JP6105189B2

JP6105189B2 - 射出成形用金型

Info

Publication number: JP6105189B2
Application number: JP2010288406A
Authority: JP
Inventors: 幸路荒屋敷; 修司浅野
Original assignee: 盛岡セイコー工業株式会社
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: JP2012135901A

Description

本発明は、射出成形用金型に関するものである。

合成樹脂製の部品を成形する方法の１つとして、例えばピンゲート方式の射出成形法が知られている(特許文献１参照)。この方法は、成形用金型に形成されたキャビティ内にピンゲートを通じて溶融樹脂を射出させ、該溶融樹脂をキャビティ内に充填させることで各種形状の部品を成形する方法である。

ところで、射出成形を行う場合、キャビティ内に射出された溶融樹脂の流動方向を制御したい場合が多々ある。例えば、微細で複雑な形状の成形品を成形する場合には、キャビティ自身も微細で複雑な形状となっているので、溶融樹脂が行き渡り易い箇所と、行き渡り難い箇所とがキャビティ内に生じ易い。このような場合、ショートモールド等を防止するために、溶融樹脂の流動方向を制御して、キャビティ内における上記行き渡り難い箇所に溶融樹脂を積極的に流動させたい要求があるためである。

流動方向を制御するための方法としては、従来から例えば下記の方法が一般的に用いられている。
第１の方法は、溶融樹脂を早く充填させたい箇所、即ち上記行き渡り難い箇所の近くにゲートを設け、積極的に溶融樹脂をその箇所に流動させる方法である。また、第２の方法は、ゲートを複数設け、特定のゲートのゲート径を変化させることで、溶融樹脂の流動方向を制御する方法である。

特開２００２−３０１７４２号公報

しかしながら、上述した第１の方法の場合では、成形用金型の大幅な設計変更が必要になり易く、それに伴う改造費用が多大になり易かった。この点、第２の方法も同様である。それに加え、成形品の製品機能や意匠によっては複数個所にゲートを設けることが難しい場合があり、そのような場合には第２の方法を用いることが難しかった。
また、それ以外の方法として、ゲートに連通するランナーやスプルの形状を変化させる方法や、キャビティの形状や大きさ自体を変更する方法等もあるが、成形品自体の設計変更が必要となってしまい易く、有効な方法ではない。

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、大幅な設計変更が不要であるうえ、製品機能や意匠変更を伴うことなく、ショートモールドを抑制しながら所望の形状に成形品を精度良く成形することができる射出成形用金型を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
（１）本発明に係る射出成形用金型は、重ね合わせた一対の型板の間に成形品を成形するためのキャビティが形成される射出成形用金型であって、前記一対の型板のうちの一方の型板には、前記キャビティに連通するピンゲートが形成され、前記一対の型板のうちの他方の型板には、先端面が前記キャビティ内に露出した状態で前記ピンゲートのゲート開口に対して向かい合うピン部材が離脱自在に組み合わされ、前記ピン部材の前記先端面が、傾斜部分を少なくとも一部に有し、前記ゲート開口を通じて射出される溶融樹脂の流れを射出方向とは異なった所望する方向に変化させながら前記キャビティ内に流動させることを特徴とする。

本発明に係る射出成形用金型によれば、ピンゲートからキャビティ内に溶融樹脂を射出すると、該溶融樹脂はゲート開口に対して向かい合うピン部材の先端面に当たって流れの方向が変化する。つまり、ピン部材の軸線に直交する直交面に対して傾斜する傾斜部分によって射出方向とは異なる方向に流動方向が変化する。この際、傾斜部分によって流れの方向性が意図する方向となるように制御される。そのため、意図する方向に向けて溶融樹脂を積極的（優先的）に流動させながら、キャビティ内に充填させることができる。
特に、溶融樹脂の流動方向を制御することができるので、キャビティ内における溶融樹脂の行き渡り難い箇所に積極的に流動させることができ、キャビティ内の隅々に亘って溶融樹脂を十分に充填させることができる。従って、ショートモールドの発生を抑制しながら、所望の形状に成形品を精度良く成形することができる。

