JP2004291269A

JP2004291269A - インサート成形方法および樹脂成形装置

Info

Publication number: JP2004291269A
Application number: JP2003083427A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Nakano; 知則中野; Masaaki Nakada; 公明中田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】樹脂圧を受けるタイミングと保持ピンを後退移動させるタイミングの調整を図った成形方法および当該成形方法の実施に適した樹脂成形装置を提供する。
【解決手段】下金型２のキャビティ３外に、キャビティ内３の樹脂圧が保持ピン４を後退させるためのシリンダ機構を構成し、シリンダ機構のピストン１２と保持ピン４とを連動させるアーム機構２０を備える。キャビティ３内の樹脂圧がピストン１２を後退させ、それに伴い保持ピン４が後退する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、インサート成形方法および樹脂成形装置に関する。具体的には、例えば電気コイルやトランス、ＩＣサーミスタ部品などの被封止体を熱可塑性樹脂で外界から完全に隔絶され埋め込み封入するインサート成形方法および当該成形方法を実施するための樹脂成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
成形後の保持痕を露出させずに被封止体の保持を可能にするため、射出成形途中で被封止体を保持する保持ピンを後退させる方法が採用されている。この方法として、例えば、エアシリンダなどの外部力を用いて保持ピンを後退する機構が採用されており、成形開始より一定時間後に保持ピンを後退させていた。しかし、この方法では、樹脂粘性が成形サイクルごとに変化する場合、保持ピンを後退させるタイミングが変動し、その調整は非常に困難なものであった。
【０００３】
この問題を解決する方法として、特開２００１−１６０１３４号公報に、樹脂圧で直接保持ピンを移動させることで、保持ピンを後退させるタイミングを調整する樹脂封止装置が開示されている。この装置では、樹脂圧が直接保持ピンの後退を行わせているので、保持ピンをエアシリンダなどによる外部からの力で後退させることに比べると、後退のタイミングを比較的簡単に調整でき、外部力の制御遅れやばらつきを抑えることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２６０１３４号公報（第２〜３頁、図１、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記装置では、受圧面積が小さく、保持力や摩擦力に抗して保持ピンを移動させるのに十分な力が得られない場合がある。また、受圧面積を増すために、インサート品のエリア外キャビティ内に配置された別のダミーピンに受圧させることも提案されているが（特許文献１図２参照）、ダミーピンの先端面積によってはまだ不十分な場合がある。このように、樹脂圧を受けるタイミングと保持ピンの後退移動の最適なタイミングに時間的なズレを生じるという問題が完全には解決できていなかった。
【０００６】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、十分な面積で樹脂圧を受圧するとともに樹脂圧を受けるタイミングと保持ピンを後退移動させるタイミングの調整を容易に図ることができる成形方法および当該成形方法の実施に適した樹脂成形装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るインサート成形方法は、キャビティ内にて被封止体を保持ピンにて保持すると共に注入樹脂の樹脂圧にて前記保持ピンを後退させるインサート成形方法において、前記キャビティ内の樹脂圧が、キャビティ外に配置されたシリンダ機構を介して保持ピンを後退させることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に記載されたインサート成形方法は、請求項１に記載の方法において、樹脂注入口からキャビティへの樹脂流路から分岐された前記シリンダ機構への樹脂流入を制御して保持ピンを後退させるタイミングを調整することを特徴としている。
【０００９】
