(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端の接合面に成形品形成用空間を形成するための成形品形成用凹部又は凸部を備えた金型本体と、該金型本体の接合面より大きい面積を有し、該金型本体の他端面にボルトで結合される金型取付板とより成り、上記金型本体を、その他端面のうち上記成形品形成用空間の型締方向の投影面に対応する部分としての力伝達部のみを介して、上記金型取付板に当接させた射出成形用金型において、
上記力伝達部を、適宜の厚さの鋼板を上記金型取付板の取付面のうち上記成形品形成用空間の型締方向の投影面に対応する部分のみに取付けて形成したことを特徴とする射出成形用金型。
【請求項２】
上記金型本体の他端面の上記成形品形成用空間の型締方向の投影面に対応する部分としての力伝達部は、上記成形品形成用空間の型締方向への投影面にほぼ等しいか或いは若干小さく形成したことを特徴とする請求項１に記載の射出成形用金型。
【請求項３】
上記力伝達部の突出高さを０．２〜０．５ｍｍとしたことを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形用金型に関し、詳しくは、一端の接合面に成形品形成用空間を形成するための成形品形成用凹部又は凸部を備えた金型本体と、該金型本体の接合面より大きい面積を有し、該金型本体の他端面にボルトで結合される金型取付板とより成る射出成形用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、外周部に配設した複数のタイバーによって型締力を得る固定又は可動の型盤に取付けられるものであって、一端の接合面に成形品形成用空間を形成するための成形品形成用凹部又は凸部を備えた金型本体と、該金型本体の接合面より大きい面積を有し、該金型本体の他端面にボルトで結合される金型取付板とより成る射出成形用金型が種々提案されている。
【０００３】
図５〜図９は、このような射出成形用金型を用いる従来の射出成形機を示すものである。
図５〜図８に示す射出成形機は、型締装置１０と、該型締装置を支える基台１１と、基台１１の一端に固設され、その正面から見た形状がほぼ正方形である固定盤１２と、基台１１の上に固設された２本のレール１３と、固定盤１２に対向して配設され、レール１３の上を摺動して固定盤１２に対して進退移動し、その正面から見た形状がほぼ正方形である可動盤１４と、ナット１６によって一端を可動盤１４の四隅に固定され、他端にねじ部１５ａを有する４本のタイバー１５と、固定盤１２と可動盤１４の間に取付けられた２個の小径大ストロークの型開閉用シリンダ１７と、固定盤１２の四隅に組込まれた大径小ストロークの型締用シリンダ１８と、型締用シリンダ１８のラム（ピストン）１９とを有している。型締用シリンダ１８のラム１９は、固定盤１２の外に突出するスリーブ１９ａと、中心部にタイバー１５が挿通可能な孔を有している。
【０００４】
さらに、これらの図において、２０は半径方向に開くことができ、閉じたときにタイバー１５のねじ部１５ａと噛合する半割ナット、２１は半割ナット２０を摺動自在に支持する支持棒、２２は半割ナット２０を常時型締用シリンダ１８の方向に付勢するばね、２３は固定盤１２の中央部に形成した射出口１２ａ内に設置された射出装置、３０は固定金型本体３１及び固定金型取付板３２から成る固定金型、３１ａは固定金型本体３１に設けられた成形品形成用凹部、３３は可動金型本体３４及び可動金型取付板３５から成る可動金型、３４ａは可動金型本体３４に設けられた成形品形成用凸部である。
【０００５】
固定金型本体３１は、固定金型取付板３２を介してボルト又はクランパによって固定盤１２の取付面に取付けられている。同様に、可動金型本体３４は、可動金型取付板３５を介してボルト又はクランパによって可動盤１４の取付面に取付けられている。固定盤１２及び可動盤１４の取付面は、平面度の高い面に形成されている。固定盤１２及び可動盤１４の取付面には、図示していないが、金型取付板を取付るためのボルト用の雌ねじやクランパを取付るためのＴ溝が設けられている。
また、成形品形成用凹部３１ａと成形品形成用凸部３４ａは固定金型本体３１と可動金型本体３４が接合した時に成形品形成用空間（キャビティ）３６（図７参照）が形成されるようになっている。
【０００６】
次に、図５〜図８に示す射出成形機の型締装置１０の作用について説明する。
