(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱溶融された原料をノズルの先端部より金型内のキャビティに注入して製品を成形する射出成形金型装置において、
前記ノズルが、前記加熱溶融された原料を射出する射出口を、前記製品に予定される孔または切欠部と対応した位置に設定し、かつ、中心孔である円筒状射出口および該円筒状射出口の外側に位置したリング状射出口から形成しているとともに、
前記キャビティを横切って前記ノズルの先端側に前進可能なゲートカットパンチを前記ノズルに対向して設け、
前記ゲートカットパンチを前記ノズルの射出口側に前進させることにより、前記製品の孔または切欠部を形成するとともに、ゲートカットを行えるようにしたことを特徴とする射出成形金型装置。
【請求項２】
前記ゲートカットパンチが、その先端側に高熱伝導性部材を設けている請求項１に記載の射出成形金型装置。
【請求項３】
加熱溶融された原料をノズルの先端部より金型内のキャビティに注入して製品を成形する射出成形方法において、
請求項１または２に記載の射出成形金型装置を使用して、
前記キャビティに前記加熱溶融された原料を注入する工程と、
前記原料の注入後、前記ゲートカットパンチを前記キャビティを横切って前記ノズルの先端側に前進させて、前記製品の孔または切欠部を形成すると同時に、前記ノズルの先端側に射出されている前記加熱溶融した原料を前記ノズル内に押し戻しつつ成形を行う工程、
とを経ることを特徴とする射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にランナーレスに好適な射出成形金型装置及びその成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、従来のランナーレス射出成形金型装置では、加熱溶融された樹脂材を射出するノズルの先端部と金型内のキャビティとの間に湯口であるゲート部が設けられる。このゲート構造には、ゲートの切断が必要なダイレクトゲートやサイドゲート以外にも、例えば、ピンポイントゲートやサブマリンゲートなどがあり、これらのゲートを適用すると成形される製品がスプルーやランナーから切離されるため後加工を省略できることが多い。また、ゲート仕上げが不要なバルブゲートやこのバルブゲートを応用したディスクゲートも知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のピンポイントゲートやサブマリンゲート等のゲート構造においては、ゲートの跡が残って見栄えを悪くしている問題点や、ゲートの跡を目立たなくするための仕上げ作業等も必要となることが多い。また、ゲート断面積を増大しにくく、射出成形条件の自由度が狭いと言う問題がある。また、バルブゲート等についても、ゲート部の樹脂が製品側へ押し込まれ易いことから、製品部の歪みや残留応力が問題になったり、ゲートの跡が製品表面に発生することは避けて通れない。更にバルブゲートにおいて、ゲート直下に湯溜り等を設け、キャビティ内への樹脂の流動性をあげる工夫が必要とされる。
【０００４】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的はゲート断面積を増大して低圧成形を可能にし、しかもゲートの跡が残らなくして、生産性並びに製品の品質を向上できる射出成形金型装置及びその方法を提供することにある。さらに、他の目的は、以下に説明する内容の中で順次明らかにして行く。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１の本発明は、加熱溶融された原料をノズルの先端部より金型内のキャビティに注入して製品を成形する射出成形金型装置において、前記ノズルが、前記加熱溶融された原料を射出する射出口を、前記製品に予定される孔または切欠部と対応した位置に設定し、かつ、中心孔である円筒状射出口および該円筒状射出口の外側に位置したリング状射出口から形成しているとともに、前記キャビティを横切って前記ノズルの先端側に前進可能なゲートカットパンチを前記ノズルに対向して設け、前記ゲートカットパンチを前記ノズルの射出口側に前進させることにより、前記製品の孔または切欠部を形成するとともに、ゲートカットを行えるようにしたことを要部としている。
