(57)【要約】【課題】  ランナ溝の真空吸引動作を制御するバルブであってコンパクトにユニット化された真空吸引バルブを装着した金型装置が望まれる。【解決手段】  金型装置４０は、真空吸引バルブ２０をそのパーティング面ＰＬに沿った姿勢で装着している。そのバルブ２０は、中空円筒部２１の基端に固定されたエアシリンダ２２によってその中空円筒部の中で移動するニードルピン２３を含み、そのピン２３の先端部２３ａが、真空発生装置に接続された、円筒部２１の通気路２５を開閉口２１ｂを介して開閉して、ランナ溝４７からキャビティの真空吸引を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円筒部と、該中空円筒部の基端側に固定されたエアシリンダによって該中空円筒部の中でその軸方向に移動するニードルピンを含み、
前記中空円筒部が、その内周と前記ニードルピンの外周との間で空気を通過させる通気路と、その基端側で空気を真空吸引する真空吸引装置に接続される排気ポートと、その先端側で前記通気路を前記中空円筒部の先端面に開口する開閉口とを備え、
前記開閉口の内孔と前記ニードルピンの先端部とが先端側に先細りの略同一なテーパ面に形成されて、
前記開閉口の開閉動作を、前記ニードルピンの先端部の前記開閉口への当接と離隔の動作によって行う真空吸引バルブを含む金型装置であって、
前記真空吸引バルブを前記金型装置のパーティング面に沿った姿勢で装着して、
前記中空円筒部の先端面をその中空円筒部の挿入穴の底部に密着させると共に前記開閉口を前記金型装置のランナ溝に連通可能にすることによって、
前記ランナ溝を前記真空吸引バルブによって真空吸引可能にしたことを特徴とする金型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型装置に装着可能な、キャビティの真空吸引動作の開始と停止を切り換える真空吸引バルブ含む金型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融樹脂の充填直前にキャビティやランナ溝中の空気や窒素ガス等の気体を吸引除去する技術は、特に薄肉微細形状の精密成形品の成形性を向上するために重要である。この種の成形では、溶融樹脂が高速高圧に充填されることから、空気等があらかじめ十分に除去されていなければならないからである。このため、各種の方法、装置が提案されているが、その中で、金型を完全に閉じた後にキャビティを真空吸引する方法、装置が提案されている。この種の技術によれば、型閉じ後にキャビティを直接真空吸引することができるからキャビティ中の気体を速やかに強力に吸引することができる。
【０００３】
この種の技術において、金型装置は、当然真空吸引装置に接続されるので、真空吸引装置とキャビティの連通を開閉する、なんらかの切換えバルブを含む。その切換えバルブに関しては、図５の成形装置（例えば、特許文献１）、あるいはその成形装置を改良した金型用ガス抜き装置（例えば、特許文献２）が提案されている。
【０００４】
前者の成形金型は、キャビティ１に連通する空気抜き孔５にエアシリンダ３によって進退するピン４を内蔵すると共に、その空気抜き穴５から分岐する分岐孔を有し、その分岐孔を真空発生装置６に連通している。そして、その成形金型は、そのピンの進退動作によって空気抜き孔５を開閉してキャビティ１の真空吸引を行う。そのような弁機構は、キャビティ１に臨むピン４が溶融樹脂の高い射出圧力に抗しきれずに後退して、成形品の表面形状にその痕跡を残す問題を含んでいる。
【０００５】
後者の金型用ガス抜き装置は、図示省略されているが前者の問題、すなわち、ピンに相当する弁体がその射出圧力によって後退して弁座から離反することを防止する。その防止技術は、弁体の後退をトグル機構、あるいはセルフロック機構によって防止するものである。
【０００６】
両者に共通する技術によれば、通常の型閉じから射出に移行する短時間の間にキャビティを真空吸引できる。しかも、射出直前まで吸引できる。そして、キャビティの真空吸引の開始と停止をエアシリンダで簡単に切り換えることができる。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５６−８２２３１号公報  （第２図）
