JP7327224B2 - 金型交換装置、成形装置および成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、金型交換装置、成形装置および成形方法に関する。

従来、成形物の形状に対応する交換式金型を母型に装着して成形を行う成形装置が知られている。例えば、特許文献１には、入れ子が装填されたカセット金型（交換式金型）をホルダ（母型）へ装着した状態で成形を行うことができる成形用カセット金型であって、入れ子の交換作業を単純化できる成形用カセット金型が開示されている。また、特許文献２には、金型全体の側面方向から、カセット金型（交換式金型）を母型に一体的に装填できる構造のカセット式金型装置が開示されている。

特開２００３－２３１１５５号公報 特開２０１８－７５７８５号公報

しかしながら、特許文献１に開示される成形用カセット金型では、固定側カセット金型と可動側カセット金型とを個別にホルダに装着する必要があるので、カセット金型の交換作業が煩雑となる。

また、特許文献２に開示されるカセット式金型装置では、カセット金型を母型に挿入した後に、挿入方向に対してカセット金型を押さえ込む構成が必要となる。このような構成は、成形時の大きな圧力に耐える構成をカセット金型に盛り込む、または、成形装置によって前記構成を補填する必要があるため、装置の大型化や複雑化を招くことになる。

本発明の一態様は、比較的簡素な構成によって、容易に交換可能な交換式金型を用いた交換作業および成形作業を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る金型交換装置は、第１金型および第２金型を備え、前記第１金型と前記第２金型との間で成形処理が行われるとともに、前記第１金型と前記第２金型とが連結された状態と連結されていない状態とに切り替える金型側切替機構を備える交換式金型と、前記第１金型を前記第２金型の方向へ押圧する第１母型と、前記第２金型を前記第１金型の方向へ押圧する第２母型と、前記第１母型と前記第２母型との間で変位可能に配置され、前記交換式金型の少なくとも一部を収容可能であり、前記第１母型側から前記第２母型側へ貫通している貫通孔が形成されている中間母型と、を備える。

上記の構成によれば、交換式金型において、第１金型と第２金型とが連結された状態と連結されていない状態とに切り替え可能となっている。よって、連結状態とすることにより交換式金型を一体型として一度に交換することができる。また、母型に組み付ける第１金型と第２金型との組合せを間違えるというミスの発生を防止することができる。

更に、上記の構成によれば、金型交換装置は、第１母型と第２母型との間で変位可能に配置された中間母型を備え、中間母型には第１母型側から第２母型側へ貫通している貫通孔が形成されている。よって、一体となった交換式金型を型開閉方向から中間母型の貫通孔に挿入することができるので、交換式金型は、挿入方向に対して、第１母型および第２母型によって押さえられることになる。したがって、交換式金型を型開閉方向に垂直な方向から挿入する構成の場合に必要となった構成を不要とすることができる。

また、交換式金型挿入時には、中間母型を一方の母型（例：第１母型）に接触させた状態とし、中間母型の貫通孔によって、一体となっている交換式金型を確実に保持することができる。また、第１金型と第２金型との分離は、中間母型を該母型（例：第１母型）から分離させることによって実現することができる。

すなわち、上記の構成によれば、比較的簡素な構成によって、第１金型と第２金型とが連結されて一体となった交換式金型を用いた交換作業および成形作業を実現することができる。

また、本発明の一態様に係る金型交換装置は、前記中間母型が前記第１母型と接触し、かつ前記交換式金型が前記中間母型の貫通孔に挿入された状態において、前記中間母型における前記第２母型に対向する面と、前記交換式金型における前記第２母型に対向する面とが同一平面に位置してもよい。

上記の構成によれば、交換式金型は中間母型および第１母型に完全に収納され、交換式金型と中間母型とによる第２母型に対する対向面がフラットになるので、第２母型において、押圧時に交換式金型を収容するための凹部を形成する必要がない。したがって、第１母型と第２母型との相対位置の変更時に必要とされる位置精度を緩和することができる。

また、本発明の一態様に係る金型交換装置は、前記中間母型が前記第１母型と接触し、かつ前記交換式金型が前記中間母型の貫通孔に挿入された状態において、前記中間母型における前記第２母型に対向する面および前記交換式金型における前記第２母型に対向する面の立体形状に、前記第２母型における前記中間母型に対向する面の立体形状が対応していてもよい。

上記の構成によれば、例えばボルトなどにより、中間母型または交換式金型における第２母型に対向する面に凸部が形成されている場合、第２母型における中間母型に対向する面には、この凸部に対応する凹部が形成される。そのため、第２母型がより確実に、第２金型を第１金型の方向へ押圧することができる。したがって、交換式金型を用いた交換作業および成形作業をより確実に実現することができる。

また、本発明の一態様に係る金型交換装置は、前記中間母型は、前記交換式金型を前記貫通孔に案内する案内台を装着する案内装着部を備えてもよい。上記の構成によれば、中間母型に案内台を設置可能であるので、交換式金型の重量を案内台によって支えることができる。そのため、交換式金型の総重量が大きい場合であっても、作業者が容易に交換式金型を貫通孔に挿入することができる。

また、本発明の一態様に係る金型交換装置は、前記第１母型と前記中間母型とが連結された状態と連結されていない状態とに切り替える第１母型側切替機構を更に備えてもよい。上記の構成によれば、交換式金型を型開閉方向から中間母型の貫通孔に挿入する際に、中間母型が第１母型に対して連結された状態とすることができる。よって、交換式金型の挿入を安定して行うことができる。また、第１母型に対する中間母型の連結を解除し、中間母型と第１母型とを分離させることによって、交換式金型における第１金型と第２金型とを分離させることができる。

