JP4380629B2

JP4380629B2 - 成形品の金型

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Publication number: JP4380629B2
Application number: JP2005378928A
Authority: JP
Inventors: 裕介中川; 稔男藤野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2025-12-28
Also published as: CN101351321A; US20100040720A1; JP2007176074A; US9259870B2; WO2007074667A1; CN101351321B

Description

本発明は、アンダーカット部を有する成形品の成形を行う金型の構造に関する。

今日の自動車における車体のデザインは、各構成部品を連続的に組み合わせ、各部品のつなぎ目を強調しないものが主流となっている。例えばバンパー等を例に挙げても、その外観形状は隣接する車体パネルと連続するようにデザインされ、端部形状等も隣接する車体パネルとの一体感を損なわないことが要求されている。
一方で、量産車用のバンパーには、製造コストやデザイン設定の自由度等の兼ね合いから、射出成形による樹脂成形品が用いられることが一般的である。
しかし、バンパー形状が上述の要求に基づいて決定される関係で、自動車用のバンパーの樹脂成形品においては、該成形品を成形する金型の離型方向と交差する方向へ伸びるアンダーカット部を有する場合がある。

このようなアンダーカット部を有する成形品を成形するための金型としては、例えば、特許文献１に示す金型のように、成形品の本体部外面およびアンダーカット部外面の一部を成形する第１の成形型となる固定型と、該アンダーカット部外面の残りの部分を成形する脱型コアの第１のスライドコアと、アンダーカット部内面および本体部内面の一部を成形する脱型コアの第２のスライドコアと、本体部内面の残りの部分を成形する可動金型および入子とで構成される第２成形型とを備えた金型がある。
この特許文献１記載の金型においては、第１のスライドコアおよび第２のスライドコアが、それぞれ独立して、第１成形型の第２成形型に対する開閉方向とは異なる方向へ移動可能であり、型開き時には、まず第１のスライドコアのみがバンパーのアンダーカット部を脱型する方向へ移動し、その後第１のスライドコアと第２のスライドコアとの両方が一体的に前記アンダーカット部を脱型する方向へ移動するように構成されている。

つまり、図１２（ａ）に示すように、キャビティ内に樹脂等の成形素材を射出充填して、アンダーカット部１２２を有した成形品１２０を成形した後、第１のスライドコア１１１を、シリンダ等により第１成形型の第２成形型１０３に対する開閉方向（図１２においては上下方向）とは異なる方向（図１２においては右方向）へ移動させると、第２のスライドコア１１２に固設されたストッパ１３１に第１のスライドコア１１１が当接し（図１２（ｂ））、その後は第１のスライドコア１１１と第２のスライドコア１１２とが一体的に右方へ移動して（図１２（ｃ））、アンダーカット部１２２が可動型１１３から脱型する。
さらに、成形品１２０を第１成形型の開方向（図１２における上方）へ引き上げて取り出し（図１２（ｄ））、成形品１２０の取り出しの後にシリンダを伸長させて（図１２（ｅ））、第１のスライドコア１１１および第２のスライドコア１１２を元の位置に戻す（図１２（ｆ））ように構成している。
特開平１０−７１６３４号公報

前述の如く、第１のスライドコア１１１および第２のスライドコア１１２を備えた金型（図１３（ａ））においては、図１３（ｂ）に示すように、キャビティ内に成形素材を射出する際に、射出圧Ｐ１および射出圧Ｐ２がかかる。
つまり、射出時においては、キャビティ内から、固定型１０２および第１のスライドコア１１１に対して右方への力（射出圧Ｐ１）がかかり、第２のスライドコア１１２に対して左方への力（射出圧Ｐ２）がかかる。
すると、射出圧Ｐ１により固定型１０２が右方へ移動する。この場合、固定型１０２のみが右方へ移動して第１のスライドコア１１１が移動しないと、両者の間に段差が生じて、該第１のスライドコア１１１との境界部にバリが発生するため、金型においてはこのバリ発生を防止するため固定型１０２と第１のスライドコア１１１とが一体的に右方へ移動するように構成されている。
また、射出圧Ｐ２がかかる第２のスライドコア１１２が左方へ移動する（第２のスライドコア１１２と第１のスライドコア１１１とは独立して左右方向へ移動可能に構成されているので、第２のスライドコア１１２が第１のスライドコア１１１に対して左方へ移動する）。

