JP5666851B2

JP5666851B2 - 加工用素体，その製造方法及び装置，加工用素体を利用した試作品及びその製造方法

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Publication number: JP5666851B2
Application number: JP2010186591A
Authority: JP
Inventors: 弘明川崎; 和則菊嶋; 中村　直樹; 直樹中村; 丈洋熊谷
Original assignee: 株式会社テイエムシイ
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2030-08-23
Also published as: JP2012040853A

Description

本発明は、加工用素体，その製造方法及び装置，加工用素体を利用した試作品及びその製造方法に関し、更に具体的には、樹脂製品（プラスチック製品）を量産する前段階における試作品と、その試作品製作用の加工用素体に関するものである。

プラスチック製品（樹脂製品）は、各種分野で多用されており、その商品開発に先立つ試作段階において、量産時における商品の性能，機能，外観などの出来栄えの他に、品質やコストを確認することが求められている。特に、近年では、より短期間での製品立ち上げが要求されることが多く、早期に品質等の確認をすることが求められている。プラスチック製品は、製品の外観並びに構造部品に機能性を持たせて設計される。これまでの生産時のプラスチック部品は、成形型を用いたインジェクション成形で生産され、この成形時の条件だし、すなわち、成形圧，温度，型保持時間，冷却時間，温度勾配などが重要な品質管理の項目であり、使用されるプラスチック材料によって種々の条件管理がノウハウとして保存している。

しかしながら、生産時の成形型，特に本型は一般的に高価であり、カセット型を適用するような例を除くと、試作において高価な型を採用することはなく、現実には注型機による少数成形が行われる。注型機による成形で使用されるプラスチック材料は、前記注型機の特性を考慮するとウレタン材に限られるので、量産時のプラスチック，例えば、ＰＰやＰＰＥではない。従って、このような手法により得られた試作品を利用して強度試験等を行っても、量産時の商品（製品）での実際の試験結果とは、かけ離れた結果が出るおそれがあり、品質データを得るための試作品としては不十分であった。

また、例えば、下記特許文献１には、試作品を射出成形により製造する際に使用する樹脂製又はゴム製の耐熱材料からなる試作品用成形型であって、キャビティ用型面を形成する部品に配置されて前記耐熱材料からなる型面部と、該型面部を補強するように支持するバックアップ部とを備えて構成されている試作品用成形型が開示されている。

特開平１１−１８８７３７号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術を用いたとしても、試作品に不備があれば、型を作り直すという手間がかかるのは、本型の場合と同様である。また、型面部にエポキシ系樹脂等の耐熱性樹脂を利用しているので、充填するプラスチック材料にも制限があると考えられる。従って、この手法で成形された試作品を用いても、量産品と同様の品質を備えているとは限らないという不都合がある。このほか、汎用グレードであれば量産予定の商品と同じプラスチック材料（樹脂材料）の塊を削り出して試作品を製作する手法も考えられるが、この場合の樹脂材料の塊は、例えば、押出成形により形成されており、射出成形で形成されたものではないから、本来の目的とする射出成形による量産品とは品質が異なると考えられ、製品評価に用いるのは難しい。そこで、射出成形で樹脂の塊ないし厚肉素材を形成し、それを射出成形品の試作品を製作するための加工用素体として利用することができれば、従来の手法で製作された試作品と比べて、目的とする量産品に近い性質を有する試作品を製作でき、早期に品質確認が可能となって非常に都合がよい。

本発明は、以上の点に着目したもので、設計変更などにも容易に対応でき、射出成形による量産品に近い性質を有する試作品を製作するための加工用素体，その製造方法及び装置，加工用素体を利用した試作品及びその製造方法を提供することを、その目的とする。

本発明の加工用素体の製造方法は、射出成形によって量産される樹脂製品の試作品を製作するための加工用素体の製造方法であって、溶融樹脂の流入通路を有する固定側型板と、該固定側型板に対向配置されており溶融樹脂の射出スペースが形成される可動側型板となるからなる金型と、該金型の開閉を行う型締機構と、前記固定側型板の流入通路を介して、前記金型の射出スペースに溶融樹脂を射出充填する射出機構と、前記可動側型板内に、型締方向に進退可能に設けられており、前記射出スペースの型締方向の厚みを調整可能であって、成形品を射出スペース外に突き出す可動プレートと、該可動プレートを前記可動側型板内において型締方向に進退させる駆動機構と、前記可動プレートを、前記可動側型板に対して固定する固定手段と、を備えた製造装置を用い、前記可動側型板内に射出スペースを形成するように、前記駆動機構によって前記可動プレートを初期位置に設定し、前記固定手段によって前記可動側型板に対して固定する工程１と、前記型締機構によって金型を型締めする工程２と、型締めされた金型の射出スペースに、前記射出機構によって溶融樹脂を射出充填して硬化させ、薄板を成形する工程３と、前記薄板の硬化後、前記型締機構によって金型を開く工程４と、前記金型を開いた状態で、前記可動プレートを前記固定側型板に対して後退させて、前記可動側型板内に新たな射出スペースを形成し、その状態で前記固定手段により可動プレートを可動側型板に固定する工程５と、前記型締機構によって金型を型締めし、新たに形成された射出スペースに、前記射出機構によって溶融樹脂を射出充填して硬化させ、前記薄板上に他の薄板を積層成形する工程６と、を含み、前記型締方向に２層以上の薄板が積層した積層体が、所定の厚みに達するまで、前記工程４〜工程６を繰り返し、前記積層体からなる加工用素体を形成することを特徴とする。

