JP2010234641A - インサート成形方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融樹脂の二次射出または二次プレスを必要としないインサート成形方法及び装置を提供する。
【解決手段】インサート成形方法は、固定型３と可動型４との間にキャビティ５を形成する金型を用い、該キャビティ５に出没自在に設けられた保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃをキャビティ５内に進出させることによりインサート物２をキャビティ５内の所定の位置に保持する工程と、保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃによりインサート物２を保持した状態で、キャビティ５内で溶融樹脂を流動させる工程と、キャビティ５内における溶融樹脂の流頭と保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃとの位置関係を検知する工程と、該流頭が保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃに対して所定範囲内の位置に検知されたときに、保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃをキャビティ５内から後退させる工程とを備える。固定型３と、可動型４と、保持ピン８と、出没制御手段１０と、流頭位置検知手段１１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、インサート成形方法及びインサート成形装置に関する。

従来、樹脂で封止された電子基板をインサート射出成形により形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

前記インサート射出成形方法は、固定型及び可動型との間にキャビティを形成する金型を用い、該キャビティに出没自在に設けられた保持ピンによって、インサート物としての電子基板を保持する。そして、前記キャビティ内に溶融樹脂を一次射出した後、前記保持ピンを該キャビティから後退させることによりインサート成形体として樹脂封止電子基板を得る。

しかしながら、このようにすると、前記インサート成形体には前記保持ピンを前記キャビティ内から後退させた跡に樹脂の無い空間（ピン跡）が発生するので、該空間に溶融樹脂を二次射出して埋めなければならないという不都合がある。

特許第３９６２２９５号公報

本発明は、前記不都合を解消するために、溶融樹脂の二次射出を必要としないインサート成形方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明のインサート成形方法は、固定型と可動型との間にキャビティを形成する金型において、該キャビティに出没自在に設けられた保持ピンを該キャビティ内に進出させることによりインサート物を該キャビティ内の所定の位置に保持する工程と、該保持ピンにより該インサート物を保持した状態で、該キャビティ内で溶融樹脂を流動させる工程と、該キャビティ内における溶融樹脂の流頭と保持ピンとの位置関係を検知する工程と、該流頭が該保持ピンに対して所定範囲内の位置に検知されたときに、該保持ピンを該キャビティ内から後退させる工程とを備えることを特徴とする。

本発明のインサート成形方法によれば、先ず、前記固定型及び可動型の間に形成されたキャビティ内の所定の位置にインサート物が配置される。ここで、前記キャビティ内に配置されるインサート物は、該キャビティに出没自在に設けられた保持ピンを該キャビティ内に進出させることにより保持される。

次に、前記溶融樹脂を前記キャビティ内で流動させる。前記溶融樹脂を流動させる方法としては、例えば、前記金型を型閉めした状態で該金型外から前記キャビティ内に溶融樹脂を射出して流動させる方法、前記キャビティ内に予め溶融樹脂が配置されている状態で前記金型を型閉めすることにより、該溶融樹脂を加圧して流動させる方法などを挙げることができる。

次に、前記キャビティ内を流動する溶融樹脂の流頭と前記保持ピンとの位置関係を検知する。前記溶融樹脂の流頭と前記保持ピンとの位置関係の検知は、例えば、圧力センサや温度センサなどのセンサを設けることで行うことができる。前記センサは、前記保持ピンがインサート物を保持する位置より所定の距離だけ前記溶融樹脂流動の上流側の前記キャビティに臨む位置に設けられてもよく、前記溶融樹脂の流頭を検知可能であれば、金型内に埋設されてもよい。

そして、前記溶融樹脂の流頭が前記保持ピンに対して所定範囲内の位置に達したことを検知したならば、該保持ピンを該キャビティ内から後退させる。この結果、前記保持ピンが位置していた部分にも前記流動する溶融樹脂が充填されることになり、得られるインサート成形品において、該保持ピンを前記キャビティから後退させた跡に形成される樹脂の無い空間（ピン跡）の発生を阻止することができる。従って、本発明のインサート成形方法によれば、溶融樹脂の二次射出を不要にすることができる。

また、前記保持ピンが複数である場合には、各保持ピンに対応して同数の前記センサを設けてもよく、前記溶融樹脂流動の最も上流側に位置する該保持ピンのみに対応して１つの該センサを設けてもよい。

複数の前記保持ピンに対して前記センサを１つだけ設ける場合には、例えば、キャビティ内で流動する前記溶融樹脂の量と該キャビティの容量とから該溶融樹脂の流動速度を算出する。そして、前記センサにより前記溶融樹脂の流頭が該溶融樹脂流動の最も上流側の保持ピンに対して所定範囲内の位置に達したことが感知された後は、前記算出された溶融樹脂の流動速度に基づいて、前記保持ピンを該溶融樹脂流動の最も上流側に位置するものから該流動に沿って順次後退させることができる。

本発明のインサート成形方法は、固定型と可動型との間にキャビティを形成する金型と、該キャビティに出没自在に備えられ、該キャビティ内に進出してインサート物を該キャビティ内の所定の位置に保持する保持ピンとを備えるインサート成形装置において、該キャビティ内で流動する溶融樹脂の流頭と該保持ピンとの位置関係を検知可能に設けられた流頭位置検知手段と、該保持ピンの該キャビティへの出没を制御し、該流頭位置検知手段により該流頭が該保持ピンに対して所定範囲内の位置に検知されたときに、該保持ピンを該キャビティ内から後退させる出没制御手段とを備えることを特徴とするインサート成形装置により有利に実施することができる。

第１の実施形態のインサート成形装置の構成を示す説明的断面図。 第１の実施形態のインサート成形装置の第１の作動を示す説明的断面図。 第１の実施形態のインサート成形装置の第２の作動を示す説明的断面図。 第１の実施形態のインサート成形装置の第３の作動を示す説明的断面図。 第１の実施形態のインサート成形装置の変形例を示す説明的断面図。 第２の実施形態のインサート成形装置の構成を示す説明的断面図。 第２の実施形態のインサート成形装置の第１の作動を示す説明的断面図。 第２の実施形態のインサート成形装置の第２の作動を示す説明的断面図。 第２の実施形態のインサート成形装置の第３の作動を示す説明的断面図。

まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係るインサート成形装置１の構成について説明する。

図1に示すように、本実施形態のインサート成形装置１は、インサート物２を備えるインサート成形品を射出成形するためのものであり、固定型３と可動型４とを備える金型からなる。固定型３と可動型４との間には、成形品の外形に沿う形状のキャビティ５が形成される。

固定型３には、キャビティ５の下部に設けられたゲート６を介して、キャビティ５と連通するランナー７が設けられている。ランナー７は、図示しない溶融樹脂射出ノズルに連通している。また、固定型３は、キャビティ５に出没自在に設けられた保持ピン８ａ、８ｂ、８ｃを備えている。ここで、保持ピン８ａが最もゲート６に近接して設けられ、保持ピン８ｃが最もゲート６から離間して設けられている。

インサート成形装置１は、保持ピン８ａ、８ｂ、８ｃをキャビティ５に出没させるための保持ピン駆動部９ａ、９ｂ、９ｃを備え、保持ピン駆動部９ａ、９ｂ、９ｃは、保持ピン制御手段１０に電気的に接続されている。保持ピン駆動部９ａ、９ｂ、９ｃとしては、例えばサーボモータまたは油圧モータ（図示せず）を用いることができる。保持ピン制御手段１０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備え、保持ピン８ａ、８ｂ、８ｃのキャビティ５への出没を制御する。

可動型４は、保持ピン８ａと接触する壁部から所定の距離だけゲート６側に離間した壁部に圧力センサ１１を備える。圧力センサ１１は、キャビティ５に臨む位置にセンサ部１１ａが露出するように設けられている。圧力センサ１１は、溶融樹脂Ｒの流頭を検知する流頭位置検知手段として作用する。圧力センサ１１は、保持ピン制御手段１０に電気的に接続されている。

次に、インサート成形装置１を用いる本実施形態の射出成形方法について、図１〜図４を用いて説明する。

先ず、図１に示すように、可動型４のキャビティ５を形成する所定の位置にインサート物２を配置する。次に、可動型４を固定型３に向けて移動させて型閉めする。次に、図２に示すように、保持ピン制御手段１０は、保持ピン駆動部９ａ，９ｂ，９ｃを制御し、それぞれ対応する保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃをキャビティ５内に進出させ、保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃと可動型４の壁面との間にインサート物２を保持する。

次に、図３に示すように、前記溶融樹脂射出ノズルからランナー７、ゲート６を介して、キャビティ５内に溶融樹脂Ｒを射出する。キャビティ５内に射出された溶融樹脂Ｒは、キャビティ５の下部から上部に向けて流動する。そして、溶融樹脂Ｒの流頭が、圧力センサ１１のセンサ部１１ａの位置に達すると、圧力センサ１１は、その検知信号を保持ピン制御手段１０に送信する。

保持ピン制御手段１０は前記検知信号を受信すると、図３に示すように、先ず、保持ピン８ａをキャビティ５内から固定型３の表面にまで後退させる。次に、保持ピン制御手段１０は、キャビティ５内に射出される溶融樹脂Ｒの量とキャビティ５の容量とから、溶融樹脂Ｒの流頭が保持ピン８ｂ，８ｃの各々に対して所定の距離に達するまでの時間を算出する。そして、保持ピン制御手段１０は、前記算出された各時間に達する毎に、保持ピン８ｂ，８ｃを順次キャビティ５内から後退させる。

キャビティ５に該溶融樹脂Ｒが充填された後、冷却、固化したならば、図４に示すように、可動型４と固定型３とを型開きし、成形品１２を離型させて取り出す。

上述したように、インサート成形装置１は、溶融樹脂Ｒの流頭が圧力センサ１１によって検知されると、保持ピン制御手段１０は該流頭との距離が所定の範囲内に達した保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃを順次固定型３内に後退させるように制御する。このようにすることにより、インサート物２を保持していた保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃの跡にも溶融樹脂Ｒが充填され、樹脂のない空間が無い（ピン跡のない）インサート成形品１２を得ることができる。従って、本実施形態の射出成形方法によれば、溶融樹脂Ｒの２次射出を不要とすることができる。

第１の実施形態のインサート成形装置１において、比較的大型のインサート成形品１２を得ようとするときには、図５に示すように、保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃが進退されるピン孔１３ａ，１３ｂ，１３ｃにランナー１４ａ，１４ｂ，１４ｃを連通させて設けてもよい。前記構成とするときには、保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃをキャビティ５内に後退させた後、保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃを順次さらに後退させて、それぞれピン孔１３ａ，１３ｂ，１３ｃとランナー１４ａ，１４ｂ，１４ｃとの接続位置よりもさらに後方に位置させる。このようにすることにより、ピン孔１３ａ，１３ｂ，１３ｃを多点ゲートとして利用して、ピン穴１３ａ，１３ｂ，１３ｃを介してキャビティ５内に溶融樹脂Ｒを射出することができる。

このとき、各保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃは、ゲート開閉ピンとして作用する。また、各保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃをゲート開閉ピンとするとき、保持ピン駆動部９ａ、９ｂ、９ｃはサーボモータまたは油圧モータ（図示せず）を用いることが好ましい。

次に、本発明の第２の実施形態のインサート成形装置２１について、図６〜９を用いて説明する。

まず、図６を参照して、本実施形態のインサート成形装置２１の構成について説明する。インサート成形装置２１は、インサート物２を備えるインサート成形品をプレス成形して、比較的厚肉で剛直なインサート成形品を得るために用いられる。

図６に示すように、本実施形態のインサート成形装置２１は、型２２と型２３とを備える竪型の金型からなる。インサート成形装置２１では、上側に設けられた型２２が固定型、下側に設けられた型２３が可動型になっており、型２２と型２３との間には、成形品の外形に沿う形状のキャビティ２４が形成される。尚、インサート成形装置２１は、上側に設けられた型２２が可動型、下側に設けられた型２３が固定型になっていてもよい。

インサート成形装置２１は、予め加熱溶融させた樹脂Ｒを、キャビティ２４に配置し、型２２及び型２３を型閉めすることにより、該樹脂Ｒを加圧して流動させる。

型２２は、保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃと、保持ピン駆動部９ａ，９ｂ，９ｃとを備え、保持ピン駆動部９ａ，９ｂ，９ｃは、保持ピン制御手段１０に電気的に接続されている。保持ピン駆動部９ａ、９ｂ、９ｃとしては、例えばサーボモータ（図示せず）を用いることができる。保持ピン制御手段１０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備え、保持ピン８ａ、８ｂ、８ｃのキャビティ２４への出没を制御する。

型２３は、保持ピン８ａと接触する壁部から、所定の距離だけ樹脂Ｒの流動の上流側に離間した壁部に圧力センサ１１を備える。圧力センサ１１は、キャビティ２４に臨む位置にセンサ部１１ａが露出するように設けられている。圧力センサ１１は、キャビティ２４内で流動する樹脂Ｒの流頭を検知する流頭位置検知手段として作用する。圧力センサ１１は、保持ピン制御手段１０に電気的に接続されている。

次に、インサート成形装置２１を用いる本実施形態のプレス成形方法について、図６〜図９を用いて説明する。

先ず、図６に示すように、型２３のキャビティ２４を形成する所定の位置にインサート物２を配置する。次に、型２３のキャビティ２４を形成する部分に、予め加熱溶融させた十分な量の樹脂Ｒを配置する。次に、型２３を型２２に向けて移動させて型閉めする。次に、図７に示すように、保持ピン制御手段１０は、保持ピン駆動部９ａ，９ｂ，９ｃを制御し、それぞれ対応する保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃをキャビティ２４内に進出させ、保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃと型２３の壁面との間にインサート物２を保持する。

このとき、インサート成形装置２１では、固定型２２及び可動型２３を型閉めすることにより、前記樹脂Ｒが加圧されて、キャビティ２４内を流動する。そして、樹脂Ｒの流頭が、圧力センサ１１のセンサ部１１ａの位置に達すると、圧力センサ１１は、その検知信号を保持ピン制御手段１０に送信する。

保持ピン制御手段１０は前記検知信号を受信すると、図８に示すように、先ず、保持ピン８ａをキャビティ２４内から型２２の表面にまで後退させる。次に、保持ピン制御手段１０は、キャビティ２４内で溶融した樹脂Ｒの量とキャビティ２４の容量とから、溶融した樹脂Ｒの流頭が保持ピン８ｂ，８ｃの各々に対して所定の距離に達するまでの時間を算出する。そして、保持ピン制御手段１０は、前記算出された各時間に達する毎に、保持ピン８ｂ，８ｃを順次キャビティ２４内から後退させる。

インサート成形装置２１では、溶融した樹脂Ｒがキャビティ２４内全体に充填された後、樹脂Ｒを加圧状態で維持する。そして、樹脂Ｒが冷却、固化したならば、図９に示すように、型２３と型２２とを型開きし、インサート成形品２５を離型させて取り出す。

上述したように、溶融した樹脂Ｒの流頭が圧力センサ１１によって検知されると、保持ピン制御手段１０は該流頭との距離が所定の範囲内に達した保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃを順次型２２内に後退させるように制御する。このようにすることにより、インサート物２を保持していた保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃの跡にも溶融した樹脂Ｒが充填され、樹脂のない空間が無い（ピン跡のない）インサート成形品２５を得ることができる。従って、本実施形態の射出成形方法によれば、後工程にて前記ピン跡に充填される２次樹脂を不要とすることができる。

本実施形態のインサート成形装置２１では、予め加熱溶融させた樹脂Ｒを、キャビティ２４に配置し、型２２及び型２３を型閉めすることにより、該樹脂Ｒを加圧して流動させるようにしている。しかし、これに代えて、型２２及び型２３に金型加熱手段を設け、キャビティ２４内に配置された樹脂Ｒを、該金型加熱手段により加熱溶融させることにより流動させるようにしてもよい。

各実施形態のインサート成形装置１，２１において、保持ピン８は３つ設けられているが、これに限るものではなく、インサート物２を適切に保持できればいくつであってもよい。

また、各実施形態のインサート成形装置１，２１では、流頭位置検知手段として圧力センサ１１が１つ設けられているが、これに限るものではなく、各保持ピン８ａ，８ｂ，８ｃに近接する位置に１個ずつ設けてもよい。また、前記流頭位置検知手段は、温度センサ等の他のセンサであってもよい。

１，２１…インサート成形装置、２…インサート物、３，２２…固定型（型）、４，２３…可動型（型）、５，２４…キャビティ、８…保持ピン、１０…保持ピン制御手段（出没制御手段）、１１…圧力センサ（流頭位置検知手段）、Ｒ…樹脂。

Claims (2)

1. 固定型と可動型との間にキャビティを形成する金型において、該キャビティに出没自在に設けられた保持ピンを該キャビティ内に進出させることによりインサート物を該キャビティ内の所定の位置に保持する工程と、
   該保持ピンにより該インサート物を保持した状態で、該キャビティ内で溶融樹脂を流動させる工程と、
   該キャビティ内における溶融樹脂の流頭と保持ピンとの位置関係を検知する工程と、
   該流頭が該保持ピンに対して所定範囲内の位置に検知されたときに、該保持ピンを該キャビティ内から後退させる工程とを備えることを特徴とするインサート成形方法。
2. 固定型と可動型との間にキャビティを形成する金型と、該キャビティに出没自在に備えられ、該キャビティ内に進出してインサート物を該キャビティ内の所定の位置に保持する保持ピンとを備えるインサート成形装置において、
   該キャビティ内で流動する溶融樹脂の流頭と該保持ピンとの位置関係を検知可能に設けられた流頭位置検知手段と、
   該保持ピンの該キャビティへの出没を制御し、該流頭位置検知手段により該流頭が該保持ピンに対して所定範囲内の位置に検知されたときに、該保持ピンを該キャビティ内から後退させる出没制御手段とを備えることを特徴とするインサート成形装置。
   

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