JP2005186121A

JP2005186121A - 金属成形金型

Info

Publication number: JP2005186121A
Application number: JP2003431816A
Authority: JP
Inventors: Shusuke Okano; 修輔岡野; Takahiko Soyama; 隆彦曽山; Teruhisa Sato; 照久佐藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】ガス抜き溝の厚み寸法の調整を作業能率良く行うことができる金属成形金型を提供する。
【解決手段】溶融金属が導入されるキャビティ４が形成された成形金型本体１と、成形金型本体１の固定側本体２内において所定方向に移動可能に配置された入れ子６と、この入れ子６と成形金型本体１の可動側本体３との間に形成され、キャビティ４に連通されたガス抜き溝７と、外部から固定側本体２および入れ子６に対して出退自在に配置され、固定側本体２に摺接する摺接面と入れ子６に係合する傾斜係合部とを有し、固定側本体２に摺接するとともに入れ子６に係合した状態で出退されることで、成形金型本体１に対して入れ子６を傾斜係合部の傾斜角度に応じた割合で移動させてガス抜き溝７の通路断面積を変化させるカムシャフト８とを備えた。この構成により、ガス抜き溝７の厚み寸法の調整を作業能率良く行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶融金属を充填して成形する金属成形金型に関する。

図５に示すように、溶融金属を充填して形成する金属成形金型５０には、溶融金属を流し込む導入通路５１や溶融金属が充填されるキャビティ５２に加えて、溶融金属が導入される際に導入通路５１やキャビティ５２内のガスを排出するためのガス抜き溝５３が、成形品の末端となる位置に形成されている。なお、５４および５５は金属成形金型５０を構成する固定側本体および可動側本体である。

ガス抜き溝５３は、溶融金属の充填時にはガスが良好に排出されると同時に溶融金属が入り込まないような寸法に調節しなければならない。つまり、ガス抜き溝５３の通路寸法が小さ過ぎる場合には、ガスの一部がキャビティ５２内に残留したり、製品中にガスを巻き込んだりして成形不良品を発生してしまい、これとは反対に、ガス抜き溝５３の寸法が大き過ぎる場合には、ガス抜き溝５３内に溶融金属が入り込んで、流れ出てしまうので、このような不具合が生じないようにしなければならない。

ガス抜き溝５３からのガスの流出速度は、成形品の形状や肉厚などによる影響を受け易いため、実際には、金属成形金型５０においてガス抜き溝５３の寸法を調整できるようになっている。従来の金属成形金型５０においては、図５に示すように、固定側本体５４におけるガス抜き溝５３に臨む箇所に入れ子５６を設け、入れ子５６と固定側本体５４との間に厚み調節用の薄板状のシム５７を介装し、入れ子５６を固定側本体５４にボルト５８で固定した状態で、金属成形金型５０に溶融金属を注入するように構成されている。

ここで、厚み調節用のシム５７は、厚みの異なる複数種類のものがあり、選択されたシム５７によってガス抜き溝５３の厚み寸法Ａを調整できるので、各シム５７が試されて、最も適した厚み寸法Ａが求められる。

溶融金属がマグネシウム合金やアルミニウム合金などの金属であり、製品の肉厚が極めて薄い（例えば、１ｍｍ以下）場合には、金属成形金型５０が室温に近い温度であると、溶融金属が金属成形金型５０内のキャビティ５２に導入される前や途中で溶融金属が固化してしまうという不具合を生じるため、金属成形金型５０は、溶融金属の注入前に、ある程度の高温（例えば、１８０〜２２０℃）まで加熱され、この状態で溶融金属が注入される。

