JP4405870B2 - インサート成形用金型、インサート成形体及びインサート成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インサート品を溶融樹脂で包んで固化させて、一体化した複合部品を作る際に用いられるインサート成形用金型、インサート成形体及びインサート成形体の製造方法に関する。

従来から、金属または、その他の材質で形成された所望する部品を、樹脂などに埋め込む成形法としてインサート成形がある。

例えば、このインサート成形によって成形されるもの（インサート成形体）として、モータの一構成部品であるマグネットロータのように、略円筒状体のインサート部品（マグネット）の内周を樹脂で被装するように形成されるものがある。

このようなインサート成形体を製造する方法として、例えば、インサート部品の内周と、外周の少なくとも一部に、それぞれ溶融樹脂を導く射出成形工程と、溶融樹脂が冷却固化した後、その外周の少なくとも一部に被覆している外周樹脂部を除去する外周樹脂除去工程を備えて製造している。

このインサート成形方法によれば、内周側に加わる溶融樹脂の圧力を、対向する外周側に加わる溶融樹脂圧によって、相殺または低減することが可能で、その結果、インサート部品を内周側から押し広げようとする作用力を除去または緩和可能であり、したがって、インサート部品の変形、場合によっては破損する現象の防止が図れる、としている（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−５８４０７公報（第３頁、図１）

上記したインサート成形方法は、インサート部品の外周を機械的に支持する方法（先行技術文献における従来技術）と比べ、上記課題を克服するものとして好適なものと思われるが、しかしながら、改良すべき点が残されている。

すなわち、上記したインサート成形方法では、略円筒状体のインサート部品を被装させる内側の樹脂部に比べ外周の樹脂部の方が早く固化してしまう場合、外周樹脂の成形後の収縮により、外周樹脂とインサート部品との間に隙間が生じてしまう。

このような場合、当然のことながら、外周樹脂によるマグネットの支持は得られず、結果的に、内側からの射出圧によってインサート部品が損傷してしまう。

仮に、外周樹脂の固化タイミングを調整すれば、インサート成形中に上記した隙間は生じないが、現実的には、外周樹脂部容積と製品容積の最適化、ゲート径の最適化、樹脂の流入速度の最適化、温度管理の厳密化等を、溶融樹脂の流れのバラツキや生産性を加味した上で図る必要があり、極めて難しい。

そこで本発明は、インサート部品を損傷することなく、簡素な構造でもってインサート部品を樹脂で支持させることができるインサート成形用金型、インサート成形体及びインサート成形体の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために本発明にかかるインサート成形用金型、インサート成形体及びインサート成形体の製造方法は下記の技術的手段を講じた。
すなわち、請求項１にかかるインサート成形用金型は、インサート部品と一体化される第１の溶融樹脂が射出される第１のキャビティと、前記第１のキャビティ内と連通され前記第１の溶融樹脂を射出させる第１のゲートと、前記インサート部品を挟んで前記第１のキャビティと対向する位置に、第１のキャビティより小さい容積で形成され第２の溶融樹脂が射出される第２のキャビティと、前記第２のキャビティ方向にスライド可能に構成されると共に前記第２のキャビティ内と連通され前記第２の溶融樹脂を射出させる第２のゲートを設けた可動体と、前記可動体を前記第２のキャビティ方向にスライドさせる駆動部とを備えてなり、前記第２の溶融樹脂の射出後に前記可動体を前記第２のキャビティ方向にスライドさせることで、前記第２のキャビティ内の樹脂でもって前記第１のキャビティ側に前記インサート部品を付勢させるように構成されていることを特徴とする。
請求項２にかかるインサート成形用金型は、請求項１において、前記インサート部品と対峙する前記第２のキャビティの側面が、下部に向かって漸次幅狭となるような傾斜状の斜面を備えて形成されていることを特徴とする。
請求項３にかかるインサート成形用金型は、請求項１または２において、前記駆動部は、前記可動体上方に設けられたピストン・シリンダ機構であると共に、前記ピストンのロッドが前記可動体に接続されていることを特徴とする。
請求項４にかかるインサート成形用金型は、請求項１〜３の何れかにおいて、前記第１のキャビティは、モータの一構成部品であるマグネットロータが成形されるように形設されていると共に、前記インサート部品は、リング状のマグネットであることを特徴とする。
請求項５にかかるインサート成形体の製造方法は、インサート部品を挟んで一方に形成された第１のキャビティに第１のゲートを介して第１の溶融樹脂を射出すると共に、前記インサート部品を挟んで他方に前記第１のキャビティより小さい容積で形成された第２のキャビティに、第２のゲートを介して第２の溶融樹脂を射出し、前記第２の溶融樹脂の射出後に前記第２のゲートを設けた可動体を前記第２のキャビティ方向にスライドして、前記第２のキャビティ内の樹脂でもって前記インサート部品を前記第１のキャビティ側に付勢して、インサート成形体を成形することを特徴とする。
請求項６にかかるインサート成形体の製造方法は、請求項５において、前記インサート部品と対峙する前記第２のキャビティの側面が、下部に向かって漸次幅狭となるような傾斜状の斜面を備えて形成されていることを特徴とする。
請求項７にかかるインサート成形体の製造方法は、請求項５または６において、前記可動体は、前記可動体とピストンのロッドを接続したピストン・シリンダ機構でスライドすることを特徴とする。
請求項８にかかるインサート成形体の製造方法は、請求項５〜７の何れかにおいて、前記第１のキャビティを、モータの一構成部品であるマグネットロータが成形されるように形設し、前記インサート部品は、リング状のマグネットとし、射出成形後に前記第２のキャビティで成形された成形体を除去して前記マグネットロータを製造することを特徴とする。

