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1. (WO2017002202) DISPOSITIF D'EXTRACTION DE PIÈCE D'UNE MACHINE DE MOULAGE À FONCTION DE NEUTRALISATION, ET MACHINE DE MOULAGE PAR INJECTION
Document

明 細 書

発明の名称 除電機能を備えた成形機のワーク取出装置及び射出成形機

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004  

課題を解決するための手段

0005   0006   0007   0008   0009  

発明の効果

0010  

図面の簡単な説明

0011  

発明を実施するための形態

0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045  

符号の説明

0046  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6  

図面

1   2   3   4   5   6   7  

明 細 書

発明の名称 : 除電機能を備えた成形機のワーク取出装置及び射出成形機

技術分野

[0001]
 本発明は、射出成形後などの成形金型から成形品であるワークを捕捉して、所定の作業ステーションに搬送するチャック部を有したワーク取出装置と、このワーク取出装置を備えた射出成形機に関する。

背景技術

[0002]
 樹脂の射出成形では、成形後に成形金型を開くとワークに静電気が生じ、そのためワークの保管中に埃が付着する、ワーク同士がくっつく等の不具合が生じる。このような静電気を除電するため、従来、除電用エアーをワークに吹き付ける技術(特許文献1等)や、X線をワークに照射する技術(特許文献2)が提案されている。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開平05-114176号公報
特許文献2 : 特開2006-88457号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 しかしながら開かれた成形金型に残ったワークに除電用エアーを吹き付ける構成にすると、ワークの除電は可能であるが、除電用エアーを生成する手段が必要な上に、成形金型が冷やされてしまうという問題が生じる。一方X線をワークに照射する構成にすると、その近傍にいる作業者がX線被爆するおそれがある。なお工場をクリンルーム化して埃を抑える方策もあるが、これには多大な設備コストを要する。本発明はこれらの問題点を解決して、ワーク及び成形金型を安全かつ低コストで除電することを可能としたワーク取出装置と、これを用いた射出成形機を提供することを目的としたものである。

課題を解決するための手段

[0005]
 本発明による成形機のワーク取出装置は、ワークを捕捉して、ワークを成形金型から取り出すワーク捕捉手段を有したチャック部に、成形金型に残されたワークに向けてX線を照射するX線照射部と、ワーク捕捉手段を包囲して、X線照射空間を形成するX線カバー部とを備えていることを特徴とする。
[0006]
 前記成形金型の表面に、同成形金型と前記X線カバー部との隙間を塞ぐ突条が前記X線カバー部に対応して周設されていてもよい。
[0007]
 前記チャック部に、前記成形金型と対になる他方の成形金型に向けてX線を照射する第2のX線照射部と、同第2のX線照射部と前記他方の成形金型との間のX線照射空間を遮蔽するための第2のX線カバー部と更に備えていてもよい。
[0008]
 前記X線カバー部は、前記成形金型との接触部にクッション材が設けられていてもよい。
 前記チャック部は、前記成形金型からワークを取出す直前に、前記X線カバーを成形金型表面に接触させて、X線照射空間を形成した状態で、前記X線照射部を駆動させてワークを除電し、その後前記ワーク捕捉手段でワークを捕捉してから、前記X線カバーを成形金型表面から遠ざけて、別の作業ステーションに移動する一連の動作を制御プログラムに従って実行するように構成してもよい。
[0009]
 また本発明による射出成形機は、前記ワーク取出装置を備えてなる。
 このような特徴を備えたワーク取出装置は、当業者であれば、構造を変更することで、射出成形機だけでなく、他の成形機にも適用できる。よってそのような適用品は、本発明の基本的な精神をから除外されるものではない。

発明の効果

[0010]
 本発明では、X線カバー部によって、X線照射空間を形成してX線を遮蔽するので、作業者がX線被爆するおそれがなく、除電用エアーによって成形金型が冷やされることもない。また工場をクリンルーム化する必要がないので、設備コストも抑えられる。

