JP2010005852A - 射出成形機および射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 成形金型の一部に固定盤と可動盤の間隔を規定するパーティングブロックが設けられていることにより成形金型の重量アップや成形金型の構造が複雑化しコストアップする問題に対応することのできる射出成形機および射出成形方法を提供する。
【解決手段】
固定盤１７に取付けられた固定金型１６と可動盤２０に取付けられた可動金型１９の間に形成されたキャビティＣに溶融樹脂を射出して成形品の成形を行う射出成形機１０において、固定盤１７と可動盤２０の少なくとも一方には型閉時に固定盤１７と可動盤２０の間隔を規定するパーティングブロック４２，４３が配設されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固定盤に取付けられた固定金型と可動盤に取付けられた可動金型の間に形成されるキャビティに溶融樹脂を射出して成形品の成形を行う射出成形機に関するものである。

射出成形機に取付けられる成形金型としては、特許文献１、特許文献２に示される成形金型が公知である。特許文献１は、成形金型に対して固定的に設けられた当接面３ａ，４ａ同士が当接してキャビティが形成される。そして成形金型の当接面３ａ，４ａ面同士の当接により、キャビティの厚さ、および固定盤と可動盤の間隔が規定される。また特許文献２は、固定側ロケーティングブロック１７と可動側ロケーティングブロック２３が当接してキャビティの厚さ、および固定盤と可動盤の間隔が規定される。しかし特許文献２は、外周リング１００の内周に形成された内周テーパ部１４０と固定側鏡面盤１９のテーパ部１９ａとの間はガス逃げ路となっており、キャビティの容積が変更されることが許容されるようになっている。

しかしながら特許文献１、特許文献２ともに成形金型の一部に、固定盤と可動盤の間隔を規定するパーティングブロック（ロケーティングブロック）が設けられているため、次のような問題があった。すなわち特許文献１、特許文献２の成形金型では、成形金型の本体部の面積を大きくする必要があり、成形金型の重量アップに繋がる。また成形金型の構造が複雑になるとともにコストアップに繋がる。また型閉のたびにパーティングブロック同士が衝合されることにより、特に成形サイクルの短い成形品を成形する成形金型においては、金型の寿命が短くなるか、またはメンテナンスの頻度が増加する。

特開２００１−６２８７８号公報（請求項１、図１） 特開平５−３０９６９６号公報（請求項１、００２９、図２）

本発明では上記の問題を鑑みて、成形金型の一部に固定盤と可動盤の間隔を規定するパーティングブロックが設けられていることにより成形金型の重量アップや成形金型の構造が複雑化しコストアップする問題に対応することのできる射出成形機および射出成形方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の射出成形機は、固定盤に取付けられた固定金型と可動盤に取付けられた可動金型の間に形成されるキャビティに溶融樹脂を射出して成形品の成形を行う射出成形機において、前記固定盤と可動盤の少なくとも一方には型閉時に固定盤と可動盤の間隔を規定するパーティングブロックが配設されていることを特徴とする。

本発明の射出成形機は、固定盤に取付けられた固定金型と可動盤に取付けられた可動金型の間に形成されるキャビティに溶融樹脂を射出して成形品の成形を行う射出成形機において、前記固定盤と可動盤の少なくとも一方には型閉時に固定盤と可動盤の間隔を規定するパーティングブロックが配設されているので、成形金型の部分を小型化することができ、成形金型の重量アップまたは成形金型の構造が複雑化することによるコストアップに対応することができる。

本発明の射出成形機および射出成形方法について、図１ないし図３を参照して説明する。図１は、本実施形態の射出成形機の要部を一部断面により示す側面図である。図２は、本実施形態の射出成形機の可動盤と可動金型を固定盤側から見た正面図である。図３は、本実施形態の射出成形機による圧縮成形時の状態を模式的に示す図である。

図１に示されるように、ディスク基板成形用の射出成形機１０は、スクリュが内蔵された加熱筒１１とノズル１２が備えられた射出装置１３と、型締装置１４が、ベッド１５上に配設されている。型締装置１４は、固定金型１６が取付けられベッド１５に固定される固定盤１７と、ベッド１５上に配設される図示しない受圧盤の間に４本のタイバ１８が配設され、前記タイバ１８には可動金型１９が取付けられる可動盤２０が移動可能に配設されている。可動盤２０の背面中央には、受圧盤に取付けられた型締シリンダ２１のラム２２が固定されている。なお型締装置は電動トグル機構のみからなるものや、電動トグルと型締シリンダの組合せからなるものなど種類を選ばない。

