(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予圧された溶融樹脂を環状のノズルから環状のゲートを介し金型のキャビティー内に射出し、前記キャビティー内に射出された溶融樹脂を冷却固化して合成樹脂の成形品を得るようにした射出成形装置において、
前記環状のノズルの環外に配設された溶融樹脂供給手段と、
前記環状のノズルの外周面に周方向に沿って等間隔に形成された４つの樹脂注入孔と、
前記溶融樹脂供給手段と前記各樹脂注入孔とを連通させるランナーとを具え、
該ランナーは、
前記環状のノズルの環外を部分的に囲繞する第一の通路であって前記溶融樹脂供給手段に連通する第一の通路と、
前記環状のノズルと前記第一の通路との間に配置され、前記環状のノズルの環外を部分的に囲繞し、かつ互いに同一通路長である一対の第二の通路と、
前記第一の通路と各第二の通路とを連通させる第三の通路と、
前記各第二の通路と前記各樹脂注入孔とを連通させる第四の通路とからなり、
前記一対の第二の通路の各中央部は前記第一の通路の各端部に前記第三の通路を介して連通し、前記一対の第二の通路の各端部は対応する前記樹脂注入孔に前記第四の通路を介して連通し、
前記溶融樹脂供給手段と前記各樹脂注入孔とを結ぶ通路の各最短距離が同一であることを特徴とする射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、溶融したプラスチック等の合成樹脂を閉じ込められた金型内に射出し、その後、冷却固化した成形品を金型を開いて取りだし、目的物たる成形品を得るようにした射出成形方法及び装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プラスチック等の合成樹脂から比較的精密な成形品を得る射出成形方法及び装置として各種の射出成形方法及び装置が提供されている。
【０００３】
特に上述した射出成形方法及び装置の中でも、近年は成形品の形成サイクル時間を減少させるための射出成形方法及び装置が提供されている。
【０００４】
この従来の射出成形方法及び装置は、予圧を与えられた溶融樹脂を一時保留するノズルと、このノズル内に出没自在に配設されたバルブピンからなり、このバルブピンによりゲートを解放して、予圧を与えた溶融樹脂を金型内のキャビティー内に充填させ、また溶融樹脂の充填終了後は再びバルブピンによりゲートを閉塞させるようにしたものである。
【０００５】
なお、比較的大型の成形品を得るため、従来では上述したバルブピンを有するバルブを複数本金型内のキャビティー内に臨ませ、この複数本のノズルの各ゲートから同時にキャビティー内に溶融樹脂を射出充填させるようにしている。
【０００６】
このような、射出成形方法及び装置によると、成形品を取り出す金型の型開きの時間中にノズル内にある溶融樹脂が予め圧縮されているから、溶融樹脂の射出までの圧縮に要する無駄な時間が削減され、このため成形品の形成サイクル時間が短縮されるという効果がある。
【０００７】
図８は上述した従来の射出成形装置１の要部概念断面図で、特に中心に軸受孔が形成された円板形の成形品（例えば歯車等の成形品）を成形するための射出成形装置１を示したものである。
【０００８】
この射出成形装置１は、溶融樹脂を予め圧縮する図示せぬバルブ本体が配設された上金型２と、円板形のキャビティー３が形成された下金型４とからなり、このうち上金型２内の所定位置には複数本のノズル５が配設されている。
【０００９】
またこの複数本の各ノズル５の下端であって、キャビティー３の上面３ａにはそれぞれ円形の孔からなるゲート６がノズル５に対応して複数個穿設されており、この複数個の各ゲート６から円板形のキャビティー３内へ同時に溶融樹脂を充填するように構成されている。
【００１０】
また、上述した各ノズル５内にはゲート６と対向してバルブピン７が上下方向へ出没自在に配設され、このバルブピン７を下動させてゲート６を閉塞し、これによりキャビティー３内への溶融樹脂の射出を遮断（いわゆるゲートカット）するようにしている。
【００１１】
