JP2023148127A - 金属樹脂複合体を製造するための装置および方法 - Google Patents

金属樹脂複合体を製造するための装置および方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2023148127000001
【課題】金属樹脂複合体を製造するための装置および方法において、樹脂材の意図しない箇所への漏出を抑制する。
【解決手段】装置５０は、金属板１０および樹脂材２０をプレス成形して金属樹脂複合体１を製造するためのものである。装置５０は、金属板１０および樹脂材２０を挟み込む上型１１０および下型１２０と、下型１２０の成形面に取り付けられる弾性部材１２４とを備える。上型１１０および下型１２０によって樹脂材２０を配置するためのキャビティＣが設けられる。弾性部材１２４は、金属板１０を上型１１０に押し付けることにより樹脂材２０をキャビティＣ内に封止するように配置されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、金属樹脂複合体を製造するための装置および方法に関する。
金属部材および熱硬化性を有する樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための装置が知られている（例えば特許文献１）。
特開２０２０－１０４４１１号公報
金属樹脂複合体をプレス成形する場合、樹脂材のみをプレス成形する場合と比べて上型と下型の隙間を閉じることが難しい。その結果、金型の上型と下型との隙間を通じて樹脂材が意図しない箇所に漏出するおそれがある。そのような樹脂材の漏出は、例えば、後の組立工程でのスポット溶接不良、金型のその他の隙間への樹脂材流入による金型固着、または、樹脂材の充填圧不足による未充填などの問題につながる。
本発明は、金属樹脂複合体を製造するための装置および方法において、樹脂材の意図しない箇所への漏出を抑制することを課題とする。
本発明の第１の態様は、
金属部材および樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための装置であって、
前記金属部材および前記樹脂材を挟み込む上型および下型と、
前記下型の成形面に取り付けられる弾性部材と
を備え、
前記上型および前記下型によって前記樹脂材を配置するためのキャビティが設けられ、
前記弾性部材は、前記金属部材を前記上型に押し付けることにより前記樹脂材を前記キャビティ内に封止するように配置されている、装置を提供する。
この構成によれば、弾性部材によって金属部材が上型に押し付けられるので、樹脂材がキャビティ内に封止される。そのため、キャビティからの樹脂材の漏出を抑制でき、樹脂材の意図しない箇所への漏出を抑制できる。樹脂材の漏出を抑制することで、キャビティにおける樹脂材の充填圧が高まり、樹脂材の安定した成形を実現できる。従って、安定した品質の金属樹脂複合体を製造できる。
前記金属樹脂複合体は、長手方向に垂直な断面において、水平方向に延びる底壁部と、前記底壁部の両端から立ち上がる側壁部と、前記側壁部から水平方向外側に延びるフランジ部とを有してもよく、
前記上型は、前記断面において、前記底壁部を成形する第１成形上面と、前記側壁部を成形する第２成形上面と、前記フランジ部を成形する第３成形上面とを有してもよく、
前記下型は、前記断面において、前記底壁部を成形する第１成形下面と、前記側壁部を成形する第２成形下面と、前記フランジ部を成形する第３成形下面とを有してもよい。
この構成によれば、金属樹脂複合体の断面形状がハット形に成形される。ハット形の金属樹脂複合体は、汎用性が高く様々な用途に使用できる。
前記第２成形上面には、段差が設けられてもよい。
この構成によれば、樹脂材がキャビティから漏出するためには、上型の段差を越えて流動する必要があるため、樹脂材の漏出を抑制できる。従って、樹脂材のキャビティにおける充填圧を高め、品質を高めることができる。
前記第２成形下面には、前記弾性部材を保持するための保持溝が設けられてもよく、
前記弾性部材の厚みは、前記保持溝の深さよりも大きくてもよい。