本発明の加工用素体の製造装置は、前記製造方法に用いられる加工用素体の製造装置であって、前記金型と、前記型締機構と、前記射出機構と、前記可動プレートと、前記駆動手段と、前記固定手段と、を備えたことを特徴とする。

主要な形態の一つは、前記駆動機構が前記固定手段を兼ねることを特徴とする。他の形態の一つは、前記駆動機構が、前記可動側型板の中空部に設けられており、前記可動プレートと略平行に設けられた他の可動プレートと、一端が前記可動プレートに固定され、他端が前記他の可動プレートに固定されたロッドと、前記他の可動プレートを、前記可動プレートの後退方向に付勢する第１の付勢手段と、断面略台形状であって第１のテーパ面を有しており、該第１のテーパ面と反対側の端面が前記他の可動プレートに固定された固定ユニットと、断面略台形状であって、前記第１のテーパ面に沿ってスライドする第２のテーパ面を有しており、該第２のテーパ面と反対側の端面が、前記可動側型板の端面に沿ってスライドする可動ユニットと、前記可動ユニットを、前記可動側型板の端面及び前記第１のテーパ面に沿ってスライドするように駆動する可動ユニット駆動機構と、前記可動ユニットを、前記固定ユニットのスライド方向と略直交する方向に付勢する第２の付勢手段と、を備えることを特徴とする。更に他の形態の一つは、前記固定側型板と前記可動プレートのそれぞれの対向面の表面近傍に加熱手段を設けたことを特徴とする。

更に他の形態の一つは、前記固定側型板と可動側型板の間に挿入される加熱手段を備えており、前記工程４〜工程６を繰り返す際に、積層される薄板の密着度を上げるために、前記積層成形した薄板の表面温度を前記加熱手段によって上げることを特徴とする。

本発明の加工用素体は、前記加工用素体の製造方法によって製造されたことを特徴とする。

本発明の射出成形によって量産される樹脂製品の試作品の製造方法は、前記加工用素体を所望形状に切削加工して製作することを特徴とする。

本発明の射出成形によって量産される樹脂製品の試作品は、前記試作品の製造方法によって製作されたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

本発明によれば、可動側型板内に進退可能、かつ、該可動側型板に固定可能に設けられた可動プレートによって、前記可動側型板と固定側型板とを型締めしたときに、前記可動側型板に形成される射出スペースの容積を変更可能としたので、射出スペースへの溶融樹脂の充填及び固化と、前記可動プレートの後退による新たな射出スペースの形成を２回以上繰り返し行うことにより、射出成形による薄板が型締方向に複数積層した所定の厚みの積層体が得られる。そして、このような積層体を、射出成形によって量産される樹脂製品の試作品を製作するための加工用素体として利用し、所望形状に切削加工して試作品を得ることとしたので、量産品に近い品質を有する試作品を形成することができる。また、可動プレートの進退量や薄板の積層回数，切削加工の変更により、多様な試作品の製作に対応可能になるという効果が得られる。

図１は、本発明の実施例１による加工用素体の製造から試作品の製作及び試験までの流れを示すフローチャートである。前記図１に対応する工程図の一部である。前記図１に対応する工程図の一部である。前記図１に対応する工程図の一部である。本発明の実施例２の加工用素体の製造装置の主要部を示す図である。本発明の他の実施例を示す図である。本発明の他の実施例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

最初に、図１〜図４を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１は、本実施例による加工用素体の製造から試作品の製作及び試験までの流れを示すフローチャートである。図２〜図４には、前記図１に対応する工程図が、本実施例の加工用素体の製造装置の金型部分を用いて示されている。本実施例の加工用素体の製造装置は、射出成形による樹脂製品を量産する前段階において、試作品の製作に利用する加工用素体を製造するものであって、その金型１０は、固定側型板１２と可動側型板２０に分割形成されている。また、溶融樹脂としては、量産品と同材料のプラスチックペレットを溶融したもの（例えば、ＰＢＴやＰＰＥ等）が用いられる。

