特開 2025-7257 金型装置

(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】P2025007257

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】金型装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/37 20060101AFI20250109BHJP

   B29C 45/26 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

B29C45/37

B29C45/26

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023108534

(22)【出願日】2023-06-30

(71)【出願人】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】内藤 勇志

【テーマコード（参考）】

4F202

【Ｆターム（参考）】

4F202AJ08

4F202AR07

4F202CA11

4F202CB01

4F202CK18

4F202CK42

4F202CK53

4F202CK90

(57)【要約】

【課題】成形品を精度よく成形することができる金型装置を提供する。
【解決手段】金型装置１０は、固定金型２０と可動金型４０の間に成形材料が充填されるキャビティ１１を有する。金型装置１０は、成形材料を充填する充填工程の前に、固定金型２０と可動金型４０とを位置決めする第１位置決め機構１３と、成形材料を圧縮する圧縮工程において固定金型２０と可動金型４０を位置決めする第２位置決め機構１４と、を備える。固定金型２０および可動金型４０のうち一方の金型に設けられるリング部材５１は、キャビティ１１の一部を構成する壁面５１６を有し、かつキャビティ１１の流動末端に向かう成形材料の流動方向に対して平行な方向で前記可動金型に対して移動する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定金型と、前記固定金型に対して相対的に進退する可動金型と、を備え、前記固定金型と前記可動金型の間に成形材料が充填されるキャビティを有する金型装置であって、
前記成形材料を充填する充填工程の前に、前記固定金型と前記可動金型とを位置決めする第１位置決め機構と、
前記第１位置決め機構と異なる位置に設けられ、前記充填工程の後に前記固定金型に対して前記可動金型を前進させて前記成形材料を圧縮する圧縮工程において、前記固定金型と前記可動金型を位置決めする第２位置決め機構と、
前記固定金型および前記可動金型のうち一方の金型に設けられる移動体と、を備え、
前記キャビティは、前記固定金型と前記可動金型との分割面に、ゲートから射出された前記成形材料が到達する流動末端を有し、
前記移動体は、前記一方の金型に対して相対移動可能であるか、または前記一方の金型に固定されて当該一方の金型の一部を相対移動可能としており、
当該移動体は、前記キャビティの一部を構成する壁面を有し、かつ前記可動金型、または前記一方の金型の一部が前記固定金型に近接および離間する際に、前記流動末端に向かう前記成形材料の流動方向に対して平行な方向で前記可動金型に対して移動する、
金型装置。

【請求項2】

前記壁面は、前記移動体の相対移動の移動方向に対して傾斜している、
請求項１に記載の金型装置。

【請求項3】

前記移動体は、環状に形成され、内周面に前記壁面を有する、
請求項１に記載の金型装置。

【請求項4】

前記移動体は、前記一方の金型に対して相対移動可能なものであり、
前記固定金型および前記可動金型のうち前記移動体が設けられる金型は、前記移動体を収容する収容空間を有し、
前記収容空間の側面および当該側面に対向する前記移動体の摺接面は、前記移動体の移動方向に対して平行に設けられている、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の金型装置。

【請求項5】

前記摺接面は、前記固定金型および前記可動金型のうち前記移動体が設けられる金型の中心に対して、前記壁面よりも近位側に位置している、
請求項４に記載の金型装置。

【請求項6】

前記移動体は、前記摺接面と前記壁面との間に前記キャビティの一部を構成する段差面を有し、
前記段差面は、
前記充填工程において、隣接する前記キャビティを構成する面とずれた位置にあり、
前記圧縮工程において、隣接する前記キャビティを構成する面に面一に並ぶ、
請求項４に記載の金型装置。

【請求項7】

固定金型と、前記固定金型に対して相対的に進退する可動金型と、を備え、前記固定金型と前記可動金型の間に成形材料が充填されるキャビティを有する金型装置であって、
前記成形材料を充填する充填工程の前に、前記固定金型と前記可動金型とを位置決めする第１位置決め機構と、
前記第１位置決め機構と異なる位置に設けられ、前記充填工程の後に前記固定金型に対して前記可動金型を前進させて前記成形材料を圧縮する圧縮工程において、前記固定金型と前記可動金型を位置決めする第２位置決め機構と、
前記固定金型および前記可動金型のうち一方の金型に設けられる移動体と、を備え、
前記移動体は、前記一方の金型に対して相対移動可能であるか、または前記一方の金型に固定されて当該一方の金型の一部を相対移動可能としており、
当該移動体は、前記キャビティにより成形される成形品の最外側面を形成する壁面を有し、前記充填工程の前に前記可動金型または前記一方の金型の一部が前記固定金型に近接する際に、前記可動金型の進退方向と平行な方向に移動する、
金型装置。

【請求項8】

前記壁面は、前記移動体の移動方向に対して傾斜している、
請求項７に記載の金型装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、金型装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、射出成形において成形品を形成する場合に、成形材料を充填する充填工程と、充填した成形材料を圧縮する圧縮工程と、をこの順に行う圧縮成形方法が知られている。具体的には、射出成形機は、充填工程前に金型装置の可動金型を型締位置から若干後退した位置に配置して金型装置のキャビティを拡大させた状態とし、充填工程で成形材料を射出する。その後の圧縮工程において、射出成形機は、可動金型を型締位置に前進させることで、先に充填された成形材料を圧縮して成形材料を流動させて成形品を成形する。

【0003】

上記の圧縮成形方法は、例えば、薄肉の成形品を製造する場合に適用される。ただし、薄肉の成形品の成形では、固定金型と可動金型の芯ずれ等の原因により、キャビティの流動末端に成形材料の圧力が届き難くなる問題が発生し易い。この結果、成形材料が途中で固化して、成形品に肉厚の偏り（偏肉）が生じる場合がある。

