JP5855990B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機に関する。

射出成形機は、金型装置のキャビティ空間に溶融した樹脂を充填し、固化させることによって成形品を製造する。金型装置は固定金型及び可動金型で構成され、型締め時に固定金型と可動金型との間にキャビティ空間が形成される。キャビティ空間で成形された成形品は、型開き後に可動金型から突き出される。この突き出しには電動エジェクタ装置が用いられる（例えば、特許文献１参照）。可動金型から突き出された成形品は、成形品取り出し機によって射出成形機から取り出される。

国際公開第２００５／０６８１５５号

成形品を金型から突き出すとき、成形品は金型に付着しているので、成形品の離型には大きな力が必要とされる。成形品が金型から離型された後は、大きな力は必要とされず、成形サイクル短縮のため、成形品取り出し位置まで成形品を素早く運ぶことが要求される。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、成形品を金型から突き出すとき、成形品の離型に必要な力が得られ、且つ、成形品が金型から離型された後、成形品取り出し位置まで成形品を素早く運ぶことができる射出成形機の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様による射出成形機は、
金型からの成形品の突き出しに用いられる電動エジェクタ装置と、
該電動エジェクタ装置による成形品の突き出し動作をアシストするアシストアクチュエータとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、成形品を金型から突き出すとき、成形品の離型に必要な力が得られ、且つ、成形品が金型から離型された後、成形品取り出し位置まで成形品を素早く運ぶことができる射出成形機が提供される。

本発明の一実施形態による射出成形機の概略を示す図である。 一実施形態によるエジェクタ装置及びアシスト機構を示す図である。 一実施形態によるエジェクタ装置及びアシスト機構の動作を示す図である。 変形例によるエジェクタ装置及びアシスト機構を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。また、型閉じを行う際の可動プラテンの移動方向を前方とし、型開きを行う際の可動プラテンの移動方向を後方として説明する。

図１は、本発明の一実施形態による射出成形機の概略を示す図である。図１は、型締めの状態を示している。

図１に示す射出成形機１０は、型締め方向が水平方向の横型である。射出成形機１０は、フレーム１１と、フレーム１１に固定された固定プラテン１２と、固定プラテン１２との間に所定の距離をおいてフレーム１１に対して移動自在に配設されたトグルサポート１５とを備える。固定プラテン１２とトグルサポート１５との間には、複数（例えば、四本）のタイバー１６が架設されている。

射出成形機１０は、固定プラテン１２に対向して配設され、タイバー１６に沿って進退（図における左右方向に移動）可能に配設される可動プラテン１３をさらに備える。可動プラテン１３に可動金型３３が、固定プラテン１２に固定金型３２が取り付けられる。固定金型３２と可動金型３３とで金型装置３０が構成される。

射出成形機１０は、可動プラテン１３とトグルサポート１５との間に配設されるトグル機構２０と、トグル機構２０を作動させる型締め用モータ２６と、型締め用モータ２６によって発生した回転運動を直線運動に変換してトグル機構２０に伝達する伝達機構としてのボールねじ機構２７とをさらに備える。固定プラテン１２、可動プラテン１３、トグルサポート１５、トグル機構２０、型締用モータ２６等によって型締装置が構成される。

トグル機構２０は、型開閉方向と平行な方向に進退自在なクロスヘッド２４、クロスヘッド２４に揺動自在に取り付けられた第２トグルレバー２３、トグルサポート１５に揺動自在に取り付けられた第１トグルレバー２１、及び、可動プラテン１３に揺動自在に取り付けられたトグルアーム２２を有する。第１トグルレバー２１と第２トグルレバー２３との間、及び、第１トグルレバー２１とトグルアーム２２との間は、それぞれ、リンク結合される。尚、トグル機構２０は、いわゆる、内巻５節点ダブルトグル機構であり、上下が対称の構成を有する。

