JP4746336B2 - 成形品の型抜き方法及び射出成形金型装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンダーカットを有する成形品の型抜き方法及び射出成形金型装置に関し、特に燃料ポンプのインペラーのような成形品のアンダーカット部を形成する入子の成形品からの離脱を容易にした成形品の型抜き方法及びこれを用いた射出成形金型装置に関するものである。

エンジンに燃料を供給する燃料ポンプのインペラー１は、図１及び図２に示すように、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂から円板状に形成され、その中心部１ａには軸孔２が形成されている。また、インペラー１の外周寄りの表裏面には、複数の羽根溝３ａ，３ｂが一定の間隔で３６０の範囲に亘りそれぞれ形成されている。この両羽根溝３ａ，３ｂは、図２に示すように、インペラー１の厚さ方向の中間線ＰＬ（パーティングライン：金型の分割面）で交差して双方向に傾斜したＶ型の羽根群を形成する。
このようなインペラー１のＶ型羽根群は、金型の分割面にひっかかって、金型から抜けない、いわゆるアンダーカットを形成する。このため、アンダーカットのない成形品のように、金型をその分割面に対して鉛直方向に移動させるだけでは型抜きをすることができない。

この種の従来のインペラー射出成形金型装置について図３を参照して説明する。
インペラーの射出成形金型装置は、図３に示すように、固定側金型１０と可動側金型１１を備える（例えば、特許文献１参照）。
固定側金型１０は、固定側取付板１０ａと、ランナーストッパープレート１０ｂと、固定側型板１０ｃと、溶融樹脂をキャビティＣ内に導入するスプルーブッシュ１０ｄとを備える。固定側型板１０ｃには、固定側入子１０ｅが軸受１０ｆを介して軸線Ｌの回りに回転可能に設けられている。この固定側入子１０ｅはキャビティＣの片半分を構成するとともにキャビティＣ内に臨む面にはインペラー１の羽根溝３ａを形成する突部が設けられている。

可動側金型１１は、可動側取付板１１ａと、この可動側取付板１１ａにスペーサブロック１１ｂを介して取り付けた受板１１ｃと、この受板１１ｃに保持された可動側型板１１ｄと、エジェクターピン１１ｅと、エジェクタープレート１１ｆとを備える。可動側型板１１ｄには、可動側入子１１ｇが軸受１０ｈを介して軸線Ｌの回りに回転可能に設けられている。この可動側入子１１ｇはキャビティＣの片半分を構成するとともにキャビティＣ内に臨む面にはインペラー１の羽根溝３ｂを形成する突部が設けられている。

このようなインペラー射出成形金型装置において、キャビティＣへの樹脂の射出により成形された成形品、すなわちインペラーを取り出す場合は、可動側金型１１を固定側金型１０に対し図３の矢印Ｘ方向に移動して型開きを行う。これにより、固定側型板１０ｃは図４（Ａ）に示すように可動側金型１１と一体となってランナーストッパープレート１０ｂから離間する。この時、硬化したランナー部ＲはキャビティＣ内のインペラー１から分離されてランナーストッパープレート１０ｂ側に付着している。

かかる状態から、さらに型開きが継続されると、図４（Ｂ）に示すように、パーティングロック（図示せず）の解放により可動側型板１１ｄが固定側型板１０ｃから離間する。この場合、固定側型板１０ｃの固定側入子１０ｅがインペラー１の羽根溝３ａから抜け出ようとすると、このインペラー１の羽根溝３ａの斜面によって固定側入子１０ｅに円周方向の分力が作用し、固定側入子１０ｅを図４（Ｂ）の矢印Ａ方向に回転させる。これにより、固定側型板１０ｃの固定側入子１０ｅはインペラー１の羽根溝３ａから完全に抜け出るとともにインペラー１から離間する。

