JP2006035760A - インサート成形による部品の結合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 タイミングベルト用プーリやテープリールなど、射出成形で一体成形が困難な樹脂成形品に関して、可能な範囲に分割して成形し、その複数体を強固にかしめ付ける方法を課題とする。
【解決手段】 分割して成形した部品の１つには所要箇所に中空１２ａ状のボス１２を突設し、他方の部材８には前記ボスが挿通する透孔７を設けて、前記ボス１２をこの透孔７に挿通して仮にセットする。このセットされたものを、射出成形用金型のキゃビティにインサートし、前記の透孔７およびその両端面に形成したかしめ状頭部用キゃビティに溶融樹脂を射出充填し、冷却する。かくして充填された樹脂部は冷却に伴い収縮して、かしめ状締結部を強く締め付け、部材間に隙間を生じることはない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラスチックの射出成形用金型内に予め２個以上の部品を挿入し、樹脂を射出することによって、前記部品を一体化するインサート成形に関する。

近年、金型設計技術の進展に伴い、複雑な形状のプラスチック製品が一体的に射出成形せられるようになってきているのが現状であるが、それでもなお、一体成形の困難な形状製品は種々に存在する。例えば、ビデオテープリールは寸法および形状において高い精度が要求されることから、図６に示すようにテープリール３０の巻芯３４と片側の側板３１を一体的に成形し、これとは別に他方の側板（図示していない）を成形して、これらを重ね合わせ、その巻芯部４の側面に突設したかしめ用ボス３７を他方の側板に設けた穴に挿通し、そのボス３７の先端を超音波溶融、或いはヒーター加熱などにより溶融し、かつ、押圧して、いわゆる「かしめ」により一体化するほかはなかった。

また、タイミングベルト用プーリにおいても軸芯の外径に歯型が形成されているので割型によっても一体成形することが困難で、前記ビデオテープリールと同様に歯型を有する芯部と片側の側板を一体的に成形し、これとは別に他方の側板を成形してこれらを重ねあわせ、両者をリベットによりかしめ（先端を押しつぶし）て一体化することが行なわれているが、生産性が悪く、密着性にも問題があった。前記のように、割型構造によっても一体成形することが不可能であることから、図７にはフランジ付タイミングベルト用プーリ４０において、左右の側板４３、４５の一部を交互に切り欠いて、それぞれその切り欠き部４４，４６側から歯形に対応するキャビティを突設形成し、成形する方法が示されているが、このような形状部品の一体成形が如何に困難であるかを示すものである。
特開昭６２−２７５７２９号公報 実開昭６２−４０３６１号公報

寸法および形状において厳密な精度を要する製品、部品、さらには、前記リールの軸芯部の外径や、タイミングベルト用プーリおける歯型の一部などにバリ（金型のパーティング面に流れ出て硬化した樹脂）の発生が許されないプラスチック成形品においては、複数の部品に分割してそれぞれを成形し、これを接合する方法によらざるを得ない。この接合には、前記のように一方の部品に設けたボスを他方の部品に設けた穴に挿通してその先端を超音波などにより溶融し、押圧するいわゆる「かしめ」の方法がとられているが、そのかしめ部の溶融温度、押圧力などの条件により接合強度のばらつきが生じ、部品間の密着性にも問題があった。

本発明においては、「かしめ」を行なう複数の部品を一定の圧力をもって押圧し、要部を一定条件下、射出成形により溶融樹脂でもって接合することとし、部品間の密着性を向上させると共に接合強度の均質化、強強度化を図ることを課題としている。

請求項１の発明は、予め、一体化すべき複数の部品のうち、一つの部品には所定位置に中空状のボスを突設し、これに接合すべき他の部品には前記所定位置に対応する位置に前記ボスが挿通する透孔を開設して、この部品の透孔に前記のボスを挿通して重ね合わせ、これを射出成形用金型にインサートして型閉じし、前記ボスの中空部に溶融樹脂を射出充填させ、さらに、そのボスの先端または先端と基端に抜け止め用の拡径部すなわち抜け止め用頭部を形成することとした。

請求項２の発明は、一つの部品に突設した中空状のボスを他の部品に開設した透孔に挿通して積層された部品をインサートする射出成形用金型において、少なくとも該中空状のボスおよび透孔の周辺を固定側型面と可動側型面とで圧縮した状態で、該ボスの中空状部に溶融樹脂が充填されることとした。

請求項３の発明は、一つの部品には所定位置に中空状のボスを突設し、他の部品には前記所定位置に対応する位置に前記ボスが挿通する透孔を開設して、これら部品の透孔に前記のボスを挿通して重ね合わせ、このボスの中空状部およびその端面に設けた抜け止め用かしめ頭部に射出成形により溶融樹脂を充填し、冷却固化することによって緊密な接合体とした。

