JP4787801B2

JP4787801B2 - 金型

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Publication number: JP4787801B2
Application number: JP2007188947A
Authority: JP
Inventors: 政之植谷; 清水　　秀樹
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2027-07-20
Also published as: JP2009023229A

Description

本発明は、金型に関し、より詳しくは積層するシートを作製する金型に関する。

従来、この種の金型としては、載置台に載置したセラミック成形体に近接・離間可能であり、載置されたセラミック成形体に当接してこれを位置決めするチャック部材を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された金型は、焼結前のセラミック成形体を位置決めしても、チャック部材（位置決部材）が移動可能であるため、セラミック成形体に歪みや破損を防止しつつ精度良く位置決めすることができる。
特開２００２−５９４１５号公報

ところで、位置決めした状態で、例えばシート状のセラミック成形体に打ち抜きによる貫通孔を形成する場合など、位置決部材以外の部材により未焼成のセラミック成形体を押圧しこのセラミック成形体に所定形状を形成することがある。このような場合、セラミック成形体の端部が押圧によって外側に向かって移動することがあるが、位置決めを行う位置決め部材の部分ではこのセラミック成形体の端部の移動が規制されるため、所定形状をシートに形成する際に、位置決めによってシートが変形してしまうことがあった。セラミック成形体に形成された所定形状の位置精度は、より高いことが望ましく、このような成形体の変形を抑制することが望まれていた。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、所定形状をシートに形成する際に、位置決めによって生じるシートの変形を抑制することができる金型を提供することを目的とする。

本発明は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

即ち、本発明の金型は、
一部がカール状となったカール部を有し変形可能なシートへ所定形状を形成する金型であって、
前記シートを載置する載置部と、
前記載置部に向かって移動可能に支持され前記載置されたシートを押圧することにより前記所定形状を該シートへ形成する形状形成部と、
前記形状形成部が前記載置されたシートを押圧方向に押圧すると該押圧方向に移動可能に前記載置部に設けられ、該押圧方向に移動すると前記載置されたシートの端部の初期位置から離れる方向に傾斜した傾斜面が形成され、該傾斜面と前記シートの端部とが当接することにより該シートを位置決めする位置決め部と、
を備えたものである。

この金型では、カール部を有し変形可能なシートを載置部に載置し、位置決め部にシートの端部を当接してこのシートを位置決めし、載置されたシートに向かって形状形成部を移動しシートを押圧して所定形状をシートへ成形する。このとき、位置決め部は、押圧方向に移動可能であり、傾斜面がシートの端部の初期位置から離れる方向に傾斜しているため、シートが押圧されると位置決め部が押圧方向に移動し、カール部が矯正されシートの端部が位置決め部へ向かって移動したときに、シート端部の移動を妨げないようにしつつシート端部と接触してシートを位置決め可能である。したがって、所定形状をシートに形成する際に、位置決めによって生じるシートの変形を抑制することができる。

本発明の金型において、前記位置決め部は、前記押圧方向に移動する際に、前記シートが前記形状形成部により押圧され前記カール部が矯正されて移動する該シートの先端に沿うように傾斜した傾斜面が形成されているものとしてもよい。こうすれば、位置決めによって生じるシートの変形をより抑制しやすい。

本発明の金型において、前記位置決め部は、円柱状であり、前記形状形成部に向かって先細りになる傾斜面が形成されているものとしてもよい。こうすれば、比較的傾斜面を形成しやすく、より容易に位置決めによって生じるシートの変形を抑制することができる。

本発明の金型において、前記位置決め部は、前記形状形成部に向かうと前記傾斜が緩やかになる前記傾斜面が形成されているものとしてもよい。こうすれば、押圧されたときのシートの端部の移動に対して傾斜面がより当接しやすいため、位置決めによって生じるシートの変形をより抑制しやすい。

本発明の金型において、前記位置決め部は、前記カール部を二等辺三角形に近似したときに、該二等辺三角形の高さをｈ、該二等辺三角形の底辺の半分の長さをｂ、前記初期位置から前記カール部を前記形状形成部が押圧した距離を△ｈ、前記傾斜面と前記シートの端部とが接触する初期位置から前記△ｈの距離を押圧した際の傾斜面までの距離を△Ｌとすると式（１）を満たす前記傾斜面が形成されているものとしてもよい。こうすれば、カール部を二等辺三角形に近似し、これを用いて傾斜面を形成することができるため、一層容易に位置決めによって生じるシートの変形を抑制することができる。

