JP2022190501A - 金型及びそれによって成形された成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】アンダーカット部を有する成形品であっても、パーティングラインの発生を抑制しながら、中子を容易に分解して成形品を取り出せるようにする。【解決手段】上型２と、下型３と、上型２及び下型３の間のキャビティ５０に面し、複数の中子構成部品４ａ，４ｂ，４ｃよりなる中子４と、複数の中子構成部品４ａ，４ｂ，４ｃをそれぞれ固定する中子固定ピン６と、複数の中子固定ピン６を挿通する固定ピン挿通用スリット８を有し、中子固定ピン６を、ロック位置Ａで抜け止めし、このロック位置Ａから回転運動又は水平移動した開放位置Ｂで開放可能な中子抜け止めプレート７と、この中子抜け止めプレート７を回転運動又は水平移動させるプレート駆動機構１０とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、アンダーカット部を有する成形品を成形する金型及びそれによって成形された成形品に関する。

例えば、特許文献１のように、スライドコアをスライドさせるアンギュラピンと、このアンギュラピンを案内する案内部とを有するスライドコア進退機構が知られている。このスライドコア進退機構では、案内部は、アンギュラピンを通すピン挿通孔が形成されたインナ部材と、このインナ部材を挿入するインナ挿入孔が形成されたアウタ部材とを有し、ピン挿通孔の軸線方向がインナ部材の軸線方向に対して傾斜するとともに、インナ挿入孔の軸線方向がアウタ部材の軸線方向に対して傾斜し、且つ前記インナ部材の軸線方向とインナ挿入孔の軸線方向とが略一致するとともに、ピン挿通孔の軸線方向とアウタ部材の軸線方向とが略一致する。

特開２０２０－８２４５０号公報

従来、中子を分割にして置き駒構造とし、成形後に置き駒を作業者が手で取り出して分解した後、成形品を取り出し、再び置き駒を組み立てて取り付けるようにしていた。

しかしながら、作業者が成形の度にこれらの作業を行うと、次に成形するまでに時間がかかる。しかも、次の工程までに時間がかかると、中子が冷えてしまうので、次に工程を開始するまでに中子を昇温しなければならず、昇温に時間を費やす。

また、中子は１００℃以上に加熱されていることが多く、作業者が素手で触ることは難しい。

さらに、大型の成形用金型となると、中子が１０ｋｇ以上になることもあり、中子の分解作業は、重労働である。

分割された中子の体積は一定ではなく、中子構成部品毎に冷め易さに差がある。温度差がある中子構成部品同士を組み合わせようとすると、熱膨張などにより、正常に組み合わされず、中子を傷めるおそれがある。

一方、上記特許文献１のようなスライドコア構造では、連続成形を行えるものの、型開き方向にパーティングラインが入るので、このパーティングラインが機能や外観に影響を及ぼす場合には、使用できないという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アンダーカット部を有する成形品であっても、パーティングラインの発生を抑制しながら、中子を容易に分解して成形品を取り出せるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、中子固定ピンをロック位置で抜け止めし、開放位置で開放可能な中子抜け止めプレートを設けた。

具体的には、第１の発明では、上型と、下型と、上型及び下型の間のキャビティに面し、複数の中子構成部品よりなる中子とを含み、アンダーカット部を有する成形品を成形する金型を対象とし、
上記金型は、
上記複数の中子構成部品をそれぞれ固定する中子固定ピンと、
複数の上記中子固定ピンを挿通する固定ピン挿通用スリットを有し、中子固定ピンを、ロック位置でロックし、該ロック位置から回転運動又は水平移動した開放位置で開放可能な中子抜け止めプレートと、
上記中子抜け止めプレートを回転運動又は水平移動させるプレート駆動機構とを備えている。

上記の構成によると、プレート駆動機構により、中子抜け止めプレートが回転運動し、又は水平移動し、中子固定ピンを開放可能な開放位置まで移動すると、金型全体を分解することなく、複数の中子構成部品を分解して成形品を取り出すことができる。

