JP3341069B2 - 射出成形機の金型開閉装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、螺旋部を有するプラス
チック成形品を成形する射出成形機の金型開閉装置に関
し、特に種々のピッチの螺旋部に適用でき且つ螺旋部に
おける正確なネジ切り開始点を設定できる汎用性の高い
金型開閉装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】種々のプラスチック成形品は、通常固定
型と可動型により構成される金型を用い、射出成形機に
より成形されるが、螺旋部（ネジ部）を有するプラスチ
ック成形品の場合は螺旋部分を直線状に型開することが
できないので、固定型、可動型および回転により型開す
る螺旋型の三者を組み合わせた金型が用いられる。この
ような金型は、型開に際して可動型の移動と螺旋型の回
転によるピッチ速度を一致させる必要があるが、従来の
この種の金型開閉装置として、可動型の駆動を油圧シリ
ンダで行い、螺旋型の回転をギヤードモータで行うもの
が知られている。この装置は可動型の移動速度を油圧回
路により一定に設定し、それに合わせてギヤードモータ
の回転速度を一定に制御するようになっている。また他
の金型開閉装置として、可動型と螺旋型を共通のモータ
で駆動するものが知られている。この装置は、モータの
出力軸に設けた共通ピニオンに直交する二つのラックを
咬合し、一方のラックを可動型に結合すると共に、他方
のラックを螺旋型駆動ピニオンに咬合している。そして
螺旋型駆動ピニオンの回転により螺旋型が回転駆動され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記装置は、そ
れぞれ次のような問題があった。即ち、前者の油圧シリ
ンダとギヤードモータを使用する装置は、作動油の温度
変化により可動型の型開速度が変化し、そのため螺旋型
のピッチ速度との間にずれを生じて安定な成形ができな
い。また、ギヤードモータは単に一定速度で回転制御さ
れるだけなので、螺旋部におけるネジ切り開始点（およ
びネジ切り終了点）が一定しないという問題がある。こ
のことは、螺旋部と螺合するボルトの回転角度調整によ
り機器類の位置を微調整する場合等に適合できず、重要
な問題を生じる。

【０００４】後者のラックピニオンによる装置は、可動
型と螺旋型の移動速度が機械的に固定されているので、
種々のピッチの成形品に適用することが難しいという問
題がある。即ち、特定のピッチ毎にラックピニオンを製
作しなければならず汎用性に欠ける欠点がある。また、
ラックとピニオンの機械加工の精度上の限界があり、そ
のため移動速度制御の分解能の点から精度がそれほど期
待できない上に、原理的にスピードが遅いという問題が
ある。そこで、本発明は従来の金型開閉装置のこのよう
な種々の問題を解決することを課題とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の金型開閉装置は、固定型、可動型および回転する螺
旋型により構成される金型を用いて、螺旋部を有するプ
ラスチック成形品を成形する射出成形機の金型開閉装置
である。この装置は可動型駆動用モータと、螺旋型駆動
用モータと、可動型駆動用モータを制御する制御手段と
を有する。それと共に、型開時における螺旋型駆動用モ
ータ１５の回転を、その回転に基づく前記螺旋型１１の
ピッチ進行速度がそのときの型開速度に一致するように
制御する制御手段とを有する。さらに、螺旋型駆動用モ
ータの駆動を前記型開時期に一致制御する同期制御手段
が設けられると共に、成形開始前に螺旋型の回転角度を
スタート位置に復帰させる角度制御手段を備えているこ
とを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】本発明の金型開閉装置は、可動型と螺旋型の両
者をそれぞれ独立したモータで駆動するので、異なるピ
ッチの螺旋部に適用することができる上に、高いスピー
ドでの型開閉が可能である。また、螺旋型の型開におけ
るピッチ速度を可動型の型開速度に一致させるように螺
旋型駆動用モータを制御する手段を設けたことにより、
高精度で螺旋部を有する成形品の成形ができる。さらに
成形開始前に、螺旋型の回転角度をスタート位置に復帰
させる角度制御手段を設けたので、螺旋部におけるネジ
切り開始点を正確にコントロールすることができる。