あるいは、本発明の金型において、前記位置決め部は、前記形状形成部側の先端位置と前記シートの端部の初期位置と接触する位置との稜線が直線である傾斜面が形成されているものとしてもよい。こうすれば、より傾斜面を形成しやすく、より容易に位置決めによって生じるシートの変形を抑制することができる。このとき、前記位置決め部は、前記カール部を二等辺三角形に近似したときに、該二等辺三角形の高さをｈ、該二等辺三角形の底辺の半分の長さをｂ、前記初期位置から前記カール部を前記形状形成部が押圧した距離を△ｈ、前記傾斜面と前記シートの端部とが接触する初期位置から前記△ｈの距離を押圧した際の傾斜面までの距離を△Ｌとすると式（２）を満たす前記傾斜面が形成されているものとしてもよい。こうすれば、カール部を二等辺三角形に近似し、稜線が直線である傾斜面を形成することができるため、一層容易に位置決めによって生じるシートの変形を抑制することができる。

本発明の金型において、前記形状形成部は、前記シートに前記所定形状として複数の貫通孔を形成するものとしてもよい。こうすれば、位置精度が求められる複数の貫通孔をシートに設ける際に、位置決めによって生じるシートの変形を抑制することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態としての積層成形体２０の説明図であり、図１（ａ）が第１層である第１シート１０の説明図、図１（ｂ）が第２層である第２シート１３の説明図、図１（ｃ）が第３層である第３シート１６の説明図、図１（ｄ）が積層成形体２０の平面図、図１（ｅ）が図１（ｄ）のＡ−Ａ断面図、図１（ｆ）が図１（ｄ）のＢ−Ｂ断面図、であり、図２は、第２シート１３や第３シート１６を加工する打抜金型３０の構成の概略を示す構成図であり、図２（ａ）が正面の断面図、図２（ｂ）が図２（ａ）のＣ−Ｃ視図であり、図３は、打抜金型３０に配設された位置決部材４０の一例の説明図であり、図４は、位置決部材４０に設けられたテーパ面４２の設計方法の一例の説明図であり、図４（ａ）がセラミックシート５０の模式図、図４（ｂ）がセラミックシート５０の変形の模式図、図４（ｃ）がテーパ面４２の設計例である。まず、本発明の打抜金型３０により成形する積層成形体２０から説明する。

積層成形体２０は、ジルコニアやアルミナなどのセラミックス原料で形成されており、図１（ｄ）〜（ｅ）に示すように、その内部には複数の空間孔１５が形成され、この空間孔１５から外部に貫通した吐出孔１８が形成されている。積層成形体２０は、例えば空間孔１５に充填したインクを吐出孔１８から吐出させるアクチュエータの構成部材として利用される。この積層成形体２０は、図１（ａ）〜（ｂ）に示す、未焼成の第１シート１０，未焼成の第２シート１３，未焼成の第３シート１６を接着材層により貼り合わせ、所定の外形１１（ここでは矩形状）に切り出して焼成したものである。第１シート１０は、矩形状に形成されたシートである。第２シート１３は、矩形状に形成されたシートであり、予め定められた複数の外形１１の各内側に含まれるようシート面を貫通した複数の空間孔１５が穿設されている。第３シート１６は、矩形状に形成されたシートであり、予め定められた複数の外形１１の各内側に含まれるようシート面を貫通した複数の吐出孔１８が穿設されている。第１シート１０，第２シート１３，第３シート１６は、それぞれ異なる厚さで成形されている。ここでは、説明の便宜のため、第１シート１０，第２シート１３，第３シート１６などを総称してセラミックシート５０と称することとする。このセラミックシート５０には、位置合わせなどに用いる基準孔１２が各シートに複数設けられている。これらのセラミックシート５０は、未焼成状態では比較的容易に変形する。なお、セラミックシート５０は、打抜金型３０で成形する際には、図２に示すように、シート層５２の裏面に接着層５４が形成され、この接着層５４の乾燥時などに生じこの接着層５４の反対面を凸面としてカール状になっているカール部５２ａを有している。このカール部５２ａは、比較的セラミックシート５０の端部（以下シート端部とも称する）の近傍に形成されやすい。なお、説明の便宜のため、図ではカール部５２ａを誇張して表現している。

