JPWO2016199300A1 - 成形装置及び成形製品の製造方法 - Google Patents

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Abstract

円弧状に湾曲した内部空間を有する成形製品を製造するための成形装置であって、合体及び離体可能であり、かつ、成形時には合体した状態で成形製品の外形形状に対応する形状を有するキャビティCを形成可能である一組の金型10,20と、成形製品の内側形状に対応する形状を有し、かつ、成形時には一組の金型10,20が形成するキャビティC内に配置される中子30と、中子30の末端に結合され、成形後には中子30ごと回動可能な回動部材40とを備える成形装置1。本発明の成形装置1は、従来の成形装置と比較して、円弧状に湾曲した内部空間を有する成形製品を取り出すときに成形製品に傷が生じるのを抑制することが可能な成形装置となる。

Description

本発明は、成形装置及び成形製品の製造方法に関する。
金型を用いた成形(鋳造成形や射出成形等)の技術分野においては、内部空間を有する成形製品を製造するために、当該内部形状に対応した中子(コアやキャビティコアと呼称されることもある)を用いて成形を行うことが広く知られている。内部空間の形状が単純な場合には、単純な成形装置(例えば、イジェクターピンの突出により、型開きと同時に中子と成形製品とを直線的に分離するような成形装置)により成形製品を取り出すことが可能である。しかし、円弧状に湾曲した内部空間を有する成形製品を製造する場合には、中子と成形製品とが干渉するため、単純な成形装置では成形製品を取り出すことが困難である。特に金属からなる成形製品を製造する場合には、樹脂からなる成形製品を製造する場合と比較して、単純な成形装置で成形製品を取り出すことは一層困難となる。これは、金属は樹脂と比較して、一般的に強度が高い、弾性が低い、固化した際の収縮力(いわゆるキャッチ力)が強い等の性質があることに起因する。
なお、円弧状に湾曲した内部空間を有する成形製品としては、自動車のエンジン関連の部品、特にインテークマニホールドや各種ハウジング等に用いられる部品を例示することができる。
上記のような理由により、金型を用いた成形の技術分野においては、上記のような成形製品を製造するための成形装置についての開発及び研究が進められている(例えば、特許文献1参照。)。以下、従来の成形装置の一例について説明する。
図13は、従来の成形装置900を説明するために示す図である。図13(a)は成形後における成形装置900の斜視図であり、図13(b)は中子930、支持部材940及び押出ピン950の側面図である。
従来の成形装置900は、図13に示すように、合体及び離体可能であり、かつ、成形時には合体した状態で成形製品P0の外形形状に対応する形状を有するキャビティを形成可能である一組の金型910,920と、成形製品P0の内側形状に対応する形状を有し、成形時には一組の金型910,920が形成するキャビティ内に配置される中子930と、中子930を外部から支持する支持部材940と、一組の金型910,920が離体する方向とは垂直な方向に沿って直線的(一次元的)に進退可能であり、中子930の周囲に形成された成形製品P0を押し出す押出ピン950とを備える。
従来の成形装置900によれば、成形後、一組の金型910,920を離体した後に、金型920から支持部材940ごと中子930及び成形製品P0を離隔し、押出ピン950で成形製品P0を押し出すという手順を踏むことにより、円弧状に湾曲した内部空間を有する成形製品P0を取り出すことが可能となる。
特開平8−276259号公報
しかしながら、従来の成形装置においては、成形製品を取り出すときに成形製品に傷が生じやすいという問題がある。特に、金属からなる成形製品を製造するときには、金属の性質に起因して成形製品に不可逆的な変形が発生しやすいため、樹脂からなる成形製品を製造する場合と比較して、成形製品に一層傷が生じやすくなる。このため、特に金属からなる成形製品の技術分野においては、上記問題の解決が切望されている。
そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、従来の成形装置と比較して、円弧状に湾曲した内部空間を有する成形製品を取り出すときに成形製品に傷が生じるのを抑制することが可能な成形装置を提供することを目的とする。また、従来の成形装置を用いた成形製品の製造方法と比較して、円弧状に湾曲した内部空間を有する成形製品を取り出すときに成形製品に傷が生じるのを抑制することが可能な成形製品の製造方法を提供することを目的とする。
[1]本発明の成形装置は、円弧状に湾曲した内部空間を有する成形製品を製造するための成形装置であって、合体及び離体可能であり、かつ、成形時には合体した状態で前記成形製品の外形形状に対応する形状を有するキャビティを形成可能である一組の金型と、前記成形製品の内側形状に対応する形状を有し、かつ、成形時には前記一組の金型が形成するキャビティ内に配置される中子と、前記中子の末端に結合され、成形後には前記中子ごと回動可能な回動部材とを備えることを特徴とする。
本発明の成形装置は、種々の成形材料からなる成形製品を製造するために使用することができるが、後述するように、特に金属からなる成形製品を製造するために使用することができる。
本発明の成形装置は、特に射出成形やダイカスト成形の分野において好適に用いることができる。
本明細書において「円弧状」とは、厳密に円弧のみを指すものではなく、おおよそ円弧の形状に近い形状(例えば、楕円に沿う曲線や、円弧の端部に直線を付け足した形状等)も含む。したがって、本発明の成形装置に用いる中子は、厳密な意味での「円弧状」に湾曲した形状でなくてもよい。
本明細書において「合体及び離体可能」とは、ある一方向に沿って開閉可能であることを含む。また、「合体した状態」とは、いわゆる「型を閉じた状態」のことをいい、「離体した状態」とは、いわゆる「型を開いた状態」のことをいう。
本明細書において「成形製品の外形形状に対応する形状」は、成形製品の外形形状の全てに対応する形状でもよいし、成形製品の外形形状の一部に対応する形状でもよい。
また、本明細書において、「成形製品の内径形状に対応する形状」は、成形製品の内径形状の全てに対応する形状でもよいし、成形製品の内径形状の一部に対応する形状でもよい。
