JP2009066774A - 型盤、型締め装置、射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】型盤の補強構造の最適化を図り、十分な強度を有しつつ、軽量化を図ることのできる型盤および射出成形機を提供することを目的とする。
【解決手段】外周補強リブ３６の金型取付プレート３１側の剛性が、背面プレート３２側の剛性よりも高くなるように鋳抜き孔４０を非対称に形成し、特に必要な金型取付プレート３１の剛性を有効に向上させて、型盤３０の補強構造の最適化を図る。そのために、リブを従来以上に増加するわけでもなく、必要最小限のリブで有効な剛性確保を行いつつ、型盤３０の実質的な軽量化を図る。その結果、型盤３０製作コストの抑制、可動型盤を駆動するための駆動機構の負荷軽減等を図ることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、金型が取り付けられる型盤、型締め装置、射出成形機に関する。

射出成形機やダイカスト機の型締め装置は、固定側の固定型盤と、可動側の可動型盤とが対向配置され、可動型盤が油圧シリンダ等によって固定型盤に対して接近・離間する方向に進退駆動される。そして、固定型盤に固定側の金型が取り付けられ、可動型盤側に可動側の金型が取り付けられ、これら固定側の金型と可動側の金型の間に形成されるキャビティに、樹脂や金属が射出されることで、所定形状の成形品が形成される。

ここで、射出成形機やダイカスト機においては、金型の大きさに応じた大型の固定型盤、可動型盤（以下、固定型盤と可動型盤を区別する必要がある場合を除き、これらを型盤と称する）を備えている。大型の成形品を形成する場合、自ずと型盤も大型化する。
型盤を大型化した場合、特に型盤の金型取付面側の変形を防ぐため、型盤を補強する必要が生じる。型盤を補強する構造としては、型盤の金型取付面の背面側にリブを設ける構造や、型盤を箱型とし、内部にリブを設ける構造のものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特表２００６−５２３５４６号公報

型盤には、常にその軽量化が望まれている。それは、型盤製作コストの抑制、可動型盤を駆動するための駆動機構の負荷軽減等を図るためである。
また、型盤においては、特にその金型取付面の変形を有効に抑制する必要があるが、従来は、型盤全体の補強を図るという方向での試みがなされているのみであり、型盤の補強構造は最適化されているとは到底言えない。本発明者らが行った解析によれば、型締め力を発生した状態において、型盤の剛性向上に十分寄与していないリブや、リブを設けることでかえって応力集中を招くような場合があることも判明した。

さらに、例えば射出成形機において、自動車用のバンパー等、一方向に長尺な成形品を形成する場合、金型もこれに応じた一方向に長尺なものとなる。一般的に正方形に近い形状の型盤に対し一方向に長尺な金型を取り付けて射出成形を行った場合、その型締め力によって型盤に生じる応力が縦方向・横方向とでアンバランスが生じる。その結果、特定の部位に応力集中が生じる場合もあり、型盤強度の最適化に改善の余地がある。
加えて、一方向に長尺な金型を取り付けた場合、型締め力によって、金型の短辺方向に大きな応力が作用する。一般に金型は、その長尺方向が型盤の金型取付面内の水平方向（以下左右方向という）、または天地方向（以下上下方向という）になるように型盤に組み付けられるが、その場合、型盤の金型取付面の中心から上下・左右方向に延びるリブが形成されていると、金型の短辺方向に平行なリブを介して型盤の外周部のリブへと力が流れ、その結果特定部位に応力集中が生じることがある。この点においても、型盤強度の最適化には改善の余地がある。
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、型盤の補強構造の最適化を図り、十分な強度を有しつつ、重量増を抑えることのできる型盤、型締め装置、射出成形機を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明の型盤は、射出成形機やダイカスト機にて金型が装着される型盤であって、金型が装着される金型取付プレートと、金型取付プレートと対向して設けられた背面プレートと、金型取付プレートおよび背面プレートの四隅にて、タイバーに連結される連結部と、金型取付プレートと背面プレートの間に設けられ、金型取付プレートおよび背面プレートの中央部に位置する筒状リブと、金型取付プレートと背面プレートの間に設けられ、筒状リブから連結部のそれぞれに延びる対角補強リブと、金型取付プレートと背面プレートの間に設けられ、金型取付プレートおよび背面プレートの外周部に沿って、互いに隣接する連結部の間に設けられた外周補強リブと、を備える。そして、外周補強リブに、金型取付プレートと背面プレートとの中心線に対して非対称な開口部が形成されていることを特徴とする。この非対称な開口部は、開口部は、背面プレートよりも金型取付プレートの剛性が高くなるように形成されている。
開口部は、金型取付プレートと背面プレートとの中心線に対し、金型取付プレート側の開口面積が、背面プレート側の開口面積よりも小さくなるように形成すれば良い。これには、開口部の形状や位置を調整する。
このようにすることで、補強用のリブをむやみに増やすことなく、金型取付プレートの剛性を有効に向上させることができる。
なお、筒状リブの、金型面側から見た断面形状は、円形、楕円形、半円形、半楕円形、多角形等、様々な形状とすることができる。

