JP4891190B2 - コネクタ部付きの回路基板搭載用ケースの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、コネクタ部付きの回路基板搭載用ケースに関し、詳しくは、ケース本体における側壁の開口部に、端子金具を包んだ状態で樹脂製のコネクタ部がインサート成形されてなるコネクタ部付きの回路基板搭載用ケースの製造方法に関する。

図６は、このようなコネクタ部付きの回路基板搭載用ケース（以下、コネクタ部付きケース又は単にケースともいう）１の一例を示した概略構成斜視図であり、図７は、その説明用断面図である。このケース１は、図示上方を開放する直方体トレイ形状の金属製のケース本体２と、その底板３の周囲の側壁５に設けられた開口部７に一体的に形成された樹脂製のコネクタ部１１とからなっている。そして、そのコネクタ部１１には、端子金具２１の一部が包まれて、ケース本体２の内外にその各端部が突出（露出）したものとされており、ケース１内に搭載される回路基板３１とケース１内に突出する端子金具２１の端部２１bとが接続されるように構成されている。このようなケース１は、ケース本体２と端子金具２１とをインサート品として成形型内に位置決め装填（配置）して、そのコネクタ部１１に対応するキャビティ（空間）内に樹脂を注入（充填）する射出成形によって製造される（特許文献１）。なお、図６、７に示したケース１では、その側壁５の開口部７は上から切欠き状に形成されたものを例示するが、これは独立穴形状のものであっても同様にして製造される。なお、図６、７に示したケース１では、説明用に一方（図左）の開口部７にのみコネクタ部１１が形成されている状態を示している。

このようなケース１において、コネクタ部１１をインサート成形する場合には、コネクタ部１１のケース１における外側（のアンダーカット部）を除き、基本的には、ケース本体２を図示の上下に、底板３を挟み付ける形で閉じ合う、２つの成形型（金型）を用いることになる。すなわち、コネクタ部１１の外側のアンダーカット部を形成するコアを除けば、図８に示したように、ケース本体２の内面に嵌合して、その内面側におけるコネクタ部形成部を有する凸型１０１と、そのケース本体２の外面に嵌合して、その外面におけるコネクタ部形成部を有する凹型２０１とを用い、この２つの凸型１０１、凹型２０１（成形型１０１，２０１ともいう）内に端子金具２１を配置した状態で、ケース本体２をその底板３を挟む方向に型閉じし、内部に形成されたコネクタ部用のキャビティＫ内に樹脂を注入することになる。なお、本図では凸型１０１を下にして示している。したがって、このような形成においては、図８に示したように、底板３が凸型１０１の頂面１０３に当接し、側壁５の底板３から離間する方の端縁部５ｂが、凸型１０１の型閉じ面である肩面１０７に当接して支持される。図では、コネクタ部１１の底板３から離間する方の端面１１ｂが、この端面１１ｂに対応する肩面部分のみ、隆起状をなしている。これは、図６、図７に示したケース１では、そのコネクタ部１１の端面１１ｂが、側壁５の端縁部５ｂより引き下がっているため、凸型１０１の肩面１０７はこの高低に倣ったものとされている。

ところで、上記した金属製のケース本体２は、ダイキャスト等による鋳造や、板材からプレス成形により製造されるのが普通であり、通常は、機械加工されることなく、そのままの部品がインサート品として供給される。このようにして製造されるケース本体２は、必然的にその寸法精度は低く（寸法バラツキが大きく）、したがって、その全体や各部には比較的大きな寸法公差（許容誤差）が与えられて製造される。具体的には、最低でも、０．１ｍｍ単位の大きな寸法公差が与えられるのが普通である。一方、上記した成形型（凸型、凹型）の成形面側に与えられる寸法公差は、ケース本体２のそれに比べると極めて小さく、したがって、成形型はその設計寸法（基準寸法）通りであるとみてよい。
特開平１０−７４５６０号公報

