JP2009000901A - 成形装置および成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形品の寸法および重量を安定させる。
【解決手段】キャビティ１１内に供給された未加硫のゴム材料をキャビティ１１の内面形状に沿った外形形状に成形した後に、この成形品Ｗを未加硫の状態でキャビティ１１から取り出す成形装置１０であって、キャビティ１１内に流動状態にある未加硫のゴム材料を射出する射出成形機２１と、キャビティ１１内に射出されたゴム材料をこのキャビティ１１内で冷却する冷却手段２７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、キャビティ内に供給された未加硫のゴム材料をキャビティの内面形状に沿った外形形状に成形した後に、この成形品を未加硫の状態でキャビティから取り出す成形装置および成形方法に関するものである。

例えば、ゴムクローラにおいて、内周面に突設されて駆動輪および従動輪が噛合する駆動突起や外周面に突設されたラグ、あるいは大型タイヤの踏面部に突設されたラグ等は、例えば下記特許文献１に示されるように、まず、キャビティ内に供給された未加硫のゴム材料をキャビティの内面形状に沿った外形形状、つまり前記駆動突起やラグ等の形状に成形した後に、この成形品を未加硫のまま前記キャビティから取り出し、その後、当該成形品を他の部材とともに加硫してこれらを一体に形成することによって形成されることがある。
ところで、従来では、キャビティ内に供給される未加硫のゴム材料は、押出若しくは圧延されて製品形状に近い形状に予め成形されたものであり、この予成形品を前記キャビティに供給して圧縮し加硫前の最終形状に成形していた。
特開平１０−１００２７９号公報

しかしながら、前記従来の成形装置および成形方法では、キャビティ内で予成形品を圧縮して加硫前の最終形状に成形しても、型開き時にこの成形品が元の予成形品の形状に戻るように復元変形し、その寸法精度が安定しないおそれがあった。さらに、この成形の前工程である押出若しくは圧延時に予成形品の重量がばらつくと、このばらつきが当該成形装置で形成される成形品にそのまま反映されてしまうおそれもあった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、成形品の寸法および重量を安定させることができる成形装置および成形方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の成形装置は、キャビティ内に供給された未加硫のゴム材料をキャビティの内面形状に沿った外形形状に成形した後に、この成形品を未加硫の状態で前記キャビティから取り出す成形装置であって、前記キャビティ内に流動状態にある未加硫のゴム材料を射出する射出成形機と、前記キャビティ内に射出されたゴム材料をこのキャビティ内で冷却する冷却手段と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、射出成形機と冷却手段とが設けられているので、キャビティ内に流動状態にある未加硫のゴム材料を射出した後に、このゴム材料を、型開きする前にキャビティ内で強制的に冷却して固くすることが可能になり、成形品の外形形状をキャビティの内面形状に速やか、かつ精度よく固定することができる。したがって、寸法精度を安定して成形品を形成することが可能になるとともに、外観および内部を問わず製品品質を向上させることができ、さらには製造効率の向上を図ることもできる。
さらに、前記冷却手段によってキャビティ内に射出されたゴム材料を即座に冷却することが可能になり、このゴム材料がキャビティ内で不用意に加硫し始めるのを防ぐこともできる。これにより、成形品に部分的な焼けが生ずるのを抑えることが可能になり、成形品の製品品質を安定させることができる。
しかも、この成形工程の前に押出工程や圧延工程等を経ずに、直接キャビティ内に流動状態にあるゴム材料を射出して成形品を形成するので、前工程で形成された予成形品の例えば重量等のばらつきが、この成形工程で形成された成形品に反映されるのを防ぐことができる。特に、前記射出成形機に、キャビティ内に射出する前の流動状態にあるゴム材料の重量が計量可能な計量手段が設けられた場合には、キャビティ内に射出するゴム材料の重量を安定させることが可能になり、より一層製品品質を向上させることができる。

ここで、前記キャビティ内に射出されたゴム材料の温度が予め設定した温度になったとき、または前記キャビティ内にゴム材料を射出した後、予め設定した時間が経過したときに、キャビティを開放して成形品を取り出す制御部を備えてもよい。
この場合、前述の作用効果が確実に奏功されるとともに、キャビティから取り出した成形品が変形するのを防ぐことが可能になり、高精度な成形品を確実に形成することができる。

