JP5926065B2

JP5926065B2 - ゲートブッシュ

Info

Publication number: JP5926065B2
Application number: JP2012026029A
Authority: JP
Inventors: 高志脇山
Original assignee: PLA MOUL SEIKO CO., LTD.
Current assignee: PLA MOUL SEIKO CO., LTD.
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2032-02-09
Also published as: JP2013163267A

Description

本発明は，プラスチック成形用の金型部品であるゲートブッシュに関する。

プラスチックの射出成形品を製造するためにゲートブッシュを使用する例えばピンポイントゲート方式の射出成形方法が知られている。型締めした固定型と可動型との間に製品キャビティが形成され，この製品キャビティに成形材料である熱可塑性樹脂を溶融状態で充填し，冷却固化した後に型開きして成形品を取り出される。このとき，成形材料は，ランナーやスプルーなどの材料通路を通って，ゲートブッシュの先端のゲートから製品キャビティに充填され，冷却固化後の型開きにより，成形品とスプルーとがゲート部品で切断される。

ゲートの断面積が大きいと，離型時に成形材料が伸びてゲートと成形品との間にいわゆるゲート凸（ゲート跡）が発生してしまうことから，ゲートの径はスプルーの径より大きく絞られ，その断面積は極めて小さく形成されている。そのため，成形材料をゲート部品から押し出す際のゲートへの摩擦抵抗が大きく，ゲートは，摩耗を招きやすく，耐久性が低い。特に，カーボンやガラス繊維を混合した成形材料を用いた場合，摩耗が著しく，頻繁にゲートブッシュを交換する必要があった。

ゲートブッシュの上記問題点を解決するために，ゲート部分を，ゲートブッシュ本体に取り付け可能な別部品として，より硬度の高い材料で形成することが提案されている。例えば特許文献１は，ゲートブッシュの先端部分であるゲート部品を高硬度チップで形成して，ブッシュ本体の先端に設けられた抜け止め溝に圧入嵌合する手法を提案している。また，特許文献２は，ゲート部品を超硬材の入れ子として形成し，ブッシュ本体先端の孔部に挿入して拡散接合する手法を提案している。

特開平９−２７７２６６号公報特開２００３−２４５９４７号公報

しかしながら，特許文献１の手法においては，ゲート部品とゲートブッシュ本体との接触部分は面であるため，溝がくさび形であっても，ゲート部品とゲートブッシュ本体間の接合は弱く，充填時における成形材料(熱可塑性樹脂)の圧力（樹脂圧）により，ゲート部品がゲートブッシュ本体に対して押し出され，図６に示すように，ゲート部品とブッシュ本体との合わせ面に隙間が生じ，成形材料が漏れてバリが生じてしまう。バリが発生すると，離型時に樹脂カスとなり金型が汚れ，頻繁に金型の清掃が必要となる。バリの発生を避けるために，さらに強嵌合にすると，ブッシュ本体が変形し，破損のおそれがある。

また，特許文献２の手法においては，ゲート部品とゲートブッシュ本体を拡散接合するため，ブッシュ本体からゲート部品を取り外すのが実質的に困難であり，メンテナンスやゲート部品の交換に手間がかかる。

そこで，本発明の目的は，成形材料の充填時にもゲート部品がゲートブッシュ本体から離間することなく，ゲートブッシュ本体にゲート部品が交換可能に嵌合されるゲートブッシュを提供することにある。

また，本発明の別の目的は，ゲート凸の発生を抑制するゲート部品がゲートブッシュ本体に嵌合されるゲートブッシュを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の第１のゲートブッシュの構成は，プラスチック成形用のゲートブッシュにおいて，軸方向に貫通するスプルーを有するゲートブッシュ本体と，前記ゲートブッシュ本体の先端に取り付けられ，前記ゲートブッシュ本体のスプルーと同軸に連通するゲートを有するゲート部品とを備え，前記ゲートブッシュ本体の先端面に，その外周端から中心を横切って延びる溝部が設けられ，前記ゲート部品は，当該溝部に締まり嵌めにより嵌合する形状を有し，前記溝部の側面又は当該溝部の側面に面する前記ゲート部品の側面のいずれか一方に，前記溝部の延長方向に延びる線状の突部が設けられ，前記突部に沿って延びて前記突部と接触する接触面を有する凹部が，前記溝部の側面又は当該溝部の側面に面する前記ゲート部品の側面のいずれか他方に形成され，前記凹部は長手方向断面がＶ字形状であって，該Ｖ字形状を形成する２つの面の少なくとも一方が前記接触面を形成し，前記接触面と前記突部との間で締まり嵌めが形成されることを特徴とする。

