螺合されているボールねじナット７２とともに、楔体６２が前進（下降）する。

楔体６２が前進すると、図５（ｂ）に示すように、楔体６２の押圧テーパ面６２ａと押圧体６３の押圧テーパ面６３ｂとが相対的に平行移動することにより、押圧体６３がコロ６６を介して図５（ｂ）において側方に押し出される。
これにより、この押圧体６３が連結されたコア１０３が固定金型３側へ向かって押されて移動し、キャビティ１００内の容積が減少する。これにより、キャビティ１００に注入された樹脂が圧縮されつつ、キャビティ１００内に充填されていく。
そして、サーボモータ７５の回転が予め設定した回転量まで到達した時点で、サーボモータ７５の駆動が停止され、コア１０３が所定の位置まで移動した状態でその移動が停止される。これにより、固定金型３、可動金型１１、コア１０３によって囲まれたキャビティ１００において、所定寸法の成形品が形成される。

ここで、各コア駆動機構１１０では、楔体６２の押圧テーパ面６２ａの傾斜角度をθ１、押圧体６３の移動距離をＴ１、楔体６２の移動距離をＬ１とすると、これらの関係はＴ１＝Ｌ１・ｔａｎθ１で表される。したがって、それぞれのコア駆動機構１１０におけるコア１０３を押す力は、ボールねじ７４が楔体６２を移動させる力のＬ１／Ｔ１倍となり、倍力効果を発揮して、効率良く圧縮力を生じさせることができる。

次に、射出成形後に、固定金型３、可動金型１１を開く場合について説明する。
図５（ｂ）に示したように、押圧体６３を突出させてコア１０３を押圧しているコア駆動機構１１０の駆動機構７３のサーボモータ７５を逆転駆動させる。
このようにすると、サーボモータ７５の回転駆動力がボールねじ７４に伝達され、ボールねじ７４が逆転する。
これにより、ボールねじ７４が螺合されているボールねじナット７２とともに、楔体６２が後退する。

そして、この楔体６２が後退すると、楔体６２の突条部６２ｃと押圧体６３の押圧体突条部６３ｄとが相対的に平行移動することにより、図５（ａ）に示したように、押圧体６３がコロ６８を介して引き込まれる。
これにより、この押圧体６３が連結されたコア１０３が固定金型３から離間する方向へ引き寄せられる。
これとともに、型締装置３０の押圧機構６０で可動金型１１を固定金型３から離間する方向に移動させることで、固定金型３、可動金型１１の型締めが解除される。
なおここで、押圧機構６０による固定金型３、可動金型１１の型締めの解除動作と、コア駆動機構１１０によるコア１０３の引き寄せ動作は、どちらを先に行っても良いし、また同時に行っても良い。さらに、コア駆動機構１１０によるコア１０３の引き寄せ動作を行わず、押圧機構６０による固定金型３、可動金型１１の型締めの解除動作のみを行うようにしても良い。この場合は、型開き後等、適宜タイミングで、コア駆動機構１１０によるコア１０３の引き寄せ動作を行うのが好ましい。

次いで、固定機構５０の一対のアーム５３が開かれ、アーム５３の噛み合い溝がタイバー５のリング溝部５１から外され、型締フレーム３１の固定が解除される。
その後、型移動機構１５のモータ２１が作動されて、各ボールねじ軸１７が逆転させる。これにより、可動側金型取付板１０および型締フレーム３１が、固定型盤２と平行な姿勢を保ちながら固定型盤２から離間される。

以上、説明したように、上記実施形態に係る射出成形機の型締装置によれば、コア駆動機構１１０の駆動機構７３によって楔体６２が移動し、押圧体６３がコア１０３側へ移動されると、コア１０３が固定金型３へ押圧され、射出圧縮成形を行うことができる。
このとき、コア駆動機構１１０におけるコア１０３を押す力は、ボールねじ７４が楔体６２を移動させる力のＬ１／Ｔ１倍となり、倍力効果を発揮するため、効率良く圧縮力を生じさせることができる。その結果、楔体６２を用いず、コア１０３の移動方向と平行にボールねじ７４を設ける場合に比較し、サーボモータ７５で必要なトルクが小さくて済み、すなわち、より小型のサーボモータ７５で同等の性能を得ることができ、省スペース化及び省電力化を図ることができる。
また楔体６２の駆動にサーボモータ７５を用いたので、油圧シリンダを用いる場合に比較し、その動作速度、加速度、および位置精度を向上させることができる。動作速度および加速度、特に加速度は、溶融状態でキャビティ１００内に注入された樹脂の温度低下に対し、コア１０３を迅速に移動させて圧縮を行うのに有効である。また、サーボモータ７５による高い位置精度制御により、得られる製品の厚さの誤差を抑え、高精度な成形を行うことが可能となる。加えて、油圧シリンダの使用を回避することで、よりクリーンな環境で成形を行うことが可能となる。
また、楔体６２により、ボールねじ７４を固定金型３、可動金型１１の開閉方向に直交する方向に配置し、サーボモータ７５を固定型盤２、可動側金型取付板１０に干渉しない位置に配置することができる。これにより、射出成形機の大型化を防ぐとともに、既存の射出成形機に対しても、上記コア駆動機構１１０を採用した金型を適用することが可能となる。

