JP6699138B2 - 樹脂成形金型 - Google Patents

Description

本発明は、ゲートを通じてキャビティ内に樹脂を注入し、注入した樹脂を固化して樹脂成形品を成形することができる樹脂成形金型に関する。

射出成形に用いられる樹脂成形金型には、スプールからゲートを通過してキャビティ内に樹脂が注入される。ゲートの開口面積は一定として成形を行うことが一般的であり、ゲートにおいて樹脂が固化する時間等を考慮して開口面積が設定される。

ここで、特許文献１及び２には、キャビティに樹脂を注入した後でゲートの開口面積を調整可能な調整手段を備えた金型が開示されている。調整手段は、ゲートの内部に突出するピンを含み、このピンをゲートに対して進退する方向に変位させることでゲートの開口面積を調整可能に設けられている。このようにゲートの開口面積を調整することで、成形される樹脂成形品の適正化を図っている。

特開平７−２０５１９９号公報 特開昭６２−３９１３号公報

特許文献１及び２にあっては、ゲートに対してピンを変位させる駆動機構が設けられている。特許文献１の駆動機構は、ボルトのねじ込み操作によってピンを変位するため、ボルトに加え、ナットやプレート、スプリング等の種々の部品が必要になる。特許文献２の駆動機構は、シリンダに加え、シリンダとピンとを連結するリンク機構が必要になる。これらの駆動機構は、大掛かりになるばかりでなく、ゲートの開口面積を調整するピンの変位だけに設置されるものとなる。従って、金型や成形装置の部品点数が増えたり構造が複雑したりし、製造コストが上昇してしまう、という問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ゲートの開口面積を調整可能としつつ、構造の簡略化を図ることができる樹脂成形金型を提供することを目的とする。

本発明の樹脂成形金型は、樹脂成形品を成形するためのキャビティと、当該キャビティに注入する樹脂の通路となるゲートと、前記キャビティ内で成形された前記樹脂成形品を離型するためのエジェクタピンと、前記ゲートの内部にて前記ゲートの開口面積を調整するゲート調整部材とを備え、前記エジェクタピンの一端は、駆動機構によって前記キャビティの形成面から突出可能に設けられ、前記ゲート調整部材は、前記駆動機構によって変位することで前記ゲートの開口面積を調整し、前記ゲート調整部材を変位して前記ゲートの開口面積を調整する間に、前記エジェクタピンの先端と前記キャビティの形成面とを同一面上に維持する面維持部と、前記エジェクタピン及び前記ゲート調整部材を支持すると共に、前記駆動機構による力が加わることで変位する支持体と、前記樹脂成形品を離型するときに、前記支持体に形成されて前記エジェクタピンを押し込む押圧面とを更に備え、前記面維持部は、前記支持体を介した前記ゲート調整部材の変位によって前記ゲートの開口面積を調整する間に、前記押圧面と前記エジェクタピンとの間に形成される隙間を備え、該隙間によって前記押圧面と前記エジェクタピンとが非接触となることで、前記ゲートの開口面積を調整する間の前記エジェクタピンの位置を維持することを特徴とする。

この構成によれば、エジェクタピンを駆動する駆動機構によってゲート調整部材を変位することができ、ゲート調整部材を変位するためだけの駆動機構を不要とすることができる。これにより、成形金型や成形装置の構造の簡略化を図ることができ、ひいては、成形金型等の製造コスト削減を図ることができる。

本発明によれば、ゲートの開口面積を調整可能としつつ、構造の簡略化を図ることができる。

実施の形態に係る樹脂成形金型を模式的に示した平面断面図である。 図２Ａは図１のＡ１部拡大図であり、図２Ｂは図１のＢ１部拡大図である。 樹脂の冷却中となる図１と同様の平面断面図である。 図４Ａは図３のＡ２部拡大図であり、図４Ｂは図３のＢ２部拡大図である。 型開きした状態となる図１と同様の平面断面図である。 樹脂成型品の離型中となる図１と同様の平面断面図である。 図６のＢ３部拡大図である。

以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、下記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施することができるものである。なお、以下の説明において、特に明示しない限り、「左」、「右」は、図１を基準として用いる。

