JP7421456B2 - インサート射出成形品の製造方法、インサート射出成形品の中間体、及びインサート射出成形品 - Google Patents

Description

本発明は、金属材料からなるインサート部材が樹脂材料からなる被覆部で被覆されたインサート射出成形品、インサート射出成形品の製造方法、インサート射出成形品の中間体に関するものである。

従来、ステンレスやアルミニウム等の金属材料からなるインサート部材を、樹脂材料からなる被覆部で被覆したインサート射出成形品が知られている（例えば、特許文献１参照）。ところが、一般的に、金属材料と樹脂材料とは接合しにくいため、インサート部材と被覆部との接合強度が十分ではないことがある。なお、特許文献１では、インサート部材に貫通部を設け、インサート部材の表面側にある被覆部とインサート部材の裏面側にある被覆部とを貫通部内で連結することにより、インサート部材と被覆部との接合強度を向上させるようになっている。

特開２０１７－１７０８０６号公報（図１～図３等参照）

しかし、特許文献１に記載の従来技術を用いたとしても、作業者がインサート射出成形品の外観を目視しただけでは、インサート部材と被覆部とが十分な接合強度で接合しているか否かを判断することは困難である。そこで、インサート射出成形品の完成後に、被覆部の一部をインサート部材から剥して接合強度を検査することも考えられる。しかし、この場合、インサート射出成形品が破壊されて完成品とは別の形状になってしまうため、検査したインサート射出成形品を、良品として出荷したり、別部品に組み込んだりすることができない。つまり、現状では、一部のインサート射出成形品の抜き取り検査を行っており、インサート射出成形品の全品検査を行うことができない。このため、「全てのインサート射出成形品において、インサート部材と被覆部との接合強度が十分である」という保証を行うことができないという問題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、インサート射出成形品の最終形状を維持しつつ、インサート部材と被覆部との接合強度を検査することができるインサート射出成形品の製造方法、インサート射出成形品の中間体、インサート射出成形品を提供することにある。

上記課題を解決するために、手段１に記載の発明は、金属材料からなるインサート部材が樹脂材料からなる被覆部で被覆され、かつ前記インサート部材の表面の一部が外部に露出しているインサート射出成形品の製造方法であって、成形型のキャビティ内に前記インサート部材をセットする成形準備工程と、前記キャビティ内に溶融した前記樹脂材料を充填して射出成形する成形工程とを含み、前記成形工程では、溶融した前記樹脂材料を固化させることにより、前記インサート部材の表面に接合する前記被覆部を成形するとともに、前記インサート部材の表面において前記被覆部が存在しない領域に接合し、外力によって破断可能な部位を有する被検査部を成形し、前記被検査部と前記被覆部とを連結する位置にブリッジを成形することを特徴とするインサート射出成形品の製造方法をその要旨とする。

従って、手段１に記載の発明によると、成形工程においてインサート部材の表面に接合される被検査部は、検査用の構造物であり、完成したインサート射出成形品において機能上必要な構造物ではない。このため、インサート部材と被覆部との接合強度を検査する際に、被検査部を破壊したりインサート部材から剥したりしたとしても、インサート射出成形品の最終形状が完成品の状態に維持される。これにより、検査したインサート射出成形品を、良品として出荷したり、別部品に組み込んだりすることができる。

また、成形工程では、インサート部材の表面において被覆部が存在しない領域に被検査部を接合する。このため、被覆部の形状を変更することなく、インサート部材の表面に被検査部を接合することができる。この被検査部は、インサート部材との接合強度が強ければ、外力が加えられたときに破断する。

手段２に記載の発明は、手段１において、前記成形工程後に、前記被検査部に外力を付加することにより、前記被検査部と前記インサート部材との接合強度を検査する検査工程を行うことをその要旨とする。

従って、手段２に記載の発明によると、被覆部とは別体の被検査部に対して外力を付加することにより、インサート部材と被検査部との接合強度を検査する。このため、被検査部を破壊したりインサート部材から剥したりしても、被覆部には影響が及ばす、インサート射出成形品の最終形状が完成品の状態に維持される。これにより、検査したインサート射出成形品を、良品として出荷したり、別部品に組み込んだりすることができる。

手段３に記載の発明は、手段２において、前記検査工程では、前記被検査部の除去後に、前記インサート部材の表面に残る前記被検査部の接合痕の状態を確認することにより、前記接合強度が基準を満たしているか否かを判定することをその要旨とする。

