JP2004160602A

JP2004160602A - 金型の製造方法

Info

Publication number: JP2004160602A
Application number: JP2002329759A
Authority: JP
Inventors: Koichi Matsumoto; 浩一松本; Hiroyuki Kato; 浩行加藤
Original assignee: Sharp Corp; Tensho Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Sharp Corp; Tensho Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2004-06-10
Anticipated expiration: 2022-11-13
Also published as: JP4142408B2

Abstract

【課題】従来の放電加工においては、加工装置が保持しうる限度のマスター型よりも大きいマスター型を必要とする金型に対しては加工できなかったが、加工方法に工夫を加えることにより、その加工を可能にする。
【解決手段】金型１１の被加工面８を複数領域に分割し、そのうちの一つの領域に対してマスター型１５Ｂ１の放電面７を形成するようにして、領域毎に放電加工を行うことにより金型１１を加工する。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成型用金型の製造方法に関するものであり、より詳しくは、例えば６００ｍｍ×８００ｍｍといった大型の成型品を射出成型するときに用いられる金型を放電加工により製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
射出成型するための金型を製造するには種々の手段があり、その中の一つに放電加工がある。この放電加工を行う加工方法の一例として特許文献１に示されるものがある。この特許文献１には次のような加工装置が示されており、その加工装置について図１０を参照して説明する。
【０００３】
図１０に示すように、加工装置３０は、加工すべき金型３１を保持する保持台３２と、保持台３２内に設けられ金型３１を水平面の前後方向に移動させるモータ３３と、金型３１を水平面の左右方向に移動させるモータ３４と、前記金型３１と鉛直方向に対向して配置される電極保持体３５と、これを支持する支持部３６と、支持部３６を鉛直方向に移動させるモータ３７と、加工装置全体の動作を制御する制御装置３８と、を備えている。
【０００４】
また、制御装置３８には、モータ３３、３４、３７の動作を制御する動作制御手段と、金型３１と電極保持体３５との間に高電圧を印加する高電圧印加手段３９と、が備えられている。
【０００５】
以上が特許文献１に記載された加工装置である。特許文献１には、このような加工装置を用いて、射出成型用金型の入子などの複雑な形状を有する被加工物を加工する際に、電極保持体３５に複数工程分の電極を保持し、モータ３３、３４を用いて金型３１を移動させて加工することにより、電極を交換する作業を軽減し、加工精度を向上させる技術が記載されている。
小型の金型を製造するには、上記製造方法は有用であるが、大型の金型を製造する場合には、全く異なる問題が発生する。
【０００６】
次に、大型の金型を成型する場合の従来技術について説明する。図１１、図１２は、従来の金型の製造工程を説明する説明図である。金型の加工装置は上記加工装置と同様のものを使用している。
【０００７】
図１１において、加工対象である金型（キャビティー側）５１の全面を一度に放電加工する銅或いはグラファイト製のマスター型５０を用意し、このマスター型５０の放電加工時に金型５１と対向する面５２を、金型５１の仕上がり形状を考慮した形状に予め加工しておき、マスター型５０と金型５１との間に絶縁性の液体を介在させ、マスター型５０に高電圧を印加してマスター型５０と金型５１との間で放電させることにより、金型５１の一部を溶解或いは蒸発させることにより所定の形状に加工するというものである。
【０００８】
図１２に示すように、マスター型５０と金型５１との距離が近くなると放電が開始され、金型５１の放電された箇所が徐々に融解或いは蒸発して金型５１は放電面５２の形に応じて掘り下げられる。
【０００９】
このとき、後の研磨工程を省略しても仕上がりが劣化しないように、放電加工時にマスター型５０を微小な螺旋状に運動させながら（以下、このような運動を揺動運動と称する。）金型５１の加工を行う。なお、このような加工方法は一般に揺動加工と言われ、周知の技術である。
【００１０】
