JP2017222097A

JP2017222097A - 金型装置

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Publication number: JP2017222097A
Application number: JP2016119320A
Authority: JP
Inventors: 侑末松; Yu Suematsu; 幸司奥村; Koji Okumura
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2016-06-15
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2036-06-15
Also published as: JP6702007B2

Abstract

【課題】溶融樹脂温度の低下による成形不良を無くす。【解決手段】環状のキャビティ１２へ一部が突出するように保持部材８０を第２型４２、７０に固定し、保持部材８０および第２型４２、７０に環状の金属部品９３を位置決め保持させ、第１型２２と第２型４２、７０を接触させ、環状で軸方向に延びる第１供給通路１６Ｂ、環状で軸方向かつ外径方向に延びる第２供給通路１６Ａ、環状で軸方向に延びるゲート１８の順にキャビティ１２へ溶融樹脂を流すことにより、内周側に金属部品９３を有し、外周側に樹脂部品９２を有する樹脂製品９３をキャビティ１２で成形するようにした金型装置であって、コアシリンダ６０の保持部材８０側の端面に環状の凹み６７を形成し、環状の凹み６７に環状の断熱材６８を配置し、第１型２２および第２型４２を接触させたときに、金属部品９３を断熱材６８に接触させ、コアシリンダ６０の熱が金属部品９３へ逃げないようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、環状のゲートを有する射出成形用の金型装置に関する。

射出成形用の金型装置により円環状の樹脂製品を射出成形する場合、その樹脂製品を形成するキャビティへ溶融樹脂を供給するゲートが、円環状に形成されるキャビティの円周上の1点である場合には、射出成形によりウエルドと呼ばれる樹脂の合流点ができてしまい、他の箇所より極端に弱い箇所が製品にできてしまうと言う問題がある。

特許文献１のリングバルブゲート式金型は、内径側から外径側へ順に、円筒状のコアシリンダ、円筒状のバルブプローブ、円筒状のスリーブ体、第１型が配置され、コアシリンダおよびバルブプローブの間に軸方向に延びる第１供給通路および軸方向にかつ外径方向に延びる第２供給通路を形成し、コアシリンダおよび第１型の間に軸方向に延びる円筒状の空間であるゲートを形成し、ゲートにスリーブ体を挿入離脱させ、第１型に対して軸方向に接近離間する第２型に、第１型とで環状の空間であるキャビティを形成し、第１型および第２型を接触させ、第１供給通路、第２供給通路、ゲートの順にキャビティへ溶融樹脂を流すことにより、キャビティで環状の樹脂製品を成形し、ウエルドが生じるのを防止している。

環状の樹脂製品として、ウォームホイールを考えている。ウォームホイールは、ウォームとの噛み合い音を小さくするために外周側を樹脂部品とし、内周側の回転軸に回転力を伝えるために内周側を金属部品としている。

特開２０１５−１１２７２８号公報

円筒状の金属部品を径方向に位置決め保持するために、キャビティへ一部が突出する形で保持部材が第２型に固定され、保持部材に金属部品が嵌め込まれ、金属部品を軸方向に位置決め保持するために、第２型および第１型の接触により、金属部品を第１型のコアシリンダおよび第２型とで挟持することを考えている。

挿入前の金属部品は大気に近い温度を持ち、金属部品は、射出成形の度にキャビティへ挿入され、樹脂製品としてキャビティから排出されるので、金属部品がコアシリンダに接触する度にコアシリンダの熱が金属部品へ逃げる。溶融樹脂温度の低下によって成形不良が発生する。

