(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マシンベースと、
前記マシンベース上に固定的に載置され固定型を保持する固定プレートと、
前記固定プレートの反金型側に載置される固定プラテンと、
前記マシンベース上に型開閉方向に摺動可能に載置され、可動型を保持する可動プレートと、
前記可動プレートの反金型側に型開閉方向に摺動可能に載置される可動プラテンと、
型締力を受ける４本のタイバーと、
前記固定プラテンに備えられ、前記タイバーとピストンが一体であり型締力を発生する型締シリンダーと、
前記可動プラテンに備えられ、前記タイバーと係合離脱が可能なハーフナットと、
前記可動プレートおよび前記可動プラテンを開閉動作駆動することができる型開閉装置と、から構成される型締装置において、
前記固定プラテンにおける前記固定プレートと接触する側の面、および前記可動プラテンにおける前記可動プレートと接触する側の面は、中央部分が平面で周囲部分が円錐状あるいは角錐状の勾配面形状になっており、
前記固定プラテンおよび前記可動プラテンが最大型締力を受けて湾曲変形した際、前記平面および前記勾配面形状間の境界線の角部が、前記固定プレートおよび前記可動プレートと接触する接触部となるとともに、前記固定プレートおよび前記可動プレートに対する前記接触部の両側の角度が、前記タイバーの対角線方向に、略等しく角度θとなり、
型締力を受けていない時は、前記勾配面部分と、前記固定プレートおよび前記可動プレートの前記平面部分との間の角度が、前記タイバーの対角線方向に２θ°となるように形成される、
ことを特徴とする型締装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
アルミニウム製品やプラスチック製品を成形するダイカストマシンおよび射出成形機に用いられる、型締装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイカストマシンや射出成形機においては、高温で溶融状態のアルミニウムや樹脂を、閉じられた金型の空間部であるキャビティ（成形品の形状）内に、射出装置によって高速高圧で充填し、冷却固化後に金型を開き、成形品を取出して生産する。そのため、型締装置には、金型を高速で開閉することができ、かつ充填中の高い圧力により金型が開いてバリが発生しないよう、金型に大きな型締力を負荷できる機能が要求される。これまでに、多くの種類の型締装置、例えばトグル式、直圧式、複合式などが考案され使用されてきた。それらの型締装置では、固定盤に固定型をまた可動盤の可動型を取り付けて、それぞれの盤の四隅に４本のタイバーを貫通させ、タイバーナットなどを介してそれぞれの盤と連結させる。そして、型締力発生装置によって大きな型締力を金型に負荷し、その際に発生する反力を、タイバーで受ける構造となっていた。
【０００３】
しかし、固定盤や可動盤に直接的に金型を取り付けて型締力を負荷すると、それぞれの盤が変形（撓む）してしまい、溶融物の圧力が高い金型パーティング面の中央部分において高い面圧を発生させることが困難となり、溶融物の圧力に負けてバリが発生し、不良品を成形しやすいという問題があった。
近年、それらの問題に対応するため、特許文献１に記載のトグル式型締装置では、リンク機構と連結するステープルを先細り形状とし、可動型を保持するムービングプラテンの中央のみと連結することにより、金型の中央部分に高い面圧を発生するようにしている。
また、特許文献２では、金型取付盤の反金型側は受力盤に向かって先細り錐台状または柱状の連結部を設け、型締力が金型の中央部に集中するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５９１９０８号公報
【特許文献２】特開２００８−１００５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示された機構では、先細り部分の角度が規定されておらず、勾配部分と平面部分との間の角度が大きいと、接触部（勾配面と平面が交差する角部）において大きな接触面圧（押付け力）が発生し、ムービングプラテンや受力盤が塑性変形し陥没するなどの損傷が生ずる恐れのある構造であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、本願の発明は、
