(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定盤と、
可動盤と、
前記固定盤及び前記可動盤との間に配置される回転金型支持機構と、
を備える射出成形装置に、
前記固定盤に取り付けられる共通金型と、
型締めにより前記共通金型と組み合わされて金型キャビティを形成させる少なくとも２つの金型分割面を有し、前記回転金型支持機構により、型開閉方向に直交する回転軸回りに回転可能に支持され、型開閉方向に移動される回転金型部と、
前記可動盤に取り付けられ、型締めにより前記回転金型部と組み合わされて密閉空間を形成させるダミープレートと、
前記ダミープレートの前記回転金型部の金型分割面と対向する面に配置され、前記密閉空間内において、前記ダミープレート、又は、前記回転金型部に保持させた金属製インサート部品を直接、又は、所定距離離間させた位置から加熱できる加熱手段と、
前記ダミープレートの前記回転金型部の金型分割面と対向する面に配置され、前記密閉空間内において、前記ダミープレート、又は、前記回転金型部に保持させた前記金属製インサート部品の温度を接触、又は非接触で測定できる温度計測手段と、
から構成されるインサート成形用金型が取り付けられて行われるインサート成形方法であって、
前記共通金型、前記回転金型部、及び前記ダミープレートを型締めさせて、前記共通金型及び前記回転金型部間に形成される金型キャビティに溶融樹脂を射出充填させて、前記回転金型部の前記共通金型に対向する位置に保持させた前記金属製インサート部品と前記溶融樹脂とを一体成形させるインサート成形工程と、
前記共通金型、前記回転金型部、及び前記ダミープレートを型締めさせて、前記ダミープレート及び前記回転金型部間に形成される前記密閉空間において、前記ダミープレート、又は、前記回転金型部に保持させた前記金属製インサート部品を、前記加熱手段により、前記溶融樹脂の可塑化溶融温度と略同じ温度まで加熱させるインサート部品加熱工程と、
前記密閉空間を維持させた状態で、前記ダミープレート及び前記回転金型部を前記共通金型から型開きさせた後、前記共通金型及び前記回転金型部間からインサート成形品を取り出す製品取り出し工程と、
を有し、
前記インサート成形工程及び前記インサート部品加熱工程の少なくとも一部を重複させるとともに、前記製品取り出し工程の完了と同時に、又は、完了後に、前記インサート部品加熱工程を完了させることを特徴とするインサート成形方法。
【請求項２】
前記金属製インサート部品を、前記回転金型部の前記共通金型に対向する位置に保持させた状態で、前記回転金型部を前記共通金型に型閉じさせる途中、又は、型閉じ後に、次の成形サイクル用の前記金属製インサート部品を供給し、前記ダミープレート及び前記回転金型部のいずれか一方に保持させることを特徴とする請求項１に記載のインサート成形方法。
【請求項３】
前記ダミープレート及び前記回転金型部が、型締めにより、前記ダミープレート、又は、前記回転金型部に保持させた前記金属製インサート部品を、前記回転金型部の金型キャビティ形状にプレス加工させるプレス加工用金型として構成されているとともに、
前記インサート部品加熱工程において、前記ダミープレート、又は、前記回転金型部に保持させた前記金属製インサート部品を、型締めにより前記回転金型部の金型キャビティ形状にプレス加工させるプレス加工工程を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の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】