【０００６】
また、上記目的を達成するため請求項３の本発明は、加熱溶融された原料をノズルの先端部より金型内のキャビティに注入して製品を成形する射出成形方法において、請求項１に記載の射出成形金型装置を使用して、前記キャビティに前記加熱溶融された原料を注入する工程と、前記原料の注入後、前記ゲートカットパンチを前記キャビティを横切って前記ノズルの先端側に前進させて、前記製品の孔または切欠部を形成すると同時に、前記ノズルの先端側に射出されている前記加熱溶融した原料を前記ノズル内に押し戻しつつ成形を行う工程、とを経るものである。
【０００７】
以上の構成によれば、ノズル先端部を製品の孔または切欠部に対応して設け、そのノズル先端から加熱溶融されている原料を注入することに加え、ゲートカットパンチをキャビティを横切ってノズル先端に前進させ、金型内でゲートカットを行なうことから、ゲート断面積が多くとれるので低圧成形が可能になるとともに注入に要する時間を短縮することも容易となる。換言すると、原料の注入後は、ゲートカットパンチがノズル先端側に向かって前進し、この前進時に製品の孔または切欠部を形成するとともに、このノズル先端側いわゆるゲート部付近を埋めていた原料をノズル内に押し戻すことから、不要なゲートやランナー等が形成されず、かつゲート部の跡も残らない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１から図３は本発明の一形態例として示す射出成形金型装置における要部縦断側面図である。なお、この形態例では、テープカセットを成形する場合を一例としており、図７にそのテープカセットの平面図を、図８にそのテープカセットの正面図をそれぞれ示している。
図７及び図８において、このテープカセット５１は、一般に市販されているコンパクトテープレコーダ用のものであり、内部に一対のテープ巻取リール（不図示）及びこのテープ巻取リールに巻回された磁気テープ５２を配して、互いに突き合わされてカセットハウジングを構成している一対のカセットハーフ（Ａ，Ｂ）５３を有している。また、カセットハーフ５３には、テープ巻取リールと連結されるテープレコーダ側の駆動軸が挿入係合される孔５５の他に、位置決めピンやキャプスタンローラ等が挿入される複数の貫通された孔５４が形成されている。そして、本形態例では、図７中に符号Ｈを付して示す孔５４（直径が約４．６ｍｍの孔５４）をゲート部として利用する場合を一例として以下説明する。
【０００９】
射出成形金型装置１は、図３に概略の要部を示す如く、固定側型板２と可動側型板３の互いに対向している面にキャビティ４を形成している他に、固定側型板２にはノズル５のゲート部６が図７に示した符号Ｈの孔５４に対応して設けられており、図１，２に示す如く原料、すなわち加熱溶融された樹脂材Ｒがランナーブッシュ７及びノズルチップ８の樹脂流路を通じて、ゲート部６からキャビティ４内へ射出して注入される。また、可動側型板２にはゲート部６に対応して、油圧シリンダー９などを介して上下動されるゲートカットパンチ１０が設けられている。
【００１０】
なお、型板２側には、不図示の固定側取付板の下に配置されたホットマニホールド１１と、固定側取付板と型板２との間に配置されたブロック１２，１３と、ランナーブッシュ７の外周に配置されたセンサー１４やヒーター１５などを備えている。また、型板３側には不図示の可動側取付板及び受板と、エジエクターピン１６などを備えているとともに、型板３が型板２に対し当接された位置（型締め位置）と、離れた位置（型開き位置）とに移動可能になっている。これらは従来と同様である。
【００１１】
