JP5643135B2

JP5643135B2 - 微小部品製造用金型装置

Info

Publication number: JP5643135B2
Application number: JP2011037536A
Authority: JP
Inventors: 央生出来; 幹裕伊藤
Original assignee: 株式会社双信
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2031-02-23
Also published as: JP2012171295A

Description

本発明は微小部品製造用金型装置に関する。

従来、プラスチック成形品を成形する射出成形金型で、ピンポイントゲートを成形品上面や裏面部に設ける場合、固定側型板（キャビティプレート）と可動側型板（コアプレート）の主要な２プレートと、さらにランナーを離型させるためのランナーストリッパープレートとが必要であり、金型は３プレート金型と呼ばれる構造をとっているものが知られている。そして、生産性の向上を図ったものとして、４プレート金型も、従来、知られている。

例えば、特許文献１（図１参照）には、かかる４プレート金型が開示されている。図２はランナー部の平面レイアウト図である。図１において、参照符号（１０）は多数個取りの射出成形金型を示し、参照符号（１１）は固定側取付板を示し、参照符号（１２）は第１のストリッパープレートであるストリッパープレート（上）を示している。また、参照符号（１３）は第２のストリッパープレートであるストリッパープレート（下）を示し、参照符号（１４）はキャビティプレートを示し、参照符号（１５）は固定側金型を示している。特許文献１の３プレート金型は、固定側取付板（１１）、ストリッパープレート（上）（１２）、ストリッパープレート（下）（１３）及びキャビティプレート（１４）から構成されている。参照符号（１６）は可動側金型を示し、参照符号（１７）は固定側取付板（１１）及びストリッパープレート（上）（１２）にわたって形成された主スプルー部を示し、参照符号（１８）及び（１９）は、それぞれ、ストリッパープレート（下）（１３）に形成された第２の横ランナー部、及びサブスプルー部を示し、参照符号（２０）はサブスプルー部の末端に形成されたサブゲートを示している。

また、参照符号（２１）、（２２）及び（２３）は、それぞれ、キャビティプレート（１４）に形成された第１の横ランナー部、縦ランナー部、及びピンポイントゲートを示している。スプルー部（１７）、第２の横ランナー部（１８）、サブスプルー部（１９）、サブゲート（２０）、第１の横ランナー部（２１）、縦ランナー部（２２）及びピンポイントゲート（２３）によって射出成形金型（１０）の樹脂流路が構成されている。サブスプルー部（２２）から各ゲート（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）までの各々の第１の横ランナー部（２１）及び縦ランナー部（２２）はキャビティプレート（１４）に同じ形状で形成されている。参照符号（２４）は、固定側金型（１５）のキャビティプレート（１４）と可動側金型（１６）との間に形成されたキャビティを示している。参照符号（２５）は可動側取付板（１１）とキャビティプレート（１４）との間に配設されたゲートカットバネを示している。参照符号（２６）は可動側取付板（１１）とストリッパープレート（下）（１３）との間に配設されたサブゲートカットバネを示している。

特許文献１に係る図１及び図２に示す状態の金型において、溶融樹脂はスプルー部（１７）からランナー部（１８）を経てサブスプルー部（１９）へ流れ、サブスプルー部（１９）からピンポイントゲート（２３）を経てキャビティ（２４）へ注入後、冷却され硬化する。このとき、サブスプルー部（１７）から第２の横ランナー部（１８）を通って各ゲート（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）までの樹脂の流れは同じ条件となるので、同時充填が可能となる。図３において、参照符号（２７）は、スプルー部（１７）において硬化した樹脂であるスプルーを示し、参照符号（２８）は、第２のランナー部（１８）において硬化した樹脂である第２の横ランナーを示し、参照符号（２９）は、サブスプルー部１９において硬化した樹脂であるサブスプルーを示している。参照符号（３０）は、第１の横ランナー部２１で硬化した樹脂である第１の横ランナーを示し、参照符号（３１）は、縦ランナー部（２２）において硬化した樹脂である縦ランナーを示している。参照符号（３２）は、キャビティ（２４）において硬化成形された製品を示している。

図３に示すように、ゲートカットバネ（２５）の力により、パーティングラインＰＬ２が開くと、これにより製品（３２）と縦ランナー（３１）とが、主ゲートであるピンポイントゲート（２３）において切り離される。ついで、副ゲートカットバネ（２６）によりパーティングライン（ＰＬ３）が開き、副スプルー（２９）が副ゲート（２０）においてランナー（３０）から切り離される。さらに、主パーティングライン（ＰＬ１）が開いて、製品（３２）が取り出され、最後にパーティングライン（ＰＬ４）が開いてスプルー（２７）と第２の横ランナー（２８）と副スプルー（２９）の樹脂が一体となって離型する。

