(57)【要約】【課題】Ｌ字形のように屈曲部を有するインサート部材と樹脂とを一体成形しようとすると、樹脂の流動圧により金型キャビティ内でインサート部材の位置がずれてしまうことがある。特に、インサート部材の特定部分を成形物の表面に露出させたいときに、インサート部材と金型の間に樹脂が滲入すると、インサート部材の表面が樹脂に覆われてしまい、不都合である。【解決手段】屈曲部を挟んで第一部分と第二部分が配置されたインサート部材を、成形金型にセットする際、成形物の表面に露出させたい部分の上のキャビティ空間における樹脂の流動速度が、表面に露出させたい部分の横のキャビティ空間における樹脂の流動速度よりも大きくなるように、キャビティの形状を設定する。成形物の表面に露出させたい部分の上のキャビティ空間の樹脂の流動を先行させることにより、インサート部材と金型の間に樹脂が滲入するのを、効果的に抑制できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを形成可能な金型を用いて、屈曲部を挟んで第一部分と第二部分が配置されたインサート部材と樹脂とを一体成形する一体成形方法において、
前記第一部分が前記金型に保持されるとともに、前記第二部分が前記金型の内面に接触するように、前記インサート部材を前記キャビティにセットし、
前記第二部分よりも前記第一部分に近い位置から前記キャビティに樹脂を射出し、前記第一部分の横空間を経由させて前記第二部分の上空間及び前記第二部分の横空間に流動させるが、
前記キャビティは、前記第二部分の上空間における樹脂の流動速度が、前記第二部分の横空間における樹脂の流動速度よりも大きくなるような形状を有する、
ことを特徴とする一体成形方法。
【請求項２】
キャビティを形成可能な金型を用いて、屈曲部を挟んで第一部分と第二部分が配置されたインサート部材と樹脂とを一体成形する一体成形方法において、
前記第一部分が前記金型に保持されるとともに、前記第二部分が前記金型の内面に接触するように、前記インサート部材を前記キャビティにセットし、
前記第二部分よりも前記第一部分に近い位置から前記キャビティに樹脂を射出し、前記第一部分の横空間を経由させて前記第二部分の上空間及び前記第二部分の横空間に流動させるが、
前記キャビティは、前記第二部分の上空間における前記インサート部材の上面から前記キャビティの天井までの高さが、前記第二部分の横空間におけるキャビティの床面から天井までの高さよりも大きい、
ことを特徴とする一体成形方法。
【請求項３】
キャビティを形成可能な金型を用いて、屈曲部を挟んで第一部分と第二部分が配置されたインサート部材と樹脂とを一体成形する一体成形方法において、
前記第一部分が前記金型に保持されるとともに、前記第二部分が前記金型の内面に接触するように、前記インサート部材を前記キャビティにセットし、
前記第二部分よりも前記第一部分に近い位置から前記キャビティに樹脂を射出し、前記第一部分の横空間を経由させて前記第二部分の上空間及び前記第二部分の横空間に流動させるが、
前記キャビティは、前記第二部分の上空間における樹脂の流路の断面積が、前記第二部分の横空間における樹脂の流路の断面積よりも大きい、
ことを特徴とする一体成形方法。
【請求項４】
キャビティを形成可能な金型を用いて、屈曲部を挟んで第一部分と第二部分が配置されたインサート部材と樹脂とを一体成形する一体成形方法において、
前記第一部分が前記金型に保持されるとともに、前記第二部分が前記金型の内面に接触するように、前記インサート部材を前記キャビティにセットし、
前記第二部分よりも前記第一部分に近い位置から前記キャビティに樹脂を射出し、前記第一部分の横空間を経由させて前記第二部分の上空間及び前記第二部分の横空間に流動させるが、
前記キャビティにおいて、前記第二部分の上空間における前記金型の内面から最も離れた点と前記金型の内面との距離が、前記第二部分の横空間における前記金型の内面から最も離れた点と前記金型の内面との距離よりも大きい、
ことを特徴とする一体成形方法。
【請求項５】
前記キャビティは、
前記第二部分の横空間における高さが、下流に向かって小さくなる、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか１項に記載の一体成形方法。
【請求項６】
前記キャビティは、
前記第二部分の横空間における樹脂の流路の断面積が、下流に向かって小さくなる、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか１項に記載の一体成形方法。
【請求項７】
複数の前記インサート部材をフープ状に連設し、
順次に前記キャビティに搬送してセットする、
ことを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか１項に記載の一体成形方法。
【請求項８】
屈曲部を挟んで第一部分と第二部分とが配置されたインサート部材と樹脂とを一体成形するための一体成形装置であって、
前記第一部分を固定的に保持する保持部と、
前記第二部分の底面と接触する面と、
前記第二部分よりも前記第一部分に近い位置からキャビティに樹脂を射出するゲートを備えており、
前記第二部分の上空間における樹脂の流動速度が、前記第二部分の横空間における樹脂の流動速度よりも大きくなるような形状のキャビティを形成する、
ことを特徴とする一体成形装置。
【請求項９】
