JP2004237727A

JP2004237727A - 金型

Info

Publication number: JP2004237727A
Application number: JP2004005311A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Taguchi; 淳田口; Kazuo Fukuda; 和夫福田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2004-01-13
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】形状精度が高く、かつ均一な形状の成形品を安価に得ることができるホットランナ金型を提供する。
【解決手段】主型１０，２０と、この主型１０，２０から分離可能であって、サイドゲート１８ａ，１８ｂを介して溶融樹脂が注入されるキャビティ５０を有する固定側ユニット型３０と可動側ユニット型４０とを備えているホットランナ金型１において、キャビティ５０に溶融樹脂を送り込むホットランナゲート１７ａ，１７ｂが外接する最小外接円の中にキャビティ５０を複数個配置した。
【選択図】図１

Description

この発明は射出成形に使用される金型に関し、特にサイドゲートを用いたホットランナ金型に関する。

射出成形は大量生産に適することから樹脂成形に広く用いられている。

射出成形には旧来コールドランナ金型と言われる金型が使用され、成形キャビティ内へ導くランナ部の溶融樹脂を成形品とともに固化させ、ランナ部が成形品と一体化された状態で成形品を型外に取り出していた。

そして後加工によって樹脂成形品とランナ部とを分離して最終製品としていた。

しかし、近年コールドランナ金型における後加工を無くし、ランナ部の樹脂を次の成形に利用するために、ランナ部を加熱・保温してランナ部の樹脂を溶融状態に保つホットランナ型の金型が用いられるようになった。
特開平８−３００４１４号公報

ところで、樹脂成形用の金型では金型の製作費用を削減するために金型を主型とユニット部とに分け、成形品形状毎にユニット部だけを製作し、主型を共用する構成が採用されている。そして、生産性を高めるために成形品の多数個取りが行われる。

しかし、ユニット部はキャビティの個数分だけ製作されていたため、製作費用が高くなっていた。

また、各ユニット部が所定の間隔をおいて配置されるため、キャビティを主型の中心部に近い場所に配置できず、キャビティが室温の上下等の外乱による金型の温度変化の影響を受け易く、形状精度の高い成形品を得ることができない。

更に、各ユニット部が所定の間隔をおいて配置されるため、キャビティ間の温度差が大きく、各ユニット部で均一な形状の成形品を得ることができない。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は形状精度が高く、かつ均一な形状の成形品を安価に得ることができる金型を提供することである。

前述の課題を解決するため請求項１記載の発明は、主型と、この主型から分離可能であって、サイドゲートを介して溶融樹脂が注入されるキャビティを有するユニット部とを備えている金型において、前記主型に、前記キャビティに前記溶融樹脂を送り込むホットランナの複数のホットランナゲートが配置され、前記ユニット部のキャビティは複数であり、前記ホットランナゲートの位置を含むように設定された最小外接円の中に前記キャビティを全て配置したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の金型において、前記ホットランナ内の前記溶融樹脂を溶融状態に保持する樹脂溶融部と前記ユニット部との間に断熱手段が配置されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の金型において、前記樹脂溶融部と前記ユニット部との間に流体配管が配置されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の金型において、前記流体配管は前記断熱手段と前記ユニット部との間又は前記断熱手段と前記樹脂溶融部との間に配置されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の金型において、光学部品を成形することを特徴とする。

この発明の金型によれば、形状精度が高く、かつ均一な形状の成形品を安価に得ることができる。

以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の第１実施形態に係るホットランナ金型の断面を示す概念図である。

このホットランナ金型１は、ランナ１９ａ，１９ｂを成形品のＰＬ面（分割面）に有し、ＰＬ面を開くだけで成形品を取り出すことができる、いわゆる２枚型の金型である。

ホットランナ金型１は固定側主型１０と可動側主型２０と固定側ユニット型３０と可動側ユニット型４０とを備える。

固定側主型１０は固定側型板１１と固定側取付板１２とを備え、可動側主型２０は可動側型板２１と可動側取付板２２とを備えている。固定側主型１０と可動側主型２０とで主型が構成される。

固定側型板１１の背面に取り付けられた固定側取付板１２及び可動側型板２１の背面に取り付けられた可動側取付板２２はそれぞれ板体である。

固定側取付板１２の中央に形成された孔１２ａには外部に開くスプルブシュ１３が設けられている。

固定側型板１１には空洞部１４が形成されている。この空洞部１４にはホットランナマニホルド１５が配置されている。このホットランナマニホルド１５の一方にはホットランナボディ１６Ａ，１６Ｂの後端（入口）が取り付けられている。

