(57)【要約】【課題】貫通孔成形時のバリをなくせる成形技術の提供。【解決手段】第１の金型部材に取付けた棒状コア材の先端面が、第２の金型部材の成形材充填用凹部の底面部に当接された状態のまま、常温時は上記第１、第２の金型部材の突き当て面相互間に、上記第１、第２の金型部材の熱膨張量と上記棒状コア材の熱膨張量の差を見込んだ空隙を予め設け、昇温時に該熱膨張量により該空隙がゼロとなって該第１、第２の突き当て面が互いに当接される構成とする。【選択図】  図１
2004358895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形により貫通孔を形成する貫通孔成形用金型であって、
上記貫通孔の芯材となる棒状コア材と、
上記棒状コア材が突出状態で取付けられ、該棒状コア材側の周囲に第１の突き当て面が形成された第１の金型部材と、
上記第１の金型部材と組合わされ、該第１の金型部材に対向する面側に、上記棒状コア材が挿入されかつ成形材が充填される凹部が形成され、該凹部の外側に第２の突き当て面が形成された第２の金型部材と、
を備え、成形時、上記棒状コア材の先端面が上記凹部の底面部に当接された状態のまま、常温時は上記第１、第２の突き当て面間に上記第１、第２の金型部材及び上記棒状コア材の昇温時の熱膨張量を見込んだ所定の空隙が予め形成され、昇温時は該熱膨張量により該第１、第２の突き当て面が互いに当接される構成としたことを特徴とする貫通孔成形用金型。
【請求項２】
成形により貫通孔を形成する貫通孔成形用金型であって、
上記貫通孔の芯材となる棒状コア材と、
上記棒状コア材が突出状態で取付けられ、該棒状コア材側の周囲に第１の突き当て面が形成された第１の金型部材と、
上記第１の金型部材と組合わされ、該第１の金型部材に対向する面側に、上記棒状コア材が挿入されかつ成形材が充填される凹部が形成され、該凹部の外側に第２の突き当て面が形成された第２の金型部材と、
上記棒状コア材の周囲に配され、上記第１、第２の金型部材間の荷重を支持する支持部材と、
を備え、成形時、上記棒状コア材の先端面が上記凹部の底面部に当接されかつ上記支持部材が上記第１、第２の金型部材間の荷重を支持した状態のまま、常温時は上記第１、第２の突き当て面間に、上記第１、第２の金型部材及び上記棒状コア材の昇温時の熱膨張量を見込んだ所定の空隙が予め形成され、昇温時は該熱膨張量により該第１、第２の突き当て面が互いに当接される構成としたことを特徴とする貫通孔成形用金型。
【請求項３】
成形により貫通孔を形成する貫通孔成形用金型であって、
上記貫通孔の芯材となる棒状コア材と、
上記棒状コア材が突出状態で取付けられ、該棒状コア材側の周囲に第１の突き当て面が形成された第１の金型部材と、
上記第１の金型部材と組合わされ、該第１の金型部材に対向する面側に、上記棒状コア材が挿入されかつ成形材が充填される凹部が形成され、該凹部の外側に第２の突き当て面が形成された第２の金型部材と、
上記棒状コア材の周囲に配され、上記第１、第２の金型部材間の荷重を支持する支持部材と、
上記第１、第２の金型部材をはさみ込む型板材と、
上記第２の金型部材と上記型板材との間に設けられる弾性部材と、
を備え、成形時、上記棒状コア材の先端面が上記凹部の底面部に当接されかつ上記支持部材が上記第１、第２の金型部材間の荷重を支持した状態のまま、常温時は上記第１、第２の突き当て面間に、上記第１、第２の金型部材及び上記棒状コア材の昇温時の熱膨張量を見込んだ所定の空隙が予め形成され、昇温時は該熱膨張量により該第１、第２の突き当て面が互いに当接される構成としたことを特徴とする貫通孔成形用金型。
【請求項４】
上記棒状コア材は、外径寸法が約０．０３×１０−３ｍから０．１０×１０−３ｍの範囲にある構成である請求項１、２または３に記載の貫通孔成形用金型。
【請求項５】
成形により貫通孔を形成する貫通孔成形方法であって、
上記貫通孔の芯材となる棒状コア材が突出状態で取付けられ、該棒状コア材側の周囲に第１の突き当て面が形成された第１の金型部材と、該第１の金型部材と組合わされ該第１の金型部材に対向する面側に上記棒状コア材が挿入されかつ成形材が充填される凹部が形成され該凹部の外側に第２の突き当て面が形成された第２の金型部材とにおいて、温度が第１の温度から第２の温度に昇温したときの、上記棒状コア材の熱膨張による変位量と上記第１、第２の金型部材の熱膨張による変位量との差を求めるステップと、
