(57)【要約】【課題】方案部の凝固遅れに起因する成形品の製品部の変形を抑止することによって、成形品の製品精度を向上させる技術を提案する。また、同時に、キャビティに充填された溶湯に混入されるノロや初期凝固片を低減して、成形品の製品精度を向上させる技術を提案する。【解決手段】固定型１１と可動型１２とを含んで成る成形金型１０において、前記固定型１１を、第一主型３０と、該第一主型３０に対して或型開閉方向へ進退移動可能な第二主型３１と、該第二主型３１に固定されてキャビティ７１を形作る入子型３２とを含んで構成する。そして、前記第一主型３０と前記第二主型３１との合わせ面に湯道７２を設け、前記第二主型３１に前記湯道７２とキャビティ７１とを連通する湯口７３を設ける。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定型と、該固定型に対して或型開閉方向へ進退移動可能な可動型とを含んで構成され、前記固定型と前記可動型との合わせ面に溶湯を充填させて成形するためのキャビティが設けられた成形金型であって、
前記固定型は、第一主型と、該第一主型に対して前記型開閉方向へ進退移動可能な第二主型と、該第二主型に固定されて前記キャビティを形作る入子型とを含んで構成され、
前記第一主型と前記第二主型との合わせ面に湯道が設けられるとともに、前記第二主型に前記湯道とキャビティとを連通する湯口が設けられることを、特徴とする成形金型。
【請求項２】
前記湯道の溶湯の進行方向と前記湯口の溶湯の進行方向とが略直交するように、前記湯道と前記湯口が設けられることを特徴とする、
請求項１に記載の成形金型。
【請求項３】
固定型と、該固定型に対して或型開閉方向へ進退移動可能な可動型とを含んで構成され、前記固定型と前記可動型との合わせ面に溶湯を充填させて成形するためのキャビティが形成された成形金型であって、前記固定型は、第一主型と、該第一主型に対して前記型開閉方向へ進退移動可能な第二主型と、該第二主型に固定されて前記キャビティを形作る入子型とが具備され、前記第一主型と前記第二主型との合わせ面に湯道が設けられるとともに、前記第二主型に前記湯道とキャビティとを連通する湯口が設けられたものを、用いた射出成形方法であって、
前記固定型と前記可動型とを型締めして、前記キャビティに溶湯を射出して充填させるステップと、
前記前記固定型と前記可動型とを型開きして、前記可動型に保持された成形品の製品部と、前記固定型に保持された成形品の方案部とを分離するとともに、前記製品部を前記固定型より離型するステップと、
前記製品部を前記可動型より離型するステップと、
前記第一主型と前記第二主型とを型開きして、前記第一主型に保持された前記方案部を前記第二主型より離型するステップと、
前記方案部を前記第一主型より離型するステップとを、
含むことを特徴とする、射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形金型を用いて、前記成形金型に溶湯を射出して成形品を製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、成形金型に溶湯を射出して成形品（粗材）を製造する技術（射出成形技術）として、ダイカスト法や射出成形法が知られている。これらの射出成形技術は、精密な金型に溶湯を圧入して、成形品を大量に生産するものであり、従来、広く用いられている。
【０００３】
前記成形金型は、例えば特許文献１に示すように、固定型と可動型との二面の金型を含んで構成され、成形機に取り付けて用いられる。成形機は、固定型に対して可動型を進退移動させて金型を開閉する型締部、溶湯を成形金型内に圧入するための射出部、成形品を成形金型から押し出すための押出部等で構成される。
そして、前記成形機では、前記型締部にて型締めされた成形金型内に、前記射出部にてシリンダにある溶湯を高速で圧入して凝固させ、前記型締部にて前記成形金型を開いたのち、前記押出部にて成形品を型から押し出して取り出す、という手順により成形品が製造される。
【０００４】
前記溶湯は、成形金型に形成された鋳込み口（スプルー）から湯道（ランナ）、湯口（ゲート）を経て、成形金型内のキャビティに射出される。この鋳込み口、湯道、湯口等に残った溶湯は、成形品の製品部とともに凝固して方案部となる。この成形品の製品部に固着している方案部は、成形品を成形金型から取り出したのち、機械加工等にてバリなどと共に成形品から除去される。
