JP6480384B2 - 型締装置 - Google Patents

Description

本発明は、横型射出成形装置に好適な型締装置に関する。

横型射出成形装置は、金型を型締めする型締装置と、型締めされた金型へ樹脂材料を射出する射出機とを主要素とする装置である。
一般に、型締装置は、金型のうちの固定型を支える固定盤と、この固定盤に平行に配置される型締シリンダと、この型締シリンダと固定盤とに渡されるタイバーと、このタイバーに移動自在に案内され型締シリンダで移動され金型のうちの可動型を支える可動盤とからなる。

型締シリンダで可動盤の移動と型締めとを連続して実施する。
しかし、近年、移動を別の型開閉アクチュエータで行い、型締めを型締シリンダで行うことで、工程時間を短縮し、生産性を高めるという装置が提案されてきた（例えば、特許文献１（図１）参照）。

特許文献１の図１に示されるように、フレーム（１）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）に、固定盤（５）が固定され、この固定盤（５）に平行に型締シリンダ（２３）が配置され、この型締シリンダ（２３）と固定盤（５）にタイバー（２７、２７）が渡され、タイバー（２７、２７）で案内するように可動盤（９）が配置される。

可動盤（９）と固定盤（５）とが、型開閉シリンダ（１７）で連結されている。型開閉シリンダ（１７）で可動盤（９）を水平移動することができる。
型締シリンダ（２３）は、ハーフナット（２９）により、タイバー（２７）の適当な位置に固定される。

固定盤（５）に設けられる固定型（３）と、可動盤（９）に設けられる可動型（７）とを合わせることで、射出空間（キャビティ）を形成し、この射出空間へ溶融樹脂材料を射出する。材料が固まったら、型開閉シリンダ（１７）で可動盤（９）を型開き方向へ大きく移動する。そして、金型から成形品を取り出す。取り出し後、型開閉シリンダ（１７）で可動盤（９）を型閉じ方向へ大きく移動し、固定型（３）に可動型（７）を合わせる。次に、型締シリンダ（２３）で型締めを行い、溶融樹脂材料を射出する。

なお、フレーム（１）上に、滑り板（４１）が貼られ、この滑り板（４１）上に架台（４５）が水平移動可能に載せられ、この架台（４５）に型締シリンダ（２３）が固定されている。型締シリンダ（２３）と可動盤（９）はピストンロッド（２６）で機械的に繋がっている。そのため、型開閉シリンダ（１７）で可動盤（９）を移動すると、連動して架台（４５）が滑り板（４１）上を移動する。滑り板（４１）は十分に長い。

また、架台（４５）上に、短い滑り板（４３）が貼られ、この滑り板（４３）上に可動盤（９）が水平移動可能に載せられている。
可動盤（９）は、大きく移動する架台（４５）に載っているため、滑り板（４３）に対しては小さく移動する。そのために、滑り板（４３）は短くなっている。

摺動部位である滑り板（４１）と架台（４５）との間及び滑り板（４３）と可動盤（９）との間には、潤滑油が施され、潤滑性が維持される。
架台（４５）は滑り板（４１）上を大きく移動するため、潤滑油が拡散され、摺動部位に行き渡る。

一方、可動盤（９）は滑り板（４３）上を小さく移動するため、潤滑油が拡散されない。すなわち、潤滑油のある部分と無い部分とに分かれる。結果、潤滑性が低下し、焼き付きが起こり易くなる。
そこで、可動盤と滑り板との間での潤滑性能を高めることができる構造が望まれる。

また、特許文献１では、説明が省かれているが、滑り板（４１）上を移動する架台（４５）がフレーム（１）の幅方向（図面表裏方向）にずれないように、ガイド部材を設ける必要がある。架台（４５）が大きく移動するため、ガイド部材も長尺部品となる。
長尺のガイド部材は、型締装置のコストアップに繋がる。
そこで、別部材を設けることなく、架台（型締シリンダ）をガイドすることができる構造が望まれる。

