JP6541493B2 - 竪型締・横射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、竪型型締装置と横型射出装置の組み合わせからなる竪型締・横射出成形機に係り、特に、横型射出装置の昇降機構に関する。

従来、竪型型締装置の側方に横型射出装置を配置し、水平に配置された金型装置の上面中央部からキャビティ内に溶融樹脂を射出・充填する竪型締・横射出成形機が知られている（特許文献１の図１参照。）。本構成の竪型締・横射出成形機は、横型型締装置の側方に横型射出装置を配置した横型射出成形機に比べて設置面積を小さくでき、竪型型締装置の上方に竪型射出装置を配置した竪型射出成形機に比べて高さ寸法を小さくでき、しかも横型射出成形機及び竪型射出成形機との間で金型を共用できるという利点がある。

特許文献１に記載の竪型締・横射出成形機は、竪型型締装置が、タイバの下端部を固定する基盤と、タイバの上端部に固定された固定盤と、固定盤と基盤の間に配置され、タイバに摺動自在に連結された可動盤と、両端が基盤と可動盤に連結されたトグル機構とからなる。従って、この竪型型締装置は、トグル機構を伸長すると、可動盤が上昇して、固定盤の下面に固定された固定金型と可動盤の上面に固定された可動金型が型締され、トグル機構を収縮すると、可動盤が下降して、固定金型と可動金型が型開される。一方、横型射出装置には、加熱筒が水平に取り付けられており、当該加熱筒の先端部には、Ｌ字形の連結部材を介して射出ノズルが取り付けられている。射出ノズルは、固定盤の上面に備えられた当接部材を用いて固定金型の上面に押し付けられる。また、横型射出装置には、型厚に応じてノズルタッチ面の高さ位置を調整するための昇降機構が備えられている。特許文献１に記載の昇降機構は、横型射出装置の基台と、当該基台の上方に配置された射出機構搭載用の上部プレートと、これら基台と上部プレートの間に設けられたボールねじ機構と、ボールねじ機構の回転部を回転駆動して上部プレート（射出機構）を昇降するサーボモータとから構成されている。

特許第５３４９１３９号公報

ところで、本願の出願人は、竪型締・横射出成形機を、インサート成形品の製造に適したロータリテーブル式射出成形機として利用することを検討している。ロータリテーブル式射出成形機を用いてインサート成形品を製造する場合には、金型装置へのインサート部品の供給や金型装置からのインサート成形品の取り出しを容易にするため、作業台であるロータリテーブルを固定盤に取り付けて、竪型型締装置の高さ方向の中央部分に配置することが求められる。

即ち、竪型締・横射出成形機をロータリテーブル式射出成形機として利用する場合、竪型型締装置の構成は、固定盤に複数本のタイバを摺動自在に垂直保持し、固定盤の上方においてタイバの上端部に可動盤を固定すると共に、固定盤の下方においてタイバの下端部に可動プラテンを固定し、トグル機構の両端を固定盤と可動プラテンに連結したものとなる。従って、本構成の竪型型締装置は、トグル機構を伸長すると、可動盤及び可動プラテンが下降して、固定盤の上面に固定された固定金型と可動盤の下面に固定された可動金型が型締され、トグル機構を収縮すると、可動盤及び可動プラテンが上昇して、固定金型と可動金型が型開される。この場合において、可動金型の上面中央部からキャビティ内に溶融樹脂を射出・充填しようとすると、竪型締・横射出成形機には、可動金型の昇降に同期して横型射出装置を昇降させるための昇降機構を備える必要がある。

特許文献１に記載の昇降機構は、型厚に応じて射出機構の高さ位置を調整するためのものであり、可動金型の動きに射出機構を追従させるものではないので、サーボモータを用いて射出機構を昇降させても特別な問題は生じない。しかしながら、トグル機構を駆動することによって昇降される可動金型の動きは、サーボモータ等を用いてトグル機構の操作部を定速で変位させた場合にも定速では変位せず、使用するトグル機構に特有の動きとなるので、サーボモータを用いて射出機構を昇降し、可動金型の動きに射出機構を追従させることは、実際上困難である。そして、可動金型の動きに射出機構を正確に追従できないと、射出機構に繰り返し過大な力が作用することになるので、竪型締・横射出成形機の寿命に重大な悪影響を与える。