一方、下金型４内に形成されたキャビティー３の中心には、充填された溶融樹脂により成形される円板型成形品の中心孔を形成する円柱型のコア８が配設され、またこのコア８の周囲にはキャビティー３内から冷却固化した形成品を取り出すための突き出しピン９が前記コア８に対し昇降自在に配設されている。
【００１２】
次に上述した従来の射出成形装置１の動作を説明する。
【００１３】
図８で示すように、上方に後退したバルブピン７の位置によると、ゲート６は解放された状態となっているので、図示せぬバルブ本体内で圧縮された溶融樹脂は各矢印で示すように、複数個のノズル５の各ゲート６を介しキャビティー３内に射出され充填される。
【００１４】
その際、図８のＡＡ概念断面図で示す図９のように、キャビティー３内には、配設位置の相異なる複数個の各ゲート６から、それぞれ矢印で示すように同心状に溶融樹脂が射出され、それらがキャビティー３内で衝突し混ざりあって当該キャビティー３内に充填される。
【００１５】
このように、複数個の各ゲート６を介してキャビティー３内に溶融樹脂が射出され、その充填が完了すると、図１０の矢印で示すように、バルブピン７が下降して各ゲート６を閉塞し、これによりキャビティー３内への溶融樹脂の射出を遮断する（いわゆるゲートカット）。
【００１６】
しかる後、図示せぬ冷却手段を用いてキャビティー３内へ充填された溶融樹脂を冷却し固化させる。
【００１７】
このように、キャビティー３内へ充填された溶融樹脂を固化させた後、上金型２と下金型４との間を離間させて金型を開くと、下金型４のキャビティー３内には溶融樹脂が固化した円板形状の成形品１０が残ることとなる。
【００１８】
その後、図１１で示すように、複数本の各突き出しピン９をコア８に沿って上昇させると、円板型の成形品１０の下面が突き出しピン９に支えられながら下金型４のキャビティー３内から取り出される。
【００１９】
このような従来の射出成形装置１によると、成形品１０の正面図を示す図１２及び成形品１０の平面図を示す図１３のように、中心に軸受孔１０ａが形成された円板形の成形品１０（例えば平歯車等）が一体形成されることとなる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の射出成形方法および装置１によると、図９で示したように、キャビティー３内には、配設位置がそれぞれ異なる複数個の各ゲート６から、それぞれ矢印で示すように同心状に溶融樹脂が射出され、それらがキャビティー３内で衝突し混ざりあうようにして充填されるから、異なる各ゲート６から射出された溶融樹脂がキャビティー３内で均一な溶融状態で混合することはなく、このため配置位置が異なる複数個の各ゲート６から射出される各溶融樹脂によりキャビティー３内に溶融樹脂の境界領域が発生する虞がある。
【００２１】
このように、配置位置が異なる複数個の各ゲート６から射出される各溶融樹脂によりキャビティー３内で各溶融樹脂の境界領域が形成されると、冷却固化後に取り出される成形品１０には、図１２の正面図及び図１３の平面図で示すように各境界領域ごとに開始される成形収縮作用により、成形品１０の表面等に変形部分１０ｂ、１０ｃ、いわゆる“ヒケ”が発生し、成形品１０の寸法不良の大きな要因となっていた。
【００２２】
なお、“ヒケ”が発生した成形品は後加工により寸法を整えなければならないので成形品の製造コストも極めて高くなる難点が生ずる。
【００２３】
この発明は、上述した事情に鑑み、成形品の寸法不良を可及的に低減させるようにした射出成形方法及び装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本願発明では、予圧された溶融樹脂を環状のノズルから環状のゲートを介し金型のキャビティー内に射出し、前記キャビティー内に射出された溶融樹脂を冷却固化して合成樹脂の成形品を得るようにした射出成形装置において、前記環状のノズルの環外に配設された溶融樹脂供給手段と、前記環状のノズルの外周面に周方向に沿って等間隔に形成された４つの樹脂注入孔と、前記溶融樹脂供給手段と前記各樹脂注入孔とを連通させるランナーとを具え、該ランナーは、前記環状のノズルの環外を部分的に囲