JP7560059B2 - 金属樹脂複合体を製造するための装置、金型セット、および方法 - Google Patents

金属樹脂複合体を製造するための装置、金型セット、および方法 Download PDF

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Description

本発明は、金属樹脂複合体を製造するための装置、金型セット、および方法に関する。
金属部材および熱硬化性を有する樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための装置が知られている（例えば特許文献１）。上記金属樹脂複合体は、上記装置とは別のプレス装置によって予めプレス成形された金属部材と、樹脂材とを上記装置によりプレス成形することで一体に成形される。つまり、上記金属樹脂複合体の製造には、金属部材をプレス成形するための金型と、金属部材と樹脂材とを一体に成形するための金型とを使用する。
特開２０２０－１０４４１１号公報
上記金属樹脂複合体を１組の金型を用いて成形する場合、金属部材を所定の形状にプレス成形した後、金属部材のプレス成形に用いた金型を使用して金属部材と樹脂材とをプレス成形する。この場合、金型のキャビティは、金属樹脂複合体の形状、つまり金属部材と樹脂材とが一体成形された最終形状に合わせて設計されるため、下型に沿った金属部材のプレス成形が難しく、金属部材の成形精度が低下するおそれがある。
本発明は、１組の金型により金属樹脂複合体を製造するための装置、金型セット、および方法において、金属部材の成形精度の向上を図ることを目的とする。
本発明の第１の態様は、金属部材および樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための装置であって、前記金属部材および前記樹脂材を挟み込む上型および下型を備える金型と、前記上型および前記下型によって形成される前記樹脂材を配置するためのキャビティの少なくとも一部を埋めるように、前記上型に着脱可能に固定されている成形補助部品と、前記上型および前記下型の少なくとも一方を鉛直方向に移動させる駆動部とを備え、前記成形補助部品は、前記金属部材を成形するための第１プレス面を有し、前記上型は、前記金属部材と前記樹脂材とを一体成形するための第２プレス面を有し、前記成形補助部品が取り付けられた状態における前記第１プレス面と前記下型との間の距離は、前記成形補助部品が取り外された状態における前記第２プレス面と前記下型との間の距離よりも短い、装置を提供する。
金属部材のプレス成形と、金属部材および樹脂材の一体成形とを１組の金型で行う場合、樹脂材が配置されるキャビティが、上型および下型が閉じた状態で形成されている。そのため、金属部材のプレス成形時には、そのキャビティが形成されている箇所において、上型が金属部材を下型の成形面の形状に沿わせて成形できない。これに対して、この構成によれば、まず金属部材をプレス成形する際には成形補助部品を上型に取り付け、次に金属樹脂複合体をプレス成形する際には成形補助部品を上型から取り外すことができる。また、成形補助部品が取り外された状態における第１プレス面と下型との間の距離は、成形補助部品が取り付けられた状態における第２プレス面と下型との間の距離よりも短くなっている。つまり、金属部材のプレス成形時にキャビティの少なくとも一部を成形補助部品で埋めているため、キャビティが減少し、金属部材のプレス成形時に金属部材が下型の形状に沿いやすくなる。その結果、金属部材の成形精度を向上できる。そして、金属樹脂複合体をプレス成形する際には成形補助部品を取り外すことにより、所望の大きさおよび形状のキャビティを形成できるため、所望の形状の金属樹脂複合体を製造できる。
前記金属樹脂複合体は、長手方向に垂直な断面において、水平方向に延びる底壁部と、前記底壁部の両端から立ち上がる側壁部と、前記側壁部から水平方向外側に延びるフランジ部とを有し、前記上型は、前記断面において、前記底壁部を成形する第１成形上面と、前記側壁部を成形する第２成形上面と、前記フランジ部を成形する第３成形上面とを有し、前記成形補助部品は、前記第１成形上面および前記第２成形上面によって形成される角部を被覆するように配置されていてもよい。
