(57)【要約】【課題】  可動側部材と固定側部材との位置決め精度を長期間に亘り維持できる金型の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の金型の製造方法は、可動側部材7等と固定側部材5等とを重ね合わせた状態で共加工により可動側貫通穴7aと固定側貫通穴5aを形成することで可動側貫通穴と固定側貫通穴を同一径に加工する工程と、少なくとも可動側部材及び固定側部材を金型設定温度以上に加熱した後に可動側貫通穴及び固定側貫通穴にガイドピン10及びガイドブッシュ9を挿入することで焼き嵌めによりガイドピン及びガイドブッシュを固定する工程を備える。ガイドピン・ガイドブッシュを金型設定温度以上に加熱して充分に熱膨張させた状態で焼き嵌めを行なうので、可動側貫通穴・固定側貫通穴との間に隙間が生じることがなく、可動側部材と固定側部材との位置決め精度を長期間に亘り維持できる。【選択図】図4
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動側部材と、当該可動側部材に設けられた可動側貫通穴に挿入・固定されるガイドピンと、固定側部材と、当該固定側部材に設けられた固定側貫通穴に挿入・固定されるガイドブッシュとを備えており、前記可動側部材の移動を前記ガイドピン及び前記ガイドブッシュによって案内する金型の製造方法において、
前記可動側部材と前記固定側部材とを重ね合わせた状態で共加工により前記可動側貫通穴と前記固定側貫通穴を形成することで前記可動側貫通穴と前記固定側貫通穴を同一径に加工する工程と、
少なくとも前記可動側部材及び前記固定側部材を金型設定温度以上に加熱した後に前記可動側貫通穴及び前記固定側貫通穴に前記ガイドピン及び前記ガイドブッシュを挿入することで焼き嵌めにより前記ガイドピン及び前記ガイドブッシュを固定する工程を備えることを特徴とする金型の製造方法。
【請求項２】
可動側部材と、当該可動側部材に設けられた可動側貫通穴に挿入・固定されるガイドブッシュと、固定側部材と、当該固定側部材に設けられた固定側貫通穴に挿入・固定されるガイドピンとを備えており、前記可動側部材の移動を前記ガイドブッシュ及び前記ガイドピンによって案内する金型の製造方法において、
前記可動側部材と前記固定側部材とを重ね合わせた状態で共加工により前記可動側貫通穴と前記固定側貫通穴を形成することで前記可動側貫通穴と前記固定側貫通穴を同一径に加工する工程と、
少なくとも前記可動側部材及び前記固定側部材を金型設定温度以上に加熱した後に前記可動側貫通穴及び前記固定側貫通穴に前記ガイドブッシュ及び前記ガイドピンを挿入することで焼き嵌めにより前記ガイドブッシュ及び前記ガイドピンを固定する工程を備えることを特徴とする金型の製造方法。
【請求項３】
前記ガイドピン及び前記ガイドブッシュが超硬合金から成ることを特徴とする請求項1又は2に記載の金型の製造方法。
【請求項４】
前記ガイドピン及び前記ガイドブッシュが、前記可動側部材及び前記固定側部材よりも熱膨張係数が小さい材料から成ることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の金型の製造方法。
【請求項５】
前記ガイドピン及び前記ガイドブッシュからなる一組のガイド部材を二組以上使用することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動側部材と固定側部材との位置決め精度を長期間に亘り維持できる金型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形金型やプレス金型等では可動側部材（例えば可動側型板やパンチ等）を固定側部材（例えば固定側型板やダイ等）に対して正確に移動させて位置ずれを防止することで成形品・加工品の寸法精度を高めている。
例えば射出成形金型では可動側型板を、可動側取付板等を介して射出成形機の可動側定盤に取り付け、固定側型板を、固定側取付板等を介して射出成形機の固定側定盤に取り付ける。
可動側型板にはガイドピンを取り付け、固定側型板にはガイドブッシュを取り付けており、可動側型板が固定側型板に近づく方向に移動する際にガイドピンがガイドブッシュの内部を摺動することで、可動側型板を高精度で案内する仕組みになっている。なお、可動側型板にガイドブッシュ、固定側型板にガイドピンを取り付けることもある。
