(57)【要約】【課題】  コアピンを正確に向きで位置決めするこができる成形用金型装置を提供する。【解決手段】  固定型21に設けられた材料通路42をキャビティ23に連通させるゲート63と、可動型22に設けられキャビティ23に臨むコアピン62とを備える。前記可動型22にコアピン73を取り付ける取付孔81を設け、コアピン73は、取付孔81に嵌合する本体部74の先端と大径部76を有する。コアピン73は成形体１の孔部３などを形成するものであり、取付孔81に対して本体部74の先端と大径部76によりコアピン73が嵌合するため、コアピン73を正しい向きに位置決め固定することができる。【選択図】  図１
2005280105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに開閉し型閉時に製品形状のキャビティを相互間に形成する複数の型体と、この型体に設けられた材料通路を前記キャビティに連通させるゲートと、一方の前記型体に設けられ前記キャビティに臨むコアピンとを備えた成形用金型装置において、前記一方の型体に前記コアピンを取り付ける取付孔を設け、前記コアピンは、前記取付孔に嵌合する嵌合部を複数有することを特徴とする成形用金型装置。
【請求項２】
前記複数の嵌合部は外径が異なることを特徴とする請求項１記載の成形用金型装置。
【請求項３】
前記コアピンの長さ方向両側に前記嵌合部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の成形用金型装置。
【請求項４】
前記コアピンは、製品の孔部を形成する孔成形部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形用金型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば熱可塑性樹脂の射出成形などに用いられる成形用金型装置に係り、特にコアピンを備えた成形用金型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の成形用金型装置を用いた成形において、孔部や凹部などを有する製品を成形する場合にコアピンが用いられており、相互に開閉可能な型体間にキャビティを形成し、その一方に前記コアピンを設け、型閉め時に、コアピンの先端を他方の型体に当接した状態でキャビティに樹脂を充填することにより、コアピンの先端形状に対応した孔部などを形成することができる（例えば特許文献１及び２）。
【０００３】
また、この種の成形用金型装置において、ゲートをバルブピンなどのバルブ体により機械的に開閉するバルブゲート式金型装置も知られている。なお、ホットランナー金型装置は、成形能率を高めることを目的としたものであり、ゲートを閉じるのは、型開時などにゲートから樹脂が漏れるのを防止するためである。また、バルブゲート式金型装置では、ゲートおよびピン状のバルブ体の軸方向とこのバルブ体の移動方向は、一般的に型閉時に相互間に製品形状のキャビティを形成する固定型および可動型の型開閉方向と一致させてある。すなわち、ゲートはダイレクトゲートになっている。そして、従来のバルブゲート式金型装置では、ゲートおよびこれに嵌合するバルブ体は円柱形状になっていた。
【０００４】
ところで、中央部に孔部を有する環状または筒状の製品を成形する場合、その製品の軸方向を型開閉方向と一致させることになる。ところが、従来のような円柱形状のダイレクトゲートでは、環状または筒状の製品の場合、この製品の偏った位置にゲートを設けざるを得ない。しかし、このようにゲートが製品の偏った位置にあると、孔部が妨げとなって、ゲートからキャビティ内に均一に樹脂を充填できず、成形される製品の精度、特に真円度を向上させにくい問題があった。
【０００５】