この構成によれば、保持溝によって弾性部材を保持できるため、弾性部材を容易に位置決めできるともに成形中の弾性部材の移動を規制できる。また、弾性部材は第２成形下面から突出するため、上型（詳細には金属部材）と下型とによって挟み込まれて圧縮力を受ける。従って、弾性部材の封止機能の実効性を高めることができる。
前記保持溝は、前記断面において、開口部よりも底部が幅広い形状を有してもよい。
この構成によれば、弾性部材が保持溝内で引っかかるため、保持溝から弾性部材が抜けることを抑制できる。プレス成形の際には、弾性部材は圧力を受けて保持溝の形状に合わせて変形するため、弾性部材の形状によらずに弾性部材の抜け抑制効果を発揮できる。
前記保持溝は、前記断面において、前記上型および前記下型が閉じられた状態で前記段差と同じ高さ位置または前記段差よりも高い位置に配置されてもよい。
この構成によれば、段差と同じ高さ位置または段差よりも高い位置で弾性部材によって金属部材が上型に押し付けられるので前記段差より低い位置では樹脂材が封止される。そのため、樹脂材が上型の段差を越えて流動することを一層抑制でき、樹脂材のキャビティにおける充填圧を一層高め、品質を高めることができる。ここで、保持溝が段差と同じ高さ位置に配置されているとは、高さ方向（上下方向）において保持溝と段差が重複して配置されていることをいう。また、保持溝が段差よりも高い位置に配置されているとは、高さ方向（上下方向）において保持溝と段差が重複して配置されておらず、保持溝が段差よりも上方に位置することをいう。
前記弾性部材は、前記断面において、前記保持溝から突出する端部が面取りされているか、または丸みを帯びた形状を有してもよい。
この構成によれば、保持溝から突出する端部が第２成形下面上に沿って広がるように変形して金属部材と下型との間に意図せずに挟まることを抑制できる。これにより、弾性部材の損傷または型かじり（異常磨耗）を抑制できる。詳細には、上型と金属部材間の圧縮力が上がりすぎることによる型かじり（異常摩耗）を抑制できる。
前記弾性部材は、前記断面において、前記保持溝に挿入される端部が面取りされているか、または丸みを帯びた形状を有してもよい。
この構成によれば、保持溝内で弾性部材の変形余裕（変形代）を確保できる。仮に、弾性部材の変形余裕がないと、弾性部材に非常に高い圧力がかかり、型かじりが発生するおそれがある。詳細には、上型と金属部材間の圧縮力が上がりすぎることによる型かじり（異常摩耗）を抑制できる。
本発明の第２の態様は、
金属部材および樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための方法であって、
上型および下型によって前記金属部材および前記樹脂材を挟み込み、
前記挟み込みによって弾性部材を介して前記金属部材を前記上型に押し付けて前記上型および前記下型によって形成されるキャビティを封止し、
前記樹脂材を前記キャビティ内に封止しながら前記金属部材および前記樹脂材を前記プレス成形により一体化する
ことを含む、方法を提供する。
この方法によれば、弾性部材によって金属部材が上型に押し付けられるので、樹脂材がキャビティ内に封止される。そのため、キャビティからの樹脂材の漏出を抑制でき、樹脂材の意図しない箇所への漏出を抑制できる。樹脂材の漏出を抑制することで、キャビティにおける樹脂材の充填圧が高まり、樹脂材の安定した成形を実現できる。従って、安定した品質の金属樹脂複合体を製造できる。
前記方法は、前記金属部材および前記樹脂材を前記プレス成形により一体化する前に前記金属部材のみをハット形にプレス成形することをさらに含んでもよい。
この方法によれば、金属部材を単独でプレス成形するので成形精度を向上できる。また、ハット形の金属樹脂複合体は、汎用性が高く様々な用途に使用できる。
本発明によれば、金属樹脂複合体を製造するための装置および方法において、樹脂材の意図しない箇所への漏出を抑制できる。
