JP2023087333A - 金型装置 - Google Patents

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Naoya Yamamoto
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Abstract

【課題】スライド型の移動方向の自由度が高い金型装置を提供すること。【解決手段】金型装置M1は、固定金型と、可動金型9と、可動金型9に摺動可能に設けられたスライドホルダ2bに保持されたスライド型1bと、可動金型9に摺動可能に設けられたスライドブロック80と、スライドブロック80に形成されたスロット4に係合可能な連結部材72を備えた駆動ロッド62が型開閉方向と略直交する方向に沿って進退動することによりスライドブロック80を介してスライドホルダ2bを移動させるアクチュエータと、型開閉方向と略直交する面内で移動可能なスライドホルダ2bの移動方向を駆動ロッド62の進退方向と異なる方向に変えるためのカム機構と、を有し、カム機構は、スライドホルダ2bに設けられたカム溝91と、スライドブロック80に設けられるとともにカム溝91に係合しつつカム溝91内を移動するカムピン93と、を有する。【選択図】図3

Description

本発明は、金型装置に関する。
ダイカスト鋳造装置等の鋳造品を成形するための成形機は、鋳造品の形状に対応したキャビティを形成する金型装置を有している。例えば、金型装置は、固定金型と、固定金型に対して接近及び離間する型開閉方向に駆動される可動金型を含んで構成される。このような成形機を用いて、例えばダイカスト鋳造を行なう場合、キャビティ内に注入された成形材料としての溶湯が凝固することにより、所望の形状に成形された鋳造品を得ることができる。鋳造に用いられる金型装置の中には、固定金型及び可動金型の他に、鋳造品のアンダーカット部を成形するために、固定金型に対する可動金型の型開閉方向とは異なる方向に移動可能なスライド型を有するものがある。
特許文献1には、固定型と、可動型と、可動型の移動方向と交差する方向に移動可能なスライド型と、スライド型を前記方向に移動させる駆動手段(シリンダ)と、可動型の型開きに伴ってスライド型を鋳造品から離反させるカム機構(第1カムおよびカム溝)とを備える鋳造金型装置が開示されている。
特開2016-68090号公報
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、スライド型の移動方向について設計の自由度が低いため、製品形状に応じてスライド型を多様な方向に移動させることが要求される場合に対応することができない。スライド型の引き抜きに不具合があると、駄肉が増加したり鋳造品に鋳巣が発生したりして、鋳造品質が低下するという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、スライド型の移動方向の自由度が高い金型装置を提供することを目的とするものである。
一実施の形態にかかる金型装置は、固定金型と、固定金型に接近及び離間する型開閉方向に移動可能な可動金型と、可動金型に摺動可能に設けられたスライドホルダに保持されたスライド型と、可動金型に摺動可能に設けられたスライドブロックと、スライドブロックに形成されたスロットに係合可能な連結部材を備えた駆動ロッドが型開閉方向と略直交する方向に沿って進退動することによりスライドブロックを介してスライドホルダを移動させるアクチュエータと、型開閉方向と略直交する面内で移動可能なスライドホルダの移動方向を駆動ロッドの進退方向と異なる方向に変えるためのカム機構と、を有し、カム機構は、スライドホルダに設けられたカム溝と、スライドブロックに設けられるとともにカム溝に係合しつつカム溝内を移動するカムピンと、を有する。
本発明により、スライド型の移動方向の自由度が高い金型装置を提供することができる。
実施の形態1にかかる金型装置の要部を示す第1の図である。 実施の形態1にかかる金型装置の要部を示す第2の図である。 実施の形態1にかかる金型装置に含まれるスライドの動作を説明する模式図である。 図3の断面図である。 比較例の金型装置が含まれる成形機の可動プラテン側(第2プラテンを含む)を示す正面図である。 比較例の金型装置に含まれる可動金型を示す正面図である。 比較例の金型装置におけるアクチュエータとスライドホルダとの連結構造を説明する斜視図である。
