JP2015147338A - 真空成形用金型とその製造方法および真空成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】凹状金型型面の部位を金属プレートとして、凹状金型型面の耐衝撃性の向上を図る。
【解決手段】真空成形用金型１００は、金型トッププレート２００と、金型基台３００とを備える。金型トッププレート２００は、平板状の金属製プレートの賦形成形品であり、製品賦形用凹所２００ｋを備え、当該凹所の内周側壁および内周底壁を凹状金型型面２００ｋｓとする。金型基台３００は、拡張凹所３００ｋを備え、当該凹所の内周側壁および内周底壁を拡張凹状金型型面３００ｋｓとする。拡張凹状金型型面３００ｋｓは、金型トッププレート２００の厚みに相当する厚み相当分だけ凹状金型型面２００ｋｓより拡張した金型型面である。この金型基台３００を用いて平板状金属プレート２００ｐを液圧対向成形し、その後、金型基台３００の拡張凹所３００ｋに凹状賦形部２００ｐｋが入り込んだ状態で、凹状金型型面２００ｋｓをダイレス成形する。
【選択図】図８

Description

本発明は、真空成形用金型とその製造方法および真空成形方法の製造方法に関する。

真空成形は、板状の樹脂製被成形材の表面に梨地等の模様を金型の凹状金型型面から正確に転写した上で、樹脂製被成形材を製品形状に賦形する。このため、ドアトリム等の車両用内装材の製造等に多用されており、細粒状の金属粉を熱硬化性樹脂に配合して硬化させた真空成形用金型が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００９−１７２７８６号公報

上記の特許文献１で提案された真空成形用金型は、樹脂硬化材であることから、凹状金型型面の耐衝撃性に欠ける。耐衝撃性の向上には、真空成形用金型の少なくとも凹状金型型面の部位を金属プレートとすることが有益である。金属プレートの凹状成形は、凸状金型（雄型）と凹状金型（雌型）とによる押圧プレス成形や、金属プレートを部分的に逐次押圧して凹形状に賦形するダイレス成形にて達成できる。ところが、押圧プレス成形は、雄雌の両金型を必要とするため、装置の大型化や両金型製造の上での工数増、コスト増加を招き、現実的な解決策ではない。また、ダイレス成形では、凹形状の深さが浅い箇所と深い箇所とでプレート厚みが不略均一となって強度不足を招きやすいの、望ましくない。よって、現状では、凹状金型型面の部位を金属プレートとすることができず、耐衝撃性の向上が進まない。こうしたことから、少なくとも凹状金型型面の部位を金属プレートとできる真空成形用金型の新たな製造方法が要請されるに到った。この他、少なくとも凹状金型型面の部位を金属プレートとした真空成形用金型の製造工程の簡略化や低コスト化を可能とすることも要請されている。

上記した課題の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態として実施することができる。

（１）本発明の一形態によれば、真空成形用金型の製造方法が提供される。この真空成形用金型の製造方法は、板状の樹脂製被成形材の真空成形に用いる真空成形用金型の製造方法であって、前記樹脂製被成形材を製品形状に賦形する凹状金型型面が形成された凹状賦形部を備え、該凹状金型型面の領域において複数の貫通孔を有する金属プレートを準備する工程（１）と、該金属プレートの厚みに相当する厚み相当分だけ前記凹状金型型面より拡張した拡張凹状金型型面が形成された拡張凹状賦形部を有する金型基台を準備する工程（２）とを備える。そして、前記工程（１）では、前記工程（２）で準備した前記金型基台をパンチとして前記拡張凹状賦形部を平板状の前記金属プレートで閉塞し、該閉塞された前記金型基台たる前記パンチを、液体を貯留した液圧室を有するダイの前記液圧室に前記平板状の金属プレートと共に押し込んで、前記金属プレートを前記拡張凹状金型型面に倣って賦形する液圧対向成形を行い、該液圧対向成形を受けた前記金属プレートを、前記液圧対向成形により賦形された凹状賦形部が前記工程（２）で準備した前記金型基台の前記拡張凹状賦形部に入り込むように前記金型基台にセットし、該セット済みの前記金属プレートにおける前記凹状賦形部を内壁面の側から部分的に逐次押圧するダイレス成形を行って、前記凹状賦形部の内壁面を前記凹状金型型面とし、該ダイレス成形を受けた前記金属プレートにおける前記凹状賦形部に前記貫通孔を形成する。

この形態の真空成形用金型の製造方法は、金型基台の拡張凹状金型型面に倣って液圧対向成形により金属プレートを賦形する。このため、金属プレートは、液圧室の液体から凹状賦形部の各所で略均一な液圧を受けて賦形する。そして、この賦形の際にはプレート厚は略均一のままであり、凹状賦形部の賦形形状は、金型基台の拡張凹状金型型面に倣ったものとなる。この形態の真空成形用金型の製造方法は、液圧対向成形による金属プレートの賦形に続き、その賦形済み金属プレートを、凹状賦形部が金型基台の拡張凹状賦形部に入り込んだ状態で、ダイレス成形により、凹状賦形部を内壁面の側から部分的に逐次押圧する。よって、この形態の真空成形用金型の製造方法によれば、プレート厚を略均一に維持したまま、金属プレートの凹状賦形部の内壁面を拡張凹状金型型面に正確に倣った凹状金型型面とできるので、少なくとも凹状金型型面の部を金属プレートとした真空成形用金型を得ることができる。そして、得られた真空成形用金型では、凹状金型型面の耐衝撃性が高まる。また、高い再現性で金属プレートの凹状金型型面を賦形形成できる。