また、例えば、複数のコア駆動機構１１０でコア１０３を駆動するようにしたので、コア１０３の背面の押圧面が平行でなかったり、あるいは成形品の形状によって、キャビティ１００内の樹脂を圧縮したときにコア１０３に作用する反力が不均一であったりしても、複数のコア駆動機構１１０のそれぞれの楔体６２の移動量を制御することにより、コア１０３をバランス良く押圧することができ、樹脂に加わる圧力の上昇バランスを均一なものとすることができる。また、各コア駆動機構１１０にて、駆動機構７３を独立して制御して各組の楔体６２を適切に移動させることができるので、カジリなどの不具合なく楔体６２を円滑に移動させることができる。

また、楔体６２の押圧テーパ面６２ａと押圧体６３の押圧テーパ面６３ｂ同士の間及び楔体６２の側面６２ｂと可動金型１１側の可動側金型取付板１０との間に、複数のコロ６６を転動可能に配設したので、楔体６２の円滑な移動が可能となり、摩耗を大幅に低減することができる。

また、互いに対向する平行なテーパ面を有する楔体６２の突条部６２ｃ及び押圧体６３の押圧体突条部６３ｄを形成し、楔体６２の後退により押圧体６３を可動金型１１側へ移動させる構造としたので、離型時に、楔体６２を後退させて押圧体６３を引き込んでコア１０３を引き寄せることができる。したがって、コア１０３を引き寄せるための別個の機構を不要とすることができ、構造の簡略化によるコスト低減を図ることができる。

なお、コア１０３を可動金型１１側へ引き寄せるために形成した突条部６２ｃ、押圧体突条部６３ｄ同士は、その間にコロ６８を設けず、互いに摺接する構造としても良い。
また、コア駆動機構１１０としては、コア１０３を可動金型１１側へ引き寄せる機能を設けず、圧縮力を生じさせる機能のみを設けたものでも良い。この場合は、離型時にコア１０３を可動金型１１側へ引き寄せる引き戻し機構を設ける必要がある。この動作には、速度や精度は特に要求されないため、ボールねじ機構等をはじめとする各種の機構が採用できる。

図６は、上記と同様のコア駆動機構１１０を備えた金型の他の例を示すものである。
この図６に示すように、この金型においては、コア１２０は、その一端側で可動金型１１に対し、シャフト１２１等を介し、回動可能に設けられている。
このようなコア１２０の背面に、上記と同様のコア駆動機構１１０が備えられている。ここで、コア駆動機構１１０の押圧体６３は、ピンやリンク、ローラ１２２等を介し、コア１２０に接続、あるいは接触している。

このような構成においては、上記と同様、コア駆動機構１１０の楔体６２を移動させると押圧体６３が固定金型３側に押し出される。これによって、コア１２０は、シャフト１２１を中心として回動し、これによってキャビティ１００内に注入された樹脂を圧縮することができる。
上気したようなコア１２０の動作の場合、キャビティ１００内への樹脂の注入口は、シャフト１２１の近傍に設けるのが好ましい。これにより、コア１２０の回動動作によって、樹脂をシャフト１２１から離れた側に効率良く送り込むことができるからである。

