JP2017087277A - 射出成型装置、及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳バリをワークの成型工程において除去するようにして、バリ取り作業の省略、或いは簡略化を実現することができるようにする。
【解決手段】固定型１６と可動型１７と両金型１６，１７間に介装された中間型１８とを型締めしてワークＷを成形した後、型開きするに際し、中間型１８を、支持バー１９ａを介して両金型１６，１７から離間する位置まで移動させる。同時に、ワークＷを固定型１６側から突出するワーク保持ピン２０ａと可動型１７側から突出するワーク保持ピン２１ａとで挟持して、中間型１８と一体に移動させる。次いで、ワークＷを静止させた状態で中間型１８を進退動作させて、キャビティ面１８ａのエッジ１８ｆにてワークＷのフランジ部Ｗｆに形成されている鋳バリＷｖを剪断除去する。
【選択図】図９

Description

本発明は、完成後の成型品に形成されるバリを成型工程において除去できるようにした射出成型装置、及びその方法に関する。

従来、ダイカストマシンなどを用いた鋳造、或いは樹脂を材料とする射出成型では、複数の金型を型締めして内部に所定形状のキャビティを形成し、このキャビティに溶湯を射出して成形品を形成する。各金型の分割面（合せ面）が成形品の表面に接している場合、この分割面の僅かな隙間に沿ってバリが形成される。

このバリは、成形品に対しては不要物であるため、成形品を金型から取り出した後に、バリ取り工程においてショットブラストやサンドブラスト、或いは専用の打ち抜き金型を用いて除去している。

しかし、金型による成形品の成形では、成形時にバリの発生を完全になくすことは出来ないためバリ取り工程は不可避ではあるが、成形品に付加価値を与える工程ではなく、余分な工程であり、これを省略、或いは簡略化することで作業工数の低減を図ることができる。

そのため、例えば特許文献１（特開２００７−２１６２５３号公報）では、金型を型開きして成形品を取り出すに際し、先ず、成形品を保持ロッドで可動型側へ押し付け、次いで、この成形品の周囲に一体に形成されている不要部を可動型側から突出する押出ロッドにて押圧することで、不要部を破断させて成形品から分離させる技術が開示されている。

特開２００７−２１６２５３号公報

しかし、上述した文献に開示されている技術では、不要部を単に押出ロッドで押圧することで破断させているに過ぎないため、次工程で成形品の破断面に形成された細かなバリを除去する工程が必要となり、バリ取り作業の省略、或いは簡略化に寄与することができない不都合がある。

更に、成形品に発生するバリの部位、形状、大きさは予め予測することが出来ず、押圧ロッドで破断させることの出来るバリは、発生部位が予め特定でき、しかも、ある程度の大きさが必要であり、破断の対象となるバリが限定される不都合がある。

本発明は、上記事情に鑑み、バリの発生する部位を予め予測する必要がなく、しかも、バリの大きさに影響されることなく成型工程においてバリを除去することが可能で、バリ取り作業の省略、或いは簡略化を実現することの可能な射出成型装置、及びその方法を提供することを目的とする。

本発明の第１は、型締め及び型開き方向へ相対移動可能な第１金型及び第２金型と、前記両金型間に介装されて両面に前記両金型の各分割面に当接する他の分割面を有すると共に型締め及び型開き方向へ型抜き可能な第３金型とを有し、前記各金型の型締めにより内部に形成されるキャビティにて成形品を形成する射出成型装置において、型開き時に前記成形品を保持する保持手段と、前記第３金型を型締め及び型開き方向へ進退動作させる駆動手段と、前記保持手段及び前記駆動手段とを動作させる制御部とを更に有し、前記制御部は、型開き時に前記駆動手段を動作させて、前記第１金型と前記第２金型との間に介装されている前記第３金型を該第１金型と該第２金型とから離間させると共に、前記保持手段を動作させて前記成形品を前記第３金型と一体に移動させ、その後前記保持手段と前記駆動手段とを型締め及び型開き方向へ相対移動させて前記成形品の前記第１金型と前記第３金型との間の分割面及び前記第２金型と該第３金型との間の分割面に形成されるバリを剪断する。

