(57)【要約】【課題】  穴部分等に起因するウェルドライン近傍の衝撃強度を維持し、成形品２１の材料コストを押え、完全自動運転可能な、長繊維強化樹脂射出成形装置及び方法を提供する。【解決手段】  第１金型および第２金型による成形品２１の雌型を含む金型パーティング面２２を離着して溶融樹脂の圧入と凝固および成形品２１の取り出しを可能にする開閉自在の金型と、前記金型パーティング面２２の離間距離αを隙間保持と密着と開放の少なくとも３段階に区別した制御を可能とし、前記溶融樹脂を前記雌型に圧入中または充填後に、前記金型の開閉状態を隙間保持状態から密着状態へと移行させる型締め手段と、前記第１金型に配設されて抜き穴を形成するコア先端１７と、前記第２金型に配設されて前記コア先端１７を嵌入可能なコア挿入穴１８と、前記型締め手段による型締めと同時進行により前記コア先端１７を前記コア挿入穴１８に嵌入する穴抜き手段と、を備えた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂を開閉自在の金型に圧入して凝固した後に前記金型を開いて成形品（２１）を取り出す長繊維強化樹脂射出成形装置において、
第１金型および第２金型による成形品（２１）の雌型を含む金型パーティング面２２を離着して溶融樹脂の圧入と凝固および成形品（２１）の取り出しを可能にする開閉自在の金型と、
前記金型パーティング面（２２）の離間距離（α）を隙間保持と密着と開放の少なくとも３段階に区別した制御を可能とし、前記溶融樹脂を前記雌型に圧入中または充填後に、前記金型の開閉状態を隙間保持状態から密着状態へと移行させる型締め手段と、
前記第１金型に配設されて抜き穴を形成するコア先端（１７）と、
前記第２金型に配設されて前記コア先端（１７）を嵌入可能なコア挿入穴（１８）と、
前記型締め手段による型締めと同時進行により前記コア先端（１７）を前記コア挿入穴（１８）に嵌入する穴抜き手段と、を備えたことを特徴とする長繊維強化樹脂射出成形装置。
【請求項２】
前記コア先端（１７）が配設された第１金型は可動金型（１４）であり、
前記コア挿入穴（１８）が配設された前記第２金型は固定金型（４）であり、
前記コア挿入穴（１８）には奥からスプリング（９）により弾性的な反発力を付勢され前記コア先端（１７）に密着対面してこれを摺動自在に押し戻そうとするリテーナ（８）を装填したことを特徴とする請求項１に記載の長繊維強化樹脂射出成形装置。
【請求項３】
前記コア先端（１７）に相当するパンチヘッド（２５）と、
前記コア挿入穴（１８）に相当するパンチヘッド挿入穴（２６）と、
前記パンチヘッド（２５）を先端に配設したパンチピストン（２４）と、
前記パンチピストン（２４）が流体圧駆動機能により伸縮動作するように密嵌されたパンチシリンダ（２３）と、
前記パンチシリンダ（２３）を前記穴抜き手段として配設したパンチシリンダ内蔵型の可動金型（１４ｂ）と、を備え、
前記溶融樹脂を前記雌型に圧入中または充填後に前記パンチシリンダ（２３）から前記パンチピストン（２４）が伸張し、そのパンチピストン（２４）の先端に配設された前記パンチヘッド（２５）を前記パンチヘッド挿入穴（２６）に嵌入し、
前記パンチヘッド（２５）が前記パンチヘッド挿入穴（２６）に嵌入した後に前記パンチピストン（２４）が前記パンチシリンダ（２３）に収納されることにより前記パンチヘッド（２５）が前記パンチヘッド挿入穴（２６）から抜去されるように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の長繊維強化樹脂射出成形装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の長繊維強化樹脂射出成形装置を用いた長繊維強化樹脂射出成形方法であって、
前記金型パーティング面（２２）の離間距離（α）を隙間保持の状態で前記溶融樹脂を前記雌型に圧入する圧入段階（Ｓ１）と、
前記溶融樹脂を前記雌型に圧入中または充填後に前記金型の開閉状態を前記隙間保持状態から密着状態へと移行させる型締め段階（Ｓ２）と、
前記金型の開閉状態を前記型締め状態から前記開放状態へと移行させる開放段階（Ｓ３）と、を備えたことを特徴とする長繊維強化樹脂射出成形方法。
【請求項５】
前記圧入段階（Ｓ１）と同時進行でコア先端（１７）がリテーナ（８）から所定の隙間をあけて保持する隙間保持段階（Ｓ１１）と、
前記型締め段階（Ｓ２）と同時進行で前記コア先端（１７）を前記コア挿入穴（１８）に嵌入するコア挿入段階（Ｓ２１）と、
