JP2012533446A - アンダカットを備えたプラスチック要素を射出成形するための成形型 - Google Patents

Abstract

本発明は、特に車両の車体部分の要素７、より詳細にはプラスチック製のバンパを射出成形する成形型３であって、単一の堅固な開放体を形成するように、好適に組立てられ且つ相互に接続される内側横断バー９１と外側長手バー９３とを備える取出しシステム９を備えることで、成型された要素７の取扱いを保証できる成形型３に関し、本発明はまた、前記成形型３を備える成型装置１、ならびに、前記成形型３により得られたプラスチック製の要素７にも関する。

Description

本発明は、プラスチック製の要素を射出成形するための成形型に関する。

より詳細には、本発明は、車両のプラスチック製の車体部分を射出成形するための成形型に関する。

更に正確には、本発明は、プラスチック製のバンパを射出成形するための成形型に関する。

本発明はまた、前記成形型を備える成型装置にも関する。

射出成形においてプラスチック製の構成要素を使用することは、特に自動車の分野において非常に広く行われている。

射出成形は一般的に、相互に対して移動可能なパンチ(puncher)および母型(matrix)であって、結合されたときに、成型される品物の形状を有するキャビティが形成された表面を夫々有するパンチおよび母型から成る成形型を備える装置の内側にて行われる。これらの２つの要素、すなわちパンチおよび母型は、一方で製造用プレスに対して接続された平面的で相互に平行である夫々の対応ボトムプレートに対して接続される。プレスの作動要件に応じ、前記成形型は、プレスの地面支持面に対して水平もしくは垂直、好適には水平とすることができるプレスの成型軸に対して垂直もしくは水平に配置することができる。

成型された品物の取出しを可能にするために取出しシステムが更に設置され、取出しシステムは移動可能であり、前記成型された品物のための多数の複雑な取扱い構成要素を備えている。

上述の公知技術に係る射出成形装置の例はイタリア特許出願第ＭＩ２００５Ａ００１９７９号に記述された装置である。特に、この装置は、パンチの回りに配置されたリング閉じ式の取出しシステムであって、対応するボトムプレートおよびパンチ自体の両方に関して移動可能である取出しシステムを備えている。

上述の形式の装置は、検査および保守が殆ど不可能な閉じられた構造を提供する欠点を有している。

更に、上述の形式の装置は、パンチに、且つ、パンチ自体の複数の移動可能な部分の間に、取出しシステムの摺動部を備える欠点を有している。この摺動部は、焼き付きおよび結果的な作動中断を引き起こす可能性がある。

最後に、上述の形式の装置は、射出圧力に起因して曲がり、結果として成型された品物における欠陥を引き起こす構成要素を備える欠点を有している。この構成要素の例は、上述の特定用途の場合において、移動可能な部分とパンチとの間に介設された閉じフレームにより代表され、一方、更に概略的には、ボトムプレート上に支持される傾斜支柱であって、前記移動可能な部分の移動を可能にすると共に、大きな曲げ応力が付加される傾斜支柱により代表される。

継続的に発展する工業分野においては、装置の作動の連続性および処理時間の短縮を保証し、容易で迅速な保守作動を可能にすることで、システムの剛性と必要な品質レベルとを確実とすることが必要である。

故に、上記に例示された公知技術の装置とは異なる解決策であって、上述の作動および保守の性能を達成することを可能にする解決策に対する要望が依然として存在することは明らかであると思われる。

更に、特に自動車産業により必要とされる品質レベルの達成を可能にする解決策に対する要望が存在する。

イタリア特許出願第ＭＩ２００５Ａ００１９７９号

本発明は、先に記述された先行技術の欠点と解決策の限界とを克服すると共に、更に良好な作動および保守の性能、ならびに、特に自動車産業により必要とされる最適な品質レベルを達成することを可能にする解決策に対する依然として満足されない要望を満足することを意図している。

この目的は、革新的な取出しシステムを備えた成形型を好適に提供することにより、特に自動車産業により、更に良好な作動および保守の性能、並びに、必要とされる最適な品質レベルを達成することを可能にする本発明に係る、特に車両の車体部分の要素、より詳細にはプラスチック製のバンパを射出成形する成形型および関連装置により達成される。

