JP2008279679A - 球状物成形用金型及びそれを用いた球状物の成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形した球状物を容易に脱型することができ、また、球状物が弾性のない高硬度の球状物であっても損傷、変形等させることなく脱型することができ、さらに、１回の成形作業で多数個の球状物を成形することができる球状物成形用金型と該金型を用いた球状物の成形方法を提供する。
【解決手段】上型２と、該上型に対向して配置される下型４と、該上型と該下型との間に挟持される１又は２以上の中型３とを備えた球状物成形用金型１であって、前記上型、中型及び下型は、それぞれ略水平方向に沿って分割可能であり、また、前記上型、中型及び下型は型合わせすることにより球状物に相応するキャビティーを形成し、前記中型のうち、少なくとも１つは前記球状物の略二等分線の位置で分割されることを特徴とする球状物成形用金型。
【選択図】図１

Description

本発明は、球状物成形用金型及びそれを用いた球状物の成形方法に関する。

従来、ゴルフボール等の球状物を成形する場合、上型と下型とで構成される２枚型の金型が一般に用いられている。この上型及び下型は、それぞれ半球状の凹部を有しており、それらが型合わせされると球状物に相応した球状のキャビティーが形成される。そして、このキャビティーに成形材料を充填し、これを加圧加熱硬化又は固化させた後、金型を開き、離型することで球状物を成形している。
ところが、このような２枚型の金型を用いて球状物を成形すると、球状物の硬化又は固化後、金型を開いたときに上型又は下型のいずれかに球状物が密着してしまい、球状物を容易に離型することができないという問題があった。

この問題を解消するため、球状物を容易に離型して取り出すことができる金型が提案されている。
例えば、図５に示すように、上型２２と下型２３とから構成されると共に、さらに上型２２、下型２３がそれぞれ縦方向に沿って分割され、上型２２が左上型２２ａと右上型２２ｂによって構成されると共に、下型２３が左下型２３ａと右下型２３ｂによって構成され、したがって、金型２１が分割可能な合計４個の金型部分で構成されたゴルフボール用金型が提案されている（特許文献１の実施例参照）。そして、この金型によれば、成形したゴルフボールの離型性が高まり、作業性の向上を達成できることが特許文献１に報告されている。
また、そのほかには、図６に示すように、金型３１を構成する上型３２、下型３３をゴルフボールの大円線３４からずれて分割したことを特徴とするゴルフボール用金型が提案されている（特許文献２参照）。すなわち、金型３１のパーティングライン３６は、大円線３４からずれた位置となる。そして、この金型によれば、金型からゴルフボールを脱型すると常に一定の割型にゴルフボールが残るため、常に一定の動作でゴルフボールを金型から取り外すことができ、ゴルフボールの離型が容易になるということが特許文献２に報告されている。

特開昭６３−９７１８１号公報 特開平９−６６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された金型は、金型構造が非常に複雑であり、また、１個取り金型であるため、１回の成形作業で１個の球状物しか得ることができず、作業性が低いという問題がある。

一方、特許文献２に記載された金型は、金型構造が比較的簡単ではあるものの、成形した球状物が残った金型部分（図６では下型３３）から球状物を離型する場合、該金型部分の開口端の面積が球状物の大円の面積よりも小さいために離型することが困難であり、特に、弾性のない高硬度の球状物を損傷、変形等させずに離型することは不可能であるという問題がある。

本発明の課題は、上述した従来の球状物成形用金型が抱える問題を解決した球状物成形用金型、すなわち、成形した球状物を容易に離型することができ、また、球状物が弾性のない高硬度の球状物であっても損傷、変形等させることなく脱型することができ、さらに、１回の成形作業で多数個の球状物を成形することができる球状物成形用金型と該金型を用いた球状物の成形方法を提供することにある。