本明細書において「回動」とは、真円の弧をなぞるような回転動作のみをいうのではなく、おおよそ回転動作とみなせる動きをすることも含む。おおよそ回転動作とみなせる動きとしては、楕円の弧をなぞるような動作や、一度直線状に移動した後に円の弧をなぞるような動作を例示することができる。
本発明における一組の金型は、いわゆる固定側金型と可動側金型であってもよいし、
固定側金型及び可動側金型とは異なる方向に開閉可能な金型、いわゆるスライド金型であってもよい。また、本発明の成形装置は、上記一組の金型以外の金型を備えていてもよい。
[2]本発明の成形装置においては、前記回動部材は、前記円弧に沿う仮想面に対して垂直な所定の回動軸を回転の中心として回動可能であることが好ましい。
[3]本発明の成形装置においては、前記キャビティよりも前記回動部材側にある部材からみて、成形時に前記キャビティが形成される側を一方の側とし、前記一方の側とは反対の側を他方の側とするとき、前記成形装置は、前記回動部材を固定可能な固定部材をさらに備え、前記固定部材は、成形時には前記回動部材をその前記他方の側から支持することにより前記中子及び前記回動部材を固定し、かつ、成形後には前記回動部材の前記他方の側から退避することにより前記回動部材を回動可能とすることが好ましい。
本発明の成形装置は、固定部材を1つのみ備えていてもよいし、複数備えていてもよい。
[4]本発明の成形装置(上記[3]の成形装置)においては、前記成形製品から前記中子を引き抜くときに前記固定部材が配置される位置を退避位置とし、成形時に前記固定部材が配置される位置を固定位置とするとき、前記固定部材は、前記退避位置と前記固定位置との間を直線的に移動可能であり、前記退避位置及び前記固定位置は、前記退避位置と前記固定位置とが重なる位置からみて、いずれの位置にあっても成形時における前記回動部材との位置関係が変わらないことが好ましい。
本明細書において「退避位置と固定位置とが重なる位置からみる」とは、「固定部材の移動軸に沿ってみる」と言い換えることもできる。また、「回動部材との位置関係が変わらない」とは、退避位置と固定位置とが重なる位置から平面的に見て、固定部材及び回動部材が見える状態を仮定したときに、退避位置にある固定部材と固定位置にある固定部材とで回動部材との位置関係(前記視点における距離ともいえる)が変わらないことをいう。
[5]本発明の成形装置(上記[4]の成形装置)においては、前記固定部材が前記退避位置から前記固定位置に向かうときの移動方向を第1方向とするとき、前記回動部材は、前記第1方向に向かうにつれて前記一方の側から前記他方の側に向かって傾斜する第1テーパー部を有し、前記固定部材は、前記第1方向に向かうにつれて前記一方の側から前記他方の側に向かって傾斜する第2テーパー部を有することが好ましい。
本発明の成形装置が回動部材を複数備える場合には、「第1方向」は個々の固定部材ごとに分けて考える。つまり、固定部材ごとに「固定部材が退避位置から固定位置に向かうときの移動方向」が異なる場合には、固定部材ごとに異なった第1方向が想定される(後述の実施形態1の第1方向D1,D2参照。)。
第1テーパー部及び第2テーパー部は、平面状であってもよいし、曲面状であってもよい。
[6]本発明の成形装置(上記[4]又は[5]の成形装置)においては、前記固定部材が前記退避位置から前記固定位置に向かうときの移動方向を第1方向とするとき、前記回動部材は、前記他方の側から前記一方の側に向かって突出する第1突起部を有し、前記固定部材は、前記一方の側から前記他方の側に向かって突出する第2突起部を有し、前記固定部材が前記退避位置にあるときには、前記第1突起部の先端は前記第2突起部の先端よりも前記第1方向側に位置し、前記固定部材が前記固定位置にあるときには、前記第2突起部の先端は前記第1突起部の先端よりも前記第1方向側に位置し、前記第1突起部は、前記第1方向に向かうにつれて前記一方の側から前記他方の側に向かって傾斜する第3テーパー部を前記第1方向側に有し、前記第2突起部は、前記第1方向に向かうにつれて前記一方の側から前記他方の側に向かって傾斜する第4テーパー部を前記第1方向側とは反対の側に有することが好ましい。
第3テーパー部及び第4テーパー部は、平面状であってもよいし、曲面状であってもよい。
[7]本発明の成形装置(上記[4]の成形装置)においては、前記固定部材が前記退避位置から前記固定位置に向かうときの移動方向を第1方向とし、前記第1方向に対して垂直な平面を基準面とし、ある面が前記基準面と交わる角度を基準傾斜角度とするとき、前記回動部材は、前記第1方向に向かうにつれて前記一方の側から前記他方の側に向かって傾斜する第1テーパー部、及び、前記他方の側から前記一方の側に向かって突出する第1突起部を有し、前記固定部材は、前記第1方向に向かうにつれて前記一方の側から前記他方の側に向かって傾斜する第2テーパー部、及び、前記一方の側から前記他方の側に向かって突出する第2突起部を有し、前記固定部材が前記退避位置にあるときには、前記第1突起部の先端は前記第2突起部の先端よりも前記第1方向側に位置し、前記固定部材が前記固定位置にあるときには、前記第2突起部の先端は前記第1突起部の先端よりも前記第1方向側に位置し、前記第1突起部は、前記第1方向に向かうにつれて前記一方の側から前記他方の側に向かって傾斜する第3テーパー部を前記第1方向側に有し、前記第2突起部は、前記第1方向に向かうにつれて前記一方の側から前記他方の側に向かって傾斜する第4テーパー部を前記第1方向側とは反対の側に有し、前記第1テーパー部及び前記第2テーパー部は、前記第3テーパー部及び前記第4テーパー部の基準傾斜角度以下の基準傾斜角度を有することが好ましい。
各テーパー部は、平面状であってもよいし、曲面状であってもよい。各テーパー部が曲面状であるときの基準傾斜角度は、同一の基準面を用いて比較する。
[8]本発明の成形装置(上記[6]又は[7]の成形装置)においては、前記成形装置は、前記回動部材が前記第1突起部及び前記第2突起部により移動した後に、前記回動部材が成形時の位置に戻ることを防止する戻り防止部材をさらに備え、前記戻り防止部材は、前記回動部材が前記第1突起部及び前記第2突起部により移動した後に、前記回動部材の当該移動によりできる空間に入り込むことにより、前記回動部材が成形時の位置に戻ることを防止することが好ましい。
[9]本発明の成形装置(上記[6]〜[8]の成形装置)においては、前記成形装置は、前記成形製品として金属からなる成形製品を製造するための成形装置であることが好ましい。