ところで、昇圧装置によって型盤に型締め力を作用させた場合、昇圧装置からの力は、背面プレートおよび金型取付プレートの四隅にて、タイバーに連結される連結部と、金型取付面に取り付けられた金型との間で釣り合うため、型盤全体は、背面プレート側が凸となる方向に曲げられ、変形が生ずるとともに、背面プレートには引張応力が、金型取付プレートには圧縮応力が作用する。
よって、タイバーに連結される連結部と背面プレートとが連結される部分には、連結部から型締め力が流れること、および背面プレートが型盤の曲げ変形の中立軸から離れていることにより、力線が集中し大きな応力が作用する。
そこで、背面プレートは、互いに隣接する二つの連結部の中間位置における厚さｔ１に対し、連結部に近い部分の厚さｔ２が大きくなるように形成しても良い。これによって、タイバーが連結される連結部と背面プレートとが連結されて力線が集中する部分に作用する引張応力を低減することができる。

上記のような開口部は、型盤を鋳造する際に、筒状リブと対角補強リブと外周補強リブとで囲まれた空間を形成するための中子を保持するためのものと兼用することができる。

このとき、中子を保持するため、開口部とともに第二の開口部を形成することもできる。その場合、第二の開口部は、金型取付プレートに形成するのが好ましい。型締め力によって金型取付プレートには圧縮応力が繰り返し作用する。一般に、金属材料の疲労強度は、引張応力に対するものよりも圧縮応力に対するものの方が高いため、第二の開口部は、圧縮応力が作用する金型取付プレートに形成することが、疲労強度上有効である。

また、第二の開口部は、金型取付プレートまたは背面プレートにおいて、金型取付プレートの中心を通り、かつ互いに隣接する二つの連結部の中間位置を通る十字方向の線上に配置しても良い。ここで、従来において、金型取付プレートと背面プレートとの間に、金型取付プレートの中心を通り、かつ互いに隣接する二つの連結部の中間位置を通る水平方向および垂直方向（以下十字方向という）に延びるリブを備えるものが存在するが、本発明者らが行った解析により、十字方向のリブは型盤の剛性向上に有効に寄与していないことが判明した。そこで、本発明においては、十字方向のリブを備えないものとすることができる。十字方向のリブを備えないことで、上記のように第二の開口部を型盤の十字方向の中心線上に配置できる。

また、第二の開口部は、長円形あるいは楕円形とすることができる。その場合、その長径方向が、隣接する外周補強リブと平行になるように形成するのが好ましい。このようにすることで、一方向に長尺な、縦長・横長の金型を装着する場合、第二の開口部を、型締め力を発揮した時に生じる力の流れ方向に沿ったものとすることができ、応力集中が低減される。

本発明は、金型が装着される一対の型盤と、金型を開閉するため、一対の型盤の少なくとも一方を他方に対して進退駆動させる型盤駆動部と、を備えた型締め装置とすることもできる。このような型締め装置は、射出成形機やダイカスト機に適用することができる。この場合、型盤のそれぞれは、金型が装着される金型取付プレートと、金型取付プレートと対向して設けられた背面プレートと、金型取付プレートおよび背面プレートの四隅にて、タイバーに連結される連結部と、金型取付プレートと背面プレートの間に設けられ、金型取付プレートおよび背面プレートの中央部に位置する筒状リブと、金型取付プレートと背面プレートの間に設けられ、筒状リブから連結部のそれぞれに延びる対角補強リブと、金型取付プレートと背面プレートの間に設けられ、金型取付プレートおよび背面プレートの外周部に沿って、互いに隣接する連結部の間に設けられた外周補強リブと、を備え、外周補強リブに、背面プレートよりも金型取付プレートの剛性が高くなるよう、金型取付プレートと背面プレートとの中心線に対して非対称な開口部が形成されていることを特徴とする。

