JP4511902B2 - 成形装置および成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディスクゲート式の成形装置に関し、特に成形型内でゲートカットできるようにする対策に関する。

例えば、強化繊維が配合されてなる樹脂材料を用いて歯車や軸受などを成形する場合には、ピンゲート式の成形装置を用いると、図１１に例示するように、ウエルド部分が生じることから、そのウエルド部分と他の部分とで強化繊維の配向方向が異なるようになり、この結果、各部分で収縮率が異なって精度が低下することになる。

そこで、ピンゲート式の成形装置に代えて、ランナなどの注入孔の先端部と、キャビティとを円環状のゲートを経由して連通させるようにしたディスクゲート式の成形装置を用いることが考えられる。

しかしながら、従来のディスクゲート式の成形装置では、成形後、後加工によりゲート部分を切削除去しなければならず、したがって、その分だけ、製造コストが高くなるという問題がある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、ディスクゲート式の成形装置において、成形型内でゲート部分をカットできるようにし、もって、例えば、強化繊維が配合されてなる樹脂材料を用いて歯車や軸受などの成形品を成形する場合に、製造コストの上昇を招くことなく、精度の高い成形品を成形できるようにすることにある。

上記の目的を達成すべく、本発明では、ディスクゲートを経由してキャビティに連通するランナなどの注入孔内の樹脂材料に食い込ませるためのロックピンに対し、ゲートカットスリーブを相対移動可能に外嵌合状態に設け、このゲートカットピンを前進移動させることにより上記ディスクゲートを遮断するようにした。

具体的には、本発明では、樹脂材料を注入するための注入孔を有する固定側型部材と、この固定側型部材との間に上記注入孔の先端から放射状に拡がるキャビティを形成するように設けられた可動側型部材と、上記注入孔に対し進退移動可能に設けられていて、前進移動することにより該注入孔内の樹脂部分を係止するロックピンとを備えた成形装置を前提としている。

そして、上記注入孔と上記キャビティとの間の連通部に対し進退移動可能に設けられ、後退移動することにより上記連通部を環状のディスクゲートに形成する一方、前進移動することにより上記ディスクゲートを遮断するゲートカット部材を備えるようにする。

さらに、上記可動側型部材に対し相対移動可能に設けられ、上記ロックピンが連結された第１エジェクタ部材と、可動側型部材と第１エジェクタ部材との間に配置されていて、該可動側型部材に対し相対移動可能に設けられ、ゲートカット部材が連結された第２エジェクタ部材と、上記第１エジェクタ部材に連結されて、上記キャビティに対し進退移動可能に設けられ、前進移動することにより該キャビティ内の成形品を可動側型部材から突き出すエジェクタピンとを備える。

そして、上記第１エジェクタ部材を、ロックピンが注入孔内の樹脂材料部分に食い込むように該ロックピンを前進移動させるロック位置と、ゲートカット部材がディスクゲートを遮断するように第２エジェクタ部材を押圧移動させるゲートカット位置と、エジェクタピンが成形品を突き出すように該エジェクタピンを前進移動させる突出位置との間を段階的に移動するように設ける。