なお、このようなマグネシウム合金やアルミニウム合金などの金属は、チクソトロピーの性質を有し、近年、この種のチクソトロピーの性質を有する金属材料を用いるとともに、特許文献１の図１などに開示されている射出成形装置を用いて、この金属材料を、射出成形装置のスクリュシリンダ内で、液体の中に微細な固体が分散している固相と液相との混在状態あるいは半溶融状態にした状態で、金属成形金型５０内に高速かつ高圧で注入する、いわゆるチクソモールド法の技術が提案されている。このチクソモールド法ではダイカスト成形法の場合よりもさらに薄肉の成形品が得られ、形状精度も高い利点がある。ここで、上記チクソトロピーの現象とは、液体金属を液相線温度よりも低い温度に冷却しながら激しく攪拌することにより、冷却により生成してくる樹枝晶組織の少なくとも一部が剪断により破壊されて粒状となり、固液共存状態（半凝固状態）にある溶融金属の見かけ上の粘度が低くなる現象である。

ところで、このような種類の金属材料を用いて成形作業を行う場合に、ガス抜き溝５３の厚み寸法Ａを変更しようとすると、ボルト５８を取り外してシム５７を交換しなければならない。しかし、金属成形金型５０が高温の状態ではボルト５８を取り外してシム５７を交換する作業は、極めて危険であるため、現実には、金属成形金型６０が室温近くまで降温することを待って、ボルト５８を外してシム５７を交換し、その後、金属成形金型５０を再度加熱し、上記設定温度に達した段階で、溶融金属の注入を再度行っている。
特開２０００−４２７１３号公報（図１）

しかしながら、上記した従来構成の金属成形金型５０を用いた場合、ガス抜き溝５３の厚み寸法Ａを変更する際には、金属成形金型５０が一旦室温に近づくまで待たなければならず、また、ボルト５８を取り外してシム５７を交換した後に、再度金属成形金型５０を加熱しなければならないため、これらの工程で多くの時間を必要として、極めて作業能率が悪い欠点がある。

本発明は上記課題を解決するもので、ガス抜き溝の厚み寸法の調整を作業能率良く行うことができる金属成形金型を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の金属成形金型は、溶融金属が導入されるキャビティが形成された成形金型本体と、成形金型本体内において所定方向に移動可能に配置された単数または複数の入れ子と、この入れ子と成形金型本体との間、または複数の入れ子間に形成され、キャビティに連通されたガス抜き溝と、外部から成形金型本体および入れ子に対して出退自在に配置され、成形金型本体に摺接する摺接面と入れ子に係合する傾斜係合部とを有し、成形金型本体に摺接するとともに入れ子に係合した状態で出退されることで、成形金型本体に対して入れ子を前記傾斜係合部の傾斜角度に応じた割合で移動させてガス抜き溝の通路断面積を変化させる出退部材とを備えたことを特徴とし、この構成によれば、ガス抜き溝の厚み寸法の調整を作業能率良く行うことができる。

本発明によれば、成形機から金属成形金型を取り外すことなく、出退部材を出退させるだけでガス抜き溝の厚みを調整することができ、任意に短時間でガス抜き溝の厚み調整を作業能率良く行うことができる。

本発明の請求項１記載の金属成形金型は、溶融金属が導入されるキャビティが形成された成形金型本体と、成形金型本体内において所定方向に移動可能に配置された単数または複数の入れ子と、この入れ子と成形金型本体との間、または複数の入れ子間に形成され、キャビティに連通されたガス抜き溝と、外部から成形金型本体および入れ子に対して出退自在に配置され、成形金型本体に摺接する摺接面と入れ子に係合する傾斜係合部とを有する出退部材とを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、出退部材を、成形金型本体に摺接し、かつ入れ子に係合した状態で出退させることで、成形金型本体に対して入れ子が傾斜係合部の傾斜角度に応じた割合で移動されてガス抜き溝の通路断面積（厚み）が変化する。したがって、成形金型本体や入れ子を取り外さなくても、出退部材を出退させるだけでガス抜き溝の厚みを調整することができ、任意に短時間でガス抜き溝の厚み調整を行うことができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の金属成形金型において、出退部材の傾斜係合部とこの傾斜係合部に係合する入れ子の被係合部とがそれぞれ断面アリ溝形状に形成されていることを特徴とする。

