(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端がキャビティに臨み、金型の外に配置されている移動盤に軸方向移動可能に支持され、後端が第１の弾性部材で前記キャビティへ押圧され、前端側が小径部で後端側が大径部で、この大径部と前記小径部との段部が凹曲面で繋がれている第１のピンと、
先端がキャビティに臨み、前記移動盤に軸方向移動可能に支持され、後端が第２の弾性部材で押圧され、前記第１のピンを移動自在に収納する中空の第２のピンと、
この第２のピンの外径と前記第１のピンの小径部の外径との差の半分の値に球径が設定され、前記中空の第２のピンに貫通形成されているボール穴に第２のピンの軸直角方向へ移動可能に収納されているクラッチボールと、
前記第２のピンを軸方向移動可能に収納するために前記移動盤に固定された筒体であって、この筒体の内周面に臨んでいたクラッチボールは、前記第２のピンが一定距離後退したときに、筒体の末端から外れるように長さが設定されている筒体と、
からなる樹脂成形におけるヒケ抑制装置。
【請求項２】
前記第２のピンは、製品を金型から突出す役割を果たす突出しピンであり、前記移動盤は、突出しピンを移動させる突出し盤であることを特徴とする請求項１記載の樹脂成形におけるヒケ抑制装置。
【請求項３】
前記第２のピンは、後端が前記第１の弾性部材より弾性係数が小さな第２の弾性部材で押圧されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の樹脂成形におけるヒケ抑制装置。
【請求項４】
前記筒体は、前記第１のピンの大径部の外径と小径部の外径との差の半分の値に肉厚が設定されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂成形におけるヒケ抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形時に発生するヒケの発生を抑制する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は樹脂成形時に発生するヒケを説明する図であり、樹脂製品１００に、厚肉のリブ１０１を設けることがある。このリブ１０１は、補強部、ねじ座などに利用される。
溶融樹脂は、金型で冷却されるが、リブ１０１は肉厚であるため中心までの冷却が遅くなる。一方、溶融樹脂が冷却されて凝固する際に体積の収縮が起こる。
このために、リブ１０１で引かれて、樹脂製品１００に、ヒケ１０２が発生する。
【０００３】
ヒケ１０２は、製品品質を低下させるために、発生を防止する必要があり、その対策が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−７６３０６号公報（図２）
【０００４】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図６は従来の技術の基本原理を説明する図であり、（ａ）に示すように、先端がキャビティ１１１に臨むように可動ピン１１２が設けられており、この可動ピン１１２は弾性部材１１３で付勢されている。
キャビティ１１１へ溶融樹脂１１４を充填すると、想像線で示される可動ピン１１２に樹脂の圧力が作用し、実線で示される位置まで後退（下降）する。すなわち、距離Ｌ１だけ後退する。
【０００５】
溶融樹脂１１４は、金型１１５で冷やされて凝固する。凝固の際に収縮する。（ｂ）に示すように、収縮に連動して、可動ピン１１２が上昇し、ヒケの発生を抑制する。
【０００６】
しかしながら、可動ピン１１２の上昇は不十分であり、ヒケの発生を十分に防止するには至っていないことが判明した。すなわち、樹脂の圧力を利用して可動ピン１１２を下降させる、従来の技術では対策としては不十分である。
【０００７】
更なる対策として、油圧シリンダで可動ピンを強制的に移動させる方法が考えられるが、油圧シリンダを別個設置し、油圧供給源や油圧切替弁を設ける必要があり、設備費が嵩む。
【０００８】
そこで、樹脂の圧力を利用するだけで、ヒケの発生を十分に抑制することができる技術が求められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、樹脂の圧力を利用するだけで、ヒケの発生を抑制することができる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、先端がキャビティに臨み、金型の外に配置されている移動盤に軸方向移動可能に支持され、後端が第１の弾性部材で前記キャビティへ押圧され、前端側が小径部で後端側が大径部で、この大径部と前記小径部との段部が凹曲面で繋がれている第１のピンと、
