JP2004237518A

JP2004237518A - 金型装置

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Publication number: JP2004237518A
Application number: JP2003028042A
Authority: JP
Inventors: Naoki Takigawa; 直樹滝川
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-02-05
Also published as: JP3967684B2

Abstract

【課題】成形不良が発生するのを防止することができるようにする。
【解決手段】キャビティＣに成形材料を充填（てん）するための流路と、該流路内において、成形材料を分流させ、合流させて合流点ｐＡを形成する分流部材と、前記成形材料の流れ方向における前記合流点ｐＡより下流側に配設され、合流した成形材料を攪拌（かくはん）して混合する攪拌混合部材とを有する。この場合、前記成形材料の流れ方向における前記合流点ｐＡより下流側に攪拌混合部材が配設されるので、流れてきた成形材料が分流させられ、合流させられても、合流した成形材料が前記攪拌混合部材によって攪拌され混合させられて均一な状態になるので、ショート、偏肉、エアの巻込み、ウエルド、ダイマーク等の成形不良が発生するのを防止することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形機においては、射出装置の加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた成形材料としての樹脂を、射出して金型装置内のキャビティに充填（てん）し、該キャビティ内において冷却し固化させることによって成形品を得るようにしている。
【０００３】
前記射出成形機は金型装置、型締装置及び射出装置を有する。そして、前記金型装置は固定金型及び可動金型を備え、前記型締装置によって前記可動金型を進退させることにより、型閉じ、型締め及び型開きが行われる。また、前記射出装置は、加熱シリンダ、及び該加熱シリンダ内において回転自在に、かつ、進退自在に配設されたスクリューを備える。そして、該スクリューを前進させることによって、加熱シリンダの前端に取り付けられた射出ノズルから樹脂が射出され、前記キャビティに充填されるようになっている。
【０００４】
ところで、ホットランナ式の金型装置においては、キャビティに樹脂を供給するためのマニホルド、ノズルユニット等にヒータが配設され、該ヒータによってマニホルド、ノズルユニット等に形成されたランナ、ノズルランナ等内の樹脂が加熱される。この場合、ランナ、ノズルランナ等内の樹脂を溶融状態に保つことができる。
【０００５】
図２は従来の金型装置の断面図である。
【０００６】
図において、１１は固定金型であり、該固定金型１１は図示されない固定プラテンに取り付けられる。前記固定金型１１と対向させて図示されない可動金型が配設され、該可動金型は図示されない可動プラテンに取り付けられる。前記固定金型１１及び可動金型によって金型装置が構成され、図示されない型締装置を作動させて前記可動プラテンを進退させ、固定金型１１と可動金型とを接離させることによって、金型装置の型閉じ、型締め及び型開きを行うことができる。
【０００７】
また、前記固定金型１１は、可動金型と対向させて配設されたキャビティ型板１５、該キャビティ型板１５と所定の距離を置いて配設されたマニホルド型板１７、及び該マニホルド型板１７と所定の距離を置いて配設されたプラテン側型板１８を備える。そして、前記キャビティ型板１５内にノズルユニット２１が配設される。該ノズルユニット２１は、キャビティ型板１５にわたって延在させられ、後端（図において右端）が前記マニホルド型板１７に取り付けられた筒状のチップボディ２２を備える。該チップボディ２２は、前端部（図において左端部）に形成されたゲート部分２５、該ゲート部分２５に隣接させて形成された筒状部分２６、及び該筒状部分２６に隣接させて形成されたフランジ部分２７を備える。
