JP6802858B2 - 圧縮成形金型用パンチ - Google Patents

Description

本発明は、圧縮成形金型用パンチ、特に樹脂材料の圧縮成形のための圧縮成形金型用パンチに関する。

本発明は、特に限定されないが、容器閉鎖用カプセルを形成するために使用できる。

従来技術として、中国特許第１０３０８５２３６号及び中国実用新案第２０３１７１９６３号があり、そこには、ねじ付きコアに接続された冷却水コアと、冷却水コア内の１つの押圧管と、押圧管内に装着された内部コアを含む種々の部品で形成されたパンチとを備える、容器カプセル用圧縮金型が開示されている。

米国特許第４６６０８０１号明細書には、２つのパンチ部の間の界面にガス排出溝が形成されて、金型コアの外周面でガスを放出する金型が示されている。

米国特許第６７３６６２８号明細書には、複数の金型を備える樹脂製キャップ製造用の圧縮成形用の円形コンベアが開示されている。金型は、圧縮空気が供給されるパンチを有する雄型の金型半部を備える。圧縮空気は、流体通過口から流出することにより、パンチからキャップを分離させて取り外しを容易にする。

米国特許第５７８６０７９号明細書には、冷却回路を有するパンチを備えた圧縮成形用の円形コンベアが開示されている。

米国特許第４２７４８２２号明細書には、請求項１の序文に記載したパンチが開示されている。

公知の樹脂材料圧縮成形技術は種々の態様に改良できる。第１に、１つの金型で実施し、材料圧縮中に成形キャビティから効率的にガスを排出して成形品の品質を向上できるようにするのが望ましい。第２に、１以上の材料圧縮成形工程中、成形キャビティ内の最終的なプロセスガスの注入性能を向上させるのが望ましい。成形品の品質は、金型冷却の質を高めることによっても改善される。

中国特許第１０３０８５２３６号 中国実用新案第２０３１７１９６３号 米国特許第４６６０８０１号明細書 米国特許第６７３６６２８号明細書 米国特許第５７８６０７９号明細書 米国特許第４２７４８２２号明細書

本発明の目的は、上述の従来技術の限界及び欠点の１以上を解決できるパンチを提供することである。

材料圧縮中に成形キャビティから効率的にガスを排出することを保証できる圧縮成形金型用のパンチを実現している利点がある。

材料の成形がもたらす成形キャビティ内への最適なプロセスガスの注入を可能にしている利点がある

特に材料のコストが関係する限り、比較的安価なパンチを利用可能にしている利点がある。

比較的簡単で安価な製造工程により１つの圧縮成形金型を得ている利点がある。

高い機械抵抗、例えば、摩耗及び破断(特に、圧縮、牽引、屈曲、捩り破断又は剪断応力)に高い抵抗を有するパンチを提供している利点がある。

比較的高い剛性を備えた圧縮パンチを実現している利点があり、特に、高精度に形状や大きさが要求される成形品に好適である。

特に、薄い壁(特に１つの底壁、例えば、カプセルパネル)を含む部品(容器閉鎖用カプセル)の正確かつ効率的な成形を確実にするという利点がある。

製造が簡単で安価である圧縮パンチを実現しているという利点がある。

パンチの表面を、簡単で安価な工程により、少なくとも１層のコーティング材料層でコーティングするという利点がある。

標準サイズの少なくとも１つの部位と、成形される部品サイズに応じた、少なくとも他の部位とを含む圧縮成形パンチの製造時間及びコストを低減するという利点がある。

より多くの部位からなるパンチを実現するという利点があり、成形材料と接触している圧縮のための１つの部位は、形成される部品の形状又は寸法に応じて、あるいは、特定の必要箇所の冷却に応じて、パンチの残部以外の材料で形成できる。

２つの異なるパンチ部(ステム部及びヘッド部）の特性を簡単な方法で区別するという利点があり、特に、様々な部分を様々な機能に適合させるために、例えば、ステム部により(摩耗、引っ掻き傷又は負荷に対する)より大きな抵抗を付与するように適合した１つの第１コーティングと、金型から取り出される高容量のヘッド部を提供するように適合された第２コーティングとを備えた異なるコーティングを適用するという利点がある。