この構成によれば、角部におけるキャビティが減少している。キャビティが減少している箇所においては、金属部材のプレス成形時に金属部材が下型の形状に沿いやすくなるため、金属部材の成形精度を向上できる。特に、角部では成形精度を求められるため、角部においてキャビティを減少させて寸法精度を高めることは有効である。
前記第２成形上面には、段差が設けられていてもよい。
この構成によれば、樹脂材がキャビティから漏出するためには、上型の段差を越えて流動する必要があるため、段差によってキャビティが封止され得る。従って、樹脂材の漏出を抑制できる。つまり、樹脂材のキャビティにおける充填圧を高め、品質を高めることができる。
前記成形補助部品は、前記キャビティの全部を埋めるように前記上型に着脱可能に固定されていてもよい。
この構成によれば、成形補助部品が上型に取り付けられている状態で上型および下型を閉じた場合、キャビティが無いため、金属部材のプレス成形時に金属部材が下型の形状に沿いやすくなる。そのため、金属部材の成形精度を向上できる。
前記成形補助部品には貫通孔が設けられ、前記上型には前記貫通孔と位置合わせされたねじ穴が設けられ、前記貫通孔を介してねじを前記ねじ穴に締結することで、前記成形補助部品は、前記上型に固定されていてもよい。
この構成によれば、成形補助部品を上型に機械的に強固に固定できる。そのため、プレス成形時に成形補助部品が上型から外れることを抑制ないし防止できる。
本発明の第２の態様は、金属部材および樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための金型セットであって、前記金属部材および前記樹脂材を挟み込む上型および下型を備える金型と、前記上型および前記下型によって形成される前記樹脂材を配置するためのキャビティの少なくとも一部を埋めるように、前記上型に着脱可能に固定されている成形補助部品とを備え、前記成形補助部品は、前記金属部材を成形するための第１プレス面を有し、前記上型は、前記金属部材と前記樹脂材とを一体成形するための第２プレス面を有し、前記成形補助部品が取り付けられた状態における前記第１プレス面と前記下型との間の距離は、前記成形補助部品が取り外された状態における前記第２プレス面と前記下型との間の距離よりも短い、金型セットを提供する。
金属部材のプレス成形と、金属部材および樹脂材の一体成形とを１組の金型で行う場合、樹脂材が配置されるキャビティが、上型および下型が閉じた状態で形成されている。そのため、金属部材のプレス成形時には、そのキャビティが形成されている箇所において、上型が金属部材を下型の成形面の形状に沿わせて成形できない。これに対して、この構成によれば、まず金属部材をプレス成形する際には成形補助部品を上型に取り付け、次に金属樹脂複合体をプレス成形する際には成形補助部品を上型から取り外すことができる。これにより、金属部材のプレス成形時にキャビティの少なくとも一部を成形補助部品で埋めているため、キャビティが減少し、金属部材のプレス成形時に金属部材が下型の形状に沿いやすくなる。その結果、金属部材の成形精度を向上できる。そして、金属樹脂複合体をプレス成形する際には成形補助部品を取り外すことにより、所望の大きさおよび形状のキャビティを形成できるため、所望の形状の金属樹脂複合体を製造できる。
本発明の第３の態様は、金属部材および樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための方法であって、前記金属部材および前記樹脂材を挟み込む上型および下型を備える金型と、前記上型および前記下型によって形成される前記樹脂材を配置するためのキャビティの少なくとも一部を埋めるように、前記上型に着脱可能に固定されている成形補助部品とを準備し、前記成形補助部品が取り付けられた前記上型および前記下型を閉じて、前記金属部材をプレス成形し、前記成形補助部品が取り付けられた前記上型および前記下型を開いて、プレス成形された前記金属部材の上に前記樹脂材を配置し、前記成形補助部品が取り外された前記上型および前記下型を閉じて、前記金属部材および前記樹脂材を一体成形することを含む、方法を提供する。
