JP7549877B2

JP7549877B2 - 下型

Info

Publication number: JP7549877B2
Application number: JP2020203870A
Authority: JP
Inventors: 誠二大島
Original assignee: 株式会社プロイスト
Priority date: 2020-09-08
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2024-09-12
Anticipated expiration: 2040-09-08
Also published as: JP6836817B1; JP2022044902A; JP2022045301A

Description

本開示は、下型に関する。

従来、樹脂成形体を製造するための金型が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１の金型は、上型と下型を有し、下型が固定型である。特許文献１の金型では、上型と下型の間に樹脂を流し込み、上型と下型でプレスすることで、薄く平らな樹脂成形体を製造している。

特開２０１８－２７６３２号公報

特許文献１の金型では、樹脂を流し込む際、下型を加熱することでワークを加工しやすくし、樹脂成形体を精度良く製造している。しかし、下型を加熱した際に、金属製の下型自体が熱膨張によって変形することがある。下型が変形すると、下型の上面に形成されるワークを載せる面（ワーク搭載面）の形状が変化する。

本開示の課題は、熱膨張によってワーク搭載面が変形することを抑制できる下型を提供することにある。

本開示に係る下型は、第１部材と、第２部材と、複数の連結部材と、ガイド部と、回り止めと、を備える。第１部材は、接地面を有する板状の部材である。第２部材は、第１部材の上方に設けられ、上面にワークが載るワーク搭載面が形成され熱膨張する。複数の連結部材は、第１部材と第２部材とを連結する。ガイド部は、連結部材を第１部材の接地面に沿って移動させる。回り止めは、第２部材が熱膨張する際に、第２部材の回転を抑制する。

この下型によれば、第２部材が熱膨張によって変形した場合であっても、第２部材が熱膨張した分、第２部材とともに連結部材が第１部材に対して移動する。フランジ部は、ガイド部によって第１部材の接地面に沿って案内されながら移動する。このとき、回り止めが、第２部材の回転を抑制する。これによって、第２部材は、第１部材の接地面と平行に膨張する。このため、ワーク搭載面は接地面と平行に膨張する。これによって、例えば、ワーク搭載面が上方に盛り上がるような変形を抑制できる。すなわち、この下型によれば、熱膨張によってワーク搭載面が変形することを抑制できる。

本開示によれば、熱膨張によってワーク搭載面が変形することを抑制できる下型を提供できる。

本開示の第１実施形態による下型の斜視図。本開示の第１実施形態による下型の上面図。図２のＡ－Ａ断面図。図３の一端の拡大図。連結部材の配置に対する空間Ｓの大きさを示す概念図。本開示の第２実施形態のおける連結部材の配置に対する空間Ｓの大きさを示す概念図。本開示の第３実施形態による下型の斜視図。本開示の第３実施形態による下型の上面図。図８のＢ－Ｂ断面図。図８のＣ－Ｃ断面図。

＜第１実施形態＞
以下、本開示の第１実施形態について、図１から図５を用いて説明する。

図１および図２に示すように、第１実施形態に係る下型１は、第１部材２と、第２部材４と、複数の連結部材６と、複数のガイド部８と、加熱手段１０と、を備える。本実施形態の下型１は、例えば平面度がよい板状のワークを成形するために用いられる下型である。しかし、下型１は、ワークを平面と凹凸を組み合わせた形状に成形するために用いられてもよい。下型１は、第２部材４の上面にワークが載るワーク搭載面４ａが形成される。ワーク搭載面４ａに載せられたワークは、加熱したのち図示しない上型がワークに押し当てられ、上型と下型とでプレスされることによって所望の形状に成形される。また、下型１は、ワーク搭載面４ａと上型との間にパッキンを設け、パッキンと下型１のワーク搭載面４ａと上型との間に樹脂を注入し、注入した樹脂（ワーク）を成形してもよい。