【０００５】
一般に、前記製品部に射出された溶湯よりも、前記湯道に残留した溶湯の方が、凝固に多くの時間を要する。これは、成形金型において製品部が成形されるキャビティよりも、湯道の方が厚み（断面積）が大きく、また、遅くまで溶湯が流動するためである。このように、成形品は製品部に対し、方案部に凝固遅れが生じる。方案部に凝固遅れが生じると、方案部の凝固収縮に起因して製品部が変形し、成形品の形状精度に影響を与えることとなる。
【０００６】
また、一般に、成形金型には、初期凝固片（先走りの汚れた溶湯）や、ノロ（溶解炉のスラグ、又は溶湯処理のスラグ）や、ガス等を逃がして湯流れを改善するために湯溜り（オーバーフロー）が設けられる。しかしながら、ノロや初期凝固片は溶湯に対し比重が軽く、浮遊する性質をもっているため、ノロや初期凝固片の一部が溶湯の勢いに巻き込まれたままキャビティに残り、凝固することがある。このようにノロや初期凝固片がキャビティに充填された溶湯に混入して凝固すると、これが鋳造欠陥となる。
【特許文献１】特開２００６−３５２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術に鑑み、本発明では、方案部の凝固遅れに起因する成形品の製品部の変形を抑止することによって、成形品の製品精度を向上させる技術を提案する。また、同時に、キャビティに充填された溶湯に混入されるノロや初期凝固片を低減して、成形品の製品精度を向上させる技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、固定型と、該固定型に対して或型開閉方向へ進退移動可能な可動型とを含んで構成され、前記固定型と前記可動型との合わせ面に溶湯を充填させて成形するためのキャビティが設けられた成形金型であって、前記固定型は、第一主型と、該第一主型に対して前記型開閉方向へ進退移動可能な第二主型と、該第二主型に固定されて前記キャビティを形作る入子型とを含んで構成され、前記第一主型と前記第二主型との合わせ面に湯道が設けられるとともに、前記第二主型に前記湯道とキャビティとを連通する湯口が設けられるものである。
【００１０】
請求項２においては、前記湯道の溶湯の進行方向と前記湯口の溶湯の進行方向とが略直交するように、前記湯道と前記湯口が設けられるものである。
【００１１】
請求項３においては、固定型と、該固定型に対して或型開閉方向へ進退移動可能な可動型とを含んで構成され、前記固定型と前記可動型との合わせ面に溶湯を充填させて成形するためのキャビティが形成された成形金型であって、前記固定型は、第一主型と、該第一主型に対して前記型開閉方向へ進退移動可能な第二主型と、該第二主型に固定されて前記キャビティを形作る入子型とが具備され、前記第一主型と前記第二主型との合わせ面に湯道が設けられるとともに、前記第二主型に前記湯道とキャビティとを連通する湯口が設けられたものを、用いた射出成形方法であって、
前記固定型と前記可動型とを型締めして、前記キャビティに溶湯を射出して充填させるステップと、前記前記固定型と前記可動型とを型開きして、前記可動型に保持された成形品の製品部と、前記固定型に保持された成形品の方案部とを分離するとともに、前記製品部を前記固定型より離型するステップと、前記製品部を前記可動型より離型するステップと、前記第一主型と前記第二主型とを型開きして、前記第一主型に保持された前記方案部を前記第二主型より離型するステップと、前記方案部を前記第一主型より離型するステップとを、含むものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
本発明によれば、成形金型の型開きと同時に方案部が成形品の製品部と分離されるので、方案部の凝固遅れに起因する成形品の製品部の変形を抑止することができ、さらに、前記製品部の温度コントロールが容易となる。これにより、成形品の製品精度を向上させることができる。
