JP3764369B2 - Injection molding equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形装置に関し、例えば電磁流量計の測定管内のライニングの成形や樹脂製配管の成形等に用いて好適な射出成形装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
測定管内を流れる導電性流体の流量を電磁誘導現象を利用して測定する電磁流量計は、流体中で発生した起電力とステンレス鋼等の非磁性体からなる測定管との短絡を防止するために、通常測定管の接液面である内周面および測定管の両端部に一体的に設けたフランジの配管が接続される面(以下、配管接続端面という)をライニング材によって被覆している。ライニング材としては、耐熱性、耐食性、電気絶縁性等が要求されるため、通常弗素樹脂等の絶縁材が使用されており、射出成形によって測定管の内周面およびフランジの配管接続端面に成形によって形成されている。
【0003】
このようなライニングが施された測定管をトランスファー成形機によって成形する場合は、ライニングが施されていない測定管を金型内に装填し、金型をライニング材の溶融温度以上に加熱し、溶融したライニング材を金型内に加圧注入して測定管の内周面およびフランジの配管接続端面をライニング材で被覆する。
【0004】
測定管のライニングに際して、ライニング材として使用される弗素樹脂は金属との密着性が悪く、測定管から剥離し易いことから、通常パンチングプレートと呼ばれる多孔板によって形成した補強管を測定管の内部に予め取付けておき、この補強管をライニング材によって覆うことにより、ライニング材と測定管との機械的な結合強度を高めてライニング材の剥離を防止するとともに、測定管内の温度変化や圧力変化によるライニング材の変形等を防止している(特公平5−48846号公報、特公平5−48845号公報、実公平2−28411号公報等)。
【0005】
図12は測定管の成形に用いられる従来の射出成形装置を示す断面図である。この射出成形装置1は、上型2および下型3とからなる金型4と、図示を省略した射出ノズルとを備え、下型3を第1の下型5、第2の下型6および中子7とで構成し、金型4のキャビティ8内に弗素樹脂等の溶融した成形材料9を加圧注入して第2の下型6の内周面およびそのフランジ10の配管接続端面10aに設けた環状凹部15にライニングを施すことにより、第2の下型6を測定管11として取り出すようにしている。すなわち、この射出成形装置1は、ライニングが施されていない測定管11を第2の下型6として用い、アウトサート成形するものである。16は第2の下型6の内部にスペーサ17を介して取付けられた補強管、18は金型4の冷却回路である。
【0006】
測定管の射出成形に際しては、成形圧力(射出圧力)に対して金型4の締付圧力(型締力)が不十分な場合、上型2と第2の下型6との接合部12Aおよび第1の下型5と第2の下型6との接合部12B(以下、これらの接合部をシール部という)から溶融した成形材料9が漏出して固化するとバリが生じ、過剰に漏出した場合は成形不能になる。このため、複数本のボルト13と型締め板14とによって金型4を型締めするか、または油圧による型締め機構によって型締めし、シール部12A,12Bが開かないようにしている。
【0007】
シール部12A,12Bが開かないための条件は、成形品の総投影面積をD(cm2 )、射出圧力をP(Kg/cm2 )、型締力をW(Kg)とすると、以下の条件
DP<W
を満たす必要がある。なお、総投影面積Dというのは、金型4の溶融樹脂と接触する内壁面を型締力方向(ボルト13の軸線方向)に見通した面積のことである。したがってDPは、金型4が溶融樹脂から受ける力の型締方向の分力を表している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
電磁流量計の測定管11は、フランジタイプの場合、通常フランジ10を管本体6aの両端部外周に嵌合し溶接によって接合している。このため、寸法精度が低く管本体6aとフランジ10の軸線が一致していなかったり、フランジ10が管本体6aに対して傾いて取付けられることがある。それ故、射出成形したときライニング材の肉厚に偏肉が生じたり、補強管16が外部に露出して不良品になるという問題があった。このような問題は、特にフランジの面間距離(配管接続端面間の距離)が長い測定管ほど偏肉が大きくなるため、成形品の品質を著しく低下させるものである。
【0009】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、成形材料の偏肉の発生を確実に防止することができ、またウエルドラインの発生を防止し得るようにした射出成形装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために第1の発明は、底部にノズル孔を有して溶融した成形材料を収容する容器と、この容器から射出された成形材料が充填される金型と、前記容器内の成形材料を加圧するプッシャと、前記プッシャまたは前記金型に前記プッシャが前記容器内の成形材料を実質的に加圧する方向の推力を付与する推力付与手段とを備えた射出成形装置であって、前記金型は積層配置された下型および上型と、前記下型内に水平方向に移動可能に配置された中子とを有し、この中子の上部と前記上型との間に前記ノズル孔に連通する湯道を形成し、前記湯道と金型のキャビティを連通させるゲートを有し前記中子を前記下型に対して位置決めするゲートリングを前記上型と前記下型との間に介在させたものである。この発明においては、ゲートリングによって中子を下型に対して位置決めするので、キャビティ寸法を正しく保つことができ、偏肉の発生を防止する。
【0011】
第2の発明は、上記第1の発明において、前記推力付与手段は前記プッシャに前記金型に対して相対的に下向きの推力を付与することにより、前記ノズル孔とスプルーの周囲にそれぞれ設けられたシール面どうし、および前記上型、下型およびゲートリングとの間のシール面どうしをそれぞれ全周にわたって互いに密着させるものである。
この発明においては、プッシャが成形材料を加圧する力を利用してシール面を互いに密接させ、所定の面圧を発生させるので、成形材料がシール面から漏れることがなく、型締めするための機構または作業を必要としない。
【0013】
第3の発明は、上記第1または第2の発明において、前記ゲートリングのゲートは、同一円周上に交互に並設された貫通孔からなる複数個の小径ゲートと大径ゲートとで構成されているものである。
この発明においては、小径ゲートを通過する成形材料の流速が大径ゲートを通過する成形材料より速くなる。このため、小径ゲートと大径ゲートを通過した後の成形材料が相互に混ざり合い、ウエルドラインの発生を防止する。
【0014】
第4の発明は、上記第1、第2または第3の発明において、前記下型が複数の積重ね部材からなり、そのうちの少なくともいずれか1つが成形後の成形体の一部を成すようにするものである。
この発明においては、成形体の一部を積重ね部材が兼用するので、別途金型を必要としない。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明に係る射出成形装置の一実施の形態の一部を破断して示す概略構成図、図2は射出成形用金型の一実施の形態を示す断面図、図3は底板の上から見た投影面積を示す図、図4は上型の下から見た投影面積を示す図、図5は金型の要部の拡大断面図、図6はゲートリングの平面図、図7は同ゲートリングの断面図、図8は第1の下型部材の平面図、図9は中子の底面図、図10(a)〜(d)は図9のA−A線、B−B線、C−C線、D−D線断面図である。本実施の形態は、フランジタイプの電磁流量計用測定管のライニングのための成形に用いられるポット式の竪型射出成形装置20に適用した例を示す。なお、図3において、斜線部が投影面積を示し、内側から2番目の円が底板上面に形成した円錐形の凹部の外形線を示している。図4において、斜線部が投影面積を示し、外側から2番目の円が上型底面に形成した環状凹部の外形線を示し、外側から3番目の円が円錐形の凹部の外形線を示している。
【0016】
図1において、床面に設置された脚付きのベースプレート21と、油圧シリンダ22が固定されたシリンダ取付板23と、これらを連結する4本の支柱24とにより十分な機械的強度を持つ枠組25が構成されている。この枠組25は、油圧シリンダ22と協働して、後述するプッシャ32へ推力を与える推力付与手段として働くものである。さらに、前記ベースプレート21上に設置された金型取付板26、この金型取付板26上にセラミック等の断熱材27を介して設置された射出成形用の金型30、この金型30の上に載置された有底円筒状のトランスファポット31(容器)、トランスファポット31内の溶融した成形材料9を加圧する前記プッシャ32、このプッシャ32を降下させる前記油圧シリンダ22(推力付与手段)等によってポット式の竪型射出成形装置20を構成している。
【0017】
前記油圧シリンダ22は、前記支柱24の上方に架設された前記シリンダ取付板23に下向きに設置されており、昇降自在なプランジャ33を有している。プランジャ33は油圧によって下降するとその下端面が前記プッシャ32の上面に当たり、上昇復帰すると前記プッシャ32の上面から離間するように構成されている。
【0018】
前記プッシャ32は円盤状に形成され、前記トランスファポット31内に嵌挿されている。トランスファポット31の内周面とプッシャ32との間には適宜な隙間が設けられており、この隙間から空気を逃がすことで、プッシャ32をトランスファポット31に嵌め込む作業を容易にしている。
【0019】
前記トランスファポット31は、円筒体31Aと、この円筒体31Aの下方側開口部を覆う円盤状の底板31Bとで構成されている。前記円筒体31Aの下端部内周面には、前記底板31Bが嵌合する環状溝35が形成されている。環状溝35の内周面と底板31Bの外周面との間には殆ど隙間がない状態(すなわち溶融した成形材料9が漏れ出ない状態)で摺動可能とされている。円筒体31Aと底板31Bとが分離しないように、円筒体31Aの下端内周には複数のピン(止め部材)37が突設されており、これにより底板31Bを支持し円筒体31Aからの脱落を防止している。底板31Bは、環状溝35により円筒体31Aの内周面に形成された段部38と前記ピン37とによって上下方向の変位量が規制されている。また、底板31Bは中央に貫通孔からなるノズル孔40を有し、下面中央には前記ノズル孔40を取り囲む半球状の突起41が一体に突設されている。この突起41の周面下端部は、前記射出成形用金型30とのシール面41aを形成している。
【0020】
前記射出成形用金型30は、積重ね部材を構成する上型44、下型45およびゲートリング46によって構成されている。前記上型44は、下面中央に形成された円錐形の凹部47と、肉厚内に形成された後述する冷却機構66を構成する第6の冷却回路80Fを有している。上型44がさらに第1、第2の上型部材44A,44Bの2部材とからなるのは、前記冷却回路80Fをこれら両部材間に形成するためであり、冷却回路80Fを形成した後、第1、第2の上型部材44A,44Bは、ボルトによって締結されることにより一体化されている。
【0021】
前記上型44の凹部47は、後述する中子57とともに湯道49を形成するもので、特に上型44の上面に開口し前記ノズル孔40に連通する部分がスプルー50を形成し、下端側が前記ゲートリング46の後述するゲート75に連通している。前記上型44の上面中央で前記スプルー50の周囲には半球状の凹部53が形成されており、この凹部53に前記底板31Bの突起41が嵌合している。そして、凹部53の内壁面は前記突起41の前記シール面41aが密接するシール面53aを形成しており、これらのシール面41a,53aによってシール部Cを形成している。
【0022】
