JP2024014492A - 金型装置および成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】金型反転を経ずに入れ子を交換でき、かつ一型で様々なサイズや形状の成形品を作製することが可能な金型装置、および該金型装置を用いて作製された成形品を提供する。【解決手段】上型は、段差を構成する第１平面部が形成された断面逆凸形状の第１貫通孔を有し、第１入れ子は、他部よりも径を広げ、前記第１貫通孔に配置された際に前記第１平面部と係合する第１拡径部を備え、第２入れ子は、入れ子本体と、成形品を押し出すための棒状の押出ピンと、前記押出ピンを移動させるための第１押出プレートと、支持部材とを含み、前記下型に着脱される際に、前記入れ子本体、前記押出ピン、前記第１押出プレート、および前記支持部材を取り外すことなく一体的に交換可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、入れ子を交換可能に着脱することが可能な金型装置、および該金型装置を用いて成形された成形品に関する。

従来より、樹脂材料の成形用金型装置として、図７に示すような金型装置１０２が知られている。ここで、金型１０４は、上型板１０４ａと下型板１０４ｂとを備えており、図７（ａ）に示す閉状態と、図７（ｂ）に示す開状態とに開閉可能な構造を有している。

また、金型装置１０２の内部には、別部品として金型装置１０２に交換可能に嵌め込まれる入れ子１０６が配置されている。かかる入れ子１０６は、閉状態において、凹入れ子１０６ａと凸入れ子１０６ｂの間に成形品（不図示）を成形するための成形スペース１０８を形成するように構成されている。

そして、下型板１０４ｂと凸入れ子１０６ｂには、押出ピン１１０が上下に貫通して配置され、開状態において押出プレート１１２を上昇させることにより、成形スペース１０８の成形品が押し出され、金型装置１０２から取り出される。

特開平６－２８５９１４号公報

しかしながら、上述のような従来型の金型装置１０２では、入れ子１０６を交換するのに手間がかかるという課題があった。たとえば、上型板１０４ａに固定されている凹入れ子１０６ａ（図８（ａ）参照）を交換する場合には、凹入れ子１０６ａが落下しないように、まず、図８（ｂ）に示すように、上型板１０４ａを反転させ（金型反転）、図８（ｃ）に示すように固定用ボルト１１４を外す必要がある。次に、図９（ａ）に示すように、凹入れ子１０６ａを取り外した上で、これとは異なるサイズや形状の成形品を成形するための他の凹入れ子１０６ａ´を新たに上型板１０４ａに固定し、図９（ｂ）に示すように、再度固定用ボルト１１４を取り付けた上で金型反転を行うという一連の作業が必要となる。

一方、下型板１０４ｂに固定されている凸入れ子１０６ｂ（図１０（ａ）参照）を交換する場合には、まず、図１０（ｂ）に示すように、押出ピン１１０、固定用ボルト１１６を下型板１０４ｂから取り外す。次に、図１１（ａ）に示すように、これとは異なるサイズや形状の成形品を成形するための他の凸入れ子１０６ｂ´を新たに下型板１０４ｂに固定する作業が必要となる。

ここで、図１１（ｂ）に示すように、他の凸入れ子１０６ｂ´を新たに下型板１０４ｂに固定した場合、押出ピン１１０の位置が元の凸入れ子１０６ｂのものと合わないという事態が生じる。

このため、従来型の金型装置１０２では、サイズや形状の異なる成形品を成形する際に、下型板１０４ｂを共有することができず、一つのサイズや形状の成形品について一つの下型板１０４ｂが必要となり、コストが増大するという問題があった。
また、射出成形用の小型の金型においてカセット式金型が知られているが（例えば特許文献１参照）、強度が十分でなく、大型の成形や、プレス成型には適用が困難であった。

本発明の目的は、金型反転を経ずに入れ子を交換でき、かつ一型で様々なサイズや形状の成形品を作製することが可能な金型装置を提供すること、および該金型装置を用いて成形された成形品を提供することである。