[10]本発明の成形製品の製造方法は、円弧状に湾曲した内部空間を有する成形製品を製造するための成形製品の製造方法であって、合体した状態で前記成形製品の外形形状に対応する形状を有するキャビティを形成可能な一組の金型と、前記成形製品の内側形状に対応する形状を有する中子との間に前記成形製品を形成する第1工程と、成形製品を成形した後に、前記中子を前記中子の末端に結合された回動部材により回動させて、前記成形製品から前記中子を引き抜く第2工程とをこの順序で含むことを特徴とする。
[11]本発明の成形製品の製造方法においては、前記キャビティよりも前記回動部材側にある部材からみて、成形時に前記キャビティが形成される側を一方の側とし、前記一方の側とは反対の側を他方の側とするとき、前記第2工程では、まず前記回動部材に前記一方の側から前記他方の側へ向かう第1の力をかけ、その後前記回動部材に前記第1の力よりも弱く、かつ、回動力である第2の力をかけることにより、前記成形製品から前記中子を引き抜くことが好ましい。
上記[11]の方法を実施するためには、上記[11]の条件を満たす限り、どのような成形装置でも用いることができるが、上記[6]〜[8]に記載の成形装置を用いることが好ましい。
[12]本発明の成形製品の製造方法(上記[11]の成形製品の製造方法)においては、前記成形製品は、金属からなる成形製品であることが好ましい。
本発明の成形装置によれば、回動部材により中子を回動させることで中子を成形製品から引き抜くことができるため、ピンによる直線的な押し出し力で中子を成形製品から引き抜く場合よりも、中子を引き抜く際に成形製品にかかる圧力を低減することが可能なる。
このため、本発明の成形装置は、従来の成形装置と比較して、円弧状に湾曲した内部空間を有する成形製品を取り出すときに成形製品に傷が生じるのを抑制することが可能な成形装置となる。
また、本発明の成形装置によれば、中子及び回動部材の回動により成形製品から中子を円弧に沿って引き抜くため、中子を引き抜く際の抵抗を小さくして、中子の引き抜き、ひいては成形製品の取り出しを円滑に行うことが可能となる。
本発明の成形製品の製造方法によれば、第2工程において、回動部材により中子を回動させることで中子を成形製品から引き抜くため、ピンによる直線的な押し出し力で中子を成形製品から引き抜く場合よりも、中子を引き抜く際に成形製品にかかる圧力を低減することが可能なる。
このため、本発明の成形製品の製造方法は、従来の成形装置を用いた成形製品の製造方法と比較して、円弧状に湾曲した内部空間を有する成形製品を取り出すときに成形製品に傷が生じるのを抑制することが可能な成形製品の製造方法となる。
また、本発明の成形製品の製造方法によれば、第2工程において、中子及び回動部材の回動により成形製品から中子を円弧に沿って引き抜くため、中子を引き抜く際の抵抗を小さくして、中子の引き抜き、ひいては成形製品の取り出しを円滑に行うことが可能となる。
実施形態1に係る成形装置1の図である。 実施形態1に係る成形製品の製造方法のフローチャートである。 実施形態1における第1工程S10を説明するために示す図である。 実施形態1における第2工程S20を説明するために示す図である。 実施形態2に係る成形装置2の断面図である。 変形例1に係る成形装置3の断面図である。 変形例1に係る成形製品の製造方法を説明するために示す図である。 変形例2に係る成形装置4の断面図である。 変形例2に係る成形製品の製造方法を説明するために示す図である。 変形例3に係る成形装置5の断面図である。 変形例4に係る成形装置6の断面図である。 変形例5に係る成形装置7の断面図である。 従来の成形装置900を説明するために示す図である。
以下、本発明の成形装置及び成形製品の成形方法について、実施の形態に基づいて説明する。なお、本明細書及び各図面においては、実際の成形装置の構成要素のうち、本発明に密接に関連する成形装置の構成要素のみを説明及び図示し、それ以外の構成要素(一組の金型を移動させるための駆動装置等)については基本的に説明及び図示を省略する。
成形金型、成形金型の部品及び成形製品を表示する図面においては、図示の向きをx軸,y軸,z軸の3軸で表示する。z軸とは一組の金型10,20が積層されている方向に平行な軸であり、x軸とはz軸と垂直な軸であり、y軸とはx軸及びz軸の両方と垂直な軸である。
なお、z軸の定義として、本明細書では上記のとおり金型の積層方向に基づいて定義して以下の実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲において別にz軸を定義することも可能である。
また、成形金型、成形金型の部品及び成形製品を表示する図面に示すのは全て模式図であり、寸法や角度の表示は必ずしも現実に即したものとはなっていない。
[実施形態1]
図1は、実施形態1に係る成形装置1の図である。図1(a)は成形装置1の斜視図であり、図1(b)は成形装置1の正面図であり、図1(c)は図1(b)のA1−A1断面図であり、図1(d)は図1(c)のA2−A2断面図であり、図1(e)は中子30及び回動部材40の拡大断面図であり、図1(f)は固定部材50,60の拡大断面図である。なお、これ以降、図1(c)に対応する断面図を側面断面図といい、図1(d)に対応する断面図を正面断面図という。図1(e),(f)は正面断面図に対応する拡大断面図であり、各部品の細部に付す符号を表示するために示すものである。また、図1(d)のような正面断面図では中子30は金型20に隠れて見えないが、破線による表示をしている。
図2は、実施形態1に係る成形製品の製造方法のフローチャートである。
図3は、実施形態1における第1工程S10を説明するために示す図である。図3(a)〜(c)は、工程図である、
図4は、実施形態1における第2工程S20を説明するために示す図である。図4(a)〜(f)は工程図である。
1.成形装置の構成
まず、実施形態1に係る成形装置1の構成について説明する。なお、以下の説明では、キャビティCよりも回動部材40側にある部材(つまり、回動部材40及び固定部材50,60)からみて、成形時にキャビティCが形成される側を一方の側(図面における上側)とし、一方の側とは反対の側を他方の側(図面における下側)として説明する。これは、後述する実施形態2においても同様である。
実施形態1に係る成形装置1は、円弧状に湾曲した内部空間を有する成形製品P(後述する成形製品の製造方法参照。)を製造するための成形装置である。成形装置1は、成形製品Pとして金属からなる成形製品を製造するための成形装置である。
