(57)【要約】      （修正有）【課題】射出成形機の型開閉動作時および射出動作時に移動される可動部の重量を削減する。【解決手段】型開閉動作時および射出動作時に可動部１７等が移動される射出成形機において、前記可動部１７等の構造部材の少なくとも一部に強化繊維を含む樹脂３０，３３，３４，３５が用いられている。【効果】エネルギー消費量の削減、成形サイクル時間の短縮、成形自由度の向上、駆動機構の小型化、成形機の軽量化、コスト低減等の少なくとも一つが達成できる。【選択図】図２
2019031072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
型開閉動作時および射出動作時に可動部が移動される射出成形機において、
前記可動部の構造部材の少なくとも一部に強化繊維を含む樹脂が用いられることを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
前記可動部は、型締装置の可動金型が取付けられる可動盤であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
前記可動部は、射出装置のスクリュが取付けられるプッシャプレートであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の射出成形機。
【請求項４】
型開閉動作時および射出動作時に可動部が移動される射出成形機において、
固定金型が取付けられる固定盤または可動金型が取付けられる可動盤の反金型取付面の側に強化繊維を含む樹脂が接合されていることを特徴とする射出成形機。
【請求項５】
型開閉動作時および射出動作時に可動部が移動される射出成形機において、
固定金型が取付けられる固定盤または可動金型が取付けられる可動盤の金型取付面の側の強化繊維を含む樹脂製の台盤が接合されていることを特徴とする射出成形機。
【請求項６】
前記強化繊維を含む樹脂は炭素繊維を含む樹脂であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の射出成形機。
【請求項７】
可動金型が取付けられ型開閉動作時に移動される射出成形機の可動盤において、
前記可動盤の構造部材の少なくとも一部に強化繊維を含む樹脂が用いられることを特徴とする射出成形機の可動盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型開閉動作時および射出動作時に可動部が移動される射出成形機および射出成形機の可動盤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機の型締装置においては型開閉動作時に可動金型が取付けられる可動盤といった可動部が移動される。また射出成形機の射出装置においては射出時にスクリュが取付けられるプッシャプレートといった可動部が移動される。しかし従来の射出成形機の型締装置の可動盤は、特許文献１にもあるように鋼材または球状黒鉛鋳鉄といった鋳鉄等の金属製の材料から製造されている。そのため可動盤は型締装置の中で最大の重量物であり、成形サイクルごとに行われる可動盤の移動には、多大なエネルギー消費量が必要であった。
【０００３】
また射出成形機の射出装置のプッシャプレートも鋼材または球状黒鉛鋳鉄といった鋳鉄等の金属製の材料から製造されている。そのため金属製のプッシャプレートは、射出成形機の射出装置の可動部の中でも最大の重量物であり、成形サイクルごとに行われる射出時のスクリュ前進作動には多大なエネルギー量が必要であった。
となる。
【０００４】
また前記可動盤や固定盤（総称して台盤）は、型締時の力を受ける関係から一定以上の厚みを有するので、金属製の台盤の射出成形機の重量に占める割合は非常に大きかった。また特に大型の射出成形機においては、各部を分解して出荷しても、重量の大きな台盤が輸送や据付の際のネックになることがあった。
【０００５】
前記の台盤の重量が輸送や据付の際のネックとなる問題に対応するものとして、特許文献２に記載されたものが知られている。特許文献２では、固定盤等の型締シリンダが配設される盤を、タイバが挿通される外枠部と金型取付盤に分割することによりそれぞれの盤の軽量化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１４７７９９号公報（第１頁右欄）
【特許文献２】特開２０１３−２４４７４０号公報（請求項１、０００３、０００６，００１７、００１９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら従来は、射出成形機の可動部が鋼材や鋳鉄等の金属のみから構成され重量が削減されていなかったので、移動の際のエネルギー消費量（電力消費量）もまた削減できていなかった。また可動部の重量が削減されていなかったので、移動開始の際の加速時間の短縮や移動停止時の際の減速時間の短縮ができず、成形サイクル時間の短縮もまたできていなかった。更には可動部の重量が削減されていなかったので、可動部を移動させる駆動機構を小型やコスト低減したものに変更することができなかった場合もあった。また射出成形機の台盤については、台盤に分割したものもぞれぞれの台盤は鋳鉄製（金属製）であるので、台盤全体を含めた射出成形機の重量を軽減することができないという問題があった。
【０００８】