【0004】

特許文献１には、固定金型と可動金型の芯ずれを抑制するために、充填工程前から固定金型と可動金型との位置決めを行う位置決め機構（インサートリング、インサートリング収納溝）を備えた金型装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４‐１７４７１４号公報

【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に開示の位置決め機構は、充填工程と圧縮工程の両方における固定金型と可動金型の位置決めを兼ねることになる。この場合、金型装置は、位置決めにおいてインサートリングのかじりが生じる、または位置決め精度が低い等の問題があった。

【0007】

例えば、固定金型と可動金型の位置決め機構においてテーパ部を適用した場合には、充填工程における位置決め精度を保証するようにすると、圧縮工程では金型間の距離がさらに縮むことにより、かじりが発生してしまう。逆に、圧縮工程における位置決め精度を保証するようにすると、充填工程では位置決め機構の位置決め精度が低くなることにより偏肉が発生し、成形品の形状寸法精度が低くなってしまう。

【0008】

本開示は、成形品を精度よく成形することができる金型装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の一態様によれば、固定金型と、前記固定金型に対して相対的に進退する可動金型と、を備え、前記固定金型と前記可動金型の間に成形材料が充填されるキャビティを有する金型装置であって、前記成形材料を充填する充填工程の前に、前記固定金型と前記可動金型とを位置決めする第１位置決め機構と、前記第１位置決め機構と異なる位置に設けられ、前記充填工程の後に前記固定金型に対して前記可動金型を前進させて前記成形材料を圧縮する圧縮工程において、前記固定金型と前記可動金型を位置決めする第２位置決め機構と、前記固定金型および前記可動金型のうち一方の金型に設けられる移動体と、を備え、前記キャビティは、前記固定金型と前記可動金型との分割面に、ゲートから射出された前記成形材料が到達する流動末端を有し、前記移動体は、前記一方の金型に対して相対移動可能であるか、または前記一方の金型に固定されて当該一方の金型の一部を相対移動可能としており、当該移動体は、前記キャビティの一部を構成する壁面を有し、かつ前記可動金型、または前記一方の金型の一部が前記固定金型に近接および離間する際に、前記流動末端に向かう前記成形材料の流動方向に対して平行な方向で前記可動金型に対して移動する、金型装置が提供される。

【発明の効果】

【0010】

一態様によれば、金型装置は、成形品を精度よく成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係る金型装置を示す断面図である。

【図2】図２（Ａ）は、金型装置により成形される成形品である蓋の斜視図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＩＩＢ‐ＩＩＢ線断面図である。図２（Ｃ）は、金型装置により成形される別例の成形品である容器の部分断面図である。

【図3】遮断機構のリング部材を拡大して示す断面図である。

【図4】実施形態に係る圧縮成形方法を示すフローチャートである。

【図5】図５（Ａ）は、金型装置の待機状態を示す断面図である。図５（Ｂ）は、型閉工程における可動金型の動作を示す断面図である。

【図6】図６（Ａ）は、充填工程における金型装置の状態を示す断面図である。図６（Ｂ）は、充填工程における第１位置決め機構を拡大して示す部分断面図である。図６（Ｃ）は、充填工程における第２位置決め機構を拡大して示す部分断面図である。

【図7】図７（Ａ）は、充填工程における充填空間の一部を拡大して示す部分断面図である。図７（Ｂ）は、圧縮工程におけるキャビティの一部を拡大して示す部分断面図である。

【図8】図８（Ａ）は、圧縮工程における金型装置の状態を示す断面図である。図８（Ｂ）は、圧縮工程における第１位置決め機構を拡大して示す部分断面図である。図８（Ｃ）は、圧縮工程における第２位置決め機構を拡大して示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0013】

図１は、実施形態に係る金型装置１０を示す断面図である。図１に示すように、実施形態に係る金型装置１０は、成形品を成形する固定金型２０および可動金型４０を備える。金型装置１０は、射出成形機１に設置され、固定金型２０と可動金型４０の型閉状態でキャビティ１１に成形材料を充填することにより、成形品を成形する。以下の説明では、必要に応じて図１中のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に基づき方向を説明する。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は互いに垂直な方向である。

【0014】

金型装置１０の可動金型４０は、射出成形機１に設けられた制御装置９の制御下に、固定金型２０に対して相対移動する。制御装置９は、射出成形機１の型締装置２の駆動源や伝達機構等を動作させて、可動金型４０を進退させる。可動金型４０の進退方向は、図１のＺ軸方向である。より詳細には、制御装置９は、可動金型４０をＺ軸負方向（固定金型２０に近接する方向）に前進させて、固定金型２０との間で型閉状態（型閉、型締）を形成する。また、制御装置９は、可動金型４０をＺ軸正方向（固定金型２０から離間する方向）に後退させて、固定金型２０との間で型開を行う。

【0015】

そして、実施形態に係る射出成形機１は、圧縮成形方法として、成形材料を充填する充填工程と、充填した成形材料を圧縮する圧縮工程と、を順に行う。すなわち、射出成形機１は、型締位置よりも前の充填位置に可動金型４０を一旦配置して、キャビティ１１を拡大した状態として射出装置３により成形材料を充填する充填工程を行う。充填工程の後（または充填工程時）、射出成形機１は、可動金型４０を前進させてキャビティ１１内の成形材料を圧縮する圧縮工程を行うことで、最終的な成形品を成形する。