上記求めた差を、上記第１の温度下で、上記第１の突き当て面と上記第２の突き当て面との間に予め空隙として設定するとともに、上記棒状コア材の先端面が上記凹部の底面部に当接される状態とするステップと、
成形材を上記凹部内に充填するとともに、温度を上記第１の温度から上記第２の温度に昇温し、上記棒状コア材の先端面を上記凹部の底面部に当接した状態のまま、上記第１の突き当て面と上記第２の突き当て面との間の上記空隙を縮小させ、上記第２の温度において該空隙をゼロにし上記第１の突き当て面と上記第２の突き当て面を当接させて成形を行うステップと、
上記成形材の硬化後、上記第１、第２の金型部材及び上記棒状コア材を取外すステップと、
を経て、成形体中に貫通孔を形成することを特徴とする貫通孔成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形体における貫通孔の成形技術に係り、特に微細径の貫通孔の成形技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に関連する従来技術としては、例えば、特開平９−２４８８２９号公報（特許文献１）や、特開平１１−４８２９０号公報（特許文献２）や、特開２００１−１８２２９号公報（特許文献３）に記載されたものがある。特開平９−２４８８２９号公報には、キャビティ面を構成する入れ子の面の状態を確実に成形品の表面に転写することができ、かつウエルドライン等の発生しにくい成形用金型組立体として、コアピンの先端面と入れ子のキャビティ面との間のクリアランスを、０．００３×１０−３〜０．０３×１０−３ｍとすることで、溶融樹脂の侵入がない貫通穴を形成するとした技術が記載されている。クリアランスを、熱膨張特性に基づき求める記載はない。特開平１１−４８２９０号公報には、０．１×１０−３〜１×１０−３ｍ厚の薄肉成形品の成形技術として、対向する第１の入れ子の表面と第２の入れ子の表面との間のクリアランスを、温度変化による変形を見込んで０．０２×１０−３ｍとする構成が記載されている。コアピンによる貫通孔の成形についての記載はない。また、特開２００１−１８２２９号公報には、母型とキャビティを形成する入れ子との嵌合部分に温度変化による変形分を見込んだ隙間を設けるとした構成が記載されている。コアピンによる貫通孔の成形についての記載はない。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２４８８２９号公報
【特許文献２】
特開平１１−４８２９０号公報
【特許文献３】
特開２００１−１８２２９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、貫通孔を成形するための芯材としての棒状コア材（コアピン）に超硬材を用い、型本体部の金型部材（キャビティ）に一般の金型用材料を用いた場合は、該棒状コア材（コアピン）と該金型部材とで熱膨張特性が大きく異なる。すなわち、棒状コア材の熱膨張量は小さく、金型部材の熱膨張量は大きい。このため、該金型部材及び該棒状コア材を昇温して成形を行うとき、この熱膨張量の差により、該棒状コア材の先端部の面が該金型部材の所定の当接面から離間し、該離間部には成形材が流れ込んでバリを形成してしまうことになる。上記特開平９−２４８８２９号公報記載の技術は、コアピンの先端面と入れ子のキャビティ面との間のクリアランスを０．００３×１０−３〜０．０３×１０−３ｍとすることで、溶融樹脂の侵入をなくした状態で貫通穴の成形ができるとしている。クリアランスに対する各部材の熱膨張特性の考慮がされていないため、昇温時には該クリアランスが増大し、該クリアランスに溶融樹脂が侵入することが考えられる。該溶融樹脂が侵入するとそこにバリが発生する。特開平１１−４８２９０号公報や特開２００１−１８２２９号公報に記載の技術は、コアピン（棒状コア材）による貫通孔の成形についての技術ではない。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、棒状コア材を芯材とした貫通孔成形技術として、昇温時にも該棒状コア材の先端面が金型部材の当接面から離間しないようにして成形材が該先端面部に侵入しないようにし、バリの発生を阻止できるようにすることである。
