JP6144212B2 - 射出成形機および射出成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機および射出成形方法に関する。

射出成形機は、金型装置の型閉、型締、型開を行う。金型装置は例えば固定金型および可動金型で構成される。型締状態の固定金型と可動金型との間にキャビティ空間が形成され、キャビティ空間に成形材料が充填される。キャビティ空間に充填された成形材料は、固化され、型開後に成形品として突き出される。

射出成形機は、例えば電磁石による吸着力で型締力を発生させる型締力発生部を有する（例えば特許文献１参照）。型締力発生部は、吸着力が作用する第１ブロックおよび第２ブロックを含む。型締時に、第１ブロックと第２ブロックとの間にはギャップが形成され、第１ブロックと第２ブロックとは接触しない。

国際公開第２００５／０９００５２号

第１ブロックの支持部材および第２ブロックの支持部材は、吸着力によるモーメント発生時の変形を抑制するため、高い剛性を有していた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、第１ブロックの支持部材および第２ブロックの支持部材の少なくとも一方の剛性を低減できる、射出成形機の提供を主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
電磁石による吸着力で型締力を発生させる型締力発生部を有し、
該型締力発生部は、前記吸着力が作用する第１ブロックおよび第２ブロックを含み、
前記第１ブロックは、前記第２ブロックと対向する部分の一部のみに、少なくとも型締時に前記第２ブロックと接触する接触部を有し、
前記第１ブロックと前記接触部とは同一部材により構成される、射出成形機が提供される。

本発明の一態様によれば、第１ブロックの支持部材および第２ブロックの支持部材の少なくとも一方の剛性を低減できる、射出成形機が提供される。

本発明の一実施形態による射出成形機の型開完了時の状態を示す図である。 本発明の一実施形態による射出成形機の型閉完了時の状態を示す図である。 本発明の一実施形態による射出成形機の型締時の状態を示す図である。 第１変形例による型締力発生部の型締時の状態を示す図である。 第２変形例による型締力発生部の型締時の状態を示す図である。 第３変形例による型締力発生部の型締時の状態を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。また、型閉時の可動プラテンの移動方向を前方とし、型開時の可動プラテンの移動方向を後方として説明する。

図１は、本発明の一実施形態による射出成形機の型開完了時の状態を示す図である。図２は、本発明の一実施形態による射出成形機の型閉完了時の状態を示す図である。図３は、本発明の一実施形態による射出成形機の型締時の状態を示す図である。

射出成形機１０は、フレーム１１、固定プラテン１２、可動プラテン１３、リヤプラテン１５、吸着板１８、連結ロッド１９、型開閉駆動部としてのリニアモータ２１を有する。リヤプラテン１５が特許請求の範囲に記載の固定部材に、吸着板１８が特許請求の範囲に記載の可動部材に相当する。

固定プラテン１２は、固定プラテン支持部材４２を介してフレーム１１上に進退自在に載置される。固定プラテン１２における可動プラテン１３との対向面に固定金型３２が取り付けられる。

尚、固定プラテン１２は固定プラテン支持部材４２を介してガイドブロックに固定され、ガイドブロックはフレーム１１上に敷設されるガイドに沿って移動自在とされてもよい。固定プラテン１２のガイドは、可動プラテン１３のガイドと共通のものでよい。この場合、固定プラテン１２は可動プラテン１３とは独立にガイドに沿って移動自在とされる。

可動プラテン１３は可動プラテン支持部材４３を介してガイドブロック１４に固定され、ガイドブロック１４はフレーム１１上に敷設されるガイド（例えばガイドレール）１７に沿って移動自在とされる。これにより、可動プラテン１３は、固定プラテン１２に対して進退自在とされる。可動プラテン１３における固定プラテン１２との対向面に可動金型３３が取り付けられる。