ホットランナマニホルド１５の他方はスプルブシュ１３に接続され、スプルブシュ１３のスプル１３ａとホットランナマニホルド１５のランナ１５ａとが連通する。ホットランナマニホルド１５のランナ１５ａは２本のランナ１５ｂ，１５ｃに分岐している。

ホットランナボディ１６Ａ，１６Ｂはホットランナマニホルド１５の先端部に取り付けられている。ホットランナボディ１６Ａのランナ１６ａ，１６ｂとホットランナマニホルド１５のランナ１５ｂとが連通している。ホットランナボディ１６Ｂのランナ１６ｃ，１６ｄとホットランナマニホルド１５のランナ１５ｃとが連通している。

ホットランナボディ１６Ａ，１６Ｂのホットランナゲート１７ａ，１７ｂは成形品のＰＬ面（分割面）に設けられた、サイドゲート１８ａ，１８ｂを用いたランナ１９ａ，１９ｂにそれぞれ連通している。

その結果、スプルブシュ１３、ホットランナマニホルド１５、ホットランナボディ１６Ａ及びサイドゲート１８ａを用いたランナ１９ａが連通するとともに、スプルブシュ１３、ホットランナマニホルド１５、ホットランナボディ１６Ｂ及びサイドゲート１８ｂを用いたランナ１９ｂが連通し、ホットランナが構成される。

なお、スプルブシュ１３、ホットランナマニホルド１５及びホットランナボディ１６Ａで樹脂溶融部が構成される。また、スプルブシュ１３、ホットランナマニホルド１５及びホットランナボディ１６Ｂで樹脂溶融部が構成される。

固定側主型１０にはホットランナ内の樹脂を射出成形機のシリンダと同じ状態に加熱保温するためのヒータ（図示せず）と、このヒータの温度を検出するための温度センサ（図示せず）とが内蔵されている。

ヒータはスプルブシュ１３の周囲、ホットランナマニホルド１５の周囲、ホットランナマニホルド１５の本体部分の周囲及びホットランナボディ１６Ａ，１６Ｂの周囲にそれぞれ配置されている。

ヒータとしてはコイルヒータ、シーズヒータ、高周波誘導加熱器等が用いられる。温度センサは各ヒータに対応する位置に設けられている。温度センサとしては熱電対、測定抵抗体等が用いられる。

各ヒータの温度は所定の温度となるように制御回路（図示せず）によって個別に温度制御される。この温度制御としては例えばＰＩＤ制御が行われ、目標温度に対するオーバシュートを修正する。

更に、固定側主型１０には固定側主型１０の冷却・温調を行う流路２，３が設けられている。冷却流路２に冷却媒体が流され、温調流路３には温調媒体が流される。ここで、温調とは冷却又は加熱によってホットランナ金型１の温度を適正に維持することをいう。

また、可動側主型２０には可動側主型２０の温調を行う流路６が設けられている。

可動側ユニット型４０は可動側ユニット型型板４１と可動側ユニット型取付板４２と可動側入れ子（光学部品の場合は鏡面部品）４３とユニットエジェクタプレート４４とを備えている。

可動側ユニット型４０は固定側ユニット型３０と一体になって光学部品等の成形品を成形するキャビティ５０を形成するものであり、可動側入れ子４３によって成形品の片側形状の窪みが設けられている。この可動側ユニット型４０は可動側型板２１の中央部に形成された可動側空間Ａに入れ子式に組み込まれている。

可動側ユニット型型板４１には温調流路４６が設けられ、この温調流路４６には温調媒体が流される。

固定側ユニット型３０は固定側ユニット型型板３１と固定側ユニット型取付板３２と固定側入れ子（光学部品の場合は鏡面部品）３３とを備えている。

固定側ユニット型３０の可動側ユニット型４０と対向する面に固定側入れ子３３によって可動側ユニット型４０と同様に成形品の片側形状の窪みが設けられている。この固定側ユニット型３０は固定側型板１１の中央部に形成された固定側空間Ｂに入れ子式に組み込まれている。

固定側ユニット型３０と可動側ユニット型４０とでユニット部が構成される。

固定側ユニット型型板３１には温調流路３６が設けられ、温調流路３６には温調媒体が流される。

上記固定側ユニット型３０と可動側ユニット型４０とによって形成されるキャビティ５０に成形品のＰＬ面（分割面）に設けられたランナ１９ａ，１９ｂを介して溶融樹脂が供給されて所望の成形品が射出成形される。

