(57)【要約】金型用の部品が開示される。部品には、形状記憶合金で形成された本体が含まれる。本体は、第１温度で第１形状または第１構成と、第２温度で第２形状または第２構成とを含む。一実施形態では、第１形状は少なくとも１つの突起を含み、第２形状はストレートである。本開示の一部は、部品の排出に適した方法でその形状を変えることにより、射出成型金型から成型品を取り外す際の成型品への損傷を排除する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状記憶合金で形成された本体を含み、前記本体が第１温度で第１形状を有するとともに第２温度で第２形状を有し、第２温度が第１温度より低い、金型用の部品。
【請求項２】
前記第１形状が、ある位置で少なくとも１つの部分を有し、これが前記第２形状の同じ位置の同じ部分よりも大きい、請求項１に記載の部品。
【請求項３】
前記第１形状の前記位置の前記少なくとも１つの部分が、同じ位置の前記第２形状の前記少なくとも１つの部分よりも大きい直径を有する、請求項２に記載の部品。
【請求項４】
前記第１温度が、加熱された金型内で生じる、請求項３に記載の部品。
【請求項５】
前記第２温度が、冷却された金型内で生じる、請求項４に記載の部品。
【請求項６】
前記形状記憶合金が転移温度を有し、前記第１温度が前記転移温度より高く、前記第２温度が前記転移温度より低い、請求項１に記載の部品。
【請求項７】
前記部品がコアピンを含む、請求項１に記載の部品。
【請求項８】
形状記憶合金で形成された本体を含み、前記本体が第１温度で第１構成を有するとともに第２温度で第２構成を有し、第２温度が第１温度より低い、金型用の部品。
【請求項９】
前記第１形状が、ある位置で少なくとも１つの部分を有し、これが前記第２形状の同じ位置の同じ部分よりも大きい、請求項８に記載の部品。
【請求項１０】
前記第１形状の前記位置の前記少なくとも１つの部分が、同じ位置の前記第２形状の前記少なくとも１つの部分よりも大きい直径を有する、請求項９に記載の部品。
【請求項１１】
前記第１温度が、加熱された金型内で生じる、請求項１０に記載の部品。
【請求項１２】
前記第２温度が、冷却された金型内で生じる、請求項１１に記載の部品。
【請求項１３】
前記形状記憶合金が転移温度を有し、前記第１温度が前記転移温度より高く、前記第２温度が前記転移温度より低い、請求項８に記載の部品。
【請求項１４】
前記部品がコアピンを含む、請求項８に記載の部品。
【請求項１５】
成型品から金型の部品を取り外す方法であって、前記方法が、
前記部品を選択する工程であって、前記部品が形状記憶合金で形成された本体を含み、前記本体が第１温度で第１形状を有するとともに第２温度で第２形状を有し、前記第２温度は前記第１温度より低い、工程と、
前記金型を前記第１温度に加熱することにより前記本体を前記第１形状に変える工程と、
材料を前記金型に射出して前記成形品を形成する工程と、
前記金型を前記第２温度に冷却することにより前記本体を前記第２形状に変える工程と、
前記部品を、前記部品が前記第２形状の状態で前記金型から取り外す工程と、
を含む方法。
【請求項１６】
前記第１形状が、ある位置で少なくとも１つの部分を有し、これは前記第２形状の同じ位置の同じ部分よりも大きい、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１形状の前記位置の前記少なくとも１つの部分が、同じ位置の前記第２形状の前記少なくとも１つの部分よりも大きい直径を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記部品がコアピンを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記形状記憶合金が転移温度を有し、前記第１温度が前記転移温度より高く、前記第２温度が前記転移温度より低い、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本出願は、２０１８年１月３日に出願された「形状記憶合金成型部品」という名称の米国仮出願第６２／６１３，１８１号の優先権を主張し、その開示全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
１．開示の分野
本開示は、一般に、金型用の部品に関する。より詳細には、本開示は、射出成型金型用の部品および成型品から金型用の部品を取り外す方法に関する。
【０００３】
２．関連技術の説明
射出成型は、一般に、射出成型金型のコア部分とキャビティ部分との間に画定された領域に圧力下で溶融プラスチックを導入することを含む。領域に注入された溶融プラスチックは冷却されることにより固化して成型品を形成する。成型品が形成された後、コアおよびキャビティ部分が分離されて成型品を取り外す。部品排出中に、成型品からコア部分を取り外すと、特にアンダーカットが存在する場合、成型品に損傷および外観損傷を引き起こす可能性がある。
【発明の概要】
【０００４】
