WO2009119490A1 - 樹脂射出成形用金型 - Google Patents

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core
air
injection molding
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東　喜万
阿部　諭
不破　勲
武南　正孝
吉田　徳雄
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パナソニック電工株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a mold for resin injection molding manufactured by metal stereolithography.
  • a mold used for resin injection molding is known.
  • the temperature adjustment of these resin injection molding dies is carried out by flowing water or oil set at 40 to 120 ° C. into a linear water pipe provided in the dies. Then, when a higher temperature is required, a rod-like heater is embedded in a mold to adjust the temperature.
  • warm water heating and heater heating heat the entire mold, and when the volume of the mold increases, it takes time to raise the temperature of the mold surface necessary for resin molding, and Cooling also takes time.
  • a resin molding die in which a pipe for passing steam for heating is provided in the vicinity of the mold surface, and a pipe for passing cooling water at a distance from the mold surface is provided (for example, See Hei 11-348041).
  • a pipe for passing steam for heating is provided in the vicinity of the mold surface, and a pipe for passing cooling water at a distance from the mold surface is provided (for example, See Hei 11-348041).
  • the present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a mold for resin injection molding capable of performing heating and cooling quickly.
  • the present invention is a resin injection molding mold for molding a resin, comprising a shaped part manufactured by metal optical molding, wherein the shaped part has a low sintering density and a low gas permeability. It has a density shaping portion, and a vent for blowing a gas to the low density shaping portion or sucking the gas from the low density shaping portion.
  • the low density shaped portion is provided in contact with a resin molded portion in which a resin is molded, connects the resin molded portion and the vent, and blows gas from the vent to the resin molded portion, or the resin molded portion It is desirable that the gas of the part be sucked into the vent. As a result, warm air or cold air can be blown into the resin molding portion through the low density shaping portion, so that the surface of the resin injection molding mold can be heated and cooled quickly. In addition, since the gas in the resin molded part can be sucked through the low density shaped part, air stagnation in the resin molded part can be eliminated, and unfilled resin can be prevented.
  • the low density shaped portion be provided on all surfaces in contact with the resin molded portion. Thereby, since all the surfaces in contact with the resin molded portion are low density shaped portions, it is possible to increase the air flow and quickly adjust the temperature of the surface of the resin injection molding die. In addition, the gas in the resin molding portion can be sucked quickly.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a resin injection molding die according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows the configuration of the mold 1.
  • the mold 1 comprises a cavity mold 2 and a core mold 3, and a resin molded portion 11 for molding a resin is formed between the cavity mold 2 and the core mold 3.
  • the cavity mold 2 and the core mold 3 are manufactured by sintering metal powder on the base plates 21 and 31 by metal light molding described later to form the molding portions 22 and 32.
  • the shaped part 32 of the core mold 3 is formed by the high density formed part 32a except for a part, and a part is formed by the low density formed part 32b.
  • the sintered density of the metal powder is 95% or more.
  • the low density shaped portion 32b the sintered density of the metal powder is 70 to 95%, and the pores communicate.
  • the cavity mold 2 is provided with a sprue portion 12 for supplying a resin to the resin molding portion 11.
  • the cavity mold 2 is also provided with a cavity hot water circuit 23 for flowing hot water for heating the cavity mold 2 and a cavity cold water circuit 24 for flowing cold water for cooling the cavity mold 2.
  • the core mold 3 is also provided with a core hot water circuit 33 and a core cold water circuit 34.
  • a low density shaped portion 32b is provided in contact with the resin molding portion 11 at a location where a weld line tends to occur, an end portion of a rib shape where resin does not easily occur, or the like.
  • the core mold 3 is also provided with a blast passage 35 for blowing warm air or cold air to the resin molding portion 11 and a suction passage 36 for sucking the gas of the resin molding portion 11.
  • a blast passage 35 for blowing warm air or cold air to the resin molding portion 11
  • a suction passage 36 for sucking the gas of the resin molding portion 11.
  • One end side of the air flow path 35 and the suction path 36 is connected to the low density shaped portion 32 b, and the other end side is connected to the air vent 37 provided in the outer peripheral portion of the core mold 3.
  • FIG. 2 shows the configuration of a metal-based light shaping machine used for metal light-based shaping.
  • the metallic light shaping machine A1 holds a base plate A3 on which the powder layer A21 of the metal powder A2 is laid, a base plate A3 for holding the base plate A3, and a shaping table A31 for lifting up and down A32, supply tank A4 for supplying metal powder A2, table A41 for material for raising metal powder A2 in supply tank A4, squeegee A5 for forming powder layer A21, beam oscillator A6 for emitting light beam L A condensing lens A61 for condensing the light beam L and a galvano mirror A62 for scanning the light beam L on the powder layer A21 are provided.
  • the powder layer A 21 is melted or sintered and laminated by the light beam L to produce the mold 1.
  • the composition of the metal powder 2 is, for example, a mixture of iron powder and Ni.
  • the material of the base plate A3 is, for example, S50C steel, and the hardness is HRC20.
  • the squeegee A5 moves in the direction B to supply the metal powder A2 on the material table A41 onto the base plate A3.
  • the beam oscillator A6 is, for example, an oscillator of a carbon dioxide gas laser or a fiber laser.
  • FIG. 3 shows the operation of the same manufacturing method.