ボールねじ機構２７は、例えばクロスヘッド２４に固定されるボールねじナット２７ａと、ボールねじナット２７ａに螺合されるボールねじ軸２７ｂとで構成される。ボールネジ軸２７ｂは、トグルサポート１５に対して回転自在に支持されている。型締め用モータ２６の出力軸が回転すると、ボールねじ軸２７ｂが回転し、ボールねじナット２７ａが進退するので、クロスヘッド２４が進退する。

次に、上記構成の射出成形機１０の動作を説明する。

型締め用モータ２６を正方向に駆動し、被駆動部材としてのクロスヘッド２４を前進させることによって、トグル機構２０を作動させると、可動プラテン１３が前進させられ、型閉じが行われる。

型締め用モータ２６をさらに正方向に駆動すると、トグル機構２０は、型締め用モータ２６による推進力にトグル倍率を乗じた型締力を発生させる。その型締力によって型締めが行われる。そして、型締め状態の固定金型３２と可動金型３３との間に図示されないキャビティ空間が形成される。キャビティ空間に射出装置４０から溶融した樹脂が充填され、固化されて成形品となる。

続いて、型締め用モータ２６を逆方向に駆動し、クロスヘッド２４を後退させ、トグル機構２０を作動させると、可動プラテン１３が後退させられ、型開きが行われる。その後、電動エジェクタ装置を作動させることによって、成形品が可動金型３３から突き出される。

尚、本実施形態の型締装置は、トグル機構２０を使用して型締力を発生させるが、トグル機構２０を使用することなく、型締用モータ２６によって発生した推進力を直接型締力として可動プラテン１３に伝達してもよい。また、型締用シリンダによって発生した推進力を直接型締力として可動プラテン１３に伝達してもよい。また、リニアモータによって型開閉を行い、電磁石によって型締めを行ってもよく、型締装置の方式に制限はない。

図２は、一実施形態による電動エジェクタ装置及びアシスト機構を示す図である。図３は、一実施形態による電動エジェクタ装置及びアシスト機構の動作を示す図である。

射出成形機１０は、可動金型３３からの成形品の突き出しに用いられる電動エジェクタ装置５０を備える。電動エジェクタ装置５０は、図２に示すように、可動プラテン１３に取り付けられている。

電動エジェクタ装置５０は、可動プラテン１３に対して接離する方向に移動自在なスライドベース５２を備える。スライドベース５２は、可動プラテン１３から後方に突出するガイドロッド５３に沿って、型開閉方向と平行な方向（図における左右方向）に移動自在となっている。

電動エジェクタ装置５０は、電動モータであるエジェクタ用モータ５４と、エジェクタ用モータ５４によって発生した回転運動を直線運動に変換してスライドベース５２に伝達する伝達機構としてのボールねじ機構５５とをさらに備える。

ボールねじ機構５５は、例えばスライドベース５２に固定されるボールねじナット５５ａと、ボールねじナット５５ａに螺合されるボールねじ軸５５ｂとで構成される。ボールねじ軸５５ｂは、エジェクタ用モータ５４の出力軸と同軸的に直結されている。エジェクタ用モータ５４の出力軸が回転すると、ボールねじ軸５５ｂが回転し、ボールねじナット５５ａが進退するので、スライドベース５２が進退する。

尚、本実施形態では、エジェクタ用モータ５４の出力軸と、ボールねじ軸５５ｂとが同軸的に直結されているが、複数のギヤで構成される減速機構などを介して接続されてもよいし、タイミングベルトなどを介して接続されてもよい。

エジェクタ用モータ５４は、サーボモータであってよく、エジェクタ用モータ５４の出力軸の回転数を検出するエンコーダ部５４ａを有してよい。エジェクタ用モータ５４は、エンコーダ部５４ａの検出結果に基づいてフィードバック制御される。エジェクタ用モータ５４は、図２に示すように可動プラテン１３に取り付けられてもよいし、後述の取付板５８に取り付けられていてもよい。

