JP5092262B2

JP5092262B2 - 金型キャビティーの形成方法

Info

Publication number: JP5092262B2
Application number: JP2006093280A
Authority: JP
Inventors: 光次大谷
Original assignee: Pentel Co Ltd
Current assignee: Pentel Co Ltd
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: JP2007261235A

Description

本発明は、金型キャビティーの内面に溝部を形成する方法に関する。

一般的に、金型内には、キャビティーブロックが配置されており、そのキャビティーブロックには、樹脂が流れ込み、成形品の外形部が形成されるキャビティーが形成されている。そして、そのキャビティーの内面には、成形品の表面に模様などを施す溝部が形成されている。勿論、その溝部には樹脂が流入するため、成形品には突部となって形成され、表現される。

ところで、前記キャビティーの内面及び形成する溝（模様）の形状が簡易なもの（曲面を有さない平面状の内面に形成される溝であって、一定の深さ、且つ、比較的幅の広い溝など）であるならば、放電加工用の電極を作り放電加工（二次半元、三次元ＣＡＤ（コンピュータエイディトデザイン）、ＣＡＭ（コンピュータエイディトマニュファクチャリングを使用）やフライスなどの切削加工機によって形成するのが一般的である。しかし、溝の形状が複雑なものや、曲面に溝を加工したり、溝の深さが一定でないものは、切削する工具の大きさによる限度もあり、粗雑な加工となってしまったり、強いては、切削が不可能な溝の形状もあった。

そこで、放電加工により溝を形成する方法が試みられた。即ち、キャビティーの内面に溝を形成するための放電マスターと称される電極を予め形成しておくのである。そして、その放電マスターと前記キャビティーに電気を通電させることによって、キャビティーの内面に溝を形成するのである。しかし、平面状の放電マスターを加工することは容易であるが、断面形状が多角形のものや円状のもにあっては、加工が困難であり、５軸制御ができるような高価な加工機が必要となってしまっていた。また、その５軸制御の加工機に伴い、その加工機を制御するための５軸対応のＣＡＤ（５次元ＣＡＤ）やＣＡＭ（５次元ＣＡＭ）が必要となってしまい、これまた、高価なものであった。
特開２００４−１４８６６０号公報

しかし、平面状の放電マスターを加工することは容易であるが、断面形状が多角形のものや円状のもにあっては、加工が困難であり、５軸制御ができるような高価な加工機が必要となってしまっていた。また、その５軸制御の加工機に伴い、その加工機を制御するための５軸対応のＣＡＤやＣＡＭが必要となってしまい、これまた、高価なものであった。

本発明は、金型キャビティーの内面に溝部を形成する方法であって、そのキャビティーの断面が円形の空間部を成していることと、最初に平面状の平面マスター部材の表面に前記キャビティーの内面に形成する溝部に該当する溝部を形成し、次いで、その平面マスター部材の溝部によって形成された突部によって円柱状の円柱マスター部材の表面に溝部を形成し、次いで、その円柱マスター部材をキャビティーの内周表面に沿って自転させると共に、その円柱マスター部材の溝部によって形成された突部によって前記キャビティーの内面に溝部を形成したことと、前記円柱マスター及びキャビティー内面の溝部を放電加工によって形成したことを要旨とする。