このような下型１で成形されるワークは、例えば、板状かつ長方形のシリコンウェハであり、ウェアの上面に回路を転写する際に、本開示の下型１を用いる。また、キッチンなどに用いる樹脂や金属の化粧板も同様に、本開示の下型１を用いて成形される。その他、金属製のワークを熱間プレスによって成形する際に下型１を用いてもよい。

図１および図３に示すように、板状の第１部材２は接地面２ａを有し、精度よく平面に整えられた工場などの床面に設置される。本実施形態では、第１部材２は、鉄製の板状部材が長方形に形成された部材である。第１部材２は、第２部材４を支持するとともに、第２部材４の精度の基準となる部材である。より具体的には、第１部材２の下面である接地面２ａの平面度は、連結部材６を介して第２部材４のワーク搭載面４ａの平面度に影響する。このため、接地面２ａの平面度が所定値以内（例えば±０．０１ｍｍ以内）となるように精度よく形成される。また、第１部材２の上面２ｂは、接地面２ａと平行に形成され、接地面２ａと同様に精度よく形成される。

第２部材４は、第１部材２の上方に設けられる。本実施形態では、第２部材４は、第１部材２と離間して設けられる。また、本実施形態では、第２部材４のワーク搭載面４ａは、ワークを平面度よく板状に成形するために、第１部材２の上面２ｂと平行な長方形となるように形成される。しかし、ワークを平面と凹凸を組み合わせた形状に成形する場合、ワーク搭載面４ａが凹凸と平面とを組み合わせた形状に形成されてもよい。また、本実施形態では、第２部材４は、第１部材２の材料と異なる金属材料であるアルミ材料によって形成される。しかし、第２部材４は、第１部材２の材料と同じ金属材料である鉄によって形成されてもよい。また、第２部材４は、樹脂によって形成されてもよい。

図２に示すように、加熱手段１０は、第２部材４の内部に設けられ、第２部材４を加熱する。本実施形態では、第２部材４の内部に冷媒が通る通路が複数設けられ、冷媒が通路内を通ることで第２部材４を加熱または冷却する。しかし、加熱手段１０は、例えば電熱線に電気を流すことで発熱するヒータなどであってもよい。

図１に示すように、連結部材６は複数設けられ、第１部材２と第２部材４とを連結する。本実施形態では、連結部材６が縦列に７本、横列に７本、合計４９本設けられ、第１部材２と第２部材４とを連結するとともに、第２部材４を支持する。また、本実施形態では、連結部材６は、鉄でできた円柱である。しかし、連結部材６は、断面四角形や多角形の柱状の部材であってもよい。

図３に示すように、複数の連結部材６は、フランジ部６ａを有する。フランジ部６ａは、連結部材６の第１部材２側の端部（一端の一例）に設けられる。本実施形態では、フランジ部６ａは、連結部材６の本体６ｇにボルト９によって固定される。しかし、フランジ部６ａは、連結部材６の本体６ｇと一体で設けられてもよい。フランジ部６ａは、連結部材６の形状に合わせて円板状に形成される。

複数の連結部材６の第１部材２側の端部は、第１部材２に対して移動可能に設けられる。より具体的には、図４に示すように、フランジ部６ａの下面６ｂは、第１部材２の上面２ｂと接し、フランジ部６ａより上部が第１部材２の上面２ｂを移動する。連結部材６のフランジ部６ａの下面と第１部材２との間には、連結部材６が移動しやすいようにグリスなどの潤滑剤が塗布される。フランジ部６ａの下面６ｂは、第１部材２の上面２ｂと平行な面に形成され、フランジ部６ａの下面６ｂと第１部材２の上面２ｂとが面接触することで、連結部材６が第１部材２に対して精度よく垂直となるように設けられる。これによって、第２部材４と第１部材２とが精度よく平行に設けられる。この結果、第２部材４のワーク搭載面の精度もよい。

