JP5074154B2

JP5074154B2 - 金型及び金型からの製品取出し方法

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Publication number: JP5074154B2
Application number: JP2007288416A
Authority: JP
Inventors: 秀一原; 泰宏後藤
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2027-11-06
Also published as: JP2009113318A

Description

本発明は、プラスチック成形のための金型、及び金型からの製品取出し方法に関する。

プラスチック金型成形は、通常、型締めを行った金型内に溶融樹脂を注入し、冷却固化させた後、可動側の型を開き、金型内部に構成されるエジェクタピンを射出成形装置に内蔵された排出動作により前進させ、エジェクタピンによって突き出された成形品本体を排出している（特許文献１）。製品が軽度の衝撃を受けても問題ないものであれば、突き出された製品を自重落下にて排出される。この突出し方法には一般的に一回で排出を終えるものと、構造が複雑なために、二回若しくは二回以上の突出し動作を繰り返し、排出するものがある。しかしながら、製品が完全に金型から排出されない場合、次サイクル動作のための型締めを行った際、製品を挟み込み、製品不良になるとともに金型本体の製品成形部品を破損させてしまう可能性がある。

また、特に自重落下時、製品と金型の接触による傷が問題となる製品の場合、こうした問題を回避するため、主に次の二つの対策が挙げられる。一つは突出し動作を二段にするよう金型構造を変更する対策である。これは一段目の動作では製品に合せた先端形状を持つエジュクタピンを使用し、型を開いた空間中央部へ移動のみさせ、時間差で別のエジュクタピンにて二段目動作させて最終的に落下させる。もう一つの対策は、射出成形装置の外側に配置した外付取出し装置により数値制御を行い、直交するユニット先端チャック部により、製品を直接クランプし、排出するものである。

しかしながら、前者の二段突出し方法の場合、型板プレート、ガイドポスト及びプレート位置保持用ばねが増える等、金型構造が複雑化して高価な金型になるとともに、部品点数が多いことから動作不具合要因が増加すると推測される。また、後者の外付取出し装置の場合、当該外付取出し装置は射出成形装置の外側に配置されるため、外付取出し装置から製品位置までの距離があり、この距離に起因して、ピンポイントで取出しアームの先端等を製品の省スペース隙間に挿入する必要がある排出補助や取出し動作の高精度化に対応するためには限界があった。

即ち、上記の従来の対策では、以下の問題がある。
（１）完全に金型から排出されない場合、金型本体の製品成形部品を破損させてしまう可能性がある。
（２）二段排出動作化により金型構造が複雑化してしまい、高価な金型になる。
（３）二段排出動作化により金型構造が複雑化してしまい、部品点数が多くなることから動作不具合要因が増加するとともにメンテナンス作業の増加が推測される。
（４）従来の外付取出し装置は射出成形装置の外側に配置しているため、外付け取出し装置から製品位置までの距離があり、ピンポイントで取出しアームの先端等を製品の省スペース隙間にする排出補助や取出し動作の高精度化に限界がある。
特開平０７−８８９００号公報

この発明の目的は、これらの問題を解決するため、簡単な構造により、エジェクタ手段によって型板から突き出された状態にある製品を、エジェクタ手段から容易に分離させることを可能にする金型及び金型からの製品取出し方法を提供することである。

本発明による金型は、上記の課題を解決するため、金型本体に設けられた製品を成形する型板、及び前記型板内の成形された前記製品と係合可能であり前記型板に対して進退し前記型板から前記製品を突出し可能なエジェクタ手段を備え、当該エジェクタ手段は、先端部が突き出された製品の一部に嵌合するエジェクタピンと、先端部が前記製品に当接して当該製品の姿勢を維持する補助エジェクタピンとを備えており、前記金型本体の側面には、前記型板から突き出された前記製品が前記エジェクタ手段の戻り動作とともに戻ろうとするときに当該製品と係合する一対の製品係合部材を備えた製品取出ユニットが設けられており、前記製品取出ユニットは、製品形状に対応して前記金型本体側面に対して取付け位置を選択して取付け可能に構成しており、前記エジェクタピンと補助エジェクタピンとから成る前記エジェクタ手段によって前記製品が前記型板から突き出された状態で、前記一対の製品係合部材を前記突き出された製品と前記型板との間であって前記エジェクタ手段とは干渉しない隙間に進出させ、前記突き出された製品が前記エジェクタ手段の戻り動作とともに戻ろうとするときに当該突き出された製品と係合することによって、当該製品を前記エジェクタ手段から分離させることを特徴としている。

