JP2005280272A - 成形型及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 型温度調節用通路の配置位置・成形方法等を工夫することによって成形品の固化の均一化を図り、製品歩留まり及び生産能率を向上させることのできる成形型とその製造方法を提供する。
【解決手段】 合わせ面ＰＬ（基準平面Ｓ）に近接する部位を形成することになる可動側層状体１１２ａには、可動側キャビティ１３２の一部を構成することになるキャビティ壁部１３２ａと、合わせ面ＰＬを貫通する可動側周回通路４２Ｒの一部を構成することになる可動側周回通路壁部４２Ｒａと、合わせ面ＰＬを貫通する貫通通路４２Ｔの一部を構成することになる貫通通路壁部４２Ｔａとが同時一体形成される。キャビティ壁部１３２ａとして、ベース部１３ｂ・柄部１３ｓ・天頂部１３ｔ・傘状部１３ｃ・裾部１３ｆの各一部を構成することになるベース壁部１１３ｂ・柄壁部１１３ｓ・天頂壁部１１３ｔ・傘状壁部１１３ｃ・裾壁部１１３ｆが含まれる。また、貫通通路壁部４２Ｔａとして、起立部４２ｓの一部を構成することになる起立壁部１４２ｓが含まれる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、射出成形用金型等の成形型とその製造方法に関する。

樹脂等の成形に用いられる射出成形機等には、例えば固定型と可動型とからなる金型等の成形型が用いられる。このような成形型には、固定型と可動型との間に形成されるキャビティ内に充填（注入）された溶融樹脂を固化させるために、型の冷却（温度調節）機構が付設されている。そして、キャビティ内の溶融樹脂を速やかにかつ均一に固化させるために、例えば、（１）合わせ面に沿って設けられる冷却通路（型温度調節用通路）の配置数・配置位置や金型材料（材質）等を工夫したり、（２）冷却水（冷媒）の温度・流量等を管理・制御したりすることが種々試みられている（特許文献１，２参照）。

特許第３０７２２１７号公報 特許第３３１６８８３号公報

しかし、
（１）冷却通路は一般にドリル等で穴あけされるため、固定型・可動型それぞれの型内で直線状に形成されることが多く、配置には設計上・製造上の限界がある；
（２）ポンプの定格容量・台数による制限や接続部からの漏水防止のための流量（水圧）制限がある；
等の理由により、成形品（すなわちキャビティ）の形状が複雑化するにつれて、冷却工程での成形型温度が不均一にかつ高温になる傾向がある。このことは成形品の固化に部分的又は時間的なばらつきを生じ、（ａ）固化する際の成形品の変形・寸法精度悪化等により、あるいは突出しの際の成形品の変形・損傷等により、製品歩留まりが低下したり、（ｂ）成形サイクルが長くなることによって生産能率が低下したりする。

本発明の課題は、型温度調節用通路の配置位置・成形方法等を工夫することによって成形品の固化の均一化を図り、製品歩留まり及び生産能率を向上させることのできる成形型とその製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために、本発明に係る成形型は、
固定型に対し可動型を接近移動させることにより、それらが合わせ面で接触するとともに両者間にキャビティが形成される成形型であって、
型温度調節用通路が、前記キャビティの周囲を前記合わせ面に沿ってベルト状に連続的に包囲する形態に形成された周回通路を含むことを特徴とする。

このような成形型によれば、キャビティの周囲を合わせ面に沿ってベルト状に連続的に包囲する形態に形成された周回通路を流れる型温度調節媒体（冷却媒体又は加熱媒体）によって、成形品が固化する際の位置的又は時間的なばらつきが生じにくくなる。その際、キャビティ（成形品）の形状等により溶融樹脂等の保有熱が溜まりやすい部位での熱引き（熱伝導）の改善等を図ることができる。したがって、成形品の形状が複雑化しても、成形品の変形等による製品歩留まりの低下や成形サイクルの長期化による生産能率の低下を抑制することができる。

具体的には、周回通路が、合わせ面に対向する面の幅が通路の深さに比して広く形成されるとともに、キャビティの外側で合わせ面を貫通し固定型と可動型とに跨って形成されていることにより、幅広ベルト状（帯状）の温調配管（周回通路）での効率的な冷却等が可能となる。特に、周回通路は合わせ面を貫通し、周回通路を流れる型温度調節媒体がキャビティ内の溶融樹脂等と直接接触しないので、例えば、局所的な急冷に伴う成形品の変形・割れ等（不良発生）が生じにくい。

そして、このような成形型において、固定型及び可動型が、合わせ面に平行な断面を有する複数の層状体を積層することにより一体形成され、かつ、層状体が、キャビティを構成するキャビティ壁部と周回通路を構成する周回通路壁部とを含むことが望ましい。これによって、キャビティ（成形品）が複雑な三次元形状を有する場合でも、幅広ベルト状の周回通路（温調配管）を型温度調節のために最も効果的な位置に精度よく組み込むことができ、成形品の固化の均一化により、製品歩留まりや生産能率の向上に寄与することができる。

本発明に係る「成形型」の代表例は、キャビティ型（メス型）を固定型、コア型（オス型）を可動型とする射出成形用金型（特許文献１参照）や、一方を固定型、他方を可動型とする一対の分割型からなる射出成形用金型（特許文献２参照）である。ただし、「成形型」には、射出成形以外の成形方法（例えば、圧縮成形、トランスファ成形等）や、プラスチック以外の成形材料（例えば、ガラス等）に用いられる金属以外の型材料（例えば、ゴム、プラスチック等）製の型が含まれる。なお、「型温度調節用通路」は通常冷却通路であるが、成形材料によっては結晶性を向上させるため成形型（金型）を高温に維持する必要があり、このような場合には加熱通路としての機能も有する。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る射出成形用の成形型は、
固定型に対し可動型を接近移動させることにより、それらが合わせ面で型締めされるとともに両者間にキャビティが形成される射出成形用の成形型であって、
型温度調節用通路としての冷却通路が、前記キャビティの周囲を前記合わせ面に沿ってその合わせ面に対向する面の幅が通路の深さに比して広く形成されたベルト状に連続的に包囲するとともに、前記キャビティの外側で前記合わせ面を貫通し前記固定型と可動型とに跨って形成された周回通路を含み、
前記周回通路を流れる冷媒が前記固定型及び可動型のうち少なくとも一方の側の冷却通路から吸引排出されることを特徴とする。