図面の簡単な説明

[0011]
[図1] (a)、(b)は実施形態の要部の正面図及び側面断面図である。
[図2] (a)~(d)はいずれも射出成形の工程を時系列的に示す側面断面図である。
[図3] 射出成型の工程を説明するフローチャートである。
[図4] 実施形態の他例の側面断面図である。
[図5] 実施形態の更に他例の側面断面図である。
[図6] 実施形態の更に他例の側面断面図である。
[図7] (a)、(b)はいずれも他の射出成形工程(インモールド成形)の一部を示す側面断面図である。

発明を実施するための形態

[0012]
 図1(a)、(b)は実施形態の一例であるワーク取出装置の主要部を示す正面図と、側面断面図である。
 ワーク取出装置1は、射出成形後の成形金型からワークを捕捉して所定場所まで搬送するロボット装置であって、ワークを捕捉するワーク捕捉手段14を有したチャック部10と、チャック部10を2軸以上の自由度で移動乃至回動させるロボットアーム11と、ロボットアーム11の基部を1軸以上の自由度で移動させるベース部(図示なし)とを備える。そして本実施形態の特徴として、チャック部10は、中央に金型に残されたワークに向けてX線を照射するX線照射部12を設け、その周りにワーク捕捉手段14を設けた基板10aを備え、基板10aには、ボウル型のX線カバー部13とを備えている。
[0013]
 チャック部10は、ワーク捕捉手段として、負圧によってワークを捕捉する複数の樹脂製吸着パッド14が配設されている。各吸着パッド14は金型から吸着すべきワークに一対一で対応する。吸着パッド14を駆動するためのバキュームチューブ類の図示は省略している。なおワークを捕捉する手段は吸着パッドには限られない。
[0014]
 X線照射部12は、ワークを除電する除電器を構成しており、X線管球等からなるX線発生器を少なくとも含んでいる。X線照射部12は、例えばX線発生器(制御回路含む)と駆動電源(図示なし)とを別体としてケーブルによって接続する構成のものでもよい。あるいはX線発生器(制御回路含まない)と制御回路部(駆動電源服務)とを別体としてケーブルによって接続する構成のものでもよい。
射出成形においては、金型を開き、ワークを捕捉して金型から取り出し、金型を閉じるまでの型開き時間は、工程のロスタイムであって、ワークの生産性に大きく関わっている。本実施形態では、チャック部10にX線照射部12を設けるのであるが、その慣性重量が大きいと、チャック部10を高速に移動させるのが難しくなり、生産性が悪化するおそれがある。したがって、小型軽量のX線発生器をチャック部10に固定し、ロボットアーム11から離れた場所に設けた作動電源又は制御回路部とをケーブルによって接続する構成は非常に有意義である。
[0015]
 X線による除電作用は、X線照射部12からワークに向けて軟X線を照射してワーク周囲の空気を電離させ、そのとき生じた空気イオンによってワークを除電するというものである。そのような除電が望まれるワークとしては、例えば埃等を嫌うレンズ、ディスプレー等の光学成形品、静電気のために吸着パッド14から外れにくい微細品等がある。
 空気イオンは両極性のイオンを含むから、ワークの帯電極性によらず除電できる。X線照射部12の照射する軟X線は数10keV~2keV程のエネルギーであって微弱であるが、もちろん人体にとっては有害であるから、X線被爆を防止するためにX線カバー部13が設けられている。なおX線照射部12からX線を照射していることを示す警告ランプ等(図示なし)を適宜設けてもよい。
[0016]
 X線カバー部13は軟X線を吸収する素材からなり、天板13aと周壁13bを有し底面が開放された箱状に形成されている。ただしX線カバー部13は、その先端を金型に押付けたときに、外部との隙間をなくすX線照射空間が形成できればその形状は特に限定されない。X線カバー部13の素材として例えば金属、ガラス、樹脂、カーボン材等を用いて適切な厚み(0.5~数ミリメートル程度)を選択すれば、透過するX線を自然放射線レベルまで低減させることができる。また透明な素材を用いれば吸着パッド14の作動状況等が目視できて利便である。
 X線カバー部13は、金属粉又は金属ファイバーを含ませた樹脂によって形成してもよい。その形成には3Dプリンターを用いてもよい。チャック部10、特にワーク捕捉手段14は、特定のワーク用に構成された射出成形機に一対一に対応するものであり、X線カバー部13もそのような射出成形機の専用品となる。したがって独特の形状を有するX線カバー部13を3Dプリンターによって一品単位で製造できれば、X線カバー部13が安価なる。なおX線カバー部13も前記生産性の視点からできるだけ軽量化することが望ましい。
