JP5928949B2 - Insert molding apparatus and method - Google Patents
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Description
本発明は、金属部材に樹脂材を一体に成形するインサート成形装置及び方法に関する。 The present invention relates to an insert molding apparatus and method for integrally molding a resin material on a metal member.
金属部材に樹脂材を一体に成形したものを、自動車、電気電子部品など各種製品の構造品に使用したいという要望は強い。このような場合、金属部材を成形型内に配置した後、金属部材周りのキャビティに溶融樹脂を注入するインサート成形が行われることが多い。 There is a strong demand to use a metal member formed by integrally molding a resin material in various products such as automobiles and electric / electronic parts. In such a case, insert molding is often performed in which a molten resin is injected into a cavity around the metal member after the metal member is placed in the mold.
例えば、特許文献1には、金属インサート部品の両端部を成形品外に露出させると共に金型を金属インサート部品との間に絶縁体を介在させた構造として、金属インサート部品の両端部に通電して、金型内の金属インサート部品を加熱した後、キャビティ内に溶解樹脂を射出注入することによって、金属部材に樹脂材を一体に成形する方法が記載されている。金属インサート部品の加熱温度は、金属インサート部品の通電時間によって調整されている(特許文献1の段落0023参照)。
For example, in
また、特許文献2には、高周波磁気誘導コイルで樹脂の溶融温度よりも高い温度の状態で金型のキャビティで金属部材を予備加熱した後、キャビティに溶融樹脂を射出注入することによって、金属部材に樹脂材を一体に成形する方法が記載されている。金属部材は、高周波磁気誘導コイルに高周波電流を所定時間供給することによって、加熱されている(特許文献2の段落0026参照)。
Further, in
しかしながら、特許文献1,2に記載の方法では、金属インサート部品又は金属部材の加熱温度は、通電時間又は高周波電流の供給時間によって調整されるので、通電又は高周波電流の供給終了後に低下する。
However, in the methods described in
そして、溶融樹脂注入完了まで樹脂が部分的に硬化することを防止するために、金属インサート部品又は金属部材の温度を樹脂の溶融温度を超える温度に維持する必要がある。そのため、通電又は高周波電流の供給終了時には、金属インサート部品又は金属部材の温度は樹脂の溶融温度を大きく超えた温度とする必要があり、樹脂材が劣化するおそれがあるという課題がある。 Then, in order to prevent the resin from partially curing until the completion of the molten resin injection, it is necessary to maintain the temperature of the metal insert part or the metal member at a temperature exceeding the melting temperature of the resin. For this reason, at the end of energization or supply of high-frequency current, the temperature of the metal insert part or metal member needs to be much higher than the melting temperature of the resin, and there is a problem that the resin material may be deteriorated.
本発明は、以上の点に鑑み、樹脂材の部分硬化及び劣化が生じることなく、金属部材に樹脂材を一体に成形することが可能なインサート成形装置及び方法を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide an insert molding apparatus and method capable of integrally molding a resin material on a metal member without causing partial curing and deterioration of the resin material.
本発明のインサート成形装置は、金属部材に樹脂材を一体に成形するインサート成形装置であって、前記金属部材が配置されるキャビティが形成された金型と、前記キャビティ内に溶融樹脂を注入する溶融樹脂供給部と、前記金属部材と電気的に導通可能な複数の電極と、前記金型と前記電極とを絶縁する絶縁体と、前記電極に電流を供給する電源と、前記金属部材の温度を検知する温度センサと、前記温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度以下のとき、前記電源を作動し、前記温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度を超えたとき、前記電源を停止させるように前記電源を制御する制御部とを備えることを特徴とする。 The insert molding apparatus of the present invention is an insert molding apparatus that integrally molds a resin material on a metal member, and a mold in which a cavity in which the metal member is disposed is formed, and molten resin is injected into the cavity. A molten resin supply unit; a plurality of electrodes that are electrically conductive with the metal member; an insulator that insulates the mold from the electrode; a power source that supplies current to the electrode; and a temperature of the metal member. A temperature sensor for detecting the temperature, and when the temperature detected by the temperature sensor is equal to or lower than the preset temperature, the power source is activated, and when the temperature detected by the temperature sensor exceeds the preset temperature, the power source And a control unit for controlling the power supply so as to stop the operation.
本発明のインサート成形装置によれば、温度センサが検知する金属部材の予め設定した温度での維持を、温度センサが検知した温度によって、電極に電流を供給する電源の作動・停止の選択を直接に制御部によって行う。これにより、金属部材の温度は、予め設定した設定温度から僅かな幅の温度範囲に収まる。従って、樹脂の部分硬化及び劣化が生じることなく、金属部材に樹脂材を一体に成形することができる。 According to the insert molding apparatus of the present invention, the metal member detected by the temperature sensor is maintained at the preset temperature, and the selection of the operation / stop of the power source that supplies current to the electrode is directly performed according to the temperature detected by the temperature sensor. This is done by the control unit. Thereby, the temperature of a metal member is settled in the temperature range of a slight width | variety from the preset preset temperature. Therefore, the resin material can be integrally formed on the metal member without causing partial curing and deterioration of the resin.
