(57)【要約】【課題】外観や強度、形状精度のよい成形品を得る。【解決手段】二つの金型４１，５１間に形成された材料充てん空間Ａに、可塑状態の材料Ｍを充てんする充てん工程と、金型５１との間に成形用空間Ｂを形成する成形用部材４２を、材料Ｍが充てんされた材料充てん空間Ａ内に進入させて、成形用空間Ｂを閉鎖し、成形用空間Ｂに沿う形状の成形品を成形する成形工程とにより成形品を製造する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの金型間に形成された材料充てん空間に、可塑状態の材料を充てんする充てん工程と、
いずれか一方の金型との間に成形用空間を形成する成形用部材を、前記材料が充てんされた材料充てん空間内に進入させて、前記成形用空間を閉鎖し、該成形用空間に沿う形状の成形品を成形する成形工程とを有することを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
互いに当接されることにより可塑状態の材料が充てんされる材料充てん空間を形成する第１および第２の金型と、
該第１の金型に、前記材料充てん空間の中心部を通じて第２の金型に向かい進退可能に設けられ、前記第２の金型との間に成形用空間を形成する成形用部材とを備えていることを特徴とする射出成形機。
【請求項３】
前記成形用空間が、中心孔を有する略筒状の成形品を成形するように構成される請求項２に記載の射出成形機であって、
前記成形用部材が、略円筒状のスリーブピンと該スリーブピンの内側に進退可能に設けられた略円柱状のセンターピンとを有し、
前記スリーブピンが、前記第２の金型に当接される当接面と、前記成形品の端面のうち少なくとも一部を形成する成形端面とを有し、
前記センターピンが、前記成形品の中心孔の少なくとも一部を形成する円筒面を有することを特徴とする射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形方法および射出成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機は、金型によって形成された成形用空間内へ可塑状態の材料（溶融樹脂）を充てんして、成形用空間に沿った所望の製品形状の成形品を成形する装置である。溶融樹脂は、材料を供給する射出機から射出され、金型内に設けられた材料通路（ランナー）を経て成形用空間へ充てんされる。ランナーから成形用空間への注入口は一般にゲートと呼ばれ、金型の構成や成形用空間の形状に応じて種々の形状で設けられている。
【０００３】
図４（ａ）および（ｂ）に、一般に多く用いられているサイドゲート方式を示す。サイドゲート方式では、成形用空間１００の側面に設けたサイドゲート１０１を介してランナー１０２から成形用空間１００へと溶融樹脂を充てんすることができる。
【０００４】
また、成形用空間内に充填された樹脂の圧力勾配を均一にするために、金型装置の構成部品を動かしたり型締め力を切り換えるなどして、樹脂が充填された成形用空間の容積を小さくして樹脂を圧縮する金型装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２４４５６８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば円筒状部品を成形する場合にサイドゲート方式を採用すると、図４（ａ）に示すように、充てんされた溶融樹脂の流れが一旦分かれた後にゲート１０１の反対側で合わさり、ここにウェルドラインＷが形成されてしまうため、この部分の外観が悪く、強度が低くなるという問題がある。
【０００７】
また、成形用空間１００内に射出された溶融樹脂のゲート１０１からの流動距離が均一でないと、樹脂の流動方向の圧力勾配が均一にならず、成形用空間１００内における樹脂の密度分布が不均一になるので、成形品が不均一に収縮し、真円度や円筒度等の形状精度が低下するという問題もある。
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、外観や強度、形状精度のよい成形品を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係る射出成形方法は、二つの金型間に形成された材料充てん空間に、可塑状態の材料を充てんする充てん工程と、いずれか一方の金型との間に成形用空間を形成する成形用部材を、材料が充てんされた材料充てん空間内に進入させて、成形用空間を閉鎖し、成形用空間に沿う形状の成形品を成形する成形工程とを有することを特徴としている。
【００１０】
この発明によれば、材料が充てんされた材料充てん空間内に成形用部材を押し込むことにより成形用部材と金型との間の成形用空間を閉鎖するので、成形用空間内全体に材料が均一に充てんされることとなる。したがって、１カ所あるいは数カ所の狭いゲートから材料が充てんされる方法とは異なり、成形用空間の外側全体から材料が流れ込み、成形用空間内の材料を均一な密度分布とすることができる。
