JP7421073B2 - 金型及び成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形用の金型及び成形方法に関する。

従来から、成形体に内蔵して取り付ける内蔵部品を、成形体の成形時に取り付けるための金型装置が開示されている。例えば、特許文献１に開示されるブロー成形品は、製品の内部空間に内蔵部品が取り付けられる。このブロー成形品の成形は、プリブローにより膨らませたパリソン内に内蔵部品を保持した内蔵部品保持棒を挿入し、スライドコアにより内蔵部品を保持する。その後、内蔵部品保持棒のみを下げて抜き出して型締すると、樹脂材料に内蔵部品が溶着されて、内蔵部品が取り付けられたブロー成形品が成形される。

特開２０１６－１１２７３０号

内蔵部品保持棒は、プリブローしたパリソン内に挿入するため、パリソンと干渉することがあり、従って太く形成することが難しい。一方、細く形成した内蔵部品保持棒は、内蔵部品挿入のブレや内蔵部品の位置ズレが起こる場合があり、この場合にはスライドコアによる内蔵部品の所定箇所への突き当てがズレる等して、精度よく内蔵部品を取り付けることができないことがある。

本発明は、精度良く内蔵部品を取り付けることができる金型及び成形方法を提供することを目的とする。

本発明の金型は、２枚の溶融樹脂シートを溶着させて形成する成形体に取り付けられる内蔵部品を成形時に載置して保持する保持突起が設けられ、前記保持突起は、ピンチオフ部の外側外周の外周部に設けられることを特徴とする。

本発明の成形方法は、内蔵部品を成形時に載置して保持する保持突起をピンチオフ部の外側外周の外周部に備える金型に溶融樹脂シートを賦形する賦形工程と、前記金型の保持突起に内蔵部品を載置して保持させる内蔵部品保持工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、精度良く内蔵部品を取り付けることができる金型及び成形方法を提供することできる。

本発明の実施形態に係る成形方法で成形した成形体を備える製品例（収納ボックス）を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る金型を備える樹脂成形装置を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る第２金型を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る第２金型の保持突起の周辺を拡大した斜視図である。 本発明の実施形態に係る第２金型を示し、図４のＶ－Ｖ断面（第２金型の側面から見た縦断面）を示す図である。 本発明の実施形態に係る成形方法を示す模式図であり、（ａ）は内蔵部品を第１金型と第２金型との間に配置した状態を示し、（ｂ）は第２溶融樹脂シートを第２金型に対応して垂下した状態を示す。 本発明の実施形態に係る成形方法を示す模式図であり、（ａ）は第２溶融樹脂シートを第２金型に賦形させた状態を示し、（ｂ）は第１溶融樹脂シートを第１金型に対応して垂下すると共に、内蔵部品を第２金型の保持突起に載置させた状態を示す。 本発明の実施形態に係る成形方法を示す模式図であり、（ａ）は第１溶融樹脂シートを第１金型に賦形させた状態を示し、（ｂ）は第１金型と第２金型とを型締した状態を示す。 本発明の他の実施形態に係る第２金型を示し、図４のＶ－Ｖ断面に相当する断面（第２金型の側面から見た縦断面）を示す図である。

次に、図に基づいて、本発明の実施形態を説明する。図１に示す収納ボックス１００は、蓋１２０が開閉自在に設けられる。図１の二点鎖線は、蓋１２０が閉じられている状態を示す。蓋１２０には、内蔵部品１３０とされる回動軸が取り付けられている。内蔵部品１３０（回動軸）は、収納ボックス本体１１０の軸受部１１１に回動自在に支持される。詳細は後述するが、蓋１２０は、２枚の溶融樹脂シート（第１溶融樹脂シート１１と第２溶融樹脂シート１２）がパーティングラインＰＬにて溶着して形成される成形体である。内蔵部品１３０は、成形時に第１溶融樹脂シート１１及び第２溶融樹脂シート１２に取り付けられる。蓋１２０は、図２に示す樹脂成形装置６０により製造される。

