JP2004001513A - 金型の製造方法および金型 - Google Patents

Abstract

【課題】元金型からの再元金型、更に新たな金型を製作する場合において、形状の再現性が失われない製造方法を提供することをその課題とする。
【解決手段】原型を形成するステップおよび前記原型を用いて電鋳により元金型を作成するステップを有すること。前記元金型により、第１の樹脂成形物を形成するステップおよび前記樹脂成形物を再原型として電鋳により再元金型を作成するステップを有すること。前記元金型により、第２の樹脂成形物を形成するステップおよび前記第２の樹脂成形物を再々原型として電鋳により量産金型を作成するステップを有すること。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、電鋳による金型の製造方法および金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のいわゆる電鋳金型とは、蝋等により原型を製作した後に、電解液の中で原型表面に銅などの金属を析出させ、その析出した銅の金属層が所定の厚みとなったところで取り出してそれを金型とするものであった。その後原型である蝋は加熱して取り除かれる。
上記工程で製作された金型を便宜上『元金型』と称すると、製品の量産にあたったはこの元金型を元として更に複数の金型（『再元金型』と称する。）を製作し、当該再元金型から更に複数の金型を製作することが通常行われる。
また、塩化ビニール等の合成樹脂によるスラッシュ成形という手法も一般的な技術として知られており、図８に示すように、玩具等ではファッション人形と称されている人形の頭部やその他の部分を形成するために用いられている技術である。図８において、１０１は人形の頭部を示し、１０３は成形による外郭体、１０５は開口部を示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、親から子を作り子から孫をつくるように、元金型から再元金型さらに新たな金型が製作されている。
しかし、この元金型から新たな金型を量産する過程で、少しづつ形状が変形し、形状の再現性が失われる。この形状の再現性が失われることを防ぐために、人手によって変形した部分を微調整しながら金型の量産を行っている。
また、スラッシュ成形による人形の頭部の成形のように、外郭体に対して開口部が比較的小さい場合には構造的に外力に対し外郭体（成形物）は変形しずらいが、外郭体（成形物）に対して開口部が比較的大きいものは、外力に対し変形しやすいという特徴を有している。
【０００４】
本願発明は、上記課題を解決するために、元金型からの再元金型、更に新たな金型を製作する場合において、形状の再現性が失われない金型の製造方法を提供することをその課題とする。
また、金型の量産にあたってスラッシュ成形等による開口部の大きい樹脂成形物を形成する段階を有するが、その際において成形物自体が変形しずらい方法を提供し、さらに変形しずらい金型の構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の金型の製造方法は、上記課題を解決するために下記の要件を備えたことを特徴とする。すなわち、
（イ）原型を形成するステップを有すること。
（ロ）前記原型を用いて電鋳により元金型を作成するステップを有すること。
（ハ）前記元金型により、第１の樹脂成形物を形成するステップを有すること。
（ニ）前記樹脂成形物を再原型として電鋳により再元金型を作成するステップを有すること。
（ホ）前記元金型により、第２の樹脂成形物を形成するステップを有すること。
（ヘ）前記第２の樹脂成形物を再々原型として電鋳により量産金型を作成するステップを有すること。
【０００６】
本発明の請求項２記載の金型の製造方法は、上記課題を解決するために下記の要件を備えたことを特徴とする。すなわち、
（イ）原型を形成するステップを有すること。
（ロ）原型とは別の結合部材を形成するステップを有すること。
（ハ）原型と結合部材を結合させた状態で、電鋳により金型を作成するステップを有すること。
（ニ）前記原型と結合部材を結合した状態で電鋳による金型を作成する際、原型による金型に対してフランジ部が同時に形成されるようになっていること。
【０００７】
本発明の請求項３記載の金型は、上記課題を解決するために下記の要件を備えたことを特徴とする。すなわち、
（イ）原型と原型とは別の結合部材を結合した状態で電鋳により形成された金型であること。
（ロ）前記電鋳による成形によって、原型による金型に対してフランジ部が同時に形成されていること。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施の形態を図を用いて説明する。本実施の形態では、本発明である金型の製造方法を、テレビ番組やゲームのキャラクター、その他子供の好む絵本の主人公の顔を模したパンを焼くための焼き型を製造するための金型の製造方法として説明する。パンを焼くための金型は金型に対する開口部が広くなるものが多く、本発明はこのような場合に有効な方法である。しかし、本発明に係る技術は当該用途に限定されるものではない。
図１は本発明による金型の製造方法を示す流れ図である。図１において１は原型（元原型）を示しており、まずステップ１として、金型（元金型）の元となる原型（元原型）を製作する。
当該元原型１は、テレビ番組やゲームのキャラクター、その他子供の好む絵本の主人公の顔を表した形状として、蝋により形成された中実の蝋型である。図２（ａ）に元原型１の斜視図を示し、図２（ｂ）には元原型１の断面図を示す。
【０００９】
次にステップ２として、前記元原型１から元金型を形成するために、いわゆる電鋳と称されている技術を使用する。電鋳による金型つまり電鋳金型について簡単に説明すると、電鋳による金型は、厚い金属皮膜（層）を電気メッキと同様に形成し、このメッキによる層を厚く形成して取り出し、金型としたものである。具体的には、まず前記元原型１の表面に銅粉を付着させ、これを電解液３に浸しマイナス電極５とする。一方プラス電極として銅塊７を同じ電解液３に浸した状態で電流を流すと、マイナス電極５の表面である元原型１の表面（銅粉を付着させた部分）に、銅塊７からイオン化して分離した銅が析出し、メッキのように層が形成される。
当該メッキ層が所定の厚みとなったところで取り出して、元原型１である蝋を加熱して取り除くと、ステップ３として示したような、銅による金属の金型（以下「元金型」という。）９が形成される。
なお、金型の金属として銅を一例として説明したが、電鋳可能な性質の金属であれば、銅に限る必要はない。
【００１０】
図１のステップ３において示した図は、元金型９の断面図である。
元金型９の形成後、ステップ４としてスラッシュ成形により、合成樹脂による第１の成形物１１を形成する。
スラッシュ成形についての詳細な説明は省略するが、熱可塑性を有する樹脂素材を元金型９の内面に付着させ、その状態で加熱することにより、一体的に形成された合成樹脂素材を得ることができる手法である。
【００１１】
第１の成形物１１を元金型９から剥離して取り出した状態をステップ５として示す。なお、この段階で、ステップ４の工程を所定回数繰り返すことにより、第１の成形物１１を複数形成しておく。
【００１２】
次にステップ６を説明する。
ステップ６では、前述の元金型９と複数の第１の成形物１１を用いて、元原型１の複製となる再元原型１３を形成する。
