JPH03158214A - 弾性変形型を用いた型成形法 - Google Patents
弾性変形型を用いた型成形法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、型により被成形材を成形する型成形法に間す
るものであり、さらに詳しくは、成形時における型の弾
性変形を制御して被成形材を所要形状に成形する方法（
以下、変形型成形法という。）に関するものである。
るものであり、さらに詳しくは、成形時における型の弾
性変形を制御して被成形材を所要形状に成形する方法（
以下、変形型成形法という。）に関するものである。
［従来の技術］
現在の成形技術−日没において、微小量の形状を付与す
ることが要求される場合が少な（ない。例えば光学部品
の製造においては、微小な９の形状の変化を精度良く仕
上げねばならない。
ることが要求される場合が少な（ない。例えば光学部品
の製造においては、微小な９の形状の変化を精度良く仕
上げねばならない。
このような成形を行う場合に、従来の型成形法において
は、型が弾性変形しないように、あるいは弾性変形しな
いことを前提として支持される。
は、型が弾性変形しないように、あるいは弾性変形しな
いことを前提として支持される。
従って、微小凹凸を有する平滑面を製造する場合には、
型の表面をそのような微小凹凸を有する形状に成形する
必要がある。しかしながら１目的の凹凸量が小さくなれ
ばなるほど、その製造は非常に困難になる。
型の表面をそのような微小凹凸を有する形状に成形する
必要がある。しかしながら１目的の凹凸量が小さくなれ
ばなるほど、その製造は非常に困難になる。
一方、平滑面に微小な凹凸を付与し、その表面での光の
反射により特殊な光学的像を得る技術が、魔鏡の製造技
術として伝統的に存在してぃる。魔鏡は、その裏面に数
１ｍの凹凸によって描いた模様を、表面における反射像
の中に浮かび上がらせる金属鏡である。
反射により特殊な光学的像を得る技術が、魔鏡の製造技
術として伝統的に存在してぃる。魔鏡は、その裏面に数
１ｍの凹凸によって描いた模様を、表面における反射像
の中に浮かび上がらせる金属鏡である。
この技術は５鋳造によって製造した、裏面に凹凸を持つ
金属板の表面を研磨し、研磨圧によって、裏面の凹凸に
対応する位置に微小凹凸を得るものである。この技術の
特徴は、裏面に、目的の微小凹凸とは比較にならないほ
ど大きな数ｍｍの凹凸を与えれば、数μｍの微小凹凸を
単純な手作業だけで目的の位置に付与できるということ
である。Ｖｌｍｍの凹凸といった巨視的な形状ならば、
その付与は容易である。
金属板の表面を研磨し、研磨圧によって、裏面の凹凸に
対応する位置に微小凹凸を得るものである。この技術の
特徴は、裏面に、目的の微小凹凸とは比較にならないほ
ど大きな数ｍｍの凹凸を与えれば、数μｍの微小凹凸を
単純な手作業だけで目的の位置に付与できるということ
である。Ｖｌｍｍの凹凸といった巨視的な形状ならば、
その付与は容易である。
しかしながら、この魔鏡の技術を各種製品の成形に利用
しようとしても、製品のひとつひとつを強圧で研磨しな
ければならないので、製造能率が良くないという欠点が
ある。さらに、製品の裏面が、表面の微小凹凸形状と対
応関係にあるために、裏面側を自由な形状にはできない
、という欠点を本質的に有している。
しようとしても、製品のひとつひとつを強圧で研磨しな
ければならないので、製造能率が良くないという欠点が
ある。さらに、製品の裏面が、表面の微小凹凸形状と対
応関係にあるために、裏面側を自由な形状にはできない
、という欠点を本質的に有している。
［発明が解決しようとする課題］
本発明者らは、裏面に凹凸を有する金属板の研磨時にお
ける変形の解析を行った。その結果、金属板は研磨圧力
によって裏面の凹凸の影響を受けながら弾性変形し、そ
の表面を平らに研磨した後に除荷すると・、弾性変形が
戻るために微小凹凸が生じることを見いだした。例えば
、金属板の縁を支持して研磨を行った場合には、研磨中
の変形は全体的に凹となる。また、版が凹の部分、すな
わち板厚が薄い部分は、全体よりも曲率が大きく凸の部
分、すなわち厚い部分は曲率が小さ（なる。したがって
、除荷後の形状は５全体が凸面であり、板の厚い部分は
他よりも凸の割合が小さく、あるいは凹となる。そのた
め、この研摩面に光を投射すると、裏面の模様に対応し
た光学的模様が反射像の中に得られるのである。
ける変形の解析を行った。その結果、金属板は研磨圧力
によって裏面の凹凸の影響を受けながら弾性変形し、そ
の表面を平らに研磨した後に除荷すると・、弾性変形が
戻るために微小凹凸が生じることを見いだした。例えば
