JP2005271014A - Multi-cavity metal injection molding die using hot runner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はホットランナを用いた多数個取り金属射出成形金型に関し、マグネシウム合金等の金属射出成形においてホットランナを用いて多数個取りする成型金型の技術に係るものである。 The present invention relates to a multi-cavity metal injection mold using a hot runner, and relates to a technology of a molding mold that uses a hot runner to mold a multi-cavity metal injection mold such as a magnesium alloy.
従来、樹脂成形における多数個取り成形金型としては、例えば特許文献1に記載するものがある。これは、成型装置に複数のバルブゲートノズルを設けたものであり、各バルブゲートノズルは外側端部(ゲート)で金型キャビティに連通し、内側端部でマニホールドに連通しており、内部に設けたバルブピンの出退によってゲートを開閉する。各バルブゲートノズルのゲートをオープンするタイミングは全てのバルブゲートノズルを同時に開口するか、列ごとにバルブゲートノズルを開口する。
Conventionally, as a multi-cavity molding die in resin molding, for example, there is one described in
しかし、樹脂成形と異なって金属射出成形においては溶融材料の溶融金属が高温で、しかも凝固温度が高いので、成形金型内での凝固時間は0.1sec以下と短い。このため、上述したバルブピンを有するバルブゲートノズルによる方法では成形装置のランナ内で材料の金属が凝固してしまうので、本方法が金属射出成形に用いられることはなかった。 However, unlike the resin molding, in the metal injection molding, the molten metal of the molten material is high temperature and the solidification temperature is high, so the solidification time in the molding die is as short as 0.1 sec or less. For this reason, in the method using the valve gate nozzle having the above-described valve pin, the metal of the material is solidified in the runner of the molding apparatus, and thus this method has not been used for metal injection molding.
図6は従来の金属射出成形における多数個取りの一例を示すもので、コールドランナを用いた4個取りの成形金型におけるスプル、ランナ、製品部キャビティ等の配置を模式的に示すものである。 FIG. 6 shows an example of multi-cavity in conventional metal injection molding, and schematically shows the arrangement of sprues, runners, product cavities, etc. in a four-cavity molding die using a cold runner. .
図6の(a)に示す構成では、スプル2からランナ4がまず二方向分岐し、更にその先で二方向に分岐しており、図6の(b)に示す構成では、スプルからランナ4が4方向に分岐している。
In the configuration shown in FIG. 6A, the
図6の(a)、(b)において、射出成形機より射出する溶融材料はスプル2から成形金型内に充填され、ランナ4、ゲート3を経由して製品部キャビティ1に流れ込む。製品部キャビティ1の先端にはエア抜きとウェルド等の成形欠陥を防止するためにオーバーフロー5が設けられることもある。
6A and 6B, the molten material injected from the injection molding machine is filled into the molding die from the
このコールドランナを用いた金属射出成形においては、溶融金属の凝固時間が短いために高速で溶融材料を充填する必要がある上に、多数個取り成形においては各製品部キャビティ1への溶融材料の充填バランスも考慮する必要があるので、ランナ4の配置やその形状には十分な工夫を必要とする。
In the metal injection molding using this cold runner, since the solidification time of the molten metal is short, it is necessary to fill the molten material at a high speed, and in the multi-cavity molding, the molten material is put into each
このコールドランナを用いた多数個取りの金属射出成形における課題である射出時間の短縮、充填する溶融材料の高温化を解決するためにホットランナを用いた多数個取り金属射出成形金型も実用化されてきている。 Practical use of multi-cavity metal injection molds using hot runners to reduce injection time and increase the temperature of the molten material to be filled, which are issues in multi-cavity metal injection molding using cold runners Has been.
図4はホットランナを用いた4個取りの成形金型を示すもので、ホットランナ、製品等の配置を模式的に示すものであり、図5はホットランナ成形金型の断面構造を示すものである。 FIG. 4 shows a four-piece mold using a hot runner, schematically showing the arrangement of hot runners, products, etc. FIG. 5 shows the cross-sectional structure of the hot runner mold. It is.