本発明の目的は、かかる課題点を解決できる技術の提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題点を解決するために、本発明では、基本的に、貫通孔成形技術として、第１の金型部材に取付けた棒状コア材の先端面が、第２の金型部材の成形材充填用凹部の底面部に当接された状態のまま、常温時は上記第１、第２の金型部材の突き当て面相互間に、上記第１、第２の金型部材の熱膨張量と上記棒状コア材の熱膨張量の差を見込んだ空隙を予め設けておき、昇温時は該熱膨張量により該空隙がゼロとなって該第１、第２の突き当て面が互いに当接される構成とする。棒状コア材の先端面を、第２の金型部材の成形材充填用凹部の底面部に当接された状態のままとすることで、成形材の該先端面部への侵入が阻止され、バリの発生を確実に防止する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１〜図３は、本発明の実施例の説明図である。図１は、本発明の一実施例としての貫通孔成形用金型の断面構成例図であって昇温前の常温時の状態を示す図、図２は、図１の貫通孔成形用金型の昇温時の状態を示す図、図３は、本発明の作用の説明図である。
【０００７】
図１において、１は、例えば外径が０．０３〜０．１０×１０−３ｍ程度の微細径の棒状コア材（コアピン）、１ａは棒状コア材１の先端部、２ａは第１の金型部材、２ｂは第２の金型部材、３は、第２の金型部材２ｂに形成され成形材を充填するための凹部、３ａは該凹部３の底面部、４ａ、４ｂは、棒状コア材１の周囲にあって第１の金型部材２ａと第２の金型部材２ｂ間の荷重を支持する支持部材、５ａ、５ｂは弾性部材、６ａ、６ｂは型板材、７ａは、第１の金型部材２ａ上の第１の突き当て面、７ｂは、第２の金型部材２ｂ上の第２の突き当て面、１０は凹部３内に充填された成形材、ｇは、常温時において、第１の突き当て面７ａと第２の突き当て面７ｂとの間に予め設けられる空隙である。
【０００８】
上記棒状コア材１は、その先端部１ａが突出した状態で第１の金型部材２ａに取付けられる。第１の金型部材２ａ上において該棒状コア材１の周囲には第１の突き当て面７ａが形成される。第２の金型部材２ｂは第１の金型部材２ａと組合わされ、該第１の金型部材２ａに対向する面側に、上記棒状コア材１の先端部１ａが挿入されかつ成形材１０が充填される上記凹部３が形成される。該凹部３の外側にあって上記第１の突き当て面７ａに対向する位置には上記第２の突き当て面７ｂが形成される。棒状コア材１は超硬材で構成され、第１の金型部材２ａ、第２の金型部材２ｂはそれぞれ、一般の金型材料で構成される。
【０００９】
空隙ｇは、第１の金型部材２ａ、第２の金型部材２ｂそれぞれの昇温時における上記棒状コア材１の長さ方向の熱膨張量と、該棒状コア材１の昇温時の熱膨張量との差を見込んだ寸法としてある。該空隙ｇは、棒状コア材１の先端部１ａの先端面が上記凹部３の底面部３ａに当接された状態のまま、温度の上昇につれて次第に縮小し、所定の温度に昇温したときにゼロとなって、第１の突き当て面７ａと第２の突き当て面７ｂとが互いに当接される。
【００１０】
支持部材４ａ、４ｂは、第１の金型部材２ａ側に取付けられ、棒状コア材１とほぼ同じ熱膨張量を発生し、少なくとも上記第１の突き当て面７ａと上記第２の突き当て面７ｂとの間に上記空隙ｇが存在するときに、上記第１の金型部材２ａと上記第２の金型部材２ｂとの間に働く荷重を支持して棒状コア材１を保護するようになっている。弾性部材５ａ、５ｂは、第２の金型部材２ｂと型板材６ｂとの間に設けられ、常温時も昇温時も、該第２の金型部材２ｂをその弾性復元力で付勢し、棒状コア材１の先端部１ａの先端面と凹部３の底面部３ａとの間や、第１の突き当て面７ａと第２の突き当て面７ｂとの間や、支持部材４ａ、４ｂと第２の金型部材２ｂとの間などに働く荷重が過大にならないようにする。特に、棒状コア材１の先端部１ａの先端面と凹部３の底面部３ａとの間に弾性復元力を作用させることで、棒状コア材１の先端部１ａの先端面と凹部３の底面部３ａとの間の当接状態を常に確保し、一層確実にバリの発生を防ぐ。
