JP4780290B2 - 型締装置 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機又はダイカストマシンの型締装置に関するものである。

従来から、大型の成形装置に用いられる型締装置は、型締力を発生させるためのトグル機構を備える「トグル式型締装置」が広く用いられている。しかしながら、トグル式型締装置は、長ストロークの型締シリンダが必要であり、設置スペースが大きくなるという問題があった。又、トグル機構を構成するリンク部品の磨耗により、定期的メンテナンスが必要不可欠であった。
一方、トグル機構を用いない型締装置として、固定金型を保持する固定盤に内蔵された型締シリンダにより、固定盤と可動金型を保持する可動盤とを連結するタイバーを、固定盤に対し変位させることで、可動金型を固定金型に押し付けて型締力を発生させる、直圧式型締装置が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。直圧式型締装置は、当然に、トグル機構に起因する上記不具合を生じないものである。

特開２００４―３３０５５２号公報（〔請求項１〕、図４〜図８）

ところで、従来の直圧式型締装置は、一般に、型開きを行う際には、タイバーと可動盤とを固結する分割ナットを開放し、固定盤に支持されたタイバーから可動盤を抜くことにより、可動盤に要求される型開きストロークを確保する構造を有している。したがって、型締サイクル毎に、タイバーに対する可動盤の位置決めを正確に行い、開放された分割ナットを閉じてタイバーと可動盤とを固結する作業が必要となる。この際、従来の直圧式型締装置は、タイバー自体が固定盤に内蔵された型締シリンダに駆動されて型締力を発生させるものであることから、タイバーと分割ナットとを位置決めする際の位置決め基準を正確に定めるために、まず、固定盤に対するタイバーの位置決めを正確に行う必要がある。よって、タイバーと可動盤との位置決め精度確保のために、慎重かつ多段階の作業が要求され、制御ロジックの複雑化、型締サイクルの長大化等の問題が指摘されている。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、型締装置の小型化、構造の簡素化を促進しつつ、型締サイクルの短縮を図ることを可能とし、以って、射出成形品やダイカスト部品の製造コストを低減させることにある。

上記課題を解決するための、本発明に係る型締装置は、基台上に、可動金型を保持する可動盤と、前記基台に固定され固定金型を保持する固定金型取付板と、前記固定金型取付板に対し一端が固設された型締シリンダ及びその液圧回路が組み込まれた型締盤と、前記可動盤及び前記型締盤を貫通する複数のタイバーと、該タイバーの一端を前記型締盤に、他端を前記可動盤に対して各々着脱可能に固結する第１・第２タイバー固結手段と、前記可動盤を型開閉させる型開閉駆動装置とを備えることを特徴とするものである。

本発明では、基台に固定され固定金型を保持する固定金型取付板に対し、型締盤に組み込まれた型締シリンダの一端が固設され、この型締シリンダによって、固定金型取付板に対し型締盤を駆動する。一方、可動盤は、タイバーに案内されながら、型開閉駆動手段によって固定金型取付板に対し離間接近する。そして、型閉状態にあるとき、可動盤は第２タイバー固結手段によってタイバーに対し固結される。なお、型締盤は、型締サイクル中は常時、第１タイバー固結手段によってタイバーに対し固結されている。
そして、型閉状態で、上記のごとく型締シリンダにより型締盤を駆動することで、タイバーを介して可動盤を固定金型取付板に接近させ、可動盤に保持された可動金型を、固定金型取付板に保持された固定金型に押し付け、必要な型締力を発生させる。この型締シリンダは、直接的には型締盤のみを駆動するものであって、第１・第２タイバー固結手段による可動盤及び型締盤とタイバーとの固結・開放動作や、型開閉駆動手段による可動盤の型開閉動作に関与するものではない。したがって、これら型締サイクル中の各動作と平行して若しくは独立して、型締力の発生に必要な、固定金型取付板に対する型締盤の動作を行うことが可能となり、型締サイクルの短縮化に寄与することとなる。