特許第３８８１７６４号公報

本発明は、型開閉アクチュエータと型締シリンダとを有する型締装置において、可動盤と滑り板との間での潤滑性能を高めることができると共に別部材を設けることなく型締シリンダをガイドすることができる構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ベースと、このベースに固定され固定型を支える固定盤と、この固定盤と平行に配置され前記固定型へ向かって延びるピストンロッドを備え前記ベースに水平移動自在に支持されている型締シリンダと、前記固定盤と前記型締シリンダの間に配置され前記ピストンロッドに連結されると共に前記ベースに水平移動自在に支持され可動型を支える可動盤と、前記固定盤から水平に延びて前記可動盤及び型締シリンダを貫通するタイバーと、このタイバーに前記型締シリンダを任意に連結する第１連結機構と、前記型締シリンダと前記可動盤とを連結する第２連結機構とを備えている型締装置であって、
前記固定盤又は前記ベースと、前記可動盤とが型開閉アクチュエータで連結され、
前記ベースに前記可動盤を水平移動自在に支えるレールが敷設されており、
前記レールは、前記可動盤を支えると共に前記型締シリンダのサイドガイドの役割を果たす長尺材であり、
前記レールは、左の２本と右の２本の４本のレールからなり、
前記型締シリンダの底部に左右の脚が設けられ、
前記左の２本のレール間にて、前記ベースに左の摺り板が貼られ、この左の摺り板に前記左の脚が載せられ、
前記右の２本のレール間にて、前記ベースに右の摺り板が貼られ、この右の摺り板に前記右の脚が載せられていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、型締シリンダは、ベースに、すべり接触状態で支持され、可動盤は、レールに、転がり接触状態で支持されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、型開閉アクチュエータで、型締シリンダ及び可動盤が移動される。すなわち、可動盤は、型締シリンダと同様に大きく移動する。結果、可動盤とレールとの間での潤滑性能を高めることができる。
加えて、可動盤のために設けたレールで、型締シリンダをガイドするようにした。
本発明によれば、型開閉アクチュエータと型締シリンダとを有する型締装置において、可動盤とレールとの間での潤滑性能を高めることができると共に別部材を設けることなく型締シリンダをガイドすることができる構造が提供される。

請求項２に係る発明では、型締シリンダは、ベースに、すべり接触状態で支持され、可動盤は、レールに、転がり接触状態で支持されている。
ある種の射出成形操作では、金型を型締し、金型へ射出した後に、充填圧力で金型を僅かに開き、樹脂材料内のガスを排出することがある。
可動盤がレールに転がり接触状態で支持されていると、可動盤が容易に且つ円滑に移動してガス排出に移行できる。

また、型締シリンダは、十分に大きな型締力を発生することができるように、大径のピストンロッドを備えており、重い。型開閉アクチュエータで型締シリンダの移動と停止を行うが、型締シリンダが重いため慣性力が働き停止制御が難しくなる。本発明では、型締シリンダは、ベースに、転がり接触に比較して１０倍以上摩擦係数の大きなすべり接触状態で接触させた。結果、型締シリンダに制動力が掛かり、型締シリンダを容易に停止させることができる。すなわち、高度な停止制御は不要となる。

本発明に係る型締装置の側面図である。 図１の２−２矢視図である。 図２の３ａ−３ａ矢視図と作用図である。 図１の４−４線断面図ある。 図４の５部拡大図である。 図１の６−６線断面図である。 図６の７部拡大図である。 サイドガイドの別の形態を説明する図である。 型締装置の作動を説明するフロー図である。 ガス抜き工程を説明するフロー図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１に示すように、型締装置１０は、ベース１１と、このベース１１に固定され固定型１２を支える固定盤１３と、この固定盤１３と平行に配置され固定型１２へ向かって延びるピストンロッド１４を備えベース１１に水平移動自在に支持されている型締シリンダ１５と、この型締シリンダ１５と共に可動盤１８を移動する型開閉アクチュエータ１６と、固定盤１３と型締シリンダ１５の間に配置されピストンロッド１４に連結されベース１１に水平移動自在に支持され可動型１７を支える可動盤１８と、固定盤１３から水平に延びて可動盤１８及び型締シリンダ１５を貫通するタイバー１９、１９と、これらのタイバー１９、１９に型締シリンダ１５を任意に連結する第１連結機構２０と、型締シリンダ１５と可動盤１８とを機械的に連結する第２連結機構５０とを備えている横型型締装置である。

型開閉アクチュエータ１６は、この例では、固定盤１３と可動盤１８とを連結する油圧シリンダである。
ベース１１上に、長尺材であるレール４２が敷設され、このレール４２にスライダ４３が移動自在に載せられ、このスライダ４３上にブリッジ４４が固定され、このブリッジ４４に可動盤１８が固定される。
また、ベース１１上に、摺り板４５が貼られ、この摺り板４５に型締シリンダ１５の底面が接触している。

