(57)【要約】【課題】射出成形金型を使ってプラスチック製品を成形する際に、キャビティ内にガス溜りが発生するのを防止する。【解決手段】第１部材２１０と、第２部材２２０とを備える。第１部材２１０は、固定金型１０１（又は可動金型）の孔１０１ａに可動状態で取り付けられ、先端２１１がキャビティ１０３内に突出可能に配置される。第２部材２２０は、第１部材２１０の内部に固定状態で配置され、第１部材２１０の先端２１１がキャビティ１０３内に突出したとき、第１部材２１０との間に隙間ｘが形成され、第１部材２１０の先端２１１がキャビティ１０３内の規定された位置であるとき、隙間ｘが塞がれるように配置される。【選択図】図２
2016141001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定金型と可動金型との間に形成されるキャビティに溶融したプラスチックを充填してプラスチック製品を成形する成形金型装置であり、
前記固定金型と前記可動金型のいずれか一方に設けられる孔と、
前記孔に可動状態で取り付けられ、先端が前記キャビティ内に突出可能な第１部材と、
前記第１部材の内部に固定状態で配置され、前記第１部材の先端が前記キャビティ内に突出したとき、前記第１部材との間に隙間が形成され、前記第１部材の先端が前記キャビティ内の規定された位置であるとき、前記隙間が塞がれるように配置された第２部材と、を備えた
成形金型装置。
【請求項２】
さらに、前記第１部材を、先端が前記キャビティ内に突出した状態から前記規定された位置まで移動させる駆動部を備えた
請求項１に記載の成形金型装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記キャビティ内に溶融したプラスチックの充填開始から、前記プラスチックが前記第１部材の先端に到達するまでの時間に相当する一定時間が経過したとき、前記第１部材を、先端が前記キャビティ内に突出した状態から前記規定された位置まで移動させる
請求項２に記載の成形金型装置。
【請求項４】
前記駆動部は、電磁石で構成し、前記第１部材の少なくとも一部を磁性材で構成し、前記電磁石による作用で、前記第１部材を移動させる
請求項２に記載の成形金型装置。
【請求項５】
前記第１部材は、中空形状のスリープピンで構成し、前記第２部材は、前記スリープピンの内部に挿入される軸ピンで構成した
請求項１記載の成形金型装置。
【請求項６】
前記スリープピンは、弾性部材により先端が前記キャビティ内に突出するようにした
請求項５に記載の成形金型装置。
【請求項７】
固定金型と可動金型との間に形成されるキャビティに溶融したプラスチックを充填してプラスチック製品を成形する成形金型装置に装着されるガス抜き装置であり、
前記固定金型と前記可動金型のいずれか一方に設けられる孔に可動状態で取り付けられ、先端が前記キャビティ内に突出可能な第１部材と、
前記第１部材の内部に固定状態で配置され、前記第１部材の先端が前記キャビティ内に突出したとき、前記第１部材との間に隙間が形成され、前記第１部材の先端が前記キャビティ内の規定された位置であるとき、前記隙間が塞がれるように配置された第２部材と、を備えた
ガス抜き装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック製品の成形を行う成形金型装置及びその成形金型装置に取り付けられるガス抜き装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック製品は、成形金型装置により製造される。成形金型装置でプラスチック製品を製造する際には、プラスチックを射出装置のシリンダ内で溶融し、その溶融したプラスチックを、射出装置のノズル部から、成形金型装置に配置された金型内の空洞（キャビティ）に射出させる。そして、キャビティ内に形成されたプラスチック製品は、キャビティ内で必要な温度まで冷却した後、金型から取り出される。
【０００３】
このような成形金型装置を使ったプラスチック製品の成形時には、キャビティ内にガスが残留しないようにすることが重要である。すなわち、成形時にキャビティ内にガスが残留すると、金型内にガス溜りが発生して、そのガス溜り内のガスによりプラスチックが焼けた状態となり、成形製品の外観不良が発生してしまう。