また、本発明では、上記ゲートカット部材は、上記ロックピン上に該ロックピンに対し相対移動可能に外嵌合された筒状のゲートカットスリーブとすることができる。

また、上記のように構成された成形装置は、樹脂材料が強化繊維を含有してなるものである場合に好適である。

また、上記のように構成された成形装置、すなわち、樹脂材料が注入されるための注入孔を有する固定側型部材と、この固定側型部材との間に上記注入孔の先端部外周に全周に亘って連通するキャビティを形成するように設けられた可動側型部材と、上記注入孔に対し進退移動可能に設けられ、前進移動することにより該注入孔内の樹脂材料部分を係止するロックピンと、上記注入孔および上記キャビティの間の連通部に対し進退移動可能に設けられ、後退移動により上記連通部を環状のディスクゲートに形成する一方、前進移動により上記ディスクゲートを遮断するゲートカット部材とを備えた成形装置を用いて成形品を成形する方法としては、固定側型部材と可動側型部材とを型締めし、ゲートカット部材をロックピンに対し後退移動させてディスクゲートを形成し、注入孔およびディスクゲートを経由してキャビティ内に樹脂材料を注入し、ロックピンをゲートカット部材に対し前進移動させて該ロックピンに注入孔内の樹脂材料部分を係止させ、ゲートカット部材をロックピンに対し前進移動させてディスクゲートを遮断し、固定側型部材と可動側型部材とを型開きし、エジェクタピンを前進移動させてキャビティ内の成形品を突き出し、ロックピンをゲートカット部材に対し後退移動させて上記樹脂材料部分を除去するようにすることができる。

本発明によれば、樹脂材料を注入するための注入孔を有する固定側型部材と、この固定側型部材との間に上記注入孔の先端部外周に全周に亘って連通するキャビティを形成するように設けられた可動側型部材と、上記注入孔に対し進退移動可能に設けられ、前進移動することにより該注入孔内の樹脂部分を係止するロックピンとを備えた成形装置において、上記ロックピン上のゲートカット部材を後退移動させることで上記注入孔の先端部外周とキャビティとの間に形成された環状のディスクゲートに対し、上記ゲートカット部材を前進移動させることで上記ディスクゲートを遮断することができるので、ディスクゲート式の成形装置でありながら、成形型内でゲートカットすることができ、よって、製造コストの上昇を招くことなく、高精度の成形品を製造することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。図２は、本発明の実施形態に係る成形装置の全体構成を示しており、この成形装置は、固定側型部材としての固定側型板２０および可動側型部材としての可動側型板３０を有する成形型１０と、この成形型１０を型締めする型締機構１００とを備えていて、熱可塑性樹脂に強化繊維が配合されてなる樹脂材料を用いて歯車を成形するために使用される。

型締機構１００は、固定側型板２０が取り付けられる固定側取付板１１０と、可動側型板３０が取り付けられる可動側取付板１２０と、この可動側取付板１２０を固定側取付板１１０に向かって進退移動させる押圧機構（図示せず）と、可動側型板３０から成形品を突き出すなどのためのエジェクタロッド１３０とを有する。固定側取付板１１０には、成形型１０のキャビティ１０ａ内に樹脂材料を注入する注入機構（図示せず）のノズルが接合されるスプルーブッシュ１１１と、このスプルーブッシュ１１１に対する上記ノズルの接合を適正化するためのロケートリング１１２とが取り付けられている。

成形型１０の固定側型板２０には、ガイドピンブッシュ２１と、スプルーブッシュ１１１の注入孔をキャビティ１０ａに連通させるランナ２２とが設けられている。また、固定側型板２０内には、冷却水通路２３が設けられている。

一方、可動側型板３０は、スペーサブロック４０および受け板４１を介して型締機構１００の可動側取付板１２０に取り付けられている。可動側型板３０には、固定側型板２０のガイドピンブッシュ２１に嵌挿するガイドピン３１が突設されているとともに、内部には冷却水通路３２が設けられている。また、可動側型板３０には、第１および第２の２つのガイド孔３３，３４が設けられている。

型締機構１００における可動側取付板１２０と受け板４１との間には、可動側取付板１２０の側（図２の下側）に配置された第１エジェクタ部材としての第１エジェクタプレート５０と、受け板４１の側（同図の上側）に配置された第２エジェクタ部材としての第２エジェクタプレート６０とが配置されているが配置されている。第１エジェクタプレート５０は、第２エジェクタプレート６０の側に配置されたアッパプレート５０ａと、可動側取付板１２０の側に配置されていてアッパプレート５０ａに重ね合わされたロアプレート５０ｂとからなっている。この第１エジェクタプレート５０は、型締機構１００のエジェクタロッド１３０に連結されていて、該エジェクタロッド１３０の作動により可動側型板３０に向かって進退移動するようになっている。

