JP5817437B2

JP5817437B2 - 金型装置

Info

Publication number: JP5817437B2
Application number: JP2011234703A
Authority: JP
Inventors: 慶一塩原; 尚飯森; 一也長岡; 仁奈百瀬
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2031-10-26
Also published as: JP2013091242A

Description

本発明は、アルミフレークを含む樹脂を成形する樹脂成形における金型装置に関するものである。

射出成形品において、高級なメタリック感を与えて意匠性を高めるために、メタリック塗装を行うことがある。しかし、メタリック塗装の場合、塗装工程の分だけ時間や経費を要するだけでなく、使用している間に塗装が剥がれてしまう可能性もある。そこで、アルミフレークを樹脂に直接練り込んだ状態で射出成形を行えば（特許文献１参照）、メタリック塗装を行うよりも、時間や経費を削減でき、且つ長期間に亘って意匠性を維持することができる。

特開平１０−０９５０２６号公報

しかしながら、一般的な顔料や染料にて調色された樹脂を用いるよりも、アルミやパール等のメタリック樹脂を用いると、フローマークやウェルドライン等の不具合が発生しやすいという問題があった。特に、意匠面の裏面にリブやボス等を成形する場合には、意匠面における不具合の発生が顕著になってしまう。
本発明の課題は、メタリック樹脂を用いた射出成形において、意匠面における不具合の発生を抑制することである。

本発明の一態様は、
アルミフレークを含む樹脂を溶融させて充填することで成形する樹脂成形品の表側に対応する意匠成形面、及び前記樹脂成形品の裏側に対応する非意匠成形面を有するキャビティと、前記非意匠成形面に形成された凸部成形穴と、前記凸部成形穴を閉鎖する閉鎖位置及び前記凸部成形穴を開放する開放位置の間で変位可能な可動部材と、前記キャビティに対して溶融樹脂の充填を行う間は前記可動部材を前記閉鎖位置に駆動し、前記キャビティに対して溶融樹脂が充填された後、前記可動部材を前記開放位置に駆動する駆動機構と、を備え、前記可動部材は、回転軸を有するハブと、前記ハブの回転軸を中心にして前記ハブに形成された扇体と、を備え、前記扇体における径方向に沿った端面が前記凸部成形穴の側面に対向し、前記扇体における円弧面が前記非意匠成形面に近接するように配置され、前記端面が前記側面に当接する回転角が前記閉鎖位置となり、前記端面の前記側面からの離間距離が前記凸部の厚みと一致する回転角が前記開放位置となることを特徴とする。

このように、先ず、可動部材を閉鎖位置にした状態で溶融樹脂の充填を行うと、凸部成形穴が閉鎖されていることで、溶融樹脂が意匠成形面と非意匠成形面とに沿って流れ、滑らかな充填が行われる。すなわち、溶融樹脂の流れが乱されることなく、意匠面に良好なスキン層が形成される。そして、キャビティに対して溶融樹脂が充填された後、可動部材を開放位置に変位させると、凸部成形穴が開放され、溶融樹脂が凸部成形穴へと流入する。このとき、既に意匠面には良好なスキン層が形成されているので、凸部成形穴が開放されても、意匠面にフローマークやウェルドライン等の不具合が発生することを抑制できる。
また、ハブと扇体とを備えた可動部材を、閉鎖位置と開放位置との間で回転させることで、凸部成形穴の閉鎖と開放を容易に且つ確実に行うことができる。

本発明の他の形態は、
前記可動部材は、前記凸部成形穴に対して進退可能な状態で嵌合し、先端面が前記非意匠成形面と面一になる進退位置が前記閉鎖位置となり、前記先端面の前記非意匠成形面からの後退距離が前記凸部の高さと一致する進退位置が前記開放位置となることを特徴とする。
このように、凸部成形穴に嵌合した可動部材を閉鎖位置と開放位置との間で進退させることで、凸部成形穴の閉鎖と開放を容易に且つ確実に行うことができる。