本発明は、金型キャビティーの内面に溝部を形成する方法であって、そのキャビティーの断面が円形の空間部を成していることと、最初に平面状の平面マスター部材の表面に前記キャビティーの内面に形成する溝部に該当する溝部を形成し、次いで、その平面マスター部材の溝部によって形成された突部によって円柱状の円柱マスター部材の表面に溝部を形成し、次いで、その円柱マスター部材をキャビティーの内周表面に沿って自転させると共に、その円柱マスター部材の溝部によって形成された突部によって前記キャビティーの内面に溝部を形成したことと、前記円柱マスター及びキャビティー内面の溝部を放電加工によって形成したので、安価な加工機によって正確にキャビティーの内面に溝を形成することができる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図１０に示し説明する。ボールペンやシャープペンシル、マーキングペンなど筆記具の把持する部分に装着するグリップ（図１０）を成形する金型キャビティーであるが、ステープラーや穴あけパンチなどのレバーに装着する押圧部材を成形する金型キャビティーであっても良く、使用する用途は特に限定されるものではない。
そのグリップの材質としては、本製品においては、弾性樹脂が採用されている。その弾性樹脂の具体例としては、アクリル樹脂やシリコーン樹脂、フッ素樹脂、塩化ビニル、ウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、エラストマーゲル、ポリエチレンゲル、ジメチル系シリコーン、メチルビニル系シリコーン、メチルフェニルビニル系シリコーン、メチルフルオロアルキル系シリコーン（フロロシリコーン）、フロロ−ジメチル共重合シリコーン、ウレタンゴム、エチレンアクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、塩素化ポリエチレン、ニトリルゴム、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、エステル系エラストマー、ウレタン系エラストマーなどが挙げられるが、形状が維持できるものであれば特に限定されない。これら弾性樹脂は１種または２種以上の混合物であってもよい。
また、グリップを構成する前記弾性樹脂の硬度は、ショアーＡで０から９０もしくは、アスカーＣで０から９０までの硬度範囲の中で適宜選択すればよく、特に限定されるものではない。ただし、ショアーＡで６０、アスカーＣで８０以上の弾性樹脂は硬くなり、表面のベタツキや膨潤も少なくなることから、ショアーＡで６０以下、アスカーＣで８０以下の弾性樹脂であることが望ましい。

最初に、グリップの表面に形成する模様を２次元、或いは、３次元ＣＡＤにより、作成する（図１）。本成形品の模様は、複数の波状模様となっており、その波状間のピッチＰは１５．０ｍｍ、波状の高さＨは４．７ｍｍ、隣り合う波状の間隔Ｓは０．９ｍｍ、そして、溝の深さＭは０．３５ｍｍとなっている。これらのデータを３軸制御の切削加工機に転送し、平面状の平面マスター１の表面２に波状の溝部３を形成する（図２（ａ）、（ｂ））。ここで、平面マスター１の表面２には、前記の加工により微細なバリ（切削による切り屑）が発生してしまうことがしばしばある。そこで表面２をバフ研磨や砥石などの手段によって研磨するが、本製品においては、その研磨する表面が平面状を成しているため、容易に、且つ、正確・綺麗に研磨することができる。尚、その平面マスター１の表面２は、平面とは記載しているものの、後に成形品となるグリップの表面形状に合わせて緩やかな曲面となっている。即ち、平面に近似する曲面となっている。ちなみに、その曲面の半径は、５５０ｍｍである。
次いで、その平面マスター１を利用し、円柱マスター４の表面に波状模様を形成する。具体的に説明する。円柱マスター４は、大径部５と小径部６から構成されており、その小径部６はほぼ中央部分が縮径した太鼓状をなしている。その縮径部における半径は、前記平面マスター１における曲面の半径と同一、つまり、５５０ｍｍとなっている。その円柱マスター４と前記平面マスター２に電気を通電させ、円柱マスター４の表面７に溝８を形成するが、この溝８は平面マスター２の隣り合う溝部３に形成される突部によって形成される。よって、平面マスター４の突部の幅が円柱マスター４の溝部８の幅となる。また、その溝部８は、円柱マスター４を平面マスター１の表面に沿って自転させながら移動させることによって形成するが、一度に多量に形成するのではなく徐々に形成する（図３（ａ）、（ｂ））。本製品においては、平面マスター１の表面２を３回自転させることにより溝部８の深さを形成するが、これに限定されるものではなく、５回や６回に分けて形成しても良い。円柱マスター４の自転させる回数を増加させることによって加工のための時間も増加してしまうが、正確な溝部の形状が得られるようになる。