前記トランスファポット31を上型44の上に載置するとき、底板31Bの突起41を上型44の凹部53に嵌合してそのシール面41a,53aを互いに密接させると、ノズル孔40とスプルー50が自動的に位置決めされて連通し、前記シール部Cを形成する。シール部Cの面積は、金型30の後述する他の3つのシール部A1 ,A2 ,Bの各面積に比べて十分小さく設定されている。なお、トランスファポット31が上型44の上に載置された状態で、円筒体31Aの下端は上型44の上面に当たっており、トランスファポット31の座りを良くしている。トランスファポット31は上型44に対して単に載置されているだけで何ら固定されていないので、プッシャ32が油圧シリンダ22から推力を受けていない状態であれば、上型44の上に載せたままで前記突起41と凹部53を回転軸として水平面内において回転することも可能である(後述のノズル孔とスプルー間の固化した成型材料の切断作業において必要である)。
【0023】
前記下型45は、第1、第2の下型55,56(いずれも積重ね部材)および前記中子57とで構成されている。また、第1の下型55は、積層配置された第1、第2の下型部材55A,55Bとで構成され、前記金型取付板26の上に前記断熱材27を介して位置決めされて固定されている。第1の下型55の上には、前記第2の下型56と中子57が設置されており、さらにこれらの上に前記上型44が前記ゲートリング46を介して設置されている。
【0024】
前記第1の下型部材55Aは、中央に前記中子57の下端部が適宜な隙間を保って挿通される孔60を有し、また上面には前記孔60の周囲を取り囲む環状の凹部61が形成されている。凹部61より外側の上面は、前記第2の下型56の下面外周部が密接するシール面66aを形成している。
【0025】
前記第2の下型56としては、ライニング処理されていない電磁流量計用の測定管が用いられる。この第2の下型56は、内径が前記中子57の外径より大きい円筒状の管本体56aと、この管本体56aの両端開口部に嵌合され溶接62によって固定された同一形状からなる2つのフランジ56b,56cとで構成されている。管本体56aの内部には、多孔板によって形成した補強管16がスペーサ17を介して配設されている。
【0026】
各フランジ56b,56cの配管接続端面には、成形材料9が充填される環状溝63A,63Bがそれぞれ形成されている。上側のフランジ56bの下面は、前記ゲートリング46の下面側シール面64aが密接するシール面65aを形成しており、これらのシール面64a,65aによって前記シール部A2 を形成している。
【0027】
前記下側のフランジ56cの下面は、前記第1の下型部材55Aのシール面66aが密接するシール面67aを形成しており、これらのシール面66a,67aによって前記シール部Bを形成している。シール面66aは、前記環状溝63Bより外側の表面である。
【0028】
前記中子57は、円柱状の中子本体57Aと、この中子本体57Aに嵌合した前記円筒体57Bと、この円筒体57Bの上面に溶接によって固定された円錐体57Cとからなり、内部に前記冷却機構66の第1〜第5の冷却回路80A〜80Eが形成されている。中子57と前記第1、第2の下型55,56との間に設けられた空間は、成形材料9が充填されるキャビティ8を形成している。円筒体57Bは中子本体57Aに嵌合され、下端部が前記第2の下型部材55Bの上面に形成した環状溝70に径方向に移動可能に挿入されている。前記円錐体57Cは、前記上型44の凹部47に適宜な隙間を保って挿入され、この隙間が成形材料9の通る前記湯道49を形成している。
【0029】
図5〜図7において、前記ゲートリング46は、前記中子57を第2の下型56に対して位置決めするとともに、湯道49と金型30のキャビティ8を連通させるためのもので、前記上型44と前記第2の下型56との間に介装され、前記円筒体57Bの上端部外周が着脱自在に嵌挿されている。このため、ゲートリング46は、前記中子57が貫通する中心孔70を有し、この中心孔70と前記中子57のはめ合い公差は、これら両部材の軸線が略一致するように小さく設定されている。ゲートリング46の上面は平坦面からなり、前記上型44の下面に設けた環状溝71に嵌合して密接している。このため、ゲートリング46の上面外周部と前記環状溝71の底面外周部は、互いに密接するシール面46a,71aを形成しており、これらのシール面46a,71aによって前記シール部A1 を形成している。シール部A1 ,A2 ,Bの面積は略等しい。
【0030】
また、ゲートリング46は下面側に環状溝64を有し、この環状溝64が第2の下型56の上側のフランジ56bの配管接続端面に突設した突起65に嵌合し、これらの互いに密接する部分が前記シール面64a,65aからなるシール部A2 を形成している。シール面64aは、前記環状溝64の底面外周部とされ、シール面65aは前記突起65aの上面とされる。
【0031】
さらに、前記ゲートリング46は、上型44と中子57とによって形成される前記湯道49を前記環状溝64を介して金型30のキャビティ8に連通させるゲート75を有している。このゲート75は、図6に示すようにゲートリング46の中心を中心とする同一円周上にそれぞれ形成された貫通孔からなる複数個の小径ゲート75Aと大径ゲート75Bとで構成されている。また、小径ゲート75Aと大径ゲート75Bは、交互に隣り合うように形成され、前記上側フランジ56bの環状溝63Aの外周寄りに位置している。このようなゲートリング46は、前記突起65と環状溝64の嵌合によって上側のフランジ56bの上面に設置されると、中子57を強制的に第2の下型56に対して位置決めし中心を一致させる。
【0032】
図2、図8〜図10において、前記金型30の前記冷却機構66は、第1〜第6の冷却回路80A〜80Fを有している。第1の冷却回路80Aは、第1の下型部材55Aの下面側に形成した環状溝81と、第2の下型部材55Bに設けた貫通孔からなり前記環状溝81にそれぞれ連通するエア供給口82およびエア排出口83等で構成されている。エア供給口82は図示を省略したエア供給源に接続され、エア排出口83は大気に開放している。
【0033】
前記第2〜5の冷却回路80B〜80Eは、前記中子57の内部に形成されるもので、中子本体57Aの外周面に軸線方向に離間して形成された環状溝85〜88をそれぞれ有し、これらの環状溝85〜88を中子本体57Aの内部に形成したエア供給通路89a〜89dとエア排出通路90に、連通路91a〜91d、92a〜92dを介してそれぞれ連通させている。前記エア供給通路89a〜89dは、前記中子本体57Aの下面に開放する不貫通孔からなり、前記エア排出通路90の周囲に周方向に所要角度離間して形成されている。すなわち、図90に示すように、エア供給通路89a〜89dは、時計方向に135°ずつ離間するように形成されている。このため、エア供給通路89bは、エア供給通路89aに対して時計方向に135°離間し、エア供給通路89cはエア供給通路89bに対して時計方向に135°離間し、エア供給通路89dはエア供給通路89cに対して時計方向に135°離間している。前記エア排出通路90は、前記中子本体57Aの下面中央に開放する不貫通孔からなり、前記エア供給通路89a〜89dより大きな穴径を有している。
【0034】
図8において、前記第2の下型部材55Bには、前記エア供給口82およびエア排出口83に加えて前記各エア供給通路89a〜89d、エア排出通路90と連通する通路95a〜95d,96が形成されている。これらの通路95a〜95d,96は、第2の下型部材55Bの上下面に貫通する貫通孔によって形成されている。前記各通路95a〜95dは、エア供給源にそれぞれ接続され、通路96は大気中に開放している。
【0035】
図2において、前記第6の冷却回路80Fは、前記上型44内に形成された環状溝98と、この環状溝98に連通するエア供給口99およびエア排出口100を有している。エア供給口99は図示を省略したエア供給源に接続され、エア排出口100は大気中に開放している。
【0036】
前記上型44と第1の下型55との間には、複数本の支持部材102が設けられている。この支持部材102は、第1の下型55に立設されており、上端に連結ボルト103が螺合され、その頭部が前記第2の上型部材44Bの下面に当接しており、成形条件によって装着するか取り外すかを選択できるようになっている。ここではまず、取り外した状態を想定して説明するので、支持部材102および連結ボルト103は全て描かれていないものとして図1、図2を参照されたい。なお、図1、図2に示す通り支持部材102および連結ボルト103が装着されている状態については後述する。
【0037】
このような射出成形用金型30は、上型44、下型45およびトランスファポット31を単に自重によって積み重ね配置して組み立てているだけで、図12に示したボルト13と型締め板14または油圧による型締め機構を全く備えておらず、プッシャ32で成形材料9を加圧する力を利用して4つのシール部A1 ,A2 ,B,Cをシールして成形を行う点で従来の金型と基本的に相違している。
【0038】
このような射出成形装置20を用いて第2の下型56の内周面と各フランジ56b,56cの環状溝63A,63Bにライニングを施して電磁流量計の測定管を成形するには、先ず金型30を金型取付板26上に設置する。このとき、中子57をゲートリング46によって位置決めする。すなわち、ゲートリング46の環状溝70に予め中子57の上部外周を嵌装し、このゲートリング46を上側のフランジ56bの環状突起65に嵌合すると、第2の下型56とゲートリング46の軸線が一致し、中子57の軸線を強制的に第2の下型56の軸線と一致させる。したがって、中子57は、第2の下型56に対して位置ずれしたり傾いたりすることがなく、第1、第2の下型55,56の中心に位置づけられる。ゲートリング46によって中子57を位置決めした後、さらに上型44の環状溝71をゲートリング46に上方から嵌合して、上型44と第2の下型56の軸線を一致させ、さらにその上にトランスファポット31を設置する。
【0039】
次に、金型30をトランスファポット31および成形材料9とともに加熱炉の中に設置し、所定温度(350〜370℃)に加熱する。成形材料9を加熱溶融している間、プッシャ32はトランスファポット31から外されて室温に保持されており、溶けた成形材料9をキャビティ8に注入する作業の直前にトランスファポット31に装着される。
【0040】
加熱された金型30およびトランスファポット31を、金型取付板26上に設置し、油圧シリンダ22を駆動し、プランジャ33によってプッシャ32を押圧することによりプッシャ32に所定の推力Flを与える。プッシャ32が推力Flを付与されて成形材料9を加圧すると、成形材料9は底板31Bのノズル孔40からスプルー50、湯道49およびゲート75を通ってキャビティ8に加圧注入される。プッシャ32による成形材料9の加圧注入時間は、2分程度で、キャビティ8内の空気をプッシャ32による射出圧力Pによってシール部A1 ,A2 ,Bから外部へ排出する。すなわち、シール部A1 ,A2 ,Bは、空気は排出するが溶融樹脂は排出しない程度の面粗度に加工されている。空気と溶融樹脂とは、それぞれの粘性が大きく異なるために、シール部A1 ,A2 ,Bの面粗度を調節すれば、このようなことが可能になる。
【0041】
プッシャ32を押し下げて溶融した成形材料9を加圧すると、成形材料9は底板31Bを下方に加圧しつつノズル孔40から射出されるとともに、トランスファポット31とプッシャ32との径方向の隙間(通常片側0.3〜1.0mm程度)を通って上方へ漏れ出ようとする。プッシャ32の温度が成形材料9の温度よりも低く設定されていると、プッシャ32に接触した部分の成形材料9が急冷固化して隙間を塞きパッキンとして作用するので、溶融した成形材料9が外部へ漏れ出ることはない。さらに、溶融している成形材料9は、その圧力によって隙間で固化した成形材料9を上方へと押し上げる。隙間で固化した成形材料9は、トランスファポット31との間の摩擦力により、トランスファポット31を上方へ持ち上げるように作用する。そして、トランスファポット31の円筒体31Aの下端が上型44の上面から離れる。やがてピン37が底板31Bの下面に当たると、トランスファポット31はそれ以上持ち上げられるのを阻止される。この状態でトランスファポット31と上型44とはシール部Cのみで接しており、プッシャ32に与えられた推力Plの大部分がシール部Cに付加される。前述の通り、シール部Cの面積はシール部A1 ,A2 ,Bのいずれの面積よりも小さいので、シール部Cには十分に大きなシール圧が発生し、シール部Cからの溶融した成形材料9の漏れを防止することができる。
