(57)【要約】【課題】金型支持装置に断熱層を一体的に形成することによって、高い精度で型締装置を組み立てることが可能となり、その結果、金型取り付け面の平行度を良くすることができ、精密な成形品を高い精度で成形することができるようにする。【解決手段】固定金型３６が取り付けられる固定金型支持装置と、可動金型３５が取り付けられる可動金型支持装置と、前記固定金型支持装置及び／又は可動金型支持装置の金型取り付け面に一体的に形成された断熱層とを有する。【選択図】図１
2006142687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）固定金型が取り付けられる固定金型支持装置と、
（ｂ）可動金型が取り付けられる可動金型支持装置と、
（ｃ）前記固定金型支持装置及び／又は可動金型支持装置の金型取り付け面に一体的に形成された断熱層とを有することを特徴とする成形機。
【請求項２】
前記断熱層はセラミックから成る請求項１に記載の成形機。
【請求項３】
前記断熱層は研磨加工が施された表面を備える請求項１又は２に記載の成形機。
【請求項４】
前記断熱層は溶射によって形成される請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、射出成形機のような成形機においては、加熱シリンダ内において加熱され、溶融させられた樹脂を高圧で射出して金型装置のキャビティ内に充填（てん）し、該キャビティ内において樹脂を冷却し、固化させることによって成形品を成形するようになっている。
【０００３】
そのために、前記金型装置は固定金型及び可動金型から成り、型締装置によって前記可動金型を進退させ、前記固定金型に対して接離させることによって、型開閉、すなわち、型閉、型締及び型開を行うことができるようになっている。そして、前記型締装置は、一般に、可動金型を保持する可動プラテン、及び、該可動プラテンを進退させるトグル機構が配設され、該トグル機構は、基部がトグルサポートにトグルピンによって取り付けられるとともに、前記トグルサポートに取り付けられた電動モータによる伸縮手段、油圧シリンダ等によってクロスヘッドが進退することにより作動させられる。
【０００４】
また、レンズ等の精密な成形品を成形する場合、前記可動金型又は固定金型の温度を百数十度程度の比較的高温に維持することが多い。この場合、可動金型又は固定金型と可動プラテン又は固定プラテンとの間等に板状の断熱部材を介在させて、可動金型又は固定金型の熱が可動プラテン又は固定プラテンに逃げることを防止するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２１７３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の成形機においては、断熱部材の加工精度が低く、該断熱部材の両面の平行度が低いので、可動側金型取り付け面と固定側金型取り付け面との平行度が低下してしまう。従来の断熱部材は、ガラス繊維等を主基材としたものにバインダを加えて作成されているので、加工精度が低く、両面の平行度が５０〔μｍ〕である。そのため、レンズ等の精密な成形品を成形する場合には、十分に高い精度で成形を行うことができなくなってしまう。
【０００６】
本発明は、前記従来の成形機の問題点を解決して、金型支持装置に断熱層を一体的に形成することによって、高い精度で型締装置を組み立てることが可能となり、その結果、金型取り付け面の平行度を良くすることができ、精密な成形品を高い精度で成形することができる成形機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために、本発明の成形機においては、固定金型が取り付けられる固定金型支持装置と、可動金型が取り付けられる可動金型支持装置と、前記固定金型支持装置及び／又は可動金型支持装置の金型取り付け面に一体的に形成された断熱層とを有する。
【０００８】
本発明の他の成形機においては、さらに、前記断熱層はセラミックから成る。
【０００９】
本発明の更に他の成形機においては、さらに、前記断熱層は研磨加工が施された表面を備える。
【００１０】
本発明の更に他の成形機においては、さらに、前記断熱層は溶射によって形成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、成形機は金型支持装置に断熱層を一体的に形成する。そのため、断熱層の加工精度が高く、可動側金型取り付け面と固定側金型取り付け面との平行度を向上させて金型装置の型締精度を高くすることができ、精密な成形品を高い精度で成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、各種の成形機に適用することができるものであるが、本実施の形態においては、説明の都合上、射出成形機に適用した場合について説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の形態における射出成形機の概略を示す側面図である。