従って、手段３に記載の発明によると、接合痕の状態を確認するだけで、インサート部材と被検査部との接合強度が基準を満たしているか否かを判定でき、インサート部材と被覆部との接合強度が基準を満たしているか否かも判定することができる。この場合、好適なインサート射出成形品を容易に得ることができる。

また、手段１に記載の発明によると、成形工程において、被検査部と被覆部とを連結する位置にブリッジを成形するため、インサート部材の表面において被覆部から離れた領域に被検査部を成形することができる。また、被検査部を剥す際に、被検査部と被覆部とをブリッジの部分で破断させることができるため、被検査部を剥すのに伴って被覆部も剥れてしまうことを防止できる。よって、インサート射出成形品の最終形状を完成品の状態に維持することができる。

手段４に記載の発明は、金属材料からなるインサート部材が樹脂材料からなる被覆部で被覆され、かつ前記インサート部材の表面の一部が外部に露出しているインサート射出成形品の中間体であって、前記インサート部材の表面において前記被覆部が存在しない領域に、前記被覆部と同じ樹脂材料からなる被検査部が固着され、前記被検査部と前記被覆部とを連結する位置にブリッジが成形されていることを特徴とするインサート射出成形品の中間体をその要旨とする。

従って、手段４に記載の発明によると、インサート部材と被覆部との接合強度を検査する際に、被検査部を破壊したりインサート部材から剥したりしたとしても、インサート部材の表面に固着された被検査部は、検査用の構造物であり、完成したインサート射出成形品において機能上必要な構造物ではないため、インサート射出成形品の最終形状が完成品の状態に維持される。これにより、検査したインサート射出成形品を、良品として出荷したり、別部品に組み込んだりすることができる。

また、インサート部材の表面は、被覆部が存在しない露出した領域を有している。このため、被覆部の形状を変更することなく、露出した領域に被検査部を固着させることができる。

手段５に記載の発明は、金属材料からなるインサート部材が樹脂材料からなる被覆部で被覆され、かつ前記インサート部材の表面の一部が外部に露出しているインサート射出成形品であって、前記インサート部材の表面において前記被覆部が存在しない領域に、接合強度検査用の被検査部の接合痕が残っており、前記被検査部と前記被覆部とを連結する位置にブリッジが成形されていることを特徴とするインサート射出成形品をその要旨とする。

従って、手段５に記載の発明によると、接合痕を見ることにより、インサート射出成形品が、インサート部材と被検査部との接合強度の検査を経て良品と判定されたものであると識別できる。

以上詳述したように、請求項１～４に記載の発明によると、インサート射出成形品の最終形状を維持しつつ、インサート部材と被覆部との接合強度を検査することができる。また、請求項５に記載の発明によると、接合痕を見ることで、接合強度の検査を経たものであると識別できるインサート射出成形品を提供することができる。

本実施形態におけるインサート射出成形品の中間体（ＥＣＵケース）を示す概略斜視図。 ＥＣＵケースのケース蓋を示す裏面図。 図２のＡ－Ａ線断面図。 成形工程を示す概略断面図。 検査工程において柱部が界面剥離した状態を示す要部断面図。 検査工程において柱部が材破した状態を示す要部断面図。 他の実施形態における検査工程を示す要部断面図。 他の実施形態における検査工程を示す要部断面図。 他の実施形態における検査工程を示す要部断面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１に示されるように、本実施形態のインサート射出成形品の中間体であるＥＣＵ（エレクトロニック・コントロール・ユニット）ケース１は、上部にて開口する箱状のケース本体２と、ケース本体２の開口部を塞ぐケース蓋３とにより構成されている。図１～図３に示されるように、ケース蓋３は、ヒートシンク１１（インサート部材）が被覆部１２で被覆され、かつヒートシンク１１の表面の一部が外部に露出した構造を有している。ヒートシンク１１は、略矩形板状をなし、１つの上面Ｓ１、１つの下面Ｓ２、及び、４つの端面Ｓ３によって構成されている。なお、本実施形態のヒートシンク１１は、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄、亜鉛、錫等の金属材料によって形成されている。そして、ヒートシンク１１の上面Ｓ１（図３では下面）の露出領域には、互いに平行に延びる複数の放熱フィン４ａが突設されている。さらに、ケース蓋３の外周部には、ケース本体２に係止可能な複数の係止爪部４ｂが設けられている。

