(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
一般の射出成形では、射出機から吐出された溶融樹脂が、ランナー部等の樹脂流路を通って射出成形金型のキャビティに供給された後、キャビティ内の樹脂が冷却・固化されて樹脂成形品が形成される。
【0003】
通常、射出機のノズルが樹脂流路の入り口となるノズルタッチ部に接続された状態で溶融樹脂が吐出されており、樹脂流路内は加圧された状態となっている。この状態で、金型の段取替え時や射出成形機の稼働休止時等に、射出機のノズルがノズルタッチ部から離されると、加圧されていた樹脂流路内からノズルタッチ部側に樹脂が逆流することとなる。その結果、樹脂流路内の圧力が低下して、外部から樹脂流路内にエアが侵入することとなる。これにより、金型の段取替え後や射出成形機の稼働休止後の稼働再開時に、ランナー部の樹脂流路内に侵入したエアが溶融樹脂と共に金型のキャビティに射出されることにより、銀条(シルバーストリーク)が生じることが知られている。
【0004】
このような銀条の発生を防ぐために、樹脂流路内に樹脂の逆流防止構造を設けることが知られている。例えば、特許文献1には、金型のキャビティに連通する樹脂供給通路の一部に球状弁体を設けることにより、上記のような溶融樹脂の逆流を防止する射出成形金型が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1のように、単に樹脂供給通路の一部に球状弁体を設けただけでは、球状弁体の移動性が不安定であり、所望の位置に配置されないおそれがある。球状弁体が所望の位置に配置されない場合、キャビティへの樹脂供給時に球状弁体が樹脂の流入を妨げたり、ノズルがノズルタッチ部から離間した際に樹脂の逆流を防止できなかったりするおそれがある。
【0007】
また、特許文献1では、樹脂流路内に、キャビティへの樹脂供給時に球状弁体を係止するためのストップピンが設けられているが、このストップピンは樹脂流路壁から流路内に突設されており、その先端部は樹脂流路壁に支持されていない。すなわち、このストップピンは、片持ち支持の状態で配設されているため、溶融樹脂の射出時に数十MPaから100MPaを超える圧力を受ける球状弁体を支持するための強度が十分でなく、ストップピンが破損するおそれがある。さらに、このような球状弁体やストップピンを設けることで、樹脂通路が狭くなると、樹脂の射出時の通路内の圧力が増大してしまうので、樹脂流路面積を十分に確保することが必要である。
【0008】
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶融樹脂の逆流を防止する球状弁の移動安定性を確保し、キャビティへの溶融樹脂の供給時に球状弁を支持するためのストッパ部の強度及び支持剛性を向上すると共に十分に樹脂流路面積を確保することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記の目的を達成するために、本発明は、射出成形金型において、溶融樹脂流路内に樹脂の逆流を防止する球状弁体を設け、さらに該弁体の移動をガイドするガイド突起、及び該ガイド突起と樹脂流路方向から視て部分的にラップするストッパ部を配設した。
【0010】
具体的に、本発明に係る射出成形金型は、射出機から溶融樹脂がキャビティ内に射出されることで成形体を成形する射出成形金型であって、射出機のノズルとキャビティとを連通する樹脂流路の一部となる収容室に球状の弁体が樹脂流路方向に移動自在に収容されてな
り、前記樹脂流路内から外部に向かって溶融樹脂
が逆流することを防止する逆流防止構造を備え、
前記収容室は樹脂流路方向から視て略円形状であり、該収容室の壁面には、それぞれ収容室の内側に突出し且つ樹脂流路方向に延び、弁体の移動をガイドする3つのガイド突起が周方向に
均等の間隔をおいて設けられ、収容室のキャビティ側に位置する樹脂流出口側には、樹脂流路方向から視て略I字状であり、両端部が樹脂流出口周縁と接続されたストッパ部が設けられ、3つのガイド突起のうちの1つとストッパ部とは、樹脂流路方向から視て少なくとも部分的にラップしていることを特徴とする。
