JP2012096507A - 射出部とスプールブッシュとの接触構造 - Google Patents

Abstract

【課題】金型温度を低下させて冷却時間を短縮し、スプール孔内の成形樹脂を削減して、材料費および加工費を低減できる射出部とスプールブッシュとの接触構造を提供すること。
【解決手段】スプールブッシュ７の本体８の平面な端面２７を、ノズル１１との接触面１３とする。本体８には、接触面１３から端面３７まで貫通するスプール孔１９が設けられる。スプール孔１９の径は、接触面１３から遠ざかるにつれて増大する。スプール孔１９の接触面１３側の開口である樹脂注入口２３の径は、ノズル１１のノズル射出口１５の径より小さいものとする。スプールブッシュ７の接触面１３とノズル１１の先端面２９とを圧接したとき、ノズル射出口１５の中心軸１７に対して、スプールブッシュ７の接触面１３が直交する。また、ノズル射出口１５と樹脂注入口２３とが連通し、ノズル射出口１５の中心軸１７とスプール孔１９の中心軸２１とが一致する。
【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形機の射出部と射出成形金型のスプールブッシュとの接触構造に関するものである。

従来、合成樹脂を材料として種々の製品を成形する方法として、射出成形機の先端部に装着される射出部（ノズル）から成形金型に溶融樹脂を吐出する射出成形法が用いられている。成形金型には、ノズルから射出される溶融樹脂の導入流路となるスプールブッシュが設けられる。

図５は、従来のスプールブッシュ１０１とノズル１０９の圧接部の断面図を示す。図５に示すように、スプールブッシュ１０１の端面１０３には、ノズル１０９との接触面１０５として球面状の凹部が形成される。スプールブッシュ１０１は、端面１０３から端面１１７までを貫通するスプール孔１１５を有する。スプールブッシュ７では、スプール孔１１５の接触面１０５側の開口が樹脂注入口１０７となる。ノズル１０９は、先端面１１３に球面状の凸部が形成される。ノズル１０９の先端面１１３には、ノズル射出口１１１が設けられる。

スプールブッシュ１０１の接触面１０５とノズル１０９の先端面１０３とは、樹脂注入口１０７とノズル射出口１１１とが連通するように圧接される。スプールブッシュ１０１とノズル１０９との圧接部では、ノズル１０９の先端面１１３よりもスプールブッシュ１０１の接触面１０５の曲率半径を大きくし、ノズル射出口１１１よりもスプールブッシュ１０１の樹脂注入口１０７の開口径を大きくすることにより、樹脂注入時の溶融樹脂の漏れを防止している。

他に、スプールブッシュとノズルの圧接部に積極的に空隙を設ける方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許公報第３７６８９５８号

しかしながら、従来のスプールブッシュ１０１とノズル１０９とを用いた場合、ノズル１０９の先端面１１３からスプールブッシュ１０１に成形機シリンダの熱が伝わり易く金型温度が高くなるため、成形樹脂の冷却に時間がかかり、成形サイクルが長くなる問題点があった。また、ノズル射出口１１１より樹脂注入口１０７を大きくするため、ロス部材となるスプール孔１１５内の成形樹脂の小型化が困難であった。

スプールブッシュとノズルの圧接部に積極的に空隙を設ける方法は、空隙に留まる樹脂により、冷却時間の不足によるスプール孔内の成形樹脂の糸引きを防止し、スプールブッシュ内の成形樹脂の冷却時間を短縮するものである。しかし、空隙に長く留まった熱劣化した樹脂が製品部に入り、製品の不良要因となる可能性があった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、金型温度を低下させて冷却時間を短縮し、スプール孔内の成形樹脂を削減して、材料費および加工費を低減できる射出部とスプールブッシュとの接触構造を提供することである。

前述した目的を達成するために、本発明は、射出成形機の射出部と金型のスプールブッシュとの接触構造であって、前記スプールブッシュは、本体の第１の端面に設けられた前記射出部との接触面が平面であり、前記本体を前記接触面から第２の端面まで貫通して設けられたスプール孔の径が前記接触面から遠ざかるにつれて増大し、前記スプール孔の前記接触面側の開口である樹脂注入口の径が前記射出部の先端面に設けられた射出口の径より小さく、前記射出口の中心軸に対して前記接触面が直交するように、前記接触面と前記先端面とを圧接させたことを特徴とする射出部とスプールブッシュとの接触構造である。