【００１４】
図において、１０は成形機としての射出成形機、５０は射出装置、３０は該射出装置５０と対向して配設された型締装置、３４は前記射出装置５０及び型締装置３０を支持する成形機フレーム、７０は該成形機フレーム３４によって支持されるとともに、射出装置５０を支持する射出装置フレーム、６３は該射出装置フレーム７０の長手方向に配設されたガイド、３９は固定金型３６及び可動金型３５から成る金型装置である。
【００１５】
そして、本実施の形態においては、前記射出装置５０の加熱シリンダ５１内で加熱され、溶融させられた樹脂を金型のキャビティ３８に充填し、該キャビティ３８内で冷却し、固化させ、次に、金型装置３９の型開を行って成形品を取り出すようになっている。
【００１６】
ところで、該成形品がレンズ、導光板等の光学部品のような精密部品である場合には、可動金型３５の直進性が必要とされる。例えば、射出装置５０から溶融させられた樹脂が射出されて金型のキャビティ３８に充填されるときや型締のときのように可動金型３５が固定金型３６に対してわずかに移動するときに、可動金型３５のパ−ティング面（合わせ面）と固定金型３６のパ−ティング面（合わせ面）とが厳密に平行な状態を維持することが重要である。また、成形品を取り出すために型開を行うときにも、可動金型３５のパ−ティング面と固定金型３６のパ−ティング面とが厳密に平行な状態を維持することが必要とされる。すなわち、前記可動金型３５のパーティング面と固定金型３６のパーティング面との平行度を厳密に保つことが必要である。
【００１７】
なお、前記溶融させられた樹脂は、例えば、熱可塑性樹脂であり、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネイト、ポリアミド、ポリアセタール等であるが、いかなるものであってもよい。また、前記成形品は、光学部品以外のものであってもよく、精密部品でなくてもよく、例えば、自動車の内装部品やボンネットのようなものであってもよい。
【００１８】
さらに、前記射出成形機１０は、射出装置５０、金型装置３９及び型締装置３０が横方向に配置され、可動金型３５が図における左右方向に移動させられる横置型のものであるが、射出装置５０、金型装置３９及び型締装置３０が上下方向に配置され、可動金型３５が上下に移動させられる縦置型のものであってもよい。
【００１９】
そして、前記射出装置フレーム７０によってボールねじ軸６５が回転自在に支持され、該ボールねじ軸６５の一端がモータ６４に連結されている。また、前記ボールねじ軸６５とボールねじナット６６とが螺（ら）合させられ、該ボールねじナット６６と射出装置５０とがスプリング６７及びブラケット６８を介して連結されている。そのため、前記モータ６４を正方向及び逆方向に駆動すると、該モータ６４の回転運動は、ボールねじ軸６５とボールねじナット６６との組み合わせ、すなわち、ボールねじ機構７１によって直線運動に変換され、該直線運動がブラケット６８に伝達される。そして、該ブラケット６８が前記ガイド６３に沿って図における左右方向に移動させられ、射出装置５０が進退させられる。
【００２０】
また、前記ブラケット６８には、前方（図における左方）に向けて加熱シリンダ５１が固定され、該加熱シリンダ５１の前端（図における左端）にノズル５４が配設されている。そして、加熱シリンダ５１にホッパ５３が配設されるとともに、加熱シリンダ５１の内部にはスクリュ５２が進退（図における左右方向に移動）自在に、かつ、回転自在に配設され、該スクリュ５２の後端（図における右端）が支持部材５５によって支持される。
【００２１】
そして、該支持部材５５には第１サーボモータ５６が取り付けられ、該第１サーボモータ５６を駆動することによって発生させられた回転がタイミングベルト７２を介して前記スクリュ５２に伝達されるようになっている。
【００２２】
また、前記射出装置フレーム７０には、スクリュ５２と平行にボールねじ軸５８が回転自在に支持されるとともに、該ボールねじ軸５８と第２サーボモータ６１とがタイミングベルト６２を介して連結される。そして、前記ボールねじ軸５８の前端（図における左方）は、支持部材５５に固定されたボールねじナット５９と螺合させられる。したがって、前記第２サーボモータ６１を駆動すると、該第２サーボモータ６１の回転運動は、ボールねじ軸５８とボールねじナット５９との組み合わせ、すなわち、ボールねじ機構７３によって直線運動に変換され、該直線運動が支持部材５５に伝達される。
【００２３】
次に、前記構成の射出装置５０の動作について説明する。
【００２４】