【特許文献２】特開平３−２９７５４８号公報  （第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献の弁機構あるいは金型用ガス抜き装置では、空気抜き穴あるいは弁の開閉口がキャビティに直接開口している。キャビティに存在する弁の箇所に高い射出圧力が負荷される状態では、依然として成形品の表面に悪影響が発生する虞が残る。また、真空発生装置に連通する孔が金型部材の中に別途に形成されているので、温調配管の引き回しにおいても障害になる。その上、弁機構あるいは金型用ガス抜き装置が、コンパクトにユニット化されていないので、金型の肉厚が特に厚いわけでもない標準的な構成部材である、可動側型板あるいは固定側型板に簡単に取り付けられない。
【０００９】
そこで、本発明は、キャビティの真空吸引動作を上記のように切り換えることができることはもちろん、コンパクトにユニット化されて、金型の標準的な構成部材に容易に取り付けることができる真空吸引バルブと、それを装着した金型装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の金型装置は、上記の課題を解決するために、中空円筒部と、該中空円筒部の基端側に固定されたエアシリンダによって該中空円筒部の中でその軸方向に移動するニードルピンを含み、
前記中空円筒部が、その内周と前記ニードルピンの外周との間で空気を通過させる通気路と、その基端側で空気を真空吸引する真空吸引装置に接続される排気ポートと、その先端側で前記通気路を前記中空円筒部の先端面に開口する開閉口とを備え、
前記開閉口の内孔と前記ニードルピンの先端部とが先端側に先細りの略同一なテーパ面に形成されて、
前記開閉口の開閉動作を、前記ニードルピンの先端部の前記開閉口への当接と離隔の動作によって行う真空吸引バルブを含む金型装置であって、
前記真空吸引バルブを前記金型装置のパーティング面に沿った姿勢で装着して、
前記中空円筒部の先端面をその中空円筒部の挿入穴の底部に密着させると共に前記開閉口を前記金型装置のランナ溝に連通可能にすることによって、
前記ランナ溝を前記真空吸引バルブによって真空吸引可能にした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の金型装置によれば、金型装置には、少なくとも中空円筒部とニードルピンとエアシリンダとを含み、その中空円筒内に、真空吸引装置に接続された通気路とそれをランナ溝に対して開閉する開閉口とを含む真空吸引バルブが、パーティング面に沿った姿勢で装着される。それで、真空吸引バルブが、コンパクトにユニット化されると共に標準的な構成の金型部材に容易に装着可能になり、そのメンテナンス性も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の真空吸引バルブ２０は、図１の断面で示されるように、少なくとも中空円筒部２１とエアシリンダ２２とニードルピン２３とを含む。中空円筒部２１は、その多くを金型装置４０に装着することが容易になるように、その円筒外面２１ａが十分に平滑に仕上げられて、はめあいを考慮した公差寸法に精密に仕上げられる。実用的には、中空円筒部２１の外径は１０ｍｍ程度に細長く形成される。エアシリンダ２２は、中空円筒部２１の基端側に一体に固定され、その中に、例えば、図示省略された従来公知の空圧装置によって前後に移動可能に内蔵されたピストン２４を含む。ニードルピン２３は、その基端でピストン２４に接続されて中空円筒部２１の中で該中空円筒部２１の軸方向に移動可能に取り付けられる。
【００１３】
上記の中空円筒部２１は、その内周とニードルピン２３の外周との間に空気を通過させる通気路２５を有し、その基端側にその空気を排出する排気ポート２２ａを備える。また、上記の中空円筒部２１は、その先端に通気路２５を外部に開口する開閉口２１ｂを備える。この開閉口２１ｂは、図２でより拡大して示されるように、内孔が先端側に先細りのテーパ面２１ｃに形成される。なお、図２において、ニードルピンの上側半分の図が開閉口の閉状態を、下側側半分の図が開閉口の開状態を示している。
【００１４】
ニードルピン２３の先端部２３ａは、上記の開閉口２１ｂのテーパ面２１ｃにシール可能に密着するように、そのテーパ面と同一形状の載頭円錐に形成される。そして、その先端部２３ａの頭部２３ｂは、それが前進しているときに中空円筒部２１の先端面２１ｄと同一面を構成するように形成される。通常、それらの面、２３ｂと２１ｄは、軸方向に垂直な平面に形成される。
【００１５】