そこで、この問題を解決するために、中央部に孔部を有する環状または筒状の製品を成形する場合に、ゲートを、孔部を囲む環状にすることが提案されている。この場合、ゲートの形状に合わせてバルブ体は筒状に形成され、このバルブ体内には、製品の孔部に対応するピン体が通される。ここで、従来のこの種の金型装置の一例（例えば特許文献３〜６）について説明する。型体である固定型および可動型は、型開閉方向に互いに移動して開閉し、型閉時に相互間に製品形状のキャビティを複数形成するものである。前記固定型は、キャビティを形成するキャビティブロックを埋め込んで固定した固定側型板と、この固定側型板における可動型と反対側の面にスペーサーブロックを介して固定された固定側取り付け板とを備えている。この固定側取り付け板は、射出成形機の型締用の固定側プラテンに取り付けられるものである。また、前記固定側型板と固定側取り付け板との間には、スペーサーを介在させてマニホールドが設けられている。このマニホールド内には、射出成型機のノズルが接続されるスプルーを前記各キャビティへ分岐させる材料通路であるランナーが形成されているとともに、このランナーを加熱する加熱手段としてのヒーターが設けられている。
【０００６】
また、前記マニホールドにおける固定側型板側の面には、バルブ装置のバルブケーシングが接続されている。このバルブケーシングは、前記固定側型板およびキャビティブロックに形成された孔部内に挿入支持されている。また、前記キャビティブロックの孔部の先端部は、前記キャビティに臨むゲート形成孔になっている。そして、前記バルブケーシング内には、前記マニホールドのランナーに連通する材料通路が形成されている。また、バルブケーシングの外周には、材料通路を加熱する加熱手段としてのヒーターが設けられており、このヒーターは、ヒーターカバーにより外周側から覆われている。さらに、ヒーターの内側に添えて温度センサーが設けられている。
【０００７】
さらに、前記材料通路内を貫通してほぼ円筒状のバルブ体としてのバルブスリーブが設けられており、このバルブスリーブ内に細長いほぼ円柱状のピン体が嵌合されている。これらバルブスリーブおよびピン体は、前記型開閉方向を軸方向としており、バルブスリーブはピン体に対して軸方向へ摺動可能である。また、ピン体は、前記ゲート形成孔内に同軸的に位置しており、その結果、これらゲート形成孔およびピン体により形成され前記材料通路をキャビティに連通させるゲートは、成形される製品の孔部を囲む環状に形成されることになる。これとともに、ピン体は、その先端面によりキャビティの一部を形成するものである。一方、前記筒状のバルブスリーブは、その軸方向に移動するものであるが、前記環状のゲートに挿脱自在に嵌合する薄肉円筒状のゲート閉塞部を先端部に有し、ゲートを開閉するものであり、バルブスリーブはバルブケーシングに支持されている。
【０００８】
前記可動型は、前記固定側型板に突き当たる可動側型板を有しており、この可動側型板にコアピンが固定されている。これら可動側型板およびコアピンは、ともにキャビティを形成するものであるが、特にコアピンは、製品の内面および孔部を形成するものである。そして、型閉時には、前記固定型側のピン体がコアピンに突き当たるようになっている。また、コアピンは可動型の取付孔に取り付けられている（例えば特許文献６）。
【０００９】
そして、成形時には、まず固定型と可動型とを型閉してこれら固定型および可動型間にキャビティを形成する。このとき、固定型側のピン体は、可動型のコアピンに突き当たってキャビティの一部を形成する。そして、駆動装置である流体圧シリンダー装置の駆動によりゲートを開放し、射出成型機のノズルからスプルーに成形材料である溶融した熱可塑性樹脂を射出する。この樹脂は、マニホールドのランナーからバルブケーシング内の材料通路を通って、ゲートからキャビティ内に流入する。このキャビティ内に樹脂が充填された後、流体圧シリンダー装置の駆動によりゲートを閉塞する。さらに、キャビティ内の樹脂が冷却して固化した後、固定型と可動型とを型開してキャビティ内の樹脂すなわち成形された製品を取り出す。その後、再び型閉して以上の成形サイクルを繰り返す。
【特許文献１】特開平１１−７７７６４号公報
【特許文献２】特開平５−３０９７０２号公報
【特許文献３】特開平９−１９３１６９号公報
【特許文献４】特開２００２−２８３４１１号公報
【特許文献５】特開２００３−１５４５５３号公報
【特許文献６】特開２００３−１１７９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、コアピンは、その先端形状に対応した形状の孔部などを成形体に形成するものであるから、コアピンの位置決め精度が成形体の精度に影響を与える。また、特許文献３〜６の成形用金型装置では、前記コアピンは、型閉時には、前記固定型側のピン体が突き当たり、また、製品の内面および孔部を形成するものであるから、精度の高い製品を得るためには、前記コアピンを型体開閉方向に正確に位置決めして固定する必要があり、単に取付孔にコアピンを挿着しただけでは精度が出にくい面がある。
