JP2010110907A - 射出成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】不良成形の防止と冷却速度の向上を実現した射出成形機を提供する。
【解決手段】固定金型２２に形成したスプール４３のテーパーを２．５度とし、エジェクトピン３６の先端に樹脂流れ誘導突起部３６ａを形成する。スプール４３のテーパーを２．５度としたことで、スプール４３に射出された溶融樹脂が停滞することを防止し、樹脂流れ誘導突起部３６ａによって、ランナー４２によって成形品形成部４０に溶融樹脂の流れを誘導し、確実にキャビティ内に溶融樹脂を充填することが出来る。また、スプール４３によって形成された成形体１００の円錐部１０４には、冷却孔１０５が形成され、該冷却孔１０５の形状分の樹脂の減量と、表面積拡大による冷却効果の向上を実現する。
【選択図】図２

Description

本発明は、キャビティに溶融樹脂を充填させるための構造を備える射出成形金型に関する。

従来、キャビティが形成された金型に対して溶融樹脂を射出注入し、金型を冷却して溶融樹脂を固化し、キャビティの形状の成形体を得る射出成形機が用いられている。この金型に形成されるキャビティは、スプール、ランナー、ゲート、成形体形成部から成り、スプールへ射出された溶融樹脂が、ランナーに流れ、ゲートを経て成形体を形成する成形体形成部に充填された後、金型の冷却によって固化されて、成形体が形成される。

金型を用いた射出成形の方法としては大別して二種類の成形方法がある。キャビティに充填された溶融樹脂の内、スプール及びランナー内の樹脂もそのまま固化させ、成形体として金型から取り出すコールドランナーと呼ばれる成形方法と、目的の成形品部分のみを固化させ、スプール及びランナー内に残留した樹脂はヒータ等によって過熱して固化を防止し、次の射出に用いるホットランナーと呼ばれる成形方法があり、前者は、溶融樹脂の冷却固化が早いという利点と、スプール及びランナーに残留する樹脂が成形ロスとなる欠点があり、後者は、スプール及びランナーに残留する樹脂は次回の射出に用いることができるというコスト面の利点と、ヒータによるスプール付近の成形体の固化が遅延するという欠点を抱えている。

特許文献１では、上記２つの成形方法の内、特に導光板のコールドランナーによる成形の際に用いる金型であって、特にスプールの形状に特徴を持った金型の構成が開示されている。特許文献１によれば、成形品たる導光板の容積が７．８ｃｍ以下且つ板厚が０．２〜１．０ｍｍの導光板を形成する金型において、溶融樹脂の注入口の直径を１．６〜２．６ｍｍとし、ランナー接続部の直径を３．６ｍｍ以下とし、スプールブッシュの内孔の、中心線に対する勾配を０．５〜２．０度とし、スプールブッシュの周囲に専用の冷却媒体流路を形成した構成の金型であり、これによって先端にヒータを備えるノズルの近傍に位置するスプールブッシュ内部に形成される成形体の冷却を効率よく行うことができるとしている。

特開昭６４−６４８１９号公報

しかしながら、特許文献１の方法では金型の構造が複雑化し、金型形成に掛かるコスト面での負担は看過できないほどのものとなる。また、スプールブッシュの内孔が０．５〜２．０度と狭く溶融樹脂がスプールブッシュ内部で滞留してしまい、ノズルから高速で射出される溶融樹脂が、ランナーを介してキャビティの成形品形成部に十分に充填されなくなる虞がある。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、キャビティ内部に確実に溶融樹脂を充填させ、さらにキャビティに充填された溶融樹脂の冷却固化を低コストにて行うことが可能な射出成形金型を提供することを目的とする。

請求項１に係る射出成形金型は、 固定金型及び可動金型からなる金型に溶融樹脂を射出して固化させることで成形体を得る射出成形金型であって、
所定の部品を模る成形品形成部と、前記ノズル受け部に当接した射出ノズルから射出される溶融樹脂の導流をするためのスプールと、該スプールから成形品形成部に溶融樹脂を導流するランナーから構成されるキャビティを形成する前記固定金型と前記可動金型の何れかに溶融樹脂を射出する射出ノズルを当接させるノズル受け部を設け、
前記ノズル受け部が形成された金型の他方の金型に、前記ノズル受け部と対向する位置に成形体取り出しを行うエジェクトピンを挿入するエジェクタ挿通孔を設け、前記エジェクトピンには先端には樹脂流れ誘導突起部を設けたことを特徴とする。

請求項１の構成によれば、スプール内に充填された溶融樹脂の量を、エジェクトピンに形成した樹脂流れ誘導突起部の体積分減量することができると共に、スプール内の溶融樹脂の体積減量及び表面積拡大を図ることができる。