、金属板の縁を支持して研磨を行った場合には、研磨中
の変形は全体的に凹となる。また、版が凹の部分、すな
わち板厚が薄い部分は、全体よりも曲率が大きく凸の部
分、すなわち厚い部分は曲率が小さ（なる。したがって
、除荷後の形状は５全体が凸面であり、板の厚い部分は
他よりも凸の割合が小さく、あるいは凹となる。そのた
め、この研摩面に光を投射すると、裏面の模様に対応し
た光学的模様が反射像の中に得られるのである。
魔境はほぼこのような理由で生じるものであり、板厚の
遣いによる微小量の弾性変形を利用して平滑面に微小凹
凸を付与する技術に外ならない。
遣いによる微小量の弾性変形を利用して平滑面に微小凹
凸を付与する技術に外ならない。
一方、鍛造、鋳造、射出成形等の型成形技術においては
、程度の違いがあるものの、必ず型が被成形材から圧力
を受ける。そのために、型は弾性変形し、製品寸法に狂
いを生ずる可能性がある。
、程度の違いがあるものの、必ず型が被成形材から圧力
を受ける。そのために、型は弾性変形し、製品寸法に狂
いを生ずる可能性がある。
従来は、型の変形は避けねばならないものと考えられ、
変形しないように支持することが考慮されてきたが、実
際上、変形を避けることができない場合もある。例えば
、鍛造では型の変形の解析が行おれ、その結果をもとに
して、型の表面形状を修正し、製品の寸法精度を向上さ
せることも考慮されている。
変形しないように支持することが考慮されてきたが、実
際上、変形を避けることができない場合もある。例えば
、鍛造では型の変形の解析が行おれ、その結果をもとに
して、型の表面形状を修正し、製品の寸法精度を向上さ
せることも考慮されている。
しかしながら、型の弾性変形というのは本質的に存在す
るものであり、これを防止したり、あるいは変形１を予
測して型の表面形状を修正するよりも、効果的に利用す
るという発想が必要であると考えられる。
るものであり、これを防止したり、あるいは変形１を予
測して型の表面形状を修正するよりも、効果的に利用す
るという発想が必要であると考えられる。
本発明の技術的課題は、上述した知見をもとにして、型
の弾性変形を何カに利用し、型の表面形状を精密に加工
したりすることなく、簡単な手段によって被成形材に所
要の形状を付与できるようにした型成形法を提供するこ
とにある。
の弾性変形を何カに利用し、型の表面形状を精密に加工
したりすることなく、簡単な手段によって被成形材に所
要の形状を付与できるようにした型成形法を提供するこ
とにある。
［課題を解決するための手段１
上記課題を解決するための本発明の変形型成形法は、型
により被成形材を成形するようにした成形法において、
上記型に、成形時における被成形材の圧力による弾性変
形で所要の成形形状が得られるようにするための厚さの
変化をもたせ、この型（以下、変形型という。）を使用
して、成形時に被成形材から受ける圧力により型の全面
あるいは一部を弾性変形させ、その変形によって得られ
る所要形状に被成形材を成形することを特徴とするもの
である。
により被成形材を成形するようにした成形法において、
上記型に、成形時における被成形材の圧力による弾性変
形で所要の成形形状が得られるようにするための厚さの
変化をもたせ、この型（以下、変形型という。）を使用
して、成形時に被成形材から受ける圧力により型の全面
あるいは一部を弾性変形させ、その変形によって得られ
る所要形状に被成形材を成形することを特徴とするもの
である。
このような本発明の変形型成形法は、型により被成形材
を成形するようにした鍛造、鋳造、あるいは射出成形等
の型成形法のすべてに適用することができる。
を成形するようにした鍛造、鋳造、あるいは射出成形等
の型成形法のすべてに適用することができる。
成形に使用する型の弾性変形を制御するために、型に厚
さの変化をもたせるに際しては、型の裏面に凹凸が設け
られる。この型の裏面の凹凸は、成形品に全体よりも大
きな凸の曲率が必要な部分は凹にして薄くし、小さな凸
の曲率あるいは凹面が必要な部分は凸にして厚（する。
さの変化をもたせるに際しては、型の裏面に凹凸が設け
られる。この型の裏面の凹凸は、成形品に全体よりも大
きな凸の曲率が必要な部分は凹にして薄くし、小さな凸
の曲率あるいは凹面が必要な部分は凸にして厚（する。
をの表面は、成形品に求められる全体的な凹凸に従って
、凹面、平面、凸面とされる。型の表面の凹凸、裏面の
凹凸の大きさおよび型の厚さは、成形品の形状と被成形
材より受ける圧力によって決定される。型を支持する位
置は、型の周辺に限るものではない。
、凹面、平面、凸面とされる。型の表面の凹凸、裏面の
