JP2013071364A - 射出成形用金型、及び成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】製品機能を維持した上で、所望の形状に成形することが可能な射出成形用金型、及び成形品を提供する。
【解決手段】キャビティＣは、筒部を成形するための筒状の第１キャビティ３１と、第１キャビティ３１における軸方向一端側に連通し、フランジ部を成形するための環状の第２キャビティ３２と、を有し、第２キャビティ３２は、型板２２，２３のうち、可動側型板２３に形成された可動側凹部４１と、固定側型板２２の上面２４と、で画成され、固定側型板２２の上面２４において、内周部分には、可動側凹部４１内に向けて突出するとともに、第１キャビティ３１の全周を取り囲む突出成形部５１が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、射出成形用金型、及び成形品に関するものである。

従来から、筒部、及び筒部における軸方向一端縁から径方向外側に向けて突設されたフランジ部を有する成形品を、射出成形により成形する方法として、例えば特許文献１に示されるような方法が知られている。
具体的に、特許文献１には、射出成形用金型において環状のキャビティの内側にディスク状のランナーが形成されるとともに、そのランナーの外縁と環状のキャビティの内縁とを全周に亘って繋ぐゲートが形成されており、さらに、ランナーに連通するスプルが雌型に形成されている。そして、このスプルからランナーに樹脂を注入すると、その樹脂が環状のゲートの全周からキャビティに流れ込み、キャビティに樹脂が充填されるようになっている。

ところで、上述した筒部、及びフランジ部を有する成形品を成形する場合、フランジ部が厚かったり、筒部の軸長が長かったりすると、フランジ部の内周部分と筒部の根元部分との間でヒケが発生し易い。この場合には、筒部のうち軸方向に沿う先端側から根元側に向かうに従い内径が漸次広くなる等、先端側と根元側とで径差が発生する。
また、フランジ部が厚かったり、筒部の軸長が長かったりすると、樹脂充填の様相が悪く、樹脂材料がキャビティの全体に均一に行き渡り難くなるため、所望の形状の成形品を成形できないという問題がある。
そこで、これらの課題に対応するために、例えば、成形品全体での肉厚の均一化や、ゲート寸法の変更、成形収縮率の低い材料への変更、成形条件の変更等の対策が図られている。

特開２００８−４９７１１号公報

しかしながら、時計用歯車等の微小な部品を射出成形により成形する場合にあっては、製品形状が小さいため、未だ以下のような問題がある。
すなわち、上述した各種の対策のうち、例えば肉厚の均一化やゲート寸法の変更をする場合等には、自由度が小さく、所望の製品機能を有した上で、肉厚の均一化やゲート寸法の変更が難しいという問題がある。
また、上述した各種の対策のうち、例えば材料や成形条件の変更をする場合等には、変更による効果が小さく、改善が見込めないという問題がある。

そこで本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、製品機能を維持した上で、所望の形状に成形することが可能な射出成形用金型、及び成形品を提供することを目的とする。

本発明の射出成形用金型は、重ね合わせた一対の型板の間に形成されたキャビティ内にゲートを介して樹脂材料が注入されることにより、筒部、及び前記筒部における軸方向一端縁から径方向外側に向けて突設されたフランジ部を有する成形品を成形するための射出成形用金型において、前記キャビティは、前記筒部を成形するための筒状の第１キャビティと、前記第１キャビティにおける軸方向一端側に連通し、前記フランジ部を成形するための環状の第２キャビティと、を有し、前記第２キャビティは、前記型板のうち、一方の型板に形成された凹部と、他方の型板における前記一方の型板との合わせ面と、で画成され、前記他方の型板の合わせ面において、内周部分には、前記凹部内に向けて突出するとともに、前記第１キャビティの全周を取り囲む突出成形部が形成されていることを特徴としている。

