JPWO2012172669A1 - 射出成形用型装置および射出成形機 - Google Patents

Abstract

第１接合面１１および凹状の第１嵌合面１２を固定型１に形成するともに、型締したときに第１接合面１１と接合する第２接合面２１および第１嵌合面１２と嵌合する凸状の第２嵌合面２２を可動型２に形成し、第１嵌合面１２の底面に対して凹部を設けることによりキャビティ３を形成する。これにより、固定型１と可動型２との位置決めを、第１接合面１１と第２接合面２１との接合および第１嵌合面１２と第２嵌合面２２との嵌合によって行われるようにして、当該位置決めのためにガイドピンを設ける必要をなくし、その分だけ装置を小型化できるようにする。また、小型化により固定型１および可動型２の熱容量を小さくし、温度コントロールに要する消費電力を削減できるようにする。

Description

本発明は射出成形用型装置および射出成形機に関し、特に、固定型と可動型とを用いて樹脂製品を製造する射出成形用型装置およびこれを用いた射出成形機に関するものである。

従来、樹脂製品の数ある成形法のうち、最も広範囲に利用されているものとして、射出成形法が知られている。射出成形法で樹脂製品を製造するには、射出成形機を用いる。その射出成形機の心臓部にあたるところに取り付けられるのが、射出成形用金型である。この射出成形用金型のキャビティを所望の形状に形成することにより、所望の形状の樹脂製品（成形品）が形づくられるようになっている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２０００−１３５７２４号公報 特開２００７−３０４４１号公報

射出成形用金型は、その基本構造に応じて、ツープレート金型（１段スプルー金型）とスリープレート金型（２段スプルー金型）とホットランナー金型（スプルーレス金型）とに分類される。

ツープレート金型は、可動型（雄型）と固定型（雌型）との２枚のプレートを備え、雄型の凸面と雌型の凹面とにより、成形品と同一形状の空間部であるキャビティが形成される。スプルーは１段目（固定型側）だけにあり、溶融樹脂は、成形機のノズルからスプルー、ランナー、ゲートを辿り、キャビティに達する。ツープレート金型は構造が最も簡単であるが、成形品（キャビティ内の樹脂により形づくられる製品）とランナー部分（スプルー・ランナー・ゲートに残った樹脂により形づくられる部分）とが金型から一体的に取り出されるので、取り出し後にランナー部分を切り取り処理しなければならないというデメリットがある。

スリープレート金型は、可動型（雄型）と固定型（雌型）とランナーストリッパープレートとの３枚のプレートを備える。スリープレート金型も、雄型の凸面と雌型の凹面とによりキャビティが形成される。スプルーは１段目（固定型側）および２段目（可動型側）にあり、成形機のノズルから射出された溶融樹脂は、１段目のスプルーを通った後、ランナーを経由して２段目のスプルーを通りキャビティに達するようになっている。スリープレート金型は、ツープレート型に比べて構造が複雑であるが、成形品とランナー部分とを別々に取り出せるというメリットがある。

ホットランナー金型は、溶融樹脂の流路であるスプルー部分を常時加熱しておき、スプルー部分に残った樹脂が冷えて固まらないようにしたものである。このホットランナー金型は、構造が複雑であるものの、ランナー部分が発生しないため、成形の都度ランナー部分を取り出す手間をなくすことができるというメリットがある。

図１は、構造が最も簡単なツープレート金型の構成例を示す図である。図１において、１０１は固定型、１０２は可動型であり、共に断面が四角形の厚いプレートで構成されている。固定型１０１の一部に形成された凹面と可動型１０２の一部に形成された凸面とにより、成形品と同一形状の空間部であるキャビティ１０３が形成される。１０４はガイドピンであり、固定型１０１と可動型１０２との位置決めに用いる。通常、ガイドピン１０４は、固定型１０１および可動型１０２の四隅付近に４つ設けられる。

１０５は固定側取付板であり、成形機（図示せず。以下同様）に対して固体型１０１を取り付けるためのものである。１０６はスプルー、１０７はランナー、１０８はゲートであり、これらによって溶融樹脂の流路が形成される。スプルー１０６は、成形機のノズル１００からランナー１０７までの樹脂流路を指す。ランナー１０７は、スプルー１０６からゲート１０８までの樹脂流路を指す。ゲート１０８は、溶融樹脂をキャビティ１０３に注入する注入口を指す。

１０９は受板であり、可動型１０２の肉厚を薄く済ませる用途に用いる。１１０はスペーサブロックであり、キャビティ１０３から成形品を取り出すための突き出し作動に必要な空間を確保するための板である。１１１は突き出しピンであり、キャビティ１０３から成形品を取り出すために用いる。１１２はリターンピンであり、突き出しピン１１１よりも強度を出すために太く構成されている。キャビティ１０３から成形品を取り出した後、リターンピン１１２を固定型１０１に当てることにより突き出しピン１１１を元の位置に押し戻す。