さらに要部を詳述する。前記ノズル５は、型板２にあって、前記孔５４に対応した部分に略漏斗状の開口２ａを形成し、そこにノズルチップ８の先端細筒部分８ａを配置した構造であり、その先端部に位置するゲート部６を前記孔５４と略同心、かつ略同大に形成している。ノズルチップ８の先端側周囲部には開口２ａに通じる貫通孔８ａが形成されており、ノズルチップ８内の溶融した樹脂材Ｒの一部がノズルチップ８の外側へ導入されるようになっている。また、ゲート部６は、図２のＡ−Ａ線方向から見ると、図４に示す如くノズルチップ８の先端細筒部分８ａで形成される中心孔である円筒状射出口５ａと、この射出口５ａの外側に形成されるリング状射出口５ｂとを有しており、各射出口５ａ，５ｂから加熱溶融された樹脂材Ｒ（図１及び図２中で梨地模様で示す部分）が射出される。
【００１２】
ゲートカットパンチ１０はピン状をなし、型板３にあって、前記孔５４に対向して設けられた孔３ａに上下動可能に配置されており、油圧シリンダー９を介してゲート部６の射出口５ａ，５ｂに接近するまで前進可能になっている。このゲートカットパンチ１０の平面形状は、図５にも示す如く前記孔５４の形状よりも僅かに小さく、ゲートカットパンチ２３の先端がキャビティ４内を横切ってゲート部６内まで前進することによって、直径が約４．６ｍｍの孔５４が形成される構造になっている。加えて、ゲートカットパンチ１０の先端側には、熱伝導性の良い材質、例えばベリリューム銅等でなる高熱伝導性部材１７が中心部にインサートにより一体に設けられている。
【００１３】
次に、以上の射出成形金型装置の動作を説明する。
まず、不図示の型締めシリンダーにて型板３が型板２に当接される直後では、ゲートカットパンチ１０の先端が図２に示す如くキャビティ４の成形面、つまり製品であるカセットハーフ５３の孔５４に対応して少しだけキャビティ４内に張り出した位置に制御されている。
【００１４】
次いで、型板２側のノズル５より、加熱溶融（例えば、ＡＢＳ樹脂の場合に約２１０℃に加熱）されている樹脂材Ｒが所定の圧力がかけられて射出口５ａ，５ｂから射出され、この樹脂材Ｒがゲート部６を通ってキャビティ４内へ注入される。この射出流路は中心射出口５ａと外側射出口５ｂとで二重に形状されていることから、実質的に流路が拡大されている。これにより、低圧でも溶融された樹脂材Ｒをキャビティ４内に効率的に注入することができ、また単位時間の注入量を増やして注入に要する時間を短縮することが可能になる。図２は、この状態を示している。
【００１５】
樹脂材Ｒの射出が終了し、また初期の保圧を行なった後、油圧シリンダー９が駆動され、ゲートカットパンチ１０をキャビティ４内からゲート部６に向かって前進させて、ゲートカットパンチ１０の先端がゲート部６内を若干前進した時点で停止される。この過程では、ゲートカットパンチ１０がゲート部６に近づくにしたがって、このゲート部６付近に存在していた樹脂材Ｒをゲートカットパンチ１０の先端で射出口５ａ，５ｂからノズル５内に押し戻し、またゲート部６内に前進すると製品の孔５４を形成するとともにゲート部６を閉じる。つまりゲートカットパンチ１０によってゲートカットが行なわれる。図１は、この状態を示している。
【００１６】
なお、樹脂材Ｒが射出されたキャビティ４内は、冷却機構によって所定の温度まで（例えば、約４０℃）冷やされるので短時間に固化する。そして、その後、不図示の型締めシリンダーが駆動されて、型板３が型板２より離されるとともに、ゲートカットパンチ１０もゲート部６から同時に離れて行く。この離れるまでの過程では、ゲートカットパンチ１０の先端がゲート部６に近接し、パンチ側先端と射出口５ａ，５ｂとの間に樹脂材Ｒの薄膜を形成し易い状態になっており、ゲートカットパンチ１０がゲート部６から離れるとき、ゲートカットパンチ１０の先端側があまり冷えていると、前記薄膜がゲートカットパンチ１０に貼り付いて糸引きが生じ易い。この糸引きが生じた場合には製品不良となったり、後から糸引きを取り除いたりする必要があり問題となる。この対策としては、ゲートカットパンチ１０の先端側に高熱伝導性部材１７を一体に設けて、射出口５ａ，５ｂ側の熱を高熱伝導性部材１７に伝え易くし、この熱でゲートカットパンチ１０の先端部分を射出口５ａ，５ｂ側の温度に近い状態に暖めるようにしている。これによって、前述のような薄膜が形成しにくく、ゲートカットパンチ１０の先端部分に貼り付いて糸引きが生じるのを防ぐことができる。このような構造は、熱伝導性の良好な銅材などをゲートカットパンチ１０の先端側に設けるだけなので、構成簡易であり、また各種の樹脂材で試験した結果、前記糸引き防止策として極めて有効であることが確認された。
