JP4431252B2

JP4431252B2 - インサート成形方法及び金型

Info

Publication number: JP4431252B2
Application number: JP2000149547A
Authority: JP
Inventors: 敏男斎藤; 育彦尾関
Original assignee: フィーサ株式会社
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2020-05-22
Also published as: DE60109084T2; JP2001328143A; US20010054781A1; EP1157801B1; US6627137B2; EP1157801A1; DE60109084D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型内に予めインサート（ワーク）を配設した上で、合成樹脂或いはゴムなどの成形加工を行う（以下、インサート成形と略称する）のに利用される射出成形用金型に関する。
【０００２】
【従来技術】
インサート成形は、予め成形金型内にインサート或いはワークと呼ばれる既成形品を配設した上で合成樹脂などによる射出成形を行い、インサートの上面や周囲などに樹脂成形部分を形成する手法であり、各種の電子部品などの製造において広く利用されている。尚、インサート成形は、各種の樹脂成形法に適用されるものであるが、本発明は、射出成形法に限定される。
【０００３】
金型内に配設するインサートは、既加工済みの樹脂成形部品（板状、棒状、箱状、その他の形状）である場合や、金属、ガラス、陶器、カーボンなどの異種材料による部品である場合がある。
【０００４】
インサートは必ずしも寸法規格が高精度には製造されていないことが多く、例えば、厚み寸法にバラツキのあるようなインサートを金型内に配設して射出成形を行うと、配設したインサートによっては、型締めを行なってもインサートの一部分と上型との接触面に間隙が生じ、その部分に射出した樹脂が流出しバリとなっていしまうことがある。
【０００５】
上記の詳細を図面に従って説明する。図４−Ａに示すように、インサート１が平板状の形状であり、加工精度が低く、厚みにｈ１＜ｈ２のような差が生じていたような場合、これを下型２の上面にセットして型締めを行うと、インサート１の上面部分の内で厚みの大きい側（ｈ２の側）が上型３の下面に接触して、厚みの小さい側（ｈ１の側）に隙間で生じることになる。これを別な説明の仕方をすると、インサート１が傾いているために、上型３の側に用意されるキャビティ（凹部）４の周縁下面に隙間が生じることになる。キャビティ４は合成樹脂による成形品となる部分であるので、その下面に隙間が生じている状態でゲート５からプラスチックスの射出を行うと、図４−Ｂに示すように、樹脂成形品６の下端部にバリ７が生じることになる。
【０００６】
殊に、射出成形法では、高い圧力で樹脂が射出されるため、極めて小さな間隙からも樹脂が漏出し、バリが発生し易い。バリの発生を防止するために、低い射出圧力に設定すると、成形品の精度・物性などに支障が生じることになる。
インサート成形において上記のバリの発生を防止しようとする改良は既に幾つか試みられており、例えば、特開平８−２８８３２６号公報などにその成果が示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
インサート成形においてバリの発生の問題は、製造ロスの発生の外、バリ取り作業の必要が生じることなどから製造コストの上昇にも繋がるものであり、解決が要請されている。
【０００８】
前記した特開平８−２８８３２６号公報は、インサートを載置する支持部材の下面側を弾性部材（複数の弦巻バネ）で支持することによって、インサートの厚みのバラツキを吸収してバリの発生を防止することを教えている。然しながら、インサートの寸法バラツキは一定ではなく、実に様々なバラツキがあるため、インサートの支持体に対し均等な力が加わる複数のバネによる支持では、満足な解決策とはなっていない。
【０００９】
また、前述したように、インサートにはプレス加工された金属製のものや合成樹脂製のものに限らず、低い衝撃力で破損し易い陶器製、カーボン製、ガラス製などのものがあり、後者のものでは特に、外形精度にバラツキがある場合、型締めに際して型内に配設したインサートが破壊されるという事態の発生もあり、製造ロスに繋がっている。
【００１０】
本発明は、上記に鑑み、インサート破壊の防止、バリ発生の防止、金型の製造、操作、メンテナンスなどの点で優れたインサート成形用金型を明らかにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るインサート成形方法及び金型は、下記構成を有する。
