(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金型と第２金型のうちのエジェクタピンが取り付けられる第１金型に、成形空間における型開閉方向の途中部内に突出する入子部材を設け、
前記第２金型に、型閉じにより、前記第１金型との間に入子部材を挟持するとともに、前記入子部材よりも第２金型側の成形面を形成する環状成形部を設け、
両金型を型開きしたときに形成される環状成形部と入子部材間の隙間を利用して、前記入子部材を第２金型側へ弾性変形可能となした、
ことを特徴とする金型装置。
【請求項２】
前記金型が円筒状又は円柱状の成形品を成形するための金型であり、前記入子部材により成形品の中心線方向の途中部の内周面と外周面の少なくとも一方に溝部を成形する請求項１記載の金型装置。
【請求項３】
前記入子部材を第１金型に固定する固定部材を設け、この固定部材における入子部材側の固定面の先端縁に円弧面又は傾斜面からなる面取り面を形成した請求項１又は２記載の金型装置。
【請求項４】
前記入子部材のうちの成形空間内に突出する成形部を断面半円状に形成した請求項１〜３のいずれか１項記載の金型装置。
【請求項５】
前記入子部材が、耐熱性を有する合成樹脂材料またはゴム材料で構成された請求項１〜４のいずれか１項記載の金型装置。
【請求項６】
前記入子部材が、フッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ニトリルゴム、クロロプレンゴムまたはフッ素ゴムで構成された請求項１〜５のいずれか１項記載の金型装置。
【請求項７】
前記金型がプラスチック射出成形用の金型である請求項１〜６のいずれか１項記載の金型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンダーカット部を有する成形品を成形するのに好適な金型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンダーカット部を有する成形品の成形方法として、成形空間内に出没可能な傾斜コアやスライドコアやコラプシブルコア、置き中子の特別なアンダーカット処理構造を用いてアンダーカット部を成形する方法（例えば、特許文献１参照。）と、成形品の弾性変形を利用してアンダーカット部を無理抜きする方法（例えば、特許文献２参照。）が広く採用されている。
【０００３】
前者の方法では、金型構造が複雑になって金型装置の製作コストが高くなるとともに、アンダーカット処理構造における摺動部分の磨耗や金型に対するかじりなどにより、作動不良が発生することがあった。また、円筒の内周面や外周面に全周溝を形成する場合には、スライドコア等が割型となるので、型の合せ部分において成形品に段差や凸部が形成され、成形品の機能上に問題が発生することがあった。一方、後者の方法では、段差や凸部の問題は生じないが、アンダーカット部を変形させながら無理抜きすることから、成形品が変形したり破損したりすることがあり、成形品の素材や厚さなどに対する設計自由度が大幅に制約されるという問題がある。
【０００４】
そこで、アンダーカット部を有する成形品の上記以外の成形方法として、空気の出し入れにより成形空間内に膨張収縮可能なチューブを用いてアンダーカット部を成形する方法（例えば、特許文献３参照。）や、型閉じにより成形空間内へ弾性変形するゴム状弾性体を用いてアンダーカット部を成形する方法（例えば、特許文献４参照。）なども提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１４４７５５号
【特許文献２】特開２００３−３９５０８号
【特許文献３】特開２００６−２４０１９１号
【特許文献４】特開平２−２５８２１８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３、４記載の方法では、割型にする必要がないので、段差や凸部が成形品に形成されないが、次のような問題がある。
【０００７】
即ち、特許文献３記載の方法では、チューブに対して空気を出し入れするための機構が必要になること、成形空間内における樹脂圧でチューブが変形して成形品の成形精度が低下すること、どの問題がある。
