JP2017202680A - ゲートブッシュ - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂の材料コストを抑制可能であって且つ真円度の高い成形体を成形するゲートブッシュを提供する。
【解決手段】プラスチック成形用キャビティに樹脂を注入するゲートブッシュは、ピンポイントゲートブッシュであって、上流側の射出ノズルから射出される樹脂が流れるスプル又はランナの一部を構成する１本の流路と、該流路の下流側端部から異なる方向に分岐して延びる複数のゲートとを備える。例えば、ゲートブッシュは、リング状のキャビティの中心に同軸に嵌り、複数のゲートは、流路の中心軸に対して周方向に等間隔に配置され、前記ゲートそれぞれの先端開口は前記流路の中心軸からずれた位置に設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラスチック成形用のキャビティに樹脂を注入する金型部品であるゲートブッシュに関し、特に、ピンポイントゲート形式のゲートブッシュ（ピンポイントゲートブッシュ）に関する。

一般に射出成形の金型は、固定型と可動型を有し、固定型と可動型の型閉じ状態で形成されるキャビティ内に、加熱により溶融可塑化された樹脂材料を高圧で充填し、その後可動型を動かして離型し、成形品を取り出す。

図１２は、射出成形金型の一例の一部の断面を示した図である。図１２において、金型は、スプル２５、ランナロックピン２６、ロケートリング２７、固定側取付板２８、ランナストリッパプレート２９、ランナ３０、固定側型板３１、入れ子３２、ピンポイントゲートブッシュ３３を有して構成され、射出成形工程においては、射出成形機におけるスクリューを内蔵するシリンダで、加熱・溶融・混練した樹脂材料を、シリンダの先端に設けられたノズルから、金型のスプル２５に圧入し、スプル２５からランナ３０、ピンポイントゲートブッシュ３３を経て型締めされたキャビティへ充填・冷却・固化させ、次いで可動型を動かすことで型開きし、可動型側に設けられたエジェクタピンで、成形体を突き出し取り出すというサイクルで成形が行われる（例えば特許文献１）。

このような射出成形工程で、生産性を向上するには、成形サイクルに要する時間の短縮により、単位時間あたりの生産数を増加することが必要である。また成形コストの削減には、材料の歩留まり向上が重要となるが、射出成形においては、成形体の他に、上記スプル２５、ランナ３０、ピンポイントゲートブッシュ３３の部分においても材料が消費されることから、これらの体積減少を考慮した金型設計が行われている。

また、プラスチック歯車などの円形状の製品を成形する場合において、要求される高い真円度を達成するために、円の中心部分に配置されたゲートから樹脂を注入することで、外周まで等距離となり、高い真円度を得ることができる。しかし、円形状であっても、中心部分が軸となるようなリング形状の場合、中心点から注入はできないため、中心点からずれた一つのゲートからの注入では、外周までの距離に差が生じ、必要な真円度を確保することができない。そのため、高い真円度が要求される場合、周方向に等間隔に配置された複数のゲートから樹脂を注入する成形方法が知られている（例えば特許文献２）。キャビティ内に注入された樹脂の流れる距離の差をできるだけ小さくするように、ゲートの数と位置を調整することで、真円度の高い成形体を製造することができる。

特開２０１３−０７５５０４号公報 特開２００６−２４００３８号公報

しかしながら、真円度を高めるために、複数のゲートを設ける場合、ゲート毎にゲートブッシュを配置し、すなわち、ゲートの数に応じた本数のゲートブッシュが必要となり、ゲートブッシュに設けられるゲート手前まで樹脂を導くスプル又はランナなどの流路もゲートの数だけ増大し、その流路体積分の材料コストが増大する。

