JP3315260B2 - 射出成形品の成形方法および成形装置 - Google Patents

射出成形品の成形方法および成形装置

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JP3315260B2 JP20457094A JP20457094A JP3315260B2 JP 3315260 B2 JP3315260 B2 JP 3315260B2 JP 20457094 A JP20457094 A JP 20457094A JP 20457094 A JP20457094 A JP 20457094A JP 3315260 B2 JP3315260 B2 JP 3315260B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は射出成形品の成形方法お
よび成形装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、中空射出成形品の成形方法とし
て、キャビティ内に該キャビティ内をほぼ満たす量の溶
融樹脂を注入した後、窒素ガス等の中空部形成流体を圧
入することにより、キャビティ内の溶融樹脂の一部をキ
ャビティと連通する補助室に押し出しつつ、キャビティ
内の溶融樹脂内部に中空部を形成する方法が例えば特開
平3−121820号公報等により知られている。一
方、環状部を有する中実構造の射出成形品例えば歯車、
ホイール等を成形する際に、環状部を有するキャビティ
内に該キャビティ内をほぼ満たす量の溶融樹脂を注入し
た場合、キャビティの環状部内で互いに反対方向に回り
込んだ溶融樹脂の先端部同士がぶつかり合って所謂ウェ
ルドラインが形成されることが知られている。このウェ
ルドラインは冷却の進行した溶融樹脂の先端部同士がぶ
つかり合うことで形成され、このウェルドラインが形成
されると射出成形品の強度が大きく低下する原因とな
る。そこで、中実射出成形品の成形方法においても、キ
ャビティに連通する補助室を設け、キャビティを満たす
量より多い量の溶融樹脂をキャビティ内に注入してその
一部を補助室に押し出すことにより、ウェルドラインの
形成を防止したり、ウェルドラインの位置を形状的に応
力集中の生じやすい箇所から遠ざけたりする方法が考え
られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、中空
射出成形品および中実射出成形品の成形方法において、
キャビティに連通する補助室に溶融樹脂の一部を押し出
すことは、射出成形品の強度、品質、寸法精度等を高め
る上で有益であるが、補助室内で冷却固化される樹脂体
は、キャビティ内に開口する樹脂注入路内で冷却固化さ
れる樹脂体と同様に、キャビティ内で冷却固化される樹
脂体すなわち射出成形品と一体に連結されているため、
射出成形品からの切断および型装置からの除去等に手間
がかかり、射出成形品の生産効率を大きく低下させる原
因となる。
【0004】したがって、本発明の目的は、生産効率を
大きく低下させることなく強度、品質、寸法精度等の高
い射出成形品を成形することができる射出成形品の成形
方法および成形装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、型装置内に形成されたキャ
ビティに開口する注入路からキャビティ内に溶融樹脂を
注入し、該溶融樹脂の一部をキャビティから該キャビテ
ィに開口する補助室に押し出した後、型装置内の溶融樹
脂を冷却固化する工程を有する射出成形品の成形方法に
おいて、注入路および補助室内で冷却固化した樹脂体を
キャビティ内で冷却固化した樹脂体から同時に同一方向
に切り離すことを特徴とする。
【0006】請求項2記載の発明は、請求項1記載の射
出成形品の成形方法において、キャビティ内で冷却固化
した樹脂体から同時に同一方向に切り離された各樹脂体
を型装置から同時に離脱させることを特徴とする。
【0007】また、上記課題を解決するために、請求項
3記載の発明は、順番に重ねて互いに接離可能に配設さ
れる第1〜第3の型プレートと、第1および第2の型プ
レートの重ね合わせ部に形成されたキャビティと、第2
および第3の型プレートの重ね合わせ部から第2の型プ
