射出成形機用の金型装置および射出成形機
【課題】原料の漏れを抑制するとともに金成形品の質を向上させる。
【解決手段】射出成形機用の金型装置は、第１の型部（３１）と第２の型部（３２）と第３の型部（３３）と嵌合部材（１８）とを有する。第１の型部は、ノズル（４）が挿入されるスプルーブッシュ（６）を有し、スプルーブッシュに挿入されたノズルが第１の型部を貫通するように構成されている。第２の型部は、第１の型部の、ノズル挿入方向（Ｔ）の下流側における一面（２０ａ）に接触および離間可能に構成されており、ノズルから射出される原料を導入するための湯口（１５ａ）が設けられている。第３の型部は、第２の型部の、ノズル挿入方向（Ｔ）の下流側における一面（２０ｂ）に接触および離間可能に構成され、第２の型部と共同して、湯口と連通したキャビティを形成する。嵌合部材は、第１の型部の、ノズル挿入方向（Ｔ）の下流側から着脱され、ノズルから射出される原料の漏れを防止する。
【解決手段】射出成形機用の金型装置は、第１の型部（３１）と第２の型部（３２）と第３の型部（３３）と嵌合部材（１８）とを有する。第１の型部は、ノズル（４）が挿入されるスプルーブッシュ（６）を有し、スプルーブッシュに挿入されたノズルが第１の型部を貫通するように構成されている。第２の型部は、第１の型部の、ノズル挿入方向（Ｔ）の下流側における一面（２０ａ）に接触および離間可能に構成されており、ノズルから射出される原料を導入するための湯口（１５ａ）が設けられている。第３の型部は、第２の型部の、ノズル挿入方向（Ｔ）の下流側における一面（２０ｂ）に接触および離間可能に構成され、第２の型部と共同して、湯口と連通したキャビティを形成する。嵌合部材は、第１の型部の、ノズル挿入方向（Ｔ）の下流側から着脱され、ノズルから射出される原料の漏れを防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融または半溶融させた原料を射出して成形品を製造する射出成形機に用いられる金型装置、およびこの金型装置を備えた射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機は、原料を射出するためのノズル装置と、射出された原料が充填されるキャビティが形成された金型と、を有する。このような射出成形機として、特開２００３−９４１５８号（以下、特許文献１という。）に金属射出成形機が開示されている。
【０００３】
図５は、特許文献１に開示された金属射出成形機を示している。ノズル装置は、原料を溶融および貯留するシリンダ１０２と、シリンダ１０２の周囲に配置されたヒータ１０１と、金型へ原料を搬送および射出するためのスクリュ１０３と、金型内部まで挿入可能な延長ノズル１０４と、を有している。
【０００４】
延長ノズル１０４はシリンダ１０２の先端に取り付けられ、シリンダ１０２内の原料は延長ノズル１０４を通って射出される。延長ノズル１０４の先端側の外周には外部加熱装置１１６が設けられている。
【０００５】
金型は固定型１２４と可動型１２３とからなり、いずれも母型内に入れ子１０９が組み込まれている構造とされる。固定型１２４の入れ子と可動型１２３の入れ子が組み合わされてキャビティ１１４が形成される。
【０００６】
固定型１２４には、延長ノズル１０４が挿入されるスプルーブッシュ１０６と、延長ノズル１０４の熱を金型へ逃がさないための断熱リング１１７と、位置決めプレート１１８と、を有している。
【０００７】
延長ノズル１０４の先端部を保護するため、位置決めプレート１１８は、延長ノズル１０４を金型内に挿入する際には外しておき、延長ノズル１０４を挿入した後に装着される。位置決めプレート１１８は、ネジなどで固定型に固定される。
【０００８】
可動型１２３には、延長ノズル１０４の先端に形成される小さなプラグと呼ばれる凝固した金属を受け止める凹部１２１を有するプラグキャッチャーブッシュ１０７が設けられている。また、可動型１２３には、可動型の凹部１２１とキャビティ１１４とを連通するためのランナ１１３が形成されている。
【０００９】
次に、延長ノズル１０４を用いたノズル装置の動作について説明する。まず、固定型１２４に配置してある位置決めプレート１１８を予め外しておき、シリンダ１０２を前進させて延長ノズル１０４を金型内に挿入する。その際、シリンダ１０２に設置されている図示しない位置調整機能により延長ノズル１０４の先端部が固定型１２４の挿入口中心に位置するよう調整を行う。
【００１０】
次に、位置決めプレート１１８をスプルーブッシュ１０６に取り付け、金型の昇温を開始する。その間にシリンダ１０２の外部に配置したヒータ１０１によりシリンダ１０２を加熱しておき、原料をシリンダ１０２内に投入する。スクリュ１０３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１０２の前方に搬送され、シリンダ２から熱を受けて溶融状態となってスクリュ１０３の前方に貯留される。
【００１１】
延長ノズル１０４は、断熱リング１１７との間でタッチ力を発生させた状態で待機しておく。また、延長ノズル１０４の先端側が射出待機温度であるベース温度まで昇温すると、位置決めプレート１１８との熱膨張差により延長ノズル１０４の先端部の外周隙間がシールされ、延長ノズル１０４の先端から出る溶融した原料の、ブッシュ１０６内への侵入を防止する。
【００１２】
金型とノズル装置との連結が完了した後、スクリュ１０３を動作させて、原料を延長ノズル１０４から射出する。溶融状態の原料は延長ノズル１０４から、可動型の凹部１２１およびランナ１１３を通って、キャビティ１１４に充填される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−９４１５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１に記載の射出成形機では、金型に延長ノズル１０４を挿入した後に、延長ノズル１０４の先端に、原料の漏れを防止する位置決めプレート１１８が取り付けられる。そのため、延長ノズル１０４の先端をパーティング面１３０（図５では、可動型１２３と固定型１２４とが組み合わされる面）から露出させる必要がある。ここで、キャビティ１１４もパーティング面１３０に位置するため、金型には、延長ノズル１０４の先端から射出された原料をキャビティ１１４に導くためのランナ１１３が形成される必要がある。
