(57)【要約】【課題】冷却流路の設計の自由度、冷却効率及び冷却流路の密閉性を高めることができる樹脂射出成形用金型を提供することを課題とする。【解決手段】コア型１１とコア入れ子１２とを備える第一金型２と、キャビティ型３１とキャビティ入れ子３２とを備える第二金型３と、を有し、コア入れ子１２とキャビティ入れ子３２とで形成される成形空間Ｚで成形する樹脂射出成形用金型１であって、キャビティ型３１は、本体部４１と蓋体４２とを有し、本体部４１の一方面側にはキャビティ入れ子３２が配設される凹部４５が形成されており、本体部４１の他方面側には冷媒が流通する凹溝４９が形成されており、蓋体４２は、凹溝４９を覆うとともに本体部４１に接合されていることを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一金型と第二金型とを有し、前記第一金型と前記第二金型とで形成される成形空間で成形する樹脂射出成形用金型であって、
前記第一金型及び前記第二金型の少なくとも一方は、本体部と蓋体とを有し、
前記本体部の一方面側には前記成形空間を構成する凹型又は凸型が形成されており、
前記本体部の他方面側には冷媒が流通する凹溝が形成されており、
前記蓋体は、前記凹溝を覆うとともに前記本体部に接合されていることを特徴とする樹脂射出成形用金型。
【請求項２】
コア型と当該コア型に配設されるコア入れ子とを備える第一金型と、
キャビティ型と当該キャビティ型に配設されるキャビティ入れ子とを備える第二金型と、を有し、前記コア入れ子と前記キャビティ入れ子とで形成される成形空間で成形する樹脂射出成形用金型であって、
前記コア型及び前記キャビティ型の少なくとも一方は、本体部と蓋体とを有し、
前記本体部の一方面側には前記コア入れ子又はキャビティ入れ子が配設される凹部が形成されており、
前記本体部の他方面側には冷媒が流通する凹溝が形成されており、
前記蓋体は、前記凹溝を覆うとともに前記本体部に接合されていることを特徴とする樹脂射出成形用金型。
【請求項３】
前記本体部と前記蓋体とが突き合わされて形成された突合せ部は、摩擦攪拌により接合されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂射出成形用金型。
【請求項４】
前記本体部及び前記蓋体は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されてい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。
【請求項５】
前記本体部は、前記成形空間に連通する樹脂注入部を有し、
前記凹溝は、前記樹脂注入部の周囲に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか一項に記載の樹脂射出成形用金型。
【請求項６】
前記本体部は、前記成形空間に連通する樹脂注入部を有し、
前記樹脂注入部と前記蓋体とが接合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の樹脂射出成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂射出成形用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂製品を成形する方法として、射出成形が知られている。射出成形とは、例えば、特許文献１に開示されているように、第一金型と第二金型とを突き合わせて形成される成形空間に、溶融あるいは軟化した樹脂材料を射出した後、冷却して成形する方法である。当該第二金型は、キャビティ型と、当該キャビティ型の凹部に嵌合される入れ子とを備えて構成されている。
【０００３】
キャビティ型には、一方の側面から他方の側面に貫通する複数のキャビティ用流通孔が形成されている。また、入れ子には、一方の側面から他方の側面に貫通する複数の入れ子用流通孔が形成されている。キャビティ型の凹部に入れ子を嵌め合わせると、キャビティ用流通孔と入れ子用流通孔とが連通して冷却流路が形成され、当該冷却流路に冷媒を流すことで第二金型の全体を冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に係るキャビティ型では、例えば、ドリル等を用いることで連通するキャビティ用流通孔及び入れ子用流通孔を穿設することができるが、直線状の冷却流路しかできないため、冷却流路の設計の自由度が低いという問題がある。また、冷却流路の設計の自由度が低いため、成形時における樹脂材料の冷却効率も低下するという問題がある。
【０００６】
また、特許文献１に係るキャビティ型では、キャビティ用流通孔と入れ子用流通孔とを連通させる作業が煩雑になるという問題がある。特に、特許文献１に係るキャビティ型では、キャビティ用流通孔と入れ子用流通孔との繋ぎ目の密閉性を保つことが困難になる。当該課題に対して、例えば、繋ぎ目にシール部材を介設することが考えられるが、樹脂製品を成形する際に、第一金型及び第二金型には大きな荷重や高温の熱が作用するため、長期間に亘って密閉性を保つことが困難になるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、冷却流路の設計の自由度、冷却効率及び冷却流路の密閉性を高めることができる樹脂射出成形用金型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】