レートのキャビティ内壁面にかけて形成された溶融樹脂
の注入路と、第2および第3の型プレート間を開いた際
に注入路内で冷却固化した樹脂体をキャビティ内で冷却
固化した樹脂体から切り離して第3の型プレート側に保
持する注入路内樹脂保持手段とを備えた成形装置におい
て、第2および第3の型プレートの重ね合わせ部から第
2の型プレートのキャビティ内壁面にかけて形成され、
キャビティから押し出された溶融樹脂を受容する補助室
と、第2および第3の型プレート間を開いた際に補助室
内で冷却固化した樹脂体をキャビティ内で冷却固化した
樹脂体から切り離して第3の型プレート側に保持する補
助室内樹脂保持手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】請求項4記載の発明は、請求項3記載の成
形装置において、注入路内樹脂保持手段に保持された樹
脂体と補助室内樹脂保持手段に保持された樹脂体を同時
に該保持手段から離脱させる樹脂体離脱手段を備えたこ
とを特徴とする。
【0009】
【作用】請求項1記載の射出成形品の成形方法において
は、注入路および補助室内で冷却固化した樹脂体をキャ
ビティ内で冷却固化した樹脂体から同時に同一方向に切
り離すので、キャビティ内で冷却固化した樹脂体からな
る射出成形品を、不要な樹脂体の付着していない状態で
簡易迅速にキャビティから取り出すことができる。した
がって、射出成形品を簡易迅速に成形して得ることがで
きるとともに、不要な樹脂体を射出成形品から除去する
ための後加工が不要となるので、射出成形品の生産効率
を大きく向上させることができる。
【0010】請求項2記載の射出成形品の成形方法にお
いては、キャビティ内で冷却固化した樹脂体から同時に
同一方向に切り離された各樹脂体を型装置から同時に離
脱させることができるので、成形工程のサイクルを短縮
することができる。
【0011】請求項3記載の成形装置においては、第2
および第3の型プレート間を開いた際に注入路内で冷却
固化した樹脂体が注入路内樹脂保持手段にて第3の型プ
レート側に保持されることにより、キャビティ内で冷却
固化した樹脂体から切り離されると同時に、補助室内で
冷却固化した樹脂体が補助室内樹脂保持手段にて第3の
型プレート側に保持されることによりキャビティ内で冷
却固化した樹脂体から注入路内の樹脂体と同一方向に切
り離されるので、キャビティ内で冷却固化した樹脂体か
らなる射出成形品を、不要な樹脂体の付着していない状
態で簡易迅速にキャビティから取り出すことができる。
したがって、射出成形品を簡易迅速に成形して得ること
ができるとともに、不要な樹脂体を射出成形品から除去
するための後加工が不要となるので、射出成形品の生産
効率を大きく向上させることができる。
【0012】請求項4記載の成形装置においては、注入
路内樹脂保持手段に保持された樹脂体と補助室内樹脂保
持手段に保持された樹脂体とを樹脂体離脱手段により同
時に該保持手段から離脱させることができるので、成形
工程のサイクルを短縮することができる。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につき
説明する。
【0014】図1および図2は本発明による中実歯車の
成形方法および成形装置の一実施例を示したものであ
り、図1(a)は溶融樹脂注入工程を示す成形装置要部
の横断面平面図、図1(b)は樹脂体切離し工程を示す
成形装置要部の横断面平面図である。図2は樹脂体およ
び成形された歯車の離脱工程を示す成形装置要部の横断
面平面図である。
【0015】はじめに図1(a)を参照すると、成形装
置は順番に重ねて互いに接離可能に配設された第1〜第
4の型プレート2〜5からなる型装置1を備えており、
第4の型プレート5は成形装置に固定されて成形装置の
樹脂射出ノズル6に接続されている。第1の型プレート
2と第2の型プレート3のと重ね合わせ部には歯車を成
形するためのキャビティ7が形成されている。この実施
例では、歯車は外周に歯形を有する環状部と、その中心
に位置するハブ部と、該ハブ部外周と環状部内周との間
を連結する薄肉のプレート部とからなる。したがって、
キャビティ7は歯車の環状部を成形するための環状部成
