JP4296285B2

JP4296285B2 - 金属射出成形機用金型

Info

Publication number: JP4296285B2
Application number: JP2003042690A
Authority: JP
Inventors: 隆一坂本
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: JP2004249328A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属射出成形機用金型に関し、特に、マグネシウム合金又は亜鉛合金等の金属射出成形やダイカスト法等において使用される金型の剛性力を強化して高品質な成形品を得るための金属射出成形機用金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３に従来の金属射出成形機及び金型を示す。図３において、１は外部に設置したヒータ、２は図示しない原料を溶融し且つ貯留するシリンダ、３は原料を搬送し且つ射出するためのスクリュを示す。５は金型を示し、固定金型２４及び可動金型２５から構成され、図示しない加熱装置により加熱されている。１５ａ，１５ｂは固定金型２４，可動金型２５を射出成形機に各々取り付けるための取り付け板、１４は製品部となるキャビテイ、９ａ，９ｂは各々固定側及び可動側入れ子、８ａ，８ｂは可動側入れ子９ａ及び固定側入れ子９ｂを各々組み込み保持する主型である。固定金型２４は溶融金属の湯口であるスプルー１２とスプルー１２を形成するスプルーブッシュ６、スプルー１２とキャビテイ１４とを繋ぐランナー１３が組み込まれている。１１は射出成形された製品を突き出しにより取り出すためのエジェクタピン、１０はこのエジェクタピン１１に固定接続して固定側金型方向に突き出させるためのエジェクタプレ−トである。１６ｂは、可動金型２５の主型８ｂとエジェクタプレート１０との間に配置され、主型８ｂの変形を抑制するためのサポートブロックである。可動金型２５にはノズル４の先端に形成するプラグと呼ばれる凝固金属を受け止める凹部２０が設置されているプラグキャッチャーブッシュ７が組み込まれている。
【０００３】
次に、金属射出成形機及び金型の動作について、説明する。
図３に示すように、ヒータ１によりシリンダ２を加熱しておき、図中、右方より原料をシリンダ２内に投入する。スクリュ３が回転しながら後退することにより投入した原料はシリンダ２前方に搬送される。そして、原料は、シリンダ２から加熱されて溶融状態となってスクリュ３の前方に貯留される。可動金型２５を移動させ、固定金型２４と合せて金型を閉じた状態でシリンダ２が前進し、金型とシリンダ２前方に設けられたノズル４を接触させ、この接触部から溶融した原料が漏れないように高圧で押し付けた後、スクリュ３が高速で移動することにより、溶融状態となった原料がノズル４を介して湯口であるスプルー１２からランナー１３を通過してキャビテイ１４内に充填される。キャビテイ１４内に充填された溶融状態の原料は金型内で冷却凝固した後に、可動金型２５を移動して金型を開き、エジェクタプレート１０を押すことにより、エジェクタプレート１０に連結されているエジェクタピン１１がスプルー１２、ランナー１３及び製品を突き出すことにより離型される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１６７１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の金属射出成形機及び金型では、高温高圧でキャビテイ内に充填される溶融原料は、高エネルギーを持っているため、溶融原料を受容する金型は大きな強度が必要となる。最近は、薄く軽い製品の需要が多いため、成形機の射出速度が高速化し、金型温度が上昇する等、金型には更に高負荷がかけられるようになってきている。このため、金型は剛性不足となり、製品形状を維持することが困難となり、成形品の肉厚が増加し、またバリが発生する等の問題がある。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためのものである。金型の剛性力を上げるために、金型を大きく作成したり、固定型と可動型の突き当て調整を何度も行なう必要もなく、どのような形状の製品においても対応できる金型構造とすることにより、バリや肉厚増加等を低減させることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のうちで請求項１記載の発明は、固定側取り付け板により射出成形機に取り付けられる固定金型と、可動側取り付け板により射出成形機に取り付けられ、固定金型に対向して配置される可動金型とからなり、固定金型と可動金型とが型締めされて、固定側入れ子と可動側入れ子との間にキャビテイを形成する金属射出成形機用金型において、
固定側入れ子と固定側取り付け板との間に、前記固定側入れ子と前記固定側取り付け板の当接する面積よりも小さく、且つ複数の固定側サポートブロックを配置しており、
前記複数の固定側サポートブロックが金型の型締め方向に対して各々加熱制御により伸縮自在であることを特徴とする。
【０００８】
本発明のうちで請求項２記載の発明は、上記サポートブロックに加熱手段が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のうちで請求項３記載の発明は、前記加熱手段は、バンドヒータ又はＩＨ誘導加熱コイル等の外部加熱装置であることを特徴とする。
【００１０】
本発明のうちで請求項４記載の発明は、前記サポートブロックは、他の金型部材である取り付け板、主型、入れ子等の材質よりも線膨脹係数の大きい材質としたことを特徴とする。
【００１１】
本発明のうちで請求項５記載の発明は、前記サポートブロックは、アルミニウム、ジェラルミン、ステンレス、銅合金を用いるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
本発明のうちで請求項６記載の発明は、前記サポートブロックは、上記加熱手段により、約１００〜７００℃の範囲で設定可能であるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
本発明のうちで請求項７記載の発明は、前記可動側金型のサポートブロックに加熱手段を設けるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
なお、上記かっこ内の符号は、後述する実施の形態の対応する部材を示す。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図により本発明の実施の形態の金属射出成形機及び金型を説明する。図１は本発明を実施した金属射出成形機及び金型を示す断面構成図、図２（ａ）は可動型に適用した実施形態を示す断面構成図、（ｂ）は固定型に適用した実施形態を示す断面構成図である。本発明を実施したサポートブロック及びその加熱手段以外の構成及び作用は、従来技術と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００１６】
