JP4549521B2 - インサート成形方法及び金型 - Google Patents
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Description
【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6―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)に隙間が生じることになる。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から合成樹脂の射出を行うと、図6−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。
【0007】
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。
【0008】
【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、インサート製品が不良・無駄になるという致命傷ともいうべき欠点となる。また、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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
本出願人は、上記した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方法及び金型を、特願2000−149547により明らかにした。
【0012】
上記先行発明に係るインサート成形方法(インサート成形用金型)は、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(インサート成形用金型)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重心位置を押圧機構のシャフトの先端により支持し、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ことを特徴とするものであった。
【0013】
上記から明らかなように、先行発明は、可動支持体の下面重心位置を単一の押圧手段のシャフトにより上型の方向に押圧する構成であった。その後の研究によると、成形品の一辺が例えば約15cmを超えるような大型の場合、或いは、インサート自体が大型の場合(例えば、一辺が約20cmを超える場合)、可動支持体の下面重心位置の1点支持では、可動支持体バランスが取り難い、との知見が得られた。つまり、このような大型成形品或いは大型インサートでのインサート成形では、可動支持体の1点支持方式による制御では、バリ発生のない安定した射出成形が困難であることが判明した。
【0014】
本発明は、上記から明らかなように、大型成形品或いは大型インサートでのインサート成形においてバリ発生のない安定した射出成形が可能であるインサート成形方法及び金型を明らかにすることを課題とするものである。
【0015】
【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の特徴は、下記構成である。
(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、前記インサートを載置する可撓性を有する可動支持体を上下動自在に配置する共に、その下面を別々に作動する複数の押圧手段のシャフトの先端により支持し、該可動支持体を該押圧手段のシャフトの夫々により複数の位置で上型側に押圧して移動させ、該可動支持体の撓み変形により、インサートの上面が上型の下面に均等に接触するように設定して成形を行うことを特徴とするインサート成形方法。
【0016】
(2)インサートをセットする可動支持体が、少なくとも複数の押圧手段のシャフトとシャフトとの間において可撓性を有することを特徴とする前記(1)に記載のインサート成形方法。
【0017】
(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利用される金型であり、上記下型の上面に形成された凹部に、前記インサートを載置する可撓性を有する可動支持体を上下動自在に配置すると共に、その下面を別々に作動する複数の押圧手段のシャフトの先端により支持し、該可動支持体を該押圧手段のシャフトの夫々により複数の位置で上型側に押圧して移動させ、該可動支持体を撓み変形できるよう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。
【0018】
(4)インサートをセットする可動支持体が、少なくとも複数の押圧手段のシャフトとシャフトとの間において可撓性を有することを特徴とする前記(3)に記載のインサート成形用金型。
【0019】
【発明の実施の形態】
添付の図面に従い、本発明の実施例を詳述する。
図1及び図2に示すように、本発明に係るインサート成形用金型は、下型10側の構成に特徴がある。即ち、下型10の上面の凹部11には、可撓性を有する可動支持体20が上下動自在に配置されており、その下面側に配置されている夫々油圧ジャッキなどで構成される複数の押圧手段30のシャフト31の夫々により、上型40の方向に押圧・移動される構成となっている。
【0020】
可動支持体20の上面にはインサート50が載置される。図1に示すように、インサート50は、可動支持体20の上面には、凹部21が形成されており、この凹部21がインサート50を載置する際の位置決めとなっている。尚、作図の都合で、凹部21の壁面とインサート50の側面との間に間隙があるかのようであるが、実際には間隙は生じない。
【0021】