又、本発明において、前記液圧回路には、サーボモータ、油圧ポンプ及びタンクが一体化され、前記型締シリンダの位置制御機能及び圧力制御機能を備えるパワーパッケージが用いられていることが望ましい。
この構成によれば、少なくともサーボモータ、油圧ポンプ及びタンク相互間の液漏れは事実上生じ得ず、型締シリンダとその液圧系統から型締装置外部への液漏れの発生を可能な限り回避することができる。そして、パワーパッケージによって、型締シリンダの位置制御及び圧力制御を、型締サイクル中の他の動作と平行して若しくは独立して行うことが可能となる。

又、本発明においては、前記パワーパッケージに連通する前記型締シリンダの液圧回路の、前記パワーパッケージとの連結口が、前記型締シリンダの伸縮方向と直交する方向に開口していることが望ましい。
この構成によれば、当該型締装置がダイカストマシンに用いられた場合に、溶湯を供給するための射出スリーブは、一般に、可動盤側ではなく固定金型を保持する側に設けられる。したがって、本発明のレイアウトでは、型締シリンダと平行に射出スリーブが延びて、型締シリンダの背面に溶湯の投入口が開口する構造となる。ここで、型締シリンダの液圧回路の、パワーパッケージとの連結口から、仮に作動油が漏れ出したとしても、この連結口が前記型締シリンダの伸縮方向と直交する方向に開口していることにより、型締シリンダの背面に位置する、射出スリーブの投入口内の溶湯に、作動油が接触することを回避することができる。よって、万一の作動油漏れのための火災防止対策を、特別に施す必要がなくなる。

又、本発明においては、前記パワーパッケージを制御する制御手段が、離型ストロークの設定を行う制御ロジックを備えることが望ましい。又、前記パワーパッケージを制御する制御手段が、金型タッチ位置の設定を行う制御ロジックを備えることとしても良い。
この構成により、型開閉動作、第１・第２タイバー固結手段によるタイバーの位置決め動作、型締動作、溶融樹脂や溶湯の射出動作等を同時に行うことが可能となる。

本発明はこのように構成したので、型締装置の小型化、構造の簡素化を図りつつ、型締サイクルの短縮を図ることを可能とし、以って、射出成形品やダイカスト部品の製造コストを低減させることが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１には、本発明の実施の形態に係る、ダイカストマシン用の型締装置１０の横断面図を（ａ）に、同縦断面図を（ｂ）に、各々示している。この型締装置１０は、基台１２（図１（ｂ））上に、可動金型１４を保持する可動盤１６と、基台１２に固定され固定金型１８を保持する固定金型取付板２０と、固定金型取付板２０に対しその一端（ロッド）２２ａが固設された型締シリンダ２２及びその液圧回路２４が組み込まれた型締盤２６を備えている。又、可動盤１６及び型締盤２６を貫通する複数（上下２本づつの計４本）のタイバー２８と、タイバー２８の一端２８ａを型締盤２６に対して着脱可能に固結する第１タイバー固結手段３０と、タイバー２８の他端２８ｂを可動盤１６に対して各々着脱可能に固結する第２タイバー固結手段３２と、可動盤１６を型開閉させる型開閉駆動装置３４とを備えている。型開閉駆動装置３４は、サーボモータ３４ａ、ブレーキユニット３４ｂ、減速機３４ｃ、ボールネジ３４ｄ等で構成された電動アクチュエータである。なお、符号３６は射出スリーブ、符号３８は成形品の押出装置である。さらに、符号４０は型開閉摺動装置である。

液圧回路２４には、サーボモータ、油圧ポンプ及びタンクが一体化され、型締シリンダ２２の位置制御機能及び圧力制御機能を備える、パワーパッケージ４２が用いられている。又、型締シリンダ２２の液圧回路２４の、パワーパッケージ４２との連結口４２ａは、型締シリンダ２２の伸縮方向と直交する方向に開口している。

