JPH06126790A - 射出圧縮成形機の圧縮制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 メタルインジェクションモールドやセラミッ
クインジェクションモールド等において、脱脂，焼結後
にウェルドライン部分にクラックが発生することのな
い、良品成形が保証できる歩留まりの高い圧縮制御方法
を提供すること。 【構成】 金型内の樹脂の所定部位に圧縮応力を付加す
るための第１の圧縮用押圧部材と、該第１の圧縮用押圧
部材による圧縮応力の付加部位とは異なる金型内の樹脂
の所定部位に圧縮応力を付加するための第２の圧縮用押
圧部材とを設け、第１の圧縮用押圧部材による圧縮応力
の付加と第２の圧縮用押圧部材による圧縮応力の付加と
を、交互に繰り返して行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は射出圧縮成形機の圧縮制
御方法に係り、特に、金属粉（金属粒子）あるいはセラ
ミック粉（セラミック粒子）を樹脂中に混練して射出成
形を行うメタルインジェクションモールド（ＭＩＭ）あ
るいはセラミックインジェクションモールド（ＣＩＭ）
等に用いて好適な射出圧縮成形機の圧縮制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】インラインスクリュータイプの射出成形
機においては、一般に、金型内への溶融樹脂の射出・充
填後（１次射出後）、樹脂の温度変化による収縮を補う
ためにスクリューに前進圧力を付与し、ノズル先端から
溶融樹脂を金型内に引き続き送り込むようにしている
（所謂保圧を行うようになっている）。この保圧によっ
て、金型内のゲート部分からキャビティ内の溶融してい
る樹脂部分に局部的に圧縮応力が加わることになるが、
保圧による圧縮応力は主にゲート部分に局部的に集中
し、かつ、キャビティの内壁（金型面）に接した部分で
先に固化し始めた樹脂部分には圧縮応力は及ばず、製品
によっては求められる成形品品質を達成できない場合が
ある。

【０００３】そこで、射出・充填後（１次射出後）の型
開き前に、ノズル注入部と反対側から金型内の樹脂に、
例えば圧縮用ピンによって前後動可能な中子金型を介し
て金型内の樹脂に圧縮応力を加え、これによって金型内
壁に接している固化し始めた樹脂部分に圧縮応力を印加
して、「ひけ」等のない外観精度や樹脂の結合強度の良
い製品を成形するようにした射出圧縮成形機が各種提案
されて、実用化されている。そして、このような従来の
射出圧縮成形機では、圧縮動作時には最後まで、圧縮用
押圧部材が所定の前進・押圧位置を維持されるように構
成されるのが一般的であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近は金属
粒子を樹脂中に混練して射出成形を行うメタルインジェ
クションモールド（あるいは、セラミック粒子を樹脂中
に混練して射出成形を行うセラミックインジェクション
モールド）が普及してきており、斯様なメタルインジェ
クションモールド等においては、公知のように、射出成
形→脱脂（脱バインダ）→焼結という工程を経て製品が
得られる。

【０００５】上記したメタルインジェクションモールド
においては、特に、ウェルドライン（金型内に射出・充
填された樹脂の合流部）部分の結合強度が問題となり、
ウェルドライン部分（樹脂の合流境界部）では、バイン
ダ（樹脂）中の金属粒子が射出流動方向に対して垂直に
配向されるため金属粒子同志が絡み合わず、且つ、ウェ
ルドライン部分では樹脂の高分子同志の絡み合いも期待
できないこととが相俟って、脱脂，焼結後に、ウェルド
ライン部分で金属粒子同志が粒子結合できないため、該
ウェルドライン部分においてクラックが発生するという
重大問題を生じた。

【０００６】これは、前記した保圧のみによる従来の射
出成形手法では顕著であることは勿論、従来の射出圧縮
成形機による圧縮力付与手法においても、脱脂，焼結後
にウェルドライン部分にクラックが発生することは完全
には避けがたく、メタルインジェクションモールド等の
ように、射出成形→脱脂→焼結という工程を必要とする
製品においては特に深刻な問題となっていた。