【０００７】

【実施例】次に図面により本発明の金型開閉装置の実施
例を説明する。図１は本発明の金型開閉装置を組み込ん
だ射出成形機における金型を閉じた状態の部分破断正面
図、図２は図１の金型を開いた状態の部分破断正面図、
図３はその側面図である。射出成形機の本体１のベッド
２に型締シリンダ３のシリンダヘッド４が固定されてお
り、シリンダヘッド４に上下のタイバー５が一対づつ水
平に結合されている。このタイバー５にスライド自在に
取り付けられた可動ダイプレート６の一方の側面に型締
シリンダ３の型締ラム７先端面が固定されている。そし
て可動ダイプレート６の他方の面には金型取付板８が設
けられ、この金型取付板８に可動型９が取り付けられて
いる。

【０００８】固定型１０が可動型９に対向して配置さ
れ、図４の如く固定型１０側に螺旋型１１が配置され、
それが可動型９のキャビティに突出する。この固定型１
０はダイプレート１２に固定され、該ダイプレート１２
は本体１上のベット１３に取付られている。また螺旋型
１１は、図１の如く連結手段１４を介してＡＣサーボモ
ータからなる螺旋型駆動用モータ１５の出力軸に連結さ
れている。なおこの螺旋型駆動用モータ１５としては、
パルスモータ（ステップモータ）を使用することもでき
る。

【０００９】さらに、ダイプレート１２に可動型駆動用
モータ１６が取付られている。この可動型駆動用モータ
１６も螺旋型駆動用モータ１５と同様に、ＡＣサーボモ
ータやパルスモータを使用することができるが、この例
では中空型のＡＣサーボモータを使用しており、ケーシ
ング１７内に筒状の固定子１８および回転子１９が同軸
的に設けられ、その回転子１９に固定されたボールネジ
２０にスクリューシャフト２１が螺合されている。

【００１０】スクリューシャフト２１の先端部側面には
切溝が設けられ、該切溝と留めボルト２２によりスクリ
ューシャフト２１の先端部がプッシュブロック２３の下
端部と結合されている。一方、ダイプレート１２にはボ
ールブッシュ２４が取り付けられ、その中空部にガイド
シャフト２５がスライド自在に挿通されている。そして
ガイドシャフト２５の先端部側面に設けた切溝と留めボ
ルト２６により、ガイドシャフト２５の先端部がプッシ
ュブロック２２の上端部と結合されている。そして回転
子１９の回転によりスクリューシャフト２１が直線移動
し、プッシュブロック２２を左右に駆動する。

【００１１】一方、図１における可動型９と固定型１０
の上部には押出機の射出部２７が配置されており、その
ノズル２８の先端が可動型９と固定型１０の間に形成さ
れたスプルー２９の開口部に臨んでいる。図３におい
て、射出部２７は油圧駆動される昇降シリンダ３０によ
り昇降され、射出時にはそのノズル２８の先端が前記ス
プルー２９の開口部に圧着される。成形機の本体１に
は、成形品の取出シュート３１が設けられると共に、制
御装置３２が組み込まれている。そして本体上１の上部
に制御パネル３３が設けられ、その頂部に例えば装置故
障警報等に用いられる警報灯３４が取付けられている。

【００１２】図１および図２における金型部分の拡大断
面図をそれぞれ図４および図５に示す。可動型９、固定
型１０および螺旋型１１によりキャビティ３５が形成さ
れている。螺旋型１１はこの例では中子とされ、図４ａ
の如く、螺旋部分を有する先端部３６とそれに同軸的に
一体結合された後端部３７により構成されている。そし
て後端部３７の後端側は直径が拡大され且つ、その外周
面の一部が平坦面３８とされた拡大部３９を有してい
る。後端部３７は、筒状の連結体４０内において軸方向
にスライド自在とされている。即ち、連結体４０の前端
部および後端部の内径がそれぞれ前記螺旋型１１の先端
部３６および拡大部３９の外径にほぼ等しくされ、且つ
その後端部の内周面の一部が拡大部３９の平坦面３８と
一致する平坦面４１に形成されている。しかし、平坦面
４１を含む連結体４０の後端部の軸方向の長さは、前記
螺旋型１１の拡大部３９の長さより長くされ、それによ
り空間部４２が螺旋型１１の後端部３７と連結体４０と
の間に形成されている。この空間部４２の長さ分だけ、
螺旋型１１と連結体４０との間が軸方向に相対移動可能
に構成されている。

