JP2022118462A - 成形装置および成形装置のバックラッシ除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置の構造を比較的簡単にするかまたは装置のコストを低減すうることの可能な成形装置を提供することを目的とする。【解決手段】成形装置１は、基台２上に設けられ固定金型３１１が取り付けられる固定盤３１２に対して可動金型３１３が取り付けられる可動盤３１４を移動させ固定金型３１１と可動金型３１３の間で成形を行うものであり、前記基台２、前記固定盤３１２、前記可動盤３１４のいずれかに連設される軸部材３１９の係合溝３２１に対して係合される第１の係合部材３２３と、前記軸部材３１９の係合溝３２１の一側の側のみに対して係合されるとともに前記第１の係合部材３２３に対して軸方向に変位される第２の係合部材３４１とを備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、基台上に設けられ固定金型が取り付けられる固定盤に対して可動金型が取り付けられる可動盤を移動させ固定金型と可動金型の間で成形を行う成形装置、および成形装置のバックラッシ除去方法に関するものである。

基台上に設けられ固定金型が取り付けられる固定盤に対して可動金型が取り付けられる可動盤を移動させ固定金型と可動金型の間で成形を行う成形装置については、係合溝に係合部材が係合されて力が伝達される部分が存在するが、前記係合溝と係合部材の間にはバックラッシが存在することから成形品の精度に影響を与えている。前記バックラッシを除去、或いは固定化して無効にするものとして特許文献１、特許文献２に記載されたものが知られている。

特許文献１は、（請求項１）にも記載されるように、タイバーのねじ若しくはリング溝と係脱する型締用半割ナットを備えた型締装置において、型締用半割ナットに対して、タイバー軸方向には拘束されて、半割ナット開閉方向に相対動作が可能なもう一対の追加半割部材を追加し、前記型締用半割ナットが閉止して、ねじ若しくはリング溝を介してタイバーに噛合った時に、前記追加半割部材も閉止して前記タイバーを把持し、噛合部のガタ（バックラッシ）を除去、或いは固定化して無効にする手段を備えている。

また特許文献２は、（請求項１）および（請求項３）にも記載されるように、メインシリンダのピストンロッドを押圧または引っ張るシリンダおよびピストンロッドを用いて係合溝とチャック部材とを係合させた際のバックラッシを除去して固定する手段を備えている。

特開２００９－１３２０９７号公報 特開平９－２４５２０号公報

しかしながら特許文献１の型締装置は、バックラッシ除去のため半割ナット開閉方向に相対動作が可能なもう一対の追加半割部材を追加する必要があるので、該当する部分の構造が複雑になるかまたは装置のコストが増大するという問題があった。また特許文献２の型締装置もメインシリンダのピストンロッドを軸方向に押圧するものであるので該当する部分の構造が複雑になるかまたは装置のコストが増大するという問題があった。

本発明は、前記の問題を解決して装置の構造を比較的簡単にするかまたは装置のコストを低減することの可能な成形装置を提供することを目的とするものである。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態に係る成形装置は、基台上に設けられ固定金型が取り付けられる固定盤に対して可動金型が取り付けられる可動盤を移動させ固定金型と可動金型の間で成形を行う成形装置において、前記固定盤または前記可動盤に連設される軸部材の係合溝に対して係合される第１の係合部材と、前記軸部材の係合部材の一側の側のみに対して係合されるとともに前記第１の係合部材に対して軸方向に変位される第２の係合部材と、を備えることを特徴とする。

本開示の成形装置によれば、装置の構造を比較的簡単にするかまたは装置のコストを低減することができる。

第１の実施形態の型締装置の側面図である。 左側半分は図１のＡの方向から可動盤を見た図であり、右側半分は図１のＢ－Ｂ線の矢視図である。 第２の係合部材を上から見た図であり、作動状態を示す説明図である。 第１の実施形態の型締装置を用いたコアバック制御の説明図である。 第２の実施形態を示す要部拡大図である。 第３の実施形態を示す図である。 第４の実施形態を示す要部拡大図である。

以下、具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜簡略化されている。また、図面が煩雑にならないように、ハッチングが省略されている部分がある。
＜射出成形装置＞
本発明の１実施形態の射出成形装置１について図１を参照して説明する。成形装置の一種である射出成形装置１は、基台２上に型締装置３と射出装置４を備えている。型締装置３は、固定金型３１１が取り付けられる固定盤３１２に対して可動金型３１３が取り付けられる可動盤３１４を移動させる２基の型開閉機構３１５と固定金型３１１と可動金型３１３の型締を行う４基の型締機構３１６の型締シリンダ３１７を備えたものである（ただし図１では手前側の型開閉機構３１５と型締シリンダ機構３１７のみ記載）。また射出装置４は加熱シリンダ４ａ内部に図示しないスクリュ等を備え、発泡成形等の成形を可能とするものである。

基台２上に固定される固定盤３１２の反金型取付面３１２ａ側の中央部には前記射出装置４のノズル４ｂを挿入するためのすり鉢部３１２ｂが設けられ、すり鉢部３１２ｂの中央には固定金型３１１に前記ノズル４ｂが接続される孔が設けられている。また固定盤３１２内部の四隅近傍には型締機構３１６の型締シリンダ３１７がそれぞれ設けられている。型締シリンダ３１７はピストン３１８の前進側のロッドが本発明の軸部材に相当するタイバ３１９を構成している。従って本発明では、固定盤３１２に軸部材のタイバ３１９が連接されている。なお第１の実施形態では型開側をタイバ３１９の前進側、型閉側をタイバ３１９の後退側と称する。型締シリンダ３１７は、ピストン３１８の前進側に型締油室を備え、ピストン３１８の後退側に型開油室を備えた復動シリンダである。また型締シリンダ３１７はバルブ、センサ、ポンプ、タンク等を備えた油圧装置３２０に接続されている。