成形装置1は、図1に示すように、一組の金型10,20と、中子30と、回動部材40と、固定部材50,60とを備える。以下、構成要素について説明する。
一組の金型10,20は、合体及び離体可能であり、かつ、成形時には合体した状態で成形製品Pの外形形状に対応する形状を有するキャビティCを形成可能である(図1(c)参照。)。実施形態1における一組の金型10,20は、可動側金型及び固定側金型である。実施形態1においては、一組の金型10,20を構成する金型が可動側金型であるか固定側金型であるかは発明の本質に関係しないため、特に区別せず説明する。
可動側金型は、図示しない駆動機構により上下方向に移動可能である。
一組の金型10,20は、温度調節媒体(例えば、水)を流す媒体流路を内部に有していてもよい。
キャビティCは、上面視したときに回動部材40よりも大きい。また、キャビティCと回動部材40との間には、成形製品Pが回動部材40とともに回動するのを防止する部材(金型20のキャビティCと回動部材40との間の部分)がある。
中子30は、成形製品Pの内側形状に対応する形状を有し、かつ、成形時には一組の金型10,20が形成するキャビティC内に配置される。
中子30としては、引き抜きやすさを考慮して抜き勾配を大きく取ったものも用いることができる。また、中子30としては、楕円の弧に沿う曲線状に湾曲する中子や、円の弧に直線を付け足した形状に沿って湾曲する中子等も用いることができる。
中子30は、温度調節媒体を流す媒体流路を内部に有していてもよい。
回動部材40は、中子30の末端に結合され、成形後には中子30ごと回動可能である(後述する図4(e),(f)参照。)。回動部材40は、円弧に沿う仮想面(図面でいうx軸及びz軸を含む面に平行な面)に対して垂直な所定の回動軸axを回転の中心として回動可能である。なお、図1等において符号40aで示すのは軸棒である。
中子30と回動部材40とは、一体となっていてもよいし、別体となっていてもよい。また、中子30と回動部材40とが別体となっている場合には、取り外し不可能であってもよいし、取り外し可能であってもよい。
実施形態1における回動部材40は、金型20に取り付けられている。
回動部材40は、キャビティCと接していてもよい(キャビティCの外形形状の一部を構成してもよい。図1においてはこちらで表示している。)し、キャビティCとは離隔していてもよい。
回動部材40は、温度調節媒体を流す媒体流路を内部に有していてもよい。
回動部材40は、例えば、回動部材40を回動させる回動機構(図示せず。)により回動させることができる。回動機構としては、例えば、ラックアンドピニオン、各種モーター、各種リンク機構等、種々の機構を用いることができる。また、回動機構として、回動部材40を手動で回動させるためのハンドル等を有していてもよい。
回動部材40は、図1(e)に示すように、第1テーパー部42,43及び第1突起部44,46を有する。
第1テーパー部42は、第1方向D1に向かうにつれて一方の側(上側)から他方の側(下側)に向かって傾斜する。第1テーパー部43は、第1方向D2に向かうにつれて一方の側から他方の側に向かって傾斜する。
第1突起部44,46は、他方の側から一方の側に向かって突出する。第1突起部44は、第1方向D1に向かうにつれて一方の側から他方の側に向かって傾斜する第3テーパー部45を第1方向D1側に有する。第1突起部46は、第1方向D2に向かうにつれて一方の側から他方の側に向かって傾斜する第3テーパー部47を第1方向D2側に有する。
固定部材50,60は、回動部材40を固定可能である。さらにいえば、固定部材50,60は、成形時には回動部材40をその他方の側から支持することにより中子30及び回動部材40を固定し(図1(d)及び後述する図3参照。)、かつ、成形後には回動部材40の他方の側から退避することにより回動部材40を回動可能とする(後述する図4(d)参照。)。
なお、成形装置1は、固定部材50,60を他方の側から支持する部材をさらに備えてもよい(図示せず。)。
また、成形製品Pから中子30を引き抜くときに固定部材50,60が配置される位置(図4(d)における固定部材50,60の位置)を退避位置とし、成形時に固定部材50,60が配置される位置(図1(d)及び図3における固定部材50,60の位置)を固定位置とするとき、固定部材50,60は、退避位置と固定位置との間を直線的に(別の表現をすれば、一次元的に)移動可能である。
退避位置及び固定位置は、退避位置と固定位置とが重なる位置(例えば、図1(c)のような視点)からみて、いずれの位置にあっても成形時における回動部材40との位置関係(実施形態1においては、成形時における回動部材40との鉛直方向に沿った距離)が変わらない。
固定部材50,60の移動には、例えば、固定側金型に固定されたシンギュラーピンや各種シリンダー等を用いることができる。
ここで、固定部材50が退避位置から固定位置に向かうときの移動方向を第1方向D1とし、固定部材60が退避位置から固定位置に向かうときの移動方向を第1方向D2とする。固定部材50と固定部材60とは、退避位置から固定位置に向かうときの移動方向が正反対である。実施形態1における第1方向D1,D2は、回動軸axに対して平行な方向である。
固定部材50は、図1(f)に示すように、第1方向D1に向かうにつれて一方の側から他方の側に向かって傾斜する第2テーパー部52、及び、一方の側から他方の側に向かって突出する第2突起部54を有する。固定部材60は、第1方向D2に向かうにつれて一方の側から他方の側に向かって傾斜する第2テーパー部62、及び、一方の側から他方の側に向かって突出する第2突起部64を有する。ここで、第2テーパー部52は第1テーパー部42に対応し、第2テーパー部62は第1テーパー部43に対応する。また、第2突起部54は第1突起部44に対応し、第2突起部64は第1突起部46に対応する。
第2突起部54は、第1方向D1に向かうにつれて一方の側から他方の側に向かって傾斜する第4テーパー部56を第1方向D1側とは反対の側に有する。第2突起部64は、第1方向D2に向かうにつれて一方の側から他方の側に向かって傾斜する第4テーパー部66を第1方向D2側とは反対の側に有する。
固定部材50が退避位置にあるときには、第1突起部44の先端は第2突起部54の先端よりも第1方向D1側に位置し、固定部材60が退避位置にあるときには、第1突起部46の先端は第2突起部64の先端よりも第1方向D2側に位置する(図1(e)、図1(f)、図4(d)参照。)。