【００１３】連結体４０は軸受４３により固定型１０内
に回転自在に収容され、その後端面が側プレート４４に
スラスト軸受４５により支持され且つ連結シャフト４６
のギア４７にギア結合されており、この連結シャフト４
６は軸受４８により側プレート４４に軸支されている。
そして連結体４０と連結シャフト４６により、前記連結
手段１４を構成している。図４におけるキャビティ３５
によって成形される成形品の断面図を図６（Ａ）に、そ
の側面図を図６（Ｂ）にそれぞれ示す。この例における
成形品５０は医療機器部品、具体的には血圧計の部品で
あり、有底筒体からなる本体５１の開口側の内側途中ま
でネジ部５２が形成されると共に、底面の中心に部材を
連結する孔部５３、それから離れた位置に血液のゴム管
を連結するための管５４が設けられている。

【００１４】図７は本発明の他の実施例であって、可動
型側に螺旋型を回転駆動する機構を設けた例である。可
動型９内に中子が設けられ、中子に形成された螺旋型
（図示せず）が回転自在に収容されている。そして螺旋
型の軸６０に螺旋型回転用のギア６１が結合され、該ギ
ア６１はアイドラーギア６２を介して螺旋型駆動用モー
タ１５の出力軸にギア結合されている。

【００１５】可動ダイプレート６の上部に設けられた取
付部６３にアーム６４が回動自在に取付けられ、該アー
ム６３に螺旋型駆動用モータ１５が取付けられている。
そして螺旋型駆動用モータ１５のアーム６４への取付部
分にストッパー６５が設けられている。このストッパー
６５はアーム６４を図の位置から反時計方向へ回動させ
て螺旋型駆動用モータ１５を一点鎖線の位置にしたと
き、螺旋型駆動用モータ１５を可動ダイプレート６上に
安定に支持する作用をする。このように螺旋型駆動用モ
ータ１５を上方へ回動させるようにすることにより、例
えば螺旋型駆動用モータ１５を使用しないとき、螺旋型
駆動用モータ１５を退避させ、成形操作の邪魔にならな
いようにする。

【００１６】なお、成形品の両側に螺旋部を形成する場
合は、片側の螺旋型を固定型側から螺旋型駆動用モータ
で駆動させ、反対側の螺旋型を可動型側から別の螺旋型
駆動用モータで駆動させるようにする。

【００１７】図８は図１ないし図５に示した金型開閉装
置の制御装置のブロック図である。可動型駆動用モータ
１６は、可動型制御手段７０によって正転または逆転お
よびその回転数を制御され、三つの設定器７１、７２お
よび７３によりその制御動作が設定される。設定器７１
は可動型の開動作の前段階を設定するものであり、この
設定により可動型制御手段７０は、図２に示すプッシュ
ブロック２３が可動型９に結合されている金型取付板８
に当接するまで、可動型駆動用モータ１６を高速正回転
させる。

【００１８】設定器７２は可動型の開動作の後段階を設
定するものであり、この設定により可動型制御手段７０
は、上記前段階、例えば成形品の突き出し余裕を加味し
て成形品の長さの二倍＋アルファーの移動量に相当する
まで、可動型駆動用モータ１６を低速正回転させる。設
定器７３はプッシュブロック２３をスタート位置に復帰
させる設定をするものであり、この設定により可動型制
御手段７０は、図２の状態から図１の状態まで可動型駆
動用モータ１６を高速逆回転させる。さらに、正確な制
御系を構成するため、可動型駆動用モータ１６の回転を
例えば光学式のエンコーダ７４により検出し、それを可
動型制御手段７０にフイードバックしている。

【００１９】螺旋型駆動用モータ１５は、螺旋型制御手
段７５によって正転または逆転制御され、二つの設定器
７６、７７によりその制御動作が設定される。設定器７
６は、螺旋型の抜出動作の回転速度及び抜き出し量を設
定するものであり、この設定により螺旋型制御手段７５
は、螺旋型を成形品から抜き出すために前記型開速度に
一致した螺旋ピッチ送り速度を設定すると共に、充分な
ピッチ送り量、例えば成形品の螺旋部の軸方向長さ＋ベ
ータのピッチ送り量に相当するまで螺旋型駆動用モータ
１５を正回転させる。設定器７７は、螺旋型をスタート
角度に復帰させる設定をするものであり、この設定によ
り螺旋型制御手段７５は、螺旋型駆動用モータ１５を正
回転（または逆回転）させて螺旋型をスタート角度に復
帰させる。そしてこれら螺旋型制御手段７５と設定器７
７の組み合わせにより、角度制御手段８０を構成してい
る。

