JP2012218230A

JP2012218230A - 成形品の製造方法及び製造装置並びにそれらに用いられる金型

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Publication number: JP2012218230A
Application number: JP2011084185A
Authority: JP
Inventors: Masaru Imaizumi; 賢今泉; Toshiyuki Sakuma; 利幸佐久間; Yasushi Yamaguchi; 康山口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-04-06
Filing date: 2011-04-06
Publication date: 2012-11-12
Anticipated expiration: 2031-04-06
Also published as: JP5606377B2

Abstract

【課題】大掛かりな搬送設備が不要な成形品の製造方法及び製造装置並びにそれらに用いる金型を得る。
【解決手段】第１金型２及び第２金型３、第２金型３に着脱可能に固定される金型部品１とによりキャビティ５が形成されるようにし、第１金型２と第２金型３を所定温度以上にしておき、第２金型３に加熱工程で所定温度以上にした金型部品１を固定して成形材料をキャビティ５に注入する成形工程、第１金型２と第２金型３とを離隔し、第２金型３から成形品５１を金型部品１に抱かせた状態で取り出す取り出し工程、取り出された成形品５１を冷却する冷却工程、冷却された成形品５１を金型部品１から離型する離型工程、離型された金型部品１を所定温度以上にする加熱工程を備え、金型部品１を各工程に巡回させて各工程における処理を行う。
【選択図】図７

Description

この発明は、成形品の製造方法及び製造装置並びにそれらに用いる金型に関するもので、特に、金型の加熱、金型による成形品の成形、冷却、成形品の離型といった工程を経て成形品を得る技術に関するものである。

従来の金型を用いた成形技術では、内部にキャビティを形成する金型を複数用いて、加熱ステーション、充填・緩和ステーション、徐冷ステーション及び成形品取出しステーションの工程順に次々と金型を搬送し、各工程における処理を同時に行うことで成形サイクルを短縮し生産性の向上を図っている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。

また、射出成形金型により成形された成形品を一度取り出し、冷却金型またはエージング金型に挿入して、冷却工程またはエージング工程を射出成形金型とは別の金型を用いて行うことが開示されている（例えば、特許文献３または特許文献４参照）。

特許第２７９３１２９号公報（第８頁−第１０頁、図１）特許第３１９７９８１号公報（第３頁−第４頁、図１）特開２００３−１１１５３号公報（第６頁−第８頁、図１−図３）特許第３９６３１２７号公報（第６頁−第８頁、図１−図３）

一般に行われている射出成形方法では、１式の金型（キャビティユニット）を製作するだけでよいが、特許文献１または特許文献２で示されたような複数の金型を次々と各工程に搬送し巡回させる成形方法では、金型を複数個準備する必要があるため、金型の製作コストが増大する。

また、重量のある金型を搬送するためには大掛かりな搬送設備が必要となり、搬送設備に掛かるコストがかさむだけでなく、搬送設備が搬送できる金型重量には限界があるので、金型の大きさに制約が出てくる。

また、金型を温度調整するための水や油などの媒体を流すホースや、抵抗加熱ヒータなどの電源コードを金型に接続して金型を搬送するのは難しいので、特許文献１または特許文献２では、加熱ステーションには金型を外部から加熱するための抵抗加熱ヒータや温度調整用の媒体回路を設け、徐冷（冷却）ステーションには金型を外部から冷却するための空気や水などの冷媒を流す冷却回路を設けているが、このように金型を外部から温度調整すると、熱の伝達が遅く、金型全体を均一に加熱、冷却するためには長時間を要するために、成形品の製造効率が悪く、また、エネルギーロスが生じるという問題がある。

また、特許文献３または特許文献４で示されたような従来の金型を用いた成形技術では、成形品を冷却金型またはエージング金型に挿入するために、射出成形金型から一度取り出すことになるが、成形品は射出成形金型による拘束が外されるため、あらゆる面が自由に変形することになる。再び冷却金型またはエージング金型に挿入して矯正するとは言え、既に自由に変形しているので、その変形部分の形状および精度は完全に保証することができない。また、成形品を挿入するときに、金型との寸法によっては圧入するような形になり、成形品を傷付けるなどの不良が発生するという問題がある。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、大掛かりな搬送設備を不要とする成形品の製造方法及び製造装置並びにそれらに用いる金型を提供することを目的とする。

また、本発明は、成形品に傷をつけることなく、金型から取り出し、冷却できるようにすることを目的とする。

本発明に係る成形品の製造方法は、突き合わせ面を有する第１金型及び第２金型と、上記第１金型又は第２金型の上記突き合わせ面側の所定の位置に、その固定部分が着脱可能に固定される金型部品とを備え、
上記第１金型と上記第２金型とを突き合わせることにより上記第１金型と上記第２金型とによりキャビティの壁の一部が形成され、上記金型部品により上記キャビティの壁の残部が形成されるようにし、
上記第１金型と上記第２金型とを所定温度以上に加熱しておき、上記第１金型と上記第２金型のいずれか一方に加熱工程で上記所定温度以上に加熱された上記金型部品を固定して成形材料を上記キャビティに注入し成形品を成形する成形工程と、
上記第１金型と上記第２金型とを離隔し、上記成形品を、上記金型部品に抱かせた状態で上記第１金型又は第２金型から取り出す取り出し工程と、
上記取り出し工程から搬送された上記成形品及び上記金型部品を冷却する冷却工程と、
上記冷却された上記成形品を上記金型部品から離型する離型工程と、
上記離型工程から搬送された上記金型部品を上記所定温度以上の温度に加熱する上記加熱工程とを備え、
上記金型部品を上記各工程に巡回させて上記各工程における処理を行うものである。