１１３はエジェクタプレートであり、突き出しピン１１１が取り付けられている。突き出しピン１１１が取り付けられたエジェクタプレート１１３を成形機のエジェクタ機構（図示せず）で押し出すことにより、突き出しピン１１１によってキャビティ１０３から成形品を取り出すようになっている。１１４は可動側取付板であり、成形機に対して可動型１０２を取り付けるためのものである。１１５は冷却水孔であり、金型を冷却するための冷却水が流れる流路である。

上記のように構成したツープレート金型による射出成形は、型締、射出、保圧、冷却、型開き、離型の工程順で行われる。型締工程では、成形機の型締機構（図示せず）を作動させることにより、固定側取付板１０５に取り付けられた固定型１０１および可動側取付板１１４に取り付けられた可動型１０２の両方を、所定圧の締め付け力で押さえつける。

射出工程では、高圧・高温で溶融した樹脂を金型内に流し込み、キャビティ１０３内に溶融樹脂を充填させる。保圧工程では、溶融樹脂がしっかり金型内に行き渡るように、溶融樹脂を追加充填しながら金型に圧力をかけ続ける。なお、保圧の際にかける圧力は、樹脂充填中に比べて小さな圧力でよい。

冷却工程は、保圧工程とほぼ同時進行で進む。冷却工程では、金型表面から一定深さのところに開けられた冷却水孔１１５に冷却水を流すことにより、金型を一定温度以下となるように冷却する。この冷却によって成形品が冷やされ十分に固まった後、型開き工程で可動型１０２を開き、離型工程で可動型１０２に抱き付いている成形品を突き出しピン１１１で突き出すことにより、成形品を取り出す。

上述のように、従来の射出成形用金型で成形品を製造する際には、高圧・高温で溶融した樹脂を金型内に流し込み、圧力を一定に保ちながら冷却していく。溶融樹脂を流し込む流路（スプルー１０６、ランナー１０７、ゲート１０８）は細く、この流路を流れる際に溶融樹脂は少しずつ冷やされて固化していく。その樹脂固化を少しでも抑制するために、高温に熱した溶融樹脂を、大きな圧力をかけて短時間のうちにキャビティ１０３まで流し込み充填させる必要がある。

このとき金型に射出される溶融樹脂の圧力は、樹脂の粘度にもよるが、２００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ^２にも及ぶ極めて大きなものとなる。この大きな射出圧力が溶融樹脂にかけられても型開きが起こらないようにするため、型締にも大きな圧力が必要となる。例えば、溶融樹脂の射出圧力が３００ｋｇｆ／ｃｍ^２であり、成形品の型締方向の投影面積が１，２００ｃｍ^２であったとすると、射出圧力が加えられた溶融樹脂は３６０Ｔｏｎもの大きな力で金型を開こうとすることになる。すなわち、型締の締め付け力にも３６０Ｔｏｎ以上のものが必要となる。そのため、溶融樹脂の射出圧力および金型の型締圧力を得るために、大量の電力を消費するという問題があった。

また、流路を流れる溶融樹脂が固化すると、より大きな射出圧力が必要となることから、樹脂固化が起こりにくくなるようにするために、金型を高温に加熱しておく必要がある。そのため、金型への加熱でも大量の電力を消費するという問題があった。しかも、金型が大きく熱容量が大きいため、樹脂の融点ほどまでは金型を加熱することができず、樹脂固化を完全には防げない。そのため、金型を加熱した場合でも依然として大きな射出圧力が必要であり、そのために大量の電力を消費する。また、キャビティ１０３に溶融樹脂が充填された後は、冷却水孔１１５に冷却水を流して金型を一定温度まで冷却する必要がある。この冷却の際にも多くの電力を消費するという問題があった。

さらに、数百Ｔｏｎにも及ぶ大きな圧力に耐え得る剛性を出すために、固定型１０１および可動型１０２の材質は鉄鋼材料を用いた合金とし、肉厚も大きくする必要がある。それに伴い、固定側取付板１０５および可動側取付板１１４も大きなものが必要となる。また、固定型１０１と可動型１０２との位置決めのためにガイドピン１０４を設ける必要があり、成形品の取り出しのためにスペーサブロック１１０、突き出しピン１１１、リターンピン１１２およびエジェクタプレート１１３を設ける必要がある。これらを装備するために、固定型１０１および可動型１０２の幅も大きくする必要がある。