可動支持体20の底面部分には、押圧手段30のシャフト31の先端が当接する位置に、該シャフト31の先端形状に対応させて凹部を形成してもよい。また、シャフト31の先端と可動支持体20の底面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。
【0022】
尚、可動支持体20の力学的構造としては、射出成形用金型の一部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。
【0023】
押圧手段30の個数及び配列位置は、例えば図1に示す如く、インサート50の各コーナー部分に夫々1個ずつ合計4個とすることが1例であるが、図1に示す態様に限定されるものではなく、図1に示す態様で、各コーナー部分に夫々2個とし合計8個とする態様、或いは、辺部にも2個ずつ配置し合計16個とする態様、更に中央部分にも配列する態様など様々に設計可能である。要は、インサート50の全体が、可撓性を有する可動支持体20を介して、均等に上型40側に押圧されるという要請を満足させる個数及び配列構造であればよい。
【0024】
配置される複数の押圧手段30は、夫々別個に圧力の制御を行うこともできるように構成されている。従って、例えば図2に示すように、可動支持体20の上面の凹部21にインサート50を載置し、下型10を上昇させ、下型10の上面を上型40の下面に密接させた状態で、各押圧手段30を作動させれば、押圧手段30のシャフト31の上端が可動支持体20の下面に当接し、可動支持体20の横移動を防止しつつ、上型40の方向に移動する結果、インサート50の上面は、上型40の下面に接触する。このとき押圧手段30の夫々に与えられる圧力は均等なものに設定されている。
【0025】
可動支持体20の平面形状は、方形・多角形・円形など自由であり、また、上面の凹部11の平面形状とインサート50の平面形状とは相似している。
【0026】
上記の操作で、若しもインサート50の一部の面に、例えば、厚みが異なるなどの不均一部分が存在する場合、肉厚が大きい部分では上型40の下面に接触するが、肉厚が小である部分では上型40の下面に非接触の状態となっている。そして、インサート50の上面と上型40の下面とが接触している肉厚の大きい部分はストッパーが掛かっている状態であり、それ以上押圧手段30による押圧力は作用しないが、非接触である肉厚の小さい部分では、なおも押圧手段30の押圧力が作用するから、その部分の可動支持体20は撓み変形を受けることになり、その結果、インサート50の肉厚の小さい部分の上面も上型40の下面に接触し、インサート50の上面全体が上型40の下面に密接するに至る。
【0027】
上記は、インサート50の厚みの不均一部分が小さい場合であり、複数の押圧手段30の押圧力を個別に制御する必要が無いが、不均一部分が大きい場合には、押圧力を個別に制御して、インサート50の各面が均一に上型40の下面に面接触するように操作することが好ましい。
【0028】
インサート50の一部が肉厚不均一で、その上面と上型40の下面との間に空隙が生じているかどうかは、次のようにして判断される。即ち、押圧手段30の夫々を同一の圧力で作動させた場合、若しインサート50が均一であれば、インサート50の上面は同時に上型40の下面に当接する結果、押圧手段30のシャフトの運動量は均等となる。これに対し、インサート50の一部の面に不均一な肉厚部分が存在する場合、夫々の押圧手段30のシャフト31の運動量が同一であれば、肉厚が大の部分のシャフト31の押圧力には、肉厚の小である部分のシャフト31よりも早くストッパーが掛かることになる。この違いは、押圧手段30の夫々のシャフト31の運動量を検出することにより知ることができる。更に、或る特定の押圧手段30のシャフト31の運動量が極端に大きい或いは小さい場合は、インサート50の不均一さが際立っていると認識することができ、このような場合は、成形を中止して型を開き不適切なインサート50の排除を行うことも可能である。
【0029】
以上の操作、つまり、インサート50の肉厚の不均一さの検出、許容できる不均一さと許容できない肉厚の不均一さの判別、不適切なインサート50の排除までを自動制御で行うことにより、品質の保持、生産能率の向上、生産ロスの軽減などに有益である。
【0030】
上記から明らかなように、本発明において、可動支持体20は、従来品の如き剛体で形成するのではなく、可撓性を持つことが重要である。可撓性は、例えば、図1に示す実施例では、隣接する位置及び対角線の位置に用意される押圧手段30の距離に相当する距離で計測して、可動支持体20が可撓性を持つという意味であり、押圧手段30のシャフト31の先端が当接する個所を中心とする例えば数cmの範囲で可撓性を有するということではない。後者のような態様では、シャフト31の先端が当接する部分だけに凸部が形成され、その周囲では逆に間隙が生じることになり不適切である。
【0031】
可動支持体20が具有すべき可撓性に付いて、図3に従って詳述する。
可撓性とは、外力により撓み変形し、外力の除去により元に戻る性質をいうが、可動支持体20が可撓性を持つために、その素材(例えば、板バネの如き弾性力を有する金属板)並びに可撓性を失わないような形状寸法が設定される。
【0032】
概略図で示されている可動支持体20には、底面において押圧手段30のシャフト31の先端が当接するポイントP1〜P4が示されている。図3−Aに仮想線で示されているラインA〜ラインDは、夫々可動支持体20の変形の方向を示している。例えば、ラインAはポイントP1とポイントP2の間の変形(ポイントP2の側が上方に変形)、ラインBはポイントP1とポイントP3の間の変形(ポイントP3の側が上方に変形)、ラインCはポイントP1とポイントP4の間の変形(ポイントP4の側が上方に変形)を夫々示している。
上記したポイント間の変形は、図示しないが、複合的に生じるものである。