本発明に係る成形品の製造装置は、突き合わせ面を有する第１金型及び第２金型と、上記第１金型又は第２金型の上記突き合わせ面側の所定の位置に、その固定部分が着脱可能に固定される金型部品とを備え、
上記第１金型と上記第２金型とを突き合わせることにより上記第１金型と上記第２金型とによりキャビティの壁の一部が形成され、上記金型部品により上記キャビティの壁の残部が形成されるようにし、
上記第１金型及び第２金型を所定の温度以上に加熱する第１加熱部、上記第１加熱部により加熱された上記第１金型又は第２金型に第２加熱部で上記所定の温度以上に加熱された上記金型部品を固定し上記第１金型と上記第２金型とを組み立てる組立部、成形材料を上記キャビティに充填し成形品を成形する充填部、上記成形品を上記金型部品に抱きついた状態で上記第１金型又は第２金型の外へ取り出す取り出し部及び取り出した上記金型部品と上記成形品とを搬送する第１搬送設備を備えた成形装置部と、
上記第１搬送設備によって搬送された上記金型部品を固定する固定台、上記金型部品に冷却媒体を循環させることにより上記金型部品及び上記成形品を冷却する冷却媒体回路、上記冷却された上記金型部品から上記成形品を離型する離型部及び冷却された上記金型部品と上記成形品とを搬送する第２搬送設備を備えた冷却離型装置部と、
上記第２搬送設備によって搬送された上記金型部品を固定する加熱台、上記加熱台に固定した上記金型部品を加熱する上記第２加熱部及び加熱した上記金型部品を上記成形装置部へ搬送する第３搬送設備を備えた加熱装置部とを備えたものである。

本発明に係る金型は、上記本発明に係る成形品の製造方法又は上記本発明に係る成形品の製造装置に用いられるものである。

本発明に係る成形品の製造方法によれば、突き合わせ面を有する第１金型及び第２金型と、上記第１金型又は第２金型の上記突き合わせ面側の所定の位置に、その固定部分が着脱可能に固定される金型部品とを備え、
上記第１金型と上記第２金型とを突き合わせることにより上記第１金型と上記第２金型とによりキャビティの壁の一部が形成され、上記金型部品により上記キャビティの壁の残部が形成されるようにし、
上記第１金型と上記第２金型とを所定温度以上に加熱しておき、上記第１金型と上記第２金型のいずれか一方に加熱工程で上記所定温度以上に加熱された上記金型部品を固定して成形材料を上記キャビティに注入し成形品を成形する成形工程と、
上記第１金型と上記第２金型とを離隔し、上記成形品を、上記金型部品に抱かせた状態で上記第１金型又は第２金型から取り出す取り出し工程と、
上記取り出し工程から搬送された上記成形品及び上記金型部品を冷却する冷却工程と、
上記冷却された上記成形品を上記金型部品から離型する離型工程と、
上記離型工程から搬送された上記金型部品を上記所定温度以上の温度に加熱する上記加熱工程とを備え、
上記金型部品を上記各工程に巡回させて上記各工程における処理を行うので、比較的軽量な金型部品と金型部品に抱きついた成形品又は金型部品のみを巡回させればよく、大掛かりな搬送設備は不要となる。

また、金型部品を着脱可能に固定しているので、成形品を金型部品に抱き付かせた状態で取り出し、第１金型及び第２金型による拘束から外れた状態で冷却することができ、成形品はその形状は保持しながらも自由に変形することができるので、冷却に伴う収縮ひずみを緩和することができる。

また、金型部品を着脱可能に固定しているので、成形品を金型部品に抱き付かせた状態で第１金型又は第２金型から取り出して金型部品を冷却することにより成形品に触れることなく冷却することができ、成形品を傷つけることはない。

本発明に係る成形品の製造装置によれば、突き合わせ面を有する第１金型及び第２金型と、上記第１金型又は第２金型の上記突き合わせ面側の所定の位置に、その固定部分が着脱可能に固定される金型部品とを備え、
上記第１金型と上記第２金型とを突き合わせることにより上記第１金型と上記第２金型とによりキャビティの壁の一部が形成され、上記金型部品により上記キャビティの壁の残部が形成されるようにし、
上記第１金型及び第２金型を所定の温度以上に加熱する第１加熱部、上記第１加熱部により加熱された上記第１金型又は第２金型に第２加熱部で上記所定の温度以上に加熱された上記金型部品を固定し上記第１金型と上記第２金型とを組み立てる組立部、成形材料を上記キャビティに充填し成形品を成形する充填部、上記成形品を上記金型部品に抱きついた状態で上記第１金型又は第２金型の外へ取り出す取り出し部及び取り出した上記金型部品と上記成形品とを搬送する第１搬送設備を備えた成形装置部と、
上記第１搬送設備によって搬送された上記金型部品を固定する固定台、上記金型部品に冷却媒体を循環させることにより上記金型部品及び上記成形品を冷却する冷却媒体回路、上記冷却された上記金型部品から上記成形品を離型する離型部及び冷却された上記金型部品と上記成形品とを搬送する第２搬送設備を備えた冷却離型装置部と、
上記第２搬送設備によって搬送された上記金型部品を固定する加熱台、上記加熱台に固定した上記金型部品を加熱する上記第２加熱部及び加熱した上記金型部品を上記成形装置部へ搬送する第３搬送設備を備えた加熱装置部とを備えたものであるので、比較的軽量な金型部品と金型部品に抱きついた成形品又は金型部品のみを巡回させればよく、大掛かりな搬送設備は不要となる。