そのため、金型は全体として、成形品と比べて極めて大きなものとなり、設置のために大きなスペースが必要になるという問題があった。一般に、金型の成形品に対する体積比は３００〜２，０００倍程度、重量比は２，０００〜１０，０００倍程度にもなる。このように従来は、成形品を作るのに数百から数千倍もの大きな金型を使う必要があり、設置スペースのムダは極めて大きいと言わざるを得ない。また、それだけ大きくて重い金型に対して圧力コントロールおよび温度コントロールをしなければならないので、消費電力のムダも計り知れないものがある。

なお、金型の消費電力や設置スペースなどのムダを少なくするための工夫を施した特許出願も数多く存在する。しかしながら、それらの特許出願で見られる殆どの工夫が、図１に示した金型の基本構造を踏襲した上での改良程度のものであり、ムダの改善の程度は不十分である。上記のムダを大幅に減らすためには、金型構造の根本的な見直しが必要となる。

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、射出成形用型装置を大幅に小型化できるようにし、一連の射出成形にかかる消費電力を大幅に減らすことができるようにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の射出成形用型装置は、第１接合面および凹状または凸状の第１嵌合面を固定型に形成するともに、第１接合面に対向する第２接合面および第１嵌合面に対向する凸状または凹状の第２嵌合面を可動型に形成する。また、第１嵌合面および第２嵌合面の少なくとも一方に対して少なくとも凹部を設けることによりキャビティを形成する。そして、固定型および可動型を型締したときに、第１接合面と第２接合面とが接合し、第１嵌合面と第２嵌合面とが嵌合するようになっている。

このように構成した本発明によれば、固定型と可動型との位置決めが、第１接合面と第２接合面との接合および第１嵌合面と第２嵌合面との嵌合によって行われるので、当該位置決めのためにガイドピンを設ける必要がなくなる。これにより、ガイドピンを設けなくても良い分、固定型および可動型の幅を小さくすることができる。その結果、射出成形用型装置を全体として小型化することができる。

また、固定型および可動型を小型化すると、熱容量が小さくなるので、射出工程時に樹脂固化が起こりにくくなるようにするために行う固定型および可動型に対する加熱と、冷却工程時に行う固定型および可動型に対する冷却とを従来に比べて少ないエネルギーで実現することができる。これにより、射出工程および冷却工程における温度コントロールに要する消費電力を削減することができる。

本発明の他の態様では、溶融樹脂の流路として、成形機のノズルからキャビティまでのスプルーを固定型に形成している。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、成形機のノズルからキャビティに至るまでの流路上にランナーがなくなり、従来に比べて流路を短くすることができる。このため、流路上での溶融樹脂の固化が起こりにくくなるようにすることができ、それに伴い、溶融樹脂に対して加圧すべき射出圧力を低減することができる。

これにより、射出工程時に行う溶融樹脂に対する加圧を従来に比べて少ないエネルギーで実現することができ、射出工程における圧力コントロールに要する消費電力を削減することができる。また、射出圧力を低減することができると、型締に要する圧力も低減することができるので、型締圧力を得るために要する消費電力も削減することができる。

さらに、射出圧力を低減できると、耐圧を目的とした固定型および可動型の肉厚を薄くすることが可能となる。すなわち、上述のようにガイドピンを省略することにより固定型および可動型の幅を小さくすることができることに加え、肉厚も薄くすることができる。その結果、固定型および可動型の熱容量が更に小さくなるので、射出工程時の加熱と冷却工程時の冷却とを更に少ないエネルギーで実現することができる。これにより、固定型および可動型の肉厚を薄くすることによって射出成形用型装置を全体として小型化することができることに加えて、温度コントロールに要する消費電力を更に削減することができる。

本発明の他の態様では、固定型の第１嵌合面を凹状に形成するとともに、可動型の第２嵌合面を凸状に形成している。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、成形機のノズルからキャビティまでのスプルーの長さを短くすることができる。このため、スプルー上での溶融樹脂の固化がより起こりにくくなるようにすることができ、それに伴い、溶融樹脂に対して加圧すべき射出圧力を更に低減することができる。

本発明の他の態様では、固定型および可動型を高熱伝導度材料により構成する一方、固定型にはスプルーの周囲にブッシュを備え、当該ブッシュを低熱伝導度材料により構成している。
また、本発明の他の態様では、固定型および可動型を低熱伝導度材料により構成する一方、キャビティの周囲に冷却水孔を備え、キャビティおよび冷却水孔の周囲を高熱伝導度材料により構成している。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、溶融樹脂がスプルーを流れているときに、その周囲に形成された低熱伝導度材料によって熱が奪われにくくなり、樹脂固化の進行を遅らせることができる。これにより、射出圧力を更に低減することができるため、射出工程における圧力コントロールに要する消費電力を更に削減することができる。これに伴い、型締に要する圧力も更に低減することができるので、型締圧力を得るために要する消費電力も更に削減することができる。