本実施の形態の金型装置によれば、
開閉可能な一対の上型および下型と、
前記上型に交換可能に着脱される第１入れ子と、
前記下型に交換可能に着脱される第２入れ子と
を備える金型装置であって、
前記上型は、段差を構成する第１平面部が形成された断面逆凸形状の第１貫通孔を有し、
前記第１入れ子は、他部よりも径を広げ、前記第１貫通孔に配置された際に前記第１平面部と係合する第１拡径部を備え、
前記第２入れ子は、入れ子本体と、成形品を押し出すための棒状の押出ピンと、前記押出ピンを移動させるための第１押出プレートと、支持部材とを含み、前記下型に着脱される際に、前記入れ子本体、前記押出ピン、前記第１押出プレート、および前記支持部材を取り外すことなく一体的に交換可能であることを特徴とする。

すなわち、金型装置をこのような形状にすることにより、金型反転を経ずに入れ子を交換でき、かつ一型で様々なサイズや形状の成形品を作製することができる。また、様々なサイズや形状の成形品の作製に同じ金型を共用できるため、省コスト化を図ることができる。また、入れ子自体を交換する簡潔な構造を採用することにより、十分な強度を保持でき、大型の成形や高い圧力を要するプレス成型にも適用することが可能となる。

また、本実施の形態の金型装置によれば、
前記第１入れ子は、前記上型に装着した状態において、上端部が前記上型から露出していることを特徴とする。
これにより、金型反転を経ずに入れ子を交換することができる。

また、本実施の形態の金型装置によれば、
前記下型は、前記第２入れ子と共に交換される前記第１押出プレートと、前記第２入れ子と共に交換されることのない第２押出プレートとを積層して成る共通の押出プレートを備えることを特徴とする。
これにより、第２押出プレートで確実に押出ピンを押し出すことができると共に、第２押出プレートを交換する必要が無いため、入れ子交換作業の負担を軽減することができる。

また、本実施の形態の金型装置は、
プレス成型に用いられることを特徴とする。
すなわち、本発明は、プレス成型用金型装置に用いるのが好適である。

本実施の形態の成形品は、
上述の金型装置を用いてプレス成型して得られる。
かかる成形品の用途例としては、たとえば、浴室床パン、浴槽エプロン、浴室カウンター、壁パネル、車両用天井材、自動車アンダーカバー、台座、机、長椅子、などの大物平板形状部材が挙げられる。

本発明によれば、金型反転を経ずに入れ子を交換でき、かつ一型で様々なサイズや形状の成形品を作製することが可能な金型装置を提供することができ、かつ該金型装置を用いた成形品を提供することができる。

実施の形態に係るプレス成型用金型装置の開閉状態を示す模式図である。 実施の形態に係るプレス成型用金型装置において、第１入れ子から固定用ボルトを取り外す過程を示す図である。 実施の形態に係るプレス成型用金型装置において、第１入れ子を異なるサイズや形状の成形品を成形するための他の第１入れ子と交換する過程を示す図である。 実施の形態に係るプレス成型用金型装置において、下型から第２入れ子を取り外す準備段階を示す図である。 実施の形態に係るプレス成型用金型装置において、第２入れ子を異なるサイズや形状の成形品を成形するための他の第２入れ子と交換する過程を示す図である。 実施の形態に係るプレス成型用金型装置において、押出プレートを上昇させることにより、押出ピンが第２入れ子の上方に突き出した状態を説明する模式図である。 従来の金型装置の開閉状態を示す模式図である。 従来の金型装置において、上型を金型反転させて固定用ボルトを取り外す過程を示す図である。 従来の金型装置の上型において、凹入れ子を異なるサイズや形状の成形品を成形するための他の凹入れ子と交換する過程を示す図である。 従来の金型装置において、下型から押出ピンを取り外す過程を示す図である。 従来の金型装置の下型において、凸入れ子を異なるサイズや形状の成形品を成形するための他の凸入れ子と交換する過程を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るプレス成型用金型装置について説明する。図１（ａ）は、プレス成型用金型装置２の閉状態を示す模式図であり、図１（ｂ）は、その開状態を示す模式図である。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、プレス成型用金型装置２は、上型４ａと下型４ｂから成る開閉可能な一対の金型４と、金型４の内部にそれぞれ交換可能に着脱される一対の入れ子６を備えている。