複数の連結部材６の第２部材４側の端部（他端の一例）は、第２部材４に固定される。図３に示すように、本実施形態では、連結部材６の第２部材４側の端部に雄ネジ部６ｄが設けられる。第２部材４の下部材４ｃに設けられたねじ孔４ｆに雄ネジ部６ｄをねじ込むことで、複数の連結部材６が第２部材４と固定される。しかし、連結部材６と第２部材４との固定方法は、この他ボルトを用いて固定する方法や、圧入によって固定する方法であってもよい。

図４に示すように、ガイド部８は、フランジ部６ａを上方から覆うとともに、フランジ部６ａの側面６ｅと空間Ｓを開けて配置される。ガイド部８は、フランジ部６ａを第１部材２の上面２ｂに沿って移動させるために設けられる。本実施形態では、板状のガイド部材７に連結部材６が貫通する貫通孔８ａが複数設けられ、この貫通孔８aの内部にガイド部８が形成される。ガイド部材７は、第１部材２にボルトによって固定される。貫通孔８ａは、ザグリ部８ｂを有し、このザグリ部８ｂの内周面および上面がガイド部８として機能する。ザグリ部８ｂの高さは、フランジ部６ａよりも高く、ザグリ部８ｂにフランジ部６ａが収容される。このザグリ部８ｂと、フランジ部６ａの側面６ｅとの間に空間Ｓが設けられる。ザグリ部８ｂの上面とフランジ部６ａの上面との間は、微小な隙間が設けられる。また、連結部材６の外周面と貫通孔８ａとの間にも空間Ｓ以上の隙間が設けられる。

図５（ａ）は、連結部材６の配置に対する空間Ｓの大きさを示す概念図である。より具体的には、図２の中央連結部材６ｆの周囲９本の連結部材６のフランジ部６ａおよびガイド部８をザグリ部８ｂの上下方向中央付近で切った平面断面図に対し、空間Ｓの形成状態が判別しやすいように、空間Ｓを大きく表示した概念図である。図５（ａ）に示すように、複数の連結部材６のうち、第２部材４の中央部に位置する中央連結部材６ｆは、中央連結部材６ｆの周囲に位置する連結部材６よりも空間Ｓが小さく設けられる。空間Ｓは、中央連結部材６ｆを中心として、放射状に大きくなるように設けられる。空間Ｓは、第１部材２の外周に近づくほど大きく設けられる。

より具体的には、中央連結部材６ｆのフランジ部６ａと、ガイド部８と、の空間Ｓ０はほぼゼロである。中央連結部材６ｆの後斜め右のフランジ部６ａとガイド部８の空間Ｓ１は、後方右側に設けられる（図５（ａ）矢印参照）。同様に、空間Ｓ２は後方側、空間Ｓ３は後方左側、空間Ｓ４は右側、空間Ｓ５は左側、空間Ｓ６は前方右側、空間Ｓ７は前前方側、空間Ｓ８は前方左側に、それぞれ設けられる。また、空間Ｓ１から空間Ｓ８のさらに外にあるガイド部８と、フランジ部６ａとの空間Ｓは、空間Ｓ１から空間Ｓ８が設けられる各方向と同方向に設けられる。ガイド部８と、フランジ部６ａとの空間Ｓは、空間Ｓ１から空間Ｓ８の大きさよりも大きく設けられる。

図５（ｂ）に示すように、このような下型１では、ワークが載る第２部材４が加熱されることによって膨張する。第２部材４が膨張すると、第２部材４に固定される連結部材６に対して膨張方向へ移動する力が発生する。しかし、中央連結部材６ｆは、空間Ｓが狭いため、連結部材が第１部材２の上面２ｂ上を移動することなく留まる。