実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図中に示したものは、全体の一部であり、図示しないその他の構成が実際には多く含まれる。さらに、以下の説明において同一又は同等の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
以下の説明では、金型装置により形成されたキャビティに、成形材料としての溶湯を注湯した後、溶湯を冷却凝固させることにより、鋳造品を成形する成形機としてのダイカスト鋳造装置の一部を構成するダイカスト成形用の金型装置に具体化して説明する。しかしながら、本実施形態に限定されることなく、他の鋳造品を成形するためのダイカスト成形用の金型装置、あるいは、低圧鋳造、重力鋳造等の各種鋳造や、射出成形、ブロー成形等を行う各種金型装置に適用することができる。
まず、スライド型の移動方向の自由度が低い金型装置の一例として、比較例の金型装置M2を挙げて説明する。そこで、図5~図7を参照して、比較例の金型装置M2の構成を説明する。図5は、比較例の金型装置が含まれる成形機の可動プラテン側(第2プラテンを含む)を示す正面図である。図6は、比較例の金型装置に含まれる可動金型を示す正面図である。図7は、比較例の金型装置におけるアクチュエータとスライドホルダとの連結構造を説明する斜視図である。
図5~図7に示すように、比較例の金型装置M2は、主に、成形機の固定プラテンに取り付けられた固定金型、成形機の可動プラテン5に取り付けられた可動金型9、及びスライド10aを有している。固定プラテンと可動プラテン5とは、互いに対向して配置されている。固定プラテンと可動プラテン5との互いの対向面には、固定金型と可動金型9がそれぞれ取り付けられている。可動金型9は、固定金型に接近及び離間する型開閉方向に移動可能である。型開閉方向は、例えば水平方向であり、図5及び図6において前後方向である。
金型装置M2を有する成形機は、固定プラテンと支持盤との間に複数のタイバー7が設けられ、固定プラテンと支持盤との間に配置された可動プラテン5がタイバー7に摺動可能に挿通されている。可動プラテン5は、固定金型に対して可動金型9を型開閉方向に移動させるとともに、型締めを行うための型開閉手段を介して支持盤に支持されている。また、固定プラテンには、溶湯をキャビティに供給するための成形材料導入部を介して、溶湯を射出するための射出手段が設けられている。そして、可動金型9は、鋳造品を取り出すことができるよう突き出す押出機構を備えている。
固定金型と可動金型9との間には、スライド10aが配設されている。固定金型に対する可動金型9の型開閉方向に略直交する方向のうち、アクチュエータの作動軸(シリンダ61の駆動ロッド62の軸方向)の延在方向(シリンダ61の駆動ロッド62の進退方向)を第1方向とした場合に、比較例の金型装置M2は、スライド型1aを第1方向に移動させるための構造を有している。
固定金型、可動金型9、及びスライド10aは、それぞれ、専用部と、汎用部と、各専用部と各汎用部とを自動的にそれぞれ着脱可能とする着脱機構と、を有している。なお、専用部は段替え時に交換する部分であり、汎用部は段替え時に交換しない部分である。
そして、これらの専用部は、対応する汎用部に対してそれぞれ専用の着脱機構により自動的に着脱可能に保持されているとともに、専用部同士は、一体化機構により自動的に一体化されるように構成されている。このように構成した金型装置M2は、汎用部をマシンに残したまま、専用部を1つの集合体として段替えできるように構成されている。
以下、スライド10aが取り付けられた可動側の構成を中心に説明する。図5には、専用部の構成要素を示している。図5に示すように、可動プラテン5は、可動金型9と対向する前面に、可動第2プラテン8を有している。また、略矩形状を有する可動第2プラテン8の可動金型9側の面において、各辺の略中央には、後述するアクチュエータ(シリンダ61)を取り付けるためのシリンダ取付部23が固設されている。各シリンダ取付部23には、後述するシリンダ61の駆動ロッド62を収容するためのロッド用凹部24がそれぞれ第1方向に延びるように形成されている。