本発明の目的は、コアシリンダの熱が金属部品へ逃げるのを防止し、溶融樹脂温度の低下による成形不良を無くすことである。

請求項１に記載の発明は、コアシリンダと、前記コアシリンダの外周に配置され、前記コアシリンダとで軸方向に延びる第１供給通路および軸方向にかつ外径方向に延びる第２供給通路を形成するバルブプローブと、前記コアシリンダの外周に配置され、前記コアシリンダとで前記軸方向に延びる円筒状の空間であるゲートを形成する第１型と、前記ゲートに挿入離脱すべく軸方向に移動するスリーブ体と、前記第１型に対して前記軸方向に接近離間し、第１型とで環状の空間であるキャビティを形成する第２型と、前記キャビティへ一部が突出するように前記第２型に固定され、前記第２型とで環状の樹脂製品の金属部品を前記軸方向および径方向に位置決め保持する保持部材とを備え、前記保持部材および前記第２型に前記環状の金属部品を位置決め保持させるとともに、第１型および第２型を接近させ、前記第１供給通路、前記第２供給通路、前記ゲートの順に前記キャビティへ溶融樹脂を流すことにより、内周側に前記金属部品を有し、外周側に樹脂部品を有する樹脂製品を前記キャビティで成形するようにした金型装置であって、
前記コアシリンダの前記保持部材側の端面に環状の凹みを形成し、環状の凹みに環状の断熱材を配置し、前記第１型および前記第２型を接近させたときに、前記金属部品が接触する位置に前記断熱材を配置したものである。

本発明の構成によれば、コアシリンダは溶融樹脂に近い温度を持ち、キャビティへ挿入前の金属部品は大気に近い温度を持ち、コアシリンダの温度は樹脂製品の金属部品よりも高い。コアシリンダおよび第２型で金属部品を軸方向に挟持したとしても、断熱材によってコアシリンダの熱が樹脂製品の金属部品へ逃げるのを防止でき、溶融樹脂温度の低下による成形不良を無くすことができる。

本発明の一実施形態に係る金型装置の射出後の状態を示す断面図である。本発明の一実施形態に係る図１のＡ−Ａ線断面図である。本発明の一実施形態に係る金型装置の型開き状態を示す断面図である。本発明の一実施形態に係る金型装置から樹脂製品を取り出す状態図である。本発明の一実施形態に係る金型装置へ金属部品を挿入する状態図である。本発明の一実施形態に係る金型装置の型閉じ状態を示す断面図である。本発明の一実施形態に係る金型装置の射出中の状態を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図１乃至２に基づいて説明する。

本発明の一実施形態は、比較的大径の環状（リング状）の樹脂製品を成形するリングバルブゲート式金型装置１０（以下、金型装置１０と称する）である。内周側に円筒状の金属部品をインサートした樹脂製品としては、例えば、ウォームホイール９０がある。ウォームホイール９０は、ウォームとの噛み合い音を小さくするために、外周側に樹脂部品９２が一体成形され、内周側の回転軸へ回転力を伝えるために、樹脂部品９２の内周側に円筒状の金属部品９３がインサートされている。樹脂部品９２の外周には、射出成形によってギヤ９１が成形されている。

図１は金型装置１０の主要部を示す断面図である。金型装置１０は、大別して一方の型である固定型２０と、他方の型である可動型４０とから構成される。本実施形態では、固定型２０が右側に配置され、可動型４０が左側に配置されており、固定型２０に対して可動型４０が水平方向に接近離間するようになっている。

固定型２０と可動型４０は、互いに密接する合わせ面２０Ａ、４０Ａを有する。可動型４０の接近離間により、この両合わせ面２０Ａ、４０Ａは接合した状態と離反した状態の位置をとる。接近離間する方向の可動型４０の移動は、周知の油圧駆動装置（不図示）によって行なわれる。

可動型４０の合わせ面４０Ａには、円環状（リング状）の空間であるキャビティ１２が形成されていると共に、このキャビティ１２の中心側位置には、円柱状の空間である嵌入凹部８１が形成されている。固定型２０の合わせ面２０Ａには、円筒状の空間であるゲート１８の他端が開口し、ゲート１８はキャビティ１２の径方向の中間より内径側に位置する。また固定型２０の合わせ面２０Ａには、ゲート１８の中心側位置で、小径軸部６４が可動型４０側へ突出し、小径軸部６４が可動型４０の嵌入凹部８１へ嵌入している。

