JP6553064B2 - 型、特に射出成形型、およびそのような型を使用した射出成形方法 - Google Patents

Description

本明細書は型、より詳細には複数のブロックで形成された型、具体的には射出成形型に関する。また、本明細書は型を使用した成形方法にも関する。

型、より詳細には射出成形型が知られている。この型は複数のブロックで形成され、これら複数のブロックが、組み立てられた状態において型キャビティを画定する。そのような型は通常、射出成形、たとえば、タービン・エンジン・ブレードの射出成形に使用される。閉じられた型キャビティは、成形される部品の形状を画定する。射出は通常、高温で実施されるが、この場合、部品の性能を損なうことなく良好な条件下で部品を離型するために、射出の終了時に型の温度が低減される。それにも関わらず、部品、および型のブロックが異なる材料で形成される（たとえば、ブロックが金属で形成され、部品がカーボンで形成される）ため、膨張率差が生じる。この膨張率差により、型内に部品が詰まる影響がある場合がある。

さらに、型の少なくとも１つのブロックを型の残りのブロックから分離することで型キャビティを開く場合、部品の一部分に接している作業場の空気と、部品の別の部分に接している型の残りのブロックとの間の温度差の結果として、その部品が不均一に冷却される。この温度勾配により、その部品に残留応力が生じる。これら残留応力は、離型の実施にとられる時間が長くなるほど増大する。したがって、詰まりを防ぎ、型から迅速に部品を取り出すための特別な方法または適切なツールを提供することが必要である。

離型の問題に対する既知の解決策は、複数のブロックで形成された型を提供すること、および、部品が完全に外されるまでブロックを１つ１つ取り除くことにある。そのような解決策は、実施に時間がかかり、通常、型の取扱い（回転させる、上下を逆にする、傾けるなど）が必要である。また、この解決策では、型が一定の寸法を超えると複雑になること、または、温度が比較的高いことを見出すことができる。

別の既知の解決策は、部品に力を加え、型から部品を分離するための外部のツール、たとえば、楔またはバールを使用することにある。しかし、加える必要がある力は比較的大きく、そのような技術はしばしば、特に部品に傷跡を残すことによって、成形部品に傷をつける。

この問題に対する改善策は、細い貫通穴を型のブロックに開けておくことであり、したがって、この貫通穴は型キャビティを型の外に連絡する。この穴は、成形前および成形中、通常はネジおよび室温加硫（ＲＴＶ）シリコンタイプの樹脂によって一時的に詰められている。射出終了時、型の少なくとも１つのブロックを、型の残りのブロックから分離することによって型が開かれ、ＲＴＶ樹脂が除去され、型から部品を分離するように部品に力を加えるために、ロッドが外側から貫通穴に挿入される。それにも関わらず、この方法は、外部のツールの使用に関する上述の欠点の影響を受ける。さらに、ＲＴＶ樹脂によって与えられたシーリングは、信頼性が限定的であり、成形時に、型内に射出された材料が樹脂を押し戻し、貫通穴を介して流出する場合がある。このため、そのような解決策は十分ではない。したがって、新しいタイプの型が必要である。

本発明の目的は、上述の欠点を少なくとも実質的に改善することである。この目的は、型が、少なくとも１つのプッシャであって、前記プッシャは前記複数のブロックの内の第１のブロックの、型キャビティに面する側に収容され、プッシャが前記第１のブロックに収容されている場合に型キャビティと同一平面を成す第１の表面を提供するように構成される、プッシャを備えるという事実によって、かつ、型が、プッシャが第１のブロックに対して移動することを可能にするアクチュエータ手段、および、型キャビティからアクチュエータ手段を隔離するように構成されたシーリング手段をも含むという事実とによって達成される。

「プッシャ」との用語は、押圧力を伝達可能な部品を示している。プッシャは、型キャビティと同一平面を成す第１の表面を有し、これにより、成形後、第１の表面が成形部品と直接接触している。したがって、プッシャの第１の表面は、型キャビティの形状、すなわち、部品の形状を反転した形状に一致する。したがって、プッシャは、押圧力を部品に伝達するのに適している。この押圧力は、部品を型から分離するためのレバー効果を生じる。押圧力を伝達するように、プッシャは第１のブロックに移動可能に取り付けられている。具体的には、プッシャは一方向に移動可能である。

さらに、プッシャの第１の表面は、任意に大きい面積であるような寸法とすることができる。第１の表面の面積が大きいほど、第１のブロックに詰まった部品を外すために加える必要がある力の大きさが小さくなる。