【0016】

図２（Ａ）は、金型装置１０により成形される成形品である蓋１００の斜視図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＩＩＢ‐ＩＩＢ線断面図である。図２（Ｃ）は、金型装置１０により成形される別例の成形品である容器２００の部分断面図である。圧縮成形方法により成形される成形品としては、例えば、図２（Ａ）に示す樹脂成形品である食品用カップ容器（ゼリーやアイス等の容器）の蓋１００等があげられる。この種の蓋１００は、薄肉かつ平面部分が多い。具体的には、蓋１００は、円板状に形成された平坦部１０１と、この平坦部１０１の外縁から屈曲して短く突出する円筒状の側部１０２と、を有している。

【0017】

図２（Ｂ）に示すように、蓋１００は、平坦部１０１および側部１０２の内側に空間１００ｓを有する。さらに、側部１０２は、平坦部１０１に直交する方向に対して若干傾斜して、当該平坦部１０１の外縁に連なっている。なお、成形品は、蓋１００に限定されるものではなく、容器であってもよい。また、成形品の形状は、円板状や円筒状に限らず種々の形状を採ることができ、例えば、角部を有する多角形状に形成されてもよい。

【0018】

図１に戻り、金型装置１０の固定金型２０は、側面断面視で凸状に形成され、凹状の可動金型４０に進入可能となっている。実施形態に係る固定金型２０は、型締装置２の固定プラテン（不図示）に固定される固定側基部２１と、固定側基部２１の突出部分の周囲に設けられて可動金型４０に接触する固定側受部２２と、を有する。固定側基部２１と固定側受部２２は、別部材に構成される。なお、固定プラテンと固定側基部２１は、互いに直接固定せずに、つなぎ合わせるためのブラケット（不図示）や互いを固定するための固定具を介して固定してもよい。

【0019】

固定側基部２１は、Ｚ軸負方向に位置する基端ブロック部位２１１と、この基端ブロック部位２１１の中心部において突出する突出ブロック部位２１２と、を含む。基端ブロック部位２１１および突出ブロック部位２１２は、相互に一体成形されている。また、固定側基部２１は、基端ブロック部位２１１および突出ブロック部位２１２の内部をＺ軸方向に延びるランナ２１ｒを有すると共に、突出ブロック部位２１２の突出端面２１２ａ（Ｚ軸正方向側の端面）の近傍でランナ２１ｒに連通するゲート２１ｇを有する。

【0020】

突出ブロック部位２１２の突出部分の一部（先端部）は、可動金型４０の移動に伴って、可動金型４０に進入する。突出ブロック部位２１２の突出端面２１２ａは、上記した蓋１００の平坦部１０１を形成するために平坦状に形成され、キャビティ１１の一部を構成している。突出ブロック部位２１２の突出端面２１２ａの外縁に連なる突出側面２１２ｂは、上記した蓋１００の側部１０２を形成するためにキャビティ１１の一部を構成している。ただし、突出端面２１２ａおよび突出側面２１２ｂは、成形予定の成形品に応じて適切な形状をとればよい。また、ゲート２１ｇは、突出端面２１２ａの中心に設けられ、ランナ２１ｒを通して流通する成形材料（例えば、樹脂材料）をキャビティ１１に吐出する。

【0021】

固定側受部２２は、基端ブロック部位２１１の一方面および突出ブロック部位２１２の周囲に固定され、基端ブロック部位２１１を周回する環状体を呈している。この固定側受部２２は、可動金型４０（後記のリング部材５１を含む）の型締力を受ける部品である。固定側受部２２は、充分な厚みを持っており、Ｚ軸正方向の端面は可動金型４０と接触する第１固定側分割面２２１を形成している。

【0022】

基端ブロック部位２１１と固定側受部２２とがＺ軸方向に重なる位置には、充填工程前および充填工程時に、固定金型２０と可動金型４０の位置決めを行う第１位置決め機構１３の一方が形成される。第１位置決め機構１３は、基端ブロック部位２１１および固定側受部２２を厚み方向に貫通する複数の貫通孔２３（第１凹部）を備える。各貫通孔２３の数は、特に限定されないが、固定金型２０と可動金型４０のＸ軸‐Ｙ軸方向の芯ずれを抑制するために、例えば３つ以上設けられるとよい。図１では、説明の便宜のため２つの貫通孔２３を図示している。

【0023】

各貫通孔２３を構成する基端ブロック部位２１１の内周面には、貫通孔２３の他の部位の内寸（内径）より小さいブッシュ２４が設けられている。ブッシュ２４は、各貫通孔２３のＺ軸負方向から基端ブロック部位２１１に圧入される。ブッシュ２４は、貫通孔２３における最も狭い内径を規定する。このブッシュ２４の内径は、可動金型４０の位置決めピン４３の外径よりも僅かに大きく設定され、位置決めピン４３の進入を許容しつつ、固定金型２０と可動金型４０の芯ずれを抑制する。

【0024】

また、固定側受部２２は、各貫通孔２３よりも外側の位置（中心から離れた位置）に、第１固定側分割面２２１に対してＺ軸方向負方向側に凹んだ第２固定側分割面２２２を有している。第１固定側分割面２２１と第２固定側分割面２２２との間には、固定側傾斜面２２３が形成されている。

【0025】

固定側傾斜面２２３は、固定金型２０と可動金型４０の位置決めを行う第２位置決め機構１４の一方を構成する。固定側傾斜面２２３は、各貫通孔２３の外側隣接位置に配置され、固定側受部２２の周方向全周にわたって円環状に形成されている。この固定側傾斜面２２３は、Ｚ軸正方向に向かって内側に窄まるように傾斜している。例えば、固定側傾斜面２２３の傾斜角度θｆは、第２固定側分割面２２２に対して４５°～８５°程度の範囲で傾斜している。