前記開放段階（Ｓ３）と同時進行で前記コア先端（１７）が前記リテーナ（８）により押し戻されて前記コア挿入穴（１８）から抜去されるとともに打ち抜き板（２０）を排出するコア抜去段階（Ｓ３１）と、を備えたことを特徴とする請求項４に記載の長繊維強化樹脂射出成形方法。
【請求項６】
前記圧入段階（Ｓ１）において、前記コア先端（１７）と前記リテーナ（８）との対峙面の隙間（β）または前記金型パーティング面（２２）の離間距離（α）を０．１〜５ｍｍとし、
前記長繊維強化樹脂のベースにはポリプロピレンまたはポリアミドを用い、繊維長５〜５０ｍｍのガラス繊維またはカーボン繊維を含むことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の長繊維強化樹脂射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品の物理的性質および力学的性質を改善した長繊維強化樹脂射出成形装置及び方法に関し、特に穴のあいた成形品を製造するにあたって、長い繊維を含有してもウェルドライン等をなくし、かつ、見栄えと強度の点で製造品質を向上した長繊維強化樹脂射出成形装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、従来の射出成形型による型締めおよび射出状態を示す断面図であり、固定金型１０４と可動金型１１４は嵌合と分離が自在に構成され、嵌合すれば嵌合面の一部で形成するキャビティ１０３が、成形品１２１に対する雌型を形成している。キャビティ１０３にはスプール７が溶融樹脂を導入する経路として外部にあり、図示しない射出機につながっている。
以下、「キャビティ」と「雌型」は同一の意味とし、金型内での位置関係の説明には「キャビティ」、機能の説明では「雌型」と呼んでいるが、厳密な区別はない。
【０００３】
固定型１０１は、固定型取付板１０２に固定されているが、可動型１１０は、スペーサブロック１１１を介在して可動型取付板１１２に固定されている。また、固定金型１０４に対峙する可動金型１１４は、成形行程の進捗に合わせて型締めと型開きを適宜に実行する。
【０００４】
コア先端１１７は、コア挿入穴１１８に完全に嵌入されているため、溶融樹脂はこの部分を通過することができずに、コア先端１１７を避けて回り込む。そして、回り込んだ樹脂が再度合流するところがウェルドライン（図１２参照）となり、強度が低下し見栄えも悪くなるため成形品１２１の品質劣化の原因になっている。
【０００５】
つまり、穴のあいた成形品１２１を得るためには、キャビティ１０３の所定位置に溶融樹脂が充填されない部分を設けた金型構成にしておくが、そのために均一に溶融樹脂を充填できなくなってウェルドラインを生じることになる。ウェルドラインではガラス繊維の絡み合いがないため極端に衝撃強度が低下する。
【０００６】
図１１は、図１０に示した従来の射出成形型による型開きおよび製品突き出し状態の断面図である。図示しない射出機に取り付けられて連動するノックアウトピン１１６が、図の矢印Ｃ方向へ押されて、エジェクタプレート１２８を押し、エジェクタプレート１２８に植設されて連動するエジェクタピン１１５が、成形品１２１を可動金型１１４の雌型の表面から矢印Ｄ方向に突き放すようにして、可動金型１１４から抜き取る。
【０００７】
図１２は、貫通穴１２７が原因でウェルドラインライン３０を生じた成形品１２１の説明図であるが、このウェルドラインライン３０の発生原因については順次説明する。
【０００８】
従来、物理的性質および力学的性質を改善した複合材料に関し、GMT（glass-mat reinforced thermoplastics）複合材料、すなわち熱可塑性樹脂をガラス長繊維マットで強化したプラスチック材料であり、通常のガラス短繊維入り熱可塑性樹脂と比べて、長繊維が５０％も占めているので強度的に優れ、自動車部品などに多数使われている（例えば特許文献１）。
【０００９】
また、射出成形において、強度、剛性および耐熱性を上げるために、ガラス繊維を配合した溶融樹脂を射出成形することにより、目標とする品質の成形品を得ている。
そして、近年のさらなる強度の要求に応じて、ＧＭＴ成形により、スタンパブル成形される技術のほか、長繊維強化樹脂による射出成形もあり、例えば自動車部品ではドアのインナモジュールやフロントエンドキャリアなどに使われ始めている。
【特許文献１】特開平１１−３２３０３６号公報（段落［００１１］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ＧＭＴ成形では材料コストが高く、例えば、長繊維強化樹脂の約１．５倍という高額になる上、穴あけ加工およびバリ取り作業等の手作業を必要とするので、完全自動運転ができないという欠点がある。