電動エジェクタ装置５０は、スライドベース５２と共に移動するエジェクタロッド５６をさらに備える。エジェクタロッド５６は、スライドベース５２に固定されており、可動プラテン１３に形成される貫通孔に移動自在に挿入されている。エジェクタロッド５６の先端は、可動金型３３（図１参照）内に配設される成形品突き出し部材３４と連結されてよい。

この電動エジェクタ装置５０では、エジェクタ用モータ５４を正方向に駆動させると、スライドベース５２及びエジェクタロッド５６が前進させられる。エジェクタロッド５６の前進に連動して、成形品突き出し部材３４（図３参照）が可動金型３３から前方に突き出し、可動金型３３から成形品を突き出す。その後、エジェクタロッド５６が更に前進し、成形品が成形品取り出し位置まで運ばれる。

射出成形機１０から成形品が取り出された後、エジェクタ用モータ５４を逆方向に駆動させると、スライドベース５２及びエジェクタロッド５６が後退させられる。エジェクタロッド５６の後退に連動して、成形品突き出し部材が元の位置に戻る。

射出成形機１０は、電動エジェクタ装置５０による成形品の突き出し動作をアシストするアシスト機構６０を備える。

アシスト機構６０は、液圧アクチュエータとしての液圧シリンダ（例えば油圧シリンダ）６２と、液圧を発生する液圧源としての両方向回転可能な液圧ポンプ（例えば油圧ポンプ）７０とを有する。液圧ポンプ７０は、サーボモータであるポンプ用モータ７６により駆動される。ポンプ用モータ７６の回転速度及び回転方向は、制御装置８０により制御される。

液圧シリンダ６２は、例えばシリンダ本体６３と、シリンダ本体６３内を往復移動自在なピストン６４と、該ピストン６４に連結されシリンダ本体６３から後方に伸縮自在に突出するシリンダロッド６５とで構成される。シリンダロッド６５の先端は取付板５８に固定され、取付板５８はガイドロッド５３を介して可動プラテン１３に固定されている。液圧シリンダ６２は、取付板５８とスライドベース５２との間に配設されている。

液圧シリンダ６２は、内部に、ピストン６４で区画された第１室としての後室６６と、第２室としての前室６７とを有する。後室６６内をシリンダロッド６５が貫通しているため、後室６６の断面積は前室６７の断面積より小さい。

液圧ポンプ７０は、第１吸入吐出口７１と、第２吸入吐出口７２とを有する。第１吸入吐出口７１は、液圧シリンダ６２の後室６６と第１流路６８を介して接続される。第２吸入吐出口７２は、液圧シリンダ６２の前室６７と第２流路６９を介して接続される。

液圧ポンプ７０は、ポンプ用モータ７６の回転方向を切り替えることにより、第１吸入吐出口７１及び第２吸入吐出口７２のいずれか一方から作動液を吸入し他方から吐出して液圧を発生することができる。尚、液圧ポンプ７０はタンク７４から作動液を吸引して第１吸入吐出口７１及び第２吸入吐出口７２のいずれか一方から作動液を吐出することもできる。

液圧ポンプ７０によって圧力のかけられた作動液が、第１吸入吐出口７１から吐出され、第１流路６８を介して液圧シリンダ６２の後室６６に供給されると、シリンダ本体６３が前進する。一方、液圧ポンプ７０によって圧力のかけられた作動液が、第２吸入吐出口７２から吐出され、第２流路６９を介して液圧シリンダ６２の前室６７に供給されると、シリンダ本体６３が後退する。

液圧シリンダ６２の後室６６と接続される第１流路６８の途中には、作動液の液圧を検出する圧力センサ７５が設けられる。圧力センサ７５は検出信号を制御装置８０に送信する。圧力センサ７５により検出した液圧は、液圧シリンダ６２の後室６６内の液圧にほぼ等しい。

制御装置８０がポンプ用モータ７６を正回転させると、液圧ポンプ７０が正回転し、作動液が第１吸入吐出口７１から吐出され、液圧シリンダ６２の後室６６に供給される。後室６６が拡大し、前室６７が縮小するので、シリンダ本体６３が前方に移動し、スライドベース５２に当接する。引き続き作動液が液圧シリンダ６２の後室６６に供給されると、後室６６内の液圧は上昇し、スライドベース５２を前方に押す力が上昇する。