【００１５】
そのため、ランナ１１３の長さだけ、原料が流動する距離（以下、流動長と呼ぶ。）が長くなってしまう。特に、キャビティ１１４が幅広な形状である場合や複雑な形状である場合には、原料の流動長がより長くなり、射出成形の質が低下することがある。また、同一の製品を複数個取りするためのキャビティが金型に形成されている場合、キャビティの、延長ノズル１０４から遠くに位置する部分では、原料の流動長が長くなるため、射出成形の質が低下することがある。
【００１６】
ランナの長さを出来るだけ短くしようとすると、ランナは、キャビティの、ノズルに最も近い部分に連結される必要がある。このように、ランナの長さを抑えると、キャビティに対する原料の導入口の位置は、任意に設計することができず、制限されてしまう。そうすると、キャビティの形状によっては、キャビティに対して最適な位置から原料を導入することが困難になり、その結果、成形品の質が低下することがある。
【００１７】
このように、特許文献１に記載の射出成形機では、キャビティの形状によっては、原料の漏れを抑制することと、成形品の質を向上させることとを両立させることが困難であるという課題があった。
【００１８】
本発明の目的は上記背景技術の課題を解決する金型装置、及びそれを備えた射出成形機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するため本発明の射出成形機用の金型装置は、第１の型部と第２の型部と第３の型部と嵌合部材とを有する。第１の型部は、成形品の原料を射出するノズルが挿入されるスプルーブッシュを有し、スプルーブッシュに挿入されたノズルが第１の型部を貫通するように構成されている。第２の型部は、第１の型部の、スプルーブッシュへのノズル挿入方向の下流側における一面に接触および離間可能に構成されており、スプルーブッシュに挿入されたノズルから射出される原料を導入するための湯口が設けられている。第３の型部は、第２の型部の、ノズル挿入方向の下流側における一面に接触および離間可能に構成され、第２の型部と接触した状態で、第２の型部と共同して、湯口と連通したキャビティを形成する。嵌合部材は、第１の型部の、ノズル挿入方向の下流側から着脱され、ノズルから射出される原料の漏れを防止する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、原料の漏れを抑制するとともに、金成形品の質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態における射出成形機の概略断面図である。
【図２】図１に示された第２の型部の、パーティング面から見た概略断面図である。
【図３】別の例における第２の型部の、パーティング面から見た概略断面図である。
【図４】さらに別の例における第２の型部の、パーティング面から見た概略断面図である。
【図５】従来の金属射出成形機の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、第１の実施形態における射出成形機を示している。本実施形態の射出成形機は、例えば、マグネシウム合金、亜鉛合金およびアルミニウム合金などの金属の原料を射出する金属射出成形機である。
【００２４】
射出成形機は、金型装置５０および射出装置６０を有している。射出装置６０は、成形品の原料を保持するシリンダ２と、原料を搬送および射出するためのスクリュ３と、ノズル４と、を有している。ノズル４はシリンダ２から延びており、ノズル４の先端から原料が射出される。シリンダ２の周囲にはヒータ１が設けられている。また、ノズル４には、ノズル４の熱を金型に逃がさないための断熱リング１７や、ノズル４を加熱するための加熱装置１６などが設けられている。
【００２５】
金型装置５０は、第１の型部３１と第２の型部３２とを含む上型と、第３の型部３３を含む下型と、を有している。つまり、本実施形態の金型装置では、上型が、図に示す分離面２０ａで２つに分離された構成となっている。
【００２６】
第１の型部３１には、ノズル４が挿入されるスプルーブッシュ６が設けられている。スプルーブッシュ６に挿入されたノズル４は第１の型部３１を貫通する。スプルーブッシュ６の、ノズル挿入方向Ｔの下流側には、スプルーブッシュ６に対して着脱可能に構成された嵌合プレート（嵌合部材）１８が設けられている。具体的には、嵌合プレート１８は環状であり、筒状のスプルーブッシュ６の先端内に嵌合される。そして、環状の嵌合プレート１８の内周面にノズルが嵌められる。
【００２７】
第２の型部３２は、第１の型部３１の、スプルーブッシュ６へのノズル挿入方向Ｔの下流側における一面（分離面）２０ａに接触および離間可能に構成されている。射出成形時には、第１の型部３１と第２の型部３２とは、接合部材としてのボルト２１によって互いに接合される。ボルト２１を外すことで、第１の型部３１と第２の型部３２とは離間可能になる。
【００２８】
第２の型部３２には、スプルーブッシュ６に挿入されたノズル４から射出される原料に対する湯口１５ａが設けられている。本実施形態では、スプルーブッシュ６は第１の型部３１から突出しており、第２の型部３２にスプルーブッシュ６が挿入される穴部が形成されており、この穴部の底に湯口１５ａが形成されている。なお、スプルーブッシュ６の先端が第２の型部３２の湯口１５ａと接触することができれば、スプルーブッシュ６は第１の型部３１から突出していなくても良い。
【００２９】
湯口１５ａは、交換可能な湯口形成部材１５に形成されていることが好ましい。これにより、湯口形成部材１５を容易に取り替えることができるため、メンテナンスの面で有利である。
