JP5582191B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、可動型を固定型に接近及び離間させ、固定型及び可動型間に形成されるキャビティ内に溶融樹脂を射出して成形品を形成するための射出成形機に関する。

射出成形機では、可動型が固定型に接触する位置まで移動して両型が閉じられ、さらに、型締め機構により可動型が固定型に圧接させられる。続いて、固定型及び可動型間に形成されるキャビティ内に溶融樹脂が射出されて、成形品が形成される。型締め機構は、射出が開始されてから溶融樹脂が固化するまでの期間、溶融樹脂の射出圧力によって可動型が固定型から離れないようにする。

型締め機構として、例えば、特許文献１に記載される構成が知られている。この文献に開示の型締め機構では、固定型が取付けられた固定ダイプレートの四隅にボールねじ軸が回転可能に支持されている。可動型が取付けられた可動ダイプレートの四隅には、ボールナットが嵌合されている。ボールナットには、ボールねじ軸が螺合されている。モータによってボールねじ軸が回転されると、可動ダイプレートがボールねじ軸に沿って移動し、可動型が固定型に圧接される。この射出成形機では、互いに圧接される固定型及び可動型のほかに、固定ダイプレート、可動ダイプレート等の部品が用いられる。これらの部品は、固定型及び可動型の周りに配置されている。このため、型締め機構が大型化し、射出成形機も大型化する。

型締め機構の大型化を解決するための技術が、例えば、特許文献２において提案されている。特許文献２には、型を水平方向に移動させて型を開閉する横型と呼ばれるタイプの射出成形機が記載されている。

横型の射出成形機では、可動型に、水平方向に延びる貫通孔が形成されている。可動型の貫通孔には、シャフトが挿通された状態で支持されている。シャフトの固定型に近接する端部には、係合部（雄ねじ部）が設けられている。シャフトの固定型と反対側の端部には、モータが駆動連結されている。固定型の可動型に面する部分には、被係合部（雌ねじ部）が、貫通孔と同軸上に設けられている。型締めに際し、可動型が固定型に接触した状態で、シャフトはモータによって回転する。シャフトの回転に伴い、係合部（雄ねじ部）が被係合部（雌ねじ部）に係合（螺入）され、可動型が固定型に圧接される。この射出成形機では、特許文献１に開示の固定ダイプレート、可動ダイプレート等が不要となる。また、型締め機構を構成するシャフトや被係合部等の部品がキャビティの近傍に位置する。このため、型締め機構の小型化、即ち射出成形機の小型化が可能である。

特開平５−２６９７４８号公報 特開２００８−１０５３９１号公報

特許文献２に記載された射出成形機は、貫通孔に挿通されたシャフトを回転可能に支持する構造を備えている。しかしながら、シャフトがモータに近接する端部（基端）のみで支持される場合、シャフトは、その自重により、固定型に近接する端部（先端）をシャフトの基端よりも下げて傾斜する。この場合、シャフトの軸線が被係合部（雌ねじ部）の軸線からずれるため、係合部（雄ねじ部）を被係合部（雌ねじ部）に係合（螺入）させることが難しくなる。よって、シャフトの軸線を被係合部の軸線に合致させるための作業や機構が別途必要となる。

本発明の目的は、型締めに際し、シャフトの係合部を被係合部に容易に係合させることのできる射出成形機を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の第一の態様によれば、第１金型及び第２金型を備え、前記第１金型を固定型とし、前記第２金型を可動型とし、前記第２金型は、前記第１金型の下側で昇降することにより前記第１金型に接近及び離間し、前記第２金型を前記第１金型に接触させて両金型を閉じて、型締め機構により前記第２金型を前記第１金型に圧接させ、前記第１金型及び前記第２金型間に形成されるキャビティに溶融樹脂を射出して成形品を形成する射出成形機であって、前記型締め機構は、前記第１金型を上下方向に貫通する貫通孔に挿通された状態で支持されるシャフトであって、シャフトの軸線方向の少なくとも一部に係合部を有し、アクチュエータにより回転駆動されるシャフトと、前記第２金型において前記貫通孔と同軸上に設けられる被係合部であって、前記第１金型及び前記第２金型が相互に接触した状態で、前記アクチュエータによる前記シャフトの回転により前記係合部が係合される被係合部とを備え、前記第２金型及び前記第１金型を互いに接近させる方向は型締め方向であり、前記係合部及び前記被係合部の係合に伴い発生する前記型締め方向の力、又は前記係合部及び前記被係合部の係合後において前記シャフトに印加される前記型締め方向の力により、前記第１金型と前記第２金型とを互いに圧接させ、前記第２金型と、前記第２金型の昇降に伴い移動する部材とから可動体が構成され、前記可動体に作用する重力は、前記型締め機構により前記第１金型に圧接された前記第２金型を前記第１金型から離型するための離型力の少なくとも一部として利用される。

この構成によれば、第１金型と第２金型とを型締め機構によって圧接させる場合、シャフトがアクチュエータによって回転される。シャフトの回転に伴い、係合部が被係合部に係合されて、シャフトが第２金型に連結される。

ここで、シャフトは、上下方向に延びる貫通孔に挿通された状態で支持されている。このため、シャフトに作用する重力の方向及びシャフトの軸線方向はいずれも鉛直方向であって、被係合部の軸線方向と合致する。この点で、本発明は、シャフトが自重により傾斜してシャフトの軸線が雌ねじ部の軸線からずれ易い特許文献２に記載の横型の射出成形機と異なる。

