(57)【要約】【課題】インサート成形後の機械加工を用いた樹脂材料を取り除く工程を無くし、インサート成形品の完成に要する時間を短くすることができ、更に樹脂材料の強度を向上させることができるインサート成形方法を提供する。【解決手段】インサート成形方法は、まず最初に、部品１２の上面１８Ａ上にこの上面１８Ａを覆う被覆部材３４を装着する。次に、被覆部材３４上及び部品１２の上面１８Ａの周囲に樹脂材料を形成する。次に、部品１２の周囲において樹脂材料の一部を加圧成形し、部品１２の周囲に一体的に成形された樹脂部２０を形成し、かつ、この樹脂部２０から被覆部材３４上の余分な樹脂材料２０Ｂを切り離す。そして、上面１８Ａから被覆部材３４を移動させ、被覆部材３４上の余分な樹脂材料２０Ｂを除去する。【選択図】図３
2018114632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品の一部表面上に当該一部表面を覆う被覆部材を装着する工程と、
前記被覆部材上及び前記部品の前記一部表面の周囲に樹脂材料を形成する工程と、
前記部品の周囲において前記樹脂材料を加圧成形し、前記部品の周囲に前記樹脂材料の一部を一体的に成形し、かつ、当該樹脂材料の一部から前記被覆部材上の前記樹脂材料の他の一部を切り離す工程と、
前記一部表面から前記被覆部材を移動させ、当該被覆部材上の前記樹脂材料の他の一部を除去する工程と、
を備えたインサート成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インサート成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、インサート部品及びブロー成形品が開示されている。このインサート部品は、インサート部品本体に、埋設脚部と、埋設脚部の周囲に断続的に設けられたフランジ部とを形成している。そして、このインサート部品本体が埋設脚部及びフランジ部と共に樹脂材料によりブロー成形され、インサート部品が樹脂材料と一体的に成形されたブロー成形品が完成する。このブロー成形品では、インサート部品と樹脂材料との固着強度が高められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１８８１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、カラー、ナット等の金属部品の座面上にシート状の樹脂材料を載置して、この樹脂材料を加圧成形（プレス鋳込み）するインサート成形方法が使用されると、インサート成形後に金属部品の座面上に樹脂材料が残る。インサート成形品は金属部品の座面に当接させて他の部品が取り付けられるため、座面上に残った樹脂材料は研磨等の機械加工により取り除かれる。このため、インサート成形後に残った樹脂材料を機械加工により取り除く工程が増え、加えてインサート成形品の完成までに要する時間が長くなる。
一方、座面を除いて金属部品の側面周囲に樹脂材料を注入し、その後に樹脂材料を硬化させるインサート成形方法が使用されると、インサート成形後の機械加工は必要無くなる。しかしながら、インサート成形において、樹脂ゲートから注入された樹脂材料が金属部品の側面周囲に沿って分岐して流動し、これらの流動した樹脂材料が合流し硬化した部位にウエルドが発生する。ウエルドが発生すると、樹脂材料の強度が低下してしまう。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、インサート成形後の機械加工を用いた樹脂材料を取り除く工程を無くし、インサート成形品の完成に要する時間を短くし、更に樹脂材料の強度を向上させることができるインサート成形方法を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載された発明に係るインサート成形方法は、部品の一部表面上にこの一部表面を覆う被覆部材を装着する工程と、被覆部材上及び部品の一部表面の周囲に樹脂材料を形成する工程と、部品の周囲において樹脂材料を加圧成形し、部品の周囲に樹脂材料の一部を一体的に成形し、かつ、この樹脂材料の一部から被覆部材上の樹脂材料の他の一部を切り離す工程と、一部表面から被覆部材を移動させ、被覆部材上の樹脂材料の他の一部を除去する工程と、を備えている。
