JP2006240038A - 成形金型と成形方法及び成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】ピンゲートを用いた円盤状の成形品の成形において、発生するウエルドラインの成形品精度への影響を低減させて高精度の成形品を作製する。
【解決手段】溶融樹脂を複数のピンゲート１１によりキャビティ１０に射出充填して歯車２０を成形する成形金型１で、複数のピンゲート１１のゲートランド部１２を、歯車２０のウェブ２３を形成するキャビティ１０のウェブ面に対して一定の傾斜角で傾け、キャビティ１０に射出した溶融樹脂に対して円周方向に沿った流れ成分としてキャビティ１０の外周面でほぼ接線方向の流動を与え、ウエルドラインＷをキャビティ１０の半径方向に対して斜め方向の円弧状にし、歯車２０の外周部形状に対する影響を著しく低減させる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、外周部に歯部や平面、凸形状、凹形状等の転写面を有する円盤状プラスチック成形品の成形金型と成形方法及びそれにより作製された成形品、特に成形精度の向上に関するものである。

例えば図２に示すように、外周面に歯部２１を備えた円筒形のリム２２とウェブ２３及び中心軸を形成するボス２４が一体になった歯車２０を成形するとき、図１１（ａ）の側面断面図に示すように、成形金型１のキャビティ１０に複数のピンゲート１１ａより溶融樹脂を射出充填し、冷却工程を経て固化して成形品を得る。このキャビティ１０に溶融樹脂を充填するピンゲート１１ａのゲートランド部１２ａは、図１０（ｂ）の部分拡大図に示すように、キャビティ１０を形成するウェブ面に対して垂直に設けられており、充填された溶融樹脂は、図１０（ｃ）の平面断面図に示すように、各ピンゲート１１ａのゲートランド部１２ａを中心に放射状に拡がりながらキャビティ１０の外周部に到達する。このピンゲート１１ａのゲートランド部１２ａから充填された溶融樹脂がキャビティ１０内を流動するとき、隣り合うピンゲート１１ａのゲートランド部１２ａ間では溶融樹脂が合流し、その領域に必然的にウエルドラインＷが発生する。このウエルドラインＷは成形された歯車２０の歯筋面２１ａの形状に大きく影響し、図１２に示すように、ウエルドラインＷに対応する歯筋面２１ａは、キャビティ１０の中心を挟んで放射状に設けたピンゲート１１ａのキャビティ１０の中心を挟んで対向するピンゲート１１ａを結んだゲート部ラインＧに対応する歯筋面２１ａと比較して傾きが大きくなり、歯車２０の形状精度低下の原因となっている。

このようなウエルドラインによる歯車の形状に対する影響を低減するため、特許文献１に示すように、金型のキャビティ内にピンゲートから歯車の外周へ向かう半径線上に複数の小円柱を歯車の軸線と平行に設け、ピンゲートによるウエルドライン以外に小円柱によるウエルドラインも形成して溶融樹脂の流れ方向を円周方向に向けて均等化するようにしている。
特開平１０−３４７６２号公報

しかしながら特許文献１に示すように、ウエルドラインを増加させて溶融樹脂の流れ方向を円周方向に向けて均等化しても、ウエルドラインはキャビティの中心から円周方向に放射状に形成されるため、成形した歯筋面の形状には傾きが生じ、成形品の精度への影響は免れない。

このウエルドラインの発生を防止するためディスクゲートを用いる方法もあるが、この方法の場合はピンゲートのように、型開閉時にゲートが自動的に切断されるのとは異なり、成形後に別途ゲートカット処理という二次加工工程が必要となり、生産性が悪くなり著しく不利となる。

この発明は、このような短所を改善し、ピンゲートを用いた円盤状の成形品の成形において、発生するウエルドラインの成形品精度への影響を低減させ、高精度の成形品を作製することができる成形金型と成形方法及びそれにより作製した成形品を提供することを目的とするものである。

この発明の成形金型は、溶融樹脂を複数のピンゲートによりキャビティに射出充填して円盤状成形品を成形する成形金型において、前記複数のピンゲートから溶融樹脂をキャビティに射出する部分に、キャビティに射出した溶融樹脂に対して円周方向に沿った流れ成分を与える流動方向規制部を設けたことを特徴とする。