さらに型開きが継続されると、図４（Ｃ）に示すように、ランナー部Ｒがランナーストッパープレート１０ｂから離脱する。そして、可動側金型１１が図４（Ｃ）の矢印Ｘ方向に移動することにより可動側型板１１ｄの可動側入子１１ｇがインペラー１の羽根溝３ｂから抜け出ようとすると、このインペラー１の羽根溝３ｂの斜面により可動側入子１１ｇに円周方向の分力が作用し、可動側入子１１ｇを図４（Ｃ）の矢印Ｂ方向に回転させる。これにより、可動側型板１１ｄの可動側入子１１ｇはインペラー１の羽根溝３ｂから完全に抜け出るとともにインペラー１の離型が完了する。
特開２００４−６６６９９号公報

しかし、上記のような従来のインペラー射出成形金型装置では、インペラー１の羽根溝３ａ及び３ｂを形成する固定側入子１０ｅ及び可動側入子１１ｇをそれぞれの固定側型板１０ｃ及び可動側型板１１ｄに回転可能に設ける必要があるため、固定側金型１０及び可動側金型１１が複雑になり、高価なものとなってしまう。

また、従来の射出成形金型装置では、固定側入子１０ｅ及び可動側入子１１ｇをスムーズに回転させるために、固定側入子１０ｅの外周面と固定側入子１０ｅが嵌合する固定側型板１０ｃの嵌合穴内周面との間、及び可動側入子１１ｇの外周面と可動側入子１１ｇが嵌合される可動側型板１１ｄの嵌合穴内周面との間に比較的大きな隙間が必要になる。このようにすると固定側入子１０ｅと可動側入子１１ｇとの間に芯ずれが生じ易くなるとともに、固定側入子１０ｅと可動側入子１１ｇとの間に芯ずれが生じたままの状態でインペラーが成形された場合には、Ｖ字状羽根の表面に芯ずれに応じた段差が生じ、製品として使用できなくなり、製品の歩留りが低下するという問題がある。
また、固定側入子１０ｅ及び可動側入子１１ｇが固定側型板１０ｃ及び可動側型板１１ｄに対して自由回転可能に支持されているため、固定側入子１０ｅ及び可動側入子１１ｇの円周方向の位相がずれ易く、その位相合わせが面倒になるほか、両者の円周方向の位相がずれた場合には、Ｖ型羽根に段差が生じ、図２に示すように中間線ＰＬで交差して双方向に傾斜したＶ型の羽根群を形成することができない。すなわち、燃料ポンプのインペラーには使用できない羽根形状なってしまうという問題があった。

本発明は、上記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、成形品のアンダーカット部からの入子の抜きを簡便に行うことができるとともに金型の低コスト化を容易に実現でき、かつ成形品の成形精度、製品の生産性及び歩留りを向上できる成形品の型抜き方法及びこれを用いた射出成形金型装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、分割面を挟んで面対称な形状のアンダーカット部を有する成形品を成形する射出成形金型装置における成形品の型抜き方法であって、前記分割面を境にして前記アンダーカット部の一方の片半分を形成する固定側入子を一体に設けた固定側型板と、前記分割面を境にして前記アンダーカット部の他方の片半分を形成する可動側入子を一体に設けた可動側型板とを備え、前記射出成形金型装置の型開き動作時に、前記固定側型板及び可動側型板に対して前記成形品が移動し得るように前記アンダーカット部以外に前記成形品の移動に支障を及ぼす他の入子の型抜きを前もって行い、しかる後、前記型開き動作を継続することにより前記固定側型板と前記可動側型板とを相対的に離間する方向に一定の速度で動作させ、この相対的離間動作時に前記固定側入子と前記可動側入子に発生する離間方向のベクトルに対する分力を前記アンダーカット部に作用させることで前記成形品を前記分力の作用方向に移動させて前記固定側入子と前記可動側入子を前記アンダーカット部から抜くようにし、前記成形品はインペラーであり、前記アンダーカット部は前記インペラーの厚さ方向の中心である分割面で交叉して双方向に傾斜したＶ字状の羽根を形成する羽根溝であり、前記他の入子は前記インペラーの軸孔用であり、前記インペラーの移動方向は前記固定側入子及び前記可動側入子の軸心回りにインペラーが回転する方向である、ことを特徴とする。