このように、本発明によれば、係合部の軸線と被係合部の軸線とが合致しているため、シャフトがアクチュエータによって回転すると、係合部が被係合部に対し容易に係合される。この係合と共に発生する型締め方向の力、又は係合後にシャフトに加わる型締め方向の力により、第１金型と第２金型とが互いに圧接させられる。そして、第１金型及び第２金型間に形成されるキャビティに溶融樹脂が射出されて、成形品が形成される。

特許文献１に記載された型締め機構では、第１金型及び第２金型の周りに、固定ダイプレート、可動ダイプレート等が配置されている。そして、可動ダイプレートを移動させることで、その可動ダイプレートに取付けられた可動型を間接的に移動させて、その可動型を、固定ダイプレートに取付けられた固定型に圧接させるようにしている。このため、装置全体が大型化する。また、竪型射出成形機では、重力に抗して可動型を上昇させる必要がある。このため、可動体を動かすために、横型の射出成形機よりも多くのエネルギーが必要となる。

その点、本発明の射出成形機では、係合部が被係合部に係合してシャフトが第２金型に連結した状態で、型締め方向の力により、第２金型が第１金型に直接圧接される。このことから、本発明では、特許文献１に記載された型締め機構とは異なり、第１金型及び第２金型を型締めするために、固定ダイプレート、可動ダイプレート等が不要となる。また、型締め機構を構成するシャフトや被係合部等の部品がキャビティの近傍に位置している。これらにより、特許文献１に記載された構成と比較して、型締め機構の小型化、及び射出成形機の小型化が可能となる。また、型締め機構の小型化により可動体の軽量化が可能となり、可動体を動かすためのエネルギーを少なくして、省エネルギー化を図ることもできる。
可動型として機能する第２金型は、固定型として機能する第１金型の下側で昇降することで、第１金型に対し接近及び離間する。この場合、第２金型と、第２金型の昇降に伴い移動する部材とからなる可動体に作用する重力が、型締め機構によって第１金型に圧接された第２金型が第１金型から離型するときの離型力の一部として利用される。従って、第２金型を第１金型から離型させる離型機構を備える場合、より小さな離型力での離型が可能となるため、離型機構の小型化、及び射出成形機の小型化が可能となる。また、可動体に作用する重力が充分に大きい場合、離型機構を用いることなく離型を行なうこともできる。

上記の射出成形機において、係合部及び被係合部の一方が雌ねじ部により構成され、他方が雄ねじ部により構成され、型締め機構は、シャフトの回転により雄ねじ部を雌ねじ部に螺入することによって型締め方向の力を発生することが好ましい。

この場合、係合部が被係合部に係合して雄ねじ部が雌ねじ部に螺入されると、シャフトはその軸方向に沿って伸びる。このとき、シャフトには、自身の伸びに反発して元に戻ろうとする引張り力、すなわち軸力が発生する。この軸力は、第２金型及び第１金型を互いに接近させる方向に作用する型締め方向の力となる。この軸力により第１金型と第２金型とが互いに圧接されて、型締めが行われる。

上記の射出成形機において、アクチュエータは第１アクチュエータであり、型締め機構は、さらに、第１アクチュエータとは別に、係合部を被係合部に係合させた状態のシャフトに対して型締め方向の力を印加するための第２アクチュエータを備えていることが好ましい。

第２アクチュエータは、係合部が被係合部に係合されているシャフトに対し、型締め方向の力を印加することができる。そのため、第１金型と第２金型とを圧接させるために必要な軸力（要求軸力）の一部が、第２アクチュエータが発生する力によって賄われる。このため、シャフトの回転による伸びによって発生すべき軸力を小さく抑えることができる。この軸力をシャフトに発生させるための第１アクチュエータとして、出力トルクの小さな小型のアクチュエータが使用可能となる。つまり、型締め機構の小型化、及び射出成形機の小型化が可能となる。

上記の射出成形機において、第２アクチュエータは、シリンダ及びピストンを備え、ピストンは、シリンダの内部において上下動可能に収容され、かつシリンダの内部を２つの流体圧室に区画し、２つの流体圧室のうち一方が型締め用流体圧室であり、型締め用流体圧室には、シャフトに対し型締め方向の力を印加する際に作動流体が供給されることが好ましい。

第１アクチュエータが作動して係合部が被係合部に係合した後、第２アクチュエータを構成するシリンダ内の型締め用流体圧室に作動流体が供給される。このとき、ピストンには、型締め方向に作用する作動流体の圧力が加えられる。このため、シャフトには、ピストンを通じて、型締め方向に作用する力が加えられる。この力により第１金型と第２金型とが互いに圧接されて、型締めが行われる。つまり、シリンダ及びピストン等の簡素な構成により、シャフトに対し型締め方向の力を加えることができる。

本発明の一実施形態に係る竪型射出成形機において型を開いた状態を示す正面図。 型締めされた竪型射出成形機の一部を破断して示す正面図。 （Ａ）は図２のＡ部を拡大して示す部分断面図、（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ部を拡大して示す部分断面図。 （Ａ）は第２金型が第１金型に接触する直前の状態、又は第２金型が第１金型から離れた直後の状態を示す部分断面図、（Ｂ）は雄ねじ部が雌ねじ部に螺入する直前の状態、又は雄ねじ部が雌ねじ部から抜け出た直後の状態を示す部分断面図。

以下、本発明の射出成形機を竪型射出成形機に具現化した一実施形態について図面を参照して説明する。
竪型射出成形機では、金型（固定型及び可動型）を上下に移動させて開閉させる。本明細書では、可動型を固定型に接近させる方向へ移動させることを「型閉じ」といい、固定型に接触した可動型を固定型に圧接させることを「型締め」という。また、型締めされた可動型を固定型から離すことを「離型」といい、離型された可動型を固定型から離間させる方向へ移動させることを「型開き」という。