また、成形金型に射出される溶湯は直進しようとする性質があることから、溶湯に巻き込まれたノロや初期凝固片は湯道に留まり、湯口やキャビティに至らないので、成形品の製品精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る成形金型及び成形機の構成を示す図、図２は型締め時の成形金型の構成を示す図、図３は型開き時の成形金型の構成を示す図である。
図４は可動型の構成を示す図、図５は主型開閉シリンダの構造を示す図、図６は第一主型と第二主型との連結構造を説明する図、図７は押出ピンの構造を示す図、図８は成形品の製品部と方案部とを示す図、図９は成形品の製品部と湯口部方案とを示す図である。
図１０は射出成形の流れ図、図１１は射出成形の流れを説明する図である。
【００１５】
まず、本発明の実施例に係る成形金型の構造について説明する。
図１に示すように、前記成形金型１０は、成形機５０に取り付けて用いられ、射出成形を行うためのものである。
【００１６】
前記成形金型１０は、固定型１１と、該固定型１１に対して或方向へ進退移動可能な可動型１２とを含んで構成される。この固定型１１と前記可動型１２とが接したときの合わせ面に、溶湯を充填し凝固させて成形品Ｗの製品部Ｗ１を成形するためのキャビティ７１が設けられる。以下、前記固定型１１に対する前記可動型１２の進退移動方向を『型開閉方向』と記載する。
【００１７】
始めに、成形金型１０の可動型１２について説明する。
図１〜図３に示すように、前記可動型１２には、成形機５０の可動盤５６に取り付けられる主型２０と、該主型２０に固定された入子型２１と、前記主型２０に備えられた駆動機構２２にて、キャビティ７１に対して前記型開閉方向と略直交する方向に進退移動可能な摺動型２３・２３・・・等が備えられる。前記摺動型２３・２３・・・は、キャビティ７１の四周に設けられ、可動型１２側のキャビティ７１は、入子型２１と摺動型２３・２３・・・等にて形成される。
【００１８】
続いて、成形金型１０の固定型１１について説明する。
前記固定型１１には、成形機５０の固定盤５５に取り付けられる第一主型３０と、前記第一主型３０に対して型開閉方向へ進退移動可能な第二主型３１と、該第二主型３１に固定されて前記キャビティ７１を形作る入子型３２等を含んで構成される。そして、前記第一主型３０と前記第二主型３１との合わせ面に湯道７２が設けられるとともに、前記第二主型３１に前記湯道７２とキャビティ７１とを連通する湯口７３が設けられる。
【００１９】
前記第一主型３０には、成形機５０の押出部５３のスリーブと連結される成形金型１０側のスリーブ３３が挿設される。このスリーブ３３に残留した溶湯は、ビスケット方案８１と称される方案部Ｗ２となる。
【００２０】
前記第一主型３０には、型開閉方向に延びるガイドピン３４が設けられ、前記ガイドピン３４は第二主型３１に設けられたガイドピンブッシュ３５に摺動可能に挿入される。さらに、前記第一主型３０と第二主型３１との間には型開閉方向へ伸縮する主型開閉シリンダ３６・３６・・・が設けられる。
この第一主型３０と第二主型３１に備えられたガイドピン３４、ガイドピンブッシュ３５、及び主型開閉シリンダ３６により、第一主型３０に対して第二主型３１は型開閉方向へ進退移動可能となる。
【００２１】
なお、図５に示すように、前記主型開閉シリンダ３６は、方案部Ｗ２を落下させるために第一主型３０と第二主型３１とを十分に離間させるために、二段型シリンダに構成される。主型開閉シリンダ３６には、第二主型３１に固定された第一ロッド３６ａと、第一主型３０に形成されたシリンダに挿入されて前記第一ロッド３６ａを挿入するシリンダとして機能する第二ロッド３６ｂが具備される。この構成により、主型開閉シリンダ３６を備えた第一主型３０の厚みよりも大きく第一主型３０と第二主型３１とを離間させることができる。
【００２２】
前記第一主型３０と前記第二主型３１との境界面において、第二主型３１側に分流子３７が設けられ、前記第一主型３０と前記第二主型３１とで湯道７２が形成される。
さらに、前記第二主型３１には、前記湯道７２とキャビティ７１とを連通させる湯口７３が設けられる。従って、第二主型３１を取り替えることによって湯道７２や湯口７３等の形状を変更することができるので、前記第一主型３０は汎用性を有する主型となる。つまり、第一主型３０は固定型１１のうち、前記キャビティ７１の形状が異なった場合でも共通して使用することが可能な汎用主型であり、第二主型３１は固定型１１のうち、前記キャビティ７１の形状に応じて交換される専用主型であることとなる。