第１エジェクタプレート５０には、第１ガイドピン５１が移動一体に設けられている。この第１ガイドピン５１は、受け板４１を貫通して可動側型板３０の第１ガイド孔３３に摺動可能に嵌挿されており、このことで、可動側取付板１２０上の可動側型板３０に対し、第１エジェクタプレート５０が型締方向において移動可能に案内されるようになっている。第１ガイドピン５１上には、第１圧縮コイルばね５２が套嵌されている。この第１圧縮コイルばね５２は、第１エジェクタプレート５０と可動側型板３０との間に圧縮された状態に介装されており、このことで、第１エジェクタプレート５０は、可動側型板３０から離間する方向（図２の下方向）に向かって常時付勢されている。

また、第１エジェクタプレート５０には、ランナロックピン５３が移動一体に設けられている。このランナロックピン５３は、第２エジェクタプレート６０，受け板４１および可動側型板３０を順に貫通しており、その先端部は、アンダーカットされている。そして、型締状態で樹脂材料が注入されるときに第１エジェクタプレート５０が前進移動することにより、先端部がランナ２２内の樹脂材料部分（以下、ランナ部分ｒという）に食い込むようになっている。

第１エジェクタプレート５０には、エジェクタピン５４が設けられている。このエジェクタピン５４は、第２エジェクタプレート６０，受け板４１および可動側型板３０を順に貫通していて、キャビティ１０ａの一部に対し進退移動可能に設けられている。また、エジェクタピン５４は、第１エジェクタプレート５０のロアプレート５０ｂをも貫通していて、第１エジェクタプレート５０に対し、その端部をロアプレート５０ｂから可動側取付板１２０の側に向かって突出させる位置と、その端部端面をロアプレート５０ｂにおける可動側取付板１２０の側の表面と面一にする位置との間で相対移動可能に設けられている。そして、型開き状態のときに第１エジェクタプレート５０が前進移動することにより、成形品ｍを可動側型板３０から突き出すようになっている。

一方、第２エジェクタプレート６０は、受け板４１の側に配置されたアッパプレート６０ａと、第１エジェクタプレート５０の側に配置されていて、アッパプレート６０ａに重ね合わされたロアプレート６０ｂとからなっている。この第２エジェクタプレート６０には、第２ガイドピン６１が受け板４１の側に向かって突出するように設けられている。この第２ガイドピン６１は、受け板４１を貫通して可動側型板３０の第２ガイド孔３４に摺動可能に挿通されており、このことで、可動側取付板１２０上の可動側型板３０に対し、第２エジェクタプレート６０が型締方向において移動可能に案内されている。また、第２ガイドピン６１上には、第２圧縮コイルばね６２が套嵌されている。この第２圧縮コイルばね６２は、第２エジェクタプレート６０と受け板４１との間に圧縮状態に介装されており、このことで、第２エジェクタプレート６０は、可動側型板３０から離間する方向に向かって常時付勢されている。

上記の第２エジェクタプレート６０には、ゲートカットスリーブ６３が移動一体に設けられている。このゲートカットスリーブ６３は、ランナロックピン５３上に外嵌合された状態の長寸円筒状をなしていて、受け板４１および可動側型板３０を順に貫通しており、その先端面は、半径方向外方に向かって突出量が漸次多くなる漏斗形状をなしていて、型締状態で樹脂材料が注入されるときに、第２エジェクタプレート６０が後退移動していることによりランナ２２とキャビティ１０ａとの間の円環状の連通路を円環状のゲートに形成する一方、第２エジェクタプレート６０が前進移動することにより先端外周面がランナ２２の先端内壁面に摺接して上記ゲートを遮断するようになっている。

そして、型締機構１００は、ランナロックピン５３がランナ２２内のランナ部分ｒに食い込むように該ランナロックピン５３を前進移動させるランナロック位置（図４参照）と、ゲートカットスリーブ６３がディスクゲートを遮断するように第２エジェクタプレート６０を押圧移動させるゲートカット位置（図５参照）と、エジェクタピン５４が成形品ｍを突き出すように該エジェクタピン５４を前進移動させる突出位置（図７又は図９参照）との間で第１エジェクタプレート５０を段階的に移動させるように設けられている
次に、上記のように構成された成形装置の作動を、図３〜図９に基づいて段階的に説明する。

