JP6700702B2 - 射出成形金型、成形品の製造方法、ドーム型カバーの製造方法、及び金型部品 - Google Patents

Description

本発明は、プラスチック射出成形で製造する監視カメラ用ドーム型カバーの金型と製造方法に関するものである。

近年、監視用のネットワークカメラの普及が進んでいる。多種多様のカメラが街頭、公共施設、個人家屋を問わず、いたるところに設置されている。その中で、カメラをドーム型カバーに収容したタイプが存在する。図８はドーム型カバーを有するカメラの模式図である。内部のカメラを描写するために、ドーム型カバーの一部を取り除いた状態を示している。ドーム型カバー４の内部でレンズ鏡筒９は旋回方向２、上下方向１を回転させることで、三次元的に自在に向きを変えることができ、任意の撮影方向を選択して監視が可能である。

ドーム型カバーは風雨による劣化や、いたずらによる殴打や汚損からカメラを保護する機能を有する。ドーム型カバーは外装部品でもあり、カメラの光学系の一部でもある。図３にドーム型カバー単体の全体図を示す。半球状の光学有効領域５は透過面であり、レンズと同等の高精度な形状精度が求められる。前記半球面は開口端が略円筒形状６と連結されており、前記略円筒部の端部はフランジ状のツバ部７を有する。前記略円筒部６はカメラを収容する内容部体積を拡張するための形状である。前記ツバ部７はドーム型カバーをカバー鏡筒８と接合するための形状である。

大量生産に対応するために、ドーム型カバーはプラスチック射出成形で製造されることが一般的である。類似形状であるカップ型の容器類は、ホットランナーによるピンゲートを、カップを構成する面の中心部（頂点部）に配置し、流動末端となる容器開口縁全周まで均等な流動長で成形することが一般的である。

しかし、ドーム型カバーはドームの中心（頂点部）が透過面となるため、ゲート痕を残すと光学面に異形状を残し、カメラ撮影を阻害する。このため、ドーム型カバーにおいては、容器類と同様の製造方法を適用することができない。特許文献１に開示されているように、ツバ部の一端にサイドゲートを設けることが一般的である。

特開２０００−２４４７８２

引用文献１では、キャビ側金型（固定金型）、コア側金型（可動金型）は、それぞれ一つの金型部材で構成されているように図示されている。つまり、キャビティ、ゲート、ランナーが全て一つの金型部材に加工されているように図示されている。しかし、加工機に大きな金型部材を載せることが難しいため、キャビティの部分を別部材（凸面金型、凹面金型）として、別に加工することが一般的である。

図９に従来のドーム型カバーの射出成形金型のキャビティ周辺拡大図の一例を示す。２３は固定側取り付けプレート、２４は固定側ダイセット、２５は凸面金型、２６はスプルーブシュ、２８は可動側ダイセット、２９は凹面金型、３２はセンターピン、３０はスプルー、２７はランナー、３３はゲート、３１はキャビティである。

近年、ネットワークカメラの性能が向上し、高倍率化、高解像度化、が求められている。カメラを高倍率化すると鏡筒が大型化するため、これを覆うためのドーム型カバーも伴って大型化する必要がある。また、高解像度化のためにプラスチックを介することによる光学特性低下を少なくするために薄肉化が必要である。

大型かつ薄型のドーム型カバーを射出成形するには、流動長が長く、流路抵抗が大きいため、射出成形条件を高速射出速度、高圧に設定する必要がある。

図９に示すような金型を用いて射出成形した際に、充填工程においてゲート３３から流入した高速射出速度、高圧の樹脂が凸面金型２５の側面３６を押圧し、側面３６を変形させる。また、凸面金型２５は光学面を旋削加工する都合上、固定側ダイセット２４と別体で製作されているため、凸面金型２５と固定側ダイセットとの間に組み込みの間隙３７が存在する。このため、前記押圧力によって間隙３７を押し広げる作用を及ぼす。

その結果、前記間隙３７に樹脂が流入し、図１０のランナー、ゲートを取り除く前のドーム型カバーの断面図において示すような、ツバ部底面３８にバリ３９が発生する。

前記ツバ部底面３８はカメラ本体と突き当たる面となるため、前記バリ３９が発生すると、ドーム型カバーの取り付け姿勢が安定しない。そのため、後処理においてバリを除去する必要がありコストアップとなる課題がある。

