ルーズコア金型のアンダーカット処理と設計の基本

ルーズコア金型の構造・設計・トラブル対策を徹底解説

移動量の計算を1mm見誤ると、金型本体ごと破損して数十万円の損失につながります。

📌 この記事の3ポイント要約

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ルーズコアとは何か

製品内側のアンダーカットを処理するため、エジェクターストロークを斜め方向の動きに変換する金型機構。「傾斜コア」とも呼ばれ、スライドコアでは対応できない内側形状に用いられます。

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設計の核心は移動量と角度

傾斜コアの移動量は「アンダーカット量＋5〜10mm」が基本。傾斜角度は一般的に10°以内が限界とされており、これを超えると金型破損のリスクが急増します。

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置きコアとの使い分けが重要

自動動作するルーズコアと、毎回手作業でセットする置きコア（ルーズピース）は別物。形状の複雑さ・生産量・コストを考慮して適切に選択することが設計品質に直結します。

このページの目次

ルーズコア金型の構造・設計・トラブル対策を徹底解説

ルーズコア金型の基本構造とスライドコアとの違い

射出成形金型でアンダーカットを処理する方法はいくつかありますが、代表的なものが「スライドコア（横スライド）」と「ルーズコア（傾斜コア）」です。この2つは似て非なる機構であり、使い分けを誤ると金型の構造そのものが成立しなくなります。

スライドコアは、型開きの力を利用してアンダーカット部の駒を製品の外側へ水平に引き抜く機構です。型が開くときにアンギュラピン（傾斜ピン）が斜めの力を横方向に変換し、キャビティ外側の駒が横へスライドします。これにより製品外周のアンダーカットをスムーズに処理できます。

一方、製品の「内側」にアンダーカットがある場合は話が変わります。内側へ向かうアンダーカットは、型開きの動作では力が届かないため、スライドコアを適用できません。そこで登場するのがルーズコア（傾斜コア）です。ルーズコアはエジェクタープレート（突出板）の突き出しストロークを利用し、斜めに設定されたシャフトとスライドユニットを介して、コア（駒）を斜め方向に移動させます。内側からコアが斜めに引き抜かれることで、アンダーカットを処理しながら製品を押し出す動作が同時に完了します。つまり離型の役割も兼ねているということですね。

機構	処理対象	駆動源	スペース
スライドコア（横スライド）	製品外側のアンダーカット	型開き力	外側に広いスペースが必要
ルーズコア（傾斜コア）	製品内側のアンダーカット	エジェクターストローク	内側に収まりコンパクト

スライドコアは金型の外側（キャビティ面）に張り出す構造を持つため、多数個取り金型で製品ピッチが狭いケースでは物理的に干渉してしまい採用できないことがあります。対してルーズコアは金型の内側（コア面）に収まるため、スペース制約が厳しい内側アンダーカットや、複数個取りの狭ピッチ配置にも対応しやすいという強みがあります。これは使えそうです。

ただし、ルーズコアにも弱点があります。内側という制約から処理できるアンダーカットの深さ（量）に限界があり、長いアンダーカットや複雑な形状への対応は難しくなります。一長一短が基本です。

内側・外側どちらのアンダーカットかを最初に見極めてから機構を選ぶ、これが原則です。

参考：スライドコアとルーズコアの構造の違いについて、MONOistでわかりやすく解説されています（射出成形の基礎シリーズ）。
アンダーカットの処理その2 傾斜コアの基本構造 - MONOist

ルーズコア金型の設計で押さえるべき移動量と傾斜角度の計算

ルーズコアの設計において最も重要な数値が「移動量」と「傾斜角度」の2つです。この計算を誤ると、アンダーカット部にコアが引っかかったまま突き出し動作が進み、成形品と金型の両方が破損するという深刻な事態を招きます。金型本体の修理・再製作となれば、数十万〜数百万円規模の損害になることもあります。