可動型４０は、大別して、円柱状の空間である収納凹部４１を形成した第２本体型４２と、収納凹部４１に挿入配置された円柱状の入れ子型７０と、入れ子型７０に螺合固定された保持部材８０と、キャビティ１２からウォームホイール９０を押し出すピン８５とから構成されている。

入れ子型７０の嵌合孔に保持部材８０の円筒部８２が嵌合されて径方向に位置決めされ、入れ子型７０のめねじ７３に保持部材８０のおねじ８３が螺合することで、入れ子型７０に保持部材８０が固定されている。入れ子型７０には、円環状の空間であるキャビティ１２が形成され、入れ子型７０の内周にはギヤ９１を成形する凸部７１が円周方向に等間隔に形成されている。キャビティ１２へ保持部材８０の一部が突出している。保持部材８０の突出した部分である円筒部８２に金属部品９３が嵌合されて金属部品９３を径方向に位置決め保持するとともに、金属部品９３をコアシリンダ６０および入れ子型７０で軸方向に挟持することで、金属部品９３を軸方向に位置決め保持する。保持部品８０の固定型２０側の端面には、円柱状の空間である嵌入凹部８１が形成されている。

固定型２０は、大別して、第１本体型２２と、第１本体型２２の内周に配置されるバルブプローブ３５と、第１本体２２の内周に配置され、バルブ体としてのスリーブ体３０と、バルブプローブ３５の内周に配置されるコアシリンダ６０と、第１本体型２２に対して可動型４０と反対側に配置されたホットランナーマニホールド５８およびベース型５０と、第１ヒータ５５と、第２ヒータ５６とから構成されている。これらの構成部品は、固定型２０の合わせ面２０Ａの位置で見て、中心部から外径方向に向けて順に、コアシリンダ６０、バルブプローブ３５、スリーブ体３０、第１本体型２２の配列で配置されている。そして、ホットランナーマニホールド５８の位置では、同様に中心部から順に、コアシリンダ６０、ホットランナーマニホールド５８の順に配置されている。第１ヒータ５５は、円柱状を有し、コアシリンダ６０の円筒孔６５に嵌合されている。第２ヒータ５６は、円筒状を有し、バルブプローブ３５の内部に埋設されている。

コアシリンダ６０は、第１半部材６０ａと第２半部材６０ｂとからなり、第１半部材６０ａと第２半部材６０ｂは互いにねじ結合されている。第１半部材６０ａの第２半部材６０ｂ側の端面に凹部が穿孔され、凹部にめねじ６０ｃが形成されている。第２半部材６０ｂの第１半部材６０ａ側の端面に凸部が形成され、凸部におねじ６０ｄが形成されている。第１半部材６０ａと第２半部材６０ｂは、互いに端面が密接する位置まで、めねじ６０ｃにおねじ６０ｄが螺合されている。

コアシリンダ６０は略円筒状に形成されており、中心側の円筒孔６５には前述した第１ヒータ５５が嵌合され、円筒孔６５の軸方向中間に形成された段部と、円筒孔６５の他端に装着されたサークリップ６６によって第１ヒータ５５が軸方向に挟持されている。コアシリンダ６０は、外径方向に突出したフランジ部６１と、円筒状の大径軸部６２と、テーパ状のテーパ部６３と、円筒状の小径軸部６４とを、ベース型５０から可動型４０に向けて順に有している。コアシリンダ６０のフランジ部６１が、ベース型５０およびホットランナーマニホールド５８の間で挟持されることによってコアシリンダ６０が軸方向に位置決めされる。大径軸部６２がホットランナーマニホールド５８の嵌合孔に嵌合されることによって、コアシリンダ６０がホットランナーマニホールド５８に対して径方向に位置決めされる。テーパ部６３は、可動型４０側に向けて径が次第に大きくなる形状を有し、小径軸部６４は、軸方向に延びる円筒状で、しかも大径軸部６２より小さい径を有する。小径軸部６４は、嵌入凹部８１に遊嵌されている。