図１に示されるように成形金型は、Ｂｌｕ−ｒａｙディスク（登録商標）用のディスク基板を成形するための金型である。成形金型は、固定金型１６と可動金型１９とからなり、型合わせされた両成形金型１６，１９の間には、射出圧縮成形またはその一分野である射出プレス成形に用いられる容積および厚さが可変のキャビティＣが形成されるようになっている。固定金型１６は、断熱板２３、本体部（母型）２４、キャビティ形成当接ブロック２５、冷却通路が形成された鏡面板２６、インサートブロック２７、メスカッタ２８、スプルブッシュ２９等の部材から構成されている。そして鏡面板２６の外周側に配設されるキャビティ形成当接ブロック２５はバネ３０により型開閉方向に位置変更可能に取付けられている。また図１の断面では図示はされないが本体部２４には、可動金型１９のガイドバーが挿入されるガイド穴が複数形成されている。そして固定金型１６は、本体部２４に挿通される図示しないボルトにより固定盤１７に固定される。

また可動金型１９は、断熱板３１、本体部（母型）３２、冷却通路が形成された鏡面板３３、ディスク基板に転写面を形成するためのスタンパ３４、内周スタンパホルダ３５、ステーショナリスリーブ３６、エジェクタスリーブ３７、オスカッタ３８、突出ピン３９等から構成される。そして図２に示されるように本体部３２には、前述の固定金型１６のガイド穴に挿入されるガイドバー４０が複数固定金型１６に向けて形成されている。そして可動金型１９は、本体部３２に挿通されるボルト４１により可動盤２０に固定される。

本実施形態の成形金型１６，１９の特徴を、図４に示される従来の成形金型５１との比較で説明する。従来の成形金型５１では、固定金型５２の本体部５３の前面外周寄りと、可動金型５４の本体部５５の前面外周寄りに外側当接ブロック５６，５７が配設されている。そして型閉時には前記外側当接ブロック５６と前記外側当接ブロック５７が当接され、固定盤５８に対する可動盤５９の間隔（最前進位置）が規定される。このような従来の成形金型５１においては、「背景技術」欄に記載したように、成形金型５１の本体部５３，５５の面積（型開閉方向に直交する方向の面積）を大きくする必要があり、成形金型５１の重量が増加したり構造が複雑になりコストアップに繋がるという問題がある。しかし本実施形態の成形金型１６，１９では、前記の外側当接ブロック５６，５７に相当する部材が本体部２４，３２に配設されていない。そして成形金型１６，１９には、外側当接ブロック５６，５７が配設されていない代わりに、次に記載するパーティングブロック４２，４３が固定盤１７および可動盤２０に直接配設されている。なお本実施形態では平当金型と称する外側当接ブロック５７が型開閉方向に移動される成形金型１６，１９を用いた例について説明しているが、インロー金型と称するコア型がキャビ型内に嵌合される成形金型を用いてもよい。

パーティングブロック４２，４３について更に詳しく説明すると、図１に示されるように固定盤１７の固定金型１６が取付けられる面と同一盤面における金型取付位置の外側には、パーティングブロック４２が固定されている。また可動盤２０の可動金型１９が取付けられる面と同一盤面における金型取付位置の外側であって、前記パーティングブロック４２と対応する位置には、パーティングブロック４３が固定されている。本実施形態ではパーティングブロック４２，４３は、操作側または反操作側から作業者が作業を行う際に邪魔にならないように、成形金型１６，１９の上下に取付けられている。本実施形態ではパーティングブロック４２，４３は長方体からなり、前面が型開閉方向に直交する平坦な当接面４２ａ，４３ａとなっている。そして前記当接面４２ａ，４３ａには、それぞれショルダボルト４４の頭部分を格納する凹部４５とボルト用貫通孔４６の組が複数形成され、パーティングブロック４２，４３は、前記ショルダボルト４４によりボルト用貫通孔４６を介して固定盤１７および可動盤２０のボルト用ネジ穴４７，４７に固定される。

図２に示されるように、可動盤２０に対して、パーティングブロック４３が固定される盤面上の位置は、可動金型１９とは離隔した位置であって、なおかつタイバ１８の外周面における反金型側である外側部分１８ａを結んだ線Ａよりも内側の位置であることが望ましい。その理由は、パーティングブロック４３の取付位置が前記の線Ａよりも外側であると型閉時または型締時において可動盤２０の反りを引き起こす可能性があるからである。またパーティングブロック４３が可動金型１９に当接、または余りに近接されていると、可動金型１９のパーティングブロック４３に近い部分のみの放熱が妨げられ、可動金型１９の熱分布を均等にすることが難しくなる。また固定盤１７に対してパーティングブロック４２が固定される盤面上の位置および固定金型１６との関係は、可動盤２０のパーティングブロック４３と対応する位置であり、その位置に固定される目的も同じであるので、図示および説明を省略する。