また、本発明は、固定側金型と可動側金型との分割面を挟んで面対称な形状のアンダーカット部を有する成形品を成形する射出成形金型装置であって、前記固定側金型は、分割面に前記成形品のキャビティを形成する固定側型板と、前記固定側型板に前記キャビティに対向して一体に設けられ前記分割面を境にして前記アンダーカット部の一方の片半分を形成する固定側入子を有し、前記可動側金型は、分割面に前記成形品のキャビティを形成する可動側型板と、前記可動側型板に前記キャビティに対向して一体に設けられ前記分割面を境にして前記アンダーカット部の他方の片半分を形成する可動側入子を有し、前記金型の型開きに際し前記固定側型板と前記可動側型板に対して前記成形品が移動し得るように前記アンダーカット部以外に前記成形品の移動に支障を及ぼす他の入子の型抜きを前もって行い、前記他の入子の型抜き後に前記金型の型開き動作を継続することにより前記固定側型板と前記可動側型板とを相対的に離間する方向に一定の速度で動作させ、この相対的離間動作時に前記固定側入子と前記可動側入子に発生する離間方向のベクトルに対する分力を前記アンダーカット部に作用させ、前記成形品を前記分力の作用方向に移動させて前記固定側入子及び可動側入子を前記アンダーカット部から抜く手段を備え、前記成形品はインペラーであり、前記アンダーカット部は前記インペラーの厚さ方向の中心である分割面で交叉して双方向に傾斜したＶ字状の羽根を形成する羽根溝であり、前記他の入子は前記インペラーの軸孔用であり、前記インペラーの移動方向は前記固定側入子及び可動側入子の軸心回りにインペラーが回転する方向である、ことを特徴とする。

本発明にかかる成形品の型抜き方法及び射出成形金型装置によれば、金型の型開き動作時に、固定側型板及び可動側型板に対して成形品が移動し得るようにアンダーカット部以外に成形品の移動に支障を及ぼす他の入子の型抜きを前もって行い、しかる後に固定側型板と可動側型板とを相対的に離間する方向に一定の速度で動作させ、この相対的離間動作時に固定側入子及び可動側入子に発生する離間方向のベクトルに対する分力をアンダーカット部に作用させ、成形品を前記分力の作用方向に移動して固定側入子及び可動側入子をアンダーカット部から抜くようにしたので、固定側入子や可動側入子を移動する機構などを付加することなく、成形品のアンダーカット部からの入子の抜きを簡便に行うことができるとともに金型の低コスト化を容易に実現できる。しかも、アンダーカット用の固定側入子及び可動側入子はそれぞれの型板に一体化されているため、成形品のアンダーカット部の成形精度が向上し、製品の歩留りを向上できる。

本実施の形態による成形品の型抜き方法及び射出成形金型装置の特徴は、金型の型開き動作時に、固定側型板及び可動側型板に対して成形品が移動し得るようにアンダーカット部以外に成形品の移動に支障を及ぼす他の入子の型抜きを前もって行い、しかる後に固定側型板と可動側型板とを相対的に離間する方向に一定の速度で動作させ、この相対的離間動作時に固定側入子及び可動側入子に発生する離間方向のベクトルに対する分力をアンダーカット部に作用させ、成形品を前記分力の作用方向に移動して固定側入子及び可動側入子をアンダーカット部から抜くようにした。
この構成により、成形品のアンダーカット部からの入子の抜きを簡便に行うことができるとともに金型の低コスト化を容易に実現でき、かつ成形品の成形精度、製品の生産性及び製品の歩留りを向上できる。

次に、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
図５は本発明にかかる成形品の型抜き方法を適用した射出成形金型装置の一部を切り欠いて示す断面図、図６は図５の６−６線に沿う平面図、図７（Ａ）〜（Ｃ）は本実施例における射出成形金型装置の動作説明用断面図である。

図１において、インペラー射出成形金型装置２０は、固定側金型２２と可動側金型２４を備える。
固定側金型２２は、固定側取付板２２１と、ランナーストッパープレート２２２と、固定側型板２２３と、溶融樹脂をキャビティＣ内に導入するスプルーブッシュ２２４とを備えている。この実施例における射出成形金型装置２０のキャビティＣは４個備えた４個取りになっている。

