JP5720459B2 - 金型構造及び射出成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、金型構造及び射出成形装置に関し、詳しくは、射出成形装置に配設される金型構造を形成する技術に関する。

従来、例えば射出成形装置に配設される、固定型と可動型との間にキャビティが形成された金型構造の技術が知られている。このような金型構造に用いられる固定型又は可動型を形成する際には、例えばＪＩＳ Ｓ５５Ｃなどの機械構造用炭素鋼鋼材の塊から製品形状部や冷却孔を一体構造で削り出す場合があった。

しかし、上記の如く固定型又は可動型を形成した場合は、重量の大きな鋼材を加工するために作業時間が長くかかり、加工コストの肥大化の原因となっていた。また、鋼材を削り出す際の廃棄分が多くなることもコスト増の原因となっていた。

このような問題を解決するために、固定型と可動型のうち一方又は双方を、鋳物である型本体と、この型本体に溶射処理によって形成される成形面構成体と、で構成する技術が公知となっている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０００−４３０５７号公報

前記特許文献１に記載の技術においては、型本体を鋳物で形成し、成形面構成体はＣｕ系合金及び純鉄からなる表面層とＮｉ系合金などからなる下地層とにより形成している。
しかし、このように成形面構成体を形成する場合は、成形面の表面品質等を確保する必要があるため、成形面の処理に多くの時間と手間がかかり、コスト増の原因となっていた。

一方、金型のように大きな部材を鋳造で成形しようとした場合、鋳造時の冷却時間が長くなることにより鋳造部材における黒鉛粒径が大きくなり、表面に鋳造不良が発生することがある。また、鋳造部材の表層部と中心部との冷却速度の違いによって、成形面に巣やピンホールなどの鋳造不良が発生する場合もある。
つまり、鋳造部材に成形面（キャビティ面）を形成する場合は、上記の如く冷却時間の長期化や冷却速度の差によって成形面に不良が発生し、成形品の加工品質が維持できない場合があった。

そこで本発明は、加工を簡易にすることで作業時間を短縮すると同時に、鋼材の廃棄を低減することによりコストを抑制し、成形品の加工品質を高精度に維持することの可能な、金型構造及び射出成形装置を提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、固定型と、該固定型に対して近接離間可能に配設された可動型と、を備え、前記可動型が前記固定型に近接した際に、前記固定型と前記可動型との間にキャビティが形成される、金型構造であって、前記固定型と前記可動型とのうち少なくとも何れか一方は、前記キャビティを形成するキャビティ面及び該キャビティ面の反対側に形成された溝状の鋳抜き部を有する鋳造部材を備え、前記鋳造部材は、前記鋳抜き部の溝底面と前記キャビティ面との間に形成される部分が均一の肉厚に形成され、前記固定型と前記可動型とのうち、前記鋳造部材を備える金型は、該鋳造部材を支持する鋼製の支持ブロックを備え、前記鋳造部材は、前記鋳抜き部が前記支持ブロックの側に開口して形成されるとともに、前記鋳抜き部は、その内部に冷却水が供給される冷却通路として構成されるものである。

請求項２においては、前記鋳造部材と前記支持ブロックとの間に、冷却シール部材が介挿されるものである。

請求項３においては、請求項１又は請求項２に記載の金型構造を備えるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明により、金型構造を形成する際の加工を簡易にすることで作業時間を短縮すると同時に、鋼材の廃棄を低減することによりコストを抑制し、成形品の加工品質を高精度に維持することが可能となる。

本実施形態に係る金型構造を備えた射出成形装置の開口状態を示した概略図。 （ａ）は本実施形態に係る金型構造を備えた射出成形装置の閉塞状態を示した概略図、（ｂ）は（ａ）におけるキャビティ部分Ａの拡大図。 本実施形態に係る金型構造における固定型の分解図。 固定型における鋳造部材を底面方向斜視図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。

［射出成形装置１０の構成］
本発明の一実施形態に係る金型構造を備えた射出成形装置１０の概略について、図１から図４を用いて説明する。
図１及び図２に示す如く、射出成形装置１０は、固定型２０と、固定型２０に対して近接離間可能に配設された可動型３０と、を備えた金型構造を具備する。そして、可動型３０が固定型２０に近接した際に、図２（ａ）に示す如く固定型２０と可動型３０との間にキャビティＣが形成されるのである。

