WO2013008603A1 - 型締装置 - Google Patents

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Abstract

型締装置(10)は、固定型(11)が取り付けられる第1プラテン(13)と、固定型(11)に対して接離移動可能な可動型部(12,16)と、タイバー(14)を介して第1プラテン(13)に連繋される第2プラテン(15)と、固定型(11)に対して型閉めされた可動型部(12,16)に打ち込まれて型締力を発生させるくさび部材(K1,K2,K3,K4)とを備える。第2プラテン(15)は、互いに型閉めされた固定型(11)と可動型部(12,16)内への成形材料の充填により生じる型開方向の力がくさび部材(K1~K4)を介して作用する受圧面を有する。

Description

型締装置
 本発明は、互いに型閉めされた固定型と可動型に対して作用する型締力を発生させる型締装置に関する。
 型内に成形材料を射出し、充填することによって所望の製品を成形する装置として射出成形装置が知られている。射出成形装置には、型内に成形材料を射出する射出装置と、型閉めされた固定型と可動型に対して作用する強大な型締力を発生させる型締装置とが設けられている。型締装置の例としては、トグル式の型締装置や直圧式の型締装置が知られている。また、射出成形装置の小型化を目的として、トグル式の型締装置や直圧式の型締装置に代わる型締装置が、特許文献1で提案されている。
 特許文献1の型締装置は、互いに型閉めされた固定型と可動型を直接、挟持することによって型締力を発生させる一対の挟持部材を備えている。挟持部材は、シリンダによって固定型と可動型を挟持するように動作する。
特開平2-214635号公報
 しかしながら、特許文献1の型締装置は、型閉めされた固定型と可動型を直接、挟持部材で挟持する構成であるため、サイズの大きな挟持部材を駆動及びガイドするための大掛かりな駆動部やガイド部が必要とされる。したがって、この型締装置は小型化に限界がある。
 本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目したものであり、その目的は、十分な型締力を発揮しつつ、小型化を図り得る型締装置を提供することにある。
 上記の目的を達成するために、本発明の一態様によれば、固定型が取り付けられる第1プラテンと、前記固定型に対して接離移動可能な可動型部と、タイバーを介して前記第1プラテンに連繋される第2プラテンと、固定型に対して型閉めされた可動型部に打ち込まれて型締力を発生させるくさび部材とを備える型締装置を提供する。前記第2プラテンは、互いに型閉めされた固定型と可動型部内への成形材料の充填により生じる型開方向の力が前記くさび部材を介して作用する受圧面を有する。
 この構成によれば、型締装置はくさび部材を使って型締力を発生させる。このため、型締め装置は、同じ大きさの型締力を発生する従来の型締装置と比べて小型化が可能である。また、型開方向の力がくさび部材を介して第2プラテンによって受けられることから、十分な型締力を発揮することができる。
 前記可動型部は、前記固定型に対して型閉めされることによってキャビティを形成する可動型と、前記可動型を保持する可動型保持部とを含んでもよい。この場合、前記くさび部材は、前記可動型保持部の背面に打ち込まれることが好ましい。
 この構成によれば、型締装置はくさび部材を可動型保持部の背面に打ち込むことにより型締力を発生させる。したがって、可動型を入れ換えした場合でもそれに伴ってくさび部材の位置調整を行う必要がない。これにより、型締装置の構成を簡素化できる。
 前記くさび部材は、前記第2プラテンに内蔵されていることが好ましい。
 この構成によれば、くさび部材や、くさび部材を作動させる手段を、第2プラテンに集約して配置することができる。これにより、型締装置の構成を簡素化できるとともに、型締装置の小型化にも貢献できる。
 前記くさび部材は複数であってもよい。その場合、前記複数のくさび部材は、各くさび部材の打ち込みを個別に制御可能な作動機構に接続されていてもよい。