更に正確には、本発明に係る成形型は、パンチと、母型と、取出しシステムとを備え、該成形型は、単一の堅固であるが閉じられていない本体を形成するように好適に組立てられ且つ相互に接続される内側横断バーおよび外側長手バーを備えることで、成型された要素の取扱いを保証することができることを特徴とする。

この様にして、本発明に係る成形型、および、成型用の関連装置によれば、更にコンパクトなサイズおよび限られた取扱い行程による成型時間の短縮、摩耗を受ける領域の視認性の結果としての成形型保守コストの低減、および、取出しシステムの構造の剛性による特に塗装後における製品の最適な美観品質を確保できる。

非限定的な例として与えられる以下の各図は、その好適実施例が以下に詳細に記述される本発明の例証を助力するものである。

本発明に係る成型装置の縦断面図である。 図１の詳細な拡大図である。 図２のＡ−Ａに沿う断面図である。 本発明に係る成型装置の横断面図である。 本発明に係る成形型の取出しシステムの上部平面図である。 本発明に係る成形型の取出しシステムの斜視図である。 本発明に係る成形型の取出しシステムの詳細な拡大斜視図であり、前記取出しシステムの支持体の第１変更例が示されている。 図７の拡大詳細図であり、本発明に係る取出しシステムの支持体の第２変更例を示している。 本発明に係る成型装置の主要操作段階を詳細に示すフローチャートである。 特殊用途における本発明に係る成型装置の詳細な拡大分解斜視図である。 本発明に係る成型装置により得られたプラスチック製の要素の斜視図である。

図１を参照すると、本発明に係る成型装置１は、上側部分すなわち厳密に言えばパンチ２ａと下側部分すなわちパンチホルダ２ｂとから成るパンチ２と、母型４とを備える成形型３を備えることに注目すべきである。

パンチ２および母型４は、結合されたときに、成型される要素７（本明細書で以下において成型された要素とされる）の形状を有するキャビティ５であり、その内部へ溶融されたプラスチック材料が圧力下で射出されるキャビティ５を形成する夫々の表面を有する。

パンチ２および母型４は、対応するパンチ用ボトムプレート６および母型用ボトムプレート８に夫々接続されている。パンチ用ボトムプレート６および母型用ボトムプレート８は、平面で相互に平行であり、（不図示の）公知形式の製造用プレスに対して接続されている。プレスの作動要求に応じ、成形型３は、プレスの地面支持面に対して水平もしくは垂直、好適には水平とすることができる該プレスの成型軸に対して垂直もしくは水平に配置することができる。

成形型３の閉鎖動および開放動、すなわちパンチ２および母型４の接近移動および離間移動は、前記プレスにより案内され、選択されたプレスの形式に応じ、パンチ２および母型４は相互に移動可能とすることができ、またはパンチ２のみもしくは母型４のみが移動可能であり、他方がすなわち母型４もしくはパンチ２が休止位置を維持する。

上述のように、パンチ２は２つの部分から成り、且つ、厳密に言えばパンチである２ａは、パンチ用ボトムプレート６に対して締結されたパンチホルダ２ｂにより支持されるが、母型４は母型用ボトムプレート８に対して直接的に締結される。

パンチ用ボトムプレート６および母型用ボトムプレート８は、夫々、対応するプレス表面上に支持されると共に、基準プレス平面Ｐ１およびＰ２を画成する。

選択されたプレスの形式に応じ、プレス平面Ｐ１およびＰ２を往復移動可能にできるが、好適には、母型プレス平面Ｐ１は静止されたままであり、一方で、パンチプレス平面Ｐ２は、プレスの地面支持面に対して水平もしくは垂直、好適には水平とすることができる成型軸に沿って移動する。

図２を参照すると、厳密に言えばパンチである２ａの内側には、特に、パンチの中央部分における挿入物すなわち可動スライス２２、および、スライスに対して重ね合わされ且つ／又は側方に配置された一つ以上の挿入物すなわち上側摺動部材２４のような可動部材が在ることに注目すべきである。更に、自身の大きな熱伝導率の故に、熱を放出すると共に、プラスチック材料の変形および表面的な欠陥を回避するための重要な条件である品物の均一な冷却に寄与する挿入物すなわち押圧体２６が在る。