また、特許文献１に記載の昇降機構は、加熱筒の先端部にＬ字形の連結部材を介して射出ノズルを取り付け、さらには、固定盤の上面に備えられた当接部材を用いて射出ノズルを固定金型の上面に押し付けるので、特殊構造の加熱筒と当接部材とを必要とし、コスト高になるという問題もある。

本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、安価にして、可動金型の昇降動作に射出機構の昇降動作を正確に追従させることができる竪型締・横射出成形機を提供することにある。

本発明は、前記課題を解決するため、金型装置を備えた竪型型締装置と、加熱筒を備え、前記竪型型締装置の側方に配置された横型射出装置と、成形機の基台部に対して前記横型射出装置を昇降させる昇降機構を備えた竪型締・横射出成形機において、前記竪型型締装置は、水平に配置された固定ダイプレートに対して摺動自在に垂直保持された複数本のタイバと、前記固定ダイプレートの上方において前記タイバの上端部に固定され、前記固定ダイプレートと対向に配置された可動ダイプレートと、前記固定ダイプレートの下方において前記タイバの下端部に固定され、前記固定ダイプレートと対向に配置された可動プラテンと、両端が前記固定ダイプレートと前記可動プラテンとに連結されたトグル機構と、前記固定ダイプレートの上面に固定された固定金型と、前記可動ダイプレートの下面に固定された可動金型を備え、前記横型射出装置は、型締された金型内に樹脂を射出する前記加熱筒を備え、前記昇降機構は、前記基台部と、前記基台部に設けられた昇降板と、前記昇降板上に固定された前記横型射出装置と、前記基台部と前記昇降板との間に配置され、回転部を回転駆動することにより、前記基台部に対して前記昇降板を昇降動作させる第１のボールねじ機構と、前記固定ダイプレートと前記可動ダイプレートの間に配置され、前記可動ダイプレートの昇降動作を回転部の回転運動に変換する第２のボールねじ機構と、前記第２のボールねじ機構の回転部の回転を前記第１のボールねじ機構の回転部に伝達する動力伝達部材を備えることを特徴とする。

本構成によると、竪型型締装置を構成する固定ダイプレートと可動ダイプレートの間に第２のボールねじ機構を配置するので、可動ダイプレートの昇降動作を第２のボールねじ機構の回転部の回転運動に変換できる。また、この第２のボールねじ機構の回転部の回転運動を、動力伝達部材を介して、成形機の基台部と昇降板の間に配置された第１のボールねじ機構の回転部に伝達するので、第１のボールねじ機構の回転部を、可動ダイプレートの昇降動作に応じた回転量で回転駆動できる。従って、第１及び第２のボールねじ機構として、同一のリードピッチを有するものを用いれば、第１のボールねじ機構の直進部は、可動ダイプレートの昇降に同期して、可動ダイプレートの昇降量と同量だけ昇降される。よって、使用するトグル機構の構成に関係なく、かつ電動サーボモータ等の特別な駆動源やその制御機器を備えることなく、横型射出装置の昇降動作を可動金型の昇降動作に確実に追従させることができて、横型射出装置の破損を防止することができる。

また本発明は、前記構成の竪型締・横射出成形機において、前記固定ダイプレートにロータリテーブルを回転自在に備え、当該ロータリテーブル上に前記固定金型を固定したことを特徴とする。

本構成によると、竪型型締装置にロータリテーブルを備えるので、竪型締・横射出成形機をインサート成形品の製造に好適なロータリテーブル式射出成形機として利用できる。また、固定ダイプレートにロータリテーブルを備え、当該ロータリテーブル上に固定金型を固定するので、成形運転中に固定金型が昇降せず、金型装置へのインサート部品の供給及び金型装置からのインサート成形品の取り出しを容易かつ安全に行うことができる。

また本発明は、前記構成の竪型締・横射出成形機において、前記横型射出装置の両側に、２組の前記昇降機構を対称に配置したことを特徴とする。

本構成によると、横型射出装置の両側に２組の加熱筒昇降機構を対称に配置するので、可動ダイプレートの昇降動作に応じて昇降板の左右を均等に昇降でき、横型射出装置の昇降動作を安定なものにできる。

