JP2020131663A - 型締装置 - Google Patents

Abstract

【課題】任意の位置で型締手段を位置決めすることができる型締装置を提供する。【解決手段】固定盤１３、可動盤１８、型締手段１５及び型開閉手段１６からなる型締装置１０において、型締手段１５は、筒状の拘束機構３０を備えている。この拘束機構３０は、磁石機構を内蔵している。この拘束機構３０は通電により、非拘束状態と拘束とに切り換わる。非拘束状態では、タイバー１９に対して、型締手段１５はタイバー１９に沿って移動可能となる。拘束状態では、タイバー１９に対して、型締手段１５は移動不能となる。【効果】磁石機構により、タイバーの任意の位置に、型締手段は位置決めされる。【選択図】図１

Description

本発明は、金型を型締めする型締装置に関する。

金型のキャビティへ溶融樹脂を射出し、凝固させて樹脂成形品を得ることが盛んに行われている。金型は、固定型と可動型とからなり、型締装置で型締めされる。

型締装置として、ハーフナットを備えたものが知られている（例えば、特許文献１（図１）参照）。

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図７は従来の型締装置の基本構成を説明する図であり、ベース１０１に、固定盤１０２が固定され、可動盤１０３及び型締手段１０４がタイバー１０５の軸方向に移動可能に載せられている。
固定盤１０２と可動盤１０３とが型開閉手段１０６で連結され、可動盤１０３と型締手段１０４とが連結手段１０７で連結されている。

タイバー１０５には、必要な箇所に複数の周溝１０８が一定のピッチで設けられている。
型締手段１０４には、周溝１０８に噛み合う歯を有するハーフナット１０９が、上下移動可能に取付けられている。ハーフナット１０９は、上下２個で１セットとなり、互いに接近する（閉じる）ことで周溝１０８に噛み合い、互いに離れる（開く）ことで噛み合いが解除される。

図では、固定盤１０２に取付けた固定型１１１と、可動盤１０３に取付けた可動型１１２とが離れており、型開き状態にある。
ハーフナット１０９を開き、型開閉手段１０６を縮動すると、固定型１１１に可動型１１２が当たる。

タイバー１０５の周溝１０８とハーフナット１０９の歯とがずれている場合には、連結手段１０７により、周溝１０８にハーフナット１０９の歯が合致するまで、可動盤１０３を基準にして型締手段１０４を僅かに移動する。
合致したら、ハーフナット１０９を閉じる。次に、ピストン１１３により、型締めを実施する。

この型締めのときに、ハーフナット１０９には、大きな力が加わる。この力に耐えるように、周溝１０８は、ある程度の大きさのピッチで設ける。ピッチが小さ過ぎる、隣り合う周溝１０８、１０８間の肉が薄くなり、軸力に対する強度が不足するからである。
ピッチを大きくすると、強度が確保できる。反面、型締手段１０４の細かい位置決めはできなくなる。

型締装置の高性能化が求められる中、任意の位置で型締手段を位置決めすることが望まれる。

特開２０１８−００１４７３号公報

本発明は、任意の位置で型締手段を位置決めすることが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、ベースに固定され固定型を支える固定盤と、前記ベースに移動可能に載せられ可動型を支える可動盤と、この可動盤の外側に配置されると共に前記ベースに移動可能に載せられ前記可動型を前記固定型へ型締めする型締手段と、少なくとも前記可動盤を貫通して延びるタイバーと、前記固定盤に対して前記可動盤又は前記型締手段を前記タイバーに沿って移動する型開閉手段とを有する型締装置であって、
この型締装置は、前記タイバーに前記型締手段又は前記固定盤を拘束状態にする拘束機構を備え、
この拘束機構は、前記タイバーに対して前記型締手段又は前記固定盤を拘束状態にすることと非拘束状態にすることとを切り換える磁石機構を備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の型締装置であって、
前記拘束機構は、前記タイバーとの間に所定の距離を保って配置されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の型締装置であって、
前記磁石機構は、複数の永久磁石と、一部の永久磁石の極性を制御する電磁コイルとを備えていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の型締装置であって、
前記拘束機構は、前記タイバーを囲いつつ、前記型締手段から前記可動盤を貫通して延び、先端が前記可動盤から前記固定盤側へ突き出ている筒部を備えていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の型締装置であって、
前記拘束機構は、前記タイバーを囲いつつ、前記固定盤を貫通して延び、先端が前記固定盤から射出装置側へ突き出ている筒部を備えていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、磁石機構でタイバーに対して型締手段を拘束状態にするため、タイバーに対して型締手段を、任意の位置で拘束させることができる。
すなわち、本発明によれば、任意の位置で型締手段を位置決めすることができる型締装置が提供される。