【0011】
本発明に係る射出成形金型によると、収容室の壁面に、それぞれ収容室の内側に突出し且つ樹脂流路方向に延びる3つのガイド突起が設けられているため、球状の弁体は、射出時及び射出機のノズルがノズルタッチ部から離間されたときに、3つのガイド突起に沿って弁体が所望の位置に安定して移動可能となる。また、射出時に弁体を支持する、樹脂流路方向から視て略I字状のストッパ部が、その両端部が樹脂流出口の周縁とそれぞれ接続するように配設されているため、ストッパ部の強度及び支持剛性を向上できる。さらに、3つのガイド突起のうちの1つとストッパ部とは、樹脂流路方向から視て少なくとも部分的にラップしているため、ストッパ部による樹脂流路面積の低減量を小さくすることができ、十分に樹脂流路面積を確保できる。
【0012】
本発明に係る射出成形金型において
、ストッパ部の両端部の側面と樹脂流路の壁面とのコーナー部は、丸みを帯びていることが好ましい。
【0013】
このようにすると、ストッパ部が弁体の荷重を受ける際のストッパ部と樹脂流路壁面との接続部分における応力集中を緩和することができるため、ストッパ部が破損することを防止できる。
【0014】
本発明に係る射出成形金型において、逆流防止構造は、ホットランナー部に設けられていることが好ましい。
【0015】
逆流防止構造は、ホットランナー部に設けられると、ランナー部における加熱と加熱停止とによる温度変化により、樹脂流路内の圧力変化が顕著となり、溶融樹脂の逆流による樹脂漏れが生じる蓋然性が高いが、本発明の上記逆流防止機構を設けることで樹脂漏れを防止すると共に上述の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明に係る射出成形金型によると、溶融樹脂の逆流を防止する球状弁の移動安定性を確保し、キャビティへの溶融樹脂の供給時に球状弁を支持するためのストッパ部の強度及び支持剛性を向上できると共に十分に樹脂流路面積を確保できる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでない。
【0019】
(射出成形機の構成)
まず、本発明の一実施形態に係る射出成形金型を用いて成形品を形成するための射出成形機の構成について、
図1を参照しながら説明する。
図1は射出成形機の概略を示す図である。
【0020】
図1に示すように、射出成形機1は、固定型21aと可動型21bとを有する射出成形金型21のキャビティ21c内に溶融樹脂を射出するための射出機10と、射出成形金型21が取り付けられた型締装置20とを備えている。
【0021】
射出機10は、内部に溶融樹脂を収容し、射出成形金型21のキャビティ21c内に溶融樹脂を射出するための射出ユニット11と、射出ユニット11と接続し、該射出ユニット11に供給される樹脂材料のペレットを貯留するホッパ12とを含む。射出ユニット11の先端には、射出成形金型21のスプルブッシュ24と接続して溶融樹脂を吐出するノズル11aが設けられている。また、射出ユニット11は、ノズル11aから溶融樹脂を押し出すためのスクリュー13と、溶融樹脂を加熱するためのヒータ14とを含む。射出機10は、さらに、スクリュー13を前後に移動させるための、シリンダ15と、該シリンダ15を前後に移動させるモータ16とを備えている。
【0022】
一方、型締装置20は、固定型21aが着脱可能に取り付けられた固定盤22と、可動型21bが着脱可能に取り付けられた可動盤23とを有する。固定型21aには、射出ユニット11のノズル11aに接続される、溶融樹脂の流路を有するブッシュ24が取り付けられている。固定盤22と可動盤23とは、タイバー25により互いに連結されている。可動盤23は、タイバー25に沿って摺動可能に構成されており、固定盤22に接近したり離れたりする。さらに、型締装置20は、一端部が可動盤23に連結され且つ多端部がトグルサポート26に連結されたトグル機構27を有する。トグルサポート26の中央部には、ボールねじ軸29が回転自在に支持されている。このボールねじ軸29のトグル機構27側の端部(