また、図6には、汎用部の構成要素を示している。図6に示すように、可動金型9は、主にキャビティの成形面33を形成する可動側入子30、及び可動第2プラテン8に取り付けられる可動側主型31を備えている。可動側入子30は、略矩形状に形成されるとともに、固定金型側の面の略中央に凸状の成形部32が設けられている。可動側入子30の固定金型側の面には4つのスライド型1aをそれぞれ摺動可能に保持する凹部34が、中央部から各辺に向かって略十文字状に4箇所形成されている。
可動側主型31の略中央には、可動側入子30が位置決めされた状態で取り付けられている。また、可動側主型31には、各スライド10aに対応して、それぞれ一対の支持部40が形成されている。各支持部40の間にスライド10aのスライドホルダ2aが配設される。
スライド10aは、キャビティの成形面33を形成するスライド型1a、スライド型1aを保持するスライドホルダ2a、スライドホルダ2aを摺動させるためのスライドキー41、スライド型1aを開閉駆動するためのアクチュエータ、及びスライドホルダ2aをアクチュエータに連結するための連結手段を備えている。スライド型1aとスライドホルダ2aとスライドキー41とが複数組(例えば、4組)で専用部としての可動側主型31の周囲に放射状に配設されている。また、スライド型1a、スライドホルダ2a、及びスライドキー41に対応するように、4基のアクチュエータが汎用部としての可動第2プラテン8の周囲に放射状に配設されている。
スライド型1aは、可動側入子30の凹部34にそれぞれ摺動可能に挿入されている。スライド型1aは、スライドホルダ2aに対して位置決めされて保持されるため、可動側入子30の凹部34に対して円滑に挿入することができる。
スライドホルダ2aは、背面を可動側主型31の前面に摺接させた状態で、可動側主型31の前面に突設したスライドキー41に沿って第1方向へ摺動案内されるようになっている。可動第2プラテン8に可動金型9(可動側主型31)を装着した状態からアクチュエータを駆動すると、各スライドホルダ2aに保持されたスライド型1aが待機位置からキャビティに向かって前進し、各スライド型1aが互いに衝合されることにより可動側入子30の成形部32の周りにはキャビティが形成されるようになる。また、スライドホルダ2aは、スライド型1aが装着される側とは反対側の端部から突設された被連結部材3を有している。
上記した一対の支持部40の対向する側には一対のスライドキー41がスライドホルダ2aの移動方向である第1方向と平行をなすように設けられており、当該スライドキー41にスライドホルダ2aの両端部が摺動可能に係合される。
図5に戻り、アクチュエータは、連結手段の連結部材72を進退駆動する油圧式のシリンダ61である。アクチュエータは、可動第2プラテン8に設けられたシリンダ取付部23のロッド用凹部24にシリンダ61の駆動ロッド62が挿通された状態で、可動第2プラテン8の周囲(例えば、シリンダ取付部23の外側の端面)に固定されている。本実施形態において、駆動ロッド62は、第1方向に沿った鉛直方向及び水平方向の直交4方向のいずれかの方向に伸長・退縮するように駆動される。
アクチュエータは、固定側主型21のシリンダ取付部23に取り付けられている。アクチュエータは、汎用部としての可動第2プラテン8に搭載されているため、段替え時に交換を行う必要がない。そのため、アクチュエータが専用部側に取り付けられている場合と比べてコストを低減することができる。
連結手段は、第1方向と直交する方向に延びる縦スロットと第1方向に延びる横スロットとからなるT字状のスロット4と、当該スロット4に係合可能なT字状のヘッド部73を先端に有する連結部材72と、を備えている。連結部材72は、全体として円柱状の部材であるとともにその中心軸方向の断面がH字状をなしており、当該中心軸方向が第1方向と平行になるように配置されている。
スロット4は、被連結部材3のキャビティとは反対側の基端に形成されている。スロット4は、被連結部材3における可動プラテン5側の端面から固定金型側に向かって断面が半円状になるように凹設されている。連結部材72の後端は、シリンダ61の駆動ロッド62の先端に連結されている。連結部材72は、先端がスライドホルダ2a側に突出するように設けられている。図7に示すように、ヘッド部73をスロット4に係入させることにより、連結手段を介してスライドホルダ2aをシリンダ61の駆動ロッド62に連結する構造となっている。