請求項４の発明における接合体は、予め、結合されるべき複数の部品にその対向面にそれぞれ連通孔を開設すると共に、該通孔が一致するための位置決め嵌合部または位置決め突起を形成したもので、この位置決め部により仮結合した複数の部品を金型にインサートし、該連通孔に射出成形により溶融樹脂を充填し一体化結合することとしたものである。

本発明に係る部品の接合は、あたかも従来の鋲およびかしめ頭部を一体に射出成形するもので、該鋲部分は成形後の樹脂の冷却に伴う収縮により部品間の密着を一層強固にする作用を有し、さらに、該鋲の軸に相当する部分の直径およびかしめ頭部を十分大きくすることによりさらに信頼性のある強度設計が可能となった。

複数部品の接合において、それぞれの部品の相対位置を正確に規制するため、一の部品の所要位置に中空状のボスを突設し、接合相手の部品には前記のボスが挿通することのできる透孔を開設する。このボスを透孔に挿通することによって両部品を重ね合わせ、射出成形用金型のキャビティ内にインサートする。この射出成形用金型に形成するキャビティは固定側型板と可動側型板との対向面に前記積層した部品がインサート可能であり、かつ、このインサートされた部品のボスの先端および基端が対向する該型板面にかしめ頭部形成用空間を設け、その外周縁部を両側型板で押圧する形状に形成し、該かしめ頭部形成用空間に接してゲートが設けられ、ランナー、スプルーを経て射出成形機のノズルに連通する構成とされる。

本発明の実施例につき図面を参照して説明する。図１は複数部品を一体化接合するための射出成形用金型の要部を示す断面図、図２は、実施例の一例として示したタイミングベルト用プーリのギアー側部品を示し、図３には、図２の部品に組み合わされる今一方の部品を示した。なお、図４、図５は別の実施例の要部を示したもので（ａ），（ｂ）共に中央断面図であり、図６は、従来例としてのビデオテープリールを示したもので（ａ）はその平面図、（ｂ）は側面図である。また、図７は、従来例としてのタイミングベルト用プーリを示した。

図２に示したものはタイミングベルト用プーリ１８の本体側１で所定幅、所定直径に形成された歯部２と内周のハブ３が補強板４および補強リブ５とによって連結され、かつ、前記歯部２の片側円周部にタイミングベルトの偏りを防止する側板６が一体に形成され、さらに、前記の補強板４の所定位置数箇所（図２では３箇所）に透孔７が設けられている。

図３には、前記タイミングベルト用プーリ本体側１の側板６とは反対側の側板を有する部材８が示されている。すなわち、この部材８は、前記本体側１の歯部２のもう一方側を覆う側板９と前記本体側１の補強板４に密着し、かつ、ハブ３に挿通する穴１０を開口した面板１１が一体に形成され、さらに、該面板１１には前記の透孔７に挿通可能な中空状１２ａのボス１２（図３では３本）が突設されている。

この面板１１に突設したボス１２を前記本体側１の透孔７に挿通することによって、該本体１と部材８とは所要精度をもって仮にセット化される。これによって歯部２の両面には側板６，１１が形成されることになる。このように仮にセットされた一対のタイミングベルト用プーリ１８は次記の射出成形用金型内にインサートされる。

図１に例示した射出成形用金型２０は１次ノズルｓと２次ノズルｓｓを有する通常スリープレートタイプモールドと呼ばれるもので、固定板、ストリッパープレート、突き出しピン、ガイドピンなどを省略した要部図である。金型構造はこれに限るものではなくサイドゲート、ファンゲートなどを使用し、該ゲート部を前記ボス部３の直径より大きな形状として抜け止めとすることも可能である。ここでは便宜上、図１によって説明する。この金型において、固定側型板２１と可動側型板２２との間にキャビティ空間２３を形成し、ここに前記でセットした一対のタイミングベルト用プーリ１８がインサートされることになる。このとき、前記のボス部１２の先端部（および基端部）に対向する金型面に該ボス部３の直径より大きな直径のかしめ頭部成形用キャビティ２４が形成されている。

なお、この「かしめ頭部成形用キャビティ２４」は金型面に掘削した状態で形成されることは必須ではない。なぜなら、図４（ａ）に示すようにボス１２の中空状部１２ａの基端（および図示していない先端）にその内径より若干大径にした抜け止め頭部用空間１２ｂとすることによって「かしめ頭部」が形成されるからである。

また、図４（ｂ）に示すようにボス１２の中空状部１２ａにテーパｔを付して、その小径側のみにかしめ頭部２４を形成することも可能である。

前記の射出成形用金型は、かしめ頭部成形用のキャビティ２４または２５にゲートｇが開設されて、一次スプルーｓ、ランナーｒ、二次スプルーｓｓを介して射出成形機のノズルと連通している。また、このかしめ頭部成形用キャビティ２４、２５の周縁部２６にある補強リブ４と面板１１は、型閉め時に固定側型板２１と可動側型板２２によって強く押圧され構成になっている。