【００２３】
前記湯道７２の溶湯の進行方向と前記湯口７３の溶湯の進行方向とが略直交するように、前記湯道７２と湯口７３とは略直交するように設けられる。つまり、湯道７２は第一主型３０と第二主型３１との境界面に沿って設けられ、湯口７３は型開閉方向に延びるように設けられる。さらに、前記湯道７２の先端には、ノロや初期凝固片を留めるためのポケットが形成される。
成形金型に射出される溶湯は直進しようとする性質があることから、溶湯に巻き込まれたノロや初期凝固片は、湯道７２に形成されたポケットに留まってキャビティ７１に至らないので、成形品Ｗの製品精度を向上させることができる。
【００２４】
なお、図８及び図９に示すように、湯口７３は、その断面が長丸形状であることが望ましい。これにより、湯口７３に残留した溶湯が凝固して成る方案部Ｗ２（湯口部方案８３）は、断面が長丸形状となる。この断面が長丸形状の湯口部方案８３は、製品部Ｗ１と方案部Ｗ２の境界で、製品部Ｗ１が身食いされることなく方案部Ｗ２と分離されるために好適な形態の一つである。
【００２５】
また、前記湯口７３は、湯道７２からキャビティ７１に向かって断面積が徐々に減少する先細りの形状とされる。これにより、湯口部方案８３は、製品部Ｗ１に向かって断面積が徐々に減少する先細りの形状となる。この湯口部方案８３の形状により、第二主型３１で凝固した湯口部方案８３は、該第二主型３１より第一主型３０側へ引き抜くことが可能となる。
【００２６】
前記第一主型３０と第二主型３１との間には、第一主型３０と第二主型３１との連結を保持又は解除するためのロックピン３８が設けられる。図６にも示すように、このロックピン３８は、連通された第一主型３０のロック孔４０と第二主型３１のロック穴４１とに挿設される。そして、ロックピン３８は、駆動手段であるロックピンシリンダ３９にて、ロックピン３８がロック孔４０とロック穴４１とに掛かる状態と、ロック孔４０のみに掛かる状態とが切換られることにより、第一主型３０と第二主型３１との連結が保持又は解除される。
【００２７】
また、前記第一主型３０には、図７及び図８にも示すように、ビスケット方案８１と、湯道７２に残留した溶湯が凝固して成る湯道部方案８２と、湯口部方案８３とを含む方案部Ｗ２を、第一主型３０から押し出すための押出ピン４３と、該押出ピン４３の駆動手段である押出ピンシリンダ４４とが、設けられる。
前記押出ピン４３の軸方向は型開閉方向と略平行であり、前記押出ピン４３は押出ピンシリンダ４４にて第二主型３１側へ方案部Ｗ２を押し出すように駆動される。
【００２８】
次に、成形機５０の構成について説明する。
前記成形機５０は、図１に示すように、型締部５１、射出部５２及び押出部５３等が具備される。前記型締部５１は、成形金型１０の固定型１１を取り付ける固定盤５５、可動型を取り付ける可動盤５６、並びに可動盤５６の駆動手段を備え、成形金型１０を成形機５０に固定するとともに固定型１１に対して可動型１２を進退移動させて成形金型を開閉するものである。前記射出部５２は、溶湯を成形金型１０内に圧入するためのものである。前記押出部５３は、押出ピン及びその駆動手段等を備え、成形品Ｗを成形金型１０の可動型１２から押し出すためのものである。
なお、前記成形機５０の構成は、本実施例に限定されず、一般的な構成のものを採用することができる。
【００２９】
次に、前記成形金型１０を備えた成形機５０による射出成形の流れについて、図１０及び図１１を用いて説明する。なお、図１１に示す黒墨部分は、成形金型１０に射出された溶湯が凝固した成形品Ｗである。
【００３０】
まず、成形機５０の型締部５１にて、成形金型１０の固定型１１と可動型１２とが型締めされ、これらの合わせ面にキャビティ７１が形成される（Ｓ１）。
【００３１】
続いて、成形機５０の射出部５２にて、成形金型１０のキャビティ７１に溶湯が射出される（Ｓ２）。
前記溶湯は、可動型１２の第一主型３０のスリーブ３３より成形金型１０に進入し、分流子３７に当接して方向を転換し、湯道７２へと移動する。さらに、湯道７２から方向転換して湯口７３へ移動し、そのままキャビティ７１に圧入される。このとき、成形金型１０に射出された溶湯は直進しようとする性質があることから、溶湯に巻き込まれたノロや初期凝固片は、湯道７２の先端に形成されたポケットに留まってキャビティ７１に至らないので、成形品Ｗの製品精度を向上させることができる。