【0026】

一方、可動金型４０は、型締装置２の可動プラテン（不図示）に固定される。なお、可動プラテンと可動金型４０も、互いに直接固定せずに、つなぎ合わせるためのブラケット（不図示）や互いを固定するための固定具を介して固定してもよい。可動金型４０のＺ軸負方向側の面は、側方部位４２に対して中央部位４１が凹んでいる。中央部位４１は、平坦状に形成され、固定金型２０の突出端面２１２ａに対向している。

【0027】

側方部位４２は、Ｚ軸方向の位置が異なる分割面（第１可動側分割面４２１、第２可動側分割面４２２）を有している。第２可動側分割面４２２は、第１可動側分割面４２１に対してＺ軸負方向側に突出している。第１可動側分割面４２１は、第１固定側分割面２２１に対向しており、型締状態で当該第１固定側分割面２２１に面接触する。第２可動側分割面４２２は、第２固定側分割面２２２に対向しており、型締状態で当該第２固定側分割面２２２に面接触する。

【0028】

また、第１可動側分割面４２１に対応する可動金型４０の内部には、当該第１可動側分割面４２１から突出するように複数の位置決めピン４３が設けられている。各位置決めピン４３は、各貫通孔２３に対応する位置に設けられて、第１位置決め機構１３の他方を構成している。つまり、各位置決めピン４３は、環状に周回する第１可動側分割面４２１の周方向に沿って貫通孔２３と同数で設けられている。

【0029】

可動金型４０は、各位置決めピン４３を挿入および保持する複数の保持穴４５と、各保持穴４５に連通してＺ軸正方向側に貫通する複数のネジ挿入孔４６を有する。各ネジ挿入孔４６には、各位置決めピン４３を固定するための固定ボルト４７がそれぞれ挿入される。

【0030】

各位置決めピン４３は、Ｚ軸正方向の端部に雌ネジ部４３ａを有し、保持穴４５内でこの雌ネジ部４３ａが固定ボルト４７に螺合される。これにより、各位置決めピン４３は、第１可動側分割面４２１からＺ軸負方向に向かって突出した状態で、可動金型４０に強固に固定される。

【0031】

各位置決めピン４３は、Ｚ軸方向（可動金型４０の進退方向）に沿って一定の外径を有する円柱状に形成され、またＺ軸負方向側の突出端部は、丸角に形成されている。各位置決めピン４３は、固定金型２０のブッシュ２４の内径よりも僅かに小さな外寸（外径）を有し、固定金型２０に対する可動金型４０の前進時に各貫通孔２３に挿入される。第１位置決め機構１３は、充填工程前の前進時に、固定金型２０の各貫通孔２３に対する可動金型４０の各位置決めピン４３の挿入により、固定金型２０と可動金型４０とを安定的に位置決めできる。

【0032】

さらに、可動金型４０は、第１可動側分割面４２１と第２可動側分割面４２２との間の内周面に、第２位置決め機構１４の他方を構成する可動側傾斜面４２３を備える。可動側傾斜面４２３は、各位置決めピン４３の外側隣接位置に配置され、側方部位４２の周方向全周にわたって円環状に形成されている。この可動側傾斜面４２３は、Ｚ軸負方向に向かって可動金型４０の外側に広がるように傾斜している。

【0033】

例えば、可動側傾斜面４２３の傾斜角度θｍは、固定側傾斜面２２３の傾斜角度θｆ（一例として、４５°～８５°程度の範囲）に一致するように形成されることで、固定側傾斜面２２３に面接触可能となっている。なお、固定側傾斜面２２３の傾斜角度θｆと、可動側傾斜面４２３の傾斜角度θｍとは、相互に異なっていてもよく、例えば、傾斜角度θｍが傾斜角度θｆよりも大きく設定されてもよい。

【0034】

また、可動金型４０は、キャビティ１１において最も外側の面（成形品の最外側面）を構成する箇所に、キャビティ１１に充填された成形材料を遮断する遮断機構５０を備える。なお、成形品の「最外側面」とは、ゲート２１ｇにより射出成形される成形品の中心から最も離れた位置にあって、成形品の肉厚により形成される端部（端面）とは、異なる位置で一定の長さの面を構成する部分を言う。したがって、図２（Ｂ）に示す蓋１００の場合、最外側面は、側部１０２の外周面１０２ａを指しており、側部１０２の突出端部の面１０２ｂを含まない。側部１０２の突出端部の面１０２ｂは、充填工程や圧縮工程で成形材料が最後に到達するキャビティ１１の流動末端により成形される部位である。

【0035】

あるいは、成形品が、図２（Ｃ）に示すように折り返したフランジ２０１を持つ容器２００の場合、最外側面とは、フランジ２０１の折り返した部位の外周面２０１ａを指しており、フランジ２０１の突出端部の面２０１ｂを含まない。フランジ２０１の突出端部の面２０１ｂは、充填工程や圧縮工程で成形材料が最後に到達するキャビティの流動末端により成形される部位である。

【0036】

具体的には、遮断機構５０は、中央部位４１を囲うリング状の収容空間４８を、中央部位４１と側方部位４２の間に有する。さらに、遮断機構５０は、この収容空間４８に、可動金型４０と相対的に移動する環状のリング部材５１（移動体）と、このリング部材５１を相対移動可能に保持する複数の弾性部材５３と、を備える。