一方、長繊維強化樹脂による射出成形では、穴のあいた成形品を制作する場合、ウェルドラインが発生し、衝撃強度が極端に落ち、例えば、射出成形では穴部分等に生じるウェルドライン近傍の衝撃強度が約１／３にまで低下するという欠点がある。
そこで、本発明は、材料コストを押え、完全自動運転を可能にするため、長繊維強化樹脂による射出成形において、穴部分等に起因するウェルドライン近傍の衝撃強度を維持した長繊維強化樹脂射出成形装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、溶融樹脂を開閉自在の金型に圧入して凝固した後に前記金型を開いて成形品２１を取り出す長繊維強化樹脂射出成形装置において、第１金型および第２金型による成形品２１の雌型を含む金型パーティング面２２を離着して溶融樹脂の圧入と凝固および成形品２１の取り出しを可能にする開閉自在の金型と、前記金型パーティング面２２の離間距離αを隙間保持と密着と開放の少なくとも３段階に区別した制御を可能とし、前記溶融樹脂を前記雌型に圧入中または充填後に、前記金型の開閉状態を隙間保持状態から密着状態へと移行させる型締め手段と、前記第１金型に配設されて抜き穴を形成するコア先端１７と、前記第２金型に配設されて前記コア先端１７を嵌入可能なコア挿入穴１８と、前記型締め手段による型締めと同時進行により前記コア先端１７を前記コア挿入穴１８に嵌入する穴抜き手段と、を備えたことを特徴とする長繊維強化樹脂射出成形装置である。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、前記型締め手段により前記金型パーティング面２２どうしの離着面を隙間保持状態とし、長繊維を配合した溶融樹脂を前記雌型に圧入すれば、本来ならば一滴の溶融樹脂も受け入れない穴あき部分であっても、溶融樹脂の進行を阻害するものがなく、穴のない状態で成形が進む。
つまり、穴あき部分であっても、雌型内から隙間を漏洩した溶融樹脂が均等に行き渡り充填される。
さらに、隙間を通じて長繊維も含めた溶融樹脂が前記雌型内を均等に行き渡って充填されるので、ウェルドラインの発生を防止できる。また、長繊維の絡みつきも均一となるので、強度を損なわない。
そして、溶融樹脂を雌型に圧入中または充填後に、前記金型開閉制御手段により金型の開閉状態を隙間保持状態から密閉状態へと前記金型パーティング面２２どうしが対峙する離間距離αを縮めて密着させ、成形品２１の底面を圧縮するように型締めする。
【００１３】
このとき、溶融樹脂が凝固する際の体積減縮分を、補って余りあるように、予め大きめ広げて余分に充填可能にしておいた雌型の容積を、型締めにより収縮させるので、成形品２１に窪みは生じない。
そうすることによって、前記コア先端１７が前記コア挿入穴１８に嵌入されると、バリ取り作業を不要とする抜き穴が形成され、なおかつウェルドラインの発生も防止できる。
また、ＧＭＴ成形とは異なる射出成形なので、成形品に対する追加工としての穴あけおよびバリ取り作業が不要となる。
したがって、強度および見栄えの品質が優れたＧＭＴ成形に匹敵して、なおかつ完全自動運転可能な長繊維強化樹脂射出成形装置を提供できる。
される。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記コア先端１７が配設された第１金型は可動金型１４であり、前記コア挿入穴１８が配設された前記第２金型は固定金型４であり、前記コア挿入穴１８には奥からスプリング９により弾性的な反発力を付勢され前記コア先端１７に密着対面してこれを摺動自在に押し戻そうとするリテーナ８を装填したことを特徴とする請求項１に記載の長繊維強化樹脂射出成形装置である。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、型締め前のコア先端１７とリテーナ８の間には成形品２１の厚みとほぼ同一程度の隙間があり、その隙間に溶融樹脂が充填して形成された打ち抜き板２０が、コア先端１７とリテーナ８の間で挟持されている。
【００１６】
前記型締め手段による型締めと同時進行により、前記穴抜き手段が、コア先端１７をコア挿入穴１８に嵌入すると、奥からスプリング９により弾性的な反発力を付勢されたリテーナ８は、可動金型１４から弾性的に打ち勝つ押圧力を受けたコア先端１７に押されて、コア挿入穴１８に押し込められる。
【００１７】
このとき、穴抜き手段は、コア先端１７とコア挿入穴１８とのそれぞれのエッジがすれ違うことによるせん断効果で、打ち抜き板２０を確実容易に打ち抜くことができる。