従って本発明の射出成形機では、型開閉動作時および射出動作時に移動される可動部の重量を削減することによるエネルギー消費量の削減、成形サイクル時間の短縮、成形自由度の向上、駆動機構の小型化やコスト低減等の少なくとも一つを図ることができる射出成形機または射出成形機の可動盤を提供することを目的とする。または本発明の射出成形機では、重量を軽減することができる射出成形機または重量を軽減することができる台盤を提供することについても目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に記載の射出成形機は、型開閉動作時および射出動作時に可動部が移動される射出成形機において、前記可動部の構造部材の少なくとも一部に強化繊維を含む樹脂が用いられることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の射出成形機は、請求項１において、前記可動部は、型締装置の可動金型が取付けられる可動盤であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の射出成形機は、請求項１または請求項２において、前記可動部は、射出装置のスクリュが取付けられるプッシャプレートであることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の射出成形機は、型開閉動作時および射出動作時に可動部が移動される射出成形機において、固定金型が取付けられる固定盤または可動金型が取付けられる可動盤の反金型取付面の側に強化繊維を含む樹脂が接合されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項５に記載の射出成形機は、型開閉動作時および射出動作時に可動部が移動される射出成形機において、固定金型が取付けられる固定盤または可動金型が取付けられる可動盤の金型取付面の側の強化繊維を含む樹脂製の台盤が接合されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項６に記載の射出成形機は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記強化繊維を含む樹脂は炭素繊維を含む樹脂であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項７に記載の射出成形機の可動盤は、可動金型が取付けられ型開閉動作時に移動される射出成形機の可動盤において、前記可動盤の構造部材の少なくとも一部に強化繊維を含む樹脂が用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の射出成形機は、型開閉動作時および射出動作時に可動部が移動される射出成形機において、前記可動部の構造部材の少なくとも一部に強化繊維を含む樹脂が用いられるので、エネルギー消費量の削減、成形サイクル時間の短縮、成形自由度の向上、駆動機構の小型化、成形機の軽量化、コスト低減等の少なくとも一つを図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の射出成形機の全体図である。
【図２】本実施形態の射出成形機の可動盤の断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線の矢視図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線の矢視図である。
【図５】第２の実施形態の射出成形機の全体図である。
【図６】第３の実施形態の射出成形機の固定盤を示す図である。
【図７】第４の実施形態の射出成形機の全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本実施形態の射出成形機について１１について図１を参照して説明する。射出成形機１１の型締装置１２は、ベッド１３上の一方に固定盤１４が固着され、固定盤１４の金型取付面１５に固定金型１６が取付けられている。ベッド１３上の他方には受圧盤２０が載置され、固定盤１４と受圧盤２０の間には４本のタイバ２１が配置されている。そして可動盤１７はタイバ２１にガイドされて固定盤１４に対して型開閉方向に移動自在となっている。本発明では、可動盤１７は、型開閉動作時に移動される可動部に相当する。そして可動盤１７の金型取付面１８には可動金型１９が取付けられている。
【００１９】
受圧盤２０の上面または背面には、型開閉および型締用のサーボモータ２２が取付けられている。そしてサーボモータ２２の駆動プーリとボールネジ２３の従動プーリはベルトにより連結されている。そしてボールネジ２３の回転によりボールねじナット２４、ボールねじナット２４が固定されたクロスヘッド２５が前後進移動してトグル機構２６の各リンク２７が作動されるようになっている。なお型締装置の種類は限定されない。
【００２０】
次に本実施形態の可動部である可動盤１７について説明する。図２と図３に示されるように可動盤１７は、大まかに言って盤体部２８とリンク接続部２９とリンク連結部３０を備えている。本実施形態では、可動盤１７の盤体部２８とリンク接続部２９は球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ材）の鋳鉄等からなる金属製の盤体部３１と金属製のリンク接続部３２を備えている。なお可動盤１７の金属製の部分は、ＳＳ４００、Ｓ４５Ｃ等の鋼材など別の金属でもよい。しかし従来の可動盤と比較して、金属製の盤体部３１および金属製のリンク接続部３２の部分は、板厚が薄かったり断面積が小さかったりして軽量化されており、前記金属製の部分の強度は、単独では型締時に対応できない強度または長期使用の耐久性には劣る強度となっている。
【００２１】
本実施形態では、金属製の盤体部３１の金型取付面１８の側に炭素繊維を含む樹脂板３３が取付けられている。従って盤体部２８は、金属製の盤体部３１と炭素繊維を含む樹脂板３３からなる。型締時には可動盤１７が外力を受けて歪むが、本実施形態の炭素繊維を含む樹脂板３３は、特に可動盤１７の中央部の歪を抑制する目的で取付けられている。従って炭素繊維を含む樹脂板３３は、外力を受ける構造部材に相当する。本発明において構造部材とは外部からの力を受ける部材やモータ等で少なくとも１０キロ以上の自重を保持する部材を指す。従って可動盤１７に電気配線やエア配管の取付けのみに用いられる部材は構造部材ではない。金属製の盤体部３１への炭素繊維を含む樹脂板３３の取付方法は限定されないが、図示しないボルトまたは接着剤の少なくとも一方で固定される。炭素繊維を含む樹脂板３３の厚みは射出成形機１１の型締力により相違し、これに限定されるものではないが、一例として５〜５０ｍｍ程度である。
【００２２】