本発明の第２は、型締め及び型開き方向へ相対移動可能な第１金型及び第２金型と、前記両金型間に介装されて両面に前記両金型の各分割面に当接する他の分割面を有すると共に型締め及び型開き方向へ型抜き可能な第３金型とを有し、前記各金型の型締めにより内部に形成されるキャビティにて成形品を形成する射出成型方法において、前記成形品を形成後に前記各金型を型開させる型開き工程と、前記型開き工程において前記第３金型と前記成形品とを一体に移動させて、前記第１金型と前記第２金型とから離間させる中間工程と、前記保持手段と前記駆動手段とを型締め及び型開き方向へ相対移動させて前記成形品の前記第１金型と前記第３金型との間の分割面及び前記第２金型と該第３金型との間の分割面に形成されるバリを剪断するバリ除去工程とを実行する。

本発明によれば、型開きの際に、成形品に形成されたバリを、この成形品と第３金型との相対移動で剪断するようにしたので、第３金型に形成されているキャビティ面全周のエッジでバリを除去することができるため、バリの発生する部位を予め予測する必要がなく、しかも、バリの大きさに影響されることなく成形品の成型工程においてバリを除去することが可能となる。その結果、成形終了後に実施されるバリ取り作業の省略、或いは簡略化が可能となり、作業工数の短縮化を実現することができる。

ダイカストマシンの全体概略構成図 固定型の正面図 可動型の正面図 中間型の正面図 ダイカストマシンによる成形工程を示すフローチャート 型締めされた状態のダイカストマシンの要部拡大図 型開きされた状態のダイカストマシンの要部拡大図 鋳造品の鋳バリを除去している状態のダイカストマシンの要部拡大図 図８の要部拡大図であり、（ａ）は中間型を固定型方向へ移動させた状態の断面側面図、（ｂ）は中間型を可動型方向へ移動させた状態の断面側面図 図９の要部拡大図であり、（ａ）は鋳造品に鋳バリが形成されている状態を示す断面側面図、（ｂ）は固定型側の鋳バリを除去する状態を示す断面側面図、（ｃ）は可動型側の鋳バリを除去する状態を示す断面側面図 鋳造品の鋳バリ除去が完了した状態のダイカストマシンの要部拡大図 鋳造品を取り出している状態のダイカストマシンの要部拡大図

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１の符号１はダイカストマシンであり、そのベースフレーム２上に固定側金型保持盤３とリンクハウジング４とが所定間隔を開けて対峙した状態で立設されており、この固定側金型保持盤３とリンクハウジング４との四隅が４本のダイバー５を介して互いに連結されている。

又、各ダイバー５に可動側金型保持盤６の四隅が挿通され、この可動側金型保持盤６が各ダイバー５に支持された状態で、固定側金型保持盤３に対して近接離間自在にされている。更に、この可動側金型保持盤６の下端とベースフレーム２との間に、可動側金型保持盤６を摺動自在に支持する滑り板７が介装されている。一方、リンクハウジング４に型締めシリンダ８が固設されている。

又、可動側金型保持盤６とリンクハウジング４との間にトグル機構９が介装されている。このトグル機構９は可動側金型保持盤６を固定側金型保持盤３に対して近接離間させるもので、このトグル機構９が、型締めシリンダ８から延出するプランジャ８ａに固設されているクロスヘッド１０にトグルリンク９ａを介して連設されている。

一方、固定側金型保持盤３には溶湯スリーブ１２を介して射出シリンダ１３が連結されており、この射出シリンダ１３によって射出されたアルミ合金等の金属溶湯が、後述する鋳造金型１６〜１８の各キャビティ面１６ａ〜１８ａによって形成されるキャビティＣ（図６参照）に射出されて、成形品としての鋳造ワーク（以下、「ワーク」と略称）Ｗが成型される。尚、符号１２ａは溶湯スリーブ１２に溶湯を供給する給湯口である。

