JP2004527397A - 引き込み式オーバーモールドインサート保持装置 - Google Patents
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Abstract
インサートモールドツールと共に使用のためのインサート保持装置は、電源システム、ドライブアセンブリおよび制御ユニットを有するアクチュエーター(20)を備える。この保持装置はまた、アクチュエーター(20)のドライブアセンブリに作動可能に接続されたインサートモールドツール(60)および保持ポスト(40)を備える。保持ポスト(40)は、好ましくは、液体樹脂がインサートモールドツール(60)に注入される間に、保持ポスト(40)が、このインサートモールドツール(60)内の固定された位置にスタンピング(50)を係合および維持する第1の位置と、保持ポスト(40)が、樹脂が完全に硬化する前にスタンピング(50)に対して解放され、そして移動されている第2の位置の間の、インサートモールドツール(60)を通った移動のために配置される。
Description
【技術分野】
【0001】
(関連出願の相互参照)
本出願は、Terry Duffinによって2001年4月6日に出願された米国仮特許出願番号60/281,959(表題「RETRACTABLE OVERMOLDED INSERT RETENTION MECHANISM」)(この出願の内容全体が、本明細書中で参考として援用される)の利益およびこれに対する優先権を主張する。
【0002】
(1.技術分野)
本発明の開示は、プラスチックをモールドするための装置および方法に関する。より詳細には、本発明の開示は、インサートまたはスタンピング上にオーバーモールドを射出成形をするための装置および方法に関する。
【背景技術】
【0003】
(2.関連技術の背景)
射出成形機は、代表的に、1つ以上のいわゆるインサートモールドツールを使用して、インサートまたはスタンピング上にオーバーモールドを形成する。一般に、オーバーモールドの形成の前に、インサートモールドツールは、その分解された構成上に配置され、このインサートモールドツール内でのインサートまたはスタンピングの位置付けを可能にする。このインサートモールドツールは、次いで、圧力下で、液体樹脂をこのインサートモールドツールに注入する射出成形機上に設置される(または、さもなければ、射出形成機と連携する)。このインサートモールドツールの内寸は、オーバーモールド樹脂が冷却され、固体オーバーモールドに硬化し、そして、スタンピングに結合する場合、このオーバーモールドの形状を規定する。
【0004】
いくつかの場合、一連の固定されたエキステンションが、インサートモールドツール内に設置され、そして、注入プロセスの間にインサートモールドツール内の所定の位置にスタンピングを保持/固定するように設計される。代表的には、オーバーモールドインサートツール内でのスタンピングの適切な位置付けを保証しながら、エキステンションは、オーバーモールド部分の上もしくはオーバーモールド部分を超えて上昇されか、さもなければ伸ばされるスタンピングの一部と接触し、オーバーモールドが硬化する場合に、このオーバーモールドの形状に対する影響を最小限にする。注入プロセスの間に所定の位置に保持されないスタンピングは、液体オーバーモールド樹脂のインサートモールドツールへの注入に通常関連する高圧および高温に起因して、脆弱であることが知られている。
【0005】
固定されたエキステンションを利用することもまた、いくつかの不利益を有する。より詳細には、スタンピングに対する取り付け位置は、モールディングプロセスを妨害する傾向がある、すなわち、オーバーモールドが硬化する場合、固定されたエキステンションは、オーバーモールド中に、間隙またはポケットを残し、この間隙またはポケットは、引き続いて充填されなければならない。理解され得るように、これは、さらなる製造工程(例えば、間隙に類似の樹脂でポッティング(potting)する工程、急速に硬化するエポキシベースの材料)を必要とする。結果として、射出成形プロセスは、より時間がかかり、そして、代表的には、特に特定の規約要件を満たさなければならない特定の適用(例えば、電気外科適用)において、さらなる品質管理を必要とする。例えば、これらの多くの場合において、間隙は、製品の最終的要件を満たすように、手動でポッティングされ、硬化され、検査され、次いで、表面仕上げされなければならない。従って、多くの公知のインサートオーバーモールド適用は、余分な時間のかかる工程、ならびに、固定されたエキステンションによってオーバーモールドされたインサートの中に残る間隙を充填するためのさらなる材料および物質を必要とする。
【0006】
従って、射出成形プロセスの間に、インサートモールドツール中の設置される位置にスタンピングを維持し、そして、硬化された場合、オーバーモールドされたインサートの中に間隙を作らない装置および方法を利用して、一工程プロセスで射出成形を実施することが所望される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0007】
(要旨)
本発明の開示は、電源システム、ドライブアセンブリおよび制御ユニットを有するアクチュエーターを備えるインサートモールドツールと共に使用のためのインサート保持装置に関する。この保持装置はまた、インサートモールドツール、および、アクチュエーターのドライブアセンブリに作動可能に連結された少なくとも1つの保持ポストを備える。この保持ポストは、以下の少なくとも2つの位置の間での、ドライブアセンブリによるインサートモールドツールを通る移動のために配置される:液体樹脂がインサートモールドツールに注入される間、保持ポストが、このインサートモールドツール内の固定された位置にスタンピングを係合および維持する第1の位置;ならびに保持ポストが、樹脂が完全に硬化する前に、スタンピング対して解放されそして移動されている、第2の位置。好ましくは、ドライブアセンブリは、第1の位置から第2の位置への保持ポストの移動を制御するピストンを備える。
【0008】
1つの実施形態において、インサート保持装置は、所定の条件を感知した後に、スタンピングからの保持ポストの解放および引き出しを開始するセンサを備える。あるいは、制御ユニットは、所定の一定時間後に、スタンピングからの保持ポストの解放および引き出しを開始するタイマーを備え得る。