なお、入れ子６には、上型４ａに嵌め込まれる凹入れ子としての第１入れ子６ａ、および下型４ｂに嵌め込まれる凸入れ子としての第２入れ子６ｂが含まれており、閉状態において、第１入れ子６ａと第２入れ子６ｂの間に成形品（不図示）を成形するための成形スペース９が形成される。

上型４ａは、中央に第１入れ子６ａを嵌め込むための第１貫通孔５を有しており、かかる第１貫通孔５は、上端において径を広げた断面逆凸形状を有している。このため、第１貫通孔５の上方には、段差を構成する第１平面部５ａが形成される。なお、本実施の形態において、径とは、必ずしも円筒の径を示すものではなく、角筒の幅をも含む概念である。

第１入れ子６ａは、第１貫通孔５において上型４ａを貫通し、その上端がプレス成型用金型装置２の上方に露出する形状を有している。また、第１入れ子６ａは、中央が凹んだ断面逆凸形状を有しており、この上方に、他部よりも径を広げた第１拡径部６ｘを備えている。

このため、第１入れ子６ａは、第１拡径部６ｘを上型４ａの第１平面部５ａに係合させ、ボルト８で第１拡径部６ｘを第１平面部５ａに固定することにより、上型４ａに装着される。

なお、プレス成型用金型装置２は、型温を高くする必要があるため、スチーム温調を必要とする。このため、第１入れ子６ａには、図示しないスチーム温調器のホース（回路）を接続するための接続部(不図示)が設けられている。かかる接続部としては、たとえば、ソケット（ホース側）とプラグ（入れ子６側）を組み合わせて接続可能なものが用いられる。具体的には、接続部として、日東工器製カプラ（登録商標）などを使用することが好ましい。

このように、ソケットとプラグを組み合わせて接続することにより、第１入れ子６ａの範囲内で接続部のシール機能を完結させることができ、第１入れ子６ａを交換する際にシール性劣化の問題が生じないようにすることができる。

下型４ｂは、下型本体１０、後述する押出プレート２０を移動させるための空間を形成するスペーサーブロック１２、および基台１４を備えている。そして、下型本体１０もまた、中央に第２入れ子６ｂを嵌め込むための第２貫通孔１６を有している。かかる第２貫通孔１６が逆凸形状を有しているため、第２貫通孔１６の上方には、段差を構成する第２平面部１６ａが形成される。

第２入れ子６ｂは、第２入れ子本体１７、成形品を押し出すための棒状の押出ピン１８、押出ピン１８を移動させるための第１押出プレート２０ａ（後述）、および第２入れ子本体１７を支持する圧受けピンとしての支持部材２１を備えている。

ここで、第２入れ子本体１７もまた、第２貫通孔１６において下型本体１０を貫通し、他部よりも径を広げた第２拡径部６ｙを備えている。このため、第２入れ子本体１７は、第２拡径部６ｙを下型本体１０の第２平面部１６ａに係合させ、ボルト８で第２拡径部６ｙを第２平面部１６ａに固定することにより、下型本体１０に装着される。また、第２入れ子本体１７も、第１入れ子６ａと同様の接続部を備えている。

押出プレート２０は、押出ピン１８が貫通する第１押出プレート２０ａと、押出ピン１８の下端を支持する第２押出プレート２０ｂとを上下に積層して構成され共に押出ピン１８を移動させるための作動源として機能する（図６参照）。なお、第１押出プレート２０ａは第２入れ子６ｂに含まれ、第２入れ子６ｂと共に交換されるが、第２押出プレート２０ｂは第２入れ子６ｂに含まれず、第２入れ子６ｂと共に交換されることはない。

このように、押出プレート２０を二重構造にすることにより、第２押出プレート２０ｂで確実に押出ピン１８を押し出したり戻したりすることができると共に、第２押出プレート２０ｂを交換する必要が無くなり、入れ子６の交換作業の負担を軽減することができる。

支持部材２１は、成形圧力によって第２入れ子本体１７が歪んだり破壊されることを防止する機能を有しており、直径５０ｍｍ～１５０ｍｍ程度の円柱形状を有している。また、支持部材２１は、押出ピン１８の位置と重複しないように、たとえば１００ｍｍ～３００ｍｍピッチ程度でバランスよく複数箇所に配置することが好ましい。