まず、型開閉用シリンダ１７を用いて高速で可動盤１４を固定盤１２の方向に移動させて可動金型本体３４と固定金型本体３１を接触させる型閉を行う。このとき、タイバー１５の先端は、型締用シリンダ１８のラム１９の中心の孔を通って突抜け、ねじ部１５ａは開いた半割ナット２０の中に入る。ここで、半割ナット２０を閉じてタイバー１５のねじ部１５ａと噛合させて両者を結合させる。次いで、型締用シリンダ１８のラム１９を図５において右側に移動させると、スリーブ１９ａは半割ナット２０を押し、半割ナット２０はタイバー１５を図５において右側に引く。これに応じて、可動盤１４は固定盤１２の方向に押される。これにより、固定金型３０と可動金型３３は強力に型締される。
【０００７】
この状態において、射出装置２３を用いて射出口１２ａから溶融樹脂を成形品形成用空間３６内に射出する。空間３６内の樹脂が冷却されて固まった後は、型締装置１０を上記とは逆の動作を行わせて、型内の成形品を取出す。
【０００８】
なお、図７は、型締装置１０が型締されて成形品形成用空間３６に射出圧力がかかった状態にある様子を示している。同図に示すように、成形品形成用空間３６内の高圧の樹脂圧力は固定金型本体３１と可動金型本体３４を引離す方向に働いている。
ここで、固定盤１２と固定金型３０及び可動盤１４と可動金型３３にかかる力の状態はほぼ対称になるので、一方の固定盤１２と固定金型３０側に着目して説明する。
固定金型３０には左側から可動金型本体３４による押圧力（分布荷重）ｐ１と、射出樹脂による押圧力（分布荷重）ｐ２とがかかり、他方、固定盤１２には右側から４個の半割ナット２０を介して集中力Ｐ１（全体で４Ｐ１）がかかっており、両者が平衡している。ここで、押圧力ｐ１は型締直後は大きいが、樹脂の射出によってその大きさが減じられる分布荷重、押圧力ｐ２は成形品形成用空間３６の型締方向の投影面にかかる分布荷重である。
【０００９】
固定盤１２及び固定金型３０には、これらの押圧力ｐ１とｐ２によって生ずる曲げモーメントによって、図８に誇張して示すように３次元的に曲げ変形を生ずる。これにより、固定盤１２は四隅が固定され中央部が断面凹状になる変形を生じ、この変形した固定盤１２に接する固定金型取付板３２は四隅で大きな力を受けて同様に中央部が断面凹状に変形し、同様に固定金型本体３１も中央部が断面凹状に変形する。このため、固定金型本体３１の四辺の中央部の地点ｍ，ｎでは固定金型３１と可動金型本体３４の間の押圧力ｐ１が減じ、更にこの地点ｍ，ｎ付近に隙間が生じ、結果的に成形品にバリが発生するという問題が生ずる不具合があった。
【００１０】
図９は、上記の射出成形用金型を用いる従来の射出成形機の別の例を示すものである。
この射出成形機は、型締装置４０と、該型締装置を支持する基台４１と、基台４１の一端に固設された固定盤４２、基台４１の他端に固定盤４２に対向して固設された端盤４３と、固定盤４２と端盤４３の四隅を取付金具４５によって繋ぐ４本のタイバー４４と、固定盤４２と端盤４３の間に配設され、四隅をタイバー４４によって引っ張られて摺動自在に基台４１上を進退動する可動盤４６と、端盤４３に固設された型締用シリンダ４７と、可動盤４６に連結された型締用シリンダ４７のロッド４７ａと、固定金型４８と、その固定金型本体４９及び固定金型取付板５０と、可動金型５１と、その固定金型本体５２及び固定金型取付板５３とを有する。
【００１１】
次に、同図に示した型締装置４０の作用について説明する。なお、この装置では、図５に示したものと比べると、型開閉及び型締動作を一つの型締用シリンダ４７で行う点が異なるだけで、その他の作用ほぼ同様であるので、その異なる点の作用についてだけ説明する。
【００１２】
まず、この型締装置４０が型閉状態にあるときの固定盤４２と固定金型４８及び可動盤４６と可動金型５１の負荷状態について説明する。そこで、この負荷状態を、型開状態を示している図９を一部参照して説明すると、固定盤４２と固定金型４８には、同図において左側から可動金型本体５２からの押圧力ｐ３（分布荷重）と、射出樹脂からの押圧力ｐ４（等分布荷重）とがかかり、同図において右側からタイバー４４からの集中力Ｐ２（全体で４Ｐ２）がかかり、他方、可動盤４６と可動金型５１には、同図において右側から固定金型本体４９からの押圧力ｐ３と、射出樹脂からの押圧力ｐ４とがかかり、同図において左側から型締用シリンダ４７のロッド４７ａの取付部からの押圧力ｐ５（全体で４Ｐ２）がかかり、左右の押圧力は互いに平衡している。
【００１３】
