(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形金型装置において、金型のキャビティをランナーを介して射出圧力によって閉鎖するエアー抜きバルブ及び第１エアー抜き孔とに連通させるとともに真空排気源に連通し、固定側金型部材と可動側金型部材との当接面に位置する前記可動側金型部材に前記キャビティに近接して環状微細間隙を刻設し、さらに該環状微細間隙に複数の第１直線状エアーベント溝を連通し、さらに該第１直線状エアーベント溝を環状エアーベント溝に連通し、またさらに該環状エアーベント溝に複数の第２直線状エアーベント溝を連通するとともに、固定側型板と可動側型板に形成した複数の第２エアー抜き孔に前記第２直線状ベント溝を連通して、前記キャビティと前記第２エアー抜き孔とを真空排気源に連通し、射出圧力による前記エアー抜きバルブの閉鎖後であっても、前記環状微細間隙と前記複数の第２エアー抜き孔を介して前記キャビティからガス抜きができるようにしたことを特徴とする射出成形金型装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンに燃料を供給する燃料ポンプのインペラー等の成形品の射出成形に用いる射出成形金型装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来用いられているこの種の燃料ポンプのインペラーは、円板状に形成され、ＰＰＳ樹脂等の耐熱性、寸法安定性、機械特性、成形性等に優れた熱可塑性エンジニアリングプラスチックを射出成形して形成されている。そして、射出成形品であるインペラーの外周部は、素材寸法で、例えば３３．６ｍｍ径であって、精度±０．０５ｍｍ、また、その厚さは、例えば４．０５ｍｍであって、精度±０．０５ｍｍの高精度が要求されている。さらに、インペラーの内縁の表裏両面には各々複数の交差して双方向に傾斜したＶ字型の羽根群が形成され、これら羽根群の交合点の段差は、０．０５ｍｍ（５０ミクロン）程度の高精度に納めることが要求されている。このため、極めて高度な金型精度を保って精度の良い成形品を射出成形することが不可欠となる。
【０００３】
また、射出成形品を構成するＰＰＳ樹脂等は、高温（例えば、３２０℃程度）で溶融されると、溶融樹脂からガスを発生し、このガスが金型内のキャビティ内に放出されると射出成形品内に巻き込まれて射出成形品の精度を著しく低下させるとともに、金型内のキャビティ内壁に焼付いて付着し、さらに射出成形品の精度を低下させることになる。さらに、キャビティ内壁に焼付いて付着したガスがスケール化し、しばしば金型のクリーニングの必要性が生じるとともに、金型の寿命を低下させる原因となっていた。
【０００４】
さらに、射出成形前に金型のキャビティ内の残存空気をエアー抜きして真空状態にしておかないと、溶融樹脂の金型のキャビティ内に射出した時、キャビティ内の残存空気が断熱圧縮されて射出成形品の精度に悪影響を与えていた。
【０００５】
そのため、従来、通常の射出成形品を成形する金型の一部にエアーベントと呼ばれる隙間（エアーベント溝）を設けて、この隙間から真空排気用ポンプを用いてキャビティ内の残存ガス・空気を吸入して金型のキャビティ内から逃散させているものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
〔特許文献１〕
特開平４−１２９７１６号公報（第３頁右上欄第５行目〜同頁右下欄第１５行目、第３図及び第４図）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来の射出成形品の金型装置では、真空吸引シリンダーと金型のキャビティとの間にエアーベント（隙間）と金型の開閉に連動する排気路開閉ピンを設け金型の型閉じ動作に関連して排気路開閉ピンを設けて１ヵ所のみからキャビティ内のガスを吸引シリンダーに吸引するようになっていた。
【０００７】
そのため、金型の型閉め後のみに金型のキャビティ内のガスを１ヵ所のみから吸引するだけであったので、キャビティ内から完全なガス抜きが行われないため、射出成形の精度が低く、また、ガスのキャビティ内壁への付着によって生じるスケールの除去をしばしば必要とし、そのため金型の寿命が著しく短かった（例えば、５時間程度）。