また、本発明の一態様に係る金型交換装置は、前記第２母型と前記中間母型とが連結された状態と連結されていない状態とに切り替える第２母型側切替機構を更に備えてもよい。上記の構成によれば、第２母型と中間母型とが連結された状態で、第１母型と第２母型との相対位置を離れる方向に移動させることによって、中間母型と第１母型とを分離させることができる。よって、この動作により、交換式金型における第１金型と第２金型とを分離させることができる。

また、本発明の一態様に係る金型交換装置は、前記第２母型には、溶融した樹脂を前記第１金型と前記第２金型との間の成形空間に流入させる流路が形成されていてもよい。上記の構成によれば、第２母型には、溶融した樹脂を成形空間に流入させる流路が形成されているので、樹脂の射出成形が可能な金型交換装置を具体的に実現することができる。

また、本発明の一態様に係る金型交換装置は、前記中間母型と前記第２母型とを分離する分離機構を更に備えてもよい。上記の構成によれば、樹脂の射出成形を行うときに、第２母型の流路の中で凝固した不要な樹脂を、中間母型と第２母型との間から取り出すことができる。したがって、樹脂の射出成形を効率的に行うことができる。

また、本発明の一態様に係る成形装置は、前記金型交換装置と、前記第１母型と前記第２母型との相対位置を変更させる変位駆動部と、を備えてもよい。上記の構成によれば、金型交換装置を備える成形装置を具体的に実現することができる。

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る成形方法は、前記金型交換装置による成形方法であって、前記第１母型と前記中間母型とを接触させた状態で、前記第２母型と前記中間母型との間の空間から、前記第１金型と前記第２金型とが連結された交換式金型の、前記中間母型の前記貫通孔に対する挿入を受け入れるステップと、前記第２母型を前記中間母型に接触させた状態で、前記第１母型および前記第２母型によって前記第１金型および前記第２金型をそれぞれ押圧し、成形処理を行うステップと、前記第１金型と前記第２金型との連結を解除した状態で、前記第１母型と前記中間母型とを分離させることにより、前記第１金型と前記第２金型とを分離させ、成形物を取り出すステップとを有してもよい。

上記の方法によれば、第１母型と中間母型とを接触させた状態で、第１金型と第２金型とを連結させた交換式金型を中間母型の貫通孔に挿入するので、交換式金型を簡便に第１母型および中間母型に取り付けることができる。

本発明の一態様によれば、比較的簡素な構成によって、容易に交換可能な交換式金型を用いた交換作業および成形作業を実現することができる。

本実施形態に係る金型交換装置の分解斜視図である。 交換式金型の斜視図である。 第１金型と第２金型とが連結された状態の交換式金型を示す左側面図である。 第１金型と第２金型とが分離した状態の交換式金型を示す左側面図である。 ロックピンの上面図である。 第２母型側切替機構の正面図である。 第１母型および中間母型に交換式金型が収容された状態を示す斜視図である。 成形装置の構成を示すブロック図である。 成形方法のうち、交換フェーズを示すシーケンス図である。 第１母型および第２母型が中間母型と接触した状態の金型交換装置を示す左側面図である。 交換式金型の交換準備状態にある金型交換装置を示す左側面図である。 交換式金型が取り出された状態の金型交換装置を示す左側面図である。 成形方法のうち、成形フェーズを示すフローチャートである。 ２プレート方式で成形処理した後の状態の金型交換装置を示す左側面図である。 ３プレート方式で成形処理した後の状態の金型交換装置を示す左側面図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。

§１ 構成例
＜金型交換装置の構成＞
図１は、本実施形態に係る金型交換装置１の分解斜視図である。金型交換装置１は、樹脂の射出成形を行うために使用される。図１に示すように、金型交換装置１は、交換式金型１０と、第１母型２０と、第２母型３０と、中間母型５０と、第１母型側切替機構６０と、第２母型側切替機構７０と、リンク（分離機構）８０と、を備える。金型交換装置１では、交換式金型１０を、第１母型２０、第２母型３０および中間母型５０に対して交換することにより、成形物の形状を容易に変更することができる。

以下の説明では、図１における上下方向を単に上下方向と称する。また、第１母型２０を基準として第２母型３０の方向を前側と称し、第２母型３０を基準として第１母型２０の方向を後側と称する。また、前側から後側を見たときの右側および左側を単に右側および左側とそれぞれ称する。

図２は、交換式金型１０の斜視図である。また、図３は、第１金型１１と第２金型１２とが連結された状態の交換式金型１０を示す左側面図であり、図４は、第１金型１１と第２金型１２とが分離した状態の交換式金型１０を示す左側面図である。

図２～図４に示すように、交換式金型１０は、第１金型１１、第２金型１２およびロックピン（金型側切替機構）１３を備える。第１金型１１および第２金型１２は、前後方向に分離可能である。成形処理は、第１金型１１と第２金型１２との間で行われる。第１金型１１および第２金型１２の互いに対向する面は、目的となる成形物の形状に対応した形状を有しており、第１金型１１と第２金型１２との間には成形空間が形成されている。成形作業時に、第２金型１２の位置は固定され、第１金型１１が第２金型１２に対して移動する。すなわち、第１金型１１が可動側金型（コア）であり、第２金型１２が固定側金型（キャビティ）である。

第１金型１１は、外形が略直方体形状の前側部分１１１と、複数の板部材および複数のピンを含む後側部分１１２と、を備える。前側部分１１１は、上下方向の長さが後側部分１１２と同等であり、左右方向の長さが後側部分１１２よりも長い。第１金型１１には、ロックピン１３が挿通される貫通孔（図示せず）が、前後方向に延びるように形成されている。

