説明

金型構造及び射出成形装置

【課題】加工を簡易にすることで作業時間を短縮すると同時に、鋼材の廃棄を低減することによりコストを抑制し、成形品の加工品質を高精度に維持することの可能な、金型構造及び射出成形装置を提供する。
【解決手段】射出成形装置10が備える金型構造は、固定型20及び可動型30が鋳造によって成形される鋳造部材22・32と、鋳造部材22・32を支持する鋼材である支持ブロック21・31と、を備えて構成され、鋳造部材22・32は、鋳抜き部22a・22b・32aの溝底面とキャビティ面22c・32cとの間に形成される部分が略一定の肉厚D1・D2に形成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金型構造及び射出成形装置に関し、詳しくは、射出成形装置に配設される金型構造を形成する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば射出成形装置に配設される、固定型と可動型との間にキャビティが形成された金型構造の技術が知られている。このような金型構造に用いられる固定型又は可動型を形成する際には、例えばJIS S55Cなどの機械構造用炭素鋼鋼材の塊から製品形状部や冷却孔を一体構造で削り出す場合があった。
【0003】
しかし、上記の如く固定型又は可動型を形成した場合は、重量の大きな鋼材を加工するために作業時間が長くかかり、加工コストの肥大化の原因となっていた。また、鋼材を削り出す際の廃棄分が多くなることもコスト増の原因となっていた。
【0004】
このような問題を解決するために、固定型と可動型のうち一方又は双方を、鋳物である型本体と、この型本体に溶射処理によって形成される成形面構成体と、で構成する技術が公知となっている(例えば、特許文献1を参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2000−43057号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
前記特許文献1に記載の技術においては、型本体を鋳物で形成し、成形面構成体はCu系合金及び純鉄からなる表面層とNi系合金などからなる下地層とにより形成している。
しかし、このように成形面構成体を形成する場合は、成形面の表面品質等を確保する必要があるため、成形面の処理に多くの時間と手間がかかり、コスト増の原因となっていた。
【0007】
一方、金型のように大きな部材を鋳造で成形しようとした場合、鋳造時の冷却時間が長くなることにより鋳造部材における黒鉛粒径が大きくなり、表面に鋳造不良が発生することがある。また、鋳造部材の表層部と中心部との冷却速度の違いによって、成形面に巣やピンホールなどの鋳造不良が発生する場合もある。
つまり、鋳造部材に成形面(キャビティ面)を形成する場合は、上記の如く冷却時間の長期化や冷却速度の差によって成形面に不良が発生し、成形品の加工品質が維持できない場合があった。
【0008】
そこで本発明は、加工を簡易にすることで作業時間を短縮すると同時に、鋼材の廃棄を低減することによりコストを抑制し、成形品の加工品質を高精度に維持することの可能な、金型構造及び射出成形装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【0010】
即ち、請求項1においては、固定型と、該固定型に対して近接離間可能に配設された可動型と、を備え、前記可動型が前記固定型に近接した際に、前記固定型と前記可動型との間にキャビティが形成される、金型構造であって、前記固定型と前記可動型とのうち少なくとも何れか一方は、前記キャビティを形成するキャビティ面及び該キャビティ面の反対側に形成された溝状の鋳抜き部を有する鋳造部材を備え、前記鋳造部材は、前記鋳抜き部の溝底面と前記キャビティ面との間に形成される部分が略一定の肉厚に形成されるものである。
【0011】
請求項2においては、前記固定型と前記可動型とのうち、前記鋳造部材を備える金型は、該鋳造部材を支持する鋼製の支持ブロックを備えるものである。
【0012】
請求項3においては、前記鋳造部材は、前記鋳抜き部が前記支持ブロックの側に開口して形成されるとともに、その内部に冷却水が供給される冷却通路として構成され、前記鋳造部材と前記支持ブロックとの間に、冷却シール部材が介挿されるものである。
【0013】
請求項4においては、請求項1から請求項3の何れか1項に記載の金型構造を備えるものである。
【発明の効果】
【0014】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【0015】
本発明により、金型構造を形成する際の加工を簡易にすることで作業時間を短縮すると同時に、鋼材の廃棄を低減することによりコストを抑制し、成形品の加工品質を高精度に維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本実施形態に係る金型構造を備えた射出成形装置の開口状態を示した概略図。
