JP6679470B2 - 金型装置、インサート成形品の製造方法、及びインサート成形品 - Google Patents

Description

本発明は、金型装置、インサート成形品の製造方法、及びインサート成形品に関する。

従来の金型装置には、インサート成形に用いる金型装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

上記特許文献１に記載された金型装置は、成形品の取り出し方向にスライド移動可能な複数の入子型を金型の内部に装着したものである。入子型には、成形品を支持する支持体に形成された嵌合用ピンを成形品の取り出し方向と異なる方向で着脱自在に装着する嵌合用穴が形成してある。

挿入体をインサートして、その挿入体の外周に反応射出成形樹脂層が形成された成形品を製造するには、支持体の嵌合用ピンを入子型の嵌合用穴に取り付けた状態で複数の入子型を金型の内部に配置した後、挿入体を支持体に載置して金型の内部に配置する。その後、支持体を含む挿入体の外周と金型の内周面との間の隙間に成形品を構成する反応原液を注入して反応射出成形を行う。

金型を型開きして成形品を取り出す際は、成形品の外周に入子型が装着された状態で取り出す。その後、成形品の外周から入子型を取り外す。入子型を取り外した成形品の外周に突出して現われる支持体の嵌合用ピンが完成品としての成形品に不要な場合は、嵌合用ピンを削り落として除去する。

特開平９−３００３８５号公報

上記特許文献１に記載の金型装置では、複数の入子型の取り付けや取り外しが必要となる。このため、成形に手間がかかり、成形サイクルタイムの増加に繋がる。その結果、生産性を低下させるという問題があった。

従って、本発明の目的は、成形サイクルタイムを短縮して生産性を向上させることを可能とした金型装置、インサート成形品の製造方法、及びインサート成形品を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る金型装置は、インサート成形品を成形する金型本体と、前記金型本体の内部に配置されたインサート部品を型開閉方向と略直交する方向から支持する少なくとも２つの支持片を有し、前記インサート部品が支持される支持位置及びその支持が解除される支持解除位置の間を、前記支持片が移動可能に構成された支持部と、を備えることを主要な構成としている。

また、本発明に係る金型装置において、前記インサート部品は、筒状の部材であり、前記金型本体は、前記インサート部品が載置される平面から前記型開閉方向に沿って突出し、前記インサート部品の筒内が嵌合される凸部を有する構成とすることができる。

更に、本発明に係る金型装置において、前記支持位置は、前記インサート部品を挟んで略同一平面上である構成とすることができる。

本発明に係るインサート成形品の製造方法は、インサート部品を金型本体の内部にセットして、前記インサート部品を型開閉方向と略直交する方向から固定する工程と、前記インサート部品の型開閉方向を固定する工程と、前記金型本体の内部に成形品を形成する溶融材料を注入する工程と、を含むことを主要な構成としている。

本発明に係るインサート成形品は、インサート部品を埋設する埋設部の表面に成形跡を有していることを主要な構成としている。

本発明によれば、インサート成形のための中入子を廃止して、成形サイクルタイムの短縮に繋げることができる。それにより、生産性を高めることができる。

本発明の実施の形態に係るインサート成形用の金型装置の一例を模式的に示す図であって、（ａ）は要部断面図であり、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｉｂ方向からみた要部平面図である。 実施の形態に係るインサート成形用の金型装置を用いて製造されるインサート成形品の一例を模式的に示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は裏面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＩＩｃ−ＩＩｃ線矢視断面図である。 実施の形態に係るインサート成形用の金型装置を用いた射出成形による製造工程の一例を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、金型の任意の点を原点として、金型の開閉方向に沿って延びる軸線をＺ軸とし、Ｚ軸と直交する方向に延びる軸線をＸ軸とし、Ｚ軸及びＸ軸と直交する方向に延びる軸線をＹ軸とする。
また、ＸＹＺ軸の直交座標系を金型上に定めたとき、Ｘ軸に沿う方向をＸ方向、Ｙ軸に沿う方向をＹ方向、Ｚ軸に沿う方向をＺ方向、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面（ＸＹ平面）上において任意に決められる方向をＸＹ方向という。なお、以下の説明において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＸＹ方向をラジアル方向ともいう。