また本発明は、前記構成の竪型締・横射出成形機において、前記動力伝達部材として、前記第１のボールねじ機構の回転部に取り付けられた第１のプーリと、前記第２のボールねじ機構の回転部に取り付けられた第２のプーリと、これら第１及び第２のプーリに巻き掛けられたタイミングベルトを用いることを特徴とする。

本構成によると、前記動力伝達部材として、プーリに巻き掛けられたタイミングベルトを用いるので、歯車機構等の他の動力伝達機構を用いる場合に比べて、動作信頼性が高い竪型締・横射出成形機を安価に製造できる。

また本発明は、前記構成の竪型締・横射出成形機において、前記可動金型の上面にホットランナブロックを取り付け、前記ホットランナブロックの下面に形成された溶融樹脂の射出口を前記金型装置に形成されたキャビティに連通すると共に、前記ホットランナブロックの側面に形成された溶融樹脂の注入口に、前記加熱筒の先端に取り付けられた射出ノズルを所要の押圧力で押し当て、これらホットランナブロックと射出ノズルを着脱可能に固定したことを特徴とする。

本構成によると、ホットランナブロックの側面に射出ノズルを押し当てるので、一般的な射出成形機に備えられている汎用の加熱筒及び射出ノズルを用いることができ、竪型締・横射出成形機を安価に実施できる。また、ホットランナブロックの側面に射出ノズルを所要の押圧力で押し当てた状態で固定するので、ホットランナブロックに対する射出ノズルの押圧状態を安定に保つことができ、樹脂漏れ等を生じない動作安定性に優れた竪型締・横射出成形機とすることができる。

本発明の竪型締・横射出成形機は、竪型型締装置の固定ダイプレートと可動ダイプレートの間、及び、成形機の基台部と昇降板の間にそれぞれボールねじ機構を配置し、各ボールねじ機構の回転部を動力伝達部材を介して連結したので、電動サーボモータ等の特別な駆動源やその制御機器を備えることなく、横型射出装置の昇降動作を可動金型の昇降動作に確実に追従させることができる。また、一般的な加熱筒及び射出ノズルを用いることができるので、竪型締・横射出成形機を安価に実施できる。

実施の形態に係る竪型締・横射出成形機の型締状態の正面図である。 実施の形態に係る竪型締・横射出成形機の型開状態の正面図である。 実施の形態に係る竪型締・横射出成形機のホットランナブロックと射出ノズルの突き当て状態を示す拡大図である。 実施の形態に係る竪型締・横射出成形機の昇降機構の構成を模式的に示す斜視図である。 トグル機構の動作特性を示すグラフ図である。 他の実施の形態に係る竪型締・横射出成形機の型締状態の正面図である。

以下、本発明に係る竪型締・横射出成形機の実施の形態を、ロータリテーブル式射出成形機に適用した場合を例にとり、図面を参照しながら説明する。なお、以下に記載する実施の形態は、本発明を具体化する際の一例を示すものであって、本発明の範囲をその記載の範囲内に限定するものではない。従って、本発明は、実施の形態に種々の変更を加えて実施することができる。

図１及び図２に示すように、実施の形態に係る竪型締・横射出成形機１は、竪型型締装置２と、竪型型締装置２の側方に配置された横型射出装置３と、可動金型の昇降動作に同期して横型射出装置３を昇降させる昇降機構４とから主に構成される。

竪型型締装置２は、図１及び図２に示すように、基台部１１と、基台部１１に固定されて水平に配置された固定ダイプレート１２と、固定ダイプレート１２の外周部分に摺動自在に垂直保持された複数本のタイバ１３と、固定ダイプレート１２の上方においてタイバ１３の上端部に固定された可動ダイプレート１４と、固定ダイプレート１２の下方においてタイバ１３の下端部に固定された可動プラテン１５と、両端が固定ダイプレート１２と可動プラテン１５とに連結されたトグル機構１６を備えている。可動ダイプレート１４及び可動プラテンは、固定ダイプレート１２と対向に配置される。

