JP5119452B2 - 複数の加工部品を別個の金型で、単一のプレス機を用いて同時に成形するためのゴム射出成形装置および方法 - Google Patents

Description

関連出願との相互参照
なし
発明の背景
発明の分野
複数の加工部品を、水平に配列された別個の金型で、垂直に配向された単一のプレス機を用いて同時に成形するためのゴム射出成形装置および方法である。

関連技術
ゴム系樹脂を加工部品へと形作る最も一般的な方法のうちの１つは、射出成形と呼ばれるプロセスである。射出成形は、典型的には資本設備の大型工業用部材である射出成形機によって達成される。射出成形プロセスによれば、ゴム系樹脂がホッパー内に供給され、そこで着色剤または他の特性が導入されてもよい。樽または他の装置が樹脂を受取り、それらの温度を適切な融点に高める。一旦溶融されると、樹脂は金型空洞に射出される。

射出プロセス中に生じる極度な圧力のため、トン数が高いプレス機では、金型半体同士は互いに対してしっかりと保持されなければならない。射出成形に用いられるようなプレス機は大抵、水平運動構成で構成されており、それにより、プレスラムおよび／またはプレス台が、略水平の往復運動経路において、互いに近づき遠ざかるように動く。そのような構成は、金型空洞の分割線界面を略垂直の配向に向け、そのため金型半体は開いて、完成した成形加工部品を金型空洞から取外す。成形部品は掃き出され、下方の収集ビン内に落ちるようになっている。

多くの製造施設は、垂直に配向された往復運動要素を有するプレス機を含む。言い換えれば、典型的な垂直プレスは、打抜き加工、圧縮成形、または他の一般的な作製用途に使用されてもよく、略垂直の経路においてプレス台に近づき遠ざかる往復運動のために支持された、垂直に配向されたプレスラムを含んでいてもよい。そのようなプレス機は、大量のゴム射出成形用途での使用には概して不十分な、固定設備の重くて高価な部材を表わしている。

したがって、典型的な先行技術の垂直プレスを容易に変換して、それが大量のゴム射出成形用途で使用できるようにする必要性がある。

さらに、この分野では、金型の変更に必要とされる時間量を削減する必要性がある。研究により、金型変更が遅い主な原因は、機械工による間違った工具または間違った留め具の使用を含むことがわかっている。金型変更が速い場合でも、ある作業から次の作業へと金型を変更する際に、およびプロセスが容易に自動化できない際はいつでも、貴重な生産時間が消費される。したがって、射出成形の分野では、金型変更中に失われる時間は重大な問題である。

発明の概要
複数の加工部品を別個の金型で、単一のプレス機を用いて同時に成形するためのゴム射出成形装置が提供される。この装置は、プレス台と、略垂直の経路においてプレス台に近
づき遠ざかる往復運動のために支持された、垂直に配向されたプレスラムとを含むゴム射出プレス機を含む。プレス台とプレスラムとの間には、別個の異なる複数の射出金型が位置付けられる。各金型は、分割線界面に沿って互いに接合し、間に金型空洞が規定された２つの金型半体を有している。金型への射出用に、溶融ゴムの供給がプレスラムと連通している。クランプ機構は、分割線に対して直角の方向に複数の金型を圧縮するために、プレスラムの垂直運動に直接応答する。別個の異なる複数の射出金型の各々は、各分割線がプレスラムの運動に略平行に配置されるように、互いに対して水平に配置される。この構成によれば、プレスラムの略垂直の運動は、クランプ機構によって略水平のクランプ力に変換され、それによりすべての金型を一緒に同時に圧縮する。

この発明の第２の局面によれば、複数の加工部品を別個の金型で、単一のプレス機を用いて同時に成形するための方法が提供される。この方法は、可動のプレスラムとプレス台とを有するゴム射出プレス機を提供するステップと、略垂直の経路においてプレス台に近づき遠ざかるようにプレスラムを往復運動させるステップと、分割線界面に沿って互いに接合し、間に金型空洞を有する２つの金型半体を各々有する別個の異なる複数の射出金型を提供するステップと、分割線の各々がプレスラムの運動に略平行に配置されるように、プレス台とプレスラムとの間に、水平に延在する配列で金型を位置付けるステップと、プレスラムに溶融ゴムを供給するステップと、プレスラムの往復運動に応答して複数の金型を一緒に圧縮するステップとを含み、圧縮するステップは、プレスラムの略垂直の運動を略水平のクランプ力に変換し、それにより、すべての金型を一緒に同時に圧縮するステップをさらに含む。