【００１１】
請求項２の発明に係る射出成形機は、互いに当接されることにより可塑状態の材料が充てんされる材料充てん空間を形成する第１および第２の金型と、第１の金型に、材料充てん空間の中心部を通じて第２の金型に向かい進退可能に設けられ、第２の金型との間に成形用空間を形成する成形用部材とを備えていることを特徴としている。
【００１２】
この発明によれば、材料充てん空間に均一に充てんされた材料の中に、成形用部材を前進させることにより、材料で満たされた成形用空間が形成され、所望形状の成形品が成形される。すなわち、１カ所あるいは数カ所の狭いゲートから直接成形用空間に材料が充てんされると流動距離が均一でなく樹脂の流動方向の圧力勾配が不均一となるのに対して、成形用空間を含む大きな材料充てん空間に材料が充てんされる本発明によれば、充てんされる材料を均一な密度分布とすることができる。
【００１３】
請求項３の発明に係る射出成形機は、成形用空間が、中心孔を有する略筒状の成形品を成形するように構成される請求項２に記載の射出成形機であって、成形用部材が、略円筒状のスリーブピンと、このスリーブピンの内側に進退可能に設けられた略円柱状のセンターピンとを有し、スリーブピンが、第２の金型に当接される当接面と、成形品の端面のうち少なくとも一部を形成する成形端面とを有し、センターピンが、成形品の中心孔の少なくとも一部を形成する円筒面を有することを特徴としている。
【００１４】
この発明によれば、成形用空間よりも大きな材料充てん空間にセンターピンを配置して材料を充てんすることができるので、円筒状の成形品を成形する場合であっても、小さな成形用空間にセンターピンを配置して充てんするよりも均一な充てんが可能となる。また、第２の金型とスリーブピンの当接面との間がゲートとなるので、スリーブピンを前進させることによりゲートが閉鎖されるときに、スリーブピンに設けられた成形端面も前進し、成形用空間内の材料を圧縮成形することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
図３に、本発明の一実施形態による射出成形機１０を示す。射出成形機１０は、射出機２０、型締機３０、金型３６を備え、型締機３０で金型３６を開閉することにより、射出機２０から射出した溶融樹脂Ｍ（材料ｍ）を所望の形状の成形品を成形するものである。
【００１６】
射出機２０は、ノズル２７を介して金型３６に溶融樹脂を供給する装置であって、粉末状態の材料ｍを貯蔵するホッパ２１と、このホッパ２１から供給される材料ｍをノズル２７へ送り出すシリンダ２２と、シリンダ２２内の材料ｍを加熱する加熱ヒータ２３とを備えている。シリンダ２２は円筒状に形成され、その内部には、油圧モータ２４および射出シリンダ２５によって前後（図３の左右）方向に移動されるとともに軸線周りに回転されて材料ｍを先端のノズル２７へ送り出すスクリュー２６が備えられている。このシリンダ２２内にホッパ２１から供給された材料ｍは、加熱ヒータ２３によって加熱されて可塑化されながらスクリュー２６の駆動によって前方へ移動され、ノズル２７から溶融樹脂Ｍとして射出される。
【００１７】
型締機３０はタイバー３５に沿って前後に移動可能な可動側プラテン３１と、固定側プラテン３２とを有し、油圧シリンダ３４によって型締用ラム３３を駆動することにより、固定側プラテン３２に対して可動側プラテン３１を移動させる装置である。
【００１８】
金型３６は、型締機３０の可動側プラテン３１に取り付けられた可動側金型部（第１の金型）４０と、固定側プラテン３２に取り付けられた固定側金型部（第２の金型）５０とを有している。そして、可動側金型部４０が型締機３０によって移動されて、可動側金型部４０に備えられた可動側型板４１が固定側金型部５０に備えられた固定側型板５１に当接されることにより、両型板間に材料充てん空間Ａが形成される構成となっている。
なお材料充てん空間Ａは、図では１カ所しか示していないが、１個の金型３６内に複数箇所設けられており、ノズル２７からスプルーＳおよびランナーを介して、それぞれ溶融樹脂を供給されるように構成されている。
【００１９】
可動側金型部４０は、可動側型板４１と、この可動側型板４１を貫通して設けられたスリーブピン（成形用部材）４２およびセンターピン（成形用部材）４３とを有している。スリーブピン４２およびセンターピン４３は、可動側型板４１の移動方向に一致させた軸方向に、それぞれ独立して進退可能に設けられている。可動側型板４１の固定側型板５１に対向する型閉面４１ａには、スリーブピン４２を囲む凹部４１Ａが開口している。
【００２０】
スリーブピン４２は円筒状に形成され、先端面が固定側金型部５０に当接される環状の当接面４２ａであって、内周側の先端部には円錐面（成形端面）４２ｂが形成されている。