外径１０ｍｍの中空円筒部２１に内蔵された、ニードルピン２３の載頭円錐先端部２３ａの頭部２３ｂは、１．２ｍｍ程度の外径でよい。上記頭部２３ｂを、上記の１．２ｍｍ程度にすると共に０．５Ｍｐａの空気圧を受けるピストン２４の外径を２５ｍｍ程度にすれば、２００ＭＰａ程度の射出圧力によってニードルピン２３が後退することを防止することができるからである。
【００１６】
排気ポート２２ａは、真空ポンプ等の真空発生源３１を含む真空吸引装置３０に接続される。真空吸引装置３０には、排気ポート２２ａと真空発生源３１との間に、接続配管３２とその配管の負圧圧力を金型側のキャビティ４５の圧力として検出する圧力センサ３３（あるいは圧力スイッチ３３）が設けられる。本発明の真空発生源３１は、後に説明されるように、一連の成形が行われる間を通して連続運転の状態にあり、配管３２をバルブ等で開閉する必要はない。
【００１７】
なお、実用的には、上記の中空円筒部２１とエアシリンダ２２とは図示省略されたブロック部材を介して前後に直列に接続される。また、ニードルピン２３は、図示省略されたピストン２４のピストンロッドに図示省略されたカップリングを介して接続される。そして、そのカップリングがブロック部材に形成された空間の中に内蔵されるように構成される。
【００１８】
また、ブロック部材には、つぎに説明される金型装置にねじ込み可能なボルトが４隅に挿入される。真空吸引バルブ２０を金型に挿入するときに、中空円筒部２１をその挿入穴に強く押し込むことを可能にするためである。
【００１９】
上記のように構成された真空吸引バルブ２０は、コンパクトにユニット化されている。このようなバルブ２０が装着可能な金型装置４０は、図３のような最も基本的な構成の２プレート金型４１、あるいは図４のような３プレート金型４２である。
【００２０】
前者の金型４１は、従来公知の固定側金型４３と可動側金型４４とそれらの間に形成されるキャビティ４５を含むものである。その金型では、可動側型板４６にランナ溝４７と真空吸引バルブ２０の挿入穴４６ａが形成される。挿入穴４６ａの底部４６ｂは、中空円筒部２１の先端面２１ｄに密着するようにお互いに同一な形状の面に形成される。そして、開閉口２１ｂがランナ溝４７に面するように底部４６ｂはランナ溝４７に接するように形成される。それで、真空吸引バルブ２０がその挿入穴４６ａに装着されるときにその先端面２１ｄがランナ溝４７の成形面の一部を構成して、開閉口２１ｂがランナ溝４７に直接開口する。
【００２１】
挿入穴４６ａの内径は、当然、真空吸引バルブ２０の外形寸法に合わせたはめあい寸法に加工され、パーティング面ＰＬに沿った姿勢で配置される。そして、真空吸引バルブ２０はできるだけパーティング面ＰＬに接近して配置されるとよい。例えば、そのバルブ２０の中空円筒部２１の外径が１０ｍｍである場合には、その円筒部２１全体がパーティング面から１２ｍｍないし１３ｍｍの深さの範囲内に配置される。したがって、真空吸引バルブ２０は、肉厚が特に厚いわけでもない、標準的な可動側型板４６の厚み寸法の中にうまく収容される。なお、図示省略されているが、金型は、成形品やランナを面で突き出すストリッパプレートを有するものであってもよい。この場合にも、挿入穴はその肉厚が特に厚いわけでもないストリッパプレートの中に形成される。したがって、真空吸引バルブは、可動の金型部材であるストリッパプレートにもうまく収容される。
【００２２】
後者の金型４２は、従来公知の固定側金型４３と可動側金型４４とそれらの間で型開きの際に遅れて開く固定側型板４８を含む金型装置である。その金型では、固定側金型４３と固定側型板４８との間にランナやスプルが形成され、可動側金型４４と固定側型板４８の間にキャビティ４５が形成される点で、前者の金型装置と異なる。その金型４２では、固定側型板４８にランナ溝４７と真空吸引バルブ２０の挿入穴４８ａが形成される。
【００２３】
その他については、金型４２は前者の金型４１と同様で、真空吸引バルブ２０の先端面２１ｄがランナ溝４７の成形面の一面を形成する。したがって、この金型４２でも、真空吸引バルブ２０は、肉厚があまりない固定側型板４８にうまく収容される。なお、４９は、スプルが形成される穴である。
【００２４】
以上のように構成された真空吸引バルブ２０は、ニードルピン２３の先端部２３ａを開閉口２１ｂの内孔２１ｃに当接させたときにその開閉口２１ｂを閉じ、その先端部２３ａをその内孔２１ｃから離隔させたときに、その開閉口を開く。両者の当接するテーパ面が同一形状に形成されているので、両者の間の密封性が良好になる。そして、短い距離後退させるだけで通気の隙間を十分確保できる。