【０００８】
そこで、本発明は、このような従来の射出成形金型装置のもつ問題点を解決するためになされたもので、溶融樹脂の射出圧力によるエアー抜きバルブの閉鎖後でも金型のキャビティ内から常時微細なエアーベント溝及びエアーベント孔を介してエアー抜き及びガス抜きを行ない、高精度、高品質の射出成形品を高生産性、高歩留りをもって成形できるようにするとともに、使用する金型の寿命を著しく向上できる射出成形金型装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、射出成形金型装置において、真空排気源と金型装置のキャビティとを射出圧力によって閉鎖するエアー抜きバルブ及び第１エアー抜き孔とを介して連通するとともに、前記キャビティと第２エアー抜き孔とを固定側金型部材と可動側金型部材との当接面である前記可動側金型部材に前記キャビティに近接して刻設した微細間隙を介して連通し、射出圧力による前記エアー抜きバルブの閉鎖後であっても、前記微細間隙を介して前記キャビティからガス抜きができるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の射出成形金型装置の一実施の形態を添付した図面を参照して説明する。
【００１１】
まず、図１及び図２は、本発明の射出成形金型装置が装着されて、射出成形品（例えば、燃料ポンプのインペラー）を成形する射出成形装置を示す。
【００１２】
この射出成形装置１は、床面ＦＬに防振ゴム等を介して据え付けられ、この射出成形装置１の本体上で水平方向に移動して射出口を射出成形金型装置３のスプルーブッシュ（後述する）に接合して溶融したＰＰＳ樹脂を金型内に導入する射出シリンダーヘッド２と、射出成形操作を監視する操作画面装置４と、粒子状のＰＰＳ樹脂を射出ヘッド２内に供給するホッパー５と、射出成形金型から取り出された射出成形品を収納するシュート６と、射出成形装置１全体の制御機器を格納した制御盤７と、射出成形金型装置３を射出成形装置１に取り付ける４本のタイバー８と、から構成され、所定の射出成形作業を行うようになっている。
【００１３】
次に、本発明の射出成形金型装置３を図３から図６により説明する。
【００１４】
図３は、本発明の射出成形金型装置３が閉鎖した状態を示し、この金型装置３は、固定側金型部材Ａと可動側金型部材Ｂとから構成されている。
【００１５】
固定側金型部材Ａは、図３に示すように、例えば４本のタイバー８（図１及び図２参照）に固着された固定側取付板３１と、この固定側取付板３１に固着されたランナーロックピン３９と、このランナーロックピン３９が挿通された固定側取付板３１と装着されたランナーストッパー３２と、ランナーストッパー３２と型締め（閉鎖時）に当接する固定側型板３３と、からなる。そして、固定側取付板３１には、射出ヘッド２のノズル（射出口）と整合して溶融樹脂をキャビティＣ内に導入するスプルーブッシュ３７がロケートリング３６を介して取り付けられている。本実施の形態では、前記金型部材は、キャビティＣを２個備えた２個取りになっている（図４と図５参照）。
【００１６】
また、固定側型板３３には、スプルーブッシュ３７と連通したランナー部Ｒをもつランナープレート３８とランナー部Ｒから直角に分岐してキャビティＣとランナー部Ｒに連通するゲートＧ（例えば、３本の）が設けられるとともに、キャビティＣから排気するエアー抜きバルブ４１が設けられている。このエアー抜きバルブ４１は、図示しない真空ポンプへ、例えば２個の、エアー抜き孔６３を介して流体的に接続し、射出成形時の射出圧力により閉じ、また、圧力解放時は開くようになっている。
【００１７】
すなわち、図６に示すように、エアー抜きバルブ４１は、ランナーＲと例えば、２個の第１エアー抜き孔６３との間の流路中に配置されている。このエアー抜きバルブ４１は、市販品であって（例えば、（株）システムリソーセズ社のエアー抜きバルブ）、ケース４１ｂ内にスライド駒４１ａがコイルスプリング４１ｃにより付勢されてケース４１ｂ内の上方内壁に通常時に当接し、スライド駒４１ａとケース４１ｂの壁面との間にガス抜き用の隙間ｇを形成するようになっている。溶融樹脂の射出前（型閉め時）には、キャビティＣ及びランナー部Ｒからエアー抜きバルブ４１内に形成されたエアー抜き孔４１ｄ，４１ｅを介して第１エアー抜き孔６３へキャビティＣ内の残存空気等をエアー抜きできるようになっている。また、キャビティＣ及びランナー部Ｒへ溶融樹脂が射出された時には、射出圧力によってスライド駒４１ａが、図７に示すように、コイルスプリング４１ｃのスプリング圧に抗して下方へスライドし、ガス抜き用の隙間ｇを閉じるように構成されている。