次に、上型４ａにおいて第１入れ子６ａを交換する手順を説明する。まず、図２（ａ）に示すように、第１入れ子６ａが装着された上型４ａからボルト８を取り外す（図２（ｂ）参照）。次に、図３（ａ）に示すように、図示しないクレーンで第１入れ子６ａを懸吊し、上型４ａから第１入れ子６ａを引き上げる。

次に、第１入れ子６ａとは異なるサイズや形状の成形品を成形するための他の第１入れ子６ａ´をクレーンで懸吊し、上型４ａの第１貫通孔５内に降下させ、第１拡径部６ｘを第１平面部５ａに係合させた状態で、ボルト８で第１入れ子６ａ´を上型４ａに固定する（図３（ｂ）参照）。なお、図３では、他の第１入れ子６ａ´が第１入れ子６ａよりも小さなサイズや形状の成形品を製造するのに用いられる製品である場合を例示しているが、他の第１入れ子６ａ´は、第１入れ子６ａよりも大きなサイズや形状の成形品を製造するのに用いられる製品であってもよい。

このように、第１入れ子６ａが断面逆凸形状を有し、上型４ａが上端において径を広げた段差を有する第１貫通孔５を有することにより、第１入れ子６ａを上型４ａの段差に係合させることで、金型反転を行うことなく容易に第１入れ子６ａを他の第１入れ子６ａ´と交換することが可能になる。

次に、下型４ｂにおいて第２入れ子６ｂを交換する手順を説明する。まず、図４（ａ）に示すように、下型本体１０に装着された第２入れ子６ｂからボルト８を取り外す（図４（ｂ）参照）。次に、図５（ａ）に示すように、図示しないクレーンで第２入れ子６ｂを懸吊し、下型本体１０から第２入れ子６ｂを引き上げる。なお、第２入れ子６ｂは、第２入れ子本体１７、押出ピン１８、第１押出プレート２０ａ、および支持部材２１を含んだ状態で一体的に引き上げられる。一方、第２押出プレート２０ｂは、そのまま下型４ｂの基台１４上に残留する。

次に、第２入れ子６ｂとは異なるサイズや形状の成形品を成形するための他の第２入れ子６ｂ´をクレーンで懸吊し、下型本体１０の第２貫通孔１６に降下させ、第２拡径部６ｙを第２平面部１６ａに係合させた状態で、ボルト８で他の第２入れ子６ｂ´を下型本体１０に固定する（図５（ｂ）参照）。なお、図５では、他の第２入れ子６ｂ´が第２入れ子６ｂよりも小さなサイズや形状の成形品を製造するのに用いられる製品である場合を例示しているが、他の第２入れ子６ｂ´は、第２入れ子６ｂと異なるサイズや形状の成形品に用いられるものであればよいのは、第１入れ子６ａの事例で説明したのと同様である。

このように、第２入れ子６ｂが、第２入れ子本体１７、押出ピン１８、第１押出プレート２０ａ、および支持部材２１を含むことにより、第２入れ子６ｂを一体的に他の第２入れ子６ｂ´と交換することができる。これにより、サイズや形状の異なる成形品を成形する際に、押出ピン１８の位置が合わなくなるという問題が解消できる（図１１（ｂ）参照）。このため、下型４ｂを共用することが可能となり、一型で様々なサイズや形状の成形品を作製することができるため、省コストを実現することができる。

なお、第２入れ子６ｂの交換後、成形が完了した際には、図６に示すように、押出プレート２０を上昇させることにより、押出ピン１８が第２入れ子６ｂ´の上方に突き出し、成形品が第２入れ子６ｂ´から取り外される。

この実施の形態に係る発明によれば、金型反転を経ずに入れ子６を交換でき、かつ一型で様々なサイズや形状の成形品を作製することが可能な、プレス成型用金型装置２を提供することができる。また、入れ子６自体を交換する簡潔な構造を採用することにより、入れ子６および金型４が十分な強度を保持でき、大型の成形やプレス成型にも適用することが可能となる。

