JP4573755B2

JP4573755B2 - 成形装置

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Publication number: JP4573755B2
Application number: JP2005332346A
Authority: JP
Inventors: 泰典松本; 賢今泉; 智彦石塚
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2025-11-17
Also published as: JP2007136799A

Description

この発明は、成形装置、特に、射出圧縮成形用の射出成形機に係り、型締めされた金型内のキャビティー中に溶融成形材料を射出し、キャビティー内の成形材料が固化する前に、金型の一部をなす入れ子金型部を前進させて成形材料に圧縮力を付与する、射出圧縮成形用の成形金型を備えた成形装置に関するものである。

一般に、射出成形加工とは、加熱・溶融した成形材料を、その材料の融点以下（実際は変形・成形性などを考慮して温度は決まる）の金型に注入することで、金型に熱量を放出・硬化し、金型キャビティーの形状を転写させ取り出す工程を含む加工態様を言う。
この工程の中で成形材料は金型に流入してから、スプール，ランナー，ゲートを通って、製品形状を作るキャビティー内へと進み、場合によってはキャビティー充填完了部分から伸びたオーバーフローへ入り流動を停止する。この状態で冷却され凝固するわけであるが、キャビティー流入する前のそれぞれの部位を通過中も熱を金型に奪われ粘度が高くなる。薄肉の部位を有する成形品を成形する場合、成形材料はその流動抵抗によって薄肉以外の部位から先に充填しやすく、薄肉の部位は充填タイミングが遅延する傾向と合わせて、キャビティー内流動中の成形材料の熱量放出で粘度が高くなり、その流動抵抗で成形材料が薄肉の部位に完全に充填しないショートや、薄肉以外の部位へ分流した成形材料が再び薄肉の部位で合流するウェルドライン、その他、ガスやけや金型表面形状の転写不良等の成形不具合が、薄肉の部位に発生しやすい。これらの成形不具合は、製品外観上の意匠性を損なうだけでなく製品自体の強度を落とす主な原因になっていた。

そこで、従来は、成形品の肉厚差による成形材料の流動抵抗差を縮めるために、固定側金型と可動側金型とで形成されるキャビティの容積を、成形品の容積よりも大きく設定した状態で溶融樹脂を射出し、キャビティ内の樹脂が固化する前に、可動側金型の一部をなすコア金型部を前進させ、キャビティの容積を成形品形状に見合った大きさまで狭めると共に、コア金型部の前後進駆動源として圧縮用電動サーボモータを用い、その駆動力をトグルリンク機構を介してコア金型部に伝達するよう構成された成形機で成形する技術が行われている（例えば、特許文献１参照）。
この技術によれば、キャビティの容積を成形品の容積よりも大きく設定した状態で射出を行うようにしているので、極めて薄い部位を有する成形品の場合でも、低い射出圧力で充填可能であり、また、圧縮用の駆動源として圧縮用サーボモータを用い、その駆動力をトグルリンク機構を介してコア金型部に伝達するようにしているので、小さな推進力でほぼ型締め力に匹敵する大きな力を得ることができ、さらに、圧縮用サーボモータによって、コア金型部の位置を精度良く制御できるとされている。

また、成形金型内にコア金型部すなわち入れ子を前後進させる油圧機構を入れ子の背面に設け、あらかじめ入れ子を後退させてキャビティの隙間を拡大しておき、樹脂の充填を見計らって油圧機構を駆動して入れ子を前進させ、充填した樹脂を板厚方向に圧縮する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
この技術によれば、特殊な成形機と金型を導入する必要がなく、汎用の成形機で成形できるとされている。

特開平９−２６７３６７号公報特開平７−２４１８９１号公報

ところが、この形式のものは、駆動源としてサーボモータ又は油圧駆動装置を、成形機からの信号を取得し動作させる機構を必要とし、特殊仕様の成形機を必要とする。また、油圧駆動装置は、油圧源を個別に設ける必要があり、コア部の駆動タイミング調整が非常に困難である。

この発明は、簡潔な構成で成形ばらつきなく安定した射出圧縮成形が行える成形装置を得ようとするものである。

この発明に係る成形装置では、成形材料を充填して成形品を成形する成形用構成体の一部を構成する移動可能な成形用ブロック部材を有し、前記成形用ブロック部材の移動により前記成形用構成体に充填される成形材料の一部を所望の厚さまで圧縮する成形装置本体を備えたものにおいて、前記成形用構成体により成形品を成形する成形圧力に応動する圧力応動部材を設け、成形圧力に応動する前記圧力応動部材により前記成形用ブロック部材を駆動するものであって、前記成形用構成体への成形品材料流入口に連接する成形材料流路での成形圧力に応動する圧力応動部材と、前記圧力応動部材が受ける圧力を増幅して前記成形用ブロック部材に伝達し前記成形用ブロック部材を駆動するリンク機構とを設けたものである。