第２の発明では、第１の発明において、
上記中子抜け止めプレートの上記固定ピン挿通用スリットは、ロック位置における幅が上記中子固定ピンの最大径よりも狭く、上記開放位置における幅は該中子固定ピンの最大径よりも広い。

上記の構成によると、簡単な構成で、開放位置では中子固定ピンを開放し、ロック位置では中子固定ピンを抜け止めすることができる。

第３の発明では、第２の発明において、
上記プレート駆動機構は、上記中子抜け止めプレートを回転させる回転駆動部を有し、
上記回転駆動部は、駆動プレートが上記中子抜け止めプレートと軸で連結されており、回転軸方向に動くことで中子抜け止めプレートを回転させる機構をもっている。

上記の構成によると、金型の開閉により中子抜け止めプレートが回転する。それにより、中子固定ピンが開放位置まで移動して中子構成部品の分解が可能になる。

第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、
上記中子は、
上端の外径が下端の外径よりも大きい上側中子構成部品と、
上記上側中子構成部品の下側が挿通される中央貫通孔を有し、上端の外径が下端の外径よりも大きい下側中子構成部品とを有し、
上記上側中子構成部品と上記下側中子構成部品との間のキャビティで上記成形品のアンダーカット部が形成される。

上記の構成によると、内周面にアンダーカット部となるリブを有する成形品であっても、金型全体を分解することなく、成形後の成形品の取り出しが可能となる。

第５の発明の成形品は、内面及び外面の少なくとも一方にアンダーカット部を有し、交差するパーティングラインが表面にない、第１から４の発明のいずれかに記載の金型によって成形された成形品である。

上記の構成によると、アンダーカット部を有しながら交差するパーティングラインがない外観が良く商品性の高い成形品が得られる。スライドコアを用いたアンダーカット部分の作製方法だと、交差するパーティングラインが発生するが、本発明では２本以上交差するパーティングラインは発生しない。

以上説明したように、本発明によれば、アンダーカット部を有する成形品であっても、パーティングラインの発生を抑制しながら、中子を容易に分解して成形品を取り出すことができる。

本発明の実施形態１に係る、型締め状態の金型を示す断面図である。 第１押し棒が中子抜け止めプレートを押す力が、低下した状態の図１相当断面図である。 第２押し棒が駆動プレートを押す力が、低下した状態の図１相当断面図である。 第１付勢部材が駆動プレートを押し上げる様子を示す図１相当断面図である。 第１付勢部材が駆動プレートを押し上げる状態の中子抜け止めプレート及びその周辺を示す平面図である。 駆動プレートを拡大して示す斜視図である。 駆動プレートに中子抜け止めプレートが回転させられる様子を示す図１相当断面図である。 駆動プレートに中子抜け止めプレートが回転させられて中子固定ピンが回転する様子を示す図４Ｂ相当平面図である。 上型が下型から大きく離れた様子を示す図１相当断面図である。 中子及び製品が下型から離れた様子を示す図１相当断面図である。 第３中子構成部品が第１中子構成部品、第２中子構成部品及び製品から離れる様子を示す図１相当断面図である。 第２中子構成部品が第１中子構成部品及び製品から離れる様子を示す図１相当断面図である。 本発明の実施形態２に係る、型締め状態の金型を示す断面図である。 本発明の実施形態２の変形例に係る、型締め状態の金型を示す断面図である。 （ａ）～（ｃ）は、その他の実施形態に係る金型の変形例をそれぞれ示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の金型１を示し、この金型１は、例えば、直方体状の上型２と、箱状の下型３と、上型２及び下型３の間のキャビティ５０に面し、複数の（本実施形態では３つの）中子構成部品４ａ，４ｂ，４ｃよりなる中子４とを含み、アンダーカット部５ａを有する成形品５を成形する金型である。なお、中子構成部品は、２つでも、４つ以上でもよい。