尚、温度センサは、金属部材の温度を直接的に検知してもよいが、金属部材と接触して金属部材と同じ温度である部材、例えば後述する抵抗体の温度を検知することによって、金属部材の温度を関接的に検知してもよい。 The temperature sensor may directly detect the temperature of the metal member. However, the temperature sensor detects the temperature of a member that is in contact with the metal member and has the same temperature as the metal member, for example, a resistor described later. The temperature of the member may be detected in an articulated manner.
ところで、上記特許文献1に記載の方法では、金型と金属インサート部品との間に絶縁体が介在しているので、絶縁体を介して金属インサート部品から金型に伝熱する。また、上記特許文献2に記載の方法では、高周波磁気誘導コイルによって金属部材と共に金型全体が加熱される。
By the way, in the method described in
よって、特許文献1,2に記載の方法では、溶融樹脂注入後に金型を素早く冷却することができず、サイクルタイムが長くなるという課題がある。また、金型が高い温度に加熱されるので、金型の寿命が短くなるという課題がある。
Therefore, the methods described in
そこで、本発明のインサート成形装置において、前記金属部材と前記金型との間に配置された吸熱部材を備えることが好ましい。 Therefore, in the insert molding device of the present invention, it is preferable to include a heat absorbing member disposed between the metal member and the mold.
この場合、吸熱部材によって電極からの熱の大部分が吸熱され、金属部材は素早く加熱させるが、金型は然程温度が上昇しない。よって、溶融樹脂注入後に金型を素早く冷却することができ、サイクルタイムが短くなる。また、金型が高温にならないので、金型の寿命が長くなる。 In this case, most of the heat from the electrode is absorbed by the heat absorbing member, and the metal member is heated quickly, but the temperature of the mold does not rise so much. Therefore, the mold can be quickly cooled after the molten resin is injected, and the cycle time is shortened. Further, since the mold does not reach a high temperature, the life of the mold is extended.
さらに、本発明のインサート成形装置において、前記金属部材は抵抗体によって挟持され、前記抵抗体を介して前記金属部材は前記電極と電気的に導通される。 Furthermore, the insert molding device of the present invention, the metal member is sandwiched by the resistor, the metal member through the resistor Ru is electrically connected with said electrode.
これにより、通電された抵抗体は急速に温度が上昇し、金属部材は素早く加熱される。よって、通電加熱に要する時間が短く、熱効率が優れ、サイクルタイムも短くなる。そして、金属部材が抵抗体によって挟持されているので、金属部材全体を均一に加熱することができる。 Thereby , the temperature of the energized resistor rises rapidly, and the metal member is heated quickly. Therefore, the time required for energization heating is short, the thermal efficiency is excellent, and the cycle time is also shortened. And since the metal member is clamped with the resistor, the whole metal member can be heated uniformly.
また、本発明のインサート成形装置において、前記電極は、前記金型の外部に配置されていることが好ましい。 In the insert molding device of the present invention, it is preferable that the electrode is disposed outside the mold.
この場合、電極を金型の内部に配置する場合と比較して、電極と電源との接続構成などを簡素化することが可能となる。 In this case, the connection configuration between the electrode and the power source can be simplified as compared with the case where the electrode is disposed inside the mold.
本発明のインサート成形方法は、金属部材に樹脂材を一体に成形するインサート成形方法であって、抵抗体によって挟持された前記金属部材を前記抵抗体を介して金型と絶縁された複数の電極と電気的に導通させると共に、前記電極に電源から電流を供給する工程と、前記金属部材の温度を検知する温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度以下のとき、前記電源を作動し、前記温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度を超えたとき、前記電源を停止させるように前記電源を制御する工程と、前記温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度を超えた後、前記金属部材が配置され前記金型に形成されたキャビティ内に溶融樹脂を注入する工程とを備えることを特徴とする。 The insert molding method of the present invention is an insert molding method in which a resin material is integrally molded with a metal member , and the plurality of electrodes in which the metal member sandwiched by the resistor is insulated from the mold through the resistor. And electrically supplying the electrode with a current from a power source, and when the temperature detected by a temperature sensor that detects the temperature of the metal member is equal to or lower than the preset temperature, the power source is activated. When the temperature detected by the temperature sensor exceeds the preset temperature, the step of controlling the power supply to stop the power supply, and after the temperature detected by the temperature sensor exceeds the preset temperature And a step of injecting a molten resin into a cavity formed in the mold in which the metal member is disposed.