【０００７】従って、本発明の解決すべき技術的課題は
上記した従来技術のもつ問題点を解消することにあり、
その目的とするところは、メタルインジェクションモー
ルドやセラミックインジェクションモールド等におい
て、脱脂，焼結後にウェルドライン部分にクラックが発
生することのない、良品成形が保証できる歩留まりの高
い射出圧縮成形機の圧縮制御方法を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するために、金型内へ樹脂を射出・充填後、圧縮用
押圧部材によって金型内の樹脂に圧縮応力を付加するよ
うにした射出圧縮成形機の圧縮制御方法において、金型
内の樹脂の所定部位に圧縮応力を付加するための第１の
圧縮用押圧部材と、該第１の圧縮用押圧部材による圧縮
応力の付加部位とは異なる金型内の樹脂の所定部位に圧
縮応力を付加するための第２の圧縮用押圧部材とを設
け、第１の圧縮用押圧部材による圧縮応力の付加と第２
の圧縮用押圧部材による圧縮応力の付加とを、交互に繰
り返して行うように、される。

【０００９】

【作用】例えば、第１の圧縮用押圧部材たる圧縮用ピン
により中子金型を介して金型内の樹脂に所定秒時だけ圧
縮応力を加え、次に、第２の圧縮用押圧部材たるエジェ
クトピンにより金型内の樹脂の別異の部位に所定秒時だ
け圧縮応力を加え、次にまた、圧縮用ピン（中子金型）
により金型内の樹脂に所定秒時だけ圧縮応力を加えると
いう、圧縮用ピン（中子金型）による圧縮応力の付加と
エジェクトピンによる圧縮応力の付加とが、短い周期で
交互に繰り返して行われる。斯様に、金型内の樹脂に対
して別異の個所で交番的に繰り返して圧縮応力を加える
ようになすと金型内の樹脂に振動圧縮が伝わり、樹脂の
高分子の分子配向、あるいはメタルインジェクションモ
ールド等にあっては樹脂（バインダ）中の粒子配向をも
効果的に変えることが可能となり、固化過程で高分子同
志や粒子同志が絡み易くなって、前記したウェルドライ
ン部分においても結合強度が高まり、メタルインジェク
ションモールド等のように射出成形→脱脂→焼結という
工程を必要とする製品においても、クラックの発生は無
くなる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の１実施例を図１〜図５によっ
て説明する。図１〜図３は本実施例に係る射出圧縮成形
機における可動ダイプレートに搭載された圧縮メカニズ
ム及びエジェクトメカニズムの概要を示す説明図で、図
１は圧縮用ピン並びにエジェクトピンがそれぞれ原点位
置にある状態を、図２はエジェクトピンによる突き出し
動作時の状態を、図３は樹脂へ圧縮応力を付加している
状態をそれぞれ表わしている。また、図４は本実施例に
よる樹脂への交番的な圧縮応力のかけ方を表わす説明
図、図５はモータの回転状態とこれによる交番的な付加
圧縮応力との関係を示す説明図である。

【００１１】図１〜図３において、符号１で総括的に示
すのは可動ダイプレートで、図示せぬ型締めシリンダ
（油圧シリンダ）の駆動力を公知のトグルリンク機構を
介して伝達され、図示左右方向に前後動される。すなわ
ち、可動ダイプレート１の図面上の左側面には可動側金
型２が取り付けられていて、型閉じ動作時には可動ダイ
プレート１は図示左側へ前進駆動されて、可動側金型２
を図示せぬ固定ダイプレートに取り付けられた固定側金
型へ密着させ、また、型開き動作時には可動ダイプレー
ト１は図示右側へ後退駆動されて、可動側金型２を固定
側金型から離間させるようになっている。