【特許文献１】
特開平５−２２８７４２号公報（図１等）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば６００ｍｍ×８００ｍｍといった大型の金型に対して放電加工を行おうとすると、マスター型５０の重量が重くなりすぎ、放電加工に用いる加工装置にマスター型５０を保持することが難しいという、大型の金型独特の問題が発生する。
【００１２】
もちろん、どのような形でも保持しうる大型の加工装置を作ればこのような問題は起きないが、金型の大きさに応じて加工装置を作るというのは現実的ではなく、所定の大きさの加工装置を用いて金型の大きさにフレキシブルに対応する加工方法をとることが望まれる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明においては、マスター型の一面を金型に対して放電する放電面とし、前記放電面を予め金型の被加工面を加工すべき形状に形成しておき、前記放電面と前記被加工面との間に高電圧を印加しながら前記放電面を前記被加工面に接近させて放電を発生させ、前記被加工面を所定の形状に加工する金型の製造方法において、前記被加工面を複数領域に分割し、そのうちの一つに対して前記放電面を形成し、領域毎に放電加工することにより金型を加工することを特徴とする金型の製造方法をその解決手段とする。
かかる方法によれば、被加工面の領域毎に放電加工を行うため、製作するマスター型の大きさを十分保持しうる程度のものとすることができる。
【００１４】
ここで、上記金型の製造方法を用いた場合には、次のような課題が新たに発生する場合がある。すなわち、金型の被加工面を領域毎に分割して形成するため、隣接する領域間の境界に微小な段差ができることがある。
【００１５】
この段差ができてしまうと、その金型を用いて射出成型等により製品の成型を行った際に、段差が製品の表面に現れることになり、著しく品位を損ねることになる。
【００１６】
そこで、本発明においては、上記金型の製造方法において、領域毎に放電加工する際に、加工する領域の一部が隣接する領域の一部と重複する重複部を有することを特徴とすることをその解決手段としている。
【００１７】
この解決手段によれば、領域の境界付近に段差が発生するようなことがないため、射出成型等により製品を成型した場合においても、製品の品位を損ねず、高い品位の成型品を提供することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態による金型の製造方法について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態による金型の製造に用いるのに適した金型の加工装置にかかる説明図である。
【００１９】
図１に示すように、加工装置１０は、加工すべき金型１１を保持する保持台１２と、保持台１２内に設けられ金型１１を水平面の例えば前後方向に移動させるモータ１３と、金型１１を水平面のモータ１３の移動方向と相対する方向に移動させるモータ１４と、前記金型１１と鉛直方向に対向して配置されるマスター型１５を支持する支持部１６と、支持部１６を鉛直方向に移動させるモータ１７と、加工装置全体の動作を制御する制御装置１８と、を備えている。
【００２０】
制御装置１８には、モータ１３、１４、１７の動作を制御する動作制御手段２０と、金型１１とマスター型１５との間に高電圧を印加する高電圧印加手段１９と、が備えられている。
【００２１】
金型１１は、加工装置１０に保持しうる最大の重さのマスター型１５より大きいものであり、保持台１２に配置されたとき支持部１６と対向する面が被加工面８である。
【００２２】
マスター型１５は、この加工装置１０で保持できる最大重量に近い重さを備える型であり、グラファイト或いは銅で形成される。また、マスター型１５の面のうち支持部１６に支持されたときに保持台１２と対向する面７（以下、放電面７と称する）は、金型の被加工面８を放電加工により加工するための形状に予め加工されている。なお、グラファイトと銅では銅の方が比重が重いため、グラファイトを用いるほうが大きいマスター型１５が使用できる。
【００２３】
図２は、金型１１の被加工面８をマスター型１５の放電面７の大きさに応じて領域分割した状態の一例を示す図である。図１も参照して説明を続ける。図２に示すように、金型１１の被加工面８は領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃのように３分割されており、隣り合う領域は一部が重複するように分割されている。なお、説明上、領域Ａと領域Ｂとが重複する部分を領域ＡＢ、領域Ａと領域Ｃとが重複する部分を領域ＡＣと称することにする。
