JP5358238B2 - 金型 - Google Patents

Description

本発明は、金属殻と、バックアップ部材と、このバックアップ部材と金属殻とを連結する複数の連結部材と、枠体とからなる金型に関する。

従来、樹脂成形に用いられる金型として真空成形型が知られている（例えば、特許文献１（第２図）参照。）。

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図６は従来の技術の基本構成を説明する図であり、（ａ）に示すように、金属殻１００は、真空成形型に用いられる電鋳製の型部材である。また、金属殻１００の下面にはキャビティ面１０１が形成され、上面には連結用ナット１０２が複数個取り付けられている。

ところで、特許文献１の金属殻１００は、電鋳で製作されるので、金属を積層させるのに時間が掛かる。そのため、金属殻製作のリードタイムが長くなるという問題点がある。そこで、本発明者等は次に述べる改良を試みた。

本発明者等は、上記リードタイムを短縮するために、金属殻１００の製造法をニッケル電鋳からアルミニウム鋳造へ変更した。アルミニウムの引張強度は、ニッケルの引張強度よりも小さいので、アルミニウム鋳造製の殻（以下、アルミ鋳造殻と記す。）がニッケル電鋳製の殻（以下、ニッケル電鋳殻と記す。）と同等の強度を得るには、アルミ鋳造殻の厚さをニッケル電鋳殻の厚さよりも厚くする必要がある。

（ｂ）は厚肉のアルミ鋳造殻の断面図であり、アルミ鋳造殻１０３には、深さＨ１の大径穴１０４と、この大径穴１０４に続いている深さＨ２の小径穴１０５とが設けられ、大径穴１０４及び小径穴１０５は、成形対象の素材を真空状態で吸着するときに用いられる吸着用小穴である。

吸着用小穴は小径穴のみで構成してもよいが、アルミ鋳造殻１０３が厚肉であるので、小径ドリルで１度にアルミ鋳造殻１０３の肉厚を貫通させることは難しい。そのため、小径穴１０５の穴あけは、大径穴１０４をあけた後に実施される。しかし、大径穴１０４の深さＨ１は深いので、穴あけ工数が嵩む。そこで、本発明者等は次に述べる更なる改良を試みた。

本発明者等は、穴あけ工数を削減するために、（ｃ）に示すように、アルミ鋳造殻１０７の肉厚を薄くして、肉厚を減少させた代わりにアルミ鋳造殻１０７の上面１０８に複数個の補強リブ１０９を設けた。アルミ鋳造殻１０７の上面１０８にナットを溶接する前に、２つの補強リブ１０９の間の上面１０８に想像線で示すナット１１１を仮に載せると、ナット１１１は大径穴１１２の一部を塞ぐ。大径穴１１２の一部が塞がれると、エアの流路が狭くなるので、素材を吸着させるときの真空度が低下する虞がある。

そのため、ナット（連結部材）で吸着用小穴（小穴）が塞がれることを防止することができる金型が求められる。

特公平３−３４４５４号公報

本発明は、連結部材で小穴が塞がれることを防止することができる金型を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、キャビティ面を有し、素材を真空吸着する小穴が貫通形成されている金属殻と、この金属殻の裏側に設けられているバックアップ部材と、このバックアップ部材と前記金属殻とを連結する複数の連結部材と、前記金属殻を支持する枠体とからなる金型において、前記金属殻の前記バックアップ部材側の面に、縦横又は斜めに補強リブを立て、これらの補強リブが交わる部位に、前記連結部材を溶接する溶接座を設けたことを特徴とする。

請求項２に係る発明では、金属殻は湾曲断面であり、連結部材の取付角度が変更できるように、溶接座を厚肉に形成したことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、金属殻のバックアップ部材側の面に、縦横又は斜めに補強リブを立て、これらの補強リブが交わる部位に、連結部材を溶接する溶接座を設けたので、補強リブと補強リブの間の金属殻に素材を真空吸着する小穴を貫通形成させても、この小穴が連結部材で塞がれることはない。請求項１によれば、連結部材で小穴が塞がれることを防止することができる金型を提供することができる。

加えて、請求項１に係る発明では、補強リブと補強リブが交わる部位に溶接座を設けたので、溶接座がない場合に比べて金属殻の肉厚が増す。金属殻の肉厚が増すと、溶接座に連結部材を溶接したときに、溶接熱がキャビティ面に伝わりにくくなる。そのため、溶接熱によってキャビティ面が歪むことを防止することができる金型を提供することができる。

請求項２に係る発明では、金属殻は湾曲断面であり、連結部材の取付角度が変更できるように、溶接座を厚肉に形成したので、溶接座が金属殻の端部に形成された傾斜部分に設けられ且つ枠体の近くに配置されている場合でも、連結部材を溶接座に円滑に溶接することができる。そのため、狭い部位に設けられた溶接座に円滑に連結部材を溶接することができる金型を提供することができる。