[0017]
 図2(a)~(d)は、いずれも射出成形工程を時系列的に示す射出成形機の側面断面図である。
[0018]
 図中、射出成形機2の要部として、ワーク取出装置1と、金型21と、樹脂射出シリンダ22とを示し、これらを保持するフレーム部等は図示を省略している。ここでは3プレート式の金型を採用しているが、3プレート式に限定されるわけでない。
[0019]
 金型21は第1~第3の金型21a~21cからなり、第1の金型21aは可動側取付板22に固定され可動金型を構成し、第2、第3の金型21b、21cは固定側取付板23に固定されて固定金型を構成している。
[0020]
 第1の金型21aの表面にはコア21dが設けられている。第1の金型21aの裏面からコア21dの表面まで突出ピン24が貫通しており、突出ピン24の基部は突出板25に固定されている。突出板25は第1金型21aに対して進退可能であり、突出ピン24によって成形後のワーク3を第1の金型21aから押し出すように構成されている。
[0021]
 第2の金型21bにはコア21dを収容するキャビティ21eが設けられており、コア21dとキャビティ21eとによってワーク3を成形する。
[0022]
 第3の金型21cにはランナー用のキャビティが設けられている。第2の金型21bと裏面と第3の金型21cのキャビティによってランナー3aを形成する。ランナー3aは細いゲートを通じてワーク3に繋がる。またランナー3aはスプールを通じて樹脂射出シリンダ22の先端部に繋がる。
[0023]
 図2(a)では、第1~第3の金型21a~21cは閉じられており、突出板25は後退位置にある。また樹脂射出シリンダ22の先端部は固定側取付板23を介して第3の金型21cの樹脂注入口に連通されている。この状態で樹脂射出シリンダ22から溶融した樹脂が金型21に射出注入されてワーク3を成形する。金型21は樹脂注入、硬化の各工程で適切に温度制御される。射出成形では、ポリエチレン、ABS樹脂等の熱可塑性樹脂、又はフェノール、エポキシ等の熱硬化性樹脂を用いる。前者の場合は、樹脂を高温にして溶融させ、低温の金型に入れて固化させる。後者の場合は、加熱によって流動性を持たせた後、更に高温の金型に入れて硬化させる。本発明は、樹脂の種別に限定されず、各種の射出成形に適用できる。
[0024]
 図2(b)では、ワーク3の成形は完了しており、第1、第2の金型21a、21b間が開かれている。第1、第2の金型21a、21bが開かれると、ワーク3とランナー3aはゲートの部分で自動的に切断分離される。また樹脂射出シリンダ22を後退させることでランナー3aが樹脂射出シリンダ22から分離される。また第1、第2の金型21a、21aが開かれた時点ではワーク3は第1の金型21aのコア21dに嵌った状態であるが、突出板25を前進させれば突出ピン24に押し出されてコア21dから外れる。
[0025]
 ワーク3は第1、第2の金型21a、21bから分離されると静電気を帯びる。その電圧は数千ボルト~数万ボルト程度と考えられる。ここでワーク取出装置1のチャック部10がワーク3の上方に移動されて、ワーク3を含む一定空間がX線カバー部13によって覆われる。この覆われた空間がX線照射空間Sになる。同時に吸着パッド14が作動してワーク3を吸着して捕捉する。X線カバー部13によって外部からの埃等の侵入が防止され、更にX線照射部12を駆動しX線を照射させれば、ワーク3の周囲の空気が電離し、そのとき生じた空気イオンによってワーク3と第1の金型21aが除電される。その結果、ワーク3の電圧は数100ボルト程度に戻る。X腺の照射時間は1秒程度であっても十分な効果が得られる。
 X線照射空間Sは外部と遮断された密閉空間になっており、空気イオンは拡散されないので、除電は効果的になされる。またX線カバー部13によってX線照射空間SからのX線の漏出が抑えられ、これによって作業者のX線被爆が防止できる。同時にX線照射部12はXカバー部13によって外部から電磁シールドされるため、電磁ノイズ等によるX線照射部12の誤作動等も防止できる。
[0026]
 図2(c)では、ワーク3を保持したチャック部10を移動させている。これによって金型21からワーク3が取り出される。なお図2(b)の状態で除電に寄与しなかった空気イオンは、ワーク3の取出動作に伴って周囲に拡散されて消失する。
[0027]
 図2(d)では、第2、第3の金型21b、21c間が開かれている。これにより第3の金型21cからランナー3aを除去することが可能になる。ランナー3aの除去は図示しないロボットアーム等で行うとよい。
