JP5333273B2 - 成形用金型 - Google Patents

Description

本発明は、数個の成形用金型を各ステーションへ順次搬送し、成形作業を分割して行う型搬送式成形機に好適な成形用金型に関する。

一般に型搬送式成形機においては、図１に示すようにインサート部品のセット、型閉じ、射出、冷却、型開き、成形品取出し等の各作業を行う各々のステーションＳ１〜Ｓ１０へ数個の金型Ｍを順次搬送することで、これらの成形作業を分割して行っている。そして、成形品の取出しが行われた金型Ｍは、当初のインサート部品のセット作業ステーションＳ１へと戻される。このように成形作業を分割し閉サイクルの作業とすることで、成形作業のサイクルタイムを短縮することができる。

このような型搬送式成形機では、射出ステーションＳ２で金型Ｍのキャビティ内に成形機から溶融樹脂が注入され、金型Ｍのゲートがシールされた直後に金型Ｍを射出ステーションＳ２から冷却ステーションＳ３，Ｓ４へと搬送されるため、冷却中に金型Ｍ内の樹脂圧により金型Ｍが開かないようにするため、金型自身が自己クランプする機構（型締め機構）が必要である。

型搬送式成形機に用いられる金型において、自己クランプする機構として、従来より特許文献１に示される機構が知られている。この従来の機構は、クランプ本体、クランプバー、クランプブロック、解除バー及び解除ピン等から構成され、下型にはクランプ本体が固定され、上型にはクランプバーが固定されていて、下型と上型とが型閉じされるとクランプ本体に上下方向に形成された溝内にクランプバーが挿入されるようになっている。クランプ本体内には、横方向に摺動可能なクランプブロックが収納されていて、スプリングによって横方向から溝内に突出するようになっている。また、クランプ本体には、クランプブロックの横方向の動きを規制する解除バーが設けられている。

このような従来のクランプ／アンクランプ機構においては、クランプ状態において、上下型の型閉じが行われ、クランプバーがクランプ本体の溝内に挿入される。一方クランプブロックはスプリングによって付勢され前進し、溝内にその先端が突出し、クランプバーの係合凹部内に突入することで、クランプブロックがクランプバーに係合し、上型と下型とがロックされるようになっている。

アンクランプ動作においては、エジェクタロッドが解除バーを上げ操作する。これによってクランプブロックはスプリングの付勢力によって後退し、クランプ本体の溝内から退く。これによって、クランプバーとクランプブロックの係合が解除されるようになっている。

特開２００７−２１６４１３号公報

このように、従来のクランプ／アンクランプ機構（型締め機構）では、機構を構成する部品点数が多いため金型のコストが増加すること、型が大きく、型重量が重くなるという問題がある。また、クランプブロックが直線動作するため、そのストローク分、部品サイズが大きくなるという問題がある。これらの問題点は、金型の数が多く、金型を搬送する方式の型搬送式成形機では、大きな欠点である。

また、クランプブロックの駆動がスプリングのため、クランプブロックとクランプバーとが組み合わさっているか、クランプブロックが前進しているかがわからず、別機構を設けてチェックする必要があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品点数を削減でき、金型の小型軽量化が可能で、かつ金型のコストダウンを図ることができる型締め機構を備えた成形用金型を提供することである。
また、本発明の更なる目的は、クランプ（締付け）が成立しているか否かを容易にチェックすることが可能な成形用金型を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の成形用金型を提供する。
請求項１に記載の成形用金型は、下型１、上型２及び型閉じ時に、上型２と下型１とのパーティング面Ｌが開かないように型締め保持すると共に、この型締め保持を解除する型締め機構とを備えていて、この型締め機構が、上型２に固定され、先端が逆Ｔ字形状をしたガイドピン３と、下型１内に回転可能に埋め込まれているクランプブロック４と、下型１の下方から挿入され、クランプブロック４を回転させるブロック回転部品５とより構成されており、型閉じ時に、ガイドピン３の先端がクランプブロック４内に挿入され、ブロック回転部品５によってクランプブロック４を回転することによって、ガイドピン３とクランプブロック４とが係合して、上型と下型とが型締めされることにある。これにより、型締め機構の部品点数を削減できると共に、成形用金型の小型軽量化が可能となり、かつ成形用金型のコストダウンを図ることができる。また、クランプブロック４の駆動源を型毎に持たせていたのを設備側に該機能を持たせることで、システムとして駆動源の数を減少できる。更には、クランプブロック３２の駆動を直線方式から回転方式にすることで、型締め機構をコンパクト化できる。