１．上型と下型とを相対向して配置し、上型側のキャビティにゲートを通して溶融樹脂ないしゴム材料を射出充填することによって、下型側にセットされたインサートに樹脂ないしゴムの射出成形を行うインサート成形方法において、上記下型の上面に形成された凹部に、前記インサートをセットする可動支持体が嵌挿され、この可動支持体の下面の重力中心位置を押圧機構の１本のシャフトの先端の点接触により支持し、上型側に押圧すると共に、前記凹部の側面部と可動支持体の側面部との間に間隙を存在させることにより、インサートの上面が上型の下面に均等に面接触するように、前記可動支持体を前記凹部内で該シャフトによる押圧支持点を中心として傾斜させる成形方法であり、前記可動支持体の側面部外形（平面形状）が、インサートの側面部外形（平面形状）と相似形に形成され、前記凹部の側面部と可動支持体の側面部との間隙が、上型に遠い方が大であり、上型から近い方が小であることを特徴とするインサート成形方法。
【００１２】
２．（ａ）上型と、（ｂ）この上型に対向させて配置した下型と、（ｃ）上記下型の上面に形成された凹部と、（ｄ）この凹部に嵌挿された可動支持体と、（ｅ）この可動支持体の上面に設けられたインサートのセット部と、（ｆ）前記上型の下面であって前記インサートと対向する型面に設けられたキャビティと、（ｇ）このキャビティに溶融樹脂ないしゴム材料を射出するために上型に設けられたゲートと、を有し、上型の前記キャビティにゲートを通して溶融樹脂ないしゴム材料を射出充填することによって、前記可動支持体の上面にセットされたインサートに樹脂ないしゴム材料の射出成形を行う構成のインサート成形用金型において、（ｈ）前記可動支持体の下面の重力中心位置を先端の点接触により支持し上型側に押圧するシャフトを１本有する押圧機構を有し、（ｉ）前記凹部の側面部と可動支持体の側面部との間には間隙が形成され、インサートの上面が上型の下面に面接触するように前記可動支持体が前記凹部内で該シャフトによる押圧支持点を中心に傾斜可能な構成であり、前記可動支持体の側面部外形（平面形状）が、インサートの側面部外形（平面形状）と相似形に形成され、前記凹部の側面部と可動支持体の側面部との間隙が、上型に遠い方が大であり、上型から近い方が小であることを特徴とするインサート成形用金型。
【００１３】
３．上型と下型とを相対向して配置し、上型側のキャビティにゲートを通して溶融樹脂ないしゴム材料を射出充填することによって、下型側にセットされたインサートに樹脂ないしゴムの射出成形を行うインサート成形方法において、上記下型の上面に形成された凹部に、前記インサートをセットする可動支持体が嵌挿され、この可動支持体の下面の重力中心位置を押圧機構の１本のシャフトの先端の点接触により支持し、上型側に押圧すると共に、前記凹部の側面部と可動支持体の側面部との間に間隙を存在させることにより、インサートの上面が上型の下面に均等に面接触するように、前記可動支持体を前記凹部内で該シャフトによる押圧支持点を中心として傾斜させる成形方法であり、前記可動支持体の側面部外形（平面形状）が、インサートの側面部外形（平面形状）と相似形に形成され、前記凹部の側面部と可動支持体の側面部との間隙が、上型に最も遠い位置で最大であり、上型に近くなるに従って次第に小さくなり、ゼロになる構成であることを特徴とするインサート成形方法。
【００１４】
４．（ａ）上型と、（ｂ）この上型に対向させて配置した下型と、（ｃ）上記下型の上面に形成された凹部と、（ｄ）この凹部に嵌挿された可動支持体と、（ｅ）この可動支持体の上面に設けられたインサートのセット部と、（ｆ）前記上型の下面であって前記インサートと対向する型面に設けられたキャビティと、（ｇ）このキャビティに溶融樹脂ないしゴム材料を射出するために上型に設けられたゲートと、を有し、上型の前記キャビティにゲートを通して溶融樹脂ないしゴム材料を射出充填することによって、前記可動支持体の上面にセットされたインサートに樹脂ないしゴム材料の射出成形を行う構成のインサート成形用金型において、（ｈ）前記可動支持体の下面の重力中心位置を先端の点接触により支持し上型側に押圧するシャフトを１本有する押圧機構を有し、（ｉ）前記凹部の側面部と可動支持体の側面部との間には間隙が形成され、インサートの上面が上型の下面に面接触するように前記可動支持体が前記凹部内で該シャフトによる押圧支持点を中心に傾斜可能な構成であり、前記可動支持体の側面部外形（平面形状）が、インサートの側面部外形（平面形状）と相似形に形成され、前記凹部の側面部と可動支持体の側面部との間隙が、上型に最も遠い位置で最大であり、上型に近くなるに従って次第に小さくなり、ゼロになる構成であることを特徴とするインサート成形用金型。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。尚、この実施例は上型が固定型であり、下型が可動型である例を示している。