第１タイバー固結手段３０は、タイバー２８の外周面に等間隔に形成されたねじ（図示省略）と、型締盤２６の背面に固定された袋閉じ状のボックス３０ａ内に配設された割ナット３０ｂと、この割ナット３０ｂを開閉動作させる油圧シリンダ等の駆動機構３０ｃ（図１（ｂ））とからなっている。そして、駆動機構３０ｃにより割ナット３０ｂが閉動作することにより、割ナット３０ｂがタイバー２８のねじに螺合し、タイバー２８の一端２８ａが型締盤２６に対して固結される。一方、駆動機構３０ｃにより割ナット３０ｂが開動作することにより、タイバー２８のねじに対する割ナット３０ｂの螺合が解かれ、タイバー２８の一端２８ａと型締盤２６との固結が解除される。なお、第１タイバー固結手段３０は、上下２本づつ設けられたタイバー２８のうち、上側の２本に対してのみ設けられており、下側の２本のタイバー２８の一端２８ａは、型締盤２６に対し半永久結合されている。

第２タイバー固結手段３２は、タイバー２８の外周面に等間隔に形成された多状溝（図示省略）と、可動盤１６の背面に固定されたボックス３２ａ内に配設された分割ナット３２ｂと、分割ナット３２ｂを開閉動作させる油圧シリンダ等の駆動機構３２ｃとからなっている。又、第２タイバー固結手段３２のボックス３２ａは、その底面に貫通穴３２ｄを有しており、この貫通穴３２ｄをタイバー２８が貫通している。タイバー２８は、その多状溝が、図１に模式的に示される型閉状態においてボックス３２ａ内に位置決めされるようになっており、この状態で駆動機構３２ｃの作動により分割ナット３２ｂが閉動作することで、分割ナット３２ｂがタイバー２８の多状溝に噛合し、この結果、タイバー２８が可動盤１６に対して固結される。一方、駆動機構３２ｃにより分割ナット３２ｂが開動作することにより、タイバー２８の多状溝に対する分割ナット３２ｂの螺合が解かれ、タイバー２８の他端２８ｂと可動盤１６との固結が解除される。

ここで、図２〜図６を参照しながら、型締装置１０の作動手順を説明する。
まず、図２の型開状態では、型締盤２６の第１タイバー固結手段３０の割ナット３０ｂは閉じられ、型締盤２６とタイバー２８とが固結されている。一方、可動盤１６の第２タイバー固結手段３２の分割ナット３２ｂは開放され、タイバー２８の他端から抜けない範囲で可動盤１６が後退している。

かかる状態において、型締シリンダ２２を駆動するパワーパッケージ４２（図１（ａ）参照）により、型締シリンダ２２を制御し、固定金型取付板２０に対し型締盤２６を所定の位置に後退させる。この時点で型締盤２６の後退が完了したときの位置は、可動盤１６に保持された可動金型１４及び固定金型取付板２０に保持された固定金型１８の型厚に応じて、適切な金型タッチ位置や離型ストロークを設定するための位置であり、図示しない制御装置には、予めパワーパッケージ４２の制御ロジックが組み込まれている。又、パワーパッケージ４２が具備する型締シリンダ２２の位置制御機能により、型締盤２６の後退距離は正確に割出される。なお、図示しない制御装置には、パワーパッケージ４２の制御ロジックのみならず、第１タイバー固結手段３０の駆動機構３０ｃ、第２タイバー固結手段３２の駆動機構３２ｃ、型開閉摺動装置４０を適切なタイミングで作動させるための制御ロジックも組み込まれている。

続いて、可動盤１６は、タイバー２８及び型開閉摺動装置４０に案内されながら、型開閉駆動装置３４に駆動されて、図３に示される型閉状態まで移動し、停止する。可動盤１６の具体的な停止位置は、タイバー２８の外周面に等間隔に形成された多状溝と、可動盤１６の第２タイバー固結手段３２の分割ナット３２ｂに形成された多状溝が噛合する位置であり、多状溝のピッチとの関係から、可動型１４と固定型１８との間隙が最小となる位置である。この位置は、可動型１４及び固定型１８の厚みを含む鋳造条件（成形条件）が設定されると、タイバー２８の多状溝の位置と型厚とにより、予め演算されるものであり、パワーパッケージ４２の制御ロジックが、予め図示しない制御装置に組み込まれている。又、可動型１４と固定型１８との間隙が最小となる位置とすることで、必要な型締力を得るための、型締シリンダ２２の作動ストロークを最小に抑えることができる。
かかる状態において、可動盤１６の第２タイバー固結手段３２の分割ナット３２ｂを閉じ、可動盤１６とタイバー２８とを固結する。