請求項２に係る射出成形機は、請求項１記載の射出成形機において、前記固定金型及び前記可動金型によって、２つの前記成形品形成部が形成され、前記成形品形成部は、前記スプールを中央にして対向する位置に位置決めされ、前記ランナーによって前記スプールと接続されると共に、前記樹脂流れ誘導突起部は略半楕円状の平板であり、前記ランナーに対して直交するよう形成されることを特徴とする。

請求項３の構成によれば、樹脂流れ誘導突起部はランナーに対して直交するような平板として形成され、溶融樹脂が射出される際、スプール内を二分する導流部を兼ねることができる。

請求項１に係る射出成形金型は、固定金型及び可動金型からなる金型に溶融樹脂を射出して固化させることで成形体を得る射出成形金型であって、
所定の部品を模る成形品形成部と、前記ノズル受け部に当接した射出ノズルから射出される溶融樹脂の導流をするためのスプールと、該スプールから成形品形成部に溶融樹脂を導流するランナーから構成されるキャビティを形成する前記固定金型と前記可動金型の何れかに溶融樹脂を射出する射出ノズルを当接させるノズル受け部を設け、
前記ノズル受け部が形成された金型の他方の金型に、前記ノズル受け部と対向する位置に成形体取り出しを行うエジェクトピンを挿入するエジェクタ挿通孔を設け、前記エジェクトピンには先端には樹脂流れ誘導突起部を設けたので、キャビティ内部に充填する溶融樹脂の内、実際の製品として用いることのないスプール部分の樹脂量を樹脂流れ誘導突起部に相当する量を減量させることができ、成形品のコストダウンを行うことができると共に、樹脂流れ誘導突起部によって形成される冷却孔の分の表面積を拡大させることによって冷却効率を向上させ、冷却時間を含めた射出成形機の１サイクルに掛かる時間を短縮する効果を奏することができる。

請求項２に係る射出成形金型は、前記固定金型及び前記可動金型によって、２つの前記成形品形成部が形成され、前記成形品形成部は、前記スプールを中央にして対向する位置に位置決めされ、前記ランナーによって前記スプールと接続されると共に、前記樹脂流れ誘導突起部は略半楕円状の平板であり、前記ランナーに対して直交するよう形成したので、請求項１の構成による効果に加えて、溶融樹脂の成形品形成部へのスムーズな充填を促す効果を奏することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図１から図６を参照して説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反さない範囲で、実施例において説明した以外のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。

図１〜図６は、本発明の一実施例を示し、図１は、本実施例における射出成形機を示す側面図である。図２は、溶融樹脂射出後の固定金型及び可動金型の状態を示す断面図である。図３は、図２に示す金型によって形成される成形体の平面図である。図４は、同じく成形体の側面図であり、図５は、同じく成形体の底面図である。図６は、成形体における、金型のスプールによって形成された部分を示しており、（ａ）は部分拡大平面図、（ｂ）はＡ−Ａ面における断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ面における断面図である。

本実施例の射出成形機の構成について、図１〜６に基づいて説明する。図１に示すように、射出成形機１は機台２を有し、この機台２上に射出ユニット３、型締めユニット４、金型装置５が配置されている。

射出ユニット３の構成について以下に詳述すると、射出ユニット３には、この射出ユニット３のスクリュー６を回転させ金型のキャビティＣに溶融樹脂を送り出すようになっており、射出ユニット３の上方側には粒状の原料である樹脂（ペレット）が投入されるホッパ７を有し、このホッパ７からその下方に設けられた筒型の加熱シリンダ８内に粒状の樹脂が自重により落下して投入されるようになっている。

射出ユニット３では、スクリュー６を回転させると共に加熱シリンダ８内に供給され加熱された溶融樹脂の計量などを行うものであり、駆動源たるスクリュー回転駆動モータ９を備え、このスクリュー回転駆動モータ９の回転軸部１０に固定されているプーリ１１が、計量駆動用タイミングベルト１２を介してスクリュー６の後側を回転することで、スクリュー６は連動して回転される。

また、射出ユニット３の後方（図１に示す右側）には、射出駆動用モータが、機台２上に載置されている後側支持フレーム１３に固定されており、射出駆動用モータのプーリ、射出駆動用タイミングベルトなどからなる駆動伝達機構を介して、後述するボールネジユニットに構成されるボールネジ部１４を回動するようになっており、機台２上に固定されている前側支持フレーム１５と後側支持フレーム１３とは円柱状のタイバー１７で連結されている。

