特許 7483439 金型

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-07

(45)【発行日】2024-05-15

(54)【発明の名称】金型

(51)【国際特許分類】

   B29C 33/00 20060101AFI20240508BHJP

【ＦＩ】

B29C33/00

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020052980

(22)【出願日】2020-03-24

(65)【公開番号】P2021151741

(43)【公開日】2021-09-30

【審査請求日】2023-02-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000208765

【氏名又は名称】株式会社エンプラス

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】庭山 晃

【審査官】北澤 健一

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５５－１６９４１５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１７－２２２０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１１７９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－０３８０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－００１７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－１６９４１６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ３３／００－３３／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

成形機の基台に取り付けられる金型であって、
基台に対向する基台側面、及び前記基台側面と反対側の成形側面を有する板状の可動駒、
前記可動駒の成形側面に、前記可動駒の縁部が露出するように配置されている成形型、
前記可動駒の縁部の成形側面に対向するように配置され、かつ前記基台に取り付けられている可動駒受け体、
前記可動駒の縁部の成形側面に形成されている可動駒側位置決め溝、
前記可動駒受け体の基台側面に形成されている受け体側位置決め溝、
前記可動駒側位置決め溝と前記受け体側位置決め溝に挿入されている可動駒位置決め体、及び
前記可動駒位置決め体と前記可動駒受け体との間に配置されている圧力センサ、
を備え、
前記可動駒は、成形時に基台側に位置し、離型時に可動駒受け体側に位置する金型。

【請求項2】

前記基台と前記可動駒との間に配置されている温調駒、及び前記可動駒と前記可動駒受
け体との間に配置されている弾性部材をさらに備える請求項１に記載の金型。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金型に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、金型を用いて成形品を製造する際の離型性を評価するためには、金型から成形品を離型するときの離型抵抗を測定している。例えば、特許文献１には、金型から成形品を離型するときのエジェクタピンの突き出し力を離型抵抗として、圧力センサを用いて測定することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－０２５７６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、エジェクタピンなどのエジェクタ機構を用いる離型方式では、離型時に成形品の機能面を破損させる虞があるため、成形品の機能面となる位置にエジェクタ機構を配置できず、離型抵抗を測定できない場合がある。
そこで本発明は、エジェクタ機構を用いずに離型抵抗を測定することができる金型の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の課題を解決するための、本発明に関する金型は、成形機の基台に取り付けられる金型であって、基台に対向する基台側面、及び前記基台側面と反対側の成形側面を有する板状の可動駒、前記可動駒の成形側面に、前記可動駒の縁部が露出するように配置されている成形型、前記可動駒の縁部の成形側面に対向するように配置され、かつ前記基台に取り付けられている可動駒受け体、並びに前記可動駒の縁部と前記可動駒受け体との間に配置されている圧力センサを備え、前記可動駒は、成形時に基台側に位置し、離型時に可動駒受け体側に位置する。

【発明の効果】

【0006】

本発明の金型によれば、エジェクタ機構を用いずに離型抵抗を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本発明の実施の形態の金型の概略断面図であり、成形機の上基台に取り付けられているときの様子を示す図である。

【図2】図２は、実施の形態の金型（上金型）の分解斜視図である。

【図3】図３は、実施の形態の金型の概略断面図であり、（Ａ）は成形時の様子を示す図、（Ｂ）は離型時の様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0009】

図１に示すように、実施の形態の金型１は、上金型として、上温調駒３ａ及び上金型取り付け駒５ａを介して、可動側基台である成形機の上基台７ａに取り付けられている。下金型９は、下温調駒３ｂ及び下金型取り付け駒５ｂを介して、固定側基台である成形機の下基台７ｂに取り付けられている。

【0010】

上温調駒３ａ及び下温調駒３ｂは、電気加熱要素や冷却媒体など（図示せず）をそれぞれ備え、金型１及び下金型９を加熱又は冷却する。
上金型取り付け駒５ａ及び下金型取り付け駒５ｂは、例えば、成形品を製造する際の成形機からの荷重に耐え得る、炭素工具鋼、合金工具鋼、高速度工具鋼のような金属材料から形成されている。炭素工具鋼は、ＪＩＳ Ｇ４４０１ ２００９に規定され、合金工具鋼及び高速度工具鋼は、ＪＩＳ Ｇ４４０３ ２０１５にそれぞれ規定されている。