金属部材のプレス成形と、金属部材および樹脂材の一体成形とを１組の金型で行う場合、樹脂材が配置されるキャビティが、上型および下型が閉じた状態で形成されている。そのため、金属部材のプレス成形時には、そのキャビティが形成されている箇所において、上型が金属部材を下型の成形面の形状に沿わせて成形できない。これに対して、この構成によれば、金属部材のプレス成形時にキャビティの少なくとも一部を成形補助部品で埋めているため、キャビティが減少し、金属部材のプレス成形時に金属部材が下型の形状に沿いやすくなる。その結果、金属部材の成形精度を向上できる。また、金属樹脂複合体をプレス成形する際には成形補助部品を取り外すことにより、所望の大きさおよび形状のキャビティを形成できるため、所望の形状の金属樹脂複合体を製造できる。
本発明によれば、１組の金型により金属樹脂複合体を製造するための装置、金型セット、および方法において、金属部材の成形精度を向上できる。
本発明の第１実施形態における金属樹脂複合体の斜視図。 図１の線II－IIに沿った断面図。 本発明の第１実施形態における装置の概略図。 本発明の第１実施形態における上型の斜視図。 本発明の第１実施形態における成形補助部品の斜視図。 本発明の第１実施形態における上型および成形補助部品の斜視図。 図６の線VII－VIIに沿った断面図。 本発明の第１実施形態の変形例を示す図７と同様の断面図。 第１実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第１工程を示す断面図。 第１実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第２工程を示す断面図。 第１実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第３工程を示す断面図。 第１実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第４工程を示す断面図。 第１実施形態における金属樹脂複合体を製造するための方法の第５工程を示す断面図。 本発明の第２実施形態における図６の線XIV－XIVに沿った断面図。 本発明の第２実施形態の変形例を示す図１４と同様の断面図。 本発明の第２実施形態の変形例を示す図１４と同様の断面図。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態として、金属樹脂複合体を製造するための装置、金型セット、および方法について説明する。
（第１実施形態）
図１および図２を参照して、本実施形態で製造される金属樹脂複合体１は、金属板（金属部材）１０と、樹脂材２０とを含んでいる。図２に示すように、金属樹脂複合体１は、長手方向に垂直な断面においてハット形をしている。詳細には、ハット形状を有する金属板１０の内面（凹面）に樹脂材２０が固着されることによって金属樹脂複合体１が構成されている。ただし、金属樹脂複合体１の形状は、ハット形に限定されず、任意の形状であり得る。
金属樹脂複合体１は、水平方向に延びる底壁部２と、底壁部２の両端から立ち上がる側壁部３と、側壁部３から水平方向外側に延びるフランジ部４とを有している。底壁部２は金属板１０と樹脂材２０とからなり、側壁部３は金属板１０と樹脂材２０とからなり、フランジ部４は金属板１０のみからなる。本実施形態では、側壁部３における樹脂材２０は、底壁部２からフランジ部４に向かって側壁部３の途中で端面２０ａにて終端している。
図１に示すように、本実施形態では、樹脂材２０は、長手方向に延びる第１リブ５と、短手方向に延びる第２リブ６Ａ～６Ｅとを有する。具体的には、第１リブ５は、底壁部２の樹脂材２０の上面における短手方向の略中央に設けられている。第２リブ６Ａ～６Ｅはそれぞれ、側壁部３の樹脂材２０および底壁部２の樹脂材２０を接続するように、底壁部２の樹脂材２０の上面に長手方向に略等間隔で設けられている。
図３～８を参照して、本実施形態における金属樹脂複合体１を製造するための装置５０および金型セット８０について説明する。
図３を参照すると、本実施形態における金属樹脂複合体１を製造するための装置５０は、金型１００を含む金型セット８０と、金型１００を駆動する駆動部１３０と、金型を加熱する加熱部１４０とを有している。なお、駆動部１３０および加熱部１４０は、プレス成形を実行可能な公知のものを使用でき、詳細を図示することなく概念図として図３にのみ示し、以降の図では図示を省略する。
金型セット８０は、金型１００およびキャップ（成形補助部品）９０を備える。