金属樹脂複合体の断面図。 第１実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第１工程を示す断面図。 第１実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第２工程を示す断面図。 第１実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第３工程を示す断面図。 第１実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第４工程を示す断面図。 第１実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第５工程を示す断面図。 図６の破線円ＶＩＩの部分を拡大して示す断面図。 図７の第１変形例を示す断面図。 図７の第２変形例を示す断面図。 図７の第３変形例を示す断面図。 図７の第４変形例を示す断面図。 図７の第５変形例を示す断面図。 図７の第６変形例を示す断面図。 図７の第７変形例を示す断面図。 第２実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第５工程を示す断面図。 他の変形例における金属樹脂複合体を製造するための方法の第２工程を示す断面図。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態として、金属樹脂複合体を製造するための装置および方法について説明する。
（第１実施形態）
図１を参照して、本実施形態で製造される金属樹脂複合体１は、金属板（金属部材）１０と、樹脂材２０とを含んでいる。金属樹脂複合体１は、長手方向に垂直な断面においてハット形をしている。詳細には、ハット形状を有する金属板１０の内面（凹面）に樹脂材２０が固着されることによって金属樹脂複合体１が構成されている。ただし、金属樹脂複合体１の形状は、ハット形に限定されず、任意の形状であり得る。
金属樹脂複合体１は、水平方向に延びる底壁部２と、底壁部２の両端から立ち上がる側壁部３と、側壁部３から水平方向外側に延びるフランジ部４とを有している。底壁部２は金属板１０と樹脂材２０とからなり、側壁部３は金属板１０と樹脂材２０とからなり、フランジ部４は金属板１０のみからなる。底壁部２からフランジ部４に向かって側壁部３の途中で、樹脂材２０が端面２０ａにて終端している。
図２～６を参照して、本実施形態における金属樹脂複合体１を製造するための装置５０および方法について説明する。図面では、水平方向をＸ方向として示し、鉛直方向（上下方向または高さ方向）をＹ方向として示す。また、金属樹脂複合体１（金属板１０と樹脂材２０）および後述する弾性部材１２４については、断面であることを示すハッチングを付すが、その他の部材については図示を明瞭にするためハッチングを省略する。
本実施形態では、図２～６に示す第１～５工程を順に実行する中で２回のプレス成形を実行する。図２～４に示す第１～３工程で１回目のプレスを実行し、図４～６に示す第３～６工程で２回目のプレスを実行する。なお、本実施形態では、１回目と２回目のプレスを同一の金型１００で実行するが、１回目と２回目のプレスを別の金型で実行してもよい。また、金属樹脂複合体１を１つずつ生産してもよく、即ち１回目のプレスと２回目のプレスとを連続的に実行してもよい。代替的には、必要枚数の金属板１０の成形（１回目のプレス）を繰り返し実行した後に金属板１０と樹脂材２０との一体化成形（２回目のプレス）を繰り返し実行してもよい。なお、詳細を後述するように樹脂材２０を金属板１０上に設置する時間や弾性部材１２４の着脱の時間があるため、これらの時間を短縮する観点からは後者の方が好ましい。
本実施形態における金属樹脂複合体１を製造するための装置５０は、金型１００と、金型１００を駆動する駆動部１３０と、金型１００を加熱する加熱部１４０とを有している。なお、駆動部１３０および加熱部１４０は、プレス成形を実行可能な公知のものを使用でき、詳細を図示することなく概念図として図２にのみ示し、図３以降での図示を省略する。