前記課題を解決するために、本発明は、第一金型と第二金型とを有し、前記第一金型と前記第二金型とで形成される成形空間で成型する樹脂射出成形用金型であって、前記第一金型及び前記第二金型の少なくとも一方は、本体部と蓋体とを有し、前記本体部の一方面側には成形用の凹型又は凸型が形成されており、前記本体部の他方面側には冷媒が流通する凹溝が形成されており、前記蓋体は、前記凹溝を覆うとともに前記本体部に接合されていることを特徴とする。
【０００９】
かかる構成によれば、本体部の他方面側に、冷媒が通る凹溝を自由に設計することができるため、冷却流路の設計の自由度を高めることができる。また、冷却流路の設計の自由度が向上する分、成形時における樹脂材料の冷却効率を高めることができる。さらに、本体部と蓋体とを接合するため、冷却流路の密閉性を高めることができる。
【００１０】
また、本発明は、コア型と当該コア型に配設されるコア入れ子とを備える第一金型と、キャビティ型と当該キャビティ型に配設されるキャビティ入れ子とを備える第二金型と、を有し、前記コア入れ子と前記キャビティ入れ子とで形成される成形空間で成形する樹脂射出成形用金型であって、前記コア型及び前記キャビティ型の少なくとも一方は、本体部と蓋体とを有し、前記本体部の一方面側には前記コア入れ子又はキャビティ入れ子が配設される凹部が形成されており、前記本体部の他方面側には冷媒が流通する凹溝が形成されており、前記蓋体は、前記凹溝を覆うとともに前記本体部に接合されていることを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、本体部の他方面側に、冷媒が通る凹溝を自由に設計することができるため、冷却流路の設計の自由度を高めることができる。また、冷却流路の設計の自由度が向上する分、成形時における樹脂材料の冷却効率を高めることができる。さらに、本体部と蓋体とを接合するため、冷却流路の密閉性を高めることができる。
【００１２】
また、従来の樹脂射出成形用金型であると、キャビティ型及び入れ子の両方に流通孔を設けるため、入れ子用流通孔の流路が変更されるとこれに対応してキャビティ用流通孔の流路も変更しなければならず、キャビティ型を汎用的に用いることができないという問題がある。しかし、本発明によれば、冷却流路の設計の自由度が向上する分、冷却効率を高めることができるため、コア入れ子又はキャビティ入れ子に冷媒が流れる流通孔を設ける必要がない。これにより、コア型又はキャビティ型の汎用性を高めることができる。
【００１３】
また、前記本体部と前記蓋体とが突き合わされて形成された突合せ部は、摩擦攪拌により接合されていることが好ましい。
【００１４】
かかる構成によれば、長期間に亘って本体部と蓋体との密閉性を安定的に維持することができる。また、本体部と蓋体とを容易に、かつ、高い強度で接合することができる。
【００１５】
また、前記本体部及び前記蓋体は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されていることが好ましい。
【００１６】
かかる構成によれば、本体部及び蓋体の伝熱性が高くなるため冷却効率を高めることができる。また、樹脂射出成形用金型の軽量化を図ることができる。
【００１７】
また、前記本体部は、前記成形空間に連通する樹脂注入部を有し、前記凹溝は、前記樹脂注入部の周囲に形成されていることが好ましい。
【００１８】
樹脂注入部が形成されていると、当該周囲は冷却されにくくなるが、かかる構成によれば、樹脂注入部の周囲を容易に冷却することができる。
【００１９】
また、前記本体部は、前記成形空間に連通する樹脂注入部を有し、前記樹脂注入部と前記蓋体とが接合されていることが好ましい。
【００２０】
かかる構成によれば、本体部と蓋体との接合強度を高めることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る樹脂射出成形用金型によれば、冷却流路の設計の自由度、冷却効率及び冷却流路の密閉性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一実施形態に係る樹脂射出成形用金型を示す全体斜視図である。
【図２】第一実施形態の第一金型を一方面（対向面）側から見た分解斜視図である。
【図３】第一実施形態の第二金型を一方面（対向面）側から見た分解斜視図である。
【図４】第一実施形態のキャビティ型を他方面側から見た分解斜視図である。
【図５】図４のＩ−Ｉ断面において、本体部に蓋体を載置した状態を示す断面図である。
【図６】第一実施形態の本体部と蓋体との接合状態を示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のII−II断面図である。
【図７】第一実施形態に係る樹脂射出成形用金型が型締めされた状態を示す斜視断面図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係る樹脂射出成形用金型を示す全体斜視図である。
【図９】第二実施形態の第二金型を他方面側から見た分解斜視図である。
【図１０】第二実施形態の本体部と蓋体との接合状態を示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIII−III断面図である。