【００３２】
成形金型１０のキャビティ７１へ溶湯が射出・充填され（図１１（ａ））、所定のダイタイムを経過したのち（Ｓ３）、成形機５０の型締部５１にて、成形金型１０の固定型１１と可動型１２とが型開きされる（Ｓ４、図１１（ｂ））。この型開き時に、固定型１１と可動型１２とが引き離されることにより、固定型１１に保持されている成形品Ｗの方案部Ｗ２と、可動型１２に保持されている成形品Ｗの製品部Ｗ１とは、湯口部方案８３（湯口部方案８３のうち最も縮径された堰）で分離されるとともに、製品部Ｗ１が固定型１１より離型される。
【００３３】
なお、固定型１１と可動型１２とが離れる瞬間に、可動型１２が数ｍｍ程度降下してから離れるように、可動型１２の離型経路を構成することが望ましい。
このように固定型１１と可動型１２とが離れる瞬間に、可動型１２が数ｍｍ程度降下することによって、成形品Ｗの方案部Ｗ２と製品部Ｗ１とが固定型１１又は可動型１２で拘束された状態で、前記製品部Ｗ１に下向きの荷重が加わり、方案部Ｗ２と製品部Ｗ１とがその境界で破断して分離する。これにより成形品Ｗの方案部Ｗ２と製品部Ｗ１との間に無理な引張力が生じることなく、固定型１１と可動型１２とを型開きさせることができるのである。
【００３４】
次に、可動型１２の駆動機構２２にて摺動型２３・２３・・・が後退駆動され（図１１（ｃ））、成形機５０の押出部５３にて成形品Ｗの製品部Ｗ１が押し出されることにより、製品部Ｗ１が可動型１２より離型されて取り出される（Ｓ５、図１１（ｄ））。
【００３５】
そして、ロックピンシリンダ３９にて、固定型１１の第一主型３０と第二主型３１とを連結していたロックピン３８が後退駆動され、第一主型３０と第二主型３１との連結が解除される（Ｓ６）。続いて、主型開閉シリンダ３６が伸張され、第一主型３０に対して第二主型３１が引き離される方向に移動駆動され、第一主型３０と第二主型３１とが型開きされる（Ｓ７、図１１（ｅ））。
【００３６】
上記のように、第一主型３０と第二主型３１とが型開きされると、この第二主型３１の動作に伴い方案部Ｗ２（湯口部方案８３）が第二主型３１から離脱（離型）され、該方案部Ｗ２は第一主型３０に残る。第一主型３０に残った方案部Ｗ２は、押出ピンシリンダ４４にて押出ピン４３を伸張させることにより、第一主型３０から引き離す方向へ押し出され、方案部Ｗ２が第一主型３０より離型されて取り出される（Ｓ８、図１１（ｆ））。
【００３７】
上記のように、成形金型１０の固定型１１と可動型１２の型開きと同時に成形品Ｗの製品部Ｗ１と方案部Ｗ２とが分離されるので、方案部Ｗ２の凝固遅れに起因する製品部Ｗ１の変形を抑止することができる。さらに、成形品Ｗの製品部Ｗ１と方案部Ｗ２が従来と比較して早い段階で分離されるので、前記方案部Ｗ２の影響を従来と比較して早い段階で除去できるため、前記製品部Ｗ１の温度コントロールが容易となる。これにより、成形品Ｗの製品精度の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例に係る成形金型及び成形機の構成を示す図。
【図２】型締め時の成形金型の構成を示す図。
【図３】型開き時の成形金型の構成を示す図。
【図４】可動型の構成を示す図。
【図５】主型開閉シリンダの構造を示す図。
【図６】第一主型と第二主型との連結構造を説明する図。
【図７】押出ピンの構造を示す図。
【図８】成形品の製品部と方案部とを示す図。
【図９】成形品の製品部と湯口部方案とを示す図。
【図１０】射出成形の流れ図。
【図１１】射出成形の流れを説明する図。
【符号の説明】
【００３９】
１０  成形金型
１１  固定型
１２  可動型
３０  第一主型
３１  第二主型
３２  入子型
３４  ガイドピン
３６  主型開閉シリンダ
７１  キャビティ
７２  湯道
７３  湯口
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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