【０００４】
金型内のガス溜りを防止する最も簡単な方法は、金型の一部にガスを逃がす隙間を設けることである。このようにすることで、成形時にキャビティ内にガスが残留することがなく、ガス溜まりの影響による外観不良を防止できる。しかしながら、金型の一部にガスを逃がす隙間を設けると、溶融したプラスチック素材そのものも隙間に流れてしまい、バリと称される突起がプラスチック製品の表面に発生してしまう。このようなバリが発生した場合には、成形後にバリを削り取る作業が必要になり、好ましくない。
【０００５】
特許文献１には、キャビティ内にガスを逃がす弁を配置して、キャビティ内にプラスチックが充填される作業に連動して、弁を閉じる機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１７０４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されるように、ガスを逃がす弁を開閉させることで、原理的にはキャビティ内のガスを逃がすことが可能である。ところが、実際には、ガスを逃がす弁を閉じるタイミングの制御は非常に難しいという問題がある。具体的には、ガス逃し弁は、ノズル部から溶融したプラスチックの充填を開始してから、プラスチックがガス逃し弁に到達する直前に、閉じる必要がある。ここで、ガス逃し弁は、あまり早く閉じるとキャビティ内にガスが残留してしまう。逆に、ガス逃し弁を閉じるタイミングが遅れると、ガス逃し弁の隙間に溶融したプラスチックが流れ込み、弁が閉じなくなってしまい、バリが発生してしまう。
【０００８】
このため、ガス逃し弁を作動させるタイミングは、非常に精密に制御する必要がある。しかしながら、溶融したプラスチックがキャビティ内を流れる速度は、シリンダからキャビティ内に圧入する圧力、金型の温度、プラスチック素材の温度などの様々な条件によって変動するので、ガス逃し弁を常に正確に制御することは非常に困難であった。特に、特許文献１に記載のようにエアポンプを使用して弁の開閉を制御した場合、エアポンプはあまり反応が早い駆動機構ではないため、プラスチックの充填に連動した厳密な制御が非常に難しく、上述した条件に合った制御が事実上不可能であるという問題があった。
【０００９】
本発明の成形金型装置及びガス抜き装置は、成形金型を使ってプラスチック製品を成形する際に、キャビティ内にガス溜りが発生するのを、常時良好に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の成形金型装置は、固定金型と可動金型との間に形成されるキャビティに溶融したプラスチックを充填してプラスチック製品を成形する成形金型装置である。
そして、本発明の成形金型装置は、固定金型と可動金型のいずれか一方に設けられる孔と、第１部材と、第２部材と、駆動部とを備える。
第１部材は、固定金型又は可動金型の孔に可動状態で取り付けられ、先端がキャビティ内に突出可能に配置される。
第２部材は、第１部材の内部に固定状態で配置され、第１部材の先端がキャビティ内に突出したとき、第１部材との間に隙間が形成され、第１部材の先端がキャビティ内の規定された位置であるとき、隙間が塞がれるように配置される。
【００１１】
また本発明のガス抜き装置は、固定金型と可動金型との間に形成されるキャビティに溶融したプラスチックを充填してプラスチック製品を成形する成形金型装置に装着されるガス抜き装置である。
そして、本発明のガス抜き装置は、第１部材と、第２部材とを備える。
第１部材は、固定金型又は可動金型の孔に可動状態で取り付けられ、先端がキャビティ内に突出可能に配置される。
第２部材は、第１部材の内部に固定状態で配置され、第１部材の先端がキャビティ内に突出したとき、第１部材との間に隙間が形成され、第１部材の先端がキャビティ内の規定された位置であるとき、隙間が塞がれるように配置される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、キャビティ内に溶融したプラスチックを充填する際に、第１部材と第２部材の間の隙間からガスをキャビティ外に排出することができる。そして、充填されたプラスチックがキャビティ内の第１部材と第２部材の配置箇所に到達するタイミングでは、第２部材の外側に配置された第１部材が可動して、第１部材と第２部材との間の隙間が塞がれることでキャビティが密閉され、プラスチック製品を良好に成形することができる。