【図１１】第二実施形態に係る樹脂射出成形用金型が型締めされた状態を示す斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態に係る樹脂射出成形用金型について、図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る樹脂射出成形用金型１は、第一金型２と、第二金型３とで構成されている。樹脂射出成形用金型１は、第一金型２と第二金型３とを突き合わせて形成された成形空間に溶融又は軟化した樹脂材料を射出した後に冷却し、樹脂製品を成形するものである。
【００２４】
図１に示すように、第一金型２は、コア型１１と、コア入れ子１２とで構成されている。第一金型２は、図示しない成形装置にコア用取付板Ｆを介して取り付けられる。第一金型２とコア用取付板Ｆとの間には背板Ｇが介設されている。
【００２５】
図２に示すように、コア型１１は、コア入れ子１２が配設される金属製の部材である。コア型１１は、底部１３と、側壁部１４と、４つのガイドピン１５とで構成されている。底部１３は、平面視矩形の板状部材である。側壁部１４は、平面視矩形枠状を呈する壁である。底部１３の底面１３ａと側壁部１４の内周面１４ｃとで凹部１６が形成されている。つまり、コア型１１の一方面（第二金型３と対向する対向面）に凹部１６が形成されている。凹部１６は、コア入れ子１２が嵌め合わされる部位である。
【００２６】
側壁部１４を構成する壁部（１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ）のうち壁部１４Ａには、壁厚方向に貫通するコア用流通孔１７ａが形成されている。また、壁部１４Ｂには壁厚方向に貫通するコア用流通孔１７ｂが形成されている。対向する各コア用流通孔１７ａ，１７ｂは、それぞれ一直線上に位置するように形成されている。コア用流通孔１７ａ，１７ｂは本実施形態では４つ設けているが、孔数を限定するものではない。
【００２７】
ガイドピン１５は、側壁部１４の一方面１４ａの４つの角部にそれぞれ立設されており円柱状を呈する。ガイドピン１５は、第一金型２に対する第二金型３の移動をガイドする部材である。
【００２８】
コア入れ子１２は、コア型１１の凹部１６に嵌め合わされる金属製の部材である。コア入れ子１２は、基部２１と、凸型２２，２２とで構成されている。基部２１は、直方体を呈し、凹部１６に隙間なく配設される形状になっている。凹部１６にコア入れ子１２を嵌め合わせると、側壁部１４の一方面１４ａと基部２１の一方面２１ａとが面一になる。基部２１の側面には、対向する側面同士に貫通する４つの入れ子用流通孔２３が形成されている。入れ子用流通孔２３は、本実施形態では、コア用流通孔１７ａ，１７ｂに対応する位置にそれぞれ形成されている。コア用流通孔１７ａ，１７ｂと入れ子用流通孔２３とが連通することで冷媒が流通する冷却流路が形成される。
【００２９】
凸型２２は、基部２１の一方面（第二金型３と対向する対向面）２１ａに突設されている。凸型２２の形状は、樹脂成型品の形状に合わせて適宜形成される。コア型１１に対して様々な形状の凸型を備えたコア入れ子を適宜入れ替えることで、コア型１１を変えずに様々な形状の樹脂製品を成形することができる。
【００３０】
図１に示すように、第二金型３は、キャビティ型３１と、キャビティ入れ子３２とで構成されている。第二金型３は、図示しない成形装置にキャビティ用取付板Ｈを介して取り付けられる。
【００３１】
図３に示すように、キャビティ型３１は、キャビティ入れ子３２が配設される金属製の部材である。キャビティ型３１は、金属製であれば特に制限されないが、本実施形態ではアルミニウム又はアルミニウム合金製になっている。キャビティ型３１は、本体部４１と、蓋体４２とで構成されている。
【００３２】
本体部４１は、底部４３と、側壁部４４とで構成されている。底部４３は、平面視矩形の板状部材である。底部４３は、側壁部４４の高さ方向において、中間位置よりやや蓋体４２側に形成されている。側壁部４４は、平面視矩形枠状を呈する壁である。側壁部４４は、コア型１１の側壁部１４と同等の形状になっている。側壁部４４は、壁部４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄで構成されている。
【００３３】
底部４３の第一底面４３ａと側壁部４４の内周面４４ｃとで凹部４５が形成されている。つまり、本体部４１の一方面（第一金型２と対向する面）には凹部４５が形成されている。凹部４５は、キャビティ入れ子３２が嵌め合われる部位である。
【００３４】
側壁部４４の一方面４４ａの４つの角部には、ガイド孔４６がそれぞれ設けられている。ガイド孔４６は、ガイドピン１５に対応する位置に設けられており、ガイドピン１５が挿入される大きさになっている。
【００３５】
図４に示すように、本体部４１の他方面には、底部４３の第二底面４３ｂと側壁部４４の内周面４４ｃとで構成される蓋配置凹部４７が形成されている。蓋配置凹部４７の平面形状は、蓋体４２の平面形状と略同等になっている。また、蓋配置凹部４７の高さ寸法は、蓋体４２の板厚寸法と略同等になっている。つまり、蓋体４２は、蓋配置凹部４７にほぼ隙間なく配置されるとともに、蓋体４２の表面４２ｂと側壁部４４の他方面４４ｂとが面一になる。
【００３６】
壁部４４Ｃ及び壁部４４Ｄの幅方向中央には、壁厚方向に貫通する切欠き部４８がそれぞれ形成されている。切欠き部４８は、蓋体４２の突出部５２が嵌め合わされる部位である。切欠き部４８は、平面視矩形断面を呈する。切欠き部４８の底面４８ａは、底部４３の第二底面４３ｂと面一になっている。
