WO2015181914A1

WO2015181914A1 - 金型、射出成形機及び射出成形方法

Info

Publication number: WO2015181914A1
Application number: PCT/JP2014/064160
Authority: WO
Inventors: 亮大橋; 吉橋　功; 一利山添; 真隆村田; 貴徳浅野; 光宏岩崎; 野口　幸男
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2014-05-28
Publication date: 2015-12-03

Abstract

　下型（１ｂ）は、オーバフロー（４）と、オーバフロー（４）を外部空間と連通させ、第１の距離の高さ寸法を有するオーバフロー流路（４ａ）と、硬化させた樹脂をキャビティ（２）から押し出すエジェクタピン（６）が設置され、上下方向に移動可能に支持されたサブエジェクタプレート（７）と、オーバフロー流路（４ａ）内に突出可能に上向きに真空引き開閉ピン（５）が設置され、サブエジェクタプレート（７）から第１の距離以上である第２の距離下方向に離れた状態を下限位置として、上下方向に移動可能に支持され、サブエジェクタプレート（７）に当接する位置まで上昇するまでに真空引き開閉ピン（５）をオーバフロー流路（４ａ）に突出させてオーバフロー流路（４ａ）を塞ぎ、サブエジェクタプレート（７）に当接後は、サブエジェクタプレート（７）を押し上げてエジェクタピン（６）をキャビティ（２）内に突出させるエジェクタプレート（８）とを有する。

Description

金型、射出成形機及び射出成形方法

　本発明は、金型、射出成形機及び射出成形方法に関する。

　射出成形において、金型内のキャビティに樹脂を充填する際、キャビティ内の空気を排出しないと空気の巻き込み等に起因する成形品の不良現象、いわゆるボイドが発生することが知られている。そのため、型内を真空にしておくことは成形上非常に有利であり、金型に真空引き機構を付設し、型内を真空とするものが考え出されてきた。

　この種の金型は、可動側と固定側との接合面であるパーティングラインや、製品を取り出すエジェクタピンの隙間を利用し、型内の真空引きを行っていた。

　特許文献１には、製品を取り出すエジェクタピンの隙間を利用して型内の真空引きを行う金型装置が開示されている。

特開２００７－８３４６３号公報

　しかし、このパーティングラインやエジェクタピンの隙間は非常に狭く小さいため、真空引きを十分に行えなかったり、真空引きに時間がかかりサイクルタイムが長くなるといった問題があった。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、キャビティ内の真空引きを短時間で十分に行える金型、射出成形機及び射出成形方法を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、樹脂注入口が形成された第１の型と、第１の型との当接面に設けられたキャビティと、樹脂注入口とキャビティとを接続するランナーとが形成された第２の型とを有し、樹脂注入口からランナーに注入された樹脂をキャビティ内で硬化させて成形する金型であって、第２の型は、キャビティから溢れた樹脂を貯留する余剰樹脂貯留部と、余剰樹脂貯留部を外部空間と連通させ、第１の距離の高さ寸法を有するオーバフロー流路と、硬化させた樹脂をキャビティから押し出すエジェクタピンが設置され、上下方向に移動可能に支持されたサブエジェクタプレートと、オーバフロー流路内に突出可能に真空引き開閉ピンが設置され、サブエジェクタプレートから第１の距離以上である第２の距離下方向に離れた状態を下限位置として、上下方向に移動可能に支持され、下限位置からサブエジェクタプレートに当接する位置まで上昇するまでに真空引き開閉ピンを流路に突出させて流路を塞ぎ、かつ、サブエジェクタプレートに当接した後は、サブエジェクタプレートを押し上げてエジェクタピンをキャビティ内に突出させるエジェクタプレートとを有することを特徴とする。