 この構成によれば、くさび部材の作動量を個別に調節することにより、必要な型締力を適切に発生させることができる。
 あるいは、前記くさび部材が複数である場合、前記複数のくさび部材は、単一の駆動手段(駆動部)によって打ち込み状態と非打ち込み状態との間を切り替わるように作動されてもよい。
 この構成によれば、複数のくさび部材を単一の駆動手段によって作動させることができるため、型締装置の構成を簡素化できるとともに、小型化やコスト増の抑制に貢献できる。
 本発明によれば、型締力を十分に発揮しつつ、小型化を図り得る型締装置が提供される。
(a)及び(b)はそれぞれ、本発明の第1の実施形態の型締装置の平面図及び側面図、(c)は、(a)及び(b)の型締装置におけるくさび部材が内蔵された第2プラテンの断面図。 型開き状態の第1の実施形態の型締装置の平面図。 本発明の第2の実施形態の型締装置の平面図。 本発明の第3の実施形態の型締装置の平面図。 (a)及び(b)は、第4の実施形態の型締装置の正面図。
 (第1の実施形態)
 以下、本発明を具体化した第1の実施形態を図1(a)~図1(c)及び図2にしたがって説明する。
 本実施形態の型締装置10は、射出ユニットUTを有するダイカストマシンに設けられている。射出ユニットUTは、固定型としての固定金型11と可動型としての可動金型12によって形成されるキャビティ内にアルミニウムなどの溶融金属からなる成形材料を射出し、充填する。
 図1(a)~図1(c)に示すように、型締装置10は、固定金型11が取り付けられる第1プラテン13と、複数本(本実施形態では4本)のタイバー14に連繋される第2プラテン15と、を備えている。第1プラテン13は、図示しないダイカストマシンの基台上に固設されている。第2プラテン15は、タイバー14を介して第1プラテン13に固定されている。タイバー14は、第1プラテン13と第2プラテン15のそれぞれの四隅に固設されており、型締装置10によって発生する型締力を受ける。互いに型閉めされた固定金型11と可動金型12に対して型締力が作用することにより、キャビティ内に充填された成形材料の圧力に抗して両金型11,12は型閉じ状態に維持される。
 可動金型12は、可動型保持部としてのダイプレート16に保持されている。可動金型12は、ダイプレート16に連結された型送り機構17により、ダイプレート16とともに固定金型11に対して接離移動可能に構成されている。本実施形態では、可動金型12とダイプレート16により、可動型部が構成されている。型閉めが可動金型12を固定金型11に接近するように移動させることにより行われる一方で、型開きは可動金型12を固定金型11から離間するように移動させることにより行われる。型送り機構17は、サーボ制御される電動機としてのサーボモータと、サーボモータによって回転駆動されるボールネジと、ボールネジに螺合されるとともにダイプレート16に連結されるナットによって構成されている。サーボモータによりボールネジが回転駆動されることでナットが進退動作する。型送り機構17は、このナットの進退動作に応じてダイプレート16及び可動金型12に駆動力を付与する。
 第2プラテン15は四角環状に形成されている。すなわち、第2プラテン15の中央部には、第2プラテン15の厚み方向に延びる貫通孔が設けられている。この貫通孔は、型送り機構17からの駆動力を受けて移動する可動金型12及びダイプレート16が通過する通過路18となる。
 第2プラテン15には、型締力を発生させるために使用される複数個(本実施形態では4個)のくさび部材K1,K2,K3,K4が内蔵されている。くさび部材K1~K4はそれぞれ別個の作動機構、具体的にはそれぞれ別個の作動用シリンダ19のピストンロッド19aに連結されている。各作動用シリンダ19は、油タンク、作動油を汲み上げるポンプ、及び作動用シリンダ19に作動油を給排する配管とバルブによって駆動される。
