JP2017515711A - 金型機能部品の二段階油圧増幅デバイス - Google Patents

Abstract

金型機能部品のための二段階油圧増幅デバイスは、電磁切替バルブとスーパーチャージャーのポンプチャンバとの間に第１のオイル経路を介して直列に接続されている第１の油圧調整ワンウェイバルブと、当該電磁切替バルブと当該スーパーチャージャーの圧力蓄積チャンバとの間に第２のオイル経路のを介して直列に接続されている第２の油圧調整ワンウェイバルブとを含む。当該電磁切替バルブは、当該第１及び第２のオイル経路を介して当該第１及び第２の油圧調整ワンウェイバルブの各々に同時にオイルを供給し、当該第２の油圧調整ワンウェイバルブの開口に対する圧力は、当該第１の油圧調整ワンウェイバルブの開口に対する圧力より大きく、それによって当該第１のオイル経路内に生成された背圧を移動させて第２の油圧調整ワンウェイバルブを開き、当該ピストンを駆動して低圧のオイルを高圧のオイルに変化させ、当該金型機能部品を移動させる。

Description

背景
１．技術分野
本願の技術分野は、金型機能部品（mold functional component）の油圧バルブ配置技術に関し、特に、金型機能部品の二段階油圧増幅デバイスに関する。

２．関連技術
プラスチック片の自動切断または自動押出及び自動絞り加工をなすために、プラスチックの成形に使用されている従来の雄型及び雌型の内側部分は、通常は、可動コアまたは高圧シリンダのような、取り付けられている機能部品である。溶融されたプラスチックが金型（mold）内に注入されかつまだ固化されてない時に、これらの機能部品はプラスチックの流路のバルブとして、金型の気体ベントのバルブとして、もしくはプラスチック片の切断後の残留物として用いられ得るか、またはプラスチック片に穴もしくは貫通孔をパンチ加工するために、またはプラスチック片に切断、押圧及び充填処理をするために用いられ得る。従って、金型に注入されたプラスチックが固化された後、当該プラスチックの表面は滑らかに維持され、プラスチックの注入開口部（pouring opening）またはバリの除去処理が省略され得る。

雄型及び雌型を閉じること及び開くこと、及び当該金型内で可動コアを前後に移動させることの両方は、強い駆動力をもたらすために油圧装置に依存している。これらの処理において、金型を開くため及び金型を閉じるためには、油圧装置からもたらされる、約１２０ｋｇ／ｃｍ^２から１５０ｋｇ／ｃｍ^２の低圧の油圧力が必要である。可動コアは、処理の間に可動コアが良好に作動することを確実にするために、油圧装置内に設けられている増幅器によってもたらされる、６００ｋｇ／ｃｍ^２から１５００ｋｇ／ｃｍ^２の超高圧の油圧力を必要とする。

プラスチック成形装置に取り付けられている従来の油圧装置は、継続的に増幅する手法を用いて、油圧を高圧または超高圧に増幅させる。しかし、特別な高圧すなわち超高圧バルブは、オイルの流路全体に設けられる必要がある。この特別なバルブは、多くのコストがかかり、かつ容積が大きい。

高圧または超高圧バルブを使用する不便さを改善するために、油圧装置の断続的な圧力増幅が用いられる。しかし、この断続的な圧力増幅は、油圧を上昇させるために、圧力増幅セクションの各々において限定された量のオイルしか提供できない。様々な金型機能部品が油圧装置に接続されている場合、圧力増幅のためのオイル供給は不十分になり得、このことは、金型機能部品を駆動するための超高圧という要件を満たすことを困難にし得る。

本発明の実施形態の一例は、二段階圧力増幅技術を用いて、断続的な圧力増幅によって供給される固定量の圧力増幅オイルが、様々な金型機能部品を駆動するための超高圧の要件を満たすことができないという問題を解決する。