このように、ケース本体２に与えられる寸法公差は、成形型に与えられる寸法公差に比べると極めて大きい。したがって、インサート品として供給されたケース本体２のうち、例えば、その深さすなわち側壁５の高さが、設計基準寸法より大きい（ケースの深さが深い）と、これを型閉じするときは次のようである。すなわち、図９に示したように、このようなケース本体２の内面を凸型１０１に嵌合すると、その側壁５における底板３から離間する方向の端縁部５ｂのみが凸型１０１の肩面１０７にて支持されることになる。したがって、この状態では、ケース本体２の底板３と凸型１０１の頂面１０３との間には、その寸法差分の微小な空隙（隙間）Ｇ１が発生する。このため、この状態において、凹型２０１が型閉じされる時には、図１０に示したように、その空隙Ｇ１のあった分、ケース本体２の底板３が潰れるように変形するか、その本体２の側壁５の高さを低くするように潰され、或いは座屈するように変形する。なお、理解を容易にするため、図はいずれも単純化して誇張して図示したものとしている。

逆に、インサート品として供給されたケース本体２のうち、その側壁５の高さが、設計基準寸法より小さい（ケースの深さが浅い）場合には、このケース本体２の内面を凸型１０１に嵌合すると、その底板３において凸型１０１の頂面１０３にて支持されることになり、ケース本体２の側壁５における底板３から離間する方向の端縁部５ｂと、凸型１０１の肩面１０７との間にはその寸法差分の空隙（隙間）Ｇ２が発生することになる。したがって、このような状態において、凹型２０１が型閉じされて、内部に形成されたキャビティＫ内に溶融樹脂を注入して、コネクタ部１１を射出成形する場合には、その空隙Ｇ２の存在により、コネクタ部１１に近接した側壁５の部位やコネクタ部１１の近傍には樹脂が流れ出て、はみ出してしまうことになり、本来、存在すべきでない部位に樹脂が付着した状態となる、といった問題が発生する。

こうした問題の解消のためには、ケース本体２に機械加工を施してその寸法精度を上げればよいわけであるが、そのようにすれば、ケースの製造コストの大幅アップを招いてしまう。こうしたことから、上記構成のコネクタ部付きのケースのように、ケース本体をインサート品として、成形型内に位置決め、装填して樹脂製のコネクタ部を形成する場合、従来は、コネクタ部付きのケースの製品合否の判断基準として、金型が損傷しない範囲において、ケース本体２の変形を許容するということで対応せざるを得ないのが実情であった。したがって、この種のコネクタ部付きのケースは、不可避的に発生するこのような変形があるものとなり、外観上の難点があるといった問題があった。

本発明は、こうした問題点に鑑みてなされたもので、ケース本体の側壁の開口部に、樹脂製のコネクタ部を一体的に成形してなるケースにおいて、その本体が、キャスティングやプレス成形により製造されたものであっても、機械加工をしてその寸法精度を上げるまでもなく、そのケース本体に、コネクタ部の成形時に潰され変形や、樹脂のはみ出しを発生させることのない、ケースの製造方法を提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１記載の製法は、底板の周縁に立設された側壁を有するケース本体におけるその側壁に設けられた開口部に、端子金具の少なくとも一部を包んだ状態で樹脂製のコネクタ部が、ケース本体及び端子金具をインサート品として一体的に形成されてなる、コネクタ部付きの回路基板搭載用ケースの製造方法であって、
そのケース本体の内面に嵌合する凸型と、そのケース本体の外面に嵌合する凹型との両成形型内に、前記ケース本体及び前記端子金具をインサート品として位置決め装填した状態で、両成形型が前記底板を挟む形で型閉じされ、
この型閉じ状態において両成形型内に形成された前記コネクタ部用のキャビティ内に樹脂を注入することにより、前記ケース本体における前記開口部にコネクタ部を一体的に形成することで、コネクタ部付きの回路基板搭載用ケースを製造する方法において、
前記凸型を、該凸型に前記ケース本体が嵌合させられた際に、前記側壁における前記底板から離間する方の端縁部が該凸型の肩面に当接して支持される一方、該凸型の頂面と前記底板との間に空隙が存在するように形成しておき、
しかも、前記肩面を形成している部位を、該凸型において、その凸型本体とは別部材からなる肩面用型部材として形成すると共に、この肩面用型部材を前記端縁部に押されて弾性体を介して沈み込み可能に設けたことを特徴とする。