次に、第２シート１３への空間孔１５の穿設及び第３シート１６への吐出孔１８の穿設に用いる打抜金型３０を説明する。この打抜金型３０は、図２に示すように、セラミックシート５０を載置する下型３０ａと、下型３０ａの上方に図示しないガイドに沿って上下に移動可能に支持されセラミックシート５０に所定形状（例えば空間孔１５や吐出孔１８など）を形成する上型３０ｂとを備えている。

下型３０ａは、打抜金型３０を支える矩形状のダイホルダ３１と、ダイホルダ３１上に設けられた第１パッキングプレート３２と、第１パッキングプレート３２上に設けられセラミックシート５０を載置するダイプレート３３とを備え、これらがボルト３１ａにより一体に固定されている。

上型３０ｂは、セラミックシート５０に所定形状を形成するパンチ部材５６を固定する矩形状のパンチホルダ３５と、パンチホルダ３５の下面に固定された矩形状の第２パッキングプレート３６と、第２パッキングプレート３６の下面に固定された矩形状のパンチプレート３７と、パンチプレート３７の下面に可動空間を設けた状態で支持ロッド３９により上下方向に移動可能に支持され下型３０ａに載置されたセラミックシート５０を上方から面で押圧するストリッパプレート３８とを備えている。このストリッパプレート３８は、押圧バネ５５により常にパンチプレート３７から離れる方向に付勢されており、この押圧バネ５５により調節された圧力でセラミックシート５０を押圧する。この上型３０ｂには、図２の拡大図に示すように、セラミックシート５０に所定形状を形成する複数のパンチ部材５６が設けられている。このパンチ部材５６は、パンチホルダ３５に形成された固定用空間３５ａと、第２パッキングプレート３６に設けられた貫通孔と、パンチプレート３７に設けられた支持孔３７ａとにより形成される連通孔に挿入されて上下動可能に支持されている。また、パンチ部材５６の先端（下型３０ａ側）に設けられた形成部５６ａがストリッパプレート３８に設けられた貫通孔３８ａに挿入されている。また、下型３０ａのダイプレート３３には、形成部５６ａが挿入可能な受孔３３ａが設けられている。

このように構成された打抜金型３０では、上型３０ｂがセラミックシート５０側に移動し、ストリッパプレート３８がセラミックシート５０に当接すると、ストリッパプレート３８の下面から突出した形成部５６ａがセラミックシート５０を貫通して受孔３３ａに挿入されて、セラミックシート５０に所定形状を形成し、ストリッパプレート３８の下面及びダイプレート３３の上面により挟み込むことによりセラミックシート５０を押圧してこれを平面状にする。

また、下型３０ａには、セラミックシート５０の位置決めを行う位置決部材４０が設けられている。位置決部材４０は、セラミックシート５０の側端部に当接するものが２個、この側端部と隣り合う側端部に当接させるものが１個、下型３０ａに設けられている。この位置決部材４０は、第１パッキングプレート３２、ダイプレート３３に設けられた貫通孔と、ダイホルダ３１に設けられた穴とが連通して形成された穴に挿入され、底面４４（図３参照）に当接する支持バネ３４により下方から上方に向かって付勢されている。このように、位置決部材４０は、ダイプレート３３に載置されたセラミックシート５０をストリッパプレート３８により押圧方向（下方）に押圧すると、ストリッパプレート３８に当接してこれと共に下方に移動可能となっている。この位置決部材４０は、図３に示すように、円柱状のボディ４１から上面である先端面４３に向かって（上型３０ｂ側に向かって）先細りになるテーパ面４２が形成されている。このテーパ面４２は、先端面４３に向かうと（上型３０ｂ側に向かうと）傾斜が緩やかになるように形成されている。このように、位置決部材４０は、ストリッパプレート３８と先端面４３とが当接し、ストリッパプレート３８の押圧方向（下方）に移動すると、ストリッパプレート３８と先端面４３とが当接しない状態でのセラミックシート５０の端部の初期位置から離れる方向に傾斜したテーパ面４２が形成されている。そして、位置決部材４０は、このテーパ面４２とセラミックシート５０の端部とが当接することによりこのシートを位置決めする。