次に炭素繊維を含む樹脂板３３の製造法について説明する。本実施形態では繊維が一方向の方向性を持った炭素繊維に対してエポキシ等の熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂で含浸させたプリプレグを、繊維の方向を９０°づつ変えて複数枚重ねて積層成形が行われる。積層成形の方法は、ＲＴＭ法（レジン・トランスファ・モールディング成形）やオートクレープ法により行われる。そして前記積層成形の後には焼結等の方法により硬化がなされる。これらの積層成形における板体の板厚は一般的には１〜３０ｍｍ、真空引き等の問題から最高でも４０ｍｍ程度であり現状ではそれを超えると成形が難しくなる。従って炭素繊維を含む樹脂板３３の板厚が厚い場合は、上記の成形法で成形された複数枚の板体を接着剤やボルトで接合したものでもよい。
【００２３】
上記のように炭素繊維を含む樹脂板３３は、現時点では強度、耐熱性の観点から熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂に使用し一方への方向性を持った炭素繊維を含有するプリプレグが用いられる。しかしプリプレグについては最初から縦方向と横方向の炭素繊維が折り込まれたものでもよく、不織布を用いたものでもよい。また成形時に炭素繊維のシートに対して後から溶融樹脂を含浸させるものでもよい。またマトリックス樹脂の種類についても限定されず、熱可塑性樹脂を一部または全部に使用したものでもよい。また炭素繊維についてはＰＡＮ系の繊維でもよくピッチ系の繊維でもよい。ＰＡＮ系の繊維を用いた場合は、引っ張り強さに優れ、ピッチ系の炭素繊維を用いた場合は引っ張り弾性率が鉄に近い値を示す点に優れている。また後述するように炭素繊維を含有する樹脂を射出成形または別の注入成形方式により型内に流し込んで炭素繊維を含む樹脂板３３を成形してもよい。炭素繊維を含む樹脂板３３における炭素繊維の比率（重量％）は、一例として２０〜８５％とすることが好ましい。とりわけプリプレグを使用して成形する場合は、炭素繊維の比率（重量％）は一例として５０〜８０％、射出成形により成形する場合の炭素繊維の比率（重量％）は一例として３０〜６０％がより好ましい。更に本実施形態では炭素繊維を含む樹脂が使用されているが他の強化繊維を含む樹脂を除外するものではない。強化繊維の種類としては炭素繊維にガラス繊維等の他の繊維を混合した混合繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維等の無機系繊維、セルロースナノファイバ、アラミド繊維等の有機系繊維、金属系繊維などでもよい。
【００２４】
また可動盤１７の金属製の盤体部３１の背面側には、炭素繊維を含む樹脂製の盤体部補強部３４が接合されている。更には金属製のリンク接続部３２の周囲には、炭素繊維を含む樹脂製のリンク接続部補強部３５が接合されている。これら盤体部補強部３４とリンク接続部補強部３５は一体に設けられている。前記において金属製の盤体部３１やリンク接続部３２と、樹脂製の盤体部補強部３４やリンク接続部補強部３５の接合を良好にするために金属製の盤体部３１の背面、リンク接続部３２の周囲の面には凹凸や溝を形成しておいてもよい。更には本実施形態では、可動盤１７のリンク連結部３０は炭素繊維を含む樹脂製の連結部となっている。なおこのリンク連結部３０についてもリンク接続部２９のように金属製のリンク連結部の周囲に炭素繊維を含む樹脂製のリンク連結部補強部が接合されるようにしてもよい。
【００２５】
そして金属製のリンク接続部３２のブッシュ３６が取付けられた部分にはトグル機構２６の可動盤側のリンク２７が連結されている。また金属製の盤体部３１の背面側であってリンク連結部３０との間の部分またはリンク連結部３０の背面側にはエジェクタ装置３７が取付けられている。
【００２６】
次に金属製の盤体部３１の背面側や金属製のリンク接続部３２の周囲の部分に炭素繊維を含む樹脂による補強部を接合する製造法について説明する。本実施形態では、最初に可動盤１７の盤体部３１とリンク接続部３２からなる金属製の部分を鋳造により製作し、必要に応じてボルト穴等の加工処理を行う。そして金型取付面１８の側を下にして図示しない成形装置に載置し、その周囲を分割型により封鎖してキャビティを形成する。分割型はマトリックス樹脂に熱硬化性樹脂を使用する場合は、樹脂硬化用の加熱装置が取付けられることが望ましく、マトリックス樹脂に熱可塑性樹脂を使用する場合は、樹脂冷却用の冷却装置が取付けられることが望ましい。この際にリンク接続部３２同士の中間部分は、リンク接続部が形成される部分を残して中子を入れるようにしてもよい。更に最後に炭素繊維を含む樹脂製の部分を金属製の部分にボルト固定する場合は、金属製の部分のボルト挿入孔に対応する前方の部分のキャビティは中実になるように潰しておく。一例としてこのようにして補強用の炭素繊維を含む樹脂が注入される空間を形成する。そして前記分割型には内部の前記キャビティに向けて連通される注入口が形成される。注入口は、高さを変えて複数の注入口が形成されることが望ましい。
【００２７】
そしてエポキシ等の熱硬化性樹脂に長繊維の炭素繊維を分散混合させた材料の樹脂を供給装置の加熱筒内で溶融させる。そして加熱筒に固定されたノズルを前記注入口に当接した状態で前記キャビティ内を真空または減圧する。その後に前記ノズルからキャビティ内に前記の溶融させた材料を注入する。この際に注入口の高さが異なっているので、注入された材料同士の接合面（ウエルド面）が型開閉方向と直交する方向となり、強度に影響が出にくい。キャビティ内の繊維を含む樹脂が硬化されると分割型を取外し、更に炉内に入れてキュアする。そして最後に金属部分と炭素繊維を含む樹脂の接合度を高めるため必要に応じてボルトで固定する。
【００２８】
このような注入成形の利点は比較的自由な形状が得られ、金属部分への巻き付けや嵌入により接合効果を発揮できる点にある。しかしながら注入成形の場合、炭素繊維の方向性はランダムになり織物状でもないので、繊維に方向性のあるプリプレグを積層成形した樹脂板との同一重量当たりの型締時の発生す力に対抗する比強度では、１／３〜１／２程度の比強度となることが想定される。しかしながらプリプレグを使用していないので、重量あたりの製造コストの点では削減となる。
【００２９】
なお盤体部の背面側の炭素繊維の補強部の製造方法は、前記に限定されない。例えば繊維を金属製の盤体部３１の背面やリンク接続部３２に巻き付けた状態で溶融樹脂を含浸させるか、またはプリプレグが溶融した状態で、金属製の盤体部３１の背面やリンク接続部３２に貼付けたり巻付けるようにしてもよい。更には金型取付面１８側の炭素繊維を含む樹脂板３３のようにプリプレグ等から樹脂板または樹脂ブロックを成形し、それらをボルトや接着剤で、金属製の盤体部３１やリンク接続部３２に接合するようにしてもよい。
