JP2011025430A - 成形用金型及びその位置調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】第１の金型に対して第２の金型の位置調整を可能にする。
【解決手段】右側の入れ子テーパー面をΔｄだけ切削した入れ子３０Ａの固定部３１を位置決め凹部２３に挿入し、位置決め凹部２３の右側の段差に固定部３１を押し付ける。この状態のまま、楔４０を空間の４辺に挿入してボルトＢで固定する。この際、入れ子テーパー面３２を切削したΔｄの移動量分が、位置決め凹部２３の左側と挿入部３３との隙間となるため、左側の楔４０の押し込み量は、この隙間を補完するために右側の楔４０の押し込み量ａ１よりも深い押し込み量ａ２（ａ２＞ａ１）となる。
【選択図】図９

Description

本発明は、成形用金型及びその位置調整方法に関する。

一般に、射出成形に用いられる成形用金型は、固定型と、この固定型に対して型締め・型開き可能な可動型とから構成される。この種の成形用金型は、型締めされた固定型と可動型によって形成されるキャビティ（空間）に溶解樹脂を射出充填して固化させることにより、キャビティの形状に対応する成形品を形成するものである。そして、金型は、母型とこの母型に挿入可能な入れ子とから構成されるが、母型が固定型、入れ子が可動型となる場合もあれば、その逆の場合もある。また、入れ子を母型に対して固定する機構として、例えば特許文献１に先端にＲ形状を有するスクリューによって行うものが開示されている。

成形用金型は、成形品の設計図や、使用する樹脂の特性等に基づいて作成された図面により製造されるのが一般的である。しかし、実際には、成形用金型を図面通りに製造しても、成形収縮率のバラツキなどの要因で、金型の修正なしで所望の寸法精度の成形品を製造することは難しい。そこで、成形品の寸法測定と、金型の再加工等の修正を繰り返す成形テストが行われる。

特開２００１−１３７６号公報

本発明は、第１の金型に対して第２の金型の位置調整を可能にすることを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の請求項１記載の成形用金型は、成型品の形状に対応する成形空間に接する成形面と、前記成形面と対向する対向面と、当該成形面から前記対向面に向かって段階的に幅が大きくなるように貫通した貫通部とを有する第１の金型と、前記貫通部に挿入されたときに当該貫通部に設けられた階段面に接するとともに前記成型空間に接する端面と、当該端面に隣接する側面であって、前記貫通部に設けられた階段面と階段面とを結ぶ段差面に接する一の領域と、当該端面から遠ざかるに従って幅が小さくなる他の領域とが設けられた複数の側面とを有する第２の金型と、前記第２の金型が前記第１の金型の貫通部に挿入されている状態で当該貫通部の内壁と前記第２の金型の前記側面と間に形成される空間に対して挿入され、前記第１の金型の前記成形面から遠ざかるに従って幅が大きくなる楔と、前記楔を前記第１の金型に固定する固定具と、を備える特徴とする。

請求項２記載の成形用金型は、上記記載の成形用金型において、前記第２の金型が前記第１の金型の貫通部に挿入されている状態で前記貫通部の内壁と前記第２の金型の前記側面と間に形成される２カ所以上の空間に、前記楔を少なくとも２個以上設けることが好ましい。

上述した課題を解決するため、本発明の請求項３記載の成形用金型の位置調整方法は、（１）成型品の形状に対応する成形空間に接する成形面と、前記成形面と対向する対向面と、当該成形面から前記対向面に向かって段階的に幅が大きくなるように貫通した貫通部とを有する第１の金型の当該貫通部に対し、
前記貫通部に挿入されたときに当該貫通部に設けられた階段面に接するとともに前記成型空間に接する端面と、当該端面に隣接する側面であって、前記貫通部に設けられた階段面と階段面とを結ぶ段差面に接する領域と、当該端面から遠ざかるに従って幅が小さくなる領域とが設けられた複数の側面とを有する第２の金型を挿入し、
前記第２の金型が前記第１の金型の貫通部に挿入されている状態で当該貫通部の内壁と前記第２の金型の前記側面と間に形成される空間に対して、前記第１の金型の前記成形面から遠ざかるに従って幅が大きくなる楔を挿入して、固定具によって当該楔を前記第１の金型に固定する第１の工程と、
（２）前記第１の工程において互いに固定された前記第１の金型に対する前記第２の金型の移動量及び移動方向を求める第２の工程と、
（３）前記第１の金型及び前記第２の金型の固定を解き、前記第２の工程において求められた前記移動方向に対応する前記第２の金型の側面を、前記第２の工程において求められた前記移動量に対応する量だけ切削する第３の工程とを備え、
前記第１の工程、前記第２の工程、及び前記第３の工程を少なくとも１回以上行って前記第１の金型に対する前記第２の金型の位置を調整することを特徴とする。