本発明のインサート成形方法によれば、温度センサが検知する金属部材の予め設定した温度での維持を、温度センサが検知した温度によって、電極に電流を供給する電源の作動・停止の選択を直接に行う。これにより、金属部材の温度は、予め設定した設定温度から僅かな幅の温度範囲に収まる。従って、樹脂の部分硬化及び劣化が生じることなく、金属部材に樹脂材を一体に成形することができる。 According to the insert molding method of the present invention, the metal member detected by the temperature sensor is maintained at a preset temperature, and the selection of activation / deactivation of the power supply for supplying current to the electrode is directly performed according to the temperature detected by the temperature sensor. To do. Thereby, the temperature of a metal member is settled in the temperature range of a slight width | variety from the preset preset temperature. Therefore, the resin material can be integrally formed on the metal member without causing partial curing and deterioration of the resin.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態であるインサート成形装置1について説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, the
図1から図4を参照して、インサート成形装置1は、金属部材M1に樹脂成形部M2を一体に成形してなる製品Mを得る装置である。
1 to 4, an
インサート成形装置1は、金型10、電極ユニット20、通電ユニット30、射出ユニット40、温度センサ50及び制御ユニット60を備えている。そして、電極ユニット20がそれぞれ配置された2組の金型10が、基台71に対して回転可能に構成された回転テーブル72に設置されている。
The
金属部材M1は、通電可能な金属からなる。金属部材M1の材料となる金属は、特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼などの鉄鋼材料、 銅、アルミニウム、亜鉛などの単体非鉄金属、アルミニウム、 ニッケル、クロム、チタン、銅等を含む各種合金などが挙げられる。 The metal member M1 is made of a metal that can be energized. The metal used as the material of the metal member M1 is not particularly limited. For example, steel materials such as stainless steel, simple non-ferrous metals such as copper, aluminum, and zinc, various alloys including aluminum, nickel, chromium, titanium, copper, etc. Is mentioned.
樹脂成形部M2の材料は、樹脂であれば、その材質は特に限定されないが、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアミド(PA)、及びポリフェニレンスルファイド(PPS)を含む各種合成樹脂や天然樹脂が挙げられる。 The material of the resin molding part M2 is not particularly limited as long as it is a resin. For example, various synthetic resins and natural resins including polybutylene terephthalate (PBT), polyamide (PA), and polyphenylene sulfide (PPS) are used. Is mentioned.
金属部材M1は、ここでは、2つの環状突起を有する円柱形状である。そして、樹脂成形部M2は、ここでは、内部に2つの環状凹部を有し、外部に段差を有する円筒形状である。 Here, the metal member M1 has a cylindrical shape having two annular protrusions. And the resin molding part M2 is a cylindrical shape which has two annular recessed parts inside and has a level | step difference outside here.
樹脂成形部M2の環状凹部は、金属部材M1の環状突起に対応した形状となっており、これにより、金属部材M1と樹脂成形部M2との接合はさらに強度なものとなる。尚、金属部材M1の樹脂成形部M2との接触面は、粗面であれば接合強度がさらに向上するので好ましいが、鏡面であってもよい。 The annular recessed portion of the resin molded portion M2 has a shape corresponding to the annular protrusion of the metal member M1, thereby further strengthening the bonding between the metal member M1 and the resin molded portion M2. In addition, although the contact surface with the resin molding part M2 of the metal member M1 is preferable if it is a rough surface since joining strength will improve further, a mirror surface may be sufficient.
各金型10は、固定金型11と可動金型12とから構成されている。固定金型11は回転テーブル72に対して設置されており、可動金型12は、固定金型11に対して開閉可能に構成されている。固定金型11及び可動金型12の互いに当接する面にそれぞれ凹部が形成されており、これら凹部が合わさって、樹脂成形部M2の外形形状を規定するキャビティCが構成される。キャビティCの金属部材M1が配置された空間を除く残余空間が、樹脂成形部M2を成形するための成形空間となる。可動金型12には、図示しないが、上面からキャビティCに連通するランナが形成されている。