図４Ｂに示すように、金型１は、３つの中子構成部品４ａ，４ｂ，４ｃをそれぞれ固定する合計６本の中子固定ピン６と、６本の中子固定ピン６を挿通する６つの固定ピン挿通用スリット８を有し、回転運動して開放位置で中子固定ピン６を開放可能な中子抜け止めプレート７とを備えている。中子抜け止めプレート７は、円板状であり、中央に中心孔７ａが形成されている。

上記中子抜け止めプレート７の固定ピン挿通用スリット８は、ロック位置Ａにおける幅ＷＡが中子固定ピン６の最大径Ｄｍａｘよりも狭く（ＷＡ＜Ｄｍａｘ）、開放位置Ｂにおける幅ＷＢは中子固定ピン６の最大径Ｄｍａｘよりも広い（ＷＢ＞Ｄｍａｘ）。例えば、ロック位置Ａの範囲では、固定ピン挿通用スリット８に開放位置Ｂよりも幅狭とするための抜け止め部８ａが形成されている。このように、本実施形態では、簡単な構成で、開放位置Ｂでは中子固定ピン６を開放し、ロック位置Ａでは中子固定ピン６を抜け止めすることができる。また、中子抜け止めプレート７には、第２押し棒２２を挿通させる円弧状の第２押し棒挿通用スリット７ｃが形成されている。

金型１は、また、中子抜け止めプレート７を回転運動させるプレート駆動機構１０を備えている。プレート駆動機構は、モータやアンギュラピンでもよい。

上記プレート駆動機構１０は、中子抜け止めプレート７の下方に設けられ、この中子抜け止めプレート７を回転運動させる駆動プレート１１を備えている。図４Ｃに示すように、駆動プレート１１は、円板状で中心に上下に延びる円柱状の軸１１ａを有する。

金型１は、さらに、上型２に押し下げられて中子抜け止めプレート７が中子固定ピン６をロックする中子固定ピンロック機構２０を備えている。

上記中子固定ピンロック機構２０は、上型２に押し下げられて中子抜け止めプレート７で中子固定ピン６をロックする例えば円柱状の第１押し棒２１と、上型２に押し下げられて駆動プレート１１の駆動させる例えば円柱状の第２押し棒２２とを備えている。

上記中子固定ピンロック機構２０は、また、駆動プレート１１の下面側に設けられ、該駆動プレート１１を上型２に向かって付勢する、例えば圧縮コイルバネよりなる第１付勢部材２３と、駆動プレート１１の上面側に設けられ、第２押し棒２２を押し上げる、例えば圧縮コイルバネよりなる第２付勢部材２４とを備えている。本実施形態では、第１押し棒２１は、付勢部材を設けず、成型機の型締め力で押さえつけられている。第１付勢部材２３及び第２付勢部材２４は、圧縮コイルバネでなくてもよく、板バネ、皿バネ、エアシリンダ等でもよい。

そして、第１押し棒２１が中子抜け止めプレート７の中子固定ピン６のロックを解除する第１タイミングは、第２押し棒２２が駆動プレート１１の駆動開始させる第２タイミングと同時又は第２タイミングよりも早くなるように設定されている。

プレート駆動機構１０は、さらに、中子固定ピンロック機構２０によるロックが開放されたときに、中子抜け止めプレート７を回転させる回転駆動部１２を有する。

上記回転駆動部１２は、例えば、図１Ａ又は図４Ａに示すように、駆動プレート１１の軸１１ａと、この駆動プレート１１の軸１１ａが挿通される中子抜け止めプレート７の中心孔７ａとの間に設けられたボール部材１３である。図１に示すように、中子抜け止めプレート７の中心孔７ａには、ボール部材１３が収容されるボール部材収容凹部７ｂが形成されている。