【０００８】
また、前記キャビティ型板１５、マニホルド型板１７及びプラテン側型板１８にわたって延在させられ、かつ、前記チップボディ２２を貫通してバルブピン３８が進退（図において左右方向に移動）自在に配設され、前記チップボディ２２とバルブピン３８との間に環状のノズルランナ３７が、マニホルド型板１７とバルブピン３８との間に環状のランナ３５がそれぞれ形成される。該ランナ３５は、マニホルド型板１７のほぼ中央においてランナ３５に対して直角の方向に延びるランナ３６と接続される。
【０００９】
そして、前記ノズルユニット２１の前端（図において左端）に樹脂をキャビティＣに充填するためのゲート口３９が形成され、前記ノズルランナ３７はゲート口３９を介してキャビティＣと連通させられる。前記バルブピン３８は、前端が前記ゲート口３９に臨ませて進退自在に配設され、後端がプラテン側型板１８内に配設されたバルブ開閉用の駆動部としてのシリンダ４１に接続され、該シリンダ４１を駆動することによって進退させられる。
【００１０】
前記シリンダ４１は、シリンダ本体４２、及び該シリンダ本体４２内において摺（しゅう）動自在に配設されたピストン４３を備え、該ピストン４３に前記バルブピン３８の後端が固定される。そして、前記シリンダ本体４２内においてピストン４３より後方（図において右方）に後方シリンダ室４４が、ピストン４３より前方（図において左方）に前方シリンダ室４５が形成され、前記プラテン側型板１８に後方シリンダ室４４及び前方シリンダ室４５と連通させて図示されない流路が形成され、該各流路が図示されない制御弁を介して空気ポンプ又は油圧ポンプを含む圧力流体供給装置に連通させられる。
【００１１】
また、前記ノズルランナ３７内を流れる樹脂を加熱するために、筒状部分２６の外周にヒータｈ１が配設され、前記ランナ３５、３６内を流れる樹脂を加熱するためにヒータｈ２が配設される。
【００１２】
ところで、前記キャビティＣに樹脂を充填するために、図示されない射出装置が配設され、該射出装置の射出ノズルから樹脂が射出され、このとき、バルブピン３８が後退（図において右方向に移動）させられ、ゲート口３９が開放される。そして、射出された樹脂は、ランナ３５、３６を介してノズルランナ３７に送られ、ゲート口３９を介してキャビティＣに供給される。続いて、キャビティＣ内において樹脂を冷却し固化させることによって、成形品を得ることができる（例えば、特許文献１参照。）。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−１９０３５７号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の金型装置においては、前記バルブピン３８がランナ３５の中心に配設されるので、ランナ３６内を矢印ａ方向に流れてきた樹脂が、前記バルブピン３８によって矢印ｂ、ｃ方向に分流させられ、ランナ３５において合流し、そのままノズルランナ３７内を流れるので、ショート、偏肉、エアの巻込み、ウエルド、ダイマーク等の成形不良が発生してしまう。
【００１５】
本発明は、前記従来の金型装置の問題点を解決して、成形不良が発生するのを防止することができる金型装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の金型装置においては、キャビティに成形材料を充填するための流路と、該流路内において、成形材料を分流させ、合流させて合流点を形成する分流部材と、前記成形材料の流れ方向における前記合流点より下流側に配設され、合流した成形材料を攪拌（かくはん）して混合する攪拌混合部材とを有する。
【００１７】
本発明の他の金型装置においては、さらに、前記流路はランナである。
【００１８】
本発明の更に他の金型装置においては、さらに、前記分流部材は、前記流路内において進退自在に配設され、ゲート口を開閉するバルブピンである。
【００１９】
本発明の更に他の金型装置においては、さらに、前記流路は、ノズルユニットに形成された第１の流路、及びマニホルドに形成された第２の流路から成る。
【００２０】