そこで、本発明の目的は、樹脂の材料コストを抑制可能であって且つ真円度の高い成形体を成形することができるゲートブッシュを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のゲートブッシュの構成は、ピンポイントゲート形式によりプラスチック成形用キャビティに樹脂を注入するゲートブッシュであって、上流側の射出ノズルから射出される樹脂が流れるスプル又はランナの一部を構成する流路と、該流路の下流側端部から異なる方向に分岐して延びる複数のゲートとを備えることを特徴とする。

好ましくは、複数のゲートは、流路の中心軸に対して周方向に等間隔に配置され、ゲートそれぞれの先端開口は流路の中心軸からずれた位置に設けられる。そして、ゲートは、湾曲しており、ゲートそれぞれは、先端開口に向けて先細形状を有する。

また、ゲートの先端開口は、ゲートブッシュの周面に設けられてもよい。その場合、ゲート跡による軸径の変化を防止するために、ゲートブッシュの周面におけるゲートの先端開口が設けられている領域を凸部とするように形成されてもよい。

本発明にゲートブッシュによれば、一つの流路から分岐する複数のゲートを有する構成とすることで、樹脂の材料コストを抑制可能であって、さらに、真円度の高い成形体を成形することができる。

本発明の実施の形態におけるゲートブッシュの第１の構成例を示す内部構造図である。 第１の構成例によるゲートブッシュ内に設けられたゲートとその状上流側の流路の形状を示す斜視図である。 第１の構成例によるゲートブッシュ内部の形状と歯車形状のキャビティ全体の形状を示す斜視図である。 樹脂が引き抜かれている状態を示す図である。 第１の構成例におけるゲートブッシュ１０を４分割して、その内部構造を示す図である。 ４分割した部分パーツを４つ組み合わせてゲートブッシュ１０を構成した図である。 本発明の実施の形態におけるゲートブッシュの第２の構成例を示す内部構造図である。 本発明の実施の形態におけるゲートブッシュの第３の構成例を示す内部構造図である。 本発明の実施の形態におけるゲートブッシュの第４の構成例を示す内部構造図である。 可動側ゲートブッシュ部１２０の構成を示す図である。 本発明の実施の形態におけるゲートブッシュの第５の構成例を示す内部構造図である。 射出成形金型の一例の一部の断面を示した図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図１は、本発明の実施の形態におけるゲートブッシュの第１の構成例を示す内部構造図であり、図１（ａ）は上面からの内部構造を示し、図１（ｂ）は縦断面による内部構造を示す。成形体として、リング状のプラスチックギア（歯車）を例に示す。

第１の構成例において、ゲートブッシュ１０は、ピンポイントゲート形式によりプラスチック成形用のキャビティ２０に樹脂を注入するピンポイントゲートブッシュであって、上流側の射出ノズル（図示せず）から射出される樹脂が流れるスプル又はランナの一部を構成する流路１２と、該流路１２の下流側端部から異なる方向に分岐して延びる複数のゲート１４とを備える。

流路１２は、断面円形の二次スプルであり、上流側のランナ（図示せず）と連通している。ゲート１４は、流路１２の下流側端部から該流路１２の中心軸に対して周方向に等間隔の４つの位置から分岐して延びており、ゲート１４それぞれの先端開口１６は流路１２の中心軸からずれた位置に設けられる。その先端開口１６は、ゲートブッシュ１０の底面に開口しており、ゲートブッシュ１０は、リング状に形成された歯車形状のキャビティ２０の中心と同軸に配置され、先端開口１６は、キャビティ２０の平面部に設けられた流入口に連通し、そこから樹脂がキャビティ２０内に充填される。各ゲート１４の先端開口１６から外周までの距離は同じであって、各ゲート１４からキャビティ内に注入された樹脂の流れる距離は同じであり、真円度の高い成形体を製造することができる。また、１本のスプルから複数のゲートを分岐させて樹脂を流入する構成であることから、各ゲート毎にスプルを設ける場合と比較して、流路体積分の樹脂の量を削減することができる。

