(57)【要約】【課題】簡単な構成で、意匠面成形型をそれぞれ軽量化して、成形する成形品の意匠面に応じて意匠面成形型を母型に対して容易に交換することが可能な射出成形機を提供する。【解決手段】射出成形機は、成形品Ｗの複数の意匠面Ｗａに応じてそれぞれ成形する意匠面成形型５、および、この意匠面成形型５を交換可能に保持する母型３を含む第一型１と、この第一型１と協働して成形品Ｗを成形するためのキャビティＣを形成する第二型２とを備えている。各意匠面成形型５は、キャビティ面を構成する金属層６の背面に、この金属層６の素材の比重よりも軽く且つ金属層６の形状を維持し得る素材からなる金属層維持材７を一体に成形してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形品の複数の意匠面に応じてそれぞれ成形する意匠面成形型、および、該意匠面成形型を交換可能に保持する母型を含む第一型と、
該第一型と協働して成形品を成形するためのキャビティを形成する第二型と、
を備えた射出成形機であって、
前記各意匠面成形型は、キャビティ面を構成する金属層の背面に、該金属層の比重よりも軽く前記金属層の形状を維持し得る素材からなる金属層維持材を一体に成形してなることを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
前記金属層維持材は、流動性を有する状態から固化する、反応性硬化材料または経時性硬化材料のなかから選択されたものであることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
前記母型が前記各意匠面成形型を保持する収容部を有しており、
前記意匠面成形型は、前記母型の収容部に収容され、前記金属層維持材の周囲を取り囲む筐体を有していることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の射出成形機。
【請求項４】
成形品の複数の意匠面に応じてそれぞれ成形する意匠面成形型、および、該意匠面成形型を交換可能に保持する母型を含む第一型と、
該第一型と協働して成形品を成形するためのキャビティを形成する第二型と、
を備えた射出成形機における、前記意匠面成形型の製造方法であって、
成形品のマスターモデルの意匠面となる表面に電気鋳造または鋳造により、キャビティ面を構成する金属層を形成し、
該金属層の背面に、前記金属層の素材の比重よりも軽く且つ前記金属層の形状を維持し得る素材からなる金属層維持材を一体に成形することを特徴とする射出成形機の意匠面成形型の製造方法。
【請求項５】
前記金属層維持材は、流動性を有する状態から固化する、反応性硬化材料または経時性硬化材料のなかから選択されたものであることを特徴とする請求項４に記載の射出成形機の意匠面成形型の製造方法。
【請求項６】
前記母型が前記意匠面成形型を保持する収容部を有しており、
前記収容部に収容される筐体の開口部に前記金属層を係止して内部に空間を形成し、
該空間内に流動性を有する状態の金属層維持材を充填し、該金属層維持材を固化させて前記金属層と前記筐体と前記金属層維持材とを一体に構成することを特徴とする請求項４または５のいずれか１項に記載の射出成形機の意匠面成形型の製造方法。
【請求項７】
前記母型が前記意匠面成形型を保持する収容部を有しており、
前記収容部に収容される筐体に前記金属層維持材を充填し、該筐体に前記金属層を覆って金属層維持材を一体に成形することを特徴とする請求項４また５のいずれか１項に記載の射出成形機の意匠面成形型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機、および射出成形機の意匠面成形型の製造方法
に関し、特に、意匠面が異なる複数の種類の成形品を成形するのに適した射出成形機と、射出成形機の意匠面成形型の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車のインストルメンタルパネルなどの内装部品においては、顧客の嗜好に合わせて多くの加飾仕様がある。このような加飾部品では、外形形状が同じであっても、意匠面がシボ模様（エンボス）や木目調など凹凸を有する場合、あるいは、模様シートを水圧転写などによって貼着させるなどの後加工ために平滑な光沢表面を成形する場合がある。このように意匠面が異なる成形品を成形するための型として、成形する意匠面に応じてキャビティ面をそれぞれ構成する複数の意匠面成形型と、各意匠面成形型を交換可能に保持する母型とで構成することが従来から行われている。そして、各意匠面成形型を母型に対して交換する際に、意匠面成形型を保持して移動させるために、従来の射出成形機においては型交換装置を備えたものが知られている。この従来の一般的な型交換装置では、汎用のロボットが用いられている。
【０００３】