このような射出成形用の成形型によれば、周回通路が合わせ面を貫通し固定型と可動型とに跨って形成されていても、その内部を流れる冷媒が合わせ面から噴出しない。したがって、合わせ面の周回通路にＯリング、パッキン、樹脂コーティング層等のシール処理を施さなくてよいので構造が簡素で安価であり、冷媒漏れによる錆の発生も防止できる。なお、冷媒として、冷却水等の冷却液や冷却空気等の冷却ガスを用いることができる。また、周回通路は、固定型・可動型いずれの冷却通路に連結されていてもよく、冷却通路に対して直列状・並列状のいずれでも連結できる。

具体的には、冷却通路を流れる冷媒は冷却水であり、その冷却水は合わせ面から周回通路に吸い込まれる外気とともに負圧ポンプにより固定型及び可動型のうちいずれか一方の側の冷却通路から吸引排出されることが望ましい。この場合、冷却水を圧送しなくてすむためポンプ（及び駆動モータ）の負担を軽減できるとともに、外気の吸引により冷却効率が向上する。

一方、これらの成形型において、固定型又は可動型には、周回通路を貫通してキャビティ内に突入することによって成形品を取り出すための突出し機構を配置し、突出し機構の外周を覆うことにより、周回通路を流れる冷媒からその突出し機構を隔離するための保護筒を設けることができる。これによって、周回通路を貫通して配置される突出し機構からの冷媒漏れ（水漏れ）及び錆の発生を防止できる。なお、突出し機構として従来からのエジェクトピン等をそのまま使用できる。

そして、これらの成形型において、固定型又は可動型が、合わせ面に平行な断面を有する複数の層状体を積層することにより一体形成され、かつ、層状体が、保護筒を構成する保護筒壁部と周回通路を構成する周回通路壁部とを含むことが望ましい。これによって、キャビティ（成形品）の形状に合わせて、最も効果的に成形品の突き出しが行える位置に突出し機構を配置することができ、突出し工程での不良品の発生を抑制することができる。

さらに、上記課題を解決するために、本発明に係る成形型の製造方法は、
固定型と可動型との合わせ面を含む基準平面に平行な断面を有する複数の層状体の各々に、両者間に形成されるキャビティを構成することが予定されたキャビティ壁部と、前記キャビティの周囲を前記合わせ面に沿ってその合わせ面に対向する面の幅が通路の深さに比して広く形成されたベルト状に連続的に包囲するとともに、前記キャビティの外側で前記合わせ面を貫通する周回通路を構成することが予定された周回通路壁部とが同時一体形成され、
それら複数の層状体が積層一体化されて前記固定型及び可動型のうち少なくとも一方が造型されることを特徴とする。

このような成形型の製造方法によれば、スライス状（薄膜状）の層状体にキャビティ壁部と周回通路壁部とを一工程で一体的に形成でき、また複数の層状体の積層一体化によりキャビティと周回通路とを有する成形型の造型ができるので、造型に要する時間を短縮できる。

ここで、本発明における積層一体化造型法として、具体的には次のような手法を採用することができる。
（１）熱溶融硬化性物質の溶融・硬化による方法……プレート上に熱溶融硬化性物質（例えば金属粉末）を所定厚さで層状に均一散布し、レーザービーム等をキャビティ断面形状及び周回通路断面形状に沿って照射することにより照射部位が熱溶融硬化した層状体を形成するとともに、同時にその照射により互いに隣接した層状体を積層一体化する造型法である(特公平６−９８６８７号公報、特許第２６２０３５３号公報参照)。
（２）光硬化性物質の硬化による方法……容器に光硬化性流動物質（例えば光硬化性樹脂溶液）を入れ、水銀ランプ等の光源からの光束をキャビティ断面形状及び周回通路断面形状に沿って照射することにより照射部位が光硬化した層状体を形成するとともに、同時にその照射により互いに隣接した層状体を積層一体化する造型法である(特公平６−２４７７３号公報、特公平７−５７５３１号公報参照)。
（３）シート状物質の切断・積層による方法……プレート上に所定厚さのシート状物質（例えば金属シート材）を載置し、レーザービーム等をキャビティ断面形状及び周回通路断面形状に沿って照射することにより切断された層状体を形成し、複数の層状体を積層一体化する造型法である(特開平８−３１８５３５号公報参照)。

なお、「キャビティ壁部と周回通路壁部との同時一体形成」とは、層状体の形成工程においてキャビティ壁部と周回通路壁部とがともに（一緒に）形成されることを意味する。したがって、例えば２台のレーザー発信器を同時に作動させて両壁部を一挙に熱溶融硬化させる方法の他、１台のレーザー発信器によって一方の壁部、続いて他方の壁部を順次熱溶融硬化させる方法を用いてもよい。また、「複数の層状体の積層一体化」には、両壁部の同時一体形成と並行して隣接する層状体同士を一体化させる方法、両壁部の同時一体形成により複数の層状体（例えばシート状物質）を予め形成しておき、隣接する層状体同士を次々に又はすべての層状体を一斉に一体化させる方法、のいずれを採用してもよい。