前記固定側型板１２には、図示しない射出機構のノズル１６から供給される溶融樹脂の流入通路であるスプル１４が設けられている。図示の例では、該スプル１４が直接キャビティ（後述する射出スペースＳ）に連結しているダイレクトゲートとなっている。一方、前記可動側型板２０は、前記固定側型板１２に対向配置されるとともに、図示しない型締機構に接続されており、該型締機構によって図２に矢印Ｆ１ａ及びＦ１ｂに示す方向に進退し、型締め・型開きが可能となっている。前記可動側型板２０の内側には、中空部２２が形成されており、該中空部２２内には、前記矢印Ｆ１ａ及びＦ１ｂ方向（型締め・型開き方向）に進退可能な可動プレート２４が設けられている。該可動プレート２４には、可動側型板２０の端面を貫通するロッド２６の一端が固定されている。該ロッド２６の他方の端部は、例えば、後述する実施例２のように、可動プレート２４を自動的に進退させるための駆動機構に接続するようにしてもよいし、手動で位置合わせをするようにしてもよい。

前記可動プレート２４を、前記固定側型板１２に対して任意の距離後退させることによって、該固定側型板１２と前記可動側型板２０を型締めしたときに、溶融樹脂を射出充填するための射出スペース（ないしキャビティ）が形成される。なお、前記可動プレート２４は、溶融樹脂の射出圧によって矢印Ｆ１ｂ方向に後退することがないように、図示しない固定手段によって、前記可動側型板２０に対して任意の位置で固定可能となっている。また、前記可動プレート２４は、前記射出スペースの形成のみならず、成形後の成形品を可動側型板２０から離型するための突き出し手段としても利用される。更に、前記固定側型板１２と可動プレート２４の対向面のそれぞれには、加熱用のヒータ１８及び２５が設けられている。これらヒータ１８及び２５は、短時間にて温度コントロールを行うことができるように、極力表面に近い部分に設けるとよい。

次に、図１〜図４を参照しながら、本実施例の作用を説明する。まず、図２(A)に示すように、金型１０を開いた状態で、所定の厚みの射出スペースＳ１を形成するように可動プレート２４を初期位置に設定し、固定する（図１のステップＳ１０）。このときの射出スペースＳ１は、例えば、図示しない射出機構のシリンダ射出容積に合わせるようにしてもよいし、成形条件（ヒケ，反り，気泡等）を考慮して、樹脂の性質に合わせて厚みを設定するようにしてよい。次に、図２(B)に示すように、図示しない型締機構により可動側型板２０を矢印Ｆ１ａ方向に移動させて型締めをする（ステップＳ１２）。そして、図２(C)に示すように、ノズル１６からスプル１４を介して前記射出スペースＳ１に溶融樹脂３０を射出充填する（ステップＳ１４）。このときの溶融樹脂３０の原料となる樹脂ペレットは、量産予定の製品と同じ樹脂材料が用いられる。射出後、前記ヒータ１８及び２５によって、溶融樹脂３０を加熱すると、成形品の中心部から硬化するようになるので、ヒケや真空気泡の発生を防ぐことができる。前記ヒータ１８及び２５による加熱は、例えば、数１０秒〜数１０分程度行われる。

所定時間の加熱が終了したら、ヒータ１８及び２５の温度を下げ、樹脂が十分硬化したことを確認したら（ステップＳ１６）、図２(D)に示すように型開きをする。このとき、成形された薄板３２Ａ（成形品）には、前記スプル１４に相当するスプル・ランナー３４が突出しているため、図２(E)に示すように、ゲートカッター３６によって、前記スプル・ランナーをカットする（ステップＳ１８）。前記ゲートカッター３６としては、公知の各種のものが利用可能である。この時点では、成形された薄板は、薄板３２Ａの一層のみであるから（ステップＳ２０のＮｏ）、図３(A)に示すように前記可動プレート２４を所定量後退させ、新たな射出スペースＳ２を形成してその位置で可動プレート２４を固定し（ステップＳ２２）、上述したステップＳ１２に戻る。この時の後退量は、射出スペースＳ２とＳ１の容積が同じになるようにしてもよいし、異なるようにしてもよく、任意に設定可能である。

本実施例では、前記ステップＳ２２の後、上述したステップＳ１２に戻る前に、図３(B)に示すように、挿入着脱タイプのヒータ４０を、固定側型板１２と可動側型板２０の間に挿入し、１層目の薄板３２Ａと、以降の工程により成形される２層目の薄板との密着度を上げるために、薄板３２Ａの表面温度を上げることとしている。なお、このとき、ヒータ４０では、薄板３２Ａの表面温度のみを上げることができればよく、固定側型板１２及び可動側型板２０の温度を上げる必要はないため、必要に応じて断熱材などを適宜箇所に使用する。