そして、第２のスライドコア１１２が左方へ移動することにより、該第２のスライドコア１１２と第１のスライドコア１１１との間に隙間ｄが生じることとなり、成形品１２０のアンダーカット部１２２における第２のスライドコア１１２と第１のスライドコア１１１との境界部にバリ１２２ａが発生することとなる。なお、この場合に発生する隙間ｄの寸法は、例えば０．１〜０．３ｍｍ程度となる。
このように、従来の金型においては、第２のスライドコア１１２と第１のスライドコア１１１との境界部に隙間ｄが生じて、成形品１２０のアンダーカット部１２２にバリ１２２ａや段差等が発生するため、該成形品１２０の外観上の品質が悪化することとなる。

上記課題を解決する成形品の金型は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載のごとく、アンダーカット部を有する成形品の成形を行う金型であって、成形品の本体部外面を成形する第１成形型と、成形品のアンダーカット部外面を成形する第１のスライドコアと、アンダーカット部の先端面を成形する第２のスライドコアと、成形品の本体部内面およびアンダーカット部内面を成形する可動型とで構成される第２成形型と、前記第１のスライドコアを移動可能とする駆動手段とを備え、第１成形型は第２成形型に対して開閉可能に構成され、前記第２成形型には、前記第２のスライドコアを、該第２のスライドコアが第１のスライドコアへ密着する方向へ付勢する付勢手段が設けられ、型締め状態において、前記駆動手段による推進力と前記付勢手段による付勢力とが、前記第１のスライドコアと第２のスライドコアとを互いに密着する方向に作用する。
これにより、成形素材のキャビティへの射出充填時に第２のスライドコアと第１のスライドコアとが一体的に移動することとなるため、両者の間に隙間が形成されることがなく、成形品のアンダーカット部における第２のスライドコアと第１のスライドコアとの境界部にバリや段差等が発生することもない。
そして、金型により成形される成形品の外観品質を向上させることができる。

また、請求項２記載のごとく、前記金型においては、前記第１成形型と第２成形型とにより成形素材が充填されるキャビティが形成され、前記付勢手段による第２のスライドコアに対する付勢力は、前記キャビティ内における成形素材の充填圧力よりも大きく、前記駆動手段による第１のスライドコアを移動させるための推進力よりも小さく設定されている。
これにより、金型における射出成形時に第１のスライドコアと第２のスライドコアとを確実に一体的に移動させることができ、バリや段差等の発生を抑えることが可能となる。
また、請求項３記載のごとく、前記付勢手段はバネ部材を備え、該バネ部材は皿バネから構成される。

本発明によれば、金型により成形される成形品にバリや段差等が発生することを抑えて、該成形品の外観品質を向上させることができる。

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

本実施形態にかかる成形品の金型の構成について説明する。
図１、図２に示す金型１は、成形品２０の本体部２１外面を成形する第１成形型である固定型２、および、成形品２０のアンダーカット部２２外面を成形する第１のスライドコア１１と、成形品２０のアンダーカット部２２の先端面２２ａを成形する第２のスライドコア１２と、成形品２０の本体部２１内面およびアンダーカット部２２内面を成形する可動型１３とを備える第２成形型３を備えている。

前記可動型１３はベース台６上に設置されており、前記第２のスライドコア１２は摺動プレート１８を介してベース台６上にスライド自在に設置されている。また、前記第１のスライドコア１１は摺動プレート１９を介して第２のスライドコア１２上にスライド自在に設置されている。

第１のスライドコア１１、第２のスライドコア１２、および可動型１３をベース台６に設置した前記第２成形型３は、固定型２に対して上下方向へ移動自在に構成されており、該第２成形型３は上下移動することで、固定型２に対して開閉される。

前記第１のスライドコア１１および第２のスライドコア１２は、ベース台６に対して、固定型２の開閉方向（上下方向）とは異なる左右方向へ移動自在に構成されている。さらに、第１のスライドコア１１と第２のスライドコア１２とは、互いに独立して左右方向へ移動可能となっており、該第１のスライドコア１１は第２のスライドコア１２に対して左右移動可能となっている。
また、ベース台６と第１のスライドコア１１との間にはシリンダ５が介装されており、第１のスライドコア１１は、シリンダ５の伸縮動作によりベース台６に対して左右方向へ移動される。