先端がキャビティに臨み、前記移動盤に軸方向移動可能に支持され、後端が第２の弾性部材で押圧され、前記第１のピンを移動自在に収納する中空の第２のピンと、
この第２のピンの外径と前記第１のピンの小径部の外径との差の半分の値に球径が設定され、前記中空の第２のピンに貫通形成されているボール穴に第２のピンの軸直角方向へ移動可能に収納されているクラッチボールと、
前記第２のピンを軸方向移動可能に収納するために前記移動盤に固定された筒体であって、この筒体の内周面に臨んでいたクラッチボールは、前記第２のピンが一定距離後退したときに、筒体の末端から外れるように長さが設定されている筒体と、
からなる樹脂成形におけるヒケ抑制装置を提供する。
【００１１】
請求項２に係る発明は、第２のピンは、製品を金型から突出す役割を果たす突出しピンであり、移動盤は、突出しピンを移動させる突出し盤であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明では、第２のピンは、後端が第１の弾性部材より弾性係数が小さな第２の弾性部材で押圧されることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明では、筒体は、第１のピンの大径部の外径と小径部の外径との差の半分の値に肉厚が設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、樹脂の圧力は、第１のピンと第２のピンとに作用する。クラッチボールにより第２のピンは第１のピンに連結される。すると、第１のピンを付勢している第１の弾性部材は、第１のピンと第２のピンとで圧縮される。第１の弾性部材には十分に強力な弾性エネルギーが蓄積される。
第２のピンが一定距離後退すると、クラッチボールが外れて、第１のピンは自由になる。樹脂が凝固して収縮すると、第１のピンが第１の弾性部材で押し出され、強く樹脂を押す。この結果、ヒケの発生を十分に抑制することができる。
すなわち、本発明によれば、樹脂の圧力を利用するだけで、ヒケの発生を抑制することができる技術が提供される。
【００１５】
特に、請求項２に係る発明では、第２のピンは突出しピンであり、移動盤は突出しピンを移動させる突出し盤とした。突出しピンと突出し盤は、金型に必須の付帯設備である。付帯設備を利用するため、ヒケ抑制装置の製造コストを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るヒケ抑制装置の構成図であり、ヒケ抑制装置１０は、第１のピン１１と、第１の弾性部材３２と、第２のピン１６と、第２の弾性部材３５と、クラッチボール２０と、筒体２１とを基本要素とする。
【００１７】
これらの基本要素を以下詳細に説明する。
第１のピン１１は、前端側が小径部１２で、後端側が大径部１３で、後端にばね受け１４を備えた段付き中実部材である。小径部１２と大径部１３との段部は、凹曲面１５で滑らかに繋がれている。凹曲面１５の曲率半径は、クラッチボール２０の半径に対応した大きさに設定されている。
【００１８】
第２のピン１６は、第１のピン１１を軸方向移動自在に収納する中空部材であり、途中に、軸直角方向に貫通形成されているボール穴１７、１７を備え、後端にばね受け１８を備えている。
【００１９】
クラッチボール２０、２０は、図２で説明する。
筒体２１は、フランジ２２とボルト２３とで移動盤としての突出し盤２４で固定され、第２のピン１６を移動自在に収納すると共に、末端にテーパ部２５を備えている。なお、テーパ部２５は、初期位置におけるクラッチボール２０からＬ（図３（ａ））だけ延ばしたところに設定されている。この距離Ｌは、第２のピン１６の所定の移動距離であって、詳細は後述する。
【００２０】
想像線で示す金型２７の外側に、突出し盤２４が配置され、この突出し盤２４の外側に補助盤２８が配置されている。突出し盤２４と補助盤２８とは便宜的に分離されており、連結板２９及び突出しシリンダ３１により、一括して移動可能とされている。
【００２１】
