成形用金型
【課題】高い表面品質を必要とする意匠面を有した表側の表面部と、さほど表面品質の良否が問題とならない裏側の表面部とを有する薄物の成形品を成形する成形用金型であって、熱効率が高く、急速加熱、急速冷却を可能とし、前記意匠面に対して高い表面品質を確保することができる成形用金型を提供する。
【解決手段】対向して配設される上型２と下型３を備え、上型２と下型３は、相対的に近接離間方向に移動可能であり、上型２のプレス面２１には成形品１００の意匠面１００ａを形成する形成面２１ａが設けられるとともに、形成面２１ａの表面部は磁性体材料によって形成され、下型３のプレス面３１には成形品１００の裏側の表面部１００ｂを形成する形成面３１ａが設けられるとともに、下型３は絶縁体材料によって形成され、下型３にの形成面３１ａの近傍には高周波加熱コイル３３が、形成面２１ａに沿って埋設される。
【解決手段】対向して配設される上型２と下型３を備え、上型２と下型３は、相対的に近接離間方向に移動可能であり、上型２のプレス面２１には成形品１００の意匠面１００ａを形成する形成面２１ａが設けられるとともに、形成面２１ａの表面部は磁性体材料によって形成され、下型３のプレス面３１には成形品１００の裏側の表面部１００ｂを形成する形成面３１ａが設けられるとともに、下型３は絶縁体材料によって形成され、下型３にの形成面３１ａの近傍には高周波加熱コイル３３が、形成面２１ａに沿って埋設される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形材料の凝固点または固化温度以下の温度に温調しながら成形品を成形する、成形用金型の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱可塑性樹脂からなる成形品の成形方法の一つとして、スタンピング成形が知られている。前記スタンピング成形は、成形品の材料となる熱可塑性樹脂（以下、「成形材料」と記す）を予め融点または軟化温度以上の温度にまで加熱して、該成形材料を軟化させ、その後、該成形材料の凝固点または固化温度以下の温度に予め温調された上型および下型によって、該成形材料を高圧力にて圧縮（プレス）して、成形品を成形する成形法である。
ここで、これら上型および下型によって構成される成形用金型は、前述のとおり、予め所定の温度（成形材料の凝固点または固化温度以下の温度。以下、同じ。）によって全体的に温調されているため、前記成形用金型が成形材料の圧縮（プレス）を開始すると、該成形材料はこれら上型および下型と接する表面部より内部に向かって急速に凝固し始める。
即ち、成形材料の表面部における流動性が急速に低下するため、これら上型および下型における成形材料と接する面（以下、「形成面」と記す）の形状の、成形材料の表面部への転写性が悪くなる。
一方、例えば、自動車部品のインパネボードやバンパーやフェンダーなどのような、互いに対向する二面、即ち表側と裏側とを有する成形品において、該裏側の表面部については、さほど表面品質（上型、あるいは下型の形成面に接して押圧される面の品質。以下、同じ。）の良否が問題とならないが、該表側の表面部（以下、「意匠面」と記す）については、通常高い表面品質が要求されることが多い。
しかし、前述したように、従来の成形用金型においては、成形される成形品の意匠面に対して、高い表面品質を確保することが困難であった。
【０００３】
そこで、このような問題点を改善するために、「特許文献１」に示される技術が開示されている。
前記「特許文献１」においては、上型および下型を絶縁体（非磁性体）材料で形成し、金型割り面およびキャビティ内表面を絶縁体（非磁性体）材料の薄膜層とし、この層を電磁誘導可能にする加熱誘導用コイル（高周波加熱コイル）を上型および下型内に埋設し、このコイルに高周波電流を流し、発生する磁力線が薄膜層に吸収されて生じる渦電流により、キャビティ内表面付近を所定温度に昇温する、成形用金型に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２３９０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記「特許文献１」によって示される成形用金型であれば、予め所定の温度に温調された上型、あるいは下型の形成面を、融点または軟化温度以上の温度にまで局部的に加熱することが可能となる。よって、互いに対向する二面、即ち表側と裏側とを有する成形品を成形する場合においても、意匠面（成形材料の表側の表面部）に接することとなる上型、あるいは下型の形成面を加熱することで、前記意匠面における成形材料の流動性の低下を防ぐことができる。
【０００６】
しかし、前記「特許文献１」に示される成形用金型においては、加熱しようとする上型または下型の形成面を含む、薄膜層の表面（薄膜層において、キャビティ側の面）に対して、加熱誘導用コイル（高周波加熱コイル）が前記薄膜層の裏面（薄膜層において、キャビティと対向する側の面）側近傍に配設されている。
よって、前記形成面を加熱する際は、先ず、加熱誘導用コイル（高周波加熱コイル）より発生する磁力線によって、前記薄膜層の裏面全体を加熱し、その後、前記薄膜層の裏面全体に発生した熱を前記薄膜層の表面に伝導させることによって行われる。つまり、加熱しようとする前記形成面を構成するキャビティ内表面のみを、成形材料の融点（軟化温度）以上の温度にまで局部的に加熱することは難しく、前記成形面を加熱する際は、常に金型割り面を含む薄膜層の裏面全体を加熱するための熱量が必要となっていた。
従って、前記「特許文献１」に示される成形用金型は、熱効率が低く、急速加熱・急速冷却に適さないものであった。
【０００７】
本発明は、以上に示した現状の問題点を鑑みてなされたものであり、高い表面品質を必要とする意匠面を有した成形品を成形する成形用金型であって、熱効率が高く、急速加熱、急速冷却を可能とし、前記意匠面に対して高い表面品質を確保することができる成形用金型を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、互いに対向する二面のうちの何れか一方の面に意匠面が設けられた成形品を成形する成形用金型であって、互いに対向して配設される第一金型部位および第二金型部位を備え、前記第一金型部位および第二金型部位は、相対的に近接離間方向に移動可能に設けられ、前記第一金型部位における前記第二金型部位に対向する面には、前記成形品の意匠面を形成する第一形成面が設けられるとともに、前記第一形成面の表面部は、磁性体材料によって形成され、前記第二金型部位における前記第一金型部位に対向する面には、前記成形品の他方の面を形成する第二形成面が設けられるとともに、前記第二金型部位は絶縁体材料によって形成され、前記第二金型部位における前記第二形成面の近傍には、渦電流を発生させる高周波加熱コイルが、前記第一形成面に沿って埋設されるものである。
【００１０】
請求項２においては、請求項１に記載の成形用金型であって、前記第一金型部位は磁性体材料によって形成されるものである。
【００１１】
請求項３においては、請求項１または請求項２に記載の成形用金型であって、前記第一金型部位における前記第一形成面の近傍には、複数の温調水路が、前記第一形成面に沿って形成され、前記第二金型部位における前記第二形成面の近傍には、複数の温調水路が、前記第二形成面に沿って形成されるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明における成形用金型によれば、高い表面品質を必要とする意匠面を有した成形品を成形する際、熱効率が高く、急速加熱、急速冷却を可能とし、前記意匠面に対して高い表面品質を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例に係る成形用金型の全体的な構成を示した断面図。
【図２】成形用金型を用いて成形品を成形する際の各工程を示した工程図。
【図３】成形用金型を用いたスタンピング成形の各工程の様子を経時的に示した図であり、（ａ）は材料加熱工程における加熱装置の状態を示した断面図、（ｂ）は金型加熱工程における成形用金型の状態を示した断面図、（ｃ）は成形工程における成形用金型の状態を示した断面図、（ｄ）は取出工程における成形用金型の状態を示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
［成形用金型１］
先ず、本発明を具現化する成形用金型１の構成について、図１を用いて説明する。
なお、便宜上、図１における矢印Ａの方向は、前方を示すものとして、また図１の上下方向は、成形用金型１の上下方向を示すものとして各々規定し、以下の説明を行う。
【００１６】