パンチの残部を交換することなく、パンチの損傷部分の交換を簡素化し、容易にする利点がある。

このような目的及び利点等は、後述する１以上の関連する特許請求の範囲に従って、１つのパンチ又は１つの金型によって達成される。

一例では、圧縮成形のためのパンチ、特に圧縮成形樹脂材料のためのパンチは、ステム部と、ステム部に結合(例えば、ねじ締め)されたヘッド部と、前記ステム部と前記ヘッド部の間の分離界面と、材料を圧縮成形する一方の成形キャビティを画定するパンチ底面に到達するように、前記分離界面に配置されたガス通路のための手段と、前述のパンチ底面からガスを排出又は導入することを可能とする、前記ヘッド部内に配置された少なくとも１つの通路と、を備える。

前記流路は、特に、少なくとも部分的に、パンチの長軸にほぼ平行な一方向に広がったヘッド部の側周面に流入してもよい。

前記底面は、特に、パンチの長軸に交差するように延びていてもよい。前記底面は、例えば、パンチの長軸とほぼ平行な一方向で外側に面していてもよい。前記底面は、特に、成形品の底壁（容器閉鎖用成形品）が形成された成形キャビティの一部を制限するのに適したものであってもよい。

前記ガス流路は、前記底面の周縁から離れた前記底面の一方の内側(中央)領域に流入してもよい。このような底面の内側領域は、前記ガス流路が流出する、底面の周縁とパンチの中心長軸との間の一方の中間領域であってもよい。換言すれば、底面の周縁と長軸からの半径方向の距離が一定である。ここで、用語「半径方向」は、長軸に対するものであることを意図している。

本発明は、例示的で非限定的な実施形態を示す添付図面を参照してよりよく理解され、実現される。
本発明に従って実施されるパンチの一実施形態の長手方向断面図である。 図１の拡大詳細図である。 図２の右側面図である。 図２の異なる断面に於ける図２の詳細図である。 図１のパンチを含む樹脂材料の圧縮成形ユニットの概略垂直立面図である。 図５の一方として、複数の成形ユニットを含む成形用円形コンベアの上方からの概略図である。

符号１は、少なくとも１回量の(樹脂)材料を圧縮成形するためのパンチの全体を示す。特に、パンチ１は、容器閉鎖用の樹脂カプセルを圧縮成形するための成形ユニットで使用できる。またパンチ１は、成形される樹脂材料の少なくとも１回量を導入する１つの金型の１つの成形キャビティを画定するためのダイと協働することを意図してもよい。

特に、パンチ１は、長軸Ｘを有する少なくとも１つのステム部２を備えてもよい。長軸Ｘは、成形ユニットが対象物を成形するために圧縮動作する圧縮軸にほぼ一致していればよい。

この例では、ステム部２は、（例えば、円形状の)第１表面部３を備えていてもよい。特に、第１表面部３は、少なくとも部分的に長軸Ｘに対して交差（直交）していればよい。第１表面部３は、成形キャビティ内での圧縮工程中、材料(例えば、樹脂材料)と圧接するように構成されて配置されていてもよい。

特に、パンチ１は、前記ステム部２に連結された少なくとも１つのヘッド部４を備えていてもよい。この例では、ヘッド部４は、１つの（例えば、円形クラウン形状の)第２表面部５を備えていてもよい。特に、第２表面部５は、長軸Ｘに対して、少なくとも部分的に交差(垂直)していてもよい。この例では、第２表面部５は、第１表面部３に対して（外方に）隣接していてもよい。第２表面部５は、成形キャビティ内での圧縮工程中、材料(例えば、樹脂材料)と圧接するように構成されて配置されていてもよい。

特に、パンチ１は、ステム部２とヘッド部４の間の少なくとも１つの分離界面を備えていてもよい。この例では、ステム部２とヘッド部４の間の分離界面（ステム−ヘッド界面)は、第１表面部３を第２表面部５から分割する少なくとも１つの境界線６を備えていてもよい。特に、ガス通路手段７は、例えば、１以上の隙間又はキャビティであるステム−ヘッド界面に配置してもよい。ガス通路手段７は、前記第１表面部３と第２表面部５の境界線６に到達してもよい。

