JP3391506B2 - 金型内振動加工装置 - Google Patents

金型内振動加工装置

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哲朗 三輪
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック等の射出
成形中に金型内で製品圧縮成形やゲート切断を行うよう
にした射出成形機に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、射出成形機において、ゲート部等
にゲート切断部材を設け、射出成形加工工程中に、振動
エネルギーによってゲート近傍の樹脂を軟化させ、射出
成形品の一部を無振動又は振動を加えながら圧縮しゲー
ト切断部材を強制的に変位させて製品を圧縮成形し、ゲ
ート切断する場合(例えば、本出願人が以前に出願した
特願平3−61072号)や、また、ゲート部にゲート
開度が可変可能なゲート片を設け、ゲート開度を射出成
形加工工程の各工程に対応して最適となるようにゲート
片を移動させる場合(例えば、特公平4−70967号
公報)等において、ゲート切断部材やゲート片等を振動
させたり移動させるための駆動装置は、キャビティ内の
射出圧力や保圧力に抗するために非常に大きな力を必要
とするので、サーボシリンダを始めとする油圧シリンダ
が多用されている。 【0003】これらの油圧シリンダは一般に21MPa
前後の高圧油によって作動され、油圧シリンダ内部から
外部への油の漏れや流出を防ぐためにシール機構を備
え、また、金型内に内蔵されるように構成されており、
例えば図3に示すようなものが使用される。図3におい
て、図示しない可動金型内に取付可能にされた本体51
にシリンダ穴52が設けられ、シリンダ穴を二分するピ
ストン53がシリンダ穴にそって摺動可能に設けられ、
ピストン53の両端にはピストンロッド54が設けられ
ている。ピストンロッド54の一端には前述したゲート
切断部材等のパンチ部材が取りつけられ、ピストンロッ
ドの移動によりパンチ部材が移動する。ピストンロッド
54の他端には取付部材55を介して作動トランス等の
センサ56が取付られており、本体51に対するピスト
ンロッド移動量を検出し、電気接続部57を経由して移
動信号を図示しない制御部に送出するようにされてい
る。 【0004】シリンダ穴の両端はブッシュ58によって
シリンダ穴と本体外部とを隔絶されており、シリンダ穴
と本体間をシールするO−リング60が取付けられてい
る。ブッシュ58にはピストンロッド54が貫通する貫
通穴61があけられ、ロッドパッキン62がピストンロ
ッドに当接して設けられ、シリンダ穴内の圧油のピスト
ンロッドからの漏れを防止している。ロッドパッキン6
2の更に外側にはダストシール63が設けられており、
外部からシリンダ内への塵等の浸入を防止するようにさ
れている。また、ピストン外周にはピストンパッキン6
4が設けられピストンで仕切られるシリンダ室間の漏れ
を防止する。これらのシール部材はゴム系の材料で製造
されているため、その使用温度の上限は普通120℃程
度である。 【0005】射出成形機において、一般に使用される樹
脂の多くは低溶融温度の樹脂であり、この場合の金型温
度は100℃程度で、外部への熱放射もあり、油圧シリ
ンダを金型内に設けてもシール材も含めて熱的な大きな
問題はない。しかし、PPS(ポリフェニレンサルファ
イド)等の高溶融温度の樹脂を使用する場合には、金型
温度は200℃前後となるため通常のシール部材では熱
劣化を生じ、そのままでは油圧シリンダを金型内に設け
て使用することができない。そこで、図4に示すよう
に、ロッドパッキン62やダストシール63間に設けら
れた2個のロッドパッキン65間に外部より冷却水や冷
却エアーを供給し、油圧シリンダを冷却したり、シリン
ダ本体と可動金型間に断熱材を設けてシール部材や圧油
の温度上昇を防止していた。しかし、構造が複雑にな
る、冷却水を別に必要とする、金型の熱効率が悪くなる
等の問題があった。 【0006】そこで、前述した特公平4−70967号