このような成形型の製造方法において、固定型側の層状体と可動型側の層状体とは、それぞれ基準平面から互いに等しい距離を隔てて等しい厚さを有し、かつキャビティ壁部と周回通路壁部とが同時一体形成され、複数の層状体がそれぞれ積層一体化されて固定型と可動型とが同時進行の形で造型されることにより、固定型と可動型とには基準平面に対して対称なキャビティがそれぞれ形成される場合がある。基準平面に対して対称なキャビティを有する固定型と可動型とが同時進行の形で造型されることによって、造型に要する時間をさらに大幅に短縮でき、また造型のための制御も簡素化される。

（実施例）
次に、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例を参照して説明する。図１は本発明に係る成形型の一実施例である射出成形用金型を用いた射出成形機を示す正面断面図及び右側面図である。この射出成形機１００は、射出成形用金型１０（成形型；以下、単に金型という）を用いて自動車用樹脂部品等の成形品を製造するものである。図１に示す射出成形機１００は、金型１０を開閉したり高圧で締め付け固定したりするための型締め装置２０と、合成樹脂等の成形材料を溶融して金型１０のキャビティ１３（空洞部）へ射出するための射出装置３０と、金型１０内で冷却水（冷媒；型温度調節媒体）を循環冷却してキャビティ１３内の溶融樹脂等を冷却・固化するための冷却装置４０（型温度調節装置）と、キャビティ１３内に突入して冷却・固化した樹脂成形品等を取り出すための突出し装置５０とを備えている。

図１において、金型１０は、図中上側に位置する固定型１１と下側に位置する可動型１２とに分割され、固定型１１と可動型１２とが合わせ面ＰＬで閉じられたとき、溶融樹脂の充填（注入）される空間であるキャビティ１３が形成される。この実施例では、キャビティ１３は合わせ面ＰＬを含む基準平面Ｓに対して対称な形態を有する固定側キャビティ１３１及び可動側キャビティ１３２として両型１１，１２にそれぞれ形成され、固定型１１（第一分割型）及び可動型１２（第二分割型）は一対の分割型（金型１０）を構成している。そして、固定型１１はさらにその上方に位置する固定側取付板１５（射出成形機１００の固定側ダイプレート（図示せず）に固定されている）に取り付けられ、可動型１２はさらにその下方に位置する受け板１６に取り付けられている。また、受け板１６は型締め装置２０に連結され、固定側取付板１５に対して上下方向（縦方向）に接近離間可能とされている。なお、固定型１１及び可動型１２には、合わせ面ＰＬで閉じ合わせる際の案内部１１ａ，１２ａがそれぞれ形成されており、この実施例では固定型１１の四隅に設けられた案内凸部１１ａと可動型１２の四隅に設けられた案内凹部１２ａとから構成されている（図４、図５参照）。

型締め装置２０は、受け板１６に一端を固定された複数（例えば２本；図４参照）の植え込みボルト２１（締結部材）と、植え込みボルト２１の他端に連結されたトグルリンク機構等の締め付け部２２とを有している。また、射出装置３０は、樹脂等の成形材料を溜めておくホッパ３１と、成形材料を加熱溶融させた溶融樹脂を貯蔵するシリンダ３２と、シリンダ３２内において溶融樹脂をキャビティ１３へ送り込むスクリュ３３とを有している。一方、固定側取付板１５にロケートリング１７が固定され、ロケートリング１７には下端にキャビティ１３に連通するピンポイントゲート１８ａを開口するウェルタイプのスプルーブッシュ１８が嵌め込み固定されている。そして、射出成形の際、シリンダ３２先端のノズル３２ａがスプルーブッシュ１８に挿入され、シリンダ３２内の溶融樹脂がスクリュ３３によりキャビティ１３へ送り込まれる。

冷却装置４０は、冷却水を流すために固定型１１及び可動型１２の内部にそれぞれ形成された冷却通路４１，４２(型温度調節用通路；温調配管)と、可動型１２の冷却通路４２から流入した冷却水を固定型１１の冷却通路４１より吸引・排出するための負圧ポンプ４３（吸引ポンプ、減圧ポンプ）とを有している。なお、負圧ポンプ４３には駆動のための電動モータ４３ａ（ポンプ駆動手段）が付設されている。また、４４は負圧ポンプ４３から冷却通路４１，４２への冷却水の逆流を防止するための逆止め弁、４５は冷却水貯留タンクである（図２参照）。

突出し装置５０は、受け板１６の下方に突出しストロークＬに相当する隙間を介して位置する上部エジェクタプレート５１と、上部エジェクタプレート５１の下面に取り付けられた下部エジェクタプレート５２と、キャビティ１３内に突入することによって成形品Ｍを取り出すための突出し機構５３とを有している。また、突出し機構５３は、複数（例えば６本；図４参照）のエジェクトピン５３ａと、複数（例えば２本；図４参照）のエジェクトストッパピン５３ｂと、複数（例えば２個；図４参照）のリターンスプリング５３ｃ（付勢部材;弾発部材）と、下部エジェクタプレート５２を上方に押圧する押圧部（図示せず）とを含んで構成されている。

このうち、エジェクトピン５３ａは、上部エジェクタプレート５１に基端が固定され、型締め時等には先端がキャビティ１３の下縁と一致してキャビティ１３を塞ぎ、成形品Ｍを取り出す際には先端が受け板１６と可動型１２とを貫通してキャビティ１３内に突入する。エジェクトストッパピン５３ｂは、上部エジェクタプレート５１に基端が固定され、成形品Ｍを取り出す際に先端が受け板１６と可動型１２とを貫通して固定型１１の合わせ面ＰＬに当接する場合がある。リターンスプリング５３ｃは、受け板１６と上部エジェクタプレート５１との間において、突出しストロークＬを維持するように、植え込みボルト２１に被嵌された圧縮コイルスプリング等により構成されている。したがって、リターンスプリング５３ｃは、型締め時等には固定型１１と可動型１２とを合わせ面ＰＬで圧着させる機能を有し、成形品Ｍを取り出す際には上部エジェクタプレート５１により圧縮されてエジェクトピン５３ａ及びエジェクトストッパピン５３ｂを上方へ押し出す機能を有する。