Each
電極ユニット20は、ここでは、左右対称に構成されており、それぞれ、金属部材M1と接触する通電接点である電極21と、電極21を金属部材M1に押し付ける押圧機構22と、電極21と電気的に接続され、金型10の外面に配置された受電端子23とから構成されている。
Here, the
電極21は、金属部材M1と接触する抵抗体24、及び抵抗体24が固定された電極基体25からなる。抵抗体24は、銅より熱伝導率が高く通電により発熱する材質、例えば、カーボン、カーボン複合材、炭化ケイ素、ステンレスなどから形成されている。抵抗体24は、金属部材M1の樹脂成形部M2の外部に露出した露出部と接触する。
The
抵抗体24は、金属部材M1には確実に接触し、且つ樹脂成形部M2には接触しないように構成されている。抵抗体24は、ここでは、円錐状の先端部を有し、金属部材M1の内周端面に均一に接触するように形成されている。電極基体25は、銅、モリブデン、タングステンなどの導体から形成されている。
The
尚、金型10が電極21を介して通電され加熱しないように、金型10と電極21、すなわち抵抗体24及び電極基体25との間には、ベークライト、セラミックなどからなる絶縁体13が設置されている。さらに、抵抗体24と接触する金型10の表面には、熱伝導率が非常に高い吸熱部材14が配置されている。吸熱部材14は、ここでは、金型10の表面に被覆されたカーボンナノチューブからなる薄膜層である。
An
そして、金型10内には、金型10を加熱するヒータ15(図4参照)が内蔵されている。ヒータ15は、詳細は図示しないが、例えば金型10内に形成された油路を流れる油を、電源31とは異なる加熱源で加熱して、温調機で温度調整することによって、金型10を設定温度に維持することが可能となっている。
A heater 15 (see FIG. 4) for heating the
押圧機構22は、ここでは、電極21に対して左右方向に移動可能に構成された冷却板26と、金型10の外面と冷却板26との間に配置され、伸長方向に付勢力を付与するように配置されたばね27とから構成されている。冷却板26は、銅、モリブデン、タングステンなどの導体から形成されている。これにより、左右の2つの電極21が左右方向外側からそれぞれ押圧機構22によって内側に向って押圧されることによって、電極21で金属部材M1を挟持した状態が安定的に維持される。
Here, the
冷却板26には、図示しない冷却機構により純水や水道水などの冷却流体が循環されて、冷却可能に構成されている。また、受電端子23にも冷却機構を設けてもよい。冷却板26及び受電端子23は大部分が、金型10の外部に位置しているので、冷却機構を設けることが容易であり、冷却もし易い。
The cooling
受電端子23は、ここでは、金型10の裏面にベークライト、セラミックなどからなる絶縁体28を介して固定されている。そして、受電端子23は、金型10の外側に配置された接続導体29を介して冷却板26に接続されている。受電端子23及び接続導体29は共に、銅、モリブデン、タングステンなどの導体から形成されている。このようにして、電極21と受電端子23とは常時電気的に接続されている。
Here, the
通電ユニット30は、図示しないケーブルを介して電源31に接続された、正極と負極との2つの給電端子32から構成されている。通電ユニット30は、基台71に固定されたレール73に対して摺動可能に構成され、給電端子32と受電端子23とが接触した状態と非接触の状態を切替可能となっている。通電ユニット30は、ここでは、エアシリンダを用いてレール73上を左右方向に移動可能に構成されている。
The
電源31は、ここでは、インバータ制御パルス電源である。電源31は、整流回路、ダイオードやサイリスタを有するインバータを備えており、発生させるパルスのパルス波形、パルス幅、パルス間隔、電流、電圧等のパルス特性調整要素が制御ユニット60により変更可能に構成されている。
Here, the
射出ユニット40は、ノズル41から溶融樹脂を吐出して、キャビティC内に溶融樹脂を注入する溶融樹脂供給部である。ノズル41は金型10のランナの上面側部に接続され、ノズル41から吐出された溶融樹脂はランナを通ってキャビティC内に注入される。
The
温度センサ50は、金型10に形成された穴を介して、各抵抗体24の温度を検知する。温度センサ50は、ここでは、赤外線放射温度計などの非接触式のものであり、回転テーブル72の支持軸74に固定されている。尚、温度センサ50は、抵抗体24の表面に接触させて温度を測定する熱電対等の接触式センサで代用してもよく、非接触式のものと接触式のものを併用してもよい。
The
抵抗体24は、金属部材M1と接触し且つ熱伝導率が高いので、その温度は金属部材M1の温度と同じとなる。よって、温度センサ50で抵抗体24の温度を検知することによって、金属部材M1の温度を関接的に検知することができる。
Since the
制御ユニット60は、CPU、ROM、RAM、I/O等から構成されており、操作部61及び表示部62が電気的に接続されている。操作部61は、ここでは、起動スイッチ、スタートスイッチ等の各種の操作スイッチ、タッチパネル等からなる入力盤などから構成されている。操作部61から入力された情報は、制御ユニット60に送信される。
The
また、制御ユニット60には、温度センサ50から検知信号が入力される。制御ユニット60は、温度センサ50から検知信号、操作部61から入力された情報及びその記憶部に格納された射出圧力、金型保持圧力、設定温度Ts、設定保持時間Hsなどの制御情報に基き、可動金型12、ヒータ15、電源31、射出ユニット40、回転テーブル72などに制御信号を出力する。尚、制御ユニット60は、本発明の制御部に相当する。
Further, a detection signal is input from the
ここで、設定温度Tsは、電極21に通電する際に設定され、温度センサ50で検知されて制御ユニット60で監視される温度である。設定温度Tsは、樹脂成形部M2を形成する樹脂の溶融温度、又はその数十℃程度内の所定温度だけ高い温度であり、予め試行実験などで適宜設定される。
Here, the set temperature Ts is a temperature that is set when the
設定保持時間Hsは、金属部材M1を設定温度Tsで保持する時間であり、キャビティC内に溶融樹脂を充填するために要する時間でもある。設定保持時間Hsも、予め試行実験などで適宜設定される。 The set holding time Hs is a time for holding the metal member M1 at the set temperature Ts, and is also a time required for filling the cavity C with the molten resin. The set holding time Hs is also appropriately set in advance through a trial experiment or the like.
