JP2016155311A

JP2016155311A - 真空成形用金型とその製造方法および真空成形方法

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Publication number: JP2016155311A
Application number: JP2015034904A
Authority: JP
Inventors: 直樹田原; Naoki Tawara
Original assignee: KURIMOTO KK
Current assignee: KURIMOTO KK
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2035-02-25
Also published as: JP6619941B2

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を用いたダイレス成形により、金型トッププレート２００を形成する。【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。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を有する凹状賦形部を備え、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に平板状金属プレートをセットし、前記金型基台における前記拡張凹状賦形部に対向する前記平板状金属プレートの対向プレート部位が前記拡張凹状賦形部に倣って凹状に陥没するように、前記対向プレート部位を部分的に逐次押圧するダイレス成形を行って、前記凹状金型型面を有する前記凹状賦形部を形成し、該ダイレス成形を受けた形成された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ダイレス成形により平板状金属プレートを賦形する。このため、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が、凹形状の深さが浅い箇所と深い箇所とでプレート厚みに均一さに欠ける。プレート厚みの不均一さは、真空成形用金型を用いた最終製品としての樹脂製被成形材の表面の性状に影響を及ぼすが、ダイレス成形に伴うプレート厚みの不均一さの程度は、最終製品としての樹脂製被成形材の表面性状の許容範囲内に収まり得る。よって、この形態の真空成形用金型の製造方法によれば、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）上記した形態の真空成形用金型の製造方法において、前記吸引用溝は、前記拡張凹状賦形部の開口の側から前記拡張凹状賦形部の底部の側に掛けて一筋の連続溝として形成されると共に、前記開口の側から前記底部の側に向かっては、前記一筋の連続溝が所定ピッチで前記拡張凹状金型型面の型面に沿って螺旋状に延びるように形成されているようにできる。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た場合において、吸引用溝を介した金属プレートの貫通孔からの吸引の実効性を高めることができる。

（５）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、前記金型基台にセットされた平板状金属プレートに対して、前記金型基台における前記拡張凹状賦形部に対向する前記平板状金属プレートの対向プレート部位が前記拡張凹状賦形部に倣って凹状に陥没するように、前記対向プレート部位を部分的に逐次押圧するダイレス成形がなされて、前記凹状金型型面を有する前記凹状賦形部が形成され、該ダイレス成形を受けた形成された前記凹状賦形部に前記貫通孔を形成される。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、前記凹状賦形部を除く領域の前記金属プレートを前記拡張凹状賦形部の周囲領域に気密に押圧させている。

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ダイレス成形を受けて賦形し、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う。ところが、凹形状の深さが浅い箇所と深い箇所とでプレート厚みに均一さに欠ける。プレート厚みの不均一さは、真空成形用金型を用いた最終製品としての樹脂製被成形材の表面の性状に影響を及ぼすが、ダイレス成形に伴うプレート厚みの不均一さの程度は、最終製品としての樹脂製被成形材の表面性状の許容範囲内に収まり得る。よって、この形態の真空成形用金型によれば、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。

（６）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手順の開始当初の概要を示す説明図である。第２手順における終盤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。第３手順における貫通孔形成を凸部２００ｋｔの側から行う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。第５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。吸引用溝３０２を金型基台３００の拡張凹状金型型面３００ｋｓにおいて一筋の連続溝として形成する概要を示す説明図である。吸引用溝３０２の形成の様子を拡張凹所３００ｋを正面視する方向から見て概略的に説明図である。