【0011】

実施の形態の金型１である上金型は、板状の可動駒１１と、成形型１３と、可動駒受け体１５と、圧力センサ１７とを備えている。

【0012】

板状の可動駒１１は、上基台７ａに対向する基台側面１９、及び基台側面１９と反対側の成形側面２１を有する。板状の可動駒１１のサイズは、例えば、１０ｍｍ～３００ｍｍ×３０ｍｍ～３００ｍｍ×１ｍｍ～３０ｍｍ（縦×横×厚さ）である。可動駒１１は、例えば、上述したような金属材料から形成されている。

【0013】

可動駒１１の基台側面１９は、可動駒１１が後述する弾性部材（スプリング）２３によって上基台７ａ側に向けて持ち上げられているため、上金型取り付け駒５ａに接触している。

【0014】

可動駒１１の成形側面２１には、可動駒１１の縁部２５が露出するように成形型１３が配置されている。

【0015】

可動駒１１の縁部２５には、上基台７ａ側に向かって凹んでいる可動駒側位置決め溝２７が形成されている。可動駒側位置決め溝２７は、可動駒１１の基台側面１９と成形側面２１に平行な溝壁２７ａ、及び溝壁２７ａと可動駒１１の成形側面２１に垂直に交わる側壁２７ｂを有する。

【0016】

成形型１３は、上成形型として、上成形型本体２９と、成形型取り付け駒３１とを備えている。上成形型本体２９は、成形型取り付け駒３１によって、可動駒１１の成形側面２１に着脱自在に設けられている。上成形型本体２９の表面３３には、微細な凹凸を有する微細パターンが形成されている。微細な凹凸は、例えば、０．１μｍ～１０００μｍの凹凸である。

【0017】

可動駒受け体１５は、可動駒１１の縁部２５の成形側面２１に対向するように配置され、受け体取り付け部材３５、上金型取り付け駒５ａ、及び上温調駒３ａを介して上基台７ａに取り付けられている。具体的には、可動駒受け体１５は、上金型取り付け駒５ａに取り付けられた受け体取り付け部材３５に、可動駒受け体１５の下基台側面３７から、上基台７ａに向けてネジ止めすることによって、上基台７ａに取り付けられている。可動駒受け体１５は、例えば、上述したような金属材料から形成されている。

【0018】

可動駒受け体１５の上基台側面３９には、下基台７ｂ側に向かって凹んでいる受け体側位置決め溝４１が形成されている。受け体側位置決め溝４１は、可動駒受け体１５の上基台側面３９に平行な溝壁４１ａ、及び溝壁４１ａと可動駒受け体１５の上基台側面３９に垂直に交わる側壁４１ｂを有する。受け体側位置決め溝４１の溝壁４１ａは、可動駒側位置決め溝２７の溝壁２７ａと平行に位置しており、受け体側位置決め溝４１の側壁４１ｂは、可動駒側位置決め溝２７の側壁２７ｂの直線上に位置している。

【0019】

圧力センサ１７は、可動駒１１の縁部２５と、可動駒受け体１５との間に配置されている。具体的には、圧力センサ１７は、可動駒受け体１５の受け体側位置決め溝４１の溝壁４１ａ上に配置されている。圧力センサ１７は、離型荷重に耐え得るセンサであり、例えば、ひずみゲージ式、金属ゲージ式、半導体ゲージ式、半導体隔膜式のような圧力センサである。圧力センサ１７は、検出した圧力信号を外部に出力するために、配線が上金型から外部に向かって延び出している（図２）。

【0020】

圧力センサ１７の上には、可動駒位置決め体４３が配置され、可動駒１１の可動駒側位置決め溝２７と、可動駒受け体１５の受け体側位置決め溝４１に挿入されている。
可動駒位置決め体４３は、断面視においてＨ字形状を有し、圧力センサ１７上に配置されているウェブ４５と、ウェブ４５の両端部から上基台７ａ及び下基台７ｂ側にそれぞれ延出している２つのフランジ４７とを有する。

【0021】

可動駒位置決め体４３のウェブ４５は、圧力センサ１７に接触している。
可動駒位置決め体４３の２つのフランジ４７は、可動駒側位置決め溝２７の側壁２７ｂと受け体側位置決め溝４１の側壁４１ｂに沿って接触しているが、可動駒側位置決め溝２７の溝壁２７ａと、受け体側位置決め溝４１の溝壁４１ａには接触していない。