また、被覆部１２は、例えば、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート樹脂）、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等の熱可塑性樹脂（樹脂材料）を用いて形成された射出成形品である。被覆部１２は、上面Ｓ１の外周縁部Ｓ１ａ、下面Ｓ２の外周縁部Ｓ２ａ、及び、端面Ｓ３全体を被覆している。なお、ヒートシンク１１の表面は、被覆部１２が存在しない領域Ｒ１を、上面Ｓ１の中央部及び下面Ｓ２の中央部にそれぞれ有している。

そして、図２，図３に示されるように、下面Ｓ２（図３では上面）側の領域Ｒ１の角部には、被覆部１２と同じ樹脂材料からなり根元に台座形状を有する円柱形状の柱部３１（被検査部）が固着されている。柱部３１は、最終製品（インサート射出成形品）に残るものではなく、検査工程において除去されるものである。さらに、柱部３１及び被覆部１２は、柱部３１及び被覆部１２と同じ樹脂材料からなる１本のブリッジ３２で連結されている。なお、図２に示されるように、ブリッジ３２の幅は、柱部３１の外径（根元の太さ）よりも小さくなっている。また、図３に示されるように、ブリッジ３２の厚さは、下面Ｓ２の外周縁部Ｓ２ａを被覆する被覆部１２の厚さＴ１と等しくなっている。そして、柱部３１の高さＨ１は、被覆部１２の厚さＴ１及びブリッジ３２の厚さよりも大きくなっている。

次に、ＥＣＵケース１のケース蓋３を製造するための成形型４１について説明する。

図４に示されるように、成形型４１は、下型４２及び上型４３を有する。可動型である上型４３は、射出成形機の可動盤（図示略）に対して取り付けられている。固定型である下型４２は、射出成形機の固定盤（図示略）に対して取り付けられている。本実施形態の成形型４１の場合、上型４３を上下方向に駆動することにより、下型４２及び上型４３を互いに接離させることが可能となる。そして、成形型４１の型閉めを行うと、成形型４１内には成形空間であるキャビティ４４が形成される。また、上型４３には、キャビティ４４内にて開口するゲート部（図示略）が設けられている。さらに、上型４３には、柱部３１成形用のキャビティ４７（以下「柱部成形用キャビティ４７」とする）が設けられている。

次に、インサート射出成形品の製造方法を説明する。

まず、ケース蓋３を射出成形する。具体的に言うと、まず、成形準備工程を行い、成形型４１のキャビティ４４内にヒートシンク１１をセットする。詳述すると、まず、成形型４１を構成する下型４２及び上型４３を開いた状態にして、下型４２上にヒートシンク１１を載置する。なお、下型４２の一部は、ヒートシンク１１に突設された放熱フィン４ａの接触を回避する逃がし形状となっている（図４の右側部分を参照）。そして、上型４３を下方に駆動させることにより、下型４２及び上型４３の型閉めを行う。この時点で、下型４２及び上型４３の内部に、ケース蓋３の樹脂材料が充填される部分であるキャビティ４４が構成される（図４参照）。

続く成形工程では、上型４３に設けたゲート部を介して、キャビティ４４内に溶融した樹脂材料４８を充填して射出成形する。溶融した樹脂材料４８は、ゲート部→キャビティ４４内の被覆部１２の成形領域→キャビティ４４内のブリッジ３２の成形領域の順に通過した後、柱部成形用キャビティ４７内に流れ込む。

そして、溶融した樹脂材料４８を冷却して固化させることにより、ヒートシンク１１の表面に接合する被覆部１２を成形するとともに、ヒートシンク１１の表面において被覆部１２が存在しない領域Ｒ１に接合する柱部３１を成形する。また、柱部３１と被覆部１２とを連結する位置に１本のブリッジ３２を成形する。

その後、下型４２及び上型４３を型開きし、ヒートシンク１１が被覆部１２で被覆されたケース蓋３を取り出す。このとき、樹脂材料４８が、ゲート部のキャビティ４４側の開口端にて破断するため、ヒートシンク１１の下面Ｓ２を被覆する被覆部１２の表面にはゲート跡（図示略）が残るようになる。

そして、成形工程の終了後、検査準備工程を行い、彫刻刀等の工具（図示略）を用いて、ブリッジ３２に切り込み３３を形成する（図３参照）。

さらに、検査準備工程後の検査工程では、手作業で柱部３１を引っ張る等して外力を付加することにより、柱部３１とヒートシンク１１との接合強度を検査する。さらに、柱部３１をヒートシンク１１の表面（下面Ｓ２）から除去し、柱部３１が除去された時点（図５，図６参照）で、柱部３１に対する外力の付加を終了する。この検査工程では、柱部３１に外力を付加することにより、柱部３１を、ヒートシンク１１との接合面付近の部位でヒートシンク１１から剥離または破断することが可能となる。