つぎに、前記型締め手段が金型を開放すると、コア先端１７はコア挿入穴１８から抜去され、コア先端１７に打ち抜き板２０を介在して密着するリテーナ８を奥からスプリング９の弾性的反発力で押し戻し、さらにコア先端１７がリテーナ８から離間すれば、打ち抜き板２０を確実容易に排出することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、前記コア先端１７に相当するパンチヘッド２５と、前記コア挿入穴１８に相当するパンチヘッド挿入穴２６と、前記パンチヘッド２５を先端に配設したパンチピストン２４と、前記パンチピストン２４が流体圧駆動機能により伸縮動作するように密嵌されたパンチシリンダ２３と、前記パンチシリンダ２３を前記穴抜き手段として配設したパンチシリンダ内蔵型の可動金型１４ｂと、を備え、前記溶融樹脂を前記雌型に圧入中または充填後に前記パンチシリンダ２３から前記パンチピストン２４が伸張し、そのパンチピストン２４の先端に配設された前記パンチヘッド２５を前記パンチヘッド挿入穴２６に嵌入し、前記パンチヘッド２５が前記パンチヘッド挿入穴２６に嵌入した後に前記パンチピストン２４が前記パンチシリンダ２３に収納されることにより前記パンチヘッド２５が前記パンチヘッド挿入穴２６から抜去されるように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の長繊維強化樹脂射出成形装置である。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同一の効果を自動化できる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の長繊維強化樹脂射出成形装置を用いた長繊維強化樹脂射出成形方法であって、前記金型パーティング面２２の離間距離αを隙間保持の状態で前記溶融樹脂を前記雌型に圧入する圧入段階（Ｓ１）と、前記溶融樹脂を前記雌型に圧入中または充填後に前記金型の開閉状態を前記隙間保持状態から密着状態へと移行させる型締め段階（Ｓ２）と、前記金型の開閉状態を前記型締め状態から前記開放状態へと移行させる開放段階（Ｓ３）と、を備えたことを特徴とする長繊維強化樹脂射出成形方法である。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同一の作用効果を奏する。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、前記圧入段階（Ｓ１）と同時進行でコア先端１７がリテーナ８から所定の隙間をあけて保持する隙間保持段階（Ｓ１１）と、前記型締め段階（Ｓ２）と同時進行で前記コア先端１７を前記コア挿入穴１８に嵌入するコア挿入段階（Ｓ２１）と、前記開放段階（Ｓ３）と同時進行で前記コア先端１７が前記リテーナ８により押し戻されて前記コア挿入穴１８から抜去されるとともに打ち抜き板２０を排出するコア抜去段階（Ｓ３１）と、を備えたことを特徴とする請求項４に記載の長繊維強化樹脂射出成形方法である。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同一の作用効果を奏する。
【００２４】
請求項６に記載の発明は、前記圧入段階（Ｓ１）において、前記コア先端１７と前記リテーナ８との対峙面の隙間βまたは前記金型パーティング面２２の離間距離αを０．１〜５ｍｍとし、前記長繊維強化樹脂のベースにはポリプロピレンまたはポリアミドを用い、繊維長５〜５０ｍｍのガラス繊維またはカーボン繊維を含むことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の長繊維強化樹脂射出成形方法である。
【００２５】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１ないし請求項５にそれぞれ記載された発明の作用効果をより確実に再現する。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１または請求項４に記載の発明によれば、穴あき部分を含む成形品であっても、窪みとウェルドラインの発生を防止できるうえに、樹脂に含有する長繊維の絡みつきも均一となるので、強度を損なわない。
また、ＧＭＴ成形とは異なる射出成形なので、成形品に対する追加工としての穴あけおよびバリ取り作業が不要となる。
したがって、強度および見栄えの品質が優れたＧＭＴ成形に匹敵して、なおかつ完全自動運転可能な長繊維強化樹脂射出成形装置を提供できる。
【００２７】
請求項２または請求項５に記載の発明によれば、打ち抜き板を確実容易に排出することができる。
【００２８】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同一の効果を自動化できる。