金型１００は、金属板１０および樹脂材２０をプレス成形して金属樹脂複合体１を製造するものである。金型１００は、金属板１０および樹脂材２０を挟み込む上型１１０と下型１２０とを有している。本実施形態では、上型１１０がパンチとして構成され、下型１２０がダイとして構成されている。上型１１０は駆動部１３０によって鉛直方向に移動可能であり、即ち下型１２０に対して接近および離反可能に構成されている。ただし、駆動部１３０による金型１００の駆動態様については特に限定されず、駆動部１３０は上型１１０および下型１２０の少なくとも一方を鉛直方向に移動させるものであり得る。
上型１１０は、底壁部２（図１参照）を成形する第１成形上面１１１と、側壁部３（図１参照）を成形する第２成形上面１１２と、フランジ部４（図１参照）を成形する第３成形上面１１３とを有している。本実施形態では、第１成形上面１１１および第３成形上面１１３は水平面として構成されており、第２成形上面１１２は第１成形上面１１１および第３成形上面１１３を接続するとともに鉛直方向から傾斜して構成されている。
本実施形態では、第２成形上面１１２に段差１１２ａが設けられている。段差１１２ａは、第１成形上面１１１から第３成形上面１１３に向かって１段上がるように設けられている。
下型１２０は、底壁部２（図１参照）を成形する第１成形下面１２１と、側壁部３（図１参照）を成形する第２成形下面１２２と、フランジ部４（図１参照）を成形する第３成形下面１２３とを有している。本実施形態では、第１成形下面１２１および第３成形下面１２３は水平面として構成されており、第２成形下面１２２は第１成形下面１２１および第３成形下面１２３を接続するとともに鉛直方向から傾斜して構成されている。第１成形下面１２１は第１成形上面１１１と対向して配置され、第２成形下面１２２は第２成形上面１１２と対向して配置され、第３成形下面１２３は第３成形上面１１３と対向して配置されている。
本実施形態では、第２成形下面１２２に保持溝１２２ｂが設けられている。保持溝１２２ｂは、後述する弾性部材１２４を保持するための凹部であり、第２成形下面１２２から垂直な方向に深さを有している。ただし、保持溝１２２ｂは、必須の構成ではなく必要に応じて省略され得る。
図２に示す第１工程では、加熱部１４０によって上型１１０および下型１２０を加熱し、温間プレス可能に準備する。また、成形前の平板状の金属板１０を下型１２０の上に載置する。ここで、金属板１０の成形（１回目のプレス）は、温間または冷間のいずれで実行されてもよい。ただし、前述のように１回目のプレスと２回目のプレスとを連続的に実行する場合には、生産効率の観点から、金属板１０の成形（１回目のプレス）も温間プレスで実行することが好ましい。
図３に示す第２工程では、上型１１０を下降させ、金属板１０を上型１１０と下型１２０とによって挟み込んで概ねハット形にプレス成形する。上型１１０と下型１２０が閉じられた状態において、第１成形上面１１１と第１成形下面１２１との間の距離ｄ１は金属板１０の厚みｔよりも大きく（ｄ１＞ｔ）、第３成形上面１１３と第３成形下面１２３との間の距離ｄ３は金属板１０の厚みｔと概略等しい（ｄ３＝ｔ）。また、段差１１２ａの下方における第２成形上面１１２と第２成形下面１２２との間の距離ｄ２１は金属板１０の厚みｔよりも大きく（ｄ２１＞ｔ）、段差１１２ａの上方における第２成形上面１１２と第２成形下面１２２との間の距離ｄ２２は金属板１０の厚みｔに対して概略等しいかまたはわずかに大きい（ｄ２２＝ｔまたはｄ２２＞ｔ）。特に、距離ｄ２２を金属板１０の厚みｔに対して等しく設定することで、後工程における樹脂材２０の充填圧を高めることができる。なお、本工程では、樹脂材２０（図４～６参照）は未だ充填されておらず、金属板１０のみを上型１１０と下型１２０とによって挟み込む。上型１１０と下型１２０とが閉じられた状態において、第１～２成形上面１１１～１１２と第１～２成形下面１２１～１２２（詳細には金属板１０）との間には、樹脂材２０を充填するためのキャビティＣが設けられている。