（２）上記した形態の真空成形用金型の製造方法において、前記工程（１）では、前記ダイレス成形の実行後において、前記金属プレートの前記凹状金型型面に、前記樹脂製被成形材に転写する模様を形成するようにできる。こうすれば、板状の樹脂製被成形材を真空成形して得られた製品に、模様を転写できる。また、異なる模様の形成も可能であることから、同じ製品形状の真空成形に対応した真空成形用金型において、異なる模様の凹状金型型面を有する金属プレートを使い分けることができるので、同じ製品形状でありながら表面模様が異なる製品の真空成形に容易に対応できる。

（３）上記したいずれかの形態の真空成形用金型の製造方法において、前記工程（２）で準備した前記金型基台における前記拡張凹状金型型面に、前記工程（１）で準備した前記金属プレートの前記貫通孔と連通する吸引用溝を形成し、該吸引用溝の形成済みの前記金型基台の前記拡張凹状賦形部に、前記工程（１）で準備した前記金属プレートの前記凹状賦形部を入り込ませるようにできる。こうすれば、工程（２）で準備した金型基台そのものを、真空成形用金型の一部として用いることができる。

（４）本発明の他の形態によれば、真空成形用金型が提供される。この真空成形用金型は、板状の樹脂製被成形材の真空成形に用いる真空成形用金型であって、前記樹脂製被成形材を製品形状に賦形する凹状金型型面が形成された凹状賦形部を備え、該凹状金型型面の領域において複数の貫通孔を有する金属プレートと、該金属プレートの厚みに相当する厚み相当分だけ前記凹状金型型面より拡張した拡張凹状金型型面が形成された拡張凹状賦形部を有する金型基台とを備える。そして、前記金属プレートは、前記金型基台をパンチとして前記拡張凹状賦形部を平板状の前記金属プレートで閉塞し、該閉塞された前記金型基台たる前記パンチを、液体を貯留した液圧室を有するダイの前記液圧室に前記平板状の金属プレートと共に押し込んで、前記金属プレートを前記拡張凹状金型型面に倣って賦形する液圧対向成形を受けた後に、該液圧対向成形により賦形された凹状賦形部が前記金型基台の前記拡張凹状賦形部に入り込むように前記金型基台にセットされ、該セット済みの前記金属プレートにおける前記凹状賦形部を内壁面の側から部分的に逐次押圧するダイレス成形を受けて、前記凹状賦形部の内壁面が前記凹状金型型面とされ、該ダイレス成形を受けた後に、前記凹状賦形部に前記貫通孔が形成される。また、前記金型基台は、前記拡張凹状金型型面に、前記金属プレートに形成された前記貫通孔と連通する吸引用溝が形成され、該吸引用溝の形成済みの前記拡張凹状賦形部に、貫通孔形成済みの前記金属プレートの前記凹状賦形部を入り込ませている。

この形態の真空成形用金型の有する金属プレートは、金型基台の拡張凹状金型型面に倣った液圧対向成形を受けて賦形し、その際には、液圧室の液体から凹状賦形部の各所で略均一な液圧を受けることから、プレート厚は略均一のままであり、凹状賦形部の賦形形状は、金型基台の拡張凹状金型型面に倣ったものとなる。この形態の真空成形用金型の金属プレートは、液圧対向成形による賦形に続き、賦形済み凹状賦形部が金型基台の拡張凹状賦形部に入り込んだ状態でダイレス成形を受けて、凹状賦形部は内壁面の側から部分的に逐次押圧される。よって、この形態の真空成形用金型によれば、プレート厚を略均一に維持したまま、金属プレートの凹状賦形部の内壁面を拡張凹状金型型面に正確に倣った凹状金型型面とできるので、少なくとも凹状金型型面の部を金属プレートとでき、凹状金型型面の耐衝撃性が高まる。また、この形態の真空成形用金型によれば、金属プレートの液圧対向成形による賦形やダイレス成形による賦形に用いた金型基台そのものを、真空成形用金型の一パーツとして転用できる。

（５）本発明のまた別の形態によれば、真空成形方法が提供される。この真空成形方法は、板状の樹脂製被成形材の真空成形方法であって、上記したいずれかの形態の製造方法で製造した真空成形用金型を用意し、該用意した真空成形用金型に前記樹脂製被成形材をセットして、前記真空成形用金型における前記金属プレートの前記凹状賦形部を前記樹脂製被成形材で塞ぎ、前記凹状賦形部と前記樹脂製被成形材との間のエアーを、前記貫通孔を経て吸引する。この形態の真空成形方法によれば、金属プレートの液圧対向成形による賦形やダイレス成形による賦形に用いた金型基台そのものを、板状の樹脂製被成形材の真空成形にも用いることができる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、真空成形用金型の製造装置や、製造装置の制御方法等の形態で実現することができる。

本発明の一実施形態としての真空成形用金型１００の概略斜視図である。 真空成形用金型１００を分解して斜視すると共に一部を拡大して示す説明図である。 真空成形用金型１００をｙｚ平面で断面視すると共に一部を拡大して示す説明図である。 本実施形態の金型製造方法の製造手順を示す説明図である。 本実施形態の金型製造方法における第１手順の概要を示す説明図である。 本実施形態の金型製造方法の第２手順における第１ステップの概要を示す説明図である。 第２手順における第２ステップの概要を示す説明図である。 第２手順における第３ステップの概要を示す説明図である。 第２手順における第４ステップの概要を示す説明図である。 本実施形態の金型製造方法における第３手順の概要を示す説明図である。 本実施形態の金型製造方法における第４手順の概要を示す説明図である。 本実施形態の金型製造方法における第５手順の概要を示す説明図である。 本実施形態の金型製造方法における第６手順の概要を示す説明図である。 第６手順における吸引用溝３０２と底壁貫通孔３００ｈの形成の様子を示す説明図である。 本実施形態の製造方法で得られた真空成形用金型１００による真空成形の様子を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態としての真空成形用金型１００の概略斜視図、図２は真空成形用金型１００を分解して斜視すると共に一部を拡大して示す説明図、図３は真空成形用金型１００をｙｚ平面で断面視すると共に一部を拡大して示す説明図である。