請求項２記載の製法は、前記肩面用型部材が、前記ケース本体及び前記端子金具をインサート品として位置決め装填した状態で、両成形型が前記底板を挟む形で型閉じした際に、前記端縁部に押されて弾性体を介して沈み込み可能に設けたことを特徴とする、請求項１記載のコネクタ部付きの回路基板搭載用ケースの製造方法である。

請求項３記載の製法は、前記肩面用型部材の沈み込み量が、両成形型が型閉じされた際に、前記ケース本体の底板が前記凸型の頂面に当接可能に設定されていることを特徴とする、請求項１又は２記載のコネクタ部付きの回路基板搭載用ケースの製造方法である。

本発明に係る製法においては、凸型と凹型とが型閉じされると、凸型の頂面とケース本体の底板との間の空隙が小さくなるように、ケース本体が相対的に凸型側に押される。このとき、側壁の端縁部が当接している肩面を含む肩面用型部材が弾性体を介して沈み込むことができるため、その底板が潰れ変形を起こしたり、側壁が座屈するような変形を起こすことを防止できる。しかも、側壁の前記端縁部は、型閉じ後も肩面用型部材の肩面に、当接状態ないしは弾性的な圧接状態にて支持される。したがって、型閉じ後に形成されたコネクタ部形成用のキャビティに樹脂を注入したとしても、従来のように前記端縁部と凸型の肩面とに空隙ができる場合のような樹脂のはみ出しの発生を防止できる。

このように本発明の製法によれば、インサート品である本体の寸法精度を機械加工等により殊更向上させるまでもなく、ケース本体の変形のない、コネクタ部付きの回路基板搭載用ケースが得られる。したがって、本発明の製法によれば、コストの上昇を招くことなく、外観不良のない製品が得られる。

なお、本発明の製法では、前記凸型に前記ケース本体が嵌合させられた際に、前記側壁における前記底板から離間する方の端縁部が該凸型における肩面に当接して支持される一方、該凸型の頂面と前記底板との間に空隙が存在する設定となるように、その凸型を形成しておくことになる。したがって、ケース本体の寸法ばらつきを考慮し、側壁がその許容最小寸法の高さのものにおいて、その本体を凸型に嵌合した際に、このような設定となるようにすればよい。

他方、ケース本体の側壁高さの許容最大寸法のものにおいて、前記空隙は最大となるから、この最大寸法のケース本体を位置決め装填して、型閉じしたときにおいて、その空隙が０となるまで、肩面をなす肩面用型部材が、側壁の端縁部に押されて沈み込めるように、その肩面用型部材の沈み込み量（弾性体の圧縮変形量）が確保されるようにするとよい。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて詳細に説明する。ただし、製造されるケース１は、上記した図６、図７に示したものと同じであるため、その詳細な説明は省略する。なお、上記もしたように、そのケース本体２は、上方を開放する直方体トレイ形状を呈しており、例えば、アルミニウム若しくはマグネシウム、又はこれらの合金製で、プレス又はダイキャストにより製造されたものである。また、コネクタ部１１の形成用の開口部７は、対向する側壁５に設けられているが、説明を簡略にするため、以下の説明では、その一方にコネクタ部１１を成形するものとして説明する。なお、ケース本体２における側壁５の開放側に外向き突出状に設けられた耳片（フランジ部）９は、ケース１の取付け部である。また、図６、図７に示したケース本体２における側壁５の開口部７は、上から切欠き状に矩形状に形成されたものを例示するが、本発明におけるその開口部７は独立穴形状のものであってもよい。

