JP7248973B2 - 成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、金型を開閉する型締装置を移送可能な成形装置に関する。

従来、押出装置から供給されるパリソンを型締装置の金型内に収納し、パリソン内にエアを吹き込むことにより成形品を得る成形装置が用いられる。例えば、特許文献１には、金型を固定する一対のプラテンを同調させて互いに所定のパーティングライン（型締基準面）に向けて移動させることの可能な型締装置が開示されている。

特開平７－３２３６６号公報

ところで、このような成形装置には、金型の着脱やメンテナンスのため、型締装置を移送する移送手段を備えているものがある。しかしながら、従来の移送手段は、ボールねじの回転により型締装置を移送する構成であり、移送に時間がかかってしまっていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、型締装置を高速に移送することの可能な移送機構を備えた成形装置を提供するものである。

本発明によれば、成形体を成形する成形装置であって、押出装置から押し出されたパリソンを型締めして成形品を得る型締装置と、当該型締装置を移送する移送手段とを備え、前記型締装置は、金型を保持する一対のプラテンと、前記一対のプラテンを近接及び離反させる型締駆動手段とを備え、前記移送手段は、前記型締装置の移送方向に沿って延びる移送レールと、前記型締装置を前記移送レールに沿って移送するリンク機構と、前記リンク機構を駆動する回転駆動手段とを備える、成形装置が提供される。

本発明によれば、型締装置がリンク機構及び回転駆動手段により移送レールに沿ってスライドする方式となっていることから、ボールねじを用いる方式と比較して、高速に型締装置を移送させることが可能となっている。

好ましくは、前記移送レールは、前記型締装置の型締め方向と垂直な方向に延びる。

好ましくは、前記回転駆動手段は設置箇所に固定されており、前記リンク機構は、第１アームと第２アームとを備え、前記第１アームの基端側は前記回転駆動手段の出力軸と連結され、前記第１アームの先端側は前記第２アームの基端側と回動可能に連結され、前記第２アームの先端側は前記型締装置と回動可能に連結される。

好ましくは、前記リンク機構は、第１アームと、第２アームと、第３アームとを備え、前記移送手段は、設置箇所に固定される固定部材と、前記回転駆動手段をスライド可能に支持する回転駆動手段用レールをさらに備え、前記第１アームの基端側は前記固定部材と回動可能に連結され、前記第１アームの先端側は前記第２アームの基端側と回動可能に連結され、前記第２アームの先端側は前記第３アームの基端側と回動可能に連結され、前記第３アームの先端側は前記型締装置と回動可能に連結され、前記回転駆動手段は、前記第２アームを、前記第１アームとの連結位置と前記第３アームとの連結位置の間の位置を回転中心として回転させるよう構成され、当該回転に伴って前記回転駆動手段用レール上をスライドする。

本発明の第１実施形態に係る成形装置１を示す平面図である。 図２Ａは図１の成形装置１の側面図であり、図２Ｂは図１の成形装置１の正面図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、図１の成形装置１の型締装置２の動作を示す説明図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、図１の成形装置１の移送手段４の動作を示す説明図である。 図５Ａ～図５Ｃは、図４の移送手段４の動作を他の角度から示す説明図である。 本発明の第１実施形態に係る成形装置１を複数配置した状態を示す平面図である。 図７Ａ～図７Ｃは、本発明の第２実施形態に係る成形装置１の移送手段４の動作を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。

１．第１実施形態
本発明の第１実施形態に係る成形装置１は、図１に示すように、型締装置２と、移送手段４と移送レール４１を備える。型締装置２は、押出装置７（図２Ａ参照）から供給される円筒状のパリソンを型締めしてエアを吹き込み、成形体を得るための装置である。型締装置２は、移送手段４の有する移送レール４１上に載置される。移送手段４は、型締装置２を移送レール４１に沿って移送させる手段である。以下、型締装置２及び移送手段４の構成及び動作をそれぞれ説明する。

＜型締装置２＞
型締装置２は、図１、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、可動台２１と、４本のタイバー（タイバー２２～タイバー２５）と、第１プラテン２６～第３プラテン２８と、型締駆動手段２９とを備える。