本発明によれば、第２の溶融樹脂の射出後に第２のゲートを設けた可動体を第２のキャビティ方向にスライドさせて、第２のキャビティ内の樹脂でもって第１のキャビティ側にインサート部品を付勢するように構成して、第２のキャビティ内の樹脂（固化状態、固化中、溶融状態を問わず）とインサート部品との間に隙間を生じることを防止するから、インサート部品と一体化される第１の溶融樹脂の射出圧がインサート部品に負荷されても、インサート部品の損傷を防止することができる。

次に、本発明にかかるインサート成形用金型、インサート成形体の製造方法、インサート成形体の実施の形態を説明する。図中、符号Ａはインサート成形用金型を、符号１は上型を、符号２は下型を、夫々示す。

本実施の形態にかかるインサート成形用金型Ａは、モータの一構成部品であるマグネットロータＷをインサート成形するのに好適なものが例示されており、図１に示すように、マグネットロータＷを形設する略フランジ状の張り出し部ｗ２の厚み方向略中間がパーティングラインとなるような上型１と下型２とを備え、型開き可能に構成される。

上型１は、第１上型１１と、可動体１２と、第２上型１３と、第３上型１４と、駆動部１５とを備えて構成される。

第１上型１１は、図１及び図２に示すように、マグネットロータＷを形設する略フランジ状の張り出し部ｗ２より上部の小径筒部ｗ３が形成されるように第１上型１１下面が形設されていると共に、その張り出し部ｗ２の中途部に、マグネットロータＷが成形される第１のキャビティ１ａと連通する第１のゲート１ｂが設けられている。また、この第１のゲート１ｂより外側の所定位置に、後述する可動体１２がスライド可能に挿入される円弧状の挿入溝１ｃが周方向に４つ設けられている。

可動体１２は、上記した夫々の挿入溝１ｃ内に収まるようにスライド可能に挿入された所要高さの円弧状に形成されており、その可動体１２の中央には、第１のキャビティ１ａ側方向にマグネットｗ１を付勢させる第２の溶融樹脂ｗｂ（付勢時は溶融状態に限定されない）が射出される第２のキャビティ１ｄと連通する第２のゲート１ｅが設けられている。

第２上型１３は、第１上型１１上面に着脱可能に取着され、第２上型１３底面に第１のゲート１ｂと第２のゲート１ｅとを結ぶ連絡溝１ｆが平面視略十字状に凹設されると共に、その連絡溝１ｆ中央に射出成形機からの溶融樹脂が流れる供給ゲート１ｇが設けられている。また、後述するピストンロッド１ｍがスライド可能に挿入されるガイド孔１ｈが、図２に示すように、上記した可動体１２夫々の上部に位置するように、かつ、夫々の可動体１２に位置した連絡溝１ｆを跨ぐように、夫々２カ所ずつ設けられている。

