(57)【要約】【課題】低コストで精度よく成形品を形成する。【解決手段】上下一対の上型１００および下型２００のいずれか一方を昇降して上型１００を下型２００の上部に載置し、下型２００と上型１００を締結して内部に密封空間ＳＰを形成し、密封空間ＳＰ内に樹脂材料を封入した状態で密封空間内を加熱加圧して樹脂成形品ＭＤを形成し、その後、上型１００と下型２００の締結を解放した状態で、樹脂成形品ＭＤが上型１００に密着したまま下型２００から離型するように下型１００と樹脂成形品の間に空気層３００を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下一対の上型および下型からなる金型を有する樹脂成形機であって、
前記上型および下型のいずれか一方を昇降する昇降手段と、
前記昇降手段により前記上型および下型のいずれか一方を昇降した際に、前記上型が前記下型の上部に載置するように支持する支持手段と、
前記下型とその上部に載置された前記上型の間に密封空間を形成するように前記上型と前記下型を一体に締結する締結手段と、
前記密封空間内に樹脂材料を封入した状態で前記密封空間内を加熱加圧する加熱加圧手段と、
前記締結手段により締結された金型の中心部を基準とした外周方向への熱変形が許容されるように前記上型と前記下型の位置を規制する規制手段とを備えることを特徴とする樹脂成形機。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂成形機において、
前記締結手段による締結を解放した状態で、樹脂成形品が前記上型に密着したまま前記下型から離型するように前記下型と樹脂成形品の間に空気層を形成する空気層形成手段をさらに備えることを特徴とする樹脂成形機。
【請求項３】
請求項２に記載の樹脂成形機において、
前記空気層形成手段により空気層を形成したときの空気圧による前記上型の上昇を防止する上昇防止手段をさらに備えることを特徴とする樹脂成形機。
【請求項４】
請求項２に記載の樹脂成形機において、
前記上型に密着した樹脂成形品を下方に押圧して上型から離型する離型手段をさらに備えることを特徴とする樹脂成形機。
【請求項５】
上下一対の上型および下型を有する樹脂成形機であって、
前記上型および下型のいずれか一方を昇降する昇降手段と、
前記昇降手段により前記上型および下型のいずれか一方を昇降した際に、前記上型が前記下型の上部に載置するように支持する支持手段と、
前記下型とその上部に載置された前記上型の間に密封空間を形成するように前記上型と前記下型を一体に締結する締結手段と、
前記密封空間内に樹脂材料を封入した状態で前記密封空間内を加熱加圧する加熱加圧手段と、
前記上型および下型にそれぞれ冷却水を供給する冷却水供給手段とを備え、
前記下型は、前記上型および下型に供給された冷却水を排水するための排水通路が設けられた下型容器内に設置されることを特徴とする樹脂成形機。
【請求項６】
上下一対の上型および下型のいずれか一方を昇降して前記上型を前記下型の上部に載置し、
前記下型と前記上型を締結して内部に密封空間を形成し、
前記密封空間内に樹脂材料を封入した状態で前記密封空間内を加熱加圧して樹脂成形品を形成し、
その後、前記上型と前記下型の締結を解放した状態で、樹脂成形品が前記上型に密着したまま前記下型から離型するように前記下型と樹脂成形品の間に空気層を形成することを特徴とする樹脂成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡スチロールやプラスチックなどの樹脂成形品を成形する樹脂成形機および樹脂成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の金型に挟まれた密封空間に成形品を成形するようにした樹脂成形機にあっては、一方の金型をベースに固定し、他方の金型を可動して金型同士を締結し、密封空間を形成するようにしている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１２９６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一方の金型を固定した状態で他方の金型を可動する場合、金型を精度よく可動する必要があり、コストの増加を招く。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による樹脂成形機は、上下一対の上型および下型からなる金型を有する樹脂成形機であって、上型および下型のいずれか一方を昇降する昇降手段と、昇降手段により上型および下型のいずれか一方を昇降した際に、上型が下型の上部に載置するように支持する支持手段と、下型とその上部に載置された上型の間に密封空間を形成するように上型と下型を一体に締結する締結手段と、密封空間内に樹脂材料を封入した状態で密封空間内を加熱加圧する加熱加圧手段と、締結手段により締結された金型の中心部を基準とした外周方向への熱変形が許容されるように上型と下型の位置を規制する規制手段とを備えることを特徴とする。