また、金型部品を着脱可能に固定しているので、成形品を金型部品に抱きつかせた状態で第１金型又は第２金型から取り出して金型部品を冷却することにより成形品に触れることなく冷却することができ、成形品を傷つけることはない。

また、金型部品を成形品と一体にして金型の外へ取り出し冷却することで、成形品の周りに温められた空気がよどむことがなく、また、第１金型２及び第２金型３からの輻射熱によって成形品の冷却が阻害されることもないので均一に、かつ、速く冷却でき、また、冷却装置部では金型部品と成形品とを冷却すればよく、加熱装置部では金型部品だけを単独で加熱すればよいので、冷却及び加熱の時間を短縮しエネルギーロスを少なくすることができる。

本発明の実施の形態１に係る成形品の製造方法及び製造装置に用いられる金型を示す断面図である。実施の形態１の成形品の製造方法及び製造装置に用いられる金型で成形される成形品を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係る成形品の製造装置の取り出し装置部を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る成形品の製造装置の冷却離型装置部を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る成形品の製造装置の冷却及離型装置部を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る成形品の製造装置の加熱装置部を示す断面図である。本発明に係る成形品の製造方法及び製造装置の実施の形態１を示す断面図である。本発明に係る実施の形態２の成形品の製造方法及び製造装置に用いられる金型を示す断面図である。実施の形態２の成形品の製造方法及び製造装置に用いられる金型において金型部品を第１金型及び第２金型から取り出す取り出し工程を示す断面図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る成形品の製造方法及び製造装置に用いられる金型を示す断面図である。図２は、実施の形態１の成形品の製造方法及び製造装置に用いられる金型で成形される成形品を示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る成形品の製造装置の取り出し装置部を示す断面図である。

本実施の形態１では、コの字形状の成形品の場合を例として示している。図２に示したように、成形品５１はベース板５２とベース板５２の両端に立設された壁５３からなるコの字型形状のものである。

成形品５１はポリフェニレンサルファイド樹脂（以降ＰＰＳ樹脂と記す）と呼ばれる結晶性樹脂によって成形される。この樹脂の融点は２９０℃、ガラス転移点は９２℃である。通常の成形条件では、ＰＰＳ樹脂を２９０〜３２０℃程度に溶融させ金型のキャビティ内へ充填するが、本実施の形態１でも通常と同じ成形条件を採用する。また、金型部品１を含む金型４の温度は１２０〜１５０℃程度に加熱される。この金型温度はＰＰＳ樹脂が最も安定的かつ速やかに結晶化する温度であることが分かっている。すなわち、金型内に充填されたＰＰＳ樹脂は急激に冷却されないので、適正な冷却速度の下で結晶化を十分に促進することができる。なお、ここで示した成形品５１の形状は本発明に適用できる一例を示すものであり、これに限定されるものではなく、箱形形状、Ｌ字型形状、円筒形状、半球体形状など、種々の形状にすることができる。また、成形材料もＰＰＳ樹脂に限定されるものではなく、各種熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂の他、樹脂をバインダーとする各種セラミック材料、金属粉末材料なども適用することができる。

図１及び図３に示したように、金型４は、突き合わせ面２ａ，３ａを有する第１金型２及び第２金型３と、固定部分１ａを有する金型部品１とからなり、第２金型３の突き合わせ面の所定の位置に金型部品１の固定部分１ａを着脱可能に設け、第１金型２と第２金型３の突き合わせ面を突き合わせることによって、第１金型２と第２金型３とによってコの字形状のキャビティ５の壁の一部が形成され、金型部品１によってキャビティ５の壁の残部が形成される。また、第１金型２には成形材料の注入口６が設けられ、注入口６は、第１金型２及び第１金型２と第２金型３との突き合わせ面に設けられた成形材料流路７からキャビティ５へ連通する。

本実施の形態１に用いられる金型４によれば、金型部品１を着脱可能としているので、成形品５１を金型部品１に抱き付かせた状態で、第１金型２及び第２金型３から取り出すことができる。

第２金型３には、金型部品１の固定部１ａを固定する位置に、傾斜面又はテーパ面９が形成された穴９ａが設けられ、金型部品１の固定部分１ａには穴９ａの傾斜面又はテーパ面９と同一の傾斜面又はテーパ面８が形成され、金型部品１の傾斜面又はテーパ面８と穴９ａの傾斜面又はテーパ面９が互いに接触することにより金型部品１は第２金型３に対して位置決めされる。

金型部品１の温度は急冷や加熱によって大きく変動し、それに伴って熱収縮、熱膨張が繰り返される。万一、金型部品１の温度が所定の温度から外れた状態で第２金型３に挿入されても、金型部品１の形状は相似の関係を維持しながら収縮、膨張するので、傾斜面又はテーパ面８の角度は変化することはない。従って、金型部品１の挿入方向に対して位置が前後しキャビティ５の体積に多少の増減は生じるが、傾斜面又はテーパ面８，９には隙間はできないので、成形材料のバリが発生しない効果がある。