このとき、冷却流路２によってホットランナマニホルド１５やホットランナボディ１６Ａ，１６Ｂのヒータで発生した熱が固定側ユニット型３０の温調に与える影響が低減される。

なお、図示しないが、冷却流路２に代えて又は冷却流路２の他にホットランナマニホルド１５やホットランナボディ１６Ａ，１６Ｂと固定側ユニット型３０との間に断熱材（断熱手段）を設けるようにしてもよい。

図２はこの発明の第１実施形態に係るホットランナ金型を分割面から見た部分拡大図である。

図２は可動側ユニット型４０に２つのキャビティ５ａ，５ｂを配置した例を示す。

２つのキャビティ５ａ，５ｂは対向して配置され、各キャビティ５ａ，５ｂから互いに反対方向へ延びる２つのランナ１９ａ，１９ｂが形成されている。

２つのキャビティ５ａ，５ｂは各ランナ１９ａ，１９ｂの２つのホットランナゲート１７ａ，１７ｂが外接する最小外接円Ｃ１の中に配置されている。この最小外接円Ｃ１は、ホットランナゲート１７ａ，１７ｂに外接する最小の半径を持つ外接円である。

すなわち、この第1実施形態のホットランナ金型は、最小外接円Ｃ１の中にキャビティ５ａ，５ｂ及びランナ１９ａ，１９ｂを配置した構成となっている。

この実施形態によれば、従来例のようにユニット部をキャビティ毎に製作する必要がなくなり、ユニット部の製作工数を削減することができる。

また、キャビティ５ａ，５ｂを可動側ユニット型４０の中央部に配置することができるため、室温の上下等の外乱による金型１の温度変化がキャビティ５ａ，５ｂ部分に及び難くなってキャビティ５ａ，５ｂ部分の温度を一定に保つことができ、成形品の形状精度を向上させることができる。

更に、キャビティ５ａとキャビティ５ｂとを接近させて配置できるため、キャビティ５ａ，５ｂ間の温度差を小さくでき、均一な形状の成形品を得ることができる。

図３はこの発明の第２実施形態に係るホットランナ金型を分割面から見た部分拡大図である。

図３は可動側ユニット型１４０に４つのキャビティ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを配置した例を示す。

キャビティ１０５ａ，１０５ｂには互いに平行に延びるランナ１１９ａ，１１９ｂが形成されている。また、キャビティ１０５ａ，１０５ｂと対向するキャビティ１０５ｃ，１０５ｄには互いに平行に延びるランナ１１９ｃ，１１９ｄが形成されている。

４つのキャビティ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄは各ランナ１１９ａ，１１９ｂ，１１９ｃ，１１９ｄのホットランナゲート１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃ，１１７ｄが外接する最小外接円Ｃ２の中に配置されている。

すなわち、この第２実施形態のホットランナ金型は、最小外接円Ｃ２の中にキャビティ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ及びランナ１１９ａ，１１９ｂ，１１９ｃ，１１９ｄを配置した構成となっている。

この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。

図４はこの発明の第３実施形態に係るホットランナ金型を分割面から見た部分拡大図である。

図４は可動側ユニット型２４０に４つのキャビティ２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃ，２０５ｄを配置した例を示す。

隣接するキャビティ２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃ，２０５ｄからそれぞれ９０°異なる方向へ延びる４つのランナ２１９ａ，２１９ｂ，２１９ｃ，２１９ｄが形成されている。

４つのキャビティ２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃ，２０５ｄは各ランナ２１９ａ，２１９ｂ，２１９ｃ，２１９ｄのホットランナゲート２１７ａ，２１７ｂ，２１７ｃ，２１７ｄが外接する最小外接円Ｃ３の中に配置されている。

すなわち、この第３実施形態のホットランナ金型は、最小外接円Ｃ３の中にキャビティ２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃ，２０５ｄ及びランナ２１９ａ，２１９ｂ，２１９ｃ，２１９ｄを配置した構成となっている。

図５はこの発明の第４実施形態に係るホットランナ金型を分割面から見た部分拡大図である。

図５は可動側ユニット型３４０に４つのキャビティ３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃ，３０５ｄを配置した例を示す。

キャビティ３０５ａ，３０５ｂには互いに平行に延びるランナ３１９ａ，３１９ｂが形成されている。ランナ３１９ａ，３１９ｂはそれぞれ途中で直角に折れ曲がりホットランナゲート３１７ａに連なる。

また、キャビティ３０５ａ，３０５ｂと対向するキャビティ３０５ｃ，３０５ｄには平行に延びるランナ３１９ｃ，３１９ｄが形成されている。ランナ３１９ｃ，３１９ｄはそれぞれ途中で直角に折れ曲がりホットランナゲート３１７ｂに連なる。

