JP2018052058A - 射出成形回転金型 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、特許文献2では、固定盤に取り付けられる共通金型と、冷却手段が配置され、型締めにより前記共通金型と組み合わされて金型キャビティを形成させる少なくとも2つの金型分割面を有する回転金型部と、可動盤に取り付けられ、前記回転金型部の金型分割面と対向する面に加熱手段が配置され、型締めにより前記回転金型部と組み合わされて密閉空間を形成させるダミープレートとから構成され、型締め時に、共通金型及び回転金型部間に射出成形を行う金型キャビティと、回転金型部及びダミープレート間に、加熱手段により金型(金型キャビティ面)を加熱する密閉空間を同時に形成させることができる。
これにより、金型の構成を複雑にすることなく、金型の加熱と冷却とを重複させることができる。故に、特許文献2は、加熱及び冷却の各工程やそれぞれの工程切り替え時間の短縮を行うより、成形サイクルをより短縮することができる技術を開示している。
ここでは射出成形を行うキャビティと、キャビティ面を加熱する加熱時間とを同時とし、金型の加熱と冷却とを重複させている。このように金型の加熱と冷却とを重複させても、成形サイクルを短縮することができるものの、熱エネルギ的には損失が発生し、効率を良くすることができない。
一方、原理的には射出成形機においては、型締め、射出、冷却、脱型工程の全工程を順次経なければ成形できないから、例えば、射出と冷却のように熱エネルギからすれば逆動作が必要となり、キャビティに熔融樹脂が射出され、直後に冷却に転じることになり、熱エネルギの無駄使いがある。また、型締め、射出、冷却、脱型工程はバッジシステムで行うことが必要であり、何れかを重複処理して処理時間を短くするということは、特許文献2では限られていた。
上記第1射出成形部は、型締めされた前記コアと前記キャビティ間で形成された空洞に樹脂を充填するもので、前記キャビティ側から射出成形機(例えば、2個のバルブゲート及び分岐するホットランナー等)によって樹脂を射出するものである。
また、上記冷却部は、前記第1射出成形部と前記第2射出成形部の相互間、前記第2射出成形部と前記取出部の相互間に1個乃至3個の範囲で配設し、前記金型温度及び前記樹脂温度を降下させるもので、必要に応じて前記冷却部は1個乃至4個からなる。
そして、上記第2射出成形部は、前記第1射出成形部によって樹脂を充填した状態で形成される新たな空洞に対し、再度、前記空洞に樹脂を充填するものである。
更に、上記取出部は、前記冷却部で冷却した前記樹脂成形品を離型し、前記樹脂成形品を取出す。
ここで、前記取出部からは、前記樹脂成形品を落下させて取出すことができ、また、ロボットのハンドでも取出すことができる。特に、前記取出部は回動しないで、最下位地の前記コアと前記キャビティから決定しているので、取出機構としても簡易なものが使用できる。
ここで、上記ラチェット機構は特定回転方向に歩進させることにより、第1射出成形部、第2射出成形部、取出部の順序で回転し、前記コアと前記キャビティが逆転することがない。
ここで、上記サーボモータの回転によって噛み合うコアは、特定回転方向に歩進させることにより、第1射出成形部、第2射出成形部、取出部の順序で特定方向に回転し、逆転することがない。特に、前記第1射出成形部と前記第2射出成形部の相互間、前記第2射出成形部と前記取出部の相互間を、1個乃至3個の範囲で変更した場合、回転角度を電気的に任意に設定できる。
ここで、前記第1射出成形部を1個所または2個所、第2射出成形部を1個所または2個所、冷却部を3個所または4個所としたのは、少なくとも2色以上の樹脂成形品を得る工程であり、その樹脂成形品の厚み(体積)により、2個所以上の樹脂冷却が必要であることを前提とする。