可動台２１の下面には、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、ガイドブロック２１ａが取り付けられている。可動台２１は、ガイドブロック２１ａが一対の移送レール４１上を移動することで移送レール４１に沿って案内される。

タイバー２２～２５は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、四角形の配置にて移送レール４１とは直交するよう可動台２１に挿通され、水平に支持される。タイバー２２～２５の一端側（図２Ａにおける左端側）には第１プラテン２６が固定され、タイバー２２～２５の他端側（図２Ａにおける右端側）には第３プラテン２８が固定される。これにより、第１プラテン２６と第３プラテン２８は連動して動作する。また、第１プラテン２６と第３プラテン２８の間には、第２プラテン２７が配置され、第２プラテン２７には、４本のタイバー２２～２５のうち上方の２本のタイバー２２，２３が挿通される。第２プラテン２７は、タイバー２２，２３に沿って摺動可能とされる。

図１及び図２Ａに示すように、第１プラテン２６は分割金型８Ａを保持し、第２プラテン２７は分割金型８Ｂを保持する。したがって本実施形態では、第１プラテン２６と第２プラテン２７が、金型を保持する一対のプラテンを構成する。

型締駆動手段２９は、第１プラテン２６と第２プラテン２７とを近接及び離反させるために用いられる（図３Ａ及び図３Ｂ参照）。型締駆動手段２９は、図２Ａに示すように、型締用サーボモータ３０と、ディスク３１と、一対のリンクアーム３２，３３とを備える。

型締用サーボモータ３０は、可動台２１の上部に固定され、円盤状のディスク３１を角度制御可能に回転させる。ディスク３１の対向する２箇所には、リンクアーム３２，３３の一端がそれぞれ固定される。リンクアーム３２の他端は、第２プラテン２７のブラケット２７ｂに軸止され、リンクアーム３３の他端は、第３プラテン２８のブラケット２８ｂに軸止される。

以下、上記の構成の型締装置２の動作を、図３Ａ及び図３Ｂを用いて簡単に説明する。図３Ａの状態から、型締用サーボモータ３０（図１参照）を駆動させてディスク３１を反時計回りに回転させると、リンクアーム３２が第２プラテン２７を型締基準面Ｓ（金型が型締めされるときの中心位置）（図２Ａ参照）に向かう方向（図の左方向）に押圧する。ここで、型締基準面Ｓは、図２Ａに示すように、押出装置７のヘッド７ｈの真下に設定される。同時に、リンクアーム３３が第３プラテン２８を反対方向に向かって押圧する。ここで、第３プラテン２８はタイバー２２～２５を介して第１プラテン２６と連結されているため、第３プラテン２８の移動と連動して、第１プラテン２６が型締基準面Ｓに向かう方向（図の右方向）に引っ張られる。その結果、第１プラテン２６と第２プラテン２７とは、それぞれ型締基準面Ｓに向かって近接するよう移動する。

したがって、押出装置７（図２Ａ参照）から押し出されたパリソンを垂下させた状態で型締装置２を駆動させることで、図３Ｂに示すように、第１プラテン２６に保持された分割金型８Ａと第２プラテン２７に保持された分割金型８Ｂが型締めされる。そして、この状態でパリソン内にエアを吹き込むことによって、金型の内面に刻設されたキャビティの形状に沿う成形品を得ることができる。

一方、図３Ａの状態から型締用サーボモータ３０（図１参照）を時計回りに回転させると、第１プラテン２６及び第２プラテン２７が離間し、型開きをすることができる。

＜移送手段４＞
移送手段４は、上述した移送レール４１と、回転駆動手段４２と、リンク機構４３とを備える。移送手段４は、型締装置２の金型８Ａ，８Ｂの着脱やメンテナンスのため、また、後述する成形装置１の連続運転のために用いられる。移送レール４１は、型締装置２の移送方向に沿って２本設けられ、本実施形態では型締装置２の型締め方向とは垂直な方向に延びる。