図示するように、真空成形用金型１００は、板状の樹脂製被成形材（図示略）の真空成形に用いられる金型であり、金型トッププレート２００と、金型基台３００とを備える。金型トッププレート２００は、アルミ、ステンレス、銅等の金属製プレートを後述するように賦形して得られた賦形成形品であり、製品賦形用凹所２００ｋを備え、当該凹所の内周側壁および内周底壁を凹状金型型面２００ｋｓとする。製品賦形用凹所２００ｋの外壁は、金型トッププレート２００から下方（−ｚ方向）に突出した凸部２００ｋｔを形成する。この場合、凸部２００ｋｔの外壁面は、金型トッププレート２００の厚みに相当する厚み相当分だけ製品賦形用凹所２００ｋより拡張している。凹状金型型面２００ｋｓは、樹脂製被成形材を製品形状に賦形する金型面である。この凹状金型型面２００ｋｓを有する製品賦形用凹所２００ｋのｘｙｚの３次元的な数値データーは、最終製品たる真空成形品の３次元的な数値データーに符合して構築済みである。金型トッププレート２００は、複数の貫通孔２０２を有する。この貫通孔２０２は、図２の内壁細部２００ｓｐをＢ方向から正面視して拡大して示すように、凹状金型型面２００ｋｓの全域に亘って、多列に形成されている。貫通孔２０２は、板状の樹脂製被成形材の真空成形の際に、真空吸引孔として機能する。金型トッププレート２００の製造手順や、樹脂製被成形材の真空成形については後述する。

金型基台３００は、亜鉛合金製或いはアルミ製であって、拡張凹所３００ｋを備え、当該凹所の内周側壁および内周底壁を拡張凹状金型型面３００ｋｓとする。拡張凹状金型型面３００ｋｓは、金型トッププレート２００の厚みに相当する厚み相当分だけ凹状金型型面２００ｋｓより拡張した金型型面である。よって、拡張凹所３００ｋには、金型トッププレート２００の凸部２００ｋｔが拡張凹状金型型面３００ｋｓに接触するようにして入り込み、図１に示す真空成形用金型１００が得られる。上記の拡張凹状金型型面３００ｋｓを有する拡張凹所３００ｋのｘｙｚの３次元的な数値データーにあっても、最終製品たる真空成形品の３次元的な数値データー、即ち製品賦形用凹所２００ｋの３次元的な数値データーに金型トッププレート２００の厚みを加味して構築済みである。

この他、金型基台３００は、複数筋の吸引用溝３０２と、複数筋の底壁貫通孔３００ｈと、底面側凹所３０１ｈとを有する。吸引用溝３０２は、図２の内壁細部３００ｓｐをＡ−Ａ線で断面視して拡大して示すように、拡張凹状金型型面３００ｋｓの全域に亘って、基台上面から拡張凹状金型型面３００ｋｓの内周底壁に掛けて多列に延びて形成されている。吸引用溝３０２は、拡張凹状金型型面３００ｋｓの内周側壁および内周底壁において交差するよう形成されている。複数筋の底壁貫通孔３００ｈは、底面側凹所３０１ｈと重なる領域において、吸引用溝３０２の交差ポイントを避けて吸引用溝３０２と連通するよう穿孔形成されている。よって、吸引用溝３０２は、底壁貫通孔３００ｈと直接連通し、或いは底壁貫通孔３００ｈに直接連通した吸引用溝３０２を介して底壁貫通孔３００ｈと連通する。また、吸引用溝３０２は、図３の内壁細部２００ｓｐのＡ−Ａ線断面図やＢ方向矢視拡大図に示すように、金型トッププレート２００の貫通孔２０２と、吸引用溝３０２の交差ポイントで連通する。底面側凹所３０１ｈは、複数筋の底壁貫通孔３００ｈと連通し、後述の真空吸引装置ＶＭの吸引孔と繋がる。そして、金型トッププレート２００の凸部２００ｋｔが金型基台３００の拡張凹状金型型面３００ｋｓに入り込んだ完成品としての真空成形用金型１００は、シール材３００ｓにて、金型トッププレート２００と金型基台３００との間を気密にシールする。これにより、金型基台３００の吸引用溝３０２は、拡張凹所３００ｋの開口外縁領域において、シール材３００ｓにて気密にシールされる。上記した吸引用溝３０２と底壁貫通孔３００ｈおよび底面側凹所３０１ｈは、板状の樹脂製被成形材の真空成形の際に、貫通孔２０２と共に真空吸引孔として機能する。本実施形態では、貫通孔２０２をφ０．２〜０．５ｍｍとし、吸引用溝３０２をＲ１．５程度の弧状溝とし、両者を１０ｍｍピッチで形成した。貫通孔径やピッチ等については、真空吸引孔としての機能が確保されれば、上記以外の寸法スペックとできる。金型基台３００の製造手順や、樹脂製被成形材の真空成形については後述する。

