JP2011194664A - 筒状部材成形用金型構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コア金型に曲げ変形が生じることを防止でき、精度よく筒状部材を製造することを可能にする筒状部材成形用金型構造を提供する。
【解決手段】筒状のキャビティ金型と、このキャビティ金型の内孔に挿入設置されてキャビティ金型との間に射出空間を形成する棒状のコア金型１０とを備え、射出空間に溶融樹脂を射出して筒状部材を成形するための筒状部材成形用金型構造であって、コア金型１０の先端１０ｂ側に、コア金型１０の先端１０ｂから軸線Ｏ２方向外側に突出し、軸線Ｏ２中心の周方向に間隔をあけて配設された複数の突部１９を備え、キャビティ金型の内孔にコア金型１０を挿入設置するとともに複数の突部１９をキャビティ金型の内面に当接させて、コア金型１０の先端１０ｂ側を位置決め支持するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば管継手などの筒状部材を射出成形によって製造する際に用いる筒状部材成形用金型構造に関する。

従来、例えば合成樹脂製の管継手（筒状部材）は、筒状のキャビティ金型の内孔に棒状のコア金型（スピゴット）を互いの軸線が同軸上に配されるように挿入設置し、キャビティ金型の内面とコア金型の外面（キャビティ面とコア面）の間の射出空間に溶融樹脂を射出して製造される。

また、一般に、キャビティ金型の軸線に直交する方向に設けた射出孔から溶融樹脂を射出空間に射出して管継手を成形する手法が多用されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、キャビティ金型の軸線直交方向に設けた射出孔から溶融樹脂を射出することにより、溶融樹脂が射出空間に均一に充填されなかったり、射出圧でコア金型に曲げ変形が生じて成形品（管継手、筒状部材）の肉厚にばらつきが生じる場合があった。

これに対し、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、キャビティ金型１の軸線Ｏ１方向に射出孔２を設け、この射出孔２からキャビティ金型１の内孔３に挿入設置したコア金型４の先端（先端面）４ａに向け、コア金型４の軸線Ｏ２方向に溶融樹脂を射出するように金型構造Ａを構成すると、射出空間Ｈへの溶融樹脂の充填性が高まり、且つ、射出圧によるコア金型４の曲げ変形を抑えることが可能になる。また、コア金型４の先端面４ａを球面状（凸曲面状）に形成すると、射出した溶融樹脂の流れがスムーズになり、より確実に射出空間Ｈに溶融樹脂を充填することが可能になる。なお、この場合には、図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示すように、溶融樹脂が硬化して、キャビティ金型１とコア金型４を脱型した後に、成形品５の先端５ａ側を切断して、管継手６の製造が完了する。

特開２０００−１４１４２２号公報

しかしながら、上記のように、キャビティ金型１の軸線Ｏ１方向に射出孔２を設け、コア金型４の先端４ａに向けて溶融樹脂を射出して管継手６を成形する金型構造Ａにおいては、射出孔２から溶融樹脂を射出した際に、コア金型４の先端４ａに高圧の射出圧が作用することになる。そして、図６（ａ）から図６（ｃ）（及び図５（ｂ）から図５（ｄ））に示すように、コア金型４が、軸線Ｏ１方向後端４ｂ側を支持し、先端４ａを自由端にして、方持ち状態でキャビティ金型１の内孔３に挿入設置されているため、コア金型４の先端４ａに作用する高圧の射出圧によって、やはりコア金型４に曲げ変形が生じてキャビティ金型１とコア金型４の軸線Ｏ１、Ｏ２がずれてしまい、成形品５（管継手６、筒状部材）の肉厚ｔ１（ｔ２、ｔ３、ｔ４）にばらつきが生じる場合があった。

請求項１記載の筒状部材成形用金型構造は、筒状のキャビティ金型と、該キャビティ金型の内孔に挿入設置されて前記キャビティ金型との間に射出空間を形成する棒状のコア金型とを備え、前記射出空間に溶融樹脂を射出して筒状部材を成形するための筒状部材成形用金型構造であって、前記コア金型の先端側に、前記コア金型の先端から軸線方向外側に突出し、前記軸線中心の周方向に間隔をあけて配設された複数の突部を備え、前記キャビティ金型の内孔に前記コア金型を挿入設置するとともに前記複数の突部が前記キャビティ金型の内面に当接して、前記コア金型の先端側を位置決め支持するように構成されていることを特徴とする。