まず、計量工程においては、第１サーボモータ５６を駆動し、タイミングベルト７２を介してスクリュ５２を回転させ、該スクリュ５２を所定の位置まで後退（図における右方に移動）させる。このとき、ホッパ５３から供給された樹脂は、加熱シリンダ５１内において加熱され、溶融させられ、スクリュ５２の後退に伴って該スクリュ５２の前方に溜（た）められる。
【００２５】
次に、射出工程においては、前記ノズル５４を固定金型３６に押し付け、第２サーボモータ６１を駆動し、タイミングベルト６２を介してボールねじ軸５８を回転させる。このとき、支持部材５５は前記ボールねじ軸５８の回転に伴って移動させられ、前記スクリュ５２を前進（図における左方に移動）させるので、スクリュ５２の前方に溜められた樹脂はノズル５４から射出され、固定金型３６と可動金型３５との間に形成されたキャビティ３８内に充填される。
【００２６】
次に、前記型締装置３０について説明する。
【００２７】
該型締装置３０は、固定金型支持装置としての固定プラテン１１、トグルサポート４６、前記固定プラテン１１とトグルサポート４６との間に架設された複数本、例えば、４本のタイバー３３、前記固定プラテン１１と対向して配設され、前記タイバー３３に沿って進退自在に配設された可動金型支持装置としての可動プラテン３１、及び、該可動プラテン３１と前記トグルサポート４６との間に配設されたトグル機構４０を備える。ここで、前記固定プラテン１１は、下端に取り付け部１５を備え、該取り付け部１５が取り付けボルト２１によって、成形機フレーム３４の上面に取り付けられる。そして、前記固定プラテン１１の金型取り付け面１１ａには固定金型３６が取り付けられ、可動プラテン３１の金型取り付け面３１ａには可動金型３５が取り付けられる。なお、固定プラテン１１及び可動プラテン３１を統合的に説明する場合には金型支持装置として説明し、固定金型３６及び可動金型３５を統合的に説明する場合には金型として説明し、固定プラテン１１の金型取り付け面１１ａ及び可動プラテン３１の金型取り付け面３１ａを統合的に説明する場合には金型取り付け面として説明する。
【００２８】
前記トグル機構４０は、サーボモータ、油圧シリンダ装置等の駆動源を備えるトグル駆動装置７５によってクロスヘッド４５をトグルサポート４６と可動プラテン３１との間で進退させることによって、該可動プラテン３１をタイバー３３に沿って進退させ、可動金型３５を固定金型３６に対して接離させて、型閉、型締及び型開を行うようになっている。そして、前記トグル機構４０とトグル駆動装置７５によって、可動プラテン３１を前進又は後退させる駆動装置が構成される。
【００２９】
そのために、前記トグル機構４０は、前記クロスヘッド４５に対して揺動自在に支持されたトグルレバー４９、前記トグルサポート４６に対して揺動自在に支持されたトグルレバー４４、前記可動プラテン３１のトグル取り付け部４７に対して揺動自在に支持されたトグルアーム４３から成り、前記トグルレバー４４とトグルレバー４９との間、及び、トグルレバー４４とトグルアーム４３との間が、それぞれ、リンク結合される。
【００３０】
また、前記トグルサポート４６の背面に取り付けられたトグル駆動装置７５の駆動力は、図における横方向に往復運動する駆動力伝達ロッド４８を介してクロスヘッド４５に伝達されるようになっている。ここで、前記トグル駆動装置７５が駆動源としてサーボモータを備える場合、該サーボモータの回転運動を直線運動に変換するための図示されないボールねじ機構を備える。該ボールねじ機構は、互いに螺合するボールねじ軸とボールねじナットとから成り、一方の部材、例えば、ボールねじナットがサーボモータによって回転させられると、他方の部材、例えば、ボールねじ軸が軸方向に移動させられることによって、回転運動が直線運動に変換される。そして、前記他方の部材に接続された駆動力伝達ロッド４８が往復運動させられる。また、前記トグル駆動装置７５が駆動源として油圧シリンダ装置を備える場合、該油圧シリンダ装置のピストンに接続されたピストンロッドが油圧によって往復運動させられる。そして、前記ピストンロッドに接続された駆動力伝達ロッド４８が往復運動させられる。
【００３１】
したがって、前記トグル駆動装置７５を駆動すると、駆動力伝達ロッド４８の直線運動がクロスヘッド４５に伝達され、該クロスヘッド４５は図における左右方向に進退させられる。すなわち、前記クロスヘッド４５を前進 (図における左方に移動）させると、トグル機構４０が伸展して可動プラテン３１が前進させられ、型閉が行われ、前記クロスヘッド４５を後退 (図における右方に移動）させると、トグル機構４０が屈曲して可動プラテン３１が後退させられ、型開が行われる。
【００３２】