  • the base plate A3 is placed on the shaping table A31.
  • the modeling table A31 is lowered so that the step between the upper surface of the base plate A3 and the upper surface of the reference table A32 has a length ⁇ t.
  • the metal powder A2 on the material table A41 is supplied onto the base plate A3 by the squeegee A5.
  • the squeegee A5 moves in the horizontal direction at the same height as the upper surface of the reference table A32, and forms a powder layer A21 of thickness ⁇ t on the base plate A3 (see FIG. 3A).
  • the light beam L condensed by the condenser lens A61 is scanned at an arbitrary position by the galvano mirror A62, and the powder layer A21 is melted and sintered, and a sintered hardened layer A8 having a thickness ⁇ t integrated with the base plate A3. (See FIG. 3 (b)).
  • the sintering density is changed by adjusting the intensity of the light beam L, the scanning speed and the like to form a low density shaped portion and a high density shaped portion.
  • the formation of the powder layer 21 and the scanning of the light beam L are repeated, and the sintered and hardened layer A8 is laminated (see FIGS. 3C and 3D).
  • the sintered and hardened layer A8 is laminated until molding is completed, and the mold 1 is formed (see FIG. 3 (e)).
  • FIG. 4 shows the configuration of an injection molding machine.
  • the injection molding machine 4 comprises a hopper 41 into which a resin material is charged, a heating cylinder 42 which heats and melts and kneads the resin material charged, and a mold 1 formed of a cavity mold 2 and a core mold 3 to mold a resin. , And a movable plate 43 connected to the core die 3 for opening and closing the core die 3.
  • the resin melted in the heating cylinder 42 is injected into the resin molding unit 11 through the sprue unit 12 by a screw (not shown) in the heating cylinder 42.
  • the injection molding machine 4 also includes a hot water machine 44 for sending hot water to the cavity hot water circuit 23 and the core hot water circuit 33, a cold water machine 45 for sending cold water to the cavity cold water circuit 24 and the core cold water circuit 34, and hot air to the air passage 35. And a vacuum suction device 47 for sucking gas from the suction passage 36, and a control unit 48 for controlling the operation of each part. Water supply and air blowing are performed by opening and closing the valve V.
  • the injection molding machine 4 also includes a compressor 49 that sends compressed air to the cavity hot water circuit 23 and the like.
  • the control unit 48 transmits the forming information such as the temperature of the mold 1, the temperature of the heating cylinder 42, the injection pressure, etc., and the timing information such as the opening / closing operation of the core mold 3 and the injection operation from each part. Control the operation of each part based on the information.
  • the hot air cold air generator 46 includes a compressor 46a for generating compressed air, a cooling device 46b having a Peltier element for cooling the compressed air, a heating unit 46c having a heater for heating the compressed air, and a cold air valve It has V1 and a hot air valve V2.
  • the control unit 48 closes the cold air valve V1, opens the warm air valve V2, turns on the heater 46d of the heating unit 46c, and sends air by the compressor 46a.
  • the control unit 48 opens the cold air valve V1, closes the hot air valve V2, turns on the cooling device 46b, turns off the heater 46d and blows air by the compressor 46a.
  • a booster may be provided after the compressor 46a in order to increase the compressed air pressure of the compressor. The amount of air blown into the mold 1 can be increased.
  • the vacuum suction device 47 includes a vacuum pump 47a for drawing a vacuum, a reservoir tank 47b held in a vacuum state, a vacuum pump valve V3 disposed between the vacuum pump 47a and the reservoir tank 47b, a reservoir tank 47b and gold A vacuum valve V4 disposed between the molds 1 is provided.
  • the control unit 48 normally closes the vacuum valve V4, opens the vacuum pump valve V3, and holds the reservoir tank 47b in a vacuum state by the vacuum pump 47a. Then, when vacuum drawing is performed from the mold 1, the control unit 48 opens the vacuum valve V4 to suck the gas of the mold 1 into the reservoir tank 47b.
  • FIG. 6 shows the configuration of piping connecting the hot water heater 44, the chiller 45, the compressor 49 and the mold 1.
  • the water heater 44 comprises a cavity-type water heater 44a and a core-type water heater 44b. By separately providing the water heater in the cavity mold 2 and the core mold 3, heating can be performed to a temperature suitable for each mold.
  • the water heater 44a is connected to a water supply pipe 51 for sending warm water to the cavity type 2 and a return water pipe 52 for receiving the return water from the cavity type 2, and the water supply pipe and the water return pipe are connected by a bypass pipe 53.
  • a water feed valve Va1 is disposed in the water feed pipe 51, a water return valve Va2 is disposed in the water return pipe 52, and a bypass valve Va3 is disposed in the bypass pipe 53.
  • the water return pipe 52 is connected to a drainage valve Va4 for drainage.
  • the water pipe 51 is connected to the compressor 49 through the compression pipe 49a and the purge valve Va5.
  • the water heater 44b also has a configuration similar to that of the water heater 44a.
  • the chiller 45 is connected to a water supply pipe 51 for sending warm water to the cavity type 2 and the core type 3 respectively, and a return water pipe 52 for receiving return water from the cavity type 2 and the core type 3, and the water supply pipe 51 and the water return pipe It is connected with 52 by the bypass pipe 53.