図７は、上記と同様のコア駆動機構１１０を備えた金型のさらに他の例を示すものである。
この図７に示すように、可動金型１１に設けられたコア１０３と、コア駆動機構１１０との間には、コア１０３と同様の形状を有したバックプレート１３０が配設されている。そして、バックプレート１３０とコア１０３の間には空間１３１が形成され、この空間１３１に緩衝体（液体）１３２として、オイル等が充填されている。
このような構成においては、コア駆動機構１１０を作動させ、楔体６２でバックプレート１３０を押圧し、その押圧力が緩衝体１３２を介してコア１０３に伝達され、コア１０３が固定金型３側に移動して、キャビティ１００内の樹脂を圧縮するようになっている。
これにより、楔体６２による押圧力は、コア１０３に対し、緩衝体１３２によってより均一に伝達される。その結果、コア１０３の背面の押圧面が平行でなかったり、あるいは成形品の形状によって、キャビティ１００内の樹脂を圧縮したときにコア１０３に作用する反力が不均一であったりしても、コア１０３をバランス良く押圧することができ、樹脂に加わる圧力の上昇バランスを均一なものとすることができる。また、これにより、コア駆動機構１１０および楔体６２の数を最小限とすることができ、構造の簡素化、コスト低減等といった効果を得ることも可能となる。

次に、コア駆動機構１１０の変形例について説明する。
図８に示すものは、楔体６２に形成した穴部９１内にバネ９２を配設し、コロ６６が接する押圧板６９をコロ６６側へ付勢したものである。そして、このような構造とすることにより、コロ６６に予圧を付与してガタつきや滑りをなくすことができ、摩耗を極力抑えることができる。
なお、上記の例では、一方の押圧板６９をコロ６６へ向かって付勢したが、両方の押圧板６９を付勢しても良い。また、この押圧板６９をコロ６６へ向かって付勢する構造は、コロ６８を備えた摺動部分に設けても良い。

図９に示すコア駆動機構１１０では、一方の押圧板６９が分割され、これら押圧板９６は、外方へ向かって次第に薄くされている。これら分割された押圧板６９は、その間に設けられたバネ９３によって互いに離間する方向へ付勢されている。また、この分割された押圧板６９の対向側の押圧板６９は、中央側から外方へ向かって次第に厚くされている。
つまり、このコア駆動機構１１０では、押圧板６９の互いの対向面が同一方向に傾斜され、分割された押圧板６９が、対向面の傾斜方向前方側にバネ９３によって付勢されている。

そして、このような構造とすることにより、コロ６６には、バネ９３の付勢力により外方へ押し出される分割された押圧板６９によって対向側の押圧板６９側へ付勢される。これにより、コロ６６に対して予圧を付与して滑りを防止し、位置ズレや摩耗を極力抑えることができ、しかも、このコロ６６に付与する予圧自体を圧縮力としてコア１０３へ付与することができる。また、この構造によれば、コロ６６に予圧を付与するバネ９３が少数で済み、さらには、組み付け誤差による予圧量の差をなくすことができる。
なお、上記構造も、コロ６８を備えた摺動部分に設けても良い。

図１０に示すものは、楔体６２及び押圧体６３を一対ずつ設け、押圧体６３を、圧縮力の付与時における楔体６２の前方への移動方向に当接させて配置したコア駆動機構１１０である。
このような構造のコア駆動機構１１０によれば、楔体６２を移動させて圧縮力を生じさせる際に生じる押圧体６３の水平方向への力を相殺させることができ、押圧体６３の水平方向への拘束機構を不要とすることができ、構造の簡略化によるコスト低減を図ることができる。

ところで、上記実施の形態においては、コア１０３の迅速かつ高精度な動作を実現するためにサーボモータ７５およびボールねじ７４を用いたが、要求される成形環境のクリーン度、製品精度、品質、サイクルタイム等によっては、サーボモータ７５およびボールねじ７４を用いず、油圧シリンダ等の他の機構を用いるようにしても良い。その場合であっても、油圧シリンダ等で楔体６２をコア１０３の作動方向に直交する方向に駆動することで、楔体６２による倍力効果を得ることができるため、より小型の油圧シリンダを採用することが可能となる。

また、上記実施の形態において、射出成形機全体の構成について説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、各部の構成を適宜変更することが可能である。これ以外にも、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

本実施形態における射出成形機の側面図である。 射出成形機に設けた金型の概略構成を示す断面図である。 押圧機構の縦断面図である。 押圧機構の横断面図である。 押圧機構によるコアの動作状況を示す図である。 押圧機構の他の例を示す図である。 押圧機構のさらに他の例を示す図である。 押圧機構の変形例を示す概略断面図である。 押圧機構の変形例を示す概略断面図である。 押圧機構の変形例を示す概略断面図である。