公報で例示されているような、可動金型内にゲート片を
設け、カムとリンク機構を用いて可動金型外部の駆動手
段によりゲート片が移動可能となるようにすれば、駆動
部が可動金型の熱影響を受けることがない。しかし、前
述したように、特にゲート切断のように振動を与えるも
のでは非常に大きな力を要するため、このようなリンク
機構では装置が過大なものとなり実用化には適さない。
また、特開平4−369517号公報のものでは、前述
したパンチ部材等に相当する加圧ピンを可動金型および
製品を突き出すエジェクタが取りつけられたエジェクタ
プレートに貫通して設け、さらに、可動金型に貫通して
設けられたリターンピンと加圧ピンを加圧プレートに一
体固定し、この加圧プレートを可動金型と離れた位置に
設けられた2本の油圧シリンダにより可動可能に設け、
油圧シリンダに与えられるパルス状の油圧力と、リター
ンピンに設けられたリターンスプリングとにより加圧ピ
ンを振動させるなどして、製品圧縮成形やゲート切断を
行う。このようなものとすれば、可動金型の熱が油圧シ
リンダに悪影響を与えることがない。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加圧ピ
ンおよびリターンピンの軸方向の移動量の同調を、各ピ
ンと可動金型との嵌合や、各ピンや加圧プレート等の剛
性によって補正しているので、偏荷重により嵌合部の摩
耗を生じたり、さらに、加圧ピンに対し偏荷重を加える
ことになり作動不良や焼き付きを生ずるおそれがあっ
た。また、可動金型後方に可動金型とは別に油圧駆動部
を設けているので、全体構成も複雑、大型になるという
問題があった。 【0008】そこで、本発明は、ゲート切断部材等のパ
ンチ部材を可動金型内に設け、このパンチ部材を駆動す
る油圧シリンダへの可動金型の熱影響を防止するととも
に、パンチ部材の偏荷重を防止し、簡単、かつ小型で信
頼性の高い金型内振動加工装置を提供することを目的と
する。 【0009】 【課題を解決するための手段】このため本発明は特許請
求の範囲記載の金型内振動加工装置を提供することによ
って、上述した従来技術の課題を解決した。 【0010】 【作用】上記のように構成することにより、油圧シリン
ダが指令信号に従って移動又は振動されるが、油圧シリ
ンダの移動量を検出する第1および第2のセンサによる
フィードバック信号により、油圧シリンダの移動量を正
確に制御すると同時に、2本の油圧シリンダの同調もお
こなわれるので、指令信号に対して2本の油圧シリンダ
が同調して制御される。2本の油圧シリンダの可動部
(例えばピストンロッド先端)に取りつけられた伝達ロ
ッドは、油圧シリンダが同調されて動くので傾くことが
なく、また、伝達ロッドの両端間に設けられたパンチ部
材も加圧軸方向に真直ぐに移動または振動する。 【0011】可動金型に生じる熱は、パンチ部材、伝達
ロッド、油圧シリンダの順に伝達されるが、伝達ロッド
は可動金型と接していないので、油圧シリンダに伝達さ
れるまでにほとんどの熱が放射され、油圧シリンダの温
度はほぼ金型外部の温度であり、油圧シリンダ特に油圧
シリンダのシール部材に熱的な悪影響を与えることはな
い。また、センサも可動金型外部に設けられているの
で、高温にさらされることがない。 【0012】 【実施例】次に本発明の実施例につき前述した特願平3
−61072号のような射出成形加工工程中において圧
縮成形およびゲート切断を行う場合について図面を参照
して説明する。図1は本発明の射出成形装置を示す要部
断面図で、1個取りの実施例金型断面図を示す。図1に
示すように、固定金型2と可動金型1との当接面には、
ランナー部3、ゲート部4及び製品部5を形成するキャ
ビティ又はコア6が形成されており、可動金型1内に、
ランナー部3の一部を形成しキャビティ又はコア内6に
突入可能にされたパンチ部材7が摺動可能に組み込まれ
ている。8はスプルで、ランナー部3はゲート部4とス
プル8とを連結する。11、12はそれぞれ製品排出ピ
ン及びスプル排出ピンであり、エジェクタープレート1
6に一端を固定され、可動金型1を貫通するように設け