さらに、第１のスライドコア１１の上部には嵌合穴１１ａが形成され、固定型２の下部には嵌合突起２ａが形成されており、固定型２が閉じているときには第１のスライドコア１１の嵌合穴１１ａと固定型２の嵌合突起２ａとが嵌合するように構成されている。
これにより、固定型２が閉じているときには、第１のスライドコア１１の左右の移動に伴って固定型２も一体的に左右に移動することとなる。
また、第２のスライドコア１２と可動型１３との間には付勢機構５１が介装されており、該付勢機構５１により第２のスライドコア１２が第１のスライドコア１１側（右側）へ付勢されている。

なお、本実施形態の金型１においては、固定型２を位置固定した状態で、下方に配置される第２成形型３を下方へ移動することで金型１を開くように構成しているが、説明の便宜上、下方に配置される第２成形型３を位置固定した状態で、固定型２を上方移動して金型１を開くものとして説明を行う。
また、金型１は、実際に、下方に配置される第２成形型３を位置固定した状態で、固定型２を上方に移動させて開くように構成することも可能である。

このように構成される金型１が閉じた状態において、キャビティ１ａにて成形される成形品２０のアンダーカット部２２を図３に示す。
図３においては、固定型２と第１のスライドコア１１との境界が、成形品２０が最も固定型２側（図３における右方）へ突出している箇所に位置しており、成形品２０のアンダーカット部２２が、可動型１３の下方へ入り込んでいる。
また、第２のスライドコア１２には、アンダーカット部２２の先端面２２ａに当接する係止面１２ａが形成されている。

前述のように、成形品２０のアンダーカット部２２が、可動型１３の下方へ入り込んでいるため、固定型２を開いて成形品２０を取り外す際には、そのままでは可動型１３とアンダーカット部２２とが干渉して、成形品２０を上方へ抜き取ることができない。
従って、金型１においては、成形品２０を成形した後の型開きを次のように行うようにしている。

つまり、図１２（ａ）〜（ｄ）に示した場合と同様に、金型１のキャビティ内に樹脂等の成形素材を射出充填して成形品２０を成形した後に固定型２を上方移動させて開き、第１のスライドコア１１をシリンダ５により固定型２の開方向とは異なる右方向へ移動させ、さらに第２のスライドコア１２と第１のスライドコア１１とを一体的に右方向へ移動させる。
このように、第２のスライドコア１２を右方向へ移動させることにより、該第２のスライドコア１２の係止面１２ａにアンダーカット部２２の先端面２２ａを係止させ、該アンダーカット部２２を右方へ移動させて可動型１３から脱型した後、成形品２０を第１成形型の開方向へ取り外すようにしている。

また、図４（ａ）に示す金型１のキャビティ１ａ内に樹脂等の成形素材を射出充填する際には、図４（ｂ）に示すように、キャビティ１ａ内から、固定型２に対して右方への力（射出圧Ｐ１）がかかり、第２のスライドコア１２に対して左方への力（射出圧Ｐ２）がかかる。

この場合、固定型２および第１のスライドコア１１は射出圧Ｐ１により右方へ若干移動する。一方、第２のスライドコア１２は、射出圧Ｐ２により左方へ移動しようとするが、前記付勢機構５１により右方へ付勢されているので、該付勢機構５１の付勢力により射出圧Ｐ２に抗して、第１のスライドコア１１に追従して右方へ移動することとなる。
つまり、金型１を閉じた状態（図４（ａ）に示す状態）では、シリンダ５により第１のスライドコア１１が第２のスライドコア１２側（左側）へ押し込まれた状態となっており、さらには第１のスライドコア１１により第２のスライドコア１２が左側へ押し込まれて付勢機構５１を押圧して、押し込まれた付勢機構５１が第２のスライドコア１２を右側へ付勢する付勢力を発揮している。

このように、付勢機構５１の付勢力により、成形素材の射出時に第２のスライドコア１２と第１のスライドコア１１とが一体的に右方へ移動するように構成している。
これにより、成形素材の射出時に第２のスライドコア１２と第１のスライドコア１１との間に隙間が形成されることがなく、アンダーカット部２２における第２のスライドコア１２と第１のスライドコア１１との境界部にバリや段差等が発生することもない。
これにより、金型１により成形される成形品２０の外観品質を向上させることができる。
また、成形品２０にバリが発生した場合のように、外観上の品質を確保するためにバリを研磨する等の余分な作業を行う必要がなく、成形品２０の成形工程における作業工数を減少させることができる。