【0009】
別の実施形態において、インサートモールドツールは、樹脂をインサートモールドツールに注入するために利用される、注入弁を備える。この注入弁はまた、所定の量の樹脂がこの注入弁を通って流れた後に、スタンピングからの保持ポストの解放および引き出しを開始するように配置され得る。
【0010】
本発明の開示はまた、スタンピング上にオーバーモールドを形成する方法に関し、そして、電源システム、ドライブアセンブリおよび制御ユニットを備えるアクチュエーターを提供する工程を包含する。インサートモールドツールおよび少なくとも1つの保持ポストもまた、提供される。このインサートモールドツールは、アクチュエーターのドライブアセンブリに作動可能に接続される。
【0011】
本発明はさらに、インサートモールドツール内の固定された位置にスタンピングを維持するために、保持ポストとスタンピングとを係合する工程を包含する。その後、液化オーバーモールド樹脂は、圧力下でインサートモールドツール中に注入される。次いで、ドライブアセンブリを作動させて、制御ユニットからのシグナルに応答して、スタンピングから保持ポストを解放して、そして、インサートモールドツールを通って、保持ポストを引き出す。次いで、オーバーモールド樹脂は、硬化され、そして、スタンピングへの結合が可能となる。
【0012】
本発明の開示に従う1つの方法において、保持ポストを解放するためにドライブアセンブリを作動させる工程の後、さらなる樹脂が、インサートモールドツールに注入される。別の方法において、インサートモールドツールの約50%がオーバーモールド樹脂で充填された後、制御ユニットは、保持ポストの解放および引き出しの信号を送る。
【0013】
本発明の開示のさらなる方法に従って、この制御ユニットは、所定の時間の終了の際か、または、硬化プロセスの間に達成される樹脂の特定の物理的パラメーター(例えば、硬度、粘度および/または圧力)に基づいて、この保持ポストの解放および引き出しの信号を送る。
【0014】
(好ましい実施形態の詳細な説明)
同様の参照番号がいくつかの表示を通して類似または同一のエレメントと識別する図面について、ここでより詳細に言及すると、引き込み式オーバーモールドインサート保持装置の一実施形態が、図1および図2中に示され、そして、一般的に、保持装置10として同定される。図1は、オーバーモールド樹脂70のインサートモールドツールへの注入の前の、第1の位置における保持装置10を図示し、そして、図2は、オーバーモールド樹脂70の注入の後および/または硬化プロセスの間の保持装置10の位置を図示する。
【0015】
示すように、保持装置10は、射出形成機(示さず)のインサートモールドツール60に取り付けられ、そして、これらと共に使用のために位置付けられる。保持装置10は、インサート保持アセンブリ30と協同してインサートモールドツール60内に取り付けられるか、または設置されるスタンピング50中にか、または接触してその外に保持中40を位置付ける作動システム(またはアクチュエーター)20を備える。
【0016】
インサートモールドツール60は、これを通じて定義された長手方向の軸X、YおよびZを備える。長手方向の軸Zは、平面X−Yに対して垂直に延びるが、示されない。インサートモールドツール60は、内部空洞61を備え、この内部空洞61は、硬化された場合、オーバーモールド樹脂70の外部形状を規定するような寸法にされている。1つの実施形態において、オーバーモールド70は、電気外科手順の間に、スタンピング50を電気的に絶縁するプラスチック物質から作製される。オーバーモールド樹脂の他の型を使用して、特定の目的に依存するオーバーモールド70を形成し得るか、または、特定の結果を達成し得る。一般に、オーバーモールド70は、圧力下で、インサートモールドツール60中に配置された注入弁65を通って、液体形態で注入される。注入弁65を、スタンピング50に対して任意の角度で方向付けし、インサートモールドツール60にオーバーモールド樹脂70を注入し得る。
【0017】
インサート保持アセンブリ30は、ピストン28を介して、インサートモールドツール60内の固定された位置においてスタンピング50を維持する第1の位置から、オーバーモールド70の硬化を可能にするスタンピングから保持ポスト60を解放する第2の位置に移動可能である、保持ポスト60を備える。図1において最も示されるように、保持ポスト40は、射出成形プロセスの開始の前に、固定された位置にスタンピング50を保持する。保持ポスト40は、遠位端42および近位端44を備え、そして、一般に、ドライブアセンブリ24によって、長手方向の軸Yに沿って移動可能である。保持ポスト40は、好ましくは、ロッド様であるか、または円筒状であるが、しかし、保持ポスト40は、液化性オーバーモールド樹脂70のインサートモールドツール60への注入の間に、固定された位置にスタンピング50を維持するのに適切な構造統合性を有する、種々の幾何形状および周径で構成され得ることが、想定される。
【0018】
本発明の開示に従う1つの実施形態において、保持ポスト40は、ステンレス鋼から作製され、注入および硬化の間の液化性オーバーモールド樹脂70との結合を最小にする表面仕上げを有する。保持ポスト40は、硬化中のオーバーモールド樹脂70との結合を最小にするか、または妨害する種々の異なる材料、または材料の組合せから作製され得ることが想定される。さらに、保持ポスト40は、注入プロセスおよび硬化プロセスの間のオーバーモールド樹脂70との結合を減少するか、または最小にする1つ以上の材料でコーティングされ得ることが意図される。
【0019】
保持ポスト40の遠位端42は、スタンピング50上に配置される対応する1つ以上のメカニカルインターフェイスと協同して注入プロセスおよび硬化プロセスの間、インサートモールドツール60内の固定された位置にスタンピング50を維持する、1つ以上のメカニカルインターフェイスを備えるように配置され得る。例えば、遠位端42は、1つ以上の移動止め(示さず)を備え得、そして、スタンピングは、インサートモールドツール60内にスタンピング50を整列しそして設置する、対応する凹部(示さず)を備え得る。理解され得るように、メカニカルインターフェイスの異なる組み合わせは、これらのメカニカルインターフェイスの相互係合(inter−engagement)がX軸、Y軸およびZ軸に沿うスタンピング50の移動を制限するように設計され得る。