本発明の他の形態は、
前記駆動機構は、前記可動部材の基端に摺接すると共に前記非意匠成形面に対して傾斜した摺接傾斜面を有し、前記摺接傾斜面の傾斜方向で前記非意匠成形面と平行に進退可能なウェッジ部材と、前記ウェッジ部材を進退させるシリンダーと、を備えることを特徴とする。
このように、ウェッジ部材を非意匠成形面と平行に進退させることで、摺接傾斜面に摺接した可動部材を容易に且つ確実に進退させることができる。

本発明の他の形態は、
前記駆動機構は、前記可動部材の基端に摺接すると共に回転角に応じて回転中心からの距離が変化する摺接カム面を有するカム部材と、前記カム部材を回転させるモーターと、を備えることを特徴とする。
このように、カム部材を回転させることで、摺接カム面に摺接した可動部材を容易に且つ確実に進退させることができる。

本発明の他の形態は、
前記可動部材は、回転軸を有するハブと、前記ハブの回転軸を中心にして前記ハブに形成された扇体と、を備え、前記扇体における径方向に沿った端面が前記凸部成形穴の側面に対向し、前記扇体における円弧面が前記非意匠成形面に近接するように配置され、前記端面が前記側面に当接する回転角が前記閉鎖位置となり、前記端面の前記側面からの離間距離が前記凸部の厚みと一致する回転角が前記開放位置となることを特徴とする。
このように、ハブと扇体とを備えた可動部材を、閉鎖位置と開放位置との間で回転させることで、凸部成形穴の閉鎖と開放を容易に且つ確実に行うことができる。

本発明の他の形態は、
前記非意匠面に筒状のボスを前記凸部として成形する場合、前記可動部材は、筒状に形成され、外周面が前記可動部材の内周面に摺接し、先端面が前記非意匠成形面と面一となるように基端側が固定されたコアピンを備え、前記ウェッジ部材は、前記コアピンを貫通させる長穴が前記ウェッジ部材の進退方向に沿って形成されることを特徴とする。
このように、コアピンを貫通させる長穴をウェッジ部材に形成したことで、ウェッジ部材を進退させるときのコアピンとの干渉を避けることができる。したがって、コアピンが不動状態を維持することができ、非意匠面に筒状のボスを成形することができる。

金型装置の概略構成図である。可動ピースの動作図である。カム構造の概略構成図である。回転ドラム構造の概略構成図である。ボスの成形例を示す図である。ボスを成形するための可動ピース８の概略構成図である。フックの成形例を示す図である。フックを成形するためのフック茎部形成駒とフック爪部形成角エジェクトピンの概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第一実施形態》
《構成》
図１は、金型装置１の概略構成図である。
金型装置１は、固定側金型２と、可動側金型３とを備え、これら固定側金型２と可動側金型３との間に形成された空間がキャビティ４となる。このキャビティ４に、メタリック調のアルミフレークを練り込んだ溶融樹脂を充填することで、メタリック樹脂成形品を成形する。
キャビティ４は、略平板状に形成され、メタリック樹脂成形品の表側に意匠成形面５と、メタリック樹脂成形品の裏側に非意匠成形面６と、を備える。

非意匠成形面６には、メタリック樹脂成形品の非意匠面に三つのリブ（凸部）を成形するために、三つのリブ成形穴７が形成され、各リブ成形穴７には、キャビティ４に対して進退可能な状態で可動ピース８が嵌合される。可動ピース８は、先端面９が非意匠成形面と面一になるまで前進した閉鎖位置と、先端面９が非意匠成形面からリブの高さに応じた分だけ後退した開放位置との間を進退可能に構成される。

リブ成形穴７は、非意匠成形面６に接する入口側が幅狭で、奥側で幅広となる二段形状に形成される。これに応じて、可動ピース８は、先端面９に接する先端側が幅狭で、基端側で幅広となる二段形状に形成される。したがって、可動ピース８が前進する際に、リブ成形穴７の段差部に対して可動ピース８の段差部が当接するので、可動ピース８が閉鎖位置よりも前進することが阻止される。