次に、前記付勢機構５１の具体的構成について説明する。
図５に示すように前記付勢機構５１は、可動型１３に固設される係止部材５５と、該係止部材５５に摺動自在に嵌装されるとともに係止する摺動ストッパ５４と、該摺動ストッパ５４を第２のスライドコア１２側へ付勢するバネ部材５２と、該バネ部材５２と可動型１３との間に介装される座金５３とを備えている。

前記係止部材５５は、例えば可動型１３に螺設されるショルダーボルトにて構成され、前記摺動ストッパ５４は第１のスライドコア１１および第２のスライドコア１２の移動方向（左右方向）へ摺動自在となっている。
また、摺動ストッパ５４は、バネ部材５２の付勢力により係止部材５５の頭部５５ａに係止して、それ以上右方へ摺動することを規制されている。
また、係止部材５５の右側端面に第２のスライドコア１２が当接している。

この図５に示す、摺動ストッパ５４がバネ部材５２の付勢力により係止部材５５に係止し、係止部材５５の右側端面に第２のスライドコア１２が当接した状態においては、該係止部材５５の頭部５５ａの右側端面と、第２のスライドコア１２との間に隙間ＳＴが形成されている。

この状態から第２のスライドコア１２を付勢機構５１側（左側）へ押圧すると、図６に示すように、第２のスライドコア１２および摺動ストッパ５４が、該第２のスライドコア１２が係止部材５５の頭部５５ａに当接するまで、バネ部材５２の付勢力に抗して左方へ移動する。
つまり、摺動ストッパ５４は、前記隙間ＳＴの寸法だけ左右方向へ移動可能となっており、該摺動ストッパ５４の摺動ストロークはＳＴとなっている。該摺動ストッパ５４の摺動ストロークＳＴは、具体的には、例えば１．０ｍｍ以下となるように構成されている。

また、前記バネ部材５２は、例えば、図７に示すような１枚の皿バネにて構成している。
さらに、バネ部材５２は、図８に示すように、複数枚（図８においては２枚）の皿バネを同じ向きに重ね合わせて構成することもできる。
また、バネ部材５２は、図９に示すように、複数枚（図９においては２枚）の皿バネを逆向きに重ね合わせて構成したり、図１０に示すように、複数枚（図１０においては２枚）の皿バネを同じ向きに重ね合わせたものを、複数（図１０においては２組）逆向きに重ね合わせて構成したりすることができる。

このように、バネ部材５２に求められる付勢力や伸縮ストロークの大きさに応じて、バネ部材５２を構成する皿バネの強度や形状、および使用枚数や組み合わせ姿勢等を適宜設定することが可能となっている。
これにより、付勢機構５１を設けなかった場合に成形品２０に発生するバリや段差等の程度に応じて、容易かつ安価にバネ部材５２の仕様を設定することができる。

ただし、付勢機構５１は、金型１が閉じた状態にあるときには、シリンダ５が第１のスライドコア１１および第２のスライドコア１２を押圧する際の押圧力により、第２のスライドコア１２が係止部材５５の頭部５５ａに当接するまで縮小する必要があり、キャビティ１ａ内への成形素材の射出充填時には、第２のスライドコア１２にかかる左方への射出圧力Ｐ２に抗して、該第２のスライドコア１２を第１のスライドコア１１と密着するように右方へ付勢する必要があるため、付勢機構５１の付勢力は、（射出圧力Ｐ２）＜（付勢機構５１の付勢力）＜（シリンダ５の押圧力）の関係が成り立つように調整されている。

つまり、付勢機構５１の付勢力が射出圧力Ｐ２より大きくなければ、射出時に第２のスライドコア１２が第１のスライドコア１１に追従せず成形品２０にバリ不良や段差不良等が発生し、付勢機構５１の付勢力がシリンダ５の押圧力よりも大きくなると、脱型不良が生じるため、このような範囲に付勢機構５１の付勢力を設定するようにしている。
このように、付勢機構５１の付勢力を射出圧力Ｐ２よりも大きく、かつシリンダ５の押圧力よりも小さく構成することで、射出成形時に第１のスライドコア１１と第２のスライドコア１２とを確実に一体的に移動させることができ、バリや段差等の発生を抑えることが可能となる。

また、本例の付勢機構５１においては、第２のスライドコア１２を付勢する手段としてのバネ部材５２として皿バネを用いているので、小さなストロークＳＴ（例えば１．０ｍｍ以下）で大きな付勢力を得ることが可能となっている。
バネ部材５２のストロークが大きいと、金型１の型締め時における第２のスライドコア１２の位置（シリンダ５により左方へ移動させた状態）がばらつき、金型１の作動不良や成形品２０の成形不良が発生する原因となる。
このため、ストロークＳＴで大きな付勢力が得られる皿バネをバネ部材５２として用いることで、金型１の動作・成形の信頼性を向上することができる。