【００２９】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１ないし請求項５にそれぞれ記載された発明の作用効果をより確実に再現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態に関し、自動車用バッテリートレイを射出成形により大量生産するための金型装置を例示し、図面を参照しながら説明する。なお、全図にわたり、同一効果を奏する部分には同一符号を付して、説明の重複をさけている。
図１は、本発明の射出圧縮型による型締め開始前の断面図であり、固定金型４と可動金型１４は所定の凹凸により嵌合と分離が自在に構成され、嵌合すれば嵌合面の一部がキャビティ３と呼ばれる空間を確保し、所望の成形品の雌型を形成している。キャビティ３には溶融樹脂を導入する経路であるスプール７を介し、スプール７を構成するスプールブッシュ５の先端に形成されたは図示しない外部の射出機とつながり、適宜に溶融樹脂の射出を受けられるように構成されている。
【００３１】
固定金型４は、所望の雌型の半分を形成された固定型１が、固定型取付板２に固定されており、この固定金型４に対面する可動金型１４は、所望の雌型の残り半分を形成された可動型１０がスペーサブロック１１を介在して可動型取付板１２に固定されている。また、固定金型４に対面する可動金型１４は、成形行程の進捗に応じて型締めと型開きを適宜に実行できるように、図示しない動力等により嵌合と分離を自在にするように構成されている。
そして、成形の各進捗段階に応じて、固定金型４に対面する可動金型１４が合体する際の衝撃を緩衝し、離脱を円滑に移行させるように、固定型１には複数個のスプリング１３が、スプリング１３を縮めれば収納できる深さの円筒穴に配設され、固定型１と可動型１０が対峙する金型パーティング面２２に介在して弾性的反発力を付勢され、また、成形品の精度を確保するように位置関係の精度が確保されており、分離も容易にできるようになっている。
【００３２】
また、可動型１０の中心部は、山形に盛り上がったコア先端１７が形成され、そのコア先端１７を密嵌可能なコア挿入穴１８が固定型１の中心部に穿設され、コア挿入穴１８の後方から二段階に直径差を有する円筒形状のリテーナ８が、スプリング９の弾性的な反発力により押し出され、雌型のうちの穴抜き部分の基準位置を保持している。
また、可動型１０の後方には図示しない射出機に取り付けられて連動するノックアウトピン１６が、図の右方向へ押圧可能に係合し、エジェクタプレート２８を押出可能であり、エジェクタプレート２８に植設されて連動するエジェクタピン１５と、エジェクタスリーブ１９配設されている。
【００３３】
図１は、前記したような構成で、自動車用バッテリートレイを射出成形により大量生産するための射出圧縮型による型締め開始前を示しており、金型パーティング面２２の離間距離α＝０．１〜５ｍｍとしており、この離間距離αはコア先端１７とリテーナ８との対峙する面の隙間βと等しくなっている。この状態で、繊維長５〜５０ｍｍのガラス繊維またはカーボン繊維を含むポリプロピレンまたはポリアミドをベースにした長繊維強化樹脂（以下、単に「樹脂」と略す）を以下に説明するようにキャビティ３へと圧入する。
【００３４】
図２は、本発明の射出圧縮型による型締め圧縮状態の断面図であり、キャビティ３が樹脂で充填される直前または充満直後に型締めを行った状態を示している。型締めとは、固定金型４に対して可動金型１４を合体させるまで矢印Ａ方向に圧力をかけながら近づけて、金型パーティング面２２の離間距離α＝０．１〜５ｍｍであったところを０にすることを意味するが、コア先端１７とリテーナ８との対峙する面の隙間βは、打ち抜き板２０が挟まっているため縮まらない。
ここで、スプリング９により弾性的な反発力を付勢されて押し戻そうとするリテーナ８を、コア先端１７が、押圧して、コア挿入穴１８に挿入される。このようにコア先端１７で打ち抜き板２０を打ち抜いて、穴のあいた成形品２１（図６参照）が得られる。
【００３５】
図３は、本発明の射出圧縮型による型開き状態の断面図であり、成形品２１を取り出す直前の様子を示している。型開きとは、固定金型４に合体していた可動金型１４を、固定金型４から矢印Ｂ方向に引き離して、その離間距離αを数十ｃｍにすることを意味する。ここで、リテーナ８は、スプリング９の弾性的な反発力により、雌型としての基準位置に押し戻されている。
【００３６】
