JP5595446B2

JP5595446B2 - 金属射出成形機の金型装置

Info

Publication number: JP5595446B2
Application number: JP2012128936A
Authority: JP
Inventors: 明弘前原
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2032-06-06
Also published as: JP2013252533A

Description

本発明は、金属射出成形機に用いられる金型装置に関する。

図７は従来の金属射出成形機及び金型を示している。図７の図面右側においては、金属射出成形機の射出機構が示されており、この機構は、原料を溶融し且つ貯留するシリンダ１と、シリンダ１の外側面に設置されたヒータ２と、シリンダ１内にその中心軸に沿って配置され、原料を搬送し且つシリンダ１のノズル１から射出するためのスクリュ３と、を有する。

他方、図７の図面左側には、射出機構に溶融金属材料が充填される金型４が示されている。金型４は、成形時に互いに結合される固定金型５及び可動金型６を有し、図示しない加熱装置により加熱されている。固定金型５は、キャビディ９が形成された固定側入れ子１０と、固定側入れ子１０が組み込まれた固定側主型１２と、固定金型５を射出成形機に取り付けるための固定側取り付け板７とを備える。可動金型６も同様に、可動側入れ子１１と、可動側入れ子１１が組み込まれた可動側主型１３と、可動金型６を射出成形機に取り付けるための可動側取り付け板８とを備える。

固定金型５には、溶融金属の湯口であるスプール１４の外周を形成するスプールブッシュ１５が組み込まれており、固定側入れ子１０にはスプール１４とキャビティ９とを繋ぐランナー１６が形成されている。可動金型６には、成形完了後に成形品を突出しにより固定側入れ子１０から取り出すためのエジェクタピン１７、及び、複数のエジェクタピン１７を固定金型５側に突き出させるためのエジェクタプレート１８が組み込まれている。さらに可動金型６には、ノズル１９の先端に形成されうるプラグと呼ばれる凝固金属を射出成形中に受け止める凹部２０を持つプラグキャッチャー２１も組み込まれている。

次に、上記した金属射出成形機及び金型４の動作について説明する。

図７に示すように、オペレータはヒータ２によりシリンダ１を加熱しておき、図中右側より原料をシリンダ１内に投入する。スクリュ３が回転しながら後退することにより、投入された原料はシリンダ１の前方に搬送される。そして、原料は、シリンダ１から加熱されて溶融状態になってスクリュ３の前方に貯まる。可動金型６を移動させ、固定金型５と結合させて金型を閉じ、この状態でシリンダ１を前進させて金型４にノズル１９を接触させる。この際、この接触部から溶融した原料が漏れないように金型４にノズル１９を高圧で押し付ける。その後、スクリュ３を高速で前進移動させることにより、溶融状態の原料がノズル１９を介してスプール１４からランナー１６を通過してキャビティ９内に充填される。キャビティ９内に充填された溶融状態の原料が金型内で冷却凝固した後に、オペレータは可動金型６を移動させて金型４を開き、エジェクタプレート１８を固定金型５側に移動させる。これにより、キャビティ９で成形された成形品が、エジェクタピン１７により可動金型６から突き出されて離型される。

また、上記のような従来技術に関連して、固定金型５における固定側取り付け板７とキャビティ９を構成している固定側入れ子１０との間にサポートブロックを配置することにより、金型を大きく作製しないで金型の剛性力を上げる提案がされている（特許文献１参照）。

特開２００４−２４９３２８号公報

上記した従来技術の金型によれば低融点金属製品を成形することはできるが、さらなる改良すべき点があった。

たとえば図８に示されているように、金型を開いて低融点金属製品を取り出し、離型剤を噴霧する工程Bでは、固定金型５及び可動金型６の入れ子の表面温度が型閉工程A後の材料射出時の温度から３０〜４０℃低下する。この低下した温度の回復については、固定側及び可動側の入れ子１０，１１に内蔵したヒータ（不図示）に通電しても主型１２，１３から熱を奪われるため、６〜８分程度の金型温度回復工程Cが必要になる。この事が生産性の向上を阻害していた。他方、金型温度回復工程を短縮させるには大容量の金型温調装置を装備する必要があった。