屈曲部を挟んで第一部分と第二部分とが配置されたインサート部材と樹脂とを一体成形するための一体成形装置であって、
前記第一部分を固定的に保持する保持部と、
前記第二部分の底面と接触する面と、
前記第二部分よりも前記第一部分に近い位置からキャビティに樹脂を射出するゲートを備えており、
前記キャビティにおいて、前記第二部分の上空間における前記インサート部材の上面から前記キャビティの天井までの高さが、前記第二部分の横空間におけるキャビティの床面から天井までの高さよりも大きい、
ことを特徴とする一体成形装置。
【請求項１０】
屈曲部を挟んで第一部分と第二部分とが配置されたインサート部材と樹脂とを一体成形するための一体成形装置であって、
前記第一部分を固定的に保持する保持部と、
前記第二部分の底面と接触する面と、
前記第二部分よりも前記第一部分に近い位置からキャビティに樹脂を射出するゲートを備えており、
前記キャビティにおいて、前記第二部分の上空間における樹脂の流路の断面積が、前記第二部分の横空間における樹脂の流路の断面積よりも大きい、
ことを特徴とする一体成形装置。
【請求項１１】
屈曲部を挟んで第一部分と第二部分とが配置されたインサート部材と樹脂とを一体成形するための一体成形装置であって、
前記第一部分を固定的に保持する保持部と、
前記第二部分の底面と接触する面と、
前記第二部分よりも前記第一部分に近い位置からキャビティに樹脂を射出するゲートを備えており、
前記キャビティにおいて、前記第二部分の上空間における金型の内面から最も離れた点と前記金型の内面との距離が、前記第二部分の横空間における金型の内面から最も離れた点と前記金型の内面との距離よりも大きい、
ことを特徴とする一体成形用装置。
【請求項１２】
前記キャビティは、
前記第二部分の横空間における高さが、下流に向かって小さくなる、
ことを特徴とする請求項７乃至１１のうちの何れか１項に記載の一体成形装置。
【請求項１３】
前記キャビティは、
前記第二部分の横空間における樹脂の流路の断面積が、下流に向かって小さくなる、
ことを特徴とする請求項７乃至１１のうちの何れか１項に記載の一体成形装置。
【請求項１４】
フープ状に連設された複数の前記インサート部材を順次に搬送して前記キャビティにセットする機構を備える、
ことを特徴とする請求項７乃至１３のうちの何れか１項に記載の一体成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈曲部を有する部材と樹脂とを用いて物品を製造するための一体成形方法と、それに用いる一体成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂成形品の剛性やクリープ強度を向上させたり、樹脂成形品に電気接点や機械的作用部位を設ける等の目的で、樹脂材料と金属部材とを一体的に成形する方法が知られている。例えば、金属製のインサート部材を金型内に載置し、樹脂材料を金型内に射出してインサート部材の周囲に被覆するインサート成形法が知られている。
【０００３】
かかるインサート成形法では、金型内でインサート部材の位置がずれると、成形品の寸法や形状に不良が生じえる。金型内でインサート部材の位置がずれる原因としては、樹脂材料を金型キャビティ内に射出させた際に、流動する樹脂材料がインサート部材に力学的な作用を及ぼすことが考えられる。
【０００４】
そこで、特許文献１には、上型と下型で構成するキャビティ内に金属性のボルトをインサート部材としてセットして射出成形する場合において、樹脂材料の源流側に溝を設ける方法が提案されている。ボルトと離間した位置において上型に溝を配置し、溝を通過した樹脂材料がボルトを下型に押し付ける方向に流動することを意図したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２０７０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されているのは、下型の凹部にボルトの足部を嵌め込み、上型の溝を通過した樹脂でボルトの頭部の周囲に充填する方法であり、ボルト形状のインサート部材に固有のずれ抑制方法である。
【０００７】
一方、一体成形に用いられるインサート部材の形状は、上記のボルトのような形状に限られるものではない。例えば、Ｌ字形のように屈曲部を有する形状のインサート部材を樹脂と一体成形した物品に対する需要も大きい。金属性のＬ字形インサート部材を用い、その構成面を成形品の表面に露出させれば、露出部を機械的な摺動面にしたり、電気的な接点にしたり、光学的な反射面にしたり、意匠的に利用したりすることができる。また、母材の樹脂とは異なる色の樹脂製のＬ字形インサート部材を用いれば、露出部分を意匠的に利用するのに好適である。
【０００８】
このような成形品を製造する場合に、Ｌ字形のインサート部材の位置が金型内でずれてしまうと、本来は露出すべきインサート部材面が樹脂で被覆されてしまい、摺動性能、電気的導通性、光反射性、美観などが低下してしまう。上記特許文献１の方法を適用しようとしても、Ｌ字形のインサート部材の場合は縦長の部位が樹脂の流れを堰き止めてしまうため、適用することができない。
【０００９】