金型１００は、金属板１０および樹脂材２０をプレス成形して金属樹脂複合体１を製造するものである。金型１００は、金属板１０および樹脂材２０を挟み込む上型１１０と下型１２０とを有している。本実施形態では、上型１１０がパンチとして構成され、下型１２０がダイとして構成されている。上型１１０は駆動部１３０によって鉛直方向に移動可能であり、即ち下型１２０に対して接近および離反可能に構成されている。ただし、駆動部１３０による金型１００の駆動態様については特に限定されず、駆動部１３０は上型１１０および下型１２０の少なくとも一方を鉛直方向に移動させるものであり得る。また、本実施形態では上型１１０は１つの部材として構成されているが、図８に示す変形例のように、上型１１０はパンチ１１０ａおよびホルダー１１０ｂなどの２つ以上の部品で構成されてもよい。
図３および図４を参照すると、上型１１０は、底壁部２（図２参照）を成形する第１成形上面１１１と、側壁部３（図２参照）を成形する第２成形上面１１２と、フランジ部４（図２参照）を成形する第３成形上面１１３とを有している。本実施形態では、第１成形上面１１１および第３成形上面１１３は水平面として構成されており、第２成形上面１１２は第１成形上面１１１および第３成形上面１１３を接続するとともに鉛直方向から傾斜して構成されている。上型１１０は、詳細を後述するように、金属板１０と樹脂材２０とを一体成形するための第２プレス面１１７有している。本実施形態では、第２プレス面１１７は、第１成形上面１１１と、第２成形上面１１２と、第３成形上面１１３とを含む。
本実施形態では、第２成形上面１１２に段差１１２ａが設けられている。段差１１２ａは、第１成形上面１１１から第３成形上面１１３に向かって一段上がるように設けられている。
本実施形態では、上型１１０には、長手方向に延びる第１溝部１１４と、短手方向に延びる第２溝部１１５Ａ～１１５Ｅとが設けられている。具体的には、第１溝部１１４は、第１成形上面１１１における短手方向の略中央に設けられ、第２溝部１１５Ａ～１１５Ｅはそれぞれ、第１成形上面１１１および第２成形上面１１２に長手方向に略等間隔で設けられている。
図３を参照すると、下型１２０は、底壁部２（図２参照）を成形する第１成形下面１２１と、側壁部３（図２参照）を成形する第２成形下面１２２と、フランジ部４（図２参照）を成形する第３成形下面１２３とを有している。本実施形態では、第１成形下面１２１および第３成形下面１２３は水平面として構成されており、第２成形下面１２２は第１成形下面１２１および第３成形下面１２３を接続するとともに鉛直方向から傾斜して構成されている。第１成形下面１２１は第１成形上面１１１と対向して配置され、第２成形下面１２２は第２成形上面１１２と対向して配置され、第３成形下面１２３は第３成形上面１１３と対向して配置されている。
図５を併せて参照すると、キャップ９０は、板状のキャップ底壁９１と、キャップ底壁９１の両端から立ち上がり、終端がキャップ端面９２ａであるキャップ側壁９２とを備える。キャップ９０は、詳細を後述するように、金属板１０を成形するための第１プレス面９７を有している。本実施形態では、第１プレス面９７は、キャップ底壁９１の下面９１ｂと、キャップ側壁９２の外面９２ｂを含む。
また、キャップ９０には、長手方向に延びる第１突条９３が、キャップ底壁９１の上面９１ａの短手方向の略中央に設けられている。さらに、キャップ９０には、短手方向に延びる第２突条９４Ａ～９４Ｅが、キャップ底壁９１の上面９１ａに長手方向に略等間隔で設けられている。
本実施形態では、キャップ９０の材質は硬質金属であるが、軟質金属または樹脂などであってもよい。また、本実施形態では、キャップ９０は、切削加工により成形されているが、鋳造や３Ｄプリンティングなど他の加工方法によって成形されてもよい。
図３および図６を参照すると、キャップ９０は、キャップ底壁９１の上面９１ａが第１成形上面１１１に接し、キャップ側壁９２の外面９２ｂが第２成形上面１１２に接し、さらに、キャップ端面９２ａが段差１１２ａに接するように上型１１０に取り付けられている。また、キャップ９０は、第１突条９３が第１溝部１１４に嵌まるように、かつ、第２突条９４Ａ～９４Ｅが第２溝部１１５Ａ～１１５Ｅに嵌まるように、上型１１０に取り付けられている。すなわち、キャップ９０は、第１成形上面１１１および第２成形上面１１２によって形成される角部１１８を被覆するように配置されている。本実施形態では、キャップ９０は、後述のキャビティＣ（図１２参照）の全部を埋めるように上型１１０に固定されている。
