JP5407456B2

JP5407456B2 - ネジ部を有する射出成形品用金型、製造方法及び射出成形品

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Publication number: JP5407456B2
Application number: JP2009065919A
Authority: JP
Inventors: 和英中村; 憲彦中山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2029-03-18
Also published as: JP2010214849A

Description

本発明は、ネジ部を有する射出成形品用金型、製造方法及び射出成形品に関する。

通常、ネジ部を有する射出成形品は、本体外周に設けられる螺旋状のネジ山又はネジ溝がアンダーカットとなるのでネジ軸方向に金型から抜き出すことは困難である。このため、ネジ部を有する射出成形品の製造方法及びその金型として様々な発明が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１では、射出成品の中心軸線を通るパーティングラインにおいて第一金型に対し第二金型を離型できる構成とすることにより、ネジ部を有する射出成形品でも金型から抜き出せるように構成されている。

特開２００７−７６３３６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、ネジ部が多条ネジであったり、リード角が大きくなるとこのリード角部がアンダーカットとなるため、金型から抜き出すことが困難となる。このため、射出成形されるネジ部は、ネジ山の断面形状が台形で１８０度一周した端末が一部重なる形状に限定されてしまう。しかも、アンダーカットとなる部分を切除した飛びネジとして成形される特殊の形状に限られてしまう。

また、金型を開いた後に、専用のロボットなどを用いてネジ部を回転させながら金型から抜き出せるように構成することも考えられる。しかし、製造効率が低下するだけでなく周辺設備が必要となって設備費が嵩む問題を有している。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、ネジ部を有する射出成形品を効率よく、低コストで成形することができる射出成形用金型、製造方法及び射出成形品を提供することを目的とする。

本発明に係るアンダーカット部を有する射出成形品用金型及びそれを用いた製造方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

第一の発明に係る射出成形品用金型は、ネジ部を有する射出成形品を成形するキャビティを有する第一金型と、前記キャビティの一端を形成する部位を有する第二金型と、前記第一金型と前記第二金型を合わせた状態で、前記射出成形品を回転させて前記キャビティから前記第二金型に形成した内部空間に向けて移動させて離型する成形品取出機構と、
を備え、前記成形品取出機構は、前記第二金型の進退方向に平行な回転軸を有して前記第二金型の内部に回転自在に保持されたハウジングと、前記ハウジングの回転軸に沿って形成された挿通孔に対して進退可能に挿嵌保持されて前記ハウジングと一体に回転すると共に前記射出成形品の一端に係合する第一コマと、前記挿通孔に対して前記第一コマよりも後側において進退可能に挿嵌保持されると共に前進時には前記第一コマを前記キャビティに臨む位置に移動させ、後退時には前記射出成形品を収容する収容空間を形成する第二コマと、を備えることを特徴とする。

また、前記第二コマの先端に、成形材料を射出するゲートが設けられることを特徴とする。

また、前記第一コマに、前記射出成形品を相対回転不能に係合する角孔が設けられることを特徴とする。

また、前記第二金型は、前記ハウジングを回転駆動する駆動部と、前記ハウジングに前記駆動部の回転を伝達するベルト・プーリー機構と、を備えることを特徴とする。

第二の発明に係る射出成形品の製造方法は、ネジ部を有する射出成形品を成形するキャビティを有する第一金型と、前記キャビティの一端を形成する部位を有する第二金型と、前記第二金型の進退方向に平行な回転軸を有して前記第二金型の内部に回転自在に保持されたハウジング、前記ハウジングの回転軸に沿って形成された挿通孔に対して進退可能に挿嵌保持されて前記ハウジングと一体に回転すると共に前記射出成形品の一端に係合する第一コマ、及び前記挿通孔に対して前記第一コマよりも後側において進退可能に挿嵌保持されると共に前進時には前記第一コマを前記キャビティに臨む位置に移動させ、後退時には前記射出成形品を収容する収容空間を形成する第二コマを備える成形品取出機構と、による射出成形品の製造方法であって、前記第一金型と前記第二金型を合わせる第一工程と、前記キャビティに成形材料を充填して前記射出成形品を成形する第二工程と、前記第一金型と前記第二金型を合わせた状態で、前記成形品取出機構により前記射出成形品を回転させて前記キャビティから前記第二金型に形成した内部空間に向けて移動させて離型する第三工程と、を有することを特徴とする。

