JP6806496B2 - 成形型および半貫通穴を有する成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形型および半貫通穴を有する成形品の製造方法に関する。

従来、例えば、釘やボルト等の固定具が挿通される孔を薄肉部で覆った半貫通穴を有する成形品が知られている（特許文献１参照）。この特許文献１記載の成形品は、屋根材であり、太陽電池パネル等の機能部材を取り付けるために、半貫通穴が設けられている。この半貫通穴は、穴部と、穴部を覆う薄肉部とで構成されており、固定具が挿通される前の状態では非貫通となっている。半貫通穴は、穴部が薄肉部で覆われているため、仮に、固定具が挿通されない場合には、穴部を覆った状態を保つことができ、穴部を通した浸水を防ぐことができる。一方、固定具が挿通されるときには、薄肉部は他の部分よりも薄肉であるため、容易に半貫通穴に固定具を挿通することができる。

ここで、この半貫通穴を成形するには、次のようにして行う。固定型と可動型とのいずれか一方にピンを設け、他方にピンに対応する部分（以下、対向部）を設け、固定型と可動型とが型閉された状態におけるピンと対向部との間隔を、薄肉部の厚み相当の隙間に設定する。

この金型において、型開した状態で型内に成形材料を供給し、その後、型閉することで半貫通穴が形成される。この後、金型を型開し、成形品を硬化させることで、成形品を得ることができる。

特開２０１６−１７３１３号公報

ところで、この成形品の成形材料は、ペースト状に形成されたセメント材料により構成されており、型開後に若干弾性回復し、いわゆるスプリングバック現象が生じ、ピンと対向部との間に入り込んだ成形材料が膨張するため、成形品の薄肉部が、設計上の寸法を超える厚さとなる。この場合、施工時において、薄肉部に孔を空けようとすると、薄肉部周辺にクラックが入る等の不具合が生じる可能性がある。

また、薄肉部をより薄く形成するべく、型閉時において、ピンと対向部とを接触させることも考えられる。しかしながら、仮にピンと対向部とを接触させたとしても、型開と同時にピンと対向部とが互いに離れる構造では、型開直後の加圧状態にある成形材料が、ピンと対向部との間に流入し、流入した成形材料がスプリングバックによって膨張して設計上の寸法を超える厚さとなることがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半貫通穴の薄肉部を設計上の厚みにできる限り近付けることができる成形型および半貫通穴を有する成形品の製造方法を提供することにある。

本発明の成形型は、プレス成型用の少なくとも対向する二面の型を備え、これら二面の型の間に、プレス成型時にスプリングバックを生じるセメント材料又は樹脂材料からなる成形材料が供給され、半貫通穴を有する成形品を成形する成形型であって、前記二面の型のうちのいずれか一方の型にピン部を有すると共に、他方の型に前記ピン部に対応する対向部を有し、前記ピン部の全体又は長さ方向の一部が弾性体により構成されるか、前記対向部が弾性体により構成されるか、又は、前記一方の型に形成された有底の挿通穴に前記ピン部としてのスライドピンがスライド可能に取り付けられて前記挿通穴の底面に設けられたコイルばねにより前記他方の型の方向に付勢されており、前記ピン部は、前記二面の型が型閉されると、前記ピン部の先端面が前記対向部に対向するように構成され、型閉された状態の前記二面の型が型開されると、前記一方の型が前記他方の型に対し相対的に所定寸法離れるまでは前記ピン部の先端面と前記対向部との位置関係が維持され、前記一方の型が前記他方の型に対し相対的に所定寸法離れた後に、前記ピン部の先端面と前記対向部とが互いに離れる方向に移動するように構成されていることを特徴とする。

また、この成形型において、前記二面の型が型閉されると、前記ピン部の先端面が前記対向部に接触するように構成されていることが好ましい。

また、この成形型において、前記ピン部の少なくとも先端部が前記弾性体であることが好ましい。

本発明の半貫通穴を有する成形品の製造方法は、プレス成型用の少なくとも対向する二面の型で、これら二面の型の間にプレス成型時にスプリングバックを生じるセメント材料又は樹脂材料からなる成形材料が供給され、半貫通穴を有する成形品を製造する製造方法であって、前記二面の型は、いずれか一方の型にピン部を有すると共に、他方の型に前記ピン部に対応する対向部を有し、これらピン部と対向部とで前記半貫通穴を形成可能に構成されており、前記二面の型の間に前記成形材料を供給する供給工程と、前記二面の型を型閉し、前記ピン部の先端面と前記対向部とを対向させる型閉工程と、前記型閉工程の後、前記成形材料が硬化する前に、前記ピン部の先端面と前記対向部とが対向した位置関係を維持しながら、前記一方の型と前記他方の型とを相対的に所定寸法離れる方向に移動させた後に、前記ピン部の先端面と前記対向部とを互いに離れる方向に移動させる型開工程とを備えていることを特徴とする。