マシンベースと、マシンベース上に固定的に載置され固定型を保持する固定プレートと、固定プレートの反金型側に載置される固定プラテンと、マシンベース上に型開閉方向に摺動可能に載置され可動型を保持する可動プレートと、可動プレートの反金型側に型開閉方向に摺動可能に載置される可動プラテンと、型締力を受ける４本のタイバーと、固定プラテンに備えられタイバーとピストンが一体であり型締力を発生する型締シリンダーと、可動プラテンに備えられタイバーと係合離脱が可能なハーフナットと、可動プレートおよび可動プラテンを開閉動作駆動することができる型開閉装置と、から構成される型締装置において、固定プラテンにおける固定プレートと接触する側の面、および可動プラテンにおける可動プレートと接触する側の面は、中央部分が平面で周囲部分が円錐状あるいは角錐状の勾配面形状になっており、
固定プラテンおよび可動プラテンが最大型締力を受けて湾曲変形した際、平面および勾配面形状間の境界線の角部が、固定プレートおよび可動プレートと接触する接触部となるとともに、固定プレートおよび可動プレートに対する接触部の両側の角度が、タイバーの対角線方向に、略等しく角度θとなり、
型締力を受けていない時は勾配面部分と、固定プレートおよび可動プレートの平面部分との間の角度が、タイバーの対角線方向に２θ°となるように形成される型締装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の型締装置は、以下のような効果を発揮する。
（１）接触部におけるピーク面圧が低下するため、接触部の陥没および変形による成形機の損傷を無くすことができる。
（２）接触部において面圧を広く分散することができるので、金型パーティング面に作用する面圧を広く均等化することができる。
（３）固定プレートと可動プレートの厚さを薄くでき、機械重量の軽減およびコストダウンを図れる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本願発明に係る型締装置の実施例であり、金型が開いている状態を示す。
【図２】図１の実施例において、金型が閉じ型締力が負荷されている状態を示す。
【図３】図１における矢視Ａから見たときの図であり、固定プラテンの周囲部が円錐状である実施例を示す。
【図４】図１における矢視Ａから見たときの図であり、固定プラテンの周囲部が四角錐状である実施例を示す。
【図５】図１における矢視Ａから見たときの図であり、固定プラテンの周囲部が八角錐状である実施例を示す。
【図６】本願発明における、接触部分（角部）の接触状態および面圧分布を示す。
【図７】従来技術における、接触部分の接触状態および面圧分布を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本願発明に係る実施例を説明する。
【実施例】
【００１０】
図１から図６を参照しながら、型締装置の実施例について説明する。
【００１１】
図１は、型締装置が開いている状態が表されている。マシンベース１５上には、固定プレート７が固定キー１６を介し固定的に載置されていおり、固定型１が取り付けられている。固定プラテン４は、固定プレート７の下部上あるいはマシンベース１５上に、拘束されていない状態で載置されている。さらに、固定プラテン４の固定プレート７と接触する側の面は、中央部が平面加工され、その周囲部は角度が２θ°の勾配加工が施されており、円錐状あるいは角錐状の形状をなす。さらに、固定プレート７は、固定ボルト２０によって固定プラテン４と離れないようになっている。このように取り付けることにより、固定プラテン４に型締力が負荷されて変形した状態においても、その変形が固定プレート７に影響を及ぼさないようになっている。一方、固定プレート７の固定プラテン４と接触する側の面は平面である。固定プラテン４には、型締シリンダーが内蔵されており、タイバー９とピストン１０は一体的に結合されている。また、ピストン１０にはロッド１１が結合しており、固定プラテン４の内側部分とで、型締油室１０ａと離型油室１０ｂを形成する。図示せぬ油圧装置と配管により、型締シリンダーの型締油室１０ａに高圧の作動油を供給すると型締力が発生し、また離型油室１０ｂに油圧を供給すると離型力（強力型開力）が発生する。固定プラテン４および固定プレート７の中央部には、射出穴１３が設けられている。型締装置の右側には、図示していない射出装置が配置されており、その先端部が射出穴１３に挿入可能で、金型内のキャビティに連通する流入口と接続可能となっている。
【００１２】