  • Water supply valves Vc1 and Vd1 are provided in the water supply pipe 51
  • water return valves Vc2 and Vd2 are provided in the water return pipe 52
  • a bypass valve Vd3 is provided in the bypass pipe.
  • the water return pipe 52 is connected to drainage valves Vc4, Vd4 for drainage.
  • the water pipe 51 is connected to the compressor 49 via the compression pipe 49a and the purge valves Vc5 and Vd5.
  • the chiller 45 may be separately provided for each of the cavity type 2 and the core type 3. It can be cooled to a temperature suitable for each mold.
  • the control unit 48 operates the pumps (not shown) built in the water heater 44a and the water heater 44b at all times, and the water supply valves Va1 and Vb1 and the water return valve Va2 , Vb2 are opened, the bypass valves Va3 and Vb3, the drainage valves Va4 and Vb4, and the purge valves Va5 and Vb5 are closed, and the heated hot water is circulated to the cavity mold 2 and the core mold 3.
  • the control unit 48 When cooling the cavity type 2 and the core type 3, the control unit 48 operates a pump (not shown) built in the chiller 45 to open the water supply valves Vc1 and Vd1 and the return water valves Vc2 and Vd2, and the bypass valve Vd3.
  • the water drain valves Vc4 and Vd4 and the purge valves Vc5 and Vd5 are closed to circulate the cooled water to the cavity type 2 and the core type 3.
  • the water supply valves Vc1 and Vd1 and the water return valves Vc2 and Vd2 are closed, the bypass valve Vd3 is opened, water is circulated to the bypass pipe, and water is not supplied to the cavity type 2 and the core type 3 Finish cooling.
  • control unit 48 opens the drainage valves Vc4 and Vd4 and the purge valves Vc5 and Vd5, operates the compressor 49, and discharges the cold water in the cavity cold water circuit 24 and the core cold water circuit 34 by compressed air. Since the water in the cold water circuit is discharged, heating can be performed quickly.
  • the control unit 48 heats the heating cylinder 42 to melt the resin, and the warm water 44a and the water warmer 44b allow hot water to flow to the cavity hot water circuit 23 and the core hot water circuit 33, and the cavity type 2 and core Heat mold 3.
  • the control unit 48 moves the movable plate 43 and closes the core mold 3 to the cavity mold 2 to perform mold clamping.
  • the control unit 48 makes the warm air heated by the hot air cold air generator 46 from the air passage 35 a low density shaping portion The temperature is blown to the cavity mold 2 and the core mold 3 through 32b to raise the temperature. If the temperature is raised too much at this time, the temperature is lowered by blowing cold air cooled by the cooling device 46b. Since warm air or cold air can be blown into the resin molding portion 11 through the low density shaping portion 32b, the surface of the mold 1 can be rapidly heated and cooled.
  • the resin is injected into the resin molding unit 11 by the screw in the heating cylinder 42.
  • the vacuum suction device 47 sucks the gas in the resin molding portion 11 from the suction passage 36 through the low density shaping portion 32 b. It is possible to prevent the air filling in the resin molding portion 11 and prevent the non-filling of the resin.
  • the control unit 48 holds the pressure while holding the core mold 3 tight.
  • the heating is switched to the cooling at a predetermined time during pressure holding.
  • the control unit 48 circulates the hot water circulating in the cavity type 2 and the core type 3 to the bypass pipe by switching the opening and closing of the bypass valve Va3 and the like, and generates the cold water by the cold water pump 45
  • the cold water circuit 34 is circulated. At this time, since the hot water remaining in the cavity hot water circuit 23 and the core hot water circuit 33 is discharged by the compressed air of the compressor 49, the cooling can be speeded up.
  • the control unit 48 opens the core mold 3 by the movable plate 43, and subsequently takes out the resin molded by the ejector pin (not shown).
  • the control unit 48 switches the mold 1 from cooling to heating.
  • the cold water circulating in the cavity type 2 and the core type 3 is circulated to the bypass pipe, and the hot water by the hot water heaters 44a and 44b is the cavity hot water circuit 23 and the core hot water circuit 33 Circulate.
  • the compressed air of the compressor 49 discharges the cold water remaining in the cavity cold water circuit 24 and the core cold water circuit 34, so that the heating can be speeded up.
  • FIG. 7 shows a cross section of the core mold 3.
  • the core die 3 is opposed to a cavity die (not shown, but equivalent to the one shown in the previous embodiment, and the same applies hereinafter), and a resin molded portion is formed between the core die 3 and the cavity die.
  • the core mold 3 is formed of the high density shaped portion 32a except for a part of the shaped portion 32, and the air flow path 35 formed of the low density shaped portion 32b is formed inside the high density shaped portion 32a.
  • the air passage 35 passes only through the core die 3. Since warm air or cold air can be blown to the low density shaped portion 32b, heating and cooling of the core mold 3 can be speeded up.
  • FIG. 8 shows a cross section of the core mold 3.
  • the core mold 3 is formed of the low density shaped portion 32b except for a part thereof, and only the outer peripheral portion not in contact with the resin molded portion of the core mold 3 is formed of the high density shaped portion 32a.
  • the base plate 31 of the core mold 3 is provided with an air flow passage 35 communicating with the low density shaped portion 32 b.