【００１２】３は上記可動ダイプレート１に搭載された
サーボモータで、その出力軸３ａには歯付き出力プーリ
４が固着されている。５はサーボモータ３の回転が伝達
される複合回転部材で、歯付き被動プーリ６、第２のナ
ット体７、連結回転体８、第１のナット体９を具備し、
各部材６〜９が一体回転するように一体化されたものか
らなっている。１０は可動ダイプレート１に取り付けら
れた支持部材で、ラジアルベアリング１１及びスラスト
ベアリング１２を介して上記複合回転部材５を回転自在
に保持している。１３は、上記歯付き出力プーリ４と歯
付き被動プーリ６との間に張架された歯付きベルト（タ
イミングベルト）で、該歯付きベルト１３を介してサー
ボモータ３の正逆回転が複合回転部材５に伝達されるよ
うになっている。

【００１３】１４は中空状の第１のネジ部材で、該第１
のネジ部材１４のネジ部１４ａ（例えば本実施例では左
ネジ形成されたもの）が前記第１のナット体９に螺合さ
れていて、この第１のナット体９と第１のネジ部材１４
とによって後記する圧縮用ピン１７を前後進させるため
の第１の回転−直線変換機構が構成されている。１５
は、その先端側が第１のネジ部材１４を挿通した第２の
ネジ部材で、該第２のネジ部材１５のネジ部１５ａ（例
えば本実施例では右ネジ形成されたもの）が前記第２の
ナット体７に螺合されていて、この第２のナット体７と
第２のネジ部材１５とによって後記するエジェクトピン
１９を前後進させるための第２の回転−直線変換機構が
構成されている。なお、本実施例では第１，第２の回転
−直線変換機構には、公知のボールネジメカニズムが採
用されているが、ネジ結合メカニズムには任意のものを
用いることができる。なおまた本実施例では、上記した
ように第１のネジ部材１４と第２のネジ部材１５とを２
重軸構造とすることによって、機構のコンパクト化を図
り、可動ダイプレート１上の部材配置のスペース効率を
向上させている。

【００１４】上記したように、第１のネジ部材１４と第
２のネジ部材１５とが互いに逆ネジ方向の関係にあるの
で、本実施例では、前記サーボモータ３の逆転で第１の
ネジ部材１４が前進（図示左行き）すると共に、第２の
ネジ部材１５が後退（図示右行き）するようになってお
り、他方、サーボモータ３の正転で第１のネジ部材１４
が後退すると共に、第２のネジ部材１５が前進するよう
になっている。

【００１５】１６は前記第１のネジ部材１４の先端側に
固定された圧縮用プレートで、該圧縮用プレート１６に
は複数本の圧縮用ピン１７が植設・固定されていて、こ
の圧縮用ピン１７は可動側金型２内をスライド可能とさ
れている。１８は、前記第１のネジ部材１４並びに圧縮
用プレート１６を挿通した前記第２のネジ部材１５の先
端側に固定されたエジェクト用プレートで、該エジェク
ト用プレート１８には複数本のエジェクトピン１９が植
設・固定されていて、このエジェクトピン１９も可動側
金型２内をスライド可能とされている。

【００１６】次に、上記した構成に基づく動作を説明す
る。先ず、エジェクト動作について説明する。金型（キ
ャビティ）内の成形品（樹脂）が固化・冷却されると、
型開きが開始されて可動ダイプレート１が離型方向に駆
動され、これに伴って成形品を貼り付けた状態で可動側
金型２が固定側金型から分離する。この型開き行程の途
上もしくは型開き完了後にエジェクト動作が開始され、
マシン（射出成形機）のシステムコントローラが前記サ
ーボモータ３に正転方向の回転を指示し、サーボモータ
３が正転を開始する（このエジェクト動作開始時には、
圧縮用ピン１７とエジェクトピン１９とは図１に原点位
置にある）。サーボモータ３が正転すると、前記したよ
うに第１の回転−直線変換機構の第１のネジ部材１４が
後退して、これと一体の前記圧縮用プレート１６並びに
圧縮用ピン１７が後退し、また、前記第２の回転−直線
変換機構の第２のネジ部材１５が前進して、これと一体
の前記エジェクト用プレート１８並びにエジェクトピン
１９が前進する。