固定プラテン１２に対して可動プラテン１３を進退させることにより、型閉、型締、型開が行われる。固定金型３２と可動金型３３とで金型装置３０が構成される。

リヤプラテン１５は、複数本（例えば４本）のタイバー１６を介して固定プラテン１２と連結される。リヤプラテン１５は、可動プラテン１３と吸着板１８との間に配設され、リヤプラテン支持部材４５を介してフレーム１１に固定される。リヤプラテン１５の中央部には貫通孔が形成され、該貫通孔に連結ロッド１９が挿通される。連結ロッド１９は、可動プラテン１３と吸着板１８とを連結する。

尚、本実施形態では、固定プラテン１２がフレーム１１に対して進退自在とされ、リヤプラテン１５がフレーム１１に対して固定されるが、リヤプラテン１５がフレーム１１に対して進退自在とされ、固定プラテン１２がフレーム１１に対して固定されてもよい。

吸着板１８は、連結ロッド１９を介して可動プラテン１３と連結され、可動プラテン１３と共に移動する。吸着板１８は吸着板支持部材４８を介してスライドベース２０に固定され、スライドベース２０はフレーム１１上に敷設されるガイド１７に沿って移動自在とされる。これにより、吸着板１８は、リヤプラテン１５よりも後方において進退自在とされる。

リニアモータ２１は、連結ロッド１９を介して連結される可動プラテン１３および吸着板１８をフレーム１１に対して移動させる。リニアモータ２１は例えば吸着板１８とフレーム１１との間に配設され、リニアモータ２１による推進力は吸着板１８を介して可動プラテン１３に伝達される。

尚、リニアモータ２１は可動プラテン１３とフレーム１１との間に配設されてもよく、リニアモータ２１による推進力は可動プラテン１３を介して吸着板１８に伝達されてもよい。

リニアモータ２１は、固定子２２および可動子２３を含む。固定子２２はフレーム１１に形成され、可動子２３はスライドベース２０に形成される。可動子２３のコイルに所定の電流が供給されると、コイルを流れる電流によって形成される磁場と、固定子２２の永久磁石によって形成される磁場との相互作用で、可動子２３が進退させられる。その結果、フレーム１１に対して吸着板１８および可動プラテン１３が進退させられ、型閉、および型開が行われる。尚、コイルと永久磁石の配置は逆でもよく、また、永久磁石の代わりに別のコイルが用いられてもよい。

尚、型開閉駆動部として、リニアモータ２１の代わりに、例えば、回転モータおよび回転モータの回転運動を直線運動に変換するボールねじを含む駆動ユニット、または油圧シリンダなどの流体圧シリンダが用いられてもよい。

型締力発生部２４は、リヤプラテン１５および吸着板１８で構成され、電磁石２５による吸着力で型締力を発生させる。リヤプラテン１５および吸着板１８のうちの、一方が特許請求の範囲に記載の第１ブロックに相当し、他方が特許請求の範囲に記載の第２ブロックに相当する。第１ブロックと第２ブロックとは相対的に進退自在とされる。

リヤプラテン１５の吸着面（後端面）の所定部分、例えば連結ロッド１９の周りには電磁石２５のコイル２７を収容する溝２８が形成され、溝２８の内側に電磁石２５のコア２９が形成される。吸着部２６は、吸着板１８の吸着面（前端面）の所定部分、例えば連結ロッド１９を包囲し、且つ電磁石２５と対向する部分に形成される。電磁石２５のコイル２７に電流を供給すると、電磁石２５と吸着部２６との間に吸着力が生じ、型締力が生じる。コア２９や吸着部２６は鉄などの磁性材料で形成されてよい。

尚、本実施形態の電磁石２５はリヤプラテン１５の一部として形成されるが、リヤプラテン１５とは別に形成されてもよい。また、本実施形態の吸着部２６は吸着板１８の一部として形成されるが、吸着板１８とは別に形成されてもよい。また、電磁石２５と吸着部２６の配置は逆であってもよい。つまり、吸着板１８側に電磁石２５が形成され、リヤプラテン１５側に吸着部２６が形成されてもよい。また、リヤプラテン１５側と吸着板１８側の両側に電磁石が形成されてもよい。また、リヤプラテン１５側と吸着板１８側の少なくとも片側に複数の電磁石が形成されてもよい。型締力発生部を構成する複数の電磁石は、個別に制御可能であってよい。