さらに、射出圧力を更に低減できる分、耐圧を目的とした固定型および可動型の肉厚を更に薄くすることが可能となる。その結果、固定型および可動型の熱容量が更に小さくなるので、射出工程時の加熱と冷却工程時の冷却とを更に少ないエネルギーで実現することができる。これにより、固定型および可動型の肉厚を更に薄くすることによって射出成形用型装置を全体として更に小型化することができることに加えて、温度コントロールに要する消費電力も更に削減することができる。

本発明の他の態様では、固定型のキャビティに抱き付いている成形品を吸着により取り出す取出機構を備えている。
また、本発明の他の特徴によれば、固定型を固定側取付板に直接取り付けるとともに、可動型を可動側取付板に直接取り付けている。あるいは、固定型を固定側取付板に直接取り付けるとともに、取付台として機能するアダプタを介して可動型を可動側取付板に取り付けている。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、突き出しではない手段で成形品を取り出す構成を有しているので、従来のように可動型に抱き付いている成形品を取り出すための突き出しピンや、その関連部材であるリターンピン、エジェクタプレート、スペーサブロックなどを設ける必要がなくなる。これらの部材を設けなくても良い分、固定型および可動型の幅を更に小さくすることができ、射出成形用型装置も全体として更に小型化することができる。

また、固定型および可動型を更に小型化すると、熱容量が更に小さくなるので、射出工程時の加熱と冷却工程時の冷却とを更に少ないエネルギーで実現することができる。これにより、射出工程および冷却工程における温度コントロールに要する消費電力を更に削減することができる。

従来のツープレート金型の構成例を示す図である。 本実施形態による射出成形用型装置の構成例を示す図である。 本実施形態による射出成形用型装置を用いた射出成形機の構成例を示す図である。 本実施形態による射出成形用型装置に形成されるキャビティの変形例を示す図である。 本実施形態による射出成形用型装置を用いた射出成形機の変形例を示す図である。 本実施形態による射出成形用型装置に用いられる取出機構の変形例を示す図である。 本実施形態による射出成形用型装置に用いられる樹脂流路の変形例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図２は、本実施形態による射出成形用型装置１０の構成例を示す図である。図２（ａ）は型開きした状態、図２（ｂ）は型締した状態を示している。

図２において、１は固定型である。この固定型１は、断面が例えば四角形のプレートであり、その一面には、平坦な第１接合面１１と、凹状の第１嵌合面１２とを有している。第１嵌合面１２は、底面の形状が例えば四角形であり、側面はテーパ状に傾斜している。すなわち、第１嵌合面１２で形成される凹状の空間形状は、ほぼ四角錐台となっている。

２は可動型である。この可動型２も、断面が例えば四角形のプレートであり、その一面には、第１接合面１１に対向する平坦な第２接合面２１と、第１嵌合面１２に対向する凸状の第２嵌合面２２とを有している。第２嵌合面２２も側面がテーパ状に傾斜している。その傾斜の角度および深さは、第１嵌合面１２の傾斜の角度および深さと同じである。また、第２嵌合面２２の頂面の形状は、第１嵌合面１２の底面と同じ大きさの四角形となっている。すなわち、第２嵌合面２２で形成される凸状の立体形状も、第１嵌合面１２で形成される凹状の空間形状とほぼ同じ大きさの四角錐台となっている。

図２（ｂ）に示すように、第１接合面１１と第２接合面２１および第１嵌合面１２と第２嵌合面２２は、固定型１および可動型２を型締したときに、第１接合面１１と第２接合面２１とが全面にわたって接合するとともに、第１嵌合面１２と第２嵌合面２２とが全面にわたって嵌合するように形成されている。

３はキャビティであり、第１嵌合面１１の底面に対して凹部を設けることにより形成される。図２の例の場合、凹部の空間形状そのものがキャビティ３の形状であり、成形品の形状となる。したがって、キャビティ３を構成する凹部の空間形状は、成形品の形状に合わせて所望の形状とすることができる。

４は固定型１に設けられたスプルーであり、これによって成形機（図示せず。以下同様）のノズル２００からキャビティ３までの溶融樹脂の流路が形成される。スプルー４のキャビティ３側の先端にはゲートが設けられている。本実施形態では、スプルー４とキャビティ３との間にランナーは設けていない。すなわち、成形機のノズル２００から射出された溶融樹脂は、スプルー４を通ってダイレクトにキャビティ３に到達する。