また、従来の樹脂材料成形用の金型装置１０２（図７参照）では、ホース（回路）を接続するための接続部が入れ子１０６の外部に設けられ、入れ子６の端部にＯリングを装着することにより、入れ子１０６のシール機能を実現していたが、この場合、入れ子１０６を交換するたびにホース（回路）の出入り口の水を除去する必要があった。その他、金型温度が上昇するとＯリングが劣化して入れ子１０６のシール機能が低下するという問題もあった。

しかし、実施の形態に係る発明によれば、ソケットとプラグを組み合わせて接続することにより、入れ子６の範囲内で接続部のシール機能を完結させることができ、Ｏリングが劣化する恐れもなくなる。このため、入れ子６を交換する際のシール機能を向上させることができる。また、水を除去する手間も省くことができるため、入れ子６の交換を容易にすることができる。

なお、上述の実施の形態においては、上型４ａが固定側取付板であり、下型４ｂが可動側取付板である場合を例示しているが、上型４ａを可動側取付板とし、下型４ｂを固定側取付板としてもよい。もちろんいずれの金型４が上型または下型であっても構わない。

また、上述の実施の形態において、支持部材２１は、支持機能を有していれば、必ずしも円柱でなくともよく角柱などで代替してもよい。また、支持部材２１の配置間隔も１００ｍｍ～３００ｍｍピッチに限定されるものではない。

また、上述の実施の形態においては、金型装置としてプレス成型用金型装置２を例示しているが、本発明は射出成型用金型を排除するものではない。
また、上述の実施の形態において、成形材料としては、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂等が用いられる。特に大型の熱硬化性樹脂のシートモールディングコンパウンド成形に適している。

上述の金型装置を用いて作製された成形品の用途例としては、たとえば、浴室床パン、浴槽エプロン、浴室カウンター、壁パネル、車両用天井材、自動車アンダーカバー、台座、机、長椅子、などの大物平板形状部材が挙げられる。

２ プレス成型用金型装置
４ 金型
４ａ 上型
４ｂ 下型
５ 第１貫通孔
５ａ 第１平面部
６ 入れ子
６ａ 第１入れ子
６ｂ 第２入れ子
６ｘ 第１拡径部
６ｙ 第２拡径部
８ ボルト
９ 成形スペース
１０ 下型本体
１２ スペーサーブロック
１４ 基台
１６ 第２貫通孔
１６ａ 第２平面部
１７ 第２入れ子本体
１８ 押出ピン
２０ 押出プレート
２０ａ 第１押出プレート
２０ｂ 第２押出プレート
２１ 支持部材
１０２ 金型装置
１０４ 金型
１０４ａ 上型板
１０４ｂ 下型板
１０６ 入れ子
１０６ａ 凹入れ子
１０６ｂ 凸入れ子
１０８ 成形スペース
１１０ 押出ピン
１１２ 押出プレート
１１４ 固定用ボルト
１１６ 固定用ボルト

Claims (5)

1. 開閉可能な一対の上型および下型と、
   前記上型に交換可能に着脱される第１入れ子と、
   前記下型に交換可能に着脱される第２入れ子と
   を備える金型装置であって、
   前記上型は、段差を構成する第１平面部が形成された断面逆凸形状の第１貫通孔を有し、
   前記第１入れ子は、他部よりも径を広げ、前記第１貫通孔に配置された際に前記第１平面部と係合する第１拡径部を備え、
   前記第２入れ子は、入れ子本体と、成形品を押し出すための棒状の押出ピンと、前記押出ピンを移動させるための第１押出プレートと、支持部材とを含み、前記下型に着脱される際に、前記入れ子本体、前記押出ピン、前記第１押出プレート、および前記支持部材を取り外すことなく一体的に交換可能であることを特徴とする金型装置。
2. 前記第１入れ子は、前記上型に装着した状態において、上端部が前記上型から露出していることを特徴とする請求項１記載の金型装置。
3. 前記下型は、前記第２入れ子と共に交換される前記第１押出プレートと、前記第２入れ子と共に交換されることのない第２押出プレートとを積層して成る共通の押出プレートを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の金型装置。
4. プレス成型に用いられることを特徴とする請求項１記載の金型装置。
5. 請求項１記載の金型装置を用いてプレス成型して得られた成形品。