  • the core mold 3 or cavity type Since the area in which the low density shaped part 32b of the core mold 3 contacts the resin molded part is large, when hot air or cold air is sent from the air passage 35 to the resin molded part through the low density molded part 32b, the core mold 3 or cavity type The surface temperature can be adjusted quickly. In addition, when suctioning from the air flow path 35 at the time of resin injection, it is possible to quickly suck the gas in the resin molding portion to prevent the resin from being unfilled.
  • FIG. 9 shows a cross section of the core mold 3.
  • the core mold 3 has a shaped portion 32 formed of the low density shaped portion 32 b except for the outer peripheral portion, and the outer peripheral portion of the shaped portion 32 is formed of the high density shaped portion 32 a.
  • the air flow path 35 communicating with the low density shaped portion 32b is provided through the base plate 31 and the high density shaped portion 32a, and air is blown to the resin molded portion through the low density shaped portion 32b or suctioned from the resin molded portion. Since the outer peripheral portion of the shaped portion 32 is formed by the high density shaped portion 32a, the strength of the core mold 3 can be increased.
  • FIG. 10 shows a cross section of the core mold 3.
  • a groove is processed in the base plate 31 to form an air flow path 35.
  • the shaped portion 32 is formed by the high density shaped portion 32a except for a part of the low density shaped portion 32b. Air is blown from the air flow path 35 to the resin molded portion through the low density shaped portion 32b or suction from the resin molded portion is performed. Since the air flow path 35 is processed into the base plate 31 and there is no need to form the air flow path 35 in the shaped portion 32, metal optical shaping of the shaped portion 32 can be easily performed.
  • FIG. 11 shows a cross section of the core mold 3.
  • the heat insulating portion 38 is formed in the high density shaped portion 32 a around the low density shaped portion 32 b to which air is blown.
  • the heat insulating portion 38 is formed of a low density shaped portion.
  • the heat insulating portion 38 prevents the heat of the warm air sent to the resin molded portion from being dissipated to the high density shaped portion 32a, and the cold air sent to the resin molded portion is heated by the heat of the high density shaped portion 32a Is prevented. For this reason, temperature control of the mold becomes easy.