コアシリンダ６０は、テーパ部６３および小径軸部６４の間に径方向に延びる段部を有する。段部は、固定型２０の合わせ面２０Ａの一部である端面である。段部には、環状の空間である取付凹部６７が形成され、取付凹部６７に環状でかつシート状の断熱材６８が接着剤を介して固定されている。断熱材６８は、ガラス繊維からなる不織布が用いられる。断熱材６８は、金属部品９３および保持部材８０が当接する位置に設けられ、樹脂部品９２を成形する位置に設けない。断熱材６８は、鉄系の金属部品９３および鉄系の保持部材８０に比べて熱伝導率が低いので、テーパ部６３から金属部品９３および保持部材８０へ熱が逃げにくくなる。

バルブプローブ３５は略円筒状に形成されており、バルブプローブ３５のベース５０側の一端には外径方向に拡大したフランジ部３６が形成されている。バルブプローブ３５のフランジ部３６を、第１本体型２２の段部およびホットランナーマニホールド５８の間で軸方向に挟持されることによって、バルブプローブ３５が第１本体型２２に対して軸方向に位置決めされる。第１本体型２２の嵌合孔にバルブプローブ３５のフランジ部３６が嵌合されることによって、バルブプローブ３５が第１本体型２２に対して径方向に位置決めされる。

バルブプローブ３５は、中心側位置に軸方向に貫通する円筒孔３７と、他端で可動側４０側に向かって径方向に拡大するテーパ孔３８を有する。円筒孔３７および大径軸部６２の間に所定の隙間を有し、第１供給通路１６Ｂを構成する。テーパ孔３８およびテーパ部６３の間に所定の隙間を有し、第２供給通路１６Ａを構成する。第１供給通路１６Ｂは、軸方向に延びる円筒状の空間である。第２供給通路１６Ａは、軸方向にかつ外径方向に延びるテーパ状の空間である。第２供給通路１６Ａの一端は第１供給通路１６Ｂに繋がり、第２供給通路１６Ａの他端はゲート１８に繋がっている。

テーパ部６３および第１本体型２２の内周の間に所定の隙間を有し、ゲート１８を構成する。ゲート１８は、軸方向に延びる円筒状の空間であり、軸方向において第２供給通路１６Ａおよびキャビティ１２の間に配置されている。ゲート１８にスリーブ体３０が離脱可能に挿入されている。

バルブ体としてのスリーブ体３０は、バルブプローブ３５と第１本体型２２との間に軸方向に移動可能に配設されている。スリーブ体３０は一端に外径方向に延びるフランジ部３１を有し、フランジ部３１に作動ロッド３３が連結され、作動ロッド３３にシリンダ装置（不図示）が連結されている。シリンダ装置、作動ロッド３３を介してスリーブ２６が軸方向に進退することにより、ゲート１８を開閉する。スリーブ体３０は略円筒状に形成されており、その他端の挿入部３２は薄い肉厚の円筒状として形成されている。挿入部３２は、ゲート１８に離脱可能に挿入してゲート１８を開閉する。

ホットランナーマニホールド５８はコアシリンダ６０の大径軸部６２を嵌合した状態として配設されており、その第１本体型２２側の端面はバルブプローブ３５のフランジ部３６の端面と接合状態とされている。ホットランナーマニホールド５８には図１の破線で示すように溶融樹脂の供給通路１６Ｄが形成されている。この供給通路１６Ｄは図２にも示すように一本の通路で形成されており、ホットランナーマニホールド５８とコアシリンダ６０との間に形成された供給通路１６Ｃに接続されている。供給通路１６Ｃは前述した第１供給通路１６Ｂと同様に筒形状の通路として形成されており、第１供給通路１６Ｂの一端は、供給通路１６Ｃに繋がっている。