締結手段による締結を解放した状態で、樹脂成形品が上型に密着したまま下型から離型するように下型と樹脂成形品の間に空気層を形成する空気層形成手段をさらに備えることが好ましい。
空気層形成手段により空気層を形成したときの空気圧による上型の上昇を防止する上昇防止手段をさらに備えることもできる。
上型に密着した樹脂成形品を下方に押圧して上型から離型する離型手段をさらに備えるようにしてもよい。
本発明による樹脂成形機は、上下一対の上型および下型を有する樹脂成形機であって、上型および下型のいずれか一方を昇降する昇降手段と、昇降手段により上型および下型のいずれか一方を昇降した際に、上型が下型の上部に載置するように支持する支持手段と、下型とその上部に載置された上型の間に密封空間を形成するように上型と下型を一体に締結する締結手段と、密封空間内に樹脂材料を封入した状態で密封空間内を加熱加圧する加熱加圧手段と、上型および下型にそれぞれ冷却水を供給する冷却水供給手段とを備え、下型は、上型および下型に供給された冷却水を排水するための排水通路が設けられた下型容器内に設置されることを特徴とする。
また、本発明による樹脂成形方法は、上下一対の上型および下型のいずれか一方を昇降して前記上型を前記下型の上部に載置し、下型と上型を締結して内部に密封空間を形成し、密封空間内に樹脂材料を封入した状態で密封空間内を加熱加圧して樹脂成形品を形成し、その後、上型と下型の締結を解放した状態で、樹脂成形品が上型に密着したまま下型から離型するように下型と樹脂成形品の間に空気層を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、下型の上部に上型を載置した状態で金型同士を締結し、樹脂成形を行うので、金型の高さ方向の位置を厳密に制御する必要がなく、製造コストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図１〜図８を参照して本発明による樹脂成形機の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係る樹脂成形機の全体構成を示す正面図である。図１の樹脂成形機は、上下方向に金型が分割するいわゆる縦型成形機であり、上下一対の金型１（上型１００と下型２００）を有する。
【０００８】
下型２００はベースプレート２上に載置され、ベースプレート２の両側に支持フレーム３が設置されている。支持フレーム３には上型１００を支持するためのサポートプレート４が設けられ、サポートプレート４の下方にコラム５が立設され、上型１００の上方は開放されている。ベースプレート２はコラム５に沿って支持フレーム３から昇降可能に支持されている。なお、金型１００，２００は金型本体１０１，２０１と金型本体１０１，２０１が取り付けられる金型容器１０２，２０２からなる（図７参照）。
【０００９】
上型１００と下型２００とは、その周縁部に設けられた複数の締結具６（一部のみ図示）によりクランプされる。この状態で下型２００の上端面に上型１００の下端面が密接して内部に密封空間が形成され、密閉空間に例えば発泡スチロールを構成材とした成形品ＭＤが形成される。なお、図では成形品ＭＤを円弧状に示しているが、成形品ＭＤの形状はいかなるものでもよい。
【００１０】
図２，３は図１の要部断面図であり、図４は上型（金型容器１０２）１００の平面図、図５はベースプレート２と下型２００（金型容器２０２）の平面図である。なお、図２はベースプレート２を下降させた状態を示し、図３は上昇させた成形状態を示す。また、図５ではベースプレート２を実線で、下型２００を点線で示す。
【００１１】
図３，５に示すようにベースプレート２の上面には、ベースプレート２の中心部を通って直線Ｌ１上に、３本の位置決め用ピン２１〜２３が立設されている。このうち中央のピン２２（中心ピン）はベースプレート２の中心部に設けられ、中心ピン２２に対応して下型２００の底面中心部に円形状の凹部２１２が設けられている。中心ピン２２は凹部２１２に嵌合し、下型２００の中心部の水平方向の位置が規制される。
【００１２】
一方、ピン２１，２３は中心ピン２２に対して互いに対称な位置に設けられ、ピン２１，２３に対応して下型２００の底面に、直線Ｌ１に沿ってスリット状の凹部２１１，２１３が設けられている。これによりベースプレート２上に下型２００を載置した状態でピン２１，２３が凹部２１１，２１３に嵌合し、下型２００はピン２１，２３に沿って水平方向に熱変形可能となる。すなわち、中心ピン２２を基準にした下型２００の外周方向への熱膨張と熱収縮（熱伸び）が許容される。なお、図５において、７は、コラム５と平行に立設されたボールねじである。ボールねじ７は図示しないモータにより回転し、ボールねじ７の回転によりベースプレート２が昇降する。
【００１３】