【０００７】
上記インサート成形方法では、まず最初に、部品の一部表面上にこの一部表面を覆う被覆部材が装着される。次に、被覆部材上及び部品の一部表面の周囲に樹脂材料が形成される。そして、部品の周囲において樹脂材料が加圧成形され、部品の周囲に樹脂材料の一部が一体的に成形される。
【０００８】
ここで、上記インサート成形方法では、予め部品の一部表面上に被覆部材が装着され、一部表面上では被覆部材を介して樹脂材料が形成される。そして、部品の周囲において樹脂材料の一部が加圧成形され、部品の周囲に樹脂材料の一部が一体的に成形されると共に、樹脂材料の一部から被覆部材上の樹脂材料の他の一部が切り離される。この樹脂材料の他の一部は被覆部材の移動により除去される。
このため、部品の一部表面上の樹脂材料の他の一部を機械加工により除去する工程が必要無くなる。加えて、樹脂材料の注入によるインサート成形方法を使用する必要が無いので、樹脂材料にウエルドが発生しない。
【発明の効果】
【０００９】
上記インサート成形方法は、インサート成形後の機械加工を用いた樹脂材料を取り除く工程を無くし、インサート成形品の完成に要する時間を短くすることができ、更に樹脂材料の強度を向上させることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施の形態に係るインサート成形方法を用いて成形されたインサート成形品を厚さ方向に切断した断面図である。
【図２】一実施の形態に係るインサート成形方法を説明する第１工程断面図である。
【図３】インサート成形方法を説明する第２工程断面図である。
【図４】インサート成形方法を説明する第３工程断面図である。
【図５】インサート成形方法を説明する第４工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１〜図５を用いて、本発明の一実施の形態に係るインサート成形方法を説明する。また、本実施の形態では、インサート成形方法の説明に加えて、インサート成形品、インサート成形方法を実施するための成形装置並びに成形型（成形用金型）についても説明する。
ここで、図中、適宜示されている矢印Ｕは、説明の便宜上、上方向を示し、矢印Ｄは下方向を示している。なお、インサート成形方法の適用方向が、本実施の形態により限定されるものではない。
【００１２】
（インサート成形品の構成）
図１に示されるように、本実施の形態に係るインサート成形方法が適用され、成形されたインサート成形品１０は、部品１２と、この部品１２に一体的に成形された板状の樹脂部２０とを含んで構成されている。
【００１３】
本実施の形態において、部品１２は、鉄、アルミニウム、チタン等により形成された金属製の抜け止めテーパフランジ付きカラーである。詳しく説明すると、部品１２は上下方向を軸方向とする筒状の部品本体１４を有し、部品本体１４の上部には水平方向に拡径されたフランジ１８が設けられている。フランジ１８の上面１８Ａは、部品１２の平坦な一部表面とされ、図示を省略した他の部品、又はボルトやナット等の締結部品に当接する座面として使用される。フランジ１８の側面１８Ｂは上面１８Ａから下方向へ向かって拡径させたテーパ面とされ、側面１８Ｂは樹脂部２０からの部品１２の抜けを防止する形状とされている。部品本体１４の中央部分には、上面１８Ａから部品本体１４の下面１４Ａへ貫通する貫通孔１６が設けられている。
【００１４】
樹脂部２０は、部品１２の周囲、具体的にはフランジ１８の上面１８Ａを除くこの上面１８Ａの周囲に、インサート成形方法を用いて部品１２と一体的に成形されている。樹脂部２０はフランジ１８の側面１８Ｂから部品本体１４の側面外周に沿って形成されている。ここでは、樹脂部２０の最も厚い部位（部品１２のインサート部位）の寸法は、部品１２の上面１８Ａから下面１４Ａまでの寸法と同一に設定されている。樹脂部２０の薄い部位の寸法は、フランジ１８の厚さを除いた部品１２の寸法と略同一に設定されている。樹脂部２０として、本実施の形態では、一般的に複合材と呼ばれる、繊維が設けられた樹脂材料が使用されている。