成形用金型１は、例えばスタンピング成形に用いられる金型であって、上型２および下型３を有して構成される。また、これら上型２および下型３には温調機構がそれぞれ備えられるとともに、下型３には、上型２のプレス面２１を局部的に加熱するための加熱機構が備えられる。
【００１７】
ここで、前記スタンピング成形は、成形品の材料となる熱可塑性樹脂（以下、「成形材料」と記す）を予め融点または軟化温度以上の温度にまで加熱して、該成形材料を軟化させ、その後、該成形材料の凝固点または固化温度以下の温度に予め温調された上型２および下型３によって、前記成形材料を高圧力にて圧縮（プレス）して、成形品を成形する成形法である。
【００１８】
なお、本実施例において、成形用金型１によって成形される成形品は、互いに対向する二面、即ち表側の表面部と裏側の表面部とを有する成形品であって、他方の面である裏側の表面部については、さほど表面品質（上型２、あるいは下型３のプレス面２１・３１に接して押圧される面の品質。以下、同じ。）の良否が問題とならないが、一方の面である表側の表面部（以下、「意匠面」と記す）については、通常高い表面品質が要求される。
そして、前記意匠面は、後述する上型２の形成面２１ａによって、また前記裏側の表面部は、後述する下型３の形成面３１ａによって、それぞれ形成される。
【００１９】
成形用金型１を構成する、これら上型２および下型３は、上方から下方に向かって順に配設されるとともに互いに対向して設けられ、プレス装置１０に備えられるスライド１１およびボルスタ１２に、各々着脱可能に固定保持される。
【００２０】
そして、スライド１１が上下方向（側面視において、矢印Ａと直交する方向。以下、同じ。）に移動することで、上型２は下型３に対して近接離間方向に移動するようになっている。
【００２１】
即ち、上型２が下降（下方向に移動）して下型３に近接することで、成形用金型１は「型閉じ」状態となり、上型２が上昇（上方向に移動）して下型３より離間することで、成形用金型１は「型開き」状態となる。
【００２２】
上型２は絶縁体（非磁性体）材料によって形成され、その下面（下型３と対向する側の面）にはプレス面２１が形成される。前記プレス面２１は形成面２１ａと、金型割り面２１ｂとを有して構成される。
【００２３】
前記形成面２１ａは、成形用金型１によって成形材料を圧縮（プレス）する際、該成形材料の表側の表面部に圧接される部位である。
つまり、成形材料が成形用金型１によって圧縮（プレス）されることで、形成面２１ａの形状が成形材料の表側の表面部に転写され、成形品の意匠面が形成される。
【００２４】
前記金型割り面２１ｂは、成形用金型１によって成形材料を圧縮（プレス）する際、下型３と接触しないように、該下型３と幾分かの隙間を形成するようにして形成される。
【００２５】
なお、金型割り面２１ｂと下型３との間隙部には、成形材料が配置されることはなく、該金型割り面２１ｂの形状が成形材料の表面部に転写されることはない。
【００２６】
上型２の内部には、温調機構を構成する複数の温調水路２２・２２・・・が穿孔される。
前記温調水路２２・２２・・・は上型２の温度（より具体的には、上型２における形成面２１ａの表面温度）を、成形材料の凝固点（固化温度）以下の温度に予め温調するための水路であり、側面断面視において、所定の間隔を有しつつプレス面２１の形成面２１ａに沿って配設される。
【００２７】
なお、これら複数の温調水路２２・２２・・・は、図示しないが、一方の端部において、互いに連通されている。
【００２８】
一方、成形用金型１の外部には、既知のボイラーなどから構成される給水手段（図示せず）が設けられ、これら複数の温調水路２２・２２・・・は、図示せぬ配管機器などを介して、前記給水手段と連通される。
【００２９】
そして、前記給水手段によって、これら複数の温調水路２２・２２・・・の管内に、所定の温度（成形材料の凝固点または固化温度以下の温度。以下、同じ。）に加温された温水を各々供給することで、上型２のプレス面２１に関する表面温度が所定の温度に温調される。
【００３０】
次に、下型３の構成について説明する。
下型３は絶縁体（非磁性体）材料によって形成され、その上面（上型２と対向する側の側面）にはプレス面３１が形成される。前記プレス面３１は、前述した上型２と同様に、形成面３１ａと、金型割り面３１ｂとを有して構成される。
【００３１】
そして、成形材料が成形用金型１によって圧縮（プレス）されることで、形成面３１ａの形状が成形材料の裏側の表面部に転写され、成形品の裏側の表面部が形成される。
【００３２】
なお、これら形成面３１ａおよび金型割り面３１ｂの構成については、前述した上型２の形成面２１ａおよび金型割り面２１ｂの構成と同等であるため、説明は省略する。
【００３３】
下型３の内部には、温調機構を構成する複数の温調水路３２・３２・・・が穿孔されるとともに、加熱機構を構成する高周波加熱コイル３３が埋設される。
前記温調水路３２は下型３の温度（より具体的には、下型３における形成面３１ａの表面温度）を、成形材料の凝固点または固化温度以下の温度に予め温調するための水路である。
【００３４】
なお、これら複数の温調水路３２・３２・・・の構成については、前述した上型２の温調水路２２・２２・・・の構成と同等であるため、説明は省略する。
【００３５】
前記高周波加熱コイル３３は、上型２の形成面２１ａの表面温度を、成形材料の融点または軟化温度以上の温度にまで加熱させるためのものである。
高周波加熱コイル３３は、下型３の内部における温調水路３２・３２・・・よりも下型３の形成面３１ａ側の位置に配設される。
【００３６】
即ち、成形用金型１が「型閉じ」された状態において、高周波加熱コイル３３は、側面視にて上型２の形成面２１ａに沿って、前記形成面３１ａの近傍に配設される。
つまり、高周波加熱コイル３３は、成形用金型１を構成する上型２および下型３のうち、成形品の意匠面を形成する上型２の形成面２１ａに対向して設けられた下型３の、形成面２１ａが形成された部分に対応する箇所に配設される。
換言すれば、高周波加熱コイル３３は、絶縁体（非磁性体）材料によって形成される下型３の形成面３１ａの裏側であって、成形品の意匠面を形成する上型２の形成面２１ａと対向する部分に配設されるのである。
【００３７】
一方、成形用金型１の外部には、既知の高周波発生装置（図示せず）が設けられ、高周波加熱コイル３３は、図示せぬ配線機器などを介して、前記高周波発生装置と電気的に連結される。
【００３８】
そして、前記高周波発生装置によって、高周波加熱コイル３３に高周波電流が通電されると、該高周波加熱コイル３３は磁力線を発生させる。
【００３９】
高周波加熱コイル３３によって発生された磁力線は、絶縁体（非磁性体）材料からなる下型３には吸収されず、導電体（磁性体）材料からなる上型２（より具体的には、上型２の形成面２１ａ）に対して局部的に吸収される。
【００４０】
その結果、下型３の形成面３１ａは、温調水路３２・３２・・・の管内に供給される温水によって所定の温度に維持される一方、上型２の形成面２１ａには渦電流が発生し、該渦電流によって、該形成面２１ａの表面は、成形材料の融点または軟化温度以上の温度にまで急速に加熱されるのである。
【００４１】
なお、後述するように、成形用金型１によって成形品を成形する際、高周波加熱コイル３３への高周波電流の通電は、成形用金型１の「型閉じ」が完了する前に行われ、成形用金型１の「型閉じ」が完了すると、高周波加熱コイル３３への高周波電流の通電は停止される。
その結果、上型２の形成面２１ａの表面温度は、温調水路２２・２２・・・の管内に供給される温水によって、所定の温度にまで急速に冷却される。
【００４２】
このように、本実施例における成形用金型１は、下型３に配設される高周波加熱コイル３３によって、該下型３と対向して設けられる上型２の形成面２１ａのみを局部的に加熱することが可能な構成となっている。
つまり、従来の成形用金型においては、例えば、加熱しようとする上型の形成面を含む、薄膜層の表面（薄膜層において、キャビティ側の面）に対して、高周波加熱コイルが前記薄膜層の裏面（薄膜層において、キャビティと対向する側の面）側近傍に配設されており、形成面を加熱するためには、前記薄膜層の裏面全体を加熱する必要があったが、本実施例における成形用金型１によれば、加熱しようとする形成面２１ａのみを局部的に加熱すればよい。
【００４３】
よって、本実施例における成形用金型１は、従来の成形用金型に比べて、加熱する部分（形成面２１ａの表面積）が小さくてすみ、急速加熱・急速冷却することが可能な構成となっている。
【００４４】
また、成形用金型１においては、成形品の意匠面を形成する、導電体（磁性体）材料からなる上型２の形成面２１ａのみを、成形材料の融点または軟化温度以上の温度にまで加熱するため、消費エネルギー（高周波加熱コイル３３によって消費される電力）が少なくてすみ熱効率もよい。
【００４５】