【０００８】
また、特許文献４記載の方法では、型閉じ動作を利用して、ゴム状弾性体を成形空間内へ突出変形させてアンダーカット部を成形するので、空気を出し入れするための機構等は省略できるが、特許文献３記載の方法と同様に、成形空間内における樹脂圧でゴム状弾性体が変形して成形品の成形精度が低下すること、などの問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、安価に製作可能で且つ耐久性に優れ、しかも成形品の設計自由度を阻害することなく、アンダーカット部を成形可能な金型装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る金型装置は、第１金型と第２金型のうちのエジェクタピンが取り付けられる第１金型に、成形空間における型開閉方向の途中部内に突出する入子部材を設け、前記第２金型に、型閉じにより、前記第１金型との間に入子部材を挟持するとともに、前記入子部材よりも第２金型側の成形面を形成する環状成形部を設け、両金型を型開きしたときに形成される環状成形部と入子部材間の隙間を利用して、前記入子部材を第２金型側へ弾性変形可能となしたものである。
【００１１】
この金型装置では、第１金型と第２金型により形成される成形空間内に入子部材の先端部を突出させた状態で、成形空間内において成形品を成形することになり、入子部材を成形品の途中部に配置させることで、入子部材により成形品の途中部の内面側や外面側にアンダーカット部を成形することができる。例えば、筒状の成形品を成形するときに、入子部材により、成形品の中心線方向の途中部の外周面に溝状のアンダーカット部を形成したり、成形品の中心線方向の途中部の内周面に溝状のアンダーカット部を形成したりすることができる。一方、成形品を離型する際には、金型を型開きした状態で、エジェクタピンにより成形品を第２金型側へ突き出すことになるが、このとき入子部材が第２金型側へ弾性変形しながら成形品のアンダーカット部から抜け出すので、アンダーカット部に無理な力を作用させることなく、成形品を離型することができる。このように、第２金型側へ弾性変形可能な弾性体からなる入子部材を第１金型に設けるという簡単な構成で、金型装置の構成が複雑になったり、金型装置の製作コストが高くなったりすることを防止しつつ、アンダーカット部を成形可能な金型装置を実現できる。しかも、成形品の離型時に、入子部材が弾性変形することで、成形品を離型でき、成形品のアンダーカット部に無理な力が作用しないので、成形品の材質やアンダーカット部の形状や板厚などに対する設計自由度を大幅に拡大できる。
【００１２】
ここで、前記金型が円筒状又は円柱状の成形品を成形するための金型であり、前記入子部材により成形品の中心線方向の途中部の内周面と外周面の少なくとも一方に溝部を成形することが好ましい実施の形態である。本発明に係る金型装置では、アンダーカット部を有する各種形状の成形品を成形できるが、内周面や外周面に溝部を有する円筒状や円柱状の成形品は、スリーブやブッシュなどとして広く利用されているものであり、本発明に係る金型装置は、これらの成形品を効率的且つ精度良く成形することができる。特に、成形品の内周面や外周面に周方向に延びる環状溝を有する成形品を成形するための金型装置として、本発明に係る金型装置を好適に利用できる。
【００１３】
前記入子部材を第１金型に固定する固定部材を設け、この固定部材における入子部材側の固定面の先端縁に円弧面又は傾斜面からなる面取り面を形成することも好ましい実施の形態である。つまり、入子部材が弾性変形したときに、固定部材の入子部材側の固定面の縁端縁に入子部材が圧接されて、該圧接箇所において入子部材に応力集中が発生するが、本発明では、固定部材に面取り面を形成することで、該接触箇所における応力集中を緩和して入子部材の破損を防止できる。
【００１４】
