JP2004066699A - 射出成形金型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形品のアンダーカット部を成形する入子の離型に軸受を用いて該入子を回動させ射出成形品からの入子の離脱を容易にして離型を促進し、高精度、高品質の射出成形品を高生産性、高歩留りをもって射出成形するのに用いる射出成形金型装置を提供する。
【解決手段】分割面を介して双方向にアンダーカット部を有する射出成形品Ｍを成形する射出成形金型装置において、該アンダーカット部を形成する入子を固定側入子３４，３５と可動側入子５７，５８，５９とから構成し、該固定側入子３５と該可動側入子５９とを回転軸受４０，６０を介してそれぞれ固定側型板３３と可動側型板５６とに回動自在に支承させたことを特徴とする射出成形金型装置である。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンに燃料を供給する燃料ポンプのインペラー等の成形品の射出成形に用いる射出成形金型装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来用いられているこの種の燃料ポンプのインペラーは、ＰＰＳ樹脂等の耐熱性、寸法安定性、機械特性、成形性等に優れた熱可塑性エンジニアリングプラスチックから形成され、図９（ａ）から図９（ｃ）に示すように、円板状に形成されてその中央部１２の中心部には、モータ（図示なし）の駆動軸が嵌入される軸孔１４が穿孔されている。また、射出成形品Ｍであるインペラーの外周部１０（例えば、素材寸法で、３３．６ｍｍ径で精度±０．０５ｍｍ）の内縁の表裏両面には、各々複数の羽根溝１３，１３′が形成されて、両羽根溝１３，１３′は、インペラーの厚さ（例えば、４．０５ｍｍ±０．０５ｍｍ）方向の中心（分割面）で交差して双方向に傾斜したＶ型の羽根群を形成している。ここで、羽根の枚数は、３６０°以内に配設できるものであれば、制限がない。各羽根の内側角βは、０°〜４０°の範囲に、また外側角αは同じく０°〜４０°の範囲になるように設計されている。実際のインペラーでは、羽根のＶ字状の角度θは、６０°〜６５°程度になるように設計されているから、後述するように、射出成形時の金型の分割面（パーティングライン）（図９（ｂ）参照）に対して型抜き方向に対して羽根群の垂直方向の型抜きができない、いわゆるアンダーカットになる。そして、燃料ポンプに用いたとき、インペラーは、モータの回転により、常用で４，２００ｒ．ｐ．ｍ．前後、最大で８，０００ｒ．ｐ．ｍ．の高速で回転し、燃料をキャブレータや燃料噴射装置に供給する。この高速回転に対応し、正確な量の燃料を供給するため、インペラーの射出成形時に、図９（ｂ）に示す羽根群の交合点Ｓの段差（グイチ）は０．０５ミリメータ程度の高精度に納めることが顧客から要求されている。このため、極めて高度な金型精度を保って精度の良い成形品の射出成形することが不可欠となる。ここで、図９に示す射出成形品Ｍでは、一方の面に例えば、３本のゲート跡１５ならびに他方の面に、例えば４本の押出しピン跡１６（実際には２７本程度）が残されている。
【０００３】
そのため、従来この種のインペラーを射出成形するには、例えば、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような金型装置が用いられていた（独国特許明細書第１９５１９７３Ｃ　　１参照）。ここで、図１０（ａ）は、金型装置８０が閉じている状態を、図１０（ｂ）は、第１段階の型開き状態を、また、図１０（ｃ）は、金型装置が完全に開き射出成形品（インペラー）Ｍが金型から離型した状態をそれぞれ示す。
【０００４】
まず、図１０に示す金型装置８０は、第１部材８１、第２部材８２および第３部材８３とから構成されている。
【０００５】
第１部材８１及び第２部材８２は、それぞれ図１０に示す軸線に沿って矢印（図１０（ｂ））に示すように軸（水平）方向に移動自在に配置され、この軸線は射出成形品（インペラー）Ｍの回転軸線と一致している。