固定側型板２２３は、金型の分割面に成形品であるインペラー１（図１参照）のキャビティＣを形成するものであり、この固定側型板２２３には固定側入子２２５が一体に設けられている。固定側入子２２５はキャビティＣの片半分を構成するとともにキャビティＣ内に臨む面にはインペラー１の羽根溝３ａ（図１及び図２参照）を形成する突部２２５ａ（図８参照）が設けられている。
また、固定側型板２２３には、これを厚さ方向に貫通するとともに固定側入子２２５の軸心を貫通してキャビティＣ内に突出し、インペラー１の軸孔２（図１参照）を形成するロッド状の入子２２６（これはＤカット形状の入子であり、特許請求の範囲に記載した他の入子に相当する）がスライド可能に設けられている。そして、この入子２２６の上端はランナーストッパープレート２２２に連結されている。

可動側金型２４は、可動側取付板２４１と、この可動側取付板２４１にスペーサブロック２４２を介して取り付けた受板２４３と、この受板２４３に保持された可動側型板２４４と、エジェクターピン２４５と、エジェクタープレート２４６とを備えている。
可動側型板２４４は、金型の分割面に成形品であるインペラー１（図１参照）のキャビティＣを形成するものであり、この可動側型板２４４には可動側入子２４７が一体に設けられている。可動側入子２４７はキャビティＣの片半分を構成するとともにキャビティＣ内に臨む面にはインペラー１の羽根溝３ｂ（図２参照）を形成する突部２４７ａ（図８参照）が設けられている。

射出成形金型装置２０は、図５及び図６に示すように、固定側取付板２２１の四隅部分に、固定側取付板２２１からランナーストッパープレート２２２、固定側型板２２３、可動側型板２４４及び受板２４３を貫通してスペーサブロック２４２の内側へ突出するガイドピン２６がそれぞれ設けられている。このガイドピン２６は固定側型板２２３及び可動側型板２４４を互いに接近する方向及び離間する方向に移動可能に案内するものである。また、図５において、符号２８はエジェクタープレート２４６のリターンピンである。
なお、インペラー１を成形する金型の表面粗さは、例えばＲmax５μｍである。

次に、このような射出成形金型装置２０の動作について説明する。
まず、図５に示すように、固定側型板２２３と可動側型板２４４との分割面が互いに合わされた型締め状態で、図示省略の射出機構から供給される溶融樹脂材をスプルーブッシュ２２４及び図示省略のスプルー、ゲート等を通してキャビティＣ内に高圧で射出し充填する。この時、固定側金型２２及び可動側金型２４を図示省略した内蔵のヒータにより１５０℃程度の温度に加熱しておく。

次に、キャビティＣへの樹脂の射出、充填により成形されたインペラー１を取り出す場合について述べる。この場合は、可動側金型２４を固定側金型２２に対し図５の矢印Ｘ方向に移動して型開きを行う。これにより、固定側型板２２３は図７（Ａ）に示すように可動側型板２４４と一体にランナーストッパープレート２２２から離間する。この時、硬化したランナー部ＲはキャビティＣ内のインペラー１から分離されてランナーストッパープレート２２２側に付着している。また、固定側型板２２３がランナーストッパープレート２２２から離間することにより、入子２２６がインペラー１の軸孔２から型抜きされる。これにより、インペラー１が固定側型板２２３及び可動側型板２４４に対して円周方向に回転できるように、インペラー１のＶ型羽根を形成するアンダーカット部以外のカット形状の型抜きが前もって行われることになる。

