JP4252592B2 - 型締装置 - Google Patents

Description

本発明は射出成形機等の型締装置に係り、特に型開閉機構により固定盤に向けて可動盤を移動させ、タイバに形成された係合部にハーフナットを係合した上で、型締シリンダによりタイバを牽引して型締を行う型締装置に関するものである。

従来、型開閉機構により固定盤に向けて可動盤を移動させ、タイバに形成された係合部にハーフナットを係合した上で、型締シリンダによりタイバを牽引して型締を行う型締装置としては特許文献１、特許文献２に記載されたものが知られている。これらの型締装置においては、ハーフナットをタイバの係合部に係合させるためにタイバの位置を調整する必要があり、そのための機構が備えられている。

特許文献１では、図１に示されるように、型締油圧シリンダのラムに、タイバーの位置を調整する副シリンダを取付けられている。しかし特許文献１の機構のものは型締装置の全長が長くなるという問題があった。また前記特許文献１の問題を解消するものとして特許文献２に記載されたものがある。特許文献２においては、型締シリンダの内側にアクチュエータを設け、前記アクチュエータの駆動をリンク機構、位置調整用ロッドを介して型締シリンダに接続するようになっている。しかし特許文献２においては、リンク機構等が複雑になり、コストアップに繋がっていた。
特開平８−２７６４８２号公報（請求項１、図１、図２） 特開２００３−３４０８２７号公報（請求項１、図１、図２）

そこで本発明は、型開閉機構により固定盤に向けて可動盤を移動させ、タイバに形成された係合部にハーフナットを係合した上で、型締シリンダによりタイバを牽引して型締を行う型締装置において、型締装置の全長を短くしつつ、サーボモータ等を使用せずに簡単な機構により、タイバの位置調整を高精度に制御することを目的とするものである。

本発明の請求項１に記載の型締装置は、固定金型が取付けられた固定盤に対して可動金型が取付けられた可動盤を近接・離間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と、外周に係合部が形成され型締シリンダにより牽引されるタイバと、係合部に対し係合・離脱可能なハーフナットとが備えられた型締装置において、型締シリンダのピストンの型取付面側とは反対側に配設される位置調整用ロッドと、型締シリンダが配設される側の固定盤または可動盤に位置調整用ロッドと平行に複数配設されるとともに、ロッドを備えた調整用シリンダと、調整用シリンダのロッドと位置調整用部材とを結合する結合部材とが備えられたことを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の型締装置は、調整用シリンダは、サーボバルブによって制御される両ロッドシリンダであることを特徴とする。

本発明の型締装置は、固定金型が取付けられた固定盤に対して可動金型が取付けられた可動盤を近接・離間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と、外周に係合部が形成され型締シリンダにより牽引されるタイバと、係合部に対し係合・離脱可能なハーフナットとが備えられた型締装置において、型締シリンダのピストンの型取付面側とは反対側に配設される位置調整用ロッドと、型締シリンダが配設される側の固定盤または可動盤に位置調整用ロッドと平行に複数配設されるとともに、ロッドを備えた調整用シリンダと、調整用シリンダのロッドと位置調整用部材とを結合する結合部材とが備えられているので、型締装置の全長を短くしつつ、サーボモータ等を使用せずに簡単な機構により、タイバの位置調整を高精度に制御することができる。

本発明の実施形態について図１、図２を参照して説明する。図１は本発明の型締装置を示す側面図である。図２は、本発明の型締装置の係合位置調整機構とその油圧回路の概略を示す拡大側面図である。

図１、図２に示されるように、樹脂、金属、セラミック等を原料とする成形品を射出成形する射出成形機の型締装置１は、図示しないベッド上には型取付面３ａに固定金型２が取付けられた固定盤３が固着されている。固定盤３の中央部には射出装置４から固定金型２へ溶融樹脂が射出充填されるための注入孔５が設けられている。また固定盤３の四隅近傍には圧締機構である型締シリンダ６がそれぞれ設けられている。型締シリンダ６は、増圧ストローク、強力型開ストローク、および所定の余裕代を加えたストロークを有する復動シリンダである。型締シリンダ６のピストン１７の型取付面側の面１７ａに配設される四本のタイバ７は、可動金型８が取付けられた可動盤９の四隅近傍にそれぞれ挿通され、タイバ７の一端側は支持盤１０にそれぞれ挿通されている。そしてタイバ７の外周の所定位置には係合溝１１が型開閉の所定の長さにわたり複数形成された係合部１２が設けられ、取付けられる金型の型厚に応じてハーフナット１３と係合される係合溝１１が変更可能となっている。また可動盤９における反固定盤側壁面９ａにおける四隅近傍のタイバ７が挿通された部分の両側には、ハーフナット１３が配設されている。ハーフナット１３は、シリンダ１３ａにより係合歯１３ｂが進退し、挿通されたタイバ７の係合部１２に対して係合・離脱可能となっている。