可動側型板を移動させた後、型締めにより両型板の接触面に射出空間（キャビティ）を形成し、溶融させた成形材料を射出空間内に射出・充填する。その後、金型を冷却等することで成形材料を硬化させ、可動側型板を逆方向に移動させることで型開きを行い、エジェクターピンによって射出空間内の成形品を押し出して取り出す。
【０００３】
精度の高い成形品を作るには可動側型板と固定側型板の位置ずれを防止する必要があるが、金型を繰り返し開閉する際に生じる振動によって、可動側底盤に対する可動側型板の取り付け位置が、ガイドピンとガイドブッシュのクリアランス量の分だけずれてしまうことがある。
また、可動側型板を水平方向に移動させる構造の場合には可動側型板の重量に起因して下方への位置ずれが生じることがあるし、成形時に高温になる可動側型板とほぼ常温の可動側定盤との間に生じる熱膨張差に起因して位置ずれが生じることもある。更に、可動側型板の位置ずれによってガイドピン及びガイドブッシュに偏摩耗が生じ、これにより可動側型板の位置ずれが進行していく問題もある。このような位置ずれは水平方向や鉛直方向だけでなく回転方向にも生じる。
また、市販のモールドベースに付属しているガイドピン及びガイドブッシュは公差が緩くクリアランス量が大きい点や硬度が不足している点も上記位置ずれが大きくなる一因になっている。
【０００４】
そこで、例えば特許文献1には可動側定盤と可動側型板に放射状のキー溝を設け、これらキー溝に複数のキーを嵌合させることで可動側定盤に対する可動側型板の位置ずれを防止する技術が開示されている。
キー溝を放射状にすることで可動側定盤と可動側型板の中心を定めて位置決めすることになるため一定の位置ずれ抑制効果を得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第3325508号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献1の技術では次のような問題がある。
すなわち、可動側定盤と可動側型板の両方にキー溝を設ける工程が煩雑であり、また、両方のキー溝を正対させたときに誤差がないように加工することが容易ではないという問題がある。
特に、1000分の1ミリ単位の公差が要求される超精密金型に特許文献1の技術を適用すると、キー溝及びキーの熱膨張等に起因してガイドピン及びガイドブッシュに公差以上の歪が生じる可能性がある。
なお、このような位置ずれは射出成形金型だけでなく、例えばパンチとダイを使用するプレス金型その他可動側部材を固定側部材に対して正確に移動させる必要がある金型全般に共通して生じる問題である。
【０００７】
本発明は、このような問題を考慮して、可動側部材と固定側部材との位置決め精度を長期間に亘り維持できる金型の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の金型の製造方法は、可動側部材と、当該可動側部材に設けられた可動側貫通穴に挿入・固定されるガイドピンと、固定側部材と、当該固定側部材に設けられた固定側貫通穴に挿入・固定されるガイドブッシュとを備えており、前記可動側部材の移動を前記ガイドピン及び前記ガイドブッシュによって案内する金型の製造方法において、前記可動側部材と前記固定側部材とを重ね合わせた状態で共加工により前記可動側貫通穴と前記固定側貫通穴を形成することで前記可動側貫通穴と前記固定側貫通穴を同一径に加工する工程と、少なくとも前記可動側部材及び前記固定側部材を金型設定温度以上に加熱した後に前記可動側貫通穴及び前記固定側貫通穴に前記ガイドピン及び前記ガイドブッシュを挿入することで焼き嵌めにより前記ガイドピン及び前記ガイドブッシュを固定する工程を備えることを特徴とする。
また、可動側部材と、当該可動側部材に設けられた可動側貫通穴に挿入・固定されるガイドブッシュと、固定側部材と、当該固定側部材に設けられた固定側貫通穴に挿入・固定されるガイドピンとを備えており、前記可動側部材の移動を前記ガイドブッシュ及び前記ガイドピンによって案内する金型の製造方法において、前記可動側部材と前記固定側部材とを重ね合わせた状態で共加工により前記可動側貫通穴と前記固定側貫通穴を形成することで前記可動側貫通穴と前記固定側貫通穴を同一径に加工する工程と、少なくとも前記可動側部材及び前記固定側部材を金型設定温度以上に加熱した後に前記可動側貫通穴及び前記固定側貫通穴に前記ガイドブッシュ及び前記ガイドピンを挿入することで焼き嵌めにより前記ガイドブッシュ及び前記ガイドピンを固定する工程を備えることを特徴とする。