【0020】
図1および図2に図示するように、アクチュエーター20は、電源システム22、ドライブアセンブリ24および制御ユニット26を備える。インサート保持アセンブリ30(これは、ピストン28および保持ポスト40を備える)は、好ましくは、ドライブアセンブリ24内に収容され、そして、スタンドオフ21の上に取り付ける。あるいは、インサート保持アセンブリ30は、単独形であり得、そして、機械的または電気的に、特定の目的に依存してか、または、特定の結果を達成するために、ドライブアセンブリ24と相互作用する。1つの好ましい実施形態において、アクチュエーター20は、部分的にインサートモールドツール60の上に取り付けられ、そして、電源システム22によって間接的に制御される。あるいは、電源システム22は、ドライブアセンブリ24の上に取り付けられ得るか、そうでなければ係合され得る。作動システム20は、独立した電源システム22と組合せた射出成形機の1つ以上の既存の駆動機構を使用して、インサート保持アセンブリ30を制御し得ることもまた、想定される。電源システム22が、1つ以上の油圧システム、空気圧システム、電気システムまたは電気機械システム(またはこれらの組合せ)を利用して、保持アセンブリ30の機械的動作を制御し得る。
【0021】
上記したように、そして、図1および図2の比較において示したように、ドライブアセンブリ24は、空気により駆動され、そして、保持ポスト40の遠位端42が、インサートツール60内の固定された位置にスタンピング50を係合的に維持する第1の位置から、オーバーモールド70の硬化を促進するために、インサートモールドツール60に対して所定の位置で、保持ポストがスタンピング50から解放される第2の位置に、保持ポスト40を動かすピストン28を備える。設置される位置でスタンピング50と接触する場合、ストップ部材(示さず)を使用して、保持ポスト40によって適用される距離および圧力を調節し得る。スタンピング50に対する保持ポスト40の引き出し速度は、射出成形プロセスに関連する1つ以上の硬化パラメーターに依存して、固定されても可変でもよい。
【0022】
図1および図2中に示されるように、制御ユニット26および電源システムは、電源27によってドライブアセンブリ24に接続される。制御ユニット26は、インサート成形射出機および注入弁65と協同して、ドライブアセンブリ24を制御して、オーバーモールド樹脂70が完全に硬化する前に、保持アセンブリ30(すなわち、ピストン28および保持ポスト40)を移動する。理解されるように、保持ポスト40の解放および引き出しのタイミングは、カプセル化およびスタンピング50への結合のための硬化の間のオーバーモールド樹脂70の適切な形成のため、ならびに、引き続く製造工程でポッティングされなければならない硬化されたオーバーモールド70の間隙および/またはポケットの形成を防ぐため、の両方に対して重要である。
【0023】
さらに、保持ポスト40の解放および引き出しのタイミングは、スタンピング50上のオーバーモールド樹脂70の適切かつ完全な形成(すなわち、ポケットがない)を保証し、これはまた、電気外科器具の残った部分を電気的に絶縁する。言い換えれば、間隙またはポケットがない、スタンピング上のオーバーモールド樹脂70の完全な形成は、電気外科的作動の間、スタンピングから生じる漂遊電流の危険を減少する。以下でより詳細に説明されるように、間隙またはポケットはまた、保持ポスト40の除去後であるがオーバーモールド樹脂70が完全に硬化する前に、ポケットまたは間隙を埋め戻す引き続く工程(充填段階の最終段階の間か、または、以下に記載するような保持段階および充填段階の間)で、充填され得るか、または、ポッティングされ得る。
【0024】
制御ユニット26は、ドライブアセンブリ24に信号を送るタイミングデバイス27(または、コンピューターアルゴリズム)を組込んで、注入プロセスの開始からの所定の時間の後、スタンピング50から保持ポスト40を解放し、そして、引き出すことは、想定される。保持ポスト40の引き出しが、一般的に、オーバーモールド樹脂70が完全に硬化されるまでに、このオーバーモールド70の構造統合性が、インサートモールドツール60中の所望の方向および位置にスタンピング50を支持/保持するのに十分強い時間と一致することも、想定される。
【0025】
あるいは、制御ユニット26は、感知デバイス29を備え得、この感知デバイス29は、1つ以上の硬化パラメーターを検出し、このパラメーター(例えば、温度、重量、粘度など)が満たされた場合に保持ポスト40の引き出しを開始する。制御ユニット26および注入弁65と協同して、オーバーモールド樹脂70がインサートモールドツール60に注入されている量および/または速度を測定し、そして、一旦、特定の閾値が満たされると、保持ポスト40の引き出しを開始する、さらなるデバイスがまた使用され得る。例えば、注入弁は、ゲージ66を備え得、このゲージ66は、注入プロセスの間の流量および/または流速を測定する。制御ユニット26は、ゲージ66をモニターし、そして、一旦、特定量の樹脂70がインサートモールドツール60に注入されると、保持ポスト40を解放し、そして、引き出す。デュロメーター33はまた、近位のインサートモールドツール60を使用して、保持ポスト40の引き出しを開始し得る硬化プロセスの間に、オーバーモールドの硬度を測定し得る。
【0026】
さらなるセンサ(示さず)は、スタンピング50に対する保持ポスト40の位置を測定するためか、または、スタンピング50と保持ポスト40との間の機械的係合の強度を測定するために、保持ポスト40に連結され得る。これらの型のセンサシステムは、インサートツール60内でのスタンピング50の適切な設置、配置および係合を保証する制御ユニット26にフィードバックを提供するように配置され得る。
【0027】
