JP2020512945A - 射出成形ツール、及び細長いチャネルを有する射出成形製品を製造するための方法 - Google Patents

Abstract

キャビティ形成ダイ（１０）とキャビティ形成コアピン（１１）とを有する射出成形ツールであって、前記キャビティ形成ダイ（１０）と前記キャビティ形成コアピン（１１）とは、キャビティ（１２）の少なくとも一部を形成し、前記射出成形ツールは、前記コアピン（１１）をセンタリングして支持するための少なくとも１つのコア・センタリング構造体（３０）を備え、前記コア・センタリング構造体（３０）は、前記キャビティ形成ダイ（１０）のボア（１３）内でガイドされる少なくとも１つの保持ピン（３１）を備え、前記保持ピン（３１）は、後退位置においては、端面（３２）を介して前記コアピン（１１）に接触しており、延出位置においては、前記ボア（１３）が終端する前記キャビティ形成ダイ（１０）の内面（１５）を超えて前記端面（３２）が突出しないように後退している。

Description

本発明は、射出成形ツール、及び長細いチャネルを有する射出成形製品を製造するための方法に関する。

一般に、射出成形製品を製造するための射出成形ツールは、少なくとも１つのキャビティ形成ダイを有するダイ保持プレートと、キャビティ形成コアを持つ少なくとも１つのコアユニットを有するコア保持プレートと、を備えている。本明細書において、ダイとは、典型的に射出成形製品の外面を規定する。本明細書において、コアとは、典型的に射出成形製品の内面を規定する。

細長いチャネルを有する射出成形製品を製造するためには、これに対応するより細長いコアピンが必要である。しかしながら、コアピンの最小直径、ひいてはチャネルの最小直径は制限されている。なぜならば、あまりに細いコアピンは剛性が不十分であり、プラスチック溶融物の注入時にダイの中央位置から押しのけられてしまうからである。このように押しのけられることにより、コアピンはダイ壁に押し付けられて、チャネル壁における開口を含むまでチャネルの壁厚が不規則になる。

したがって、細い長方形／長円形のチャネル、例えば、数センチメートルの長さ及び約１ｍｍの内径を有するチャネルを有する射出成形製品を、多量の不良品なく製造することは事実上不可能である。

本発明の１つの目的は、長方形／長円形の細いチャネルを有する射出成形製品を製造することができる射出成形ツール及び方法を示すことである。

この目的は、請求項１の特徴を有する射出成形ツール、及び請求項１５に記載の特徴を有する方法により達成される。キャビティ形成ダイとキャビティ形成コアピンとを有する射出成形ツールであって、前記キャビティ形成ダイと前記キャビティ形成コアピンとは、キャビティの少なくとも一部をともに形成しており、射出成形ツールは、コアピンをセンタリングするとともに保護する少なくとも１つのコア・センタリング構造体を備える。前記保持ピンは、延出位置においては、端面で前記コアピンに接触しており、後退位置においては、前記ボアが終端する前記キャビティ形成ダイの内面を超えて前記端面が突出しないように後退している。

少なくとも１つの保持ピンにより、コアピンが押しのけられることが防止され得る。これは、保持ピンがコアピンに当接していることで、コアピンがダイの内部における中心位置に支持されるからである。細長いチャネルを有する射出成形製品の製造は、射出成形プロセスが終了する前に、端面がコアピンから離間してキャビティ形成ダイの内面を完全に超えて突出する後退位置、又は部分的に後退した位置に、保持ピンを引くことによって可能となる。この時点において、コアピンを取り囲むキャビティは、ほぼ完全に充填されている。依然として液状であるプラスチック溶融物が、保持ピンを延出することで形成された間隙を充填し、そして射出成形プロセスが終了する。次いで、射出成形部分を離型する。保持ピンが依然として部分的に後退した位置にある場合、離型前に保持ピンを完全に後退した位置に引く。

本発明の好適な実施形態を従属請求項に示す。

或る実施形態において、前記ボアの領域における前記キャビティ形成ダイは、前記保持ピンの前記端面が、前記後退位置において前記ダイのキャビティ形成面を同一平面において閉鎖するように設計され得ることにより、前記射出成形製品の前記離型方向において、前記射出成形製品に又は前記キャビティ形成ダイにアンダーカットが生じない。

保持ピンの端面とキャビティ結合ダイの表面とが同一平面において閉鎖することにより、射出成形製品の離型を妨げる又は大きく阻むであろうアンダーカットが発生しない。これにより、部分的に後退した位置決めが必要なくなり、ツールがよりシンプルな設計となる。端面の同一平面閉鎖がない場合に部分的に後退した位置決めをせずに処理を進めると、ダイに窪みが生じる、又はピンの一部が射出成形製品に引っ込む。射出成形製品の容易な離型はこれらのいずれによっても妨げられる。