【００１７】図２は、このエジェクト動作時の状態を表
わしており、同図に示すようにエジェクトピン１９が前
進して、可動側金型２から図示せぬ成形品（製品）が分
離されて突き出される。なお、このエジェクト動作時の
サーボモータ３の正転回転量は、後述する圧縮行程時の
逆転回転量または正転回転量よりも格段に大きなものと
されている。

【００１８】次に、圧縮動作について説明する。本実施
例では、金型内の樹脂に圧縮応力を加えるのに、前記圧
縮用ピン１７による押圧力と前記エジェクトピン１９に
よる押圧力とを交番的（切り換えて周期的）に用いるよ
うになっている。

【００１９】可動側金型２と固定側金型とが所定の型締
力で密着した型締め状態において、固定側金型の樹脂注
入口に密着した加熱シリンダ先端のノズルから、金型内
の製品形成用空間たるキャビティ内に、溶融樹脂をスク
リューの高速前進で射出・充填する１次射出が行われ
る。この１次射出後、スクリューに前進圧力を与えてノ
ズルから溶融樹脂をキャビティ内に引き続き送り込む保
圧が実行されるが、この保圧と並行して圧縮動作が行わ
れる。この圧縮行程に際しては、マシンのシステムコン
トローラはサーボモータ３に対して、逆転と正転を交互
に繰り返すように指示し、これによって本実施例では、
サーボモータ３は逆転及び停止と正転及び停止とを０．
０１〜１０秒周期、好ましくは０．１〜１秒周期で繰り
返す。なお、圧縮動作の開始前には、圧縮用ピン１７と
エジェクトピン１９とは図１に原点位置にある。

【００２０】この結果、サーボモータ３の逆転時には前
記第１の回転−直線変換機構の第１のネジ部材１４が所
定量だけ前進して、これに伴って圧縮用ピン１７が前進
して、例えば可動側金型２中の中子金型を介してキャビ
ティ内の樹脂（キャビティ内の外周部位の固化し始めた
樹脂；キャビティ外形の一部を構成する中子金型に接し
ている固化し始めた樹脂）に圧縮応力を加える。そし
て、圧縮用ピン１７は、前進後その位置を所定秒時だけ
維持されるようにされ、然る後、システムコントローラ
の指令でサーボモータ３が正転駆動される。このサーボ
モータ３の正転時には前記第２の回転−直線変換機構の
第２のネジ部材１５が所定量だけ前進して、これに伴っ
てエジェクトピン１９が前進して該エジェクトピン１９
の先端がキャビティ内の樹脂（キャビティ内の外周部位
の固化し始めた樹脂）に複数個所で圧縮応力を加える。
そして同様に、エジェクトピン１９は、前進後その位置
を所定秒時だけ維持されるようにされる。この後、シス
テムコントローラの指令でサーボモータ３が逆転駆動さ
れ、再び圧縮用ピン１７が前進して該圧縮用ピン１７に
よって樹脂に圧縮応力が加えられる。以後、同様にして
サーボモータ３が所定秒時間隔で正転と逆転とを繰り返
すようにされ、圧縮用ピン１７（中子金型）とエジェク
トピン１９とによって交番的にキャビティ内の外周部位
の固化し始めた樹脂に圧縮応力が加えられる。図３はこ
の圧縮動作時の状態を表わしている。