本発明に係る金型の断面図である。 図１の２部拡大図である。 図２の３矢視図である。 スタッドを溶接座に溶接するまでの作用を説明する図である。 本発明に係る溶接座の実施例と比較例の対比図である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、以下の説明では、金型を上型に適用し、溶接はスタッド溶接として説明する。

先ず、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、成形機１０は、床１１に設けられ支持部材１２、１３で支持されている下型１４と、この下型１４の左側に設けられている左ガイド部材１５と、下型１４の右側に設けられている右ガイド部材１６と、この右ガイド部材１６と左ガイド部材１５とを繋いだ横梁１７に取り付けられているシリンダ１８と、このシリンダ１８のピストンロッド１９に接続部材２１を介して連結され２つのガイド部材１５、１６に上下に移動可能に案内されるスライド部材２２と、このスライド部材２２に連結されスライド部材２２から吊り下げられている上型３０とで構成される。

また、成形機１０は、二点鎖線で示した表皮層３１とクッション層３２とからなる樹脂シート３３と、二点鎖線で示した心材３４とを一体になるように成形して、インストルメントパネルを製作する機械である。

上型３０は、スライド部材２２に左上端及び右上端が連結され下方に延びている枠体３５と、この枠体３５の左下端及び右下端に取り付けられ下側にキャビティ面３６を有すると共に二点鎖線で示す樹脂シート３３を真空状態で吸着する複数の上側小穴が貫通して形成され逆Ｖ字状に湾曲している金属殻３７（詳細後述）と、この金属殻３７の裏側（上方）に設けられているバックアップ部材６８（詳細後述）と、このバックアップ部材６８を覆っている上蓋４２と、金属殻３７の裏面４３に底部が溶接され上蓋４２から突き出るように延びている複数のスタッド４４（詳細後述）と、これらのスタッド４４の上端部にねじ込まれバックアップ部材６８、上蓋４２を押さえる複数のナット４５と、上蓋４２の最上部に取り付けられている上側エア管４６とからなる。

バックアップ部材６８は、金属殻３７の上方に設けられ冷媒を流して金属殻３７の温度を調節する複数の温度調節配管３８と、これらの温度調節配管３８を覆うように金属殻３７の上方に設けられエアを通す多数の孔を備えている充填材３９と、この充填材３９の上方に金属殻３７にほぼ平行になるように配置され多数の空隙を備えていると共に金属殻３７を補強する強度部材４１とを備えている。

上側エア管４６には、配管４７及び三方弁４８が接続されている。三方弁４８の一方の口には上側真空ポンプ４９が接続され、三方弁４８のもう一方の口にはブロア５１が接続されている。すなわち、三方弁４８は、真空運転と吹き込み運転を切り換える機能を持っている。

上側真空ポンプ４９を起動すると、複数の上側小穴で樹脂シート３３を吸着することができるので、上型３０のキャビティ面３６に対する樹脂シート３３の密着性を高めることができる。一方、ブロア５１を起動すると、複数の上側小穴からエアを吹き出させることができるので、成形完了後のインストルメントパネルを上型３０のキャビティ面３６から円滑に離型させることができる。

下型１４には、複数の下側穴５２が貫通して形成されている。また、支持部材１２と支持部材１３の間に設けた底板５３には、下側エア管５４が取り付けられ、この下側エア管５４には、配管５５を介して下側真空ポンプ５６が接続されている。

下側真空ポンプ５６を起動すると、複数の下側穴５２で心材３４を吸着することができるので、下型１４に対する心材３４の密着性を高めることができる。５７は摺動凸部、５８はガイド凹部、５９は連結部材である。

図２に示されるように、金属殻３７には、複数の上側小穴６１が貫通して形成され、上側小穴６１は、裏面４３から下へ形成されている大径部６２と、この大径部６２から下へ連続して形成されている小径部６３とからなる。

また、金属殻３７の裏面４３には、左側から一定のピッチで溶接座６４、６５、６６（詳細後述）が設けられている。加えて、中央の溶接座６５には、スタッド４４の底部６７が溶接（詳細後述）によって取り付けられている。

図３に示されるように、上型（図１の符号３０）では、金属殻３７の裏面４３に、例えば複数の縦の補強リブ７０と複数の横の補強リブ８０を立て、縦の補強リブ７０と横の補強リブ８０が交わる部位に、スタッド４４を溶接する例えば９個の円形の溶接座を設けている。

９個の溶接座は、最も下側に配置され横一列に並んでいる溶接座６４、６５、６６と、これらの溶接座６４、６５、６６よりも上に配置され横一列に並んでいる溶接座８１、８２、８３と、これらの溶接座８１、８２、８３よりも上に配置され最も上側に配置されていると共に横一列に並んでいる溶接座８４、８５、８６とからなる。

なお、溶接座の数量は、実施例では説明の便宜上９個としたが、９個以上設けることが可能であるので、溶接座の数量は任意に決めてよい。

補強リブは、縦の補強リブ７０と横の補強リブ８０によって格子状に設けたので、インストルメントパネルを成形するとき、金属殻３７にかかる応力を低減させることができる。
以上に述べた上型の作用を次に述べる。