られている。 【0013】2本の油圧サーボシリンダ10a、10b
が可動金型1の外部側面両側の対象位置に固定されてお
り、油圧サーボシリンダに設けられた位置センサがロッ
ド15の移動量を検知信号として図示されていない制御
部へ送出するようにされている。油圧サーボシリンダ1
0a、10bは例えば、前述した図3に示すようなもの
である。パンチ部材7は必要に応じて各種、複数のもの
が用意され、パンチ部材7の反キャビティまたは反コア
6側が伝達ロッド9に接続固定されている。伝達ロッド
9はその両端が油圧サーボシリンダ10のロッド15の
先端に固定され、また、直接可動金型1と接触しないよ
うに配置されている。なお、キャビティ内等に充填され
た樹脂の外部への流出は、従来と同様、パンチ部材とパ
ンチ部材が摺動する可動金型摺動穴との間の微小隙間に
よって阻止されている。 【0014】2本の油圧サーボシリンダ10a、10b
はそれぞれサーボバルブや高速応答比例弁等によって制
御される。図2は油圧サーボシリンダ10a、10bの
制御内容を示すブロック線図である。図2において、パ
ンチ部材を制御すべき指令信号32を出力する出力器2
1からの指令信号は第1および第2の2つのサーボアン
プ22、26に出力される。第1サーボアンプ22の出
力は第1サーボバルブ23によって第1油圧サーボシリ
ンダ10aを駆動するようにされている。第1油圧サー
ボシリンダ10aの移動量を検知する第1変位センサ1
0a′からの第1油圧サーボシリンダの移動量が第1変
位センサアンプ25によって第1サーボアンプ22に第
1変位信号33としてフィードバックされ、この第1変
位信号と指令信号32とが比較され第1油圧サーボシリ
ンダ10aが指令信号に従って制御される。つまり、出
力器21の指令信号32に従って第1油圧サーボシリン
ダ10aがフィードバック制御される。 【0015】同様に、第2サーボアンプ26の出力は第
2サーボバルブ27によって第2油圧サーボシリンダ1
0bを駆動するようにされている。第2油圧サーボシリ
ンダ10bの移動量を検知する第2変位センサ10b′
からの第2油圧サーボシリンダの移動量が第2変位セン
サアンプ29によって第2サーボアンプ26に第2変位
信号34としてフィードバックされている。 【0016】さらに、フィードバックアンプ30には前
述した第1変位センサアンプ25からの第1変位信号3
3と第2変位センサアンプ29からの第2変位信号34
が入力され、第1および第2の変位信号の差、つまり、
移動量の差(第1油圧サーボシリンダの移動量に対する
第2油圧サーボシリンダの移動量の遅れ量)を軸偏差信
号35として出力するようにされ、第2サーボアンプ2
6に入力されている。よって、指令信号32、軸偏差信
号35および第2変位信号34の3つの信号が第2サー
ボアンプ26で比較され第2油圧サーボシリンダ10b
は指令信号に対して第1油圧サーボシリンダ10aから
の遅れを補正してフィードバック制御される。つまり、
出力器21の指令信号32に従って制御される第1油圧
サーボシリンダ10aの移動量に同調して第2油圧サー
ボシリンダ10bが制御される。 【0017】この実施例の作動について述べると、図1
において、流入溶解樹脂14は、図示しない射出成形機
シリンダからスプル8、ランナー部3及びゲート部4を
通ってキャビティ又はコア6内に導入され、製品部5が
形成される。キャビティ内等の射出圧力により、パンチ
部材7は図1で見て、左方に力を受けるが、伝達ロッド
9を介して油圧サーボシリンダ10によって位置保持さ
れる。射出充填後、微小振動を加えながら移動する旨の
指令信号に従って2本の油圧サーボシリンダ10a、1
0bが同調して作動し、油圧サーボシリンダのロッド1
5a、15bの先端に固定された伝達ロッド9は傾くこ
となく図1で見て右側へ移動する。同時に伝達ロッド9
に固定されたパンチ部材7もキャビティ内等の保圧力に
抗して微小振動しながら右側へ移動し、パンチ部材7は
樹脂14をキャビティ又はコア6内に押し込み製品加圧
成形を行い、引き続きゲート切断を行う。ゲート切断完
了後、短時間、2本の油圧サーボシリンダ10a、10