また、型交換装置を有する金型の従来の技術として、たとえば特許文献１が知られている。特許文献１には、母型とこれに交換して装着可能な複数の中子からなり、母型に中子ストッカーと中子交換用のハンドおよびこれらの駆動源からなる中子交換装置を備えていることを特徴とした中子交換装置付き金型が開示されている。
【０００４】
ところで、射出成形においては１ショット毎に例えば２０ＭＰａ以上の高圧で、２００°Ｃ以上の高温の溶融した成形材料が型内に充填される。また、成形材料の射出充填時には、型が開かないように所定の圧力で型締めされる。そのため、型は、型締め力で破損しない素材を選択する必要がある。さらに、型は、特に意匠面を成形するための意匠面成形型のキャビティ面にシボ模様などの微細な凹凸を形成するための加工や、キャビティ面の研磨・補修作業に耐える素材を選択する必要もある。そして、意匠面成形型のキャビティ面は、各意匠面を精度良く成形することができるように、キャビティ面を成形するための加工の際に、歪が生じることは望ましくない。そのため、これらの条件を満たすために、従来の技術においては一般に、型全体を金属により構成している。そして、各意匠面成形型は一般に、ブロック状の素材を意匠面に応じて切削加工することにより成形されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１６１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術にあっては、ブロック状の金属素材を切削加工する、すなわち、型全体を金属によって構成すると、金属の比重が大きいことから、金型自体が重くなる。そして、成形品の大きさによるが、上述したように成形品の意匠に応じて複数の意匠面成形型を母型に対して交換するよう構成した場合にあっても、意匠面成形型全体を金属より構成すると、意匠面成形型の重量が大きくなる。このように重量が大きい意匠面成形型を人が手作業で交換するのは困難である。その結果、上述したように型交換装置を射出成形機に設ける必要があった。さらに、ロボットなどの型交換装置は、重量の大きい意匠面成形型を支持して母型とストッカーとの間で移動させるために、駆動能力が高い、したがって比較的大型のアクチュエータを採用する必要があり、型交換装置のコストがかかるなどの問題があった。
【０００７】
そして、意匠面成形型を軽量化するために、意匠面成形型のキャビティ面とは反対側の背面を肉抜きすることが考えられるが、この背面を肉抜きするためには切削加工が必要となることから手間がかかり、また、キャビティ面に歪が生じないようにするなど、上述した条件を満たすことができるよう肉抜きすることは困難である。
【０００８】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、意匠面成形型をそれぞれ軽量化し、もって、成形する成形品の意匠面に応じて意匠面成形型を母型に対して容易に交換することが可能な射出成形機と、射出成形機の意匠面成形型の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の射出成形機に係る発明は、上記目的を達成するため、複数の成形品の意匠面に応じてそれぞれ成形する意匠面成形型、および、該意匠面成形型を交換可能に保持する母型を含む第一型と、該第一型と協働して成形品を成形するためのキャビティを形成する第二型と、を備えた射出成形機であって、前記各意匠面成形型は、キャビティ面を構成する金属層の背面に、該金属層の比重よりも軽く前記金属層の形状を維持し得る素材からなる金属層維持材を一体に成形してなることを特徴とする。
請求項２の射出成形機に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記金属層維持材は、流動性を有する状態から固化する、反応性硬化材料または経時性硬化材料のなかから選択されたものであることを特徴とする。
なお、請求項１または２の発明において、前記各意匠面成形型は、前記金属層がその背面に冷却配管を備えており、該金属層の背面に前記金属層維持材を一体に成形したものとすることができる。
請求項３の射出成形機に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１または２のいずれか１項に記載の発明において、前記母型が前記各意匠面成形型を保持する収容部を有しており、前記意匠面成形型は、前記母型の収容部に収容され、前記金属層維持材の周囲を取り囲む筐体を有していることを特徴とする。
なお、上記のいずれかの発明において、前記母型と前記各意匠面成形型とのいずれか一方に吸着保持手段を設け、いずれか他方に前記吸着保持手段によって吸着保持される被吸着保持部材を設けることもできる。
また、上記のいずれかの発明において、前記意匠面成形型の金属層維持材が、前記被吸着保持部材と一体に成形されている。この場合においてはさらに、前記意匠面成形型の金属層維持材が、前記被吸着保持部材と一体に成形されていることができる。
さらに、上記のいずれかの発明において、さらに型交換装置を備えており、前記各意匠面成形型が前記型交換装置に保持される取り出し保持部を備えていることもできる。