図１及び図２に示すように、竪型射出成形機１０は、設置面１１に設置される基台１２と、基台１２上に設けられた複数の支柱１３と、全ての支柱１３の上端に固定された天板部１５とを備えている。天板部１５は、支柱１３によって支えられている。

天板部１５の下面には、固定型として機能する第１金型１６が固定されている。第１金型１６の下方には、可動型として機能する第２金型１７が配置されている。第２金型１７を、第１金型１６に接触する型閉じ位置（図２参照）と、第１金型１６から下方へ大きく離間する型開き位置（図１参照）との間で、昇降させるため、次の機構が採用されている。

基台１２及び天板部１５間には、上下方向に延びる一対のボールねじ軸２１がそれぞれ回転可能に支持されている。各ボールねじ軸２１は、サーボモータ等のモータ２２に駆動連結されている。各ボールねじ軸２１には、ボールナット２３が螺合されている。両ボールナット２３間には、可動台２４が架け渡されている。可動台２４上には、第２金型１７が固定されている。第２金型１７、両ボールナット２３及び可動台２４は、可動体２５を構成する。各モータ２２により各ボールねじ軸２１がそれぞれ回転することにより、可動体２５はボールねじ軸２１に沿って昇降する。

第２金型１７の上部には、成形突部１７Ａが設けられている。第１金型１６の下部には、成形凹部１６Ａが設けられている。第２金型１７と第１金型１６とが相互に接触させられた状態で、成形突部１７Ａは成形凹部１６Ａ内に入り込む。これにより、成形突部１７Ａ及び成形凹部１６Ａ間に、所望形状の成形品を形成するための空間であるキャビティ１８が形成される（図２参照）。

第２金型１７内には、突出し板２６、複数の突出しピン２７、及び傾斜コア（図示略）からなる金型内突出し機構２８が設けられている。突出し板２６は、略水平に配置されている。各突出しピン２７は、突出し板２６から上方へそれぞれ延びている。傾斜コアは、各突出しピン２７の上端にそれぞれ設けられている。各突出しピン２７は、第２金型１７を上下に貫通するガイド孔（図示略）等に挿通されている。傾斜コアは成形突部１７Ａの一部を構成している。

基台１２には、突出し板６、複数の突出しピン７、及び駆動装置（図示略）からなる成形機側突出し機構８が設けられている。突出し板６は、略水平に配置される共に、駆動装置によって昇降させられる。各突出しピン７は、突出し板６から上方へそれぞれ延びている。各突出しピン７は、可動台２４を貫通するガイド孔（図示略）等に挿通されている。

成形機側突出し機構８は、第２金型１７が型開き位置まで下降したとき、突出し板６及び突出しピン７を上方へ移動させることにより、突出し板２６を上方へ移動させる。これにより、突出しピン２７及び傾斜コアが、第２金型１７（成形突部１７Ａ）に密着している成形品を剥がすために上方へと突き出される。

天板部１５には、複数の型締め機構３０が設けられている。型締め機構３０は、第１金型１６及び第２金型１７をそれらの接触面において略均等に圧接する。このため、各型締め機構３０は、接触面の周縁部に対応して略均等な間隔で設けられている。

成形品の成形に際し、射出が開始されてから溶融樹脂が固化するまでの期間、型締め機構３０は、溶融樹脂の射出圧力によって第２金型１７が第１金型１６から離れないように、第２金型１７を第１金型１６に圧接する。

次に、各型締め機構３０について説明する。図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１金型１６及び天板部１５には、上下方向に貫通する貫通孔３１，３２がそれぞれ設けられている。第２金型１７の上部には、被係合部としての雌ねじ部３６が、貫通孔３１と同軸上に配置及び固定されている。雌ねじ部３６の内周面には、雌ねじ３５が形成されている。

天板部１５上には、第２アクチュエータとしての流体圧ワッシャ５５を介して、支持部材３７が固定されている。支持部材３７は細長く、上下方向に延びている。支持部材３７上には、サーボモータ等のモータ３８が、貫通孔３１，３２と同軸上に配置及び固定されている。第１アクチュエータとしてのモータ３８は、下方へ延びる出力軸３９を有している。

貫通孔３１，３２及び流体圧ワッシャ５５には、シャフト４１が挿通されている。シャフト４１は細長く、上下方向に延びている。シャフト４１は、その大部分を占める一般部４２と、一般部４２の上端部に設けられる大径部４４とを備えている。大径部４４の直径は、一般部４２のそれよりも大きい。一般部４２の直径は、貫通孔３１，３２のそれよりも若干小さい。一般部４２は、天板部１５の貫通孔３２に配置された滑り軸受（ブッシュ）４５により、回転可能かつ上下移動可能に支持されている。一般部４２の下端部には、雌ねじ部３６に螺入し得る係合部としての雄ねじ部４３が形成されている。大径部４４は、流体圧ワッシャ５５の上方に位置している。大径部４４は、支持部材３７の下部に配置された滑り軸受（ブッシュ）４６により、回転可能かつ上下移動可能に支持されている。

支持部材３７の上部であってシャフト４１の大径部４４とモータ３８との間には、筒状体４７が、転がり軸受４８により回転可能に支持されている。筒状体４７は、カップリング５２等により、モータ３８の出力軸３９に連結されている。筒状体４７と大径部４４との間には、連結部材４９が介在されている。連結部材４９は、筒状体４７に対して上下移動可能かつ一体回転可能に取付けられている。また、連結部材４９は、シャフト４１の大径部４４に対し一体回転可能に取付けられている。さらに、筒状体４７内には、ばね５１が圧縮された状態で配置されている。ばね５１は、連結部材４９を介してシャフト４１を常に下方へと付勢している。