本発明の成形型および半貫通穴を有する成形品の製造方法によれば、半貫通穴の薄肉部を設計上の厚みにできる限り近付けることができる。

本発明の一実施形態の成形型の縦断面図である。 図２Ａは、同上の成形型において、上型を下型に近付けた状態の縦断面図である。図２Ｂは、同上の成形型を型閉した状態の縦断面図である。 図３Ａは、同上の成形型において、型開き初期段階の縦断面図である。図３Ｂは、型開した際に、ピン部と対向部とが離れた直後の縦断面図である。図３Ｃは、成形品を脱型した状態の縦断面図である。 図４Ａは、変形例の成形型において、上型を下型に近付けた状態の縦断面図である。図４Ｂは、同上の成形型を型閉した状態の縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面に基づいて説明する。

本実施形態の成形型は、セメント系の基材を成形するための金型であり、本実施形態においては、成形品として屋根板を成形する。成形型は、図１に示すように、可動型としての上型１と、固定型としての下型２とを備えている。

本実施形態の成形型は、屋根板を成形する際に、該屋根板に半貫通穴４１（図３Ｃ）を形成することができる。ここで、半貫通穴４１とは、薄肉部４２で穴部４３が覆われて貫通していないものの、施工時には、薄肉部４２を破断し、貫通した穴部４３を形成可能な穴を言う。成形型は、下型２にピン部２３が設けられ、上型１に対向部１３が設けられており、このピン部２３と対向部１３とで、半貫通穴４１を形成することができる。

下型２は、中型２１と、中型２１の周囲に設けられた枠型２２とを備えている。中型２１は、例えば固定台に固定されている。枠型２２は、中型２１に対して上下方向に移動可能に構成されている。

上型１は、例えば、油圧装置等の駆動装置１２に接続されており、下型２に対して、近づく方向または離れる方向（以下、接離方向という）に移動可能に構成されている。上型１は、下型２に近づく方向に移動すると、枠型２２に当接し、枠型２２を所定位置まで移動させる。上型１の下面の成形面は、下型２の上面（中型２１の上面）の成型面に対向しており、これら上型１および下型２をあわせて、二面の型という。

図１に示すように、下型２には上述のピン部２３が形成されている。ピン部２３は、中型２１の上面に複数設けられており、上方に向かって延びている。ピン部２３は、上方に向かうほど細くなるよう円錐台状に形成されており、先端面２４が平面をなしている。このピン部２３の先端面２４は、上型１と下型２とが型閉されると、上型１に設けられた対向部１３に対向する。

対向部１３は、上型１において、ピン部２３に対応する位置に設けられている。対向部１３は、上型１の下面から下方に突出しており、円柱体の先端部がテーパ加工されたような形状をなしている。本実施形態において、対向部１３の先端面２４は、型閉されると、ピン部２３の先端面２４に接触する。

ピン部２３は、弾性体により構成されている。弾性体としては、硬度の高い硬質ゴムが好ましく、例えば、硬度がＡ９０の硬質ニトリルゴムを用いるのが好ましい。ピン部２３の先端面２４は、図２に示すように、型閉されると、対向部１３によって押圧されるように構成されており、弾性的に圧縮するように構成されている。

次に、このような構成の成形型を用いて、本実施形態の成形品である屋根板を製造する方法を説明する。本実施形態の製造方法は、供給工程と、型閉工程と、型開工程とを備えている。

供給工程は、図１に示すように、一定の流動性を有する成形材料を成形型内に供給する。ここで、成形材料は、本実施形態においては、ペースト状の材料により構成され、プレス成型時にスプリングバックを生じ得る。具体的に、成形材料は、セメント材料３により構成される。セメント材料３は、別の金型によって、押出成形により成形され、略矩形板状に形成されている。このセメント材料３は、型開された下型２と上型１との間に供給される。

