JP5553671B2 - 金型装置 - Google Patents

Description

本発明は、成形後のワークを押し出すエジェクタピンが備えられている金型装置の改良に関する。

固定型に対して移動自在に設けられる可動型と、この可動型に設けられ成形後のワークを押し上げるエジェクタピンと、が備えられている金型装置が知られている（例えば、特許文献１（図１）参照。）。

特許文献１を次図に基づいて説明する。但し、要素名は一部変更し符号は振り直した。
図９に示されているように、金型装置としての射出成形用金型１００に、固定側コアブロック１０１ａと、この固定側コアブロック１０１ａを保持する固定側ダイプレート１０１と、固定側コアブロック１０１ａに対向配置される可動型コアブロック１０２ａと、この可動型コアブロック１０２ａを保持する可動側ダイプレート１０２と、この可動側ダイプレート１０２を支持する移動側取付板１０３と、この移動側取付板１０３に立設されるエジェクタガイドピン１０４と、このエジェクタガイドピン１０４に摺動可能に設けられるエジェクタプレート１０６と、このエジェクタプレート１０６に取付けられ成形後のワークを押し上げるエジェクタピン１０７と、が備えられている。

エジェクタピン１０７は、エジェクタプレート１０６に開けた貫通穴１０９を貫通しエジェクタプレート１０６に取付けられ、可動側ダイプレート１０２に開けた挿通穴１０８に挿通されている。

特許文献１の技術では、成形時において、可動型コアブロック１０２ａに溶湯が接触するため、可動型コアブロック１０２ａの温度が上昇する。可動型コアブロック１０２ａの温度上昇に伴い、可動側ダイプレート１０２は熱膨張する。

その一方で、エジェクタプレート１０６は、周囲温度の変化が少なく熱膨張量は少ない。このため、両者の膨張量に差異が生じ、挿通穴１０８の位置と貫通穴１０９の位置の間にズレが生じる。このズレにより、エジェクタピン１０７は曲げられる。膨張量の差が大きいほど曲げ量が大きくなり、エジェクタピン１０７の寿命が短くなる。

特開２００３−９４１４７公報

本発明は、エジェクタピンの曲げを抑制することができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、固定型と、この固定型に対して移動自在に設けられる可動型と、この可動型に設けられワークを押し上げるエジェクタピンと、このエジェクタピンを支える可動型の側にて可動型に相対移動可能に設けられエジェクタピンを支持するエジェクタ板と、からなる金型装置において、エジェクタピンは、可動型に開けた挿通穴を貫通するピン部と、このピン部の基部に一体的に備えられピン部より大径のディスク部と、からなり、固定型と可動型で形成されるキャビティに注湯されると、キャビティ内の中立点を起点にして中立点から放射状に固定型と可動型が熱膨張するように固定型及び可動型が保持されており、中立点を通り、エジェクタピンに平行に延ばした延長線が第２の支持板に交わる交点を板上中立点とするとき、貫通穴は長穴であり、この長穴の長軸が板上中立点を通り、且つ、この板上中立点を中心に可動型が膨張する方向に延ばされていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、貫通穴の長径と貫通穴の短径の差は、挿通穴がキャビティの温度が低いときの位置から高いときの位置まで移動する長さと同じ長さに設定されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、可動型を固定型の側から見たときに、板上中立点は、可動型の温度上昇前に可動型上に位置する第１の前位置と、可動型の温度上昇後に可動型上に位置する第１の後位置とを通る第１の延長線と、可動型の温度上昇前に可動型上に位置する第２の前位置と、可動型の温度上昇後に可動型上に位置する第２の後位置とを通る第２の延長線とが交わる位置にあることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、エジェクタ板に、板上中立点を中心に金型が膨張する方向にエジェクタピンが貫通する貫通穴が設けられ、この貫通穴は長穴とし、長穴の長軸は板上中立点を中心として膨張する方向に延びている。