樹脂成形装置６０は、対向して配置された２台の樹脂供給装置６１（第１樹脂供給装置６１Ａ、第２樹脂供給装置６１Ｂ）を有する。第１樹脂供給装置６１Ａ及び第２樹脂供給装置６１Ｂは、それぞれ第１溶融樹脂シート１１及び第２溶融樹脂シート１２を成形する。樹脂供給装置６１の下方には、蓋１２０を成形する金型８０（第１金型８１、第２金型８２）が配置される。なお、図２及び図６～図８の金型８０は、図３のＶＩ－ＶＩ断面に相当する断面について模式的に示している。

樹脂供給装置６１は、樹脂材料の供給口とされるホッパー６５と、油圧モータ６８に接続されて内部に配置されるスクリューによりホッパー６５から供給された材料を溶融、混錬する押出機６６と、を有する。押出機６６は、プランジャ７２を備えるアキュムレータ７０と接続される。溶融、混錬された樹脂材料は、押出機６６によりアキュムレータ７０に送られる。樹脂材料は、アキュムレータ７０で高圧とされてＴダイ７１に送られる。そして、適宜のタイミングでＴダイ７１のダイスリットが開かれて、ローラ７９により送り出された第１溶融樹脂シート１１及び第２溶融樹脂シート１２が形成される。

ここで、第１溶融樹脂シート１１、第２溶融樹脂シート１２の基材樹脂には、エチレン、プロピレン、ブテン、イソプレンペンテン、メチルペンテン等のオレフィン類の単独重合体あるいは共重合体であるポリオレフィン（例えば、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、ポリスチレン、高衝撃ポリスチレン（HIPS樹脂）、アクリロニトリル・スチレン共重合体（AS樹脂）等の非晶性樹脂等を用いることができる。

また、衝撃を吸収するため、水素添加スチレン系熱可塑性エラストマとしてスチレン－エチレン・ブチレン－スチレンブロック共重合体、スチレン－エチレン・プロピレン－スチレンブロック共重合体、水添スチレン－ブタジエンゴムおよびその混合物を上記基材樹脂に加えることができる。また、剛性を高めるためのフィラーとして、無機または有機フィラー、補強効果を得る観点から、繊維状のフィラーとして、ガラス繊維、チタン酸カリウムウィスカ、炭素繊維等、又は板状のフィラーとして、タルク、マイカ、モンモリロナイト等、粒状のフィラーとして、炭酸カルシウム等、針状のフィラーとして、マグネシウム等を上記基材樹脂に加えることができる。

第１金型８１及び第２金型８２は、各キャビティ８１ａ，８２ａが対向するよう配置される。各キャビティ８１ａ，８２ａは、製品（蓋１２０）の形状に合わせて略矩形状に形成される。本実施形態においては、収納ボックス１００の前後方向（図１参照）がキャビティ８１ａ，８２ａの垂直方向となるよう第１金型８１、第２金型８２が配置される。第１金型８１の凹状のキャビティ８１ａの外周には、ピンチオフ部８１ｂが環状に形成される。同様に、第２金型８２の凹状のキャビティ８２ａの外周には、ピンチオフ部８２ｂが形成される。第１金型８１及び第２金型８２の外周には、環状に形成される型枠８３，８４が設けられる。第１金型８１には、第１溶融樹脂シート１１と、型枠８３と、キャビティ８１ａとで囲われた空間を減圧する真空ポンプ（不図示）が設けられる。同様に、第２金型８２には、第２溶融樹脂シート１２と、型枠８３と、キャビティ８２ａとで囲われた空間を減圧する真空ポンプ（不図示）が設けられる。

図３は、第２金型８２をキャビティ８２ａ側から見た斜視図である。キャビティ８２ａの外周には、ピンチオフ部８２ｂが薄板環状に形成される。ピンチオフ部８２ｂの外側の略環状の面である外周部８２ｃの垂直方向の上方左右２か所には、それぞれクサビ状の保持突起８００が設けられる。すなわち、保持突起８００は、ピンチオフ部８２ｂより外側に位置する。一方、成形体は、ピンチオフ部８２ｂより内側のキャビティ８２ａ内で形成される。すなわち、保持突起８００は、製品に影響ない場所に位置される。そして、保持突起８００は、ピンチオフ部８２ｂと離間して配置される。換言すれば、保持突起８００は、ピンチオフ部８２ｂとは連続しておらず、隙間を有している。