逆に、固定部材50が固定位置にあるときには、第2突起部54の先端は第1突起部44の先端よりも第1方向D1側に位置し、固定部材60が固定位置にあるときには、第2突起部64の先端は第1突起部46の先端よりも第1方向D2側に位置する(図1(d)、図1(e)、図1(f)、図3(b)参照。)。
ここで、第1方向D1,D2に対して垂直な平面(図面におけるx軸及びz軸を含む面に平行な面。例えば、図1(d)でいえば、固定部材50,60が固定位置にあるとき、固定部材50と固定部材60とが対向又は接触する面。)を基準面とし、ある面が前記基準面と交わる角度を基準傾斜角度とする。すると、第1テーパー部42,43及び第2テーパー部52,62は、第3テーパー部45,47及び第4テーパー部56,66の基準傾斜角度以下の基準傾斜角度を有する。
なお、第1テーパー部42、第2テーパー部52、第3テーパー部45及び第4テーパー部56は、同一の基準面を設定可能な部分を有する。また、第1テーパー部43、第2テーパー部62は、第3テーパー部47及び第4テーパー部66も、同一の基準面を設定可能な部分を有する。
上記の条件を満たす限り、第1テーパー部42,43と第2テーパー部52,62とは全て同じ基準傾斜角度を有していてもよいし、それぞれ異なる基準傾斜角度を有していてもよい。第3テーパー部45,47及び第4テーパー部56,66についても同様である。
あくまで例示であるが、第1テーパー部及び第2テーパー部の基準傾斜角度は、55〜60°とすることができ、第3テーパー部及び第4テーパー部の基準傾斜角度は、65〜70°とすることができる。
なお、図示による説明は省略するが、各テーパー部をはじめとする各構成要素の末端の角となる部分には、丸み(いわゆるR)をつけてもよい。
2.成形製品の製造方法
次に、実施形態1に係る成形製品の製造方法について説明する。
実施形態1に係る成形製品の製造方法は、円弧状に湾曲した内部空間を有する成形製品Pを製造するための方法である。実施形態1に係る成形製品の製造方法は、実施形態1に係る成形装置を用いて行う。このため、成形製品Pは金属からなる成形製品である。
実施形態1に係る成形製品の製造方法は、図2に示すように、第1工程S10と第2工程S20とをこの順序で含む。以下、各工程について説明する。
なお、図3及び図4では、紙面スペ−スの都合上、第1突起部44,46、第2突起部54,64、第1テーパー部42,43、第2テーパー部52,62、第3テーパー部45,47及び第4テーパー部56,66については符号の図示を省略している(これらの符号については、図1(e),(f)参照。)。
第1工程S10は、図3に示すように、合体した状態で成形製品Pの外形形状に対応する形状を有するキャビティCを形成可能な一組の金型10,20と、成形製品Pの内側形状に対応する形状を有する中子30との間に成形製品Pを形成する工程である。さらに詳しく説明すると、以下のようになる。
まず、一組の金型10,20を合体させるとともに、回動部材40を回動機構により回動させて中子30をキャビティCの内部に配置する(図3(a),(b)参照。)。なお、図示は省略するが、回動部材40を、成形時における位置よりも少し下がった状態にして、第1突起部44,46と第2突起部54,64との干渉を避けるようにしておき、この状態で固定部材50,60を第1方向D1,D2に沿って移動させることで、固定部材50,60を固定位置に配置することができる。このとき、第1テーパー部42,43及び第2テーパー部52,62が接触することにより回動部材40は押し上げられ、回動部材40は成形時における位置にしっかりと固定される。その後、キャビティCに熔融した成形材料を導入して固化させ、成形製品Pを成形する(図3(c)参照。)。
第2工程S20は、図4に示すように、成形製品Pを成形した後に、中子30を中子30の末端に結合された回動部材40により回動させて、成形製品Pから中子30を引き抜く工程である。
第2工程S20では、まず回動部材40に一方の側から他方の側へ向かう第1の力をかけ、その後、回動部材40に第1の力よりも弱く、かつ、回動力である第2の力をかけることにより、成形製品Pから中子30を引き抜く。さらに詳しく説明すると、以下のようになる。
まず、一組の金型10,20を離体させる(図4(a),(b)参照。)。当該離体後に固定部材50,60を固定位置から退避位置に平行移動させる(図4(c),(d)参照。)。このとき、第1突起部44,46及び第2突起部54,64の第3テーパー部45,47及び第4テーパー部56,66が摺動し、かつ、固定部材50,60は第1方向D1、D2とは反対の方向へ動き続けるため、回動部材40に一方の側から他方の側へ向かう第1の力が発生し、中子30と成形製品Pとが強力に剥離される(図4(c)参照。)。その後、回動部材40に回動機構によって第2の力をかけて回動させ、成形製品Pから中子30を引き抜き(図4(e)参照。)、成形製品Pを取り出す(図4(f)参照。)。なお、成形製品Pの取り出しは、ロボットハンド等を用いて行うことができる。
3.実施形態1に係る成形装置及び成形製品の製造方法の効果
以下、実施形態に係る成形装置1及び成形製品の製造方法の効果について説明する。
実施形態1に係る成形装置1によれば、回動部材40により中子30を回動させることで中子30を成形製品Pから引き抜くことができるため、ピンによる直線的な押し出し力で中子を成形製品から引き抜く場合よりも、中子を引き抜く際に成形製品にかかる圧力を低減することが可能となる。
このため、実施形態1に係る成形装置1は、従来の成形装置と比較して、円弧状に湾曲した内部空間を有する成形製品を取り出すときに成形製品に傷が生じるのを抑制することが可能な成形装置となる。
また、実施形態1に係る成形装置1によれば、中子30及び回動部材40の回動により成形製品Pから中子30を円弧に沿って引き抜くため、中子を引き抜く際の抵抗を小さくして、中子の引き抜き、ひいては成形製品の取り出しを円滑に行うことが可能となる。
また、実施形態1に係る成形装置1によれば、回動部材40は、円弧に沿う仮想面に対して垂直な所定の回動軸axを回転の中心として回動可能であるため、回動軸を中心軸とする単純な回動で中子を引き抜くことが可能となる。