図４は、本発明の射出圧縮型による製品突き出し状態の断面図であり、図示しない射出機に取り付けられて連動するノックアウトピン１６が、図の矢印Ｃ方向へ押されて、エジェクタプレート２８を押し、エジェクタプレート２８に植設されて連動するエジェクタピン１５が、成形品２１を可動金型１４の雌型の表面から矢印Ｄ方向に突き放すようにして、可動金型１４から抜き取る。
このとき、エジェクタプレート２８にエジェクタピン１５と並設され独立推進可能なエジェクタスリーブ１９は少し早いタイミングで押し出され、打ち抜き板２０を成形品２１から矢印Ｅ方向に打ち抜いて外す。
【００３７】
図５は、本発明による長繊維強化樹脂射出成形方法の手順を示すフローチャートである。最初に、金型パーティング面２２（図１参照）の離間距離α＝０．１〜５ｍｍとして隙間保持の状態で溶融樹脂を雌型に圧入する圧入段階（Ｓ１）があり、溶融樹脂を雌型の隙間からあふれさせる程度に圧入して充填し、溶融樹脂を雌型に圧入中または充填後に金型の開閉状態を隙間保持状態から密着状態へと移行させる型締め段階（Ｓ２）を実行する。
その後、成形品２１が冷却されながら凝固したころに、金型の開閉状態を型締め状態から開放状態へと移行させる開放段階（Ｓ３）を実行し、成形品２１を金型から取り外して成形工程を終了する。
【００３８】
なお、請求項１に記載した「前記金型パーティング面２２の離間距離αを隙間保持と密着と開放の少なくとも３段階に区別した制御」とは、請求項６に記載するように「前記圧入段階（Ｓ１）において、前記コア先端１７と前記リテーナ８との密着面の離間距離αまたは前記金型パーティング面２２の離間距離αを０．１〜５ｍｍ」に隙間保持し、請求項４にも記載したように「前記金型パーティング面２２の離間距離αを隙間保持の状態で前記溶融樹脂を前記雌型に圧入する圧入段階（Ｓ１）と、前記溶融樹脂を前記雌型に圧入中または充填後に前記金型の開閉状態を前記隙間保持状態から密着状態へと移行させる型締め段階（Ｓ２）と、前記金型の開閉状態を前記型締め状態から前記開放状態へと移行させる開放段階（Ｓ３）と、」を順次実行する際の工程進捗に応じて３段階に区別した制御を意味する。
【００３９】
図５の示す内容は、請求項５に記載した「前記圧入段階（Ｓ１）と同時進行でコア先端１７がリテーナ８から所定の隙間をあけて保持する隙間保持段階（Ｓ１１）と、前記型締め段階（Ｓ２）と同時進行で前記コア先端１７を前記コア挿入穴１８に嵌入するコア挿入段階（Ｓ２１）と、前記開放段階（Ｓ３）と同時進行で前記コア先端１７が前記リテーナ８により押し戻されて前記コア挿入穴１８から抜去されるとともに打ち抜き板２０を排出するコア抜去段階（Ｓ３１）と、」を順次実行する工程進捗を意味している。
【００４０】
図６は、本発明により貫通穴２７があってもウェルドライン近傍（図１２参照）の不具合を生じない成形品２１の説明図であり、図１２に示したウェルドラインライン３０と、それによる脆弱部が生じることがなく、図１から図５に沿って説明した要領によれば、図６に示すような出来栄えで、衝撃強度の低下しない成形品２１が得られる。
なお、請求項２に記載した、「前記コア先端１７を配設された第１金型は可動金型１４であり、前記コア挿入穴１８を配設された前記第２金型は固定金型４であり、前記コア挿入穴１８には奥からスプリング９により弾性的な反発力を付勢され前記コア先端１７に密着対面してこれを摺動自在に押し戻そうとするリテーナ８を装填したことを特徴とする請求項１に記載の長繊維強化樹脂射出成形装置。」とは、図１から図５に沿って説明した長繊維強化樹脂射出成形装置を意味する。
【００４１】
さらに、図１および図２に示したように、型締め手段により金型パーティング面２２どうしの離着面を隙間保持状態とし、長繊維を配合した溶融樹脂を雌型に圧入すれば、本来なら一滴の溶融樹脂も受け入れない穴あき部分であっても、溶融樹脂の進行を阻害するものがなく、穴のない状態で成形が進む。
つまり、穴あき部分であっても、雌型内から隙間β＝０．１〜５ｍｍを漏洩した溶融樹脂が均等に行き渡り充填される。
そして、隙間を通じて長繊維も含めた溶融樹脂が雌型内を均等に行き渡って充填されるので、ウェルドラインの発生を防止できる。また、長繊維の絡みつきも均一となるので、強度を損なわない。
【００４２】
そして、溶融樹脂を雌型に圧入中または充填後に、金型開閉制御手段により金型の開閉状態を隙間保持状態から密閉状態へと金型パーティング面２２どうしが対峙する離間距離αを縮めて密着させ、成形品２１の底面を圧縮するように型締めする。
このとき、溶融樹脂が凝固する際の体積減縮分を、補って余りあるように、予め大きめ広げて余分に充填可能にしておいた雌型の容積を、型締めにより成形品２１の厚さ方向に収縮させるので、成形品２１に窪みは生じない。