本発明は、金型が装着される一対の型盤と、金型を開閉するため、一対の型盤の少なくとも一方を他方に対して進退駆動させる型盤駆動部と、金型のキャビティに成形材料を射出する射出シリンダと、を備えた射出成形機とすることもできる。この場合、型盤のそれぞれは、金型が装着される金型取付プレートと、金型取付プレートと対向して設けられた背面プレートと、金型取付プレートおよび背面プレートの四隅にて、タイバーに連結される連結部と、金型取付プレートと背面プレートの間に設けられ、金型取付プレートおよび背面プレートの中央部に位置する筒状リブと、金型取付プレートと背面プレートの間に設けられ、筒状リブから連結部のそれぞれに延びる対角補強リブと、金型取付プレートと背面プレートの間に設けられ、金型取付プレートおよび背面プレートの外周部に沿って、互いに隣接する連結部の間に設けられた外周補強リブと、を備え、外周補強リブに、背面プレートよりも金型取付プレートの剛性が高くなるよう、金型取付プレートと背面プレートとの中心線に対して非対称な開口部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、外周補強リブに、金型取付プレートと背面プレートとの中心線に対して非対称な開口部を形成することで、背面プレートよりも金型取付プレートの剛性を高めることができる。その結果、型盤の補強構造の最適化を図り、十分な強度を有しつつ、軽量化を図ることが可能となる。
また、型盤の軽量化によって、可動型盤の慣性力が低減するため、可動型盤の駆動力を小さくすることができ、型締め装置の省エネルギー化に有効である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて、射出成形機を例にこの発明を詳細に説明する。
図１に示すように、射出成形機１の型締め装置は、基台１８に固定側の固定型盤２が固設され、固定型盤２に固定側金型４が取り付けられている。固定側金型４に対向する可動側金型５は、基台１８に敷設されたガイドレール１９にガイドされ、リニアベアリングを介して固定型盤２に対向して移動する可動側の可動型盤３に取り付けられている。可動型盤３の移動（金型開閉移動）には油圧駆動の油圧シリンダ２２が用いられる。
なお、本実施例では、可動型盤３の支持構造をガイドレール１９とリニアベアリングを使用する例を示しているが、ガイドレール１９とリニアベアリングの代わりに、シューと摺動盤を使用しても支障はない。

複数のタイバー１５が、固定型盤２に内蔵する複数の型締油圧シリンダ２ａ内で摺動するラム１６に直結して設けられている。各タイバー１５の先端部は、可動型盤３の貫通孔を貫通している。タイバー１５の先端部にはねじ溝１５ａが形成されており、このねじ溝１５ａに可動型盤３の反金型側に配置された半割りナット１７が係合することで、タイバー１５の引張方向を固定拘束している。油圧切換弁２９は、図示しない射出成形制御装置の指令により、型開閉の油圧シリンダ２２、型締油圧シリンダ２ａの駆動等の油圧を切換える役割を有している。
なお、本実施例では、タイバー１５の先端部と半割ナット１７との噛み合い部分をねじ溝１５ａとしているが、ねじ溝１５ａの溝形状は、三角ねじ、台形ねじなどの螺旋溝や、ノコ歯状などの平行溝など、半割りナット１７とタイバー１５とを、軸方向に締結できる溝形状であれば支障はない。

固定側金型４の樹脂入り口に当接しているノズルを備えた射出シリンダ６には、射出シリンダ６と一体のフレーム６ａが設けられている。このフレーム６ａに射出シリンダ６の中心線の両側に対称に、一対の射出駆動サーボモータ１２、１２が取り付けられ、同サーボモータ１２、１２の出力軸にボールねじ軸８、８が直結されている。射出スクリュ７は、移動フレーム２７内で、射出スクリュ回転駆動モータ１３によって回転駆動され、射出シリンダ６内の樹脂の回転送り出しと可塑化を行う。

移動フレーム２７には、一対のボールねじナット９、９が対称に取り付けられ、このボールねじナット９、９にボールねじ軸８、８が螺合している。一対の射出駆動サーボモータ１２、１２が同期回転駆動されることにより、射出スクリュ７は射出シリンダ６の中を軸方向に前後進して樹脂の射出動作を行う。

射出ユニットは、射出駆動サーボモータ１２、１２で射出スクリュ７を前後進させながら、射出スクリュ回転駆動モータ１３で射出スクリュ７を回転させることで樹脂を可塑化して溶融する。
射出ユニットは、固定側金型４と可動側金型５が型締されることによって形成された金型キャビティの中に溶融樹脂を射出する。成形品が冷却固化した後は、可動側金型５は固定側金型４との型締結合を解き、移動用の油圧シリンダ２２の作動により固定側金型４から離れて成形品を取出すようになっている。

さて、本実施の形態において、固定型盤２、可動型盤３は、以下に示すような構造を有している。ここで、固定型盤２と可動型盤３との区別を行う必要がある場合を除き、固定型盤２、可動型盤３を型盤３０と称することとする。なお、以下においては、固定型盤２をまず例に挙げて型盤３０の構造を説明する。
図２および図３に示すように、型盤３０は、固定側金型４が取り付けられる金型取付面３０Ａが、所定の厚さを有した金型取付プレート３１によって形成されている。金型取付プレート３１から所定寸法離間した位置に、金型取付プレート３１とほぼ平行に背面プレート３２が配置されており、この背面プレート３２が、型盤３０において金型取付面３０Ａの反対面３０Ｂを形成している。