可動ピース８の基端面１１は、非意匠成形面６に対して傾斜しており、ウェッジ部材１２の摺接傾斜面１３に摺接している。摺接傾斜面１３も非意匠成形面６に対して傾斜しており、可動ピース８の基端面１１とは傾斜方向を反転させた同一傾斜角となる。ウェッジ部材１２は、非意匠成形面６と平行な架台１４に載置され、エアシリンダー１５によって架台１４上を摺接傾斜面１３の傾斜方向に沿って非意匠成形面６と平行に進退する。エアシリンダー１５は、図示しない駆動回路を介してコントローラーによって駆動制御される。なお、エアシリンダー１５の代わりに油圧シリンダーを用いたり、電動モーターの回転運動を直線運動に変換した直動機構を用いたりしてもよい。

したがって、ウェッジ部材１２が前進すると、摺接傾斜面１３に摺接した可動ピース８がリブ成形穴７に沿って非意匠成形面６へと前進する。一方、ウェッジ部材１２が後退すると、摺接傾斜面１３に摺接した可動ピース８がリブ成形穴７に沿って非意匠成形面６から後退する。

なお、ウェッジ部材１２の進退に応じて、三つの可動ピース８の進退位置が一致するように、可動ピース８の進退方向の長さが設定される。すなわち、摺接傾斜面１３の下り側に配置される可動ピース８ほど、進退方向の長さが長くされ、摺接傾斜面１３の上り側に配置される可動ピース８ほど、進退方向の長さが短くされる。
キャビティ４に対して溶融樹脂の充填を行う間は、先端面９が非意匠成形面６と面一になる閉鎖位置まで可動ピース８を前進させ、キャビティ４に対して溶融樹脂が充填された後、保圧工程の際に、先端面９の非意匠成形面６からの後退距離がリブの高さと一致する開放位置まで可動ピース８を後退させる。

《作用》
図２は、可動ピース８の動作図である。
先ず、キャビティ４に対して溶融樹脂の充填を行う前に、先端面９が非意匠成形面６と面一になる閉鎖位置まで可動ピース８を前進させておき、この状態でキャビティ４に対して溶融樹脂の充填を行う。このとき、リブ形成穴７が閉鎖（隠蔽）されていることで、溶融樹脂が意匠成形面５と非意匠成形面６とに沿って流れ、天肉部への滑らかな充填が行われる。このように、溶融樹脂の流れが乱されることなく、メタリック樹脂成形品の意匠面に良好なスキン層が形成される。

そして、溶融樹脂がキャビティ４に充填された後、保圧工程の際に、先端面９の非意匠成形面６からの後退距離がリブの高さと一致する開放位置まで可動ピース８を後退させる。これにより、リブ成形穴７が開放され（出現し）、溶融樹脂がリブ成形穴７へと流入する。このとき、既にメタリック樹脂成形品の意匠面には良好なスキン層が形成されているので、リブ成形穴７が開放されても、意匠面にフローマークやウェルドライン等の不具合が発生することを抑制できる。
上記のように、リブ成形穴７に嵌合した可動ピース８を閉鎖位置と開放位置との間で進退させることで、リブ成形穴７の閉鎖と開放を容易に且つ確実に行うことができる。

また、ウェッジ部材１２を非意匠成形面６と平行に進退させることで、摺接傾斜面１３に摺接した可動ピース８を容易に且つ確実に進退させることができる。
こうして、キャビティ４及びリブ成形穴７の双方に充填された溶融樹脂は、冷却固化しメタリック樹脂成形品が成形される。その後、図示しないイジェクトピンを突出させることで、金型装置１からメタリック樹脂成形品を取出す。この離型の際に、可動ピース８を前進させて、イジェクトピンとして機能させてもよい。