【０００６】
また、第１部材８１及び第２部材８２は、それぞれ相対向する第１及び第２金型端面９０，９１を有し、これらの相対向する端面９０、９１が金型の分割面あるいは分割線（パーティングライン）を形成し、第１部材８１には、第１金型半部８８が、また、第２部材８２には、第２金型半部８９が形成されている。そして、第１及び第２金型半部８８，８９が合さってそれらの空所にキャビティＣが形成される。また金型半部８８，８９は、第１部材８１及び第２部材８２とそれぞれ結合された金型コア８７を有し、この部分がインペラーＭの羽根溝１３、１３´を形成している。
【０００７】
また、第２部材８２は、第３部材８３の円筒状突出部材８５が嵌入されて滑動する円筒状部材８４を有し、第３部材８３は、円筒状突出部材８５が円筒状部材８４に案内されて滑動し、軸線に沿って軸（水平）方向に移動自在に構成されている。ここで、突出部材８５の中心線と当該軸線とが一致している。さらに、突出部材８５には、溶融樹脂を金型のキャビティＣ内に流入させるスプルー８６と、インペラーＭの非回転対称的な部分を成形させるための金型コア８７とが形成されていて、金型コア８７によって、インペラーＭの軸孔１４が成形される。
【０００８】
射出成形品（インペラー）Ｍを射出成形するためには、まず、図１０（ａ）に示すように、金型装置８０を閉鎖し、この状態でスプルー８６を介して溶融樹脂（成形材料）を金型のキャビティＣに射出し成形する。そして、溶融樹脂が十分硬化した後、図１０（ｂ）に示すように、第３金型部材８３から軸方向に軸線に沿って第２金型部材８２が離脱し、この動きによって金型コア８７が金型のキャビティＣから引出されて、インペラーＭの軸孔１４から離型する。
【０００９】
その後、第１部材８１が、図１０（ｃ）に示すように、さらに、矢印で示す方向に軸線に沿って移動され、この第１部材８１の移動の際に、インペラーＭの羽根溝１３、１３´を成形する金型部材がこれらの羽根溝１３、１３´から完全に引き出される。ここで、羽根溝１３、１３´は、図９（ｂ）に示すように、軸線に対して両方向に傾斜（Ｖ字型）しているので、金型コア８７及び他の金型部材を羽根溝１３、１３´から引き出す際には、図１０（ｃ）に示すように別途設けた駆動装置によって第１金型部材８１と、第２金型部材８２とを強制的に同一方向に回転させる。これによって、射出成形品であるインペラーＭは、第１金型部材８１と第２金型部材８２から、図１０（ｃ）に示すように、完全に離型される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来のインペラー等の成形品の射出成形金型装置では、アンダーカット部である羽根溝群を成形するのに入子等を用いずに、第１及び第２金型部材に形成した型部分により行っていた。また、羽根溝からこれら型部分の離脱に、寸法が大であり、かつ、重量の多い金型部材、例えば、第１及び第２金型部材を機械的に回転させて行っていた。
【００１１】
そのため、回転させる金型部材に無理な力がかかるとともに、金型の分割面（パーティングライン）での段差（グイチ）が大とならざるを得ず、また、重量物を移動させるので単位時間当りの射出成形品の生産性、歩留り及び寸法精度が悪いという問題点があった。
【００１２】
また、従来、射出成形品の生産性を上げるために、入子を用い当該入子の射出成形品からの離脱に軸受を用いて滑らかに回転させて離型をスムーズに行う射出成形金型装置が存在したが、これは、Ｖ字溝をもつ射出成形品ではなく、一方向のみに溝部が傾斜した“はすば歯車”に関するものであって（特開平１０−２４４５４号公報参照）、本願発明のようなＶ字溝をもち、その壁面が互に双方向に傾斜したアンダーカット部をもつ射出成形品、例えば燃料噴射装置用のインペラーに関するものではなかった。
【００１３】