【００３０】
第３の型部３３は、第２の型部３２の、ノズル挿入方向Ｔの下流側における一面（パーティング面）２０ｂに接触および離間可能に構成されている。第３の型部３３は、第２の型部３２と接触した状態で、第２の型部３２と共同で、湯口１５ａと連通したキャビティ１４を形成する。
【００３１】
具体的には、第２の型部３２および第３の型部は、いずれも母型内に入れ子３４，３５が組み込まれた構造となっており、第２の型部の入れ子３４と第３の型部の入れ子３５とが組み合わされてキャビティ１４が形成される。
【００３２】
第３の型部３３は、射出成形機のエジェクタロッド（不図示）と連結されたエジェクタプレート１０と、このエジェクタプレート１０に連結されたエジェクタピン１１と、をさらに有している。エジェクタピン１１は、第３の型部３３を貫通してパーティング面２０ｂに突出可能になっている。
【００３３】
次に、本実施形態の金型装置５０および射出成形機の動作について説明する。まず、金型装置５０に射出装置６０を装着する際の動作について説明する。
【００３４】
まず、第１〜第３の型部３１，３２，３３を、図示されていない温度調節器により、加熱した状態で維持しておく。同様に、シリンダ２も、ヒータ１によって加熱された状態に維持しておく。
【００３５】
第３の型部３３を第２の型部３２から離し、パーティング面２０ｂを露出させ、ボルト２１を外す。このようにして、第１の型部３１と第２の型部３２とを分離しておく。その後、第３の型部３３を第２の型部３２に接触させた後、第２の型３２と第３の型部３３とを図示しない型開き防止装置で固定する。そして、再び第３の型部３３を移動させることで、第２の型部３２が第１の型部３１から離れ、分離面２０ａが露出する。
【００３６】
次に、第１の型部３１の、ノズル挿入方向Ｔの下流側から嵌合プレート１８を取り外し、図示されていない移動シリンダにより、ノズル４をスプルーブシュ６内へ挿入する。シリンダ２から延びたノズル４は、断熱リング１７およびスプルーブッシュ６にそれぞれ設けられた傾斜部（テーパ）によって、嵌合プレート１８が装着された際の嵌合プレート１８の中央部位置へと導かれ、移動シリンダから発生するタッチ圧力を受け止めて停止する。
【００３７】
ノズル４が所定位置で停止された後、再び嵌合プレート１８を、スプルーブッシュ６に装着する。具体的には、嵌合プレート１８は、ノズル４の先端部の外周面とスプルーブッシュ６の内面との間に嵌められ、ノズル４からスプルーブッシュ６内への原料の漏れを防止する。
【００３８】
嵌合プレート１８とノズル４とを強く密着させるため、嵌合プレート１８は、ノズル４の熱膨張によってノズル４と互いに密着するように構成されていることが好ましい。この場合、嵌合プレート１８の熱膨張率は、ノズル４の熱膨張率よりも小さいことが好ましい。このように、熱膨張を利用した密着方式では、高速および高圧条件下での原料の射出に耐えることができ、原料の漏れを抑制する効果が高いという利点がある。
【００３９】
また、嵌合プレート１８の内面とスプルーブッシュ６の外面との間に若干の隙間が形成されるように、嵌合プレート１８はスプルーブッシュ６よりも小さく形成されていることが好ましい。これにより、ノズル４の先端位置が若干ずれたとしても、その位置ずれが補正され、嵌合プレート１８が無理なくノズル４に嵌合される。
【００４０】
嵌合プレート１８を取り付けた後、第１の型部３１と第２の型部３２とを分離面２０ａで接触させる。そして、型開き防止装置を解除した状態で、第３の型部３３を移動させることで、再びパーティング面２０ｂを露出させる。そして、パーティング面２０ｂからボルト２１を挿入し、第１の型部３１と第２の型部３２とを接合して、射出成形中に第１の型部３１と第２の型部３２とが離れないようにする。
【００４１】
金型装置５０は、第１の型部３１と第２の型部３２とが接触した状態において、第２の型部３２が、嵌合プレート１８を押圧するように構成されていることが好ましい。これにより、嵌合プレート１８を第１の型部３１に固定するための別個の部材が不要になるという利点がある。
【００４２】
このようにして、射出成形の準備が整った状態で、射出成形を開始する。以下、射出成形動作の一例について説明する。まず、ノズル４の先端部を、加熱装置１６により待機中の温度まで昇温し、スクリュが３を回転させながら後退させる。これにより、シリンダ２内に投入された原料は、シリンダ２の前方に搬送され、ヒータ１によって熱せられて溶融状態となり、スクリュ３の前方に貯留される。
【００４３】
次に、第３の型部３３を第２の型部３２に向けて移動させるとともに、射出成形機から加熱制御装置（不図示）に電気信号を送信する。この電気信号を受けて、加熱制御装置は加熱装置１６を駆動し、ノズル４の先端部を成形可能な温度まで加熱する。
【００４４】
第２の型部３２と第３の型部３３とが閉じた状態になり、ノズル４の先端部が設定された所定の温度に達すると、加熱制御装置より射出成形機に電気信号が送信される。この電気信号を受けた射出成形機は、スクリュ３を高速で移動させて、溶融状態となった原料をノズル４の先端部から射出する。ノズル４から射出された原料は、湯口１５ａを通ってキャビティ１４内に充填される。成形された製品に窓部のような場所がある場合、原料は、湯口１５ａからこの窓部となる場所を介して導入されても良い。
【００４５】
原料の射出が終了すると、再び射出成形機から加熱制御装置に電気信号が送信され、ノズル４の加熱が停止される。これに代えて、原料の射出が終了した後、ノズル４の先端が成形可能な温度を維持するようにしてもよい。この場合には、加熱制御装置と射出成形機との間で行われる通信を省略することができる。
【００４６】
キャビティ１４内に充填された溶融状態の原料は、キャビティ１４内で冷えて凝固する。原料が凝固した後、第３の型部３３を移動して、パーティング面２０ｂにおいて金型を開く。そして、エジェクタプレート１０を移動させ、エジェクタプレート１０に連結されたエジェクタピン１１によって、キャビティ内で凝固した原料（成形品）を押しだして成形品を離型する。