固定ダイプレート１２には、ロータリテーブル１７が回転可能に備えられており、当該ロータリテーブル１７の上面の回転軸１７ａ（複数のタイバ１３の１本）を中心とする点対称の位置には、２つの固定金型１８ａ、１８ｂが固定されている。ロータリテーブル１７は、回転軸１７ａに連結された図示しない駆動源、例えば電動サーボモータを駆動することにより、１８０度ずつ間欠的に回転駆動される。これに対して、可動ダイプレート１４の下面には、ロータリテーブル１７上に固定された２つの固定金型１８ａ、１８ｂの１つ（図１及び図２の例では、ロータリテーブル１７の右側に移動された固定金型１８ａ）と型締される可動金型１９が固定されている。ロータリテーブル１７を１８０度ずつ間欠的に回転駆動することにより２つの固定金型１８ａ、１８ｂは、可動金型１９と対向する位置、又は、可動金型１９から離隔した位置に交互に移動される。従って、可動金型１９から離隔した位置に移動された固定金型１８ｂに対してインサート部品の供給を行った後、当該固定金型を交互に可動金型１９と対向する位置まで移動して溶融樹脂の射出・充填を行うことにより、所要のインサート成形品を製造することができる。

可動金型１９の上面には、図３に拡大して示すように、ホットランナブロック２０が取り付けられている。ホットランナブロック２０には、側面に貫通する横流路２１と、下面に貫通する縦流路２２とが一連に形成されており、横流路２１の開放端が溶融樹脂の注入口、縦流路２２の開放端が溶融樹脂の射出口になっている。溶融樹脂の注入口には、加熱筒３４の先端部に備えられた射出ノズル３５が押し当てられる。従って、加熱筒３４から供給される溶融樹脂は、ホットランナブロック２０の横流路２１及び縦流路２２を通してキャビティ内に射出・充填される。なお、ホットランナブロック２０と射出ノズル３５とは、図示しないボルト等を用いて着脱可能に固定される。これにより、ホットランナブロック２０に対する射出ノズル３５の押し当て状態を安定に保つことができるので、樹脂漏れ等の不都合の発生を未然に防止できる。

トグル機構１６は、複数のリンク部材の組み合わせからなる倍力装置であって、これら複数のリンク部材の連結部に設けられたクロスヘッド１６ａには、ロッド部材１６ｂを介して図示しない駆動源、例えば油圧シリンダ又は電動サーボモータ等が連結されている。トグル機構１６は、このように構成されているので、図示しない駆動源を駆動し、ロッド部材１６ｂを介してクロスヘッド１６ａを上向きに付勢すると、図１に示すように、トグル機構１６が伸長して、可動ダイプレート１４及び可動プラテン１５が一体となって下降する。これにより、固定金型１８ａ、１８ｂの１つと可動金型１９とが型締される。これに対して、ロッド部材２３を介してクロスヘッド１６ａを下向きに付勢すると、図２に示すように、トグル機構１６が収縮して、可動ダイプレート１４及び可動プラテン１５が一体となって上昇する。これにより、固定金型１８ａ、１８ｂの１つと可動金型１９とが型開される。

横型射出装置３は、加熱筒３４と、当該加熱筒３４の先端部に取り付けられた射出ノズル３５を備えている。

加熱筒３４は、外周部にバンドヒータ等の加熱体を備えた円筒体であって、その内部空間内には、図示しないスクリュが回転自在かつ前後進自在に収納されている。横型射出装置３には、加熱筒３４の末端側から加熱筒３４内に原料樹脂を供給する原料樹脂供給部と、スクリュを回転駆動するスクリュ回転部と、スクリュを加熱筒３４の長さ方向に前後進駆動するスクリュ前後進部が備えられている。従って、スクリュ回転部を駆動して加熱筒３４内でスクリュを回転駆動すると、原料樹脂供給部から加熱筒３４内に原料樹脂が自動的に供給される。加熱筒３３内に供給された原料樹脂は、加熱体の発熱やスクリュの回転に伴う剪断発熱等によって可塑化されると共に、スクリュの送り作用によって順次射出ノズル３４の先端側に移送される。そして、スクリュの先端部と射出ノズル３４の先端部との間の空間内に所定量の溶融樹脂が貯えられると、スクリュ前後進部が駆動されてスクリュが射出ノズル３５側に高速で前進する。これにより、前記空間内に貯えられた溶融樹脂が射出ノズル３５から射出され、ホットランナブロック２０の横流路２１及び縦流路２２を通ってキャビティ内に射出・充填される。