また、実施形態1に係る成形装置1によれば、成形装置1は、固定部材50,60をさらに備え、固定部材50,60は、成形時には回動部材40をその他方の側から支持することにより中子30及び回動部材40を固定し、かつ、成形後には回動部材40の他方の側から退避することにより回動部材40を回動可能とするため、成形時における回動部材の回動を十分に抑制し、安定した成形を行うことが可能となる。
また、実施形態1に係る成形装置1によれば、固定部材50,60を備えるため、成形時に回動部材を回動させるための機構に負担がかかることを防止することが可能となる。
また、実施形態1に係る成形装置1によれば、固定部材50,60は、退避位置と固定位置との間を直線的に移動可能であるため、単純な移動方向を設定することで、種々の移動手段(アンギュラーピン、油圧・空気圧シリンダー等)を用いることが可能となる。
また、実施形態1に係る成形装置1によれば、回動部材40は第1テーパー部42,43を有し、固定部材50,60は第2テーパー部52,62を有するため、テーパーに沿って回動部材を押すことで固定部材をスムーズに固定位置へ配置し、成形のサイクルを向上させることが可能となる。
また、実施形態1に係る成形装置1によれば、回動部材40は第1突起部44,46を有し、固定部材50,60は第2突起部54,64を有するため、成形製品と中子とが固着していても容易に分離することが可能となる。
また、実施形態1に係る成形装置1によれば、第1突起部44は第3テーパー部45を第1方向D1側に有し、第2突起部54は第4テーパー部56を第1方向D1側とは反対の側に有するため、固定部材の移動に用いられる力を成形製品と中子とを分離するための力に変換することが可能となる。同様に、第1突起部46は第3テーパー部47を第1方向D2側に有し、第2突起部64は第4テーパー部66を第1方向D2側とは反対の側に有するため、固定部材の移動に用いられる力を成形製品と中子とを分離するための力に変換することが可能となる。
また、実施形態1に係る成形装置1によれば、第1テーパー部42,43及び第2テーパー部52,62は、第3テーパー部45,47及び第4テーパー部56,66の基準傾斜角度以下の基準傾斜角度を有するため、固定部材が固定位置から退避位置に移動する際、及び、固定部材が退避位置から固定位置に移動する際の、固定部材と回動部材との干渉を低減又は防止することが可能となる。
また、実施形態1に係る成形装置1によれば、成形装置1は、成形製品Pとして金属からなる成形製品を製造するための成形装置であり、金属からなる成形製品を製造するのに好適な上記の特徴を有するため、金属の収縮力(キャッチ力)により成形製品と中子とが強力に固着していても、上記機構により成形製品と中子とを分離することが可能となる。
実施形態1に係る成形製品の製造方法によれば、第2工程S20において、回動部材40により中子30を回動させることで中子30を成形製品Pから引き抜くため、ピンによる直線的な押し出し力で中子を成形製品から引き抜く場合よりも、中子を引き抜く際に成形製品にかかる圧力を低減することが可能となる。
このため、実施形態1に係る成形製品の製造方法は、従来の成形装置を用いた成形製品の製造方法と比較して、円弧状に湾曲した内部空間を有する成形製品を取り出すときに成形製品に傷が生じるのを抑制することが可能な成形製品の製造方法となる。
また、実施形態1に係る成形製品の製造方法によれば、第2工程S20において、中子30及び回動部材40の回動により成形製品Pから中子30を円弧に沿って引き抜くため、中子を引き抜く際の抵抗を小さくして、中子の引き抜き、ひいては成形製品の取り出しを円滑に行うことが可能となる。
また、実施形態1に係る成形製品の製造方法によれば、第2工程S20では、まず回動部材40に第1の力をかけ、その後回動部材40に第1の力よりも弱く、かつ、回動力である第2の力をかけることにより、成形製品Pから中子30を引き抜くため、成形製品と中子とが固着していても容易に分離し、成形製品をスムーズに取り出すことが可能となる。
また、実施形態1に係る成形製品の製造方法によれば、成形製品Pが金属からなる成形製品であり、金属の収縮力(キャッチ力)により成形製品と中子とが強力に固着していても、上記方法により成形製品と中子とを分離することが可能となる。
[実施形態2]
図5は、実施形態2に係る成形装置2の断面図である。図5(a)は成形時(第1工程S10)における成形装置2の側面断面図であり、図5(b)は成形後に第1突起部44,46の先端と第2突起部54,64の先端とが接触しているとき(図4(c)に相当するとき)における成形装置2の側面断面図である。
実施形態2に係る成形装置2は、基本的には実施形態1に係る成形装置1と同様の構成を有するが、戻り防止部材を有する点が実施形態1に係る成形装置1の場合とは異なる。
実施形態2に係る成形装置2は、図5に示すように、回動部材70が第1突起部44,46及び第2突起部54,64により移動した後に、回動部材70が成形時の位置に戻ることを防止する戻り防止部材80をさらに備える。
戻り防止部材80は、回動部材70が第1突起部44,46及び第2突起部54,64により移動した後に、回動部材70の当該移動によりできる空間に入り込むことにより、回動部材70が成形時の位置に戻ることを防止する。
実施形態2における戻り防止部材80は、実施形態2における回動部材70に形成された収納部72の底面に一端を固定されている。なお、回動部材70は、収納部72を有すること以外は、実施形態1における回動部材40と同様の構成を有する。
戻り防止部材80は、弾性部材からなる。さらにいえば、戻り防止部材は金属製のコイルばね(スプリング)からなる。戻り防止部材80は、成形時には固定部材50,60の固定力等により押し縮められているが(図5(a)参照。)、成形後、回動部材70が第1突起部44,46及び第2突起部54,64により移動した後には、伸長することにより、回動部材70の移動によりできる空間に入り込む。
なお、実施形態1における戻り防止部材80は、新しく成形を始める際、回動部材70を成形時における位置よりも少し下げておくスペーサーとしての役割も有する。このようにすることで、第1突起部と第2突起部との干渉を避け、スムーズに次の成形を行うことが可能となる。
上記のように、実施形態2に係る成形装置2は、戻り防止部材を有する点が実施形態1に係る成形装置1の場合とは異なるが、実施形態1に係る成形装置1の場合と同様に、回動部材により中子を回動させることで中子を成形製品から引き抜くことができるため、ピンによる直線的な押し出し力で中子を成形製品から引き抜く場合よりも、中子を引き抜く際に成形製品にかかる圧力を低減することが可能なる。