ガス通路手段７(通気)は、境界線６又はその側方に、最大幅が約０．０１〜０．０２ｍｍであり、例えば、０．０２ｍｍ以下、０．０５ｍｍ以下、０．１０ｍｍ以下、０．１５ｍｍ以下又は０．２０ｍｍ以下である、例えば、狭い中空空間を備えていてもよい。ガス通路手段７の中空空間は、種々の形状を有していてもよく、例えば、幾らかのファセット(facets)、直径の減少又はさらに他の形状を有していてもよい。前述の幅は、中空空間全体(この場合、例えば、チャネル(channel)８に面する広い環状凹部まで)に沿って均一であってもよいし、特に、溶融樹脂がガス通路手段７の中空空間に沿って逆流するのを防止するのに必要な限り、境界線６の後方に数ｍｍ延びていてもよい。

特に、パンチ１は、ヘッド部４の内側に少なくとも１つのチャネル８を備えていてもよい。この特定のケースでは、９０°の角度毎に４つのチャネル８が設けられている。各チャネル８は、この例と同様に、ガス通路手段７と連通し、前記第１及び第２表面部３及び５によって区切られた空間に対してガスを抽出(又はガスを導入)可能とする。特に、このような空間は、使用時に、樹脂材料の圧縮成形が行われる成形キャビティ内に形成されていてもよい。

ガス通路手段７は、例えば、境界線６に単一の通路開口を備えていてもよい。ガス通路手段７は、例えば、境界線６で互いに角度的に間隔を置いて配置された複数の開口を備えていてもよい。

ガス通路手段７は、境界線６以外の界面領域に、単一の環状通路を備えていてもよい。ガス通路手段７は、境界線６以外の界面領域に、チャネル８に連通する一連の通路を備えていてもよい。ガス流路手段７は、境界線６以外の界面領域に、境界線６に隣接し、チャネル８に連通する一連の通路と連通する単一の環状形状の通路を備えていてもよい。

第１表面部３(円形)は、この場合と同様に、第２表面部５(円形クラウン)によって全周を包囲されていてもよい。特に、境界線６は、閉じた環状(円形)形状であってもよい。

ステム部２とヘッド部４の界面は、長軸Ｘの方向に少なくとも部分的に拡大していてもよい。

本実施例のように、ヘッド部４は、着脱可能な結合、特に、ネジ結合６によりステム部２と連結されていてもよい。

特に、パンチ１は、少なくとも部分的にステム部２内に配置された少なくとも１つの冷却回路を備えていてもよい。

この場合、冷却回路は、冷却回路の少なくとも一部がヘッド部４に接触するように、ステム−ヘッド界面に配置された少なくとも１つの間隙１０を備えていてもよい。

特に、冷却回路は、前記冷却間隙１０を流れる流体が循環するために、前記ステム部２の一方の壁で得られる(少なくとも１つの入口通路と少なくとも１つの出口通路とを含む)少なくとも２つの流体通路１１を備えていてもよい。また冷却回路は、冷却流体を流体入口通路１１に搬出する手段と、冷却流体を流体出口通路１１から搬入する手段とを備えていてもよい。特に、このような搬出及び搬入手段は、ステム部２で得られる１つの縦型キャビティ１２内に配置するようにしてもよい。特に、このような搬出及び搬入手段は、(例えば、公知のタイプの)図示しない１又は複数の流体輸送ダクトを備えていてもよい。

特に、パンチ１は、冷却間隙１０に対してガス通路７を密封状態で隔離するために、ステム−ヘッド界面に配置された第１シール手段１３を備えていてもよい。この例では、第１シール手段１３は、少なくとも１つのシールリング(Ｏリング)を備えていてもよい。

特に、パンチ１は、冷却間隙１０と、境界線６が配置される界面端と反対側の界面端に配置された前述の界面の縁１５との間のステムヘッド界面に配置された第２シール手段１４を備えていてもよい。特に、そのような界面の端１５は、環状形状の縁（例えば、少なくとも部分的に円形、特に軸Ｘを中心とする円形)を備えていてもよい。この例では、第２シール手段１４は、少なくとも１つのシーリングリング(Ｏリング)を備えていてもよい。

