特開 2024-178603 入子及びそれを用いた金型冷却構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024178603

(43)【公開日】2024-12-25

(54)【発明の名称】入子及びそれを用いた金型冷却構造

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/26 20060101AFI20241218BHJP

   B29C 33/04 20060101ALI20241218BHJP

【ＦＩ】

B29C45/26

B29C33/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023096866

(22)【出願日】2023-06-13

(71)【出願人】

【識別番号】505077091

【氏名又は名称】株式会社松岡鐵工所

(74)【代理人】

【識別番号】100076473

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100112900

【弁理士】

【氏名又は名称】江間 路子

(74)【代理人】

【識別番号】100163164

【弁理士】

【氏名又は名称】安藤 敏之

(72)【発明者】

【氏名】松岡 秀範

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 泰弘

(72)【発明者】

【氏名】井上 良祐

【テーマコード（参考）】

4F202

【Ｆターム（参考）】

4F202AK13

4F202CA11

4F202CB01

4F202CK41

4F202CK42

4F202CN05

4F202CN13

4F202CN14

4F202CN22

4F202CN30

(57)【要約】

【課題】再利用、メンテナンス可能な、冷却回路を有した入子及びそれを用いた金型冷却構造を提供する。
【解決手段】可動中入子１８０は、金型１００に形成されるキャビティ１０１に臨む入子であって、可動中入子１８０内部には、冷却媒体が封入されヒートパイプ機能を有する冷却回路１８１が配設されている。冷却回路１８１には、可動中入子１８０の外部と連通する連通部１８２が複数配設されている。各連通部１８２には、封止部材１９０が配されて、冷却回路１８１が閉状態とされている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金型に形成されるキャビティに臨む入子であって、
前記入子内部には、冷却媒体が封入されヒートパイプ機能を有する冷却回路が配設され、
前記冷却回路には、前記入子の外部と連通する連通部が複数配設され、
各前記連通部には、封止部材が配されて、前記冷却回路が閉状態とされていることを特徴とする入子。

【請求項2】

前記封止部材及び前記入子は、金属製とされ、
前記封止部材は、前記封止部材及び前記入子より柔らかく展性を有した金属で形成されたパッキンを介して、前記連通部を封止していることを特徴とする請求項１記載の入子。

【請求項3】

前記入子の、少なくとも、前記封止部材が配される部位及びその周辺には、冷却部材が配設されていることを特徴とする請求項１記載の入子。

【請求項4】

前記冷却回路には、前記冷却媒体の流れ方向を規制する流れ規制部が配設されていることを特徴とする請求項１記載の入子。

【請求項5】

金型に形成されるキャビティに臨む請求項１、２、３又は４のいずれかに記載の入子を備える金型冷却構造であって、
前記金型には、前記入子が配置される入子配置部が形成され、前記入子配置部に前記入子が配置されていることを特徴とする金型冷却構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、合成樹脂の射出成形等に用いられる入子及びそれを用いた金型冷却構造に関する。

【背景技術】

【0002】

冷却回路としてヒートパイプを用いた金型冷却構造としては、特許文献１に記載されているものがある。

【0003】

これによれば、パーティングラインに垂直な方向に進退自在な可動側入れ子の内部にはヒートパイプが埋設され、可動側型板の外側に設けられた温調ブロックに取り付けられていた。温調ブロックには、温調管が形成されており、熱媒体が流通されていた。また、エジェクターロッドで押される突出板には、温調ブロック突出ピンが設けられ、突出板が押されたときには、温調ブロックごと可動側入れ子を押し、キャビティに形成された光学素子を押し出すように構成されていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５－２１９４４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記の金型冷却構造等に用いられるヒートパイプは、一方の端部を封止した中空管の内部に冷却媒体を注入し、中空管の内部に残存する空気を排出させ、その後に中空管の他方の端部を封止することで製造されている。

【0006】

ヒートパイプを検査して不具合があり再利用したい場合や、ヒートパイプのメンテナンスをしたい場合には、ヒートパイプの端部の封止部分を破損させて開封することになるので、再利用、メンテナンスができないという問題があった。