次に、図３(C)に示すように、固定側型板１２と可動側型板２０を型締めし（ステップＳ１２）、図３(D)に示すようにノズル１６から溶融樹脂３０を射出スペースＳ２に射出する（ステップＳ１４）。このときも、前記図２(C)と同様に、ヒータ１８及び２５によって、１層目の薄板３２Ａと、２回目に射出された層の温度差がなくなるように加熱することで、成形品の中心から固まるようになり、ヒケや真空気泡の発生を防止する。なお、２回目に射出する溶融樹脂３０は、本実施例では１回目の射出と同じ材料が用いられている。所定時間の加熱が終了し、ヒータ１８及び２５の温度を下げ、樹脂が十分硬化したことを確認したら（ステップＳ１６）、図３(E)に示すように型開きし、引き続きゲートカットを行う（ステップＳ１８）。この時点で可動側型板２０内には、薄板３２Ａと３２Ｂの積層体が形成されている。この積層体に、更に薄板を積層する必要があるときは（ステップＳ２０のＹｅｓ，ステップＳ２４のＮｏ）、上述したステップＳ２２及びステップＳ１２〜１８を繰り返し、図４(A)及び(B)に示すように可動プレート２４を後退させて新たな射出スペースを形成し、３層目の薄板３２Ｃの成形を行う。

そして、薄板３２Ａ〜３２Ｃからなる積層体の厚みが所定の厚みに達したら（ステップＳ２４のＹｅｓ）、金型１０を開いた状態で、前記ロッド２６を介して可動プレート２４を、矢印Ｆ４方向に突き出し、図４(C)に示すように積層体を金型１０から離型する（ステップＳ２６）。以上のようにして成形された積層体は、射出成形品による量産品の試作品を製作するための加工用素体４２として利用される。具体的には、図４(D)に示すように、マシニングセンタ等の工具４４により、所望の３次元形状に切削加工され（ステップＳ２８）、図４(E)に一例を示すような試作品５０が得られる。該試作品５０については、例えば、強度試験等が行われる（ステップＳ３０）。該試験は、量産予定の成形品と同材料を利用した射出成形による薄板３２Ａ〜３２Ｃの積層体ないし厚肉素材（加工用素体４２）を削り出した試作品５０（生産想定モデル）について行われているため、量産時の製品に近い品質データが得られ、製品評価に用いることができる。

このように、実施例１によれば、次のような効果がある。
(1)可動側型板２０内に進退可能に設けられた可動プレート２４によって、可動側型板２０と固定側型板１２とを型締めしたときに形成される射出スペースの容積を変更可能としたので、射出スペースへの溶融樹脂３０の充填及び固化と、可動プレート２４の後退による新たな射出スペースの形成を２回以上繰り返し行うことができるため、射出成形による薄板の積層体が得られる。そして、該積層体を、加工用素体４２として切削加工して所望形状に加工することにより、射出成形による量産品の試作品５０が容易に得られ、設計変更にも対応可能となる。
(2)前記試作品５０について強度試験等を行うことにより、目的とする量産品に近い結果が得られるため、量産時の適性を早期に把握することができる。
(3)前記可動プレート２４の進退量が調整可能なため、試作品５０の形状・寸法の変化や、樹脂の性質に合わせて、積層数や厚みを任意に設定できる。
(4)固定側型板１２と可動プレート２４の対向面のそれぞれの表面近傍に、ヒータ１８，２５を設けているため、成形品の中心部から硬化させ、ヒケや真空気泡の発生を防止することができる。
(5)積層工程の前に、成形済みの薄板の表面温度をヒータ４０により上げているため、その後に積層される薄板との密着性を高めることができる。

次に、図５を参照しながら本発明の実施例２を説明する。本実施例は、上述した実施例１の加工用素体の製造装置の具体的な装置例である。なお、実施例１と同一ないし対応する構成要素には、同一の符号を用いることとする。本実施例の加工用素体の製造装置１００は、固定側型板１２と可動側型板１０６からなる金型１０２と、前記金型１０２に前記ノズル１６及びスプル１４を介して溶融樹脂３０を射出充填するための公知の射出機構１０４と、前記可動側型板１０６を固定側型板１２に対して進退させて型締め及び型開きする型締機構１２０と、前記可動側型板１０６内において前記可動プレート２４を型締め・型開き方向に進退させる可動プレート駆動機構１３０により構成されている。前記型締機構１２０としては、公知の各種の機構（例えば、直圧式やトグル式等）が利用可能であって、前記可動側型板１０６の端面１０６Ａに接続されている。