〔１〕射出
図３（ａ）に示すように、型締機構１００のエジェクタロッド１３０が後退していて該型締機構１００の型締ラムの前進移動により可動側型板３０が固定側型板２０に押圧される型締位置に位置付けられている状態で、射出機構のノズルが固定側取付板１１０のスプルーブッシュ１１１に押し当てられて、成形型１０内に樹脂材料が注入される。

このとき、第１および第２エジェクタプレート５０，６０は、共に、各後退端に位置しており、これに伴い、同図（ｂ）に示すように、ゲートカットスリーブ６３の先端部は、ランナ２２とキャビティ１０ａとの間の円環状のゲートを開放する位置に位置しており、ランナロックピン５３の先端部は、ゲートカットスリーブ６３内に待避している。

〔２〕ランナロック
型締機構１００のエジェクタロッド１３０が前進移動し、これにより、図４（ａ）に示すように、第１エジェクタプレート５０が第２エジェクタプレート６０に当接する位置（ランナロック位置）に前進移動する。このとき、第２エジェクタプレート６０は、第１エジェクタプレート５０に当接されるだけであり、押圧はされない。

これにより、ランナロックピン５３は、同図（ｂ）に示すように、樹脂材料のランナ部分ｒに先端部を食い込ませる位置に前進移動する。このとき、ゲートカットスリーブ６３は未だ進退移動を停止したままである。

〔３〕ゲートカット
型締機構１００のエジェクタロッド１３０が僅かに前進移動し、これにより、図５（ａ）に示すように、第１エジェクタプレート５０が第２エジェクタプレート６０を僅かに押圧する。

これにより、同図（ｂ）に示すように、ゲートカットスリーブ６３の先端部が円環状のゲートを遮断するゲートカット位置に前進移動し、このことで、ランナ部分ｒがキャビティ１０ａ内の成形品ｍからカットされる。このとき、ランナロックピン５３の先端部は、ゲートカットスリーブ６３の先端部と同じ距離だけ前進移動する。

〔４〕型開き
型締機構１００の型締ラムが後退移動し、このことで、図６（ａ）に示すように、可動側型板３０が固定側型板２０から離間する。

このとき、可動側型板３０に対し、ゲートカットスリーブ６３およびランナロックピン５３の各先端部の進退移動は行われない。

〔５〕突出し
型締機構１００のエジェクタロッド１３０が大きく前進移動し、これにより、図７（ａ）に示すように、第１エジェクタプレート５０が第２エジェクタプレート６０を押圧しつつ前進移動して、第１エジェクタプレート５０を突出位置に位置付ける。これに伴い、第２エジェクタプレート６０は、第１エジェクタプレート５０に押圧移動せしめられて前進端に位置付けられる。これにより、エジェクタピン５４が前進移動して成形品ｍおよびランナ部分ｒを可動側型板３０から突き出す。

このとき、同図（ｂ）に示すように、ゲートカットスリーブ６３およびランナロックピン５３も共に前進移動する。また、ランナ部分ｒは、既に成形品ｍからカットされているが、ランナロックピン５３の先端部に食い込まれた状態のままである。

〔６〕ランナ除去
型締機構１００のエジェクタロッド１３０が後退移動し、これにより、図８（ａ）に示すように、第１および第２エジェクタプレート５０，６０が共に後退移動する。

このとき、第１エジェクタプレート５０が可動側取付板１２０に当接する位置まで後退移動し、このことで、同図（ｂ）に示すように、ランナロックピン５３の先端部が、ゲートカットスリーブ６３内に退入してランナ部分ｒから抜け出るので、該ランナ部分ｒは自然落下する。