　本発明に係る金型、射出成形機及び射出成形方法は、キャビティ内の空気を短時間で確実に型外に排出できるため、射出成形時に空気の巻き込みに起因する成形不良が発生することを低減できるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る射出成形機の実施の形態の構成を示す図である。図２は、エジェクタプレートを下限位置から第１の距離以上第２の距離未満上昇させた状態を示す図である。図３は、上型と下型とを離間させた後に、エジェクタプレートを下限位置から第２の距離以上上昇させた状態を示す図である。

　以下に、本発明に係る金型、射出成形機及び射出成型方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
　図１は、本発明に係る射出成形機の実施の形態の構成を示す図である。実施の形態に係る射出成形機は、金型１、樹脂注入装置２０、金型駆動機構３０、真空系４０、金型開閉機構５０及び制御装置６０を有する。金型１は、上型１ａ及び下型１ｂで構成されている。下型１ｂには、キャビティ２、ランナー３、オーバフロー４及びオーバフロー流路４ａが形成されている。ここで、オーバフロー流路４ａの高さは、第１の距離であるものとする。

　上型１ａの注入穴１ｃを通じて、樹脂注入装置２０からランナー３に樹脂が注入される。ランナー３に注入された樹脂はキャビティ２に蓄積されていき、キャビティ２から溢れた樹脂は、余剰樹脂貯留部としてのオーバフロー４に流入する。

　下型１ｂの内部には、機構室７０が設けられている。機構室７０には、真空引き開閉ピン５、エジェクタピン６、サブエジェクタプレート７、エジェクタプレート８及びリミットスイッチ７３が配置されている。真空引き開閉ピン５は、オーバフロー流路４ａへ突出可能にエジェクタプレート８に上向きに固定されており、エジェクタプレート８とともに上下動する。硬化させた樹脂をキャビティ２から押し出すエジェクタピン６は、キャビティ２内に突出可能に上向きにサブエジェクタプレート７に固定されており、サブエジェクタプレート７とともに上下動する。エジェクタプレート８はエジェクタロッド１０を介して油圧シリンダ１２に連結されており、油圧シリンダ１２によって駆動されて上下動するようになっている。エジェクタプレート８は、機構室７０の底面に設けられた突起７１との干渉を避けるために、切り欠き７ａが設けられている。サブエジェクタプレート７は、突起７１と当接するようになっており、突起７１の上に載った状態よりも下には下がらないようになっている。エジェクタプレート８が下限位置まで下がった状態では、エジェクタプレート８とサブエジェクタプレート７との間には、第１の距離よりも大きい第２の距離の隙間が形成される。

　金型駆動機構３０は、油圧シリンダ１２、制御バルブ１３及び油圧ポンプ１４を有する。油圧シリンダ１２は、制御バルブ１３を介して油圧ポンプ１４から油圧が供給されるようになっており、供給される油圧に応じてエジェクタプレート８を上下動させる。金型駆動機構３０は、エジェクタプレート８を、下限位置から第１の距離以上第２の距離未満上昇させた位置で停止させることが可能である。機構室７０には、下限位置から第１の距離以上第２の距離未満上昇させた位置でエジェクタプレート８を停止できるように、下限位置から第１の距離以上第２の距離未満上昇させた位置に達した際にエジェクタプレート８が接するようにリミットスイッチ７３が設けられている。リミットスイッチ７３は、エジェクタプレート８が接すると、制御装置６０に検出信号を出力する。制御装置６０は、リミットスイッチ７３から検出信号が入力されたタイミングで制御装置６０が油圧ポンプ１４を制御することにより、エジェクタプレート８がサブエジェクタプレート７に接する前にエジェクタプレート８の上昇を停止させることができる。なお、エジェクタプレート８の高さ位置を光学的や磁気的に検出するセンサを設け、センサが検出信号を制御装置６０に出力するようにしても良い。

　なお、ここでは金型駆動機構３０として油圧シリンダ１２、制御バルブ１３及び油圧ポンプ１４を用いる構成を例としたが、電動シリンダやサーボモータを用いることも可能である。金型駆動機構３０としてサーボモータを用いる場合には、制御装置６０は、サーボモータへ出力する駆動信号の累積値によりエジェクタプレート８の移動距離を認識可能となるため、エジェクタプレート８の高さ位置検出用のセンサ類を設ける必要はない。