本発明に係る樹脂成形装置は、キャビティ内に被封止体を保持する保持ピンを備えた樹脂成形装置において、前記キャビティ内の樹脂圧が前記保持ピンを後退させるシリンダ機構を前記キャビティ外に備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載された発明に係る樹脂成形装置は、上記樹脂成形装置において、前記シリンダ機構のピストンと前記保持ピンとを連接するアームを備え、保持ピン、ピストン、アームの順で各々の支点が配置されたアーム機構を備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載された発明に係る樹脂成形装置は、上下金型の一方に備えられたシリンダ機構のピストン降下により、他方金型に備えられた保持ピンを後退させるアーム機構を備えたことを特徴している。
【００１２】
また、請求項６に記載された発明に係る樹脂成形装置は、請求項３に記載の樹脂成形装置において、前記シリンダ機構を複数備えたことを特徴としている。
【００１３】
また、請求項７に記載された発明に係る樹脂成形装置は、請求項３に記載の樹脂成形装置において、樹脂注入口から前記シリンダ機構に至る樹脂流路途中にキャビティが設けられたことを特徴としている。
【００１４】
さらに、請求項８に記載された発明に係る樹脂成形装置は、請求項３に記載の樹脂成形装置において、樹脂注入口からキャビティへの樹脂流路途中に前記シリンダ機構を備えたことを特徴としている。
【００１５】
この場合において、前記樹脂流路から前記シリンダ機構への樹脂流入を制御するパイロットシリンダ機構を備えるのが好ましい。
【００１６】
そして、前記パイロットシリンダ機構に、シリンダ機構への樹脂流入を抑制する負荷を付与しておくのが望ましい。
【００１７】
また、前記パイロットシリンダ機構に、前記負荷の調整機構を備えるのがよい。
【００１８】
請求項１２に記載された発明に係る樹脂成形装置は、請求項８に記載の樹脂成形装置において、前記シリンダ機構のピストン面に樹脂流入を促進する凹部を設けたことを特徴としている。
【００１９】
さらに請求項１３に記載された発明に係る樹脂成形装置は、請求項８に記載の樹脂成形装置において、前記シリンダ機構のシリンダ内面に樹脂流入を促進する凹部を設けたことを特徴としている。
【００２０】
また、請求項１４に記載された発明に係る樹脂成形装置は、請求項３に記載の樹脂成形装置において、樹脂注入口からキャビティへの樹脂流路から前記シリンダ機構への圧伝達流路が分岐されたことを特徴としている。
【００２１】
そして、請求項１５に記載された発明に係る樹脂成形装置は、請求項１４に記載の樹脂成形装置において、前記圧伝達流路の先端にて、上下金型に構成されたシリンダ機構が位置することを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について各図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である樹脂成形装置における金型を示す分解斜視図、図２は当該樹脂成形装置における動作説明図である。
【００２３】
樹脂成形装置は、キャビティ３を形成する上金型１と下金型２を備えており、キャビティ３内にインサート部品（被封止体）Ｏを保持する保持ピン４を臨ませている。上金型１には封止樹脂を注入する樹脂注入口５が開設され、下金型２には樹脂流路６となる凹部８が形成されている。
【００２４】
下金型２には、保持ピン４と連動したシリンダ機構が設けられている。シリンダ機構はキャビティ３内に封入された樹脂圧を受圧して、アーム機構２０を介して保持ピン４を後退させる。シリンダ機構は、キャビティ３外に形成されたシリンダ７とピストン１２とからなり、シリンダ７内には圧伝達流路１１を介して封入樹脂が送り込まれる。圧伝達流路１１は、キャビティ３を挟み、樹脂流路６と略対向する位置に設けられ、樹脂注入口５からシリンダ機構への樹脂流路途中にキャビティ３が配置されている。これにより、キャビティ３内への樹脂充填完了後にシリンダ機構に樹脂が充填されることになり、キャビティ３内の充填完了前に保持ピン４が後退せず、インサート部品Ｏの位置ずれを防ぐことができる。
【００２５】