金型部品１の固定部分１ａは磁石１１によって第２の金型２に固定される。図１及び図３に示したように、金型部品１には、固定部分１ａ側に開口する空洞１２が形成され、空洞１２にプレート１４に固定されたピン１０が挿入され、ピン１０の先端には磁石１１が設けられ、この磁石１１の磁力によって金型部品１が脱落または微動しないようにすることができる。また、第１金型２と第２金型３を離隔するときに、成形品５１が抱き付いた金型部品１を確実に第２金型３へ留めるように磁石１１の磁力を調節している。なお、磁石１１をピン１０の先端に設ける例を示したが、これに限られるものではなく、金型部品１側に磁石１１を設けてもよいし、両方に設けてもよい。

第２金型３には、図３に示したように、第１金型２を第２金型３から離隔した後、金型部品１と成形品５１とを一体に第２金型３の外へと突き出す機構により取り出す取り出し部が設けられている。取り出し部は、プレート１４に固定された突き出しピン１３と、プレート１４に固定されたロッド１５とロッド１５を駆動する図示していない駆動部からなる。ロッド１５を駆動することによってピン１０及び全ての突き出しピン１３が同時に動き、金型部品１と成形品５１が一体となって第２金型３の外へと突き出される。なお、第１金型２及び第２金型３には、図３には示していないが、所定の金型温度以上の温度に保つための媒体循環回路等の加熱部が設けられ、温度調節機で一定温度に制御された水や油、水蒸気などの媒体が循環している。ここで、成形品５１を金型部品１と一体で突き出すことで、成形品５１の壁５３が倒れたり、変形したり、傷ついたりするのを抑制し、高い精度で平行度を確保した状態で取り出すことができる。

図４及び図５は、本発明の実施の形態１に係る成形品の製造装置の冷却離型装置部を示す断面図である。固定台２１には、金型部品１の固定部分１ａを受けるための傾斜面又はテーパ面２２を有する穴２２ａが形成されている。また、金型部品１を固定するためのクランパ３４及びクランパ３４を駆動するためのエアシリンダ３５が取り付けられ、クランパ３４はＯリング３６でシールされている。第２金型３から突き出された金型部品１は、取り出し機や取り出しロボット等の搬送設備によって固定台２１に搬送され、傾斜面又はテーパ面８と傾斜面又はテーパ面２２とによって位置決めされる。同時に、傾斜面又はテーパ面８、２２によってある程度のシール性が確保されるので、以下に説明する冷却媒体を循環させる際に、冷却媒体の漏出を防ぐことができる。また、金型部品１は急冷によって熱収縮するが、金型部品１の形状は相似の関係を維持しながら収縮するので、傾斜面又はテーパ面８の角度は変化することはなく、傾斜面又はテーパ面８，２２は接触状態を確実に保つことができる。

金型部品１内に形成された空洞１２を仕切板２４を配置した冷却媒体回路２５に接続することで、固定台２１の入口２６から出口２７に至る１つの冷却媒体経路２３が形成される。なお、仕切板２４は、図４及び図５に示したような平板である必要はなく、ねじった仕切板２４とすることで螺旋状の冷却媒体経路２３を形成することもできる。そして、固定台２１の入口２６と出口２７にはホース２８が接続されており、ホース２８は冷却媒体３２が入ったタンク３１に繋がれている。タンク３１の中には冷却媒体３２として２０℃に保たれた水を蓄えている。そして、出口２７側のホース２８には吸引ポンプ２９が設けられ、図４の矢印のように冷却媒体３２が循環する冷却媒体回路２５が形成されている。吸引ポンプ２９によって冷却媒体３２を吸引することで、固定台２１の穴２２ａと金型部品１の固定部分１ａとの間に隙間ができるのを防ぎ、冷却媒体３２が漏出するのを防ぐことができ、固定台２１と金型部品１との間のシール構造を簡略化することができる。また、この冷却媒体回路２５とは別に、入口２６側のホース２８には電磁切換弁３０が設けられ、電磁切換弁３０を操作することで冷却媒体回路２５内に空気が流れるようになっている。冷却媒体３２の循環を停止した後、図５の矢印で示したように、空気によって金型部品１内に残存する冷却媒体３２を全て排出することができる。金型部品１がその空洞１２に冷却媒体３２が残存した状態で加熱工程へ送られると、加熱源のエネルギーの一部が、残存する冷却媒体３２が気化する熱として奪われるためエネルギーのロスが生じる。また、本実施の形態１のように冷却媒体３２として水を使用する場合は、水の中に溶けているカルシウムやマグネシウムなどがスケールとして析出し、冷却媒体回路２５を塞ぐ恐れがある。このような問題を回避するために、冷却媒体回路２５から空気によって冷却媒体３２を排出しておくことは有効である。ただし、図５では、空気を吸引ポンプ２９で吸引する構造を示しているが、シール構造から空気が漏れても問題はないので、空気を圧送しても良い。

なお、図４及び図５においては、冷却媒体３２として水を用いて冷却する例を示したが、これに限定されるものではなく、油や空気、水分を含んだミストなどを流すことでも同じ効果が得られる。