【図2】(a)は本実施形態に係る金型構造を備えた射出成形装置の閉塞状態を示した概略図、(b)は(a)におけるキャビティ部分Aの拡大図。
【図3】本実施形態に係る金型構造における固定型の分解図。
【図4】固定型における鋳造部材を底面方向斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【0018】
[射出成形装置10の構成]
本発明の一実施形態に係る金型構造を備えた射出成形装置10の概略について、図1から図4を用いて説明する。
図1及び図2に示す如く、射出成形装置10は、固定型20と、固定型20に対して近接離間可能に配設された可動型30と、を備えた金型構造を具備する。そして、可動型30が固定型20に近接した際に、図2(a)に示す如く固定型20と可動型30との間にキャビティCが形成されるのである。
【0019】
また、固定型20にはキャビティCの内部に溶融樹脂を射出するノズル15が配設されている。そして、射出成形装置10は射出成形装置10の各部を制御する制御装置11と、この制御装置11により制御される、ノズル15に溶融樹脂を供給する射出機13、及び、可動型30を作動(本実施形態においては上下動)させることにより金型構造を開閉する駆動装置12、とを備えている。
【0020】
そして、射出成形装置10は、図1に示す開口状態から、制御装置11によって駆動装置12を駆動し、可動型30を固定型20に近接させてキャビティCを形成し、図2(a)に示す閉塞状態とする。その後、制御装置11によって射出機13を駆動し、ノズル15を介してキャビティCに溶融樹脂を射出し、射出成形を行うのである。
【0021】
本実施形態においては、図1に示す如く、正面視で固定型20を凹形状に、可動型30を凸形状に形成している。これにより、図2(a)に示す如くキャビティCを曲面形状に形成し、略U字状に湾曲した成形品を成形する構成としている。
【0022】
本実施形態における固定型20は、図1及び図2(a)に示す如く、鋳造によって成形される鋳造部材22と、鋳造部材22を支持する鋼製の支持ブロック21と、を備える。鋳造部材22の下側と、支持ブロック21の上側は、略同一の形状となるように形成されている。つまり、支持ブロック21の上側の各面が、鋳造部材22の下側の各面に対応して支持する構成としている。
【0023】
本実施形態においては、鋼材を加工して支持ブロック21を成形することにより、支持ブロック21で型締め圧力及び成形圧力を受ける構成としている。これにより、鋳造部材のみで固定型を形成するよりも省スペース化を図ることが可能となる。なお、鋳造によって支持ブロックを成形することも可能である。また、製品形状により射出内圧を低く抑えることが可能な場合は、固定型20において支持ブロックを省略し、鋳造部材のみで構成することも可能である。
【0024】
そして、鋳造部材22には、キャビティCを形成するキャビティ面22c、及び、キャビティ面22cの反対側に形成された溝状の鋳抜き部22a・22bが形成されている。即ち、鋳造部材22を鋳造する際に、鋳抜き部22a・22bを砂型により形成し、鋳造後に鋳造部材22から砂を除去することにより、溝状の鋳抜き部22a・22bを形成するのである。
【0025】
より詳細には、図3及び図4に示す如く、鋳造部材22における支持ブロック21の側の面である下面には、キャビティ面22cが形成される側である上方に向かって溝状の鋳抜き部22a・22a・・・が形成されている。また、鋳造部材22の長手方向における両端部の下側側面には、上方に向かって溝状の鋳抜き部22b・22b・・・が形成されている。
【0026】
また、可動型30については、鋳造部材32と、鋳造部材32を支持する鋳物製の支持ブロック31と、を備える。そして、鋳造部材32には、キャビティCを形成するキャビティ面32c、及び、キャビティ面32cの反対側に形成された溝状の鋳抜き部32aが形成されている。
【0027】
なお、本実施形態においては、固定型20と可動型30の双方が鋳造部材22・32及び支持ブロック21・31を備える構成としたが、何れか一方のみが鋳造部材及び支持ブロックを備える構成とすることも可能である。
【0028】
そして、鋳造部材22は、鋳抜き部22a・22bの溝底面とキャビティ面22cとの間に形成される部分が略一定の肉厚D1に形成されている。具体的には図2(b)中の矢印に示す如く、鋳造部材22のキャビティ面22cに沿った部分が一様の肉厚D1をもって形成されている。換言すれば、鋳抜き部22a・22bの溝底面からキャビティ面22cまでが均一の肉厚D1となるように形成されているのである。なお、ここで用いる「略一定」の概念は、鋳物公差を含んでいるものとする。
また、鋳造部材32についても同様に、鋳抜き部32aの溝底面とキャビティ面32cとの間に形成される部分が略一定の肉厚D2に形成されている。
なお、本実施形態における肉厚D1・D2は約40mm程度に形成されている。
【0029】