またパーティングブロック４２，４３の長さＬは、成形品の長さ（直径）Ｄ以上であることが望ましい。何故ならパーティングブロック４２，４３の長さＬが成形品の長さ（直径）Ｄ以上とすることにより、固定盤１７に対する可動盤２０の平行度を高めることができる。またパーティングブロック４２，４３の幅Ｗは、前記パーティングブロック４２，４３の長さＬと乗算することにより、パーティングブロック４２，４３の当接面４２ａ，４３ａの面積が確定される。従ってディスク基板を１枚成形する場合であってパーティングブロック４２，４３がそれぞれ２個づつ固定される場合、前記当接面４２ａ，４２ａの面積、または当接面４３ａ，４３ａの合計面積を、８０〜３００ｃｍ^２とすることにより型閉時または型締時において固定盤１７および可動盤２０の一部に荷重が集中し過ぎない望ましい面積とすることができる。

本実施形態では固定盤１７に固着されるパーティングブロック４２の高さＨ１と可動盤２０に固着されるパーティングブロック４３の高さＨ２は、同じ高さに形成されている。しかしパーティングブロック４２の高さＨ１は、固定金型１６のキャビティ形成当接ブロック２５の当接面の高さと合致するように、またパーティングブロック４３の高さＨ２は、可動金型１９の鏡面板３３の当接面の高さと合致するようにしてもよい。更にはいずれか一方のパーティングブロック４２，４３の高さを高くしてもよい。更にまた、固定盤１７または可動盤２０のいずれか一方のみにパーティングブロック４２（または４３）を配設し、他方にはパーティングブロックを配設しなくてもよい。その場合、一方の盤である固定盤１７に設けられたパーティングブロック４２（または４３）の当接面４２ａ（または４３ａ）が他方の盤である可動盤２０（または固定盤１７）の面に直接当接されることにより、固定盤１７と可動盤２０の間隔が規定される。ただし可動金型１９から成形品を取出す場合に、可動金型１９の高さよりもパーティングブロック４３の高さＨ２を高くすると取出装置の移動の際に邪魔になる可能性があり、可動盤２０に固着されるパーティングブロック４３の高さは可動金型１９の高さ以下とすることが望ましい。

なおパーティングブロック４２，４３が配設される台盤上の位置は、成形金型１６，１９とは水平方向の操作側と反操作側にパーティングブロックを設けてもよい。またパーティングブロック４２，４３は各２個に限定されずに各４個でもよく、個数に限定はされない。またパーティングブロックは金型の周囲を取囲むことが可能なように中心に開口が設けられた一個の円筒形のブロックから形成してもよい。またパーティングブロック４２，４３の断面形状は、台形等であってもよい。

またパーティングブロック４２，４３は、当接面４２ａ，４３ａの少なくとも一部をそれぞれ傾斜面とし、前記傾斜面同士が当接時に面接触されるようにしてもよい。そのことによりパーティングブロック４２，４３の当接時に前記傾斜面が案内面となり、型開閉方向に直交する方向に向けて可動金型の位置を微修正することができるので、特にディスク基板等の精密成形を行う際に望ましい。また本実施形態ではパーティングブロック４２，４３は、ステンレス鋼から形成されているが、鉄を用いても良い。またパーティングブロック４２，４３には、両者の間隔を測定するための接触式センサまたは非接触式センサを設けても良い。なおパーティングブロック４２，４３を強力な反発力を有するバネを介して固定盤１７または可動盤２０に取付けるようにしてもよい。またはパーティングブロック４２，４３の内部に温調用通路を形成し、パーティングブロック４２，４３も成形金型１６，１９と同様に温度制御を行うようにしてもよい。更には固定盤１７および可動盤２０についても温調用通路を形成し、温調を行うようにしてもよい。

