WO2021181891A1

WO2021181891A1 - 金型交換装置および成形装置

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Publication number: WO2021181891A1
Application number: PCT/JP2021/001612
Authority: WO
Inventors: 徹海外; 幸治平早水
Original assignee: オムロン株式会社
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2021-09-16
Also published as: JP7443843B2; CN115052733A; JP2021142718A; CN115052733B

Abstract

本発明の一側面に係る金型交換装置は、少なくとも互いに直交する２つの方向から交換式金型の第１側面（１１ａ）および第２側面（１１ｂ）を押圧することによって、交換式金型を第１母型（２０）に固定する固定部材（２）を備える。

Description

金型交換装置および成形装置

　本発明は、金型交換装置および該金型交換装置を備えた成形装置に関する。

　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カセット金型装置が知られている。例えば、特許文献１には、金型の一端部が当接する受け面を有するホルダ本体と、前記受け面に前記金型の一端部を当接させた状態で前記金型の他端部を付勢して前記金型の一端部を前記受け面に向って押し当てるばね付勢手段と、を有する金型ホルダを備えたカセット金型装置が開示されている。

日本国公開特許公報「特開２０１１－１７８０７１号公報」

　成形をおこなう際に金型（カセット金型）の成形空間に成形材料が射出されると、金型に射出による圧力が生じる。この圧力に金型が耐えられないと変形（膨張）して所定形状の成形物を得ることができないため、金型が変形（膨張）しない対策が必要となる。

　前記の従来のカセット金型装置は、ばね付勢手段が金型の角部（他端部）に設けた押圧部を押圧することで金型をホルダ本体の受け面に押し当てている。しかし、この構成では、先の圧力への対応は不十分であり、金型自体に圧力に耐えるための構成が必要となり、金型が大型化する問題がある。

　本発明の一態様は、前記の問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、金型の小型化を実現できる金型交換装置および成形装置を提供することにある。

　前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金型との間で成形が行われる交換式金型と、前記交換式金型を保持する母型と、成形時に前記第１金型と前記第２金型とが互いに押し付けられるように押圧する押圧部と、前記押圧部による押圧方向に垂直な方向であって、互いに直交する２つの方向から前記交換式金型の側面を押圧することによって、前記交換式金型を前記母型に固定する固定部材と、を備える構成である。

　本発明の一態様に係る成形装置は、前記金型交換装置を備えていることが好ましい。

　本発明の一態様によれば、金型の小型化を実現できるという効果を奏する。

本実施形態に係る金型交換装置の分解斜視図である。本実施形態に係る成形装置の構成を示すブロック図である。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。第１母型の凹部に交換式金型を挿入したときの状態を示す斜視図である。第１母型の凹部に交換式金型を挿入したときの状態（非ロック状態）を示す正面図である。第１母型の凹部に交換式金型を挿入したときの状態（ロック状態）を示す正面図である。

　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　適用例
　＜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。図２は、本実施形態に係る成形装置１００の構成を示すブロック図である。成形装置１００は、樹脂の射出成形を行うための成形装置である。図１および図２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、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８０と、制御部９０と、を備える。また、金型交換装置１は、交換式金型１０と、第１母型２０（母型）と、第２母型３０（押圧部）と、中間母型５０（母型）と、を含む。

　更に、金型交換装置１は、互いに直交する２つの方向から交換式金型１０の側面を押圧する固定部材２を備える。以下では、まず、固定部材２以外の全体構成について説明し、その後、固定部材について詳述する。なお、本実施形態では、第１母型２０と第２母型３０との間に中間母型５０を備える形態について説明するが、このような構造に限定されず、中間母型５０が存在していない形態を採用することもできる。

　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３は、交換式金型１０の斜視図である。また、図４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５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３～図５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６は、ロックピン１３の上面図である。図６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３～図６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４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５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６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。

　変位駆動部４０（図２に示す）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。

　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７参照）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２に示すように、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。