図４〜図６に示すように、金型取付プレート３１、背面プレート３２の四隅には、タイバー１５あるいは型締め油圧シリンダ２２が、挿入あるいは固定される円筒状の筒状部（連結部）３３が設けられている。このうち、下側に位置する２つの筒状部３３の底面３３ａは、基台１８上に載置するための平面を有している。
金型取付プレート３１と背面プレート３２との間には、金型取付プレート３１、背面プレート３２の中央部に円筒状の中央リブ（筒状リブ）３４が設けられている。固定型盤２として用いられる型盤３０においては、この中央リブ３４内に図１に示した射出シリンダ６の先端部が挿入され、金型取付プレート３１の中央部に形成されたノズル孔３５から樹脂を射出できるようになっている。

金型取付プレート３１、背面プレート３２の間には、その外周部に沿って、互いに隣接する筒状部３３、３３を連結するように、外周補強リブ３６が設けられている。
さらに、金型取付プレート３１、背面プレート３２の間には、金型取付プレート３１、背面プレート３２の対角線方向に延びる対角補強リブ３７が、四隅の筒状部３３のそれぞれと中央リブ３４との間に設けられている。
これら外周補強リブ３６、対角補強リブ３７は、金型取付プレート３１、背面プレート３２の間を塞ぐように設けられている。
このようにして、型盤３０は、全体として箱型形状をなしている。

外周補強リブ３６には、型盤３０の鋳造による製造時に、外周補強リブ３６、互いに隣接する対角補強リブ３７、３７、中央リブ３４によって囲まれた空間１００を形成するための中子を保持するための鋳抜き孔（開口部）４０が形成されている。鋳抜き孔４０は、各外周補強リブ３６において、互いに隣接する筒状部３３、３３の中間位置に形成されている。

図６（ｃ）に示したように、鋳抜き孔４０は、外周補強リブ３６の金型取付プレート３１側の剛性が、背面プレート３２側の剛性よりも高くなるよう、金型取付プレート３１と背面プレート３２との中心線Ｃに対して非対称となる位置、形状に設定されている。
例えば、鋳抜き孔４０は、中心線Ｃに対し、背面プレート３２側にオフセットした位置Ｓを中心として、金型取付プレート３１側が半径Ｒ２の半円弧状部４０ａとされ、背面プレート３２側は半径Ｒ１の円弧部４０ｂと、背面プレート３２に平行な直線部４０ｃとされている。ここで、Ｒ２＞Ｒ１とされている。
このような鋳抜き孔４０は、半円弧状部４０ａと円弧部４０ｂの接点、すなわち位置Ｓに対し、金型取付プレート３１側の高さＨ２と、背面プレート３２側の高さＨ１とが、Ｈ２＞Ｈ１とされている。
また、半円弧状部４０ａ、円弧部４０ｂの、金型取付プレート３１に平行な方向の寸法Ｌ２、Ｌ１が、Ｌ２＞Ｌ１とされている。

上記のような形状の鋳抜き孔４０を形成することで、鋳抜き孔４０は、中心線Ｃに対し金型取付プレート３１側の開口面積が背面プレート３２側の開口面積よりも小さくされており、外周補強リブ３６は、金型取付プレート３１側の剛性が、背面プレート３２側の剛性よりも高くなっている。

ここで、可動型盤３としての型盤３０を例示する。図７は、可動型盤３の四分の一のみを示す断面図である。図７に示すように、可動型盤３は、上記した固定型盤２としての型盤３０と同様、可動側金型５が取り付けられる金型取付面３０Ａが、所定の厚さを有した金型取付プレート３１によって形成され、金型取付プレート３１から所定寸法離間した位置に、金型取付プレート３１とほぼ平行に背面プレート３２が配置されて、この背面プレート３２が金型取付面３０Ａの反対面３０Ｂを形成している。
そして、金型取付プレート３１、背面プレート３２の四隅には、筒状部３３が設けられ、金型取付プレート３１、背面プレート３２の中央部には円筒状の中央リブ３４が設けられている。
さらに、金型取付プレート３１、背面プレート３２の間には、その外周部に沿って、互いに隣接する筒状部３３、３３を連結するように、外周補強リブ３６が設けられるとともに、金型取付プレート３１、背面プレート３２の対角線方向に延びる対角補強リブ３７が、四隅の筒状部３３のそれぞれと中央リブ３４との間に設けられている。これら外周補強リブ３６、対角補強リブ３７は、金型取付プレート３１、背面プレート３２の間を塞ぐように設けられている。このようにして、可動型盤３は、全体として箱型形状をなしている。
そして、外周補強リブ３６には、互いに隣接する筒状部３３、３３の中間位置に鋳抜き孔４０が形成されている。

