JP2015193224A - Method and mechanism for demolding molded product - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂成形品にダメージを与えることなく、成形型から効果的に引き剥がす技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for effectively peeling from a mold without damaging a resin molded product.
樹脂成形工程においては、液状の樹脂を成形型の形に沿わせて硬化させることで、所望形状の成形品を得るが、硬化した樹脂は成形型と強固に接着してしまうことが多く、成形品を成形型から強制的に引きはがす機構、つまり脱型機構が必要になる。 In the resin molding process, a liquid resin is cured along the shape of the molding die to obtain a molded product with a desired shape, but the cured resin often adheres firmly to the molding die. A mechanism for forcibly peeling the product from the mold, that is, a demolding mechanism is required.
従来から最も一般的に用いられている脱型機構として、細長い円柱形の可動性のピンを成形型の中に仕込んでおき、脱型の際に成形品の方向に向かって型から突出させる構成が知られている(例えば特許文献1)。しかし、ピンの突出を行うとき、成形品が成形型から離されることで発生する空間が真空状態となり、脱型を妨げる方向に力が働く上、ピンの先端の角部分の形状は、成形品に不必要な突起部を設けないために、角の尖った形状になっているため、ピンが成形品にキズをつけたり、ひどい場合には、成形品を折り曲げたり、突き抜けたりするという問題がしばしば発生する。 Conventionally the most commonly used demolding mechanism is a configuration in which an elongated cylindrical movable pin is loaded into a mold and protrudes from the mold in the direction of the molded product when demolding Is known (for example, Patent Document 1). However, when projecting the pin, the space generated when the molded product is separated from the molding die is in a vacuum state, and the force acts in the direction of preventing demolding, and the shape of the corner of the tip of the pin is the molded product In order to prevent unnecessary protrusions from being provided, the pin has a sharp shape, which often causes problems such as scratching the molded product or bending the molded product if it is severe. Occur.
この対策として、ピンを突出させるのではなく、成形型内部の方向に後退させて、成形品と穴の奥に繋がれている空気供給源とを接続し、空気の力で成形品を成形型から引き剥がすことが提案されている(例えば特許文献2)。しかし、一般的な空圧機器を用いてかけることができる空気の圧力は、せいぜい1MPa(10気圧)程度であり、特に成形品の曲げ剛性が高いもの(例えば繊維強化樹脂)の場合や、また成形型への接着力が強い樹脂(例えばエポキシ等の熱硬化樹脂)を用いる場合においては、成形品を押し上げて引き剥がすのに十分な力を得ることができない場合がある。 As a countermeasure against this, rather than projecting the pins, the pins are retracted in the direction of the inside of the mold, the molded product is connected to an air supply source connected to the back of the hole, and the molded product is molded by the force of air. It has been proposed to peel it off (for example, Patent Document 2). However, the pressure of air that can be applied using a general pneumatic device is at most about 1 MPa (10 atm), and particularly when the molded product has high bending rigidity (for example, fiber reinforced resin), or In the case of using a resin having a strong adhesive force to the mold (for example, a thermosetting resin such as epoxy), it may not be possible to obtain a sufficient force to push up and peel off the molded product.
成形品を押し上げる力を大きくする方法として、ピンの径を大きくする方法が考えられるが、この場合、ピンと成形型との接触面積、つまりピンが樹脂によって成形型に接着される面積が大きくなり、その結果ピンを成形型から引き抜くのに多大な力が必要となり、その力に見合った重厚な機構が必要になるため、脱型機構、ひいては成形型全体のコストがアップするという新たな問題が起こることになる。 As a method of increasing the force to push up the molded product, a method of increasing the diameter of the pin can be considered, but in this case, the contact area between the pin and the mold, that is, the area where the pin is bonded to the mold by the resin is increased, As a result, a large amount of force is required to pull the pin out of the mold, and a heavy mechanism corresponding to the force is required, which raises a new problem of increasing the cost of the demolding mechanism and thus the entire mold. It will be.
上記の状況を鑑みて、本発明は簡便な機構を用いていながら、成形品にダメージを与えることなく確実に脱型できる成形品の脱型方法および成形品の脱型機構を提供するものである。 In view of the above situation, the present invention provides a demolding method for a molded product and a demolding mechanism for a molded product that can be reliably demolded without damaging the molded product while using a simple mechanism. .