マシンベース１５上には、スライドレール２５が取り付けられており、スライドブロック２６を介して可動台２４と一体的に可動プレート８が載置されている。可動プレート８には、可動型２が取り付けられている。スライドブロック２６は、ボールやころを介してスライドレール２５と連結しているので、摩擦抵抗がほとんど無い状態で摺動運動することができる。可動台２４の上には可動プラテン５が拘束されない状態で載置されており、固定ボルト２０によって、可動プラテン８と離れないように取り付けられている。また、可動プラテン５の可動プレート８と接触する側の面は、固定プラテン４と同様に中央部は平面加工され、周囲部は２θ°の勾配加工が施されている。さらに、可動プラテン５には、タイバー９が貫通しているとともに、２つ割りのハーフナット１２が取り付けられており、型が閉じた状態で開閉することによって、タイバー９の係合部９ａと係合離脱が可能となっている。タイバー係合部９ａには、リング状あるいはねじ状の溝が設けられ、噛み合い歯が形成されており、ハーフナット１２の内側に形成された歯と勘合することにより、タイバー９とハーフナット１２は係合できる。ハーフナット１２の開閉駆動は、油圧シリンダー、あるいはモータとボールねじの組み合わせによって行なうことができる。
また、可動プラテン５には、図示せぬ押出装置が設けられており、成形品を可動型２から取り外すことができる。
【００１３】
可動台２４とマシンベース１５の間には、型開閉装置が連結されているので、可動プレート８や可動プラテン５などを型開閉方向に摺動駆動することができる。可動台２４の下側にはナット取付けブロック３３が固着されており、型開閉ボールねじナット３２が取り付けられている。型開閉ボールねじナット３２と螺合する型開閉ボールねじ軸３１は、軸受けを介して回転自在であるが軸方向に拘束された状態で、ねじ軸サポート台３８に支持されている。ねじ軸サポート台３８は、マシンベース１６に固定されている。型開閉ボールねじ軸３１の一方の端部は、カップリング３７によって型開閉用サーボモータ３０の回転軸と連結されており、またもう一方の端部は、ねじ軸支持台３４によって回転自在に支持され、さらにブレーキ３５と連結している。ブレーキ３５はねじ軸支持台３４に取り付けられており、非常時の急停止や、機械停止時に可動部が動かないようにするために設けられている。
【００１４】
図２は、金型が閉じて型締力が負荷されている状態を示し、ハーフナット９ａは閉じてタイバー９と係合状態である。そして、型締力によって、各プラテンやタイバー９に撓み（変形）が発生している。この時、固定プラテン４の周囲部の固定プラテン勾配面４ｂは、変形によって固定プレート７との間の角度はθ°となり、さらに固定プラテン平面部４ａも変形によって湾曲し、固定プレート７との間の角度もθ°となる。可動プラテン５側においても同様である。固定プラテン４および可動プラテン５に施す勾配加工の２θ°は、設計段階において有限要素法などＣＡＥを用い、各プラテンの変形角度を予め解析しておくことにより算出が可能である。型締装置が発揮できる最大の型締力を発生しているときの状態において、２θ°を算出することが好ましい。
【００１５】
図３から図５は、図１における矢視Ａから固定プラテン４を見たときの図であり、固定プレート７側の面の状態を示す。
固定プラテン４は、マシンベース１５上に固定プレート７の下部などを介して拘束されない状態で載置されている。四隅には、４本のタイバー９が型締シリンダーを介して取り付けられている。中央には射出穴１３が開いており、その周辺は平面状の固定プラテン平面４ａとなっている。型締力を受けていない時は、固定ボルト２０によって固定プラテン平面４ａと固定プレート７は軽く接触している。さらに固定プラテン平面４ａの周囲部は、円錐状の固定プラテン勾配面４ｂとなっている。固定プラテン平面４ａと固定プラテン勾配面４ｂの境界線（面の交差部分）は、角部であり、型締力を受けて変形した際、固定プレート７と接触する接触部となる。固定プレート７は、接触部の狭い範囲から型締力を受けるが、固定プレート７の厚みによって力は広がって固定型１に伝わり、金型パーティング面では面圧が均一となる。２θ°の勾配角度は、４本のタイバー９から型締力が負荷されることを考慮すると、一番変形の大きい対角線上を横から見たとき角度であることが望ましい。
可動側の可動プラテン５の可動プレート８と接触する側の面も同様な形状に加工されており、同じ作用効果によって、金型パーティング面に均一な面圧が負荷される。
【００１６】
図６は、固定プラテン４と固定プレート７の接触部（固定プラテン４の角部）を拡大した図である。固定プラテン勾配面４ｂと固定プレート７の平面部との間の角度は、２θ°である。型締力による固定プラテン４の変形量は小さいので、２θ°も小さい角度であり、よって固定プラテン４の角部の頂点角度は１８０°に近い鈍角である。型締力を受けると固定プラテン４は変形し、右の図の様になる。接触部の上側と下側に生じる面と面の間の角度は同等の略θ°となり、接触部の面圧の大きさは上下対称で発生する。固定プラテン４の角部によって固定プレート７は弾性変形し、面圧が広い範囲で発生することになる。面圧部分が広くなることにより、ピーク面圧は減少するため、ピーク面圧部分に塑性変形が発生するほどの大きな面圧が発生することは無く、接触部分が陥没することはない。また、型締力を広く拡散することができるので、固定プレート７の厚みが薄くても、金型に型締力を均一に伝えることができる。
