JP5324190B2 - 締め付け防止機能を備えたネジ及びそれを用いたモールド射出成形金型 - Google Patents

Description

本発明は、モールド品の成形を行なうモールド射出成形金型に係り、３枚型構造時に使用する構造部品である締め付け防止機能を備えたネジ及びそれを用いたモールド射出成形金型に関する。

射出成形用モールド金型の３枚金型構造においては、成形品と、不要となるスプルー部やランナー部とを、金型開き動作を利用して自動でゲート切断し分離できることが大きな特徴となっている。

多くの３枚金型の構造では、ゲートを自動切断させるために、ランナーロックピンが金型へ組み込まれている。射出成形機から金型内へ注入された溶融樹脂は一次スプルー部、ランナー部、更に二次スプルー部を経て、ゲート部分から成形部に至る。このランナーロックピンは先端にアンダーカット形状を備えているので、注入樹脂は二次スプルー部と同軸位置又は近傍に設置されたランナーロックピンのアンダーカット部を取り囲む状態に冷却固化される。

型開き動作により、二次スプルー部はランナーロックピンがモールドされている状態であるのでランナーロックピンと共に移動しようとし、キャビティ内で冷却固化された成形品から引きちぎられる方向の力を受け、二次スプルー部は、成形品との間では、成形品のゲート部分で自動切断される。このように、二次スプルー部がランナーロックピンによって成形品に対して自動切断する構造とされており、生産性に優れている。

しかしながら、ランナーロックピンは、モールド射出による連続成形する生産中に折れ、破損等が発生し連続成形を妨げる、或いは破損したランナーロックピンによって金型を潰してしまう等、トラブル原因になり多くの金型修理費用も発生し問題となっている。

ランナーロックピンが破損する原因の一つとして、成形時の金型温度のバラツキにより、各金型プレート部品に熱膨張差が発生し、ネジで締め付けられたランナーロックピンとランナーロックピンが摺動する穴ピッチにずれが生じ、金型開閉動作でランナーロックピンに曲げ応力が働き摺動不良をきたすことが挙げられる。

こうした摺動不良を回避する方法の一つとして、成形時の金型部品温度を均一にすることが良いのではと考えられるが、高温の溶融樹脂が金型の一部分を流動、通過する中で金型全体を均一な温度とするのは極めて困難である。回避方法の二つ目は、ランナーロックピンを締め付けて固定せず自由度を確保する方法があり、プレート部品でクリアランスを確保してランナーロックピンのツバ部を締め付けないように押さえる方法や、ランナーロックピンのツバ部の側面側にカラーを挿入し、ネジ締めしたときに、ネジの進みをカラーとの当接で制限することで、クリアランスを確保する方法がある。

これらの方法はいずれも一般的に使用されているが、金型部品点数が多くなり金型組立て作業に時間を要しメンテナンス時は部品を紛失し易い、金型製作においては多くの加工時間を要しコスト高となるなどデメリットが多かった。

上記したように、成形中の金型温度を均一維持するのは極めて困難である。また、上記したような、ランナーロックピンを締め付けて固定せず自由度を確保する方法は、金型部品点数が多くなり金型組立て作業に時間が掛かる、金型メンテナンス時においては部品を紛失し易く、金型製作では多くの加工時間を要しコスト高となっている。

ランナーロックピンの交換作業を容易化したランナーロックピン用の固定具が提案されている（特許文献１）。この固定具によれば、金型の取付板には、ランナーストリッパプレート側から有底のピン取付け穴が形成されており、ランナーロックピンの頭部がこのピン取付け穴内に置かれ、ランナーロックピンの軸部に外挿される筒体を取付板の雌ねじに螺入することで、ランナーロックピンが取付板に固定される。ランナーロックピンの頭部を囲うカラーが設けられており、筒体の軸方向締め付け力の一部をカラーで受けられるようにしている。また、ランナーロックピンの頭部をコイルばねのばね力を作用させて付勢している形態も提案されている（特許文献２参照）
特開２００６−５６１１５号公報 特開平８−５２７６５号公報

そこで、ランナーロックピンを固定側取付板に対してある程度の自由度を以て取り付ける点で解決すべき課題がある。

この発明の目的は、ランナーロックピン摺動不良による折れ、破損を防止することで安定した連続成形、生産を可能とし低コストで金型製作でき、部品点数も少なく金型メンテナンス性の向上が図れる締め付け防止機能を備えたネジ及びそれを用いたモールド射出成形金型を提供することである。

