JP2004249654A - 射出成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】金型とは別個の冷却配管を必要とせず、また、冷却配管挿入孔をコア側金型にドリル等の工具で加工する必要もなく、コア側金型においてイジェクターピン等の金型部品を避けて該金型部品で制約されることのない位置に製品形状にマッチした自由形状の冷却通路を容易に形成できると共に、金型全体を略均一な温度に冷却することが可能な射出成形用金型を得ることにある。
【解決手段】キャビティ側金型２とコア側金型１との間で製品形状のキャビティ３を形成する射出成形用金型において、金属材料を使用したラピットプロトタイピイングにより前記コア側金型１を造型して、該コア側金型１内に前記キャビティ側表面近傍に至る冷却通路６を形成したものである。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラスチック部品やアルミダイキャスト部品等を製作するための射出成形用金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の射出成形用金型として、冷却通路を設けた構造のものは種々提供されている（例えば、特許文献１から特許文献３）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２１０７９８公報
【特許文献２】
特開２００２−１２７１４５公報
【特許文献３】
特開２００２−９６３６１公報
【０００４】
特許文献１に記載された射出成形用金型では、可動側金型の凸型コア内に直線的な冷却穴を形成し、この冷却穴に冷却パイプを挿入し、その冷却パイプの先端を製品近傍に位置させて金型の製品部を冷却する構造としている。
【０００５】
特許文献２に記載された金型の入れ子構造では、金型内に空洞を設け、その中に該空洞と同形状部品を入れ、その同形状部品に溝を設けて冷却水管の形態をなす構造としている。
【０００６】
特許文献３では、厚肉部を有するプラスチック成型品に気体を直に供給して冷却する方法をとっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の射出成形用金型は以上のように構成されているので、特許文献１の場合、凸型コアに冷却パイプを埋め込むための冷却穴を形成する必要があり、その冷却穴および冷却パイプはドリル等で加工された直線的な形状が基本となるため、冷却パイプの先端を金型の製品部近傍に部分的に配置できても、金型の製品形状に沿った冷却用配管とすることはできず、このため、金型温度が全体的に均一にならないという課題があった。また、金型の大きさや冷却パイプの大きさにより、金型に配置できる冷却パイプの量が制限されるため、金型全体を略均一な温度に冷却することが難しく、さらには金型内部に配置するイジェクターピン等の部材を避けた部位に冷却パイプを配置するための配置領域を確保する必要があるが、その配置可能領域が制限されることが多々生じるという課題があった。
【０００８】
特許文献２では、多数の部品を組み合わせた冷却構造としているため、その多数の部品をそれぞれ単体製作しなければならず、その製作工程が多岐にわたるという課題があった。また、製品の形状や金型の構造により、金型内部に配置できる冷却構造に大きな制約が生じることが懸念されるという課題があった。
【０００９】
特許文献３では、厚肉部を有するプラスチック成形品に直に気体を供給して金型および成形品を冷却する構成としているため、気体の流量調節手段や温度調節装置など種々の外的設備が必要になるという課題があった。
【００１０】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、冷却通路の形成が簡単で金型全体を略均一な温度に冷却することが可能な射出成形用金型を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る射出成形用金型は、キャビティ側金型とコア側金型との間で製品形状のキャビティを形成する射出成形用金型において、金属材料を使用したラピットプロトタイピイングにより前記コア側金型を造型して、該コア側金型に前記キャビティ側表面近傍に至る冷却通路を形成したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による射出成形用金型を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
この発明の実施の形態１による射出成形用金型は、凸型の製品形成用壁面１ａを有するコア側金型１と、このコア側金型１との間で製品形状のキャビティ（製品形状部）３を形成するキャビティ側金型２とを備えた入れ子構造となっている。それらのコア側金型１およびキャビティ側金型２は、金属材料使用によるラピットプロトタイピイングで製作したものである。
【００１３】
前記コア側金型１は中心部に縦方向の貫通穴４を有しており、この貫通穴４には製品取り出し用のイジェクターピン５が摺動自在に挿入されている。そして、前記コア側金型１における前記貫通穴４を避けた部位で且つ該貫通穴４を挟む部位には冷却媒体を流すための冷却通路６が形成されている。この冷却通路６は、コア側金型１の凸型形状に沿った形状に形成されているもので、一端に冷却媒体の入口６ａを有し、他端に冷却媒体の出口６ｂを有している。