第３上型１４は、さらにその第２上型１３の上面に着脱可能に取着され、上記した供給ゲート１ｇと連通する供給ゲート１ｇが設けられていると共に、夫々のガイド孔１ｈと連通するシリンダ孔１ｉが設けられている。また、シリンダ孔１ｉの上部には、図示しない油圧装置に接続される油圧ポート１ｊが設けられている（なお、ドレン側の油圧ポートは図示せず）。

駆動部１５は、上記したシリンダ孔１ｉにスライド可能に挿入されたピストン１ｋと、そのピストン１ｋに接続されたピストンロッド１ｍとを備えて構成され、そのピストンロッド１ｍの先部が、夫々の可動体１２の上面に接続されて、上記した油圧装置からの油圧によって、可動体１２が後述する第２のキャビティ１ｄ方向に往復スライドするようになっている。

下型２は、マグネットロータＷを形設する略フランジ状の張り出し部ｗ２より下部の大径筒部ｗ４と、張り出し部ｗ２外周にマグネットｗ１が垂設するようにインサートされるインサート部１ｎが形成されるように凹設されており、上記の第１上型１１とで、この下型２とで、マグネットロータＷが成形される領域が第１のキャビティ１ａとなる。

第２のキャビティ１ｄは、このインサート部１ｎと外側方向に続いた領域の上部が、上記した可動体１２が挿入可能な所要の幅でもって形成されると共に、インサート部品であるマグネットｗ１と対峙する側面２ａが、下部に向かって、漸次幅狭となるように中途部から傾斜状の斜面が形成されており、マグネットｗ１が挿入されることによって、この第２のキャビティ１ｄが画成される。

また、この第２のキャビティ１ｄは、第１のキャビティ１ａより小さい容積となるように形成されており、第２のキャビティ１ｄ内に射出した第２の溶融樹脂ｗｂが、第１のキャビティ１ａ内に射出した第１の溶融樹脂ｗａより早く固化が進行するようになっている。

次に、以上のように構成された本実施の形態にかかるインサート成形用金型Ａを用いたマグネットロータＷ（インサート成形体）の製造方法を説明する。なお、インサート成形用金型Ａを射出成形機にセットし、油圧ポート１ｊを油圧装置と接続して、インサート成形を行う全ての前段取りが終了した前提で説明を進める。

まず、型開き状態で、下型２のインサート部１ｎにマグネットｗ１をセットしてから、型締めを行う。
型締めが完了したら、速やかに、溶融樹脂を供給ゲート１ｇに注入する。溶融樹脂は、第１のゲート１ｂ及び第２のゲート１ｅを介して第１の溶融樹脂ｗａと第２の溶融樹脂ｗｂとに枝分かれし、第１のキャビティ１ａに第１の溶融樹脂ｗａが、第２のキャビティ１ｄに第２の溶融樹脂ｗｂが射出する。

第２の溶融樹脂ｗｂで第２のキャビティ１ｄ内が満たされたら、図３に示すように、可動体１２を第２のキャビティ１ｄ方向にスライドする。
このとき、第２のキャビティ１ｄ内の樹脂が固化している場合は、インサート部品と対峙する傾斜状の側面２ａによって、固化した樹脂がマグネットｗ１側に移動するように作用して、マグネットｗ１側面を押圧する。また、固化中、溶融状態の場合は、パスカルの原理により、マグネットｗ１側面を押圧する。

第２のキャビティ１ｄ内の樹脂で、マグネットｗ１側面の押圧を開始した際、第１のキャビティ１ａに第１の溶融樹脂ｗａは注入途中であり、マグネットｗ１と第２のキャビティ１ｄ内の樹脂との間に隙間を生じることを防止して、マグネットｗ１と一体化される第１の溶融樹脂ｗａの射出圧が、マグネットｗ１に負荷されても、マグネットｗ１の損傷を防止する。

次いで、第１のキャビティ１ａに第１の溶融樹脂ｗａが完了し、固化したら、油圧装置によって可動体１２をもとの位置に戻らせ、型開きをして、マグネットロータＷを型から脱型する（図４参照）。

そして、第２のキャビティ１ｄで成形された成形体をマグネットｗ１から剥離させるように除去し、小径筒部ｗ３にスパーギアＧを組み込んで、インサート成形体であるマグネットロータＷの製造が終了する（図５参照）。
この金型、製造方法によるマグネットロータＷ（インサート成形体）は、歩留まりが高いうえに、従来のものと比較して，樹脂とインサート部品との付着力が強くなっている。