前記可動側型板１０６の中空部１０７は、プレート２８によって、射出スペースＳ側と、可動プレート駆動機構１３０側に仕切られている。前記可動プレート２４には、前記プレート２８を貫通するロッド２６の一端が固定され、該ロッド２６の他端側には、他の可動プレート１０８が前記可動プレート２４と略平行になるように固定されている。該可動プレート１０８と前記プレート２８の間には、複数のスプリング１１０が設けられており、前記可動プレート１０８を、矢印Ｆ５方向，すなわち、可動プレート１０８を後退させる方向に付勢している。

可動プレート駆動機構１３０は、前記ロッド２６，プレート２８，可動プレート１０８，スプリング１１０のほか、固定ユニット１３２，可動ユニット１３４，駆動ネジ１３６，駆動モータ１３８，エンコーダ１４０，スプリング１４２を含んでいる。前記固定ユニット１３２は、図５に示すように断面略台形状であってテーパ面１３２Ａを有しており、該テーパ面１３２Ａと反対側の端面が前記可動プレート１０８に固定されている。一方、前記可動ユニット１３４も断面略台形状であってテーパ面１３４Ａを有しており、該テーパ面１３４Ａが前記固定ユニット１３２のテーパ面１３２Ａと対向し、他方の端面が前記可動側型板１０６の端面１０６Ａと対向し、これらの対向面においてスライドするように、前記固定ユニット１３２と可動側型板の端面１０６Ａの間に配置されている。

該可動ユニット１３４は、可動側型板端面１０６Ａの近傍に設けられたスプリング１４２によって、矢印Ｆ６方向に付勢されている。また、前記可動ユニット１３４には、駆動ネジ１３６が接続されており、該駆動ネジ１３６の端部のギヤ１３６Ａに、駆動モータ１３８の出力軸の端部のギヤ１３８Ａを噛み合せて駆動モータ１３８の出力を伝達することで、前記駆動ネジ１３６が回転する。駆動ネジ１３６が回転すると、該駆動ネジ１３６と図示しないネジ穴で螺合している可動ユニット１３４が、図５に矢印Ｆ７で示す方向及びその逆方向，すなわち、前記可動側型板端面１０６Ａに対して平行にスライドする。可動ユニット１３４が、図５に矢印Ｆ７方向に押し込まれると、該可動ユニット１３４のテーパ面１３４Ａと接触している固定ユニット１３２が、同図に矢印Ｆ８で示す方向に移動する。その結果、該固定ユニット１３２に固定された可動プレート１０８とロッド２６を介して可動プレート２４が固定側型板１２側へ向けて移動する。また、駆動モータ１３８を逆方向に回転駆動すれば、スプリング１４２によって矢印Ｆ６方向に付勢されている可動ユニット１３４は、矢印Ｆ７の反対方向にスライドし、それに伴って、前記可動ユニット１３４とテーパ面１３２Ａで接触している固定ユニット１３２は、前記スプリング１１０による矢印Ｆ５方向への付勢力によって可動プレート１０８とともに、矢印Ｆ５方向に後退し、その結果、可動プレート２４が固定側型板１２から離れるように後退する。このような可動プレート駆動機構１３０により、可動側型板１０６内において可動プレート２４が型締め・型開き方向に進退し、射出スペースＳの容積を変更することが可能となる。

なお、前記可動プレート駆動機構１３０による可動プレート２４の進退動作は、前記駆動ネジ１３６のギヤ１３６Ａとエンコーダ１４０の回転軸のギヤ１４０Ａを噛み合せ、該エンコーダ１４０でモータ１３６の回転速度や位置を検出することにより制御される。また、本実施例では、可動プレート２４が所望の位置にあるときに、前記駆動モータ１３８の回転を停止させることにより、可動プレート２４を可動側型板１０６内で固定させることができる。すなわち、可動プレート駆動機構１３０が、可動プレート２４の固定手段も兼ねている。このように、実施例２によれば、可動プレート駆動機構１３０を設けることとしたので、射出スペースＳの容積を変化させて積層に要する新たな射出スペースを自動的に形成することができるとともに、該可動プレート駆動機構１３０による可動プレート２４の位置固定も可能になるという効果がある。他の作用・効果については、上述した実施例１と同様である。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例１では、３層の薄板を積層成形することとしたが、これは一例であり、２層以上であれば、積層数は必要に応じて適宜増減してよい。また、一層当たりの厚みが各層毎に異なるようにしてもよいし、一層毎に異なる素材を使用してもよい。更に、薄板一層毎に色を変えて積層体がレインボーカラーになるようにしたり、異なる色の薄板が交互になるように成形したりしてもよい。このように、層毎に色を変えることにより、試作品５０を作製したときに、どの層が製品のどの部分に該当するかを把握することができる。あるいは、樹脂の薄板の間，例えば、実施例１の薄板３２Ａと３２Ｂの間に、繊維状素材等の異種素材をバインドするようにしてもよい。射出充填する樹脂としても、強度特性・導電性等を備えた機能性プラスチックを積層して加工用素体を形成してもよい。