本開示は、金型用の部品を提供する。部品は、形状記憶合金からなる本体を含む。本体は、第１温度で第１形状または第１構成と、第２温度で第２形状または第２構成とを含む。一実施形態では、第１形状は少なくとも１つの突起を含み、第２形状はストレートである。本開示の部品は、部品の排出に適した方法でその形状を変えることにより、射出成型金型から成型品を取り外す際の成型品への損傷を除去する。
【０００５】
本発明の一実施形態によれば、金型用の部品は、形状記憶合金からなる本体を含み、この本体が第１温度で第１形状を有するとともに第２温度で第２形状を有し、第２温度は第１温度より低い。
【０００６】
一構成では、第１形状は少なくとも１つの突起を含む。別の構成では、第２形状はストレートである。さらに別の構成では、加熱された金型内で第１温度が生じる。１つの構成では、冷却された金型内で第２温度が生じる。別の構成では、形状記憶合金が転移温度を有し、第１温度は転移温度より高く、第２温度は転移温度より低い。さらに別の構成では、部品はコアピンを含んでいる。
【０００７】
本発明の別の実施形態によれば、金型用の部品は、形状記憶合金からなる本体を含み、本体は、第１温度で第１構成を有するとともに第２温度で第２構成を有し、第２温度は最初の温度より低い。
【０００８】
一構成では、第１構成は少なくとも１つの突起を含む。別の構成では、第２構成はストレートである。さらに別の構成では、加熱された金型内で第１温度が生じる。１つの構成では、冷却された金型で第２温度が生じる。別の構成では、形状記憶合金は転移温度を有し、第１温度は転移温度より高く、第２温度は転移温度より低い。さらに別の構成では、部品はコアピンを含む。
【０００９】
本発明の別の実施形態によれば、成型品から金型の部品を取り外す方法は、部品を選択する工程を含み、部品が形状記憶合金からなる本体を含み、本体が第１温度で第１形状を有するとともに第２温度で第２形状を有し、第２温度が第１温度よりも低く、金型を第１温度に加熱することにより本体を第１形状に変える工程を含み、材料を金型に注入して成型品を形成する工程を含み、金型を第２温度に冷却することにより本体を第２形状に変える工程を含み、および第２形状の部品を備えた成型品から部品を取り外す工程を含む。
【００１０】
一構成では、第１形状は少なくとも１つの突起を含む。別の構成では、第２形状はストレートである。さらに別の構成では、部品はコアピンを含む。一構成では、形状記憶合金は転移温度を有し、第１温度は転移温度より高く、第２温度は転移温度より低い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本開示の上記および他の特徴および利点、ならびにそれらを達成する方法は、より明らかになり、本開示自体は、添付図面とともに本開示の実施形態の以下の説明を参照することにより、よりよく理解されるであろう。
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による第１形状を有する部品の側面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態による第２形状を有する部品の側面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態による、第１温度で第１形状を有する部品を有する閉じた金型の断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態による、溶融プラスチックが注入された閉じた金型と第１温度で第１形状を有する部品の断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態による、成型品と第１形状を有する部品とを有する閉じた金型の断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態による、第２温度で第２形状を有する部品と成型品とを有する閉じた金型の断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態による、成型品から取り外された第２形状を有する部品を備えた開放された金型の断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態による、第２温度で第２形状を有する部品を備えた閉じた金型の断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態による、第１温度で第１形状を有する部品を備えた閉じた金型の断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の別の実施形態による、第１形状を有する部品の側面図である。
【図１１】図１１は、本発明の別の実施形態による、第１形状を有する部品の側面図である。
【図１２】図１２は、本発明の別の実施形態による、第１形状を有する部品の側面図である。
【００１３】