ここで、第１部材と第２部材の間に隙間が形成されることで、プラスチックが隙間に到達する前に、第１部材が可動して隙間が塞がれ、隙間にプラスチックが流れこんでバリが形成されることがない。さらに、何らかの要因で第１部材が移動するタイミングが遅れたとしても、流れ込んだプラスチック素材が第１部材を押し下げるように作用して、隙間が塞がれ、バリが形成されることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態例による成形金型装置を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態例による成形金型装置の要部の断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態例によるガス抜き装置の分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態例によるキャビティ内にスリープピンが配置された状態を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態例によるスリープピンの制御例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施の形態例による溶融したプラスチックがキャビティ内に充填される状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態の例（以下、「本例」と称する。）を、添付図面を参照して説明する。
【００１５】
［１．成形金型装置の構成］
図１は、本例の成形金型装置１００の構成を示す。
成形金型装置１００は、固定金型１０１と可動金型１０２とを備える。この固定金型１０１と可動金型１０２とを閉じた状態のとき、プラスチックを充填するための空間（キャビティ１０３：図２）が形成される。この成形金型装置１００には、射出装置３００が接続される。射出装置３００は、プラスチック素材が充填されたホッパ３０１と、そのホッパ３０１内のプラスチック素材が主力されるノズル３０２とを備える。そして、射出装置３００内での加熱で溶融したプラスチック素材が、ノズル３０２から固定金型１０１と可動金型１０２との間のキャビティ１０３に充填される。射出装置３００によるプラスチック素材の充填作業は、制御装置４００の制御で行われる。
【００１６】
ここで、成形金型装置１００には、ガス抜き装置２００が取り付けられている。ガス抜き装置２００は、金型にガス排出用の隙間を設けて、キャビティ１０３内のガスを外部に排出する処理を行う。そして、キャビティ１０３にプラスチック素材が充填されるタイミングで、ガス排出用の隙間を閉じ、キャビティ内でのプラスチック製品の成形が適正にできるようにしている。このガス排出用の隙間を閉じるタイミングを設定するために、制御装置４００はタイマ４０１を備える。すなわち、制御装置４００は、キャビティ１０３内へのプラスチック素材の充填を開始してから、タイマ４０１がカウントした一定時間が経過したタイミングで、ガス排出用の隙間を閉じる制御を行う。制御装置４００による具体的な制御タイミングの例については後述する。
【００１７】
［２．ガス抜き装置の構成］
次に、ガス抜き装置２００の構成について説明する。
図２は、ガス抜き装置２００が固定金型１０１に取り付けられた状態を示す。図２Ａは、キャビティ１０３にプラスチック素材が充填されていない状態を示し、図２Ｂは、キャビティ１０３にプラスチック素材が充填された状態を示す。
また、図３は、ガス抜き装置２００を構成する各部材を分解した状態を示す。図３は下側から見た分解斜視図である。なお、以下の説明で述べる上下の方向は、図２に示す状態の上下の方向である。
【００１８】
図２は、固定金型１０１と可動金型１０２との間に形成されるキャビティ１０３を断面で示す図である。固定金型１０１には、ガス抜き装置２００を取り付けるための孔（取り付け用孔）１０１ａが形成される。