第２金型１２は、外形が略直方体形状である。第２金型１２は、上下方向および左右方向の長さがそれぞれ、第１金型１１の前側部分１１１と同等である。第２金型１２には、溶融した樹脂を第１金型１１と第２金型１２との間の成形空間に流入させる金型流路１２１が形成されている。また、第２金型１２には、ロックピン１３の後側端部が収容される穴（図示せず）が、前後方向に延びるように形成されており、かつ前方に向かって開口している。

ロックピン１３は、第１金型１１と第２金型１２とが連結された状態と連結されていない状態とに切り替える。ロックピン１３は、第１金型１１および第２金型１２の上部と下部とに、１つずつ取り付けられる。

図５は、ロックピン１３の上面図である。図５に示すように、ロックピン１３は、Ｔ字状のピン本体１３１と、ボタン１３２と、ボール１３３とを備える。なお、以下の説明では、便宜的に図２～図５に示す配置でロックピン１３の構成を説明するが、ロックピン１３は、ピン本体１３１を回転軸として回転することができる。

ボタン１３２は、ピン本体１３１の前側部分に１つ設けられており、ボール１３３は、ピン本体１３１の後側部分において、左右に２つ設けられている。ボール１３３は、通常、ピン本体１３１から左右方向両側へ突出しているが、ボタン１３２が押された状態では、ピン本体１３１の内部に収納される。

第１金型１１と第２金型１２とが連結された状態（図３に示す）にするときには、まず、第１金型１１と第２金型１２とを接触させ、ロックピン１３のボタン１３２を押した状態で、第１金型１１および第２金型１２にロックピン１３を挿入する。この状態で、ボタン１３２を離すことにより、ボール１３３を左右方向に突出させ、第１金型１１と第２金型１２とが連結された状態に切り替えることができる。

また、第１金型１１と第２金型１２との連結が解除された状態（図４に示す）にするときには、ロックピン１３のボタン１３２を押した状態で、ロックピン１３を第１金型１１および第２金型１２から抜き取る。これにより、第１金型１１と第２金型１２とが連結されていない状態に切り替えることができる。

なお、第１金型１１と第２金型１２とが連結された状態と連結されていない状態とに切り替える機構は、ロックピン１３に限定されない。例えば、ロックピン１３の代わりに電磁石またはボルトを用いてもよく、あるいは図５の例とは異なる形状のロックピン、例えばボールの代わりにポールを用いたロックピンを用いてもよい。

図１に示すように、第１母型２０は、第１金型１１を第２金型１２の方向へ押圧する。第１母型２０は、外形が略直方体形状である。第１母型２０の前側の面には、第１金型１１を収容する凹部２１が形成されている。凹部２１の前後方向の長さは、第１金型１１の前後方向の長さと同等である。また、第１母型２０の前側の面における四隅の近傍には、後述する４本のガイドピン３２を案内する第１ガイド孔２２が、前後方向に延びる穴として形成されている。

第２母型３０は、第２金型１２を第１金型１１の方向へ押圧する。第２母型３０は、外形が略矩形板形状である。第２母型３０は、上下方向の長さおよび左右方向の長さが、第１母型２０と同等である。第２母型３０には、溶融した樹脂を第１金型１１と第２金型１２との間の成形空間に流入させる母型流路（流路）３１が形成されている。

第２母型３０の後側の面における四隅の近傍には、それぞれ後側に突出する４本のガイドピン３２が設けられている。また、第２母型３０の後側の面におけるガイドピン３２よりも中心側には、それぞれ後側に突出する４本の変位規制ピン３３が設けられている。変位規制ピン３３は、棒状部３３１と、係合部３３２と、を備える。棒状部３３１および係合部３３２は、前後方向に延びる略円柱形状であり、係合部３３２は棒状部３３１における後端側の部分に設けられている。係合部３３２の直径は、棒状部３３１の直径よりも大きい。また、棒状部３３１の前後方向の長さは、係合部３３２の前後方向の長さよりも長い。変位規制ピン３３は、係合部３３２が、後述する中間母型５０の変位規制孔５５を形成する縁部に係合することにより、第２母型３０と中間母型５０との間の距離を、所定の範囲内に規制するように構成されている。

中間母型５０は、第１母型２０と第２母型３０との間で変位可能に配置されている。中間母型５０は、外形が略矩形板形状である。中間母型５０は、上下方向の長さおよび左右方向の長さが、第１母型２０と同等であり、前後方向の長さが、第２金型１２と同等である。

中間母型５０には、第１母型２０側から第２母型３０側へ貫通している貫通孔５１が形成されている。貫通孔５１は、第１母型２０における凹部２１の形成位置に対応する位置に形成されている。貫通孔５１は、第２金型１２を収容可能である。言い換えると、貫通孔５１は、交換式金型１０の少なくとも一部を収容可能である。

また、中間母型５０は、前側の面に案内装着部５２を備える。案内装着部５２には、交換式金型１０を貫通孔５１に案内する案内台５３（図７で後述する）を装着することができる。

更に、中間母型５０には、ガイドピン３２が挿通される中間ガイド孔５４および変位規制ピン３３が挿通される変位規制孔５５が、前後方向に貫通する貫通孔として形成されている。変位規制孔５５は、正面視で縁部が円形状である。変位規制孔５５は、直径が変位規制ピン３３の棒状部３３１の直径よりも大きく、かつ係合部３３２の直径よりも小さくなるように構成されている。

第１母型側切替機構６０は、第１母型２０と中間母型５０とが連結された状態と連結されていない状態とに切り替える。第１母型側切替機構６０は、空気管部（図示せず）と、ボール（図示せず）と、を備える。空気管部は、エア流路に接続されている。ボールは、空気管部にエアが供給されているときに、空気管部から空気管部の径方向外側に突出し、空気管部にエアが供給されていないときには、空気管部に収容される。第１母型側切替機構６０によれば、複雑な機械構造を設ける必要がなく、エア制御によって、第１母型２０と中間母型５０とが連結された状態と連結されていない状態とに切り替えることができる。