柱部３１の除去後、ヒートシンク１１の表面（領域Ｒ１）に残る柱部３１の接合痕５２，５３（図５，図６参照）の状態を目視で確認することにより、ヒートシンク１１と柱部３１との接合強度、ひいては、ヒートシンク１１と被覆部１２との接合強度が基準を満たしているか否かを判定する。例えば、柱部３１が材破（破断）し、柱部３１の基端部（接合痕５３）がヒートシンク１１の表面に残っている場合（図６参照）、接合強度が基準を満たしていると判定する。この場合、柱部３１が除去されたケース蓋３を、ケース本体２と組み合わせてＥＣＵケース（インサート射出成形品）を製造し、ＥＣＵケースを、良品として出荷したり、別部品に組み込んだりすることができる。なお、ケース本体２は、成形型４１とは別の成形型を用いた射出成形により得られたものである。一方、柱部３１がヒートシンク１１の表面から完全に剥離（界面剥離）し、跡（接合痕５２）のみがヒートシンク１１の表面に残っている場合（図５参照）、接合強度は基準を満たしていないと判定する。この場合、ヒートシンク１１と被覆部１２とが十分な接合強度で接合していない可能性があるため、柱部３１が除去されたケース蓋３を良品とは別にする。なお、本実施形態では、柱部３１の基端部が残っているか否かを確認することにより、接合強度が基準を満たしているか否かを判定しているが、判定基準は適宜変更することが可能である。

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態の成形工程においてヒートシンク１１の表面に接合される柱部３１は、検査用の構造物であり、完成したインサート射出成形品（ＥＣＵケース）において機能上必要な構造物ではない。このため、ヒートシンク１１と被覆部１２との接合強度を検査する際に、柱部３１を破壊したりヒートシンク１１から剥したりしたとしても、インサート射出成形品の最終形状が完成品の状態に維持される。これにより、検査したインサート射出成形品を、良品として出荷したり、別部品に組み込んだりすることができる。

（２）本実施形態では、図６に示す接合痕５３を確認できた場合に、ヒートシンク１１と柱部３１との接合強度が検査されて所定の基準を満たしており、ヒートシンク１１と被覆部１２との接合強度も所定の基準を満たしていると判定することができる。この場合、好適なインサート射出成形品を得ることができる。

なお、上記実施形態を以下のように変更してもよい。

・上記実施形態の検査準備工程では、工具を用いて、ブリッジ３２に切り込み３３を形成していたが、工具を用いてブリッジ３２を完全に切断してもよい。なお、工具以外にも、レーザー等の別の機構を用いてブリッジ３２を所定の部位で分断してもよい。

・上記実施形態の検査工程では、手作業により、柱部３１に外力を付加していたが、チャック装置やロボットハンド等の把持機構により、柱部３１を把持し外力を付加してもよい。

・上記実施形態の検査工程では、ヒートシンク１１の表面に残る柱部３１の接合痕５２，５３の状態を目視で確認することにより、接合強度が基準を満たしているか否かを判定していた。しかし、接合痕５２，５３をカメラ等により撮像し、撮像した画像に基づいて、接合強度が基準を満たしているか否かを自動的に判定してもよい。

・上記実施形態では、根元に台座形状を有する円柱形状の柱部３１が被検査部として用いられていたが、根元の台座形状はなくてもよい。また、柱部３１の形状は、断面が正方形または長方形の四角柱形状の他、三角柱形状、楕円柱形状等であってもよい。なお、被検査部は、接合強度の判定に必要な剛性を有していればよい。溝やノッチなどの材破（破断）しやすい部位を被検査部に設け、被検査部の剛性を調整することも可能である。また、被検査部において外力を付加する部位に、凹凸を形成してもよい。