図６は、本発明の実施の形態１に係る成形品の製造装置の加熱装置部を示す断面図である。加熱装置部の加熱台４１は、金型部品１の固定部分１ａに形成した傾斜面又はテーパ面８と同一の傾斜面又はテーパ面４２が形成された穴４２ａが設けられ、金型部品１は、傾斜面又はテーパ面８と傾斜面又はテーパ面４２によって位置決めされる。なお、金型部品１は加熱によって熱膨張するが、金型部品１の固定部分１ａの形状は相似の関係を維持しながら収縮するので、傾斜面又はテーパ面８及び傾斜面又はテーパ面４２の角度は変化することはなく、金型部品１の固定部分１ａ及び穴４２ａの傾斜面又はテーパ面８，４２は接触状態を確実に保つことができる。

ヒータ４３は加熱台４１の外部に設置されたコントローラ４５によって、金型部品１を所定の温度以上に加熱するための温度に加熱されている。そして、金型部品１内に形成された空洞１２にヒータ４３が挿入され、金型部品１に接触するように配置された温度センサ４４を用いて、金型部品１が所定の温度以上になるまで加熱される。成形材料にＰＰＳ樹脂を用いた場合、先に述べたように１２０〜１５０℃程度に加熱する。温度センサ４４は接触式のものでなくても、例えば、赤外線放射温度計のように非接触式のものでもよく、金型部品１のキャビティ５の壁となる部分を直接測定すればよりよい。また、図６では、金型部品１の加熱部としてヒータ４３を示したが、金型部品１の加熱部は、加熱台４１に埋め込んだ誘導加熱装置でもよく、金型部品１に渦電流を発生させて加熱してもよい。また、加熱部は、赤外線ヒータでもよく、その輻射熱を利用して加熱してもよい。

図７は、本発明の実施の形態１に係る成形品の製造方法及び製造装置を示す断面図である。図７（ａ）は、成形工程であり成形装置部を備えている。成形装置部は、第１金型２及び第２金型３と、第１金型２及び第２金型３を常に所定の温度以上に加熱する媒体循環回路等の第１加熱部６０と、第１加熱部６０により所定の温度以上に加熱された第１金型２と第２金型３とを離隔し、第２金型３に、予め所定の温度以上に加熱された金型部品１を固定した後、第１金型２と第２金型３とを突き合わせて金型４を組み立てる組立部６１と、溶融した成形材料を注入口６から流し、成形材料流路７を通してキャビティ５に充填する充填部６２と、成形品５１を、金型部品１に抱きついた状態で第２金型３の外へ取り出す取り出し部と、取り出した金型部品１と成形品５１とを搬送する第１搬送設備６３とを備えている。成形材料を充填した後、しばらくの間は、成形材料が収縮するので注入する成形材料に一定の圧力を加え続けて成形材料を補填する。

図７（ｂ）は、取り出し工程であり、第２金型３には、図１及び図３に示したように、金型部品１と成形品５１とを突き出す機構による取り出し部が設けられている。成形品５１の温度低下とともに成形品５１は収縮して金型部品１に抱き付く力がますます増大していく。また、成形品５１が表層から次第に硬化し、第１金型２と第２金型３とを離隔できるようになった段階で、第１金型２と第２金型３とを組立部６１で離隔し、金型部品１と成形品５１を一体に取り出し部で第２金型３の外へ取り出すことができる。このとき、成形材料流路７の流路固化部分７ａを掴むことで、完全に硬化していない成形品５１に傷をつけたり変形させることなく、第１搬送設備６３で次工程へ搬送することができる。このとき、搬送するものは成形品５１と金型部品１だけなので、大きさや重量から考えて第１搬送設備６３には、大掛かりなものは不要であり、一般的に使われる取り出し機または取り出しロボットを流用することができる。

図７（ｃ）は、冷却工程であり、冷却離型装置部を備えている。冷却離型装置部は、第１搬送設備６３によって搬送された金型部品１が固定される固定台２１、金型部品１を冷却するための冷却媒体が循環する冷却媒体回路２５、冷却された金型部品１から成形品５１を離型する離型部及び冷却され離型された金型部品１と成形品５１とを搬送する第２搬送設備６４を備えている。図４及び図５に示したように、離型部は離型ピン３７と離型ピン３７を固定したプレート３８とプレート３８を上下に駆動するロッド３９とからなる。図７（ｂ）の取り出し工程で取り出された金型部品１と成形品５１は、図７（ｃ）の固定台２１上に第１搬送設備６３で搬送され、固定台２１に固定される。このとき、金型部品１の空洞１２は、仕切板２４を配置した冷却媒体回路２５に接続されることによって冷却媒体経路２３が形成され、成形品５１は、金型部品１の空洞１２の壁面側から冷却されるようになる。そして、直ちに冷却用の冷却媒体３２を循環させて、空洞１２の壁面に沿って冷却媒体３２を流し、金型部品１を直接、所定の温度以下に冷却するか所定の時間冷却する。

この冷却工程においては、金型部品１に抱き付いている部位以外は第１金型２及び第２金型３による拘束が外れているので、成形品５１の形状は保持されつつ、成形品５１は冷却に伴う収縮ひずみを緩和するように自由に変形することができる。また、金型部品１に抱き付いている部位に発生する収縮ひずみも、自由に変形できる部位へ逃がして緩和することができる。これにより、成形品５１が収縮ひずみによって離型後に変形する量を低減することができる。