しかも、意図する方向に向けて溶融樹脂を積極的に流動させることで流動速度を増加させることができるので、大きなせん断熱を発生させて樹脂温度を高めることができる。そのため、溶融樹脂の流動性を向上させることができ、ショートモールドの発生をより効果的に抑制して、成形品の成形精度の向上化に繋げることができる。
加えて、意図する方向に向けて溶融樹脂を積極的に流動させるので、溶融樹脂の流れを整い易くすることができ、乱流になり難い。従って、充填時におけるエア（気体）巻き込みに起因する気泡の発生を抑制し易く、この点においても成形品の成形精度の向上化に繋げることができる。

また、既存のピンゲートの位置や数等を変更する必要がないうえ、ピンゲートに向かい合うようにピン部材を設けるだけであるので、金型自体の大幅な設計変更が不要であり、コスト高を招き難い。また、成形品への影響が出難いので、製品機能や意匠変更を伴うことがない。

また、ピン部材は他方の型板から離脱自在とされているので、先端面の傾斜部分を微細且つ正確に作り込むことが可能であるうえ、他方の型板に邪魔されることなく自由に設計でき、複雑な形状であっても容易に作り込むことが可能である。そのため、溶融樹脂の流動方向を正確に制御し易い。更に、ピン部材の先端面が溶融樹脂の侵食によって仮に摩耗してしまったとしても、ピン部材のみを交換することが可能であるので、コスト高を招き難い。さらにまた、他方の型板に対するピン部材の姿勢を変更することもできるので、先端面の向きを変化させて溶融樹脂の流動方向を微調整したり、意図的に変更したりすることも可能である。

（２）また、上記本発明に係る射出成形用金型において、前記ピン部材が、前記先端面が前記キャビティの内壁部よりも該キャビティの内部側に位置するように、キャビティ内に突き出た状態で前記他方の型板に組み合わされていても良い。

この場合には、例えばピンゲートから射出された溶融樹脂によって先端面が侵食して窪み、その窪み部分に溶融樹脂が充填されることで成形品に突起部が形成されてしまったとしても、この突起部が成形品の表面から突出してしまうことを防止し易い。従って、成形品の成形精度を高い精度に維持することができる。

（３）また、上記本発明に係る射出成形用金型において、前記ピン部材が、前記ピンゲートと同軸とされ、その直径が前記ゲート開口の直径よりも拡径していても良い。

この場合には、例えばピンゲートから射出された溶融樹脂が射出後に放射状に拡がったとしても、該溶融樹脂をピン部材の先端面に当てることができ、意図する方向に向けて確実に溶融樹脂を流動させることができる。
また、ピン部材がピンゲートと同軸であるので、ピン部材を軸線回りに回転させるだけで、ゲート開口に対して向かい合った状態を維持したまま先端面の向きを容易に変化させることができ、溶融樹脂の流動方向の微調整等をスムーズに行うことができる。

本発明に係る射出成形用金型によれば、大幅な設計変更が不要であるうえ、製品機能や意匠変更を伴うことなく、ショートモールドを抑制しながら所望の形状に成形品を精度良く成形することができる。

本発明の実施形態に係る射出成形用金型の断面図である。図１に示す射出成形用金型で成形された成形品である輪列受を表面側から見た平面図である。図２に示すＡ−Ａ線に沿った輪列受の断面図である。図１に示す射出成形用金型のピン部材の変形例を示す半縦断面図である。図１に示す射出成形用金型のピン部材の別の変形例を示す側面図である。図１に示す射出成形用金型のピン部材のさらに別の変形例を示す側面図である。

（射出成形用金型）
以下、本発明に係る射出成形用金型の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示す射出成形用金型１は、図２に示す成形品である輪列受５０を射出成形するための金型であり、固定側型板（一方の型板）２及び可動側型板（他方の型板）３を備えている。

ここで、上記輪列受５０について簡単に説明する。
この輪列受５０は、図２に示すように、例えば機械式時計やクオーツ時計等に組み込まれ、輪列群の位置決めや支持を行うための板状部品である。なお、図示の例では、軸受孔や取付孔等の図示を省略した簡略図としている。
そして、この輪列受５０は外形形状が複雑に形成されているうえ、厚みが一様ではなく適宜変化するように形成されている。また、輪列受５０の一部には開口部５１が形成され、この開口部５１内に突き出るように針状の微小板５２が形成されている。

微小板５２は、根元部５２ａが開口部５１の内縁部に接続され、平面視円形状の先端部５２ｂが開口部５１の略中心に位置した片持ち状の板材であり、例えば先端部５２ｂで図示しない他部品を押さえ付けることが可能な板ばね等のような役割を果す。

