JP5012454B2

JP5012454B2 - 成形装置のパーティング面の加工方法

Info

Publication number: JP5012454B2
Application number: JP2007306258A
Authority: JP
Inventors: 和広古田; 宣隆田中
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2027-11-27
Also published as: JP2009126151A

Description

本発明は、成形装置のパーティング面の加工方法に関する。

成形装置には、特許文献１に示されるように、三次元形状の金型面を温度むらなく迅速に温度調整するべく、金型面となってキャビティを形成する表面材とその表面材の背面を支持する支持材との間に通路を形成し、その通路内に、温度調整用媒体を流す温度調節管を配置すると共に、その温度調節管の周囲において低融点金属を充填したものが提案されている。これによれば、表面材の背面側又は支持材の表面側に溝を形成してそれらを組み付けることにより、表面材の表面から一定の近接距離に通路を形成でき、その通路内に温度調節管を配置できる。しかも、その通路と温度調節間との間に低融点金属が充填されて、その通路内壁と温度調節管との間に空間層をなくすことができ、対流ではなく伝導による熱伝達を行うことができる。これにより、温度調整用媒体を漏洩させることなく、三次元形状の金型面を迅速に温度調整することができる。

一方、成形装置においては、バリ対策が求められており、その一つとして、特許文献２に示されるように、成形型に、パーティング面近傍において冷却通路を形成し、その冷却通路に冷却媒体を流すことによりパーティング面を冷却することが知られている。これによれば、キャビティからパーティング面に漏れ出た溶融樹脂を凝固させて、以後、その凝固樹脂に基づき、溶融樹脂がキャビティからパーティング面に漏れ出ることを抑制でき、バリの発生を抑制できる。

したがって、このような特許文献２に係る成形装置に特許文献１に示す内容を適用すれば、温度調整用媒体を漏洩させることなく、パーティング面を迅速に冷却してバリの発生を抑制できる。

特開２００２−１７２６２５号公報特開２００５−２９７３８６号公報

しかしながら、成形時にパーティング面を冷却すると、パーティング面はその冷却に伴い他の部位よりも収縮する。このため、パーティング面に成形材料が入り込める隙間が生じてしまい、パーティング面の冷却によるバリ抑制効果が小さくなってしまう。

そこで、本発明は、成形型のパーティング面の冷却によるバリ抑制効果を高めることのできるパーティング面の加工方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、第１成形型と第２成形型とを閉じたときに形成されるキャビティ面の温度を調整する温度調整手段と、少なくとも前記キャビティ内に材料が供給されている間、前記第１成形型及び前記第２成形型の少なくとも一方のパーティング面を冷却する冷却手段とを備える成形装置における、パーティング面の加工方法であって、前記温度調整手段により前記キャビティ面の温度を調整すると共に、前記冷却手段により前記パーティング面の冷却を行う温度制御工程と、前記温度制御工程における前記キャビティ面の温度調整及び前記パーティング面の冷却を維持した状態で、前記パーティング面の密着が得られるように前記パーティング面を加工する加工工程とを有することを特徴とするパーティング面の加工方法が提供される。

上記方法によれば、温度調整手段によるキャビティ面の温度調整と、冷却手段によるパーティング面の冷却とを行っている、実際の成型時と同じ温度環境の状態で、パーティング面を加工するため、成形時に密着度の高いパーティング面が得られ、パーティング面の冷却によるバリ抑制効果を高めることができる。

本発明の好適な実施形態によれば、前記加工工程では、前記パーティング面の加工を行った後、前記温度制御工程における前記キャビティ面の温度調整及び前記パーティング面の冷却を維持した状態で、前記パーティング面の型合わせ検査を行い、前記パーティング面の密着状態が不良の場合、再度、前記パーティング面の加工を行うことが好ましい。

上記の方法によれば、キャビティ面の温度調整とパーティング面の冷却とを行った状態で、パーティング面の加工、型合わせ検査を繰り返し、良好なパーティング面の密着状態を得ることができる。

