JP5556727B2 - 型締装置および成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、成形型を締める型締装置、およびそれを備える成形装置に関する。

従来、特許文献１には、固定プラテン、移動プラテン、固定金型、移動金型、複数本のタイバー、型開閉用サーボモータ、型締用ハーフナット、開閉シリンダおよび油圧シリンダを備える型締装置が記載されている。

この従来技術では、まず型開閉用サーボモータの駆動によって型閉じ動作を行い、次いで開閉シリンダによって型締用ハーフナットを閉じる。これにより、型締用ハーフナットがタイバーの係合溝と噛み合ってタイバーに対して移動プラテンが係合状態となる。次に、油圧シリンダによりタイバーを介して高圧型締力を発生させて高圧プレスを行う。

特開２００５−２３８８３０号公報

上記従来技術によると、複数本のタイバーのうち一部のタイバーに対して型締用ハーフナットが係合していない場合、プラテンおよび金型に対して高圧型締力が不均等に作用することとなる。

特に、成形品の寸法が大きいために大きな金型を用いる場合や、材料の材質等の都合によっては大きな型締力が必要となるので、プラテンおよび金型に対して高圧型締力が不均等に作用するとプラテンや金型等の破壊を招く虞がある。

このため、一部のタイバーに対して型締用ハーフナットが係合していない場合にプラテンおよび金型に対して高圧型締力が不均等に作用することを防止するための安全対策が必要となる。

しかしながら、上記特許文献１には、そのような安全対策について全く記載されていない。

本発明は上記点に鑑みて、型締力が不均等に作用することを抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、成形型（１０）の開閉動作をガイドするとともに型締め力を受ける複数本のタイロッド（２２）と、
複数本のタイロッド（２２）に係止することで成形型（１０）を加工位置に保持する保持手段（２４）と、
流体圧によって型締め力を発生させる型締め力発生手段（２５）と、
複数本のタイロッド（２２）の型締め方向位置を検出するタイロッド位置検出手段（２６）と、
タイロッド位置検出手段（２６）の検出結果に基づいて型締め力発生手段（２５）の作動を制御する制御手段（２７）とを備え、
制御手段（２７）は、タイロッド位置検出手段（２６）が検出した複数本のタイロッド（２２）の型締め方向位置の差が所定値を超えている場合、型締め力発生手段（２５）を強制停止させることを特徴とする。

これによると、複数本のタイロッド（２２）の型締め方向位置をタイロッド位置検出手段（２６）によって検出するので、全てのタイロッド（２２）が保持手段（２４）によって係止されているか否かを判定できる。

そして、複数本のタイロッド（２２）の位置の差が所定値を超えていると型締め力発生手段（２５）が強制停止されるので、一部のタイロッドが保持手段（２４）によって係止されていない場合に型締力が不均等に作用することを抑制できる。

さらに、請求項１に記載の発明では、タイロッド（２２）は、型締め力を受ける壁部（２２２ａ）を形成する凹部（２２２）を有し、
型締め力発生手段（２５）は、
凹部（２２２）の内部に位置して壁部（２２２ａ）を押圧する押圧部（２５２ａ）と、
押圧部（２５２ａ）に隣接して設けられ、タイロッド（２２）のうち壁部（２２２ａ）よりも型締め方向側の部位の外周面の変形を拘束する拘束部（２５２ｂ）とを有していることを特徴とする。

これにより、型締め力によるタイロッド（２２）の変形（後述する図２（ｂ）を参照）を抑制することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の型締装置と、
成形型（１０）と、
成形型（１０）を開閉駆動する駆動手段（２３）とを備えることを特徴とする。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

一実施形態における射出成形装置の全体構成図であり、原位置状態を示している。 （ａ）は単体状態のタイロッドを示す斜視図であり、（ｂ）は型締力を受けて変形したタイロッドの斜視図である。 一実施形態における射出成形装置の油圧回路を模式的に示す図である。 一実施形態における射出成形装置の全体構成図であり、型閉じ動作後の状態を示している。 一実施形態における射出成形装置の全体構成図であり、型閉じ位置でロックした状態を示している。 一実施形態における射出成形装置の全体構成図であり、型閉じ位置でロックした状態を示している。 一実施形態におけるタイロッドおよびタイロッド位置検出センサを模式的に示す図である。