この構成によれば、第２キャビティの内周部分、すなわち突出成形部と凹部との間隔を、第２キャビティの外周部分、すなわち他方の型板の合わせ面と凹部との間隔に比べて狭くすることができる。そのため、第２キャビティの内周部分には、突出成形部と凹部との間で成形されて、外周部分よりも薄肉とされた薄肉部が形成されることになる。
ここで、第１キャビティの全周に亘って突出成形部を形成することで、突出成形部と凹部との間隔が、第１キャビティの全周に亘って均一となる。
これにより、筒部となる第１キャビティ内とフランジ部となる第２キャビティ内の全体に樹脂材料を均一に充填でき、樹脂充填の様相を改善させることができるため、均一な収縮を促すことができる。また、樹脂材料が収縮する際に、第１キャビティと第２キャビティとの間でのヒケの発生を抑制することが可能になり、筒部の軸方向における径差を抑制できる。
その結果、成形品全体での肉厚の均一化や、ゲート寸法の変更、成形収縮率の低い材料への変更、成形条件の変更等、上述した各種の大幅な変更を伴うことなく、かつ製品機能を維持した上で、成形品を所望の形状に成形できる。

また、前記前記第１キャビティにおける径方向の間隔Ｄ１は、前記第２キャビティのうち前記突出成形部と前記凹部との間隔Ｄ２以上に設定されていることを特徴としている。
この構成によれば、筒部（第１キャビティ）の軸方向一端側と、フランジ部（第２キャビティ）の内周部分と、の間でのヒケを効果的に抑制できる。

また、前記突出成形部には、前記キャビティ内に開口するゲートが形成されていることを特徴としている。
この構成によれば、突出成形部に開口するゲートを形成することで、成形後のゲート残り部が成形品の薄肉部に配置されることになる。そのため、ゲート残り部がフランジ部のから突出するのを抑えて、フランジ部の薄型化を図ることができる。

また、本発明の成形品は、上記本発明の射出成形用金型を用いて成形された成形品であって、前記フランジ部のうち、内周部分には、前記突出成形部と前記凹部との間で成形されて、外周部分よりも薄肉とされた薄肉部が形成され、前記薄肉部は、前記筒部における軸方向一端側を全周に亘って取り囲むように形成されていることを特徴としている。
この構成によれば、上記本発明の射出成形用金型を用いて成形されているため、筒部の軸方向での径差の発生を抑制して、所望の形状の成形品を提供できる。

本発明に係る射出成形用金型によれば、製品機能を維持した上で、所望の形状に成形することが可能となる。
また、本発明に係る成形品によれば、筒部の軸方向での径差の発生を抑制して、所望の形状の成形品を提供できる。

本実施形態における成形品の斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１のＡ−Ａ線に相当する射出成形用金型の断面図である。 成形品の他の構成を示す斜視図である。 成形品の他の構成を示す斜視図である。

以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
（成形品）
まず、後述する本実施形態の射出成形用金型２１で成形する成形品１について説明する。図１は成形品の斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図１に示すように、成形品１は、例えば機械式時計やクオーツ時計等に組み込まれる歯車であって、筒部２と、筒部２における軸方向一端縁（根元）から径方向の外側に向けて突設されたフランジ部３と、を有している。なお、筒部２及びフランジ部３は、それぞれの軸線を共通軸Ｏ上に配置させた状態で連設されている。以下、共通軸Ｏに沿った方向を単に「軸方向」、「軸方向」に直交する方向を単に「径方向」、「軸方向」周りの方向を単に「周方向」という。

筒部２は、軸方向に沿って肉厚が一様な円筒状に形成されており、根元側の大径部５と、大径部５の軸方向他端側（先端側）に連設されて大径部５に対して縮径された小径部６と、を備えている。
フランジ部３の軸方向他端側（筒部２側）に位置する面（以下、表面７という）において、内周部分には外周部分に対して軸方向一端側に向けて窪んだ凹部８が形成されている。この凹部８は、筒部２（大径部５）の根元部を周方向の全周に亘って取り囲む環状の第１凹部１１と、第１凹部１１から径方向外側に向けて連設された第２凹部１２と、を備えている。第２凹部１２は、平面視で半円状に形成されるとともに、周方向に沿って間隔をあけて複数配列されている。したがって、フランジ部３のうち、内周部分は凹部８が形成された薄肉部１３を構成し、外周部分は薄肉部１３よりも厚い厚肉部１４を構成している。

そして、薄肉部１３において、各第２凹部１２の内側に位置する部分には、軸方向他端側に向けて突出するゲート残り部１５がそれぞれ形成されている。このゲート残り部１５における軸方向他端面は、フランジ部３の表面７に対して軸方向一端側に向けて窪んだ位置に配置されている。また、フランジ部３（厚肉部１４）の外周縁には、周方向の全周に亘って歯部１６が形成されている。これら歯部１６は、厚肉部１４よりも薄肉に形成されている。