図４において、（ａ）に示されるように、作業者が手８７で握った溶接ガン８８のチャック８９に装着させたスタッド４４を、矢印（１）のように金属殻３７の裏面４３の溶接座６５に向かわせる。

（ｂ）において、溶接座６５にスタッド４４の底部６７から突出させた突起９１を当てる。
（ｃ）において、溶接ガン８８のスイッチ９２を人差し指９３で矢印（２）のように押して溶接を実施する。
溶接が完了すると、（ｄ）のように溶接座６５とスタッド４４が一体になる。

上型（図１の符号３０）では、金属殻３７の裏面４３に、複数の縦の補強リブ７０と複数の横の補強リブ８０を立て、縦の補強リブ７０と横の補強リブ８０が交わる部位に、スタッド４４を溶接する溶接座６５を設けているので、補強リブ７０と補強リブ７０の間の金属殻３７に樹脂シート（図１の符号３３）を真空吸着する上側小穴６１を貫通形成させても、この上側小穴６１がスタッド４４で塞がれることはない。したがって、スタッド４４で上側小穴６１が塞がれることを防止することができる上型を提供することができる。

加えて、上型では、縦の補強リブ７０と横の補強リブ８０が交わる部位に溶接座６５を設けたので、溶接座６５がない場合に比べて金属殻３７の肉厚が増す。金属殻３７の肉厚が増すと、溶接座６５にスタッド４４を溶接したときに、溶接熱がキャビティ面３６に伝わりにくくなる。そのため、溶接熱によってキャビティ面３６が歪むことを防止することができる金型を提供することができる。
次に、金属殻３７の端部の裏面４３にスタッド４４を取り付けるケースについて説明する。

図５において、（ａ）は比較例であり、金属殻１１４の端部１１５に形成された傾斜部分１１６の裏面１１７に溶接座１１８が設けられ、この溶接座１１８に作業者が工具等で把持したスタッド１１９を仮に配置している。スタッド１１９の上端１２１が枠体１２２の近くに位置しているので、溶接ガンを用いて溶接座１１８にスタッド１１９を溶接することは難しい。

（ｂ）は図１の５ｂ部拡大図に相当し、スタッド４４が厚肉に形成された溶接座９４に溶接で取り付けられている。（ａ）に比べて、溶接ガン（図４の符号８８）の挿入スペースを確保することができるので、溶接座９４にスタッド４４を簡単に溶接することができる。

なお、厚肉の溶接座９４は、実施例では、金属殻３７の端部９５に設けたが、スタッド４４の溶接がしにくい部位であれば、金属殻３７のどの部位にも適用可能であるため、厚肉の溶接座９４の設置部位が端部９５に限定されることはない。

上型（図１の符号３０）では、金属殻３７は湾曲断面（図１参照）であり、スタッド４４の取付角度が変更できるように、溶接座９４を厚肉に形成したので、溶接座９４が金属殻３７の端部９５に形成された傾斜部分９６に設けられ且つ枠体３５の近くに配置されている場合でも、スタッド４４を溶接座９４に円滑に溶接することができる。そのため、狭い部位に設けられた溶接座９４に円滑にスタッド４４を溶接することができる上型を提供することができる。

尚、本発明に係る金型は、実施の形態では上型に適用したが、下型に適用してもよい。
また、本発明に係る補強リブは、実施の形態では格子状に設けたが、ハニカム状に設けてもよい。

加えて、本発明に係る溶接座は、実施の形態では円形に形成させたが、溶接座の表面積がスタッドの頭部の底面積よりも大きければ、四角形や六角形などの多角形で形成させてもよい。

さらに、本発明に係る溶接は、実施の形態ではスタッド溶接を適用して説明したが、この他にガスシールドアーク溶接、ろう接等を適用することができるので、各種の溶接法を適用することは差し支えない。

本発明の金型は、真空成形用金型に好適である。

３０…上型、３３…樹脂シート（素材）、３５…枠体、３６…キャビティ面、３７…金属殻、３９…充填材、４１…強度部材、４３…裏面（強度部材側の面）、４４…スタッド（連結部材）、６１…上側小穴、６４、６５、６６、８１、８２、８３、８４、８５、８６、９４…溶接座、６８…バックアップ部材、７０…縦の補強リブ、８０…横の補強リブ、９５…端部、９６…傾斜部分。

Claims (2)

1. キャビティ面を有し、素材を真空吸着する小穴が貫通形成されている金属殻と、この金属殻の裏側に設けられているバックアップ部材と、このバックアップ部材と前記金属殻とを連結する複数の連結部材と、前記金属殻を支持する枠体とからなる金型において、
   前記金属殻の前記バックアップ部材側の面に、縦横又は斜めに補強リブを立て、これらの補強リブが交わる部位に、前記連結部材を溶接する溶接座を設けたことを特徴とする金型。
2. 前記金属殻は湾曲断面であり、前記連結部材の取付角度が変更できるように、前記溶接座を厚肉に形成したことを特徴とする請求項１記載の金型。

Images