上述した課題を解決するための手段として、本発明は以下の構成を有する。すなわち、樹脂成形品を成形型から引き剥がす脱型方法であって、成形型表面に柱状の穴を形成し、成形時においては該柱状の穴の断面形状に沿う先端形状を有する第1のピンによって閉止し、脱型を行う際には該第1のピンを該穴に沿って後退させ、該穴と接続する第1の気体供給経路とを連通させて該穴内に気体を流入させ、しかる後に該第1のピンを前進させ、該穴内に充填された気体を圧縮し、成形品と成形型との間に該圧縮した気体を進入させて成型品を引き剥がすことを特徴とする、成形品の脱型方法である。 As means for solving the above-described problems, the present invention has the following configuration. That is, a demolding method in which a resin molded product is peeled off from a molding die, wherein a columnar hole is formed on the surface of the molding die, and at the time of molding, a first pin having a tip shape along the cross-sectional shape of the columnar hole When the mold is removed, the first pin is retracted along the hole, and the first gas supply path connected to the hole is communicated to allow the gas to flow into the hole. The first pin is moved forward, the gas filled in the hole is compressed, the compressed gas is allowed to enter between the molded product and the mold, and the molded product is peeled off. This is a method for demolding products.
また、樹脂成形品を成形型から引き剥がす脱型機構であって、該成形型を構成する少なくとも1つの成形型内に、該成形型表面に繋がる柱状の穴と、該柱状の穴の奥に連通する第1の気体供給経路と、該柱状の穴の断面形状に沿う先端形状を有する第1のピンと、該第1のピンの先端部で該穴と該第1のピンとの隙間をシールするシール機構と、該第1のピンを、該第1のピンの先端部が該柱状の穴を塞ぎつつ、成形型の表面形状の一部をなす第1の位置と、該第1のピンが成形型の表面から後退して、成形型表面が柱状の穴を介して第1の気体供給経路と連通される第2の位置との間を往復動作可能なピン駆動機構とを有し、該第1のピンを第2の位置に後退させて該柱状の穴と第1の気体供給経路とを連通させ、再び該第1のピンを第1の位置に前進させて該柱状の穴に存在する気体を圧縮し、該圧縮した気体により該成型品を該成形型から引き剥がすことを特徴とする、成形品の脱型機構である。 Further, it is a demolding mechanism for peeling off the resin molded product from the mold, and in at least one mold constituting the mold, a columnar hole connected to the surface of the mold and a depth of the columnar hole The first gas supply path that communicates, the first pin having a tip shape that follows the cross-sectional shape of the columnar hole, and the gap between the hole and the first pin are sealed at the tip portion of the first pin. A sealing mechanism, the first pin, a first position where the tip of the first pin closes the columnar hole and forms a part of the surface shape of the mold, and the first pin Retreating from the surface of the mold, and having a pin drive mechanism capable of reciprocating between a second position where the surface of the mold communicates with the first gas supply path through the columnar hole, The first pin is retracted to the second position so that the columnar hole communicates with the first gas supply path, and the first pin is again connected to the first position. Positioned is advanced to compress the gas present in columnar hole, and wherein the peeling from the forming die a molded type product by gas having the compressed, a demolding mechanism of the molded article.
本発明の成形品の脱型方法によれば、簡便な機構を用いていながら、成形品にダメージを与えることなく確実に脱型できる成形品の脱型方法および成形品の脱型機構を提供することができる。具体的には、成形品を空気の圧力で成形型から引き剥がすため、成形品に不要なダメージを与えないだけでなく、成形型に仕込まれた簡素な機構によって空気を効率的に高いレベルの圧力まで圧縮できるため、特に剥がれにくい状態の成形品であっても、成形品と成形型との隙間に空気が確実に進入することで、確実に脱型することができる。 According to the method for demolding a molded product of the present invention, there is provided a demolding method for a molded product and a demolding mechanism for the molded product that can be reliably demolded without damaging the molded product while using a simple mechanism. be able to. Specifically, since the molded product is peeled off from the mold by the pressure of air, not only does it cause unnecessary damage to the molded product, but also a high level of air is efficiently generated by a simple mechanism installed in the mold. Since it can be compressed to a pressure, even a molded product that is particularly difficult to peel off can be surely removed by the air reliably entering the gap between the molded product and the mold.