[0028]
 図3は射出成形の工程を説明するフローチャートである。射出成形機はコンピュータ制御であるが、フローチャートはそのコンピュータが実行する制御プログラムの制御手順を示すものである。
 フローチャートのステップ100は、ワーク成形の準備として金型を閉じる処理である。このとき樹脂射出シリンダが金型に連通される。
 ステップ101は、樹脂射出シリンダから金型のキャビティに樹脂を射出してワークを成形する処理を示している(図2(a)参照)。ワークを固化させるために金型を温度制御するがこの温度制御は説明を省略する。
 ステップ102は、ワークが成形されたあと金型を開く処理である。このとき樹脂射出シリンダを後退させてもよい。
 ステップ103は、ロボットアームを作動させてチャック部を金型間に進入させる処理である。チャック部を金型間に進入させる際にはX線カバー部が金型に接触しないようにする。
 ステップ104は、X線カバー部が金型に接触するまでチャック部を前進させる処理である。これによりX線照射空間が閉ざされる。X線カバー部の適所に金型との接触を検知するセンサーを設け、そのセンサーの検知信号によってチャック部を正確に位置決めするとよい。
 ステップ105は、突出ピンを前進させてワークを金型のコアから外す処理である。
 ステップ106は、X線照射部からのX腺照射を開始、すなわち除電を開始する(図2(b)参照)。これによりX線照射空間内のコア、金型、吸着パッドが除電される。
 ステップ107は、吸着パッドを作動させてワークを捕捉する処理である。
 ステップ108は、X線照射部からのX線照射を終了させる処理である。
 ステップ109は、チャック部を後退させる処理である。これによりX線照射空間が開放される。
 ステップ110は、ロボットアームを移動させてチャック部を金型外に移動させる処理である(図2(c)参照)。このあとランナーの除去を行ってもよい(図2(d)参照)。
 ステップ111は、ロボットアームを規定位置に移動させてから吸着パッドを解除してワークを別の作業ステーション等に開放落下させる処理である。
 なおこのフローチャートでは、チャック部は、X線カバー部を金型表面に接触させてX線照射空間を形成し、X線照射部を駆動させてワークを除電し、その後吸着パッドでワークを捕捉し、その後X線カバー部を金型表面から遠ざけて、別の作業ステーションに移動させている。しかしながらワークの除電とワークの捕捉の実行順序はこれに制限されず、どちらが先であってもよく、同時に実行してもよい。
[0029]
 図4は、実施形態の他例であるワーク取出装置を備えた射出成形機の側面断面図である。状態としては図2(b)と同様である。
[0030]
 射出成形機2は3プレート式の金型21を採用している。この例の特徴的構成として、第1の金型21aの表面に、X線カバー部13に対応する突条21fが周設されている。すなわち突条21fはチャック部10がワーク3の上空に移動されたとき、X線カバー部13の外周を囲む空間を形成するように第1の金型21aの表面にリング状に配置されている。一方、第2の金型21bの表面には突条21fに対応する溝部21gが周設されており、第1、第2の金型21bを合わせたとき突条21fが溝部21gに収容されるようになっている。このような突条21fを設ければ、X線照射部12からX線を照射させたとき、第1の金型21aとX線カバー部13との隙間Vから漏出するX線を確実に遮蔽でき、作業者のX線被爆が更に防止できる。実施例では、突条は、X線遮蔽カバー13の外側に設けて隙間をなくしているが、X線遮蔽カバー13の内側に設けて隙間をなくす構造にしてもよい。
これ以外の構成は図2(a)~(d)に示したものと同様なので説明を省略する。
[0031]
 なおこの例では、突条21fがXカバー部13の外側を囲むように設けられているが、突条21fはXカバー部13の内側にくるように設けてもよい。
[0032]
 図5は、実施形態の更に他例であるワーク取出装置を備えた射出成形機の側面断面図である。状態としては図2(b)と同様である。
[0033]
 射出成形機2は3プレート式の金型を採用している。特徴的構成として、ワーク取出装置1のチャック部10は、第1の金型21aと対になる第2の金型21bに向けてX線を照射する第2のX線照射部12Aと、第2のX線照射部と第2の金型21bとの間のX線照射空間SAを遮蔽するための第2のX線カバー部13Aとを更に備えている。これにより第2の金型21bの除電も可能になる。
[0034]