【００３７】
底部４３の第二底面４３ｂには、複数の凹溝４９が形成されている。凹溝４９は、冷媒が流れる流路となる溝である。凹溝４９は、底部４３の第二底面４３ｂにおいて、冷媒が第二底面４３ｂの全体に流れるように略格子状に形成されている。つまり、凹溝４９同士が複数個所で交差するように配設されている。また、壁部４４Ｃ及び４４Ｄには、壁厚方向に貫通するように凹溝４９がそれぞれ形成されている。さらに、凹溝４９は、後記する樹脂注入部５０の周囲を囲むように配設されている。
【００３８】
蓋配置凹部４７（第二底面４３ｂ）の中央には、成形空間に樹脂材料を注入するための樹脂注入部５０が形成されている。樹脂注入部５０の中央には、樹脂材料を注入するための注入孔５０ａが開口している。注入孔５０ａは凹型６２（図３参照）に連通している。注入孔５０ａには、図示しないスプルーが挿入され、当該スプルーを介して樹脂材料が注入される。樹脂注入部５０の表面５０ｂは、側壁部４４の他方面４４ｂと面一になっている。
【００３９】
蓋体４２は、本体部４１の蓋配置凹部４７に配置される板状部材である。蓋体４２の材料は特に制限されないが、本実施形態では本体部４１の材料と共通である。蓋体４２は、基板部５１と、突出部５２，５２とで構成されている。基板部５１は、平面視矩形の板状部材の４つの角部がＣ面取りされた形状になっている。基板部５１の中央には、板厚方向に貫通する逃げ孔５３が形成されている。逃げ孔５３は、樹脂注入部５０に隙間なく嵌め合わされる形状になっている。
【００４０】
突出部５２は、基板部５１の両端に形成されている。突出部５２，５２は、互いに離間する方向に突出している。突出部５２の板厚は、基板部５１の板厚と同等になっている。突出部５２の平面形状及び断面形状はいずれも矩形になっている。突出部５２，５２は、切欠き部４８，４８にそれぞれ嵌め合わされる。
【００４１】
図３に示すように、キャビティ入れ子３２は、本体部４１の凹部４５に嵌め合わされる金属製の部材である。キャビティ入れ子３２は、基部６１と、凹型６２，６２とで構成されている。基部６１は、直方体を呈し、凹部４５に隙間なく配設される形状になっている。凹部４５にキャビティ入れ子３２を嵌め合わせると、側壁部４４の一方面４４ａと基部６１の一方面６１ａとが面一になる。
【００４２】
凹型６２は、基部６１の一方面（第一金型２と対向する対向面）６１ａに凹設されている。凹型６２の形状は、凸型２２に対応して形成されている。凹型６２の形状は、樹脂成型品の形状にあわせて適宜形成される。キャビティ型３１に対して様々な形状の凹型を備えたキャビティ入れ子を適宜入れ替えることで、キャビティ型３１を変えずに様々な形状の樹脂製品を成形することができる。
【００４３】
次に、キャビティ型の製造方法について説明する。キャビティ型の製造方法では、成形工程と、載置工程と、接合工程とを行う。成形工程は、図４に示すように、本体部４１及び蓋体４２を成形する工程である。成形工程では、直方体のアルミニウム合金をエンドミル等の工具を用いて切削し、本体部４１を成形する。凹溝４９の断面形状及び平面形状は図４の形状に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。また、板状のアルミニウム合金を切断して蓋体４２を成形する。
【００４４】
載置工程は、図５に示すように、本体部４１の蓋配置凹部４７に蓋体４２を載置する工程である。載置工程では、突出部５２，５２（図４参照）を切欠き部４８，４８に嵌め合わせるとともに、逃げ孔５３を樹脂注入部５０に嵌め合わせる。これにより、凹溝４９が蓋体４２で覆われるとともに、蓋体４２の裏面４２ａと底部４３の第二底面４３ｂとが突き合わされて面接触する。また、蓋体４２の側面４２ｃと側壁部４４の内周面４４ｃが突き合わされて突合せ部Ｊ１が形成される。また、図６に示すように、樹脂注入部５０の側面５０ｃと逃げ孔５３の内周面５３ａとが突き合わされて突合せ部Ｊ２が形成される。さらに、蓋体４２の側面４２ｃと切欠き部４８の側面４８ｂとが突き合わされて突合せ部Ｊ３が形成される。
【００４５】
接合工程は、本体部４１と蓋体４２とを摩擦攪拌接合する工程である。接合工程では、図６に示すように、ショルダ部Ｘ１と、ショルダ部Ｘ１の下端面から突出する攪拌ピンＸ２とを有する回転ツールＸを用いて摩擦攪拌接合を行う。具体的には、回転させた回転ツールＸを突合せ部Ｊ３の端部に挿入し、壁部４４Ａ側の突合せ部Ｊ３，Ｊ１，Ｊ３の順番でこれらの突合せ部に沿って回転ツールＸを移動させる。回転ツールＸの移動軌跡には、塑性化領域Ｗが形成される。
【００４６】
壁部４４Ｂ側の突合せ部Ｊ１，Ｊ３に対して摩擦攪拌接合を行ったら、突合せ部Ｊ２に対しても同じ要領で摩擦攪拌接合を行う。突合せ部Ｊ２は、平面視矩形枠状になっているため、摩擦攪拌の始端と終端とがオーバーラップするようにすることが好ましい。これにより、密閉性（水密性及び気密性）を高めることができる。
【００４７】
攪拌ピンＸ２の挿入深さは、適宜設定すればよいが、図６の（ｂ）に示すように、攪拌ピンＸ２の先端が第二底面４３ｂに達するように設定することが好ましい。これにより各突合せ部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３の深さ方向の全長を確実に接合することができるため、密閉性を高めることができる。
【００４８】