図２はこのような分割式の可動型１２及び固定型１１で構成される金型１０の内部構造を示し、図３は図２の金型１０を用いて射出成形された成形品Ｍを示している。また、図４は可動型１２の平面図、図５は固定型１１の底面図を示している。なお、図５の固定型１１を線分Ｘ１―Ｙ１を中心として１８０°反転させ、図４の可動型１２に対して点Ｘ２と点Ｘ１、点Ｙ２と点Ｙ１がそれぞれ一致するように合わせ面ＰＬ，ＰＬを対面させた（面合わせした）状態が図２となる。

図２に示すキャビティ１３は、既述の通り、固定型１１と可動型１２との合わせ面ＰＬを含む基準平面Ｓに対して対称な形態を有する固定側キャビティ１３１及び可動側キャビティ１３２から構成される。具体的には、キャビティ１３は、奥行方向（前後方向）に所定の厚さを有し縦方向（上下方向）よりも横方向（左右方向）に長く延びる平板長尺状のベース部１３ｂと、ベース部１３ｂの横方向中央部から前方へ直立状に突出する柄部１３ｓと、柄部１３ｓの先端で円錐台状に形成された天頂部１３ｔと、天頂部１３ｔで二股に分岐しベース部１３ｂへ向けて末広がり状に開く傘状部１３ｃ（キャップ状部；きのこ状部）と、各傘状部１３ｃの先端にてベース部１３ｂと平行状に縦方向（上下方向）に突出する裾部１３ｆとが、一体形成されている。なお、固定型１１と可動型１２との合わせ面ＰＬの周縁は、キャビティ１３（ベース部１３ｂ）の長手方向を長辺とする矩形状に形成されている（図４、図５参照）。

したがって、キャビティ１３に溶融樹脂を充填させて形成される成形品Ｍも、図３に示すように、基準平面Ｓに対して対称な形態を有することになり、ベース部Ｍｂと前方突起部としての柄部Ｍｓ・天頂部Ｍｔ・傘状部Ｍｃ・裾部Ｍｆとがキャビティ１３と同一形状で一体的に形成される。

図２に戻り、固定型１１に配管された固定側冷却通路４１と可動型１２に配管された可動側冷却通路４２とは、キャビティ３１の周囲を合わせ面ＰＬ（基準平面Ｓ）に沿ってほぼ平行なベルト状（帯状）に連続的に包囲する形態に形成された単一ループ状の周回通路４１Ｒ，４２Ｒを有している。この周回通路４１Ｒ，４２Ｒは、合わせ面ＰＬに対向する面の幅が通路の深さに比して広い断面矩形状に形成されるとともに、キャビティ１３の外側で合わせ面ＰＬを貫通し固定型１１と可動型１２とに跨って形成されている。具体的には、可動型１２（可動側キャビティ１３２）の長手方向一端側（図２では右側）に設けられた入口側プラグ４２ｉに、可動側キャビティ１３２のベース部１３ｂの下方を横方向（長手方向他端側）へと向かう可動側周回通路４２Ｒが接続されている（図１、図４参照）。可動側周回通路４２Ｒは、ベース部１３ｂの他端側（外側）で合わせ面ＰＬを貫通して固定型１１側へ方向転換し、さらに、固定側キャビティ１３１のベース部１３ｂの上方を横方向へ逆向きに向かい長手方向一端側に設けられた出口側プラグ４１ｏに至る固定側周回通路４１Ｒが接続されている。したがって、可動側周回通路４２Ｒと固定側周回通路４１Ｒとは全体として横向きのＵ字状を呈し、連結部において合わせ面ＰＬを貫通し固定型１１と可動型１２とに跨って形成されている。

そして、可動側周回通路４２Ｒには、上方へ立ち上がり門型状に連結する断面円管形状の貫通通路４２Ｔが、固定型１１と可動型１２との合わせ面ＰＬを貫通して固定型１１に達するように接続・形成されている（図１（ａ）、図４、図５参照）。この門型状の貫通通路４２Ｔの起立部４２ｓ，４２ｓは、キャビティ１３のベース部１３ｂ・柄部１３ｓ・傘状部１３ｃ・裾部１３ｆで囲まれた可動型１２の三角状壁部（又は三角状空間）をそれぞれ貫通し、それらの上端は固定側周回通路４１Ｒの配置位置とほぼ同じ高さの水平状の連結部４２ｊに連なっている。

したがって、入口側プラグ４２ｉから可動側周回通路４２Ｒに流入した冷却水は、合わせ面ＰＬを貫通して固定側周回通路４１Ｒに至る。一方、一部の冷却水は可動側周回通路４２Ｒから分岐して貫通通路４２Ｔ（起立部４２ｓ→連結部４２ｊ→起立部４２ｓ）を流れる。これらの冷却水は、合わせ面ＰＬから周回通路４２Ｒ，４１Ｒ及び／又は貫通通路４２Ｔに吸い込まれる外気とともに、出口側プラグ４１ｏから負圧ポンプ４３によって吸引・排出される。これによって、ベース部１３ｂ・柄部１３ｓ・傘状部１３ｃ・裾部１３ｆによって閉じ込められたキャビティ１３内の溶融樹脂の保有熱が効率よく貫通通路４２Ｔを流れる冷却水に熱伝達される。なお、貫通通路４２Ｔの断面積は可動側周回通路４２Ｒの断面積よりも小に設定されているので、貫通通路４２Ｔを流れる冷却水の流速は相対的に速くなる。