　真空系４０は、真空引き装置１１を備えている。真空引き装置１１は、オーバフロー流路４ａからキャビティ２内の空気を吸い出して真空引きを行う。

　金型開閉機構５０は、上型１ａを上下動させることにより、上型１ａと下型１ｂとを係合させた状態としたり、離間させた状態としたりする。なお、ここでは金型開閉機構５０が上型１ａを上下動させる構成を例としているが、下型１ｂを上下動させる構成とすることも可能である。

　制御装置６０は、樹脂注入装置２０、金型駆動機構３０及び真空系４０を制御することにより、金型１を用いての射出成形を実行する。

　実施の形態に係る射出成形機の動作について説明する。制御装置６０は、金型開閉機構５０を駆動して上型１ａと下型１ｂとを係合させた状態とするとともに、エジェクタプレート８を下限位置まで下げた状態とする。そして、制御装置６０は、真空引き装置１１を駆動して、真空系４０によりオーバフロー流路４ａを通じてキャビティ２内を真空引きする。

　その後、制御装置６０は、樹脂注入装置２０を駆動して、注入穴１ｃを通じてランナー３に樹脂を注入する。ランナー３に注入された樹脂は、キャビティ２に蓄積される。このとき、キャビティ２内の空気は真空系４０によって吸い出されているため、キャビティ２内の樹脂に引けが生じにくくなっている。

　樹脂注入装置２０からランナー３内に所定量の樹脂を注入すると、キャビティ２から樹脂が溢れ、オーバフロー４にも樹脂が流れ込んだ状態となる。制御装置６０は、キャビティ２から溢れてオーバフロー４に流れ込む量の樹脂を注入したタイミングで金型駆動機構３０を制御し、油圧ポンプ１４から油圧シリンダ１２に供給する油圧を高くし、下限位置から第１の距離以上第２の距離未満エジェクタプレート８を上昇させる。図２は、エジェクタプレートを下限位置から第１の距離以上第２の距離未満上昇させた状態を示す図である。エジェクタプレート８が下限位置から第１の距離以上第２の距離未満の位置まで上昇すると、エジェクタプレート８に固定されている真空引き開閉ピン５が上昇してオーバフロー流路４ａを塞ぐ。キャビティ２内には樹脂９が充填されており、一部はキャビティ２から溢れてオーバフロー４に流れ込んでいる。

　制御装置６０は、エジェクタプレート８を下限位置から第１の距離以上第２の距離未満上昇させたのち、真空引き装置１１を停止させ、真空系４０による真空引きを解除する。また、制御装置６０は、樹脂注入装置２０を制御して、金型１内への樹脂の供給を停止させる。

　制御装置６０は、エジェクタプレート８を下限位置から第１の距離以上第２の距離未満上昇させた状態で一定時間装置を維持し、樹脂９を硬化させる。

　一定時間経過後、制御装置６０は、金型開閉機構５０を駆動して、上型１ａを下型１ｂから離間させる。さらに制御装置６０は、下限位置から第２の距離以上エジェクタプレート８を上昇させる。図３は、上型と下型とを離間させた後に、エジェクタプレートを下限位置から第２の距離以上上昇させた状態を示す図である。下限位置から上昇する際には、エジェクタプレート８は、サブエジェクタプレート７に当接するまでは単独で上昇し、サブエジェクタプレート７に当接した後は、サブエジェクタプレート７を押し上げてサブエジェクタプレート７とともに上昇する。すなわち、エジェクタプレート８を下限位置から第２の距離以上上昇させると、サブエジェクタプレート７はエジェクタプレート８によって押し上げられ、サブエジェクタプレート７に固定されているエジェクタピン６はキャビティ２内に突出する。キャビティ２内の樹脂９は硬化しているため、キャビティ形状に成形済みの樹脂はエジェクタピン６によってキャビティ２から押し出される。