また、成形用金型１には、成形品の表面部のうち高い表面品質を必要とする意匠面を形成する、上型２の形成面２１ａのみを、局部的に急速加熱・急速冷却することができるように、高周波加熱コイル３３が配設されている。
よって、成形用金型１においては、上型２の形成面２１ａ近傍における成形材料の流動性が向上し、該形成面２１ａの形状の成形材料の表面部に対する転写性も向上する。
つまり、成形用金型１においては、成形品の表面部のうち高い表面品質を必要とする意匠面を形成する、上型２の形成面２１ａのみを、局部的に急速加熱・急速冷却することで、前記成形品の意匠面の表面品質を効率よく向上させることができるのである。
【００４６】
また、従来の成形用金型においては、例えば、キャビティ面の背面に接近する任意の位置に穿たれた収容凹部に、該キャビティ面に向けて電磁誘導加熱器（高周波加熱コイル）を埋設し、該電磁誘導加熱器（高周波加熱コイル）によってキャビティ面の必要箇所を局部的に予備加熱するような構成のものも知られている。
【００４７】
このような従来の成形用金型の場合、加熱しようとする上型、あるいは下型の形成面の裏側、且つ該形成面の近傍に、一個の電磁誘導加熱器（高周波加熱コイル）を埋設することととなり、前記成形面の面積が広ければ、電磁誘導加熱器（高周波加熱コイル）までの距離が部分的に大きく異なることとなる。
従って、成形面へ伝導された熱は不均一となり、該成形面の温度分布に偏りが生じることから、このような従来の成形用金型では、成形品の意匠面に対して高い表面品質を確保することが困難であった。
【００４８】
このような従来の成形用金型に対して、本実施例における成形用金型１であれば、加熱しようとする形成面２１ａに沿って、高周波加熱コイル３３が均一に配設されるため、これら高周波加熱コイル３３によって、形成面２１ａは均一に熱せられ、該形成面２１ａの温度分布に偏りが生じることもなく、成形品の意匠面に対して高い表面品質を確保することができるのである。
【００４９】
さらに、従来の成形用金型においては、例えば、少なくとも高熱伝導性金属層とそれに接する導電性（磁性）金属層の複合層からなり、これら高熱伝導層と導電性（磁性）層とが冶金的に接合している成形用金型であって、該導電性（磁性）層はキャビティ側に配設され、インダクタ（加熱誘導用装置）を成形用金型の間に挟むことでキャビティ面を予備加熱する構成のものも知られている。
【００５０】
このような従来の成形用金型の場合、成形面の加熱終了後、成形用金型のキャビティ内に成形材料を投入する際は、先ず、該成形用金型よりインダクタ（加熱誘導用装置）を取り出して、その後、該成形用金型を閉じた後、該成形用金型に成形材料を投入する必要がある。
従って、このような成形用金型よりインダクタ（加熱誘導用装置）を取り出すための作業が余分に必要となるばかりか、このような作業を行う最中に、せっかく加熱された成形面の温度も低下することから、このような従来の成形用金型では、成形品の意匠面に対して高い表面品質を確保することが困難であった。
【００５１】
このような従来の成形用金型に対して、本実施例における成形用金型１であれば、形成面２１ａを加熱する高周波加熱コイル３３は下型３に備えられ、該高周波加熱コイル３３を成形用金型１より取り外すような余分な作業もないことから、加熱された形成面２１ａの温度が低下することもなく、成形品の意匠面に対して高い表面品質を確保することができるのである。
【００５２】
なお、本実施例における成形用金型１においては、成形品の意匠面を形成する形成面２１ａを有する上型２全体を導電体（磁性体）材料によって形成することとしているが、これに限定されるものではなく、前記形成面２１ａの表面のみを、導電体（磁性体）材料からなる薄膜層によって被覆するような構成としてもよい。
【００５３】
また、本実施例における成形用金型１は、上型２の形成面２１ａによって成形品の意匠面を形成することとしているが、これに限定されるものではなく、下型３の形成面３１ａによって成形品の意匠面を形成することとしてもよい。
【００５４】
また、本実施例における成形用金型１を構成する上型２および下型３は、上下方向に向かって配設される構成となっているが、これに限定されるものではなく、例えば左右方向（平面視において、矢印Ａと直交する方向。以下、同じ。）に向かって配設される構成であってもよい。
【００５５】
さらに、本実施例における成形用金型１は、スライド１１により上型２のみを上下方向に向かって移動可能な構成としているが、これに限定されるものではなく、これら上型２および下型３が互いに相対的に近接離間するような構成であればよい。
例えば、下型３のみを上下方向に向かって移動可能な構成としてもよく、あるいはこれら上型２および下型３のいずれもが上下方向に向かって移動可能な構成としてもよい。
【００５６】
［成形方法］
次に、本発明を具現化する成形用金型１を用いた成形品の成形方法について、図２および図３を用いて説明する。
なお、便宜上、図３における矢印Ａの方向は、前方を示すものとして、また図３（ａ）および図３（ｂ）乃至（ｄ）の上下方向は、それぞれ加熱装置５０および成形用金型１の上下方向を示すものとして各々規定し、以下の説明を行う。
【００５７】
図２に示すように、成形用金型１を用いた成形品１００（図３を参照）の成形方法は、材料加熱工程（ステップＳ１０１）と、金型加熱工程（ステップＳ１０２）と、成形工程（ステップＳ１０３）と、取出工程（ステップＳ１０４）とからなる四工程によって構成される。
【００５８】
先ず初めに、材料加熱工程（ステップＳ１０１）について説明する。
材料加熱工程（ステップＳ１０１）は、熱可塑性樹脂からなる成形材料１００Ａ（図３（ａ）を参照）を、予め融点または軟化温度以上の温度にまで加熱して、該成形材料１００Ａを軟化させる工程である。
成形材料１００Ａの加熱は、例えば、以下に示すような加熱装置５０によって行われる。
【００５９】
即ち、図３（ａ）に示すように、加熱装置５０は、箱形状の温室５１や、後方から前方（図３（ａ）の矢印Ａの方向。以下同じ。）に向かって、前記温室５１を貫くようにして配設される搬送コンベア５２や、前記温室５１内において、該搬送コンベア５２の近傍に配設される複数のヒーター５３・５３などにより構成される。
【００６０】
そして、搬送コンベア５２に載置された成形材料１００Ａは、該搬送コンベア５２によって、温室５１の入口部５１ａを通過して該温室５１内へと搬送（搬入）される。
温室５１内に搬送された成形材料１００Ａは、搬送コンベア５２によって、さらに前方へと搬送されながら、複数のヒーター５３・５３によって、表面部より加熱されていく。
【００６１】
その後、成形材料１００Ａは、温室５１の出口部５１ｂに到達する。この際、成形材料１００Ａの温度は融点または軟化温度以上の温度となり、成形材料１００Ａは軟化している。
そして、軟化した成形材料１００Ａは、搬送コンベア５２によって、温室５１の出口部５１ｂを通過して該温室５１の外部に搬送（搬出）されるのである。
【００６２】
次に、金型加熱工程（ステップＳ１０２）について説明する。
金型加熱工程（ステップＳ１０２）は、材料加熱工程（ステップＳ１０１）の終了後、下型３に配設される高周波加熱コイル３３によって、上型２の形成面２１ａのみを局部的に加熱する工程である。
【００６３】
即ち、「型開き」状態となっている成形用金型１において、材料加熱工程（ステップＳ１０１）によって加熱された成形材料１００Ａが、下型３の形成面３１ａ上に載置されると、上型２は下降を開始する。
【００６４】
下降を開始した上型２は、図３（ｂ）に示すように、下型３の上方側近傍、且つ成形材料１００Ａと接触しない位置に到達すると一旦停止し、その後、下型３に配設される高周波加熱コイル３３に高周波電流が通電され、上型２の形成面２１ａが加熱される。
そして、上型２の形成面２１ａの表面温度が、成形材料１００Ａの融点または軟化温度以上の温度にまで十分に加熱されることで、金型加熱工程（ステップＳ１０２）は終了する。
【００６５】
なお、金型加熱工程（ステップＳ１０２）の実行中において、上型２および下型３に各々配設される複数の温調水路２２・２２・・・３２・３２・・・の管内には、所定の温度に温められた温水が常に供給されている。
即ち、これら上型２および下型３の各プレス面２１・３１において、前記形成面２１ａを除いた他の部分（より具体的には、上型２の金型割り面２１ｂと、下型３のプレス面３１全体。以下、同じ。）の表面温度は、複数の温調水路２２・２２・・・３２・３２・・・に供給される温水によって、成形材料１００Ａの凝固点または固化温度以下の温度に温調される。
【００６６】
次に、成形工程（ステップＳ１０３）について説明する。
成形工程（ステップＳ１０３）は、金型加熱工程（ステップＳ１０２）の終了後、成形用金型１を「型閉じ」して、成形材料１００Ａを高圧力にて圧縮（プレス）し、成形品１００を成形する工程である。
【００６７】