固定盤３の両側面には、固定金型２が取付けられた固定盤３に対して可動金型８が取付けられた可動盤９を近接・離間移動させる型開閉機構である型開閉シリンダ１５のシリンダ部１５ａが固定され、そのピストンロッド１５ｂが可動盤９に取付けられている。なお、型開閉機構については、サーボモータとボールネジ等からなる機構を用いてもよい。また固定盤３と可動盤９の間には、可動盤位置検出機構であるリニアスケール１６が各型締シリンダ６の近傍の位置に４箇所に取付けられているが少なくとも１箇所に設けられていればよい。そして本実施形態においては、前記リニアスケール１６の検出値が制御装置１８に送られ、型厚調整時のタイバ７の位置調整が行われる。

次に図２により、本実施形態の型締装置１の係合位置調整機構１９について説明する。係合位置調整機構１９は、タイバ７に形成された係合部１２における最適の係合溝１１に対してハーフナット１３を係合させるため、タイバ７を移動させるものであり、各型締シリンダ６ごとにそれぞれ配設されている。

固定盤３における反型取付面である射出装置側壁面３ｂは、型締シリンダ６が内蔵された円筒部２０が射出装置４側に所定寸法だけ突出形成されている。そして型締シリンダ６のピストン１７における型取付面側の面１７ａとは反対側の射出装置側の面１７ｂには位置調整用ロッド２１が固定されている。前記位置調整用ロッド２１は、前記円筒部２０の射出装置側壁面２０ａの中心から一部が突出されるように設けられた大径部２１ａ、該大径部２１ａに接続される小径部２１ｂ、該小径部２１ｂに接続され回転吸収部材であるフローティングジョイント２１ｃ、および該フローティングジョイント２１ｃに接続される結合部２１ｄを備えている。フローティングジョイント２１ｃは、軸方向の長さを変化させずに、軸回転方向および軸角度方向の調整を可能とする回転吸収部材であるが、他の同様の機能を有する部材を用いてもよい。

また前記円筒部２０の側壁面２０ｂには該型締シリンダ６のピストン１７の作動方向と直交する方向に突出したブラケット２２，２２が配設されている。ブラケット２２は、中央部に孔２２ａが貫設された部材であって、後述する調整用シリンダである両ロッドシリンダ２３および位置センサであるリニアスケール２７が固着されるための部材である。

そして前記ブラケット２２の射出装置４側の面には、係合位置調整機構１９のアクチュエータである両ロッドシリンダ２３（調整用シリンダ）のシリンダ部２３ａが固着されている。両ロッドシリンダ２３は、ピストンの一方と他方の受圧面積が等しいことからサーボバルブ３４によって正確な制御が行えるシリンダである。そして本実施形態の両ロッドシリンダ２３は、型締シリンダ６に連動している。両ロッドシリンダ２３のストロークは、型締シリンダ６のストロークと比較して両側において余裕代が設けられている。そして前記ブラケット２２の孔２２ａに、両ロッドシリンダ２３の一方のロッド２３ｂが移動自在に挿通されるようになっている。前記一方のロッド２３ｂは、いずれの部材とも固着されておらずフリーである。また前記両ロッドシリンダ２３の他方のロッド２３ｃの先端は、結合部材２４の反射出装置側の面に取付られている。本実施形態では両ロッドシリンダ２３およびブラケット２２は、１本の型締シリンダ６の位置調整用ロッド２１に対して平行にそれぞれ２箇所に取付けられているが、複数であれば２箇所に限定されない。本実施形態ではブラケット２２を型締シリンダ６の円筒部２０の側壁面２０ｂに設けることにより、両ロッドシリンダ２３における一方のロッド２３ｂの移動領域が確保されている。

結合部材２４は、所定の板厚の部材であり、両ロッドシリンダ２３の他方のロッド２３ｃと直交する方向に配設されている。そして固定盤３における円筒部２０の射出装置側壁面２０ａの中心には、位置調整用ロッド２１の大径部２１ａが突出形成されているが、その周囲における２箇所にはガイドロッド２５が射出装置４側に向けて両ロッドシリンダ２３と平行に突出形成されている。そしてガイドロッド２５，２５は、前記結合部材２４に形成されたガイド孔２４ａ，２４ａに挿通されている。