また、前記第一工程において、前記第二コマを前進させることを特徴とする。

また、前記第三工程は、前記第二コマを後退させる第四工程と、前記ハウジングを回転して前記第一コマを介して前記射出成形品を回転させつつ前記収容空間に向けて移動させる第五工程と、を有することを特徴とする。

第三の発明に係る射出成形品は、ネジ部を有する射出成形品を成形するキャビティを有する第一金型と、前記キャビティの一端を形成する部位を有する第二金型と、前記第二金型の進退方向に平行な回転軸を有して前記第二金型の内部に回転自在に保持されたハウジング、前記ハウジングの回転軸に沿って形成された挿通孔に対して進退可能に挿嵌保持されて前記ハウジングと一体に回転すると共に前記射出成形品の一端に係合する第一コマ、及び前記挿通孔に対して前記第一コマよりも後側において進退可能に挿嵌保持されると共に前進時には前記第一コマを前記キャビティに臨む位置に移動させ、後退時には前記射出成形品を収容する収容空間を形成する第二コマを備える成形品取出機構と、により成形される射出成形品であって、前記第一金型と前記第二金型を合わせた後に、前記キャビティに成形材料を充填して前記射出成形品を成形し、前記第一金型と前記第二金型を合わせた状態で、前記成形品取出機構により前記射出成形品を回転させて前記キャビティから前記第二金型に形成した内部空間に向けて移動させて離型させたことを特徴とする。

本発明の第一実施形態に係るネジを有する射出成形品の斜視図である。本発明の第一実施形態に係る射出成形品用金型の斜視図である。第二金型の後端側を分離して成形品取出ユニットの後端が露呈した状態を示す斜視図である。第一金型と第二金型を閉じた状態を示す断面図である。第一金型のキャビティ部材と第二金型の成形品取出ユニットを示す斜視図である。成形品取出ユニットを示す斜視分解図である。成形品取出ユニットを示す斜視一部分解図である。成形品取出ユニットの配置を示す斜視一部分解図である。ホルダーの先端部を示す斜視一部分解図である。第一金型と第二金型を合わせた状態を示す動作説明図である。支持軸のゲートから樹脂をキャビティ内に注入して射出成形品を成形した状態を示す動作説明図である。案内支持軸及びホルダーを射出成形品から離間させた状態を示す動作説明図である。係止コマの回転に伴って射出成形品がキャビティから第二金型側に抜け出す状態を示す動作説明図である。第二金型側に抜け出した射出成形品と成形品取出ユニットを示す動作説明図である。射出成形品の変形を示す斜視図である。

以下、本発明に係る射出成形品用金型、それを用いた製造方法及び射出成形品の実施形態について図面を参照して説明する。

図１には、螺旋状のネジ部を有する射出成形品の一例として、後述する第一金型Ｍ１と第二金型Ｍ２を有する金型Ｍにより成形された射出成形品１が示されている。
射出成形品１は、軸部材の外周に一条のネジ山２を一体成形したものであり、その両端に大径の軸部４と小径の軸部５が設けられている。射出成形品１の内部軸芯上には中空孔８が成形されて、円筒形状となっている。なお、大径の軸部４には、２つの平行な座面６が成形される。

次に、螺旋状のネジ山２を有する射出成形品１を成形するための金型Ｍに付き、図２、図３を参照して説明する。
図２、図３において、金型Ｍは、不図示の射出成形機の固定盤に固定される第一金型Ｍ１と、この第一金型Ｍ１に対し可動（進退移動）する第二金型Ｍ２から構成され、射出成型時にはパーティング面（parting line面）となる合せ面Ｌで合体されるようになっている。