前記各タイバ３１９の外周の先端側近傍位置には、係合溝３２１が型開閉方向の所定の長さにわたって複数同じピッチの溝が形成されている。係合溝３２１は、図４にも記載されるようにタイバ３１９の軸方向Ｌに対して直角方向の型締側当接面３２１ａと強力型開側当接面３２１ｂとその間の底面３２１ｃを有する。ただし係合溝３２１の強力型開側当接面３２１ｂは軸方向Ｌに対して傾斜した面であってもよい。また係合溝３２１は連続するねじ溝であってもよい。そして各タイバ３１９は、可動盤３１４の四隅近傍に設けられた挿通孔３２２にそれぞれ挿通されている。なお型締装置３は基台２上の可動盤３１４の反金型取付面３１４ａ側に、前記可動盤３１４とは一定間隔を隔てて各タイバ３１９を保持するためのタイバホルダを設けてもよい。

図２は、本発明の第１の係合部材に相当するハーフナット３２３と、第２の係合部材に相当するナット部材３４１を説明するためのものであり、右側半分は、図１のＢ―Ｂの矢視図となっている。そして図２の左上側のハーフナット３２３は、ハーフナット３２３を構成する一対のナット部材３２３ａ，３２３ｂがタイバ３１９の係合溝３２１に係合された状態を表しており、左下側のハーフナット３２３は、ハーフナット３２３の一対のナット部材３２３ａ，３２３ｂが前記係合溝３２１から退避して開いた状態を示している。更には図２の右上側の第２の係合部材に相当するナット部材３４１が係合機構３４０によりタイバ３１９の係合溝３２１に係合された状態を表しており、左下側のナット部材３４１がタイバ３１９の係合溝３２１から退避した状態を示している。なお図２においてはハーフナット３２３の駆動手段３２５と型開閉機構３１５は記載を省略している。

可動盤３１４における反金型取付面３１４ａにおける四隅近傍の挿通孔３２２の両側には、本発明の第１の係合部材に相当するハーフナット３２３がそれぞれ配設されている。ハーフナット３２３は、一対のナット部材３２３ａ，３２３ｂを備える。前記ナット部材３２３ａ、３２３ｂは、それぞれ複数の係合歯３２４が形成され、油圧シリンダ等の駆動手段３２５によりタイバ３１９の係合溝３２１に向けて進退可能となっている。ハーフナット３２３の一対のナット部材３２３ａ，３２３ｂの係合歯３２４の形状は、タイバ３１９の型締側当接面３２１ａと強力型開側当接面３２１ｂに対応してタイバ３１９の軸方向Ｌに対して直角方向の型締側当接面３２４ａと強力型開側当接面３２４ｂを備えている。そしてハーフナット３２３のナット部材３２３ａ，３２３ｂは、前進時に可動盤３１４をタイバ３１９の係合溝３２１に対して係合歯３２４が係合可能となっている。なおハーフナット３２３の係合歯３２４の形状は、タイバ３１９の係合溝３２１の形状に対応した形状であればよく、強力型開側当接面３２４ｂは傾斜面でもよい。またハーフナット３２３のタイバ３１９に対する開閉方向は、図１のように上下方向に一対のナット部材３２３ａ，３２３ｂが移動するものの他、水平方向等に移動するものでもよい。更にハーフナット３２３の駆動手段３２５は、電動モータであってもよく、複数のハーフナット３２３を一つの駆動手段３２５で作動させるものでもよい。そして可動盤３１４はその反金型取付面３１４ａの側にエジェクタ機構３５１を備える。

更に可動盤３１４には、第２の係合部材に相当するナット部材３４１の係合機構３４０を備えている。可動盤３１４の横側面３１４ｂからタイバ３１９に向けて空洞部３４２が形成されている。そして空洞部３４２には、ナット部材３４１の取付部材３４３と、一個のナット部材３４１が挿入されている。また図２、図３に示されるように可動盤３１４の空洞部３４２の取付部材３４３が設けられる側の壁面にはガイド溝等のガイド３４４ａ，３４４ｂ，３４４ｃが形成され、取付部材３４３は前記ガイド３４４ａ，３４４ｂ，３４４ｃに沿って水平方向に移動可能となっている。また空洞部３４２の入口側を塞ぐように設けられた取付板３４５にはナット部材３４１を水平方向に進退させるための第１の駆動手段３４６が設けられている。本実施形態において第１の駆動手段３４６は複動の油圧シリンダである。

図３において取付部材３４３の固定盤３１２側にはナット部材３４１がまたタイバ３１９の軸方向Ｌと同じ方向に配設されている。ナット部材３４１は、タイバ３１９と対向する側に複数の係合歯３４７が設けられている。係合歯３４７の形状は、ハーフナット３２３の係合歯３２４とほぼ同じ形状であり、軸方向Ｌに対して直角方向の面３４７ａと軸方向Ｌに対して直角方向の強力型開側当接面３４７ｂを備えている。なおタイバ３１９の係合溝３２１の強力型開側当接面３２１ｂが傾斜面である場合は、強力型開側当接面３４７ｂは傾斜面となることは言うまでもない。また図１のＡ方向からナット部材３４１と係合歯３４７を見た形状は、ナット部材３４１の中央にタイバ３１９の係合溝３２１の円弧に倣った凹状の円弧状の係合歯３４７が設けられている。第２の係合部材であるナット部材３４１の係合歯３４７の数は、ハーフナット３２３のナット部材３２３ａ、３２３ｂの歯の数よりも少なくなっている。そして取付部材３４３とナット部材３４１は第２の駆動手段３４８とバネ３４９を介して接続されている。本実施形態では第２の駆動手段３４８は、ナット部材３４１により形成されるシリンダ筒３４１ａに取付部材３４３のピストン棒３４３ａが挿入され、油圧源に接続される油室３５０が１本のシリンダ筒３４１ａにつき１個設けられた単動の油圧シリンダとなっており、シリンダ筒３４１ａとピストン棒３４３ａがナット部材３４１の移動の際のガイドの役割も果たしている。またそして前記第２の駆動手段３４８の油室３５０に作動油が供給され昇圧された場合は、ナット部材３４１は、取付部材３４３から遠ざかる方向に移動され、油室３５０の作動油の圧力が抜けた際は、ナット部材３４１は、バネ３４９により取付部材３４３に近づく方向に移動されるようになっている。前記構造によりナット部材３４１は第１の駆動手段３４６の作動によりタイバ３１９の一側の側に向けて軸方向Ｌに対して直角方向に進退移動され、第２の駆動手段３４８の作動によりタイバ３１９の軸方向Ｌに移動されるようになっている。また前記構造により、第２の係合部材のナット部材３４１は、第１の係合部材のハーフナット３２３に対してタイバ３１９の軸方向Ｌに変位可能となっている。

