JP2005053107A - 成形金型における吸排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 金型において、キャビティ内のエアを吸引することにより、好適な成形品を得ることができると共に、エアの吐出を有効利用することにより、金型に付加価値を与えることができるようにした吸排気装置を提供する。
【解決手段】 金型にエア通路を形成し、該エア通路は、先端部にキャビティに連通する開口部を有すると共に、尾端部に連通連結された吸排気装置を設けている。吸排気装置は、流体圧源により駆動されたときエアの吸引と吐出を可能とする往復動式のポンプシリンダ装置を構成し、金型を閉じたとき往動してキャビティ内のエアを吸引する。吸排気装置は、成形後に金型を開いたとき復動して開口部からエアを吐出することにより開口部を浄化するように構成できる。或いは、成形工程中に復動して開口部からエアを吐出することによりゲートから注入される成形材料をキャビティの内部に向けて押圧するように構成することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、合成樹脂の射出成形用金型や、金属のダイキャスト成形用金型等の金型において、キャビティ内のエアを吸引することにより、好適な成形品を得ることができると共に、エアの吐出を有効利用することにより、金型に付加価値を与えることができるようにした吸排気装置に関する。

例えば、合成樹脂の射出成形用金型は、キャビティを形成する開閉自在な雄型と雌型とから成り、金型を閉じた状態でキャビティにゲートから溶融樹脂（成形材料）を注入することにより成形品を成形し、その後、金型を開くことにより成形品を離型する。

ところで、金型を閉じることにより形成されるキャビティは、内部にエアを有した状態で密閉されているため、ゲートから注入した成形材料がキャビティの隅々まで好適に充填される際に妨げとなる。その結果、ショートショットやガス焼け等の不良原因となっている。

このような問題を解決するために、従来、キャビティに連通するエア抜き通路を金型に設け、キャビティに注入される成形材料の注入圧により、キャビティ内の空気をエア抜き通路から逃がすようにした技術が知られている。然しながら、この場合、キャビティに充填された成形材料の一部がエア抜き通路に進入するので、成形品に針状の余剰材料を一体に成形してしまうという問題がある。

また、雄型と雌型のパーティングラインの部分を通気可能に形成し、キャビティに注入される成形材料の注入圧により、キャビティ内のエアをパーティングラインから逃がすようにした技術が知られている。然しながら、この場合、キャビティに充填された成形材料の一部がパーティングラインに進入するので、成形品のバリを顕著に生じるという問題がある。

更に、キャビティに連通するエア通路を金型に設けると共に、該エア通路を真空ポンプに連結し、成形に先立って真空ポンプによりキャビティ内のエアを吸引するようにした技術も知られている。然しながら、真空ポンプは高価な上にスピードが遅いため、実情に沿わないという問題がある。

本発明は、上述のような従来技術に見られる短所ないし欠点を全て解決することを課題としたものであり、構造及び機構が簡単かつ安価な吸排気装置を提供することを目的とするものである。

特に、上述した真空ポンプがエアの吸引だけを可能とするのに対して、本発明は、ポンプシリンダ装置によりエアの吸引と吐出を可能とした吸排気装置を構成した点に特徴がある。即ち、ポンプシリンダ装置の往動時のエア吸引により、キャビティからエアを排出せしめるが、それに止まることなく、ポンプシリンダ装置の復動時のエア吐出を有効利用することにより、金型に付加価値を与えることができる装置を提供するものである。

そこで、本発明が第一の手段として構成したところは、金型を閉じる工程と、閉じられた金型のキャビティに成形材料を注入する成形工程と、成形後に金型を開く工程とを繰返して行う成形金型において、金型にエア通路を形成し、該エア通路は、先端部にキャビティに連通する開口部を有すると共に、尾端部に連通連結された吸排気装置を設けており、前記吸排気装置は、流体圧源により駆動されたときエアの吸引と吐出を可能とする往復動式のポンプシリンダ装置を構成し、前記ポンプシリンダ装置は、金型を閉じたとき往動してキャビティ内のエアを吸引し、金型を開いたとき復動して開口部からエアを吐出することにより開口部を浄化するように構成されている点にある。