そして、可動盤１８には、タイバー１９の外径にクリアランスＣ１、Ｃ２を加えた穴径の貫通穴４１が設けられており、タイバー１９が貫通穴４１の内周面に摺接しないようになっている。

第２連結機構５０は、例えば、タイバー１９と平行に配置されるボールねじ５１と、このボールねじを回すロータリアクチュエータ５２と、ボールねじ５１に嵌るボールナット５３とからなる。
この例では、型締シリンダ１５にロータリアクチュエータ５２を取付け、可動盤１８にボールナット５３を固定したが、型締シリンダ１５にボールナット５３を固定し、可動盤１８にロータリアクチュエータ５２を取付けてもよい。
ボールねじ５１とボールナット５３の間に転動体が介在するため、抵抗が少なく且つ内部すきまが小さい。

図２に示すように、第１連結機構２０は、タイバー１９に設けられた周溝１９ａと、この周溝１９ａに嵌るロックプレート２１、２２と、これらのロックプレート２１、２２をタイバー１９の軸直角方向へ移動するロックプレート移動アクチュエータ２３とを備えている。なお、ロックプレート２１、２２が図面表裏方向（タイバーの軸方向）に移動しないように、ロックプレート２１、２２はＬ字断面のガイド２４、２４で案内される。

ロックプレート移動アクチュエータ２３は、サーボモータ２５と、カップリング２６を介して駆動させるねじ軸２７とからなる。ねじ軸２７の先端及び中間は軸受台２８、２９で支持するようにする。ねじ軸２７には、右ねじ３１と左ねじ３２が設けられており、上のロックプレート２１から延びるナット２１ａが右ねじ３１に螺合し、下のロックプレート２２から延びるナット２２ａが左ねじ３２に螺合するようにする。すると、ねじ軸２７を正転させると上下のロックプレート２１、２２が同期して周溝１９ａに接近する。ねじ軸２７を逆転させると上下のロックプレート２１、２２が同期して周溝１９ａから離れる。

すなわち、図３（ａ）に示すロックプレート２１、２２が周溝１９ａに接近すると、図３（ｂ）に示すように周溝１９ａに嵌る。この状態では、型締シリンダ１５とタイバー１９が一体となる。
逆に、図３（ａ）では、タイバー１９に対して型締シリンダ１５は移動可能となる。

図４に示すように、ベース１１に、４本のレール４２（位置を識別するために、４２ａ、４２ｂ、４４ｃ、４４ｄと呼ぶ。）が敷設され、レール４２の各々に鞍型のスライダ４３が載っている。左右一対のスライダ４３、４３にブリッジ４４が固定される。左右一対のブリッジ４４、４４に載る形態でブリッジ４４、４４に可動盤１８が固定される。

図５に示すように、レール４２とスライダ４３とに転動体４６を介在させる。転動体４６は、鋼製の球又はローラが好ましい。鋼と鋼を直接接触させる形態は、すべり接触と呼ばれる。鋼と鋼とに転動体４６を介在させる形態を、転がり接触と呼ぶ。
すべり接触での摩擦係数は０．１〜０．２程度であり、転がり接触での摩擦係数は、０．００１〜０．０１程度であることが知られている。

一対のレール４２ａ、４２ｂ間にて、ベース１１に摺り板４５を貼る。摺り板４５はベース１１より硬質の平板が望ましい。摺り板４５をビス４７、４７でベース１１に固定する。

図６に示すように、型締シリンダ１５の底部に左右の脚１５ａ、１５ｂを設け、脚１５ａ、１５ｂを摺り板４５、４５に直接載せる。これで、脚１５ａ、１５ｂと摺り板４５は、すべり接触の形態となり、摩擦係数が大きくなる。
図７に示すように、脚１５ａの外側面をレール４２ａの側面に当てる。脚１５ａの内側面はレール４２ｂとの間でクリアランスＣ３を設ける。Ｃ３は０．１〜０．４ｍｍ程度とする。