特許文献１の発明によれば、多数個取りのピンポイントゲートを有する射出成形金型において、従来の３プレート金型構造のストリッパープレートとキャビティプレートとの間に第２のストリッパープレートを配設して４プレート金型構造として、この第２のストリッパープレートにスプルー部（１７）と接続する第２の横ランナー部（１８）と、この第２の横ランナー部（１８）と接続し第１の横ランナー部（２１）との接続箇所に副ゲート（２０）を有する副スプルー部（１９）を形成している。

図１〜３に示されるような金型に形成されたキャビティ（２４）に、スプルー、ランナー、ゲート（ピンポイントゲート（２３））を経て溶融した合成樹脂が高圧で射出するが、このスプルー、ランナー及びゲートの部分の材料は製品と共に冷却され、取り出したのち再生又は廃棄されるので、歩留まりはよくない。

特許文献２には、製品のゲートを円筒にし、当該円筒内に摺動するピストンを備え、コールド又はホット・ランラーより円筒の一端から円筒及び製品部へ材料を射出（第一次射出）設定された容量の射出が完了すると、円筒に摺動するピストンに接続されたシリンダーが作動しピストンは円筒内の材料をキャビティに圧入し（第二次射出）、成形が完了すると同時にゲートを閉塞する。この際ピストンの製品面は製品を構成する形状にした構成を有する金型が開示されている。

既成射出成形機の射出機能で設定された容量の材料を、ピストンをもつ円筒形状のゲートを通してキャビティに射出し、その上でピストンを前進させ、キャビティに完全充填すると共にゲートは無くなりピストンの先端は製品を形作る。

特許文献２によれば、スプルー・ランナーを内蔵する金型の部分はゴムの場合はコールド・ランナー、樹脂の場合はホット・ランナーの構造とすることで、この部分の材料は次の成形材料として使用出来るので、歩留まり１００％を達成することができるとしている。また、ゲート部はなくなり、ゲート切断等の後加工も不要になるとしている。

特開２００７−５０５５４特開平９−３９０３３

しかし、実際には、図１及び３に示された第１の横ランナー部（２０）と第１の縦ランナー部（２１）とは廃棄せざるを得ない部分である。そこで、本発明は、ランナー部、とりわけ横ランナー部を最小化して、製品の歩留まりを改善することを目的とする。

請求項１記載の発明は、略縦方向に延びる通路としてのスプルー部が形成されたスプルーブッシュ（２）と、キャビティ（３ａ、３ｂ）と、当該キャビティ（３ａ、３ｂ）と連通する縦方向ランナー（Ｒ１）、（Ｒ２）が形成されたキャビティプレート（３）とを含む固定金型であって、前記キャビティ（３ａ、３ｂ）は、前記スプルーブッシュ（２）のスプルー部（２Ｓ）と連通する略直方体状の部分（３ｂ）と、前記スプルーブッシュ（２）のスプルー部（２Ｓ）と連通する、横方向ランナー（Ｂ）が成形されるべき横方向に直線状に延びる通路（３ａ）とを含み、
当該略直方体の部分（３ｂ）には、押え部材（４ａ、４ｂ）として機能するブロック体（４ｂ）が嵌入されてなる固定金型と、
前記固定金型の前記キャビティプレート（３）と対向し、開閉可能に設けられた可動金型とを備え、
前記スプルーブッシュ（２）が前記キャビティプレート（３）に対して前記スプルーブッシュ（２）の長手方向に移動可能にされ、
前記スプルーブッシュ（２）に対して前記スプルーブッシュ（２）の長手方向に移動可能にストリッパープレート（ＳＰ）が設けられ、
前記キャビティプレート（３）のキャビティ（３ａ、３ｂ）に充填された合成樹脂が成形された後の横方向ランナー（Ｂ）を押えるために機能する押さえバー（４ａ）と、該押さえバー（４ａ）を支持するブロック体（４ｂ）からなる押さえ部材（４ａ、４ｂ）が前記ストリッパープレート（ＳＰ）に離脱可能に固着され、
前記押さえ部材（４ａ、４ｂ）が前記キャビティ（３ａ、３ｂ）に嵌入されてなる
ことを特徴とする微小部品製造用金型装置に関する。
請求項２記載の発明は、前記スプルーブッシュ（２）の先端にロック部（２Ｘ）が設けられ、前記押えバー（４ｂ）が前記ロック部（２Ｘ）と前記横方向ランナー（Ｂ）との間に介装されてなることを特徴とする請求項１記載の微小部品製造用金型装置に関する。