本発明の実施形態の一例は、金型機能部品のための二段階油圧増幅デバイスを提供する。この油圧増幅デバイスは、オイルを収容する圧力蓄積チャンバ（pressure accumulating chamber）及びポンプチャンバ（pumping chamber）を含むスーパーチャージャー（supercharger）を含み、ピストンが当該圧力蓄積チャンバとポンプチャンバとの間に設けられ；当該ピストンを推進させる当該圧力蓄積チャンバの押圧面積（pushing area）は、当該ポンプチャンバの押圧面積よりも大きく；当該圧力蓄積チャンバのオイル供給は、電磁切替バルブ（solenoid directional control valve）によって調整され；当該ポンプチャンバには、超高圧オイルチューブによってオイルが供給されて、少なくとも一組の金型機能部品が駆動及び移動させられる。金型機能部品のための二段階油圧増幅デバイスは、第１の油圧調整ワンウェイバルブが上記電磁切替バルブとポンプチャンバとの間に、第１のオイル経路を介して直列に接続されており；第２の油圧調整ワンウェイバルブが当該電磁切替バルブと圧力蓄積チャンバとの間に、第２のオイル経路を介して直列に接続されており；当該電磁切替バルブは、当該第１の油圧調整ワンウェイバルブ（hydraulic control one-way valve）及び当該第２の油圧調整ワンウェイバルブに、それぞれ当該第１のオイル経路及び当該第２のオイル経路を介して同時にオイルを供給し、当該第２の油圧調整ワンウェイバルブを開くための圧力が、第１の油圧調整ワンウェイバルブを開くための圧力よりも大きいことを特徴としている。

更なる実施形態において、電磁切替バルブが当該第１及び第２の油圧調整ワンウェイバルブに同時にオイルを供給する場合、当該第１の油圧調整ワンウェイバルブは、開くように駆動されて当該ポンプチャンバにオイルが蓄積され、当該第１のオイル経路がオイルによって完全に充填された後に背圧が形成され、それによって第１段階の低圧のオイルの供給が完遂される。

更なる実施形態において、第１段階の低圧のオイルの供給が完遂されたすぐ後に、第２のオイル経路において背圧が生成され、第２の油圧調整ワンウェイバルブが駆動されて開かれかつ開状態に維持され、当該圧力蓄積チャンバ内にオイルが蓄積されて当該圧力蓄積チャンバ内の油圧が上昇させられる。

更なる実施形態において、当該圧力蓄積チャンバ内の油圧が、当該ピストンを駆動して当該ポンプチャンバ内の当該第１段階の低圧のオイルを押圧し、当該第１の油圧調整ワンウェイバルブが当該第１段階の低圧のオイルが逆流することを防止し、それによって第二段階の高圧のオイルが生成される。

更なる実施形態において、当該スーパーチャージャーは、帰還オイルチャンバをさらに有し、当該ピストンは、当該圧力蓄積チャンバと当該ポンプチャンバとの間で当該帰還オイルチャンバ内に摺動可能に取り付けられており、第３のオイル経路が当該帰還オイルチャンバ、当該電磁切替バルブ、当該第１の油圧調整ワンウェイバルブ及び第２の油圧調整ワンウェイバルブを接続しており、当該電磁切替バルブは、当該第３のオイル経路のオイル供給を調節して、当該第１及び第２の油圧調整ワンウェイバルブを駆動してこれを開き、当該圧力蓄積チャンバ及びポンプチャンバの圧力を低下させ、当該第３のオイル経路は、オイルを供給して、当該ピストンを当該帰還オイルチャンバ内で元の位置に強制的に戻す。

上述の特徴によれば、本発明の好ましい実施形態の技術は、第１段階において低圧のオイルを供給して超高圧オイルチューブ内にオイルを供給することで金型機能部品を駆動し、第１の油圧調整ワンウェイバルブと第２の油圧調整ワンウェイバルブとの間の圧力差を利用してピストンを推進させて第２の圧力増幅を行い、当該第２の圧力増幅が、従来の断続的な圧力増幅が、供給するオイルの量が不十分であるという問題を解決し得る。この本発明の好ましい実施形態は、第１の油圧調整ワンウェイバルブと第２の油圧調整ワンウェイバルブとの間の圧力差を利用して、十分な量の第１段階の低圧のオイルが供給された後に生成される背圧によって当該第２の油圧調整ワンウェイバルブを開き、当該第１段階の低圧のオイルが、第二段階の高圧のオイルに変化させられて、様々な金型機能部品に対する超高圧の要件が充足され得る。