対応する参照文字は、いくつかの図を通して対応する部分を示している。ここで説明されている例示は、本開示の例示的な実施形態を示しており、そのような例示は、いかなる方法でも本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の説明は、当業者が本発明を実施するために企図された説明された実施形態を作成および使用できるようにするために提供される。しかしながら、様々な修正、等価物、変形、および代替物は、当業者には容易に明らかなままであろう。そのようなすべての修正、変形、等価物、および代替物は、本発明の精神および範囲に含まれることが意図されている。
【００１５】
以下の説明の目的のために、用語「上側」、「下側」、「右側」、「左側」、「垂直」、「水平」、「上部」、「底部」、「横方向」、「縦方向」およびその派生物は、図面に示されている発明に関連するものとする。しかしながら、本発明は、そうではないと明示的に指定されている場合を除き、様々な代替の変形を想定できることを理解されたい。また、添付の図面に示され、以下の明細書に記載されている特定の装置は、単に本発明の例示的な実施形態であることも理解されたい。したがって、本明細書で開示される実施形態に関連する特定の寸法および他の物理的特性は、限定とみなされるべきではない。
【００１６】
本開示は、金型、例えば、射出成型金型または他の成型技術用の部品を提供する。部品は、形状記憶合金からなる本体を含む。本体は、第１温度で第１形状または第１構成と、第２温度で第２形状または第２構成とを含む。一実施形態では、第１形状は少なくとも１つの突起を含み、第２形状はストレートである。本開示の部品は、部品の排出に適した方法でその形状を再配置することにより、射出成型金型から成型品を取り外す際の成型品の損傷を低減する。
【００１７】
図１および図２を参照すると、本開示の部品１０は、第１温度で第１形状または第１構成１４（図１）および第２温度で第２形状または第２構成１６（図２）を有する本体１２を含む。一実施形態では、以下により詳細に説明するように、第２温度は第１温度よりも低い。
【００１８】
一実施形態では、部品１０の本体１２は、形状記憶合金からなる。形状記憶合金は、合金の温度に応じて２つの異なる形状の間で切り替えを行うことができる合金である。例えば、形状記憶合金の転移温度を超えると、形状記憶合金は第１形状をとり、形状記憶合金の転移温度を下回ると、形状記憶合金は第１形状とは異なる第２形状をとる。これらの異なる形状は、製造時に設定して特定の成型ニーズに対応させることができる。
【００１９】
合金、例えば、成分およびそれらの構成量は、形状記憶合金の転移温度を調整するために変更され得る。形状記憶合金で形成された本開示の部品１０は、成型用途に適した転移温度を持たなければならないため、これは重要である。形状記憶合金の転移温度は、プラスチックが金型に注入されているときに、形状記憶合金がその転移温度を超えているようにする必要がある。たとえば、この第１温度は、遷移温度を超える温度で加熱された金型で生じる。加熱された金型内のこの第１温度で、本開示の部品１０の本体１２は、第１形状または第１構成１４を有する。
【００２０】
次いで、材料および金型が冷えると、形状記憶合金は、その転移温度より低い温度で動いて形状を変化させ、金型から成型品が破損せずに取り外されることを可能にする第２形状または第２構成１６をとらなければならない。たとえば、この第２温度は、遷移温度より低い温度で冷却された金型で生じる。冷却された金型内のこの第２温度では、本開示の部品１０の本体１２は、第２形状または第２構成１６を有する。例示的な一実施形態では、第２温度は第１温度よりも低い。
【００２１】
例示的な一実施形態では、本開示の部品１０の本体１２は、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金で形成される。この合金は、成型に必要な約１８０℃などの高い転移温度を備えており、この温度は変更され得る。
【００２２】
別の例示的な実施形態では、本開示の部品１０の本体１２は、Ｆｅ基合金で形成される。この合金は、一般的に射出成型中に発生する高応力に耐性がある。
【００２３】
別の例示的な実施形態では、本開示の部品１０の本体１２は、他の形状記憶合金で形成することができる。幾つかの例には、Ａｇ−Ｃｄ、Ａｕ−Ｃｄ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｚｎ、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｉ、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｍｎ−Ｃｕ、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ａｌ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｇａ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｇａ、Ｔｉ−Ｎｂ、Ｎｉ−Ｔｉ、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｈｆ、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｐｄ、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｇａ、または他の合金が含まれるが、これらに限定されない。さまざまな合金が、パッキング圧力、成型温度、射出時の温度、およびその他の成型変数に応じて、さまざまな成型用途により適している場合がある。