（射出成形用金型）
次に、上述した成形品１を成形するための射出成形用金型２１について説明する。図３は、射出成形用金型の断面図であって、図１のＡ−Ａ線に相当する断面を示している。
図３に示すように、本実施形態における射出成形用金型２１は、固定側型板２２（他方の型板）と可動側型板２３（一方の型板）とを備えている。固定側型板２２及び可動側型板２３は、固定側型板２２を下に可動側型板２３を上にして上下に配置されており、これら固定側型板２２の上面（合わせ面）２４と可動側型板２３の下面（合わせ面）２５とが重ね合わされることで、両型板２２、２３の間に溶融樹脂（樹脂材料）Ｗが充填されるキャビティＣが形成される。また、図示しない昇降機構によって可動側型板２３を上下に昇降させることで、固定側型板２２と可動側型板２３とは上下方向に相対的に接近離間可能とされている。

キャビティＣは、上述した成形品１を成形するための空間であり、成形品１のうち、筒部２を成形するための筒状の第１キャビティ３１と、第１キャビティ３１の上端部に連通し、フランジ部３を成形するための環状の第２キャビティ３２と、を有している。なお、各キャビティ３１，３２の軸線は、上述した共通軸Ｏ上に配置されており、共通軸Ｏに沿う可動側型板２３側（一端側）が上側、固定側型板２２側（他端側）が下側となっている。

第１キャビティ３１は、固定側型板２２の上面２４に形成された固定側凹部３３と、固定側凹部３３の内側に配設されたピン部材３４と、で画成されている。
固定側凹部３３は、上下方向を軸方向とする円柱状に形成され、上方から下方に向かうに従い多段（２段）に縮径されている。

ピン部材３４は、固定側凹部３３と同軸上に配置された円柱状とされ、上方から下方に向かうに従い多段（２段）に縮径されている。そして、ピン部材３４は、根元側（上端部）が可動側型板２３に固定され、先端側がキャビティＣ内を下方に向けて延在している。そして、ピン部材３４の先端面（下端面）は、固定側凹部３３の底壁３５に突き当たっている。すなわち、ピン部材３４は、キャビティＣにおける径方向中央部を上下方向に貫通するように配置されている。

そして、第１キャビティ３１のうち、固定側凹部３３の周壁部３６は、上側が上述した筒部２における大径部５の外周面を、下側が小径部６の外周面を成形し、底壁３５は筒部２における先端面をそれぞれ成形する。また、ピン部材３４は、上側が筒部２における大径部５の内周面を、下側が小径部６の内周面をそれぞれ成形する。

第２キャビティ３２は、可動側型板２３の下面２５に形成された可動側凹部４１と、固定側型板２２の上面２４と、上述したピン部材３４と、で画成されている。
可動側凹部４１は、上下方向に沿う深さが固定側凹部３３よりも浅く、かつ、内径が固定側凹部３３よりも大きい円盤状に形成されており、固定側凹部３３と同軸上に配置されている。また、可動側凹部４１の周壁部４２のうち、上側には上述したフランジ部３の歯部１６を成形するための歯部成形部４３が形成されている。

固定側型板２２の上面２４は、上述した可動側凹部４１の頂壁４４と平行な平坦面であり、頂壁４４との間に上述したフランジ部３の厚み分の間隔を有している。また、固定側型板２２の上面２４のうち、可動側凹部４１の外周に相当する部分には、可動側凹部４１内を臨むように上方に向けて突出する環状突部４５が形成されている。環状突部４５の外周面は、可動側凹部４１における周壁部４２の下側に摺接している。そして、環状突部４５の上端面と可動側凹部４１の頂壁４４との間は、上述した歯部１６の厚み分の間隔を有している。

ここで、固定側型板２２の上面２４の内周部分、すなわち固定側凹部３３の周囲に相当する部分には、可動側凹部４１内を臨むように上方へ向けて突出する突出成形部５１が形成されている。この突出成形部５１は、上述したフランジ部３のうち凹部８内に入り込む部分であり、固定側凹部３３の全周を取り囲む環状の第１突出部５２と、第１突出部５２から径方向の外側に向けて連設された第２突出部５３と、を有している。突出成形部５１の上端面と可動側凹部４１の頂壁４４との間は、上述した薄肉部１３の厚み分の間隔を有している。