前記流動方向規制部を、複数のピンゲートのゲートランド部を、キャビティを形成する面に対して一定の傾斜角で傾けて形成する。

また、複数のピンゲートを、キャビティの中心を中心とした同一円周上に等間隔で配置し、前記傾けて形成したゲートランド部を、複数のピンゲートを結ぶ円周に沿って配置することが望ましい。

さらに、ピンゲートとゲートランド部を入れ子方式で形成し、異なる傾斜角のゲートランド部と交換可能にすると良い。

また、前記流動方向規制部を、複数のピンゲートのゲートランド部と対向するキャビティを形成する面に形成した傾斜形状部で構成しても良い。

この発明の成形方法は、溶融樹脂を複数のピンゲートによりキャビティに射出充填して円盤状樹脂成形品を成形する成形方法において、前記複数のピンゲートからキャビティに充填する溶融樹脂に対して円周方向に沿った流れ成分を与えて射出することを特徴とする。

この発明の成形品は前記成形金型により成形して作製したことを特徴とする。

この発明は、円盤状の成形品を成形するときに、キャビティに充填する溶融樹脂に対して円周方向に沿った流れ成分を与えて射出することにより、キャビティ内を流れる溶融樹脂に対してキャビティの外周面でほぼ接線方向の流動を与え、ウエルドラインをキャビティの半径方向に対して斜め方向の円弧状にすることができ、成形品の外周部形状に対する影響を著しく低減させて、高精度な成形品を成形することができる。

また、ピンゲートのゲートランド部を、キャビティを形成する面に対して一定の傾斜角で傾けて溶融樹脂に対して円周方向に沿った流れ成分を与えることにより、簡単な構成で溶融樹脂に対して円周方向に沿った流れ成分を与えることができる。

さらに、複数のピンゲートを、キャビティの中心を中心とした同一円周上に等間隔で配置し、傾けて形成したゲートランド部を、複数のピンゲートを結ぶ円周に沿って配置することにより、溶融樹脂をキャビティ内に均一に流すことができ、円弧状のウエルドラインを均等に形成して、高精度な成形品を成形することができる。

また、ピンゲートとゲートランド部を入れ子方式で形成し、異なる傾斜角のゲートランド部と交換可能にすることにより、溶融樹脂に対して成形する成形品の外周面形状に応じた流れ成分を与えることができ、各種外周面形状の成形品を精度良く成形することができる。

また、複数のピンゲートのゲートランド部と対向するキャビティを形成する面に形成した傾斜形状部により溶融樹脂に対して円周方向に沿った流れ成分を与えることにより、傾斜形状部の傾斜角や形状を変えて溶融樹脂に対して成形する成形品の外周面形状に応じた流れ成分を与えることができ、各種外周面形状の成形品を精度良く成形することができる。

図１はこの発明の成形金型を示す断面図である。図に示す成形金型１は、例えば図２の断面図に示すように、外周面に歯部２１を備えた円筒形のリム２２とウェブ２３及び中心軸を形成するボス２４が一体に形成された合成樹脂の歯車２０を成形するものであり、固定金型２と可動金型３とを有する分割型である。固定金型２はキャビティプレート４の内部にキャビティ入れ子５を有する。可動金型３はコアプレート６の内部に歯車２０の歯部２１を形成するためのギヤ駒７とボス２４を形成するためのセンタコアピン８を備えたコア入れ子９を有する。この固定金型３のキャビティ入れ子５とコア入れ子６により所定容積のキャビティ１０を形成する。このキャビティ１０に射出成形機の射出部からの溶融樹脂を射出充填するため複数のピンゲート１１が固定金型２のキャビティ入れ子５に対してキャビティ１０の中心に対して放射状に設けられている。

このキャビティ入れ子５に設けられたピンゲート１１のキャビティ１０に溶融樹脂を射出するゲートランド部１２は、図３（ｂ）の部分断面図に示すように、キャビティ入れ子５の内面のウェブ面に対して一定角度傾けて形成され、その傾き方向は、例えば図３（ａ）の平面図に示すように、キャビティ１０の中心に対して放射状に設けられた複数のピンゲート１１を結んだ円１３の円周に沿うように形成されている。