請求項１及び請求項２に係る発明によれば、略縦方向に延びる通路としてのスプルー部が形成されたスプルーブッシュ（２）と、キャビティ（３ａ、３ｂ）と、当該キャビティ（３ａ、３ｂ）と連通する縦方向ランナー（Ｒ１）、（Ｒ２）が形成されたキャビティプレート（３）とを含む固定金型であって、前記キャビティ（３ａ、３ｂ）は、前記スプルーブッシュ（２）のスプルー部（２Ｓ）と連通する略直方体状の部分（３ｂ）と、前記スプルーブッシュ（２）のスプルー部（２Ｓ）と連通する、横方向ランナー（Ｂ）が成形されるべき横方向に直線状に延びる通路（３ａ）とを含み、当該略直方体の部分（３ｂ）には、押え部材（４ａ、４ｂ）として機能するブロック体（４ｂ）が嵌入されてなる固定金型と、前記固定金型の前記キャビティプレート（３）と対向し、開閉可能に設けられた可動金型とを備え、前記スプルーブッシュ（２）が前記キャビティプレート（３）に対して前記スプルーブッシュ（２）の長手方向に移動可能にされ、前記スプルーブッシュ（２）に対して前記スプルーブッシュ（２）の長手方向に移動可能にストリッパープレート（ＳＰ）が設けられ、前記キャビティプレート（３）のキャビティ（３ａ、３ｂ）に充填された合成樹脂が成形された後の横方向ランナー（Ｂ）を押えるために機能する押さえバー（４ａ）と、該押さえバー（４ａ）を支持するブロック体（４ｂ）からなる押さえ部材（４ａ、４ｂ）が前記ストリッパープレート（ＳＰ）に離脱可能に固着され、前記押さえ部材（４ａ、４ｂ）が前記キャビティ（３ａ、３ｂ）に嵌入されてなる構成を備えているので、略直方体状のキャビティが、押さえ部材によって閉塞されるため、横方向ランナーを最小化することが可能になり、かつ成形後固定金型から縦方向ランナーを、縦方向ランナー部から引き抜く際に、横方向ランナーが抑え部材の押さえバーによって支持されているので、撓むことがなく、その結果、一対の縦方向ランナーが非平行になり、当該一対の縦方向ランナーの遠位端同士が離間するように撓むことが防止される。
そのため、縦方向ランナー部からの縦方向ランナーの除去がスムーズになる。

従来の射出成形金型を示す断面説明図である。従来の射出成形金型のランナー平面のレイアウト図である。従来の射出成形金型の動作を示す断面説明図である。本発明の微小部品製造用金型装置の金型が閉じられ、樹脂が流れている状態を示す斜視図である。本発明の微小部品製造用金型装置によって得られたランナーをスプルーブッシュのロック部に保持した状態で、ゲートが切り離された状態を示す斜視図である。本発明の微小部品製造用金型装置の金型開きの最終開きでスプルーブッシュとストリッパープレートが開いた状態を示す斜視図である。本発明の微小部品製造用金型装置のスプルーブッシュとストリッパープレートとが開いた状態を示す斜視図である。参考例に係る微小部品製造用金型装置のスプルー先端の空間を塞ぐ構造体を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

図８は参考例に係る微小部品製造用金型装置のスプルー先端の空間を塞ぐ構造体を示す説明図である。図８に示されるように、本発明者は、ランナー部、とりわけ横方向ランナーを最小化して、製品の歩留まりを改善するために、円盤状の横方向ランナー（Ｂ）を採用することを案出している。そして、図８に示される円盤状の横方向ランナー（Ｂ）は、溶融した樹脂の硬化後に、ゲートが切り離される際の引き込みが生じることがなく、従来技術の課題を解決した微小部品製造用金型装置としては、良い提案である。しかし、横方向ランナー（Ｂ）の構造が円盤状であるため、矢張り、無駄になる（廃棄される）樹脂が相当量に達する。
そこで、本発明者は、歩留まりのさらなる改善を鋭意検討した結果、円盤状の横方向ランナー（Ｂ)を線状の構造にすることにした。横方向ランナー（Ｂ）を線状にすると、溶融した樹脂の硬化後に、ゲートが切り離される際の引き込みが発生し、この引き込みは、線状の横方向ランナー（Ｂ）の撓みに起因していることが分かった。
したがって、本発明の目的は、円盤状の横方向ランナー（Ｂ)を線状の構造にしても、溶融した樹脂の硬化後に、ゲートが切り離される際の引き込みが発生しない、歩留まりが大幅に改善された微小部品製造用金型装置の提供である。
図４は本発明の微小部品製造用金型装置の金型が閉じられ、樹脂が流れている状態を示す斜視図である。図５は本発明の微小部品製造用金型装置によって得られたランナーをスプルーブッシュのロック部分に保持した状態で、ゲートが切り離された状態を示す斜視図である。図６は本発明の微小部品製造用金型装置の金型開きの最終開きでスプルーブッシュとストリッパープレートが開いた状態を示す斜視図である。図７は本発明の微小部品製造用金型装置のスプルーブッシュとストリッパープレートとが開いた状態を示す斜視図である。