使用において、1つ以上の保持ポスト40を第1の位置に動かして、インサートモールドツール60内の固定された位置に、スタンピング50を係合し、そして、維持する。次いで、オーバーモールド70は、液体形態で、約8,000psiにて、射出成形機によって、注入柱65を通って、インサートモールドツール60に注入される。一般に、このいわゆる「充填段階」は、約0.5秒〜約0.75秒続く。しかし、より長い充填段階(約5秒、約10秒またはそれ以上)がまた、想定される。十分な量のオーバーモールド樹脂70がインサートモールドツール60に注入された後か、または、所定の時間の後、保持ポストは、スタンピング50から解放され、そして、インサートモールドツール60から引き出される。
【0028】
好ましくは、保持ポスト40は、インサートモールドツールから解放され、そして、引き出され、その結果、保持ポスト40のチップ46は、インサートモールドツール60の内部空洞61とほぼ平坦になり、この内部空洞61は、オーバーモールドから押し出される過剰の樹脂の量を減少させる。上記したように、1つ以上のセンサ29をまた使用して、保持ポスト40の解放および引き出しをまた開始し得る。
【0029】
保持ポスト40が、充填段階の間か、または引き続く「維持段階およびパック段階」(ここで、さらなるオーバーモールド樹脂70が、このオーバーモールド70の冷却および硬化の間の収縮を補償するために注入される)において引き出され得ることが、意図される。1つの実施形態において、保持ポスト40は、充填段階が約50〜95%完了した後に、スタンピングから解放される。別の実施形態において、保持ポスト40は、充填段階の約33〜100%が完了するか、または、維持段階もしくは充填段階の約25%が完了した時に、引き出される。
【0030】
理解され得るように、引き出しのタイミングは、使用される特定の樹脂に従って変化するいくつかのパラメーター(例えば、硬化温度、硬化圧、硬化速度、製品構造など)に依存する。保持ポスト40の引き出しのタイミングはまた、保持ポスト40の引き出しの結果としてオーバーモールド70に残る任意の間隙およびポケットが、充填段階の最終段階の間か、または、維持段階および充填段階の間に充填されることを保証するために、重要である。例えば、オーバーモールド70の機能が、電気外科的目的のためにスタンピング50の一部を覆って誘電絶縁コーティングを形成することである場合、保持ポスト40は、絶縁オーバーモールド70の必要とされる最小限の厚さが満たされることを保証する時間の中で引き出されるべきである。
【0031】
前述のいくつかの図面から、および、これらの図面を参照して、当業者は特定の改変が、本発明の開示の範囲から逸脱することなく、この開示に対してなされ得ることが理解される。例えば、保持装置10は、1つのオーバーモールド70の形成と共に使用のために1つのスタンピング50を支持することが示されているが、保持装置10は、全体の製造品質もまた増大させながら生産を増加する、単一のインサートモールドツール60内の複数のスタンピング50を支持するように配置され得る。これは、自動配置において特に有利であり得る。
【0032】
ロッド40が、スタンピング50の長手方向の軸Xに対してほぼ垂直の長手方向の軸Yに沿って動くことが示されるが、作動システム20は、軸Yに沿う保持ポスト40の平衡移動および軸Yのまわりの保持ポスト40の回転の両方を行うように配置され、スタンピング50からの解放を容易にし得る(すなわち、保持ポスト40の回転および平行移動を組合せた動きが、引き出しの間の樹脂と保持ポスト40との結合を減少する)。作動システム20はまた、特定の目的に依存したスタンピング50に対する角度で保持ポスト40を支持し、引き続いて動かすように配置され得、そして/または保持ポスト40の除去を容易にし、オーバーモールド70の硬化を促進させる。
【0033】
1つの保持ポスト40のみが本明細書中に示されるが、1つよりも多い保持ポスト40が、インサートモールドツール60と共に使用され得ることが意図される。例えば、さらなる実施形態において、インサート保持アセンブリ30は、一連の保持ポスト40を備え得、この保持ポスト40は、協同してインサートモールドツール60内の所定の位置にスタンピング50を維持する。
【0034】
本発明の開示の1つの実施形態のみを記載したが、本開示は、当該分野が許容するのと同じ程度の広い範囲であり、そして、明細書も同様に読まれるので、この実施形態に限定されることを意図しない。従って、上記の記載は、制限ではなく、単に、好ましい実施形態の例示として解釈されるべきである。当業者は、本明細書に添付の特許請求の範囲の範囲および意図内での他の改変を想定する。
【図面の簡単な説明】
【0035】
本発明で開示される引き込み式オーバーモールドインサート保持装置および方法の好ましい実施形態が、図面を参考にして本明細書中で記載される。
【図1】図1は、本発明の開示に従う引き込み式オーバーモールドインサート保持装置の断面図であり、これは、インサートモールドツール内の設置される位置にスタンピングを保持するインサート保持ポストとともに、第1の位置にあるインサート保持装置を示す。
【図2】図2は、保持ポストが、硬化プロセスの間にスタンピングと引き離されている第2の位置で示される、図1の保持装置の断面図である。
【0001】
(関連出願の相互参照)
本出願は、Terry Duffinによって2001年4月6日に出願された米国仮特許出願番号60/281,959(表題「RETRACTABLE OVERMOLDED INSERT RETENTION MECHANISM」)(この出願の内容全体が、本明細書中で参考として援用される)の利益およびこれに対する優先権を主張する。
【0002】
(1.技術分野)
本発明の開示は、プラスチックをモールドするための装置および方法に関する。より詳細には、本発明の開示は、インサートまたはスタンピング上にオーバーモールドを射出成形をするための装置および方法に関する。
【背景技術】
【0003】
(2.関連技術の背景)
射出成形機は、代表的に、1つ以上のいわゆるインサートモールドツールを使用して、インサートまたはスタンピング上にオーバーモールドを形成する。一般に、オーバーモールドの形成の前に、インサートモールドツールは、その分解された構成上に配置され、このインサートモールドツール内でのインサートまたはスタンピングの位置付けを可能にする。このインサートモールドツールは、次いで、圧力下で、液体樹脂をこのインサートモールドツールに注入する射出成形機上に設置される(または、さもなければ、射出形成機と連携する)。このインサートモールドツールの内寸は、オーバーモールド樹脂が冷却され、固体オーバーモールドに硬化し、そして、スタンピングに結合する場合、このオーバーモールドの形状を規定する。