さらにまた、上記のいずれかの発明において、前記各意匠面成形型を前記母型に位置決めする位置決め機構を備えていることもできる。この場合において、前記位置決め機構は、前記各意匠面成形型に形成された凸部と、前記母型の前記凸部と対応する位置に形成され前記凸部が嵌合される凹部とにより構成されていることもできる。さらにこの場合においては、前記凸部が前記取り出し保持部の基部により構成されていることもできる。
請求項４の射出成形機の意匠面成形型の製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、成形品の複数の意匠面に応じてそれぞれ成形する意匠面成形型、および、該意匠面成形型を交換可能に保持する母型を含む第一型と、該第一型と協働して成形品を成形するためのキャビティを形成する第二型と、を備えた射出成形機における、前記意匠面成形型の製造方法であって、成形品のマスターモデルの意匠面となる表面に電気鋳造または鋳造により、キャビティ面を構成する金属層を形成し、該金属層の背面に、前記金属層の素材の比重よりも軽く且つ前記金属層の形状を維持し得る素材からなる金属層維持材を一体に成形することを特徴とする。
請求項５の射出成形機の意匠面成形型の製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項４に記載の発明において、前記金属層維持材は、流動性を有する状態から固化する、反応性硬化材料または経時性硬化材料のなかから選択されたものであることを特徴とする。
なお、請求項４または５のいずれかに記載の発明において、前記金属層の背面に冷却配管を設け、その後、該金属層の背面に前記金属層維持材を一体に成形することもできる。
請求項６の射出成形機の意匠面成形型の製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項４または５のいずれか１項に記載の発明において、前記母型が前記意匠面成形型を保持する収容部を有しており、前記収容部に収容される筐体の開口部に前記金属層を係止して内部に空間を形成し、該空間内に流動性を有する状態の金属層維持材を充填し、該金属層維持材を固化させて前記金属層と前記筐体と前記金属層維持材とを一体に構成することを特徴とする。
請求項７の射出成形機の意匠面成形型の製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項４または５のいずれか１項に記載の発明において、前記母型が前記意匠面成形型を保持する収容部を有しており、前記収容部に収容される筐体に前記金属層維持材を充填し、該筐体に前記金属層を覆って金属層維持材を一体に成形することを特徴とする。
なお、上記のいずれかの発明において、吸着保持手段と、該吸着保持手段によって吸着保持される被吸着保持部材とのいずれか一方が前記母型に設けられており、前記吸着保持手段と被吸着保持部材のいずれか他方を、前記金属層維持材により一体に成形することもできる。
また、上記のいずれかに記載の発明において、前記射出成形機がさらに型交換装置を備えており、該型交換装置に保持される取り出し保持部を前記意匠面成形型の前記金属層維持材により一体に成形することもできる。
さらにまた、上記のいずれかに記載の発明において、意匠面成形型を前記母型に位置決めする位置決め機構を前記意匠面成形型の前記金属層維持材により一体に成形することもできる。この場合においては、前記位置決め機構は、前記母型に形成された凹部と、前記意匠面成形型に設けられ前記母型の凹部に嵌合される凸部とにより構成され、前記凸部を前記意匠面成形型の前記金属層維持材により一体に成形することもできる。
また、上記のいずれかに岸ａの発明において、前記射出成形機がさらに型交換装置を備えており、該型交換装置に保持される取り出し保持部を前記意匠面成形型の前記金属層維持材により一体に成形するとともに、前記金属層維持材により一体に成形される取り出し保持部の基部により前記位置決め機構の凸部を構成することもできる。
【００１０】
請求項１の発明では、キャビティ面を構成する金属層の背面に金属層維持材を一体に成形することにより、各意匠面成形型が構成されている。そして、金属層維持材は、金属層の比重よりも軽く且つ金属層の形状を維持し得る素材により構成されている。そのため、各意匠面成形型が軽量となる。
請求項４の発明では、電気鋳造または鋳造によってキャビティ面を構成する金属層を形成するため、マスターモデルの表面に応じてキャビティ面を構成する金属層が容易に精度よく成形される。その後、金属層の背面に金属層維持材を一体に成形する。金属層維持材は、金属層の素材の比重よりも軽く且つ金属層の形状を維持し得る素材により構成されている。そのため、軽量な意匠面成形型が製造される。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、各意匠面成形型を、キャビティ面を構成する金属層の背面に、該金属層の比重よりも軽く前記金属層の形状を維持し得る素材からなる金属層維持材を一体に成形して構成することにより、各意匠面成形型の軽量化を図ることができ、したがって、成形する成形品の意匠面に応じて意匠面成形型を母型に対して容易に交換することが可能な射出成形機を提供することができる。