次に、上記構成の射出成形機１０を用いた射出成形方法について説明する。射出成形方法は、型閉工程、型締工程、および型開工程を有する。

型閉工程では、リニアモータ２１を駆動して、可動プラテン１３を前進させる。図２に示すように可動金型３３と固定金型３２とが接触することで、型閉が完了する。型閉完了の時点で、リヤプラテン１５と吸着板１８との間、即ち電磁石２５と吸着部２６との間には、所定のギャップδが形成されてよい。

型締工程では、電磁石２５を駆動して、電磁石２５と吸着部２６との間に吸着力を発生させる。この吸着力によって、可動プラテン１３と固定プラテン１２との間に型締力が生じる。型締状態の固定金型３２と可動金型３３との間にキャビティ空間が形成され、キャビティ空間に成形材料（例えば溶融樹脂）が充填される。キャビティ空間に充填された成形材料は、固化され、成形品となる。

型開工程では、リニアモータ２１を駆動して、可動プラテン１３を後退させる。型開完了後、金型装置３０から成形品が突き出される。

次に、図１〜図３を再度参照して、型締力発生部２４について詳説する。リヤプラテン１５および吸着板１８は、フレーム１１の片側（図３では上側）に配設される。

電磁石２５の磁束は通りやすい方に向かう。フレーム１１は、空気よりも高い透磁率を有するため、磁束密度のバランスを崩し、吸着力のバランスを崩す。具体的には、リヤプラテン１５と吸着板１８との間において、上部の吸着力が下部の吸着力よりも強い。これにより、リヤプラテン１５および吸着板１８にモーメントが生じる。

そこで、リヤプラテン１５は、吸着板１８と対向する部分の一部のみに、少なくとも型締時に吸着板１８と接触する接触部１５ａを有する。該接触部１５ａは、リヤプラテン１５における吸着板１８と対向する部分のうちフレーム１１とは反対側の端部（図３では上端部）のみに形成される。リヤプラテン１５は、吸着板１８と対向する部分の残部に非接触部１５ｂを有する。

同様に、吸着板１８は、リヤプラテン１５と対向する部分の一部のみに、少なくとも型締時にリヤプラテン１５と接触する接触部１８ａを有する。該接触部１８ａは、吸着板１８におけるリヤプラテン１５と対向する部分のうちフレーム１１とは反対側の端部（図３では上端部）のみに形成される。吸着板１８は、リヤプラテン１５と対向する部分の残部に非接触部１８ｂを有する。

本実施形態によれば、第１ブロックと第２ブロックとが型締時に接触し、リヤプラテン１５の接触部１５ａと吸着板１８の接触部１８ａとが型締時に接触する。そのため、反発力が生じ、吸着力のバランスの崩れによるモーメントが減殺できる。よって、リヤプラテン支持部材４５や吸着板支持部材４８にかかる負担が少なく、リヤプラテン支持部材４５や吸着板支持部材４８の剛性が低減できる。また、吸着力のバランスの崩れが型締力のバランスの崩れにつながりにくく、型締力のバランスが保ちやすい。

尚、本実施形態における吸着力のバランスが崩れる理由は、フレーム１１の存在であるが、その理由は多種多様であってよい。例えば、リヤプラテン１５と吸着板１８との間に吸着力が作用するとき、吸着板支持部材４８の下端部が拘束されているため、吸着板支持部材４８の下端部に対して吸着板支持部材４８の上端部が前方に変位し、吸着板支持部材４８が前傾することがある。そうすると、吸着板１８が前傾し、吸着板１８とリヤプラテン１５とのギャップが不均一になり、吸着力のバランスが崩れる。同様の理由で、リヤプラテン１５が後傾することによって、吸着力のバランスが崩れることもある。下記の第１変形例〜第３変形例において同様である。