【００３０】
本発明では、可動盤１７については、金属製の盤体部３１の金型取付面１８または盤体部背面側の少なくとも一方に炭素繊維を含む樹脂３３，３４が用いられ、補強されたものであればよい。また金型背面側の場合も本体背面のみまたはリンク接続部の周囲または少なくとも一部というように炭素繊維を含む樹脂板が補強に取付けられる位置も限定されない。またトグル機構を用いていない可動盤についても背面側に板状または柱状の炭素繊維を含む樹脂の補強部を設けることができる。いずれにしても本実施形態の可動盤１７は、金属製の部分と炭素繊維を含む樹脂製の補強部分の双方により一体となって型締時の型締力に対抗する。従って炭素繊維を含む樹脂製の補強部分は、型締時に外力を受ける構造部材に相当する。そして可動盤１７の応力計算も金属製の部分と炭素繊維を含む樹脂製の補強部分の双方が接合されることを前提にして計算される。その結果上記したように全体として可動盤１７の重量を削減することができる。更には小型や簡易的な射出成形機等では、可動盤等の可動部の構造部材の全てまたは大半を炭素繊維を含む繊維製としてもよい。
【００３１】
炭素繊維を含む樹脂の鉄に対する比強度は１０倍以上であり、比弾性率は７倍以上であるが、上記したように注入成形の炭素繊維を含む樹脂の強度はプリプレグを積層成形したものとの比較においては強度が劣るので、可動盤１７の金属部分の削減重量に対して炭素繊維部分の増加重量は、２０〜３０％程度となるものと想定される。仮に可動盤１７の金属部分を１００ｋｇ削減できたとしたなら代替となる炭素繊維を含む樹脂の重量は２０〜３０ｋｇとなり、７０ｋｇ以上の削減となる。可動盤１７は成形のたびに型開閉移動されるので、重量軽減におる省エネルギー効果は射出成形機が作動されている限りにおいて永続的に発揮される。従って仮に炭素繊維を含む樹脂が用いられた可動盤１７の製造コストが、従来の鋳造製のみの可動盤よりも高価であっても十分に検討に値する。また費用対効果の点で完全にコストアップになる場合でも地球温暖化防止に寄与する。また成形サイクルの短縮に関しても一定時間当たりの生産数の増加につながるので製造コストの削減や消費電力の削減に繋がる。またそして可動盤１７が軽量化された結果、同じ型閉時間であっても型開閉時の初期および中期の速度を高速として後期の速度を低速とすることもでき、型閉時や停止時の金型への衝撃を低く抑えることも可能である。
【００３２】
また本発明においては、可動部として可動金型１９についてもその一部に炭素繊維を含む樹脂を使用して軽量化を図ってもよい。この場合、可動金型１９のキャビティ面を構成する部材や冷却通路を有する部材ではなく、母型（本体）や金型取付板といった型締時に力を受けるとともに力が伝達される構造部材の側に炭素繊維を含む樹脂を用いることが望ましい。可動金型１９と可動盤１７の双方を軽量化することにより、型開閉時のサーボモータ２２の電力消費量はより一層削減が期待でき、成形サイクルの短縮にも寄与する。なお固定金型１６についても炭素繊維を含む樹脂を使用して軽量化を図ってもよく、金型が軽量であれば金型交換の作業も容易となる。
【００３３】
更には可動部として固定盤１４や可動盤１７に取付けられ型締時に型締力を受ける構造部材である回転テーブルを設ける場合、回転テーブルについてもその一部に炭素繊維を含む樹脂を使用して軽量化を図ってもよい。この場合、回転テーブルの軸部や歯車部は金属製とすることが望ましく盤面の本体に炭素繊維を含む樹脂が用いられる。更には回転テーブルに取付けられる回転金型についても可動金型１９と同様に一部に炭素繊維を含む樹脂を用いてもよい。これらの回転テーブルや回転金型に炭素繊維を含む樹脂を使用することにより、回転テーブルの回転開始から回転停止までの時間を短縮することが可能となる。または回転に伴う電力消費量の削減にも寄与する。そして回転テーブルが可動盤１７に取付けられる場合は、可動盤１７全体の軽量化にも寄与し、型開閉の際の電力消費量の削減にも寄与する。
【００３４】
次に射出装置４１について説明する。図１では射出装置４１のカバーを外した状態を記載をしている。射出成形機１１のベッド１３上には射出装置用基台４２が移動可能に取付けられ、前記射出装置用基台４２には、フロントプレート４３が固定されている。そしてフロントプレート４３には図示しないスクリュを内蔵した加熱筒４４が取付けられている。またフロントプレート４３には材料供給装置であるホッパ４６等が取付けられている。加熱筒４４の前部にはノズル４５が固定されている。更には射出装置用基台４２上にはバックプレート４７が固定され、バックプレート４７には射出用サーボモータ４８が取付けられている。
【００３５】
フロントプレート４３とバックプレート４７を接続して２本のガイドロッド４９が取付けられている。またベース上にもガイドレール５０が取り付けられている。そしてフロントプレート４３とバックプレート４７の間には、前記２本のガイドロッド４９とベース上のガイドレール５０にガイドされてプッシャプレート５１が加熱筒４４の軸方向と同方向に移動可能となっている。そしてバックプレート４７には射出用サーボモータ４８とベルトやプーリを介して動力が伝達される図示しないボールネジ７１が軸保持され、プッシャプレート５１には図示しないボールネジナット７２が固定されている。またプッシャプレート５１にはスクリュの後端軸またはスクリュに接続される軸部材５２が回転可能に保持されている。そして前記の軸部材５２には従動プーリ５３が取付けられ、プッシャプレート５１に固定された計量用サーボモータ５４に取付けられた駆動プーリ５５とベルト５６等により駆動力が伝達されるようになっている。
【００３６】