或る実施形態において、前記端面は、前記コアピンの接触面に対して相補的な形状を有し得る、そして、前記接触面の縁部の形状は、前記ダイのキャビティ形成面における前記ボアの縁部の形状に一致し得る。

或る実施形態において、前記保持ピンは、前記端面を形成する凹部を持つ前端部を有し得る、そして、前記保持ピンの前記端面の内径は、前記コアピンの前記接触面の領域における外径に相補的である。換言すれば、端面は、コアピンの外径に一致する内径を有することにより、コアピンにその全面に亘って接触可能である。

或る実施形態において、前記キャビティ形成ダイは、前記コアピンに対して平行に配設された、好適には溝である窪みを有し得る、そして、前記窪みの前記ボアの領域における内径は、前記コアピンの前記接触面の領域における外径に一致する。

或る実施形態において、前記射出成形ツールは、２つのコア・センタリング構造体を有していてもよく、各コア・センタリング構造体は、保持ピンを有していてもよい。

前記複数の保持ピンは、好適には同軸的に配設されるとともに、前記コアピンの長手方向軸に対して直径方向に配置されることにより、前記コアピンは両側で保持される。こうして、押しのけが事実上あり得ないものとなる。

コアピンが、非常に長いか非常に細い場合、複数のコア・センタリング構造体が、前記コアピンの長手方向において連続的に配置され得る、又は、前記コア・センタリング構造体は、前記コアピンの長手方向において連続的に配置された２つの保持ピンを有する。

或る実施形態において、前記保持ピンは、前記コアピンに対して直角に変位可能であるように配置され得る。

或る実施形態において、前記コア・センタリング構造体は、前記保持ピンの前記延出位置を制限するための前方ストッパ、及び／又は前記保持ピンの前記後退位置を制限するための後方ストッパを有し得る。

或る実施形態において、前記コア・センタリング構造体は、前記保持ピンの前記後退位置を検出する、好適には接触センサであるセンサを有し得る。これにより、全ての保持ピンを完全に後退させた後しかツールが開放されないことを保証することができる。

典型的には、コアピンは円錐形状であるため、射出成形製品から容易に引き抜くことができる。コアピンは、ツールが閉鎖した状態において、一端又は両端で保持され得る。

本発明は、コアピンによって形成されるチャネルを有する射出成形製品であって、上述の射出成形ツールによって製造される射出成形製品に更に関する。前記射出成形製品は、長方形／長円形の、好適には管状のチャネル部を有し、前記チャネル部の外側面には、前記チャネル部の軸方向に延びる、例えばリブ形状の凸部が配置され、前記凸部の外径は、前記チャネルの長手方向軸に対して垂直な前記チャネル部の内径に一致する。

保持ピンの配置位置に応じて、リブの長さは変わり得る。偏心チャネルにおいて、例えば、チャネル部が２つの異なるチャネルを有する場合、リブ／凸部は、これに応じて、長手方向軸に対して横手方向に変位するように配置され得る。

射出成形製品のチャネルは、両側に軸方向の貫通孔を有するように連続的に設計してもよいし、片側に１つの横手方向貫通孔を有してもよい。

本発明は、長方形／長円形の溝を有する射出成形製品を製造するための方法に更に関する。前記方法は、（ａ）キャビティ形成コアピンを、キャビティ形成ダイに導入するステップと、（ｂ）少なくとも１つの保持ピンを延出位置に変位させることにより、前記コアピンの接触面を前記保持ピンの相補的な端面に接触させるステップと、（ｃ）前記コアピンとダイとにより形成されるキャビティの少なくとも１つの領域がほぼ完全に充填されるまで、少なくとも１つのプラスチック溶融物を注入するステップと、（ｄ）前記端面が前記キャビティ形成ダイの内面を同一平面において閉鎖する後退位置に、又は、前記端面が前記コアピンから離間するとともに前記キャビティ形成ダイの前記内面を超えて完全に突出する部分的に後退した位置に、前記少なくとも１つの保持ピンを変位させるステップと、（ｅ）前記キャビティが完全に充填されるまで、前記少なくとも１つのプラスチック溶融物の注入を完結させるステップと、（ｆ）必要であれば、前記保持ピンが前記部分的に後退した位置にある場合、前記少なくとも１つの保持ピンを完全に後退した位置に変位させるステップであって、前記完全に後退した位置において、前記端面が前記キャビティ形成ダイの前記内面を超えて突出しないように前記保持ピンは後退している、ステップと、（ｇ）前記射出成形製品を離型するステップと、を備える。