【００１５】
詳しく説明すると、樹脂部２０は熱可塑性樹脂材料に炭素繊維（CF：Carbon Fiber）を含む炭素繊維強化プラスチック（CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastic）である。炭素繊維強化プラスチックは、複雑な形状を容易に作成可能であり、強度が高く、かつ、例えば金属材料に比べて軽く、自動車等の車両のパネル材料として最適である。また、炭素繊維強化プラスチックは車室内の意匠面（加飾面）としても使用可能である。
【００１６】
更に詳しく説明すると、熱可塑性樹脂材料として、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂（例えば、略号PA6、PA66、PA610、PA10T等）、芳香族ポリアミド樹脂、半芳香族ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド（PPS）樹脂、ポリエチレンテレフタラート（PET）樹脂、ポリブチレンテレフタラート（PBT）樹脂、ポリカーボネート樹脂（PC）、アクリル（PMMA）樹脂、ABS樹脂、熱可塑性エポキシ樹脂のいずれかの樹脂材料が使用可能である。熱可塑性樹脂材料に設けられる繊維として、炭素繊維の他に、ガラス繊維（GF：Glass Fiber）、アラミド繊維、バサルト繊維、竹繊維、鉄等の金属繊維、セルロース繊維、ポリプロピレン繊維（自己補強タイプ）のいずれかの繊維が使用可能である。
【００１７】
また、樹脂部２０には熱硬化性樹脂材料が使用可能である。熱硬化性樹脂材料として、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂のいずれかの樹脂材料が使用可能である。熱硬化性樹脂材料に設けられる繊維は熱可塑性樹脂材料に設けられる繊維と同一の繊維が使用可能である。
【００１８】
（インサート成形装置及び成形型の構成）
インサート成形方法には、全体的な図示を省略したインサート成形装置に装着された図２に示される第１成形型（下成形金型）３０及び第２成形型（上成形金型）４０が使用される。
第１成形型３０の上面は平坦な第１成形面３０Ａとされている。第１成形型３０には、上下方向を軸方向とし、第１成形面３０Ａから内部側に下方向へ延設又は貫通されたエジェクタ孔３２が設けられている。エジェクタ孔３２内部には上下方向に移動可能な棒状のエジェクタピン３６が挿通されている。本実施の形態では、平面視において、エジェクタ孔３２の開口形状は円形状とされ、エジェクタピン３６の上面形状は円形状とされている。なお、エジェクタ孔３２、エジェクタピン３６のそれぞれの形状は、楕円形状、多角形形状、矩形状のいずれであってもよい。
【００１９】
第２成形型４０の下面は第１成形面３０Ａと向かい合う第２成形面４０Ａとされている。第２成形面４０Ａには、部品１２のフランジ１８の形状に対応してフランジ１８よりも若干拡径され、第２成形面４０Ａから内部側の上方向へ凹設された断面台形状の凹部４０Ｂが設けられている。
第２成形型４０において、凹部４０Ｂの中央部分であってフランジ１８の上面１８Ａに対応する部位には、上面１８Ａの輪郭形状に一致する開口形状を有し、内部側に上方向へ延設又は貫通されたエジェクタ孔４２が設けられている。エジェクタ孔４２は、インサート成形直後のフランジ１８の上面１８Ａの上方に残った余分な樹脂材料（図３に示す符号２０Ｂ）を取除くために使用されている。
さらに、第２成形型４０において、凹部４０Ｂの底面とエジェクタ孔４２との境界部位には、鋭利な形状とされた断面直角形状のカッタ部４０Ｃが設けられている。カッタ部４０Ｃは上記の余分な樹脂材料を切り離す（切断する）部位として備えている。
【００２０】