【００１１】
本発明は、このような問題点を解決しようとするもので、キャビティ内に臨んでコアピンを設けた成形用金型装置において、コアピンを正確な向きで位置決めするこができる成形用金型装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の成形用金型装置は、互いに開閉し型閉時に製品形状のキャビティを相互間に形成する複数の型体と、この型体に設けられた材料通路を前記キャビティに連通させるゲートと、一方の前記型体に設けられ前記キャビティに臨むコアピンとを備えた成形用金型装置において、前記一方の型体に前記コアピンを取り付ける取付孔を設け、前記コアピンは、前記取付孔に嵌合する嵌合部を複数有するものである。
【００１３】
また、請求項２の成形用金型装置は、前記複数の嵌合部は外径が異なるものである。
【００１４】
また、請求項３の成形用金型装置は、前記コアピンの長さ方向両側に前記嵌合部が設けられているものである。
【００１５】
また、請求項４の成形用金型装置は、前記コアピンは、製品の孔部を形成する孔成形部を有するものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の構成によれば、成形に際しては、複数の型体を型閉してこれらの型体間にキャビティを形成する。そして、材料通路からゲートを通してキャビティ内に成形材料を充填し、キャビティ内の成形材料が冷却して固化した後、型開して製品キャビティ内で固化した成形材料つまり成形された成形体を取り出す。その後、再び型閉して以上の成形サイクルを繰り返す。
【００１７】
そして、前記コアピンは成形体の孔部などを形成するものであり、取付孔に対して複数の嵌合部によりコアピンが嵌合するため、コアピンを正しい向きに位置決め固定することができる。
【００１８】
また、請求項２の構成によれば、外径の異なる複数の嵌合部によりコアピンの向きを型開閉方向に正しく設定することができる。
【００１９】
また、請求項３の構成によれば、コアピンを長さ方向両側で固定することにより２箇所で確実にコアピンの向きを合わせることができる。
【００２０】
また、請求項４の構成によれば、成形体の孔部を精度よく成形できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なるコアピンの嵌合方法を用いた成形用金型装置を採用することにより、従来にない成形用金型装置が得られ、その成形用金型装置を夫々記述する。
【実施例１】
【００２２】
以下、本発明の成形用金型装置の一実施例について、図１〜図３を参照しながら説明する。まず、成形用金型装置の一例としてバルブゲート式金型装置の構成について説明する。
【００２３】
図３は、成形材料である熱可塑性樹脂により一体成形される製品である成形体１の一例を示し、この成形体１は、ほぼ回転体形状になったおり、ボス部である円筒形状の小筒状部２を中心部に有し、この小筒状部２内に孔部３が形成され、その周囲には前記小筒状部２と同心円上の大筒状部４を有し、それら筒状部２，４を連結する板状の円盤部５を備える。
【００２４】
21は固定型、22は可動型で、型体であるこれら固定型21および可動型22は、図示上下方向（型開閉方向）に互いに移動して開閉し、型閉時に相互間に製品形状のキャビティ23を複数形成するものである。前記固定型21は、キャビティ23を形成する入れ子状のキャビティブロック26を埋め込んで固定した固定側型板27と、この固定側型板における可動型22と反対側の面にスペーサーブロックを介して固定された固定側取り付け板（図示せず）とを備え、この固定側取り付け板は、射出成形機の型締用の固定側プラテンに取り付けられるものである。また、前記固定側型板27と前記固定側取り付け板との間には、マニホールドが設けられている。このマニホールド内には、射出成型機のノズルが接続される図示していないスプルーを前記各キャビティ23へ分岐させる材料通路であるランナーが形成されているとともに、このランナーを加熱する加熱手段としてのヒーターが設けられている。
【００２５】