特に、本発明を実施する場合、例えば、前記コアと前記キャビティの対向する金型を2個以上配設し、その複数配設した金型の間で個々に前記第1射出成形部、第1冷却部(冷却部)、第2射出成形部、第2冷却部(冷却部)、取出部の各工程の処理時間を1回転で同一化(各工程の開始から終了時間は同一)し、樹脂成形品に製品化するものであるから、リアルタイム処理による高速処理が可能となる。
また、第1射出成形部、第1冷却部(冷却部)、第2射出成形部、第2冷却部(冷却部)、取出部の各工程は、前記コアと前記キャビティのキャビティ面相互が最小に設定できるから小型化が可能である。そして、高速成形が可能になる。更に、多色印刷、加えて、多色成形が可能である。
更に、前記第1射出成形部に樹脂を充填した状態で形成される新たな空洞に対し、再度、前記新たな空洞に第2射出成形部をタンポ印刷等の樹脂とすれば、印刷樹脂を充填することができ、タンポ印刷の後工程を含めることができる。
加えて、金型内で第1射出成形部、第1冷却部(冷却部)、第2射出成形部、第2冷却部(冷却部)、取出部の各工程サイクル毎に移動し、同時に第1射出成形部、第1冷却部(冷却部)、第2射出成形部、第2冷却部(冷却部)、取出部の工程を行うものであるから、金型全体の構成がコンパクトになる。
特に、サーボモータの回転によって特定角度の回転が可能となるから、前記第1射出成形部、第2射出成形部、冷却部(第1冷却部、第2冷却部)及び取出部のコアの数及び前記キャビティの数が変化しても、それに電気的設計対応ができるから、簡単に設計変更できる。
本発明においては、ローラユニットがタイミングロッドの移動路を転動する場合に、所定の角度の捻りを与えるものであるから、移動路を変更したタイミングロッドを用意するだけで、中心線を同心円とする半径の軌跡を描き、前記中心線からの距離を均一として樹脂成形品を成形するコアに対応させることができる。
まず、図1乃至図5に示すように、本実施の形態の射出成形回転金型のタイミングロッド11は、両端をボールベアリング12で保持したシリンダ13に挿通配設され、シリンダ13の周囲はラチェット歯車14、そのラチェット歯車14の周囲で歯止め刃15が噛み合っており、タイミングロッド11はその周方向に回動自在になっている。また、シリンダ13もその周方向に回動自在になっている。タイミングロッド11とシリンダ13は一体となって回転する。即ち、ボールベアリング12及びボールベアリング17は、枠体68に取付けられている。
タイミングロッド11は図2の左右方向に移動するもので、特に、右端を4方から拘束する2個または4個のローラユニット16によって、その長さ方向のみ回動自在になっている。
これに対して、キャビティ60−1,60−2,60−3,60−4,60−5,60−6(以下、特定のキャビティを指さないときには、単に『キャビティ60』という)は、型開き及び型締め毎に左右方向に往復道を行い、その間にラチェット機構10が60度の移動を行うものであるが、各キャビティ60の回動は無関係である。しかし、コア40−1,40−2,40−3,40−4,40−5,40−6には、固定部材61に形成したキャビティ60−1,60−2,60−3,60−4,60−5,60−6が対応して、同一位置で射出または冷却される。
なお、本実施の形態ではキャビティ60は一体に構成されているが、本発明の理解が容易であることから、キャビティ60−1,60−2,60−3,60−4,60−5,60−6と分離されているかの如く説明する。基本的には、一体であっても、分離されていてもよいし、また、リボルバー金型等に限定されるものでもない。
また、接続固定材22は固定材21に接続されており、金型枠23までが一体に固定されており、樹脂成形品Xを突き出すレバーを操作する突き出し操作部65及び端部保持部66を有している。
このタイミングロッド11の1回の左右方向の往復道に伴って、ラチェット歯車14と歯止め刃15が噛み合うことなく、タイミングロッド11が60度回動する。これによりラチェット歯車14と歯止め刃15の噛み合い角度の変位が60度となる。