図4〜図5において、ホットランナを用いた成形金型では、マニホールド6は射出する金属材料の融点前後に維持されており、マニホールド6内の金属材料は溶融、もしくは半溶融状態である。また、ホットランナノズル7は加熱ユニット8で加熱することで温度コントロールしており、成形金型の型開き時には溶融材料の噴出しを防ぐためにホットランナノズル7内の金属材料が固体状態となる。
4 to 5, in the molding die using the hot runner, the
射出成形時には、成形金型が締まった後にまずホットランナノズル7を加熱ユニット8により加熱し、ホットランナノズル7内の固体状態の金属材料を溶融、もしくは半溶融状態とすることでゲート3を開口する。
At the time of injection molding, the
次に、射出成形機より溶融材料を供給し、マニホールド6を介してホットランナノズル7より製品部キャビティ1に溶融材料を充填する。その後に、製品部キャビティ1の冷却時間中にホットランナノズル7も冷却し、再びホットランナノズル7内の金属材料が固体状態となることでゲート3を閉口する。
Next, the molten material is supplied from the injection molding machine, and the
製品部キャビティ1の金属材料が十分に冷却された後に、成形金型を開いて製品を取り出し、射出成形の1サイクルを完了する。
しかしながら、コールドランナ、ホットランナを用いた従来の金属射出成形金型では、製品部キャビティへ溶融材料を短時間に充填するために溶融材料を高圧で射出する必要があり、射出成形時に溶融材料の内圧に由来する力が成形金型を開く方向に作用する。この力は溶融材料の内圧が大きくなるほどに、成形金型の分割面への製品部キャビティの投影面積が大きくなるほどに大きくなり、成形金型の型締力が不足する要因となって成形金型の分割面における微小な開きによりバリが発生するという品質的な課題を有していた。 However, in the conventional metal injection mold using a cold runner and a hot runner, it is necessary to inject the molten material at a high pressure in order to fill the product portion cavity with the molten material in a short time. A force derived from the internal pressure acts in the direction of opening the molding die. This force increases as the internal pressure of the molten material increases and the projected area of the product cavity on the split surface of the mold increases, which causes the mold clamping force to be insufficient. There is a quality problem that burrs are generated by a minute opening on the divided surface.
本発明は、上記した課題を解決するものであり、成形金型における必要型締力を増加させることなく、短時間に溶融材料を充填する高速充填を可能にする金属射出成形金型を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and provides a metal injection mold that enables high-speed filling in which a molten material is filled in a short time without increasing the necessary clamping force in the mold. For the purpose.
上記目的を達成するために、請求項1に係る本発明の多数個取り用金属射出成形金型は、金属材料の多数個取り射出成形を行う成形金型であって、マニホールドと複数の製品部キャビティのそれぞれとを連通する複数のホットランナノズルを有し、各ホットランナノズルの昇温タイミングに時間差を設定する昇温タイミング設定手段を有し、各ホットランナノズルが開口する時を異ならして複数の製品部キャビティに順次充填するものである。
In order to achieve the above object, a metal injection mold for multi-cavity molding according to the present invention according to
上記した構成により、射出成形機からマニホールドを介して供給する溶融材料を各製品部キャビティ毎に集中して充填することで、製品部キャビティの1つ当たりの充填時間(射出時間)が短縮されて溶融材料を射出する圧力を必要以上に高くせずとも凝固することのない高温状態で溶融材料の充填を行うことができ、溶融材料の内圧を抑制することで成形金型の必要型締力を増加させることなく高速射出することができる。 With the above configuration, the filling material (injection time) per product part cavity is shortened by filling the molten material supplied from the injection molding machine through the manifold in a concentrated manner for each product part cavity. The molten material can be filled at a high temperature that does not solidify without increasing the pressure for injecting the molten material more than necessary, and the required mold clamping force of the molding die can be reduced by suppressing the internal pressure of the molten material. High-speed injection can be performed without increasing.
