JP2009067027A - 型盤、型締め装置、射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】エジェクタピン用のピン孔による可動型盤への悪影響を抑え、型盤設計時の課題を軽減できる型盤、型締め装置、射出成形機を提供することを目的とする。
【解決手段】可動型盤３の背面プレート３２において、ピン孔１００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１００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。また、ピン孔１００の背面プレート３２側の端部を、長円形または楕円形の断面形状とするのも好ましい。一方向に長い金型を金型取付プレート３１に取り付ける場合、長円形または楕円形状とするピン孔１００の端部は、その長径方向を、金型の長手方向に直交させる。背面プレート３２において、ピン孔１００が形成された部分の近傍に、金型取付プレート３１側に凹となる凹部を形成したり、背面プレート３２に開口部を形成するのも有効である。
【選択図】図２

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、成形のための圧力（型締力）を加えたときの、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。）。
このように、型盤の設計においては、型盤の変形を強く意識する必要がある。

ところで、射出成形機やダイカスト機においては、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が備えられている（例えば、特許文献２参照。）。
このエジェクタは、可動型盤に形成されたピン孔にエジェクタピンが挿通され、このエジェクタピンをモータ・ボールねじ等によって可動型盤に対して相対的に進退駆動させることで、成形品を押し出す。

特表２００６−５２３５４６号公報 特開２０００−３０１５８０号公報

しかしながら、可動型盤には、前述したように、型締力を加えたときに可動型盤を変形させようとする力が作用する。可動型盤は、一般的にその四隅にタイバーを介して型締め力が伝達される一方、中央部においては、固定型盤と可動型盤との間に介在する金型から伝達される反力が作用し、これによって、可動型盤を曲げるような力が作用する。その結果、特に、可動型盤において金型取付面とは反対側の面（以下、これを反金型面と称する）では引張方向の応力が作用する。
このとき、可動型盤には、前記のエジェクタピン用のピン孔が存在しているため、可動型盤の設計時においては、これらピン孔の周囲に作用する引張応力を考慮する必要があり、これをどう扱うかが設計時における大きな課題となっている。
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、エジェクタピン用のピン孔による可動型盤への悪影響を抑え、型盤設計時の課題を軽減す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、本発明は、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、を備える。そして、金型取付プレートおよび背面プレートに、金型によって成形された成形品を脱型するためのエジェクタピンが挿通するピン孔が形成され、金型で成形を行うために型締め力を作用させたときに、背面プレートの金型取付プレートから離間する側において、ピン孔の周囲に作用する引張応力を軽減する構造とされている。

ピン孔の周囲に作用する引張応力を軽減する構造としては、以下のような構成を採用することができる。
まず、背面プレートにおいてピン孔が形成された周囲の部分の板厚が、背面プレートにおいて残る部分の板厚よりも大きく形成された構成である。これにより、背面プレートにおいてピン孔が形成された周囲の部分の剛性が向上し、ピン孔の周囲に作用する引張応力を軽減することができる。

また、ピン孔を、少なくとも背面プレートの金型取付プレートから離間する側において長円形または楕円形の断面形状とすることができる。ここで、型盤に一方向に長い金型が装着されるとき、ピン孔は、その長径方向が、金型の長手方向に直交するよう形成される。一方向に長い金型が型盤に装着される場合においては、金型の長手方向に直交する方向に大きな引張応力が作用する。ピン孔を、少なくとも背面プレートの金型取付プレートから離間する側において長円形または楕円形の断面形状とし、金型の長手方向に直交する方向に長径となるように形成することで、ピン孔の周囲に作用する引張応力を軽減することができる。
さらに、ピン孔は、背面プレートの金型取付プレートに対向する側において、エジェクタピンの外形形状に応じた断面形状とされ、エジェクタピンをその軸線方向に移動自在に保持するのが好ましい。

また、背面プレートに、ピン孔が形成された位置を含む範囲に、開口部または金型取付プレート側に凹となる凹部を形成するのも有効である。開口部を形成すれば、そもそも背面プレートには、ピン孔が存在せず、その周囲に作用する応力も影響しない。凹部を形成した場合、ピン孔が形成された位置を含む範囲の背面プレートの表面を、残る部分の背面プレートの表面よりも金型取付プレート側（型盤の変形中心）に近づけることができる。これにより、ピン孔の周囲に作用する引張応力を軽減することができる。