本発明では、可動スライス２２は、パンチ２の上に、詳細にはパンチホルダ２ｂ上に直接的に支持されることを指摘することが重要である。

パンチ２の本体の側面は、成形型３の開閉の方向でもある成型方向Ｚに対して好適には１０°〜２０°の範囲の値である角度θの傾斜を有する。

成形型３の開閉の時に摺動するために、図３に示すようにパンチ２の傾斜側面に対しては第１のＴ字状案内部材１０を介して各可動スライス２２が接続される。同様に、成型された品物７の取出しの時に、各可動スライス２２は、第１のＴ字状案内部材１０上を摺動してパンチ２に対して後方へ移動する。

公知技術の解決策とは異なり本発明において提供される第１のＴ字状案内部材１０は、ボトムプレート上に載る傾斜支柱が受ける曲げの問題を解決することを指摘することは重要である。

好適には青銅製である第１のＴ字状案内部材１０は夫々、公知方法によりパンチ２に対して締結されると共に、スライス２２に配置された適切な対応着座部内を摺動することができる。

可動スライス２２の調節を容易にするために、第１のＴ字状案内部材１０はパンチ２と直接的に当接しては載置されないが、浸炭され且つ焼き戻された鋼鉄から成り、第１のＴ字状案内部材１０とパンチ２との間に位置決めされた第１の小形プレート１１が夫々設置される。

第１のＴ字状案内部材１０は、パンチ２の側面の前記角度θよりも０°〜５°、好適には１°だけ小さい角度にて傾斜される。

成型装置１は、成型された品物７を成形型３から取出すための取出しシステム９を更に備える。取出しシステム９はパンチホルダ２ｂにより支持され且つパンチ２に対して移動可能である。

図４を参照すると、取出しシステムは、（図１および図２においても視認可能である）各内側横断バー９１および各外側長手バー９３を備えることに注目すべきである。

引き続き図４を参照すると、装置１は、取出しシステム９の行程においてそれを中心合わせして案内するために必要とされる（図１においても視認可能な）一本以上の案内支柱１９と、同様に浸炭され且つ焼き戻された鋼鉄から成り、パンチ２上に支持される第２の小形プレート２１と、内側横断バー９１と外側長手バー９３とを接続するネジ２３とを更に備えることに注目すべきである。

公知技術の解決策と比較して革新的な構成要素である取出しシステム９は、次に図５および図６を参照して詳細に開示される。

各内側横断バー９１および各外側長手バー９３は好適には、開放された単一の堅固な本体を形成するために、たとえばネジ２３、または締結用の六角穴つきネジおよび中心合わせピンのような他の公知の手段を介して相互に組み付けて接続され、内側横断バー９１および外側長手バー９３は、以下に例示される様に成型された要素７の取扱いを保証する。

好適には、内側横断バー９１および外側長手バー９３は、高強度鋼で作成される。

外側長手バー９３の曲げに対抗する区画の寸法設定は特に重要であり、外側長手バー９３は、装置全体の重量により、ならびに、前記可動部材、特に可動スライス２２および上側摺動部材２４の摺動に起因する摩擦により、力が加えられる。

前記曲げに対抗する区画の最適な面積は、５０ｃｍ^２〜２００ｃｍ^２の範囲であり、それは好適には１００ｃｍ^２である。

上述のように、各外側長手バー９３の中心合わせは、（不図示の）適切な青銅バックルを備えた一本以上の、好適には４本の案内支柱１９により保証される。各案内支柱１９はまた、これ（並進運動）が成型された品物７の種類に応じて必要とされたとき、並進運動を受けない上側摺動部材２４を支持する外側長手バー９３の固定支持部材としても働く。

案内支柱１９は、好適には鋼鉄製である。

図４および図６を参照すると、外側長手バー９３の摺動を容易にするために、浸炭され且つ焼き戻され、パンチホルダ２ｂ上に支持され且つ外側長手バー９３に対してネジ止めされた第２の小形プレート２１を備えることが必要であることに注目すべきである。第２の小形プレート２１は案内支柱１９と協働して、特に成形型３が水平に配置されるときに、前記摺動を容易にする。

再び図６を参照すると、取出しシステム９の移動は、パンチ２の上側部分２ａの内側にて可動部材２２、２４を操作する多数の油圧シリンダ３３により保証される。前記油圧シリンダに対する代替策として、またはそれと組み合わせて、機械的なジャンパを使用することができる。