即ち、金型加熱工程（ステップＳ１０２）の終了後、上型２は再び下降を開始し、該上型２の形成面２１ａが成形材料１００Ａの上部に接触する。
その後、さらに上型２が下降することで、成形材料１００Ａは、上型２の形成面２１ａと、下型３の形成面３１ａとによって挟持されながら高圧力にて圧縮（プレス）される。
【００６８】
なお、上型２が再び下降を開始するタイミングについては、金型加熱工程（ステップＳ１０２）において、上型２が一旦停止するとともに高周波加熱コイル３３への高周波電流の通電が開始された時点からの経過時間によって予め定められており、高周波加熱コイル３３への通電開始から所定の時間が経過すると上型２は再び下降を開始する。
【００６９】
そして、図３（ｃ）に示すように、上型２は、予め定められた下限位置に到達すると一旦停止するとともに、下型３に配設される高周波加熱コイル３３への高周波電流の通電が停止する。
【００７０】
なお、成形工程（ステップＳ１０３）の実行中において、上型２および下型３に各々配設される複数の温調水路２２・２２・・・３２・３２・・・の管内には、所定の温度に温められた温水が常に供給されている。
即ち、高周波加熱コイル３３への高周波電流の通電が停止した後、上型２の形成面２１ａの表面温度は急速に冷却されるとともに、温調水路２２・２２・・・の管内に供給される温水によって、所定の温度に保たれることで、これら上型２および下型３の各プレス面２１・３１の表面温度は、複数の温調水路２２・２２・・・３２・３２・・・に供給される温水によって、所定の温度に温調される。
【００７１】
その後、このような「型閉じ」された状態によって、成形用金型１が保持されることで、成形材料１００Ａは、上型２および下型３の各形成面２１ａ・３１ａを通じて熱を奪われて冷却されていき、成形品１００が完成する。
即ち、このような「型閉じ」された状態によって、成形用金型１は、予め定められた一定時間保持されることとなり、該一定時間の経過によって成形工程（ステップＳ１０３）は終了する。
【００７２】
次に、取出工程（ステップＳ１０４）について説明する。
取出工程（ステップＳ１０４）は、成形工程（ステップＳ１０３）の終了後、完成した成形品１００を成形用金型１内より取り出す工程である。
【００７３】
即ち、図３（ｄ）に示すように、成形工程（ステップＳ１０３）の終了後、上型２は上昇を開始し、成形用金型１が「型開き」される。
そして、「型開き」状態となった成形用金型１より成形品１００が取り出され、取出工程（ステップＳ１０４）は終了する。
【００７４】
このように、材料加熱工程（ステップＳ１０１）と、金型加熱工程（ステップＳ１０２）と、成形工程（ステップＳ１０３）と、取出工程（ステップＳ１０４）とからなる四工程を順に進めることで、表側と裏側とを有する薄物の成形品１００は、成形用金型１によって成形される。
そして、図３（ｄ）に示すように、成形された成形品１００において、高い表面品質が要求される表側の表面部、即ち意匠面１００ａの形状は、上型２の形成面２１ａによって形成され、さほど表面品質の良否が問題とならない裏側の表面部１００ｂの形状は、下型３の形成面３１ａによって形成されるのである。
【００７５】
以上のように、本実施例における成形用金型１は、互いに対向する二面のうちの何れか一方の面（本実施例においては、成形品１００の表側の表面部）に意匠面１００ａが設けられた成形品１００を成形する成形用金型１であって、互いに対向して配設される第一金型部位（本実施例においては、上型２）および第二金型部位（本実施例においては、下型３）を備え、前記上型（第一金型部位）２および下型（第二金型部位）３は、相対的に近接離間方向に移動可能に設けられ、前記上型（第一金型部位）２における前記下型（第二金型部位）３に対向する面、つまり上型（第一金型部位）２のプレス面２１には、前記成形品１００の意匠面１００ａを形成する形成面（第一形成面）２１ａが設けられるとともに、前記形成面（第一形成面）２１ａの表面部は、導電体（磁性体）材料によって形成され、前記下型（第二金型部位）３における前記上型（第一金型部位）２に対向する面、つまり下型（第二金型部位）３のプレス面３１には、前記成形品１００の他方の面（本実施例においては、成形品１００の裏側の表面部１００ｂ）を形成する形成面（第二形成面）３１ａが設けられるとともに、前記下型（第二金型部位）３は絶縁体材料によって形成され、前記下型（第二金型部位）３における前記形成面（第二形成面）３１ａの近傍には、渦電流を発生させる高周波加熱コイル３３が、前記形成面（第一形成面）２１ａに沿って埋設されることとしている。
【００７６】
このような構成を有することで、本実施例における成形用金型１によれば、高い表面品質を必要とする意匠面１００ａ（図３（ｄ）を参照）を有した成形品１００を成形する際、熱効率が高く、急速加熱、急速冷却を可能とし、前記意匠面１００ａに対して高い表面品質を確保することができる。
【００７７】
即ち、本実施例における成形用金型１は、成形品１００の表面部のうち高い表面品質を必要とする意匠面１００ａを形成する、上型２の形成面２１ａのみを、局部的に急速加熱・急速冷却することができるように、高周波加熱コイル３３が下型３に配設されている。
また、成形用金型１においては、成形品１００の意匠面１００ａを形成する、導電体（磁性体）材料からなる上型２の形成面２１ａのみを、成形材料の融点または軟化温度以上の温度にまで加熱するため、消費エネルギー（高周波加熱コイル３３によって消費される電力）が少なくてすみ熱効率もよい。
【００７８】
このようなことから、本実施例における成形用金型１においては、上型２の形成面２１ａ近傍における成形材料の流動性が向上し、該形成面２１ａの形状が、成形材料１００Ａの表面部に転写される際の転写性も向上する。
従って、成形用金型１においては、成形品１００の表面部のうち高い表面品質を必要とする意匠面１００ａを形成する、上型２の形成面２１ａのみを、局部的に急速加熱・急速冷却することで、前記成形品１００の意匠面１００ａの表面品質を効率よく向上させることができるのである。
【００７９】
また、本実施例における成形用金型１は、前記上型（第一金型部位）２全体が導電体（磁性体）材料によって形成されることとしている。
【００８０】
このような構成を有することで、例えば、上型２における形成面２１ａの表面のみを、導電体（磁性体）材料からなる薄膜層によって被覆するような構成とした場合に比べて、該薄膜層の剥離など、予期せぬ事態を未然に防ぐことができ、成形品１００の意匠面１００ａに対して、安定して高品質を確保することが可能となるのである。
【００８１】
また、本実施例における成形用金型１は、前記上型（第一金型部位）２における前記形成面（第一形成面）２１ａの近傍には、複数の温調水路２２・２２・・・が、前記形成面（第一形成面）２１ａに沿って形成され、前記下型（第二金型部位）３における前記形成面（第二形成面）３１ａの近傍には、複数の温調水路３２・３２・・・が、前記形成面（第二形成面）３１ａに沿って形成されることとしている。
【００８２】
このような構成を有することで、上型２の形成面２１ａの加熱・冷却に関わらず、該形成面２１ａおよび下型３の形成面３１ａの温度を常に所定の温度に保温することが可能になる。
よって、これら温調水路２２・２２・・・３３・３３・・・に供給される温水の温度を調整することで、成形材料１００Ａの冷却時間を調整することが可能となり、成形品１００全体に対して、高い表面品質を確保することができるのである。
【符号の説明】
【００８３】
１ 成形用金型
２ 上型（第一金型部位）
３ 下型（第二金型部位）
２１ プレス面
２１ａ 形成面（第一形成面）
２２ 温調水路
３２ 温調水路
３１ａ 形成面（第二形成面）
３３ 高周波加熱コイル
１００ 成形品
１００ａ 意匠面
１００ｂ 表面部（裏面）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形材料の凝固点または固化温度以下の温度に温調しながら成形品を成形する、成形用金型の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱可塑性樹脂からなる成形品の成形方法の一つとして、スタンピング成形が知られている。前記スタンピング成形は、成形品の材料となる熱可塑性樹脂（以下、「成形材料」と記す）を予め融点または軟化温度以上の温度にまで加熱して、該成形材料を軟化させ、その後、該成形材料の凝固点または固化温度以下の温度に予め温調された上型および下型によって、該成形材料を高圧力にて圧縮（プレス）して、成形品を成形する成形法である。
ここで、これら上型および下型によって構成される成形用金型は、前述のとおり、予め所定の温度（成形材料の凝固点または固化温度以下の温度。以下、同じ。）によって全体的に温調されているため、前記成形用金型が成形材料の圧縮（プレス）を開始すると、該成形材料はこれら上型および下型と接する表面部より内部に向かって急速に凝固し始める。