本発明の更に他の金型装置においては、さらに、前記攪拌混合部材は第１の流路内に配設される。
【００２１】
本発明の更に他の金型装置においては、さらに、前記攪拌混合部材は第２の流路内に配設される。
【００２２】
本発明の更に他の金型装置においては、さらに、前記攪拌混合部材は複数個の穴部を通過するのに伴って成形材料を攪拌し混合する。
【００２３】
本発明の更に他の金型装置においては、さらに、前記攪拌混合部材は外周面に形成された凸部間の蛇行流路を通過するのに伴って成形材料を攪拌し混合する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
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。
【００２５】
図１は本発明の第１の実施の形態における金型装置の断面図、図３は本発明の第１の実施の形態におけるフィルタエレメントの断面図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるフィルタエレメントの要部を示す断面図である。
【００２６】
図において、１１は第１の金型としての固定金型であり、該固定金型１１は図示されない第１のプラテンとしての固定プラテンに取り付けられる。前記固定金型１１と対向させて第２の金型としての図示されない可動金型が配設され、該可動金型は第２のプラテンとしての図示されない可動プラテンに取り付けられる。前記固定金型１１及び可動金型によってホットランナ式の金型装置が構成され、図示されない型締装置を作動させて前記可動プラテンを進退させ、固定金型１１と可動金型とを接離させることによって、金型装置の型閉じ、型締め及び型開きを行うことができる。
【００２７】
また、前記固定金型１１は、可動金型と対向させて配設され、キャビティ側板１２及びキャビティ板支持板１３から成るキャビティ型板１５、該キャビティ型板１５と所定の距離を置いて配設されたマニホルド型板１７、及び該マニホルド型板１７と所定の距離を置いて配設されたプラテン側型板１８を備える。そして、前記キャビティ型板１５内にノズルユニット２１が配設される。該ノズルユニット２１は、キャビティ型板１５にわたって延在させられ、後端（図１において右端）が前記マニホルド型板１７に取り付けられた筒状のチップボディ２２を備える。該チップボディ２２は、前端部（図１において左端部）に形成されたゲート部分２５、該ゲート部分２５に隣接させて形成された筒状部分２６、及び該筒状部分２６に隣接させて形成されたフランジ部分２７を備える。
【００２８】
また、前記キャビティ型板１５、マニホルド型板１７及びプラテン側型板１８にわたって延在させられ、かつ、前記チップボディ２２を貫通してバルブピン３８が進退（図１において左右方向に移動）自在に配設され、前記チップボディ２２とバルブピン３８との間に第１の流路としての環状のノズルランナ３７が、マニホルド型板１７とバルブピン３８との間に環状のランナ３５がそれぞれ形成される。該ランナ３５は、マニホルド型板１７のほぼ中央においてランナ３５に対して直角の方向に延びるランナ３６と接続される。なお、前記ランナ３５、３６によって第２の流路が構成される。
【００２９】
そして、前記ノズルユニット２１の前端（図１において左端）に成形材料としての樹脂をキャビティＣに充填するためのゲート口３９が形成され、前記ノズルランナ３７はゲート口３９を介してキャビティＣと連通させられる。前記バルブピン３８は、前端が前記ゲート口３９に臨ませて進退自在に配設され、後端がプラテン側型板１８内に配設されたバルブ開閉用の駆動部としてのシリンダ４１に接続され、該シリンダ４１を駆動することによって進退させられる。
【００３０】
前記シリンダ４１は、シリンダ本体４２、及び該シリンダ本体４２内において摺動自在に配設されたピストン４３を備え、該ピストン４３に前記バルブピン３８の後端が固定される。そして、前記シリンダ本体４２内においてピストン４３より後方（図１において右方）に第１のシリンダ室としての後方シリンダ室４４が、ピストン４３より前方（図１において左方）に第２のシリンダ室としての前方シリンダ室４５が形成され、前記プラテン側型板１８に後方シリンダ室４４及び前方シリンダ室４５と連通させて図示されない流路が形成され、該各流路が図示されない制御弁を介して空気ポンプ又は油圧ポンプを含む圧力流体供給装置に連通させられる。なお、本実施の形態においては、バルブ開閉用の駆動部としてシリンダ４１を使用するようになっているが、該シリンダ４１に代えて電動式のモータを使用することもできる。