【0022】

可動駒位置決め体４３は、圧力センサ１７に接触しているウェブ４５を有するため、可動駒１１から可動駒位置決め体４３に荷重が加えられた場合、その荷重を圧力センサ１７に伝えることができる。
また、可動駒位置決め体４３は、可動駒側位置決め溝２７の側壁２７ｂと受け体側位置決め溝４１の側壁４１ｂに沿って接触している２つのフランジ４７を有するため、可動駒１１が上基台７ａと平行方向にずれることを抑制又は防止して、成形不良の発生を抑制又は防止することができる。

【0023】

可動駒位置決め体４３の２つのフランジ４７の可動駒１１側の間には、弾性部材であるスプリング２３が配置されている。スプリング２３は、可動駒１１の受け体側位置決め溝２７の溝壁２７ａと可動駒位置決め体４３のウェブ４５とに接触して、可動駒１１を上基台７ａ側に向けて持ち上げ、上金型取り付け駒５ａに接触させている。
スプリング２３は、可動駒１１を上基台７ａ側に向けて持ち上げ、上金型取り付け駒５ａに接触させることにより、可動駒１１が上金型取り付け駒５ａに接触していない場合と比較して、上温調駒３ａによる成形型１３の加熱又は冷却の際の温度ロスを低減させ、成形型１３の温度変化を短時間で行うことができるため、成形品の製造時間を短縮することができる。

【0024】

下金型９は、下成形型として、下成形型本体４９と、成形型取り付け駒５１とを備えている。下成形型本体４９は、成形型取り付け駒５１によって、下金型取り付け駒５ｂ上に着脱自在に設けられている。下成形型本体４９の表面５３には、上成形型本体２９の表面３３の凹凸パターンに対応する微細パターンが形成されている。

【0025】

このような実施の形態の金型１は、例えば、溶融微細転写プロセスに用いることができる。溶融微細転写プロセスに用いられる材料は、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ＡＢＳ樹脂のような熱可塑性樹脂である。

【0026】

続いて、実施の形態の金型１の組み立てについて、図２を参照して説明する。
最初に、上金型取り付け駒５ａと、受け体取り付け部材３５を用意し、上金型取り付け駒５ａの長手方向の両端部に、受け体取り付け部材３５を取り付ける。

【0027】

次に、可動駒１１と、上成形型本体２９と、成形型取り付け駒３１を用意し、可動駒１１の成形側面２１に、上成形型本体２９を縁部２５が露出するように、成形型取り付け駒３１を用いて取り付ける。言い換えると、可動駒１１の成形側面２１に、縁部２５が露出するように成形型１３を取り付ける。

【0028】

次に、成形型１３を取り付けた可動駒１１と、スプリング２３と、可動駒位置決め体４３と、圧力センサ１７と、可動駒受け体１５とを用意する。
可動駒１１の受け体側位置決め溝２７に、スプリング２３を配置し、可動駒位置決め体４３を挿入し、可動駒位置決め体４３の２つのフランジ４７の間に圧力センサ１７を配置する。続いて、可動駒受け体１５を、可動駒１１の受け体側位置決め溝２７に挿入した可動駒位置決め体４３が、可動駒受け体１５の受け体側位置決め溝４１（図２において図示せず）に挿入するように配置し、受け体取り付け部材３５を介して、上金型取り付け駒５ａに取り付ける。このようにして、実施の形態の金型１を組み立てることができる。
実施の形態の金型１は、上温調駒３ａを介して成形機の上基台７ａ（図２において図示せず）に取り付けられる。

【0029】

以下に、実施の形態の金型１による成形品の離型抵抗の測定について、図３を参照して説明する。なお、図３は、溶融微細転写プロセスによって熱可塑性樹脂製の成形品を製造している。

【0030】

最初に、図１に示すように、実施の形態の金型１を、上温調駒３ａ及び上金型取り付け駒５ａを介して成形機の上基台７ａに取り付け、下金型９を、下温調駒３ｂ及び下金型取り付け駒５ｂを介して成形機の下基台７ｂに取り付ける。

【0031】

次に、上温調駒３ａ及び下温調駒３ｂを用いて金型１及び下金型９を加温し、下金型９の下成形型本体４９の表面５３上に、熱可塑性樹脂をスクリュー等で可塑化した樹脂材料５５を塗布する。