図１は、実施の形態に係る樹脂成形金型を模式的に示した平面断面図である。図１に示すように、樹脂成形金型（以下、単に「金型」とする）１０は、射出成形機（図示省略）に搭載され、射出ノズルＮから溶融した熱可塑性の樹脂Ｍが注入される。金型１０は、射出ノズルＮの先端部が装着される固定型１１と、この固定型１１との間にキャビティ１２を形成する可動型１３とを備えている。

キャビティ１２は、成形される樹脂成型品Ｗ（図５参照）に応じた形状に形成されている。固定型１１と可動型１３との間には、キャビティ１２の端部（図１では上端部）に連通するゲート１５も形成されている。また、固定型１１には、射出ノズルＮとゲート１５とを連通するスプール１６が形成され、ゲート１５及びスプール１６は、キャビティ１２に注入する樹脂Ｍの通路となる。なお、図示省略したが、固定型１１にはガイドピンブッシュ、可動型１３にはガイドピンブッシュに挿入されるガイドピンが設けられる。ガイドピンブッシュ及びガイドピンが嵌り合うことで型締め時に固定型１１及び可動型１３が位置決めされてキャビティ１２が形成される。

可動型１３は、キャビティ１２及びゲート１５を形成する型板部１８と、型板部１８から見て固定型１１と反対側（左側）に設けられた取付板部１９と、これら型板部１８及び取付板部１９の間に配置された第１エジェクタプレート（支持体）２１及び第２エジェクタプレート（支持体）２２とを備えている。また、可動型１３は、各エジェクタプレート２１、２２に支持される複数のエジェクタピン２４及びゲート調整ピン（ゲート調整部材）２５を更に備えている。型板部１８と取付板部１９との間には、スペーサブロック（図示省略）が設けられ、それらの間に各エジェクタプレート２１、２２が左右に移動するための空間２６が確保される。

型板部１８には、エジェクタピン２４が挿入されるエジェクタ穴２８と、ゲート調整ピン２５が挿入される調整ピン穴２９とが形成されている。エジェクタ穴２８は、型板部１８におけるキャビティ１２の形成面１８ａに連通され、調整ピン穴２９は、型板部１８におけるゲート１５の形成面１８ｂ（図２Ａ参照）に連通される。従って、エジェクタピン２４の先端（一端）がキャビティ１２の形成面１８ａから突出可能となり、ゲート調整ピン２５の先端（一端）がゲート１５の形成面１８ｂから突出可能となる。

取付板部１９には、穴１９ａが形成され、この穴１９ａ内にはロッドＲが貫通している。ロッドＲは、シリンダやサーボモータ等を含んで構成される駆動機構（図示省略）の一部となり、左右方向で往復移動可能となっている。これにより、ロッドＲから駆動機構によって押し込む力が各エジェクタプレート２１、２２に加わり、各エジェクタプレート２１、２２を右側に変位させることができる。一方、各エジェクタプレート２１、２２は、型板部１８と第２エジェクタプレート２２との間に設けられたスプリング（図示省略）の弾性力によって左側に戻る力を受けている。従って、ロッドＲを左側に変位すると、スプリングの力を受けて各エジェクタプレート２１、２２が左側に変位する。なお、ロッドＲの先端に第１エジェクタプレート２１を固定し、右側に押し込んだ各エジェクタプレート２１、２２を駆動機構の駆動力によって左側に変位させてもよく、この場合スプリングを省略できる。

取付板部１９は、上述の射出成形機（図示省略）に固定され、この射出成形機の駆動によって可動型１３が固定型１１に対して離反及び接近する方向（左右方向）に往復移動可能となる。これにより、キャビティ１２の内部で成形された樹脂成型品Ｗ（図５参照）を金型１０の外部に取り出すことができる。

第１エジェクタプレート２１及び第２エジェクタプレート２２には、エジェクタピン２４が摺動自在に挿入される挿入穴２１ａ、２２ａが形成されている。そして、全ての挿入穴２１ａ、２２ａの形成位置を含む領域であって、各エジェクタプレート２１、２２の合わせ面それぞれに凹部２１ｂ、２２ｂが形成されている。これら凹部２１ｂ、２２ｂで囲まれる空間には、エジェクタピン２４に形成されるストッパ３２が収容される。ストッパ３２は、エジェクタピン２４及び挿入穴２１ａ、２２ａより大径に形成されている。また、ストッパ３２の左右幅（エジェクタピン２４の延出方向の幅）は、凹部２１ｂ、２２ｂの底面２１ｃ、２２ｃ（図２Ｂ参照）間の距離より短く設定されている。つまり、凹部２１ｂ、２２ｂの底面２１ｃ、２２ｃ両方からストッパ３２が離れた状態では、各エジェクタプレート２１、２２が左右に移動しても、エジェクタピン２４が左右に移動しない、いわゆる遊びがある状態となる。