本発明によれば、成形型のパーティング面の冷却によるバリ抑制効果を高めることのできるパーティング面の加工方法を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る成形装置を示す全体図、図２及び図３はそれぞれ、本実施形態に係る成形装置の型開き状態及び型閉じ状態を示す図である。

図１〜３において、符号１は実施形態に係る成形装置であり、成形装置１は、固定型（第１，第２成形型の一方）２と、固定型２に対して接近、離間動可能な可動型（第１，第２成形型の他方）３とを備えている。固定型２と可動型３とは、その固定型２の型合わせ面であるパーティング面２ａとその可動型３の型合わせ面であるパーティング面３ａとが型開き状態から当接して型閉じ状態になったときに、その両者２，３間においてキャビティ４を形成するように構成されており、そのキャビティ４は、所定の成形品形状に対応した形状に設定されている。

図１〜図３においては、理解を容易にするために、キャビティ４、そのキャビティ４を構成する各型（固定型２、可動型３）におけるキャビティ凹所４ａの形状を簡単化したものが示されているが、例えば、成形品として車両のバンパの成形品を成形する場合には、固定型２の内面は図４に示す通りとなり、可動型３の内面は図５に示す通りとなる。図４において、符号５はスライドコア、ハッチングで示される部分６は、固定型２におけるキャビティ４外周縁側のパーティング面２ａを示し、図５において、ハッチングで示される部分７は、固定型２に対応する可動型３におけるキャビティ４外周縁側のパーティング面３ａを示している。

固定型２には、図１〜図３に示すように、その外側面からキャビティ４内に臨む樹脂流通路８が形成されている。この樹脂流通路８には、固定型２の外面において射出成形機９が接続されており、この射出成形機９により材料としての溶融樹脂がキャビティ４内に供給されることになっている。また、固定型２及び可動型３には、キャビティ４の背面側を通るようにして循環通路１０がそれぞれ形成され、その循環通路１０に対して温度調整媒体（温調水）を流す温度調整装置としての金型温調機１１が接続ホース１２（図２，図３参照）を介して接続されており、その温度調整媒体によりキャビティ４内の温度状態が調整されることになっている。図１において固定型２及び可動型３の循環通路１０に対する矢印は、温度調整媒体の流れの状態を示す。この温度調整媒体としては、射出成形時のキャビティ４の内壁面が例えば約４０℃となるように、常に例えば約２５〜３０℃の温調水が供給される。なお、図１においては、図２，図３の場合と異なり、循環通路１０と金型温調機１１との接続関係が簡略して示されている。

固定型２のパーティング面２ａ及び可動型３のパーティング面３ａには、図２，図３，図６，図７に示すように、溝１３が外部に対して開口するようにそれぞれ形成されている。この両溝１３は、互いに対応して形成されており、固定型２と可動型３とが型閉じ状態になったときには、両溝１３の開口は合わさることになっている。溝１３は、キャビティ４の外周縁部近傍にそれぞれ配置されており、そのキャビティ４の外周縁からの距離は、後述のバリ発生抑制処理がキャビティ４での本来の樹脂成形にできるだけ影響を与えない限りできるだけ近くなるように設定されている。具体的には、キャビティ４の外周縁から一定距離Ｌ（例えば０．５〜１．０ｃｍ程度）に設定されている。この溝１３は、図１〜図３，図６，図７においては、簡単化のため、キャビティ４の周縁部の一部のみに配置されているが、実際には、複数の溝１３の各一部が、キャビティ４の略全周を囲むように形成されている。これについては、後述する。

各溝１３には、図１〜図３，図６，図７に示すように、温度調節管１４がそれぞれ圧入されている。この温度調節管１４は、バリの発生の抑制、固定型２及び可動型３の結露の発生防止を目的として、温度調整用媒体である加熱媒体又は冷却媒体を適宜、流し、その温度調整用媒体により固定型２及び可動型３のパーティング面２ａ，３ａの温度調整を行うことになっている。この温度調節管１４としては、本実施形態においては、銅製（熱伝導率：約４００W／ｍ・K）の温度調節管が用いられており、この銅製の温度調節管１４を用いることにより、延性、展性等を利用した圧入作業の容易性、溝１３内壁に対する密着性、さらには、高い熱伝導率が確保されている。