  • low density features may be provided in a cavity. It is possible to obtain the same effect as providing the low density shaped portion in the core mold.

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Abstract

樹脂射出成形用金型において、加熱、冷却を速く行なうことができるようにする。樹脂射出成形用金型（１）は、キャビティ型（２）とコア型（３）より成っており、金属光造形によってベースプレート（３１）の上に製造される。キャビティ型（２）には、加熱するための温水を流すキャビ温水回路（２３）と、冷却するための冷水を流すキャビ冷水回路（２４）が設けられている。コア型（３）にも、コア温水回路（３３）とコア冷水回路（３４）とが設けられている。コア型（３）には、樹脂成形部（１１）に温風や冷風を送風するための送風路（３５）と、樹脂成形部（１１）の気体を吸引するための吸引路（３６）とが設けられており、送風路（３５）と吸引路（３６）の樹脂成形部（１１）側は、金属粉末の焼結密度が低く気体を通過させる低密度造形部（３２ｂ）によって形成されている。低密度造形部（３２ｂ）を通して、温風や冷風を吹き込むことができるので、樹脂射出成形用金型（１）の加熱、冷却を速くすることができる。

Description

樹脂射出成形用金型
　本発明は、金属光造形によって製造される樹脂射出成形用金型に関する。
　従来から、樹脂射出成形に用いられる金型が知られている。これらの樹脂射出成形用金型の温度調整は、金型内に設けられた直線状の水管内に、４０～１２０℃に設定した水や油を流すことにより行なわれる。そして、より高温が必要な場合には、棒状のヒータを金型に埋め込み、温度調整をしている。これらの樹脂射出成形用金型においては、成形品のウエルドラインの消去、ヒケ防止、金型の転写性の向上のために、金型表面の温度を樹脂が溶融する温度近くにする必要がある。しかしながら、このような温水加熱、及びヒータ加熱は、金型全体を加熱することになり、金型の体積が大きくなると樹脂成形に必要な金型表面の温度を上げるのに時間がかかり、また、冷却にも時間がかかる。
　また、金型表面の近傍に加熱用の水蒸気を通す配管を設け、金型表面から離れた位置に冷却用の水を通す配管を設けた樹脂成形用金型が知られている（例えば、特開平１１－３４８０４１号公報参照）。しかしながら、このような金型においては、金型表面の加熱、冷却の能力が不十分である。
　本発明は、上記問題を解消するものであり、加熱、冷却を速く行なうことができる樹脂射出成形用金型を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために本発明は、樹脂を成形する樹脂射出成形用金型において、金属光造形によって製造される造形部を備え、前記造形部は、焼結密度が小さく気体を通過させる低密度造形部と、該低密度造形部に気体を送風し、又は該低密度造形部から気体を吸引する通気口と、を有するものである。
　本発明によれば、低密度造形部に温風や冷風を吹き込むことができるので、樹脂射出成形用金型の加熱、冷却を速くすることができる。
　前記低密度造形部は、樹脂が成形される樹脂成形部に接して設けられ、前記樹脂成形部と通気口とを繋ぎ、前記樹脂成形部に前記通気口から気体を送風させ、又は該樹脂成形部の気体を前記通気口へ吸引させることが望ましい。これにより、低密度造形部を通して温風や冷風を樹脂成形部に吹き込むことができるので、樹脂射出成形用金型の表面を速く加熱、冷却することができる。また、低密度造形部を通して樹脂成形部内の気体を吸引することができるので、樹脂成形部の空気溜りを無くし、樹脂の未充填を防ぐことができる。
　前記低密度造形部は、前記樹脂成形部に接する全ての面に設けられることが望ましい。これにより、樹脂成形部に接する全ての面が低密度造形部であるので、送風量を増やし樹脂射出成形用金型の表面の温度調整を速く行なうことができる。また、樹脂成形部内の気体の吸引を速く行なうことができる。
　前記造形部の外周部に通気性のない高密度造形部を有することが望ましい。これにより、外周部が高密度造形部より成っているので、樹脂射出成形用金型の強度を強くすることができる。
本発明の第１の実施形態に係る樹脂射出成形用金型の断面図。 同樹脂射出成形用金型の製造に用いる金属光造形加工機の斜視図。 同樹脂射出成形用金型を製造する金属光造形の製造方法を時系列に説明する図。 同樹脂射出成形用金型を用いた射出成形機の構成図。 同射出成形機の温風冷風発生装置と真空吸引装置の構成図。 同射出成形機の温水機と冷水機の配管の構成図。 本発明の第２の実施形態に係る樹脂射出成形用金型の断面図。 本発明の第３の実施形態に係る樹脂射出成形用金型の断面図。 本発明の第４の実施形態に係る樹脂射出成形用金型の断面図。 本発明の第５の実施形態に係る樹脂射出成形用金型の断面図。 本発明の第６の実施形態に係る樹脂射出成形用金型の断面図。
（第１の実施形態）
　本発明の第１の実施形態に係る樹脂射出成形用金型（以下、金型と略す）について図１を参照して説明する。図１は、金型１の構成を示す。金型１は、キャビティ型２とコア型３より成っており、キャビティ型２とコア型３の間に、樹脂を成形する樹脂成形部１１が形成されている。キャビティ型２とコア型３は、後述する金属光造形によってベースプレート２１、３１の上に金属粉末を焼結し、造形部２２、３２を形成して製造される。コア型３の造形部３２は、一部を除いて高密度造形部３２ａにより形成され、一部が低密度造形部３２ｂにより形成されている。高密度造形部３２ａは、金属粉末の焼結密度が９５％以上である。低密度造形部３２ｂは、金属粉末の焼結密度が７０～９５％であり、空孔が連通している。