図２，４に示すように上型１００の両側端部にはサポート用ブラケット１０３が設けられ、図２ではブラケット１０３がサポートプレート４の上面に当接し、上型１００がサポートプレート４により保持されている。また、サポートプレート４の上面には、上型１００の周囲三方に３本のピン４１〜４３が立設され、このピン４１〜４３に対応して上型１００の側縁部にそれぞれ位置決め用ブラケット１０４が設けられている。
【００１４】
図３，４に示すように各ブラケット１０４には、上型１００の中心部Ｐ１を通過する直線Ｌ２，Ｌ３に沿ってそれぞれスリット状の貫通穴１１１〜１１３が開口し、この貫通穴１１１〜１１３をそれぞれピン４１〜４３が貫通している。これにより上型１００はピン４１〜４３に沿って水平方向に熱変形可能となり、中心部Ｐ１を基準にした上型１００の外周方向への熱膨張と熱収縮が許容される。なお、上型１００の中心部Ｐ１は下型２００の中心部（凹部２１２）の位置と一致している。ピン４１〜４３は、上型１００が上昇した際も貫通穴１１１〜１１３に挿入された状態にあり、上型１００の位置を規制するガイドピンとしても機能する。
【００１５】
ブラケット１０３の上方にはブラケット１０３の上面を押圧する押圧シリンダ８が設けられている。これにより後述するように離型エアを吹き出す際に上型１００の上昇が阻止される。図６は図２のブラケット１０３の拡大図である。ブラケット１０３の底面角部はテーパ状に形成され（テーパ面１０３ａ）、ブラケット１０３の側方に、テーパ面１０３ａに沿ったくさび形状の可動プレート９が設置されている。可動プレート９はサポートプレート４の上面に沿って図６（ａ）の矢印方向に移動可能であり、図６（ｂ）に示すように可動プレート９がテーパ面に当接した状態で、ブラケット１０３が押圧シリンダ８により押圧される。これにより上型１００は、成形時の高さ位置においてサポートプレート４上で保持される。
【００１６】
図７（ａ）は主に金型１の内部構成を示す図である。図示のように上型１００と下型２００は、それぞれ金型本体１０１，２０１とその周囲を覆う金型容器１０２，２０２からなる。金型本体１０１，２０１の表面には、密封空間ＳＰに面して多数の蒸気穴１１０，２１０が開口され、この蒸気穴１１０，２１０を介して空間ＳＰ内に図示矢印のように高温高圧蒸気が噴き出され、密封空間ＳＰ内に充填された樹脂が発泡成形される。発泡成形後、冷却工程を経て、上下の型の締結を解放し、上型１００をサポートプレート４で保持した後、下型２００の蒸気穴２１０からは蒸気よりも低温の離型エアを噴出させる。この離型エアにより図７（ｂ）に示すように下方に空気層３００が形成され、発泡成形品ＭＤが下型１００から離型する。
【００１７】
図７（ｂ）に示すように、上型１００の蒸気穴１１０は段付き状に形成され、蒸気穴１１０の径は金型表面側で大きくなっている。これにより金型本体１０１と成形品ＭＤとの密着性が高まる。上型１００の表面には蒸気穴１１０の間に伸縮可能なピストン１２０が配設され、ピストン１２０の下方への伸長動作により、上型１００に密着した成形品ＭＤを離型することができる。
【００１８】
図７を参照するに、上型１００と下型２００の内部には冷却水を噴射する空間１３０，２３０が形成され、この空間１３０，２３０内に冷却水が供給され、金型本体１０１，２０１が冷却される。下側の金型容器２０２には排水ホース２４０が接続されている。金型容器２０２は凹状に形成されているため、空間１３０内で噴射した冷却水は下側の金型容器２０２に受け止められ、空間２３０内で噴射した冷却水とともに、排水ホース２４０を介して排水される。
【００１９】
次に、発泡成形品の製造工程を説明する。
（１）下型の上昇
まず、図２に示すようにベースプレート２上に下型２００をセットするとともに、サポートプレート４上に上型１００（ブラケット１０３）をセットする。その状態でボールねじ７を一方向に回転駆動し、ベースプレート２を下型２００とともに上昇させる。これにより図３に示すように下型２００の上端面と上型１００の下端面が当接し、上型１００がサポートプレート４から所定量浮き上がった位置（成形位置）で、下型２００の上昇を停止する。その状態で締結具６により上型１００と下型２００をクランプし、上型１００と下型２００の間に密封空間ＳＰを形成する。
【００２０】
この場合、上型１００をサポートプレート４上に載置して上方へ移動可能に支持し、下型２００上に上型１００が載置された状態で両者が一体となって上昇するので、下型２００の位置（上方への移動量）を厳密に制御する必要がない。これに対し、仮に上型１００を上方へ移動不能に支持する場合には、下型２００の上方への移動量が大きすぎると、上型１００と下型２００の接触面に過大な荷重がかかり、シール面が変形するおそれがある。逆に、下型２００の上方への移動量が不足すると、上型１００と下型２００の間に隙間ができるため、クランプに手間がかかる。したがって、上型１００を上方へ移動不能に支持する場合には、下型２００の位置を厳密に制御する必要があり、構成が複雑となって、コスト高となる。