なお、前記射出成形機のノズル孔の内径が４．５ｍｍ以上５．５ｍｍ以下とされてもよい。
この場合、ゴム材料が前記ノズル孔を通過したときに、このゴム材料に、キャビティ内の全域にわたって均等に行き渡るのに十分な流動性を付与することが可能になるとともに、キャビティ内に射出したゴム材料の温度が、このキャビティ内で加硫を開始する程度まで上昇するのを確実に抑制することができる。

また、本発明の成形方法は、キャビティ内に供給された未加硫のゴム材料をキャビティの内面形状に沿った外形形状に成形した後に、この成形品を未加硫の状態で前記キャビティから取り出す成形方法であって、前記キャビティ内に流動状態にある未加硫のゴム材料を射出する射出工程と、前記キャビティ内に射出されたゴム材料を、冷却手段によりキャビティ内で冷却する冷却工程と、を有することを特徴とする。
この発明によれば、成形品の寸法および重量を安定させることができる。

この発明によれば、成形品の寸法および重量を安定させることができる。

以下、本発明に係る成形装置１０の一実施形態を、図１および図２を参照しながら説明する。
この成形装置１０は、未加硫のゴム材料が供給されるキャビティ１１を有する金型１２と、成形品Ｗを後述する上側金型１４のキャビティ形成部１４ａから取り出す図示されない取り出し手段と、を備え、キャビティ１１内に供給された未加硫のゴム材料をキャビティ１１の内面形状に沿った外形形状に成形した後に、この成形品Ｗを未加硫の状態でキャビティ１１から取り出す構成とされている。

なお、取り出し手段は、前記キャビティ形成部１４ａ上の成形品Ｗを開口部１３の開口方向外方から吸引して取り出せるようになっている。また、この成形装置１０で成形される成形品Ｗとしては、駆動輪と従動輪との間に無端帯状に巻回されて用いられるゴムクローラにおいて、内周面に突設されて駆動輪および従動輪が噛合する駆動突起や外周面に突設されたラグ、あるいは大型タイヤの踏面部に突設されたラグ等が挙げられ、図示の例では、ゴムクローラの駆動突起を成形する成形装置１０を示しており、キャビティ１１の内面はこの駆動突起の外形形状に沿った形状となっている。

ここで、本実施形態では、金型１２は、開口部１３の開口面に沿った方向に延在した金型面１４ｂ、１５ｂをそれぞれ有する一対の金型１４、１５により構成されている。これらの金型１４、１５は、それぞれの金型面１４ｂ、１５ｂが互いに当接および離間するように、前記開口面に直交する方向に相対的に進退可能とされて設けられている。また、各金型１４、１５には、それぞれの金型面１４ｂ、１５ｂに開口し、かつこれらの金型面１４ｂ、１５ｂが互いに当接して型締めしたときにキャビティ１１を形成するキャビティ形成部１４ａ、１５ａが各別に形成されている。なお、キャビティ形成部１４ａ、１５ａは、金型面１４ｂ、１５ｂにおける沿面方向の中央部に開口している。

以下、これらの金型１４、１５のうち、前記開口部１３を有する金型を上側金型１４といい、キャビティ１１の底部１６を有する金型を下側金型１５という。なお、図示の例では、下側金型１５は、基盤２８により金型面１５ｂと反対の表面側から支持されており、この基盤２８が上側金型１４に向けて進退移動するのに伴って、下側金型１５も上側金型１４に向けて進退移動するようになっている。
ここで、キャビティ１１は、開口部１３から底部１６に向かうに従い漸次縮径している。本実施形態では、キャビティ１１の前記開口面に沿った横断面視形状は、角部が凸曲面とされた正方形状となっている。

さらに、本実施形態では、上側金型１４の金型面１４ｂに、下側金型１５の金型面１５ｂに向けて突出した嵌合凸部１７が形成されている。また、下側金型１５の金型面１５ｂには、型締め時に嵌合凸部１７が嵌合する嵌合凹部１８が形成されている。そして、嵌合凸部１７の頂面１７ａには上側金型１４のキャビティ形成部１４ａが開口し、嵌合凹部１８の底面１８ａに下側金型１５のキャビティ形成部１５ａが開口している。

さらに、嵌合凸部１７は、上側金型１４の金型面１４ｂから頂面１７ａに向かうに従い漸次縮径している。また、嵌合凹部１８は、下側金型１５の金型面１５ｂから底面１８ａに向かうに従い漸次縮径している。なお、嵌合凸部１７および嵌合凹部１８はそれぞれ、金型面１４ｂ、１５ｂの外周縁よりも沿面方向内方に配置されている。

