JP2019188698A - 射出成形型 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱膨張による成形型の歪みを防止して精度よく成形品を成形することが可能な射出成形型を提供する。【解決手段】キャビティ11を形成する一対の中型20が、中型20より線膨張率が小さい材料からなる一対の外型30間に配置された射出成形型10であり、一対の中型20は、互いに対向するパーティング面21と、パーティング面21とは反対側に設けられた被押圧面22と、を有し、一対の外型30は、被押圧面22を当接して押圧する押圧面32を有し、被押圧面22及び押圧面32は、パーティング面21の両側で一方向D1に向けて拡開するテーパ形状に形成される。【選択図】図1
Description
本発明は、キャビティを形成する一対の中型が一対の外型間に配置された射出成形型に関する。
従来、樹脂成形用の型として各種のものが提案されており、成形型の材料も金属や樹脂などが多数使用されている。
近年では3Dプリンタによる造形技術が向上しているため、3Dプリンタにより成形型を作製することも行われている。3Dプリンタを用いて成形型を作製すれば、型作製に要する時間を大幅に短縮できるため、試作や少量多品種の成形に有効に使用することができる。
一方、樹脂や軟質金属で作製された成形型は強度が不足し易いため、硬質金属と複合化して使用されるものも知られている(例えば下記特許文献1参照)。さらにプレス成形などではダイセットに成形型を装着して使用することも行われている。
しかしながら、樹脂などで作製した成形型を金属製のダイセットで囲んで射出成形型として使用すると、成形型の線膨張係数がダイセットの金属より大きい場合、射出成形時に成形型が昇温したときの成形型の熱膨張が周囲を囲むダイセットにより規制され、型内部のキャビティの形状に歪みが生じることがあった。特に、エンジニアリングプラスチックのような溶融温度が高い樹脂を成形する場合には、歪みが顕著になり、成形型の損傷が生じることもあることが明らかとなった。そのため成形品を精度よく成形することが容易でないという問題点があった。
そこで本発明では、熱膨張による成形型の歪みを防止して精度よく成形品を成形できる射出成形型を提供することを課題とする。
上記課題を解決するための本発明の射出成形型は、キャビティを形成する一対の中型が、前記中型より線膨張率が小さい材料からなる一対の外型間に配置された射出成形型であって、前記一対の中型は、互いに対向するパーティング面と、前記パーティング面とは反対側に設けられた被押圧面と、を有し、前記一対の外型は、前記被押圧面を当接して押圧する押圧面を有し、前記被押圧面及び前記押圧面は、前記パーティング面の両側で一方向に向けて拡開するテーパ形状に形成されることを特徴としている。
本発明の射出成形型では、前記被押圧面及び前記押圧面は、前記中型の熱膨張による変位を前記一方向に誘導する誘導手段を有していてもよい。
本発明の射出成形型では、前記被押圧面及び前記押圧面は、前記中型の熱膨張による変位を前記一方向に誘導する誘導手段を有していてもよい。
本発明の射出成形型では、前記誘導手段は、前記一方向に相対移動自在且つ型開き方向に離脱不能に連結したガイド部と被ガイド部とを有していてもよい。
本発明の射出成形型では、互いに対向する前記各中型の前記パーティング面に位置決め手段が設けられていてもよい。
本発明の射出成形型によれば、キャビティを有する一対の中型が、中型より線膨張率が小さい材料からなる一対の外型間に配置されているので、キャビティに射出される溶融樹脂の熱により一対の中型が一対の外型間で熱膨張すると、各中型の被押圧面がそれぞれ外型の押圧面に圧接する。
そして一対の中型の被押圧面及び一対の外型の押圧面がパーティング面の両側で一方向に向けて拡開するようにテーパ形状に形成されているので、一対の中型が溶融樹脂の熱により熱膨張すると、一対の中型がテーパ形状により一対の外型の押圧面間の距離が広がる一方向側に変位する。これによりキャビティを分割して有する一対の中型が、それぞれパーティング面を対向して圧接した状態のままで変位することができ、ずれが生じることを防止できる。
その結果、熱膨張による成形型の歪みを防止して精度よく成形品を成形することが可能な射出成形型を提供することができる。