図1の右側端部)は、トグル機構27に設けられたクロスヘッド30に形成された雌ねじ部31に螺合している。一方、ボールねじ軸29のトグル機構27とは反対側の端部(
図1の左側端部)は、タイミングベルト34を介して、型締モータ35の出力軸に連結されている。
【0023】
この型締モータ35が駆動されると、型締モータ35の出力軸の回転がタイミングベルト34を介してボールねじ軸29に伝達され、ボールねじ軸29及び雌ねじ部31によって、ボールねじ軸29の回転がクロスヘッド30の直線移動に変換されて、トグル機構27が作動する。このトグル機構27の作動により、可動盤23がタイバー25に沿って移動して、型閉じ、型締め及び型開きが行われる。
【0024】
(逆流防止構造)
次に、本実施形態に係る射出成形金型21のキャビティ21cと射出ユニット11のノズル11aとを連通する樹脂流路内に設けられた溶融樹脂の逆流防止構造について、
図2及び
図3を参照しながら説明する。
図2は本実施形態に係る射出成形金型における溶融樹脂の逆流防止構造を示す断面図である。
図3は、逆流防止構造の第1筒状部材を示す斜視図である。
【0025】
逆流防止構造は、上述の通り、金型の段取替え時や射出成形機の稼働休止時等に、射出ユニット11のノズル11aがブッシュ24から離される際に、加圧されていた樹脂流路内から外部に向かって樹脂が逆流することを防ぐための構造である。本実施形態ではブッシュ24に設けられた溶融樹脂の逆流防止構造について説明する。なお、本実施形態に係る逆流防止構造は、当然に、ブッシュ24以外における樹脂流路に設けることも可能である。
【0026】
図2に示すように、本実施形態に係る射出成形金型21の固定型21aに接続され、ユニット11から吐出された溶融樹脂の流路を有するブッシュ24には、球状の弁体42を有する逆流防止構造40が構成されている。逆流防止構造40は、両端が開口し、その一端に射出ユニット11のノズル11aが接続するノズルタッチ部44を有する第1筒状部材41と、第1筒状部材41におけるノズルタッチ部44が形成された側と反対側に接続された第2筒状部材51とを含む。
【0027】
図2及び
図3に示すように、第1筒状部材41は、その内部に上記球状の弁体42を収容する収容室43を有する。収容室43の径は、ノズルタッチ部44と収容室43との間を連通する流路45の径よりも大きく、流路45の径は弁体42の径よりも小さく構成されている。すなわち、金型の段取替え時や射出成形機の稼働休止時等に、射出ユニット11のノズル11aがノズルタッチ部44から離れると、キャビティ21c内の圧力と外部の圧力との差により、弁体42がノズルタッチ部44側に移動し、弁体42が収容室43と流路45との間を塞ぐように構成されている。これにより、溶融樹脂が外部に漏れることを防ぎ、外部から樹脂流路内にエアが侵入することを防止している。その結果、金型の段取替え後や射出成形機の稼働休止後の稼働再開時に、銀条(シルバーストリーク)が生じることを防止できる。
【0028】
また、収容室43の内周面には、それぞれ内側に突出し且つ流路方向に延びる3つのガイド突起46が形成されている(
図2では1つのみ図示している。)。3つのガイド突起46は、収容室43の内周面における周方向に、それぞれ均等の間隔で互いに離間して設けられている。これらガイド突起46は弁体42に当接して、弁体42の収容室43内における流路方向の移動をガイドし、弁体42の移動安定性を向上している。なお、本実施形態では、3つのガイド突起46を収容室43の内周面における周方向に、それぞれ均等の間隔で互いに離間して設けているが、弁体42を所望の位置にガイドできるように配置すればよく、必ずしも3つのガイド突起46をそれぞれ均等の間隔で互いに離間して設ける必要はない。
【0029】