(2)前記実施例１では、ヒータ１８及び２５を、固定側型板１２と可動プレート２４の対向面のそれぞれの表面近傍に設けることとしたが、これも一例であり、必要に応じて設ければよい。また、前記ヒータ１８及び２５は、前記実施例では溶融樹脂３０の射出充填時にのみ加温することとしたが、これも一例であり、必要に応じて常時加温しておくことを妨げるものではない。着脱挿入式のヒータ４０についても一例であり、必要に応じて利用すればよい。

(3)前記実施例では、可動プレート２４の進退によってのみ射出スペースの容積の調整範囲が決定されることとしたが、これも一例であり、同様の効果を奏する範囲内で適宜設計変更してよい。例えば、図６(A)に示す例の可動側型板１５０のように、中空部１５２に設けた可動プレート１５４とベースプレート１５６の間に、調整用のスペーサ１６０Ａ〜１６０Ｃを設け、突き出しピン１５８によって、前記ベースプレート１５６及びスペーサ１６０Ａ〜１６０Ｃを介して可動プレート１５４を可動させてもよい。前記スペーサ１６０Ａ〜１６０Ｃは、必要に応じて、前記突き出しピン１５８を後退させた状態で、可動側型板１５０に設けた開口部１６２から挿入・取り出しされる。これらスペーサ１６０Ａ〜１６０Ｃの使用枚数により、前記中空部１５２の容積が可変となるため、可動プレート１５４の進退と合わせて射出スペースの容積の増減を調整することが可能となる。例えば、前記実施例１のステップＳ２４において積層体の厚みが所定の厚みに達していないときに、スペーサ１６０Ａ〜１６０Ｃの一つ以上を取り出して更に積層するための射出スペースを形成してもよい。図６(A)に示す例では、スペーサ１６０Ｃのみを取り出す状態が示されている。この場合、該スペーサ１６０Ｃの取り出しにより、スペーサ１６０Ｂと可動プレート１５４の間に隙間が生じるが、固定側型板１２にプレート１６４を仮止めして型締めすることによって、積層体４２がスペーサ１６０Ｂ側へずれ、積層体４２と固定側型板１２の間に新たな射出スペースが形成される。

あるいは、図６(B)に示す例の可動側型板１５０Ａの例では、前記突き出しピン１５８の一端は、直接可動プレート１５４に固定されており、他方の端部は、可動側型板１５０Ａの後部側１６６に収納されるとともに、スプリング１６８によって矢印Ｆ６方向に付勢されている。このため、スペーサ１６０Ａ〜１６０Ｃの一つ以上を引き抜くと、スプリング１６８の付勢力によって突き出しピン１５８及び可動プレート１５４が矢印Ｆ６方向に後退し、積層体４２と固定側型板の間に新たな射出スペースが形成される。

(4)前記実施例１では、スプル１４がキャビティ部（射出スペース）に直結するダイレクトゲート構造を利用したが、これも一例であり、他の公知の各種のゲート構造を利用してもよい。
(5)固定側型板１２と可動プレート２４の対向面のいずれかに、一部くり抜きの形状を設けたり、密着性向上のための表面加工やパターンを設けたりしてもよい。例えば、図６(C)に示す例では、固定側型板１２Ａの表面に波打ちシボを形成するための表面加工部１７０を設けているが、同様のものを可動プレート２４の表面側に設けるようにしてもよい。また、前記波打ち状の表面加工のほか、めっき，ヘアライン加工，マルチピン群，オーバーフローパターン等を加工用素体４２の表面に形成するような加工部を金型に設けてもよい。

(6)図７に示す例のように、薄板３２Ａの成形後に可動プレート２４を後退させたときに、薄板３２Ａが可動プレート２４に追従して後退し、確実に新たな射出スペースＳを形成することができるような構成としてもよい。図７に示す加工用素体の製造装置２００では、可動側型板２０の中空部２２に設けられる可動プレート２４にはロッド２６の一端が固定されており、該ロッド２６はプレート２０Ａを貫通している。前記可動側型板２０の後部側２０２内には、端面２０４側に厚み調整機構２０６と２枚の厚み調整プレート２０８Ａ，２０８Ｂが設けられ、端面２０４とプレート２０Ａの中間部付近に、２枚のエジェクタプレート２１０Ａ，２１０Ｂが設けられている。前記厚み調整機構２０６は、例えば、上述した実施例２の可動プレート駆動機構１３０，スプリング１１０，可動プレート１０８から構成されたものであってもよいし、前記図６に示すスペーサ１６０Ａ〜１６０Ｃを利用した機構であってもよい。