 第2プラテン15には、第2プラテン15の厚み方向と直交する方向に延びて通過路18と連通する貫通孔からなる複数の案内路20が設けられている。本実施形態の場合、第2プラテン15の両側部にそれぞれ2つの案内路20が設けられている。第2プラテン15の各側部において案内路20は所定の間隔をおいて上下に並んでいる。各案内路20内にはくさび部材K1~K4が1つずつ配設されている。このため、各くさび部材K1~K4は、各作動用シリンダ19からの駆動力を受けて、案内路20を画定する内周面に摺動案内されながら動作する。より具体的には、各作動用シリンダ19のヘッド側室に作動油が供給されてピストン19pが前進動作することにより、各くさび部材K1~K4は通過路18内に突出する。一方、各作動用シリンダ19のロッド側室に作動油が供給されてピストン19pが後進動作することにより、各くさび部材K1~K4は通過路18内から後退する。すなわち、くさび部材K1~K4は、通過路18に対して出没動作可能に第2プラテン15に内蔵されている。各作動用シリンダ19は、各案内路20に対応した位置において第2プラテン15の側部に固設されている。
 くさび部材K1~K4は、図1(a)及び図1(c)に示すように、固定金型11に対して可動金型12を型閉めした状態でダイプレート16の背面に打ち込まれる。すなわち、くさび部材K1~K4は、ダイプレート16の背面から固定金型11と可動金型12に対して型締力を作用させる。案内路20の内周面は、互いに型閉めされた固定金型11と可動金型12内への成形材料の充填により生じる型開方向の力がくさび部材K1~K4を介して作用する受圧面として機能する。
 以下、本実施形態の型締装置10の作用を図1(a)~図1(c)及び図2にしたがって説明する。
 図2に示す型開きの状態において、型送り機構17に制御指令を出力することにより、可動金型12とダイプレート16を固定金型11に向かって移動させる。型開きの状態においてくさび部材K1~K4は、固定金型11に向かって移動する可動金型12とダイプレート16に干渉しない位置に退避されている。そして、可動金型12と固定金型11が型閉めされる位置にまで可動金型12が到達すると、型送り機構17の作動が停止される。
 次に、各作動用シリンダ19のピストン19pを前進動作させて、退避位置に退避していたくさび部材K1~K4を通過路18内に突出させる。これにより、ダイプレート16の背面にくさび部材K1~K4が打ち込まれて、その結果として型締力が発生する。この型締力は、第2プラテン15の案内路20の内周面で受けられるとともに、第2プラテン15と連繋されているタイバー14によっても受けられる。
 その後、射出ユニットUTにより、固定金型11と可動金型12の型閉めによって形成されたキャビティ内に金属材料が射出される。このとき、可動金型12には、金属材料の射出により生じる型開方向の力が加わる。この型開方向の力は、くさび部材K1~K4を介して第2プラテン15の案内路20の内周面で受けられるとともに、タイバー14によっても受けられる。
 したがって、第1の実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
 (1)型締装置10はくさび部材K1~K4を使って型締力を発生させる。このため、型締装置10は、同じ大きさの型締力を発生する従来の型締装置と比べて小型化が可能である。また、キャビティ内に成形材料を充填することにより生じる型開方向の力がくさび部材K1~K4を介して第2プラテン15によって受けられることから、型締装置10は型締力を十分に発揮することができる。
 (2)型締装置10はくさび部材K1~K4をダイプレート16の背面に打ち込むことにより型締力を発生させる。したがって、可動金型12を入れ換えした場合でもそれに伴ってくさび部材K1~K4の位置調整を行う必要がない。これにより、型締装置10の構成を簡素化できる。
 (3)くさび部材K1~K4は対称的に配置されており、ダイプレート16の背面の四隅に打ち込まれる。このため、偏りの小さい型締力を発生することができる。すなわち、固定金型11及び可動金型12に対して均等な型締力を付与することができる。
 (4)第2プラテン15はタイバー14を介して第1プラテン13と一体化されている。このため、第2プラテン15によって型締力や型開方向の力を受けることができる。また、第1プラテン13、タイバー14及び第2プラテン15によって型締力を確実に保持することができる。さらには、固定金型11に対して可動金型12を接離動作させるための型送り機構17を、第2プラテン15自体を動作させる場合に比して小型化することができる。