請求項１記載の成形用金型によれば、第２の金型の第１の金型に対する位置調整を行うことができる。

請求項２記載の成形用金型によれば、楔が第２の金型を挟み込まない位置に設けられている場合に比べて、第２の金型を強固に固定することができる。

請求項３記載の成形用金型の位置調整方法によれば、第２の金型の第１の金型に対する位置調整を行うことができる。

本発明の実施形態による成形用金型を成形面側から見た斜視図である。 同実施形態による成形用金型を成形面の逆側から見た斜視図である。 成形用金型を組み立てる前の状態を示す斜視図である。 入れ子の形状を示す斜視図である。 成形用金型を組み立てる前の状態を示す断面図である。 図２中の矢視VI−VI方向から見た断面図である。 入れ子を調整する前の段階を示す平面図である。 入れ子の挿入部（側面）面を削った状態を模式的に示す断面図である。 入れ子の位置調整後の状態を示す、図７中の矢視IX−IX方向から見た断面図である。 本発明の変形例による成形用金型を示す断面図である。 変形例による入れ子の位置調整後の状態を示す断面図である。

＜１．実施形態＞
以下、本発明による実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態による成形用金型を成形面側から見た斜視図、図２は同成形用金型を成形面の逆側から見た斜視図、図３は成形用金型を組み立てる前の状態を示す斜視図、図４は入れ子の形状を示す斜視図、図５は成形用金型を組み立てる前の状態を示す断面図である。

＜成形用金型の構成＞
成形用金型１は、母型である他の金型（図示せず）に対して型締めされて、成形品の形状に対応するキャビティ（成形空間）を形成する。つまり、この成形用金型１自体が図示しない他の母型に対する入れ子に相当する。このキャビティに射出充填された溶解樹脂は、固化することにより、キャビティの形状に対応した成形品となる。

この成形用金型１の構成は、図１および図２に示すように、第１の金型の一例に相当する母型１０と、この母型１０に着脱可能に設けられる第２の金型の一例に相当する入れ子３０と、入れ子３０を母型１０に固定する４個の楔４０と、各楔４０を母型１０に固定する固定具の一例に相当するボルトＢと、を具備する。母型１０の一方の面には、図１に示すように、成形面をなす母型成形部１１が凹部として形成される。この母型成形部１１は後述する入れ子３０の端面となる入れ子成形部３４と共に、キャビティに接する。
また、母型１０において、母型成形部１１が形成される面がキャビティ面となり、このキャビティ面に対向する面、つまり反対側の面が対向面１２となる（図２、参照）。

母型１０は、図３に示すように、正方形状の立方体として形成されて当該成形用金型１の基台をなす。母型１０の中央部には、図３および図５に示すように、一方（対向面１２）から他方（母型成形部１１）に向けて貫通する貫通部となる入れ子装着部２０が段階的に幅が変わるように形成される。本実施形態では、図３に示すように、母型１０に対する入れ子３０の挿入方向に対し、上流側を「一方」と呼び、下流側を「他方」と呼ぶ。
この入れ子装着部２０において、母型１０の一方からは矩形状の収容穴２１が形成されている。この収容穴２１の底部には、収容穴２１よりも小径な開口部２２が、母型成形部１１の側に開口するように形成されている。このように、入れ子装着部２０は、母型成形部１１から対向面１２に向かって段階的に幅が大きくなる貫通部となる。

開口部２２から収容穴２１に広がる面の途中には、階段面と階段面とを結ぶ段差面が位置決め凹部２３として形成され、この位置決め凹部２３には後述する入れ子３０の挿入部３３が突き当たって嵌め込まれる。この位置決め凹部２３は、正方形であり一辺の幅寸法はＬ１である。この位置決め凹部２３を境に開口部２２側の平坦な階段面が入れ子３０を支持する支持面２４となり、収容穴２１側の平坦な階段面が収容穴２１の底面２５となっている。

また、収容穴２１の底面２５には、開口部２２を中心として十字方向の４カ所に、内周面に雌ねじが形成されたネジ穴２６，２６，…が形成されている。さらに、収容穴２１の４面の各ネジ穴２６に対応した位置には、ボルトＢの頭部を逃がす、断面が円弧状となったボルト逃がし溝２７が一方に開口するように他方に向けて形成されている。

入れ子３０は、図４および図５に示すように、四角錐の頭部を切除した形状の固定部３１を有し、この固定部３１の各側面は挿入方向の上流側から下流側（他方から一方）に向けて、即ち後述の入れ子成形部３４から遠ざかるに従ってその幅寸法が漸次小さくなる入れ子テーパー面３２，３２，…となる。固定部３１の他方の部分には、挿入方向に幅が変化しない挿入部３３が形成される。この挿入部３３は、入れ子３０を母型に挿入したときに、入れ子装着部２０の位置決め凹部２３に嵌め込まれ、挿入部３３の端面が位置決め凹部２３の階段面となる支持面２４に接する。各入れ子テーパー面３２と挿入部３３の表面で入れ子３０の側面をなす。
挿入部３３の横断面は正方形であり、一辺の幅寸法はＬ２である。挿入部３３を位置決め位置決め凹部２３に嵌め込むことができるように、幅寸法Ｌ２は、幅寸法Ｌ１よりも若干小さくなっている。

また、固定部３１の端面（入れ子テーパー面３２および挿入部３３の表面と隣接する面）には、筒状体となる入れ子成形部３４が突出形成される。この入れ子成形部３４は、入れ子３０を入れ子装着部２０（母型１０）に装着した状態にあっては、開口部２２を介してキャビティに接する。なお、入れ子成形部３４の形状は、筒状体に限らず、製造する成形品の形状に応じてその形状が変更される。

各楔４０は、一つの側面が挿入方向の上流側から下流側（他方から一方）に向けて、即ち母型成形部１１から遠ざかるに従ってその幅寸法が漸次大きくなる楔テーパー面４１となった立方形状となる。楔４０は、入れ子装着部２０内に入れ子３０が挿入されている状態で、収容穴２１の内壁と固定部３１の側面（入れ子テーパー面３２）との間に形成される空間にそれぞれ挟み込まれる。本実施形態の場合、入れ子３０が四角形となっているため、楔４０は側面の和、つまり４個用いられる。

楔４０の軸方向にはボルト貫通孔４２（図３および図５、参照）が形成され、楔４０の一方の端面にはボルトＢの頭部が収容されるボルト凹部４３が形成される。各楔４０はボルトＢによって母型１０に固定される固定具となる。

＜成形用金型の組立方法＞
次に、成形用金型の組み立て方法について、図３および図５・図６を参照しつつ説明する。図６は、図２中の矢視VI−VI方向から見た断面図である。
まず、作業者は、入れ子３０の固定部３１（挿入部３３）を母型１０の位置決め凹部２３に嵌め込む。この状態で、各楔４０は、収容穴２１と固定部３１との間に形成される空間の４辺にそれぞれ挟み込んだ上で、ボルトＢを所定のトルクでねじ込む。これにより、入れ子３０の挿入部３３を支持面２４に所定の圧力で押し付けた状態で、入れ子３０が母型１０に固定される。以上が「第１の工程」となる。
なお、各楔４０が収容穴２１に対して押し込まれる量は、各々等しく押し込み量ａ１となる。

＜入れ子の位置調整方法＞
組み立てられた成形用金型１においては、成形品の製造時のバラツキを考慮せずに母型１０および入れ子３０等が形成されているため、樹脂の成形収縮率のバラツキなどを考慮した位置調整が必要になる。

そこで、以下、本実施形態による入れ子の位置調整方法について、図７乃至図９を参照しつつ説明する。図７は成形用金型１をキャビティ面側から見た平面図、図８は入れ子を補正する状態を示す断面図、図９は補正後の入れ子を組み立てた状態を示す、図７中の矢視IX−IX方向から見た断面図である。

まず、作業者は、上記の組立方法で組み立てた成形用金型１を使用して成形品を製造する。そして、製造した成形品から、入れ子３０の部分の形状を修正する方向および移動量を各種の計測器を用いて算出する（第２の工程）。
なお、入れ子３０の矢印Ａ方向への移動は、図７中で右方向および下方向への移動となるが、いずれの方向への移動も同じ作業となるため、横方向（矢印ＡＸ）への位置調整のみを説明するものとする。

