JP5058525B2 - インサート成形品の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、インサート部材が埋設されたインサート成形品の製造方法及び製造装置に関する。

インサート成形で射出される成形材料の圧力は比較的高く、インサート部材の変形、これに起因して成形材料の肉厚の偏り、等の問題が発生する可能性がある。これらの問題を解決すべく、成形用金型のキャビティに配置されたインサート部材を多数のピンで支持してキャビティに成形材料を充填するようにしたインサート成形品の製造方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。

図５に示すように、特許文献１に開示されたインサート成形品は樹脂製のハウジング１０２に端子金具１０３が埋設されたコネクタ１０１であり、このコネクタ１０１は１次成形及び２次成形の工程を経て形成される。

まず、図６に示すように、端子金具１０３は、１次成形用金型１０４，１０５で画成されたキャビティ１０６に配置され、金型１０４，１０５に設けられた多数のピン１０７，１０８に支持されており、この状態でキャビティ１０６に成形材料である溶融樹脂が充填され、図７に示す１次成形品１０９が成形される。

端子金具１０３に用いられる銅合金等の金属は鉄鋼などに比べて曲げ強度に劣る。そこで、上記のように多数のピン１０７，１０８で端子金具１０３を支持することにより、溶融樹脂の圧力による端子金具１０３の変形、これに起因した樹脂の肉厚の偏り、等の問題を解消するようにしている。
特開平１１−２８５９２６号公報

特許文献１の１次成形品１０９には、溶融樹脂の充填時にピン１０７，１０８が位置していた箇所に孔１１０が残留する。そのため、端子金具１０３において本来樹脂で覆われて絶縁される部分に、これらの孔１１０を通して露出する部分が生じてしまう。

そこで特許文献１では、コネクタ１０１を２段階で成形するようにしている。即ち、最終的にコネクタ１０１の外形を成形する２次成形用金型のキャビティに１次成形品１０９を配置して溶融樹脂を充填し、コネクタ１０１の外形を成形する際に孔１１０を塞ぐようにしている。

これによると、１次成形と２次成形とで異なる金型が必要となり、金型設備が増加し、製造コストが高くなる虞がある。また、１次成形品１０９を形成している固化した樹脂と２次成形で射出される溶融した樹脂とでは温度差があるので、その界面にウェルドライン（溶けあわない界面）が発生する虞もある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インサート成形品においてインサート部材を露出させることのないインサート成形品の製造方法及び製造装置を提供することにある。

上記目的は、本発明に係る下記（１）〜（２）のインサート成形品の製造方法及び（３）〜（５）のインサート成形品の製造装置により達成される。

（１）成形用金型のキャビティに配置されたインサート部材を、当該キャビティに出没可能に当該成形用金型に設けられた複数のピンで支持し、
前記金型と前記ピンとの間に前記成形材料の圧力より低い付勢力に設定された弾性部材を介装し、当該ピンを当該弾性部材により前記キャビティに突出するよう付勢し、かつゲートに近い前記ピンの付勢力が、ゲートから遠い前記ピンの付勢力よりも大きくなるように付勢し、
成形材料を前記キャビティに射出すると共に、当該成形材料の圧力により前記ピンを後退させながら成形することを特徴とするインサート成形品の製造方法。
（２）キャビティを画成する金型と、前記キャビティに出没可能に前記金型に設けられて当該キャビティに配置されたインサート部材を支持する複数のピンと、を備えるインサート成形品の製造装置であって、
前記金型と前記ピンとの間に介装されて当該ピンを前記キャビティに突出するよう付勢する弾性部材を備え、
前記弾性部材の付勢力が、前記成形材料の圧力より低く設定され、かつゲートに近い前記ピンの付勢力が、ゲートから遠い前記ピンの付勢力よりも大きく設定され、
前記キャビティに射出された成形材料の圧力により前記ピンが後退することを特徴とするインサート成形品の製造装置。
（３）前記ピンに、当該ピンの移動方向に直交し且つ前記インサート部材に対向し、前記キャビティに面した前記成形材料の圧力を受ける受圧面が形成されていることを特徴とする上記（２）に記載のインサート成形品の製造装置。

本発明によれば、インサート部材は、キャビティで複数のピンにより支持されているため、成形材料の射出直後にその圧力によって変形することなく保持される。そして、成形材料が周囲に概ね充填されたピンには成形材料の圧力が作用し、当該ピンは成形材料の圧力を受けて自動的に後退し、インサート部材から離れる。ここで、周囲を成形材料で概ね充填されたピンにより支持されているインサート部材の箇所は成形材料によっても支持されるから、既に変形の虞は低くなっている。このように成形材料の圧力でピンを自動的に後退させることで、製造装置の制御を複雑にすることなく適切なタイミングでピンをインサート部材から離すことができ、インサート部材を露出させることなくインサート部材を成形材料により被覆することができ、また、ピンが後退することでショートショットやガス溜りの発生も回避することができる。