回転駆動手段４２は、移送用サーボモータ４４と、減速機４５とを備える。回転駆動手段４２は、成形装置１の設置場所（床面等）に固定されており、移送用サーボモータ４４の回転を減速機４５を介してリンク機構４３に伝達することで、リンク機構４３を駆動し、型締装置２を駆動する。減速機４５は、重量のある型締装置２を移送することから、トルクを得るために用いられる。

リンク機構４３は、第１アーム４６と、第１回転軸４７と、第２アーム４８と、第２回転軸４９とを備える。第１アーム４６の基端側は、回転駆動手段４２（減速機４５）の出力軸と連結される。第１アーム４６の先端側は、第１回転軸４７を介して第２アーム４８の基端側と回動可能に連結される。第２アーム４８の先端側は、第２回転軸４９を介して型締装置２に取り付けられたブラケット２ｂと回動可能に連結される。また、回転駆動手段４２の出力軸、第１回転軸４７及び第２回転軸４９は平行に配置され、したがって、第１アーム４６及び第２アーム４８は、略同一の平面内を移動するようになっている。

以下、上記の構成の移送手段４の動作を、図４Ａ，４Ｂ及び図５Ａ～５Ｃを用いて説明する。

図４Ａ及び図５Ａは、本実施形態の型締装置２が型締めを行う際の移送手段４の状態を示す。図４Ａの点Ｐは、図２Ａの押出装置７のヘッド７ｈから垂下されるパリソンの落下点である。この状態において、型締装置２はパリソンの型締めを行う。ここで、型締装置２が型締めを行う位置にある状態のとき、移送手段４のリンク機構４３は、図５Ａに示すように、第１アーム４６と第２アーム４８とが移送レール４１と平行に一直線上に延びる状態とされる。

図４Ａ及び図５Ａの状態から、移送手段４の移送用サーボモータ４４を駆動すると、減速機４５を介して第１アーム４６がその基端側を中心に回転する。すると、第２アーム４８が連動して動作する。この際、第２アーム４８の先端側は第２回転軸４９を介して型締装置２のブラケット２ｂに軸止されており、また、型締装置２はその重量により移動が実質的に移送レール４１に沿った方向のみに拘束されている。したがって、第１アーム４６の回転に伴って、第２アーム４８はブラケット２ｂを移送レール４１に沿った方向に引っ張るよう作用する。その結果、型締装置２は、図５Ｂに示すように、移送レール４１上を回転駆動手段４２に近づく方向に移動することになる。

そして、移送用サーボモータ４４の駆動により第１アーム４６が図４Ａ及び図５Ａの状態から１８０度回転すると、図４Ｂ及び図５Ｃに示すように第１アーム４６と第２アーム４８が完全に重なる状態となり、移送動作が完了する。なお、図４Ｂ及び図５Ｃに示す状態から、移送用サーボモータ４４を反対向きに駆動させることで、再度図４Ａ及び図５Ａの状態とすることが可能である。

＜作用効果＞
以上のように、本実施形態の成形装置１は、型締装置２を移送レール４１に沿って移送する移送手段４を備え、移送手段４が回転駆動手段４２と、第１アーム４６及び第２アーム４８を有するリンク機構４３とを備えている。このような構成となっていることから、型締装置を移送する手段としてボールねじを用いる方式と比較して、型締装置２を高速に移送させることが可能となっている。

また、本実施形態のリンク機構４３は、２つのアーム４６，４８が一直線になる時の位置（図４Ａ及び図５Ａ参照）を型締装置２が型締めを行う位置に設定している。これにより、移送用サーボモータ４４の角度の誤差に対する型締装置２の移送方向の位置の誤差の割合が小さくなり、移送精度を要する型締めの位置において移送誤差を抑制することが可能となっている。

加えて、ボールねじを用いる方式の場合、衝撃負荷回避のためにサーボモータの加減速制御を行うことや別途ブレーキを設けることが必要である。この点、本発明の方式であれば、リンク機構４３の３つのアームが伸びきったところで自動的に移送が停止する構成とすることで、特別な制御は不要となる。さらに、本発明の方式であれば、移送速度はサインカーブで表されるように時間変化し、アームが伸びきる／縮みきるところで０になるため、特別な制御を行わなくとも自動的に型締装置２の加減速を行うことが可能となっている。

