JP7177866B2 - 射出成形金型 - Google Patents

Description

本発明は、溶融樹脂をキャビティに充填して成形品を得るための射出成形金型に関する。

自動車車体の外装部品や内装部品として、樹脂成形品が広汎に採用されるに至っている。この種の樹脂成形品は、射出成形金型に形成されたキャビティに対して溶融樹脂を充填し、その後、冷却固化することで作製されている。

例えば、自動車用バンパのような大型部品を射出成形する際、車両側方となるバンパの側面が樹脂材の圧力によって外側（車幅方向外側）へ開くように変形し、それに伴って、射出成形金型を構成する固定型と可動型とが変形することで両者の境界部分に段差が発生し、前記側面の外観意匠面に線が入ってしまうという課題がある。

上記のような課題を解決するために、特許文献１に開示される射出成形金型では、可動型の一部を構成する部分入子を備え、該部分入子によって固定型との間でバンパの側面となるホイールアーチ部のアンダーカット部を成形すると共に、前記部分入子の外側となる位置に固定型の下端から突出した凸部を設けている。そして、可動型と固定型とを型締めした状態で成形品となるバンパの成形を行う際、バンパの側面の変形に伴った部分入子の外側への移動を凸部によって規制し、バンパの側面に段差が生じてしまうことを抑制している。

実開昭６１－１５１１９号公報

上述した特許文献１の射出成形金型では、固定型に設けられた凸部によって可動型の変形及び部分入子の移動を抑制することができる一方で、ホイールアーチ部のように金型の型締め方向に対して傾斜した面にアンダーカット部を成形する場合、固定型及び可動型が前記型締め方向に垂直に分割されているため、前記アンダーカット部の全領域において段差の発生を抑制することが困難となる。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、金型の変形を抑制することで、成形品の外観に段差が発生することを抑制可能な射出成形金型を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の態様は、固定型と、固定型に対して接近・離間自在な可動型とを備え、固定型及び可動型の型締め方向に垂直な底面部と、底面部に対して傾斜した側面部とを有し、型締め方向と直交して底面部に沿った方向を幅方向としたとき、幅方向及び型締め方向と互いに直交する奥行方向から見て断面略Ｕ字状に形成される成形品を成形する射出成形金型であって、
成形品は、側面部の端部に型締め方向に対して奥行方向に向けて傾斜するアンダーカット部を有し、
射出成形金型は、側面部にアンダーカット部を成形する入れ子と、固定型、可動型及び入れ子との間に形成され溶融樹脂の充填されるキャビティとを備え、
固定型又は可動型のいずれか一方には、他方側へ突出した凸部を有し、凸部が奥行方向の全域にかけて入れ子よりも他方側へ延在している。

本発明によれば、射出成形金型は、固定型及び可動型と、成形品の側面部に対して奥行方向に向けて傾斜したアンダーカット部を成形する入れ子とを備え、固定型又は可動型のいずれか一方に他方側へ突出した凸部を設け、固定型及び可動型の型締め方向と直交する奥行方向において、凸部が奥行方向の全域にかけて入れ子よりも他方側へ延在するように形成している。

従って、射出成形金型のキャビティに溶融樹脂を充填して成形品の成形を行う際、溶融樹脂の圧力（樹脂圧）が断面略Ｕ字状の成形品を開く方向へ付与されるが、入れ子よりも他方側へ延在する凸部が固定型又は可動型のいずれか他方に係合されることで、アンダーカット部が成形品の側面部に対して傾斜している場合においても固定型又は可動型の変形及び入れ子の移動を好適に抑制することができる。

その結果、断面略Ｕ字状の成形品を成形可能な射出成形金型において、成形時における固定型又は可動型の変形及び入れ子の移動を抑制することで、アンダーカット部近傍における成形品の外観に段差が生じることを抑制することができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、射出成形金型が、固定型及び可動型と、成形品の側面部に対して傾斜したアンダーカット部を成形する入れ子とを備え、固定型又は可動型のいずれか一方に他方側へ突出した凸部を設け、凸部を入れ子よりも他方側へ延在するように形成することで、射出成形金型のキャビティに溶融樹脂を充填して成形品の成形を行う際、溶融樹脂の圧力が断面略Ｕ字状の成形品を開く方向へ付与されるが、入れ子よりも他方側へ延在する凸部が固定型又は可動型のいずれか他方に係合されることで、アンダーカット部が成形品の側面部に対して傾斜している場合においても固定型又は可動型の変形及び入れ子の移動を好適に抑制することが可能となる。