この発明の成形装置によれば、簡潔な構成で成形ばらつきなく安定した射出圧縮成形が行える成形装置を得ることができる。

実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１について説明する。図１は実施の形態１における成形装置の構成を示す断面図である。

図１において、成形装置本体ＭＡを構成する成形金型は衝合面Ｄを境として第１の型１と第２の型２から構成されている。
第１の型１は、溶融成形材料の金型流入口３と、金型流入口３から衝合面Ｄに至る第１の成形材料流路４が配設されている。また、第１の型１の衝合面Ｄには、成形品ＭＰの底面部の外側を規定するキャビティ５ａが形成されている。
一方、第２の型２は、衝合面Ｄにおいて、第２の成形材料流路６と、成形品ＭＰの側面部と底面部の内側を規定するキャビティ１５ｂと、第３の成形材料流路７と、オーバーフロー８が形成されている。なお、第２の型２には、成形品ＭＰの底面部のうち圧縮部位ＣＰの内側を形成する入れ子ブロック９が組み込まれており、キャビティ５ｂの一部を成している。
上記のように構成された第１の型１と、第２の型２を衝合面Ｄで密接させることにより、金型流入口３から、第１の成形材料流路４，第２の成形材料流路６，キャビティ流入口１０，キャビティ５，キャビティ流出口１１，第３の成形材料流路７，オーバーフロー８が直列に連結され、成形材料が充填する流路が構成される。また、キャビティ５ａとキャビティ５ｂが一体になることで、成形品ＭＰの外形を規定するキャビティ５が構成される。

ただし、上記の入れ子ブロック９は、圧縮部位ＣＰを成形工程中で圧縮するために、キャビティ５を圧縮する方向に摺動できるようになっており、第２の成形材料流路６に設けた圧力伝達用分岐部１２により、成形材料が充填されるとともに成形圧力が増加し圧力伝達ロッド１３が押し下げられ、リンク支柱１４で支えられたリンクロッド１５を介して圧縮用駆動ロッド１６を動かし、入れ子ブロック９を駆動させる。
なお、キャビティブロック９の初期位置は、圧縮部位ＣＰの厚さが側面部と同等もしくはそれ以上で規定されているが、初期位置の状態で成形材料が十分に充填できれば、この限りではない。
また、この実施の形態では、圧縮部位ＣＰは平面状であるが、形状は特に限定されるものではない。

このような構成によれば、成形材料の流動挙動から圧縮のタイミングを直接取り出すことかでき、特殊な成形機や装置を用いることなく、成形ばらつきによる圧縮タイミングのずれをなくすことができるので、良好な射出圧縮成形を可能にする。

この発明による実施の形態１によれば、成形材料を充填して成形品ＭＰを成形する第１の型１と第２の型２で構成される成形金型からなる成形用構成体の一部を構成する入れ子ブロック９からなる移動可能な成形用ブロック部材を有し、前記入れ子ブロック９からなる成形用ブロック部材の移動により前記第１の型１と第２の型２で構成される成形金型からなる成形用構成体に充填される成形材料の一部を所望の厚さまで圧縮する成形装置本体ＭＡを備えたものにおいて、前記成形用構成体ＭＡへのキャビティ流入口１０からなる成形品ＭＰ材料流入口に連接する成形材料流路６での成形圧力に応動する圧力伝達ロッド１３からなる圧力応動部材と、前記圧力伝達ロッド１３からなる圧圧力応動部材が受ける圧力を増幅して前記入れ子ブロック９からなる成形用ブロック部材に伝達し前記入れ子ブロック９からなる成形用ブロック部材を駆動するリンク支柱１４で支えられたリンクロッド１５からなるリンク機構とを設けたので、成形圧力に応動して成形用ブロック部材を圧力増幅させて駆動するリンク機構による簡潔な構成で成形ばらつきなく安定した射出圧縮成形が行える成形装置を得ることができる。

実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図２および図３について説明する。図２は実施の形態２における成形装置の構成を示す断面図である。図３は実施の形態２におけるアクチュエータの詳細構成を示す断面図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

図２はこの発明の実施の形態２に係る成形金型の概観を説明する断面図である。この構成は、実施の形態１と同じ成形方法を実施するものであるが、図１に示す実施の形態１の圧縮用駆動ロッド１６と入れ子ブロック９の間に、後述する油圧増圧アクチュエータ１７を追加し、より大きな圧縮力を実現させたものである。