請求項２の成形用金型は、クランプブロック４の上面には、ガイドピン３の先端を受け入れることができるスリット又は穴４１が形成されていて、その内部は、前記ガイドピン３の先端を受け入れた状態でクランプブロック４が回転できるような空間４２が形成されており、さらにクランプブロック４の下部には、ブロック回転部品５の嵌合凹部５１と凹凸嵌合する嵌合凸部４３が直径方向に直線状に形成されていることにある。これにより、ガイドピン３の先端がクランプブロック４内に挿入された状態で、クランプブロック４をブロック回転部品５により回転させることができる。
請求項３の成形用金型は、ガイドピン３の逆Ｔ字状が水平部３１と垂直部３２とよりなり、水平部３１の上面が垂直部３２により２つの面に区切られていて、それぞれテーパＡ面３１ａとテーパＢ面３１ｂを形成していて、両者は相反する傾斜面となっているものであり、これにより、クランプブロック４の回転により、ガイドピン３とクランプブロック４とをしっかりと係合させることができる。

請求項４の成形用金型は、クランプブロック４の空間４２が、スリット４１に連通する２つの円弧状の空間４２Ａ，４２Ｂであり、それぞれの空間の天井は、テーパ面であって係合Ａ面４２ａと係合Ｂ面４２ｂとなっており、一方の第１の空間４２Ａには、ガイドピンのテーパＡ面側の水平部３１が入り込むようになっていて、他方の第２の空間４２Ｂには、ガイドピンのテーパＢ面側の水平部３１が入り込むようになっていて、ガイドピンとクランプブロックとがテーパ面同士で接触し、しっかりと係合するようにしたものであり、これにより、両者は一種のくさび作用（又はネジのような作用）でしっかりと締付けられる。
請求項５の成形用金型は、上型２と下型１との締め付けを行う、ガイドピン３１とクランプブロック３２との締め付けの良否の判定が、クランプブロック３２の回転角度θを測定することによって行うようにしているものであり、これにより、締め付け力が正常であるか否かが判断でき、テーパ面の磨耗、異物がテーパ面にのっているか、又は型組付け精度がでていない等の接触異常の要因を早期に知ることができる。

本発明の成形用金型が使用されるトランスファー成形機の概念図である。 本発明の実施の形態である成形用金型の上型と下型を説明する概念斜視図である。 本発明の実施の形態である成形用金型の上型と下型との概略断面図である。 本発明の実施の形態である成形用金型の型締め機構の分解図である。 本発明の実施の形態である成形用金型の型締め機構の動作（ａ）〜（ｃ）を説明する図である。 本発明の実施の形態である成形用金型の型締め機構における型締め（クランプ）の良否の判定を説明する図である。

以下、図面に従って本発明の実施の形態の成型用金型について説明する。図１は、本発明の成形用金型を用いる型搬送式成形機の全体構成を説明する概念図である。例えば、図１に示すように２列に配置された１０個のステーションＳ１〜Ｓ１０が設けられていて、各ステーションＳ１〜Ｓ１０間を金型Ｍが移動することで、樹脂成形が行われる。即ち、ステーションＳ１で金型Ｍ内のキャビティにインサート部品が投入され、金型Ｍが閉じられる。次に、この閉じられた金型Ｍは、ステーションＳ２に移送され、ここで後に詳述する型締め機構によって、金型Ｍの型締め（クランプ）が行われた後に、金型Ｍは成形機に接続され、キャビティ内への溶融樹脂の充填が行われる。このようにして、ステーションＳ２では、金型Ｍの型締め及び成形機からの溶融樹脂の射出が行われる。

溶融樹脂の射出・充填が行われた金型Ｍは、次のステーションＳ３及びＳ４に送られ、ここで充填樹脂の冷却が行われる。次いで、ステーションＳ５では、型締め機構による金型Ｍの型締めの解除（アンクランプ）が行われ、ステーションＳ６では、金型Ｍの型開きが行われる。更に、エジェクタ機構によりエジェクタピンで成形品を型から突き出す。ステーションＳ７では、型からの成形品の取り出しが行われる。成形品が取り出された金型Ｍは、ステーションＳ８〜Ｓ１０を搬送され、当初のステーションＳ１に戻される。このような閉サイクルが繰り返えされて成形が行われる。なお、金型Ｍは、例えばレールによって各ステーション間を移動する。

図２は、本発明の実施の形態である型締め機構を備えた成形用金型の分解斜視概略図であり、図３は、同じ型締め機構を備えた成形用金型の分解断面概略図である。本発明の成形用金型Ｍは、上型２と下型１とよりなり、本発明の特徴である型締め機構の各構成部品が、上型２と下型１とに分けて取り付けられている。上型２には、型締め機構の構成部品であるガイドピン３がボルト６等の固定具によって上型２に取り付けられている。図２，３では、ガイドピン３は４本設けられているが、この本数は適宜決められるものであり、要は金型Ｍの型締めが十分に行われるような本数であればよい。

下型１のガイドピン３に対応する位置には、型閉じ及び型締めの際に上型２に取り付けられたガイドピン３が挿入されるための貫通孔１１が形成されている。貫通孔１１の数は、ガイドピン３の数に等しい。貫通孔１１の中間部には、型締め機構の構成部品であるクランプブロック４が、回転（回動）自在に組み込まれている。クランプブロック４の組み込み位置は、上型２と下型１の型閉じが行われたとき、ガイドピン３の先端がクランプブロック４内に収容されるような位置に組み込まれ又は埋め込まれている。この位置は、貫通孔１１の直径より、大き目に形成されている。また、上型２及び下型１の両者には、それぞれキャビティ９の一部が形成されていて、上型２と下型１とが型閉じされることでキャビティ９が形成される。

また、下型１のキャビティ９に対応する下面には凹部１２が形成されていて、この凹部１２内にはエジェクタプレート８が設けられている。エジェクタプレート８には、下型１の内部を貫通してキャビティ９に達する複数のエジェクタピン７が取り付けられている。エジェクタプレート８及びエジェクタピン７を上下動するエジェクタ駆動機構（図示せず）は、例えばステーションＳ７の金型Ｍが置かれる下部に設置される。エジェクタ駆動機構によりエジェクタピン７がキャビティ９内に突き出されることにより、成形品が型から離れ、容易に成形品を型から取り出すことができる。

金型Ｍには、型閉じされた上型２と下型１のパーティンク面Ｌがキャビティ９内に充填された内部の樹脂圧によって開けられないように、金型Ｍを型締め保持するための型締め機構が、金型Ｍの周囲に、例えば４ヶ所設けられている。以下、型締め機構の詳細を図４及び５を使用して説明する。

型締め機構は、ガイドピン３、クランプブロック４及びブロック回転部品５の３つの構成部品から構成されている。ガイドピン３は、前述したようにボルト６等の固定具によって上型２に取り付けられ、固定されている。ガイドピン３の先端は、逆Ｔ字状となっていて、この逆Ｔ字状の水平部３１の上面は、逆Ｔ字状の中心の垂直部３２によって２つの面３１ａ，３１ｂに区切られていて、それぞれテーパＡ面３１ａとテーパＢ面３１ｂを形成している。テーパＡ面３１ａとテーパＢ面３１ｂとは、相反する傾斜をしており、図３において、テーパＡ面３１ａは手前側が高く奥側が低くなる傾斜に対し、テーパＢ面３１ｂは手前側が低く奥側が高くなる逆の傾斜になっている。水平部３１の長さは、後述するクランプブロック４に形成されるスリット４１の長さより短く、またその幅は、スリット４１の幅よりも狭くなっている。

型締め機構の構成部品であるクランプブロック４は、前述したように下型１内に回転（回動）可能に組み込まれている。クランプブロック４は、全体として略円筒形状であり、その直径は、下型１の貫通孔１１の直径よりも大きい。クランプブロック４の上面には、ガイドピン３の水平部３１が通り抜けることが出来るような大きさの幅をもつスリット又は矩形状の穴４１が形成されていると共に、クランプブロック４の中間部には、スリット４１に連通する空間４２として、２つの円弧状の空間４２Ａ，４２Ｂが周方向に形成されている。この２つの円弧状の空間４２Ａ，４２Ｂのそれぞれの天井である係合Ａ面４２ａと係合Ｂ面４２ｂは、スリット４１に連通する側（間口側）が高く、奥に行く（連通側から離れる）に従って低くなるテーパ面となっている。一方の第１の円弧状の空間４２Ａには、ガイドピン３のテーパＡ面３１ａを有する側の水平部３１が入り込むようになっており、他方の第２の円弧状の空間４２Ｂには、ガイドピン３のテーパＢ面３１ｂを有する側の水平部３１が入り込むようになっている。そのため、テーパＡ面３１ａとテーパＢ面３１ｂの傾斜角度と係合Ａ面４２ａ及び係合Ｂ面４２ｂの傾斜角度とが略等しくされている。

また、円筒形状のクランプブロック４の下面には、中心を通って直径方向に直線状の嵌合凸部又はキー４３が形成されている。好ましくは、嵌合凸部４３の延在方向が、クランプブロック４の上面に形成されたスリット４１の延長方向と一致していることが望ましい。嵌合凸部４３は、動作時に、後述するブロック回転部品５の嵌合凹部に凹凸嵌合される。

型締め機構の構成部品であるブロック回転部品５は、クランプブロック４を回転（回動）させるためのものである。ブロック回転部品５は、全体として円筒形状をしていて、下型１の貫通孔１１内を自由に出入できるように、その直径は貫通孔１１の直径よりも小さく形成されている。また、ブロック回転部品５の先端面５１には、中心を通って直径方向に直線状に嵌合凹部又はキー溝５２が形成されている。ブロック回転部品５は、図示されていない設備側の回転（回動）駆動機構に結合されており、型締め及び型締め解除を行うステーションＳ２及びＳ５又はＳ６に設けられている。

上記構成よりなる型締め機構の動作について、図５に基づいて説明する。図５（ａ）は、型開きの状態におけるガイドピン３、クランプブロック４及びブロック回転部品５の３者の関係を表わしている。即ち、ガイドピン３はクランプブロック４との係合が解除され、クランプブロック４の上方に待機している。このとき、ガイドピン３の逆Ｔ字状の先端の水平部３１が水平に延在している方向が、クランプブロック４に形成されたスリット４１が延在する方向と一致していることが好ましい。また、ブロック回転部品５もクランプブロック４との凹凸嵌合から解放されている。

図５（ｂ）は、型閉じの状態におけるガイドピン３、クランプブロック４及びブロック回転部品５の３者の関係を表わしている。ガイドピン３は、上型２に伴って下降し、その先端の水平部３１が、上型２の上方から貫通孔１１及びクランプブロック４のスリット４１を通って挿入され、円弧状の空間４２Ａ，４２Ｂに臨む位置であるスリット４１の底面に当接した状態で止まる。その一方、ブロック回転部品５が下型１の下方から貫通穴１１内に挿入されて上昇し、ブロック回転部品５の先端面５１に形成された嵌合凹部５２が、クランプブロック４の下面の嵌合凸部４３と凹凸嵌合する。

図５（ｃ）は、型締め（クランプ）の状態におけるガイドピン３、クランプブロック４及びブロック回転部品５の３者の関係を表わしている。図５（ｂ）の型閉じ時の３者の状態において、図示しない回転（回動）駆動機構によりブロック回転部品５を反時計回りに回転（回動）すると、ブロック回転部品５と凹凸嵌合しているクランプブロック４も一緒になって反時計回りに回転（回動）する。クランプブロック４の回転に伴って、ガイドピン３の２つのテーパＡ面３１ａとテーパＢ面３１ｂを有している水平部３１が、クランプブロック４の２つの円弧状の空間４２Ａ，４２Ｂに入り込む。ガイドピン３のテーパＡ面３１ａがクランプブロック４の第１の空間４２Ａの係合Ａ面４２ａに、またガイドピン３のテーパＢ面３１ｂがクランプブロック４の第２の空間４２Ｂの係合Ｂ面４２ｂにそれぞれしっかりと接触することで、ガイドピン３とクランプブロック４とはしっかりと係合される。このようにして、一種のくさび作用（又はネジのような作用）でガイドピン３とクランプブロック４とはしっかりと係合され、型締めが完了する。

型締め解除（アンクランプ）及び型開きは、図５の（ａ），（ｂ），（ｃ）の動作を逆の順序で行えばよい。即ち、図５（ｃ）において、ブロック回転部品５を逆回転である時計回りに回転（回動）させて、図５（ｂ）の状態にもってくる。これによって、型締めが解除される。次に、クランプブロック４とブロック回転部品５の凹凸嵌合を解放し、両者を離す。また、上型２を下型１から開いて、ガイドピン３を上昇させ、クランプブロック４から離し、図５（ａ）の状態にする。

図６は、ガイドピン３とクランプブロック４とが正常に係合して、十分な締め付け力（クランプ力）を発揮するようになっているかを判定する方法（又は機構）を説明する要部断面図と部分平面図である。（ａ）は判定が良の場合であり、（ｂ），（ｃ）は判定が不良の場合である。即ち、図６（ａ）では、ガイドピン３のテーパＡ面３１ａとクランプブロック４の係合Ａ面４２ａ（及びガイドピン３のテーパＢ面３１ｂとクランプブロック４の係合Ｂ面４２ｂ）とが、テーパ面同士が正常に接触していて所定の締付け力（クランプ力）が確保されている場合を示している。また、このときクランプブロック４は角度θだけ回転（回動）したことを示している。

図６（ｂ）では、テーパＡ面３１ｂと係合Ａ面４２ａ（又はテーパＢ面３１ｂと係合Ｂ面４２ｂ）との間に異物が介在していて、両者の十分な接触が得られない場合を示している。また、このときは、クランプブロック４は、正常な場合の回転（回動）角度θよりも小さい角度θ₁だけしか回転しないことを示している。

図６（ｃ）では、テーパＡ面３１と係合Ａ面４２ａ（又はテーパＢ面３１ｂと係合Ｂ面４２ｂ）との両者又はいずれか一方のテーパ面が磨耗し、クランプブロック４が回転過多になった場合を示している。即ち、クランプブロック４は正常な場合の回転角度θよりも大きな角度θ₂まで回転する。

このように、クランプブロック４の回転角度を測定し、その測定結果が規定値内にあるか否かで、ガイドピン３とクランプブロック４との係合が正常に行われ、所定の締付け力が確保されているかどうかを判定することができる。クランプブロック４の回転角度を測定するには、例えばクランプブロック４にエンコーダ（図示せず）を取り付けることによって、クランプブロック４の回転角度を検出するようにすればよい。

上記説明の型締め機構では、クランプブロック４を反時計回りに回転させることによって、ガイドピン３との係合が行われ締付け力を確保するようにしているが、クランプブロック４を時計回りに回転させることによってガイドピン３と係合させるようにすることも可能である。但し、その場合は、ガイドピン３のテーパＡ面３１ａとテーパＢ面３１ｂのテーパの方向をそれぞれ逆にすると共に、クランプブロック４の２つの円弧状の空間４２Ａ，４２Ｂも、それぞれスリット４１を挟んで反対側に形成する必要がある。

また、クランプブロック４とブロック回転部品５との凹凸嵌合を、クランプブロック４側に嵌合凸部４３を形成し、ブロック回転部品５側に嵌合凹部５２を形成しているが、これを逆にしてクランプブロック４側に嵌合凹部を形成し、ブロック回転部品５側に嵌合凸部を形成するようにしてもよい。

また、上記説明では、嵌合凸部と嵌合凹部とをキーとキー溝のようなものとして説明しているが、一方の面に嵌合凸部を断面正多角形の柱状部を中心部に形成し、他方の面に嵌合凹部を同じ断面正多角形の穴部を中心部に形成して、両者を凹凸嵌合させるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明では、型締め機構をガイドピン、クランプブロック及びブロック回転部品の３つの部品で構成でき、部品点数の削減及び機構の簡素化、更には製造コストの削減を図ることができる。また、本発明では、ガイドピンとクランプブロックとの締付け動作を、直線動作ではなくて回転（回動）動作によって行うことができるので、部品のサイズ及び金型を小型化でき、多数の金型を使用し、金型を搬送する型搬送式成形機にとり、大きな利点となる。
更に本発明では、クランプブロックの回転（回動）角度を検出することで、型締め機構による締付け具合の良否を判定できるので、特別に別機構を設けてチェックする必要がなく、その判定が容易である。
また本発明では、ブロック回転部品を設備側に設けることで、クランプブロックの駆動源を金型毎に設けていたものを、例えばステーションＳ２とステーションＳ５又はＳ６の設備側にして、システムとしての駆動源の数を減少することができる。

１ 下型
１１ 貫通孔
２ 上型
３ ガイドピン
３１ 水平部
３１ａ テーパＡ面
３１ｂ テーパＢ面
３２ 垂直部
４ クランプブロック
４１ スリット又は穴
４２ 空間
４２Ａ 第１の空間
４２ａ 係合Ａ面
４２Ｂ 第２の空間
４２ｂ 係合Ｂ面
４３ 嵌合凸部又はキー
５ ブロック回転部品
５１ 先端面
５２ 嵌合凹部又はキー溝
Ｍ 金型
Ｓ１〜Ｓ１０ ステーション

Claims (5)

1. 下型（１）と、前記下型に対して移動可能な上型（２）と、型閉じ時に、前記上型と前記下型とのパーティング面（Ｌ）が開かないように型締め保持すると共に、この型締め保持を解除する型締め機構とを備えている、樹脂製品を成形する成形用金型において、
   前記型締め機構が、
   前記上型（２）に固定され、先端が逆Ｔ字形状をしたガイドピン（３）と、
   前記下型（１）内に回転可能に組み込まれているクランプブロック（４）と、
   前記下型（１）の下方から挿入され、前記クランプブロック（４）と係合して、前記クランプブロックを回転させるブロック回転部品（５）、
   から構成されていて、型閉じされたときに、前記ガイドピン（３）の先端が前記クランプブロック（４）内に挿入され、前記ブロック回転部品（５）によって前記クランプブロック（４）を回転することによって、前記ガイドピン（３）と前記クランプブロック（４）とが係合して、前記上型と前記下型とが型締めされることを特徴とする成形用金型。
2. 前記クランプブロック（４）の上面には、前記ガイドピン（３）の先端を受け入れることができるスリット又は穴（４１）が形成されていて、その内部は、前記ガイドピンの先端を受け入れた状態で前記クランプブロックが回転できるような空間（４２）が形成されており、さらに、前記クランプブロック（４）の下面には、前記ブロック回転部品（５）の嵌合凹部（５２）と凹凸嵌合する嵌合凸部（４３）が直径方向に直線状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成形用金型。
3. 前記ガイドピン（３）の逆Ｔ字状が水平部（３１）と垂直部（３２）からなり、前記水平部（３１）の上面が前記垂直部（３２）により２つの面に区切られていて、それぞれテーパＡ面（３１ａ）とテーパＢ面（３１ｂ）を形成していて、両者は相反する傾斜面となっていることを特徴とする請求項２に記載の成形用金型。
4. 前記クランプブロック（４）の前記空間が、前記スリット（４１）に連通する２つの円弧状の空間（４２Ａ，４２Ｂ）であり、それぞれの空間の天井は、テーパ面であって係合Ａ面（４２ａ）と係合Ｂ面（４２ｂ）となっており、一方の第１の空間（４２Ａ）には、前記ガイドピンのテーパＡ面側の前記水平部（３１）が入り込むようになっていて、他方の第２の空間（４２Ｂ）には、前記ガイドピンのテーパＢ面側の前記水平部（３１）が入り込むようになっていて、前記ガイドピン（３）と前記クランプブロック（４）とがテーパ面同士で接触し、しっかりと係合することを特徴とする請求項３に記載の成形用金型。
5. 前記上型と前記下型との締め付けを行う前記ガイドピン（３）と前記クランプブロック（４）との締め付けの良否の判定が、前記クランプブロック（４）の回転角度θを測定することによって行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の成形用金型。

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