第２エジェクタプレート２２には、ゲート調整ピン２５が挿入される段付き穴２２ｄが形成されている。また、ゲート調整ピン２５の左端（他端）側は段付き穴２２ｄに嵌り合う段付き形状に形成されている。段付き穴２２ｄにゲート調整ピン２５が嵌り合った状態で各エジェクタプレート２１、２２を重ねると、第１エジェクタプレート２１がゲート調整ピン２５の左端に接触する。これにより、ゲート調整ピン２５は、各エジェクタプレート２１、２２に対し軸方向（左右方向）の移動が規制された状態で支持される。

エジェクタピン２４は、その先端面（右端面）が型板部１８におけるキャビティ１２の形成面１８ａと同一面上に位置するときに、その基端面（左端面）が取付板部１９の内面（位置決め部）１９ｂに接触する長さに設定されている。そして、図１に示すように、エジェクタピン２４の先端面がキャビティ１２の形成面１８ａと同一面上に位置し、ゲート調整ピン２５の先端面が型板部１８におけるゲート１５の形成面１８ｂ（図２Ａ参照）と同一面上に位置する状態で、各エジェクタプレート２１、２２では、両方の底面２１ｃ、２２ｃからストッパ３２が離れて隙間３３（図２Ｂ参照）が形成されることとなる。このとき、底面２１ｃとストッパ３２との距離Ｌは、ゲート１５の左右方向（ゲート調整ピン２５の動作方向）の幅Ｈ（図２Ａ参照）と同一、又は、距離Ｌより幅Ｈの方が大きく設定されている。

次に、本実施の形態に係る金型１０を用いた樹脂成型品の成形方法について説明する。

先ず、図１に示すように、固定型１１と可動型１３とを型締めした状態としてキャビティ１２を形成する。この状態で、空間２６において、スプリング（図示省略）の力によって各エジェクタプレート２１、２２が左方向に付勢されつつ、その力をストッパ（図示省略）が受け止めて各エジェクタプレート２１、２２が位置決めされる。このように各エジェクタプレート２１、２２が位置決めされた初期位置において、本実施の形態では、ゲート調整ピン２５の先端面が型板部１８におけるゲート１５の形成面と同一面上に位置する。従って、ゲート１５の開口面積は最大に設定される。

このとき、エジェクタピン２４は、各エジェクタプレート２１、２２とは別にスプリング（図示省略）の力が作用して左方向に付勢されつつ、取付板部１９の内面１９ｂにエジェクタピン２４の左端面が接触して位置決めされる。これにより、エジェクタピン２４の先端面とキャビティ１２の形成面１８ａとが同一面上に維持される。この状態において、所定の射出圧力によって溶融した樹脂Ｍを射出ノズルＮから金型１０内に注入する。注入された樹脂Ｍは、スプール１６及びゲート１５を通じてキャビティ１２内に射出される。

このように樹脂Ｍをキャビティ１２に射出し、射出による圧力がエジェクタピン２４に加わっても、取付板部１９の内面１９ｂにエジェクタピン２４の左端面が接触するので、エジェクタピン２４の変位を規制することができる。従って、樹脂Ｍの射出後においてもエジェクタピン２４の先端面とキャビティ１２の形成面１８ａとが同一面上に維持される。

図３は、樹脂の冷却中となる図１と同様の平面断面図である。樹脂Ｍの射出後、樹脂Ｍの冷却中において、図３に示すように、駆動機構（図示省略）のロッドＲを作動することで、各エジェクタプレート２１、２２を右方向に押し込む。この押し込みによってゲート調整ピン２５が右方向に変位し、その先端がゲート１５の内部に突出してゲート１５の開口面積が狭くなるよう調整される（図４Ａ参照）。このとき、図２Ａ及び図２Ｂに示すように隙間３３における距離Ｌとゲート１５の幅ＨとがＬ≧Ｈとなる関係としたので、仮にゲート調整ピン２５がゲート１５の開口を完全に閉塞しても、ストッパ３２と底面２１ｃとは非接触となる（図４Ｂ参照）。