ここで、テーパ面４２について説明する。ここで、カール部５２ａは、図４（ａ）に示すように、二等辺三角形の形状に近似することができる。この近似したカール部５２ａの二等辺三角形の高さをｈ、この二等辺三角形の底辺の半分の長さをｂ、初期位置からカール部５２ａをストリッパプレート３８が押圧した距離を△ｈ、△ｈの距離だけカール部５２ａを押圧した際のセラミックシート５０の端部の初期位置から現在の端部の位置までの距離を△Ｌとする。ここで、図４（ｂ）に示すように、カール部５２ａが上方から押圧されると、両斜辺が一定の長さを保持した状態でこの二等辺三角形が変形し、これに伴って、セラミックシート５０の端部が外側に向かって移動するモデルが考えられる。このとき、△ｈの距離だけカール部５２ａを押圧した際の二等辺三角形を考えると、以下に示す式（３）が成り立つ。これを解の公式を用いて△Ｌについて解くと、式（１）が得られる。また、カール部５２ａを二等辺三角形に近似し、△ｈの距離だけカール部５２ａを押圧した際に一定の割合で横方向へ端部が移動するモデルとしても考えられる。この場合の△Ｌは、式（２）で表すことができる。図４（ｃ）には、この式（１）及び式（２）の△Ｌを満たす範囲のテーパ面４２の形状を示している。このテーパ面４２は、上記式（１）及び式（２）の△Ｌとなるような範囲（例えば図中１点鎖線）に形成するのが好ましく、ここでは、式（１）に適合するように形成されている。つまり、テーパ面４２は、位置決部材４０が押圧方向に移動する際に、セラミックシート５０がストリッパプレート３８により押圧されカール部５２ａが矯正されて移動するこのシートの先端に沿って傾斜するように形成されているのである。なお、カール部５２ａの高さｈや、底辺長さｂには、ばらつきがあるため、セラミックシート５０全体の高さｈや底辺長さｂの平均を求め、この平均値に合わせてテーパ面４２を設計することが好ましい。

次に、打抜金型３０の動作について説明する。図５は、セラミックシート５０に所定形状を形成する説明図であり、図５（ａ）がセラミックシート５０をセットした図、図５（ｂ）が押圧中の図、図５（ｃ）が押圧終了時の図である。まず、セラミックシート５０を用意する。シート層５２は、例えば、原料粉末としてのジルコニアやバインダなどの樹脂を混合して坏土とし、この坏土をプレス成形などで成形して作製する。また、接着層５４は、シート層５２に比して樹脂量が多くなるようにし、シート層５２の一面に塗布しシート層５２の上に形成する。このとき、セラミックシート５０の端部近傍が変形してカール部５２ａが形成される。次に、例えば、第２シート１３を作製する際には、それに合わせたパンチ部材５６を配設した上型３０ｂ及びダイプレート３３を用意し、ダイプレート３３の上面に設けられた複数の位置決部材４０にセラミックシート５０の端部が当接するようにセラミックシート５０を下型３０ａの上に位置決めする（図５（ａ）拡大図）。このとき、位置決部材４０により位置決めされたシート端部に対向するシート端部でのシート破損を防止するために、この対向するシート端部がダイプレート３３に設けられた受孔３３ａに引っ掛からないようなセラミックシート５０を用いるものとする。なお、打抜金型３０が初期位置にあるときには、柱状体４１がダイプレート３３の上面から所定量だけ突出しており、この柱状体４１に当接した状態でセラミックシート５０が位置決めされる。次に、上型３０ｂを下型３０ａに向かって移動させる。すると、パンチ部材５６（図２参照）やストリッパプレート３８の下面がセラミックシート５０の上面に当接する。そのまま上型３０ｂを下方に移動すると、セラミックシート５０が下方に押しつけられ、シート端部が外側に向かって移動する（図５（ｂ）拡大図）。このとき、位置決部材にテーパ面が形成されていない場合には、位置決部材に当接するシート端部の部分のみが外側に向かって移動できず、この端部面が波を打つような形状になり、積層成形体２０とする際のシートを重ね合わせるときの位置精度が低下してしまう。ここでは、位置決部材４０のテーパ面４２がシート端部の移動に合わせて傾斜して形成されているから、この端面の移動を阻害せず、この端面の波打ちを抑制しセラミックシート５０を位置決めした状態で押圧可能である。そして、上型３０ｂが最下方に位置するとセラミックシート５０がストリッパプレート３８とダイプレート３３とに挟み込まれてカール部５２ａが平板状に矯正され、セラミックシート５０への所定形状（図１（ｂ）参照）の形成が終了する（図５（ｃ）拡大図）。その後、各シートを重ね合わせ、重ね合わせたシートが剥離しないよう積層荷重を加え、複数の外形１１に切り出し、焼成して積層成形体２０を作製する。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のセラミックシート５０が本発明のシートに相当し、下型３０ａが載置部に相当し、上型３０ｂが形状形成部に相当し、テーパ面４２が傾斜面に相当し、空間孔１５及び吐出孔１８が貫通孔に相当する。