そして、本実施形態では、成形装置１０は、キャビティ１１内に流動状態にある未加硫のゴム材料を射出する射出成形機２１と、キャビティ１１内に射出されたゴム材料をこのキャビティ１１内で冷却する冷却手段と、図示されない熱盤と、を備えている。
射出成形機２１のノズル孔２１ａの内径は４．５ｍｍ以上５．５ｍｍ以下とされている。

ここで、成形装置１０はさらに、上側金型１４において金型面１４ｂと反対側の表面に対して進退可能に設けられたランナー金型２６を備えている。このランナー金型２６は、上側金型１４の前記反対側の表面に当接したときに、前記開口部１３を通してキャビティ１１と連通するランナー２６ａを有している。なお、このランナー２６ａは、ランナー金型２６において上側金型１４と当接する表面と反対側の表面にも開口している。そして、射出成形機２１のノズル孔２１ａは、ランナー金型２６の前記反対側の表面におけるランナー２６ａの開口部を介して、このランナー２６ａ内およびキャビティ１１の開口部１３をこの順に通ってキャビティ１１に連通可能とされている。

また、本実施形態では、前記冷却手段は、下側金型１５内に形成された冷媒通路２７と、図示されない冷媒供給手段とを備え、冷媒供給手段は、冷媒通路２７に常時一定の温度（例えば約３０℃）の冷媒を供給し、かつこの通路２７を通過して昇温した冷媒を回収してその温度を下げた後に再度、冷媒通路２７に冷媒を供給する構成とされている。

ここで、本実施形態では、前記一対の金型１４、１５には例えば熱電対等の温度センサ２３が埋設されており、この温度センサ２３によりキャビティ１１内の前記ゴム材料の温度を測定できるようになっている。図示の例では、温度センサ２３は、上側金型１４の内部におけるキャビティ形成部１４ａの近傍に埋設されている。

さらに、この成形装置１０には、射出成形機２１からゴム材料をキャビティ１１内に射出した後に、この温度センサ２３からの出力信号に基づいて、ランナー金型２６および射出成形機２１と、基盤２８と、前記取り出し手段と、を駆動させる制御部２４が設けられている。なお、射出成形機２１に、キャビティ１１内に射出する前の流動状態にあるゴム材料の重量が計量可能な図示されない計量手段が設けられている。

次に、以上のように構成された成形装置１０を用いて成形品Ｗを形成する方法について説明する。
まず、上側金型１４の金型面１４ｂと下側金型１５の金型面１５ｂとを互いに当接させ型締めしてキャビティ１１を形成するとともに、ランナー金型２６および射出成形機２１を上側金型１４に向けて前進移動し、射出成形機２１のノズル孔２１ａとキャビティ１１とを、ランナー２６ａおよび前記開口部１３を介して連通させる。この際、嵌合凸部１７が嵌合凹部１８に嵌合する。そして、射出成形機２１のノズル孔２１ａからランナー２６ａおよび開口部１３を通してキャビティ１１内に流動状態にある未加硫のゴム材料を射出する。なお、この射出時のノズル孔２１ａからのゴム材料の射出流量は約８０ｍ^３／ｓとして、このゴム材料の射出温度を例えば約９０℃にする。
ここで、以上までの過程で、冷却手段によりキャビティ１１の内部および内面を冷却しておく。

その後、前述の型締めを保持した状態で、温度センサ２３からの出力信号を制御部２４に受信させて、その信号に基づく温度が予め設定されていた温度まで低下したときに、制御部２４から基盤２８、ランナー金型２６、射出成形機２１および前記取り出し手段の各駆動手段に信号を送信する。そして、ランナー金型２６および射出成形機２１を金型１４、１５から後退移動させるとともに、基盤２８を下側金型１５とともに上側金型１４から後退移動させて、両金型面１４ｂ、１５ｂを互いに離間させて型開きする。なお、射出完了後から型開きまでの時間は、キャビティ１１の内容積が約５００ｃｃで、かつ冷媒通路２７を通過する冷媒の総流量が約２５Ｌ〜５１Ｌの場合、例えば約１．５分から３．０分にする。

ここで、キャビティ１１の内面形状が前述のように縮径しているので、型開き時に、キャビティ１１内の成形品Ｗは、両金型１４、１５のうち、上側金型１４のキャビティ形成部１４ａ上に残る。そして、上側金型１４の前記開口方向における外方に設けられた取り出し手段を、開口部１３に向けて前進移動し、未加硫の状態にある成形品Ｗを、開口部１３の開口方向外方から吸引しキャビティ形成部１４ａから取り出す。