【００２１】
（２）発泡成形
次に、発泡材料である樹脂ビーズを密封空間ＳＰ内に充填し、図７（ａ）に示すように上型１００と下型２００の表面の蒸気穴１１０，２１０から高温高圧の蒸気を噴き出し、空間ＳＰ内の発泡ビーズを加熱する。これにより発泡ビーズが破裂し、金型１の形状に沿った発泡成形品が成形される。このとき金型１の温度が上昇し、下型２００（スリット状の凹部２１１，２１３）はピン２１，２３に沿って熱膨張し、上型１００（スリット状の貫通穴１１１〜１１３）はピン４１〜４３に沿って熱膨張する。これにより下型２００と上型１００は中心ピン２２を基準にして互いに等しく熱膨張し、下型２００に対する上型１００の位置ずれを防止することができる。
【００２２】
この場合、樹脂成形機を水平方向に延設する上下一対の金型１からなる縦型成形機としたので、上型１００と下型２００の温度分布は小さく、金型１００，２００は水平方向に均等に膨張し、成形品ＭＤを精度よく成形することができる。これに対し、鉛直方向に延設する横型成形機とした場合、金型の上部の温度が下部の温度よりも高くなりやすく、金型１の温度分布が大きくなり、金型１を均等に熱膨張させることが困難である。とくに長手方向の長さが数メートル以上の大型の成形品（例えば樹脂製組立式家屋等）を成形する場合にはこの傾向が顕著に表れ、成形品ＭＤを精度よく成形することが困難である。
【００２３】
（３）冷却
発泡成形工程が終了すると蒸気を止め、各金型１００，２００の内側空間１３０，２３０内に冷却水を噴射し、金型１００，２００を冷却する。噴射した冷却水は金型容器２０２に集められ、排水ホース２４０を介して排出される。したがって、排水経路を一つにまとめることができ、構成が容易である。
【００２４】
（４）離型
金型１の冷却が終了すると、図６（ｂ）に示すように上型１００のブラケット１０３とサポートプレート４の間に可動プレート９を挿入する。次いで、押圧シリンダ８を下方に伸長し、ブラケット１０３の上面を押圧する。これによりブラケット１０３が押圧シリンダ８と可動プレート９に挟持され、上型１００がサポートプレート４上で固定される。
【００２５】
この状態で、締結具６を外して下型２００から上型１００を解放し、図７（ｂ）に示すように下型２００の蒸気穴２１０から離型エアを吹き出す。これにより下型２００と成形品ＭＤの間に空気層３００が形成され、成形品ＭＤは上型１００に密着したまま下型２００から離型する。このとき上型１００の上昇は押圧シリンダ８により防止される。なお、上型表面の蒸気穴１１０は段付き状に形成されているため、上型１００と成形品ＭＤとの密着性は高く、離型エアを吹き付けた際の下型２００と成形品ＭＤとの離型が容易である。
【００２６】
（５）下型の下降
その後、ボールねじ７を反対方向に回転駆動し、ベースプレート２を下型２００とともに降下する。このとき成形品ＭＤは上型１００に密着して保持される。なお、下型２００を降下すると、上型１００の冷却水が滴下するが、この冷却水は金型容器２０２に受け止められるため、冷却水が床面に飛散することを防止できる。
【００２７】
下型２００を降下すると図２に示すようにサポートプレート４に上型１００が保持される。この状態で、上下金型間に搬送ロボットやフォークリフトのアームを挿入し、上型１００のピストン１２０を伸長すると、成形品ＭＤが上型１００の表面から離型し、ロボットアームなどの上に落下する。この成形品ＭＤをロボットなどで搬送して取り出し、一連の製造工程を終了する。
【００２８】
以上の実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）上型１００をサポートプレート４上に載置した状態で下型２００を上昇し、下型２０上に上型１００を載置した後、両者をクランプするようにしたので、下型２００の上方移動を厳密に制御することなく、金型１００，２００同士を容易にクランプすることができ、製造コストを低減できる。
【００２９】
（２）下型２００の中心部を中心ピン２２により位置決めし、下型２００の側端部にスリット状の凹部２１１，２１３を設けとともに、上型１００の側端部にスリット状の貫通穴１１１〜１１３を開口し、ピン２１，２３，４１〜４３に沿って金型１００，２００が熱変形可能となるようにした。これにより上型１００と下型２００を均等に熱膨張させることができ、精度よく成形品ＭＤを成形することができる。
（３）縦型の樹脂成形機としたので、金型の温度分布が小さく、金型を均一に熱変形させることができる。
【００３０】
（４）下型２００から離型エアを供給し、下型２００と成形品ＭＤの間に空気層３００を形成するようにしたので、上型１００と成形品ＭＤとの密着状態を保ったまま成形品ＭＤを下型２００から容易に離型することができる。
（５）離型エアを吹き付ける際に、押圧シリンダ８で上型１００のブラケット１０３の上面を押圧するようにしたので、空気圧により上型１００が浮き上がることを防止できる。