多数の油圧シリンダ３３は、１個以上の、好適には装置の長辺上に２×２で配置された４個のユニットから成り、図示実施例において４個の油圧シリンダ３３は、製造用プレスとインタフェースされたマイクロスィッチのシステムにより制御されるが、当業者に知られた他の制御システムを使用することができることは明らかである。

各シリンダ３３と取出しシステム９との間の接続は、好適にはフォークであるシステム７０を介して行われる。システム７０は、たとえばネジなどの適切な締結手段７３を操作することにより成形型３から取出すことができる。また、本明細書において例示された好適実施例に対して選択されたものに対する代替策として、当業者に公知である他の等価な解決策が適用することができる。

上述の配列体において、取出しシステム９に対する容易なアクセスにより保守作業を簡素化することができることを指摘することは重要である。

（図７において示されるように）各外側長手バー９３の端部には、可動スライス２２が接続される一つ以上の、好適には４つの第１支持体１２が配置される。対応する上側摺動部材２４に対しても、一つ以上の、好適には４つの第２支持体３２が設置される。

第１支持体１２および第２支持体３２は、可動部材２２、２４を取出しシステム９に対して堅固に結合するために有用である。

製品の要件に応じ、本発明は、可動スライス２２の摺動用支持体１２に関して２つの代替的変更例を提供する。

図７において示される第１変更例によれば、外側長手バー９３と可動スライス２２とを接続する支持体１２は、摺動を受ける部分に、第３の浸炭され且つ焼き戻された小形プレート１３を備える。小形プレート１３は、成型された要素７を取り外すことを阻害するアンダカットを移動するために必要な行程に可動スライス２２が到達するまで、すなわち、それ（可動スライス２２）がパンチ２の固定部分と当接するまで、可動スライス２２が内側に向けて直線状に摺動することを可能にする

図８において示される第２変更例によれば、支持体１２は、可動スライス１２が傾斜方向に従い摺動することを可能にする軸受１４を備えることが実現される。この形態は、複合的な移動方向と、更に高重量の可動スライスとに対して好適である。この変更例は、取出し開始時における作動を更に均一で滑らかにするという特有の利点を有する。

これらの２つの解決策は、相互に共通する重要な特徴、すなわち摺動を受ける外側長手バー９３は外側から視認可能な様式で配置されること、を有する。これにより、成形型３を分解する必要なしに、外側長手バーの摩耗を視覚的に監視すること、および、その交換もしくは保守を可能にすることの両方が可能となる。

再び図７を参照すると、可動スライス２２の並進運動作動は、取出しシステム９の移動により与えられるＺ方向に沿う成分により形成されることに注目すべきである。取出しシステム９の移動は、パンチ２の本体の各側面の好適には１０°〜２０°で可変的な角度θの傾斜と組み合わされて、存在する４個の支持体１２により許容されるＸ方向に沿う並進運動を起こす。

更に正確には、可動スライス１２のシフト方向は、成型される品物７に応じる、取出しシステム９の垂直移動および第１のＴ字状案内部材１０の移動を組み合わせることにより与えられる。

換言すると、上側摺動部材２４は垂直方向に沿ってのみ移動する一方、可動スライス２２は、成型された品物７に応じて、水平方向に沿ってのみ並進運動するか、または、水平および垂直成分の両方を有する移動をすることができる。

本発明に係る取出しシステム９がより大きな剛性を有することは容易に理解できる。各機械的構成要素は全て、一切の間隙なしに相互に当接し、特に可動スライス２２はパンチ２と当接するからである。

更に、前に強調されたように、ボトムプレート上に支持される傾斜支柱が可動部材の移動を可能にする従来形の成形型とは対照的に、本発明は、前記傾斜支柱を備えない。これにより傾斜角度の増大が可能となるので、パンチの行程は約３４〜４５％だけ減少され、製造時間に対する明らかで肯定的な成果をもたらし、製造時間は短縮される。