アクチュエータ手段は、プッシャを移動可能にする。これらアクチュエータ手段は、プッシャを直接引くアクチュエータ手段、または、プッシャを移動させるための外部の手段の使用を容易にするアクチュエータ手段とすることができる。たとえば、アクチュエータ手段は、回転させられるとプッシャを移動させるネジを備えてもよい。別の例では、アクチュエータ手段は、プッシャを移動させるために、ツールが係合することを可能にする引き込み部を含んでもよい。

成形材料がアクチュエータ手段に達し、アクチュエータ手段を妨げるか使用不可にすることを避けるように、シーリング手段が、成形材料を収容する型キャビティからアクチュエータ手段を隔離するように設けられている。したがって、アクチュエータ手段は、成形プロセスを通して、特に各ブロックが組み立てられた状態にある場合に、確実に保護される。

本発明の型により、離型を単純かつ迅速に行うことができ、したがって、部品に傷をつけることを避け、冷却に起因する残留応力を最小にすることが可能になる。さらに、シーリング手段があるため、プッシャにアクチュエータ手段を設けることは、型および型キャビティの適切なシーリングには何の影響もない。離型が困難である完全な形状の部品の製造では、特にこの新規のタイプの型によって利益が得られる。

特定の実施形態では、シーリング手段はアクチュエータ手段の周りに配置される。したがって、アクチュエータ手段は成形材料の浸入から保護され、アクチュエータ手段は依然として離型のために作動可能である。

特定の実地形態では、シーリング手段は、型キャビティに面していない表面に設けられている。これら実施形態では、シーリング手段は、型キャビティに面していないブロックの表面、および／または型キャビティに面していないプッシャの表面に設けることができる。具体的には、シーリング手段は、プッシャの表面とブロックの表面との間に置かれる。したがって、面タイプのシーリング手段（膜など）とは対象的な直線タイプのシーリング手段（ガスケットなど）を設けることが可能であり、それにより、破断およびシーリング手段を通過する漏洩のあらゆるリスクを低減する。

特定の実施形態では、アクチュエータ手段は、型キャビティに面する側からアクセス可能である。したがって、ブロックが、型キャビティを画定する位置で一体に組み立てられると、こうして、アクチュエータ手段にアクセス不可となる。このことは、特に、型が閉じられている限り、プッシャが移動することを防止する役割を果たし、これにより、型キャビティの形状が成形を通して維持されることを保証する。

特定の実施形態では、プッシャはネジ山を含み、アクチュエータ手段は前記ネジ山と噛み合うネジを備える。したがって、そのような実施形態では、プッシャが、ネジを回転させることによって並進移動させられ得る。そのようなアクチュエータ手段は、製造および使用が単純である。

特定の実施形態では、ブロックが組み立てられた状態である場合、前記プッシャの第２の表面が、第１のブロックとは別の第２のブロックと接触している。これら実施形態では、このことは、第２のブロックが、プッシャが第１のブロックに対して移動するのを防止するような方式で行われ得る。したがって、ブロックが組み立てられた状態である場合、プッシャは、第２のブロックによって定位置に保持することができる。このことは、プッシャの位置を制御することの信頼性を増大させる役割を果たす。

具体的には、特定の実施形態では、第２の表面は、プッシャが移動可能である方向に対し水平ではなく、それにより、型のブロックが組み立てられた状態である場合、プッシャは第１のブロックと第２のブロックとの間に留められる。

特定の実施形態では、プッシャの前記第２の表面を介してアクチュエータ手段にアクセス可能である。したがって、アクチュエータ手段は、ブロックが組み立てられた状態である場合に第２のブロックが接触する表面を介してアクセス可能である。したがって、アクチュエータ手段は、第１のブロックおよび第２のブロックが組み立てられた状態である限り、アクセス不可能である。したがって、特に成形を行っている間、プッシャの、タイミングの悪いあらゆる動作が防止される。

特定の実施形態では、シーリング手段が、プッシャと、前記複数のブロックの内の１つのブロックとの間に配置されるように構成されたＯリングを備えている。具体的には、Ｏリングは、プッシャと第１のブロックとの間、またはプッシャと別のブロック、具体的には第２のブロックとの間に配置してもよい。Ｏリングなどの標準的な構成を使用することで、これら実施形態の型のコストを低減することが可能である。