ところで、可動ピース８をバネで閉鎖位置の側へと押し付けておき、天肉部に充填された溶融樹脂の圧力によって可動ピース８を徐々に後退させるバネ構造も考えられる。しかしながら、バネの弾発力に抗して可動ピース８を押し返すバネ構造の場合、可動ピース８を後退させるタイミングの調整が難しい。特に、非意匠面に複数のリブを並べて成形するような場合、各可動ピース８に個別にバネを設けると、全ての可動ピース８を一斉に後退させることは難しい。これに対して、ウェッジ部材１２を介したエアシリンダー１５によって可動ピース８を駆動することで、可動ピース８の後退を、所望のタイミングで確実に行うことができる。

さらに、バネ構造の場合、可動ピース８に対して常に弾発力（バネ反力）が作用しているため、可動ピース８の後退速度が遅くなってしまう。すなわち、リブ成形穴７への充填速度が遅くなることで、サイクルタイムが長くなるだけでなく、溶融樹脂の冷却固化が進むと、所望のリブ形状を成形できなくなる可能性もある。これに対して、ウェッジ部材１２を介したエアシリンダー１５によって可動ピース８を駆動する場合には、エアシリンダー１５を後退させると、可動ピース８に対する反力が直ちに抜けるので（リブ成形穴７に対する摺動抵抗のみ）、リブ成形穴７に溶融樹脂が流入すると、可動ピース８が直ちに開放位置まで後退する。したがって、サイクルタイムの増加を抑制し、且つ所望のリブ形状の成形を確実に行うことができる。
以上より、リブ成形穴７が「凸部成形穴」に対応し、可動ピース８が「可動部材」に対応し、ウェッジ部材１２とエアシリンダー１５とが「駆動機構」に対応する。

《第二実施形態》
《構成》
この第二実施形態は、可動ピース８の駆動をカム構造で行うものである。
図３は、カム構造の概略構成図である。
可動ピース８の基端は、カム部材２１の摺接カム面２２に摺接している。カム部材２１は、回転シャフト２３に形成され、回転シャフト２３は、減速歯車２４を介してモーター２５に連結されている。摺接カム面２２は、回転シャフト２３の回転角に応じて回転中心からの距離が変化するように構成される。
したがって、カム部材２１が正方向に回転すると、摺接カム面２２に摺接した可動ピース８がリブ成形穴７に沿って非意匠成形面６へと前進する。一方、カム部材２１が逆方向に回転すると、摺接カム面２２に摺接した可動ピース８がリブ成形穴７に沿って非意匠成形面６から後退する。

《作用》
可動ピース８の駆動手順については、前述した第一実施形態と同様である。
この第二の実施形態のように、カム部材２１を回転させることで、摺接カム面２２に摺接した可動ピース８を容易に且つ確実に進退させることができる。
以上より、カム部材２１とモーター２５とが「駆動機構」に対応する。

《第三実施形態》
《構成》
この第三実施形態は、リブ成形穴７の開閉を回転ドラム構造で行うものである。
図４は、回転ドラム構造の概略構成図である。
回転ドラム３１では、回転軸３２を有するハブ３３と、このハブ３３の回転軸３２を中心にしてハブ３３に形成された扇体３４と、を備える。そして、扇体３４における径方向に沿った端面３５がリブ成形穴７の側面３６に対向し、且つ扇体３４における円弧面３７が非意匠成形面６に近接するように配置される。

回転ドラム３１は、端面３５を側面３６に当接させた閉鎖位置と、端面３５を側面３６からリブの厚みに応じた分だけ離間させた開放位置と、の間で回転可能に構成される。したがって、回転ドラム３１を開放位置に回転させると、リブ形成穴７の側面３６と、扇体３４の端面３５と、ハブ３３の円周面３８と、で囲まれた領域に溶融樹脂が流入することになる。
扇体３４には、リンク機構３９が揺動可能に取付けられており、このリンク機構３９が非意匠成形面６に対する面直方向に進退することによって、回転ドラム３１が回転する。なお、リンク機構３９に限定されるものではなく、ハブ３３をモーターによって回転させる構造でもよい。