【００２１】次に図４及び図５によって、上記した金型
内の樹脂に対する交番的な圧縮応力の付加の様子を説明
する。図４は金型周辺の機構を模式的に示す図で、同図
は図示の都合上から簡略化して描いてあるが、圧縮用ピ
ンとエジェクトピンの駆動メカニズムは前記図１〜図３
の機構と基本的に同一である。図４において、２Ａ，１
７Ａ，１９Ａは前記図１〜図３のものと対応する可動側
金型，圧縮用ピン，エジェクトピンであり、２０は可動
側金型２Ａ中の所定量前後動可能とされた中子金型、２
１は固定側金型、２２は可動側金型２Ａ（中子金型２０
を含む）と固定側金型２１とで形成されるキャビティ、
２３は加熱シリンダ、２４はスクリュー、２５は固定側
金型２１の樹脂注入口に押し付けられたノズル部、２６
ａは溶融樹脂、２６ｂは固化し始めた樹脂である。

【００２２】公知のように、キャビティ２２内に射出・
充填された溶融樹脂は金型に接した部位から固化を始
め、固化は徐々に内部に進行する。圧縮用ピン１７Ａに
よる中子金型２０を介した押圧力は、エジェクトピン１
９Ａが後退している状態において、中子金型２０と接し
ている固化し始めた樹脂２６ｂに対して作用して圧縮応
力を加え、また、エジェクトピン１９Ａによる押圧力
は、圧縮用ピン１７Ａが後退している状態において、エ
ジェクトピン１９Ａの先端面と接している固化し始めた
樹脂２６ｂに対して作用して圧縮応力を加える。斯様に
固化し始めた樹脂２６ｂに対する別異の個所に対して交
番的に繰り返して圧縮応力を加えるようになすと、固化
し始めた樹脂２６ｂ及び溶融樹脂２６ａの高分子の分子
配向を効果的に変えることが可能となり、樹脂は固化過
程で高分子が絡み易くなって結合強度を高めることがで
きる。特に、圧縮用ピン１７Ａとエジェクトピン１９Ａ
とによる交互圧縮を、０．１〜１秒周期の短時間周期で
行うようになすと、金型内の樹脂に振動圧縮が伝わり、
より一層樹脂の高分子の分子配向を効果的に変えること
が可能となる。また、メタルインジェクションモールド
等にあっては樹脂（バインダ）中の粒子配向も効果的に
変えることが可能となり、固化過程で高分子同志や粒子
同志が絡み易くなって、前記したウェルドライン部分に
おける結合強度が飛躍的に高まり、メタルインジェクシ
ョンモールド等のように射出成形→脱脂→焼結という工
程を必要とする製品においても、クラックの発生は無く
なる。

【００２３】図５は前記サーボモータ３の回転状態と金
型内樹脂に加えられる圧縮応力との関係を示しており、
本実施例では、原点からの逆回転量を原点からの正回転
量よりも大きくして、圧縮用ピン１７Ａ（中子金型）に
よる圧縮力をエジェクトピン１９Ａによるそれよりも大
きくなるように設定してある。なお、圧縮用ピン（中子
金型）による圧縮力とエジェクトピンによる圧縮力の大
小関係は任意に設定可能であることは言うまでもない。

【００２４】以上詳述したように、本実施例において
は、圧縮用ピン（中子金型）とエジェクトピンとによる
短い周期の交互圧縮を行っているので、樹脂中の分子
や、メタルインジェクションモールド等においては樹脂
中の分子や粒子同志が絡み合い易くなって結合強度が高
まり、メタルインジェクションモールド等において、脱
脂，焼結後にウェルドライン部分にクラックが発生する
ことが無くなり、良品成形が保証できて歩留まりを大き
く向上させることができる。

【００２５】なお、上述した実施例においては、圧縮用
ピンの駆動源とエジェクトピンの駆動源とを共用してい
るが、各々に別異の駆動源を用いても良いことは勿論で
ある。また、第１と第２の圧縮用押圧部材は、上述した
圧縮用ピンとエジェクトピンとの組合せに限られるもの
ではない。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、メタルイ
ンジェクションモールドやセラミックインジェクション
モールド等において、脱脂，焼結後にウェルドライン部
分にクラックが発生することのない、良品成形が保証で
きる歩留まりの高い射出圧縮成形機の圧縮制御方法が提
供でき、その産業的価値は多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る射出圧縮成形機におけ
る可動ダイプレートに搭載された要部メカニズムの原点
位置状態を示す説明図である。

