以下,參閱附圖對實施形態進行說明。為了容易理解說明,盡可能地對各圖式中的同一個構成要件標註相同元件符號,省略重複之說明。
首先,參閱圖1~圖4,對本實施形態之射出成形機10的整體的基本結構進行說明。圖1係表示基於本發明的一實施形態的射出成形機10的閉模結束時的狀態之圖。圖2係表示基於本發明的一實施形態的射出成形機10的開模結束時的狀態之圖。圖3係沿著圖1的III-III線之剖面圖且是活動壓板13的剖面圖。圖4係沿著圖1的IV-IV線之剖面圖且是固定壓板12的剖面圖。
如圖1及圖2所示,射出成形機10具備框架11、固定於框架11之固定壓板12、以及與固定壓板12隔開間隔而配設之後壓板15。固定壓板12與後壓板15是由複數根(例如4根)繫桿16連結。繫桿16的軸向成為前後方向。為了允許合模時的繫桿16的伸長,後壓板15能夠進退地載置於框架11。
射出成形機10還具備配設於固定壓板12與後壓板15之間之活動壓板13。如圖3等所示,活動壓板13固定於左右一對滑塊14L、14R,滑塊14L、14R沿著敷設於框架11之導引件17L、17R沿前後方向移動自如。藉此,活動壓板13可對固定壓板12接觸或分離自如。活動壓板13在與繫桿16對應之位置具有缺口。
另外,本實施形態的活動壓板13在與各繫桿16對應之位置雖具有缺口,但是亦可以具有貫穿孔來代替缺口。
在活動壓板13中之與固定壓板12的對置面安裝有活動模具33,在固定壓板12中之與活動壓板13的相向面安裝有固定模具32。模具裝置30是由固定模具32及活動模具33所構成。若活動壓板13前進,則活動模具33與固定模具32接觸而進行閉模。又,若活動壓板13後退,則活動模具33與固定模具32分離而進行開模。
射出成形機10還具備配設於活動壓板13與後壓板15之間之肘節機構20及使肘節機構20動作之合模用馬達26。合模用馬達26具備作為將旋轉運動轉換成直線運動之運動轉換部的滾珠螺桿機構,使驅動軸25進退,藉此使肘節機構20動作。
肘節機構20例如具有沿與模開閉方向平行的方向進退自如的十字頭24、擺動自如地安裝於十字頭24之第2肘節桿23、擺動自如地安裝於後壓板15之第1肘節桿21及擺動自如地安裝於活動壓板13之肘節臂22。第1肘節桿21與第2肘節桿23、以及第1肘節桿21與肘節臂22是分別被銷結合。該肘節機構20係所謂內捲5節點雙肘節機構。
合模裝置是藉由固定壓板12、活動壓板13、後壓板15、肘節機構20、合模用馬達26等所構成。
接著,參閱圖1及圖2對上述構成的射出成形機10的動作進行說明。
在開模結束的狀態(圖2的狀態)下,沿正方向驅動合模用馬達26,使作為被驅動構件的十字頭24前進,藉此使肘節機構20動作。如此一來,活動壓板13前進,如圖1所示那樣活動模具33與固定模具32接觸而結束閉模。
接著,若進一步沿正方向驅動合模用馬達26,則肘節機構20產生基於合模用馬達26的推進力乘以肘節倍率之合模力。藉由該合模力進行合模。而且,在合模狀態的固定模具32與活動模具33之間形成未圖示的模腔空間。射出缸向模腔空間填充熔融樹脂,固化所填充之熔融樹脂而成為成形品。
接著,若沿反方向驅動合模用馬達26,使十字頭24後退而使肘節機構20動作,則活動壓板13後退而進行開模。之後,頂出裝置從活動模具33頂出成形品。
另外,本實施形態的合模裝置使用肘節機構20產生合模力,但是亦可以不使用肘節機構20,將藉由合模用馬達26產生之推進力作為直接合模力而傳遞到活動壓板13。又,亦可以將藉由合模用缸產生之推進力作為直接合模力而傳遞到活動壓板13。又,藉由線性馬達進行模開閉,亦可以藉由電磁鐵進行合模,合模裝置的方式並無限定。
接著,參閱圖1及圖3,對活動壓板13的構成進行說明。
活動壓板13由鑄鐵等金屬材料形成。活動壓板13固定於左右一對滑塊14L、14R,框架11經由滑塊14L、14R或導引件17L、17R等支撐活動壓板13。