また、離型を安定させるために凸面金型２５を摺動させ、型開前に先抜きさせる金型構造にする場合もあり、その場合には、バリが摺動面に残存・蓄積し、金型動作を阻害する要因になって生産性が低下する課題がある。

上記の課題を解決するために、本発明の射出成型金型は、複数の部材によって構成される空間であるキャビティおよびゲートを有する射出成形金型において、前記キャビティを構成する部材のうちの一つと隣接して配置される前記ゲートを構成する部材のうちの一つは、前記射出される樹脂の圧力によって変形し、前記隣接するキャビティを構成する部材と当接することを特徴とする。

本発明の成形品の製造方法は、樹脂を、複数の部材によって構成された空間であるゲートおよびキャビティに射出し、成形品を製造する成形品の製造方法であって、前記キャビティを構成する部材のうちの一つと隣接して配置される前記ゲートを構成する部材のうちの一つを、前記射出する樹脂の圧力によって変形させて、前記隣接するキャビティを構成する部材に当接させながら樹脂を前記キャビティに射出することを特徴とする。

本発明のドーム型カバーの製造方法は、上記成形品の製造方法によって製造することを特徴とする。
本発明の金型部品は、キャビティを構成する部材のうちの一つと隣接して配置されるゲートの一部を構成するための金型部品であって、射出される樹脂の圧力によって変形させ、前記隣接するキャビティを構成する部材と当接させることを特徴とする。

本発明に係るドーム型カバー用射出成形金型によれば、充填工程において樹脂がサイドゲートを通過する際に、バリ止め用の入れ子部材が樹脂圧を受ける構造によって、前記入れ子が前記凸面金型に付勢される。このような状態で充填が進行し、サイドゲートを通過した樹脂が前記凸面金型の側面に直接衝突し、側面を押圧変形させ、前記凸面金型と固定側ダイセットの間隙を拡大させる作用を及ぼす。前記付勢力が働いているため、前記変形や前記間隙拡大に前記バリ止め用の入れ子金型が追従動作して、前記間隙の閉塞を維持したまま成形を完了することができる。樹脂圧を利用した力によって前記閉塞が行われるため、樹脂圧によってバリが発生する力に対して抗することが可能となる。これによって、バリのないドーム型カバーを連続して得ることができる。

（Ａ）実施形態に示すドーム型カバー射出成形金型のキャビティ周辺拡大図（型開前）、（Ｂ）実施形態に示すドーム型カバー射出成形金型のキャビティ周辺拡大図（型開開始直後）、（Ｃ）実施形態に示すドーム型カバー射出成形金型のキャビティ周辺拡大図（パーティングライン開）、（Ｄ）実施形態に示すドーム型カバー射出成形金型のキャビティ周辺拡大図（突き出し完了） （Ａ）キャビティ内部の状態（充填初期）、（Ｂ）キャビティ内部の状態（充填進行状態、バリ抑制部材動作有り） ドーム型カバー単体の全体図 ボールプランジャを使ったバリ抑制部材付勢補助 （Ａ）パーティングラインから金型の固定側を見た図（バリ抑制部材外形がストレート）、（Ｂ）パーティングラインから金型の固定側を見た図（バリ抑制部材外形がテーパ）、（Ｃ）パーティングラインから金型の固定側を見た図（バリ抑制部材外形が部分円環） 実施例１の射出成形金型で成形されるドーム型カバーの中心断面図 （Ａ）比較例１（従来例）のキャビティ内部の状態（充填初期）、（Ｂ）比較例１（従来例）のキャビティ内部の状態（充填初期） ドーム型カバーを有するカメラの模式図 従来のドーム型カバーの射出成形金型のキャビティ周辺拡大図 従来のランナー、ゲート付きドーム型カバーの断面図

本発明の射出成形金型の一例である実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る射出成形金型のキャビティ周辺拡大図であり、成形品の製造工程を説明する概略図である。図２は、図１に示す射出成形金型の一部拡大図であり、ゲートの部分を拡大し、樹脂がゲートを通過する際のキャビティ内部の状態を説明する図である。