図２は、第１の構成例によるゲートブッシュ内に設けられたゲート１４とその上流側の流路１２の形状を示す斜視図であり、また、図３は、第１の構成例によるゲートブッシュ内部の形状と歯車形状のキャビティ全体の形状を示す斜視図である。図２及び図３ともに、ゲートブッシュ内部で樹脂が流れる空間（樹脂通路）の形状を示し、１本の流路（二次スプル）１２から複数のゲート１４が分岐して延びる状態が表される。１本の流路（二次スプル）１２に対して複数のゲート１４が分岐する構成により、高い真円度を得られるとともに、樹脂量を削減することができる。

また、ゲート１４は、流路１２の下流側端部から外側に広がるように周方向に等間隔の４方向に延び、湾曲した形状を有し、詳しくは、ゲートブッシュの軸方向（垂直方向）から徐々に水平方向に湾曲するように形成される。これにより、樹脂の流れる方向を急激に変化させずに連続的且つスムーズに変更し、樹脂の流入方向を先端開口１６から外周方向に向けることができる。また、このような湾曲形状とすることで、ゲートブッシュから固化した樹脂を引き抜く際、柔軟性を有する樹脂がしなり、容易に引き抜くことができる。

図４は、樹脂が引き抜かれている状態を示す図である。図４（ａ）は、上述の第１の構成例におけるピンポイントゲートブッシュにおける樹脂の引き抜き状態を示し、ゲートブッシュ１０内の樹脂を上方向に引き抜く場合に、ゲート１４内の部分の樹脂がしなって流路１２の部分にまで抜き出されている状態が示される。なお、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、後述の第２の構成例及び第３の構成例におけるピンポイントゲートブッシュにおける樹脂の引き抜き状態を示す。また、ゲート１４の断面は円、楕円又は長穴形状であり、その径は、流路１２の径よりも十分に小さく、先端開口に向けて先細となるテーパ状に形成される。テーパ状に形成することで、樹脂の引き抜きを可能にする。

図５は、第１の構成例におけるゲートブッシュ１０を４分割して、その内部構造を示す図である。ゲートが４つの場合、各ゲート１４が半円筒になる位置で４分割した部分パーツを作成し、これらを４つ組み合わせることで、１本の流路から複数のゲートが分岐する本実施の形態におけるゲートブッシュ１０を製作することができる。ゲートを半円筒になるように分割するので、分割数はゲートの数に対応する。図５では、ゲートブッシュ１０の外形形状を円柱（断面円形）ではなく角柱形状（断面矩形）のゲートブッシュの例を示す。

図６は、４分割した部分パーツを４つ組み合わせてゲートブッシュ１０を構成した図を示す。または、第１の構成例におけるゲートブッシュ１０は、ゲート数に応じて分割した部分パーツを組み合わせて形成する手法に加えて、いわゆる光造形加工技術を利用することにより、内部に中空領域を有する上述構成のゲートブッシュを一体的に形成することができる。ゲート数は４つに限らず、２個、３個、６個など適宜必要に応じて設計することができる。ただし、円形状又はリング形状など高い真円度を必要とする成形体については、３個以上のゲート数であることが好ましい。光造形加工技術を利用して製作する場合は、任意の複数のゲート数について一体的に形成することができる。

図７は、本発明の実施の形態におけるゲートブッシュの第２の構成例を示す内部構造図であり、図７（ａ）は上面からの内部構造を示し、図７（ｂ）は縦断面による内部構造を示す。第２の構成例は、第１の構成例と比較して、ゲートの先端開口がゲートブッシュ１０の周面に開口しており、リング状のキャビティ２０の内周面に設けられた流入口に接続し、そこから樹脂がキャビティ２０内に充填される。リング状のキャビティの最も内側から樹脂を注入することが可能となり、より同心円状に樹脂が外周方向に広がって流入することで、成形体の真円度の向上を図ることができる。