移動量の考え方は比較的シンプルです。傾斜コアの移動量は「アンダーカットの量（引っかかりの深さ）＋5〜10mm」の余裕を加えたものが基準とされています。たとえばアンダーカット深さが3mmであれば、8〜13mmの移動量を確保する必要があります。この余裕分がないと、コアがわずかに引っかかった状態で製品が押し出されてしまうため、成形品の変形や白化などの不良が生じます。

移動量はエジェクターストロークとシャフトの角度によって決まります。下の式で整理できます。

移動量＝エジェクターストローク × tan（傾斜角度）
エジェクターストロークが大きいほど移動量が増える
傾斜角度が大きいほど移動量が増える

次に傾斜角度の限界についてです。一般的にルーズコアの傾斜角度は「10°程度が限界」とされています。これはコア全体の強度と、動作時に傾斜ロッドへかかる荷重を考慮した経験則です。特に「上り方向（コアが成形機側に向かって動く）」の場合、突き出し動作の加速によって傾斜ロッドへの負荷がより大きくなるため、注意が必要です。10°を超える設計は構造計算と十分な検証が条件です。

また、コアの動作方向には「下り（型の外側へ向かう）」と「上り（型の内側へ向かう）」の2種類があります。下りの場合は突き出し速度に対してコアがやや遅れながら動き、上りの場合はコアが先行して加速します。動作のタイミングがずれると製品に傷が入る原因になるため、設計段階でシミュレーションしておくことが望ましいです。

ミスミが提供するルーズコア用スライドユニット（KOCUFシリーズ・KOCUMシリーズなど）は、傾斜ピン固定タイプとアジャストタイプに分かれており、アジャストタイプは位置微調整ができるため試作・量産初期の調整に向いています。自社設計でゼロから作るよりも、こうした標準部品を活用することで設計工数と品質リスクを大幅に削減できます。

移動量の計算が基本です。数値を正しく押さえれば、破損リスクは大きく下がります。

参考：傾斜コアの設計注意点（角度の限界・上り下りの違い）について詳しく解説されています。
九、アンダーカットの上り下りと傾斜コア金型設計「虎の巻」 - モールデック

ルーズコア金型と置きコアの違い：自動化と手作業のコスト判断

「ルーズコア」という言葉を調べると、文脈によっては「置きコア（ルーズピース）」のことを指す場合があります。これは別物です。混同していると設計の前提が崩れるため、ここで明確に整理しておきます。

自動動作するルーズコア（傾斜コア）は、金型の突き出し機構と連動して自動でコアが抜けていく構造です。成形サイクルの中で完結するため、作業者の手作業は不要です。これが本記事で主に解説している機構です。

一方、置きコア（ルーズピース・置き駒）は、アンダーカット部を形成するコアを成形サイクルごとに「毎回手作業（または自動機）でセットし、成形後に製品と一緒に取り出して外す」という方法です。金型構造はシンプルになり、製作コストが抑えられる反面、1サイクルごとに人の手が必要になるため、量産現場ではサイクルタイムが大幅に延びます。

🔄 自動ルーズコア（傾斜コア）：高い金型製作費、量産向き、サイクルタイム短縮
🖐️ 置きコア（ルーズピース）：低い金型製作費、少量・試作向き、手作業が必要

判断の基準は「生産量」と「サイクルタイムの優先度」です。月産1,000個以下の少量品や試作段階では置きコアのほうがコスト効率が高くなることがあります。逆に量産品で1サイクル30秒のラインに毎回手作業を入れると、そのロスだけで年間数百時間規模になりかねません。

厳しいところですね。設計段階でこの判断を誤ると、後から構造変更するには金型丸ごとの再製作になる場合もあります。製品設計の初期段階から、量産計画とともに機構選択を議論することが、製造コスト全体の最適化につながります。

参考：置きコア（ルーズピース）を含むアンダーカット処理方法の種類について、部品設計者向けにわかりやすく解説されています。
射出成形部品設計者のための金型完全解説（第3回）- 射出成形府中

ルーズコア金型のトラブル事例と現場が見落としやすい破損原因

ルーズコアは正しく設計・運用すれば安定した機構ですが、いくつかの典型的なトラブルパターンがあります。特に量産ラインで長期間稼働させる場合、定期的な点検と対策が欠かせません。