そして、成形材料の圧力でピンを自動的に後退させるにあたり、ピンと金型との間に介装された弾性部材で当該ピンをキャビティに突出するよう付勢するようにしたので、簡易な構成でこれを実現することができる。弾性部材としては、コイルバネなどを例示することができ、コイルバネの材質、線径、巻き数、巻き径、等を調整することで付勢力を適宜設定することができる。そこで、通常であれば成形材料のゲート（射出口）に近いピンから周囲に成形材料が充填され、そして後退することとなるが、ゲートに近いピンを付勢する弾性部材の付勢力を高めに設定したので、複数のピンを同時に後退させることもできる。

さらに、ピンの移動方向に直交し且つインサート部材に対向し、キャビティに面して成形材料の圧力を受ける受圧面をピンに設けることで、成形材料の圧力を有効に且つ確実にピンを後退させる力として当該ピンに作用させることができ、ピンをインサート部材から離すタイミングを確実に制御することができる。

以下、図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
図１は本発明のインサート成形品の製造装置に係る一実施形態の断面図、図２及び図３は図１に示すインサート成形品の製造装置の成形工程における断面図、図４は図１に示すインサート成形品の製造装置のピン周りを拡大して示す要部断面図である。

図１に示すように、本実施形態のインサート成形品の製造装置１０は、キャビティ２０を画成する上金型１１及び下金型１３と、キャビティ２０に出没可能に上金型１１に設けられた複数の上側ピン１２及びキャビティ２０に出没可能に下金型１３に設けられた複数の下側ピン１４と、を備えている。

上金型１１には、溶融した成形材料をキャビティ２０へ射出するゲート１５が設けられている。成形材料のペレットは、供給機兼乾燥機であるホッパーから撹拌・予熱・射出装置であるミキサーに供給され、温度調節されて射出トーチからゲート１５へ供給される。また、上金型１１の上部にはプレート１６が配置されている。

上金型１１には、キャビティ２０に向け開口するピン収容部１７が複数形成されており、上側ピン１２は、それぞれピン収容部１７に収容されている。上側ピン１２の基端とピン収容部１７の底との間にはコイルバネ（弾性部材）１８が介装されており、上側ピン１２は、コイルバネ１８によりキャビティ２０に向け付勢され、先端部をキャビティ２０に突出させる。

同様に、下金型１３には、キャビティ２０に向け開口するピン収容部２３が形成されており、下側ピン１４は、それぞれピン収容部２３に収容されている。下側ピン１４の基端とピン収容部２３の底との間にはコイルバネ（弾性部材）２４が介装されており、下側ピン１４は、コイルバネ２４によりキャビティ２０に向け付勢され、先端部をキャビティ２０に突出させる。また、下金型１３には、キャビティ２０側に成形面２１を有するプレート２２が組み付けられている。

ここで、図４に示すように、下金型１３のピン収容部２３の底はホルダ２５で構成されている。ホルダ２５の外周面にはねじ山が刻設されており、これに螺合するねじ山がピン収容部２３の内周面にも刻設されている。コイルバネ２４の材質、線径、巻き数、巻き径、等の調整に加え、ピン収容部２３内でホルダ２５を進退させることによっても、下側ピン１４をキャビティ２０に向けて付勢するコイルバネ２４の付勢力を調節することができるよう構成されている。尚、上金型１１のピン収容部１７も同様に構成されている。

再び図１を参照して、インサート部材３０は、キャビティ２０に配置され、先端をキャビティ２０に突出させた上側ピン１２及び下側ピン１４により上下に挟持され、支持されている。この状態で、溶融した成形材料が、ゲート１５より所定の圧力でキャビティ２０に射出され、放射状に拡がっていく。

まず、図２に示すように、ゲート１５の近傍にあるピン１２，１４の周囲に成形材料が充填される。ここで、コイルバネ２４の付勢力は、例えばホルダ２５の調節により、成形材料の圧力より低く設定されており、同様に、コイルバネ１８の付勢力も成形材料の圧力より低く設定されている。よって、成形材料が周囲に充填されたピン１２，１４は、成形材料の圧力に押されてピン収容部１７，１８に収容される方向に後退し、インサート部材３０から離れる。そして、ピン１２，１４があった部分には成形材料が即座に流入する。一方、ゲート１５から離れた位置にあって成形材料が周囲に充填されていないピン１２，１４は、インサート部材３０から離れることなくこれを支持している。

さらに成形材料が射出され、図３に示すように、ゲート１５から離れた位置にあるピン１２，１４の周囲にも成形材料が充填され、これらのピン１２，１４も成形材料の圧力に押されてピン収容部１７，１８に収容される方向に後退し、インサート部材３０から離れる。そして、ピン１２，１４があった部分に成形材料が即座に流入する。

再び図４を参照して、下側ピン１４には、ピン１４の移動方向に直交し且つインサート部材３０に対向し、キャビティ２０に面して成形材料の圧力を受ける受圧面２８が形成されている。受圧面２８に受ける圧力は、ピン１４を後退させる力としてピン１４に垂直に作用する。尚、上側ピン１２も同様の構成とされている。