センターピン４３は、スリーブピン４２の内側に嵌合される第１円柱部４３Ａと、その先端である環状端面４３ｂの中心に立設された小径の第２円柱部４３Ｂとを有し、第１円柱部４３Ａをスリーブピン４２の内側に嵌合させて配置されている。センターピン４３は、第２円柱部４３Ｂの先端面が固定側金型部５０に当接される円形当接面４３ａとなっている。
【００２１】
固定側金型部５０は、可動側型板４１が当接される型閉面５１ａを有する固定側型板５１を備えている。固定側型板５１には、スリーブピン４２の当接面４２ａと内径が一致する円筒面５２ａと平面５２ｂとからなる円筒状の凹部５２が形成されている。
【００２２】
以上のように構成された金型３６では、固定側型板５１と可動側型板４１とを当接させるとともに、第２円柱部４３Ｂの円形当接面４３ａを平面５２ｂに当接させることにより、図１に示すように両型板４１，５１間に略円筒状の材料充てん空間Ａが形成される。
そして図１の２点鎖線で示すように、さらにスリーブピン４２の当接面４２ａを固定側型板５１の型閉面５１ａに当接させることにより、スリーブピン４２，センターピン４３および固定側型板５１間に成形用空間Ｂが形成される。
【００２３】
つぎに、以上のように構成された射出成形機１０を用いた射出成形方法について説明する。
（充てん工程）
まず、型締機３０により可動側型板４１を前進させて固定側型板５１に当接させる。このとき、センターピン４３を、平面５２ｂに当接させる成形時の位置に配置する一方、スリーブピン４２は固定側型板５１の型閉面５１ａに当接させずに、当接面４２ａと型閉面５１ａとの間を、成形用空間Ｂの外側全周に設けられた環状のゲートとする。
この状態で射出機２０から可塑状態の溶融樹脂Ｍを射出することにより、凹部４１Ａから、成形用空間Ｂ内に均一に溶融樹脂Ｍを流入させることができる。
【００２４】
（成形工程）
溶融樹脂Ｍが材料充てん空間Ａ内に充てんされた後、スリーブピン４２を前進させて当接面４２ａを固定側型板５１の型閉面５１ａに当接させる。これにより、スリーブピン４２の円錐面４２ｂが成形用空間Ｂ内の溶融樹脂Ｍを圧縮しながら、スリーブピン４２と固定側型板５１との間に形成されていたゲートが閉鎖され、成形用空間Ｂが閉じられる。これにより、成形用空間Ｂ内の溶融樹脂Ｍがスリーブピン４２（当接面４２ａ）と固定側型板５１との間を通じて均一に押し出されて成形用空間Ｂが閉じられるので、成形用空間Ｂ内の溶融樹脂Ｍは圧縮されるとともに、より均一に充てんされた状態となる。
【００２５】
成形用空間Ｂ内の溶融樹脂Ｍが冷却固化されたら、型締機３０により可動側型板４１を後退させて、可動側型板４１と固定側型板５１との間を開き、固化成形された略円筒状の成形品を金型３６から取り出すことができる。
【００２６】
図２に本発明の他の実施形態による射出成形機１０の要部を示す。
この実施形態の射出成形機１０は、上述した第１の実施形態と同様に、射出機、型締機、金型３７を備え、型締機で金型３７を開閉することにより、射出機から射出した溶融樹脂Ｍ（材料ｍ）を所望の形状の成形品を成形する装置である。ここでは第１の実施形態と同一の構成については説明を省略し、要部構造が異なる金型３７について以下に説明する。
【００２７】
金型３７は、可動側金型部（第１の金型）４０に備えられた可動側型板４４が、固定側金型部（第２の金型）５０に備えられた固定側型板５３に当接されることにより、両型板間に材料充てん空間Ｃが形成される構成となっている。
【００２８】
可動側金型部４０は、可動側型板４４と、この可動側型板４４を貫通して設けられたスリーブピン（成形用部材）４５およびセンターピン（成形用部材）４６とを有している。スリーブピン４５およびセンターピン４６は、可動側型板４４の移動方向に一致させた軸方向に、それぞれ独立して進退可能に設けられている。可動側型板４４の固定側型板５３に対向する型閉面４４ａには、スリーブピン４５を囲む凹部４４Ａが開口している。
【００２９】
スリーブピン４５は円筒状に形成され、先端面が固定側金型部５０に当接される環状の当接面４５ａであって、内周側の先端部には円錐面（成形端面）４５ｂが形成されている。
センターピン４６は、スリーブピン４５の内側に嵌合される第１円柱部４６Ａと、その先端である環状端面４６ｂの中心に立設された小径の第２円柱部４６Ｂとを有し、第１円柱部４６Ａをスリーブピン４５の内側に嵌合させて配置されている。センターピン４６は、第２円柱部４６Ｂの先端面が固定側金型部５０に当接される円形当接面４６ａとなっている。
【００３０】
固定側金型部５０は、固定側型板５３と、この固定側型板５３を貫通する貫通孔５３ａの内側に配置された円筒状のキャビスリーブ５４と、このキャビスリーブ５４の内側に配置され軸方向に進退可能に設けられた円柱状のキャビピン５５とを備えている。
【００３１】