図１及び図２は、本発明に係るインサート成形用金型の実施例を示すものであり、Ａ〜Ｆは、射出成形の１サイクルを示している。尚，この実施例では、押圧機構の例として、油圧エジェクター４０を用いている。
【００２０】
図１−Ａは、上型１０の下方に下型２０が開いた状態を示しており、上型１０の側には、樹脂流出路となるゲート１１、樹脂成形部分となるキャビティ１２が用意されている。他方、下型２０の上端側には、凹部２１が形成されており、可動支持体（フローティングプレート）３０が配設されている。可動支持体３０の平面形状は、方形・多角形・円形など自由であり、凹部２１の平面形状は可動支持体３０の平面形状に対応している。また、可動支持体３０全体の平面形状とインサート５０の平面形状とは相似形であることが好ましい。
【００２１】
可動支持体３０の下面の中央部（重力中心。即ち、インサート５０を配設したときの可動支持体底面の重力中心のこと）には油圧エジェクター４０のシャフト４１の先端が当接している。尚、この当接部分は、シャフト４１の先端形状に対応させて凹部を形成するように構成してもよい。また、シャフト４１の先端と可動支持体３０の下面中央部（重力中心）とを磁力或いは静電気により吸着しあうように構成すること、更には、位置決めピンを介在させる構造とすることもできる。
尚、可動支持体３０の力学的構造としては、射出成形用金型として当然のことながら、溶解樹脂ないしゴム材料の射出圧力に耐え得ることが要求される。
【００２２】
図１−Ｂは、可動支持体３０の上面にインサート５０が配設された状態を示している。インサート５０の配設は、自動・手操作のどちらでもよい。
図１−Ｃに示すように、インサート５０の配設が完了すると、下型２０を上型１０の方向に移動させて型締めが行われる。
【００２３】
図１−Ｄに示すように、型締めが完了すると、油圧エジェクター４０が駆動され、シャフト４１が上昇する。シャフト４１の先端が可動支持体３０の底部に当接してから更に上昇すると、可動支持体３０は、下型２０の凹部２１の側面に規制されながら上昇し、インサート５０の上面が上型１０の下面に接触状態となる。このとき、配設したインサート５０の両端の厚みに差が生じているような場合、シャフト４１の先端で点接触している可動支持体３０は、インサート５０の厚み差を解消する方向に傾斜する、つまり、可動支持体３０は、インサート５０の厚みが小さい側が高くなるように傾斜し、上型１０の下面とインサート５０との接触面における間隙発生が阻止される。
【００２４】
上記の作用を更に説明すると、インサート５０の厚みに差がある場合、インサート５０が上型１０方向に移動するとき、先ず、厚みの大である側（ｈ２）が先に当接し、更にシャフト４１による押圧が継続されると、前記ｈ２の頂部の接触位置がが支点となって厚みが小である側（ｈ１）のみが移動し、ｈ１とｈ２とが上型１０の下面と面接触となるまで、回動することになる。
【００２５】
図１−Ｄに示す状態で、ゲート１１を通して合成樹脂などの射出が行われ、キャビティ１２内には合成樹脂が充填される。
【００２６】
図２−Ｅは、充填した合成樹脂冷却（固化）のため所定時間の経過を待って型を開いた状態を示しおり、自動或いは手操作により成形品の取り出しが行なわれる。尚、図２−Ｅに示す態様では、型開きに連動して油圧エジェクター４０を作動してシャフト４１を下降させることによって、可動支持体３０を凹部２１の底部に落とし込んでいるが、型開き→成形品の取出→可動支持体３０の落とし込みの順で作動させてもよい。
【００２７】
図２−Ｆは、初期状態、即ち、図１−Ａに示した状態への復帰を示している。以上により射出成形の１サイクルの完了である。
【００２８】
上記において、図１−Ｄに示した状態、即ち、型締め→油圧エジェクター４０の駆動→シャフト４１の点接触による押上操作→可動支持体３０の上昇・傾斜という機能ないし作用を理解する助けとなる説明を行う。
【００２９】