アーム機構２０は、ピストン１２の後退移動（下金型２からの退出）の力を保持ピン４の後退に連動させる。このアーム機構２０は、一端がピストン１２と連結されたアーム９とピストン１２をシリンダ７内に押し込む方向に付勢するバネ１０とからなる。バネ１０はアーム９の他端とバネ固定部１６との間に配設される。保持ピン４は、ピストン１２の後退移動によってキャビティ３内から後退移動するよう、シリンダ７との連結個所とバネ１０の配設個所の間に備えられている。
【００２６】
この樹脂成形装置においては、図２（ａ）に示す如くキャビティ３内に突出した保持ピン４にインサート部品Ｏを保持させた状態で封止樹脂が注入される。その後、図２（ｂ）に示す如くキャビティ３内に樹脂が充填されキャビティ３内の樹脂圧が高まれば、圧伝達流路１１からシリンダ７内に充填された封止樹脂がピストン１２を後退させる。すると、アーム９に取り付けられた保持ピン４が後退する。
【００２７】
このように本発明の樹脂成形装置では、キャビティ３外に設けられたシリンダ機構のピストン１２が受圧した樹脂圧によって保持ピン４を後退させる。このような構成を採用することにより、ピストン１２の受圧面積を大きくするだけで小さな樹脂圧を保持ピン４の後退に必要な負荷抵抗以上の大きな力にすることができる。この結果、樹脂圧が直接保持ピン４を後退させるだけでなく、キャビティ３の大きさやインサート部品Ｏの大きさ、樹脂の粘性変化などによらず、安定したタイミングで保持ピン４を後退させることができる。
【００２８】
次に、図３および図４に示す樹脂成形装置について説明する。この樹脂成形装置では、上下金型１，２にそれぞれ保持ピン４が備えられており、一対の保持ピン４にてインサート部品０を支持する仕組みとなっている。下金型２に一つのシリンダ機構が備えられ、このシリンダ機構がアーム機構２０を介して下金型２の保持ピン４を後退させる。また、シリンダ機構は別なアーム機構２０を介して上金型１の保持ピン４を後退させる。
【００２９】
下金型２のアーム機構２０は、下金型２の下面に突出して形成されたアーム支持部１４にアーム９が回動自在に固定されており、当該固定位置が支点Ｘとなっている。また、保持ピン４、ピストン１２、アーム９の支点とする順序で配置されており、保持ピン４側のアーム９端部には、ピストン１２をシリンダ７内に押し込む方向に付勢されたバネ１０が備えられている。なお、１３はピストン１２のガイドである。
【００３０】
上金型１のアーム機構２０は、一端が下金型２のアーム９と連動するアーム２４と該アーム２４に下金型２のアーム９の駆動と連動させるための３つの連結アーム２１，２２，２３と保持ピン４をキャビティ３内に押し込む方向に付勢されたバネ１０とからなる。該バネ１０は、アーム２４の一端とバネ固定部１６との間に備えられている。アーム２４は、アーム支持部２５に回動自在に固定されており、該固定位置が支点Ｘとなっている。
【００３１】
３つの連結アーム２１，２２，２３は、下金型２のアーム９に伝えられたピストン１２の後退移動を上金型１の保持ピン４の後退移動として伝えるものである。連結アーム２１は、アーム９の支点Ｘ側端部とアーム２４の支点Ｘ側端部とを連結する上下方向に配設されたアームである。連結アーム２２は、一端が連結アーム２１に連結され、他端が連結アーム２３に連結され、連結軸はアーム支持部２６の長孔を摺動するように取り付けられている。残る連結アーム２３は、一端が連結アーム２２に連結され、他端がアーム２４の端部に連結されている。残るこの３つの連結アーム２１，２２，２３によって、ピストン１２の後退により下金型２の下方に移動したアーム９の端部が、上金型４における保持ピン４の下方移動としてアーム２４に伝えられる。こうして、図４（ａ）に示す如くインサート部品Ｏを保持していた一対の保持ピン４は、図４（ｂ）に示す如くシリンダ７内の樹脂圧が高まるにつれて上方へ後退する。
【００３２】
このような２つのアーム機構２０によって、上下金型１，２に備えられた保持ピン４の同時後退を可能とし、より一層精度の高いインサート成形が行える。また、保持ピン４、シリンダ７、支点Ｘの順に配列されているため、わずかのシリンダ７内のピストン１２の移動で保持ピン４が大きく後退し、封止シリンダ７内の樹脂消費量が削減される。
【００３３】
図５および図６に示す樹脂成形装置では、シリンダ機構が樹脂流路６途中に形成されており、樹脂流路６のキャビティ３側は圧伝達流路１１を兼ねている。シリンダ機構と樹脂流路６の間にはシリンダ７内への樹脂流入を制御するパイロットシリンダ機構３０が備えられている。パイロットシリンダ機構３０は、シリンダ３４内に流入制御用のピストン３３とピストン３３を金型面方向に付勢するバネ３２とバネ３２の付勢力を調整する調整ネジ３１とを備える。そして、シリンダ３４が上下金型１，２の金型面において樹脂流路６からシリンダ７への樹脂流路となるように形成されている。