又、両金型保持盤３，６の対向面に、鋳造金型である第１金型としての固定型１６と第２金型としての可動型１７とがそれぞれ固設されている。更に、この両金型１６，１７の間に第３金型としての中間型１８が介装されている。図４に示すように、この中間型１８の四隅に支持バー１９ａの先端が固設され、この支持バー１９ａの後端が進退シリンダ１９から軸方向へ進退自在に延出されている。この進退シリンダ１９は、可動側金型保持盤６に固設されており、従って、進退シリンダ１９は可動型１７と共に移動する。尚、この進退シリンダ１９、及び支持バー１９ａが、本発明の駆動手段に対応している。

又、各金型１６〜１８内に、型締めされることでキャビティＣを形成するキャビティ面１６ａ〜１８ａが形成されている。図２〜図４に示すように、固定型１６のキャビティ面１６ａは凸状に形成され、可動型１７のキャビティ面１７ａは、固定型１６のキャビティ面１６ａが入り込む凹状に形成されている。又、中間型１８は型開き、及び型締め方向へ型抜き可能であり、そのキャビティ面１８ａは可動型１７のキャビティ面１７ａの外形よりも大きく形成されており、型締めされることでワークＷの外周に形成される肉厚部としての肉厚なフランジ部Ｗｆの外周が型取られる。

金型１６〜１８には、型締めされることで、中間型１８の両面に形成された分割面１８ｂが、固定型１６の分割面１６ｂと可動型１７の分割面１７ｂとに接合されて、内部に形成されるキャビティＣが密閉される。又、この固定型１６と可動型１７との各キャビティ面１６ａ，１７ａにワーク保持ピン２０ａ，２１ａが進退自在に挿通されている。

図１〜図３に示すように、各ワーク保持ピン２０ａ，２１ａは複数本（本実施形態では４本）設けられ、固定型１６側の各ワーク保持ピン２０ａと可動型１７側の各ワーク保持ピン２１ａとは互いに対向配設されている。この各ワーク保持ピン２０ａ，２１ａは、各金型保持盤３，６に固設されているワーク保持シリンダ２０，２１から軸方向へ進退自在にそれぞれ延在されている。又、この各ワーク保持ピン２０ａ，２１ａの先端は、型締めの際は各キャビティ面１６ａ，１７ａと面一まで後退し（図６参照）、型開きの際は、ワークＷを挟持した状態で中間型１８と一体に移動される（図８参照）。尚、各ワーク保持シリンダ２０，２１、及びワーク保持ピン２０ａ，２１ａが、本発明の保持手段に対応している。

又、図４に示すように、中間型１８には、冷却水通路１８ｃがキャビティ面１８ａを囲むように形成されており、その一端に流入ポート１８ｄが設けられ、他端に流出ポート１８ｅが設けられている。冷却水通路１８ｃには両ポート１８ｄ，１８ｅから冷却水が循環供給される。

ダイカストマシン１の動作はコントローラ３１によって制御される。コントローラ３１はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等を備えるコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＯＭに書込まれているプログラムに従い、図５に示す成形工程に沿ってダイカストマシン１を動作させる。

すなわち、鋳造開始時、ダイカストマシン１は、図１に示すような型開きされた待機状態にあり、鋳造開始前に、各金型１６〜１７のキャビティ面１６ａ〜１８ａに、図示しない離型剤スプレーカセットから噴射される離型剤が塗布されると共にエアブローにより付着物が除去される。

次いで、型締め工程Ｓ１が開始される。この工程では、進退シリンダ１９により支持バー１９ａを後退させ、先端に固定されている中間型１８を可動型１７へ移動させて、互いの対向面に設けた分割面１８ｂ、１７ｂを当接させる。その後、或いは中間型１８が可動型１７側へ移動している際に、リンクハウジング４に固設されている型締めシリンダ８を動作させ、プランジャ８ａを介してトグル機構９を動作させる。

すると、このトグル機構９に連設する可動側金型保持盤６がダイバー５に支持された状態で滑り板７上を摺動しながら固定側金型保持盤３の方向へ移動する。そして、この可動型１７と中間型１８と固定型１６との互いに対向する分割面１７ｂ，１８ｂ，１６ｂが接合されて型締めされ、内部に各キャビティ面１６ａ〜１８ａによって、密閉されたキャビティＣが形成される。又、固定型１６側からのワーク保持ピン２０ａと可動型１７側からのワーク保持ピン２１ａとが互いに対峙される。