図３はこの発明の実施の形態２に係るアクチュエータの詳細構成を示す断面図である。このアクチュエータ１７は、圧縮用駆動ロッド１６と入れ子ブロック９の間に配置される。
実施の形態２におけるアクチュエータ１７には、温度を設定された温度に保持するために、温度調整穴２８が配設されており、成形金型の外部に配設された媒体供給装置（図示せず）に接続され、温度調整回路を構成している。この媒体供給装置は、水の温度を設定された温度に維持する機能を有している。そこで、媒体供給装置から温度調整用媒体としての水が温度調整回路に流通され、アクチュエータ１７が設定された温度に保持される。
アクチュエータ１７は、リンク１５からの力を受ける圧縮用駆動ロッド１６と、圧縮用駆動ロッド１６よりも断面積の大きい受圧ロッド１８と、受圧ロッド１８と連結し、キャビティブロック９に力を伝達する伝達ロッド１９、これらのロッド１６，１７，１９を覆い、保持するアクチュエータ筐体２０と、アクチュエータ筐体２０と圧縮用駆動ロッド１６および受圧ロッド１８の間に画成される密閉空間内に流体媒体を密封させた圧力伝達部２１と、圧力伝達部２１内の密閉性を保持するためのパッキン２２と、圧縮用駆動ロッド１６と受圧ロッド１８および受圧ロッド１８に連結された伝達ロッド１９を、動作完了後に初期位置に後退させるための戻しばね２３，２４とから構成されている。

ここで、アクチュエータ１７の各部品の機能と動作を説明する。第２の成形材料流路６に設けた圧力伝達用分岐部１２により、成形材料が充填されるとともに成形圧力が増加し圧力伝達ロッド１３が押し下げられ、リンク支柱１４で支えられたリンクロッド１５を介して圧縮用駆動ロッド１６を動かし、圧力伝達部２１に伝える。圧力伝達部２１には、機械油が充填されており、圧縮用駆動ロッド１６の駆動力を、圧縮用駆動ロッド１６と圧力伝達部２１が接する伝達面２５の投影面積で除した圧力が発生する。受圧ロッド１８は圧力伝達部２１と接する受圧面２６に突起２７が付いており、アクチュエータ筐体２０との間に隙間を作ることで、圧力伝達部２１の機械油が受圧面２６全体に行き渡るようになっている。圧力伝達部２１の圧力を受圧面２６で受けることで、圧力伝達部２１の圧力と受圧面２６の投影面積を乗じた力が発生し、圧縮用駆動ロッド１６と伝達ロッド１９は同方向に前進する。同時に伝達ロッド１９は、入れ子ブロック９を駆動させる。したがって、アクチュエータ１７によって、成形機に付属した成形品離型機構の限られた力でも、受圧面２６に対する伝達面２５の投影面積比で倍増された力でキャビティブロック９を駆動させることができる。

このような構成によれば、成形材料の流動挙動から圧縮のタイミングを直接取り出すことかでき、特殊な成形機や装置を用いることなく、成形ばらつきによる圧縮タイミングのずれをなくすことができるうえ、成形材料の成形圧を増大させ、より大きな圧縮力を発生させることができ、良好な射出圧縮成形を可能にする。

この発明による実施の形態２によれば、成形材料を充填して成形品ＭＰを成形する第１の型１と第２の型２で構成される成形金型からなる成形用構成体の一部を構成する入れ子ブロック９からなる移動可能な成形用ブロック部材を有し、前記入れ子ブロック９からなる成形用ブロック部材の移動により前記第１の型１と第２の型２で構成される成形金型からなる成形用構成体に充填される成形材料の一部を所望の厚さまで圧縮する成形装置本体ＭＡを備えたものにおいて、前記成形用構成体ＭＡへのキャビティ流入口１０からなる成形品材料流入口に連接する成形材料流路６での成形圧力に応動する圧力伝達ロッド１３からなる圧力応動部材と、前記圧力伝達ロッド１３からなる圧力応動部材が受ける圧力を増幅して前記入れ子ブロック９からなる成形用ブロック部材に伝達し前記入れ子ブロック９からなる成形用ブロック部材を駆動する増圧機能を備えた油圧アクチュエータ１７からなる液圧アクチュエータとを設けたので、成形圧力に応動して成形用ブロック部材を圧力増幅させて駆動する液圧アクチュエータによる簡潔な構成で成形ばらつきなく安定した射出圧縮成形が行える成形装置を得ることができる。