この場合、各チャネル８は、長軸Ｘに対して傾斜している少なくとも１つの通路部を備えていてもよい。特に、各チャネル８は、ガス通路手段７をパンチのヘッド部４の側周面に接続するようにしてもよい。特に、チャネル８が流入する側周面は、長軸Ｘの方向に少なくとも部分的に延在する、１つの(円筒状)外側面を備えていてもよい。

特に、ステム部２及びヘッド部４は、少なくとも部分的に異なる材料から作成できる。例えば、ステム部２の１つの材料(例えば、スチール)は、ヘッド部４の材料(例えば、銅合金又は他のタイプのスチール)よりも低い熱伝導率を有していてもよい。この構成では、成形キャビティ内で圧縮される樹脂材料を容易に所望の熱状態にすることができる。

特に、ステム部２の材料は、ヘッド部４の材質よりも大きな機械的抵抗値(特に、耐摩耗性、引張破断に対する抵抗性又は圧縮破断に対する抵抗性)を有するようにしてもよい。この構成では、成形キャビティ内の樹脂材料を適正に圧縮すると同時に、パンチ１の高抵抗性を持続させることができる。

第１表面部３は、第１コーティングでコーティングしてもよい。第２表面部５は、第２コーティングでコーティングしてもよい。(ヘッド部４上の)第２コーティングは、(ステム部２上の)第１コーティングとは異なる少なくとも１つの化学的−物理的性質を有するようにしてもよい。１つの表面部(第１表面部３又は第２表面部４)のみコーティングで覆われるか、あるいは、それらの両方をコーティングしていてもよいし、いずれもコーティングしていなくてもよい。

第１コーティング又は第２コーティングは、薄膜の真空蒸着、例えば、物理蒸着(ＰＶＤ)や、プラズマ支援化学気相成長(ＰＡＣＶＤ)、あるいは、コーティング(例えば、薄膜)を形成するための公知の他の技術、最終的には多層タイプの技術によって形成してもよい。

特に、第１コーティングは、第１表面部３に隣接するステム部２の側面に延在していてもよい。第２コーティングは、特に、第２表面部５に隣接するヘッド部４の側面に延在していてもよい。

(ヘッド部４の第２表面部５上の)第２コーティングは、少なくとも１つの低摩擦係数の層を備えていてもよい。特に、第２コーティングは、樹脂材料からの決められた剥離又は抗接着力、例えば、(ステム部２の第１表面部３上の)第１コーティングよりも大きな、樹脂材料からの剥離又は抗接着力を有していてもよい。第２コーティングは、ステム−ヘッド界面に配置されたヘッド部４の表面(又は表面全体)の少なくとも一部を覆わなくてもよいように規定されている。第２コーティングは、例えば、炭素系コーティング材料の１以上の層、例えば、ＤＬＣコーティングを備えていてもよい。

(第１表面部３上の)第１コーティングは、例えば、耐摩耗性に優れたコーティング材料からなる１以上の層を備えていてもよい。特に、第１コーティングは、（第２表面部５上の）第２コーティングよりも、例えば、第２コーティングよりも大きい、ある決められた摩擦抵抗を有するようにしてもよい。第１コーティングは、ステム−ヘッド界面に配置されたステム部２の表面の少なくとも一部（又は表面全体）を覆わなくてもよいように規定されている。第１コーティングは、例えば、例えば、公知のタイプのコーティングを実施するために使用される１以上の材料を備えていてもよい。

パンチを製造するための加工工程の例では、以下の加工工程を含んでいてもよい。第１工程は、２つの分離した半製品として、ステム部２及びヘッド部４の実装を含んでいる。第２工程は、２つの半製品の組立(螺合)を含む。第３工程は、２つの半製品によって形成された製品の同心度を保証するように、２つの半製品の組立の仕上工程を含む。第４工程は、２つの半製品の組立解除(非螺合)を含む。第５工程は、（分離した）２つの半製品のコーティングの実行を含む。第６工程は、２つのコーティングされた半製品(特に、シール手段１３、１４）の新しい組立工程を含む。