本発明は、上型と、該上型に対向して配置される下型と、該上型と該下型との間に挟持される１又は２以上の中型とを備えた球状物成形用金型であって、
前記上型、中型及び下型は、それぞれ略水平方向に沿って分割可能であり、また、前記上型、中型及び下型を型合わせすることにより球状物に相応するキャビティーを形成し、
前記中型のうち、少なくとも１つは前記球状物の略二等分線の位置で分割されることを特徴とする球状物成形用金型である。
また、本発明は、中型を１つ有する前記球状物成形用金型のキャビティー内に球状物の成形材料を充填して硬化又は固化させた後、前記金型の上型及び下型を取り外して、前記中型内に硬化又は固化させた球状物を残し、次いで、該球状物を離型させることを特徴とする球状物の成形方法である。
さらに、本発明は、中型を２つ以上有する前記球状物成形用金型のキャビティー内に球状物の成形材料を充填して硬化又は固化させた後、前記金型の上型、下型を取り外し、さらに、球状物の略二等分線の位置で分割される１つの中型を残して、それ以外の中型を取り外して、球状物の略二等分線の位置で分割される１つの前記中型内に硬化又は固化させた球状物を残し、次いで、該球状物を離型させることを特徴とする球状物の成形方法である。

本発明の球状物成形用金型によれば、成形した球状物を容易に離型することができ、特に、球状物が弾性のない高硬度の球状物であっても損傷、変形等させることなく離型することができる。また、多数個取り金型とすることにより、球状物の生産性を大幅に高めることができる。さらに、本発明の球状物成形用金型は、比較的簡単な型割り（パーティングライン）であり、パーティングラインが略平行であるため、成形品のバリ仕上げが容易となる。

本発明の球状物成形用金型について、以下、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施例に係る球状物成形用金型１の型開き時の状態を示す断面図であり、この金型１は、上型２、上型２に対向して配置された下型４、及び上型２と下型４との間に配置された中型３、の３つの金型部分で構成されている。
図１に示すように、上型２、中型３及び下型４の各金型部分は、それぞれ略水平方向に沿って分割可能であり、また、互いに型合わせすることにより球状物に相応するキャビティーを形成する。すなわち、図１に示す上型２、中型３及び下型４の各金型部分は、それぞれ上下方向に取り外しができるようになっており、また、球状物を水平方向に沿って上、中、下と三分割した各部分に対応するものである。

本発明の球状物成形用金型は、少なくとも１つの中型が球状物の略二等分線の位置で分割されることを特徴とするものであり、図１は、球状物の略二等分線の位置で分割される中型を１つ有する球状物成形用金型の１態様を示している。図１において、中型３は球状物の略二等分線の位置で分割され、上型２は半球状の凹部、下型４は弓形状の凹部を有している。当然のことながら、各金型部分を上下逆に配置してもよいことは勿論である。なお、本発明において、球状物の略二等分線とは、球状物を略二等分した場合にできる該球状物の切断面の外周線をいう。

図２は、本発明の第２実施例に係る球状物成形用金型１１の型開き時の状態を示す断面図であり、この金型１１は、上型１２、上型１２に対向して配置された下型１４及び上型１２と下型１４との間に配置された中上型１３ａと中下型１３ｂ、の４つの金型部分で構成されている。これらの各金型部分は、球状物を水平方向に沿って上、中上、中下、下と四分割した各部分に対応するものであり、それぞれ略水平方向に沿って分割可能であり、また、互いに型合わせすることにより球状物に相当するキャビティーを形成する。上型１２、下型１４は弓形状の凹部を有している。
図２に示した例では、中型が中上型１３ａ及び中下型１３ｂにより構成されており、これらの中上型１３ａ及び中下型１３ｂはいずれも球状物の略二等分線の位置で分割される。すなわち、図２の球状物成形用金型は、球状物の略二等分線の位置で分割される中型を２つ有する態様を示している。
以上のように、本発明の球状物成形用金型は、球状物に相応するキャビティーを３つ以上の金型部分、すなわち、上型と、該上型に対向して配置される下型と、該上型と該下型との間に挟持される１又は２以上の中型とを備えた金型であり、かつ、球状物の略二等分線の位置で分割される中型を少なくとも１つ備えた金型である。中型の数は、金型構造の複雑化防止、離型の容易性、成形品の仕上がり具合等を考慮すると、図１及び図２に示したように、１つ又は２つとすることが好ましい。