昇降装置４は、図１、図２及び図４に示すように、第１のボールねじ機構４６と、第２のボールねじ機構４１と、これら第１のボールねじ機構４６の回転部と第２のボールねじ機構４１の回転部とを連結するタイミングベルト４２で構成される。

第１のボールねじ機構４６は、昇降板３２に固定される第１のボールナット４７と、第１のボールナット４７に螺合され、下端部が竪型締・横射出成形機１の基台部１１に回転自在に保持された第１のボールねじ軸４８とから構成される。第１のボールねじ軸４８の下方部分には、第１のプーリ４９が固着されており、この第１のプーリ４９が回転駆動されると、その回転方向に応じて、第１のボールねじ軸４８に螺合された第１のボールナット４７及びこれに固着された昇降板３２が、一体的に上昇又は下降される。

なお、図４に示すように、本実施の形態においては、２組の第１のボールねじ機構４６が、横型射出装置３を介して対称の位置に設置されている。従って、本実施の形態に係る横型射出装置３は、水平状態を保ったまま昇降板３２を安定的に昇降動作させることができる。

第２のボールねじ機構４１は、可動ダイプレート１４に固定される第２のボールナット４３と、当該第２のボールナット４３に螺合され、下端部が固定ダイプレート１２に回転自在に保持された第２のボールねじ軸４４と、第２のボールねじ軸４４の下方部分に固着された第２のプーリ４５とから構成される。動力伝達部材であるタイミングベルト４２は、この第２のプーリ４５と上記した第１のプーリ４９とに巻き掛けられる。本例の加熱筒昇降機構４は、動力伝達部材として、タイミングベルトを用いるので、歯車機構等の他の動力伝達機構を用いる場合に比べて、動作信頼性が高い竪型締・横射出成形機１を安価に製造できる。但し、加熱筒昇降機構４に適用可能な動力伝達部材は、タイミングベルト４２に限定されるものではなく、必要に応じて歯車機構などの他の機構を適用することもできる。

以下、実施の形態に係る竪型締・横射出成形機１の動作について説明する。

上記したように、トグル機構１６を伸長すると可動ダイプレート１４が下降し、トグル機構１６を収縮すると可動ダイプレート１４が上昇する。第２のボールねじ機構４１を構成する第２のボールナット４３は、可動ダイプレート１４に固定されているので、可動ダイプレート１４と一体となって昇降する。また、第２のボールナット４３が昇降すると、その昇降量に応じた回転量だけ、第２のボールねじ機構４１を構成する第２のボールねじ軸４４及びこれに固着された第２のプーリ４５が回転する。この第２のプーリ４５の回転は、タイミングベルト４２を介して、第１のボールねじ機構４６を構成する第１のプーリ４９及びこれが固着される第１のボールねじ軸４８に伝達される。そして、第１のボールねじ軸４８が回転すると、その回転量に応じた昇降量だけ第１のボールナット３７及びこれが固着された昇降板３２が昇降する。従って、第１及び第２のボールねじ軸４８、４４のリードピッチ及び第１及び第２のプーリ４９、４５の直径を等しくしておけば、トグル機構１６によって昇降される可動ダイプレート１４の動作に昇降板３２の昇降を正確に追従させることができ、横型射出装置３の破損を防止できる。

即ち、トグル機構１６を駆動することによって昇降される可動金型１９の動きは、クロスヘッド１６ａを定速で変位させた場合にも定速では変位せず、図５に示すような、使用するトグル機構に特有の動きとなる。なお、図５の縦軸はクロスヘッド１６ａの変位量を示すロッドストロークであり、横軸は可動金型１９の変位量を示すプラテンストロークである。図５から明らかなように、トグル機構１６を駆動したとき、可動金型１９はタンジェント曲線を描くように変位するので、例えば電動サーボモータとボールねじ機構との組み合わせからなる昇降機構４を用いて、横型射出装置３の昇降を可動金型１９の動作に正確に追従させることは、高性能の制御機器を用いたとしても実際上困難である。これに対して、実施の形態に係る竪型締・横射出成形機１は、可動金型１９の変位を第１及び第２のボールねじ機構４６、４１の回転量に変換し、更には、第１のボールねじ機構４６の変位に変換して昇降板３２に伝達するので、可動金型１９が直線的に変位しなくとも、横型射出装置３の昇降を可動金型１９の動作に正確に追従させることができる。