請求項２に係る発明では、拘束機構は、タイバーとの間に所定の距離を保って配置されている。拘束機構は、タイバーと接触しないため、拘束機構及びタイバーの相互に、擦り傷や摩耗の発生がない。

請求項３に係る発明では、磁石機構は、複数の永久磁石と、一部の永久磁石の極性を制御する電磁コイルとを備えている。電磁コイルに極く短時間通電することで、拘束状態又は非拘束状態になるように、永久磁石の極性を切り換える。極く短時間は１秒未満である。その他の時間は通電する必要がないため、電気エネルギーの消費を小さくすることができ、電気代を大きく低減することができる。

請求項４に係る発明では、拘束機構は、型締手段から可動盤を貫通して延び、先端が可動盤から固定盤側へ突き出ている筒部を備えている。筒部が十分に長くなり、永久磁石を配置する面積が大きくなるため、拘束に必要な吸磁力を容易に確保することができる。または、永久磁石を配置する面積が大きくなるため、磁束密度の小さな磁石が採用可能となる。磁束密度が小さな磁石は、安価であり入手容易である。

請求項５に係る発明では、拘束機構は、固定盤を貫通して延び、先端が固定盤から射出装置側へ突き出ている筒部を備えている。筒部が十分に長くなり、永久磁石を配置する面積が大きくなるため、拘束に必要な吸磁力を容易に確保することができる。または、永久磁石を配置する面積が大きくなるため、磁束密度の小さな磁石が採用可能となる。磁束密度が小さな磁石は、安価であり入手容易である。

本発明に係る型締装置の側面図である。 拘束機構の断面図である。 図２の３部拡大図である。 （ａ）は非拘束状態を説明する作用図であり、（ｂ）は拘束状態を説明する作用図である。 筒部−タイバーの距離と拘束力の相関を示すグラフである。 本発明の変更例に係る型締装置の側面図である。 従来の型締装置の側面図である。

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。

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手段１５と、この型締手段１５と共に可動盤１８を移動する型開閉手段１６と、固定盤１３と型締手段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及び型締手段１５を貫通するタイバー１９、１９と、タイバー１９を囲うようにして型締手段１５に取付けられた拘束機構３０とを備えている横型型締装置である。

型締手段１５は、油圧シリンダ、電動シリンダ、トグル機構の何れでもよい。型開閉手段１６は、油圧シリンダ、電動シリンダの何れでもよい。
また、型開閉手段１６は、固定盤１３と型締手段１５とに掛け渡してもよい。
さらにまた、型開閉手段１６は、ベース１１と可動盤１８（又は型締手段１５）とに掛け渡してもよい。

例えば、ベース１１に敷設したレール２１にスライダー２２を載せ、スライダー２２に可動盤１８を載せる。レール２１とスライダー２２とに鋼球等のころを介在させることで、軽い力でベース１１に対して可動盤１８を水平に移動させることができる。
また、例えば、型締手段１５は、ベース１１の上面に貼った摺り板２３に直接載せて、ベース１１に対して 型締手段１５を水平に移動させるようにしてもよい。
可動盤１８を摺り板２３に載せることや、型締手段１５をスライダー２２を介してレール２１に載せることは差し支えない。

拘束機構３０は、タイバー１９に沿った軸方向の長さ（内周面の面積）を確保するために、型締手段１５及び可動盤１８を貫通して、先端が固定盤１３側へ突出するようにすることが望まれる。
拘束機構３０は、例えば、一端に設けたフランジ３１と、このフランジ３１を型締手段３２に固定する複数本のボルト３２と、フランジ３１からタイバー１９に沿って延びる筒部３３とからなる。

なお、筒部３３の外周に雄ねじ部を設け、型締手段１５に雌ねじ部を設け、型締手段１５に筒部３３をねじ結合してもよい。ねじ結合であれば、フランジ３１とボルト３２を省くことができる。

図２に示すように、フランジ３１から延びる筒部３３は十分に長い。
図３に示すように、筒部３３は、例えば、鋼製の外筒３４と、鋼製の内筒３５と、これら外筒３４と内筒３５の間に配置される磁石機構３６とからなる。
この磁石機構３６は、例えば、外筒３４と内筒３５の間に配置される複数の第１の永久磁石３７と、この第１の永久磁石３７を囲う電磁コイル３８と、隣り合う電磁コイル３８、３８の間に且つ内筒３５に取付けられた第２の永久磁石３９とからなる。電磁コイル３８は、電磁石に相当する。

第１の永久磁石３７は、アルニコ磁石が好適である。電磁コイル３８に通電すると不可避的に第１の永久磁石３７の温度が上がる。アルニコ磁石は、キュリー点温度が８６０℃であるため、温度上昇に耐えると共に、磁化反転（磁化の向きを変えること。）に好適である。

