JP2017043017A

JP2017043017A - 型締装置

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Publication number: JP2017043017A
Application number: JP2015168014A
Authority: JP
Inventors: 敦村田; Atsushi Murata; 大樹種村; Daiki Tanemura; 穂積依田; Hozumi Yoda; 高橋　信介; Shinsuke Takahashi; 信介高橋
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2035-08-27
Also published as: US9724862B2; CN106476230A; CN106476230B; US20170057143A1; JP6298024B2

Abstract

【課題】コストアップを抑制しつつ、型開工程の初期段階における型開力が倍増できる型締装置を提供することを課題とする。
【解決手段】型締装置１０は、型締シリンダ１５及び型開閉アクチュエータ１６に加えて、型厚調整シリンダ５０を備えている。この型厚調整シリンダ５０で、型１２、１７の寸法変更に伴う型厚調整を実施する。加えて、型開工程の初期段階に、型厚調整シリンダ５０を縮動することで、型１２から型１７を引き離す。すなわち、型厚調整シリンダ５０で、型開工程の初期段階に大きな力で型開を実施する。その後に、型開閉アクチュエータ１６で型開を実施する。
【効果】すなわち、型厚調整シリンダを型開にも使用する。従前の型厚調整シリンダを利用するため、コストアップを抑制しつつ、型開工程の初期段階における型開力が倍増できる型締装置を提供することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、横型射出成形装置に好適な型締装置に関する。

横型射出成形装置は、金型を型締する型締装置と、型締された金型へ樹脂材料を射出する射出機とを主要素とする装置である。製品取り出しの際には、金型を開く。このときの型開は、一般に、型締シリンダとは別に設けられる型開閉アクチュエータで実施される。

型開閉アクチュエータは、ストロークが大きく、シリンダ径は小さい。一方、型締シリンダはストロークが小さく、シリンダ径が大きい。
製品が大型の場合は、型開力は増大する。対策として、型開閉アクチュエータのシリンダ径を増大すると、型開閉アクチュエータが高価になる。別の対策として、型開閉アクチュエータは小径のままで、型締シリンダで型開工程の初期段階をカバーする技術が提案されてきた（例えば、特許文献１（図２）参照。）。

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図９に示される従来の型締シリンダ１００は、大径ピストン１０１と、この大径ピストン１０１の隣に設けた中径ピストン１０２と、この中径ピストン１０２から延びるピストンロッド１０３と、大径ピストン１０１から延びる小径ロッド１０４と、大径ピストン１０１及び小径ロッド１０４を移動可能に収納する有底ケース１０５と、この有底ケース１０５の開口を塞ぐリッド１０６とからなる。

型締工程では、大径ピストン１０１の背後の大径油室１１１と、小径ロッド１０４の背後の小径油室１１２に圧油を供給して、ピストンロッド１０３を前進させる。
型開工程の初期段階では、中径ピストン１０２の前側の中径油室１１３に圧油を供給して、ピストンロッド１０３を後退させる。中径ピストン１０２は、十分に大きな型開力を発生する。中径ピストン１０２は、大径ピストン１０１より小径であるため、中径油室１１３の径が小さくなり、ピストンロッド１０３は型締速度より早い速度で後退する。

型締シリンダ１００は、中径ピストン１０２や中径油室１１３が必須であるため、構造が複雑になる。加えて、４本の油路１１４〜１１７が必要である。
一般のシリンダは、ピストンが１個であって油路が２本であるため、このような一般のシリンダに比較して型締シリンダ１００は、複雑で高価となる。