【００２０】なお、螺旋型駆動用モータ１５の回転、即
ち、螺旋型の移動量も前記と同様なエンコーダ７８によ
り検出し、それを螺旋型制御手段７５にフイードバック
している。可動型の移動時期は、設定器１の設定回転後
に始まるが、その型開スタートはエンコーダ７４の出力
により検出される。その検出出力は同期制御手段７９に
入力され、その出力により螺旋型が始動される。即ち、
可動型の型開時期と螺旋型の駆動時期を一致させるもの
である。なお、両モータの夫々のエンコーダ７４，７８
の出力を比較し、型開時における螺旋型のピッチ速度を
可動型の型開速度に一致させるように螺旋型制御手段７
５に制御信号を与えてもよい。

【００２１】次に、上記金型開閉装置の作用を図９およ
び図１０を参照しながら説明する。先ず図９において、
成形のスタート指令が出されると、スタート条件（その
内容は後述する）を満たしている場合、金型の型閉が行
われる。この型閉動作は図１に示す型締シリンダ３を低
圧の油圧で作動させて可動型９を押圧することにより行
われる。続いて型締シリンダ３を高圧の油圧で作動させ
て金型の型締を行い、射出を行う。なお射出に際して
は、図１に示す射出部２７のノズル２８先端を金型のス
プルー２９の開口部に密着させるように昇降シリンダ３
０が駆動される。

【００２２】射出後所定時間の保圧を行い、自然冷却又
は冷却水を金型周囲のジャケットに流して冷却して固化
を行うと共に、予め設定された冷却時間がセットアップ
した後、型締シリンダ３の油圧を無圧にし可動型制御手
段７０に指令を出して設定器７１（図８）に従った制
御、すなわちプッシュブロック２３が可動型９を結合し
ている金型取付板８に当接するまで、可動型駆動用モー
タ１５を高速正回転させる制御を行う。上記制御により
プッシュブロック２３が可動型９に結合されている金型
取付板８に当接したことをエンコーダ７４により確認し
た後、図１０の工程に移る。

【００２３】図９において、前記確認（Ａ）により可動
型制御手段７０に指令を出して設定器７２（図８）に従
った制御、すなわち可動型駆動用モータ１６を低速正回
転させて可動型を上記制御の終了状態から図２の状態ま
で移動させる。一方、前記確認（Ａ）により螺旋型制御
手段７５に指令を出して設定器７６に従った制御、すな
わち螺旋型の螺旋部を成形品から抜き出すために、その
ピッチ送り速度及び充分なピッチ送り量に相当するま
で、螺旋型駆動用モータ１５を正回転させる。その際、
同期制御手段７９により型開時における螺旋型のピッチ
速度をそのエンコーダ７８を介して可動型の型開速度に
一致させるように螺旋型制御手段７５に制御信号が与え
られる。なお制御の安定性を確保するため、上記確認
（Ａ）による制御動作の開始は、可動型制御手段７０を
幾分螺旋型制御手段７５より先行させることが好まし
い。即ち、可動型駆動用モータ１６の駆動を螺旋型駆動
用モータ１５の駆動よりわずかに先行させる。その際の
両者の位置ずれは、図４に示した空間部４２により調整
される。

【００２４】上記可動型制御手段７０および螺旋型制御
手段７５の制御の完了を両エンコーダ７４，７８により
確認すると、突出ピン等により成形品が金型から取り出
される。次いで可動型制御手段７０に指令を出し、設定
器７３（図８）に従った制御、即ち、可動型駆動用モー
タ１６を高速逆回転させて可動型を図２の状態から図１
の状態まで移動させる。それと共に螺旋型制御手段７５
に指令を出し設定器７７（図８）に従った制御、即ち螺
旋型駆動用モータ１５を正回転（または逆回転）させて
螺旋型をスタート角度に復帰させる。これらの制御が完
了すると再スタ−トの条件（Ｂ）が整うことになり、前
記の図９のスタート位置に戻る。