本発明の球状物成形用金型においては、キャビティーを形成する上型、中型及び下型の型表面は粗面であることが成形品の離型を容易にする上で好ましい。粗面はサンドブラスト、エッチング等の処理によって作製される。粗面化の程度は中心線平均粗さ（Ｒａ）で、０．１〜３００μｍが好ましい。なお、中心線平均粗さ（Ｒａ）の値は、ＪＩＳ
Ｂ ０６０１−１９９４（カットオフ値０．２５ｍｍ、測定長さ０．７５ｍｍ）に準じて測定される。

次に、本発明の球状物成形用金型の製造について述べる。該金型の材質としては、炭素鋼、ダイス鋼、超硬合金、高速度鋼等であり、特に限定されるものではない。
そして、本発明の球状物成形用金型を製造するには、金型開閉時及び製品取り出し時に、金型に対して生じる応力に耐えられる金型厚みを持たせるため、球状物の直径に対する球状物の略二等分線の位置で分割される中型、下型のキャビティーの垂直方向の長さの比率（図１中では、ａ：ｂ）を、１５０：１〜１：３の範囲とする。より好ましい範囲としては、２５：１〜１：３である。

次に、上記球状物成形用金型を用いた球状物の成形方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。
図３は、図１に示した本発明の球状物成形用金型１を用いて球状物を成形する場合の一例を示す説明図であり、図３（ａ）は、本発明の球状物成形用金型１を型締めした状態の断面図である。上記金型１を用いて球状物を成形するには、例えば、まず、図３（ａ）に示すように、上記金型上型２、中型３及び下型４の各金型部分を合わせて閉じた状態において、球状物の形状に相応する該金型１のキャビティー５内に成形材料を供給して硬化又は固化させる。成形材料は特に限定されるものではなく、各種ゴム、樹脂、金属等の中から任意に選択して使用することができる。また、成形材料の供給方法も特に限定されず、例えば、本発明の球状物成形用金型を密閉型金型として使用する場合は、金型部分の接合面に成形材料を供給するための供給路であるゲート（溝部）を設け、このゲートを通じて供給することができる。本発明の球状物成形用金型は、射出成形、トランスファー成形、圧縮成形等に広く適用することができる。金属を原料とする球状物の成形には、金属粉末をプレス、焼結して成形する粉末冶金も含まれる。また、金型取数（キャビティー数）を多くすることで、１成形作業当たりの製品生産数を上げることができる。

本発明において球状物とは、球体及びそれに近い形状を有する物の総称であり、球状物の表面にはゴルフボールのディンプルのような凹凸を有していてもよく、また、完全な中実体のほか、内部に空間を有する中空体等も含む。球状物の寸法も特に問わない。したがって、本発明の球状物成形用金型は、略球状である物の成形に対し、幅広く適用することができる。特に従来の金型では離型が困難であった高硬度の球状物、具体的には、ＪＩＳ Ｄ硬度１００以下のゴム又は樹脂、ロックウェルＣ硬度７０°以下の金属で形成された球状物、例えば、車両衝突時の衝撃に対してベルトを巻き込んで乗員をシートに拘束させる機構であるプリテンショナーにおいて、ベルト巻取り軸に回転を伝える回転部材（リングギア）に衝突して回転駆動力を付与するボールを成形するのに好適である。このボールは、通常、「ＫＥ−９８１Ｕ（商品名 信越化学工業株式会社製 ＪＩＳ Ａ硬度８４）」等からなる材料を用いて成形される。