そうすることによって、コア先端１７がコア挿入穴１８に嵌入されると、バリ取り作業を不要とする抜き穴が形成され、なおかつウェルドラインの発生も防止できる。
また、ＧＭＴ成形とは異なる射出成形なので、成形品に対する追加工としての穴あけおよびバリ取り作業が不要となる。
したがって、強度および見栄えの品質が優れたＧＭＴ成形に匹敵して、なおかつ完全自動運転可能な長繊維強化樹脂射出成形装置を提供できる。
【００４３】
図１〜図４において、詳しくは、型締め前のコア先端１７とリテーナ８の間には成形品２１の厚みとほぼ同一程度の隙間β＝０．１〜５ｍｍがあり、その隙間に溶融樹脂が充填して形成された打ち抜き板２０が、コア先端１７とリテーナ８の間で挟持されている。
型締め手段による型締めと同時進行により、穴抜き手段が、コア先端１７をコア挿入穴１８に嵌入すると、奥からスプリング９により弾性的な反発力を付勢されたリテーナ８は、可動金型１４から弾性的に打ち勝つ押圧力を受けたコア先端１７に押されて、コア挿入穴１８に押し込められる。
このとき、穴抜き手段は、コア先端１７とコア挿入穴１８とのそれぞれのエッジがすれ違うことによるせん断効果で、打ち抜き板２０を確実容易に打ち抜くことができる。
【００４４】
つぎに、型締め手段が金型を開放すると、コア先端１７はコア挿入穴１８から抜去され、コア先端１７に打ち抜き板２０を介在して密着するリテーナ８を奥からスプリング９の弾性的反発力で押し戻し、さらにコア先端１７がリテーナ８から離間すれば、打ち抜き板２０を確実容易に排出することができる。
【００４５】
図７は、パンチシリンダ内蔵型による型締めおよび射出状態を示す断面図であり、図１から図４で示したエジェクタスリーブ１９と同等の作用効果を有するパンチシリンダ２３を配設した可動金型１４ｂと、可動金型１４ｂに対峙する固定金型４ｂによる射出成形の当該工程を説明する説明図である。
図７に示すように、パンチシリンダ２３に摺動自在に密嵌されたパンチピストン２４が、パンチシリンダ２３の流体圧駆動機能により、パンチシリンダ２３に収納される矢印Ｆ方向へ引き寄せられ、パンチヘッド２５がパンチヘッド挿入穴２６から抜去されるように後退している。リテーナ８ａはスプリング９の弾性力により雌型としての基準位置まで、押し出されて保持されている。
【００４６】
図７において、図示しない射出機のノズルが、ノズルタッチ面６に液密を保持して密着し、金型内部のスプール７を介して連通しているキャビティ３まで、溶融樹脂を漏洩なく注入し、充填して成形品２１を成形する。このとき、パンチヘッド２５とリテーナ８ａの間には溶融樹脂を通過させる隙間、例えば成形品２１の厚みと同一程度の隙間βとして例えば０．１〜５ｍｍを空けておくので、抜き穴の縁部が形成されない状態、すなわち穴のない状態で成形がすすむ。このように、キャビティ３のなかに、溶融樹脂の流動を阻害する箇所がないので、成形品２１にウェルドラインは発生しない。
【００４７】
図８は、パンチシリンダ内蔵型による型締め中のパンチ状態を示す断面図であり、キャビティ３のなかに、溶融樹脂が完全に充満する直前か、または、完全に充満した直後に、パンチシリンダ２３の流体圧駆動機能により、パンチピストン２４が矢印Ｇ方向に押し出されるように作動して伸張し、パンチヘッド２５がパンチヘッド挿入穴２６から奥深く挿入される。
ここで、パンチピストン２４が押し出される以前の状態は、パンチヘッド２５とリテーナ８ａの間で、成形品２１の厚みと同一程度の隙間βとして例えば０．１〜５ｍｍに、溶融樹脂が打ち抜き板２０ａを形成するように、ほぼ充填され、このようにして形成された打ち抜き板２０ａを、パンチヘッド２５とリテーナ８ａの間で挟持している。
そして、パンチピストン２４が矢印Ｇ方向に押し出され、パンチヘッド２５がパンチヘッド挿入穴２６から奥へと挿入されると、パンチヘッド２５とリテーナ８ａの間で挟持している打ち抜き板２０ａを、金属製品に対する金型プレス加工にも似た要領で、それぞれのエッジがすれ違う際のせん断効果で、打ち抜くことにより、所望の穴があけられる。
【００４８】
図９は、パンチシリンダ内蔵型による型開き後の製品突き出し状態を示す断面図であり、固定金型４ｂから可動金型１４ｂが矢印Ｈ方向へと引き離されて金型を開き、可動金型１４ｂに張り付いている成形品２１を、図４に沿って説明した要領により、ノックアウトピン１６が、矢印Ｃ方向へ押されて、エジェクタプレート２８を押し、エジェクタプレート２８に植設されて連動するエジェクタピン１５が、成形品２１を可動金型１４の雌型の表面から矢印Ｄ方向に突き放すようにして、可動金型１４から抜き取る。
なお、打ち抜き板２０は、既に打ち抜かれているので、金型を開くと同時に脱落して排出される。