本発明を、図面とともに例示的な実施形態に基づいて以下により詳細に説明する。

長方形／長円形のチャネル部を有する射出成形製品の部分斜視図。 図１のチャネル部のＩ‐Ｉに沿った断面図。 図１の射出成形製品及び２つの保持ピンの部分断面図。 図３のＩＩ‐ＩＩに沿った断面図。 ２つのチャネルを有するチャネル部の断面図。 センタリング構造体を有する射出成形ツールの断面図。 図６（ａ）の詳細図Ａ。 図６の射出成形ツールのＩＩＩ‐ＩＩＩに沿った断面図。 図７（ａ）の詳細図Ｂ。 図６の射出成形ツールの一部切欠斜視図。 図８（ａ）の詳細図Ｃ。

図１は、長方形／長円形のチャネル部を有する射出成形製品の部分斜視図である。図２は、図１のチャネル部のＩ‐Ｉに沿った断面図である。図３は、図１の射出成形製品及び射出成形製品に対して射出成形ツールに配置された２つの保持ピン３１の部分断面図である。図４は、図３のＩＩ‐ＩＩに沿った断面図である。

図示の実施形態において、チャネル部１は、両側に貫通孔を有する軸方向の連続チャネル４を形成している。チャネル４の軸方向に延びる長方形／長円形のリブ３が、チャネル部の外側面２に成形されている。その機能については以下で更に説明する。

チャネル４は、通常、約２度の傾斜を有するやや円錐形の形状を有しているため、チャネル４を形成するのに必要なキャビティ形成コアピン１１（例えば図６参照）が離型方向Ａにおいて容易に引き出され得る。可能であれば、コアピン１１は、閉鎖したツールの両側において保持される。長さが数センチメートルであり得るチャネルを、小さい直径、例えば約１ｍｍの直径を有するように作製する場合、コアピン１１はほとんどの場合十分な剛性を有さず、射出成形プロセス中にコアピン１１が中央位置から押しのけられる場合がある。この押しのけを防止するように、長方形／長円形のチャネル部１を有する射出成形製品を製造するための射出成形ツールは、それぞれが１つの保持ピン３１を有する２つのコア・センタリング構造体３０を有する。図３及び４は、保持ピン３１が射出成形ツール内の射出成形製品に対してされた態様において保持ピン３１を示している。２つの保持ピン３１は、成形リブ３の領域に配置されている。これらのリブ３は、アンダーカットを形成しないような形状とされるとともに、プラスチック製品が容易に離型することを可能にしている。保持ピンの配置位置に応じて、ピンは長くても短くてもよい。

コアピン１１を中央位置に固定するように、プラスチック溶融物を注入する前に、２つの保持ピン３１を延出位置においてコアピンに当接させる。チャネル部１を形成するキャビティ１２（例えば図６参照）がほぼ完全に充填されたら直ちに、２つの保持ピン３１を後退位置に移動させ、射出成形部分に結果として生じた間隙を、依然として液状であるプラスチック溶融物で充填する。このプロセスを図４に概略的に示す。コアピン１１を、左側の延出位置に示す。コアピン１１を、右側の後退位置に示す。

２つの保持ピン３１は延出位置においてコアピン１１に対して完全に当接するように、それらの前端部３３は、凹形状の端面３２を有している。端面３２は、コアピン１１の外径、又はチャネル４の内径５に一致する内径を有する。

２つの保持ピン３１が後退位置において射出成形製品に浸漬されたままになること、またキャビティ形成ダイ１０内で窪みを形成することを防止するように、成形リブ３は、チャネル４の内径５、又はコアピン１１の外径、又は端面３２の内径に一致する外径６を有している。このようにして、保持ピン３１の端面３２は、キャビティ‐フィルミングダイを同一平面において閉鎖する。保持ピン３１の浸漬やキャビティ壁の窪み又はアンダーカットが防止される。

図５は、２つのチャネルを有するチャネル部１の断面図である。上述の射出成形製品とは対照的に、２つのチャネルが形成されている。鎌状の形状によって十分な剛性を有する鎌状チャネル７、及び円形の偏心配置されたチャネル４である。チャネル４は、両側を保持ピンによって支持された細いコアピンによっても形成される。この目的のために、チャネル部は、２つの成形凸部３を有する。成形凸部３の外径６も、チャネル４の内径５に一致している。２つの凸部すなわちリブ３は、保持ピンの変位方向に対応して、チャネル部の中間点に対してオフセットして配置されている。