一方、他の連結部材６は、第２部材４からの力を受けて、フランジ部６ａがガイド部８によって案内されることで、第１部材２の上面２ｂ上を滑りながら、第１部材２の接地面２ａおよび上面２ｂと平行に移動する（図５（ｂ）の破線矢印参照）。フランジ部６ａは、空間Ｓが設けられた方向にガイド部８と面接触しながら連結部材を倒すことなく移動するため、第２部材４は、空間Ｓに沿って放射状に膨張する（図５（ｂ）の矢印参照）。第２部材４が熱膨張する際に上方へ向かう力は、ガイド部８とフランジ部６ａが当接することで抑えられる。これによって、連結部材６に固定される第２部材４は、第１部材２と平行に膨張する。このため、第２部材４が熱膨張によって上方に向けて変形することを抑制できる。この結果、第２部材のワーク搭載面４ａの平面度が熱膨張によって悪化することを抑制できる。

また、このとき中央連結部材６ｆは、空間Ｓが狭いため、連結部材６が第１部材２に対してずれない。これによって、第２部材４が熱膨張によって変形した場合、第２部材４の中心位置がはずれない。さらに、空間Ｓは、中央連結部材６ｆを中心として、放射状に大きくなるように設けられ、第１部材２の外周に近づくほど大きく設けられるため、第２部材４が回転することなく放射状に膨張する。これによって、第２部材４の位置ズレを防止できる。この結果、ワークを精度よく加工できる。

＜第２実施形態＞
次に本開示の第２実施形態について、図１、図２および図６を用いて説明する。なお、第２実施形態の説明においては、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

図１および図２に示すように、第２実施形態における下型２０１は、第１部材２０２と、第２部材２０４と、連結部材２０６と、ガイド部材２０７に複数形成されるガイド部２０８と、加熱手段２１０と、を備える。第１部材２０２、第２部材２０４、連結部材２０６、および加熱手段２１０の構成については、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

図６は、図５（ａ）と同様に、図２の中央連結部材２０６ｆの周囲９本の連結部材２０６のフランジ部２０６ａおよびガイド部２０８をザグリ部２０８ｂの上下方向中央付近で切った平面断面図に対し、空間Ｓの形成状態が判別しやすいように、空間Ｓを大きく表示した概念図である。図６に示すように、複数の連結部材２０６のうち、第２部材２０４の中央部に位置する中央連結部材２０６ｆは、中央連結部材６ｆの周囲に位置する連結部材６よりも空間Ｓが小さく設けられる。より具体的には、中央連結部材２０６ｆのフランジ部２０６ａと、ガイド部２０８との空間Ｓ２０はほぼゼロである。

一方、中央連結部材２０６ｆの周囲に位置する連結部材２０６のうち少なくとも一つは、第２部材２０４の回転方向の空間が他の連結部材２０６より小さい。本実施形態では、中央連結部材２０６ｆの後方に位置する連結部材２０６ｇのフランジ部２０６ａとガイド部２０８との空間Ｓ２１のうち、左右方向の空間Ｓ２１がほぼゼロである。言い換えると、フランジ部２０６ａの左右方向に位置する側面２０６ｅは、ガイド部２０８と当接する。より具体的には、ザグリ部２０８ｂが前後方向に長く形成され、ザグリ部２０８ｂの短手方向（本実施形態では左右方向）の長さが連結部材２０６のフランジ部２０６ａの左右方向の直径とほぼ同じである。一方、中央連結部材２０６ｆおよび連結部材２０６ｇ以外の連結部材２０６は、フランジ部２０６ａの周囲に十分大きな空間Ｓが設けられる。

このように、連結部材２０６のうち少なくとも一つの連結部材２０６ｇだけ、第２部材２０４の回転方向（本実施形態では左右方向）の空間Ｓを小さくすることで、フランジ部２０６ａがガイド部２０８に当接し、連結部材２０６が第２部材２０４の回り止めとして機能する。一方、フランジ部２０６ａは、第２部材２０４が膨張する方向（本実施形態では前後方向）には移動可能であるため、第２部材２０４が膨張してもワーク搭載面２０４ａの変形は抑制できる。また、回り止めとして機能する連結部材２０６ｇに対応するザグリ部２０８ｂ以外のザグリ部２０８ｂは、フランジ部２０６ａとの空間Ｓが十分確保されている。このため、ザグリ部２０８ｂを精度よく加工する必要がなく、ザグリ部２０８ｂを形成しやすい。この結果、ガイド部２０８が製造しやすい。