上記型締装置４０では、型締用シリンダ４７のロッド４７ａによって可動盤４６と可動金型５１の中心部を押圧するようにしているので、上記したように左右両側からの押圧力が平衡している状態においては、金型の中央部において隙間が発生することはない。しかしながら、固定盤４２と固定金型４８側には図５に示した型締装置１０の場合と同様な曲げ変形の問題が生ずる。これ故、この型締装置４０においても、図５に示した型締装置１０の固定盤１２及び可動盤１４の場合と同様に、固定盤４２の中央部に断面凹状の曲げ変形が生じ、この曲げ変形によって、金型の四辺の中央地点付近における型締力が減じられるので、成形品にバリを生じたり、寸法精度の不良の問題を起こしたりする不具合があった。
【００１４】
このような状況下、従来より、タイバーを用いたことに起因して生じる曲げ変形の問題を解消するための方法が種々の提案されている。例えば、特公平６−４１１６０と実開平７−３５０２０においては、前述の型締装置４０のような構成の装置の固定盤を、金型を取付けるがタイバーとは連結していない部材と、タイバーと連結する部材と、両者を連結する面積が小さい力の伝達部材の３つの部材によって型締装置を構成することが提案されている。また、特開平７−８８９１３では、固定盤及び可動盤の型締の方法は問わないが、金型の中心部の締付力を大きくするために金型取付板を成型品形成空間（キャビティ）の投影面に近い大きさに縮小する金型が提案されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際上、上述したようなタイバーを用いて型締力を得る方式で生じたバリの発生や寸法精度の低下の問題を解消するには、特公平６−４１１６０と実開平７−３５０２０の提案では型締装置の構成を変える必要があり、また、特開平７−８８９１３の提案では、金型取付板を小さくした金型は固定盤及び可動盤への取付けが困難になる等の不具合があり、実施が容易でなかった。
【００１６】
本発明は、上記したような課題を解決するためになされたものであり、型締装置側の構成を変更することなく、金型の形状又は構成のみを変えるだけで、金型に大きな曲げ変形が生じるのを防止し、それによって、成形品にバリが発生したり、その寸法精度が低下したりするのを容易に防止することができる射出成形用金型の提供を目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、一端の接合面に成形品形成用空間を形成するための成形品形成用凹部又は凸部を備えた金型本体と、該金型本体の接合面より大きい面積を有し、該金型本体の他端面にボルトで結合される金型取付板とより成り、上記金型本体を、その他端面のうち上記成形品形成用空間の型締方向の投影面に対応する部分としての力伝達部のみを介して、上記金型取付板に当接させた射出成形用金型において、上記力伝達部を、適宜の厚さの鋼板を上記金型取付板の取付面のうち上記成形品形成用空間の型締方向の投影面に対応する部分のみに取付けて形成している。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る射出成形用金型について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明の射出成形用金型は、図５〜図９に示した従来の射出成形機の型締装置１０，４０等で採用することができるものであるため、本発明で採用できる型締装置の構成については、図５〜図９に示したもの等を参照することとし、特に説明を省略する。また、固定金型又は可動金型、及び固定盤又は可動盤については、どちらもほぼ同じ構造であるので、固定又は可動のいずれかであるかを区別せずに、以下、これらを金型及び型盤と呼んで説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１及び図２は、本発明に係る射出成形用金型の第１の実施形態を示すもので、とくに当該金型が適用される射出成形機の型締装置の要部を示すものである。本実施形態の射出成形用金型（固定金型又は可動金型）７０は、従来例と同様に、四隅にタイバー（図示せず）が配設された型盤（固定盤又は可動盤）６０に取付けられ、タイバーによって型盤６０を介して締付力が与えられるようになっている。なお、金型７０は、固定金型である場合に設ける射出口や、可動金型である場合に設ける成形品取出用のエジェクションピン装置等を備えているが、これらについては図示省略している。
【００２０】