〔７〕取出し
型締機構１００のエジェクタロッド１３０が再び前進移動し、これにより、図９（ａ）に示すように、第１エジェクタプレート５０が前進移動して再び突出位置に位置付けられる。これに伴い、第２エジェクタプレート６０は、第１エジェクタプレート５０に押圧移動せしめられて再び前進端に位置付けられる。これにより、エジェクタピン５４およびゲートカットスリーブ６３が共に前進移動し、これにより、ランナ部分ｒの除去された状態の成形品ｍが突き出される。この成形品ｍは、図外のロボットにより成形装置から取り出されることとなる。

ここで、上記のようにディスクゲート式の成形装置により成形された成形品ｍとしての歯車における強化繊維の配向状態と、６点ピンゲート式の成形装置により成形された歯車における強化繊維の配向状態とを対比する。但し、ディスクゲート式の場合の歯車は、歯先円直径が７３ｍｍ，モジュールが１．５，強化繊維種がＧＦ（ガラス繊維），その配合率が５０％のものであり、一方、６点ピンゲート式の場合の歯車は、歯先円直径が６４ｍｍ，モジュールが１．７５，強化繊維種がＣＦ（カーボン繊維），その配合率が１５％のものである。

先ず、強化繊維の配向状態については、ディスクゲート式の場合では、図１０に模式的に示すように、強化繊維は、略放射状に配向している。これに対し、６点ピンゲート式の場合では、図１１に模式的に示すように、略周方向に配向しているものの、ウエルド部分では、半径方向に変化しており、全体として均一な配向が得られていないことが判る。

次に、上記２つの歯車について、マタギ歯厚誤差，歯先円直径誤差，歯溝の振れ（各単位は共にｍｍ）を測定した結果を、次表に併せて示す。

上記の表から、ディスクゲート式の場合には、６点ピンポイント式の場合よりも高い精度の歯車を成形できることが判る。

したがって、本実施形態によれば、強化繊維が配合されてなる熱可塑性樹脂材料を用いて歯車を成形する際に、ゲートカットスリーブ６３を前進移動させることで成形型内においてディスクゲートをカットすることができるので、強化繊維の配向状態の良好な歯車を、後加工によるゲートカットがない分だけ低い製造コストで得ることができる。

尚、上記の実施形態では、強化繊維が配合されてなる熱可塑性樹脂材料を用いて歯車を形成する場合について説明しているが、本発明は、任意の樹脂材料を用いて任意の成形品を成形する場合に適用することができる。

また、上記の実施形態では、ディスクゲートがランナ２２とキャビティ１０ａとの間の連通路に形成される場合について説明しているが、本発明は、ディスクゲートがスプルーとキャビティとの間の連通路に形成される場合にも適用することができる。

本発明の実施形態に係る成形装置の要部を拡大して示す縦断面図である。 成形装置の全体構成を示す縦断面図である。 樹脂材料が注入された段階における成形装置の縦断面図（ａ）および要部の拡大縦断面図（ｂ）である。 ランナロックピンが前進移動した段階における成形装置の縦断面図（ａ）および要部の拡大縦断面図（ｂ）である。 ゲートカットスリーブが前進移動した段階における成形装置の縦断面図（ａ）および要部の拡大縦断面図（ｂ）である。 型開きされた段階における成形装置の縦断面図（ａ）および要部の拡大縦断面図（ｂ）である。 成形品を一旦突き出す段階における成形装置の縦断面図（ａ）および要部の拡大縦断面図（ｂ）である。 カットされたランナ部分をランナロックピンから取り除く段階における成形装置の縦断面図（ａ）および要部の拡大縦断面図（ｂ）である。 ランナ部分のカットされた成形品を取り出す段階における成形装置の縦断面図（ａ）および要部の拡大縦断面図（ｂ）である。 本実施形態に係る成形装置により成形された歯車における強化繊維の配向状態を模式的に示す平面図である。 ６点ピンゲート式の成形装置により成形された歯車における強化繊維の配向状態を模式的に示す図１０相当図である。