また、特許文献１に開示された構成では、固定金型における固定側取り付け板と固定側入れ子との間にサポートブロックを配置し、該サポートブロックに加熱手段を設けているが、サポートブロックと固定側入れ子は常に密着した状態に設けられている。このため、射出後の溶融金属固化の際に前記サポートブロックの加熱温度を下げると、固定側入れ子はその周囲の部材に熱を奪われて低下する。

そこで本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、大容量の金型温調装置を装備することもなく、効率よく短時間に金型温度を上昇させられる金型装置を提供することを目的とする。

本発明は、金属射出成形機の金型装置であって、金属製品を成形するためのキャビティを成すように互いに結合される２つの金型を有し、該金型が、該キャビティを有する入れ子と、該入れ子が組み込まれた主型と、該主型を金属射出成形機に取り付けるための取り付け板とを備え、該入れ子と該取り付け板が該金型の開閉方向に並んで位置する金型装置に係るものである。

上記目的を達成するための発明態様の一つとしては、上記の金型装置において、主型が、入れ子と取り付け板の間に空間を設けるように形成されている。そして、金型は、サポートブロックとガイド機構とを有している。該サポートブロックは加熱手段を内蔵したものであって、上記の空間に配置され且つ取り付け板に固定されている。ガイド機構は、取り付け板と主型を金型の開閉方向に沿って相対的に移動させることが可能になっている。

このような態様では、キャビティに充填された溶融金属材料を固化させて該キャビティから金属製品を取出し可能にするとき、取り付け板と主型の間および入れ子とサポートブロックの間を離隔させることができる。このため、入れ子からサポートブロックへ、及び主型から取り付け板７へ、熱が移動しない。したがって、キャビティから金属製品を取り出し、金型に離型剤を塗布している間に入れ子の表面温度が射出成形時の温度よりも低下する下げ幅は従来技術よりも小さくなる。

他方、射出成形に際して該金属製品を取り出したキャビティの表面温度を所定の温度に上げるときは、取り付け板と主型を密着させて空間を閉じ、かつ、サポートブロックを入れ子に近接させることができる。このとき、予めサポートブロックを加熱手段で加熱しておくと、キャビティを有する入れ子の温度を効率よく短時間で上昇させることができる。

本発明によれば、大容量の金型温調装置を装備することもなく、効率よく短時間に金型温度を上昇させられる金型装置を提供することができる。

本発明の一実施形態による金属射出成形機の金型構造で、サポートブロックが入れ子に密着していない状態を示す断面図。本発明の一実施形態による金属射出成形機の金型構造で、サポートブロックが入れ子に密着した状態を示す断面図。本発明の一実施形態による金属射出成形機の金型装置の要部の拡大図。本発明の一実施形態による金属射出成形機の固定金型のA-A断面図。本発明の一実施形態による金属射出成形機の固定金型のB-B断面図。金型の温度変化を示す図で、本発明の１サイクル毎の変化を示す図。従来の金属射出成形機の金型装置の構成を示す断面図。金型の温度変化を示す図で、従来技術の１サイクル毎の変化を示す図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本実施形態による金属装置及び金属射出成形機の断面図であり、図７に示した先行技術に係る金属射出成形用金型に本発明を適用した例を示している。図７と図１を比較して分かるように固定金型５に改良が加えられている。したがって、ここでは、図７の先行技術と同じ構成要素には同一の符号を用いてその説明を割愛し、図７の先行技術に対して異なる固定金型５の構成について主に説明する。

本実施形態に用いられる固定金型５は、図１に示すように、金型開閉方向に並んで位置する固定側入れ子１０と固定側取り付け板７の間にサポートブロック２２を備えている。このため、固定側主型１２の、固定側入れ子１０と固定側取り付け板７の間の部分がくり抜かれて開口部１２ａになっている。サポートブロック２２は固定側取り付け板７に据え付けられ、かつ、固定側主型１２から離した状態で開口部１２ａ内に配置されている。サポートブロック２２内には複数のロッド状のヒータ２７が並列に内蔵されている。開口部１２ａ及びロッド状のヒータ２７については図１だけでなく図５も参照されたい。尚、図１、図４、図５から分かるようにサポートブロック２２及びヒータ２７は固定側入れ子１０の全体に亘って対応する大きさを有している。