【0032】

続いて、樹脂材料５５を成形するために、成形機の上基台７ａを下基台７ｂに向けて下降させ、上成形型本体２９の表面３３を樹脂材料５５に接触させると、成形型１３及び可動駒１１は、樹脂材料５５から上基台７ａ方向の力、すなわち反作用の力を受ける。このため、可動駒１１は、成形時に上基台７ａ側に位置する（図３（Ａ））。言い換えると、可動駒１１は、成形時にスプリング２３の有無によらず上基台７ａ側に位置している。
このとき、圧力センサ１７には、可動駒１１が上基台７ａ側に位置しているため、可動駒１１の縁部２５に形成されている可動駒側位置決め溝２７の溝壁２７ａに、可動駒位置決め体４３の２つのフランジ４７が接触せずに、可動駒位置決め体４３から圧力センサ１７に成形荷重５７が伝わらない。

【0033】

一定時間経過後、上温調駒３ａ及び下温調駒３ｂを用いて金型１及び下金型９を冷却し、樹脂材料５５を固化して成形品５９を製造する。

【0034】

次に、成形品５９を離型するために、成形機の上基台７ａを上昇させると、可動駒１１と成形型１３はそのままに、上温調駒３ａ、上金型取り付け駒５ａ、可動駒受け体１５、圧力センサ１７、及び可動駒位置決め体４３が上基台７ａとともに上方に動く。すなわち、可動駒１１は、離型時に可動駒受け体１５側に位置する（図３（Ｂ））。
このとき、圧力センサ１７は、可動駒１１が可動駒受け体１５側に位置しているため、可動駒１１の縁部２５に形成されている可動駒側位置決め溝２７の溝壁２７ａに、可動駒位置決め体４３の２つのフランジ４７が接触して、可動駒位置決め体４３から圧力センサ１７に離型荷重６１が伝わる。この離型荷重６１を離型抵抗として圧力センサ１７で測定することによって、成形品５９の離型抵抗を測定することができる。

【0035】

したがって、実施の形態の金型１は、エジェクタピンなどのエジェクタ機構を用いずに離型抵抗を測定することができる。
また、実施の形態の金型１は、圧力センサ１７に成形荷重５７が伝わらないため、成形時に破損する虞がなく、長期間使用することができる。
このような実施の形態の金型１は、例えば、成形品の離型抵抗を経時的に測定することによって、成形品の製造プロセスの監視に使用することができる。

【0036】

［変形例］
本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
例えば、実施の形態の金型１を、下金型として、固定側基台である成形機の下基台７ｂに取り付け、下金型９を上金型として、可動側基台である成形機の上基台７ａに取り付けてもよい。

【0037】

実施の形態の金型１は、上成形型のパターンを成形材料に転写するようなインプリント成形にも用いることができる。
また、実施の形態の金型１は、上成形型である成形型１３を下基台７ｂに向かって突出している成形型（コア）とし、下成形型本体４９を下基台７ｂに向かって凹んでいる成形型（キャビティ）として、射出成形にも用いることができる。
さらに、実施の形態の金型１は、可塑化用流体として二酸化炭素を用いて樹脂成形品の表面層を可塑化する転写成形方法にも用いることができる。この場合、上温調駒３ａ及び下温調駒３ｂは成形機の上基台７ａ及び下基台７ｂに取り付けられていなくてもよく、スプリング２３は配置されていなくてもよい。

【0038】

可動駒１１と成形型１３は、一体に形成されていてもよい。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
成形機の基台に取り付けられる金型であって、
基台に対向する基台側面、及び前記基台側面と反対側の成形側面を有する板状の可動駒、
前記可動駒の成形側面に、前記可動駒の縁部が露出するように配置されている成形型、
前記可動駒の縁部の成形側面に対向するように配置され、かつ前記基台に取り付けられ
ている可動駒受け体、並びに
前記可動駒の縁部と前記可動駒受け体との間に配置されている圧力センサを備え、
前記可動駒は、成形時に基台側に位置し、離型時に可動駒受け体側に位置する金型。
［２］
前記可動駒の縁部の成形側面に形成されている可動駒側位置決め溝、前記可動駒受け体の基台側面に形成されている受け体側位置決め溝、及び前記可動駒側位置決め溝と前記受け体側位置決め溝に挿入されている可動駒位置決め体をさらに備え、
前記圧力センサは、前記可動駒位置決め体と前記可動駒受け体との間に配置されている［１］に記載の金型。
［３］
前記基台と前記可動駒との間に配置されている温調駒、及び前記可動駒と前記可動駒受け体との間に配置されている弾性部材をさらに備える［１］又は［２］に記載の金型。

【符号の説明】

【0039】

１ 金型
１１ 可動駒
１３ 成形型
１５ 可動駒受け体
１７ 圧力センサ

【図1】

【図2】

【図3】