なお、第１母型２０と中間母型５０とが連結された状態と連結されていない状態とに切り替える機構は、第１母型側切替機構６０に限定されない。例えば、第１母型側切替機構６０の代わりに電磁石を用いてもよく、あるいは後述する第２母型側切替機構７０のように、ボルトおよびプレートを用いて切替を行ってもよい。

第２母型側切替機構７０は、第２母型３０と中間母型５０とが連結された状態と連結されていない状態とに切り替える。第２母型側切替機構７０は、切替ボルト７１と、切替プレート７２（図１には図示せず）と、を備える。切替ボルト７１は、中間母型５０の前面に固定されており、切替プレート７２は、第２母型３０の後面に固定されている。切替ボルト７１は、中間母型５０の四隅の近傍に、前方へ突出するように４箇所設けられている。切替プレート７２は、第２母型３０の四隅の近傍に、後方の切替ボルト７１に面して４箇所設けられている。

図６は、第２母型側切替機構７０の正面図である。切替ボルト７１は、頭部７１１と、軸部７１２と、を備える。切替プレート７２は、左右および上下方向に延びる板状の部材であり、左右方向の長さは、上下方向の長さよりも長い。切替プレート７２は、切替駆動部（図示せず）によって、左右方向に変位可能に構成されている。

切替プレート７２には、切替ボルト７１が挿通される切替ボルト孔７２１が、前後方向に貫通する貫通孔として形成されている。切替ボルト孔７２１は、円形部７２２と延伸部７２３とが、左右に連なって形成されている。円形部７２２は、頭部７１１よりも大きな直径を有する。延伸部７２３は、円形部７２２から左方向に延びている。延伸部７２３は、上下方向の幅が、頭部７１１の直径よりも小さく、かつ軸部７１２の直径よりも大きくなるように形成されている。

図６の状態では、切替ボルト７１は円形部７２２に挿通されているので、切替ボルト７１と切替プレート７２とを前後方向に分離することができる。したがって、切替ボルト７１が固定されている中間母型５０と、切替プレート７２が固定されている第２母型３０とを、前後方向に分離することができる。言い換えると、第２母型３０と中間母型５０とは、連結されていない状態である。

この状態から、切替駆動部により切替プレート７２を右方向へ移動させると、切替ボルト７１は延伸部７２３に挿通された状態となる。この状態では、切替ボルト７１と切替プレート７２とを前後方向に分離しようとしても、延伸部７２３を形成する縁部に頭部７１１が係合し、切替ボルト７１と切替プレート７２とを前後方向に分離することができない。したがって、切替ボルト７１が固定されている中間母型５０と、切替プレート７２が固定されている第２母型３０とを、前後方向に分離することができない。言い換えると、第２母型３０と中間母型５０とは、連結された状態である。以上のように、第２母型側切替機構７０は、第２母型３０と中間母型５０とが連結された状態と連結されていない状態とに切り替えることができる。

なお、第２母型３０と中間母型５０とが連結された状態と連結されていない状態とに切り替える機構は、第２母型側切替機構７０に限定されない。例えば、第２母型側切替機構７０の代わりに電磁石を用いてもよく、あるいは第１母型側切替機構６０のように、エア制御によって切替を行ってもよい。

図７は、第１母型２０および中間母型５０に交換式金型１０が収容された状態を示す斜視図である。図７に示すように、中間母型５０には、案内台５３を装着することができる。また、中間母型５０が第１母型２０と接触し、かつ交換式金型１０が中間母型５０の貫通孔５１に挿入された状態において、中間母型５０の前面（第２母型３０に対向する面）と、交換式金型１０の前面（第２母型３０に対向する面）とが、同一平面に位置するように、金型交換装置１が構成されている。

リンク８０は、第１母型２０と中間母型５０との間の距離を規制する。リンク８０は、第１母型２０および中間母型５０の上部における左右方向両側に１つずつと、第１母型２０および中間母型５０の下部における左右方向両側に１つずつ、合計４つ設けられている。リンク８０はそれぞれ、第１ボルト８１と、中間ボルト８２と、リンク板８３と、を備える。第１ボルト８１および中間ボルト８２は、同一の寸法および形状を有していてもよく、または異なる寸法および形状を有していてもよい。

リンク板８３は、前後方向に延びる略矩形板形状である。リンク板８３には、第１ボルト８１が挿通される第１ボルト孔８１１と、中間ボルト８２が挿通される中間ボルト孔８１２とが、上下方向に貫通する貫通孔として形成されている。

第１ボルト孔８１１は、前後方向の長さが、左右方向の長さよりも長くなるように形成されており、かつ左右方向の長さが、第１ボルト８１の軸部（図示せず）の直径と同等以上になるように形成されている。そのため、第１ボルト８１は、第１ボルト孔８１１に挿通された状態で、リンク板８３に対して前後方向に相対移動可能である。

中間ボルト孔８１２は、前後方向の長さが、左右方向の長さよりも長くなるように形成されており、かつ左右方向の長さが、中間ボルト８２の軸部（図示せず）の直径と同等以上になるように形成されている。また、中間ボルト孔８１２は、前後方向の長さが、第１ボルト孔８１１の前後方向の長さよりも短くなるように形成されている。そのため、中間ボルト８２は、中間ボルト孔８１２に挿通された状態で、リンク板８３に対して前後方向に比較的短い距離で相対移動可能である。