　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。

　また、図７に示すように交換式金型１０が第１母型２０および中間母型５０に保持された状態において、先述の固定部材２が、交換式金型１０の側面を互いに直交する２つの方向から押圧する（図７では当該２つの方向のうちの一方のみが図示されている）。なお、以下では、固定部材２が２つの方向から押圧する態様を説明するが、本発明の一態様はこれに限定されるものではない。例えば、固定部材が、３つの方向（そのうちの少なくとも２つの方向が互いに直交する方向）から押圧する態様であってよい。あるいは、固定部材が、４つの方向（そのうちの少なくとも２つの方向が互いに直交する方向）から押圧する態様であってよい。

　これにより、交換式金型１０が第１母型２０および中間母型５０に固定される。以下、固定部材２について説明する。固定部材２は、第１母型２０および中間母型５０にそれぞれ設けられている。なお、固定部材２の構成および固定のメカニズムは、第１母型２０に設けられている固定部材２と中間母型５０に設けられている固定部材２において共通である。そのため、以下では、第１母型２０に設けられた固定部材２に基づいて、構成および固定のメカニズムを説明する。

　§２　構成例
　図８は、第１母型２０の凹部２１に交換式金型１０の第１金型１１を挿入している状態の第１母型２０の斜視図である。また、図９は、第１母型２０に設けられた固定部材２が、凹部２１に挿入された第１金型１１を押圧して第１母型２０に固定している状態を示す平面図である。また、図１０は、第１母型２０に設けられた固定部材２が、凹部２１に挿入された第１金型１１を押圧していない、すなわち固定していない状態を示す平面図である。なお、固定部材２が第１金型１１を固定（ロック）している状態を以下で単にロック状態と称することがあり、固定しない状態を単に非ロック状態と称することがある。

　固定部材２は、第２母型３０による押圧方向に垂直な方向であって、互いに直交する２つの方向から交換式金型１０の側面を押圧することによって、第１金型１１を第１母型２０に固定するものである。なお、第１母型２０に固定された第１金型１１には、先述のように第２金型１２が連結した状態である。そのため、第１母型２０に設けられた固定部材２は、交換式金型１０を第１金型１１において固定していると換言することもできる。

　固定部材２は、図９に示すように、第１固定部材２ａと、第２固定部材２ｂとを備える。第１固定部材２ａは、第１金型１１の４面（上下左右にそれぞれ向いた面）ある側面のうちの１つである上に向いた第１側面１１ａを下に向かって押圧する機構を有する。第２固定部材２ｂは、第１金型１１の右に向いた第２側面１１ｂを左に向かって押圧する機構を有する。第１側面１１ａが下に向かって押圧され、第２側面１１ｂが左に向かって押圧された第１金型１１は、凹部２１の下側内面および左側内面に押し付けられて、固定される。

　第１固定部材２ａは、第１楔形部材２６ａおよび第１力印加部２５ａを備える。第１力印加部２５ａは、第１連結軸２３ａ、第１レバー２８ａおよび第１スプリング２９ａを有する。第２固定部材２ｂは、第２楔形部材２６ｂおよび第２力印加部２５ｂを備える。第２力印加部２５ｂは、第２連結軸２３ｂ、第２レバー２８ｂおよび第２スプリング２９ｂを有する。以下、それぞれの構成について説明する。

　第１楔形部材２６ａは、第１金型１１の第１側面１１ａに接する第１金型接触面２６１ａと、第１側面１１ａに対して所定の角度で傾斜して対向するように第１母型２０に設けられた第１母型面２７ａに接する第１母型接触面２６２ａとを備える。すなわち、第１金型接触面２６１ａは下に向いた面である。そして、第１金型接触面２６１ａと第１母型接触面２６２ａとの距離は、右側端部において最も小さい。すなわち、第１楔形部材２６ａは、右に向いて先細りの構造の楔形の形状を有している。そして、第１楔形部材２６ａは、第１金型接触面２６１ａと第１母型接触面２６２ａとの距離が長い側の端部（左側端部）に、左右方向に軸方向を有する第１連結軸２３ａが連結している。

　第１力印加部２５ａは、第１楔形部材２６ａの長手方向であって、第１金型接触面２６１ａと第１母型接触面２６２ａとの距離が小さくなる方向（右方向）に、第１楔形部材２６ａを移動させる力を印加する。具体的には、第１母型２０の左側面に設けられている第１レバー２８ａが、第１連結軸２３ａを介して、第１楔形部材２６ａと連結している。第１レバー２８ａは、図９に示す姿勢と、図１０に示す姿勢との間で姿勢を切り替えることができ、これにより、第１楔形部材２６ａを第１金型接触面２６１ａに平行な方向（左右方向）に移動させることができる。切り替えは作業員によっておこなうことができるが、これに限定されるものではない。