作業者は、組立方法の逆の作業で、楔４０を外し、入れ子３０の固定を解く。
入れ子３０を矢印ＡＸ方向に移動させるために、図８に示すように、移動量Δｄ（Δｄ＝ｄ１−ｄ２）分だけ挿入部３３を切削する（第３の工程）。そして、挿入部３３が切削された挿入部３３の側面３３Ａは、固定部３１の幅寸法がＬ３（Ｌ３＜Ｌ２）となる。

その後、前述した組立方法（第１の工程）の手順で成形用金型１を組み立てる。つまり、図９に示すように、入れ子３０Ａの固定部３１を位置決め凹部２３に挿入し、位置決め凹部２３の右側の位置決め凹部２３に固定部３１の挿入部３３の側面３３Ａを押し付ける。この状態のまま、楔４０を空間の４辺に挿入してボルトＢで固定する。この際、挿入部３３を切削したΔｄの移動量分が、位置決め凹部２３の左側と挿入部３３との隙間となるため、左側の楔４０の押し込み量は、押し込み量ａ１よりも深い押し込み量ａ２となり、右側の楔４０の押し込み量は、押し込み量ａ１よりも浅い押し込み量ａ３となり、この隙間を補完する。

このように、挿入部３３を切削することにより、入れ子３０は、移動量Δｄだけ矢印Ａ方向移動する。さらに、より精密な調整を行う場合には、上述した作業を繰り返せばよく、要は、上記の第１〜第３の工程を少なくとも１回以上行い、母型１０に対する入れ子３０の位置を調整する。このように、本実施形態では、特許文献１のようにネジ調整によって金型の位置調整する場合に比べ、調整精度が高まる。
なお、上記の説明では、入れ子３０を図６中の矢印ＡＸ方向に移動させた場合を例示したが、支持面２４に平行で矢印Ａ方向に直交する方向についても入れ子３０は移動可能である。
また、図７では、切削した部分を図示しているが、実際には数μｍ〜数百μｍを削り取る調整であるから、この切削部分は極めて小さい。さらに、挿入部３３を切削する場合を例示したが、入れ子テーパー面３２および挿入部３３を切削して、母型１０に対する入れ子３０の位置を調整してもよい。

＜２．変形例＞
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形例であってよい。
＜２−１＞
前述した実施形態における入れ子３０の位置調整方法は、発明による成形用金型の一実施形態に過ぎず、種々の方法が挙げられる。
例えば、入れ子３０を挟んで対向配置された楔４０，４０の押し込み量を調整することで、入れ子３０の位置調整を行ってもよい。この場合、図１０に示すように、位置決め凹部２３の幅寸法を、固定部３１（挿入部３３）の幅寸法Ｌ２よりも大きくして形成しておく。これにより、入れ子３０は一辺がＬ３となる正方形を移動範囲として移動可能となる。

図１０に示すように、入れ子３０を矢印Ａ方向に移動する場合、各ボルトＢを緩めて各楔４０の楔テーパー面４１と入れ子３０テーパー面３２とを離間させた状態とする。この状態で、図１１に示すように、固定部３１（挿入部３３）を位置決め凹部２３の右側の段部に押し付けた状態で、左，右の楔４０，４０を左，右の入れ子テーパー面３２に当たる位置まで押し付けて、ボルトＢをねじ込んで各楔４０を母型１０に固定する。この場合、入れ子３０が右側に移動した分、左側の楔４０の押し込み量は深いａ５となり、右側の楔４０の押し込み量は浅いａ４となる。また、この調整方法は、固定部３１を位置決め凹部２３の段部に押し付けずに、途中の位置でも入れ子３０を固定することが可能となる。
このように、位置決め凹部２３の幅寸法Ｌ３を固定部３１（挿入部３３）の幅寸法Ｌ２よりも大きく形成した場合には、楔４０の押し込み量の調整により、入れ子３０の位置調整が可能となる。

さらに、位置決め凹部２３の幅寸法Ｌ３を固定部３１（挿入部３３）の幅寸法Ｌ２よりも大きく形成した場合の調整方法は、楔４０の押し込み量の調整のみでなく、厚さ寸法（予め楔テーパー面４１と対向する面まで寸法）が異なった楔４０を複数個用意しておいて、入れ子３０を移動させた状態で、固定部３１と収容穴２１との間に形成される空間に応じて楔４０を選択して挟み込むようにしてもよい。