また、各温度調節管１４は、図１〜図３、図６、図７に示すように、各溝１３に対応して、キャビティ４の外周縁部近傍の一部分に位置することになっているが、これは、理解を容易にするべく簡単化して図示したためであり、実際には、バンパを成形する場合の固定型２及び可動型３を示す図４、図５に示すように、各型２，３毎に、複数の温度調節管１４が用意され、その各温度調節管１４の一部が、協働してキャビティ４の外周縁部を略全周に亘って囲んでいる。これに伴い、溝１３も、これら各温度調節管１４の配置、圧入を可能とすべく、それに即した状態で各型２，３に形成されている。図４，図５において、各温度調節管１４に対する矢印は、その各温度調節管１４での温度調整用媒体の流れを示す。

固定型２及び可動型３の各温度調節管１４は、図２，図３，図６，図７に示すように、溝１３開口を介して外部に露出されている。各温度調節管１４は、その露出面がパーティング面と略面一ないしは若干、溝１３内方に引っ込むように配置されており、その固定型２及び可動型３の両温度調節管１４の露出面は、極めて近接した状態（当接状態を含む）で対向することになっている。また、温度調節管１４と溝１３底部との間に、温度調節管１４、溝１３の表面粗さ、加工ばらつき等に基づき、閉じられた空間１５が形成されるが、その空間１５には接着剤１６が充填されている。この接着剤１６には、空間１５の空気の熱伝導率よりも高い熱伝導率を示すものが用いられており、本実施形態においては、その接着剤１６は、銀を主要成分とした含む接着剤とされている。このような銀を主要成分とした接着剤１６には、組成として、銀：約６５重量％、残り：窒化ボロン、樹脂、硬化剤としたものがあり、その熱伝導率は、７．５Ｗ／ｍ・Ｋである。なお、この接着剤１６の充填は、温度調節管１４を溝１３内に圧入する前に、その溝１３内に接着剤１６を入れておいたり、温度調節管１４の外周面に接着剤１６を付着させておくことにより、行われる。また、接着剤１６は、キャビティ４側のパーティング面２ａ，３ａの冷却効果をより高めるために、図６，図７に示すように、温度調節管１４上のキャビティ側の溝１３内空間に充填されている。

固定型２の温度調節管１４の一端部及び可動型３の温度調節管１４の一端部に、図１に示すように、媒体供給管１７を介して加熱媒体供給源１８及び冷却媒体供給源１９が接続されていると共に、固定型２の温度調節管１４の他端部及び可動型３の温度調節管１４の他端部に、図１に示すように、媒体還流管２０を介して加熱媒体供給源１８及び冷却媒体供給源１９が接続されている。

加熱媒体供給源１８は、温度調整用媒体を送り出すポンプ、その温度調整用媒体を加熱する加熱源等、温度調整用媒体（加熱媒体）を送り出す一連の要素を含んでおり、その加熱媒体供給源１８の供給口側と媒体供給管１７との間には電磁弁からなる開閉弁１８ａがそれぞれ介装されていると共に、加熱媒体供給源１８の還流口側と媒体還流管２０との間には電磁弁からなる開閉弁１８ｂがそれぞれ介装されている。

冷却媒体供給源１９は、温度調整用媒体を送り出すポンプ、その温度調整用媒体を冷却する冷却源等、温度調整用媒体（冷却媒体）を送り出す一連の要素を含んでおり、冷却媒体供給源１９の供給口側と媒体供給管１７との間には電磁弁からなる開閉弁１９ａがそれぞれ介装されていると共に、冷却媒体供給源１９の還流口側と媒体還流管２０との間には電磁弁からなる開閉弁１９ｂがそれぞれ介装されている。