ここで図３は、保持突起８００で保持される回動軸とされる内蔵部品１３０が二点鎖線で示される。詳細は後述するが、内蔵部品１３０は、第２金型８２に第２溶融樹脂シート１２を賦形した後、保持突起８００に内蔵部品１３０を載置して保持し、その後型締が行われる。これにより、内蔵部品１３０は、第２溶融樹脂シート１２及び第１溶融樹脂シート１１に取り付けられる。ここで、内蔵部品１３０の側面視略中央（中心Ｏを通る垂直面）で、第１溶融樹脂シート１１及び第２溶融樹脂シート１２が溶着している。なお、内蔵部品１３０は、鉄系の金属製の円柱形状の部品である。そして、内蔵部品１３０の外周面は、ピンチオフ部８２ｂの周辺のみで第１溶融樹脂シート１１及び第２溶融樹脂シート１２と接触している。

図４は、図３における右側の保持突起８００付近の拡大斜視図である。また、図５は、第２金型８２を側方から見たときの縦断面（図４のＶ－Ｖ断面）を示す。保持突起８００は、上方に向けて拡開するクサビ状に形成され、上面部は内蔵部品１３０の外周に倣った形状であって、内蔵部品１３０の径よりも大きい径で形成される曲面状の載置部８０１が形成される。載置部８０１に対応する外周部８２ｃには、曲面状の凹部８２ｃ１が形成される。凹部８２ｃ１は、載置部８０１と略同径の曲面にて形成される。そして、載置部８０１の外周部８２ｃ側の曲面の端縁８０１ａは、凹部８２ｃ１の端縁８２ｃ１１と略連続する。そして、載置部８０１の曲面の外側は上方に延びるように形成される。この上方に延びた端縁８０１ｂは、側面視において、凹部８２ｃ１の中心Ｏを通る水平面よりも若干下方に位置される。これにより、第２溶融樹脂シート１２を介して内蔵部品１３０を載置部８０１に載置しても、成形中における内蔵部品１３０の脱落を低減することができる。

一方、第１金型８１には、図２、図６～図８に模式的に示すように、保持突起８００に対応する、ピンチオフ部８１ｂの外側外周の外周部８１ｃに保持突起挿入凹部８１０が形成される。ここで、保持突起挿入凹部８１０は、保持突起８００と外周部８１ｃとの干渉が回避されていればよい。従って、保持突起挿入凹部８１０は、保持突起８００よりも大きく（深く）形成されていればよい。保持突起挿入凹部８１０は、型締時に保持突起８００が挿入される、干渉回避用の穴である。保持突起挿入凹部８１０の上側の外周部８１ｃには、第２金型８２の凹部８２ｃ１と同形状の凹部８１ｃ１が設けられる。凹部８１ｃ１と凹部８２ｃ１は、型締時に内蔵部品１３０を挟み込む位置に配置される。

次に、蓋１２０を、金型８０を備える樹脂成形装置６０で成形する成形方法を説明する。
成形準備工程；まず、図６（ａ）に示すように、第１金型８１及び第２金型８２間に、内蔵部品１３０を配置する。内蔵部品１３０は、図示しないロボットハンド等により保持される。
材料供給工程；次に、図６（ｂ）に示すように、第２溶融樹脂シート１２を第２金型に対応する位置（すなわち、内蔵部品１３０と第２金型８２との間）に垂下して配置させる。