本発明では、スプールブッシュの射出部との接触面を平面とすることで、樹脂注入口の径を射出口の径より小さくしても、溶融樹脂がスプールブッシュと射出部との圧接面から漏れることがなくなる。また、樹脂注入口を小径化することにより、スプール孔内の成形樹脂の削減が可能となる。さらに、スプールブッシュの射出部との接触面を射出口の中心軸に対して直交する平面とすることで、射出部から金型への熱の伝達を抑制し、金型温度を低くできる。

スプール孔は、内周面に屈曲部を設けてもよい。この場合、スプール孔の中心軸とスプール孔の内周面とが成す角度は、接触面から屈曲部までの範囲の方が屈曲部から第２の端面までの範囲よりも大きいものとする。

内周面に屈曲部を設けることにより、屈曲部を設けない場合と比較して、スプール孔内の成形樹脂をさらに削減することができる。また、溶融樹脂が冷却固化しやすい小円形部分を最小限に留めることができ、成形性が向上する。

接触面は、例えば、第１の端面とする。または、第１の端面に設けられた凹部の底面を接触面としてもよい。

第１の端面に設けられた凹部の底面を接触面とすることにより、凹部を設けずに第１の端面を接触面とする場合と比較して、スプール孔の長さが短くなり、スプール孔内の成形樹脂をさらに削減することができる。

本発明によれば、金型温度を低下させて冷却時間を短縮し、スプール孔内の成形樹脂を削減して、材料費および加工費を低減できる射出部とスプールブッシュとの接触構造を提供できる。

射出成形金型１の断面図 スプールブッシュ７およびノズル１１の断面図 スプールブッシュ７ａおよびノズル１１の断面図 スプールブッシュ７ｂおよびノズル１１の断面図 従来のスプールブッシュ１０１とノズル１０９の圧接部の断面図

以下、図面に基づいて、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。図１は、射出成形金型１の断面図を示す。図２は、スプールブッシュ７およびノズル１１の断面図を示す。ノズル１１は、射出成形機（図示せず）のシリンダ先端部に装着される射出部に相当する。

図１に示すように、射出成形金型１は、固定型板３、移動型板５、取付板４、スプールブッシュ７、ロケートリング９等からなる。固定型板３は、片面に取付板４が配置され、他方の面に移動型板５が配置される。スプールブッシュ７は、取付板４および固定型板３を貫通して設置される。取付板４の表面には、ロケートリング９が設けられる。ロケートリング９は、ノズル１１およびスプールブッシュ７の位置決めを行なう。

図２に示すように、スプールブッシュ７は、本体８の第１の端面２７付近の外周に凸部１０を有する。本体８は、例えば円柱状の部材である。スプールブッシュ７は、本体８の端面２７をノズル１１との接触面１３とする。接触面１３は平面である。

スプールブッシュ７の本体８には、接触面１３から第２の端面３７まで貫通する、断面が円形のスプール孔１９が設けられる。スプール孔１９の径は、接触面１３から遠ざかるにつれて増大する。すなわち、スプール孔１９は、接触面１３から端面３７の方向に断面積が漸次大きくなるように、内周面２５にテーパが設けられる。スプールブッシュ７では、スプール孔１９の接触面１３側の開口が樹脂注入口２３となる。

ノズル１１は、従来のノズルと同様に、先端面２９に球面状の凸部が形成される。ノズル１１の先端面２９には、ノズル射出口１５が設けられる。スプールブッシュ７の樹脂注入口２３の径は、ノズル射出口１５の径より小さいものとする。

図１に示すように、射出成形金型１に設置されたスプールブッシュ７の接触面１３は、ノズル１１の先端面２９と圧接される。このとき、ノズル射出口１５の中心軸１７に対して、スプールブッシュ７の接触面１３が直交する。また、ノズル射出口１５と樹脂注入口２３とが連通し、ノズル射出口１５の中心軸１７とスプール孔１９の中心軸２１とが一致する。