　第１レバー２８ａについて更に説明すれば、第１レバー２８ａは、偏心構造を有しており、姿勢を変えることによって、第１連結軸２３ａを左右方向に移動させることができる。図９に示す第１レバー２８ａの姿勢にあるとき、第１レバー２８ａの中心は右寄りに位置する。反対に図１０に示す第１レバー２８ａの姿勢にあるとき、第１レバー２８ａの中心は左寄りに位置する。ここで、図１０に示す姿勢から図９に示す姿勢に第１レバー２８ａが変化すると、第１レバー２８ａの中心は右に移動し、これに伴って第１連結軸２３ａが右に移動する。すると、第１楔形部材２６ａが右に押圧され、第１楔形部材２６ａの第１金型接触面２６１ａが第１側面１１ａに対して右方向に摺動する。また、これに伴って、第１母型接触面２６２ａが第１母型面２７ａに対して右方向に摺動するが、これらの面は先述のように傾斜しているため、結果的に第１楔形部材２６ａは右下方向に移動する。これを、凹部２１全体でみれば、第１楔形部材２６ａが第１金型１１の第１側面１１ａを下向きに押圧していることになる。

　第１力印加部２５ａについて更に詳しく説明すると、第１連結軸２３ａにおける第１楔形部材２６ａ側には、第１スプリング２９ａが配されている。第１スプリング２９ａは、第１楔形部材２６ａを常に右向きに付勢している。具体的には、第１スプリング２９ａは、左右方向に伸縮可能で、左端は第１母型２０に当接しており、右端が第１楔形部材２６ａの左側端部に当接している。第１スプリング２９ａには第１連結軸２３ａが貫通して設けられていて、第１連結軸２３ａの右端は第１楔形部材２６ａに連結している。第１連結軸２３ａは、図１０に示す非ロック状態では、第１楔形部材２６ａを左向きに引き留めており、第１スプリング２９ａは、第１母型２０と第１楔形部材２６ａの左側端部との間で圧縮された状態で配されている。一方、図９に示すロック状態となると、第１レバー２８ａの姿勢が変わることによって、第１連結軸２３ａが右端において伸長し、第１スプリング２９ａの圧縮を開放する。これにより、第１スプリング２９ａの復元力によって第１楔形部材２６ａが右向きに押圧される。

　以上が、第１力印加部２５ａの構成であるが、本発明はこれに限定されるものではない。第１楔形部材２６ａを先述のように右方向に移動させる力を印加することができる構成であればよく、バネの圧縮力、空気圧、油圧、ネジ締め力、カム機構（例えばレバー動作と連動するもの）、およびモータの少なくともいずれか１つによって当該力を印加すればよい。

　第２楔形部材２６ｂは、第１金型１１の第２側面１１ｂに接する第２金型接触面２６１ｂと、第２側面１１ｂに対して所定の角度で傾斜して対向するように第１母型２０に設けられた第２母型面２７ｂに接する第２母型接触面２６２ｂとを備える。すなわち、第２金型接触面２６１ｂは左に向いた面である。そして、第２金型接触面２６１ｂと第２母型接触面２６２ｂとの距離は、上側端部において最も小さい。すなわち、第２楔形部材２６ｂは、上に向いて先細りの構造の楔形の形状を有している。そして、第２楔形部材２６ｂは、第２金型接触面２６１ｂと第２母型接触面２６２ｂとの距離が長い側の端部（下側端部）に、上下方向に軸方向を有する第２連結軸２３ｂが連結している。

　第２力印加部２５ｂは、第２楔形部材２６ｂの長手方向であって、第２金型接触面２６１ｂと第２母型接触面２６２ｂとの距離が小さくなる方向（上方向）に、第２楔形部材２６ｂを移動させる力を印加する。具体的には、第１母型２０の下側面に設けられている第２レバー２８ｂが、第２連結軸２３ｂを介して、第２楔形部材２６ｂと連結している。第２レバー２８ｂは、図９に示す姿勢と、図１０に示す姿勢との間で姿勢を切り替えることができ、これにより、第２楔形部材２６ｂを第２金型接触面２６１ｂに平行な方向（上下方向）に移動させることができる。切り替えは作業員によっておこなうことができるが、これに限定されるものではない。