【0007】

本発明は、上記にかんがみて、再利用、メンテナンス可能な、冷却回路を有した入子及びそれを用いた金型冷却構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１記載の発明では、金型に形成されるキャビティに臨む入子であって、
前記入子内部には、冷却媒体が封入されヒートパイプ機能を有する冷却回路が配設され、
前記冷却回路には、前記入子の外部と連通する連通部が複数配設され、
各前記連通部には、封止部材が配されて、前記冷却回路が閉状態とされている。

【0009】

これによれば、再利用、メンテナンス可能な、冷却回路を有した入子とすることができる。

【0010】

また、前記封止部材及び前記入子は、金属製とされ、
前記封止部材は、前記封止部材及び前記入子より柔らかく展性を有した金属で形成されたパッキンを介して、前記連通部を封止している。

【0011】

これによれば、パッキンが変形することでシールするとともに、既存のゴム製のＯリングでは封止できない温度環境においても対応可能となるので、冷却回路を閉状態とすることに寄与する。

【0012】

また、前記入子の、少なくとも、前記封止部材が配される部位及びその周辺には、冷却部材が配設されている。

【0013】

これによれば、本出願人は、本願発明にかかる入子の試験において、封止部材が先に熱くなるという知見を得ている。先に熱くなる部位に冷却部材を配設することで、冷却効果を向上させることができる。

【0014】

また、前記冷却回路には、前記冷却媒体の流れ方向を規制する流れ規制部が配設されている。

【0015】

これによれば、冷却媒体が循環しなくなることを防止することができる。

【0016】

請求項５の発明では、金型に形成されるキャビティに臨む請求項１、２、３又は４のいずれかに記載の入子を備える金型冷却構造であって、
前記金型には、前記入子が配置される入子配置部が形成され、前記入子配置部に前記入子が配置されている。

【0017】

これによれば、上記入子の効果を奏する金型冷却構造とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態における金型冷却構造の概略説明図である。

【図2】同実施形態の入子の斜視図である。

【図3】同実施形態の入子の縦断面図である。

【図4】図３の連通部付近の拡大図である。

【図5】ペルチェ素子が取り付けられた状態の斜視図である。

【図6】入子の製造工程の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明をする。合成樹脂の射出成形における金型に適用する場合について説明する。図１における、紙面における左を左、右を右、上を上、下を下、手前側を前、奥側を後とする。

【0020】

金型１００は、図１に示すように、固定型１１０と、可動型１５０と、を備えている。

【0021】

固定型１１０は、固定主型１２０と、固定型入子１３０と、固定中入子１４０と、を備えている。可動型１５０は、可動主型１６０と、可動型入子１７０と、可動中入子１８０と、を備えている。

【0022】

固定主型１２０及び可動主型１６０は、機械構造用鋼製で、直方体状に形成され、互いに対向する側の面（図１紙面の、固定主型１２０では下面、可動主型１６０では上面）から、対向する側の面とは反対側の面（図１紙面の、固定主型１２０では上面、可動主型１６０では下面）に向かう断面矩形状の有底孔として形成された凹部１２１、凹部１６１をそれぞれ有している。

【0023】

凹部１２１の下面から、固定主型１２０の上面まで貫通する貫通孔１２２が二つ配設されている。

【0024】

凹部１６１の上面から、可動主型１６０の下面まで貫通する貫通孔１６２が三つ配設されている。凹部１６１の上面から、貫通孔１６２とは位置をずらせて、可動主型１６０の下面まで貫通するエジェクター孔１６３が二つ配設されている。

【0025】

固定型入子１３０及び可動型入子１７０は、焼入れ鋼で形成されている。本実施形態では、固定型入子１３０は、可動型入子１７０と対向する面が凹状に形成され、固定型入子１３０と、可動型入子１７０とが、接近したときに空間部が形成され、当該空間部が金型１００のキャビティ１０１となる。固定型入子１３０と、可動型入子１７０のキャビティ１０１に臨む面が、成形品の外面部分を形成する、キャビティ面１３１、キャビティ面１７１とされる。