 (5)第2プラテン15にくさび部材K1~K4が内蔵されているとともに、第2プラテン15に作動用シリンダ19が固設されている。すなわち、型締力を発生させる手段が第2プラテン15に集約して配置されている。これにより、型締装置10の構成を簡素化できるとともに、型締装置10の小型化にも貢献できる。
 (第2の実施形態)
 以下、本発明を具体化した第2の実施形態を図3にしたがって説明する。なお、以下に記載する実施形態の説明において、既に説明した実施形態と同一の構成については同一の符号及び/又は名称を使い、その重複する説明を省略又は簡略する。
 第2の実施形態の型締装置10は、第1の実施形態の型締装置10が備える第2プラテン15とは構成の異なる第2プラテン25を備えている。第2プラテン25には通過路18が形成されている。また、第1プラテン13と対向する面である第2プラテン25の前面25aが型締力及び型開方向の力の受圧面として機能する。すなわち、第2の実施形態においてくさび部材K1~K4は、第2プラテン25の前面25aに配設されており、この前面25aに沿って図示しない作動機構(作動用シリンダ)によって駆動されることにより、通過路18に対して出没動作する。
 また、第2の実施形態においては、固定金型11に対して可動金型12を型閉めした状態のときに、ダイプレート16の全体が通過路18の外側、すなわち第1プラテン13と第2プラテン25の間に位置するようになっている。そのため、型締力を発生させるときには、くさび部材K1~K4を、図3に示すように、第2プラテン25の前面25aとダイプレート16の間においてダイプレート16の背面に打ち込むことになる。型締力は、第2プラテン25の前面25aで受けられるとともに、第2プラテン25と連繋されているタイバー14によっても受けられる。また、金属材料の射出により生じる型開方向の力は、くさび部材K1~K4を介して第2プラテン25の前面25aで受けられるとともに、タイバー14によっても受けられる。
 なお、第2の実施形態の型締装置10では、ダイプレート16の背面にくさび部材K1~K4が打ち込まれた際、これらのくさび部材K1~K4が、第2プラテン25の前面25aに面接触していることが前提となる。
 第2の実施形態では、第1の実施形態の(1)~(4)の効果を得ることができる。
 (第3の実施形態)
 以下、本発明を具体化した第3の実施形態を図4にしたがって説明する。
 第3の実施形態において各タイバー14には、ひずみゲージG1,G2,G3,G4が1つずつ設けられている。各ひずみゲージG1~G4は、制御コントローラS1に接続されている。制御コントローラS1は、ひずみゲージG1~G4から出力される電気信号受けて、その電気信号をもとに各タイバー14のひずみ量すなわち変形量を検出する。
 また、第3の実施形態においてくさび部材K1~K4に連結された作動用シリンダ19には、各作動用シリンダ19を個別に制御するための駆動部S3,S4,S5,S6が接続されている。なお、図4では、作動用シリンダ19を互いに区別して示すために、くさび部材K1,K2,K3,K4に連結された作動用シリンダをそれぞれ符号「19A」、「19B」、「19C」、「19D」で表している。
 各駆動部S3~S6は、サーボ制御される電動機としてのサーボモータと、サーボモータによって回転駆動されるボールネジと、ボールネジに螺合されるとともに各作動用シリンダ19のピストンロッド19aに連結されるナットによって構成されている。これにより、各作動用シリンダ19(19A~19D)のピストン19pの位置、すなわち各くさび部材K1~K4の作動量が個別にサーボ制御されることになる。
 このような構成において、各くさび部材K1~K4を使って型締力を発生させる場合にはまず、制御コントローラS1がひずみゲージG1~G4からの電気信号をもとに各タイバー14のひずみ量を検出する。そして、制御コントローラS1は、検出したひずみ量に応じて、各くさび部材K1~K4の作動量を調節すなわち増減する。