なお、ラチェット機構10は、単一のラチェット歯車14と支軸15aに取付けられた複数の歯止め刃15の噛み合い、平歯車状の歯車19で構成されている。
本実施の形態では、コア40−1,40−2,40−3,40−4,40−5,40−6は、60度間隔の角度位置に設定しているが、発明者らの実験によれば、金型全体の大きさ、半径Rをコンパクトにするには、360を整数で割れる数の個数で、45〜60度間隔に配置するのが好ましいことが分かった。
各キャビティ60は各コア40から樹脂成形品Xの長さ以上に離れ、その状態で各キャビティ60が隣接する各特定のコア40に型締めされる。このとき、コア40−1の周囲とキャビティ60−1の内側の間には、空洞71が形成され、公知のバルブゲート80によって樹脂が当該空洞71に射出される。
そして、冷却部を構成する第1冷却部52と第2冷却部53は、図3に示すコア40の中心軸(L2−L2)で隔壁48によって熱媒体を折り返し流し、中心軸(L2−L2)の両側で冷却が行われる。第2射出成形部54では、コア40−4の周囲とキャビティ60−4の内側の空洞72(例えば、キャビティ60−4を大きくた空洞72)に公知のバルブゲート80を介して樹脂が充填される。更に、コア40−4の周囲とキャビティ60−4の空洞72に充填された樹脂が冷却される。第3冷却部55では、キャビティ60−4と空洞72に充填した樹脂とが冷却される。
なお、各コア40の操作杆67の端部及びリターンスプリング77の端部は、各コア40の案内部材78まで導かれているが、図示には各コア40の構造を簡略化している。
但し、キャビティ60−1,60−2,60−3,60−4,60−5,60−6相互間の形状は、必ずしも一定ではない。例えば、キャビティ60−1,60−2,60−3,60−4,60−5,60−6は、キャビティ60−1側がキャビティ60−6側よりもスリムであればよく、前に形成した樹脂が型締したときに各キャビティ60の内側に入るものであればよい。
しかし、ローラユニット16が移動路20を右移動しながら回動すると、ラチェット歯車14と歯止め刃15とが噛み合っているから、タイミングロッド11のみの回動となる。よって、ラチェット歯車14は歯止め刃15によって噛み合うことなく60度回転するが、ローラユニット16が移動路20を右移動しながら戻るときには、ラチェット歯車14は歯止め刃15と噛み合い、相対移動は不可能であるから、ラチェット歯車14は歯止め刃15と噛み合った状態でシリンダ13とタイミングロッド11との間が回動する。
平歯車状の歯車19の回転は、回動金型30の歯車31と噛み合い、回動金型30の回転となる。即ち、平歯車状の歯車19の回転は、ラチェット機構10の歯止め刃15の回動方向となり、ラチェット歯車14は歯止め刃15の鋸歯状角度によって回転方向が決定されている。
まず、第1射出成形部51は、型締めされたコア40−1とキャビティ60−1間で形成された空洞71にバルブゲート80で樹脂を充填する射出成形を行う部位である。第1射出成形部51及び第2射出成形部54においては、第1冷却部52及び第2冷却部53、第3冷却部55、取出部56と同様、常に熱媒体通路W1,W2で熱媒体を流し、冷却している。熱媒体の通路は各コア40の内部の隔壁48によって熱媒体を折り返し流す構造が同一となっている。
また、第1冷却部52及び第2冷却部53は、前記第1射出成形部51の空洞71に樹脂を充填した状態でできる空洞72に充填した樹脂を充填して冷却する。具体的には、熱媒体を熱媒体通路W1,W2に供給し、金型温度及び樹脂温度を降下させるもので、使用する樹脂の量によって1段、2段、3段と第1冷却部52及び第2冷却部53と同じものを1個または複数使用することもできる。
更に、第3冷却部55は、第2射出成形部54で充填した樹脂を冷却するもので、熱媒体を熱媒体通路W1,W2を介して固定部材61、各キャビティ60に供給し、金型温度及び樹脂温度を降下させるものである。熱媒体通路W1,W2で熱媒体を供給するのは、固定部材61及び各キャビティ60、または各キャビティ60のみとすることができ、金型温度及び樹脂温度を降下させるものである。