第２の永久磁石３９は、電磁コイル３８の影響を受けないため、キュリー点温度が３００℃のネオジム（ネオジウム）磁石が採用できる。ネオジム磁石の磁気エネルギー密度は３００ｋＪ／ｍ^３であり、アルニコ磁石の磁気エネルギー密度４０ｋＪ／ｍ^３の７．５倍の磁気特性を有するため、第２の永久磁石３９に好適である。

ただし、ネオジム磁石は錆びやすいため、遮水膜４１で外気と隔離する。
また、第２の永久磁石３９においては、ある第２の永久磁石３９のＮ極と隣りの第２の永久磁石３９のＮ極が向かい合い、ある第２の永久磁石３９のＳ極と隣りの第２の永久磁石３９のＳ極が向かい合うように配置する。

以上の構成からなる拘束機構３０の作用を、次に説明する。
図４（ａ）、（ｂ）において、図左から右へ、第２の永久磁石３９は、第２の永久磁石３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃと呼ぶ（Ａ、Ｂ、Ｃは位置を区別するための添え字である）。
隣り合う第２の永久磁石３９Ａ、３９Ｂの間に位置する第１の永久磁石３７を第１の永久磁石３７Ｘ、隣り合う第２の永久磁石３９Ａ、３９Ｂの間に位置する第１の永久磁石３７を第１の永久磁石３７Ｙと呼ぶ。

図４（ａ）に示すよう、第１の永久磁石３７Ｘの上面がＮ極、下面がＳ極となり、隣の第１の永久磁石３７Ｙの上面がＳ、下面がＮとなるようにする。
磁力線はＮ極からＳ極に向かうため、第１の永久磁石３７Ｘの上面のＮ極から出た磁力線は矢印（１）のように、最も近い第２の永久磁石３９ＢのＳ極に向かう。
第２の永久磁石３９ＢのＮ極から出た磁力線は矢印（２）のように、最も近い第１の永久磁石３７ＹのＳ極に向かう。
第１の永久磁石３７ＹのＮ極から出た磁力線は矢印（３）のように、最も近い第１の永久磁石３７ＸのＳ極に向かう。

結果、中央の第２の永久磁石３９Ｂにおいては、図時計回りの磁力線４２が形成される。
隣の第２の永久磁石３９Ａ、３９Ｃにおいては、図反時計回りの磁力線４２が形成される。
何れの磁力線４２も、タイバー１９には関与していないため、タイバー１９に対して、筒部３３は、図面左又は右へ移動可能となる。この状態は、非拘束状態に相当する。

タイバー１９に対して、筒部３３を拘束状態にするには、電磁コイル３８に通電して第１の永久磁石３７Ｘの上面がＳ極、下面がＮ極となるように磁化反転する。同様に、隣の第１の永久磁石３７Ｙの上面がＮ極、下面がＳ極となるように磁化反転する。

図４（ｂ）に示すように、第１の永久磁石３７Ｘ、３７Ｙが磁化反転された。なお、この磁化反転のための通電は、１秒未満で十分である。
中央の第２の永久磁石３９ＢのＮ極から出た磁力線４２は、矢印（４）のように、直近のタイバー１９を経由して自己のＳ極に至る。
また、右側の第１の永久磁石３７ＹのＮ極から出た磁力線４２は、矢印（５）のように、タイバー１９を経由して、左側の第１の永久磁石３７ＸのＳ極に至る。
なお、鋼製の内筒３５が、（Ｎ）極や（Ｓ）極となるため、鋼製の内筒３５が、磁力線４２の形成及び強化に寄与している。

左右の第２の永久磁石３９Ａ、３９Ｃに関する磁力線４２は向きが逆であるが、タイバー１９を経由することに変わりはない。
これらの磁力線４２により、タイバー１９に対して、筒部３３は拘束状態になる。拘束状態では、筒部３３は図左右へ移動しない。

電磁コイル３８に逆向きの通電をして、磁化反転を再度実施すると、図４（ａ）に戻る。

ところで、図４（ｂ）における拘束力は、筒部３３とタイバー１９との距離Ｄによって変化する。この変化を検討する。
本発明者らが確かめたところ、図５に示すように、筒部３３とタイバー１９との距離Ｄを横軸に取ったとき、拘束力は右下がりの緩い曲線で得られた。
距離Ｄが０ｍｍの場合の拘束力を１００％とした場合、距離Ｄが１ｍｍでの拘束力は８３％で、距離Ｄが２ｍｍでの拘束力は６４％で、距離Ｄが３ｍｍでの拘束力は５０％であった。