また、本発明による金型からの製品取出し方法は、金型本体に設けられた製品を成形する型板、及び前記型板内の成形された前記製品と係合可能であり前記型板に対して進退し前記型板から前記製品を突出し可能なエジェクタ手段と、前記金型本体の側面に設けられ、前記型板から突き出された製品が前記エジェクタ手段の戻り動作とともに戻ろうとするときに当該突き出された製品と係合する一対の製品係合部材を備えた製品取出ユニットとを備えた金型から製品を取出す際に、前記エジェクタ手段は、先端部が前記製品の一部に嵌合するエジェクタピンと、先端部が前記製品に当接して当該製品の姿勢を維持する補助エジェクタピンとを備え、かつ前記製品取出ユニットは、前記金型本体の側面に固定されており、旋回可能な旋回手段と進退する直動作動手段とを備えており、該直動作動手段は、その作動向きが、前記製品から外れて前記型板の型締め領域の外に出た退出位置である第１位置と、前記製品に向いて前記型板の型締め領域内へ入り込む進入位置である第２位置とを選択的に取ることにより、前記直動作動手段の前記製品係合部材は、進出するときには前記製品を前記型板から突き出した前記エジェクタ手段とは非干渉であるが、前記エジェクタ手段が後退するときには当該エジェクタ手段とともに後退しようとする前記製品と係合可能な位置を占めることによって、当該エジェクタ手段により前記成形された製品を前記型板から突き出し、前記製品係合部材を前記突き出された状態の製品と前記型板との間であって前記エジェクタ手段とは干渉しない隙間に進出させ、前記突き出された製品が前記エジェクタ手段の戻り動作とともに戻ろうとするときに、当該突き出された製品を前記製品取出ユニットに係合させて当該突き出された製品を前記エジェクタ手段から分離させることを特徴としている。

本発明によれば、射出成形装置内に取付けられる金型本体側面に製品取出ユニットが取付けられる。型開き後、可動側及び固定側の開かれた空間にエジェクタピンのようなエジェクタ手段に保持されながら離型した製品の戻り側空間に対して製品取出ユニットを挿入ラップさせる。この組み合った状態からエジュクタ手段のみ後退させることにより、製品をエジュクタ手段から分離し排出することができる。
製品取出ユニットとしては、例えばエアで駆動する旋回手段と直動シリンダのような直動作動手段とを組み合せ、このとき、直動作動手段の先端には排出補助が可能な先端形状となった専用部品である製品係合部材を取付けることができる。

以下、図面を参照して、この発明による金型及び金型からの製品取出し方法の実施形態を説明する。

図１に本発明により構成される金型の部品構成を側面図として示す。
図１に示す金型は、金型本体の固定側構造として、射出成形装置の固定側に連結される固定側取付板１と、固定側取付板１に取付けられている金型を位置決めする部品のロケートリング８とを備えている。更には、固定側取付板１には、ランナープレート２及び固定側型板３が組み合わされており、その組合せ構造の中に、射出成形装置の射出ノズルから射出された溶融樹脂を金型内の固定側成形部１３まで導く部品であるスプルーブシュ９及び樹脂ランナー部１８が形成されている。

一方、金型本体の可動側構造は、射出成形装置の可動側に連結される可動側取付板７、エジェクタプレート５，６及び可動側型板４を備えている。可動側型板４には、可動側成形部１４及び内径成形駒ピン１７とそれを前後に動作させるエアシリンダ１６、更には製品を突出すエジェクタピン１５が備わっている。