金型７０は、正面からみた形状がほぼ正方形に形成された金型本体７１と該金型本体が一体に取付けられた金型取付板７２とにより構成されている。金型本体７１は、相手の金型本体（図示せず）と対向して配設され（図５を一部参照）、型締時には相手の金型本体と接合する平面度のよい接合面７１ａを有している。この接合面７１ａには、成形品形成用凹部（金型本体が固定金型である場合）又は成形品形成用凸部（金型本体が可動金型である場合）が設けられている。金型本体７１は、相手の金型本体と互いに接合した時に、自分の成形品形成用凹部（又は凸部）と相手の成形品形成用凸部（又は凹部）とにより成形品形成用空間（キャビティ）７５が形成されるようになっている。なお、図１においては、実線で成形品形成用凹部、２点鎖線で相手の成形品形成用凸部が示されている。
【００２１】
金型本体７１の接合面７１ａの反対側の他端面には、その周縁部が適宜の厚さｃだけ除去加工されて、段状の除去加工部７１ｂが形成されており、これにより、金型本体７１の他端面の中央部には、除去加工部７１ｂに対して突出する力伝達部７１ｃが形成されている。力伝達部７１ｃの端面は、金型取付板７２の取付面７１ｄとなっていて、複数の雌ねじ７１ｅが設けられている。取付面７１ｄは、図２に示すように成形品形成用空間７５の型締方向の投影面にほぼ等しいか或いは若干小さい形状（本実施形態の場合には四角形）に形成されている。
【００２２】
金型取付板７２は、複数の深ざぐり付ボルト孔７２ａを備えている。金型取付板７２は、この複数のボルト孔７２ａを通して、金型本体７１の雌ねじ７１ｅに螺合する複数の６角穴付ボルト７３によって金型本体７１に沈頭状に締結されている。また、金型取付板７２の外周部には、金型取付用の複数の取付ボルト孔７２ｂが設けられている。金型取付板７２は、この取付ボルト孔７２ｂに通した複数の取付ボルト７４によって型盤６０に取付けられるか、又は図に２点鎖線で示すようなクランパ７６を複数個用いて型盤６０に取付けられる。これにより、金型７０へ加えられる型締力は、型盤６０から金型取付板７２及び力伝達部７１ｃの取付面７１ｄのみを通って金型本体７１に伝達される。
【００２３】
次に、上記構成の金型７０の作用について説明する。
金型本体７１には、図１において左側から接合面７１ａに相手の金型本体（図示せず）からの押圧力ｐ６がかかるとともに、成型品形成用空間７５の投影面に射出樹脂による押押圧力ｐ７がかかる。また、金型本体７１には、同図において右側から力伝達部７１ｃの取付面７１ｄに型番６０からの押圧力ｐ８がかかる。この状態において、これらの左右の押圧力は平衡している。ここで、図１において右側からかかる押圧力ｐ８は、その位置によって大きさが異なる分布荷重であるが、その作用範囲が、金型本体７１の取付面７１ｄ、すなわち、成形品形成用空間７５の型締方向の投影面に対応する部分を成す力伝達部７１ｃ内に制限されている。これ故、たとえ金型取付板７２の曲げ変形の影響でその外周部側の力が大きくなっても、これらの押圧力に起因して金型本体７１に大きな曲げモーメントが生ずることがなく、金型本体７１にはほとんど曲げ変形が発生しない。
【００２４】
なお、本実施形態においては、タイバーから型締力を受ける型盤６０、金型取付板７２、及び金型本体７１を含む系は不静定構造であるために、各部の受ける外力と変形は複雑であるが、有限要素解析によって金型本体７１の曲げ変形は十分小さく押さえ得ることが判明している。金型本体７１の除去加工面７１ｂと金型取付板７２のとの間に形成される隙間は変化の大きい外周部においても極めて僅かとなるので、除去加工厚さｃ（力伝達部７１ｃの高さと同じ）は０.２ｍｍ以上あれば十分であり、除去加工を軽減する意味でｃ＝０.２〜０.５ｍｍとするのが好ましい。
【００２５】
（第２の実施形態）
図３は、本発明に係る射出成形用金型の第２の実施形態を示すものである。なお、図３においては、図２に示した要素と同一機能および作用を有する要素については、図２で示した符号と同じ符号に「′」を付している。
本実施形態の金型７０´は、第１の実施形態の場合と構造がほぼ同様であるので、第１の実施形態との差異についてのみ説明すると、正面からみた形状が横長の四角形（矩形）に形成されている点が異なる。
金型７０′においては、その横方向の曲げ変形は生じ易いが縦方向の曲げ変形は生じ難い。このため、本実施形態では、除去加工面７１ｂ′は金型７０´の横方向の両端のみに設けるようにしている。
【００２６】
（第３の実施形態）
図４は、本発明に係る射出成形用金型の第３の実施形態を示すものである。
本実施形態の金型８０は、第１の実施形態の場合と構造がほぼ同様であるので、第１の実施形態との差異についてのみ説明する。