次に、真空成形用金型１００の製造手順について説明する。図４は本実施形態の金型製造方法の製造手順を示す説明図、図５は本実施形態の金型製造方法における第１手順の概要を示す説明図である。この第１手順では、図示するように、金型基台３００を作製する。基台作製に当たっては、金型基台３００の外郭と同じ外郭の基台ブロック３００Ｂを、既述した合金プレートやアルミプレートからのカッティング、鋳造等にて準備する。次いで、ボールエンドミル等の切削工具Ｍと多軸数値制御装置ＭＣ１とを用いて、基台ブロック３００Ｂに拡張凹所３００ｋを形成する。多軸数値制御装置ＭＣ１は、切削工具Ｍの切削回転制御に加え、ｘｙｚの各軸で形成される切削空間において切削工具Ｍをその傾きを含めて多軸に駆動制御する。この場合、拡張凹所３００ｋの３次元的数値データーは、既述したように構築済みであることから、多軸数値制御装置ＭＣ１は、この拡張凹所３００ｋの３次元的数値データーに基づいて切削工具Ｍを駆動制御する。

例えば、あるｚ軸値におけるｘｙ平面データーを拡張凹所３００ｋの３次元的数値データーから抽出し、このｘｙ平面データーの外縁を倣うよう切削工具Ｍを駆動した後に、ｘｙ平面データーの外縁で囲まれた領域においても切削工具Ｍを駆動する。こうした工具駆動を、拡張凹所３００ｋの３次元的数値データーにおけるｚ軸値を変えながら行うことで、基台ブロック３００Ｂには、金型トッププレート２００の厚みに相当する厚み相当分だけ凹状金型型面２００ｋｓより拡張した拡張凹状金型型面３００ｋｓを有する拡張凹所３００ｋが形成されて、金型基台３００が得られる。これにより、金型基台３００の準備が完了する。多軸数値制御装置ＭＣ１は、拡張凹所３００ｋの３次元的数値データーに基づいて、切削半径の異なる切削工具の交換も行う。こうすることで、拡張凹状金型型面３００ｋｓの内周側壁と内周底壁の繋ぎ箇所を、最終製品の３次元的な数値データーに金型トッププレート２００の厚みを加味して反映させた種々の形状とできる。なお、拡張凹所３００ｋの形成前の基台ブロック３００Ｂは、その底面に底面側凹所３０１ｈが形成済みであってもよい。また、この底面側凹所３０１ｈを、拡張凹所３００ｋの形成の際に形成したり、後述の底壁貫通孔３００ｈの形成の際に形成してもよい。

図６は本実施形態の金型製造方法の第２手順における第１ステップの概要を示す説明図、図７は第２手順における第２ステップの概要を示す説明図、図８は第２手順における第３ステップの概要を示す説明図、図９は第２手順における第４ステップの概要を示す説明図である。これらの図に示すように、第２手順では、準備済みの金型基台３００をパンチとして用いる液圧対向成形を行う。つまり、図６に示すように、第１ステップでは、まず、金型基台３００をパンチとしてパンチシャフトＰｓの先端に固定する。次いで、金型基台３００を、切削オイル等の液体Ｌｐを貯留した液圧室Ｌｒを有するダイＤＬに対向させると共に、平板状金属プレート２００ｐを液圧室Ｌｒを塞ぐようにセットする。その後、金型基台３００を、これを取り囲むパンチ周壁Ｐｅとその先端のワーク押圧部Ｐｈと共に降下させて、拡張凹所３００ｋの拡張凹状金型型面３００ｋｓを平板状金属プレート２００ｐで閉塞する。パンチ周壁Ｐｅとワーク押圧部Ｐｈは、金型基台３００の降下に伴う液圧対向成形の際に、平板状金属プレート２００ｐの滑りを起こしつつ、液体Ｌｐを封止するよう、平板状金属プレート２００ｐを押圧する。

上記した第１ステップに続く第２ステップでは、図７に示すように、平板状金属プレート２００ｐにて拡張凹所３００ｋの拡張凹状金型型面３００ｋｓが閉塞された金型基台３００たるパンチを、液圧室Ｌｒに平板状金属プレート２００ｐと共に押し込む。これにより、平板状金属プレート２００ｐは、液圧対向成形に処されることになり、液体Ｌｐと接触している各部位において液圧室Ｌｒの液体Ｌｐから略均一な液圧を受けて、拡張凹所３００ｋの拡張凹状金型型面３００ｋｓに倣うよう賦形を始める。平板状金属プレート２００ｐのプレート周縁２００ｐｅは、平板状金属プレート２００ｐの賦形の進行に伴って、液圧室Ｌｒの側に引き込まれる。この際、液圧室Ｌｒにおける液体Ｌｐの液圧は、リリーフ機能付き制御バルブ機構Ｖにて、既存の液圧対向成形プロセスと同様に制御され、パンチ周壁Ｐｅとワーク押圧部Ｐｈの押圧力についても図示しない制御装置にて調整される。平板状金属プレート２００ｐの上記した賦形により、拡張凹状金型型面３００ｋｓと平板状金属プレート２００ｐの賦形部位との間のエアーは圧縮される。なお、平板状金属プレート２００ｐ或いは金型基台３００に、真空成形を経た最終製品に支障を来さない程度の小径のエアー抜き孔を形成し、エアー抜きを行うようにしてもよい。