次にディスク基板成形用の射出成形機１０によるブルーレイディスク用のディスク基板の成形（射出圧縮成形）について説明する。まず射出成形機１０の図示しない型開閉機構の型開閉用シリンダが作動され、可動金型１９の型閉が開始される。そして型閉完了前に可動盤２０および可動金型１９の移動速度を急速に低下させて、パーティングブロック４２，４３同士が当接される際の衝撃が小さくなるようにする。そしてパーティングブロック４２，４３同士が当接されることにより、固定盤１７と可動盤２０の間隔が規定され、これ以上可動盤２０および可動金型１９が前進不可能となる。そして成形金型１６，１９は、固定金型１６の鏡面板２６およびキャビティ形成当接ブロック２５等と可動金型１９のスタンパ３４等の間には容積可変のキャビティＣが形成される。しかしこの型閉時に発生する衝撃は、前記のようにパーティングブロック４２，４３が殆どを受けるので、固定金型１６のキャビティ形成当接ブロック２５が可動金型１９の鏡面板３３に当接する際に大きな負荷が掛かることはない。

本実施形態ではこの際、図示しないセンサにより測定される固定盤１７に対する可動盤２０の位置が原点０となるように設定されている。なおパーティングブロック４２，４３が当接された際の可動盤２０の位置は、トグルリンク機構を用いた場合では駆動用サーボモータのエンコーダの検出値により、またパーティングブロック４２，４３に別途に接触式センサまたは非接触式センサが設けられる場合では該センサの検出値により測定してもよいが、いずれもパーティングブロック４２，４３が当接された際の位置が原点０として設定される。

次にディスク基板の成形について説明すると、射出装置１３のノズル１２からスプルブッシュ２９を介してキャビティＣへ溶融樹脂の射出が行われる。そして可動盤２０および可動金型１９は、射出時の圧力により、僅かに後退され、固定金型１６のキャビティ形成当接ブロック２５と鏡面板２６との間のバネ３０がその分だけ伸長される。従ってパーティングブロック４２，４３同士も僅かに開かれ、当接面４２ａ，４３ａが非接触状態となる。そして同時に射出時の圧力によりタイバ１８も僅かに伸長される。

そして射出装置１３のスクリュ位置が射出により所定の保圧切換位置に到達すると、射出制御から保圧制御に切換えられる。保圧切換と同時または前後して型締シリンダ２１を作動させることによりラム２２の伸長とともに可動盤２０が前進され、キャビティＣ内の溶融樹脂を急速に圧縮する。この際に型締力の上昇とともにタイバ１８も更に伸長される。また前記保圧切換と同時または前後してオスカッタ３８をメスカッタ２８に向けて前進させ、ゲートの切断を行いディスク基板の中心孔を形成する。そしてゲートの切断が行われた後も、型締力によりキャビティＣ内の溶融樹脂を圧縮しつつ、鏡面板２６，３３等の冷却通路へ流される９０℃〜１４０℃程度の温調水により冷却が進行する。ただし本実施形態では図３に示されるように、射出後に成形品が冷却完了して取出しされるまで、射出前よりもキャビティＣの容積は拡大されており、パーティングブロック４２，４３の当接面４２ａ，４３ａ同士は当接されない。

次に型締シリンダ２１の圧抜を行った後、型開閉機構により、可動盤２０および可動金型１９を移動させ型開を行う。型開と前後して成形金型１６，１９から離型エアを噴出して成形品であるディスク基板の離型を行い、型開完了されると、図示しない取出装置により、ディスク基板とスプルが取出される。

本発明のパーティングブロックが設けられた射出成形機１０では、前述のように、成形金型１６，１９の本体部２４，３２の面積（型開閉方向に直交する方向の面積）が小さくなっている。一方、図５に示されるように、一般的な１枚の可動盤６１からなるトグルリンク機構６２を有する射出成形機６０に、本発明の成形金型１６，１９を取付けて射出圧縮成形を行った場合を検討すると、成形金型１６，１９の面積が小さいので、圧縮成形時に可動盤６１が反り、成形品の平行度が保てなかったり、成形品の中央部の転写が不良となったりする。しかし本実施形態のように可動金型１９の背面を直接加圧する直圧式型締装置（本実施形態の他に、トグル型開閉機構と型締シリンダとがそれぞれ設けられた型締装置、トグル機構と２枚の可動盤が設けられ可動金型が取付けられる側の可動盤の反りを防止する中央押圧機構を有する型締装置等が含まれる）の場合、圧縮成形時に可動盤２０を介して可動金型１９の背面に直接力を加えることが出来るので前記の問題が発生しない。なお成形開始時から成形完了時までパーティングブロック４２，４３同士が当接して型締力を受ける通常の射出成形に本発明を用いる場合、図５に示される一般的な１枚の可動盤６１からなるトグルリンク機構６２を有する射出成形機６０を用いた場合は、パーティングブロック６３，６４を可動盤６１の外側のリンク取付部６５に近い位置に取付けることが望ましく、直圧式型締装置を用いた場合はパーティングブロック６３，６４を成形金型１６，１９に近い部分に取付けることが望ましい。