請求項2に係る本発明の多数個取り用金属射出成形金型は、各製品部キャビティ内に溶融材料が充填されたことを検知するセンサー手段を有し、センサー手段の出力をフィードバックする昇温タイミング設定手段において、開口が先行する昇温タイミングの早いホットランナノズルの製品部キャビティにおける溶融材料の充填が完了した後に、開口が遅行する昇温タイミングの遅い次のホットランナノズルがノズル開口温度に達するように、昇温タイミングの時間差を調整するものである。
The multi-cavity metal injection mold of the present invention according to
請求項3に係る本発明の多数個取り用金属射出成形金型は、金属材料の多数個取り射出成形を行う成形金型であって、マニホールドと複数の製品部キャビティのそれぞれとを連通する複数のホットランナノズルを有し、各ホットランナノズルのノズル開口温度に温度差を設定するノズル開口温度設定手段を有し、各ホットランナノズルが開口する時を異ならして複数の製品部キャビティに順次充填するものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a multi-cavity metal injection mold according to the present invention for performing a multi-cavity injection molding of a metal material, wherein a plurality of manifolds communicate with each of a plurality of product portion cavities. The hot runner nozzles have nozzle opening temperature setting means for setting a temperature difference between the nozzle opening temperatures of the hot runner nozzles, and the hot runner nozzles are sequentially opened to a plurality of product section cavities at different times. It is to be filled.
請求項4に係る本発明の多数個取り用金属射出成形金型は、各製品部キャビティ内に溶融材料が充填されたことを検知するセンサー手段を有し、センサー手段の出力をフィードバックするノズル開口温度設定手段において、開口が先行するノズル開口温度の高いホットランナノズルの製品部キャビティにおける溶融材料の充填が完了した後に、開口が遅行するノズル開口温度の低い次のホットランナノズルが開口するように、ノズル開口温度の温度差を調整するものである。
The multi-cavity metal injection mold of the present invention according to
以上のように、本発明のホットランナを用いた多数個取り用金属射出成形金型によれば、射出成形機からマニホールドを介して供給する溶融材料を各製品部キャビティ毎に集中して充填することで、製品部キャビティの1つ当たりの充填時間(射出時間)が短縮されて溶融材料を射出する圧力を必要以上に高くせずとも凝固することのない高温状態で溶融材料の充填を行うことができ、溶融材料の内圧を抑制することで成形金型の必要型締力を増加させることなく高速射出することができる。 As described above, according to the multi-cavity metal injection mold using the hot runner of the present invention, the molten material supplied from the injection molding machine through the manifold is concentrated and filled in each product part cavity. By filling the molten material in a high temperature state in which the filling time (injection time) per product part cavity is shortened and the molten material is not solidified without increasing the pressure for injecting the molten material more than necessary. In addition, by suppressing the internal pressure of the molten material, high-speed injection can be performed without increasing the necessary clamping force of the molding die.