図５及び図６を参照して、上述のパンチ１は、少なくとも１つの回転式成形用の円形コンベア１６を備え、複数の成形ユニット１７を備える圧縮成形樹脂材料のための装置で使用してもよい。成形用の円形コンベア１６は、互いに角度を空けて配置された様々な成形ユニット１７を搬送する。成形装置の１以上の成形ユニット１７は、上述のように作成された少なくとも１つのパンチ１をそれぞれ備えていてもよい。成形ユニット１７は、パンチ１と動作可能に連結された１つのダイ１８を備えていてもよい。特に、各成形ユニットは、容器用の圧縮成形密閉(カプセル)ために構成されていてもよい。

特に、前記圧縮成形樹脂材料のための装置は、米国特許第６７３６６２８号明細書(ここでは、本明細書に引用により包含される)に開示されたパンチ１３を前述のパンチ１に置き換えた成形ユニットを装備する円形コンベア装置を備えていてもよい。

上述したパンチ１は、材料の圧縮中、成形キャビティからのガス排出のために、特に、材料の圧縮が行われる成形キャビティの中央領域にあるパンチ１の中央部に位置する活性底面(圧縮工程中の樹脂材料に接する面)の略中央部に配置したガス流路手段７を介してガスを排出するために高い効率を保証する。

さらに成形品が形成される成形キャビティ内での最適なプロセスガスの射出ができ、特に、この場合も、パンチ１の活性面の中央部に配置されるガス通路手段７を介してガス導入を行うことができる。

パンチは比較的安価であり、特に、ステム部２は、ヘッド部４の材料（例えば、銅合金）よりも安価な材料（例えば、スチール)で作成できるので、ステム部２は、ヘッド部４よりも少ない範囲で冷却機能の一部を発揮できる。

圧縮パンチ１は、比較的簡単で安価な製造工程により製造できる。特に、ステム部２の構造及び大きさは、成形される製品の形状に厳密に依存しないので、標準化してもよく、この結果、製造コスト及び時間を低減できる。

パンチ１は、高い機械的抵抗(摩耗、牽引、屈曲、ねじれ、剪断応力に対する耐性)を示すようにしてもよく、ステム部２は、ヘッド部４よりもそれほど重要でないが、システムを冷却する機能を発揮するものの、特に、熱特性というよりむしろ高い機械的特性を有する材料(例えば、スチール)で作成されてもよい。また、ステム部２は、比較的高い剛性を有する圧縮パンチを形成するように構成されていてもよく、従って、形状及び寸法が高精度である半製品を成形できる。特に、これにより、例えば、容器閉鎖用カプセルの薄いパネルのためとして、特別に薄い底壁を含む半製品の正確かつ効率的な成形を保証できる。

このように、少なくとも２つの異なるパンチ部(ステム部２及びヘッド部４)に、差別化された方法でコーティングできる。特に、様々な部分を異なる機能に適合させるための異なるコーティングを施すことができる。例えば、より大きな抵抗(耐摩耗性又は耐スクラッチ性)を有するステム部２を提供したり、ヘッド部４に金型からの取出能力が高い(反接着性又は耐摩擦性)ヘッド部４を設けたりすることができる。

Claims (19)