そこで、本発明は、このような従来の射出成形金型装置のもつ問題点に鑑みてなされたもので、射出成形品からのアンダーカット部を成形する入子等の金型部材の離脱を容易にして、高精度、高品質の射出成形品を高生産性、高歩留りをもって成形する射出成形金型装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、分割面を介して双方向にアンダーカット部を有する成形品を成形する射出成形金型装置において、該アンダーカット部を形成する入子を固定側入子と可動側入子から構成し、該固定側入子と該可動側入子とを回転軸受を介してそれぞれ固定側型板と可動側型板とに回動自在に支承させたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の射出成形金型装置の一実施の形態を添付した図面を参照して説明する。
【００１６】
まず、図１及び図２は、本発明の射出成形金型装置が装着されて、射出成形品（インペラー）を成形する射出成形装置を示す。
【００１７】
この射出成形装置１は、床面ＦＬに防振ゴム等を介して据え付けられ、この射出成形装置１の本体上で水平方向に移動して射出口を射出成形金型装置３のスプルーブッシュ（後述する）に接合して溶融したＰＰＳ樹脂を金型内に導入する射出シリンダーヘッド２と、射出成形操作を監視する操作画面装置４と、粒子状のＰＰＳ樹脂を射出ヘッド２内に供給するホッパー５と、射出成形金型から取り出された射出成形品を収納するシュート６と、射出成形装置１全体の制御機器を格納した制御盤７と、射出成形金型装置３を射出形成装置１に取り付ける４本のタイバー８と、から構成され、所定の射出成形作業を行うようになっている。
【００１８】
次に、本発明の射出成形金型装置３を図３から図８により説明する。
【００１９】
図３は、本発明の射出成形金型装置３が閉鎖した状態を示し、この金型装置３は、固定側金型部材Ａと可動側金型部材Ｂとから構成されている。
【００２０】
固定側金型部材Ａは、図３に示すように、４本のタイバー８（図１及び図２参照）に固着された固定側取付板３１と、ランナーロックピン３９が挿通されて固定側取付板３１と装着されたランナーストッパー３２と、ランナーストッパー３２と型締め（閉鎖時）に当接する固定側型板３３とからなる。そして、固定側取付板３１には、射出ヘッド２のノズル（射出口）を整合して溶融樹脂をキャビティＣ内に導入するスプルーブッシュ３７がロケートリング３６を介して取り付けられている。本実施の形態では、キャビティＣを２個備えた２個取りになっている（図７と図８参照）。
【００２１】
また、固定側型板３３には、スプルーブッシュ３７と連通したランナー部Ｒをもつランナープレート３８とランナー部Ｒから直角に分岐してキャビティＣとランナー部Ｒに連通するゲートＧ（例えば、３本の）が設けられるとともに、キャビティＣから排気するエア抜きバルブ４１が設けられている。このエア抜きバルブ４１は、図示しない真空ポンプへエアー抜き孔６３を介して流体的に接続し、射出成形時の射出圧力により閉じ、また、圧力解放時は開くようになっている。
【００２２】
さらに、固定側型板３３には、固定側軸受（例えば、単列深溝軸受）４０を介して第２固定側入子３５が回転自在に配設され、また、第２固定側入子３５内には、同心状に異った直径の第１固定側入子３４が装着されている。第２固定側入子３５には、キャビティＣの片半分を構成する凹部が刻設されている。
【００２３】
他方、可動側金型部材Ｂは、図３に示すように、ガイドピン７０に案内されて図示しない駆動装置によって水平方向に移動して金型部材を開閉する可動側取付板５０と、複数本のエジェクターピン６４を並設した下部エジェクタープレート５１と、エジェクターピン６４を案内する上部エジェクタープレート５２と、第１及び第２可動側受板５４，５５と、可動側取付板５０と第１可動側受板５４との間に挟設された可動側スペーサー５３と、第２可動側受板５５に複数のコイルスプリング６１、バッキングプレート６２を介して装着された金型に相当する可動側型板５６とから構成される。可動側型板５６は、常に例えば４個のコイルスプリング６１により型締め方向に付勢されている。また、第１可動側受板５４は、締付ボルト７５によって可動側取付板５０に取付けられる。さらに、可動側取付板５０には、リターンピン７５が取り付けられていて下部および上部エジェクタープレート５１，５２を戻すのを支援する。