さらに、固定側主型１２は固定側取り付け板７に対して密着と離間が可能になっている。このため、対向する固定側取り付け板７と固定側主型１２の面に、固定側取り付け板７と固定側主型１２を金型開閉方向に沿った方向に相対移動可能にするリニアガイド機構２８が設けられている。リニアガイド機構２８はたとえば図１のようにガイドピンとガイド孔を有する。

加えて、固定側主型１２の対向する外側側面にそれぞれ油圧シリンダ２３が締結され、各油圧シリンダ２３のロッド２４の先端は固定側取り付け板７に連結されている（図１、図４参照）。この構成では、図１のように油圧シリンダ２３のロッド２４が完全に伸びているときに固定側入れ子１０とサポートブロック２２の間および固定側主型１２と固定側取り付け板７の間に所定の間隔が形成されるようにされている。他方、図２のように油圧シリンダ２３のロッド２４が縮むことで、固定側主型１２が固定側取り付け板７に密着するようにされている。このときサポートブロック２２は固定側入れ子１０に限りなく近づくが、図３（図２のＸ部拡大図）に示されるようにサポートブロック２２と固定側入れ子１０の間に微小な隙間２９が有るようにされている。

この微小な隙間２９に熱伝導に優れたHeガスを封入できるように、図５に示すように固定側主型１２の開口部１２ａにHeガス源２６からのガス導入路が接続されている。

なお、アルミニウム合金又は亜鉛合金等の低融点金属製品を成形する場合、固定側の取り付け板７や入れ子１０、主型１２の材質にはＳＫＤ５１やＳ５５Ｃ等を用い、サポートブロック２２にはアルミニウム、ジュラルミン、ステンレス、銅合金等を用いることが好ましい。

次に、上記した固定金型５を備えた金型装置の動作について説明する。

金型を閉じている間（型閉工程Aの間）は固定側入れ子１０及び可動側入れ子１１が所定の成形可能温度になるよう加熱される。固定側入れ子１０については、後述するようにHeガスを熱伝達媒体としてサポートブロック２２のヒータ２７で加熱される。可動側入れ子１１について内蔵のヒータで加熱される。

所定の成形可能温度に達すると、閉じた状態の金型にノズル１９から溶融金属材料が射出される。溶融金属材料がキャビティ９に十分に充填されたら、溶融金属材料を固化させるために固定側入れ子１０及び可動側入れ子１１の加熱が中断又は停止する。固定側入れ子１０の温度を低下させる為には、固定金型５の油圧シリンダ２３のロッド２４を伸ばして固定側入れ子１０とサポートブロック２２の間および固定側主型１２と固定側取り付け板７の間を離間させることで、該サポートブロックのヒータ２７の熱が固定側入れ子１０に伝わらないようにする。他方、可動側入れ子１１については内蔵のヒータの温度を下げる。

溶融金属の固化後、金型を開き、キャビティ９から低融点金属製品を取り出して金型に離型剤を噴霧する工程Bを行う。この工程Bにおいては、図１のように油圧シリンダ２３によって固定側入れ子１０とサポートブロック２２の間および固定側主型１２と固定側取り付け板７の間が離間されているため、固定側入れ子１０からサポートブロック２２へ、及び固定側主型１２から固定側取り付け板７へ、熱が移動しない。したがって、工程B中に固定側入れ子１０の表面温度が射出成形時の温度よりも低下する下げ幅は従来技術よりも小さくなる。