請求項４の発明によれば、成形品のマスターモデルの意匠面となる表面に電気鋳造または鋳造により、キャビティ面を構成する金属層を形成し、該金属層の背面に、前記金属層の素材の比重よりも軽く且つ前記金属層の形状を維持し得る素材からなる金属層維持材を一体に成形することにより、軽量な意匠面成形型を製造することが可能な方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の射出成形機の一形態を説明するために、意匠面成形型を交換する状態で示した一部断面図である。
【図２】図１の射出成形機を型閉じした状態で示した部分拡大断面図である。
【図３】本発明の意匠面成形型の金属層を成形するための実施の一形態を示した断面図である。
【図４】図３に示した金属層の背面側に冷却配管を設けた状態を示した断面図である。
【図５】図４に示した金属層を反転させて、その背面に金属層維持材を一体成型する状態を説明するために示した断面図である。
【図６】本発明の意匠面成形型の別の実施の形態を説明するために示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の射出成形機の実施の一形態を図１、図２に基づいて説明する。以下の説明では、同じ構成要素または相当する構成要素に対して同一符号を付するものとする。
【００１４】
本発明の射出成形機は、概略、成形品Ｗの複数の意匠面Ｗａに応じてそれぞれ成形する意匠面成形型５、および、この意匠面成形型５を交換可能に保持する母型３を含む第一型１と、この第一型１と協働して成形品Ｗを成形するためのキャビティＣを形成する第二型２とを備えた射出成形機であって、各意匠面成形型５は、キャビティ面を構成する金属層６の背面に、この金属層６の素材の比重よりも軽く且つ金属層６の形状を維持し得る素材からなる金属層維持材７を一体に成形してなる。
そして、この実施の形態においては、金属層維持材７は、流動性を有する状態から固化する、反応性硬化材料または経時性硬化材料のなかから選択されたものである。
各意匠面成形型５は、金属層６がその背面に冷却配管６ａを備えており、この金属層６の背面に金属層維持材７を一体に成形してなる。
母型３と各意匠面成形型５とのいずれか一方に吸着保持手段９Ａを設け、いずれか他方に吸着保持手段９Ａによって吸着保持される被吸着保持部材９Ｂを設けている。
意匠面成形型５の金属層維持材７が、被吸着保持部材９Ｂと一体に成形されている。
さらに型交換装置１０を備えており、各意匠面成形型５が型交換装置１０に保持される取り出し保持部１１を備えている。
各意匠面成形型５を母型３に位置決めする位置決め機構１２を備えている。
位置決め機構１２は、各意匠面成形型５に形成された凸部１１ａと、母型３の凸部１１ａと対応する位置に形成され凸部１１ａが嵌合される凹部３ａとにより構成されている。
凸部１１ａが取り出し保持部１１の基部により構成されている。
【００１５】
射出成形機はさらに、第一型１と第二型２とにより形成されたキャビティＣ内に成形材料を射出充填する射出装置１５と、第一型１と第二型２を相対的に型閉じさせて型締めするとともに型開きさせる型開閉装置も備えている。
【００１６】
なお、以下の実施の形態の説明では、意匠面成形型５と母型３を含む第一型１が固定型であり、第二型２が可動型である場合により説明するが、本発明はこの実施の形態に限定されることなく、第一型１が可動型で、第二型２が固定型である場合も含むことができる。以下の説明では第一型を固定型１と、第二型を可動型２という。
【００１７】
射出装置は、ホッパ１５ａから投入された成形材料を加熱筒１５ｂ内で所定の温度まで加熱しつつ混練して溶融可塑化し、計量された所定量の成形材料をノズル１５ｃから所定の圧力で射出するものである。射出装置１５は、固定盤２１に取り付けられた固定型１のロケートリング１６に対してノズル１５ｃを当接させるべく前進し、また、ノズル１５ｃをロケートリング１６から離すべく後退するよう加熱筒１５ｂの軸方向に進退移動可能に支持されている。
【００１８】
固定盤２１は、図示していない受圧盤と相対向して配置されている。固定盤２１と受圧盤の角隅部にはタイバー２３が架設されている。タイバー２３の中間部には、可動盤２２の角隅部が移動可能に挿通されている。可動盤２２と受圧盤との間には、型開閉装置が設けられている。型開閉手段により、可動盤２２が固定盤２１に対して相対的に近接・遠退することとなる。
【００１９】