【００２４】
また、上記した可動側型板５６には、可動側軸受（単列深溝軸受）６０を介して回転自在に第３可動側入子５９が配設されるとともに、この第３可動側入子５９の内側に異った直径の第２可動側入子５８が嵌入され、さらに、この第２可動側入子５８の内側にエジェクターピン６４を挿通する異った直径の第１可動側入子５７が嵌入されている。ここで、第２可動側入子５８には射出成形品（インペラー）Ｍの羽根溝１３（図９（ｂ）参照）を形成するキャビティＣの片半部が刻設されている。また、下部エジェクタープレート５１には、押出しロット棒６５が固設されて、この押出しロット棒６５を図示しない加圧装置により型締方向に増締めして、射出成形後の成形品をエジェクターピン６４により押出し圧縮するように構成してある。さらに、図３に示すように、第２可動側受板５５にロックピン７３が固設されていて可動側型板５６をその移動時にロック固定側に奪われるのを防止し、また図６に示すように、コイルスプリング６１の付勢により型板５６を解放方向に移動させ、また、第３可動側入子５９の回り止めを解除する。
【００２５】
さらにまた、本発明の射出成形金型装置３では、図７に示すように、その固定側型板３３と可動側型板５６とに、例えば、４本のガイドピン７０と滑合して水平方向に案内するガイドブッシュ７１と、金型を常時１５０℃程度に加熱する棒ヒータ７２が設けられている。
【００２６】
ここでは、図３に示すように、第３可動側入子５９の突起部５９ａが、射出成形品Ｍの外周部１０を、第２固定側入子３５の突出部３５ａと第２可動側入子５８の突出部５８ａが羽根溝１３を、また、第１可動側入子５７の突出部５７ａが軸孔１４を、それぞれ成形するようになっている。また、第２固定側入子３５のキャビティＣの外周にほぼ対向し、かつ、第１可動側入子５８に接する位置に、環状の約２５ミクロン程度の巾のベント溝３５ｂが刻設されて、エア抜き孔６３に連通している。
【００２７】
次に、上述したように構成された本発明の射出成形金型装置の一実施の形態の作用について説明する。
【００２８】
まず、図３に示すように、可動側金型部材Ｂ、とくに可動側取付板５０を図示しない駆動装置によって固定側金型部材Ａ、とくに固定側取付板３１の方向にガイドピン７０に沿って移動させ金型を閉じ型締状態とする。この時、射出成形品Ｍの形状に対応するキャビティＣが金型内に形成される。そして、この型締状態で、射出ヘッド２（図１参照）内で３２０℃程度の温度に加熱されて溶融状態にあるＰＰＳ樹脂を固定側取付板３１に固定されたスプルーブッシュ３７から導入して、ランナプレート３８内のランナー部Ｒと第１固定側入子３４内のゲートＧを介して、キャビティＣ内に射出して、射出成形品（インペラー）Ｍを射出成形する。このとき固定側金型部材Ａ及び可動側金型部材Ｂを棒ヒータ７２により１５０℃程度の温度に加熱しておく。射出成形前は、エア抜きバルブ４１が開いてキャビティＣ及びランナー部Ｒからのエア抜きが行われ、エア抜き孔６３から外部に真空排気される。射出成形時は、射出圧力によりランナー部Ｒのエア抜きバルブ４１は遮断されるが、他のエア抜き回路は、引き続き作用し、最後まで真空排気する。そして、所定時間後、押出しロット棒６５を加圧装置により作動させて型締方向に微小量圧縮して、エジェクターピン６４を移動させ、この圧縮により射出成形品の加工精度を向上させる。
【００２９】
次に、図４に示すように、駆動装置を作動させて可動側金型部材Ｂをガイドピン７０に沿って移動させ型開きを行う。この型開きによって固定されているランナーストッパー３２から固定側型板３３が図示しないパーティングロックにより可動側金型部材１３に連結されて離間する。この際、溶融樹脂が硬化して形成されたランナー部ＲとゲートＧとは、ランナーストッパー３２側に付着している。一方、硬化した射出成形品Ｍは、可動側金型部材Ｂの第２可動側入子５８と第２固定側入子３５が当接して形成されたキャビティＣ内に留まっている。