 したがって、第3の実施形態によれば、第1の実施形態の(1)~(5)の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
 (6)各作動用シリンダ19A~19Dは、駆動部S3~S6によって個別に制御される。これにより、各くさび部材K1~K4の作動量を個別に調節することが可能となる。したがって、必要な型締力を適切に発生させることができる。
 (7)特に、タイバー14に経時的な変位(ひずみ)が生じた場合であっても、くさび部材K1~K4の作動量の調節によって必要な型締力を発生させることができる。すなわち、タイバー14の調整や交換作業の回数を減らし、メンテナンス性の向上に貢献できる。
 (第4の実施形態)
 以下、本発明を具体化した第4の実施形態を図5(a)及び図5(b)にしたがって説明する。なお、図5(a)及び図5(b)は、第4の実施形態の型締装置において第1プラテン13と対向する面である第2プラテン25の前面25aを正面視した図である。
 第4の実施形態の型締装置は、第1~第3の実施形態の型締装置10が備えるくさび部材K1~K4とは構成の異なるくさび部材K5,K6を備えている。ダイプレート16の前面には、単一のサーボモータMによって回転するボールネジBと、ボールネジBに連結されるリンク機構26と、リンク機構26の動作に応じて打ち込み状態と非打ち込み状態との間を切り替わるくさび部材K5,K6と、が設けられている。ボールネジBは、互いに同一リードの右ねじ部及び左ねじ部を備える左右ねじで構成されており、右ねじ部と左ねじ部のそれぞれに図示しないナットが螺合されている。リンク機構26は、パンタグラフ状の機構すなわち菱形の収縮機構であり、互いに対向する一対の支点P1,P2のうち、一方の支点が右ねじ部に螺合したナットに連結されているとともに、他方の支点が左ねじ部に螺合したナットに連結されている。
 くさび部材K5,K6は、それぞれ2つのくさび部kを有している。したがって、くさび部材K5,K6が打ち込み状態のときには、1つのくさび部材K5,K6につき2箇所にくさび部kが打ち込まれることになる。くさび部材K5,K6は、リンク機構26において互いに対向する別の一対の支点P3,P4にそれぞれ連結されている。
 くさび部材K5,K6は、サーボモータMによるボールネジBの回転により、ボールネジBに螺合されたナットの動作に連動してリンク機構26が開閉動作することで、互いに接離動作する。より具体的には、図5(a)に示すように、リンク機構26が開動作した場合、すなわち支点P3と支点P4の間の距離が伸びる方向に動作した場合には、くさび部材K5,K6が互いに離間動作し、それによりくさび部材K5,K6は打ち込み状態となる。一方、図5(b)に示すように、リンク機構26が閉動作した場合、すなわち支点P3と支点P4の間の距離が縮まる方向に動作した場合には、くさび部材K5,K6が互いに接近動作し、それによりくさび部材K5,K6は非打ち込み状態となる。くさび部材K5,K6が非打ち込み状態のときには、くさび部材K5,K6は第2プラテン25と干渉しない位置に退避しており、可動金型12及びダイプレート16が通過路18を通過することができる。
 このような構成において、くさび部材K5,K6を使って型締力を発生させる場合には、くさび部材K5,K6を非打ち込み状態から打ち込み状態に切り替えるために必要なくさび部材K5,K6の作動量に対応した回転数だけサーボモータMを回転させる。すると、ボールネジBの回転によるナットの動作に連動してリンク機構26が開動作する。これにより、くさび部材K5,K6が打ち込み状態に切り替わり、その結果として型締力が発生する。このとき、単一のサーボモータMの駆動により、複数個所、具体的には4箇所に同時にくさび部kが打ち込まれることになる。
 こうして発生する型締力は、第2プラテン25の前面25aで受けられるとともに、第2プラテン25と連繋されているタイバー14によっても受けられる。また、金属材料の射出により生じる型開方向の力は、くさび部材K5,K6を介して第2プラテン25の前面25aで受けられるとともに、タイバー14によっても受けられる。
 したがって、第4の実施形態によれば、第1の実施形態の(1)~(5)の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