また、本発明が第二の手段として構成したところは、金型を閉じる工程と、閉じられた金型のキャビティにゲートから成形材料を注入する成形工程と、成形後に金型を開く工程とを繰返して行う成形金型において、金型にエア通路を形成し、該エア通路は、先端部にキャビティのゲート近傍部に連通する開口部を有すると共に、尾端部に連通連結された吸排気装置を設けており、前記吸排気装置は、流体圧源により駆動されたときエアの吸引と吐出を可能とする往復動式のポンプシリンダ装置を構成し、前記ポンプシリンダ装置は、金型を閉じたとき往動してキャビティ内のエアを吸引し、成形工程中に復動して開口部からエアを吐出することによりゲートから注入される成形材料をキャビティの内部に向けて押圧するように構成されている点にある。

本発明の好適な実施形態は、キャビティに臨むスライドコアと、該スライドコアを往復動せしめるアクチュエータと、該アクチュエータを作動せしめる流体圧源を備えた成形金型において、ポンプシリンダ装置を前記流体圧源により往復動せしめるように構成している。

本発明によれば、金型のキャビティは、エア通路を介して吸排気装置を構成するポンプシリンダ装置に連結されており、金型を閉じ、キャビティに成形材料を注入する際、ポンプシリンダ装置の往動によるエア吸引によりキャビティ内のエアを排出する構成であるから、成形材料がキャビティの隅々に行き渡って充填され、良質の成形品を成形せしめることができる。特に、吸排気装置は、油圧シリンダやエアシリンダ等の市販のシリンダをそのまま利用することができるので安価であり、しかも、取付けが簡単であり、作動時の立ち上がり（吸排気のレスポンス及びスピード）も早いので、本発明の目的を好適に達成する。

そして、請求項１に記載の本発明によれば、ポンプシリンダ装置は、金型を開いたとき復動によるエア吐出により開口部からエアを噴出し、開口部を浄化することができる。従って、エア通路の清掃作業が必要でなく、メンテナンスフリーの効果がある。この場合、エア通路の開口部は、雄型及び雌型のパーティングラインであってキャビティに近傍する個所に開口せしめていることが好ましく、これにより高温化するキャビティ近傍部分を冷却できるという効果がある。

また、請求項２に記載の本発明によれば、ポンプシリンダ装置は、成形工程中に復動して開口部からエアを吐出することによりゲートから注入される成形材料をキャビティの内部に向けて押圧するので、積極的に成形材料をキャビティの隅々に行き渡って充填せしめることができる。この際、成形品がキャビティの内部に向けて突出するピンにより凹部を形成されるような物品とされる場合、該ピンをパイプ状とすることによりノズルピンを形成すると共に、エア通路の開口部から吐出されるエアを該ノズルピンに供給する構成としておけば、射出成形とブロー成形を合体させた成形が可能となり、成形材料の節約と、中空状による成形品の軽量化が可能になる。

更に、請求項２に記載の本発明によれば、吸排気装置を構成するポンプシリンダ装置の駆動源として、多くの金型に設けられているスライドコア用のアクチュエータを作動させるための流体圧源を利用しているので、ポンプシリンダ装置のための専用の駆動源（流体圧源）をわざわざ新設する必要がなく、省設備に寄与することができ、低コストでの提供が可能になる。

以下図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳述する。

（第１実施形態）
図１ないし図４は、本発明の第１実施形態を示している。金型１は、開閉自在な雄型１ａと雌型１ｂとから成り、金型１を閉じた状態でキャビティ２を密閉し、金型１を開いた状態でキャビティ２を開放する。尚、金型１の開閉機構は、油圧シリンダにより構成されており、このような機構は公知であるので図示省略している。