図６および図７を参照すると、本実施形態では、キャップ９０は、上型１１０に雄ねじであるねじ１５０で固定されている。具体的には、第１突条９３および第２突条９４Ａ～９４Ｅが交わる部分にはキャップ底壁９１の下面９１ｂから上型１１０に向けて貫通する貫通孔９５Ａ～９５Ｅが設けられている。また、上型１１０には貫通孔９５Ａ～９５Ｅと位置合わせされた雌ねじであるねじ穴１１６Ａ～１１６Ｅが設けられている。貫通孔９５Ａ～９５Ｅを介してねじ穴１１６Ａ～１１６Ｅにねじ１５０を締結することで、キャップ９０は上型１１０に固定されている。
また、貫通孔９５Ａ～９５Ｅの下面９１ｂ側には貫通孔９５Ａ～９５Ｅより径が大きいざぐり９６が設けられており、ねじ１５０を締結した際、ねじ１５０の頭部はキャップ底壁９１の下面９１ｂから突出しないようにざぐり９６内に収納される。
キャップ９０は上型１１０にねじ１５０で固定されていることから、ねじ１５０を取り外すことで、キャップ９０は上型１１０から取り外される。すなわち、キャップ９０は、上型１１０に着脱可能に固定されている。キャップ９０は、上型１１０に両面テープなどを用いた接着によって固定されてもよく、上型１１０に埋め込まれた磁石から生じる磁力によって固定されてもよい。
図９～１３を参照して、本実施形態における金属樹脂複合体１を製造するための方法について説明する。図面では、水平方向をＸ方向として示し、鉛直方向（上下方向）をＹ方向として示す。また、金属樹脂複合体１（金属板１０と樹脂材２０）については、断面であることを示すハッチングを付すが、その他の部材については図示を明瞭にするためハッチングを省略する。
本実施形態では、図９～１３に示す第１～５工程を順に実行する中で２回のプレス成形を実行する。図９～１１に示す第１～３工程で１回目のプレスを実行し、図１１～１３に示す第３～５工程で２回目のプレスを実行する。
図９に示す第１工程では、上型１１０にキャップ９０を取り付けた状態で、成形前の平板状の金属板１０を下型１２０の上に載置する。
図１０に示す第２工程では、上型１１０を下降させ、金属板１０をキャップ９０が取り付けられた上型１１０と下型１２０とによって挟み込んでハット形にプレス成形する。このとき、金属板１０は、主に第１プレス面９７によって下型１２０に向かって押し付けられる。上型１１０と下型１２０が閉じられた状態において、キャップ底壁９１の下面９１ｂと第１成形下面１２１との間の距離ｄ１は、金属板１０の厚みｔと概略等しい（ｄ１＝ｔ）。距離ｄ１を金属板１０の厚みｔに対して等しく設定することで、金属板１０の成形精度を向上できる。また、第３成形上面１１３と第３成形下面１２３との間の距離ｄ３は金属板１０の厚みｔと概略等しい（ｄ３＝ｔ）。また、段差１１２ａの下方におけるキャップ側壁９２の外面９２ｂと第２成形下面１２２との間の距離ｄ２１は、金属板１０の厚みｔに対して概略等しいかまたはわずかに大きい（ｄ２１＝ｔまたはｄ２１＞ｔ）。また、段差１１２ａの上方における第２成形上面１１２と第２成形下面１２２との間の距離ｄ２２は金属板１０の厚みｔに対して概略等しいかまたはわずかに大きい（ｄ２２＝ｔまたはｄ２２＞ｔ）。特に、距離ｄ２２を金属板１０の厚みｔに対して等しく設定することで、後工程における樹脂材２０の充填圧を高めることができる。なお、本工程では、樹脂材２０（図１１～１３参照）は未だ充填されておらず、金属板１０のみをキャップ９０を介して上型１１０と下型１２０とによって挟み込む。
図１１に示す第３工程では、上型１１０を上昇させる。このとき、金属板１０は最終形状（本実施形態ではハット形）に成形されている。そして、金属板１０上には必要な寸法に裁断したシート状の樹脂材２０（プリプレグともいう。）を載置する。本実施形態では、ＳＭＣ（Sheet Molding Compound）法と称される成形法によって、当該樹脂材２０を高温高圧下で硬化させる（後述する第４工程参照）。本実施形態では、樹脂材２０として、樹脂にガラス繊維や炭素繊維を含侵させた繊維強化樹脂（FRP：Fiber Reinforced Plastic）を使用する。また、本実施形態では、樹脂材２０は、熱硬化性を有している。本工程では、樹脂材２０は未だ加熱されておらず、即ち硬化していない。なお、樹脂材２０は、シート状である必要はなく、任意の形状をとり得る。