温度センサ50は、検知温度が設定温度Tsを超えたとき、電源31をオフさせるオフ信号を電源31に直接出力する。また、温度センサ50は、検知温度が設定温度Ts以下となったとき、電源31をオンさせるオン信号を電源31に直接出力する。このように、制御ユニット60を介することなく温度センサ50から電源31に信号を直接出力するので、金属部材M1の温度Tを設定温度Tsに素早く復帰させることが可能となる。従って、金属部材M1の温度Tが設定温度Tsに常に維持される。
The
また、制御ユニット60には、表示部62が電気的に接続されている。表示部62は、ここでは、デジタル表示パネル、ランプなどから構成されている。表示部62は、制御ユニット60への入力、又は制御ユニット60での演算結果に基く情報を制御ユニット60から受信し、その情報を表示する。
In addition, a
次に、上述したインサート成形装置1を用いて、本発明の第1実施形態に係るインサート成形方法を実施する際の処理について図5を参照して説明する。尚、以下のS2〜S13の処理は、制御ユニット60により実行される。S2〜S13の処理中は、ヒータ15が作動して金型10の温度が所定の設定温度に維持されると共に、図示しない冷却機構によって冷却板26に冷却流体が循環されることにより、電極21が冷却されている。
Next, the process at the time of implementing the insert molding method which concerns on 1st Embodiment of this invention using the
先ず、作業者は、手前側、すなわち図1及び図2の左側に位置する固定金型11に、電極21間に金属部材M1を挟持させた状態で、金属部材M1を設置する(S1)。
First, the worker installs the metal member M1 in the state where the metal member M1 is sandwiched between the
作業者により操作部61のスタートスイッチがONされると(S2:YES)、回転テーブル72を回転させて(S3)、金属部材M1を設置した固定金型11を奥側、すなわち図1及び図2の右側に移動させる。その後、可動金型12を下降させて、金型10を閉じる(S4)。
When the start switch of the operation unit 61 is turned on by the operator (S2: YES), the rotary table 72 is rotated (S3), and the fixed
そして、電源31を始動させ、且つ給電端子32を受電端子23に接触させて、電極21に通電する(S5)。これにより、抵抗体24が加熱されて温度が上昇し、これに伴い金属部材M1の温度も上昇する。
Then, the
その後、温度センサ50が検知する抵抗体24の温度Tが設定温度Tsを超え、且つ金型10の温度が設定温度になった後(S6:YES)、抵抗体24の設定温度Tsを維持した状態を保ちながら、射出ユニット40からキャビティC内に溶融樹脂を注入する(S7)。尚、設定温度Tsの維持は、温度センサ50が、オフ信号又はオン信号を電源31に直接出力することによって行われる。
Thereafter, after the temperature T of the
そして、予め設定された所定の設定温度Tsを維持した状態を保ち、予め設定された所定の設定保持時間Hsだけ溶融樹脂の注入を継続する(S8)。尚、設定保持時間Hs継続したか否かは、制御ユニット60の図示しないタイマを参照して判断される。
And the state which maintained the predetermined preset temperature Ts set beforehand is maintained, and injection | pouring of molten resin is continued only for the preset predetermined setting holding time Hs (S8). Whether or not the set holding time Hs has continued is determined with reference to a timer (not shown) of the
設定保持時間Hs経過後、電源31を停止し、給電端子32を受電端子23から離して、電極21の通電を終了する(S9)。
After the set holding time Hs elapses, the
温度センサ50が検知する抵抗体24の温度Tが樹脂の軟化温度未満に低下したとき(S10:YES)、可動金型12を上昇させて固定金型11から離して金型10を開ける(S11)。その後、固定金型11が手前側に位置するように回転テーブル72を回転させて(S12)、製品Mを固定金型11から離型させて取り出す(S13)。
When the temperature T of the
(第2実施形態)
以下、本発明の第2実施形態であるインサート成形装置101について説明する。ただし、インサート成形装置101は、上述したインサート成形装置1と類似するので、主に相違点についてのみ説明し、類似した構成は符号を流用して説明を省略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the
図6から図9を参照して、インサート成形装置101は、金属部材M3に樹脂成形部M4を一体に成形してなる製品Mを連続して得るフープ式の装置である。
Referring to FIGS. 6 to 9, insert
インサート成形装置101は、金型110、電極ユニット120、電源31、射出ユニット140、温度センサ50、制御ユニット160及び操作部161を備えている。そして、電極ユニット120が配置された1組の金型110が、基台171に設置されている。
The
金属部材M3は、上述した金属部材M1と同様に通電可能な金属からなる。樹脂成形部M4の材料も、上述した樹脂成形部M2の材料と同様に、特に限定されない。 The metal member M3 is made of a metal that can be energized similarly to the metal member M1 described above. The material of the resin molding part M4 is not particularly limited as well as the material of the resin molding part M2 described above.