（６）ブラケット１０３とサポートプレート４の間にくさび形状の可動プレート９を挿入するので、ブラケット１０３がサポートプレート４から離間した状態で押圧シリンダ８により確実に押圧することができる。
【００３１】
（７）成形品ＭＤを上型１００に密着した状態で下型２００を降下した後、ピストンの伸長により上型１００から成形品ＭＤを離型するので、上型１００からの離型も容易である。
（８）金型１００，２００に噴射した冷却水を下型容器２０２で受け止め、排水ホース２４０を介して排水するので、上型１００から下型２００が離間する際に冷却水が床面に飛散することを防止できる。また、排水経路を一つにまとめることができ、構成を簡素化できる。
【００３２】
なお、上記実施の形態では、下型２００を可動して下型２００上に上型１００を載置するようにしたが、図８に示すように上型１００を可動して下型２００上に上型１００を載置するようにしてもよい。すなわちサポートプレート４をコラム５に沿って昇降可能としてもよい。この場合も、金型１００，２００が中心を基準として外周方向に熱膨張するように金型１００，２００の位置を規制することが好ましい
【００３３】
以上では、ボールねじ７により下型２００を昇降するようにしたが、油圧シリンダ等、他の昇降手段を用いてもよい。上型１００をサポートプレート４上に載置し、下型２００の上昇により下型２００上に上型１００を載置するようにしたが、金型の昇降動作により上型１００が下型２００上に載置するように支持するのであれば、支持手段の構成はこれに限らない。締結具６により金型１００，２００同士をクランプしたが、他の締結手段を用いてもよい。金型の蒸気穴１１０，２１０から高温高圧の蒸気を吹き込んで成形品ＭＤを成形するようにしたが、加熱加圧手段の構成はいかなるものでもよい。ピン２１〜２３，４１〜４３によって金型１００，２００の熱変形を規制したが、中心部を基準として外周方向に熱変形するように規制するのであれば、規制手段はこれに限らない。
【００３４】
下型２００の蒸気穴２１０から空気を吹き込んで、下型２００と成形品ＭＤの間に空気層３００を形成するようにしたが、空気層形成手段はこれに限らない。離型時に成形品ＭＤが上型１００に確実に保持される場合、あるいは成形品ＭＤを下型２００上に保持して取り出す場合には、離型エアは不要である。押圧シリンダ８により上型１００のブラケット１０３を押圧して上型１００の上昇を防止するようにしたが、上昇防止手段はこれに限らない。ピストン１２０の伸長動作により成形品ＭＤを上型１００から離型するようにしたが、離型手段はこれに限らない。金型１００，２００の内部空間１３０，２３０に冷却水を供給するようにしたが、金型１００，２００の内部構造はいかなるものでもよい。
【００３５】
上記実施の形態では、発泡成形品を成形する例を示したが、射出成形品等、他の樹脂成形品も同様に成形することができる。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の樹脂成形機に限定されない。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係になんら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態に係る樹脂成形機の概略構成を示す正面図。
【図２】図１の要部断面図であり、下型が降下した状態を示す図。
【図３】図１の要部断面図であり、下型が上昇した状態を示す図。
【図４】図１の上型の平面図。
【図５】図１のベースプレートと下型の平面図。
【図６】（ａ）は図２の上型の端部拡大図であり、（ｂ）はその一動作を示す図。
【図７】（ａ）は金型の内部構成を示す図であり、（ｂ）はその要部拡大図。
【図８】本発明の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１  金型
２  ベースプレート
４  サポートプレート
６  締結具
７  ボールねじ
８  押圧シリンダ
９  可動プレート
２１，２３，４１〜４３  ピン
２２  中心ピン
１００  上型
１１１〜１１３  貫通穴
２００  下型
２１１〜２１３  凹部
【図１】
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【図２】
2006347074.tif 000004
【図３】
2006347074.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006347074.tif 000007
【図６】
2006347074.tif 000008
【図７】
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【図８】
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