続いて、パワーパッケージ４２から所定量の作動油を型締シリンダ２２に供給し、固定金型取付板２０に対し型締盤２６を更に低速・低圧で後退させる。すると、タイバー２８を介して、型締盤２６の後退動作が可動盤１６に伝えられ、可動盤１６が固定金型取付板２０に接近することで、可動盤１６に保持された可動金型１４を、固定金型取付板２０に保持された固定金型１８に対し、図４に示されるように金型タッチさせる。低速・低圧で制御する理由は、可動金型１４と固定金型１８の間に異物が挟まっていた場合に、型締シリンダ２２の制御油圧の上昇を検出して型締シリンダ２２の制御を中止し、金型の保護を行うためである。金型タッチ後も、パワーパッケージ４２から型締シリンダ２２への作動油の供給圧力を高め、所定の型締力Ｆを発生させる。この型締力Ｆも、鋳造条件（成形条件）に含まれるものであり、所定の型締力を付与するためのパワーパッケージ４２の制御ロジックが、予め図示しない制御装置に組み込まれている。なお、図示しない制御装置は、金型タッチまでは位置制御を行い、金型タッチ以降は圧力制御を行う。
かかる状態において、射出スリーブ３６内に溶湯が供給され、この溶湯が射出プランジャ３７によって金型キャビティへと射出される。

溶湯充填後、所定の冷却が完了すると、パワーパッケージ４２から型締シリンダ２２への作動油の供給圧力を低下させ、なおかつ、型締シリンダ２２のロッド２２ａを縮めるための作動油を、パワーパッケージ４２から型締シリンダ２２へと供給する。その結果、図５に示されるように、固定金型取付板２０に対し型締盤２６が接近する。この型締盤２６の動作は、タイバー２８を介して可動盤１６に伝えられ、可動盤１６が固定金型取付板２０から離間することで、可動盤１６に保持された可動金型１４が、固定金型取付板２０に保持された固定金型１８に対し、後退する。
かかる状態において、射出プランジャ３７には溶湯を射出した際の射出圧力が継続的に付与されており、射出プランジャ３７は、可動金型１４側の成形品につながるビスケットを押し続ける。よって、成形品は確実に可動金型１４側に密着した状態で、固定金型１８と可動金型１４とが離型する。

型締シリンダ２２が縮むことにより可動盤１６が所定位置まで後退した後、可動盤１６の第２タイバー固結手段３２の分割ナット３２ｂは開放される。続いて、可動盤１６は、タイバー２８及び型開閉摺動装置４０に案内されながら、型開閉駆動装置３４に駆動されて、図６に示される型開状態まで移動し、停止する。以上により、型締装置１０の型締サイクルが完了する。
なお、図６の型開状態において、押出装置３８を駆動して、可動金型１４から成形品を離型させると共に、射出プランジャ３７を後退させることで、図２に示される型開状態に復帰する。

続いて、図７〜図９を参照しながら、型締装置１０によって可動金型１４及び固定金型１８の段取り替えを行う際の、タイバー抜き動作について説明する。
タイバー抜き動作では、説明の便宜上、図１〜図６で図示及び説明を省略していたタイバー抜きシリンダ４４が用いられる。タイバー抜きシリンダ４４は、そのシリンダロッド４４ａが可動盤１６の背面側へ伸びるようにして、可動盤１６に固定されている。又、シリンダロッド４４ａには、タイバー２８の他端２８ｂを把持するクランプ４６が設けられている。クランプ４６の構造は、第１タイバー固結手段３０の割ナット３０ｂ及び駆動機構３０ｃと、同様とすることが可能である。

タイバー抜き動作は、まず、図７に示される型閉状態において、クランプ４６によりタイバー２８の他端２８ｂが挟持される。又、型締盤２６の第１タイバー固結手段３０の割ナット３０ｂは開放され、型締盤２６とタイバー２８との固結状態が解除される。更に、可動盤１６の第２タイバー固結手段３２の分割ナット３２ｂも開放され、可動盤１６とタイバー２８との固結状態も解除される。これらの各動作は、全て同時に行うことが可能である。