よって、距離Ｄが数ｍｍであれば、十分な拘束力が確保できる。この数ｍｍを所定の距離という。
距離Ｄを数ｍｍにすることで、筒部３３とタイバー１９との機械的接触が回避され、筒部３３の摩耗及びタイバー１９の摩耗を回避できる。

以上のような拘束機構３０を備えた型締装置１０の作用を次に説明する。
図１では、固定型１２から可動型１７が離れている。型締めするには、拘束機構３０を非拘束状態にし、型開閉手段１６を縮動する。すると、可動盤１８及び型締手段１５は、固定盤１３に接近する。この接近により、固定型１２に可動型１７が当たる。
次に、拘束機構３０を拘束状態にする。そして、型締手段１５を伸動して、固定型１２へ可動型１７を高圧型締めする。

射出装置４４のノズル４５を固定型１２に当て、射出装置４４から溶融樹脂を固定型１２及び可動型１７へ射出する。樹脂材料が固まったら、拘束機構３０を拘束状態から非拘束状態に換え、型開きに備える。

次に、電気エネルギーの消費量を検討する。
図４（ｂ）に示す拘束状態が、例えば６０秒間続けられるとする。電磁コイル３８には、１秒間通電し、５９秒間は通電しないため、通電率は１÷６０＝０．０１７の計算により、通電時間は、全体の１．７％に止まる。図４（ａ）においても同様である。
したがって、本実施例では、電気エネルギーの消費はごく僅かである。

ただし、第１の永久磁石３７と第２の永久磁石３９と電磁コイル３８からなる磁石機構３６は、単なる電磁石に変更することは差し支えない。
電磁石であれば、高価な永久磁石３７、３９が不要であるために、磁石機構３６は安価となる。しかし、電磁石では、拘束中は連続して通電するため、電気エネルギーの消費は格段に大きくなる。
よって、電気エネルギーの消費の点では、電磁石よりは、永久磁石が勝る。

次に、本発明に係る変更例を、図６に基づいて説明する。
図６に示すように、拘束機構３０は、固定盤１３側に設けてもよい。その他の構成は図１と同じであるから、図１の符号を流用し、構造の詳細な説明は省略する。
拘束機構３０は、固定盤１３から筒部３３の先端を射出装置４４側に突出させることで、筒部３３の十分な長さを確保することができる。

なお、図６とは異なり、筒部３３の先端が固定盤１３から可動盤１８側へ延びるようにしてもよい。ただし、固定型１２の脱着作業を考えると、筒部３３の先端を射出装置４４側に突出させる方が、作業スペースを増大することができ、より好ましい。

また、実施例では横型型締装置で説明したが、本発明は、竪型型締装置に適用することは差し支えない。

本発明は、従来ハーフナットを使用していた型締装置の代替技術に適用できる。

１０…型締装置、１１…ベース、１２…固定型、１３…固定盤、１５…型締手段、１６…型開閉手段、１７…可動型、１８…可動盤、１９…タイバー、３０…拘束機構、３３…筒部、３４…外筒、３５…内筒、３６…磁石機構、３７…第１の永久磁石、３８…電磁コイル、３９…第２の永久磁石、４２…磁力線、４４…射出装置、Ｄ…所定の距離。

Claims (5)

1. ベースに固定され固定型を支える固定盤と、前記ベースに移動可能に載せられ可動型を支える可動盤と、この可動盤の外側に配置されると共に前記ベースに移動可能に載せられ前記可動型を前記固定型へ型締めする型締手段と、少なくとも前記可動盤を貫通して延びるタイバーと、前記固定盤に対して前記可動盤又は前記型締手段を前記タイバーに沿って移動する型開閉手段とを有する型締装置であって、
   この型締装置は、前記タイバーに前記型締手段又は前記固定盤を拘束状態にする拘束機構を備え、
   この拘束機構は、前記タイバーに対して前記型締手段又は前記固定盤を拘束状態にすることと非拘束状態にすることとを切り換える磁石機構を備えていることを特徴とする型締装置。
2. 請求項１記載の型締装置であって、
   前記拘束機構は、前記タイバーとの間に所定の距離を保って配置されていることを特徴とする型締装置。
3. 請求項１又は請求項２記載の型締装置であって、
   前記磁石機構は、複数の永久磁石と、一部の永久磁石の極性を制御する電磁コイルとを備えていることを特徴とする型締装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の型締装置であって、
   前記拘束機構は、前記タイバーを囲いつつ、前記型締手段から前記可動盤を貫通して延び、先端が前記可動盤から前記固定盤側へ突き出ている筒部を備えていることを特徴とする型締装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項記載の型締装置であって、
   前記拘束機構は、前記タイバーを囲いつつ、前記固定盤を貫通して延び、先端が前記固定盤から射出装置側へ突き出ている筒部を備えていることを特徴とする型締装置。

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