このように可動金型１４ｂから突き離された成形品２１を取り出して、射出成形工程の１サイクルを完了する。
【００４９】
図７〜図９に沿って説明した内容が、請求項３に記載した「溶融樹脂を前記雌型に圧入中または充填後に前記パンチシリンダ２３から前記パンチピストン２４が伸張し、そのパンチピストン２４の先端に配設された前記パンチヘッド２５を前記パンチヘッド挿入穴２６に嵌入し、前記パンチヘッド２５が前記パンチヘッド挿入穴２６に嵌入した後に前記パンチピストン２４が前記パンチシリンダ２３に収納されることにより前記パンチヘッド２５が前記パンチヘッド挿入穴２６から抜去されるように構成」との内容に相当する。
ここで、型開き後の製品突き出し状態の詳細は、以下のとおりである。図９に示すとおりノックアウトピン１６が、図の矢印Ｃ方向へ押されて、エジェクタプレート２８を押し、エジェクタプレート２８に植設されて連動するエジェクタピン１５が、成形品２１を可動金型１４ｂの雌型の表面から矢印Ｄ方向に突き放すようにして、可動金型１４ｂから抜き取る。
【００５０】
また、成形品２１が可動金型１４ｂから外されるタイミングとほぼ同時に、パンチシリンダ２３の流体圧駆動機能により、パンチピストン２４が引き戻される方向に作動して後退し、図８に示したパンチヘッド挿入穴２６から奥深く挿入されていたパンチヘッド２５は、嵌め合いが外れて離間され、パンチヘッド２５とリテーナ８ａの間で挟持していた打ち抜き板２０ａの挟持状態が開放されるので、打ち抜き板２０ａを落下し、成形品２１とは別に処理される。
また、可動金型１４ｂが固定金型４ｂから離れることに伴って可動金型１４ｂに配設されているパンチヘッド２５も、固定金型４ｂに配設されているリテーナ８ａから遠ざかるので、リテーナ８ａはスプリング９ａの弾性力に押し戻されて基準位置に復帰し、次の射出成形工程のサイクルに備えて待機する。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されることはなく、適宜変更して実施することが可能である。例えば、金型の開閉動作は垂直方向の上下動作に限定せず、水平方向の動作であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の射出圧縮型による型締め開始前の断面図である。
【図２】本発明の射出圧縮型による型締め圧縮状態の断面図である。
【図３】本発明の射出圧縮型による型開き状態の断面図である。
【図４】本発明の射出圧縮型による製品突き出し状態の断面図である。
【図５】本発明による長繊維強化樹脂射出成形方法の手順を示すフローチャートである。
【図６】貫通穴があってもウェルドラインラインを生じない成形品の説明図である。
【図７】パンチシリンダ内蔵型による型締めおよび射出状態を示す説明図である。
【図８】パンチシリンダ内蔵型による型締め中のパンチ状態を示す断面図である。
【図９】パンチシリンダ内蔵型による型開き後の製品突き出し状態を示す断面図である。
【図１０】従来の射出成形型による型締めおよび射出状態の断面図である。
【図１１】従来の射出成形型による型開きおよび製品突き出し状態の断面図である。
【図１２】従来の貫通穴が原因でウェルドラインラインを生じた成形品の説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１，１０１  固定型
２      固定型取付板
３，１０３  キャビティ
４，４ｂ，１０４  固定金型（第２金型）
５      スプールブッシュ
６      ノズルタッチ面
７，１０７  スプール
９，１３  スプリング
８，８ａ  リテーナ
１０，１１０  可動型
１１    スペーサブロック
１２    可動型取付板
１４，１１４，１４ｂ  可動金型（第１金型）
１５    エジェクタピン
１６    ノックアウトピン
１７，１１７  コア先端
１８，１１８  コア挿入穴
１９    エジェクタスリーブ
２０    打ち抜き板
２１，１２１  成形品
２２    金型パーティング面
２３    パンチシリンダ
２４    パンチピストン
２５    パンチヘッド
２６    パンチヘッド挿入穴
２７，１２７  貫通穴
２８，１２８  エジェクタプレート
３０    ウェルドラインライン
α      離間距離
β      隙間
【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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【図１２】
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