本発明の第２のゲートブッシュの構成は，上記第１の構成において，前記ゲート部品のゲートは，スプルーと同軸の中心軸領域を除く周辺領域に複数の孔を有して構成され，中心軸領域は塞がれていることを特徴とする。

本発明によれば，ゲートブッシュ本体の溝部又はそれに嵌合するゲート部品の少なくとも一方にゲート部品の挿入方向に伸びる線状の突部が設けられるので，より強力な締まりばめが可能となり，成形材料の充填圧力によっても，ゲート部品がゲートブッシュ本体からずれず，合わせ面の隙間発生が防止される。

また，ゲート部品のゲートの中心軸領域を塞ぎ，周辺領域に複数の孔を設ける構成とすることで，ゲート凸の発生を防止するとともに，より多量の成形材料の注入を可能とする。

本発明の第１の実施の形態におけるゲートブッシュの外観斜視図である。本発明の第１の実施の形態におけるゲートブッシュの構成例を示す図である。本発明の第２の実施の形態におけるゲートブッシュの構成例を示す図である。本発明の第３の実施の形態におけるゲートブッシュの構成例を示す図である。本発明の第３の実施の形態におけるゲートブッシュの構成例を示す図である。従来のゲートブッシュを示す図である。

以下，図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら，かかる実施の形態例が，本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図１は本発明の第１の実施の形態におけるゲートブッシュの外観斜視図である。第１の実施の形態におけるゲートブッシュは，ゲートブッシュ本体１０と，ゲートブッシュ本体１０の先端に交換可能に取り付けられるゲート部品２０とを有して構成される。

図２は，第１の実施の形態におけるゲートブッシュの構成を示す図であり，図２（ａ）はゲートブッシュの正面図，図２（ｂ）はゲートブッシュ本体１０の正面図，図２（ｃ）はゲートブッシュの上面図，図２（ｄ）はゲートブッシュの側断面図，図２（ｅ）は図２（ａ）の二点鎖線縁部Ａの拡大図である。また，図２は，ゲートブッシュ本体１０及びゲート部品の外観斜視図である。

図２において，ゲートブッシュ本体１０は段付の円筒形状を有し，その内部を軸方向に延びるスプルー１２が形成されている。スプルー１２は，先端方向に向けて，その径が細くなる先細形状を有し，合金鋼，ニッケル電鋳材などの加工容易な材料から形成され，一方，ゲート部品２０は，ゲートブッシュ本体１０よりも高硬度で耐摩耗性及び耐久性の高い超硬合金から形成される。

ゲートブッシュ本体１０の先端面には，その外周端から中心を横切って延びる溝部１４が切削加工により形成されている。溝部１４は，好ましくは，ゲートブッシュ本体１０の先端面の一方の外周端から中心を通って反対側の他方の外周端まで延びており，凹状（好ましくは，先端に向けて幅狭となる台形形状）の断面形状を有し，図１に示すように，それぞれの外周端における溝部１４の凹状端面開口部分から，溝部１４の延長方向にゲート部品２０を挿入可能になっている。溝部１４の底面は，スプルー１２の断面形状に対応する開口１４ａを備える。

さらに，溝部１４の左右側面の少なくとも一方に，溝部１４の延長方向に延びる線状の突部１４ｂが設けられ，溝部１４の側面とゲート部品２０の側面が当該突部１４ｂで接触して締まり嵌めを形成する。

ゲート部品２０は，溝部１４の形状に合う形状を有し，ゲートブッシュ本体１０の溝部１４と締まりばめを形成するように寸法決めされる。ゲート部品２０の内部には，スプルー１２と同軸に軸方向に延びる貫通孔２２を備える。貫通孔２２は，ゲート部品２０が溝部１４に嵌合された際に，ゲートブッシュ本体１０の溝部１４の底面から続くスプルーの先端部分２２ａ，及びその先端部分２２ａから連通し且つスプルー１２と同軸のゲート２２ｂを形成する。図示されるように，ゲート部品２０は，ゲート２２ｂの周囲がゲートブッシュ本体１０の先端面から突出する形状を有していてもよい。また，ゲート２２ｂは，スプルー１２より小径であり，先端に向けて先細となるようテーパー加工されている。