５は冷却水孔であり、固定型１および可動型２の両方に設けられている。この冷却水孔５は、固定型１および可動型２を冷却するための冷却水が流れる流路である。固定型１および可動型２を冷却するのは、キャビティ３に充填された溶融樹脂を冷やして固めるためである。よって、この冷却効果を高めるために、固定型１においてはキャビティ３の周辺に冷却水孔５を設けるのが好ましい。また、可動型２においては、図２（ｂ）のように型締されたときにキャビティ３に最も近づく凸部に冷却水孔５を設けるのが好ましい。また、冷却水孔５からキャビティ３までの熱伝導を良くするために、固定型１および可動型２は熱伝導度の高い鉄鋼材料などで構成するのが好ましい。

６はスプルー４の周囲に形成されたブッシュであり、鉄鋼材料に比べて熱伝導度が低い材料（例えば、セラミック）により構成されている。本実施形態では、ブッシュ６はスプルー４の周囲を覆うように形成されている。なお、固定型１および可動型２に用いられる鉄鋼材料と比べて熱伝導度が低い材料であれば、セラミック以外のものを用いてもよい。

このようにブッシュ６を構成した場合、ブッシュ６の熱伝導度が低いので、射出工程の際にスプルー４を流れる溶融樹脂からブッシュ６に対して熱が奪われにくくなり、スプルー４内での樹脂固化の進行を遅らせることができる。また、冷却工程の際にも冷却水による冷温がブッシュ６に対して伝わりにくくなり、スプルー４内に残った溶融樹脂を比較的高温のまま保つことができる。

７は固定側取付板であり、成形機に対して固体型１を取り付けるためのものである。８は可動側取付板であり、成形機に対して可動型２を取り付けるためのものである。本実施形態では、受板やスペーサブロックを介して可動型２を可動側取付板８に取り付ける構造ではなく、可動型２を可動側取付板８に対して直接取り付ける構造としている。

図３は、上記のように構成した射出成形用型装置１０を用いた射出成形機の構成例を示す図である。なお、この図３において、図２に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。また、射出成形用型装置１０の構成については既に詳しく説明したので、一部図示を省略して簡略的に示している。

図３において、９は取出機構であり、固定型１のキャビティ３に抱き付いている成形品を吸着により取り出すためのものである。本実施形態では、取出機構９は、複数の関節を有するアーム９ａと、アーム９ａの先端に設けられた吸着パッド９ｂとにより構成され、例えば真空吸着により成形品をキャビティ３から取り出す。

３０はタイバーであり、その一端側は固定側取付板７に固定され、他端側は可動側取付板８に設けた孔に挿入されている。このタイバー３０は、可動型２が可動側取付板８と共に移動するときに、その移動の経路を案内するガイドとしての役割を持つ。３００は油圧シリンダであり、可動側取付板８（およびこれに取り付けられた可動型２）の移動を制御する。

２０１は成形機のシリンダ、２０２はスクリュー、２０３はホッパー、２０４は油圧モータ、２０５は加熱ヒータである。ホッパー２０３から投入された原料樹脂は、シリンダ２０１内で加熱ヒータ２０５により加熱されるとともにスクリュー２０２により混練され、シリンダ２０１の先端にあるノズル２００から射出成形用型装置１０に向けて射出される。

次に、上記のように構成した本実施形態による射出成形用型装置１０の動作を説明する。本実施形態の射出成形用型装置１０による射出成形も、従来と同様、型締、射出、保圧、冷却、型開き、離型の工程順で行われる。

最初の型締工程では、成形機の油圧シリンダ３００を作動させて、可動側取付板８およびこれに取り付けられた可動型２を固定型１の方向に移動させることにより、固定型１および可動型２の両方を所定圧で型締する。このとき、取出機構９は退避している。固定型１および可動型２を型締したときに、図２（ｂ）に示すように、第１接合面１１と第２接合面２１とが接合するとともに、第１嵌合面１２と第２嵌合面２２とが嵌合することにより、固定型１および可動型２の位置決めが行われる。

射出工程では、成形機のシリンダ２０１内で溶融した樹脂を射出成形用型装置１０内に流し込み、キャビティ３内に溶融樹脂を充填させる。保圧工程では、溶融樹脂がしっかりキャビティ３内に充填されるように、溶融樹脂を追加充填しながら射出成形用型装置１０に圧力をかけ続ける。なお、保圧の際にかける圧力は、樹脂充填中に比べて小さな圧力でよい。冷却工程は、保圧工程とほぼ同時進行で進む。冷却工程では、冷却水孔５に冷却水を流すことにより、固定型１および可動型２を一定温度以下となるように冷却する。

キャビティ３内で溶融樹脂が冷やされ成形品として十分に固まった後、型開き工程では、油圧シリンダ３００を逆方向に作動させて可動型２を固定型１から離れる方向に移動させる。そして、離型工程では、固定型１と可動型２との間にできた空間に取出機構９のアーム９ａを移動させて、固定型１に抱き付いている成形品を吸着パッド９ｂに吸着させて取り出す。ここで、キャビティ３内の樹脂（成形品）は冷却により十分に固まっているが、スプルー４内に残った溶融樹脂は比較的高温のまま保たれている。また、スプルー４の先端はゲート構造になっている。そのため、キャビティ３内の成形品だけをスプルー４内の樹脂から切り離して取り出すことが可能である。