このように、周回通路４１Ｒ，４２Ｒは、合わせ面ＰＬに対向する面の幅が通路の深さに比して広いベルト状に形成されているので、成形品Ｍが固化する際の位置的・時間的ばらつきが生じにくくなる。

図４に示すように、エジェクトピン５３ａは、ベース部１３ｂの下方から横方向の両端部と中央部の３ヶ所で、両裾部１３ｆの下方から２ヶ所で、天頂部１３ｔの下方から１ヶ所で、合計６ヶ所で可動側キャビティ１３２内に突入可能である。また、エジェクトストッパピン５３ｂは、ベース部１３ｂの厚さ方向中心位置（すなわち、金型１０の奥行方向の中心位置）において、下方から２ヶ所で固定型１１の合わせ面ＰＬに当接可能である。さらに、エジェクトストッパピン５３ｂ及びリターンスプリング５３ｃ（植え込みボルト２１）は、シリンダ３２先端のノズル３２ａの中心位置を挟んで点対称となる２ヶ所にそれぞれ設けられている。

ところで、図１に示すように、シリンダ３２先端のノズル３２ａ（ゲート１８ａ）の中心位置は、ベース部１３ｂ（キャビティ１３）の横方向中央部に位置するエジェクトピン５３ａの中心位置から、ベース部１３ｂの厚さ方向中心線上で所定の離間距離Ｗ（たとえば２ｍｍ）だけずれて（離隔して；オフセットして）配置されている。ノズル３２ａの中心位置とエジェクトピン５３ａの中心位置とが距離Ｗ変位していることによって、エジェクトピン５３ａをキャビティ１３内に突入させて成形品Ｍを突き出したときに、キャビティ１３内で冷却・固化した樹脂はゲート１８ａ（スプルーブッシュ１８）内の樹脂と容易に分離する。それによって、ノズル３２ａをスプルーブッシュ１８に接続したままで連続成形することができる。

次に、以上で説明した金型１０の製造方法について説明する。図６に可動型１２を製造するための可動側層状体１１２ａ，…，１１２ｎ、図７に固定型１１を製造するための固定側層状体１１１ａ，…，１１１ｎをそれぞれ示している。なお、図６の可動側層状体１１２ａ，…，１１２ｎ及び図７の固定側層状体１１１ａ，…，１１１ｎを積層一体化して造型する方法として、この実施例では、「層状に均一散布した金属粉末にレーザービーム等を照射することにより照射部位が熱溶融硬化した層状体を形成するとともに、同時にその照射により互いに隣接した層状体を積層一体化する造型法」である「熱溶融硬化性物質の溶融・硬化による造型方法」を用いている。その造型法原理については特公平６−９８６８７号公報、特許第２６２０３５３号公報等に記載されているので、ここでは説明を省略する。

図６に示すように、可動型１２は合わせ面ＰＬ（基準平面Ｓ；図２参照）に平行な断面を有する複数の可動側層状体１１２ａ，…，１１２ｎから構成され、それらの可動側層状体１１２ａ，…，１１２ｎを積層・固着することにより一体形成される積層一体化造型法によって製造される。その際、可動型１２のうち、合わせ面ＰＬ（基準平面Ｓ）に近接する部位を形成することになる可動側層状体１１２ａには、可動側キャビティ１３２の一部を構成することになるキャビティ壁部１３２ａと、合わせ面ＰＬを貫通する可動側周回通路４２Ｒの一部を構成することになる可動側周回通路壁部４２Ｒａと、合わせ面ＰＬを貫通する貫通通路４２Ｔの一部を構成することになる貫通通路壁部４２Ｔａとが同時一体形成される。

具体的には、キャビティ壁部１３２ａとして、ベース部１３ｂ・柄部１３ｓ・天頂部１３ｔ・傘状部１３ｃ・裾部１３ｆの各一部を構成することになるベース壁部１１３ｂ・柄壁部１１３ｓ・天頂壁部１１３ｔ・傘状壁部１１３ｃ・裾壁部１１３ｆが含まれる。また、貫通通路壁部４２Ｔａとして、起立部４２ｓの一部を構成することになる起立壁部１４２ｓが含まれる。ここで、「キャビティ壁部１３２ａと可動側周回通路壁部４２Ｒａと貫通通路壁部４２Ｔａとの同時一体形成」は、１台のレーザー発信器を用いてまずキャビティ壁部１３２ａを、続いて可動側周回通路壁部４２Ｒａを、次に貫通通路壁部４２Ｔａを、順次熱溶融硬化させて形成することにより達成される。なお、貫通通路壁部４２Ｔａ（起立壁部１４２ｓ）は、ベース壁部１１３ｂと裾壁部１１３ｆとの間の局所的な開口を除いて周囲をキャビティ壁部１３２ａを構成する各壁部に包囲される形態で可動側層状体１１２ａに形成されている。

一方、可動型１２のうち、合わせ面ＰＬ（基準平面Ｓ）から離間する部位を形成することになる可動側層状体１１２ｎには、可動側キャビティ１３２の周囲を包囲する可動側周回通路４２Ｒの一部を構成することになる可動側周回通路壁部４２Ｒｎが形成される。