活動壓板13包括表側部41、背側部42、中間部43、以及支撐部44L、44R。表側部41、背側部42、中間部43、以及支撐部44L、44R可以一體形成,亦可以由另外形成之螺栓等固定。亦可以使用熔接作為固定方法。
表側部41具有安裝活動模具33之模具安裝面41A。活動模具33可以以活動模具33的中心線與表側部41的模具安裝面的中心一致的方式安裝於表側部41。
背側部42是與表側部41中之與模具安裝面41A相反側的面,隔著間隔而配設。在背側部42中之與中間部43相反的一側的面(後端面)設置有安裝肘節機構20之肘節安裝部45。肘節安裝部45例如設置上下一對而分別擺動自如地支撐肘節臂22。
中間部43是用以連接表側部41與背側部42。中間部43具有形成用於配置頂出裝置的空間的一部分之孔46。用於配置頂出裝置的空間雖是跨及於表側部41、中間部43及背側部42而形成,但是在表側部41較窄,在中間部43及背側部42較寬。用於配置頂出裝置的空間,是於前後呈開放而在同時鑄造表側部41、背側部42、及中間部43時,能夠由鑄模形成。另外,亦可以為不在活動壓板13上設置用於配置頂出裝置的孔46的結構。
中間部43例如為筒狀,用以連結表側部41與背側部42。中間部43只要為能夠連結表側部41與背側部42之結構,則可以為任意結構。又,活動壓板13亦可以為無中間部43的結構。
支撐部44L、44R經由背側部42支撐中間部43及表側部41。支撐部44L、44R夾著背側部42而設置於左右兩側。支撐部44L、44R是從背側部42的一對側面42L、42R分別朝外側延伸而設置,並支撐各側面42L、42R的上下方向中央部。亦即,支撐部44L、44R是在表側部41的模具安裝面41A的中心位置以及相對於框架11大致離相同距離的位置處支撐背側部42的側面42L、42R之所謂中心支撐結構。一對側面42L、42R分別沿與模具安裝面41A正交之方向設置。
支撐部44L、44R支撐背側部42的側面42L、42R的上下方向中央部,藉此使背側部42、中間部43、以及表側部41從框架11間離開。支撐部44L、44R是在一端部上與背側部42的側面連接,在另一端部上與滑塊14L、14R連接。
但是,模具裝置30的溫度是藉由調溫機調節成預定溫度。活動模具33的熱量經由表側部41、中間部43、背側部42、以及支撐部44L、44R等移動到框架11。
在本實施形態中,由於支撐部44L、44R支撐背側部42的側面的上下方向中央部,因此與支撐背側部42的下表面之情況不同,可使背側部42的溫度分佈成為上下對稱。從而,背側部42以上下對稱的方式熱變形,可保持於對框架11垂直。其結果,活動模具33與固定模具32保持平行使合模力不易偏離。
又,在本實施形態中,由於支撐部44L、44R不會約束背側部42的下表面,因此背側部42能夠在上下兩方向上進行熱變形。從而,背側部42的中心線對於框架11不易上下偏移,活動模具33的中心線相對於固定模具32的中心線不易上下偏移。
另外,本實施形態的支撐部44L、44R雖是夾隔著背側部42而設置於左右兩側,來支撐背側部42的側面42L、42R的上下方向中央部,不過亦可以支撐背側部42中之與中間部43相反側的面的上下方向中央部。
中間部43是用以抑制熱量從表側部41移動往背側部42。亦即,中間部43是比表側部41更難以將熱量傳遞在模開閉方向上的結構。射出成形時,表側部41的熱量是難以經由中間部43而移動到背側部42或支撐部44L、44R,而使得支撐部44L、44R的溫度梯度變得緩和。從而,基於溫度梯度所致之支撐部44L、44R的撓曲較小,表側部41的模具安裝面可保持成與框架11垂直。從而,能夠抑制活動模具33的傾斜。