　第２レバー２８ｂについて更に説明すれば、第２レバー２８ｂは、偏心構造を有しており、姿勢を変えることによって、第２連結軸２３ｂを上下方向に移動させることができる。図９に示す第２レバー２８ｂの姿勢にあるとき、第２レバー２８ｂの中心は上寄りに位置する。反対に図１０に示す第２レバー２８ｂの姿勢にあるとき、第２レバー２８ｂの中心は下寄りに位置する。ここで、図１０に示す姿勢から図９に示す姿勢に第２レバー２８ｂが変化すると、第２レバー２８ｂの中心は上に移動し、これに伴って第２連結軸２３ｂが上に移動する。すると、第２楔形部材２６ｂが上に押圧され、第２楔形部材２６ｂの第２金型接触面２６１ｂが第２側面１１ｂに対して上方向に摺動する。また、これに伴って、第２母型接触面２６２ｂが第２母型面２７ｂに対して上方向に摺動するが、これらの面は先述のように傾斜しているため、結果的に第２楔形部材２６ｂは左上方向に移動する。これを、凹部２１全体でみれば、第２楔形部材２６ｂが第１金型１１の第２側面１１ｂを左向きに押圧していることになる。

　第２力印加部２５ｂについて更に詳しく説明すると、第２連結軸２３ｂにおける第２楔形部材２６ｂ側には、第２スプリング２９ｂが配されている。第２スプリング２９ｂは、第２楔形部材２６ｂを常に上向きに付勢している。具体的には、第２スプリング２９ｂは、上下方向に伸縮可能で、下端は第１母型２０に当接しており、上端が第２楔形部材２６ｂの下側端部に当接している。第２スプリング２９ｂには第２連結軸２３ｂが貫通して設けられていて、第２連結軸２３ｂの右端は第２楔形部材２６ｂに連結している。第２連結軸２３ｂは、図１０に示す非ロック状態では、第２楔形部材２６ｂを下向きに引き留めており、第２スプリング２９ｂは、第１母型２０と第２楔形部材２６ｂの下側端部との間で圧縮された状態で配されている。一方、図９に示すロック状態となると、第２レバー２８ｂの姿勢が変わることによって、第２連結軸２３ｂが上端において伸長し、第２スプリング２９ｂの圧縮を開放する。これにより、第２スプリング２９ｂの復元力によって第２楔形部材２６ｂが上向きに押圧される。

　以上が、第２力印加部２５ｂの構成であるが、本発明はこれに限定されるものではない。第２楔形部材２６ｂを先述のように上方向に移動させる力を印加することができる構成であればよく、バネの圧縮力、空気圧、油圧、ネジ締め力、カム機構（例えばレバー動作と連動するもの）、およびモータの少なくともいずれか１つによって当該力を印加すればよい。前記の構成によれば、簡素な構造によって第１楔形部材２６ａおよび第２楔形部材２６ｂを押圧することができる。

　以上のように本実施形態によれば、固定部材２の押圧を直接受ける交換式金型１０の第１側面１１ａおよび第２側面１１ｂの変形（射出時の圧力による変形）が抑えられる。また、これに加えて、固定部材２が２つの方向から交換式金型１０を第１母型２０に押し付けているため、交換式金型１０の変形を第１母型２０によって効果的に抑えることができる。すなわち、固定部材２によって交換式金型１０の変形が効果的に抑制されるため、変形抑制のための構成を交換式金型１０自体に具備させる必要がない。これにより、交換式金型１０の小型化を実現できる。