なお本実施形態では第１の駆動手段３４６、第２の駆動手段３４８の油圧シリンダの種類は限定されず、アクチュエータの種類は油圧シリンダ以外のエアシリンダ、電動モータ、電磁石などの駆動手段であってもよい。また第１の駆動手段３４６もバネによって復帰されるものでもよい。また第１の駆動手段３４６は、上下や左右の複数のタイバ３１９にそれぞれ係合されるナット部材３４１をタイバ３１９に向けて移動させる際に一つのアクチュエータにより同時にナット部材３４１が作動されるものでもよい。また本実施形態では、第１の駆動手段３４６と取付部材３４３は、タイバ３１９の軸方向Ｌに移動されないが、第１の駆動手段３４６に直接、ナット部材３４１を取付け、第１の駆動手段３４６とナット部材３４１をまとめて第２の駆動手段３４８によりタイバ３１９の軸方向Ｌに移動可能なものであってもよい。またナット部材３４１が係合溝３２１へ係合される際にバネ等により軸方向に変位される場合は、第２の駆動手段３４８は必ずしも必須のものではない。

なおタイバ３１９の係合溝３２１に対して第２の係合部材のナット部材３４１が挿入される方向は、軸方向Ｌに対して直角方向であって、上記の可動盤３１４の外側から内側へ向けかう向きであることが望ましい。しかし、水平方向の向きでタイバ３１９の係合溝３２１に挿入される以外に、垂直方向の向きで係合溝３２１に挿入されるものでもよい。または図２の矢印Ｄ－矢印Ｅの間の間で示す半円Ｆの側からタイバ３１９の軸芯に向かう方向でもよい。それ以外の内側の半円Ｇからタイバ３１９の軸芯に向かう方向にナット部材３４１が挿入されるように取り付けることは、可動盤３１４を鋳物で製造する場合、内部に第２の係合部材を設けるスペースを作るということが製造上も強度の上でも難しくなる。またはもしも可動盤３１４の内部に第２の係合部を設けたとしてもメンテナンスが困難となる。ナット部材３４１は、通常は一個のブロックからなるが、タイバ３１９の一側の側のみから当接されるものであれば、二個ないしは三個のブロックが一体に移動、または別のブロック体がそれぞれの駆動手段により移動されるものを除外するものではない。いずれにしても第２の係合部材は、タイバ３１９の一側の側のみから係合されて係合溝３２１に当接される。前記「タイバ３１９の一側の側のみから係合」とはタイバ３１９の片側に対して係合されるという意味であって、当接される部分は、タイバ３１９の円弧の半分以内（軸芯を中心にした２本の放射線の間が１８０°以内）の範囲であればよく、当接面が所定の面積を必要とすることからタイバの円弧の１／４以上（軸芯を中心とした２本の放射線の間が９０°以上）の範囲であることが望ましい。前記のようなタイバ３１９の一側の側のみに係合される第２の係合部材は、ハーフナット３２３のように一対の部材がタイバ３１９に向けて移動するものと比較して構造が簡略化されるかまたはコストが低減できる。また図４（ａ）にも記載のように本実施形態では、ナット部材３４１がタイバ３１９の係合溝３２１に係合された際に、ナット部材３４１の歯３４７は、係合溝３２１の底面３２１ａ等とは当接しておらず、ナット部材３４１を軸方向Ｌに移動させて初めて面当接が発生する。

また第２の係合部材が設けられる位置は、可動盤３１４の本体内が望ましいが、他には可動盤３１４の反金型取付面３１４ａとハーフナット３２３の間の部分、ハーフナット３２３の反金型取付面３２３ｃ（図１では左側の面）、可動盤３１４の金型取付面３１４ｃのいずれかであってもよい。ハーフナット３２３の反金型取付面３２３ｃ側に本発明の第２の係合部材を設ける場合は、ハーフナット３２３の内部に、ナット部材３４１を軸方向Ｌに移動させる第２の駆動手段を設けることもでき、その場合は第２の係合部材をタイバ３１９に向けて移動させる第１の駆動手段は、ハーフナット３２３の駆動手段３２５で兼用できる。そしてハーフナット３２３の反金型取付面３２３ｃ側に本発明の第２の係合部材を設ける場合、型締が終了して圧抜工程後は、ハーフナット３２３に対して第２の係合部材のナット部材３４１を近接させる方向に移動させてバックラッシを除去し、可動盤３１４とタイバ３１９を固定する。ただし可動盤３１４の反金型取付面３１４ａとハーフナット３２３の間の部分、またはハーフナット３２３の反金型取付面３２３ｃ側に第２の係合部材を設ける場合は、型締装置３の全長が長くなる可能性がある。また後者の可動盤３１４の金型取付面３１４ｃの側に第２の係合部材を設ける場合は、成形金型３３９の交換の際に邪魔になる可能性がある上に、タイバ３１９の係合溝３２１を長い区間にわたって形成する必要があるのでそれらの問題を上回る長所がある場合を除き得策ではない。

基台２上には、固定金型３１１が取付けられる固定盤３１２に対して可動金型３１３が取付けられる可動盤３１４を近接・離間移動させる型開閉機構３１５が２基配設されている。型開閉機構３１５はサーボ機構を用いたものであり、第１の実施形態ではサーボモータ３２６とボールねじ機構３２７を用いられている。より具体的には基台２の上面のブラケットにサーボモータ３２６が固定され、サーボモータ３２６は位置検出機構であるロータリエンコーダ３２６ａを備えている。またロータリエンコーダ３２６ａを含むサーボモータ３２６はサーボアンプ３２８と制御装置３２９に接続されている。また制御装置３２９は前記油圧装置３２０とも接続されている。