次いで、射出工程Ｓ２が開始される。この工程では、給湯口１２ａから溶湯スリーブ１２に供給された金属溶湯を、射出シリンダ１３により溶湯スリーブ１２内に挿通されているプランジャを突出動作させて、キャビティＣ内に射出、加圧充填させる（図６参照）。

そして、プランジャの突出動作によりキャビティＣ内に金属溶湯を加圧充填させている状態のまま保圧・冷却工程Ｓ３へ移行する。すると、キャビティＣ内に加圧充填されている金属溶湯の体積収縮に応じて金属溶湯が補充され、冷却工程へ移行して、キャビティＣ内に充填した金属溶湯を凝固させる。

その際、各金型１６〜１８のキャビティ面１６ａ〜１８ａによって形成されるフランジ部Ｗｆは肉厚が厚いために冷え難いが、このキャビティ面１８ａの外周は、中間型１８の内部に形成された冷却水通路１８ｃを循環する冷却水にて冷却されているため、鋳バリＷｖの成長が抑制されると共に早期に凝固される。

ところで、フランジ部Ｗｆは他の部位に比し高い強度が要求されるが、このフランジ部Ｗｆの冷却速度を冷却水によって制御することで、結晶粒の微細化が促進され、他の部位に比し強度を相対的に高めることができる。従って、ワークＷのフランジ部Ｗｆが、例えばシリンダブロックやミッションケースの合せ面に形成するボルト締め用フランジ部である場合、充分な強度を確保することができる。又、ワークＷが樹脂成形品である場合、肉厚のフランジ部Ｗｆを冷却し、肉薄部分と同じ速度で冷却させることでヒケを防止することができる。

そして、保圧・冷却工程Ｓ３が終了した後、型開き工程Ｓ４へ移行する。この工程では、先ず、型締めシリンダ８にてプランジャ８ａを後退動作させて、可動側金型保持盤６を後退させる。すると、この可動側金型保持盤６に固設されている可動型１７と、この可動型１７に当接されている中間型１８とが同時に、固定型１６から離間して型開きされる。

又、この固定型１６と可動型１７とが型開き中途の半開状態のときに中間工程Ｓ４’が開始される。この工程は、図７に示すように、固定型１６側のワーク保持ピン２０ａを動作させるワーク保持シリンダ２０と可動型１７側のワーク保持ピン２１ａを動作させるワーク保持シリンダ２１とを動作させて、ワークＷを、対向配設された各ワーク保持ピン２０ａ，２１ａで挟持させる。

次いで、可動側金型保持盤６がストロークエンドに達する前に、進退シリンダ１９が支持バー１９ａを突出動作させて、中間型１８を固定型１６から離間させる。又、これに同期して固定側金型保持盤３に固設されているワーク保持シリンダ２０がワーク保持ピン２０ａを後退させると共に、可動側金型保持盤６に固設されているワーク保持シリンダ２１がワーク保持ピン２１ａを前進させる。

その結果、図８に示すように、ワークＷは、その前後面を対向するワーク保持ピン２０ａ，２１ａに挟持された状態で中間型１８と共に移動し、可動型１７がストロークエンドに達した際には、固定型１６と可動型１７との双方から離型された状態で静止される。従って、各ワーク保持シリンダ２０，２１、及び各ワーク保持ピン２０ａ，２１ａはワークＷを、各金型１６〜１８から離型させるワーク押出機構を兼用している。

その後、鋳バリ除去工程Ｓ５が開始される。本実施形態では、固定型１６と可動型１７とが中間型１８を挟んで型締めする構成となっている。従って、固定型１６とそれに対向する中間型１８との分割面１６ｂ，１８ｂ間、及び可動型１７とそれに対向する中間型１８との分割面１６ｂ，１８ｂ間には、鋳造時において溶湯が侵入し凝固して鋳バリＷｖ（図１０(a)参照）が形成され易い。しかも、固定型の分割面１６ｂ，１８ｂ間、及び、可動型１７側の分割面１６ｂ，１８ｂ間に形成される鋳バリＷｖの部位、及び大きさは特定することが困難である。