従来、エジェクタ板に設けられエジェクタピンが貫通する貫通穴の径は、エジェクタピンの外径に所定のクリアランスを加えた大きさの径に設定されている。
ワークの成形により溶湯と接触する可動型の温度が上昇し、温度上昇に伴い可動型が膨張する。その一方で、エジェクタピンを支持するエジェクタ板は、溶湯と接触しないため、可動型に較べると温度上昇は少なく膨張量は少ない。その結果、可動型とエジェクタ板との膨張量に差異が生じ、エジェクタ板に開けた貫通穴と可動型に開けた挿通穴との間に位置ズレが生ずる。この位置ズレにより、挿通穴と貫通穴とを通るエジェクタピンに大きな力がかかるという問題があった。

この点、本発明では、エジェクタ板に開けられエジェクタピンが貫通する貫通穴は、板上中立点を中心に金型が膨張する方向に設けられている長穴であり、この長穴の長軸は板上中立点を中心として膨張する方向に延びている。

可動型の温度が上昇し、可動型が膨張し、可動型に開けられていた挿通穴にエジェクタピンが当たった場合であっても、エジェクタ板に開けられている長穴の長軸は、可動型の膨張する方向に延びているので、エジェクタピンは、長穴に沿って移動することになる。

そのため、挿通穴が熱膨張により移動した場合であっても、エジェクタピンに軸直角方向の力がかかり難くなる。エジェクタピンに力がかかり難くなれば、熱膨張によるエジェクタピンの曲げを抑制させることができ、エジェクタピンの耐久性を高めることができる。

請求項２に係る発明では、貫通穴の長径と貫通穴の短径の差は、挿通穴がキャビティの温度が低いときの位置から高いときの位置まで移動する量と同じ量に設定されている。すなわち、貫通穴の長径は、挿通穴の移動量に合わせたので、キャビティの温度が高くなったとき、エジェクタピンのピン部に大きな力がかかる心配はない。エジェクタピンに大きな力がかからないので、エジェクタピンへの曲げを抑制することでエジェクタピンへの負担を一層軽減することができ、エジェクタピンの耐久性を一層高めることができる。

請求項３に係る発明では、板上中立点は、可動型の温度上昇前後に可動型上に位置する第１の前位置及び第１の後位置とを通る第１の延長線と、可動型の温度上昇前後に可動型上に位置する第２の前位置及び第２の後位置とを通る第２の延長線とが交わる位置にある。

板上中立点は、金型温度上昇前後の挿通穴の位置をシミュレーションにより算出することにより、これらの複数の延長線が交差する点として容易に求めることができる。
このような板上中立点であれば、可動型に開けた挿通穴の移動量を温度上昇前後で精度良く求めることが可能になる。

本発明に係る金型装置の断面図である。 図１の２−２断面図である。 図２の３部拡大図である。 板上中立点を設定する方法を説明する図である。 図２の５（ａ）−５（ａ）線断面図及び作用説明図である。 貫通穴とピン部との寸法関係を説明する図である。 本発明に係る金型装置の作用説明図である。 実施例及び比較例に係るエジェクタピンの作用説明図である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図中及び実施例において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」は、各々、金型装置の方向を示す。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示されているように、金型装置１０は、固定板１１に取付けられている固定型１３と、この固定型１３に対して移動自在に設けられる可動型１４と、この可動型１４を支持するスペーサブロック１５、１５と、これらのスペーサブロック１５、１５が取付けられる可動板１２と、この可動板１２と可動型１４との間に設けられるエジェクタ板１７と、このエジェクタ板１７に支持されワークを押し上げる複数のエジェクタピン２１と、からなる。

可動型１４は、コアブロック２２と、このコアブロック２２の周囲を囲うようにしてコアブロック２２と一体的に設けられるホルダブロック２３とからなる。
可動型１４と固定型１３の間には、溶湯が射出される空間としてのキャビティ２４が形成されている。固定板１１には、キャビティ２４へ溶湯を射出する通路を有するスプルブッシュ１９が取付けられている。

エジェクタ板１７に、エジェクタ板１７の移動をガイドするガイドボスト２０、２０が設けられている。エジェクタピン２１を支持するエジェクタ板１７は、可動型１４の側にて可動型１４に相対移動可能に設けられている。

エジェクタ板１７は、ディスク部２６を支える第１の支持板２７と、この第１の支持板２７に重ねられ、ディスク部２６を収納する凹部３１及びエジェクタピン２１のピン部２５が貫通する貫通穴３２を有する第２の支持板２８と、からなる。