媒体供給管１７及び媒体還流管２０としては、本実施形態においては断熱ホースが用いられている。断熱ホースの可撓性、屈曲性等に基づき、固定型２に対する可動型３の接近、離間動を可能にするためである。

加熱媒体供給源１８及び冷却媒体供給源１９において用いる温度調整用媒体としては、低温から高温までの広い範囲で使用できる媒体、例えばフッ素系流体（例えばパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ））が好ましい。また、このフッ素系流体は、銅製温度調節管１４を腐食させることがないため有利である。

図１において、符号Ｕは、制御装置を示す。制御装置Ｕは、主として、固定型２及び可動型３に対する温度調整用媒体の制御を目的とするもので、型閉じ工程開始からの成形品の取り出し工程までの間、経過時間に基づき所定の制御を行うことになっている。このため、制御装置Ｕには、型閉じ工程開始を検出するスイッチＳＷからの開始信号が入力される一方、その制御装置Ｕからは、加熱媒体供給源１８、開閉弁１８ａ，１８ｂ、冷却媒体供給源１９、開閉弁１９ａ，１９ｂに制御信号が出力されることになっている。

次に、制御装置Ｕによる制御内容を、成形装置１による成形工程と共に具体的に説明する。

成形装置１においては、図８に示すように、型閉じ、射出、保圧、冷却、型開き、成形品取出しの各工程が順次、行われるが、制御装置Ｕは、型開き状態から型閉じ工程への移行が開始されると、センサＳＷからの検出信号に基づき、開閉弁１８ａ，１８ｂを閉じる等して、加熱媒体供給源１８から加熱媒体が供給されることを停止する一方、開閉弁１９ａ，１９ｂを開弁して、冷却媒体供給源１９から固定型２の温度調節管１４及び可動型３の温度調節管１４に冷却媒体（フッ素系流体）を供給し、その冷却媒体により固定型２のパーティング面２ａ及び可動型３のパーティング面３ａを冷却する。この冷却は、射出工程を経て保圧工程の初期段階まで行われ、固定型２及び可動型３のパーティング面２ａ，３ａの温度は、図８に示すように、次第に下げられて例えば２５℃以下の温度（具体的には例えば２３〜２４℃）に下げられる。

これにより、キャビティ４から固定型２及び可動型３のパーティング面２ａ，３ａに漏洩しようとする溶融樹脂２１が積極的に凝固され、以後、その凝固物によりキャビティ４内の溶融樹脂２１の漏洩が阻止されて、両パーティング面２ａ，３ａに溶融樹脂の凝固物であるバリが生じることが抑制される。特に、保圧工程においては、溶融樹脂の凝縮に伴って溶融樹脂が加圧補給され、それに基づき両パーティング面２ａ，３ａへと溶融樹脂が漏洩し易くなるが（図８中のバリ発生タイミング領域参照）、この両パーティング面２ａ，３ａの積極的な冷却によりその溶融樹脂の漏洩を防止できることになる。このとき、各温度調節管１４が溝１３内壁に圧入されて強固に密着されていること、各温度調節管１４と溝１３底部との間の閉じられた空間１５に銀を主要成分とした接着剤１６が充填され、高い熱伝導率の下での伝導をもって各パーティング面２ａ，３ａの熱を奪うことができることにより、両パーティング面２ａ，３ａ間を漏洩しようとする溶融樹脂に対する冷却効果（凝固）を高めることができる。

保圧工程を経てキャビティ４に対する冷却工程が開始されると、制御装置Ｕは、開閉弁１９ａ，１９ｂを閉じて冷却媒体の供給を停止する一方、開閉弁１８ａ，１８ｂを開弁して加熱媒体（フッ素系流体）を固定型２の温度調節管１４及び可動型３の温度調節管１４に供給し、固定型２及び可動型３のパーティング面２ａ，３ａの加熱を開始する。この加熱は、型開き工程前まで例えば約４０℃の加熱媒体が供給され、固定型２及び可動型３のパーティング面２ａ，３ａの温度は、例えば２５℃を超える温度（具体的には例えば２６〜２７℃）とされる。これにより、固定型２及び可動型３のパーティング面２ａ，３ａに対する上記冷却の場合と同様、高い熱伝達性をもって固定型２及び可動型３のパーティング面２ａ，３ａが加熱され、型開き時に、固定型２及び可動型３に結露が生じることが防止される。