なお、成形装置１の使用形態として、１つの押出装置７からパリソンを連続的に供給し、複数の型締装置２を移送させて交互に用いることで連続的に型締めを行うことが想定される。例えば、図６には、２つの型締装置２とこれに対応する２つの移送手段４を線対称に配置するとともに、１対の移送レール４１上に２つの型締装置２を配置した例を示している。この場合、各移送手段４によって、２つの型締装置２に取り付けられる金型の中心を交互にパリソンの落下点Ｐに移動させることで、連続的に型締めを行うことが可能である。成形装置１をこのような構成とする場合にも、本発明の成形装置１では移送手段４としてリンク機構４３を用いていることから、型締装置２を高速に移送させ、連続的に型締めを行うことが可能となっている

２．第２実施形態
次に、図７Ａ～図７Ｃを用いて、本発明の第２実施形態に係る成形装置１を説明する。本実施形態の成形装置１は、移送手段４の構成のみが第１実施形態のものと異なっている。したがって、以下では、第１実施形態と共通の構成についての説明は省略し、相違点のみを説明する。

本実施形態の移送手段４は、一対の移送レール４１ａ，４１ｂと、回転駆動手段用レール４１ｃと、回転駆動手段４２と、リンク機構４３と、設置箇所に固定される固定部材５０とを備える。回転駆動手段用レール４１ｃは、移送レール４１ａ，４１ｂの間の位置に、これらと平行に配置されるレールである。回転駆動手段用レール４１ｃは、移送レール４１ａとともに、回転駆動手段４２をスライド可能に支持する。

回転駆動手段４２は、第１実施形態のものと同様、移送用サーボモータと減速機から構成される（図７Ａ～図７Ｃではこれらの構成の図示を省略している）。一方、本実施形態の回転駆動手段４２は、成形装置１の設置場所には固定されておらず、移送レール４１ａと回転駆動手段用レール４１ｃにより支持され、これらのレール上を移動可能となっている。

リンク機構４３は、第１回転軸５１と、第１アーム５２と、第２回転軸５３と、第２アーム５４と、第３回転軸５５と、第３アーム５６と、第４回転軸５７を備える。第１アーム５２の基端側は、第１回転軸５１を介して、設置箇所の壁面等に固定された固定部材５０と回動可能に連結される。なお、リンク機構４３についてのここでの説明においては、固定部材５０側（図７Ａ～図７Ｃにおける右側）を基端側と呼ぶ。第１アーム５２の先端側は、第２回転軸５３を介して、第２アーム５４の基端側と回動可能に連結される。第２アーム５４の先端側は、第３回転軸５５を介して、第３アーム５６と連結される。第３アーム５６の先端側は、第４回転軸５７を介して型締装置２に取り付けられたブラケット２ｂと回動可能に連結される。

また、第２アーム５４の中心位置には、回転駆動手段４２の出力軸５８が取り付けられる。すなわち、本実施形態では、回転駆動手段４２は第２アーム５４の中心を回転中心として当該第２アーム５４を回転させるよう構成される。

次に、上記構成の移送手段４の動作を説明する。

図７Ａは、本実施形態の型締装置２が型締めを行う際の移送手段４の状態を示す。この状態において、型締装置２はパリソンの型締めを行う。ここで、型締装置２が型締めを行う位置にある状態のとき、移送手段４のリンク機構４３は、第１アーム５２、第２アーム５４及び第３アーム５６が移送レール４１ａ，４１ｂと平行に一直線上に延びる状態とされる。

図７Ａの状態から、回転駆動手段４２の移送用サーボモータ（図示せず）を駆動すると、第２アーム５４が回転駆動手段４２の出力軸５８を中心として回転する。ここで、本実施形態のリンク機構４３は、動力源である出力軸５８を境として、第１アーム５２側のリンク機構と第３アーム５６側のリンク機構の２つのリンク機構として考えることができる。したがって、以下では、リンク機構４３による移送手段４の動作を、第１アーム５２側の動作と第３アーム５６側の動作に分けて説明する。