エジェクタピン２１は、可動型１４に開けた挿通穴３３を貫通するピン部２５と、このピン部２５の基部に一体的に備えられピン部２５より大径で鍔状に形成されるディスク部２６と、からなる。

図２に示されているように、エジェクタ板１７の構成部材としての第２の支持板２８に、エジェクタピン２１のピン部２５が貫通する４つの貫通穴３２が配置されている。これらの４つの貫通穴３２に、４つのエジェクタピン２１のピン部２５が各々通っている。すなわち、本実施例では、１枚のエジェクタ板１７に４つのエジェクタピン２１が支持されている。次図にて、１つのエジェクタピン２１を取り上げ、第２の支持板２８に形成されエジェクタピン２１が通る貫通穴３２及び凹部３１について説明する。

図３に示されているように、エジェクタピン２１のピン部２５が通る貫通穴３２は長穴３２Ａであり、この長穴３２Ａの下方にて、第２の支持板２８には、エジェクタピン２１のディスク部２６が通る凹部３１が形成されている。凹部３１は周囲が上から見たときに長円状に形成されている。

図１を併せて参照して、ディスク部２６の下面３６は、第１の支持板２７の上面３７に当接している。ディスク部２６は、凹部３１に収納されており、長穴３２Ａの長軸４１方向に移動可能に設けられている。ピン部２５が長穴３２Ａを通り、ディスク部２６が長円状に形成された凹部３１を通る。すなわち、エジェクタピン２１は、第１の支持板２７の上面３７を摺動しつつ前記長穴３２Ａの長軸４１に沿って移動可能な部材である。４２は長穴３２Ａの短軸である。

次に、可動型を固定型から見たときに、金型の温度上昇前後で位置の変動しない点としての中立点及び板上中立点について説明する。
図１に戻って、固定型１３と可動型１４で形成されるキャビティ２４に注湯されると、キャビティ内の中立点ＮＰを起点にして中立点ＮＰから放射状に固定型１３と可動型１４が熱膨張するように固定型１３及び可動型１４が保持されている。中立点ＮＰを通り、エジェクタピン２１に平行に延ばした延長線５６が第２の支持板２８に交わる交点を板上中立点４３とする

図４に示されているように、キャビティ２４内にあって、注湯前後で位置が変化しない点を中立点（図１、符号ＮＰ）とし、この中立点ＮＰを通り、エジェクタピン（図１、符号２１）に平行に延ばした延長線が第２の支持板２８に交わる交点を板上中立点４３とするとき、この板上中立点４３を中心として膨張する方向に長穴（図２、符号３２Ａ）の長軸４１が延びている。

可動型１４を固定型の側から見たときに、板上中立点４３は、可動型１４の温度上昇前に可動型１４上に位置する第１の前位置４５と、可動型１４の温度上昇後に可動型１４上に位置する第１の後位置４６とを通る第１の延長線５１と、可動型１４の温度上昇前に可動型１４上に位置する第２の前位置４７と、可動型１４の温度上昇後に可動型１４上に位置する第２の後位置４８とを通る第２の延長線５２とが交わる位置にある。
したがって、第１の延長線５１と長穴の長軸４１とは一致し、第２の延長線５２と長穴の長軸４１とは一致するものとなる。

板上中立点４３は、金型温度上昇前後の挿通穴３３の位置をシミュレーションにより算出することにより、これらの複数の延長線が交差する点として容易に求めることができる。
このような板上中立点４３であれば、可動型１４に開けた挿通穴３３の移動量を温度上昇前後で精度良く求めることが可能になる。

次に、金型温度上昇前後における、エジェクタピンの板上中立点からの変位について説明する。
図５（ａ）には、溶湯がキャビティ２４に射出される前であって、金型温度上昇前におけるエジェクタピン２１の状態が示されている。
図５（ｂ）には、溶湯がキャビティ２４に射出された後であって、金型温度上昇後におけるエジェクタピン２１の状態が示されている。

金型温度上昇後に、可動型１４は膨張により、板上中立点（図４、符号４３）から長穴の長軸に沿って、長さ（δ）だけ離間する方向へ変位する。
第２の支持板２８に、膨張する方向に沿って長軸（図４、符号４１）が延びる位置に長穴３２Ａが設けられているので、エジェクタピン２１は、第１の支持板２７の上面を長穴３２Ａに沿って摺動する。