《作用》
先ず、キャビティ４に対して溶融樹脂の充填を行う前に、端面３５が側面３６に当接する閉鎖位置まで回転ドラム３１を正方向に回転させておき、この状態でキャビティ４に対して溶融樹脂の充填を行う。このとき、リブ形成穴７が閉鎖（隠蔽）されていることで、天肉部への滑らかな充填が行われる。このように、溶融樹脂の流れが乱されることなく、メタリック樹脂成形品の意匠面に良好なスキン層が形成される。

そして、溶融樹脂がキャビティ４に充填された後、保圧工程の際に、端面３５が側面３６からリブの厚み分だけ離間する開放位置まで回転ドラム３１を逆方向に回転させる。これにより、リブ成形穴７が開放され（出現し）、リブ形成穴７の側面３６と、扇体３４の端面３５と、ハブ３３の円周面３８と、で囲まれた領域に溶融樹脂が流入する。このとき、既にメタリック樹脂成形品の意匠面には良好なスキン層が形成されているので、リブ成形穴７が開放されても、意匠面にフローマークやウェルドライン等の不具合が発生することを抑制できる。

上記のように、ハブ３３と扇体３４とを備えた回転ドラム３１を、閉鎖位置と開放位置との間で回転させることで、リブ成形穴７の閉鎖と開放を容易に且つ確実に行うことができる。この回転ドラム構造は、長いリブを成形するのに好適である。
以上より、回転ドラム３１が「可動部材」に対応し、リンク機構３９が「駆動機構」に対応する。

《第四実施形態》
《構成》
この第四実施形態は、メタリック樹脂成形品の非意匠面に筒状のボスを成形するものである。
図５は、ボスの成形例を示す図である。
図６は、ボスを成形するための可動ピース８の概略構成図である。
ここでは、可動ピース８及びウェッジ部材１２の形状を変更すると共に、新たにコアピン４１を追加したことを除いては、前述した第一実施形態と同様の構成を備えるため、同一部分については説明を省略する。

可動ピース８は、略円筒状に形成され、その基端面１１は、ウェッジ部材１２の摺接傾斜面１３に摺接している。ウェッジ部材１２の摺接傾斜面１３には、非意匠成形面６と直交する方向に貫通し、コアピン４１を挿通可能な長穴４２が形成される。長穴４２は、ウェッジ部材１２のストロークの長さ分だけ、ウェッジ部材１２の進退方向に沿って形成される。コアピン４１は、可動ピース８の中空部及び長穴４２に挿通された状態で、先端面４３が非意匠成形面６と面一になる位置で架台１４に固定される。

《作用》
上記の構成により、ウェッジ部材１２を進退させるときに、このウェッジ部材１２とコアピン４１との干渉が回避され、ウェッジ部材１２の進退に対してコアピン４１が不動状態を維持する。一方、ウェッジ部材１２が前進すると、摺接傾斜面１３に摺接した可動ピース８が非意匠成形面６へと前進し、逆にウェッジ部材１２が後退すると、摺接傾斜面１３に摺接した可動ピース８が非意匠成形面６から後退する。
すなわち、ウェッジ部材１２の進退に応じて、コアピン４１が不動状態を維持するのに対して、可動ピース８が閉鎖位置と開放位置との間で進退する。このように、ウェッジ部材１２を進退させるときのコアピン４１との干渉を避けることができるので、メタリック樹脂成形品の非意匠面に筒状のボスを成形することができる。

《第五実施形態》
《構成》
この第五実施形態は、メタリック樹脂成形品の非意匠面にアンダーカット形状のフックを成形するものである。
図７は、フックの成形例を示す図である。
図８は、フックを成形するためのフック茎部形成駒５１とフック爪部形成角エジェクトピン５２の概略構成図である。
ここでは、可動ピース８及びコアピン４１の代わりにフック茎部形成駒５１とフック爪部形成角エジェクトピン５２を追加したことを除いては、前述した第四実施形態と同様の構成を備えるため、同一部分については説明を省略する。