取出部56には、樹脂成形品Xが落下するように、キャビティ60−6が配設されている固定部材61に落下路35が形成されている。
なお、リターンスプリング77によって、操作杆67によって樹脂成形品Xのパーティングライン75を押したとき、外力を解くと、元の位置に戻るようにスプリングとピストン及びシリンダで形成されたものである。
これにより、第1冷却部52から第1冷却部53、第2射出成形部54、第3冷却部55を通り、更に、取出部56、第1射出成形部51を通り、出力W1OUTから排出している。この熱媒体通路W1は、各コア40の反キャビティ60側(図3参照)に配設される。
また、無油材取付板36は回動金型30と本枠体69との間をシール材37で封止し、熱媒体の漏れを防止している。勿論、単にオイルを使用しないでシールをするものも含まれる。
即ち、型開きにより各キャビティ60が各コア40との間を開き、ラチェット機構10が回動金型30を60度螺旋状に回動するように動作する。この間、型開きした各キャビティ60は各コア40の回動を許すように左方向に回避している。そして、ラチェット機構10が回動金型30を60度回動すると、型開きした各キャビティ60は各コア40を収容するように元に戻り、対応する各コア40を収容する。
しかし、本実施の形態では、第1射出成形部51及び第2射出成形部54、第1冷却部52及び第2冷却部53、第3冷却部55は同一の冷却構造を有するものであるから、各コア40及び各キャビティ60の形状は同じである。
各コア40と各キャビティ60の空洞71は、キャビティ60−1からキャビティ60−3まで、コア40−1からコア40−3までは、キャビティ60−1からキャビティ60−3、コア40−1からコア40−3に形状の変化がない。
キャビティ60−4では、空洞72の厚みが変化する。この空洞72は単純に[空洞72>空洞71]を意味するものではなく、樹脂としての成形結果から、[空洞(71+72)>空洞71]を意味する。
したがって、空洞72によって樹脂加工品Xを2色成形として形成したが、更に、その外周に空洞を設け3色成形として形成することができる。
ここでは、コア40−4が空洞72だけ大きくなり、キャビティ60−4が空洞72を加算したキャビティ60−4に変更され、熱媒体による冷却によって形状が維持される。
コア40−4に対応するキャビティ60−4は、第1射出成形部51で形成され樹脂加工品Xの空洞71に加えて空洞72が設定される。空洞(71+72)には、バルブゲート80を介して空洞72を充填されるまで射出される。第1射出成形部51で形成され樹脂加工品Xは、熱媒体による冷却によって形状が維持される。この状態で型開きし、パーティング面70で離し、タイミングロッド11が図2の左方向に移動し、ラチェット機構10が動作し、回動金型30を60度回動させ、コア40−4が同じで、キャビティ60−4がキャビティ60−5に変更される。本実施の形態では、第3冷却部55は第1冷却部52及び第2冷却部53と同一の冷却を行うものであるが、第2射出成形部54でキャビティ60−4のサイズの変更があり、第3冷却部55も第1冷却部52及び第2冷却部53のキャビティ60−2と同一ではない。
なお、本実施の形態では、1/6の確率でコア40−1,40−2,40−3,40−4,40−5,40−6と型締めされる。即ち、例えば、キャビティ60−1からみれば、コア40−1,40−2,40−3,40−4,40−5,40−6の順序で型締めされ、取出部56から樹脂加工品Xが押し出され、自由落下する。
また、本発明を実施する場合には、第1射出成形部51で射出成形する空洞71と第2射出成形部54で射出成形する空洞72では、何れが厚く形成されてもよい。