1. 少なくとも１回量の樹脂材料を圧縮成形するためのパンチ（１）であって、
   長軸（Ｘ）、及び、前記長軸（Ｘ）に交差し、前記樹脂材料を圧接するように構成されて配置された第１表面部（３）を有する少なくとも１つのステム部（２）と、
   前記長軸（Ｘ）に交差し、前記第１表面部（３）に隣接し、前記樹脂材料に圧接する第２表面部（５）を有する、前記ステム部（２）に結合された少なくとも１つのヘッド部（４）と、
   少なくとも１つの境界線（６）、及び、前記境界線（６）に至るガス通路手段（７）を有する、前記ステム部（２）と前記ヘッド部（４）の間の少なくとも１つの分離界面と、
   前記ヘッド部（４）の内部にあり、前記ガス通路手段（７）と連通して、前記樹脂材料の圧縮成形を行う前記第１表面部（３）及び前記第２表面部（５）によって境界を設定された空間に対してガスの供給と排出の両方を可能とする少なくとも１つの通路（８）と、
   前記ステム部（２）の内部に少なくとも部分的に配置された冷却回路と、
   を備え、
   前記冷却回路は、内部を循環する流体が前記ヘッド部（４）に接触するように前記分離界面に配置された少なくとも１つの間隙（１０）を備えると共に、前記間隙（１０）に対して前記ガス通路手段（７）を流体封止するように前記界面に配置される第１シール手段（１３）を備え、前記ヘッド部（４）は、取り外し可能なタイプの結合によって前記ステム部（２）に結合されていることを特徴とするパンチ。
2. 前記冷却回路は、前記間隙（１０）を流体が循環するために前記ステム部（２）の壁に形成された少なくとも２つの流体通路（１１）を備え、
   前記流体通路（１１）は、前記ステム部（２）に得られるキャビティ（１２）とは異なる内径を有する２つの部分にそれぞれ連結されている請求項１に記載のパンチ。
3. 前記間隙（１０）と、前記境界線（６）の反対側に位置する前記界面の縁（１５）との間の界面に配置された第２シール手段（１４）を備え、前記第２シール手段（１４）は、前記ヘッド部（４）と前記ステム部（２）の間のネジ結合（９）の領域に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のパンチ。
4. 前記ステム部（２）及び前記ヘッド部（４）は、２つの異なる材料で構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のパンチ。
5. 前記ステム部（２）の材料は、前記ヘッド部（４）の材料よりも低い熱伝導率を有することを特徴とする請求項４に記載のパンチ。
6. 前記ステム部（２）の材料は、前記ヘッド部（４）の材料よりも大きな機械的抵抗性を有することを特徴とする請求項４又は５に記載のパンチ。
7. 前記通路（８）は、前記長軸（Ｘ）に対して少なくとも部分的に傾斜していることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のパンチ。
8. 前記第１表面部（３）は、前記第２表面部（５）によって周囲全体を包囲されており、前記境界線（６）は、閉鎖された環状形状であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のパンチ。
9. 前記分離界面は、前記長軸（Ｘ）の方向に少なくとも部分的に拡大されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のパンチ。
10. 前記ガス通路手段（７）は、前記境界線（６）に配置された少なくとも１つの通路開口を有し、前記通路開口は、０．２０ｍｍ以下の最大幅を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のパンチ。
11. 前記取り外し可能な結合のタイプは、ねじ結合であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のパンチ。
12. 前記ステム部（２）の内部に少なくとも部分的に配置された冷却回路を備え、前記冷却回路は、内部を循環する流体が前記ヘッド部（４）に接触するように前記分離界面に配置されている少なくとも１つの間隙（１０）を備えることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のパンチ。
13. 前記冷却回路は、流体が前記間隙（１０）を循環するために前記ステム部（２）の壁に形成されている少なくとも１つの流体通路（１１）を備えることを特徴とする請求項１２に記載のパンチ。
14. 前記通路（８）は、前記ガス通路手段（７）を前記ヘッド部（４）の周側面に接続していることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のパンチ。
15. 前記第１表面部（３）は第１コーティングで覆われ、前記第２表面部（５）は、前記第１コーティングに対して相違する化学的物理的性質を有する第２コーティングで覆われていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載のパンチ。
16. 前記第２コーティングは、前記第１コーティングに比べて前記樹脂材料からの剥離または抗接着のために、より大きな容量を有する請求項１５に記載のパンチ。
17. 前記第１コーティングは、前記第２コーティングよりも高い耐摩耗性を有することを特徴とする請求項１５又は１６に記載のパンチ。
18. 複数の成形ユニット（１７）を有する、少なくとも１つの成形用の円形コンベア（１６）を備え、各成形ユニット（１７）は、請求項１から１７のいずれか１項に記載の少なくとも１つのパンチ（１）を備えることを特徴とする樹脂材料圧縮成形装置。
19. 前記各成形ユニット（１７）は、容器に閉鎖部を形成するために構成されている請求項１８に記載の装置。

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