以下、一実施形態を説明する。図１は、型締装置を備える射出成形装置（成形装置）の要部を示す構成図である。

射出成形装置は、金型１０（成形型）、インジェクタ１１（射出手段）およびベース１２を備えている。

金型１０は、その内部にキャビティ（図示せず）が形成されており、固定金型１０１と可動金型１０２とに分離可能になっている。図１は、可動金型１０２が固定金型１０１から離れた状態（金型１０が開いた状態）を示している。

金型１０は、成形品を取り出す際に成形品を押し出すエジェクタ（図示せず）を有している。本例では、エジェクタ（図示せず）は可動金型１０２に設けられている。

インジェクタ１１は、キャビティ（図示せず）に溶融樹脂を射出する機能を有するものであり、図１の例では固定金型１０１側に設けられている。

金型１０（固定金型１０１および可動金型１０２）を締める型締装置は、固定側プラテン２０、可動側プラテン２１、複数本のタイロッド２２（タイバー）、駆動機構２３（駆動手段）、ロック機構２４（保持手段）、クランプ機構２５（型締め力発生手段）、タイロッド位置検出センサ２６（タイロッド位置検出手段）および制御装置２７（制御手段）を備えている。

複数本のタイロッド２２は、固定側プラテン２０および可動側プラテン２１に串刺し状に挿入されており、型締め力を受ける支柱となる。本例では、タイロッド２２が４本備えられている。４本のタイロッドは、型開閉方向（図１の左右方向）から見たとき、固定側プラテン２０および可動側プラテン２１の四隅に位置している。各タイロッド２２は、可動金型１０２の開閉方向（型開閉方向）に沿って延びており、金型１０の開閉動作のガイドともなる。

固定金型１０１は、固定側プラテン２０を介してベース１２に固定されている。可動金型１０２は、可動側プラテン２１を介して駆動機構２３に連結されている。

駆動機構２３は、金型１０を開閉駆動するものである。具体的には、駆動機構２３は、サーボモータ２３１およびボールねじ２３２を有している。ボールねじ２３２は、タイロッド２２の長手方向に延びており、可動側プラテン２１に連結されている。これにより、サーボモータ２３１を回転駆動させることで可動側プラテン２１および可動金型１０２をタイロッド２２の長手方向（型開閉方向）に往復移動させることができる。

図２（ａ）は、単体状態のタイロッド２２を示す斜視図である。各タイロッド２２には、ロック溝２２１とプッシャー溝２２２（凹部）とが形成されている。

図１に示すように、ロック溝２２１は、タイロッド２２のうち可動金型１０２から固定金型１０１の反対側（図１の右方側）に突出した部位に設けられている。プッシャー溝２２２は、タイロッド２２のうち固定金型１０１よりも可動金型１０２の反対側の部位に設けられている。プッシャー溝２２２によって形成される壁部２２２ａ（側壁）は、型締め力を受ける受力部の役割を果たす。

図１に示すように、タイロッド２２の一端部（固定金型１０１と反対側の端部）は、支持部材１３を介してベース１２に支持されている。

ロック機構２４は、各タイロッド２２に係止することで金型１０を加工位置に保持する機能を発揮するものであり、クサビ部２４１、支持部材２４２およびアクチュエータ（図示せず）を有している。クサビ部２４１は、タイロッド２２の径方向に移動可能に支持部材２４２に支持されており、アクチュエータ（図示せず）によってタイロッド２２の径方向に駆動される。

支持部材２４２は可動側プラテン２１に固定されている。これにより、クサビ部２４１は、可動側プラテン２１および可動金型１０２と一体的に型開閉方向に往復移動する。

クサビ部２４１は、タイロッド２２のロック溝２２１に嵌り込むことが可能な形状になっている。このため、型開閉方向においてクサビ部２４１とタイロッド２２のロック溝２２１との位置が一致した状態でクサビ部２４１を径方向内側に移動させると、クサビ部２４１がタイロッド２２のロック溝２２１に嵌り込み、その結果、可動側プラテン２１の型開閉方向における位置がロックされるので、固定可動金型１０２が固定金型１０１から離れないようにロック（保持）される。