中間ボルト孔８１２に挿通された中間ボルト８２を中間母型５０に固定し、かつ第１ボルト孔８１１に挿通された第１ボルト８１を第１母型２０に固定することにより、第１母型２０との間の距離を、所定の距離Ｄ１以下に規制することができる。したがって、第１母型２０が後側へ移動したときに、中間母型５０を後側へ移動させることができる。言い換えると、リンク８０は、中間母型５０と第２母型３０とを分離することができる。

＜成形装置の構成＞
図８は、金型交換装置１を備える成形装置１００の構成を示すブロック図である。図８に示すように、成形装置１００は、金型交換装置１と、変位駆動部４０と、制御部９０と、を備える。

変位駆動部４０は、第１母型２０を前後方向に移動させる。このとき、第２母型３０の位置は固定されている。したがって、第１母型２０が可動側母型であり、第２母型３０が固定側母型である。言い換えると、変位駆動部４０は、第１母型２０と第２母型３０との相対位置を変更させる。ここで、母型流路３１は、固定側母型である第２母型３０に形成されているので、溶融樹脂は母型流路３１から第１金型１１と第２金型１２との間の成形空間に安定して流入することができる。

制御部９０には、変位駆動部４０、第１母型側切替機構６０および第２母型側切替機構７０が接続されている。制御部９０は、例えば作業者または全自動成形システム（図示せず）の指示に従って、変位駆動部４０、第１母型側切替機構６０および第２母型側切替機構７０の動作を制御することができる。

§２ 動作例
＜交換フェーズ＞
図９は、成形装置１００を用いた成形方法のうち、交換式金型１０の交換フェーズを示すシーケンス図である。なお、以下で説明する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてよい。また、以下で説明する処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換、及び追加が可能である。

図９に示す一連の処理は、ステップＳ２１（以下、「ステップ」の記載を省略）で、例えば作業者Ｈ１が制御部９０に対して交換作業の開始を指示することに伴って開始される。作業者Ｈ１による指示は、例えばタッチパネル（図示せず）またはボタン（図示せず）によって行うことができる。あるいは、制御部９０は、作業者Ｈ１が手動操作するためのレバー等の単純な機構のみで構成されてもよい。この場合、制御部９０は、ＣＰＵを持たず、プログラム化されていなくてもよい。あるいは、作業者Ｈ１の代わりに全自動成形システム（図示せず）が制御部９０に対して交換作業の開始を指示する信号を送信することにより、一連の処理が開始されてもよい。

Ｓ１１では、変位駆動部４０が第１母型２０を第２母型３０に近付く方向に移動させ、第１母型２０および第２母型３０を中間母型５０と接触させる。図１０は、第１母型２０および第２母型３０が中間母型５０と接触した状態の金型交換装置１を示す左側面図である。図１０に示すように、第１母型２０および第２母型３０は、中間母型５０に対して密着した状態で接触することができる。Ｓ１２では、第１母型側切替機構６０（図１０には図示せず）が第１母型２０と中間母型５０とを連結し、第２母型側切替機構７０（図１０には図示せず）が第２母型３０と中間母型５０との連結を解除する。

Ｓ１３では、変位駆動部４０が第１母型を第２母型から離れる方向に移動させる。図１１は、交換式金型１０の交換準備状態にある金型交換装置１を示す左側面図である。図１１に示すように、第１母型２０と中間母型５０とが連結されているので、中間母型５０は第１母型２０に付随して、第２母型３０から離れる方向に移動しており、第２母型３０と中間母型５０とが分離されている。この状態で、作業者Ｈ１は、交換式金型１０を交換することができるので、金型交換装置１は交換準備状態にあると言える。このとき、制御部９０は、金型交換装置１が交換準備状態にあることを、例えばタッチパネル（図示せず）により、作業者Ｈ１に通知してもよい。

Ｓ２２では、金型交換装置１が交換準備状態にあることを確認した作業者Ｈ１が、ロックピン１３（図７に示す）によって第１金型１１と第２金型１２とを連結し、中間母型５０に案内台５３（図７に示す）を装着する。なお、第１金型１１と第２金型１２との連結および案内台５３の装着は、どちらを先に行ってもよい。

Ｓ２３では、作業者Ｈ１が、第１金型１１と第２金型１２とが連結された交換式金型１０を、中間母型５０の貫通孔５１から取り出す。図１２は、交換式金型１０が取り出された状態の金型交換装置１を示す左側面図である。図１２に示すように、交換式金型１０は、中間母型５０の貫通孔５１から、第２母型３０と前記中間母型５０との間の空間へと取り出される。

Ｓ２４では、作業者Ｈ１が別の交換式金型１０を中間母型５０の貫通孔に挿入する。別の交換式金型１０も、第１金型１１と第２金型１２とが、ロックピン１３によって連結された状態である。このとき、Ｓ１４では、金型交換装置１が、第２母型３０と中間母型５０との間の空間から、交換式金型１０の、中間母型５０の貫通孔５１に対する挿入を受け入れる。

Ｓ２３およびＳ２４において、作業者Ｈ１は交換式金型１０を案内台５３に置き、交換式金型１０の重量を案内台５３によって支えることができる。そして、作業者Ｈ１は交換式金型１０を案内台５３の上でスライドさせ、前後方向に移動させることができる。したがって、交換式金型１０の総重量が大きい場合であっても、作業者Ｈ１が容易に交換式金型１０を貫通孔５１から取り出し、また貫通孔５１に挿入することができる。

Ｓ２５では、作業者Ｈ１が、第１金型１１および第２金型１２からロックピン１３を抜き取ることにより、第１金型１１と第２金型１２との連結を解除する。そして、作業者Ｈ１は、中間母型５０から案内台５３を取り外す。なお、第１金型１１と第２金型１２との連結解除および案内台５３の取り外しは、どちらを先に行ってもよい。また、Ｓ２２からＳ２５までのステップは、作業者Ｈ１の代わりにロボットが行ってもよい。