図１（Ａ）は樹脂の充填完了後、型開動作前の状態を示した射出成形金型の断面図である。図１、図２において、５１は固定側ダイセット、５２は固定側取り付けプレート、５３は凸面金型、５４はスプルーブシュ、５５は可動側ダイセット、５６は凹面金型、６３はパーティングラインである。また、５７はセンターピン、５８はスプルー、５９はランナー、６０はゲート、６１はドーム型カバー成形品、６６はキャビティである。

固定側ダイセット５１と固定側取り付けプレート５２の間にはバネ６２が挿入されている。凹面金型５３とスプルーブシュ５４は固定側取り付けプレート５２にボルト（不図示）によって接合されている。

６４はバリ抑制部材であり、凸面金型５３に隣接している。バリ抑制部材はゲートを構成する部材のうちの一つであり、ドーム型カバーのツバ底の一部を転写するキャビティの一部も兼ねている。射出成型金型において、キャビティ６６およびゲート６０は連通する空間であり、この空間に樹脂を射出することにより成形品が製造される。そして、キャビティ６６およびゲート６０を形成する空間は、凸面金型５３、凹面金型５６、固定側ダイセット５１およびバリ抑制部材６４によって構成される。つまりキャビティ６６およびゲート６０を形成する空間は、複数の部材によって構成される。

図１（Ａ）では、樹脂の充填完了時の状態を示しているが、図１（Ａ）に至るまでの、樹脂の充填の進行とキャビティ６６内部の状態を、図２（Ａ）、図２（Ｂ）を用いて説明する。

図２（Ａ）は、樹脂がゲート６０を通過した直後の状態を示している。バリ抑制部材６４は樹脂受け部６５を有している。樹脂受け部６５は樹脂流動方向（樹脂の射出方向）と交わる方向に向いた面を有しており、樹脂圧を直接受ける構造となっている。

バリ抑制部材６４は、凸面金型５３に隣接して配置されている。そして、樹脂受け部６５が樹脂圧（樹脂からの圧力）を受けると、樹脂圧が前記樹脂受け部６５に作用する。そしてバリ抑制部材６４が凸面金型５３の側面の法線方向（側面とぶつかる方向）である矢印Ｘ方向（隣接する部材側である凸面金型５３側）に撓み、凸面金型５３の側面に前記バリ抑制部材６４が押しつけられた状態になる。

また、前記バリ抑制部材６４は剛性を落とすために橋梁部７０を有することが好ましい。これにより、Ｘ方向に対してより変形しやすく撓みやすい構造とすることが可能となる。

図２（Ｂ）は図２（Ａ）の状態より少し充填が進行した状態を示している。図２（Ｂ）はバリ抑制部材がＸ方向に変形し、撓んだ状態を示している。ここで、比較のために、従来の金型である図７（Ａ）、図７（Ｂ）を参照して説明する。図７において、図１、図２と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。図７（Ａ）は樹脂がゲート６０を通過した直後の状態を模式的に示している。図７（Ｂ）は図７（Ａ）より少し充填が進行した状態を模式的に示している。従来の金型は、本実施形態のバリ抑制部材６４を有しておらず、固定側ダイセット５１がゲートを構成する部材のうちの一つであり、ドーム型カバーのツバ底の一部を転写するキャビティの一部も兼ねている。固定側ダイセット５１はＸ方向に変形せず、撓まない。よって、図７（Ｂ）に示すように、樹脂圧によって凸面金型５３が変形し、凸面金型５３とゲートを構成する固定側ダイセット５１との間に隙間７４が発生してしまう。しかし、本実施形態においては、図２（Ｂ）に示すように、バリ抑制部材６４の変形、撓みによって凸面金型５３とバリ抑制部材６４との間の隙間の発生が抑制される。つまりバリ抑制部材６４が凸面金型５３と当接した状態のまま樹脂が射出される。

なお、本実施形態のメカニズムを分かりやすく説明するために、金型の変形やバリ抑制部材の変形量は誇張表現している。

図７（Ｂ）に示すようにゲートを構成する固定側ダイセット５１が変形しなかった場合、キャビティが拡大するとともに、凸面金型５３とゲートを構成する固定側ダイセット５１の間にも隙間が拡大し、空間７４が発生してしまう。そこで、本実施形態では、バリ抑制部材６４を変形させることにより、凸面金型５３とバリ抑制部材６４との間の隙間の発生を抑制するものである。つまり、図２（Ｂ）に示すように、樹脂圧によってバリ抑制部材６４がＸ方向に押しつけられた状態で充填が進行し、バリ抑制部材６４がＸ方向にたわむため、凸面金型５３とバリ抑制部材６４との間の隙間の発生が抑制される。これにより、成形品のツバ底部のバリの発生を抑制することができる。