また、成形品５１を急冷することで、離型後において常温に至る過程で発生する熱収縮を抑制することができる。できる限り常温になるまで冷やすのがよいが、成形材料が結晶性樹脂あるいは非晶性樹脂でガラス転移点が常温以上の場合には、ガラス転移点以下になるまで急冷すればよく、さらに冷やしてもその効果はほとんどない。つまり、一般的に樹脂はガラス転移点以下で分子の流動性を失い剛性が一気に向上するので、ガラス転移点以下まで冷却すれば樹脂の収縮による変形は抑制される。言い換えれば、ガラス転移点から常温に至るまでの熱収縮は、すでに成形品５１の剛性は高い状態にあり金型部品１によって変形が拘束されるので、熱応力として成形品５１内部に貯蔵され、離型後に熱応力が解放されることで結果的に変形が生じる。従って、ガラス転移点まで急冷すれば十分である。ただし、成形材料が結晶性樹脂あるいは非晶性樹脂でガラス転移点が常温以下の場合は、常温以下のガラス転移点まで急冷しても再び常温に戻る過程で変形を招くので、常温まで急冷すれば十分である。

なお、冷却工程においては、固定台２１に取り付けた温度センサ３３によって温度管理してもよいし、予め金型部品１の急冷による温度変化が分かっていれば時間で管理してもよく、所定の温度まで急冷された時点、または所定の時間が経過した時点で離型工程へと移行する。以上の工程で、金型部品１に抱き付くコの字形状の内周面以外の外周面の精度は多少犠牲になるが、抱き付いているコの字形状の内周面は収縮ひずみと離型後の熱収縮が抑制され、成形材料が結晶性樹脂であれば結晶化を十分に促進して結晶ひずみが抑えられ、高い精度で効率よく成形することができる。

図７（ｄ）は、離型工程であり、図４及び図５に示した冷却離型装置部を冷却及び離型工程とともに共用している。この離型工程では、エアシリンダ３５を駆動してクランパ３４で金型部品１をクランプし、ロッド３９を駆動してプレート３８に固定された離型ピン３７で成形品５１を押し上げることにより、成形品５１を金型部品１より離型する。なお、ロッド３９は、例えば、サーボモータや油圧シリンダ、エアシリンダ等で駆動される。また、クランパ３４を使わずに、固定台２１に磁石などを備えて磁力で金型部品１を固定台２１に固定する方法や空気溝を設けて吸引して固定する方法も可能である。なお、この離型動作と同時か、または離型動作が終わった直後に、冷却用の冷却媒体の流れを停止し、矢印で示したように吸引ポンプ２９で空気を吸引するか、図示していない別装置で空気を圧送することで冷却媒体回路２５に残存する水を排出する。

なお、本実施の形態１の冷却離型装置部では、冷却機能と離型機能の両方の機能を有する固定台２１を備えるようにしたが、冷却機能と離型機能を独立させて、冷却工程に冷却装置部、離型工程に離型装置部を設け、冷却装置部で冷却された金型部品１と成形品５１とを搬送設備で離型装置部上に搬送するようにしてもよい。この場合の離型装置部の構造は、図４及び図５の固定台２１から冷却媒体回路２５を取り除いた構造とする。

離型された成形品５１は、取り出し機や取り出しロボット等を利用した第２搬送設備６４で所定のパレット等へ搬送され、続いて、金型部品１は、クランパ３４の固定が解除された後、図７（ｅ）の加熱工程の加熱装置部へ第２搬送設備６４で搬送される。加熱装置部の加熱台４１上に搬送された金型部品１の空洞１２にコントローラ４５で温度コントロールした第２加熱部であるヒータ４３を挿入し、金型部品１を所定の温度以上とし、所定の温度以上に加熱された金型部品１は第３の搬送設備６５で図７（ａ）の成形工程の成形装置部に搬送され、組立部６１によって第２金型３内に固定される。

本実施の形態１に係る製造方法及び製造装置では、金型４全体ではなく、比較的軽量な金型部品と金型部品に抱きついた成形品又は金型部品のみを巡回させればよく、大掛かりな搬送設備は不要となる。

また、一対の第１金型２及び第２金型３に対して、金型部品１を複数個備え、成形工程及び取り出し工程の処理をした後、引き続き、新たな金型部品１を用いて成形工程及び取り出し工程の処理ができるようにすることによって、成形品５１の製造効率が向上する。

また、金型部品１を着脱可能に固定しているので、成形品５１を金型部品１に抱き付かせた状態で取り出し、第１金型２及び第２金型３による拘束から外れた状態で冷却することができ、成形品５１はその形状は保持しながらも自由に変形することができるので、冷却に伴う収縮ひずみを緩和することができる。

また、金型部品１を着脱可能に固定しているので、成形品を金型部品に抱き付かせた状態で第１金型２又は第２金型３から取り出して金型部品１を冷却することにより成形品５１に触れることなく冷却することができ、成形品５１を傷つけることはない。