以上詳述した本実施形態の打抜金型３０によれば、カール部５２ａを有し変形可能なセラミックシート５０を下型３０ａに載置し、位置決部材４０にセラミックシート５０の端部を当接してこのセラミックシート５０を位置決めし、このセラミックシート５０に向かって上型３０ｂを移動しセラミックシート５０を押圧して所定形状をセラミックシート５０へ成形する。このとき、位置決部材４０は、押圧方向に移動可能であり、テーパ面４２がセラミックシート５０の端部の初期位置から離れる方向に傾斜しているため、セラミックシート５０が押圧されると位置決部材４０が押圧方向に移動し、カール部５２ａが矯正されセラミックシート５０の端部が位置決部材４０へ向かって移動したときに、セラミックシート５０端部の移動を妨げないようにしつつセラミックシート５０端部と接触してセラミックシート５０を位置決め可能である。したがって、所定形状をセラミックシート５０に形成する際に、位置決めによって生じるセラミックシート５０の変形を抑制することができる。また、位置決部材４０が押圧方向に上型３０ｂと共に移動可能であるため、セラミックシート５０の端部の初期位置より離れる方向に傾斜するテーパ面４２を形成するという比較的簡単な構造で、セラミックシート５０の端部の移動に合わせてその端部との当接部分が移動するものとすることができる。

更に、位置決部材４０は、押圧方向に移動する際に、セラミックシート５０が上型３０ｂにより押圧されカール部５２ａが矯正されて移動する端部に沿うように傾斜したテーパ面４２が形成されているため、位置決めによって生じるセラミックシート５０の変形をより抑制しやすい。更にまた、位置決部材４０は、ボディ４１が円柱状であり、上型３０ｂに向かって先細りになるテーパ面４２であるから、比較的テーパ面４２を形成しやすく、ひいては、より容易に位置決めによって生じるセラミックシート５０の変形を抑制することができる。そして、位置決部材４０は、上型３０ｂに向かうと傾斜が緩やかになるテーパ面４２が形成されているため、押圧されたときのセラミックシート５０の端部の移動に対してテーパ面４２がより当接しやすいため、位置決めによって生じるセラミックシート５０の変形をより抑制しやすい。そしてまた、位置決部材４０は、上述した式（１）を満たすテーパ面４２が形成されているため、カール部５２ａを二等辺三角形に近似し、これを用いてテーパ面４２を形成することができ、一層容易に位置決めによって生じるセラミックシート５０の変形を抑制することができる。そして更に、上型３０ｂは、セラミックシート５０に所定形状として複数の貫通孔（空間孔１５や吐出孔１８）を形成するため、位置精度が求められる複数の貫通孔をセラミックシート５０に設ける際に、位置決めによって生じるセラミックシート５０の変形を抑制することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、上型３０ｂに向かうと傾斜が緩やかになるテーパ面４２が形成されている位置決部材４０としたが、図６（ａ）に示すように、上型３０ｂ側の先端位置と、初期位置のシート端部が接触する位置との稜線が直線であるテーパ面４２が形成された位置決部材４０Ｂとしてもよい。図６は、別の位置決部材の説明図であり、図６（ａ）が位置決部材４０Ｂの説明図、図６（ｂ）が位置決部材４０Ｃの説明図である。位置決部材４０Ｂは、ボディ４１が円柱状であり、上型３０ｂに向かって先細りになるテーパ面４２が形成され、上型３０ｂ側の先端位置とセラミックシート５０の端部の初期位置と接触する位置との稜線が直線であるものの一例を示したものである。こうすれば、よりテーパ面４２を形成しやすく、より容易に位置決めによって生じるセラミックシート５０の変形を抑制することができる。このとき、テーパ面４２Ｂは、上述した式（２）を満たすものとしてもよい。こうすれば、カール部５２ａを二等辺三角形に近似し、これを用いてテーパ面４２を形成することができるため、一層容易に位置決めによって生じるセラミックシート５０の変形を抑制することができる。