【００１８】
さらに、図３に示すように、固定側型板３３には、固定側軸受（例えば、単列深溝軸受）４０を介して第２固定側入子３５が回転自在に配設され、また、第２固定側入子３５内には、同心状に異った直径の第１固定側入子３４が装着されている。第２固定側入子３５には、キャビティＣの片半分を構成する凹部が刻設されている。
【００１９】
他方、可動側金型部材Ｂは、図３に示すように、例えば４個のガイドピン７０に案内されて図示しない駆動装置によって水平方向に移動して金型部材を開閉する可動側取付板５０と、複数本のエジェクターピン６４を並設した下部エジェクタープレート５１と、エジェクターピン６４を案内する上部エジェクタープレート５２と、第１及び第２可動側受板５４，５５と、可動側取付板５０と第１可動側受板５４との間に挟設された可動側スペーサー５３と、第２可動側受板５５に複数のコイルスプリング６１、バッキングプレート６２を介して装着された金型に相当する可動側型板５６とから構成される。可動側型板５６は、常に、例えば４個の、コイルスプリング６１により型締め方向に付勢されている。また、第１可動側受板５４は、締付ボルト７５によって可動側取付板５０に取付けられている。さらに、可動側取付板５０には、リターンピン７５が取り付けられていて下部および上部エジェクタープレート５１，５２を戻すのを支援する。
【００２０】
また、図３に示すように、上記した可動側型板５６には、可動側軸受（単列深溝軸受）６０を介して回転自在に第３可動側入子５９が配設されるとともに、この第３可動側入子５９の内側に異った直径の第２可動側入子５８が嵌入され、さらに、この第２可動側入子５８の内側にエジェクターピン６４を挿通する異った直径の第１可動側入子５７が嵌入されている。ここで、第２可動側入子５８には射出成形品（インペラー）の羽根溝を形成するキャビティＣの片半部が刻設されている。また、下部エジェクタープレート５１には、押出しロット棒６５が固設されて、この押出しロット棒６５を図示しない加圧装置により型締方向に増締めして、射出成形後の成形品をエジェクターピン６４により押出し圧縮するように構成してある。さらに、図３に示すように、第２可動側受板５５にロックピン７３が固設されていて可動側型板５６をその移動時にロック固定側に奪われるのを防止し、コイルスプリング６１の付勢により型板５６を解放方向に移動させ、また、第３可動側入子５９の回り止めを解除する。
【００２１】
さらにまた、本発明の射出成形金型装置３では、図４に示すように、その固定側型板３３と可動側型板５６とに、例えば、４本のガイドピン７０と滑合して水平方向に案内するガイドブッシュ７１と、金型を常時１５０℃程度に加熱する棒ヒータ７２が設けられている。
【００２２】
ここでは、図３に示すように、第３可動側入子５９の突起部５９ａが、射出成形品の外周部１０を、第２固定側入子３５の突出部３５ａと第２可動側入子５８の突出部５８ａが羽根溝を、また、第１可動側入子５７と突出ピン５７ａの間には入子ピン５７ｂが嵌入されている。第１可動側入子５７の突出ピン５７ａが軸孔１４を、それぞれ成形するようになっている。また、第２固定側入子３５のキャビティＣの外周に近接し、かつ、第１可動側入子５８に接する位置に、環状の約０．３ミリメータ程度の深さのエアーベント溝３５ｂが刻設されて、エアーベント孔３５ｃを介して第２エアー抜き孔８０に連通している（図８参照）。
【００２３】
すなわち、図４、図６、とくに図７、図８にその詳細を示すように、固定側金型部材Ａである第２固定側入子３５の突出部３５ａの外側であって環状段部３５ｅの端面に環状エアーベント溝３５ｂが刻設され、また、ランナープレート３８の左端面には、環状エアーベント溝３８ａが刻設され、第２固定側入子３５を貫いて穿設されたエアーベント孔３５ｃを介して、環状エアーベント溝３５ｂと流体的に連通している。さらに、環状エアーベント溝３８ａは、ランナープレート３８に形成された直線状エアーベント溝３８ｂを介して第２エアー抜き孔８０に連通している。