なお、上記の実施の形態は、ロータリテーブル式射出成形機を例にとって説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、図６に示すように、ロータリテーブルを有しない通常タイプの竪型締・横射出成形機にも適用することができる。図６に示す通常タイプの竪型締・横射出成形機は、ロータリテーブルを有しないことを除いてロータリテーブル式射出成形機１と構成が同じであるため、重複を避けるため、図６の図１及び図２と対応する部分に同一の符号を付して説明を省略する。

１ 竪型締・横射出成形機
２ 竪型型締装置
３ 横型射出装置
４ 昇降機構
１１ 基台部
１２ 固定ダイプレート
１３ タイバ
１４ 可動ダイプレート
１５ 可動プラテン
１６ トグル機構
１７ ロータリテーブル
１８ａ、１８ｂ 固定金型
１９ 可動金型
２０ ホットランナブロック
３２ 昇降板
３３ 射出ユニット
３４ 加熱筒
３５ 射出ノズル
４１ 第２のボールねじ機構
４２ タイミングベルト
４３ 第２のボールナット
４４ 第２のボールねじ軸
４５ 第２のプーリ
４６ 第１のボールねじ機構
４７ 第１のボールナット
４８ 第１のボールねじ軸
４９ 第１のプーリ

Claims (5)

1. 金型装置を備えた竪型型締装置と、加熱筒を備え、前記竪型型締装置の側方に配置された横型射出装置と、成形機の基台部に対して前記横型射出装置を昇降させる昇降機構を備えた竪型締・横射出成形機において、
   前記竪型型締装置は、水平に配置された固定ダイプレートに対して摺動自在に垂直保持された複数本のタイバと、前記固定ダイプレートの上方において前記タイバの上端部に固定され、前記固定ダイプレートと対向に配置された可動ダイプレートと、前記固定ダイプレートの下方において前記タイバの下端部に固定され、前記固定ダイプレートと対向に配置された可動プラテンと、両端が前記固定ダイプレートと前記可動プラテンとに連結されたトグル機構と、前記固定ダイプレートの上面に固定された固定金型と、前記可動ダイプレートの下面に固定された可動金型を備え、
   前記横型射出装置は、型締された金型内に樹脂を射出する前記加熱筒を備え、
   前記昇降機構は、前記基台部と、前記基台部に設けられた昇降板と、前記昇降板上に固定された前記横型射出装置と、前記基台部と前記昇降板との間に配置され、回転部を回転駆動することにより、前記基台部に対して前記昇降板を昇降動作させる第１のボールねじ機構と、前記固定ダイプレートと前記可動ダイプレートの間に配置され、前記可動ダイプレートの昇降動作を回転部の回転運動に変換する第２のボールねじ機構と、前記第２のボールねじ機構の回転部の回転を前記第１のボールねじ機構の回転部に伝達する動力伝達部材を備えることを特徴とする竪型締・横射出成形機。
2. 前記固定ダイプレートにロータリテーブルを回転自在に備え、当該ロータリテーブル上に前記固定金型を固定したことを特徴とする請求項１に記載の竪型締・横射出成形機。
3. 前記横型射出装置の両側に、２組の前記昇降機構を対称に配置したことを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の竪型締・横射出成形機。
4. 前記動力伝達部材として、前記第１のボールねじ機構の回転部に取り付けられた第１のプーリと、前記第２のボールねじ機構の回転部に取り付けられた第２のプーリと、これら第１及び第２のプーリに巻き掛けられたタイミングベルトを用いることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の竪型締・横射出成形機。
5. 前記可動金型の上面にホットランナブロックを取り付け、前記ホットランナブロックの下面に形成された溶融樹脂の射出口を前記金型装置に形成されたキャビティに連通すると共に、前記ホットランナブロックの側面に形成された溶融樹脂の注入口に、前記加熱筒の先端に取り付けられた射出ノズルを所要の押圧力で押し当て、これらホットランナブロックと射出ノズルを着脱可能に固定したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の竪型締・横射出成形機。