固定盤２１のほぼ中央には、射出装置１５のノズル１５ｃを進入させて、固定型１のロケートリング１６に当接させるためのノズル進入部２１ａが形成されている。固定盤２１の可動盤２２と対向する面には、固定型１を構成する母型３の取付けプレート１ａが取り付けられている。母型３には、ノズル１５ｃを当接させるロケートリング１６が設けられており、可動型２を型締めすることにより形成されたキャビティＣ内に溶融可塑化された成形材料を導入するための通路１７が形成されている。なお、通路１７の周囲には、必要に応じて成形材料の温度を維持するためのヒータを設けてもよい。
【００２０】
母型３のほぼ中央には、各意匠面成形型５を収容して保持する収容部４が形成されている。収容部４は、可動型２と対向する面に開口している。この実施の形態では、収容部４の底部４ａには、吸着保持手段として電磁石９Ａが設けられている。さらに、収容部４の周囲には、位置決め機構１２として、後述するように、各意匠面成形型５の凸部１１ａを受けるための凹部３ａが型開閉方向に延びる溝状に複数個所形成されている。
【００２１】
各意匠面成形型５は、キャビティ面を構成する金属層６と、金属層６の比重よりも軽く且つ金属層６の形状を維持し得る素材からなり、金属層６の背面に一体成形された金属層維持材７とを備えており、さらにこの実施の形態では、金属層６の背面に設けられた冷却配管６ａと、金属層維持材７に一体成形され、吸着保持手段を構成する電磁石９Ａに吸着される被吸着部材として鉄などの板状の磁性体９Ｂおよび型交換装置１０に保持される取り出し保持部１１とを備えている。
【００２２】
金属層６の素材は、例えば、ニッケル材や、鉄、アルミ、亜鉛合金など、従来の技術で切削加工することにより成形された意匠面成形型と同様の素材を用いることができる。この金属層６の厚さは、最小がキャビティ内に所定の温度、所定の圧力で射出充填される成形材料を所定の意匠面を有する成形品に成形し得る厚さ以上で、最大が従来の技術で説明したように切削加工により成形される各意匠面成形型全体の厚さよりも薄い範囲に設定することができる。このような厚さの金属層６を成形する方法については、後述する。
【００２３】
金属層維持材７は、金属層６の比重よりも軽く、且つ、キャビティＣ内に射出充填される成形材料の温度や熱などに影響されることなく金属層６の形状を維持し得る素材であれば特に限定されることはないが、具体的には、反応性硬化材料や経時性硬化材料など、成形前では金属層６の背面形状に応じて充填されるよう流動性を有しており、その後恒久的に硬化して金属層６の背面に一体成形することができる材料を採用することができる。さらに具体的は、反応性硬化材料として、例えばエポキシ樹脂のように主剤に硬化剤を混合して化学反応により硬化する化学反応性硬化材料、紫外線などの光線を照射して化学反応させることにより硬化する感光性硬化材料、加熱することにより硬化する樹脂などの熱硬化性材料を含むことができる。また、経時性硬化材料として、石膏やセメントなど、時間の経過によって硬化する材料を含むことができる。さらにまた、金属層維持材７には、必要に応じてフィラーを混入することもできる。
【００２４】
各意匠面成形型５の金属層維持材７は、上述したように型交換装置１０に保持される取り出し保持部１１の基部１１ａ（後述するが、位置決め機構１２の凹部３ａに嵌合される凸部としても機能する）と一体に成形されている。吸着保持手段を構成する電磁石９Ａにより任意のタイミングで吸着される被吸着材として鉄などからなる板状の磁性体９Ｂが金属層維持材７の、収容部４の底部４ａと接することとなる部分７ａに埋め込まれるように一体に設けられている。なお、電磁石９Ａと磁性体９Ｂとを設ける位置は、収容部の底部４ａと金属層維持材７の底部４ａに接することとなる部分７ａとに限定されることとはなく、収容部の側壁４ｂと金属層維持材７の側面７ｂに設けることもできる。また、本発明は、電磁石９Ａと磁性体９Ｂに代えて、例えば吸着保持手段９Ａとして負圧を発生させるバキュームポンプと、被吸着部材９Ｂとして金属層維持材に設けられバキュームポンプに吸引される平滑面を有する板状の部材により構成することもできる。取り出し保持部１１の基部１１ａは、母型３の収容部４の周囲に複数形成された凹部３ａと対応する位置に設けられており、母型３の収容部４に対して意匠面成形型５を保持させる際の位置決め機構１２を構成する。取り出し保持部１１は、図５に示したように、型交換装置１０によって保持される保持部１１ｂが凹設されている。なお、この保持部１１ｂは、取り出し保持部１１の厚さ方向に貫通する孔により構成するなど、型交換装置１０の構成に応じて適宜形成することができる。
【００２５】
ここで、本発明における意匠面成形型５の別の実施の形態を、図６を参照しつつ説明する。この実施の形態における意匠面成形型５は、金属層維持材７の周囲を取り囲む筐体８を有している。この筐体８は、母型３の収容部４に嵌合される大きさを有している。なお、この実施の形態における意匠面成形型５の製造方法については後述する。
【００２６】