図４に示す第３工程では、上型１１０を上昇させる。このとき、金属板１０は最終形状（図１参照）に近い概略ハット形に成形されている。上型１１０の上昇後、２回目のプレスのために、下型１２０の保持溝１２２ｂに対して弾性部材１２４を取り付ける。弾性部材１２４は、弾性を有し、例えばシリコンゴムからなる。本実施形態では、弾性部材１２４は、保持溝１２２ｂに沿って延びる直方体状であり、図４の断面において矩形である。弾性部材１２４は、樹脂材２０をキャビティＣ内に封止するように配置される。弾性部材１２４は、保持溝１２２ｂに取り付けられた状態において第２成形下面１２２から突出している。弾性部材１２４の取り付け後、金属板１０上に必要な寸法に裁断したシート状の樹脂材２０（プリグレグともいう。）を載置する。本実施形態では、ＳＭＣ（Sheet Molding Compound）法と称される成形法によって、当該樹脂材２０を高温高圧下で硬化させる（後述する第４工程参照）。本実施形態では、樹脂材２０として、樹脂にガラス繊維や炭素繊維を含侵させた繊維強化樹脂（FRP：Fiber Reinforced Plastic）を使用する。また、本実施形態では、樹脂材２０は、熱硬化性を有している。本工程では、樹脂材２０は未だ加熱されておらず、即ち硬化していない。なお、樹脂材２０は、シート状である必要はなく、任意の形状をとり得る。
図５に示す第４工程では、上型１１０を下降させ、金属板１０と樹脂材２０とを上型１１０と下型１２０とによって挟み込んで完全なハット形にプレス成形する。本実施形態では、弾性部材１２４は、上型１１０および下型１２０が閉じられた状態で段差１１２ａよりも高い位置に取り付けられている（図５参照）。弾性部材１２４は、金属板１０を上型１１０（特に段差１１２ａより上部の第２成形上面１１２）に押し付けることにより樹脂材２０をキャビティＣ内に封止する。このようにして、ＳＭＣ法によって、必要な寸法に裁断した樹脂材２０を金型１００に投入し、高温高圧下で硬化させる。本実施形態では、キャビティＣは、上型１１０と下型１２０（詳細には金属板１０）とによって挟み込まれて形成される段差１１２ａより下方の空間をいう。樹脂材２０は、キャビティＣにて加熱され、キャビティＣから漏出することなく硬化する。このとき、樹脂材２０は、端面２０ａにて段差１１２ａに当接している。
図６に示す第５工程では、上型１１０を上昇させる。金属板１０は、最終形状（本実施形態ではハット形）に成形され、金属板１０の上面（ハット形の凹面）には樹脂材２０が固着され、金属樹脂複合体１が形成されている。なお、弾性部材１２４は、その弾性によって元の形状に復元し、再利用可能である。好ましくは、弾性部材１２４は、加熱部１４０（図２参照）からの加熱に十分に耐える耐熱性を有する。
図７は、図６の破線円ＶＩＩの部分を拡大して示す断面図である。
本実施形態では、保持溝１２２ｂは、第３成形下面１２３から６ｍｍ下方に離れた位置に設けられている（Ｄ１＝６ｍｍ）。第２成形下面１２２と第３成形下面１２３との境界となる角部は、半径５ｍｍの曲面で構成されている。保持溝１２２ｂは、当該角部ではなく、第２成形上面１１２に設けられている。保持溝１２２ｂは、４ｍｍの深さＤ２と、５ｍｍの幅Ｄ３を有している。
本実施形態では、弾性部材１２４は、図７の断面において、一辺５ｍｍの正方形である。従って、弾性部材１２４は、保持溝１２２ｂから１ｍｍ突出している（Ｔ＝１ｍｍ）。即ち、弾性部材１２４の厚み（Ｔ＋Ｄ２）は、保持溝１２２ｂの深さＤ２よりも厚みＴだけ厚い。
後述するように、保持溝１２２ｂおよび弾性部材１２４の形状は、上記に限定されず、様々であり得る。
本実施形態によれば、弾性部材１２４によって金属板１０が上型１１０に押し付けられるので、樹脂材２０がキャビティＣ内に封止される。そのため、キャビティＣからの樹脂材２０の漏出を抑制でき、樹脂材２０の意図しない箇所（例えばフランジ部４等）への漏出を抑制できる。樹脂材２０の漏出を抑制することで、キャビティＣにおける樹脂材２０の充填圧が高まり、樹脂材２０の安定した成形を実現できる。従って、安定した品質の金属樹脂複合体１を製造できる。
また、本実施形態では、金属樹脂複合体１の断面形状がハット形に成形される。ハット形の金属樹脂複合体１は、汎用性が高く様々な用途に使用できる。
また、樹脂材２０がキャビティＣから漏出するためには、上型１１０の段差１１２ａを越えて流動する必要があるため、樹脂材２０の漏出を抑制できる。従って、樹脂材２０のキャビティＣにおける充填圧を高め、品質を高めることができる。