インサート成形装置では、具体的な駆動機構は省略するが、第１成形型３０に対して、第２成形型４０が相対的に上下方向へ移動する構成とされている。駆動源としては例えば油圧が使用されている。
【００２１】
（インサート成形方法）
本実施の形態に係るインサート成形方法は以下の通りである。まず最初に、第１成形型３０の第１成形面３０Ａ上に部品１２が配置される（図２参照）。部品１２は部品本体１４の下面１４Ａを第１成形面３０Ａに向かい合わせて配置される。
【００２２】
ここで、部品１２には被覆部材３４が装着される。被覆部材３４は、被覆保護部３４Ａと、位置決め部３４Ｂとを含んで構成されている。
詳しく説明すると、被覆保護部３４Ａは、フランジ１８の上面１８Ａをすべて覆い、この工程以降において上面１８Ａを保護する。被覆保護部３４Ａは断面三角形状に形成されている。なお、被覆保護部３４Ａの断面形状は、特に限定されるものではないが、第２成形型４０のエジェクタ孔４２内において余分な樹脂材料を除去し易い形状とされている。
位置決め部３４Ｂは、被覆保護部３４Ａの下面に連結され、部品本体１４の貫通孔１６を上面１８Ａから下面１４Ａへ貫通して下面１４Ａから下方向へ突出する円柱形状に形成されている。位置決め部３４Ｂの外径は第１成形型３０のエジェクタ孔３２の内径よりも若干小さい寸法に設定され、位置決め部３４Ｂはエジェクタ孔３２を被位置決め部として挿通される。
すなわち、被覆部材３４は、被覆保護部３４Ａにより部品１２の上面１８Ａを覆い、かつ、位置決め部３４Ｂにより第１成形型３０に対する部品１２の位置決めを行う。
【００２３】
なお、本実施の形態では、被覆保護部３４Ａと位置決め部３４Ｂは一体に形成され、被覆部材３４の全体形状は上方向を向いた断面矢印形状とされている。
【００２４】
図２に示されるように、第１成形型３０の第１成形面３０Ａにおいて、被覆部材３４の被覆保護部３４Ａ上及び部品１２の周囲上に、所定の厚さを有するシート状の樹脂材料２０Ａが形成される。このとき、部品１２においてフランジ１８の上面１８Ａには被覆保護部３４Ａが配設されているので、樹脂材料２０Ａは、直接、上面１８Ａには接触しない。
【００２５】
図３に示されるように、第１成形型３０に対して第２成形型４０を降下させて、加圧成形が実行される。これにより、部品１２の周囲（上面１８Ａを除く上面１８Ａの周囲）の樹脂材料２０Ａの一部は第２成形型４０により加圧成形され、部品１２の周囲に樹脂材料２０Ａの一部が樹脂部２０として一体的に形成される。加圧成形条件は、例えば第２成形型４０の加熱温度が１５０℃、加圧力が９８００ｋＮ、型保持時間が２分である。
【００２６】
この加圧成形と同一工程において、第２成形型４０のカッタ部４０Ｃにより樹脂材料２０Ａの一部（樹脂部２０）から樹脂材料２０Ａの他の一部としての余分な樹脂材料２０Ｂが切り離される。この樹脂材料２０Ｂは、被覆保護部３４Ａ上に位置し、第２成形型４０にエジェクタ孔４２が設けられているので加圧成形されない。また、被覆保護部３４Ａが第２成形型４０に対して相対的に上昇移動するので、被覆保護部３４Ａによりエジェクタ孔４２内へ押し上げられる。
【００２７】
図４に示されるように、第１成形型３０のエジェクタ孔３２においてエジェクタピン３６が上方へ移動する。これにより、エジェクタピン３６は被覆部材３４を上方向へ押し上げて移動させるので、被覆部材３４の被覆保護部３４Ａ上の余分な樹脂材料２０Ｂがエジェクタ孔４２を通して除去される。
【００２８】
この後、第２成形型４０が上昇移動し、部品１２に装着されていた被覆部材３４が脱着される。これにより、図５に示されるように、第１成形型３０の第１成形面３０Ａ上において、部品１２に樹脂部２０が一体的に成形されたインサート成形品１０が完成する。
【００２９】
（本実施の形態の作用及び効果）
上記インサート成形方法では、まず最初に、部品１２の上面１８Ａ上にこの上面１８Ａを覆う被覆部材３４が装着される（図２参照）。次に、図２に示されるように、被覆部材３４上及び部品１２の上面１８Ａの周囲に樹脂材料２０Ａが形成される。そして、図３に示されるように、部品１２の周囲において樹脂材料２０Ａが加圧成形され、部品１２の周囲に樹脂材料２０Ａの一部が樹脂部２０として一体的に成形される。