本発明の好ましい実施形態の詳細な特徴及び本発明の図面は、以下に説明される。

本明細書において開示されている様々な実施形態のこれらの及び他の特徴及び利点は、以下の説明及び図面に関してより良く理解される。以下の説明及び図面全体を通して、同様の参照符号は同様の部分を示す。

本発明の好ましい実施形態の金型機能部品の二段階油圧増幅デバイスの概略図である。

図１を参照すると、本発明の金型機能部品の二段階油圧増幅デバイスの好ましい実施形態は、電磁切替バルブ１０を用いてオイルの供給を調節することを含む。電磁切替バルブ１０は、従来のデバイスであってもよいか、またはプラスチック成形装置の油圧装置内に個別的に取り付けられているデバイスであってもよい。換言すれば、電磁切替バルブ１０は、プラスチック成形装置の油圧装置内のオイル供給バルブと見なされてもよく、当該電磁切替バルブ１０は、少なくとも１つの第１のオイル供給ポート１０ａを有し、第１のオイル供給ポート１０ａにおいて、オイルの供給は、当該プラスチック成形装置に元々装備されているかまたは取り付けられているプログラム可能コントローラによって調節され得る。

図１は、金型機能部品のための二段階油圧増幅デバイスが、さらにスーパーチャージャー２０を備えていることを開示している。スーパーチャージャー２０は、圧力を増幅して少なくとも一組の金型機能部品５０を駆動するためのコンポーネントとして用いられる。スーパーチャージャー２０は、実質的に、ピストン２１を備えた油圧スラスター（hydraulic thruster）である。スーパーチャージャー２０は、圧力蓄積チャンバ２２及びポンプチャンバ２３を有し、これらがオイルを収容可能である。圧力蓄積チャンバ２２は、電磁切替バルブ１０によって低圧のオイルの供給を調節可能である。ポンプチャンバ２３は、超高圧オイルチューブ２５を介して金型機能部品５０に接続されており、この超高圧オイルチューブ２５は、超高圧のオイルを供給して金型機能部品５０を駆動する。ピストン２１は、圧力蓄積チャンバ２２とポンプチャンバ２３との間に摺動可能に取り付けられている。さらに具体的には、ピストン２１は、ピストンヘッド２１ａ及びピストンロッド２１ｂを一体的に形成している。ピストンヘッド２１ａの直径は、ピストンロッド２１ｂの直径よりも大きい。ピストンヘッド２１ａは、圧力蓄積チャンバ２２内に摺動可能に取り付けられており、ピストンロッド２１ｂは、ポンプチャンバ２３内に摺動可能に取り付けられている。従って、圧力蓄積チャンバ２２内のピストン２１を移動させるオイル押圧面積は、ポンプチャンバ２３内のオイル押圧面積よりも大きい。

第１の油圧調整ワンウェイバルブ３０は、電磁切替バルブ１０の第１のオイル供給ポート１０ａとポンプチャンバ２３との間に、第１のオイル経路１１を介して直列に接続されている。さらに具体的には、第１のオイル経路１１は、第１のオイルチューブ１１ａ及び第２のオイルチューブ１１ｂを含んでいる。第１のオイルチューブ１１ａは、電磁切替バルブ１０の第１のオイル供給ポート１０ａと第１の油圧調整ワンウェイバルブ３０との間に接続されている。第２のオイルチューブ１１ｂは、第１の油圧調整ワンウェイバルブ３０とスーパーチャージャー２０のポンプチャンバ２３との間に接続されている。

第２の油圧調整ワンウェイバルブ４０は、電磁切替バルブ１０の第１のオイル供給ポート１０ａと圧力蓄積チャンバ２２との間に、第２のオイル経路１２を介して直列に接続されている。さらに具体的には、第２のオイル経路１２は、第３のオイルチューブ１２ａ及び第４のオイルチューブ１２ｂを含んでいる。第３のオイルチューブ１２ａは、電磁切替バルブ１０の第１のオイル供給ポート１０ａと第２の油圧調整ワンウェイバルブ４０との間に接続されている。第４のオイルチューブ１２ｂは、第２の油圧調整ワンウェイバルブ４０とスーパーチャージャー２０の圧力蓄積チャンバ２２との間に接続されている。実際、第１のオイルチューブ１１ａ及び第３のオイルチューブ１２ａが、互いに並列になるように、電磁切替バルブ１０の第１のオイル供給ポート１０ａに接続されることで、電磁切替バルブ１０は、第１のオイルチューブ１１ａ及び第３のオイルチューブ１２ａへのオイルの同時供給を調整可能であり、それによって、第１のオイル経路１１及び第２のオイル経路１２を介した、第１の油圧調整ワンウェイバルブ３０及び第２の油圧調整ワンウェイバルブ４０への低圧のオイルの同時供給を行い得る。