また、前記ガイドピン及び前記ガイドブッシュが超硬合金から成ることを特徴とする。
また、前記ガイドピン及び前記ガイドブッシュが、前記可動側部材及び前記固定側部材よりも熱膨張係数が小さい材料から成ることを特徴とする。
また、前記ガイドピン及び前記ガイドブッシュからなる一組のガイド部材を二組以上使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、共加工により可動側貫通穴と固定側貫通穴を同一径に加工するので、ガイドピンとガイドブッシュの取り付け精度を高めることができる。
また、焼き嵌めによりガイドピン及びガイドブッシュを可動側貫通穴及び固定側貫通穴に強固に固定できる。
つまり、少なくとも可動側部材と固定側部材を金型設定温度以上に加熱した状態でガイドピン及びガイドブッシュを挿入すると、可動側部材及び固定側部材からの熱伝達によりガイドピン及びガイドブッシュも金型設定温度以上に加熱される。これにより可動側部材、固定側部材、ガイドピン及びガイドブッシュを充分に熱膨張させた状態で焼き嵌めを行なうことになるので、金型の使用中にガイドピン、ガイドブッシュ、可動側貫通穴及び固定側貫通穴が各々熱膨張した場合でもガイドピンと可動側貫通穴との間、ガイドブッシュと固定側貫通穴との間に隙間が生じて緩んでしまう事態を防止でき、可動側部材と固定側部材との位置決め精度を長期間に亘り維持できる。
また、ガイドピンの位置がずれることで型締めの際にガイドピンがガイドブッシュに衝突して破損する事態も防止できる。
また、ガイドピン及びガイドブッシュを超硬合金製にすることで型締め・型開きの際の摩耗を抑制でき、上記位置決め精度をより長期間に亘り維持できる。
なお、上述したような可動側部材と固定側部材との位置決め精度を長期間に亘り維持できる効果は、可動側貫通穴にガイドブッシュを挿入・固定し、固定側貫通穴にガイドピンを挿入・固定する場合も同様に得られる。
また、超硬合金の熱膨張係数は、可動側型板及び固定側型板として一般的に使用される炭素鋼等の熱膨張係数と比較して小さい。したがって、超硬合金製のガイドピン及びガイドブッシュを金型設定温度以上に加熱した際に、ガイドピン及びガイドブッシュの外径の変化量よりも可動側貫通穴及び固定側貫通穴の内径の変化量の方が大きくなるので、ガイドピン及びガイドブッシュを可動側貫通穴及び固定側貫通穴に容易に挿入できる。ガイドピン及びガイドブッシュの材料として超硬合金に限らず、可動側部材及び固定側部材よりも熱膨張係数が小さい材料を用いることにしてもよい。
また、ガイドピン及びガイドブッシュからなる一組のガイド部材を二組以上使用することで、可動側部材と固定側部材の回転方向に対する位置決め精度も高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】射出成形金型の縦断面図
【図２】共加工による可動側貫通穴及び固定側貫通穴の形成方法を示す縦断面図(a)〜(d)
【図３】可動側貫通穴及び固定側貫通穴にガイドピン及びガイドブッシュを固定した状態を示す縦断面図
【図４】金型設定温度以上に加熱した状態で焼き嵌めによりガイドピン及びガイドブッシュを挿入・固定する方法を示す縦断面図(a)〜(d)
【図５】一組のガイド部材を二組以上使用する場合の取り付け位置の例を示す平面図(a)〜(c)
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第1の実施の形態］
本発明の金型の製造方法の第1の実施の形態について図面を用いて説明する。
本実施の形態では金型として図1に示す射出成形金型1を用いる。
射出成形金型1の構造及び動作は周知であるため詳細な説明は省略するが、固定側定盤2を複数本（例えば4本）のタイバー3に固定しており、タイバー3に対して可動側定盤4を摺動可能に取り付けている。また、固定側型板5（固定側部材）を固定側取付板6を介して固定側定盤2に取り付けており、可動側型板7（可動側部材）を可動側取付板8等を介して可動側定盤4に取り付けている。
固定側型板5及び可動側型板7の材質としては特に限定されるものではなく炭素鋼、鉄、鋳鉄等の一般的に用いられているものを用いればよい。
【００１２】