図２には、本発明による金型で成形される複雑形状の対象製品２３の三面図（図２（ａ））と、エジェクタピン１５の三面図（図２（ｂ））とが示されている。対象製品２３は、その三面図（図２（ａ））は、正面図（ａ−１）、平面図（ａ−２）及び側面図（ａ−３）に示すように、複雑な立体形状を呈するパイプ形状である。このような対象製品２３の形状に対応するため、金型本体の固定側構造と可動側構造との間には、アンギュラピン１０、スライドコア１１及びロッキングブロック１２により構成されるスライド構造が設けられている。このスライド構造は、射出された溶融樹脂が金型内で冷却固化した後、金型の可動側構造を型開き動作させるときに、排出離型、即ち、アンギュラピン１０とスライドコア１１の設けた斜め穴とに倣う斜面の作用によって、製品内径部を形成していた駒がスライドコア１１と共に外側にスライドして製品から抜けることを可能としている。

エジェクタピン１５は、その三面図（図２（ｂ））に示されているように、先端が対象製品２３の一部（例えば、上側パイプ部２３１）と丁度嵌合する形状１５１に形成されている。また、エジェクタ手段としては、エジェクタピン１５に加えて補助エジェクタピン１５ａが備わっている。補助エジェクタピン１５ａは、エジェクタピン１５と平行に延びており、先端は平坦な端面となっていて、対象製品２３に当接している。

本発明の金型において、製品の排出補助を行うための製品取出ユニットの構造の一例が図３に示されている。図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は平面図、図３（ｃ）は側面図である。図３に示すように、製品取出ユニットは、可動側型板４の側面に配設されている旋回手段としてのハイロータ２０と、ハイロータ２０の回転出力部に取り付けられた直動作動手段としての直動シリンダ２１により構成されている。図示の例では、ハイロータ２０は、エアの作動によって旋回駆動される回転羽根を備えており、例えば９０°や１８０°のようにストッパに突き当たるまで出力軸を旋回させる回転出力機器である。ハイロータ２０の作動によって、直動シリンダ２１は、実線で示す第１位置から想像線で示す第２位置との間で回動して、作動向きを変えることができる。ハイロータ２０と直動シリンダ２１との組合せ構成に自由度があるため、製品取出ユニットを金型全体においてコンパクトに配置することができる。

直動シリンダ２１は、エアで作動するアクチュエータであって、エアの作動によって進退する出力部材としてのシリンダアーム２２を備えている。シリンダアーム２２の先端には、進出位置で対象製品２３とはその位置によって干渉可能ではあるが、エジェクタ手段とは干渉しない製品係合部材としての爪部２６，２６を備えている。即ち、爪部２６，２６は、エジェクタピン１５及び補助エジェクタピン１５ａと対象製品２３との間の隙間に挿入できるよう製品に合せた形状となっている。前記第１位置は、製品成形時に対応しており、直動シリンダ２１が型板の型締め領域の外に出て、退出シリンダアーム２２の作動方向が対象製品２３から外れた位置である。また、前記第２位置は、製品取出し時に対応しており、直動シリンダ２１が型開きした型板の型締め領域内へ入り込み、進入シリンダアーム２２の作動方向が対象製品２３に向いた位置である。

また、製品取出ユニットの可動側型板４への取付位置は、想像線で示されているように、対象部品２３の形状に応じて上部２１ａ、斜め上方２１ｂ、或いは下部２１ｃのいずれかに選択可能である。それらの選択位置に、予め、取付用のネジ孔等の構造を設けておくのが好ましい。したがって、対象部品２３の形状に応じて取付け位置を変更することにより、対象製品２３と可動側型板４との間の隙間に入り製品と確実に係合可能となる最適条件にて排出補助を行うことができる。