金型８０は、金型本体８１と、該金型本体の接合面８１ａと、その裏面８１ｂと、裏面８１ｂに設けられた複数の雌ねじ８１ｃと、力伝達部８２とを備えている他は、図１に示した金型７０とほぼ同じである。その他の要素については、図１に示した要素に付した番号と同じもの付し、それらの説明を省略する。
【００２７】
本実施形態の金型８０は、その力伝達部８２が厚さ寸法の精度のよい適宜の厚さの磨き鋼板を用いて形成した点が第１の実施形態の金型７０の場合と異なる。この力伝達部８２は、ボルト孔８２ａを備えており、このボルト孔８２ａを通して金型本体８１の雌ねじ８１ｃに螺合する６角穴付ボルト７３によって金型取付板７２に挟まれて共締めされて固定されている。
この力伝達部８２を正面から見た形状は、図１の金型本体７１の取付面７１ｄと同じで、この力伝達部８２を金型本体８１に取付けることによって、金型本体８１自体を加工することなく、金型７０の場合と同様に金型本体８１の裏面８１ｂと金型取付板７２との間に隙間を形成することができる。
金型８０の作用は、図１に示した金型７０の場合と同様であるので、その説明を省略する。
【００２８】
なお、上記した実施形態における金型７０、７０´、８０は、正面からみた形状がほぼ正方形または長方形等の四角形または矩形に形成したが、本発明はこれに限らず、多角形、楕円、その他のいずれの形状の金型にも適用することができる。
また、上記した第３の実施形態では、鋼板を金型本体８１側に取付けて、該金型本体側に力伝達部８２を設けるようにしたが、本発明はこれに限らず、鋼板を金型取付板７２側に取付けて、該金型取付板側に力伝達部８２を設けるようにしても勿論良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る射出成形用金型によれば、一端の接合面に成形品形成用空間を形成するための成形品形成用凹部又は凸部を備えた金型本体と、該金型本体の接合面より大きい面積を有し、該金型本体の他端面にボルトで結合される金型取付板とより成り、上記金型本体を、その他端面のうち上記成形品形成用空間の型締方向の投影面に対応する部分としての力伝達部のみを介して、上記金型取付板に当接させたものであって、上記力伝達部を、適宜の厚さの鋼板を上記金型取付板の取付面のうち上記成形品形成用空間の型締方向の投影面に対応する部分のみに取付けて形成したので、次のような効果を得ることができる。
（１）金型本体には、該金型本体の他端面のうち成形品形成用空間の型締方向の投影面に対応する部分を介してのみ型締力が伝えられるので、従来のような曲げ変形が該金型本体に生じることが可及的に防止される。これにより、金型の接合面の四辺の中央部で締付力が減じて隙間が生じて、バリの発生や寸法精度の低下が起きることも無くなる。
（２）従来の金型に僅かな変更を加えて製作でき、従来と全く同様に型盤へ取付けたり、取外したりすることができるので、実施が容易である。したがって、バリ発生等の不具合発生後に金型を加工して改良することができる。
（３）型締装置側に変更を加える必要がないので、実施する上で余分なコストがかからない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る射出成形用金型の第１の実施形態を一部断面にして示す側面図である。
【図２】図１におけるＢ-Ｂ線断面図である。
【図３】本発明に係る射出成形用金型の第２の実施形態を図２に対応させて示す図である。
【図４】本発明に係る射出成形用金型の第３の実施形態を一部断面にして示す側面図である。
【図５】従来の横型射出成形機における型締装置の一例を示すもので、とくにその型開状態を示す側面図である。
【図６】図５におけるＡ-Ａ線断面図である。
【図７】図５に示す型締装置の型締状態を示す側面図である。
【図８】固定盤と固定金型に曲げ変形が生じた様子を誇張して示す斜視図である。
【図９】従来の射出成形機の他の例を示し、とくにその型締装置が型開状態にある様子を示す側面図である。
【符号の説明】
１５  タイバー
６０  型盤
７０、７０´、８０  射出成形用金型
７１、７１´、８１  金型本体
７１ａ、８１ａ  接合面
７１ｃ、７１ｃ´、８２  力伝達部
７１ｄ、７１ｄ´  取付面
７２  金型取付板
７３  ボルト（六角穴付きボルト）
７５、８５  成形品形成用空間
７６  クランパ
ｃ  除去加工厚さ
【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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