【0004】
いくつかの場合、一連の固定されたエキステンションが、インサートモールドツール内に設置され、そして、注入プロセスの間にインサートモールドツール内の所定の位置にスタンピングを保持/固定するように設計される。代表的には、オーバーモールドインサートツール内でのスタンピングの適切な位置付けを保証しながら、エキステンションは、オーバーモールド部分の上もしくはオーバーモールド部分を超えて上昇されか、さもなければ伸ばされるスタンピングの一部と接触し、オーバーモールドが硬化する場合に、このオーバーモールドの形状に対する影響を最小限にする。注入プロセスの間に所定の位置に保持されないスタンピングは、液体オーバーモールド樹脂のインサートモールドツールへの注入に通常関連する高圧および高温に起因して、脆弱であることが知られている。
【0005】
固定されたエキステンションを利用することもまた、いくつかの不利益を有する。より詳細には、スタンピングに対する取り付け位置は、モールディングプロセスを妨害する傾向がある、すなわち、オーバーモールドが硬化する場合、固定されたエキステンションは、オーバーモールド中に、間隙またはポケットを残し、この間隙またはポケットは、引き続いて充填されなければならない。理解され得るように、これは、さらなる製造工程(例えば、間隙に類似の樹脂でポッティング(potting)する工程、急速に硬化するエポキシベースの材料)を必要とする。結果として、射出成形プロセスは、より時間がかかり、そして、代表的には、特に特定の規約要件を満たさなければならない特定の適用(例えば、電気外科適用)において、さらなる品質管理を必要とする。例えば、これらの多くの場合において、間隙は、製品の最終的要件を満たすように、手動でポッティングされ、硬化され、検査され、次いで、表面仕上げされなければならない。従って、多くの公知のインサートオーバーモールド適用は、余分な時間のかかる工程、ならびに、固定されたエキステンションによってオーバーモールドされたインサートの中に残る間隙を充填するためのさらなる材料および物質を必要とする。
【0006】
従って、射出成形プロセスの間に、インサートモールドツール中の設置される位置にスタンピングを維持し、そして、硬化された場合、オーバーモールドされたインサートの中に間隙を作らない装置および方法を利用して、一工程プロセスで射出成形を実施することが所望される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0007】
(要旨)
本発明の開示は、電源システム、ドライブアセンブリおよび制御ユニットを有するアクチュエーターを備えるインサートモールドツールと共に使用のためのインサート保持装置に関する。この保持装置はまた、インサートモールドツール、および、アクチュエーターのドライブアセンブリに作動可能に連結された少なくとも1つの保持ポストを備える。この保持ポストは、以下の少なくとも2つの位置の間での、ドライブアセンブリによるインサートモールドツールを通る移動のために配置される:液体樹脂がインサートモールドツールに注入される間、保持ポストが、このインサートモールドツール内の固定された位置にスタンピングを係合および維持する第1の位置;ならびに保持ポストが、樹脂が完全に硬化する前に、スタンピング対して解放されそして移動されている、第2の位置。好ましくは、ドライブアセンブリは、第1の位置から第2の位置への保持ポストの移動を制御するピストンを備える。
【0008】
1つの実施形態において、インサート保持装置は、所定の条件を感知した後に、スタンピングからの保持ポストの解放および引き出しを開始するセンサを備える。あるいは、制御ユニットは、所定の一定時間後に、スタンピングからの保持ポストの解放および引き出しを開始するタイマーを備え得る。
【0009】
別の実施形態において、インサートモールドツールは、樹脂をインサートモールドツールに注入するために利用される、注入弁を備える。この注入弁はまた、所定の量の樹脂がこの注入弁を通って流れた後に、スタンピングからの保持ポストの解放および引き出しを開始するように配置され得る。
【0010】
本発明の開示はまた、スタンピング上にオーバーモールドを形成する方法に関し、そして、電源システム、ドライブアセンブリおよび制御ユニットを備えるアクチュエーターを提供する工程を包含する。インサートモールドツールおよび少なくとも1つの保持ポストもまた、提供される。このインサートモールドツールは、アクチュエーターのドライブアセンブリに作動可能に接続される。
【0011】
本発明はさらに、インサートモールドツール内の固定された位置にスタンピングを維持するために、保持ポストとスタンピングとを係合する工程を包含する。その後、液化オーバーモールド樹脂は、圧力下でインサートモールドツール中に注入される。次いで、ドライブアセンブリを作動させて、制御ユニットからのシグナルに応答して、スタンピングから保持ポストを解放して、そして、インサートモールドツールを通って、保持ポストを引き出す。次いで、オーバーモールド樹脂は、硬化され、そして、スタンピングへの結合が可能となる。
【0012】
本発明の開示に従う1つの方法において、保持ポストを解放するためにドライブアセンブリを作動させる工程の後、さらなる樹脂が、インサートモールドツールに注入される。別の方法において、インサートモールドツールの約50%がオーバーモールド樹脂で充填された後、制御ユニットは、保持ポストの解放および引き出しの信号を送る。
【0013】
本発明の開示のさらなる方法に従って、この制御ユニットは、所定の時間の終了の際か、または、硬化プロセスの間に達成される樹脂の特定の物理的パラメーター(例えば、硬度、粘度および/または圧力)に基づいて、この保持ポストの解放および引き出しの信号を送る。
【0014】
(好ましい実施形態の詳細な説明)
同様の参照番号がいくつかの表示を通して類似または同一のエレメントと識別する図面について、ここでより詳細に言及すると、引き込み式オーバーモールドインサート保持装置の一実施形態が、図1および図2中に示され、そして、一般的に、保持装置10として同定される。図1は、オーバーモールド樹脂70のインサートモールドツールへの注入の前の、第1の位置における保持装置10を図示し、そして、図2は、オーバーモールド樹脂70の注入の後および/または硬化プロセスの間の保持装置10の位置を図示する。