入子２２６の型抜きがなされた後は、一定の速度、例えば１０ｍｍ／ｓｅｃで型開き動作を継続させる。すると、図７（Ｂ）に示すように、可動側型板２４４を含む可動側金型２４が一定の速度（１０ｍｍ／ｓｅｃ）で矢印Ｘ方向に移動されると同時に固定側型板２２３と可動側型板２４４とが相対的に離間する。これに伴い、可動側型板２４４が矢印Ｘ方向に引っ張られると、図８に示すパーティングラインＰＬを挟んで、固定側入子２２５の突部２２５ａ及び可動側入子２４７の突部２４７ａと、これに対向するＶ型羽根１Ａとの接触面に図８に示すような型開き方向のベクトルＶ１がそれぞれ作用する。このベクトルＶ１がＶ型羽根１Ａに作用すると、このベクトルＶ１と傾斜角度θに応じて、インペラー１を回転させようとする方向Ｄ（図７（Ｃ）に示す矢印Ｄの方向）の方向のベクトルＶ２が発生する。そして、この両ベクトルＶ１とベクトルＶ２との合成ベクトルＶ３は固定側入子２２５及び可動側入子２４７からインペラー１が抜ける方向のベクトルとなる。これにより、固定側型板２２３と可動側型板２４４とのパーティングラインＰＬが相対的に離間されるにつれて、インペラー１が図７（Ｃ）及び図８に示す矢印Ｄの方向に回転される。これに伴い、固定側入子２２５及び可動側入子２４７は、図７（Ｃ）に示すように、インペラー１のアンダーカット部、すなわち羽根溝３ａ，３ｂから同時に抜かれ、インペラー１の離型が完了する。その後、上述した動作を繰り返し行うことにより、順次、インペラー１を成形する。

なお、図８において、インペラー１のアンダーカット部を形成する羽根４の傾斜角度θは、４５度に限らず、金型の分割面ＰＬを中心にしてインペラー１の表面側（羽根溝３ａ側）と裏面側（羽根溝３ｂ側）が同じ傾斜角度θであれば、９０度>θ≧４５度の範囲で
あれば、アンダーカット部からの入子型抜きが可能である。

このような本実施例の射出成形金型装置２０によれば、成形品であるインペラー１の射出成形後の金型の型開き動作時に、インペラー１が固定側型板２２３及び可動側型板２４４に対して円周方向に回転し得るように、インペラー１のアンダーカット部以外のカット形状であるインペラー１の軸孔２に対する入子２２６の型抜きを前もって行い、しかる後に固定側型板２２３と可動側型板２４４とを相対的に離間する方向に一定の速度で動作させることにより、固定側入子２２５及び可動側入子２４７とＶ型羽根１Ａの接触面との間に型開き方向のベクトルＶ１が作用すると、このベクトルＶ１と傾斜角度θに応じて発生するベクトルＶ２によりインペラー１を円周方向に回転させ、固定側入子２２５及び可動側入子２４７をインペラー１のアンダーカット部である羽根溝３ａ，３ｂから同時に抜くようにしたので、インペラー１のアンダーカット部からの固定側入子２２５及び可動側入子２４７の抜きを簡便に、かつ迅速に行うことができるとともに、従来のように固定側入子及び可動側入子を回転可能に支持するなどの特別な型抜き機構が不要になるため、金型の低コスト化を容易に実現できる。

また、本実施例によれば、アンダーカット用の固定側入子２２５及び可動側入子２４７はそれぞれの型板に一体化されているため、これら両者間の芯円周方向の位相がずれが全く生じることがなく、インペラーの成形精度を向上できるともに、製品の生産性及び製品の歩留りも向上できるという効果がある。

なお、上記実施例では、本発明にかかる成形品の型抜き方法及び射出成形金型装置を燃料ポンプに使用されるインペラーに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、分割面を挟んで面対称な形状のアンダーカット部を有する成形品の成形にも適用できる。
また、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その請求項に記載した要旨を逸脱しない範囲において、他の種々の形態によっても実施することができる。

燃料ポンプに使用されるインペラーの平面図である。 インペラーの一部を拡大して示す側面図である。 従来における射出成形金型装置の一部を切り欠いて示す断面図である。 （Ａ）ないし（Ｃ）は従来における射出成形金型装置の動作説明用断面図である。 本発明にかかる射出成形金型装置の一部を切り欠いて示す断面図である。 図５の６−６線に沿う平面図である。 （Ａ）ないし（Ｃ）は本実施例における射出成形金型装置の動作説明用断面図である。 本実施例におけるインペラーの羽根と固定側入子及び可動側入子との関係を示す説明図である。