【００１７】
また、ゲートカットパンチ１０が図２の位置まで戻り、キャビティ４内の成形品が取り出されると、孔５４を有したが製品（カセットハーフ５３）が得られる。図６は、こうしてゲートカットパンチ１０により孔５４が形成されたカセットハーフ５３の一部を示すもので、図７のＢ−Ｂ線に相当する部分である。このカセットハーフ５３には完全な孔５４が形成されるとともにゲート部６の跡が残らず、従来品に比し外観的に優れている。
【００１８】
したがって、本形態例の射出成形金型装置によれば、金型構造として、製品の孔５４に対応してノズル５の先端部つまりゲート部６を設定することから、ゲート断面積が大きくとれる。したがってまた射出口５ａ，５ｂも比例して大きくでき、同時にゲート部６の厚さ方向（図２のゲート部６の開口面とゲートカットパンチ１０の先端との隙間寸法）も調整できて大きく確保することが可能であることから、低圧成形が可能となり、単位時間当たりの注入量を増やして注入に要する時間を短縮させ、生産性を向上させることができる。また、溶融された樹脂材Ｒの注入後は、ゲートカットパンチ１０が前進し、製品（カセットハーフ５３）の孔５４を形成するとともに、ゲート部６付近を埋めていた半溶融状態にある樹脂材Ｒを射出口５ａ，５ｂからノズル５内に押し戻すため、不要な廃材部分が生じなく、成形材料費の無駄がない。また、ゲートカット跡が生じることもなくなり、外観面から製品価値を向上できる。しかも、孔５４を形成する時に、ゲート部６付近に存在していた樹脂材Ｒを断面積の大きなゲート部６ないしは射出口５ａ，５ｂからノズル５内に押し戻すようにしているので、ゲート部６の周辺部分にストレスがかかるのを最小限に抑制することができる。
【００１９】
なお、上記形態例では、孔５４が形成される部分をゲート部６として使用した場合について説明したが、孔５４と実質的に同じ開口や貫通された切欠部であっても差し支えないものである。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、ゲート断面積を構造的に増大できるようにしたので、低圧成形が可能となり、単位時間当たりの射出量を増やして、生産性を向上させることができる。また、樹脂材の射出後にゲートカットパンチがノズル先端部つまりゲート部に向かって前進し、このゲート部付近を埋めていた樹脂材をノズル内に押し戻して製品の孔ないしは切欠部を形成することから、不要な廃材部分ができず、しかも従来の様なゲートの跡が残らないので外観面から製品価値を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の射出成形金型装置例をゲートカット状態で示す要部縦断側面図である。
【図２】前記射出成形金型装置を射出状態で示す要部縦断側面図である。
【図３】前記射出成形金型装置の概略構成を示す縦断図である。
【図４】図２中のＡ−Ａ線に沿う方向より見たゲート部の平面図である。
【図５】前記射出成形金型装置のゲートカットパンチ先端の平面図である。
【図６】前記射出成形金型装置により形成された製品の要部断面図である。
【図７】製品例である一般的なテープカセットの概略平面図である。
【図８】前記テープカセットの概略正面図である。
【符号の説明】
１  射出成形金型装置
２  固定側型板
３  可動側型板
４  キャビティ
５  ノズル
６  ゲート部
８  ノズルチップ
５ａ  射出口（中心孔）
５ｂ  射出口（リング状孔）
１０  ゲートカットパンチ
１７  高熱伝導性部材
５３  カセットハーフ（製品）
５４  孔
Ｒ  樹脂材（原料）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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