JPH07314579A - ボスを有する樹脂成形品及びそれを成形するための金型用部品及び金型装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はボスを有する樹脂成形品及びそれを
成形するための金型用部品及び金型装置に関し、ウエル
ドライン及びヒケの発生を抑制されたボスを有する樹脂
成形品及び成形金型を実現することを目的とする。 【構成】 成形金型１１のキャビティ１２に表面を一致
させて埋め込まれる外筒１４と、該外筒内に摺動可能に
設けられた内筒１５と、該内筒１５の移動を制限するス
トッパー１７を有して前記外筒１４の一端に固設された
底部材１６と、一端がキャビティ表面と一致し、且つ内
筒１５の中心孔１５ｂを挿通し底部材１６に固設された
ピン１８と、前記内筒１５をキャビティ方向に付勢する
弾性手段１９とを具備して成るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウエルドラインおよび
ヒケの無い、ボス部を有する成形品と、それを成形する
ための金型用部品及び金型装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金型のキャビティに樹脂を注入すること
により凹凸を有する複雑な形状の製品を短いサイクルで
生産できることが樹脂賦形技術の特徴であり、なかでも
樹脂を比較的高い圧力でキャビティに注入する射出成形
方法は広範囲に応用されている。

【０００３】上記の特徴を生かして樹脂製品にはインサ
ート、ねじ、孔、切欠部などの補強のために、その周囲
を突起状に肉厚にした部分が設けられることがあり、こ
れらを総称してボスと呼んでいる。このボスの肉厚は一
般に、表面のヒケを防止するために成形品の板厚の２／
３以内が適当とされている。このボス形状は予め成形金
型に彫り込まれているので次のような問題がある。

【０００４】ボス部へのタッピングトルクは、家電製品
と自動車部品等で要求レベルは異なるが、一般には３〜
１５ kgf／cm以上必要とされている。トルクの大きさ
は、樹脂が同じであればねじ径とボス孔径により決定さ
れ、ねじ径に比べてボス孔径が小さいほどトルクは大き
くなる。このため、ボス肉厚を薄くして必要なトルクが
得られるようにボス孔径を設計するとタッピングの際に
ボス部が割れるという問題が発生する。

【０００５】これは単に応力集中の問題ではなく、ウエ
ルドに起因する強度低下が原因である。図４はボス部に
おけるウエルドラインの発生状況を示した概略図であ
り、矢印ａは樹脂の流動方向を示しており、ボス６の樹
脂流動の下流側にウエルドライン９が発生している。

【０００６】このウエルドラインの様子はボスの各寸法
によって異なるが、樹脂流動の上流側から樹脂が充填さ
れる射出成形では孔部においてウエルドラインが発生す
ることは本質的に避けられない。このウエルドラインが
ボス部６の強度低下を招いているが、そのウエルドライ
ンの定量的把握および予測が困難なことが製品設計の大
きな障害となっていた。

【０００７】通常ウエルドラインは２つ以上の樹脂の流
れが合流する点に生ずるものであるが、ボス部でのウエ
ルドラインは厳密な意味でのウエルドラインではないも
のもある。しかしながら、そのことがかえってボス部に
おけるウエルドラインの発生の予測を困難にしている。
図５は流動途中の状態を流動方向に対して垂直方向から
見た図であり、矢印は樹脂８の流動方向である。このよ
うにボス部で上流と下流側でボス部に注入される樹脂の
量に時間差が生じることがウエルドラインを生成する要
因である。

【０００８】また、上記ボス部の強度低下を補うために
は、ボス部の肉厚を厚くすることが考えられるが、基板
になる部分の板厚の２／３を超える肉厚では図６に示す
ように製品外観にヒケ１０が顕著に現われる。このヒケ
と強度の両方の性能を満足するボスの設計には、通常の
射出成形では限界があった。さらに、ボスの肉厚を厚く
するとウエルドラインが強く現われるため、単純に強度
が向上するものでもない。本発明者らは、可動部を有す
る金型を用いることにより、この問題を解決してきた。
（特願平０５−１７５７４９、特願平０５−２７４４４
５）