図２（Ｂ）に示すように、バリ抑制部材６４がたわんだ結果、バリ抑制部材６４と固定側ダイセット５１の間隙が拡大し、ランナーにバリ７１が発生することがあるがゲートカットにより切り離される部分であり、問題にはならない。

図４は、バリ抑制部材の他の実施形態を示した図である。図４において、図１、図２と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。図４に示すように、バリ抑制部材６４の動作を補助する目的で、ボールプランジャ７２をバリ抑制部材に追加してもよい。ボールプランジャは固定側ダイセット５１とバリ抑制部材６４の間に挿入される。バリ抑制部材６４が固定側ダイセット５１に組み込まれた状態で、Ｘ方向に付勢する力を発生させる。ボールプランジャ７２は一例であり、同じ作用を得られれば、付勢する手段はバネやスライド、外部動力といった他の手段であってもよい。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）はパーティングラインから金型の固定側を見た図である。図５において、図１、図２と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。

図５に示すように、バリ抑制部材６４の外形はＸ方向に向かって構造的に移動できる形状となっていれば特に限定はない。図５（Ｂ）のように矩形であってもよいが、図５（Ａ）のように凸面金型５３に向かって幅が狭くなるテーパ形状にした方が動きの抵抗は少なくなる。バリ抑制部材６４の幅は、バリの発生する範囲に応じて変更することができる。例えば、バリ抑制部材の幅ＷＢは、ゲート幅ＷＧに対して１．５倍以上であることが好ましい。例えば、ゲート幅ＷＧ１０ｍｍである場合、バリ抑制部材の幅ＷＢは、１５ｍｍ以上であることが好ましい。バリはゲートを主として、その近傍に発生し、射出圧力にも影響するが、ゲート幅の約１．５倍の幅の領域に顕著に発生する。そのため、これを抑制するために少なくとも１．５倍以上の幅のバリ止め駒を用いることが好ましい。ここで、バリ抑制部材の幅ＷＢとは、凸面金型５３に接する側であって、金型を開いた時の反対側の金型側から見た時の幅のことと定義する。ゲート幅ＷＧは、キャビティと接する部分であって、金型を開いた時の反対側の金型側から見た時の幅のことと定義する。

図５（Ｃ）のように部分円環状の部材７３をバリ抑制部材６４に隣接して配置することにより各部材間の間隙を適宜調整できるようにしても良い。

バリ抑制部材６４の材質は、鏡面駒を焼き入れのステンレス材に対して、焼の入れない生材のステンレス材であることが好ましい。バリ抑制部材は凸面金型の側面に繰り返し干渉する。このとき、生材は焼き入れ材よりも硬度が低いため、鏡面駒側面が傷つくことを防止することができる。相対的にバリ止め駒は損耗した場合は、安価に交換することが可能である。

キャビティに樹脂が充填され、保圧後、型開が開始される。

図１（Ｂ）は型開開始直後の状態である。パーティングライン６３が開く前に、バネ６２の作用によって、固定側ダイセット５１と固定側取り付けプレート５２が離間（固定側ダイセット５１、可動側ダイセット５５および凹面金型が型開方向（Ｋ方向）に移動）する。この離間によって、固定側取り付けプレート５２に固定されている凸面金型５３が成形品から離れる。また、固定側取り付けプレート５２に固定されているスプルーブシュ５４も、スプルー内で固化した樹脂が型開方向（Ｋ方向）に移動することにより、スプルーブッシュ表面から樹脂が離れる（離型する）。

図１（Ｃ）は、可動側ダイセット５５および凹面金型が型開方向（Ｋ方向）にさらに移動することによりパーティングライン６３が開き、型開完了位置まで凹面金型が成形品６１を貼りつかせたまま後退する。