【0026】

固定型入子１３０には、下面から上面まで貫通する貫通孔１３２が形成されている。

【0027】

本実施形態では、貫通孔１３２は、焼入れ鋼で形成された固定中入子１４０が挿通可能に形成されている。

【0028】

可動型入子１７０には、下面から上面まで貫通する貫通孔１７２が形成され、貫通孔１７２とは、位置をずらして、下面から上面まで貫通するエジェクター孔１７３が形成されている。貫通孔１７２は、可動中入子１８０が挿通可能とされ、エジェクター孔１７３は、後述するエジェクターピン９１が挿通可能とされている。

【0029】

本実施形態では、可動型入子１７０に、可動中入子１８０（特許請求の範囲の入子に相当する）が配設されている。

【0030】

可動中入子１８０は、焼入れ鋼で形成されている。

【0031】

図２～４に示すように、可動中入子１８０内には、水やエタノール等の冷却媒体が流通する冷却回路１８１が形成されている。

【0032】

冷却回路１８１には、可動中入子１８０の外部と連通する連通部１８２、１８２が二か所配設されている。また、冷却回路１８１には、冷却媒体の流れ方向を規制する流れ規制部１８３が配設されている。

【0033】

本実施形態では、流れ規制部１８３は、テスラバルブで構成されている。

【0034】

各連通部１８２、１８２には、封止部材１９０が配されて、冷却回路１８１が閉状態とされている。

【0035】

本実施形態では、封止部材１９０は、外周面全体に雄ねじが形成された、六角ボルトで構成されている。また、封止部材１９０は、封止部材１９０及び可動中入子１８０より柔らかく展性を有した銅で形成されたパッキン１９５を介して、連通部１８２、１８２を封止している。

【0036】

連通部１８２は、図３、４に示すように、小径部１８２ａと小径部１８２ａより大径に形成された大径部１８２ｂとを有する段付き孔にとして形成されている。

【0037】

冷却回路１８１に冷却媒体を入れ、大径部１８２ｂにパッキン１９５を入れ、封止部材１９０を六角レンチで締め込むことで、冷却媒体が封入され、冷却回路１８１が閉状態とされる。

【0038】

可動中入子１８０の製造方法の一例としては、図６に示すように、一対の半割体１８０ａ、１８０ｂの対向面に、それぞれ、対向面から反対側の面に向かう有底溝として形成された冷却回路形成溝１８１ａ、１８１ｂを設ける。

【0039】

そして、半割体１８０ａ、１８０ｂの対向面どうしを接合する。冷却回路形成溝１８１ａ、１８１ｂで囲まれる領域が、冷却回路１８１を構成する。

【0040】

接合された半割体１８０ａ、１８０ｂを所定の形状に切削等して成形し、図４に示すように、外周面から冷却回路１８１に向かって段付き孔を形成し、段付き孔の大径部分に雌ねじを形成することで連通部１８２が形成される。

【0041】

可動中入子１８０の下端部には、図１、５に示すように、冷却部材としてのペルチェ素子２１０が配設されている。ペルチェ素子２１０は、可動中入子１８０を冷却するとともに、熱から電気を得ることが可能となる。よって、ペルチェ素子２１０により、他のセンサ等の機材の電力供給可能とすることができる。

【0042】

本実施形態では、少なくとも、封止部材１９０が配される部位及びその周辺には、冷却部材としてのペルチェ素子２１０が配設されているといえる。

【0043】

金型冷却構造の全体構成としては、図１に示すように、固定主型１２０の上側に、固定型取付板８０が取り付けられている。

【0044】

固定主型１２０及び固定型入子１３０の、連通した貫通孔１２２、貫通孔１３２を挿通して固定中入子１４０が、キャビティ１０１に臨むように配されている。

【0045】

可動主型１６０及び可動型入子１７０の、連通した貫通孔１６２、貫通孔１７２を挿通して可動中入子１８０が、キャビティ１０１に臨むように配されている。本実施形態では、貫通孔１６２、貫通孔１７２で、入子配置部１０２が、構成されることになる。

【0046】

可動主型１６０の下側に、可動型受板８２が取り付けられている。可動型受板８２の下側に、スペーサブロック８４が二つ取り付けられている。スペーサブロック８４の下側に、可動型取付板８６が取り付けられている。