Ｓ２６では、作業者Ｈ１が、第１母型を初期配置に戻すように、制御部９０に指示する。Ｓ２６は、作業者Ｈ１の代わりに全自動成形システムが行ってもよい。Ｓ１５では、制御部９０の指示を受けた変位駆動部４０が、第１母型２０を第２母型３０に近付く方向に移動させ、第２母型３０と中間母型５０とを接触させる。Ｓ１５により、交換式金型１０の交換フェーズが完了する。

＜成形フェーズ＞
図１３は、成形装置１００を用いた成形方法のうち、成形フェーズを示すフローチャートである。なお、以下で説明する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてよい。また、以下で説明する処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換、及び追加が可能である。

図１３に示す一連の処理は、例えば、作業者が制御部９０に対して成形作業の開始を指示することに伴って開始される。このとき作業者は、成形方式を、後述する２プレート方式または３プレート方式の間で選択し、指示することができる。また、作業者は、成形すべき成形物の数量を指示することができる。作業者による指示は、例えばタッチパネル（図示せず）またはボタン（図示せず）によって行うことができる。

あるいは、作業者の代わりに全自動成形システム（図示せず）が制御部９０に対して成形作業の開始を指示する信号を送信することにより、一連の処理が開始されてもよい。これらの一連の処理が実行される前提として、第１母型２０の凹部２１に、第１金型１１が収容されており、中間母型５０の貫通孔５１に、第２金型１２が収容されている。第１金型１１および第２金型１２は、ロックピン１３による連結が解除された状態である。

Ｓ３１では、制御部９０の指示を受けた変位駆動部４０が、第１母型２０を第２母型３０に近付く方向に移動させ、第１母型２０および第２母型３０を中間母型５０と接触させる。Ｓ３２では、制御部９０の指示を受けた第１母型側切替機構６０が、第１母型２０と中間母型５０との連結を解除する。

Ｓ３３では、制御部９０が、作業者に指示された成形方式は２プレート方式であるか３プレート方式であるかを判定する。制御部９０が、作業者に指示された成形方式は２プレート方式であると判定した場合、Ｓ３４に進む。Ｓ３４では、制御部９０の指示を受けた第２母型側切替機構７０が、第２母型３０と中間母型５０とを連結する。Ｓ３４の後、Ｓ３６に進む。

一方、制御部９０が、作業者に指示された成形方式は３プレート方式であると判定した場合、Ｓ３５に進む。Ｓ３５では、制御部９０の指示を受けた第２母型側切替機構７０が、第２母型３０と中間母型５０との連結を解除する。Ｓ３５の後、Ｓ３６に進む。なお、Ｓ３３～Ｓ３５は、Ｓ３１とＳ３２との間に行われてもよい。

Ｓ３６では、第１母型２０を第２母型３０に近付く方向に移動させることにより、第１母型２０および第２母型３０によって第１金型１１および第２金型１２をそれぞれ押圧する。そして、第１金型１１と第２金型１２との間の成形空間に、母型流路３１および金型流路１２１から溶融樹脂を流入させて、成形処理を行う。溶融樹脂は、成形空間において冷却され、凝固して成形物となる。

Ｓ３７では、制御部９０の指示を受けた変位駆動部４０が、第１母型２０を第２母型３０から離れる方向に移動させる。このとき、第１母型側切替機構６０は、第１母型２０と中間母型５０との連結を解除しているので、第１母型２０と中間母型５０とが分離される。したがって、第１母型２０に収容された第１金型１１と、中間母型５０に収容された第２金型１２とが分離され、第１金型１１と第２金型１２との間から、成形物を取り出すことができる。

図１４は、２プレート方式で成形処理した後の状態の金型交換装置１を示す左側面図である。図１４に示すように、Ｓ３３で制御部９０が判定した成形方式が２プレート方式である場合、第２母型側切替機構７０が第２母型３０と中間母型５０とを連結しているので、第２母型３０と中間母型５０とが接触したままである。したがって、第１金型１１と第２金型１２との間の成形空間で凝固した成形物は、例えば第２金型１２の金型流路１２１で凝固した凝固物とともに、第１母型２０と中間母型５０との間から取り出される。

図１５は、３プレート方式で成形処理した後の状態の金型交換装置１を示す左側面図である。図１５に示すように、Ｓ３３で制御部９０が判定した成形方式が３プレート方式である場合、第２母型側切替機構７０が第２母型３０と中間母型５０との連結を解除しているので、第２母型３０と中間母型５０とが分離可能である。

ここで、第１母型２０と中間母型５０とは、図１および図１５に示すリンク８０によって連結されているので、第１母型２０と中間母型５０との間の距離は、所定の距離Ｄ１以下に規制される。そのため、図１０の配置から、変位駆動部４０が第１母型２０を第２母型３０から離れる方向に移動させることにより、第１母型２０と中間母型５０との間の距離が距離Ｄ１に達すると、リンク８０が中間母型５０を第２母型３０から離れる方向に移動させる。言い換えると、リンク８０が中間母型５０と第２母型３０とを分離する。このとき、第１母型２０と中間母型５０との間の距離は、Ｄ１に保たれている。

更に、変位駆動部４０が第１母型２０を第２母型３０から離れる方向に移動させると、図１５に示すように、第２母型３０が備える変位規制ピン３３の係合部３３２が、中間母型５０の変位規制孔５５（図１５には図示せず）を形成する縁部に後側から当接して係合する。そのため、中間母型５０の移動が停止するとともに、リンク８０によって中間母型５０に連結された第１母型の移動も停止する。