また、ストロークＳＴが小さいと、バネ部材５２が占めるスペースを小さくすることができ、設置スペースが大きくとれない部位や箇所にも付勢機構５１を設けることが可能となるため、付勢機構５１の設置場所の自由度を高めることができる。

次に、以上のように、皿バネを用いてバネ部材５２を構成した付勢機構５１を設けた金型１にて、実際に成形品２０の成形を行った場合の、該成形品２０における第２のスライドコア１２と第１のスライドコア１１との境界部に生じたバリ寸法、段差寸法およびバリと段差とを加えた寸法（図１１参照）の測定結果について説明する。

表１に示すように、付勢機構５１を設けた金型１にて、成形品２０の成形を行った場合は、該成形品２０における第２のスライドコア１２と第１のスライドコア１１との境界部に生じたバリ寸法、段差寸法およびバリと段差とを加えた寸法は、それぞれ平均値で０．０１２ｍｍ、０．０１６ｍｍ、および０．０２８ｍｍ（ｎ＝６：ｎはサンプル数）であった。
一方、金型１に付勢機構５１を設けなかった場合の成形品２０における第２のスライドコア１２と第１のスライドコア１１との境界部に生じたバリ寸法、段差寸法およびバリと段差とを加えた寸法は、それぞれ平均値で０．１４５ｍｍ、０．０４７ｍｍ、および０．１９２ｍｍ（ｎ＝６：ｎはサンプル数）であった。

上述の測定結果によると、付勢機構５１を設けた場合は、設けなかった場合に比べて、バリ寸法が１２分の１程度に、段差寸法が３分の１程度に、バリと段差とを加えた寸法が７分の１程度に抑えられており、金型１に前記付勢機構５１を設けることがバリ発生や段差発生等の抑制に大きな効果を奏していることがわかる。

本発明の実施形態にかかる、閉じた状態の金型を示す側面断面図である。閉じた状態の金型を示す正面断面図である。金型のアンダーカット部を示す拡大側面断面図である。キャビティへの成形素材の射出充填および成形品の脱型の様子を示す側面断面図である。金型に設けられる付勢機構を示す側面断面図である。付勢機構が第２のスライドコアにより押圧されて縮小した状態を示す側面断面図である。バネ部材の第１の実施例を示す側面断面図である。バネ部材の第２の実施例を示す側面断面図である。バネ部材の第３の実施例を示す側面断面図である。バネ部材の第４の実施例を示す側面断面図である。成形品に生じるバリおよび段差を示す側面断面図である。従来の金型の成形動作を示す側面断面図である。従来の金型において、成形素材の射出充填に伴う圧力により、成形品にバリが発生する様子を示す側面断面図である。

１金型
２固定型
３第２成形型
５シリンダ
１１第１のスライドコア
１２第２のスライドコア
１３可動型
２０成形品
２２アンダーカット部
５１付勢機構
５２バネ部材

Claims

アンダーカット部を有する成形品の成形を行う金型であって、
成形品の本体部外面を成形する第１成形型と、
成形品のアンダーカット部外面を成形する第１のスライドコアと、
アンダーカット部の先端面を成形する第２のスライドコアと、
成形品の本体部内面およびアンダーカット部内面を成形する可動型とで構成される第２成形型と、
前記第１のスライドコアを移動可能とする駆動手段とを備え、
第１成形型は第２成形型に対して開閉可能に構成され、
前記第２成形型には、前記第２のスライドコアを、該第２のスライドコアが第１のスライドコアへ密着する方向へ付勢する付勢手段が設けられ、
型締め状態において、前記駆動手段による推進力と前記付勢手段による付勢力とが、前記第１のスライドコアと第２のスライドコアとを互いに密着する方向に作用する、
ことを特徴とする成形品の金型。
前記金型においては、前記第１成形型と第２成形型とにより成形素材が充填されるキャビティが形成され、
前記付勢手段による第２のスライドコアに対する付勢力は、前記キャビティ内における成形素材の充填圧力よりも大きく、前記駆動手段による第１のスライドコアを移動させるための推進力よりも小さく設定されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の成形品の金型。
前記付勢手段はバネ部材を備え、該バネ部材は皿バネから構成される、ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の成形品の金型。