このピンゲート１１からキャビティ１０に溶融樹脂を射出充填すると、射出された溶融樹脂はキャビティ１０内で円周方向に沿った流れ成分を有し、キャビティ１０の外周面でほぼ接線方向に流れる。このためウエルドラインＷは、図３（ａ）に示すようにキャビティ１０の半径方向に対して斜め方向の円弧状になり、外周面である歯部２１に対して一直線ではなく、螺旋状になり、外周部形状に対する影響を著しく低減させることができる。したがって成形した歯車２０の歯筋面の形状が傾くことを防いで高精度の歯車２０を成形することができる。

前記説明ではピンゲート１１に一定角度傾けて設けたゲートランド部１２をキャビティ１０の中心に対して放射状に設けられた複数のピンゲート１１を結んだ円１３の円周に沿うように形成した場合について説明したが、図４の平面図に示すように、ゲートランド部１２をキャビティ１０の中心に対して放射状に設けられた複数のピンゲート１１を結んだ円１３より内向きに形成しても、キャビティ１０に射出した溶融樹脂に円周方向に沿った流れ成分を与えることができ、ウエルドラインＷをキャビティ１０の半径方向に対して斜め方向の円弧状にして外周部の形状精度に対する影響を低減することができる。

また、前記説明では歯車２０のウェブ２３を平坦に形成した場合について説明したが、図５の断面図に示すように、ウェブ２３の内径部と外径部で異なる面となるようにキャビティ入れ子５とコア入れ子９の所定の径位置で段差を設けてキャビティ１０を段状に形成しても良い。このように、キャビティ１０に段差を設けることにより、溶融樹脂の外周面まで到達する流動到達距離を長くすることができ、ウエルドラインＷの影響をより低減させて、高精度な形状の歯車２０を成形することができる。

また、ピンゲート１１を固定金型２のキャビティ入れ子５に設けた場合について説明したが、ピンゲート１１を、図６に示すように、キャビティ入れ子５に対して着脱自在なゲート入れ子１４に形成しても良い。このようにピンゲート１１をゲート入れ子１４に設けてキャビティ入れ子５に対して交換できるようにすることにより、ウェブ面に対する傾斜角αが異なるゲートランド部１２を有するゲート入れ子１４を任意に作製することができ、成形品の外周面形状に対するウエルドラインＷの影響に応じて異なる傾斜角αのゲートランド部１２を有するゲート入れ子１４を選択してキャビティ入れ子５に取付けることにより、キャビティ１０内に流れる溶融樹脂の流れ方向を適宜変えることができる。

前記説明ではピンゲート１１のゲートランド部１２を傾けてキャビティ１０内を流れる溶融樹脂に円周方向に沿った流れ成分を与える場合について説明したが、図７（ａ）の平面図と（ｂ）の部分断面図に示すように、ウェブ面に対して垂直に形成されたゲートランド部１２ａを有するピンゲート１１ａのゲートランド部１２ａと対向するコア入れ子９の位置に、半径方向と直交する方向あるいはその方向より内側を向いた傾斜面を有する傾斜形状部１５を設けても良い。このようにゲートランド部１２ａと対向する位置に傾斜形状部１５を設けることにより、ゲートランド部１２ａからキャビティ１０に射出した溶融樹脂に円周方向に沿った流れ成分を与えることができる。この傾斜形状部１５の傾斜角は成形品の外周面形状に対するウエルドラインＷの影響に応じて適宜選択すれば良い。

前記説明ではキャビティ入れ子５の内面のウェブ面に対して垂直に形成されたゲートランド部１２ａを有するピンゲート１１ａから射出した溶融樹脂に対して傾斜形状部１５で円周方向に沿った流れ成分を与える場合について説明したが、図８に示すように、ウェブ面に対して傾けて形成したゲートランド部１２を有するピンゲート１１のゲートランド１２に対向して傾斜形状部１５を設けても良い。このようにウェブ面に対して傾けて形成したゲートランド部１２を有するピンゲート１１と傾斜形状部１５を設けることにより、キャビティ１０に射出した溶融樹脂に円周方向に沿った流れ成分をより確実に与えることができ、溶融樹脂がキャビティ１０内で回転するように流動しながら充填され、ウエルドラインＷも外周面に対して一直線ではなく、螺旋状にすることができ、成形した歯車２０の歯部２１に対する影響を著しく低減させることができる。