図３（Ｂ）に示すように、流体圧ワッシャ５５は、モータ３８とは別に、雄ねじ部４３が雌ねじ部３６に螺入された状態のシャフト４１に対して型締め方向の力を印加する。流体圧ワッシャ５５は、天板部１５上に固定されたシリンダ５６と、シャフト４１の一般部４２が挿通されたピストン５７とを備えている。ピストン５７は、シリンダ５６内に上下動可能に収容されている。シリンダ５６の内部は、ピストン５７によって上下に区画されて、２つの流体圧室５８，５９が形成されている。両流体圧室５８，５９のうち下側の流体圧室５９は、型締め用流体圧室５９である。型締め用流体圧室５９には、シャフト４１に対して型締め方向（上方）の力を印加する際に、作動油等の作動流体が供給される。

ここで、特許文献１に記載された型締め機構では、可動ダイプレートを移動させることで、その可動ダイプレートに取付けられた可動型を間接的に移動させて、その可動型を、固定ダイプレートに取付けられた固定型に圧接させるようにしている。これに対し、本実施形態の型締め機構では、第２金型１７がシャフト４１を通じて第１金型１６に直接圧接される。このことから、本実施形態では、特許文献１に記載された型締め機構とは異なり、第１金型１６及び第２金型１７を型締めするために、固定ダイプレート、可動ダイプレート等が用いられていない。また、型締め機構３０により第１金型１６に圧接された第２金型１７を成形後に第１金型１６から離すための離型機構も、竪型射出成形機１０には設けられていない。

次に、この竪型射出成形機１０の動作について説明する。
図１は、型開きされた状態の竪型射出成形機１０を示す。この状態で、第２金型１７は、第１金型１６から下方へ大きく離間した型開き位置に位置している。型締め機構３０では、モータ３８の回転が停止している。また、流体圧ワッシャ５５では、流体圧室５８，５９の流体圧がともに低下している。ピストン５７には、シャフト４１等を介し、ばね５１による下向きの付勢力が加わっている。このため、ピストン５７は、シリンダ５６の最下位置に位置している。また、シャフト４１の雄ねじ部４３の少なくとも一部が、第１金型１６の下面から下方へ突出している。

上記の状態から型閉じするため、モータ２２が、ボールねじ軸２１を所定の方向へ回転させる。すると、ボールナット２３によりボールねじ軸２１に螺合された可動体２５が上昇し始める。可動体２５の上昇に伴い、第２金型１７と第１金型１６との間隔が次第に狭まり、シャフト４１の雄ねじ部４３と第２金型１７の雌ねじ部３６との間隔が次第に狭まる。

シャフト４１は、貫通孔３１，３２に挿通され、かつ滑り軸受４５，４６により天板部１５及び支持部材３７に支持されている。このため、シャフト４１に作用する重力の方向、及びシャフト４１の軸線Ｌ１の方向はいずれも鉛直方向であり、第２金型１７の対応する雌ねじ部３６の軸線Ｌ２に合致する。この点で、本実施形態は、シャフトが自重により傾斜してシャフトの軸線が雌ねじ部の軸線からずれ易い特許文献２に記載の横型の射出成形機と異なっている。

可動体２５がさらに上昇すると、図４（Ａ）に示すように、雌ねじ部３６が、その軸線Ｌ２を軸線Ｌ１に合致させたままシャフト４１の下端に接触する。この状態で、第２金型１７は、第１金型１６から下方へ僅かに離間している。また、ばね５１によって下方へ付勢されたシャフト４１は、その軸線Ｌ１を雌ねじ部３６の軸線Ｌ２に合致させた状態で雌ねじ部３６に押圧されている。そのため、さらに第２金型１７が上昇すると、シャフト４１はばね５１を圧縮させながら上昇する。この上昇により、シャフト４１の大径部４４はピストン５７から上方へ離れる。そして、図４（Ｂ）に示すように、第２金型１７が第１金型１６に接触した時点で、モータ２２の作動が停止される。この状態で、第１金型１６の成形凹部１６Ａ及び第２金型１７の成形突部１７Ａ間にはキャビティ１８が形成される。

次に、モータ３８の出力軸３９の回転が開始される。回転の方向は、シャフト４１の雄ねじ部４３が第２金型１７の雌ねじ部３６に締め付けられる方向である。モータ３８の回転は、カップリング５２、筒状体４７及び連結部材４９を介してシャフト４１に伝達される。シャフト４１は、連結部材４９を介し、ばね５１によって下方へ付勢されている。また、シャフト４１の軸線Ｌ１が雌ねじ部３６の軸線Ｌ２に合致している。このため、雄ねじ部４３の端は、雌ねじ３５の端に合致して噛み合い、雄ねじ部４３が雌ねじ部３６に螺入（係合）し始める。この螺入に伴い、シャフト４１は、雌ねじ部３６を通じて第２金型１７に連結されるとともに軸方向に沿って伸びる。このとき、シャフト４１には、シャフト４１の伸びに反発して元に戻ろうとする引張り力、すなわち軸力が発生する。この軸力は、第２金型１７及び第１金型１６を互いに接近させる方向と一致する型締め方向の力となる。型締め方向の力により、第２金型１７が第１金型１６に圧接される。また、雄ねじ部４３の雌ねじ部３６への螺入に伴い、大径部４４がピストン５７に近づく。