bを同調して微小往復運動させパンチ部材7を微小振動
往復運動させ切断面を仕上げる。成形完了後、油圧サー
ボシリンダを原位置に後退させる。以上により、射出成
形加工工程中において圧縮成形およびゲート切断が行わ
れる。 【0018】これらの工程において2本の油圧サーボシ
リンダ10a、10bは常に同調して作動し伝達ロッド
9が傾くことがないのでパンチ部材7も可動金型内で偏
って作動することがない。可動金型内の熱は可動金型内
部より表面に向かって伝達され、また、可動金型の高温
部とはパンチ部材と接触しており、伝達ロッドは可動金
型の高温部とは接触しないようにされているので、可動
金型内の熱はパンチ部材、伝達ロッドを経由して油圧サ
ーボシリンダに伝達される。よって、可動金型内部の高
熱は油圧サーボシリンダに達するまでに放射され油圧サ
ーボシリンダ部での温度は油圧サーボシリンダの使用に
あたって熱的に何ら問題のない程度まで低下する。 【0019】 【発明の効果】本発明によると、可動金型外部に同調制
御可能に2本の油圧シリンダを配置し機械的に伝達ロッ
ドおよびパンチ部材と連結するようにしたので、伝達ロ
ッドは比較的小型に製作され可動金型内での移動スペー
スも小さくガイドピン等も不要となった。また、可動金
型の加工も簡単小型となり、パンチ部材の偏荷重を防止
し、簡単、かつ小型で信頼性の高い金型内振動加工装置
を提供するものとなった。 【0020】さらに、油圧シリンダを可動金型の外部側
面に設け、また伝達ロッドを可動金型に接しないように
したので、可動金型内部の高熱部の影響が小さく、油圧
シリンダのシールや変位センサに耐熱性が要求されない
と共に、取付が簡単でメインテナンスもやり易いものと
なった。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の射出成形装置を示す要部断面図であ
る。 【図2】本発明の射出成形装置を制御するブロック線図
である。 【図3】油圧サーボシリンダの要部断面図である。 【図4】従来の油圧シリンダ耐熱装置の説明図である。 【符号の説明】 1 可動金型 2 固定金型 4 ゲート部 5 製品部 6 キャビティ又はコア 7 パンチ部材 9 伝達ロッド 10、10a、10b 油圧シリンダ(油圧サーボシ
リンダ) 10a′ 第1センサ 10b′ 第2センサ 33 第1変位信号 34 第2変位信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 行雄 埼玉県川口市西川口4丁目11番4号 日 水化工株式会社内 (72)発明者 米岡 典永 埼玉県川口市西川口4丁目11番4号 日 水化工株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−166416(JP,A) 特開 昭58−74334(JP,A) 実開 平2−5855(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 45/00 - 45/84

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 固定金型と可動金型を有する射出成形機
    において、可動金型の外部両側面に設けられた2本の油
    圧シリンダと、可動金型内に設けられ一端を固定金型と
    前記可動金型によって形成されるキャビティまたはコア
    内に突入可能にされたパンチ部材と、前記可動金型高熱
    部に接触することなく両端が前記2本の油圧シリンダの
    可動部材に接続され両端間のいずれかに前記パンチ部材
    が駆動可能に接続された伝達ロッドと、を有し、前記可
    動金型外部に前記2本の油圧シリンダの各移動量を検出
    する第1および第2のセンサを設け、該センサの変位信
    号をフィードバック信号として前記油圧シリンダの同調
    制御を行うことによって前記パンチ部材を制御可能とし
    たことを特徴とする金型内振動加工装置。
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