また、上側ピン１２及び下側ピン１４の先端は、先端とインサート部材３０との間に成形材料が進入しやすいようテーパ状に形成されており、上側ピン１２及び下側ピン１４は、先端のテーパ面においても成形材料の圧力を受け、このテーパ面に受ける圧力のうちピン１２，１４の移動方向と平行な分力もまた、ピン１２，１４を後退させる力としてピン１２，１４に作用する。

その後、冷却・乾燥工程を経て、上金型１１が上昇され、下金型１３からインサート成形品が取り出される。

以上述べたように、本実施形態のインサート成形品の製造方法及び製造装置１０によれば、インサート部材３０は、キャビティ２０内で複数のピン１２，１４により支持されているため、成形材料の射出直後にその圧力によって変形することなく保持される。そして、成形材料が周囲に概ね充填されたピン１２，１４には成形材料の圧力が作用し、当該ピン１２，１４は成形材料の圧力を受けて自動的に後退し、インサート部材３０から離れる。ここで、周囲を成形材料で概ね充填されたピン１２，１４により支持されているインサート部材３０の箇所は成形材料によっても支持されるから、既に変形の虞は低くなっている。このように成形材料の圧力でピン１２，１４を自動的に後退させることで、製造装置１０の制御を複雑にすることなく適切なタイミングでピン１２，１４をインサート部材３０から離すことができ、インサート部材を露出させることなくインサート部材３０を成形材料により被覆することができ、また、ピンが後退することでショートショットやガス溜りの発生も回避することができる。

そして、成形材料の圧力でピン１２，１４を自動的に後退させるにあたり、ピン１２，１４と金型１６，１３との間に介装されたコイルバネ１８，２４で当該ピン１２，１４をキャビティ２０に突出するよう付勢するようにしているので、簡易な構成でこれを実現することができる。また、ホルダ２５，２５´（ピン１２，１４に設けられたロット棒に螺合し、ホルダ２５に当接してピン１２，１４が金型内に飛び出すことを阻止する為のナット）の調節によりコイルバネ１８，２４の付勢力を適宜設定するようにしており、通常であれば成形材料のゲート１５に近いピン１２，１４から後退することとなるが、ゲート１５に近いピン１２，１４を付勢するコイルバネ１８，２４の付勢力を高めに設定すれば、複数のピン１２，１４を同時に後退させることもできる。

さらに、ピン１２，１４の移動方向に直交し且つインサート部材３０に対向し、キャビティ２０に面して成形材料の圧力を受ける受圧面２８をピン１２，１４に設けることで、成形材料の圧力を有効に且つ確実にピン１２，１４を後退させる力として当該ピン１２，１４に作用させることができ、ピン１２，１４をインサート部材３０から離すタイミングを確実に制御することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明のインサート成形品の製造装置に係る一実施形態の断面図である。 図１に示すインサート成形品の製造装置の成形工程における断面図である。 図１に示すインサート成形品の製造装置の成形工程における断面図である。 図１に示すインサート成形品の製造装置のピン周りを拡大して示す要部断面図である。 従来のインサート成形品の斜視図である。 図５のインサート成形品を構成する１次成形品を製造するための成形用金型の断面図である。 図６の成形用金型で成形された１次成形品の斜視図である。

符号の説明

１０ インサート成形品の製造装置
１１ 上金型
１２ 上側ピン
１３ 下金型
１４ 下側ピン
１８，２４ コイルバネ（弾性手段）
２０ キャビティ
２８ 受圧面
３０ インサート部材

Claims (3)

1. 成形用金型のキャビティに配置されたインサート部材を、当該キャビティに出没可能に当該成形用金型に設けられた複数のピンで支持し、
   前記金型と前記ピンとの間に前記成形材料の圧力より低い付勢力に設定された弾性部材を介装し、当該ピンを当該弾性部材により前記キャビティに突出するよう付勢し、かつゲートに近い前記ピンの付勢力が、ゲートから遠い前記ピンの付勢力よりも大きくなるように付勢し、
   成形材料を前記キャビティに射出すると共に、当該成形材料の圧力により前記ピンを後退させながら成形することを特徴とするインサート成形品の製造方法。
2. キャビティを画成する金型と、前記キャビティに出没可能に前記金型に設けられて当該キャビティに配置されたインサート部材を支持する複数のピンと、を備えるインサート成形品の製造装置であって、
   前記金型と前記ピンとの間に介装されて当該ピンを前記キャビティに突出するよう付勢する弾性部材を備え、
   前記弾性部材の付勢力が、前記成形材料の圧力より低く設定され、かつゲートに近い前記ピンの付勢力が、ゲートから遠い前記ピンの付勢力よりも大きく設定され、
   前記キャビティに射出された成形材料の圧力により前記ピンが後退することを特徴とするインサート成形品の製造装置。
3. 前記ピンに、当該ピンの移動方向に直交し且つ前記インサート部材に対向し、前記キャビティに面した前記成形材料の圧力を受ける受圧面が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のインサート成形品の製造装置。

Images