【0047】

可動型受板８２と可動型取付板８６との間のスペースに、成形品を押し出すエジェクターピン９１を有するエジェクター９０が配設されている。

【0048】

エジェクター９０は、図示しない駆動手段と接続されている。

【0049】

本発明の入子の機能作用を説明する。

【0050】

図３に参照するように、冷却回路１８１の左側で下から上に流れる液化状態の冷却媒体は、上端で熱せられた合成樹脂により蒸発して気化状態となり下側に折り返されて流れる。

【0051】

気化状態となった冷却媒体は、流れ規制部１８３としてのテスラバルブ部分を上から下にのみ流れるように規制され、中央下端部分に送られる。

【0052】

中央下端部分で冷やされて液化状態に戻った冷却媒体は、上側に折り返される再度流れ規制部１８３としてのテスラバルブ部分を上から下にのみ流れるように規制される。

【0053】

上端で熱せられて気化状態となった冷却媒体は、下側に折り返されて流れ、下端まで行くと、冷やされて液化状態となり、左側に流れて最初地点に戻る。

【0054】

上記の気液サイクルにおいて、封止部材１９０が先に熱くなることが実験で確認されている。先に熱くなる部位にペルチェ素子２１０を配設することで、冷却効果を向上させている。

【0055】

上記構成の可動中入子１８０では、金型１００に形成されるキャビティ１０１に臨む入子であって、
可動中入子１８０内部には、冷却媒体が封入されヒートパイプ機能を有する冷却回路１８１が配設され、
冷却回路１８１には、可動中入子１８０の外部と連通する連通部１８２が複数配設され、
各連通部１８２には、封止部材１９０が配されて、冷却回路１８１が閉状態とされている。

【0056】

これによれば、再利用、メンテナンス可能な、冷却回路１８１を有した入子とすることができる。

【0057】

また、封止部材１９０及び可動中入子１８０は、金属製とされ、
封止部材１９０は、封止部材１９０及び可動中入子１８０より柔らかく展性を有した金属で形成されたパッキン１９５、１９５を介して、連通部１８２、１８２を封止している。

【0058】

これによれば、パッキン１９５が変形することでシールするとともに、既存のゴム製のＯリングでは封止できない温度環境においても対応可能となるので、冷却回路１８１を閉状態とすることに寄与する。

【0059】

また、可動中入子１８０の、少なくとも、封止部材１９０が配される部位及びその周辺には、冷却部材としてのペルチェ素子２１０が配設されている。

【0060】

これによれば、本出願人は、本願発明にかかる入子の試験において、封止部材１９０が先に熱くなるという知見を得ている。先に熱くなる部位に冷却部材を配設することで、冷却効果を向上させることができる。

【0061】

また、冷却回路１８１には、冷却媒体の流れ方向を規制する流れ規制部１８３が配設されている。

【0062】

これによれば、冷却媒体が循環しなくなることを防止することができる。

【0063】

本発明を金型冷却構造としてみれば、金型１００に形成されるキャビティ１０１に臨む可動中入子１８０を備える金型冷却構造であって、
金型１００には、可動中入子１８０が配置される入子配置部１０２が形成され、入子配置部１０２に可動中入子１８０が配置されている。

【0064】

これによれば、上記入子の効果を奏する金型冷却構造とすることができる。

【0065】

本発明の金型冷却構造、可動中入子１８０は上記構成に限定されるものではない。即ち、本発明の要旨を逸脱しない限り各種の設計変更等が可能である。

【0066】

たとえば、金型冷却構造は、可動型１５０に設ける構成としたが、固定型１１０に設ける構成とすることができるし、固定型１１０及び可動型１５０に設ける構成とすることができる。

【0067】

また、パッキン１９５の素材は、銅以外に真鍮、アルミ等、鋼より軟らかく展性のある素材を用いることができる。

【0068】

また、連通部１８２は、三つ以上設けることもできる。

【0069】

また、入子を冷却するペルチェ素子の代替手段として、水、エア等の冷却媒体が流通する通路を金型に設けることも可能である。

【符号の説明】

【0070】

１００ 金型
１０１ キャビティ
１０２ 入子配置部
１８０ 可動中入子
１８１ 冷却回路
１８２ 連通部
１８３ 流れ規制部
１９０ 封止部材
１９５ パッキン
２１０ ペルチェ素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】