まず、本例製法において使用する成形型装置について、図１に基づいて説明する。この成形型装置は、ケース本体２の内面に嵌合する凸型（金型）１０１と、ケース本体２の外面に嵌合する凹型（金型）２０１とを主体として構成されている。このうち凸型１０１は、本例では下型として、成形型装置における図示しない固定盤上に、上向きに凸となすように取り付けられ、凹型２０１が上型として成形型装置における図示しない可動盤に、下向きに凹となすように取り付けられている。なお、図７に示したケース１にあっては、端子金具２１と底板３との空間部位Ｔがアンダーカット部位をなすことから、成形型のうちの凸型１０１には、この空間部位Ｔに対応するコア（芯型）が必要となり、またケース１外側のコネクタ部１１の内面もアンダーカット部となるから、この部位にも対応するコアが必要となるが、これらは従来公知のコア（又は入れ子）を介在させることでよく、したがって、本発明の説明を簡易とするため、以下の説明ではコアについての説明は省略する。なお、その他の部位には、アンダーカットとなる部位はないものとする。また、図示はしないが、側壁には微小な抜き勾配が付与されているものとしても良い。

凸型１０１は、その略平坦な頂面１０３が、ケース本体２の底板３の内面に対応し、その凸型１０１の外周面１０５が、ケース本体２の側壁５の内面に対応、又はコネクタ部１１に対応するケース本体２の内面側のキャビティを成形する面をなすところである。したがって、凸型１０１の外周面１０５と、頂面１０３のうち、図１左上部には、コネクタ部１１に対応するキャビティを形成するため、凹部１０５bが設けられている。

そして、この凸型１０１にケース本体２の内面が嵌合するように、それを位置決め装填した際に、ケース本体２の側壁５のうち、底板３から離間する端縁部５ｂが当接すべき部位をなす、凸型１０１の肩面に対応する部位は、この凸型本体１００とは別部材からなる肩面用型部材３０１が配置されている。そして、その上面がケース本体２の端縁部５ｂと接する肩面３０７をなしている。なお、この肩面３０７は、型閉じ面でもある。また、この肩面３０７のうち、コネクタ部１１の、底板３から離間する方の端面１１ｂに対応する肩面部分３０７は部分的に隆起状をなしている。

この肩面用型部材３０１は、平面視、凸型１０１の外周面１０５を包囲する枠形状（環状）を呈しており、その周方向の複数箇所で、例えば、コイルスプリング３５１によってその肩面３０７と反対側の面（図１下面）が支持され、弾性的に浮かされた状態にある。そして、この支持状態において、すなわち、コイルスプリング３５１の自由状態において、肩面用型部材３０１の肩面３０７と凸型１０１の頂面１０３との寸法Ｈ１は、ケース本体２を凸型１０１に嵌合して、その側壁５の端縁部５ｂを肩面３０７に当接させたときにおいて、その底板３の内面と、凸型１０１の頂面１０３との間には、常に、空隙Ｇがあるように設定されている。この空隙Ｇについては、側壁５の高さＨ２が許容最小寸法のケース本体２を凸型１０１に嵌合したときにおいても存在するように、肩面３０７と凸型１０１の頂面１０３との寸法Ｈ１が設定されている。これより理解されるが、空隙Ｇは、ケース本体２の側壁５の高さＨ２のバラツキに対応して微妙に異なることになる。

また、コイルスプリング３５１は、側壁５の高さＨ２が許容最大寸法のケース本体２を凸型１０１に嵌合した状態において、凸型１０１と凹型２０１とが所定の型閉じをできるまで、肩面用型部材３０１が沈み込めるように、その圧縮変形量のあるものが使用されている。すなわち、側壁５の高さＨ２が許容最大寸法のケース本体２を凸型１０１に嵌合した状態において、両成形型１０１，２０１が型閉じされたとき、ケース本体２の底板３に、凸型１０１における頂面１０３と、凹型２０１における底面２０３とが接する（又は圧接）状態となるまで、肩面用型部材３０１が沈み込める変形量を有するコイルスプリング３５１が使用されている。