形部7aと、歯車のハブ部を成形するためのハブ部成形
部7bと、歯車のプレート部を成形するためのプレート
部成形部7cとを有する。
【0016】型装置1内にはノズル6から射出された溶
融樹脂8をキャビティ7内に注入するための樹脂注入路
9が形成されている。溶融樹脂8としては、射出成形で
きる熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹
脂、或いはこれらと公知の添加材やフィラーとの配合物
を用いることができる。注入路9は、ノズル6に接続さ
れるスプルー9aと、このスプルー9aに接続されるラ
ンナー9bと,一端がランナー9bに接続され、他端が
第2の型プレート3側のキャビティ7の環状部成形部7
aに開口するゲート9cとからなる。ランナー9bは第
2の型プレート3と第3の型プレート4との重ね合わせ
部に形成されている。また、スプルー9aおよびゲート
9cは第2の型プレート3と第3の型プレート4との重
ね合わせ部に対し垂直方向に延びており、且つ、ランナ
ー9bから遠ざかるに従って縮径するテーパー穴となっ
ている。
【0017】第2の型プレート3にはキャビティ7から
押し出された溶融樹脂8を受容するための補助室10が
形成されている。補助室10の一端は第2および第3の
型プレート3,4の重ね合わせ部に開口しており、他端
は第2の型プレート3の側のキャビティ7の環状部成形
部7aに開口している。この補助室10は第2の型プレ
ート3と第3の型プレート4との重ね合わせ部に対し垂
直方向に延びており、且つ、キャビティ7に向かうに従
って縮径するテーパー穴となっている。
【0018】この実施例では、注入路9とキャビティ7
と補助室10をほぼ満たす量の溶融樹脂8がノズル6か
ら注入される。注入路9のゲート9cからキャビティ7
の環状部成形部7a内に入った溶融樹脂8はプレート部
成形部7cを通ってハブ部成形部7bへと進み、また、
環状部成形部7a内で二方に分岐してそれぞれ環状部成
形部7a内に沿って流れる。そして環状部成形部7a内
を流れる溶融樹脂8の各々の先端部は補助室10の開口
部から補助室10内へと押し出される。溶融樹脂8が環
状部成形部7a内を回り込む間にその先端部の冷却が進
行するので、補助室10が存在しない場合、溶融樹脂8
の回り込み先端部同士がぶつかり合う箇所にウェルドラ
インが形成される原因となる。しかし、この実施例では
溶融樹脂8の回り込み先端部が補助室10に押し出され
るので、ウェルドラインの形成を防止することができ
る。
【0019】型装置1内に注入された溶融樹脂8は冷却
固化される。
【0020】11は注入路内樹脂保持手段としてのラン
ナーロックピンである。このランナーロックピン11の
先端にはランナー9b内の溶融樹脂8内に埋設される逆
截頭円錐形状の突起11aが形成されている。したがっ
て、溶融樹脂8が冷却固化した後、図1(b)に示すよ
うに、第2の型プレート3と第3の型プレート4との間
を開いた際に、注入路9内で冷却固化した樹脂体12を
キャビティ7内で冷却固化した樹脂体すなわち成形され
た歯車13から切り離して第3の型プレート4側に保持
することができる。
【0021】14は補助室内樹脂保持手段としての押出
樹脂ロックピンである。この押出樹脂ロックピン14の
先端には補助室10内の溶融樹脂8内に埋設される逆截
頭円錐台形状の突起14aが形成されている。したがっ
て、溶融樹脂8が冷却固化した後、図1(b)に示すよ
うに、第2の型プレート3と第3の型プレート4との間
を開いた際に補助室10内で冷却固化した樹脂体15を
キャビティ7内で成形された歯車13から切り離して第
3の型プレート4側に保持することができる。
【0022】型装置1にはさらにランナーロックピン1
1に保持された樹脂体12と押出樹脂ロックピン14に
保持された樹脂体15を同時に該ロックピン11,14
から離脱させる樹脂体離脱機構を備えている。すなわ
ち、この実施例では、図2に示すように、第3の型プレ
ート4と第4の型プレート5との間を開くことができる
構成となっており、且つ、第3の型プレート4と第4の
型プレート5との間を開いたときロックピン11,14
は第4の型プレート5に保持される構成となっている。