　また、第１楔形部材２６ａの楔形構造により、第１力印加部２５ａによる小さな力によって、交換式金型１０の第１側面１１ａに対して面に均一な大きな力を印加することができる。同じく、第２楔形部材２６ｂの楔形構造により、第２力印加部２５ｂによる小さな力によって、交換式金型１０の第２側面１１ｂに対して面に均一な大きな力を印加することができる。本発明は、楔形構造を有さず、例えば第１金型接触面２６１ａと第１母型接触面２６２ａとが平行な万力構造を有し、第１母型接触面２６２ａを下向きに押圧する力印加部を具備する構成であっても良い。しかしながら、このような万力構造の場合には、締め付け力が印加される箇所での押圧力がそれ以外の箇所よりも大きくなり、均一な押圧を実現しにくい。均一な押圧を実現するためには、第１側面１１ａに当接する構造を上下方向に厚く構成する必要がある。そのため、母型が大型化する。一方、本実施形態のように楔形構造を有した態様であれば、楔形構造を採用することによって小型でありながら、均一に押圧できる機構を実現することができる。

　一例として、第１固定部材２ａの構成を想定し、第１スプリング２９ａのスプリング力をＦとした場合、楔の角度（第１金型接触面２６１ａと第１母型接触面２６２ａとが成す角度）が１．５°のとき、保持力（第１楔形部材２６ａが第１金型１１の第１側面１１ａを下向きに押圧する力）はＦの約２０倍となる。このような保持力であれば、金型を母型に圧入して固定するタイプと同等の金型固定性能を発揮することができる。

　ここで本実施形態では、第１固定部材２ａが第１金型１１の側面を下向きに押圧し、第２固定部材２ｂが第１金型１１の側面を左向きに押圧しているが、押圧する向きが互いに直交していれば、２つの固定部材の押圧方向は限定されるものではない。また、先述のように、本発明の一態様には、本実施形態に加えて、第１金型１１の側面を上向きに押圧する第３固定部材および第１金型１１の側面を右向きに押圧する第４固定部材の少なくとも一方を具備していてもよい。

　なお、本実施形態では、第１力印加部２５ａが第１楔形部材２６ａの左側にあって、第１楔形部材２６ａを右に押圧する力を印加している。しかしながら、本発明の一態様はこれに限定されるものではない。第１楔形部材２６ａが右に移動する力を印加することができれば、第１楔形部材２６ａの右側にあって、第１楔形部材２６ａを右に引っ張る（引き寄せる）力印加部を、第１力印加部２５ａの代わりに第１楔形部材２６ａの右側に接続してもよい。同じく、本実施形態では、第２力印加部２５ｂが第２楔形部材２６ｂの下側にあって、第２楔形部材２６ｂを上に押圧する力を印加している。しかしながら、本発明の一態様はこれに限定されるものではない。第２楔形部材２６ｂが上に移動する力を印加することができれば、第２楔形部材２６ｂの上側にあって、第２楔形部材２６ｂを上に引っ張る（引き寄せる）力印加部を、第２力印加部２５ｂの代わりに第２楔形部材２６ｂの上側に接続してもよい。

　なお、先述のように、中間母型５０にも固定部材２が設けられている。構成および機構は、第１母型２０の固定部材２と同一であり、中間母型５０の貫通孔５１に収容した第２金型１２に対して、貫通孔５１に設けられた第１楔形部材２６ａと第２楔形部材２６ｂと同一の構成が第２金型１２を下向きおよび左向きに押圧して、固定する。なお、本実施形態では、第１母型２０の固定部材２と、中間母型５０の固定部材２とが、交換式金型１０の同じ側面を押圧しているが、この態様に限定されない。例えば、第１母型２０の固定部材２が図９および図１０に示すように交換式金型１０の上向きと右向きの側面（第１側面１１ａ、第２側面１１ｂ）を押圧するのに対し、中間母型５０の固定部材２が交換式金型１０の下向きと左向きの側面を押圧してもよい。

　なお、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、各収容箇所において、固定部材２が２方向から交換式金型１０を押圧する態様とすることができる。

　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、図８～図１０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、成形装置１００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、成形装置１００はプレス成形に使用されてもよい。

　なお、本発明の一態様は上述した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る。

　〔まとめ〕
　前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金型との間で成形が行われる交換式金型と、前記交換式金型を保持する母型と、成形時に前記第１金型と前記第２金型とが互いに押し付けられるように押圧する押圧部と、前記押圧部による押圧方向に垂直な方向であって、互いに直交する２つの方向から前記交換式金型の側面を押圧することによって、前記交換式金型を前記母型に固定する固定部材と、を備える構成である。