上記の工程Bの間は、サポートブロック２２はヒータ２７の温度を下げずに上記所定の成形可能温度に制御されている。

上記の工程Bの後、次の製品成形に備えて金型温度の回復工程Cを行う。そのため、図２に示すように金型を開いた状態で油圧シリンダ２３がロッド２４を縮むように駆動され、固定側主型１２が固定側取り付け板７に密着し、開口部１２ａが密閉される。これと同時に、予め昇温しているサポートブロック２２は固定側入れ子１０に限りなく近づくが、図３に示すようにサポートブロック２２と固定側入れ子１０の間に微小な隙間２９が形成される。そして、この隙間２９にHeガス源２６からHeガスが封入される。このHeガスにより、サポートブロック２２の熱が固定側入れ子１０のキャビティ９の部分に効率よく伝達されて、固定側入れ子１０のキャビティ９の表面温度が一気に上昇する。このように本発明によると、製品取り出し後の固定側入れ子１０の温度を射出成形可能な温度に短時間に回復させることができる。

図６には上述した動作による金型温度の１サイクル毎の変化を示している。図８に示した従来技術の場合と比較すると、工程Ｂでの金型温度低下が少なく且つ工程Ｃでの温度回復も短くなったので、キャビティ９の表面温度（金型温度T）が従来技術よりも３０〜４０℃高い温度で制御できるようになった。

また従来の表面温度以上に効率よく適温に保つことが可能になったので、成型品の欠陥である湯じわ、ショートショットなどが改善でき、生産性を向上させることが可能になった。

１．シリンダ
２．ヒータ
３．スクリュ
４．金型
５．固定金型
６．可動金型
７．固定側取り付け板
８．可動側取り付け板
９．キャビティ
１０．固定側入れ子
１１．可動側入れ子
１２．固定側主型
１３．可動側主型
１４．スプール
１５．スプールブッシュ
１６．ランナー
１７．エジェクタピン
１８．エジェクタプレート
１９．ノズル
２０．凹部
２１．プラグキャッチャー
２２．サポートブロック
２３．油圧シリンダ
２４．油圧シリンダのロッド
２６．Heガス源
２７．ヒータ
２８．ガイド機構
２９．微小な隙間

Claims

金属射出成形機の金型装置であって、金属製品を成形するためのキャビティを成すように互いに結合される２つの金型を有し、該金型が、前記キャビティを有する入れ子と、該入れ子が組み込まれた主型と、該主型を金属射出成形機に取り付けるための取り付け板とを備え、前記入れ子と前記取り付け板が前記金型の開閉方向に並んで位置する金型装置において、
前記主型が、前記入れ子と前記取り付け板の間に空間を設けるように形成されており、
前記金型は、
前記空間に配置され且つ前記取り付け板に固定された、加熱手段を内蔵するサポートブロックと、
前記取り付け板と前記主型を前記金型の開閉方向に沿って相対的に移動させるためのガイド機構と、を有することを特徴とする金型装置。
請求項１に記載の金型装置において、
前記取り付け板と前記主型を密着させた状態において、前記サポートブロックが配置された前記空間が閉じられ、かつ前記入れ子と前記サポートブロックの間に第１の隙間が生じように構成され、前記取り付け板と前記主型を離した状態において、前記入れ子と前記サポートブロックの間が前記第１の隙間よりも大きく離隔するように構成されており、
前記閉じた空間の前記第１の隙間にHeガスを導入するガス導入路が設けられたことを特徴とする金型装置。
請求項２に記載の金型装置において、
前記取り付け板と前記主型を相対的に移動駆動する駆動装置と、前記Heガスを前記第１の隙間に注入するHeガス源とをさらに備え、
前記キャビティに充填された溶融金属材料を固化させて該キャビティから金属製品を取出し可能にするとき、前記駆動装置により前記取り付け板と前記主型の間および前記入れ子と前記サポートブロックの間が離隔し、
射出成形に際して該金属製品を取り出した前記キャビティの表面温度を所定の温度に上げるとき、前記駆動装置により前記取り付け板と前記主型を密着させて前記空間が閉じられ、前記サポートブロックを前記加熱手段で加熱している状態で、前記Heガス源より前記第１の隙間に前記Heガスが注入されることを特徴とする金型装置。