さらに、モータ３８の出力軸３９が同方向へ回転し続けることで、シャフト４１も回転し続ける。図２及び図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、雄ねじ部４３が雌ねじ部３６に所定量だけ螺入した時点で、モータ３８の出力軸３９の回転が停止すると共に、カップリング５２、筒状体４７、連結部材４９及びシャフト４１の回転も停止する。

続いて、流体圧ワッシャ５５の型締め用流体圧室５９内に作動油が供給される。これにより、型締め用流体圧室５９の流体圧が上昇して、流体圧がピストン５７に加わる。流体圧の高い状態は、キャビティ１８内に溶融樹脂が充填されてから冷却及び固化するまでの期間、維持される。こうした高い流体圧により、ピストン５７が大きな力で上方へと押圧される。このとき、シャフト４１の回転は停止しているが、ピストン５７による押圧によって、シャフト４１がさらに伸びて大きな軸力を発生する。ここで、溶融樹脂の射出圧力により第２金型１７が第１金型１６から離れないように第２金型１７を第１金型１６に圧接し続けるために必要な軸力を要求軸力とする。本実施形態では、要求軸力の一部が、流体圧ワッシャ５５により発生する軸力によって賄われる。表現を変えると、シャフト４１の回転に伴い発生する軸力と要求軸力との差分が、流体圧ワッシャ５５によって発生される軸力により補われる。その結果、シャフト４１の回転に伴い発生する軸力が充分大きくなくても、要求軸力がシャフト４１で発生するため、第２金型１７が第１金型１６に圧接されて、型締めが行われる。その後、図示しない射出装置から溶融樹脂が、キャビティ１８内に供給されて、充填される。溶融樹脂は、冷却及び固化されて、キャビティ１８内で所望の成形品に賦形される。

成形品の成形後には、上記とは逆の動作が行われる。まず、前述した型締め状態が解除される。すなわち、型締め機構３０において、下側の型締め用流体圧室５９から作動油が排出され、かつ上側の流体圧室５８内に作動流体が供給される。これにより、型締め用流体圧室５９の流体圧が低下する一方で、他方の流体圧室５８の油圧は上昇する。シリンダ５６内のピストン５７が下降する。このため、流体圧ワッシャ５５による軸力は減少する。

続いて、モータ３８の出力軸３９の回転が開始される。回転の方向は、シャフト４１の雄ねじ部４３が第２金型１７の雌ねじ部３６に対し緩まる方向である。モータ３８の回転は、カップリング５２、筒状体４７及び連結部材４９を介してシャフト４１へと伝達される。シャフト４１は、ばね５１の付勢力に抗しながら後退し、モータ３８に向けて上昇する。これにより、雄ねじ部４３の雌ねじ部３６への螺入によってシャフト４１に生じていた軸力が減少し、型締め状態が解除される。図４（Ｂ）に示すように、シャフト４１の後退により、シャフト４１の大径部４４がピストン５７から上方へ離れると共に雄ねじ部４３が第２金型１７の雌ねじ部３６から抜け出る。すると、シャフト４１と第２金型１７との連結が解除されるため、第２金型１７の下降が可能となる。

この状態で、第２金型１７は、第１金型１６に密着している。また、キャビティ１８内の溶融樹脂が冷却及び固化してなる成形品は、第１金型１６の成形凹部１６Ａ及び第２金型１７の成形突部１７Ａに密着している。しかし、竪型射出成形機１０では、第２金型１７を含む可動体２５に作用する重力の方向が、第２金型１７を第１金型１６から離型させる方向と同じである。そのため、可動体２５に作用する重力を、離型力の少なくとも一部として利用することができる。このため、第１金型１６及び第２金型１７間に別途離型力を加えなくても（離型機構によらなくても）、第２金型１７を第１金型１６から離型することができる。

その後、各ボールねじ軸２１は、モータ２２により、可動体２５の上昇時とは反対方向に回転する。これにより、可動体２５は下降し始める。可動体２５の下降により、第２金型１７は、第１金型１６から離れていく。一方で、図４（Ａ）に示すように、シャフト４１は、ばね５１によって下方へ付勢されているため、雄ねじ部４３を雌ねじ部３６に接触させたまま可動体２５に追従するように下降する。シャフト４１の大径部４４がピストン５７に接触する位置にまで下降した時点で、シャフト４１の下降が止まる。これに対し、可動体２５は引き続き下降する。このため、図１に示すように、雌ねじ部３６が下降して、シャフト４１から離間する。なお、第２金型１７が第１金型１６から離間する際、成形品は、成形凹部１６Ａから剥がれるものの、第２金型１７の成形突部１７Ａに密着し続ける。

第２金型１７が型開き位置まで下降した時点で、成形機側突出し機構８の駆動装置は、突出し板６及び突出しピン７を上昇させる。金型内突出し機構２８では、突出しピン７によって押された突出し板２６が突出しピン２７及び傾斜コアを伴って上昇する。成形突部１７Ａから突出した傾斜コアにより成形品が、成形突部１７Ａから剥がされて、第１金型１６及び第２金型１７間から取り出される。

ここで、金型内突出し機構２８における各突出しピン２７は、上下方向に延び、かつその下端部において突出し板２６によって支持されている。このため、突出しピン２７に作用する重力の方向、及び突出しピン２７の軸線Ｌ３の延びる方向はいずれも鉛直方向であり、互いに合致する。また、成形機側突出し機構８における各突出しピン７は、上下方向に延び、かつその下端部において突出し板６によって支持されている。このため、突出しピン７に作用する重力の方向、及び突出しピン７の軸線Ｌ４の延びる方向はいずれも鉛直方向であり、互いに合致する。