ボールねじ機構３２７のボールねじ３３０は基台２上のブラケットにボールねじ３３０の軸方向Ｍが型開閉方向に一致するように一端の側と他端の側がそれぞれベアリングを介して回転自在に取り付けられている。そしてサーボモータ３２６の駆動軸が、前記ボールねじ３３０に直接接続されるか、またはベルトを介して接続されており、ボールねじ３３０はサーボモータ３２６の駆動により回転自在となっている。また可動盤３１４の側面下部または下面にはブラケットを介してボールねじナット３３１がそれぞれ固定されており、前記ボールねじ３３０は前記ボールねじナット３３１にそれぞれ挿通されている。これらの機構により２基の型開閉機構３１５のサーボモータ３２６の駆動により可動盤３１４が型開閉方向にそれぞれ移動可能となっている。また可動盤３１４の位置はロータリエンコーダ３２６ａにより検出され、可動盤３１４はサーボアンプ３２８等によりクローズドループ制御による速度制御（位置制御を含む）が行われる。なお型開閉機構３１５のサーボ機構は、サーボバルブを使用してクローズドループ制御可能な２本の油圧シリンダからなる機構等でもよい。

また固定盤３１２に対する可動盤３１４の位置または固定金型３１１に対する可動金型３１３の位置は、前記ロータリエンコーダ３２６ａ以外のリニアスケールなどの位置検出機構により測定されるものでもよい。なお第１の実施機構のように基台２上に２基の型開閉機構３１５を配設することは重量物であるサーボモータ３２６やボールねじ機構３２７の配置や配線の点、またはそれに伴うコストの点で一定の合理性がある。ただし型開閉機構３１５は２基に限定されず、１基や他の複数基でもよい。

型締装置３は、型締シリンダ３１７とは別にタイバ３１９を一定距離移動させるタイバ移動機構３３２をタイバ３１９の本数に対応して４基備えている（ただし図１では２基のみ記載されている）。各型締シリンダ３１７のピストン３１８の後退側にはロッド３３３が固定され、前記ロッド３３３の先端には直角方向に結合板３３４がジョイント等を介してかまたは直接取付されている。また固定盤３１２の反金型取付面３１２ａには複数のガイド棒３３６が前記ロッド３３３と平行方向に取り付けられ、前記ガイド棒３３６は結合板３３４に設けられた挿通孔に挿通されている。更に前記反金型取付面３１２ａの前記ロッド３３３の両側にはタイバ移動シリンダ３３５が前記ロッド３３３と平行にそれぞれ取り付けられている。そして前記タイバ移動シリンダ３３５の反金型取付面側のロッド３３５ａはそれぞれ結合板３３４に取り付けられ、前記ロッド３３３とロッド３３５ａは一体に連結されている。

タイバ移動シリンダ３３５は両ロッドタイプの油圧シリンダであり、金型取付面３１２ｃ側にも図示しないロッドを備え、両方の油室の増圧面の面積は同じ面積となっている。前記タイバ移動シリンダ３３５は油圧装置３２０に接続され、クローズドループ制御により流量制御可能なバルブ３３７を介して作動油が供給され制御されるようになっている。流量制御可能なバルブ３３７は、サーボバルブであってもよく、他の可変流量制御バルブであってもよい。タイバ移動機構３３２は、これら機構を備え、タイバ移動シリンダ３３５の作動により結合板３３４がガイド棒３３６にガイドされて前進および後退方向に移動され、同時にロッド３３３、ピストン３１８、タイバ３１９も前進および後退方向に移動される。また固定盤３１２と結合板３３４の間には、リニアスケール等の位置センサ３３８が取付けられ、固定盤３１２に対するタイバ３１９の位置は位置センサにより測定可能となっている。なおタイバ移動機構３３２に油圧機構を採用する場合は、シリンダの数は限定されず、固定盤３１２内に油圧シリンダを設けてもよい。またタイバ移動機構３３２はクローズドループ制御により制御（位置制御または速度制御）されるものであれば、電動機構を採用してもよい。その場合サーボモータとボールねじ機構を用いたものでもよく、更にはトグル機構やクサビ機構を併用したものでもよい。

＜型締装置の制御方法と発泡成形品の成形方法＞
次に第１の実施形態の射出成形装置１の型締装置３の制御方法と発泡成形品の成形方法について図４を参照して説明する。図４ではハーフナット３２３、ナット部材３４１ともに説明を判りやすくするために係合歯３２４、係合歯３４７は、実際は複数存在するが、それぞれ１個だけを記載している。第１の実施形態では、型締装置３に取り付けられる成形金型３３９はインロー金型とも呼ばれるものであり、キャビ型である固定金型３１１に対してコア型である可動金型３１３の型開閉方向の位置が変化してもキャビティＣが容積変更された状態で保持されるものである。なお成形金型３３９は別の方式のコアバック成形が可能な金型でもよい。

型締装置３の固定盤３１２と可動盤３１４に前記のようなコアバック制御が可能な成形金型３３９が取り付けられると次に成形金型３３９の型厚が測定される。そして成形金型３３９の型厚を参酌して可動盤３１４を型閉した際のハーフナット３２３の位置に対して、タイバ３１９の係合溝３２１の位置が係合可能となるように、タイバ移動機構３３２を作動させて型締機構３１６の型締シリンダ３１７のピストン３１８とタイバ３１９の位置が移動調整される。

また射出装置４においては供給された発泡成形用の樹脂材料が加熱シリンダ４ａ内で可塑化され、準備される。本発明における発泡成形は、発泡剤を添加する化学発泡成形であってもよく、ガスを注入する物理発泡成形であってもよい。なお物理発泡成形には超臨界発泡成形も含まれる。