以上のように構成された金型３７では、固定側型板５３と可動側型板４４とを当接させるとともに、第２円柱部４６Ｂの円形当接面４６ａをキャビピン５５の先端面５５ａに当接させることにより、図２に示すように両型板４４，５３間に材料充てん空間Ｃが形成される。
【００３２】
そして図２に２点鎖線で示すように、さらにスリーブピン４５の当接面４５ａを固定側型板５３の型閉面５３ｂに当接させるとともに、キャビピン５５とセンターピン４６とを突き合わせたままセンターピン４６を前進（すなわちキャビピン５５を後退）させることにより、スリーブピン４５，センターピン４６および固定側型板５３，キャビスリーブ５４，キャビピン５５間に、中心孔を有する略筒状の成形用空間Ｄが形成される。
【００３３】
つまり、この金型３７を備えた射出成形機を用いた成形工程では、溶融樹脂Ｍが材料充てん空間Ｃ内に充てんされた後、スリーブピン４５およびセンターピン４６を前進させて当接面４５ａを固定側型板５３の型閉面５３ｂに当接させる。これにより、スリーブピン４５の円錐面４５ｂおよびセンターピン４６の環状端面４６ｂによって成形用空間Ｄ内の溶融樹脂Ｍが圧縮されながら、スリーブピン４５と固定側型板５３との間に形成されていたゲートが閉鎖され、成形用空間Ｄが閉じられる。これにより、成形用空間Ｄ内の溶融樹脂Ｍがスリーブピン４５（当接面４５ａ）と固定側型板５３との間を通じて均一に押し出されて成形用空間Ｄが閉じられるので、成形用空間Ｄ内の溶融樹脂Ｍは第１の実施形態よりも強く圧縮され、均一に充てんされた状態となる。
【００３４】
以上のように、成形用空間の外側全周を囲むゲートから溶融樹脂を充てんするとともに余分の溶融樹脂を成形用空間から押し出しながらゲートを閉鎖するので、全体に均一な密度分布を有し、ウェルドラインやゲート跡がなく、外観および形状精度に優れた成形品を得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に係る射出成形方法によれば、材料が充てんされた材料充てん空間内に成形用部材を押し込むことにより成形用部材と金型との間の成形用空間を閉鎖するので、成形用空間内全体に材料が均一に充てんされることとなる。したがって、１カ所あるいは数カ所の狭いゲートから材料が充てんされる方法とは異なり、成形用空間の外側全体から材料が流れ込むので、ウェルドラインが無く均一な密度分布を有する成形品を得ることが可能となる。
【００３６】
請求項２の発明に係る射出成形機によれば、材料充てん空間に均一に充てんされた材料の中に、成形用部材を前進させることにより、材料で満たされた成形用空間が形成され、所望形状の成形品が成形される。すなわち、１カ所あるいは数カ所の狭いゲートから直接成形用空間に材料が充てんされると流動距離が均一でなく樹脂の流動方向の圧力勾配が不均一となるのに対して、成形用空間を含む大きな材料充てん空間に材料が充てんされる本発明によれば、充てんされる材料を均一な密度分布とすることができるので、外観や強度、形状精度のよい成形品を得ることが可能となる。
【００３７】
請求項３の発明に係る射出成形機によれば、成形用空間よりも大きな材料充てん空間にセンターピンを配置して材料を充てんすることができるので、略筒状の成形品を形成する場合であっても、小さな成形用空間にセンターピンを配置して充てんするよりも均一な充てんが可能となり、ウェルドラインが形成されにくく、外観や強度、形状精度のよい成形品を得ることが可能となる。また、第２の金型とスリーブピンの当接面との間がゲートとなるので、スリーブピンを前進させることによりゲートが閉鎖されるときに、スリーブピンに設けられた成形端面も前進し、成形用空間内の材料を圧縮成形することができ、より外観や強度、形状精度のよい成形品を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による射出成形機に備えられた金型の要部を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による射出成形機に備えられた金型の要部を示す断面図である。
【図３】射出成形機全体の構成を示す模式図である。
【図４】従来の射出成形の一例を示し、キャビティおよびランナーを上方から見た図（ａ）、（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１０  射出成形機
４０  可動側金型部（第１の金型）
４２，４５  スリーブピン（成形用部材）
４３，４６  センターピン（成形用部材）
５０  固定側金型部（第２の金型）
Ａ，Ｃ  材料充てん空間
Ｍ，ｍ  溶融樹脂（材料）
Ｂ，Ｄ  成形用空間
４２ａ，４５ａ  当接面
４２ｂ，４５ｂ  成形端面
【図１】
2004148639.tif 000003
【図２】
2004148639.tif 000004
【図３】
2004148639.tif 000005
【図４】
2004148639.tif 000006