そこで、本発明は、屈曲部を有する形状のインサート部材を金型内に配置して樹脂を充填する際に、金型内でインサート部材がずれるのを抑制し、高い形状精度の成形品を製造することを可能にするためになされた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、キャビティを形成可能な金型を用いて、屈曲部を挟んで第一部分と第二部分が配置されたインサート部材と樹脂とを一体成形する一体成形方法において、前記第一部分が前記金型に保持されるとともに、前記第二部分が前記金型の内面に接触するように、前記インサート部材を前記キャビティにセットし、前記第二部分よりも前記第一部分に近い位置から前記キャビティに樹脂を射出し、前記第一部分の横空間を経由させて前記第二部分の上空間及び前記第二部分の横空間に流動させるが、前記キャビティは、前記第二部分の上空間における樹脂の流動速度が、前記第二部分の横空間における樹脂の流動速度よりも大きくなるような形状を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、キャビティを形成可能な金型を用いて、屈曲部を挟んで第一部分と第二部分が配置されたインサート部材と樹脂とを一体成形する一体成形方法において、前記第一部分が前記金型に保持されるとともに、前記第二部分が前記金型の内面に接触するように、前記インサート部材を前記キャビティにセットし、前記第二部分よりも前記第一部分に近い位置から前記キャビティに樹脂を射出し、前記第一部分の横空間を経由させて前記第二部分の上空間及び前記第二部分の横空間に流動させるが、前記キャビティは、前記第二部分の上空間における前記インサート部材の上面から前記キャビティの天井までの高さが、前記第二部分の横空間におけるキャビティの床面から天井までの高さよりも大きいことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、キャビティを形成可能な金型を用いて、屈曲部を挟んで第一部分と第二部分が配置されたインサート部材と樹脂とを一体成形する一体成形方法において、前記第一部分が前記金型に保持されるとともに、前記第二部分が前記金型の内面に接触するように、前記インサート部材を前記キャビティにセットし、前記第二部分よりも前記第一部分に近い位置から前記キャビティに樹脂を射出し、前記第一部分の横空間を経由させて前記第二部分の上空間及び前記第二部分の横空間に流動させるが、前記キャビティは、前記第二部分の上空間における樹脂の流路の断面積が、前記第二部分の横空間における樹脂の流路の断面積よりも大きいことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、キャビティを形成可能な金型を用いて、屈曲部を挟んで第一部分と第二部分が配置されたインサート部材と樹脂とを一体成形する一体成形方法において、前記第一部分が前記金型に保持されるとともに、前記第二部分が前記金型の内面に接触するように、前記インサート部材を前記キャビティにセットし、前記第二部分よりも前記第一部分に近い位置から前記キャビティに樹脂を射出し、前記第一部分の横空間を経由させて前記第二部分の上空間及び前記第二部分の横空間に流動させるが、前記キャビティにおいて、前記第二部分の上空間における前記金型の内面から最も離れた点と前記金型の内面との距離が、前記第二部分の横空間における前記金型の内面から最も離れた点と前記金型の内面との距離よりも大きいことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、屈曲部を挟んで第一部分と第二部分とが配置されたインサート部材と樹脂とを一体成形するための一体成形装置であって、前記第一部分を固定的に保持する保持部と、前記第二部分の底面と接触する面と、前記第二部分よりも前記第一部分に近い位置からキャビティに樹脂を射出するゲートを備えており、前記第二部分の上空間における樹脂の流動速度が、前記第二部分の横空間における樹脂の流動速度よりも大きくなるような形状のキャビティを形成することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、屈曲部を挟んで第一部分と第二部分とが配置されたインサート部材と樹脂とを一体成形するための一体成形装置であって、前記第一部分を固定的に保持する保持部と、前記第二部分の底面と接触する面と、前記第二部分よりも前記第一部分に近い位置からキャビティに樹脂を射出するゲートを備えており、前記キャビティにおいて、前記第二部分の上空間における前記インサート部材の上面から前記キャビティの天井までの高さが、前記第二部分の横空間におけるキャビティの床面から天井までの高さよりも大きいことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、屈曲部を挟んで第一部分と第二部分とが配置されたインサート部材と樹脂とを一体成形するための一体成形装置であって、前記第一部分を固定的に保持する保持部と、前記第二部分の底面と接触する面と、前記第二部分よりも前記第一部分に近い位置からキャビティに樹脂を射出するゲートを備えており、前記キャビティにおいて、前記第二部分の上空間における樹脂の流路の断面積が、前記第二部分の横空間における樹脂の流路の断面積よりも大きいことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、屈曲部を挟んで第一部分と第二部分とが配置されたインサート部材と樹脂とを一体成形するための一体成形装置であって、前記第一部分を固定的に保持する保持部と、前記第二部分の底面と接触する面と、前記第二部分よりも前記第一部分に近い位置からキャビティに樹脂を射出するゲートを備えており、前記キャビティにおいて、前記第二部分の上空間における金型の内面から最も離れた点と前記金型の内面との距離が、前記第二部分の横空間における金型の内面から最も離れた点と前記金型の内面との距離よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、屈曲部を有する形状のインサート部材を金型内に配置して樹脂を充填する際に、金型内でインサート部材がずれるのを抑制し、高い形状精度の成形品を製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）乃至（ｅ）は、本発明で用いられ得るインサート部材の屈曲部の形状の例。