【００３０】
さらに、型開きを続けると、図５に示すように、パーティングロック（図示なし）の解放により固定側型板３３から可動側型板５６が離間する。この際、軸方向の固定側型板３３の移動により、射出成形品（インペラー）ＭのＶ字型の羽根溝１３，１３′（図９（ｂ）参照）の斜面に円周（回転）方向の分力が作用し、第２固定側入子３５が２ｍｍ程度円周方向に回転しようとする。この際、この回転方向は、インペラーＭの羽根溝１３の斜面の方向に作用する分力によるものであって、この方向は、時計方向あるいは反時計方向であってもよい。とくに、本発明の射出成形金型装置３においては、回転する第２固定側入子３５の外周部に、例えば単列深溝軸受等の軸受４０が嵌着されているので、第２固定側入子３５は、極めてスムーズに回転しつつ、第２可動側入子５９から離れるとともに、射出成形品ＭのＶ字状の羽根溝１３から離脱し、入子３５の型抜きが容易に行われる。
【００３１】
ここで、第２固定側入子３５の回転量は抜き量の分だけ回り、この抜き量は図９（ｃ）に示すインペラーＭの羽根の角度θが小さいときは小さく、また角度θが大きいときには大きい。この抜き量は、後述する第３可動側入子５９においても同様である。
【００３２】
さらに、型開きが続けられると、図６に示すように、硬化したランナー部ＲとゲートＧとがランナーストッパー３２から離脱する。そして、軸方向への型開きによる可動側金型部材Ｂの移動により、射出成形品Ｍの一方のＶ字状の羽根溝１３′の斜面に円周（回転方向）の分力が作用し、この分力により第２可動側入子５９が円周方向に可動側軸受６０の助けにより例えば、２ｍｍ程度スムーズに円周方向に回転する。この回転移動により射出成形品ＭのＶ字状の羽根溝１３′の一方から第２可動側入子５９が完全に離脱し、射出成形品Ｍの離型が完了する。
【００３３】
その後、前記した行程を繰り返し行って、順次、射出成形品を成形する。
【００３４】
本発明の射出成形金型装置３の一実施の形態では、射出成形品Ｍであるインペラーの中央部１２と外周部１０の間に形成したＶ字状の羽根溝１３，１３′が分割面（パーティングライン）に対して互にアンダーカットになっているにもかかわらず（図９（ｂ）参照）、これらの羽根溝１３，１３′を形成するのに用いる第２固定側入子３５と第３可動側入子５９とが軸受４０，６０の助けにより極めて容易、かつ、スムーズに、例えば、２ｍｍ程度、円周方向に回転して射出成形品を容易に離脱できるようになる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の射出成形金型装置によれば、アンダーカット部を有していて型抜きが困難な射出成形品を成形金型から極めて容易、かつ迅速に離型でき、この種の射出成形品の生産性、歩留り、成形精度が著しく向上するようになる。
【００３６】
また、固定側金型部材と可動側金型部材とに、それぞれ軸受により回転自在に支承されたアンダーカット部成形用の入子部材を用いたので、可動側金型部材の型開きによる水平方向の移動によって斜面を有するアンダーカット部へ作用する軸方向力の回転方向への分力によって、極めて容易に入子部材の離型ができるようになるとともに、入子部材を小型化でき、この結果、射出成形金型装置の製作に要する費用を低減できるとともに、射出成形金型装置の耐用年数、寿命等が著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインペラーの射出成形に用いる射出成形金型装置を装備する射出成形装置の正面図。
【図２】図１に示した射出成形装置の平面図。
【図３】本発明の射出成形金型装置の図１に示すＺ−Ｚ矢視方向の一部破断断面図であって、射出成形金型を閉じ、キャビティ内に溶融樹脂を導入し、さらに押出し圧縮成形をした状態を示す。
【図４】図３に示した本発明の射出成形金型装置の一部破断の縦断面図であって、可動側取付板を移動させて金型を開き、射出成形品からゲートとランナー部とを分離させた状態を示す。