また、２つの円形チャネルであって、それらのコアピンがそれぞれ保持ピンによって所定位置に固定されている円形チャネルを形成することも想定可能である。

図６（ａ）は、２つのコア・センタリング構造体３０を有する射出成形ツールの切欠又は部分断面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の詳細図である。キャビティ形成ダイ１１及びキャビティ形成コアピン１１は、射出成形製品のチャネル部１のためのキャビティ１２を形成する。窪み又は溝１６が、キャビティ形成ダイ１１内で形成されるとともに、チャネル部１の凸部又はリブ３を備えている。各コア・センタリング構造体用のキャビティ形成ダイ１１には、ボア１３が存在している。ボア１３内で、各保持ピン３１が案内される。図６の上部に示すコア・センタリング構造体３０において、保持ピン３１は延出位置にあり、その端面３２はコアピン１１の接触面１４に接触している。下方に示すコア・センタリング構造体３０において、保持ピン３１は後退位置にあり、ボア１３を取り囲むダイ１０のキャビティ形成面１５を同一平面において閉鎖している。

コア・センタリング構造体３０は、保持ピン３１が後退位置にあるか否かを検出する接触センサ３６を更に備えている。保持ピン３１が後退位置にある場合のみ、射出成形ツールを開放されて射出成形品が離型され得る。

図７（ａ）は、図６の射出成形ツールのＩＩＩ‐ＩＩＩに沿った断面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の詳細図Ｂである。特に、前方ストッパ３４及び後方ストッパ３５が図示されている。これらは、保持ピン３１の最大変位を制限する。これにより、保持ピン３１の端面３２は延出位置においてコアピン１１に正確に当接するとともに、端面３２は後退位置においてキャビティ形成ダイ１０の表面を同一平面において閉鎖する。図７において、上方の保持ピン３１は延出位置にあり、下方の保持ピン３１は後退位置にある。

図８（ａ）は、図６の射出成形ツールの部分切欠斜視図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の詳細図Ｃである。図８において、右の保持ピン３１は後退位置にあり、左の保持ピン３１は延出位置にある。本図から明らかなように、端面３２は、ボア１３を取り囲むキャビティ形成ダイ１０の表面１５を同一平面において閉鎖している。延出した保持ピン３１の端面３２は、コアピン１１の接触面１４に接している。

１ チャネル部
２ チャネル部の外側面
３ 凸部、リブ
４ チャネル
５ チャネルの内径
６ 凸部の外径
７ 鎌状チャネル
１０ キャビティ形成ダイ
１１ キャビティ形成コアピン
１２ キャビティ
１３ ボア
１４ 接触面
１５ キャビティ形成面
１６ 窪み、溝
３０ コア・センタリング構造体
３１ 保持ピン
３２ 端面
３３ 前端部
３４ 前方ストッパ
３５ 後方ストッパ
３６ （接触）センサ
３７ 凹部
Ａ 離型方向

Claims (15)