この構成により、出退部材に対して入れ子が所定方向に離脱することを防止しながら、出退部材の出退動作に応じて入れ子が所定方向に良好に移動する。
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の金属成形金型において、溶融される金属がチクソトロピー性を有することを特徴とする。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１、図２に示すように、本発明の実施の形態に係る金属成形金型は、所定位置に固定された固定側本体２と昇降自在の可動側本体３とからなり、溶融金属が導入されるキャビティ４が形成された成形金型本体１と、固定側本体２において上下方向に移動可能に配置された１つの入れ子６と、この入れ子６と成形金型本体１の可動側本体３との間に形成され、キャビティ４に連通されたガス抜き溝７と、外部側方から成形金型本体１および入れ子６に対して横方向に出退自在に配置され、固定側本体２に摺接する摺接面８ａと入れ子６に係合する傾斜係合部８ｂとを有する出退部材としてのカムシャフト８とを備えている。

ここで、溶融金属の金属材料としては、例えば、マグネシウム合金やアルミニウム合金などのチクソトロピーの性質を有する金属材料が用いられるが、これに限るものではない。また、図１における９は、溶融金属を成形金型本体１内に注入する射出成形装置の先端部である。なお、図示しないが、金属材料は、射出成形装置に設けられたスクリュシリンダ内で、液体の中に微細な固体が分散している固相と液相との混在状態あるいは半溶融状態にした状態で、この射出成形装置から成形金型本体１内に高速かつ高圧で、いわゆるチクソモールド法を用いて注入されるが、これに限るものではない。

金属成形金型の各部分について、より具体的に説明する。入れ子６は、固定側本体２の上面部に臨む箇所に形成された凹部２ａにおいて上下方向のみ移動可能な姿勢で嵌め込まれており、図示しないが、入れ子６と可動側本体３とには、入れ子６を上下方向のみ移動可能となるようにそれぞれ案内部を設けている。そして、入れ子６の上面部が、ガス抜き溝７の下面をなすようになっており、この入れ子６の上面部に対向して、可動側本体３の下面に形成されてガス抜き溝７の上面をなす部分が配置されている。カムシャフト８は図外のシリンダ装置によってその出退量を調整可能な状態で横方向に出退自在とされている。また、カムシャフト８は、上側の広幅部分と下側の細幅部分とからなり、その断面形状が略Ｔ字形状とされ、先端部寄りの広幅部分が、先端ほど下方となるように傾斜された傾斜係合部８ｂとされている。また、カムシャフト８下側の細幅部分における底面は水平に形成され、この箇所が固定側本体２に摺接する摺接面８ａとされている。さらに、入れ子６には、このカムシャフト８に対応して、カムシャフト８が挿入される同様なアリ溝の断面形状の被係合部としての挿入孔６ａが形成され、挿入孔６ａの広幅部分は奥側ほど下方となる傾斜形状に形成されている。

なお、１０は、成形金型本体１に形成されて、溶融金属が流し込まれる導入通路である。
この構成において、図３の（ａ）に示すように、カムシャフト８を入れ子６の挿入孔６ａに奥側（ア方向）に押し込むことにより、カムシャフト８の傾斜係合部８ｂに係合された入れ子６が上方（ウ方向）に移動して上方寄りの位置となり、ガス抜き溝７の上下寸法Ａが小さくなってその通路断面積も小さめとなる。また、図３の（ｂ）に示すように、カムシャフト８を入れ子６の挿入孔６ａから手前側（イ方向）に引き出すように移動させることにより、カムシャフト８の傾斜係合部８ｂに係合された入れ子６が下方（エ方向）に移動して下方寄りの位置となり、ガス抜き溝７の上下寸法Ａが大きくなってその通路断面積も大きめとなる。このように、カムシャフト８を入れ子６に対して出退させることで、成形金型本体１に対して入れ子６が傾斜係合部８ｂの傾斜角度に応じた割合で移動されてガス抜き溝７の通路断面積（厚み）が変化する。したがって、成形金型本体１や入れ子６を取り外さなくても、カムシャフト８を出退させるだけでガス抜き溝７の厚みを調整することができ、従来のように金属成形金型が室温に近づくまで待ったり、金属成形金型を再度加熱し直したりしなくても済み、短時間でガス抜き溝７の厚み調整を行うことができて作業能率が向上する。