中型を１つ有する球状物成形用金型、すなわち、球状物の略二等分線の位置で分割される中型を１つ有する球状物成形用金型を用いた場合は、球状物を硬化又は固化させた後、前記金型の上型、下型を取り外して、球状物の略二等分線の位置で分割される前記中型内に球状物を残した状態とする。金型部分の取り外しについては、適当な装置により昇降自在にしておくことが好ましい。
図３に示した例でいえば、図３（ａ）に示された上型２及び下型４をそれぞれ矢印方向に移動させて取り外し、球状物の略二等分線の位置で分割される中型３内に球状物６を残した状態とする。図３（ｂ）は、この状態を示す断面図である。上記の型開きにおいて、球状物６を確実に中型３内に残すために、球状物６との接触面積が大きい上型２の型面に離型剤を塗布しておくことが望ましい。

次いで、球状物の略二等分線の位置で分割される１つの中型内に残った球状物を該中型の広い方の開口端から離型させる。図３に示した例でいえば、図３（ｂ）に示すように、球状物の略二等分線の位置で分割される中型３内の球状物６に対して矢印方向に力を加えて該中型３から球状物６を離型させる。中型３を反転させ、図３（ｂ）に示した矢印方向とは反対方向に力を加えて離型させてもよいことは勿論である。これにより成形された球状物６が得られる。中型３には、対向する広狭２つの開口端が存在するが、それらのうち、広い方の開口端は、該中型３と接している球状物部分を水平方向に切断したときにできる断面積よりも大きいため、中型３の広い方の開口端から球状物６を容易に離型させることができる。離型の方法は限定されるものではなく、ノックアウトピンのような突出し機構、圧縮空気の吹き付け等、任意の方法を選択することができる。

図４は、図２に示した本発明の球状物成形用金型を用いて球状物を成形する場合の一例を示す説明図であり、図４（ａ）は、本発明の球状物成形用金型１１を型締めした状態の断面図である。この例では、まず、図４の（ａ）に示すように、上型１２、中上型１３ａ、中下型１３ｂ及び下型１４の各金型部分を合わせて閉じた状態において、球状物の形状に相応するキャビティー１５内に成形材料を供給して硬化又は固化させる。成形材料等については前記のとおりである。

中型を２つ以上有する球状物成形用金型を用いた場合は、球状物を硬化又は固化させた後、前記したように、前記金型の上型、下型を取り外し、さらに、球状物の略二等分線の位置で分割される１つの中型を残して、それ以外の中型を取り外して、球状物の略二等分線の位置で分割される１つの前記中型内に球状物を残した状態とする。
図４に示した例でいえば、まず、図４（ａ）に示された上型１２及び下型１４をそれぞれ矢印方向に移動させて取り外し、図４（ｂ）に示すように、球状物の略二等分線の位置で分割される中上型１３ａ、中下型１３ｂ内に球状物１６を残した状態とする。図４（ｂ）は、この状態を示す断面図である。

次いで、図４（ｂ）に示すように、球状物の略二等分線の位置で分割される中上型１３ａ、中下型１３ｂを矢印方向に移動させて分離し、中下型１３ｂ内に球状物１６を残す。図４（ｃ）は、この状態を示す断面図である。この例に示すように、球状物の略二等分線の位置で分割される中型が２つある場合は、それらのうち、常にいずれか一方の中型に残るようにすることが作業性等の点で好ましい。例えば、図２に示すように、中下型１３ｂの厚さを中上型１３ａよりも大きくすると、中下型１３ｂ内における球状物との接触面積が中上型１３ａよりも大きくなるので、球状物１６を常に中下型１３ｂに残すことができる。