取り付け用孔１０１ａには、中空形状のスリープピン２１０が配置される。スリープピン２１０は、取り付け用孔１０１ａの長手方向に沿って移動可能である。すなわち、スリープピン２１０は、先端２１１がキャビティ１０３内に若干突出した状態（図２Ａの状態）と、突出していない状態（図２Ｂの状態）との間で移動可能に、取り付け用孔１０１ａ内に配置される。なお、以下の説明では、スリープピン２１０の先端２１１がキャビティ１０３内に若干突出した図２Ａの状態の位置を第１の位置とし、スリープピン２１０の先端２１１が突出していない図２Ｂの状態の位置を第２の位置と称する。第１の位置と第２の位置との間の移動量（図２Ａに示す高さｈ）は、０．１ｍｍから０．２ｍｍ程度の非常に小さな値である。
【００１９】
スリープピン２１０の内部の中空孔２１４には、軸ピン２２０が配置される。軸ピン２２０は、固定状態である。スリープピン２１０と軸ピン２２０とは、中心軸ｃを一致させた同心円状に配置される。軸ピン２２０の先端は、固定金型１０１の壁面１０１ｂと同一面となるように配置される。
スリープピン２１０の内部の中空孔２１４は、先端２１１の付近で内側に傾斜した傾斜面２１２になっている。また、軸ピン２２０の先端２２１についても、内側に傾斜した傾斜面２２２になっている。これらの傾斜面２１２，２２２は、スリープピン２１０の中心軸ｃに対して同一の角度（例えば３０°程度）で傾斜している。
【００２０】
そして、スリープピン２１０が第１の位置（図２Ａ）であるとき、スリープピン２１０側の傾斜面２１２と、軸ピン２２０側の傾斜面２２２との間に隙間ｘが発生する。
図４は、キャビティ内にスリープピンが配置された状態を示した斜視図である。図４に示すように、スリープピン２１０の先端２１１は、固定金型１０１の壁面１０１ｂから若干突出して、隙間ｘが形成されるようになっている。
そして、スリープピン２１０が移動して第２の位置（図２Ｂ）にくると、スリープピン２１０側の傾斜面２１２と、軸ピン２２０側の傾斜面２２２とが接触して、隙間ｘがなくなる。
この図２Ｂに示す状態のときには、スリープピン２１０の先端２１１と軸ピン２２０の先端２２１の双方が、固定金型１０１の壁面１０１ｂと同じ位置（規定された位置）になる。
【００２１】
図２に示すように、スリープピン２１０側の傾斜面２１２と、軸ピン２２０側の傾斜面２２２との間の隙間ｘは、スリープピン２１０の中空孔２１４と軸ピン２２０との間の空間に接続され、後述するガス抜き孔２０１ａ，２０２ａを介して外部と導通している。したがって、スリープピン２１０が第１の位置であるとき、キャビティ１０３内のガスが、隙間ｘを介して外部に排出される。
【００２２】
スリープピン２１０の下端には、太径部２１３が形成されている。スリープピン２１０と軸ピン２２０は、全体がステンレスなどの強度の高い金属よりなるが、スリープピン２１０の太径部２１３は、鉄などの磁性材とする。
スリープピン２１０の太径部２１３は、ガス抜き装置２００のベース部材２０１の内部に配置される。さらに、ベース部材２０１と蓋部材２０２との間には、弾性部材であるコイルバネ２３０が配置される。蓋部材２０２がベース部材２０１に取り付けられることで、スリープピン２１０や軸ピン２２０の配置位置が定まる。
【００２３】
コイルバネ２３０は、スリープピン２１０を上側に押し上げるように作用する。このコイルバネ２３０によるスリープピン２１０を押し上げる力は、比較的弱い力とし、キャビティ１０３内にプラスチック素材が充填された状態のとき、その充填されたプラスチック素材がスリープピン２１０を下げることができる。
なお、ベース部材２０１と蓋部材２０２には、ガス抜き孔２０１ａ，２０２ａが配置され、スリープピン２１０の中空孔２１４と軸ピン２２０との間の空間が、外部と導通状態となっている。
【００２４】
ベース部材２０１の内部の、スリープピン２１０の太径部２１３の近傍には、金属フレーム２０３，２０４が配置される。この金属フレーム２０３，２０４には、電磁石２０５（図３）が取り付けられる。電磁石２０５のコイルには、図１に示す制御装置４００からの信号が供給される。電磁石２０５のコイルに信号が供給されることで、電磁石２０５が磁力を発生したとき、スリープピン２１０の太径部２１３が金属フレーム２０３，２０４側に吸着し、スリープピン２１０が第１の位置から第２の位置に移動する。