以上詳しく説明したように、本実施形態の射出成形用型装置１０では、平坦な第１接合面１１と凹状の第１嵌合面１２とを固定型１に形成している。一方、型締したときに第１接合面１１と接合する平坦な第２接合面２１と第１嵌合面１２と嵌合する凸状の第２嵌合面２２とを可動型２に形成している。そして、第１嵌合面１２の底面に対して凹部を設けることによりキャビティ３を形成している。

このように構成した本実施形態の射出成形用型装置１０によれば、固定型１と可動型２との位置決めが、第１接合面１１と第２接合面２１との接合および第１嵌合面１２と第２嵌合面２２との嵌合によって行われるので、当該位置決めのためにガイドピンを設ける必要がなくなる。ガイドピンを設けなくても良い分、固定型１および可動型２の幅を小さくすることができる。

また、本実施形態の射出成形用型装置１０では、固定型１のキャビティ３に抱き付いている成形品を、取出機構９を用いて吸着により取り出すようにしている。従来は可動型側に設けられた突き出しピンを用いて成形品を金型から取り出すために、例えば固定型よりも可動型に対する抱き付き力が大きくなるような構造を採ることにより、成形品が可動型に抱き付くようにしていた。これに対して、本実施形態では、成形品を可動型に抱き付かせるための構造をあえて採用せず、成形品を固定型１に抱き付かせるようにしている。そして、固定型１に抱き付いている成形品を吸着により取り出すようにしている。

そのため、図１に示した従来例のように可動型１０２に抱き付いている成形品を取り出すための突き出しピン１１１や、その関連部材であるリターンピン１１２、エジェクタプレート１１３、スペーサブロック１１０などを設ける必要がなくなる。よって、これらの部材を設けなくても良い分、固定型１および可動型２の幅を小さくすることができる。以上により、射出成形用型装置１０も全体として小型化および軽量化することができる。

固定型１および可動型２を小型化できると、熱容量が小さくなるので、射出工程時に樹脂固化が起こりにくくなるようにするために行う固定型１および可動型２に対する加熱と、冷却工程時に行う固定型１および可動型２に対する冷却とを従来に比べて少ないエネルギーで実現することができる。これにより、射出工程および冷却工程における温度コントロールに要する消費電力を削減することができる。

また、本実施形態の射出成形用型装置１０では、成形機のノズル２００から射出された溶融樹脂がキャビティ３に至るまでの流路として、スプルー４を固定型１に形成している。この構成によれば、成形機のノズル２００からキャビティ３に至るまでの流路上にランナーがなくなり、従来に比べて流路を短くすることができる。このため、流路上での溶融樹脂の固化が起こりにくくなるようにすることができ、それに伴い、溶融樹脂に対して加圧すべき射出圧力を低減することができる。

さらに、本実施形態の射出成形用型装置１０では、スプルー４の周囲にブッシュ６を設け、当該ブッシュ６をセラミック等の低熱伝導度材料により構成している。そのため、溶融樹脂がスプルー４を流れているときに、その周囲に形成されたブッシュ６によって熱が奪われにくくなり、樹脂固化の進行を遅らせることができる。これにより、溶融樹脂に対して加圧すべき射出圧力を更に低減することができる。

これにより、射出工程時に行う溶融樹脂に対する加圧を従来に比べて少ないエネルギーで実現することができ、射出工程における圧力コントロールに要する消費電力を削減することができる。また、射出圧力を低減することができると、型締に要する圧力も低減することができるので、型締圧力を得るために要する消費電力も削減することができる。

また、射出圧力を低減できると、耐圧を目的とした固定型１および可動型２の肉厚を薄くすることが可能となる。すなわち、上述のようにガイドピンや突き出しピンなどを省略することにより固定型１および可動型２の幅を小さくすることができることに加え、肉厚も薄くすることができる。その結果、固定型１および可動型２の熱容量が更に小さくなるので、射出工程時の加熱と冷却工程時の冷却とを更に少ないエネルギーで実現することができる。これにより、固定型１および可動型２の肉厚を薄くすることによって射出成形用型装置１０を全体として小型化および軽量化することができることに加えて、温度コントロールに要する消費電力を更に削減することができる。

上記のように構成した本実施形態の射出成形用型装置１０によれば、従来の金型に比べて、体積および重量で数十分の１以下に小型化することができる。射出成形用型装置１０を小型化することに伴い、それを心臓部として用いる射出成形機全体の小型化も図ることができる。これにより、工場における設置スペースのムダを大幅に削減して工場面積を縮小化することができる。