符号の説明

２…固定型盤、３…固定金型、４…射出ユニット（射出機構）、１０…可動側金型取付板、１１…可動金型、１５…型移動機構、３０…型締装置（型締機構）、６０…押圧機構、６２…楔体、６２ａ…押圧テーパ面、６２ｃ、６２ｄ…突条部、６３…押圧体、６３ｂ…押圧テーパ面、６３ｄ…押圧体突条部、７２…ボールねじナット（支持部材）、７３…駆動機構（コア駆動機構、移動機構）、７４…ボールねじ（回転駆動軸）、７５…サーボモータ、１００…キャビティ、１０２…凹部、１０３…コア、１１０…コア駆動機構、１２０…コア、１３０…バックプレート、１３２…緩衝体（液体）

Claims (8)

1. 互いに対向した可動側金型取付板および固定型盤と、
   前記可動側金型取付板と前記固定型盤との間に設けられた可動金型および固定金型と、
   前記可動金型および前記固定金型に型締め力を付与する型締機構と、
   前記可動金型と前記固定金型の間に形成されるキャビティに樹脂を射出する射出機構と、を備えた射出成形機であって、
   前記可動金型、前記固定金型の一方に、前記キャビティ内で移動可能に設けられ、前記キャビティ内の前記樹脂を加圧するコアと、
   前記コアを前記可動金型と前記固定金型が接近・離間する方向に移動させるコア駆動機構と、を備え、
   前記コア駆動機構は、前記コアの移動方向に直交する方向に軸線を有する回転駆動軸と、
   前記回転駆動軸を回転させるサーボモータと、
   前記回転駆動軸の回転を前記コアの前記方向への移動に変換させる変換機構と、
   を備えることを特徴とする射出成形機。
2. 前記変換機構は、
   先端へ向かって窄まる楔体と、
   前記楔体を前記回転駆動軸に沿って移動可能に支持する支持部材と、
   前記支持部材に支持された前記楔体の移動によって前記コア側へ移動する押圧体と、からなることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記楔体および前記押圧体に、互いに対向する平行な押圧テーパ面が形成され、前記楔体の前進により前記楔体側の前記押圧テーパ面で前記押圧体側の前記押圧テーパ面が押圧されることで、前記押圧体が前記コア側へ移動することを特徴とする請求項２に記載の射出成形機。
4. 前記楔体および前記押圧体には、互いに対向する平行なテーパ面を有する突条部が形成され、前記楔体の後退により前記楔体側の前記突条部によって前記押圧体側の前記突条部が押圧され、前記押圧体が前記コアから離間する方向に移動することを特徴とする請求項２または３に記載の射出成形機。
5. 前記コア駆動機構が前記コアの背面側に複数組配置され、
   各組の前記コア駆動機構の前記サーボモータの作動を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の射出成形機。
6. 前記コアと前記コア駆動機構との間にバックプレートが設けられ、
   前記バックプレートと前記コアの間に液体が充填され、
   前記コア駆動機構で前記バックプレートを前記可動金型と前記固定金型が接近・離間する方向に移動させたときに、前記バックプレートの移動が前記液体を介して前記コアに伝播することで、前記コアが移動することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の射出成形機。
7. 射出成形機で所定形状の成形体を得るために用いられる金型であって、
   前記射出成形機に固定状態で設けられる固定金型と、
   前記固定金型に対向し、前記射出成形機に移動可能に支持される可動金型と、
   前記可動金型、前記固定金型の一方に、前記可動金型および前記固定金型によって形成されるキャビティ内で移動可能に設けられ、前記キャビティ内に注入される樹脂を加圧するコアと、
   前記コアを前記可動金型と前記固定金型が接近・離間する方向に移動させるコア駆動機構と、を備え、
   前記コア駆動機構は、前記コアの移動方向に直交する方向に移動可能に設けられ、先端へ向かって窄まる楔体と、
   前記楔体を前記方向に移動させる移動機構と、
   前記楔体の移動によって前記コアを前記コアの移動方向に押圧する押圧体と、を備えることを特徴とする金型。
8. 前記コア駆動機構は、前記コアの移動方向に直交する方向に軸線を有し、前記楔体を前記方向に移動させるボールねじと、
   前記ボールねじを回転させるサーボモータと、を備えることを特徴とする請求項７に記載の金型。

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