固定側型板5には固定側貫通穴5aを設けており、当該固定側貫通穴5aにガイドブッシュ9を挿入・固定している。可動側型板7には可動側貫通穴7aを設けており、当該可動側貫通穴7aにガイドピン10を挿入・固定している。可動側型板7を固定側型板5に近づける際にガイドピン10がガイドブッシュ9の内部を摺動することで可動側型板7の移動を案内する。なお、可動側型板7にガイドブッシュ9、固定側型板5にガイドピン10を取り付けてもよい。
ガイドピン10及びガイドブッシュ9の材質としては超硬合金を用いるのが好ましいが、これに限らず例えば高炭素クロム軸受鋼（SUJ）、合金工具鋼（SKD）等であってもよい。
可動側型板7と固定側型板5を型締めすることで形成した射出空間11内に、溶融した成形材料を射出・充填し、金型を冷却等することで成形材料を硬化させる。その後型開きを行いエジェクターピン12で射出空間11内の成形品を押し出して取り出す。なお、射出空間11内に入れ子を配置することもある。可動側型板7及び固定側型板5の寸法・形状は射出空間11の形状に合わせて適宜変更可能である。
図1中の符号PLはパーティングライン、符号13は射出の圧力を受け止めるためのサポートプレート、符号14はスペースブロック、符号15及び16はエジェクタープレート、符号17はリターンピンを示している。
【００１３】
本発明では上記射出成形金型1の製造工程において、可動側型板7と固定側型板5とを重ね合わせた状態で共加工により可動側貫通穴7aと固定側貫通穴5aを形成する点が特徴の一つである。
具体的には図2(a)に示すように可動側貫通穴7a及び固定側貫通穴5aを形成する前の可動側型板7と固定側型板5を用意する。なお、図2(a)には可動側貫通穴7a及び固定側貫通穴5aを形成する予定の位置を破線で示している。次に図2(b)に示すように、可動側貫通穴7aと固定側貫通穴5aの軸心が一致するように可動側型板7と固定側型板5を正確に重ね合わせる。次に図2(c)に示すように可動側型板7と固定側型板5のいずれか一方の背面側から、ワイヤー放電加工、旋盤による穴あけ加工、中ぐり加工等の周知の加工方法によって可動側貫通穴7aと固定側貫通穴5aを同一径R1 mmで同時に形成する。更に、図3に示すようにガイドブッシュ9やガイドピン10にヘッド9a，10aが付いている場合は図2(d)に示すように当該ヘッドを収めるための穴5b，7bも形成する。
可動側貫通穴7aと固定側貫通穴5aを同一径にする場合、図3に示すようにガイドピン10のうち可動側型板7の表面から突出する部分、すなわちガイドブッシュ9内を摺動する部分（摺動部10b）の外径と、ガイドブッシュ9の内径とをほぼ一致させる必要がある。また、ガイドピン10のうち可動側貫通穴7aに挿入・固定される部分（圧入部10c）の外径とガイドブッシュ9の外径とをほぼ一致させる必要がある。
【００１４】
本発明ではガイドピン10及びガイドブッシュ9を焼き嵌めにより可動側貫通穴7a及び固定側貫通穴5aに固定する点も特徴の一つである。
具体的には、まず図4(a)の常温状態から可動側型板7及び固定側型板5をヒーター、ホットプレート等の周知の加熱手段で加熱することで金型設定温度以上にする。例えば金型設定温度が135℃の場合、可動側型板7及び固定側型板5の各温度が135℃以上になるように加熱する。
成形材料が汎用プラスチックの場合、金型設定温度は100℃以下の場合が多く、成形材料がスーパーエンジニアリングプラスチックの場合は金型設定温度が100℃以上の場合が多い。
例えばガイドピン10及びガイドブッシュ9の材質を超硬合金、可動側型板7及び固定側型板5の材質を炭素鋼とした場合、超硬合金の熱膨張係数はおおよそ5〜6×10-6/℃であり、炭素鋼の熱膨張係数はおおよそ11〜12×10-6/℃であることから、超硬合金の熱膨張係数の方が小さくなる。
説明のために常温時の可動側貫通穴7a及び固定側貫通穴5aの直径をR1 mmとし、常温時のガイドピン10の圧入部10cの外径及びガイドブッシュ9の外径を、締め代を考慮してR1＋0.01 mmとする。
【００１５】
図4(b)に示すように可動側型板7及び固定側型板5を金型設定温度以上に加熱すると、熱膨張により可動側貫通穴7a及び固定側貫通穴5aの直径は例えば0.04 mm程度拡がる結果、直径はR1＋0.04 mmになる。