第２溶融樹脂シート１２の賦形工程；次に、型枠８４を第２溶融樹脂シート１２に向けて移動させて第２溶融樹脂シート１２のシート面に当接させる（図６（ｂ））。そして、図７（ａ）に示すように、型枠８４と第２金型８２とを相対的に近づけると共に、第２溶融樹脂シート１２、キャビティ８２ａ、及び型枠８４とで形成される空間内を減圧して、第２溶融樹脂シート１２をキャビティ８２ａに賦形させる。このとき、保持突起８００周りの外周部８２ｃにも第２溶融樹脂シート１２が配置されているが、保持突起８００が第２溶融樹脂シート２１を破って第２溶融樹脂シート２１から保持突起８００を露出させてもよいし、保持突起８００が第２溶融樹脂シート２１により覆われた状態であってもよい。

内蔵部品保持工程；次に、図７（ｂ）に示すように、内蔵部品１３０を第２金型８２の保持突起８００の載置部８０１に、図示しないロボットハンドを動作させて載置する。より詳細には、内蔵部品１３０は、図７（ａ）の矢印に示すように、水平方向に第２金型８２に接近した後、載置部８０１の上方から垂直に下降して載置部８０１に載置されて、ロボットハンドから解放される。載置後の内蔵部品１３０は、ロボットハンド等で保持されることは無く、内蔵部品１３０の自重と、曲面状の載置部８０１を有して端縁８０１ｂが上方に延びる保持突起８００の形態によって第２金型８２に保持される。なお、本工程の動作中に、第１溶融樹脂シート１１を第１金型８１に対応する位置に配置することができる。そして、第１溶融樹脂シート１１の配置に続けて、次の第１溶融樹脂シート１１の賦形工程を行ってもよい。

第１溶融樹脂シート１１の賦形工程；型枠８３を第１溶融樹脂シート１１に向けて移動させて第１溶融樹脂シート１１のシート面に当接させる（図７（ｂ）参照）。このとき、内蔵部品１３０は、保持突起８００により保持されているので、動いてしまったり脱落してしまったりすることがない。そして、図８（ａ）に示すように、型枠８３と第１金型８１とを相対的に近づけると共に、第１溶融樹脂シート１１、キャビティ８１ａ、及び型枠８３とで形成される空間内を減圧して、第１溶融樹脂シート１１をキャビティ８１ａに賦形させる。

型締工程；型締工程では、図８（ｂ）に示すように、第１金型８１と、第２金型８２とを相対的に接近させて、環状のピンチオフ部８１ｂ，８２ｂ同士が当接するまで型締めする。第１溶融樹脂シート１１と第２溶融樹脂シート１２は、ピンチオフ部８１ｂ，８２ｂに沿って互いに溶着される。このとき、内蔵部品１３０は、パーティングライン上で溶融する第１溶融樹脂シート１１及び第２溶融樹脂シート１２と溶着して固定される。

このようにして、内蔵部品１３０を成形時に保持突起８００に載置する本発明により、溶融樹脂シートとは溶着しない金属製の内蔵部品１３０であっても、容易に２枚の溶融樹脂シートに内蔵部品１３０を取り付けて成形体とすることができる。そして、保持突起８００によれば、位置ズレや成形時の脱落が低減され、溶融樹脂シートへの内蔵部品１３０の取付けを精度良く行うことができる。更に、本実施形態においては、回動軸とされる内蔵部品１３０を樹脂製の本体から、樹脂で被覆されることなく突出しているので、相手部材との取付（例えば、図１の収納ボックス本体１１０の軸受部１１１）を精度よく行うことができる。なお、金型８０から製品を取り出した後には、バリを除去する必要がある。特に、ピンチオフ部８１ｂ，８２ｂの外側の内蔵部品１３０の周囲のバリは取り除く必要がある。

次に、本発明に係る他の実施形態について図９を用いて説明する。ここで、図９は、図４のＶ－Ｖ断面に相当する断面（第２金型８２の側面視における縦断面）を示す図である。なお、前述の実施形態と同様の部位・部材については同じ符号を用いて、その説明は省略又は簡略化する。本実施形態の保持突起８００Ａは、第２金型８２の外周部８２ｃの内部に形成された収納部８２０に収納可能に形成される。図９の二点鎖線は、保持突起８００Ａがスライドして収納部８２０に収納された状態を示す。