【0042】
油圧シリンダ22がプッシャ32を押し下げる力Flは、プッシャ32の下面の面積Slに作用して、トランスファポット31の内部で溶融している成形材料9に射出圧力Pを発生させる。この射出圧力Pを受けて底板31Bに発生する力Fnは下向きで、シール部Cを介して上型44をゲートリング46に押しつけるように働く。厳密にはプッシャ32、トランスファポット31、成形材料9および上型44の重量も上型44を下向きに押しつけるように働くが、後述の通り、Fnに対して無視できるほど小さい。第2の下型56は第1の下型55に押し付けられることにより、これらの間にも同じ大きさの締付け力が発生する。底板31Bの金型30に対する押付力Fnは、底板31Bの受圧面を力Fl方向に見通した投影面積Sn(図3の斜線部)と射出圧力Pから求められる。
Fn=P・Sn=Fl・Sn/Sl
【0043】
反対に、金型30には射出圧力Pにより上方への推力(第2の下型56から上型44を引き離そうとする力)Fmが発生する。この推力Fmは、上型44の投影面積Sm(図4の斜線部)と射出圧力Pから求められる。
Fm=P・Sm
【0044】
したがって、底板31Bの上型44に対する押付力Fnによって金型30のシール部A1 ,A2 ,Bを押し付ける力Fは、
F=Fn−Fm
となる。
FnがFmより小さくなると、上型44は持ち上げられるためシールが損なわれる。
【0045】
各シール部A1 ,A2 ,B の面積をS1 ,S2 ,S3 とし、各シール部A1 ,A2 ,Bに発生する圧力(シール圧)をPa1 ,Pa2 ,Pa3 とすると、シール部A1 におけるシール圧Pa1 は
Pa1 =(Fn−Fm)/S1 =(Sn−Sm)P/S1
となる。
シール部A2 におけるシール圧Pa2 は
Pa2 =(Fn−Fm)/S2 =(Sn−Sm)P/S2
となる。
シール部Bにおけるシール圧Pa3 は
Pa3 =(Fn−Fm)/S3 =(Sn−Sm)P/S3
となる。
【0046】
ここで、成形材料9、上型44、第2の下型56、トランスファポット31等の重量が実際にシール比(シール圧Paを射出圧力Pで除した値)Kにどの程度影響するかについて検討したところ、測定管の口径が100mmの場合と40mmの場合における成形材料9、上型44、第2の下型56、トランスファポット31等の総重量をそれぞれ21.5Kg、4.3Kg程度とすると、底板31Bによる押付力Fn(口径100mmの場合:5148Kgf、口径40mmの場合:1825Kgf)、推力Fm(口径100mmの場合:3382Kgf、口径40mmの場合:1378Kgf)に比べて総重量がきわめて小さいため、シール比Kへの影響がきわめて少なく、誤差範囲として無視し得ることが判った。なお、さらに後述するが、前記シール比Kは、口径100mmの場合、2.04、口径40mmの場合、1.41であった。
【0047】
シール部A1 ,A2 ,Bからの成形材料9の漏出を防止するためには、シール圧Pa1 ,Pa2 ,Pa3 が正の値であることが最低条件(すなわち必要条件)であるが、どの程度の圧力であれば成形材料9が漏出しなくなるかを実験で追求した。
上記式からも明らかなようにプッシャ32の推力を高くすれば、射出圧力Pとシール圧Pa1 ,Pa2 ,Pa3 は高くなる。しかし、プッシャ32の推力を過剰に高くすると成形品に内部応力が残り、変形やクラックによる割れの原因となるため好ましくないことが判った。
【0048】
ここでシール比Kという概念を導入する。すなわち、シール比K(K1 ,K2 ,K3 )は、シール圧Pa1 ,Pa2 ,Pa3 を射出圧力Pで除した値Pa1 /P,Pa2 /P,Pa3 /Pである。
【0049】
各シール比K1 ,K2 ,K3 は、射出成形装置20の設計時に決定されるが、上記した通り実際の成形において成形材料9の種類、粘度、温度等によって決まる定数値Cより小さいと成形材料9がシール部A1 ,A2 ,Bから漏出し、大きいと漏出しなくなる。定数値Cは、実験によって帰納的に求められる値で、シール比K1 ,K2 ,K3 、成形材料9の種類、粘度および温度を変えて実際に成形を行い、成形材料9の漏出が止まった時点のシール比K1 ,K2 ,K3 の値である。例えば、シール比K1 を0.3として成形を行ったときに成形材料9のシール部A1 からの漏出が止まったと仮定すると、定数値Cは0.3となる。したがって、成形材料9がシール部A1 から漏出しないようにするためには、シール比K1 を0.3より大きくする必要がある。つまり、成形材料9がシール部A1 ,A2 ,Bから漏れないようにするためには、
Pa/P>C
の条件を満足させればよい。
【0050】
実験に際しては、シール面積S1 ,S2 ,S3 が大きい金型を製作して成形を行い、シール部A1 ,A2 ,Bを少しずつ削ってシール面積S1 ,S2 ,S3 を徐々に小さくすることによりシール比K1 ,K2 ,K3 を大きくして成形を繰り返し行い、成形材料9のシール部A1 ,A2 ,Bからの漏出が止まったときのシール比K1 ,K2 ,K3 を定数値Cとする。なお、前述した通り、シール部Cはシール部A1 ,A2 ,Bに比べて面積が小さいので、かなり大きなシール比が得られ、実際上問題になることはない。
【0051】
成形材料9の注入が終了した後、油圧シリンダ22からの推力Flを保ったまま数分放置して成形体の残留応力の分布を均一化させる。次に、冷却回路66に冷却媒体としてのエアを供給して金型30を内側から一定時間冷却し、キャビティ8内の成形材料9を固化させる。
【0052】
図11に金型30の冷却の手順を示す。圧縮空気120を第1〜第6の冷却回路80A〜80Fに所定の時間をおきながら順次供給して金型30を冷却し、キャビティ8内の成形材料9を下から上方に向かって徐々に固化させる。このようにすると、キャビティ8内の成形材料9の固化により発生する体積収縮に応じて、トランスファポット31から溶融状態の成形材料9が補給され、ヒケのないきれいな成形体を得ることができる。
【0053】
成形材料9が固化した後、トランスファポット31を回転させると、ノズル孔40とスプルー50との接続部分で成形材料9を容易に切断できる。次に、上型44をトランスファポット31とともに上昇させて第2の下型56を第1の下型55から取出し、ばり、湯道49、ゲート75部分で固化した成形材料9を切断することにより成形を終了する。この第2の下型56は、内周面およびフランジ56b,56cの配管接続端面がライニング材によって被覆された成形品である測定管として用いられる。引き続き測定管の成形を行う場合は、新たな第2の下型56を第1の下型55の上に設置し、さらにその上に上型44およびトランスファポット31を設置し、上記した手順にしたがって成形を行う。
【0054】
このような射出成形装置20においては、金型30を型締めする必要がないので、図12に示した従来の射出成形用金型4に比べて構造が簡単で部品点数を削減でき、また射出成形サイクルを短縮することができ、生産性を向上させることができる。
【0055】
また、中子57は第1の下型55上に径方向に移動可能に設置されているため、ゲートリング46を第2の下型56の上に位置決めして設置すると、ゲートリング46が中子57を第2の下型56に対して位置決めし、軸線を略一致させる。したがって、偏肉が発生せず、成形体の肉厚の寸法精度を高めることができ、不良率を低減することができる。
【0056】
また、ゲートリング46のゲート75を交互に隣り合う複数個の小径ゲート75Aと大径ゲート75Bとで構成したので、ウエルドラインの発生を防止することができる。すなわち、ゲート75を同一の大きさからなる複数個の孔で構成すると、各孔を通過した直後の成形材料9はいずれも速度が略一定な層流となって互いに接触する。したがって、その接触部がウエルドラインとなり成形品の表面に縞模様ができる。ウエルドラインの発生を最小限にするためには、ゲート径を小さくするとともにゲート間隔を小さくすることが有効である。しかし、ゲート径と成形材料の流れ易さは、一般にゲート径の3乗に比例するので、ゲート径を小さくすればするほど流れにくくなり、成形時間が長くなるばかりか、成形不良の原因となるため好ましくない。
【0057】
そこで、ゲート75を穴径が異なる大小2種類のゲート75A,75Bで構成し、これらを交互に配列して実験を行ったところ、ウエルドラインの発生を著しく減少させることができた。ウエルドラインが減少する理由は明確ではないが、小径ゲート75Aと大径ゲート75Bを通過する成形材料9の流速が異なるので、各ゲートを通過した直後の成形材料9は層流であっても互いに接触すると速度の違いから互いに混ざり合うことによりウエルドラインを発生し難くするものと考えられる。
【0058】
【実施例】
三井デュポンフロロケミカル社製のPFA樹脂450HP−Jを成形材料9として用いた場合、金型温度を360°C、樹脂温度を360°Cとし、シール比Kを0.32としたとき、樹脂の漏出が発生しないことが確認された。
【0059】
上記では図2において支持部材102および連結ボルト103を取り外して成形を行う場合を説明した。しかし、押付力F=Fn−Fmが大きく、かつ金型30、特に成形品となる第2の下型56が肉薄で強度が低い場合は、第2の下型56が座屈により塑性変形したり破壊されるおそれがある。
【0060】
そこで、次にこのような問題を解決するために、図2において支持部材102および連結ボルト103を装着して成形する場合の実施例について説明する。
本実施の形態においては上型44と第1の下型55との間に前記支持部材102を介在させ、連結ボルト103を上型44に当接することで、上型44から第2の下型56へ伝わる押付力Fnの一部を前記支持部材102によって受け止め、第2の下型56に加わる押付力Fを低減するようにしている。
【0061】
前記支持部材102は、圧縮弾性変形可能な円柱状に形成され、前記第1の下型55の外周寄りに周方向に等間隔おいて4本垂直に立設されることにより上端が第1の下型55の上方に延在し、上下面中央に前記連結ボルト103が螺合するねじ孔104を有している。支持部材102の材質としては焼き入れ鋼等が用いられる。
【0062】
前記連結ボルト103は焼入れ鋼製で、前記各支持部材102のねじ孔104に螺合され、上側の連結ボルトの頭部が上型44の下面に当接するように調節される。なお、金型30自体の構造は支持部材102を用いない場合と全く同一である。
【0063】
このような支持部材102を用いた射出成形用金型30において、プッシャ32に推力Flを与えてトランスファポット31内の溶融した成形材料9を加圧し金型30のキャビティ8に注入すると、押付力Fnは金型30と、この金型30を介して支持部材102に加わる。このため、主として支持部材102が撓むが、このとき支持部材102の弾発力(反力)Rが上型44に作用し、突っ張り棒として機能する。したがって、金型30に加わる押付力Fが低減され、第2の下型56が強度の低いものであっても座屈により塑性変形したり破壊されることがなく、高圧を必要とする樹脂によるライニングや、強度が低い測定管の成形に対しても適用することが可能である。
【0064】
次に、射出成形用金型30におけるシール比Kについて説明する。
支持部材102と第2の下型56は射出圧力PによってΔlだけ縮む。
【0065】
【数1】

Figure 0003764369
【0066】
【数2】
Figure 0003764369
【0067】
ここで、
Pは射出圧力
Snは底板の上から見た投影面積
Smは上型の下から見た投影面積
Saはシール面積
Srは支持部材(支持部材本体)の断面積
Spは第2の下型の断面積
Fnは射出圧力によって発生する底板の下向きの力(=P・Sn)
Fmは射出圧力によって金型を押し上げようとする力(=P・Sm)
Frは支持部材に加わる力
Fpは第2の下型に加わる力
Lpは第2の下型のフランジ間の長さ
Lrは支持部材の長さ
Δlは支持部材の縮み量
Eは支持部材のヤング率(第2の下型のヤング率と同じと仮定)
nは支持部材の本数である。
第2の下型56のフランジ部56b,56cと連結ボルト103は変形しないものと仮定する。
【0068】
力の釣り合いを考えると