１０ 成形型
１０ａ キャビティ
２０ 固定側型板（固定側型部材）
２２ ランナ（注入孔）
３０ 可動側型板（可動側型部材）
５０ 第１エジェクタプレート（第１エジェクタ部材）
５３ ランナロックピン（ロックピン）
５４ エジェクタピン
６０ 第２エジェクタプレート（第２エジェクタ部材）
６３ ゲートカットスリーブ（ゲートカット部材）
ｒ ランナ部分（注入孔内の樹脂材料部分）
ｍ 成形品

Claims (4)

1. 樹脂材料が注入されるための注入孔を有する固定側型部材と、
   上記固定側型部材との間に上記注入孔の先端部外周に全周に亘って連通するキャビティを形成するように設けられた可動側型部材と、
   上記注入孔に対し進退移動可能に設けられ、前進移動することにより該注入孔内の樹脂材料部分を係止するロックピンとを備えた成形装置であって、
   上記注入孔と上記キャビティとの間の連通部に対し進退移動可能に設けられ、後退移動することにより上記連通部を環状のディスクゲートに形成する一方、前進移動することにより上記ディスクゲートを遮断するゲートカット部材と、
   可動側型部材に対し相対移動可能に設けられ、上記ロックピンが連結された第１エジェクタ部材と、
   上記可動側型部材と上記第１エジェクタ部材との間に配置されて、該可動側型部材に対し相対移動可能に設けられ、ゲートカット部材が連結された第２エジェクタ部材と、
   上記第１エジェクタ部材に連結されて、上記キャビティに対し進退移動可能に設けられ、前進移動することにより該キャビティ内の成形品を可動側型部材から突き出すエジェクタピンとを備え、
   上記第１エジェクタ部材は、
   ロックピンが注入孔内の樹脂材料部分に食い込むように該ロックピンを前進移動させるロック位置と、
   ゲートカット部材がディスクゲートを遮断するように第２エジェクタを押圧移動させるゲートカット位置と、
   エジェクタピンが成形品を突き出すように該エジェクタピンを前進移動させる突出位置との間を段階的に移動するように設けられている
   ことを特徴とする成形装置。
2. 請求項１に記載の成形装置において、
   ゲートカット部材は、ロックピン上に該ロックピンに対し相対移動可能に外嵌合された筒状のゲートカットスリーブとされている
   ことを特徴とする成形装置。
3. 請求項１に記載の成形装置において、
   樹脂材料は、強化繊維を含有してなる
   ことを特徴とする成形装置。
4. 樹脂材料が注入されるための注入孔を有する固定側型部材と、
   上記固定側型部材との間に上記注入孔の先端部外周に全周に亘って連通するキャビティを形成するように設けられた可動側型部材と、
   上記注入孔に対し進退移動可能に設けられ、前進移動することにより該注入孔内の樹脂材料部分を係止するロックピンと、
   上記注入孔と上記キャビティとの間の連通部に対し進退移動可能に設けられ、後退移動することにより上記連通部を環状のディスクゲートに形成する一方、前進移動することにより上記ディスクゲートを遮断するゲートカット部材とを備えた成形装置を用いて成形品を成形するようにした成形方法であって、
   固定側型部材と可動側型部材とを型締めし、
   ゲートカット部材をロックピンに対し後退移動させてディスクゲートを形成し、
   注入孔および上記ディスクゲートを経由してキャビティ内に樹脂材料を注入し、
   上記ロックピンを上記ゲートカット部材に対し前進移動させて該ロックピンを上記注入孔内の樹脂材料の部分に食い込ませ、
   上記ゲートカット部材を上記ロックピンに対し前進移動させて上記ディスクゲートを遮断し、
   上記固定側型部材と上記可動側型部材とを型開きし、
   エジェクタピンを前進移動させて成形品を突き出し、
   上記ロックピンを上記ゲートカット部材に対し後退移動させて上記材料部分を除去する
   ことを特徴とする成形方法。

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