その結果、断面略Ｕ字状の成形品を成形可能な射出成形金型において、成形時における固定型又は可動型の変形及び入れ子の移動を抑制することで、アンダーカット部近傍における成形品の外観に段差が生じることを抑制することができ、成形品の品質を高めることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る射出成形金型及び成形品を型締め方向から見た全体正面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 図２における射出成形金型の幅方向一端近傍の拡大断面図である。 図１に示す射出成形金型及び成形品を幅方向一方側から見た側面図である。

本発明に係る射出成形金型について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

この射出成形金型１０は、図１及び図２に示されるように、例えば、自動車用のバンパ（成形品Ｓ）を成形するために用いられ、固定型１２と、該固定型１２の上方（図２中、矢印Ａ方向）に設けられ接近又は離間するように変位可能な可動型１４と、前記固定型１２と前記可動型１４との間に設けられる入れ子１６とを含み、前記可動型１４は、図示しない変位機構（例えば、油圧シリンダ等）の作用下に、前記固定型１２に対して接近又は離間する方向（図２中、矢印Ａ、Ｂ方向）へと変位する。なお、図１は、可動型１４及び成形品Ｓを固定型１２側から見た正面図である。

また、以下の説明では、射出成形金型１０において可動型１４による型開き方向（上方）を矢印Ａ方向、型締め方向（下方）を矢印Ｂ方向とすると共に、前記型開き方向と直交する幅方向を矢印Ｃ方向とし、該幅方向と直交する奥行方向を矢印Ｄ方向（図１参照）とする。

固定型１２は、例えば、幅方向に延在するプレート状の固定プラテン１８を介して図示しない作業ステーション等に固定され、可動型１４に臨む分割面１２ａに対して該可動型１４から離間する方向（矢印Ｂ方向）へ窪んだ凹部２０を有している。この凹部２０は、図２に示される型締め方向と直交する方向（奥行方向）から見て、例えば、幅方向中央が略水平方向（幅方向）に延在すると共に、該幅方向中央から幅方向両端に向けて可動型１４側（矢印Ａ方向）へと緩やかに湾曲する断面形状で形成される。

また、固定型１２には、図２及び図３に示されるように、幅方向両端の分割面１２ａに対して窪んだ第１溝部（凹部）２２と、該第１溝部２２よりもさらに幅方向外側で前記第１溝部２２に対して窪んだ第２溝部２４とを有している。

第１溝部２２は、凹部２０と連通するように形成され、該凹部２０側となる幅方向内側に形成される浅溝部２６と、該浅溝部２６の幅方向外側に形成された深溝部（凹部）２８とを備え、前記深溝部２８が前記浅溝部２６に対して分割面１２ａからの深さが深く形成される。

第２溝部２４は、例えば、断面略矩形状に形成され、固定型１２の幅方向両端まで貫通すると共に、前記第１溝部２２よりも分割面１２ａからの深さが深くなるように形成されている。

可動型１４は、プレート状の可動プラテン３０を介して図示しない変位機構に連結され、固定型１２の凹部２０へ挿入される可動本体３２と、該可動本体３２の幅方向両端に係合される可動スペーサ３４とを含み、前記可動本体３２には、固定型１２に臨む分割面に対して該固定型１２側（矢印Ｂ方向）へ突出した凸部３６を有している。

この凸部３６は、固定型１２の凹部２０に臨む位置において、成形品Ｓであるバンパの形状に応じた断面形状で形成され、幅方向中央が略水平方向（幅方向）に延在すると共に、該幅方向中央から幅方向両端に向けて固定型１２から離間する方向へと緩やかに湾曲する断面形状で形成される。すなわち、凸部３６は、凹部２０に対応した断面形状で形成される。そして、可動型１４が固定型１２側（矢印Ｂ方向）へと接近して凸部３６が凹部２０内へと進入することで、両者の間に成形品Ｓとなるバンパの形状に対応したキャビティ３８が所定間隔で形成される。

このキャビティ３８は、図２に示す射出成形金型１０の奥行方向から見て、固定型１２側（矢印Ｂ方向）へと窪んだ断面略Ｕ字状に形成され、その幅方向中央部が成形品Ｓであるバンパの車幅中央（底面部Ｓ１）となり、幅方向両端が車幅方向外側となる車両の側面部Ｓ２になり、この側面部Ｓ２は、バンパの底面部Ｓ１に対して傾斜し、図示しない車両のタイヤを取り囲むように設けられるホイールアーチ部４０が形成される。