なお、可動側層状体１１２ａには、キャビティ壁部１３２ａ及び貫通通路壁部４２Ｔａとともに、エジェクトストッパピン５３ｂを通過させるためのストッパピン孔壁部１５３ｂが同時一体形成される。また、可動側層状体１１２ｎには、可動側周回通路壁部４２Ｒｎとともに、ストッパピン孔壁部１５３ｂと、エジェクトピン５３ａを通過させるためのエジェクトピン孔壁部１５３ａ（保護筒壁部）とが同時一体形成される。ところで、可動側周回通路４２Ｒが幅広のベルト状に形成されているため、エジェクトピン５３ａは成形品Ｍの取り出しの際に可動側周回通路４２Ｒを上下方向に横断することになる。しかし、可動側層状体１１２ｎ（可動型１２）に形成されるエジェクトピン孔壁部１５３ａが、可動側周回通路４２Ｒを流れる冷却水からエジェクトピン５３ａを隔離する保護筒として機能する。

そして、図７に示すように、固定型１１は合わせ面ＰＬ（基準平面Ｓ；図２参照）に平行な断面を有する複数の固定側層状体１１１ａ，…，１１１ｎから構成され、それらの固定側層状体１１１ａ，…，１１１ｎを積層・固着することにより一体形成される積層一体化造型法によって製造される。その際、固定型１１のうち、合わせ面ＰＬ（基準平面Ｓ）に近接する部位を形成することになる固定側層状体１１１ａには、固定側キャビティ１３１の一部を構成することになるキャビティ壁部１３１ａと、合わせ面ＰＬを貫通する固定側周回通路４１Ｒの一部を構成することになる固定側周回通路壁部４１Ｒａと、合わせ面ＰＬを貫通する貫通通路４２Ｔの一部を構成することになる貫通通路壁部４２Ｔａとが同時一体形成される。

具体的には、キャビティ壁部１３１ａとして、ベース部１３ｂ・柄部１３ｓ・天頂部１３ｔ・傘状部１３ｃ・裾部１３ｆの各一部を構成することになるベース壁部１１３ｂ・柄壁部１１３ｓ・天頂壁部１１３ｔ・傘状壁部１１３ｃ・裾壁部１１３ｆが含まれる。また、貫通通路壁部４２Ｔａとして、起立部４２ｓの一部を構成することになる起立壁部１４２ｓが含まれる。ここで、「キャビティ壁部１３１ａと固定側周回通路壁部４１Ｒａと貫通通路壁部４２Ｔａとの同時一体形成」は、１台のレーザー発信器を用いてまずキャビティ壁部１３１ａを、続いて固定側周回通路壁部４１Ｒａを、次に貫通通路壁部４２Ｔａを、順次熱溶融硬化させて形成することにより達成される。なお、貫通通路壁部４２Ｔａ（起立壁部１４２ｓ）は、ベース壁部１１３ｂと裾壁部１１３ｆとの間の局所的な開口を除いて周囲をキャビティ壁部１３１ａを構成する各壁部に包囲される形態で固定側層状体１１１ａに形成されている。

一方、固定型１１のうち、合わせ面ＰＬ（基準平面Ｓ）から離間する部位を形成することになる固定側層状体１１１ｎには、固定側キャビティ１３１の周囲を包囲する固定側周回通路４１Ｒの一部を構成することになる固定側周回通路壁部４１Ｒｎが形成される。

さらに、可動型１２及び固定型１１の製造方法において、可動側層状体１１２ａ，…と固定側層状体１１１ａ，…とは、それぞれ基準平面Ｓから互いに等しい距離を隔てて等しい厚さを有し、キャビティ壁部１３２ａ，１３１ａと周回通路壁部４２Ｒａ，４１Ｒａと貫通通路壁部４２Ｔａとが同時一体形成される。そして、２組の層状体１１２ａ，…，１１２ｎ及び１１１ａ，…，１１１ｎがそれぞれ積層一体化されて可動型１２と固定型１１とが同時進行の形で造型される。つまり、可動型１２と固定型１１とが、合わせ面ＰＬを含む基準平面Ｓに対して対称な形態で可動側キャビティ１３２と固定側キャビティ１３１とが形成される一対の分割型である場合、可動型１２の造型専用のレーザー発信器と固定型１１の造型専用のレーザー発信器とを２台同時に稼動させることによって、造型時間が短縮できる。また、可動側周回通路４２Ｒと固定側周回通路４１Ｒとの基準平面Ｓからの距離を等しくし、可動型１２と固定型１１との縦方向の厚さを等しくすれば、可動型１２及び固定型１１の造型を同時に開始し、同じ制御内容（制御プログラム）に基づいて同時に終了することも可能となる。

次に、このようにして製造した金型１０を用い、射出成形機１００により成形品Ｍを製造する方法（射出成形方法）について、図１により概略を説明する。
（１）型締め工程
型締め装置２０の締め付け部２２を作動させることにより、可動型１２（受け板１６）を固定型１１（固定側取付板１５）に接近移動させ、合わせ面ＰＬで閉じて、所定の型締め力で金型１０の型締めを行う。
（２）ノズルタッチ工程
射出装置３０のノズル３２ａを固定側取付板１５のスプルーブッシュ１８に挿入・固定する。なお、ノズル３２ａをスプルーブッシュ１８に接続したままで連続成形することができる。
（３）射出工程
射出装置３０のスクリュ３３を回転させてシリンダ３２内の溶融樹脂を所定の射出圧力でキャビティ１３へ送り込む。
（４）冷却工程
冷却装置４０を作動させることにより、固定型１１及び可動型１２の冷却通路４１，４２に冷却水を流通させ、キャビティ１３内の溶融樹脂を冷却・固化させる。
（５）型開き工程
型締め装置２０の締め付け部２２を型締め工程とは逆方向に作動させることにより、可動型１２（受け板１６）を固定型１１（固定側取付板１５）から離間移動させ、金型１０を分離する。
（６）突出し工程
突出し装置５０の押圧部を作動させることにより、リターンスプリング５３ｃの弾発力に抗して上部エジェクタプレート５１（下部エジェクタプレート５２）を突出しストロークＬにわたって上方に押圧・移動させ、エジェクトピン５３ａの先端部がキャビティ１３内に突入して成形品Ｍを取り出す。押圧部を逆方向に作動させて押圧力を解除すると、リターンスプリング５３ｃの弾発力により上部エジェクタプレート５１（下部エジェクタプレート５２）が下方に移動し、エジェクトピン５３ａが元の位置に復帰する。