型締装置のコストダウンが求められる中、コストアップを抑制しつつ、型開工程の初期段階における型開力が倍増できる型締装置が望まれる。

特許第５０８４７９７号公報

本発明は、コストアップを抑制しつつ、型開工程の初期段階における型開力が倍増できる型締装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ベースと、このベースに固定され固定型を支える固定盤と、この固定盤と平行に配置され前記固定型へ向かって延びるピストンロッドを備え前記ベースに水平移動自在に支持されている型締シリンダと、前記固定盤と前記型締シリンダの間に配置され前記ピストンロッドに連結され水平移動自在に支持され可動型を支える可動盤と、前記固定盤から水平に延びて前記可動盤及び型締シリンダを貫通するタイバーと、このタイバーに前記型締シリンダ又は前記固定盤を任意に連結する連結機構と、前記型締シリンダ又は前記可動盤を移動する型開閉アクチュエータとを備えている型締装置であって、
前記型締シリンダと前記可動盤との間に、前記固定型及び前記可動型の交換に対応して前記型締シリンダに対して前記可動盤の位置を変更すると共に型開工程の初期段階に所定の型開力を発生する型厚調整シリンダを介在させ、
この型厚調整シリンダの縮動側軸力は、前記型開閉アクチュエータの伸動側軸力を超え、前記型締シリンダの縮動側軸力未満となるように設定されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、型厚調整シリンダの縮動側軸力は、型開閉アクチュエータの伸動側軸力の２〜４倍の範囲に設定されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、型厚調整シリンダの縮動側軸力を、型開閉アクチュエータの伸動側軸力を超え、型締シリンダの縮動側軸力未満となるように設定した上で、型厚調整シリンダで、型開工程の初期段階における型開力を発生させるようにした。
すなわち、型厚調整シリンダを型開にも使用する。従前の型厚調整シリンダを利用するため、コストアップを抑制しつつ、型開工程の初期段階における型開力が倍増できる型締装置を提供することができる。

製品が大型であるなどの理由で、型厚調整シリンダを型開工程の初期段階に使用する場合には、初期段階の型開を型厚調整シリンダで実施した後、連結機構を開放状態とし、型開閉アクチュエータで、残りの型開を高速で実施する。

製品が小型であるなどの理由で、型厚調整シリンダを型開工程の初期段階に使用しない場合には、連結機構を開放状態とし、型開閉アクチュエータで、全ての型開を高速で実施する。この場合は、サイクルタイムが短くなり生産性が高まる。
よって、本発明によれば、型締装置の用途が多様化する。

請求項２に係る発明では、型厚調整シリンダの縮動側軸力を、型開閉アクチュエータの伸動側軸力の２〜４倍の範囲に設定した。２倍未満では、大型の製品に対して型開力が不足する心配がある。また、４倍を超えると、シリンダ径が２倍以上になり、型厚調整シリンダの大型化とコストアップが心配される。
型厚調整シリンダの適正サイズと適正価格を維持しつつ、型開力を倍増させるために、型厚調整シリンダの縮動側軸力を、型開閉アクチュエータの伸動側軸力の２〜４倍の範囲に設定する。

本発明に係る型締装置の側面図である。図１の２−２矢視図である。図２の３ａ−３ａ線断面図と作用図である。図１の４−４矢視図である。図４の５−５線断面図である。型厚調整工程を説明するフロー図である。型締工程及び射出成形工程を説明するフロー図である。型締装置の変更例を説明する図である。従来の型締シリンダの断面図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１に示すように、型締装置１０は、ベース１１と、このベース１１に固定され固定型１２を支える固定盤１３と、この固定盤１３と平行に配置され固定型１２へ向かって延びるピストンロッド１４を備えベース１１に水平移動自在に支持されている型締シリンダ１５と、この型締シリンダ１５を移動する型開閉アクチュエータ１６と、固定盤１３と型締シリンダ１５の間に配置されピストンロッド１４に連結されベース１１に水平移動自在に支持され可動型１７を支える可動盤１８と、固定盤１３から水平に延びて可動盤１８及び型締シリンダ１５を貫通するタイバー１９、１９と、これらのタイバー１９、１９に型締シリンダ１５を任意に連結する連結機構２０とを備えている横型型締装置である。
なお、型開閉アクチュエータ１６は、油圧シリンダ、電動シリンダの何れであってもよい。

図２に示すように、連結機構２０は、タイバー１９に設けられた周溝１９ａと、この周溝１９ａに嵌るロックプレート２１、２２と、これらのロックプレート２１、２２をタイバー１９の軸直角方向へ移動するロックプレート移動アクチュエータ２３とを備えている。なお、ロックプレート２１、２２が図面表裏方向（タイバーの軸方向）に移動しないように、ロックプレート２１、２２はＬ字断面のガイド２４、２４で案内される。