この鋳バリ除去工程Ｓ５では、ワークＷを前後のワーク保持ピン２０ａ，２１ａで挟持させた状態で静止させておき、その間、中間型１８を前後に移動させることで、鋳バリＷｖを剪断し除去する。

すなわち、先ず、図９（ａ）に示すように、進退シリンダ１９により支持バー１９ａを、可動型１７側に面する中間型１８の分割面１８ｂが、ワークＷに形成されたフランジ部Ｗｆのエッジから離脱しない程度に突出させる。すると、図１０（ｂ）に示すように、固定型１６側に面する中間型１８の分割面１８ｂとキャビティ面１８ａとで形成さエッジ１８ｆが切断刃として機能し、ワークＷのエッジに形成された鋳バリＷｖが剪断される。

次いで、図９（ｂ）に示すように、進退シリンダ１９により支持バー１９ａを後退さ、固定型１６側に面する中間型１８の分割面１８ｂが、ワークＷに形成されたフランジ部Ｗｆのエッジから離脱しない程度まで移動させる。すると、図１０（ｃ）に示すように、可動型１７側に面する中間型１８の分割面１８ｂとキャビティ面１８ａとで形成されたエッジ１８ｆが切断刃として機能し、ワークＷのエッジに形成された鋳バリＷｖが剪断される。

この中間型１８の進退動作を、予め設定された回数（１〜３往復程度）実施した後、図１１に示すように、進退シリンダ１９の動作により支持バー１９ａを介して中間型１８を後退させ、可動型１７に当接させる。

キャビティ面１８ａはワークＷに形成されたフランジ部Ｗｆの外周面を型取っているため、エッジ１８ｆはフランジＷｆの外周全体に摺接される。従って、フランジ部Ｗｆの外周に発生する鋳バリＷｖの部位を予め特定しておく必要がなく、しかも、鋳バリＷｖの大きさに影響されることなく剪断除去することができる。その結果、ダイカストマシン１による鋳造完了後に実施されるバリ取り工程の省略、或いは簡略化を実現することが可能となり、作業工数の短縮化を実現することができる。

その後、ワーク取り出し工程Ｓ６が開始される。この工程では、図１１に示すように、対向面をワーク保持ピン２０ａ，２１ａで挟持されているワークＷを、図示しない搬送ロボット等の搬送装置に設けたグリッパで把持させる。次いで、図１２に示すように、各ワーク保持シリンダ２０，２１により各ワーク保持ピン２０ａ，２１ａを、その先端が固定型１６と可動型１７とのキャビティ面１６ａ，１７ａと面一となる位置まで後退させる。

一方、中間型１８は、図１に示すように、固定型１６と可動型１７との双方に離間した位置まで移動されて待機状態となり、今回の鋳造工程が完了する。又、搬送装置のグリッパに把持されているワークＷは、ダイカストマシン１から取り出されて次工程へ搬送される。

このように、本実施形態では、鋳造時に発生する鋳バリＷｖを、鋳造工程においてある程度除去できるようにしたので、鋳造終了後に実施される鋳バリ取り作業を簡素化、或いは省略することができ、作業工数の短縮化を実現することができる。

又、ワークＷと、その一部を形成する金型である中間型１８との双方を相対移動させて鋳バリＷｖを剪断除去するようにしたので、鋳バリの発生する部位を予め特定する必要がなく、しかも、バリの大きさに影響されることなく、ワークＷの成型工程において鋳バリを容易に除去することができる。

更に、中間型１８のキャビティ面１８ａによって形成されるフランジ部Ｗｆは、中間型１８に流通されている冷却水によって冷却速度が制御されているため、結晶粒の微細化促進により高い強度を得ることができる。従って、ワークＷの内で、高い強度が必要とする部位を中間型１８によって成形することで、相対的に肉厚を薄くすることができ、ワークＷの軽量小型化を実現することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えば、鋳バリ除去工程Ｓ５では、中間型１８を動かすことなく、ワークＷを挟持するワーク保持ピン２０ａ，２１ａを進退動作させることで、鋳バリＷｖを剪断除去するようにしても良い。