本明細書は、
組み立てられた状態である場合に型キャビティを画定する複数のブロックを有する型を準備するステップであって、型は少なくとも１つのプッシャを含み、前記プッシャは前記複数のブロックの内の第１のブロックの、型キャビティに面する側に収容されるとともに、型キャビティと同一平面を成す第１の表面を提供し、型は、プッシャが収容されたブロックに対してプッシャを移動可能にするアクチュエータ手段と、アクチュエータ手段を型キャビティから隔離するシーリング手段をも含む、型を準備するステップと、
部品を形成するために、材料を型キャビティ内に射出するステップと、
前記複数のブロックの内の、第１のブロックとは別の少なくとも１つのブロックを型の残りの部分から分離することによって、型キャビティを開くステップと、
アクチュエータ手段を作動させて、プッシャを第１のブロックに対して移動させることで、型から部品を分離するために、プッシャが部品に力を及ぼすステップと、
を含むことを特徴とする、射出成形によって部品を製造する方法にも関する。

そのような方法により、特に単純かつ迅速な方式で部品を離型することができ、それにより、成形部品の残留応力を低減し、そのような型を使用する製造プロセスを促進する役割を果たす。

本発明およびその利点は、非限定的な例として与えられる本発明の実施形態の詳細な説明を読むことで、よりよく理解され得る。本デバイスは添付図面を参照する。

図１は、プッシャが収容される第１のブロックの斜視図である。 図２は、図１の実施形態の型の概略断面図である。 図３は、成形部品をも含む、図１の第１のブロックの平面図である。

図１は、型１０の第１のブロック１１の斜視図である。本実施形態では、型１０は、複合材料からタービン・エンジン・ブレードを射出成形するために設計されている。この例では、型１０は２つのブロック１１および１３を有するが、型１０は３つ以上のブロックを有することもできる。型ブロックを組み立てるためのシステムが当業者にはよく知られているため、そのようなシステムは、この詳細な説明には述べられない。組み立てられた状態では、型１０を形成するブロック１１および１３は、成形される部品の形状（小片を除く）、すなわち、この例ではブレードの形状を有する型キャビティ１４を画定する。

溝１７は、ガスケット１７ａを収容するように、型キャビティ１４の周りに設けられている。ガスケット１７ａは、第１のブロック１１と第２のブロック１３との間に位置することになる。ガスケット１７ａは、第１のブロック１１と第２のブロック１３とが一体に組み立てられた際に型キャビティ１４にシールを提供する。

ハウジング２０は、第１のブロック１１内に設けられ、プッシャ２１がハウジング２０内に配置されている。プッシャ２１は、ハウジング２０の形状に相補的な形状である。プッシャ２１は、型キャビティ１４に面している側に収容されている。すなわち、プッシャ２１は、型キャビティ１４の内側に第１の表面Ｓ１を有している。さらに、第１の表面Ｓ１は型キャビティ１４と同一平面を成す。

プッシャ２１は、第１のブロック１１内に移動可能に取り付けられている。より正確には、プッシャ２１は、プッシャ２１がハウジング２０内に完全に収容されるとともに、型キャビティ１４と同一平面を成す後退位置と、プッシャ２１が型キャビティ１４に対して突出した、部分的に延びた位置との間で移動可能である。プッシャ２１を駆動するように、ネジ２５がプッシャ２１の穴２２に設けられている。穴２２は、雌ネジ部２３を有する。穴２２は、キャビティ１４のそばに配置され、ネジ２５の頭部を収容する座繰り穴（または座繰り）２２ａをも含む。以下にさらに詳細に説明するように、ネジ２５を回転移動させることで、プッシャ２１を第１のブロック１１に対して前後移動させることが可能になる。具体的には、プッシャ２１をネジ２５の方向に沿って、後退位置と部分的に延びた位置との間で並進移動させることが可能になる。

具体的にはタービン・エンジン・ブレードである部品を成形するために、型１０の第１のブロック１１および第２のブロック１３が一体に組み立てられ、次いで成形材料が、型１０の少なくとも１つの射出オリフィス（図示せず）を介して射出される。特にタービン・エンジン・ブレードを射出成形する場合は、射出に先んじて型１０を閉じる前に、型キャビティ１４内にプレフォーム、具体的には編込みプレフォームを挿入することが可能である。射出終了時には、閉じたままの型１０は図２のようになっている。図２は、型１０の断面の断片を示す図である。

図２では、第１のブロック１１および第２のブロック１３は一体に組み立てられており、型キャビティ１４を画定している。型キャビティ１４は、ここでは成形部品１５で占められている。上述のように、溝１７に収容されたガスケット１７ａは、型１０の別々のブロック１１、１３間の結合部で型キャビティ１４をシールするためのシーリング手段を提供する。