【0037】

各弾性部材５３は、収容空間４８の底部から離れる方向（Ｚ軸負方向側）にリング部材５１を押し出す付勢を付与する。各弾性部材５３は、収容空間４８の周方向に沿って間隔を開けて配置され、その一端部が収容空間４８の底部に連結されると共に、反対側の他端部がリング部材５１に接触している。各弾性部材５３は、図１ではコイルバネを適用しているが、特に限定されず、ゴムやウレタン等の熱硬化性エラストマ、あるいはシリンダ機構、ダンパ機構等を採用してよい。

【0038】

一方、リング部材５１は、収容空間４８内において各弾性部材５３に連結されていることで、可動金型４０の進退方向と平行に移動可能になっている。言い換えれば、リング部材５１は、固定金型２０に対して可動金型４０が近接および離間する際に、流動末端に向かう成形材料の流動方向に対して平行な方向に移動する。そして、リング部材５１は、キャビティ１１の一部を覆うように構成され、キャビティ１１を流通する成形材料の流動末端の近くに配置される。以下、このリング部材５１の構成について図３を参照しながらさらに具体的に説明する。図３は、遮断機構５０のリング部材５１を拡大して示す断面図である。

【0039】

リング部材５１は、固定金型２０の第１固定側分割面２２１に対向するリング部材側分割面５１１を有する。リング部材側分割面５１１は、第１固定側分割面２２１に対して平行かつ平坦状に形成され、当該第１固定側分割面２２１に面接触することが可能となっている。

【0040】

可動金型４０の収容空間４８は、リング部材５１を収容した状態で、リング部材５１の基端面（リング部材側分割面５１１と反対側の面）を受ける段差受面４８ａを有している。リング部材５１は、その基端面が段差受面４８ａに接触してＺ軸正方向の後退が規制された状態で、第１可動側分割面４２１に対してリング部材側分割面５１１が面一に並ぶ大きさに設定されている。

【0041】

リング部材５１の内周面は、収容空間４８を構成する可動金型４０の第１側面４８１に対して、摺動可能に接する内側摺接面５１２を有する。同様に、リング部材５１の外周面は、収容空間４８を構成する可動金型４０の第２側面４８２に対して、摺動可能に接する外側摺接面５１３を有する。第１側面４８１と内側摺接面５１２との隙間の間隔は、充分に（第２側面４８２と外側摺接面５１３との隙間の間隔よりも）小さく設定されている。これにより、組み立て工程や公差の関係で、隙間が生じるような寸法関係とすることが求められることがあり、そのような場合においても、充填工程や圧縮工程において、第１側面４８１と内側摺接面５１２との間の隙間に、成形材料が進入することを規制できる。

【0042】

内側摺接面５１２は、後述するリング部材５１の壁面５１６よりも内側に位置している。可動金型４０とリング部材５１の相対移動において、リング部材５１の内側摺接面５１２は、第１側面４８１によりガイドされる。特に、第１側面４８１および内側摺接面５１２は、可動金型４０の移動方向（Ｚ軸方向）に対して平行に延在している。これにより、リング部材５１は、収容空間４８内において可動金型４０の移動とは独立して、Ｚ軸方向に良好に進退できる。

【0043】

また、リング部材５１の内周面は、内側摺接面５１２のＺ軸負方向側の隣接位置に、キャビティ１１の一部を構成するキャビティ形成面部５１４を有する。キャビティ形成面部５１４は、蓋１００（成形品）の角部および最外側面を形成する。具体的には、キャビティ形成面部５１４は、内側摺接面５１２に対して直交する段差面５１５と、段差面５１５からリング部材側分割面５１１に向かって延在する壁面５１６と、を含む。

【0044】

リング部材５１は、可動金型４０の中心に対して、壁面５１６よりも近位側に内側摺接面５１２が位置することで、内側摺接面５１２と壁面５１６の間に段差面５１５を有している。これにより、リング部材５１は、キャビティ１１の一部を構成する部位として、段差面５１５を使用できる。

【0045】

段差面５１５は、平面視で円環状に形成され、突出端面２１２ａに平行にかつ短く延在して、固定金型２０の突出端面２１２ａの外周部に対向する。この段差面５１５は、圧縮工程においてリング部材側分割面５１１が第１固定側分割面２２１に接触した状態で、可動金型４０の中央部位４１に面一に連なるＺ軸方向の位置に配置される。これにより、リング部材５１は、蓋１００の平坦部１０１の外縁を精度よく形成できる。

【0046】

壁面５１６は、内側摺接面５１２よりも外側の（中央部位４１の中心から離れた）位置に配置される。壁面５１６は、射出成形機１の射出成形において、固定金型２０の突出側面２１２ｂと協働して蓋１００の側部１０２を形成する。すなわち、壁面５１６は、リング部材５１においてキャビティ１１の一部を構成する部位である。壁面５１６は、リング部材５１の内周面を環状に周回することで、蓋１００の外周面（最外側面）を安定して形成することができる。

【0047】

また、実施形態に係る突出側面２１２ｂおよび壁面５１６は、テーパ状の側部１０２を形成するために、リング部材５１の移動方向（Ｚ軸方向）に対して傾斜している。具体的には、突出側面２１２ｂおよび壁面５１６は、Ｚ軸負方向に向かって外側に広がるように同角度で傾斜し、平行に延在している。壁面５１６が移動方向に対して傾斜していることで、固定金型２０に対する可動金型４０（リング部材５１を含む）の後退をスムーズに実施させることができる。

【0048】

なお、金型装置１０は、成形する蓋１００の形状に応じて、突出側面２１２ｂおよび壁面５１６の形状を任意に設計できる。例えば、突出側面２１２ｂおよび壁面５１６は、蓋１００の側部１０２の突出端部に向かって厚みを変化させる空間を形成してもよい。