図１（ａ）及び図１（ｂ）において、本実施の形態に係る金型装置１は、インサート成形に用いる金型本体２を備えている。金型装置１と図示しない射出装置とにより射出成形機が構成される。

金型本体２は、第１金型３と第２金型４とを備えている。第１金型３は、インサート成形品の意匠面を成形するキャビティ面３ａを有する意匠面側金型である。一方の第２金型４は、インサート成形品の意匠面と反対側の非意匠面（裏面）を成形するキャビティ面４ａを有する非意匠面側金型である。なお、以下の説明においては、第１金型３を意匠面側金型３といい、第２金型４を非意匠面側金型４という。

図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、図示例による金型装置１を用いて成形されるインサート成形品の一例としては、自動車のパドルスイッチに用いる樹脂製のスイッチボディ１０がある。スイッチボディ１０には、裏面に突出する取り付け用の円柱状のボス部１１が形成されている。

スイッチボディ１０のボス部１１の内周面には、インサート部品の一例であるカラー部品１２がインサートされている。図示例のカラー部品１２は、金属製の有底筒体からなる。カラー部品１２の有底筒内には、内ネジ１２ａが切られている。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、非意匠面側金型４の内部にカラー部品１２を支持し、意匠面側金型３及び非意匠面側金型４の両者を型閉めした際に、意匠面側金型３及び非意匠面側金型４の相対するキャビティ面３ａ，４ａに成形されるキャビティ５に溶融樹脂を射出して冷却することで、カラー部品１２を内包するスイッチボディ１０が成形される。

なお、金型装置１のエジェクタピン、ガイドピン、スプルー等の構成部品については図示を省略している。それらの部品については任意の公知のものを特に制限なく用いることができる。金型本体２を構成する材料にあっても、特に制限なく用いることができる。２プレート金型、３プレート金型等であってもよい。金型本体２の大きさやキャビティ５の形状についても、特に制限されない。

金型本体２の非意匠面側金型４は、カラー部品１２を金型内部に位置決め支持するインサート支持構造を有している。このインサート支持構造は、カラー部品１２のＸ方向、Ｙ方向及びＸＹ方向への移動を規制（Ｘ方向、Ｙ方向及びＸＹ方向を固定）するインサート用の凸部４ｂと、カラー部品１２のＺ方向への移動を規制（Ｚ方向を固定）する支持部６とを備えている。

非意匠面側金型４におけるインサート支持構造のうち、インサート用の凸部４ｂは、非意匠面側金型４側のキャビティ５の底面から型開閉方向へ垂直に突き出す柱状に形成されている。この凸部４ｂは、カラー部品１２の有底筒部内を脱着自在に嵌合させて、カラー部品１２の開口端面を非意匠面側金型４側のキャビティ５の底面に密着するように構成されている。

このようなインサート用の凸部４ｂによって、カラー部品１２のラジアル方向を固定した状態でキャビティ５内に溶融樹脂が注入される。これにより、カラー部品１２が溶融樹脂から突出することを防止することができる。

支持部６は、インサート用の凸部４ｂの中心を通るＺ軸に対して略対象に対向配置する一対の第１及び第２のスライド式の支持片７，７を備えている。各支持片７は、カラー部品１２を金型内部に位置決め支持する支持位置と位置決め支持を解除した支持解除位置との間を移動可能に構成されている。

各支持片７は、非意匠面側金型４のＸ方向両側の側壁に形成された一対の第１及び第２のスライド配置孔４ｃ，４ｄにスライド自在に配置されている。第１のスライド配置孔４ｃは、インサート用の凸部４ｂの中心を通るＺ軸を線対称軸として第２のスライド配置孔４ｄとは反対側の位置に形成されている。

各支持片７の先端は、カラー部品１２の外周に形成された環状の支持溝１２ｂに脱着自在に嵌合するようになっている。これによって、カラー部品１２はＺ方向（型開閉方向）を固定される。カラー部品１２に支持片７と対応して嵌合する支持溝１２ｂを形成することで、支持片７による支持は、カラー部品１２の所定の位置に安定して確実となる。