プッシャ２１は、プッシャ２１の第１の表面Ｓ１が型キャビティ１４に面するように、すなわち、第１の表面Ｓ１が成形部品１５に直接接触しているような方式で、第１のブロック１１内に収容されている。第１の表面Ｓ１は、プッシャ２１が駆動される際に、部品１５を第１のブロック１１から分離するために、部品１５に力を加えるためのものである。

プッシャ２１は、組み立てられた状態において、プッシャ２１が第１のブロック１１とは別の型１０のブロックと接触する第２の表面Ｓ２を有するような方式でも、第１のブロック１１に収容される。図２に見られるように、本例では、第２の表面Ｓ２が第２のブロック１３と接触している。第２の表面Ｓ２は、第２のブロック１３が第１のブロック１１と組み合わせられている限り、プッシャ２１のあらゆる動きを防止するものである。

上述のように、成形材料がプッシャ２１のアクチュエータ手段に到達することを避けるために、シーリング手段が、成形材料を収容する型キャビティ１４からアクチュエータ手段２３、２５を隔離するように設けられている。成形材料がプッシャ２１のアクチュエータ手段に到達すると、プッシャ２１のアクチュエータ手段が妨害され、使用できなくなる場合がある。成形材料は、論理的には、型１０の様々な部分の間の空間すべてに入り込む。たとえば、エポキシ樹脂を成形材料として射出する場合、樹脂は０．２ミリメートル（ｍｍ）以上のサイズの空間すべてに入り込む。

具体的には、プッシャ２１には、第２のブロック１３に面する側に、穴２２を囲む溝２７が設けられている。具体的には、溝２７は座繰り穴２２ａを囲んでいる。Ｏリング２７ａは、溝２７に配置されて、プッシャ２１と第２のブロック１３との間の結合部において、型キャビティ１４と穴２２との間をシールする。さらに、第１のブロック１１には、プッシャ２１に面する側に、穴２２を囲む溝１９が設けられている。Ｏリング１９ａは、溝１９に配置され、プッシャ２１と第１のブロック１１との間の結合部において型キャビティ１４と穴２２との間をシールする。結果として、雌ネジが切られた座繰り穴２２は、型キャビティから、穴２２の両端で隔離されており、それにより、雌ネジ部２３およびネジ２５を確実に保全する。さらに、シーリング手段１９、２７が、型キャビティ１４に面さない面のそれぞれに設けられていることを見てとることができる。

図２に見られるように、プッシャ２１を作動する手段、具体的にはネジ２５の頭部が、第１の表面Ｓ２を介してアクセス可能である。したがって、第２のブロック１３が第２の表面Ｓ２と接触している限り、アクチュエータ手段にはアクセス不可能である。

部品１５を離型するために、部品１５を十分に冷却した後に、第１のブロック１１から第２のブロック１３を分離することによって型１０が開かれる。こうして、型１０および部品１５は、図３に示す構成になる。ブロック１１、１３と部品１５との間の冷却差のために、部品１５が第１のブロック１１の定位置に固定される。第２のブロック１３が取り出されたため、第２の表面Ｓ２、したがって、アクチュエータ手段、具体的にはネジ２５の頭部に再びアクセス可能である。

部品１５を第１のブロック１１から分離するために、ネジ２５が（手動または自動で）回転させられる。ネジ２５の並進移動が第１のブロック１１によって止められるため（図２参照）、ネジ２５の回転は雌ネジ部２３を介して作用して、プッシャ２１を第１のブロック１１から外側に、すなわち、部品１５に力を加える方向に並進させるように駆動する。したがって、プッシャ２１により、プッシャ２１と部品１５との間の接触部を提供する第１の表面Ｓ１を介して、部品１５に押圧力を加えることが可能になる。したがって、ネジ２５は、部品１５が第１のブロック１１から離れるまで回転される。第１の表面Ｓ１の面積が大きくなれば、加える必要がある力が小さくなり、したがって、部品１５に傷をつけるリスクを低減することが可能になる。

説明された実施形態を参照すると、経験から、ブレードの根の部分の離型が特に困難であることがわかり、これが、型１０が、ブレード１５の根の部分の近くに配置された単一のプッシャ２１を有する理由である。それにも関わらず、成形ブロックの追加のプッシャの各々についてシーリング手段、たとえばＯリングを有することが必要であり、そのようなシーリング手段が潜在的に成形プロセスにおける失敗の原因になることを考慮しつつ、やはり、プッシャの数および位置は、当業者によって適合させることができることが明らかである。プッシャの数と位置については、離型作業によって部品に生じる応力を最小化するために、最適化することも好ましい。