型閉工程は、固定型と可動型とを型閉する工程であり、図２Ａに示すように、下型２のピン部２３の先端面２４と、上型１の対向部１３の先端面２４とを対向させる。このとき、ピン部２３の先端面２４と対向部１３の先端面２４とは、接触していてもよいし、隙間を介していてもよい。供給工程により下型２に供給されたセメント材料３は、上型１と下型２とが型閉されることで、上面および下面の形状、および半貫通穴４１が形成される。上型１と下型２とを型閉すると、図２Ｂに示すように、ピン部２３は、対向部１３により上方から押圧されて、弾性的に圧縮変形する。

この後、図３Ａ〜３Ｃに示すように、型開工程が行われる。型開工程は、セメント材料３が硬化する前に、ピン部２３の先端面２４と対向部１３の先端面２４とが対向した位置関係を維持しながら、上型１と下型２とが互いに離れる方向に上型１を移動させる。弾性体により形成されたピン部２３は、上型１が下型２から離れるにしたがって、圧縮変形した状態から復元する。このとき、上型１と下型２が離れても、ピン部２３が復元することにより、ピン部２３の先端面２４と対向部１３の下面との位置関係（接触した状態）が保たれる。

上型１と下型２とが離れると、セメント材料３に加わっている加圧力が徐々に開放され、スプリングバッグ現象が生じて、セメント材料３が膨張し始める。しかし、図３Ａに示すように、ピン部２３の先端面２４と対向部１３の下面とが対向した位置関係が保たれているため、ピン部２３と対向部１３との間には、周囲から新たにセメント材料３が流入しない。

上型１が、下型２に対して離れる方向に所定寸法移動した後、図３Ｂに示すように、さらに上型１を下型２から離れる方向に移動させ、ピン部２３の先端面２４と対向部１３とを離れる方向に移動させる。型開直後において上型１と下型２とが離れることでセメント材料３の加圧力が開放されているが、僅かな圧力は残存しているため、ピン部２３と対向部１３とが離れると、これらピン部２３と対向部１３との間にセメント材料３が流れ込む。ただし、型開後のセメント材料３に残る加圧力は僅かであるため、ピン部２３と対向部１３との間に移動するセメント材料３の量は僅かとなり、薄肉部４２の肉厚は薄くなる。

この後、図３Ｃに示すように、成形型から成形品を脱型し、成形品を得ることができる。

（効果）
以上説明したように、本実施形態の成形型は、固定型（下型２）と可動型（上型１）と（すなわち、二面の型）を備え、これら固定型及び可動型の間にプレス成型時にスプリングバックを生じ得る成形材料（セメント材料３）が供給され、固着具挿通用の半貫通穴４１を有する成形品を成形する。固定型および可動型のうちのいずれか一方にピン部２３を有すると共に、他方にピン部２３に対応する対向部１３を有し、これらピン部２３と対向部１３とで半貫通穴４１を形成可能である。ピン部２３は、固定型と可動型とが型閉されると、ピン部２３の先端面２４が対向部１３に対向するように構成される。型閉された状態の固定型と可動型とが型開されると、可動型が固定型に対し所定寸法離れる方向に移動するまでは、ピン部２３の先端面２４と対向部１３との位置関係が維持され、可動型が固定型に対し、所定寸法離れる方向に移動した後に、ピン部２３の先端面２４と対向部１３とが互いに離れる方向に移動する（相対的に移動する）ように構成されている。

この構成によれば、型開する際において、ピン部２３の先端面２４と対向部１３とが離れるタイミングを、固定型と可動型とが離れるタイミングよりも遅くしたため、成形材料に加わる加圧力を開放した後に、ピン部２３の先端面２４と対向部１３とを離すことができる。このため、型開後のピン部２３の先端面２４と対向部１３との間に流入する成形材料を僅かな量とすることができ、薄肉部４２が薄い半貫通穴４１を成形することができる。

また、本実施形態の成形型は、次の付加的な構成を備える。すなわち、本実施形態の成形型は、固定型と可動型とが型閉されると、ピン部２３の先端面２４が対向部１３に接触するように構成されている。この構成によれば、より薄い薄肉部４２を有する半貫通穴４１を形成することができる。