凹凸の大きさおよび型の厚さは、成形品の形状と被成形
材より受ける圧力によって決定される。型を支持する位
置は、型の周辺に限るものではない。
また、本発明において使用する変形型は２型の全体を変
形可能にするだけではな（、はとんど変形しないような
厚くて剛性の高い型の一部のみを薄く形成し、部分的に
変形可能にすることができる。
形可能にするだけではな（、はとんど変形しないような
厚くて剛性の高い型の一部のみを薄く形成し、部分的に
変形可能にすることができる。
被成形材の成形自体は、鍛造、鋳造、あるいは射出成形
等の型成形法によって通常通りに行えばよい。
等の型成形法によって通常通りに行えばよい。
［作 用］
成形に際し、変形型の表面は、被成形材より受ける圧力
によって弾性的にたわみ変形する。例えば、周辺だけの
支持であれば、全体的に凹の傾向が強まる。型の薄い部
分は、全体的な傾向よりも凹の曲率が大きくなり、厚い
部分１よ、凹の曲率が小さいか凸面になる。そのために
、成形品形状は、型の裏面が凹の部分は凸の傾向が大き
くなり２型の裏面が凸の部分は凸の傾向が小さいか凹面
になる。
によって弾性的にたわみ変形する。例えば、周辺だけの
支持であれば、全体的に凹の傾向が強まる。型の薄い部
分は、全体的な傾向よりも凹の曲率が大きくなり、厚い
部分１よ、凹の曲率が小さいか凸面になる。そのために
、成形品形状は、型の裏面が凹の部分は凸の傾向が大き
くなり２型の裏面が凸の部分は凸の傾向が小さいか凹面
になる。
このように、変形型成形法によれば、型の表面形状を精
密に加工したりする必要がな（、型の弾す１変２形を有
効に利用し、簡単な手段によって被成形材に所要の形状
を付与することができる。
密に加工したりする必要がな（、型の弾す１変２形を有
効に利用し、簡単な手段によって被成形材に所要の形状
を付与することができる。
［実施例］
以下に、本発明の変形を成形法の実施例として、熱可塑
性プラスチックの密閉鍛造に適用した例を説明する。
性プラスチックの密閉鍛造に適用した例を説明する。
第１図は、本発明の型成形方法を実施するために使用し
た成形装置の機能部の構成を示すものである。この成形
装置は、変形型１の周辺部を型固定具２上に載置固定し
、その変形型ｌ上に内面が円面状のコンテナ３をｉｆし
て、変形型１上におけるコンテナ３内に被成形材４を装
入し、コンテナ３内に挿入した円柱状のラム５によって
その被成形材４を加圧成形する構造となっている。
た成形装置の機能部の構成を示すものである。この成形
装置は、変形型１の周辺部を型固定具２上に載置固定し
、その変形型ｌ上に内面が円面状のコンテナ３をｉｆし
て、変形型１上におけるコンテナ３内に被成形材４を装
入し、コンテナ３内に挿入した円柱状のラム５によって
その被成形材４を加圧成形する構造となっている。
第２図Ａ、Ｂは、本実施例で使用した変形型ｌの形状を
示している。この変形をｌは、外径が５０ｍｍの周枠１
１の内側に幅４ｍｍの同心円状の厚肉部１２を２本有し
、それらの間を薄肉部１３としたもので、上記コンテナ
３の内径を４０ｍ＋ｎとしているので、そのコンテナ内
径に相当する直径４０ｍｍの部分で荷重を受けることに
なる。型の厚肉部１２の厚さは ３．５ｍｍ、薄肉部１
３の厚さは１ｍｍである。また、型の材質は、オーステ
ナイト系ステンレス宸５ｔｌＳ ３０４とした。
示している。この変形をｌは、外径が５０ｍｍの周枠１
１の内側に幅４ｍｍの同心円状の厚肉部１２を２本有し
、それらの間を薄肉部１３としたもので、上記コンテナ
３の内径を４０ｍ＋ｎとしているので、そのコンテナ内
径に相当する直径４０ｍｍの部分で荷重を受けることに
なる。型の厚肉部１２の厚さは ３．５ｍｍ、薄肉部１
３の厚さは１ｍｍである。また、型の材質は、オーステ
ナイト系ステンレス宸５ｔｌＳ ３０４とした。
この変形型ｌの変形を三角形リング要素を用いた有限要
素法で予測すると、第３図のようになる。計算は、ヤン
グ率を２０．ＯＸ １０”Ｐａ、ポアッソン比を０．３
０、荷重を８０ｋｇｆとして行った。同図によれば、型
の厚肉部１２と薄肉部１３との厚さの違いの影響で、成
形品の表面には数ｔ、＋ｍの微小凹凸を生じることが予
想される。また、この形状を被成形材に転写した面に均
一な平行光線を照射した場合には、１ｍの距離において
、第４図のような光の強度分布を生ずることが予想され
る。すなわち、２本の厚肉部１２および周辺部に対応し
て計３本の同心円状の明部が得られることが予想され、
中心の暗部は明瞭でないことも予想される。
素法で予測すると、第３図のようになる。計算は、ヤン
グ率を２０．ＯＸ １０”Ｐａ、ポアッソン比を０．３