【００３０】
ここで、上記インサート成形方法では、予め部品１２の上面１８Ａ上に被覆部材３４が装着され、上面１８Ａ上では被覆部材３４を介して樹脂材料２０Ａが形成される。そして、図３に示されるように、部品１２の周囲において樹脂材料２０Ａの一部が加圧成形され、部品１２の周囲に樹脂材料２０Ａの一部が樹脂部２０として一体的に成形されると共に、樹脂材料２０Ａの一部から被覆部材３４上の余分な樹脂材料２０Ｂが切り離される。この樹脂材料２０Ｂは、図４に示されるように、被覆部材３４の移動により除去される。
このため、部品１２の上面１８Ａ上の余分な樹脂材料２０Ｂを研磨等の機械加工により除去する工程が必要無くなる。加えて、樹脂材料２０Ａの注入によるインサート成形方法を使用する必要が無いので、樹脂材料２０Ａにウエルドが発生しない。
【００３１】
従って、本実施の形態に係るインサート成形方法によれば、インサート成形後の機械加工を用いた余分な樹脂材料２０Ｂを取り除く工程を無くし、インサート成形品１０の完成に要する時間を短くすることができる。加えて、インサート成形方法によれば、応力集中やクラック発生の要因となるウエルドが発生しないので、樹脂部２０（樹脂材料２０Ａの一部）の強度を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施の形態に係るインサート成形方法では、図２に示されるように、被覆部材３４が被覆保護部３４Ａ及び位置決め部３４Ｂを含んで構成される。このため、部品１２の上面１８Ａの保護と、第１成形型３０に対する部品１２の位置決めとが実質的に同一タイミングにより行える。この点においても、インサート成形品１０の完成に要する時間を短くすることができる。
【００３３】
さらに、本実施の形態に係るインサート成形方法では、図２に示されるように、被覆部材３４の位置決め部３４Ｂが第１成形型３０のエジェクタ孔３２に挿通されて、第１成形型３０に対する部品１２の位置決めがなされる。このため、図４に示されるように、エジェクタピン３６を移動させることにより、被覆部材３４をエジェクタピンとして使用し、余分な樹脂材料２０Ｂを簡易に、かつ、即座に除去することができる。
【００３４】
また、本実施の形態に係るインサート成形方法では、図３に示されるように、第２成形型４０は第２成形面４０Ａ及びカッタ部４０Ｃを備える。このため、樹脂材料２０Ａの加圧成形による樹脂部２０の成形と樹脂材料２０Ａの一部からの余分な樹脂材料２０Ｂの切り離しとを同時に行うことができる。上記と同様に、この点においても、インサート成形品１０の完成に要する時間を短くすることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、インサート成形方法の観点から作用及び効果を説明しているが、インサート成形装置並びに成形型の観点からも同様の作用及び効果を得ることができる。
【００３６】
［上記実施の形態の補足説明］
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、フランジ付きカラーを部品として説明したが、本発明は、ナットを部品とし、ナットの一表面（例えば座面）に被覆部材を装着してインサート成形を行ってもよい。
また、本発明は、樹脂部が板状である必要は無く、ブロック状の樹脂部を有するインサート成形品のインサート成形方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  インサート成形品
１２  部品
１８Ａ  上面（一部表面）
２０  樹脂部
２０Ａ、２０Ｂ  樹脂材料
３０  第１成形型
３４  被覆部材
４０  第２成形型
【図１】
2018114632.tif 000003
【図２】
2018114632.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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