　キャビティ型２には、樹脂成形部１１に樹脂を供給するスプルー部１２が設けられている。キャビティ型２には、また、キャビティ型２を加熱するための温水を流すキャビ温水回路２３と、キャビティ型２を冷却するための冷水を流すキャビ冷水回路２４が設けられている。コア型３にも、キャビティ型２と同様にコア温水回路３３とコア冷水回路３４とが設けられている。コア型３には、ウエルドラインの発生し易い場所や、樹脂の未充填の発生し易いリブ形状の先端部分等に、樹脂成形部１１に接して低密度造形部３２ｂが設けられている。コア型３には、また、樹脂成形部１１に温風や冷風を送風するための送風路３５と、樹脂成形部１１の気体を吸引するための吸引路３６とが設けられている。送風路３５と吸引路３６とは、一端側が低密度造形部３２ｂに繋がり、他端側がコア型３の外周部に設けられた通気口３７に繋がっている。
　次に、金型１を製造する金属光造形について図２及び図３を参照して説明する。図２は、金属光造形に用いられる金属光造形加工機の構成を示す。金属光造形加工機Ａ１は、金属粉末Ａ２の粉末層Ａ２１が敷かれるベースプレートＡ３と、ベースプレートＡ３を保持し、上下に昇降する造形用テーブルＡ３１と、粉末層Ａ２１の厚さの基準となる基準テーブルＡ３２と、金属粉末Ａ２を供給する供給槽Ａ４と、供給槽Ａ４の金属粉末Ａ２を上昇させる材料用テーブルＡ４１と、粉末層Ａ２１を形成するスキージＡ５と、光ビームＬを発するビーム発振器Ａ６と、光ビームＬを集光する集光レンズＡ６１と、光ビームＬを粉末層Ａ２１の上にスキャニングするガルバノミラーＡ６２と、を備えている。粉末層Ａ２１が光ビームＬによって、溶融、又は焼結積層されて金型１が製造される。
　金属粉末２の組成は、例えば、鉄粉末にＮｉを混ぜたものである。ベースプレートＡ３の材質は、例えば、Ｓ５０Ｃ鋼であり、硬さはＨＲＣ２０である。スキージＡ５は、方向Ｂに移動して材料用テーブルＡ４１上の金属粉末Ａ２をベースプレートＡ３上に供給する。ビーム発振器Ａ６は、例えば、炭酸ガスレーザやファイバーレーザの発振器である。
　図３は、同製造方法の動作を示す。最初に、ベースプレートＡ３を造形用テーブルＡ３１の上に載置する。次に、ベースプレートＡ３の上面と基準テーブルＡ３２の上面との段差が長さΔｔになるように、造形用テーブルＡ３１を下降させる。次に、スキージＡ５によって材料用テーブルＡ４１上の金属粉末Ａ２をベースプレートＡ３上に供給する。スキージＡ５は、基準テーブルＡ３２の上面と同じ高さで水平方向に移動し、ベースプレートＡ３の上に厚みΔｔの粉末層Ａ２１を形成する（図３（ａ）参照）。
　続いて、集光レンズＡ６１によって集光した光ビームＬをガルバノミラーＡ６２によって任意の位置に走査させ、粉末層Ａ２１を溶融、焼結し、ベースプレートＡ３と一体化した厚みΔｔの焼結硬化層Ａ８を形成する（図３（ｂ）参照）。このとき、光ビームＬの強度や走査速度等を調整することにより焼結密度を変え、低密度造形部と高密度造形部を形成する。
　このように粉末層２１の形成と光ビームＬの走査を繰返し、焼結硬化層Ａ８を積層する（図３（ｃ）、（ｄ）参照）。こうして造形が終了するまで焼結硬化層Ａ８を積層し、金型１を形成する（図３（ｅ）参照）。
　次に、金型１を使用する射出成形機について図４を参照して説明する。図４は射出成形機の構成を示す。射出成形機４は、樹脂材料を投入されるホッパー４１と、投入された樹脂材料を加熱して溶融混練する加熱筒４２と、キャビティ型２とコア型３より成り樹脂を成形する金型１と、コア型３に接続され、コア型３を開閉する可動板４３を備えている。加熱筒４２で溶融された樹脂は加熱筒４２内のスクリュー（図示なし）によって、スプルー部１２を通って樹脂成形部１１へ射出される。射出成形機４は、また、キャビ温水回路２３、コア温水回路３３に温水を送る温水機４４と、キャビ冷水回路２４、コア冷水回路３４に冷水を送る冷水機４５と、送風路３５に温風や冷風を送る温風冷風発生装置４６と、吸引路３６から気体を吸引する真空吸引装置４７と、各部の動作を制御する制御部４８とを備えている。送水や送風は弁Ｖを開閉して行なわれる。
　射出成形機４は、また、キャビ温水回路２３等に圧縮空気を送るコンプレッサ４９を備えている。制御部４８には各部から金型１の温度、加熱筒４２の温度、射出圧力等の成形情報や、コア型３の開閉動作、射出動作等のタイミング情報が伝達され、制御部４８はそれらの情報に基づいて各部の動作を制御する。
　次に、温風冷風発生装置４６と真空吸引装置４７について図５を参照して説明する。図５は、温風冷風発生装置４６と真空吸引装置４７の構成を示す。温風冷風発生装置４６は、圧縮空気を発生させるコンプレッサ４６ａと、ペルチェ素子を有して圧縮空気を冷却する冷却装置４６ｂと、ヒータを有して圧縮空気を加熱する加熱部４６ｃと、冷風弁Ｖ１及び温風弁Ｖ２を備えている。金型１に温風を送る場合には、制御部４８は冷風弁Ｖ１を閉にし、温風弁Ｖ２を開にし、加熱部４６ｃのヒータ４６ｄをオンにして、コンプレッサ４６ａによって送風する。金型１に冷風を送る場合には、制御部４８は冷風弁Ｖ１を開にし、温風弁Ｖ２を閉にし、冷却装置４６ｂをオンにし、ヒータ４６ｄをオフにしてコンプレッサ４６ａによって送風する。また、コンプレッサの圧縮空気圧を高めるためにコンプレッサ４６ａの後に、ブースタ（昇圧装置）を設けてもよい。金型１内に送風する風量を増加することができる。