本発明に係る取出しシステム９は、パンチ２の上側部分２ａと下側部分２ｂとの間に挿入される前に、別々に組立てられることを明記する必要がある。

更に正確には、取出しシステム９の組立ては、
２本の外側長手バー９３を位置決めする段階と、
各外側長手バー９３に対して直交させて各内側横断バー９１を配置する段階と、
各内側横断バー９１上に案内支柱１９を位置決めする段階と、
前記各バーの中心合わせを調整すると共に、それらを相互に適切な手段により締結する段階と、
例えば、第２支持体３２、第２の小形プレート２１、第３の小形プレート１３などの付属構成要素を組み付ける段階と、
この様にして得られたアセンブリをパンチ２上に取り付ける段階と、
各シリンダ３３および各第１支持体１２を締結する段階と、を備える。

公知技術に係る解決策と共通するので詳細には列挙されない成型装置の他の全ての構成要素、ならびに、必要な調節および制御システムの全てを組み付けた後、成型製造サイクルを開始することができる。

次に、図９を参照し、プラスチック製の射出成形済み要素７の製造サイクルが記述される。

まず第１に、パンチ２および母型４は、それらが完全に密着されてキャビティ５を形成するまで、すなわち成形型３が完全に閉じられるまで、相互に対して接近される。プレスの種類に応じて、前記パンチもしくは母型のいずれか、または、それらの両方が移動される。

引き続き、荷重設定（ｔｏｎｎａｇｅ）操作が実施される。これは本質的に、成型される品物７の種類に応じた操作パラメータを調節する段階から成る。

次に、キャビティ５内への溶融されたプラスチック材料の射出が行われ、その射出において成形型３は閉じられ且つ各可動スライス２２はパンチ２と整列されている。

成形型３が溶融されたプラスチック材料の射出のために閉じられたとき、使用された取出しシステム９により、各可動スライス２２はパンチホルダ２ｂ上に支持されるので、従来形の成形型に典型的である構造的曲げが回避される。従来形の成形型においては、ボトムプレートとパンチとの間の間隙により可動スライスが中央で支持されない。

プラスチック材料の射出が完了し、且つ成型された品物７の保圧および冷却および固化が終了すると、プレスの開放により、成形型３の開放が開始する。

成形型３の開放は、成型された品物７の取出しの第１段階に先行してもしくはそれと同時に行われる。

成形型の分割、すなわち前記母型およびパンチの分離（成型された品物７の視認可能な外側部分は明確には見えない）が必要とされたとき、すなわち、成型された品物７の美観要件である仕上げのために母型とパンチとの間の分割点を後方へ移動することが必要とされたとき、成形型３の開放は、成型された品物７の取出しの第１段階と同時に行われる。

取出しの最後において、成型された品物７は、拘束から解放されると共に、たとえばロボット化された把持ツールによる完全な取出しに対して準備されねばならない。

次に図１０および図１１を参照すると、本発明の用途の特定の場合が示される。

特定用途とは、図１１に示された如く、バンパ７と、対応する（不図示の）泥除けとの間の締結領域におけるアンダカット５５の存在を指している。

図１０を参照すると、可動スライス２２は、成形型がフロントの泥除けに対するのかリヤの泥除けに対するのかという問題に応じて、泥除けの領域すなわち側部領域における側部リフト１５を備える。側部リフト１５は、型開き段階において分離して前記領域を後方へ移動することを可能にし、成型された品物７の取出しを可能にする複数の傾斜された第２のＴ字状案内部材１８を備える。第２のＴ字状案内部材１８は、可動スライス２２内に設置された対応する着座部２８の内側を摺動する。

引き続き図１０を参照すると、可動スライス２２からのリフト１５の分離移動は、カム穴１６を介して行われる。カム穴１６の内側をピン１７が摺動し、これにより、成形型の運動学的要件に応じた可変速度で第２のＴ字状案内部材１８に沿って、リフト１５はシフトできる。

図１０から、Ｔ字状案内部材１８は側部リフト１５の移動方向を与える一方、並進運動速度はカム穴１６により与えられることも明らかである。

本発明に係る成型装置の使用から得られる利点、特に、
成形型の高められた剛性の結果として、特に塗装後における、製品の優れた美観品質の保証、
成形型のコンパクトなサイズ、ならびに、移動行程の短縮による成型時間の短縮、
低重量パンチの設置と、基準プレス平面に近い重心の結果として、プレスの機械的構成要素の摺動により引き起こされる摩耗の低減、
摩耗を受ける領域の視認可能による、保守操作の簡素化、および、関連コストの抑制、
成型時間の短縮、および成型作業に関連する材料の節約は、
上記において詳細に描かれた記述から明らかである。