第２突出部５３は、平面視で半円状に形成されるとともに、周方向に沿って間隔をあけて複数配列されている。また、突出成形部５１のうち、各第２突出部５３に相当する部分には、キャビティＣ内に開口するゲート開口５５を有するピンゲート５６がそれぞれ形成されている。各ピンゲート５６は、固定側型板２２を上下方向に沿って貫通しており、上方から下方に向かうに従い漸次拡径されている。そして、ピンゲート５６のゲート開口５５は、可動側凹部４１における頂壁４４の内周部分と上下方向で対向している。

そして、第２キャビティ３２のうち、固定側型板２２の上面２４がフランジ部３の表面７を、可動側凹部４１の周壁部４２（歯部成形部４３）がフランジ部３の歯部１６を、可動側凹部４１の頂壁４４がフランジ部３の軸方向一端側（筒部２とは反対側）に位置する面（以下、裏面９（図１参照）という）を、それぞれ成形する。そして、本実施形態では、突出成形部５１と可動側凹部４１の頂壁４４との間で、フランジ部３の薄肉部１３を成形する。

なお、固定側凹部３３の上端部において、周壁部３６とピン部材３４との径方向に沿う間隔Ｄ１（筒部２における基端部の径方向に沿う厚さ）は、突出成形部５１の上端面と可動側凹部４１の頂壁４４との上下方向に沿う間隔Ｄ２（薄肉部１３の厚さ）と等しく設定されていることが好ましい（Ｄ１＝Ｄ２）。本実施形態では製品形状の制約上、周壁部３６とピン部材３４との径方向に沿う間隔Ｄ１は、突出成形部５１の上端面と可動側凹部４１の頂壁４４との上下方向に沿う間隔Ｄ２以上になっている（Ｄ１≧Ｄ２）。

（射出成形方法）
次に、上述した射出成形用金型２１を用いて成形品１を製造する方法について説明する。
はじめに、図示しない昇降機構によって可動側型板２３を下降させ、可動側型板２３の下面２５を固定側型板２２の上面２４に当接させ、射出成形用金型２１を閉じておく。続いて、図示しない射出装置によって溶融樹脂Ｗを各ピンゲート５６内に注入する。ピンゲート５６内に注入された溶融樹脂Ｗは、各ゲート開口５５を通じてキャビティＣ（第２キャビティ３２）内に注入される。すると、キャビティＣ内に注入された溶融樹脂Ｗは、各ゲート開口５５から径方向の全域に行き渡り、第２キャビティ３２内の全体に充填されるとともに、第１キャビティ３１の上端部から第１キャビティ３１内に流入し、第１キャビティ３１内の全体に充填される。
なお、キャビティＣ内の気体（エア）は、溶融樹脂Ｗの注入に伴って図示しないガス抜き溝を通って射出成形用金型２１の外部に排出される。

そして、充填した溶融樹脂Ｗが固化した後、固定側型板２２と可動側型板２３とを相対的に離間させる離型を行う。つまり、可動側型板２３を図示しない昇降機構によって上昇させ、可動側型板２３を固定側型板２２から離間させる。その後、例えば図示しないエジェクターピンによる突き出し等によって、成形品１を可動側型板２３から取り外すことで、図１，２に示す成形品１を得ることができる。

なお、上述した射出成形用金型２１で成形された成形品１には、図１，２に示すように、フランジ部３において筒部２を全周に亘って取り囲む凹部８が形成されるとともに、凹部８のうち第２凹部１２の内側に位置する部分には、ゲート残り部１５が形成されることとなる。

このように、本実施形態では、固定側型板２２の上面２４のうち内周部分に、可動側凹部４１内に向けて突出するとともに、第１キャビティ３１の全周を取り囲む突出成形部５１を形成する構成とした。
この構成によれば、第１キャビティ３１の全周に亘って突出成形部５１を形成することで、突出成形部５１と可動側凹部４１との間隔が、第１キャビティ３１の全周に亘って均一となる。
これにより、第１キャビティ３１内と第２キャビティ３２内の全体に溶融樹脂Ｗを均一に充填でき、樹脂充填の様相を改善させることができるため、均一な収縮を促すことができる。また、溶融樹脂Ｗが収縮する際に、第１キャビティ３１と第２キャビティ３２との間でのヒケの発生を抑制することが可能になり、筒部２の軸方向における径差を抑制できる。
したがって、成形品全体での肉厚の均一化や、ゲート寸法の変更、成形収縮率の低い材料への変更、成形条件の変更等、上述した各種の大幅な変更を伴うことなく、かつ製品機能を維持した上で、成形品１を所望の形状に成形できる。この場合、突出成形部５１を形成する簡素な構成のため、時計用歯車等の微小な部品であっても、比較的容易に高精度な成形品１を成形できる。