また、本実施形態の射出成形用型装置１０によれば、従来の金型に比べて、圧力コントロールおよび温度コントロールに要する消費電力を数十分の１以下に低減することができる。これにより、消費電力のムダを大幅に削減してＣＯ_２排出量も格段に低減することができる。

なお、上記実施形態では、固定型１の第１接合面１１および可動型２の第２接合面２１を平坦な形状としたが、本発明はこれに限定されない。型締をしたときに第１接合面１１と第２接合面２１とがきちんと接合すれば、形状は任意である。ただ、加工の容易さ等を考慮すれば、平坦な形状とするのが好ましい。

また、上記実施形態では、固定型１の第１嵌合面１２を凹状に形成する一方、可動型２の第２嵌合面２２を凸状に形成する例について説明したが、その逆であってもよい。なお、固定型１の第１嵌合面１２を凹状に形成した方が、成形機のノズル２００からキャビティ３までの樹脂流路であるスプルー４の長さを短くすることができる点で好ましい。

また、上記実施形態では、固定型１の第１嵌合面１２に対して凹部を設けることによってキャビティ３を形成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図４（ａ）のように可動型２の第２嵌合面２２に対して凹部を設けることによってキャビティ３を形成するようにしてもよいし、図４（ｂ）のように第１嵌合面１２および第２嵌合面２２の両方に凹部を設けることによってキャビティ３を形成するようにしてもよい。あるいは、図４（ｃ）のように、第１嵌合面１２に対して凹部を設けるとともに、第２嵌合面２２に対して凸部を設けることにより、型締によって凹部と凸部との間にできる空間によりキャビティ３を形成するようにしてもよい。なお、図４においても射出成形用型装置１０の構成に関して一部図示を省略して簡略的に示している。

また、上記実施形態では、第１嵌合面１２で形成される凹部の空間形状および第２嵌合面２２で形成される凸部の立体形状を四角錐台とする例について説明したが、円錐台など他の形状であってもよい。型締をしたときに第１嵌合面１２と第２嵌合面２２とがきちんと嵌合すれば、第１嵌合面１２および第２嵌合面２２の形状は任意である。

また、上記実施形態では、固定型１および可動型２を、断面が四角形のプレートにより構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、固定型１および可動型２を、断面が円形のプレートにより構成してもよい。大きな板材から断面四角形のプレートを切り出すには６面加工が必要であるのに対し、円柱状の丸材から断面円形のプレートを切り出すには３面加工でよく、加工が容易でコストも安く済むというメリットがある。

また、上記実施形態では、小型化した射出成形用型装置１０を小型化した成形機に用いる例（図３）について説明したが、本発明はこれに限定されない。現在ではどこの工場でも、大型の射出成形用金型を大型の成形機に用いているが、大型の金型を小型の射出成形用型装置１０に交換すると同時に、大型の成形機を小型の成形機に交換するのは、コスト負担の関係上、難しいかもしれない。

そこで、大型の金型を小型の射出成形用型装置１０に交換するだけで、成形機については従来の大型のものをそのまま使えるように、成形機に射出成形用型装置１０を取り付けるためのアダプタを設けてもよい。図５は、本実施形態の射出成形用型装置１０を、従来の大型の成形機に対してアダプタにより取り付ける構造の例を示す図である。

図５において、図３に示した構成要素と同一の機能を有するが図３よりも大型の構成要素には、同一の符号に「’」の記号を付して示している。３１は成形機の固定盤（固定側取付板を取り付けるための板）であり、３２は成形機の可動盤（可動側取付板を取り付けるための板）である。図５では図示を省略しているが、アーム９ａの取り付け位置は固定盤３１となる。

図５に示すタイバー３０’は、その一端側が固定盤３１に固定され、他端側が可動盤３２に設けた孔に挿入されている。このタイバー３０’は、可動型２が可動側取付板８および可動盤３２と共に移動するときに、その移動の経路を案内するガイドとしての役割を持つ。油圧シリンダ３００’は、可動盤３２（およびこれに取り付けられた可動側取付板８および可動型２）の移動を制御する。

５０はアダプタであり、成形機の可動盤３２に対して取り付けられている。可動側取付板８は、このアダプタ５０上に固定されている。このアダプタ５０は、固定型１と可動型２との空間距離を縮めるために用いる取付台であり、可動側取付板８を取り付ける面が可動盤３２と平行になっていれば、アダプタ５０の形状は任意である。