【００３１】
そして、前記ノズルランナ３７内を流れる樹脂を加熱するために、筒状部分２６の外周にヒータｈ１が配設され、前記ランナ３５、３６を流れる樹脂を加熱するためにヒータｈ２が配設される。また、前記筒状部分２６には、前記ノズルランナ３７内の樹脂の温度を検出するために温度検出部としての熱電対５１が埋設され、該熱電対５１のセンサ出力が図示されない制御部に送られる。該制御部は、前記熱電対５１から送られたセンサ出力に基づいて、前記ヒータｈ１、ｈ２の通電を制御する。
【００３２】
また、前記制御部のゲート制御処理手段が、ゲート制御処理を行い、前記制御弁を切り換えて後方シリンダ室４４に圧力流体を供給し、前方シリンダ室４５の圧力流体を排出すると、ピストン４３が前進（図１において左方向に移動）させられる。それに伴って、バルブピン３８は、前方の閉鎖位置に置かれ、ゲート口３９を閉鎖する。したがって、樹脂はキャビティＣに充填されない。
【００３３】
そして、前記ゲート制御処理手段が、前記制御弁を切り換えて前方シリンダ室４５に圧力流体を供給し、後方シリンダ室４４の圧力流体を排出すると、ピストン４３が後退（図１において右方向に移動）させられる。それに伴って、バルブピン３８は、後方の開放位置に置かれ、ゲート口３９を開放する。したがって、樹脂はキャビティＣに充填される。
【００３４】
ところで、前記キャビティＣに樹脂を充填するために、図示されない射出装置が配設され、該射出装置の射出ノズルから樹脂を射出することができるようになっている。
【００３５】
そして、前記制御部の射出処理手段は、射出処理を行い、前記バルブピン３８を後退させ、前記ゲート口３９を開放するとともに、射出ノズルから樹脂を射出すると、樹脂は、ランナ３５、３６を介してノズルランナ３７に送られ、ゲート口３９を介してキャビティＣに供給される。続いて、キャビティＣ内において樹脂を冷却し固化させることによって、成形品を得ることができる。
【００３６】
ところで、前記バルブピン３８がランナ３５の中心に配設されるので、ランナ３５とランナ３６とが接続する部分において、矢印ａ方向に流れてきた樹脂が前記バルブピン３８によって分流させられ、ランナ３５内の合流点ｐＡにおいて合流させられることになる。この合流した樹脂がそのままノズルランナ３７に送られると、樹脂が合流した際に形成された境界層がそのまま残り、境界層が残った樹脂がキャビティＣに充填されると、ショート、偏肉、エアの巻込み、ウエルド、ダイマーク等の成形不良が発生してしまう。なお、前記バルブピン３８によって、樹脂を分流させ、合流させる分流部材が構成される。
【００３７】
そこで、ランナ３５内に、前記合流点ｐＡにおいて合流した樹脂を攪拌して混合するために、樹脂の流れ方向における合流点ｐＡより下流側に、攪拌混合部材としてのフィルタエレメント５２が配設される。該フィルタエレメント５２は、バルブピン３８の軸方向におけるほぼ中間部分を包囲して配設され、フィルタエレメント５２を包囲して配設された押えブロック６１によって、マニホルド型板１７に対して押し付けられてマニホルド型板１７に組み込まれる。したがって、フィルタエレメント５２の内側に、合流した樹脂を収容する第１の収容部６２が、フィルタエレメント５２の外側に、攪拌され混合させられた樹脂を収容する第２の収容部６３が形成される。
【００３８】
前記フィルタエレメント５２は、筒状部５３、及び該筒状部５３の後端において、径方向外方に向けて突出させて形成されたフランジ部５４を備え、前記筒状部５３は、前端にバルブピン３８を貫通させるための貫通孔５５が形成され、筒状の壁部５６には、円周方向及び軸方向における複数箇所に内径が０．５〜２．０〔ｍｍ〕の穴部としてのオリフィス５７がマトリックス状に形成される。
【００３９】