　このように、実施の形態に係る射出成形機は、オーバフロー流路４ａから真空系４０によりキャビティ２内を真空引きできるため、射出成形時に空気巻き込みに起因する成形不良が発生することを抑制できる。

　なお、上記の説明は、金型１が上型１ａと下型１ｂとで構成され、上下方向に離間する構造を例としたが、左右方向に離間する金型に対しても本発明は適用可能である。

　以上のように、本発明にかかる金型、射出成形機及び射出成形方法は、射出成形時に空気巻き込みに起因する成型不良の発生を低減できる点で有用である。

　１　金型、１ａ　上型、１ｂ　下型、１ｃ　注入穴、２　キャビティ、３　ランナー、４　オーバフロー、４ａ　オーバフロー流路、５　真空引き開閉ピン、６　エジェクタピン、７　サブエジェクタプレート、８　エジェクタプレート、９　樹脂、１０　エジェクタロッド、１１　真空引き装置、１２　油圧シリンダ、１３　制御バルブ、１４　油圧ポンプ、２０　樹脂注入装置、３０　金型駆動機構、４０　真空系、５０　金型開閉機構、６０　制御装置、７０　機構室、７１　突起、７３　リミットスイッチ。

Claims

　樹脂注入口が形成された第１の型と、該第１の型との当接面に設けられたキャビティと、前記樹脂注入口と前記キャビティとを接続するランナーとが形成された第２の型とを有し、前記樹脂注入口から前記ランナーに注入された樹脂を前記キャビティ内で硬化させて成形する金型であって、
　前記第２の型は、
　前記キャビティから溢れた樹脂を貯留する余剰樹脂貯留部と、
　前記余剰樹脂貯留部を外部空間と連通させ、第１の距離の高さ寸法を有する流路と、
　硬化させた樹脂を前記キャビティから押し出すエジェクタピンが設置され、上下方向に移動可能に支持されたサブエジェクタプレートと、
　真空引き開閉ピンが設置され、前記サブエジェクタプレートから前記第１の距離以上である第２の距離下方向に離れた状態を下限位置として、上下方向に移動可能に支持され、下限位置から前記サブエジェクタプレートに当接する位置まで上昇するまでに前記真空引き開閉ピンを前記流路に突出させて前記流路を塞ぎ、かつ、前記サブエジェクタプレートに当接した後は、前記サブエジェクタプレートを押し上げて前記エジェクタピンを前記キャビティ内に突出させるエジェクタプレートとを有することを特徴とする金型。
　請求項１に記載の金型を用いた射出成形機であって、
　前記第１の型及び前記第２の型を離間させた開状態と係合させた閉状態とを切り替える金型開閉機構と、
　前記樹脂注入口及び前記ランナーを通じて前記キャビティ内に樹脂を注入する樹脂注入装置と、
　前記流路を介して前記キャビティ内を真空引きする真空引き装置と、
　前記エジェクタプレートの高さ位置を制御する金型駆動機構と、
　前記金型開閉機構、前記樹脂注入装置、前記真空引き装置及び前記金型駆動機構を制御する制御装置とを有することを特徴とする射出成形機。
　前記金型駆動機構が、前記エジェクタプレートを下限位置から前記第１の距離以上上昇させると、前記真空引き開閉ピンによって前記流路が塞がれ、
　前記金型駆動機構が、前記エジェクタプレートを下限位置から前記第２の距離以上上昇させると、前記キャビティ内に前記エジェクタピンが突出することを特徴とする請求項２に記載の射出成形機。
　前記金型駆動機構は、油圧ポンプと、該油圧ポンプが発生させた油圧に応じて伸縮する油圧シリンダと、該油圧シリンダと前記エジェクタプレートとを連結するエジェクタロッドとを有することを特徴とする請求項３に記載の射出成形機。
　前記制御装置は、