補助盤２８には、第１のピン１１のばね受け１４を収納すると共に、弾性係数の大きな第１の弾性部材３２を収納する第１凹部３３が設けられており、この第１凹部３３に収納した第１の弾性部材３２の抜け止めを図るばね受け板３４が設けられている。
【００２２】
突出し盤２４には、第２のピン１６のばね受け１８を収納すると共に、弾性係数の小さな第２の弾性部材３５を収納する第２凹部３６が設けられており、この第２凹部３６に収納した第２の弾性部材３５の抜け止めを図る、ばね受け板３７が設けられている。
【００２３】
図２は図１の２−２線断面図であり、筒体２１に、中空状の第２のピン１６が収納され、この第２のピン１６に第１のピン１１の小径部１２が収納され、第２のピン１６のボール穴１７にクラッチボール２０が収納されている。
クラッチボール２０は、第２のピン１６の外径Ｄ２と第１のピンの小径部１２の外径Ｄ１との差の半分の値に球径が設定されている。
また、筒体２１の肉厚Ｔは、図１に示すように、第１のピン１１の大径部１３の外径Ｄ３と、小径部１２の外径Ｄ１との差の半分の値に設定されている。
【００２４】
以上の構成からなるヒケ抑制装置の作用を次に説明する。
図３は初期設定時から樹脂充填途中までを説明する図であり、樹脂を充填する前、すなわち初期設定時には、（ａ）に示すように、第１のピン１１及び第２のピン１６は前進限位置に保持されている。クラッチボール２０も前進限位置に保持されており、このときのクラッチボール２０と筒体２１の末端（テーパ部２５）との間隔が、クラッチボール２０（第２のピン１６）の移動距離Ｌとなる。
【００２５】
次に、キャビティ３８に高圧の溶融樹脂が充填されると、樹脂の圧力が、第１のピン１１の先端面及び第２のピン１６の先端面に加わる。樹脂の圧力をｐ、第１のピン１１の先端面の面積をＳ１、第２のピン１６の先端面Ｓ２とすれば、第１のピン１１に、ｐ・Ｓ１の軸力が加わり、第２のピン１６に、ｐ・Ｓ２の軸力が加わる。
【００２６】
すると、（ｂ）に示すように、第１のピン１１が後退して、第１の弾性部材３２が圧縮され、第２のピン１６が後退して、第２の弾性部材３５が圧縮される。ただし、クラッチボール２０の連結作用により、第２のピン１６への軸力の一部は第１のピン１１に作用する。
第１の弾性部材３２の弾性係数をｋ１、第２の弾性部材３５の弾性係数をｋ２とし、第１のピン１１の後退量がＬ１であれば、次の等式が成立する。
（ｐ・Ｓ１＋ｐ・Ｓ２）＝ｋ１・Ｌ１＋ｋ２・Ｌ１
【００２７】
次に、Ｓ１とＳ２の大小関係を検討する。第１のピン１１の外径（小径部の外径）が１０ｍｍであれば、Ｓ１は、π・１２／４＝０．２５π（ｃｍ２）となる。第２のピン１６の外径が３０ｍｍ、内径が１０ｍｍであれば、Ｓ２は、π・（３２−１２）／４＝π・（９−１）／４＝２π（ｃｍ２）となる。この場合では、Ｓ２はＳ１の８倍となる。
【００２８】
次に、弾性係数Ｋ１、Ｋ２を検討する。第１の弾性部材３２の弾性係数ｋ１（ｋｇ／ｍｍ）は、大きく、第２の弾性部材３５の弾性係数ｋ２（ｋｇ／ｍｍ）は、小さく設定する。弾性係数Ｋ２が十分に小さく、これを便宜的に無視すると、上述の等式は、（ｐ・Ｓ１＋ｐ・Ｓ２）＝ｋ１・Ｌ１となる。
【００２９】
すなわち、弾性係数の大きな第１の弾性部材３２は、（ｐ・Ｓ１＋ｐ・Ｓ２）で圧縮される。この（ｐ・Ｓ１＋ｐ・Ｓ２）は、例えば、ｐ・Ｓ１の９（＝１＋８）倍である。
【００３０】
従来の技術では、弾性部材をｐ・Ｓ１のみで圧縮していたことになる。これに対して、本発明によれば、９倍の弾性エネルギーで弾性部材を圧縮するため、従来に比較して極めて大きな弾性エネルギーを蓄積させることができる。
【００３１】
すなわち、図３（ｂ）に示すように、キャビティ３８の高圧な溶融樹脂による軸力ｐ・Ｓ１と、より大きな軸力ｐ・Ｓ２とが合わさった力が、第１の弾性部材３２の弾性力と第２の弾性部材３５の弾性力とが合わさった力に抗して、第１ののピン１１と第２のピン１６とを後退させようとする。このとき、第１の弾性部材３２の弾性係数ｋ１は、第２の弾性部材３５の弾性係数ｋ２より大きく設定されているから、第１の弾性部材３２の弾性力たる抗力により、第１のピン１１に設けられている段部の凹曲面１５でクラッチボール２０が押され、このクラッチボール２０が筒体２１の内壁を径外方へ押圧しつつ前記ボール穴１７に収納されている。
【００３２】