この点で、本実施形態は、特許文献２に記載された横型の射出成形機と異なっている。横型の射出成形機では、突出しピンが水平方向へ延び、かつその一端部において突出し板によって支持されている。突出しピンの軸線と、突出しピンに作用する重力の方向とが大きく異なっている。このため、突出しピンはその先端に向かうほど低くなるように傾斜した状態で水平方向に移動する際、各突出しピンや突出ピンの先端の傾斜コアが第２金型と擦れるため、金属粉が発生する虞がある。また、突出しピン及び傾斜コアの傾斜により成形品も傾斜した状態で突き出されると、成形品と第２金型とが擦れるため、樹脂屑が発生する虞もある。

その点、本実施形態では、各突出しピン２７が上下方向に延び、かつその状態で上昇するため、各突出しピン２７や傾斜コアが第２金型１７と擦れ難く、金属粉の発生が抑制される。また、突出しピン２７の傾斜により成形品が傾斜した状態で突き出されることもないため、成形品と第２金型１７とが擦れ難く、樹脂屑の発生も抑制される。さらに、本実施形態では、各突出しピン７が上下方向に延び、かつその状態で上昇するため、各突出しピン７が可動台２４と擦れ難く、金属粉の発生が抑制される。このようにして、竪型射出成形機１０の一連の動作を経て、成形品が成形される。

以上、詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）第１金型１６を固定型とし、第２金型１７を可動型とする。第２金型１７は、昇降することにより第１金型１６に対し接近及び離間する。第１金型１６及び天板部１５には、上下方向に延びる貫通孔３１，３２がそれぞれ設けられている。貫通孔３１，３２には、シャフト４１が挿通された状態で支持されている。シャフト４１は、モータ３８により回転する。シャフト４１の下端部には、係合部としての雄ねじ部４３が設けられている。第２金型１７の上部には、雌ねじ部３６が、貫通孔３１，３２と同軸上に設けられている。被係合部としての雌ねじ部３６には、両金型１６，１７を相互に接触させた状態でシャフト４１を回転させることにより、シャフト４１の雄ねじ部４３が係合（螺入）される。そして、第２金型１７を第１金型１６に接触させた状態で、雄ねじ部４３の雌ねじ部３６への螺入により発生する型締め方向の力（軸力）によって、第２金型１７を第１金型１６に圧接させる（図３（Ａ），（Ｂ））。

そのため、特許文献２に記載された横型の射出成形機とは異なり、シャフト４１が自重によって傾くのを抑制することができる。また、シャフト４１の軸線Ｌ１と雌ねじ部３６の軸線Ｌ２とを合致させて、シャフト４１の雄ねじ部４３を雌ねじ部３６に容易に螺入させることができ、第２金型１７を第１金型１６に圧接させることができる。

（２）金型内突出し機構２８及び成形機側突出し機構８は、型開きされた第２金型１７から成形品を突き出して剥がすために用いられる。金型内突出し機構２８は、突出し板２６、複数の突出しピン２７、及び傾斜コアを備えている。各突出しピン２７は上下方向に延び、かつ下端部において突出し板２６にそれぞれ固定されている。傾斜コアは、各突出しピン２７の上端にそれぞれ設けられている（図１、図２）。このため、成形品の突き出し時に各突出しピン２７が自重によって傾き難く、第２金型１７と擦れ難くなるため、金属粉の発生を抑制できる。また、成形品が第２金型１７（成形突部１７Ａ）と擦れ難くなるため、樹脂屑の発生も抑制できる。

また、成形機側突出し機構８は、突出し板６、複数の突出しピン７、及び駆動装置を備えている。各突出しピン７は上下方向に延び、かつ下端部において突出し板６にそれぞれ固定されている。突出し板６は駆動装置によって昇降させられる（図１、図２）。このため、成形品の突き出し時に各突出しピン７が自重によって傾き難く、可動台２４と擦れ難くなるため、金属粉の発生を抑制できる。

（３）特許文献１に記載された型締め機構では、第１金型及び第２金型の周りに、固定ダイプレート、可動ダイプレート、ボールねじ軸、ボールナット等が配置されている。そして、可動ダイプレートを移動させることで、その可動ダイプレートに取付けられた可動型を間接的に移動させて、その可動型を、固定ダイプレートに取付けられた固定型に圧接させるようにしている。このため、装置全体の大型化が問題となっている。また、可動型を含む可動体を昇降させる一般的な竪型射出成形機では、重力に抗して可動体を上昇させるときに、横型の射出成形機よりも多くのエネルギーを必要とする。

この点、本実施形態の型締め機構３０では、第２金型１７がシャフト４１を通じて第１金型１６に直接圧接される（図１、図２）。このことから、本実施形態では、特許文献１に記載された型締め機構とは異なり、第１金型１６及び第２金型１７を型締めするために、固定ダイプレート、可動ダイプレート等が不要となる。また、型締め機構３０を構成するシャフト４１や雌ねじ部３６等がキャビティ１８の近傍に配置されている。よって、型締め機構３０の小型化、及び竪型射出成形機１０の小型化が可能となる。また、これにより、可動体２５の軽量化が可能となり、可動体２５を動かすためのエネルギーを少なくして、省エネルギー化を図ることもできる。

（４）本実施形態の竪型射出成形機１０では、型閉じ及び型開きを行うため、第２金型１７が、第１金型１６の下側に位置すると共に昇降する（図１、図２）。このような型閉じ及び型開きの方向は、竪型射出成形機１０の設置面積に影響を及ぼさない。この点で、竪型射出成形機１０は、型閉じ及び型開きの際に第２金型を水平方向に移動させる横型の射出成形機よりも、設置スペースを小さくすることができる。