（変形例）
図２の金型の変形例を図８（ａ）に示す。図８（ａ）の金型２１０は、メス型（キャビティ型）としての固定型２１１とオス型（コア型）としての可動型２１２とから構成されている。この場合、固定型２１１と可動型２１２とが合わせ面ＰＬで閉じられたとき、合わせ面ＰＬを含む基準平面が上下に複数（例えば２面）形成され、キャビティ２１３は上方基準平面Ｓ１と下方基準平面Ｓ２との間に形成される。

キャビティ２１３は、横方向（左右方向）に延びる天板部２１３ｔと、天板部２１３ｔから下方に突出する複数（例えば４個）の脚部２１３ｆとが一体形成され、脚部２１３ｆ間の天板部２１３ｔには貫通孔２１３ｈがそれぞれ形成されている。したがって、キャビティ２１３に溶融樹脂を充填させて形成される成形品Ｎも、図８（ｃ）に示すように、天板部Ｎｔと脚部Ｎｆと貫通孔Ｎｈとがキャビティ２１３と同一形状で一体的に形成される。

図８（ａ）に示す金型２１０の内部には、冷却装置２４０において冷却水を可動型２１２から固定型２１１へ流すために、冷却通路２４１(型温度調節用通路；温調配管)が形成されている。冷却通路２４１は、いずれも合わせ面ＰＬを貫通し固定型２１１と可動型２１２とに跨って形成された周回通路２４１Ｒと貫通通路２４１Ｔとを含んで構成されている。具体的には、周回通路２４１Ｒは、キャビティ２１３の周囲を合わせ面ＰＬに沿ってベルト状（帯状）に連続的に包囲するとともに、キャビティ２１３の外側で合わせ面ＰＬ（下方基準平面Ｓ２）を貫通する単一ループ形態で、合わせ面ＰＬに対向する面の幅が通路の深さに比して広い断面矩形状に形成されている。また、貫通通路２４１Ｔは、可動型２１２内の周回通路２４１Ｒから枝分かれして合わせ面ＰＬ（下方基準平面Ｓ２及び上方基準平面Ｓ１）を貫通し、キャビティ２１３の貫通孔２１３ｈを通り固定型２１１内の周回通路２４１Ｒに合流する複数（例えば３個）の断面円管形状のバイパス路として並列状に形成されている。なお、図８（ａ）において図２と共通する機能を有する部分には同一符号を付して説明を省略する。

したがって、可動型２１２内の周回通路２４１Ｒに流入した冷却水は、キャビティ２１３の外側で合わせ面ＰＬ（下方基準平面Ｓ２）を貫通し、固定型２１１内の周回通路２４１Ｒから流出する。このとき、可動型２１２内の周回通路２４１Ｒから枝分かれした貫通通路２４１Ｔは、合わせ面ＰＬ（下方基準平面Ｓ２及び上方基準平面Ｓ１）を貫通し、固定型２１１内の周回通路２４１Ｒに合流する。これによって、天板部２１３ｔと脚部２１３ｆとによって閉じ込められたキャビティ２１３内の溶融樹脂の保有熱が効率よく貫通通路２４１Ｔを流れる冷却水に熱伝達される。なお、貫通通路２４１Ｔの断面積は周回通路２４１Ｒの断面積よりも小に設定されているので、貫通通路２４１Ｔを流れる冷却水の流速は相対的に速くなる。

このような金型２１０も前述の「熱溶融硬化性物質の溶融・硬化による造型方法」により積層一体化されている。例えば、図８（ｂ）に示すように、可動型２１２のうち、合わせ面ＰＬ（下方基準平面Ｓ２）に近接する部位を形成することになる可動側層状体３１２ａには、キャビティ２１３（脚部２１３ｆ）の一部を構成することになるキャビティ壁部２１３ａ（脚壁部３１３ｆ）と、合わせ面ＰＬを貫通する貫通通路２４１Ｔの一部を構成することになる貫通通路壁部２４１Ｔａとが同時一体形成される。なお、可動型２１２及び固定型２１１の内部に形成される周回通路２４１Ｒと貫通通路２４１Ｔとは、従来と同様にドリル等の穴あけ加工によって形成することもできる。

次に、図８（ａ）の冷却配管の変形例を図９に示す。図９の冷却装置４４０では、冷却通路２４１（周回通路２４１Ｒ及び貫通通路２４１Ｔ）を流れる冷却水を圧送するために、可動型２１２内の周回通路２４１Ｒへの入口側に圧送ポンプ４４３と電動モータ４４３ａ（ポンプ駆動手段）とが設けられ、逆止め弁４４４を固定型２１１内の周回通路２４１Ｒからの出口側に設けている。ただし、合わせ面ＰＬ（上方基準平面Ｓ１）を貫通する貫通通路２４１Ｔから冷却水が漏れることを防止するために、可動型２１２と固定型２１１との合わせ面ＰＬにはＯリング、パッキン、樹脂コーティング層等のシール材４４６がそれぞれ介装されている。また、合わせ面ＰＬ（下方基準平面Ｓ２）を貫通する周回通路２４１Ｒから冷却水が漏れることを防止するために、可動型２１２と固定型２１１との合わせ面ＰＬにはＯリング、パッキン、樹脂コーティング層等のシール材４４７が介装されている。なお、図９において図８（ａ）と共通する機能を有する部分には同一符号を付して説明を省略する。