なお、前記可動プラテン３１は、タイバー３３に対応する位置にタイバー挿入孔（こう）が形成され、該タイバー挿入孔に挿入されたタイバー３３によって支持された状態で該タイバー３３に沿って進退させられる。そのため、可動プラテン３１及び可動金型３５の重量は、前記タイバー３３によって支持される。
【００３３】
また、前記可動プラテン３１の背面にはエジェクタ装置７７が配設され、該エジェクタ装置７７は、前記可動金型３５を貫通して延び、前端 (図における右端）をキャビティ３８に臨ませる図示されないエジェクタピン、該エジェクタピンの後方 (図における左方) に配設されたエジェクタロッド、及び、該エジェクタロッドの後方に配設されたエジェクタ駆動装置７９を有する。なお、該エジェクタ駆動装置７９は、例えば、サーボモータ等のエジェクタ駆動源を備え、ボールねじ機構によって回転運動を直線運動に変換して、前記エジェクタロッドを往復運動させるようになっている。
【００３４】
したがって、前記サーボモータを駆動すると、該サーボモータの回転運動が、ボールねじ機構によって直線運動に変換され、該直線運動が前記エジェクタロッドに伝達され、該エジェクタロッド及びエジェクタピンが図における左右方向に進退させられる。
【００３５】
次に、本実施の形態における断熱層について説明する。
【００３６】
図２は本発明の実施の形態における断熱層を形成する溶射皮膜の性質を示す表、図３は本発明の実施の形態における固定側金型取り付け面の形状を示す図である。
【００３７】
本実施の形態においては、金型支持装置の金型取り付け面に断熱層が形成され、該断熱層によって、金型支持装置と金型との間での熱移動を防止するようになっている。「背景技術」の項において説明したように、レンズ等の精密な成形品を成形する場合、金型の温度を百数十度程度の比較的高温に維持することが求められる。そこで、本実施の形態においては、金型支持装置の金型取り付け面に断熱層を形成することによって、金型の熱が金型支持装置に逃げることを防止するようになっている。
【００３８】
なお、前記断熱層は、固定プラテン１１の金型取り付け面１１ａ及び可動プラテン３１の金型取り付け面３１ａの両方に形成されてもよいし、固定プラテン１１の金型取り付け面１１ａ又は可動プラテン３１の金型取り付け面３１ａのいずれか一方のみに形成されてもよい。また、前記断熱層は、金型取り付け面の全面に形成されてもよいし、金型取り付け面における金型が取り付けられる範囲にのみ形成されてもよい。
【００３９】
図３に固定側金型取り付け面の形状を示す。図３（ａ）には、固定側金型取り付け面の全面に前記断熱層が形成された例を示している。また、固定側金型取り付け面の角部は、タイバー３３が締め付けられるタイバー当接部となるため、該タイバー当接部にマスキングを施して溶接を行い、図３（ｂ）に示すように、角部を除いた範囲に前記断熱層を形成するのが望ましい。さらに、図３（ｃ）に示すように、取り付けられる金型に適応した範囲を溶着してもよい。この場合、溶着の範囲が小さい範囲で済むため、金型製作にかかる費用を低減させることができる。また、図３（ａ）〜（ｃ）の例において、金型を取り付けるために、金型取り付け面に形成された複数のボルト穴に対しても、溶接する際にはマスキングが施される。可動側金型取り付け面に対しても、同様に前記断熱層が形成される。
【００４０】
そして、該断熱層は、いかなる材質から成るものであってもよく、また、いかなる方法によって形成されるものであってもよいが、金型支持装置と一体的に形成することができること、強度及び耐久性が高いこと、断熱性が高いこと、表面精度を高くすることができること、形成が比較的容易であること等の観点から、セラミックを溶射することによって形成されたものであることが望ましい。この場合、前記断熱層を形成するセラミックは、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、タングステンカーバイド−ニッケルクロム系（ＷＣ−ＮｉＣｒ）、チタニア（ＴｉＯ2 ）、酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）等であることが望ましいが、他の種類のものであってもよい。
【００４１】
そして、本実施の形態においては、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、タングステンカーバイド−ニッケルクロム系、チタニア、酸化クロム等のセラミックを溶射して、金型支持装置の金型取り付け面に断熱層としての溶射皮膜を形成するようになっている。具体的には、米国のＢｒｏｗｎｉｎｇ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏ．によって開発され、トーカロ株式会社により販売されているＪＥＴ  ＫＯＴＥ（ジェットコート）溶射システムを使用することによって、前記セラミックを溶射する。前記ＪＥＴ  ＫＯＴＥ溶射システムは、高エネルギーガス溶射法であり、ジェットコートガンを使用してセラミック等を溶射し、被溶射体の表面に溶射皮膜を形成するものである。この場合、マッハ５前後の超音速ジェット燃焼ガス流によって粉末溶射が行われる。なお、前記ＪＥＴ  ＫＯＴＥ溶射システム以外のシステムによって溶射皮膜を形成することもできるし、プラズマ溶射方法のような他の方法によって溶射皮膜を形成することもできる。