また、前記マニホールドにおける固定側型板27側の面には、バルブ装置33のバルブケーシング34が接続されている。このバルブケーシング34は、前記固定側型板27およびキャビティブロック26に形成された組み付け孔35，36内に挿入されている。そして、バルブケーシング34は、円筒形の本体部37のマニホールド側の端部に径大部が形成され、本体部37のゲート側の端部に、先端に向って縮小する先端部39が形成されている。
【００２６】
また、前記キャビティブロック26の組み付け孔36の先端部は、前記キャビティ23に臨むゲート形成孔41になっている。そして、前記バルブケーシング34内には、前記マニホールドのランナーに連通する材料通路42が形成されている。この材料通路42は前記型開閉方向に延びている。また、バルブケーシング34の中央側たる本体部37の外周には、材料通路42を加熱する加熱手段としてのヒーター44が設けられており、このヒーター44は、ヒーターカバー45により外周側から覆われている。さらに、ヒーター44の内側に添えて温度センサー46が設けられている。また、バルブケーシング34の本体部37およびヒーターカバー45と組み付け孔35，36の内面との間の多くの部分は隙間になっていて、断熱層47を形成している。
【００２７】
さらに、バルブケーシング34の先端部39の外周には、支持リング51が固定され、この支持リング51はバルブケーシング34より熱伝導率の低い材質からなり、その外周には円柱外周面状の嵌合部52が形成され、この嵌合部5が嵌合するゲート側嵌合受部53が、前記組み込み孔36に形成されている。
【００２８】
したがって、バルブケーシング34は、先端側（ゲート側）の支持リング51が嵌合受部53に嵌合すると共に、基端側（反ゲート側）の径大部が組み込み孔35の径大嵌合受部に嵌合することにより、固定型21の組み込み孔35，36に位置決め状態で組み込まれる。
【００２９】
さらに、前記材料通路42内のほぼ中央を貫通してほぼ円筒状のバルブ体としてのバルブスリーブ61が設けられており、このバルブスリーブ61内に、細長いほぼ円柱状のピン体たるセンターピン62が嵌合されている。それらバルブスリーブ61およびセンターピン62は、前記型開閉方向を軸方向としており、バルブスリーブ61はセンターピン62に対して軸方向へ摺動可能である。また、センターピン62は、前記ゲート形成孔41内に同軸的に位置しており、その結果、これらゲート形成孔41およびセンターピン62の先端62Ａにより形成され前記材料通路42をキャビティ23に連通させるゲート63は、成形される成形体１の孔部３を囲む環状に形成されることになる。すなわち、ゲート形成孔41とのセンターピン62の先端62Ａの間に、環状のゲート63が形成される。これとともに、センターピン62は、その先端面によりキャビティ23の一部を形成するものであって固定型21に位置固定されている。また、センターピン62に前記バルブスリーブ61の先端側が摺動自在に外嵌する。
【００３０】
一方、前記筒状のバルブスリーブ61は、その軸方向に移動するものであるが、前記環状のゲート63に挿脱自在に嵌合する薄肉円筒状のゲート閉塞部64を先端部に有し、ゲート63を開閉するものである。なお、バルブスリーブ61は、バルブケーシング34の径大部内に固定されたガイドブッシュを摺動自在に貫通しているとともに、バルブケーシング34の材料通路42内に形成された複数の支持羽根66の内側にバルブスリーブ61が常時摺動自在に嵌合している。これにより、バルブスリーブ61がバルブケーシング34に支持されている。さらに、詳細には、３枚の支持羽根66が、材料通路42の内周面に型開閉方向に延びて一体に形成し、これら支持羽根66間が凹溝となっている。前記支持羽根66は、材料通路42の中心軸に対して120°ずつ離れて放射状に位置している。また、支持羽根66の内側縁は、ゲート63と反対の部分である基端側が凸状湾曲縁67となり、他の縁は前記型開閉方向と平行で前記バルブスリーブ61の外周面に摺動する摺動縁68となっており、それら複数の支持羽根66によりバルブスリーブ61を摺動自在に支持する。尚、前述のような支持羽根66を一体に有するバルブケーシング34は、例えば放電加工により製造できる。
【００３１】
そして、前記バルブスリーブ61の駆動のために、このバルブスリーブ61は、駆動装置としての油圧シリンダー装置などの流体圧シリンダー装置（図示せず）に接続され、その駆動装置は固定型21に設けられている。