また前記ブラケット２２の一方にはセンサ取付部材２６が射出装置側に向けて固着され、前記センサ取付部材２６には、位置センサであるリニアスケール２７のスケール部２７ａが固定されている。なお本実施形態では位置センサは、磁気式のリニアスケールが使用されるが、光学式センサや、回転ローラ等を使用したロータリエンコーダやポテンショメータを使用してもよく、その種類は限定されない。そして前記両ロッドシリンダ２３，２３によって移動される結合部材２４の側部にリニアスケール２７の読取用ヘッド部２７ｂが固定されている。なお結合部材２４側にスケールを設け、固定盤３側に読取用ヘッドを設けてもよい。

次にこれら両ロッドシリンダ２３の油圧回路と制御装置１８について概略を説明する。油圧源であるポンプ３１から両ロッドシリンダ２３，２３への間の管路３２には切換バルブ３３と四方弁型のサーボバルブ３４が配設されている。そしてサーボバルブ３４のＡポートに接続される管路３５、Ｂポートに接続される管路３６は、それぞれ分岐され、管路３５は、２本の両ロッドシリンダ２３の型締方向側油室２３ｄへ、管路３６は型開方向側油室２３ｅにそれぞれ接続されている。また射出成形機の型締装置１には制御装置１８が設けられ、前記制御装置１８は、前記リニアスケール２７および前記切換バルブ３３、サーボバルブ３４等にそれぞれ接続されている。またサーボバルブ３４の管路３２、Ａポートに接続される管路３５、Ｂポートに接続される管路３６にはそれぞれリリーフバルブ３７，３８が接続されている。なお前記油圧回路は概略であるので、他の管路・バルブ等を省略されていることは言うまでもない。

次に本発明の型締装置１の係合位置調整機構１９の型厚調整時と成形時における作動について説明する。成形に用いる金型が厚さの異なるものに変更されると、型閉した際の固定盤３と可動盤９の間隔の変化に伴い、ハーフナット係合位置が変化してしまうので、最初に型厚調整を行う。まず固定盤３と可動盤９との間に固定金型２と可動金型８を配設し、型開閉シリンダ１５を作動させて型閉を行う。型閉された際の可動盤９の位置（ハーフナット１３の位置）は可動盤位置検出機構であるリニアスケール１６により検出され、検出値が制御装置１８に送られる。そして制御装置１８において、送られた検出値に基づいてハーフナット１３に最適の係合溝１１が係合される位置（固定盤３に対するタイバ７の位置）が、演算され、記憶される。この最適の係合溝１１が係合される位置は、タイバ７がハーフナット１３に係合された際に、型締シリンダ６内のピストン１７が増圧および強力型開が可能なストロークが確保された位置である。

（成形時：ハーフナット係合工程）
ハーフナット１３が係合されるための固定盤３に対するタイバ７の位置が演算されると、制御装置１８からサーボバルブ３４に指令信号が送られ、両ロッドシリンダ２３，２３が作動され、結合部材２４を介して型締シリンダ６のピストン１７およびタイバ７が移動される。前記移動の際の固定盤３に対するタイバ７の位置検出は、リニアスケール２７が結合部材２４の位置を読取ることにより行われ、サーボバルブ３４を用いたフィードバック制御がなされる。そして前記記憶された固定盤３に対するタイバ７の位置までタイバ７が移動されると、両ロッドシリンダ２３，２３は作動を停止され、その位置に保持される。その際型締シリンダ６のタイバ側油室６ａ、位置調整用ロッド側油室６ｂは、それぞれドレンに接続され、無圧に近い状態である。従って本実施形態では、型締シリンダ６と比較して使用される作動油が少ない市販の小型の両ロッドシリンダ２３を使用することにより、型締シリンダ６を高速かつ正確に移動させることができる。

次に型開閉シリンダ１５の駆動により可動盤９が固定盤３に向けて移動され、可動金型８と固定金型２の当接されるのとほぼ同時に、シリンダ１３ａが作動され、ハーフナット１３が、タイバ７の係合溝１１に係合される。その際タイバ７は、前記ハーフナット１３に最適の係合溝１１が係合される位置に移動完了して待機している。ハーフナット１３が係合溝１１に係合される際、本実施形態では、ハーフナット１３の係合歯１３ｂの山部１３ｃの両側壁面と、係合部１２の係合溝１１における両側壁面の間にはそれぞれ所定の間隔を有する。また型締シリンダ６は、前記のようにピストン１７が増圧および強力型開が可能なストロークが確保された位置である。また当然ながら、調整シリンダである両ロッドシリンダ２３，２３も、型締シリンダ６と同様に増圧および強力型開時に追従可能なストローク（余裕代を含む）が確保された位置である。