本実施形態においては上記の如く、固定型20を鋳造部材22と鋼製の支持ブロック21により構成している。これにより、成形に関わる部分である鋳造部材22と型剛性に関わる部分である支持ブロック21とを分割して加工することができ、リードタイムの短縮につながる。さらに、支持ブロック21を汎用的な構造とすることができるため、コストを抑制することが可能となる。
【0030】
また、鋳造部材22・32を鋳造により成形する構成としているため、成形面を構成するキャビティ面22c・32cは最小限の加工代でよい。即ち、成形面の表面品質及び冷却性を確保するための加工や表面処理に多くの時間と手間が不要であり、コストを抑制することができる。
【0031】
さらに、本実施形態によれば、鋳造部材22・32は、鋳抜き部22a・22b・32aの溝底面とキャビティ面22c・32cとの間に形成される部分が略一定の肉厚D1・D2となるように形成している。これにより、鋳造部材22・32を鋳造する際に短時間で効果的に冷却して成形することができる。
【0032】
つまり、鋳造時の冷却速度のばらつきを低減させることにより、鋳造部材22・32における黒鉛粒径を小さく(約30μm程度)することが可能となるため、キャビティ面22c・32cの面性状を良化させて表面の鋳造不良の発生を防ぐことができるのである。
また、鋳抜き部22a・22b・32aを形成することで鋳造部材22・32の容積を最小限としている。これにより、鋳造部材22・32の表層部と中心部との冷却速度を均一にすることができるため、キャビティ面22c・32cに巣やピンホールなどの鋳造不良が発生することを抑制できるのである。このため、本実施形態に係る金型構造を備える射出成形装置10において、成形品の加工品質を高精度に維持することができるのである。
【0033】
また、本実施形態では、鋳造部材22・32において、鋳抜き部22a・22b・32aが支持ブロック21・31の側に開口して形成される。また、鋳造部材22・32は、鋳抜き部22a・22b・32aの内部に冷却水が供給される冷却通路として形成されている。即ち、制御装置11によって図示しない冷却装置を駆動し、鋳抜き部22a・22b・32aの内部に冷却水が流通するように構成しているのである。そして、図1から図3に示す如く、鋳造部材22・32と支持ブロック21・31との間に、樹脂製の冷却シール部材25a・25b・35が介挿される。詳細には、鋳抜き部22a・22b・32aの開口部を、それぞれ冷却シール部材25a・25b・35で塞ぐように配設することで、鋳抜き部22a・22b・32aにおける冷却水の漏出を防止している。
【0034】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、鋳抜き部22a・22b・32aに冷却水を流通させて、機械加工によって冷却孔を形成する必要がなくなる。即ち、射出成形装置10における成形時に効率的に金型構造を冷却する構成を、簡易に形成することが可能となるのである。
【符号の説明】
【0035】
10 射出成形装置
20 固定型
21 支持ブロック
22 鋳造部材
22a 鋳抜き部
22b 鋳抜き部
22c キャビティ面
30 可動型
31 支持ブロック
32 鋳造部材
32a 鋳抜き部
32c キャビティ面

【特許請求の範囲】
【請求項1】
固定型と、該固定型に対して近接離間可能に配設された可動型と、を備え、前記可動型が前記固定型に近接した際に、前記固定型と前記可動型との間にキャビティが形成される、金型構造であって、
前記固定型と前記可動型とのうち少なくとも何れか一方は、
前記キャビティを形成するキャビティ面及び該キャビティ面の反対側に形成された溝状の鋳抜き部を有する鋳造部材を備え、
前記鋳造部材は、前記鋳抜き部の溝底面と前記キャビティ面との間に形成される部分が略一定の肉厚に形成される、
ことを特徴とする、金型構造。
【請求項2】
前記固定型と前記可動型とのうち、前記鋳造部材を備える金型は、該鋳造部材を支持する鋼製の支持ブロックを備える、
ことを特徴とする、請求項1に記載の金型構造。
【請求項3】
前記鋳造部材は、前記鋳抜き部が前記支持ブロックの側に開口して形成されるとともに、その内部に冷却水が供給される冷却通路として構成され、
前記鋳造部材と前記支持ブロックとの間に、冷却シール部材が介挿される、
ことを特徴とする、請求項2に記載の金型構造。
【請求項4】
請求項1から請求項3の何れか1項に記載の金型構造を備えることを特徴とする、射出成形装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2013−22792(P2013−22792A)
【公開日】平成25年2月4日(2013.2.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−158423(P2011−158423)
【出願日】平成23年7月19日(2011.7.19)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】