本発明の射出成形型では、例えば、前記被押圧面及び前記押圧面は、前記中型の熱膨張による変位を前記一方向に誘導する誘導手段を有しているので、一対の中型が溶融樹脂の熱により熱膨張すると、一対の中型がテーパ形状により一対の外型の押圧面間の距離が広がる一方向側に、誘導手段により誘導されて、変位する。これによりキャビティを分割して有する一対の中型が、それぞれパーティング面を対向して圧接した状態のままで変位することができ、ずれが生じることを防止できる。
本発明の射出成形型では、例えば、誘導手段が一方向に相対移動自在に連結したガイド部と被ガイド部とを有しているので、一対の中型が熱膨張により変位する際、移動抵抗を少なくでき、しかも確実に一方向に変位させることができる。そのため一対の中型に熱膨張が生じたとき互いに対向するパーティング面同士がずれることを防止でき、精度よくキャビティを所定形状とすることができる。
しかもこれらのガイド部と被ガイド部とが型開き方向に離脱不能に連結しているので、一対の外型を互いに離間する方向に移動させれば、キャビティを有する一対の中型を一対の外型とともに互いに離間する方向に移動させることができる。
本発明の射出成形型では、例えば、互いに対向する前記各中型の前記パーティング面に位置決め手段が設けられているので、一対の中型のパーテティング面同士を精度よく位置合わせして当接させることができ、型締め時に容易に精度よくキャビティを形成することができる。
以下、本発明の実施形態について図を用いて詳細に説明する。
図1は、射出成形機に装着した本実施形態の射出成形型10を示す断面図である。この射出成形型10は、キャビティ11を形成する一対の中型20と、一対の中型20を間に配置した一対の外型30とを備えている。
射出成形機は、ベース部12の略水平に設けられた上面に射出成形型10が載置されており、一対の外型30がベース部12の上面に沿って互いに近接及び離間方向に駆動可能に構成されている。さらに射出成形機には溶融樹脂を供給するための図示しない樹脂供給部が設けられており、樹脂供給部のノズル13が上下動可能に配置され、一対の中型20と離接可能となっている。
一対の中型20を構成する各中型20は、互いに対向して密着可能に設けられたパーティング面21を有し、このパーティング面21に開口して分割キャビティ11aが設けられている。パーティング面21とは反対側となる背面には外型30により押圧される被押圧面22が設けられている。本実施形態では、一対の中型20は略対称形状に形成されている。
各中型20のパーティング面21はベース部12の上面に対して略垂直な平面形状に形成されている。一対の中型20を型締めした状態では、パーティング面21同士が所定位置で対向密着し、分割キャビティ11aの開口同士が連通して所望の形状を有するキャビティ11が形成されるように構成されている。
また各中型20の被押圧面22はベース部12の上面に対して傾斜した平面によりテーパ形状に形成されている。このテーパ形状については後述する。
ベース部12の上面で型締めされた状態で、一対の中型20の上面に樹脂供給部のノズル13が当接するノズルタッチが設けられ、スプルー23及びゲート24がパーティング面21に沿って設けられている。本実施形態では、ノズル13は下降して一対の中型20に所定の圧力で圧接して接続可能となっている。
本実施形態の一対の中型20には、パーティング面21同士を所定位置で当接させるために位置決め手段25が設けられている。位置決め手段25としては、一方の中型20のパーティング面21に設けられた錐体状の凸部26と、他方の中型20におけるパーティング面21に設けられて凸部26を案内可能に収容する凹部27と、を有している。
このような一対の中型20は、外型30より線膨張係数が大きく、射出される樹脂よりも融点や軟化点が高い材料、例えばアルミニウムや各種の樹脂等により形成することができる。本実施形態では3Dプリンタを用いて樹脂により造形した樹脂成形体により構成されている。
一方、一対の外型30は、ベース部12の上面に支持された底面31と、一対の中型20の被押圧面22を当接して押圧する押圧面32とを有している。各外型30は図示しない駆動部によりベース部12の上面に沿って互いに近接及び離間方向に駆動可能に構成されている。