【００２４】
図１および図２を参照すると、本開示の部品１０は、第１温度で第１形状または第１構成１４（図１）および第２温度で第２形状または第２構成１６（図２）を有する本体１２を含む。一実施形態では、第１形状１４は少なくとも１つの突起２０を含み、第２形状１６はストレートであり、例えばストレート部分２４を含む。本開示の部品１０は、射出成型金型２００から最終成型品１０２を取り外す間、その形状を部品の排出に適するように変えることにより、最終成型品１０２（図４−７）への損傷を取り除く。
【００２５】
図１および１０〜１２を参照すると、本開示の部品１０の本体１２の第１形状１４は、様々な異なる成型用途のための任意の形状または構成を含み得る。第１形状１４は、最終成型品１０２を所望の形状に成型するために設計されている。たとえば、図４および図５を参照すると、部品１０の第１形状１４は、以下により詳細に説明されるように、成型品１０２の最終形状を決定する。例示的な一実施形態では、本開示の部品１０の本体１２の第１形状１４は、最終成型品１０２のための所望の成型用途および所望の形状に対応するための任意の形状または構成を取り得る。
【００２６】
例示的な一実施形態では、本開示の部品１０の本体１２の第１形状１４は、第１突起または第１幾何学的部分２０を含む。図１および１０〜１２を参照すると、例示的な実施形態では、突起２０は、球根状部分、球体状部分、ディスク部分、または最終成型品１０２のための所望の成型用途および所望の形状に適合する任意の他の形状部分であってもよい。第１形状１４の突起２０は、所望の最終成型品１０２の形状および幾何構造を制御するための任意の形状または構成を含み得る。例えば、いくつかの実施形態において、第１形状１４の突起２０は対称であってもよい。他の実施形態では、第１形状１４の突起２０は非対称であってもよく、最終部品１０２を所望の形状に成型するのに必要な幾何学的形状または構成をとってもよい。
【００２７】
例示的な一実施形態では、本開示の部品１０の本体１２の第１形状１４はまた、第２突起または第２幾何学的部分２２を含む。図１および図１０〜１２を参照すると、例示的な実施形態では、第２突起２２は、球根状部分、球体状部分、ディスク部分、または最終成型品１０２のための所望の成型用途および所望の形状に適合する任意の他の形状部分であってもよい。第１形状１４の第２突起２２は、所望の最終成型品１０２の形状および幾何構造を制御するための任意の形状または構成を含み得る。例えば、いくつかの実施形態において、第１形状１４の第２突起２２は対称であってもよい。他の実施形態では、第１形状１４の第２突起２２は非対称であってもよく、最終部品１０２を所望の形状に成型するのに必要な幾何学的形状または構成をとってもよい。
【００２８】
幾つかの実施形態では、本開示の部品１０の本体１２の第１形状１４は、任意の数の突起または幾何学的部分を含むことができる。例えば、第１形状１４は、３つの幾何学的部分、４つの幾何学的部分、またはより多くの幾何学的部分を含むことができる。本開示の部品１０の本体１２の第１形状１４は、所望の最終成型品１０２の形状および幾何構造を制御するために、任意の数の幾何学的部分を有することができる。
【００２９】
図２を参照すると、本開示の部品１０の本体１２の第２形状１６は、部品の排出に適した任意の形状または構成を含んでよく、部品１０の第２形状１６が、射出成型金型などの金型２００から成型品１０２を取り外す間の成型品１０２への損傷を除去するようになっている。例示的な一実施形態では、本開示の部品１０の本体１２の第２形状１６はストレートであり、例えば、ストレート部分２４を含む。このようにして、ストレート部分２４は、成型品１０２が損傷されることなく金型２００から排出されることを可能にする形状を本開示の部品１０の本体１２が取ることを可能にする。
【００３０】
１つの例示的な実施形態では、本開示の部品１０はコアピン３０である。他の例示的な実施形態では、本開示の部品１０は、最終成型品１０２のための所望の成型用途および／または所望の形状に対応する形状記憶合金から製造される他の成型品であり得る。例示的な金型構成要素には、キャビティ、コア、スライド、およびインサートの部分が含まれるが、これらに限定されない。
【００３１】
図３〜９を参照して、本開示の部品１０が使用されて形状を変化させ、プラスチック成型品１０２を損傷することなく金型２００から排出できるようにする方法について説明する。
【００３２】