従って射出用サーボモータ４８の駆動によりプッシャプレート５１とスクリュはとともには進退移動する。これらプッシャプレート５１等は射出時に移動される可動部に相当する。図４によりプッシャプレート５１について詳しく説明すると金属製の部材の中央部５７にボールネジナットが固定されるとともにスクリュに接続される軸が回転自在に軸保持されるベアリングが取付けられている。また両端側のガイドが挿通されるガイド挿通部５８となっている。そして金属製の部材の中央部５７とガイド挿通部５８は金属製の連結部５９で接続されている。本実施形態では中央部５７、ガイド挿通部５８、連結部５９からなる金属製の部材は鋳鉄製であるが、連結部５９等は鋼材を加工したものでもよい。これらプッシャプレート５１の金属製の部材は、単独ではプッシャプレート５１が作動時に必要とする強度、または長期使用の耐久性を備えた強度に到達していない。
【００３７】
本実施形態では、金属製の部材の上側の連結部５９の上面、両側のガイド挿通部５８の外側の周面、下側の連結部５９の下面を取り囲む形で炭素繊維を含む樹脂材料が補強部６０として接合されている。接合には部材間の凹凸による接合、ボルトによる接合、接着剤による接合などの少なくとも一つの接合方法が用いられる。また炭素繊維を含む部材の製造方法は、プリプレグ等を積層プレスしたものを後から貼付けたものでもよく、金属製の部材の周囲にキャビティを形成し、前記キャビティに炭素繊維を含む溶融樹脂を流し込んだり射出したものでもよい。
【００３８】
プッシャプレート５１は金属製の部材５７，５８，５９と炭素繊維を含む樹脂製の補強部６０が一体となって必要とする強度に到達するように設計されるので、炭素繊維を含む樹脂製の補強部６０は、計量用サーボモータ５４等の重量にも耐える強度上必要な構造部材に該当する。または射出時にスクリュを直進させるため射出用サーボモータ４８の力を一方向に集中させるための構造部材に該当する。そしてプッシャプレート５１の重量は、炭素繊維を含む樹脂の性質にもよるが、金属製の部材の削減重量に対して炭素繊維を含む樹脂部分の増加重量は、１０〜３０％程度となるものと想定されるので、大幅な軽量化が実現できる。このように可動部であるプッシャプレート５１が軽量化されることにより、射出時のスクリュの挙動を急加速や急減速することが可能となり、より一層種々の成形に対応可能となり成形の自由度が高まる。一例としては、薄物成形品などにおいて高速射出が実現可能となる。なお本発明において射出成形機に付属する取出機等の周辺機器は、射出成形機に含まない。
【００３９】
次に第２の実施形態の型開閉動作時および射出動作時に可動部が移動される射出成形機１１１について図５を参照して説明する。図５においてＡ線より上の部分は、型締シリンダの部分の縦断面、Ａ線とＢ線の間の部分は型締装置の中心線の縦断面、Ｂ線よりも下の部分は正面図を示している。射出成形機１１１の型締装置１１２は、ベッド１１３上の一方に固定盤１１６が固着され、固定盤１１６の金型取付面１１４に固定金型１１５が取付けられている。またベッド１１３上の他方には可動盤１１９が型開閉機構１２０により型開閉方向に往復移動自在に配置されている。そして可動盤１１９の金型取付面１１７には可動金型１１８が取付けられている。本発明では、固定盤１１６と可動盤１１９はそれぞれ台盤に相当する。また固定金型１１５と可動金型１１８は、型合せされた際に形成されるキャビティＣで成形品を成形する金型に相当する。
【００４０】
固定盤１１６の四隅近傍には型締シリンダ１２１が取付けられ、型締シリンダ１２１のピストンに固着されるロッドがタイバ１２２となっている。そしてタイバ１２２は、可動盤１１９の四隅近傍にそれぞれ挿通されている。タイバ１２２の外周の所定位置には係合溝１２３が型開閉方向の所定の長さにわたり形成され、一方可動盤１１９の反金型取付面側の面には前記係合溝１２３と係脱されるハーフナット１２４が設けられている。また可動盤１１９には型開閉機構１２０のボールねじナット１２５が固定され、ベッド１１３上には型開閉機構１２０のサーボモータ１２６が固定されている。そしてサーボモータ１２６とプーリやベルトにより連結されたボールねじ１２７がベッド１１３上には回転自在に軸保持され、ボールねじ１２７は前記ボールねじナット１２５に挿通されている。
【００４１】
また固定盤１１６の反金型取付面側のベッド１１３上には射出装置１２８が配置されている。そして射出装置１２８のノズルタッチ機構は、射出装置１２８と固定盤１１６を接続する形で取付けられている。上記の型締シリンダ１２１を用いた射出成形機１１１は、一例として型締力１０，０００ＫＮ以上の大型機に多く採用されている。
【００４２】
次に本実施形態の型締シリンダ１２１を備えた台盤である固定盤１１６について説明する。固定盤１１６は、金属製の台盤１３０の反金型取付面１２９側に炭素繊維を含む樹脂製の部材１３１が接合されて一体に形成されている。本実施形態において金属製の台盤１３０は、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ材）等の鋳鉄からなる。しかしＳＳ４００、Ｓ４５Ｃ等の鋼材などの別の金属製の台盤であってもよい。図５に示されるように金属製の台盤１３０は、金型取付面１１４を備えた板体部１３２、四隅近傍部分の型締シリンダ内蔵部１３３、破線で示される中央の金型背面側の補強を兼ねたすり鉢部１３４、型締シリンダ内蔵部１３３同士を接続するは外周リブ部、前記型締シリンダ内蔵部１３３とすり鉢部１３４と連結する放射方向リブ部、および外周リブ部とすり鉢部１３４を連結する放射方向リブ部等からなっている。前記リブ部は全て板体部１３２から反金型取付面側（射出装置１２８側）に向けて立設・固定されている。なお固定盤１１６のリブ部の形状は上記に限定されないが、リブ部の高さを高くして固定盤１１６に厚みを持たせることにより重量を軽量化した割に型締時の固定盤１１６の反りに対抗することができる。また本発明においては、型締時に発生する力は、金属製の台盤１３０と後述する炭素繊維を含む樹脂製の部材１３１の両方で受けるため、金属製の台盤１３０の板体部１３２やリブ部の厚みを薄くすることができ、軽量化を図ることができる。
【００４３】
前記型締シリンダ内蔵部１３３の一部と外周リブ部と放射方向リブ部の反金型取付面１２９の高さは同じ高さに形成されている。そしてそれらのリブ部等から形成される反金型取付面１２９には炭素繊維を含む樹脂製の部材１３１が接合されている。本実施形態のような固定盤１１６の四隅近傍に型締シリンダ１２１が設けられる大型の射出成形機１１１では、炭素繊維を含む樹脂製の部材１３１は、固定盤１１６の反金型取付面全面を１枚でカバーする部材を成形することは困難な場合が多い。従って本実施形態では炭素繊維を含む樹脂製の部材１３１は複数の炭素繊維を含む樹脂製の部材１３８，１３９，１４０，１４１から構成される。