樹脂成形品として、予め準備した部品を射出成形装置に取り付けられた金型に保持（インサート）させた後に該金型を型締めさせ、形成された金型キャビティ内に溶融樹脂を射出充填させ、該部品と樹脂とを該金型キャビティ内で一体成形させるインサート成形方法が知られている。一般的に、射出成形装置外から供給され、金型に保持させるこの部品はインサート部品、また、インサート成形方法により成形される樹脂成形品はインサート成形品と呼称される。インサート成形品は、樹脂と一体成形されるインサート部品の有する機能を樹脂成形品に付与させることができることから、自動車や家電・ＯＡ機器等の部品に多く使用されている。
【０００３】
インサート部品の材料としては、耐熱性、耐候性、高強度等の様々な機能性を付与させる目的の機能性樹脂材料やセラミック材料及び金属材料等、その用途や目的に合わせて様々な材料が使用される。また、インサート部品はその材料の種類だけでなく、樹脂に内包、あるいはその一部又は全面を露出させる等、様々な状態で樹脂と一体成形させることを前提に、その加工方法や部品形状等においてもその用途や目的に合わせて、機械加工やプレス加工等で加工されるものや、各種材料からあるいは、シート状に加工されるもの等、様々な形態がある。
【０００４】
ここで、インサート成形方法においては、インサート部品及び樹脂部分の、それぞれの材料の線膨張率（熱膨張率、あるいは熱収縮率）や温度変化環境の差異を考慮しなければならない。なぜなら、一般的に材料を加熱、あるいは冷却した場合の、その材料の熱膨張量（熱膨張率）、あるいは熱収縮量（熱収縮率）は、その材料固有の線膨張率や温度変化量に比例するからである。そのため、複数の材料の同じ形状及び同じ容積の部位に関して、異なる線膨張率を有する材料であれば、同じ温度変化環境下においても、それぞれの材料の熱膨張量や熱収縮量は、それぞれの線膨張率の差異に比例して相違し、同じ線膨張率を有する材料であっても、異なる温度変化環境下においては、それぞれの材料の熱膨張量や熱収縮量は、それぞれの線膨張率の差異に比例して相違する。当然ながら、異なる線膨張率を有する材料が、異なる温度変化環境下にあれば、それぞれの材料の熱膨張量や熱収縮量は、それぞれの差異の積に比例して相違することになる。このように、インサート部品及び樹脂部分それぞれの材料固有の線膨張率や温度変化環境の差異によって、それぞれの材料の熱膨張量、あるいは熱収縮量に差異が生じ、インサート成形品内部において、インサート部品と樹脂部分との接合面に内部応力が発生する。特に、インサート部品の材料が、金属系材料や、樹脂を除く非金属系材料（セラミック等）のように、成形に使用される溶融樹脂とそれぞれの線膨張率が大きく異なる場合、インサート成形品の使用中の温度変化環境下においては、それぞれの線膨張率の差異に比例した内部応力が発生する。また、インサート成形方法の冷却固化工程においては、冷間状態で金型キャビティに保持され、溶融樹脂により加熱されるインサート部品と、溶融状態で射出充填され冷却固化される樹脂部分とのそれぞれの温度変化環境の差異が更に積算された内部応力が発生する。そのため、その使用中、あるいはインサート成形直後に、インサート成形品の変形、樹脂部分のクラック（割れ）や、インサート部品と樹脂部分との層間剥離等の成形不良が生じやすいという問題がある。
【０００５】
具体的には、インサート成形品の使用中の温度変化環境を考えた場合、実際にその状態で使用可能かどうかは別問題であるが、高温側は、樹脂部分がその形状を保ち得る、樹脂材料の熱変形温度または融点温度（非晶性樹脂ではガラス転移点温度）が上限であって、例えば、樹脂材料にポリカーボネイト系樹脂（ＰＣ）を用いた場合には、ガラス転移点温度=約１４０℃である。これに対して、使用限度ではないが、低温側を室温（約２０℃）とすれば、温度変化の幅は最大１２０℃となり、インサート成形品の使用中は、インサート部品及び樹脂部分は同じこの温度変化環境下にある。一方、インサート部品に鉄系材料（Fe）を用いた場合には、鉄の線膨張率（”×１０−６”）=約１１．７、ＰＣ樹脂の線膨張率（”×１０−６”）=約６６であるので、温度変化によるインサート部品及び樹脂部分の熱膨張量、あるいは熱収縮量の差異は約６倍となる。ここで、樹脂材料にガラス繊維等を添加して線膨張率を低下させることによって、インサート部品との線膨張率の差異を小さくすることも可能ではある。例えば、ガラス繊維添加により、ＰＣ樹脂の線膨張率（”×１０−６”）を約２３まで低下させることにより、それぞれの線膨張率の差異は約２倍となる。