続いて、上記射出成形用金型１について説明する。
図１に示すように、固定側型板２及び可動側型板３は、固定側型板２を上方とし、可動側型板３を下方として上下に配設されており、これら両型板２、３が重ね合わされることで両型板２、３の間に溶融樹脂Ｗが充填されるキャビティＣが形成される。また、図示しない昇降機構によって可動側型板３を上下に昇降させることで、固定側型板２と可動側型板３とは上下方向に相対的に接近離間可能とされている。

上記キャビティＣは、図２に示す輪列受５０を成形するための空間であり、可動側型板３の上面（合わせ面）３ａに形成された凹部４と、固定側型板２の下面（合わせ面）２ａとで画成されている。このキャビティＣは、輪列受５０の形状及び厚みに倣って形成されるが、図示の例では簡略的に図示している。
キャビティＣの一部は、上述した微小板５２を形成するための微小キャビティ部Ｃ１とされている。そのため、この微小キャビティ部Ｃ１は、キャビティＣにおける他の部分に比べて厚みが薄い等の微小空間とされており、溶融樹脂Ｗが流れ込み難い空間とされている。

固定側型板２には、上面２ｂから下面２ａに亘って上下方向に貫通したピンゲート１０が形成されており、キャビティＣに連通している。
一方、可動側型板３には、先端面２３がキャビティＣ内に露出した状態でピンゲート１０のゲート開口１０ａに対して向かい合うようにピン部材２０が離脱自在に組み合わされている。

このピン部材２０は、ピンゲート１０の軸線Ｏと同軸になるように配設された円柱状部材であり、可動側型板３の下面３ｂ側に引き抜くことで、可動側型板３に対して相対的に離間させることが可能とされている。また、組み合わせ時には、ピン部材２０は軸線Ｏ回りに回転規制された状態で可動側型板３に組み合わされている。
なお、可動側型板３の下面３ｂ側には受板５が着脱自在に固定されており、これによりピン部材２０は抜け止めがなされている。

また、本実施形態のピン部材２０は、先端面２３が形成された先端部２１と根元部２２とで径が異なる段付き状に形成されており、先端部２１の直径はゲート開口１０ａの直径よりも拡径している。なお、根元部２２の直径は先端部２１の直径よりもさらに拡径している。
また、先端面２３がキャビティＣの内壁部、即ち、凹部４の底面よりもキャビティＣの内部側に位置するように、先端部２１がキャビティＣ内に突き出た状態で可動側型板３に組み合わされている。

ところで、ピン部材２０の先端面２３は、全面に亘って軸線Ｏに直交する直交面に対して傾斜角度θで傾斜する傾斜面とされている。この先端面２３は、上述した微小キャビティ部Ｃ１に面が向いており、ピンゲート１０のゲート開口１０ａを通じて射出される溶融樹脂Ｗの流れを射出方向とは異なる方向である微小キャビティ部Ｃ１に向かう方向に変化させながらキャビティＣ内に流動させることが可能とされている。

（輪列受の成形方法）
次に、上記のように構成された射出成形用金型１を利用して、輪列受５０を射出成形する場合の成形方法について説明する。

はじめに、図示しない昇降機構によって可動側型板３を上昇させ、可動側型板３の上面３ａを固定側型板２の下面２ａに対して当接させ、射出成形用金型１を閉じておく。続いて、図１に示すように、図示しない射出装置によって溶融樹脂Ｗをピンゲート１０内に射出する。ピンゲート１０内に射出された溶融樹脂Ｗは、ゲート開口１０ａを通じてキャビティＣ内に射出される。すると、キャビティＣ内に射出された溶融樹脂Ｗは、ゲート開口１０ａに対して向かい合うピン部材２０の先端面２３に当たった後、該先端面２３の傾斜によって射出方向とは異なる方向、即ち、微小キャビティ部Ｃ１に向かう方向（意図する方向）に流動方向が主に変化する。そのため、微小キャビティ部Ｃ１に向けて溶融樹脂Ｗを積極的（優先的）に流動させながら、キャビティＣ内に充填させることができる。
なお、キャビティＣ内の気体（エア）は、溶融樹脂Ｗの射出に伴って図示しないガス抜き溝を通って射出成形用金型１の外部に排出される。