制御装置８０がポンプ用モータ７６を逆回転させると、液圧ポンプ７０が逆回転し、作動液が第２吸入吐出口７２から吐出され、第２流路７２を介して液圧シリンダ６２の前室６７に供給される。前室６７が拡大し、後室６６が縮小するので、シリンダ本体６３が後退し、射出装置４０が後退する。
シリンダ本体６３が後方に移動し、スライドベース５２から離れる。

尚、本実施形態では、第１流路６８と第２流路６９との間に逆止弁７７、７８が設けられており、２つの逆止弁７７、７８の間の部分はドレン通路７９によりタンク７４に接続されている。この逆止弁７７、７８及びドレン通路７９は、液圧シリンダ６２の後室６６と前室６７との容積の違いに起因する作動液の循環量の過不足を調整するためのドレン回路を形成している。例えばシリンダ本体６３を前進させる際に、第１流路６８から後室６６へ作動液が供給されるとともに、前室６７からは作動液が吐出される。本実施形態では、前室６７の断面積が後室６６の断面積より大きいため、前室６７から吐出される作動液の量は、後室６６へ供給される作動液の量より多くなる。シリンダ本体６３を前進させるため、液圧ポンプ７０より作動液が第１流路６８へ供給され続けると、第１流路６８内の作動液の液力が高くなり、第１流路６８内の作動液が第１流路６８の分岐路６８ａを伝って、第２流路６９の逆止弁７８を開くように作用する。そして、逆止弁７８が開くと、前室６７より吐出された作動液が逆止弁７８、ドレン通路７９を通ってタンク７４へ戻される。従って、第１流路６８及び第２流路６９の作動液の過不足分を調整することができる。尚、逆止弁７７は、第２流路６９の分岐路６９ａ内の作動液の液圧が高くなったときに開く。

上記アシスト機構６０では、液圧シリンダ６２の後室６６あるいは前室６７の高圧の作動液は一旦液圧ポンプ７０に吸入されてから液圧ポンプ７０により吐出される。この際、余分な作動液のみがタンク７４に戻される。

上記アシスト機構６０では、前室６７の断面積が後室６６の断面積より大きいため、シリンダ本体６３を後退させるとき、後室６６から吐出される作動液の量は前室６７へ供給される作動液の量より少ない。そのため、後室６６から吐出される作動液を、圧抜きせずに（タンク７４に戻さずに）液圧ポンプ７０を経由して液圧シリンダ６２の前室６７に供給することができる。従って、シリンダ本体６３の後退動作を開始するとき、後室６６からタンク７４への作動液の戻りを待つ必要がなく、前進動作後に直ちに後退動作を開始でき、成形サイクルを短縮することができる。尚、後退動作完了から、次の前進動作開始までの間には、型閉じ、型締め、型開き等が行われるので、待ち時間がある。

また、上記アシスト機構６０では、液圧シリンダ６２の後室６６と前室６７の作動液を、液圧ポンプ７０を介して循環するだけなので、液圧ポンプ７０の吸入圧は大気圧より高い液圧シリンダ２０での液圧となり、圧縮比が低減されるため効率的に液圧ポンプ７０を作動させることができる。また、作動液の液圧を大気圧に戻してから（すなわちタンク７４に戻してから）再び加圧する必要がなく、作動液の発熱も抑えられるので、作動液の劣化を抑制することができる。

次に、図３に基づいて、上記実施形態の電動エジェクタ装置５０及びアシスト機構６０を用いた成形品の突き出し方法について説明する。電動エジェクタ装置５０の動作、及びアシスト機構６０の動作は、制御装置８０による制御下で行われる。