０、荷重を８０ｋｇｆとして行った。同図によれば、型
の厚肉部１２と薄肉部１３との厚さの違いの影響で、成
形品の表面には数ｔ、＋ｍの微小凹凸を生じることが予
想される。また、この形状を被成形材に転写した面に均
一な平行光線を照射した場合には、１ｍの距離において
、第４図のような光の強度分布を生ずることが予想され
る。すなわち、２本の厚肉部１２および周辺部に対応し
て計３本の同心円状の明部が得られることが予想され、
中心の暗部は明瞭でないことも予想される。
次に５上記第１図の成形装置で熱可塑性プラスチックを
加工した結果について説明する。
加工した結果について説明する。
被成形材４としては、厚さ４ｍｍ、直径的４０ｍｍの通
常の透明アクリルの円板を使用した。実験は、装二内の
変形型ｌ上に被成形材４を装入し、全体を送風恒温器中
で １５０°Ｃに加熱した後、インストロン型材料試験
機（島津製作所製）で８０ｋｇｆの圧縮荷重を加えたま
ま放冷して行なった。
常の透明アクリルの円板を使用した。実験は、装二内の
変形型ｌ上に被成形材４を装入し、全体を送風恒温器中
で １５０°Ｃに加熱した後、インストロン型材料試験
機（島津製作所製）で８０ｋｇｆの圧縮荷重を加えたま
ま放冷して行なった。
第５図は、得られた成形品に平行光線を照射して１ｍの
距離において測定した反射光の強度分布である。予想さ
れた位置に光の明暗が認められる。ただし、照射した光
の周辺減光の影響により、周辺はど計算値よりも暗くな
っている。しかしながら、曲線の形状が第４図の予想と
ほぼ一致することから、予想通りの微小凹凸が得られた
ことが確認できる。
距離において測定した反射光の強度分布である。予想さ
れた位置に光の明暗が認められる。ただし、照射した光
の周辺減光の影響により、周辺はど計算値よりも暗くな
っている。しかしながら、曲線の形状が第４図の予想と
ほぼ一致することから、予想通りの微小凹凸が得られた
ことが確認できる。
以上の実験によって、変形型によって微小凹凸を付与で
きることが明らかとなった。これは、型を変形しないよ
うにする従来の型成形法では困難な微小な形状変化が容
易に付与可能になったことを示している。
きることが明らかとなった。これは、型を変形しないよ
うにする従来の型成形法では困難な微小な形状変化が容
易に付与可能になったことを示している。
［発明の効果］
以上に詳述した本発明の方法によれば、従来の型を変形
させない型成形法では付与が困難な微小な凹凸を、型の
弾性変形を有効に利用した簡単な手段によって、成形品
に対して容易に与えることができる。また、従来の金属
鏡裏面の凹凸の影響な研摩によって発現させる魔鏡の技
術と異なり、成形品の裏面に自由な形状を付与すること
ができる。
させない型成形法では付与が困難な微小な凹凸を、型の
弾性変形を有効に利用した簡単な手段によって、成形品
に対して容易に与えることができる。また、従来の金属
鏡裏面の凹凸の影響な研摩によって発現させる魔鏡の技
術と異なり、成形品の裏面に自由な形状を付与すること
ができる。
なお、本発明は、光学部品や、光反射を利用した装飾品
等の製造において、微小な量の形状の変化を精度良く仕
上げるために有効であるが、これらに限定されるもので
ないことは勿論である。
等の製造において、微小な量の形状の変化を精度良く仕
上げるために有効であるが、これらに限定されるもので
ないことは勿論である。
第１図は本発明の方法の実施に用いる変形型密閉鍛造装
置の断面図、第２図Ａ、Ｂは変形型の形状例を示す断面
図および斜視図、第３図は有限要素法による変形型の形
状変化の予測結果を示すグラフ、第４図は成形品の凹凸
により得られる反射像の強度分布の予測結果を示すグラ
フ、第５図は成形品より得られた反射像の強度分布を示
すグラフである。 １ ・・変形型、 ４・・被成形材。 第 ２ 図Ａ 第 図 Ｑ ０ ０ 半径、Ｖｍｍ 第３ 図 手疹 ｒ／７７１７７１ 第 図 半径 １”／ｍＴＴＬ
置の断面図、第２図Ａ、Ｂは変形型の形状例を示す断面
図および斜視図、第３図は有限要素法による変形型の形
状変化の予測結果を示すグラフ、第４図は成形品の凹凸
により得られる反射像の強度分布の予測結果を示すグラ
フ、第５図は成形品より得られた反射像の強度分布を示
すグラフである。 １ ・・変形型、 ４・・被成形材。 第 ２ 図Ａ 第 図 Ｑ ０ ０ 半径、Ｖｍｍ 第３ 図 手疹 ｒ／７７１７７１ 第 図 半径 １”／ｍＴＴＬ
Claims (1)
- １、型により被成形材を成形するようにした成形法にお
いて、上記型に、成形時における被成形材の圧力による
弾性変形で所要の成形形状が得られるようにするための