即ち、成形材料の表面部における流動性が急速に低下するため、これら上型および下型における成形材料と接する面（以下、「形成面」と記す）の形状の、成形材料の表面部への転写性が悪くなる。
一方、例えば、自動車部品のインパネボードやバンパーやフェンダーなどのような、互いに対向する二面、即ち表側と裏側とを有する成形品において、該裏側の表面部については、さほど表面品質（上型、あるいは下型の形成面に接して押圧される面の品質。以下、同じ。）の良否が問題とならないが、該表側の表面部（以下、「意匠面」と記す）については、通常高い表面品質が要求されることが多い。
しかし、前述したように、従来の成形用金型においては、成形される成形品の意匠面に対して、高い表面品質を確保することが困難であった。
【０００３】
そこで、このような問題点を改善するために、「特許文献１」に示される技術が開示されている。
前記「特許文献１」においては、上型および下型を絶縁体（非磁性体）材料で形成し、金型割り面およびキャビティ内表面を絶縁体（非磁性体）材料の薄膜層とし、この層を電磁誘導可能にする加熱誘導用コイル（高周波加熱コイル）を上型および下型内に埋設し、このコイルに高周波電流を流し、発生する磁力線が薄膜層に吸収されて生じる渦電流により、キャビティ内表面付近を所定温度に昇温する、成形用金型に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２３９０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記「特許文献１」によって示される成形用金型であれば、予め所定の温度に温調された上型、あるいは下型の形成面を、融点または軟化温度以上の温度にまで局部的に加熱することが可能となる。よって、互いに対向する二面、即ち表側と裏側とを有する成形品を成形する場合においても、意匠面（成形材料の表側の表面部）に接することとなる上型、あるいは下型の形成面を加熱することで、前記意匠面における成形材料の流動性の低下を防ぐことができる。
【０００６】
しかし、前記「特許文献１」に示される成形用金型においては、加熱しようとする上型または下型の形成面を含む、薄膜層の表面（薄膜層において、キャビティ側の面）に対して、加熱誘導用コイル（高周波加熱コイル）が前記薄膜層の裏面（薄膜層において、キャビティと対向する側の面）側近傍に配設されている。
よって、前記形成面を加熱する際は、先ず、加熱誘導用コイル（高周波加熱コイル）より発生する磁力線によって、前記薄膜層の裏面全体を加熱し、その後、前記薄膜層の裏面全体に発生した熱を前記薄膜層の表面に伝導させることによって行われる。つまり、加熱しようとする前記形成面を構成するキャビティ内表面のみを、成形材料の融点（軟化温度）以上の温度にまで局部的に加熱することは難しく、前記成形面を加熱する際は、常に金型割り面を含む薄膜層の裏面全体を加熱するための熱量が必要となっていた。
従って、前記「特許文献１」に示される成形用金型は、熱効率が低く、急速加熱・急速冷却に適さないものであった。
【０００７】
本発明は、以上に示した現状の問題点を鑑みてなされたものであり、高い表面品質を必要とする意匠面を有した成形品を成形する成形用金型であって、熱効率が高く、急速加熱、急速冷却を可能とし、前記意匠面に対して高い表面品質を確保することができる成形用金型を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、互いに対向する二面のうちの何れか一方の面に意匠面が設けられた成形品を成形する成形用金型であって、互いに対向して配設される第一金型部位および第二金型部位を備え、前記第一金型部位および第二金型部位は、相対的に近接離間方向に移動可能に設けられ、前記第一金型部位における前記第二金型部位に対向する面には、前記成形品の意匠面を形成する第一形成面が設けられるとともに、前記第一形成面の表面部は、磁性体材料によって形成され、前記第二金型部位における前記第一金型部位に対向する面には、前記成形品の他方の面を形成する第二形成面が設けられるとともに、前記第二金型部位は絶縁体材料によって形成され、前記第二金型部位における前記第二形成面の近傍には、渦電流を発生させる高周波加熱コイルが、前記第一形成面に沿って埋設されるものである。
【００１０】
請求項２においては、請求項１に記載の成形用金型であって、前記第一金型部位は磁性体材料によって形成されるものである。
【００１１】
請求項３においては、請求項１または請求項２に記載の成形用金型であって、前記第一金型部位における前記第一形成面の近傍には、複数の温調水路が、前記第一形成面に沿って形成され、前記第二金型部位における前記第二形成面の近傍には、複数の温調水路が、前記第二形成面に沿って形成されるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明における成形用金型によれば、高い表面品質を必要とする意匠面を有した成形品を成形する際、熱効率が高く、急速加熱、急速冷却を可能とし、前記意匠面に対して高い表面品質を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例に係る成形用金型の全体的な構成を示した断面図。
【図２】成形用金型を用いて成形品を成形する際の各工程を示した工程図。
【図３】成形用金型を用いたスタンピング成形の各工程の様子を経時的に示した図であり、（ａ）は材料加熱工程における加熱装置の状態を示した断面図、（ｂ）は金型加熱工程における成形用金型の状態を示した断面図、（ｃ）は成形工程における成形用金型の状態を示した断面図、（ｄ）は取出工程における成形用金型の状態を示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
［成形用金型１］
先ず、本発明を具現化する成形用金型１の構成について、図１を用いて説明する。
なお、便宜上、図１における矢印Ａの方向は、前方を示すものとして、また図１の上下方向は、成形用金型１の上下方向を示すものとして各々規定し、以下の説明を行う。
【００１６】
成形用金型１は、例えばスタンピング成形に用いられる金型であって、上型２および下型３を有して構成される。また、これら上型２および下型３には温調機構がそれぞれ備えられるとともに、下型３には、上型２のプレス面２１を局部的に加熱するための加熱機構が備えられる。
【００１７】
ここで、前記スタンピング成形は、成形品の材料となる熱可塑性樹脂（以下、「成形材料」と記す）を予め融点または軟化温度以上の温度にまで加熱して、該成形材料を軟化させ、その後、該成形材料の凝固点または固化温度以下の温度に予め温調された上型２および下型３によって、前記成形材料を高圧力にて圧縮（プレス）して、成形品を成形する成形法である。
【００１８】
なお、本実施例において、成形用金型１によって成形される成形品は、互いに対向する二面、即ち表側の表面部と裏側の表面部とを有する成形品であって、他方の面である裏側の表面部については、さほど表面品質（上型２、あるいは下型３のプレス面２１・３１に接して押圧される面の品質。以下、同じ。）の良否が問題とならないが、一方の面である表側の表面部（以下、「意匠面」と記す）については、通常高い表面品質が要求される。
そして、前記意匠面は、後述する上型２の形成面２１ａによって、また前記裏側の表面部は、後述する下型３の形成面３１ａによって、それぞれ形成される。
【００１９】
成形用金型１を構成する、これら上型２および下型３は、上方から下方に向かって順に配設されるとともに互いに対向して設けられ、プレス装置１０に備えられるスライド１１およびボルスタ１２に、各々着脱可能に固定保持される。
【００２０】
そして、スライド１１が上下方向（側面視において、矢印Ａと直交する方向。以下、同じ。）に移動することで、上型２は下型３に対して近接離間方向に移動するようになっている。
【００２１】
即ち、上型２が下降（下方向に移動）して下型３に近接することで、成形用金型１は「型閉じ」状態となり、上型２が上昇（上方向に移動）して下型３より離間することで、成形用金型１は「型開き」状態となる。
【００２２】
上型２は絶縁体（非磁性体）材料によって形成され、その下面（下型３と対向する側の面）にはプレス面２１が形成される。前記プレス面２１は形成面２１ａと、金型割り面２１ｂとを有して構成される。
【００２３】
前記形成面２１ａは、成形用金型１によって成形材料を圧縮（プレス）する際、該成形材料の表側の表面部に圧接される部位である。
つまり、成形材料が成形用金型１によって圧縮（プレス）されることで、形成面２１ａの形状が成形材料の表側の表面部に転写され、成形品の意匠面が形成される。