第２アーム５４が出力軸５８を中心に回転しようとすると、第１アーム５２側では、一直線上にあった第１アーム５２と第２アーム５４とが第２回転軸５３において折れ曲がろうとする。すると、第１回転軸５１、つまり固定部材５０と、出力軸５８、つまり回転駆動手段４２とは互いが近づく方向に力を受ける。ところで、この際、固定部材５０は壁面等に固定されていて移動ができず、一方、回転駆動手段４２は移送レール４１ａ及び回転駆動手段用レール４１ｃ上を移動可能となっている。したがって、第２アーム５４が出力軸５８を中心に回転すると、図７Ｂに示すように、回転駆動手段４２が移送レール４１ａ及び回転駆動手段用レール４１ｃに沿って固定部材５０に近づく方向に移動することになる。

一方、第３アーム５６側では、第２アーム５４が出力軸５８を中心に回転しようとすると、一直線上にあった第２アーム５４と第３アーム５６とが第３回転軸５５において折れ曲がろうとする。すると、出力軸５８、つまり回転駆動手段４２と、第４回転軸５７、つまり型締装置２とは互いが近づく方向に力を受ける。ここで、回転駆動手段４２は移送レール４１ａ及び回転駆動手段用レール４１ｃ上をレールに沿って移動可能であり、型締装置２も移送レール４１ａ，４１ｂ上をレールに沿って移動可能である。したがって、第２アーム５４が出力軸５８を中心に回転すると、図７Ｂに示すように、回転駆動手段４２と型締装置２が移送レール４１ａ，４１ｂ及び回転駆動手段用レール４１ｃに沿って互いが近づく方向に移動することになる。

以上の第１アーム５２側の動作と第３アーム５６側の動作とを合わせると、結果として、型締装置２は、第１アーム５２側の動作により回転駆動手段４２が固定部材５０側に移動した距離と、第３アーム５６側の動作により型締装置２が回転駆動手段４２に近づいた距離の合計の距離分、固定部材５０側に移動することになる。

そして、移送用サーボモータ４４をさらに駆動させることで、図７Ｃに示す状態まで移送させることが可能となっている。なお、図７Ｃに示す状態から、移送用サーボモータ４４を反対向きに駆動させることで、再度図７Ａの状態とすることが可能である。

＜作用効果＞
本実施形態の移送手段４は、リンク機構４３が第１アーム５２、第２アーム５４及び第３アーム５６の３つのアームを備え、回転駆動手段４２が中間の第２アーム５４を駆動するとともに、回転駆動手段４２自体がレールに沿って移動可能となっている。このような構成となっていることから、各アームの長さを短くし、少ないスペースでリンク機構を構成することが可能となっている。また、第２実施形態の構成であっても、ボールねじを用いる方式と比較して、型締装置２を高速に移送させることが可能となっている。

３．変形例
なお、本発明は、以下の形態でも実施することができる。
・上記実施形態では、型締装置２の型締駆動手段２９はリンク機構により型締め動作を行う構成であったが、駆動手段として、油圧式のものや、ラック・ピニオン式のものを用いても良い。また、型締装置２としては、上記の構成に限らず、任意の構成のものを用いることが可能である。
・上記実施形態では、移送手段４のリンク機構４３として、２アーム式の構成と３アーム式の構成を挙げたが、このような構成に限られない。すなわち、移送対象である型締装置２を移送レール４１に沿って移送可能であれば、任意の構成を用いることができる。
・上記第２実施形態では、出力軸５８が第２アーム５４の中心に取り付けられていたが、出力軸５８を取り付ける位置は、前記第１アーム５２との連結位置（第２回転軸５３）と第３アーム５６との連結位置（第３回転軸５５）の間の位置であればよい。