また、本実施形態の成形型は、次の付加的な構成を備える。すなわち、本実施形態のピン部２３は、少なくとも一部が弾性体であり、固定型と可動型とが型閉されると、弾性的に圧縮するように構成されている。この構成によれば、型閉時に弾性体が圧縮されて断面積が拡大し、周囲の成形材料を押し広げる。そして、型開き初期段階には、弾性体周囲の成形材料が圧力開放に伴って膨張するものの、所定の穴断面積よりも拡大している弾性体がその成形材料の膨張を抑えつつ断面積が徐々に縮小する。このため、半貫通穴の断面積を確保することが可能となる。

また、本実施形態の成形型は、次の付加的な構成を備える。すなわち、本実施形態の成形型は、ピン部２３の先端部が弾性体である。この構成によれば、仮にピン部２３と対向部１３とが共に金属である場合に、金属同士が接触して、成形型の摩耗や破損等が生じる可能性があるが、ピン部２３の先端部が弾性体であることで、この問題を防ぐことができる。

また、本実施形態の製造方法は、固定型と可動型とで、これら固定型及び可動型の間に成形材料が供給され、固着具挿通用の半貫通穴４１を有する成形品を製造する製造方法である。固定型および可動型は、固定型および可動型のうちのいずれか一方にピン部２３を有すると共に、他方にピン部２３に対応する対向部１３を有し、これらピン部２３と対向部１３とで半貫通穴４１を形成可能に構成されている。本実施形態の製造方法は、供給工程と、型閉工程と、型開工程とを備える。供給工程は、固定型と可動型との間に成形材料を供給する。型閉工程は、固定型と可動型とを型閉し、ピン部２３の先端面２４と対向部１３とを対向させる。型開工程は、型閉工程の後、成形材料が硬化する前に、ピン部２３の先端面２４と対向部１３とが対向した位置関係を維持しながら、可動型を固定型に対し互いに離れる方向に移動させ、可動型が固定型に対し所定寸法離れる方向に移動した後に、ピン部２３の先端面２４と対向部１３とを互いに離れる方向に移動させる。

この構成によれば、型開する際において、ピン部２３の先端面２４と対向部１３とが離れるタイミングを、固定型と可動型とが離れるタイミングよりも遅くしたため、成形材料に加わる加圧力を開放した後に、ピン部２３の先端面２４と対向部１３とを離すことができる。このため、型開後のピン部２３の先端面２４と対向部１３との間に流入する成形材料を僅かな量とすることができ、薄肉部４２が薄い半貫通穴４１を成形することができる。

次に、上記実施形態の変形例について図４Ａ，４Ｂに基づいて説明する。なお、本変形例は上記実施形態と大部分において同じであるため、同じ部分においては同符号を付して説明を省略し、主に異なる部分について説明する。

上記実施形態のピン部２３は、弾性体により構成されていたが、変形例のピン部２３は、下型２の上面に対し、スライド可能に取り付けられている。下型２には、有底円筒状の挿通穴２５が形成されており、当該挿通穴２５の底面に、コイルばね２６を介してスライドピン２７が取り付けられている。スライドピン２７は、上型１と下型２とが型閉されると、上型１の対向部１３によって押し込まれてコイルばね２６により上方に付勢され、上型１と下型２とが型開されると、所定位置までは、対向部１３との位置関係を維持しながら、対向部１３の移動に追従し、所定位置を過ぎると、元の位置に復帰するように構成されている。

このような構成の成形型であっても、上記実施形態と同じような製造方法を実現可能であり、薄肉部４２が薄い状態の半貫通穴４１を形成することができる。

（応用）
上記実施形態および上記変形例の成形型は、上型１が可動型、下型２が固定型であったが、下型２が可動型、上型１が可動型であってもよく、特に限定されない。また、成形型が横方向に型開するように構成されてもよい。

上記実施形態および上記変形例の成形型は、下型２が、中型２１と、中型２１に対し移動可能な枠型２２とで構成されていたが、枠型２２が中型２１に一体に構成されて移動しなくてもよい。この場合、例えば、型閉時に、上型１が枠型２２の内側に入り込むような構造であってもよい。

成形型は、型開時において、枠型２２が上型１の移動に追従してもよい。つまり、枠型２２は、上型１側に付勢されるように構成され、型閉時に、上型１に押圧されることで弾性的に移動し、型開時において上型１に接触しながら移動してもよい。

上記実施形態および上記変形例のピン部２３は、全体が弾性体により構成されていたが、例えば、先端部のみが弾性体により構成されてもよい。また、ピン部２３は、長さ方向の一部が弾性体により構成され、長さ方向に圧縮可能に構成されてもよい。つまり、ピン部２３は、長さ方向の少なくとも一部が弾性体であればよい。