１ インペラー
２ 軸孔
３ａ，３ｂ 羽根溝
４ 羽根
２０ 射出成形金型装置
２２ 固定側金型
２２１ 固定側取付板
２２２ ランナーストッパープレート
２２３ 固定側型板
２２４ スプルーブッシュ
２２５ 固定側入子
２４ 可動側型板
２４１ 可動側取付板
２４２ スペーサブロック
２４３ 受板
２４４ 可動側型板
２４５ エジェクターピン
２４６ エジェクタープレート
２４７ 可動側入子
２６ ガイドピン
２８ リターンピン
Ｃ キャビティ

Claims (2)

1. 分割面を挟んで面対称な形状のアンダーカット部を有する成形品を成形する射出成形金型装置における成形品の型抜き方法であって、
   前記分割面を境にして前記アンダーカット部の一方の片半分を形成する固定側入子を一体に設けた固定側型板と、前記分割面を境にして前記アンダーカット部の他方の片半分を形成する可動側入子を一体に設けた可動側型板とを備え、
   前記射出成形金型装置の型開き動作時に、前記固定側型板及び可動側型板に対して前記成形品が移動し得るように前記アンダーカット部以外に前記成形品の移動に支障を及ぼす他の入子の型抜きを前もって行い、しかる後、前記型開き動作を継続することにより前記固定側型板と前記可動側型板とを相対的に離間する方向に一定の速度で動作させ、この相対的離間動作時に前記固定側入子と前記可動側入子に発生する離間方向のベクトルに対する分力を前記アンダーカット部に作用させることで前記成形品を前記分力の作用方向に移動させて前記固定側入子と前記可動側入子を前記アンダーカット部から抜くようにし、
   前記成形品はインペラーであり、前記アンダーカット部は前記インペラーの厚さ方向の中心である分割面で交叉して双方向に傾斜したＶ字状の羽根を形成する羽根溝であり、前記他の入子は前記インペラーの軸孔用であり、前記インペラーの移動方向は前記固定側入子及び前記可動側入子の軸心回りにインペラーが回転する方向である、
   ことを特徴とする成形品の型抜き方法。
2. 固定側金型と可動側金型との分割面を挟んで面対称な形状のアンダーカット部を有する成形品を成形する射出成形金型装置であって、
   前記固定側金型は、分割面に前記成形品のキャビティを形成する固定側型板と、前記固定側型板に前記キャビティに対向して一体に設けられ前記分割面を境にして前記アンダーカット部の一方の片半分を形成する固定側入子を有し、
   前記可動側金型は、分割面に前記成形品のキャビティを形成する可動側型板と、前記可動側型板に前記キャビティに対向して一体に設けられ前記分割面を境にして前記アンダーカット部の他方の片半分を形成する可動側入子を有し、
   前記金型の型開きに際し前記固定側型板と前記可動側型板に対して前記成形品が移動し得るように前記アンダーカット部以外に前記成形品の移動に支障を及ぼす他の入子の型抜きを前もって行い、前記他の入子の型抜き後に前記金型の型開き動作を継続することにより前記固定側型板と前記可動側型板とを相対的に離間する方向に一定の速度で動作させ、この相対的離間動作時に前記固定側入子と前記可動側入子に発生する離間方向のベクトルに対する分力を前記アンダーカット部に作用させ、前記成形品を前記分力の作用方向に移動させて前記固定側入子及び可動側入子を前記アンダーカット部から抜く手段を備え、
   前記成形品はインペラーであり、前記アンダーカット部は前記インペラーの厚さ方向の中心である分割面で交叉して双方向に傾斜したＶ字状の羽根を形成する羽根溝であり、前記他の入子は前記インペラーの軸孔用であり、前記インペラーの移動方向は前記固定側入子及び可動側入子の軸心回りにインペラーが回転する方向である、
   ことを特徴とする射出成形金型装置。