制御装置８０は、型開き後に、可動金型３３から成形品を突き出すため、エジェクタロッド５６を前進させるべく、エジェクタ用モータ５４を正回転させる。このとき、制御装置８０は、エジェクタ用モータ５４の回転数が目標値になるよう、エンコーダ部５４ａの検出結果に基づいてエジェクタ用モータ５４への供給電流の電流値をフィードバック制御する。エジェクタ用モータ５４の供給電流の電流値には、エジェクタ用モータ５４が過熱しないように上限値が設定されている。つまり、エジェクタ用モータ５４の回転トルクには上限値が設けられている。金型装置３０の材質や形状、樹脂の材質などによっては、成形品の離型に大きな力が必要とされ、エジェクタ用モータ５４への供給電流の電流値が上限値に達しても、エジェクタ用モータ５４が正回転せず、図３（ａ）に示すようにエジェクタロッド５６が前進しないことがある。

そこで、制御装置８０は、電動エジェクタ装置５０の突き出し動作を補助するため、アシスト機構６０を動作させる。アシスト機構６０の動作は、エジェクタ用モータ５４への供給電流の電流値が上限値に達した時点でエジェクタ用モータ５４が正回転していないことをエンコーダ部５４によって検知したときに開始されてもよいし、エジェクタ用モータ５４への電流供給開始時に開始されてもよい。前者の場合、消費電力を削減でき、後者の場合、成形サイクルを短縮できる。尚、エジェクタ用モータ５４の回転の有無は、回転数が閾値以下か否かで判定されてよい。

制御装置８０は、図３（ａ）に示す状態においてポンプ用モータ７６を正回転させ、シリンダ本体６３を前進させ、図３（ｂ）に示すようにスライドベース５２と当接させる。この状態で、液圧シリンダ６２の後室６６に作動液が供給され続けると、後室６６内の液圧が上昇し、スライドベース５２を前方に押す力が上昇する。この力が十分上昇すると、可動金型３３から成形品が離型され、エジェクタロッド５６が前進するようになる。

可動金型３３から成形品が離型された後は、大きな力は必要とされないので、図３（ｃ）に示すように、アシスト機構６０よりも低推力、高速の電動エジェクタ装置５０で成形品が成形品取り出し位置まで素早く運ばれる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、置換が可能である。

例えば、上記実施形態の射出成形機１０は、型開閉方向が水平方向の横型であるが、型開閉方向が垂直方向の竪型であってもよい。この場合、電動エジェクタ装置５０は、固定プラテン１２に取り付けられてよい。

また、上記実施形態の電動エジェクタ装置５０は、駆動源として回転モータを含むが、直動モータ（リニアモータ）を含んでもよい。この場合、ボールねじ機構を使用せずに、直動モータの推進力をスライドベース５２に直接入力してよい。

また、上記実施形態のエジェクタロッド５６は、スライドベース５２に固定されているが、図示されない中間プレートに固定され、中間プレートが連結ロッドを介してスライドベース５２に固定されていてもよい。スライドベース５２とエジェクタロッド５６とが共に移動できればよい。

また、上記実施形態では、エジェクタロッド５６と成形品突き出し部材３４とが連結されているとしたが、エジェクタロッド５６と成形品突き出し部材３４とが連結されておらず、エジェクタロッド５６の前進開始から成形品突き出し部材３４の突き出し開始まで僅かな時間差があってもよい。エジェクタロッド５６が前進して成形品突き出し部材３４に当接した後、さらにエジェクタロッド５６が前進すると成形品突き出し部材３４が前進してもよい。この場合、成形品突き出し部材３４の後退は、リターンスプリングの付勢力によって行われる。

また、上記実施形態のアシストアクチュエータは、液圧アクチュエータであるが、電動アクチュエータであってもよい。液漏れなどがないので、取り扱いが容易である。

また、上記実施形態の液圧シリンダ６２は、エジェクタロッド５６の前進をアシストするため、スライドベース５２を後方から押圧するが、図４に示すように成形品突き出し部材３４を後方から押圧してもよい。