【００２４】
前記金型割り面２１ｂは、成形用金型１によって成形材料を圧縮（プレス）する際、下型３と接触しないように、該下型３と幾分かの隙間を形成するようにして形成される。
【００２５】
なお、金型割り面２１ｂと下型３との間隙部には、成形材料が配置されることはなく、該金型割り面２１ｂの形状が成形材料の表面部に転写されることはない。
【００２６】
上型２の内部には、温調機構を構成する複数の温調水路２２・２２・・・が穿孔される。
前記温調水路２２・２２・・・は上型２の温度（より具体的には、上型２における形成面２１ａの表面温度）を、成形材料の凝固点（固化温度）以下の温度に予め温調するための水路であり、側面断面視において、所定の間隔を有しつつプレス面２１の形成面２１ａに沿って配設される。
【００２７】
なお、これら複数の温調水路２２・２２・・・は、図示しないが、一方の端部において、互いに連通されている。
【００２８】
一方、成形用金型１の外部には、既知のボイラーなどから構成される給水手段（図示せず）が設けられ、これら複数の温調水路２２・２２・・・は、図示せぬ配管機器などを介して、前記給水手段と連通される。
【００２９】
そして、前記給水手段によって、これら複数の温調水路２２・２２・・・の管内に、所定の温度（成形材料の凝固点または固化温度以下の温度。以下、同じ。）に加温された温水を各々供給することで、上型２のプレス面２１に関する表面温度が所定の温度に温調される。
【００３０】
次に、下型３の構成について説明する。
下型３は絶縁体（非磁性体）材料によって形成され、その上面（上型２と対向する側の側面）にはプレス面３１が形成される。前記プレス面３１は、前述した上型２と同様に、形成面３１ａと、金型割り面３１ｂとを有して構成される。
【００３１】
そして、成形材料が成形用金型１によって圧縮（プレス）されることで、形成面３１ａの形状が成形材料の裏側の表面部に転写され、成形品の裏側の表面部が形成される。
【００３２】
なお、これら形成面３１ａおよび金型割り面３１ｂの構成については、前述した上型２の形成面２１ａおよび金型割り面２１ｂの構成と同等であるため、説明は省略する。
【００３３】
下型３の内部には、温調機構を構成する複数の温調水路３２・３２・・・が穿孔されるとともに、加熱機構を構成する高周波加熱コイル３３が埋設される。
前記温調水路３２は下型３の温度（より具体的には、下型３における形成面３１ａの表面温度）を、成形材料の凝固点または固化温度以下の温度に予め温調するための水路である。
【００３４】
なお、これら複数の温調水路３２・３２・・・の構成については、前述した上型２の温調水路２２・２２・・・の構成と同等であるため、説明は省略する。
【００３５】
前記高周波加熱コイル３３は、上型２の形成面２１ａの表面温度を、成形材料の融点または軟化温度以上の温度にまで加熱させるためのものである。
高周波加熱コイル３３は、下型３の内部における温調水路３２・３２・・・よりも下型３の形成面３１ａ側の位置に配設される。
【００３６】
即ち、成形用金型１が「型閉じ」された状態において、高周波加熱コイル３３は、側面視にて上型２の形成面２１ａに沿って、前記形成面３１ａの近傍に配設される。
つまり、高周波加熱コイル３３は、成形用金型１を構成する上型２および下型３のうち、成形品の意匠面を形成する上型２の形成面２１ａに対向して設けられた下型３の、形成面２１ａが形成された部分に対応する箇所に配設される。
換言すれば、高周波加熱コイル３３は、絶縁体（非磁性体）材料によって形成される下型３の形成面３１ａの裏側であって、成形品の意匠面を形成する上型２の形成面２１ａと対向する部分に配設されるのである。
【００３７】
一方、成形用金型１の外部には、既知の高周波発生装置（図示せず）が設けられ、高周波加熱コイル３３は、図示せぬ配線機器などを介して、前記高周波発生装置と電気的に連結される。
【００３８】
そして、前記高周波発生装置によって、高周波加熱コイル３３に高周波電流が通電されると、該高周波加熱コイル３３は磁力線を発生させる。
【００３９】
高周波加熱コイル３３によって発生された磁力線は、絶縁体（非磁性体）材料からなる下型３には吸収されず、導電体（磁性体）材料からなる上型２（より具体的には、上型２の形成面２１ａ）に対して局部的に吸収される。
【００４０】
その結果、下型３の形成面３１ａは、温調水路３２・３２・・・の管内に供給される温水によって所定の温度に維持される一方、上型２の形成面２１ａには渦電流が発生し、該渦電流によって、該形成面２１ａの表面は、成形材料の融点または軟化温度以上の温度にまで急速に加熱されるのである。
【００４１】
なお、後述するように、成形用金型１によって成形品を成形する際、高周波加熱コイル３３への高周波電流の通電は、成形用金型１の「型閉じ」が完了する前に行われ、成形用金型１の「型閉じ」が完了すると、高周波加熱コイル３３への高周波電流の通電は停止される。
その結果、上型２の形成面２１ａの表面温度は、温調水路２２・２２・・・の管内に供給される温水によって、所定の温度にまで急速に冷却される。
【００４２】
このように、本実施例における成形用金型１は、下型３に配設される高周波加熱コイル３３によって、該下型３と対向して設けられる上型２の形成面２１ａのみを局部的に加熱することが可能な構成となっている。
つまり、従来の成形用金型においては、例えば、加熱しようとする上型の形成面を含む、薄膜層の表面（薄膜層において、キャビティ側の面）に対して、高周波加熱コイルが前記薄膜層の裏面（薄膜層において、キャビティと対向する側の面）側近傍に配設されており、形成面を加熱するためには、前記薄膜層の裏面全体を加熱する必要があったが、本実施例における成形用金型１によれば、加熱しようとする形成面２１ａのみを局部的に加熱すればよい。
【００４３】
よって、本実施例における成形用金型１は、従来の成形用金型に比べて、加熱する部分（形成面２１ａの表面積）が小さくてすみ、急速加熱・急速冷却することが可能な構成となっている。
【００４４】
また、成形用金型１においては、成形品の意匠面を形成する、導電体（磁性体）材料からなる上型２の形成面２１ａのみを、成形材料の融点または軟化温度以上の温度にまで加熱するため、消費エネルギー（高周波加熱コイル３３によって消費される電力）が少なくてすみ熱効率もよい。
【００４５】
また、成形用金型１には、成形品の表面部のうち高い表面品質を必要とする意匠面を形成する、上型２の形成面２１ａのみを、局部的に急速加熱・急速冷却することができるように、高周波加熱コイル３３が配設されている。
よって、成形用金型１においては、上型２の形成面２１ａ近傍における成形材料の流動性が向上し、該形成面２１ａの形状の成形材料の表面部に対する転写性も向上する。
つまり、成形用金型１においては、成形品の表面部のうち高い表面品質を必要とする意匠面を形成する、上型２の形成面２１ａのみを、局部的に急速加熱・急速冷却することで、前記成形品の意匠面の表面品質を効率よく向上させることができるのである。
【００４６】
また、従来の成形用金型においては、例えば、キャビティ面の背面に接近する任意の位置に穿たれた収容凹部に、該キャビティ面に向けて電磁誘導加熱器（高周波加熱コイル）を埋設し、該電磁誘導加熱器（高周波加熱コイル）によってキャビティ面の必要箇所を局部的に予備加熱するような構成のものも知られている。
【００４７】
このような従来の成形用金型の場合、加熱しようとする上型、あるいは下型の形成面の裏側、且つ該形成面の近傍に、一個の電磁誘導加熱器（高周波加熱コイル）を埋設することととなり、前記成形面の面積が広ければ、電磁誘導加熱器（高周波加熱コイル）までの距離が部分的に大きく異なることとなる。
従って、成形面へ伝導された熱は不均一となり、該成形面の温度分布に偏りが生じることから、このような従来の成形用金型では、成形品の意匠面に対して高い表面品質を確保することが困難であった。
【００４８】
このような従来の成形用金型に対して、本実施例における成形用金型１であれば、加熱しようとする形成面２１ａに沿って、高周波加熱コイル３３が均一に配設されるため、これら高周波加熱コイル３３によって、形成面２１ａは均一に熱せられ、該形成面２１ａの温度分布に偏りが生じることもなく、成形品の意匠面に対して高い表面品質を確保することができるのである。
【００４９】
さらに、従来の成形用金型においては、例えば、少なくとも高熱伝導性金属層とそれに接する導電性（磁性）金属層の複合層からなり、これら高熱伝導層と導電性（磁性）層とが冶金的に接合している成形用金型であって、該導電性（磁性）層はキャビティ側に配設され、インダクタ（加熱誘導用装置）を成形用金型の間に挟むことでキャビティ面を予備加熱する構成のものも知られている。
【００５０】