（５）型締め機構３０により第１金型１６に圧接された第２金型１７を第１金型１６から離型する際、第２金型１７を含む可動体２５に作用する重力を、離型力の少なくとも一部として利用する（図１、図２）。そのため、離型機構を用いることなく離型を行なうことができる。よって、離型機構を別途設ける場合に比べ、竪型射出成形機１０のさらなる小型化が可能となる。

（６）雄ねじ部４３を雌ねじ部３６に螺入させた状態のシャフト４１に対し、型締め方向の力を印加する流体圧ワッシャ５５が設けられている（図３（Ａ），（Ｂ））。そのため、第１金型１６と第２金型１７とを圧接させるために必要な軸力である要求軸力の一部を、流体圧ワッシャ５５の発生する力によって賄うことができる。そのため、シャフト４１の回転に伴い発生すべき軸力を小さく抑えることができる。即ち、軸力をシャフト４１に発生させるモータ３８として、出力トルクの小さい小型のモータを使用できる。よって、型締め機構３０の小型化、及び竪型射出成形機１０のさらなる小型化が可能となる。

（７）第２アクチュエータとして、流体圧ワッシャ５５が用いられる。流体圧ワッシャ５５は、シリンダ５６及びピストン５７を備える。ピストン５７は、シャフト４１の一般部４２が挿通された状態でシリンダ５６内において上下動可能に収容されている。また、ピストン５７は、シリンダ５６の内部を上下に区画して２つの流体圧室５８，５９を形成する。また、シリンダ５６内の下側の流体圧室は型締め用流体圧室５９である。型締め用流体圧室５９には、シャフト４１に対して型締め方向の力を印加する際に作動流体が供給される（図３（Ｂ））。このように、シリンダ５６及びピストン５７といった簡素な構成によって、シャフト４１に対し型締め方向の力を印加することができる。

本発明は、次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・シャフト４１を、モータ２２に近接する端部（上端部）において滑り軸受４５，４６によって支持することに加え、モータ２２から離れた端部（下端部）においても、滑り軸受等により支持してもよい。この場合、特許文献２に記載の横型の射出成形機に比べ、次の点で有利である。

横型の射出成形機においても、型締め機構のシャフトをモータに近接する端部と、モータから離れた端部とにおいて滑り軸受等により支持することで、重力によるシャフトの傾きを抑制することはできる。しかしながら、型締め機構を第１金型に装着する際、自重によって傾いているシャフトを全ての滑り軸受に挿通することは容易でない。

この点、本実施形態の型締め機構３０では、上下方向に延びるシャフト４１が用いられている。そのため、シャフト４１がモータに近接する端部と、モータから離れた端部とにおいて滑り軸受等により支持される場合であっても、シャフト４１に作用する重力の方向と滑り軸受の軸線とが合致しているため、シャフト４１を全ての滑り軸受に容易に挿通させることができる。

この効果は、１つの型締め機構３０を、複数の種類の第１金型１６について共通して使用する場合に特に有効である。この場合、第１金型１６を交換する毎に型締め機構３０を取外したり、取付けたり、調整したりする作業が必要となり、シャフト４１を滑り軸受に挿通する頻度が高くなるためである。

・雄ねじ部４３を、シャフト４１の軸線Ｌ１方向について、下端部だけでなく、下端部を含む広い領域に設けてもよい。また、長いシャフト４１を用いた場合、雄ねじ部４３を、シャフト４１の軸線Ｌ１方向の中間部分に設けてもよい。

・雌ねじ部（被係合部）３６は、貫通孔３１と同軸上であることを条件に、第２金型１７の軸線Ｌ２方向について、上端部だけでなく、上端部含む広い領域に設けられてもよい。即ち、雌ねじ部３６は本実施形態よりも下方へ長いものであってもよい。また、第２金型１７に貫通孔３１と同軸の孔又は穴を設け、その孔又は穴の軸線方向の中間部分に雌ねじ部３６を設けてもよい。

・シャフト４１及び第２金型１７について、雄ねじ部４３及び雌ねじ部３６の設けられる対象は、本実施形態と逆であってもよい。
即ち、径の大きいシャフト４１を用いる場合、シャフト４１の第２金型１７に近接する端部（例えば下端部）に雌ねじ部を設け、第２金型１７の第１金型１６に近接する端部（例えば上端部）に雄ねじ部を設けてもよい。この場合も、モータ３８によりシャフト４１を回転させて雄ねじ部を雌ねじ部に螺入させる際に、型締め方向の力を発生することができる。

・流体圧ワッシャ５５を省略してもよい。この場合、シャフト４１の回転による伸びのみによって軸力を発生させる必要があり、流体圧ワッシャ５５を用いる場合よりも大型のモータ３８を使用する必要がある。しかしながら、固定ダイプレート、可動ダイプレート等を用いる場合よりも、型締め機構３０や竪型射出成形機１０を小型・軽量化することができる。

・第２金型１７を含む可動体２５に作用する重力のみによって、第１金型１６から第２金型１７を離型させることができない場合、型締め機構３０とは別に離型機構を設けてもよい。この場合、可動体２５に作用する重力を離型力の少なくとも一部として利用すれば、より小さな力で離型することができるため、離型機構の小型化、及び竪型射出成形機１０の小型化が可能となる。