【0033】
図3−Bは、可動支持体20の可撓性を意味する変形が、例えばポイントP1の部分に局部的に生じる凸部の如き性質のものでないことを示したものである。
【0034】
図4及び図5に示すA〜Fの各図に従って、本発明に係るインサート成形用金型を利用したインサート成形のサイクルを説明する。尚、切断面は、図1にIV−IV線で示されている。
【0035】
図4−Aは、上型40の下方に下型10が開いた状態を示しており、上型40の側には、樹脂流出路となるゲート42、樹脂成形部分となるキャビティ41 が用意されている。他方、下型10の上端側には、凹部11が形成されており、可動支持体20が配設されている。可動支持体20の底面には押圧手段30のシャフト31の先端が当接できるように配置してある。
【0036】
図4−Bは、可動支持体20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。
【0037】
図4−Cに示すように、インサート50の配設が完了すると、下型10を上型40の方向に移動させて型締めが行われる。
【0038】
図4−Dに示すように、型締めが完了すると、押圧手段30が駆動され、シャフト31が上昇する。シャフト31の先端が可動支持体20の底部に当接してから更に上昇すると、可動支持体20は上昇し、インサート50の上面が上型40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31の先端で押圧されている可動支持体20は、インサート50の厚み差を解消する方向に変形する、つまり、可動支持体20は、インサート50の厚みが小さい側が高くなる方向に撓み変形し、上型40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。
【0039】
上記の作用を更に説明すると、インサート50の肉厚に部分的な差がある場合、インサート50が上型40方向に移動するとき、先ず、肉厚が大である側(図6のh2、以下同様)が先に当接し、更に肉厚が小である側(図6のh1、以下同様)を押圧しているシャフト31による押圧が継続されると、可動支持体20は、前記h2の頂部の接触位置の側が基点となって肉厚が小である側(h1)までのスパンで、h1とh2とが上型40の下面と面接触となるまで、撓み変形することになる。
【0040】
図4−Dに示す状態で、ゲート42を通して合成樹脂などの射出が行われ、キャビティ41内には合成樹脂が充填される。
【0041】
図5−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5−Eに示す態様では、型開きに連動して押圧手段30を作動してシャフト31を下降させることによって、可動支持体20を凹部11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20の落とし込みの順で作動させてもよい。
【0042】
図5−Fは、初期状態、即ち、図4−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。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、発明の課題において詳述した、大型成形品或いは大型インサートでのインサート成形において生じるバリ発生などの成形不良の問題を解決できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る金型の要部斜視図
【図2】本発明に係る金型の概略断面図
【図3】可動支持体の可撓性を説明する概略図
【図4】本発明に係る金型による射出成形のサイクルを示す概略図
【図5】本発明に係る金型による射出成形のサイクルを示す概略図
【図6】従来例の説明図
【符号の説明】
10−下型
11−可動支持体配置用の凹部
20−可動支持体
21−インサート載置用の凹部
30−押圧手段
31−シャフト
40−上型
41−キャビティ
42−ゲート
50−インサート
51−成形品
h1−インサートの厚み
h2−インサートの厚み
Claims (4)
- 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、前記インサートを載置する可撓性を有する可動支持体を上下動自在に配置する共に、その下面を別々に作動する複数の押圧手段のシャフトの先端により支持し、該可動支持体を該押圧手段のシャフトの夫々により複数の位置で上型側に押圧して移動させ、該可動支持体の撓み変形により、インサートの上面が上型の下面に均等に接触するように設定して成形を行うことを特徴とするインサート成形方法。
- インサートをセットする可動支持体が、少なくとも複数の押圧手段のシャフトとシャフトとの間において可撓性を有することを特徴とする請求項1に記載のインサート成形方法。
- 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利用される金型であり、上記下型の上面に形成された凹部に、前記インサートを載置する可撓性を有する可動支持体を上下動自在に配置すると共に、その下面を別々に作動する複数の押圧手段のシャフトの先端により支持し、該可動支持体を該押圧手段のシャフトの夫々により複数の位置で上型側に押圧して移動させ、該可動支持体を撓み変形できるよう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。
- インサートをセットする可動支持体が、少なくとも複数の押圧手段のシャフトとシャフトとの間において可撓性を有することを特徴とする請求項3に記載のインサート成形用金型。
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