次に、本発明の第1の実施形態を、図1〜図4を用いて説明する。図1は本実施形態において脱型機構が特に働いていない定常状態を示しており、この説明においては、上成形型1(以下単に上型1と呼ぶ)と相対する下成形型2(以下単に下型2と呼ぶ)の間の空間に液状の樹脂が供給され、その液状の樹脂が硬化し、成形品3ができあがった状態を示している。下型2には円柱状の穴4が設けられ、穴4の奥には、第1の気体供給経路5a,5bが接続されている。この態様において、第1の気体供給経路5aは穴4に連なる形で、穴4より円柱の径を少し大きくした領域となっており、第1の気体供給経路5bは、第1の気体供給経路5aに接続された細長い穴であり、下型2の成形品側とは反対側に伸び、最終的に下型2の外の空気供給源6に繋がっている。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a steady state in which the demolding mechanism does not particularly work in this embodiment. In this description, a lower mold 2 (hereinafter simply referred to as an upper mold 1) opposite to an upper mold 1 (hereinafter simply referred to as an upper mold 1). The liquid resin is supplied to the space between the
穴4には第1のピン7が挿入されており、第1のピン7の先端部分は、下型2の製品面形状の一部を形成している。また、第1のピン7の先端部分の外径は、穴4の内径サイズより極僅かに小さい径となっている。具体的には、穴4の内径がφ8mmの場合、第1のピン7の先端部分の外径を穴4の内径に対して5〜30μm程度小さくすることが好ましい。更に外周にはシール機構として、ゴム状の弾性体からできたOリング8が溝9にそれぞれ装着され、穴4を塞ぎ密栓できるようになっている。Oリング8の太さ、本数は、第1のピン7の大きさにもよるが、断面の直径が0.5〜0.8mm、本数は2〜4本設けることが好ましい。また、溝9は、Oリング8の太さに応じ、1本あたりの幅を0.6〜1.2mm、深さを0.4〜0.7mmの範囲で設けることができる。
A
第1のピン7の後端側は、ピン駆動機構10が連結部材11を介して接続されている。本発明において、図1に示すように、第1のピン7が穴4を塞いでいる位置を、第1のピン7の「第1の位置」と呼ぶ。
A
図2は、図1の状態に続く、脱型作業の最初のステップ、すなわち「脱型の第1のステップ」を示している。図2において、上型1は図示しない型開閉機構によって上方に持ち上げられ、成形品3との間には空隙15が形成され、成形品3が下型2に張り付いた状態となっている。ここで第1のピン7は、ピン駆動機構10によって下型2の表面から後退させられ、成形型表面が穴4を介して第1の気体供給経路5a、5bと接続される。この第1のピン7が後退した位置を、第1のピン7の「第2の位置」と呼ぶ。
FIG. 2 shows the first step of the demolding operation, that is, the “first step of demolding” following the state of FIG. In FIG. 2, the
この結果、穴4には空気供給源6から空気が供給され、穴4は真空状態ではなく、空気供給源6の持つ圧力に応じて、大気圧もしくは大気圧より高い加圧状態となる。空気供給源6の圧力設定を加圧状態とした場合、成形品3を下型2から離反する方向に押し上げることができ、この時点で成形品3が下型2から脱型できるのであれば、脱型の第1のステップ以降は不要となるが、特に成形品3の剛性が高いもの(例えば繊維強化樹脂)の場合や、また成形型への接着力が強い樹脂(例えばエポキシ等の熱硬化樹脂)を用いる場合においては、空気供給源6にかける圧力を一般的な空圧機器から供給されるレベルで最大の空圧(例えば1MPa(10気圧))としても、成形品3を脱型できないことが多い。
As a result, air is supplied to the
そこで次に、図3に示すような、「脱型の第2のステップ」に移行し、ここでピン駆動機構10の動作によって、第1のピン7を、穴4を塞ぐ「第1の位置」に向かって再び前進させる。第1のピン7と穴4との間のシール機構が十分に機能している限り、この第1のピン7の前進の過程において、穴4内部の空気は大きく圧縮させされ、ピン駆動機構10が第1のピン7を前進させる力と釣り合うまでところまで、その圧力を上昇させることができる。例えば、ピン駆動機構10が一般的なエアシリンダー機構からなっており、そのシリンダーのボア径がφ25mmで、ここに1MPa(10気圧)の空圧が付与された場合、内径φ8mmの穴4の内部に発生する最大の圧力は、「1MPa(10気圧)×(25mm/8mm)2≒10MPa(100気圧)」となり、極小さく簡単な機構で、一般的な空圧機器では容易に用いられない極めて高い空気圧を発生させ、その力を、成形品3を下型2から引き剥がす力として利用できる。実際には上記計算例のような高い圧力に達する前に、空気が成形品3と下型2の接着を破ってその間に進入し、成形品3は下型2から引き剥がされることとなる。この接着が破られる面積が、求められる脱型の機能としてこの段階で十分であるならば、ここで脱型作業は終了となる。