図１−Ａに示すように、下型２０に形成されている凹部２１の側壁は傾斜状態に形成されており、下方に行くに従って小さな径となっている。従って、可動支持体３０が凹部２１の下方に位置するときは、凹部２１の側壁と可動支持体３０の側面とは密接状態にあるが、図３に示すように、可動支持体３０が押し上げられて、凹部２１の上方に位置するときは、凹部２１の側壁と可動支持体３０の側面との間には、数μｍ〜数百μｍ程度の間隙、好ましくは数十μｍ〜数百μｍ程度の空隙、より好ましくは、５０μｍ〜１００μｍ程度の空隙Ｓが生じることである。従って、配設されたインサート５０の厚みにｈ２−ｈ１の差ｈ３がある場合、その厚みの差ｈ３は、可動支持体３０がシャフト４１による支持点を中心にして傾斜することにより、上記空隙Ｓによって吸収され、インサート５０の上面は、上型１０の底面に密接することになり、高精度に加工されたインサート５０との違いは問題とならない。
【００３０】
上記した作用が働く理由は、間隙Ｓの存在と、可動支持体３０の下面が点接触により油圧エジェクター４０のシャフト４１の先端に支持されていることにあり、この理由により、インサート５０の厚みにｈ３の差がある場合でも、インサート５０の上面が上型１０の下面に均等に面接触する状態となるまでの量で傾くことになる。
【００３１】
凹部２１の側壁と可動支持体３０の側壁との間に間隙Ｓを設けた上で、可動支持体３０の下面を複数のバネなどで支持して、可動支持体３０が傾斜できるように構成する考えも想定できるが、このような構成では、バネの押圧力は固定的であり、多品種のインサート５０の厚み差ｈ３に対応することができない。また、バネの押圧力を調整可能であるように構成することは可能であるが、このような構成を採用しても、インサート５０の厚み差ｈ３を配設するインサート毎に検出してからその都度バネ押圧力を調整しなければならず、全く実用に適するものではない。バネ押圧力の調整を自動機構にて行う構成も想定できるが、そのためには、インサート５０を金型内に配列する度にその厚み差ｈ３を検出しなければバネ押圧力を自動調整することができない。
【００３２】
上記想定の構成に比較すると、本願発明の構成では、配設したインサート５０に厚み差ｈ３がある場合には、特別の検出手段を設けることなく、可動支持体３０が傾斜するだけで、厚み差ｈ３を吸収することができ、構成の優劣は明らかである。
【００３３】
以上、本発明のインサート成形用金型を、１個取り方式の金型で説明したが、２個以上の成形品の射出を同時におこなう多数個取り方式の金型に対しても適用できることは勿論である。この態様の場合、それぞれの可動支持体３０は他の可動支持体３０の動きに左右されないことは説明を要しないであろう。
【００３４】
尚、上記一実施例において、上型を可動型とすると共に、下型を固定型とすることができることは勿論である。この実施例の場合、図１−Ｃに示される型締めは、上型１０を下型２０に接近する方向に移動させて行われる点と、図２−Ｅに示される型開きは、上型１０が下型２０から離れる方向に移動させて行われる点とが異なるのみで、他は上記一実施例と同様である。
【００３５】
以上説明した実施態様の外、例えば、下型２０に形成する凹部２１を、側面が略垂直状態となるよう構成し、他方、可動支持体３０の側面をも略垂直状態となるよう構成すると共に、両者の側面間に空隙Ｓを設ける実施態様とすることができる。尚、この構成において、可動支持体３０の側面は、均一的な径の平滑面とすることもできるし、例えば、図１−Ａに示す可動支持体３０の側面のように、一部（好ましくは上端部が）だけを凸部とする構成にすることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に係るインサート成形用金型によれば、下記の効果が得られ。
型締め後に可動支持体３０を油圧エジェクター４０のシャフト４１の先端点接触により押し上げ操作してインサート５０を上型１０の底面に接合させるので、インサート５０の精度が確保されていない場合でも、インサート配置のズレやインサート変形に対応した補正を行うことができる。
成形品にバリが発生しにくい。
例えば、インサート５０がガラス製やカーボン製など破壊され易い種類のものであっても適用できる。
【００３７】
従来のインサート用金型による射出成形では、バリの発生を防止するために、射出圧力に比して著しく高い圧力で型締めを行っていたが、本発明に係るインサート用金型によれば、射出圧力に対し同圧又はプラスαのフローティング圧力でよりよい成形を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金型の概略断面図
【図２】本発明に係る金型の概略断面図
【図３】本発明に係る金型の拡大断面図
【図４】従来例の説明図
【符号の説明】
１−インサート
２−下型
３−上型
４−キャビティ
５−ゲート
６−樹脂成形品
７−バリ
１０−上型
１１−ゲート
１２−キャビティ
２０−下型
２１−凹部
３０−可動支持体
４０−油圧エジェクター
４１−シャフト
５０−インサート
ｈ１−インサートの厚み
ｈ２−インサートの厚み
Ｓ−空隙