このように構成された金型装置M2では、ダイカスト成形を行うにあたり、型閉じをする場合には、シリンダ61の駆動ロッド62を伸長駆動することにより、被連結部材3を介して連結部材72がスライドホルダ2aをキャビティに近づく内側に向けて押圧するため、スライドホルダ2aに保持されたスライド型1aが可動側入子30の凹部34内で第1方向に沿って前進移動する。
また、ダイカスト成形が完了して型開きをする場合には、シリンダ61の駆動ロッド62を退縮駆動することにより、被連結部材3を介して連結部材72がスライドホルダ2aをキャビティから離れる外側に向けて押圧するため、スライドホルダ2aに保持されたスライド型1aが可動側入子30の凹部34内で第1方向に沿って後退移動する。
このようにして、比較例の金型装置M2では、汎用部としての可動第2プラテン8に対して専用部としてのスライドホルダ2aを直交4方向のいずれかに駆動するアクチュエータ(シリンダ61)を設け、これにより可動金型9に設けられたスライド型1aの移動が実現される。そのため、専用部をシンプル且つスリムな構造とすることができる。
しかしながら、上記した比較例の金型装置M2の場合、スライド型1aの移動方向がシリンダ61の駆動ロッド62が伸長・退縮する第1方向のみに限定される。比較例の金型装置M2の構成では、スライド型1aの移動方向の自由度が低いため、製品形状に応じてスライド型1aを第1方向以外の方向に移動させることが要求される場合に対応することができない。
これに対し、本実施形態にかかる金型装置M1は、駆動ロッド62の進退方向を第1方向とした場合に、スライド型1bの移動方向を第1方向と異なる第2方向に変えるためのカム機構を有している。これにより、スライド型1bの移動方向の自由度を高くすることができる。以下の説明では、第2方向が第1方向に対して鋭角の角度θをなす方向(図3参照)であるものとして説明する。
図1及び図2を参照して本実施形態にかかる金型装置M1の構成を説明する。図1は、実施の形態1にかかる金型装置の要部を示す第1の図である。図2は、実施の形態1にかかる金型装置の要部を示す第2の図である。
本実施形態にかかる金型装置M1は、スライド型1bを移動させるための構造を除いて比較例の金型装置M2と共通の構成を有している。そのため、金型装置M1の要部のみを示すとともに同一の構成には同一の符号を付し、金型装置M2との相違点を中心に説明する。図1及び図2は、可動第2プラテン8のシリンダ取付部23に設けられるアクチュエータが連結された状態の可動側主型31を正面から見た図であり、4組のうちの1組のスライド10bの近傍を示している。また、図1はスライド型1bが型閉じした状態を示しており、図2はスライド型1bが型開きした状態を示している。
本実施形態にかかる金型装置M1は、固定金型と、固定金型に接近及び離間する型開閉方向に移動可能な可動金型9と、可動金型9に摺動可能に設けられたスライドホルダ2bに保持されたスライド型1bと、可動金型9に摺動可能に設けられたスライドブロック80と、を有する。また、金型装置M1は、スライドブロック80に形成されたスロット4に係合可能な連結部材72を備えた駆動ロッド62が型開閉方向と略直交する方向に沿って進退動することによりスライドブロック80を介してスライドホルダ2bを移動させるアクチュエータと、型開閉方向と略直交する面内で移動可能なスライドホルダ2bの移動方向を駆動ロッド62の進退方向と異なる方向に変えるためのカム機構と、を有する。そして当該カム機構は、スライドホルダ2bに設けられたカム溝91と、スライドブロック80に設けられるとともにカム溝91に係合しつつカム溝91内を移動するカムピン93と、を有するものである。
金型装置M1は、比較例の金型装置M2が有するスライド10aの代わりにスライド10bを有している。金型装置M1のスライド10bは、専用部としてのスライド型1bと、スライドホルダ2bと、スライドブロック80と、を含んで構成される。スライド10bは、スライドブロック80を摺動させるための第1スライドキー141、スライドホルダ2bを摺動させるための第2スライドキー142、アクチュエータ、連結手段、及びカム機構をさらに含む。