【００４７】
金型装置５０と射出装置６０との分離は、例えば以下のような手順で行うことができる。まず、第２の型部３２と第３の型部３３とが離れた状態で、ノズル４の加熱を停止し、ノズル４の先端部で溶融した原料を固化させる。この状態で、パーティング面２０ｂからボルト２１を外し、第１の型部３１と第２の型部３２とを分離する。その後、第２の型部３２と第３の型部３３を閉じた後、型開き防止装置で固定し、再び第３の型部３３を移動させることにより、分離面２０ａを露出させる。
【００４８】
ノズル４の先端部が十分に冷えて収縮した後、嵌合プレート１８をスプルーブッシュ６から取り外す。この後、図示されていない移動シリンダにより、ノズル４をスプルーブッシュ６から抜くことで、金型装置５０と射出装置６０とが分離される。
【００４９】
上述したように、本実施形態の金型装置５０では、上型が２つに分離された構成となっているため、ノズル４をスプルーブッシュ６に挿入した後に、スプルーブッシュ６に嵌合プレート１８を着脱することができる。これにより、単にノズル４をスプルーブッシュ６に挿入しただけの状態よりも、ノズル４とスプルーブッシュ６との密着性を向上させることができる。したがって、ノズル４とスプルーブッシュ６との間に原料が漏れることを抑制することができ、射出成形時の安全性が向上する。
【００５０】
また、湯口１５ａとキャビティ１４とを連通するランナが不要となり、キャビティ１４と湯口１５ａとを直接連通させることができる。これにより、原料の流動長が短くなるため、成形品の質および歩留まりが向上する。また、ランナが不要になることで、ランナで凝固する余分な原料が削減されるため、成形品の生産コストの低減にもつながる。
【００５１】
また、湯口１５ａとキャビティ１４とが直接連通される構成であるにも関わらず、湯口１５ａに対するキャビティ１４の位置は任意に設計可能である。そのため、キャビティ１４に対する湯口１５ａの位置は、様々に設計変更可能となる。このような設計変更の例を説明するため、図２〜図４では、パーティング面２０ｂから見たときの、第２の型部３２の構成例が示されている。図２に示す第２の型部３２では、ノズルの中心位置４ａ、つまり湯口１５ａの位置が、第２の型部３２の中心に位置している。
【００５２】
図３に示す第２の型部３２では、湯口１５ａが、第２の型部３２の中心に位置していることは図３と同様である。しかし、第２の型部３２に対する入れ子３４およびキャビティ１４の位置がずらされており、これにより、キャビティ１４に対するノズルの中心位置４ａが変えられている。
【００５３】
図４に示す第２の型部３２では、第２の型部３２に対して、入れ子３４およびキャビティ１４の位置は図２と同様である。しかし、第２の型部３２に対するノズルの中心位置４ａが変更されており、その結果として、キャビティ１４に対するノズルの中心位置４ａが変えられている。
【００５４】
これらの例に示すように、原料の流動長を増大させることなく、キャビティ１４の形状に応じた適切な位置に、湯口１５ａの位置を設定することができる。これにより、様々な形状の成形品に対して、成形品の品質を向上させることができる。特に、幅広な成形品や複雑な形状の成形品であっても、高品質の成形品を安定して提供することができ、これまで成形が困難であった製品も成形することができるようにもなる。
【００５５】
以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。
【符号の説明】
【００５６】
１ ヒータ
２ シリンダ
３ スクリュ
４ ノズル
６ スプルーブッシュ
１４ キャビティ
１５ａ 湯口
１５ 湯口形成部材
１６ 加熱装置
１７ 断熱リング
１８ 嵌合プレート
２０ａ 分離面
２０ｂ パーティング面
２１ ボルト
３１ 第１の型部
３２ 第２の型部
３３ 第３の型部
３４ 第２の型部の入れ子
３５ 第３の型部の入れ子
５０ 金型装置
６０ 射出装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融または半溶融させた原料を射出して成形品を製造する射出成形機に用いられる金型装置、およびこの金型装置を備えた射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機は、原料を射出するためのノズル装置と、射出された原料が充填されるキャビティが形成された金型と、を有する。このような射出成形機として、特開２００３−９４１５８号（以下、特許文献１という。）に金属射出成形機が開示されている。
【０００３】
図５は、特許文献１に開示された金属射出成形機を示している。ノズル装置は、原料を溶融および貯留するシリンダ１０２と、シリンダ１０２の周囲に配置されたヒータ１０１と、金型へ原料を搬送および射出するためのスクリュ１０３と、金型内部まで挿入可能な延長ノズル１０４と、を有している。
【０００４】
延長ノズル１０４はシリンダ１０２の先端に取り付けられ、シリンダ１０２内の原料は延長ノズル１０４を通って射出される。延長ノズル１０４の先端側の外周には外部加熱装置１１６が設けられている。
【０００５】
金型は固定型１２４と可動型１２３とからなり、いずれも母型内に入れ子１０９が組み込まれている構造とされる。固定型１２４の入れ子と可動型１２３の入れ子が組み合わされてキャビティ１１４が形成される。
【０００６】
固定型１２４には、延長ノズル１０４が挿入されるスプルーブッシュ１０６と、延長ノズル１０４の熱を金型へ逃がさないための断熱リング１１７と、位置決めプレート１１８と、を有している。
【０００７】
延長ノズル１０４の先端部を保護するため、位置決めプレート１１８は、延長ノズル１０４を金型内に挿入する際には外しておき、延長ノズル１０４を挿入した後に装着される。位置決めプレート１１８は、ネジなどで固定型に固定される。
【０００８】