図４はクラッチボールのロック解除から樹脂の凝固完了までを説明する図であり、（ａ）に示すように、第１のピン１１と第２のピン１６とが、一緒に後退すると、クラッチボール２０が筒体２１の末端（図右端）から外れる。すると、クラッチボール２０、２０が、矢印（１）、（１）のように、第１のピン１１の径外方へ移動可能となる。この結果、クラッチボール２０の連結作用が消失し、第２のピン１６に対して、第１のピン１１は、自由に移動できるようになる。
【００３３】
（ｂ）に示すように、樹脂が凝固し始め、収縮が始まると、第２のピン１６は、殆ど前進しないが、第１のピン１１は、強い第１の弾性部材３２の押し作用で、強く凝固途中の樹脂３９を押す。この結果、ヒケの発生が効果的に抑制される。
樹脂の凝固が完了したら、金型２７を開き、突出し盤２４及び補助盤２８を移動させる。この結果、第２のピン１６で製品を突出すことができる。突出しが終わると、図３（ａ）に戻る。
【００３４】
以上に述べた発明は、次のようにまとめることができる。
樹脂成形におけるヒケ抑制装置１０は、先端がキャビティ３８に臨み、金型２７の外に配置されている突出し盤２４に軸方向移動可能に支持され、後端が第１の弾性部材３２で前記キャビティ３８へ押圧され、前端側が小径部１２で後端側が大径部１３である第１のピン１１と、
先端がキャビティ３８に臨み、前記突出し盤２４に軸方向移動可能に支持され、後端が前記第１の弾性部材３２より弾性係数が小さな第２の弾性部材３５で押圧され、前記第１のピン１１を移動自在に収納する中空の第２のピン１６と、
この第２のピン１６の外径Ｄ２と前記第１のピンの小径部の外径Ｄ１との差の半分の値に球径が設定され、前記中空の第２のピン１６に貫通形成されているボール穴１７に第２のピン１６の軸直角方向へ移動可能に収納されているクラッチボール２０と、
前記第２のピン１６を軸方向移動可能に収納するために突出し盤２４に固定され、前記第１のピンの大径部の外径Ｄ３と小径部の外径Ｄ１との差の半分の値に肉厚が設定されている筒体２１であって、この筒体の内周面に臨んでいたクラッチボールは、前記第２のピン１６が一定距離Ｄだけ後退したときに、筒体２１の末端２５から外れるように長さＤが設定されている筒体２１と、から構成される。
【００３５】
この構成では、樹脂の圧力は、第１のピンと第２のピンとに作用する。クラッチボールにより第２のピンは第１のピンに連結される。すると、第１のピンを付勢している第１の弾性部材は、第１のピンと第２のピンとで圧縮される。第１の弾性部材には十分に強力な弾性エネルギーが蓄積される。
第２のピンが一定距離後退すると、クラッチボールが外れて、第１のピンは自由になる。樹脂が凝固して収縮すると、第１のピンが第１の弾性部材で押し出され、強く樹脂を押す。この結果、ヒケの発生を十分に抑制することができる。
【００３６】
また、本実施例では、第２のピン１６は突出しピンとし、移動盤は突出しピンを移動させる突出し盤２４とした。突出しピンと突出し盤２４は、金型２７に必須の付帯設備である。付帯設備を利用するため、ヒケ抑制装置１０の製造コストを抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、樹脂のヒケ抑制装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るヒケ抑制装置の構成図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】初期設定時から樹脂充填途中までを説明する図である。
【図４】クラッチボールのロック解除から樹脂の凝固完了までを説明する図である。
【図５】樹脂成形時に発生するヒケを説明する図である。
【図６】従来の技術の基本原理を説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０…ヒケ抑制装置、１１…第１のピン、１２…小径部、１３…大径部、１５…凹曲面、１６…第２のピン、１７…ボール穴、２０…クラッチボール、２１…筒体、２４…移動盤としての突出し盤、２７…金型、３２…第１の弾性部材、３５…第２の弾性部材、３８…キャビティ、Ｌ…移動距離、Ｄ１…小径部の外径、Ｄ２…第２のピンの外径、Ｄ３…大径部の外径、Ｔ…筒体の肉厚。
【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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