図４〜７を参照すると、参照符号（１）は本実施形態の微小部品製造用金型装置（１）（以下、単に「装置」という）を示す。参照符号（２）は略円筒状の形状を呈したスプルーブッシュを示す。参照符号（２Ｓ）は略縦方向に延びる通路としてのスプルー部を示す。参照符号（ＳＰ）はストリッパープレートを示す。参照符号（３）はキャビティプレートを示す。参照符号（３ａ）は横方向に直線状に延びる通路を示す。参照符号（３ｂ）はキャビティのうちの略直方体状の部分を示す。参照符号（Ｒ１）、（Ｒ２）は縦方向ランナーを示す。参照符号（Ｂ）は横方向ランナーを示す。参照符号（４ａ）は略線状の横方向ランナー（Ｂ）を押えるために機能する押さえバーを示す。参照符号（４ｂ）は押さえバーを支持するブロック体を示す。参照符号（２Ｘ）はロック部を示す。参照符号（Ｆ）はスプルー部（２Ｓ）及びストリッパープレート（ＳＰ）が一体的にキャビティプレート（３）から離間する方向を示す。参照符号（Ｍ１）、（Ｍ２）はスプルー部（２Ｓ）及びストリッパープレート（ＳＰ）が一体的にキャビティプレート（３）から離間する際に横方向ランナー（Ｂ）に生じる曲げモーメントを示す。

装置（１）は、略縦方向に延びる通路としてのスプルー部（２Ｓ）が形成された略円筒状の形状を呈したスプルーブッシュ（２）と、キャビティプレート（３）を含む固定金型を有している。当該スプルーブッシュは、成形装置(図示されていない)に取り付けられた固定金型取付板（プラテン）に対して移動自在に設けられている。

キャビティプレート（３）は、スプルーブッシュ（２）のスプルー部（２Ｓ）と連通する略直方体状の部分（３ｂ）と横方向に直線状に延びる通路（３ａ）とを含むキキャビティ（３ａ）、（３ｂ）と、当該キャビティ（３ａ）、（３ｂ）と連通する縦方向ランナー（Ｒ１）、（Ｒ２）が互いに略平行に形成されている。

本実施形態の装置（１）は、さらに、前記固定金型の前記キャビティプレート（３）と対向し、開閉可能に設けられた可動金型（前述の図１の参照符号１６参照）を備えている。

本実施形態において、スプルーブッシュ（２）は、前記キャビティプレート（３）に対して、成形装置(図示されていない)側の駆動手段により、前記スプルーブッシュ（２）の長手方向に移動可能にされている。また、前記スプルーブッシュ（２）に対して、成形装置(図示されていない)側の駆動手段により、前記スプルーブッシュ（２）の長手方向に移動可能にストリッパープレート（ＳＰ）が設けられている。

前記キャビティプレート（３）のキャビティ（３ａ）、（３ｂ）に充填された合成樹脂が横方向に直線状に延びる通路（３ａ）に、成形された後の横方向ランナー（Ｂ）を押えるために機能する略線状の押さえバー（４ａ）と、該押さえバー（４ａ）を支持するブロック体（４ａ）、（４ａ）からなる押さえ部材が、前記ストリッパープレート（ＳＰ）に、ボルトなどの固着手段により離脱可能に固着されている。押さえ部材（４ａ）、（４ａ）は前記キャビティ（３ａ）、（３ｂ）に嵌入される。