Therefore, next, the process proceeds to a “second step of demolding” as shown in FIG. 3, where the
しかし、脱型の第2のステップ後でも十分に脱型できない場合は、これに続いて「脱型の第3のステップ」に移行することができる。脱型の第3のステップは、図2の状態と同様に、第1のピン7を「第2の位置」まで再び後退させると、穴4は第1の気体供給経路5a、5bを通して空気供給源6と再び接続される。ここで空気供給源6の圧力を大気圧よりも高い加圧状態、例えば一般的な空圧機器から供給されるレベルの0.5〜1MPa(5〜10気圧)にしておけば、成形品3は空圧で押し上げられる。この時に成形品3を空気が押し上げる作用は、先に示した「脱型の第1のステップ」の状況とは大きく異なる。すなわち、「脱型の第2のステップ」を行うことで、成形品3は下型2からある程度の面積がすでに引き剥がされた状態になっており、この隙間に空気が容易に進入することができるので、「脱型の第1のステップ」よりも遙かに大きな面積に渡って空気圧が等圧で作用し、成形品3を押し上げる総合の力は遙かに大きなものとなり、遂に脱型が完了する。なお、この後に最終的に第1のピン7は「脱型の第4のステップ」として再び「第1の位置」に戻され、樹脂成形が再び開始できる状態、つまり脱型機構として定常の状態となる。
However, if the mold cannot be sufficiently removed even after the second step of demolding, the process can be shifted to the “third step of demolding”. In the third step of demolding, the
以上の脱型のステップを要約すると、図4のようになる。本発明の最大のポイントは、「脱型の第2のステップ」において、穴4の空気を第1のピン7によって圧縮することで、圧縮された空気が成形品3を押し上げる力は、ピン駆動機構10が第1のピン7を前進させる力に等しく、それはあたかも従来の技術でいうところの固い脱型用のピンを成形型表面から突き出す代わりに、これを空気層を介して実施しているとも言える。成形品3は固いピンでなく、流体である空気によって押されるので、脱型の過程で成形品3にキズを付けるリスクを回避できるうえ、単なる空気供給源6から提供される空気でなく、ピン駆動機構10のような機械的機構による高い推力を成形品3に空気を介して直接与えることができるので、高い脱型能力が実現される。そして更に、「脱型の第3のステップ」によって、大面積にわたる空気圧の作用が及び、成形品3全体にわたる脱型をより確実なものにする。このキズを付けない特性と、高い脱型能力という2つの特性から、第1のピン7の径を従来の方式に比べて細く設定することができ、この結果、脱型機構全体を小さく設計できるというメリットも生まれる。脱型機構が小さければ、脱型機構を取り付ける場所の自由度が広がり、ひいては成形品形状設計の自由度も広がる。
The above demolding steps are summarized as shown in FIG. The greatest point of the present invention is that in the “second step of demolding”, the air in the
以上、本発明の第1の実施形態を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば図5には、本発明の第2の実施形態が開示されている。図5は特に脱型機構の定常状態、すなわち第1の実施形態において第1のピン7が第1の位置にある状態を示しており、ピン駆動機構10’は空圧により第1のピストン12を往復運動させる機構からなり、第1のピストン12には第1のピン7’が一体的に形成され、第1のピストン12を往復運動させるさせるための圧空が、空気供給源6’から切替弁13を介し、第1の気体供給経路5c,5dを経て、それぞれ空気室14a,14bに供給されるようになっている。そして特に重要なポイントが、空気室14aが穴4’に繋がっている点であり、この構成にすることで、「脱型の第1のステップ」において、切替弁13の作用により、空気供給源6’から第1の気体供給経路5cを経て空気室14aに供給された空気は、その圧力によって第1のピストン12を後退させると共に、第1のピン7’の先端部分が穴4’から抜けた時点で穴4’に空気を供給する役割を同時に担うことになる。その後の脱型作業のステップは、第1の実施形態で示したものと同等である。このような構成にすることで、脱型機構全体を小さくまとまった形に設計できる。
The first embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this. For example, FIG. 5 discloses a second embodiment of the present invention. FIG. 5 particularly shows a steady state of the demolding mechanism, that is, a state in which the