したがって、第１の収容部６２内の樹脂は、前記各オリフィス５７を通過する間に攪拌され混合させられて第２の収容部６３に送られ、更にノズルランナ３７に送られる。
【００４０】
本実施の形態においては、バルブピン３８の外径が８〔ｍｍ〕にされ、前記オリフィス５７の内径が１．０〔ｍｍ〕で１５個以上形成される。なお、各オリフィス５７は、壁部５６の外周面の近傍において、径方向外方になるほど径が大きくなるように拡開され、拡開部５８が形成される。したがって、樹脂がオリフィス５７内において詰まるのを抑制することができるだけでなく、詰まった樹脂を容易に除去することができる。
【００４１】
このように、矢印ａ方向に流れてきた樹脂が分流させられ、合流点ｐＡで合流させられても、合流した樹脂が前記各オリフィス５７を通過する間に攪拌され混合させられて均一な状態になり、第２の収容部６３に送られ、更にノズルランナ３７に送られるので、ショート、偏肉、エアの巻込み、ウエルド、ダイマーク等の成形不良が発生するのを防止することができる。
【００４２】
また、樹脂は、各オリフィス５７を通過する際に、分流させられ、攪拌されるので、剪（せん）断発熱を発生させる。したがって、樹脂は、均一な溶融状態を形成するので、成形品の品質を向上させることができる。しかも、成形材料として、例えば、樹脂と着色剤等の添加物とを混合したもの、複数の樹脂を混合したものを使用する場合に、樹脂と添加物との混練、複数の樹脂の混練等を良好に行うことができる。
【００４３】
さらに、樹脂が各オリフィス５７を通過する際に、樹脂に混入している異物等を各オリフィス５７によって塞（せ）き止め、捕獲することができるので、成形品の品質を一層向上させることができる。
【００４４】
なお、本実施の形態において、マニホルド型板１７内にフィルタエレメント５２が配設されるようになっているが、キャビティ型板１５内にフィルタエレメントを配設することもできる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００４６】
図５は本発明の第２の実施の形態における金型装置の断面図、図６は本発明の第２の実施の形態におけるミキシングエレメントの正面図である。
【００４７】
この場合、第１の流路としてのノズルランナ３７内に、前記合流点ｐＡにおいて合流した成形材料としての樹脂を攪拌して混合するために、攪拌混合部材としてのミキシングエレメント８２が配設される。該ミキシングエレメント８２は、分流部材としてのバルブピン３８の軸方向における前半部分（図５における左半部分）を包囲して配設され、前端（図５において左端）の近傍に配設された取付部８３、及び該取付部８３より後方（図６における右方）に延在させて配設された筒状の混合部８４を備え、バルブピン３８を貫通させるための貫通孔８７が形成される。そして、前記混合部８４の外周面に、樹脂を攪拌して混合するためのパターン化された凹凸が形成され、該凹凸は、軸方向に対して傾斜させた線上において所定のピッチで突出させて形成された凸部８５から成り、該各凸部８５間に蛇行流路８６が形成される。
【００４８】
したがって、第２の流路としてのランナ３６内を矢印ａ方向に流れてきた樹脂がバルブピン３８によって分流させられ、合流点ｐＡで合流させられても、合流した樹脂が混合部８４と筒状部分２６の内周面との間で蛇行流路８６を通過するのに伴って攪拌され、混合されて均一な状態になるので、ショート、偏肉、エアの巻込み、ウエルド、ダイマーク等の成形不良が発生するのを防止することができる。
【００４９】
なお、本実施の形態においては、前記バルブ開閉用の駆動部としてのシリンダ４１は、シリンダ本体４２、及び該シリンダ本体４２内において摺動自在に配設されたピストン４３を備え、該ピストン４３から前方（図５において左方）に突出させられたピストンロッド７１の前端と、前記バルブピン３８の後端（図５において右端）とがアダプタ７２を介して連結される。そして、前記シリンダ本体４２内においてピストン４３より後方（図５において左方）に第１のシリンダ室としての後方シリンダ室４４が、ピストン４３より前方に第２のシリンダ室としての前方シリンダ室４５が形成され、前記プラテン側型板１８に後方シリンダ室４４及び前方シリンダ室４５と連通させて流路７３、７４が形成され、該各流路７３、７４が図示されない制御弁を介して空気ポンプ又は油圧ポンプを含む圧力流体供給装置に連通させられる。