続いて、可動盤１６は、タイバー２８及び型開閉摺動装置４０に案内されながら、型開閉駆動装置３４に駆動されて、図８に示される型開状態となるまで移動し、停止する。そして、かかる可動盤１６の移動によって、クランプ４６に他端２８ｂが挟持された、上側の２本のタイバー２８の一端２８ａは、型締盤２６及び第１タイバー固結手段３０から抜取られる。
かかる状態において、タイバー抜きシリンダ４４のシリンダロッド４４ａを伸張させることにより、図９に示されるように、タイバー２８は更に後退し、型締装置１０の上方からタイバー２８が抜取られ、金型段替え用の空間が確保される。なお、金型の段替えが完了した後は、図９〜図７の逆動作を行うことで、所定の型閉状態へと復帰する。

上記構成を有する本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能となる。まず、本発明の実施の形態では、基台１２に固定され固定金型１８を保持する固定金型取付板２０に対し、型締盤２６に組み込まれた型締シリンダ２２のロッド２２ａが固設され、型締シリンダ２２によって、固定金型取付板２０に対し型締盤２６を駆動する。一方、可動盤１６は、タイバー２８に案内されながら、型開閉駆動手段３４によって固定金型取付板２０に対し離間接近する。そして、型閉状態（図１、図３）にあるとき、可動盤１６は第２タイバー固結手段３２によってタイバー２８に対し固結される。なお、型締盤２６は、型締サイクル中は常時、第１タイバー固結手段３０によってタイバー２８に対し固結されている。

そして、型閉状態で、上記のごとく型締シリンダ２２により型締盤２６を駆動することで、タイバー２８を介して可動盤１６を固定金型取付板２０に接近させ、可動盤１６に保持された可動金型１４を、固定金型取付板２０に保持された固定金型１８に押し付け、必要な型締力Ｆを発生させる。この型締シリンダ２２は、直接的には型締盤２６のみを駆動するものであって、第１・第２タイバー固結手段３０、３２による可動盤１６及び型締盤２６とタイバー２８との固結・開放動作や、型開閉駆動手段３４による可動盤１６の型開閉動作に関与するものではない。したがって、これら型締サイクル中の各動作と平行して若しくは独立して、型締力の発生に必要な、固定金型取付板２０に対する型締盤２６の動作を行うことが可能となり、型締サイクルの短縮化に寄与することとなる。

又、液圧回路２４には、サーボモータ、油圧ポンプ及びタンクが一体化され、前記型締シリンダの位置制御機能及び圧力制御機能を備えるパワーパッケージ４２が用いられている。したがって、少なくともサーボモータ、油圧ポンプ及びタンク相互間の液漏れは事実上生じ得ず、型締シリンダ２２とその液圧回路２４から型締装置１０外部への液漏れの発生を可能な限り回避することができる。そして、パワーパッケージ４２によって、型締シリンダ２２の位置制御及び圧力制御を、型締サイクル中の他の動作と平行して若しくは独立して行うことが可能となる。

又、本実施の形態では、パワーパッケージ４２に連通する型締シリンダ２２の液圧回路２４の、パワーパッケージ４２との連結口４２ａが、図１（ａ）に示されるように、型締シリンダ２２の伸縮方向と直交する方向に開口している。ダイカストマシン用の型締装置の場合、溶湯を供給するための射出スリーブ３６は、一般に、可動盤１６側ではなく固定金型１８を保持する側に設けられる。本実施の形態に係るレイアウトにおいても、型締シリンダ２２と平行に射出スリーブ３６が延びて、型締シリンダ２２の背面に溶湯の投入口３６ａ（図１）が開口する構造となる。ここで、型締シリンダ２２の液圧回路２４の、パワーパッケージ４２との連結口４２ａから、仮に作動油が漏れ出したとしても、この連結口４２ａが型締シリンダ２２の伸縮方向と直交する方向に開口していることにより、型締シリンダ２２の背面に位置する、射出スリーブ３６の投入口３６ａ内の溶湯に、作動油が接触することを回避することができる。
すなわち、パワーパッケージ４２の採用と併せて、型締シリンダ２２並びにその液圧駆動系統が、可動盤１６との対向面とは反対側の面への液漏れ要素を持たない態様で、型締盤２６に組み込まれている。よって、万一の作動油漏れのための火災防止対策を、特に施す必要がなくなり、型締装置の構造の簡素化を促進することが可能となる。