４つのキャビティ３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃ，３０５ｄは２つのホットランナゲート３１７ａ，３１７ｂが外接する最小外接円Ｃ４の中に配置されている。

すなわち、この第４実施形態のホットランナ金型は、最小外接円Ｃ４の中にキャビティ３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃ，３０５ｄ及びランナ３１９ａ，３１９ｂ，３１９ｃ，３１９ｄを配置した構成となっている。

図６はこの発明の第５実施形態に係るホットランナ金型を分割面から見た部分拡大図である。

図６は可動側ユニット型４４０に４つのキャビティ４０５ａ，４０５ｂ，４０５ｃ，４０５ｄを配置した例を示す。

隣接するキャビティ４０５ａ，４０５ｂから延びるランナ４１９ａ，４１９ｂは互いに近付くように斜めに延びホットランナゲート４１７ａに連なる。また、隣接するキャビティ４０５ｃ，４０５ｄから延びるランナ４１９ｃ，４１９ｄは互いに近付くように斜めに延びホットランナゲート４１７ｂに連なる。

４つのキャビティ４０５ａ，４０５ｂ，４０５ｃ，４０５ｄは２つのホットランナゲート４１７ａ，４１７ｂが外接する最小外接円Ｃ５の中に配置されている。

すなわち、この第５実施形態のホットランナ金型は、最小外接円Ｃ５の中にキャビティ４０５ａ，４０５ｂ，４０５ｃ，４０５ｄ及びランナ４１９ａ，４１９ｂ，４１９ｃ，４１９ｄを配置した構成となっている。

図７はこの発明の第６実施形態に係るホットランナ金型を分割面から見た部分拡大図である。

図７は可動側ユニット型５４０に６つのキャビティ５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃ，５０５ｄ，５０５ｅ，５０５ｆを配置した例を示す。

キャビティ５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃには互いに平行に延びるランナ５１９ａ，５１９ｂ，５１９ｃが形成されている。また、キャビティ５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃと対向するキャビティ５０５ｄ，５０５ｅ，５０５ｆには互いに平行に延びるランナ５１９ｄ，５１９ｅ，５１９ｆが形成されている。

６つのキャビティ５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃ，５０５ｄ，５０５ｅ，５０５ｆ及びホットランナゲート５１７ｂ，５１７ｅはランナ５１９ａ，５１９ｃ，５１９ｄ，５１９ｆのホットランナゲート５１７ａ，５１７ｃ，５１７ｄ，５１７ｆが外接する最小外接円Ｃ６の中に配置されている。

すなわち、この第６実施形態のホットランナ金型は、最小外接円Ｃ６の中にキャビティ５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃ，５０５ｄ，５０５ｅ，５０５ｆ及びランナ５１９ａ，５１９ｂ，５１９ｃ，５１９ｄ，５１９ｅ，５１９ｆを配置した構成となっている。

図８はこの発明の第７実施形態に係るホットランナ金型を分割面から見た部分拡大図である。

図８は可動側ユニット型６４０に８つのキャビティ６０５ａ，６０５ｂ，６０５ｃ，６０５ｄ，６０５ｅ，６０５ｆ，６０５ｇ，６０５ｈを配置した例を示す。

隣接するキャビティ６０５ａ，６０５ｂには互いに平行に延びるランナ６１９ａ，６１９ｂが形成され、隣接するキャビティ６０５ｃ，６０５ｄには互いに平行に延びるランナ６１９ｃ，６１９ｄが形成され、隣接するキャビティ６０５ｅ，６０５ｆには互いに平行に延びるランナ６１９ｅ，６１９ｆが形成され、隣接するキャビティ６０５ｇ，６０５ｈには互いに平行に延びるランナ６１９ｇ，６１９ｈが形成されている。

ランナ６１９ａ，６１９ｂとランナ６１９ｃ，６１９ｄとは直交し、ランナ６１９ｃ，６１９ｄとランナ６１９ｅ，６１９ｆとは直交し、ランナ６１９ｅ，６１９ｆとランナ６１９ｇ，６１９ｈとは直交し、ランナ６１９ｇ，６１９ｈとランナ６１９ａ，６１９ｂとは直交している。