また、固定型２０にはキャビティＣの内部に溶融樹脂を射出するノズル１５が配設されている。そして、射出成形装置１０は射出成形装置１０の各部を制御する制御装置１１と、この制御装置１１により制御される、ノズル１５に溶融樹脂を供給する射出機１３、及び、可動型３０を作動（本実施形態においては上下動）させることにより金型構造を開閉する駆動装置１２、とを備えている。

そして、射出成形装置１０は、図１に示す開口状態から、制御装置１１によって駆動装置１２を駆動し、可動型３０を固定型２０に近接させてキャビティＣを形成し、図２（ａ）に示す閉塞状態とする。その後、制御装置１１によって射出機１３を駆動し、ノズル１５を介してキャビティＣに溶融樹脂を射出し、射出成形を行うのである。

本実施形態においては、図１に示す如く、正面視で固定型２０を凹形状に、可動型３０を凸形状に形成している。これにより、図２（ａ）に示す如くキャビティＣを曲面形状に形成し、略Ｕ字状に湾曲した成形品を成形する構成としている。

本実施形態における固定型２０は、図１及び図２（ａ）に示す如く、鋳造によって成形される鋳造部材２２と、鋳造部材２２を支持する鋼製の支持ブロック２１と、を備える。鋳造部材２２の下側と、支持ブロック２１の上側は、略同一の形状となるように形成されている。つまり、支持ブロック２１の上側の各面が、鋳造部材２２の下側の各面に対応して支持する構成としている。

本実施形態においては、鋼材を加工して支持ブロック２１を成形することにより、支持ブロック２１で型締め圧力及び成形圧力を受ける構成としている。これにより、鋳造部材のみで固定型を形成するよりも省スペース化を図ることが可能となる。なお、鋳造によって支持ブロックを成形することも可能である。また、製品形状により射出内圧を低く抑えることが可能な場合は、固定型２０において支持ブロックを省略し、鋳造部材のみで構成することも可能である。

そして、鋳造部材２２には、キャビティＣを形成するキャビティ面２２ｃ、及び、キャビティ面２２ｃの反対側に形成された溝状の鋳抜き部２２ａ・２２ｂが形成されている。即ち、鋳造部材２２を鋳造する際に、鋳抜き部２２ａ・２２ｂを砂型により形成し、鋳造後に鋳造部材２２から砂を除去することにより、溝状の鋳抜き部２２ａ・２２ｂを形成するのである。

より詳細には、図３及び図４に示す如く、鋳造部材２２における支持ブロック２１の側の面である下面には、キャビティ面２２ｃが形成される側である上方に向かって溝状の鋳抜き部２２ａ・２２ａ・・・が形成されている。また、鋳造部材２２の長手方向における両端部の下側側面には、上方に向かって溝状の鋳抜き部２２ｂ・２２ｂ・・・が形成されている。

また、可動型３０については、鋳造部材３２と、鋳造部材３２を支持する鋳物製の支持ブロック３１と、を備える。そして、鋳造部材３２には、キャビティＣを形成するキャビティ面３２ｃ、及び、キャビティ面３２ｃの反対側に形成された溝状の鋳抜き部３２ａが形成されている。

なお、本実施形態においては、固定型２０と可動型３０の双方が鋳造部材２２・３２及び支持ブロック２１・３１を備える構成としたが、何れか一方のみが鋳造部材及び支持ブロックを備える構成とすることも可能である。

そして、鋳造部材２２は、鋳抜き部２２ａ・２２ｂの溝底面とキャビティ面２２ｃとの間に形成される部分が略一定の肉厚Ｄ１に形成されている。具体的には図２（ｂ）中の矢印に示す如く、鋳造部材２２のキャビティ面２２ｃに沿った部分が一様の肉厚Ｄ１をもって形成されている。換言すれば、鋳抜き部２２ａ・２２ｂの溝底面からキャビティ面２２ｃまでが均一の肉厚Ｄ１となるように形成されているのである。なお、ここで用いる「略一定」の概念は、鋳物公差を含んでいるものとする。
また、鋳造部材３２についても同様に、鋳抜き部３２ａの溝底面とキャビティ面３２ｃとの間に形成される部分が略一定の肉厚Ｄ２に形成されている。
なお、本実施形態における肉厚Ｄ１・Ｄ２は約４０ｍｍ程度に形成されている。

本実施形態においては上記の如く、固定型２０を鋳造部材２２と鋼製の支持ブロック２１により構成している。これにより、成形に関わる部分である鋳造部材２２と型剛性に関わる部分である支持ブロック２１とを分割して加工することができ、リードタイムの短縮につながる。さらに、支持ブロック２１を汎用的な構造とすることができるため、コストを抑制することが可能となる。