【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。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、金型装置においては、キャビティに成形材料を充填するための流路と、該流路内において、成形材料を分流させ、合流させて合流点を形成する分流部材と、前記成形材料の流れ方向における前記合流点より下流側に配設され、合流した成形材料を攪拌して混合する攪拌混合部材とを有する。
【００５２】
この場合、前記成形材料の流れ方向における前記合流点より下流側に攪拌混合部材が配設されるので、流れてきた成形材料が分流させられ、合流させられても、合流した成形材料が前記攪拌混合部材によって攪拌され混合させられて均一な状態になるので、ショート、偏肉、エアの巻込み、ウエルド、ダイマーク等の成形不良が発生するのを防止することができる。
【００５３】
本発明の他の金型装置においては、前記攪拌混合部材は複数個の穴部を通過するのに伴って成形材料を攪拌し混合する。
【００５４】
この場合、前記攪拌混合部材は各穴部を通過するのに伴って成形材料を攪拌し混合するとともに、剪断発熱を発生させる。したがって、成形材料は、均一な溶融状態を形成するので、成形品の品質を向上させることができる。しかも、成形材料として、例えば、樹脂と着色剤等の添加物とを混合したもの、複数の樹脂を混合したものを使用する場合に、樹脂と添加物との混練、複数の樹脂の混練等を良好に行うことができる。
【００５５】
さらに、成形材料が各穴部を通過する際に、成形材料に混入している異物等を各穴部によって塞き止め、捕獲することができるので、成形品の品質を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における金型装置の断面図である。
【図２】従来の金型装置の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるフィルタエレメントの断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるフィルタエレメントの要部を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における金型装置の断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるミキシングエレメントの正面図である。
【符号の説明】
１１固定金型
１７マニホルド型板
２１ノズルユニット
３５、３６ランナ
３７ノズルランナ
３８バルブピン
３９ゲート口
５２フィルタエレメント
５５貫通孔
５７オリフィス
８２ミキシングエレメント
Ｃキャビティ
ｐＡ合流点

Claims

（ａ）キャビティに成形材料を充填するための流路と、
（ｂ）該流路内において、成形材料を分流させ、合流させて合流点を形成する分流部材と、
（ｃ）前記成形材料の流れ方向における前記合流点より下流側に配設され、合流した成形材料を攪拌して混合する攪拌混合部材とを有することを特徴とする金型装置。
前記流路はランナである請求項１に記載の金型装置。
前記分流部材は、前記流路内において進退自在に配設され、ゲート口を開閉するバルブピンである請求項１に記載の金型装置。
前記流路は、ノズルユニットに形成された第１の流路、及びマニホルドに形成された第２の流路から成る請求項１に記載の金型装置。
前記攪拌混合部材は第１の流路内に配設される請求項４に記載の金型装置。
前記攪拌混合部材は第２の流路内に配設される請求項４に記載の金型装置。
前記攪拌混合部材は複数個の穴部を通過するのに伴って成形材料を攪拌し混合する請求項１〜６のいずれか１項に記載の金型装置。
前記攪拌混合部材は外周面に形成された凸部間の蛇行流路を通過するのに伴って成形材料を攪拌し混合する請求項１〜６のいずれか１項に記載の金型装置。