例如,中間部43具有絕熱用孔47,藉此抑制熱量從表側部41移動到背側部42。絕熱用孔47由導熱率低於表側部41的材料來填滿即可,例如亦可以由空氣等氣體填滿。氣體與液體或固體相比,具有較低的導熱率而難以傳遞熱量。
絕熱用孔47可以從中間部43的露出面朝向與模開閉方向垂直的方向(例如左右方向)延伸。在同時鑄造表側部41、背側部42、以及中間部43時,能夠由鑄模形成絕熱用孔47,鑄造後無需進行用於形成絕熱用孔47的加工。支撐部44L、44R可以與表側部41、背側部42、以及中間部43同時鑄造,亦可以分別製造並由螺栓等固定。
藉由形成絕熱用孔47,中間部43成為不僅比表側部41、亦比背側部42難以將熱量傳遞在模開閉方向上的結構。藉此,能夠進一步抑制熱量從表側部41移動往背側部42。
另外,本實施形態的絕熱用孔47雖是貫穿中間部43,但是亦可以不貫穿中間部43。又,絕熱用孔47亦可以沿上下方向延伸。
又,中間部43亦可以在中間部43的外側形成隔開表側部41與背側部42之絕熱用槽48。絕熱用槽48抑制熱量從表側部41移動到背側部42。絕熱用槽48是與絕熱用孔47相同地由導熱率低於表側部41的材料填滿即可,例如亦可以由空氣等氣體填滿。另外,中間部43在中間部43的外側形成絕熱用槽48時,亦可以不具有絕熱用孔47。
中間部43在與表側部41分開形成並由螺栓等固定之情形時,中間部43具有未圖示的氣泡等空隙部,藉此亦可以抑制熱量從表側部41移動到背側部42。包含氣泡之中間部43例如由發泡金屬等發泡材料形成。中間部43的氣泡可以相對於外部空氣呈開放,亦可以相對於外部空氣呈關閉。又,中間部43中所包含之複數個氣泡可以彼此獨立,亦可以彼此連通。另外,中間部43包含氣泡時,亦可以不具有絕熱用孔47或絕熱用槽48等。
又,中間部43在與表側部41分開形成並由螺栓等固定之情形時,中間部43由導熱率低於表側部41的材料形成,藉此亦可以抑制熱量從表側部41移動往背側部42。另外,中間部43由導熱率低於表側部41的材料形成時,亦可以不具有絕熱用孔47或絕熱用槽48、氣泡等。
背側部42雖可以是比表側部41更容易將熱量傳遞在模開閉方向上的結構,但是為了更加緩和支撐部44L、44R的溫度梯度,亦可以與中間部43相同地,是比表側部41更難以將熱量傳遞在模開閉方向上的結構。
接著,參閱圖1及圖4,對固定壓板12的構成進行說明。
固定壓板12由鑄鐵等金屬材料形成。固定壓板12固定於框架11,框架11支撐固定壓板12。
固定壓板12包括表側部51、背側部52、中間部53、以及支撐部54L、54R。表側部51、背側部52、中間部53、以及支撐部54L、54R可以一體地形成,亦可以分別形成並由螺栓等固定。可以使用熔接作為固定方法。
表側部51具有安裝固定模具32之模具安裝面。固定模具32可以以固定模具32的中心線與表側部51的模具安裝面的中心一致的方式安裝於表側部51。
背側部52是與表側部51中之與模具安裝面相反側的面,隔著間隔而配設。在背側部52固定有繫桿16的前端部。另外,繫桿16的前端部也可以固定於中間部53或表側部51,而不是固定於背側部52。
中間部53是用以連接表側部51與背側部52。中間部53例如為筒狀,用以連結表側部51與背側部52。中間部53只要為能夠連結表側部51與背側部52之結構,則可以為任意結構。又,固定壓板12亦可以為無中間部53的結構。
支撐部54L、54R經由背側部52支撐中間部53及表側部51。支撐部54L、54R夾著背側部52而設置於左右兩側。支撐部54L、54R支承背側部52的側面的上下方向中央部。亦即,支撐部54L、54R是在表側部51的模具安裝面的中心位置以及相對於框架11大致離相同距離的位置處支撐背側部52的側面。
支撐部54L、54R支撐背側部52的側面的上下方向中央部,藉此使背側部52、中間部53、以及表側部51從框架11間離開。支撐部54L、54R是在一端部上與背側部52的側面連接,在另一端部上與框架11連接。