(Fn−Fm)=nFr+Fp ・・・(2)
上記(A)式を(2)式に代入数ると
【0069】
【数3】
Figure 0003764369
【0070】
上記(B)式を用いてシール比Kを求める。シール圧Paは次式によって表される。
【0071】
【数4】
Figure 0003764369
上記(4)式の両辺をPで除してシール比Kを求める。
【数5】
Figure 0003764369
【0072】
【数6】
Figure 0003764369
【0073】
上記(6)式の前項は、通常のシール比、後項は支持部材による減少分で、シール比の低減率は次式で表される。
【0074】
【数7】
Figure 0003764369
【0075】
なお、上記した実施の形態は、電磁流量計用測定管の内周面とフランジの配管接続端面にライニングを施す射出成形装置20に適用した例を示したが、本発明はこれに何等特定されるものではなく、例えば容器やカップ状のもの、特に半導体製造工場のクリーンルームで使用されるものは、略100%弗素樹脂製なので、本発明による射出成形装置を用いることにより、安価に製作することができる。
また、上記した実施の形態においては、成形品が測定管のため、金型30の下型45を、第1、第2の下型55,56および中子57とで構成し、第2の下型56を測定管で構成した例を示したが、成形品によっては金型が上型、下型および中子で構成されるものであってもよい。
さらに、プッシャ32の推力付与手段としては、油圧シリンダ22によってプランジャ33を下降させプッシャ32を押し下げるものではなくて、逆に、プッシャ32を固定しておき、油圧ジャッキを用いて金型30を上昇させることでプッシャ32に相対的に推力を付与するものであってもよい。
【0076】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る射出成形装置は、ゲートリングによって中子を下型に対して位置決めしているので、偏肉が生じず、成形体の肉厚の寸法精度を高めることができる。さらに、ゲートを小径ゲートと大径ゲートとで構成し、これらのゲートを通過する成形材料の流速を異ならせたので、成形品の表面にウエルドラインが発生せず、品質を向上させることができる。
【0077】
また、本発明によれば、プッシャの成形材料を押圧する力を利用して金型のシール面に面圧を発生させ、成形材料が外部へ漏れ出るのを防止するようにしたので、ボルトによる締結や油圧による型締め機構によって金型を型締めする必要がなく、射出成形装置の簡素化および金型製作費の低減を達成するとともに、金型の組立、分解作業が容易で生産性を向上させることができる。また、成形材料の漏出がないため、不良率を低減することができる。さらに、成形体を成す部品の一部を金型として兼用するので、別途金型を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る射出成形装置の一実施の形態の一部を破断して示す概略構成図である。
【図2】 射出成形用金型の一実施の形態を示す断面図である。
【図3】 底板の上から見た投影面積を示す図である。
【図4】 上型の下から見た投影面積を示す図である。
【図5】 金型の要部の拡大断面図である。
【図6】 ゲートリングの平面図である。
【図7】 同ゲートリングの断面図である。
【図8】 第1の下型部材の平面図である。
【図9】 中子の底面図である。
【図10】 (a)〜(d)は図9のA−A線、B−B線、C−C線、D−D線断面図である
【図11】 冷却のシーケンスを示す図である。
【図12】 従来の射出成形装置用金型の断面図である。
【符号の説明】
8…キャビティ、9…成形材料、20…射出成形装置、22…油圧シリンダ、30…射出成形用金型、31…トランスファポット、31A…円筒体、31B…底板、32…プッシャ、40…ノズル孔、41a…シール面、44…上型、45…下型、46…ゲートリング、49…湯道、50…スプルー、51…ゲート、53a…シール面、55…第1の下型、56…第2の下型、56b,56c…フランジ、57…中子、64a,65a,66a,67a…シール面、75…ゲート、75A…小径ゲート、75B…大径ゲート、A1 ,A2 ,B,C…シール部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an injection molding apparatus, for example, an injection molding apparatus suitable for use in molding a lining in a measurement pipe of an electromagnetic flow meter, molding a resin pipe, or the like.
[0002]
[Prior art]
An electromagnetic flowmeter that measures the flow rate of a conductive fluid that flows in a measurement tube by using an electromagnetic induction phenomenon prevents a short circuit between an electromotive force generated in the fluid and a measurement tube made of a non-magnetic material such as stainless steel. In addition, the inner peripheral surface, which is usually the wetted surface of the measurement tube, and the surface to which the flange pipes integrally provided at both ends of the measurement tube are connected (hereinafter referred to as the pipe connection end surface) are covered with a lining material. . As the lining material, heat resistance, corrosion resistance, electrical insulation, etc. are required, so insulating materials such as fluorine resin are usually used, and it is formed by injection molding on the inner peripheral surface of the measurement tube and the pipe connection end surface of the flange Is formed by.
[0003]
When molding such a lining measuring tube with a transfer molding machine, load the measuring tube without lining into the mold and heat the mold to a temperature equal to or higher than the melting temperature of the lining material. The prepared lining material is injected under pressure into the mold, and the inner peripheral surface of the measurement tube and the pipe connection end surface of the flange are covered with the lining material.
[0004]
When lining the measuring tube, the fluororesin used as the lining material has poor adhesion to the metal and is easily peeled off from the measuring tube. Therefore, a reinforcing tube usually formed by a perforated plate called a punching plate is placed inside the measuring tube. By attaching this reinforcing tube in advance and covering it with a lining material, the mechanical coupling strength between the lining material and the measuring tube is increased to prevent the lining material from peeling, and the lining caused by temperature changes or pressure changes in the measuring tube. The deformation of the material is prevented (Japanese Patent Publication No. 5-48846, Japanese Patent Publication No. 5-48845, Japanese Utility Model Publication No. 2-28411).
[0005]
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a conventional injection molding apparatus used for molding a measuring tube. The injection molding apparatus 1 includes a mold 4 including an upper mold 2 and a lower mold 3 and an injection nozzle (not shown). The lower mold 3 is a first lower mold 5, a second lower mold 6 and A core 7 is formed, and a molding material 9 such as a fluorine resin is injected into the cavity 8 of the mold 4 under pressure to pressurize the inner peripheral surface of the second lower mold 6 and the pipe connection end surface 10a of the flange 10 thereof. The second lower mold 6 is taken out as the measuring tube 11 by lining the annular recess 15 provided in the measuring tube 11. That is, the injection molding apparatus 1 performs outsert molding using the measurement tube 11 that is not lined as the second lower mold 6. Reference numeral 16 denotes a reinforcing pipe attached to the inside of the second lower mold 6 via a spacer 17, and 18 denotes a cooling circuit for the mold 4.