ゲート部品２０と溝部１４は締まりばめを形成するように，それぞれの幅寸法が決められ，ゲート部品２０は溝部１４の端面からその延長方向に圧入され，溝部１４と嵌合する。溝部１４の側面に沿って延びる線状突部１４ｂの高さ寸法も考慮して，締めしろが決定される。ゲート部品２０及び溝部１４は，線状突部１４が形成される側面では，その側面同士全体で接触するのではなく，ゲート部品２０の側面は溝部１４の線状突部１４ｂの頂部付近と接触し，その周囲に接触しない領域が形成されるため，接触面積が限定され，側面同士全体で接触する場合と比較して，より小さい押し込み力で圧入することができる。すなわち，押し込み力が同じであれば，より強い締結力を得ることができる。従って，従来の側面同士全体が接触する締まりばめと比較して，ゲート部品２０を，特別な接合処理を行うことなく，無理のない圧入により，ゲートブッシュ本体１０に対して強力に締結することができ，ゲート部品２０の変形，破損が防止される。そして，成形材料の充填（注入）圧力によっても，ゲート部品２０がゲートブッシュ本体１０から離間せず，ゲート部品とブッシュ本体との合わせ面に隙間が生じることもなく，確実且つ強力な締結状態が達成される。

上述の実施の形態では，線状突部１４ｂは，溝部１４の一方の側面にのみ設けられる例を示したが，両方の側面に設けられてもよい。また，線状突部１４ｂが溝部１４に設けられる例を示したが，溝部１４に設けられる線状突部に代わって，ゲート部品２０の一方の側面又は両方の側面に線状突部が設けられる構成であってもよい。さらに，線状突部１４ｂは，各側面に１本に限らず，複数本設けられてもよい。

図３は，本発明の第２の実施の形態におけるゲートブッシュの構成を示す図であって，図３（ａ）はゲートブッシュの正面図，図３（ｂ）はゲートブッシュの上面図，図３（ｃ）はゲートブッシュの側断面図，図３（ｄ）は図３（ａ）の二点鎖線縁部Ｂの拡大図である。

第２の実施の形態におけるゲートブッシュは，第１の実施の形態におけるゲートブッシュと比較して，溝部１４の両側面に線状突部１４ｂが設けられ，ゲート部品２０の両側面にそれぞれ溝部１４の線状突部１４ｂを収容して接触する凹部２４が設けられ，線状突部１４ｂと凹部２４との間に締まりばめが形成される。凹部２４は，ゲート部品２０の側面よりも水平（底面）に対する角度が小さい接触面２４ａを有し，面２４ａにおいて，線状突部１４ｂと接触し，線状突部１４ｂと凹部２４の接触面２４ａとの間で締まりばめが形成される。当該締まりばめの締結力は，第１の実施の形態例の構成と比較して，ゲート部品２０とゲートブッシュ本体１０との合わせ面の離間方向（成形材料の充填方向）と同じ鉛直方向成分がより大きいため，成形材料の鉛直方向への充填圧力に対して，直接的に抗する締結力を提供し，ゲートブッシュ本体１０とゲート部品２０間のより強力な締結が実現される。接触面２４ａ最小角度は，水平である底面と同じ角度である。

なお，凹部２４は，線状突部１４ｂと，凹部２４のもう一つの別の面２４ｂとで接触するが，面２４ａとの間で締まりばめが形成されているので，線状突部１４ｂと面２４ｂとは必ずしも接触する必要はなく，締結力を発生させる必要もない。

第２の実施の形態においても，線状突部１４ｂは，溝部１４の両側面にのみ設けられる例を示したが，一方の側面にのみ設けられ，凹部２４もゲート部品２０の一方の側面に設けられてもよい。また，線状突部１４ｂが溝部１４に設けられる例を示したが，溝部１４に設けられる線状突部に代わって，ゲート部品２０の一方の側面又は両方の側面に線状突部が設けられ，溝部１４の一方又は両方の側面に凹部が形成される構成であってもよい。また，さらに，線状突部１４ｂは，各側面に１本に限らず，複数本設けられてもよい。