図５のように大型の成形機を用いる場合、可動盤３２の可動範囲には制限がある。すなわち、大型の成形機に大型の金型を取り付ける場合、可動盤３２の可動範囲は少なくてよい。その関係上、可動盤３２に対して可動側取付板８を直接取り付けると、固定型１の方向に可動盤３２を最大限移動させても、可動型２が固定型１まで届かず、型締できない状態となってしまう。これに対して、アダプタ５０を用いて可動側取付板８を取り付ければ、大型の成形機を用いた場合であっても、固定型１と可動型２の型締を確実に行うことができる。

また、上記実施形態では、取出機構９をアーム９ａおよび吸着パッド９ｂにより構成し、真空吸着により成形品を取り出す例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図６に示すように、固定型１および固定側取付板７に対して成形機側からキャビティ３側まで貫通する通気孔６０を設け、この通気孔６０を通じて固定側取付板７側からキャビティ３に向けて空気を吹き付けることにより、その空気圧で成形品を取り出すようにしてもよい。なお、溶融樹脂が通気孔６０に逆流しないように、通気孔６０の先端に逆流防止弁６１を設けるのが好ましい。

また、上記実施形態では、固定型１および可動型２を鉄鋼材料等の高熱伝導度材料により構成する一方、スプルー４の周囲にブッシュ６を設け、当該ブッシュ６をセラミック等の低熱伝導度材料により構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、固定型１および可動型２をセラミック等の低熱伝導度材料により構成する一方、スプルー４の周囲にブッシュ６を設ける代わりに、キャビティ３および冷却水孔５の周囲を鉄鋼材料等の高熱伝導度材料により構成するようにしてもよい。このようにすれば、射出成形用型装置１０を更に軽量化することができる。

また、上記実施形態では、溶融樹脂がキャビティ３に至るまでの流路としてスプルー４を固定型１に形成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図７に示すように、成形機のノズル２００の形状に合わせた凹部を固定型１に形成し、当該ノズル２００の先端をキャビティ３に当接させることにより、当該ノズル２００自体を樹脂流路としてもよい。ノズル２００の先端穴はゲートのように細くする。この場合、ノズル２００はヒータ２０５により加熱されているので、セラミック製のブッシュをノズル２００の周囲に設ける必要はない。なお、ノズル２００の近辺にもヒータ２０５を設けるのが好ましい。

また、上記実施形態では、射出成形用型装置１０が固定側取付板７および可動側取付板８を備える例について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、固定側取付板７および可動側取付板８は必須の構成ではない。例えば、図３の変形例として、固定側取付板７および可動側取付板８の代わりに成形機の固定盤および可動盤を設け、固定型１を固定盤に、可動型２を可動盤に直接取り付けてもよい。また、図５の変形例として、固定型１を成形機の固定盤３１に、可動型２をアダプタ５０に直接取り付けてもよい。

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

Claims (8)

1. 第１接合面および凹状または凸状の第１嵌合面を有する固定型と、
   上記第１接合面に対向する第２接合面および上記第１嵌合面に対向する凸状または凹状の第２嵌合面を有する可動型と、
   上記第１嵌合面および上記第２嵌合面の少なくとも一方に対して少なくとも凹部を設けることにより形成されるキャビティとを備え、
   上記第１接合面と上記第２接合面および上記第１嵌合面と上記第２嵌合面は、上記固定型および上記可動型を型締したときに、上記第１接合面と上記第２接合面とが接合するとともに上記第１嵌合面と上記第２嵌合面とが嵌合するように形成されていることを特徴とする射出成形用型装置。
2. 上記固定型には、溶融樹脂の流路として、成形機のノズルから上記キャビティまでのスプルーが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形用型装置。
3. 上記固定型には、成形機のノズルの先端を上記キャビティに当接させるための凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形用型装置。
4. 上記第１嵌合面が凹状に形成されるとともに、上記第２嵌合面が凸状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の射出成形用型装置。
5. 上記固定型および上記可動型を高熱伝導度材料により構成する一方、上記固定型は上記スプルーの周囲にブッシュを備え、当該ブッシュを低熱伝導度材料により構成したことを特徴とする請求項２に記載の射出成形用型装置。
6. 上記固定型および上記可動型を低熱伝導度材料により構成する一方、上記固定型は上記キャビティの周囲に冷却水孔を備え、上記キャビティおよび上記冷却水孔の周囲を高熱伝導度材料により構成したことを特徴とする請求項２に記載の射出成形用型装置。
7. 上記固定型の上記キャビティに抱き付いている成形品を吸着により取り出す取出機構を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の射出成形用型装置。
8. 請求項１〜７の何れか１項に記載の射出成形用型装置を成形機に取り付けて成る射出成形機であって、
   上記固定型または当該固定型を取り付けた固定側取付板を、上記成形機の固定盤に直接取り付けるとともに、上記可動型または当該可動型を取り付けた可動側取付板を、取付台として機能するアダプタを介して上記成形機の可動盤に取り付けたことを特徴とする射出成形機。

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