図６にて、脚１５ａ、１５ｂは、外側のレール４２ａ、４２ｄに接触させ、内側のレール４２ｂ、４２ｃとはクリアランスＣ３、Ｃ３を保つようにする。温度変化や経年変化でレール４２ａとレール４２ｂの一方が僅かに変形することがある。同様に、レール４２ｃとレール４２ｄの一方が僅かに変形することがある。このような場合、クリアランスＣ３、Ｃ３が変形を吸収するため、クリアランスＣ３、Ｃ３を設けることで、脚１５ａ、１５ｂが円滑に移動する。

調整段階で、型締シリンダ１５を往復移動させ、レール４２ａ、４２ｄとの当たりを調べる。当たり具合が良好になるまで、レール４２ａ、４２ｄの位置を調整する。外側のレール４２ａ、４２ｄの方が内側のレール４２ｂ、４２ｃよりも、手が入りやすく、調整が容易であるという利点がある。

ただし、図８（ａ）に示すように、脚１５ａ、１５ｂは、内側のレール４２ｂ、４２ｃに接触させ、外側のレール４２ａ、４２ｄとはクリアランスＣ３、Ｃ３を保つようにしてもよい。
また、図８（ｂ）に示すように、脚１５ａは、レール４２ａ、４２ｂに接触させ、脚１５ｂは、レール４２ｃ、４２ｄとはクリアランスＣ３、Ｃ３を保つようにしてもよい。

図６〜図８の何れの構造においても、可動盤１８を案内するために準備したレール４２を、型締シリンダ１５のサイドガイドとして活用した。結果、別部材（別のガイドレール）を設けることなく、型締シリンダ１５をガイドすることができる構造が提供される。

以上の構成からなる型締装置１０の作用を、図１等を参照しながら次に説明する。
図９にて、型開状態で、第１連結機構はオープン状態（図３（ａ）の形態）となっている。第２連結機構を設定状態にする（ＳＴ０１）。すなわち、図１に示すように、第２連結機構５０で型締シリンダ１５と可動盤１８との距離を所定値に設定する。
次に、型開閉アクチュエータを後進動させる（ＳＴ０２）。すると、図１にて架台４４、型締シリンダ１５、可動盤１８及び可動型１７が、一括して、固定盤１３側へ前進する。

ＳＴ０３にて、固定型に可動型がタッチしたことを検出する。この検出は、予め金型交換をした際に可動盤を開閉させて検出した型開閉アクチュエータの各種切換位置を図示しないリニアエンコーダ等により検出し、記憶することで検出することができる。
この検出情報に基づいて、第１連結機構をクローズ状態（図３（ｂ）の形態）にする（ＳＴ０４）。

第２連結機構の役割が終了したので、第２連結機構をフリーにする（ＳＴ０５）。
型締シリンダを前進動させる（ＳＴ０６）。これで固定型に可動型が型締めされる。ただし、このときの型締力は図１０（ａ）に示すＰ１とする。

型締完了情報に基づいて射出を実施する（ＳＴ０７）。図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように型が少し開き、ガスが抜け、型が閉じる。このときに、図１に示すように、可動盤１８がタイバー１９と摺接していないことと、スライダ４３が転がり接触状態であることから、極めて円滑に移動し、少しの型開き、型閉じが滑らかに行われる。

樹脂材料が凝固した時点で、型締シリンダの圧を抜くと共に第１連結機構をオープンにする（ＳＴ０８）。型開閉アクチュエータを前進動させる（ＳＴ０９）。可動型などは図１の位置まで後進する。

なお、実施例では、型開閉アクチュエータ１６として、油圧シリンダやエアシリンダなどの移動シリンダを採用した。移動シリンダは安価であり、型開閉アクチュエータを安価に構成することができるが、それ以外の構成を排除するものではなく、電動シリンダで構成してもよい。

図１にて、本実施例では、レール４２とスライダ４３とは、転がり接触形態であり、摺り板４５と型締シリンダ１５とは、すべり接触形態である。
仮に、レール４２とスライダ４３とが、転がり接触形態であり、摺り板４５と型締シリンダ１５とも転がり接触形態である場合を検討する。すなわち、全てが転がり接触状態の場合を検討する。

上述したように、転がり接触はすべり接触に比較して摩擦係数が格段に小さい。型開閉アクチュエータ１６で、型締シリンダ１５を移動した後に止めようとすると、型締シリンダ１５に大きな慣性力が働く。型開閉アクチュエータ１６に安価な油圧シリンダを採用した場合に、型締シリンダ１５を所定の位置に止めることが難しくなる。精度を高めるには特殊な油圧回路が必要となる。型開閉アクチュエータ１６にボールねじ機構を内蔵する電動シリンダを採用した場合には、ボールねじ機構に負荷が掛かり、電動シリンダのサイズを上げる必要が出てくる。特殊な油圧回路や電動シリンダのサイズアップは、何れも型締装置のコストアップに繋がり、好ましくない。