本発明は、上記目的を達成するため、ランナーロックピンを組込んだ３枚型構造のモールド射出成形金型であって、前記ランナーロックピンを押さえるネジに前記ランナーロックピンのツバ部が入る掘込み部を設けることにより締め付け防止機能としたこと、を特徴としている。

このモールド射出成形金型によれば、ランナーロックピンを固定側取付板に組込み後、ランナーロックピンのツバ部の後ろ側からネジが固定側取付板に締め込まれるが、ネジで締め付けてもランナーロックピンを固定させてしまうことがなく、掘込み部によってある程度の自由度が与えられるので、締め付け防止機能が得られ、ランナーロックピン摺動不良による折れ、破損を防止することができる。

以上のように、本発明であるモールド射出成形金型によれば、固定側取付板に組込まれたランナーロックピンはランナーロックピンのツバ部後ろから固定側取付板にネジが締め込まれても、ランナーロックピンを固定側取付板に固定させてしまうことがなくなる。その結果、固定側取付板とランナーロックピンが摺動する孔を設けたランナーストリッパプレートに温度差による熱膨張差が生じピッチずれが発生しても、ランナーロックピンに曲げ応力を与えることがなく、ランナーロックピンの折れや破損を防止することができる。したがって、モールド射出成形金型の、特にランナーロックピンに関してのメンテナンス回数を低減することができ、生産性を向上させることができる。また、ネジのみで対応できることで、モールド射出成形金型の製作コストを低減し、金型のメンテナンスを簡素化・容易化することができる。

本発明による締め付け防止機能を備えたネジ及びそれを用いたモールド射出成形金型の一実施例を図面を用いて説明する。図１は、本発明によるランナーロックピン用のネジを採用した３枚構造の射出成形用モールド金型の一例を示す断面図である。図２は、図１に示す締め付け防止機能を備えたネジと金型構造図を拡大して示す断面図である。

図１に示す射出成形用モールド金型（以下、「モールド金型」という）は、固定側金型２と、固定側金型２を射出成形機に取り付けるための部品としての固定側取付板１とを備えている。固定側型板２は、成形品を形成する部品キャビ９を保持している。固定側取付板１と固定側型板２の間には、ランナーストリッパプレート３が配設されている。ランナーストリッパプレート３には、ランナーロックピン１９が摺動する貫通孔３２が形成されている。固定側型板２のランナーストリッパプレート３が配設される側とは反対側には、可動側型板４が配設されている。可動側型板４は、固定側型板２側には、射出成形品を形成する部品コア１０を保持している。ランナーロックピン１９は、固定側取付板１からランナーストリッパプレート３に形成された貫通孔３２を通して設けられており、ランナーロックピン１９の先端部３３は、固定側型板２において注入樹脂によって形成される二次スプルー部１５と同軸位置又はその近傍に配置されている。

可動側型板４の他側には、スペーサブロック５が配置されている。スペーサブロック５は、成形部１１で成形された成形品を可動側型板４より離型させるためのエジェクタストローク３０を確保するための部品である。可動側取付板６は、可動型を射出成形機に取り付けるための部品である。可動側取付板６には、エジェクタプレート上７と、エジェクタプレート下８とが設けてある。エジェクタプレート上７と、エジェクタプレート下８とは、成形部１１で成形された成形品を突き出すためのエジェクタピン１８のツバ部を挟み込み保持するための部品である。

固定側取付板１上には、成形機と金型の位置決め部品であるロケートリング１２が設けられている。ロケートリング１２から固定側取付板１、及びランナーストリッパプレート３を貫通してスプルーブシュ１３が設けられている。スプルーブシュ１３は、成形機のノズルより射出注入された高温の溶融樹脂を金型内へ導く部品である。スプルーブシュ１３に溶融樹脂を流し込むことで、スプルーブシュ１３内には一次スプルー部１４が形成される。一次スプルー部１４に続いて、二次スプルー部１５が形成される。ランナーストリッパプレート３の固定側型板２側には、一次スプルー部１４から二次スプルー部１５へ樹脂を流すための通路としてのランナー部１６が、形成される。

射出成形機のノズルより射出された高温の溶融樹脂は、スプルーブシュ１３を通りランナー部１６、二次スプルー部１５を経て成形品の成形部１１へ充填される。この成形の際には、ランナーロックピン１９を組込んだ固定側取付板１と、ランナーロックピン１９が摺動する貫通孔３２を設けたランナーストリッパプレート３とには、成形による温度差が生じ易く、温度差が生じると熱膨張差によって孔ピッチずれを引き起こす。