可動盤２２の固定盤２１と対向する面には、可動型２の取付けプレート２ａが取り付けられている。可動盤２２には、型開き後に成形品Ｗを突き出すエジェクタ機構１８が設けられている。可動型２の、母型３に形成された凹部３ａに基部１１ａが嵌合される取り出し保持部１１と対応する位置には、この取り出し保持部１１の突出した先端が可動型２に干渉しないように収容する凹部２ｂが形成されている。
【００２７】
型交換装置１０は、汎用のロボットにより構成することができる。以下の説明では型交換装置をロボット１０という。ロボット１０のアームの先端には、取り出し保持部１１に凹設された保持部１１ｂを保持するソレノイドピン１９を備えている。ソレノイドピン１９は、突出するよう制御されることにより取り出し保持部１１の保持部１１ｂに係合し、退縮するよう制御されることにより取り出し保持部１１の保持部１１ｂを解放する。型交換装置１０の近傍には、母型３に対して交換される他の意匠面成形型５を支持するストッカ２４が設けられている。
【００２８】
次に、上述したように構成された本発明の射出成形機の意匠面成形型を製造するための方法を、主に図３〜図６に基づいて、意匠面構成型５のさらに具体的な構成とともに説明する。
【００２９】
本発明の射出成形機の意匠面成形型の製造方法は、概略、成形品Ｗの複数の意匠面Ｗａに応じてそれぞれ成形する意匠面成形型５、および、意匠面成形型５を交換可能に保持する母型３を含む第一型１と、第一型１と協働して成形品Ｗを成形するためのキャビティＣを形成する第二型２と、を備えた射出成形機における、意匠面成形型５の製造方法であって、成形品ＷのマスターモデルＭの意匠面となる表面Ｍａに電気鋳造または鋳造により、キャビティ面を構成する金属層６を形成し、金属層６の背面に、金属層６の素材の比重よりも軽く且つ金属層６の形状を維持し得る素材からなる金属層維持材７を一体に成形するものである。
そして、この実施の形態においては、金属層維持材７は、流動性を有する状態から固化する、反応性硬化材料または経時性硬化材料のなかから選択される。
金属層６の背面に冷却配管６ａを設け、その後、金属層６の背面に金属層維持材７を一体に成形する。
吸着保持手段９Ａと、吸着保持手段９Ａによって吸着保持される被吸着保持部材９Ｂとのいずれか一方が母型３に設けられており、吸着保持手段９Ａと被吸着保持部材９Ｂのいずれか他方を、金属層維持材７により一体に成形する。
射出成形機がさらに型交換装置１０を備えており、型交換装置１０に保持される取り出し保持部１１の基部１１ａを意匠面成形型５の金属層維持材７により一体に成形する。
意匠面成形型７を母型３に位置決めする位置決め機構１２を意匠面成形型５の金属層維持材７により一体に成形する。
位置決め機構１２は、母型３に形成された凹部３ａと、意匠面成形型５に設けられ母型３の凹部３ａに嵌合される凸部１１ａとにより構成し、凸部１１ａを意匠面成形型５の金属層維持材７により一体に成形する。凸部１１ａは、取り出し保持部１１の基部１１ａにより構成することができる。
【００３０】
以下の説明では、本発明の射出成形機により成形する成形品Ｗとして、例えば成形材料がポリカーボネートで、長さ：３５０ｍｍ×幅：４５ｍｍで厚さが２．５ｍｍの意匠面構成部材成形するために、意匠面成形型５を保持する母型３の収容部を長さ：４００ｍｍ×幅：５５ｍｍ×深さ（意匠面成形型の厚さ）：４０ｍｍの大きさで成形する場合の具体的な素材や数値等を示すが、これらの素材や数値等は一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。
【００３１】
本発明の射出成形機における意匠面成形型５を製造するに当たり、最初に成形品Ｗの意匠面Ｗａと同じ表面Ｍａを有するマスターモデルＭを用意し、図３に示すように、マスターモデルＭの意匠面Ｍａとなる表面に電気鋳造または鋳造によりキャビティ面を構成するための金属層６を形成する。金属層６の素材は、この実施の形態では、ニッケル材を採用する。金属層の他の素材としては、鉄、アルミ、亜鉛合金など、従来の技術で切削加工することにより成形された意匠面成形型と同様の素材を用いることもできる。金属層６を平均で約２ｍｍの厚さで成形した場合、金属層６の重さは０．３５ｋｇとなった。電気鋳造によりマスターモデルＭの意匠面となる表面Ｍａの形状を金属層６のキャビティ面を構成する表面に精度よく転写することができ、また、金属層６全体を比較的薄く成形することができる。
【００３２】
なお、本発明の意匠面成形型５における金属層６は、電気鋳造によリ成形することに限定されることはなく、比較的薄い金属層を成形することができれば、鋳造により成形することもできる。この鋳造により金属層６を成形する場合には、成形品Ｗの意匠面Ｗａと同じ形状で、キャビティが比較的薄い金属層成形型を用意し、このキャビティ内に溶融金属を充填する鋳造によりもできる。金属層６の厚さは、最小がキャビティ内に所定の温度、所定の圧力で射出充填される成形材料を所定の意匠面Ｗａを有する成形品Ｗに成形し得る厚さ以上で、最大が従来の技術で説明したように切削加工により成形される各意匠面成形型全体の厚さよりも薄い範囲に設定することができる。