第二金型Ｍ２の一部は、後端側の接合面Ｌ１（図２に示すＡ−Ａ線）から分離可能に構成されており、この接合面Ｌ１には後述する成形品取出ユニットＵの後端が露呈した状態となっている。
また、接合面Ｌ１の片側面１２には、成形品取出ユニットＵの後端およびプーリＰ１，Ｐ２を収容する角型の凹溝１４が形成されている。これにより、成形品取出ユニットＵのメンテナンスが行えるようになっている。

第二金型Ｍ２に設けられた内部空間には、２つの成形品取出ユニットＵが収容されている。そして、これら成形品取出ユニットＵは、第二金型Ｍ２の下面に取り付けられた電動モータ１０により同時に回転駆動される。つまり、プーリＰ１，Ｐ２は、電動モータ１０の出力軸に装着された駆動プーリＤＰとの間で掛け渡されるベルト１５により回転が伝達され、成形品取出ユニットＵが回転駆動される。

次に、第二金型Ｍ２の成形品取出ユニットＵ及び第一金型Ｍ１について、図４〜図９を参照して説明する。
第二金型Ｍ２の内部空間に設けられた一対の成形品取出ユニットＵは、それぞれ、第二金型Ｍ２の本体に対して回転可能に支持されたハウジングＨと、ハウジングＨの回転軸に沿って形成された挿通孔１６に対して進退移動可能に挿嵌保持されると共にハウジングＨと一体に回転する係止コマ２０と、挿通孔１６に対して係止コマ２０よりも後端側に進退移動可能に挿嵌保持されるホルダー２４と、から構成されている。

ハウジングＨは、第二金型Ｍ２の進退方向に平行な回転軸を有する円筒形部材であって、その外周面に一対の軸受Ｂ１，Ｂ２が装着され、第二金型Ｍ２の内部に回転可能に支持される。また、ハウジングＨの外周には、軸受Ｂ１と軸受Ｂ２の間に、プーリＰ１（Ｐ２）が装着される。プーリＰ１（Ｐ２）には、電動モータ１０の駆動プーリＤＰとの間に掛け渡されたベルト１５が装着され、これにより回転駆動する。

ハウジングＨには回転軸に沿って円形の挿通孔１６が形成されている。更に、この挿通孔１６の内壁周囲には、３本の係合溝Ｇが軸方向に沿って形成されている。

ハウジングＨの挿通孔１６の内部には、係止コマ２０が軸方向に進退移動可能に挿嵌されている。係止コマ２０の外周には、３つの係止片２２が突設しており、この係止片２２がハウジングＨの挿通孔１６の３本の係合溝Ｇに嵌合する。したがって、係止コマ２０は、ハウジングＨが回転すると、係合溝Ｇから係止片２２を介して回転が伝達され、ハウジングＨと一体となって回転する。

ハウジングＨの挿通孔１６の内部には、係止コマ２０の他に、ホルダー２４も軸方向に進退移動可能に挿嵌されている。挿通孔１６の内部において、係止コマ２０が先端（第一金型）側に、ホルダー２４が後端側に配置されている。

係止コマ２０の後端面には、ホルダー２４の先端の段付き小径軸２４ａが挿嵌するための段付き穴２０ａ（図１２参照）が形成されている。また、係止コマ２０の先端面には、射出成形品１の軸部４を成形する角孔２０ｂが形成されている。先端面に形成された角孔２０ｂは、後端面に形成された段付き穴２０ａに連通するようになっている。

ハウジングＨの先端面は、第二金型Ｍ２の合せ面Ｌに取り付けられた円板状の蓋体３２によって当接保持される。蓋体３２の中央には、開口部３４が形成される。そして、この開口部３４から係止コマ２０の先端面が露呈するようになっている（図８，図９参照）。