前記説明では歯車２０を成形する場合について説明したが、図９の断面図に示すように、外周部が平面や凸形状あるいは凹形状をした円盤状の成形品２５ａ，２５ｂ，２５ｃにも同様に適用して、高精度な形状の成形品２５を作製することができる。また、射出成形機は縦型及び横型にいずれにも適用することができる。

図１に示した成形金型１を使用して、例えばポリアセタール等の熱可塑性樹脂で歯車２０を成形し、作製した歯車２０の歯筋面の傾きを調べた結果を図１０（ａ）に示す。また、比較のために従来の成形金型により、同じ材料を使用して歯車２０を成形し、作製した歯車２０の歯筋面の傾きを調べた結果を図１０（ｂ）に示す。図１０に示すように、従来の成形金型で作製した歯車２０の歯筋面の傾きはウエルドラインに対応する位置で大きく傾いていたが、図１に示した成形金型１で作製した歯車２０の歯筋面の傾きは、ウエルドラインに対応する位置とゲート部ラインＧに対応する位置のいずれでも大幅に小さくすることができ、高精度の歯車２０を作製することができた。

この発明の成形金型を示す断面図である。 成形金型で成形する歯車を示す断面図である。 ピンゲートとゲートランド部の構成と配置を示す図である。 他のピンゲートとゲートランド部の配置図である。 他の成形金型の構成を示す断面図である。 入れ子方式のピンゲートとゲートランド部の構成を示す断面図である。 可動金型に設けた傾斜形状部の構成と配置を示す図である。 他のピンゲートと傾斜形状部の構成図である。 成形する他の成形品の構成を示す断面図である。 この発明の実施例と従来例による歯筋面の傾きを示す変化特性図である。 従来の成形金型の構成図である。 従来の金型で成形した歯車の歯筋面の傾きを示す模式図である。

符号の説明

１；成形金型、２；固定金型、３；可動金型、４；キャビティプレート、
５；キャビティ入れ子、６；コアプレート、７；ギヤ駒、８；センタコアピン、
９；コア入れ子、１０；キャビティ、１１；ピンゲート、１２；ゲートランド部、
１４；ゲート入れ子、１５；傾斜形状部、２０；歯車、２１；歯部、２２；リム、
２３；ウェブ、２４；ボス。

Claims (7)

1. 溶融樹脂を複数のピンゲートによりキャビティに射出充填して円盤状の成形品を成形する成形金型において、
   前記複数のピンゲートから溶融樹脂をキャビティに射出する部分に、キャビティに射出した溶融樹脂に対して円周方向に沿った流れ成分を与える流動方向規制部を設けたことを特徴とする成形金型。
2. 前記流動方向規制部を、複数のピンゲートのゲートランド部を、キャビティを形成する面に対して一定の傾斜角で傾けて形成した請求項１記載の成形金型。
3. 前記複数のピンゲートを、キャビティの中心を中心とした同一円周上に等間隔で配置し、前記傾けて形成したゲートランド部を、複数のピンゲートを結ぶ円周に沿って配置した請求項２記載の成形金型。
4. 前記ピンゲートとゲートランド部を入れ子方式で形成し、異なる傾斜角のゲートランド部と交換可能にした請求項２又は３記載の成形金型。
5. 前記流動方向規制部を、複数のピンゲートのゲートランド部と対向するキャビティを形成する面に形成した傾斜形状部で構成した請求項１乃至４のいずれかに記載の成形金型。
6. 溶融樹脂を複数のピンゲートによりキャビティに射出充填して円盤状の成形品を成形する成形方法において、
   前記複数のピンゲートからキャビティに充填する溶融樹脂に対して円周方向に沿った流れ成分を与えて射出することを特徴とする成形方法。
7. 請求項１乃至５のいずれかに記載の成形金型で作製されたことを特徴とする成形品。

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