図８は、本発明の実施の形態におけるゲートブッシュの第３の構成例を示す内部構造図であり、図８（ａ）は上面からの内部構造を示し、図８（ｂ）は縦断面による内部構造を示す。第３の構成例は、上述の第２の構成例と同様に、ゲートの先端開口がゲートブッシュ１０の周面に開口しており、リング状のキャビティ２０における貫通中心孔の内周面に設けられた流入口に接続し、そこから樹脂がキャビティ２０内に充填される。そして、第２の構成例との相違点として、ゲートブッシュ１０の周面に、ゲートの先端開口を含む領域を突出させた凸部１８を設ける。凸部１８を設けることで、対応するキャビティ２０側の流入口部分は凹み、これにより、樹脂注入後にゲートブッシュ１０を引き抜く際に、ゲート跡がキャビティ２０の内周面側にはみ出た場合でも、その凹みにより、軸の径にまではみ出るのを抑え、軸の径に影響を及ぶのを防止することができる。

図９は、本発明の実施の形態におけるゲートブッシュの第４の構成例を示す内部構造図である。第４の構成例は、上述の図７に示した第２の構成例におけるゲートブッシュ１０を固定型に設けられる固定側ゲートブッシュ部１１０とし、可動型側でそれと嵌合する可動側ゲートブッシュ部１２０とにより構成されるピンポイントゲートブッシュ１００である。可動側ゲートブッシュ部１２０は、固定側ゲートブッシュ部１１０と同軸に可動型に設けられる。

固定側ゲートブッシュ部１１０は、上述の図７に示した第２の構成例におけるゲートブッシュ１０の構成と同様に、上流側の射出ノズルから射出される樹脂が流れるスプル又はランナの一部を構成する流路１１２と、該流路１１２の下流側端部から異なる方向に分岐して延びる複数の第一のゲート部分１１４とを有する。

第一のゲート部分１１４の先端開口１１６は、固定側ゲートブッシュ部１１０の先端部分に設けられ、当該先端部分がリング状のキャビティ２０の貫通孔部分を貫通して可動型側に突出するように配置され、先端開口１１６が可動型側に現れる程度まで突出させる。

図１０は、可動側ゲートブッシュ部１２０の構成を示す図であり、図１０（ａ）は上面図、図１０（ｂ）は断面図を示す。可動側ゲートブッシュ部１２０は、可動型側に突出した固定側ゲートブッシュ部１１０の先端部分と嵌合する凹部１２２を有する。具体的には、可動側ゲートブッシュ部１２０は筒状部品であり、その中空部分により凹部１２２が形成される。さらに、可動側ゲートブッシュ部１２０は、固定側ゲートブッシュ部１１０の第一のゲート部分１４の先端開口１６のそれぞれと対応して連通する第二のゲート部分１２４とを有する。

第二のゲート部分１２４は、固定側ゲートブッシュ部１１０の第一のゲート部分１１４の先端開口１１６の位置と合うように、凹部１２２の内側面に開口が設けられ、第二のゲート部分１２４の先端開口１２６は、可動型側のキャビティ２０に面する可動側ゲートブッシュ部の端面に設けられる。

当該構成により、流路１１２からの樹脂は、第一のゲート部分１１４を通過して、さらに、それと連通する第二のゲート部分１２４を通って、可動型側の流入口からキャビティ２０に流入するので、離型時に残るゲート跡は可動型の面となる。製品としてのプラスチック成形品では、固定型側の面が製品における表面であり、可動型側の面が製品における裏面となるので、商品の外観面となるプラスチック成形品の固定型側の面にゲート跡を付けずに、成形加工が可能となる。

図９及び図１０に示す例では、第一のゲート部分１１４の先端開口１１６は、固定側ゲートブッシュ部１１０の先端部分の外周面に設けられ、可動側ゲートブッシュ部１２０の凹部１２２の内周面で第二のゲート部分１２４と連通する構成例を示したが、連通する位置はこれに限られず、例えば、第一のゲート部分１４の先端開口１６が、固定側ゲートブッシュ部１１０の先端部分の底面（端面）に設けられ（図１（ｂ）に示す先端開口の位置と同様）、可動側ゲートブッシュ部１２０の凹部１２２を（中空形状ではなく）底面を有する構成とし、その凹部１２２の底面で第二のゲート部分１２４と連通する構成であってもよい。