又、固定型側のワーク保持ピン２０ａと可動金型側のワーク保持ピン２１ａとは、それぞれが必ずしも同軸上で対向する必要はなく、ワークＷを挟持して保持することが可能であれば、軸直交方向にずれた状態で対向されていても良い。これにより、キャビティ面１６ａ，１７ａの形状に応じたレイアウトが可能となる。更に、対象となる射出成型装置は、ダイカストマシン１に限らず樹脂成形品を製造する射出成型装置であっても良い。

１…ダイカストマシン、
３…固定側金型保持盤、
６…可動側金型保持盤、
８…型締めシリンダ、
８ａ…プランジャ、
１６…固定型、
１６ａ〜１８ａ…キャビティ面、
１６ｂ〜１８ｂ…分割面、
１７…可動型、
１８…中間型、
１８ｃ…冷却水通路、
１８ｄ…流入ポート、
１８ｅ…流出ポート、
１８ｆ…エッジ、
１９…進退シリンダ、
１９ａ…支持バー、
２０，２１…ワーク保持シリンダ、
２０ａ，２１ａ…ワーク保持ピン、
３１…コントローラ、
Ｃ…キャビティ、
Ｗ…鋳造ワーク、
Ｗｆ…フランジ部、
Ｗｖ…鋳バリ

Claims (5)

1. 型締め及び型開き方向へ相対移動可能な第１金型及び第２金型と、
   前記両金型間に介装されて両面に前記両金型の各分割面に当接する他の分割面を有すると共に型締め及び型開き方向へ型抜き可能な第３金型と
   を有し、前記各金型の型締めにより内部に形成されるキャビティにて成形品を形成する射出成型装置において、
   型開き時に前記成形品を保持する保持手段と、
   前記第３金型を型締め及び型開き方向へ進退動作させる駆動手段と、
   前記保持手段及び前記駆動手段を動作させる制御部と
   を更に有し、
   前記制御部は、型開き時に前記駆動手段を動作させて、前記第１金型と前記第２金型との間に介装されている前記第３金型を該第１金型と該第２金型とから離間させると共に、前記保持手段を動作させて前記成形品を前記第３金型と一体に移動させ、
   その後前記保持手段と前記駆動手段とを型締め及び型開き方向へ相対移動させて前記成形品の前記第１金型と前記第３金型との間の分割面及び前記第２金型と該第３金型との間の分割面に形成されるバリを剪断する
   ことを特徴とする射出成型装置。
2. 前記第３金型には、該第３金型内に形成されているキャビティ面を囲む冷却水通路が形成されており、該冷却水通路に冷却水が循環されている
   ことを特徴とする請求項１記載の射出成型装置。
3. 前記第３金型に形成されている前記キャビティ面にて前記成形品に形成される肉厚部の外周が型取られる
   ことを特徴とする請求項１或いは２記載の射出成型装置。
4. 前記保持部材は前記成形品を前記各金型から離型させる押出機構を兼用している
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の射出成型装置。
5. 型締め及び型開き方向へ相対移動可能な第１金型及び第２金型と、
   前記両金型間に介装されて両面に前記両金型の各分割面に当接する他の分割面を有すると共に型締め及び型開き方向へ型抜き可能な第３金型と
   を有し、前記各金型の型締めにより内部に形成されるキャビティにて成形品を形成する射出成型方法において、
   前記成形品を形成後に前記各金型を型開させる型開き工程と、
   前記型開き工程において前記第３金型と前記成形品とを一体に移動させて、前記第１金型と前記第２金型とから離間させる中間工程と、
   前記保持手段と前記駆動手段とを型締め及び型開き方向へ相対移動させて前記成形品の前記第１金型と前記第３金型との間の分割面及び前記第２金型と該第３金型との間の分割面に形成されるバリを剪断するバリ除去工程と
   を実行することを特徴とする射出成型方法。

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