合成樹脂の射出成形を行なうには、図１に示すように射出成形金型１とノズル１１とを圧接した状態で、ノズル１１のノズル射出口１５からスプールブッシュ７の樹脂注入口２３を介してスプール孔１９に溶融樹脂を導入する。溶融樹脂は、固定型板３と移動型板５との間の成形面に流入し、所定の形状に成形される。

第１の実施の形態では、スプールブッシュ７のノズル１１との接触面１３が平面であるので、スプールブッシュ７とノズル１１との圧接部が線接触となる。これにより、スプールブッシュ７とノズル１１とが面接触していた従来の圧接部と比較して、ノズル１１の先端面２９からスプールブッシュ７への射出成形機のシリンダの熱の伝達が抑制され、金型温度が低くなるため、スプールブッシュ７内の成形樹脂の冷却時間を短縮できる。

第１の実施の形態では、スプールブッシュ７のノズル１１との接触面１３を平面とすることで、圧接部が線接触となり、圧接圧力を大きくすることができるため、樹脂注入口２３の径がノズル射出口１５の径よりも小さくても、溶融樹脂が接触面１３と先端面２９との圧接部から漏れることがなくなる。また、樹脂注入口２３の径を従来よりも小さくすることで、スプール孔１９内の成形樹脂を削減できる。樹脂の削減効果は、ロス部材の削減に留まらず、射出成形金型１の冷却に要する熱容量の削減にもつながる。

このように、第１の実施の形態によれば、材料費と加工費の両面においてコストを削減できる。

次に、第２の実施の形態について説明する。図３は、スプールブッシュ７ａおよびノズル１１の断面図を示す。第２の実施の形態では、図１に示す射出成形金型１において、スプールブッシュ７の代わりに図３に示すスプールブッシュ７ａを用いる。

図３の（ａ）図は、スプールブッシュ７ａの断面図である。図３の（ａ）図に示すように、スプールブッシュ７ａは、本体８ａの第１の端面２７ａ付近の外周に凸部１０ａを有する。本体８ａは、例えば円柱状の部材である。スプールブッシュ７ａは、本体８ａの端面２７ａに設けられた凹部３１の底面をノズル１１との接触面１３ａとする。接触面１３ａは平面である。

スプールブッシュ７ａの本体８ａには、接触面１３ａから第２の端面３７ａまで貫通する、断面が円形のスプール孔１９ａが設けられる。スプール孔１９ａの径は、接触面１３ａから遠ざかるにつれて増大する。すなわち、スプール孔１９ａは、接触面１３ａから端面３７ａの方向に断面積が漸次大きくなるように、内周面２５ａにテーパが設けられる。スプールブッシュ７ａでは、スプール孔１９ａの接触面１３ａ側の開口が樹脂注入口２３ａとなる。

図３の（ｂ）図は、スプールブッシュ７ａの接触面１３とノズル１１の先端面２９とを圧接した状態を示す図である。図３の（ｂ）図に示すように、スプールブッシュ７ａの樹脂注入口２３ａの径は、ノズル射出口１５の径より小さいものとする。

図３の（ｂ）図に示すように、スプールブッシュ７ａの接触面１３ａとノズル１１の先端面２９とを圧接した状態のとき、ノズル射出口１５の中心軸１７に対して、スプールブッシュ７ａの接触面１３ａが直交する。また、ノズル射出口１５と樹脂注入口２３ａとが連通し、ノズル射出口１５の中心軸１７とスプール孔１９ａの中心軸２１ａとが一致する。

合成樹脂の射出成形を行なうには、射出成形金型のスプールブッシュ７ａとノズル１１とを圧接した状態で、ノズル１１のノズル射出口１５からスプールブッシュ７ａの樹脂注入口２３ａを介してスプール孔１９ａに溶融樹脂を導入する。溶融樹脂は、固定型板と移動型板との間の成形面に流入し、所定の形状に成形される。