図４及び図５は，本発明の第３の実施の形態におけるゲートブッシュのゲート先端構造を示す図である。第３の実施の形態では，第１の実施の形態及び第２の実施の形態におけるゲートブッシュにおいて，ゲート部品２０のゲート２２ｂを，スプルー１２と同軸の中心軸を含む中心軸領域を除く周辺領域に設けられる複数の孔とし，ゲート２２ｂの中心軸領域は塞がれる。具体的には，図４（ａ）−（ｃ），は，ゲート部品２０のゲート２２ｂの中心軸を挟んで２分割し，それぞれ断面が半円状の２つの孔２２１が形成される例を示す。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれゲート部品の正面図，上面図，側断面図である。また，図４（ｄ）−（ｅ）は，ゲート部品２０のゲート２２ｂの中心を挟んで４分割し，それぞれ断面が扇形状の４つの孔２２２が形成される例を示す。図４（ｄ），（ｅ），（ｆ）はそれぞれゲート部品の正面図，上面図，側断面図である。図４（ｇ）は，図４（ｃ），（ｆ）の二点鎖線縁部Ｃの拡大図である。

図５（ａ），（ｂ）は，ゲート２２ｂの中心軸領域を除く周辺領域に断面が円形の３つの孔２２３が形成される例（３つ穴ゲート）を示し，図５（ｃ），（ｄ）は，ゲート２２ｂの中心領域を除く周辺領域に断面が円形の４つの孔２２４が形成される例を示す。また，ゲート２２ｂに設けられる複数の孔それぞれが，先端に向けて先細となるようテーパー加工される。

離型時は，ゲートの断面積が大きいと，多量の成形材料を注入できるものの，その中心軸領域で成形材料が伸びてゲート凸が発生することから，第３の実施の形態では，ゲートの中心軸領域を塞ぎ，中心軸領域から成形材料が注入されないようにして，ゲート凸の発生を抑えるとともに，周辺領域に小径の複数の孔を設けることで，一つのゲートから多量の成形材料を充填することができる。一つのゲートからの充填量を多くできることで，成形品に対するゲート数を少なくすることができ，成形材料の無駄を小さくでき，また，ゲート数が同じであれば，より低圧での充填が可能となるので，ゲートブッシュ又はその先端のゲート部品の変形防止，長寿命化を図ることができ，コスト削減にも大きく寄与する。

第３の実施の形態は，第１の実施の形態及び第２の実施の形態のゲートブッシュ，すなわち，ゲートブッシュ本体の溝部又はゲート部品の側面に線状突部が設けられるゲートブッシュに限らず，当該線状突部が設けられない従来のゲートブッシュにも適用可能である。

本発明は，前記実施の形態に限定されるものではなく，本発明の分野における通常の知識を有する者であれば想到し得る各種変形，修正を含む要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても，本発明に含まれることは勿論である。

１０：ゲートブッシュ本体，１２：スプルー，１４：溝部，１４ａ：開口，１４ｂ：突部，２０：ゲート部品，２２:貫通孔，２２ａ：スプルー，２２ｂ：ゲート，２４：凹部，２２１：孔，２２２：孔，２２３：孔，２２４：孔

Claims

プラスチック成形用のゲートブッシュにおいて，
軸方向に貫通するスプルーを有するゲートブッシュ本体と，
前記ゲートブッシュ本体の先端に取り付けられ，前記ゲートブッシュ本体のスプルーと同軸に連通するゲートを有するゲート部品とを備え，
前記ゲートブッシュ本体の先端面に，その外周端から中心を横切って延びる溝部が設けられ，前記ゲート部品は，当該溝部に締まり嵌めにより嵌合する形状を有し，前記溝部の側面又は当該溝部の側面に面する前記ゲート部品の側面のいずれか一方に，前記溝部の延長方向に延びる線状の突部が設けられ，
前記突部に沿って延びて前記突部と接触する接触面を有する凹部が，前記溝部の側面又は当該溝部の側面に面する前記ゲート部品の側面のいずれか他方に形成され，
前記凹部は長手方向断面がＶ字形状であって，該Ｖ字形状を形成する２つの面の少なくとも一方が前記接触面を形成し，前記接触面と前記突部との間で締まり嵌めが形成されることを特徴とするゲートブッシュ。
請求項１において，
前記ゲート部品のゲートは，スプルーと同軸の中心軸領域を除く周辺領域に複数の孔を有して構成され，中心軸領域は塞がれていることを特徴とするゲートブッシュ。