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、プレート押圧蓋３５０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。プレート押圧蓋３５０は、金型トッププレート２００をシール材３００ｓを介在させて金型基台３００に押圧することで真空成形時のシールを図る。このプレート押圧蓋３５０は、金型トッププレート２００の製品賦形用凹所２００ｋに連続した開口壁３５０ｋ（図３参照）を備え、皿小ネジ等のネジ部材Ｎにて、金型基台３００に固定される。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、ネジ部材Ｎの締め込み用の雌ネジ孔Ｎｈ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。この気密状態は、プレート押圧蓋３５０をネジ部材Ｎにて金型基台３００にネジ締め固定されている間に亘って維持される。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手順の開始当初の概要を示す説明図、図７は第２手順における終盤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、拡張凹所３００ｋを作成済みの金型基台３００を用いたダイレス成形を行う。まず、図６に示すように、金型基台３００に平板状金属プレート２００ｐを固定し、拡張凹所３００ｋを平板状金属プレート２００ｐで塞ぐ。プレート固定に際しては、図１に示したネジ部材Ｎを、平板状金属プレート２００ｐのネジ貫通孔２０１（図２参照）から差し込み、金型基台３００の雌ネジ孔Ｎｈに締め付ける。プレート押圧蓋３５０や図示しない固定治具を併用しても良い。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、平板状金属プレート２００ｐをダイレス成形する。つまり、金型基台３００にセット済みの平板状金属プレート２００ｐが金型基台３００の拡張凹所３００ｋに対向する対向プレート部位２００ｔｐについて、拡張凹所３００ｋの開口周縁の側から、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、対向プレート部位２００ｔｐを拡張凹所３００ｋに倣って凹状に逐次的に陥没させる。この逐次的な陥没が拡張凹所３００ｋの底面まで達するよう、プレスフォーミングシャフトＳＨによる部分的な逐次押圧を、ｚ軸座標を変えながら繰り返す。また、プレスフォーミングシャフトＳＨの傾きについても座標に応じて調整しつつ、押圧する。これにより、平板状金属プレート２００ｐには、凸部２００ｋｔおよびその内面側の凹状賦形部２００ｐｋがダイレス成形され、この凹状賦形部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。なお、これ以降、平板状金属プレート２００ｐは、金型トッププレート前駆品２００ｐｐ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８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、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３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９は第３手順における貫通孔形成を凸部２００ｋｔの側から行う概要を示す説明図である。この図９に示すようにすれば、レーザー照射ガンＬｓを凸部２００ｋｔの周囲で駆動すればよく、簡便となる。なお、照射位置座標は、金型トッププレート前駆品２００ｐｐを裏返した事による座標変換を経て算出される。

図１０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、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４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４手順の表面処理は、第３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４手順は省略してもよい。

図１１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、図１２は第５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５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１２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１１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１１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１３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、金型基台３００にセットした平板状金属プレート２００ｐにおいて、金型基台３００の拡張凹所３００ｋに対向する対向プレート部位２００ｔｐを、拡張凹所３００ｋの開口周縁の側から、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、対向プレート部位２００ｔｐを拡張凹所３００ｋに倣って凹状に逐次的に陥没させる。この逐次的な陥没が拡張凹所３００ｋの底面まで達するよう、プレスフォーミングシャフトＳＨによる部分的な逐次押圧をｚ軸座標を変えながら繰り返すことで、金型基台３００の拡張凹所３００ｋにおける拡張凹状金型型面３００ｋｓに倣ってダイレス成形により平板状金属プレート２００ｐを賦形する。このため、ダイレス成形を経て得られた金型トッププレート２００の製品賦形用凹所２００ｋの賦形形状は、拡張凹状金型型面３００ｋｓに倣ったものとなるが、凹形状の深さが浅い箇所と深い箇所とでプレート厚みに均一さに欠ける。こうしたプレート厚みの不均一さは、図１３に示す真空成形用金型を用いた最終製品としての樹脂製被成形材Ｗの表面の性状に影響を及ぼすが、本実施形態におけるダイレス成形に伴うプレート厚みの不均一さの程度は、最終製品としての樹脂製被成形材Ｗの表面性状の許容範囲内に収まる事が確認済みである。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の製品賦形用凹所２００ｋの凹状金型型面２００ｋｓを拡張凹状金型型面３００ｋｓに倣った金型型面とできるので、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１０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のダイレス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。

次に、吸引用溝３０２の他の形態について説明する。図１４は吸引用溝３０２を金型基台３００の拡張凹状金型型面３００ｋｓにおいて一筋の連続溝として形成する概要を示す説明図、図１５は吸引用溝３０２の形成の様子を拡張凹所３００ｋを正面視する方向から見て概略的に説明図である。図示するように、この実施形態では、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を一筋の連続溝として形成する。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。これと共に、多軸数値制御装置ＭＣ１は、溝切削工具ＲＭの工具先端が拡張凹状金型型面３００ｋｓの型面に切削のために食い込んだ上で、溝切削工具ＲＭを型面に対して法線方向となるように、姿勢制御する。