【００３２】
前記可動型22は、キャビティ23を形成するキャビティブロック71が埋め込んで固定され、このキャビティブロック71には、キャビティ23の外周を形成するキャビティ部材72が設けられ、型閉め時に、それらキャビティブロック26，71とキャビティ部材72との間に前記キャビティ23が形成される。前記キャビティブロック71にコア体たるコアピン73が固定されている。このコアピン73はキャビティ23を形成するものであって、成形体１の外面の一部および孔部３を形成する。
【００３３】
前記コアピン73は、本体部74の可動型22側である先端に、前記孔部３を形成する孔形成部75を有し、この孔形成部75は前記本体部74より径小に形成され、この本体部74の基端側に本体部74より径大な大径部76を有し、この大径部76の基端に該大径部76より径大な突き当て鍔部77を有する。それら本体部74，孔形成部75，大径部76及び突き当て鍔部77はコアピン73の軸芯を中心とする円柱形状をなすものである。そして、前記本体部74の先端と前記大径部76が後述する取付孔に嵌合する嵌合部である。
【００３４】
前記コアピン73を取付固定する取付孔81が、型開閉方向で、前記キャビティブロック71を貫通して形成され、この取付孔81は、前記本体部74の先端と大径部76に対応して、嵌合受部82，83を有し、この嵌合受部82に前記本体部74の先端が嵌合し、前記嵌合受部83に前記大径部76が嵌合する。また、嵌合受部83の基端には段部84を形成し、この段部84の基端側に前記突き当て鍔部77が遊挿されると共に、該突き当て鍔部77のゲート側が前記段部84に当接し、一方、突き当て鍔部77の反ゲート側である基端側面77Ａに固定側型板27が当接するため、それら段部84と固定側型板27とに鍔部77が挟まれることにより、コアピン73の型開閉方向の位置が正確に設定される。また、取付孔81の嵌合受部82，83の間は、嵌合受部82より大きく形成されて前記本体部74が遊挿される。
【００３５】
そして、コアピン73においては、孔形成部75と、本体部74の先端側（ゲート63側）と、大径部76とを軸芯に対して正確に設定し、取付孔81においては、両側に位置する嵌合受部82，83を正確に設定し、取付孔81にコアピン73を圧入状態で嵌入して固定することにより、コアピン73を正しい向きに固定できる。この場合、嵌合受部82，83は取付孔81の両端の開口に近い位置にあるから、取付孔81の機械加工や調整作業などを容易に行うことができる。
【００３６】
可動型22には複数の突き出しピン91，92が設けられ、これら突き出しピン91，92は、キャビティブロック71を摺動自在に貫通し、先端がキャビティ23に望んで位置し、キャビティ23内で固化した樹脂である成形体１の円盤部５を押して成形体１を押し出すものである。
【００３７】
つぎに、前記の構成について、その作用を説明する。成形時には、まず固定型21と可動型22とを型閉してこれら固定型21および可動型22間にキャビティ23を形成する。このとき、センターピン62の先端とコアピン73の先端が当接する。そして、射出成型機のノズルからスプルーに成形材料である溶融した熱可塑性樹脂を射出する。また、バルブスリーブ61を図中上方に移動してゲート63を開成する。射出した樹脂は、バルブケーシング34内の材料通路42を通って、環状のゲート63からキャビティ23内に流入する。このキャビティ23内に樹脂が充填された後、バルブスリーブ61をゲート63側に移動し、ゲート閉塞部64によりゲート63を閉塞する。さらに、キャビティ23内の樹脂が冷却して固化した後、固定型21と可動型22とを型開してキャビティ23内の樹脂すなわち成形された製品を取り出す。その後、再び型閉して以上の成形サイクルを繰り返す。そして、全成形サイクルを通じて、ヒーター44の加熱により材料通路42内の樹脂は常時溶融状態に保たれる。
【００３８】
このような成形において、型閉時には、環状のゲート形成孔41内にセンターピン62が位置して環状のゲート63が形成され、センターピン62の先端がコアピン73の先端に当接し、コアピン73は成形体１の孔部３と外面の一部を形成する。そして、キャビティ23の一部を構成するコアピン73は、両側に位置する嵌合受部82，83に嵌合部たる本体部74と大径部76とが嵌合固定されているため、正しい向きに固定されている。