但是,模具裝置30的溫度是藉由調溫機調節成預定溫度。固定模具32的熱量經由表側部51、中間部53、背側部52、以及支撐部54L、54R移動到框架11。
在本實施形態中,由於支撐部54L、54R支撐背側部52的側面的上下方向中央部,因此與支撐背側部52的下表面之情況不同,可使背側部52的溫度分佈成為上下對稱。從而,背側部52以上下對稱的方式熱變形,可保持於對框架11垂直。其結果,活動模具33與固定模具32保持平行而使合模力不易偏離。
又,在本實施形態中,由於支撐部54L、54R不會約束背側部52的下表面,因此背側部52能夠在上下兩方向上進行熱變形。從而,背側部52的中心線相對於框架11不易上下偏移,活動模具33的中心線相對於固定模具32的中心線不易上下偏移。
另外,本實施形態的支撐部54L、54R雖是夾隔著背側部52而設置於左右兩側,來支撐背側部52的側面的上下方向中央部,不過亦可以支撐背側部52中之與中間部53相反側的面的上下方向中央部。
在表側部51、中間部53、以及背側部52中,亦可以連續地形成用來揷入在模腔空間中填充熔融樹脂之射出缸的空間56。該空間56是於前後呈開放並能夠由鑄模形成。
中間部53是用以抑制熱量從表側部51移動往背側部52。亦即,中間部53是比表側部51更難以將熱量傳遞在模開閉方向上的結構。射出成形時,表側部51的熱量是難以經由中間部53而移動到背側部52或支撐部54L、54R,而使得支撐部54L、54R的溫度梯度變得緩和。從而,基於溫度梯度所致之支撐部54L、54R的撓曲較小,表側部51的模具安裝面可保持成與框架11垂直。從而,能夠抑制固定模具32的傾斜。
例如,中間部53如圖3所示那樣具有絕熱用孔57,藉此抑制熱量從表側部51移動到背側部52。絕熱用孔57由導熱率低於表側部51的材料填滿即可,例如亦可以由空氣等氣體填滿。氣體與液體或固體相比,具有較低的導熱率而難以傳遞熱量。
絕熱用孔57可以從中間部53的露出面朝向與模開閉方向垂直的方向(例如左右方向)延伸。在同時鑄造表側部51、背側部52、以及中間部53時,能夠由鑄模形成絕熱用孔57,鑄造後無需進行用於形成絕熱用孔57的加工。支撐部54L、54R可以與表側部51、背側部52、以及中間部53同時鑄造,亦可以分別製造並由螺栓等固定。
藉由形成絕熱用孔57,中間部53成為不僅比表側部51、亦比背側部52難以將熱量傳遞在模開閉方向上的結構。藉此,能夠進一步抑制熱量從表側部51移動往背側部52。
另外,本實施形態的絕熱用孔57雖是貫穿中間部53,但是亦可以不貫穿中間部53。又,絕熱用孔57亦可以沿上下方向延伸。
又,中間部53亦可以在中間部53的外側形成隔開表側部51與背側部52之絕熱用槽58。絕熱用槽58抑制熱量從表側部51移動到背側部52。絕熱用槽58是與絕熱用孔57相同地由導熱率低於表側部51的材料填滿即可,例如亦可以由空氣等氣體填滿。另外,中間部53在中間部53的外側形成絕熱用槽58時,亦可以不具有絕熱用孔57。
中間部53在與表側部51分開形成並由螺栓等固定之情形時,中間部53具有未圖示的氣泡等空隙部,藉此亦可以抑制熱量從表側部51移動到背側部52。包含氣泡之中間部53例如由發泡金屬等發泡材料形成。中間部53的氣泡可以相對於外部空氣呈開放,亦可以相對於外部空氣呈關閉。又,中間部53中所包含之複數個氣泡可以彼此獨立,亦可以彼此連通。另外,中間部53包含氣泡時,亦可以不具有絕熱用孔57或絕熱用槽58等。
又,中間部53在與表側部51分開形成並由螺栓等固定之情形時,中間部53由導熱率低於表側部51的材料形成,藉此亦可以抑制熱量從表側部51移動往背側部52。中間部53例如由導熱率低於表側部51的金屬材料形成。另外,中間部53由導熱率低於表側部51的材料形成時,亦可以不具有絕熱用孔57或絕熱用槽58、氣泡等。