【図２】第一の実施形態のインサート部材と金型の構成を示す図。
【図３】（ａ）インサート部材を金型にセットした状態のＸＺ断面図。（ｂ）インサート部材を金型にセットした状態の上面図。
【図４】（ａ）キャビティ上流部のＹＺ断面図。（ｂ）キャビティ中流部のＹＺ断面図。
【図５】（ａ）樹脂の流れを模式的に示したキャビティのＸＺ断面図。（ｂ）樹脂の流れを模式的に示したキャビティのＸＹ断面図。
【図６】一体成形品の外観図。
【図７】（ａ）一体成形品の正面図。（ｂ）一体成形品の上面図。（ｃ）一体成形品の下面図。
【図８】第二の実施形態のキャビティ中流部のＹＺ断面図。
【図９】第三の実施形態のキャビティ中流部のＹＺ断面図。
【図１０】（ａ）第四の実施形態のインサート部材横のキャビティ空間のＸＺ断面図。（ｂ）別の第四の実施形態のインサート部材横のキャビティ空間のＸＺ断面図。
【図１１】（ａ）第五の実施形態のインサート部材と金型の構成を示す図。（ｂ）インサート部材を金型にセットした状態のＸＺ断面図。
【図１２】第六の実施形態のキャビティ中流部のＹＺ断面図。
【図１３】別の第六の実施形態のキャビティ中流部のＹＺ断面図。
【図１４】別の第六の実施形態のキャビティ中流部のＹＺ断面図。
【図１５】（ａ）第七の実施形態の一体成形品の斜視図。（ｂ）第七の実施形態の一体成形品の上面図。
【図１６】第八の実施形態の成形方法を示す模式的斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
キャビティを形成可能な金型を用いて、屈曲部を含む形状のインサート部材と樹脂材料とを一体成形するにあたり、本発明では、金型で以下のようなキャビティを形成し、キャビティ内に樹脂を射出する。すなわち、本発明の一体成形装置では、インサート部材の上空間における樹脂の流動速度が、インサート部材の横空間における樹脂の流動速度よりも大きくなるような形状にキャビティを形成し、樹脂を射出する。
【００２１】
（インサート部材）
本発明で用いられるインサート部材の典型例は、金属板を９０度の角度で折り曲げ加工したＬ字形部材であるが、本発明の実施形態はこれに限られない。インサート部材は、屈曲部を有する部材であればよく、本発明は、曲げ加工をはじめとする種々の方法で製造された種々の形態のインサート部材を用いて実施することができる。
【００２２】
ここで、インサート部材が有する屈曲部の形態例を、図１（ａ）乃至図１（ｅ）に示す。図中の１０は屈曲部、１１は第一部分、１２は第二部分である。第一部分１１と第二部分１２は、屈曲部１０を挟んで配置されている。後述するように、第一部分１１は、射出成形時に金型に固定的に保持される部位である。また、第二部分１２の底面Ｓは、成形後に成形品の表面に露出するべき面であり、射出成形時には金型の内面と接する部位である。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、屈曲部１０は、角張った形状であってもよい。また、同図（ｂ）に示すように、屈曲部１０は曲面で構成されていてもよく、例えば折り曲げ加工でＲをつけて製造してもよい。また、同図（ｃ）に示すように、第一部分１１と第二部分１２の間に、屈曲部１０が複数設けられていてもよい。また、屈曲部の角度ＡＧは、必ずしも９０度に限らず、同図（ｄ）に示すように鈍角であってもよく、また同図（ｅ）に示すように鋭角であってもよい。第一部分を固定的に保持可能で、第二部分の底面を金型の内面と接触できる形状であれば屈曲部の角度に制限はないが、６０度以上で１２０度以内が好適である。
【００２４】
また、インサート部材の材料は金属には限らず、例えば透明な樹脂や、射出される樹脂とは異なる色に着色された樹脂であってもよく、射出成形で製造した物であってもよい。
【００２５】
以上に例示した形態をはじめ、屈曲部を挟んで配置された第一部分と第二部分を備え、第二部分の表面を成形品の外面に露出する用途のインサート部材であれば、本発明を適用する対象になり得る。
【００２６】
［第一の実施形態］
本発明の第一の実施形態である一体成形方法と、それに用いるインサート成形装置について、図１（ａ）に示したＬ字形のインサート部材を用いて成形する場合を例にして説明する。
【００２７】
図２は、インサート部材がインサート成形用金型にセットされる前の状態を模式的に示した図である。図中、２１はインサート部材、１０はインサート部材の屈曲部、１１はインサート部材の第一部分、１２はインサート部材の第二部分である。また、２２はインサート成形用金型の一部である第一の金型、２３はインサート成形用金型の他の一部である第二の金型、２４は樹脂をキャビティ内に射出するためのゲートである。