金型１には、射出成形機（図示省略）から射出される成形材料をキャビティ２に案内するランナー３と、キャビティ２に向けて開口せしめるゲート４が設けられている。従って、金型１を閉じる工程と、閉じられた金型１のキャビティ２にゲート４から成形材料を注入する成形工程と、成形後に金型を開いて成形品５を離型する工程とが繰り返して行われる。

多くの成形品５は、金型１の開閉方向に対して交差する方向の面を有するアンダーカット部分や凹み部分を成形せしめられ、このような成形部分のためにスライドコア６をキャビティ２に対して進退自在に臨ませている。スライドコア６は、成形工程時には、キャビティ２の所定位置に進出せしめられ、成形完了後の離型時には、キャビティ２から退避するように後退せしめられる。このため、スライドコア６を進退方向に往復動せしめるためのアクチュエータ７が設けられている。アクチュエータ７は、油圧シリンダ又はエアシリンダ等の流体駆動式シリンダ８から構成されており、このため、金型の近隣には圧油供給装置又は圧縮エア供給装置等の流体圧源９が設置されており、該流体圧源９とアクチュエータ７を連絡する流体回路１０が設けられている。図示のように、アクチュエータ７は、流体回路１０に対して切換バルブ１１を介して連通せしめられる第１ポート１２と第２ポート１３を有している。図例の場合、切換バルブ１１の切換えにより、第１ポート１２に流体が供給されるとピストン１４が往動することによりスライドコア６を進出せしめ、第２ポート１３に流体が供給されるとピストン１４が復動することによりスライドコア６を後退せしめるように構成されている。

金型１には、エア通路１５が形成されており、該エア通路１５は、先端部にキャビティに連通する開口部１６を有すると共に、尾端部に高圧ホース等の連通管１７を介して吸排気装置１８を設けている。図例の場合、エア通路１５は、雄型１ａに形成されているが、雌型１ｂに形成しても良い。

図示実施形態において、エア通路１５の開口部１６は、金型１のパーティングライン１９に位置してキャビティ２に近傍する個所に開口せしめられているが、直接キャビティ２に臨むように開口せしめても良い。

吸排気装置１８は、連通管１７を介して金型１の近隣に設置され、油圧シリンダ又はエアシリンダ等の流体駆動式シリンダにより構成され、流体圧源により駆動されたときエアの吸引と吐出を可能とする往復動式のポンプシリンダ装置２０を構成している。ポンプシリンダ装置２０の駆動源は、アクチュエータ７を駆動するための流体圧源９をそのまま利用することが好ましく、このため、アクチュエータ７を油圧シリンダとした場合は、ポンプシリンダ装置２０も油圧シリンダとされ、アクチュエータ７をエアシリンダとした場合は、ポンプシリンダ装置２０もエアシリンダとされる。

ポンプシリンダ装置２０は、アクチュエータ７を駆動するための流体圧源９の流体回路１０の一部に組み込まれており、流体回路１０に対して切換バルブ２１を介して連通せしめられる第１ポート２２と第２ポート２３を有している。図例の場合、切換バルブ２１の切換えにより、第１ポート２２に流体が供給されるとピストン２４が往動することによりエア通路１５からエアを吸引し、第２ポート２３に流体が供給されるとピストン２４が復動することによりエア通路１５に向けてエアを吐出する。

吸排気装置１８の切換バルブ２１の切換動作と、アクチュエータ７の切換バルブ１１の切換動作は、何れも、金型１の開閉動作及び射出成形機による成形材料の射出動作と関連して、コンピュータによりプログラムされた手順に従って次のように実行される。

（基本的動作）
図２は、金型を閉じた後、キャビティ２に向けて成形材料を注入する前の状態を示している（以下「成形直前状態」という）。この状態で、切換バルブ１１は、アクチュエータ７の第１ポート１２に流体を供給せしめる。従って、アクチュエータ７のピストン１４が往動し、スライドコア６をキャビティ２の所定個所に進出する。同様に、切換バルブ２１は、吸排気装置１８の第１ポート２２に流体を供給せしめる。従って、吸排気装置１８のピストン２４が往動し、連通管１７及びエア通路１５を介してキャビティ２内のエアを吸引する。尚、エア通路１５の開口部１６とキャビティ２は、パーティングライン１９を介して連通されており、吸排気装置１８の強力なエア吸引により、キャビティ２内のエアをパーティングライン１９を通過してエア通路１５へと導くことができる。