そして、充填した溶融樹脂Ｗが固化した後、固定側型板２と可動側型板３とを相対的に離間させる離型を行う。つまり、可動側型板３を図示しない昇降機構によって下降させ、可動側型板３を固定側型板２から離間させる。その後、例えば図示しないエジェクターピンによる突き出し等によって、輪列受５０を可動側型板３から取り外すことで、図２に示す輪列受５０を得ることができる。

なお、上記射出成形用金型１で成形された輪列受５０には、図２及び図３に示すように、微小板５２の根元部５２ａの近くにおける表面側にピンゲート１０のゲート跡５３が形成され、裏面側にゲート跡５３に向かい合うようにピン部材２０の先端面２３の形状に倣ったピン跡５４が形成されることとなる。

特に、本実施形態の射出成形用金型１によれば、溶融樹脂Ｗの流動方向を制御することができるので、キャビティＣ内における溶融樹脂Ｗの行き渡り難い箇所である微小キャビティ部Ｃ１に積極的に流動させることが可能である。従って、キャビティＣ内の隅々に亘って溶融樹脂Ｗを十分に充填させることができ、ショートモールドの発生を抑制しながら輪列受５０を精度良く成形することができる。つまり、微小板５２が確実に形成され、且つ複雑な外形形状を有する輪列受５０を精度良く成形することができる。

しかも、意図する方向に向けて溶融樹脂Ｗを積極的に流動させることで流動速度を増加させることができるので、大きなせん断熱を発生させることができ、樹脂温度を高めることができる。そのため、溶融樹脂Ｗの流動性を向上させることができ、ショートモールドの発生をより効果的に抑制して、輪列受５０の成形精度の向上化に繋げることができる。
加えて、意図する方向に向けて溶融樹脂Ｗを積極的に流動させるので、溶融樹脂Ｗの流れを整い易くすることができ、乱流になり難い。従って、充填時における気体巻き込みに起因する気泡の発生を抑制し易い。この点においても、輪列受５０の成形精度の向上化に繋げることができる。

また、ピンゲート１０の位置や数等を変更する必要がないうえ、ピンゲート１０に向かい合うようにピン部材２０を設けるだけであるので、金型自体の大幅な設計変更が不要であり、コスト高を招き難い。また、輪列受５０への影響が出難いので、製品機能や意匠変更を伴うことがない。

また、ピン部材２０は可動側型板３から離脱自在とされているので、傾斜面である先端面２３を微細且つ正確に作り込むことが可能であるうえ、可動側型板３に邪魔されることなく傾斜角度θを所望する角度に自由に設計することが可能である。そのため、溶融樹脂Ｗの流動方向を正確に制御し易い。

更に、ピン部材２０の先端面２３が溶融樹脂Ｗの侵食によって仮に摩耗してしまったとしても、ピン部材２０のみを交換することが可能であるので、コスト高を招き難い。特に、可動側型板３を一般的なダイス鋼等で形成し、ピン部材２０のみを耐摩耗性に優れた高価な超鋼合金等で形成することもできるので、極力コストをかけずに必要最少限の部分だけの耐摩耗性を高めることが可能である。

また、ピン部材２０は、先端部２１がキャビティＣ内に突き出ており、先端面２３がキャビティＣの内壁部よりもキャビティＣの内部側に位置しているので、例えばピンゲート１０から射出された溶融樹脂Ｗによって先端面２３が侵食して窪み（図１示す点線Ｓ）、その窪み部分に溶融樹脂Ｗが充填されることで輪列受５０に突起部が形成されてしまったとしても、この突起部が輪列受５０の表面から突出してしまうことを防止できる。従って、輪列受５０の成形精度を高い精度に維持することができる。

また、ピン部材２０はピンゲート１０と同軸とされ、先端部２１の直径がゲート開口１０ａの直径よりも拡径しているので、例えばピンゲート１０から射出された溶融樹脂Ｗが射出後に放射状に拡がったとしても、溶融樹脂Ｗをピン部材２０の先端面２３に当てることができ、意図する方向に向けて確実に溶融樹脂Ｗを流動させることができる。
また、ピン部材２０を可動側型板３から一旦離脱させ、軸線Ｏ回りに回転させた後に再度組み合わせるだけの簡単な方法で、ゲート開口１０ａに対して向かい合った状態を維持したまま先端面２３の向きを容易に変化させることも可能なので、溶融樹脂Ｗの流動方向を微調整したり意図的に変更したりすることも可能である。