ロックプレート移動アクチュエータ２３は、サーボモータ２５と、カップリング２６を介して駆動させるねじ軸２７とからなる。ねじ軸２７の先端及び中間は軸受台２８、２９で支持するようにする。ねじ軸２７には、右ねじ３１と左ねじ３２が設けられており、上のロックプレート２１から延びるナット２１ａが右ねじ３１に螺合し、下のロックプレート２２から延びるナット２２ａが左ねじ３２に螺合するようにする。ねじ軸２７を正転させると上下のロックプレート２１、２２が同期して周溝１９ａに接近する。ねじ軸２７を逆転させると上下のロックプレート２１、２２が同期して周溝１９ａから離れる。

すなわち、図３（ａ）に示すロックプレート２１、２２が周溝１９ａに接近すると、図３（ｂ）に示すように周溝１９ａに嵌る。この状態では、図１に示す型締シリンダ１５とタイバー１９が一体となる。
逆に、図３（ａ）では、図１に示すタイバー１９に対して型締シリンダ１５は移動可能となる。

図４に示すように、型締シリンダ１５は、ベース１１に敷設された左右のレール４１Ｌ、４１Ｒ（Ｌは左を示す添え字、Ｒは右を示す添え字である。以下同様）と、これらのレール４１Ｌ、４１Ｒに転動体（鋼球や鋼製ころ）を介して直線移動自在に嵌められる左右のスライダ４２Ｌ、４２Ｒとからなる左右の転動体入り直線案内機構４３Ｌ、４３Ｒを介してベース１１で支えられている。

図１にて、可動盤１８も、レール４１Ｌ、４１Ｒと、これらのレール４１Ｌ、４１Ｒに転動体を介して直線移動自在に嵌められる左右のスライダ４４Ｌ、４４Ｒとからなる左右の転動体入り直線案内機構４５Ｌ、４５Ｒを介してベース１１で支えられている。
なお、可動盤１８は、レール４１Ｌ、４１Ｒとは別にベース１１に敷設される左右のレールにて案内されるようにしてもよい。

また、スライダ４２Ｌ、４２Ｒを固定盤１３側へ一定距離延ばし、この延長部にレールを敷き、このレールに左右のスライダ４４Ｌ、４４Ｒを嵌めてもよい。すなわち、可動盤１８は、レール４１Ｌ、４１Ｒを介して直接的にベース１１に移動自在に支持させる他、延長部や別のレールを介して間接的にベース１１に移動自在に支持させてもよい。要は、可動盤１８は、固定盤１３と型締シリンダ１５の間に配置されピストンロッド１４に連結され水平移動自在に支持され可動型１７を支えるものであればよく、移動自在に支持する形態は任意である。

図４に示すように、左右の転動体入り直線案内機構４３Ｌ、４３Ｒを介してベース１１で支えられている型締シリンダ１５には、上方に配置される左右の上タイバー１９、１９と、下方に配置される左右の下タイバー１９、１９とが貫通している。なお、タイバー１９は、上が１本で、下が２本であってもよい。

型締シリンダ１５は、左右の下タイバー１９、１９より下で左右のスライダ４２Ｌ、４２Ｒより上の部位に、左方に開口する横長の左溝部４７Ｌと、右方に開口する横長の右溝部４７Ｒと、左・右溝部４７Ｌ、４７Ｒで挟まれる脚部４８で形成されるくびれ部４９とを備えている。
加えて、型締シリンダ１５は、上タイバー１９、１９の中間位置及び下タイバー１９、１９の中間位置に、図面奥へ延びる型厚調整シリンダ５０、５０を備えている。

図５に示すように、型厚調整シリンダ５０は、型締シリンダ１５に水平移動可能に収納されるピストン５１と、このピストン５１から水平に延びて可動盤１８に連結されるピストンロッド５２とを備えている。

固定型１２と可動型１７が、交換されたときには、固定型１２と可動型１７が型閉じする位置が変わり、連結機構２０のロックプレート２１、２２とタイバー１９の周溝１９ａが合致しなくなる。そのため、型開閉アクチュエータ１６を駆動して固定型１２と可動型１７を型閉じし、その状態で型厚調整シリンダ５０を伸動又は縮動することにより、型締シリンダ１５を可動盤１８に対して、移動し、連結機構２０のロックプレート２１、２２とタイバー１９の周溝１９ａを合致する位置に調整する。
すなわち、型厚調整シリンダ５０は、固定型１２と可動型１７の厚さに応じて連結機構２０のロックプレート２１、２２とタイバー１９の周溝１９ａが合致する位置に調整するシリンダである。