・可動体２５に作用する重力は、必ずしも離型力として利用されなくてもよい。この場合、例えば、複数のウエイトと複数の滑車とを用いる。各滑車を竪型射出成形機１０の上部に回転可能に取付ける。そして、各滑車にワイヤを上側から掛け、ワイヤの一端を可動体２５に固定し、ワイヤの他端をウエイトに固定してもよい。

一般的な竪型射出成形機では、可動型の移動時に重力の影響が大きく、可動型の移動及び停止状態を保つため、モータへの負荷が大きくなっている。しかしながら、この構成によれば、ウエイトと可動体とのバランスを滑車に掛けられたワイヤを介して保つことにより、モータに加わる負荷を小さくできる。

・例えば、油圧シリンダで第２金型１７を昇降させたり、モータでチェーンベルトを駆動させて第２金型１７を昇降させたりしてもよい。
・第２金型１７を固定型とし、第１金型１６を可動型としてもよい。この場合、第１金型１６は、第２金型１７の上側で昇降することにより、第２金型１７に対し接近及び離間する。

・第１金型１６及び第２金型１７の位置関係は、本実施形態と逆であってもよい。即ち、第１金型１６を第２金型１７の下側に配置してもよい。この場合、各型締め機構３０は、モータ３８がシャフト４１の下側に配置される。また、この場合、第２金型１７を固定型とし、第１金型１６を第２金型１７の下側で昇降する可動型としてもよい。また、それとは逆に、第１金型１６を固定型とし、第２金型１７を第１金型１６の上側で昇降する可動型としてもよい。

・本実施形態では、雄ねじ部４３の雌ねじ部３６への螺入に伴い発生する型締め方向の力により、第２金型１７を第１金型１６に圧接させていたが、これに代えて、係合部を被係合部に係合させた後、シャフト４１に型締め方向の力を印加するようにしてもよい。

例えば、シャフト４１の第２金型１７に近接する端部の外周面に、係合部としての複数の係合山を形成する。また、第２金型１７の第１金型１６に近接する端部に、係合部が係合される被係合部を設ける。被係合部は、シャフト４１の端部の外形形状と一致する挿入穴からなる。挿入穴の内壁面には、複数の係合溝を形成する。そして、シャフト４１の係合山と第２金型１７の係合溝とが互い違いとなるように、シャフト４１の先端を第２金型１７の挿入穴に挿入する。そして、その状態で、モータ３８によりシャフト４１を僅かに回転させることで、係合山を係合溝に係合させる。なお、この場合、例えば、流体圧ワッシャ５５により発生する力が、型締め方向の力としてシャフト４１に対し印加される。

１０…竪型射出成形機（射出成形機）、１６…第１金型、１７…第２金型、１８…キャビティ、２５…可動体、３０…型締め機構、３１，３２…貫通孔、３６…雌ねじ部（被係合部）、３８…モータ（第１アクチュエータ）、４１…シャフト、４３…雄ねじ部（係合部）、５５…流体圧ワッシャ（第２アクチュエータ）、５６…シリンダ、５７…ピストン、５８…流体圧室、５９…型締め用流体圧室、Ｌ１〜Ｌ４…軸線。

Claims (4)

1. 第１金型及び第２金型を備え、前記第１金型を固定型とし、前記第２金型を可動型とし、前記第２金型は、前記第１金型の下側で昇降することにより前記第１金型に接近及び離間し、前記第２金型を前記第１金型に接触させて両金型を閉じて、型締め機構により前記第２金型を前記第１金型に圧接させ、前記第１金型及び前記第２金型間に形成されるキャビティに溶融樹脂を射出して成形品を形成する射出成形機であって、
   前記型締め機構は、
   前記第１金型を上下方向に貫通する貫通孔に挿通された状態で支持されるシャフトであって、シャフトの軸線方向の少なくとも一部に係合部を有し、アクチュエータにより回転駆動されるシャフトと、
   前記第２金型において前記貫通孔と同軸上に設けられる被係合部であって、前記第１金型及び前記第２金型が相互に接触した状態で、前記アクチュエータによる前記シャフトの回転により前記係合部が係合される被係合部とを備え、
   前記第２金型及び前記第１金型を互いに接近させる方向は型締め方向であり、前記係合部及び前記被係合部の係合に伴い発生する前記型締め方向の力、又は前記係合部及び前記被係合部の係合後において前記シャフトに印加される前記型締め方向の力により、前記第１金型と前記第２金型とを互いに圧接させ、
   前記第２金型と、前記第２金型の昇降に伴い移動する部材とから可動体が構成され、前記可動体に作用する重力は、前記型締め機構により前記第１金型に圧接された前記第２金型を前記第１金型から離型するための離型力の少なくとも一部として利用されることを特徴とする射出成形機。
2. 前記係合部及び前記被係合部の一方が雌ねじ部により構成され、他方が雄ねじ部により構成され、
   前記型締め機構は、前記シャフトの回転により前記雄ねじ部を前記雌ねじ部に螺入することによって前記型締め方向の力を発生することを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記アクチュエータは第１アクチュエータであり、前記型締め機構は、さらに、前記第１アクチュエータとは別に、前記係合部を前記被係合部に係合させた状態の前記シャフトに対して前記型締め方向の力を印加するための第２アクチュエータを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形機。
4. 前記第２アクチュエータは、シリンダ及びピストンを備え、前記ピストンは、前記シリンダの内部において上下動可能に収容され、かつ前記シリンダの内部を２つの流体圧室に区画し、
   前記２つの流体圧室のうち一方が型締め用流体圧室であり、前記型締め用流体圧室には、前記シャフトに対し前記型締め方向の力を印加する際に作動流体が供給されることを特徴とする請求項３に記載の射出成形機。

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