この段階では、元金型９に対して複数の第１の成形物１１の中の一の第１の成形物１１ａを再度装着する。次に装着した第１の成形物１１ａ内に固定剤として蝋１５を流し込み凝固させることで、ステップ７として再元原型１３が形成される。
【００１３】
次に、再元原型１３を元原型１の代わりとしてステップ２〜ステップ７を同様に繰り返す。つまり、ステップ２において再元原型１３の表面に銅粉を付着させマイナス電極としてステップ３で再元金型１７を形成する。
次に、ステップ４、ステップ５としてスラッシュ成形により第２の成型物１９を形成し、この第２の成型物１９を使用してステップ６およびステップ７により、再々原型２１が形成される。
以上のように、ステップ２乃至ステップ７の工程を繰り返すことで、親、子、孫、ひ孫という世代の関係のように、金型を作る際の原型を量産することができる。
【００１４】
次に再々原型２１によって、量産金型２３を形成する。この段階をステップ７、８で説明する。
ステップ７では、まず、再々原型２１をトレー（結合部材）２５に装着する。トレー２５は、図３（ａ）および断面図である図３（ｂ）に示すような形状を為しており、全体がアクリル樹脂により形成された円盤状の物品である。但し、アクリル樹脂に限る必要は無く、他の素材であっても構わない。
トレー２５は図３（ｂ）に示す断面図のように、断面が凹状となっており中央には孔２７を有している。また、凹状となっている部分にも段差があり、この段差を境として低い方を載置部２９、高い方をフランジ部３１と称する。
当該トレー２５に再々原型２１を載置すると図４（ａ）に示すような状態となる。この場合、トレー２５の載置部２９と再々原型２１の底部が略同じ形状となるように形成されているので、段差によって再々原型２１の固定位置が規制されるようになっている。この後、トレー２５と再々原型２１は簡単には分離しない程度の強度で固定される。なお、固定手段については種々の手法があるが、詳細な説明は省略する。
【００１５】
次にトレー２５のフランジ部３１と再々原型２１の表面に銅粉を付着させ、ステップ２と同様の手法で、表面に銅を析出させ層を形成させる。このようにしてできたものが図５に示す準製品としての量産金型２３である。
図５において（ａ）は量産金型２３の外観斜視図を示しており、（ｂ）は同断面図を示している。
図５に示すように、量産金型２３には、トレー２５のフランジ部３１の外形によってかたどられたフランジ３３が一体に形成されている。また、トレー２５のフランジ部３１は平坦面となっているので、成型品となった量産金型２３の開口部端部である底部３５も極めて平坦に形成されている。
このようにして、量産金型２３が形成される。
【００１６】
次に作用を説明する。
元原型１から量産金型２３を形成するまでの製造方法に関する特徴点の一つは、特にステップ６、７において元原型１から再原型１３および再原型１３から再々原型２１を作る段階で、固定剤として蝋１５を流し込む際に第１の成形物１１および第２の成型物１９の変形を防止するために、第１の成形物１１および第２の成型物１９を形成した際の元金型９、再元金型１７を変形防止用の冶具として使用したことである。つまり、固定剤として蝋１５が凝固してしまえばそれ以上の変形は無いが、蝋１５の流し込みから凝固までの間では、第１の成形物１１および成型物１９自体も可撓性を有しているので、簡単に変形してしまうことになる。しかし、元金型９、再元金型１７を変形防止用の冶具として使用することにより、第１の成形物１１および第２の成型物１９は何ら変形することが無く、それによって得られた再元原型１３および再々元原型２１は、元原型１と比較して変形のない金型作成用の原型として使用することができる。
【００１７】
また、最終的な金型を電鋳により形成する際、元型とトレー２５を結合した状態で層を形成させるので、できあがった金型（２３等）の開口端にフランジ３３が形成されると共に、当該フランジ部３３を含め金型の開口端が極めて精度の高い平坦度を有して形成されることになる。
したがって、当該フランジ部３３を設けることによって、金型の開口端の変形を防止することができるので、金型全体の変形を防ぐことができる。また、当該フランジ部３３を結合部として鉄板等の別部材にに精度良く結合させることも可能となっている。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の製造方法により製造した金型の使用例を図６、７を用いて説明する。
本実施例の金型は、最終的にはパンの焼き型となるものであり、平坦な鉄板（フライパン）４１上に複数の量産金型２３ａ、２３ｂ、２３ｃが配列され、リベット等により固着されているものである。鉄板４１には予め量産金型２３ａ、２３ｂ、２３ｃの開口端部の形状と略同一形状の穴４３ａ、４３ｂ、４３ｃが設けられており、当該穴４３に対して挿入されるように量産金型２３が固定される。この際、量産金型２３の開口端のフランジ３３は平坦に形成されているので、鉄板４１の平面に対して隙間が生じることなく載置され、この状態のままフランジ部を利用してリベットその他の手法で結合される。
【００１９】
前記鉄板４１上に複数の量産金型２３を固定した状態の断面図（略図）を図７に示す。この焼き型の使用方法は、量産金型２３ａ、２３ｂ、２３ｃがそれぞれ有している凹部４５ａ、４５ｂ、４５ｃに対してパンを焼く際の生地を入れ、蓋（図示せず）をした後に焼き釜の中に入れ、生地が焼き上がったところで蓋をはずしてパンを取り出すというものである。
この際、蓋と各量産金型２３のフランジ３３はできるだけ密着して隙間の無いことが望ましい。本実施例における配列された各量産金型２３の各フランジ３３は前述した製造方法により形成されているため極めて精度良く形成されており、蓋との密着性を高くすることが可能となっている。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の金型の製造方法は次に述べる効果を有している。すなわち、元原型から量産金型を形成するに際して、元原型に対する変形を極力少なくすることのできる金型の製造方法を提供することが可能となっている。
【００２１】
また、請求項２記載の金型の製造方法は次に述べる効果を有している。すなわち、元原型によって形成される金型に対してフランジ部を同時に形成することができるという効果を有している。
【００２２】
また、請求項３記載の金型は次に述べる効果を有している。すなわち、元原型によって形成される金型に対してフランジ部が同時に形成されているので、金型の開口端の変形を防止するとともに金型全体の変形を防ぐことができ、当該フランジ部３３を結合部として鉄板等の別部材にに精度良く結合させることが可能であるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法を説明するための流れ図である。
【図２】本発明の製造方法で使用する原型を表す図である。
【図３】本発明の製造方法で使用するトレーを表す図である。
【図４】本発明の製造方法の一状態を示す図である。
【図５】本発明の製造方法にり製造した金型を示す図である。
【図６】本発明の他の実施例を示す図である。
【図７】本発明の他の実施例を示す図である。
【図８】従来技術を示す図である。
【符号の説明】
１　元原型
５　マイナス電極
７　銅塊
９　元金型
１１　第１の成形物
１３　再元原型
１５　蝋
１７　再元金型
１９　再成型物
２１　第２の成形物
２３　量産金型
２５　トレー（結合部材）
２７　孔
２９　載置部
３１　フランジ部
３３　フランジ
３５　底部
４１　鉄板
４３　穴
４５　凹部