この発明は、垂直タイプのプレス機がゴム射出成形用途での使用のために変換されることを可能にすることにより、先行技術のシステムの短所および欠点を克服している。複数の金型は、プレスラムの経路において水平に延在する配列で配置され、ゴム射出プロセスにとって必要な抵抗力を達成するために、クランプ機構または他の適切な手法によって水平方向に一緒に圧縮される。利点は、多数の空洞に溶融ゴムを同時に射出する能力を含む。同時に充填された複数の金型は、必ずしも互いに同一である必要はない。この発明のさらに完全にする特徴により、成形プロセスにおける迅速な金型交換およびほぼ無人の自動化が可能になる。高い製品スループットのための増大した能力、および既存の資本設備を新しい使用に変換する能力により、この発明は、ゴム射出の分野において独自の、かつ非常に望ましい進展を表わしている。

この発明のこれらのおよび他の特徴ならびに利点は、以下の詳細な説明および添付図面とともに検討すると、より容易に理解されるであろう。

プレスゾーンおよび隣接する積み降ろしゾーンの両方に配列された複数の金型を含む、垂直に配向されたプレス機の斜視図である。 それぞれの搬送体から分離された１対の嵌まり合う金型半体を示す部分斜視図である。 この発明に従った１つの金型半体に形成された金型空洞の部分斜視図である。 金型の配列に関連する、この発明のクランプ機構を示す部分斜視図である。 概して図２の線５−５に沿って切取られ、切断線が２つの金型半体間の金型空洞に通じるゲートを通って延在している、断面図である。 複数の金型が内部に位置付けられたプレス台から持上げられたプレスラムを示す、簡略化された断面図である。 図６と同様であるが、溶融ゴムの射出に対する準備ができた金型を有するプレス台に対して十分に圧縮された位置にあるプレスラムを示す図である。 成形された加工部品を、その関係する金型空洞に関連して示す分解斜視図である。 図５に示すような金型空洞を通っているものの、ゲートを通して射出され、金型空洞を充填する溶融ゴムを示している、簡略化された断面図である。 図９と同様であり、掃き出し装置の助けにより、成形部品を金型空洞から取外すステップを示す図である。

好ましい実施例の詳細な説明
いくつかの図全体を通し、同じ番号は同じかまたは対応する部分を示している図面を参照すると、複数の加工部品を別個の金型で、単一のプレス機を用いて同時に成形するためのタイプのゴム射出成形装置は、概して２０で示される。概して２２で示されるゴム射出プレス機は、プレス台２４と、略垂直の経路においてプレス台２４に近づき遠ざかる往復運動のために支持された、垂直に配向されたプレスラム２６とを含む。成形サイクルにおける適切な時点で複数の金型中に溶融ゴムを分配するために、図６および図７に示唆するようなヒータ、ランナーシステム２８、およびノズルが、プレスラム２６に装備されてもよい。

概して３０で示される、別個の異なる複数の射出金型が、プレスゾーン、すなわちプレス台２４とプレスラム２６との間、または、言い換えれば、プレスラム２６の往復運動経路内に位置付けられている。各金型３０は、分割線界面３６に沿って互いに隣接する２つの金型半体３２、３４を含む。各金型半体３２、３４間の空間として、金型空洞３８が規定される。一実施例では、主として平面状であるが大きな突出区域を有する部品を成形するための金型空洞３８を作ることができる。そのような部品は、水平面で切った場合に小さな断面を有しており、それにより、その観点で非常に浅い突出区域を付与し、はるかにより低いトン数のクランプ力を必要とする。

図２、図３、図５および図８〜１０は、内燃機関用のヘッドガスケットまたはバルブカバーガスケットの形に作られた加工部品４０の例示的な一実施例における金型３０について、特に例証している。ここでは、各金型半体３２、３４は、テーパ付き側縁４２と略水平の平面状頂縁４４とによって規定された略台形形状を有することが示されている。各金型半体３２、３４間には、頂縁４４を通ってゲート４６が形成される。ゲート４６は、図３〜５および図９に最良に示されているように、金型空洞３８に通じている。好ましくは、ゲート４６は、周知のエッジゲート構成様式のものである。しかしながら、用途に応じて、他のゲート構成様式が使用されても、および／または好まれてもよい。ゲート４６は、図２に示すように、一方の側縁４２に向かって、または近接して片寄っていてもよい。これは、プレス機２２の次の隣接する金型３０が１８０°回転可能となり、それによりゲート４６を有利に間隔が空いた配向で互い違いにして、プレスラム２６のランナー２８およびノズルが都合よく分散されるため、好まれ得る。