上記した第２ステップに続く第３ステップでは、図８に示すように、金型基台３００たるパンチの液圧室Ｌｒへの押し込みが継続され、この間において、平板状金属プレート２００ｐは、液圧対向成形を受け、拡張凹所３００ｋの拡張凹状金型型面３００ｋｓにより一層と倣って賦形する。本実施形態では、平板状金属プレート２００ｐが拡張凹状金型型面３００ｋｓの内周底壁に倣うよう賦形するまで、金型基台３００たるパンチの押し込みによる液圧対向成形を継続した。よって、平板状金属プレート２００ｐは、拡張凹状金型型面３００ｋｓの内周側壁と内周底壁の繋ぎ箇所を除いて、拡張凹状金型型面３００ｋｓに倣って賦形する。この際にあっても、既述したように、液体Ｌｐの液圧制御と押圧力調整がなされる。

第２手順の最終ステップたる第４ステップでは、図９に示すように、金型基台３００とパンチ周壁Ｐｅおよびワーク押圧部Ｐｈを液圧室Ｌｒから退避させ、液圧室Ｌｒの液体Ｌｐの液圧を解除する。これにより、拡張凹状金型型面３００ｋｓに倣って平板状金属プレート２００ｐが賦形した金型トッププレート前駆品２００ｐｐが得られ、この金型トッププレート前駆品２００ｐｐは、液圧室Ｌｒから取り外される。取り外し後において、金型トッププレート前駆品２００ｐｐの周縁のプレート周縁２００ｐｅを切断除去することで、金型トッププレート前駆品２００ｐｐは、拡張凹状金型型面３００ｋｓに液圧対向成形により倣って凹状に賦形した凹状賦形部２００ｐｋを有することになる。

図１０は本実施形態の金型製造方法における第３手順の概要を示す説明図である。この第３手順では、拡張凹所３００ｋを作成済みの金型基台３００を用いる。つまり、図示するように、金型トッププレート前駆品２００ｐｐを、図６〜図９の液圧対向成形により賦形された凹状賦形部２００ｐｋが金型基台３００の拡張凹所３００ｋに入り込むように金型基台３００にセットする。次いで、プレスフォーミングシャフトＳＨと多軸数値制御装置ＭＣ２とを用いて、金型トッププレート前駆品２００ｐｐをダイレス成形する。つまり、金型基台３００にセット済みの金型トッププレート前駆品２００ｐｐにおける凹状賦形部２００ｐｋを内壁面の側から部分的にプレスフォーミングシャフトＳＨにて逐次押圧して、金型トッププレート前駆品２００ｐｐをダイレス成形に処する。これにより、凹状賦形部２００ｐｋは、金型基台３００における拡張凹状金型型面３００ｋｓの内周側壁と内周底壁の繋ぎ箇所を含め拡張凹状金型型面３００ｋｓの総ての領域で当該金型面に倣うことになり、凹状金型型面２００ｋｓを有する製品賦形用凹所２００ｋとなる。

多軸数値制御装置ＭＣ２は、ｘｙｚの各軸で形成される押圧空間においてプレスフォーミングシャフトＳＨをその傾きを含めて多軸に駆動制御する。この場合、製品賦形用凹所２００ｋの３次元的数値データーは、既述したように構築済みであることから、多軸数値制御装置ＭＣ２は、この製品賦形用凹所２００ｋの３次元的数値データーに基づいてプレスフォーミングシャフトＳＨを駆動制御しつつ、プレスフォーミングシャフトＳＨで凹状賦形部２００ｐｋの内壁面を押圧する。例えば、あるｚ軸値におけるｘｙ平面データーを製品賦形用凹所２００ｋの３次元的数値データーから抽出し、このｘｙ平面データーの外縁を倣うようプレスフォーミングシャフトＳＨを駆動して押圧する。こうしたシャフト駆動を、製品賦形用凹所２００ｋの３次元的数値データーにおけるｚ軸値を変えながら行うことで、凹状賦形部２００ｐｋは、金型基台３００における拡張凹状金型型面３００ｋｓに倣った凹状金型型面２００ｋｓを有する製品賦形用凹所２００ｋに変遷する。

図１１は本実施形態の金型製造方法における第４手順の概要を示す説明図である。この第４手順では、貫通孔２０２を形成する。図示するように、金型基台３００から取り外した金型トッププレート前駆品２００ｐｐの製品賦形用凹所２００ｋの各所に、レーザー照射ガンＬｓと多軸数値制御装置ＭＣ３とレーザー発信装置ＬＭを用いて貫通孔２０２を形成する。レーザー発信装置ＬＭのレーザー出力は、φ０．２〜０．５ｍｍの貫通孔２０２が穿孔されるよう、調整される。多軸数値制御装置ＭＣ３は、レーザー照射ガンＬｓをその傾きを含めて多軸に移動制御し、レーザー発信装置ＬＭは、多軸数値制御装置ＭＣ３により停止制御されたレーザー照射ガンＬｓからレーザービームを照射する。この場合、製品賦形用凹所２００ｋの３次元的数値データーは、既述したように構築済みであることから、多軸数値制御装置ＭＣ３は、この製品賦形用凹所２００ｋの３次元的数値データーに基づいたレーザー照射ガンＬｓの移動制御、停止制御を行う。この第４手順による貫通孔形成を経て、金型トッププレート２００が得られる。