以上説明したように、本実施形態による成形装置１０によれば、射出成形機２１と冷却手段とが設けられているので、キャビティ１１内に流動状態にある未加硫のゴム材料を射出した後に、このゴム材料を、型開きする前にキャビティ１１内で強制的に冷却して固くすることが可能になり、成形品Ｗの外形形状をキャビティ１１の内面形状に速やか、かつ精度よく固定することができる。したがって、寸法精度を安定して成形品Ｗを形成することが可能になるとともに、外観および内部を問わず製品品質を向上させることができ、さらには製造効率の向上を図ることもできる。

さらに、前記冷却手段によってキャビティ１１内に射出されたゴム材料を即座に冷却することが可能になり、このゴム材料がキャビティ１１内で不用意に加硫し始めるのを防ぐこともできる。これにより、成形品Ｗに部分的な焼けが生ずるのを抑えることが可能になり、成形品Ｗの製品品質を安定させることができる。
しかも、この成形工程の前に押出工程や圧延工程等を経ずに、直接キャビティ１１内に流動状態にあるゴム材料を射出して成形品Ｗを形成するので、前工程で形成された予成形品の例えば重量等のばらつきが、この成形工程で形成された成形品Ｗに反映されるのを防ぐことができる。特に本実施形態では、射出成形機２１に、キャビティ１１内に射出する前の流動状態にあるゴム材料の重量が計量可能な計量手段が設けられているので、キャビティ１１内に射出するゴム材料の重量を安定させることが可能になり、より一層製品品質を向上させることができる。

また、本実施形態では、成形装置１０に制御部２４が設けられ、キャビティ１１内に射出されたゴム材料の温度が予め設定した温度になったときに、キャビティ１１を開放して成形品Ｗを取り出すようになっているので、前述の作用効果が確実に奏功されるとともに、キャビティ１１から取り出した成形品Ｗが変形するのを防ぐことが可能になり、高精度な成形品Ｗを確実に形成することができる。

さらに、本実施形態では、射出成形機２１のノズル孔２１ａの内径が４．５ｍｍ以上５．５ｍｍ以下とされているので、ゴム材料がノズル孔２１ａを通過したときに、このゴム材料に、キャビティ１１内の全域にわたって均等に行き渡るのに十分な流動性を付与することが可能になるとともに、キャビティ１１内に射出したゴム材料の温度が、このキャビティ１１内で加硫を開始する程度まで上昇するのを確実に抑制することが可能になる。

さらにまた、本実施形態では、開口部１３の開口面に沿った方向に延びる金型面１４ｂ、１５ｂ、およびこの金型面１４ｂ、１５ｂに開口し、かつ型締め時にキャビティ１１を形成するキャビティ形成部１４ａ、１５ａをそれぞれ有する一対の金型１４、１５が備えられ、キャビティ１１が、開口部１３から底部１６に向かうに従い漸次縮径しているので、成形後に、それぞれの金型面１４ｂ、１５ｂが前記開口面に直交する方向で互いに離間するように金型１４、１５を駆動して型開きしたときに、この成形品Ｗを、一対の金型１４、１５のうち前記開口部１３を有する上側金型１４のキャビティ形成部１４ａ上に残しておくことが可能になる。したがって、型開き時の成形品Ｗの所在を明確にすることが可能になり、この成形工程を自動化する上での阻害要因を排除することができる。

しかも、型開き時には、成形品Ｗは、一対の金型１４、１５のうちの下側金型１５のキャビティ形成部１５ａから離れて、上側金型１４のキャビティ形成部１４ａにのみ接触していることになるので、この型開き時における金型１４、１５と成形品Ｗとの接触面積を、型開き前と比べて低減することが可能になり、成形品Ｗを容易に金型から取り出すことができる。したがって、金型１４、１５から成形品Ｗを取り出す際にこの成形品Ｗが変形するのを抑制することが可能になり、成形品Ｗの寸法精度を向上させることができるとともに、この成形品Ｗの製造時間を短縮することもできる。