また、キャビティ３８は、固定型１２側（矢印Ｂ方向）がバンパにおける車両前方側となり、可動型１４側（矢印Ａ方向）が前記バンパにおける車両後方側となると共に、奥行方向（矢印Ｄ方向）が前記バンパにおける車両の上下方向となる。

また、可動本体３２の幅方向両端には、入れ子１６の係合される第１段部４２と、該第１段部４２に対してさらに上方となり可動スペーサ３４の係合される第２段部４４とを備える。

第１段部４２は、図２に示す射出成形金型１０の型締め方向と直交方向から見て、断面矩形状で可動本体３２の幅方向両端から幅方向内側へ所定距離だけ窪むように形成される。

第２段部４４は、図２に示す射出成形金型１０の奥行方向から見て、例えば、断面略矩形状で可動本体３２の幅方向両端から幅方向内側へ所定距離だけ窪み、且つ、第１段部４２よりも幅方向内側へと大きく窪んで形成されている。

また、第１及び第２段部４２、４４は、可動型１４の型開き方向と直交する幅方向（矢印Ｃ方向）に沿って水平となるようにそれぞれ形成され、高さ方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に段付状に形成される。

可動スペーサ３４は、可動本体３２の幅方向外側にそれぞれ対となるように設けられ、図２に示す射出成形金型１０の奥行方向から見て断面略矩形状に形成されるスペーサ本体３４ａと、該スペーサ本体３４ａの幅方向外端に形成され固定型１２側（矢印Ｂ方向）へ向けて突出した第１突出部（凸部）４６とを備えている。

この可動スペーサ３４は、そのスペーサ本体３４ａ及び第１突出部４６が射出成形金型１０の奥行方向に沿って所定角度だけ傾斜するように形成されており、具体的には、図４に示されるように、バンパ（成形品Ｓ）において車両方向下方となる奥行方向手前側（矢印Ｄ１方向）から奥側（矢印Ｄ２方向）に向けて固定型１２から離間する方向（矢印Ａ方向）へ向けて傾斜するように形成され、その傾斜角度は、前記バンパのホイールアーチ部４０に沿うように設定される。すなわち、第１突出部４６は、射出成形金型１０の型締め方向（矢印Ａ、Ｂ方向）において略一定高さとなるように形成されている。

そして、可動スペーサ３４は、そのスペーサ本体３４ａの幅方向内端側が可動本体３２の第２段部４４へと係合され、第１突出部４６が固定型１２の第２溝部２４へと係合されることで、可動本体３２と固定型１２とに跨るように配置されると共に、該可動スペーサ３４に対応して前記第２段部４４及び第２溝部２４も奥行方向に沿って傾斜するように形成される。

入れ子１６は、図１～図４に示されるように、成形品Ｓにおいてアンダーカット部となるホイールアーチ部４０の端部を成形する目的で設けられ、キャビティ３８の一部となる窪み部５２を有したブロック体からなり、可動本体３２の幅方向外側にそれぞれ対となるように設けられる。この入れ子１６は、図２に示す射出成形金型１０の奥行方向から見て、断面略矩形状に形成された本体部４８と、該本体部４８の幅方向外端から固定型１２側（矢印Ｂ方向）へと突出した第２突出部（突出部）５０とを備え、可動本体３２の第１段部４２と固定型１２の第１溝部２２に跨るように配置される。

また、入れ子１６は、図４に示されるように、固定型１２及び可動本体３２側となる下端が、バンパ（成形品Ｓ）のホイールアーチ部４０に対応するように奥行方向の手前側（矢印Ｄ１方向）から奥側（矢印Ｄ２方向）に向けて固定型１２から離間するように断面円弧状に形成され、一方、可動スペーサ３４に当接する上端１６ａが該可動スペーサ３４の下面に対応して所定角度傾斜して面接触している。

さらに、入れ子１６は、図２～図４に示されるように、奥行方向の手前側（矢印Ｄ１方向）から奥側（矢印Ｄ２方向）の全域にかけて、その高さが第１突出部４６よりも可動型１４側（矢印Ａ方向）に収まるように配置されている。すなわち、第１突出部４６が入れ子１６よりも固定型１２側へ突出するように配置されている。

本体部４８には、第１段部４２に係合される幅方向内端側の下面に窪み部５２を有し、該窪み部５２は、前記本体部４８の下面から上方（矢印Ａ方向）へ所定距離だけ窪んで形成されると共に、例えば、幅方向に長尺な断面長方形状で一定深さに形成される。また、窪み部５２は、その幅方向内端が固定型１２の凹部２０と可動本体３２の凸部３６との間に形成された隙間と連通することで前記キャビティ３８を構成している。すなわち、窪み部５２は、キャビティ３８の一部を構成するものであり、入れ子１６の下端に形成された断面円弧状の湾曲面に沿って形成されている。