【０００９】図７は可動部を有する射出成形金型を示す
模式図で、（ａ）は樹脂注入前の状態、（ｂ）は樹脂注
入後の状態を示している。（ａ）図において、ボス部の
先端部に相当するボス金型部３は移動可能となってお
り、また成形品基板のキャビティ１の表面２と同一線上
にくるようにストッパー４で調整してある。上記ボス金
型部３はスプリング５によりキャビティ方向に力が加え
られており、この射出成形前の状態ではボス部としての
キャビティは存在しないことになる。

【００１０】この状態で樹脂８を注入すると、図７
（ｂ）に示す状態になり、ボス金型部３がストッパー７
に当接し、所定高さのボス６が形成される。これは、樹
脂圧力によりボス金型部３が移動したことにより、ボス
部のキャビティが出現しつつ、同時に樹脂が流入された
ことになる。このようにボスが等方的に形成されるため
ウエルドラインの発生はない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記の可動部を有する
成形金型ではウエルドラインの発生はないが、この金型
を作成するためには、高い精度の部品加工とその組み立
て技術が必要とされるため、ボス部分の作成には手間と
時間を要する。さらに、従来のボスを有する成形品用に
作成された金型を、上記金型のように改造するために
は、金型構造の根本から変更する場合も考えられるた
め、相当の手間と時間を要してしまい、金型構造によっ
ては改造自体が不可能な場合も考えられる。

【００１２】本発明は上記従来の問題点に鑑み、ボス側
面にウエルドラインが発生せず、かつボス裏面のヒケ発
生が抑制された、ボスを有する樹脂成形品用金型を容易
に作成あるいは改造するための金型用部品を実現しよう
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のボスを有する樹
脂成形品を成形するための金型用部品に於いては、成形
金型１１のキャビティ１２に表面を一致させて埋め込ま
れる外筒１４と、該外筒内に摺動可能に設けられた内筒
１５と、該内筒１５の移動を制限するストッパー１７を
有して前記外筒１４の一端に固設された底部材１６と、
一端がキャビティ表面と一致し且つ内筒１５の中心孔１
５ｂを挿通し底部材１６に固設されたピン１８と前記内
筒１５をキャビティの方向に付勢する弾性手段１９とを
具備して成ることを特徴とする。

【００１４】この構成を採ることにより、ボス側面にウ
エルドラインが発生せず、かつボス裏面のヒケ発生が抑
制された、ボスを有する樹脂成形品用金型を容易に作成
あるいは改造するための金型用部品が得られる。

【００１５】

【作用】図１に示すように溶融樹脂注入前には、内筒１
５が、その鍔１５ａを外筒１４の段差１４ａに押しつけ
られてキャビティ１２の表面１２ａと同一面に保たれて
おり、溶融樹脂２０が注入されるに従って内筒１５が押
し下げられ、最終的には図２に示すようにストッパー１
７によって規定された長さのボスが形成される。

【００１６】また、これらを構成する部品を筒状の部品
（外筒１４）内に組み込んで成形金型への取り付け取り
外しが自由な部品としているため、図３の如く、キャビ
ティ側の使用面に穴２１をあけて取り付けることによ
り、成形金型にボス部の金型を容易に形成することがで
き、また金型を改造することも容易となる。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の実施例の金型用部品を成形金
型に組み込んだ状態を示す断面図である。同図におい
て、１１は成形金型、１２は該成形金型に設けられたキ
ャビティ、１３は本実施例の金型用部品である。

【００１８】本実施例の金型用部品１３は、樹脂成形す
るボスの外径と等しい内径を有する筒状で且つ内部に段
差１４ａを有する外筒１４が設けられ、該外筒１４の中
には該外筒の中を摺動自在で且つ鍔１５ａと中心孔１５
ｂを有する内筒１５が設けられている。そして該内筒１
５はその一端の鍔１５ａが外筒１４の段差１４ａに当接
したとき、他端の端面が外筒１４の端面と一致するよう
になっている。

【００１９】また外筒１４の底部には、ストッパー１７
とピン１８を有する底部材１６が固設されている。そし
て、ストッパー１７は内筒１５が成形するボスの高さ寸
法だけ移動できるように位置しており、ピン１８は内筒
１５の中心孔１５ｂを挿通し、先端は外筒１４の端面と
一致するように設けられている。