ホルダー２４は、ハウジングＨの挿通孔１６に対して、回転可能且つ軸方向摺動可能に挿嵌支持されている。言い換えれば、ハウジングＨが回転しても、ホルダー２４に対して回転は伝達されない。つまり、ホルダー２４は、軸方向に摺動するだけである。
また、ホルダー２４の軸芯には、挿通孔２５が形成され、その内部にノズル３０が挿嵌保持される。そして、ノズル３０の先端には、キャビティＣＡに樹脂を注入するためのゲート２８となる切欠き部が形成されている（図６参照）。
なお、ゲート２８を有するノズル３０の先端は、係止コマ２０の角孔２０ｂ内に収容されて、射出成形品１の軸部４側の中空孔８を成形する。

第一金型Ｍ１には、合せ面Ｌ側から、射出成形品１のネジ山２を成形するキャビティＣＡを有する第一キャビティ３６と、軸部５を成形するキャビティＣＡを有する第二キャビティ３８とから構成されたキャビティ部材３５が装着されている。

第一金型Ｍ１内には、細い円柱形の先端支持部４０ａを有する案内支持軸４０が、第二キャビティ３８から第一キャビティ３６に向けて進退移動可能に配置されている。
案内支持軸４０の先端支持部４０ａは、キャビティＣＡ内に配置され、その先端が第二金型Ｍ２のホルダー２４のノズル３０に当接する。そして、先端支持部４０ａとノズル３０により射出成形品１の中空孔８を成形する（図１０参照）。

次に、上記金型Ｍを用いて、ネジ山２を有する射出成形品１の製造方法に付き、図１０〜図１４を参照して説明する。なお、図１０〜図１４では、第一金型Ｍ１と第二金型Ｍ２の主要部のみを図示する。

まず、図１０に示すように、第一金型Ｍ１と第二金型Ｍ２を合わせて金型Ｍを閉じる。
この際、第二金型Ｍ２の成形品取出ユニットＵでは、ハウジングＨの挿通孔１６内においてホルダー２４を先端（第一金型Ｍ１）側に移動させる。そして、ホルダー２４の段付き小径軸２４ａを係止コマ２０の段付き穴２０ａに嵌合させる。更に、段付き穴２０ａの先端側を、蓋体３２の後面に当接させる。つまり、係止コマ２０が蓋体３２とホルダー２４により挟持された状態となる。
これにより、ゲート２８を有するノズル３０の先端は、係止コマ２０の角孔２０ｂ内に収容される。なお、ノズル３０の先端と角孔２０ｂは、キャビティＣＡの一端を形成する。
また、第一金型Ｍ１に装着された案内支持軸４０の先端支持部４０ａをキャビティＣＡの内部に向けて移動させて、その先端をノズル３０の先端に当接させる。

次に、図１１に示すように、ゲート２８からキャビティＣＡに樹脂を注入、充填して、ネジ山を有する射出成形品１が成形する。

続いて、図１２に示すように、キャビティＣＡ（射出成形品１）の両端側からノズル３０と案内支持軸４０の先端支持部４０ａをそれぞれ離間させる。これにより、第二金型Ｍ２の成形品取出ユニットＵでは、ハウジングＨの挿通孔１６の先端（第一金型Ｍ１）側に、射出成形品１を収容可能な収容空間が形成される。

次に、図１３に示すように、電動モータ１０を起動してハウジングＨを一方向に回転させる。ハウジングＨを回転させると係止コマ２０も一体となって回転する。係止コマ２０の角孔２０ｂには、射出成形品１の軸部４が係合しているので、ハウジングＨの回転が射出成形品１にも伝達される。つまり、軸部４に設けられた平行な座面６は、射出成形品１が係止コマ２０と一体となって回転できるように、係止コマ２０に係止する部位として機能する。
そして、射出成形品１が回転すると、キャビティＣＡに螺合するように成形されたネジ山２の作用により、射出成形品１をキャビティＣＡから軸方向へ移動させる直進力が与えられる。