図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、スイッチボディ１０のインサート成形時においてカラー部品１２を埋設するボス部１１の成形面には、支持片７による支持を解除することによって生じる穴あるいは穴痕等の成形跡１１ａが形成される。この成形跡１１ａは、非意匠面側金型４内においてスイッチボディ１０の外観意匠面に現出しない部位に形成される。従って、スイッチボディ１０の外観の見栄えや意匠性を向上させることができる。

図１（ａ）及び図１（ｂ）では、２つの支持片７がＸ方向で一直線上に対向配置する構成となっているが、これに限定されるものではない。２つの支持片７は、カラー部品１２のＺ方向を固定することができる構成であれば、Ｙ方向あるいはＸＹ方向で一直線上に対向配置する構成であってもよい。

支持片７の配置個数としては、３つあるいは４つ以上であっても構わない。この場合は、支持片７がカラー部品１２を挟んでＸ軸及びＹ軸を含む同一平面（ＸＹ）上に所定の位相差をもって（角度差を有して）配置することが好ましい。

このような支持部６の支持片７により、カラー部品１２のラジアル方向での支持バランス（固定バランス）をとることができる。なお、支持片７を非意匠面側金型４側のキャビティ５内に進退可能なピストンロッドを有するシリンダを設けることで、一対の支持片７を互いに接近及び離間させることができる。

以上のように構成された金型装置１を用いて、カラー部品１２を内包するスイッチボディ１０が製造される。ここで、カラー部品１２を内包するスイッチボディ１０を製造する方法の一例について、図１（ａ）、図１（ｂ）及び図３を用いて説明する。

カラー部品１２を内包するスイッチボディ１０を製造するにあたっては、先ず、ステップＳ１０１において、カラー部品１２の有底筒部を非意匠面側金型４のインサート用の凸部４ｂにセットし、カラー部品１２の型開閉方向（Ｚ方向）と直交するラジアル方向（Ｘ方向、Ｙ方向及びＸＹ方向）を固定する工程が行われる。

次に、ステップＳ１０２において、非意匠面側金型４の一対の支持片７を型開閉方向と直交するＸ方向に移動させ、各支持片７の先端をカラー部品１２の支持溝１２ｂに嵌合させる。これにより、カラー部品１２のＺ方向（型開閉方向）を固定する工程が行われる。

次に、ステップＳ１０３において、意匠面側金型３と非意匠面側金型４とを型合わせしてキャビティ５を形成する型締め工程が行われる。

次いで、ステップＳ１０４において、意匠面側金型３と非意匠面側金型４とを型合わせして形成したキャビティ５内にスイッチボディ１０を構成する所定量の溶融樹脂を射出して充填する射出工程が行われる。

続いて、ステップＳ１０５において、溶融樹脂を冷却して固化させる冷却工程が行われる。

そして、ステップＳ１０６において、所定の時間経過後に金型本体２を型開きして、スイッチボディ１０を脱型する離型工程が行われる。

以上の一連の工程により、カラー部品１２を有するスイッチボディ１０が完成する。なお、このスイッチボディ１０を構成する樹脂の成形条件等は特に限定されるものではなく、従来から一般的に行われているインサート成形方法によって成形することができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る金型装置１によれば、ＸＹＺ軸の直交座標系を金型上に定めたとき、意匠面側金型３と非意匠面側金型４とを備えた金型本体２には、非意匠面側金型４の内部に配置された有底筒状のカラー部品１２をＺ方向と直交するＸ方向、Ｙ方向あるいはＸＹ方向の少なくとも一方向から支持する２つの支持片７，７を有する支持部６，６を備えることが好適である。

各支持部６の支持片７は、カラー部品１２を支持する支持位置と、カラー部品１２の支持を解除した支持解除位置との間を移動可能に構成することが好適である。各支持片７は、カラー部品１２を挟んで同一平面（ＸＹ平面）上に配置されることが好ましい。

非意匠面側金型４には、カラー部品１２の有底筒内を嵌合させてカラー部品１２の開口端面を密着させるインサート用の凸部４ｂが突出して形成された構成を有することが更に好適である。

このような非意匠面側金型４を用い、カラー部品１２を内包するスイッチボディ１０を製造するには、カラー部品１２を非意匠面側金型４のインサート用の凸部４ｂにセットして、カラー部品１２のＺ方向と直交するＸ方向、Ｙ方向、及びＸＹ方向を固定する工程と、各支持片７の支持によってカラー部品１２のＺ方向を固定する工程とを含むインサート成形方法によって製造することが望ましい。