このため、実施形態2に係る成形装置2も、従来の成形装置と比較して、円弧状に湾曲した内部空間を有する成形製品を取り出すときに成形製品に傷が生じるのを抑制することが可能な成形装置となる。
また、実施形態2に係る成形装置2によれば、成形装置2は戻り防止部材80をさらに備えるため、成形後に回動部材が成形時の位置に戻ることを防止することが可能となり、冷却中の成形材料により成形製品と中子とが再固着してしまうのを防止することが可能となる。
なお、実施形態2に係る成形装置2は、基本的には実施形態1に係る成形装置1と同様の構成を有するため、実施形態1に係る成形装置1が有する効果もそのまま有する。
以上、本発明を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
(1)上記各実施形態において記載した成形装置の構成要素の数、材質、形状、位置、大きさ等は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。
(2)図6は、変形例1に係る成形装置3の断面図である。図6(a)は成形装置3の側面断面図であり、図6(b)は成形装置3の正面断面図である。符号90で示すのは回動部材である。図7は、変形例1に係る成形製品の製造方法を説明するために示す図である。図7(a)〜(c)は第2工程における工程図である。本発明の成形装置は、図6に示すように、固定部材を備えないこととしてもよい。そして、例えば回動部材90に第1の力をかけ、その後回動部材90に第1の力よりも弱く、かつ、回動力である第2の力をかける制御を行うことで、成形製品と中子とが固着していても容易に分離し、成形製品をスムーズに取り出すことが同様に可能となる。変形例1においては、図7に示すように、固定部材に関すること以外は上記実施形態1に記載したのと同様の方法により成形製品を製造することができる。
(3)図8は、変形例2に係る成形装置4の断面図である。図8(a)は成形装置4の側面断面図であり、図8(b)は固定部材100が固定位置にある成形装置4の正面断面図であり、図8(c)は固定部材100が退避位置にある成形装置4の正面断面図である。図9は、変形例2に係る成形製品の製造方法を説明するために示す図である。図9(a)〜(d)は第2工程における工程図である。本発明の成形装置は、図8に示すように、固定部材を1つだけ備えることとしてもよい。この場合、図8に示すように、固定部材を複数備える場合と同様の方法により成形製品を製造することができる。なお、固定部材が1つの場合であっても、実施形態1のように突起部やテーパー部を設けてもよい。
(4)図10は、変形例3に係る成形装置5の断面図である。図10(a)は成形装置5の側面断面図であり、図10(b)は固定部材100,110が固定位置にある成形装置5の正面断面図であり、図10(c)は固定部材100,110が退避位置にある成形装置5の正面断面図である。本発明の成形装置は、図10に示すように、突起部及びテーパー部を有していなくてもよい。
(5)図11は、変形例4に係る成形装置6の断面図である。図11(a)は成形装置6の側面断面図であり、図11(b)は成形装置6の正面断面図である。符号92で示すのは回動部材である。本発明の成形装置は、図11に示すように、突起部を有していなくてもよい。また、第1テーパー部及び第2テーパー部を有していなくてもよい(図示せず。)。
(6)図12は、変形例5に係る成形装置7の断面図である。図12(a)は固定部材150が固定位置にある成形装置7の側面断面図であり、図12(b)は固定部材150が退避位置にある成形装置7の側面断面図である。符号140で示すのは回動部材である。本発明の成形装置は、図12に示すように、固定部材の移動方向が実施形態1等と異なっていてもよい。また、固定部材が鉛直方向に移動したり、回転するように移動したりしてもよい(図示せず。)。
(7)上記各実施形態及び各変形例においては、成形装置は金型として一組の金型10,20のみを備えるが、本発明はこれに限定されるものではない。一組の金型10,20とは離体する方向が異なる一組の金型を備えてもよいし、一組の金型以外の金型をさらに備えてもよい。
(8)上記各実施形態及び各変形例においては、回動部材は金型20に取り付けられているが、本発明はこれに限定されるものではない。回動部材は、金型20以外の金型に取り付けられていてもよいし、いずれの金型にも取り付けられていなくてもよい。
(9)上記実施形態2においては、戻り防止部材80として金属製のコイルばねを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。戻り防止部材は、各種シリンダーや突出し及び引戻し可能なピン等、「回動部材が第1突起部及び第2突起部により移動した後に、回動部材の当該移動によりできる空間に入り込むことにより、回動部材が成形時の位置に戻ることを防止する」ことができるものであればよい。
(10)本発明の成形装置及び成形製品の製造方法は、金属からなる成形製品以外の成形製品(例えば、樹脂からなる成形製品)の製造にも適用可能である。
(11)上記各実施形態及び各変形例においては、一組の金型10,20を離体させた後に回動部材を回動させたが、本発明はこれに限定されるものではない。一組の金型を離体させる前に回動部材を回動させてもよいし、一組の金型を離体させるのと同時に回動部材を回動させてもよい。
1,2,3,4,5,6,7…成形装置、10,20…(一組の金型を構成する)金型、30…中子、40,70,90,92,140…回動部材、40a,70a,90a…軸棒、42,43…第1テーパー部、44,46…第1突起部、45,47…第3テーパー部、50,60,100,110,150…固定部材、52,62…2テーパー部、54,64…第2突起部、56,66…第4テーパー部、72…収納部、80…戻り防止部材、C…キャビティ、D1,D2,D3…第1方向、P…成形製品、ax…回動軸

Claims (12)

  1. 円弧状に湾曲した内部空間を有する成形製品を製造するための成形装置であって、
    合体及び離体可能であり、かつ、成形時には合体した状態で前記成形製品の外形形状に対応する形状を有するキャビティを形成可能である一組の金型と、
    前記成形製品の内側形状に対応する形状を有し、かつ、成形時には前記一組の金型が形成するキャビティ内に配置される中子と、
    前記中子の末端に結合され、成形後には前記中子ごと回動可能な回動部材とを備えることを特徴とする成形装置。