1. キャビティ形成ダイ（１０）とキャビティ形成コアピン（１１）とを有する射出成形ツールであって、
   前記キャビティ形成ダイ（１０）と前記キャビティ形成コアピン（１１）とは、キャビティ（１２）の少なくとも一部を形成し、
   前記射出成形ツールは、前記コアピン（１１）をセンタリングして支持するための少なくとも１つのコア・センタリング構造体（３０）を備え、
   前記コア・センタリング構造体（３０）は、前記キャビティ形成ダイ（１０）のボア（１３）内でガイドされる少なくとも１つの保持ピン（３１）を備え、
   前記保持ピン（３１）は、延出位置においては、端面（３２）で前記コアピン（１１）に接触しており、後退位置においては、前記ボア（１３）が終端する前記キャビティ形成ダイ（１０）の内面（１５）を超えて前記端面（３２）が突出しないように後退している、
   ことを特徴とする射出成形ツール。
2. 前記ボア（１３）の領域における前記キャビティ形成ダイ（１０）は、前記保持ピン（３１）の前記端面（３２）が、前記後退位置において前記ダイ（１０）のキャビティ形成面（１５）を同一平面において閉鎖するように設計され、これにより、射出成形製品の離型方向（Ａ）において、射出成形製品に又は前記キャビティ形成ダイ（１０）にアンダーカットが生じない、
   ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形ツール。
3. 前記端面（３２）は、前記コアピン（１１）の接触面（１４）に対して相補的な形状を有し、
   前記接触面（１４）の縁部の形状は、前記ダイ（１０）のキャビティ形成面（１５）における前記ボア（１３）の縁部の形状に一致し得る、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形ツール。
4. 前記保持ピン（３１）は、凹部（３７）を持つ前端部（３３）を有し、
   前記保持ピン（３１）の前記端面（３２）の内径は、前記コアピン（１１）の接触面（１４）の領域における外径に相補的である、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のうちの一項に記載の射出成形ツール。
5. 前記キャビティ形成ダイ（１０）は、前記コアピン（１１）に対して平行に配設された、好適には溝（１６）である窪み（１６）を有し、
   前記窪み（１６）の前記ボア（１３）の領域における内径は、前記コアピン（１１）の接触面（１４）の領域における外径に一致する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のうちの一項に記載の射出成形ツール。
6. 前記射出成形ツールは、２つのコア・センタリング構造体（３０）を有し、
   各コア・センタリング構造体（３０）は、保持ピン（３１）を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの一項に記載の射出成形ツール。
7. 複数の保持ピンは、好適には同軸的に配設されるとともに、前記コアピン（１１）の長手方向軸に対して直径方向に配置される、
   ことを特徴とする請求項６に記載の射出成形ツール。
8. 複数のコア・センタリング構造体（３０）が、前記コアピン（１１）の長手方向において連続的に配置される、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のうちの一項に記載の射出成形ツール。
9. 前記コア・センタリング構造体（３０）は、前記コアピン（１１）の長手方向において順に配置された２つの保持ピン（３１）を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のうちの一項に記載の射出成形ツール。
10. 前記保持ピン（３１）は、前記コアピン（１１）に対して直角に変位可能であるように配置される、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のうちの一項に記載の射出成形ツール。
11. 前記コア・センタリング構造体（３０）は、前記保持ピン（１１）の前記延出位置を制限するための前方ストッパ（３４）を有する、及び／又は、
    前記コア・センタリング構造体（３０）は、前記保持ピン（１１）の前記後退位置を制限するための後方ストッパ（３５）を有する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のうちの一項に記載の射出成形ツール。
12. 前記コア・センタリング構造体（３０）は、前記保持ピン（３１）の前記後退位置を検出する、好適には接触センサであるセンサ（３６）を有する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のうちの一項に記載の射出成形ツール。
13. コアピン（１１）によって形成されるチャネル（４）を有する射出成形製品であって、請求項１乃至１２のうちの一項に記載の射出成形ツールによって製造される射出成形製品。
14. 前記射出成形製品は、長方形／長円形の、好適には管状のチャネル部（１）を有し、
    前記チャネル部（１）の外側面（２）には、前記チャネル部（１）の軸方向に延びる凸部（３）が配置され、
    前記凸部（３）の外径は、前記チャネル（４）の長手方向軸に対して垂直な前記チャネル部（１）の内径に一致する、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の射出成形製品。
15. 長方形／長円形の溝（４）を有する射出成形製品を製造するための方法であって、
    ａ．キャビティ形成コアピン（１１）を、キャビティ形成ダイ（１０）に導入するステップと、
    ｂ．少なくとも１つの保持ピン（３１）を延出位置に変位させることにより、前記コアピン（１１）の接触面（１４）を前記保持ピン（３１）の相補的な端面（３２）に接触させるステップと、
    ｃ．前記コアピン（１１）とダイ（１０）とにより形成されるキャビティ（１２）の少なくとも１つの領域がほぼ完全に充填されるまで、少なくとも１つのプラスチック溶融物を注入するステップと、
    ｄ．前記端面（３２）が前記キャビティ形成ダイ（１０）の内面（１５）を同一平面において閉鎖する後退位置に、又は、前記端面が前記コアピン（１１）から離間するとともに前記キャビティ形成ダイ（１０）の前記内面（１５）を超えて完全に突出する部分的に後退した位置に、前記少なくとも１つの保持ピン（３１）を変位させるステップと、
    ｅ．前記キャビティ（１２）が完全に充填されるまで、前記少なくとも１つのプラスチック溶融物の注入を完結させるステップと、
    ｆ．必要であれば、前記保持ピン（３１）が前記部分的に後退した位置にある場合に、前記少なくとも１つの保持ピン（３１）を完全に後退した位置に変位させるステップであって、前記完全に後退した位置において、前記端面（３２）が前記キャビティ形成ダイ（１０）の前記内面（１５）を超えて突出しないように前記保持ピン（３１）は後退している、ステップと、
    ｇ．前記射出成形製品を離型するステップと、
    を備える、長方形／長円形の溝（４）を有する射出成形製品を製造するための方法。

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