【００４４】
上記の固定盤１１６では、金属製の台盤１３０と炭素繊維を含む樹脂製の部材１３1の双方により一体となって型締時の型締力に対抗する。より詳しくは型締時の固定盤１１６の反り方向を主として炭素繊維を含む樹脂製の部材１３１により抑制することが可能となる。そして一例として金属製の台盤１３０の削減重量に対する炭素繊維を含む樹脂製の台盤１３０の増加重量は、一例として１０〜３０％とすることが可能である。これは炭素繊維を含む樹脂の鉄に対する比強度は１０倍以上であり、比弾性率は７倍以上であることに基づく。
【００４５】
次に可動部でもある可動盤１１９について説明する。可動盤１１９も固定盤１１６と同様に、金属製の台盤１４２の反金型取付面１４３側に複数の炭素繊維を含む樹脂製の部材１４４が取り付けられている。可動盤１１９においても金属製の台盤１４２の上下のタイバ挿通部１４５を連結する形で外周リブ部や放射方向リブ部等のリブ部が形成されている。そしてリブ部の反金型取付面１４３と平行に、上下のタイバ挿通部１４５を連結する形で炭素繊維を含む樹脂製の部材１４８，１４８、左右のタイバ挿通部１４５を連結する炭素繊維を含む樹脂製の部材１４９，１４９、斜め方向のタイバ挿通部１４５を連結する形で炭素繊維を含む樹脂製の部材１５０，１５０が取付けられている。前記部材１４８，１４９，１５０の形状、厚み、取付け方法、製造方法などは、固定盤１１６の側の炭素繊維を含む樹脂製の部材１３８，１３９，１４０，１４１と実質的に同様であるので説明は省略する。なお炭素繊維を含む樹脂製の部材１３１，１４４は、固定盤１１６または可動盤１１９の少なくとも一方に採用されたものでもよい。
【００４６】
次に図６に示される別の実施形態の型開閉動作時および射出動作時に可動部が移動される射出成形機１５１の型締装置１５２の固定盤１５３について説明する。別の実施形態の射出成形機１５１については、台盤以外の部分は、図１と同様であるので説明を省略する。図３は、固定盤１５３を射出装置の側から見た図である。固定盤１５３の金属製の台盤１５５は、金型取付面に固定金型が取付けられる板体部１５８と四隅近傍部分の型締シリンダ内蔵部１５９が設けられ、板体部１５８の反金型取付面１６０側には、中央の金型背面側の補強を兼ねたすり鉢部１６１、型締シリンダ内蔵部１５９同士を接続するは外周リブ部１６２、前記型締シリンダ内蔵部１５９とすり鉢部１６１と連結する放射方向リブ部１６３、外周リブ部１６２とすり鉢部１６１を連結する放射方向リブ部１６４等を備えている。
【００４７】
そして板体部１５８の反金型取付面１６０には凸部１６５が射出装置側に向けて突出するように形成されている。また放射方向リブ部１６３からは金型取付面１５６と平行になるように凸部１６６が突出するように形成されている。更に放射方向リブ部１６４からも金型取付面１５６と平行になるように凸部１６７が突出するように形成されている。また型締シリンダ内蔵部１５９からも凸部１６９が突出している。これらの凸部１６５，１６６，１６７、１６９は、金属製の台盤１５５と次に記載する炭素繊維を含む樹脂製の部材１６８との接合を良好にし、型締時に固定盤１５３に及ぼされる力が金属製の台盤１５５のみならず炭素繊維を含む樹脂製の部材１６８にも同様に及ぶようにするために形成されるものである。なお金属製の台盤１５５のリブや凸部の形状は上記に限定されない。
【００４８】
次に固定盤１５３の金属製の台盤１５５の反金型取付面１６０の側に取付けられる複数の炭素繊維を含む樹脂製の部材１６８について説明する。本実施形態では、板体部１５８の反金型取付面１６０と外周リブ部１６２と放射方向リブ部１６３と放射方向リブ部１６４に囲まれる形で炭素繊維を含む樹脂製の部材１６８ａ，１６８ｂが全部で８個挿入固定されている。換言すれば炭素繊維を含む樹脂製の部材１６８は、リブ部とリブ部の間に接合されている。図６に示される別の実施形態では前記部材１６８は、２種類からなり、前記部材１６８ａが４個、前記部材１６８ｂが４個である。これらの前記部材１６８ａ、１６８ｂは、金属製の台盤１５５の凸部に嵌合や押圧される形で接合されるよう取付けられることが望ましい。また図示しない可動盤についても同様に反金型取付面のリブ部とリブ部の間に炭素繊維を含む樹脂製の部材が嵌め込まれる。これら炭素繊維を含む樹脂製の部材１６８等は個数および製法は限定されない。
【００４９】
次に第４の実施形態の型開閉動作時および射出動作時に可動部が移動される射出成形機について２１１について図７を参照して説明する。射出成形機２１１の型締装置２１２は、ベッド２１３上の一方に固定盤２１６が固着され、固定盤２１６の金型取付面２１４に固定金型２１５が取付けられている。またベッド２１３上の他方には可動盤２１９が型開閉機構２２０により型開閉方向に往復移動自在に配置されている。そして可動盤２１９の金型取付面２１７には可動金型２１８が取付けられている。本発明では、固定盤２１６と可動盤２１９はそれぞれ台盤に相当する。また固定金型２１５と可動金型２１８は、型合せされた際に形成されるキャビティＣで成形品を成形する金型に相当する。
【００５０】
固定盤２１６の四隅近傍には型締シリンダ２２１が取付けられ、型締シリンダ２２１のピストンに固着されるロッドがタイバ２２２となっている。そしてタイバ２２２は、可動盤２１９の四隅近傍にそれぞれ挿通されている。タイバ２２２の外周の所定位置には係合溝２２３が型開閉方向の所定の長さにわたり形成され、一方可動盤２１９の反金型取付面側の面には前記係合溝２２３と係脱されるハーフナット２２４が設けられている。また可動盤２１９には型開閉機構２２０のボールねじナット２２５が固定され、ベッド２１３上には型開閉機構２２０のサーボモータ２２６が固定されている。そしてサーボモータ２２６とプーリやベルトにより連結されたボールねじ２２７がベッド２１３上には回転自在に軸保持され、ボールねじ２２７は前記ボールねじナット２２５に挿通されている。
【００５１】