【００３４】
パイロットシリンダ機構３０は、シリンダ７への樹脂流入開始となる始動弁の機能を果たすものであり、キャビティ３内の樹脂圧が高まり、バネ３２の付勢力に抗してピストン３３が後退するとシリンダ７内に樹脂が流入し始める。
【００３５】
アーム９の一端はアーム支持部２５に枢支され、ピストン１２の上下動に従って支点Ｘを中心としてアーム９は、回動する。保持ピン４はアーム９の他端に備えられ、ピストン１２の後退移動に従って後退移動する。
【００３６】
シリンダ機構のピストン１２にはそのピストン面に凹部１５が形成されている。この凹部１５はシリンダ７への樹脂流入を促し、ピストン１２の後退を円滑に行わせる。当該凹部１５は図示しないがシリンダ７の端面に設けてもよい。
【００３７】
この樹脂成形装置では、図６（ａ）（ｂ）に示す如く一対の保持ピン４によってインサート部品Ｏが保持された状態から、キャビティ３内の樹脂圧が一定圧以上に高まれば、同図（ｃ）に示す如くパイロットシリンダ機構のピストン３３が後退してシリンダ７内に樹脂が流れ込む。そして、さらに樹脂圧が高まればシリンダ機構のピストン１２が後退して、保持ピン４が後退する。
【００３８】
このように、シリンダ７への樹脂流入はバネ３２の付勢力によって調整可能であり、ピストン３３を後退させるタイミングを調整してピストン１２の後退を確実に行わせることができる。また、この調整はバネ３２の付勢力を調整ネジ３１によって自由に調整できるので、圧力の異なるインサート成形に容易に対応できる。
【００３９】
さらに樹脂注入口５からキャビティ３への樹脂流路６途中に、シリンダ機構が構成されているので、樹脂充填完了後に樹脂圧が高まることにより保持ピン４が後退する。このため、樹脂充填完了まではキャビティ３内の樹脂流動が少なく、インサート部品Ｏの位置ずれが防止される。
【００４０】
図７および図８に示す樹脂成形装置では、圧伝達流路１１が樹脂流路６の途中から分岐して設けられている。圧伝達流路１１には、長さＬ２、流路径Ｗ２の流入制御部１８が形成されており、シリンダ７への樹脂流入が制御されている。その流路径Ｗ２は圧伝達流路１１の流路径Ｗ１に比べて小さく、流入制御部１８の長さは圧伝達流路１１の全長Ｌ１に対して短い。
【００４１】
図９に当該樹脂成形装置におけるキャビティ３内への流入点Ａにおける圧力変化とシリンダ７への流入点Ｂにおける圧力変化を示す。図９から理解されるように、キャビティ３内への流入点Ａに遅れてシリンダ７への流入点Ｂにおいて圧力が上昇し、樹脂圧よりも小さな圧力がピストン１２に加えられる。すなわち、樹脂の充填が終わり保圧動作に移行するタイミングで、バネ１０の付勢力に打ち勝つ圧力がピストン１２に加えられるように流入制御調整を行えばよい。こうすれば、インサート部品Ｏの位置がずれることなく、樹脂の流入（射出）中に保持ピン４を後退させることができる。
【００４２】
ピストン１２に加えられる圧力は、注入樹脂の粘性係数η、圧伝達流路１１の全長Ｌ１、圧伝達流路１１の流路径Ｗ１、流入制御部１８の全長Ｌ２、流入制御部１８における圧伝達流路１１の流路径Ｗ２の関数として定められる。従って、これらの因子を適宜調整して、保持ピン４の後退タイミングを調整できる。
【００４３】
このように樹脂流路６から分岐した圧伝達流路１１に流入制御部１８を設け、流入制御部１８にて保持ピン４を後退させるタイミングを調整することもできる。
【００４４】
また、当該樹脂成形装置においては、圧伝達流路１１の終端において上金型１と下金型２とにシリンダ機構がそれぞれ構成されている。このような構成を採用することにより、上下金型１，２の保持ピン４を後退させることができ、構造が比較的簡単なものになる。
【００４５】
なお、上記実施形態においては一つのキャビティ３に対してインサート部品Ｏを配置する構成であるが、保持ピン４を複数配置して各保持ピン４をシリンダ機構によって後退させることができるのは言うまでもない。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、キャビティ内の樹脂圧がキャビティ外に備えられたシリンダ機構を介して保持ピンを後退させているので、樹脂圧を確実に保持ピンに伝えて、保持ピンを後退させることができ、樹脂の粘性変化などの影響を受けない。また、シリンダ機構を用いているので、キャビティの大きさ、インサート部品の大きさ等に制限されず、多様なインサート成形に容易に対応できる。