したがって、第3の型プレート4と第4の型プレート5
との間を開くと、ロックピン11,14の先端の突起1
1a,14aは樹脂体12,15から離脱して樹脂体1
2,15を解放する。
【0023】また、図2に示すように、第1の型プレー
ト2と第2の型プレート3との間を開くことにより、キ
ャビティ7を開くことができるので、その後キャビティ
7の歯車13をエジェクタピン16で押圧してキャビテ
ィ7から押し出すことができる。
【0024】上記構成の成形装置を用いれば、注入路9
および補助室10内で冷却固化した樹脂体12,15を
キャビティ7内で冷却固化した樹脂体すなわち歯車13
から同時に同一方向に切り離すことができるので、キャ
ビティ13内で成形された歯車13を、不要な樹脂体1
2,15の付着していない状態で簡易迅速にキャビティ
7から取り出すことができる。したがって、歯車13を
簡易迅速に成形して得ることができるとともに、不要な
樹脂体12,15を歯車13から除去するための後加工
が不要となるので、歯車13の生産効率を大きく向上さ
せることができる。
【0025】図3は本発明の他の実施例を示したもので
ある。図において、上記実施例と同様の構成要素には同
一の参照符号が付されている。この実施例では第4の型
プレートが省略されており、ランナーロックピン11お
よび押出樹脂ロックピン14は第3の型プレート4に保
持されている。そして、第3の型プレート4には樹脂体
離脱手段としての樹脂体エジェクタピン17,18が設
けられている。これら樹脂体エジェクタピン17,18
で樹脂体12,14を押圧することにより、ランナーロ
ックピン11に保持された樹脂体12と押出樹脂ロック
ピン14に保持された樹脂体15をそれぞれ該ロックピ
ン11,14から離脱させることができる。
【0026】なお、この実施例では、樹脂体12,15
をロックピン11,14から離脱させるために樹脂体エ
ジェクタピン17,18を使用したが、ロックピン1
1,14自体を後退させて突起11a,14aを第3の
型プレート4内へと没入させることにより、樹脂体エジ
ェクタピン17,18を用いることなく、樹脂体12,
15をロックピン11,14から離脱させることが可能
である。
【0027】図4は本発明の他の実施例を示したもので
ある。図において、上記実施例と同様の構成要素には同
一の参照符号が付されている。この実施例では成形され
る歯車の環状部内を中空構造にするために補助室10が
用いられる。すなわち、この実施例では、キャビティ7
内をほぼ満たす量の溶融樹脂8をキャビティ7内に注入
した後、キャビティ7内に中空部形成流体を圧入するこ
とにより、キャビティ7の環状部内の溶融樹脂8内部に
中空部19を形成しつつ溶融樹脂8を補助室10内に押
し出すことができる。したがって、成形される歯車の環
状部にはほぼ全周にわたって環状に延びる中空部が形成
されるので、環状部の強度が高まると共に、歯形部の真
円度等の寸法精度が高まる。中空部形成流体としては、
例えば空気、窒素、炭酸ガス等のように、成形温度およ
び射出圧力下で液化しないガスが一般的であるが、溶融
樹脂8と相溶性のない液体を用いてもよい。
【0028】この実施例においても、溶融樹脂8の冷却
固化後に第2の型プレート3と第3の型プレート4との
間を開くことにより、溶融樹脂8が注入路9内で冷却固
化されて形成された樹脂体12と、溶融樹脂8が補助室
10内で冷却固化されて形成された樹脂体15とを、図
1,2の実施例と同様の方法で、キャビティ7内で冷却
固化された樹脂体すなわち成形された歯車から同時に且
つ同一方向に切り離すことができる。また、ロックピン
11,14に保持された樹脂体12,15は第3の型プ
レート4と第4の型プレート5との間を開くことによ
り、ロックピン11,14から離脱させることができ
る。
【0029】図5は本発明の更に他の実施例を示したも
のであり、図6は図5の成形方法および成形装置によっ
て作られた歯車を示したものである。図5において、上
記実施例と同様の構成要素には同一の参照符号が付され
ている。この実施例の成形方法で作られる歯車20は、
外周に歯形20bを有する環状部20aと、その中心に
位置する軸部20cと、該軸部20cの外周と環状部2
0aの内周との間を連結する複数(例えば8本)の放射