次に、型締シリンダ１５、型開閉アクチュエータ１６及び型厚調整シリンダ５０の軸力について説明する。

なお、図５に示す型厚調整シリンダ５０は、型厚調整と、型開工程の初期段階における型開との２つの役割を果たすが、型厚調整では、ピストンロッド５２に作用する軸力負荷は、小さい。また、型開工程の初期段階における型開では、ピストンロッド５２は引張り側で使用されるため、ピストンロッド５２が座屈する心配はない。よって、ピストンロッド５２はピストン５１に対して十分に小径にすることができる。

型締シリンダ１５は、シリンダ内径が７０ｃｍで、ピストンロッド１４の径が５６ｃｍである。縮動側の受圧面積は、π（７０^２−５６^２）となる。
型厚調整シリンダ５０は、シリンダ内径（ピストン５１の外径）が１８ｃｍで、ピストンロッド５２の径が１０ｃｍである。縮動側の受圧面積は、π（１８^２−１０^２）となる。

型開閉アクチュエータ１６は、シリンダ内径が１０ｃｍであり、伸動側の受圧面積は、π（１０^２）となる。
（７０^２−５６^２）：（１８^２−１０^２）：１０^２＝１７．６／２．２４／１となる。これが、相対受圧面積である。

型締シリンダ１５の個数は１、型厚調整シリンダ５０の個数は２、型開閉アクチュエータ１６の個数は２である。
型締シリンダ１５、型厚調整シリンダ５０、型開閉アクチュエータ１６に同圧の圧油を掛けたとすれば、相対軸力は、８．８／２．２４／１となる。

よって、型厚調整シリンダ５０の縮動側軸力は、型開閉アクチュエータ１６の伸動側軸力を超え、型締シリンダ５の縮動側軸力未満となる。
表１では、型厚調整シリンダ５０の縮動側軸力は、型開閉アクチュエータ１６の伸動側軸力の２．２４倍であるため、製品が大型であっても、型開が確実に行える。

以上の構成からなる型締装置１０の作用を次に説明する。
図６にて、先ず、金型を交換する（ＳＴ０１）。具体的には、図１にて、固定型１２と可動型１７を、所望の型に交換する。

次に、連結機構を開放状態にする（ＳＴ０２）。図１にて、連結機構２０を開放して、型締シリンダ１５を移動可能にする。
型開閉アクチュエータを縮動する（ＳＴ０３）。図１にて、型締シリンダ１５と共に可動盤１８が固定盤１３に接近し、結果、固定型１２に可動型１７が当たる。すなわち、型タッチが行われる。

次に、金型の厚さ変更に対応して、型厚調整シリンダで、型締シリンダと可動盤との距離を調整する（ＳＴ０４）。
必要に応じて、型厚調整シリンダを若干作動させる（ＳＴ０５）。具体的には、図３（ａ）に示す周溝１９ａにロックプレート２１、２２が合致するように、図５に示す型厚調整シリンダ５０、５０を若干伸動又は縮動させる。このステップでは、静止している可動盤１８に対して型締シリンダ１５が若干移動する。結果、図３（ａ）に示す周溝１９ａにロックプレート２１、２２が合致する。

ＳＴ０５は、ＳＴ０４に含めて、同時に処理してもよい。
合致した状態で、連結機構を閉鎖状態（ロック状態。以下同じ）にする（ＳＴ０６）。以上で型厚調整が完了する。

次に、図７に基づいて、型締工程及び射出成形工程を説明する。
図７にて、連結機構を開放し（ＳＴ１１）、型開閉アクチュエータを縮動し（ＳＴ１２）、型をタッチさせる。具体的には、図１にて、連結機構２０を開放して、型締シリンダ１５を移動可能し、型開閉アクチュエータを縮動し、型締シリンダ１５と共に可動盤１８が固定盤１３に接近し、固定型１２に可動型１７を当てる（型タッチ）。

連結機構を閉鎖する（ＳＴ１３）。これで、タイバーに型締シリンダが一体化された。
この状態で、型締シリンダを伸動する（ＳＴ１４）。これで、型締が完了した。射出を行い、樹脂を冷却する。