【0049】

本実施形態に係る金型装置１０は、基本的には以上のように構成され、以下その動作および効果について、図４～図８（Ｃ）を参照しながら説明する。図４は、実施形態に係る圧縮成形方法を示すフローチャートである。図５（Ａ）は、金型装置１０の待機状態を示す断面図である。図５（Ｂ）は、型閉工程における可動金型４０の動作を示す断面図である。図６（Ａ）は、充填工程における金型装置１０の状態を示す断面図である。図６（Ｂ）は、充填工程における第１位置決め機構１３を拡大して示す部分断面図である。図６（Ｃ）は、充填工程における第２位置決め機構１４を拡大して示す部分断面図である。図７（Ａ）は、充填工程における充填空間１２の一部を拡大して示す部分断面図である。図７（Ｂ）は、圧縮工程におけるキャビティ１１の一部を拡大して示す部分断面図である。図８（Ａ）は、圧縮工程における金型装置１０の状態を示す断面図である。図８（Ｂ）は、圧縮工程における第１位置決め機構１３を拡大して示す部分断面図である。図８（Ｃ）は、圧縮工程における第２位置決め機構１４を拡大して示す部分断面図である。

【0050】

図４に示すように、金型装置１０の圧縮成形方法では、射出成形機１の制御装置９の制御下に、型閉工程（ステップＳ１）、充填工程（ステップＳ２）、圧縮工程（ステップＳ３）および型開工程（ステップＳ４）を順に行う。なお、圧縮工程は、充填工程の実施後に開始することに限定されず、充填工程の間に開始してもよい。

【0051】

圧縮成形方法の実施前は、図５（Ａ）のように、可動金型４０が固定金型２０から離れた（各位置決めピン４３が各貫通孔２３から離れた）待機位置に配置されている。射出成形機１の制御装置９は、型閉工程の開始後に型締装置２を動作させ、可動金型４０をＺ軸負方向に前進させる。この型閉工程において、射出成形機１は、可動金型４０の位置や移動速度をエンコーダ等により検出し、その検出結果に基づき可動金型４０を移動させる。

【0052】

型閉工程における可動金型４０の前進に伴い、各位置決めピン４３が各貫通孔２３に挿入されることで、固定金型２０と可動金型４０はＸ軸‐Ｙ軸方向の位置決めを行う。これにより型閉工程において、可動金型４０は、固定金型２０に対してＸ軸‐Ｙ軸方向に大きく芯ずれせずにガイドされながら、固定金型２０に近づいていく。

【0053】

具体的には図６（Ｂ）に示すように、位置決めピン４３の外径は、ブッシュ２４の内径よりも僅かに小さい。このため、各位置決めピン４３が各貫通孔２３に挿入された状態で、各貫通孔２３を構成するブッシュ２４の内周面と各位置決めピン４３の外周面との間には、第１隙間１３ｃが形成される。第１隙間１３ｃは、固定金型２０に対する各位置決めピン４３の進退方向の移動を許容しつつ、固定金型２０と可動金型４０をある程度位置決め可能な適宜の間隔Ｄ１（および断面積）に予め設計されるとよい。

【0054】

その一方で、図６（Ｃ）に示すように、第２位置決め機構１４を構成する固定金型２０の固定側傾斜面２２３と、可動金型４０の可動側傾斜面４２３との間には、圧縮前第２隙間１４ｃ１が形成される。圧縮前位置において、圧縮前第２隙間１４ｃ１の間隔Ｄ２ａは、第１隙間１３ｃの間隔Ｄ１よりも大きい。これにより、金型装置１０は、充填工程の前においては第２位置決め機構１４を使用せずに、第１位置決め機構１３により固定金型２０と可動金型４０を位置決めできる。

【0055】

図５（Ｂ）に戻り、可動金型４０の前進を継続すると、可動金型４０の遮断機構５０（リング部材５１）が固定金型２０に先に接触する。この際、固定金型２０の第１固定側分割面２２１に対してリング部材側分割面５１１が接触することで、可動金型４０の前進に従動するリング部材５１の移動が停止する。その後、リング部材５１は、可動金型４０の前進に伴い、弾性部材５３を収縮させながら収容空間４８の奥側に変位するようになる。

【0056】

さらに、制御装置９は、可動金型４０の前進を継続して、図６（Ａ）に示すように可動金型４０を充填位置に配置すると、前進を停止する。充填位置では、固定金型２０と可動金型４０は、成形品を成形するキャビティ１１よりも拡大した充填空間１２を形成する（図７（Ａ）も参照）。なお、射出成形機１は、可動金型４０を充填位置よりも固定金型２０に近接または接触させた後に、当該可動金型４０を後退させる動作を行って、可動金型４０を充填位置に配置してもよい。

【0057】

図７（Ａ）に示すように、可動金型４０が充填位置に位置した状態で、充填空間１２の流動末端は、固定金型２０の突出側面２１２ｂおよび第１固定側分割面２２１、リング部材５１の壁面５１６に囲われて閉塞されている。これにより、充填工程では、充填空間１２の流動末端からの成形材料の漏れを遮断して、成形品のバリの発生を防ぐことが可能となる。

【0058】

充填工程では、制御装置９は、固定金型２０に射出装置３（図１参照）を移動させ、射出装置３からランナ２１ｒおよびゲート２１ｇを介して、充填空間１２に成形材料を充填する。この際、キャビティ１１よりも大きな体積である充填空間１２は、その内部において成形材料を円滑に流動させることができる。充填空間１２に充填される成形材料は、射出装置３内において加熱されていることで、充填工程では液体または半固体の状態を維持している。