次に、キャビティーの内面に前記円柱マスターを利用し模様を形成する。本製品のキャビティー９は、２分割されたキャビティー（キャビティーブロック１０ａ，１０ｂ）を合せ断面が円形の空間部を成しており、そのキャビティー９の内径は、成形されるグリップに形成される溝部の内接径となっている。
そのキャビティー９に前記円柱マスター５を挿入し、その円柱マスター５とキャビティーブロック１０に電気を通電させる（図４）。この通電と共に、円柱マスター５を自転させながら、キャビティー９の内周表面に沿って回転させる（図５（ａ）〜（ｄ））。この動作によって、キャビティー９の内周表面には溝部１１が形成されるが、その溝部１１は前記円柱マスター５の隣り合う溝部８に形成される突部よって形成される。よって、円柱マスター５の突部の幅がキャビティー９の溝部１１の幅となる（図６（ａ）、（ｂ））。尚、本製品においては、円柱マスター４の自転、並びに、回転を各々１回転させることにより、キャビティー９の内周面に波状模様の溝部１１を形成しているが、各々を２回転、或いは、３回転させることによって溝部１１を形成しても良い。前述と同様に加工の時間が増加してしまうが正確、且つ、綺麗な溝部が得られることとなる。
次いで、キャビティー９が形成されたキャビティーブロック１０（１０ａ、１０ｂ）を金型装置に組み込まれている割り型ブロックに装着する。この割りブロックは、金型の開閉に応じて互いに離隔・接触する（図７〜図９）。これで、グリップ（図１０）の成形が可能となる。
尚、本製品においては、キャビティーブロックを２分割し、グリップの成形後におけるそのグリップとキャビティーとの離型性を良好なものとしているが、使用する樹脂の材質が比較的柔らかく、キャビティーからの無理抜きが可能であるならば、必ずしもキャビティーブロックを２分割しなくても良い。即ち、筒状のキャビティーに樹脂を流入し、固化させ、その樹脂の弾性変形作用を利用してキャビティーから成形されたグリップを抜き取っても良い。

以上の例においては、平面マスターの溝部を切削によって形成したが、エッチングなどの処理によって形成しても良い。２次元、或いは、３次元ＣＡＤにより作成した模様の版下を平面マスター上に載置し、エッチング処理を施せば、前記の模様が平面マスター上に形成されるため、前例のようにＣＡＭによるプログラミング（Ｘ、Ｙ、Ｚ座標値など）が必要なく、容易に形成することができる。もって、多彩な模様を簡単に形成し、選択することができるようになる。化学液によって処理するため、バフ研磨や砥石などの手段によって研磨する必要も無くなる。
しかし、曲面部を有する平面マスターに溝部を形成する場合には、切削による加工が好ましい。版下を平面マスターの曲面に合わせ平面状の版下にすれば良いが、その加工が困難であるため、一般的に版下は平面状になっている。そのため、エッチング処理では溝部が正確に形成されない場合が発生してしまう危険性がある。

グリップ表面に模様を形成する版下。平面マスターに転写・形成する模式図、並びに、形成された平面マスターの外観写真。平面マスターから円柱マスターに転写・形成する模式図、並びに、形成された円柱マスターの外観写真。円柱マスターからキャビティー内面に転写・形成する模式図。図４の形成過程を示す模式図。図４の過程により形成されたキャビティーの内部写真。実施のための金型装置の作動を示す縦断面図。図７の左側面図。実施のための金型装置の作動を示す縦断面図。成形品を示す外観写真。

符号の説明

１平面マスター
２表面
３溝部
４円柱マスター
５大径部
６小径部
７表面
８溝部
９キャビティー
１０キャビティーブロック
１１溝部

Claims

金型キャビティーの内面に溝部を形成する方法であって、そのキャビティーの断面が円形の空間部を成していることと、最初に平面状の平面マスター部材の表面に前記キャビティーの内面に形成する溝部に該当する溝部を形成し、次いで、その平面マスター部材の溝部によって形成された突部によって円柱状の円柱マスター部材の表面に溝部を形成し、次いで、その円柱マスター部材をキャビティーの内周表面に沿って自転させると共に、その円柱マスター部材の溝部によって形成された突部によって前記キャビティーの内面に溝部を形成したことと、前記円柱マスター及びキャビティー内面の溝部を放電加工によって形成したことを特徴とする金型キャビティーの形成方法。
前記キャビティーの内面に形成される溝部は、複数の波状を成していることを特徴とする請求項１記載の金型キャビティーの形成方法。
前記平面マスター部材の溝部の幅を、その隣り合う溝部によって形成される突部の幅よりも大きくしたことを特徴とする請求項１、或いは、請求項２に記載の金型キャビティーの形成方法。