可動型盤３には、成形後に得られた成形品を押し出して脱型するためのエジェクタピン（図示無し）が通るピン孔２００が複数形成されている。可動型盤３の設計においては、これらピン孔２００の周囲に作用する応力が問題となることが多い。
そこで、本実施の形態においては、可動型盤３の背面プレート３２において、ピン孔２００が形成されている領域の背面プレート３２の板厚ｔ３を、ピン孔２００が形成されていない領域の板厚ｔ４よりも大きくして形成する。これにより、成形時に引張応力が作用する背面プレート３２の剛性を、ピン孔２００の周囲において有効に高めることができる。また、ピン孔２００が形成されていない領域においては、板厚を大きくしないため、重量増を最小限に抑えることができる。

通常、可動型盤は、固定型盤２として用いられる型盤３０のように、射出シリンダ６の先端部が挿入されることがないため、通常、可動型盤の中央部に中実の支柱が存在している。しかし、本実施の形態の可動型盤３においては、可動型盤３の中央部に円筒状の中央リブ３４を設け、この部分を中空構造としている。これにより、可動型盤３の重量を低減することができる。
可動型盤３は射出時に移動するため、重量を低減すれば慣性力が減少し、可動型盤３の駆動機構に必要とされる力が少なくて済む。したがって、上記のように、可動型盤３の重量を抑えつつ、有効に剛性向上を図るのは非常に有効である。

上記のような鋳抜き孔４０を有した型盤３０について、有限要素法による解析を行った。型盤３０は、２４００ｍｍ×２２００ｍｍの大きさとし、この型盤３０に対し、正方形（水平方向Ｈ：垂直方向Ｖ＝１：１）、横長四角（水平方向Ｈ：垂直方向Ｖ＝２．５：１）、縦長四角（水平方向Ｈ：垂直方向Ｖ＝１：２．５）の三種類の金型を取り付けて、型締めを行った状態を模擬し、応力解析を実施した。
図８はその解析結果を示すものである。図８（ａ）は正方形の金型を取り付けた場合、図８（ｂ）は横長四角の金型を取り付けた場合、図８（ｃ）は縦長四角の金型を取り付けた場合の結果である。なお、図中には解析により得られた応力値、および変位量をカラーバーにて９段階に区分し示した。
図８（ａ）に示した、正方形金型を取り付けた解析により得られた最大応力値を基準（１００％）とした場合、図８（ｂ）に示した横長四角の金型を取り付けた場合における最大応力値は１０２．７％、図８（ｃ）に示した縦長四角の金型を取り付けた場合における最大応力値は９７．４％であった。このように、三種類の形状の金型を取り付けて型締めを実施しても、最大応力値の変動は±３％未満で、応力値の変動が小さく、特定の金型で応力が著しく上昇することがないことを確認できた。
また、図８（ｄ）は、正方形の金型を取り付けた場合における金型取付プレート３１側の変位分布の解析結果である。この図８（ｄ）に示すように、金型取付プレート３１の変位分布は、型盤３０の中心から同心円状に均等に変位が増大していることが確認でき、型盤３０の重量を低減しても、変位の絶対量が従来の背面リブ構造の型盤同等以下であることを確認できた。

このようにして、外周補強リブ３６の金型取付プレート３１側の剛性が、背面プレート３２側の剛性よりも高くなるように鋳抜き孔４０を形成することで、特に必要な金型取付プレート３１の剛性を有効に向上させるとともに、正方形、横長四角、縦長四角など様々な形状の金型を取り付けたときの作用応力の低減、および作用応力の変動幅を小さくすることができ、型盤３０の補強構造の最適化を図ることができる。そのために、リブを従来以上に増加するわけでもなく、必要最小限のリブで有効な剛性確保と、作用応力の低減を図りつつ、型盤３０の実質的な軽量化を図ることができる。その結果、型盤３０製作コストの抑制、可動型盤３を駆動するための駆動機構の負荷軽減等を図ることができる。
また、一方向に長尺な金型を用いる場合であっても、その型締め力によって型盤３０に生じる応力が縦方向・横方向とでアンバランスが生じても、特定の部位に応力集中が生じるのを防ぐことができる。

なお、上記したような鋳抜き孔４０は、同様の効果を得ることができるのであれば、その位置や形状を上記に挙げたものに限定するものではない。
例えば、鋳抜き孔４０の形状は、三角形状、台形状等としても良い。その場合、角部は応力集中を避けるためにＲ加工とするのが望ましい。また、鋳抜き孔４０を円形、楕円形、長円形等とし、中心線Ｃに対して背面プレート３２側にオフセットして形成するようにしても良い。