金属部材M3は、ここでは、断面矩形状の長尺薄板である。そして、樹脂成形部M4は、ここでは、長方形状の薄板である。金属部材M3に樹脂成形部M4を一体に成形した後、下流側に設置された他の装置などで、金属部材M3が切断されて、長方形板状の金属部材に樹脂成形部M4が一体に成形したなる製品Mが得られる。ただし、インサート成形装置101において、予め長方形板状に切断した金属部材に樹脂成形部M4を一体に成形して製品Mを得てもよい。
Here, the metal member M3 is a long thin plate having a rectangular cross section. And the resin molding part M4 is a rectangular thin plate here. After the resin molding part M4 is integrally formed on the metal member M3, the metal member M3 is cut by another device installed on the downstream side, and the resin molding part M4 is integrally molded on the rectangular plate-shaped metal member. A product M is obtained. However, in the
金型110は、固定金型111と可動金型112とから構成されている。固定金型111は基台171に固定されて、可動金型112は、固定金型111に対して開閉可能に構成されている。ここでは、可動金型112は、固定金型111の下方にて基台171に取り付けられた図示しないエアシリンダ、油圧シリンダ、電動シリンダなどによって、一対のロッド172を介して上下動可能に構成されている。
The
固定金型111及び可動金型112の互いに当接する面にそれぞれ凹部が形成されており、これら凹部が合わさって、2個の樹脂成形部M4の外形形状をそれぞれ規定するキャビティCが構成される。金属部材M3の樹脂成形部M4が一体に成形される部分がキャビティC内に位置するように、ロボットなどの搬送装置173によって、金属部材M3は搬送される。
Recesses are formed on the surfaces of the fixed
電極ユニット120は、ここでは、上下対称に構成されており、それぞれ、金属部材M3と接触する通電接点である電極121と、電極121を金属部材M3に押し付ける押圧機構122と、電極121と電気的に接続され、金型110の外面に配置された受電端子123とから構成されている。
Here, the
電極121は、金属部材M3と接触する抵抗体124、及び抵抗体124が固定された電極基体125からなる。抵抗体124は、銅より熱伝導率が高く通電により発熱する材質、例えば、カーボン、カーボン複合材、炭化ケイ素、ステンレスなどから形成されている。抵抗体124は、金属部材M3の樹脂成形部M4の外部に露出した露出部と接触する。
The
抵抗体124は、金属部材M3には確実に接触し、且つ樹脂成形部M4には接触しないように構成されている。抵抗体124は、ここでは、金属部材M3と接触する平面状の接触面を有した直方体状に形成されており、金属部材M1の端部の表裏面とそれぞれ面接触するように構成されている。電極基体125は、銅、モリブデン、タングステンなどの導体から形成されており、その内側端部に抵抗体124がそれぞれ固定されている。
The
尚、金型110が電極121を介して通電され加熱しないように、金型110と電極121、すなわち抵抗体124及び電極基体125との間には、ベークライト、セラミックなどからなる絶縁体113が設置されている。
An
さらに、抵抗体124と接触する金型110の表面には、熱伝導率が非常に高い吸熱部材114が配置されている。吸熱部材114は、ここでは、金型110の表面に被覆さえたカーボンナノチューブからなる薄膜層である。そして、金型110内には、金型110を加熱するヒータ15(図9参照)が内蔵されている。
Further, a
押圧機構122は、ここでは、電極121に対して上下方向に移動可能に構成された冷却板126と、金型110と冷却板126との間に配置され、伸長方向に付勢力を付与するように配置されたばね127とから構成されている。冷却板126は、銅、モリブデン、タングステンなどの導体から形成されている。これにより、上下の2つの電極121が上下方向外側からそれぞれ押圧機構122によって内側に向って押圧されることによって、電極121で金属部材M3を挟持した状態が安定的に維持される。
Here, the
冷却板126には、図示しない冷却機構により純水や水道水などの冷却流体が循環されて、冷却可能に構成されている。また、電極基体125にも冷却機構を設けてもよい。冷却板126は全て、電極基体125は大部分が、金型110の外部に位置しているので、冷却機構を設けることが容易であり、冷却もし易い。
The
受電端子123は、ここでは、冷却板126に固定されることにより、金型110の裏側に配置されている。受電端子123及び冷却板126は、銅、モリブデン、タングステンなどの導体から形成されている。このようにして、電極121と受電端子123とは常時電気的に接続されている。そして、受電端子123と金型110とは絶縁体113を介して絶縁されている。
Here, the
電源31は、基台171に固定され、受電端子123と図示しないケーブルを介して電気的に接続されている。
The
射出ユニット140のノズル141は金型110の上面側部に接続され、ノズル141から吐出された溶融樹脂はノズル141の先端から直接2個のキャビティC内に同時に注入される。
The
温度センサ50は、基台171に固定され、金型110に形成された穴を介して、各抵抗体124の温度を検知する。抵抗体124は、金属部材M3と接触し且つ熱伝導率が高いので、その温度は金属部材M3の温度と同じとなる。よって、温度センサ50で抵抗体124の温度を検知することによって、金属部材M3の温度を関接的に検知することができる。
The
制御ユニット160は、温度センサ50から検知信号、操作部161から入力された情報及びその記憶部に格納された射出圧力、金型保持圧力、設定温度Ts、設定保持時間Hsなどの制御情報に基き、可動金型112、ヒータ15、電源31、射出ユニット140、搬送装置173などに制御信号を出力する。尚、制御ユニット160は、本発明の制御部に相当する。
The
次に、上述したインサート成形装置101を用いて、本発明の第2実施形態に係るインサート成形方法を実施する際の処理について図10を参照して説明する。尚、以下のS22〜S31の処理は、制御ユニット160により実行される。S22〜S31の処理中は、ヒータ15が作動して金型110の温度が所定の設定温度に維持されると共に、図示しない冷却機構によって冷却板126に冷却流体が循環されている。
Next, processing when the insert molding method according to the second embodiment of the present invention is performed using the above-described
作業者により操作部161のスタートスイッチがONされると(S21:YES)、搬送装置173によって金属部材M3を搬送して、固定金型111上に金属部材M3の樹脂成形部M4が一体に成形される部分を設置する(S22)。その後、可動金型112を下降させて、金型110を閉じる(S23)。
When the start switch of the
そして、電源31を始動させて、電極121に通電する(S24)。これにより、抵抗体124が加熱されて温度が上昇し、これに伴い金属部材M3の温度も上昇する。
And the
その後、温度センサ50が検知する抵抗体124の温度Tが設定温度Tsを超えた後(S25:YES)、抵抗体124の設定温度Tsを維持した状態を保ちながら、射出ユニット40から各キャビティC内に溶融樹脂を注入する(S26)。尚、設定温度Tsの維持は、温度センサ50が、オフ信号又はオン信号を電源31に直接出力することによって行われる。
Thereafter, after the temperature T of the
そして、予め設定された所定の設定温度Tsを維持した状態を保ち、予め設定された所定の設定保持時間Hsだけ溶融樹脂の注入を継続する(S27)。 And the state which maintained the predetermined preset temperature Ts set beforehand is maintained, and injection | pouring of molten resin is continued only for the preset predetermined setting holding time Hs (S27).