請求項１記載の筒状部材成形用金型構造においては、キャビティ金型の内孔にコア金型を挿入設置した状態で、このコア金型の先端側に設けられた複数の突部がキャビティ金型の内面に当接し、後端側だけでなく、コア金型の先端側を複数の突部を介して支持することが可能になる。

そして、このようにコア金型の先端側が支持されることで、射出孔から射出空間に溶融樹脂を射出し、コア金型の先端側に高圧の射出圧が作用する場合であっても、この射出圧によってコア金型に曲げ変形が生じることを防止でき、キャビティ金型と互いの軸線を同軸上に配した状態でコア金型を保持（位置決め支持）することが可能になる。

これにより、従来のように成形品（筒状部材）の肉厚にばらつきが生じることがなく、所定の規格で精度よく筒状部材を製造することが可能になる。よって、製造歩留まりの向上を図ることが可能になる。

本発明の一実施形態に係る筒状部材成形用金型構造及びこの筒状部材成形用金型構造を用いた筒状部材の製造過程を示す図である。 本発明の一実施形態に係る筒状部材成形用金型構造のコア金型を示す斜視図である。 図２のＸ１−Ｘ１線矢視図である。 本発明の一実施形態に係る筒状部材成形用金型構造のコア金型の変形例を示す斜視図である。 従来の筒状部材成形用金型構造及びこの筒状部材成形用金型構造を用いた筒状部材の製造過程を示す図である。 従来の筒状部材成形用金型構造を用いた筒状部材の製造過程において、溶融樹脂の射出圧によってコア金型に変形が生じた状態を示すとともに、肉厚にばらつきが生じた成形品及び筒状部材を示す図である。

以下、図１から図３を参照し、本発明の一実施形態に係る筒状部材成形用金型構造について説明する。本実施形態は、合成樹脂製の管継手（筒状部材）を射出成形によって精度よく製造することを可能にする金型構造（筒状部材成形用金型構造）に関するものである。

本実施形態の金型構造Ｂは、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、筒状のキャビティ金型（外型）１と、このキャビティ金型１の内孔３に挿入設置されてキャビティ金型１との間に射出空間Ｈを形成する棒状のコア金型（内型）１０とを備えて構成されている。

また、キャビティ金型１は、内孔３に挿入設置したコア金型１０とともに射出空間Ｈを形成する部材成形部１１と、部材成形部１１の軸線Ｏ１方向一端１１ａ側に着脱可能に取り付けられ、内孔３が部材形成部１１の射出空間Ｈに溶融樹脂を射出するための射出孔２となる射出ブロック部１２とを備えて構成されている。

部材成形部１１は、内孔３が断面円形状に形成されている。また、本実施形態において、部材成形部１１の内孔３は、図１（ｄ）に示す製造対象の管継手６の長さに応じて軸線Ｏ１方向の中間部分が径を一定にして形成され、他端１１ｂ側が管継手６のフランジ６ａを成形するために拡径して形成されている。さらに、径を一定にした中間部分から軸線Ｏ１方向一端側に向かうに従って、内面１１ｃが漸次軸線Ｏ１に近づくように凹曲面状に形成され、これに応じて、内孔３は、径を一定にした中間部分から一端１１ａ側に向かうに従い漸次その径が小となるように形成されている。そして、このように内面１１ｃが凹曲面状に形成されて、射出孔２と略同等の径に縮径した内孔３が一端１１ａまで軸線Ｏ１方向に延びて開口している。なお、この部材成形部１１は、複数に分割可能に形成され、例えば軸線Ｏ１を挟んで上部と下部に半割りに分割できるように形成されている。

射出ブロック部１２は、射出孔２（内孔）が軸線Ｏ１方向一端１２ａから他端１２ｂに向かうに従い漸次その径が大となるようにテーパー状に形成されている。また、射出ブロック部１２は、部材成形部１１の内孔３と射出孔２が連通するように、他端１２ｂ側を部材成形部１１の一端１１ａに取り付けて設けられている。さらに、このとき、射出ブロック部１２は、他端１２ｂに開口する射出孔２の径が部材成形部１１の一端１１ａに開口する内孔３の径と同径になるように形成され、部材成形部１１に取り付けた状態で、内面１２ｃが部材成形部１１の内面１１ｃに滑らかに繋がるように設けられている。

また、射出ブロック部１２は、軸線Ｏ１上に、一端１２ａから他端１２ｂ側に凹む凹曲面状に形成され、射出成形機のノズル１３の先端を着座させるためのノズル取付部１４を設けて形成されている。