・上記実施形態の検査工程では、手作業で柱部３１を引っ張る等して柱部３１に外力を付加していた。しかし、例えば図７に示されるように、インサート部材７１の表面において被覆部７２が存在しない領域に、被覆部７２と同じ樹脂材料からなる断面略Ｉ字状の被検査部７３を固着し、検査工程において、被検査部７３の天板部７３ａを治具７４で持ち上げて被検査部７３を剥すことにより、被検査部７３に外力を付加してもよい。また、図８に示されるように、インサート部材８１の表面において被覆部８２が存在しない領域に対して、テープ材８３を介して、被覆部８２と同じ樹脂材料からなる平板状の被検査部８４を固着してもよい。この場合、検査工程において、テープ材８３を剥すのに伴って被検査部８４も剥すことにより、被検査部８４に外力を付加してもよい。さらに、図９に示されるように、インサート部材９１の表面において被覆部９２が存在しない領域に、被覆部９２と同じ材料からなり、断面視で屈曲した形状をなす被検査部９３を固着してもよい。この場合、検査工程において、被検査部９３の上端部にある押圧板９３ａを下方に押圧することにより、被検査部９３に外力を付加してもよい。

・上記実施形態では、柱部３１及び被覆部１２が、１本のブリッジ３２で連結されていた。しかし、柱部３１及び被覆部１２は、２本以上のブリッジ３２で連結されていてもよい。また、柱部３１及び被覆部１２は、ブリッジ３２で連結されていなくてもよい。

・上記実施形態の被覆部１２は、ＰＢＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂等の熱可塑性樹脂（樹脂材料）によって形成されていた。しかし、被覆部１２を、ポリ塩化ビニル、ＰＣ樹脂（ポリカーボネート樹脂）、ＰＯＭ樹脂（ポリアセタール樹脂）、ＡＢＳ樹脂等の他の熱可塑性樹脂によって形成してもよい。

・上記実施形態では、ヒートシンク１１の下面Ｓ２が、ゲート跡（図示略）を有する特定の面となっていたが、ヒートシンク１１における下面Ｓ２とは別の面（具体的には、上面Ｓ１や端面Ｓ３）を、ゲート跡を有する特定の面としてもよい。

・上記実施形態において、検査工程で接合強度を検査した後、接合痕５２，５３を除去する処理を行ってもよい。

１…インサート射出成形品の中間体としてのＥＣＵケース
１１…インサート部材としてのヒートシンク
１２，７２，８２，９２…被覆部
３１…被検査部としての柱部
３２…ブリッジ
４１…成形型
４４…キャビティ
４７…キャビティ（柱部成形用キャビティ）
４８…樹脂材料
５２，５３…接合痕
７１，８１，９１…インサート部材
７３，８４，９３…被検査部
Ｒ１…被覆部が存在しない領域

Claims (5)

1. 金属材料からなるインサート部材が樹脂材料からなる被覆部で被覆され、かつ前記インサート部材の表面の一部が外部に露出しているインサート射出成形品の製造方法であって、
   成形型のキャビティ内に前記インサート部材をセットする成形準備工程と、前記キャビティ内に溶融した前記樹脂材料を充填して射出成形する成形工程とを含み、
   前記成形工程では、溶融した前記樹脂材料を固化させることにより、前記インサート部材の表面に接合する前記被覆部を成形するとともに、前記インサート部材の表面において前記被覆部が存在しない領域に接合し、外力によって破断可能な部位を有する被検査部を成形し、前記被検査部と前記被覆部とを連結する位置にブリッジを成形する
   ことを特徴とするインサート射出成形品の製造方法。
2. 前記成形工程後に、前記被検査部に外力を付加することにより、前記被検査部と前記インサート部材との接合強度を検査する検査工程を行うことを特徴とする請求項１に記載のインサート射出成形品の製造方法。
3. 前記検査工程では、前記被検査部の除去後に、前記インサート部材の表面に残る前記被検査部の接合痕の状態を確認することにより、前記接合強度が基準を満たしているか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載のインサート射出成形品の製造方法。
4. 金属材料からなるインサート部材が樹脂材料からなる被覆部で被覆され、かつ前記インサート部材の表面の一部が外部に露出しているインサート射出成形品の中間体であって、
   前記インサート部材の表面において前記被覆部が存在しない領域に、前記被覆部と同じ樹脂材料からなる被検査部が固着され、
   前記被検査部と前記被覆部とを連結する位置にブリッジが成形されている
   ことを特徴とするインサート射出成形品の中間体。
5. 金属材料からなるインサート部材が樹脂材料からなる被覆部で被覆され、かつ前記インサート部材の表面の一部が外部に露出しているインサート射出成形品であって、
   前記インサート部材の表面において前記被覆部が存在しない領域に、接合強度検査用の被検査部の接合痕が残っており、
   前記被検査部と前記被覆部とを連結する位置にブリッジが成形されている
   ことを特徴とするインサート射出成形品。

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