　前記金型開閉機構に前記第１の型及び前記第２の型を閉状態とさせ、
　前記真空引き装置に、前記オーバフロー流路を介しての前記キャビティ内の真空引きを開始させ、
　前記樹脂注入装置に前記樹脂注入口及び前記ランナーを通じて前記キャビティ内に予め設定された量の樹脂を注入させ、
　前記予め設定された量の樹脂が前記樹脂注入装置から前記キャビティ内に注入されたタイミングで、前記金型駆動機構に前記エジェクタプレートを上昇させて、前記真空引き開閉ピンで前記流路を塞ぎ、
　前記真空引き開閉ピンが前記流路を塞いだ状態を、予め定められた時間維持し、
　前記金型開閉機構に、前記第１の型及び前記第２の型を開状態とさせ、
　前記金型駆動機構に、前記サブエジェクタプレートを押し上げるまで前記エジェクタプレートを上昇させ、前記エジェクタピンを前記キャビティ内に突出させることを特徴とする請求項３又は４に記載の射出成形機。
　樹脂注入口が形成された第１の型と、該第１の型との当接面に設けられたキャビティと、前記樹脂注入口と前記キャビティとを接続するランナーと、前記キャビティから溢れた樹脂を貯留する余剰樹脂貯留部と、前記余剰樹脂貯留部を外部空間と連通させ、第１の距離の高さ寸法を有する流路と、硬化させた樹脂を前記キャビティから押し出すエジェクタピンが設置され、上下方向に移動可能に支持されたサブエジェクタプレートと、前記流路内に突出可能に真空引き開閉ピンが設置され、前記サブエジェクタプレートから前記第１の距離以上である第２の距離下方向に離れた状態を下限位置として、上下方向に移動可能に支持され、下限位置から前記サブエジェクタプレートに当接する位置まで上昇するまでに前記真空引き開閉ピンを前記流路に突出させて前記流路を塞ぎ、かつ、前記サブエジェクタプレートに当接した後は、前記サブエジェクタプレートを押し上げて前記エジェクタピンを前記キャビティ内に突出させるエジェクタプレートとを有する第２の型とを有し、前記樹脂注入口からランナーに注入された樹脂を前記キャビティ内で硬化させて成形する金型と、
　前記第１の型及び前記第２の型を離間させた開状態と係合させた閉状態とを切り替える金型開閉機構と、
　前記樹脂注入口及び前記ランナーを通じて前記キャビティ内に樹脂を注入する樹脂注入装置と、
　前記オーバフロー流路を介して前記キャビティ内を真空引きする真空引き装置と、
　前記エジェクタプレートの高さ位置を制御する金型駆動機構と、
　前記金型開閉機構、前記樹脂注入装置、前記真空引き装置及び前記金型駆動機構を制御する制御装置とを有する射出成形機における射出成形方法であって、
　前記制御装置は、
　前記金型開閉機構に前記第１の型及び前記第２の型を閉状態にさせる工程と、
　前記真空引き装置に、前記オーバフロー流路を介しての前記キャビティ内の真空引きを開始させる工程と、
　前記樹脂注入装置に前記樹脂注入口及び前記ランナーを通じて前記キャビティ内に予め設定された量の樹脂を注入させる工程と、
　前記予め設定された量の樹脂が前記樹脂注入装置から前記キャビティ内に注入されたタイミングで、前記金型駆動機構に前記エジェクタプレートを上昇させて、前記真空引き開閉ピンで前記流路を塞ぐ工程と、
　前記真空引き開閉ピンが前記流路を塞いだ状態を、予め定められた時間維持する工程と、
　前記金型開閉機構に、前記第１の型及び前記第２の型を開状態にさせる工程と、
　前記金型駆動機構に、前記サブエジェクタプレートを押し上げるまで前記エジェクタプレートを上昇させ、前記エジェクタピンを前記キャビティ内に突出させる工程とを行うことを特徴とする射出成形方法。