以上の構成になる金型２０のキャビティ空間２３内に、前記によりボス１２と透孔７の嵌合によって仮にセットされたタイミングベルト用プーリ１８がインサートされ、次いで型閉じが行なわれる（図１）。これにより、嵌合ボス１２の先端部にはかしめ頭部成形用のキャビティ２４が、ボス１２の基端側にはかしめ頭部成形用キャビティ２５が位置し、その周辺部２６は両型板によって補強板４と面板１１の密着を保持している。なお、この周辺部２６以外のキャビティ空間２３とインサート物（タイミングベルト用プーリ１８）との間に間隙が存在しても良いことは勿論である。

上記で型閉じされた射出成形用金型２０に、図示しない射出成形機により加熱溶融された樹脂がスプルー、ランナー、ゲートを経てかしめ頭部成形用のキャビティ２４、ボス１２の中空状部１２ａおよびかしめ頭部成形用キャビティ２５に射出充填される。そして、該充填樹脂が冷却されて固化すると金型が開放され、タイミングベルト用プーリ１８は図示しない突き出しピンによって取り出される。

このようにして、インサート成形されたタイミングベルト用プーリ１８はボス１２の中空状部１２ａに充填された溶融樹脂が前記の冷却に伴い収縮してその両端に形成されたかしめ頭部を引っ張り、したがって、補強板４と面板１１の密接をより強固にする。

図５に示すものは、前記図２における本体側部品においてボス１１を補強板４または面版１１突設しない形態の実施例である。すなわち本体側および付属部材共に透孔１３，１３を開設すると共にその透孔１３，１３の一致を図るために位置決め突起１４と挿通穴１５を開設している。この場合においても射出成形により結合するという仕組みは前記と同様である。なお、透孔１３には若干大径の抜け止め頭部用空間１３ｂを形成している。

前記の実施例では、タイミングベルト用のプーリで説明したが、これ以外にはテープ用リールなどに利用が可能であり、さらには、電子機器等における基板に端子や電子部品を取り付ける場合などにも適用が可能であり、その他、従来の鋲止めされていた製品のうち軽荷重のものには代替し得るものである。

本発明に係るインサートかしめのための射出成形機の要部を示した断面図である。 タイミングベルト用のプーリの本体側を示したもので（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ｂ断面図、（ｃ）は背面図である。 タイミングベルト用のプーリの片側部材を示したもので（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ｂ断面図、（ｃ）は背面図である。 別の実施例の要部を示したもので（ａ），（ｂ）共に中央断面図である。 さらに、別の実施例の要部を示したもので（ａ），（ｂ）共に中央断面図である。 従来例に係るテープ用リールを示したもので（ａ）は平面図、（ｂ）は中央断面の正面図である。 従来例に係るタイミングベルト用のプーリの斜視図である。

符号の説明

１ タイミングベルト用プーリの本体側
２ 歯部
３ ハブ
４ 補強板
５ 補強リブ
６ 側板
７ 透孔
８ 部材
９ 側板
１０ 穴
１１ 面板
１２ ボス
１８ タイミングベルト用プーリ
２０ 射出成形用金型
２１ 固定側型板
２２ 可動側型板
２３ キャビティ空間
２４ かしめ頭部成形用キャビティ
２５ かしめ頭部成形用キャビティ
２６ 周縁部

Claims (4)

1. 一体化すべき複数の部品のうち、予め、一つの部品には所定位置に中空のボスを突設し、他の部品には前記所定位置に対応する位置に前記ボスが挿通する透孔を開設して、これら部品の透孔に前記のボスを挿通して重ね合わせ、これを射出成形用金型にインサートして型閉じをし、前記ボスの中空部に溶融樹脂を射出充填すると共に、そのボスの先端または先端および基端に抜け止め用のかしめ頭部を該溶融樹脂により形成することを特徴とする部品の結合方法。
2. 一つの部品に突設した中空状のボスを、他の部品に開設した透孔に挿通して積層した部品をインサートし、これを接合する射出成形用金型において、少なくとも該ボスの先端が対向する金型面に該中空のボスの先端面直径より大きい直径のかしめ頭部を成形するキャビティを設けると共に、その周辺を固定側型面と可動側型面とで該積層の部品を押圧して、前記かしめ頭部形成用キャビティ部に溶融樹脂が射出充填される構造としたことを特徴とする射出成形用金型。
3. 一つの部品には所定位置に中空状のボスを突設し、これと結合される他の部品には前記所定位置に対応する位置に前記ボスが挿通する透孔を開設して、この部品の透孔に前記のボスを挿通して重ね合わせ、このボスの中空状部およびその端面に溶融樹脂を射出し、冷却固化することによって、締結せられたことを特徴とする接合体。
4. 結合されるべき複数の部品には、その対向面にそれぞれ連通孔を開設すると共に、該通孔を一致させるための位置決め嵌合部または位置決め突起を形成し、これら位置決め部によりを仮結合し、該連通孔に射出成形により溶融樹脂を充填し一体化結合することを特徴とする接合体。

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