つまり、係止コマ２０に係合した射出成形品１がキャビティＣＡから抜き出るように、ハウジングＨに回転を付与する。これにより、射出成形品１は、係止コマ２０と一体となって、ハウジングＨの挿通孔１６に向けて回転しながら直進移動させることができる。

そして、図１４に示すように、射出成形品１は、第二金型Ｍ２の内部空間、すなわちノズル３０が退避したことにより生じた挿通孔１６の内部空間に収容される。
こうして、射出成形品１がキャビティＣＡから抜き出される。

最後に、第一金型Ｍ１から第二金型Ｍ２を退避して金型Ｍを開き、第二金型Ｍ２に収容された射出成形品１の軸部５を不図示の取出装置により把持して第一金型Ｍ１側に引っ張ることで、軸部４が係止コマ２０の角孔２０ｂから外れて、射出成形品１が金型Ｍから完全に取り外される。

以上説明したように、本実施形態によれば、第一金型Ｍ１と第二金型Ｍ２を合わせた状態で、射出成形品１を回転させてキャビティＣＡから第二金型Ｍ２に形成した内部空間（挿通孔１６の先端側）に向けて移動させて離型する成形品取出ユニットＵを備えるので、効率的にネジ部を有する射出成形品を成形することができる。

また、成形品取出ユニットＵは、ハウジングＨと係止コマ２０とホルダー２４とから構成されるので、簡単な金型構造で、コスト上昇を招くことなく、ネジ部を有する射出成形品を成形することができる。

したがって、ネジ部を有する射出成形品を、一定の品質を維持して安価に製造（成形）することができる。よって、ネジやスクリュー等を金属製から樹脂製品に置き換えることが可能となる。

なお、前述した実施の形態で示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上述した実施形態では、螺旋状のネジ部を有する射出成形品１として、外周に一条のネジ山を成形した例に付き説明したが、これに限らない。多条のネジ山が成形される場合であってもよい。また、ネジ山に限らず、ネジ溝であってもよい。

また、図１５（ａ）に示すように、軸部材の外周の一部にネジ山が成形される場合、図１５（ｂ）に示すように、軸部材の外周の一部にネジ溝が成形される場合であってもよい。
なお、軸部材の外周の一部にネジ山又はネジ溝を有する２つの射出成形品５０，６０は、それぞれの端部に、係止コマ２０の角孔２０ｂに係合する軸部５２，６２が成形される。

また、上述した実施形態では、外周にネジ山等を成形した雄ネジ形に付き説明したが、円筒部材の内周にネジ山等を成形した雌ネジ形であってもよい。
更に、軸部材（円柱・円筒）に限らず、円錐形部材の外周・内周にネジ山等を成形した場合であってもよい。
なお、ネジ部（ネジ山・ネジ溝）の形状は、任意の形状で構わない。軸部材や円錐形部材の表面につる巻き線状に凸部や凹部が設けられたものであればよい。

上述した実施形態では、第一金型Ｍ１を射出成形機の固定盤に固定する場合について説明したが、第二金型Ｍ２を固定盤に固定する場合であってもよい。

１，５０，６０…射出成形品、２…ネジ山（ネジ部）、４…軸部（一端）、１０…電動モータ（駆動部）、１５…ベルト、１６…挿通孔、２０…係止コマ（第一コマ）、２０ｂ…角孔、２４…ホルダー（第二コマ）、２８…ゲート、３５…キャビティ部材、Ｍ…金型、Ｍ１…第一金型、ＣＡ…キャビティ、Ｍ２…第二金型、ＤＰ…駆動プーリ、Ｐ１，Ｐ２…プーリ、Ｈ…ハウジング、Ｕ…成形品取出ユニット（成形品取出機構）