最初に、ユーザーは、金型用の部品１０と所望の成型用途を選択する。部品１０は、形状記憶合金からなる本体１２を含む。本体１２は、第１温度で第１形状または第１構成１４と、第２温度で第２形状または第２構成１６とを含む。一実施形態では、第２温度は第１温度よりも低い。一実施形態では、本開示の部品１０はコアピン３０である。他の実施形態では、本開示の部品１０は他の成型要素であってもよい。
【００３３】
図３を参照すると、金型２００、例えば本開示の第１キャビティ２０２、第２キャビティ２０４、および部品１０を有する射出成型金型または他の成型技術が、閉じた金型位置にある。本開示の部品１０は、任意の成型ユニット、例えば、成型部品および／またはダイを開閉するための任意の成型クランプユニット、および熱によりプラスチックを溶融し、次いで溶融プラスチックを金型に射出する射出ユニットと適合し得る。
【００３４】
図３を参照すると、閉じた金型位置で、金型２００が加熱されて、プラスチックを溶融するための金型２００を準備し、溶融したプラスチックを金型２００に注入する。例えば、ユーザーは金型２００を第１温度、例えば射出温度に加熱し、これが部品１０の転移温度より高いことにより、本体１２を第１形状１４に変える。
【００３５】
図４を参照すると、部品１０が第１形状１４の状態で、材料１００、例えばプラスチックが金型２００に射出されて、最終成型品１０２を形成する。図４に示されるように、部品１０の第１形状または第１構成１４は、溶融プラスチックの流れおよび最終成型品１０２の最終形状を決定する。
【００３６】
図５を参照すると、溶融プラスチックの射出後、冷却プロセスが始まる。図５では、温度は低下しているが、温度はまだ転移温度を超えており、部品１０はまだ第１形状１４の状態にある。
【００３７】
図６を参照すると、冷却プロセスが継続するにつれて、温度は、転移温度より低い点、すなわち第２温度に達する。温度が遷移温度を下回ると、部品１０の本体１２は第２形状１６に変わる。こうして、金型を第２温度、例えば遷移温度より低い冷却温度に冷却することにより、部品１０の本体１２を第２形状１６に変化させる。
【００３８】
図６および図７を参照すると、本開示の部品１０が第２形状１６の状態で、ユーザーは成型品１０２から部品１０を容易に取り外すことができる。上述のように、第２形状または第２構成１６は、プラスチック成型品１０２が損傷することなく金型２００から排出されることを可能にする形状または構成である。一実施形態では、第２形状１６はストレート部分２４を含む。このようにして、本開示の部品１０は、図６および７に示されるように、最終成型品１０２のいずれの部分に接触または損傷することなく、最終成型品１０２から容易に取り外される。
【００３９】
図８を参照すると、金型２００は、続く成型適用の前の、部品１０が第２形状または第２構成１６の状態で、転移温度より低い第２温度で示されている。図９を参照すると、金型２００は、別の成型用途のため、転移温度を超える第１温度に加熱され、部品１０が第１形状または第１構成１４の状態で、示されている。
【００４０】
例示的な一実施形態では、最終成型品１０２はアンダーカットを必要としてよい。例えば、射出成型されたプラスチック部品のアンダーカットは、ペンニードルまたは他の同様の製品に接着剤または接着アンカーを提供するためなどに、必要または有益となり得る。本開示の部品１０は、上記で詳細に説明されたように、射出成型金型から成型品を取り外す際に、部品の排出に適した方法でその形状を変えることにより、そのような成型品の損傷、例えばスミアリングまたは変形を排除する。本開示の部品１０はまた、アンダーカットの最大アンダーカットサイズまたは最小コーナー半径の制限を変更または除去する。本開示の部品１０は、排出のためにその形状を変更および／または再配置することができるため、これらの制限を低減または除去することができる。
【００４１】
本開示の部品１０は、アンダーカットまたは他の複雑な形状が必要なところでの成型用途を可能にする。この成型用途は、本開示の部品１０によって可能となり、これは、加熱された金型で生じる転移温度を超える第１温度で部品の第１形状１４が、目的の最終プラスチック部品形状の成型を可能にし、さらに冷却金型で生じる転移温度よりも低い第２温度まで部品が冷却されると部品１０が簡単に取り外し可能な第２形状１６に変更でき、最終成型品は複雑な成型形状を損なうことなく取り外され得るようになっている。
【００４２】
本開示は、例示的な設計を有するものとして説明されてきたが、本開示は、本開示の精神および範囲内でさらに修正することができる。したがって、この出願は、一般的な原則を使用して、開示のあらゆる変形、使用、または適応をカバーすることを意図している。さらに、この出願は、本開示からの、本開示が関係する当技術分野における既知または慣例の範囲内にあり添付の特許請求の範囲内にあるそのような逸脱をカバーすることを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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