この状態で、第１金型１１（図１５には図示せず）と第２金型１２（図１５には図示せず）との間の成形空間で凝固した成形物は、第１母型２０と中間母型５０との間から取り出すことができる。また、例えば第２金型１２の金型流路１２１（図１５には図示せず）で凝固した凝固物は、第２母型３０と中間母型５０との間から取り出すことができる。

Ｓ３８で、制御部９０は、作業者により指示された数量の成形物が得られたか否かを判定する。制御部９０が、作業者により指示された数量の成形物が得られたと判定した場合（Ｓ３８でＹｅｓ）、成形フェーズを終了する。一方、制御部９０が、作業者により指示された数量の成形物が得られていないと判定した場合（Ｓ３８でＮｏ）、Ｓ３６に戻り、Ｓ３６～Ｓ３８のステップを繰り返す。

［作用・効果］
上記の構成によれば、交換式金型１０において、第１金型１１と第２金型１２とが連結された状態と連結されていない状態とに切り替え可能となっている。よって、連結状態とすることにより交換式金型１０を一体型として一度に交換することができる。また、母型に組み付ける第１金型１１と第２金型１２との組合せを間違えるというミスの発生を防止することができる。また、第１金型１１と第２金型１２とを組み合わせた状態で取り扱うことができるので、第１金型１１および第２金型１２における成形空間を形成する面が傷つくことを防ぐことができる。

更に、上記の構成によれば、金型交換装置１は、第１母型２０と第２母型３０との間で変位可能に配置された中間母型５０を備え、中間母型５０には第１母型２０側から第２母型３０側へ貫通している貫通孔５１が形成されている。よって、一体となった交換式金型１０を型開閉方向から中間母型５０の貫通孔５１に挿入することができるので、交換式金型１０は、挿入方向に対して、第１母型２０および第２母型３０によって押さえられることになる。したがって、交換式金型１０を型開閉方向に垂直な方向から挿入する構成の場合に必要となった構成を不要とすることができる。

また、交換式金型１０の挿入時には、中間母型５０を第１母型２０に接触させた状態とし、中間母型５０の貫通孔５１によって、一体となっている交換式金型１０を確実に保持することができる。また、第１金型１１と第２金型１２との分離は、中間母型５０を第１母型２０から分離させることによって実現することができる。

すなわち、上記の構成によれば、比較的簡素な構成によって、第１金型１１と第２金型１２とが連結されて一体となった交換式金型１０を用いた交換作業および成形作業を実現することができる。

また、交換式金型１０は中間母型５０および第１母型２０に完全に収納され、交換式金型１０と中間母型５０とによる第２母型３０に対する対向面がフラットになるので、第２母型３０において、押圧時に交換式金型１０を収容するための凹部を形成する必要がない。したがって、第１母型２０と第２母型３０との相対位置の変更時に必要とされる位置精度を緩和することができる。

また、中間母型５０に案内台５３を設置可能であるので、交換式金型１０の重量を案内台５３によって支えることができる。そのため、交換式金型１０の総重量が大きい場合であっても、作業者が容易に交換式金型１０を貫通孔５１に挿入することができる。

また、交換式金型１０を型開閉方向から中間母型５０の貫通孔に挿入する際に、中間母型５０が第１母型２０に対して連結された状態とすることができる。よって、交換式金型１０の挿入を安定して行うことができる。また、第１母型２０に対する中間母型５０の連結を解除し、中間母型５０と第１母型２０とを分離させることによって、交換式金型１０における第１金型１１と第２金型１２とを分離させることができる。

また、第２母型３０と中間母型５０とが連結された状態で、第１母型２０と第２母型３０との相対位置を離れる方向に移動させることによって、中間母型５０と第１母型２０とを分離させることができる。よって、この動作により、交換式金型１０における第１金型１１と第２金型１２とを分離させることができる。

また、第２母型３０には、溶融した樹脂を成形空間に流入させる母型流路３１が形成されているので、樹脂の射出成形が可能な金型交換装置１を具体的に実現することができる。

また、樹脂の射出成形を行うときに、第２母型３０の母型流路３１の中で凝固した不要な樹脂を、中間母型５０と第２母型３０との間から取り出すことができる。したがって、樹脂の射出成形を効率的に行うことができる。

また、成形装置１００は、金型交換装置１と、第１母型２０と第２母型３０との相対位置を変更させる変位駆動部４０と、を備えるので、金型交換装置１を備える成形装置１００を具体的に実現することができる。

また、上記の方法によれば、第１母型２０と中間母型５０とを接触させた状態で、第１金型１１と第２金型１２とを連結させた交換式金型１０を中間母型５０の貫通孔５１に挿入する。そのため、交換式金型１０を簡便に第１母型２０および中間母型５０に取り付けることができる。

＜変形例＞
本実施形態では、金型交換装置１は樹脂の射出成形に使用される。しかし、本発明はこれに限定されず、金型交換装置１はプレス成形に使用されてもよい。この場合、第２母型３０の母型流路３１は形成されていなくてもよい。また、Ｓ３６の代わりに、以下の３つのステップを行うことができる。第１のステップでは、変位駆動部４０が第１母型２０を第２母型３０から離れる方向に移動させる。このとき、第１母型２０と中間母型５０とが分離されるとともに、第１金型１１と第２金型１２とが分離される。第２のステップでは、第１金型１１と第２金型１２との間に、成形材料が配置される。成形材料は、例えば金属板である。第３のステップでは、変位駆動部４０が第１母型２０を第２母型３０に近付く方向に移動させることにより、第１母型２０および第２母型３０によって第１金型１１および第２金型１２をそれぞれ押圧し、成形処理を行う。

また、本実施形態では、第１母型２０が第２母型３０に対して水平方向に移動している。しかし、本発明はこの構成に限定されず、第１母型２０が第２母型３０に対して鉛直方向に移動してもよい。この場合、第１金型１１と第２金型１２とは、鉛直方向に分離される。