また、収容室43のノズルタッチ部44側の開口部である樹脂流入口43aと反対側の開口部である樹脂流出口43bには、その開口部の一部を塞ぐストッパ部47が設けられている。ストッパ部47は、射出ユニット11から溶融樹脂が樹脂流路内に吐出されている際に、第2筒状部材51側に加圧される弁体42を支持する。具体的に、ストッパ部47は、樹脂流路方向から視て略I字状であり、樹脂流出口43bを跨ぐように設けられており、言い換えると、樹脂流出口43b周縁の2カ所と接続するように配設されている。このように、ストッパ部47は、樹脂流出口43b周縁に両持ち支持されているため、その強度及び支持剛性を向上できる。
【0030】
上記の逆流防止構造40では、ストッパ部47を第1筒状部材41側に設けているが、第2筒状部材51側に設けてもよい。第2筒状部材51側にストッパ部を設ける場合、ストッパ部が収容室43の広さに対して影響を及ぼさないため、ストッパ部の厚さをより大きくすることができ、これにより、ストッパ部の強度をさらに向上できる。
【0031】
ここで、本実施形態の一変形例として、ストッパ部を第2筒状部材51側に設けた構成について、
図4及び
図5(a)〜(d)を参照しながら説明する。
図4は、第2筒状部材51側にストッパ部を設けた逆流防止構造の構成を示す断面図であり、
図5(a)〜(d)は、
図4に示す逆流防止構造を構成する各部品をそれぞれ示す斜視図であり、
図5(a)は第1筒状部材を示し、
図5(b)は第2筒状部材を示し、
図5(c)はストッパ部を有する嵌合部材を示し、
図5(d)は弁体を示している。
【0032】
図4及び
図5(a)〜(d)に示すように、本変形例に係る逆流防止構造50は、球状の弁体42と、該弁体42を収容する収容室43を有する第1筒状部材41と、第1筒状部材41と接続される第2筒状部材51と、第2筒状部材51に嵌合される、樹脂流路方向から視て略I字状のストッパ部62を有する嵌合部材61とを含む。
【0033】
図2及び
図3に示す上記実施形態との差異は、第1筒状部材41側にストッパ部47が設けられておらず、その代わりに第2筒状部材51側にストッパ部62を有する嵌合部材61が設けられていることである。
【0034】
具体的に、本変形例において、第2筒状部材51には、その内周面に第1段差部51aと第2段差部51bとの2段階の段差部が設けられている。そして、第2筒状部材51には、その第1段差部51aに嵌合部材61が嵌め込まれている。また嵌合部材61が嵌め込まれた第2筒状部材51bの第2段差部51bに、弁体42が収容された第1筒状部材41が嵌め込まれて、逆流防止構造50が構成されている。
【0035】
嵌合部材61は、第1筒状部材41における収容室43の樹脂流出口43bの一部を塞ぐストッパ部62を有しており、すなわちストッパ部62が設けられていない部分は、開口しており樹脂流路となる。具体的に、上記のように嵌合部材61及び第1筒状部材41が第2筒状部材51に取り付けられると、嵌合部材61におけるストッパ部62は、上記第1筒状部材41における樹脂流出口43bを跨ぐように配置される。すなわちストッパ部62は、樹脂流出口43bを2つに分割するように配設されている。言い換えると、ストッパ部62は、その両端部が樹脂流路の壁面と接続するように構成されることとなる。このため、ストッパ部62は両持ち支持されており、その強度及び支持剛性が高くなるように構成されている。射出ユニット11から溶融樹脂が吐出されている際に、上記のような強度が高いストッパ部62に弁体42が支持されるため、ストッパ部62が破損することを防止できる。また、本変形例のように第2の筒状部材51側にストッパ部62を設ける場合、その厚さを大きくしても収容室43の容積の大きさに影響を与えることがないため、ストッパ部62の所望の強度及び支持剛性を得るようにその厚さを調整することができる。
【0036】
次に、上記逆流防止構造におけるガイド突起46とストッパ部62との位置関係について、上記変形例を例として、
図6(a)〜(d)を参照しながら説明する。
図6(a)は本変形例に係る逆流防止構造における収容室の平面図であり、
図6(b)は
図6(a)から弁体42を除いた平面図であり、
図6(c)は比較例に係る逆流防止構造における収容室の平面図であり、
図6(d)は
図6(c)から弁体42を除いた平面図である。
【0037】