制御装置４００が電磁石２０５を制御する際には、制御装置４００が備えるタイマ４０１（図１）を使用する。すなわち、制御装置４００の制御で、キャビティ１０３へのプラスチック素材の射出を開始したタイミングから、タイマ４０１がカウントした時間が、一定の時間ｔ１になったとき、制御装置４００が電磁石２０５を作動する。この時間ｔ１は、キャビティ１０３へのプラスチック素材の射出を開始してから、キャビティ１０３のスリープピン２１０の配置箇所まで、充填されたプラスチック素材が到達するまでの時間とほぼ同じ時間に設定される。
【００２５】
［３．スリープピンの制御状態］
図５は、成形金型装置１００でプラスチック製品を成形する際の、制御装置４００による制御処理を示すフローチャートである。
まず、成形金型装置１００は、可動金型１０２を閉じた状態とする型締めを行う（ステップＳ１１）。型締めが完了すると、制御装置４００は、プラスチック素材を射出させる射出信号をオンとし、射出装置３００からキャビティ１０３へのプラスチック素材の射出を開始する（ステップＳ１２）。このとき、制御装置４００は、射出を開始したタイミングでタイマ４０１を作動させる。
【００２６】
そして、制御装置４００は、タイマ４０１でカウントする時間が、時間ｔ１になったか否かを判断し（ステップＳ１３）、時間ｔ１になったとき、電磁石２０５のコイルに信号を供給する（ステップＳ１４）。制御装置４００は、電磁石２０５のコイルへの信号の供給を、少なくともプラスチック素材ｍが冷却するまでの時間継続して行う。
【００２７】
［４．溶融したプラスチックの充填状態］
図６は、キャビティ１０３内にプラスチック素材ｍが充填される際の、スリープピン２１０の配置状態を断面で示す図である。
図６Ａは、プラスチック素材ｍが充填される前の状態を示す。スリープピン２１０の先端２１１は、固定金型１０１の壁面１０１ｂからキャビティ１０３に突出した状態である。このとき、スリープピン２１０と軸ピン２２０との間に隙間ｘが形成される。この隙間により、キャビティ１０３内のガスが外部に排出される。
【００２８】
図６Ｂは、充填されたプラスチック素材ｍが、スリープピン２１０の配置箇所に到達する直前の状態を示す。この状態では、スリープピン２１０が下がり、スリープピン２１０の先端２１１と軸ピン２２０の先端２２１が、固定金型１０１の壁面１０１ｂと同一面で並んだ状態になる。このときには、スリープピン２１０と軸ピン２２０との間の隙間ｘが塞がれる。
【００２９】
図６Ｃは、プラスチック素材ｍがキャビティ１０３内に完全に充填された状態を示す。この状態のときにも、スリープピン２１０の先端２１１と軸ピン２２０の先端２２１が、固定金型１０１の壁面１０１ｂと同一面で並んだ状態が維持される。
【００３０】
図６Ｄは、プラスチック素材ｍが、スリープピン２１０の配置箇所に到達する際に、スリープピン２１０が下っていない状態を示す。本来は、図６Ｂに示すように、プラスチック素材ｍが、スリープピン２１０の配置箇所に到達する際に、スリープピン２１０が下がるように制御装置４００が制御する。しかしながら、実際の成形時には、プラスチック素材ｍがスリープピン２１０の配置箇所に到達する時間に、多少のばらつきが生じる。これは、充填時の圧力や金型の温度などの条件の変化によって生じるものである。
【００３１】
したがって、図６Ｄに示すように、スリープピン２１０の配置箇所に到達する際に、スリープピン２１０が下っていない可能性がある。このようなときには、充填されたプラスチック素材ｍそのものが、スリープピン２１０を矢印Ｆで示すように押し下げる。スリープピン２１０が下がることで、スリープピン２１０と軸ピン２２０との間の隙間ｘが塞がり、プラスチック素材ｍが隙間ｘに入り込むことがない。
このため、万一、スリープピン２１０が下がるタイミングが遅れた場合でも、隙間ｘにプラスチック素材が流入することがなく、バリの発生を防止できる。
【００３２】
以上説明したように、ガス抜き装置２００が取り付けられた成形金型装置１００によると、プラスチック素材を充填する際のキャビティ１０３内のガスを確実かつ効率よく外部に排出することができる。すなわち、固定金型１０１の取り付け用孔１０１ａに同心円状に配置されたスリープピン２１０と軸ピン２２０の内で、外側のスリープピン２１０が可動することで、ガスの排出路が確実に確保される。このガスの排出路としての隙間ｘは、電磁石２０５により作動するため、制御装置４００からの信号で迅速に閉じられ、正確なタイミングで作動させることができる。