＜第３実施形態＞
次に本開示の第３実施形態について図７から図１０を用いて説明する。図７および図８に示すように、第３実施形態における下型３０１は、第１部材３０２と、第２部材３０４と、複数の連結部材３０６と、複数のガイド部３０８と、図示しない加熱手段と、を備える。なお、第３実施形態の説明においても第１実施形態、および第２実施形態と異なる点のみ説明する。特に、加熱手段については、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

図７および図９に示すように、板状の第１部材３０２は接地面３０２ａと、ガイド部３０８と、を有する。第２部材３０４は、第１部材２の上方に第１部材２と面接触して設けられる。第１部材３０２の上面３０２ｂと、第２部材３０４との下面との間には潤滑剤が塗布される。つまり、第３実施形態の下型３０１は、第１部材３０２にガイド部３０８が形成され、第１部材３０２の上面３０２ｂ上を第２部材３０４が滑りながら、第１部材３０２の接地面３０２ａと平行に移動する点で第１実施形態の下型１および第２実施形態の下型２０１と異なる。

連結部材３０６は複数設けられ、第１部材３０２と第２部材３０４とを連結する。本実施形態では、連結部材３０６が前後方向に３列に並んで設けられ、前列および後列に４本、真ん中の列に３本、合計１１本設けられる。なお、本実施形態では、中央連結部材３０６ｆは、位置決め部材として機能し、他の連結部材と構造が異なる。詳細は後述する。

図９に示すように、複数の連結部材３０６は、フランジ部３０６ａを有する。フランジ部３０６ａは、連結部材３０６の第１部材２側の端部に設けられる。フランジ部３０６ａは、連結部材３０６の本体３０６ｇにボルト３０９によって固定される。しかし、フランジ部３０６ａは、連結部材３０６の本体３０６ｇと一体で設けられてもよい。

複数の連結部材３０６の第１部材３０２側の端部は、第１部材３０２に対して移動可能に設けられる。複数の連結部材３０６の第２部材３０４側の端部は、連結部材３０６を貫通するボルト３０９によって、第２部材３０４に固定される。

ガイド部３０８は、フランジ部３０６ａを上方から覆うとともに、フランジ部３０６ａの側面３０６ｅと空間Ｓを開けて配置される。本実施形態では、ガイド部３０８は、第１部材３０２に連結部材３０６が貫通する貫通孔３０８ａが複数設けられる。貫通孔３０８ａは、ザグリ部３０８ｂを有し、このザグリ部３０８ｂの内周面および上面がガイド部８として機能する。ザグリ部３０８ｂの高さは、フランジ部６ａとボルト３０９の頭部を合わせた高さよりも高く、ザグリ部２０８ｂにフランジ部６ａが収容される。空間Ｓの形成状態については、第１実施形態、または第２実施形態と同様であればよいため、説明を省略する。

図１０に示すように、第３実施形態の第１部材３０２の中央連結部材３０６ｆに位置する貫通孔３０８ｃは、上面３０２ｂ側にザグリ部３０８ｄを有する。中央連結部材３０６ｆのフランジ部３０８ｅは、中央連結部材３０６ｆの第２部材３０４側に設けられる。フランジ部３０８ｅは、第２部材３０４の下面に設けられた取付穴３０４ｆに嵌合する。中央連結部材３０６ｆと貫通孔３０８ｃおよびザグリ部３０８ｄとの空間Ｓには、スペーサ３１２が嵌合する。これによって、中央連結部材３０６ｆが第１部材３０２に対して移動しない。このように、中央連結部材３０６ｆは位置決め部材として機能する。なお、フランジ部３０８ｅ、およびスペーサ３１２は必ずしも必要ではなく、第２部材３０４の中央部に位置決めピンを立て、位置決めピンを第１部材３０２の貫通孔３０８ｃに嵌め込んでもよい。また、中央連結部材３０６ｆは、他の連結部材３０６と同構造とし、空間Ｓをゼロにしてもよい。