次に、型締シリンダの圧抜きを行う（ＳＴ１５）。図５にて、型締シリンダ１５に加えていた圧油を抜く。これで、ピストン１４が移動可能となる。
図７にて、ＳＴ１６で、倍力で型開を実施する指令が出ているか否かを調べる。
倍力型開指令がある場合は、ＳＴ１７へ進み、型厚調整シリンダを縮動する（ＳＴ１７）。図５にて、型厚調整シリンダ５０を縮動すると、可動盤１８及び可動型１７が、大きな力で引かれ、型開工程の初期段階が実行される。なお、倍力とは、型開閉アクチュエータの軸力の２〜４倍の範囲から設定された力を意味し、単なる２倍や４倍の力に限るものではない。

樹脂成形品が、大物であって、大きな型開力が必要な場合には、倍力での型開が有益となる。普通の型開力では、力不足で、型開が不十分であったり、型開に時間がかかる。倍力型開であれば、型開が迅速に且つ確実に行える。
ただし、型厚調整シリンダのストロークは短くて、所定の型開には短すぎる。

そこで、連結機構を開放状態にし（ＳＴ１８）、型開閉アクチュエータを伸動する（ＳＴ１９）。図１にて、型開閉アクチュエータ１６を伸動することで、固定型１２から可動型１７を十分に離すことができる。型開が終了したので、製品を取出し（ＳＴ２０）、一連の射出成形工程を終了する。
さらに、ＳＴ２１にて、射出成形を継続する場合は、ＳＴ１２へ戻り、射出成形を終える場合は、このフローを終了する。

ＳＴ１６で、否、すなわち、倍力型開指令が無い場合には、ＳＴ１７をジャンプして、ＳＴ１６からＳＴ１８に進む。

図８に示すように、連結機構２０は、固定盤１３に設けてもよい。この場合、タイバー１９、１９は、型締シリンダ１５と一緒に水平に移動する。その他は、図１と同じであるため、図１の符号を流用し、詳細な説明は省略する。

また、図８及び図１において、型開閉アクチュエータ１６は、型締シリンダ１５に機械的に連結したが、型締シリンダ１５は、可動盤１８に連結してもよい。可動盤１８と型締シリンダ１５は、型厚調整シリンダ５０で機械的に繋がれているからである。

尚、図５において、型厚調整シリンダ５０の縮動側軸力は、型開閉アクチュエータ１６の伸動側軸力の２．２４倍としたが、相対比は、２．０〜４．０倍の範囲であればよい。
２倍未満では、大型の製品に対して型開力が不足する心配がある。また、４倍を超えると、シリンダ径が２倍以上になり、型厚調整シリンダの大型化とコストアップが心配される。
型厚調整シリンダの適正サイズと適正価格を維持しつつ、型開力を倍増させるために、型厚調整シリンダの縮動側軸力を、型開閉アクチュエータの伸動側軸力の２〜４倍の範囲に設定することが推奨される。

本発明は、横型射出成形装置に装備する型締装置に好適である。

１０…型締装置、１１…ベース、１２…固定型、１３…固定盤、１４…ピストンロッド、１５…型締シリンダ、１６…型開閉アクチュエータ、１７…可動型、１８…可動盤、１９…タイバー、２０…連結機構、５０…型厚調整シリンダ。

Claims

ベースと、このベースに固定され固定型を支える固定盤と、この固定盤と平行に配置され前記固定型へ向かって延びるピストンロッドを備え前記ベースに水平移動自在に支持されている型締シリンダと、前記固定盤と前記型締シリンダの間に配置され前記ピストンロッドに連結され水平移動自在に支持され可動型を支える可動盤と、前記固定盤から水平に延びて前記可動盤及び型締シリンダを貫通するタイバーと、このタイバーに前記型締シリンダ又は前記固定盤を任意に連結する連結機構と、前記型締シリンダ又は前記可動盤を移動する型開閉アクチュエータとを備えている型締装置であって、
前記型締シリンダと前記可動盤との間に、前記固定型及び前記可動型の交換に対応して前記型締シリンダに対して前記可動盤の位置を変更すると共に型開工程の初期段階に所定の型開力を発生する型厚調整シリンダを介在させ、
この型厚調整シリンダの縮動側軸力は、前記型開閉アクチュエータの伸動側軸力を超え、前記型締シリンダの縮動側軸力未満となるように設定されていることを特徴とする型締装置。
前記型厚調整シリンダの縮動側軸力は、前記型開閉アクチュエータの伸動側軸力の２〜４倍の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１記載の型締装置。