このような従来の成形用金型の場合、成形面の加熱終了後、成形用金型のキャビティ内に成形材料を投入する際は、先ず、該成形用金型よりインダクタ（加熱誘導用装置）を取り出して、その後、該成形用金型を閉じた後、該成形用金型に成形材料を投入する必要がある。
従って、このような成形用金型よりインダクタ（加熱誘導用装置）を取り出すための作業が余分に必要となるばかりか、このような作業を行う最中に、せっかく加熱された成形面の温度も低下することから、このような従来の成形用金型では、成形品の意匠面に対して高い表面品質を確保することが困難であった。
【００５１】
このような従来の成形用金型に対して、本実施例における成形用金型１であれば、形成面２１ａを加熱する高周波加熱コイル３３は下型３に備えられ、該高周波加熱コイル３３を成形用金型１より取り外すような余分な作業もないことから、加熱された形成面２１ａの温度が低下することもなく、成形品の意匠面に対して高い表面品質を確保することができるのである。
【００５２】
なお、本実施例における成形用金型１においては、成形品の意匠面を形成する形成面２１ａを有する上型２全体を導電体（磁性体）材料によって形成することとしているが、これに限定されるものではなく、前記形成面２１ａの表面のみを、導電体（磁性体）材料からなる薄膜層によって被覆するような構成としてもよい。
【００５３】
また、本実施例における成形用金型１は、上型２の形成面２１ａによって成形品の意匠面を形成することとしているが、これに限定されるものではなく、下型３の形成面３１ａによって成形品の意匠面を形成することとしてもよい。
【００５４】
また、本実施例における成形用金型１を構成する上型２および下型３は、上下方向に向かって配設される構成となっているが、これに限定されるものではなく、例えば左右方向（平面視において、矢印Ａと直交する方向。以下、同じ。）に向かって配設される構成であってもよい。
【００５５】
さらに、本実施例における成形用金型１は、スライド１１により上型２のみを上下方向に向かって移動可能な構成としているが、これに限定されるものではなく、これら上型２および下型３が互いに相対的に近接離間するような構成であればよい。
例えば、下型３のみを上下方向に向かって移動可能な構成としてもよく、あるいはこれら上型２および下型３のいずれもが上下方向に向かって移動可能な構成としてもよい。
【００５６】
［成形方法］
次に、本発明を具現化する成形用金型１を用いた成形品の成形方法について、図２および図３を用いて説明する。
なお、便宜上、図３における矢印Ａの方向は、前方を示すものとして、また図３（ａ）および図３（ｂ）乃至（ｄ）の上下方向は、それぞれ加熱装置５０および成形用金型１の上下方向を示すものとして各々規定し、以下の説明を行う。
【００５７】
図２に示すように、成形用金型１を用いた成形品１００（図３を参照）の成形方法は、材料加熱工程（ステップＳ１０１）と、金型加熱工程（ステップＳ１０２）と、成形工程（ステップＳ１０３）と、取出工程（ステップＳ１０４）とからなる四工程によって構成される。
【００５８】
先ず初めに、材料加熱工程（ステップＳ１０１）について説明する。
材料加熱工程（ステップＳ１０１）は、熱可塑性樹脂からなる成形材料１００Ａ（図３（ａ）を参照）を、予め融点または軟化温度以上の温度にまで加熱して、該成形材料１００Ａを軟化させる工程である。
成形材料１００Ａの加熱は、例えば、以下に示すような加熱装置５０によって行われる。
【００５９】
即ち、図３（ａ）に示すように、加熱装置５０は、箱形状の温室５１や、後方から前方（図３（ａ）の矢印Ａの方向。以下同じ。）に向かって、前記温室５１を貫くようにして配設される搬送コンベア５２や、前記温室５１内において、該搬送コンベア５２の近傍に配設される複数のヒーター５３・５３などにより構成される。
【００６０】
そして、搬送コンベア５２に載置された成形材料１００Ａは、該搬送コンベア５２によって、温室５１の入口部５１ａを通過して該温室５１内へと搬送（搬入）される。
温室５１内に搬送された成形材料１００Ａは、搬送コンベア５２によって、さらに前方へと搬送されながら、複数のヒーター５３・５３によって、表面部より加熱されていく。
【００６１】
その後、成形材料１００Ａは、温室５１の出口部５１ｂに到達する。この際、成形材料１００Ａの温度は融点または軟化温度以上の温度となり、成形材料１００Ａは軟化している。
そして、軟化した成形材料１００Ａは、搬送コンベア５２によって、温室５１の出口部５１ｂを通過して該温室５１の外部に搬送（搬出）されるのである。
【００６２】
次に、金型加熱工程（ステップＳ１０２）について説明する。
金型加熱工程（ステップＳ１０２）は、材料加熱工程（ステップＳ１０１）の終了後、下型３に配設される高周波加熱コイル３３によって、上型２の形成面２１ａのみを局部的に加熱する工程である。
【００６３】
即ち、「型開き」状態となっている成形用金型１において、材料加熱工程（ステップＳ１０１）によって加熱された成形材料１００Ａが、下型３の形成面３１ａ上に載置されると、上型２は下降を開始する。
【００６４】
下降を開始した上型２は、図３（ｂ）に示すように、下型３の上方側近傍、且つ成形材料１００Ａと接触しない位置に到達すると一旦停止し、その後、下型３に配設される高周波加熱コイル３３に高周波電流が通電され、上型２の形成面２１ａが加熱される。
そして、上型２の形成面２１ａの表面温度が、成形材料１００Ａの融点または軟化温度以上の温度にまで十分に加熱されることで、金型加熱工程（ステップＳ１０２）は終了する。
【００６５】
なお、金型加熱工程（ステップＳ１０２）の実行中において、上型２および下型３に各々配設される複数の温調水路２２・２２・・・３２・３２・・・の管内には、所定の温度に温められた温水が常に供給されている。
即ち、これら上型２および下型３の各プレス面２１・３１において、前記形成面２１ａを除いた他の部分（より具体的には、上型２の金型割り面２１ｂと、下型３のプレス面３１全体。以下、同じ。）の表面温度は、複数の温調水路２２・２２・・・３２・３２・・・に供給される温水によって、成形材料１００Ａの凝固点または固化温度以下の温度に温調される。
【００６６】
次に、成形工程（ステップＳ１０３）について説明する。
成形工程（ステップＳ１０３）は、金型加熱工程（ステップＳ１０２）の終了後、成形用金型１を「型閉じ」して、成形材料１００Ａを高圧力にて圧縮（プレス）し、成形品１００を成形する工程である。
【００６７】
即ち、金型加熱工程（ステップＳ１０２）の終了後、上型２は再び下降を開始し、該上型２の形成面２１ａが成形材料１００Ａの上部に接触する。
その後、さらに上型２が下降することで、成形材料１００Ａは、上型２の形成面２１ａと、下型３の形成面３１ａとによって挟持されながら高圧力にて圧縮（プレス）される。
【００６８】
なお、上型２が再び下降を開始するタイミングについては、金型加熱工程（ステップＳ１０２）において、上型２が一旦停止するとともに高周波加熱コイル３３への高周波電流の通電が開始された時点からの経過時間によって予め定められており、高周波加熱コイル３３への通電開始から所定の時間が経過すると上型２は再び下降を開始する。
【００６９】
そして、図３（ｃ）に示すように、上型２は、予め定められた下限位置に到達すると一旦停止するとともに、下型３に配設される高周波加熱コイル３３への高周波電流の通電が停止する。
【００７０】
なお、成形工程（ステップＳ１０３）の実行中において、上型２および下型３に各々配設される複数の温調水路２２・２２・・・３２・３２・・・の管内には、所定の温度に温められた温水が常に供給されている。
即ち、高周波加熱コイル３３への高周波電流の通電が停止した後、上型２の形成面２１ａの表面温度は急速に冷却されるとともに、温調水路２２・２２・・・の管内に供給される温水によって、所定の温度に保たれることで、これら上型２および下型３の各プレス面２１・３１の表面温度は、複数の温調水路２２・２２・・・３２・３２・・・に供給される温水によって、所定の温度に温調される。
【００７１】
その後、このような「型閉じ」された状態によって、成形用金型１が保持されることで、成形材料１００Ａは、上型２および下型３の各形成面２１ａ・３１ａを通じて熱を奪われて冷却されていき、成形品１００が完成する。
即ち、このような「型閉じ」された状態によって、成形用金型１は、予め定められた一定時間保持されることとなり、該一定時間の経過によって成形工程（ステップＳ１０３）は終了する。
【００７２】
次に、取出工程（ステップＳ１０４）について説明する。
取出工程（ステップＳ１０４）は、成形工程（ステップＳ１０３）の終了後、完成した成形品１００を成形用金型１内より取り出す工程である。
【００７３】
即ち、図３（ｄ）に示すように、成形工程（ステップＳ１０３）の終了後、上型２は上昇を開始し、成形用金型１が「型開き」される。