一方、挿入直後のガイドピン10及びガイドブッシュ9の外径はR1＋0.01 mmのままなので、図4(c)に示すようにガイドピン10及びガイドブッシュ9を可動側貫通穴7a及び固定側貫通穴5aに容易に挿入できる。
可動側貫通穴7a及び固定側貫通穴5aに挿入されて一定時間が経過した状態のガイドピン10及びガイドブッシュ9は、可動側型板7及び固定側型板5からの熱伝達により金型設定温度以上に加熱される。加熱によりガイドピン10の圧入部10cの外径及びガイドブッシュ9の外径は例えば0.02 mm程度拡がる結果、R1＋0.01 mm＋0.02 mm＝R1＋0.03 mmになる。
そして、図4(d)に示すように可動側型板7、固定側型板5、ガイドピン10及びガイドブッシュ9を常温に戻すと、可動側貫通穴7a及び固定側貫通穴5aの直径はR1 mmに戻り、ガイドピン10の圧入部10cの外径及びガイドブッシュ9の外径は締め代を考慮したR1＋0.01 mmに戻るため、焼き嵌めによりガイドピン10及びガイドブッシュ9を強固に固定することができる。
【００１６】
なお、本実施の形態ではガイドピン10及びガイドブッシュ9を超硬合金、可動側型板7及び固定側型板5を炭素鋼としたが、これに限らずガイドピン10及びガイドブッシュ9を可動側型板7及び固定側型板5よりも熱膨張係数が小さい材料で製造することにすればよい。
また、当然のことながらガイドピン10及びガイドブッシュ9として公差が極力小さいものを使用する方が位置決め精度をより向上させることができるので好ましい。
また、加熱手段により可動側型板7及び固定側型板5を金型設定温度以上に加熱するものとしたが、ガイドピン10及びガイドブッシュ9も加熱手段により加熱して熱膨張させた状態で可動側貫通穴7a及び固定側貫通穴5aに挿入することにしてもよい。
また、本実施の形態では射出成形金型1を用いて説明したが、これに限らずパンチとダイを使用するプレス金型その他可動側部材を固定側部材に対して正確に移動させる必要がある金型全般に対して本発明の金型の製造方法を適用できる。
【００１７】
［第2の実施の形態］
次に、本発明の金型の製造方法の第2の実施の形態について図面を用いて説明するが、上記第1の実施の形態と同一の構成となる箇所については同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施の形態では、ガイドピン10及びガイドブッシュ9からなる一組のガイド部材20を二組以上使用する点に特徴を有する。
一組のガイド部材20を二組以上取り付ける位置は特に限定されないが、図5(a)に示すようにモールドベースに既設されているガイドピン30及びガイドブッシュ31を残したまま、射出空間11を斜めに挟む位置に取り付けたり、また、図5(b)に示すように既設のガイドピン30及びガイドブッシュ31を抜き取り、既設の可動側貫通穴7a及び固定側貫通穴5aを利用して取り付けたりしてもよい。或いは図5(c)に示すように射出空間11内であって成形に支障が生じない位置に一組のガイド部材20を二組以上取り付けてもよい。
一組のガイド部材20を二組以上使用することで水平方向及び鉛直方向の位置ずれを更に抑制することができると共に、回転方向の位置ずれも防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明は、可動側部材と固定側部材との位置決め精度を長期間に亘り維持できる金型の製造方法に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００１９】
PL パーティングライン
1 射出成形金型
2 固定側定盤
3 タイバー
4 可動側定盤
5 固定側型板
5a 固定側貫通穴
5b 穴
6 固定側取付板
7 可動側型板
7a 可動側貫通穴
7b 穴
8 可動側取付板
9 ガイドブッシュ
9a ヘッド
10 ガイドピン
10a ヘッド
10b 摺動部
10c 圧入部
11 射出空間
12 エジェクターピン
13 サポートプレート
14 スペースブロック
15 エジェクタープレート
16 エジェクタープレート
17 リターンピン
20 一組のガイド部材
30 既設のガイドピン
31 既設のガイドブッシュ
【図１】
2018176501.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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