非限定的な例として与えられた好適実施例により本明細書中に開示された本発明に係る成型装置は、本発明の有効範囲から逸脱せずに当業者に知られた様式に従い改変することができることは明らかである。特に、前記成形型の開閉システムは、たとえば、プレス以外の機器の採用によるなどの異なる手法で案出することができるか、または、前記各支持体は、本明細書中に例示されたのとは相当に異なるシステムを備えることができるものである。前記各配列体は、最良の構成機会に応じて、公知技術において利用可能な解決策の中から選択される。

更に、本発明は、たとえば、家具、屋内電気器具、スポーツ用品のような他の分野、ならびに、射出成形により構成要素の製造を行う全ての用途に対し、使用される要素の形状およびサイズに対して成形型を適切に調節することにより、自動車の分野とは異なる分野において好適に適用することができる。

Ｐ１ 基準プレス平面／母型用プレス平面
Ｐ２ 基準プレス平面／パンチ用プレス平面
Ｚ 成型方向
１ 成型装置
２ パンチ
２ａ 上側部分／パンチ
２ｂ 下側部分／パンチホルダ
３ 成形型
４ 母型
５ キャビティ
６ パンチ用ボトムプレート
７ 射出成形済み要素／バンパ
８ 母型用ボトムプレート
９ 取出しシステム
１０ 第１のＴ字状案内部材
１１ 第１の小形プレート
１２ 第１支持体／摺動用支持体
１３ 第３の浸炭され且つ焼き戻された小形プレート
１４ 軸受
１５ 側部リフト
１６ カム穴
１７ ピン
１８ 第２のＴ字状案内部材
１９ 案内支柱
２１ 第２の小形プレート
２２ 可動スライス
２３ ネジ
２４ 上側摺動部材
２６ 挿入物／押圧体
２８ 着座部
３２ 第２支持体
３３ 油圧シリンダ
５５ アンダカット
７０ システム
７３ 締結手段
９１ 内側横断バー
９３ 外側長手バー

Claims (10)

1. パンチ（２）と、
   母型（４）であり、前記パンチ（２）および前記母型（４）は、結合されたときに、成型される要素（７）の形状を有するキャビティ（５）が形成された表面を有する母型（４）と、
   取出しシステム（９）と、を備える成形型（３）において、
   前記取出しシステム（９）は、内側横断バー（９１）および外側長手バー（９３）を備えることを特徴とする、成形型（３）。
2. 前記内側横断バー（９１）および前記外側長手バー（９３）は、単一の堅固な開放体を形成するように、好適に組立てられ且つ相互に接続される、請求項１記載の成形型（３）。
3. 前記パンチ（２）の側面は、前記成形型（３）の開閉方向でもある成型方向（Ｚ）に対して角度θの傾斜を有し、該角度θは１０°〜２０°の範囲の値を有する、請求項１または２に記載の成形型（３）。
4. 前記パンチ（２）は可動部材を備え、該可動部材は、前記パンチの中央部分における挿入物または可動スライス（２２）、および、前記可動スライスに対して重ね合わされ且つ／又は側方に配置された一つ以上の挿入物もしくはキャップ（２４）から成る、請求項１記載の成形型（３）。
5. 前記可動スライス（２２）は、前記パンチ（２）上、特にパンチホルダ（２ｂ）上に直接的に支持される、請求項４記載の成形型（３）。
6. 前記可動スライス（２２）は、前記外側長手バー（９３）の端部に配置された一個以上、好適には４個の支持体（１２）に対して接続される、請求項５記載の成形型（３）。
7. 前記可動スライス（２２）は、第１のＴ字状案内部材（１０）を介して前記パンチ（２）の側面に対して接続される、請求項５または６に記載の成形型（３）。
8. 前記第１のＴ字状案内部材（１０）は、前記パンチ（２）の前記側面の角度θよりも、０°〜５°、好適には１°だけ小さい角度で傾斜される、請求項７記載の成形型（３）。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の成形型（３）を備える、成型装置（１）。
10. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の成形型（３）により得られたプラスチック製の要素（７）。

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