本実施の形態では、ラチェット機構10に替えて、外的制御可能なサーボモータ100としたものである。サーボモータ100はエンコーダ110と連結されていて、正確に回転角度、例えば、60度等を出力できる構造となっている。サーボモータ100の出力は、歯車120を介して歯車31と噛み合い、回動金型30の回転となる。
このサーボモータ100を使用した場合には、ローラユニット16が転動しながら60度回転する捻りを入れる移動路20を形成する機械的精度の高いタイミングロッド11を省略できるから、経済的な運用が可能である。
また、回転数出力または回動角度出力をエンコーダ110で測定しながら出力するものであり、正確な出力が出せる。また、各コア40と各キャビティ60の変更に対してもソフトウエアで対応できる。
特に、本発明を実施する場合、例えば、各コア40と各キャビティ60の対向する金型を2個以上配設し、その複数配設した金型の間で個々に第1射出成形部51、第1冷却部52(冷却部)、第2冷却部53(冷却部)、第2射出成形部54、第3冷却部55(冷却部)、取出部56の各処理時間を1回転で同一化(各工程の開始から終了時間は同一)し、樹脂成形品Xに製品化するものであるから、リアルタイム処理による高速処理が可能となる。
また、第1射出成形部51、第1冷却部52(冷却部)、第2冷却部53(冷却部)、第2射出成形部54、第3冷却部55(冷却部)、取出部56の各工程は、各コア40と各キャビティ60の各キャビティ面相互が最小に設定できるから小型化が可能である。そして、高速成形が可能になる。更に、多色印刷、加えて、多色成形が可能である。
更に、第1射出成形部51に樹脂を充填した状態で形成される新たな空洞72に対し、再度、新たな空洞72に第2射出成形部54をタンポ印刷等の樹脂とすれば、印刷樹脂を充填することができ、タンポ印刷の後工程を含めることができる。
加えて、金型内で第1射出成形部51、第1冷却部52(冷却部)、第2冷却部53(冷却部)、第2射出成形部54、第3冷却部55(冷却部)、取出部56の各工程サイクル毎に移動し、同時に第1射出成形部51、第1冷却部52(冷却部)、第2冷却部53(冷却部)、第2射出成形部54、第3冷却部55(冷却部)、取出部56の工程を行うものであるから、金型全体の構成がコンパクトになる。
特に、本発明を実施する場合、例えば、各コア40と各キャビティ60の対向する金型を2個以上配設し、その複数配設した金型の間で個々に前記第1射出成形部51、第1冷却部52、第2冷却部53、第2射出成形部54、第3冷却部55、取出部56の各工程の処理時間を同一(各工程の開始から終了時間は同一)とし、同時に処理できるようにしたので、リアルタイム処理による高速処理が可能となる。
また、第1射出成形部51、第1冷却部52、第2冷却部53、第2射出成形部54、第3冷却部55、取出部56の各工程は、各コア40と前記各キャビティ60のキャビティ面70相互が最小に設定でき、また、高速成形が可能になる。更に、多色印刷、加えて、多色成形が可能である。
加えて、金型内で第1射出成形部51、第1冷却部52、第2冷却部53、第2射出成形部54、第3冷却部55、取出部56の各工程サイクル毎に移動するから全体の構成がコンパクトになる。
よって、上記実施の形態の射出成形回転金型は、樹脂成形品Xを得る熱エネルギの無駄使いを少なくし、樹脂射出、冷却、成形が同時に処理可能で、樹脂成形品Xを得るまでの成形サイクルを短縮することができる。
上記実施の形態の射出成形回転金型における中心部材32の中心線L−Lを中心に回動自在とした各コア40は、中心部材32の中心線L−Lを水平方向に合致させ、かつ、樹脂記成形品Xを取出す取出部56を最下部とし、取出部56から樹脂成形品Xを落下させて取出すものであるから、中心線L−Lを中心に回動自在とした各コア40は水平軸に基づいて回転するから、取出部56の最下部で自由落下できるようにすれば、樹脂成形品Xを取出すのに省エネ的製造が可能である。