このような型盤はいかなる構成のものであってもよいが、以下のような構成のものとすることもできる。すなわち、この型盤は、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、をさらに備える。これにより、型盤は高い剛性を有した箱型のものとなる。

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、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、を備え、金型取付プレートおよび背面プレートに、金型によって成形された成形品を脱型するためのエジェクタピンが挿通するピン孔が形成され、金型で成形を行うために型締め力を作用させたときに、背面プレートの金型取付プレートから離間する側において、ピン孔の周囲に作用する引張応力を軽減する構造とされていることを特徴とする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。

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、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、を備え、金型取付プレートおよび背面プレートに、金型によって成形された成形品を脱型するためのエジェクタピンが挿通するピン孔が形成され、金型で成形を行うために型締め力を作用させたときに、背面プレートの金型取付プレートから離間する側において、ピン孔の周囲に作用する引張応力を軽減する構造とされていることを特徴とする射出成形機とすることもできる。

本発明によれば、成形時に大きな引張応力が作用する型盤の背面プレートにおいて、エジェクタ用のピン孔の周囲に作用する応力の影響を軽減または回避することができ、型盤設計時の課題を軽減することが可能となる。

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（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または、モーター駆動のボールねじ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、シューと摺動板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の先端部と半割りナット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、可動型盤３は、例えば以下に示すような構造を有している。
図２に示すように、可動型盤３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、可動型盤３において金型取付面３０Ａの反対面３０Ｂを形成している。

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が挿入・固定される円筒状の筒状部（連結部）３３が設けられている。
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。

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、可動型盤３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、可動型盤３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。

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、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。

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１００が複数形成されている。
本実施の形態においては、これらピン孔１００の周囲に作用する応力の問題を解決するために、ピン孔１００の周囲に関わる構成について複数の例を示す。
まず図２に示す例では、可動型盤３の背面プレート３２において、ピン孔１００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１００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１００の周囲において有効に高めることができる。また、ピン孔１００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として用いられる可動型盤３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。

図３に示す例では、ピン孔１００の背面プレート３２側の端部１００ａを、長円形または楕円形の断面形状とした。これは、金型取付プレート３１に、一方向に長い金型を取り付ける場合に有効である。一方向に長い金型を金型取付プレート３１に取り付ける場合、長円形または楕円形状とするピン孔１００の端部１００ａは、その長径方向を、金型の長手方向に直交させる。
例えば、上下方向に長い金型を可動型盤３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可動型盤３の剛性が向上する。したがって、型締めによって可動型盤３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。このとき、ピン孔１００の端部１００ａを、金型の長手方向に直交する方向、つまり水平方向に長径方向を有する長い長円形または楕円形としておけば、背面プレート３２の力の流れる方向が、ピン孔１００の長径方向に沿ったものとなるため、ピン孔１００の孔周囲への応力集中を低減することが可能となる。
ところで、成形時には、背面プレート３２の表面（金型取付プレート３１からの距離が最も大きい位置）に引張応力が大きく作用する。したがって、ピン孔１００の断面形状を長円形または楕円形とする範囲（端部１００ａの深さ）はわずかであっても上記したような効果が得られる。また、ピン孔１００は、断面形状を長円形または楕円形とするのであれば、図３（ｂ）に示すように、所定深さまで一定の断面形状を有するようにしても良いし、図３（ｃ）に示すように、所定深さまで、その断面積が徐々に縮小するテーパ形状等としても良い。
また、断面形状を長円形または楕円形とする端部１００ａよりも金型取付プレート３１側の部分１００ｂは、エジェクタピンをその軸線方向に摺動自在に支持するよう、エジェクタピンの直径よりもわずかに大きい内径を有し、断面形状が一定なストレート孔とするのが好ましい。

このようにすると、可動型盤３の重量を増加させることなく、ピン孔１００の周囲に生じる応力を低減させることができる。

図４に示す例は、背面プレート３２において、ピン孔１００が形成された部分の近傍に、金型取付プレート３１側に凹となる凹部５０を形成することで、ピン孔１００が形成された部分の背面プレート３２の表面３２ａを、他の部分の表面３２ｂよりも可動型盤３の中立面（成形時の変形の中立面、すなわち金型取付プレート３１と背面プレート３２の表面３２ａの中間に位置する面）寄りに配置したものである。
背面プレート３２においては、成形時には、金型取付プレート３１からの距離が大きいほど、引張応力が大きく作用する。したがって、ピン孔１００が形成された部分の近傍において、背面プレート３２の表面３２ｂを、他の部分の表面３２ｂよりも可動型盤３の中立面よりに形成することで、この部分に作用する引張応力を低減することができる。
このようにして、可動型盤３の重量を増加させることなく、ピン孔１００の周囲に生じる応力を低減させることができる。