可動型１２３には、延長ノズル１０４の先端に形成される小さなプラグと呼ばれる凝固した金属を受け止める凹部１２１を有するプラグキャッチャーブッシュ１０７が設けられている。また、可動型１２３には、可動型の凹部１２１とキャビティ１１４とを連通するためのランナ１１３が形成されている。
【０００９】
次に、延長ノズル１０４を用いたノズル装置の動作について説明する。まず、固定型１２４に配置してある位置決めプレート１１８を予め外しておき、シリンダ１０２を前進させて延長ノズル１０４を金型内に挿入する。その際、シリンダ１０２に設置されている図示しない位置調整機能により延長ノズル１０４の先端部が固定型１２４の挿入口中心に位置するよう調整を行う。
【００１０】
次に、位置決めプレート１１８をスプルーブッシュ１０６に取り付け、金型の昇温を開始する。その間にシリンダ１０２の外部に配置したヒータ１０１によりシリンダ１０２を加熱しておき、原料をシリンダ１０２内に投入する。スクリュ１０３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１０２の前方に搬送され、シリンダ２から熱を受けて溶融状態となってスクリュ１０３の前方に貯留される。
【００１１】
延長ノズル１０４は、断熱リング１１７との間でタッチ力を発生させた状態で待機しておく。また、延長ノズル１０４の先端側が射出待機温度であるベース温度まで昇温すると、位置決めプレート１１８との熱膨張差により延長ノズル１０４の先端部の外周隙間がシールされ、延長ノズル１０４の先端から出る溶融した原料の、ブッシュ１０６内への侵入を防止する。
【００１２】
金型とノズル装置との連結が完了した後、スクリュ１０３を動作させて、原料を延長ノズル１０４から射出する。溶融状態の原料は延長ノズル１０４から、可動型の凹部１２１およびランナ１１３を通って、キャビティ１１４に充填される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−９４１５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１に記載の射出成形機では、金型に延長ノズル１０４を挿入した後に、延長ノズル１０４の先端に、原料の漏れを防止する位置決めプレート１１８が取り付けられる。そのため、延長ノズル１０４の先端をパーティング面１３０（図５では、可動型１２３と固定型１２４とが組み合わされる面）から露出させる必要がある。ここで、キャビティ１１４もパーティング面１３０に位置するため、金型には、延長ノズル１０４の先端から射出された原料をキャビティ１１４に導くためのランナ１１３が形成される必要がある。
【００１５】
そのため、ランナ１１３の長さだけ、原料が流動する距離（以下、流動長と呼ぶ。）が長くなってしまう。特に、キャビティ１１４が幅広な形状である場合や複雑な形状である場合には、原料の流動長がより長くなり、射出成形の質が低下することがある。また、同一の製品を複数個取りするためのキャビティが金型に形成されている場合、キャビティの、延長ノズル１０４から遠くに位置する部分では、原料の流動長が長くなるため、射出成形の質が低下することがある。
【００１６】
ランナの長さを出来るだけ短くしようとすると、ランナは、キャビティの、ノズルに最も近い部分に連結される必要がある。このように、ランナの長さを抑えると、キャビティに対する原料の導入口の位置は、任意に設計することができず、制限されてしまう。そうすると、キャビティの形状によっては、キャビティに対して最適な位置から原料を導入することが困難になり、その結果、成形品の質が低下することがある。
【００１７】
このように、特許文献１に記載の射出成形機では、キャビティの形状によっては、原料の漏れを抑制することと、成形品の質を向上させることとを両立させることが困難であるという課題があった。
【００１８】
本発明の目的は上記背景技術の課題を解決する金型装置、及びそれを備えた射出成形機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するため本発明の射出成形機用の金型装置は、第１の型部と第２の型部と第３の型部と嵌合部材とを有する。第１の型部は、成形品の原料を射出するノズルが挿入されるスプルーブッシュを有し、スプルーブッシュに挿入されたノズルが第１の型部を貫通するように構成されている。第２の型部は、第１の型部の、スプルーブッシュへのノズル挿入方向の下流側における一面に接触および離間可能に構成されており、スプルーブッシュに挿入されたノズルから射出される原料を導入するための湯口が設けられている。第３の型部は、第２の型部の、ノズル挿入方向の下流側における一面に接触および離間可能に構成され、第２の型部と接触した状態で、第２の型部と共同して、湯口と連通したキャビティを形成する。嵌合部材は、第１の型部の、ノズル挿入方向の下流側から着脱され、ノズルから射出される原料の漏れを防止する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、原料の漏れを抑制するとともに、金成形品の質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態における射出成形機の概略断面図である。
【図２】図１に示された第２の型部の、パーティング面から見た概略断面図である。
【図３】別の例における第２の型部の、パーティング面から見た概略断面図である。
【図４】さらに別の例における第２の型部の、パーティング面から見た概略断面図である。
【図５】従来の金属射出成形機の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、第１の実施形態における射出成形機を示している。本実施形態の射出成形機は、例えば、マグネシウム合金、亜鉛合金およびアルミニウム合金などの金属の原料を射出する金属射出成形機である。
【００２４】