＜型締装置の作動＞
型締装置３の作動は制御装置３２９からサーボアンプ３２８や油圧装置３２０等に指令信号が送られ開始される。まず型開閉機構３１５のサーボモータ３２６の作動によりボールねじ３３０が回転され、ボールねじ３３０に挿通されるボールねじナット３３１が型開閉方向に移動されることにより、型開位置にある可動盤３１４および可動金型３１３は、固定盤３１２および固定金型３１１に向けて移動される。そして固定金型３１１に対して可動金型３１３が型当接されると固定金型３１１と可動金型３１３の間には成形を行うためのキャビティが形成される（型閉工程）。型当接がなされると型開閉機構３１５のサーボモータ３２６はサーボロックされて可動盤３１４は位置保持される。そして第１の係合部材であるハーフナット３２３は、図３（ａ）のナット挿入前の位置から駆動手段３２５の作動によりハーフナット３２３の係合歯３２４がタイバ３１９の係合溝３２１と係合され、可動盤３１４がタイバ３１９に対して係合された状態となる。この際に図４（ｂ）に示されるように、ハーフナット３２３の係合歯３２４の型締側当接面３２５ａとタイバ３１９の係合溝３２１の型締側当接面３２１ａの間と、前記係合歯３２４の強力型開側当接面３２５ｂと前記係合溝３２１の強力型開側当接面３２１ｂとの間にはそれぞれ僅かな間隙Ｈ，Ｉが形成される。

また同時に第２の係合部材は、図３（ａ）および図４（ａ）のナット挿入前の位置から第１の駆動手段３４６の油圧シリンダが駆動されて、取付部材３４３とナット部材３４１が図３（ｂ）および図４（ｂ）の位置に向けて前進され、ナット部材３４１の係合歯３４７がタイバ３１９の係合溝３２１の間に挿入される。この際にハーフナット３２３と同様に、ナット部材３４１の係合歯３４７の面３４７ａとタイバ３１９の係合溝３２１の型締側当接面３２１ａの間と、前記係合歯３４７の強力型開側当接面３４７ｂと前記係合溝３２１の強力型開側当接面３２１ｂとの間にはそれぞれ僅かな間隙Ｊ，Ｋが形成される。なお第２の係合部材のナット部材３４１は、後述する圧抜工程が終了してからタイバ３１９の係合溝３２１に係合してもよい。（ハーフナット係合工程）。

次に型締機構３１６である型締シリンダ３１７の型締油室に作動油が供給されてタイバ３１９が後退側に向けてけん引され、図４（ｂ）に示されるようにハーフナット３２３の型締側当接面３２５ａとタイバ３１９の型締側当接面３２１ａの間の間隙Ａが解消され、前記型締側当接面３２５ａと前記型締側当接面３２１ａが当接される。一方ハーフナット３２３の係合歯３２４の強力型開側当接面３２５ｂとタイバ３１９の係合溝３２１の強力型開側当接面３２１ｂの間隙はＨ＋Ｉに拡大される。この際にハーフナット３２３の側と同様に、ナット部材３４１の係合歯３４７の面３４７ａとタイバ３１９の係合溝３２１の型締側当接面３２１ａの間と、前記係合歯３４７の強力型開側当接面３４７ｂと前記係合溝３２１の強力型開側当接面３２１ｂとの間隙はＪ＋Ｋに拡大される。なおナット部材３４１の係合歯３４７の面３２７ａの面積はハーフナット３２３の型締側当接面３２４ａと比較して小さく係合歯３４７の数も少ないことから、実際の型締力自体はハーフナット３２３の型締側当接面３２４ａを介して可動盤３１４に伝達されるように設計されていることが望ましい。そして更に型締シリンダ３１７が増圧されることにより固定金型３１１と可動金型３１３が型締される。所定の型締力となったことが確認されると次に射出装置４から発泡成形用の溶融樹脂がキャビティＣに向けて射出される（型締工程）。

これら型締工程の際、型開閉機構３１５のサーボモータ３２６は無負荷な状態となっている。なおサーボモータ３２６が無負荷な状態とは、駆動軸が回転可能な状態であって可動盤３１４を移動させる力が発生していない状態であり、通電の有無は問わない。またこの際タイバ移動機構３３２のタイバ移動シリンダ３３５も無負荷な状態である。ここにおいてタイバ移動シリンダ３３５が無負荷な状態とは、前記タイバ移動シリンダ３３５のタイバ前進側油室とタイバ後退側の油室が接続されて作動油が循環される状態や、少なくともタイバ前進側油室がドレンに接続された状態などで、タイバ移動シリンダ３３５によりタイバ３１９を移動させる力が発生していない状態を指す。

そして射出後に所定時間が経過すると型締シリンダ３１７の型締油室はドレンに接続され型締油室内の圧力が０に落とされる。（圧抜工程）。圧抜工程が終了すると型締シリンダ３１７は無負荷状態となる。なお第１の実施形態では冷却工程の前に圧抜工程が行われる。圧抜工程が終了した時点では、図３（ｃ）および図４（ｃ）に示されるように、ハーフナット３２３の係合歯３２４の型締側当接面３２４ａとタイバ３１９の係合溝３２１の型締側当接面３２１ａは当接された状態を保っている。従ってハーフナット３２３の係合歯３２４の強力型開側当接面３２５ｂとタイバ３１９の係合溝３２１の強力型開側当接面３２１ｂの間隙はＨ＋Ｉもほぼそのままである。通常のハーフナットしかない型締装置ではこの間隙Ｈ＋Ｉがバックラッシとなる。

圧抜工程が終了すると次に係合機構３４０の第２の駆動手段３４８の油圧シリンダの油室３５０に作動油を供給し、図３（ｄ）および図４（ｄ）に示されるようにナット部材３４１のみを図４（ｄ）の矢印方向Ｐである型閉方向に向けて移動させる。このことによりナット部材３４１は、ハーフナット３２３のナット部材３２３ａ、３２３ｂ対して軸方向Ｌに離隔する方向に間隙Ｊ＋Ｈの分だけ変位され、ナット部材３４１の強力型開側当接面３４７ｂと、タイバ３１９の係合溝３２１の強力型開側当接面３２１ｂが当接される。そして第２の駆動手段３４８の油圧シリンダの圧力によりナット部材３４１の強力型開側当接面３４７ｂと、タイバ３１９の係合溝３２１の強力型開側当接面３２１ｂが一定の面圧で押圧されるとともに、ハーフナット３２３の係合歯３２４の型締側当接面３２４ａとタイバ３１９の係合溝３２１の型締側当接面３２１ａもまた一定の面圧で押圧される。その結果、タイバ３１９の係合溝３２１に対して可動盤３１４はバックラッシの無い状態で係合および固定される。なお４軸あるタイバ３１９に対応するナット部材３４１は同様の作動が行われ、４軸のタイバ３１９と可動盤３１４がバックラッシの無い状態で係合および固定されることは言うまでもない。また係合機構３４０の第２の駆動手段３４８の作動開始は圧抜完了とほぼ同時に行うことが望ましいが、圧抜工程の完了前であってもよく、次の型開閉機構等により可動盤３１４を移動させるコアバック制御を開始してから僅かに後であってもよい。