（成形時：増圧工程）
ハーフナット１３の係合歯１３ｂが係合溝１１に係合されたことが確認されると、型締シリンダ６のタイバ側油室６ａに作動油が供給され、タイバ７を型閉方向に牽引することにより、可動金型８と固定金型２の圧締が行われる。この際にハーフナット１３の山部１３ｃの型開側壁面（図中左側壁面）と、タイバ７の係合溝１１の型開側壁面（図中左側壁面）は、タイバ７の型閉方向への移動により所定の間隙が解消され、両者は当接される。なお型締シリンダ６が作動され増圧開始する前などに、ピストン１７が回転してしまう場合も考えられるが、本実施形態では、位置調整用ロッド２１にフローティングジョイント２１ｃを使用しているので、結合部材２４までその回転が伝達されることはない。そして増圧工程においては、型締シリンダ６の作動により僅かにタイバ７が更に型閉方向へ移動される。なお増圧工程において、両ロッドシリンダ２３は、切換バルブ３３をＴポートとＡポートが接続されるよう切換えるとともに、サーボバルブ３４をＡポートとＰポート、およびＢポートとＴポートが接続され、型締方向側油室２３ｄおよび型開方向側油室２３ｅからタンク３９へ作動油がドレンされるよう制御されるようになっている。なお型締方向側油室２３ｄと型開方向側油室２３ｅの間を開閉バルブ付の管路で接続し、無負荷の油が移動できる差動回路を形成してもよい。増圧工程においては、射出装置４から注入孔５を介してキャビティに溶融樹脂が射出充填され、その後成形品の冷却が行われる。

（成形時：圧抜工程、強力型開工程）
成形品の冷却が完了すると、型締シリンダ６のタイバ側油室６ａの油がドレンに接続され、圧抜が行われ、ピストン１７は増圧時と比較して僅かに型開側に移動される。次に圧抜が完了すると、型締シリンダ６の位置調整用ロッド側油室６ｂに油が供給され、タイバ７を型開方向に移動させることによって、強力型開工程を開始する。型締シリンダ６の位置調整用ロッド側油室６ｂは、タイバ側油室６ａと比較して受圧面積が小さいので、比較的少量の作動油で移動が可能である。なお型開時の初期に、型締シリンダ６の作動による強力型開を行うことにより、深物などで離型の困難な成形品であっても制限を受けることなく離型できる。強力型開工程の開始時において、型締シリンダ６のピストンロッドであるタイバ７は型開側に向けて移動され、ハーフナット１３の山部１３ｃにおける型閉側壁面（図中右側壁面）と、係合部１２の係合溝１１の型閉側壁面（図中右側壁面）とが当接され、逆に山部１３ｃの型開側壁面（図中左側壁面）と係合溝１１の型開側壁面（図中左側壁面）との間に所定の間隔が形成される。よってタイバ７および結合部材２４は、圧抜工程完了時と比較して、ハーフナット１３の係合歯１３ｂの山部１３ｃの両側壁面と、係合部１２の係合溝１１における両側壁面の間にそれぞれ形成された両方の所定の間隔分、型開側に向けて移動される。その後タイバ７を介してハーフナット１３に力が伝達され、可動金型８が型開方向に移動され、強力型開工程が行われる。これら圧抜工程、強力型開工程の際にも両ロッドシリンダ２３に接続される切換バルブ３３およびサーボバルブ３４は型締方向側油室２３ｄと型開方向側油室２３ｅとからタンク３９へ作動油がドレンされるよう制御されている。

（成形時：ハーフナット離脱工程）
そして強力型開工程が完了するとシリンダ１３ａを駆動させてハーフナット１３を係合溝１１から離脱させる。本実施形態において、強力型開ストローク終了時点におけるタイバ７の位置は、増圧開始前にハーフナット１３とタイバ７を係合した位置と比較して、強力型開ストローク＋ハーフナット１３と係合溝１１の間にできる一方の所定の間隔分が型開側にずれている。なおハーフナット離脱工程において、型締シリンダ６、両ロッドシリンダ２３，２３の少なくとも一方により、タイバ７を型閉側に向けてわずかに移動させるか、型開閉シリンダ１５，１５により可動盤９を型開方向にわずかに移動させてから、ハーフナット１３を係合溝１１から離脱させるようにしてもよい。