【００２８】
インサート部材２１をインサート成形用金型にセットする際には、インサート部材２１の第二部分１２の底面Ｓが、第二の金型２３の内面Ｕに接するように配置する。そして、インサート部材２１の第一部分１１を、第一の金型２２の側面Ｌと、第二の金型２３の側面Ｒで挟持し、固定的に保持する。すなわち、第一の金型２２の側面Ｌと、第二の金型２３の側面Ｒは、インサート部材２１の第一部分１１を保持する保持部として動作する。
【００２９】
図３は、インサート部材がインサート成形用金型にセットされた状態を示す図で、図３（ａ）はＸＺ面方向でカットした断面図、図３（ｂ）はＺ方向の上から見た平面図である。図３（ａ）は、図３（ｂ）に示すＡ−Ａ線に沿ってカットした断面形状を示している。
【００３０】
図３（ａ）に示すように、インサート部材２１の第一部分は、第一の金型２２と第二の金型２３に挟持されている。また、インサート部材２１の第二部分の底面は、第二の金型２３の内面に接している。第一の金型２２と第二の金型２３によりキャビティが形成されているが、便宜上、ゲート２４とインサート部材２１の間を上流部３２と呼ぶ。また、キャビティのうち、インサート部材２１が配置されている領域を中流部３３と呼び、インサート部材よりも下流側を下流部３４と呼ぶ。ゲート２４からキャビティ内に射出された樹脂は、図のＸ方向に沿って流動し、上流部３２、中流部３３、下流部３４を充填する。キャビティ内の樹脂の流路の形状については、後述する。
【００３１】
図３（ｂ）は、インサート部材２１がセットされたインサート成形用金型を上方から見た外観を示す平面図である。図中の点線は、外観には現れない内部の形状を表している。
【００３２】
次に、図４を用いて、キャビティ内の上流部３２と中流部３３における樹脂流路の断面形状を説明する。図４（ａ）は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すＢ−Ｂ線でインサート成形用金型をカットしたときの断面形状を示す図である。また、図４（ｂ）は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すＣ−Ｃ線でインサート成形用金型をカットしたときの断面形状を示す図である。
【００３３】
図４（ａ）に示すように、上流部３２の流路の断面形状は、矩形である。もちろん、この部分の形状は成形品の仕様に依存するが、キャビティの中流部、下流部にまで樹脂を流動させるのに十分な流路断面積を有することが必要である。
【００３４】
次に、中流部３３、すなわちインサート部材２１が配置されている領域の樹脂流路の形状を説明する。図４（ｂ）に示すように、インサート部材２１の上（Ｚ方向）には、３３Ａで示すキャビティ空間が存在し、インサート部材２１の横（Ｙ方向）には、３３Ｂおよび３３Ｃで示すキャビティ空間が存在する。
【００３５】
ここで、キャビティ空間３３Ａにおけるインサート部材２１の上面から金型２３の天井までの高さをＨ１とし、キャビティ空間３３Ｂおよび３３Ｃにおける金型の床面から天井までの高さをそれぞれＨ２、Ｈ３とする。本実施形態では、Ｈ１＞Ｈ２かつＨ１＞Ｈ３となるようにキャビティの形状を設定する。かかる構成のキャビティを用いたことにより、キャビティ空間３３Ａの方が、キャビティ空間３３Ｂおよび３３Ｃよりも樹脂の流動速度を大きくすることができる。
【００３６】
図５（ａ）、図５（ｂ）を用いて、樹脂の流動について具体的に説明する。図５（ａ）は、図３（ａ）と同様に図３（ｂ）のＡ−Ａ線に沿ってＸＺ面方向でカットした断面図で、各部材の番号表記も同じである。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）中のＤ−Ｄ線に沿ってＸＹ面方向でカットした断面図である。
【００３７】
図５（ａ）及び図５（ｂ）で、キャビティ空間内に示した矢印は、キャビティ内に射出された樹脂の流動を模式的に示している。図５（ａ）に示すように、ゲート２４から射出された樹脂は、上流部３２を下流に向かって流動するが、インサート部材２１の第一部分が直立して流路を遮っているため、樹脂は図５（ｂ）に示すように、インサート部材２１の両側を迂回して中流部３３に流入する。図２、図３（ａ）で説明したように、インサート部材２１の底面Ｓは、第二の金型２３の内面Ｕに接するように配置されているが、この隙間に樹脂が進入してしまうと、成形品の完成時に本来は露出すべき底面Ｓが樹脂で被覆されてしまい不都合である。
【００３８】
本実施形態では、インサート部材２１の両側に迂回した樹脂は、インサート部材の横を下流に向けて流れるとともに、図５（ａ）、図５（ｂ）にＰ１で示した位置付近でインサート部材２１に向かっても流れる。しかし、金型に挟持されて固定的に保持されている第一部分と近接しているため、インサート部材はＰ１付近では金型の上面に強く密着して拘束されている。このため、Ｐ１付近でインサート部材２１の両側からインサート部材に向けて樹脂の流動圧がかかったとしても、底面Ｓと内面Ｕの間に樹脂が進入してしまうことはない。
【００３９】
一方、金型に挟持されている第一部分から遠い位置、すなわち図５（ａ）、図５（ｂ）にＰ２で示した位置付近では、底面Ｓと内面Ｕを密着させようとする拘束力はＰ１付近よりも弱くなる。したがって、仮にＰ２付近でインサート部材２１の横からインサート部材に向けて樹脂の流動圧がかかるとすると、底面Ｓと内面Ｕの間に樹脂が滲入してしまう可能性が大きい。