上記実施形態および上記変形例の対向部１３は、上型１から突出していたが、例えば、上型１の成形面と面一の非突出面であってもよく、ピン部２３の先端面２４に対向していればよい。また、上記実施形態および上記変形例の成形型は、ピン部２３が弾性体で、対向部１３が非弾性体により構成されたが、例えば、対向部１３が弾性体により構成されていてもよく、この場合、ピン部２３は非弾性体であってもよい。

上記実施形態および上記変形例の成形型は、型開時において、下死点から上死点まで可動型を一定の速度で移動させているが、例えば、対向部１３とピン部２３とが接触してから上型１の下死点までの寸法（ピン部２３に弾性変形が生じ始めてからの上型１の移動寸法）と同じ距離だけ、上型１を下死点から上方に移動させた後、一旦停止させ、その後、再び可動型を開く方向に移動させてもよい。

上記実施形態および上記変形例のピン部２３は、複数形成されていたが、単数であってもよく、この点限定されない。

型閉時において、ピン部２３の先端面２４と対向部１３とは離れていてもよい。型閉時にピン部２３と対向部１３とが離れていても、ピン部２３と対向部１３との間に挟持される成形材料を介して、ピン部２３が押圧されて、弾性変形するからである。

上記実施形態および上記変形例の成形材料は、セメント材料３により構成されたが、例えば、樹脂材料により構成されてもよく、すなわち、スプリングバッグが生ずるような成形材料であればよく、セメント材料３に限定されない。

その他、上記実施形態および変形例の構成は、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、適宜設計変更を行うことができる。

１ 上型（他方の型）
１３ 対向部
２ 下型（一方の型）
２３ ピン部
２４ 先端面
３ セメント材料（成形材料）
４１ 半貫通穴

Claims (4)

1. プレス成型用の少なくとも対向する二面の型を備え、これら二面の型の間に、プレス成型時にスプリングバックを生じるセメント材料又は樹脂材料からなる成形材料が供給され、半貫通穴を有する成形品を成形する成形型であって、
   前記二面の型のうちのいずれか一方の型にピン部を有すると共に、他方の型に前記ピン部に対応する対向部を有し、前記ピン部の全体又は長さ方向の一部が弾性体により構成されるか、前記対向部が弾性体により構成されるか、又は、前記一方の型に形成された有底の挿通穴に前記ピン部としてのスライドピンがスライド可能に取り付けられて前記挿通穴の底面に設けられたコイルばねにより前記他方の型の方向に付勢されており、
   前記ピン部は、
   前記二面の型が型閉されると、前記ピン部の先端面が前記対向部に対向するように構成され、
   型閉された状態の前記二面の型が型開されると、前記一方の型が前記他方の型に対し相対的に所定寸法離れるまでは前記ピン部の先端面と前記対向部との位置関係が維持され、前記一方の型が前記他方の型に対し相対的に所定寸法離れた後に、前記ピン部の先端面と前記対向部とが互いに離れる方向に移動するように構成されている
   ことを特徴とする成形型。
2. 前記二面の型が型閉されると、前記ピン部の先端面が前記対向部に接触するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の成形型。
3. 前記ピン部の少なくとも先端部が前記弾性体である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の成形型。
4. プレス成型用の少なくとも対向する二面の型で、これら二面の型の間にプレス成型時にスプリングバックを生じるセメント材料又は樹脂材料からなる成形材料が供給され、半貫通穴を有する成形品を製造する製造方法であって、
   前記二面の型は、いずれか一方の型にピン部を有すると共に、他方の型に前記ピン部に対応する対向部を有し、これらピン部と対向部とで前記半貫通穴を形成可能に構成されており、
   前記二面の型の間に前記成形材料を供給する供給工程と、
   前記二面の型を型閉し、前記ピン部の先端面と前記対向部とを対向させる型閉工程と、
   前記型閉工程の後、前記成形材料が硬化する前に、前記ピン部の先端面と前記対向部とが対向した位置関係を維持しながら、前記一方の型と前記他方の型とを相対的に所定寸法離れる方向に移動させた後に、前記ピン部の先端面と前記対向部とを互いに離れる方向に移動させる型開工程とを備えている
   ことを特徴とする半貫通穴を有する成形品の製造方法。

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