繞する第一の通路であって前記溶融樹脂供給手段に連通する第一の通路と、前記環状のノズルと前記第一の通路との間に配置され、前記環状のノズルの環外を部分的に囲繞し、かつ互いに同一通路長である一対の第二の通路と、前記第一の通路と各第二の通路とを連通させる第三の通路と、前記各第二の通路と前記各樹脂注入孔とを連通させる第四の通路とからなり、前記一対の第二の通路の各中央部は前記第一の通路の各端部に前記第三の通路を介して連通し、前記一対の第二の通路の各端部は対応する前記樹脂注入孔に前記第四の通路を介して連通し、前記溶融樹脂供給手段と前記各樹脂注入孔とを結ぶ通路の各最短距離が同一であることとしている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下この発明に関わる射出成形方法および装置の一実施例を詳述する。
【００２６】
図１は、この発明に関わる射出成形方法を実施するための射出成形装置２０の概念断面図で、図８と同一部分を同一符号で示している。
【００２７】
この射出成形装置２０（以下単に装置という）も、上金型２１と下金型２２とから構成されるが、この上金型２１内には溶融樹脂を射出するノズル２３は一つだけしか配設されていない。
【００２８】
このノズル２３はコア８を同心状に囲繞するよう環状（実施例では円筒型）に形成されている。
【００２９】
また、この環状に形成された一つのノズル２３の下端には同様にコア８を同心状に囲繞するよう環状（実施例では円形）のゲート２４が形成されている。なお、このゲート２４の径は、環状に形成されたノズル２３の径よりも若干小さく形成され、また、この環状に形成されたゲート２４のゲート幅Ｓは極めて狭く実施例では０．１４〜０．１６ミリメートル程度に設定されている。
【００３０】
一方、上述した上金型２１内には加熱溶融された溶融樹脂を供給するマニホールド２５が配設され、その下端と環状のノズル２３との間は溶融樹脂を案内するランナー２６を介し連通している。
【００３１】
このランナー２６は図１のＢＢ断面で示す図２のように、環状ノズル２３の環外を部分的に囲繞する第一の通路２６ａであって溶融樹脂供給手段（マニホールド２５）に連通する第一の通路２６ａと、環状ノズル２３と第一の通路２６ａとの間に配置され、環状ノズル２３の環外を部分的に囲繞する一対の第二の通路２６ｂ、２６ｃと、第一の通路２６ａと各第二の通路２６ｂ、２６ｃとを連通させる第三の通路と、各第二の通路２６ｂ、２６ｃと各樹脂注入孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄとを連通させる第四の通路とから構成されている。
【００３２】
なお、この各通路のうち第二の通路２６ｂ、２６ｃはその通路長が同一に設定されている。
【００３３】
一方、環状のノズル２３の外周面には、そのの円周方向に沿って９０度づつ等間隔で４つの樹脂注入孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄが形成されている。
【００３４】
このうち、互いに隣接する樹脂注入孔２３ａ、２３ｂは対応する第二の通路２６ｂの各端部に第四の通路を介してそれぞれ連通し、また隣接する樹脂注入孔２３ｃ、２３ｄは対応する第二の通路２６ｃの各端部に第四の通路を介してそれぞれ連通している。
【００３５】
また、上述した第二の各通路２６ｂ、２６ｃの各中央部は、ランナー２６のうち最もその通路長が長い第一の通路２６ａの対応する各端部に第三の通路を介してそれぞれ連通している。
【００３６】
このような形状のランナー２６を使用すると溶融樹脂を供給するマニホールド２５から、４つの各樹脂注入孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄまでの各通路長がそそれぞれ同一となるので、マニホールド２５から４つの各樹脂注入孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ内へ流入する溶融樹脂の各種条件（温度、体積、粘度等の各種条件）が同一となり、このため各樹脂注入孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ内から流入する各溶融樹脂は同一の状態で環状のノズル２３内に均一に注入されることとなる。