第２突出部５０は、本体部４８の下端から固定型１２側（矢印Ｂ方向）へと所定高さだけ突出し、且つ、図４に示される射出成形金型１０の幅方向から見て、バンパのホイールアーチ部４０よりも外側に配置されるように断面円弧状に形成される。

そして、入れ子１６は、その幅方向外側が固定型１２の第１溝部２２に係合され、第２突出部５０が深溝部２８へと挿入され係合されると共に、上方に設けられた可動スペーサ３４の下面に本体部４８の上端１６ａが面接触して当接している。すなわち、入れ子１６は、可動スペーサ３４と同様に、可動型１４の可動本体３２と固定型１２とに跨るように配置されている。

本発明の実施の形態に係る射出成形金型１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

先ず、射出成形金型１０における可動型１４を図示しない変位機構の駆動作用下に固定型１２に接近するように下降させることで、図２に示されるように、互いの分割面が当接すると共に凸部３６が凹部２０内へと進入し、可動スペーサ３４の第１突出部４６が第２溝部２４に挿入され、入れ子１６の第２突出部５０が固定型１２の深溝部２８へと挿入されることで、前記可動型１４と前記固定型１２との間にキャビティ３８が形成された型締め状態とする。

次に、図示しない射出機から溶融樹脂をキャビティ３８へと供給していくことで、この溶融樹脂が、凸部３６と凹部２０との間に充填されていくと共に、幅方向両端側において入れ子１６の窪み部５２へとそれぞれ充填されていくことで、キャビティ３８が満たされていく。

この際、キャビティ３８内における溶融樹脂の圧力（樹脂圧、図２中、Ｆ参照）が、断面略Ｕ字状のキャビティ３８の外側となる固定型１２側（外方向、成形品Ｓを開く方向）へ向けて付与されるが、該キャビティ３８の幅方向両端において、可動スペーサ３４の第１突出部４６、入れ子１６の第２突出部５０がそれぞれ固定型１２に挿入されているため、第１及び第２突出部４６、５０がストッパとなり前記幅方向両端近傍における前記固定型１２の変形が好適に抑制される。

そして、キャビティ３８が溶融樹脂で満たされた状態で、所定時間冷却することで前記溶融樹脂が固化し、前記キャビティ３８の形状に対応した成形品Ｓである自動車用のバンパが得られる。この際、バンパの側面部Ｓ２において、入れ子１６によって側面部Ｓ２に対して幅方向内側へと折曲されたホイールアーチ部４０の内端が成形されるが、入れ子１６の係合される固定型１２の幅方向両端近傍の変形が抑制されているため、前記入れ子１６の下端と固定型１２とが幅方向（矢印Ｃ方向）へずれてしまうことが抑制される。そのため、入れ子１６と固定型１２との幅方向のずれに起因したホイールアーチ部４０近傍の段差の発生が好適に防止される。

最後に、図示しない変位機構を駆動させ可動型１４を上昇させることで固定型１２から所定距離だけ離間させた型開き状態とした後に、エジェクタ機構（図示せず）によって成形品Ｓを可動型１４から離間させるように下方（矢印Ｂ方向）へと押圧することで、前記成形品Ｓが前記可動型１４から離型して成形品Ｓであるバンパが取り出される。

以上のように、本実施の形態では、自動車用のバンパ等の断面略Ｕ字状で大型の成形品Ｓを成形可能な射出成形金型１０において、成形品Ｓの側面部Ｓ２に形成されるホイールアーチ部４０の端部には、固定型１２と可動型１４との型締め方向に対して傾斜したアンダーカット部が設けられ、一方、射出成形金型１０には、前記アンダーカット部を成形するための入れ子１６を備え、前記可動型１４を構成する可動スペーサ３４には、キャビティ３８内に充填される溶融樹脂の圧力Ｆ（樹脂圧）による外側への変形を抑制するための第１突出部４６を備え、該第１突出部４６が前記入れ子１６よりも固定型１２側へ突出して形成されている。

従って、固定型１２と可動型１４との間のキャビティ３８に溶融樹脂を充填して成形品Ｓの成形を行う際、前記固定型１２に対して断面略Ｕ字状の成形品Ｓが開く方向となる外側へ向けて溶融樹脂の圧力Ｆが付与された場合であっても、奥行方向の手前側（矢印Ｄ１方向）から奥側（矢印Ｄ２方向）の全域にかけて第１突出部４６が入れ子１６よりも固定型１２側へ突出した状態で第１突出部４６が固定型１２へと挿入され係合されることで、アンダーカット部を有した幅方向両側近傍での変形を好適に抑制することができる。