保持突起８００Ａのスライド移動は、図示しない適宜のアクチュエータにより行われる。収納可能に形成される保持突起８００Ａによれば、第２溶融樹脂シート１２が第２金型８２に賦形される工程では収納状態とし、第２溶融樹脂シート１２の賦形完了後に突出させることにより、第２溶融樹脂シート１２を突き破って、保持突起８００Ａを露出させることができる。これにより、保持突起８００Ａの載置部８０１に第２溶融樹脂シート１２を介さずに直接内蔵部品１３０を載置することができ、第２溶融樹脂シート１２の厚みの影響を受けないので、内蔵部品１３０が第２溶融樹脂シート１２及び第１溶融樹脂シート１１に取り付けられる位置の精度が向上する。または、保持突起８００Ａの突出時に第２溶融樹脂シート１２を突き破らない場合であっても、保持突起８００Ａの端縁８０１ｂにより、第２溶融樹脂シート１２に切れ目を形成することができる。さらに、成形完了後、製品取出しの際に保持突起８００Ａを収納するようにすれば、保持突起８００Ａ及びその周辺のバリの影響を低減して製品の取出しを容易とすることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は本実施形態によって限定されることは無く、適宜変更を加えて実施することができる。例えば、本実施形態においては、内蔵部品１３０として回動軸を用いた場合について説明したが、他の部品であってもよい。また、内蔵部品１３０の取付けは、パーティングラインでの取付に限られず、何れか一方の溶融樹脂シートに取り付けるようにしてもよい。また、内蔵部品１３０は、一部が露出する部品だけではなく、部品全体が製品内部に内蔵させることもできるし、複数の部品を組み合わせた部品とすることもできる。例えば、本実施形態のように内蔵部品１３０を回動軸とした場合には、内蔵部品１３０は、回動軸が自身で回転してしまわないように、補助的な部材を回動軸部材に付随させて形成することもできる。

１１ 第１溶融樹脂シート １２ 第２溶融樹脂シート
２１ 第２溶融樹脂シート ６０ 樹脂成形装置
６１ 樹脂供給装置 ６１Ａ 第１樹脂供給装置
６１Ｂ 第２樹脂供給装置 ６５ ホッパー
６６ 押出機 ６８ 油圧モータ
７０ アキュムレータ ７１ Ｔダイ
７２ プランジャ ７９ ローラ
８０ 金型 ８１ 第１金型
８１ａ キャビティ ８１ｂ ピンチオフ部
８１ｃ 外周部 ８１ｃ１ 凹部
８２ 第２金型 ８２ａ キャビティ
８２ｂ ピンチオフ部 ８２ｃ 外周部
８２ｃ１ 凹部 ８２ｃ１１ 端縁
８３ 型枠 ８４ 型枠
１００ 収納ボックス １１０ 収納ボックス本体
１１１ 軸受部 １２０ 蓋
１３０ 内蔵部品 ８００ 保持突起
８００Ａ 保持突起 ８０１ 載置部
８０１ａ 端縁 ８０１ｂ 端縁
８１０ 保持突起挿入凹部 ８２０ 収納部
ＰＬ パーティングライン

Claims (5)

1. ２枚の溶融樹脂シートを溶着させて形成する成形体に取り付けられる内蔵部品を成形時に載置して保持する保持突起が設けられ、前記保持突起は、ピンチオフ部の外側外周の外周部に設けられることを特徴とする成形用の金型。
2. 前記保持突起には前記内蔵部品が載置される載置部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の成形用の金型。
3. 前記外周部には、前記載置部に対応して設けられて前記内蔵部品を受ける凹部が形成されることを特徴とする請求項２に記載の成形用の金型。
4. 前記保持突起は、前記金型内に収納可能に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか記載の成形用の金型。
5. 内蔵部品を成形時に載置して保持する保持突起をピンチオフ部の外側外周の外周部に備える金型に溶融樹脂シートを賦形する賦形工程と、
   前記金型の保持突起に内蔵部品を載置して保持させる内蔵部品保持工程と、
   を有することを特徴とする成形方法。

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