  2. 請求項1に記載の成形装置において、
    前記回動部材は、前記円弧に沿う仮想面に対して垂直な所定の回動軸を回転の中心として回動可能であることを特徴とする成形装置。
  3. 請求項1又は2に記載の成形装置において、
    前記キャビティよりも前記回動部材側にある部材からみて、成形時に前記キャビティが形成される側を一方の側とし、前記一方の側とは反対の側を他方の側とするとき、
    前記成形装置は、前記回動部材を固定可能な固定部材をさらに備え、
    前記固定部材は、成形時には前記回動部材をその前記他方の側から支持することにより前記中子及び前記回動部材を固定し、かつ、成形後には前記回動部材の前記他方の側から退避することにより前記回動部材を回動可能とすることを特徴とする成形装置。
  4. 請求項3に記載の成形装置において、
    前記成形製品から前記中子を引き抜くときに前記固定部材が配置される位置を退避位置とし、成形時に前記固定部材が配置される位置を固定位置とするとき、
    前記固定部材は、前記退避位置と前記固定位置との間を直線的に移動可能であり、
    前記退避位置及び前記固定位置は、前記退避位置と前記固定位置とが重なる位置からみて、いずれの位置にあっても成形時における前記回動部材との位置関係が変わらないことを特徴とする成形装置。
  5. 請求項4に記載の成形装置において、
    前記固定部材が前記退避位置から前記固定位置に向かうときの移動方向を第1方向とするとき、
    前記回動部材は、前記第1方向に向かうにつれて前記一方の側から前記他方の側に向かって傾斜する第1テーパー部を有し、
    前記固定部材は、前記第1方向に向かうにつれて前記一方の側から前記他方の側に向かって傾斜する第2テーパー部を有することを特徴とする成形装置。
  6. 請求項4又は5に記載の成形装置において、
    前記固定部材が前記退避位置から前記固定位置に向かうときの移動方向を第1方向とするとき、
    前記回動部材は、前記他方の側から前記一方の側に向かって突出する第1突起部を有し、
    前記固定部材は、前記一方の側から前記他方の側に向かって突出する第2突起部を有し、
    前記固定部材が前記退避位置にあるときには、前記第1突起部の先端は前記第2突起部の先端よりも前記第1方向側に位置し、
    前記固定部材が前記固定位置にあるときには、前記第2突起部の先端は前記第1突起部の先端よりも前記第1方向側に位置し、
    前記第1突起部は、前記第1方向に向かうにつれて前記一方の側から前記他方の側に向かって傾斜する第3テーパー部を前記第1方向側に有し、
    前記第2突起部は、前記第1方向に向かうにつれて前記一方の側から前記他方の側に向かって傾斜する第4テーパー部を前記第1方向側とは反対の側に有することを特徴とする成形装置。
  7. 請求項4に記載の成形装置において、
    前記固定部材が前記退避位置から前記固定位置に向かうときの移動方向を第1方向とし、
    前記第1方向に対して垂直な平面を基準面とし、ある面が前記基準面と交わる角度を基準傾斜角度とするとき、
    前記回動部材は、前記第1方向に向かうにつれて前記一方の側から前記他方の側に向かって傾斜する第1テーパー部、及び、前記他方の側から前記一方の側に向かって突出する第1突起部を有し、
    前記固定部材は、前記第1方向に向かうにつれて前記一方の側から前記他方の側に向かって傾斜する第2テーパー部、及び、前記一方の側から前記他方の側に向かって突出する第2突起部を有し、
    前記固定部材が前記退避位置にあるときには、前記第1突起部の先端は前記第2突起部の先端よりも前記第1方向側に位置し、
    前記固定部材が前記固定位置にあるときには、前記第2突起部の先端は前記第1突起部の先端よりも前記第1方向側に位置し、
    前記第1突起部は、前記第1方向に向かうにつれて前記一方の側から前記他方の側に向かって傾斜する第3テーパー部を前記第1方向側に有し、
    前記第2突起部は、前記第1方向に向かうにつれて前記一方の側から前記他方の側に向かって傾斜する第4テーパー部を前記第1方向側とは反対の側に有し、
    前記第1テーパー部及び前記第2テーパー部は、前記第3テーパー部及び前記第4テーパー部の基準傾斜角度以下の基準傾斜角度を有することを特徴とする成形装置。
  8. 請求項6又は7に記載の成形装置において、
    前記成形装置は、前記回動部材が前記第1突起部及び前記第2突起部により移動した後に、前記回動部材が成形時の位置に戻ることを防止する戻り防止部材をさらに備え、
    前記戻り防止部材は、前記回動部材が前記第1突起部及び前記第2突起部により移動した後に、前記回動部材の当該移動によりできる空間に入り込むことにより、前記回動部材が成形時の位置に戻ることを防止することを特徴とする成形装置。
  9. 請求項6〜8のいずれかに記載の成形装置において、
    前記成形装置は、前記成形製品として金属からなる成形製品を製造するための成形装置であることを特徴とする成形装置。
  10. 円弧状に湾曲した内部空間を有する成形製品を製造するための成形製品の製造方法であって、
    合体した状態で前記成形製品の外形形状に対応する形状を有するキャビティを形成可能な一組の金型と、前記成形製品の内側形状に対応する形状を有する中子との間に前記成形製品を形成する第1工程と、
    成形製品を成形した後に、前記中子を前記中子の末端に結合された回動部材により回動させて、前記成形製品から前記中子を引き抜く第2工程とをこの順序で含むことを特徴とする成形製品の製造方法。
  11. 請求項10に記載の成形製品の製造方法において、
    前記キャビティよりも前記回動部材側にある部材からみて、成形時に前記キャビティが形成される側を一方の側とし、前記一方の側とは反対の側を他方の側とするとき、
    前記第2工程では、まず前記回動部材に前記一方の側から前記他方の側へ向かう第1の力をかけ、その後前記回動部材に前記第1の力よりも弱く、かつ、回動力である第2の力をかけることにより、前記成形製品から前記中子を引き抜くことを特徴とする成形製品の製造方法。
  12. 請求項11に記載の成形製品の製造方法において、
    前記成形製品は、金属からなる成形製品であることを特徴とする成形製品の製造方法。
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