クサビ部２４１がタイロッド２２の径方向外側に変位してロック溝２２１から外れることで、可動側プラテン２１のロックが解除され、可動金型１０２が固定金型１０１に対して離間・近接するように往復移動可能になる。

クランプ機構２５は、油圧（流体圧）によって型締め力を発生させるものであり、油圧シリンダ２５１およびプッシャー部２５２等を有している。油圧シリンダ２５１は、各タイロッド２２に対応して４個設けられており、固定側プラテン２０に固定されている。各油圧シリンダ２５１のピストン２５１ａおよびロッド２５１ｂは、型閉じ方向（図１の右方側）に前進するようになっている。

本例では、油圧シリンダ２５１は、円筒状になっている中空シリンダであり、タイロッド２２の外側に被せられている。油圧シリンダ２５１のピストン２５１ａおよびロッド２５１ｂも円筒状になっていてタイロッド２２の外側に被せられるように配置されている。

プッシャー部２５２は、油圧シリンダ２５１のロッド２５１ｂの先端に固定されており、油圧シリンダ２５１のピストン２５１ａおよびロッド２５１ｂと一体的に型開閉方向に往復移動する。本例では、プッシャー部２５２は円筒状になっていてタイロッド２２の外側に被せられている。

プッシャー部２５２は、タイロッド２２のプッシャー溝２２２の形状に合わせて内径が変化した形状になっている。具体的には、プッシャー部２５２は、内径が大小２段階に変化した２段円筒形状になっている。

これにより、プッシャー部２５２には、タイロッド２２のプッシャー溝２２２に嵌り込んでタイロッド２２を型締め方向に押圧する押圧部２５２ａと、タイロッド２２のうちプッシャー溝２２２に隣接する部分（壁部２２２ａよりも型閉じ方向側の部分）の外周面の変形を拘束する拘束部２５２ｂとが形成されている。

図３に模式的に示すように、４本の油圧シリンダ２５１に対する作動油の送出は、共通の油圧ポンプ２５３から行われる。共通の油圧ポンプ２５３から延びる油圧の流路２５４は、４本の油圧シリンダ２５１へ分岐している。換言すれば、４本の油圧シリンダ２５１の油圧回路は互いに連通している。各油圧シリンダ２５１の前後進は、油圧バルブ（図示せず）によって切り替えられるようになっている。

タイロッド位置検出センサ２６は、タイロッド２２の型開閉方向における位置（型締め方向位置）を検出するものであり、その検出信号が制御装置２７に入力されるようになっている。本例では、図１に模式的に示すように、タイロッド位置検出センサ２６として、タイロッド２２の一端部（図１の左端部）との距離を測定する非接触式センサ（近接センサ）が用いられている。

制御装置２７は、タイロッド位置検出センサ２６の検出信号に基づいて、油圧ポンプ２５３の作動を強制的に停止することができるようになっている。

次に、上記構成における作動（射出成形方法）を説明する。以下では、図１に示す状態を原位置状態と言う。原位置状態では、可動金型１０２が固定金型１０１から所定距離離れて金型１０が開いた状態になっている。

図１に示す原位置状態において、サーボモータ２３１を所定方向に回転駆動させることにより、ボールねじ２３２に連結された可動側プラテン２１を固定側プラテン２０側に移動させる。これにより、可動側プラテン２１に固定された可動金型１０２が固定金型１０１側に移動（前進）して、図４に示すように可動金型１０２が加工位置（型閉じ位置）に到達する（型閉じ工程）。

可動金型１０２が加工位置（型閉じ位置）に到達すると、サーボモータ２３１を停止させるとともに、図５に示すようにロック機構２４のクサビ部２４１を各タイロッド２２のロック溝２２１に打ち込んで嵌め込み、可動側プラテン２１に対してロックをかける。これにより、可動金型１０２が加工位置（型閉じ位置）でロックされる（ロック工程）。

次いで、インジェクタ１１から金型１０内のキャビティ（図示せず）に溶融樹脂を射出する（射出工程）。

次いで、図６に示すように各油圧シリンダ２５１を前進作動させて、プッシャー部２５２で各タイロッド２２を型締め方向側（図６の右方側）に引っ張って型締め（本加圧）を行う（型締め工程）。

次いで、冷却を行い、加工終了後、各油圧シリンダ２５１を後進作動させて、プッシャー部２５２による各タイロッド２２の引っ張りを解除して型締めを解除する（型締め解除工程）。さらに、クサビ部２４１を各タイロッド２２のロック溝２２１から抜いてロックを解除する（ロック解除工程）。

次いで、サーボモータ２３１を型閉じ工程での回転方向と反対の方向に回転駆動させることにより、ボールねじ２３２に連結された可動側プラテン２１を固定側プラテン２０から離れる方向に移動させる。これにより、可動側プラテン２１に固定された可動金型１０２を固定金型１０１から離れる方向に移動（後進）させて可動金型１０２を原位置に戻す（型開き工程）。

次いで、可動金型１０２から成形品をエジェクタ（図示せず）によって押し出して取り外す（取り出し工程）。以上のようにして、射出成形品が製造される。

ここで、成形品の寸法が大きい場合、上述の型締め工程における型締め力（加圧力）を大きくする必要がある。また、樹脂材料の材質によっては、大きな型締め力（加圧力）が必要となる場合もある。例えば、成形品の寸法や樹脂材料の材質によっては、型締め力（加圧力）が数百トンになる場合もある。

型締め力（加圧力）が大きい場合、４本のタイロッド２２に加圧力が均等に作用しないと、可動側プラテン２１等に大きな偏荷重が作用して破壊に至る虞がある。

例えば、４本の油圧シリンダ２５１の油圧回路が互いに独立していて、各油圧シリンダ２５１毎に専用の油圧ポンプ２５３が設けられている射出成形装置（以下、比較例と言う。）においては、４本のタイロッド２２のうち一部のタイロッドでロック溝２２１にクサビ部２４１が入らなかった場合、クサビ部２４１が入らなかったタイロッド２２には加圧力がかからず、クサビ部２４１が入ったタイロッド２２だけに加圧力が作用することとなるので、４本のタイロッド２２に作用する加圧力が不均等になる。

この点、本実施形態では、４本の油圧シリンダ２５１の油圧回路が互いに連通していて、４本の油圧シリンダ２５１に対して共通の油圧ポンプ２５３から作動油が送出されるようになっているので、一部のタイロッドでクサビ部２４１が入らなかった場合、油圧を遮断することができる。

すなわち、クサビ部２４１が入らなかったタイロッド２２に対して油圧が上がらず、その結果、油圧回路が連通している他のタイロッド２２に対しても油圧が上がらないので、全てのタイロッド２２に加圧力が上がらなくなる。このため、一部のタイロッドでクサビ部２４１が入らなかった場合に可動側プラテン２１等に偏荷重が作用することを防止できる。

さらに、本実施形態では、一部のタイロッドでクサビ部２４１が入らなかった場合、全てのタイロッド２２に対して油圧を遮断するという安全制御を行うことで、可動側プラテン２１等に偏荷重が作用することを確実に防止する。

以下、この安全制御について説明する。型締め工程において、制御装置２７は、タイロッド位置検出センサ２６の検出信号に基づいて、４本のタイロッド２２の型開閉方向における位置（型締め方向位置）の差が許容範囲（所定値）を超えているか否かを判定する。

本例では、図７に模式的に示すように、一部のタイロッド２２におけるタイロッド位置検出センサ２６の検出距離Ｄ１と、他のタイロッド２２におけるタイロッド位置検出センサ２６の検出距離Ｄ２との差（Ｄ１−Ｄ２）が所定の閾値を超えている場合、型開閉方向における４本のタイロッド２２の型開閉方向における位置の差が許容範囲を超えていると判定する。

そして、制御装置２７は、４本のタイロッド２２の型開閉方向における位置の差が許容範囲を超えていると判定した場合、一部のタイロッドでクサビ部２４１が入っていないと判断して油圧ポンプ２５３を強制停止させる。

すなわち、図７に模式的に示すように、クサビ部２４１が入らなかったタイロッド（図７の例では下方側のタイロッド）は、クサビ部２４１が入っているタイロッド（図７の例では上方側のタイロッド）よりも先走り（型締め方向に変位）することとなる。このため、４本のタイロッド２２の型開閉方向における位置の差が許容範囲を超えている場合、一部のタイロッドでクサビ部２４１が入っていないと判断することができる。