射出成形機は、金型装置５０および射出装置６０を有している。射出装置６０は、成形品の原料を保持するシリンダ２と、原料を搬送および射出するためのスクリュ３と、ノズル４と、を有している。ノズル４はシリンダ２から延びており、ノズル４の先端から原料が射出される。シリンダ２の周囲にはヒータ１が設けられている。また、ノズル４には、ノズル４の熱を金型に逃がさないための断熱リング１７や、ノズル４を加熱するための加熱装置１６などが設けられている。
【００２５】
金型装置５０は、第１の型部３１と第２の型部３２とを含む上型と、第３の型部３３を含む下型と、を有している。つまり、本実施形態の金型装置では、上型が、図に示す分離面２０ａで２つに分離された構成となっている。
【００２６】
第１の型部３１には、ノズル４が挿入されるスプルーブッシュ６が設けられている。スプルーブッシュ６に挿入されたノズル４は第１の型部３１を貫通する。スプルーブッシュ６の、ノズル挿入方向Ｔの下流側には、スプルーブッシュ６に対して着脱可能に構成された嵌合プレート（嵌合部材）１８が設けられている。具体的には、嵌合プレート１８は環状であり、筒状のスプルーブッシュ６の先端内に嵌合される。そして、環状の嵌合プレート１８の内周面にノズルが嵌められる。
【００２７】
第２の型部３２は、第１の型部３１の、スプルーブッシュ６へのノズル挿入方向Ｔの下流側における一面（分離面）２０ａに接触および離間可能に構成されている。射出成形時には、第１の型部３１と第２の型部３２とは、接合部材としてのボルト２１によって互いに接合される。ボルト２１を外すことで、第１の型部３１と第２の型部３２とは離間可能になる。
【００２８】
第２の型部３２には、スプルーブッシュ６に挿入されたノズル４から射出される原料に対する湯口１５ａが設けられている。本実施形態では、スプルーブッシュ６は第１の型部３１から突出しており、第２の型部３２にスプルーブッシュ６が挿入される穴部が形成されており、この穴部の底に湯口１５ａが形成されている。なお、スプルーブッシュ６の先端が第２の型部３２の湯口１５ａと接触することができれば、スプルーブッシュ６は第１の型部３１から突出していなくても良い。
【００２９】
湯口１５ａは、交換可能な湯口形成部材１５に形成されていることが好ましい。これにより、湯口形成部材１５を容易に取り替えることができるため、メンテナンスの面で有利である。
【００３０】
第３の型部３３は、第２の型部３２の、ノズル挿入方向Ｔの下流側における一面（パーティング面）２０ｂに接触および離間可能に構成されている。第３の型部３３は、第２の型部３２と接触した状態で、第２の型部３２と共同で、湯口１５ａと連通したキャビティ１４を形成する。
【００３１】
具体的には、第２の型部３２および第３の型部は、いずれも母型内に入れ子３４，３５が組み込まれた構造となっており、第２の型部の入れ子３４と第３の型部の入れ子３５とが組み合わされてキャビティ１４が形成される。
【００３２】
第３の型部３３は、射出成形機のエジェクタロッド（不図示）と連結されたエジェクタプレート１０と、このエジェクタプレート１０に連結されたエジェクタピン１１と、をさらに有している。エジェクタピン１１は、第３の型部３３を貫通してパーティング面２０ｂに突出可能になっている。
【００３３】
次に、本実施形態の金型装置５０および射出成形機の動作について説明する。まず、金型装置５０に射出装置６０を装着する際の動作について説明する。
【００３４】
まず、第１〜第３の型部３１，３２，３３を、図示されていない温度調節器により、加熱した状態で維持しておく。同様に、シリンダ２も、ヒータ１によって加熱された状態に維持しておく。
【００３５】
第３の型部３３を第２の型部３２から離し、パーティング面２０ｂを露出させ、ボルト２１を外す。このようにして、第１の型部３１と第２の型部３２とを分離しておく。その後、第３の型部３３を第２の型部３２に接触させた後、第２の型３２と第３の型部３３とを図示しない型開き防止装置で固定する。そして、再び第３の型部３３を移動させることで、第２の型部３２が第１の型部３１から離れ、分離面２０ａが露出する。
【００３６】
次に、第１の型部３１の、ノズル挿入方向Ｔの下流側から嵌合プレート１８を取り外し、図示されていない移動シリンダにより、ノズル４をスプルーブシュ６内へ挿入する。シリンダ２から延びたノズル４は、断熱リング１７およびスプルーブッシュ６にそれぞれ設けられた傾斜部（テーパ）によって、嵌合プレート１８が装着された際の嵌合プレート１８の中央部位置へと導かれ、移動シリンダから発生するタッチ圧力を受け止めて停止する。
【００３７】
ノズル４が所定位置で停止された後、再び嵌合プレート１８を、スプルーブッシュ６に装着する。具体的には、嵌合プレート１８は、ノズル４の先端部の外周面とスプルーブッシュ６の内面との間に嵌められ、ノズル４からスプルーブッシュ６内への原料の漏れを防止する。
【００３８】
嵌合プレート１８とノズル４とを強く密着させるため、嵌合プレート１８は、ノズル４の熱膨張によってノズル４と互いに密着するように構成されていることが好ましい。この場合、嵌合プレート１８の熱膨張率は、ノズル４の熱膨張率よりも小さいことが好ましい。このように、熱膨張を利用した密着方式では、高速および高圧条件下での原料の射出に耐えることができ、原料の漏れを抑制する効果が高いという利点がある。
【００３９】
また、嵌合プレート１８の内面とスプルーブッシュ６の外面との間に若干の隙間が形成されるように、嵌合プレート１８はスプルーブッシュ６よりも小さく形成されていることが好ましい。これにより、ノズル４の先端位置が若干ずれたとしても、その位置ずれが補正され、嵌合プレート１８が無理なくノズル４に嵌合される。
【００４０】
嵌合プレート１８を取り付けた後、第１の型部３１と第２の型部３２とを分離面２０ａで接触させる。そして、型開き防止装置を解除した状態で、第３の型部３３を移動させることで、再びパーティング面２０ｂを露出させる。そして、パーティング面２０ｂからボルト２１を挿入し、第１の型部３１と第２の型部３２とを接合して、射出成形中に第１の型部３１と第２の型部３２とが離れないようにする。
【００４１】