[0006]
In injection molding of the measuring tube, when the clamping pressure (clamping force) of the mold 4 is insufficient with respect to the molding pressure (injection pressure), the joint 12A between the upper mold 2 and the second lower mold 6 When the molten molding material 9 leaks from the joint portion 12B (hereinafter, these joint portions are referred to as seal portions) between the first lower mold 5 and the second lower mold 6 and solidifies, burrs are generated and excessive leakage occurs. If it does, it becomes impossible to mold. For this reason, the mold 4 is clamped by a plurality of bolts 13 and the clamping plate 14 or is clamped by a hydraulic clamping mechanism so that the seal portions 12A and 12B are not opened.
[0007]
The condition for preventing the seal portions 12A and 12B from opening is that the total projected area of the molded product is D (cm 2 ), And the injection pressure is P (Kg / cm 2 ) If the clamping force is W (Kg), the following conditions
DP <W
It is necessary to satisfy. The total projected area D is an area in which the inner wall surface of the mold 4 in contact with the molten resin is viewed in the mold clamping force direction (the axial direction of the bolt 13). Therefore, DP represents the component force in the mold clamping direction of the force that the mold 4 receives from the molten resin.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
When the measuring pipe 11 of the electromagnetic flowmeter is a flange type, the flange 10 is usually fitted to the outer periphery of both ends of the pipe body 6a and joined by welding. For this reason, the dimensional accuracy is low, and the axis of the pipe body 6a and the flange 10 may not coincide with each other, or the flange 10 may be inclined with respect to the pipe body 6a. Therefore, there has been a problem that the thickness of the lining material is uneven when injection molding is performed, or the reinforcing pipe 16 is exposed to the outside and becomes defective. Such a problem particularly deteriorates the quality of the molded product because the uneven thickness increases as the measurement pipe having a longer flange-to-face distance (distance between pipe connection end faces) increases.
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems. The object of the present invention is to reliably prevent the occurrence of uneven thickness of the molding material and to prevent the occurrence of weld lines. Another object of the present invention is to provide an injection molding apparatus.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first invention includes a container having a nozzle hole at the bottom for containing a molten molding material, a mold filled with the molding material injected from the container, An injection molding apparatus comprising: a pusher that pressurizes the molding material; and a thrust imparting unit that imparts thrust in a direction in which the pusher substantially pressurizes the molding material in the container to the pusher or the mold. The mold includes a lower mold and an upper mold arranged in a stacked manner, and a core disposed in the lower mold so as to be movable in a horizontal direction, and between the upper portion of the core and the upper mold. A gate ring that forms a runner communicating with the nozzle hole and has a gate that communicates the runner with a cavity of a mold, and has a gate ring that positions the core with respect to the lower mold, the upper mold and the lower mold Between the two. In the present invention, since the core is positioned with respect to the lower mold by the gate ring, the cavity dimension can be maintained correctly, and the occurrence of uneven thickness is prevented.
[0011]
In a second aspect based on the first aspect, the thrust applying means is provided around the nozzle hole and the sprue by applying a downward thrust to the pusher relative to the mold. The seal surfaces and the seal surfaces between the upper mold, the lower mold and the gate ring are in close contact with each other over the entire circumference.
In this invention, since the pusher presses the molding material to make the sealing surfaces in close contact with each other to generate a predetermined surface pressure, the molding material does not leak from the sealing surface, and the mechanism for clamping the mold Or do not need work.
[0013]
Third The invention of the first aspect Or second In the invention, the gate of the gate ring is composed of a plurality of small-diameter gates and large-diameter gates composed of through holes alternately arranged on the same circumference.
In the present invention, the flow rate of the molding material passing through the small-diameter gate is faster than the molding material passing through the large-diameter gate. For this reason, the molding material after passing through the small-diameter gate and the large-diameter gate is mixed with each other to prevent the generation of weld lines.
[0014]
4th The invention of the first, second Or third In the invention, the lower mold is composed of a plurality of stacked members, and at least one of them forms a part of the molded body after molding.
In this invention, since the stacking member also serves as a part of the molded body, no separate mold is required.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a part of an embodiment of an injection molding apparatus according to the present invention in a broken state, FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of an injection molding die, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a projected area seen from above, FIG. 4 is a diagram showing a projected area seen from below the upper mold, FIG. 5 is an enlarged sectional view of the main part of the mold, FIG. 6 is a plan view of the gate ring, FIG. Is a sectional view of the gate ring, FIG. 8 is a plan view of the first lower mold member, FIG. 9 is a bottom view of the core, and FIGS. 10A to 10D are AA lines in FIG. It is B line, CC line, and DD line sectional drawing. This embodiment shows an example applied to a pot type vertical injection molding apparatus 20 used for molding for lining a flange type measuring pipe for an electromagnetic flow meter. In FIG. 3, the hatched portion indicates the projected area, and the second circle from the inside indicates the outline of the conical recess formed on the top surface of the bottom plate. In FIG. 4, the hatched portion indicates the projected area, the second circle from the outside indicates the outline of the annular recess formed on the bottom surface of the upper mold, and the third circle from the outside indicates the outline of the conical recess. Yes.
[0016]
In FIG. 1, a frame 25 having sufficient mechanical strength is provided by a base plate 21 with legs installed on the floor, a cylinder mounting plate 23 to which a hydraulic cylinder 22 is fixed, and four struts 24 connecting them. Is configured. The frame 25 works as a thrust applying means for giving a thrust to a pusher 32 described later in cooperation with the hydraulic cylinder 22. Further, a mold mounting plate 26 installed on the base plate 21, an injection molding mold 30 installed on the mold mounting plate 26 via a heat insulating material 27 such as ceramic, and the mold 30 A bottomed cylindrical transfer pot 31 (container) placed on the pusher 32, the pusher 32 that pressurizes the molten molding material 9 in the transfer pot 31, the hydraulic cylinder 22 (thrust applying means) that lowers the pusher 32, etc. Thus, a pot type vertical injection molding apparatus 20 is configured.
[0017]
The hydraulic cylinder 22 is installed downward on the cylinder mounting plate 23 installed above the support column 24, and has a plunger 33 that can be raised and lowered. When the plunger 33 is lowered by hydraulic pressure, the lower end surface of the plunger 33 comes into contact with the upper surface of the pusher 32 and is separated from the upper surface of the pusher 32 when the plunger 33 returns to its upper position.
[0018]
The pusher 32 is formed in a disc shape and is inserted into the transfer pot 31. An appropriate gap is provided between the inner peripheral surface of the transfer pot 31 and the pusher 32, and the work of fitting the pusher 32 into the transfer pot 31 is facilitated by letting air escape through the gap.
[0019]
The transfer pot 31 includes a cylindrical body 31A and a disk-shaped bottom plate 31B that covers the lower opening of the cylindrical body 31A. An annular groove 35 into which the bottom plate 31B is fitted is formed on the inner peripheral surface of the lower end portion of the cylindrical body 31A. It is made slidable in a state where there is almost no gap between the inner peripheral surface of the annular groove 35 and the outer peripheral surface of the bottom plate 31B (that is, a state in which the molten molding material 9 does not leak). A plurality of pins (stopping members) 37 project from the inner periphery of the lower end of the cylindrical body 31A so that the cylindrical body 31A and the bottom plate 31B are not separated, thereby supporting the bottom plate 31B and falling off from the cylindrical body 31A. Is preventing. The bottom plate 31B is restricted in the amount of displacement in the vertical direction by the step portion 38 formed on the inner peripheral surface of the cylindrical body 31A by the annular groove 35 and the pin 37. Further, the bottom plate 31B has a nozzle hole 40 made of a through hole in the center, and a hemispherical protrusion 41 surrounding the nozzle hole 40 is integrally projected at the center of the lower surface. A lower end portion of the peripheral surface of the protrusion 41 forms a seal surface 41 a with the injection mold 30.
[0020]
The injection mold 30 includes an upper mold 44, a lower mold 45, and a gate ring 46 that constitute a stacking member. The upper mold 44 has a conical recess 47 formed at the center of the lower surface and a sixth cooling circuit 80F constituting a cooling mechanism 66 described later formed in the thickness. The upper die 44 further comprises two members, the first and second upper die members 44A and 44B, in order to form the cooling circuit 80F between these members. After the cooling circuit 80F is formed, The first and second upper mold members 44A and 44B are integrated by being fastened by bolts.
[0021]
The concave portion 47 of the upper mold 44 forms a runner 49 together with a core 57 described later. In particular, a portion that opens on the upper surface of the upper mold 44 and communicates with the nozzle hole 40 forms a sprue 50, and the lower end side is The gate ring 46 communicates with a gate 75 described later. A hemispherical recess 53 is formed around the sprue 50 at the center of the upper surface of the upper mold 44, and the protrusion 41 of the bottom plate 31 </ b> B is fitted in the recess 53. The inner wall surface of the recess 53 forms a seal surface 53a in close contact with the seal surface 41a of the protrusion 41, and a seal portion C is formed by these seal surfaces 41a and 53a.
[0022]
When the transfer pot 31 is placed on the upper die 44, when the protrusion 41 of the bottom plate 31B is fitted into the recess 53 of the upper die 44 and the sealing surfaces 41a and 53a are brought into close contact with each other, the nozzle hole 40 and the sprue 50 is automatically positioned and communicated to form the seal portion C. The area of the seal portion C is set to be sufficiently smaller than the areas of the other three seal portions A1, A2, and B described later of the mold 30. In the state where the transfer pot 31 is placed on the upper die 44, the lower end of the cylindrical body 31A is in contact with the upper surface of the upper die 44, so that the transfer pot 31 is satisfactorily seated. Since the transfer pot 31 is simply placed on the upper die 44 and is not fixed at all, if the pusher 32 is not receiving thrust from the hydraulic cylinder 22, it is placed on the upper die 44. It is also possible to rotate in the horizontal plane with the projection 41 and the recess 53 as the rotation axis (necessary for cutting the solidified molding material between the nozzle hole and the sprue described later).
[0023]
The lower mold 45 includes first and second lower molds 55 and 56 (both are stacked members) and the core 57. The first lower mold 55 includes first and second lower mold members 55A and 55B arranged in a stacked manner, and is positioned on the mold attachment plate 26 via the heat insulating material 27. It is fixed. The second lower mold 56 and the core 57 are installed on the first lower mold 55, and the upper mold 44 is installed on the first lower mold 55 via the gate ring 46.