【００３３】
また、万一、ガスの排出路としての隙間ｘを閉じるタイミングが遅れた場合でも、図６Ｄで説明したように、充填されたプラスチック素材ｍそのものがスリープピン２１０を押し下げるため、この点からもガスの排出路を閉じる動作が適正に行われる。したがって、成形金型装置１００によると、キャビティ１０３内にガス溜まりが発生しないと共に、ガス抜き用の隙間にプラスチック素材が入り込むことによるバリの発生についても防止でき、高品質なプラスチック製品を成形できる。
【００３４】
［５．変形例］
なお、上述した実施の形態例では、ガス抜き装置２００は、固定金型１０１の取り付け用孔１０１ａに取り付けた例とした。これに対して、可動金型１０２側にガス抜き装置２００の取り付け用孔を設けて、可動金型１０２側にガス抜き装置２００を配置した成形金型装置１００としてもよい。また、成形するプラスチック製品が大型である場合や複雑な形状である場合には、複数のガス抜き装置２００を成形金型装置１００に配置して、キャビティ内の複数ヶ所のガスを外部に排出するようにしてもよい。複数のガス抜き装置２００を配置した場合には、それぞれの複数のガス抜き装置２００の配置位置ごとに、プラスチック素材が充填されるタイミングでスリープピン２１０の移動を個別に制御するのが好ましい。
【００３５】
また、上述した実施の形態例では、ガス抜きを行うために、中空のスリープピン２１０と、スリープピン２１０の内部に配置した軸ピン２２０を、同心円状に取り付け用孔１０１ａに取り付けるようにした。このスリープピン２１０と軸ピン２２０の形状は一例を示すものであり、その他の形状の部材を取り付け用孔１０１ａに配置してもよい。具体的には、外側に配置される部材（第１部材）として、可動状態で取り付けられ、先端がキャビティ内に突出可能とする。そして、その第１部材の内部に配置される第２部材として、固定状態で配置され、第１部材の先端がキャビティ内に突出したとき、第１部材との間に隙間が形成され、第１部材の先端がキャビティ内の規定された位置であるとき、隙間が塞がれるように配置すればよい。ここでのキャビティ内の規定された位置とは、成形時にキャビティ内の壁面の形状が、プラスチック製品の形状に対応した形状となる位置である。
【００３６】
また、上述した実施の形態例では、スリープピン２１０（第１部材）を駆動する駆動部として、電磁石２０５を使用する例とした。これに対して、電磁石２０５以外の駆動部としてもよい。但し、スリープピン２１０は、規定のタイミングで迅速に移動させる必要があるため、駆動部としては、制御装置４００からの信号で電磁石２０５のような高速駆動が行えるものが好ましい。
また、図６Ｄで説明したように、キャビティ１０３内にプラスチック素材が充填されることで、プラスチック素材自身の圧力でスリープピン２１０が下がるため、電磁石２０５などの駆動部を配置しない構成としてもよい。但し、上述した実施の形態例のように、電磁石２０５などの駆動部をガス抜き装置２００に設けて、積極的にスリープピン２１０が閉じる構成としたことで、より確実にガス抜きの制御が行われて好ましい。
【符号の説明】
【００３７】
１００…成形金型装置、１０１…固定金型、１０１ａ…取り付け用孔、１０１ｂ…壁面、１０２…可動金型、１０３…キャビティ、２００…ガス抜き装置、２０１…ベース部材、２０２…蓋部材、２０１ａ，２０２ａ…ガス抜き孔、２０３，２０４…金属フレーム、２０５…電磁石、２１０…スリープピン、２１１…先端、２１２…傾斜面、２１３…太径部、２１４…中空孔、２２０…軸ピン、２２１…先端、２２２…傾斜面、２３０…コイルバネ、３００…射出装置、３０１…ホッパ、３０２…ノズル、４００…制御装置、４０１…タイマ
【図１】
2016141001.tif 000003
【図２】
2016141001.tif 000004
【図３】
2016141001.tif 000005
【図４】
2016141001.tif 000006
【図５】
2016141001.tif 000007
【図６】
2016141001.tif 000008