Claims (3)

1. 下記の要件を備えたことを特徴とする金型の製造方法。
   （イ）原型を形成するステップを有すること。
   （ロ）前記原型を用いて電鋳により元金型を作成するステップを有すること。
   （ハ）前記元金型により、第１の樹脂成形物を形成するステップを有すること。
   （ニ）前記樹脂成形物を再原型として電鋳により再元金型を作成するステップを有すること。
   （ホ）前記元金型により、第２の樹脂成形物を形成するステップを有すること。
   （ヘ）前記第２の樹脂成形物を再々原型として電鋳により量産金型を作成するステップを有すること。
2. 下記の要件を備えたことを特徴とする金型の製造方法。
   （イ）原型を形成するステップを有すること。
   （ロ）原型とは別の結合部材を形成するステップを有すること。
   （ハ）原型と結合部材を結合させた状態で、電鋳により金型を作成するステップを有すること。
   （ニ）前記原型と結合部材を結合した状態で電鋳による金型を作成する際、原型による金型に対してフランジ部が同時に形成されるようになっていること。
3. 下記の要件を備えたことを特徴とする金型。
   （イ）原型と原型とは別の結合部材を結合した状態で電鋳により形成された金型であること。
   （ロ）前記電鋳によって、原型による金型に対してフランジ部が同時に形成されていること。

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