次に図３（ｅ）および図４（ｅ）に示されるコアバック制御に移行するが、コアバック制御については複数の制御方法が考えられる。第１のコアバック制御方法は、４基のタイバ移動機構３３２のみを作動させてタイバ３１９を目標位置に向けて矢印Ｑの方向に移動させることにより、タイバ３１９とバックラッシが無い状態で事実上一体となった可動盤３１４および可動金型３１３を目標位置に移動させるものである。第１のコアバック制御方法では２基の型開閉機構３１５のサーボモータ３２６はフリーの状態でコアバック制御が行われる。この方式は固定金型３１１に対する可動金型３１３の平行度を保ちながら移動させる点において有利である。

第２のコアバック制御方法は、２基の型開閉機構３１５のサーボモータ３２６のみを作動させて、タイバ３１９とバックラッシが無い状態で事実上一体となった可動盤３１４および可動金型３１３を目標位置に移動させるものである。第２のコアバック制御方式は、比較的強力で位置制御能力も高い２基の型開閉機構３１５のサーボモータ３２６を用いてコアバック制御を行うことができる。しかしながら型開閉機構３１５のサーボモータ３２６が４基ではない場合、固定金型３１１に対する可動金型３１３の平行度において第１の制御方式よりも劣る場合もある。

第３のコアバック制御方法は、４基のタイバ移動機構３３２と、２基の型開閉機構３１５のサーボモータ３２６を作動させて可動盤３１４と一体となったタイバ３１９も同時に移動させるものである。第３のコアバック制御方式は、比較的強力で位置制御能力も高い２基の型開閉機構３１５のサーボモータ３２６を用いつつ４基のタイバ移動機構３３２も用いて固定金型３１１に対する可動金型３１３の平行度を制御することができる。第３のコアバック制御方式においては、一部のコアバック区間は、４基のタイバ移動機構３３２のみ、または型開閉機構３１５のサーボモータ３２６のみにより制御されるものであってもよい。

そしていずれのコアバック制御方法であっても、タイバ３１９と可動盤３１４は一体に固定され、バックラッシの影響を受けないから精度の高いコアバック成形（本実施形態では発泡成形）が実現できる。そしてコアバック制御工程が終了すると次に冷却工程に移行する。冷却工程では基本的には可動盤３１４を目標位置に保持するともにタイバ３１９を目標位置に保持して所定時間が経過させる。ただしキャビティＣ内の樹脂は冷却収縮されるものでは、型締シリンダ３１７の型締油室やタイバ移動シリンダ３３５の後退側油室に作動油を供給してタイバ３１９を後退側に移動させるか、または型開閉機構３１５のサーボモータ３２６も型閉側に移動させて可動盤３１４および可動金型３１３を型閉方向に押圧ようにしてもよい。

そして冷却工程が終了すると係合機構３４０の第２の駆動手段３４８の油圧シリンダの油室３５０の作動油の圧力を抜いてバネ３４９の弾性復帰力によりナット部材３４１を元の位置に戻す。このことによりハーフナット３２３の型締側当接面３２４ａとタイバ３１９の係合溝３２１の型締側当接面３２１ａの間に働いていた面圧がゼロとなる。またナット部材３４１の強力型開側当接面３４７ｂとタイバ３１９の係合溝３２１の強力型開側当接面３２１ｂの間に働いていた面圧もゼロとなる。

そして次にハーフナット３２３の駆動手段３２５を作動させ、一対のナット部材３２３ａ，３２３ｂの係合歯３２４をタイバ３１９の係合溝３２１から後退させて係合状態を解除する。また係合機構３４０の第１の駆動手段３４６の油圧シリンダを作動させてナット部材３４１の係合歯３４７をタイバ３１９の係合溝３２１から後退させて係合状態を解除する。その後型開閉機構３１５のサーボモータ３２６を作動させて可動盤３１４および可動金型３１３を型開完了位置まで移動させる。そしてエジェクタ機構３５１により成形された発泡成形品を可動金型３１３のキャビティ面から突出し、図示しない取出機で取り出す。

＜他の実施形態＞
上記においては、固定盤に型締シリンダが設けられ、固定盤に連接されたタイバに対して、可動盤に第１の係合部材であるハーフナットと第２の係合部材であるナット部材が設けられている。しかし第１の実施形態の変形例として、可動盤に型締シリンダが設けられ、可動盤に連接されたタイバに対して、固定盤に第１の係合部材であるハーフナットと第２の係合部材であるナット部材が設けられたものでもよい。また固定盤にナットにより連接されたタイバに対して、可動盤に型締シリンダが設けられ、第１の係合部材であるハーフナットと第２の係合部材であるナット部材も可動盤に設けられたものでもよい。この場合、可動盤は可動金型を取り付ける第１可動盤と型締シリンダを取り付ける第２可動盤の２枚の盤からなり、第２の可動盤に第１の係合部材であるハーフナットと第２の係合部材であるナット部材も固定盤に設けられたものでもよい。更には可動盤にナットにより連接されたタイバに対して、固定盤に型締シリンダが設けられ、第１の係合部材であるハーフナットと第２の係合部材であるナット部材も固定盤に設けられたものでもよい。