また、金型部品１を成形品５１と一体にして第２金型３の外へ取り出し急冷することで、成形品５１の周りに温められた空気がよどむことがなく、また、第１金型２及び第２金型３からの輻射熱によって成形品５１の冷却が阻害されることもないので均一に、かつ、速く冷却することができ、また、冷却工程では金型部品１と成形品５１とを冷却し、加熱工程では金型部品１だけを単独で加熱すればよいので、加熱及び冷却の時間を短縮しエネルギーロスを少なくすることができる。

また、成形材料に結晶性樹脂を用いる場合、第１金型２と第２金型３とを結晶性樹脂の結晶化が十分に促進される温度に加熱することにより、結晶歪みが生じる原因となる非晶部分を少なくして結晶歪みを抑制することができる。

実施の形態２．
図８は、本発明に係る実施の形態２の成形品の製造方法及び製造装置に用いられる金型を示す断面図である。図９は、実施の形態２の成形品の製造方法及び製造装置に用いられる金型において金型部品を第１金型及び第２金型から取り出す取り出し工程を示す断面図である。上記実施の形態１では金型部品１は第２金型３に着脱可能に固定されていたが、図８に示したように、本実施の形態２では金型部品１が第１金型２に着脱可能に固定されている点が異なる。

成形材料が充填されてから所定の時間が経過し、第１金型２と第２金型とを離隔することができるようになった段階で、図９に示したように、第１金型２と第２金型３とを離隔する。このとき、第１金型２に固定されていた金型部品１は、成形品５１と一体になった状態で第２金型３のキャビティ５に残るようにする。これにより、金型部品１のうち第１金型２に挿入されていた固定部分１ａが、第２金型３の離隔面から突出した状態で現れる。金型部品１の傾斜面又はテーパ面８が形成された固定部分１ａの先端につまみ１６が設けられている。

本実施の形態２における取り出し部は、固定部分１ａ先端のつまみ１６を把持して引き抜き引く機構によるものである。取り出し機または取り出しロボットなどがつまみ１６を掴むことで、直接、成形品５１に触れることなく金型部品１と一体になった成形品５１を第２金型３から引き抜いて取り出すことができる。

取り出し工程においては、まだ成形品５１の温度は高く、成形品５１の内部まで完全に硬化していない状態であるので、取り出し機または取り出しロボットなどによって成形品５１を掴むと、成形品５１を変形させたり傷付けたりすることが懸念されるが、本実施の形態２によれば、成形品５１を掴むことなく取り出すことができる。

なお、金型部品１のつまみ１６部分には磁石１７が内蔵されて第１金型２と着脱可能に固定されているが、磁石１７の第１金型２に対する固着力よりも成形品５１が金型部品１に抱き付くことで生じる離型抵抗力及び成形品５１がキャビティ内にとどまる力の方が上回るように磁石１７の磁力を調整しておけばよい。なお、図８及び図９には示していないが、上記実施の形態１の図１及び図３で示した取り出し部を追加して設け、成形品５１または流路固化部分７ａの部分を突き出すことで、より取り出しを確実にしてもよい。

また、上記実施の形態１において、第１金型２と第２金型３とを離隔した際に、金型部品１が成形品５１と一体になった状態で第１金型２のキャビティ５に残るようにして、金型部品１の固定部分１ａが、第１金型２から突出するようにして、固定部分１ａを掴むことで、直接、成形品５１に触れることなく金型部品１と一体になった成形品５１を第１金型２から引き抜いて取り出してもよい。

なお、本実施の形態２において、金型部品１が第１金型２に着脱可能に固定されている点及び取り出し工程が上記実施の形態１と異なっている点以外の各工程の処理及び装置部の構成は上記実施の形態１と同じである。

本発明に係る成形品の製造方法及び製造装置並びに金型は、電子機器等に用いられる樹脂製筐体の成型等に有効に利用することができる。

１金型部品、１ａ固定部分、２第１金型、２ａ，３ａ突き合わせ面、
３第２金型、４金型、５キャビティ、６注入口、７成形材料流路、
８，９，２２，４２傾斜面又はテーパ面、９ａ，２２ａ，４２ａ穴、
１１，１７磁石、１２空洞、２１固定台、２５冷却媒体回路、
２９吸引ポンプ、３２冷却媒体、４１加熱台、４３ヒータ、５１成形品、
６０第１加熱部、６１組立部、６２充填部、６３第１搬送設備、
６４第２搬送設備、６５第３搬送設備。