【００４７】
また、保持ピンを後退させるための駆動力が不要であり、簡単な構成で確実な動作が可能であり、生産性や保全性に優れた装置にできる。
【００４８】
さらに、シリンダ機構はキャビティ外にあるので、種々の方法にてシリンダへの樹脂流入を制御して圧伝達を調整できる。こうして、より適切なタイミングで保持ピンを後退させることができ、ピン痕を残さず精度よいインサート成形が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である樹脂成形装置における金型の分解斜視図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は図１に示す樹脂成形装置における動作説明図である。
【図３】本発明の別な実施形態である樹脂成形装置における金型の分解斜視図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は図３に示す樹脂成形装置における動作説明図である。
【図５】本発明のさらに別な実施形態である樹脂成形装置における金型の分解斜視図である。
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は図５に示す樹脂成形装置における動作説明図であって、（ａ）はＰ−Ｐ線における断面説明図、（ｂ）（ｃ）はそれぞれＱ−Ｑ線における断面説明図である。
【図７】本発明のさらに別な実施形態である樹脂成形装置における金型の分解斜視図である。
【図８】図７に示す金型の断面図である。
【図９】図８に示す点Ａ、Ｂにおける樹脂圧の変化を示す説明図である。
【符号の説明】
１上金型
２下金型
４保持ピン
５樹脂注入口
７シリンダ
９アーム
１２ピストン
１５ピストンの凹部
２０アーム機構
３０パイロットシリンダ機構
３１付勢力調整用のネジ
３２ピストンを付勢するバネ

Claims

キャビティ内にて被封止体を保持ピンにて保持すると共に注入樹脂の樹脂圧にて前記保持ピンを後退させるインサート成形方法において、
前記キャビティ内の樹脂圧が、キャビティ外に配置されたシリンダ機構を介して保持ピンを後退させることを特徴とするインサート成形方法。
前記シリンダ機構への樹脂流入を制御して保持ピンを後退させるタイミングを調整することを特徴とする請求項１に記載のインサート成形方法。
キャビティ内に被封止体を保持する保持ピンを備えた樹脂成形装置において、
前記キャビティ内の樹脂圧が前記保持ピンを後退させるシリンダ機構を前記キャビティ外に備えたことを特徴とする樹脂成形装置。
前記シリンダ機構のピストンと前記保持ピンとを連接するアームを備え、保持ピン、ピストン、アームの順で各々の支点が配置されたアーム機構を備えたことを特徴とする請求項３に記載の樹脂成形装置。
上下金型の一方に備えられたシリンダ機構のピストン下降により、他方金型に備えられた保持ピンを後退させるアーム機構を備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の樹脂成形装置。
前記シリンダ機構を複数備えたことを特徴とする請求項３に記載の樹脂成形装置。
樹脂注入口から前記シリンダ機構に至る樹脂流路途中にキャビティが設けられたことを特徴とする請求項３に記載の樹脂成形装置
樹脂注入口からキャビティへの樹脂流路途中に前記シリンダ機構を備えたことを特徴とする請求項３に記載の樹脂成形装置。
前記樹脂流路から前記シリンダ機構への樹脂流入を制御するパイロットシリンダ機構を備えたことを特徴とする請求項８に記載の樹脂成形装置。
前記パイロットシリンダ機構に、シリンダ機構への樹脂流入を抑制する負荷が付与されたことを特徴とする請求項９に記載の樹脂成形装置。
前記パイロットシリンダ機構に、前記負荷の調整機構が備えられたことを特徴とする請求項１０に記載の樹脂成形装置。
前記シリンダ機構のピストン面に、樹脂流入を促進する凹部を設けたことを特徴とする請求項８に記載の樹脂成形装置。
前記シリンダ機構のシリンダ内面に、樹脂流入を促進する凹部を設けたことを特徴とする請求項８に記載の樹脂成形装置。
前記樹脂注入口からキャビティへの樹脂流路から前記シリンダ機構への圧伝達流路が分岐されたことを特徴とする請求項３に記載の樹脂成形装置。
前記圧伝達流路の先端にて、上下金型に構成されたシリンダ機構が位置することを特徴とする請求項１４に記載の樹脂成形装置。