【００４０】
しかし、本実施形態によれば、図４（ｂ）に示したように、インサート部材２１の上方のキャビティ空間３３Ａの方が、インサート部材横のキャビティ空間３３Ｂ、３３Ｃよりも高さが高く、より速くより多くの樹脂を流動させることが可能である。このため、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、Ｐ１からＰ２に至る間にインサート部材の上方を流動する樹脂がインサート部材の横を流動する樹脂よりも先行し、Ｐ２付近ではインサート部材の上方から横に向けて樹脂が流れる。したがって、本発明によれば、インサート部材を金型に密着させようとする拘束力が弱いＰ２付近において、インサート部材に向けて横から樹脂の流動圧がかかることはなく、底面Ｓと内面Ｕの間に樹脂が滲入することを効果的に抑制することができる。
【００４１】
以上説明した本実施形態の一体成形方法より作成した成形品を、図６および図７に例示する。図６は成形品の外観を示す斜視図、図７（ａ）は正面図、図７（ｂ）は上面図、図７（ｃ）は下面図であり、２１はインサート部材、４１および４２は樹脂部分である。このうち、樹脂部分４１は、成形品におけるインサート部材の固定強度および一体成形された成形品全体の構造強度を高めている。
【００４２】
図７（ｃ）に示すように、一体成形品の下面にはインサート部材２１が露出しているが、本実施形態の一体成形方法によれば、金型とインサート部材の間に樹脂が滲入することを効果的に抑制できたため、露出部が樹脂に覆われるようなことはない。インサート部材の清浄な面が成形品の表面に露出し、形状精度が高く良質な成形品を、高い歩留まりで製造することができる。
【００４３】
尚、以上に示した例では、インサート部材の上方のキャビティ空間、及びインサート部材の横のキャビティ空間の断面形状を高さが異なる矩形形状としたが、本実施形態は矩形形状に限ったものではない。要は、インサート部材上のキャビティ空間の方が、インサート部材横のキャビティ空間よりも、高さが高いようにキャビティ形状が設定されていればよい。
【００４４】
［第二の実施形態］
図８は、第二の実施形態の中流部における流路断面の形状を示すためのＹＺ断面図である。第二の実施形態では、インサート部材上のキャビティ空間の流路断面積Ｓ１の方が、インサート部材横の各キャビティ空間の流路断面積Ｓ２、Ｓ３よりも、大きな流路断面積を有するものである。すなわち、Ｓ１＞Ｓ２かつＳ１＞Ｓ３を満足するように、キャビティ形状が設定されている。
【００４５】
インサート部材の上空間に大きな流路断面積を確保することにより、この部分のコンダクタンスが大きくなり、インサート部材の上空間における樹脂の流動速度を、インサート部材の横空間における樹脂の流動速度よりも大きくすることができる。
【００４６】
第二の実施形態においても、第一の実施形態における図５（ａ）、図５（ｂ）の説明と同様に、Ｐ１からＰ２に至る間に、インサート部材の上方を流動する樹脂がインサート部材の横を流動する樹脂よりも先行する。このため、Ｐ２付近ではインサート部材の上方から横に向けて樹脂が流れる。したがって、本実施形態によれば、インサート部材を金型に密着させようとする拘束力が弱いＰ２付近において、インサート部材に向けて横から樹脂の流動圧がかかることはなく、底面Ｓと内面Ｕの間に樹脂が滲入することを効果的に抑制することができる。
【００４７】
本実施形態によれば、金型とインサート部材の間に樹脂が滲入することを効果的に抑制できるため、インサート部材の清浄な面が露出した形状精度が高い良質な成形品を、高い歩留まりで製造することができる。
【００４８】
尚、図８に示した例では、インサート部材の横のキャビティ空間の一部についても高さを高くし、インサート部材のＹ方向の幅を相対的に狭い形状としたが、本実施形態はこれに限ったものではない。要は、インサート部材上のキャビティ空間の方が、インサート部材横のキャビティ空間よりも、大きな流路断面積を有するようにキャビティ形状が設定されていればよい。
【００４９】
［第三の実施形態］
図９は、第三の実施形態の中流部における流路断面の形状を示すためのＹＺ断面図である。第三の実施形態では、インサート部材上のキャビティ空間の方が、インサート部材横のキャビティ空間よりも、インサート成形用金型の壁面から距離が離れた空間をより多く有するようにキャビティ形状が設定されている。図９に示すように、各キャビティ空間内において金型の壁面から最も遠い点を選び、各点の壁面からの距離をＬ１，Ｌ２，Ｌ３とする。図９の例では、インサート部材上のキャビティ空間は、断面が半円形となっており、金型の壁面から最も離れた位置はインサート部材の上面の中央付近となり、壁面からはＬ１離れている。また、図９でインサート部材の右横のキャビティ空間では、金型の壁面から最も遠い点は、Ｙ方向で見ればインサート部材に近接し、Ｚ方向で見ればキャビティ中央の高さ位置にあり、金型までの距離はＬ２である。また、インサート部材の左横のキャビティ空間では、金型の壁面から最も遠い点から金型の壁面までの距離はＬ３である。
本実施形態では、Ｌ１＞Ｌ２かつＬ１＞Ｌ３を満足するように、キャビティ形状が設定されている。
【００５０】