本実施の形態の金属射出成形機用金型では、固定側取り付け板１５ａに取り付けられた固定金型２４と、可動側取り付け板１５ｂに取り付けられ、固定金型２４に対向して配置される可動金型２５とからなり、固定金型２４と可動金型２５とが型締めされて、固定側入れ子９ａと可動側入れ子９ｂとの間にキャビテイ１４を形成する。固定側入れ子９ａと、固定側取り付け板１５ａとの間に固定側サポートブロック１６ａを配置しており、固定側サポートブロック１６ａが可動金型２５の型締め方向に対して伸縮自在となるようにしたものである。
【００１７】
具体的には、固定側サポートブロック１６ａに加熱手段を設けるようにしている。加熱手段としては、図２（ｂ）に示すように、バンドヒータ又はＩＨ誘導加熱コイル等の固定側外部加熱装置１７ａである。図２に示すように、金型全体を加熱する油媒体とは個別に固定側サポートブロック１６ａの各々には、夫々外部加熱装置であるバンドヒータ１７ａと、それを制御する熱電対１８ａが配置されており、図示しない温度制御装置により温度制御される。固定側サポートブロック１６ａは、外部加熱装置１７ａにより、約１００〜７００℃の範囲で設定可能であるようにする。
【００１８】
また、固定側サポートブロック１６ａは、他の金型部材である取り付け板１５ａ、主型８ａ、入れ子９ａの材質よりも線膨脹係数の大きい材質とするのが好ましい。具体的には、固定側サポートブロック１６ａは、固定側の主型８ａや入れ子９ａ、取り付け板１５ａのＳＫＤ５１やＳ５５Ｃ等よりも熱膨張率の高いＳＵＳ３０４で製造されている。この他には、アルミニウム、ジェラルミン、ステンレス、銅合金等を用いるようにするのが好適である。固定側サポートブロック１６ａは、次式から熱膨張率を算出することにより、温度制御装置に任意の値を入力することにより、固定側サポートブロック１６ａ全長を決定することができ、バリ等の成形不良に対処することが可能となる。
ΔＬ＝α（ｔ２−ｔ１）×Ｌ
ΔＬ：熱膨張量（ｍｍ）
Ｌ：膨張前の長さ（ｍｍ）
α：線膨脹係数
ｔ１：変化前の温度（℃）ｔ２：変化後の温度（℃）
【００１９】
以上、固定金型について説明したが、可動金型のサポートブロックは、通常、主型と取り付け板の間に配置されており、主型を介してサポートブロックが入れ子に作用するため効果が現れにくいためである。これに対して、固定金型のサポートブロックは、入れ子と取り付け板の間に配置されており、直接、サポートブロックが入れ子に作用するため、効果が顕著に現れる。従って、可動金型のサポートブロックも、以下に説明するように、同様に入れ子と取り付け板の間に配置すれば、同様な効果を得ることができる。
図２（ａ）に示すように、可動金型２５のサポートブロック１６ｂに加熱手段を設けるようにすることもできる。
加熱手段としては、図２（ａ）に示すように、バンドヒータ又はＩＨ誘導加熱コイル等の固定側外部加熱装置１７ｂである。図２（ａ）に示すように、金型全体を加熱する油媒体とは個別に可動側サポートブロック１６ｂの各々には、夫々外部加熱装置であるバンドヒータ１７ｂと、それを制御する熱電対１８ｂが配置されており、図示しない温度制御装置により温度制御される。可動側サポートブロック１６ｂは、外部加熱装置１７ｂにより、約１００〜７００℃の範囲で設定可能であるようにする。
【００２０】
また、可動側サポートブロック１６ｂは、他の金型部材である取り付け板１５ｂ、主型８ｂ、入れ子９ｂの材質よりも線膨脹係数の大きい材質とするのが好ましい。具体的には、可動側サポートブロック１６ｂは、固定側の主型８ｂや入れ子９ｂ、取り付け板１５ｂのＳＫＤ５１やＳ５５Ｃ等よりも熱膨張率の高いＳＵＳ３０４で製造されている。
【００２１】
【実施例】
以下の条件で実験を行なった。
使用機種：ＪＬＭ２２０−ＭＧ機
温度条件：シリンダ温度６００℃、金型温度１８０℃
製品厚み等：平均肉厚０．８ｍｍ
サポートブロック大きさ： φ５０×長さ７０ｍｍ
加熱条件：３５０℃
実験の結果、キャビテイ１４内より突き出された製品に０．１ｍｍのバリが発生していた場合に、固定側サポートブロック１６ａの長さが７０ｍｍであるときに、固定側サポートブロック１６ａを３５０℃に加熱することにより、バリの発生を防止することができた。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１、２記載の発明は、射出成形用の固定金型に固定側製品部であるキャビティを構成している製品入れ子と固定側金型の取り付け板との間に固定側サポートブロックを複数配置しており、固定側サポートブロック自体の長さを変化させることにより、金型のたわみを抑制することができる。これにより、従来のように金型の突き当て調整が不要となり、且つ金型の剛性増加のために金型を大型化することなく、バリの発生や製品肉厚の増加等を効果的に防止することができる。また、製品の肉厚や投影面積等の製品形状が変わっても、同様のサポートブロックで対応することができるため、金型の設計も容易になる。
また、サポートブロック毎のピンポイント的に金型の剛性を増加することができるため、安定した製品状態にすることを短期に行なうことができるので、量産体制への移行を迅速に行なうことができる。さらに、量産中の金型メンテナンス間隔を長くすることができるので、装置のダウンタイムを少なくすることができるので、生産効率が向上する。
【００２３】
本発明のうち請求項３記載の発明は、前記加熱手段は、バンドヒータ又はＩＨ誘導加熱コイル等の外部加熱装置としたので、効率良く温度制御を行なうことができる。
【００２４】
本発明のうち請求項４、５記載の発明は、前記サポートブロックは、他の金型部材である取り付け板、主型、製品入れ子等の材質よりも線膨脹係数の大きい材質、例えば、アルミニウム、ジェラルミン、ステンレス、銅合金等を用いるようにしたので、サポートブロックの長さ変化による調整を最適に行なうことができる。
【００２５】
本発明のうち請求項６記載の発明は、前記サポートブロックは、上記加熱手段により、約１００〜７００℃の範囲で設定可能であるようにしたので、サポートブロックの長さ変化による調整を最適に行なうことができる。
【００２６】
本発明のうち請求項７記載の発明は、前記可動側金型のサポートブロックに加熱手段を設けるようにしたので、両方の金型でサポートブロックの制御を行なうことができるので、製品形状の複雑な場合にもより好適に制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した金属射出成形機及び金型を示す断面構成図である。
【図２】（ａ）は可動型に適用した実施形態を示す断面構成図、（ｂ）は固定型に適用した実施形態を示す断面構成図である。
【図３】従来の金属用射出成形機及び金型の構造を示す断面構成図である。
【符号の説明】
５金型
８ａ固定側主型
８ｂ可動側主型
９ａ固定側入れ子
９ｂ可動側入れ子
１４キャビテイ
１５ａ固定側取り付け板
１５ｂ可動側取り付け板
１６ａ固定側サポートブロック
１６ｂ可動側サポートブロック
１７外部加熱装置
２４固定金型
２５可動金型