また、本実施形態では、第１母型２０が可動側母型であり、第２母型３０が固定側母型である。しかし、本発明はこの構成に限定されず、第１母型２０が固定側母型であり、第２母型３０が可動側母型であってもよい。

また、本実施形態では、１個の第１母型２０および１個の中間母型５０に対して、１個の交換式金型１０が収容されている。しかし、本発明はこの構成に限定されず、１個の第１母型２０および１個の中間母型５０に対して、複数の交換式金型１０が収容されてもよい。この場合、中間母型５０は、複数の交換式金型１０のそれぞれに対応する複数の案内台５３を装着するため、複数の案内装着部５２を備えてもよい。

また、複数の交換式金型１０を収容する態様に関し、例えば図１に示す第１母型２０における凹部２１の左側の領域２０Ｌおよび右側の領域２０Ｒの少なくとも一方に、別の交換式金型を収容するスペースを設けてもよい。例えば凹部２１の左側の領域２０Ｌのスペースに別の交換式金型を収容する態様であれば、第１母型２０の左側面に当該スペースに連通する開口を設け、この開口から当該スペースに当該別の交換式金型をスライドさせて収容してもよい。右側の領域２０Ｒに関しても同様である。

また、本実施形態では、中間母型５０が第１母型２０と接触し、かつ交換式金型１０が中間母型５０の貫通孔５１に挿入された状態において、中間母型５０の前面と、交換式金型１０の前面とが、同一平面に位置するように、金型交換装置１が構成されている。しかし、本発明はこの構成に限定されない。例えば、中間母型５０が第１母型２０と接触し、かつ交換式金型１０が中間母型５０の貫通孔５１に挿入された状態において、中間母型５０の前面（第２母型３０に対向する面）および交換式金型１０の前面（第２母型３０に対向する面）の立体形状に、第２母型３０の後面（中間母型５０に対向する面）の立体形状が対応していてもよい。

上記の構成によれば、例えばボルト（図示せず）などにより、中間母型５０の前面または交換式金型１０の前面に凸部（図示せず）が形成されている場合、第２母型３０の後面には、この凸部に対応する凹部が形成される。そのため、第２母型３０がより確実に、第２金型１２を第１金型１１の方向へ押圧することができる。したがって、交換式金型１０を用いた交換作業および成形作業をより確実に実現することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 金型交換装置
１０ 交換式金型
１１ 第１金型
１２ 第２金型
１３ ロックピン（金型側切替機構）
２０ 第１母型
２１ 凹部
３０ 第２母型
３１ 母型流路
４０ 変位駆動部
５０ 中間母型
５１ 貫通孔
５２ 案内装着部
５３ 案内台
６０ 第１母型側切替機構
７０ 第２母型側切替機構
８０ リンク（分離機構）
９０ 制御部
１００ 成形装置

Claims (10)

1. 第１金型および第２金型を備え、前記第１金型と前記第２金型との間で成形処理が行われるとともに、前記第１金型と前記第２金型とが連結された状態と連結されていない状態とに切り替える金型側切替機構を備える交換式金型と、
   前記第１金型を前記第２金型の方向へ押圧する第１母型と、
   前記第２金型を前記第１金型の方向へ押圧する第２母型と、
   前記第１母型と前記第２母型との間で変位可能に配置され、前記交換式金型の少なくとも一部を収容可能であり、前記第１母型側から前記第２母型側へ貫通している貫通孔が形成されている中間母型と、を備える金型交換装置。
2. 前記中間母型が前記第１母型と接触し、かつ前記交換式金型が前記中間母型の貫通孔に挿入された状態において、前記中間母型における前記第２母型に対向する面と、前記交換式金型における前記第２母型に対向する面とが同一平面に位置する、請求項１に記載の金型交換装置。
3. 前記中間母型が前記第１母型と接触し、かつ前記交換式金型が前記中間母型の貫通孔に挿入された状態において、前記中間母型における前記第２母型に対向する面および前記交換式金型における前記第２母型に対向する面の立体形状に、前記第２母型における前記中間母型に対向する面の立体形状が対応している、請求項１に記載の金型交換装置。
4. 前記中間母型は、前記交換式金型を前記貫通孔に案内する案内台を装着する案内装着部を備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の金型交換装置。
5. 前記第１母型と前記中間母型とが連結された状態と連結されていない状態とに切り替える第１母型側切替機構を更に備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の金型交換装置。
6. 前記第２母型と前記中間母型とが連結された状態と連結されていない状態とに切り替える第２母型側切替機構を更に備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の金型交換装置。
7. 前記第２母型には、溶融した樹脂を前記第１金型と前記第２金型との間の成形空間に流入させる流路が形成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の金型交換装置。
8. 前記中間母型と前記第２母型とを分離する分離機構を更に備える、請求項７に記載の金型交換装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の金型交換装置と、
   前記第１母型と前記第２母型との相対位置を変更させる変位駆動部と、を備える、成形装置。
10. 請求項９に記載の成形装置による成形方法であって、
    前記第１母型と前記中間母型とを接触させた状態で、前記第２母型と前記中間母型との間の空間から、前記第１金型と前記第２金型とが連結された交換式金型の、前記中間母型の前記貫通孔に対する挿入を受け入れるステップと、
    前記第２母型を前記中間母型に接触させた状態で、前記第１母型および前記第２母型によって前記第１金型および前記第２金型をそれぞれ押圧し、成形処理を行うステップと、
    前記第１金型と前記第２金型との連結を解除した状態で、前記第１母型と前記中間母型とを分離させることにより、前記第１金型と前記第２金型とを分離させ、成形物を取り出すステップとを有する成形方法。

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