本実施形態においては、第２供給通路１６Ａ、第１供給通路１６Ｂ及び供給通路１６Ｃは断面円形状を有し、軸方向に連通している。そして、本実施形態では、バルブ体としてのスリーブ体３０は、断面円形状に形成された第２供給通路１６Ａ、第１供給通路１６Ｂ及び供給通路１６Ｃの外周側位置に配設されている。スリーブ体３０がゲート１８の開閉のため軸方向に移動する構成であっても、スリーブ体３０を大径に形成することに格別の支障は生じない。これに伴い断面円形状のゲート１８も大径とすることができて、ゲート１８から溶融樹脂が供給される製品形状のキャビティ１２も大径とすることができて、比較的大径の環状の樹脂製品を成形することが可能となる。

第１ヒータ５５は前述したようにコアシリンダ６０の円筒孔６５に配設されている。第１ヒータ５５の他端は、取付凹部６７を超えて小径軸部６４まであり、第１ヒータ５５は、
大径軸部６２のみならずテーパ部６３および小径軸部６４を積極的に加熱している。第２ヒータ５６はバルブプローブ３５の内部に埋設して配設されており、第１供給通路１６Ｂの外周部位置に円筒状として配置されている。第２ヒータ５６の他端は、テーパ孔３８の近傍まであり、第１供給通路１６Ｂのみならず第２供給通路１６Ａも積極的に加熱している。第１ヒータ５５および第２ヒータ５６により第１供給通路１６Ｂおよび第２供給通路１６Ａの溶融樹脂を加熱して、キャビティ１２に供給される溶融樹脂の溶融状態を適切に維持するようにしている。本実施形態では、特に、キャビティ１２に近い第１供給通路１６Ｂの内径側と外径側の両方から第１供給通路１６Ｂの溶融樹脂を加熱する構成となっているため、効率的に加熱を行なうことができる。

なお、本実施形態では、第１ヒータ５５および第２ヒータ５６は、図１で見て、円環形状のキャビティ１２の円環状の外周位置より中心部よりの位置関係となる位置に配設されている。これにより比較的大径の製品の成形装置でありながら、相対的に金型装置１０を大型化することなく構成することを可能としている。

次に、上述した金型装置１０の射出成形動作を図１、図３〜図６により説明する。

図６は型閉じ状態を示している。固定型２０に対して可動型４０が接近して型合わせされた状態にあり、且つ、スリーブ体３０は可動型４０側へ移動した位置にあってゲート１８がスリーブ体３０により閉じられた状態である。この状態では、第２供給通路１６Ａからキャビティ１２への溶融樹脂の供給は、ゲート１８がスリーブ体３０により閉じられた状態にあるため、供給されない。

図７は図６の状態からスリーブ体３０をベース型５０側へ移動させてゲート１８を開状態とした射出成形状態を示している。この状態では、ゲート１８は開状態にあって第２供給通路１６Ａの溶融樹脂はゲート１８を通じてキャビティ１２に供給される。この際、ゲート１８は円環状のキャビティ１２の全周面に接続されているため、溶融樹脂のキャビティ１２への供給は円環状の全周から行なわれる。このため樹脂成形品にウエルドが生じるのを防止することができる。

図１は図７に示される溶融樹脂のキャビティ１２への射出成形が完了した後、スリーブ体３０を可動型４０側へ移動させてゲート１８を閉じた状態である。この状態では、円環状のキャビティ１２に溶融樹脂が充満され、ゲート１８からキャビティ１２への溶融樹脂の供給が停止された状態にあって、これを自然冷却することによりキャビティ１２の形状により成形されるウォームホイール９０となる。

図３は図１に示される自然冷却状態を経てキャビティ１２内でウォームホイール９０となった状態の後、ウォームホイール９０を取り出すために、固定型２０に対して可動型４０が離間して、固定型２０と可動型４０との合わせ面２０Ａ、４０Ａを型開きした状態である。この状態では、ウォームホイール９０は可動型４０のキャビティ１２に載置された状態にある。

図４は図３に示す型開きされた状態において、ピン８５を固定型２０側へ移動させ、可動型４０のキャビティ１２を形成する箇所からウォームホイール９０を取り出した状態である。

図４に示す型開きされた状態から、図５に示すようにピン８５を固定型２０と反対側へ移動させてピン８５をキャビティ１２の底面より突出させないようにし、入れ子型７０に当接する位置まで保持部材８０に金属部品９３を嵌め込み、金属部品９３を保持部材８０によって径方向に位置決め保持するとともに、入れ子型７０によって軸方向に位置決め保持する。