リヤプラテン１５の接触部１５ａと吸着板１８の接触部１８ａとは、型締時に接触すればよく、型閉完了時に接触しなくてもよい。型閉完了時に、リヤプラテン１５の吸着面および吸着板１８の吸着面は、型開閉方向に対して垂直とされてよい。吸着力のバランスの崩れによってリヤプラテン１５および吸着板１８の少なくとも一方（図３では吸着板１８）が変形することにより、接触部１５ａと接触部１８ａとが接触できる。

リヤプラテン１５の接触部１５ａと吸着板１８の接触部１８ａとが型締時に接触するように、型閉完了時のギャップδが狭く設定されてよい。ギャップδが狭いほど、磁気抵抗が小さく、少ない電力で所定の型締力が発生できる。

一方、リヤプラテン１５の非接触部１５ｂと吸着板１８の非接触部１８ｂとの間には型締時にギャップが形成される。吸着面の一部のみが接触するため、接触によって生じる反発力が吸着力よりも小さく、所定の型締力が発生できる。

尚、本実施形態では、リヤプラテン１５の接触部１５ａと、吸着板１８の接触部１８ａとが、型閉完了時に接触しないが、型閉完了時に接触してもよい。例えば吸着板１８に作用する重力によって、吸着板支持部材４８が撓み、吸着板１８が前傾することがある。これにより、型閉完了時に、吸着板１８の一部とリヤプラテン１５の一部とが接触してもよい。同様に、リヤプラテン支持部材４５が撓むことによって、リヤプラテン１５が後傾し、リヤプラテン１５の一部と吸着板１８の一部とが接触してもよい。下記の第１変形例〜第３変形例において同様である。

尚、本実施形態の接触部１５ａは、リヤプラテン１５の一部として形成されるが、リヤプラテン１５とは別に形成されてもよい。この場合、リヤプラテン１５と接触部１５ａとで固定ブロックが構成され、固定ブロックが特許請求の範囲に記載の第１ブロックおよび第２ブロックのいずれかに相当する。この場合、接触部１５ａは、鉄などの磁性材料、樹脂などの非磁性材料のいずれで形成されてよい。下記の第１変形例〜第３変形例において同様である。

同様に、本実施形態の接触部１８ａは、吸着板１８の一部として形成されるが、吸着板１８とは別に形成されてもよい。この場合、吸着板１８と接触部１８ａとで可動ブロックが構成され、可動ブロックが特許請求の範囲に記載の第１ブロックおよび第２ブロックのいずれかに相当する。この場合、接触部１８ａは、磁性材料、非磁性材料のいずれで形成されてよい。下記の第１変形例〜第３変形例において同様である。

ところで、本実施形態によれば、リヤプラテン１５の接触部１５ａは、リヤプラテン１５の端部のみに形成される。同様に、吸着板１８の接触部１８ａは、吸着板１８の端部のみに形成される。モーメントの中心から遠い位置で反発力が生じ、モーメントが減殺しやすい。モーメントの中心と連結ロッド１９の中心とは、フレーム１１からの高さが同じであってよい。

尚、本実施形態では、リヤプラテン１５と吸着板１８とが略同じ大きさであるため、リヤプラテン１５と吸着板１８の端部同士が型締時に接触するが、リヤプラテン１５と吸着板１８とが異なる大きさである場合、いずれか一方の端部が他方の一部に接触すればよい。下記の第１変形例〜第３変形例において同様である。

さらに、本実施形態によれば、リヤプラテン１５の接触部１５ａは、リヤプラテン１５の上端部のみに形成される。同様に、吸着板１８の接触部１８ａは、吸着板１８の上端部のみに形成される。反発力が連結ロッド１９の片側に片寄って生じるため、反発力が連結ロッド１９を中心に対称に生じる場合に比べて、反発力による型締力の低下が小さい。吸着力の大部分が型締力として利用でき、吸着力の利用効率が良い。