リブ20dとを有する。したがって、型装置1の第1お
よび第2の型プレート2,3の重ね合わせ部に形成され
るキャビティ7は、歯車20の環状部を成形するための
環状部成形部7dと、歯車20の軸部を成形するための
軸部成形部7eと、歯車20の各放射リブ20dを成形
するためのリブ成形部7fとを有する。
【0030】この実施例では成形される歯車20の環状
部20aと軸部20cと放射リブ20dの内部を中空構
造にするために放射リブと同じ個数の補助室10が用い
られる。図6(a)において符号10aは成形された歯
車20から補助室10内に形成される樹脂体が切り離さ
れた跡を示している。この図から判るように、型装置1
の第2の型プレート3に形成される補助室10はそれぞ
れキャビティ7の互いに隣り合う2つのリブ成形部7f
のほぼ中間位置でキャビティ7の環状部成形部7aに開
口している。一方、溶融樹脂8をキャビティ7内に注入
する注入路9のゲート9cはキャビティ7の軸部成形部
7eに開口している。したがって、この実施例ではキャ
ビティ7内をほぼ満たす量の溶融樹脂8がノズル6から
注入路9を通ってキャビティ7内に注入された後、中空
部形成流体がこのノズル6から注入路9内に圧入され
る。この時、注入路9内の溶融樹脂8は注入路9の内壁
に接した部分から冷却固化し始めるが、注入路9の中心
部は十分な高温状態にあるので、中空部形成流体は注入
路9内の溶融樹脂8の中心部を通ってキャビティ7内に
圧入される。なお、溶融樹脂8をキャビティ7内に注入
するためのゲート9cは中空部形成流体をキャビティ7
内に圧入するためのゲート(若しくはノズル)とは異な
る位置でキャビティ7内に開口していてもよく、また、
複数の樹脂注入ゲートを用いてもよい。
【0031】キャビティ7の軸部成形部7e内に入った
中空部形成流体は各リブ成形部7f内を通って環状部成
形部7dへと流れ、環状部成形部7d内で各リブ成形部
7fの付け根部から二方に分岐し補助室10の開口部近
傍まで流れて溶融樹脂8を補助室10内に押し出す。し
たがって、歯車20の内部には軸部20bの内部から各
放射リブ20dの内部を経て環状部20aの内部に延
び、更に環状部20aの内部で各放射リブ20dの付け
根部から二方に分岐し補助室10の開口部形成位置近傍
若しくは補助室10の内部まで延びる中空部21が形成
される。このように、歯車20の軸部20bと各放射リ
ブ20dと環状部20aの内部を全て中空構造とするこ
とができるので、熱収縮による変形の極めて少ない歯車
20を得ることができ、真円度等寸法精度の高い中空歯
車20を得ることができる。また、軽量化および強度の
向上を図ることができる。
【0032】また、この実施例においても、注入路9の
ゲート9cと補助室10とが第2および第3の型プレー
ト3,4の重ね合わせ部から第2の型プレート3のキャ
ビティ7内壁面にかけて形成されているので、型装置1
内の溶融樹脂8が冷却固化した後、第2および第3の型
プレート3,4の間を開くと、注入路9内で溶融樹脂8
が冷却固化して形成される樹脂体と各補助室10内で溶
融樹脂8が冷却固化して形成される樹脂体とが、それぞ
れランナーロックピン11および押出樹脂ロックピン1
4に保持されることにより、キャビティ7内で冷却固化
した樹脂体すなわち成形された歯車20から同時に同一
方向に切り離される。そして、ロックピン11,14に
保持された樹脂体は第3の型プレート4と第4の型プレ
ート5との間を開くことによってロックピン11,14
から離脱させることができる。
【0033】以上、図示実施例につき説明したが、本発
明は上記実施例の態様のみに限定されるものではなく、
例えば、樹脂注入路のゲートおよび補助室の位置や数等
は成形すべき射出成形品の形状や大きさ等に応じて任意
に選定することができる。また、本発明は歯車の他、プ
ーリー、軸受部品等の精密部品の成形に適しているが、
他のあらゆる成形品にも適用可能なことは明らかであろ
う。
【0034】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、溶融樹脂をキャビティ内に注入するための注
入路および溶融樹脂の一部をキャビティ内から押し出す