【００２０】また、底部材１６と内筒１５との間には弾
性手段としてスプリング１９が設けられ、常時内筒１５
を、その鍔１５ａが外筒１４の段差１４ａに接する方向
に付勢している。なお弾性手段としては上記スプリング
の他に油圧、空気圧等を単独に、又は併用することも可
能である。

【００２１】以上のように構成された金型部品１３は本
発明の金型装置に用いられる。即ち図３に示すように、
成形金型１１のキャビティに金型部品１３と同一径で、
且つその高さと同一寸法を有する深さの穴２１を穿設し
該穴に金型部品１３を挿入して固定する。その固定方法
としては、キャビティ面の裏側からボルト又はピンなど
適宜な方法で固定するか、あるいは本金型部品の底面に
ボルトの形状を作成しておき、金型部品自体を穴の中に
ねじ込んで固定することもできる。

【００２２】さらに、図３に示されている金型部品１３
を単純な円筒形ではなく、頂上部分を切り取った円錐形
あるいは段差のついた円筒形とし、キャビティ側の径を
小さく、底面側の径を大きくする事により、金型部品１
３がキャビティ側に移動しないような構造とする。さら
に、金型部品１３の裏側から金属板などで成形金型１１
のキャビティ側に押さえつける事により、金型部品を成
形金型に固定することもできる。

【００２３】このように構成された金型装置は、図１に
示すように金型部品１３の上面はキャビティ表面１２ａ
と一致しているためボスに相当するキャビティはない。
この状態でキャビティ１２に溶融樹脂２０を注入する
と、該溶融樹脂はその圧力で金型部品１３の内筒１５を
スプリング１９に抗してストッパー１７に当接するまで
徐々に押し下げ、最終的に図２の状態となり、タッピン
グねじ用下孔が設けられた所定高さのボスを有する樹脂
成形品が得られる。

【００２４】以上の如く成形された樹脂成形品のボス
は、前述したように、溶融樹脂が内筒１５を押圧しなが
らボスとなるキャビティに等方的に注入されるためウエ
ルドラインを生ずることはない。また冷却時もボスとな
る部分はスプリング１９により押圧されるためヒケの発
生は抑制される。

【００２５】

【発明の効果】本発明に於いては、樹脂成形金型のボス
形成部分を入れ子方式の金型部品とすることにより、部
品が小さくなり作製が極めて容易となる。また本金型部
品を成形金型に用いることにより、容易にウエルドライ
ンとヒケの発生しにくいボス成形用金型を作成、あるい
は従来の金型を改造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の金型用部品を成形金型に組み
込んだ状態を示す断面図である。

【図２】図１の成形金型に溶融樹脂を注入した状態を示
す断面図である。

【図３】本発明の実施例の金型用部品を成形金型に組み
込む状態を示す図である。

【図４】従来のボス部におけるウエルドラインの発生状
況を示す図である。

【図５】従来のボス部における樹脂流動途中の状態を示
す断面図である。

【図６】従来の樹脂成形品のボス裏側にできるヒケを示
す図である。

【図７】従来の可動部を有する射出成形金型を示す模式
図である。

【符号の説明】

１１…成形金型 １２…キャビティ １３…金型用部品 １４…外筒 １５…内筒 １６…底部材 １７…ストッパー １８…ピン １９…スプリング（弾性手段） ２０…溶融樹脂

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボスを有する樹脂成形品を成形するため
   の金型用部品であって、成形金型の（１１）のキャビテ
   ィ（１２）に表面を一致させて埋め込まれる外筒（１
   ４）と、該外筒内に摺動可能に設けられた内筒（１５）
   と、該内筒（１５）の移動を制限するストッパー（１
   ７）を有して前記外筒（１４）の一端に固設された底部
   材（１６）と、一端がキャビティ表面と一致し且つ内筒
   （１５）の中心孔（１５ｂ）を挿通し底部材（１６）に
   固設されたピン（１８）と、前記内筒（１５）をキャビ
   ティの方向に付勢する弾性手段（１９）とを具備して成
   ることを特徴とする金型用部品。
2. 【請求項２】 請求項１の金型用部品（１３）を組み込
   んで成る金型装置。
3. 【請求項３】 請求項２の金型装置を用いて成形された
   ボスを有する樹脂成形品。