図１２は本実施形態の金型製造方法における第５手順の概要を示す説明図である。この第５手順では、凹状金型型面２００ｋｓの表面処理を行う。図示するように、金型トッププレート２００の製品賦形用凹所２００ｋにおける凹状金型型面２００ｋｓに、噴射ノズルＳｎとショットブラスト装置ＳＭを用いて、細粒状の鋼球や砂等を吹き付け、凹状金型型面２００ｋｓの表面に、真空成形最終製品に転写する模様を形成する。ショットブラスト範囲は、凹状金型型面２００ｋｓを含む範囲であればよい。また、第５手順の表面処理は、ショットブラストに代え、梨地等の他の模様形成処理としてもよい。この他、第５手順の表面処理は、第４手順の貫通孔形成の前に行ってもよい。後述の最終製品Ｃｗの意匠面に模様が不要であれば、第５手順は省略してもよい。

図１３は本実施形態の金型製造方法における第６手順の概要を示す説明図、図１４は第６手順における吸引用溝３０２と底壁貫通孔３００ｈの形成の様子を示す説明図である。この第６手順では、拡張凹状金型型面３００ｋｓに吸引用溝３０２を形成する。図示するように、金型基台３００の拡張凹状金型型面３００ｋｓに、エンドミル等の溝切削工具ＲＭと多軸数値制御装置ＭＣ４を用いて、吸引用溝３０２を筋状に交差して形成する。多軸数値制御装置ＭＣ４は、溝切削工具ＲＭの切削回転制御に加え、ｘｙｚの各軸で形成される切削空間において溝切削工具ＲＭを多軸に駆動制御する。この場合、拡張凹所３００ｋの３次元的数値データーは、既述したように構築済みであることから、多軸数値制御装置ＭＣ１は、この拡張凹所３００ｋの３次元的数値データーに基づいて溝切削工具ＲＭをその傾きを含めて多軸に駆動制御する。

例えば、あるｙ軸値におけるｘｚ平面データーを拡張凹所３００ｋの３次元的数値データーから抽出し、このｘｚ平面データーの外縁を倣うよう溝切削工具ＲＭを駆動した後に、異なるｙ軸値におけるｘｚ平面データーの外縁を倣うよう溝切削工具ＲＭを駆動する。こうした工具駆動を、拡張凹所３００ｋの３次元的数値データーにおけるｙ軸値を変えながら行うことで、基台ブロック３００Ｂの拡張凹所３００ｋには、ｙ軸方向に沿った吸引用溝３０２が複数筋形成される。ｘ軸についてもその値を変えながらｙｚ平面データーの外縁を倣うよう溝切削工具ＲＭを駆動することで、基台ブロック３００Ｂの拡張凹所３００ｋには、ｘ軸方向に沿った吸引用溝３０２が複数筋形成され、これら吸引用溝３０２は、図１４に示すように、交差する。本実施形態では、複数筋の吸引用溝３０２を１０ｍｍピッチで交差形成した。吸引用溝３０２の切削形成用いる溝切削工具ＲＭの切り刃径を３ｍｍとすれば、既述したようにＲ１．５の弧状溝の吸引用溝３０２が形成される。その後、ドリルＤ（例えば、φ５ｍｍ）を用いて、拡張凹所３００ｋの底部に複数筋の底壁貫通孔３００ｈを底面側凹所３０１ｈの開口範囲において穿孔形成する。この場合の底壁貫通孔３００ｈの穿孔ポイントは、図１３のＢ−Ｂ線拡大断面や図３におけるＢ方向矢視に示すように、吸引用溝３０２の交差ポイントを避けた吸引用溝３０２の底部である。そうすると、底壁貫通孔３００ｈが溝経路に干渉する吸引用溝３０２は、底壁貫通孔３００ｈと直接連通し、底壁貫通孔３００ｈが干渉しない吸引用溝３０２は、底壁貫通孔３００ｈに直接連通した吸引用溝３０２に交差することで、或いは、底壁貫通孔３００ｈに直接連通した吸引用溝３０２に交差した吸引用溝３０２と交差することで、底壁貫通孔３００ｈと連通する。こうして吸引用溝３０２が形成済みの金型基台３００に、図２に示すように、金型トッププレート２００を組み付けることで、図１に示す真空成形用金型１００が得られる。なお、図１３におけるＢ−Ｂ線拡大断面は、吸引用溝３０２と底壁貫通孔３００ｈの位置関係を示しており、実際の溝径・孔径を反映したものではない。

図１５は本実施形態の製造方法で得られた真空成形用金型１００による真空成形の様子を示す説明図である。ポリウレタン等の樹脂製被成形材Ｗを真空成形するには、図示するように、板状の樹脂製被成形材Ｗを真空成形用金型１００の上方にセットし、この状態で、被成形材表裏面を図示しないヒーターにて加熱する。加熱後、樹脂製被成形材Ｗを真空成形用金型１００に載置し、真空吸引装置ＶＭにて、真空成形用金型１００を真空吸引する。これにより、真空成形用金型１００の金型トッププレート２００における拡張凹所３００ｋが樹脂製被成形材Ｗで塞がれた領域のエアーが、金型トッププレート２００の貫通孔２０２、金型基台３００の吸引用溝３０２および底壁貫通孔３００ｈを経て吸引される。よって、樹脂製被成形材Ｗは、金型トッププレート２００の製品賦形用凹所２００ｋにおける凹状金型型面２００ｋｓに倣って賦形され、最終製品Ｃｗが得られる。そして、この最終製品Ｃｗの意匠面、即ち凹状金型型面２００ｋｓに押し付けられた側の製品表面には、ショットブラストにて形成された模様が転写される。