次に、レール４２とスライダ４３とが、すべり接触形態であり、摺り板４５と型締シリンダ１５とが、すべり接触形態である場合を検討する。すなわち、全てがすべり接触状態の場合を検討する。
上述したように、すべり接触は転がり接触に比較して摩擦係数が格段に大きい。図９、ＳＴ０７以降で射出圧力（充填圧力）を利用して可動盤１８を移動させようとしても、レール４２とスライダ４３との間の摩擦抵抗が大きい。そのため、可動盤１８の移動がスムーズに行われず、結果として、所望のガス抜きがされにくくなり、好ましくない。

対策として、本実施例では、摺り板４５と型締シリンダ１５とは、すべり接触形態とし、レール４２とスライダ４３とは、転がり接触形態とした。
摺り板４５と型締シリンダ１５との間がすべり接触であるため、摩擦係数が大きくなり、特殊な油圧回路を用いることなく、型締シリンダ１５を精度よく止めることができる。
一方、レール４２とスライダ４３との間が転がり接触であるため、小さな力で可動盤１８を移動させることができ、射出圧力を利用して可動盤１８を円滑に移動させることができる。結果、所望のガス抜きを円滑に且つ確実に行うことができる。

例えば、図４において、ブリッジ４４を省いて、可動盤１８の底面にスライダ４３を直接取付けることは差し支えない。また、図５において、スライダ４３を可動盤１８に一体形成し、見かけ上、直接的に可動盤１８の底面がレール４２に載っているようにしてもよい。

また、実施例では、ベース１１に溝を掘り、この溝に摺り板４５を埋設させた。この構造であれば、ベース１１の上面に摺り板４５の上面を合わせることができる。しかし、ベース１１の上面に摺り板４５を載せて固定するようにしてもよい。
よって、摺り板４５を使用する場合は、摺り板４５のベース１１への取付け形態は任意である。

本発明は、横型射出成形装置に装備する型締装置に好適である。

１０…型締装置、１１…ベース、１２…固定型、１３…固定盤、１４…ピストンロッド、１５…型締シリンダ、１５ａ、１５ｂ…型締シリンダの脚、１６…型開閉アクチュエータ、１７…可動型、１８…可動盤、１９…タイバー、１９ａ…周溝、２０…第１連結機構、４２、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ…レール、４３…スライダ、４５…摺り板、４６…転動体、５０…第２連結機構、Ｃ３…クリアランス。

Claims (2)

1. ベースと、このベースに固定され固定型を支える固定盤と、この固定盤と平行に配置され前記固定型へ向かって延びるピストンロッドを備え前記ベースに水平移動自在に支持されている型締シリンダと、前記固定盤と前記型締シリンダの間に配置され前記ピストンロッドに連結されると共に前記ベースに水平移動自在に支持され可動型を支える可動盤と、前記固定盤から水平に延びて前記可動盤及び型締シリンダを貫通するタイバーと、このタイバーに前記型締シリンダを任意に連結する第１連結機構と、前記型締シリンダと前記可動盤とを連結する第２連結機構を備えている型締装置であって、
   前記固定盤又は前記ベースと、前記可動盤とが型開閉アクチュエータで連結され、
   前記ベースに前記可動盤を水平移動自在に支えるレールが敷設されており、
   前記レールは、前記可動盤を支えると共に前記型締シリンダのサイドガイドの役割を果たす長尺材であり、
   前記レールは、左の２本と右の２本の４本のレールからなり、
   前記型締シリンダの底部に左右の脚が設けられ、
   前記左の２本のレール間にて、前記ベースに左の摺り板が貼られ、この左の摺り板に前記左の脚が載せられ、
   前記右の２本のレール間にて、前記ベースに右の摺り板が貼られ、この右の摺り板に前記右の脚が載せられていることを特徴とする型締装置。
   
2. 前記型締シリンダは、前記ベースに、すべり接触状態で支持され、
   前記可動盤は、前記レールに、転がり接触状態で支持されていることを特徴とする請求項１記載の型締装置。

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