【００４２】
一例として、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム及びタングステンカーバイド−ニッケルクロム系の溶射皮膜の性質として熱伝導率、皮膜硬さ、密着力、気孔率を図２に示す。
【００４３】
さらに、前記金型取り付け面に形成された溶射皮膜の表面には研磨加工が施されている。そのため、高い精度で型締装置を組み立てることが可能となり、可動側と固定側との金型取り付け面との平行度を高くすることができる。なお、研磨加工後の溶射皮膜の表面粗さは、Ｒａ≦０．８であることが望ましい。
【００４４】
これにより、金型支持装置の金型取り付け面に断熱層が形成され、金型は前記断熱層を介して金型取り付け面に取り付けられることとなるので、金型の熱が金型支持装置に逃げることを防止される。また、断熱層の表面は、平滑であり、金型のパーティング面の平行度も向上し、金型装置の型締精度を高くすることができる。そのため、成形品の成形精度を向上させることができる。
【００４５】
なお、金型支持装置の金型取り付け面だけでなく、金型にも同様の断熱層を形成することができる。もっとも、金型にも断熱層を形成した場合には、コストが高くなることが考えられる。これは、射出成形機等の成形機においては、成形品の種類に応じた数の金型をあらかじめ用意しておき、成形品に応じた金型を金型支持装置に取り付けて成形を行うようになっているので、金型に断熱層を形成する場合には、多数の金型に断熱層を形成する必要があり、断熱層を形成するコストが上昇するからである。これに対して、金型支持装置の金型取り付け面に断熱層を形成する場合には、一対の金型装置に断熱層を形成するだけでよく、断熱層を形成するコストを抑えることができる。
【００４６】
このように、本実施の形態においては、金型支持装置の金型取り付け面に断熱層を一体的に形成するようになっている。そのため、金型支持装置と金型との間での熱移動を防止することができ、金型の熱が金型支持装置に逃げることを効果的に防止することができる。また、金型の温度を維持することができるので、熱効率が向上し、金型を加熱するためのエネルギー消費を抑制することができる。さらに、複数の金型のそれぞれに断熱層を形成する必要がないので、断熱層を形成するコストを抑えることができる。
【００４７】
さらに、金型支持装置の金型取り付け面に断熱層が一体的に形成されているので、別個の断熱部材を使用する場合と比較して、部品点数を少なくすることができる。そのため、金型支持装置に金型を取り付ける際に、組み合わされる各部品が備える公差の総和が小さくなるので、金型のパーティング面の平行度を維持することができ、金型装置の型締精度を高くすることができ、成形品の成形精度を向上させることができる。
【００４８】
さらに、断熱層はセラミックから成るので、金型支持装置の金型取り付け面が保護され、金型取り付け面が損傷を受けることがない。また、金型取り付け面に錆（さび）が発生することがないので、金型装置の型締精度が低下することがなく、錆が不純物として成形品に混入してしまうこともない。また、断熱層はセラミックから成るので、強度が高く、変形することがない。そのため、金型取り付け面間の平行度を維持することができ、成形品の成形精度を向上させることができる。
【００４９】
さらに、断熱層は溶射によって形成されるので、金型支持装置の金型取り付け面への密着力が高く、かつ、断熱層の確度が高く、また、金型取り付け面を確実に保護することができる。
【００５０】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態における射出成形機の概略を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態における断熱層を形成する溶射皮膜の性質を示す表である。
【図３】本発明の実施の形態における固定側金型取り付け面の形状を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０    射出成形機
１１    固定プラテン
１１ａ、３１ａ    金型取り付け面
３１    可動プラテン
３５    可動金型
３６    固定金型
【図１】
2006142687.tif 000003
【図２】
2006142687.tif 000004
【図３】
2006142687.tif 000005