Claims

上型と下型とを相対向して配置し、上型側のキャビティにゲートを通して溶融樹脂ないしゴム材料を射出充填することによって、下型側にセットされたインサートに樹脂ないしゴムの射出成形を行うインサート成形方法において、
上記下型の上面に形成された凹部に、前記インサートをセットする可動支持体が嵌挿され、
この可動支持体の下面の重力中心位置を押圧機構の１本のシャフトの先端の点接触により支持し、上型側に押圧すると共に、
前記凹部の側面部と可動支持体の側面部との間に間隙を存在させることにより、インサートの上面が上型の下面に均等に面接触するように、前記可動支持体を前記凹部内で該シャフトによる押圧支持点を中心として傾斜させる成形方法であり、
前記可動支持体の側面部外形（平面形状）が、インサートの側面部外形（平面形状）と相似形に形成され、
前記凹部の側面部と可動支持体の側面部との間隙が、上型に遠い方が大であり、上型から近い方が小である
ことを特徴とするインサート成形方法。
（ａ）上型と、（ｂ）この上型に対向させて配置した下型と、（ｃ）上記下型の上面に形成された凹部と、（ｄ）この凹部に嵌挿された可動支持体と、（ｅ）この可動支持体の上面に設けられたインサートのセット部と、（ｆ）前記上型の下面であって前記インサートと対向する型面に設けられたキャビティと、（ｇ）このキャビティに溶融樹脂ないしゴム材料を射出するために上型に設けられたゲートと、を有し、上型の前記キャビティにゲートを通して溶融樹脂ないしゴム材料を射出充填することによって、前記可動支持体の上面にセットされたインサートに樹脂ないしゴム材料の射出成形を行う構成のインサート成形用金型において、
（ｈ）前記可動支持体の下面の重力中心位置を先端の点接触により支持し上型側に押圧するシャフトを１本有する押圧機構を有し、
（ｉ）前記凹部の側面部と可動支持体の側面部との間には間隙が形成され、
インサートの上面が上型の下面に面接触するように前記可動支持体が前記凹部内で該シャフトによる押圧支持点を中心に傾斜可能な構成であり、
前記可動支持体の側面部外形（平面形状）が、インサートの側面部外形（平面形状）と相似形に形成され、
前記凹部の側面部と可動支持体の側面部との間隙が、上型に遠い方が大であり、上型から近い方が小である
ことを特徴とするインサート成形用金型。
上型と下型とを相対向して配置し、上型側のキャビティにゲートを通して溶融樹脂ないしゴム材料を射出充填することによって、下型側にセットされたインサートに樹脂ないしゴムの射出成形を行うインサート成形方法において、
上記下型の上面に形成された凹部に、前記インサートをセットする可動支持体が嵌挿され、
この可動支持体の下面の重力中心位置を押圧機構の１本のシャフトの先端の点接触により支持し、上型側に押圧すると共に、
前記凹部の側面部と可動支持体の側面部との間に間隙を存在させることにより、インサートの上面が上型の下面に均等に面接触するように、前記可動支持体を前記凹部内で該シャフトによる押圧支持点を中心として傾斜させる成形方法であり、
前記可動支持体の側面部外形（平面形状）が、インサートの側面部外形（平面形状）と相似形に形成され、
前記凹部の側面部と可動支持体の側面部との間隙が、上型に最も遠い位置で最大であり、上型に近くなるに従って次第に小さくなり、ゼロになる構成である
ことを特徴とするインサート成形方法。
（ａ）上型と、（ｂ）この上型に対向させて配置した下型と、（ｃ）上記下型の上面に形成された凹部と、（ｄ）この凹部に嵌挿された可動支持体と、（ｅ）この可動支持体の上面に設けられたインサートのセット部と、（ｆ）前記上型の下面であって前記インサートと対向する型面に設けられたキャビティと、（ｇ）このキャビティに溶融樹脂ないしゴム材料を射出するために上型に設けられたゲートと、を有し、上型の前記キャビティにゲートを通して溶融樹脂ないしゴム材料を射出充填することによって、前記可動支持体の上面にセットされたインサートに樹脂ないしゴム材料の射出成形を行う構成のインサート成形用金型において、
（ｈ）前記可動支持体の下面の重力中心位置を先端の点接触により支持し上型側に押圧するシャフトを１本有する押圧機構を有し、
（ｉ）前記凹部の側面部と可動支持体の側面部との間には間隙が形成され、
インサートの上面が上型の下面に面接触するように前記可動支持体が前記凹部内で該シャフトによる押圧支持点を中心に傾斜可能な構成であり、
前記可動支持体の側面部外形（平面形状）が、インサートの側面部外形（平面形状）と相似形に形成され、
前記凹部の側面部と可動支持体の側面部との間隙が、上型に最も遠い位置で最大であり、上型に近くなるに従って次第に小さくなり、ゼロになる構成である
ことを特徴とするインサート成形用金型。