次に第２の実施形態の射出成形装置について第1の実施形態と同一部分には同一符号を付した図５を参照して説明する。第２の実施形態については型開閉機構３１５に第２の係合部材が設けられる点を除いて他の型締装置の構成は第１の実施形態の型締装置３と略同一である。基台２上には軸保持部材４０８を介して軸部材であるボールねじ３３０が連接されており、ボールねじ３３０には係合溝３３０ａが形成されている。一方可動盤３１４には第１の係合部材であるボールねじナット３３１がブラケット４０１を介して固定され、ボールねじ３３０の係合溝３３０ａに対してボールねじナット３３１の図示しないボールが係合されている。なおボールねじ３３０の係合溝３３０ａの幅に対するボールねじナット３３１のボールの直径は僅かに小さく形成されており、前記係合溝３３０ａとボールねじナット３３１との間には僅かなバックラッシが存在する。

可動盤３１４の側面または可動盤３１４の一部であるブラケット４０１には第２の係合部材の係合機構４０２が設けられている。第２の係合部材の係合機構４０２は、第１の駆動手段４０３によりボールねじ３３０の一側の側のみに対してナット部材４０４を係合および離脱可能となっている。ナット部材４０４にはボールねじ３３０と対向する側の面にボールねじ３３０の溝形状に倣った係合歯４０５が設けられており、第２の駆動手段４０６の油圧シリンダによりボールねじナット３３１に対してボールねじ３３０の軸方向Ｌに変位移動される。またバネ４０７により定位置に復帰する。そしてナット部材４０４は、第１の係合部材であるボールねじナット３３１から離隔または近接のいずれかの方向に位置変位移動されることにより、ボールねじナット３３１のボールとボールねじ３３０の係合溝３３０ａの間にバックラッシがあったとしても、前記バックラッシが解消される。第２の係合部材のナット部材４０４が軸方向Ｌに働く力を受ける面積は大きくないから、ボールねじナット３３１が固定される可動盤３１４をロック時に軸方向Ｌに働く力が発生している場合、ボールねじ３３０の係合溝３３０ａの一方側とボールねじナット３３１の間で前記軸方向Ｌに働くの力が受けられ、第２の係合部材のナット部材４０４は、軸方向Ｌに働く力を受けない側のボールねじ３３０の係合溝３３０ａの面に向けて押圧されることによりバックラッシの除去または固定を行う。なおナット部材４０４の係合歯４０５は、転動ボールを備えていれば最初から係合溝３３０ａに係合しておくことも可能だが、ボールねじ３３０の回転停止時に、ボールねじナット３３１の位置保持の目的のみであれば前記転動ボールは不要である。ただし可動盤３１４の停止位置に応じて係合溝３３０ａに係合するため軸方向Ｍに移動させる必要がある。

次に第３の実施形態の射出成形装置５０１の型締装置５０２についてまた図６を参照して説明する。第３の実施形態の型締装置５０２は、基台５０３上に設けられ固定金型５０４が取り付けられる固定盤５０５に対して可動金型５０６が取り付けられる可動盤５０７を移動させ固定金型５０４と可動金型５０６の間で成形を行う射出成形装置５０１の型締装置５０２において、前記可動盤５０７に固定的に連設されるメカニカルラム５０８の係合溝５０９に対して係合される第１の係合部材であるハーフナット５１０と、該メカニカルラム５０８の係合溝５０９の一側の側のみに対して係合されるとともに前記第１の係合部材であるハーフナット５１０に対してメカニカルラム５０８の軸方向Ｎに変位される第２の係合部材であるナット部材５１１とが備えられている。そしてハーフナット５１０は一対のナット部材を備えており、該ナット部材は、メカニカルラム５０８の係合溝５０９と対向する側に係合歯５１２を備えている。また第２の係合部材のナット部材５１１もまたメカニカルラム５０８の係合溝５０９と対向する側に係合歯５１３を備えている。前記ハーフナット５１０は、受圧盤５１４に設けられた型締シリンダ５１５のラム５１６に固定され、駆動手段５１７によりメカニカルラム５０８に対して進退する。また第２の係合部材であるナット部材５１１は、前記駆動手段５１７によりハーフナット５１０とともにメカニカルラム５０８に対して進退するとともに、図示しない第２の駆動手段５１８によりメカニカルラム５０８の軸方向Ｎに移動可能となっている。従って第３の実施形態の射出装置もまた軸部材であるメカニカルラム５０８の係合溝５０９に対して第１の係合部材であるハーフナット５１０と第２の係合部材であるナット部材５１１の距離を離隔または近接させてバックラッシを除去することが可能である。

次に第４の実施形態の射出成形装置６０１の型締装置６０２についてまた図６を参照して説明する。第４の実施形態の型締装置は、トグル式の型締装置であって、全体は図示しないが、基台上に設けられ固定金型が取り付けられる固定盤に対して可動金型が取り付けられる可動盤をトグル機構により移動させ固定金型と可動金型の間で成形を行うものである。固定盤にナットにより連設される軸部材であるタイバ６０３の先端近傍側にはねじからなる係合溝６０４が形成されている。また図示はしないが基台上のハウジングブロックと可動盤の間にはサーボモータ等の駆動手段により作動されるトグル機構が設けられている。そして係合溝６０４が形成されたタイバ６０３は、ハウジングブロック６０５の四隅近傍の挿通孔６０６にそれぞれ挿通され、ハウジングブロック６０５の背面側に当接されるように設けられた第１の係合部材であるタイバナット部材６０７と係合されている。より具体的には、タイバ６０３の係合溝６０４である雄ねじが、タイバナット部材６０７の軸芯に貫通形成された雌ねじの係合歯６１０に螺合されて係合されるが、両者の間には僅かなバックラッシが存在する。従って本発明の「軸部材の係合溝に対して係合される第１の係合部材」については、第１、第３の実施形態のように係合溝に係合または離脱されるものと、第２、第４の実施形態のように係合されたままのものが含まれる。