【００２４】
マスター型１５は、この領域Ａ、領域Ｂ及び領域Ｃに対して同一の型が使用できる場合は同一の型を使用するが、異なる型が必要な場合は、各領域に対応して別個に作成される。そして、各領域を加工する際には、１次加工用、２次加工用、仕上げ用というように、加工工程数に対応する数分の型がそれぞれ作成される。つまり、領域が３つであり加工工程が３つある場合には、９個のマスター型１５が作成されることになる。
【００２５】
このマスター型１５を用いて金型１１を加工する動作について図３から図７までを参照して説明する。適宜図１及び図２を参照する。図３から図７はいずれも、マスター型１５を用いて金型１１を加工する様子を説明する説明図である。なお、以下に説明する動作は、実際には制御装置１８にプログラムされて運転される。
【００２６】
まず、図３及び図４を参照して、領域Ａに対する１次加工を行う様子を説明する。マスター型１５Ａ１及び金型１１を加工装置に装着し、保持台１２をモータ１３、１４を用いて移動させ、金型１１の位置をマスター型１５Ａ１が領域Ａの鉛直上方となるように位置調整を行う。この位置調整が完了した状態が図３であり、図３において斜線部は領域Ａに対応している。
【００２７】
金型１１とマスター型１５Ａ１との間に絶縁性の油を油供給手段（図示せず。）で供給するとともに、高電圧印加手段１９を運転し金型１１とマスター型１５Ａ１との間に高電圧を印加する。次いで、モータ１７を運転して支持部１６を鉛直下方に下げ、徐々にマスター型１５Ａ１と金型１１とを近づける。
【００２８】
マスター型１５Ａ１と金型１１との距離が近くなると放電が開始され、金型１１の放電された箇所が徐々に融解或いは蒸発して金型１１は放電面７の形に応じて掘り下げられる。
【００２９】
この動作を行う際に、モータ１３及びモータ１４を運転し、金型１１を微小な径の円を描くように揺動運転する。そして、所定の高さまで掘り下げられると制御手段１８は高電圧印加手段１９及び揺動運転を停止する。この状態が図４に示す状態である。
そして、モータ１７を駆動して支持部１６を鉛直上方に引き上げることによりマスター型１５Ａ１を引き上げ、領域Ａに対する１次加工を終了する。
【００３０】
次に、領域Ｂに対する加工を行う。図５及び図６は領域Ｂに対する放電加工の様子を示す説明図である。図５において梨地状に塗りつぶした部分が領域Ｂに対応する。
【００３１】
領域Ｂを加工するにあたって、まず、マスター型１５Ａ１に変えて領域Ｂに対して１次加工を行うためのマスター型１５Ｂ１を支持部１６に取付ける。そして、マスター型１５Ｂ１が領域Ｂの鉛直上方に配置されるようモータ１３、１４を用いて位置調整を行う。
【００３２】
このとき、図５に示されているように、領域Ｂは一部が領域Ａと重複した領域ＡＢとなるように配置される。そして、上記領域Ａに対する場合と同様に加工装置１０を動作させ放電加工を行うことにより、領域Ｂに該当する箇所を徐々に掘り下げる。このとき、領域Ｂが領域Ａと同じ深さになるように調整しながら加工を行う。
【００３３】
この調整の方法は、領域Ａに対する深さよりも浅い状態で領域Ｂに対する加工を一旦停止し、領域Ｂの深さと領域ＡＢの深さとを比較し、その後どれだけ掘ればよいのかを測定器を使用して正確に測定する。そして、その測定結果に基いてさらに掘り下げを行う。この作業を繰り返して、掘り過ぎのないよう注意を払いながら領域Ｂを領域Ａと同一の高さまで掘り込んで、領域Ｂに対する加工を終了する。この状態が図６に示す状態である。
【００３４】
このとき、領域ＡＢを領域Ａと領域Ｂの加工誤差を測定する指標として用いることにより、正確に同一高さまで掘り込むことができ、それによって段差の発生が防止される。
【００３５】
次に、領域Ｃに対する加工を行う。領域Ｃに対する加工は、加工領域が異なるのみでそれ以外は領域Ｂに対する加工と異なるのみであるため、説明を省略し、図面によりその状態を示す。図７が加工前の位置調整が完了した図であり、図８が加工後の状態を示す図である。また、図７において格子状に塗りつぶされた部分が領域Ｃを示している。
【００３６】
以上のようにして１次加工は終了し、その後マスター型１５を２次加工用、仕上げ用に入れ替えて同様の動作を行い加工する。その結果、金型１１は所望の形状に仕上げられて加工が終了する。
【００３７】
このように、複数領域に分割して加工することにより、金型を加工する際に、加工装置１０が保持可能なマスター型よりも大きなマスター型が必要となる場合であっても、放電加工により金型の製造が可能であり、また、領域ＡＢ或いは領域ＡＣのように、金型を領域分割するときに一部に重複した領域を備えるようにすることで、加工時に発生するおそれのある段差の問題を解消し、仕上がりのよい金型を製造することが可能となる。