【0015】
示すように、保持装置10は、射出形成機(示さず)のインサートモールドツール60に取り付けられ、そして、これらと共に使用のために位置付けられる。保持装置10は、インサート保持アセンブリ30と協同してインサートモールドツール60内に取り付けられるか、または設置されるスタンピング50中にか、または接触してその外に保持中40を位置付ける作動システム(またはアクチュエーター)20を備える。
【0016】
インサートモールドツール60は、これを通じて定義された長手方向の軸X、YおよびZを備える。長手方向の軸Zは、平面X−Yに対して垂直に延びるが、示されない。インサートモールドツール60は、内部空洞61を備え、この内部空洞61は、硬化された場合、オーバーモールド樹脂70の外部形状を規定するような寸法にされている。1つの実施形態において、オーバーモールド70は、電気外科手順の間に、スタンピング50を電気的に絶縁するプラスチック物質から作製される。オーバーモールド樹脂の他の型を使用して、特定の目的に依存するオーバーモールド70を形成し得るか、または、特定の結果を達成し得る。一般に、オーバーモールド70は、圧力下で、インサートモールドツール60中に配置された注入弁65を通って、液体形態で注入される。注入弁65を、スタンピング50に対して任意の角度で方向付けし、インサートモールドツール60にオーバーモールド樹脂70を注入し得る。
【0017】
インサート保持アセンブリ30は、ピストン28を介して、インサートモールドツール60内の固定された位置においてスタンピング50を維持する第1の位置から、オーバーモールド70の硬化を可能にするスタンピングから保持ポスト60を解放する第2の位置に移動可能である、保持ポスト60を備える。図1において最も示されるように、保持ポスト40は、射出成形プロセスの開始の前に、固定された位置にスタンピング50を保持する。保持ポスト40は、遠位端42および近位端44を備え、そして、一般に、ドライブアセンブリ24によって、長手方向の軸Yに沿って移動可能である。保持ポスト40は、好ましくは、ロッド様であるか、または円筒状であるが、しかし、保持ポスト40は、液化性オーバーモールド樹脂70のインサートモールドツール60への注入の間に、固定された位置にスタンピング50を維持するのに適切な構造統合性を有する、種々の幾何形状および周径で構成され得ることが、想定される。
【0018】
本発明の開示に従う1つの実施形態において、保持ポスト40は、ステンレス鋼から作製され、注入および硬化の間の液化性オーバーモールド樹脂70との結合を最小にする表面仕上げを有する。保持ポスト40は、硬化中のオーバーモールド樹脂70との結合を最小にするか、または妨害する種々の異なる材料、または材料の組合せから作製され得ることが想定される。さらに、保持ポスト40は、注入プロセスおよび硬化プロセスの間のオーバーモールド樹脂70との結合を減少するか、または最小にする1つ以上の材料でコーティングされ得ることが意図される。
【0019】
保持ポスト40の遠位端42は、スタンピング50上に配置される対応する1つ以上のメカニカルインターフェイスと協同して注入プロセスおよび硬化プロセスの間、インサートモールドツール60内の固定された位置にスタンピング50を維持する、1つ以上のメカニカルインターフェイスを備えるように配置され得る。例えば、遠位端42は、1つ以上の移動止め(示さず)を備え得、そして、スタンピングは、インサートモールドツール60内にスタンピング50を整列しそして設置する、対応する凹部(示さず)を備え得る。理解され得るように、メカニカルインターフェイスの異なる組み合わせは、これらのメカニカルインターフェイスの相互係合(inter−engagement)がX軸、Y軸およびZ軸に沿うスタンピング50の移動を制限するように設計され得る。
【0020】
図1および図2に図示するように、アクチュエーター20は、電源システム22、ドライブアセンブリ24および制御ユニット26を備える。インサート保持アセンブリ30(これは、ピストン28および保持ポスト40を備える)は、好ましくは、ドライブアセンブリ24内に収容され、そして、スタンドオフ21の上に取り付ける。あるいは、インサート保持アセンブリ30は、単独形であり得、そして、機械的または電気的に、特定の目的に依存してか、または、特定の結果を達成するために、ドライブアセンブリ24と相互作用する。1つの好ましい実施形態において、アクチュエーター20は、部分的にインサートモールドツール60の上に取り付けられ、そして、電源システム22によって間接的に制御される。あるいは、電源システム22は、ドライブアセンブリ24の上に取り付けられ得るか、そうでなければ係合され得る。作動システム20は、独立した電源システム22と組合せた射出成形機の1つ以上の既存の駆動機構を使用して、インサート保持アセンブリ30を制御し得ることもまた、想定される。電源システム22が、1つ以上の油圧システム、空気圧システム、電気システムまたは電気機械システム(またはこれらの組合せ)を利用して、保持アセンブリ30の機械的動作を制御し得る。
【0021】
上記したように、そして、図1および図2の比較において示したように、ドライブアセンブリ24は、空気により駆動され、そして、保持ポスト40の遠位端42が、インサートツール60内の固定された位置にスタンピング50を係合的に維持する第1の位置から、オーバーモールド70の硬化を促進するために、インサートモールドツール60に対して所定の位置で、保持ポストがスタンピング50から解放される第2の位置に、保持ポスト40を動かすピストン28を備える。設置される位置でスタンピング50と接触する場合、ストップ部材(示さず)を使用して、保持ポスト40によって適用される距離および圧力を調節し得る。スタンピング50に対する保持ポスト40の引き出し速度は、射出成形プロセスに関連する1つ以上の硬化パラメーターに依存して、固定されても可変でもよい。
【0022】