一方、凹型２０１は、ケース本体２の底板３と側壁５の外面に嵌合するように形成されており、その構造については、従来のものと同じである。そして、その略平坦な底面２０３が、ケース本体２の底板３の外面に対応し、その凹型２０１の内周面２０５が、ケース本体２の側壁５の外面に対応、又はコネクタ部１１に対応するケース本体２の外面側のキャビティを成形する面をなすところである。したがって、凹型２０１の内周面２０５と、底面２０３のうち、図１左上部には、コネクタ部１１に対応するキャビティを形成するため、凹部２０５bが設けられている。また、ケース本体２の耳片９に対応する部位には、それに対応する凹部２０９が設けられている。こうして、許容範囲内の寸法に形成されたケース本体２を凸型１０１に被せるようにして、位置決め装填し、その上に、凹型２０１を被せるようにして型閉じすると、肩面用型部材３０１がケース本体２の端縁部５ｂに押されてコイルスプリング３５１を圧縮して沈み込み、底板３は、凸型１０１の頂面１０３と、凹型２０１における底面２０３とで挟み付けられるように構成されている。なお、このときは、肩面用型部材３０１のなす肩面３０７と、凹型２０１の型閉じ面２０７とが互いに閉じ合う形となる。

しかして、このような成形型装置によって、ケース１を製造するには、型開きしている状態において凸型１０１に、ケース本体２の内面を嵌合して、位置決め装填する。このとき、ケース本体２の側壁５の端縁部５ｂは、コイルスプリング３５１により弾性的に浮かされ支持された状態にある肩面用型部材３０１の肩面３０７に当接し、底板３の内面と凸型１０１の頂面１０３との間には空隙Ｇが存在する（図２参照）。なお、このケース本体２の装填の前には、図示はしないが、インサート品である端子金具も凸型１０１に位置決め装填し、さらに、端子金具と底板３との間のアンダーカット部位に対応する部位にはコア（又は入れ子）が装填される。

次に、凹型２０１を、その底面２０３がケース本体２の外面に嵌合するように凸型１０１に型閉じする。この型閉じ過程、すなわち凹型２０１を下動すると、まず、図３に示したように、その凹型２０１の底面２０３がケース本体２の底板３のケース外側面に当接するが、さらにその下動が続くと、肩面用型部材３０１は、ケース本体２の側壁５の端縁部５ｂに押されて、コイルスプリング３５１を圧縮して沈み込み、図４に示したように、底板３が、その凹型２０１の底面２０３と、凸型１０１の頂面１０３とで挟み付けられるようになる。かくして、型閉じが終了すると、両成形型１０１，２０１の間には、コネクタ部１１形成用のキャビティ（空間）Ｋが形成される。したがって、その後は、図５に示したように、そのキャビティＫ内に溶融樹脂を注入すると、コネクタ部１１が本体に一体的に形成される。そして、その固化後において型開きして成形体を取り出すことで、コネクタ部付きの回路基板搭載用ケースが得られる。

このように、本形態による製法によれば、凸型１０１にケース本体２を嵌合した段階で、側壁５の端縁部５ｂが肩面用型部材３０１の肩面３０７に当接しており、凸型１０１の頂面１０３とケース本体２の底板３との間に空隙Ｇがある。そして、凸型１０１と凹型２０１とが型閉じされると、その空隙Ｇが小さくなるように、ケース本体２が相対的に凸型１０１側に押される。このとき、肩面用型部材３０１がコイルスプリング３５１を圧縮して沈み込むことができるため、その底板３が潰れ変形を起こすこともないし、側壁５が座屈するような変形を起こすこともない。本形態では、側壁５の高さが許容寸法内にあるケース本体であれば、こうした問題を発生させることがない。