なお、前記した接合工程を行う前に、回転ツールＸよりも小型の回転ツールを用いて摩擦攪拌するか、もしくは溶接により仮接合工程を行ってもよい。仮接合工程を行うことにより、接合工程の際の本体部４１と蓋体４２との突合せ部の目開きを防ぐことができる。
【００４９】
また、側壁部４４にタブ材を取り付けて、当該タブ材に接合工程の際の回転ツールの開始位置及び終了位置を設定してもよい。タブ材を設けることにより、開始位置及び終了位置の設定が容易になるとともに、突合せ部Ｊ３部分の摩擦攪拌を確実に行うことができる。また、タブ材を用いることで、壁部４４Ｃ及び壁部４４Ｄの外面をきれいに仕上げることができる。タブ材を用いる場合、接合工程を終えたら本体部４１からタブ材を切除すればよい。
【００５０】
さらに、本実施形態では本体部４１と蓋体４２とを摩擦攪拌で接合したが、これに限定されるものではない。例えば、溶接、ろう付けによって両者を接合してもよい。
【００５１】
次に、本実施形態に係る樹脂射出成形用金型１の樹脂成形方法について説明する。本実施形態の樹脂成形方法では、組み付け工程と、型締め工程と、射出工程と、冷却工程とを行う。
【００５２】
組み付け工程は、樹脂射出成形用金型１を組み付ける工程である。組み付け工程では、図１に示すように、コア型１１にコア入れ子１２を嵌合して第一金型２を組み付けるとともに、キャビティ型３１にキャビティ入れ子３２を嵌合して第二金型３を組み付ける。そして、図示しない成形装置にコア用取付板Ｆ、キャビティ用取付板Ｈを介して第一金型２及び第二金型３をそれぞれ取り付ける。なお、本実施形態では、第二金型３の位置は固定させ、第一金型２が第二金型３に対して近接又は離間するようになっている。
【００５３】
型締め工程では、第二金型３に対して第一金型２を相対移動させて型締めする工程である。図７に示すように、型締め工程によってコア入れ子１２とキャビティ入れ子３２とが接触して成形空間Ｚが形成される。
【００５４】
射出工程は、成形空間Ｚに溶融又は軟化した樹脂材料を射出する工程である。射出工程では、スプルー（図示省略）を介して樹脂注入部５０から成形空間Ｚに樹脂材料を注入する。
【００５５】
冷却工程は、成形空間Ｚに注入された樹脂材料を冷却する工程である。冷却工程では、第一金型２のコア用流通孔１７ａ、入れ子用流通孔２３及びコア用流通孔１７ｂで構成される冷却流路に冷媒（例えば冷却水又は冷気）を流通させる。また、冷却工程では、キャビティ型３１に形成された凹溝４９に冷媒を流通させる。具体的には、一方の切欠き部４８に開口する凹溝４９から冷媒を注入し、他方の切欠き部４８に開口する凹溝４９から冷媒を排出させる。これにより、成形空間Ｚに注入された樹脂材料が冷却されて、硬化する。樹脂材料が冷却されたら脱型して樹脂成型品を取り出す。
【００５６】
以上説明した本実施形態に係る樹脂射出成形用金型１によれば、本体部４１の他方面側、つまり、底部４３の第二底面４３ｂにおいて凹溝４９を自由に形成することが可能になるため、蓋体４２と凹溝４９とで形成される冷却流路の設計の自由度を高めることができる。これにより、成形空間Ｚに注入された樹脂材料を効率よく冷却することができる。
【００５７】
また、例えば、従来の金型（例えば、第一金型２）では、コア型１１に対してコア入れ子１２を適宜入れ替えることで、様々な形状の樹脂成型品を成形することができる。つまり。コア型１１は変えずに、コア入れ子１２のみを変更することでコア型１１を汎用的に用いることができる。ところが、コア入れ子１２の凸型２２の形状を変更すると、これに伴って入れ子用流通孔２３の流路も変更しなければならない。当該入れ子用流通孔２３が変更した場合、それに伴ってコア用流通孔１７ａ，１７ｂの流路も変更しなければならない場合がある。つまり、従来の金型では、コア型１１の汎用性が低いという問題があった。
【００５８】
しかし、本実施形態の第二金型３のように、冷却流路の設計の自由度が向上する分、冷却効率を高めることができるため、キャビティ入れ子３２に冷媒が流れる流通孔を設ける必要がない。これにより、キャビティ型３１の汎用性を高めることができる。
【００５９】
また、本実施形態の第二金型３によれば、本体部４１と蓋体４２とを接合するため、冷却流路の密閉性を高めることができる。特に、本実施形態では、本体部４１と蓋体４２とを摩擦攪拌により接合するため、密閉性を高めることができるとともに、両部材を容易に、かつ、高い強度で接合することができる。また、本実施形態では、本体部４１と蓋体４２とが突き合わされる部分の全体（突合せ部Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３）を摩擦攪拌接合するため、高い密閉性を維持することができる。
【００６０】
また、本実施形態の本体部４１及び蓋体４２は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されているため伝熱性が高い。これにより、樹脂射出成形用金型１の冷却効率を高めることができる。また、本実施形態の本体部４１及び蓋体４２は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されているため、樹脂射出成形用金型１の軽量化を図ることができる。
【００６１】
また、本体部４１に樹脂注入部５０を設ける場合、樹脂注入部５０の周囲が冷却しづらくなるという問題があるが、本実施形態のように樹脂注入部５０の周囲を囲うように凹溝４９を設けることで、かかる問題を解消することができる。