上述したように、本実施形態の射出成形用金型１によれば、大幅な設計変更が不要であるうえ、製品機能や意匠変更を伴うことなく、ショートモールドを抑制しながら所望の形状に輪列受５０を精度良く成形することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、成形品の一例として輪列受５０を例に挙げて説明したが、この場合に限定されるものではなく適宜変更可能である。例えば、輪列受５０以外の時計用部品等であっても構わない。
特に、本発明によれば、溶融樹脂ＷをキャビティＣ内において意図する方向に積極的に流動させることが可能であるので、ショートモールドの発生を抑制しながら複雑且つ微細な外形形状の成形品であっても精度良く成形でき、時計用部品等のような微細な成形品の成形に好適である。

また、上記実施形態において、ピン部材２０の先端面２３の傾斜角度θは、ピン部材２０と微小キャビティ部Ｃ１との位置関係、溶融樹脂Ｗの粘度や流動速度等、各種の諸条件に応じて設定すれば良い。例えば、射出された溶融樹脂Ｗをより積極的に意図する方向に流動させたい場合には、傾斜角度θを大きくすれば良い。

また、上記実施形態では、ピン部材２０の先端面２３全体を傾斜させた場合を例に挙げたが、例えば先端面２３を軸線Ｏに直交する直交面に対して平行に形成すると共に、その一部だけを傾斜させても構わない。この場合、意図する方向に流れる溶融樹脂Ｗの流動量は減るものの、射出された溶融樹脂Ｗを意図する方向に向けて積極的に流動させる点については同じであるので、同様の作用効果を奏効することができる。

また、ピン部材２０の先端面２３の全体を傾斜させる場合、例えば図４に示すように凹曲面状に形成（窪んだカーブ状）したうえで傾斜させても構わない。この場合であっても、同様の作用効果を奏効させることができるうえ、溶融樹脂Ｗの流れをよりスムーズに受け流すことができ、意図する方向に向けてより正確に流動させ易い。
なお、凹曲面状とは逆に凸曲面状に形成（膨らんだカーブ状）したうえで傾斜させても構わない。

更には、ピン部材２０の先端面２３を図５に示すように、２つの傾斜面３０が互いに内側に向いた谷型状に形成しても構わない。この場合には、２つの傾斜面３０が接する稜線方向Ｌ１に向けて溶融樹脂Ｗを積極的に流動させることができる。
また、図６に示すように、ピン部材２０の先端面２３を２つの傾斜面３１が互いに外側に向いた山形状に形成しても構わない。この場合には、２つの傾斜面３１を下る方向に向けて溶融樹脂Ｗを積極的に流動させることができる。

上記したように、ピン部材２０の先端面２３の形状は少なくとも傾斜部分を一部に有していれば良く、状況に応じて自由に設計して構わない。

Ｃ…キャビティ
Ｗ…溶融樹脂
１…射出成形用金型
２…固定側型板（一方の型板）
３…可動側型板（他方の型板）
１０…ピンゲート
１０ａ…ゲート開口
２０…ピン部材
２３…ピン部材の先端面

Claims

重ね合わせた一対の型板の間に成形品を成形するためのキャビティが形成される射出成形用金型であって、
前記一対の型板のうちの一方の型板には、前記キャビティに連通するピンゲートが形成され、
前記一対の型板のうちの他方の型板には、先端面が前記キャビティ内に露出した状態で前記ピンゲートのゲート開口に侵入せず、かつ、向かい合った状態でピン部材が離脱自在に組み合わされ、
前記ピン部材の前記先端面は、前記ゲート開口を通じて射出される溶融樹脂の流れを射出方向とは異なった所望する方向に流動させる傾斜部分を少なくとも一部に有し、
前記ピン部材は、さらに、前記先端面が前記キャビティの内部側の任意の場所に配置されるように、キャビティ内に突き出た状態で前記他方の型板に組み合わされており、
前記ピン部材の直径は、前記ゲート開口の直径よりも拡径していることを特徴とする射出成形用金型。
請求項１に記載の射出成型用金型において、
前記傾斜部分の面は、前記キャビティにおける他の部分に比べて厚みが薄い微小空間に向けて形成されていることを特徴とする射出成形用金型。
請求項１又は２に記載の射出成形用金型において、
前記ピン部材は、前記ピンゲートと同軸とされ、その直径が前記ゲート開口の直径よりも拡径していることを特徴とする射出成形用金型。