また、本実施形態では、嵌合凸部１７が、上側金型１４の金型面１４ｂから頂面１７ａに向かうに従い漸次縮径し、かつ嵌合凹部１８が、下側金型１５の金型面１５ｂから底面１８ａに向かうに従い漸次縮径しているので、型開きの状態で一対の金型１４、１５のいずれか一方が他方に対して前記開口面に沿った方向で位置ずれしていた場合においても、型締めする過程で、この位置ずれを、嵌合凸部１７の側面１７ｂが嵌合凹部１８の側面１８ｂに摺接することにより、矯正することが可能になる。したがって、長期にわたって高精度かつ外観品質の優れた成形品Ｗを形成することができ、この金型装置１０のメンテナンス工数を低減することが可能になる。

さらに、本実施形態では、一対の金型１４、１５が、それぞれの金型面１４ｂ、１５ｂが互いに当接および離間するように、前記開口面に直交する方向に相対的に進退可能とされて設けられているので、前述の作用効果が確実に奏功されることになる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、冷媒通路２７を下側金型１５内にのみ形成したが、例えば上側金型１４内にのみ形成してもよく、あるいは両金型１４、１５内にそれぞれ形成してもよい。さらに、これに代えて、例えば基盤２８内、あるいはランナー金型２６内に冷媒通路２７を設け、キャビティ１１の内部および内面を冷却するようにしてもよい。さらにまた、前記熱盤に冷媒通路２７を設けてもよい。

また、嵌合凸部１７および嵌合凹部１８は設けなくてもよい。さらに、前記実施形態では、下側金型１５を上側金型１４に対して進退移動させて型締めおよび型開きしたが、これとは逆に上側金型１４を進退移動させるようにしてもよく、あるいは両金型１４、１５を互いに進退移動させてもよい。
さらにまた、前記実施形態の成形装置１０は、ゴムクローラの駆動突起に限らず、例えばゴムクローラや大型タイヤ等のラグを成形する場合にも適用可能である。

また、前記実施形態では、金型１４、１５に温度センサ２３を埋設したが、この温度センサ２３は設けずに、制御部２４により、キャビティ１１内にゴム材料を射出した後、予め設定した時間が経過したときに、ランナー金型２６および射出成形機２１と、基盤２８と、前記取り出し手段と、を駆動させて、キャビティ１１を開放し成形品Ｗを取り出すようにしてもよい。

さらに、前記実施形態では、前記取り出し手段として、前記キャビティ形成部１４ａ上の成形品Ｗを開口部１３の開口方向外方から吸引して取り出す構成を示したが、これに代えて例えば、一対の金型１４、１５を型開きした後に、上側金型１４の頂面１７ａ側から成形品Ｗを押圧若しくは叩いて取り出すようにしてもよい。
また、前記実施形態では、金型１２として、開口部１３の開口面に沿った方向に延在した金型面１４ｂ、１５ｂをそれぞれ有する一対の金型１４、１５からなる構成を示したが、これに代えて例えば、開口部１３の開口面に直交する方向に沿って延在した金型面をそれぞれ有する一対の金型からなる構成を採用してもよい。

成形品の寸法および重量を安定させることができる。

本発明に係る一実施形態として示した成形装置において型締めした状態を示す縦断面図である。 図１に示す成形装置において型開きした状態を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ 成形装置
１１ キャビティ
２１ 射出成形機
２１ａ ノズル孔
２４ 制御部
２７ 冷媒通路（冷却手段）
Ｗ 成形品

Claims (3)

1. キャビティ内に供給された未加硫のゴム材料をキャビティの内面形状に沿った外形形状に成形した後に、この成形品を未加硫の状態で前記キャビティから取り出す成形装置であって、
   前記キャビティ内に流動状態にある未加硫のゴム材料を射出する射出成形機と、
   前記キャビティ内に射出されたゴム材料をこのキャビティ内で冷却する冷却手段と、を備えることを特徴とする成形装置。
2. 請求項１記載の成形装置であって、
   前記キャビティ内に射出されたゴム材料の温度が予め設定した温度になったとき、または前記キャビティ内にゴム材料を射出した後、予め設定した時間が経過したときに、キャビティを開放して成形品を取り出す制御部を備えることを特徴とする成形装置。
3. キャビティ内に供給された未加硫のゴム材料をキャビティの内面形状に沿った外形形状に成形した後に、この成形品を未加硫の状態で前記キャビティから取り出す成形方法であって、
   前記キャビティ内に流動状態にある未加硫のゴム材料を射出する射出工程と、
   前記キャビティ内に射出されたゴム材料を、冷却手段によりキャビティ内で冷却する冷却工程と、を有することを特徴とする成形方法。

Images