【００３３】
ここで、意匠面成形型５の金属層６のキャビティ面および背面の形状を切削加工により成形することが考えられる。しかしながら、これらの面を切削加工により成形すると、切削加工による応力を受けて、金属層６に歪が生じることとなる。しかしながら、本発明における意匠面成形型５では、電気鋳造または鋳造により金属層６を成形するため、成形時に受ける応力が低いことから、厚さが比較的薄くても歪の少ない金属層６を成形することができる。
【００３４】
次いで、この実施の形態では、図４に示すように、金属層６のキャビティ面と反対側の背面に冷却配管６ａを設ける。この時点では、金属層６がまだ背面に金属層維持材７を一体に成形されていない単独の状態であるため、冷却配管６ａを設ける位置は、成形品Ｗの各部における冷却速度等に応じて自由に設定することができる。また、冷却配管６ａは、金属層６の裏面に対してロウ付けなどにより容易に設けることができる。
【００３５】
次いで、この実施の形態では、図５に示すように、金属層維持材７を成形するための型３’を用意する。この型３’には、母型３の意匠面成形型５を保持する収容部４と同じ大きさ、同じ形状の成形部４’が凹設されている。成形部４’は上方に開放している。また、成形部４’の周囲には、取り出し保持部１１の基部１１ａを保持する凹部３ａ’が、位置決め機構１２を構成する母型３の凹部３ａと対応する位置に形成されている。このように構成された型３’の成形部に離型剤を塗布しておき、この実施の形態では、成形部４’の周囲の凹部３ａ’に取り出し保持部１１の基部１１ａを保持させるとともに、成形部４’の、母型３の収容部４に配置された電磁石９Ａと対応する部分に、鉄などの板状の磁性体からなる被吸着部材９Ｂを位置決めしてから、流動性を有する状態の金属層維持材７を成形部４’に流し込み、その後、金属層６の背面を下向きにして型３’の成形部４’の上方に開放している開口部に配置する。このとき、金属層維持材７は、流動性を有しているので、冷却配管６ａの周囲を含めて金属層６の背面の形状に沿って流動し密着する。そのため、硬化した状態の金属層維持層７は、冷却配管６ａを埋め込むとともに金属層６の背面の形状に応じて密着するようにして一体に成形されることとなる。
【００３６】
また、金属層維持材７の、母型３の収容部４の底部４ａと接することとなる部分７ａにおける電磁石９Ａと対応する位置には、板状の磁性体９Ｂが埋め込まれるように一体に成形されている。さらに、金属層維持材７の側部７ｂであって、母型３の収容部４の周囲に複数形成された位置決め機構１２の凹部３ａと対応する位置には、型交換装置１０に保持される取り出し保持部１１の基部１１ａが、接着されるよう一体に成形されている。つまり、金属層維持材７の側部７ｂに一体に成形された取り出し保持部１１の基部１１ａは、位置決め機構１２の凹部３ａに嵌合される凸部を構成する。
【００３７】
ここで、金属層維持材７は、金属層６の比重よりも軽く、且つ、キャビティ内に射出充填される成形材料の温度や熱などに影響されることなく金属層６の形状を維持し得る素材であれば特に限定されることはないが、具体的には、反応性硬化材料や経時性硬化材料など、当初では型内に流し込むことができるよう流動性を有しており、その後恒久的に硬化して金属層６の背面に一体成形することができる材料を採用することができる。さらに具体的は、反応性硬化材料として、例えばエポキシ樹脂のように主剤に硬化剤を混合して化学反応により硬化する化学反応性硬化材料、紫外線などの光線を照射して化学反応させることにより硬化する感光性硬化材料、加熱して化学反応させることにより硬化する樹脂などの熱硬化性材料を含むことができる。また、経時性硬化材料として、石膏やセメントなど、時間の経過によって硬化する材料を含むことができる。
【００３８】
上述したように母型３の収容部４を長さ：４００ｍｍ×幅：５５ｍｍ×深さ（＝意匠面成形型５の厚さ）：４０ｍｍの大きさで成形し、長さ：３５０ｍｍ×幅：４５ｍｍで厚さが２．５ｍｍの成形品Ｗを成形する場合において、エポキシを用いた金属層維持材７の重量は、この実施の形態では１．６７ｋｇとなった。したがって、意匠面成形型５の重量は、金属層６：０．３５ｋｇ＋金属層維持材７：１．６７ｋｇで、２．０２ｋｇとなった。これに対して、従来の技術と同様に意匠成形型全体を鋼材などにより成形した場合を想定すると、意匠面成形型５の重量が６．８６ｋｇとなる。
【００３９】
このことから、本発明による意匠面成形型５は、軽量化を図ることができる。そのため、本発明による意匠面成形型５は、駆動能力が高くなく比較的小型のアクチュエータを用いた型交換装置１０であっても、意匠面成形型５を保持して移動させ確実に交換することができることは勿論のこと、人が手作業で交換することもでき、その結果、設備コストを大幅に低減させることができる。
【００４０】
そして、金属層６の背面に冷却配管６ａを設けてから金属層維持材７を一体に成形するので、冷却配管６ａを自由にレイアウトすることができ、しかも冷却配管６ａを容易に設けることができる。