設定保持時間Hs経過後、電源31を停止して、電極121の通電を終了する(S28)。そして、図示しない冷却機構により冷却板126に冷却流体を循環させて、電極21を冷却する(S29)。
After the set holding time Hs elapses, the
温度センサ50が検知する抵抗体124の温度Tが樹脂の軟化温度未満になったとき(S30:YES)、冷却を終了させ(S31)、その後、可動金型112を上昇させて固定金型111から製品Mを離型させる(S32)。
When the temperature T of the
そして、搬送装置173によって金属部材M3を搬送して、固定金型111上に金属部材M3の樹脂成形部M4が一体に成形される部分を設置する(S22)。以降同様に、S22以下を繰り返す。
And the metal member M3 is conveyed by the conveying
(実施形態の効果)
以上説明したように、第1及び第2の実施形態では、金属部材M1,M3に樹脂成形部M2,M4が一体に成形され完成した製品Mが得られる。溶解樹脂をキャビティCに注入する際に、設定温度Tsを維持した状態が保持されるので、樹脂成形部M2,M4の樹脂は良質なものとなる。以下、具体的に説明する。
(Effect of embodiment)
As described above, in the first and second embodiments, the finished product M is obtained by integrally molding the resin molded portions M2 and M4 on the metal members M1 and M3. When the molten resin is injected into the cavity C, the state in which the set temperature Ts is maintained is maintained, so that the resin in the resin molding parts M2 and M4 is of high quality. This will be specifically described below.
従来は、温度センサから入力された検知信号を受けた制御部が電源にオン又はオフを指示していたので、図11に示すように、実際の温度が設定温度から大きく、例えば数℃から数十℃乖離することがあった。設定温度より高温になり過ぎると、樹脂が劣化するという問題がある。また、設定温度を保持する時間が長いと、逆に設定温度未満になる場合も生じ、この場合には、樹脂が部分的に硬化して均一性が失われるという問題があった。 Conventionally, since the control unit that has received the detection signal input from the temperature sensor has instructed the power supply to turn on or off, as shown in FIG. 11, the actual temperature is larger than the set temperature, for example, from several degrees C. There was a difference of 10 ℃. If the temperature is too high than the set temperature, there is a problem that the resin deteriorates. In addition, if the set temperature is maintained for a long time, the temperature may be lower than the set temperature. In this case, there is a problem that the resin is partially cured and the uniformity is lost.
本実施形態では、設定温度Tsの維持は、温度センサ50がオフ信号又はオン信号を電源31に直接出力することによって行われるので、図12に示すように、設定温度Tsは上下1℃以内程度に収まる。これによって、樹脂成形部M2,M4は均質で良質なものとなる。
In the present embodiment, the set temperature Ts is maintained by the
さらに、金属部材M1,M3の両端部を抵抗体24,124で挟んだ状態で、電極21,121に通電することにより、金属部材M1,M3全体を均一に加熱することができる。
Furthermore, by energizing the
さらに、抵抗体24,124と直接する金属部材M1,M3は抵抗体24,124と同様に加熱されて均一に加熱される。そして、電極21,121全体を銅などで形成した場合と比較して(図11参照)、図12に示すように、通電された抵抗体24,124は急速に温度が上昇するので、通電加熱する時間が短く、熱効率が優れ、サイクルタイムも短くなる。
Further, the metal members M1 and M3 that are in direct contact with the
さらに、抵抗体24,124と金型10,110との間には吸熱部材14,114が介在しており、この吸熱部材14,114によって抵抗体24,124からの熱の大部分が吸熱されるので、金型10,110は然程温度が上昇しない。よって、図12に示すように、溶融樹脂注入後に金型10,110を素早く冷却することができ、サイクルタイムが短くなる。また、金型10,110が高温にならないので、金型10,110の寿命が長くなる。
Further,
(実施例)
以下、本発明の実施例に挙げて説明する。
(Example)
Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.