図２は、図１の貫通孔成形用金型の昇温時における状態を示す図である。
図２において、各部には、図１の場合と同じ符号を付す。本図２の状態においては、棒状コア材１の先端部１ａの先端面が上記凹部３の底面部３ａに当接された状態のまま、空隙ｇがゼロとなり、第１の突き当て面７ａと第２の突き当て面７ｂとが互いに当接される。かかる状態で、成形材１０は、凹部３内において、棒状コア材１の先端部１ａの先端面部には侵入せず、棒状コア材１の周囲だけに存在して成形される。もしも常温時に空隙ｇを設けないで昇温した場合には、第１の金型部材２ａと第２の金型部材２ｂの熱膨張量と、棒状コア材１の熱膨張量との差により、該棒状コア材１の先端部１ａの先端面と、第２の金型部材２ｂの凹部３の底面部３ａとの間には、図３に示すように空隙ｇ’が発生する。該空隙ｇ’には成形材１０が侵入し成形後のバリとなる。
【００１１】
上記図１、図２の構成において、貫通孔の成形は以下の手順で行われる。
すなわち、
（１）上記第１の金型部材２ａと上記第２の金型部材２ｂとにおいて、温度が第１の温度（例えば常温）から第２の温度に昇温したときの、上記棒状コア材１の長さ方向の熱膨張量と上記第１の金型部材２ａ、第２の金型部材２ａの熱膨張量との差を求める。
（２）上記求めた差を、上記第１の温度下で、上記第１の突き当て面７ａと上記第２の突き当て面７ｂとの間に予め空隙ｇとして設定するとともに、上記棒状コア材１の先端部１ａの先端面が上記第２の金型部材２ｂの凹部３の底面部３ａに当接される状態とする。
（３）成形材１０を上記凹部３内に充填するとともに、温度を上記第１の温度から上記第２の温度に昇温し、上記棒状コア材の先端部１ａの先端面を上記凹部３の底面部３ａに当接した状態のまま、上記第１の突き当て面７ａと上記第２の突き当て面７ｂとの間の上記空隙ｇを縮小させ、上記第２の温度において該空隙ｇをゼロにし上記第１の突き当て面７ａと上記第２の突き当て面７ｂを当接させて成形を行う。
（４）上記成形材１０の硬化後、上記第１の金型部材２ａ、第２の金型部材２ｂ及び上記棒状コア材１を取外し、該取外し部を貫通孔とする成形体を形成する。
【００１２】
上記本発明の実施例によれば、微細径の棒状コア材１による貫通孔成形技術として、昇温時にも棒状コア材１の先端部１ａの先端面が第２の金型部材２ａの凹部３の当接面３ａから離間しないため、成形材１０の該先端面部への侵入が確実に阻止される。このため、バリの発生を確実に防止することができる。第１の金型部材２ａ、第２の金型部材２ｂはそれぞれ、一般の金型材料で構成することができ、コストの増大を抑えられる。棒状コア材１と、第１の金型部材２ａ、第２の金型部材２ｂの材料選択の自由度を高くできるとともに、金型部材の必要精度を緩和できるため、金型設計をし易い。
【００１３】
なお、上記実施例では、成形材を充填するための凹部を第２の金型部材２ｂ側にだけ設ける構成としたが、本発明はこれには限定されず、該凹部を例えば第１の金型部材２ａと第２の金型部材２ｂの両方に設ける構成としてもよい。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、バリのない貫通孔特に微細径の貫通孔の成形が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての貫通孔成形用金型の断面構成例図であって昇温前の状態を示す図である。
【図２】図１の貫通孔成形用金型の昇温時の状態を示す図である。
【図３】本発明の作用の説明図である。
【符号の説明】
１…棒状コア材、  １ａ…棒状コア材の先端部、  ２ａ…第１の金型部材、  ２ｂ…第２の金型部材、  ３…凹部、  ３ａ…凹部の底面部、  ４ａ、４ｂ…支持部材、  ５ａ、５ｂ…弾性部材、  ６ａ、６ｂ…型板材、  ７ａ…第１の突き当て面、  ７ｂ…第２の突き当て面、  １０…成形材、  ｇ…空隙。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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