また、上記構成によれば、カムシャフト８の傾斜係合部８ｂとこの傾斜係合部８ｂに係合する入れ子６の挿入孔６ａとがそれぞれ断面アリ溝形状に形成されているので、簡単な構成でありながら、カムシャフト８の出退動作に応じて入れ子６が上下方向に良好に追随して移動し、操作性も良好となる。また、カムシャフト８の傾斜係合部８ｂの傾斜角度を調整することで、カムシャフト８の出退動作に応じた入れ子６の昇降量も容易に変更することができる。

なお、上記の実施の形態では、ガス抜き溝７の下面を入れ子６の上面で構成した場合を述べたが、これに限るものではなく、例えば、図４に示すように、同様な構成の入れ子１１をガス抜き溝７の上面に臨むように可動側本体３側にも設け、この入れ子１１に対して同様に出退自在のカムシャフト（出退部材）１２を設け、２つのカムシャフト８、１２をそれぞれ入れ子６、１１に対して出退させることで、ガス抜き溝７の厚み調整を上下から行うように構成してもよい。

また、カムシャフト８をシリンダ装置以外の駆動手段により移動させたり、手動で移動させたりしてもよい。
また、上記実施の形態では、１つのキャビティ４に対して１つのガス抜き溝７がある場合を述べたが、これに限るものではなく、１つのキャビティ４に対して複数のガス抜き溝がある場合にも適用できることはもちろんである。

また、上記金属成形金型は、溶融される金属がチクソトロピー性を有し、成形金型本体１内に高速かつ高圧で、いわゆるチクソモールド法を用いて注入させる場合に特に適しているが、これ以外の金属成形にも適用可能である。

本発明は、特にチクソモールド法を用いて、溶融金属を充填して成形する金属成形金型に適しているが、これに限るものではなく、その他の手法に用いる金属成形金型にも使用できる。

本発明の実施の形態にかかる金属成形金型の断面図同金属成形金型の斜視図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ同金属成形金型においてカムシャフトを出退させた状態を概略的に示す拡大断面図本発明の他の実施の形態にかかる金属成形金型の断面図従来の金属成形金型の断面図

符号の説明

１成形金型本体
２固定側本体
３可動側本体
４キャビティ
６入れ子
６ａ挿入孔
７ガス抜き溝
８カムシャフト（出退部材）
８ａ摺接面
８ｂ傾斜係合部

Claims

溶融金属が導入されるキャビティが形成された成形金型本体と、
成形金型本体内において所定方向に移動可能に配置された単数または複数の入れ子と、
この入れ子と成形金型本体との間、または複数の入れ子間に形成され、キャビティに連通されたガス抜き溝と、
外部から成形金型本体および入れ子に対して出退自在に配置され、成形金型本体に摺接する摺接面と入れ子に係合する傾斜係合部とを有し、成形金型本体に摺接するとともに入れ子に係合した状態で出退されることで、成形金型本体に対して入れ子を前記傾斜係合部の傾斜角度に応じた割合で移動させてガス抜き溝の通路断面積を変化させる出退部材と
を備えた金属成形金型。
出退部材の傾斜係合部とこの傾斜係合部に係合する入れ子の被係合部とがそれぞれ断面アリ溝形状に形成されている請求項１記載の金属成形金型。
溶融される金属がチクソトロピー性を有する請求項１または２に記載の金属成形金型。