[0024]
The first lower mold member 55A has a hole 60 through which a lower end portion of the core 57 is inserted with an appropriate gap at the center, and an annular recess 61 surrounding the hole 60 on the upper surface. Is formed. The upper surface outside the concave portion 61 forms a seal surface 66a with which the outer peripheral portion of the lower surface of the second lower mold 56 is in close contact.
[0025]
As the second lower mold 56, a measuring tube for an electromagnetic flow meter that has not been subjected to a lining process is used. The second lower die 56 has a cylindrical tube main body 56a whose inner diameter is larger than the outer diameter of the core 57, and the same shape that is fitted to both end openings of the tube main body 56a and fixed by welding 62. It consists of two flanges 56b and 56c. A reinforcing tube 16 formed of a perforated plate is disposed inside the tube main body 56 a via a spacer 17.
[0026]
On the pipe connection end faces of the flanges 56b and 56c, annular grooves 63A and 63B filled with the molding material 9 are formed, respectively. The lower surface of the upper flange 56b forms a seal surface 65a in contact with the lower surface side seal surface 64a of the gate ring 46, and the seal portion A2 is formed by these seal surfaces 64a and 65a.
[0027]
The lower surface of the lower flange 56c forms a seal surface 67a in close contact with the seal surface 66a of the first lower mold member 55A, and the seal portion B is formed by these seal surfaces 66a and 67a. Yes. The seal surface 66a is a surface outside the annular groove 63B.
[0028]
The core 57 includes a cylindrical core main body 57A, the cylindrical body 57B fitted to the core main body 57A, and a conical body 57C fixed to the upper surface of the cylindrical body 57B by welding. First to fifth cooling circuits 80A to 80E of the cooling mechanism 66 are formed. A space provided between the core 57 and the first and second lower molds 55 and 56 forms a cavity 8 filled with the molding material 9. The cylindrical body 57B is fitted into the core main body 57A, and a lower end portion is inserted into an annular groove 70 formed on the upper surface of the second lower mold member 55B so as to be movable in the radial direction. The conical body 57 </ b> C is inserted into the recess 47 of the upper mold 44 with an appropriate gap, and this gap forms the runner 49 through which the molding material 9 passes.
[0029]
5 to 7, the gate ring 46 is used for positioning the core 57 with respect to the second lower mold 56 and for communicating the runner 49 and the cavity 8 of the mold 30. It is interposed between the upper die 44 and the second lower die 56, and the outer periphery of the upper end portion of the cylindrical body 57B is detachably inserted. For this reason, the gate ring 46 has a center hole 70 through which the core 57 passes, and the fitting tolerance between the center hole 70 and the core 57 is set to be small so that the axes of these members substantially coincide. Has been. The upper surface of the gate ring 46 is a flat surface, and is fitted in close contact with an annular groove 71 provided on the lower surface of the upper mold 44. Therefore, the outer peripheral portion of the upper surface of the gate ring 46 and the outer peripheral portion of the bottom surface of the annular groove 71 form seal surfaces 46a and 71a that are in close contact with each other, and the seal portion A1 is formed by these seal surfaces 46a and 71a. ing. The areas of the seal portions A1, A2, and B are substantially equal.
[0030]
Further, the gate ring 46 has an annular groove 64 on the lower surface side, and the annular groove 64 is fitted to a projection 65 projecting from the pipe connection end surface of the upper flange 56b of the second lower mold 56, and these are mutually connected. The close contact portion forms a seal portion A2 composed of the seal surfaces 64a and 65a. The seal surface 64a is an outer peripheral portion of the bottom surface of the annular groove 64, and the seal surface 65a is an upper surface of the protrusion 65a.
[0031]
Further, the gate ring 46 has a gate 75 for communicating the runner 49 formed by the upper mold 44 and the core 57 with the cavity 8 of the mold 30 through the annular groove 64. As shown in FIG. 6, the gate 75 is composed of a plurality of small-diameter gates 75A and large-diameter gates 75B each formed of a through hole formed on the same circumference with the center of the gate ring 46 as the center. . Further, the small-diameter gates 75A and the large-diameter gates 75B are formed so as to be adjacent to each other, and are located near the outer periphery of the annular groove 63A of the upper flange 56b. When such a gate ring 46 is installed on the upper surface of the upper flange 56b by fitting the projection 65 and the annular groove 64, the core 57 is forcibly positioned with respect to the second lower mold 56 and is centered. Match.
[0032]
2 and 8 to 10, the cooling mechanism 66 of the mold 30 has first to sixth cooling circuits 80A to 80F. The first cooling circuit 80A is composed of an annular groove 81 formed on the lower surface side of the first lower mold member 55A, and a through hole provided in the second lower mold member 55B, and communicates with the annular groove 81, respectively. It comprises a port 82, an air discharge port 83 and the like. The air supply port 82 is connected to an air supply source (not shown), and the air discharge port 83 is open to the atmosphere.
[0033]
The second to fifth cooling circuits 80B to 80E are formed inside the core 57, and have annular grooves 85 to 88 formed on the outer peripheral surface of the core body 57A so as to be spaced apart in the axial direction. The annular grooves 85 to 88 are communicated with the air supply passages 89a to 89d and the air discharge passage 90 formed in the core body 57A through the communication passages 91a to 91d and 92a to 92d, respectively. . The air supply passages 89a to 89d are non-through holes that open to the lower surface of the core body 57A, and are formed around the air discharge passage 90 at a required angle in the circumferential direction. That is, as shown in FIG. 90, the air supply passages 89a to 89d are formed to be spaced apart by 135 ° in the clockwise direction. Therefore, the air supply passage 89b is spaced 135 ° clockwise from the air supply passage 89a, the air supply passage 89c is spaced 135 ° clockwise from the air supply passage 89b, and the air supply passage 89d is It is spaced 135 ° clockwise from the supply passage 89c. The air discharge passage 90 is a non-through hole that opens to the center of the lower surface of the core body 57A, and has a larger hole diameter than the air supply passages 89a to 89d.
[0034]
In FIG. 8, the second lower mold member 55B includes passages 95a to 95d, 96 communicating with the air supply passages 89a to 89d and the air discharge passage 90 in addition to the air supply port 82 and the air discharge port 83. Is formed. These passages 95a to 95d, 96 are formed by through holes penetrating the upper and lower surfaces of the second lower mold member 55B. Each of the passages 95a to 95d is connected to an air supply source, and the passage 96 is open to the atmosphere.
[0035]
In FIG. 2, the sixth cooling circuit 80 </ b> F has an annular groove 98 formed in the upper mold 44, and an air supply port 99 and an air discharge port 100 communicating with the annular groove 98. The air supply port 99 is connected to an air supply source (not shown), and the air discharge port 100 is open to the atmosphere.
[0036]
A plurality of support members 102 are provided between the upper mold 44 and the first lower mold 55. The support member 102 is erected on the first lower mold 55, the connecting bolt 103 is screwed to the upper end, and the head abuts against the lower surface of the second upper mold member 44 B, and is molded. You can choose whether to attach or remove depending on conditions. Here, since it demonstrates supposing the removed state first, please refer FIG. 1, FIG. 2 as what the support member 102 and the connection bolt 103 are not drawn. The state where the support member 102 and the connecting bolt 103 are mounted as shown in FIGS. 1 and 2 will be described later.
[0037]
Such an injection mold 30 is simply assembled by stacking and arranging the upper mold 44, the lower mold 45 and the transfer pot 31 by their own weight, and the bolt 13 and the mold clamping plate 14 shown in FIG. Is not equipped with a mold clamping mechanism, and the conventional mold is sealed in that the four seal portions A1, A2, B, and C are sealed by using the force of pressing the molding material 9 with the pusher 32. Basically different.
[0038]
In order to form the measuring pipe of the electromagnetic flow meter by lining the inner peripheral surface of the second lower mold 56 and the annular grooves 63A and 63B of the flanges 56b and 56c using such an injection molding apparatus 20, first, The mold 30 is installed on the mold mounting plate 26. At this time, the core 57 is positioned by the gate ring 46. That is, when the upper outer periphery of the core 57 is fitted in the annular groove 70 of the gate ring 46 in advance and the gate ring 46 is fitted to the annular projection 65 of the upper flange 56b, the second lower mold 56 and the gate ring 46 are fitted. And the axis of the core 57 is forcibly matched with the axis of the second lower mold 56. Therefore, the core 57 is positioned at the center of the first and second lower molds 55 and 56 without being displaced or inclined with respect to the second lower mold 56. After the core 57 is positioned by the gate ring 46, the annular groove 71 of the upper die 44 is further fitted to the gate ring 46 from above so that the axes of the upper die 44 and the second lower die 56 are aligned with each other. A transfer pot 31 is installed on the top.
[0039]
Next, the metal mold | die 30 is installed in a heating furnace with the transfer pot 31 and the molding material 9, and it heats to predetermined temperature (350-370 degreeC). While the molding material 9 is heated and melted, the pusher 32 is removed from the transfer pot 31 and kept at room temperature, and is attached to the transfer pot 31 immediately before the operation of injecting the molten molding material 9 into the cavity 8. .
[0040]
The heated mold 30 and transfer pot 31 are placed on the mold mounting plate 26, the hydraulic cylinder 22 is driven, and the pusher 32 is pressed by the plunger 33, thereby giving a predetermined thrust Fl to the pusher 32. When the pusher 32 is given a thrust Fl and pressurizes the molding material 9, the molding material 9 is pressurized and injected into the cavity 8 from the nozzle hole 40 of the bottom plate 31 </ b> B through the sprue 50, the runner 49 and the gate 75. The pressure injection time of the molding material 9 by the pusher 32 is about 2 minutes, and the air in the cavity 8 is discharged from the seal portions A1, A2, and B to the outside by the injection pressure P by the pusher 32. That is, the seal portions A1, A2, and B are processed to have a surface roughness enough to discharge air but not molten resin. Since air and molten resin have vastly different viscosities, this can be achieved by adjusting the surface roughness of the seal portions A1, A2, and B.