【００１４】
すなわち、この実施の形態１では、凸型の製品形成用壁面１ａを有するコア側金型１を金属材料使用によるラピットプロトタイピイングで造型することにより、その造型時に前記凸型の製品形成用壁面１ａに沿った凸型形状の冷却通路６を前記コア側金型１の腹部における縦方向の貫通穴４を挟む位置に一体形成したものである。
【００１５】
このようにしてコア側金型１のラピットプロトタイピイングによる造型段階で該コア側金型１に一体形成された冷却通路６の形状についてさらに詳述すると、この冷却通路６は、コア側金型１の一側面に開口した入口６ａから貫通穴４（イジェクターピン５）に接近する方向に延びる入口側流路６１と、この入口側流路６１の下流端（奥行端部）からコア側金型１のキャビティ側表面（製品形成用壁面１ａ）の近傍に至る立ち上がり流路６２と、この立ち上がり流路６２の上端からの頂上面に沿った方向に延びる頂上流路６３と、この頂上流路６３の下流端から前記貫通穴４に沿った方向に下降する下降流路６４と、この下降流路６４の下流端から出口６ｂに至る出口側流路６５とからなって、上述の凸型形状に形成されている。
【００１６】
次に動作について説明する。
コア側金型１とキャビティ側金型２との間に形成された製品形状部であるキャビティ３に高温溶融材料が射出されることで製品が成形されるが、該成形時には前記高温溶融材料によってコア側金型１が加熱される。この加熱を防止するために前記コア側金型１の冷却通路６には冷却媒体が流され、この状態で成形された製品はイジェクターピン５の上昇作動によって取り出される。
【００１７】
以上説明した実施の形態１によれば、金属材料使用によるラピットプロトタイピイングでのコア側金型１の造型によって該コア側金型１に冷却通路６を形成するように構成したので、コア側金型とは別個の冷却配管を必要とせず、また、冷却配管挿入孔をコア側金型にドリル等の工具で加工する必要もなく、コア側金型１においてイジェクターピン５等の金型部品を避けて該金型部品で制約されることのない位置に製品形状にマッチした自由形状の冷却通路６を容易に形成することができるという効果がある。しかも、この実施の形態１では、コア側金型１に対して該コア側金型１のキャビティ側表面近傍にまで至って該キャビティ側表面である製品形成用壁面１ａに沿った凸型形状の冷却通路６をラピットプロトタイピイングで形成するように構成したので、コア側金型１全体をほぼ均一に効率よく冷却することができ、樹脂製品やアルミニウム製品のバリやヒゲ等がない高品質の製品を得ることができるという効果がある。
【００１８】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による射出成形用金型を示す断面図、図４は図３のＢ−Ｂセンサ断面図であり、図１および図２と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態２では、上記実施の形態１による凸型形状の冷却通路６に代えて螺旋状の冷却通路７をコア側金型１に形成したものである。その冷却通路７は、上記実施の形態１の場合と同様に金属材料を使用したラピットプロトタイピイングによるコア側金型１の造型によって該コア側金型１に形成したもので、該コア金型１の側面に開口する入口７ａから中心貫通穴４の周囲を取り囲み且つ該貫通穴４に沿ってコア側金型１のキャビティ側表面近傍にまで至る螺旋状に形成し、その螺旋部の上端から下降して出口７ｂに至る構成としたものである。
【００１９】
このような螺旋状の冷却通路７をコア側金型１に形成した実施の形態２によれば、コア側金型１の造型段階でそのラピットプロトタイピイングによる螺旋状の冷却通路７をコア側金型１内にランダムに形成することができ、上記実施の形態１の場合と同様に冷却通路７を容易に形成できると共に、その冷却通路７を流れる冷却媒体によってコア側金型１全体をほぼ均一に効率よく冷却することができるという効果がある。
【００２０】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３による射出成形用金型を示す断面図であり、図３および図４と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態３による射出成形用金型は、コア側金型１とキャビティ側金型２との間のキャビティ（製品形状部）３に微細形状部３ａを有するもので、図示例では、コア側金型１における製品形成用壁面１ａの頂上面部に尖鋭凸状の製品凸状形成部１ｂが形成され、キャビティ側金型２にはその製品凸状形成部１ｂに対応した形状の凹状形成部２ａが形成されているものである。
【００２１】
この実施の形態３では、上述のような微細形状部３ａを有する射出成形用金型に上記実施の形態２の場合と同様の螺旋状をなした冷却通路７をコア側金型１にラピットプロトタイピイングで形成するものでありながら、その形成時において、前記冷却通路７の上端環状部７０ａに対しコア金型１の前記製品凸状形成部１ｂの表面に沿った方向に入り込んで流路径が絞られた絞り流路７１を形成したものである。
【００２２】