このようなインサート成形方法により、カラー部品１２を埋設する埋設部の表面には、支持片７と対応した形態をもつ成形跡１１ａを有するスイッチボディ１０が得られる。

スイッチボディ１０におけるボス部１１のＸ方向両側の成形面には、スイッチボディ１０を脱型するときに支持片７を引き抜くことで、非意匠面側金型４の支持片７に対応した形態を有する成形跡１１ａが形成される。この成形跡１１ａは、スイッチボディ１０の外観意匠面に現出しない部位にあって小さくすることができる。従って、スイッチボディ１０の外観が損なわれることはない。

本実施の形態によれば、上記効果に加えて、以下の効果が得られる。

インサート部品であるカラー部品１２のラジアル方向を固定するインサート用の凸部４ｂと、カラー部品１２の型開閉方向を固定する支持片７とにより非意匠面側金型４にインサート支持構造を構成しているため、インサート成形のための中入子を廃止することができる。

それによって、金型本体２の構造を複雑化、大型化することなく、カラー部品１２の支持が確実となる。カラー部品１２を内包するインサート成形品であるスイッチボディ１０の形状の自由度を高めることが可能になる。

インサート成形のための中入子を廃止することができるため、金型装置１の動作の減少が成形サイクルタイムの低減に繋がる。それにより、製造工程数の削減及び製造コストの低減を達成することができる。

成形サイクルタイムを低減することが可能であるため、効率的に大量生産することができる。

金型装置１の動作が容易であり、自動ロボットによる自動化も図れる。それによって、スイッチボディ１０を安定して安価に提供することが可能となる。

スイッチボディ１０の意匠効果が優先される意匠面側金型３ではなく、スイッチボディ１０の裏面を成形する非意匠面側金型４にインサート支持構造を備えることができる。それによって、スイッチボディ１０における外観の悪化を招くこともなく、外観意匠性が向上したスイッチボディ１０を得ることができる。

以上の説明からも明らかなように、本発明に係る代表的な実施の形態、変形例及び図示例を例示したが、上記実施の形態、変形例及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。従って、上記実施の形態、変形例及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１…金型装置、２…金型本体、３…第１金型（意匠面側金型）、３ａ，４ａ…キャビティ面、４…第２金型（非意匠面側金型）、４ｂ…凸部、４ｃ，４ｄ…スライド配置孔、５…キャビティ、６…支持部、７…支持片、１０…スイッチボディ、１１…ボス部、１１ａ…成形跡、１２…カラー部品、１２ａ…内ネジ、１２ｂ…支持溝

Claims (4)

1. インサート成形品を成形する金型本体と、
   前記金型本体の内部に配置され、筒状の部材であるインサート部品を型開閉方向と略直交する方向から支持する少なくとも２つの支持片を有し、
   前記インサート部品が支持される支持位置及びその支持が解除される支持解除位置の間を、前記支持片が移動可能に構成された支持部と、
   を備え、
   前記金型本体は、前記インサート部品が載置される平面から前記型開閉方向に沿って突出し、前記インサート部品の筒内に嵌合されて前記インサート部品に対しての型開閉方向を固定した状態で当該インサート部品の開口端面と密着する凸部を有する金型装置。
2. 前記インサート部品は、外表面において周方向に沿った溝を有し、
   前記支持片の先端部が前記溝に挿入された位置を、前記支持位置とする、請求項１に記載の金型装置。
3. 前記支持位置は、前記インサート部品を挟んで略同一平面上である請求項１又は２に記載の金型装置。
4. 筒状の部材であるインサート部品を、前記インサート部品が載置される平面から前記型開閉方向に沿って突出し、前記インサート部品の筒内に嵌合された状態で当該インサート部品の開口端面と密着する凸部を有する金型本体の内部における前記凸部にセットして、前記インサート部品が型開閉方向と略直交する方向へ動かないように固定する工程と、
   前記インサート部品が前記密着した状態で型開閉方向へ動かないように固定する工程と、
   前記金型本体の内部に成形品を形成する溶融材料を注入する工程と、
   を含むことを特徴とするインサート成形品の製造方法。

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