図１１は、本発明の実施の形態におけるゲートブッシュの第５の構成例を示す内部構造図である。図１１（ａ）に示す第５の構成例におけるゲートブッシュ２００は、上述の図７に示した第２の構成例におけるゲートブッシュ１０を、固定型に設けられる固定型側ゲートブッシュ部２１０と、可動型に設けられる可動側ゲートブッシュ部２２０とに分割した構成であり、キャビティ２０の貫通部分を介して２つのゲートブッシュ部を組み合わせて流路を連通させる。

具体的には、固定型に設けられる固定側ゲートブッシュ部２１０は、上流側の射出ノズルから射出される樹脂が流れるスプル又はランナの一部を構成する流路２１２を有する。また、固定側ゲートブッシュ２１０と連通して接続する可動側ゲートブッシュ部２２０は、該流路１２の下流側端部から異なる方向に分岐して延びる複数のゲート２２４を有しており、固定側ゲートブッシュ部２１０と同軸に可動型に設けられ、キャビティ２０の貫通部分に嵌合して、流路２１２とゲート２２４とが連通する。

図１１（ａ）は、上述の図７に示した第２の構成例におけるゲートブッシュ１０を、固定側ゲートブッシュ部２１０と可動側ゲートブッシュ部２２０との組み合わせにより構成されるピンポイントゲートブッシュ２００の例を示す。可動側ゲートブッシュ部２２０に設けられる複数のゲート２２３の先端開口２２６は、リング状のキャビティ２０の貫通部分に嵌合している可動側ゲートブッシュ部２２０の外周面に設けられる。可動側ゲートブッシュ部２２０には、キャビティ２０の貫通部分の内周部分に内径差が生じさせる段差２２２が形成される。これにより、上述の図８に示した第３の構成例と同様に、対応するキャビティ２０側の流入口部分は凹み、これにより、樹脂注入後にゲートブッシュ１０を引き抜く際に、ゲート跡が内周面側にはみ出た場合でも、その凹みにより、軸の径にまではみ出るのを抑え、軸の径に影響を及ぶのを防止することができる。

図１１（ｂ）は、上述の図９に示した第４の構成例におけるゲートブッシュ１００を、固定側ゲートブッシュ部３１０と可動側ゲートブッシュ部３２０との組み合わせにより構成されるピンポイントゲートブッシュ３００の例を示す。可動側ゲートブッシュ部３２０に設けられる複数のゲート３２４の先端開口３２６は、可動型側のキャビティ２０に面する可動側ゲートブッシュ部３２０の端面に設けられる。図１１（ｃ）は、固定側ゲートブッシュ部３１０と可動側ゲートブッシュ部３２０が離れた状態を示す。可動側ゲートブッシュ部を取り替えることで、ゲートの形状を変更することができ、固定側ゲートブッシュ部を共通とすることができる。

本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の分野における通常の知識を有する者であれば想到し得る各種変形、修正を含む要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に含まれることは勿論である。

１０：ピンポイントゲートブッシュ、１２：流路、１４：ゲート、１６：先端開口、１８：凸部、２０：キャビティ、１００：ゲートブッシュ、１１０：固定側ゲートブッシュ部、１２０：可動側ゲートブッシュ部、１２２：凹部、１２４：第一のゲート部分、１２６：先端開口、２００：ゲートブッシュ、２１０：固定側ゲートブッシュ部、２２０：可動側ゲートブッシュ部、２２２：段差、２２４：ゲート、２２６：先端開口、３００：ゲートブッシュ、３１０：固定側ゲートブッシュ部、３２０：可動側ゲートブッシュ部、３２４：ゲート、３２６：先端開口