【0059】

成形材料は、成形予定の蓋１００の平坦部１０１に対応する充填空間１２においてＸ軸‐Ｙ軸方向に広がって径方向外側に移動する。この充填工程において、リング部材５１の段差面５１５は、隣接する中央部位４１（可動金型４０のキャビティ１１を構成する面）からＺ軸正方向にずれた位置にある。言い換えれば、中央部位４１が段差面５１５から後退しており、これにより成形材料をスムーズに充満させることができる。

【0060】

そして、平坦部１０１の外縁に達した成形材料は、成形予定の蓋１００の側部１０２に対応する充填空間１２において、Ｚ軸負方向に移動する。すなわち、側部１０２における成形材料の流動方向は、可動金型４０およびリング部材５１の前進方向に一致する。言い換えれば、リング部材５１の進退方向は、充填空間１２（キャビティ１１）の流動末端における成形材料の移動方向に対して平行である。

【0061】

なお、上記したように側部１０２は傾斜しており（図２（Ｂ）参照）、突出側面２１２ｂおよび壁面５１６の間を通る成形材料の流動方向も、Ｚ軸方向に対して傾斜する。ただし、突出側面２１２ｂおよび壁面５１６の傾斜は僅かであり、成形材料の流動方向は実質的にＺ軸負方向に移動すると見なすことができる。つまり、本説明において、リング部材５１の移動方向が成形材料の流動末端の流動方向に対して平行とは、突出側面２１２ｂおよび壁面５１６が僅かに傾斜する（例えば、Ｚ軸方向に対して０°～５°程度で傾く）形態を含む概念である。

【0062】

そして図７（Ｂ）および図８（Ａ）に示すように、制御装置９は、充填工程時あるいは充填工程後に、可動金型４０をＺ軸負方向にさらに前進させて、充填した成形材料を圧縮する圧縮工程を行う（図４も参照）。この際、可動金型４０が型締位置まで移動することで、固定金型２０と可動金型４０との間に、成形品を成形するキャビティ１１が形成される。充填空間１２に充填されていた成形材料は、圧縮にともなって蓋１００の側部１０２に対応するキャビティ１１の流動末端に対してより多く移動するようになる。

【0063】

リング部材５１は、圧縮工程の可動金型４０の前進において弾性部材５３によりＺ軸負方向により強く押圧される。これにより、リング部材５１のリング部材側分割面５１１と固定金型２０の第１固定側分割面２２１とが強固に接触して、成形品の横バリを防止することが可能となる。

【0064】

また充填工程によって、可動金型４０の中央部位４１と、リング部材５１の段差面５１５とが面一に並ぶ位置に配置される。この際、リング部材５１の内側摺接面５１２と、可動金型４０の第１側面４８１とは、相互にＺ軸方向に延在することで、リング部材５１を円滑に摺動させつつ、キャビティ１１の成形材料を安定的に遮蔽することができる。可動金型４０が型締位置に位置した型締完了状態で、金型装置１０は、平坦部１０１および側部１０２が一体化した蓋１００を成形することができる。

【0065】

蓋１００の成形において、リング部材５１の壁面５１６は、キャビティ１１により成形される蓋１００の最外側面（外周面１０２ａ）を形成する。壁面５１６は、固定金型２０の第１固定側分割面２２１に略直交して、またリング部材５１が弾性部材５３により第１固定側分割面２２１に押し付けられることで、側部１０２の突出端部にバリが生じることを防ぐことができる。その結果、金型装置１０は、綺麗な最外側面（成形材料の流動末端）を有する成形品（蓋１００）を精度よく成形することが可能となる。

【0066】

そして圧縮工程において、金型装置１０は、第２位置決め機構１４によって固定金型２０と可動金型４０の位置決めを行う。具体的には、固定金型２０に対する可動金型４０の前進に伴って、固定金型２０の固定側傾斜面２２３と可動金型４０の可動側傾斜面４２３とが接触し、固定側傾斜面２２３と可動側傾斜面４２３が摺接しながら可動金型４０を前進させる。これにより、固定金型２０と可動金型４０とがＸ軸‐Ｙ軸方向に高精度に位置決めされるようになる。

【0067】

可動金型４０が型締位置に移動した段階において、図８（Ａ）～図８（Ｃ）に示すように、固定側傾斜面２２３と可動側傾斜面４２３は、相互にテーパ状に面接触した状態となる。すなわち、第２位置決め機構１４の固定側傾斜面２２３と、可動側傾斜面４２３との間の圧縮後第２隙間１４ｃ２の間隔Ｄ２ｂ（および断面積）は、充填工程時の圧縮前第２隙間１４ｃ１よりも小さくなる（具体的にはゼロとなる）。金型装置１０は、この圧縮後第２隙間１４ｃ２の間隔Ｄ２ｂが、第１位置決め機構１３の第１隙間１３ｃの間隔Ｄ１よりも小さいことで、圧縮工程における固定金型２０と可動金型４０の位置決めを精度よく行うことができる。

【0068】

また、固定金型２０の固定側傾斜面２２３と、可動金型４０の可動側傾斜面４２３とがそれぞれ無端状に周回していることで、第２位置決め機構１４は、キャビティ１１の周方向全周にわたって金型同士の位置決めを行う。これにより、第２位置決め機構１４は、圧縮工程におけるＸ軸‐Ｙ軸方向（進退方向に直交する方向）の位置決めにかかる応力を分散しつつ可動金型４０を前進させる。その結果、固定金型２０の芯と、可動金型４０の芯とがスムーズに一致するようになる。