ここで、ボールネジユニットについて説明すると、ボールネジユニットに構成されるナット部１６は、スクリュー６を回転自在に保持すると共に前記タイバー１７にガイドされたスクリュー保持プレート１８に取り付けられている。また、スクリュー回転駆動モータ９はスクリュー保持プレート１８に固定されており、射出駆動用モータとボールネジユニットにより、ナット部１６が前進されると、キャビティＣに溶融樹脂を射出し、一方、後退すると、キャビティＣに射出される樹脂の可塑化・計量を行なうようになっている。

また、ボールネジ部１４は、ボールネジ部１４を正逆回転させることによりナット部１６を前後方向に進退させるものであって、後側支持フレーム１３に回動自在に軸支されており、ボールネジ部１４の軸線方向（図１に示す左右方向）に進退するナット部１６の可動時には、このナット部１６とボールネジ部１４との間に有する図示しない溝部の間を鋼球が転がりながら繰り返し通過することで、ボールネジ部１４に対してナット部１６がスムーズに進退するものである。

また、前側支持フレーム１５に固定されている加熱シリンダ８内に回動可能に設けられたインライン式のスクリュー６は、スクリュー回転駆動モータ９を駆動源として回転されるが、スクリュー６は、スクリュー６と加熱シリンダ８との間に供給されてきた溶融樹脂をスクリュー６先端側のノズル２０に移動させる機能を有する一方で、前進することで溶融樹脂をキャビティＣに注入するプランジャとしての機能もある。なお、ノズル２０にはヒータが具備されると共に、ノズル２０の後部は、加熱シリンダ８内の内側先端側に螺合され、また、可動金型２１と固定金型２２とからなるキャビティＣには、ノズル２０の先端から溶融樹脂が供給される。なお、ノズル２０に具備されたヒータは、図示はしないがキャビティＣに充填されるノズル２０内の溶融樹脂の温度の低下を防止するものである。

次に上記射出成形機に構成される型締めユニット４の構成について以下に説明する。型締めユニット４は、固定金型２２に対し可動金型２１を前進後退させ型締め（型閉じ）及び型開きを行う型締め駆動装置２３を備えている。溶融樹脂の射出及び金型の冷却を終え、金型の型開きを行う際に、可動金型２１内に貼着している成形体を突き出して取り出すためのエジェクトピン３６を備えている。

また、型締めユニット４には、テールストック２４、固定ダイプレート２５、可動ダイプレート２６が機台２上に設けられており、機台２上に固定されたテールストック２４と固定ダイプレート２５とは、複数の円柱型のタイロッド２７で連結されている。なお、可動ダイプレート２６には、ボールネジ機構２８により前述のエジェクトピン３６を進退させるエジェクトピン駆動装置２９が取り付けられている。

次に、型締め駆動装置２３について以下に説明する。３０は、テールストック２４の上部に固定されると共に、固定金型２２に対し可動金型２１の型締めを行う駆動源たる型締め用モータである。型締め駆動装置２３においては、プーリ３１が型締め用モータ３０に回動自在に取り付けられており、型締め用モータ３０が型締め用タイミングベルト３１Ａを介してテールストック２４に軸支されているプーリ３２を回転させ、こうした駆動を伝達するための駆動伝達機構によりトグル機構３３に駆動力を伝達させる。そして、型締め用モータ３０の駆動に伴い、トグル機構３３に構成された複数のアームからなるリンクアーム３４が縮められ型開きした状態（図１に示す状態）から、型閉じを行う際には、リンクアーム３４が直線状に伸びることで、固定金型２２に対し可動金型２１の型閉じ（型締め）が行われる。なお、型閉じされた前記可動金型２１を型開きする際には、型締め用モータ３０の回転方向を型締め時の逆回転で行うことで型開きされる。

次に、溶融樹脂が射出された金型内のキャビティの状態について、図２に基づいて説明する。４０は成形品形成部である。４１は成形品形成部４０に溶融樹脂を注入する注入口たるゲートである。４２はランナーであり、４３は略円錐状に形成されたスプールである。４４はノズル２０と接触する箇所の位置決めを行うノズル受け部である。スプール４３には中心線に対してα度（本実施例では２．５度）のテーパーが形成されている。溶融樹脂はノズル２０からスプール４３に向けて射出され、ランナー４２、ゲート４１を介して成形品形成部４０に充填される。

また、３６はエジェクトピンであり、略円錐形状の樹脂流れ誘導突起部３６ａを有する。ノズル２０の射出が終わり、保圧・冷却を終えて樹脂の固化が完了すると、前述の通り型開きが行われるが、その際、エジェクトピン駆動装置２９が作動し、動力がボールネジ軸２８によってエジェクトピン３６の進退動作となって可動金型２１に貼着された成形体の押し出しが行われる。この樹脂流れ突起部３６ａにより、キャビティの表面積が拡大され、即ち冷却効果の増加を図ることができる。