前記入子部材のうちの成形空間内に突出する成形部を断面半円状に形成することも好ましい実施の形態である。つまり、入子部材の第２金型側への弾性変形にともなって、成形品に対する入子部材のなす角度が変化することになるが、本発明のように、入子部材のうちの成形空間内に突出する成形部を断面半円状に形成すると、この半円の中心を中心に成形品に対する入子部材の角度が円滑に変化できるので、入子部材の先端部を成形品のアンダーカット部から円滑に抜き取ることが可能となり、成形品の離型性を一層向上できる。
【００１５】
前記入子部材としては、板バネなどの金属材料と比較して弾性限界が高く、弾性率の低い合成樹脂材料またはゴム材料、特に射出成形用の金型で使用を考慮して、耐熱性を有する合成樹脂材料またはゴム材料で構成することが好ましく、フッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ニトリルゴム、クロロプレンゴムまたはフッ素ゴムなどの合成樹脂材料やゴム材料を好適に採用できる。
【００１６】
前記金型がプラスチック射出成形用の金型であることが好ましい実施の形態である。ただし、射出成形用の金型以外に、粉末成形用や注型成形用の金型に対しても本発明を同様に適用できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る金型装置によれば、第２金型側へ弾性変形可能な弾性体からなる入子部材を第１金型に設けるという簡単な構成で、金型装置の構成が複雑になったり、金型装置の製作コストが高くなったりすることを防止しつつ、アンダーカット部を成形可能な金型装置を実現できる。しかも、成形品の離型時に、入子部材が弾性変形することで、成形品を離型でき、成形品のアンダーカット部に無理な力が作用しないので、成形品の材質やアンダーカット部の形状や板厚などに対する設計自由度を大幅に拡大できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
先ず、本発明に係る金型装置で成形可能な成形品について説明する。
本発明に係る金型装置では、型開閉方向の途中部において内面側や外面側にアンダーカット部として溝部や凹部を形成した各種形状の成形品を成形することができ、例えば、図１（ａ）に示す成形品１Ａのように、アンダーカット部として内周面に環状の溝部２Ａを形成した貫通孔３Ａを有する円筒状の成形品や、図１（ｂ）に示す成形品１Ｂのように、外周面に環状の溝部２Ｂを形成した貫通孔３Ｂを有する円筒状の成形品や、図示していないが、内周面と外周面とに環状の溝部を形成した成形品や、図１（ｃ）に示す成形品１Ｃのように、内周面に円周方向に間隔をあけて円弧状の溝部２Ｃを形成した貫通孔３Ｃを有する円筒状の成形品や、図１（ｄ）に示す成形品１Ｄのように、外周面に環状の溝部２Ｄを形成した貫通孔３Ｄを有する成形品や、図１（ｅ）に示す成形品１Ｅのように、内周面に環状の溝部２Ｅを形成した貫通孔３Ｅを有する直方体状の成形品などを好適に成形できる。
【００１９】
次に、本発明に係る金型装置の一例について、図１（ａ）に示す成形品１Ａを成形するための金型装置を例示しながらその構成について説明する。
【００２０】
図２、図３に示すように、この金型装置１０は、射出成形用の金型装置で、型板１１とそれに固定されたコア１２とを有する第１金型１３と、第１金型１３に組み合わされる第２金型１４と、両金型１３、１４を組み合わせて形成される成形空間１５内に出没自在に第１金型１３に設けた複数のエジェクタピン１６と、先端部が成形空間１５内へ突出状するように第１金型１３上に固定した入子部材１７であって、両金型１３、１４を型開きしたときに形成される金型１３、１４間の隙間を利用して、図５に示すように、第２金型１４側へ弾性変形可能な弾性体からなる入子部材１７とを備えている。
【００２１】
入子部材１７は、一定幅の輪状の板状部材で構成され、入子部材１７の外周部には成形空間１５内に突出する断面半円状の成形部１７ａが形成され、入子部材１７の内周部には第１金型１３への取付部１７ｂが形成されている。入子部材１７は取付部１７ｂにおいて第１金型１３に固定され、成形品１Ａの離型時以外は、図２、図４に実線で示すように、略水平に配置されて入子部材１７の成形部１７ａが成形空間１５内に突出した成形姿勢に保持されるが、成形品１Ａの離型時には、図５に実線で示すように、成形部１７ａが成形品１Ａとともに第２金型１４側へ移動して、取付部１７ｂ以外の部分が第２金型１４側へ湾曲状に弾性変形して、成形品１Ａの溝部２Ａから成形部１７ａが離脱する離型姿勢に弾性変形するように構成されている。