１ ：成形装置
２ ：型締装置
２ｂ ：ブラケット
４ ：移送手段
７ ：押出装置
８Ａ ：分割金型
８Ｂ ：分割金型
２１ ：可動台
２１ａ ：ガイドブロック
２２～２５ ：タイバー
２６ ：第１プラテン
２７ ：第２プラテン
２７ｂ，２８ｂ ：ブラケット
２８ ：第３プラテン
２９ ：型締駆動手段
３０ ：型締用サーボモータ
３１ ：ディスク
３２，３３ ：リンクアーム
４１，４１ａ，４１ｂ ：移送レール
４１ｃ ：回転駆動手段用レール
４２ ：回転駆動手段
４３ ：リンク機構
４４ ：移送用サーボモータ
４５ ：減速機
４６ ：第１アーム
４７ ：第１回転軸
４８ ：第２アーム
４９ ：第２回転軸
５０ ：固定部材
５１ ：第１回転軸
５２ ：第１アーム
５３ ：第２回転軸
５４ ：第２アーム
５５ ：第３回転軸
５６ ：第３アーム
５７ ：第４回転軸
５８ ：出力軸
Ｐ ：落下点
Ｓ ：型締基準面

Claims (6)

1. 成形体を成形する成形装置であって、
   １つの押出装置から押し出されたパリソンを型締めして成形品を得る一対の型締装置と、当該一対の型締装置を移送する一対の移送手段とを備え、
   前記各型締装置は、それぞれ金型を保持する一対のプラテンと、前記一対のプラテンを近接及び離反させる型締駆動手段とを備え、
   前記各移送手段は、それぞれ前記型締装置の移送方向に沿って延びる移送レールと、前記型締装置を前記移送レールに沿って移送するリンク機構と、前記リンク機構を駆動する回転駆動手段とを備えており、
   前記一対の移送手段は、前記一対の型締装置の金型の中心を連続的に供給される前記パリソンの落下点に交互に移動させることで、連続的に型締めを行う、成形装置。
2. 請求項１に記載の成形装置であって、
   前記移送レールは、前記型締装置の型締め方向と垂直な方向に延びる、成形装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の成形装置であって、
   前記リンク機構は、複数のアームを備えており、
   前記各アームが一直線になる時の前記型締装置の位置を、当該型締装置が型締めを行う位置に設定した、成形装置。
4. 請求項３に記載の成形装置であって、
   前記回転駆動手段は設置箇所に固定されており、
   前記リンク機構は、第１アームと第２アームとを備え、
   前記第１アームの基端側は前記回転駆動手段の出力軸と連結され、
   前記第１アームの先端側は前記第２アームの基端側と回動可能に連結され、
   前記第２アームの先端側は前記型締装置と回動可能に連結される、成形装置。
5. 請求項３に記載の成形装置であって、
   前記リンク機構は、第１アームと、第２アームと、第３アームとを備え、
   前記移送手段は、設置箇所に固定される固定部材と、前記回転駆動手段をスライド可能に支持する回転駆動手段用レールをさらに備え、
   前記第１アームの基端側は前記固定部材と回動可能に連結され、
   前記第１アームの先端側は前記第２アームの基端側と回動可能に連結され、
   前記第２アームの先端側は前記第３アームの基端側と回動可能に連結され、
   前記第３アームの先端側は前記型締装置と回動可能に連結され、
   前記回転駆動手段は、前記第２アームを、前記第１アームとの連結位置と前記第３アームとの連結位置の間の位置を回転中心として回転させるよう構成され、当該回転に伴って前記回転駆動手段用レール上をスライドする、成形装置。
6. 成形体を成形する成形装置であって、
   押出装置から押し出されたパリソンを型締めして成形品を得る型締装置と、当該型締装置を移送する移送手段とを備え、
   前記型締装置は、金型を保持する一対のプラテンと、前記一対のプラテンを近接及び離反させる型締駆動手段とを備え、
   前記移送手段は、前記型締装置の移送方向に沿って延びる移送レールと、前記型締装置を前記移送レールに沿って移送するリンク機構と、前記リンク機構を駆動する回転駆動手段とを備え、
   前記リンク機構は、複数のアームを備えており、
   前記各アームが一直線になる時の前記型締装置の位置を、当該型締装置が型締めを行う位置に設定した、成形装置。

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