第２の実施の形態では、スプールブッシュ７ａのノズル１１との接触面１３ａが平面であるので、スプールブッシュ７ａとノズル１１との圧接部が線接触となる。これにより、スプールブッシュ７ａとノズル１１とが面接触していた従来の圧接部と比較して、ノズル１１の先端面２９からスプールブッシュ７ａへの射出成形機のシリンダの熱の伝達が抑制され、金型温度が低くなるため、スプールブッシュ７ａ内の成形樹脂の冷却時間を短縮できる。

第２の実施の形態では、スプールブッシュ７ａのノズル１１との接触面１３ａを平面とすることで、圧接部が線接触となり、圧接圧力を大きくすることができるため、樹脂注入口２３ａの径がノズル射出口１５の径よりも小さくても、溶融樹脂が接触面１３ａと先端面２９との圧接部から漏れることがなくなる。また、樹脂注入口２３ａの径を従来よりも小さくすることで、スプール孔１９ａ内の成形樹脂を削減できる。さらに、スプールブッシュ７ａの本体８ａの端面２７ａに設けた凹部３１の底面を接触面１３ａとすることにより、スプール孔１９ａの長さが第１の実施の形態のスプールブッシュ７のスプール孔１９の長さより短くなり、成形樹脂をさらに削減できる。樹脂の削減効果は、ロス部材の削減に留まらず、射出成形金型の冷却に要する熱容量の削減にもつながる。

第２の実施の形態によれば、材料費と加工費の両面において、第１の実施の形態よりもさらにコストを削減できる。

次に、第３の実施の形態について説明する。図４は、スプールブッシュ７ｂおよびノズル１１の断面図を示す。第３の実施の形態では、図１に示す射出成形金型１において、スプールブッシュ７の代わりに図４に示すスプールブッシュ７ｂを用いる。

図４の（ａ）図は、スプールブッシュ７ｂの断面図である。図４の（ａ）図に示すように、スプールブッシュ７ｂは、本体８ｂの第１の端面２７ｂ付近の外周に凸部１０ｂを有する。本体８ｂは、例えば円柱状の部材である。スプールブッシュ７ｂは、本体８ｂの端面２７ｂに設けられた凹部３１ｂの底面をノズル１１との接触面１３ｂとする。接触面１３ｂは平面である。

スプールブッシュ７ｂの本体８ｂには、接触面１３ｂから第２の端面３７ｂまで貫通する、断面が円形のスプール孔１９ｂが設けられる。スプール孔１９ｂの径は、接触面１３ｂから遠ざかるにつれて増大する。すなわち、スプール孔１９ｂは、接触面１３ｂから端面３７ｂの方向に断面積が漸次大きくなるように、内周面（内周面２５ｂおよび内周面２５ｃ）にテーパが設けられる。

スプール孔１９ｂは、内周面２５ｂと内周面２５ｃとの境界に屈曲部３３を有する。スプール孔１９ｂでは、接触面１３ｂから屈曲部３３までの範囲において中心軸２１ｂと内周面２５ｂとが成す角度の方が、屈曲部３３から端面３７ｂまでの範囲において中心軸２１ｂと内周面２５ｃとが成す角度よりも大きい。スプールブッシュ７ｂでは、スプール孔１９ｂの接触面１３ｂ側の開口が樹脂注入口２３ｂとなる。

図４の（ｂ）図は、スプールブッシュ７ｂの接触面１３ｂとノズル１１の先端面２９とを圧接した状態を示す図である。図４の（ｂ）図に示すように、スプールブッシュ７ｂの樹脂注入口２３ｂの径は、ノズル射出口１５の径より小さいものとする。

図４の（ｂ）図に示すように、スプールブッシュ７ｂの接触面１３ｂとノズル１１の先端面２９とを圧接した状態のとき、ノズル射出口１５の中心軸１７に対して、スプールブッシュ７ｂの接触面１３ｂが直交する。また、ノズル射出口１５と樹脂注入口２３ｂとが連通し、ノズル射出口１５の中心軸１７とスプール孔１９ｂの中心軸２１ｂとが一致する。