以上説明した実施の形態３によれば、微細形状部３ａを有する射出成形用金型において、コア側金型１中に形成した冷却通路７に前記微細形状部３ａ近傍にまで至る絞り流路７１を形成するように構成したので、コア側金型１における前記微細形状部３ａの対応部位（製品凸状形成部１ｂ）を含むコア側金型１全体をほぼ均一に冷却することができるという効果がある。
【００２３】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４による射出成形用金型を示す断面図、図７は図６中のＡ部の拡大図であり、図１および図２と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態４では、上記実施の形態１の場合と同じ要領でコア側金型１に冷却通路６を形成するものでありながら、その冷却通路６内の中途部に突起部８０を設け、この突起部８０によって前記冷却通路６の中途部に分岐流路８１，８２を形成したものである。なお、この実施の形態４では、前記冷却通路６において、コア側金型１の凸型製品形成用壁面１ａの頂上面に沿った頂上流路６３の中途部に前記分岐流路８１，８２を形成している。
【００２４】
次に動作について説明する。
冷却通路６の入口６ａから出口６ｂに向かって流れる冷却媒体は、前記冷却通路６の中途部（図６および図７ではコア側金型１の凸状頂上面付近）で分岐流路８１，８２によって分流されることにより、突起部８０の両側には図７中の円弧状矢印に示すような乱流が生じる。このような乱流によって、前記冷却通路６を流れる冷却媒体によるコア側金型１の冷却効率を部分的に変換、すなわち、コア側金型１において、キャビティ３に射出された高温溶融材料によるコア側金型１の最も高温に加熱され易い部位となる凸型製品形成用壁面１ａの近傍を効率よく冷却することができる。
【００２５】
以上説明した実施の形態４によれば、コア側金型１内の冷却通路６内の中途部に分岐流路８１，８２を形成するように構成したので、その分岐流路８１，８２の近傍で生じる冷却媒体の乱流によってコア側金型１の冷却効率を部分的に変化させることができ、高温溶融材料によるコア側金型１の最も加熱され易い部位を効率よく冷却することができるという効果がある。
【００２６】
実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５による射出成形用金型を示す断面図、図９は図８の要部拡大図であり、図１および図２と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この実施の形態５では、上記実施の形態１の場合と同様にしてコア側金型１内に該コア側金型１の凸型形状（凸型製品形成用壁面１ａ）に沿った凸形状の冷却通路９を形成すると共に、その冷却通路９を前記凸型製品形成用壁面１ａの頂上面付近で入口側流路（上流側流路）９１の流路径π１と出口側流路（下流側流路）９２の流路径π２とが異なるように形成したものである。すなわち、この実施の形態５では、前記冷却通路９を、入口側流路９１の流路径π１＞出口側流路９２の流路径π２となるように形成したものである。なお、９ａは冷却通路９の入口、９ｂは冷却通路９の出口である。
【００２７】
以上説明した実施の形態５によれば、コア側金型１内に該コア側金型１の凸型形状（凸型製品形成用壁面１ａ）に沿った凸形状の冷却通路９を形成すると共に、その冷却通路９を入口側流路９１の流路径π１＞出口側流路９２の流路径π２となるように形成したので、前記冷却通路９を流れる冷却媒体は出口側流路９２において流速が速くなり、このため、前記冷却媒体によるコア側金型１の冷却効率を部分的に変化させ、特にコア側金型１の最も加熱され易い部位を効率的に冷却することが可能になるという効果がある。
【００２８】
実施の形態６．
図１０はこの発明の実施の形態６による射出成形用金型を示す断面図である。この実施の形態６では、上記実施の形態１によるコア側金型１からイジェクターピン５等の金型部品を排除し、そのコア側金型１内に空きスペースを利用して凸型製品形成用壁面１ａに沿った凸形状をなす主冷却用の第１の冷却通路１１と、この第１の冷却通路１１に沿った凸形状をなす補助冷却用の第２の冷却通路１２とを上記実施の形態１の場合と同様のラピットプロトタイピイングによって形成したものである。
【００２９】
なお、この実施の形態６による前記第１および第２の冷却通路１１，１２は、凸形状に特定されるものではなく、図１中のイジェクターピン５等の金型部品を有していないコア側金型１のラピットプロトタイピイングによる造型時に該コア側金型１内の空きスペースを利用して特に補助的な第２の冷却通路１２を自由な曲線形状に形成できるものである。
【００３０】
以上説明した実施の形態６によれば、コア側金型１内に凸型製品形成用壁面１ａに沿った凸形状をなす主冷却用の第１の冷却通路１１と、補助冷却用の第２の冷却通路１２とを形成するように構成したので、コア側金型１内の空きスペースを最大限に利用して第２の冷却通路１２を形成できると共に、金型交換時に前記第１および第２の冷却通路にそれぞれ冷却媒体を流すことにより、コア側金型１をハンドリング可能な温度まで速やかに冷却することができるという効果がある。
【００３１】
実施の形態７．