さて、上記したような型盤３０は、以下に示すような応用例とすることが可能である。
例えば、図９に示すように、背面プレート３２を、互いに隣接する筒状部３３、３３の中間位置における厚さｔ１に対し、筒状部３３に近い部分の厚さｔ２が大きくなるように形成することができる。この場合、背面プレート３２の厚さを上記のように変化させるには、筒状部３３、３３の中間位置と、筒状部３３に近い部分とで、段付形状としてもよいし、筒状部３３、３３の中間位置から筒状部３３に近い部分に向けてその板厚が漸次増大するようにしても良い。
このようにすることで、筒状部３３から、油圧シリンダ２２やタイバー１５によって型盤３０に作用する外力が筒状部３３から背面プレート３２に流れる際に、筒状部３３に応力が集中するのを抑制でき、背面プレート３２の全体に均等に分散させることができる。

型盤３０を鋳造にて製造するに際し、外周補強リブ３６、互いに隣接する対角補強リブ３７、３７、中央リブ３４によって囲まれた空間１００を形成するための中子を保持するため、鋳抜き孔４０の他にも中子保持孔を形成する必要があることがある。
その場合、図１０に示すように、中子保持孔（第二の開口部）５０は、金型取付プレート３１に形成するのが好ましい。
金型取付プレート３１には、型締め力を発揮したときに圧縮応力が作用する。このときに引張応力が作用する背面プレート３２ではなく、圧縮応力が作用する金型取付プレート３１に中子保持孔５０を形成することで、中子保持孔５０の周囲に作用する応力を低減できる。孔の応力集中に対する許容度は、引張応力に対するものよりも圧縮応力に対するものの方が高いからである。その結果、背面プレート３２に中子保持孔５０を形成する場合に比較して金型取付プレート３１の厚さを小さくすることができ、型盤３０の軽量化を図ることができる。
このような中子保持孔５０には、鋳造後、キャップ５１をボルト等によって取り付けるようにしても良い。そして、キャップ５１の表面に、金型を取り付けるためのＴ溝やボルト穴等を加工して形成することもでき、金型の取り付け位置の制約を少なくできる。

さらに、図１１に示すように、中子保持孔５０は、背面プレート３２において、金型取付プレート３１の中心を通り、かつ互いに隣接する筒状部３３、３３の中間位置を通る十字方向の中心線ＣＬ１、ＣＬ２上に配置しても良い。この場合は、金型取付プレート３１側の中子保持孔５０が不要になるため、金型取付プレート３１側のＴ溝や、ボルト穴の配置、加工における制約が不要となり、金型取付プレート３１の設計の自由度が増す。
上記した型盤３０は、中心線ＣＬ１、ＣＬ２に沿った方向のリブを備えていない。したがって、中子保持孔５０を中心線ＣＬ１、ＣＬ２上に配置することができる。
従来、中心線ＣＬ１、ＣＬ２に沿った方向のリブを備えた構成の型盤が存在するが、そのような型盤の場合、図１２（ｂ）に示すように、中子保持孔５０は、リブの両側、つまり中心線ＣＬ１、ＣＬ２を避けた位置に形成される。すると、一方向に長い金型を型盤に取り付けた場合、並んだ２つの中子保持孔５０の間、つまり中心線ＣＬ１、ＣＬ２に沿った部分には型締め力が作用したときに力が流れにくい（図１２（ｂ）中、楕円で囲んだ部分が力線が減少する範囲）。その結果、中心線ＣＬ１、ＣＬ２に沿って設けたリブが有効に機能せず、また、背面プレート３２の力の流れる面積が低下するため、中心線ＣＬ１、ＣＬ２に沿って設けたリブや、背面プレート３２が型盤の剛性向上に寄与しにくい。
これに対し、中子保持孔５０を中心線ＣＬ１、ＣＬ２上に配置した場合、図１１中に二点鎖線で示したように、一方向に長い金型を型盤に取り付けた場合であっても、図１２（ａ）に示すように、中子保持孔５０によって、型締め力が作用したときの力の流れが中子保持孔５０によって遮断されにくく、また、背面プレート３２の力の流れる面積を相対的に大きくすることができ（図１２（ａ）中、楕円で囲んだ部分が力線が減少する範囲）、対角補強リブ３７、背面プレート３２等が有効に機能して型盤３０の剛性を向上できる。

上記の中子保持孔５０は、円形に限らず、長円形、楕円形とすることもできる。その場合、図１３に示すように、長円形あるいは楕円形の中子保持孔５０は、その長径方向が、隣接する外周補強リブ３６と平行になるように形成するのが好ましい。
図中に二点鎖線で示したように、例えば、背面プレート３２に円形孔を設けた型盤３０にて、上下方向に長い金型を型盤３０に取り付けて型締めを行った場合、金型の取り付けられた上下方向は型盤３０の剛性が向上する。したがって、型締めによって型盤３０は水平方向に湾曲する変形が発生し、これに伴って背面プレート３２に流れる力は水平方向が主体となるため、背面プレート３２の上下方向に配置された中子保持孔５０の孔周りには、孔内周面の上下位置に応力集中が発生し、より大きな応力が作用する。
これに対して、背面プレート３２に長円形の中子保持孔５０を設けた場合は、背面プレート３２の力の流れる方向が、中子保持孔５０の長径方向に沿ったものとなるため、中子保持孔５０の孔周囲への応力集中を低減することが可能となる。

ここで、中子保持孔５０を円形とした場合と長円形にした場合の比較検討を、応力解析により行った。図１４（ａ）、（ｂ）は、その結果を示す図である。背面プレート３２の中心から８６５ｍｍの位置に半径Ｒの円形の中子保持孔５０を形成した場合における中子保持孔５０の周囲の応力値を１００％とした。そして、半径Ｒの円形の中子保持孔５０の場合、応力値が７５％に減少する位置は、背面プレート３２の中心から１０２５ｍｍ離れた位置であった。これに対し、長径をＲ、短径をＲ／１．５とした長円形の中子保持孔５０の場合、応力値が７５％に減少する位置は、背面プレート３２の中心から９１０ｍｍ離れた位置であった。
つまり、中子保持孔５０を長円形とすることにより、中子保持孔５０の周囲の応力値を同等に減少させる場合、円形の場合に比較し、背面プレート３２の中心寄りに中子保持孔５０が位置させることができる。これは、中子保持孔５０の位置の自由度が高まるということである。
このようにして、中子保持孔５０を長円形とすることにより、応力集中を低減できるとともに、その配置の自由度を高めることが可能となる。

この他、以下のような構成を採用することも可能である。
金型取付プレート３１の裏面側に、背面プレート３２には連結されない補強リブを形成するようにしても良い。この補強リブは、格子状等に形成することができる。これにより金型取付プレート３１の剛性が向上するため、変形を抑制できる。その結果、金型取付プレート３１の変形による金型合わせ面の口開きを抑制し、成形品のバリの発生を抑制することが可能となる。

また、図１５に示すように、金型取付プレート３１において、中央リブ３４から中心線ＣＬ１、ＣＬ２に沿った方向に延びる十字リブ５５を、中子保持孔５０よりも中心寄りの位置まで形成することができる。
この十字リブ５５により中央リブ３４を補強し、中央リブ３４に作用する応力を低減するとともに、型盤３０の剛性を向上させることができる。
このとき、十字リブ５５は、外周補強リブ３６に連結されていないため、一方向に長い金型を取り付けた場合においても、応力集中を避けることができる。

なお、上記実施の形態では、本発明の主旨の範囲内で様々な例を示したが、上記に挙げた構成に限るものではなく、例えば鋳抜き孔４０の形状等、他の様々なバリエーションを許容する。
また、上記実施の形態においては、射出成形機１を対象として本発明の例を説明したが、同様の型締め装置は、ダイカスト機にも適用することが可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、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。

本実施の形態における射出成形機の概略構成を示す図である。 型盤を金型取付プレート側から見た斜視図である。 型盤を背面プレート側から見た斜視図である。 型盤の一部断面図である。 型盤に設けられたリブを示す斜視断面図である。 （ａ）は型盤の側断面図、（ｂ）は型盤を背面プレート側から見たときの半断面図、（ｃ）は型盤の側面図である。 可動型盤の例を示す斜視断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、金型を取り付けて型締めを行った状態を模擬して行った応力解析結果を示すものであり、（ａ）は正方形の金型を取り付けた場合、図８（ｂ）は横長四角の金型を取り付けた場合、図８（ｃ）は縦長四角の金型を取り付けた場合の結果である。（ｄ）は、正方形の金型を取り付けた場合における金型取付プレート側の変位分布の解析結果である。 型盤の他の一例を示す側面図である。 金型取付プレートに中子保持孔を設けた例を示す正面図および側断面図である。 背面プレートに中子保持孔を設けた例を示す正面図および側断面図である。 （ａ）は、中子保持孔を中心線上に配置した場合における力線の減少する範囲を示す図、（ｂ）は、中子保持孔を中心線上を避けて配置した場合における力線の減少する範囲を示す図である。 背面プレートに長円形の中子保持孔を設けた例を示す正面図である。 中子保持孔を円形とした場合と長円形にした場合の比較検討を応力解析により行った結果を示す図である。 金型取付プレートに十字状の補強リブを設けた例を示す半断面図である。

符号の説明

１…射出成形機、２…固定型盤、３…可動型盤、４…固定側金型、５…可動側金型、６…射出シリンダ、１０…射出ユニット、１５…タイバー、３０…型盤、３０Ａ…金型取付面、３０Ｂ…反対面、３１…金型取付プレート、３２…背面プレート、３３…筒状部（連結部）、３４…中央リブ（筒状リブ）、３５…ノズル孔、３６…外周補強リブ、３７…対角補強リブ、４０…鋳抜き孔（開口部）、４０ａ…半円弧状部、４０ｂ…円弧部、４０ｃ…直線部、５０…中子保持孔（第二の開口部）、５１…キャップ、５５…十字リブ、１００…空間