　前記の構成によれば、固定部材によって交換式金型の変形が効果的に抑制されるため、変形抑制のための構成を交換式金型自体に具備させる必要がなくなり、交換式金型の小型化を実現できる。

　具体的には、前記の構成によれば、第１金型と第２金型とを押し付ける押圧方向（すなわち型締め・型開き方向）に垂直な方向であって、少なくとも互いに直交する２つの方向から交換式金型の側面を押圧する固定部材を設けている。これにより、固定部材の押圧を受ける交換式金型の側面の変形（射出時の圧力による変形）が抑えられる。また、これに加えて、固定部材が少なくとも２つの方向から交換式金型を母型に押し付けているため、交換式金型の変形を母型によって効果的に抑えることができる。

　本発明の一態様に係る金型交換装置は、前記構成に加えて、前記交換式金型の前記側面は、前記２つの方向のうちの１つの方向に対して垂直である第１側面と、もう１つの方向に対して垂直である第２側面とを有しており、前記固定部材は、前記第１側面に接する第１金型接触面と、前記第１側面に対して所定の角度で傾斜して対向するように前記母型に設けられた第１母型面に接する第１母型接触面とを備える第１楔形部材、および、前記第１楔形部材の長手方向であって、前記第１金型接触面と前記第１母型接触面との距離が小さくなる方向に、前記第１楔形部材を移動させる力を印加する第１力印加部と、前記第２側面に接する第２金型接触面と、前記第２側面に対して所定の角度で傾斜して対向するように前記母型に設けられた第２母型面に接する第２母型接触面とを備える第２楔形部材、および、前記第２楔形部材の長手方向であって、前記第２金型接触面と前記第２母型接触面との距離が小さくなる方向に、前記第２楔形部材を移動させる力を印加する第２力印加部と、を備えていても良い。

　前記の構成によれば、第１金型接触面と第１母型接触面との距離が小さくなる方向に、前記第１楔形部材を移動させることによって、第１金型接触面が均一に第１金属面を押圧することができる。また、第２金型接触面と第２母型接触面との距離が小さくなる方向に、第２楔形部材を移動させることによって、第２金型接触面が均一に第２金属面を押圧することができる。このような第１楔形部材および第２楔形部材を用いることにより、交換式金型の側面を前記２つの方向から押圧させることができる。そのため、例えば、前記第１金型接触面および第２金型接触面をこれらの面に対して垂直な方向から押し出して、前記第１側面および前記第２側面を押圧する態様に比べて、前記固定部材を小型化することができる。

　本発明の一態様に係る金型交換装置は、前記構成に加えて、前記第１力印加部は、前記第１楔形部材の長手方向の端部であって、前記第１金型接触面と前記第１母型接触面との距離が長いほうの端部の側から当該第１楔形部材を押圧し、前記第２力印加部は、前記第２楔形部材の長手方向の端部であって、前記第２金型接触面と前記第２母型接触面との距離が長いほうの端部の側から当該第２楔形部材を押圧し、前記第１力印加部および前記第２力印加部は、バネの圧縮力、空気圧、油圧、ネジ締め力、カム機構、およびモータの少なくともいずれか１つによって力を印加しても良い。

　前記の構成によれば、バネの圧縮力、空気圧、油圧、ネジ締め力、カム機構、およびモータの少なくともいずれか１つを用いて第１楔形部材および第２楔形部材を先述のように押圧すれば、第１楔形部材および第２楔形部材が交換式金型の側面を押圧することができる。

　本発明の一態様に係る金型交換装置は、前記構成に加えて、前記第１力印加部は、前記第１楔形部材の長手方向の端部であって、前記第１金型接触面と前記第１母型接触面との距離が短いほうの端部の側から当該第１楔形部材を引っ張り、前記第２力印加部は、前記第２楔形部材の長手方向の端部であって、前記第２金型接触面と前記第２母型接触面との距離が短いほうの端部の側から当該第２楔形部材を引っ張り、前記第１力印加部および前記第２力印加部は、バネの圧縮力、空気圧、油圧、ネジ締め力、カム機構、およびモータの少なくともいずれか１つによって前記力を印加しても良い。