　真空吸引装置４７は、真空引きをする真空ポンプ４７ａと、真空状態に保持されるリザーバタンク４７ｂと、真空ポンプ４７ａとリザーバタンク４７ｂの間に配された真空ポンプ弁Ｖ３と、リザーバタンク４７ｂと金型１の間に配された真空弁Ｖ４を備えている。制御部４８は、通常時は真空弁Ｖ４を閉にし、真空ポンプ弁Ｖ３を開にし、真空ポンプ４７ａによってリザーバタンク４７ｂを真空状態に保持する。そして、金型１から真空引きを行なう場合には、制御部４８は、真空弁Ｖ４を開にして金型１の気体をリザーバタンク４７ｂ内に吸引する。
　次に、温水機４４、冷水機４５及びコンプレッサ４９について図６を参照して説明する。図６は、温水機４４、冷水機４５及びコンプレッサ４９と金型１とを繋ぐ配管の構成を示す。温水機４４はキャビティ型用の温水機４４ａとコア型用の温水機４４ｂより成っている。キャビティ型２とコア型３に温水器を個別に設けることにより、それぞれの型に適した温度に加熱することができる。温水機４４ａは、キャビティ型２に温水を送る送水管５１と、キャビティ型２からの返水を受ける返水管５２に繋がっており、送水管と返水管とはバイパス管５３によって繋がっている。送水管５１には送水弁Ｖａ１が、返水管５２には返水弁Ｖａ２が、バイパス管５３にはバイパス弁Ｖａ３が配されている。返水管５２は排水のための排水弁Ｖａ４と繋がっている。送水管５１は圧縮配管４９ａとパージ弁Ｖａ５を介してコンプレッサ４９と繋がっている。温水機４４ｂも温水機４４ａと同様な構成になっている。
　冷水機４５は、キャビティ型２とコア型３のそれぞれに温水を送る送水管５１と、キャビティ型２とコア型３からの返水を受ける返水管５２に繋がっており、送水管５１と返水管５２とはバイパス管５３によって繋がっている。送水管５１には送水弁Ｖｃ１、Ｖｄ１が、返水管５２には返水弁Ｖｃ２、Ｖｄ２が、バイパス管にはバイパス弁Ｖｄ３が配されている。返水管５２は排水のための排水弁Ｖｃ４、Ｖｄ４と繋がっている。送水管５１は圧縮配管４９ａとパージ弁Ｖｃ５、Ｖｄ５を介してコンプレッサ４９と繋がっている。また、冷水機４５は、キャビティ型２とコア型３のそれぞれに個別に設けてもよい。それぞれの型に適した温度に冷却することができる。
　制御部４８は、キャビティ型２とコア型３を高温に保持するために、常に温水機４４ａと温水機４４ｂが内蔵するポンプ（図示なし）を稼動させ、送水弁Ｖａ１、Ｖｂ１と返水弁Ｖａ２、Ｖｂ２を開にし、バイパス弁Ｖａ３、Ｖｂ３、排水弁Ｖａ４、Ｖｂ４及びパージ弁Ｖａ５、Ｖｂ５を閉にして、キャビティ型２とコア型３に加熱した温水を循環させる。そして、キャビティ型２とコア型３を冷水機４５によって冷却するときは、送水弁Ｖａ１、Ｖｂ１と返水弁Ｖａ２、Ｖｂ２を閉にし、バイパス弁Ｖａ３、Ｖｂ３を開にして、温水をバイパス管に循環させ、キャビティ型２とコア型３に送水せずに加熱を中止する。また、制御部４８は冷水機４５による冷却を開始するときには、排水弁Ｖａ４、Ｖｂ４とパージ弁Ｖａ５、Ｖｂ５とを開にし、コンプレッサ４９を稼動させて圧縮空気によりキャビ温水回路２３、コア温水回路３３内の温水を排出する。温水回路内の温水が排出されるので、冷却を速く行なうことができる。
　制御部４８は、キャビティ型２とコア型３の冷却時には、冷水機４５が内蔵するポンプ（図示なし）を稼動させ、送水弁Ｖｃ１、Ｖｄ１と返水弁Ｖｃ２、Ｖｄ２を開にし、バイパス弁Ｖｄ３、排水弁Ｖｃ４、Ｖｄ４及びパージ弁Ｖｃ５、Ｖｄ５を閉にして、キャビティ型２とコア型３に冷却した水を循環させる。そして、冷却が終了すると送水弁Ｖｃ１、Ｖｄ１と返水弁Ｖｃ２、Ｖｄ２を閉にし、バイパス弁Ｖｄ３を開にして、水をバイパス管に循環させ、キャビティ型２とコア型３に送水せずに冷却を終了する。また、制御部４８は、排水弁Ｖｃ４、Ｖｄ４とパージ弁Ｖｃ５、Ｖｄ５とを開にし、コンプレッサ４９を稼動させて圧縮空気によりキャビ冷水回路２４、コア冷水回路３４内の冷水を排出する。冷水回路内の水が排出されるので、加熱を速く行なうことができる。
　次に、上述図１及び図４を参照して射出成形機４の動作を説明する。制御部４８は、運転を開始すると加熱筒４２を加熱して樹脂を溶融すると共に、温水機４４ａと温水機４４ｂによって、キャビ温水回路２３とコア温水回路３３に温水を流し、キャビティ型２とコア型３を加熱する。加熱筒４２内の樹脂が溶融し、キャビティ型２とコア型３が所定の温度以上になると、制御部４８は可動板４３を動かしコア型３をキャビティ型２に閉じ、型締を行なう。制御部４８は、キャビティ型２とコア型３において、樹脂成形部１１に面した箇所の温度が低い場合には、温風冷風発生装置４６によって加熱した温風を送風路３５から低密度造形部３２ｂを通してキャビティ型２及びコア型３に吹き付けて昇温する。このときに昇温しすぎた場合には冷却装置４６ｂによって冷却した冷風を吹き付けて温度を下げる。低密度造形部３２ｂを通して温風や冷風を樹脂成形部１１に吹き込むことができるので、金型１の表面を速く加熱、冷却することができる。
　続いて、加熱筒４２内のスクリューによって樹脂を樹脂成形部１１に射出する。このときに、真空吸引装置４７によって、樹脂成形部１１中の気体を吸引路３６から低密度造形部３２ｂを通して吸引する。樹脂成形部１１中の空気溜りを無くして樹脂の未充填を防ぐことができる。制御部４８は、樹脂の射出が終了するとコア型３を締めたまま保圧する。
　保圧中に所定時間になると、加熱から冷却に切り替える。制御部４８は、バイパス弁Ｖａ３等の開閉の切替により、キャビティ型２及びコア型３内を循環している温水をバイパス管に循環させると共に、冷水機４５による冷水をキャビ冷水回路２４、及びコア冷水回路３４に循環させる。このときにコンプレッサ４９の圧縮空気によってキャビ温水回路２３及びコア温水回路３３内に残留している温水を排出するので、冷却を速くすることができる。