図５に示す例は、ピン孔１００が形成された部分の近傍は、背面プレート３２に開口部６０を形成し、成形時に引張応力が大きく作用する背面プレート３２に、ピン孔１００自体を形成しない構成としたものである。
このため、ピン孔１００は、例えば円筒状の中央リブ３４に形成するようにしても良い。中央リブ３４以外に、ピン孔１００を形成するための専用の柱状部または壁状部を、金型取付プレート３１から背面プレート３２側に延びるように設けても良い。
また、開口部６０により、背面プレート３２に、ピン孔１００自体が形成されないため、可動型盤３の重量を増加させることもなく、ピン孔１００の周囲に生じる応力という問題自体を回避することができる。

このようにして、可動型盤３において成形時に大きな引張応力が作用する背面プレート３２において、ピン孔１００の周囲に作用する応力の影響を軽減または回避することができ、型盤設計時の課題を軽減することが可能となるのである。

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、上記に挙げた例に限らず、他の様々なバリエーションを許容する。
また、可動型盤３の構成については、上記したような箱型のものに限らず、様々な構成の可動型盤に本発明を適用することが可能であり、それにより上記と同様の効果を得ることが可能である。
さらに、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。 可動型盤の４分の１を示す斜視断面図であり、可動型盤の背面プレートの一部の板厚を大きくした例を示す図である。 同、ピン孔の端部を長円形または楕円形の断面形状とした例を示す図である。 同、可動型盤の背面プレートに凹部を形成した例を示す図である。 同、背面プレートに開口部を形成した例を示す図である。

符号の説明

１…射出成形機、２…固定型盤、３…可動型盤（型盤）、４…固定側金型、５…可動側金型、１５…タイバー、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）、３６…外周補強リブ、３７…対角補強リブ、５０…凹部、６０…開口部、１００…ピン孔、１００ａ…端部

Claims (9)

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、を備え、
   前記金型取付プレートおよび前記背面プレートに、前記金型によって成形された成形品を脱型するためのエジェクタピンが挿通するピン孔が形成され、
   前記金型で成形を行うために型締め力を作用させたときに、前記背面プレートの前記金型取付プレートから離間する側において、前記ピン孔の周囲に作用する引張応力を軽減する構造とされていることを特徴とする型盤。
2. 前記背面プレートにおいて前記ピン孔が形成された周囲の部分の板厚が、前記背面プレートにおいて残る部分の板厚よりも大きく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. 前記ピン孔は、少なくとも前記背面プレートの前記金型取付プレートから離間する側において長円形または楕円形の断面形状とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の型盤。
4. 前記型盤に一方向に長い前記金型が装着されるとき、前記ピン孔は、その長径方向が、前記金型の長手方向に直交するよう形成されることを特徴とする請求項３に記載の型盤。
5. 前記ピン孔は、前記背面プレートの前記金型取付プレートに対向する側において、前記エジェクタピンの外形形状に応じた断面形状とされ、前記エジェクタピンをその軸線方向に移動自在に保持することを特徴とする請求項３または４に記載の型盤。
6. 前記背面プレートに、前記ピン孔が形成された位置を含む範囲に、開口部または前記金型取付プレート側に凹となる凹部が形成されていること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、をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の型盤。
8. 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、を備え、
   前記金型取付プレートおよび前記背面プレートに、前記金型によって成形された成形品を脱型するためのエジェクタピンが挿通するピン孔が形成され、
   前記金型で成形を行うために型締め力を作用させたときに、前記背面プレートの前記金型取付プレートから離間する側において、前記ピン孔の周囲に作用する引張応力を軽減する構造とされていることを特徴とする型締め装置。
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、
   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、を備え、
   前記金型取付プレートおよび前記背面プレートに、前記金型によって成形された成形品を脱型するためのエジェクタピンが挿通するピン孔が形成され、
   前記金型で成形を行うために型締め力を作用させたときに、前記背面プレートの前記金型取付プレートから離間する側において、前記ピン孔の周囲に作用する引張応力を軽減する構造とされていることを特徴とする射出成形機。

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