図３には、１対の位置決めピン４８が、対向する金型半体３４の相補形のソケット５０に嵌まり合うために、金型半体３２から延在して示されている。位置合わせを容易にするために、位置決めピン４８および嵌まり合うソケット５０にはテーパが付けられてもよい。２つのそのような位置決めピン４８およびソケット５０が図に示されているが、当業者であれば、場合によっては、そのような構成がより少なく、またはより多く実現されてもよいことを理解するであろう。さらに、これらの位置決め構成は、必ずしもテーパが付けられたり、図に示す構成と他の態様で似ている必要はなく、むしろ、２つの金型半体３２、３４を適正に整列させ、射出成形プロセス中にそれらの整列された状態を維持することを助けるという同じ目的を達成するために、さまざまな形を取ってもよい。

プレス機２２は、図１、図４、図６および図７において概して５２で示されるクランプ機構を含んでいる。クランプ機構５２は、分割線３６の各々に対して直角または垂直の方向に複数の金型３０を圧縮するために、プレスラム２６の垂直運動に直接応答する。クランプ機構５２はさまざまな方法で設計されてもよいが、図面には、プレスラム２６に直接接続され、プレスラム２６とともに動くことが可能な１対の可動楔５４として示されている。共に作用する１対の静止楔５６が、プレス台２４に直接接続され、または他の態様でプレス台２４と一体化されている。可動楔５４および静止楔５６は、プレスラム２６の往復運動に応答して互いに相互作用し、それにより、分割線３６に対して直角の力ベクトルでの金型３０への圧縮をもたらす。

図示されているように、各射出金型３０は、すべての分割線３６がプレスラム２６の運動に略平行に配置されるように、プレスゾーン内に互いに対して水平に配置されている。このため、プレスラム２６の略垂直の運動は、すべての金型３０を一緒に同時に圧縮するよう作用するクランプ機構５２によって、略水平のクランプ力に変換される。ゴム射出成形のために垂直に配向されたプレスが装備された先行技術の構成と比較すると、この発明は、プレス機２２でより多数の金型空洞３８が同時に充填されることを可能にする。さらに、すべての金型空洞３８が他の金型３０の空洞と同じである必要はない。したがって、同じバッチで異なる仕様番号が同時に実行されてもよい。

図１および図２に戻ると、プレス機２２は、プレスゾーンの両側でクランプ力の方向に平行に延在する第１のレール５８および第２のレール６０を含んで示されている。レール５８、６０は、金型３０のバッチがより効率的にプレス機２２を移動できるように積み降ろしゾーンを設けるために、プレス台２４から側方に延在してもよい。レール５８、６０は、金型３０を直接支持してもよく、またはより好ましくは、搬送体６２を支持し、それが次にそれぞれの金型半体３２、３４を支持してもよい。搬送体６２は、単一の金型半体３２または３４を自在に支持しつつ、第１のレール５８および第２のレール６０に直接接続してそれらに沿って摺動するよう設計されている。言い換えれば、搬送体６２を変えたり動かしたりすることなく、金型半体３２または３４は、前方または後方を向く配向で搬送体６２に配置され得る。言い換えれば、片寄ったゲート４６は、第１のレール５８に近接して、または第２のレール６０に近接して位置付け可能である。この自在で可逆的な結合は、各金型半体３２、３４のテーパ付き側縁４２を、自在の位置合わせ界面で形成することによって達成される。図示された例示的な実施例では、その位置合わせ界面は、金型半体３２、３４上のテーパ付き側縁４２を活用してもよい。図示の通り、これらの側縁４２は、各搬送体６２の相補形の溝６４に嵌まり合うための丸縁を有して形成されてもよい。もちろん、他の位置合わせ界面設計が、等しい効果を有して、図に示された丸縁および溝６４の構成に取って代わってもよい。さらに、代替的な一実施例では、単一の搬送体６２が１つ以上の金型アセンブリ３０全体、すなわち複数の金型半体３２、３４を支持してもよいことが考えられる。