一方、コア金型１０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）、図２、図３に示すように、軸線Ｏ２方向後端１０ａ側に設けられた方形板状の固定部１５と、この固定部１５の一面１５ａに後端を繋げて軸線Ｏ２方向に延設された円柱棒状のコア部１６とを備えて構成されている。また、固定部１５には一面１５ａから他面１５ｂに貫通する複数のボルト挿通孔１５ｃが形成されている。そして、これらボルト挿通孔１５ｃにボルト１７を挿通し、ボルト１７を支持部材１８に螺着させることにより、コア金型１０の後端１０ａ側が支持部材１８に固定して支持されている。

さらに、コア部１６は、その先端面１０ｂが凸曲面状（球面状）に形成されている。また、このコア部１６は、図１（ｄ）に示す製造対象の管継手６の肉厚ｔ１に応じて（キャビティ金型１の部材成形部１１との間に所定の射出空間Ｈが形成されるように）、部材成形部１１の内孔３の径よりも外径を小径にして形成されている。

また、本実施形態のコア金型１０は、コア部１６の先端面１０ｂに一端を繋げ、コア金型１０の先端１０ｂから軸線Ｏ２方向外側に突出し、軸線Ｏ２中心の周方向に間隔をあけて配設された複数の突部１９を備えて形成されている。そして、図２及び図３に示すように、本実施形態では、４つの突部１９がコア金型１０の先端１０ｂ側に設けられており、これら突部１９がコア金型１０の軸線Ｏ２を中心とした周方向に等間隔で配設されている。また、これら突部１０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）、図２、図３に示すように、コア部１６をキャビティ金型１の内孔３（部材成形部１１の内孔３）に挿入設置した状態で、その突端面１９ａが部材成形部１１の凹曲面状の内面１１ｃに当接して密着するように凸曲面状に形成されている。なお、コア部１６は、その内部に、冷却水を循環させて溶融樹脂を硬化させるための冷却水流路（不図示）を備えて形成されている。

そして、上記構成からなる本実施形態の金型構造Ｂで管継手（筒状部材）６を製造する際には、はじめに、図１（ａ）に示すように、ボルト１７を用いて固定部１５を支持部材１８に固定し、コア金型１０を方持ち状態で支持させて所定位置に設置する。次に、図１（ｂ）に示すように、コア金型１０のコア部１６をキャビティ金型１の内孔３に挿入して所定位置に設置する。

このとき、本実施形態の金型構造Ｂでは、キャビティ金型１の内孔３に挿入設置した状態で、コア金型１０の軸線Ｏ２とキャビティ金型１の軸線Ｏ１が同軸上に配され、且つコア部１６の外面１６ａと部材成形部１１の内面１１ｃの間に所定の隙間が形成されて管継手６の形状に応じた射出空間Ｈが確保される。また、本実施形態では、キャビティ金型１の内孔３の所定位置にコア金型１０を挿入設置するとともに、このコア金型１０の先端１０ｂ側に設けられた複数の突部１９の突端面１９ａが部材成形部１１の曲面状の内面１１ｃに当接して密着する。

これにより、コア金型１０（コア部１６）は、後端１０ａ側が固定部１５を介して支持部材１８に支持され、先端１０ｂ側が複数の突部１９を介してキャビティ金型１に支持されて、確実にキャビティ金型１と互いの軸線Ｏ１、Ｏ２を同軸上に配した状態で保持（位置決め支持）される。

そして、このようにコア金型１０をキャビティ金型１の内孔３に挿入して所定位置に設置した段階で、図１（ｂ）に示すように、射出成形機のノズル１３の先端をノズル取付部１４に着座させ、例えば２３０℃に加熱して溶融した溶融樹脂をノズル１３の先端から射出させる。ノズル１３の先端から射出した溶融樹脂は、射出ブロック部１２のテーパー状の射出孔２から射出され、コア部１６の外面１６ａと部材成形部１１の内面１１ｃの間に形成された射出空間Ｈに充填される。

このとき、射出孔２から射出空間Ｈに溶融樹脂を射出することによって、コア金型１０の先端１０ｂ側に高圧の射出圧が作用するが、本実施形態のコア金型１０は、後端１０ａ側だけでなく、複数の突部１９がキャビティ金型１の内面１１ｃに当接して先端１０ｂ側が支持されているため、高圧の射出圧によってコア金型１０に曲げ変形が生じることがない。これにより、キャビティ金型１と互いの軸線Ｏ１、Ｏ２を同軸上に配した状態で確実にコア金型１０が保持される。