図３〜６は、上記工程にて形成された成形体を示している。１００は成形体である。１０１は成形品形成部４０によって形成された導光板たる成形品である。１０２はゲート４１によって形成されたゲート部、１０３はランナー４２によって形成されたランナー部、１０４はスプール４３によって形成された円錐部である。１０５はエジェクトピン３６に設けられた樹脂流れ誘導突起部３６ａによって形成された冷却孔である。ランナー部１０３及び円錐部１０４は、成形品１０１から切り離される樹脂ロスとなる部分であるが、樹脂流れ誘導突起部３６ａによって形成された冷却孔１０５によって、その体積を大きく減量することができ、溶融樹脂のロスを防止することができる。

このような形状の成型体１００を形成する金型及びエジェクトピンを用いた射出成形機１によると、樹脂流れ誘導突起部３６ａを設けたことで、スプール４２内で溶融樹脂が停滞することなく、スムーズにランナー４２からゲート４１、成形品形成部４０へと溶融樹脂を注入するので、成形体１００の成形不良の発生頻度を著しく低下させることができる。更にこの樹脂流れ誘導突起部３６ａによって成形体１００に形成される冷却孔１０５によって、円錐部１０４の体積の減少させることができる。即ち成形体１００の成形に必要な溶融樹脂の減量を図ることが出来、更に表面積拡大による冷却効率の向上という効果を奏することができる。また、冷却孔１０５が形成されたことにより、円錐部１０４の冷却効果が見込めるため、スプール４３のテーパーの角度を大きく（本実施例では、２．５度）したとしても、成形体の固化が遅延することがないため、従来よりも溶融樹脂の射出速度を上昇させることも可能となる。

図７は実施例２における成形体を示しており、前記実施例１と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。実施例１におけるエジェクトピン３６に形成される樹脂流れ誘導突起部３６ａは略円錐形状としたが、本実施例における樹脂流れ誘導突起部３６ａは楕円錐とする。このような構成によれば、実施例１と比較して樹脂流れ誘導突起部３６ａによってスプール４３の左右方向の間隙を大きくすることができ、即ちランナー４２への溶融樹脂の流動性が向上する。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、ノズルが可動金型と当接し、エジェクトピンが固定金型内部を挿通するような竪型射出成形機であっても、スプールを可動金型に形成し、エジェクトピンの先端に樹脂流れ誘導突起部を形成することで、上記実施例と同様の効果を奏することができる。また、成形品形成部４０及び成形品１０１の形状は、これに限定せずに適宜選択しうるものである。

本発明の実施例１における、射出成形機の側面図である。 同上、金型内部の状態を示す断面図である。 同上、成形体の平面図である。 同上、成形体の側面図である。 同上、成形体の底面図である。 同上、成形体を示しており、（ａ）一部拡大平面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ面における断面図、（ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ面における断面図である。 本発明の実施例２における、成形体を示しており、（ａ）一部拡大平面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ面における断面図、（ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ面における断面図である。

符号の説明

１ 射出成形機
２０ 射出成形金型
２１ 可動金型
２２ 固定金型
３６ エジェクトピン
３６ａ 樹脂流れ誘導突起部
４０ 成形品形成部
４１ ゲート
４２ ランナー
４３ スプール
４４ ノズル受け部

Claims (2)

1. 固定金型及び可動金型からなる金型に溶融樹脂を射出して固化させることで成形体を得る射出成形金型であって、
   所定の部品を模る成形品形成部と、前記ノズル受け部に当接した射出ノズルから射出される溶融樹脂の導流をするためのスプールと、該スプールから成形品形成部に溶融樹脂を導流するランナーから構成されるキャビティを形成する前記固定金型と前記可動金型の何れかに溶融樹脂を射出する射出ノズルを当接させるノズル受け部を設け、
   前記ノズル受け部が形成された金型の他方の金型に、前記ノズル受け部と対向する位置に成形体取り出しを行うエジェクトピンを挿入するエジェクタ挿通孔を設け、前記エジェクトピンには先端には樹脂流れ誘導突起部を設けたことを特徴とする射出成形金型。
2. 前記固定金型及び前記可動金型によって、２つの前記成形品形成部が形成され、前記成形品形成部は、前記スプールを中央にして対向する位置に位置決めされ、前記ランナーによって前記スプールと接続されると共に、前記樹脂流れ誘導突起部は前記ランナーに対して直交する平板状に形成したことを特徴とする請求項１記載の射出成形金型。
   

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