Claims (10)

1. 金型が装着される型盤であって、
   前記金型が装着される金型取付プレートと、
   前記金型取付プレートと対向して設けられた背面プレートと、
   前記金型取付プレートおよび前記背面プレートの四隅にて、タイバーに連結される連結部と、
   前記金型取付プレートと前記背面プレートの間に設けられ、前記金型取付プレートおよび前記背面プレートの中央部に位置する筒状リブと、
   前記金型取付プレートと前記背面プレートの間に設けられ、前記筒状リブから前記連結部のそれぞれに延びる対角補強リブと、
   前記金型取付プレートと前記背面プレートの間に設けられ、前記金型取付プレートおよび前記背面プレートの外周部に沿って、互いに隣接する前記連結部の間に設けられた外周補強リブと、を備え、
   前記外周補強リブに、前記金型取付プレートと前記背面プレートとの中心線に対して非対称な開口部が形成されていることを特徴とする型盤。
2. 前記開口部は、前記背面プレートよりも前記金型取付プレートの剛性が高くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の型盤。
3. 前記開口部は、前記金型取付プレートと前記背面プレートとの中心線に対し、前記金型取付プレート側の開口面積が、前記背面プレート側の開口面積よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の型盤。
4. 前記背面プレートは、互いに隣接する二つの前記連結部の中間位置における厚さｔ１に対し、前記連結部に近い部分の厚さｔ２が大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の型盤。
5. 前記開口部は、前記型盤を鋳造する際に、前記筒状リブと前記対角補強リブと前記外周補強リブとで囲まれた空間を形成するための中子を保持するためのものであ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型盤。
6. 前記中子を保持するため、前記開口部とともに第二の開口部が形成され、
   前記第二の開口部は、前記金型取付プレートに形成されてい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型盤。
7. 前記中子を保持するため、前記開口部とともに第二の開口部が形成され、
   前記第二の開口部は、前記金型取付プレートまたは前記背面プレートにおいて、前記金型取付プレートの中心を通り、かつ互いに隣接する二つの前記連結部の中間位置を通る十字方向の線上に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の型盤。
8. 前記第二の開口部は、長円形あるいは楕円形であり、その長径方向が、隣接する前記外周補強リブと平行になるように形成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の型盤。
9. 金型が装着される一対の型盤と、
   前記金型を開閉するため、一対の前記型盤の少なくとも一方を他方に対して進退駆動させる型盤駆動部と、を備え、
   前記型盤のそれぞれは、
   前記金型が装着される金型取付プレートと、
   前記金型取付プレートと対向して設けられた背面プレートと、
   前記金型取付プレートおよび前記背面プレートの四隅にて、タイバーに連結される連結部と、
   前記金型取付プレートと前記背面プレートの間に設けられ、前記金型取付プレートおよび前記背面プレートの中央部に位置する筒状リブと、
   前記金型取付プレートと前記背面プレートの間に設けられ、前記筒状リブから前記連結部のそれぞれに延びる対角補強リブと、
   前記金型取付プレートと前記背面プレートの間に設けられ、前記金型取付プレートおよび前記背面プレートの外周部に沿って、互いに隣接する前記連結部の間に設けられた外周補強リブと、を備え、
   前記外周補強リブに、前記背面プレートよりも前記金型取付プレートの剛性が高くなるよう、前記金型取付プレートと前記背面プレートとの中心線に対して非対称な開口部が形成されていることを特徴とする型締め装置。
10. 金型が装着される一対の型盤と、
    前記金型を開閉するため、一対の前記型盤の少なくとも一方を他方に対して進退駆動させる型盤駆動部と、
    前記金型のキャビティに成形材料を射出する射出シリンダと、を備え、
    前記型盤のそれぞれは、
    前記金型が装着される金型取付プレートと、
    前記金型取付プレートと対向して設けられた背面プレートと、
    前記金型取付プレートおよび前記背面プレートの四隅にて、タイバーに連結される連結部と、
    前記金型取付プレートと前記背面プレートの間に設けられ、前記金型取付プレートおよび前記背面プレートの中央部に位置する筒状リブと、
    前記金型取付プレートと前記背面プレートの間に設けられ、前記筒状リブから前記連結部のそれぞれに延びる対角補強リブと、
    前記金型取付プレートと前記背面プレートの間に設けられ、前記金型取付プレートおよび前記背面プレートの外周部に沿って、互いに隣接する前記連結部の間に設けられた外周補強リブと、を備え、
    前記外周補強リブに、前記背面プレートよりも前記金型取付プレートの剛性が高くなるよう、前記金型取付プレートと前記背面プレートとの中心線に対して非対称な開口部が形成されていることを特徴とする射出成形機。

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