① 移動量不足による引っかかり・金型破損

最も深刻なトラブルです。前の節で解説した移動量が設定より不足していると、コアがアンダーカット部に引っかかったまま突き出し動作が進んでしまいます。コア本体やシャフトが折れる、成形品が変形・破断するなどの被害が発生し、最悪の場合は金型ベース（型板）そのものにダメージが及びます。原因として多いのは、設計段階での計算ミスだけでなく、長期使用による摩耗でストロークが微妙にずれるケースです。定期的にエジェクターストロークの実測値を確認することが予防になります。

② 傾斜ロッド（シャフト）の摩耗・焼き付き

傾斜ロッドとスライドユニットの摺動部は、成形サイクルごとに繰り返し荷重と摩擦が加わります。グリスアップが不十分だと、金属同士の接触で「かじり」が発生します。かじりが起きると動作がスムーズでなくなり、コアの動作タイミングがズレて成形品不良につながります。使用環境にもよりますが、目安として数千ショットごとのグリスアップが推奨されます。潤滑が基本です。

③ 冷却不足によるコア変形

ルーズコアの傾斜コア部分は、その構造上、内部に冷却回路を設けにくいという弱点があります。溶融樹脂と直接接触するコアが十分に冷えないと、成形サイクルごとに熱が蓄積されてコアが膨張します。膨張したコアはスライドユニットとのクリアランスが詰まり、焼き付きや動作不良を引き起こします。ミスミの冷却穴付き傾斜ピン（KOPMRシリーズ）のような、冷却回路を内蔵した標準部品を活用することで、この問題を大きく緩和できます。

④ 製品の内側スペースとの干渉

ルーズコアは内側の空間を利用して動きますが、製品形状によっては動作軌跡上に別のコアや製品壁が存在する場合があります。設計段階で3Dデータ上の干渉チェックを怠ると、試作一発目で動作不能という事態になりかねません。CADソフト上での動作シミュレーションは必須と言えます。

参考：傾斜コアのA寸法（干渉クリアランス）に関する設計注意点が詳しく解説されています。ミスミ「虎の巻」第3回。
金型設計の注意点その二 | meviy | ミスミ

ルーズコア金型の設計を効率化する標準部品の活用と独自視点：設計初期段階での製品形状フィードバック

金型現場での経験を積んだ設計者が一様に言うのが「ルーズコアが必要な形状になってから相談を受けても遅い」という言葉です。実は、製品設計の段階でわずかな形状変更を加えれば、ルーズコアを不要にできるケースが少なくありません。

たとえば製品内側の突起を、抜き方向に対して5〜10°の角度（アール処理や抜き勾配）を付けた形状に変更することで、無理抜きやルーズコアなしで離型できることがあります。あるいは突起をどうしても残したい場合でも、突起の向きを変えることで横スライドコアで対応できる場合もあります。金属加工の現場では「部品設計者と金型設計者が分離されている」ことが多く、互いのコミュニケーション不足がコスト増大の原因になっています。

これは業界全体で見られる課題です。

製品設計段階で金型設計者（または金型メーカー）に3Dデータを共有し、「この形状でルーズコアが必要か」「形状変更でアンダーカットを回避できるか」をフィードバックしてもらう体制が理想です。スライド機構が1箇所増えるごとに金型製作費が10〜30%増加するというデータもあります。ルーズコアを必要としない形状への見直しは、そのまま数十万円単位のコスト削減につながり得ます。

また、標準部品の積極的な活用も設計効率化の要です。三協オイルレス工業やミスミのルーズコア用スライドユニット（KOCUFシリーズ・RCSUFシリーズなど）は、各社の設計ガイドラインに沿って寸法・角度を入力するだけでユニットが選定でき、自社設計と比べて設計工数を大幅に短縮できます。特に冷却穴付きタイプ（KOCUFRシリーズ）は前述の冷却不足問題にも対応しており、量産金型では優先的に検討する価値があります。