上述の第１の油圧調整ワンウェイバルブ３０及び第２の油圧調整ワンウェイバルブ４０は、機械的に通常閉のバルブである。常時弁体を押圧して閉じる第１のばね３０ａは、第１の油圧調整ワンウェイバルブ３０内に設けられている。常時弁体を押圧して閉じる第２のばね４０ａは、第２の油圧調整ワンウェイバルブ４０内に設けられている。第２のばね４０ａの弾性力は、第１のばね３０ａの弾性力よりも大きい。従って、第２の油圧調整ワンウェイバルブ４０を開く油圧は、第１の油圧調整ワンウェイバルブ３０を開く油圧よりいつも大きい。

上述の構成によれば、電磁切替バルブ１０が開かれた際、同時に、電磁切替バルブ１０は、第１のオイルチューブ１１ａ及び第３のオイルチューブ１２ａの各々を介して第１の油圧調整ワンウェイバルブ３０及び第２の油圧調整ワンウェイバルブ４０に、１２０ｋｇ／ｃｍ^２から１５０ｋｇ／ｃｍ^２の低圧のオイルを供給可能である。第２のばね４０ａの弾性力が第１のばね３０ａの弾性力よりも大きい故に、低圧のオイルは、最初に第１の油圧調整ワンウェイバルブ３０の第１のばね３０ａの弾性力を上回り、第１の油圧調整ワンウェイバルブ３０開状態に維持し、約１５０ｋｇ／ｃｍ^２の低圧のオイルを第２のオイルチューブ１１ｂを介してポンプチャンバ２３に供給して当該ポンプチャンバ２３内に蓄積させる。低圧のオイルがポンプチャンバ２３に完全に充填されると、第１のオイル経路１１（第１のオイルチューブ１１ａ及び第２のオイルチューブ１１ｂを含む）に沿って背圧が生成され、第１段階の低圧のオイルの供給が完遂される。

第１段階の低圧のオイルの供給が完遂された後、同時に背圧が第２のオイル経路１２にかかり、このことは同時に第３のオイルチューブ１２ａへの低圧のオイルの充填を含む。当該背圧は、第２のばね４０ａの弾性力を上回り、第１の油圧調整ワンウェイバルブ３０のすぐ後に第２の油圧調整ワンウェイバルブ４０が開状態に維持され、それによって、約１５０ｋｇ／ｃｍ^２のオイルが圧力蓄積チャンバ２２に供給されて当該圧力蓄積チャンバ２２内に蓄積される。圧力蓄積チャンバ２２内のピストン２１を押すためのオイルの押圧面積が、ポンプチャンバ２３内のピストン２１を押すためのオイルの押圧面積よりも大きい故に、及びピストンヘッド２１ａの直径がピストンロッド２１ｂの直径よりも大きい故に、圧力蓄積チャンバ２２内のピストンヘッド２１ａは、約１５０ｋｇ／ｃｍ^２のオイルによって推進され、圧力蓄積チャンバ２２からポンプチャンバ２３へ移動され、それによって、ピストンロッド２１ｂをしてポンプチャンバ２３内の第１段階の低圧のオイルが押圧される。その一方で、第１の油圧調整ワンウェイバルブ３０は、低圧のオイルが逆流することを防止し得、このことが第１段階の低圧のオイルが迅速にピストンロッド２１ｂによって押圧されて、６００ｋｇ／ｃｍ^２から１５００ｋｇ／ｃｍ^２の超高圧の第二段階のオイルが生成されることをもたらす。第二段階の超高圧のオイルは、超高圧オイルチューブ２５を介して移送され、金型機能部品５０が駆動されて移動させられ得る。