【００６２】
また、本体部４１に樹脂注入部５０を設ける場合、樹脂注入部５０と蓋体４２とを接合することで、本体部４１と蓋体４２との接合強度をより高めることができる。
【００６３】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、本実施形態では、図４に示したように凹溝４９の平面形状を設定したが、これに限定されるものではない。凹溝４９の平面形状は、キャビティ入れ子３２の凹型６２の形状に合わせて適宜設定すればよい。また、凹溝４９の一部を深く設定するなどして、キャビティ入れ子３２の外周面６１ｃ（図３参照）の周囲に冷却流路が配設されるようにしてもよい。
【００６４】
また、本実施形態では、蓋体４２の側面４２ｃと側壁部４４の内周面４４ｃとの突合せ部Ｊ１について摩擦攪拌接合を行ったが、蓋体４２の裏面４２ａと底部４３の第二底面４３ｂとの突合せ部（重ね合せ部）に対して摩擦攪拌接合を行ってもよい。この場合は、蓋体４２の表面４２ｂから回転ツールＸを挿入して当該突合せ部に対して摩擦攪拌接合を行う。また、摩擦攪拌の回転ツールＸの移動軌跡は、蓋体４２の形状等に応じて適宜設定すればよい。また、蓋体４２は、本実施形態では一枚で構成したが、複数枚で構成してもよい。
【００６５】
また、本実施形態では、第二金型３のみに、本体部４１及び蓋体４２を設けたが、本体部及び蓋体は、第一金型２及び第二金型３の少なくともいずれか一方に設けるようにすればよい。
【００６６】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る樹脂射出成形用金型について説明する。第二実施形態に係る樹脂射出成形用金型は、コア入れ子、キャビティ入れ子を用いない点で第一実施形態と相違する。
【００６７】
図８に示すように、第二実施形態に係る樹脂射出成形用金型１０１は、第一金型１０２と、第二金型１０３とで構成されている。樹脂射出成形用金型１０１は、第一金型１０２と第二金型１０３とを突き合わせて形成された成形空間に溶融又は軟化した樹脂材料を射出した後に冷却し、樹脂製品を成形するものである。
【００６８】
第一金型１０２は、図示しない成形装置にコア用取付板Ｆ（図１参照）を介して取り付けられる。第一金型１０２とコア用取付板Ｆとの間には背板Ｇ（図１参照）が介設される。
【００６９】
図８に示すように、第一金型１０２は、本体部１１０と、凸型１１１と、ガイドピン１１２とで構成されている。本体部１１０は、直方体を呈する金属製の部材である。本体部１１０の側面には、対向する側面に貫通する流通孔１１３，１１３が形成されている。流通孔１１３に冷媒が流通することにより、第一金型１０２が冷却される。
【００７０】
凸型１１１は、本体部１１０の一方面（第二金型１０３と対向する対向面）に凸設されている。凸型の形状は、樹脂成形品によって適宜形成されるが、本実施形態では直方体を呈する。ガイドピン１１２は、本体部１１０の４つの角部にそれぞれ立設されており円柱状を呈する。ガイドピン１１２は、第一金型１０２に対する第二金型１０３の移動をガイドする部材である。
【００７１】
図８に示すように、第二金型１０３は、本体部１２１と、蓋体１２２とで構成されている。第二金型１０３は、図示しない成形装置にキャビティ用取付板Ｈ（図１参照）を介して取り付けられる。
【００７２】
本体部１２１は、底部１２３と、側壁部１２４とで構成されている。本体部１２１の材料は特に制限されないが、本実施形態ではアルミニウム合金で形成されている。底部１２３は、平面視矩形の板状部材である。底部１２３は、側壁部１２４の高さ方向において、ほぼ中間位置に形成されている。側壁部１２４は、平面視矩形枠状を呈する壁である。側壁部１２４は、壁部１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃ，１２４Ｄで構成されている。
【００７３】
底部１２３の第一底面１２３ａと側壁部１２４の内周面１２４ｃとで凹型１２５が形成されている。つまり、本体部１２１の一方面（第一金型１０２と対向する対向面）には凹型１２５が形成されている。凹型１２５と凸型１１１とが突き合わされることで成形空間が形成される。
【００７４】
側壁部１２４の一方面１２４ａの４つの角部には、ガイド孔１２６がそれぞれ設けられている。ガイド孔１２６は、ガイドピン１１２に対応する位置に設けられており、ガイドピン１１２が挿入される大きさになっている。
【００７５】
図９に示すように、本体部１２１の他方面には、底部１２３の第二底面１２３ｂと側壁部１２４の内周面１２４ｃとで構成される蓋配置凹部１２７が形成されている。蓋配置凹部１２７の形状は、蓋体１２２の平面形状と略同等になっている。また、蓋配置凹部１２７の高さ寸法は、蓋体１２２の板厚寸法と略同等になっている。つまり、蓋体１２２は、蓋配置凹部にほぼ隙間なく配置されるとともに、蓋体１２２の表面１２２ｂと側壁部１２４の他方面１２４ｂとが面一になる。
【００７６】
壁部１２４Ａの中央寄りには、壁厚方向に貫通する切欠き部１２８，１２８が形成されている。切欠き部１２８は、蓋体１２２の突出部１４２が嵌め合わされる部位である。切欠き部１２８の底面１２８ａは、底部１２３の第二底面１２３ｂと面一になっている。
【００７７】
底部１２３の第二底面１２３ｂには、単一の連続する凹溝１２９が形成されている。凹溝１２９は、冷媒が流れる流路となる溝である。凹溝１２９は、冷媒が第二底面１２３ｂの全体に流れるように蛇行して形成されている。壁部１２４Ａには、壁厚方向に貫通するように凹溝１２９が形成されている。また、凹溝１２９は、後記する樹脂注入部１５０の周囲を囲むように配設されている。
【００７８】
蓋配置凹部１２７（第二底面１２３ｂ）の中央には、成形空間に樹脂材料を注入するための樹脂注入部１５０が形成されている。樹脂注入部１５０は、蓋配置凹部１２７の中央から壁部１２４Ａまで連続して延設されている。樹脂注入部１５０の表面１５０ｂには、樹脂材料を注入するための注入孔１５０ａが開口している。注入孔１５０ａは、凹型（図８参照）１２５に連通している。注入孔１５０ａには、図示しないスプルーが挿入され、当該スプルーを介して樹脂材料が注入される。樹脂注入部１５０の表面１５０ｂは、側壁部１２４の他方面１２４ｂと面一になっている。
【００７９】
蓋体１２２は、本体部１２１の蓋配置凹部１２７に配置される板状部材である。蓋体１２２の材料は特に制限されないが、本実施形態では本体部１２１の材料と共通である。蓋体１２２は、基板部１４１と、突出部１４２，１４２とで構成されている。基板部１４１は、平面視矩形の板状部材の４つの角部がＣ面取りされた形状になっている。基板部１４１には、中央から一辺に向けて延設されるとともに、突出部１４２，１４２の間を切り欠く逃げ孔１４３が形成されている。逃げ孔１４３は、樹脂注入部１５０に隙間なく嵌め合わされる形状になっている。
【００８０】
突出部１４２は、基板部１４１の一端に形成されている。突出部１４２，１４２は互いに離間して同方向に突出している。突出部１４２の板厚は、基板部１４１の板厚と同等になっている。突出部１４２の平面形状及び断面形状はいずれも矩形になっている。突出部１４２，１４２は、切欠き部１２８，１２８にそれぞれ嵌め合わされる。
【００８１】
次に、第二金型１０３の製造方法について説明する。第二金型の製造方法では、成形工程と、載置工程と、接合工程とを行う。成形工程では、図９に示すように、本体部１２１及び蓋体１２２を成形する工程である。成形工程では、直方体のアルミニウム合金をエンドミル等の工具を用いて切削し、本体部１２１を成形する。凹溝１２９の断面形状及び平面形状は図９の形状に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。また、板状のアルミニウム合金を切断して蓋体１２２を成形する。
【００８２】
載置工程は、図９，１０に示すように、本体部１２１の蓋配置凹部１２７に蓋体１２２を配置する工程である。載置工程では、突出部１４２，１４２を切欠き部１２８，１２８に嵌め合わせるとともに、逃げ孔１４３を樹脂注入部１５０に嵌め合わせる。これにより、凹溝１２９が蓋体１２２で覆われるとともに、蓋体１２２の裏面１２２ａと底部１２３の第二底面１２３ｂとが突き合わされて面接触する。また、蓋体１２２の側面１２２ｃと側壁部１２４の内周面１２４ｃとが突き合わされて突合せ部Ｊ４が形成される。また、樹脂注入部１５０の側面１５０ｃと逃げ孔１４３の内周面１４３ａとが突き合わされて突合せ部Ｊ５が形成される。さらに、蓋体１２２の側面１２２ｃと切欠き部１２８の側面１２８ｂとが突き合わされて突合せ部Ｊ６が形成される。
【００８３】
接合工程は、本体部１２１と蓋体１２２とを摩擦攪拌接合する工程である。接合工程では、図１０の（ａ）及び（ｂ）に示すように、ショルダ部Ｘ１と、ショルダ部Ｘ１の下端面から突出する攪拌ピンＸ２とを有する回転ツールＸを用いて摩擦攪拌接合を行う。具体的には、回転させた回転ツールＸを突合せ部Ｊ６，Ｊ４，Ｊ６の順番でこれらの突合せ部に沿って回転ツールＸを移動させる。回転ツールＸの移動軌跡には、塑性化領域Ｗが形成される。また、接合工程では、突合せ部Ｊ５に対しても突合せ部Ｊ４，Ｊ６と同じ要領で摩擦攪拌接合を行う。
【００８４】
攪拌ピンＸ２の挿入深さは、適宜設定すればよいが、図１０の（ｂ）に示すように、攪拌ピンＸ２の先端が第二底面１２３ｂに達するように設定することが好ましい。これにより各突合せ部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６の深さ方向の全長を確実に接合することができるため、密閉性を高めることができる。
【００８５】
なお、本実施形態では本体部１２１と蓋体１２２とを摩擦攪拌で接合したが、これに限定されるものではない。例えば、溶接、ろう付けによって両者を接合してもよい。
【００８６】
次に、本実施形態に係る樹脂射出成形用金型１０１の樹脂成形方法について説明する。本実施形態の樹脂成形方法では、組み付け工程と、型締め工程と、射出工程と、冷却工程とを行う。
【００８７】
組み付け工程では、図示しない成形装置にコア用取付板Ｆ（図１参照）、キャビティ用取付板Ｈ（図１参照）を介して第一金型１０２及び第二金型１０３をそれぞれ取り付ける。なお、本実施形態では、第二金型１０３の位置は固定させ、第一金型１０２が第二金型１０３に対して近接又は離間するようになっている。
【００８８】
型締め工程では、第二金型１０３に対して第一金型１０２を相対移動させて型締めする工程である。図１１に示すように、型締め工程によって凹型１２５と凸型１１１とが突き合わされて成形空間Ｚが形成される。
【００８９】
射出工程は、成形空間Ｚに溶融又は軟化した樹脂材料を射出する工程である。射出工程では、スプルー（図示省略）を介して樹脂注入部１５０から成形空間Ｚに樹脂材料を注入する。
【００９０】