あるいは、上述した実施形態では、ボディ４１が円柱状であり、上型３０ｂに向かって先細りになるテーパ面４２が形成されている位置決部材４０としたが、特にこれに限定されず、例えば、図６（ｂ）に示すように、角柱状のボディ４１Ｃとし、押圧方向に移動するとセラミックシート５０の端部の初期位置から離れる方向に傾斜したテーパ面４２Ｃを形成した位置決部材４０Ｃとしてもよい。こうしても、位置決めによって生じるセラミックシート５０の変形を抑制することができる。なお、この場合、セラミックシート５０の１つの辺の全体に当接する幅で形成するものとしてもよい。

上述した実施形態では、上述した式（１）と式（２）とを満たす範囲（図４（ｃ）参照）のテーパ面４２を設けるものとしたが、位置決部材が押圧方向に移動するとセラミックシート５０の端部の初期位置から離れる方向に傾斜したテーパ面を設けるものとすれば、セラミックシート５０のカール部５２ａの状態や押圧した際の端部の移動傾向に合わせて上記範囲外となるようなテーパ面を設けるものとしてもよい（図４（ｃ）の二点鎖線参照）。

上述した実施形態では、セラミックシート５０の１辺に２個、この辺に対向しない辺に１個、計３個の位置決部材４０を設けるものとしたが、これを基本とすれば、４個以上いずれの位置に設けてもよい。

上述した実施形態では、下方に配置された下型３０ａに向かって上方から上型３０ｂを移動してセラミックシート５０に所定形状を成形するものとしたが、下型３０ａを下方から上方へ移動させてもよいし、これらを横向きに配置して左右いずれから移動するものとしてもよい。また、カール部５２ａの凸部が上方に配置されるものとしたが、凹部が上方に配置されるものとしてもよい。

上述した実施形態では、第２シート１３に空間孔１５や第３シート１６に吐出孔１８などの貫通孔を形成する打抜金型３０について説明したが、シートに所定形状を形成するものであれば、特にこれに限定されずに適用することができる。

［位置決部材の作製］
本実施例では、種々の位置決部材を実験例として作製し、セラミックシート５０へ所定形状としての空間孔１５を転写する成形精度について検討した。図７は、実験に用いた位置決部材の説明図であり、図７（ａ）が実験例１の図、図７（ｂ）が実験例２の図、図７（ｃ）が実験例３の図、図７（ｄ）が実験例４の図、図７（ｅ）が実験例５の図、図７（ｆ）が実験例６の図である。実験例１の位置決部材４０は、ボディ４１の直径が４Ｘ、先端面４３の直径が３Ｘ、先端面４３から底面４４までの高さが４Ｙ、ボディ４１の高さが３Ｙ、ボディ４１から先端面４３への稜線が曲線となるように作製した。実験例２の位置決部材４０は、ボディ４１の直径が４Ｘ、先端面４３の直径が２Ｘ、先端面４３から底面４４までの高さが４Ｙ、ボディ４１の高さがＹ、ボディ４１から先端面４３への稜線が直線となるように作製した。実験例３の位置決部材４０は、ボディ４１の直径が４Ｘ、先端面４３の直径が２Ｘ、先端面４３から底面４４までの高さが４Ｙ、ボディ４１の高さが１．５Ｙ、ボディ４１から先端面４３への稜線が直線となるように作製した。実験例４の位置決部材４０は、ボディ４１の直径が４Ｘ、先端面４３の直径が２Ｘ、先端面４３から底面４４までの高さが４Ｙ、ボディ４１の高さが２Ｙ、ボディ４１から先端面４３への稜線が直線となるように作製した。実験例５の位置決部材４０は、ボディ４１の直径が４Ｘ、先端面４３の直径が２Ｘ、先端面４３から底面４４までの高さが４Ｙ、ボディ４１の高さが３Ｙ、ボディ４１から先端面４３への稜線が曲線となるように作製した。実験例６の位置決部材４０は、ボディ４１の直径が４Ｘ、先端面４３から底面４４までの高さが３Ｙ、テーパ面４２が無しとなるように作製した。また、実験例６を用いセラミックシート５０の反りが「０ｍｍ」、即ちカール部５２ａがない実験結果を実験例７とし、位置決部材４０を用いずセラミックシート５０の反りが「２ｍｍ」、即ちカール部５２ａの高さが２ｍｍである実験結果を実験例８とし、位置決部材４０を用いずセラミックシート５０の反りが「０ｍｍ」、即ちカール部５２ａがない実験結果を実験例９とした。