【００３７】
次に上述した本願発明に係わる射出成形装置２０の作用を説明し、併せて構成をより詳細に説明する。
【００３８】
図１で示すように、図示せぬバルブ本体内で圧縮された溶融樹脂がマニホールド２５内に圧送されると、その溶融樹脂は図２の各矢印で示すように、通路（第一の通路２６ａ、第二の通路２６ｂ、２６ｃ、第三の通路、第四の通路）からなるランナー２６を介し環状のノズル２３の各樹脂注入孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ内へ同一の状態で注入される。
【００３９】
一方、この各樹脂注入孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄから同一の状態で溶融樹脂が環状のノズル２３内に注入され充填されると、その溶融樹脂は、図１で示す環状（円形）のゲート２４からキャビティー３内に同時に射出される。
【００４０】
その際、図１のＣＣ概念断面図で示す図３のように、キャビティー３内には、環状に形成された一つのゲート２４から溶融樹脂が、矢印で示すように同時にキャビティー３の外周面３ａおよび内周面３ｂへ向け均一かつ同一な溶融状態を維持しつつ同心状に射出されて充填される。
【００４１】
従って、図３で示す環状に形成された一つのゲート２４から矢印で示すようにキャビティー３の外周面３ａおよび内周面３ｂへ向け同心状に射出された溶融樹脂は互いにキャビティー３内で均一かつ同一な溶融状態で混合するため、キャビティー３内に溶融樹脂の境界領域が発生する虞が可及的に低減される。
【００４２】
このように、環状に形成された一つのゲート２４からキャビティー３内に溶融樹脂が射出され、図４で示すようにその充填が完了した後、図示せぬバルブ本体によるノズル２３内への溶融樹脂の予圧を解除する。
【００４３】
一方、この環状のゲート２４のゲート幅Ｓは前述したように極めて狭く（実施例では０．１４〜０．１６ミリメートル程度）設定されているから、予圧を与えられていない溶融樹脂はそこから（環状のゲート２４から）新にキャビティー３内へ漏洩することはなく、したがって、実施例のものでは単に溶融樹脂への予圧を解除することによりキャビティー３内への溶融樹脂の射出を遮断する（いわゆるゲートカット）ことができることとなる。
【００４４】
しかる後、図示せぬ冷却手段を用いてキャビティー３内へ充填された溶融樹脂を冷却し固化させる。
【００４５】
このように、キャビティー３内へ充填された溶融樹脂を固化させると、キャビティー３内には溶融樹脂が固化した円板形状の成形品３０が残ることとなる。
【００４６】
その後、上金型２１と下金型２２との間を離間させて金型を開き、図５で示すように、複数本の各突き出しピン９をコア８に沿って上昇させると、円板型の成形品３０は、その下面が突き出しピン９に支えられながら下金型４のキャビティー３内から取り出される。
【００４７】
このような射出成形装置２０により得られた成形品３０によると、図６の正面図及び図７の平面図で示すように、中心に軸受孔３０ａが形成された円板形の成形品３０（例えば平歯車等）が一体形成されることとなる。
【００４８】
一方、冷却固化後に取り出されるこの成形品３０は、図３で示す環状のゲート２４からキャビティー３内ヘ向け射出された溶融樹脂により、その境界領域が発生することなく一様な環境条件で混合し得られたものであるから、冷却固化時に各境界領域ごとに開始される不均一な成形収縮作用が可及的に阻止され、このため成形品３０の表面等に発生する、いわゆる“ヒケ”等の変形が阻止され、このため極めて寸法精度の高い射出成形品３０が得られることとなる。
【００４９】
なお、上記実施例では環状のノズル２３を円筒形に形成し、また環状のゲート２４を円形に形成したがこの発明は、上記実施例に限定されることなく、これらノズル２３及びゲート２４の形状は、要は環状であればよいので、これらを形状を成形品の形状に対応して四角形、あるいは三角形等にしてもよく、その形状に限定されない。