【００４１】
なお、金属層維持材７を成形する型３’の成形部４’が母型の収容部と同じ形状であることから、母型３とは別に型３’を用意することなく、母型３の収容部４を用いて金属層維持材７を成形することもできる。すなわち、母型３の収容部４の開口を上方に向けるよう配置して、収容部４の電磁石９Ａに被吸着体９Ｂを吸着させて位置決めするとともに、収容部４の周囲の凹部３ａにそれぞれ取り出し保持部１１の基部１１ａを保持させて、収容部４に離型剤を塗布し、流動性を有する状態の金属層維持材７を母型３の収容部４に流し込み、金属層６の背面を下向きにして収容部４の開口部に配置する。金属層維持材７が硬化することにより金属層６の背面に一体成形されることとなる。
【００４２】
次に、図６に示したように、意匠面成形型５が金属層維持材７の周囲を取り囲む筐体８を有する場合の製造方法を説明する。
筐体８を有する意匠面成形型５の製造方法の第一の実施の形態として、母型３の収容部４に嵌合される大きさの筐体８を用意する。この筐体８は、金属層６が設けられる上方が開放している。筐体８の素材は、特に限定されることはないが、母型３に設けられた電磁石９Ａに吸着される磁性体９Ｂと同じ素材を選択した場合は、筐体８とは別に板状の磁性体９Ｂを用意する必要がなくなる。
【００４３】
次いで、この実施の形態では、筐体８の開口部を覆うように予め成形された金属層３を配置して係止する。この筐体８と金属層６との係止は、溶接等により完全に固着してもよいが、ロウ付け等により仮止め程度でもよい。筐体８の開口部を覆うように金属層６を係止することにより、内部に空間が形成されることとなる。この空間内に流動可能な状態の金属層維持材７を充填させる。なお、金属層維持材７の空間内への充填は、筐体８の側部等に充填口を予め形成することにより、実現することができる。金属層維持材７は、空間内に充填される時点では流動性を有しているため、冷却配管６ａの周囲を含めて金属層６の背面の形状に応じて密着するよう流動し充填される。その後、金属層維持材７が固化すると、金属層６の背面の形状に応じて、冷却配管６ａを埋め込むようにして一体に成形され、金属層維持材７の周囲を筐体８が取り囲んだ状態となる。なお、筐体８に金属層６を係止するのと前後して、または、空間内に金属層維持材７を充填するのと前後して、取り出し保持部１１の基部１１ａを筐体８の側部に溶接などにより固着することができる。
【００４４】
次に、図６に示したように、筐体８を有する意匠面成形型５の製造方法の第二の実施の形態を説明する。この実施の形態では、上述した実施の形態と同様、または相当する部分については同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分のみ説明することとする。
【００４５】
この実施の形態においても、最初に上述したように筐体８を用意する。但し、この実施の形態では、金属層維持材７の充填口を設ける必要はない。次に、筐体８内に流動性を有する状態の金属層維持材７を所定量充填し、その後、筐体８の開口部を覆うように金属層６を配置する。このとき、金属層維持材７が流動性を有している状態のため、冷却配管６ａの周囲を含め金属層６の背面の形状に応じて流動し充填される。その後、金属層維持材７が硬化すると、冷却配管６ａを埋め込み金属層６の背面に密着するよう一体に成形され、その周囲を筐体が取り囲んだ状態となる。取り出し保持部の基部を筐体の側部に取り付ける時期については、上述した実施の形態と同様である。
【００４６】
図６に示した実施の形態では、金属層維持材７を金属層６の背面に一体に成形するための型（図５を参照）を必要としないため、設備コストをさらに低減させることができ、また、型３’の成形部４’または母型３の収容部４から金属層維持材７を離型させることなく、筐体８を含めて母型３の収容部４に収容させることができるため、手間を省くことができる。
【００４７】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、たとえば上述した実施の形態で説明した構成を組み合わせるなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更ができる。
【符号の説明】
【００４８】
Ｗ：成形品、  Ｗａ：意匠面、  １：固定型（第一型）、  ２：可動型（第二型）、  ３：母型、  ４：収容部、  ５：意匠面成形型、  ６：金属層、  ７：金属層維持材、  ８：筐体、  ９Ａ：電磁石（吸着保持手段）、  ９Ｂ：磁性体（被吸着保持材）、  １０：型交換装置、  １１：取り出し保持部、  １１ａ：基部（凸部）、  １２：位置決め機構、  ３ａ：凹部、  Ｍ：マスターモデル、  Ｍａ：表面
【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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