【００２５】
このような真空吸引バルブ２０を含む金型装置４０は、つぎのように成形運転される。ここで説明される金型装置は、２プレート金型４１か３プレート金型４２かを問われない。それは、型開き後の突き出しにおいてのみ区別されるだけであるからである。なお、以下の成形運転において、真空発生源３１は、一連の成形が行われる間を通して連続運転の状態にある。
【００２６】
まず、金型は図３あるいは図４のような状態で型閉じしている。そして、その直後から射出が開始される短時間にニードルピン２３が後退し前進して真空吸引の開始と停止を行う。すなわち、型閉じ直後にニードルピン２３が後退して真空吸引バルブ２０の開閉口２１ｂを開き、ランナ溝４７が真空吸引装置３０に連通して、キャビティ４５が真空吸引される。そして、圧力センサ３３によってキャビティ４５の圧力が検出され、それが所定の負圧圧力に達すると直ちにニードルピン２３が前進して、開閉口２１ｂを閉鎖してキャビティの真空吸引を停止する。その後直ちに、従来のように射出が行われて溶融樹脂がスプルからランナ溝４７を経てキャビティ４５に充填される。
【００２７】
このとき、ニードルピン２３の先端部２３ａの頭部２３ｂが開閉口２１ｂからランナ溝４７に露出するので、高い射出圧力がその先端に負担される。しかし、その頭部２３ｂの面積が上記したように小さいことから、エアシリンダ２２は充分にその圧力に耐えてニードルピンの後退を抑えることができる。また、図示省略されているが、上記の金型装置にボルトがねじ込まれて中空円筒部２１がその挿入穴に強く押し込まれる。それで、挿入穴４６ａの底部４６ｂは、中空円筒部２１の先端面２１ｄに強く密着する。
【００２８】
充填完了後、従来どおりに保圧工程から冷却工程へと移行して、溶融樹脂が固化して成形品になる。つぎに、成形品が突き出しされて型閉じされ、上記と同様に成形工程が再び繰り返される。
【００２９】
以上の本発明の真空吸引バルブ２０は、細径の装置としてコンパクトにユニット化されているので、それを装着する金型には、１本の挿入穴を加工するだけで済む。それで、温調配管との干渉回避も容易である。その上、真空吸引バルブ２０の脱着が容易であるからそのメンテナンス性に優れる。また、真空吸引バルブがコンパクトであるから、エアシリンダが取り付けられるスペースを確保できる限り金型のどの部分にも取り付け可能である。したがって、３プレート方式の、固定側型板４８への取り付けも可能である。
【００３０】
他に、この発明は、成形品容積に比べてランナ容積の比率が高い成形において真空吸引するときに有利である。また、本発明は、パーティング面上のキャビティを囲繞する部分にＯリングを埋設して気密性を改良する、従来公知の金型においても、真空吸引手段として採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の真空吸引バルブとそれが装着された金型装置の断面図である。
【図２】図１の真空吸引バルブの先端近傍を拡大して示す断面図であり、ニードルピンの上側半分の図が開閉口の閉状態を、下側側半分の図が開状態を示している。
【図３】本発明の真空吸引バルブが装着された金型装置が２プレート金型である場合の断面図である。
【図４】本発明の真空吸引バルブが装着された金型装置が３プレート金型である場合の断面図である。
【図５】従来の成形装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
２０      真空吸引バルブ
２１      中空円筒部
２１ｂ    開閉口
２１ｃ    開閉口の内孔
２１ｄ    中空円筒部の先端面（真空吸引バルブの先端）
２２      エアシリンダ
２２ａ    排気ポート
２３      ニードルピン
２３ａ    ニードルピンの先端部
２５      通気路
３０      真空吸引装置
４０      金型装置
４１      ２プレート金型装置
４２      ３プレート金型装置
４６      可動側型板
４６ａ    挿入穴
４６ｂ    挿入穴の底部
４７      ランナ溝
４８      固定側型板
４８ａ    挿入穴
４８ｂ    挿入穴の底部
ＰＬ      パーティング面
【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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