以上説明した本実施形態の真空成形用金型１００の製造方法では、図６〜図９に示すように、金型基台３００の拡張凹状金型型面３００ｋｓに倣って液圧対向成形により平板状金属プレート２００ｐを賦形する。このため、本実施形態の真空成形用金型１００の製造方法では、平板状金属プレート２００ｐを、液圧室Ｌｒの液体Ｌｐから凹状賦形部２００ｐｋの各所で略均一な液圧を受けて賦形でき（図７、図８参照）、この賦形の際にはプレート厚を略均一のままとする。こうしたことから、本実施形態の真空成形用金型１００の製造方法では、凹状賦形部２００ｐｋを、プレート厚が略均一のままの賦形した上で、その賦形形状を金型基台３００の拡張凹状金型型面３００ｋｓに倣ったものとできる。これに加え、本実施形態の真空成形用金型１００の製造方法では、液圧対向成形によりプレート厚が略均一のままで賦形した凹状賦形部２００ｐｋが金型基台３００の拡張凹所３００ｋに入り込んだ状態で、図１０に示すように、ダイレス成形により、この凹状賦形部２００ｐｋを内壁面の側から部分的に逐次押圧する。よって、本実施形態の真空成形用金型１００の製造方法によれば、プレート厚を略均一に維持したまま、金型トッププレート２００の凹状賦形部２００ｐｋの内壁面を拡張凹状金型型面３００ｋｓに正確に倣った凹状金型型面２００ｋｓとできるので、少なくとも凹状金型型面２００ｋｓの部をアルミ等の金属製の金型トッププレート２００とした真空成形用金型１００を得ることができる。そして、得られた真空成形用金型１００は、耐衝撃性の高い凹状金型型面２００ｋｓを有することから、耐久性も向上する。この他、本実施形態の真空成形用金型１００の製造方法によれば、高い再現性で金型トッププレート２００の凹状金型型面２００ｋｓを賦形形成できる。

本実施形態の真空成形用金型１００の製造方法では、ダイレス成形の実行後において、図１２に示すように、金属製の金型トッププレート２００の凹状金型型面２００ｋｓに、最終製品Ｃｗに転写するブラスト模様を形成する。よって、本実施形態の真空成形用金型１００の製造方法によれば、板状の樹脂製被成形材Ｗを真空成形して得られた最終製品Ｃｗに、ブラスト模様を正確に転写できる。また、ブラスト模様の形成に代え梨地といった種々のシボ加工を行うこともできるので、同じ凹状金型型面２００ｋｓを有する金型トッププレート２００を、異なる転写模様を有するよう、複数形成できる。よって、同じ最終製品Ｃｗの真空成形に対応した真空成形用金型１００において、異なる転写模様の凹状金型型面２００ｋｓを有する金型トッププレート２００を使い分けることができるので、同じ最終製品Ｃｗでありながら表面模様が異なる製品の真空成形に容易に対応できる。

本実施形態の真空成形用金型１００の製造方法では、金型トッププレート２００の液圧対向成形に用いた金型基台３００における拡張凹状金型型面３００ｋｓに、金型トッププレート２００の貫通孔２０２と連通する吸引用溝３０２を形成し、この吸引用溝３０２の形成済みの金型基台３００の拡張凹所３００ｋに、金型トッププレート２００の製品賦形用凹所２００ｋたる凸部２００ｋｔ（図２参照）を入り込ませて真空成形用金型１００とする。よって、本実施形態の真空成形用金型１００の製造方法によれば、金型トッププレート２００の液圧対向成形に用いた金型基台３００そのものを、真空成形用金型１００の一部として用いることができる。

本実施形態の真空成形用方法では、上記した製造方法で製造した真空成形用金型１００に樹脂製被成形材Ｗをセットして、真空成形用金型１００における金属製の金型トッププレート２００の製品賦形用凹所２００ｋを樹脂製被成形材Ｗで塞ぐ。次いで、製品賦形用凹所２００ｋと樹脂製被成形材Ｗとの間のエアーを、金型トッププレート２００の貫通孔２０２、金型基台３００の吸引用溝３０２および底壁貫通孔３００ｈを経て吸引する。従って、本実施形態の真空成形用方法によれば、金型トッププレート２００の液圧対向成形による賦形やダイレス成形による賦形に用いた金型基台３００そのものを、板状の樹脂製被成形材Ｗの真空成形にも用いることができる。

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

上記した実施形態の真空成形用金型１００の製造方法では、金型トッププレート２００の液圧対向成形に用いた金型基台３００そのものを真空成形用金型１００の一部として用いたが、金型基台３００を用いて賦形した金型トッププレート２００を、既存の真空成形用金型のトッププレートとして用いるようにしてもよい。具体的には、特許文献１で提案された真空成形用金型における金型型面側のシート状部材に代えて、上記した実施形態の真空成形用金型１００の製造方法で得た金型トッププレート２００を用いるようにしてもよい。

上記した実施形態の真空成形用金型１００の製造方法では、金型トッププレート２００の液圧対向成形とダイレス成形および樹脂製被成形材Ｗの真空成形に、同じ金型基台３００を用いたが、金型トッププレート２００の液圧対向成形用の金型基台３００と、ダイレス成形用の金型基台３００と、樹脂製被成形材Ｗの真空成形用の金型基台３００とで使い分けてもよい。また、金型トッププレート２００の液圧対向成形用とダイレス成形とに用いる金型基台３００と、樹脂製被成形材Ｗの真空成形用の金型基台３００とで使い分けてもよい。