【００２５】

【発明の効果】以上のように構成した本発明の金型開閉
装置は次のような効果を奏する。 （１）可動型と螺旋型の両者をそれぞれ独立したモータ
で駆動するので、異なるピッチの螺旋部に適用すること
ができると共に、高いスピードでの型開が可能である。
それにより、射出成形品の量産性を著しく高めることが
できる。 （２）螺旋型の型開におけるピッチ速度を可動型の型開
速度に一致させるように螺旋型駆動用モータを制御する
手段を設けたことにより、高精度で螺旋部を有する成形
品の成形ができる。 （３）成形開始前に螺旋型の回転角度をスタート位置に
復帰させる角度制御手段を設けたので、螺旋部における
ネジ切り開始点を正確にコントロールすることができ
る。 （４）次に請求項２の発明によれば、型締め用シリンダ
の内圧が無圧の状態で、型開のみを可動型駆動モータと
螺旋型駆動モータとで作動させればよいから、夫々のモ
ータの負荷が小さく、その制御が容易となり、夫々のモ
ータ容量を小さくできる。それにより、構造が簡単で安
価な精度の高い金型開閉装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金型開閉装置を組み込んだ射出成形機
における金型を閉じた状態の部分破断正面図。

【図２】図１の金型を開いた状態の部分破断正面図。

【図３】図１に射出部の構造を加えた側面図。

【図４】図１における金型部分の拡大断面図。

【図４ａ】本装置に用いる螺旋型の一例を示す斜視図。

【図５】図２における金型部分の拡大断面図。

【図６】図４におけるキャビティ３５によって成形され
る成形品の断面図と側面図。

【図７】本発明の金型開閉装置において、可動型側に螺
旋型を回転駆動する機構を設けた例。

【図８】本発明の金型開閉装置の制御装置のブロック
図。

【図９】本発明の金型開閉装置の作用を示すフローチャ
ート。

【図１０】本発明の金型開閉装置の作用を示すフローチ
ャート。

【符号の説明】

１ 射出成形機の本体 ２ ベッド ３ 型締シリンダ ４ シリンダヘッド ５ タイバー ６ ダイプレート ７ 型締ラム ８ 金型取付板 ９ 可動型 １０ 固定型 １１ 螺旋型 １２ ダイプレート １３ ベット １４ 連結手段 １５ 螺旋型駆動用モータ １６ 可動型駆動用モータ １７ ケーシング １８ 固定子 １９ 回転子 ２０ ボールネジ ２１ スクリューシャフト ２２ 留めボルト ２３ プッシュブロック ２４ ボールブッシュ ２５ ガイドシャフト ２６ 留めボルト ２７ 射出部 ２８ ノズル ２９ スプルー ３０ 昇降シリンダ ３１ 取出シュート ３２ 制御装置 ３３ 制御パネル ３４ 警報灯 ３５ キャビティ ３６ 先端部 ３７ 後端部 ３８ 平坦面 ３９ 拡大部 ４０ 連結体 ４１ 平坦面 ４２ 空間部 ４３ 軸受 ４４ 側プレート ４５ スラスト軸受 ４６ 連結シャフト ４７ ギア ４８ 軸受 ５０ 成形品 ５１ 本体 ５２ ネジ部 ５３ 孔部 ５４ 管 ６０ 軸 ６１ ギア ６２ アイドラーギア ６３ 取付部 ６４ アーム ６５ ストッパー ７０ 可動型制御手段 ７１ 設定器 ７２ 設定器 ７３ 設定器 ７４ エンコーダ ７５ 螺旋型制御手段 ７６ 設定器 ７７ 設定器 ７８ エンコーダ ７９ 同期制御手段 ８０ 角度制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84 B29C 33/00 - 33/76

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定型１０、可動型９および回転する螺
   旋型１１により構成される金型を用いて、螺旋部を有す
   るプラスチック成形品を成形する射出成形機の金型開閉
   装置において、 可動型駆動用モータ１６と、螺旋型駆動用モータ１５
   と、 可動型駆動用モータ１６を制御する可動型制御手段７０
   と、 型開時における螺旋型駆動用モータ１５の回転を、その
   回転に基づく前記螺旋型１１のピッチ進行速度がそのと
   きの型開速度に一致するるように制御する螺旋型制御手
   段７５と、 可動型９の型開時期と螺旋型１１の駆動時期とを一致さ
   せるように螺旋型駆動用モータ１５を制御する同期制御
   手段７９と、 成形開始前に螺旋型１１の回転角度をスタート位置に復
   帰させる角度制御手段８０と、 を備えていることを特徴とする射出成形機の金型開閉装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記可動型９の型締
   めを油圧シリンダで行うと共に、型開時にその油圧シリ
   ンダの内圧を実質的に無くすように構成した射出成形機
   の金型開閉装置。