前記ロッド２６の他端は、一方の厚み調整プレート２０８Ｂに固定されるとともに、前記エジェクタプレート２１０Ａ，２１０Ｂに設けられた開口部２１２を貫通している。前記ロッド２６の外周部には、リターンスプリング２１４が設けられている。前記厚み調整プレート２０８Ｂと前記厚み調整機構２０６の間には、他方の厚み調整プレート２０８Ａが配置されている。また、前記厚み調整プレート２０８Ｂとエジェクタプレート２１０Ａの間にはスペーサ２１６が配置されている。該スペーサ２１６は、厚み調整プレート２０８Ｂに固定され、エジェクタプレート２１０Ａには固定されていないが、該スペーサ２１６により、厚み調整プレート２０８Ａ，２０８Ｂが動くとエジェクタプレート２１０Ａ，２１０Ｂが連動して動き、結果として可動プレート２４とエジェクタプレート２１０Ａ，２１０Ｂの関係が図７に示す状態に保たれる。

また、前記エジェクタプレート２１０Ｂには、中空のエジェクタスリーブ２２０の一端が固定されており、該エジェクタスリーブ２２０の他端は、前記可動プレート２４を貫通可能となっている。エジェクタスリーブ２２０の外周部にはリターンスプリング２２２が設けられている。更に、前記厚み調整プレート２０８Ｂには、前記エジェクタスリーブ２２０の中空部に挿入されるコアピン２１８の一端が固定されており、該コアピン２１８の他端は、可動プレート２４に達している。このとき、エジェクタスリーブ２２０の先端よりもコアピン２１８の先端が下がるようにすることで、薄板３２Ａの裏面にボス部２３０が形成されるため、薄膜３２Ａは可動プレート２４の後退に追従し、新たな射出スペースＳが形成される。このようなエジェクタスリーブ２２０は、複数（例えば、４つ以上）設けられる。成形品を取り出すときは、エジェクタプレート２１０Ａ，２１０Ｂを図示しない押出機構などにより押し出すことによって、エジェクタスリーブ２２０の先端が成形品を突き出す。成形品に形成されたボス部２３０は、必要に応じてカットすればよい。なお、図７に示した薄板を可動プレート２４に追従させる機構や、成形品を突き出す機構は一例であり、同様の効果を奏する範囲内で適宜設計変更してよい。

(7)前記実施例１では、可動側型板２０内に形成した薄板３２Ａを取り出すことなく、次の薄板３２Ｂを射出成形することとしたが、これも一例であり、成形した薄板３２Ａを一旦取り出してストックし、顧客の要望に応じてストック品を可動側型板２０内に設置し、その上に他の薄板３２Ｂや３２Ｃを積層することで、所望の厚さの加工用素体４２を得るようにしてもよい。
(8)本発明によって得られた試作品を、展示品等として利用してもよい。また、前記実施例では、前記試作品について強度試験を行うこととしたが、これも一例であり、他の試験データを採取するために利用することを妨げるものではない。

本発明によれば、可動側型板内に進退可能、かつ、該可動側型板に固定可能に設けられた可動プレートによって、前記可動側型板と固定側型板とを型締めしたときに、前記可動側型板に形成される射出スペースの容積を変更可能としたので、射出スペースへの溶融樹脂の充填及び固化と、前記可動プレートの後退による新たな射出スペースの形成を２回以上繰り返し行うことにより、射出成形による薄板が型締方向に複数積層した所定の厚みの積層体が得られる。そして、このような積層体を、射出成形によって量産される樹脂製品の試作品を製作するための加工用素体として利用し、所望形状に切削加工して試作品を得ることとしたので、量産品に近い品質を有する試作品を形成することができる。特に、量産時の適性を早期に把握したい場合の試作品として好適である。

１０：金型
１２，１２Ａ：固定側型板
１４：スプル
１６：ノズル
１８：ヒータ
２０：可動側型板
２０Ａ：プレート
２２：中空部
２４：可動プレート
２５：ヒータ
２６：ロッド
２８：プレート
３０：溶融樹脂
３２Ａ〜３２Ｃ：薄板（成形品）
３４：スプル・ランナー
３６：ゲートカッター
４０：ヒータ
４２：加工用素体（積層体）
４４：工具
５０：試作品
１００：加工用素体の製造装置
１０２：金型
１０４：射出機構
１０６：可動側型板
１０６Ａ：端面
１０７：中空部
１０８：可動プレート
１１０：スプリング
１２０：型締機構
１３０：可動プレート駆動機構
１３２：固定ユニット
１３２Ａ，１３４Ａ：テーパ面
１３４：可動ユニット
１３６：駆動ネジ
１３８：駆動モータ
１３８Ａ，１４０Ａ，１４２Ａ：ギヤ
１４０：エンコーダ
１４２：スプリング
１５０，１５０Ａ：可動側型板
１５２：中空部
１５４：可動プレート
１５６：ベースプレート
１５８：突き出しピン
１６０Ａ〜１６０Ｃ：スペーサ
１６２：開口部
１６４：プレート
１６６：後部側
１６８：スプリング
１７０：表面加工部
２００：加工用素体の製造装置
２０２：後部側
２０４：端面
２０６：厚み調整機構
２０８Ａ，２０８Ｂ：厚み調整プレート
２１０Ａ，２１０Ｂ：エジェクタプレート
２１２：開口部
２１４：リターンスプリング
２１６：スペーサ
２１８：コアピン
２２０：エジェクタスリーブ
２２２：リターンスプリング
２３０：ボス部