この発明に従った、複数の加工部品４０を別個の金型３０で、単一のプレス機２２を用いて同時に成形するための方法は、特に図６〜１０を参照することにより理解され得る。これらのステップは、可動のプレスラム２６と、静止した、または他の態様で対向するプレス台２４とを有するゴム射出プレス機２２を提供するステップを含む。当業者であれば、いわゆる「静止」プレス台２４は実際にはプレス機２２の土台に対して動き得ることを理解するであろう。にもかかわらず、例示のため、かつ便宜上、プレス台２４は静止しているとして示す。実際、プレス台２４とプレスラム２６との間には、金型３０が、射出成形が起こる位置との間を往復できるようにするための相対運動が提供されていることだけが必要である。

この方法は、略垂直の経路においてプレス台２４に近づき遠ざかるようにプレスラム２６を往復運動させるステップをさらに含む。分割線界面３６に沿って互いに接合する２つの金型半体３２、３４を各々有する、別個の異なる複数の射出金型３０が提供される。対向する金型半体３２、３４間の空間に、金型空洞３８が形成される。

この方法はまた、分割線３６の各々がプレスラム２６の運動に略平行に配置されるように、プレス台２４とプレスラム２６との間の垂直経路に、水平に延在する配置で金型３０を位置付けるステップを含む。溶融ゴムが、従来の射出成形装置（図示せず）を用いてプレスラム２６に供給され、プレスラム２６に形成されたランナー２８または他の流路を通して分布される。

この方法はまた、プレスラムの往復運動に応答して複数の金型３０を一緒に圧縮するステップを含む。圧縮するステップは、プレスラム２６の略垂直の運動を略水平のクランプ力に変換し、それにより、すべての金型３０を一緒に同時に圧縮するステップをさらに含む。さらに、圧縮するステップは、プレスラム２６に接続された少なくとも１つの可動楔５４を、プレス台２４に接続された少なくとも１つの静止楔５６と共に作用させるステップを含む。ここでも、「可動」および「静止」という用語は限定のためではなく例示のための言葉として使用されていることが理解されるであろう。したがって、静止楔５６は、可動楔５４に鑑みた相対的な用語において静止していると考えられる。

この発明の一実施例では、プレスラム２６の垂直経路に金型３０を位置付けるステップは、圧縮力の方向に平行に延在する少なくとも１つ、しかし好ましくは２つのレール５８、６０から金型半体３２、３４を懸架するステップを含む。プレスゾーンに金型３０を位置付けるこのステップは、各金型半体３２、３４を搬送体６２で支持するステップをさらに含む。搬送体６２はそれ自体、間隔をおいたレール５８、６０上に直接支持される。

図９および図１０は、金型空洞３８が溶融ゴムで充填されるステップ、および、次に結果として生じる加工部品４０が、一旦十分に固化した後で取外されるステップをそれぞれ示している。この発明の方法は、重力の助けにより、金型空洞３８から成形された加工部品４０を取外すステップをさらに含む。言い換えれば、空洞３８から加工部品４０が一旦取外されると、それは地球の引力の影響を受けて、収集容器内、コンベヤまたは他の取扱い装置（図示せず）上に落ちるようになっている。空洞３８からの加工部品４０を取外しを助けるために、回転ブラシ６６もしくは他の掃き出しまたは掻き取り装置が使用されてもよい。したがって、この発明の方法は、対向し合う金型半体３２、３４間に掃き出し装置６６を挿入するステップをさらに含んでいてもよい。

この発明は多数の目的を達成し、このタイプの先行技術のシステムで見つかったすべての欠点を克服している。たとえば、このアプローチは、垂直プレス機を使用しつつ、水平プレスの離型の利点を得ている。金型分割線３６の数は増やすことができ、１回当たりの成形部品４０の産出量がより多くなる。この発明はより低いトン数の機械の使用を可能にし、それは、油圧の代わりに単純な係止楔５４、５６をクランプ用に使用することにより、資本コストを削減する。この設計は、金型変更を達成するために留め具を必要としない。この事実だけでも、間違った工具および／または留め具から生じる遅延が回避されるという点で、金型変更時間を削減する。加えて、１つ以上の作業が同じ化合物および硬化時間を共有しているならば、それらを同時に実行できるという点で、このアプローチは先行技術のアプローチよりも汎用性がある。この設計は、金型変更を行なうために非常に単純なｘ−ｙロボットが使用できるという点で、自動化を容易にする。