また、複数の突部１９がコア金型１０の周方向に等間隔で（間隔をあけて）配設されているため、隣り合う突部１９の間から均一に且つスムーズに溶融樹脂が射出空間Ｈに流れてゆく。さらに、コア部１６の先端面１０ｂが球面状に形成されているため、この点からも射出した溶融樹脂がスムーズに射出空間Ｈに流れてゆくことになる。

そして、コア金型１０（コア部１６）に冷却水を循環させることにより、射出空間Ｈに充填した溶融樹脂を冷却して硬化させ、キャビティ金型１及びコア金型１０を脱型することにより、図１（ｃ）に示す成形品５が得られ、この成形品５の先端５ａ側を切断することにより、図１（ｄ）に示すように、管継手６の製造が完了する。

したがって、本実施形態の筒状部材成形用金型構造Ｂにおいては、キャビティ金型１の内孔３にコア金型１０を挿入設置した状態で、このコア金型１０の先端１０ｂ側に設けられた複数の突部１９がキャビティ金型１の内面１１ｃに当接し、後端１０ａ側だけでなく、コア金型１０の先端１０ｂ側を複数の突部１９を介して支持することが可能になる。

そして、このようにコア金型１０の先端１０ｂ側が支持されることで、射出孔２から射出空間Ｈに溶融樹脂を射出し、コア金型１０の先端１０ｂ側に高圧の射出圧が作用する場合であっても、この射出圧によってコア金型１０に曲げ変形が生じることを防止でき、キャビティ金型１と互いの軸線Ｏ１、Ｏ２を同軸上に配した状態でコア金型１０を保持（位置決め支持）することが可能になる。

これにより、従来のように成形品５の肉厚ｔ１にばらつきが生じることがなく、所定の規格で精度よく管継手６（筒状部材）を製造することが可能になる。よって、製造歩留まりの向上を図ることが可能になる。

以上、本発明に係る筒状部材成形用金型構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、コア金型１０の先端１０ｂが凸曲面状（球面状）に形成されているものとしたが、射出した溶融樹脂を射出空間Ｈに好適に充填させることが可能であれば、例えば図４に示すように先端１０ｂを平面状に形成してもよく、必ずしも凸曲面状にすることに限定しなくてもよい。

さらに、本実施形態では、コア金型１０が４つの突部１９を備えているものとして説明を行ったが、突部１９はコア金型１０の先端１０ｂ側を位置決め支持することが可能であれば、特にその数を限定する必要はない。

１ キャビティ金型
２ 射出孔
３ キャビティ金型の内孔
４ 従来のコア金型
４ａ 先端（先端面）
４ｂ 後端
５ 成形品
５ａ 先端
６ 管継手（筒状部材）
６ａ フランジ
１０ コア金型
１０ａ 後端
１０ｂ 先端（先端面）
１１ 部材成形部
１１ａ 一端
１１ｂ 他端
１１ｃ 内面
１２ 射出ブロック部
１２ａ 一端
１２ｂ 他端
１２ｃ 内面
１３ ノズル
１４ ノズル取付部
１５ 固定部
１５ａ 一面
１５ｂ 他面
１５ｃ ボルト挿通孔
１６ コア部
１６ａ 外面
１７ ボルト
１８ 支持部材
１９ 突部
１９ａ 突端面
Ａ 従来の筒状部材成形用金型構造
Ｂ 筒状部材成形用金型構造
Ｈ 射出空間
Ｏ１ キャビティ金型の軸線
Ｏ２ コア金型の軸線
ｔ１ 肉厚
ｔ２ 肉厚
ｔ３ 肉厚
ｔ４ 肉厚

Claims (1)

1. 筒状のキャビティ金型と、該キャビティ金型の内孔に挿入設置されて前記キャビティ金型との間に射出空間を形成する棒状のコア金型とを備え、前記射出空間に溶融樹脂を射出して筒状部材を成形するための筒状部材成形用金型構造であって、
   前記コア金型の先端側に、前記コア金型の先端から軸線方向外側に突出し、前記軸線中心の周方向に間隔をあけて配設された複数の突部を備え、
   前記キャビティ金型の内孔に前記コア金型を挿入設置するとともに前記複数の突部が前記キャビティ金型の内面に当接して、前記コア金型の先端側を位置決め支持するように構成されていることを特徴とする筒状部材成形用金型構造。

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