冷却工程は、成形空間Ｚに注入された樹脂材料を冷却する工程である。冷却工程では、第一金型１０２の流通孔１１３で構成される冷却流路に冷媒（例えば冷却水又は冷気）を流通させる。また、冷却工程では、第二金型１０３に形成された凹溝１２９に冷媒を流通させる。具体的には、一方の切欠き部１２８（図９参照）に開口する凹溝１２９から冷媒を注入し、他方の切欠き部１２８に開口する凹溝１２９から冷媒を排出させる。これにより、成形空間Ｚに注入された樹脂材料が冷却されて、硬化する。樹脂材料が冷却されたら脱型して樹脂成型品を取り出す。
【００９１】
以上説明した本実施形態に係る樹脂射出成形用金型１０１によれば、本体部１２１の他方面側、つまり、底部１２３の第二底面１２３ｂにおいて凹溝１２９を自由に形成することが可能になるため、蓋体１２２と凹溝１２９とで形成される冷却流路の設計の自由度を高めることができる。これにより、成形空間Ｚに注入された樹脂材料を効率よく冷却することができる。特に、大型の樹脂射出成形用金型の場合、本体部１２１の側面から冷媒が流通する流通孔を加工すること自体が困難になる場合があるが、本実施形態によれば、大型の樹脂射出成形用金型の場合であっても冷却流路の設計の自由度を高めることができる。また、凹溝１２９を単一の連続する流路とすることにより、冷媒の流動性を高めることができる。
【００９２】
また、本実施形態の第二金型１０３によれば、本体部１２１と蓋体１２２とを接合するため、冷却流路の密閉性を高めることができる。特に、本実施形態では、本体部１２１と蓋体１２２とを摩擦攪拌により接合するため、密閉性を高めることができるとともに、両部材を容易に、かつ、高い強度で接合することができる。また、本実施形態では、本体部１２１と蓋体１２２とが突き合わされる部分の全体（突合せ部Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６）を摩擦攪拌接合するため、高い密閉性を維持することができる。
【００９３】
また、本実施形態の本体部１２１及び蓋体１２２は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されているため伝熱性が高い。これにより、樹脂射出成形用金型１０１の冷却効率を高めることができる。また、本実施形態の本体部１２１及び蓋体１２２は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されているため、樹脂射出成形用金型１０１の軽量化を図ることができる。
【００９４】
また、本体部１２１に樹脂注入部１５０を設ける場合、樹脂注入部１５０の周囲が冷却しづらくなるという問題があるが、本実施形態のように樹脂注入部１５０の周囲を囲うように凹溝１２９を設けることで、かかる問題を解消することができる。
【００９５】
また、本体部１２１に樹脂注入部１５０を設ける場合、樹脂注入部１５０と蓋体１２２とを接合することで、本体部１２１と蓋体１２２との接合強度をより高めることができる。
【００９６】
以上本発明の第二実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、本実施形態では、図９に示したように凹溝１２９の平面形状を設定したが、これに限定されるものではない。凹溝１２９の平面形状は、樹脂成形品の形状に合わせて適宜設定すればよい。また、凹溝１２９の一部を深く設定するなどして、凹型１２５の周囲に冷却流路が配設されるようにしてもよい。
【００９７】
また、本実施形態では、蓋体１２２の側面１２２ｃと側壁部１２４の内周面１２４ｃとの突合せ部Ｊ４について摩擦攪拌接合を行ったが、蓋体１２２の裏面１２２ａと底部１２３の第二底面１２３ｂとの突合せ部（重ね合せ部）に対して摩擦攪拌接合を行ってもよい。この場合は、蓋体１２２の表面１２２ｂから回転ツールＸを挿入して当該突合せ部に対して摩擦攪拌接合を行う。また、摩擦攪拌の回転ツールＸの移動軌跡は、蓋体１２２の形状等に応じて適宜設定すればよい。また、蓋体１２２は、本実施形態では一枚で構成したが、複数枚で構成してもよい。
【００９８】
また、本実施形態では、第二金型１０３のみに、本体部１２１及び蓋体１２２を設けたが、本体部及び蓋体は、第一金型１０２及び第二金型１０３の少なくともいずれか一方に設けるようにすればよい。
【符号の説明】
【００９９】
１        樹脂射出成形用金型
２        第一金型
３        第二金型
１１      コア型
１２      コア入れ子
１６      凹部
３１      キャビティ型
３２      キャビティ入れ子
４１      本体部
４２      蓋体
４５      凹部
４９      凹溝
５０      樹脂注入部
Ｊ１      突合せ部
Ｊ２      突合せ部
Ｊ３      突合せ部
【図１】
2015131393.tif 000003
【図２】
2015131393.tif 000004
【図３】
2015131393.tif 000005
【図４】
2015131393.tif 000006
【図５】
2015131393.tif 000007
【図６】
2015131393.tif 000008
【図７】
2015131393.tif 000009
【図８】
2015131393.tif 000010
【図９】
2015131393.tif 000011
【図１０】
2015131393.tif 000012
【図１１】
2015131393.tif 000013