図３は、キャビティ２に向けて成形材料を注入する成形工程の状態を示している（以下「成形工程状態」という）。このとき、前述のように、キャビティ２内にはエアが残存しておらず、ほぼ真空状態とされているので、成形材料がキャビティ２の隅々まで行き渡るように好適に充填される。このとき、吸排気装置１８は停止している。

図４は、成形後、金型を開き、成形品５を離型するときの状態を示している（以下「離型状態」という）。金型を開く直前に、切換バルブ１１は、アクチュエータ７の第２ポート１３に流体を供給せしめる。従って、アクチュエータ７のピストン１４が復動し、スライドコア６をキャビティ２から後退させる。これと同時又は金型が開く最中、或いは、金型が開いた後、切換バルブ２１は、吸排気装置１８の第２ポート２３に流体を供給せしめる。従って、吸排気装置１８のピストン２４が復動し、連通管１７及びエア通路１５を介して開口部１６からエアを噴出し、該開口部１６及びその周辺を浄化する。

（動作のバリエーション）
吸排気装置１８の動作を行わしめる切換バルブ２１の切換えタイミングは、コンピュータのプログラムにより自由に設定可能である。また、切換バルブ２１の構成についても、自動制御による流量可変バルブを用い、ピストン２４のスピードを制御できるように構成することができる。そこで、前述のような基本的動作に代えて又はそれに加えて、次のような動作を行わしめることができる。

（バリエーションその１）
図３に示す成形工程状態において、吸排気装置１８のピストン２４を復動方向に微動させ、開口部１６からパーティングライン１９に対してエア圧を作用させるように構成することができる。この構成によれば、キャビティ２に充填された成形材料がパーティングライン１９にはみ出してバリを生じることを防止できる。

（バリエーションその２）
図２に示す成形直前状態において、吸排気装置１８を作動させず、図３に示す成形工程状態において、吸排気装置１８のピストン２４を往動させることにより、キャビティ２に対する成形材料の注入中に、キャビティ２内のエアを吸引するように構成することができる。このような構成は、図示実施形態のように、キャビティ２の対向端にゲート４と開口部１６を配置した実施例の場合に有益であり、ゲート４から注入された成形材料がキャビティ２内を流動するときに、キャビティ２内のエアを開口部１６に向けて吸引することにより、成形材料の流動を助けることができる。尚、成形材料が開口部１６に達する時点をタイミングとして、前述したバリエーションその１のように、ピストン２４を往動から復動方向へ微動するように切換えれば、成形材料がパーティングライン１９に進入することを防止できる。

（第２実施形態）
図５ないし図７は、本発明の第２実施形態を示している。この実施形態において、成形品５は、細長い形状であって、キャビティ２の内部に向けて突出するピンにより凹部を形成されるような物品とされている。例えば、洋傘の握り柄のような物品は、細長い棒状形態であり、一端から洋傘のシャフト軸を挿着せしめるための盲孔を形成している。このため、キャビティ２は、ピン２５の近傍にゲート４を設けており、ピン２５及びゲート４の周辺を始端２ａとし、該始端から離れた個所を終端２ｂとしている。

そこで、第２実施形態においては、前記ピン２５をパイプ状に形成することによりノズルピン２６を構成し、エア通路１５の開口部１６をノズルピン２６に向けて開口せしめ、該開口部１６をノズル品２６を介してキャビティ２に連通せしめている。尚、ノズルピン２６は、吐出されるエアが終端２ｂに向かうように指向されている。