【００３８】
なお、上記に記載した例において、加工工程は１次工程、２次工程、仕上げ工程の３工程として記載したが、特にその工程数はこれに限定されるものではなく、何工程であってもよい。また、マスター型の材質は、比重の軽いグラファイトの方がマスター型をより大きく作れるため都合がよいが、同様の技術思想は他の材質であっても適用しうる。
【００３９】
さらには、上記例において領域分割は水平面上の一軸に対して３分割する例を示したが、これに限られるものでなく、図９に示すように前後左右の二軸を使用して、例えば交差する方向に境界が形成されるように複数領域に分割してもよい。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態による金型の製造方法によれば、金型を加工する際に、加工装置１０が保持可能なマスター型よりも大きなマスター型が必要となる場合であっても、放電加工により金型の製造が可能である。また、領域ＡＢ或いは領域ＡＣのように、金型を領域分割するときに一部に重複した領域を備えるようにすることで、加工時に発生する虞のある段差の問題を解消し、仕上がりのよい金型を製造することが可能となる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、金型を加工する際に、マスター型よりも大きな金型を放電加工により製造することができる。
【００４２】
金型を領域分割する際に、一部に重複した領域を備えることにより、加工時に発生する虞のある段差を低減し、仕上がりのよい金型を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による金型を製造するための加工装置にかかる図である。
【図２】本発明の一実施の形態による金型の被加工面のマスター型に対する領域を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態による金型の領域Ａに対してマスター型を配置した状態を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態による金型の領域Ａに対する加工が完了した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態による金型の領域Ｂに対してマスター型を配置した状態を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態による金型の領域Ｂに対する加工が完了した状態を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態による金型の領域Ｃに対してマスター型を配置した状態を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態による金型の領域Ｃに対する加工が完了した状態を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施の形態による金型の領域配置の他の例を示す図である。
【図１０】従来の加工装置の概略構成を示す図である。
【図１１】従来の金型の製造工程を示す図である。
【図１２】従来の金型の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
７…放電面、８…被加工面、１０…加工装置、１１…金型、１２…保持台、１３…モータ、１４…モータ、１５…マスター型、１６…支持部、１７…モータ、１８…制御装置、１９…高電圧印加手段、２０…動作制御手段。

Claims

マスター型の一面を金型に対して放電する放電面とし、該放電面を予め金型の被加工面を加工すべき形状に形成しておき、前記放電面と前記被加工面との間に高電圧を印加しながら前記放電面を前記被加工面に接近させて放電を発生させ、前記被加工面を所定の形状に加工する金型の製造方法において、
前記被加工面内に複数の領域を画定し該複数の領域のうちの１つの領域に放電加工を行う工程を、前記複数の領域のそれぞれに対して行うことにより金型に加工することを特徴とする金型の製造方法。
前記１つの領域毎に放電加工する際に、１つの加工対象領域の一部が隣接する１つの加工対象領域の一部と重複する重複部を有するように放電加工を行うことを特徴とする請求項１に記載の金型の製造方法。
前記１つの領域に放電加工する際に、既に加工された前記重複部における加工状況を検出し、該加工状況に基づいて前記重複部を有する次の領域に関する放電加工の条件を決定することを特徴とする請求項２に記載の金型の製造方法。