 (8)くさび部材K5,K6を駆動するための駆動手段(駆動部)として単一のサーボモータMが利用されている。このことにより、型締装置の構成を簡素化できるとともに、小型化やコスト増の抑制に貢献できる。また、くさび駆動の電動化を安価に実現できる。
 なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
 ○ 第1及び第2の実施形態において、各くさび部材K1~K4を作動させるための作動機構は、サーボモータとボールネジによって構成される電動式であってもよい。あるいは、サーボモータとボールネジによって構成された電動駆動機構により作動されるシリンダから作動用シリンダ19へ作動流体を供給するようにしてもよい。
 ○ 第1~第3の実施形態において、くさび部材K1~K4は、ダイプレート16の背面に対して同時に打ち込まれてもよいし、順番に打ち込まれてもよい。
 ○ 第3の実施形態において、各駆動部S3~S6は、油タンク、作動油を汲み上げるポンプ、作動用シリンダ19に作動油を給排する配管とバルブ、及び圧力を個別に制御する圧力調整機構によって構成される油圧式であってもよい。あるいは、サーボモータとボールネジによって構成された電動駆動機構により作動されるシリンダから作動用シリンダ19へ作動流体を供給するようにしてもよい。
 ○ 第4の実施形態において、くさび部材K5,K6、リンク機構26、ボールネジB、及びサーボモータMを、ダイプレート16の前面ではなく、ダイプレート16の背面に設けてもよい。この場合も、第4の実施形態の場合と同様、第2プラテン25の前面25aが受圧面として機能する。
 ○ 上記実施形態において、くさび部材の個数を増減させてもよい。例えば、十分な型締力を発生させることができるのであれば、くさび部材は1つであってもよい。
 ○ 上記実施形態において、くさび部材の配置を変更してもよい。例えば、くさび部材は、左右位置に代えて上下位置に設けてもよい。
 ○ 本発明は、金属材料ではなく樹脂材料を型内に射出して樹脂成形品を製造する射出成形装置用の型締装置に具体化してもよい。
 10…型締装置、11…固定金型、12…可動金型、13…第1プラテン、14…タイバー、15,25…第2プラテン、16…ダイプレート、18…通過路、19,19A~19D…作動用シリンダ、20…案内路、M…サーボモータ、B…ボールネジ、K1~K6…くさび部材。

Claims (5)

  1.  固定型が取り付けられる第1プラテンと、
     前記固定型に対して接離移動可能な可動型部と、
     タイバーを介して前記第1プラテンに連繋される第2プラテンと、
     固定型に対して型閉めされた可動型部に打ち込まれて型締力を発生させるくさび部材と、を備え、
     前記第2プラテンは、互いに型閉めされた固定型と可動型部内への成形材料の充填により生じる型開方向の力が前記くさび部材を介して作用する受圧面を有することを特徴とする型締装置。
  2.  前記可動型部は、前記固定型に対して型閉めされることによってキャビティを形成する可動型と、前記可動型を保持する可動型保持部と、を含み、
     前記くさび部材は、前記可動型保持部の背面に打ち込まれることを特徴とする請求項1に記載の型締装置。
  3.  前記くさび部材は、前記第2プラテンに内蔵されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の型締装置。
  4.  前記くさび部材が複数配設されており、
     前記複数のくさび部材は、各くさび部材の打ち込みを個別に制御可能な作動機構に接続されていることを特徴とする請求項1~請求項3のうち何れか一項に記載の型締装置。
  5.  前記くさび部材が複数配設されており、
     前記複数のくさび部材は、単一の駆動手段によって打ち込み状態と非打ち込み状態との間を切り替わるように作動されることを特徴とする請求項1~請求項3のうち何れか一項に記載の型締装置。
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