尚、本実施形態では、リヤプラテン１５の上端部と吸着板１８の上端部とが接触するが、接触する場所は吸着力のバランスの崩れ方に応じて適宜変更されてよい。例えば、リヤプラテン１５の下端部と吸着板１８の下端部とが接触してもよい。また、リヤプラテン１５の側端部と吸着板１８の側端部とが接触してもよい。さらに、リヤプラテン１５の外周部と吸着板１８の外周部とが接触してもよい。下記の第１変形例〜第３変形例において同様である。

図４は第１変形例による型締力発生部の型締時の状態を示す図である。第１変形例による吸着板１８Ａの吸着面は、段差を有し、段差を挟んで接触部１８Ａａと非接触部１８Ａｂとを有する。段差によって接触部１８Ａａと非接触部１８Ａｂとが区画できる。接触部１８Ａａおよび非接触部１８Ａｂは、型閉完了時に、型開閉方向に対して垂直な面であってよい。接触部１８Ａａは、吸着板１８Ａにおけるリヤプラテン１５と対向する部分のうちフレーム１１とは反対側の端部（図４では上端部）に形成される。

本変形例によればリヤプラテン１５の接触部１５ａと吸着板１８Ａの接触部１８Ａａとが少なくとも型締時に接触する。従って、上記実施形態と同様の効果が得られる。

尚、本変形例では、吸着板１８Ａの吸着面に段差が形成され、リヤプラテン１５の吸着面に段差が形成されないが、両方の吸着面、またはリヤプラテン１５の吸着面のみに段差が形成されてもよい。その場合、リヤプラテン１５は、段差を挟んで接触部１５ａと非接触部１５ｂとを有してよい。段差によって接触部１５ａと非接触部１５ｂとが区画できる。

図５は第２変形例による型締力発生部の型締時の状態を示す図である。第２変形例による吸着板１８Ｂの吸着面は、型閉完了時に型開閉方向に対して垂直な垂直部と、型閉完了時に型開閉方向に対して傾斜した傾斜部とを有し、傾斜部に接触部１８Ｂａを有する。接触部１８Ｂａが線状または点状に形成され線接触または点接触するため、面接触する場合に比べると、接触面積が小さく、反発力が小さく、型締力が大きい。接触部１８Ｂａは、吸着板１８Ｂにおけるリヤプラテン１５と対向する部分のうちフレーム１１とは反対側の端部（図５では上端部）に形成される。非接触部１８Ｂｂは、傾斜部の一部、および垂直部に形成される。

本変形例によればリヤプラテン１５の接触部１５ａと吸着板１８Ｂの接触部１８Ｂａとが少なくとも型締時に接触する。従って、上記実施形態と同様の効果が得られる。

尚、本変形例の吸着板１８Ｂの吸着面は、傾斜部を部分的に有するが、傾斜部のみを有してもよい。接触部１８Ｂａを含む傾斜部は、吸着板１８Ｂとは別に形成されてもよい。

また、本変形例のリヤプラテン１５の吸着面は、型閉完了時に型開閉方向に対して垂直な垂直部のみを有するが、型閉完了時に型開閉方向に対して傾斜した傾斜部を有してもよく、傾斜部に接触部１５ａを有してよい。リヤプラテン１５の吸着面が傾斜部を有する場合、吸着板１８Ｂの吸着面は、傾斜部を有しなくてもよく、垂直部のみを有してもよい。

図６は第３変形例による型締力発生部の型締時の状態を示す図である。第３変形例によるリヤプラテン１５Ｃは、吸着面を有するリヤプラテン本体と、該リヤプラテン本体に取り付けられる接触部１５Ｃａとを有する。該接触部１５Ｃａは、リヤプラテン１５Ｃにおける吸着板１８Ｃと対向する部分のうちフレーム１１とは反対側の端部（図６では上端部）に形成される。非接触部１５Ｃｂは、リヤプラテン本体の吸着面全体である。