また、第３工程では、上型１１０からキャップ９０を取り外す。キャップ９０が取り付けられた状態における第１プレス面９７と下型１２０との間の距離ｄ１，ｄ２１（図１０参照）は、キャップ９０が取り外された状態における第２プレス面１１７と下型１２０との間の距離ｄ４，ｄ５（図１２参照）よりも短い。より具体的には、距離ｄ１は距離ｄ４より短く、距離ｄ２１は距離ｄ５よりも短い。キャップ９０が取り外された後、上型１１０のねじ穴１１６Ａ～１１６Ｅに樹脂材２０が入り込まないように、図示しない穴埋め用ねじをねじ穴１１６Ａ～１１６Ｅに締結し、ねじ穴１１６Ａ～１１６Ｅを埋める。
図１２に示す第４工程では、上型１１０を下降させ、金属板１０と樹脂材２０とを上型１１０と下型１２０とによって挟み込んで樹脂材２０を金属板１０に固着させるようにプレス成形する。このとき、金属板１０および樹脂材２０は、第２プレス面１１７によって下型１２０に向かって押し付けられる。また、第１～２成形上面１１１～１１２と第１～２成形下面１２１～１２２（詳細には金属板１０）との間に設けられたキャビティＣには、樹脂材２０が充填される。即ち、ＳＭＣ法によって、必要な寸法に裁断した樹脂材２０を金型１００に投入し、高温高圧下で硬化させる。本実施形態では、キャビティＣは、上型１１０と下型１２０（詳細には金属板１０）とによって挟み込まれて形成される段差１１２ａより下方の空間と、第１溝部１１４および第２溝部１１５Ａ～１１５Ｅにより画定される空間とをいう。
キャビティＣに樹脂材２０が充填されるとき、樹脂材２０は、上型１１０の第１溝部１１４および第２溝部１１５Ａ～１１５Ｅにも流れ込み、第１リブ５および第２リブ６Ａ～６Ｅ（図１参照）が成形される。なお、本実施形態では、キャップ９０はキャビティＣの全部を埋めるように配置されており、樹脂材２０はキャビティＣの全部に充填される。そのため、図１および図５に示されているように、キャップ９０と金属種子複合体１における樹脂材２０とは、概略等しい形状となっている。
図１３に示す第５工程では、上型１１０を上昇させる。金属板１０の上面（ハット形の凹面）には樹脂材２０が固着され、金属樹脂複合体１が形成されている。このようにして、製品としてのハット形の金属樹脂複合体１が製造される。
金属板１０のプレス成形と、金属板１０および樹脂材２０の一体成形とを１組の金型１００で行う場合、樹脂材２０が配置されるキャビティＣが、上型１１０および下型１２０が閉じた状態で形成されている。そのため、金属板１０のプレス成形時には、そのキャビティＣが形成されている箇所において、上型１１０が金属板１０を下型１２０の成形面の形状に沿わせて成形できない。これに対して、本実施形態によれば、まず金属板１０をプレス成形する際にはキャップ９０を上型１１０に取り付け、次に金属樹脂複合体１をプレス成形する際にはキャップ９０を上型１１０から取り外すことができる。また、キャップ９０が取り付けられた状態における第１プレス面９７と下型１２０との間の距離ｄ１，ｄ２１は、キャップ９０が取り外された状態における第２プレス面１１７と下型１２０との間の距離ｄ４，ｄ５よりも短くなっている。つまり、金属板１０のプレス成形時にキャビティＣの少なくとも一部をキャップ９０で埋めているため、キャビティＣが減少し、金属板１０のプレス成形時に金属板１０が下型１２０の形状に沿いやすくなる。その結果、金属板１０の成形精度を向上できる。そして、金属樹脂複合体１をプレス成形する際にはキャップ９０を取り外すことにより、所望の大きさおよび形状のキャビティＣを形成できるため、所望の形状の金属樹脂複合体１を製造できる。
また、キャップ９０が上型１１０に取り付けられている状態で上型１１０および下型１２０を閉じた場合、キャビティＣが無いため、金属板１０のプレス成形時に金属板１０が下型１２０の形状に沿いやすくなる。そのため、金属板１０の成形精度を向上できる。
第４工程において樹脂材２０を充填する際、樹脂材２０がキャビティＣから漏出するためには、上型１１０の段差１１２ａを越えて流動する必要があるため、段差１１２ａによってキャビティＣが封止され得る。従って、樹脂材２０の漏出を抑制できる。つまり、樹脂材２０のキャビティＣにおける充填圧を高め、品質を高めることができる。
キャップ９０は上型１１０にねじ１５０で固定されているため、キャップ９０を上型１１０に機械的に強固に固定できる。そのため、プレス成形時にキャップ９０が上型１１０から外れることを抑制ないし防止できる。