従って、上述のように隙間３３を設けたので、駆動機構によってゲート調整ピン２５が変位してゲート１５の開口面積を調整する間、底面２１ｃによってエジェクタピン２４が押し込まれない。ここにおいて、ゲート１５の開口面積の調整中に、エジェクタピン２４の先端とキャビティ１２の形成面１８ａとを同一面上に維持する面維持部が隙間３３を含んで構成される。言い換えると、ゲート１５の開口面積を調整すべくゲート調整ピン２５を変位する間、面維持部によってエジェクタピン２４の位置が維持される。

このように、型締めした後であっても、ロッドＲによる各エジェクタプレート２１、２２の押し込み量を変えることで、ゲート１５の開口面積を調整することができる。これにより、樹脂Ｍの注入中には、ゲート１５の開口面積を大きくして成形後の重量を設計値に近付けることができ、転写性も良好にすることができる。また、樹脂Ｍの冷却中は、ゲート１５の開口面積を小さくして樹脂Ｍに保圧を付与しつつゲート１５の樹脂Ｍの固化時間、保圧時間を短縮することができる。

図５は、型開きした状態となる図１と同様の平面断面図である。所定時間経過して金型１０内に注入した樹脂Ｍが固化した後、図５に示すように、可動型１３を固定型１１から離れる方向に駆動して型開きする。これにより、スプール１６から固化した樹脂Ｍが抜け出るとともに、キャビティ１２内で成形された樹脂成型品Ｗが露出した状態となる。また、型開き後において、樹脂成型品Ｗは、可動型１３の型板部１８に付着した状態となる。

図６は、樹脂成型品の離型中となる図１と同様の平面断面図である。型開き後、図６に示すように、駆動機構（図示省略）のロッドＲを作動し、各エジェクタプレート２１、２２を更に右方向に押し込む。この押し込みにより、先ず、図７に示すように、第１エジェクタプレート２１における凹部２１ｂの底面２１ｃがストッパ３２に接触する。そして、更に、ロッドＲを作動し、各エジェクタプレート２１、２２を更に右方向に押し込むことで、底面２１ｃが押圧面となってストッパ３２を含むエジェクタピン２４を右方向に変位させる。これにより、エジェクタピン２４の先端が型板部１８におけるキャビティの形成面１８ａから突出し、樹脂成形品Ｗが形成面１８ａから押し出されて離型される。

このとき、各エジェクタプレート２１、２２の右方向の変位によって、これらに支持されるゲート調整ピン２５も右方向に変位してゲート１５の形成面１８ｂから先端側が突出することとなる。この突出によって、ゲート１５で固化した樹脂Ｍを押し出して樹脂成形品Ｗに離型する方向の力を加えることができる。つまり、ゲート調整ピン２５もエジェクタピン２４と同様に機能し得ることとなる。

以上のように、上記実施の形態によれば、単一の駆動機構によって、ゲート調整ピン２５によるゲート１５の開口面積の調整と、エジェクタピン２４の変位による樹脂成型品Ｗの離型との両方を行うことができる。これにより、それらに対して別々に駆動機構を設ける場合に比べ、部品点数の削減、構造の簡略化を図ることができ、金型１０の製造コストを安価にすることができる。

また、底面２１ｃとストッパ３２との間に距離Ｌとなる隙間３３が形成されるので、樹脂Ｍが固化する前に、ゲート調整ピン２５を変位すべく各エジェクタプレート２１、２２を変位しても、エジェクタピン２４を変位させずに位置決めされた状態に保つことができる。これにより、成形が完了する前に、キャビティ１２の形成面１８ａからエジェクタピン２４の先端面が突出せず、樹脂成型品Ｗに意図しない凹凸が形成されることを防止することができる。

本発明は上記実施の形態に限定されず種々変更して実施することが可能である。また、上記実施の形態で説明した数値、寸法、材質、方向については特に制限はない。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

例えば、各エジェクタプレート２１、２２の合わせ面それぞれに凹部２１ｂ、２２ｂを形成したが、上述のようにエジェクタピン２４の変位及び変位の規制を行える限りにおいて、何れか一方の凹部２１ｂ、２２ｂを省略してもよい。