一方、図４Ｃに示すように、駆動プレート１１の軸１１ａには、ボール部材１３が移動可能な駆動溝１１ｂが螺旋状に形成されている。

図１Ａ又は図４Ａに示すように、中子４は、上端の外径が下端の外径よりも大きい上側中子構成部品４ａと、上側中子構成部品４ａの下側が挿通される中央貫通孔を有し、上端の外径が下端の外径よりも大きい下側中子構成部品４ｂとを有する。本実施形態では、下側中子構成部品４ｂの下側外周をリング状の外側中子構成部品４ｃが覆っている。そして、上側中子構成部品４ａと下側中子構成部品４ｂと外側中子構成部品４ｃとの間のキャビティ５０で成形品５のアンダーカット部５ａが形成されるようになっている。

次に、本実施形態に係る金型１の作動について図面を用いて順番に説明する。

図１に示す型締め状態で、例えば、キャビティ５０内のシリコンゴムから成形品５としてのゴム製品が形成される。

次いで、図２に示すように、型開き工程が開始される。まず、上型２をゆっくり上昇させると、上型２が下型３から少しだけ離れて第１押し棒２１が中子抜け止めプレート７を押す力が弱まる。これにより、第１タイミングで中子固定ピンのロックが解除される。

次に、図３に示すように、上型２をさらに上昇させると、第２押し棒２２が第２付勢部材２４を介して駆動プレート１１を押圧する力が弱まる。これにより、第２タイミングで駆動プレート１１の回転が始まる。なお、この第２タイミングは第１タイミングと同時でもよい。

次に図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第１付勢部材２３が駆動プレート１１を押し上げる。この駆動プレート１１の上昇移動に伴って駆動溝１１ｂ内をボール部材１３が移動しながら中子抜け止めプレート７が回転される。具体的には、ボール部材１３は、図４Ｃに示す駆動溝１１ｂを下側から上側に移動することで、中子抜け止めプレート７を図４Ｂに示す矢印方向に回転させる。この段階では、各中子固定ピン６は、ロック位置Ａの範囲にあるので、固定ピン挿通用スリット８の幅狭の抜け止め部８ａによって抜け止めされている。第２押し棒挿通用スリット７ｃを設けることで、中子抜け止めプレート７の回転が妨げられない。

さらに図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第１付勢部材２３によって駆動プレート１１が押し上げられることで、中子抜け止めプレート７がさらに回転し、中子固定ピン６が開放位置Ｂまで移動する。この開放位置Ｂでは、中子固定ピン６を上方に抜き出すことができる。なお、詳しくは図示しないが、下型３の下方に垂直にエジェクタロッドが立設されたエジェクタプレートを設け、それを上型２の方向に稼働させることで、中子固定ピン６を押し上げて製品を中子４から脱型できるようにしてもよい。

次いで、図６に示すように、上型２を下型３から遠くに離すことで、中子４に上方からアクセスが可能になる。

次に、図７に示すように、中子４全体が成形品５と共に、下型３から離れる。中子固定ピン６は、各中子構成部品と共に持ち上げられる。

次いで、図８に示すように、外側中子構成部品４ｃを下方から取り外す。成形品は、シリコンゴムなどのゴム製品であり、アンダーカット部５ａが変形するので、取り外しても成形品５が傷むことはない。

次に、図９に示すように、下側中子構成部品４ｂを下方から取り外す。

最後に成形品５を上側中子構成部品４ａから取り外す。このように、中子固定ピンロック機構２０によるロックが開放された状態で、第１付勢部材２３によって駆動プレート１１が押し上げられると、螺旋状の駆動溝１１ｂ溝に沿ってボール部材１３が移動するので、それに合わせて中子抜け止めプレート７が回転する。それにより、中子固定ピン６が開放位置Ｂまで移動して中子構成部品４ａ，４ｂ，４ｃの分解が可能になる。