ここで図４を参照すると、装置（１）の金型は閉じられて、約１８０〜２００℃の溶融したポリカーボネートなどの合成樹脂が横方向ランナー部（３ａ）及び縦方向ランナー部（３ｂ）を流れている。ついで、図５に示されるように、装置（１）のランナー部をスプルーブッシュ（２）のロック部分（２Ｘ）に保持した状態で、ゲート（図示されていない）が切り離される。このとき、スプルー部（２Ｓ）及びストリッパープレート（ＳＰ）が一体的に矢印（Ｆ）方向に移動し、横方向ランナー（Ｂ）にモーメント（Ｍ１）、（Ｍ２）が生じる。しかし、押さえバー（４ｂ）がスプルーブッシュ（２）のロック部分（２Ｘ）と線状の横方向ランナー（Ｂ）との間に介装されているため、縦方向ランナー（Ｒ１）及び（Ｒ２）の尖端（遠位端同士）が互いに絡み合うことがない（すなわち、一対の縦方向ランナーが非平行になることがなく、ゲートが切り離される際の横方向ランナー（Ｂ）の引き込みが防止される）

よって、スムーズにゲートが切り離される。しかる後、ストリッパープレート（ＳＰ）がスプルーブッシュ（２）に対して矢印（Ｆ）の反対方向に移動することによりスプルーブッシュ（２）のロック部分（２Ｘ）により保持された線状の横方向ランナー（Ｂ）のロックが強制的に外され、ランナー部及びゲート部が取り出し可能になる。

本実施形態の装置（１）は、図１〜３に示された固定金型（１５）と可動金型（１６）とでキャビティ(２４)が形成され、当該固定金型（１５）の取付板(１１)とキャビティプレート（１４）との間にストリッパープレート（１２）、（１３）が配設され、当該ストリッパープレート（１２）、（１３）にはスプルー部（１７）が、前記キャビティプレート（１４）には前記スプルー部（１７）と接続する横ランナー部（２２）と複数のピンポイントゲート（２３）を有する縦ランナー部（２２）が形成された多数個取りの射出成形金型にも適用することができる。

発明の微小部品製造用金型装置によれば、横ランナー部を線状の構造にしても、溶融した樹脂の硬化後に、ゲートが切り離される際の引き込みが発生することがない、歩留まりが大幅に改善された微小部品製造用金型装置の提供することができる。

１微小部品製造用金型装置（装置）
２スプルーブッシュ
２Ｓスプルー部
３キャビティプレート
４ａ押さえバー
４ｂブロック体
３ａ横方向に直線状に延びる通路（横方向ランナー部）
３ｂ略直方体状の部分
Ｂ横方向ランナー
Ｒ１、Ｒ２縦方向ランナー
ＳＰストリッパープレート

Claims

略縦方向に延びる通路としてのスプルー部が形成されたスプルーブッシュ（２）と、キャビティ（３ａ、３ｂ）と、当該キャビティ（３ａ、３ｂ）と連通する縦方向ランナー（Ｒ１）、（Ｒ２）が形成されたキャビティプレート（３）とを含む固定金型であって、前記キャビティ（３ａ、３ｂ）は、前記スプルーブッシュ（２）のスプルー部（２Ｓ）と連通する略直方体状の部分（３ｂ）と、前記スプルーブッシュ（２）のスプルー部（２Ｓ）と連通する、横方向ランナー（Ｂ）が成形されるべき横方向に直線状に延びる通路（３ａ）とを含み、
当該略直方体の部分（３ｂ）には、押え部材（４ａ、４ｂ）として機能するブロック体（４ｂ）が嵌入されてなる固定金型と、
前記固定金型の前記キャビティプレート（３）と対向し、開閉可能に設けられた可動金型とを備え、
前記スプルーブッシュ（２）が前記キャビティプレート（３）に対して前記スプルーブッシュ（２）の長手方向に移動可能にされ、
前記スプルーブッシュ（２）に対して前記スプルーブッシュ（２）の長手方向に移動可能にストリッパープレート（ＳＰ）が設けられ、
前記キャビティプレート（３）のキャビティ（３ａ、３ｂ）に充填された合成樹脂が成形された後の横方向ランナー（Ｂ）を押えるために機能する押さえバー（４ａ）と、該押さえバー（４ａ）を支持するブロック体（４ｂ）からなる押さえ部材（４ａ、４ｂ）が前記ストリッパープレート（ＳＰ）に離脱可能に固着され、
前記押さえ部材（４ａ、４ｂ）が前記キャビティ（３ａ、３ｂ）に嵌入されてなる
ことを特徴とする微小部品製造用金型装置。
前記スプルーブッシュ（２）の先端にロック部（２Ｘ）が設けられ、前記押えバー（４ｂ）が前記ロック部（２Ｘ）と前記横方向ランナー（Ｂ）との間に介装されてなることを特徴とする請求項１記載の微小部品製造用金型装置。