８つのキャビティ６０５ａ，６０５ｂ，６０５ｃ，６０５ｄ，６０５ｅ，６０５ｆ，６０５ｇ，６０５ｈは各ランナ６１９ａ，６１９ｂ，６１９ｃ，６１９ｄ，６１９ｅ，６１９ｆ，６１９ｇ，６１９ｈのホットランナゲート６１７ａ，６１７ｂ，６１７ｃ，６１７ｄ，６１７ｅ，６１７ｆ，６１７ｇ，６１７ｈが外接する最小外接円Ｃ７の中に配置されている。

すなわち、この第６実施形態のホットランナ金型は、最小外接円Ｃ７の中にキャビティ６０５ａ，６０５ｂ，６０５ｃ，６０５ｄ，６０５ｅ，６０５ｆ，６０５ｇ，６０５ｈ及びランナ６１９ａ，６１９ｂ，６１９ｃ，６１９ｄ，６１９ｅ，６１９ｆ，６１９ｇ，６１９ｈを配置した構成となっている。

図１はこの発明の第１実施形態に係るホットランナ金型の断面を示す概念図である。図２はこの発明の第１実施形態に係るホットランナ金型を分割面から見た部分拡大図である。図３はこの発明の第２実施形態に係るホットランナ金型を分割面から見た部分拡大図である。図４はこの発明の第３実施形態に係るホットランナ金型を分割面から見た部分拡大図である。図５はこの発明の第４実施形態に係るホットランナ金型を分割面から見た部分拡大図である。図６はこの発明の第５実施形態に係るホットランナ金型を分割面から見た部分拡大図である。図７はこの発明の第６実施形態に係るホットランナ金型を分割面から見た部分拡大図である。図８はこの発明の第７実施形態に係るホットランナ金型を分割面から見た部分拡大図である。

符号の説明

１ホットランナ金型
２冷却流路（流体配管）
５ａ，５ｂ，５０，１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃ，２０５ｄ，３０５ａ，３０５ｂ，３０５ｃ，３０５ｄ，４０５ａ，４０５ｂ，４０５ｃ，４０５ｄ，５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃ，５０５ｄ，５０５ｅ，５０５ｆ，６０５ａ，６０５ｂ，６０５ｃ，６０５ｄ，６０５ｅ，６０５ｆ，６０５ｇ，６０５ｈキャビティ
１０固定側主型
１３スプルブシュ
１５ホットランナマニホルド
１６Ａ，１６Ｂホットランナボディ
１７ａ，１７ｂ，１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃ，１１７ｄ，２１７ａ，２１７ｂ，２１７ｃ，２１７ｄ，３１７ａ，３１７ｂ，３１７ａ，３１７ｂ，４１７ａ，４１７ｂ，５１７ａ，５１７ｂ，５１７ｃ，５１７ｄ，５１７ｅ，５１７ｆ，６１７ａ，６１７ｂ，６１７ｃ，６１７ｄ，６１７ｅ，６１７ｆ，６１７ｇ，６１７ｈホットランナゲート
１８ａ，１８ｂサイドゲート
１９ａ，１９ｂ，１１９ａ，１１９ｂ，１１９ｃ，１１９ｄ，２１９ａ，２１９ｂ，２１９ｃ，２１９ｄ，３１９ａ，３１９ｂ，３１９ｃ、３１９ｄ，４１９ａ，４１９ｂ，４１９ｃ、４１９ｄ，５１９ａ，５１９ｂ，５１９ｃ，５１９ｄ，５１９ｅ，５１９ｆ，６１９ａ，６１９ｂ，６１９ｃ，６１９ｄ，６１９ｅ，６１９ｆ，６１９ｇ，６１９ｈランナ
２０可動側主型
３０固定側ユニット型
４０，１４０，２４０，３４０，４４０，５４０，６４０可動側ユニット型
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４、Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７最小外接円

Claims

主型と、この主型から分離可能であって、サイドゲートを介して溶融樹脂が注入されるキャビティを有するユニット部とを備えている金型において、
前記主型に、前記キャビティに前記溶融樹脂を送り込むホットランナの複数のホットランナゲートが配置され、
前記ユニット部のキャビティは複数であり、
前記ホットランナゲートの位置を含むように設定された最小外接円の中に前記キャビティを全て配置したことを特徴とする金型。
前記ホットランナ内の前記溶融樹脂を溶融状態に保持する樹脂溶融部と前記ユニット部との間に断熱手段が配置されていることを特徴とする請求項１記載の金型。
前記樹脂溶融部と前記ユニット部との間に流体配管が配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の金型。
前記流体配管は前記断熱手段と前記ユニット部との間又は前記断熱手段と前記樹脂溶融部との間に配置されていることを特徴とする請求項３記載の金型。
光学部品を成形することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の金型。