その結果、自動車用のバンパ等の断面略Ｕ字状の成形品Ｓを成形可能な射出成形金型１０において、成形時における固定型１２の変形を抑制することで前記バンパのアンダーカット部近傍の外観に段差が発生することを抑制することが可能となり、前記バンパの品質を高めることができる。

また、可動スペーサ３４における第１突出部４６は、射出成形金型１０の型締め方向において略一定高さとなるように形成されているため、成形時において溶融樹脂の圧力Ｆが固定型１２を介して第１突出部４６へと付与された場合でも、該第１突出部４６の幅方向外側への変形量（倒れ量）を前記射出成形金型１０の奥行方向（矢印Ｄ方向）において略一定とすることができる。その結果、成形品Ｓであるバンパの側面部Ｓ２において奥行方向に沿って成形されるアンダーカット部（ホイールアーチ部４０）を均一な仕上がりにすることができる。

さらに、可動型１４を構成する可動スペーサ３４に第１突出部４６を設け、固定型１２側にキャビティ３８の一部である窪み部５２を有した入れ子１６を前記可動型１４側に配置することで、前記第１突出部４６によって前記入れ子１６の変形や移動も抑制することができるため、バンパの外観に発生する段差をより一層確実に抑制することが可能となる。

さらにまた、入れ子１６には、固定型１２側に突出する第２突出部５０を備え、一方、前記固定型１２には前記第２突出部５０の挿入される第１溝部２２（深溝部２８）が形成されているため、前記第２突出部５０が前記第１溝部２２へと係合されることで、射出成形時において溶融樹脂の圧力Ｆによって幅方向外側へと固定型１２が押圧された際、前記入れ子１６が前記固定型１２に追従して幅方向外側へと動くため、前記入れ子１６と前記固定型１２との境界部位における幅方向のずれが抑制され、前記境界部位においてバンパの外観に発生する段差を抑制することができる。

またさらに、射出成形金型１０で得られる成形品Ｓが自動車用のバンパであり、射出成形金型１０の型締め方向が前記自動車の前後方向であり、前記バンパにおけるアンダーカット部がホイールアーチ部４０となる側面部Ｓ２に形成されることで、前記ホイールアーチ部４０の外観意匠面に成形跡がついてしまうことを防止することができる。

なお、本発明に係る射出成形金型は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…射出成形金型 １２…固定型
１４…可動型 １６…入れ子
２０…凹部 ３４…可動スペーサ
３６…凸部 ３８…キャビティ
４０…ホイールアーチ部 ４６…第１突出部
５０…第２突出部 ５２…窪み部
Ｓ…成形品

Claims (5)

1. 固定型と、該固定型に対して接近・離間自在な可動型とを備え、前記固定型及び前記可動型の型締め方向に垂直な底面部と、該底面部に対して傾斜した側面部とを有し、前記型締め方向と直交して前記底面部に沿った方向を幅方向としたとき、前記幅方向及び前記型締め方向と互いに直交する奥行方向から見て断面略Ｕ字状に形成される成形品を成形する射出成形金型であって、
   前記成形品は、前記側面部の端部に前記型締め方向に対して前記奥行方向に向けて傾斜するアンダーカット部を有し、
   前記射出成形金型は、前記側面部に前記アンダーカット部を成形する入れ子と、前記固定型、前記可動型及び前記入れ子との間に形成され溶融樹脂の充填されるキャビティとを備え、
   前記固定型又は前記可動型のいずれか一方には、他方側へ突出した凸部を有し、前記凸部が前記奥行方向の全域にかけて前記入れ子よりも他方側へ延在している、射出成形金型。
2. 請求項１記載の射出成形金型において、
   前記凸部は、前記型締め方向において一定高さで形成される、射出成形金型。
3. 請求項１又は２記載の射出成形金型において、
   前記可動型に前記凸部を備え、前記入れ子は、前記固定型側にキャビティを形成するように前記可動型に配置される、射出成形金型。
4. 請求項３記載の射出成形金型において、
   前記入れ子は、前記固定型側に突出する突出部を有し、
   前記固定型には前記突出部の挿入される凹部が形成される、射出成形金型。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の射出成形金型において、
   前記成形品は自動車用のバンパであり、前記型締め方向は前記自動車の前後方向であり、前記アンダーカット部は前記バンパのホイールアーチ部となる面に形成される、射出成形金型。

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