可動側主型31には、各スライド10bに対応して、それぞれ一対の支持部140が一対の第1スライドキー141と一対の第2スライドキー142とを支持可能に形成されている。各支持部140の間にスライド10bのスライドホルダ2b及びスライドブロック80が配設される。一対の支持部140の対向する側には、一対の第1スライドキー141がスライドブロック80の移動方向である第1方向と平行をなすように設けられており、当該一対の第1スライドキー141にスライドブロック80の両端部が摺動可能に係合される。また、一対の支持部140の対向する側と反対側には、一対の第2スライドキー142がスライドホルダ2bの移動方向である第2方向と平行をなすように設けられており、当該一対の第2スライドキー142にスライドホルダ2bの両端部が摺動可能に係合される。
キャビティの成形面33を形成するスライド型1bは、可動側入子30に形成された凹部134にそれぞれ摺動可能に挿入されている。ここで、可動側入子30に形成された凹部134は、スライド型1bを摺動可能に保持するものであって、第2方向と平行をなすように中央部から各辺に向かって放射状に形成されている。
スライド型1bを保持するスライドホルダ2bは、両端部が第2スライドキー142に係合可能なように屈曲した形状を有している。また、スライドホルダ2bには、型開閉方向に貫通する上下一対のカム溝91が設けられている。カム溝91は、キャビティ寄りの上端から、下端に向かってキャビティから離れるように鉛直方向及び水平方向に対して斜めに延在する溝である。また、カム溝91は、スライド型1bが装着される端部から外れた位置に形成されている。そして、カム溝91の延在方向に沿った両端には、一対のキー92が設けられている。
スライドブロック80は、スライドホルダ2bと可動側主型31との間で摺動可能に設けられている。スライドブロック80のキャビティ側の先端部において、スライドホルダ2bと対向する前面には、上下一対のカム溝91にそれぞれ係合可能な上下一対のカムピン93が突設されている。カムピン93は、カムローラ94を回動自在に軸支している。
スライドブロック80のカムピン93がスライドホルダ2bのカム溝91に係合することにより、スライドホルダ2bとスライドブロック80とが連動するように構成されている。カムピン93がカム溝91に係合しつつカム溝91内を移動することに伴って、カムローラ94がキー92に摺接しながら転動する。すなわち、スライドホルダ2bとスライドブロック80とは、カム機構を介して相対移動可能に設けられている。
スライドブロック80は、背面を可動側主型31の前面に摺接させた状態で、可動側主型31の前面に突設した第1スライドキー141に沿って第1方向へ摺動案内されるようになっている。スライドホルダ2bは、背面をスライドブロック80の前面に摺接させた状態で、可動側主型31の前面に突設した第2スライドキー142に沿って第2方向へ摺動案内されるようになっている。
可動第2プラテン8側の構成は図5で説明した比較例の金型装置M2と同様であり、4基のアクチュエータがそれぞれシリンダ取付部23に取り付けられて可動第2プラテン8の周囲に放射状に配設されている。
スライドホルダ2bをアクチュエータに連結するための連結手段は、比較例の金型装置M2と同様に、T字状のスロット4と、当該スロット4に係合可能なT字状のヘッド部73を先端に有する連結部材72と、を備えている。スロット4は、スライドブロック80のキャビティとは反対側の基端に形成されている。連結部材72の後端は、シリンダ61の駆動ロッド62の先端に連結されている。連結部材72は、先端がスライドブロック80側に突出するように設けられており、ヘッド部73をスロット4に係入させることにより、連結手段を介してスライドブロック80をシリンダ61の駆動ロッド62に連結する構造となっている。
このように構成された金型装置M1におけるスライド10bの動作について、図3及び図4を参照して詳細に説明する。図3は、実施の形態1にかかる金型装置に含まれるスライドの動作を説明する模式図である。図4は、図3の断面図である。なお、図3及び図4の左側には、図1に示したスライド型1bが型閉じ状態におけるスライド10bを模式的に表した図を示しており、図3及び図4の右側には、図2に示したスライド型1bが型開き状態におけるスライド10bを模式的に表した図を示している。また、図4の断面図は、スライド10bの動作を把握できるように、各構成要素の断面を組み合わせて示している。