以上、本実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である

本実施の形態にかかるインサート成形用金型の縦断面図である。 同、模式化した斜視図である。 同、可動体をスライドさせてマグネットを付勢させた状態の動作説明図である 同、型開き状態の縦断面図である。 同、マグネットロータの縦断面図である。

符号の説明

Ａ インサート成形用金型
Ｗ マグネットロータ
ｗ１ マグネット
ｗ２ 張り出し部
ｗ３ 小径筒部
ｗ４ 大径筒部
ｗａ 第１の溶融樹脂
ｗｂ 第２の溶融樹脂
１ 上型
１１ 第１上型
１２ 可動体
１３ 第２上型
１４ 第３上型
１５ 駆動部
１ａ 第１のキャビティ
１ｂ 第１のゲート
１ｃ 挿入溝
１ｄ 第２のキャビティ
１ｅ 第２のゲート
１ｆ 連絡溝
１ｇ 供給ゲート
１ｈ ガイド孔
１ｉ シリンダ孔
１ｊ 油圧ポート
１ｋ ピストン
１ｍ ピストンロッド
１ｎ インサート部
２ 下型
２ａ 側面
Ｇ スパーギア

Claims (8)

1. インサート部品と一体化される第１の溶融樹脂が射出される第１のキャビティと、
   前記第１のキャビティ内と連通され前記第１の溶融樹脂を射出させる第１のゲートと、
   前記インサート部品を挟んで前記第１のキャビティと対向する位置に、第１のキャビティより小さい容積で形成され第２の溶融樹脂が射出される第２のキャビティと、
   前記第２のキャビティ方向にスライド可能に構成されると共に前記第２のキャビティ内と連通され前記第２の溶融樹脂を射出させる第２のゲートを設けた可動体と、
   前記可動体を前記第２のキャビティ方向にスライドさせる駆動部とを備えてなり、
   前記第２の溶融樹脂の射出後に前記可動体を前記第２のキャビティ方向にスライドさせることで、前記第２のキャビティ内の樹脂でもって前記第１のキャビティ側に前記インサート部品を付勢させるように構成されていることを特徴とするインサート成形用金型。
2. 前記インサート部品と対峙する前記第２のキャビティの側面が、下部に向かって漸次幅狭となるような傾斜状の斜面を備えて形成されていることを特徴とする請求項１記載のインサート成形用金型。
3. 前記駆動部は、前記可動体上方に設けられたピストン・シリンダ機構であると共に、
   前記ピストンのロッドが前記可動体に接続されていることを特徴とする請求項１または２項記載のインサート成形用金型。
4. 前記第１のキャビティは、モータの一構成部品であるマグネットロータが成形されるように形設されていると共に、前記インサート部品は、リング状のマグネットであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のインサート成形用金型。
5. インサート部品を挟んで一方に形成された第１のキャビティに第１のゲートを介して第１の溶融樹脂を射出すると共に、前記インサート部品を挟んで他方に前記第１のキャビティより小さい容積で形成された第２のキャビティに、第２のゲートを介して第２の溶融樹脂を射出し、
   前記第２の溶融樹脂の射出後に前記第２のゲートを設けた可動体を前記第２のキャビティ方向にスライドして、前記第２のキャビティ内の樹脂でもって前記インサート部品を前記第１のキャビティ側に付勢して、インサート成形体を成形することを特徴とするインサート成形体の製造方法。
6. 前記インサート部品と対峙する前記第２のキャビティの側面が、下部に向かって漸次幅狭となるような傾斜状の斜面を備えて形成することを特徴とする請求項５記載のインサート成形体の製造方法。
7. 前記可動体は、前記可動体とピストンのロッドを接続したピストン・シリンダ機構でスライドすることを特徴とする請求項５または６記載のインサート成形体の製造方法。
8. 前記第１のキャビティを、モータの一構成部品であるマグネットロータが成形されるように形設し、
   前記インサート部品は、リング状のマグネットとし、
   射出成形後に前記第２のキャビティで成形された成形体を除去して前記マグネットロータを製造することを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載のインサート成形体の製造方法。

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