図１（Ｄ）は突き出しが完了し、すべての離型動作が完了した状態を示した図である。センターピン５７が突き出して凹面金型５６から成形品を離し（離型）、成形品６１を金型外へ排出する取り出し動作へと進む。図を簡略化するために省略したが、成形品６１をより安定して突き出すためには、ツバ部にもエジェクタピンを配置した方が好ましい。

次に実施例について説明する。

実施形態で説明した、図１、図２に示す射出成形金型を用いて、ドーム型カバーを成形した。樹脂材料はポリカーボネートとした。成形条件は樹脂温３００℃、φ４０のシリンダで射出速度１００ｍｍ／ｓ、保圧１３０ＭＰａ、型温１４０℃、サイクルタイム３００秒とした。

図６は、成形したドーム型カバーの中心断面図である。

図６に示すように、ドームのツバの外形は直径１８０ｍｍであった。半球部５外側の半径は８０ｍｍ、半球部５内側の半径は７７．８ｍｍであった。厚みは２．２ｍｍであった。ツバ部７底から天頂１４までの距離は１０９．１ｍｍであった。略円筒部６は５°の勾配がついていた。

目視で確認したところ、ツバ部７の底にはバリは形成されていなかった。

比較例１として、バリ抑制部材を設けない従来の図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図９に示す射出成形金型を用いてドーム型カバーを成形した。金型内部の樹脂材料や成形条件など他の条件はすべて実施例と共通とした。

成形品にはツバ底には目視ではっきりわかるバリが発生していた。このことから、図７（Ｂ）に示すように、樹脂圧によって凸面金型が変形、移動し、凸面金型５３と固定側ダイセット７０の間隙が拡大してできた空間７４に樹脂が流れ込み、ツバ底バリが発生したと考えられる。

５５ 可動側ダイセット
５６ 凹面金型
５７ センターピン
５８ スプルー
５９ ランナー
６０ ゲート
６４ バリ抑制部材
６６ キャビティ
６８ 空間
６９ 空間
７０ バリ抑制部材の橋梁部

Claims (10)

1. 複数の部材によって構成される空間であるキャビティおよびゲートを有する射出成形金型において、
   前記キャビティを構成する部材のうちの一つと隣接して配置される前記ゲートを構成する部材のうちの一つは、前記射出される樹脂の圧力によって変形し、前記隣接するキャビティを構成する部材と当接することを特徴とする射出成形金型。
2. 前記ゲートを構成する部材のうちの一つは、前記樹脂の射出方向と交わる方向に向いた面である樹脂受け部を有していることを特徴とする請求項１に記載の射出成形金型。
3. 前記ゲートを構成する部材のうちの一つは、橋梁部を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形金型。
4. 前記キャビティは、ツバ部を形成するための空間を有し、前記ゲートは、前記ツバ部を形成するための空間と連通し、前記ゲートを構成する部材のうちの一つは、前記ツバ部を形成するための空間の一部を構成する部材であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の射出成形金型。
5. 樹脂を、複数の部材によって構成された空間であるゲートおよびキャビティに射出し、成形品を製造する成形品の製造方法であって、
   前記キャビティを構成する部材のうちの一つと隣接して配置される前記ゲートを構成する部材のうちの一つを、前記射出する樹脂の圧力によって変形させて、前記隣接するキャビティを構成する部材に当接させながら樹脂を前記キャビティに射出することを特徴とする成形品の製造方法。
6. 前記キャビティは、ツバ部を形成するための空間を有し、前記ゲートは、前記ツバ部を形成するための空間と連通し、前記ゲートを構成する部材のうちの一つは、前記ツバ部を形成するための空間の一部を構成する部材であることを特徴とする請求項５に記載の成形品の製造方法。
7. 請求項５または６に記載の成形品の製造方法によって製造することを特徴とするドーム型カバーの製造方法。
8. キャビティを構成する部材のうちの一つと隣接して配置されるゲートの一部を構成するための金型部品であって、射出される樹脂の圧力によって変形させ、前記隣接するキャビティを構成する部材と当接させることを特徴とする金型部品。
9. 前記射出される樹脂の方向と交わる方向に向いた面である樹脂受け部を有していることを特徴とする請求項８に記載の金型部品。
10. 橋梁部をさらに有することを特徴とする請求項８または９に記載の金型部品。

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