＜２−２＞
前記実施形態では、入れ子装着部２０の収容穴２１の形状、およびこの収容穴２１に挿入される入れ子３０の固定部３１の形状を正方形としたが、本発明はこれに限らず、長方形・三角・五角形以上の多角形、又は円形であってもよい。円形の場合には、楔の断面は円弧状のものを用いればよい。
また、実施形態では、母型１０に対して入れ子３０を直交する方向から挿入する場合を例示したが、母型成形部１１に対して傾斜した状態で入れ子成形部３４が露出するように、母型成形部１１に対して傾斜させた入れ子装着部２０を形成した母型であってもよい。

＜２−３＞
前記実施形態では、入れ子３０を周囲を取り囲むように楔４０を設ける場合を例示したが、本発明はこれに限らず、入れ子の一方の面を抜け止めされた状態で、収容穴内に挿入し、入れ子を挟んで対向する部分のみに楔で固定する形状であってもよい。
また、楔４０の固定手段は、ボルトＢによるネジ止めに限らず、他の手段であってもよく、要は、入れ子３０の挿入部３３が支持面２４に押し付けられる固定手段であればよい。

１…成形用金型、１０…母型（第１の金型）、１１…母型成形部、２０…入れ子装着部（貫通部）、２１…収容穴、２２…開口部、２３，２３Ａ…位置決め凹部（段差面）、２４…支持面、３０，３０Ａ…入れ子（第２の金型）、３１…固定部、３２…入れ子テーパー面（側面）、３３…挿入部（側面）、３４…入れ子成形部（端面）、４０…楔、４１…楔テーパー面。

Claims (3)

1. 成型品の形状に対応する成形空間に接する成形面と、前記成形面と対向する対向面と、当該成形面から前記対向面に向かって段階的に幅が大きくなるように貫通した貫通部とを有する第１の金型と、
   前記貫通部に挿入されたときに当該貫通部に設けられた階段面に接するとともに前記成型空間に接する端面と、当該端面に隣接する側面であって、前記貫通部に設けられた階段面と階段面とを結ぶ段差面に接する領域と、当該端面から遠ざかるに従って幅が小さくなる領域とが設けられた複数の側面とを有する第２の金型と、
   前記第２の金型が前記第１の金型の貫通部に挿入されている状態で当該貫通部の内壁と前記第２の金型の前記側面と間に形成される空間に対して挿入され、前記第１の金型の前記成形面から遠ざかるに従って幅が大きくなる楔と、
   前記楔を前記第１の金型に固定する固定具と、を備える
   ことを特徴とする成形用金型。
2. 請求項１記載の成形用金型において、
   前記第２の金型が前記第１の金型の貫通部に挿入されている状態で前記貫通部の内壁と前記第２の金型の前記側面と間に形成される２カ所以上の空間に、前記楔を少なくとも２個以上設けられる
   ことを特徴とする成形用金型。
3. （１）成型品の形状に対応する成形空間に接する成形面と、前記成形面と対向する対向面と、当該成形面から前記対向面に向かって段階的に幅が大きくなるように貫通した貫通部とを有する第１の金型の当該貫通部に対し、
   前記貫通部に挿入されたときに当該貫通部に設けられた階段面に接するとともに前記成型空間に接する端面と、当該端面に隣接する側面であって、前記貫通部に設けられた階段面と階段面とを結ぶ段差面に接する領域と、当該端面から遠ざかるに従って幅が小さくなる領域とが設けられた複数の側面とを有する第２の金型を挿入し、
   前記第２の金型が前記第１の金型の貫通部に挿入されている状態で当該貫通部の内壁と前記第２の金型の前記側面と間に形成される空間に対して、前記第１の金型の前記成形面から遠ざかるに従って幅が大きくなる楔を挿入して、固定具によって当該楔を前記第１の金型に固定する第１の工程と、
   （２）前記第１の工程において互いに固定された前記第１の金型に対する前記第２の金型の移動量及び移動方向を求める第２の工程と、
   （３）前記第１の金型及び前記第２の金型の固定を解き、前記第２の工程において求められた前記移動方向に対応する前記第２の金型の側面を、前記第２の工程において求められた前記移動量に対応する量だけ切削する第３の工程とを備え、
   前記第１の工程、前記第２の工程、及び前記第３の工程を少なくとも１回以上行って前記第１の金型に対する前記第２の金型の位置を調整する
   ことを特徴とする成形用金型の位置調整方法。

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