本発明の型の使用は、離型のため、または離型を補助するための他の手段、たとえば、成形部品と、キャビティを形成する型のブロックの壁との間の付着力を低減するための型へのコーティングの塗布と両立できなくはない。

アクチュエータ手段は、図２に示す構成に限定されない。多くの既知の手段により、それら手段が、雌ネジが切られた穴と協同するネジまたはネジが切られたロッドを利用するか否かに関わらず、説明された方式と均等の方式でプッシャを移動させることが可能である。

本発明を特定の実施形態を参照して説明したが、特許請求項に記載された本発明の全体的な範囲を超えることなく、それら実施形態に変更を加えてもよい。特に、示された、および／または説明された様々な実施形態の個別の特徴は、追加の実施形態と合わせてもよい。したがって、詳細な説明および図面は、制限的な意味というよりは例示的な意味であるものと見なされるべきである。

Claims (6)

1. 組み立てられた状態で型キャビティ（１４）を画定する複数のブロック（１１、１３）を備える型（１０）であって、少なくとも１つのプッシャ（２１）であって、前記プッシャ（２１）は前記複数のブロックの内の第１のブロック（１１）の、型キャビティ（１４）に面する側に収容され、プッシャ（２１）が前記第１のブロック（１１）に収容されている場合に型キャビティ（１４）と同一平面を成す第１の表面（Ｓ１）を提供するように構成される、プッシャ（２１）を備えることと、型（１０）は、プッシャ（２１）が第１のブロック（１１）に対して移動することを可能にするアクチュエータ手段（２３、２５）、および、型キャビティ（１４）からアクチュエータ手段（２３、２５）を隔離するように構成されたシーリング手段（１９、２７）をも含むことと、ブロック（１１、１３）が組み立てられた状態である場合、前記プッシャの第２の表面（Ｓ２）が、第１のブロック（１１）とは別の第２のブロック（１３）と接触することと、アクチュエータ手段（２３、２５）が前記第２の表面（Ｓ２）を介してアクセス可能であることと、を特徴とする型。
2. シーリング手段（１９、２７）が、型キャビティ（１４）に面していない表面に設けられている、請求項１に記載の型。
3. アクチュエータ手段（２３、２５）には、型キャビティに面する側からアクセス可能である、請求項１または２に記載の型。
4. プッシャ（２１）がネジ山（２３）を含み、アクチュエータ手段は前記ネジ山と噛み合うネジ（２５）を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の型。
5. シーリング手段（１９、２７）が、プッシャ（２１）と前記複数のブロックの内のブロック（１１、１３）の１つとの間に配置されるように構成されたＯリングを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の型。
6. 組み立てられた状態である場合に型キャビティ（１４）を画定する複数のブロック（１１、１３）を有する型（１０）を準備するステップにして、型は少なくとも１つのプッシャ（２１）を含み、前記プッシャは前記複数のブロックの内の第１のブロック（１１）の、型キャビティ（１４）に面する側に収容されるとともに、型キャビティ（１４）と同一平面を成す第１の表面（Ｓ１）を提供し、型は、プッシャが収容されたブロック（１１）に対してプッシャ（２１）が移動することを可能にするアクチュエータ手段（２３、２５）と、アクチュエータ手段（２３、２５）を型キャビティ（１４）から隔離するシーリング手段（１９、２７）をも含む、型を準備するステップであって、
   ブロック（１１、１３）が組み立てられた状態である場合、前記プッシャの第２の表面（Ｓ２）が第１のブロック（１１）とは別の第２のブロック（１３）と接触し、アクチュエータ手段（２３、２５）はプッシャの前記第２の表面（Ｓ２）を介してアクセス可能である、型を準備するステップと、
   部品（１５）を形成するために、材料を型キャビティ（１４）内に射出するステップと、
   前記複数のブロックの内の、第１のブロック（１１）とは別の少なくとも１つのブロック（１３）を型の残りの部分から分離することによって、型キャビティを開くステップと、
   アクチュエータ手段（２３、２５）を作動させて、プッシャ（２１）を第１のブロック（１１）に対して移動させることで、型（１０）から部品を分離するために、プッシャ（２１）が部品（１５）に力を及ぼすステップと、
   を含むことを特徴とする、射出成形によって部品（１５）を製造する方法。

Images