合成樹脂の射出成形を行なうには、射出成形金型のスプールブッシュ７ｂとノズル１１とを圧接した状態で、ノズル１１のノズル射出口１５からスプールブッシュ７ｂの樹脂注入口２３ｂを介してスプール孔１９ｂに溶融樹脂を導入する。溶融樹脂は、固定型板と移動型板との間の成形面に流入し、所定の形状に成形される。

第３の実施の形態では、スプールブッシュ７ｂのノズル１１との接触面１３ｂが平面であるので、スプールブッシュ７ｂとノズル１１との圧接部が線接触となる。これにより、スプールブッシュ７ｂとノズル１１とが面接触していた従来の圧接部と比較して、ノズル１１の先端面２９からスプールブッシュ７ｂへの射出成形機のシリンダの熱の伝達が抑制され、金型温度が低くなるため、スプールブッシュ７ｂ内の成形樹脂の冷却時間を短縮できる。

第３の実施の形態では、スプールブッシュ７ｂのノズル１１との接触面１３ｂを平面とすることで、圧接部が線接触となり、圧接圧力を大きくすることができるため、樹脂注入口２３ｂの径がノズル射出口１５の径よりも小さくても、溶融樹脂が接触面１３ｂと先端面２９との圧接部から漏れることがなくなる。また、スプールブッシュ７ｂの本体８ｂの端面２７ｂに設けた凹部３１ｂの底面を接触面１３ｂとすることにより、スプール孔１９ｂの長さが第１の実施の形態のスプールブッシュ７のスプール孔１９の長さより短くなり、成形樹脂をさらに削減できる。さらに、樹脂注入口２３ｂの径を従来よりも小さくすると同時に、接触面１３ｂから屈曲部３３までの範囲においてスプール孔１９ｂの中心軸２１ｂと内周面２５ｂとが成す角度を、屈曲部３３から端面３７ｂまでの範囲においてスプール孔１９ｂの中心軸２１ｂと内周面２５ｃとが成す角度よりも大きくすることで、第２の実施の形態と比較して、スプール孔１９ｂ内の成形樹脂をさらに削減できる。樹脂の削減効果は、ロス部材の削減に留まらず、射出成形金型の冷却に要する熱容量の削減にもつながる。

第３の実施の形態によれば、材料費と加工費の両面において、第１の実施の形態および第２の実施の形態よりもさらにコストを削減できる。また、スプール孔１９ｂに屈曲部３３を設けて溶融樹脂が冷却固化しやすい小円形部分を最小限にとどめることにより、成形性が向上する。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………射出成形金型
７、７ａ、７ｂ………スプールブッシュ
８、８ａ、８ｂ………本体
１１………ノズル
１３、１３ａ、１３ｂ………接触面
１５………ノズル射出口
１７、２１、２１ａ、２１ｂ………中心軸
１９、１９ａ、１９ｂ………スプール孔
２３、２３ａ、２３ｂ………樹脂注入口
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ………内周面
２７、２７ａ、２７ｂ、３７、３７ａ、３７ｂ………端面
２９………先端面
３１、３１ｂ………凹部
３３………屈曲部

Claims (3)

1. 射出成形機の射出部と金型のスプールブッシュとの接触構造であって、
   前記スプールブッシュは、本体の第１の端面に設けられた前記射出部との接触面が平面であり、前記本体を前記接触面から第２の端面まで貫通して設けられたスプール孔の径が前記接触面から遠ざかるにつれて増大し、前記スプール孔の前記接触面側の開口である樹脂注入口の径が前記射出部の先端面に設けられた射出口の径より小さく、
   前記射出口の中心軸に対して前記接触面が直交するように、前記接触面と前記先端面とを圧接させたことを特徴とする射出部とスプールブッシュとの接触構造。
2. 前記スプール孔は内周面に屈曲部を有し、前記スプール孔の中心軸と前記内周面とが成す角度が、前記接触面から前記屈曲部までの範囲の方が前記屈曲部から前記第２の端面までの範囲よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の射出部とスプールブッシュとの接触構造。
3. 前記接触面は、前記第１の端面に設けられた凹部の底面であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の射出部とスプールブッシュとの接触構造。

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