しかも、本実施形態では、固定側凹部３３の上端部において、周壁部３６とピン部材３４との径方向に沿う間隔Ｄ１が、突出成形部５１の上端面と可動側凹部４１の頂壁４４との上下方向に沿う間隔Ｄ２以上に設定されているため、第１キャビティ３１と第２キャビティ３２との間でのヒケを効果的に抑制できる。
また、本実施形態では、突出成形部５１にゲート開口５５を形成することで、ゲート残り部１５が成形品１の第２凹部１２内（薄肉部１３上）に配置されることになる。そのため、ゲート残り部１５がフランジ部３の表面７から突出することがなく、フランジ部３の薄型化を図ることができる。

以上、本発明の技術範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、フランジ部３の外周縁に歯部１６を有する成形品１に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、図４に示すように、筒部２及びフランジ部３を有していれば、種々の形状に採用することができる。
また、上述した実施形態では、フランジ部３の表面７側に凹部８を形成する構成について説明したが、これに限らず、図５に示すように、フランジ部３の裏面９側に凹部８を形成する構成にしても構わない。

また、上述した実施形態では、突出成形部５１の各第２突出部５３にゲート開口５５を形成した場合について説明したが、これに限らず、ゲート開口５５の位置や数量は適宜変更が可能である。
また、上述した実施形態では、一方の型板を可動側型板２３、他方の型板を固定側型板２２として説明したが、これとは逆に、一方の型板を固定側型板、他方の型板を可動側型板としても構わない。

さらに、上述した実施形態では、ピンゲート５６を用いて溶融樹脂Ｗを注入する構成について説明したが、これに限らず、サイドゲートやディスクゲート等を用いても構わない。特に、ディスクゲートを採用することで、溶融樹脂Ｗが周方向の全周から一様に充填されるため、キャビティＣ内の全体に確実に溶融樹脂Ｗを充填できる。
また、上述した実施形態では、時計用の歯車を成形する場合について説明したが、これに限らず、種々の部品を成形することが可能である。

１…成形品 ２…筒部 ３…フランジ部 ３１…第１キャビティ ３２…第２キャビティ ２２…固定側型板（他方の型板） ２３…可動側型板（一方の型板） ２４…上面（合わせ面） ４１…可動側凹部（凹部） ５６…ピンゲート（ゲート）

Claims (4)

1. 重ね合わせた一対の型板の間に形成されたキャビティ内にゲートを介して樹脂材料が注入されることにより、筒部、及び前記筒部における軸方向一端縁から径方向外側に向けて突設されたフランジ部を有する成形品を成形するための射出成形用金型において、
   前記キャビティは、前記筒部を成形するための筒状の第１キャビティと、
   前記第１キャビティにおける軸方向一端側に連通し、前記フランジ部を成形するための環状の第２キャビティと、を有し、
   前記第２キャビティは、前記型板のうち、一方の型板に形成された凹部と、他方の型板における前記一方の型板との合わせ面と、で画成され、
   前記他方の型板の合わせ面において、内周部分には、前記凹部内に向けて突出するとともに、前記第１キャビティの全周を取り囲む突出成形部が形成されていることを特徴とする射出成形用金型。
2. 前記前記第１キャビティにおける径方向の間隔Ｄ１は、前記第２キャビティのうち前記突出成形部と前記凹部との間隔Ｄ２以上に設定されていることを特徴とする請求項１記載の射出成形用金型。
3. 前記突出成形部には、前記キャビティ内に開口するゲートが形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の射出成形用金型。
4. 請求項１記載の射出成形用金型を用いて成形された成形品であって、
   前記フランジ部のうち、内周部分には、前記突出成形部と前記凹部との間で成形されて、外周部分よりも薄肉とされた薄肉部が形成され、
   前記薄肉部は、前記筒部における軸方向一端側を全周に亘って取り囲むように形成されていることを特徴とする成形品。

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