前述の発明は関連する法的基準に従って説明されており、このため、説明は本質的に限定的ではなく例示的である。開示された実施例に対する変更および修正は当業者には明ら
かであり、この発明の範囲内に該当する。したがって、この発明に与えられる法的保護の範囲は、特許請求の範囲を検討することによってのみ判定され得る。

Claims (6)

1. 複数の加工部品を別個の金型で、単一のプレス機を用いて同時に成形するためのゴム射出成形装置であって、前記装置は、
   プレス台と、略垂直の経路において前記プレス台に近づき遠ざかる往復運動のために支持された、垂直に配向されたプレスラムとを含むゴム射出プレス機と、
   前記プレス台と前記プレスラムとの間に位置付けられた別個の異なる複数の射出金型とを含み、前記金型の各々は、分割線界面に沿って互いに接合する２つの金型半体を有しており、各前記金型半体間に金型空洞が規定されており、前記装置はさらに、
   前記プレスラムと連通している溶融ゴムの供給と、
   前記分割線の各々に対して直角の方向に前記複数の金型を圧縮するために、前記プレスラムの垂直運動に直接応答するクランプ機構とを含み、
   前記金型の各々は、前記分割線の各々がプレスラムの運動に略平行に配置されるように、互いに対して水平に配列されており、それにより、前記プレスラムの略垂直の運動は、前記クランプ機構によって略水平のクランプ力に変換され、それによりすべての前記金型を一緒に同時に圧縮し、
   前記クランプ機構は、プレスラムに直接接続された少なくとも１つの可動楔と、前記プレス台に直接接続された共に作用する少なくとも１つの静止楔とを含み、前記可動楔および前記静止楔は、前記プレスラムの往復運動に応答して互いに相互作用し、
   前記プレス機は、前記クランプ力の方向に平行に延在する第１のレールを含み、前記金型半体は前記第１のレールから懸架されており、
   前記プレス機は、前記第１のレールから平行に間隔をおかれ、それとの間で前記金型半体を協同的に懸架する第２のレールを含み、
   前記装置はさらに、前記第１および第２のレールに直接接続された複数の搬送体を含み、前記搬送体のそれぞれは前記金型半体の少なくとも１つを支持している、装置。
2. 前記金型半体と前記搬送体との間のテーパ位置合わせ界面をさらに含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記金型半体の各々は側縁を含み、前記テーパ位置合わせ界面は、前記搬送体の相補形の溝と嵌まり合うための前記側縁上の丸縁を含む、請求項２に記載の装置。
4. 嵌まり合う前記金型半体同士の間に形成されたゲートをさらに含み、前記ゲートは前記側縁に近接している、請求項３に記載の装置。
5. 前記ゲートはエッジゲート構成様式を含む、請求項４に記載の装置。
6. 複数の加工部品を別個の金型で、単一のプレス機を用いて同時に成形するための方法であって、前記方法は、
   可動のプレスラムと静止したプレス台とを有するゴム射出プレス機を提供するステップと、
   略垂直の経路においてプレス台に近づき遠ざかるようにプレスラムを往復運動させるステップと、
   分割線界面に沿って互いに接合する２つの金型半体を各々有する、別個の異なる複数の射出金型を提供するステップとを含み、対向する金型半体間に金型空洞があり、前記方法はさらに、
   分割線の各々がプレスラムの運動に略平行に配置されるように、プレス台とプレスラムとの間の垂直経路に、水平に延在する配列で金型を位置付けるステップと、
   プレスラムに溶融ゴムを供給するステップと、
   プレスラムの往復運動に応答して複数の金型を一緒に圧縮するステップとを含み、
   前記圧縮するステップは、プレスラムの略垂直の運動を略水平のクランプ力に変換し、それにより、空洞に溶融ゴムを充填しつつすべての前記金型を一緒に同時に圧縮するステップをさらに含み、
   前記垂直経路に金型を位置付けるステップは、圧縮力の方向に平行に延在する間隔をおいた１対のレールから金型半体を懸架するステップを含み、
   前記方法はさらに、前記金型半体のそれぞれを搬送体で支持するステップを含み、前記搬送体は、間隔をおいた１対のレール上に直接支持され、それらに沿って摺動可能である、方法。

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