本実施形態における金属樹脂複合体１では、第１リブ５および第２リブ６Ａ～６Ｂが成形されているため、金属樹脂複合体１の強度が向上し得る。
（第２実施形態）
図１４に示す第２実施形態は、上型１１０には第１溝部１１４（図４参照）および第２溝部１１５Ａ～１１５Ｅ（図４参照）が設けられていない。また、キャップ９０には第１突条９３（図５参照）および第２突条９４Ａ～９４Ｅ（図５参照）が設けられていない。さらに上型１１０には磁石１６０が埋め込まれている。これらに関する以外は、第１実施形態と実質的に同じである。従って、第１実施形態にて示した部分については説明を省略する場合がある。
第２実施形態では、キャップ９０は概略Ｃ字型の板状で、キャップ底壁９１およびキャップ側壁９２のみを有する。キャップ９０は、金属板に曲げ加工を施すことで成形される。なお、キャップ９０の成形方法は、曲げ加工に限定されず、例えば、切削によっても成形することができる。
上型１１０には、磁石１６０が埋め込まれている。そのため、金属製のキャップ９０は磁力によって上型１１０に固定されている。
第２実施形態では、キャップ９０は金属板の曲げ加工で成形されているため、加工が容易である。つまり、キャップ９０の製造工数が低減され得る。また、キャップ９０は磁石１６０により上型１１０に固定されているため、キャップ９０の着脱が容易である。
図１５を参照すると、第２実施形態の変形例では、上型１１０には第１実施形態に示すように、第１溝部１１４および第２溝部１１５Ａ～１１５Ｅ（図４参照）が設けられている。また、キャップ９０には第１突条９３（図５参照）および第２突条９４Ａ～９４Ｅ（図５参照）は設けられていない。
この変形例では、第１実施形態に示すキャップ９０が装着される上型１１０に対してもキャップ９０を装着できる。換言すると、共通の上型１１０に対して、異なる形状のキャップ９０を装着できる。
図１６を参照すると、第２実施形態の変形例では、キャップ９０は角キャップ９０ａ，９０ｂで構成されている。角キャップ９０ａ，９０ｂは、キャビティＣ（図１２参照）の一部を埋めるように着脱可能に固定されている。具体的には、角キャップ９０ａ，９０ｂは上型１１０の第１成形上面１１１および第２成形上面１１２によって形成される角部１１８のみに被覆するように配置されている。
キャップ９０がキャビティＣの一部のみを埋めるように構成されていることで、キャップ９０の重量が低減され、キャップ９０の着脱が容易になり得る。
また、キャップ９０は、第１成形上面１１１および第２成形上面１１２によって形成される角部１１８に取り付けられていることから、第２工程において金属板１０をプレス成形する際、角部１１８において距離ｄ１（図１０参照）および距離ｄ２１（図１０参照）が金属板１０の厚みｔと等しくなる。換言すると、角部１１８におけるキャビティＣが減少している。キャビティＣが減少している箇所においては、金属板１０のプレス成形時に金属板１０が下型１２０の形状に沿いやすくなるため、金属板１０の角部１１８における成形精度が向上し得る。特に、角部１１８では成形精度を求められるため、角部１１８においてキャビティＣを減少させて寸法精度を高めることは有効である。また、金属板１０の曲がりが生じない直線部分は、第４工程において樹脂材２０とともにプレス成形されることで、最終形状になり得る。従って、金属樹脂複合体１の成形精度が向上し得る。
金属樹脂複合体１において、金属板１０と樹脂材２０との間に接着層を設けてもよい。この場合、接着層を設けることで、金属部材１０と樹脂材２０とを強固に一体成形することができる。
１ 金属樹脂複合体
２ 底壁部
３ 側壁部
３ａ 段差部
４ フランジ部
５ 第１リブ
６Ａ～６Ｅ 第２リブ
１０ 金属板（金属部材）
２０ 樹脂材
２０ａ 端面
５０ 装置
８０ 金型セット
９０ キャップ（成形補助部品）
９０ａ，９０ｂ 角キャップ
９１ キャップ底壁
９１ａ 上面
９１ｂ 下面
９２ キャップ側壁
９２ａ キャップ端面
９２ｂ 外面
９３ 第１突条
９４Ａ～９４Ｅ 第２突条
９５Ａ～９５Ｅ 貫通孔
９６ ざぐり
９７ 第１プレス面
１００ 金型
１１０ 上型
１１０ａ パンチ
１１０ｂ ホルダー
１１１ 第１成形上面
１１２ 第２成形上面
１１２ａ 段差
１１３ 第３成形上面
１１４ 第１溝部
１１５Ａ～１１５Ｅ 第２溝部