［セラミックシートの作製］
ＪＩＳ規格Ｋ６２５１に準じた引張試験にて、ダンベル状２号形を用いて引張試験片を作製し、引張速度を５０ｍｍ／ｍｉｎで引張試験した時の機械的特性が、ヤング率１０〜７５ｋｇｆ／ｍｍ²、引張強度０．５〜１．４ｋｇｆ／ｍｍ²、破断伸び１０％〜６５％であるセラミックシート５０を実験に用いた。セラミックシートの原料粉末としてはジルコニア粉末、バインダとしてはポリビニルブチラール樹脂、可塑剤としてジオクチルフタレート、分散媒として純度９９％以上の一級試験研究用試薬溶剤をボールミルで混合粉砕し、得られたスラリーを厚さ８０〜２００μｍの平板状に成形・乾燥しセラミックシート５０とした。このシートをカール部５２ａが形成されていない反りが「０ｍｍ」のサンプルとした。また、得られたセラミックシート５０の一面に上記スラリーよりもバインダ量の多いスラリーを接着層として塗布して乾燥させ、乾燥後の膜厚が５〜１０μｍになるように接着層を形成したシートも作製した。この接着層を形成したセラミックシート５０では、端部近傍に２ｍｍのカール部５２ａが形成された。

［成形精度］
ニコン製の標準スケール３００ｍｍで精度確認した測定機で、測定精度が（１．５＋４Ｌ／１０００）μｍ以下（Ｌ：測定長さ）の自動画像測定機を用いて基準孔１２の位置を計測することにより成形精度を実験例１〜９について求めた。

［相関係数］
打抜金型３０の設計値と実測値との差を算出し、打抜金型３０の配置とセラミックシート５０とのあいだの相関線を算出し、Ｃｏｒｒｅｌ関数を用いて相関係数を算出した。この相関係数は、値「１」に近いほど金型からシートへの転写精度が高いことを表す。

［実験結果］
実験例１〜６及び８は、カール部５２ａが２ｍｍ形成されたセラミックシート５０を用いて計測し、実験例７，９はカール部５２ａが形成されていないセラミックシート５０を用いて計測した。その結果を表１に示す。実験例１〜９の成形精度の測定結果から、テーパ面４２を形成した実験例１〜５では、テーパ面４２を有せずカール部５２ａがないものと比べて成型精度が高いことが明らかとなった。また、実験例２，６〜９の相関係数の算出結果から、テーパ面４２を形成した実験例２では、位置決部材４０を備えずカール部５２ａがないセラミックシート５０の成形を超える相関係数が得られ、金型からシートへの転写精度が高いことが明らかとなった。なお、反りのないセラミックシート５０へ、位置決部材４０を備えずにセラミックシート５０へ所定形状を形成する場合、比較的高い成形精度が得られているが、細かな位置決めを試験者が行わなければならないことから、作業性及び作製効率が低下する。これに対して、実験例１〜５の本発明の位置決部材では、作業性がよく、配置精度及び転写精度が高いことがわかった。