【００２２】
第１金型１３に対する入子部材１７の固定構造について説明すると、コア１２の上端部には入子部材１７が外嵌可能な小径部１２ａが形成され、コア１２の上端近傍部には環状の受け面１２ｂが形成されている。コア１２の上端部には略円板状の固定部材１８がネジ部材１９を介して着脱自在に固定され、固定部材１８の外周部には入子部材１７を固定保持するための固定面１８ａを下端に有するリング状の固定部１８ｂが下方へ突出状に形成されている。そして、入子部材１７を第１金型１３に固定する際には、入子部材１７を小径部１２ａに外嵌させた状態で、固定部材１８をコア１２に固定して、固定部材１８の固定面１８ａとコア１２の受け面１２ｂ間に入子部材１７の取付部１７ｂを挟持して固定することになる。
【００２３】
また、受け面１２ｂは成形品１Ａにおける溝部２Ａの下端に対応する位置に配置され、第２金型１４には成形品１Ａの溝部２Ａよりも上側の内周面を成形するための環状成形部１４ａが下方へ突出状に形成され、図４に示すように、両金型１３、１４を型閉じした状態で、入子部材１７の途中部が受け面１２ｂと環状成形部１４ａの下端面間に挟持されて、入子部材１７が両金型１３、１４間に固定保持されるように構成されている。
【００２４】
固定部材１８の固定面１８ａの外周縁には円弧面又は傾斜面からなる面取り面１８ｃが形成され、入子部材１７が離型姿勢に弾性変形したときに、この面取り面１８ｃで入子部材１７を受け止めることによって、固定部材１８との接触部分における入子部材１７の応力集中が緩和される。
【００２５】
なお、本実施の形態では、固定部材１８と第１金型１３のコア１２間に入子部材１７を挟持したが、図６に示す固定構造のように、固定部材１８に代えて、固定部１８ｂの上下方向の長さを短く設定した固定部材１８Ａを設け、固定部材１８Ａをコア１２に固定した状態で、固定部材１８Ａの固定面１８ａと第１金型１３の受け面１２ｂ間に入子部材１７の厚さよりも広い隙間が形成されるように構成して、固定部材１８Ａの固定面１８ａと第１金型１３の受け面１２ｂ間に隙間をあけて入子部材１７を保持し、離型時には仮想線で図示のように入子部材１７が弾性変形するように構成することも可能である。また、第１金型１３に対する入子部材１７の固定構造としては、第１金型１３から脱落しないように入子部材１７を保持可能なものであれば、図２、図６に示す以外の構成の固定構造を採用することも可能である。
【００２６】
入子部材１７は、金属材料と比較して弾性限界が高く、弾性率の低い合成樹脂材料またはゴム材料であれば任意の素材からなる弾性体で構成できるが、本実施の形態では、成形空間１５内に射出される高温の溶融樹脂に入子部材１７が直接的に接触する関係上、耐熱性を有する合成樹脂材料で構成することになる。具体的には、フッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などの耐熱性を有する合成樹脂材料、あるいはニトリルゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴムなどのゴム材料で構成することが好ましい。また、入子部材１７の成形部１７ａは成形品１Ａの内面上を摺動するので、成形品１Ａの内面が傷つかないような硬さに調質することが好ましい。
【００２７】
入子部材１７の肉厚Ｔ及び取付部１７ｂから成形空間１５までの距離Ｌは、任意に設定可能であるが、肉厚Ｔが厚くなると入子部材１７が弾性変形し難くなり、また距離Ｌが短くなると入子部材１７が弾性変形し難くなるので、肉厚Ｔ及び距離Ｌは、成形品１Ａの離型性を考慮して適宜に設定することになる。
【００２８】
成形空間１５内に突出する入子部材１７の成形部１７ａは、成形品１Ａの離型時に、入子部材１７の成形部１７ａが成形品１Ａから離脱し難くなるので、断面半円または半円よりも短尺な部分円弧状の断面形状に形成することが好ましい。また、成形品１Ａの離型時、入子部材１７の成形部１７ａは成形品１Ａの内周面上を摺動するので、摺動時に成形品１Ａに対して傷等が形成されないように、成形部１７ａの外面は表面が滑らかな断面円弧状に形成することが好ましい。