例えば、切削開始点におけるｚ軸値に対応する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平面データーに倣うよう溝切削工具ＲＭを法線方向に姿勢制御した上で、ｘｙ平面データーに沿って、拡張凹状金型型面３００ｋｓの型面において駆動する。この工具駆動は、拡張凹所３００ｋを平面視した状態では、拡張凹所３００ｋのｘｙ平面における開口形状に倣って駆動することになる。そして、傾向形状に倣ってほぼ一周すると、一周する手前において、ｚ軸値を所定ピッチＰｓだけ変更しつつ、変更後のｚ軸値に対応するｘｙ平面データーに倣った連続軌跡で溝切削工具ＲＭを連続駆動制御する。こうした連続駆動制御を、ｚ軸値が拡張凹状金型型面３００ｋｓの底面近傍まで達するまで継続し、底面に達した後は、溝切削工具ＲＭを底面に対して法線方向に姿勢制御した上で、この底面においては、ｚ軸値を固定した状態で、拡張凹状金型型面３００ｋｓの底面平面視形状に倣って溝切削工具ＲＭを継続駆動する。これにより、吸引用溝３０２は、拡張凹状金型型面３００ｋｓにおける傾斜側壁面において、所定ピッチＰｓずつｚ軸方向の深度を変えつつ、拡張凹所３００ｋの開口の側から当該凹所の底部の側に掛けて一筋の連続溝として螺旋状に形成される。また、拡張凹状金型型面３００ｋｓにおける傾斜側壁面と底面との繋部位においても、吸引用溝３０２は、一筋の連続溝として形成され、拡張凹状金型型面３００ｋｓにおける底面においては、ｘｙ軸平面において所定ピッチＰｓずつ工具軌跡形状が小さくなるように、一筋の連続溝として螺旋状に形成される。そして、この底面における加工終端部位において、吸引用溝３０２は、ドリルＤにて加工される底壁貫通孔３００ｈと連通する。よって、一筋の連続溝として形成された吸引用溝３０２は、拡張凹状金型型面３００ｋｓの底面のみ成らず、拡張凹状金型型面３００ｋｓにおける傾斜側壁面においても、金型トッププレート２００における貫通孔２０２からの吸引孔として機能する。図１４と図１５に示した金型基台３００を、既述した真空成形用金型１００における金型基台に代えて用いても、既述した効果を奏することができる。

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のダイレス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、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。

上記した実施形態では、金型基台３００における吸引用溝３０２の形成（図１１−１２、図１４−１５）に当たり、溝切削工具ＲＭを多軸制御したが、マスキングとエッチング液を併用したアルミエッチング手法にて、多列の交差状の溝や一筋の連続溝として形成しても良い。

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
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
２００ｔｐ…対向プレート部位
２０１…ネジ貫通孔
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
３０１ｈ…底面側凹所
３０２…吸引用溝
３５０…プレート押圧蓋
３５０ｋ…開口壁
Ｎ…ネジ部材
Ｍ…切削工具
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
ＶＭ…真空吸引装置
ＬＭ…レーザー発信装置
ＳＭ…ショットブラスト装置
ＲＭ…溝切削工具
Ｎｈ…雌ネジ孔
Ｓｎ…噴射ノズル
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

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を有する凹状賦形部を備え、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に平板状金属プレートをセットし、前記金型基台における前記拡張凹状賦形部に対向する前記平板状金属プレートの対向プレート部位が前記拡張凹状賦形部に倣って凹状に陥没するように、前記対向プレート部位を部分的に逐次押圧するダイレス成形を行って、前記凹状金型型面を有する前記凹状賦形部を形成し、
該ダイレス成形を受けた形成された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。
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。
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。
前記吸引用溝は、前記拡張凹状賦形部の開口の側から前記拡張凹状賦形部の底部の側に掛けて一筋の連続溝として形成されると共に、前記開口の側から前記底部の側に向かっては、前記一筋の連続溝が所定ピッチで前記拡張凹状金型型面の型面に沿って螺旋状に延びるように形成されている請求項３に記載の真空成形用金型の製造方法。
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、
前記金型基台にセットされた平板状金属プレートに対して、前記金型基台における前記拡張凹状賦形部に対向する前記平板状金属プレートの対向プレート部位が前記拡張凹状賦形部に倣って凹状に陥没するように、前記対向プレート部位を部分的に逐次押圧するダイレス成形がなされて、前記凹状金型型面を有する前記凹状賦形部が形成され、
該ダイレス成形を受けた形成された前記凹状賦形部に前記貫通孔を形成され、
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、前記凹状賦形部を除く領域の前記金属プレートを前記拡張凹状賦形部の周囲領域に気密に押圧させている、真空成形用金型。
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４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。