　制御部４８は、冷却が終了すると可動板４３によってコア型３を開き、続いてエジェクタピン（図示なし）によって成形された樹脂を取り出す。制御部４８は、金型１を冷却から加熱に切り替える。バイパス弁Ｖｄ３等の開閉の切替により、キャビティ型２及びコア型３内を循環している冷水をバイパス管に循環させると共に、温水機４４a、４４ｂによる温水をキャビ温水回路２３、及びコア温水回路３３に循環させる。このときにコンプレッサ４９の圧縮空気によってキャビ冷水回路２４、及びコア冷水回路３４内に残留している冷水を排出するので、加熱を速くすることができる。
（第２の実施形態）
　本発明の第２の実施形態に係る樹脂射出成形用金型について図７を参照して説明する。図７は、コア型３の断面を示す。コア型３は、キャビティ型（図示しないが、前述の実施形態で示したものと同等である。以下同様）に対向し、キャビティ型との間に樹脂成形部を形成している。コア型３は、造形部３２の一部を除いて高密度造形部３２ａにより形成され、高密度造形部３２ａの内部に低密度造形部３２ｂより成る送風路３５が形成されている。送風路３５は、コア型３内のみを通過している。低密度造形部３２ｂに温風や冷風を送風することができるので、コア型３の加熱、冷却を速くすることができる。
（第３の実施形態）
　本発明の第３の実施形態に係る樹脂射出成形用金型について図８を参照して説明する。図８はコア型３の断面を示す。コア型３は、一部を除いて低密度造形部３２ｂにより形成され、コア型３の樹脂成形部に接しない外周部のみが高密度造形部３２ａにより形成されている。コア型３のベースプレート３１には低密度造形部３２ｂに通じる送風路３５が設けられている。コア型３の低密度造形部３２ｂが樹脂成形部と接する面積が広いので、送風路３５から低密度造形部３２ｂを通して樹脂成形部に温風や冷風を送るときに、コア型３やキャビティ型の表面の温度調整を速く行なうことができる。また、樹脂射出時に送風路３５から吸引するときに、樹脂成形部内の気体を速く吸引し樹脂の未充填を防ぐことができる。
（第４の実施形態）
　本発明の第４の実施形態に係る樹脂射出成形用金型について図９を参照して説明する。図９は、コア型３の断面を示す。コア型３は、外周部を除いて低密度造形部３２ｂにより形成された造形部３２を有しており、造形部３２の外周部は、高密度造形部３２ａにより形成されている。低密度造形部３２ｂに通じる送風路３５がベースプレート３１及び高密度造形部３２ａを通して設けられており、この低密度造形部３２ｂを通して、樹脂成形部に送風し、又は樹脂成形部から吸引を行なう。造形部３２の外周部が高密度造形部３２ａにより形成されているので、コア型３の強度を強くすることができる。
（第５の実施形態）
　本発明の第５の実施形態に係る樹脂射出成形用金型について図１０を参照して説明する。図１０はコア型３の断面を示す。コア型３は、ベースプレート３１に溝が加工されて送風路３５が形成されている。造形部３２は、一部の低密度造形部３２ｂを除いて高密度造形部３２ａにより形成されている。送風路３５から低密度造形部３２ｂを通して樹脂成形部への送風、又は樹脂成形部からの吸引が行なわれる。送風路３５がベースプレート３１に加工されており、造形部３２に送風路３５を形成しなくてよいので、造形部３２の金属光造形を容易に行なうことができる。
（第６の実施形態）
　本発明の第６の実施形態に係る樹脂射出成形用金型について図１１を参照して説明する。図１１はコア型３の断面を示す。コア型３は、第５の実施形態の構成に加えて、送風が行なわれる低密度造形部３２ｂの周囲の高密度造形部３２ａに断熱部３８が形成されている。断熱部３８は低密度造形部により形成されている。断熱部３８によって、樹脂成形部へ送られる温風の熱が高密度造形部３２ａに発散することが防止され、また、樹脂成形部へ送られる冷風が高密度造形部３２ａの熱により加熱されることが防止される。このため、金型の温度調整が容易になる。
　なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、低密度造形部をキャビティ型に設けてもよい。低密度造形部をコア型に設けるのと同等の効果を得ることができる。
　本出願は、日本国特許出願２００８－０８２１６５に基づいて優先権主張を行なう。その出願の内容の全体が参照によって、この出願に組み込まれる。

Claims (4)

  1. 　１．　樹脂を成形する樹脂射出成形用金型において、
    　金属光造形によって製造される造形部を備え、
    　前記造形部は、焼結密度が小さく気体を通過させる低密度造形部と、
    　該低密度造形部に気体を送風し、又は該低密度造形部から気体を吸引する通気口と、
    　を有することを特徴とする樹脂射出成形用金型。
  2. 　２．　前記低密度造形部は、樹脂が成形される樹脂成形部に接して設けられ、
    　前記樹脂成形部と通気口とを繋ぎ、
    　前記樹脂成形部に前記通気口から気体を送風させ、又は該樹脂成形部の気体を前記通気口へ吸引させることを特徴とする請求項１に記載の樹脂射出成形用金型。
  3. 　３．　前記低密度造形部は、前記樹脂成形部に接する全ての面に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の樹脂射出成形用金型。
  4. 　４．　前記造形部の外周部に通気性のない高密度造形部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の樹脂射出成形用金型。
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