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
本実施の形態における成形金型の基本構成は先に図4〜図5に示したものと同様である。本実施の形態では、成形金型に各ホットランナノズル7の昇温タイミングに時間差を設定する昇温タイミング設定手段(図示省略)を設けている。昇温タイミング設定手段は各ホットランナノズル7の加熱ユニット8の起動・停止を制御するものであり、タイマー等を有している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
The basic configuration of the molding die in the present embodiment is the same as that shown in FIGS. In the present embodiment, temperature rising timing setting means (not shown) for setting a time difference in the temperature rising timing of each
図1に多数個取りの一例としての4個取りの場合における複数のホットランナノズル7の昇温条件設定の模式的なグラフを示す。図1においては複数のホットランナノズル7に符号1)〜4)を付して説明する。
FIG. 1 shows a schematic graph for setting temperature raising conditions for a plurality of
ここでは、昇温タイミング設定手段において各加熱ユニット8の加熱を開始する昇温タイミングの時間差を以下のように設定する。つまり、ホットランナノズル1)の製品部キャビティ1の充填が完了した後に、ホットランナノズル2)がノズル開口温度に達してホットランナノズル2)の製品部キャビティ1の充填が開始され、ホットランナノズル2)の製品部キャビティ1の充填が完了して後に、ホットランナノズル3)がノズル開口温度に達してホットランナノズル3)の製品部キャビティ1の充填が開始され、ホットランナノズル3)の製品部キャビティ1の充填が完了して後に、ホットランナノズル4)がノズル開口温度に達してホットランナノズル4)の製品部キャビティ1の充填が開始される。
Here, the time difference of the temperature rise timing at which heating of each heating unit 8 is started in the temperature rise timing setting means is set as follows. That is, after the filling of the
この設定により、各ホットランナノズル1)〜4)は昇温タイミング設定手段で設定した時間差で順次昇温していき、各ホットランナノズル1)〜4)がノズル開口温度に達する時にズレが生じる。 With this setting, each hot runner nozzle 1) to 4) is heated up sequentially with the time difference set by the temperature raising timing setting means, and a deviation occurs when each hot runner nozzle 1) to 4) reaches the nozzle opening temperature. .
最初に昇温を開始したホットランナノズル1)がノズル開口温度に達すると同時に成形機は射出を開始する。射出開始時にはホットランナノズル1)のみ開口しているのでホットランナノズル1)に対応する製品部キャビティ1にしか溶融材料が充填されない。
The molding machine starts injection at the same time as the hot runner nozzle 1) that has started to rise in temperature reaches the nozzle opening temperature. Since only the hot runner nozzle 1) is opened at the start of injection, only the
ホットランナノズル1)の昇温開始後、所定の時間差でホットランナノズル2)、3)、4)が順次昇温していき、ホットランナノズル1)に対応する製品部キャビティ1の次に、ホットランナノズル2)に対応する製品部キャビティ1、ホットランナノズル3)に対応する製品部キャビティ1、ホットランナノズル4)に対応する製品部キャビティ1が順次に、一連の射出動作中に充填されることになる。
After starting the temperature increase of the hot runner nozzle 1), the hot runner nozzles 2), 3) and 4) increase in temperature sequentially at a predetermined time difference. Next to the
(実施の形態2)
ホットランナノズル7が開口する条件としては溶融材料の温度及び射出によって負荷する圧力があり、溶融材料の温度が高いほどに開口し易く、低いほどに開口し難くなり、負荷する圧力が高いほどに開口し易く、低いほどに開口し難くなるので、温度と圧力の組み合わせによってホットランナノズル7が開口する時を制御できる。
(Embodiment 2)
The conditions for opening the
このため、成形金型に各ホットランナノズル7のノズル開口温度に温度差を設定するノズル開口温度設定手段(図示省略)を設ける。ノズル開口温度設定手段は各ホットランナノズル7の加熱ユニット8の起動・停止を制御するものであり、温度センサー等を有している。
Therefore, nozzle opening temperature setting means (not shown) for setting a temperature difference between the nozzle opening temperatures of the