上述の実施形態において、第１段階のオイル及び第２の段階のオイルの油圧は、単なる例示であり、圧力バルブはこの圧力値によって限定されない。

上述の金型機能部品５０は、さらに、小型オイルシリンダ５１及び可動コア５２を含んでいる。さらに具体的には、第二段階のオイルが超高圧オイルチューブ２５が介して移送されて、それによって小型オイルシリンダ５１が駆動され、かつ固有の機能及び動作が小型オイルシリンダ５１によって動かされる可動コア５２によって実行される。これらの固有の機能及び動作は、金型内のプラスチック流路の注入開口部のバルブ閉動作かもしくは金型内のベントのバルブ閉動作、またはプラスチック製品の余剰の材料の除去のための切断動作、もしくはプラスチック製品における穴もしくは貫通孔パンチ加工動作、もしくはプラスチック製品への切断、押圧及び充填処理であり得る。

上述のスーパーチャージャー２０は、さらに、帰還オイルチャンバ２４を有している。ピストン２１は、圧力蓄積チャンバ２２とポンプチャンバ２３との間において帰還オイルチャンバ２４内に摺動自在に取り付けられている。さらに具体的には、圧力蓄積チャンバ２２は、ピストン２１のピストンヘッド２１ａによって帰還オイルチャンバ２４から離間させられており、帰還オイルチャンバ２４は、ピストンロッド２１ｂによってポンプチャンバ２３から離間させられている。「離間」の目的を達成するために使用される技術は、ピストンヘッド、ピストンロッドまたはチャンバの内面のオイルリングにスリーブを付けて漏出を防ぐ技術を含む。さらに、電磁切替バルブ１０は、第２のオイル供給ポート１０ｂを有し、この第２のオイル供給ポート１０ｂは、電磁切替バルブ１０が第１のオイル供給ポート１０ａ及び第２のオイル供給ポート１０ｂの何れか１つからのオイルの供給を調節することを可能にする。換言すれば、第１のオイル供給ポート１０ａが開かれてオイルが供給される際、第２のオイル供給ポート１０ｂは、圧力解放端として用いられ得、この逆もまた然りである。第３のオイル経路１３は、帰還オイルチャンバ２４、電磁切替バルブ１０の第２のオイル供給ポート１０ｂ、第１の油圧調整ワンウェイバルブ３０及び第２の油圧調整ワンウェイバルブ４０に接続され得る。第３のオイル経路１３は、実質的に４つの開口を有するオイルチューブである、すなわち単一のオイルチューブが並列な３つの他のオイルチューブに接続している。この構成によって、当該４つの開口が帰還オイルチャンバ２４、電磁切替バルブ１０の第２のオイル供給ポート１０ｂ、第１の油圧調整ワンウェイバルブ３０及び第２の油圧調整ワンウェイバルブ４０に各々接続され得る。従って、電磁切替バルブ１０は、以下のような制御をするために用いられ得る。

第１のオイル経路１１及び第２のオイル経路１２がオイルを供給することで、金型機能部品５０が駆動されて移動させられる際、電磁切替バルブ１０は第２のオイル供給ポート１０ｂを制御してオイルを供給し、第１のオイル供給ポート１０ａを圧力解放端とする。このため、第１のオイル経路１１に直列に接続されている第１の油圧調整ワンウェイバルブ３０、第２の油圧調整ワンウェイバルブ４０及びピストン２１は、圧力を解放可能であり、第３のオイル経路１３は、オイルを供給することで、帰還オイルチャンバ２４内でピストン２１を元の位置に戻すことが可能である。その一方で、金型機能部品５０の小型オイルシリンダ５１及び可動コア５２は、もはや高圧のオイルによって押圧されず、小型オイルシリンダ５１及び可動コア５２に設けられているばねは、小型オイルシリンダ５１及び可動コア５２を元の位置に押し戻すことが可能となる。このことによって、上述の処理が繰り返されることが可能である。

上述の詳細な説明によれば、本発明の好ましい実施形態による二段階圧力増幅手段は、断続的な圧力増幅によって非常に限定された量の圧力増幅オイルが供給され得るという問題を解決することが可能なだけではなく、様々な金型機能部品に対する超高圧要件を満たすことが可能である。