また、鋳造部材２２・３２を鋳造により成形する構成としているため、成形面を構成するキャビティ面２２ｃ・３２ｃは最小限の加工代でよい。即ち、成形面の表面品質及び冷却性を確保するための加工や表面処理に多くの時間と手間が不要であり、コストを抑制することができる。

さらに、本実施形態によれば、鋳造部材２２・３２は、鋳抜き部２２ａ・２２ｂ・３２ａの溝底面とキャビティ面２２ｃ・３２ｃとの間に形成される部分が略一定の肉厚Ｄ１・Ｄ２となるように形成している。これにより、鋳造部材２２・３２を鋳造する際に短時間で効果的に冷却して成形することができる。

つまり、鋳造時の冷却速度のばらつきを低減させることにより、鋳造部材２２・３２における黒鉛粒径を小さく（約３０μｍ程度）することが可能となるため、キャビティ面２２ｃ・３２ｃの面性状を良化させて表面の鋳造不良の発生を防ぐことができるのである。
また、鋳抜き部２２ａ・２２ｂ・３２ａを形成することで鋳造部材２２・３２の容積を最小限としている。これにより、鋳造部材２２・３２の表層部と中心部との冷却速度を均一にすることができるため、キャビティ面２２ｃ・３２ｃに巣やピンホールなどの鋳造不良が発生することを抑制できるのである。このため、本実施形態に係る金型構造を備える射出成形装置１０において、成形品の加工品質を高精度に維持することができるのである。

また、本実施形態では、鋳造部材２２・３２において、鋳抜き部２２ａ・２２ｂ・３２ａが支持ブロック２１・３１の側に開口して形成される。また、鋳造部材２２・３２は、鋳抜き部２２ａ・２２ｂ・３２ａの内部に冷却水が供給される冷却通路として形成されている。即ち、制御装置１１によって図示しない冷却装置を駆動し、鋳抜き部２２ａ・２２ｂ・３２ａの内部に冷却水が流通するように構成しているのである。そして、図１から図３に示す如く、鋳造部材２２・３２と支持ブロック２１・３１との間に、樹脂製の冷却シール部材２５ａ・２５ｂ・３５が介挿される。詳細には、鋳抜き部２２ａ・２２ｂ・３２ａの開口部を、それぞれ冷却シール部材２５ａ・２５ｂ・３５で塞ぐように配設することで、鋳抜き部２２ａ・２２ｂ・３２ａにおける冷却水の漏出を防止している。

本実施形態においては上記の如く構成することにより、鋳抜き部２２ａ・２２ｂ・３２ａに冷却水を流通させて、機械加工によって冷却孔を形成する必要がなくなる。即ち、射出成形装置１０における成形時に効率的に金型構造を冷却する構成を、簡易に形成することが可能となるのである。

１０ 射出成形装置
２０ 固定型
２１ 支持ブロック
２２ 鋳造部材
２２ａ 鋳抜き部
２２ｂ 鋳抜き部
２２ｃ キャビティ面
３０ 可動型
３１ 支持ブロック
３２ 鋳造部材
３２ａ 鋳抜き部
３２ｃ キャビティ面

Claims (3)

1. 固定型と、該固定型に対して近接離間可能に配設された可動型と、を備え、前記可動型が前記固定型に近接した際に、前記固定型と前記可動型との間にキャビティが形成される、金型構造であって、
   前記固定型と前記可動型とのうち少なくとも何れか一方は、
   前記キャビティを形成するキャビティ面及び該キャビティ面の反対側に形成された溝状の鋳抜き部を有する鋳造部材を備え、
   前記鋳造部材は、前記鋳抜き部の溝底面と前記キャビティ面との間に形成される部分が均一の肉厚に形成され、
   前記固定型と前記可動型とのうち、前記鋳造部材を備える金型は、該鋳造部材を支持する鋼製の支持ブロックを備え、
   前記鋳造部材は、前記鋳抜き部が前記支持ブロックの側に開口して形成されるとともに、
   前記鋳抜き部は、その内部に冷却水が供給される冷却通路として構成される、
   ことを特徴とする、金型構造。
2. 前記鋳造部材と前記支持ブロックとの間に、冷却シール部材が介挿される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の金型構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載の金型構造を備えることを特徴とする、射出成形装置。

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