背側部52雖可以是比表側部51更容易將熱量傳遞在模開閉方向上的結構,但是為了更加緩和支撐部54L、54R的溫度梯度,亦可以與中間部53相同地,是比表側部51更難以將熱量傳遞在模開閉方向上的結構。
(活動壓板的結構)
參閱圖5,對本實施形態之活動壓板13的結構的詳細內容進行說明。圖5係活動壓板13的支撐部44L的附近的立體圖。
圖5中是圖示出一對支撐部44L、44R中的Y正方向側的支撐部44L的附近,不過相反側的支撐部44R的附近亦相同。尤其在本實施形態中,支撐部44L、44R係具有:使設置有活動模具33側的熱流上游側142與其相反側的熱流下游側143的溫度差降低之“調整部”。於成形週期中,在活動模具33中產生之熱量,是經由活動壓板13的表側部41、中間部43、背側部42而傳遞到支撐部44L、44R的X正方向側的部分。在支撐部44L、44R內,該熱流H是沿著X方向傳播到X負方向側。熱流上游側142係指支撐部44L、44R的X正方向側的部分,熱流下游側143係指X負方向側的部分。
本實施形態中,該“調整部”具體而言係指設置於支撐部44L、44R的外側表面(上表面)之槽141。該槽141的上端141A,是以使熱流上游側142比熱流下游側143更從活動壓板13的背側部42的側面42L、42R遠離的方式傾斜而形成。亦即,槽141的上端141A,是傾斜地形成在:從熱流上游側142愈往熱流下游側143前進,其Z方向位置愈向上方提升之方向上。該上端141A的傾斜角度α例如30~60˚左右為佳。
關於槽141的上端141A的形狀,例如亦能夠由如以下的其他表現來表示。槽141,是以使從活動壓板13的背側部42的側面42L、42R到熱流下游側143的上端141A為止的距離,比從活動壓板13的背側部42的側面42L、42R到熱流上游側142的上端141A為止的距離還短的方式所形成。或是,槽141,是以使上端附近部分之X方向的寬度,從熱流下游側143的上端角部朝向熱流上游側142擴開的方式所形成。
藉由設置如上所述的槽141,在支撐部44L、44R中之比上端141A更靠上方的部分中,可以使熱流上游側142的寬度在熱流H的行進方向上較寬,且愈朝向熱流下游側143前進,寬度愈窄。藉此,使熱流上游側142的熱流H隨著朝向熱流下游側143前進而匯集,熱流束(每單位時間流經單位面積的熱能)變高。藉此,能夠在活動模具33側的熱流上游側142與其相反側的熱流下游側143之間降低支撐部44L、44R的溫度差Δθ。若支撐部44L、44R的熱流上游側142與熱流下游側143的溫度差Δθ較小時,則亦能夠抑制支撐部44L、44R的熱變形。其結果,能夠抑制因活動壓板13的支撐部44L、44R的熱變形所引起的撓曲產生。
參閱圖6、圖7,對本實施形態的效果進一步進行說明。
首先,對產生因活動壓板13的支撐部44L、44R的熱變形所引起的撓曲的主要原因進行說明。在活動壓板13中,安裝於模具安裝面41A之活動模具33因與固定模具32的模開閉動作而發熱,因此在活動壓板13上,會有熱量從X正方向側的模具安裝面41A進入。從模具安裝面41A通過活動壓板13的表側部41、中間部43、背側部42,傳遞到支撐部44L、44R的X正方向側端部。
傳遞到支撐部44L、44R之熱流H在支撐部44L、44R內朝X負方向側流過,並從X負方向側的端部釋出。因此,在支撐部44L、44R的X方向兩側面會產生溫度差Δθ。當溫度差Δθ產生時,由於在高溫部與低溫部中構件的膨脹量不同,因此產生因支撐部44L、44R的熱變形所引起的撓曲。
本實施形態的活動壓板13的支撐部44L、44R,由於為如上所述的中心支撐結構,因此熱源是位於支撐部44L、44R的X正方向側的側面。因此,熱量從X正方向側的側面流到支撐部44L、44R內之情形時,需要降低支撐部44L、44R的X方向的兩側面的溫度差Δθ。具體而言,沿著熱流H的路徑,使支撐部44L、44R的截面面積S變化,藉此縮小溫度差Δθ。