【００３９】
このように本実施例では、請求項１に対応して、互いに開閉し型閉時に製品形状のキャビティ23を相互間に形成する固定型21及び可動型22と、この固定型21に設けられた材料通路42をキャビティ23に連通させるゲート63と、一方の型体たる可動型22に設けられキャビティ23に臨むコアピン73とを備えた成形用金型装置において、可動型22にコアピン73を取り付ける取付孔81を設け、コアピン73は、取付孔81に嵌合する嵌合部たる本体部74の先端と大径部76を複数有するから、成形に際しては、固定型21及び可動型22を型閉してこれらの固定型21及び可動型22間にキャビティ23を形成する。このとき、センターピン62が可動型22のコアピン73に接する。そして、バルブスリーブ61によりゲート63を開放し、材料通路42からゲート63を通してキャビティ23内に成形材料を充填する。その後、バルブスリーブ61を移動させてゲート63を閉じる。さらに、キャビティ23内の成形材料が冷却して固化した後、型開してキャビティ23内で固化した成形材料つまり成形された成形体１を取り出す。その後、再び型閉して以上の成形サイクルを繰り返す。
【００４０】
そして、コアピン73は成形体１の孔部３などを形成するものであり、取付孔81に対して２つ以上の嵌合部である本体部74の先端と大径部76によりコアピン73が嵌合するため、コアピン73を正しい向きに位置決め固定することができる。
【００４１】
また、このように本実施例では、請求項２に対応して、複数の嵌合部たる本体部74の先端と大径部76は外径が異なるから、外径の異なる複数の嵌合部によりコアピン73の向きを型開閉方向に正しく設定することができる。
【００４２】
また、このように本実施例では、請求項３に対応して、コアピン73の長さ方向両側に嵌合部たる本体部74の先端と大径部76が設けられているから、コアピン73を長さ方向両側で固定することにより２箇所で確実にコアピン73の向きを合わせることができる。この場合、両側の嵌合部の間は、コアピン73が取付孔81に遊挿されるようにすることがより一層好ましい。
【００４３】
また、このように本実施例では、請求項４に対応して、コアピン73は、製品たる成形体１の孔部２を形成する孔成形部75を有するから、成形体１の孔部３を精度よく成形できる。
【００４４】
また、実施例上の効果として、互いに開閉し型閉時にキャビティ23を相互間に形成する複数の型体たる固定型21及び可動型22と、この固定型21に設けられた材料通路42およびこの材料通路42をキャビティ23へ連通させるゲート63と、このゲート63を開閉するバルブ体たるバルブスリーブ61とを備え、バルブスリーブ61の内部に、型閉時に他の型体たる可動型22のコアピン73に接するピン体たるセンターピン62を貫通させてなるバルブゲート式金型装置において、コアピンを正確な向きで位置決めするこができる。
【００４５】
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、成形用金型装置はバルブゲート式金型装置に限らず各種のものに適用可能である。また、コアピンを固定型に設けてもよく、また、その形状は適宜選定可能である。さらに、孔形成部は、コアピンの軸芯に対して偏心した位置でもよい。また、孔部は断面円形に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１を示すゲート閉塞状態におけるコアピン回りの断面図である。
【図２】同上、型閉め状態における成形用金型装置の断面図である。
【図３】同上、成形体の断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  成形体
21  固定型（型体）
22  可動型（一方の型体）
23  キャビティ
61  バルブスリーブ（バルブ体）
62  センターピン（ピン体）
63  ゲート
73  コアピン
74  本体部の先端側（嵌合部）
75  孔形成部
76  大径部（嵌合部）
81  取付孔
【図１】
2005280105.tif 000003
【図２】
2005280105.tif 000004
【図３】
2005280105.tif 000005