その後、球状物の略二等分線の位置で分割される中下型１３ｂ内に残った球状物１６を中下型１３ｂの広い方の開口端から離型させる。図４に示した例でいえば、図４（ｃ）に示すように、球状物の略二等分線の位置で分割される中下型１３ｂ内の球状物１６を矢印方向に力を加えて中下型１３ｂから球状物１６を離型させる。これにより成形された球状物１６が得られる。中下型１３ｂには、対向する広狭２つの開口端が存在するが、それらのうち、広い方の開口端は、該中下型１３ｂと接している球状物部分を水平方向に切断したときにできる断面積よりも大きいため、球状物１６は中下型１３ｂの広い方の開口端から容易に離型させることができる。なお、離型の方法が限定されるものではないことは前述したとおりである。
図２に示した球状物成形用金型のように、球状物の略二等分線の位置で分割される中型を２つ備えた球状物成形用金型を用いた場合には、上型と球状物との接触面積が小さくなるため、球状物の略二等分線の位置で分割される１つの中型内に球状物を残すために、金型に離型剤を塗布する必要がないという利点がある。
以上述べてきたように、本発明の球状物成形用金型を用いることにより、球状物の離型を容易に行うことができ、また、球状物が高硬度の製品であっても破損、変形等させることなく離型することができる。したがって、本発明の球状物成形用金型で成形された製品は、離型の際に金型によって生じる損傷部、変形部等がなく、また、製品の略二等分線の位置、及び該略二等分線がずれた位置にパーティングラインを有するため、成形品のバリ仕上げが容易であるという特徴がある。また、本発明の球状物成形用金型を多数個取り金型とすれば、同時に多数の球状物を成形することが可能となる。

本発明の第１実施例に係る球状物成形用金型の断面図である。 本発明の第２実施例に係る球状物成形用金型の断面図である。 （ａ）〜（ｂ）は、図１に示した本発明の球状物成形用金型を用いて球状物を成形する場合の説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図２に示した本発明の球状物成形用金型を用いて球状物を成形する場合の説明図である 従来例の断面図である。 従来例の断面図である。

符号の説明

１、１１、２１、３１ 球状物成形用金型
２、１２、２２、３２ 上型
３ 中型
４、１４、２３、３３ 下型
５、１５ キャビティー
６、１６ 球状物
１３ａ 中上型
１３ｂ 中下型
２２ａ 左上型
２２ｂ 右上型
２３ａ 左下型
２３ｂ 右下型
３４ 大円線
３６ パーティングライン

Claims (6)

1. 上型と、該上型に対向して配置される下型と、該上型と該下型との間に挟持される１又は２以上の中型とを備えた球状物成形用金型であって、
   前記上型、中型及び下型は、それぞれ略水平方向に沿って分割可能であり、また、前記上型、中型及び下型を型合わせすることにより球状物に相応するキャビティーを形成し、
   前記中型のうち、少なくとも１つは前記球状物の略二等分線の位置で分割されることを特徴とする球状物成形用金型。
2. 球状物が、ＪＩＳ Ｄ硬度１００以下のゴム又は樹脂、ロックウェルＣ硬度７０°以下の金属で形成された球状物である請求項１記載の球状物成形用金型。
3. キャビティーを形成する上型、中型及び下型の型表面が粗面である請求項１又は２記載の球状物成形用金型。
4. 中型を１つ有する請求項１に記載の球状物成形用金型のキャビティー内に球状物の成形材料を充填して硬化又は固化させた後、前記金型の上型及び下型を取り外して、前記中型内に硬化又は固化させた球状物を残し、次いで、該球状物を離型させることを特徴とする球状物の成形方法。
5. 中型を２つ以上有する請求項１に記載の球状物成形用金型のキャビティー内に球状物の成形材料を充填して硬化又は固化させた後、前記金型の上型、下型を取り外し、さらに、球状物の略二等分線の位置で分割される１つの中型を残して、それ以外の中型を取り外して、球状物の略二等分線の位置で分割される１つの前記中型内に硬化又は固化させた球状物を残し、次いで、該球状物を離型させることを特徴とする球状物の成形方法。
6. 請求項１記載の球状物成形用金型で成形された球状物。

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