Claims

射出成形によって量産される樹脂製品の試作品を製作するための加工用素体の製造方法であって、
溶融樹脂の流入通路を有する固定側型板と、該固定側型板に対向配置されており溶融樹脂の射出スペースが形成される可動側型板となるからなる金型と、
該金型の開閉を行う型締機構と、
前記固定側型板の流入通路を介して、前記金型の射出スペースに溶融樹脂を射出充填する射出機構と、
前記可動側型板内に、型締方向に進退可能に設けられており、前記射出スペースの型締方向の厚みを調整可能であって、成形品を射出スペース外に突き出す可動プレートと、
該可動プレートを前記可動側型板内において型締方向に進退させる駆動機構と、
前記可動プレートを、前記可動側型板に対して固定する固定手段と、
を備えた製造装置を用い、
前記可動側型板内に射出スペースを形成するように、前記駆動機構によって前記可動プレートを初期位置に設定し、前記固定手段によって前記可動側型板に対して固定する工程１と、
前記型締機構によって金型を型締めする工程２と、
型締めされた金型の射出スペースに、前記射出機構によって溶融樹脂を射出充填して硬化させ、薄板を成形する工程３と、
前記薄板の硬化後、前記型締機構によって金型を開く工程４と、
前記金型を開いた状態で、前記可動プレートを前記固定側型板に対して後退させて、前記可動側型板内に新たな射出スペースを形成し、その状態で前記固定手段により可動プレートを可動側型板に固定する工程５と、
前記型締機構によって金型を型締めし、新たに形成された射出スペースに、前記射出機構によって溶融樹脂を射出充填して硬化させ、前記薄板上に他の薄板を積層成形する工程６と、
を含み、
前記型締方向に２層以上の薄板が積層した積層体が、所定の厚みに達するまで、前記工程４〜工程６を繰り返し、前記積層体からなる加工用素体を形成することを特徴とする加工用素体の製造方法。
請求項１記載の製造方法に用いられる加工用素体の製造装置であって、
前記金型と、前記型締機構と、前記射出機構と、前記可動プレートと、前記駆動手段と、前記固定手段と、
を備えたことを特徴とする加工用素体の製造装置。
前記駆動機構が前記固定手段を兼ねることを特徴とする請求項２記載の加工用素体の製造装置。
前記駆動機構が、
前記可動側型板の中空部に設けられており、前記可動プレートと略平行に設けられた他の可動プレートと、
一端が前記可動プレートに固定され、他端が前記他の可動プレートに固定されたロッドと、
前記他の可動プレートを、前記可動プレートの後退方向に付勢する第１の付勢手段と、
断面略台形状であって第１のテーパ面を有しており、該第１のテーパ面と反対側の端面が前記他の可動プレートに固定された固定ユニットと、
断面略台形状であって、前記第１のテーパ面に沿ってスライドする第２のテーパ面を有しており、該第２のテーパ面と反対側の端面が、前記可動側型板の端面に沿ってスライドする可動ユニットと、
前記可動ユニットを、前記可動側型板の端面及び前記第１のテーパ面に沿ってスライドするように駆動する可動ユニット駆動機構と、
前記可動ユニットを、前記固定ユニットのスライド方向と略直交する方向に付勢する第２の付勢手段と、
を備えることを特徴とする請求項３記載の加工用素体の製造装置。
前記固定側型板と前記可動プレートのそれぞれの対向面の表面近傍に、加熱手段を設けたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の加工用素体の製造装置。
前記固定側型板と可動側型板の間に挿入される加熱手段を備えており、前記工程４〜工程６を繰り返す際に、積層される薄板の密着度を上げるために、前記積層成形した薄板の表面温度を前記加熱手段によって上げることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の加工用素体の製造装置。
請求項１記載の加工用素体の製造方法によって製造されたことを特徴とする加工用素体。
請求項７記載の加工用素体を所望形状に切削加工して、射出成形によって量産される樹脂製品の試作品を製作することを特徴とする試作品の製造方法。
請求項８記載の試作品の製造方法によって製作されたことを特徴とする射出成形によって量産される樹脂製品の試作品。