【００２９】
金型装置１０では、図４に示すように、入子部材１７の成形部１７ａを成形空間１５内に突出させた状態で、成形空間１５内に溶融した合成樹脂材料を射出して、成形品１Ａを成形することになる。また、成形品１Ａの離型時は、図５に示すように、エジェクタピン１６で成形品１Ａを突き出して成形品１Ａを離型することになるが、このとき入子部材１７の成形部１７ａが成形品１Ａとともに第２金型１４側へ移動して、入子部材１７が離型姿勢に弾性変形し、入子部材１７の成形部１７ａが成形品１Ａの溝部２Ａから離脱する。そして、この離型姿勢の状態で入子部材１７の成形部１７ａが成形品１Ａの内周面に圧接しながら、成形品１Ａが第２金型１４側へ移動して、成形品１Ａが入子部材１７から離脱して成形品１Ａが離型され、入子部材１７が図２に示す成形姿勢に復帰することになる。
【００３０】
この金型装置１０によれば、第１金型１３に第２金型１４側へ弾性変形可能な弾性体からなる入子部材１７を設けるという簡単な構成で、金型装置１０の構成が複雑になったり、金型装置１０の製作コストが高くなったりすることを防止しつつ、アンダーカット部としての溝部２Ａを成形可能な金型装置を実現できる。しかも、成形品１Ａの離型時に、入子部材１７が弾性変形することで、成形品１Ａを離型でき、成形品１Ａのアンダーカット部としての溝部２Ａに無理な力が作用しないので、成形品１Ａの材質や溝部２Ａの形状や板厚などに対する設計自由度を大幅に拡大できる。
【００３１】
尚、入子部材１７に代えて、図７に示すように、成形部２０と、成形部２０を弾性支持する支持部材２１とに分割構成した入子部材１７Ａを用いることも可能である。
【００３２】
また、図１（ｂ）〜図１（ｅ）に示すような成形品１Ｂ〜１Ｅを成形する場合には、第１金型１３と第２金型１４とで成形品１Ｂ〜１Ｅの形状に応じた成形空間を形成するとともに、第１金型１３に溝部２Ｂ〜２Ｅを成形するための入子部材を固定してなる金型装置を用いることになる。
【００３３】
更に、本実施の形態では、射出成形用の金型装置に本発明を適用した場合について説明したが、粉末成形用や注型成形用の金型装置に対しても本発明を同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の金型装置で成形可能な成形品の説明図
【図２】本発明の金型装置の型開き状態での縦断面図
【図３】同金型装置の第１金型の平面図
【図４】同金型装置の型閉じ状態での縦断面図
【図５】同金型装置の成形品の離型時の作動説明図
【図６】他の構成の金型装置の図２相当図
【図７】他の構成の金型装置の入子部材付近の縦断面図
【符号の説明】
【００３５】
１Ａ〜１Ｅ      成形品
２Ａ〜２Ｅ      溝部
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｅ      貫通孔
１０    金型装置            １１    型板
１２    コア                １２ａ  小径部
１２ｂ  受け面              １３    第１金型
１４    第２金型            １４ａ  環状成形部
１５    成形空間            １６    エジェクタピン
１７    入子部材            １７ａ  成形部
１７ｂ  取付部              １８    固定部材
１８ａ  固定面              １８ｂ  固定部
１８ｃ  面取り面            １９    ネジ部材
１８Ａ  固定部材
１７Ａ  入子部材            ２０    成形部
２１    支持部材
【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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