１００…真空成形用金型
２００…金型トッププレート
２００ｋ…製品賦形用凹所
２００ｐ…平板状金属プレート
２００ｐｅ…プレート周縁
２００ｐｋ…凹状賦形部
２００ｋｓ…凹状金型型面
２００ｋｔ…凸部
２００ｐｐ…金型トッププレート前駆品
２００ｓｐ…内壁細部
２０２…貫通孔
３００…金型基台
３００Ｂ…基台ブロック
３００ｈ…底壁貫通孔
３００ｋ…拡張凹所
３００ｓ…シール材
３００ｋｓ…拡張凹状金型型面
３００ｓｐ…内壁細部
３０２…吸引用溝
Ｍ…切削工具
Ｖ…制御バルブ機構
Ｄ…ドリル
Ｗ…樹脂製被成形材
ＳＨ…プレスフォーミングシャフト
ＤＬ…ダイ
ＶＭ…真空吸引装置
ＲＭ…溝切削工具
ＬＭ…レーザー発信装置
ＳＭ…ショットブラスト装置
Ｐｅ…パンチ周壁
Ｐｈ…ワーク押圧部
Ｓｎ…噴射ノズル
Ｌｐ…液体
Ｌｒ…液圧室
Ｐｓ…パンチシャフト
Ｌｓ…レーザー照射ガン
Ｃｗ…最終製品
ＭＣ１…多軸数値制御装置
ＭＣ２…多軸数値制御装置
ＭＣ３…多軸数値制御装置
ＭＣ４…多軸数値制御装置

Claims (5)

1. 板状の樹脂製被成形材の真空成形に用いる真空成形用金型の製造方法であって、
   前記樹脂製被成形材を製品形状に賦形する凹状金型型面が形成された凹状賦形部を備え、該凹状金型型面の領域において複数の貫通孔を有する金属プレートを準備する工程（１）と、
   該金属プレートの厚みに相当する厚み相当分だけ前記凹状金型型面より拡張した拡張凹状金型型面が形成された拡張凹状賦形部を有する金型基台を準備する工程（２）とを備え、
   前記工程（１）では、
   前記工程（２）で準備した前記金型基台をパンチとして前記拡張凹状賦形部を平板状の前記金属プレートで閉塞し、該閉塞された前記金型基台たる前記パンチを、液体を貯留した液圧室を有するダイの前記液圧室に前記平板状の金属プレートと共に押し込んで、前記金属プレートを前記拡張凹状金型型面に倣って賦形する液圧対向成形を行い、
   該液圧対向成形を受けた前記金属プレートを、前記液圧対向成形により賦形された凹状賦形部が前記工程（２）で準備した前記金型基台の前記拡張凹状賦形部に入り込むように前記金型基台にセットし、
   該セット済みの前記金属プレートにおける前記凹状賦形部を内壁面の側から部分的に逐次押圧するダイレス成形を行って、前記凹状賦形部の内壁面を前記凹状金型型面とし、
   該ダイレス成形を受けた前記金属プレートにおける前記凹状賦形部に前記貫通孔を形成する、真空成形用金型の製造方法。
2. 前記工程（１）では、前記ダイレス成形の実行後において、前記金属プレートの前記凹状金型型面に、前記樹脂製被成形材に転写する模様を形成する、請求項１に記載の真空成形用金型の製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の真空成形用金型の製造方法であって、
   前記工程（２）で準備した前記金型基台における前記拡張凹状金型型面に、前記工程（１）で準備した前記金属プレートの前記貫通孔と連通する吸引用溝を形成し、
   該吸引用溝の形成済みの前記金型基台の前記拡張凹状賦形部に、前記工程（１）で準備した前記金属プレートの前記凹状賦形部を入り込ませる、真空成形用金型の製造方法。
4. 板状の樹脂製被成形材の真空成形に用いる真空成形用金型であって、
   前記樹脂製被成形材を製品形状に賦形する凹状金型型面が形成された凹状賦形部を備え、該凹状金型型面の領域において複数の貫通孔を有する金属プレートと、
   該金属プレートの厚みに相当する厚み相当分だけ前記凹状金型型面より拡張した拡張凹状金型型面が形成された拡張凹状賦形部を有する金型基台とを備え、
   前記金属プレートは、
   前記金型基台をパンチとして前記拡張凹状賦形部を平板状の前記金属プレートで閉塞し、該閉塞された前記金型基台たる前記パンチを、液体を貯留した液圧室を有するダイの前記液圧室に前記平板状の金属プレートと共に押し込んで、前記金属プレートを前記拡張凹状金型型面に倣って賦形する液圧対向成形を受けた後に、
   該液圧対向成形により賦形された凹状賦形部が前記金型基台の前記拡張凹状賦形部に入り込むように前記金型基台にセットされ、
   該セット済みの前記金属プレートにおける前記凹状賦形部を内壁面の側から部分的に逐次押圧するダイレス成形を受けて、前記凹状賦形部の内壁面が前記凹状金型型面とされ、
   該ダイレス成形を受けた後に、前記凹状賦形部に前記貫通孔が形成され、
   前記金型基台は、
   前記拡張凹状金型型面に、前記金属プレートに形成された前記貫通孔と連通する吸引用溝が形成され、
   該吸引用溝の形成済みの前記拡張凹状賦形部に、貫通孔形成済みの前記金属プレートの前記凹状賦形部を入り込ませている、真空成形用金型。
5. 板状の樹脂製被成形材の真空成形方法であって、
   請求項1から請求項３のいずれか一項に記載の製造方法で製造した真空成形用金型を用意し、
   該用意した真空成形用金型に前記樹脂製被成形材をセットして、前記真空成形用金型における前記金属プレートの前記凹状賦形部を前記樹脂製被成形材で塞ぎ、
   前記凹状賦形部と前記樹脂製被成形材との間のエアーを、前記貫通孔を経て吸引する、真空成形方法。

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