支撐部44L、44R的X方向的兩側面之間的區域處於某一溫度梯度dθ/dx時,通過兩側面之間之熱流量Q為一定。在此,藉由傅立葉定律,下述(1)式的關係式成立。
其中,S係脚部的截面面積,x係脚部的X方向的寬度,λ係導熱率,Q係熱流量。
由於導熱率λ或是熱流量Q是與x無關而為一定,因此截面面積S與溫度梯度dθ/dx成為以下(2)式的關係。
然而,若截面面積S變小的話,則溫度梯度dθ/dx變大。又,若截面面積S變大的話,則溫度梯度dθ/dx變小。亦即,認為若愈靠近熱源愈增大截面面積S且減小溫度梯度dθ/dx的話,則在支撐部44L、44R內可以沿著X方向不易降低溫度,並能夠降低支撐部44L、44R的X方向兩側面的溫度差Δθ。
在支撐部44L、44R內,熱流H的路徑的寬度為從活動壓板13的背側部42與支撐部44L、44R的連接部到槽141的上端141A之間。為了逐漸減少熱流下游側143的截面面積S,本實施形態中設為使設置於支撐部44L、44R的外側表面之槽141的上端141A傾斜之結構。
圖6係表示與槽141的上端141A的傾斜角度α所對應之熱流上游側142與熱流下游側143之間的溫度差Δθ之圖。圖6的橫軸表示傾斜角度α,縱軸表示溫度差Δθ。圖7係表示傾斜角度α的定義之模式圖。如圖7(a)所示,傾斜角度α為正值(α>0)係指與本實施形態的構造相同地,熱流下游側143的上端141A的位置處於比熱流上游側142的位置更靠上側之結構,在熱流下游側143具有槽141的上端141A的角。在該結構中,α愈向正方向增大,傾斜愈減少。又,如圖7(b)所示,傾斜角度α為負值(α<0)係指與本實施形態的結構相反地,熱流上游側142的上端141A的位置處於比熱流下游側143的位置更靠上側之結構,在熱流上游側142具有槽141的上端141A的角。在該結構中,α愈向負方向增大,傾斜愈減少。
如圖6所示,可知傾斜角度α為正值時,溫度差Δθ比負值時降低。又,傾斜角度α為正值的範圍內,具有隨著傾斜角度α接近40˚~50˚而溫度差Δθ減少的傾向。根據以上,槽141的上端141A的傾斜角度α例如為30~60˚左右為佳。
圖8係表示實施形態的變形例之模式圖。如圖8所示,作為使熱流上游側142與熱流下游側143的溫度差Δθ降低之調整部,亦可以設置藉由散熱或冷卻支撐部44L、44R的熱流上游側142來降低熱流上游側142的溫度之溫度降低部。作為溫度降低部,例如能夠應用用於向熱流上游側142的端面進行送風而冷卻熱流上游側142的風扇131、或者用於設置於熱流上游側142的端面而促進熱流上游側142的散熱的鰭片132或缺口133。
以上,一邊參閱具體例,一邊對本實施形態進行了說明。但是,本揭示並不限定於該等具體例。本領域技術人員對該等具體例適當變更設計的形態只要具備本揭示的特徵,則包括在本揭示的範圍內。前述之各具體例所具備之各要素及其配置、條件、形狀等並不限定於例示者,而是能夠適當變更。前述之各具體例所具備之各要素只要技術上不產生矛盾,則能夠適當變更組合。
在上述實施形態中,雖是例示了在活動壓板13的支撐部44L、44R中設置槽141之結構,不過如圖1、圖2所示,亦可以在固定壓板12的支撐部54L、54R中設置槽151。於此情況下,槽151的上端151A的角,是設置於與固定模具32(固定壓板12的模具設置面)為X方向上的相反側,亦即設置於與槽141為相反側的X正方向側。
又,槽141亦可以不設置於支撐部44L、44R的外側表面,而設置於內側(活動壓板13的背側部42側)的表面。
在上述實施形態中,雖是例示了槽141的上端141A的傾斜為直線狀的結構,不過只要在熱流上游側142與熱流下游側143之間熱路徑的截面面積減少即可,上端141A的傾斜亦可以為曲線狀。