Claims

突き合わせ面を有する第１金型及び第２金型と、上記第１金型又は第２金型の上記突き合わせ面側の所定の位置に、その固定部分が着脱可能に固定される金型部品とを備え、
上記第１金型と上記第２金型とを突き合わせることにより上記第１金型と上記第２金型とによりキャビティの壁の一部が形成され、上記金型部品により上記キャビティの壁の残部が形成されるようにし、
上記第１金型と上記第２金型とを所定温度以上に加熱しておき、上記第１金型と上記第２金型のいずれか一方に加熱工程で上記所定温度以上に加熱された上記金型部品を固定して成形材料を上記キャビティに注入し成形品を成形する成形工程と、
上記第１金型と上記第２金型とを離隔し、上記成形品を、上記金型部品に抱かせた状態で上記第１金型又は第２金型から取り出す取り出し工程と、
上記取り出し工程から搬送された上記成形品及び上記金型部品を冷却する冷却工程と、
上記冷却された上記成形品を上記金型部品から離型する離型工程と、
上記離型工程から搬送された上記金型部品を上記所定温度以上の温度に加熱する上記加熱工程とを備え、
上記金型部品を上記各工程に巡回させて上記各工程における処理を行うことを特徴とする成形品の製造方法。
一対の上記第１金型及び上記第２金型に対して、上記金型部品を複数個備え、上記成形工程及び上記取り出し工程の処理をした後、引き続き、新たな上記金型部品を用いて上記成形工程及び上記取り出し工程の処理ができるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の成形品の製造方法。
上記金型部品の上記固定部分側に開口する空洞を上記金型部品に形成し、上記冷却工程において、冷却媒体を上記空洞内に流すことによって上記金型部品を介して上記成形品を冷却することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成形品の製造方法。
上記冷却媒体を吸引ポンプによって循環させる冷却媒体回路を設け、上記冷却媒体回路に上記空洞を接続し、上記冷却媒体を上記空洞に循環させることによって上記成形品及び上記金型部品を冷却し、上記冷却工程終了後に、上記冷却媒体回路に残存する上記冷却媒体を、上記吸引ポンプによって吸引する、又は、上記冷却媒体回路に空気を圧送することにより上記冷却媒体回路から排出することを特徴とする請求項３に記載の成形品の製造方法。
上記金型部品の上記固定部分側に開口する空洞を上記金型部品に形成し、上記加熱工程において、ヒータを上記空洞内に挿入することによって、上記金型部品を加熱することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の成形品の製造方法。
上記成形材料のガラス転移点が常温以上の場合は、上記冷却工程において、上記金型部品の温度がガラス転移点以下になるまで冷却し、上記成形材料のガラス転移点が常温以下の場合は、上記冷却工程において、上記金型部品の温度が常温になるまで冷却するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の成形品の製造方法。
上記取り出し工程において、上記第１金型と上記第２金型を離隔する際に、上記成形品を上記金型部品に抱き付かせた状態で上記固定部分が固定された状態とし、上記金型部品を突き出して上記成形品を上記金型部品に抱き付かせた状態で取り出すことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の成形品の製造方法。
上記取り出し工程において、上記第１金型と上記第２金型を離隔する際に、上記成形品を上記金型部品に抱き付かせた状態で上記キャビティ側に残し上記固定部分が上記キャビティの外へ突出した状態とし、上記固定部分の先端を把持して上記成形品を上記金型部品に抱き付かせた状態で取り出すことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の成形品の製造方法。
突き合わせ面を有する第１金型及び第２金型と、上記第１金型又は第２金型の上記突き合わせ面側の所定の位置に、その固定部分が着脱可能に固定される金型部品とを備え、
上記第１金型と上記第２金型とを突き合わせることにより上記第１金型と上記第２金型とによりキャビティの壁の一部が形成され、上記金型部品により上記キャビティの壁の残部が形成されるようにし、
上記第１金型及び第２金型を所定の温度以上に加熱する第１加熱部、上記第１加熱部により加熱された上記第１金型又は第２金型に第２加熱部で上記所定の温度以上に加熱された上記金型部品を固定し上記第１金型と上記第２金型とを組み立てる組立部、成形材料を上記キャビティに充填し成形品を成形する充填部、上記成形品を上記金型部品に抱きついた状態で上記第１金型又は第２金型の外へ取り出す取り出し部及び取り出した上記金型部品と上記成形品とを搬送する第１搬送設備を備えた成形装置部と、
上記第１搬送設備によって搬送された上記金型部品を固定する固定台、上記金型部品に冷却媒体を循環させることにより上記金型部品及び上記成形品を冷却する冷却媒体回路、上記冷却された上記金型部品から上記成形品を離型する離型部及び冷却された上記金型部品と上記成形品とを搬送する第２搬送設備を備えた冷却離型装置部と、
上記第２搬送設備によって搬送された上記金型部品を固定する加熱台、上記加熱台に固定した上記金型部品を加熱する上記第２加熱部及び加熱した上記金型部品を上記成形装置部へ搬送する第３搬送設備を備えた加熱装置部とを備えたことを特徴とする成形品の製造装置。
一対の上記第１金型及び上記第２金型に対して、上記金型部品を複数個備え、上記成形装置部の処理をした後、引き続き、新たな上記金型部品を用いて上記成形装置部の処理ができるようにしたことを特徴とする請求項９に記載の成形品の製造装置。
上記固定台、加熱台並びに上記第１金型又は第２金型の上記金型部品を固定する位置に、傾斜面又はテーパ面を有する穴が形成され、上記金型部品の固定部分に上記傾斜面又はテーパ面と同一の傾斜面又はテーパ面が形成されていることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の成形品の製造装置。
上記金型部品を、上記固定台、上記第１金型又は第２金型及び加熱台に固定する磁石を備えたことを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか１項に記載の成形品の製造装置。
上記取り出し部は、上記金型部品と上記成形品とを上記第１金型又は第２金型形の外へ突き出す機構であることを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の成形品の製造装置。
上記取り出し部は、上記金型部品の上記固定部分を把持して上記第１金型又は第２金型形の外へ引き抜く機構であることを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の成形品の製造装置。
上記請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の成形品の製造方法又は上記請求項９乃至請求項１４のいずれか１項に記載の成形品の製造装置に用いられる上記第１金型、上記第２金型及び上記金型部品を備えたことを特徴とする金型。