本発明は、上記した形態例のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、変更して具体化できる。なお、弾性体は、上記例におけるコイルスプリングに限らず、その他のスプリングでもよいし、ゴム、或いは空気バネを利用することもできる。また、肩面用型部材は、上記例では平面視、凸型の周面を包囲する形態の枠形状（環状）のものとして具体化したが、これに限定されるものではない。

本発明の実施の形態において使用される成形型装置の説明用断面図。 図１の成形型を用いてケースを製造する工程のうち、ケース本体を凸型に嵌合したときの説明用断面図。 図２において型閉じする過程の説明用半断面図。 図２において型閉じした状態の説明用半断面図。 図４において樹脂を注入した状態の説明用半断面図。 コネクタ部付きの回路基板搭載用ケースの一例を示す概略構成斜視図。 図６のケースの断面図。 図６、７のケースの従来の製法のうち、樹脂を注入する前の型閉じ状態の説明用半断面図。 図８の製造工程において側壁が高いケース本体を凸型に嵌合した状態の説明用半断面図。 図９において、型閉じしたときの問題点を説明する半断面図。 図８の製造工程において側壁が低いケース本体を凸型に嵌合した状態の説用半断面図。

符号の説明

１ コネクタ部付きの回路基板搭載用ケース
２ ケース本体
３ 底板
５ 側壁
５ｂ 端縁部
７ 開口部
１１ コネクタ部
２１ 端子金具
１０１ 凸型
１０３ 凸型の頂面
２０１ 凹型
３０１ 肩面用型部材
３０７ 肩面
３５１ コイルスプリング（弾性体）
Ｋ コネクタ部用のキャビティ
Ｇ 空隙

Claims (3)

1. 底板の周縁に立設された側壁を有するケース本体におけるその側壁に設けられた開口部に、端子金具の少なくとも一部を包んだ状態で樹脂製のコネクタ部が、ケース本体及び端子金具をインサート品として一体的に形成されてなる、コネクタ部付きの回路基板搭載用ケースの製造方法であって、
   そのケース本体の内面に嵌合する凸型と、そのケース本体の外面に嵌合する凹型との両成形型内に、前記ケース本体及び前記端子金具をインサート品として位置決め装填した状態で、両成形型が前記底板を挟む形で型閉じされ、
   この型閉じ状態において両成形型内に形成された前記コネクタ部用のキャビティ内に樹脂を注入することにより、前記ケース本体における前記開口部にコネクタ部を一体的に形成することで、コネクタ部付きの回路基板搭載用ケースを製造する方法において、
   前記凸型を、該凸型に前記ケース本体が嵌合させられた際に、前記側壁における前記底板から離間する方の端縁部が該凸型の肩面に当接して支持される一方、該凸型の頂面と前記底板との間に空隙が存在するように形成しておき、
   しかも、前記肩面を形成している部位を、該凸型において、その凸型本体とは別部材からなる肩面用型部材として形成すると共に、この肩面用型部材を前記端縁部に押されて弾性体を介して沈み込み可能に設けたことを特徴とする、コネクタ部付きの回路基板搭載用ケースの製造方法。
2. 前記肩面用型部材が、前記ケース本体及び前記端子金具をインサート品として位置決め装填した状態で、両成形型が前記底板を挟む形で型閉じした際に、前記端縁部に押されて弾性体を介して沈み込み可能に設けたことを特徴とする、請求項１記載のコネクタ部付きの回路基板搭載用ケースの製造方法。
3. 前記肩面用型部材の沈み込み量が、両成形型が型閉じされた際に、前記ケース本体の底板が前記凸型の頂面に当接可能に設定されていることを特徴とする、請求項１又は２記載のコネクタ部付きの回路基板搭載用ケースの製造方法。

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