厚さの変化をもたせ、この型を使用して、成形時に被成
形材から受ける圧力により型の全面あるいは一部を弾性
変形させ、その変形によって得られる所要形状に被成形
材を成形することを特徴とする弾性変形型を用いた型成
形法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1297993A JPH0613180B2 (ja) | 1989-11-16 | 1989-11-16 | 弾性変形型を用いた型成形法 |
| US07/611,045 US5080854A (en) | 1989-11-16 | 1990-11-09 | Method of die forming using elastically deformable die |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1297993A JPH0613180B2 (ja) | 1989-11-16 | 1989-11-16 | 弾性変形型を用いた型成形法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03158214A true JPH03158214A (ja) | 1991-07-08 |
| JPH0613180B2 JPH0613180B2 (ja) | 1994-02-23 |
Family
ID=17853743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1297993A Expired - Lifetime JPH0613180B2 (ja) | 1989-11-16 | 1989-11-16 | 弾性変形型を用いた型成形法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5080854A (ja) |
| JP (1) | JPH0613180B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5346171A (en) * | 1993-02-25 | 1994-09-13 | Recycled Plastics, Inc. | Method and apparatus for forming plastic panels from recycled plastic chips |
| JP3416822B2 (ja) * | 1993-09-22 | 2003-06-16 | 旭電化工業株式会社 | 弾性成形型内に成形材料を充填する方法 |
| AUPN089395A0 (en) * | 1995-02-03 | 1995-03-02 | C. M. Laboratory Pte. Ltd. | Apparatus and method for moulding contact lenses |
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| JPH01242212A (ja) * | 1988-03-25 | 1989-09-27 | Toyoda Gosei Co Ltd | 積層体の製造方法とプレス成形型 |
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| US2169280A (en) * | 1937-11-05 | 1939-08-15 | Pfanstiehl Chemical Company | Method for forming shaped small objects |
| US3520961A (en) * | 1967-05-12 | 1970-07-21 | Yuken Ind Co Ltd | Method for manufacturing ceramic articles |
-
1989
- 1989-11-16 JP JP1297993A patent/JPH0613180B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-11-09 US US07/611,045 patent/US5080854A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0613180B2 (ja) | 1994-02-23 |
| US5080854A (en) | 1992-01-14 |
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |