(57)【要約】      （修正有）【課題】  成形金型における必要型締力を増加させることなく、短時間に溶融材料を充填する高速充填を可能にする金属射出成形金型を提供する。【解決手段】  マニホールド６と複数の製品部キャビティ１のそれぞれとを連通する複数のホットランナノズル７を有し、各ホットランナノズル７の昇温タイミングに時間差を設定する昇温タイミング設定手段を有し、各ホットランナノズル７が開口する時を異ならして複数の製品部キャビティ１に順次充填するものであり、供給する溶融材料を各製品部キャビティ１に集中して充填することで、製品部キャビティ１の１つ当たりの充填時間（射出時間）を短縮し、溶融材料を射出する圧力を必要以上に高くせずとも凝固することのない高温状態で溶融材料の充填を行うことができ、溶融材料の内圧を抑制することで成形金型の必要型締力を増加させることなく高速射出することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料の多数個取り射出成形を行う成形金型であって、マニホールドと複数の製品部キャビティのそれぞれとを連通する複数のホットランナノズルを有し、各ホットランナノズルの昇温タイミングに時間差を設定する昇温タイミング設定手段を有し、各ホットランナノズルが開口する時を異ならして複数の製品部キャビティに順次充填することを特徴とするホットランナを用いた多数個取り金属射出成形金型。
【請求項２】
各製品部キャビティ内に溶融材料が充填されたことを検知するセンサー手段を有し、センサー手段の出力をフィードバックする昇温タイミング設定手段において、開口が先行する昇温タイミングの早いホットランナノズルの製品部キャビティにおける溶融材料の充填が完了した後に、開口が遅行する昇温タイミングの遅い次のホットランナノズルがノズル開口温度に達するように、昇温タイミングの時間差を調整することを特徴とする請求項１に記載のホットランナを用いた多数個取り金属射出成形金型。
【請求項３】
金属材料の多数個取り射出成形を行う成形金型であって、マニホールドと複数の製品部キャビティのそれぞれとを連通する複数のホットランナノズルを有し、各ホットランナノズルのノズル開口温度に温度差を設定するノズル開口温度設定手段を有し、各ホットランナノズルが開口する時を異ならして複数の製品部キャビティに順次充填することを特徴とするホットランナを用いた多数個取り金属射出成形金型。
【請求項４】
各製品部キャビティ内に溶融材料が充填されたことを検知するセンサー手段を有し、センサー手段の出力をフィードバックするノズル開口温度設定手段において、開口が先行するノズル開口温度の高いホットランナノズルの製品部キャビティにおける溶融材料の充填が完了した後に、開口が遅行するノズル開口温度の低い次のホットランナノズルが開口するように、ノズル開口温度の温度差を調整することを特徴とする請求項３に記載のホットランナを用いた多数個取り金属射出成形金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はホットランナを用いた多数個取り金属射出成形金型に関し、マグネシウム合金等の金属射出成形においてホットランナを用いて多数個取りする成型金型の技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂成形における多数個取り成形金型としては、例えば特許文献１に記載するものがある。これは、成型装置に複数のバルブゲートノズルを設けたものであり、各バルブゲートノズルは外側端部（ゲート）で金型キャビティに連通し、内側端部でマニホールドに連通しており、内部に設けたバルブピンの出退によってゲートを開閉する。各バルブゲートノズルのゲートをオープンするタイミングは全てのバルブゲートノズルを同時に開口するか、列ごとにバルブゲートノズルを開口する。
【０００３】
しかし、樹脂成形と異なって金属射出成形においては溶融材料の溶融金属が高温で、しかも凝固温度が高いので、成形金型内での凝固時間は０．１sec以下と短い。このため、上述したバルブピンを有するバルブゲートノズルによる方法では成形装置のランナ内で材料の金属が凝固してしまうので、本方法が金属射出成形に用いられることはなかった。
【０００４】
図６は従来の金属射出成形における多数個取りの一例を示すもので、コールドランナを用いた４個取りの成形金型におけるスプル、ランナ、製品部キャビティ等の配置を模式的に示すものである。
【０００５】
図６の（ａ）に示す構成では、スプル２からランナ４がまず二方向分岐し、更にその先で二方向に分岐しており、図６の（ｂ）に示す構成では、スプルからランナ４が４方向に分岐している。
【０００６】
図６の（ａ）、（ｂ）において、射出成形機より射出する溶融材料はスプル２から成形金型内に充填され、ランナ４、ゲート３を経由して製品部キャビティ１に流れ込む。製品部キャビティ１の先端にはエア抜きとウェルド等の成形欠陥を防止するためにオーバーフロー５が設けられることもある。
【０００７】
このコールドランナを用いた金属射出成形においては、溶融金属の凝固時間が短いために高速で溶融材料を充填する必要がある上に、多数個取り成形においては各製品部キャビティ１への溶融材料の充填バランスも考慮する必要があるので、ランナ４の配置やその形状には十分な工夫を必要とする。
【０００８】
このコールドランナを用いた多数個取りの金属射出成形における課題である射出時間の短縮、充填する溶融材料の高温化を解決するためにホットランナを用いた多数個取り金属射出成形金型も実用化されてきている。
【０００９】
図４はホットランナを用いた４個取りの成形金型を示すもので、ホットランナ、製品等の配置を模式的に示すものであり、図５はホットランナ成形金型の断面構造を示すものである。
【００１０】
図４〜図５において、ホットランナを用いた成形金型では、マニホールド６は射出する金属材料の融点前後に維持されており、マニホールド６内の金属材料は溶融、もしくは半溶融状態である。また、ホットランナノズル７は加熱ユニット８で加熱することで温度コントロールしており、成形金型の型開き時には溶融材料の噴出しを防ぐためにホットランナノズル７内の金属材料が固体状態となる。
【００１１】
射出成形時には、成形金型が締まった後にまずホットランナノズル７を加熱ユニット８により加熱し、ホットランナノズル７内の固体状態の金属材料を溶融、もしくは半溶融状態とすることでゲート３を開口する。
【００１２】
次に、射出成形機より溶融材料を供給し、マニホールド６を介してホットランナノズル７より製品部キャビティ１に溶融材料を充填する。その後に、製品部キャビティ１の冷却時間中にホットランナノズル７も冷却し、再びホットランナノズル７内の金属材料が固体状態となることでゲート３を閉口する。
【００１３】
製品部キャビティ１の金属材料が十分に冷却された後に、成形金型を開いて製品を取り出し、射出成形の１サイクルを完了する。
【特許文献１】特開２００２−１４４３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、コールドランナ、ホットランナを用いた従来の金属射出成形金型では、製品部キャビティへ溶融材料を短時間に充填するために溶融材料を高圧で射出する必要があり、射出成形時に溶融材料の内圧に由来する力が成形金型を開く方向に作用する。この力は溶融材料の内圧が大きくなるほどに、成形金型の分割面への製品部キャビティの投影面積が大きくなるほどに大きくなり、成形金型の型締力が不足する要因となって成形金型の分割面における微小な開きによりバリが発生するという品質的な課題を有していた。
【００１５】
本発明は、上記した課題を解決するものであり、成形金型における必要型締力を増加させることなく、短時間に溶融材料を充填する高速充填を可能にする金属射出成形金型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】
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る本発明の多数個取り用金属射出成形金型は、金属材料の多数個取り射出成形を行う成形金型であって、マニホールドと複数の製品部キャビティのそれぞれとを連通する複数のホットランナノズルを有し、各ホットランナノズルの昇温タイミングに時間差を設定する昇温タイミング設定手段を有し、各ホットランナノズルが開口する時を異ならして複数の製品部キャビティに順次充填するものである。
【００１７】
上記した構成により、射出成形機からマニホールドを介して供給する溶融材料を各製品部キャビティ毎に集中して充填することで、製品部キャビティの１つ当たりの充填時間（射出時間）が短縮されて溶融材料を射出する圧力を必要以上に高くせずとも凝固することのない高温状態で溶融材料の充填を行うことができ、溶融材料の内圧を抑制することで成形金型の必要型締力を増加させることなく高速射出することができる。
【００１８】
請求項２に係る本発明の多数個取り用金属射出成形金型は、各製品部キャビティ内に溶融材料が充填されたことを検知するセンサー手段を有し、センサー手段の出力をフィードバックする昇温タイミング設定手段において、開口が先行する昇温タイミングの早いホットランナノズルの製品部キャビティにおける溶融材料の充填が完了した後に、開口が遅行する昇温タイミングの遅い次のホットランナノズルがノズル開口温度に達するように、昇温タイミングの時間差を調整するものである。
【００１９】
請求項３に係る本発明の多数個取り用金属射出成形金型は、金属材料の多数個取り射出成形を行う成形金型であって、マニホールドと複数の製品部キャビティのそれぞれとを連通する複数のホットランナノズルを有し、各ホットランナノズルのノズル開口温度に温度差を設定するノズル開口温度設定手段を有し、各ホットランナノズルが開口する時を異ならして複数の製品部キャビティに順次充填するものである。
【００２０】
請求項４に係る本発明の多数個取り用金属射出成形金型は、各製品部キャビティ内に溶融材料が充填されたことを検知するセンサー手段を有し、センサー手段の出力をフィードバックするノズル開口温度設定手段において、開口が先行するノズル開口温度の高いホットランナノズルの製品部キャビティにおける溶融材料の充填が完了した後に、開口が遅行するノズル開口温度の低い次のホットランナノズルが開口するように、ノズル開口温度の温度差を調整するものである。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明のホットランナを用いた多数個取り用金属射出成形金型によれば、射出成形機からマニホールドを介して供給する溶融材料を各製品部キャビティ毎に集中して充填することで、製品部キャビティの１つ当たりの充填時間（射出時間）が短縮されて溶融材料を射出する圧力を必要以上に高くせずとも凝固することのない高温状態で溶融材料の充填を行うことができ、溶融材料の内圧を抑制することで成形金型の必要型締力を増加させることなく高速射出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態における成形金型の基本構成は先に図４〜図５に示したものと同様である。本実施の形態では、成形金型に各ホットランナノズル７の昇温タイミングに時間差を設定する昇温タイミング設定手段（図示省略）を設けている。昇温タイミング設定手段は各ホットランナノズル７の加熱ユニット８の起動・停止を制御するものであり、タイマー等を有している。
【００２３】
図１に多数個取りの一例としての４個取りの場合における複数のホットランナノズル７の昇温条件設定の模式的なグラフを示す。図１においては複数のホットランナノズル７に符号1)〜4)を付して説明する。
【００２４】
ここでは、昇温タイミング設定手段において各加熱ユニット８の加熱を開始する昇温タイミングの時間差を以下のように設定する。つまり、ホットランナノズル1)の製品部キャビティ１の充填が完了した後に、ホットランナノズル2)がノズル開口温度に達してホットランナノズル2)の製品部キャビティ１の充填が開始され、ホットランナノズル2)の製品部キャビティ１の充填が完了して後に、ホットランナノズル3)がノズル開口温度に達してホットランナノズル3)の製品部キャビティ１の充填が開始され、ホットランナノズル3)の製品部キャビティ１の充填が完了して後に、ホットランナノズル4)がノズル開口温度に達してホットランナノズル4)の製品部キャビティ１の充填が開始される。
【００２５】
この設定により、各ホットランナノズル1)〜4)は昇温タイミング設定手段で設定した時間差で順次昇温していき、各ホットランナノズル1)〜4)がノズル開口温度に達する時にズレが生じる。
【００２６】
最初に昇温を開始したホットランナノズル1)がノズル開口温度に達すると同時に成形機は射出を開始する。射出開始時にはホットランナノズル1)のみ開口しているのでホットランナノズル1)に対応する製品部キャビティ１にしか溶融材料が充填されない。
【００２７】
ホットランナノズル1)の昇温開始後、所定の時間差でホットランナノズル2)、3)、4)が順次昇温していき、ホットランナノズル1)に対応する製品部キャビティ１の次に、ホットランナノズル2)に対応する製品部キャビティ１、ホットランナノズル3)に対応する製品部キャビティ１、ホットランナノズル4)に対応する製品部キャビティ１が順次に、一連の射出動作中に充填されることになる。
【００２８】
（実施の形態２）
ホットランナノズル７が開口する条件としては溶融材料の温度及び射出によって負荷する圧力があり、溶融材料の温度が高いほどに開口し易く、低いほどに開口し難くなり、負荷する圧力が高いほどに開口し易く、低いほどに開口し難くなるので、温度と圧力の組み合わせによってホットランナノズル７が開口する時を制御できる。
【００２９】
このため、成形金型に各ホットランナノズル７のノズル開口温度に温度差を設定するノズル開口温度設定手段（図示省略）を設ける。ノズル開口温度設定手段は各ホットランナノズル７の加熱ユニット８の起動・停止を制御するものであり、温度センサー等を有している。
【００３０】
図２に多数個取りの一例として４個取りの場合におけるホットランナノズル７の温度条件設定の模式的なグラフを示す。ここでは各ノズル開口温度を所定の温度差で設定し、ノズル開口温度の設定温度が高いホットランナノズル７は低い圧力で開口し、ノズル開口温度の設定温度が低いホットランナノズル７は高い圧力で開口する。
【００３１】
図２では複数のホットランナノズル７にはそれぞれ符号1)〜4)を付して説明する。ホットランナノズル1)の設定温度が最も高く、ホットランナノズル2)、ホットランナノズル3)、ホットランナノズル4)の順で温度が低くなるように設定している。この場合には、ホットランナノズル1)は圧力がＰＡの時に開口し、ホットランナノズル2)、ホットランナノズル3)、ホットランナノズル4)はそれぞれ圧力がＰＢ、ＰＣ、ＰＤの時に開口する。この時に圧力はＰＡ＜ＰＢ＜ＰＣ＜ＰＤとなる。
【００３２】
ホットランナノズル1)〜4)をこの温度設定にして成形を開始すると、成形機からの射出圧力がホットランナノズル1)のノズル開口圧力ＰＡを超えた時に、ホットランナノズル1)の製品部キャビティ１に充填が開始される。ホットランナノズル1)の充填が進むにつれ上昇する射出圧がホットランナノズル2)のノズル開口圧力ＰＢに達した際に、ホットランナノズル2)が開口してホットランナノズル2)の製品部キャビティ１に充填が開始される。
【００３３】
同様にホットランナノズル2)の製品部キャビティ１の充填が進むにつれて上昇する射出圧力がホットランナノズル3)のノズル開口圧力ＰＣに達した際にホットランナノズル3)は開口し、ホットランナノズル3)の製品部キャビティ１に充填が開始される。同様にホットランナノズル3)の製品部キャビティ１の充填が進むにつれて上昇する射出圧力がホットランナノズル4)のノズル開口圧力ＰＤに達した際にホットランナノズル4)は充填を開始し、ホットランナノズル4)の製品部キャビティ１の充填が完了すると一連の成形機の射出動作は完了する。
【００３４】
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態１および実施の形態２における多数個取り金属射出成形金型のセンサー設置時の模式図であり、図４と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。
【００３５】
図３において、製品部キャビティ１の内部に溶融材料が充填してきたことを感知するために、圧力センサーもしくは温度センサー等のセンサー９を製品部キャビティ１の先端のオーバーフロー５に設けている。
【００３６】
この構成によれば、センサー９による測定によって各製品部キャビティ１の充填タイミングを把握することが可能となる。
このため、センサー９の出力を昇温タイミング設定手段にフィードバックすることで、例えば開口が先行する昇温タイミングの早いホットランナノズル1)の製品部キャビティ１における溶融材料の充填が完了した後に、開口が遅行する昇温タイミングの遅い次のホットランナノズル2)がノズル開口温度に達するように、昇温タイミングの時間差を確実に調整することが可能となる。
【００３７】
あるいは、センサー９の出力をノズル開口温度設定手段にフィードバックすることで、例えば開口が先行するノズル開口温度の高いホットランナノズル1)の製品部キャビティ１における溶融材料の充填が完了した後に、開口が遅行するノズル開口温度の低い次のホットランナノズル2)が開口するように、ノズル開口温度の温度差を確実に調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１における複数のホットランナノズルの昇温条件設定を模式的に示すグラフ
【図２】本発明の実施の形態２における複数のホットランナノズルのノズル開口温度とノズル開口圧力との関係を示すグラフ
【図３】本発明の実施の形態３における圧力センサー等のセンサーの簡略配置図
【図４】従来のホットランナを用いた多数個取り金属射出成形金型におけるスプル、ランナ、製品部キャビティの簡略配置図
【図５】従来のホットランナを用いた多数個取り金属射出成形金型におけるマニホールドとノズルの模式的断面図
【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来のコールドランナを用いた多数個取り金属射出成形金型におけるスプル、ランナ、製品部キャビティの簡略配置図
【符号の説明】
【００３９】
１  製品部
２  スプル
３  ゲート
４  ランナ
５  オーバーフロー
６  マニホールド
７  ホットランナノズル
８  ホットランナノズル加熱ユニット
９  センサー
１０  固定側型板
１１  固定側金型取付板
【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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