各外型30の押圧面32はベース部12の上面に対して傾斜した平面によりテーパ形状に形成されている。各外型30のベース部12の上面からの高さが中型20より高く、各外型30の押圧面32が中型20の被押圧面22よりも大きく形成されている。
本実施形態では、各押圧面32は各外型30の幅方向両端、即ち、図1の紙面に対して垂直方向における両端まで連続して設けられている。そのため外型30の押圧面32に配置された一対の中型20の幅方向両端はそれぞれ解放されている。
本実施形態では、各押圧面32は各外型30の幅方向両端、即ち、図1の紙面に対して垂直方向における両端まで連続して設けられている。そのため外型30の押圧面32に配置された一対の中型20の幅方向両端はそれぞれ解放されている。
この射出成形型10では、一対の外型30の押圧面32と一対の中型20の被押圧面22とが、それぞれテーパ形状に形成されている。本実施形態では、一対の中型20の被押圧面22におけるテーパ形状と、一対の外型30の押圧面32におけるテーパ形状とが、何れもベース部12の上面に対する傾斜角度が同等の平面形状に形成されている。
ここではパーティング面21の両側に配置されたテーパ形状が、一方向D1、具体的には上方向に向けて拡開するように設けられている。即ち、パーティング面21の両側に配置されたテーパ形状間の距離、即ち一対の外型30の押圧面32同士の距離と、一対の中型20の被押圧面22同士の距離と、がベース部12の上面から離間する程長くなるように形成されている。
テーパ形状の傾斜角度、即ち、ベース部12の上面と直交する方向に対する傾斜角度は、一対の外型30の押圧面32により一対の中型20の被押圧面22を所定圧力で押圧したとき、十分な圧力で一対の中型20のキャビティ11を型締めできるとともに、一対の中型20が熱膨張して厚みが増加したとき、即ち、被押圧面22間の距離が増加したとき、一方向D1に変位可能な範囲に設定されることが望ましい。
テーパ形状の傾斜角度、即ち、ベース部12の上面と直交する方向に対する傾斜角度は、一対の外型30の押圧面32により一対の中型20の被押圧面22を所定圧力で押圧したとき、十分な圧力で一対の中型20のキャビティ11を型締めできるとともに、一対の中型20が熱膨張して厚みが増加したとき、即ち、被押圧面22間の距離が増加したとき、一方向D1に変位可能な範囲に設定されることが望ましい。
特に限定されるものではないが、例えばパーティング面21の両側に形成されたテーパ形状間の角度、即ち、一対の被押圧面22間の相対角度を5度〜20度としてもよい。この傾斜角度が過剰に大きいと外型30の押圧面32と中型20の被押圧面22との十分な摩擦力を得難くなり、型締力が不足し易くなる。一方過剰に小さいと、中型20が熱膨張時に一方向D1に十分に変位し難くなり、一対の中型20間の位置ずれにより生じてキャビティ11のずれが生じ易くなる。
またパーティング面21の両側のテーパ形状はパーティング面21を介して対称に設けられるのがよく、パーティング面21と各被押圧面22との間の角度が同じに形成されるのがよい。このようにすることでパーティング面21を介して両側で、押圧時に同等の摩擦力を得易くできるとともに、熱膨張時に同等の変位量を得易くできる。
これらの一対の中型20の被押圧面22と一対の外型30の押圧面32とには、中型20の熱膨張による変位を一方向D1に誘導するための誘導手段15が設けられている。
これらの一対の中型20の被押圧面22と一対の外型30の押圧面32とには、中型20の熱膨張による変位を一方向D1に誘導するための誘導手段15が設けられている。
この実施形態の誘導手段15は、図2に示すように、一方向D1に相対移動自在且つ型開き方向D2に離脱不能に連結したガイド部16と被ガイド部17とを有している。
具体的には、一対の外型30の押圧面32のガイド部16は、ベース部12の上面に対して押圧面32に沿う略直角方向に形成された溝からなり、内部で拡幅したアリ溝状にガイド溝が設けられている。
一対の中型20の被押圧面22の被ガイド部17は、ベース部12の上面に対して被押圧面22に沿う略直角方向に形成された突条からなり、ガイド溝に対応した断面形状を有し、熱膨張後にも摺動可能な異形形状のガイドレールが設けられている。