１１６Ａ～１１６Ｅ ねじ穴
１１７ 第２プレス面
１１８ 角部
１２０ 下型
１２１ 第１成形下面
１２２ 第２成形下面
１２３ 第３成形下面
１３０ 駆動部
１４０ 加熱部
１５０ ねじ
１６０ 磁石
Ｃ キャビティ

Claims (7)

  1. 金属部材および樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための装置であって、
    前記金属部材および前記樹脂材を挟み込む上型および下型を備える金型と、
    前記上型および前記下型によって形成される前記樹脂材を配置するためのキャビティの少なくとも一部を埋めるように、前記上型に着脱可能に固定されている成形補助部品と、
    前記上型および前記下型の少なくとも一方を鉛直方向に移動させる駆動部と
    を備え、
    前記成形補助部品は、前記金属部材を成形するための第１プレス面を有し、
    前記上型は、前記金属部材と前記樹脂材とを一体成形するための第２プレス面を有し、
    前記成形補助部品が取り付けられた状態における前記第１プレス面と前記下型との間の距離は、前記成形補助部品が取り外された状態における前記第２プレス面と前記下型との間の距離よりも短い、装置。
  2. 前記金属樹脂複合体は、長手方向に垂直な断面において、水平方向に延びる底壁部と、前記底壁部の両端から立ち上がる側壁部と、前記側壁部から水平方向外側に延びるフランジ部とを有し、
    前記上型は、前記断面において、前記底壁部を成形する第１成形上面と、前記側壁部を成形する第２成形上面と、前記フランジ部を成形する第３成形上面とを有し、
    前記成形補助部品は、前記第１成形上面および前記第２成形上面によって形成される角部を被覆するように配置されている、請求項１に記載の装置。
  3. 前記第２成形上面には、段差が設けられている、請求項２に記載の装置。
  4. 前記成形補助部品は、前記キャビティの全部を埋めるように前記上型に着脱可能に固定されている、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
  5. 前記成形補助部品には貫通孔が設けられ、
    前記上型には前記貫通孔と位置合わせされたねじ穴が設けられ、
    前記貫通孔を介してねじを前記ねじ穴に締結することで、前記成形補助部品は、前記上型に固定されている、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
  6. 金属部材および樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための金型セットであって、
    前記金属部材および前記樹脂材を挟み込む上型および下型を備える金型と、
    前記上型および前記下型によって形成される前記樹脂材を配置するためのキャビティの少なくとも一部を埋めるように、前記上型に着脱可能に固定されている成形補助部品と
    を備え、
    前記成形補助部品は、前記金属部材を成形するための第１プレス面を有し、
    前記上型は、前記金属部材と前記樹脂材とを一体成形するための第２プレス面を有し、
    前記成形補助部品が取り付けられた状態における前記第１プレス面と前記下型との間の距離は、前記成形補助部品が取り外された状態における前記第２プレス面と前記下型との間の距離よりも短い、金型セット。
  7. 金属部材および樹脂材をプレス成形して金属樹脂複合体を製造するための方法であって、
    前記金属部材および前記樹脂材を挟み込む上型および下型を備える金型と、前記上型および前記下型によって形成される前記樹脂材を配置するためのキャビティの少なくとも一部を埋めるように、前記上型に着脱可能に固定されている成形補助部品とを準備し、
    前記成形補助部品が取り付けられた前記上型および前記下型を閉じて、前記金属部材をプレス成形し、
    前記成形補助部品が取り付けられた前記上型および前記下型を開いて、プレス成形された前記金属部材の上に前記樹脂材を配置し、
    前記成形補助部品が取り外された前記上型および前記下型を閉じて、前記金属部材および前記樹脂材を一体成形する
    ことを含む、方法。
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