以上で述べた他、次のような変更も可能である。
（１）貫通通路４２Ｒは可動側冷却通路４２に対して直列状に１ヶ所に配置した場合についてのみ説明したが、例えば、固定側冷却通路４１に対して並列状に複数ヶ所に配置してもよい。あるいは、貫通通路４２Ｒは可動側冷却通路４２と固定側冷却通路４１とに跨るバイパス路として配置してもよい。
（２）金型１０から１個の成形品Ｍを製造する場合についてのみ説明したが、複数個取りに用いてもよい。
（３）図９のような圧送式冷却装置を図２の実施例に適用してもよい。

本発明に係る成形型の一実施例である射出成形用金型を用いた射出成形機を示す正面断面図及び右側面図。 図１の金型の内部構造を示す斜視透視図。 図２の金型を用いて射出成形された成形品の斜視図。 可動型の平面図。 固定型の底面図。 可動側層状体を示す平面図。 固定側層状体を示す平面図。 図２の金型の変形例を示す断面図、その可動側層状体の平面図、及び変形例の金型を用いて射出成形された成形品の斜視図。 図８（ａ）の冷却配管の変形例を示す説明図。

符号の説明

１０ 金型（成形型；射出成形用金型）
１１ 固定型(第一分割型)
１１１ａ〜１１１ｎ 固定側層状体（固定型側の層状体）
１２ 可動型(第二分割型)
１１２ａ〜１１２ｎ 可動側層状体（可動型側の層状体）
１３ キャビティ
１３１ 固定側キャビティ
１３１ａ キャビティ壁部
１３２ 可動側キャビティ
１３２ａ キャビティ壁部
２０ 型締め装置
３０ 射出装置
４０ 冷却装置（型温度調節装置）
４１ 固定側冷却通路（型温度調節用通路；温調配管）
４１Ｒ 固定側周回通路
４２ 可動側冷却通路（型温度調節用通路；温調配管）
４２Ｒ 可動側周回通路
４２Ｔ 貫通通路
４２Ｔａ 貫通通路壁部
４３ 負圧ポンプ
５０ 突出し装置
５３ａ エジェクトピン（突出し機構）
１５３ａ エジェクトピン孔壁部（保護筒壁部）
１００ 射出成形機
ＰＬ 合わせ面
Ｓ 基準平面

Claims (9)

1. 固定型に対し可動型を接近移動させることにより、それらが合わせ面で接触するとともに両者間にキャビティが形成される成形型であって、
   型温度調節用通路が、前記キャビティの周囲を前記合わせ面に沿ってベルト状に連続的に包囲する形態に形成された周回通路を含むことを特徴とする成形型。
2. 前記周回通路は、前記合わせ面に対向する面の幅が通路の深さに比して広く形成されるとともに、前記キャビティの外側で前記合わせ面を貫通し前記固定型と可動型とに跨って形成されている請求項１に記載の成形型。
3. 前記固定型及び可動型は、前記合わせ面に平行な断面を有する複数の層状体を積層することにより一体形成され、
   かつ、前記層状体は、前記キャビティを構成するキャビティ壁部と前記周回通路を構成する周回通路壁部とを含む請求項１又は２に記載の成形型。
4. 固定型に対し可動型を接近移動させることにより、それらが合わせ面で型締めされるとともに両者間にキャビティが形成される射出成形用の成形型であって、
   型温度調節用通路としての冷却通路が、前記キャビティの周囲を前記合わせ面に沿ってその合わせ面に対向する面の幅が通路の深さに比して広く形成されたベルト状に連続的に包囲するとともに、前記キャビティの外側で前記合わせ面を貫通し前記固定型と可動型とに跨って形成された周回通路を含み、
   前記周回通路を流れる冷媒が前記固定型及び可動型のうち少なくとも一方の側の冷却通路から吸引排出されることを特徴とする射出成形用の成形型。
5. 前記冷却通路を流れる冷媒は冷却水であり、その冷却水は前記合わせ面から前記周回通路に吸い込まれる外気とともに負圧ポンプにより前記固定型及び可動型のうちいずれか一方の側の冷却通路から吸引排出される請求項４に記載の射出成形用の成形型。
6. 前記固定型又は可動型には、前記周回通路を貫通して前記キャビティ内に突入することによって成形品を取り出すための突出し機構が配置され、
   前記突出し機構の外周を覆うことにより、前記周回通路を流れる冷媒からその突出し機構を隔離するための保護筒が設けられている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の成形型。
7. 前記固定型又は可動型は、前記合わせ面に平行な断面を有する複数の層状体を積層することにより一体形成され、
   かつ、前記層状体は、前記保護筒を構成する保護筒壁部と前記周回通路を構成する周回通路壁部とを含む請求項６に記載の成形型。
8. 固定型と可動型との合わせ面を含む基準平面に平行な断面を有する複数の層状体の各々に、両者間に形成されるキャビティを構成することが予定されたキャビティ壁部と、前記キャビティの周囲を前記合わせ面に沿ってその合わせ面に対向する面の幅が通路の深さに比して広く形成されたベルト状に連続的に包囲するとともに、前記キャビティの外側で前記合わせ面を貫通する周回通路を構成することが予定された周回通路壁部とが同時一体形成され、
   それら複数の層状体が積層一体化されて前記固定型及び可動型のうち少なくとも一方が造型されることを特徴とする成形型の製造方法。
9. 前記固定型側の層状体と前記可動型側の層状体とは、それぞれ前記基準平面から互いに等しい距離を隔てて等しい厚さを有し、かつ前記キャビティ壁部と周回通路壁部とが同時一体形成され、
   それら複数の層状体がそれぞれ積層一体化されて前記固定型と可動型とが同時進行の形で造型されることにより、前記固定型と可動型とには前記基準平面に対して対称なキャビティがそれぞれ形成される請求項８に記載の成形型の製造方法。

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