上記実施の形態の射出成形回転金型における中心線L−Lを中心に回動自在とした各コア40は、ラチェット機構10と噛み合う各コア40によって、特定回転方向に歩進させることにより、第1射出成形部51、第1冷却部52、第2冷却部53、第2射出成形部54、第3冷却部55、取出部56の方向に回転するものであるから、機械的回転力で特定方向に回転できる。
ここで、第1射出成形部51は、型締めされた各コア40と各キャビティ60間で形成された空洞71に樹脂を充填するものであるから、樹脂の厚み、総量によって2個所乃至4個所に分けることができる。特に、少なくとも2個所は維持されるので、2色成形や、多色成形を行うことができる。
また、計2個所の第1冷却部52、第2冷却部53等としたのは、少なくとも2色以上の樹脂成形品Xを得る工程であり、その樹脂成形品Xの厚みにより、2個所以上の冷却が必要な樹脂の容積であることを前提とすると、計2個所乃至4個所の冷却部として処理するのが好適である。
X 樹脂成形品
11 タイミングロッド
16 ローラユニット
20 移動路
32 中心部材
40 コア
51 第1射出成形部
52 第1冷却部
53 第2冷却部
54 第2射出成形部
55 第3冷却部
56 取出部
60 キャビティ
70 パーティング面
71,72 空洞
75 パーティングライン
80 バルブゲート
90 ホットランナー
100 サーボモータ
110 エンコーダ
120 歯車
Claims (6)
- 中心線を同心円とする半径の軌跡を描き、前記中心線からの距離を均一として樹脂成形品の一部を成形するコアと、
前記コアと同様に、前記中心線からの距離を均一とし、前記樹脂成形品の残部を形成する各キャビティとを具備し、
前記コアと前記各キャビティには、
前記コアと前記各キャビティ間で形成された型締めされた空洞に樹脂を充填自在な第1射出成形部と、
前記第1射出成形部に樹脂を充填した状態で形成された新たな空洞に対し、前記同一樹脂または他の樹脂を充填自在な第2射出成形部と、
前記コア及び前記各キャビティから前記樹脂成形品を離型して取出す取出部と、
前記コア及び前記各キャビティの金型温度及び前記樹脂成形品の樹脂温度を降下させる熱媒体を有し、前記第1射出成形部と前記第2射出成形部の相互間、前記第2射出成形部と前記取出部の相互間に1個乃至3個の範囲で配設した冷却部と
を具備することを特徴とする射出成形回転金型。 - 前記中心線を同心円とする半径の軌跡を描くコアは、前記中心線を水平方向に合致させ、かつ、前記樹脂成形品を取出す取出部を最下部の位置とし、前記取出部から前記樹脂成形品を落下させて取出すことを特徴とする請求項1に記載の射出成形回転金型。
- 前記中心線を同心円とする半径の軌跡を描くコアは、ラチェット機構と噛み合うことにより、特定回転方向に歩進させ、第1射出成形部、第2射出成形部、取出部の順序に回転することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の射出成形回転金型。
- 前記中心線を同心円とする半径の軌跡を描くコアは、サーボモータの回転によって特定回転方向、第1射出成形部、第2射出成形部、取出部の順序に歩進させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の射出成形回転金型。
- 前記中心線を同心円とする半径の軌跡を描くコアは、特定回転方向に歩進させることにより、前記第1射出成形部を1個所または2個所、第2射出成形部を1個所または2個所、冷却部を3個所または4個所とすることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1つに記載の射出成形回転金型。
- 更に、前記第1射出成形部、前記第2射出成形部、前記冷却部、前記取出部は、同時に型開きされる前記型開きの往復運動工程を回転運動に置換し、その回転運動をラチェット機構により特定回転方向とすることを特徴とする請求項1乃至請求項3、請求項5の何れか1つに記載の射出成形回転金型。
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