金型装置５０は、第１の型部３１と第２の型部３２とが接触した状態において、第２の型部３２が、嵌合プレート１８を押圧するように構成されていることが好ましい。これにより、嵌合プレート１８を第１の型部３１に固定するための別個の部材が不要になるという利点がある。
【００４２】
このようにして、射出成形の準備が整った状態で、射出成形を開始する。以下、射出成形動作の一例について説明する。まず、ノズル４の先端部を、加熱装置１６により待機中の温度まで昇温し、スクリュが３を回転させながら後退させる。これにより、シリンダ２内に投入された原料は、シリンダ２の前方に搬送され、ヒータ１によって熱せられて溶融状態となり、スクリュ３の前方に貯留される。
【００４３】
次に、第３の型部３３を第２の型部３２に向けて移動させるとともに、射出成形機から加熱制御装置（不図示）に電気信号を送信する。この電気信号を受けて、加熱制御装置は加熱装置１６を駆動し、ノズル４の先端部を成形可能な温度まで加熱する。
【００４４】
第２の型部３２と第３の型部３３とが閉じた状態になり、ノズル４の先端部が設定された所定の温度に達すると、加熱制御装置より射出成形機に電気信号が送信される。この電気信号を受けた射出成形機は、スクリュ３を高速で移動させて、溶融状態となった原料をノズル４の先端部から射出する。ノズル４から射出された原料は、湯口１５ａを通ってキャビティ１４内に充填される。成形された製品に窓部のような場所がある場合、原料は、湯口１５ａからこの窓部となる場所を介して導入されても良い。
【００４５】
原料の射出が終了すると、再び射出成形機から加熱制御装置に電気信号が送信され、ノズル４の加熱が停止される。これに代えて、原料の射出が終了した後、ノズル４の先端が成形可能な温度を維持するようにしてもよい。この場合には、加熱制御装置と射出成形機との間で行われる通信を省略することができる。
【００４６】
キャビティ１４内に充填された溶融状態の原料は、キャビティ１４内で冷えて凝固する。原料が凝固した後、第３の型部３３を移動して、パーティング面２０ｂにおいて金型を開く。そして、エジェクタプレート１０を移動させ、エジェクタプレート１０に連結されたエジェクタピン１１によって、キャビティ内で凝固した原料（成形品）を押しだして成形品を離型する。
【００４７】
金型装置５０と射出装置６０との分離は、例えば以下のような手順で行うことができる。まず、第２の型部３２と第３の型部３３とが離れた状態で、ノズル４の加熱を停止し、ノズル４の先端部で溶融した原料を固化させる。この状態で、パーティング面２０ｂからボルト２１を外し、第１の型部３１と第２の型部３２とを分離する。その後、第２の型部３２と第３の型部３３を閉じた後、型開き防止装置で固定し、再び第３の型部３３を移動させることにより、分離面２０ａを露出させる。
【００４８】
ノズル４の先端部が十分に冷えて収縮した後、嵌合プレート１８をスプルーブッシュ６から取り外す。この後、図示されていない移動シリンダにより、ノズル４をスプルーブッシュ６から抜くことで、金型装置５０と射出装置６０とが分離される。
【００４９】
上述したように、本実施形態の金型装置５０では、上型が２つに分離された構成となっているため、ノズル４をスプルーブッシュ６に挿入した後に、スプルーブッシュ６に嵌合プレート１８を着脱することができる。これにより、単にノズル４をスプルーブッシュ６に挿入しただけの状態よりも、ノズル４とスプルーブッシュ６との密着性を向上させることができる。したがって、ノズル４とスプルーブッシュ６との間に原料が漏れることを抑制することができ、射出成形時の安全性が向上する。
【００５０】
また、湯口１５ａとキャビティ１４とを連通するランナが不要となり、キャビティ１４と湯口１５ａとを直接連通させることができる。これにより、原料の流動長が短くなるため、成形品の質および歩留まりが向上する。また、ランナが不要になることで、ランナで凝固する余分な原料が削減されるため、成形品の生産コストの低減にもつながる。
【００５１】
また、湯口１５ａとキャビティ１４とが直接連通される構成であるにも関わらず、湯口１５ａに対するキャビティ１４の位置は任意に設計可能である。そのため、キャビティ１４に対する湯口１５ａの位置は、様々に設計変更可能となる。このような設計変更の例を説明するため、図２〜図４では、パーティング面２０ｂから見たときの、第２の型部３２の構成例が示されている。図２に示す第２の型部３２では、ノズルの中心位置４ａ、つまり湯口１５ａの位置が、第２の型部３２の中心に位置している。
【００５２】
図３に示す第２の型部３２では、湯口１５ａが、第２の型部３２の中心に位置していることは図３と同様である。しかし、第２の型部３２に対する入れ子３４およびキャビティ１４の位置がずらされており、これにより、キャビティ１４に対するノズルの中心位置４ａが変えられている。
【００５３】
図４に示す第２の型部３２では、第２の型部３２に対して、入れ子３４およびキャビティ１４の位置は図２と同様である。しかし、第２の型部３２に対するノズルの中心位置４ａが変更されており、その結果として、キャビティ１４に対するノズルの中心位置４ａが変えられている。
【００５４】
これらの例に示すように、原料の流動長を増大させることなく、キャビティ１４の形状に応じた適切な位置に、湯口１５ａの位置を設定することができる。これにより、様々な形状の成形品に対して、成形品の品質を向上させることができる。特に、幅広な成形品や複雑な形状の成形品であっても、高品質の成形品を安定して提供することができ、これまで成形が困難であった製品も成形することができるようにもなる。
【００５５】
以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。
【符号の説明】
【００５６】
１ ヒータ
２ シリンダ
３ スクリュ
４ ノズル
６ スプルーブッシュ
１４ キャビティ
１５ａ 湯口
１５ 湯口形成部材
１６ 加熱装置
１７ 断熱リング
１８ 嵌合プレート
２０ａ 分離面
２０ｂ パーティング面
２１ ボルト
３１ 第１の型部
