(57)【要約】【課題】  樹脂成形等に用いられる金型に発生するスラスト力の大きさ，方向を定量的に把握でき、従って金型の製造に当たってスラスト力対策を設計段階で金型に盛り込むことができ、成形品不良を防止でき、また金型コストを低減できる金型及び金型の設計方法を提供する。【解決手段】  成形加工時に金型内表面に作用する力ｆの金型開閉方向ｖと直角の方向の成分ｆｓの合計であるスラスト力Ｆｓの大きさ及び方向に対応したスラスト受部２ａ，２ｃを備えた金型及びその設計方法。【選択図】    図２
2006082289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形加工時に金型内表面に作用する力の金型開閉方向と直角の方向の成分であるスラスト力の大きさ及び方向に対応したスラスト受部を備えたことを特徴とする金型。
【請求項２】
請求項１において、上記スラスト受部は、成形加工時に金型内表面の単位面積に作用する圧力を大きさ及び方向と共に合計することにより求めた力を、金型開閉方向に作用する型締力と、金型開閉方向と直角の方向に作用するスラスト力とに分解し、該スラスト力の大きさ及び方向に対応させて構成されていることを特徴とする金型。
【請求項３】
成形加工時に金型内表面の単位面積に作用する圧力を大きさ及び方向と共に合計することにより、金型開閉方向に作用する型締力と、金型開閉方向と直角の方向に作用するスラスト力とを求め、該スラスト力の大きさ及び方向に対応したスラスト受部を金型に付加したことを特徴とする金型の設計方法。
【請求項４】
請求項３において、流動解析ソフトから出力される節点の圧力データに基づいて、該節点で構成される多角形要素に作用するベクトルを、全ての多角形要素について合計してトータルベクトルを求め、該トータルベクトルの金型開閉方向分力を上記型締力とし、上記トータルベクトルの金型開閉方向に直角の方向の分力を上記スラスト力とすることを特徴とする金型の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形やダイカスト鋳造等に使用される金型に関し、詳細には金型開閉方向と直角の方向に作用するスラスト力への対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機を用いて樹脂成形品を製造する場合、可動型と固定型とからなる金型を所定の型締力で締め付け固定し、この状態で金型内に形成されたキャビティ内に溶融樹脂を所定の圧力でもって加圧供給することとなる（例えば特許文献１参照）。なお、上記金型に作用させるべき型締力を求める方法には、現在市販されている流動解析ソフト、例えばモールドフロージャパン株式会社の「Moldflow Plastics Insight 」により必要な型締力を算出する方法があり、この型締力に対応できるように射出成形機を設計，製造することとなる。
【特許文献１】特開平０５−１３１５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで上記従来の射出成形では、特に樹脂成形品の形状如何によっては、上記金型開閉方向と直角の方向に大きなスラスト力が発生し、このスラスト力が金型の破損，変形の原因となるといった問題がある。即ち、従来の金型の製造においては、上記スラスト力は定量的に捉えられてはおらず、そのため上記スラスト力対策は、経験に基づいて、あるいは感覚的に行なわれているのが実情である。その結果、成形品不良が生じる場合があり、また上記スラスト力対策が金型コストを増大させるといった問題がある。
【０００４】
本発明は、樹脂成形等に用いられる金型に発生するスラスト力の大きさ，方向を定量的に把握でき、従って金型の製造に当たってスラスト力対策を設計段階で金型に盛り込むことができ、成形品不良を防止でき、また金型コストを低減できる金型及び金型の設計方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、成形加工時に金型内表面に作用する力の金型開閉方向と直角の方向の成分であるスラスト力の大きさ及び方向に対応したスラスト受部を備えたことを特徴とする金型である。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１において、上記スラスト受部は、成形加工時に金型内表面の単位面積に作用する圧力を大きさ及び方向と共に合計することにより求めた力を、金型開閉方向に作用する型締力と、金型開閉方向と直角の方向に作用するスラスト力とに分解し、該スラスト力の大きさ及び方向に対応させて構成されていることを特徴としている。
【０００７】
請求項３の発明は、成形加工時に金型内表面の単位面積に作用する圧力を大きさ及び方向と共に合計することにより、金型開閉方向に作用する型締力と、金型開閉方向と直角の方向に作用するスラスト力とを求め、該スラスト力の大きさ及び方向に対応したスラスト受部を金型に付加したことを特徴とする金型の設計方法である。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項３において、流動解析ソフトから出力される節点の圧力データに基づいて、該節点で構成される多角形要素に作用するベクトルを全ての多角形要素について合計してトータルベクトルを求め、該トータルベクトルの金型開閉方向分力を上記型締力とし、上記トータルベクトルの金型開閉方向に直角の方向の分力を上記スラスト力とすることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、成形加工時に金型内表面に作用する力の金型開閉方向と直角の方向の成分であるスラスト力の大きさ及び方向を求め、該スラスト力に対応したスラスト受部を金型に付加するようにしている。即ち、成形加工時に金型内表面の単位面積に作用する圧力を大きさ及び方向と共に合計することにより、金型開閉方向に作用する型締力と、金型開閉方向と直角の方向に作用するスラスト力とを求め、該スラスト力の大きさ及び方向に対応したスラスト受部を金型に付加するのである。より具体的には、流動解析ソフトから出力される節点の圧力データに基づいて、該節点で構成される多角形要素に作用するベクトルを全ての多角形要素について合計してトータルベクトルを求め、該トータルベクトルの型開閉方向分力を上記型締力とし、上記トータルベクトルの型開閉方向に直角の方向の分力を上記スラスト力とするのである。