図6(a)及び(b)に示すように、本変形例に係る逆流防止構造50では、嵌合部材61のストッパ部62が、第1筒状部材41の3つのガイド突起46のうちの1つとラップするように配設されている。このようにすると、
図6(c)及び(d)に示すように嵌合部材61のストッパ部62が、第1筒状部材41の3つのガイド突起46のいずれともラップせずに配設されている場合と比較して、第1筒状部材41の収容室43における第2筒状部材51内の溶融樹脂流路に連通する開口面積が大きくなる。すなわち、ストッパ部62と3つのガイド突起46のうちの1つとがラップすると、その1つのガイド突起46が、第1筒状部材41の収容室43における第2筒状部材51内の溶融樹脂流路に連通する開口部を塞がないため、その分だけストッパ部62と3つ全てのガイド突起46とがラップしない場合よりも開口面積が大きくなる。その結果、より大きい溶融樹脂の流路面積を確保することができる。
【0038】
なお、
図6(a)及び(b)では、嵌合部材61のストッパ部62が、第1筒状部材41の3つのガイド突起46のうちの1つと完全にラップするように配設されているが、部分的にラップするように配設されていても構わない。
【0039】
また、ここでは嵌合部材61に設けられたストッパ部62とガイド突起46との位置関係について説明したが、
図2及び
図3に示す逆流防止構造40におけるストッパ部47とガイド突起46とにおいても同様である。すなわち、ストッパ部47が、第1筒状部材41の3つのガイド突起46のうちの1つと少なくとも部分的にラップするように配設される。
【0040】
次に、ストッパ部62の形状について
図7(a)及び(b)を参照しながら説明する。
図7(a)はストッパ部62の一例を示す平面図であり、
図7(b)はストッパ部62の他の例を示す平面図である。
【0041】
図7(a)に示すように、嵌合部材61には、ストッパ部62が設けられており、ストッパ部62は、上述の通り、上記樹脂流出口43bを跨ぐように、樹脂流路方向から視て略I字状に形成されている。また、ストッパ部62は、その両端部が嵌合部材61の開口部周縁と接続されている。このため、ストッパ部62は、上記の通り高い強度及び支持剛性を有する。
【0042】
また、
図7(a)に示すような形状の他に、
図7(b)に示すように、ストッパ部62の強度及び支持剛性を向上するために、ストッパ部62の両端部の側面(嵌合部材の開口内周面と対向する面)と嵌合部材61の開口内周面とのコーナー部63に丸みが帯びるように形成されていることが好ましい。嵌合部材61が第2筒状部材51に取り付けられた状態において、嵌合部材61の開口内周面は樹脂流路の壁面となり、すなわち、ストッパ部62の両端部の側面と樹脂流路の壁面とのコーナー部63は丸みが帯びている。このようにすると、ストッパ部が弁体の荷重を受ける際のストッパ部62の両端部の側面と樹脂流路の壁面とのコーナー部63における応力集中を緩和することができるため、ストッパ部62が破損することを防止できる。
【0043】
なお、ここでは、嵌合部材61に設けられたストッパ部62の形状について説明したが、
図2及び
図3に示す逆流防止構造40におけるストッパ部47においても同様である。すなわち、ストッパ部47の長手方向の両端部と樹脂流路の壁面とのコーナー部が丸みを帯びるように形成されることが好ましい。このようにすると、上記と同様にコーナー部における応力集中を緩和することができるため、ストッパ部47が破損することを防止できる。
【0044】
本実施形態では、ブッシュ24に設けられた溶融樹脂の逆流防止構造について説明したが、逆流防止構造をブッシュ24以外における樹脂流路、例えばランナー部に設けることも可能である。また、ランナー部がホットランナー部であってもよい。射出成形金型が樹脂流路にホットランナーを有する場合、その加熱と加熱停止とによる温度変化により、樹脂流路内の圧力変化が顕著となり、溶融樹脂の逆流による樹脂漏れが生じる蓋然性が高い。このため、ホットランナー部に、樹脂漏れを防止すると共に上述の効果を奏する上記逆流防止機構を適用することは特に好ましい。