 第2のX線カバー部13Aを進退自在にしておけば、第2の金型21bに沿わせることが容易になり、第2の金型21bの表面との隙間を小さくでき、X線の漏出をより確実に防止できる。ここでは第2のX線カバー13Aの支持部26を進退自在にしている(矢印参照)が、他の仕組みによって第2のX線カバー部13Aを進退させてもよい。これ以外の構成は図2(a)~(d)に示したものと同様なので説明を省略する。
[0035]
 図6は、実施形態の更に他例であるワーク取出装置を備えた射出成形機の側面断面図である。状態としては図2(b)と同様である。
[0036]
 射出成形機2は3プレート式の金型21を採用している。特徴的構成として、X線カバー部13は、第1の金型21aとの接触部にクッション材13cが設けられている。クッション材13cは合成ゴム等の弾性を有する樹脂からなり、X線カバー部13の周壁端部に沿って周設されている。これによりX線カバー部13との接触から生じる第1の金型21aの損傷が防止できるだけでなく、X線カバー部13と金型21との隙間をなくすために、X線カバー部13を金型21の表面側に移動させて位置合わせする際の制御が容易になる。またクッション材13cと第1の金型21aとを密着させることで、X線照射空間Sの気密性も向上するので、除電が一層効率的になされる。これ以外の構成は図2(a)~(d)に示したものと同様なので説明を省略する。
[0037]
 図7(a)、(b)はいずれも、射出成形機の他例による射出成形工程の一部を示す側面断面図である。
 この射出形成装置2はインモールド成形によってワークの成形と加飾とを同時に行うように構成されている。要するに、インク模様が予め形成された長尺の加飾用シート5を金型間に通して型閉めし、ワーク3を成形すると同時にシート5のインク模様をワーク3の表面に転写し、型開きしてワーク3を取出し、次の転写のためにシート5を送るという工程を実行する。加飾用シート5のベースには例えばPETシート等を用いるとよい。
 図2(a)~(d)に共通する要素には同一の参照符号を付けて説明を省略する。
[0038]
 金型21は第1~第3の金型21a~21cからなり、第1の金型21aは可動側取付板22に固定されて可動金型を構成し、第2、第3の金型21b、21cは固定側取付板23に固定されて固定金型を構成している。
[0039]
 第1の金型21aの表面にはキャビティ21eが設けられ、第2の金型21bにはコア21dが設けられている。コア21dとキャビティ21eとによってワーク3を成形する。
[0040]
 シート送り装置4の要部として、シートロール41と、補助シリンダ42と、巻取りシリンダ43を示している。シート送り装置4は、シートロール41から加飾用シート5を供給し、そのシート5を補助シリンダ42によって平坦に支持しながら巻取りシリンダ43によって巻き取る仕組みであり、稼動側取付板22と連動して進退する。
[0041]
 第3の金型21cにはランナー用のキャビティが設けられている。第2の金型21bと裏面と第3の金型21cのキャビティによってランナー3aを形成する。
[0042]
 固定側取付板23の裏面からコア21dの表面まで突出ピン24が貫通しており、突出ピン24の基部は突出板25に固定されている。突出板25は固定側取付板23に対して進退可能であり、突出ピン24によって成形後のワーク3を第2の金型21bから押し出すように構成されている。突出ピン24をこのように配置すれば、突出ピン24を前進させたときに加飾用シート5に接触しない。
[0043]
 図7(a)は図2(a)に対応する状態を示している。ここでは第1~第3の金型21a~21cは閉じられ、加飾用シート5は第1、第2の金型21a、21bに挟まれている。この状態で樹脂射出シリンダ22から溶融した樹脂が金型21に射出注入されてワーク3を成形する。同時にシート5のインク模様がワーク3に転写される。
[0044]
 図7(b)は図2(b)に対応する状態を示している。ここでは、ワーク3の成形は完了している。第1、第2の金型21a、21b間が開かれ、ワーク取出装置1のチャック部10が加飾用シート5と第2の金型21bとの間に進入してワーク3の上方に移動される。これによってワーク3を含む一定空間がX線カバー部13によって覆われたX線照射空間Sになる。ここでワーク3は突出ピン24に押し出されてコア21dから外れ吸着パッド14によって補足される。これと同時にX線照射部12を駆動しX線を照射させれば、ワーク3と第2の金型21bが除電される。
[0045]
 チャック部10がワーク3を補足した後の工程、すなわち金型21からのワークの取り出し、金型21cからのランナー3aの除去等は、図2(c)、図3(c)の場合と同様である。