また固定盤２１６の反金型取付面側のベッド２１３上には射出装置２２８が配置されている。そして射出装置２２８のノズルタッチ機構の油圧シリンダ２２９は、射出装置２２８と固定盤２１６を接続する形で取付けられている。上記の型締シリンダ２２１を用いた射出成形機１１は、一例として型締力１０，０００ＫＮ以上の大型機に多く採用されている。
【００５２】
次に本実施形態の台盤である固定盤２１６について説明する。図７において固定盤２１６の上下の部分は型締シリンダ２２１の部分の縦断面を示し、中間の部分は平面視中心部分の縦断面を示している。固定盤２１６は、金型取付面２１４側の炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０と反金型取付面側の金属製の台盤２３１が接合されて一体に形成されている。本実施形態において金属製の台盤２３１は、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ材）等の鋳鉄からなる。しかしＳＳ４００、Ｓ４５Ｃ等の鋼材などの別の金属製の台盤であってもよい。図７に示されるように金属製の台盤２３１は、金型取付面側の板体部２３２、四隅近傍部分の型締シリンダ内蔵部２３３、中央の金型背面側の補強を兼ねたすり鉢部２３４、型締シリンダ内蔵部２３３同士を接続する外周リブ部、前記型締シリンダ内蔵部２３３とすり鉢部２３４と連結する放射方向リブ部、外周リブ部とすり鉢部２３４を連結する放射方向リブ部等からなっている。前記リブ部は全て板体部２３２から反金型取付面側に向けて立設・固定されている。なお固定盤２１６のリブ部の形状は上記に限定されないが、リブの高さを高くして固定盤２１６に厚みを持たせることにより板体部２３２の一部への応力集中を避けることができ重量を軽量化した割に型締時の固定盤２１６の反りに対抗することができる。また本発明においては、型締時に発生する力は、金属製の台盤２３１と後述する炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０の両方で受けるため、金属製の台盤２３１の板体部２３２やリブ部の厚みを薄くすることができ、軽量化を図ることができる。
【００５３】
また金属製の台盤２３１の板体部２３２の金型取付面２１４側は平面となっている。そして板体部２３２の中央には、固定金型２１５のロケートリングを挿通する貫通孔２３８が形成されている。また図７において記載されるように固定金型２１５を取付けるためのボルト２３９を挿入するボルト穴（ねじ穴）２４０が所定位置に複数形成されている。またはＴ溝により固定金型２１５を取付けるものでは、板体部２３２の両端側から中央側に向けて複数のＴ溝が形成されている。更には板体部２３２の前記平面に対して炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０を接合するためのボルト２４１を挿入するボルト穴（ねじ穴）２４２も別の位置に複数形成されている（図１ではボルト２４１は４本しか記載されていないが応力計算に基づき複数のボルトで接合される。）
【００５４】
そして金属製の台盤２３１の板体部２３２の平面の部分には、炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０の当接面が接合されている。本実施形態では炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０は所定厚みを備えた略方形（角部分は円弧の場合もあり）の板体である。そして四隅近傍のタイバが挿通される部分には孔２４７がそれぞれ形成されている。また炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０、前記金属製の台盤２３１のボルト穴２４０と重なる位置には、金型を取付けるためのボルト挿通孔（ねじの無いバカ孔）２４４や貫通溝が複数形成されている。更には前記金属製の台盤２３１のボルト穴２４２と重なる位置には、金属製の台盤２３１に炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０を取付けるためのボルト挿通孔（ねじの無いバカ孔）２４３が複数設けられている。また炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３１の中央部には金型のロケートリングを挿入する貫通孔２４８が形成されている。
【００５５】
なお本発明では、金属製の台盤２３１の反取付面側に型締時の歪を防止する目的で炭素繊維を含む樹脂製の部材を増設するものを除外するものではない。
【００５６】
金属製の台盤２３１と炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０の接合については、上記したようにボルト２４１が炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０のボルト挿通孔２４３を介して金属製の台盤２３１のボルト穴２４２に挿通され、固定が行われる。この際に固定金型２１５が炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０に取付けられた際に金型の背面に当接する部分は、ボルト２４１の頭部が炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０の表面から突出しないように、穴が細工されるかまたはボルト２４１の種類が選定される。また本実施形態では金属製の台盤２３１と炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０の接合には接着剤も使用される。ただし本発明において両者は少なくとも一方でもよく、接合方法は限定されない。更には本実施形態では、金属製の台盤２３１と炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０の接合面はそれぞれ平面だが、いずれか一方の凹部にいずれか他方の凸部が嵌合される等、台盤同士の形状により接合されるもの、または台盤同士の形状による接合を併用するものでもよい。
【００５７】
炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０の厚みは、射出成形機１１の型締力により相違するので一概には言えずこれに限定するものではないが、一例として従来の金属製の台盤２３１の板体部２３２の厚みの削減量に対して５０〜１００％の厚みの樹脂製の板体からなる台盤でよい。例えば金属製の台盤２３１の板体部２３２の厚みを５０ｍｍ削減した場合は、炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０の厚みは２５〜５０ｍｍの厚みとなる。また上記したようにリブ部等の含めた金属製の台盤２３１の削減重量に対する炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０の重量は、一例として１０〜３０％とすることが可能である。これは炭素繊維を含む樹脂の鉄に対する比強度は１０倍以上であり、比弾性率は７倍以上であることに基づく。
【００５８】
このように図７の固定盤では、金属製の台盤２３１と炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０の双方により一体となって型締時の型締力に対抗する。従って固定盤２１６の応力計算も金属製の台盤２３１と炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０の双方が接合されることを前提にして計算される。そして上記したように全体として固定盤２１６の重量を削減することができる。特に型締力２５，００００Ｋｎを超えるような大型機では型締シリンダ２２１が設けられる固定盤２１６は台盤のみでも搬送時の重量が問題となるが、５〜３０％程度軽減できる例も想定され、搬送時の問題を軽減することに寄与する。
【００５９】
次に可動部でもある可動盤２１９について説明する。可動盤２１９も固定盤２１６と同様に反金型取付面側の金属製の台盤２４５と金型取付面側の炭素繊維を含む樹脂製の台盤２４６が一体に接合されている。金属製の台盤２４５には、ハーフナット２２４や図示しないエジェクタ等が取付けられている。また可動盤２１９に型締シリンダを設ける場合は、金属製の台盤２４５内に設けられる。金属製の台盤２４５の反金型取付面側のリブ等の形状については詳述しないが、従来のものより厚みを薄くし軽量化することができる。また金属製の台盤２４５の前記炭素繊維を含む樹脂製の台盤２４６と接合される板体部の部分も従来のものより厚みを薄くし軽量化される。前記金属製の台盤２４５の板体部は、前記台盤２４６と接合用のボルト穴や金型取付用のボルト穴が形成される点は固定盤側の金属製の台盤２３１の板体部２３２と同じである。固定盤側の金属製の台盤２３１の板体部２３２と異なる点としては、エジェクタロッド用の孔も形成されている。
【００６０】
可動盤２１９の金型取付面２１７側には炭素繊維を含む台盤２４６が設けられている。金属製の台盤２４５と炭素繊維を含む樹脂製の台盤２４６の接合の仕方は固定盤側と同じである。また炭素繊維を含む樹脂製の台盤２４６の製造方法や厚みの決定方法、金型取付けのための孔等も固定盤側と同様であるので説明を省略する。なお本発明においては、炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０，２４６は、固定盤２１６または可動盤２１９の少なくとも一方に採用されたものでもよい。
【００６１】
また上記の固定盤２１６および可動盤２１９は、金属製の台盤のみで型締力に対応できるように強度計算がされているものでもよい。その場合固定盤２１６および可動盤２１９は、従来品との比較で軽量化を実現することができない。しかし炭素繊維を含む樹脂製の台盤２３０，２４６（または厚みが一例として５ｍｍ〜１００ｍｍの炭素繊維を含む樹脂製プレート）を取付けることにより、金属のみの固定盤２１６または可動盤２１９の台盤強度を向上させ、型締時の金型への台盤の歪の影響を少なくすることができる。
【００６２】
上記の第２の実施形態の射出成形機、第３の実施形態の射出成形機、第４の実施形態の射出成形機についても、炭素繊維以外の他の強化繊維を含む樹脂を除外するものではない。強化繊維の種類としては炭素繊維にガラス繊維等の他の繊維を混合した混合繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維等の無機系繊維、セルロースナノファイバ、アラミド繊維等の有機系繊維、金属系繊維などでもよい。これらの例においても炭素誠意等の強化繊維を含む樹脂製の部材における繊維の比率（重量％）は、一例として２０〜８５％とすることが好ましい。とりわけプリプレグを使用して成形する場合は、炭素繊維等の強化繊維の比率（重量％）は一例として５０〜８０％、射出成形により成形する場合の炭素繊維等の強化繊維の比率（重量％）は一例として３０〜６０％がより好ましい。
【００６３】
本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、上記の各記載を組み合わせたものや当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。
【００６４】
本発明の射出成形機は、可動部がプッシャプレートの場合、竪型型締装置の可動盤や縦方向に設けられた射出装置のプッシャプレートであってもよい。更には固定盤と可動盤の間に中間金型が取付けられる中間盤が設けられるものでは中間盤も本発明の可動盤に該当する。中間盤の場合は、型締時に反りは発生しにくいが、両面に炭素繊維を含む樹脂板が取付けられる。また射出装置については、フロントプレートとプッシャプレートの２枚のプレートから構成されるものでもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１１  射出成形機
１２  型締装置
１７  可動盤
１９  可動金型
２９  リンク接続部
３０  連結部
３１  盤体部
３３  炭素繊維を含む樹脂板
３４  盤体部補強部
３５  リンク接続部補強部
５１  プッシャプレート
６０  補強部
【図１】
2019031072.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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