【0069】

その一方で、第１位置決め機構１３を構成する各貫通孔２３のブッシュ２４の内周面と各位置決めピン４３の外周面との間は、圧縮工程でも充填工程の第１隙間１３ｃ（間隔Ｄ１）を維持する。つまり、第１位置決め機構１３は、圧縮工程時の位置決めとしての影響が第２位置決め機構１４の影響よりも小さくなる。以上の金型装置１０の動作時における、第１隙間１３ｃの間隔Ｄ１、圧縮前第２隙間１４ｃ１の間隔Ｄ２ａおよび圧縮後第２隙間１４ｃ２の間隔Ｄ２ｂの関係は、以下の式（１）のようになる。

【0070】

Ｄ２ａ＞Ｄ１＞Ｄ２ｂ …（１）

【0071】

このように、金型装置１０は、充填工程の前において第１位置決め機構１３により固定金型２０と可動金型４０を位置決めし、充填工程の後の圧縮工程において第２位置決め機構１４により固定金型２０と可動金型４０を位置決めする。これにより、金型装置１０は、固定金型２０と可動金型４０間の位置決め時に生じる負荷（例えば、位置決め機構のかじり）を抑制しつつ、固定金型２０と可動金型４０の位置決めを高精度に行うことができ、固定金型２０と可動金型４０の芯ずれがなくなる。すなわち、金型装置１０は、圧縮工程で成形する成形品の偏肉を防いで、偏肉に伴う各種不良を回避し、薄肉の成形品を良好に成形することができる。

【0072】

そして、圧縮工程後の型開工程において、制御装置９は、型締装置２を動作させて可動金型４０を型締位置からＺ軸方向正方向に移動させることにより、固定金型２０から可動金型４０を離間させる。その後、射出成形機１は、図示しないエジェクタ装置により可動金型４０から蓋１００を突き出すことで、今回の圧縮成形方法を完了する。なお、圧縮成形方法は、型開工程の前に、可動金型４０を型締位置から若干後退させてキャビティ１１の圧力を低下させる脱圧工程を行い、その後に型開工程を行う構成でもよい。

【0073】

以上のように、実施形態に係る金型装置１０は、キャビティ１１の一部を構成する壁面５１６を有し、かつ流動末端に向かう成形材料の流動方向に対して平行な方向に移動するリング部材５１を有することで、圧縮工程時に形品の最外側面を良好に成形できる。その結果、金型装置１０は、成形品を精度よく成形することが可能となる。また、壁面５１６がリング部材５１の移動方向に対して傾斜していることで、キャビティ１１の寸法公差を保障して、リング部材５１と固定金型２０との離脱をスムーズに行うことができる。

【0074】

さらに、リング部材５１が環状に形成され、内周面に内側摺接面５１２を有することで、可動金型４０に対するリング部材５１の相対位置を安定化でき、成形品の成形精度を高めることができる。またさらに、リング部材５１の内側摺接面５１２が壁面５１６よりも可動金型４０の中心の近位側に位置していることで、壁面５１６のみで成形品の最外側面を形成できるので、成形精度を一層高めることが可能となる。段差面５１５が圧縮工程において中央部位４１に面一に並ぶことで、金型装置１０は、充填工程において成形材料の流動の円滑化を図りつつ、圧縮工程において成形材料を流動末端によりスムーズに誘導させることができる。

【0075】

なお、金型装置１０は、上記の実施形態に限定されず、種々の変形例をとり得る。例えば、遮断機構５０の移動体（リング部材５１）が設けられる金型は可動金型４０に限定されず、固定金型２０であってもよい。また、移動体は、平面視で、円環状に限らず、成形品の形状に応じて自由に設計可能であり、方環状、円弧状、直線状等であってもよい。

【0076】

また、上記の金型装置１０は、第１位置決め機構１３（各貫通孔２３、位置決めピン４３）の外側に、第２位置決め機構１４（固定側傾斜面２２３、可動側傾斜面４２３）を備える構成とした。しかしながら、金型装置１０は、この構成に限定されず、第２位置決め機構１４の外側に第１位置決め機構１３を備えてもよい。

【0077】

また、変形例として、金型装置１０は、移動体である図１のリング部材５１を可動金型４０に一体成形している一方で、図１の中央部位４１の先端部（可動金型４０の一部）を相対移動可能としてもよい。ここで、移動体と呼称しているが、自らが移動するものに限るものではなく、一方の金型の移動体を除く他の一部が移動するものも含む。つまり、移動体とは、一方の金型の移動体を除く他の一部に対して相対的に移動するものという意味で用いている。すなわち、圧縮工程において可動金型４０（リング部材５１）に対して中央部位４１の先端部を相対移動させて固定金型２０の突出端面２１２ａに近接させる。

【0078】

なお、上記の実施形態においても、変形例においても、移動体（例えば、リング部材５１）と移動体に対して相対的に移動する部材にとの間に摺接面を備えず、互いに相対移動させ、かつ相対的に位置決め可能な機構を有するようにしてもよい。摺接面を備えない場合には、移動体と移動体に対して相対的に移動する部材とは、キャビティ１１の境界において略全面で接触および摺動するように構成され、樹脂がこの境界から漏れないように構成される。この場合でも、中央部位４１の先端部に押された成形材料がキャビティ１１の流動末端に流動し、可動金型４０に固定されたリング部材５１により成形品の最外側面を精度よく形成することができる。

【0079】

今回開示された実施形態に係る金型装置１０は、すべての点において例示であって制限的なものではない。実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形および改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0080】

１０ 金型装置
１１ キャビティ
１３ 第１位置決め機構
１４ 第２位置決め機構
２０ 固定金型
２１ｇ ゲート
４０ 可動金型
４８ 収容空間
４８１ 第１側面
４８２ 第２側面
５１ リング部材
５１２ 内側摺接面
５１３ 外側摺接面
５１５ 段差面
５１６ 壁面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】