金型装置M1では、ダイカスト成形を行なうにあたり、型閉じをする場合には、シリンダ61の駆動ロッド62を伸長駆動することにより、連結部材72がスライドブロック80をキャビティに近づく内側に向けて押圧するため、スライドブロック80が第1方向に沿って前進移動する。スライドブロック80の前進移動に伴って第1方向に沿ってカムピン93が前進移動する間、カムピン93は第2方向に沿った内側に向けて(図3及び図4において左斜め下方向に向けて)スライドホルダ2bを押圧する。これにより、スライドブロック80の第1方向への前進移動に連動して、スライドホルダ2bは、第2方向に沿った内側に向けて移動距離Lの分だけ前進移動する。その結果、スライド型1bがスライドホルダ2bとともに可動側入子30の凹部134内で第2方向に沿って前進移動し、型閉じが行われる。
また、ダイカスト成形が完了して型開きをする場合には、シリンダ61の駆動ロッド62を退縮駆動することにより、連結部材72がスライドブロック80をキャビティから離れる外側に向けて押圧するため、スライドブロック80が第1方向に沿って後退移動する。スライドブロック80の後退移動に伴って第1方向に沿ってカムピン93が後退移動する間、カムピン93は第2方向に沿った外側に向けて(図3及び図4において右斜め上方向に向けて)スライドホルダ2bを押圧する。これにより、スライドブロック80の第1方向への後退移動に連動して、スライドホルダ2bは、第2方向に沿った外側に向けて移動距離Lの分だけ後退移動する。その結果、スライド型1bがスライドホルダ2bとともに可動側入子30の凹部134内で第2方向に沿って後退移動し、型開きが行われる。
以上説明したように、本実施形態にかかる金型装置M1を用いれば、スライド型1bを開閉駆動するためのアクチュエータの作動軸に平行な方向とは異なる方向にスライド型1bを引き抜いて型開きを行なうことができる。このように、金型装置M1では、スライド型1bの移動方向の自由度が高いため、製品形状に応じてスライド型1bを多様な方向に移動させることができる。したがって、本実施形態にかかる金型装置M1によれば、スライド型1bの引き抜きを良好に行なうことができる。その結果、スライド型1bの引き抜きに不具合がある場合に生じ得る駄肉の増加や鋳巣の発生を抑制して、鋳造品質を向上することができる。
1a、1b スライド型
2a、2b スライドホルダ
3 被連結部材
4 スロット
5 可動プラテン
7 タイバー
8 可動第2プラテン
9 可動金型
10a、10b スライド
34、134 凹部
23 シリンダ取付部
24 ロッド用凹部
30 可動側入子
31 可動側主型
32 成形部
33 成形面
40、140 支持部
41 スライドキー
61 シリンダ
62 駆動ロッド
72 連結部材
73 ヘッド部
80 スライドブロック
91 カム溝
92 キー
93 カムピン
94 カムローラ
141 第1スライドキー
142 第2スライドキー
L 移動距離
M1、M2 金型装置

Claims (1)

  1. 固定金型と、
    前記固定金型に接近及び離間する型開閉方向に移動可能な可動金型と、
    前記可動金型に摺動可能に設けられたスライドホルダに保持されたスライド型と、
    前記可動金型に摺動可能に設けられたスライドブロックと、
    前記スライドブロックに形成されたスロットに係合可能な連結部材を備えた駆動ロッドが前記型開閉方向と略直交する方向に沿って進退動することにより前記スライドブロックを介して前記スライドホルダを移動させるアクチュエータと、
    前記型開閉方向と略直交する面内で移動可能な前記スライドホルダの移動方向を前記駆動ロッドの進退方向と異なる方向に変えるためのカム機構と、
    を有し、
    前記カム機構は、
    前記スライドホルダに設けられたカム溝と、
    前記スライドブロックに設けられるとともに前記カム溝に係合しつつ前記カム溝内を移動するカムピンと、
    を有する金型装置。
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