このような下型３０１では、ワークが載る第２部材３０４が加熱されることによって膨張する。第２部材３０４が膨張すると、第２部材３０４は、第１部材３０２の上面３０２ｂ上を膨張方向へ移動する。第２部材３０４に固定される連結部材３０６は、第２部材３０４とともに移動する。第２部材３０４が熱膨張する際に上方へ向かう力は、ガイド部３０８とフランジ部３０６ａが当接することで抑えられる。これによって、連結部材３０６に固定される第２部材３０４は、第１部材３０２と平行に膨張する。このため、第２部材３０４が熱膨張によって上方に向けて変形することを抑制できる。この結果、第２部材３０４のワーク搭載面３０４ａの上下方向の変形を抑制できる。また、中央連結部材３０６ｆは移動せず留まる。これによって、第２部材３０４の位置ズレを防止できる。

以上説明した通り、本開示によれば、熱膨張によってワーク搭載面が変形することを抑制できる下型１，２０１，３０１を提供できる。

＜他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。

（ａ）上記第１実施形態および第２実施形態では、連結部材６が縦列に７本、横列に７本、合計４９本設けられる例を用いて説明したが、本開示はこれに限定されない。連結部材６の本数は、複数であればよい。

（ｂ）上記第１実施形態では、第２部材４にアルミを用いる例を用いて説明したが、本開示はこれに限定されない。第２部材４は、ワーク搭載面４ａを有し熱膨張する材料であれば、どのような材料であってもよい。

（ｃ）上記第１実施形態では、連結部材６は鉄でできた円柱を例に説明したが、本開示はこれに限定されない。連結部材６は、第１部材２と第２部材４とを連結できる材料であれば、どのような材料であってもよい。

１,２０１,３０１：下型
２，２０２，３０２：第１部材
２ａ，２０２ａ，３０２ａ：接地面
４，２０４，３０４：第２部材
４ａ，２０４ａ，３０４ａ：ワーク搭載面
６，２０６，３０６：連結部材
６ａ，２０６ａ，３０６ａ：フランジ部
６ｆ，２０６ｆ，３０６ｆ：中央連結部材
８，２０８，３０８：ガイド部
Ｓ：空間

Claims

接地面を有する板状の第１部材と、
前記第１部材の上方に設けられ、上面にワークが載るワーク搭載面が形成される熱膨張する第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材とを連結する複数の連結部材と、
前記連結部材の一端を前記第１部材の接地面に沿って移動させるガイド部と、
前記第２部材が熱膨張する際に、前記第２部材の回転を抑制する回り止めと、
を備え、
前記連結部材は、前記一端にフランジ部を有し、
前記ガイド部は、前記フランジ部を覆うとともに、前記フランジ部の側面と空間を開けて配置され、
前記連結部材は、前記第２部材に固定され、
前記第２部材が熱膨張する際に、前記連結部材の前記フランジ部が前記ガイド部によって案内され、前記第２部材または前記フランジ部が前記第１部材の上面を滑りながら移動し、前記第２部材を前記第１部材の上面と平行に移動させる、
下型。
複数の前記連結部材のうち少なくとも一つの連結部材は、前記第２部材が回転する方向の前記空間が、他の連結部材の前記回転方向の前記空間よりも小さく形成され、前記少なくとも一つの連結部材の前記フランジ部の側面と前記ガイド部が、他の連結部材よりも先に当接することによって、前記第２部材の回り止めとして機能する、
請求項１に記載の下型。