【００２４】
一方、図８に詳しく示すように、可動側金型部材Ｂである第３可動側入子５９の右端面であって、前記した環状エアーベント溝３５ｂに対向する位置には環状エアーベント溝５９ａが刻設され０．３ｍｍ程度の深さをもつ約２ｍｍ巾の環状エアーベント溝５９ｃと２５μ（ミクロン）程度の深さをもつ約０．６ｍｍ巾の別の環状の微細間隙（エアーベント溝）５９ｅを介してキャビティＣに連通している。そして、図５に詳しく示すように、環状微細間隙５９ｅは、直線状エアーベント溝５９ｆ、５９ｄを介して環状エアーベント溝５９ａに連通するとともに、エアーベント孔３５ｃにも連通している。さらに、環状エアーベント溝５９ａは、それぞれ第１エアー抜き孔６３と第２エアー抜き孔８０に流体的に連通している。
【００２５】
次に、上述したように構成された本発明の射出成形金型装置の一実施の形態の作用について説明する。
【００２６】
まず、図３に示すように、可動側金型部材Ｂ、とくに可動側取付板５０を図示しない駆動装置によって固定側金型部材Ａ、とくに固定側取付板３１の方向にガイドピン７０に沿って移動させ金型を閉じ型締状態とする。この時、射出成形品の形状に対応するキャビティＣが金型内に形成される。そして、この型締状態で、射出ヘッド２（図１参照）内で３２０℃程度の温度に加熱されて溶融状態にあるＰＰＳ樹脂を固定側取付板３１に固定されたスプルーブッシュ３７から導入して、ランナープレート３８内のランナー部Ｒと第１固定側入子３４内のゲートＧを介して、キャビティＣ内に射出して、射出成形品（インペラー）を射出成形する。このとき固定側金型部材Ａ及び可動側金型部材Ｂを棒ヒータ７２により１５０℃程度の温度に加熱しておく。射出成形前は、エアー抜きバルブ４１が開いてキャビティＣ及びランナー部Ｒからのエアー抜きが行われ、残存空気は、エアー抜き孔６３から外部に真空排気される。射出成形時は、射出圧力によりランナー部Ｒのエアー抜きバルブ４１は閉鎖されるが、後述するように、他のエアー抜き回路は、引き続き作用し、最後まで真空排気する。
【００２７】
すなわち、スプルーブッシュ３７から溶融樹脂がランナー部Ｒ及びゲートＧを介して金型装置のキャビティＣ内に射出されると、図７に示すように、射出圧力によりエアー抜きバルブ４１のスライド駒４１ａがコイルスプリング４１ｃのバネ力に抗して下方にスライドし、図６に示したエアー抜き隙間ｇを閉じ、キャビティＣ、ランナー部Ｒ及びゲートＧからのエアー抜きを阻止する。しかしながら、この際、依然として、キャビティＣは、図５に示す環状微細間隙５９ｅ、環状エアーベント溝５９ａ、ｂ、ｃならびにエアーベント孔３５ｃ、環状エアーベント溝３８ａ、直線状エアーベント溝３８ｂを介して、それぞれ第２エアー抜き孔８０に連通している。そのため、エアー抜きバルブ４１の閉鎖後であっても、射出成形工程の最終段階まで継続して、キャビティＣからのエアー抜きとガス抜きとが前述した環状微細間隙５９ｅ及び多数のエアーベント溝とエアーベント孔により行われる。このエアーベントによって、溶融樹脂から発生したガスが完全にキャビティＣから排除されるので、成形品へのガスの混入がなくなり、かつ、発生したガスの金型への焼付きがなくなり、金型装置の寿命が飛躍的に向上する。例えば、従来の通常のエアー抜きバルブを備えた金型装置の寿命が約５時間（約１，０００個）であったものが、本発明の金型装置では約７２時間（約１３，０００個）に大巾に向上した。
【００２８】
そして、所定時間後、押出しロット棒６５（図３参照）を加圧装置により作動させて型締方向に微小量圧縮して、エジェクターピン６４を移動させ、この圧縮により射出成形品の加工精度を向上させる。
【００２９】
次に、駆動装置（図示なし）を作動させて図３に示す可動側金型部材Ｂをガイドピン７０に沿って移動させ型開きを行う。この型開きによって固定されているランナーストッパー３２から固定側型板３３が図示しないパーティングロックにより可動側金型部材１３に連結されて離間する。この際、溶融樹脂が硬化して形成されたランナー部ＲとゲートＧとは、ランナーストッパー３２側に付着している。一方、硬化した射出成形品は、可動側金型部材Ｂの第２可動側入子５８と第２固定側入子３５が当接して形成されたキャビティＣ内に留まっている。