Claims

固定側取り付け板（１５ａ）により射出成形機に取り付けられる固定金型（２４）と、可動側取り付け板（１５ｂ）により射出成形機に取り付けられ、固定金型（２４）に対向して配置される可動金型（２５）とからなり、固定金型（２４）と可動金型（２５）とが型締めされて、固定側入れ子（９ａ）と可動側入れ子（９ｂ）との間にキャビテイ（１４）を形成する金属射出成形機用金型において、
固定側入れ子（９ａ）と固定側取り付け板（１５ａ）との間に、固定側入れ子（９ａ）と固定側取り付け板（１５ａ）の当接する面積よりも小さく、且つ複数の固定側サポートブロック（１６ａ）を配置しており、
前記複数の固定側サポートブロック（１６ａ）が金型（５）の型締め方向に対して各々加熱制御により伸縮自在であることを特徴とする金属射出成形機用金型。
前記固定側サポートブロック（１６ａ）に加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の金属射出成形機用金型。
前記加熱手段は、バンドヒータ又はＩＨ誘導加熱コイル等の外部加熱装置（１７ａ）であることを特徴とする請求項２記載の金属射出成形機用金型。
前記固定側サポートブロック（１６ａ）は、他の固定金型（２４）を構成する部材である取り付け板（１５ａ）、主型（８ａ）、入れ子（９ａ）等の材質よりも線膨脹係数の大きい材質としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の金属射出成形機用金型。
前記固定側サポートブロック（１６ａ）は、アルミニウム、ジェラルミン、ステンレス、銅合金を用いるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の金属射出成形機用金型。
前記固定側サポートブロック（１６ａ）は、前記加熱手段により、約１００〜７００℃の範囲で設定可能であるようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載の金属射出成形機用金型。
前記可動側入れ子（９ｂ）と、前記可動側取り付け板（１５ｂ）との間に可動側サポートブロック（１６ｂ）を配置しており、
前記可動側サポートブロック（１６ｂ）に加熱手段を設けるようにしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載の金属射出成形機用金型。