逆に、分解した金型１を再び組み立てるには、上記と逆の動作を行えばよい。組立時には、中子固定ピン６が開放位置Ｂに来るように中子抜け止めプレート７をセットして上型２を載せて押し込むと、中子抜け止めプレート７が第１押し棒２１に押されて回転するので、中子固定ピン６がロック位置Ａに相対的に移動して抜け止めされた状態で金型１が組み立てられる。

組立後は、キャビティ５０に連通する連通路（図示せず）を用いて成形品５となる成形材料を充填するとよい。金型１の分解を、時間をかけずに容易に行うことができるので、各中子構成部品は冷めにくく熱膨張の差が小さいため正常に中子を組み合わせることができる。

このように、本実施形態では、上型２によって押し下げられていた、第１押し棒２１及び第２押し棒２２を順次開放することで、中子抜け止めプレート７の中子固定ピン６のロックを解除した上で、駆動プレート１１を駆動することで、中子抜け止めプレート７を開放位置Ｂまで回転移動させることができる。そして、中子固定ピン６を開放可能な開放位置まで移動すると、金型全体を分解することなく、複数の中子構成部品４ａ，４ｂ，４ｃを分解して成形品５を取り出すことができる。

本実施形態では、内周面にアンダーカット部５ａとなるリブを有する成形品５であっても、金型１全体を分解することなく、成形後の成形品５の取り出しが可能となる。したがって、本実施形態に係る金型１によると、アンダーカット部５ａを有する成形品５であっても、パーティングラインの発生を抑制しながら、中子を容易に分解して成形品５を取り出すことができる。

－変形例－
詳しくは図示しないが、プレート駆動機構１０の構成は上記実施形態１のものに限定されない。例えば、回転駆動部１２は、駆動プレート１１の軸１１ａに設けられた突起部であり、中子抜け止めプレート７は、駆動プレート１１の軸１１ａが挿通されると共に、内周面に突起部が挿通される駆動溝１１ｂが螺旋状に形成された中心孔７ａを有していてもよい。要するに、上記実施形態とは、凹凸関係が逆になっている。

この場合も、中子固定ピンロック機構２０によるロックが開放された状態で、第１付勢部材２３によって駆動プレート１１が押し上げられると、駆動プレート１１の軸１１ａの突起部が螺旋溝に沿って相対的に移動しながら、中子抜け止めプレート７を押し上げるので、それに合わせて中子抜け止めプレート７が回転する。それにより、中子固定ピン６が開放位置Ｂまで移動して中子構成部品４ａ，４ｂ，４ｃの分解が可能になる。

（実施形態２）
図１０は本発明の実施形態２を示し、中子抜け止めプレートが回転運動ではなく、水平移動する点で実施形態１と異なる。なお、以下の実施形態２及びその変形例では、図１～図９と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

本実施形態の金型（下型１０３部分のみ示す）では、プレート駆動機構１０は、中子固定ピンロック機構２０によるロックが開放されたときに、中子抜け止めプレート１０７を水平移動させる水平駆動部を有する。詳しくは図示しないが、この水平駆動部は、駆動プレート及び中子抜け止めプレート１０７の一方に設けられた傾斜面と、駆動プレート及び中子抜け止めプレート１０７の他方に設けられ、傾斜面に当接する突起部を含む。

本実施形態においても、簡単な構成で、中子抜け止めプレート１０７をロック位置から開放位置に水平移動でき、中子固定ピン６のロック及びその解除を行える。

－変形例－
図１１は本発明の実施形態２の変形例の金型（下型１０３'部分のみ示す）を示し、中子抜け止めプレート１０７’が４分割されている点で上記実施形態２と異なる。

この場合は、二対の中子抜け止めプレート１０７'を互いに離れる方向に移動させることで、中子固定ピン６をロック位置から開放位置に移動させるようにするとよい。例えば、二対の傾斜面及び二対の突起部を設ければよい。

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、実施形態では、成形品５のアンダーカット部５ａは、内周面側に設けたリブ状としたが、外周面側に設けたリブ状のものとしてもよい。この場合には、アンダーカット部の形状に合わせて中子構成部品の形状及び配置を変更すればよい。中子固定ピンも中子構成部品の形状及び配置に合わせてそれぞれ設けるとよい。