一部のタイロッドでクサビ部２４１が入っていないと判断した場合、制御装置２７によって油圧ポンプ２５３を強制的に停止させるので、全てのタイロッド２２に対して油圧が遮断されることとなる。このため、全てのタイロッド２２に加圧力が作用しなくなるので、可動側プラテン２１等に偏荷重が作用することを確実に防止することができる。

また、型締め力（加圧力）が大きい場合、図２（ｂ）に示すように、タイロッド２２のうちプッシャー溝２２２の側壁部がプッシャー部２５２の押圧部２５２ａに押圧されて変形しやすくなる。

この点、本実施形態では、クランプ機構２５のプッシャー部２５２に拘束部２５２ｂを設けているので、型締め力（加圧力）によるタイロッド２２の変形を抑制することができる。

具体的には、タイロッド２２のうちプッシャー溝２２２の側壁部に隣接する部分の外周面の変形をプッシャー部２５２の拘束部２５２ｂで拘束するので、図２（ｂ）に示すようなタイロッド２２の変形を抑制することができる。

（他の実施形態）
なお、上記一実施形態では、タイロッド位置検出センサ２６として、タイロッド２２の一端部との距離を測定する非接触式センサ（近接センサ）が用いられているが、これに限定されることなく、タイロッド位置検出センサ２６として種々のセンサを用いることができる。

また、上記一実施形態では、型開閉方向における各タイロッド２２の位置を検出し、その検出結果に基づいて油圧ポンプを強制停止させるようになっているが、ロック機構２４のクサビ部２４１の位置を検出し、その検出結果に基づいて油圧ポンプを強制停止させるようにしてもよい。

また、上記一実施形態の各タイロッド２２において、その長手方向にロック溝２２１を複数個形成しておけば、金型１０の寸法の変更に応じて加工位置（型閉じ位置）を容易に調整することができる。

また、上記一実施形態では、型締装置を射出成形装置に適用した例を示したが、これに限定されるものではなく、種々の成形装置に広く本発明を適用可能である。

１０ 成形型
２２ タイロッド
２３ 駆動機構（駆動手段）
２４ ロック機構（保持手段）
２５ クランプ機構（型締め力発生手段）
２６ タイロッド位置検出センサ（タイロッド位置検出手段）
２７ 制御装置（制御手段）
２２２ プッシャー溝（凹部）
２２２ａ 壁部
２５２ａ 押圧部
２５２ｂ 拘束部

Claims (2)

1. 成形型（１０）の開閉動作をガイドするとともに型締め力を受ける複数本のタイロッド（２２）と、
   前記複数本のタイロッド（２２）に係止することで前記成形型（１０）を加工位置に保持する保持手段（２４）と、
   流体圧によって前記型締め力を発生させる型締め力発生手段（２５）と、
   前記複数本のタイロッド（２２）の型締め方向位置を検出するタイロッド位置検出手段（２６）と、
   前記タイロッド位置検出手段（２６）の検出結果に基づいて前記型締め力発生手段（２５）の作動を制御する制御手段（２７）とを備え、
   前記制御手段（２７）は、前記タイロッド位置検出手段（２６）が検出した前記複数本のタイロッド（２２）の型締め方向位置の差が所定値を超えている場合、前記型締め力発生手段（２５）を強制停止させるようになっており、
   前記タイロッド（２２）は、前記型締め力を受ける壁部（２２２ａ）を形成する凹部（２２２）を有し、
   前記型締め力発生手段（２５）は、
   前記凹部（２２２）の内部に位置して前記壁部（２２２ａ）を押圧する押圧部（２５２ａ）と、
   前記押圧部（２５２ａ）に隣接して設けられ、前記タイロッド（２２）のうち前記壁部（２２２ａ）よりも型締め方向側の部位の外周面の変形を拘束する拘束部（２５２ｂ）とを有していることを特徴とする型締装置。
2. 請求項１に記載の型締装置と、
   前記成形型（１０）と、
   前記成形型（１０）を開閉駆動する駆動手段（２３）とを備えることを特徴とする成形装置。

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