【００１０】
このように、従来から採用されている流動解析ソフトの出力を元に金型に発生するスラスト力を定量的に求めるようにしたので、このスラスト力への対策を金型に設計段階で付加することが可能となる。特に、上記トータルベクトルは、三次元的に表示可能なので、スラスト力の定量的，視覚的な把握が容易である。上記スラスト力への対策が不十分であると、場合によっては金型の破損，磨耗等を引き起し、磨耗が生じると磨耗粉，粒，破片等が製品に付着し、又は混入し、製品不良を引き起こしてしまう。本発明では、成形品の不良や、金型保全費用，金型メーカーでの修理費増大の問題を回避でき、トータルとしての金型コストを削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１ないし図５は本発明の一実施形態に係る金型を説明するための図であり、図１は射出成形機の模式図、図２は金型の断面側面図、図３は射出成形品の斜視図、図４は金型内表面に発生するトータルベクトルの算出方法を説明するための模式図、図５はスラスト力対策を説明するための斜視図である。
【００１３】
図において、１は射出成形機である。この射出成形機１は、金型４と、該金型４を開閉するとともに所定の型締め力Ｆｖを作用させて該金型４を固定保持する開閉機構５と、上記金型４内に形成される製品形状に対応したキャビティａ内に溶融樹脂ｂを加圧供給する樹脂供給機構６とを備えている。
【００１４】
上記金型４は、上記開閉機構５の駆動部５ｂにより矢印ｖ方向に開閉駆動される可動型２と、上記開閉機構５の固定支持部５ａに固定支持された固定型３とから構成されている。
【００１５】
上記溶融樹脂ｂが上記キャビティａ内に所定の圧力でもって供給されると、上記金型４の内表面には、単位面積当たり上記溶融樹脂の圧力に相当する力ｆが該内表面の単位面積部分に対して直角方向に作用する。この樹脂圧力に相当する力ｆの上記金型開閉方向ｖにおける分力ｆv の合計が必要な型締力Ｆｖとなる。
【００１６】
従来は、例えば世界的に用いられている流動解析ソフトである「Moldflow Plastics Insight 」により成形機に必要な型締力が求められ、この型締力に対応した力を上記開閉機構５が金型４に作用させ、この状態で射出成形が行なわれていた。
【００１７】
本実施形態では、上述の方法で求められた型締力でもって金型４が固定保持されるとともに、以下のスラスト対策が施されている。上記流動解析ソフトから出力されるデータを元に、樹脂成形金型の内表面の単位面積に作用する上記力ｆの上記金型開閉方向と直角の方向におけるスラスト分力ｆｓが、金型内表面の全面積について合計されてスラスト力Ｆｓが求められる。そして上記金型４の設計に当たっては、上記スラスト力Ｆｓに対応するスラスト受部が該金型４に付加され、上記スラスト力対策とされているのである。
【００１８】
より具体的には、例えば図３に示す樹脂成形品ｗのＡ部分を模式的に多数の三角形要素に分割した様子を示す図４において、上記流動解析ソフトから出力される節点ｓ1 ，ｓ2 ，ｓ3 における圧力データｐ1 ，ｐ2 ，ｐ3 に基づいて上記３つの節点で形成される三角形要素に作用するベクトルｆの大きさが、（ｐ1 ＋ｐ2 ＋ｐ3 ）／３×Ａ（三角形要素の面積）により求められる。なお、ベクトルｆの方向は上記三角形要素に直角の方向である。
【００１９】
そして上記金型４の内表面における全ての三角形要素についての上記ベクトルｆを合計することにより金型内表面全体に発生するトータルベクトルＦが求められる。そしてこのトータルベクトルＦの金型開閉方向成分が上記型締力Ｆｖとされ、型開閉方向ｖに直角の方向の成分が上記スラスト力Ｆｓとされる。
【００２０】
このように本実施形態では、スラスト力Ｆｓの大きさ及び方向を定量的に求めることができるので、該スラスト力Ｆｓへの対策を金型に設計段階で盛り込むことが可能となる。例えば、図２，図５に示すように、コッター面（金型のずれを防止する面）２ａ，２ｂの面積を増やす、上記コッター面２ａ，２ｂを磨耗，破損に強い材料にする、あるいはスラスト力Ｆｓを抑えるための別の部品を追加する等々の対策を金型４に盛り込むことが可能となる。なお、図５は可動型２を示しており、ｗは成形品である。
【００２１】
このように本実施形態では、スラスト力Ｆｓへの対策を金型設計の段階で付加できるので、金型４の破損，磨耗及び成形品不良を低減することができる。また従来必要としていた金型保全費用及び金型メーカでの修理費用を不要としてトータルとしての金型コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態による射出成形機の模式図である。
【図２】上記射出成形機用金型の断面側面図である。
【図３】上記射出成形機で成形される製品の模式図である。
【図４】上記金型におけるベクトルを求める方法を示す模式図である。
【図５】上記金型におけるスラスト力対策を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００２３】
２  可動型
２ａ  スラスト受部
３  固定型
４  金型
Ｆｓ  スラスト力
Ｆｖ  型締力
ｆ  金型内表面の単位面積に作用する圧力
ｖ  金型開閉方向
ｓ１〜ｓ３  節点
ｐ１〜ｐ３  圧力データ
【図１】
2006082289.tif 000003
【図２】
2006082289.tif 000004
【図３】
2006082289.tif 000005
【図４】
2006082289.tif 000006
【図５】
2006082289.tif 000007