図５に示すキャビティ１２に金属部品９３を載置した状態から、図６に示すように可動型４０を固定型２０に対して接近する方向へ移動させ、合わせ面２０Ａおよび合わせ面４０Ａを互いに密接させる。金属部品９３の一端は断熱材６８に当接し、金属部品９３は入れ子型７０および断熱材６８によって軸方向に挟持される。金属部品９３および保持部材８０は、断熱材６８に当接し、コアシリンダ６０に直接当接していないので、第１ヒータ５５によって加熱されたテーパ部６３の熱が金属部品９３および保持部材８０へ逃げるのを防止でき、溶融樹脂温度の低下による成形不良を無くすことができる。

以上の図１、図３から図７に示す作動を繰り返し行なうことにより、比較的大径の円環状のウォームホイール９０を大量に射出成形生産することができる。

上記した実施形態によれば、バルブ体としてのスリーブ体３０の配置位置を、ゲート１８を介して溶融樹脂をキャビティ１２に供給する断面円形状の第２通路１６Ａ、第１供給通路１６Ｂ及び供給通路１６Ｃの外周側位置とすることにより、ゲート１８を開閉する円筒形のスリーブ体３０を大径に形成することができる。そして、これに伴い円形のゲート１８が全周に接続される円環状のキャビティ１２も大径とすることができて、大径のウォームホイール９０を射出成形することが可能となる。

本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

上述した実施形態は、第２本体型４２、入れ子型７０、保持部材８０をそれぞれ別部材で構成した。他の実施形態として、第２本体型４２、入れ子型７０、保持部材８０を一体の部材で構成しても良い。

１０：リングバルブゲート式金型装置、１２：キャビティ、１６Ａ：第２供給通路、１６Ｂ：第１供給通路、１８：ゲート、２０：固定型、２０Ａ：合わせ面、２２：第１本体型（第１型）、３０：スリーブ体、３５：バルブプローブ、３７：円筒孔、３８：テーパ孔、４０：可動型、４０Ａ：合わせ面、４２：第２本体型（第２型）、５５：第１ヒータ、５６：第２ヒータ、６０：コアシリンダ、６２：大径軸部、６３：テーパ部、６４：小径軸部、６７：取付凹部（凹み）、６８：断熱材、７０：入れ子型（第２型）、８０：保持部材、８２：円筒部、９０：ウォームホイール（樹脂製品）、９１：ギヤ、９２：樹脂部品、９３：金属部品

Claims

コアシリンダと、
前記コアシリンダの外周に配置され、前記コアシリンダとで軸方向に延びる第１供給通路および軸方向にかつ外径方向に延びる第２供給通路を形成するバルブプローブと、
前記コアシリンダの外周に配置され、前記コアシリンダとで前記軸方向に延びる円筒状の空間であるゲートを形成する第１型と、
前記ゲートに挿入離脱すべく軸方向に移動するスリーブ体と、
前記第１型に対して前記軸方向に接近離間し、第１型とで環状の空間であるキャビティを形成する第２型と、
前記キャビティへ一部が突出するように前記第２型に固定され、前記第２型とで環状の金属部品を前記軸方向および径方向に位置決め保持する保持部材とを備え、
前記保持部材および前記第２型に前記環状の金属部品を位置決め保持させるとともに、第１型および第２型を接触させ、前記第１供給通路、前記第２供給通路、前記ゲートの順に前記キャビティへ溶融樹脂を流すことにより、内周側に前記金属部品を有し、外周側に樹脂部品を有する樹脂製品を前記キャビティで成形するようにした金型装置であって、
前記コアシリンダの前記保持部材側の端面に環状の凹みを形成し、
環状の凹みに環状の断熱材を配置し、
前記第１型および前記第２型を接触させたときに、前記金属部品が接触する位置に前記断熱材を配置したことを特徴とする金型装置。