又、本発明においては、パワーパッケージ４２を制御する制御手段が、離型ストロークの設定を行う制御ロジック、及び金型タッチ位置の設定を行う制御ロジックを備えることから、型開閉摺動装置４０による型開閉動作、第１・第２タイバー固結手段３０、３２によるタイバー２８の位置決め動作、型締シリンダ２２による型締動作、射出プランジャ３７による溶湯の射出動作等を、同時に行うことが可能となり、型締サイクルの短縮化に寄与することとなる。
その他の利点として、可動盤１６に型締シリンダ２２を持たないため、可動側構成要素の信頼性が高まると共に、可動盤１６の簡略化、重量軽減が図られ、型開閉駆動装置３４、型開閉摺動装置４０の小型化を促進することができる。又、タイバー抜き動作が可能でありながら、装置の全長を短くすることが可能となる。

なお、本発明の実施の形態では、本発明に係る型締装置をダイカストマシンに適用した場合を例示して説明したが、本発明に係る型締装置を、樹脂成形品を成形する射出成形機の型締装置にも適用可能であることは、理解されるであろう。

本発明の実施の形態に係る型締装置を示す模式図であり、（ａ）には型締装置の横断面図を、（ｂ）には同縦断面図を示している。 図１の型締装置の、型開状態を示す縦断面図である。 図１の型締装置の、型閉状態を示す縦断面図である。 図１の型締装置の、型タッチ状態を示す縦断面図である。 図１の型締装置の、離型状態を示す縦断面図である。 図１の型締装置の、型締サイクル完了状態を示す縦断面図である。 図１の型締装置の、タイバー抜き動作の初期状態を示す縦断面図である。 図１の型締装置の、タイバー抜き動作の中間状態を示す縦断面図である。 図１の型締装置の、タイバー抜き動作の完了状態を示す縦断面図である。

１０：型締装置、 １２：基台、１４：可動金型、１６：可動盤、１８：固定金型、 ２０：固定金型取付板、２２：型締シリンダ、２２ａロッド、２４：液圧回路、４２ａ：連結口、２６：型締盤、２８：タイバー、３０：第１タイバー固結手段、３２：第２タイバー固結手段、３４：型開閉駆動装置

Claims (5)

1. 基台上に、可動金型を保持する可動盤と、前記基台に固定され固定金型を保持する固定金型取付板と、前記固定金型取付板に対し一端が固設された型締シリンダ及びその液圧回路が組み込まれた型締盤と、前記可動盤及び前記型締盤を貫通する複数のタイバーと、該タイバーの一端を前記型締盤に、他端を前記可動盤に対して各々着脱可能に固結する第１・第２タイバー固結手段と、前記可動盤を型開閉させる型開閉駆動装置とを備えることを特徴とする型締装置。
2. 前記液圧回路には、サーボモータ、油圧ポンプ及びタンクが一体化され、前記型締シリンダの位置制御機能及び圧力制御機能を備えるパワーパッケージが用いられていることを特徴とする請求項１記載の型締装置。
3. 前記パワーパッケージに連通する前記型締シリンダの液圧回路の、前記パワーパッケージとの連結口が、前記型締シリンダの伸縮方向と直交する方向に開口していることを特徴とする請求項２記載の型締装置。
4. 前記パワーパッケージを制御する制御手段が、離型ストロークの設定を行う制御ロジックを備えることを特徴とする請求項２又は３記載の型締装置。
5. 前記パワーパッケージを制御する制御手段が、金型タッチ位置の設定を行う制御ロジックを備えることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の型締装置。

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