本発明の一実施形態としての積層成形体２０の説明図であり、図１（ａ）が第１層である第１シート１０の説明図、図１（ｂ）が第２層である第２シート１３の説明図、図１（ｃ）が第３層である第３シート１６の説明図、図１（ｄ）が積層成形体２０の平面図、図１（ｅ）が図１（ｄ）のＡ−Ａ断面図、図１（ｆ）が図１（ｄ）のＢ−Ｂ断面図、である。第２シート１３や第３シート１６を加工する打抜金型３０の構成の概略を示す構成図であり、図２（ａ）が正面の断面図、図２（ｂ）が図２（ａ）のＣ−Ｃ視図である。打抜金型３０に配設された位置決部材４０の一例の説明図である。位置決部材４０に設けられたテーパ面４２の設計方法の一例の説明図であり、図４（ａ）がセラミックシート５０の模式図、図４（ｂ）がセラミックシート５０の変形の模式図、図４（ｃ）がテーパ面４２の設計例である。セラミックシート５０に所定形状を形成する説明図であり、図５（ａ）がセラミックシート５０をセットした図、図５（ｂ）が押圧中の図、図５（ｃ）が押圧終了時の図である。別の位置決部材の説明図であり、図６（ａ）が位置決部材４０Ｂの説明図、図６（ｂ）が位置決部材４０Ｃの説明図である。実験に用いた位置決部材の説明図であり、図７（ａ）が実験例１の図、図７（ｂ）が実験例２の図、図７（ｃ）が実験例３の図、図７（ｄ）が実験例４の図、図７（ｅ）が実験例５の図、図７（ｆ）が実験例６の図である。

符号の説明

１０第１シート、１１外形、１２基準孔、１３第２シート、１５空間孔、１６第３シート、１８吐出孔、２０積層成形体、３０打抜金型、３０ａ下型、３０ｂ上型、３１ダイホルダ、３１ａボルト、３２第１パッキングプレート、３３ダイプレート、３３ａ受孔、３４支持バネ、３５パンチホルダ、３５ａ固定用空間、３６第２パッキングプレート、３７パンチプレート、３７ａ支持孔、３８ストリッパプレート、３８ａ貫通孔、３９支持ロッド、４０,４０Ｂ，４０Ｃ位置決部材、４１，４１Ｃボディ、４２，４２Ｂ，４２Ｃテーパ面、４３先端面、４４底面、５０セラミックシート、５２シート層、５２ａカール部、５４接着層、５５押圧バネ、５６パンチ部材、５６ａ形成部。

Claims

一部がカール状となったカール部を有し変形可能なシートへ所定形状を形成する金型であって、
前記シートを載置する載置部と、
前記載置部に向かって移動可能に支持され前記載置されたシートを押圧することにより前記所定形状を該シートへ形成する形状形成部と、
前記形状形成部が前記載置されたシートを押圧方向に押圧すると該押圧方向に該形状形成部と共に移動可能に前記載置部に設けられ、該押圧方向に移動すると前記載置されたシートの端部の初期位置から離れる方向に傾斜した傾斜面が形成され、該傾斜面と前記シートの端部とが当接することにより該シートを位置決めする位置決め部と、
を備えた金型。
前記位置決め部は、前記形状形成部が前記載置されたシートを押圧方向に押圧すると、該形状形成部に当接して該形状形成部と共に移動可能である、
請求項１に記載の金型。
前記位置決め部は、前記押圧方向に移動する際に、前記シートが前記形状形成部により押圧され前記カール部が矯正されて移動する該シートの先端に沿うように傾斜した傾斜面が形成されている、請求項１又は２に記載の金型。
前記位置決め部は、円柱状であり、前記形状形成部に向かって先細りになる傾斜面が形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の金型。
前記位置決め部は、前記形状形成部に向かうと前記傾斜が緩やかになる前記傾斜面が形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の金型。
前記位置決め部は、前記カール部を二等辺三角形に近似したときに、該二等辺三角形の高さをｈ、該二等辺三角形の底辺の半分の長さをｂ、前記初期位置から前記カール部を前記形状形成部が押圧した距離を△ｈ、前記傾斜面と前記シートの端部とが接触する初期位置から前記△ｈの距離を押圧した際の傾斜面までの距離を△Ｌとすると式（１）を満たす前記傾斜面が形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の金型。
前記位置決め部は、前記形状形成部側の先端位置と前記シートの端部の初期位置と接触する位置との稜線が直線である傾斜面が形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の金型。
前記位置決め部は、前記カール部を二等辺三角形に近似したときに、該二等辺三角形の高さをｈ、該二等辺三角形の底辺の半分の長さをｂ、前記初期位置から前記カール部を前記形状形成部が押圧した距離を△ｈ、前記傾斜面と前記シートの端部とが接触する初期位置から前記△ｈの距離を押圧した際の傾斜面までの距離を△Ｌとすると式（２）を満たす前記傾斜面が形成されている、請求項７に記載の金型。
前記形状形成部は、前記シートに前記所定形状として貫通孔を形成する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の金型。