Claims

ネジ部を有する射出成形品を成形するキャビティを有する第一金型と、
前記キャビティの一端を形成する部位を有する第二金型と、
前記第一金型と前記第二金型を合わせた状態で、前記射出成形品を回転させて前記キャビティから前記第二金型に形成した内部空間に向けて移動させて離型する成形品取出機構と、
を備え、
前記成形品取出機構は、
前記第二金型の進退方向に平行な回転軸を有して前記第二金型の内部に回転自在に保持されたハウジングと、
前記ハウジングの回転軸に沿って形成された挿通孔に対して進退可能に挿嵌保持されて前記ハウジングと一体に回転すると共に前記射出成形品の一端に係合する第一コマと、
前記挿通孔に対して前記第一コマよりも後側において進退可能に挿嵌保持されると共に前進時には前記第一コマを前記キャビティに臨む位置に移動させ、後退時には前記射出成形品を収容する収容空間を形成する第二コマと、
を備えることを特徴とする射出成形品用金型。
前記第二コマの先端に、成形材料を射出するゲートが設けられることを特徴とする請求項１に記載の射出成形品用金型。
前記第一コマに、前記射出成形品を相対回転不能に係合する角孔が設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の射出成形品用金型。
前記第二金型は、
前記ハウジングを回転駆動する駆動部と、
前記ハウジングに前記駆動部の回転を伝達するベルト・プーリー機構と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の射出成形品用金型。
ネジ部を有する射出成形品を成形するキャビティを有する第一金型と、
前記キャビティの一端を形成する部位を有する第二金型と、
前記第二金型の進退方向に平行な回転軸を有して前記第二金型の内部に回転自在に保持されたハウジング、前記ハウジングの回転軸に沿って形成された挿通孔に対して進退可能に挿嵌保持されて前記ハウジングと一体に回転すると共に前記射出成形品の一端に係合する第一コマ、及び前記挿通孔に対して前記第一コマよりも後側において進退可能に挿嵌保持されると共に前進時には前記第一コマを前記キャビティに臨む位置に移動させ、後退時には前記射出成形品を収容する収容空間を形成する第二コマを備える成形品取出機構と、
による射出成形品の製造方法であって、
前記第一金型と前記第二金型を合わせる第一工程と、
前記キャビティに成形材料を充填して前記射出成形品を成形する第二工程と、
前記第一金型と前記第二金型を合わせた状態で、前記成形品取出機構により前記射出成形品を回転させて前記キャビティから前記第二金型に形成した内部空間に向けて移動させて離型する第三工程と、
を有することを特徴とする射出成形品の製造方法。
前記第一工程において、前記第二コマを前進させることを特徴とする請求項５に記載のネジ部を有する射出成形品の製造方法。
前記第三工程は、
前記第二コマを後退させる第四工程と、
前記ハウジングを回転して前記第一コマを介して前記射出成形品を回転させつつ前記収容空間に向けて移動させる第五工程と、
を有することを特徴とする請求項６に記載のネジ部を有する射出成形品の製造方法。
ネジ部を有する射出成形品を成形するキャビティを有する第一金型と、
前記キャビティの一端を形成する部位を有する第二金型と、
前記第二金型の進退方向に平行な回転軸を有して前記第二金型の内部に回転自在に保持されたハウジング、前記ハウジングの回転軸に沿って形成された挿通孔に対して進退可能に挿嵌保持されて前記ハウジングと一体に回転すると共に前記射出成形品の一端に係合する第一コマ、及び前記挿通孔に対して前記第一コマよりも後側において進退可能に挿嵌保持されると共に前進時には前記第一コマを前記キャビティに臨む位置に移動させ、後退時には前記射出成形品を収容する収容空間を形成する第二コマを備える成形品取出機構と、
により成形される射出成形品であって、
前記第一金型と前記第二金型を合わせた後に、前記キャビティに成形材料を充填して前記射出成形品を成形し、
前記第一金型と前記第二金型を合わせた状態で、前記成形品取出機構により前記射出成形品を回転させて前記キャビティから前記第二金型に形成した内部空間に向けて移動させて離型させたことを特徴とする射出成形品。