[0041]
When the molten molding material 9 is pressurized by pushing down the pusher 32, the molding material 9 is injected from the nozzle hole 40 while pressing the bottom plate 31B downward, and a radial gap between the transfer pot 31 and the pusher 32 (usually normal) Trying to leak upward through one side (about 0.3-1.0 mm). If the temperature of the pusher 32 is set lower than the temperature of the molding material 9, the molding material 9 in contact with the pusher 32 is rapidly cooled and solidified to close the gap and act as a packing. There is no leakage to the outside. Further, the molten molding material 9 pushes the molding material 9 solidified in the gap by the pressure upward. The molding material 9 solidified in the gap acts to lift the transfer pot 31 upward by the frictional force with the transfer pot 31. Then, the lower end of the cylindrical body 31 </ b> A of the transfer pot 31 is separated from the upper surface of the upper mold 44. When the pin 37 eventually hits the lower surface of the bottom plate 31B, the transfer pot 31 is prevented from being lifted further. In this state, the transfer pot 31 and the upper mold 44 are in contact with each other only at the seal portion C, and most of the thrust Pl applied to the pusher 32 is added to the seal portion C. As described above, since the area of the seal portion C is smaller than any of the seal portions A1, A2, and B, a sufficiently large seal pressure is generated in the seal portion C, and the molten molding material 9 from the seal portion C is generated. Leakage can be prevented.
[0042]
The force Fl that the hydraulic cylinder 22 pushes down the pusher 32 acts on the area S1 of the lower surface of the pusher 32 and generates an injection pressure P in the molding material 9 melted inside the transfer pot 31. The force Fn generated on the bottom plate 31B in response to the injection pressure P is downward and acts to press the upper die 44 against the gate ring 46 via the seal portion C. Strictly speaking, the weights of the pusher 32, the transfer pot 31, the molding material 9, and the upper die 44 also work so as to press the upper die 44 downward, but as will be described later, they are negligibly small with respect to Fn. When the second lower mold 56 is pressed against the first lower mold 55, a clamping force of the same magnitude is generated between them. The pressing force Fn of the bottom plate 31B against the mold 30 is obtained from the projected area Sn (hatched portion in FIG. 3) when the pressure receiving surface of the bottom plate 31B is viewed in the direction of the force Fl and the injection pressure P.
Fn = P · Sn = Fl · Sn / Sl
[0043]
On the contrary, an upward thrust (force for pulling the upper mold 44 away from the second lower mold 56) Fm is generated in the mold 30 by the injection pressure P. This thrust Fm is obtained from the projected area Sm (shaded portion in FIG. 4) of the upper mold 44 and the injection pressure P.
Fm = P · Sm
[0044]
Therefore, the force F pressing the seal portions A1, A2, B of the mold 30 by the pressing force Fn against the upper mold 44 of the bottom plate 31B is:
F = Fn−Fm
It becomes.
When Fn is smaller than Fm, the upper mold 44 is lifted, so that the seal is damaged.
[0045]
When the area of each seal portion A1, A2, B is S1, S2, S3 and the pressure (seal pressure) generated in each seal portion A1, A2, B is Pa1, Pa2, Pa3, the seal pressure Pa1 at the seal portion A1. Is
Pa1 = (Fn-Fm) / S1 = (Sn-Sm) P / S1
It becomes.
The seal pressure Pa2 at the seal part A2 is
Pa2 = (Fn-Fm) / S2 = (Sn-Sm) P / S2
It becomes.
The seal pressure Pa3 at the seal part B is
Pa3 = (Fn-Fm) / S3 = (Sn-Sm) P / S3
It becomes.
[0046]
Here, how much the weight of the molding material 9, the upper mold 44, the second lower mold 56, the transfer pot 31 and the like actually affects the seal ratio (a value obtained by dividing the seal pressure Pa by the injection pressure P) K. As a result, the total weight of the molding material 9, the upper mold 44, the second lower mold 56, the transfer pot 31 and the like when the diameter of the measurement tube is 100 mm and 40 mm is about 21.5 kg and 4.3 kg, respectively. Then, since the total weight is extremely small compared to the pressing force Fn by the bottom plate 31B (when the diameter is 100 mm: 5148 Kgf, when the diameter is 40 mm: 1825 Kgf) and the thrust Fm (when the diameter is 100 mm: 3382 Kgf, when the diameter is 40 mm: 1378 Kgf). It has been found that the influence on the seal ratio K is extremely small and can be ignored as the error range. As will be described later, the seal ratio K was 2.04 when the aperture was 100 mm, and 1.41 when the aperture was 40 mm.
[0047]
In order to prevent leakage of the molding material 9 from the seal portions A1, A2, and B, the minimum condition (that is, the necessary condition) is that the seal pressures Pa1, Pa2, and Pa3 are positive values. Experiments were conducted to determine whether the molding material 9 would not leak if pressure was applied.
As is clear from the above formula, if the thrust of the pusher 32 is increased, the injection pressure P and the sealing pressures Pa1, Pa2, Pa3 are increased. However, it has been found that if the thrust of the pusher 32 is excessively increased, internal stress remains in the molded product, causing deformation and cracking due to cracks.
[0048]
Here, the concept of seal ratio K is introduced. That is, the seal ratios K (K1, K2, K3) are values Pa1 / P, Pa2 / P, Pa3 / P obtained by dividing the seal pressures Pa1, Pa2, Pa3 by the injection pressure P.
[0049]
The seal ratios K1, K2, and K3 are determined at the time of designing the injection molding apparatus 20. As described above, when the actual molding is smaller than the constant value C determined by the type, viscosity, temperature, etc. of the molding material 9, the molding material 9 is used. Leaks from the seal portions A1, A2 and B, and if it is large, it will not leak. The constant value C is a value obtained inductively by experiment, and when molding is actually performed by changing the seal ratios K1, K2, and K3, the type, viscosity, and temperature of the molding material 9, the leakage of the molding material 9 stops. The seal ratios K1, K2, and K3. For example, assuming that the leakage of the molding material 9 from the seal portion A1 is stopped when molding is performed with the seal ratio K1 being 0.3, the constant value C is 0.3. Therefore, in order to prevent the molding material 9 from leaking from the seal portion A1, the seal ratio K1 needs to be larger than 0.3. That is, in order to prevent the molding material 9 from leaking from the seal portions A1, A2, and B,
Pa / P> C
It is sufficient to satisfy the conditions.
[0050]
In the experiment, a mold having a large seal area S1, S2, and S3 is manufactured and molded, and the seal portions A1, A2, and B are gradually scraped to gradually reduce the seal areas S1, S2, and S3. The molding is repeated by increasing the ratios K1, K2, and K3, and the seal ratios K1, K2, and K3 when the leakage of the molding material 9 from the seal portions A1, A2, and B stops are set to a constant value C. As described above, since the seal portion C has a smaller area than the seal portions A1, A2 and B, a considerably large seal ratio can be obtained, and there is no practical problem.
[0051]
After the injection of the molding material 9 is completed, it is left for several minutes while maintaining the thrust Fl from the hydraulic cylinder 22, and the residual stress distribution of the molded body is made uniform. Next, air as a cooling medium is supplied to the cooling circuit 66 to cool the mold 30 from the inside for a certain time, and the molding material 9 in the cavity 8 is solidified.
[0052]
FIG. 11 shows a procedure for cooling the mold 30. The mold 30 is cooled by sequentially supplying the compressed air 120 to the first to sixth cooling circuits 80A to 80F for a predetermined time, and the molding material 9 in the cavity 8 is gradually solidified from the bottom to the top. Let In this way, the molten molding material 9 is replenished from the transfer pot 31 in accordance with the volume shrinkage generated by the solidification of the molding material 9 in the cavity 8, and a clean molded body free from sink marks can be obtained.
[0053]
When the transfer pot 31 is rotated after the molding material 9 is solidified, the molding material 9 can be easily cut at the connection portion between the nozzle hole 40 and the sprue 50. Next, the upper die 44 is lifted together with the transfer pot 31 to take out the second lower die 56 from the first lower die 55, and the molding material 9 solidified at the flash, runner 49 and gate 75 portions is cut. Finish molding. The second lower mold 56 is used as a measurement pipe which is a molded product in which the inner peripheral surface and the pipe connection end faces of the flanges 56b and 56c are covered with a lining material. When the measurement tube is subsequently formed, a new second lower die 56 is placed on the first lower die 55, and the upper die 44 and the transfer pot 31 are further placed thereon, and the above procedure is followed. Therefore, molding is performed.
[0054]
In such an injection molding apparatus 20, since it is not necessary to clamp the mold 30, the structure is simple and the number of parts can be reduced as compared with the conventional injection mold 4 shown in FIG. A molding cycle can be shortened and productivity can be improved.
[0055]
Further, since the core 57 is installed on the first lower mold 55 so as to be movable in the radial direction, when the gate ring 46 is positioned and installed on the second lower mold 56, the gate ring 46 is placed in the middle. The child 57 is positioned with respect to the second lower mold 56 so that the axes are substantially coincident. Therefore, uneven thickness does not occur, the dimensional accuracy of the thickness of the molded body can be increased, and the defect rate can be reduced.
[0056]
Further, since the gate 75 of the gate ring 46 is composed of a plurality of alternately adjacent small-diameter gates 75A and large-diameter gates 75B, the generation of weld lines can be prevented. That is, when the gate 75 is composed of a plurality of holes having the same size, the molding material 9 immediately after passing through each hole comes into contact with each other in a laminar flow with a substantially constant velocity. Therefore, the contact portion becomes a weld line, and a striped pattern is formed on the surface of the molded product. In order to minimize the generation of weld lines, it is effective to reduce the gate diameter and the gate interval. However, since the gate diameter and the ease of flow of the molding material are generally proportional to the cube of the gate diameter, the smaller the gate diameter, the less difficult it will flow, and the molding time will be longer and it will cause molding defects. Therefore, it is not preferable.
[0057]
Therefore, when the gate 75 is composed of two types of gates 75A and 75B having different hole diameters and these are alternately arranged, the occurrence of weld lines can be remarkably reduced. The reason why the weld line decreases is not clear, but the flow rates of the molding material 9 passing through the small-diameter gate 75A and the large-diameter gate 75B are different. It is thought that the weld line is made difficult to be generated by mixing with each other due to the difference in speed upon contact.
[0058]
【Example】
When PFA resin 450HP-J manufactured by Mitsui DuPont Fluoro Chemical Co. is used as the molding material 9, when the mold temperature is 360 ° C, the resin temperature is 360 ° C, and the seal ratio K is 0.32, It was confirmed that no leakage occurred.