また、本実施形態では、保持溝１２２ｂによって弾性部材１２４を保持できるため、弾性部材１２４を容易に位置決めできるともに成形中の弾性部材１２４の移動を規制できる。また、弾性部材１２４は第２成形下面１２２から突出するため、上型１１０（詳細には金属板１０）と下型１２０とによって挟み込まれて圧縮力を受ける。従って、弾性部材１２４の封止機能の実効性を高めることができる。なお、上記では、弾性部材１２４がシリコンゴムからなる例を示したが、代替的には金属製の波板などの弾性を有する部材であってもよい。
図８は、図７の第１変形例を示す断面図である。
第１変形例の弾性部材１２４は、図示の断面において、保持溝１２２ｂから突出する端部１２４ａが面取りされている。当該面取りは、例えば面取り角が４５°のＣ面取りである。
図９は、図７の第２変形例を示す断面図である。
第２変形例では、弾性部材１２４は、図示の断面において、保持溝１２２ｂから突出する端部１２４ａが丸みを帯びた形状を有している。当該丸みを帯びた形状は、例えば図示の断面において半円形状である。
第１，２変形例によれば、保持溝１２２ｂから突出する端部１２４ａが第２成形下面１２２上に沿って広がるように変形して金属板１０と下型１２０との間に意図せずに挟まることを抑制できる。これにより、弾性部材１２４の損傷または型かじり（異常磨耗）を抑制できる。詳細には、上型１１０と金属板１０間の圧縮力が上がりすぎることによる型かじり（異常摩耗）を抑制できる。
図１０は、図７の第３変形例を示す断面図である。
第３変形例では、弾性部材１２４は、図示の断面において、保持溝１２２ｂから突出する端部１２４ａだけでなく、保持溝１２２ｂに挿入される端部１２４ｂもまた面取りされている。当該面取りは、例えば面取り角が４５°のＣ面取りである。
図１１は、図７の第４変形例を示す断面図である。
第４変形例では、弾性部材１２４は、図示の断面において、保持溝１２２ｂから突出する端部１２４ａだけでなく、保持溝１２２ｂに挿入される端部１２４ｂもまた丸みを帯びた形状を有している。当該丸みを帯びた形状は、例えば図示の断面において半円形状である。即ち、本変形例の弾性部材１２４は、図示の断面において、円形である。
第３，４変形例によれば、保持溝１２２ｂ内で弾性部材１２４の変形余裕（変形代）を確保できる。仮に、弾性部材１２４の変形余裕がないと、弾性部材１２４に非常に高い圧力がかかり、型かじりが発生するおそれがある。詳細には、上型１１０と金属板１０間の圧縮力が上がりすぎることによる型かじり（異常摩耗）を抑制できる。
図１２は、図７の第５変形例を示す断面図である。
第５変形例では、弾性部材１２４は、図示の断面において、保持溝１２２ｂから突出する端部１２４ａだけでなく、保持溝１２２ｂに挿入される端部１２４ｂもまた面取りされている。当該面取りは、例えば面取り角が４５°のＣ面取りである。また、第５変形例の弾性部材１２４は、内部中央に空洞１２４ｃを有している。図示の断面において、空洞１２４ｃは、円形である。
第５変形例によれば、弾性部材１２４の柔軟性を向上させ、弾性部材１２４に非常に高い圧力がかかることによる型かじりの発生を抑制できる。詳細には、上型１１０と金属板１０間の圧縮力が上がりすぎることによる型かじり（異常摩耗）を抑制できる。
図１３は、図７の第６変形例を示す断面図である。
第６変形例では、保持溝１２２ｂは、図示の断面において、開口部１２２ｂ１よりも底部１２２ｂ２が幅広い形状を有している。詳細には、開口部１２２ｂ１と底部１２２ｂ２を繋ぐ内側面１２２ｂ３が、底部１２２ｂ２から開口部１２２ｂ１に向かって窄まるようにテーパ状になっている。また、弾性部材１２４は、第５変形例と同様の形状の端部１２４ａと、保持溝１２２ｂと相補的な形状の端部１２４ｂとを有している。
図１４は、図７の第７変形例を示す断面図である。
第７変形例では、保持溝１２２ｂは、図示の断面において、図１３と同様に開口部１２２ｂ１よりも底部１２２ｂ２が幅広い形状を有している。詳細には、開口部１２２ｂ１と底部１２２ｂ２を繋ぐ内側面１２２ｂ３が、底部１２２ｂ２から開口部１２２ｂ１に向かって窄まるように段差状になっている。また、弾性部材１２４は、第５変形例と同様の形状の端部１２４ａと、保持溝１２２ｂと相補的な形状の端部１２４ｂとを有している。