なお、ピン部２５が通る挿通穴３３の下部には、ピン部２５との間にクリアランスをもたせるように大穴部５４が形成されている。挿通穴３３の下部に大穴部５４が形成されているので、ピン部２５の側面と挿通穴３３との間の接触面が減り、ピン部２５は挿通穴３３を円滑に摺動する。

図６には、長径Ｄａと短径Ｄｂとが規定されている貫通穴３２が示されている。
例えば、エジェクタピン２１のピン部２５の外径が２０ｍｍのとき、貫通穴３２の短径Ｄｂは、ピン部２５と貫通穴３２の間のクリアランス：０.５ｍｍを考慮して２０．５ｍｍと設定される。
以下、貫通穴３２の長径Ｄａについて検討する。
気温：２０℃、金型温度上昇後の温度：２００℃とし、金型に利用されているＳＣ材相当の線膨張係数：１１×１０^−６ Ｋ ^−１ を利用して、膨張中心（点）からエジェクタピン２１までの距離が４００ｍｍのとき、膨張長さは、δ＝１８０×４００×１１×１０^−６＝０．７９ｍｍとなる。

この場合、長径：Ｄａ＝（２０+０．５+０．７９）＝２１．２９ｍｍ、短径：Ｄｂ＝（２０+０．５）＝２０．５ｍｍとなる。図中、理解を容易にするため、長径は短径に実際の比率に較べて対して大きな比率で表示されている。

すなわち、貫通穴３２の長径Ｄａと貫通穴３２の短径Ｄｂの差（Ｄａ−Ｄｂ）は、挿通穴（図１、符号３２）がキャビティ２４の温度が低いときの位置から高いときの位置まで移動する長さ（δ）と同じ長さに設定されている。

貫通穴３２の長径Ｄａを、挿通穴３３の移動量（δ）に一致させたので、キャビティ２４の温度が高くなったとき、エジェクタピン２１は、長穴の長軸方向に移動することができる。このため、エジェクタピン２１のピン部２５に大きな力がかかる心配はない。エジェクタピン２１に大きな力がかからないので、エジェクタピン２１への負担を一層軽減することができ、エジェクタピン２１の耐久性を一層高めることができる。長穴の短軸方向では、径方向のクリアランスは０．５ｍｍに設定されているので、エジェクタピン２１にがたつき等が発生する心配はない。

可動型１４の膨張方向に移動する分の長さに貫通穴３２の長径が形成されているので、エジェクタピン２１が長軸方向に移動する。このため、エジェクタピン２１に、負担がかかる心配はない。

次に、成形後、エジェクタピン上昇時の作用説明を行う。
図７（ａ）に、固定型１３に可動型１４が合わされ、キャビティ２４に溶湯が射出され、金型温度が上昇した後の状態が示されている。

図７（ｂ）に、エジェクタピン２１が成形後のワークＷを押し上げる状態が示されている。具体的には、固定型１３から可動型１４を図矢印ｂ方向に移動させていくと、可動型１４の下面１４ｂがエジェクタ板１７の上面１７ａに当たり、その後、エジェクタ板１７に設けられているエジェクタピン２１が可動型１４の上面１４ａから突出し、成形後のワークＷを押し上げる。

本発明では、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されているように、可動型１４が膨張し、この可動型１４に開けた挿通穴３３が板上中立点（図４、符号４３）を中心に移動する方向にて、エジェクタ板１７の長軸（図３、符号４１）が沿うように長穴としての貫通穴３２を配置したので、温度上昇によるエジェクタピン２１への負担を大幅に軽減させることができる。