ための補助室内でそれぞれ冷却固化した樹脂体をキャビ
ティ内で冷却固化した樹脂体から同時に同一方向に切り
離すことにより、生産効率を大きく低下させることなく
強度、品質、寸法精度等の高い射出成形品を成形するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を中実構造の歯車の成形に適用した場合
の一実施例を示すもので、(a)は溶融樹脂注入工程を
示す歯車成形装置の要部横断面平面図、(b)は樹脂体
の切離し工程を示す歯車成形装置の要部横断面平面図で
ある。
【図2】図1に示す実施例の樹脂体離脱および歯車取出
し工程を示す歯車成形装置の要部横断面平面図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す歯車成形装置の要部
横断面平面図である。
【図4】本発明を中空歯車の成形に適用した場合の他の
実施例を示す歯車成形装置の要部横断面平面図である。
【図5】本発明を中空歯車の成形に適用した場合の更に
他の実施例を示す歯車成形装置の要部横断面平面図であ
る。
【図6】図5の成形方法および成形装置により成形され
た中空歯車を示したもので、(a)は歯車の一部断面平
面図、(b)は(a)中A−A線に沿った断面図であ
る。
【符号の説明】
1 型装置 2 第1の型プレート 3 第2の型プレート 4 第3の型プレート 5 第4の型プレート 6 ノズル 7 キャビティ 8 溶融樹脂 9 溶融樹脂の注入路 9a 注入路のスプルー 9b 注入路のランナー 9c 注入路のゲート 10 補助室 11 ランナーロックピン(注入路内樹脂保持手段) 12 樹脂体 13 歯車(射出成形品) 14 押出樹脂ロックピン(補助室内樹脂保持手段) 15 樹脂体 16 エジェクタピン 17,18 樹脂体エジェクタピン(樹脂体離脱手段) 19 中空部 20 歯車(射出成形品) 21 中空部

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 型装置内に形成されたキャビティに開口
    する注入路からキャビティ内に溶融樹脂を注入し、該溶
    融樹脂の一部をキャビティから該キャビティに開口する
    補助室に押し出した後、型装置内の溶融樹脂を冷却固化
    する工程を有する射出成形品の成形方法において、注入
    路および補助室内で冷却固化した樹脂体をキャビティ内
    で冷却固化した樹脂体から同時に同一方向に切り離すこ
    とを特徴とする射出成形品の成形方法。
  2. 【請求項2】 キャビティ内で冷却固化した樹脂体から
    同時に同一方向に切り離された各樹脂体を型装置から同
    時に離脱させることを特徴とする請求項1記載の射出成
    形品の成形方法。
  3. 【請求項3】 順番に重ねて互いに接離可能に配設され
    る第1〜第3の型プレートと、第1および第2の型プレ
    ートの重ね合わせ部に形成されたキャビティと、第2お
    よび第3の型プレートの重ね合わせ部から第2の型プレ
    ートのキャビティ内壁面にかけて形成された溶融樹脂の
    注入路と、第2および第3の型プレート間を開いた際に
    注入路内で冷却固化した樹脂体をキャビティ内で冷却固
    化した樹脂体から切り離して第3の型プレート側に保持
    する注入路内樹脂保持手段とを備えた成形装置におい
    て、 第2および第3の型プレートの重ね合わせ部から第2の
    型プレートのキャビティ内壁面にかけて形成され、キャ
    ビティから押し出された溶融樹脂を受容する補助室と、 第2および第3の型プレート間を開いた際に補助室内で
    冷却固化した樹脂体をキャビティ内で冷却固化した樹脂
    体から切り離して第3の型プレート側に保持する補助室
    内樹脂保持手段とを備えたことを特徴とする成形装置。
  4. 【請求項4】 注入路内樹脂保持手段に保持された樹脂
    体と補助室内樹脂保持手段に保持された樹脂体を同時に
    該保持手段から離脱させる樹脂体離脱手段を備えたこと
    を特徴とする請求項3記載の成形装置。
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