第６，７変形例によれば、弾性部材１２４（特に端部１２４ｂ）が保持溝１２２ｂ内で引っかかるため、保持溝１２２ｂから弾性部材１２４が抜けることを抑制できる。本実施形態では、弾性部材１２４の端部１２４ｂは保持溝１２２ｂと相補的な形状を有しているが、これに限定されない。プレス成形の際には、弾性部材１２４は圧力を受けて保持溝１２２ｂの形状に合わせて変形するため、弾性部材１２４の形状によらずに弾性部材１２４の抜け抑制効果を発揮できる。
（第２実施形態）
図１５を参照して、第２実施形態における金属樹脂複合体１を製造するための装置５０および方法について説明する。本実施形態では、金属樹脂複合体１の形状が第１実施形態とは異なる。これに関する構成以外は、図１～６の第１実施形態の構成と同様である。従って、第１実施形態にて示した部分については説明を省略する場合がある。
本実施形態では、金属樹脂複合体１は、底壁部２に突起２ａを有している。突起２ａは、樹脂材２０からなり、鉛直上方に細長く延びている。また、第１成形上面１１１には、突起２ａに相補的な形状を有する凹部１１１ａが形成されている。凹部１１１ａは、第１成形上面１１１において下方へ開口している。
樹脂材２０を突起２ａのように細長く成形する場合には十分な充填圧が求められるが、ここでは弾性部材１２４によって樹脂材２０の充填圧を高めているため、突起２ａのような細長い形状も安定して成形できる。
以上より、本発明の具体的な実施形態およびその変形例について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、個々の実施形態や変形例の内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。
また、樹脂材２０として熱可塑性樹脂にガラス繊維または炭素繊維を含侵させたものを使用してもよい。この場合、樹脂材２０を加熱して軟化させた状態で金型１００に投入する。そして、金型１００内において金属板１０上で冷却して硬化させることで金属樹脂複合体１を製造する。
また、金属樹脂複合体１において、金属板１０と樹脂材２０との間に接着層を設けてもよい。この場合、接着層を設けることで、金属部材１０と樹脂材２０とを強固に一体成形することができる。
また、図１６を参照して、第２工程（１回目のプレス）で金属板１０を完全なハット形にプレス成形してもよい。この場合、金属板１０を完全なハット形にプレス成形するように完全なハット形の成形面を有している上型１１０Ａを使用する。代替的には、１回目のプレスと２回目のプレスで同じ上型を使用してもよい。また、図１６の例では、保持溝１２２ｂに弾性部材１２４は取り付けられていない。これは、１回目のプレスでは樹脂材２０が配置されていないため、樹脂材２０の漏出を抑制する弾性部材１２４を取り付ける必要がないためである。なお、１回目のプレスと２回目のプレスで別の下型を使用してもよく、１回目のプレスで使用する下型は保持溝１２２ｂを有していなくてもよい。
１ 金属樹脂複合体
２ 底壁部
３ 側壁部
４ フランジ部
１０ 金属板（金属部材）
２０ 樹脂材
２０ａ 端面
５０ 装置
１００ 金型
１１０，１１０Ａ 上型
１１１ 第１成形上面
１１１ａ 凹部
１１２ 第２成形上面
１１２ａ 段差
１１３ 第３成形上面
１２０ 下型
１２１ 第１成形下面
１２２ 第２成形下面
１２２ｂ 保持溝
１２２ｂ１ 開口部
１２２ｂ２ 底部
１２２ｂ３ 内側面
１２３ 第３成形下面
１２４ 弾性部材
１２４ａ，１２４ｂ 端部
１３０ 駆動部
１４０ 加熱部
Ｃ キャビティ

Claims (10)

  1. 金属部材および樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための装置であって、
    前記金属部材および前記樹脂材を挟み込む上型および下型と、
    前記下型の成形面に取り付けられる弾性部材と
    を備え、