ランナーロックピン１９の径とランナーストリッパプレート３に設けた摺動孔３２との間に形成されるクリアランスは、０．０１ｍｍから０．０５ｍｍ程度としている。そのため、ランナーロックピン１９はランナーストリッパプレート３の熱膨張量に追従して移動する。固定側取付板１にネジ込まれるネジ２２には、ランナーロックピン１９のツバ部２１が入る掘込み部２３を設け、締め付け防止機能としたネジ２２で保持されているので、ランナーロックピン１９に曲げる応力が働くことを回避できる。

図２は、本発明によるランナーロックピン用のネジの構造図を示す。固定側取付板１には、ランナーストリッパプレート３に形成された貫通孔３２と整合した位置にランナーロックピン１９が貫通する軸孔３６と、当該軸孔３６に座面３７を介して繋がり且つ軸孔３６から拡大して固定側取付板１の上面に開口するネジ穴３８が形成されている。軸孔３６とランナーロックピン１９との間の隙間２５は、貫通孔３２とランナーロックピン１９との間の上記隙間（クリアランス）よりも大きく設定されている。

ランナーロックピン１９のツバ部２１は、軸孔３６の孔径よりも大きく且つネジ穴３８の孔径よりも小さい大きさを有しているので、ランナーロックピン１９のツバ部２１は、ネジ穴３８内には入るが、軸孔３６を通して落ちることはない。また、ネジ２２に形成されている掘込み部２３は、掘込み部２３の内底面３９とツバ部２１の端面３４との間にクリアランス２４を、また掘込み部２３の内周面４０とツバ部２１の外周面３５との間に隙間２５を形成しており、ランナーロックピン１９のツバ部２１に対して相対的移動の自由度を確保している。

ネジ２２は、ネジ穴３８の雌ネジにネジ係合するネジ本体４１、及びネジ本体４１から先端側に延びる先端筒部４２を備えている。先端筒部４２は、ネジ本体４１のネジ径よりも小さい外径を有しており、そして内部が掘込み部２３として用いられている。このように、ネジ２２には、ランナーロックピン１９のツバ部が入る掘込み部２３が設けられており、ネジ２２は固定側取付板１にネジ込み可能ではあるが、ランナーロックピン１９のツバ部２１を締め付けることの防止が図られている。

固定側取付板１のネジ穴２８には、ランナーロックピン１９の頭部としてのツバ部２１が入る掘込み部２３を有するネジ２２が螺着されているとともに、ネジ穴２８の内周面にはネジ部３１が設けられている。ネジ２２に形成された掘込み部２３の内底面３９とランナーロックピン１９のツバ部２１の端面３４との間には、ランナーロックピン１９を固定側取付板１との間で固定しないためのクリアランス２４が空けてある。このクリアランス２４は、０．０１から０．３ｍｍ程度としているので、ネジ２２をネジ部３１に締め付けても、ランナーロックピン１９を固定取付板１に対して固定させてしまうことがない。また、クリアランス２４の大きさについては、その金型用途に合せて選定する。金型プレートが熱膨張によってランナーロックピン１９が移動した時でも干渉しないように、ランナーロックピン１９のツバ部２１の外周面３５とネジ２２の先端筒部４２の内周面４０との間には、隙間２５が設けられている。

図３〜図５は、ランナーロックピンを締め付けて固定せず自由度を確保する従来の方法を示している。図３は、ネジによる従来のランナーロックピン押さえ方法を示す要部断面図である。ネジ２６を締め付けると、ネジ２６はランナーロックピン１９に当接後も締め付けられ、ランナーロックピン１９はネジ２６によって固定側型板１に固定されてしまう。その結果、固定側型板１とランナーストリッパプレート３とが熱膨張差によってピッチずれを生じると、ランナーロックピン１９には曲げ応力が働き、連続稼動するなかでランナーストリッパプレート３の孔内で摺動不良を起こして折れ、破損となり金型潰れを引き起こす恐れがある。

図４は、プレート２７による従来のランナーロックピン押さえ方法を示す要部断面図である。この方法では、ランナーロックピン１９押さえ用のプレート２７と、当該プレート２７を固定するボルト２８とが必要になり、部品点数が多くなるという問題がある。またプレート組込み用の掘込み加工に時間を要し、コスト高となっている。

図５は、カラー挿入による従来のランナーロックピン押さえ方法を示す要部断面図である。ランナーロックピン１９が１本につきカラー２９を１個とネジ２６を１個が必要となり部品点数増、コスト高となっている。また、カラー２９は、ネジ２６をネジ込む前に、個別にネジ穴内に装填する必要があり、クリアランス（図２の２４に相当）を出すのに、カラー２９の高さと、ネジ２６のネジ込み量を正確に設定する必要がある。これらの条件を満たしながらのネジ込み作業は作業性が悪く、効率的なメンテナンスの障害になっている。