また、図6には、本発明の第3の実施形態が開示されている。図6は特に脱型機構の定常状態、すなわち第1の実施形態において第1のピン7”が第1の位置にある状態を示しており、第1のピン7”と一体的に形成される第1のピストン12’の内部には、圧力増幅室18を有しており、この圧力増幅室18は第1のピストン12’を後退させるための空気を蓄える空気室14cおよび第1の気体供給経路5eと連通している。その圧力増幅室18に第2のピン16が挿入可能になっている。またこの第2のピン16は、第2のピストン17と一体的に形成されており、空気供給源6”から第2の気体供給経路5fを通じて供給された空気と、それに対向するスプリング19の反発力によって上下に可動する。特に重要なポイントは、第2の気体供給経路5fから空気を入れてこの第2のピン16を圧力増幅室18に挿入することで、第1の気体供給経路5eから供給された空気を大幅に圧縮して、圧力増幅室18および空気室14cの圧力を高め、この圧縮した空気は第1のピストン12’を後退させる大きな力を生み出し、第1のピン7”が穴4”の内壁や成形品3”と強く固着してしまった場合においても、油圧や大型のエアシリンダーを用いること無く、第1のピン7”を固着から引き剥がして、動作可能な状態することができる。ただし、第2のピン16を圧力増幅室18に挿入した状態は、第1のピン7”を穴4”から完全に引き抜くのに不都合な状態なので、ここで次のステップとして、第2の気体供給経路5fの空気を抜いて第2のピン16を図6に示す様な、定常状態にまで後退させる。これで第1のピン7”の固着がなく動作が可能となった状態ができあがるので、以後は第2の実施形態にて開示した方法と同様の手順で、脱型の作業を遂行することができる。上述の実施形態において、空気室14cの容積は極力小さいものとするのが圧力増幅の効果が大きいので好ましく、そのためには、第1のピストン12’の空気室14c側の面と、それと対向して空気室14cを構成する反対側の内面との距離を、第1のピン7”が完全に前進した状態で、極めて小さくなるよう接近させるのが好ましい。ただし、互いを完全に接触させてしまうと空気室14cが形成できず、第1のピストン12’を押す力も発生させられなくなるので、僅かな隙間は残す必要がある。
FIG. 6 discloses a third embodiment of the present invention. FIG. 6 particularly shows a steady state of the demolding mechanism, that is, a state in which the
また、図7には本発明の第3の実施形態の他の形態が開示されている。図7の様に第1のピン7と連結部材11を介して接続されるピン駆動機構10の内部に圧力増幅室18、空気室14c、第2のピン16、第2のピストン17、第1の気体供給経路5d、5eを設けても同様の効果を発揮することができる。
FIG. 7 discloses another embodiment of the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the
上述の実施形態において、空気供給源6、6’、6”に供給される空気は、自然環境にある大気として説明したが、本発明は空気に限定されず、窒素や酸素、二酸化炭素、アルゴン、メタン等あらゆる気体から適宜選択することができる。しかしその経済性において、通常の大気を用いるのが好ましい。
In the above-described embodiment, the air supplied to the
また、上述の実施形態において、脱型機構は常に下型2、2’、2”に組み込まれた形のものを開示したが、これらの脱型機構をひとまとまり独立したユニットとして構成し、成形型に対して着脱自在とすることもできる。こうすることで、脱型機構がトラブルを起こした際にはユニットでその機構を交換することもでき、メンテナンス性の面で都合が良い。
Further, in the above-described embodiment, the demolding mechanism has been disclosed that is always incorporated in the
穴4、4’、4”の形状は、長手方向に等断面形状をもつ柱状の形であれば、上述の実施形態のように丸穴でも良いし、その他四角形や六角形の多角形、長方形、または楕円形等の各断面形状が適用できる。実用上は加工が容易な丸穴が望ましいが、上述の実施形態で示したように、穴4、4’、4”の位置が成形型の製品面の平坦部に存在しない、または平坦部に存在していても、穴4、4’、4”がその法線方向に空けられない場合には、穴4、4’、4”の中に入るピンの周り止めの機能として、穴4、4’、4”を丸でなく、楕円等その他の非円形にすることも有意義である。
The shape of the
1、1’、1”:上成形型
2、2’、2”:下成形型
3、3’、3”:成形品
4、4’、4”:穴
5a、5b、5c、5d、5e:第1の気体供給経路
5f:第2の気体供給経路
6、6’、6”:空気供給源
7、7’、7”:第1のピン
8:Oリング
9:溝
10、10’、10”:ピン駆動機構
11:連結部材
12、12’:第1のピストン
13:切替弁
14a、14b、14c:空気室
15:空隙
16:第2のピン
17:第2のピストン
18:圧力増幅室
19:スプリング
1, 1 ′, 1 ″:
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