そして、「型開き」状態となった成形用金型１より成形品１００が取り出され、取出工程（ステップＳ１０４）は終了する。
【００７４】
このように、材料加熱工程（ステップＳ１０１）と、金型加熱工程（ステップＳ１０２）と、成形工程（ステップＳ１０３）と、取出工程（ステップＳ１０４）とからなる四工程を順に進めることで、表側と裏側とを有する薄物の成形品１００は、成形用金型１によって成形される。
そして、図３（ｄ）に示すように、成形された成形品１００において、高い表面品質が要求される表側の表面部、即ち意匠面１００ａの形状は、上型２の形成面２１ａによって形成され、さほど表面品質の良否が問題とならない裏側の表面部１００ｂの形状は、下型３の形成面３１ａによって形成されるのである。
【００７５】
以上のように、本実施例における成形用金型１は、互いに対向する二面のうちの何れか一方の面（本実施例においては、成形品１００の表側の表面部）に意匠面１００ａが設けられた成形品１００を成形する成形用金型１であって、互いに対向して配設される第一金型部位（本実施例においては、上型２）および第二金型部位（本実施例においては、下型３）を備え、前記上型（第一金型部位）２および下型（第二金型部位）３は、相対的に近接離間方向に移動可能に設けられ、前記上型（第一金型部位）２における前記下型（第二金型部位）３に対向する面、つまり上型（第一金型部位）２のプレス面２１には、前記成形品１００の意匠面１００ａを形成する形成面（第一形成面）２１ａが設けられるとともに、前記形成面（第一形成面）２１ａの表面部は、導電体（磁性体）材料によって形成され、前記下型（第二金型部位）３における前記上型（第一金型部位）２に対向する面、つまり下型（第二金型部位）３のプレス面３１には、前記成形品１００の他方の面（本実施例においては、成形品１００の裏側の表面部１００ｂ）を形成する形成面（第二形成面）３１ａが設けられるとともに、前記下型（第二金型部位）３は絶縁体材料によって形成され、前記下型（第二金型部位）３における前記形成面（第二形成面）３１ａの近傍には、渦電流を発生させる高周波加熱コイル３３が、前記形成面（第一形成面）２１ａに沿って埋設されることとしている。
【００７６】
このような構成を有することで、本実施例における成形用金型１によれば、高い表面品質を必要とする意匠面１００ａ（図３（ｄ）を参照）を有した成形品１００を成形する際、熱効率が高く、急速加熱、急速冷却を可能とし、前記意匠面１００ａに対して高い表面品質を確保することができる。
【００７７】
即ち、本実施例における成形用金型１は、成形品１００の表面部のうち高い表面品質を必要とする意匠面１００ａを形成する、上型２の形成面２１ａのみを、局部的に急速加熱・急速冷却することができるように、高周波加熱コイル３３が下型３に配設されている。
また、成形用金型１においては、成形品１００の意匠面１００ａを形成する、導電体（磁性体）材料からなる上型２の形成面２１ａのみを、成形材料の融点または軟化温度以上の温度にまで加熱するため、消費エネルギー（高周波加熱コイル３３によって消費される電力）が少なくてすみ熱効率もよい。
【００７８】
このようなことから、本実施例における成形用金型１においては、上型２の形成面２１ａ近傍における成形材料の流動性が向上し、該形成面２１ａの形状が、成形材料１００Ａの表面部に転写される際の転写性も向上する。
従って、成形用金型１においては、成形品１００の表面部のうち高い表面品質を必要とする意匠面１００ａを形成する、上型２の形成面２１ａのみを、局部的に急速加熱・急速冷却することで、前記成形品１００の意匠面１００ａの表面品質を効率よく向上させることができるのである。
【００７９】
また、本実施例における成形用金型１は、前記上型（第一金型部位）２全体が導電体（磁性体）材料によって形成されることとしている。
【００８０】
このような構成を有することで、例えば、上型２における形成面２１ａの表面のみを、導電体（磁性体）材料からなる薄膜層によって被覆するような構成とした場合に比べて、該薄膜層の剥離など、予期せぬ事態を未然に防ぐことができ、成形品１００の意匠面１００ａに対して、安定して高品質を確保することが可能となるのである。
【００８１】
また、本実施例における成形用金型１は、前記上型（第一金型部位）２における前記形成面（第一形成面）２１ａの近傍には、複数の温調水路２２・２２・・・が、前記形成面（第一形成面）２１ａに沿って形成され、前記下型（第二金型部位）３における前記形成面（第二形成面）３１ａの近傍には、複数の温調水路３２・３２・・・が、前記形成面（第二形成面）３１ａに沿って形成されることとしている。
【００８２】
このような構成を有することで、上型２の形成面２１ａの加熱・冷却に関わらず、該形成面２１ａおよび下型３の形成面３１ａの温度を常に所定の温度に保温することが可能になる。
よって、これら温調水路２２・２２・・・３３・３３・・・に供給される温水の温度を調整することで、成形材料１００Ａの冷却時間を調整することが可能となり、成形品１００全体に対して、高い表面品質を確保することができるのである。
【符号の説明】
【００８３】
１ 成形用金型
２ 上型（第一金型部位）
３ 下型（第二金型部位）
２１ プレス面
２１ａ 形成面（第一形成面）
２２ 温調水路
３２ 温調水路
３１ａ 形成面（第二形成面）
３３ 高周波加熱コイル
１００ 成形品
１００ａ 意匠面
１００ｂ 表面部（裏面）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する二面のうちの何れか一方の面に意匠面が設けられた成形品を成形する成形用金型であって、
互いに対向して配設される第一金型部位および第二金型部位を備え、
前記第一金型部位および第二金型部位は、相対的に近接離間方向に移動可能に設けられ、
前記第一金型部位における前記第二金型部位に対向する面には、前記成形品の意匠面を形成する第一形成面が設けられるとともに、前記第一形成面の表面部は、磁性体材料によって形成され、
前記第二金型部位における前記第一金型部位に対向する面には、前記成形品の他方の面を形成する第二形成面が設けられるとともに、前記第二金型部位は絶縁体材料によって形成され、
前記第二金型部位における前記第二形成面の近傍には、渦電流を発生させる高周波加熱コイルが、前記第一形成面に沿って埋設される、
ことを特徴とする成形用金型。
【請求項２】
前記第一金型部位は磁性体材料によって形成される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の成形用金型。
【請求項３】
前記第一金型部位における前記第一形成面の近傍には、複数の温調水路が、前記第一形成面に沿って形成され、
前記第二金型部位における前記第二形成面の近傍には、複数の温調水路が、前記第二形成面に沿って形成される、
ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の成形用金型。
【請求項１】
互いに対向する二面のうちの何れか一方の面に意匠面が設けられた成形品を成形する成形用金型であって、
互いに対向して配設される第一金型部位および第二金型部位を備え、
前記第一金型部位および第二金型部位は、相対的に近接離間方向に移動可能に設けられ、
前記第一金型部位における前記第二金型部位に対向する面には、前記成形品の意匠面を形成する第一形成面が設けられるとともに、前記第一形成面の表面部は、磁性体材料によって形成され、
前記第二金型部位における前記第一金型部位に対向する面には、前記成形品の他方の面を形成する第二形成面が設けられるとともに、前記第二金型部位は絶縁体材料によって形成され、
前記第二金型部位における前記第二形成面の近傍には、渦電流を発生させる高周波加熱コイルが、前記第一形成面に沿って埋設される、
ことを特徴とする成形用金型。
【請求項２】
前記第一金型部位は磁性体材料によって形成される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の成形用金型。
【請求項３】
前記第一金型部位における前記第一形成面の近傍には、複数の温調水路が、前記第一形成面に沿って形成され、
前記第二金型部位における前記第二形成面の近傍には、複数の温調水路が、前記第二形成面に沿って形成される、
ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の成形用金型。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−４０８４７（Ｐ２０１２−４０８４７Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８６４９６（Ｐ２０１０−１８６４９６）
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]