上述したインサート成形装置101を用いて、金属部材M3と樹脂成形部M4とを一体に成形した。ただし、金属部材M3は、長さ49mm、幅12mm、厚さ1.5mmの長方形状板であり、樹脂成形部M4は、長さ49mm、幅12mm、厚さ3.0mmの長方形状板であった。そして、接合面は一辺12mmの正方形状であった。
The metal member M3 and the resin molding part M4 were integrally molded using the above-described
金属部材M3の材質は、アルミニウム(A1050)又はステンレス鋼(SUS304)であった。樹脂成形部M4の材質は、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアミド6(PA6)、ポリアミドMXD−6(PAMXD−6)又はポリフェニレンスルファイド(PPS)であった。 The material of the metal member M3 was aluminum (A1050) or stainless steel (SUS304). The material of the resin molded part M4 was polybutylene terephthalate (PBT), polyamide 6 (PA6), polyamide MXD-6 (PAMXD-6), or polyphenylene sulfide (PPS).
ポリブチレンテレフタレート(PBT)としては東レ株式会社製の1101G−X54を、ポリアミド6としては宇部興産株式会社製の1015GC6を、ポリアミドMXD−6としては三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製の1012Fを、ポリフェニレンスルファイドとしては東ソー株式製のBGX−130を使用した。
As polybutylene terephthalate (PBT), 1101G-X54 manufactured by Toray Industries, Inc., 1015GC6 manufactured by Ube Industries, Ltd. as
溶融樹脂の温度、金型110の設定温度、溶融樹脂の射出圧力、金型110の保圧、設定温度Ts、設定保持時間Hs、電極121への印加電流Iは、表1に示すように設定した。
The melt resin temperature, the
接合した部材に対して引張剪断試験を行った結果、全ての実施例で樹脂成形部M4の母材が破断した。これより、接合強度は強固であることが分かった。 As a result of performing a tensile shear test on the joined members, the base material of the resin molded portion M4 was broken in all examples. From this, it was found that the bonding strength was strong.
1,101…インサート成形装置、 10,110…金型、 11,111…固定金型、 12,112…可動金型、 13,113…絶縁体、 14,114…吸熱部材、 20,120…電極ユニット、 21,121…電極、 22,122…押圧機構、 23,123…受電端子、 24,124…抵抗体、 25,125…電極基体、 26,126…冷却板、 27,127…ばね、 28,128…絶縁体、 29…接続導体、 30…通電ユニット、 31…電源、 32…給電端子、 40,140…射出ユニット(溶融樹脂供給部)、 50…温度センサ、 60,160…制御ユニット(制御部)、 C…キャビティ、 M…製品、 M1,M3…金属部材、 M2,M4…樹脂成形部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 ...
Claims (4)
前記金属部材が配置されるキャビティが形成された金型と、
前記キャビティ内に溶融樹脂を注入する溶融樹脂供給部と、
前記金属部材と電気的に導通可能な複数の電極と、
前記金型と前記電極とを絶縁する絶縁体と、
前記電極に電流を供給する電源と、
前記金属部材の温度を検知する温度センサと、
前記温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度以下のとき、前記電源を作動し、前記温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度を超えたとき、前記電源を停止させるように前記電源を制御する制御部とを備え、
前記金属部材は抵抗体によって挟持され、前記抵抗体を介して前記金属部材は前記電極と電気的に導通されることを特徴とするインサート成形装置。 An insert molding device for integrally molding a resin material on a metal member,
A mold having a cavity in which the metal member is disposed;
A molten resin supply section for injecting molten resin into the cavity;
A plurality of electrodes electrically conductive with the metal member;
An insulator that insulates the mold from the electrode;
A power supply for supplying current to the electrodes;
A temperature sensor for detecting the temperature of the metal member;
The power supply is operated when the temperature detected by the temperature sensor is equal to or lower than the preset temperature, and the power supply is stopped when the temperature detected by the temperature sensor exceeds the preset temperature. and a control unit for controlling,
The insert molding apparatus, wherein the metal member is sandwiched by a resistor, and the metal member is electrically connected to the electrode through the resistor .
抵抗体によって挟持された前記金属部材を前記抵抗体を介して金型と絶縁された複数の電極と電気的に導通させると共に、前記電極に電源から電流を供給する工程と、
前記金属部材の温度を検知する温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度以下のとき、前記電源を作動し、前記温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度を超えたとき、前記電源を停止させるように前記電源を制御する工程と、
前記温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度を超えた後、前記金属部材が配置され前記金型に形成されたキャビティ内に溶融樹脂を注入する工程とを備えることを特徴とするインサート成形方法。 An insert molding method for integrally molding a resin material on a metal member,
Electrically connecting the metal member sandwiched by the resistor to a plurality of electrodes insulated from the mold through the resistor, and supplying current from the power source to the electrode;
When the temperature detected by the temperature sensor that detects the temperature of the metal member is equal to or lower than the preset temperature, the power source is activated, and when the temperature detected by the temperature sensor exceeds the preset temperature, the power source Controlling the power supply to stop
And a step of injecting a molten resin into a cavity formed in the mold where the metal member is disposed after the temperature detected by the temperature sensor exceeds the preset temperature. Method.
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