なお本発明においてディスク基板等の精密成形において、成形金型１６，１９の成形時の温度上昇に伴い成形金型１６，１９が熱膨張して成形に影響を与える場合は、パーティングブロック４２，４３も温調通路に熱媒体を流通させる等の手段により、成形金型１６，１９の熱膨張に対応してパーティングブロック４２，４３を同様に熱膨張させるようにしてもよい。そのことにより、パーティングブロック４２，４３同士が当接した際に、固定金型１６と可動金型１９の間に形成されるキャビティＣの厚みを常に略一定にすることができる。更にはパーティングブロック４２，４３の各所へ送られる温調用の熱媒体を別個に制御することにより固定盤１７に対する可動盤２０の平行度を補正し、成形品の平行度等の寸法精度を向上させるようにしてもよい。

また成形金型１６，１９に対してパーティングブロック４２，４３の高さを微調整したい場合は、パーティングブロック４２と固定盤１７の間、またはパーティングブロック４３と可動盤２０の間の少なくとも一方にシム等の薄板を挟んでボルト締めすることによりパーティングブロック４２，４３の高さ調整が行われる。更には高さの異なる成形金型に型交換する場合は、高さの異なるパーティングブロックに交換しても良い。

本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。本発明はＢｌｕ−ｒａｙディスク用のディスク基板以外のディスク基板や他の全ての成形品を成形する射出成形機に使用できる。厚みが薄いディスク基板や導光板の成形を行う場合は、容積可変の成形金型を用いて射出圧縮成形の一分野である射出プレス成形により、成形を行ってもよい。その場合は射出開始前にパーティングブロック４２，４３の当接の有無に拘わらず、射出開始時にはパーティングブロック４２，４３同士が当接していない状態でキャビティＣ内に溶融樹脂の射出を行い、その後型締装置１４により圧縮が行われる。

また射出圧縮成形を行わない通常の射出成形金型の場合も、固定盤１７および可動盤２０に固定されたパーティングブロック４２，４３同士を当接させることにより、成形金型に組み込まれたパーティング面で全型締力を受ける必要がなくなり、成形金型を小型化することができる。

本実施形態では水平方向に型開閉が行われる横型射出成形機について記載したが、垂直方向に型開閉が行われる縦型射出成形機の固定盤および可動盤の少なくとも一方にパーティングブロックを配設してもよく、その場合も通常の射出成形、射出圧縮成形、射出プレス成形など成形方法は限定されない。縦型射出成形機にパーティングブロックを配設する場合の固定する位置や形状については、本実施形態と大きな相違はなく、取出装置との緩衝防止、成形金型へのメンテナンスの容易さ、成形金型の高さ、および型締力等から、パーティングブロックの固定位置や形状が決定される。

本実施形態の射出成形機の要部を一部断面により示す側面図である。 本実施形態の射出成形機の可動盤と可動金型を固定盤側から見た正面図である。 本実施形態の射出成形機による圧縮成形時の状態を模式的に示す図である。 従来の成形金型を示す図である。 一般的なトグルリンク機構を有する射出成形機による圧縮成形時の状態を模式的に示す図である。

符号の説明

１０，６０ 射出成形機
１６，５２ 固定金型（成形金型）
１７，５８ 固定盤
１９，５４ 可動金型（成形金型）
２０，５９，６１ 可動盤
２４，３２、５３，５５ 本体部
４２，４３，６３，６４ パーティングブロック
４２ａ，４３ａ 当接面

Claims (4)

1. 固定盤に取付けられた固定金型と可動盤に取付けられた可動金型の間に形成されるキャビティに溶融樹脂を射出して成形品の成形を行う射出成形機において、
   前記固定盤と可動盤の少なくとも一方には型閉時に固定盤と可動盤の間隔を規定するパーティングブロックが配設されていることを特徴とする射出成形機。
2. 前記パーティングブロックは、固定盤および可動盤の双方に、固定金型および可動金型とは離隔して固定されていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
3. 前記固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティは、容積が変更可能である請求項１または請求項２に記載の射出成形機。
4. 固定盤に取付けられた固定金型と可動盤に取付けられた可動金型の間に形成されたキャビティに溶融樹脂を射出して成形品の成形を行う射出成形方法において、
   型閉時には、固定盤と可動盤の少なくとも一方に配設されたパーティングブロックにより、固定盤と可動盤との間隔が規定されることを特徴とする射出成形方法。

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