図８（ｃ）及び図８（ｄ）に示されているように、従来、貫通穴３２Ｂの径は、エジェクタピン２１Ｂの外径に所定のクリアランスを加えた大きさの径に設定されている。ワークＷの成形により可動型１４Ｂの温度が上昇すると、可動型１４Ｂとエジェクタ板１７Ｂとの温度差が大きくなり、エジェクタ板１７Ｂに開けた貫通穴３２Ｂと可動型１４Ｂに開けた挿通穴３３Ｂとの間に位置ズレが生ずる。この位置ズレにより、挿通穴３３Ｂと貫通穴３２Ｂとを通るエジェクタピン２１Ｂに力がかかる。このような状態でエジェクタピン２１Ｂを摺動させると、エジェクタピン２１Ｂの軸直角方向に力がかかり、エジェクタピン２１Ｂに大きな負担がかかる。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に戻って、本発明では、エジェクタ板１７に開けられエジェクタピン２１と嵌合する貫通穴３２は、板上中立点４３を中心に金型が膨張する方向に設けられている長穴３２Ａであり、この長穴の長軸（図３、符号４１）は板上中立点（図２、符号４３）を中心として膨張する方向に延びている。

可動型１４の温度が上昇し、可動型１４が膨張し、可動型１４に開けられていた挿通穴３３にエジェクタピン２１が当たった場合であっても、長穴３２Ａの長軸４１は、可動型１４の膨張する方向に延びているので、エジェクタピン２１は、長穴３２Ａに沿って移動することになる。

そのため、エジェクタピン２１の軸直角方向に力がかかり難くなる。エジェクタピン２１の軸直角方向に力がかかり難くなるので、エジェクタピン２１への負担を大幅に軽減させることができ、エジェクタピン２１の耐久性を高めることができる。

尚、本発明は、実施の形態ではダイカスト金型に適用したが、樹脂成形金型にも適用可能であり、一般の金型に適用することは差し支えない。

本発明は、ダイカスト金型に好適である。

１０…金型装置、１３…固定型、１４…可動型、１７…エジェクタ板、２１…エジェクタピン、２４…キャビティ、２５…ピン部、２６…ディスク部、２７…第１の支持板、２８…第２の支持板、３１…凹部、３２…挿通穴、３２Ａ…長穴、３３…貫通穴、４１…長穴の長軸、４２…長穴の短軸、４３…板上中立点、４５…第１の前位置、４６…第１の後位置、４７…第２の前位置、４８…第２の後位置、５１…第１の延長線、５２…第２の延長線、Ｄａ…貫通穴の長径、Ｄｂ…貫通穴の短径、ＮＰ…中立点。

Claims (3)

1. 固定型と、この固定型に対して移動自在に設けられる可動型と、この可動型に設けられワークを押し上げるエジェクタピンと、このエジェクタピンを支える前記可動型の側にて前記可動型に相対移動可能に設けられ前記エジェクタピンを支持するエジェクタ板と、からなる金型装置において、
   前記エジェクタピンは、前記可動型に開けた挿通穴を貫通するピン部と、このピン部の基部に一体的に備えられ前記ピン部より大径のディスク部と、からなり、
   前記エジェクタ板は、前記ディスク部を支える第１の支持板と、この第１の支持板に重ねられ、前記ディスク部を収納する凹部及び前記ピン部が貫通する貫通穴を有する第２の支持板と、からなり、
   前記固定型と前記可動型で形成されるキャビティに注湯されると、前記キャビティ内の中立点を起点にして前記中立点から放射状に前記固定型と前記可動型が熱膨張するように前記固定型及び前記可動型が保持されており、
   前記中立点を通り、前記エジェクタピンに平行に延ばした延長線が前記第２の支持板に交わる交点を板上中立点とするとき、
   前記貫通穴は長穴であり、この長穴の長軸が前記板上中立点を通り、且つ、この板上中立点を中心に前記可動型が膨張する方向に延ばされていることを特徴とする金型装置。
2. 前記貫通穴の長径と前記貫通穴の短径の差は、前記可動型の温度が低いときの前記挿通穴の位置から高いときの前記挿通穴の位置まで移動する長さと同じ長さに設定されていることを特徴とする請求項１記載の金型装置。
3. 前記可動型を前記固定型の側から見たときに、前記板上中立点は、前記可動型の温度上昇前に前記可動型上に位置する第１の前位置と、前記可動型の温度上昇後に前記可動型上に位置する第１の後位置とを通る第１の延長線と、前記可動型の温度上昇前に前記可動型上に位置する第２の前位置と、前記可動型の温度上昇後に前記可動型上に位置する第２の後位置とを通る第２の延長線とが交わる位置にあることを特徴とする請求項２記載の金型装置。

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