次に、溶融樹脂を注入した後、冷却固化した製品の取出し動作について図４〜図７を用いて説明する。図４は、図１に示す金型が型開き状態にあるときを説明する説明図である。射出成形装置が矢印で示すスライド動作２８をすることによって、可動側３６に設けられた可動側型板４等から成る可動側構造は、固定側３５に設けられた固定側取付板１側を基準として、ガイドポスト３７に沿って対象製品２３の製品排出が可能な所定の位置まで移動する。このとき、固定側型板３は、引張りリンク３８によってランナーカットを行う位置まで移動される。

図５は、図４に示す状態からのエジェクタピン突出し後の保持状態を説明する図である。突出し動作部３０が射出成形装置の可動側３６より矢印で示す前進動作３１をすることにより、エジェクタプレート５，６に連結されているエジェクタピン１５及び補助エジェクタピン１５ａが前進動作２９をする。このとき、エジェクタピン１５の先端は図２に示す通り、一部が対象製品２３に嵌合する形状としていることから、対象製品２３は前進動作２９の際に可動側型板４から外れても落下しない。なお、補助エジェクタピン１５ａはその先端面において対象製品２３に当接して、対象製品２３の姿勢を維持している。これにより、突出し動作部３０の前進動作３１によってエジェクタ手段が前進しても、対象製品２３をエジェクタ手段によって保持することができる。

図６は、本発明による金型の図５に示す状態から製品取出ユニットの先端爪部の進出状態を説明する図である。対象製品２３をエジェクタピン１５による保持状態から分離するため、製品取出ユニットのハイロータ２０の作動によって、直動シリンダ２１の向きをエジェクトされた対象製品２３の方向に向ける。この状態で直動シリンダ２１を作動させてシリンダアーム２２を進出させ、シリンダアーム２２の先端に取付けてある爪部２６，２６を製品２３と可動側型板４との間であって、且つエジェクタピン１５及び補助エジェクタピン１５ａと干渉しない隙間に前進挿入させる。爪部２６，２６の進出状態は、図３に示す金型の製品取出ユニットにおいて、実線で示す位置から移動したものとして想像線で示されている。図示の例では、爪部２６，２６のエジェクタピン１５と補助エジェクタピン１５ａと干渉しない進出位置は、エジェクタピン１５の上方位置と補助エジェクタピン１５ａの下方位置とである。しかしながら、進出した爪部２６，２６は、対象製品２３の高さ方向の上下幅内の位置を取っている。

図７は、本発明による金型の図６に示す状態から製品取出し状態を説明する図である。図６に示す先端爪部の進出状態の後、図７に示すように、射出成形装置の突出し動作部３０が後退動作３４をすることにより、エジェクタピン１５及び補助エジェクタピン１５ａも後退動作３２をする。この時、シリンダアーム２２の先端爪部２６，２６は、エジェクタ手段とともに後退移動しようとする対象製品２３に対してストッパーの役割を果たす。この爪部２６，２６のストッパー作用によって対象製品２３は後退を阻止され、後退動作３２をしようとするエジェクタピン１５から分離され、自重による排出（矢印３３で示す）を可能としている。

したがって、この実施例によれば、製品までの距離が最短にでき精度良くピンポイントで製品取出ユニットの先端等を製品のスペース隙間に挿入することが可能となり排出補助や取出しも短時間で行える。また、金型本体側面に専用の取出ユニットを配置させているので、製品形状に合せ、製品取出ユニットを斜めに取付けることができることにより、製品レイアウト設計の自由度を向上させることができる。また、製品を型板から確実に離型させることができ、型締めを行った際に製品を挟み込むことが無くなることから、製品不良や金型本体の製品成形部品の破損を回避することができる。更に、金型構造を、製品の複雑形状対応や自重落下時のキズ発生が問題となる場合に用いられる高精度な排出補助を必要とする二段突出し構造のように複雑にしなくとも製品を排出することができ、短時間で確実な取出しを可能とするプラスチック成形金型を提供することができる。