図1および図2中に示されるように、制御ユニット26および電源システムは、電源27によってドライブアセンブリ24に接続される。制御ユニット26は、インサート成形射出機および注入弁65と協同して、ドライブアセンブリ24を制御して、オーバーモールド樹脂70が完全に硬化する前に、保持アセンブリ30(すなわち、ピストン28および保持ポスト40)を移動する。理解されるように、保持ポスト40の解放および引き出しのタイミングは、カプセル化およびスタンピング50への結合のための硬化の間のオーバーモールド樹脂70の適切な形成のため、ならびに、引き続く製造工程でポッティングされなければならない硬化されたオーバーモールド70の間隙および/またはポケットの形成を防ぐため、の両方に対して重要である。
【0023】
さらに、保持ポスト40の解放および引き出しのタイミングは、スタンピング50上のオーバーモールド樹脂70の適切かつ完全な形成(すなわち、ポケットがない)を保証し、これはまた、電気外科器具の残った部分を電気的に絶縁する。言い換えれば、間隙またはポケットがない、スタンピング上のオーバーモールド樹脂70の完全な形成は、電気外科的作動の間、スタンピングから生じる漂遊電流の危険を減少する。以下でより詳細に説明されるように、間隙またはポケットはまた、保持ポスト40の除去後であるがオーバーモールド樹脂70が完全に硬化する前に、ポケットまたは間隙を埋め戻す引き続く工程(充填段階の最終段階の間か、または、以下に記載するような保持段階および充填段階の間)で、充填され得るか、または、ポッティングされ得る。
【0024】
制御ユニット26は、ドライブアセンブリ24に信号を送るタイミングデバイス27(または、コンピューターアルゴリズム)を組込んで、注入プロセスの開始からの所定の時間の後、スタンピング50から保持ポスト40を解放し、そして、引き出すことは、想定される。保持ポスト40の引き出しが、一般的に、オーバーモールド樹脂70が完全に硬化されるまでに、このオーバーモールド70の構造統合性が、インサートモールドツール60中の所望の方向および位置にスタンピング50を支持/保持するのに十分強い時間と一致することも、想定される。
【0025】
あるいは、制御ユニット26は、感知デバイス29を備え得、この感知デバイス29は、1つ以上の硬化パラメーターを検出し、このパラメーター(例えば、温度、重量、粘度など)が満たされた場合に保持ポスト40の引き出しを開始する。制御ユニット26および注入弁65と協同して、オーバーモールド樹脂70がインサートモールドツール60に注入されている量および/または速度を測定し、そして、一旦、特定の閾値が満たされると、保持ポスト40の引き出しを開始する、さらなるデバイスがまた使用され得る。例えば、注入弁は、ゲージ66を備え得、このゲージ66は、注入プロセスの間の流量および/または流速を測定する。制御ユニット26は、ゲージ66をモニターし、そして、一旦、特定量の樹脂70がインサートモールドツール60に注入されると、保持ポスト40を解放し、そして、引き出す。デュロメーター33はまた、近位のインサートモールドツール60を使用して、保持ポスト40の引き出しを開始し得る硬化プロセスの間に、オーバーモールドの硬度を測定し得る。
【0026】
さらなるセンサ(示さず)は、スタンピング50に対する保持ポスト40の位置を測定するためか、または、スタンピング50と保持ポスト40との間の機械的係合の強度を測定するために、保持ポスト40に連結され得る。これらの型のセンサシステムは、インサートツール60内でのスタンピング50の適切な設置、配置および係合を保証する制御ユニット26にフィードバックを提供するように配置され得る。
【0027】
使用において、1つ以上の保持ポスト40を第1の位置に動かして、インサートモールドツール60内の固定された位置に、スタンピング50を係合し、そして、維持する。次いで、オーバーモールド70は、液体形態で、約8,000psiにて、射出成形機によって、注入柱65を通って、インサートモールドツール60に注入される。一般に、このいわゆる「充填段階」は、約0.5秒〜約0.75秒続く。しかし、より長い充填段階(約5秒、約10秒またはそれ以上)がまた、想定される。十分な量のオーバーモールド樹脂70がインサートモールドツール60に注入された後か、または、所定の時間の後、保持ポストは、スタンピング50から解放され、そして、インサートモールドツール60から引き出される。
【0028】
好ましくは、保持ポスト40は、インサートモールドツールから解放され、そして、引き出され、その結果、保持ポスト40のチップ46は、インサートモールドツール60の内部空洞61とほぼ平坦になり、この内部空洞61は、オーバーモールドから押し出される過剰の樹脂の量を減少させる。上記したように、1つ以上のセンサ29をまた使用して、保持ポスト40の解放および引き出しをまた開始し得る。
【0029】
保持ポスト40が、充填段階の間か、または引き続く「維持段階およびパック段階」(ここで、さらなるオーバーモールド樹脂70が、このオーバーモールド70の冷却および硬化の間の収縮を補償するために注入される)において引き出され得ることが、意図される。1つの実施形態において、保持ポスト40は、充填段階が約50〜95%完了した後に、スタンピングから解放される。別の実施形態において、保持ポスト40は、充填段階の約33〜100%が完了するか、または、維持段階もしくは充填段階の約25%が完了した時に、引き出される。
【0030】
理解され得るように、引き出しのタイミングは、使用される特定の樹脂に従って変化するいくつかのパラメーター(例えば、硬化温度、硬化圧、硬化速度、製品構造など)に依存する。保持ポスト40の引き出しのタイミングはまた、保持ポスト40の引き出しの結果としてオーバーモールド70に残る任意の間隙およびポケットが、充填段階の最終段階の間か、または、維持段階および充填段階の間に充填されることを保証するために、重要である。例えば、オーバーモールド70の機能が、電気外科的目的のためにスタンピング50の一部を覆って誘電絶縁コーティングを形成することである場合、保持ポスト40は、絶縁オーバーモールド70の必要とされる最小限の厚さが満たされることを保証する時間の中で引き出されるべきである。
【0031】
前述のいくつかの図面から、および、これらの図面を参照して、当業者は特定の改変が、本発明の開示の範囲から逸脱することなく、この開示に対してなされ得ることが理解される。例えば、保持装置10は、1つのオーバーモールド70の形成と共に使用のために1つのスタンピング50を支持することが示されているが、保持装置10は、全体の製造品質もまた増大させながら生産を増加する、単一のインサートモールドツール60内の複数のスタンピング50を支持するように配置され得る。これは、自動配置において特に有利であり得る。