（成形時：型開工程）
ハーフナット１３の離脱が完了すると、型開閉シリンダ１５により可動盤９は型開完了位置に移動され、成形品の取出しが行われる。本実施形態では、ハーフナット１３とタイバ７の係合溝１１が係合されていない間に、両ロッドシリンダ２３，２３の型締方向側油室２３ｄに作動油が供給され、タイバ７の位置は、型厚調整時に制御装置１８に記憶されたハーフナット１３に最適の係合溝１１が係合される位置に戻される。よって本実施形態は、従来のサーボモータによりタイバの位置調整用を行うものと比較して、簡単な機構により、タイバ７の位置調整を高精度に制御することができる。そして特許文献１に記載されたものと比較して型締装置１の全長が短縮され、特許文献２に記載されたものと比較して構造が極めて簡素化されている。

なお本発明は、上記した固定盤３に型締シリンダ６および係合位置調整機構１９が配設され、可動盤９にハーフナット１３が配設される型締装置１以外の型締装置にも使用することができる。例えば可動盤に型締シリンダおよび係合位置調整機構が配設され、固定盤にハーフナットが配設される型締装置でもよい。またタイバの中心軸が固定盤と可動盤とに亘って配設され、固定盤または可動盤の一方に型締シリンダが配設され、型締シリンダのピストンロッドが前記タイバの中心軸の周囲に摺動自在に外挿され、前記中心軸と前記ピストンロッドの両者からタイバが形成され、他方の盤にハーフナットが配設された型締装置でもよい。更には固定盤と可動盤が垂直方向に配設され、タイバの係合部に対してハーフナットを係合した上で型締シリンダにより型締を行う縦型型締装置であってもよい。また固定金型と可動金型とのパーティング面同士を完全に当接させた位置を型閉完了位置とする以外に、可動金型の停止位置を僅かに後方とし、溶融樹脂の射出と同時または射出中か射出後に可動金型を固定金型側へ更に移動する射出圧縮成形の型締装置または射出プレスの型締装置であってもよい。射出圧縮成形や射出プレスの場合、型締シリンダによる急速圧縮とともに、両ロッドシリンダの型開方向側油室から急速に作動油が送出される。両ロッドシリンダは、通常のロッドのないシリンダと比較して、ロッドの体積分だけ型開方向側油室の容量（体積）が小さいので、送出される油量が少なく、その分、通常の配管によっても作動油の送出が妨げられることがほとんどない。また発泡成形により型締当初より成形完了時の方が型開されている場合や、強力型開工程を型開閉手段により行い型締シリンダにより行わない場合も想定される。上記の射出圧縮成形、射出プレス、発泡成形、および強力型開を行わない場合のいずれについても、１成形サイクルが終了して型開された時点で、係合位置調整機構の調整用シリンダにより、タイバを記憶されている当初位置に復帰させる点は同じである。

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。

本発明の型締装置を示す側面図である。 本発明の型締装置の係合位置調整機構とその油圧回路の概略を示す拡大側面図である。

符号の説明

１ 型締装置
２ 固定金型
３ 固定盤
６ 型締シリンダ
７ タイバ
８ 可動金型
９ 可動盤
１１ 係合溝
１２ 係合部
１３ ハーフナット
１５ 型開閉シリンダ
１９ 係合位置調整機構
２１ 位置調整用ロッド
２２ ブラケット
２３ 両ロッドシリンダ
２４ 係合部材
２７ リニアスケール
３４ サーボバルブ

Claims (2)

1. 固定金型が取付けられた固定盤に対して可動金型が取付けられた可動盤を近接・離間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と、
   外周に係合部が形成され型締シリンダにより牽引されるタイバと、
   前記係合部に対し係合・離脱可能なハーフナットとが備えられた型締装置において、
   型締シリンダのピストンの型取付面側とは反対側に配設される位置調整用ロッドと、
   型締シリンダが配設される側の固定盤または可動盤に前記ロッドと平行に複数配設されるとともに、ロッドを備えた調整用シリンダと、
   前記調整用シリンダのロッドと前記位置調整用ロッドとを結合する結合部材とが備えられたことを特徴とする型締装置。
2. 前記調整用シリンダは、サーボバルブによって制御される両ロッドシリンダであることを特徴とする請求項１に記載の型締装置。

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