フック茎部形成駒５１は、先端面がフックの先端面の形状に合わせた矩形形状に形成され、その基端面１１は、ウェッジ部材１２の摺接傾斜面１３に摺接している。ウェッジ部材１２の摺接傾斜面１３には、非意匠成形面６と直交する方向に貫通し、フック爪部形成角エジェクトピン５２を挿通可能な長穴４２が形成される。長穴４２は、フック茎部形成駒５１のストロークに相当する長さ分だけ、ウェッジ部材１２の進退方向に沿って形成されている。フック爪部形成角エジェクトピン５２は、その上部のフック茎部形成駒５１と摺接する面にフックの爪部に相当する凹部が形成されており、長穴４２に挿通され、フック茎部形成駒５１に摺接した状態で、先端面が非意匠成形面６と面一になる位置で図示しないエジェクトピン駆動機構に固定される。

《作用》
上記の構成により、ウェッジ部材１２を進退させるときに、このウェッジ部材１２とフック爪部形成角エジェクトピン５２との干渉が回避され、ウェッジ部材１２の進退に対してフック爪部形成角エジェクトピン５２が不動状態を維持する。一方、図８の充填状態に示すように、キャビティに溶融樹脂が充填された後、ウェッジ部材１２が後退すると、図８の保圧状態に示すように、摺接傾斜面１３に摺接したフック茎部形成駒５１が非意匠成形面６から後退することにより生じた空間に溶融樹脂が充填されることにより、非意匠面にアンダーカット形状のフックが形成される。

次に、離型時には、図８の離型状態に示すように製品形成部金型を開いた後、ウェッジ部材１２を前進させて、フック茎部形成駒５１を上昇させるのに同期して、図示しないエジェクトピン駆動機構を駆動させて、フック爪部形成角エジェクトピン５２を上昇させる。フック茎部形成駒５１の先端面が非意匠成形面６と面一となる位置に達した後、さらにフック爪部形成角エジェクトピン５２を所定位置まで上昇させ、フック爪部形成角エジェクトピン５２の凹部からフックの爪部を外して離型する。

１…金型装置、２…固定側金型、３…可動側金型、４…キャビティ、５…意匠成形面、６…非意匠成形面、７…リブ成形穴、８…可動ピース、９…先端面、１１…基端面、１２…ウェッジ部材、１３…摺接傾斜面、１４…架台、１５…エアシリンダー、２１…カム部材、２２…摺接カム面、２３…回転シャフト、２４…減速歯車、２５…モーター、３１…回転ドラム、３２…回転軸、３３…ハブ、３４…扇体、３５…端面、３６…側面、３７…円弧面、３８…円周面、３９…リンク機構、４１…コアピン、４２…長穴、４３…先端面、５１…フック茎部形成駒、５２…フック爪部形成角エジェクトピン

Claims

アルミフレークを含む樹脂を溶融させて充填することで成形する樹脂成形品の表側に対応する意匠成形面、及び前記樹脂成形品の裏側に対応する非意匠成形面を有するキャビティと、
前記非意匠成形面に形成された凸部成形穴と、
前記凸部成形穴を閉鎖する閉鎖位置及び前記凸部成形穴を開放する開放位置の間で変位可能な可動部材と、
前記キャビティに対して溶融樹脂の充填を行う間は前記可動部材を前記閉鎖位置に駆動し、前記キャビティに対して溶融樹脂が充填された後、前記可動部材を前記開放位置に駆動する駆動機構と、
を備え、
前記可動部材は、
回転軸を有するハブと、前記ハブの回転軸を中心にして前記ハブに形成された扇体と、を備え、前記扇体における径方向に沿った端面が前記凸部成形穴の側面に対向し、前記扇体における円弧面が前記非意匠成形面に近接するように配置され、前記端面が前記側面に当接する回転角が前記閉鎖位置となり、前記端面の前記側面からの離間距離が前記凸部の厚みと一致する回転角が前記開放位置となることを特徴とする金型装置。