そしてまたタイバナット部材６０７の反トグル装置側の面６０７ａには、タイバ６０３の係合溝６０４の一側の側のみに対して係合されるとともに前記第１の係合部材であるタイバナット部材６０７に対して軸方向Ｏに変位される第２の係合部材であるナット部材６０９が設けられている。ナット部材６０９もまた前記係合溝６０４に対して係合される係合歯６１０を備えている。そしてナット部材６０９は、タイバ６０３の係合溝６０４に対して変位手段のバネ６１１の作用により変位可能となっている。そして例えば型締状態から圧抜される際には、ナット部材６０９をタイバナット部材６０７に対して近接する方向に力が発生されていることにより、タイバナット部材６０７の内側の係合歯６０８である雌ねじと、タイバ６０３の係合溝６０４である雄ねじの間にバックラッシがあったとしても前記バックラッシが解消されており、型締解消時のショックが軽減できる。

なお上記の例では第２の係合部材であるナット部材６０９は、第１の係合部材であるタイバナット部材６０７に対してバネ６１１により変位されるのみであるが、油圧シリンダ等の駆動手段により自在に変位されるようにしてもよい。更に第４の実施形態の第２の係合部材であるナット部材６０９については、タイバナット部材６０７ではなく、ハウジングブロック６０５に対して直接取り付けられ、タイバ６０３に対して第１の駆動手段により進退可能かつ、タイバ６０３の軸方向Ｏに第２の駆動手段により移動可能なものとしてもよい。そのことにより射出成形装置６０１の成形の各工程に応じて自在に第２の係合部材のナット部材６０９を使用してバックラッシを除去したり、または使用しないようにすることができる。従って本発明の「前記軸部材の係合溝の一側の側のみに対して係合されるとともに前記第１の係合部材に対して軸方向に変位される第２の係合部材」については、第１、第２、第３、および第４の実施形態の後半のように係合溝に第２の係合部材のナット部材が係合または離脱されるものと、第４の実施形態の前半のように係合されたままのものが含まれる。なお第４の実施形態は一例として型締力１０，０００ｋＮ以上の大型の型締装置６０２により好適に用いられる。大型の型締装置６０２は、タイバ６０３の直径および係合溝６０４であるねじのピッチも大きく、それに伴い、タイバナット部材６０７と係合溝６０４の間に発生するバックラッシの量も小型の型締装置よりも大きいからである。

なお本発明については、一々列挙はしないが、上記したものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。以上で説明した複数の例は、適宜組み合わせて実施されることもできる。

４本のタイバに対して第２の係合部材により係合を行う場合、殆どの場合、各タイバに対してそれぞれ第２の係合部材を設ける。しかしながら全てのタイバに対して第２の係合部材を設けない場合も考えられる。例えば可動盤の下方に接続される型開閉機構により可動盤を移動させる場合、可動盤の上部の前進が遅れることから上部のタイバの部分にのみ第２の係合部材を設けるなどしてもよい。

本発明の成形装置が射出成形機の型締装置である場合、成形方法の応用例については、発泡成形を含むコアバック制御のみならず、射出圧縮成形、射出プレス成形、ガス抜き成形など比較的、低型締力で可動盤を移動させる成形方法全般に適用できる。

また成形装置の応用例については、プレス成形装置、中空成形装置、真空成形装置、積層成形装置、転写成形装置など平板を含む金型間で成形品が成形されるもの全般に適用できる。またいずれに成形装置であっても可動金型の型開閉方向は限定されず、水平方向または垂直方向、或いは他の方向に型開閉されるものであってもよい。

１，５０１，６０１ 射出成形装置
２，５０３ 基台
３，５０２，６０２ 型締装置
３１１，５０４ 固定金型
３１２，５０５ 固定盤
３１３，５０６ 可動金型
３１４，５０７ 可動盤
３１５ 型開閉機構
３１９ タイバ（軸部材）
３２１，５０９ 係合溝
３２３，５１０ ハーフナット（第１の係合部材）
３２４，３２７，４０５，５１２，５１３，６０８，６１０ 係合歯
３２５ 駆動手段
３３２ タイバ移動機構
３３０ ボールねじ（軸部材）
３３１ ボールねじナット（第１の係合部材）
３４１，４０４，５１１，６０９ ナット部材（第２の係合部材）
３４６ 第１の駆動手段
３４８ 第２の駆動手段
５０８ メカニカルラム（軸部材）
６０７ タイバナット部材（第１の係合部材）
Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｏ 軸方向

Claims (3)

1. 基台上に設けられ固定金型が取り付けられる固定盤に対して可動金型が取り付けられる可動盤を移動させ固定金型と可動金型の間で成形を行う成形装置において、
   前記基台、前記固定盤、前記可動盤のいずれかに連設される軸部材の係合溝に対して係合される第１の係合部材と、
   前記軸部材の係合溝の一側の側のみに対して係合されるとともに前記第１の係合部材に対して軸方向に変位される第２の係合部材と、を備える、成形装置。
2. 基台上に設けられ固定金型が取り付けられる固定盤に対して可動金型が取り付けられる可動盤を移動させる型開閉機構と固定金型と可動金型の型締を行う型締シリンダ機構を備え固定金型と可動金型の間で成形を行う成形装置において、
   前記固定盤、前記可動盤のいずれかに連設されるタイバの係合溝または前記可動盤に連設されるメカニカルラムの係合溝に対して係合される一対のハーフナットと、
   前記固定盤または前記可動盤に連設されるタイバの係合溝の一側の側のみまたは前記可動盤に連設されるメカニカルラムの係合溝の一側の側のみに対して係合されるとともに前記ハーフナットに対してタイバまたはメカニカルラムの軸方向に変位されるナット部材と、を備える、成形装置。
3. 基台上に設けられ固定金型が取り付けられる固定盤に対して可動金型が取り付けられる可動盤を移動させ固定金型と可動金型の間で成形を行う成形装置のバックラッシ除去方法において、
   前記基台、前記固定盤、前記可動盤のいずれかに連設される軸部材の係合溝に対して係合される第１の係合部材と、
   前記軸部材の係合溝に対して側方から係合されるとともに前記第１の係合部材に対して軸方向に変位される一個の第２の係合部材と、が備えられ、
   前記軸部材の係合溝に対して第１の係合部材と第２の係合部材の距離を離隔または近接させてバックラッシを除去する、成形装置のバックラッシ除去方法。

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