Claims (12)

1. ピンポイントゲート形式によりプラスチック成形用キャビティに樹脂を注入するゲートブッシュにおいて、
   上流側の射出ノズルから射出される樹脂が流れるスプル又はランナの一部を構成する流路と、
   該流路の下流側端部から異なる方向に分岐して延びる複数のゲートとを備えることを特徴とするゲートブッシュ。
2. 複数の前記ゲートは、前記流路の中心軸に対して周方向に等間隔に配置され、前記ゲートそれぞれの先端開口は前記流路の中心軸からずれた位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載のゲートブッシュ。
3. 前記ゲートは、湾曲していることを特徴とする請求項２に記載のゲートブッシュ。
4. 前記ゲートそれぞれは、先端開口に向けて先細形状を有することを特徴とする請求項３に記載にゲートブッシュ。
5. 前記ゲートの先端開口は、前記ゲートブッシュの周面に設けられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のゲートブッシュ。
6. 前記ゲートブッシュの周面における前記ゲートの先端開口が設けられている領域は凸部を形成することを特徴とする請求項５に記載のゲートブッシュ。
7. 前記ゲートの数は３個以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のゲートブッシュ。
8. プラスチック成形におけるピンポイントゲート形式によりキャビティに樹脂を注入するためのゲートブッシュにおいて、
   固定型に設けられる固定側ゲートブッシュ部と、
   前記固定側ゲートブッシュ部と同軸に可動型に設けられる可動側ゲートブッシュ部とを備え、
   前記固定側ゲートブッシュ部は、上流側の射出ノズルから射出される樹脂が流れるスプル又はランナの一部を構成する流路と、該流路の下流側端部から異なる方向に分岐して延びる複数の第一のゲート部分とを有し、前記第一のゲート部分の先端開口は前記固定側ゲートブッシュ部の先端部分に設けられ、当該先端部分が前記キャビティの貫通部分を貫通して可動型側に突出するように配置され、
   前記可動側ゲートブッシュ部は、可動型側に突出した前記固定側ゲートブッシュ部の前記先端部分と嵌合する凹部と、当該凹部の内側面で前記第一のゲート部分の先端開口と連通する第二のゲート部分とを有し、前記第二のゲート部分の先端開口は、可動型側の前記キャビティに面する前記可動側ゲートブッシュ部の端面に設けられることを特徴とするゲートブッシュ。
9. 前記第一のゲート部分の先端開口は、前記固定側ゲートブッシュ部の前記先端部分の周面に設けられ、前記可動側ゲートブッシュ部の前記凹部の内周面で前記第二のゲート部分と連通することを特徴とする請求項８に記載のゲートブッシュ。
10. プラスチック成形におけるピンポイントゲート形式によりキャビティに樹脂を注入するためのゲートブッシュにおいて、
    固定型に設けられる固定側ゲートブッシュ部と、
    前記固定側ゲートブッシュ部と同軸に可動型に設けられ且つ前記キャビティの貫通部分に嵌合して前記固定側ゲートブッシュと連通する可動側ゲートブッシュ部とを備え、
    前記固定側ゲートブッシュ部は、上流側の射出ノズルから射出される樹脂が流れるスプル又はランナの一部を構成する流路を有し、
    前記可動側ゲートブッシュ部は、該流路の下流側端部から異なる方向に分岐して延びる複数のゲートを有することを特徴とするゲートブッシュ。
11. 前記ゲートの先端開口は、前記キャビティの貫通部分に嵌合している前記可動側ゲートブッシュの外周面に設けられることを特徴とする請求項１０に記載のゲートブッシュ。
12. 前記ゲートの先端開口は、可動型側の前記キャビティに面する前記可動側ゲートブッシュ部の端面に設けられることを特徴とする請求項１０に記載のゲートブッシュ。

Images