この後、固定型２と可動型３との型開きを行う型開き工程を経て、取出し工程において、成形品が成形型から取り出され、一つの成形品の成形を終える。

したがって、本実施形態においては、各温度調節管１４から固定型２及び可動型３の両パーティング面２ａ，３ａへの熱伝導性を高めることにより、特に保圧工程において、両パーティング面２ａ，３ａ間に漏洩し易い溶融樹脂２１を即座に凝固させて、以後の溶融樹脂２１の漏洩を防止し、バリの発生を抑制できる。また、キャビティ４の冷却工程において、同様の高い熱伝達性をもって各温度調節管１４からの熱により両パーティング面２ａ，３ａを加熱することができ、型開き時に固定型２及び可動型３に結露が生じることを防止できる。
しかも、各温度調節管１３の取付け作業が、各溝１３内に温度調節管１３を圧入するだけの作業となるため、取付け作業を容易にすることができる。

その反面、上述のような構成を採用した成形装置においては、特有の問題が生じる。すなわち、保圧工程においてはパーティング面２ａ，３ａが積極的に冷却されるためパーティング面２ａ，３ａは他の部位より低温となるため、これらのパーティング面２ａ，３ａは他の部位よりも収縮量が大きくなる。具体的には、図９に示すように、冷却時のパーティング面２ａ，３ａはそれぞれ、理想面２ａ’，３ａ’に対して収縮を起こし、型合わせをしたとき、パーティング面２ａとパーティング面３ａとの間に溶融樹脂が入り込める隙間が生じてしまう。この不良現象によって、パーティング面の冷却によるバリ削減効果が小さくなってしまう。

この問題を解決するために、本実施形態においては、本成形装置の製作時又は修理時に、以下の工程によるパーティング面２ａ，３ａの加工を行う。

（１）まず、本成形装置１の実際の射出成型時と同様の温度制御を行う。すなわち、金型温調機１１によりキャビティ４の温度調整を行う。具体的には、上述したように、射出成形時のキャビティ４の内壁面が例えば約４０℃となるように、例えば約２５〜３０℃の温調水を供給する。そして、金型温調機１１が温調水を供給している間、制御装置Ｕは冷却媒体供給源１９から固定型２の温度調節管１４及び可動型３の温度調節管１４に冷却媒体を供給し、その冷却媒体によりパーティング面２ａ，３ａを冷却する。以後この温度状態を維持する。上記したとおり、この状態では、パーティング面２ａ，３ａはそれぞれ、理想面２ａ’，３ａ’に対して収縮を起こすことになる。

（２）図１０に示すように、パーティング面２ａ及び３ａに、溶接材２０を肉盛りする。この溶接材２０としては例えば、Ｆｅ（鉄）を主成分とし、例えば、Ｍｎ（マンガン）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｃ（炭素）、Ｍｏ（モリブデン）を含有する材料を用いるとよい。

（３）図１１に示すように、グラインダ２１を用いて理想面２ａ’、３ａ’に対して凸となった部分を切削する。

（４）図１２に示すように、例えば固定型２のパーティング面２ａの全面に光明丹を塗布し、図１３に示すように、固定型２のパーティング面２ａと可動型３のパーティング面３ａとを当接して型閉じ状態にする。

（５）その後、図１４に示すように、型開き状態とし、可動型３のパーティング面３ａへの光明丹の転写状態を確認する。光明丹が濃く転写されている部分ではパーティング面が理想面に対して浮いて（凸出して）おり、逆に、光明丹が薄く転写されているか全く転写されていない部分では、パーティング面が理想面に対して凹んでいると判断できる。このように、光明丹によって不良箇所を容易に目視することができる。