また、上記実施の形態では、ゲート調整部材をゲート調整ピン２５としたが、ピン以外のバー状にする等、他の形態に変更してもよい。

また、金型１０におけるキャビティ１２の形成数は、複数としてもよく、この場合、複数のキャビティ１２のゲート１５それぞれにゲート調整ピン２５を設けてゲート１５の開口面積を調整するようにすればよい。また、１つのキャビティ１２に対して複数のゲート１５を形成し、それぞれのゲート１５にゲート調整ピン２５を設けてもよい。更に、ゲート調整ピン２５が複数となる場合には、１つの基端に対して複数の先端部を有するゲート調整ピン２５を用いてもよい。

また、ゲート１５は、上記実施の形態のようにサイドゲートとする他、ファンゲートにする等、種々のゲート構造を採用することができる。

また、隙間３３を形成する底面２１ｃとストッパ３２との間の距離Ｌは、ゲート１５の幅Ｈより小さくてもよい。但し、この場合、ゲート１５の幅Ｈより、ゲート１５内部へ突出するゲート調整ピン２５の最大突出量が小さくなるものの、ゲート調整ピン２５の先端がゲート１５の内面に接触することを回避できる。

１０ 金型（樹脂成形金型）
１２ キャビティ
１５ ゲート
１８ａ 形成面
１９ｂ 内面（位置決め部）
２１ 第１エジェクタプレート（エジェクタプレート）
２１ｃ 底面（押圧面）
２２ 第２エジェクタプレート（エジェクタプレート）
２４ エジェクタピン
２５ ゲート調整部材（ゲート調整ピン）
３３ 隙間（面維持部）
Ｍ 樹脂
Ｒ ロッド（駆動機構）
Ｗ 樹脂成型品

Claims (5)

1. 樹脂成形品を成形するためのキャビティと、当該キャビティに注入する樹脂の通路となるゲートと、前記キャビティ内で成形された前記樹脂成形品を離型するためのエジェクタピンと、前記ゲートの内部にて前記ゲートの開口面積を調整するゲート調整部材とを備え、
   前記エジェクタピンの一端は、駆動機構によって前記キャビティの形成面から突出可能に設けられ、
   前記ゲート調整部材は、前記駆動機構によって変位することで前記ゲートの開口面積を調整し、
   前記ゲート調整部材を変位して前記ゲートの開口面積を調整する間に、前記エジェクタピンの先端と前記キャビティの形成面とを同一面上に維持する面維持部と、前記エジェクタピン及び前記ゲート調整部材を支持すると共に、前記駆動機構による力が加わることで変位する支持体と、前記樹脂成形品を離型するときに、前記支持体に形成されて前記エジェクタピンを押し込む押圧面とを更に備え、
   前記面維持部は、前記支持体を介した前記ゲート調整部材の変位によって前記ゲートの開口面積を調整する間に、前記押圧面と前記エジェクタピンとの間に形成される隙間を備え、該隙間によって前記押圧面と前記エジェクタピンとが非接触となることで、前記ゲートの開口面積を調整する間の前記エジェクタピンの位置を維持することを特徴とする樹脂成形金型。
2. 前記支持体は、前記エジェクタピンが挿入される挿入穴と、該挿入穴の形成位置を含む領域に形成された凹部とを備え、
   前記エジェクタピンには、前記凹部で囲まれる空間に収容されるストッパが形成され、該ストッパにおける前記エジェクタピンの変位方向両側それぞれに前記凹部の底面及び前記押圧面が形成され、
   前記変位方向両側の前記底面のうちの一方が前記押圧面とされて該押圧面と前記ストッパとの間に前記隙間が形成され、
   前記エジェクタピンの一端面が前記キャビティの形成面と同一面上に位置する状態で、前記変位方向両側の前記底面から前記ストッパが離れることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形金型。
3. 前記隙間は、前記ゲート調整部材の変位方向での前記ゲートの幅と同一又は当該幅より大きく形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂成形金型。
4. 前記キャビティに樹脂を注入する射出成形機に固定されて該射出成形機の駆動によって移動可能な取付板部を備え、
   前記キャビティに樹脂を注入するときに、前記エジェクタピンの一部に接触して当該エジェクタピンを位置決めする位置決め部が前記取付板部に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の樹脂成形金型。
5. 前記ゲート調整部材は、前記樹脂成形品を離型するときに、当該離型方向の力を前記樹脂成形品に加えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の樹脂成形金型。

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