例えば、図１２（ａ）～（ｃ）に簡易的に示す変形例が考えられる。つまり、図１２（ａ）に示すように、上側中子構成部品２０４ａと下側中子構成部品２０４ｂの突出する部分で成形品２０５のアンダーカット部２０５ａの内周面を成形してもよい。図１２（ｂ）に示すように、下側中子構成部品２０４ｂの突出部で成形品２０５のアンダーカット部２０５ａの内周面を成形してもよし、図１２（ｃ）に示すように、上側中子構成部品２０４ａの突出部で成形品２０５のアンダーカット部２０５ａの内周面を成形してもよい。

上記各実施形態では、成形品５は、シリコンゴムなどのゴム製品としたが、弾性を有するエラストマーでもよいし、熱可塑性樹脂材料や熱硬化性樹脂材料でもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

１ 金型
２ 上型
３ 下型
４ 中子
４ａ 上側中子構成部品
４ｂ 下側中子構成部品
４ｃ 外側中子構成部品
５ 成形品
５ａ アンダーカット部
６ 中子固定ピン
７ 中子抜け止めプレート
７ａ 中心孔
７ｂ ボール部材収容凹部
７ｃ 第２押し棒挿通用スリット
８ 固定ピン挿通用スリット
８ａ 抜け止め部
１０ プレート駆動機構
１１ 駆動プレート
１１ａ 軸
１１ｂ 駆動溝
１２ 回転駆動部
１３ ボール部材
２０ 中子固定ピンロック機構
２１ 第１押し棒
２２ 第２押し棒
２３ 第１付勢部材
２４ 第２付勢部材
５０ キャビティ
１０３，１０３’ 下型
１０７，１０７’ プレート
２０４ａ 上側中子構成部品
２０４ｂ 下側中子構成部品
２０５ 成形品
２０５ａ アンダーカット部

Claims (5)

1. 上型と、下型と、上型及び下型の間のキャビティに面し、複数の中子構成部品よりなる中子とを含み、アンダーカット部を有する成形品を成形する金型であって、
   上記複数の中子構成部品をそれぞれ固定する中子固定ピンと、
   複数の上記中子固定ピンを挿通する固定ピン挿通用スリットを有し、中子固定ピンを、ロック位置でロックし、該ロック位置から回転運動又は水平移動した開放位置で開放可能な中子抜け止めプレートと、
   上記中子抜け止めプレートを回転運動又は水平移動させるプレート駆動機構とを備えている
   ことを特徴とする金型。
2. 請求項１に記載の金型であって、
   上記中子抜け止めプレートの上記固定ピン挿通用スリットは、ロック位置における幅が上記中子固定ピンの最大径よりも狭く、上記開放位置における幅は該中子固定ピンの最大径よりも広い
   ことを特徴とする金型。
3. 請求項１又は２に記載の金型であって、
   上記プレート駆動機構は、上記中子抜け止めプレートを回転させる回転駆動部を有し、
   上記回転駆動部は、駆動プレートが中子抜け止めプレートと軸で連結されており、回転軸方向に動くことで中子抜け止めプレートを回転させる機構をもっている
   ことを特徴とする金型。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の金型であって、
   上記中子は、
   上端の外径が下端の外径よりも大きい上側中子構成部品と、
   上記上側中子構成部品の下側が挿通される中央貫通孔を有し、上端の外径が下端の外径よりも大きい下側中子構成部品とを有し、
   上記上側中子構成部品と上記下側中子構成部品との間のキャビティで上記成形品のアンダーカット部が形成される
   ことを特徴とする金型。
5. 内面及び外面の少なくとも一方にアンダーカット部を有し、交差するパーティングラインが表面にない、請求項１から４のいずれかに記載の金型によって成形された成形品。

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