また、上記実施形態の液圧回路は、液圧シリンダ６２の後室６６と前室６７との間で、液圧ポンプ７０を経由して作動液を循環するが、一旦、後室６６や前室６７からタンク７４に作動液を戻してから液圧ポンプ７０で吸入し、液圧ポンプ７０から吐出してもよい。

１０ 射出成形機
１２ 固定プラテン
１３ 可動プラテン
３０ 金型装置
３２ 固定金型
３３ 可動金型
５０ 電動エジェクタ装置
５２ スライドベース
５４ エジェクタ用モータ（電動モータ）
５４ａ エンコータ部
５５ ボールネジ機構（伝達機構）
５６ エジェクタロッド
６０ アシスト機構
６２ 液圧シリンダ（液圧アクチュエータ）
６４ ピストン
６６ 後室（第１室）
６７ 前室（第２室）
６８ 第１流路
６９ 第２流路
７０ 液圧ポンプ（液圧源）
７１ 第１吸入吐出口
７２ 第２吸入吐出口
７４ タンク
７６ ポンプ用モータ（サーボモータ）

Claims (9)

1. 金型から成形品を離型し、離型した成形品を取り出し位置まで移動させるために、成形品の突出し開始から成形品が取り出し位置に移動するまで電動モータに電流が供給される電動エジェクタ装置と、
   該電動エジェクタ装置と共に成形品を離型するための力を発生させるアシストアクチュエータとを備える射出成形機。
2. 前記電動エジェクタ装置の動作及び前記アシストアクチュエータの動作を制御する制御装置をさらに備え、
   前記制御装置は、前記電動エジェクタ装置の駆動中に前記アシストアクチュエータを駆動させる、請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記制御装置は、前記電動エジェクタ装置の電動モータへの電流供給中の当該電動モータの回転の有無を検知することにより、前記アシストアクチュエータの動作を制御する、請求項２に記載の射出成形機。
4. 前記制御装置は、前記電動エジェクタ装置の電動モータへの電流供給開始時に前記アシストアクチュエータの動作を開始させる、請求項２に記載の射出成形機。
5. 前記アシストアクチュエータは、液圧アクチュエータである請求項１〜４のいずれか１項に記載の射出成形機。
6. 前記液圧アクチュエータは、シリンダ本体と、該シリンダ本体内を往復移動自在なピストンと、該ピストンで区画される第１室と第２室とを有する液圧シリンダであり、
   前記射出成形機は、
   前記液圧シリンダを駆動するためのものであって、前記第１室と第１流路を介して接続される第１吸入吐出口と、前記第２室と第２流路を介して接続される第２吸入吐出口とを有し、出力液圧を制御することのできる両方向回転可能な液圧源と、
   該液圧源を駆動するサーボモータと、
   前記液圧源に供給される作動液を溜めるタンクとを有し、
   前記第１室内の作動液又は前記第２室内の作動液の少なくとも一部が、前記タンク内の作動液の液圧よりも高い液圧の状態で前記液圧源に吸入された後、前記液圧源から吐出され、前記第２室又は前記第１室に供給される請求項５に記載の射出成形機。
7. 前記液圧源は、前記成形品を突き出すため前記第１室に供給された作動液を、圧抜きを行わずに前記第１流路から前記第１吸入吐出口に吸入し、前記第２吸入吐出口から吐出することにより、前記第２室に作動液を供給する請求項６に記載の射出成形機。
8. 前記アシストアクチュエータは、電動アクチュエータである請求項１〜４のいずれか１項に記載の射出成形機。
9. 前記電動エジェクタ装置は、
   前記金型を支持するプラテンに対して接離する方向に移動自在なスライドベースと、
   該スライドベースを移動させるための電動モータと、
   該電動モータによって発生した回転運動を直線運動に変換して前記スライドベースに伝達する伝達機構と、
   前記スライドベースと共に移動するエジェクタロッドとを含み
   前記アシストアクチュエータは、前記エジェクタロッドの突き出し方向へ移動させる力をアシストする請求項１〜８のいずれか一項に記載の射出成形機。
   
   

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