図８は、本発明による金型を用いた製品の成形から取出しまでの動作を示すフローチャートである。
型状態が開、即ち、型板３，４が開いた状態であることを確認（ステップ１、「Ｓ１」と略す。以下、同じ）して、製品の形状成形用シリンダが「前進」を開始し（Ｓ２）、形状成形用シリンダがＯＮであることを確認した（Ｓ３）後、成形機の一連動作が行われる（Ｓ４）。冷却が完了したことを確認（Ｓ５）した後、形状成形用シリンダが「後退」を開始し型開き動作が開始される（Ｓ６）。型開きが完了し形状シリンダがＯＮであることを確認（Ｓ７）の後、エジェクタ（エジェクタピン１５，１５ａ）が前進を開始する（Ｓ８）。エジェクタの前進完了（Ｓ９）の後に製品取出ユニットのハイロータ２０が旋回開始し（Ｓ１０）、旋回端に達したことを確認した後（Ｓ１１）、補助シリンダ（直動シリンダ２１）が前進を開始し（Ｓ１２）、製品係合部材である爪部２６，２６が所定の前進位置を取る。その後、補助シリンダがＯＮであることを確認（Ｓ１３）し、エジェクタが後退を開始する（Ｓ１４）ことにより、対象製品２３がエジェクタから分離され、自重で落下される。エジェクタの後退が完了したことを確認した（Ｓ１５）後、補助シリンダも後退を開始し（Ｓ１６）、補助シリンダの後退が確認される（Ｓ１７）と、ハイロータ２０が旋回戻りを開始し（Ｓ１８）、ハイロータ２０が原点に復帰することを確認した（Ｓ１９）後、製品の取出しの１サイクルが完了する（Ｓ２０）。

金型の技術分野においては、成形部品の複雑形状化に伴って金型構造が複雑化していく傾向にあるが、本発明によれば、金型本体側面に製品形状に合せた位置への製品取出ユニットの取付けを可能としており、製品取出ユニットの構成に自由度あるため、コンパクトに配置ができる。これにより金型構造の単純化が可能となり、金型コストの低減及び部品点数の削減によるメンテナンス作業の低減を実現することができる。本発明は市場の要求に応えられるものである。

本発明におけるプラスチック成形金型の構成図。本発明における対象製品の外観及びエジェクタピン先端形状図。本発明における取出ユニット構成及び動作説明図。本発明における型開き状態の説明図。本発明におけるエジェクタピン突出し後の保持状態を説明する図。本発明における取出ユニット先端爪部の挿入状態を説明する図。本発明におけるエジェクタピンと製品との分離方法を説明する図。本発明における製品の取出し方法を説明するフローチャートの一例を示す図。

符号の説明

１・・・固定側取付板２・・・ランナープレート
３・・・固定側型板４・・・可動側型板
５・・・エジェクタプレートＡ６・・・エジェクタプレートＢ
７・・・可動側取付板８・・・ロケートリング
９・・・スプルーブシュ１０・・・アンギュラピン
１１・・・スライドコア１２・・・ロッキングブロック
１３・・・固定側成形部１４・・・可動側成形部
１５・・・エジェクタピン１５ａ・・・補助エジェクタピン
１６・・・成形駒ピン駆動用シリンダ１７・・・成形駒ピン
１８・・・樹脂ランナー部１９・・・スペーサブロック
２０・・・ハイロータ２１・・・直動シリンダ
２１ａ・・・上部取付け時のシリンダ位置
２１ｂ・・・斜め上方取付け時のシリンダ位置
２１ｃ・・・下部取付け時のシリンダ位置
２２・・・取出しアーム先端爪部
２３・・・対象製品２４・・・取出ユニット旋回動作
２５・・・取出しアーム先端爪部前進動作
２６・・・取出しアーム先端爪部前進後の位置
２７・・・射出成形装置の射出ノズル勘合位置
２８・・・射出成形装置のスライド動作方向
２９・・・エジェクタピン前進３０・・・射出成形装置側の突出し動作部
３１・・・前進動作３２・・・エジェクタピン後退
３３・・・製品分離後の動き３４・・・後退動作
３５・・・射出成形装置固定側３６・・・射出成形装置可動側
３７・・・ガイドポスト３８・・・引張りリンク