一般に、射出成形のプロセス時間を短縮するには、キャビティ内に充填された樹脂が固化するスピードを早める必要があるが、そのためにインサート成形用金型の温度は、樹脂の溶融温度よりも低く設定されている。このため、キャビティ内の金型壁面に近い部分を流れる樹脂ほど早く冷却されて粘度が高くなり、流動速度が遅くなる。本実施形態では、インサート部材上のキャビティ空間の方が、インサート部材横のキャビティ空間よりも、インサート成形用金型の壁面から距離が離れた空間を有するため、速い流動速度を維持してより多くの樹脂を流動させることができる。
【００５１】
第三の実施形態においても、第一の実施形態における図５（ａ）、図５（ｂ）の説明と同様に、Ｐ１からＰ２に至る間に、インサート部材の上方を流動する樹脂がインサート部材の横を流動する樹脂よりも先行する。このため、Ｐ２付近ではインサート部材の上方から横に向けて樹脂が流れる。したがって、本実施形態によれば、インサート部材を金型に密着させようとする拘束力が弱いＰ２付近において、インサート部材に向けて横から樹脂の流動圧がかかることはなく、底面Ｓと内面Ｕの間に樹脂が滲入することを効果的に抑制することができる。
【００５２】
本実施形態によれば、金型とインサート部材の間に樹脂が滲入することを効果的に抑制できるため、インサート部材の清浄な面が露出した形状精度が高い良質な成形品を、高い歩留まりで製造することができる。
【００５３】
尚、図９に示した例では、インサート部材の上方のキャビティ空間の天井を半円形とし、インサート部材を挟んだ横のキャビティ空間の形状を非対称としたが、本実施形態はこれに限ったものではない。要は、インサート部材上のキャビティ空間の方が、インサート部材横のキャビティ空間よりも、インサート成形用金型の壁面から距離が離れた空間をより多く有するようにキャビティ形状が設定されていればよい。
【００５４】
［第四の実施形態］
第一の実施形態では、図３（ａ）に中流部３３として示した領域、すなわちインサート部材の第二部分が配置された領域内においては、キャビティの断面形状は図４（ｂ）に示す一定の形状であった。これに対して、第四の実施形態では、インサート部材横のキャビティ空間の形状を、樹脂の流路に沿って変化させている。すなわち、インサート部材横のキャビティ空間において、樹脂の流動方向に沿ってキャビティ空間の高さを小さくするか、あるいは、樹脂の流動方向に沿ってキャビティ空間の流路断面積を小さくし、インサート部材の横を流動する樹脂の速度を抑制する。
【００５５】
図１０（ａ）は、第一の実施形態の説明で用いた図３（ｂ）におけるＥ−Ｅ線に沿ってＸＹ面方向でキャビティをカットした断面図である。同図に示されるように、中流部１３３において、樹脂の流動方向に沿ってインサート部材横のキャビティ空間の高さ、あるいは流路断面積を徐々に小さくしている。かかる構成により、インサート部材横のキャビティ空間を流動する樹脂の速度を抑制し、インサート部材上のキャビティ空間を流動する樹脂を確実に先行させることが可能である。このため、図５を用いて説明した効果、すなわちＰ２付近においてインサート部材の底面と金型の間に樹脂が滲入してしまうのを防止する効果を、第一の実施形態よりもさらに強めることができる。
【００５６】
尚、インサート部材横のキャビティ空間の形状は、図１０（ａ）に示したものに限られるわけではなく、流動する樹脂の速度を抑制できるものであればよい。例えば、図１０（ｂ）に示すように、キャビティ空間の高さ、あるいは流路断面積を樹脂の流動方向に沿って階段状に小さくするものであってもよい。また、中流部１３３のみキャビティ空間の高さを下流に向けて小さくしてもよいし、中流部１３３と下流部１３４の両方、あるいは上流部１３２から下流部までの全領域でキャビティ空間の高さを下流に向けて小さくしてもよい。
【００５７】
［第五の実施形態］
第一の実施形態では、図２に示したように、第一の金型２２と第二の金型２３でキャビティを構成したが、インサート成形用金型は、必ずしも２つの金型で構成しなければならないわけではない。また、第一の実施形態では、屈曲部を有するインサート部材の第二の部分１２の底面Ｓを、ゲート２４とは反対側の金型２３の内面Ｕに載置したが、このレイアウトに限られるわけではない。また、下流部のキャビティの高さは、中流部よりも低くなければならないわけではない。
【００５８】
図１１（ａ）は、３つの金型を用いた第五の実施形態について、インサート部材がインサート成形用金型にセットされる前の状態を示した模式図である。図中、２１はインサート部材、１０はインサート部材の屈曲部、１１はインサート部材の第一部分、１２はインサート部材の第二部分である。また、２２２はインサート成形用金型の一部である第一の金型、２２３は同じくインサート成形用金型の一部である第二の金型、２２４は同じくインサート成形用金型の一部である第三の金型、２４は樹脂をキャビティ内に射出するためのゲートである。
【００５９】
インサート部材２１をインサート成形用金型にセットする際には、インサート部材２１の第二部分１２の底面Ｓが、第一の金型２２２の内面Ｗに接するように配置する。そして、インサート部材２１の第一部分１１を、第一の金型２２２の側面と、第二の金型２２３の側面で挟持し、固定的に保持する。
【００６０】
図１１（ｂ）は、インサート部材がインサート成形用金型にセットされた状態を示す図であり、インサート部材２１の第一部分は、第一の金型２２２と第二の金型２２３に挟持されている。また、インサート部材２１の第二部分の底面は、第一の金型２２２の内面に接している。ゲート２４からキャビティ内に射出された樹脂は、図のＸ方向に沿って流れ、上流部２３２、中流部２３３、下流部２３４を充填する。中流部２３３と下流部２３４では、キャビティの高さが等しく設定されている。