[0059]
In the above description, the case where the supporting member 102 and the connecting bolt 103 are removed and molding is performed in FIG. 2 has been described. However, when the pressing force F = Fn−Fm is large and the mold 30, particularly the second lower mold 56 that is a molded product is thin and the strength is low, the second lower mold 56 is plastically deformed by buckling. Or may be destroyed.
[0060]
Then, in order to solve such a problem, an embodiment in the case where the supporting member 102 and the connecting bolt 103 are mounted and molded in FIG. 2 will be described.
In the present embodiment, the support member 102 is interposed between the upper die 44 and the first lower die 55, and the connecting bolt 103 is brought into contact with the upper die 44 so that the upper die 44 and the second lower die are in contact. A part of the pressing force Fn transmitted to 56 is received by the support member 102 to reduce the pressing force F applied to the second lower mold 56.
[0061]
The support member 102 is formed in a columnar shape that can be elastically deformed by compression, and is vertically erected at equal intervals in the circumferential direction near the outer periphery of the first lower die 55 so that the upper end thereof is the first. It extends above the lower die 55 and has a screw hole 104 into which the connecting bolt 103 is screwed at the center of the upper and lower surfaces. As the material of the support member 102, hardened steel or the like is used.
[0062]
The connection bolt 103 is made of hardened steel, and is screwed into the screw hole 104 of each support member 102 and is adjusted so that the head of the upper connection bolt contacts the lower surface of the upper mold 44. The structure of the mold 30 itself is exactly the same as when the support member 102 is not used.
[0063]
In the injection mold 30 using such a support member 102, when a thrust Fl is applied to the pusher 32 to press the molten molding material 9 in the transfer pot 31 and inject it into the cavity 8 of the mold 30, the pressing force Fn is added to the mold 30 and the support member 102 through the mold 30. For this reason, although the support member 102 mainly bends, the elastic force (reaction force) R of the support member 102 acts on the upper mold | type 44 at this time, and functions as a tension rod. Therefore, the pressing force F applied to the mold 30 is reduced, and even if the second lower mold 56 has a low strength, it is not plastically deformed or broken due to buckling, and the resin that requires high pressure is used. The present invention can also be applied to lining and molding of a measuring tube with low strength.
[0064]
Next, the seal ratio K in the injection mold 30 will be described.
The support member 102 and the second lower mold 56 are contracted by Δl by the injection pressure P.
[0065]
[Expression 1]
Figure 0003764369
[0066]
[Expression 2]
Figure 0003764369
[0067]
here,
P is injection pressure
Sn is the projected area viewed from above the bottom plate
Sm is the projected area viewed from below the upper mold
Sa is the seal area
Sr is the cross-sectional area of the support member (support member body)
Sp is the cross-sectional area of the second lower mold
Fn is the downward force generated by the injection pressure (= P · Sn)
Fm is the force to push up the mold by the injection pressure (= P · Sm)
Fr is the force applied to the support member
Fp is the force applied to the second lower mold
Lp is the length between the flanges of the second lower mold
Lr is the length of the support member
Δl is the amount of shrinkage of the support member
E is the Young's modulus of the support member (assuming the same as the Young's modulus of the second lower mold)
n is the number of support members.
It is assumed that the flange portions 56b and 56c of the second lower mold 56 and the connecting bolt 103 are not deformed.
[0068]
Considering the balance of power
(Fn−Fm) = nFr + Fp (2)
When the above equation (A) is substituted into equation (2)
[0069]
[Equation 3]
Figure 0003764369
[0070]
The seal ratio K is obtained using the above equation (B). The seal pressure Pa is expressed by the following formula.
[0071]
[Expression 4]
Figure 0003764369
The seal ratio K is obtained by dividing both sides of the above equation (4) by P.
[Equation 5]
Figure 0003764369
[0072]
[Formula 6]
Figure 0003764369
[0073]
The previous term of the above equation (6) is a normal seal ratio, the latter term is a decrease by the support member, and the reduction ratio of the seal ratio is expressed by the following equation.
[0074]
[Expression 7]
Figure 0003764369
[0075]
In the above-described embodiment, an example is shown in which the present invention is applied to the injection molding apparatus 20 for lining the inner peripheral surface of the measurement pipe for electromagnetic flowmeter and the pipe connection end face of the flange. However, the present invention is not limited to this. For example, containers and cups, especially those used in the clean room of a semiconductor manufacturing plant, are made of approximately 100% fluororesin, so they can be manufactured at low cost by using the injection molding apparatus according to the present invention. Can do.
In the above-described embodiment, since the molded product is a measurement tube, the lower mold 45 of the mold 30 is configured by the first and second lower molds 55 and 56 and the core 57, and the second Although an example in which the lower die 56 is configured with a measuring tube has been shown, the mold may be configured with an upper die, a lower die, and a core depending on a molded product.
Further, as a means for giving thrust to the pusher 32, the plunger 33 is not lowered by the hydraulic cylinder 22 to push down the pusher 32. Conversely, the pusher 32 is fixed and the die 30 is lifted using a hydraulic jack. Thus, a thrust may be relatively applied to the pusher 32.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, since the injection molding apparatus according to the present invention positions the core with respect to the lower mold by the gate ring, uneven thickness does not occur, and the dimensional accuracy of the thickness of the molded body can be improved. . Furthermore, since the gate is composed of a small-diameter gate and a large-diameter gate, and the flow rate of the molding material passing through these gates is varied, a weld line is not generated on the surface of the molded product, and the quality can be improved. .
[0077]
In addition, according to the present invention, the pressure that presses the molding material of the pusher is used to generate a surface pressure on the sealing surface of the mold, thereby preventing the molding material from leaking outside. There is no need to clamp the mold with a clamping or hydraulic mold clamping mechanism, which simplifies the injection molding device and reduces the cost of mold production, and facilitates assembly and disassembly of the mold to improve productivity. Can be made. Further, since there is no leakage of the molding material, the defect rate can be reduced. Furthermore, since a part of the parts constituting the molded body is also used as a mold, a separate mold is not required.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a part of an embodiment of an injection molding apparatus according to the present invention in a cutaway manner.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of an injection mold.
FIG. 3 is a diagram showing a projected area viewed from above the bottom plate.
FIG. 4 is a diagram showing a projected area viewed from below the upper mold.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a mold.
FIG. 6 is a plan view of the gate ring.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the gate ring.
FIG. 8 is a plan view of a first lower mold member.
FIG. 9 is a bottom view of the core.
10A to 10D are cross-sectional views taken along lines AA, BB, CC, and DD in FIG.
FIG. 11 is a diagram showing a cooling sequence.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a conventional mold for an injection molding apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Cavity, 9 ... Molding material, 20 ... Injection molding apparatus, 22 ... Hydraulic cylinder, 30 ... Mold for injection molding, 31 ... Transfer pot, 31A ... Cylindrical body, 31B ... Bottom plate, 32 ... Pusher, 40 ... Nozzle hole 41a ... sealing surface, 44 ... upper die, 45 ... lower die, 46 ... gate ring, 49 ... runner, 50 ... sprue, 51 ... gate, 53a ... seal surface, 55 ... first lower die, 56 ... first 2 lower molds, 56b, 56c ... flange, 57 ... core, 64a, 65a, 66a, 67a ... sealing surface, 75 ... gate, 75A ... small diameter gate, 75B ... large diameter gate, A1, A2, B, C ... Seal part.

Claims (4)

底部にノズル孔を有して溶融した成形材料を収容する容器と、この容器から射出された成形材料が充填される金型と、前記容器内の成形材料を加圧するプッシャと、前記プッシャまたは前記金型に前記プッシャが前記容器内の成形材料を実質的に加圧する方向の推力を付与する推力付与手段とを備えた射出成形装置であって、
前記金型は積層配置された下型および上型と、前記下型内に水平方向に移動可能に配置された中子とを有し、この中子の上部と前記上型との間に前記ノズル孔に連通する湯道を形成し、前記湯道と金型のキャビティを連通させるゲートを有し前記中子を前記下型に対して位置決めするゲートリングを前記上型と前記下型との間に介在させたことを特徴とする射出成形装置。
A container having a nozzle hole at the bottom and containing a molten molding material, a mold filled with the molding material injected from the container, a pusher that pressurizes the molding material in the container, and the pusher or the An injection molding apparatus comprising: a thrust imparting means that imparts thrust in a direction in which the pusher substantially pressurizes the molding material in the container to a mold;
The mold includes a lower mold and an upper mold arranged in a stacked manner, and a core disposed in the lower mold so as to be movable in a horizontal direction, and the upper mold is interposed between the upper mold and the upper mold. A runner communicating with the nozzle hole is formed, and a gate ring is provided between the upper mold and the lower mold, the gate ring having a gate that communicates the runner and the mold cavity, and positioning the core with respect to the lower mold. An injection molding apparatus characterized by being interposed therebetween.
請求項1記載の射出成形装置において、
前記推力付与手段は前記プッシャに前記金型に対して相対的に下向きの推力を付与することにより、前記ノズル孔とスプルーの周囲にそれぞれ設けられたシール面どうし、および前記上型、下型およびゲートリングとの間のシール面どうしをそれぞれ全周にわたって互いに密着させることを特徴とする射出成形装置。
The injection molding apparatus according to claim 1, wherein
The thrust applying means applies a downward thrust to the pusher relative to the mold, thereby sealing surfaces provided around the nozzle hole and the sprue, and the upper mold, the lower mold, and An injection molding apparatus characterized in that the sealing surfaces between the gate rings are in close contact with each other over the entire circumference.
請求項1または2記載の射出成形装置において、
前記ゲートリングのゲートは、同一円周上に交互に並設された貫通孔からなる複数個の小径ゲートと大径ゲートとで構成されていることを特徴とする射出成形装置。
The injection molding apparatus according to claim 1 or 2 ,
The gate of the said gate ring is comprised with the some small diameter gate which consists of the through-hole arranged in parallel by turns on the same periphery, and a large diameter gate, The injection molding apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1,2または3記載の射出成形装置において、
前記下型が複数の積重ね部材からなり、そのうちの少なくともいずれか1つが成形後の成形体の一部を成すことを特徴とする射出成形装置。
In the injection molding apparatus according to claim 1, 2, or 3 ,
The lower mold includes a plurality of stacked members, and at least one of them forms a part of a molded body after molding.
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