実施の形態３．
この発明による実施の形態３を図４について説明する。図４は実施の形態３における成形装置の構成を示す断面図である。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

図４はこの発明の実施の形態３に係る成形金型の概観を説明する図である。この構成は、実施の形態１および実施の形態２と同じ成形方法を実施するものであるが、成形材料の成形圧を圧縮タイミング信号としてだけ用い、圧縮力には外部油圧ポンプを使ったシリンダーを用いることで、さらに大きな圧縮力を実現させたものである。

図４において、圧力伝達ロッド１３の下に圧力センサー２９を設け、入れ子ブロック９の下に油圧シリンダー３０を設ける。圧力センサー２９で成形材料の流動挙動から圧縮のタイミングを直接取り出し、外部油圧ポンプからの油圧を受ける油圧シリンダー３０の制御を行う。
すなわち、成形品ＭＰを成形するための成形装置本体ＭＡにおける成形動作の開始に応じて第１の成形材料流路４および第２の成形材料流路６を介してキャビティ流入口１０からキャビティ５へ成形材料が供給されると、成形材料が充填されるとともに成形圧力が増加し、圧力伝達ロッド１３が押し下げられて圧力センサー２９が作動する。圧力センサー２９の作動により外部油圧ポンプを備えた油圧ユニット（図示せず）へ圧力センサー２９から指令信号が伝達され、油圧ユニットは外部油圧ポンプから油圧シリンダー３０へ油圧を供給する。油圧シリンダー３０は供給された油圧によって油圧シリンダー３０に設けられた油圧ピストンを介して入れ子ブロック９を駆動し、圧縮部位ＣＰに対する圧縮動作を行わせる。

このような構成によれば、従来の射出開始信号からの制御より正確に圧縮タイミングを押えることができ、特殊・高機能な成形機・制御装置を必要としない、射出圧縮成形が可能になる。

この発明による実施の形態３によれば、成形材料を充填して成形品ＭＰを成形する第１の型１と第２の型２で構成される成形金型からなる成形用構成体の一部を構成する入れ子ブロック９からなる移動可能な成形用ブロック部材を有し、前記入れ子ブロック９からなる成形用ブロック部材の移動により前記第１の型１と第２の型２で構成される成形金型からなる成形用構成体に充填される成形材料の一部を所望の厚さまで圧縮する成形装置本体ＭＡを備えたものにおいて、前記成形用構成体へのキャビティ流入口１０からなる成形品材料流入口に連接する成形材料流路６での成形圧力に応動して圧力センサー２９を作動する圧力伝達ロッド１３からなる圧力応動部材を設け、前記圧力応動部材の成形圧力に対する応動動作による圧力センサー２９の作動に応じて油圧シリンダー３０へ油圧を導出する外部油圧ピストンを備えた油圧ユニット（図示せず）で構成される液圧装置からの圧力を前記油圧シリンダー３０に設けた油圧ピストンを介して前記成形用ブロック部材に伝達し前記成形用ブロック部材を駆動するようにしたので、成形圧力に応動する成形用ブロック部材の作動により圧力を導出する液圧装置を用いた簡潔な構成で成形ばらつきを吸収し圧縮のタイミングを逃すことなく安定した射出圧縮成形が行える成形装置を得ることができる。

この発明による実施の形態においては、次の（１）項から（３）項までに記載した構成が示されている。

（１）成形金型における製品を形成するために構成されたキャビティー５部分に、入れ子ブロック９を配置し、成形品ＭＰの厚さ方向に駆動可能な構造にしておき、成形材料が充填中もしくは充填直後に、入れ子ブロック９を駆動させ、成形品ＭＰを所望の厚さまで圧縮する成形装置において、製品を形成する部分に成形材料が到達する直前の成形材料流路６で構成されるランナー部に、成形圧力を受けると稼動可能な圧力伝達ロッド１３からなるピンを設け、リンク機構１５を用いて成形材料流路６で構成されるランナー部の圧力を増幅させて入れ子ブロック９に伝達させる事で入れ子ブロック９を駆動させることを特徴とする成形金型。
（効果）
この構成により特殊な成形機（超高速射出成形機、油圧圧縮ビルトイン成形機等）や装置を必要とせず、成形ばらつきに左右されずに、安定した射出圧縮成形が行える。