【００６１】
本実施形態においても、第一の実施形態と同様に、金型とインサート部材の間に樹脂が滲入することを効果的に抑制できたため、インサート部材の露出部が樹脂に覆われるようなことはない。インサート部材の清浄な面が露出し、形状精度が高い良質な成形品を、高い歩留まりで製造することができる。
【００６２】
［第六の実施形態］
インサート部材上のキャビティ空間を流れる樹脂を、インサート部材横のキャビティ空間を流れる樹脂よりも先行させることが可能なキャビティの形態は、上記の例に限られるわけではない。
【００６３】
図４（ｂ）、図８、図９に示した例では、インサート部材が載置された金型面と、インサート部材横のキャビティ空間の床面は、同じ高さの連続した平面であったが、必ずしもそれに限るものではない。また、インサート部材上のキャビティ空間の断面形状は、図４（ｂ）、図８に示した矩形や、図９に示した半円に限るものでもない。
例えば、図１２にＹＺ断面形状を示すように、インサート部材の両横のキャビティ空間の床面を傾斜した曲面にしてもよい。
【００６４】
また、図１３にＹＺ断面形状を示すように、インサート部材の両横のキャビティ空間の床面を傾斜した曲面にするとともに、インサート部材が載置された面を低くし、さらにインサート部材上のキャビティ空間の断面形状を台形等の多角形にしてもよい。
【００６５】
また、図１４にＹＺ断面形状を示すように、インサート部材が載置された金型面を高くするとともに、キャビティの断面形状を、半円と矩形を組合わせた形状としてもよい。
【００６６】
キャビティ空間の形状は、インサート部材の上空間の方が横空間よりも、高さが大、流路断面積が大、金型内面からの距離が大、のいずれか一つ、又は複数、または全てを満たす組合わせの中から、適宜選択することができる。また、いずれの組み合わせについても、第四の実施形態のようにインサート部材横のキャビティ空間の形状を下流に向けて変化させることができる。
【００６７】
［第七の実施形態］
本発明を実施するにあたり、一体成形品に含まれるインサート部材は１個に限られるわけではない。例えば、図１２に示した実施形態の変形例として、複数のインサート部材を備えた円筒状の一体成形品を作成することも可能である。
【００６８】
図１５（ａ）は、かかる成形品の一例を示す斜視図、図１５（ｂ）は上面図である。同図に示すように、円筒状の樹脂成形品１５１には、屈曲部を有するＬ字形の金属製のインサート部材２１が３個配置され、成形時にインサート部材の上空間であった部分には樹脂部１５２が設けられている。本成形品は、筒型のキャビティ空間に図の上から下の方向に樹脂が充填されて形成されるが、樹脂部１５２を形成したキャビティ空間をインサート部材の上空間に設けたため、各インサート部材の底面と金型の間に樹脂が滲入するのが抑制されている。したがって、各インサート部材は高い位置精度で配置され、インサート部材の底面１５３は、樹脂に覆われることなく円筒状の樹脂成形品１５１の内面に清浄に露出している。
【００６９】
［第八の実施形態］
本発明を実施するにあたり、成形サイクルタイムを高速化するため、一体成形用金型にインサート部材をセットする際には、フープ状（長尺リボン状）に連設されたインサート部材を用いることができる。
【００７０】
図１６は、第一の実施形態の成形方法に、フープ状に連設されたインサート部材を用いる場合を示した模式図である。Ｌ字形のインサート部材２１が、長尺リボン状の搬送部１６１と所定間隔で多数連結している。不図示の搬送機構を用いて図中の矢印方向に順次搬送し、金型２２と金型２３により形成されるキャビティに、インサート部材２１を１個ずつ供給する。成形後は、インサート部材をＱ点で切断して成形品を搬送部１６１から分離する。
本実施形態によれば、インサート部材を連続的に順次キャビティに供給できるため、短いサイクルタイムで本発明の成形方法を実施することが可能である。
【００７１】
［他の実施形態］
本発明の実施形態は、上述した第一〜第八の実施形態に限られるものではなく、適宜変更したり、組み合わせたりすることが可能である。
インサート部材や成形品の形状が異なる場合には、適宜金型を変更し、キャビティの形状を設定すればよい。例えば、図５（ｂ）の実施形態では、インサート部材２１の第一部分の両側を経由して樹脂が上流部から中流部に流れるが、第一部分の片側だけを流れるようなキャビティであってもよい。また、インサート部材の第一部分に樹脂が通過できる窓を設けておき、第一部分の横だけでなく窓も合わせて中流部に向けての樹脂の流動路としてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１０・・・インサート部材の屈曲部／１１・・・インサート部材の第一部分／１２・・・インサート部材の第二部分／２１・・・インサート部材／２２・・・第一の金型／２３・・・第二の金型／２４・・・ゲート／３２・・・キャビティ内の上流部／３３・・・キャビティ内の中流部／３４・・・キャビティ内の下流部／４１・・・成形品の樹脂部分／４２・・・成形品の樹脂部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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