３２ 第２の型部
３３ 第３の型部
３４ 第２の型部の入れ子
３５ 第３の型部の入れ子
５０ 金型装置
６０ 射出装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形機用の金型装置であって、
成形品の原料を射出するノズルが挿入されるスプルーブッシュを有する第１の型部であって、前記スプルーブッシュに挿入された前記ノズルが前記第１の型部を貫通するように構成された第１の型部と、
前記第１の型部の、前記スプルーブッシュへのノズル挿入方向の下流側における一面に接触および離間可能に構成された第２の型部であって、前記スプルーブッシュに挿入された前記ノズルから射出される前記原料を導入するための湯口が設けられた第２の型部と、
前記第２の型部の、前記ノズル挿入方向の下流側における一面に接触および離間可能に構成された第３の型部であって、前記第２の型部と接触した状態で、前記第２の型部と共同して、前記湯口と連通したキャビティを形成する第３の型部と、
前記第１の型部の、前記ノズル挿入方向の下流側から着脱され、前記ノズルから射出される前記原料の漏れを防止する嵌合部材と、を有する金型装置。
【請求項２】
前記スプルーブッシュは前記第１の型部から突出しており、
前記第２の型部には、前記第１の型部の前記スプルーブッシュが挿入される穴部が形成されており、該穴部の底に前記湯口が形成されている、請求項１に記載の金型装置。
【請求項３】
前記嵌合部材は、前記ノズルの先端部の外周面と前記スプルーブッシュの内面との間に装着され、前記ノズルの熱膨張によって前記ノズルと互いに密着するように構成されている、請求項１または２に記載の金型装置。
【請求項４】
前記第１の型部と前記第２の型部とが接触した状態において、前記第２の型部が、前記嵌合部材を押圧するように構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の金型装置。
【請求項５】
前記第２の型部は、前記湯口が形成された、交換可能な湯口形成部材を有している、請求項１から４のいずれか１項に記載の金型装置。
【請求項６】
前記第１の型部と前記第２の型部とが接触した状態を維持するように、前記第１の型部と前記第２の型部とを接合する接合部材をさらに有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の金型装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の金型装置と、
成形品の原料を射出し、前記金型装置の前記第１の型部に設けられた前記スプルーブッシュに挿入されるノズルを有する射出装置と、を備えた射出成形機。
【請求項１】
射出成形機用の金型装置であって、
成形品の原料を射出するノズルが挿入されるスプルーブッシュを有する第１の型部であって、前記スプルーブッシュに挿入された前記ノズルが前記第１の型部を貫通するように構成された第１の型部と、
前記第１の型部の、前記スプルーブッシュへのノズル挿入方向の下流側における一面に接触および離間可能に構成された第２の型部であって、前記スプルーブッシュに挿入された前記ノズルから射出される前記原料を導入するための湯口が設けられた第２の型部と、
前記第２の型部の、前記ノズル挿入方向の下流側における一面に接触および離間可能に構成された第３の型部であって、前記第２の型部と接触した状態で、前記第２の型部と共同して、前記湯口と連通したキャビティを形成する第３の型部と、
前記第１の型部の、前記ノズル挿入方向の下流側から着脱され、前記ノズルから射出される前記原料の漏れを防止する嵌合部材と、を有する金型装置。
【請求項２】
前記スプルーブッシュは前記第１の型部から突出しており、
前記第２の型部には、前記第１の型部の前記スプルーブッシュが挿入される穴部が形成されており、該穴部の底に前記湯口が形成されている、請求項１に記載の金型装置。
【請求項３】
前記嵌合部材は、前記ノズルの先端部の外周面と前記スプルーブッシュの内面との間に装着され、前記ノズルの熱膨張によって前記ノズルと互いに密着するように構成されている、請求項１または２に記載の金型装置。
【請求項４】
前記第１の型部と前記第２の型部とが接触した状態において、前記第２の型部が、前記嵌合部材を押圧するように構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の金型装置。
【請求項５】
前記第２の型部は、前記湯口が形成された、交換可能な湯口形成部材を有している、請求項１から４のいずれか１項に記載の金型装置。
【請求項６】
前記第１の型部と前記第２の型部とが接触した状態を維持するように、前記第１の型部と前記第２の型部とを接合する接合部材をさらに有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の金型装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の金型装置と、
成形品の原料を射出し、前記金型装置の前記第１の型部に設けられた前記スプルーブッシュに挿入されるノズルを有する射出装置と、を備えた射出成形機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−９８５１２（Ｐ２０１１−９８５１２Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５４８３０（Ｐ２００９−２５４８３０）
【出願日】平成２１年１１月６日（２００９．１１．６）
【出願人】（０００００４２１５）株式会社日本製鋼所 (840)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月６日（２００９．１１．６）
【出願人】（０００００４２１５）株式会社日本製鋼所 (840)
【Ｆターム（参考）】
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