図2に多数個取りの一例として4個取りの場合におけるホットランナノズル7の温度条件設定の模式的なグラフを示す。ここでは各ノズル開口温度を所定の温度差で設定し、ノズル開口温度の設定温度が高いホットランナノズル7は低い圧力で開口し、ノズル開口温度の設定温度が低いホットランナノズル7は高い圧力で開口する。
FIG. 2 shows a schematic graph for setting the temperature condition of the
図2では複数のホットランナノズル7にはそれぞれ符号1)〜4)を付して説明する。ホットランナノズル1)の設定温度が最も高く、ホットランナノズル2)、ホットランナノズル3)、ホットランナノズル4)の順で温度が低くなるように設定している。この場合には、ホットランナノズル1)は圧力がPAの時に開口し、ホットランナノズル2)、ホットランナノズル3)、ホットランナノズル4)はそれぞれ圧力がPB、PC、PDの時に開口する。この時に圧力はPA<PB<PC<PDとなる。
In FIG. 2, the plurality of
ホットランナノズル1)〜4)をこの温度設定にして成形を開始すると、成形機からの射出圧力がホットランナノズル1)のノズル開口圧力PAを超えた時に、ホットランナノズル1)の製品部キャビティ1に充填が開始される。ホットランナノズル1)の充填が進むにつれ上昇する射出圧がホットランナノズル2)のノズル開口圧力PBに達した際に、ホットランナノズル2)が開口してホットランナノズル2)の製品部キャビティ1に充填が開始される。
When molding is started with the hot runner nozzles 1) to 4) set at this temperature, when the injection pressure from the molding machine exceeds the nozzle opening pressure PA of the hot runner nozzle 1), the product cavity of the hot runner nozzle 1) 1 starts filling. The hot runner nozzle 2) opens when the injection pressure that rises as the hot runner nozzle 1) is filled reaches the nozzle opening pressure PB of the hot runner nozzle 2), and the
同様にホットランナノズル2)の製品部キャビティ1の充填が進むにつれて上昇する射出圧力がホットランナノズル3)のノズル開口圧力PCに達した際にホットランナノズル3)は開口し、ホットランナノズル3)の製品部キャビティ1に充填が開始される。同様にホットランナノズル3)の製品部キャビティ1の充填が進むにつれて上昇する射出圧力がホットランナノズル4)のノズル開口圧力PDに達した際にホットランナノズル4)は充填を開始し、ホットランナノズル4)の製品部キャビティ1の充填が完了すると一連の成形機の射出動作は完了する。
Similarly, the hot runner nozzle 3) opens when the injection pressure that rises as the filling of the
(実施の形態3)
図3は本発明の実施の形態1および実施の形態2における多数個取り金属射出成形金型のセンサー設置時の模式図であり、図4と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a schematic diagram when the sensor of the multi-cavity metal injection mold according to
図3において、製品部キャビティ1の内部に溶融材料が充填してきたことを感知するために、圧力センサーもしくは温度センサー等のセンサー9を製品部キャビティ1の先端のオーバーフロー5に設けている。
In FIG. 3, a
この構成によれば、センサー9による測定によって各製品部キャビティ1の充填タイミングを把握することが可能となる。
このため、センサー9の出力を昇温タイミング設定手段にフィードバックすることで、例えば開口が先行する昇温タイミングの早いホットランナノズル1)の製品部キャビティ1における溶融材料の充填が完了した後に、開口が遅行する昇温タイミングの遅い次のホットランナノズル2)がノズル開口温度に達するように、昇温タイミングの時間差を確実に調整することが可能となる。
According to this configuration, the filling timing of each
For this reason, by feeding back the output of the
あるいは、センサー9の出力をノズル開口温度設定手段にフィードバックすることで、例えば開口が先行するノズル開口温度の高いホットランナノズル1)の製品部キャビティ1における溶融材料の充填が完了した後に、開口が遅行するノズル開口温度の低い次のホットランナノズル2)が開口するように、ノズル開口温度の温度差を確実に調整することが可能となる。
Alternatively, by feeding back the output of the
1 製品部
2 スプル
3 ゲート
4 ランナ
5 オーバーフロー
6 マニホールド
7 ホットランナノズル
8 ホットランナノズル加熱ユニット
9 センサー
10 固定側型板
11 固定側金型取付板
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008290153A (en) * | 2007-05-24 | 2008-12-04 | Oskar Frech Gmbh & Co Kg | Feed block unit, feed system and control device for die-casting machine |
JP2012512696A (en) * | 2008-12-19 | 2012-06-07 | トフト プロモーション アクティエボラグ | Medical device assembly and manufacturing method thereof |
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