【図２】本発明の１実施例に係る射出圧縮成形機におけ
る可動ダイプレートに搭載された要部メカニズムによる
エジェクト動作時の状態を示す説明図である。

【図３】本発明の１実施例に係る射出圧縮成形機におけ
る可動ダイプレートに搭載された要部メカニズムによる
圧縮動作時の状態を示す説明図である。

【図４】本発明の１実施例による金型内の樹脂に対する
交番的な圧縮応力のかけ方の様子を示す説明図である。

【図５】本発明の１実施例によるサーボモータの回転状
態と金型内の樹脂に加えられる圧縮応力との関係を示す
説明図である。

【符号の説明】

１ 可動ダイプレート ２，２Ａ 可動側金型 ３ サーボモータ ４ 歯付き出力プーリ ５ 複合回転部材 ６ 歯付き被動プーリ ７ 第２のナット体 ８ 連結回転体 ９ 第１のナット体 １０ 支持部材 １１ ラジアルベアリング １２ スラストベアリング １３ 歯付きベルト（タイミングベルト） １４ 第１のネジ部材 １５ 第２のネジ部材 １６ 圧縮用プレート １７，１７Ａ 圧縮用ピン １８ エジェクト用プレート １９，１９Ａ エジェクトピン ２０ 中子金型 ２１ 固定側金型 ２２ キャビティ ２３ 加熱シリンダ ２４ スクリュー ２５ ノズル部 ２６ａ 溶融樹脂 ２６ｂ 固化し始めた樹脂

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型内へ樹脂を射出・充填後、圧縮用押
   圧部材によって金型内の樹脂に圧縮応力を付加するよう
   にした射出圧縮成形機において、 上記金型内の樹脂の所定部位に圧縮応力を付加するため
   の第１の圧縮用押圧部材と、該第１の圧縮用押圧部材に
   よる圧縮応力の付加部位とは異なる上記金型内の樹脂の
   所定部位に圧縮応力を付加するための第２の圧縮用押圧
   部材とを設け、上記第１の圧縮用押圧部材による圧縮応
   力の付加と上記第２の圧縮用押圧部材による圧縮応力の
   付加とを、交互に繰り返して行うようにしたことを特徴
   とする射出圧縮成形機の圧縮制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載において、 第１の方向と第２の方向とに正逆回転可能なモータと、
   該モータの回転力を直線運動に変換する第１の回転−直
   線変換機構と、上記モータの回転力を直線運動に変換す
   る第２の回転−直線変換機構とを具備し、上記モータの
   上記第１の方向への回転時には、上記第１の回転−直線
   変換機構により前記第１の圧縮用押圧部材を前進させる
   と共に上記第２の回転−直線変換機構により前記第２の
   圧縮用押圧部材を後退させ、上記モータの上記第２の方
   向への回転時には、上記第１の回転−直線変換機構によ
   り前記第１の圧縮用押圧部材を後退させると共に上記第
   ２の回転−直線変換機構により前記第２の圧縮用押圧部
   材を前進させるようにしたことを特徴とする射出圧縮成
   形機の圧縮制御方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載において、 前記第１の圧縮用押圧部材は、圧縮動作専用の押圧部材
   とされ、前記第２の圧縮用押圧部材は、圧縮動作とエジ
   ェクト動作とを行う押圧部材とされたことを特徴とする
   射出圧縮成形機の圧縮制御方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３記載において、 前記第１の圧縮用押圧部材による圧縮応力の付加と前記
   第２の圧縮用押圧部材による圧縮応力の付加とは交互に
   短時間周期で切り換えられて、前記金型内の樹脂に対し
   て振動圧縮を加える如く制御されることを特徴とする射
   出圧縮成形機の圧縮制御方法。