符号の説明

[0046]
 1   ワーク取出装置
 10  チャック部
 12  X線照射部
 12A 第2のX線照射部
 13  X線カバー部
 13c クッション材
 13A 第2のX線カバー部
 14 ワーク捕捉手段
 2   射出成形機
 21  成形金型
 21f 突条
 3   ワーク
 S、SA X線照射空間

請求の範囲

[請求項1]
成形機の成形金型からワークを捕捉して、所定の作業ステーションに搬送させるチャック部を有したワーク取出装置において、
チャック部は、ワークを捕捉して、該ワークを成形金型から取り出すワーク捕捉手段と、このワーク捕捉手段を包囲するX線カバー部と、このX線カバー部の内部に設けられ、ワークに向けて成形金型の表面にX線を照射するX線照射部とを備えていることを特徴とする、除電機能を備えた成形機のワーク取出装置
[請求項2]
請求項1に記載のワーク取出装置において、
前記成形金型は、この成形金型の表面に前記X線カバー部が接触されたときに、該成形金型表面と前記X線カバー部との隙間を塞ぐ突条を周設していることを特徴とする、除電機能を備えた成形機のワーク取出装置。
[請求項3]
請求項1又は2に記載のワーク取出装置において、
前記チャック部は、前記成形金型と対になる他方の成形金型に向けてX線を照射する第2のX線照射部と、この第2のX線照射部と前記他方の成形金型との間で形成されるX線照射空間を遮蔽するための第2のX線カバー部と更に備えていることを特徴とする、除電機能を備えた成形機のワーク取出装置。
[請求項4]
請求項1乃至3のいずれか一項に記載のワーク取出装置において、
前記X線カバー部は、前記成形金型表面との接触部にクッション材が設けられていることを特徴とする、除電機能を備えた成形機のワーク取出装置。
[請求項5]
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の成形機のワーク取出装置において、
前記チャック部は、
前記成形金型からワークを取出す直前に、前記X線カバー部を成形金型表面に接触させて、X線照射空間を形成した状態で、前記X線照射部を駆動させてワークを除電し、その後前記ワーク捕捉手段でワークを捕捉してから、前記X線カバー部を成形金型表面から遠ざけて、別の作業ステーションに移動する一連の動作を制御プログラムに従って実行するように構成している、除電機能を備えた成形機のワーク取出装置。
[請求項6]
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の除電機能を備えたワーク取出装置を備えた射出成形機。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]