　前記の構成によれば、バネの圧縮力、空気圧、油圧、ネジ締め力、カム機構、およびモータの少なくともいずれか１つを用いて第１楔形部材および第２楔形部材を先述のように引っ張れば、第１楔形部材および第２楔形部材が交換式金型の側面を押圧することができる。

１　金型交換装置
２　固定部材
２ａ　第１固定部材
２ｂ　第２固定部材
１０　交換式金型
１１　第１金型
１１ａ　第１側面
１１ｂ　第２側面
１２　第２金型
１３　ロックピン
２０　第１母型
２１　凹部
２３ａ　第１連結軸（第１力印加部）
２３ｂ　第２連結軸（第２力印加部）
２５ａ　第１力印加部
２５ｂ　第２力印加部
２６ａ　第１楔形部材
２６ｂ　第２楔形部材
２７ａ　第１母型面
２７ｂ　第２母型面
２８ａ　第１レバー（第１力印加部）
２８ｂ　第２レバー（第２力印加部）
２９ａ　第１スプリング（第１力印加部）
２９ｂ　第２スプリング（第２力印加部）
３０　第２母型（押圧部）
５０　中間母型（母型）
１００　成形装置
２６１ａ　第１金型接触面
２６１ｂ　第２金型接触面
２６２ａ　第１母型接触面
２６２ｂ　第２母型接触面

Claims

　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金型との間で成形が行われる交換式金型と、
　前記交換式金型を保持する母型と、
　成形時に前記第１金型と前記第２金型とが互いに押し付けられるように押圧する押圧部と、
　前記押圧部による押圧方向に垂直な方向であって、少なくとも互いに直交する２つの方向から前記交換式金型の側面を押圧することによって、前記交換式金型を前記母型に固定する固定部材と、
を備える金型交換装置。
　前記交換式金型の前記側面は、前記２つの方向のうちの１つの方向に対して垂直である第１側面と、もう１つの方向に対して垂直である第２側面とを有しており、
　前記固定部材は、
　前記第１側面に接する第１金型接触面と、前記第１側面に対して所定の角度で傾斜して対向するように前記母型に設けられた第１母型面に接する第１母型接触面とを備える第１楔形部材、および、
　前記第１楔形部材の長手方向であって、前記第１金型接触面と前記第１母型接触面との距離が小さくなる方向に、前記第１楔形部材を移動させる力を印加する第１力印加部と、
　前記第２側面に接する第２金型接触面と、前記第２側面に対して所定の角度で傾斜して対向するように前記母型に設けられた第２母型面に接する第２母型接触面とを備える第２楔形部材、および、
　前記第２楔形部材の長手方向であって、前記第２金型接触面と前記第２母型接触面との距離が小さくなる方向に、前記第２楔形部材を移動させる力を印加する第２力印加部と、を備える請求項１に記載の金型交換装置。
　前記第１力印加部は、前記第１楔形部材の長手方向の端部であって、前記第１金型接触面と前記第１母型接触面との距離が長いほうの端部の側から当該第１楔形部材を押圧し、
　前記第２力印加部は、前記第２楔形部材の長手方向の端部であって、前記第２金型接触面と前記第２母型接触面との距離が長いほうの端部の側から当該第２楔形部材を押圧し、
　前記第１力印加部および前記第２力印加部は、バネの圧縮力、空気圧、油圧、ネジ締め力、カム機構、およびモータの少なくともいずれか１つによって前記力を印加する請求項２に記載の金型交換装置。
　前記第１力印加部は、前記第１楔形部材の長手方向の端部であって、前記第１金型接触面と前記第１母型接触面との距離が短いほうの端部の側から当該第１楔形部材を引っ張り、
　前記第２力印加部は、前記第２楔形部材の長手方向の端部であって、前記第２金型接触面と前記第２母型接触面との距離が短いほうの端部の側から当該第２楔形部材を引っ張り、
　前記第１力印加部および前記第２力印加部は、バネの圧縮力、空気圧、油圧、ネジ締め力、カム機構、およびモータの少なくともいずれか１つによって前記力を印加する請求項２に記載の金型交換装置。
　請求項１から４までの何れか１項に記載の金型交換装置を備えている成形装置。