本発明のランナーロックピン締め付け防止機能を備えたネジを採用した、射出成形用モールド金型の３枚構造を示す。 本発明の締め付け防止機能を備えたネジと金型構造図を示す。 ネジによる従来のランナーロックピン押さえ方法を示す概略図である。 プレートによる従来のランナーロックピン押さえ方法を示す概略図である。 カラー挿入による従来のランナーロックピン押さえ方法を示す概略図である。

符号の説明

１‥固定側取付板 ２‥固定側型板
３‥ランナーストリッパプレート ４‥可動側型板
５‥スペーサブロック ６‥可動側取付板
７‥エジェクタプレート上 ８‥エジェクタプレート下
９‥キャビ １０‥コア
１１‥成形部 １２‥ロケートリング
１３‥スプルーブシュ １４‥一次スプルー部
１５‥二次スプルー部 １６‥ランナー部
１７‥ゲート部 １８‥エジェクタピン
１９‥ランナーロックピン ２０‥ランナーロックピンのアンダーカット形状
２１‥ランナーロックピンのツバ部 ２２‥締め付け防止機能を備えたネジ
２３‥掘込み部 ２４‥クリアランス
２５‥隙間
２６‥従来の押さえネジ ２７‥押さえプレート
２８‥ボルト ２９‥カラー
３０‥エジェクタストローク ３１‥ネジ部
３２‥貫通孔 ３３‥先端部
３４‥（ツバ部２１の）端面 ３５‥（ツバ部２１の）外周面
３６‥軸孔 ３７‥座面
３８‥ネジ穴 ３９‥内底面
４０‥（ネジ穴３８の）内周面 ４１‥ネジ本体
４２‥先端筒部

Claims (3)

1. ランナーロックピンを組込んだ３枚型構造のモールド射出成形金型において、
   前記３枚型構造は、固定側取付板、前記固定側取付板に対して取り付けられるランナーストリッパプレート、及び前記ランナーストリッパプレートに対して前記固定側取付板とは反対側に取り付けられる固定側型板であり、
   前記ランナーストリッパプレートには前記ランナーロックピンが摺動する貫通孔を設け、前記固定側取付板には前記貫通孔と整合した位置に前記ランナーロックピンが貫通する軸孔と、当該固定側取付板の上面に開口するネジ穴とを設け、
   前記ランナーロックピンは、前記軸孔の孔径よりも大きく且つ前記ネジ穴の孔径よりも小さいツバ部を有しており、当該ランナーロックピンは、前記固定側取付板の上面に開口したネジ穴から挿入され、前記ランナーストリッパプレートに形成された前記貫通孔を通して、先端部が前記固定側型板において注入樹脂によって形成されるスプルー部と同軸位置又はその近傍に配置され、
   前記ネジ穴にはネジがネジ込まれ、該ネジは前記ネジ穴の雌ネジにネジ係合するネジ本体、及び前記ネジ本体から先端側に延びる先端筒部を備えており、
   当該ネジの先端筒部には、前記ネジ本体のネジ径よりも小さい外径を有して内部に前記ランナーロックピンのツバ部が入る掘込み部を設けることにより締め付け防止機能とし、前記掘込み部は、当該掘込み部の内底面と前記ツバ部の端面との間、及び前記掘込み部の内周面と前記ツバ部の外周面との間で左右等間隔の隙間を形成しており、前記ランナーロックピンの前記ツバ部に対して相対的移動の自由度を確保していること、
   を特徴とするモールド射出成形金型。
2. 請求項１に記載のモールド射出成形金型において、
   前記固定側取付板には、前記ランナーストリッパプレートに形成された前記貫通孔と整合した位置に前記ランナーロックピンが貫通する前記軸孔と、当該軸孔に座面を介して繋がり且つ前記軸孔から拡大して前記固定側取付板の上面に開口する前記ネジ穴が形成されており、
   前記軸孔と前記ランナーロックピンとの間の隙間は、前記貫通孔と前記ランナーロックピンとの間の隙間よりも大きく設定されていること、
   を特徴とするモールド射出成形金型。
3. 請求項１又は２項に記載のモールド射出成形金型に用いられるランナーロックピンのツバ部がその周囲に隙間を以て入り込む掘込み部が形成されていること、
   を特徴とする締め付け防止機能を備えたネジ。
   

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