【図５】図３に示した本発明の射出成形金型装置の一部破断縦断面図であって、さらに金型を開き、固定側入子を回転させて射出成形品から分離させた状態を示す。
【図６】図３に示した本発明の射出成形金型装置の一部破断縦断面図であって、さらに金型を開き、可動側入子を回転させて射出成形品から完全に分離させた状態を示す。
【図７】図３に示した本発明の射出成形金型装置の固定側金型部材を図５に示すＩ−Ｉ矢視方向に見た正面図。
【図８】図３に示した本発明の射出成形金型装置の可動側金型部材を図５に示すＩＩ−ＩＩ矢視方向に見た正面図。
【図９】本発明の射出成形金型装置により射出成形される射出成形品（インペラー）を示し、図９（ａ）はその正面図。図９（ｂ）はその一部破断側面図。図９（ｃ）は、その背面図。
【図１０】インペラーを射出成形する従来の射出金型装置であって、図１０（ａ）は金型装置が閉じている状態を、図１０（ｂ）は第１段階の型開き状態を、また図１０（ｃ）は金型装置が完全に開き射出成形品が金型から離型した状態を示す。
【符号の説明】
１　射出成形装置
２　射出シリンダーヘッド
３　金型装置
４　操作画面装置
５　ホッパ
６　シュート
７　制御盤
８　タイバー
１０　インペラーの外周部
１２　インペラーの中央部
１３　インペラーの羽根溝
１４　インペラーの軸孔
１５　ゲート跡
１６　押出しピン跡
３１　固定側取付板
３２　ランナーストッパー
３３　固定側型板
３４　第１固定側入子
３５　第２固定側入子
３６　ロケートリング
３７　スプルーブッシュ
３８　ランナープレート
３９　ランナーロックピン
４０　固定側軸受
４１　エアー抜きバルブ
５０　可動側取付板
５１　下部エジェクタープレート
５２　上部エジエクタープレート
５３　可動側スペーサー
５４　第１可動側受板
５５　第２可動側受板
５６　可動側型板
５７　第１可動側入子
５８　第２可動側入子
５９　第３可動側入子
６０　可動側軸受
６１　コイルスプリング
６２　バッキングプレート
６３　エアー抜き孔
６４　エジェクターピン
６５　押出しロット棒
７０　ガイドピン
７１　ガイドブッシュ
７２　棒ヒータ
７３　ロックピン
７４　リターンピン
７５　締付ボルト
８０　金型装置
８１　第１金型部材
８２　第２金型部材
８３　第３金型部材
８５　突出部材
８６　スプルー
８７　金型コア
８８　第１金型半部
８９　第２金型半部
９０　第１金型端面
９１　第２金型端面
Ａ　固定側金型部材
Ｂ　可動側金型部材
Ｃ　キャビティ
Ｇ　ゲート
Ｍ　射出成形品（インペラー）
Ｒ　ランナー部

Claims (5)

1. 分割面を介して双方向にアンダーカット部を有する成形品を成形する射出成形金型装置において、該アンダーカット部を形成する入子を固定側入子と可動側入子から構成し、該固定側入子と該可動側入子とを回転軸受を介してそれぞれ固定側型板と可動側型板とに回動自在に支承させたことを特徴とする射出成形金型装置。
2. 前記固定側入子が互に同心に嵌着され２個の異った直径の固定側入子から、また、前記可動側入子が互に同心に嵌着された３個の異った直径の可動側入子と、からなることを特徴とする請求項１に記載の射出成形金型装置。
3. 最内側に配置された前記固定側入子と前記可動側入子とに前記アンダーカット部を形成する型部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の射出成形金型装置。
4. 前記固定側入子と前記可動側入子の接触面間にキャビティを形成して溶融樹脂を該キャビティ内に導入するとともに、前記キャビティから直接排気する排気系を外部真空排気源に接続したことを特徴とする請求項１に記載の射出成形金型装置。
5. 前記射出成形品が燃料ポンプのインペラーであることを特徴とする請求項１に記載の射出成形金型装置。

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