図１１はこの発明の実施の形態７による射出成形用金型を示す断面図である。この実施の形態７では、上記実施の形態１の場合と同様にコア側金型１のラピットプロトタイピイングによる造型時に該コア金型１内に冷却通路１３を形成するものでありながら、その冷却通路１３をコア側金型１内における入口１３ａと出口１３ｂとの間で入口１３ａ側流路および出口１３ｂ側流路よりも容積が大きな空洞状（タンク状）に形成し、入口１３ａから流入した冷却媒体を冷却通路１３の空洞部に一旦蓄積した後、その冷却媒体を出口１３ｂから流出させるように構成したものである。
【００３２】
このような冷却通路１３を入口１３ａおよび出口１３ｂの流路径よりも大きな容積の空洞状に形成した実施の形態７によれば、前記冷却通路１３の空洞部に多量の冷却媒体を蓄積することができ、その蓄積冷却媒体によってコア側金型１全体をほぼ均一に効率よく冷却することができるという効果がある。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、射出成形用金型において、金属材料を使用したラピットプロトタイピイングによる前記コア側金型の造型によって、該コア側金型に前記キャビティ側表面近傍に至る冷却通路を形成するように構成したので、コア側金型とは別個の冷却配管を必要とせず、また、冷却配管挿入孔をコア側金型にドリル等の工具で加工する必要もなく、コア側金型においてイジェクターピン等の金型部品を避けて該金型部品で制約されることのない位置に製品形状にマッチした自由形状の冷却通路を容易に形成することができるという効果がある。しかも、コア側金型に対して該コア側金型のキャビティ側表面近傍にまで至って該キャビティ側表面である製品形成用壁面に沿った形状の冷却通路をラピットプロトタイピイングで形成することができ、このため、コア側金型全体をほぼ均一に効率よく冷却することができ、樹脂製品やアルミニウム製品のバリやヒゲ等がない高品質の製品を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による射出成形用金型を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２による射出成形用金型を示す断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３による射出成形用金型を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態４による射出成形用金型を示す断面図である。
【図７】図６中のＡ部の拡大図である。
【図８】この発明の実施の形態５による射出成形用金型を示す断面図である。
【図９】図８の要部拡大図である。
【図１０】この発明の実施の形態６による射出成形用金型を示す断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態７による射出成形用金型を示す断面図である。
【符号の説明】
１ コア側金型、１ａ 製品形成用壁面、１ｂ 製品凸状形成部、２ キャビティ側金型、２ａ 凹状形成部、３ キャビティ（製品形状部）、３ａ 微細形状部、４ 貫通穴、５ イジェクターピン、６，７ 冷却通路、６ａ，７ａ 入口、６ｂ，７ｂ 出口、９ 冷却通路、９ａ 入口、９ｂ 出口、１１ 第１の冷却通路（主冷却用冷却通路）、１１ａ 入口、１１ｂ 出口、１２ 第２の冷却通路（補助冷却用冷却通路）、１２ａ 入口、１２ｂ 出口、１３ 冷却通路、１３ａ 入口、１３ｂ 出口、６１ 入口側流路、６２ 立ち上がり流路、６３ 頂上流路、６４ 下降流路、６５ 出口側流路、７０ａ 上端環状部、７１絞り流路、８０ 突起部、８１，８２ 分岐流路、９１ 入口側流路、９２ 出口側流路。

Claims (7)

1. キャビティ側金型とコア側金型との間で製品形状のキャビティを形成する射出成形用金型において、金属材料を使用したラピットプロトタイピイングにより前記コア側金型を造型して、該コア側金型に前記キャビティ側表面近傍に至る冷却通路を形成したことを特徴とする射出成形用金型。
2. 冷却通路は螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の射出成形用金型。
3. キャビティは製品微細形状部を有し、その製品微細形状部に沿って冷却通路が細径状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の射出成形用金型。
4. 冷却通路の一部には冷却流体に乱流を発生させるための突起が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の射出成形用金型。
5. 冷却通路は、その直径が一部変化していることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の射出成形用金型。
6. 冷却通路は、製品形状のキャビティに沿った主冷却通路と、この主冷却通路におけるキャビティ側とは反対側に形成されて主冷却通路に沿った補助冷却通路とからなっていることを特徴とする請求項１記載の射出成形用金型。
7. 冷却通路はコア側金型にタンク状に形成されていることを特徴とする請求項１の射出成形用金型。

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