（６）図１５に示すように、光明丹が強く転写されている部分、すなわちパーティング面が理想面に対して浮いている部分は、グラインダ２１を用いて切削し、面直しを行う。また、光明丹が薄く転写されているか全く転写されていない部分には、再度、溶接材を肉盛りし、切削、面直しを行う。

（７）光明丹を一度拭き取り、再び固定型２のパーティング面２ａの全面に光明丹を塗布し、固定型２のパーティング面２ａと可動型３のパーティング面３ａとを当接して型閉じ状態にする。

（８）以降、型閉じ時に固定型２のパーティング面２ａと可動型３のパーティング面３ａとが全面で密着し、光明丹がパーティング面３ａの全域に亘って均一に転写されるようになるまで、上記（５）、（６）の工程を繰り返す。

以上説明したように、本実施形態におけるパーティング面の加工方法は、実際の射出成形時に制御される温度環境において行われるため、その実際の射出成型時に生じうるパーティング面の収縮現象を考慮してパーティング面を平滑化することができる。これにより、特に保圧工程においてパーティング面を積極的に冷却することによりパーティング面に漏洩し易い溶融樹脂を即座に凝固させ、以後の溶融樹脂の漏洩を防止し、もってバリの発生を抑制するようにした成型装置において、そのバリ発生の抑制効果をより確実にすることができる。

なお、上述の実施形態においては、射出成形を前提に説明したが、本件発明を鋳造金型に適用可能であることは言うまでもない。

実施形態に係る成形装置を示す全体図。実施形態に係る成形装置の型開き状態を説明する説明図。実施形態に係る成形装置の型閉じ状態を説明する説明図。バンパの成形を行う固定型内面において、キャビティ周縁部のパーティング面の位置を示す説明図。バンパの成形を行う可動型内面において、キャビティ周縁部のパーティング面の位置を示す説明図。型開き時におけるパーティング面の状態を説明する説明図。型閉じ時におけるパーティング面の状態を説明する説明図。製造工程及び各製造工程におけるパーティング面の温度状態を説明する説明図。パーティング面の収縮現象を説明する図。パーティング面への溶接材の肉盛り工程を説明する図。パーティング面上の溶接材の凸部の切削工程を説明する図。パーティング面への光明丹の塗布工程を説明する図。光明丹が塗布されたパーティング面の型閉じ工程を説明する図。図１１の型閉じ状態から型開き状態として光明丹の転写状態を確認する工程を説明する図。光明丹の転写状態に応じた再度の切削、面直し工程を説明する図。

符号の説明

１成形装置
２固定型（第１，第２成形型の一方）
２ａパーティング面（合わせ面）
３可動型（第１，第２成形型の他方）
３ａパーティング面（合わせ面）
４キャビティ
１３溝
１４温度調節管
１６接着剤
２１溶融樹脂

Claims

第１成形型と第２成形型とを閉じたときに形成されるキャビティ面の温度を調整する温度調整手段と、少なくとも前記キャビティ内に材料が供給されている間、前記第１成形型及び前記第２成形型の少なくとも一方のパーティング面を冷却する冷却手段とを備える成形装置における、パーティング面の加工方法であって、
前記温度調整手段により前記キャビティ面の温度を調整すると共に、前記冷却手段により前記パーティング面の冷却を行う温度制御工程と、
前記温度制御工程における前記キャビティ面の温度調整及び前記パーティング面の冷却を維持した状態で、前記パーティング面の密着が得られるように前記パーティング面を加工する加工工程と、
を有することを特徴とするパーティング面の加工方法。
前記加工工程では、前記パーティング面の加工を行った後、前記温度制御工程における前記キャビティ面の温度調整及び前記パーティング面の冷却を維持した状態で、前記パーティング面の型合わせ検査を行い、前記パーティング面の密着状態が不良の場合、再度、前記パーティング面の加工を行うことを特徴とする請求項１に記載のパーティング面の加工方法。
前記材料は溶融樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載のパーティング面の加工方法。