    前記上型および前記下型によって前記樹脂材を配置するためのキャビティが設けられ、
    前記弾性部材は、前記金属部材を前記上型に押し付けることにより前記樹脂材を前記キャビティ内に封止するように配置されている、装置。
  2. 前記金属樹脂複合体は、長手方向に垂直な断面において、水平方向に延びる底壁部と、前記底壁部の両端から立ち上がる側壁部と、前記側壁部から水平方向外側に延びるフランジ部とを有し、
    前記上型は、前記断面において、前記底壁部を成形する第１成形上面と、前記側壁部を成形する第２成形上面と、前記フランジ部を成形する第３成形上面とを有し、
    前記下型は、前記断面において、前記底壁部を成形する第１成形下面と、前記側壁部を成形する第２成形下面と、前記フランジ部を成形する第３成形下面とを有している、請求項１に記載の装置。
  3. 前記第２成形上面には、段差が設けられている、請求項２に記載の装置。
  4. 前記第２成形下面には、前記弾性部材を保持するための保持溝が設けられ、
    前記弾性部材の厚みは、前記保持溝の深さよりも大きい、請求項３に記載の装置。
  5. 前記保持溝は、前記断面において、開口部よりも底部が幅広い形状を有している、請求項４に記載の装置。
  6. 前記保持溝は、前記断面において、前記上型および前記下型が閉じられた状態で前記段差と同じ高さ位置または前記段差よりも高い位置に配置されている、請求項４または請求項５に記載の装置。
  7. 前記弾性部材は、前記断面において、前記保持溝から突出する端部が面取りされているか、または丸みを帯びた形状を有している、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の装置。
  8. 前記弾性部材は、前記断面において、前記保持溝に挿入される端部が面取りされているか、または丸みを帯びた形状を有している、請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の装置。
  9. 金属部材および樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための方法であって、
    上型および下型によって前記金属部材および前記樹脂材を挟み込み、
    前記挟み込みによって弾性部材を介して前記金属部材を前記上型に押し付けて前記上型および前記下型によって形成されるキャビティを封止し、
    前記樹脂材を前記キャビティ内に封止しながら前記金属部材および前記樹脂材を前記プレス成形により一体化する
    ことを含む、方法。
  10. 前記金属部材および前記樹脂材を前記プレス成形により一体化する前に前記金属部材のみをハット形にプレス成形することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
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JP4370917B2 (ja) * 2004-01-19 2009-11-25 東レ株式会社 繊維強化樹脂製外板部材の製造方法
NL2010389C2 (en) * 2013-03-04 2014-09-08 Voestalpine Polynorm Plastics B V Method and mould for a product, and the product.
DE102013105673B4 (de) * 2013-06-03 2017-01-05 Benteler Automobiltechnik Gmbh Presswerkzeug und Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundwerkstoff-Hybridbauteils
JP6941285B2 (ja) * 2018-05-24 2021-09-29 日産自動車株式会社 樹脂−金属複合体を用いた部品の成形方法、および該部品成形用金型
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