このような構成を有する射出成形型10を用いて樹脂成形品を射出成形するには、以下のように行う。
図3(a)に示すように、一対の外型30を互いに離間させて一対の中型20をパーティング面21で離間させた型開き状態となっている。この状態から図3(b)に示すように、一対の外型30をベース部12の上面に沿って移動させて互いに近接させ、一対の外型30の押圧面32により一対の中型20の被押圧面22を所定圧力で押圧する。
すると各中型20のパーティング面21に設けられた位置決め手段25の凸部26と凹部27とが嵌合して案内され、各中型20のパーティング面21同士が所定の対向位置で圧接して密着する。これにより型締めされて、各中型20の部分キャビティ11同士が連通して所望のキャビティ11が形成される。
図3(c)に示すように、樹脂供給部のノズル13が下降し、型締めされた一対の中型20に所定圧力で圧接されて接続される。この状態で樹脂供給部から溶融樹脂が供給され、一対の中型20内のキャビティ11に射出されて成形が開始される。
射出成形時には、一対の中型20が溶融樹脂の熱により昇温し、中型20より線膨張率が小さい材料からなる一対の外型30間で熱膨張する。この熱膨張に伴い、一対の中型20は各部の長さが増加し、一対の中型20の厚み、即ち、一対の中型20の被押圧面22間の距離も増加する。これにより各中型20の被押圧面22がそれぞれ外型30の押圧面32に圧接する。
すると図4(d)に示すように、一対の外型30の押圧面32間の距離に対し、一対の中型20の被押圧面22間の距離が増加することで、一対の中型20がテーパ形状により一方向D1に、即ち、一対の外型30の押圧面32間がより広い上方側に変位する。
このとき押圧面32のガイド部16により一対の中型20における被押圧面22の被ガイド部17が案内されるため、一対の中型20の変位が所定方向に誘導される。そして一対の中型20は互いにパーティング面21で密着した状態のまま、キャビティ11の形状を保ちつつ上方に変位する。この上方への変位は一対の中型20と一対の外型30との線膨張係数の差が大きい程大きくなる。
ノズル13は、中型20に所定圧力で圧接されているため、中型20が上方へ変位しても追従し、中型20の変位の前後にわたり接続状態を維持して溶融樹脂の射出を継続することができる。
そしてキャビティ11内に溶融樹脂が充満することで溶融樹脂の供給を終了する。その後、冷却又は放熱し、十分に降温させた後、図4(e)に示すように、一対の外型30を互いに離間する方向に移動させることで、ガイド部16及び被ガイド部17を介して一対の中型20を互いに離間する方向に移動させて型開きする。
そして成形品を取出して射出成形を終了することができる。なお成形を繰り返す場合には、その後、再び、次の射出成形を行うことができる。
以上のような射出成形型10によれば、キャビティ11を有する一対の中型20が、中型20より線膨張率が小さい材料からなる一対の外型30間に配置されているので、キャビティ11に射出される溶融樹脂の熱により一対の中型20が一対の外型30間で熱膨張すると、各中型20の被押圧面22がそれぞれ外型30の押圧面32に圧接する。
この射出成形型10では、一対の中型20の被押圧面22及び一対の外型30の押圧面32がパーティング面21の両側で一方向D1に向けて拡開するようにテーパ形状に形成され、さらに中型20の熱膨張による変位を一方向D1に誘導する誘導手段15が設けられている。
そのため一対の中型20が溶融樹脂の熱により熱膨張して両側の被押圧面22間の距離が増加すると、一対の中型20はテーパ形状により一対の外型30の両側の押圧面32間の距離が広がる一方向D1側に、誘導手段15により誘導されて変位することができる。これによりキャビティ11を分割して有する一対の中型20が、それぞれパーティング面21を対向して圧接した状態のままで変位することが可能となる。
その結果、射出成形型10が熱膨張しても射出成形型10の歪みが生じることを防止でき、エンジニアリングプラスチックのような溶融温度が高い樹脂を成形する場合であっても、精度よく成形品を成形することができる。