【００１７】
一方、図７は、従来技術における接触部の図であり、勾配部と平面部の間の頂点角度が小さいため、型締時における接触範囲（面圧分布範囲）は狭く、大きなピーク面圧が発生していることが分かる。このことにより、塑性変形が発生しプラテン等を損傷させることとなり、成形機の故障につながる。
【００１８】
図４は、別の実施例であり、固定プラテン勾配面４ｂが四角錐上に加工されていて、図３の実施例と同様な作用効果を奏する。
図５も、さらに別の実施例であり、固定プラテン勾配面４ｂは八角錐上に加工されている。
【００１９】
次に、本実施例の型締装置による成形動作について説明する。
まず、図１の型開き状態では、ハーフナット１２は開いてタイバー９と離脱状態になっている。図示せぬ制御装置からブレーキ３５に解除信号が送られた後、型開閉用サーボモータ３０に回転指令信号が送られ、型開閉用ボールねじ軸３１が回転し、ねじの作用により、型開閉用ボールねじナット３２、ナット取付けブロック３３、可動台２４、可動プラテン５、可動プレート８、および可動型２が閉方向（図の右方向）に移動する。可動型２が固定型１にタッチすると、型開閉用サーボモータ３０は停止しフリー状態となる。次に、型開閉用サーボモータ３０のエンコーダーなどから可動盤５の位置を検知し、もし、タイバー係合部９ａの歯とハーフナット１２の係合部の歯が噛み合う位置関係になければ、型締シリンダーに作動油が適宜供給され、タイバー９を動かして、歯が噛み合う位置になるよう調整する。金型の厚みが予め分かっている場合は、型閉動作前にタイバー９の位置を調整しておいても良い。
【００２０】
続いて、ハーフナット１２を閉じて、ハーフナット１２をタイバー９と係合させる。そして、型締シリンダーの型締油室１０ａに高圧の作動油を供給し、大きな型締力を発生させる（図２）。この時、前述の固定プラテン４や可動プラテン５の勾配加工の効果により、金型パーティング面全体に均一の面圧が発生する。
【００２１】
型締力が所望の値まで上昇すると、射出装置から溶融状態のアルミニウムや樹脂を金型キャビティ内に高圧で射出充填する。パーティング面を合わせる面圧は均一に発生しているので、溶融物の圧力に負けてパーティング面が開きバリが発生する部分は無い。
【００２２】
冷却固化が完了すると、型締油室１０ａの圧力を落とし、そして離型油室１０ｂに作動油を供給し大きな力で金型を少し開き、成形品を固定型１から離す。ハーフナット１２を開いてタイバー９と離脱した後、続いて、型開閉用サーボモータ３０を駆動し、可動型２および可動プラテン５等を後退させる（開く）。さらに、図示せぬ押出装置によって成形品を可動型２から取り外し、取出し装置によって機外に運び出す。そして引き続き、次の成形サイクルを開始する。
【００２３】
上記の実施の形態は本発明の一例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
アルミニウム製品やプラスチック製品を生産する成形機械の型締装置に利用でき、成形品の品質向上、成形機械の故障の低減に貢献できる。
【符号の説明】
【００２５】
１  固定型
２  可動型
４  固定プラテン
４ａ  固定プラテン平面
４ｂ  固定プラテン勾配面
５  可動プラテン
５ａ  可動プラテン平面
５ｂ  可動プラテン勾配面
７  固定プレート
８  可動プレート
９  タイバー
９ａ  係合部
１０  ピストン
１０ａ  型締油室
１０ｂ  離型油室
１１  ロッド
１２  ハーフナット
１３  射出穴
１５  マシンベース
１６  固定キー
２０  固定ボルト
２４  可動台
２５  スライドレール
２６  スライドブロック
３０  型開閉用サーボモータ
３１  型開閉用ボールねじ軸
３２  型開閉用ボールねじナット
３３  ナット取付けブロック
３４  ねじ軸支持台
３５  ブレーキ
３７  カップリング
３８  ねじ軸サポート台
【図１】
0005604915.tif 000002
【図２】
0005604915.tif 000003
【図３】
0005604915.tif 000004
【図４】
0005604915.tif 000005
【図５】
0005604915.tif 000006
【図６】
0005604915.tif 000007
【図７】
0005604915.tif 000008