また、第３変形例による吸着板１８Ｃは、吸着面を有する吸着板本体と、該吸着板本体に取り付けられる接触部１８Ｃａとを有する。該接触部１８Ｃａは、吸着板１８Ｃにおけるリヤプラテン１５Ｃと対向する部分のうちフレーム１１とは反対側の端部（図６では上端部）に形成される。非接触部１８Ｃｂは、吸着板本体の吸着面全体である。

本変形例によればリヤプラテン１５Ｃの接触部１５Ｃａと吸着板１８Ｃの接触部１８Ｃａとが少なくとも型締時に接触する。従って、上記実施形態と同様の効果が得られる。

以上、射出成形機の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内で、種々の変形、改良が可能である。

例えば、上記実施形態の射出成形機は、型開閉方向が水平方向の横型であるが、型開閉方向が上下方向の竪型であってもよい。

１０ 射出成形機
１１ フレーム
１２ 固定プラテン
１３ 可動プラテン
１５ リヤプラテン
１５ａ 接触部
１５ｂ 非接触部
１８ 吸着板
１８ａ 接触部
１８ｂ 非接触部
１９ 連結ロッド
２１ リニアモータ
２４ 型締力発生部
２５ 電磁石
２６ 吸着部
２７ コイル
２８ 溝
２９ コア

Claims (8)

1. 電磁石による吸着力で型締力を発生させる型締力発生部を有し、
   該型締力発生部は、前記吸着力が作用する第１ブロックおよび第２ブロックを含み、
   前記第１ブロックは、前記第２ブロックと対向する部分の一部のみに、少なくとも型締時に前記第２ブロックと接触する接触部を有し、
   前記第１ブロックと前記接触部とは同一部材により構成される、射出成形機。
2. 前記接触部は、前記第１ブロックにおける前記第２ブロックと対向する部分の端部に形成される、請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記第１ブロックおよび前記第２ブロックが配設されるフレームを有し、
   前記接触部は、前記第１ブロックにおける前記第２ブロックと対向する部分のうちの前記フレームとは反対側の端部に形成される、請求項２に記載の射出成形機。
4. 固定金型が取り付けられる固定プラテンと、
   可動金型が取り付けられる可動プラテンと、
   前記可動プラテンと共に移動する可動部材と、
   前記可動部材と前記可動プラテンとの間に配設される固定部材とを有し、
   前記可動部材および前記固定部材のうち、一方が前記第１ブロックであり、他方が前記第２ブロックである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の射出成形機。
5. 第１ブロックと第２ブロックとの間に電磁石による吸着力を発生させることにより、型締力を発生させる型締工程を有し、
   少なくとも型締時に、前記第１ブロックにおける前記第２ブロックと対向する部分の一部のみに前記第１ブロックと同一部材により構成されて前記第２ブロックと接触する接触部と、前記第２ブロックとを接触させる、射出成形方法。
6. 少なくとも型締時に、前記第１ブロックにおける前記第２ブロックと対向する部分の端部に形成される前記接触部と、前記第２ブロックとを接触させる、請求項５に記載の射出成形方法。
7. 前記第１ブロックおよび前記第２ブロックは、フレームに配設されており、
   少なくとも型締時に、前記第１ブロックにおける前記第２ブロックと対向する部分のうちの前記フレームとは反対側の端部に形成される前記接触部と、前記第２ブロックとを接触させる、請求項６に記載の射出成形方法。
8. 固定金型が取り付けられる固定プラテンと、
   可動金型が取り付けられる可動プラテンと、
   前記可動プラテンと共に移動する可動部材と、
   前記可動部材と前記可動プラテンとの間に配設される固定部材とが設けられ、
   前記可動部材および前記固定部材のうち、一方が前記第１ブロックであり、他方が前記第２ブロックである、請求項５〜７のいずれか１項に記載の射出成形方法。

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