本発明は、上述の好ましい実施形態に関して説明されているが、本発明は上述の好ましい実施形態の細部に限定されるものではないことが理解されるだろう。様々な均等な変更例及び変形例が本発明の教示から当業者によってさらに想到され得る。従って、このような変更例及び均等な変形例の全ては、添付の特許請求の範囲内に定義されている発明の範囲内に包含される。

Claims (5)

1. 金型機能部品のための二段階油圧増幅デバイスであって、
   オイルを収容する圧力蓄積チャンバ及びポンプチャンバと、前記圧力蓄積チャンバと前記ポンプチャンバとの間に設けられたピストンと、を含むスーパーチャージャーを含み、前記ピストンを推進する前記圧力蓄積チャンバの押圧領域は前記ピストンを推進する前記ポンプチャンバの押圧領域よりも大きく、前記圧力蓄積チャンバへのオイル供給は、電磁切替バルブによって調節され、前記ポンプチャンバに超高圧オイルチューブによってオイルが供給されることで、少なくとも一組の金型機能部品が駆動されて移動させられ、
   前記金型機能部品のための前記二段階油圧増幅デバイスは、第１の油圧調整ワンウェイバルブが前記電磁切替バルブと前記ポンプチャンバとの間に第１のオイル経路を介して直列に接続され、第２の油圧調整ワンウェイバルブが電磁切替バルブと圧力蓄積チャンバとの間に第２のオイル経路を介して直列に接続され、前記電磁切替バルブは、前記第１の油圧調整ワンウェイバルブ及び前記第２の油圧調整ワンウェイバルブ、それぞれ前記第１のオイル経路及び前記第２のオイル経路を介して同時にオイルを供給し、前記第２の油圧調整ワンウェイバルブの開口に対する圧力は、前記第１の油圧調整ワンウェイバルブの開口に対する圧力よりも大きいことを特徴とする二段階油圧増幅デバイス。
2. 請求項１に記載の二段階油圧増幅デバイスであって、前記電磁切替バルブが前記第１の油圧調整ワンウェイバルブ及び前記第２の油圧調整ワンウェイバルブに同時にオイルを供給する場合に、前記第１の油圧調整ワンウェイバルブは開くように駆動されて前記ポンプチャンバにオイルを蓄積させ、前記第１のオイル経路がオイルによって完全に充填された後に背圧が生成され、それによって第１段階の低圧のオイルの供給が完遂されることを特徴とする二段階油圧増幅デバイス。
3. 請求項２に記載の二段階油圧増幅デバイスであって、前記第１段階の低圧のオイルの供給が完遂された直後に、前記背圧が前記第２のオイル経路内に生成され、それによって前記第２の油圧調整ワンウェイバルブが駆動されて開状態に維持されて前記圧力蓄積チャンバ内に前記オイルが蓄積されて前記圧力蓄積チャンバ内の油圧が上昇させられることを特徴とする二段階油圧増幅デバイス。
4. 請求項３に記載の二段階油圧増幅デバイスであって、前記圧力蓄積チャンバ内の前記油圧は前記ピストンを駆動して前記ポンプチャンバ内の前記第１段階の低圧のオイルを押圧し、前記第１の油圧調整ワンウェイバルブは、前記第１段階の低圧のオイルが逆流することを防ぎ、それによって第二段階の高圧のオイルが生成されることを特徴とする二段階油圧増幅デバイス。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の二段階油圧増幅デバイスであって、前記スーパーチャージャーは、帰還オイルチャンバをさらに有し、前記ピストンは前記圧力蓄積チャンバと前記ポンプチャンバとの間において前記帰還オイルチャンバ内に摺動可能に設けられ、第３のオイル経路は、前記帰還オイルチャンバ、前記電磁切替バルブ、前記第１の油圧調整ワンウェイバルブ及び前記第２の油圧調整ワンウェイバルブを接続しており、前記電磁切替バルブは、前記第３のオイル経路のオイル供給を調節して前記第１の油圧調整ワンウェイバルブ及び前記第２の油圧調整ワンウェイバルブを駆動してこれらを開き、前記圧力蓄積チャンバと前記ポンプチャンバの圧力を低下させ、前記第３のオイル経路は、オイルを供給して前記ピストンを前記帰還オイルチャンバ内において元の位置に戻すことを特徴とする二段階油圧増幅デバイス。
   
   
   

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