本実施形態の射出成形型10では、誘導手段15が一方向D1に相対移動自在に連結したガイド部16と被ガイド部17とを有しているので、一対の中型20が熱膨張により変位する際、移動抵抗を少なくでき、しかも確実に一方向D1に変位させることができる。そのため一対の中型20に熱膨張が生じたときに互いに対向するパーティング面21同士がずれることを防止し易く、精度よくキャビティ11を所定形状とすることができる。
しかもこれらのガイド部16と被ガイド部17とが型開き方向D2に離脱不能に連結しているので、一対の外型30を互いに離間する方向に移動させれば、キャビティ11を有する一対の中型20を一対の外型30とともに互いに離間する方向に移動させることができる。
本実施形態の射出成形型10では、互いに対向する各中型20のパーティング面21に位置決め手段25が設けられているので、一対の中型20のパーテティング面21同士を精度よく位置合わせして当接させることができ、各中型20の分割キャビティ11aから精度よくキャビティ11を形成することができる。
なお上記実施形態は本発明の範囲内において適宜変更可能である。
例えば上記実施形態では、一対の中型20を樹脂により3Dプリンタで作製した例を説明したが、一対の中型20を他の方法で作製してもよく、さらにアルミニウムなどの他の材料により作製することも可能である。この実施形態では、一対の外型30と一対の中型20との材料や製造方法は適宜選択できる。特に一対の外型30に比べて一対の中型20の線膨張係数が大きい材料を用いる場合に好適に適用できる。
また上記実施形態では、誘導手段15としてガイド溝からなるガイド部16とガイドレールからなる被ガイド部17とを設けた例を説明したが、一対の外型30に対して一対の中型20を一方向D1に案内できる構造であれば適宜採用することができる。
例えば図5に示すように、一対の外型30の押圧面32にレール形状の突起部からなる被ガイド部17を設け、一対の中型20の被押圧面22にガイド溝からなるガイド部16を設けることも可能である。
またパーティング面21を外部に露出させるとともに一方向D1に移動可能な状態で外型30内に収容することも可能である。
何れであっても、外型30に対して一方向D1に沿って案内する部位と、一方向D1と直交する方向への位置ズレを規制する部位とを備え、中型20が熱膨張しても適切に案内可能な構成を有していればよい。
10 射出成形型
11a 分割キャビティ
11 キャビティ
12 ベース部
13 ノズル
15 誘導手段
16 ガイド部
17 被ガイド部
20 中型
21 パーティング面
22 被押圧面
23 スプルー
24 ゲート
25 位置決め手段
26 凸部
27 凹部
30 外型
31 底面
32 押圧面
D1 一方向
D2 型開き方向
11a 分割キャビティ
11 キャビティ
12 ベース部
13 ノズル
15 誘導手段
16 ガイド部
17 被ガイド部
20 中型
21 パーティング面
22 被押圧面
23 スプルー
24 ゲート
25 位置決め手段
26 凸部
27 凹部
30 外型
31 底面
32 押圧面
D1 一方向
D2 型開き方向
Claims (4)
- キャビティを形成する一対の中型が、前記中型より線膨張率が小さい材料からなる一対の外型間に配置された射出成形型であって、
前記一対の中型は、互いに対向するパーティング面と、前記パーティング面とは反対側に設けられた被押圧面と、を有し、
前記一対の外型は、前記被押圧面を当接して押圧する押圧面を有し、
前記被押圧面及び前記押圧面は、前記パーティング面の両側で一方向に向けて拡開するテーパ形状に形成されることを特徴とする射出成形型。 - 前記被押圧面及び前記押圧面は、前記中型の熱膨張による変位を前記一方向に誘導する誘導手段を有することを特徴とする請求項1に記載の射出成形型。
- 前記誘導手段は、前記一方向に相対移動自在且つ型開き方向に離脱不能に連結したガイド部と被ガイド部とを有していることを特徴とする請求項2に記載の射出成形型。
- 互いに対向する前記各中型の前記パーティング面に、位置決め手段が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の射出成形型。
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