【００５０】
なお、この発明の装置により成形される成形品の例として中心に軸受孔が形成された円板形状の成形品３０を例示したが、もちろんこの発明の射出方法および装置により成形される成形品としては、円板形状の成形品３０に限定されることなく、平面が四角形、あるいは三角形等のものでも良く、その形状に限定されない。
【００５１】
従って、例えばコンパクトディスク（ＣＤ）、各種歯車、フロッピーディスクケース、オーディオカセットのカセットリール等の合成樹脂で形成される成形品の全てに適用可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の射出成形装置では、環状のノズルの環外に配設された溶融樹脂供給手段と、ノズルの外周面に周方向に沿って等間隔に形成された４つの樹脂注入孔と、溶融樹脂供給手段と各樹脂注入孔とを連通させるランナーとを具え、該ランナーは、前記環状のノズルの環外を部分的に囲繞する第一の通路であって前記溶融樹脂供給手段に連通する第一の通路と、前記環状のノズルと前記第一の通路との間に配置され、前記環状のノズルの環外を部分的に囲繞し、かつ互いに同一通路長である一対の第二の通路と、前記第一の通路と各第二の通路とを連通させる第三の通路と、前記各第二の通路と前記各樹脂注入孔とを連通させる第四の通路とからなり、前記一対の第二の通路の各中央部は前記第一の通路の各端部に前記第三の通路を介して連通し、前記一対の第二の通路の各端部は対応する前記樹脂注入孔に前記第四の通路を介して連通し、前記溶融樹脂供給手段と前記各樹脂注入孔とを結ぶ通路の各最短距離が同一であることとしたから、環状に形成されたゲートを介しノズルからキャビティー内において溶融樹脂を均一な溶融状態で混合させて、キャビティー内に溶融樹脂の境界領域を発生させないようにでき、溶融樹脂の冷却固化時に各境界領域ごとに開始される不均一な成形収縮作用が可及的に阻止され、このため成形品の表面等に発生する、いわゆる"ヒケ"等の変形が阻止され、このため極めて寸法精度の高い射出成形品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明に関わる射出成形方法を実施する射出成装置の概念断面図である。
【図２】図２は、溶融樹脂を案内するランナーの平面図。
【図３】図３は、キャビティー内における溶融樹脂の射出状態を示す図。
【図４】図４は、この発明の射出成形装置の動作を示す概念断面図。
【図５】図５は、この発明の射出成形装置の動作を示す概念断面図。
【図６】図６は、この発明の射出成形装置により得られた成形品の正面図。
【図７】図７は、この発明の射出成形装置により得られた成形品の平面図。
【図８】図８は従来の射出成形装置の概念断面図。
【図９】図９は、従来の射出成形装置によるキャビティー内の溶融樹脂の射出状態を示す図。
【図１０】図１０は、従来の射出成形装置の動作を示す概念断面図。
【図１１】図１１は、従来の射出成形装置の動作を示す概念断面図。
【図１２】図１２は、従来の射出成形装置により得られた成形品の正面図。
【図１３】図１３は従来の射出成形装置により得られた成形品の平面図。
【符号の説明】
３…キャビティー
２０…射出成形装置
２３…ノズル
２４…ゲート
【図１】
0004245108.tif 000002
【図２】
0004245108.tif 000003
【図３】
0004245108.tif 000004
【図４】
0004245108.tif 000005
【図５】
0004245108.tif 000006
【図６】
0004245108.tif 000007
【図７】
0004245108.tif 000008
【図８】
0004245108.tif 000009
【図９】
0004245108.tif 000010
【図１０】
0004245108.tif 000011
【図１１】
0004245108.tif 000012
【図１２】
0004245108.tif 000013
【図１３】
0004245108.tif 000014