（２）上記成形金型の成形材料流路６で構成されるランナー部に配置された圧力伝達ロッド１３からなる稼動ピンが受ける圧力を、両端に稼動可能なロッド１６，１８を備えた密閉空間内に流体媒体を密封し、それぞれのロッド１６，１８の流体媒体から受ける受圧面積を変化させた油圧増圧アクチュエータ１７を介して入れ子ブロック９に伝達させる事で入れ子ブロック９を駆動させることを特徴とする成形金型。
（効果）
この構成により特殊な成形機や装置を必要とせず、成形ばらつきに左右されずに、安定した射出圧縮成形が可能で、リンク機構よりも大きな圧縮力を実現できる。

（３）上記成形金型の製品を形成する部分に成形材料が到達する直前の成形材料流路６で構成されるランナー部に、成形圧力を受けると稼動可能な圧力伝達ロッド１３からなるピンをセンサーとして用いて圧縮のタイミングを感知し、外部に備えた油圧装置からの圧力を入れ子ブロック９に伝達する事で、入れ子ブロック９を駆動させることを特徴とする成形金型。
（効果）
この構成により特殊な成形機を必要とせず、従来の射出開始信号からのタイマーによる入れ子ブロック稼動制御に比べて、成形時の成形ばらつきを吸収し、圧縮のタイミングを逃すことなく、入れ子ブロックを稼動させることができる。

この発明による実施の形態における成形金型は、キャビティ５の一部を形成するキャビティブロック９を、駆動可能な構造にしておき、成形材料流路６で構成されるランナー部に成形圧力を受けると稼動可能な圧力伝達ロッド１３からなるピンを設け、リンク機構１５を用いて成形材料流路６で構成されるランナー部の圧力を増幅させて入れ子ブロック９に伝達させる事で、圧縮のタイミングを逃すことなく入れ子ブロック９を駆動させ、成形品を所望の厚さまで圧縮するものである。
また、リンク機構の変わりに油圧増圧アクチュエータ１７を動作させることで、さらに大きな力に増大させてキャビティブロック９を駆動させるものである。

この発明による実施の形態における成形装置によれば、通常の成形では成形材料が充填しない、または充填しにくい薄肉の部位を有する成形品ＭＰでも、あらかじめ充填可能な厚さに入れ子ブロック９を後退させておき、成形材料流路６で構成されるランナー部を通過する成形材料の圧力をリンク機構１５または油圧増圧アクチュエータ１７を用いて入れ子ブロック９に伝達し、大きな力に増大して圧縮することができる。また、成形材料の流動挙動から圧縮タイミングを取り出し、リンク機構１５または油圧増圧アクチュエータ１７を動作させるので、成形工程に連動させてタイミング良く、入れ子ブロック９を駆動させることができる。これにより、特殊な成形機や装置を必要としていた薄肉の部位を有する成形品でも、汎用の成形機で金型表面の形状を精度良く転写し、効率良く成形することができる。

この発明による実施の形態１に係る成形金型の構成を示す断面図である。この発明による実施の形態２に係る成形金型の構成を示す断面図である。この発明による実施の形態２に係るアクチュエータの詳細構成を示す断面図である。この発明による実施の形態３に係る成形金型の構成を示す断面図である。

符号の説明

１第１の型、２第２の型、３金型流入口、４第１の成形材料流路、５，５ａ，５ｂキャビティ、６第２の成形材料流路、７第３の成形材料流路、８オーバーフロー、９入れ子ブロック、１０キャビティ流入口、１１キャビティ流出口
、１２圧力伝達用分岐部、１３圧力伝達ロッド、１４リンク支柱、１５リンクロッド、１６圧縮用駆動ロッド、１７油圧増圧アクチュエータ、１８受圧ロッド、１９伝達ロッド、２０アクチュエータ筐体、２１圧力伝達部、２２パッキン、２３，２４戻しばね、２５伝達面、２６受圧面、２７突起、２８温度調整穴、２９圧力センサー、３０油圧シリンダー、Ｄ衝合面。

Claims

成形材料を充填して成形品を成形する成形用構成体の一部を構成する移動可能な成形用ブロック部材を有し、前記成形用ブロック部材の移動により前記成形用構成体に充填される成形材料の一部を所望の厚さまで圧縮する成形装置本体を備えたものにおいて、前記成形用構成体により成形品を成形する成形圧力に応動する圧力応動部材を設け、成形圧力に応動する前記圧力応動部材により前記成形用ブロック部材を駆動するものであって、前記成形用構成体への成形品材料流入口に連接する成形材料流路での成形圧力に応動する圧力応動部材と、前記圧力応動部材が受ける圧力を増幅して前記成形用ブロック部材に伝達し前記成形用ブロック部材を駆動するリンク機構とを設けたことを特徴とする成形装置。