【0032】
ロッド40が、スタンピング50の長手方向の軸Xに対してほぼ垂直の長手方向の軸Yに沿って動くことが示されるが、作動システム20は、軸Yに沿う保持ポスト40の平衡移動および軸Yのまわりの保持ポスト40の回転の両方を行うように配置され、スタンピング50からの解放を容易にし得る(すなわち、保持ポスト40の回転および平行移動を組合せた動きが、引き出しの間の樹脂と保持ポスト40との結合を減少する)。作動システム20はまた、特定の目的に依存したスタンピング50に対する角度で保持ポスト40を支持し、引き続いて動かすように配置され得、そして/または保持ポスト40の除去を容易にし、オーバーモールド70の硬化を促進させる。
【0033】
1つの保持ポスト40のみが本明細書中に示されるが、1つよりも多い保持ポスト40が、インサートモールドツール60と共に使用され得ることが意図される。例えば、さらなる実施形態において、インサート保持アセンブリ30は、一連の保持ポスト40を備え得、この保持ポスト40は、協同してインサートモールドツール60内の所定の位置にスタンピング50を維持する。
【0034】
本発明の開示の1つの実施形態のみを記載したが、本開示は、当該分野が許容するのと同じ程度の広い範囲であり、そして、明細書も同様に読まれるので、この実施形態に限定されることを意図しない。従って、上記の記載は、制限ではなく、単に、好ましい実施形態の例示として解釈されるべきである。当業者は、本明細書に添付の特許請求の範囲の範囲および意図内での他の改変を想定する。
【図面の簡単な説明】
【0035】
本発明で開示される引き込み式オーバーモールドインサート保持装置および方法の好ましい実施形態が、図面を参考にして本明細書中で記載される。
【図1】図1は、本発明の開示に従う引き込み式オーバーモールドインサート保持装置の断面図であり、これは、インサートモールドツール内の設置される位置にスタンピングを保持するインサート保持ポストとともに、第1の位置にあるインサート保持装置を示す。
【図2】図2は、保持ポストが、硬化プロセスの間にスタンピングと引き離されている第2の位置で示される、図1の保持装置の断面図である。
Claims (13)
- インサートモールドツールと共に使用のためのインサート保持装置であって、以下:
電源システム、ドライブアセンブリおよび制御ユニットを備えるアクチュエーター;
インサートモールドツール;および
該アクチュエーターのドライブアセンブリに作動可能に連結された少なくとも1つの保持ポストであって、該アクチュエーターは、液体樹脂が該インサートモールドツールに注入される間に、該少なくとも1つの保持ポストが該インサートモールドツール内の固定された位置にスタンピングを係合および維持する、第1の位置と、該樹脂の完全な硬化の前に、該少なくとも1つ保持ポストが該スタンピングに対して解放および移動されている、第2の位置との間での該インサートモールドツールを通じる移動のために構成される、保持ポスト、
を備える、インサート保持装置。 - 前記制御ユニットが、所定の時間後に、前記スタンピングからの前記保持ポストの解放および引き出しを開始するタイマーを備える、請求項1に記載のインサート保持装置。
- 請求項1に記載のインサート保持装置であって、該保持装置が、所定の条件を感知した後に、前記スタンピングからの前記保持ポストの解放および引き出しを開始するセンサを備える、インサート保持装置。
- 請求項1に記載のインサート保持装置であって、前記インサートモールドツールは、注入弁を備え、該注入弁は、所定の量の樹脂が該注入弁を通って流れた後に、前記スタンピングからの前記保持ポストの解放および引き出しを開始する、インサート保持装置。
- 前記ドライブアセンブリが、前記第1の位置から前記第2の位置への前記保持ポストの移動を制御するピストンを備える、請求項1に記載のインサート保持装置。
- スタンピング上にオーバーモールドを形成する方法であって、該方法は、以下:
電源システム、ドライブアセンブリおよび制御ユニットを備えるアクチュエーター;
インサートモールドツール;および
該アクチュエーターの該ドライブアセンブリに作動可能に接続された少なくとも1つの保持ポスト;
を提供する工程;
該インサートモールドツール内の固定された位置にスタンピングを維持するために、該スタンピングを該保持ポストに係合する工程;
圧力下で該インサートモールドツールにオーバーモールド樹脂を注入する工程;
該制御ユニットからの信号に応答して、該保持ポストを該スタンピングから解放し、そして、該インサートモールドツールを通して該保持ポストを引き出すために、該ドライブアセンブリを作動させる工程;ならびに
該オーバーモールド樹脂を硬化させ、そして該スタンピングに結合させる工程;
を包含する、方法。 - 請求項6に記載の方法であって、前記保持ポストを解放するために、前記ドライブアセンブリを作動させる工程の後に、該方法が、さらなる樹脂を前記インサートモールドツールに注入する工程をさらに包含する、方法。
- 前記制御ユニットが、前記インサートモールドツールの約50%が樹脂で充填された後に、前記保持ポストの解放および引き出しの信号を送る、請求項6に記載の方法。
- 前記制御ユニットが、前記樹脂の約50%〜約95%が前記インサートモールドツールに注入された時に、前記保持ポストの解放および引き出しの信号を送る、請求項6に記載の方法。
- 前記制御ユニットが、デュロメーターからの読み取り値に基づいて、前記保持ポストの解放および引き出しの信号を送る、請求項6に記載の方法。
- 前記制御ユニットが、所定の期間の終了に基づいて、前記保持ポストの解放および引き出しの信号を送る、請求項6に記載の方法。
- 前記制御ユニットが、所定の圧力読み取り値に基づいて、前記保持ポストの解放および引き出しの信号を送る、請求項6に記載の方法。
- 前記制御ユニットが、所定の粘度に基づいて、前記保持ポストの解放および引き出しの信号を送る、請求項6に記載の方法。
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