（基本的動作）
図５は、金型を閉じた成形直前状態を示している。この状態で、切換バルブ２１は、吸排気装置１８の第１ポート２２に流体を供給せしめる。従って、吸排気装置１８のピストン２４が往動し、連通管１７、エア通路１５、ノズルピン２６を介してキャビティ２内のエアを吸引する。

図６は、キャビティ２に向けて成形材料を注入しつつある成形工程状態の初期段階を示している。前述のように、キャビティ２の内部は、ほぼ真空状態とされているので、成形材料は、抵抗なくキャビティ２に対して容易に進入する。このとき、吸排気装置１８は停止している。

図７は、キャビティ２に向けて成形材料を充填した成形工程状態の終期段階を示している。図示した終期段階の前の中期段階において、切換バルブ２１は、吸排気装置１８の第２ポート２３に流体を供給せしめ、ピストン２４を復動することにより、ノズルピン２５からエアを供給する。これによりキャビティ２に注入された成形材料が始端２ａから終端２ｂに向けて押し流され、成形材料を終端２ｂの隅々まで充填せしめる。尚、成形品５には、ノズルピン２５から終端２ｂに向けて中空部５ａが形成される。

従って、射出成形とブロー成形を合体させた成形が可能となり、成形材料の節約と、中空状による成形品の軽量化が可能になる。

図示省略しているが、成形後の離型状態においては、切換バルブ２１は、吸排気装置１８の第２ポート２３に流体を供給せしめ、ピストン２４の復動により、開口部１６からエアを噴出し、該開口部１６及びノズルピン２６を浄化する。

本発明の第１実施形態を示す断面図である。 本発明の第１実施形態における成形直前状態の作用を示す断面図である。 本発明の第１実施形態における成形工程状態の作用を示す断面図である。 本発明の第１実施形態における離型状態の作用を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における成形直前状態の作用を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における成形工程状態の初期段階の作用を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における成形工程状態の終期段階の作用を示す断面図である。

符号の説明

１ 金型
１ａ 雄型
１ｂ 雌型
２ キャビティ
４ ゲート
５ 成形品
７ アクチュエータ
９ 流体圧源
１０ 流体回路
１５ エア通路
１６ 開口部
１８ 吸排気装置
１９ パーティングライン
２０ ポンプシリンダ装置

Claims (3)

1. 金型を閉じる工程と、閉じられた金型のキャビティに成形材料を注入する成形工程と、成形後に金型を開く工程とを繰返して行う成形金型において、
   金型にエア通路を形成し、該エア通路は、先端部にキャビティに連通する開口部を有すると共に、尾端部に連通連結された吸排気装置を設けており、
   前記吸排気装置は、流体圧源により駆動されたときエアの吸引と吐出を可能とする往復動式のポンプシリンダ装置を構成し、
   前記ポンプシリンダ装置は、金型を閉じたとき往動してキャビティ内のエアを吸引し、金型を開いたとき復動して開口部からエアを吐出することにより開口部を浄化するように構成されて成ることを特徴とする成形金型における吸排気装置。
2. 金型を閉じる工程と、閉じられた金型のキャビティにゲートから成形材料を注入する成形工程と、成形後に金型を開く工程とを繰返して行う成形金型において、
   金型にエア通路を形成し、該エア通路は、先端部にキャビティのゲート近傍部に連通する開口部を有すると共に、尾端部に連通連結された吸排気装置を設けており、
   前記吸排気装置は、流体圧源により駆動されたときエアの吸引と吐出を可能とする往復動式のポンプシリンダ装置を構成し、
   前記ポンプシリンダ装置は、金型を閉じたとき往動してキャビティ内のエアを吸引し、成形工程中に復動して開口部からエアを吐出することによりゲートから注入される成形材料をキャビティの内部に向けて押圧するように構成されて成ることを特徴とする成形金型における吸排気装置。
3. キャビティに臨むスライドコアと、該スライドコアを往復動せしめるアクチュエータと、該アクチュエータを作動せしめる流体圧源を備えた成形金型において、
   ポンプシリンダ装置を前記流体圧源により往復動せしめるように構成されて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形金型における吸排気装置。