【００３０】
さらに、型開きを続けると、パーティングロック（図示なし）の解放により固定側型板３３から可動側型板５６が離間する。この際、軸方向の固定側型板３３の移動により、射出成形品（インペラー）のＶ字型の羽根の斜面に円周（回転）方向の分力が作用し、第２固定側入子３５が２ｍｍ程度円周方向に回転しようとする。この際、この回転は、インペラーの羽根溝の斜面の方向に作用する分力によるものであって、この方向は、時計方向あるいは反時計方向であってもよい。とくに、本発明の射出成形金型装置３においては、回転する第２固定側入子３５の外周部に、例えば単列深溝軸受等の軸受４０が嵌着されているので、第２固定側入子３５は、極めてスムーズに回転しつつ、第２可動側入子５９から離れるとともに、射出成形品のＶ字状の羽根溝から離脱し、入子３５の型抜きが容易に行われる。
【００３１】
さらに、型開きが続けられると、図３に示す硬化したランナー部ＲとゲートＧとがランナーストッパー３２から離脱する。そして、軸方向への型開きによる可動側金型部材Ｂの移動により、射出成形品の一方のＶ字状の羽根溝の斜面に円周（回転方向）の分力が作用し、この分力により第２可動側入子５９が円周方向に可動側軸受６０の助けにより、例えば、２ｍｍ程度スムーズに円周方向に回転する。この回転移動により射出成形品のＶ字状の羽根溝の一方から第２可動側入子５９が完全に離脱し、射出成形品Ｍの離型が完了する。
【００３２】
その後、前記した行程を繰り返し行って、順次、射出成形品を成形する。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の射出成形金型装置によれば、金型のキャビティからのエアー抜きとガス抜きが溶融樹脂射出後であっても完全に行われるので、金型の寿命が大巾に向上するとともに、ガスの成形品の混入がなくなり、この種の射出成形品の生産性、歩留り、成形精度が著しく向上するようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の射出成形金型装置を装備する射出成形装置の正面図。
【図２】図１に示した射出成形装置の平面図。
【図３】図１に示す本発明の射出成形金型装置をＺ−Ｚ矢視方向から見た一部破断断面図であって、射出成形金型を閉じた状態を示す。
【図４】図３に示した本発明の射出成形金型装置の固定側金型部材をＩ−Ｉ矢視方向から見た正面図。
【図５】図３に示した本発明の射出成形金型装置の可動側金型部材をII−II矢視方向から見た正面図。
【図６】図３に示した本発明の射出成形金型装置のIII矢視部の部分拡大縦断面図。
【図７】図６に示した本発明の射出成形金型装置のIV矢視部の部分拡大縦断面図。
【図８】図６に示した本発明の射出成形金型装置のエアーベント部の部分拡大縦断面図。
【符号の説明】
１  射出成形装置
２  射出シリンダーヘッド
３  金型装置
４  操作画面装置
５  ホッパ
６  シュート
７  制御盤
８  タイバー
３１  固定側取付板
３２  ランナーストッパー
３３  固定側型板
３４  第１固定側入子
３５  第２固定側入子
３５ａ  突出部
３５ｂ  環状エアーベント溝
３５ｃ  エアーベント孔
３７  スプルーブッシュ
３８  ランナープレート
３８ａ  環状エアーベント溝
３８ｂ  直線状エアーベント溝
４０  固定側軸受
４１  エアー抜きバルブ
４１ａ  スライド駒
４１ｂ  ケース
４１ｃ  コイルスプリング
５０  可動側取付板
５６  可動側型板
５６ａ  直線状エアーベント溝
５７  第１可動側入子
５８  第２可動側入子
５９  第３可動側入子
５９ａ  環状エアーベント溝
５９ｂ  直線状エアーベント溝
５９ｃ  環状エアーベント溝
５９ｄ  直線状エアーベント溝
５９ｅ  環状微細間隙
６０  可動側軸受
６３  第１エアー抜き孔
７０  ガイドピン
８０  第２エアー抜き孔
Ａ  固定側金型部材
Ｂ  可動側金型部材
Ｃ  キャビティ
Ｇ  ゲート
Ｒ  ランナー部
【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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