Claims

金型本体に設けられた製品を成形する型板、及び
当該型板内の成形された製品と係合可能であり該型板に対して進退し該型板から成形された製品を突出し可能なエジェクタ手段を備えており、
当該エジェクタ手段は、先端部が突き出された製品の一部に嵌合するエジェクタピンと、先端部が前記製品に当接して当該製品の姿勢を維持する補助エジェクタピンとを備えており、
前記金型本体の側面には、前記型板から突き出された前記製品が前記エジェクタ手段の戻り動作とともに戻ろうとするときに当該製品と係合する一対の製品係合部材を備えた製品取出ユニットが設けられており、
前記製品取出ユニットは、製品形状に対応して前記金型本体側面に対して取付け位置を選択して取付け可能に構成しており、
前記エジェクタピンと補助エジェクタピンとから成る前記エジェクタ手段によって前記製品が前記型板から突き出された状態で、前記一対の製品係合部材を前記突き出された製品と前記型板との間であって前記エジェクタ手段とは干渉しない隙間に進出させ、前記突き出された製品が前記エジェクタ手段の戻り動作とともに戻ろうとするときに当該突き出された製品と係合することによって、当該製品を前記エジェクタ手段から分離させることを特徴とする
金型。
請求項１に記載の金型において、
前記製品取出ユニットは、前記金型本体の側面に固定されており、旋回可能な旋回手段と進退可能な直動作動手段とを備えており、
該直動作動手段は、その作動向きが、前記製品から外れて前記型板の型締め領域の外に出た退出位置である第１位置と、前記製品に向いて前記型板の型締め領域内へ入り込む進入位置である第２位置とを選択的に取ることにより、前記直動作動手段の前記製品係合部材は、進出するときには前記製品を前記型板から突き出した前記エジェクタ手段とは非干渉であるが、前記エジェクタ手段が後退するときには当該エジェクタ手段とともに後退しようとする前記製品と係合可能な位置を占めることを特徴とする
金型。
金型本体に設けられた製品を成形する型板と、
該型板内の成形された製品と係合可能であり前記型板に対して進退し前記型板から成形された製品を突出し可能なエジェクタ手段と、前記金型本体の側面に設けられ、前記型板から突き出された製品が前記エジェクタ手段の戻り動作とともに戻ろうとするときに当該突き出された製品と係合する一対の製品係合部材を備えた製品取出ユニットとを備えた金型から製品を取出す際に、
前記エジェクタ手段は、先端部が前記製品の一部に嵌合するエジェクタピンと、先端部が前記製品に当接して当該製品の姿勢を維持する補助エジェクタピンとを備え、かつ前記製品取出ユニットは、前記金型本体の側面に固定されており、旋回可能な旋回手段と進退する直動作動手段とを備えており、
該直動作動手段は、その作動向きが、前記製品から外れて前記型板の型締め領域の外に出た退出位置である第１位置と、前記製品に向いて前記型板の型締め領域内へ入り込む進入位置である第２位置とを選択的に取ることにより、前記直動作動手段の前記製品係合部材は、進出するときには前記製品を前記型板から突き出した前記エジェクタ手段とは非干渉であるが、前記エジェクタ手段が後退するときには当該エジェクタ手段とともに後退しようとする前記製品と係合可能な位置を占めることによって、
当該エジェクタ手段により前記成形された製品を前記型板から突き出し、前記製品係合部材を前記突き出された状態の製品と前記型板との間であって前記エジェクタ手段とは干渉しない隙間に進出させ、前記突き出された製品が前記エジェクタ手段の戻り動作とともに戻ろうとするときに、当該突き出された製品を前記製品取出ユニットに係合させて当該突き出された製品を前記エジェクタ手段から分離させることを特徴とする
金型からの製品取出し方法。