【０００６】
しかしながら、先に説明したように、インサート成形品に関して、インサート部品及び樹脂部分それぞれの材料の線膨張率の差異に起因する内部応力が問題になるのは、インサート部品及び樹脂部分が同じ温度変化環境下にあるインサート成形品の使用中よりも、それぞれが相違する温度変化環境下にあるインサート成形方法の冷却固化工程中である。具体的には、樹脂材料については、ＰＣ樹脂の成形温度（可塑化溶融温度）=約３００℃、製品取り出し温度=約１００℃とすれば、温度変化の幅は最大２００℃となり、これはインサート成形品の使用中の温度変化の幅（１２０℃）の約２倍である。また、温度が低下するため、樹脂部分の容積は収縮する方向に変化する。一方、インサート部品については、一般的に冷間状態で供給され金型キャビティに保持させる。そのため、先の室温（約２０℃）から、約３００℃の溶融樹脂により加熱され、最終的に先の製品取り出し温度（約１００℃）に到達するとすれば、インサート部品の温度変化の幅は最大８０℃となる。よって、インサート部品の温度変化の幅（約８０℃）に対して、樹脂部分の温度変化の幅（約２００℃）は約２倍であり、かつ、樹脂部分とは逆にその容積が膨張する方向に変化する。この例のように、インサート成形方法の冷却固化工程においては、インサート部品及び樹脂部分の熱膨張量及び熱収縮量が、それぞれの線膨張率及び温度変化環境の差異により、単純計算で２倍×２倍の約４倍の差異となる場合もあり、加えてその差異による容積変化が、膨張と収縮と逆であるため、インサート部品と樹脂部分との接合面に発生する内部応力は無視できないものとなる。すなわち、インサート成形品においては、インサート成形方法の冷却固化工程における、インサート部品及び樹脂部分（樹脂材料）の熱膨張量及び熱収縮量の差異、あるいはその差異による内部応力を低減させることが、その品質を左右すると言える。
【０００７】
インサート成形方法の冷却固化工程における、インサート部品及び樹脂部分（樹脂材料）の熱膨張量、あるいは熱収縮量の差異の低減を目的とした、樹脂材料との密着性に優れた接着剤等のインサート部品への事前塗布、溶融樹脂との接触面積の増大及びインサート部品表面の凹凸部への溶融樹脂の進入によるアンカー効果を得ることを目的としたインサート部品表面の粗化処理、更には、インサート部品表面の粗化処理と同じ目的で、溶融樹脂との接触時に溶融樹脂の表面に形成される冷却固化層（スキン層）の形成を遅らせ、よりインサート部品表面の凹凸形状に溶融樹脂を追従させるため、インサート部品を予め加熱する等の方法が提案されている。しかしながら、いずれの方法もインサート部品及び樹脂部分の熱膨張量、あるいは熱収縮量の差異による内部応力を直接的に低減させるものではない上、成形工程の前後工数や成形工程中の工数を増加させるという問題がある。また、それら提案の１つである、インサート部品を予め加熱する方法については、均一な加熱が困難であったり、加熱したインサート部品を金型キャビティ内に保持（インサート）させて射出充填するまでの間の温度低下により、所望する金属インサート部品の温度が得られなかったり、高温に加熱するための加熱時間や、インサート部品の加熱に伴い、金型キャビティ内の溶融樹脂を冷却固化させるために高温に加熱された金型を冷却する冷却時間が長くなったりする様々な問題がある。
【０００８】
また、従来のインサート成形品は、インサート部品の製造とインサート成形品の成形とを異なる装置で行うことから、通常の樹脂成形品の成形工程と比較して、インサート部品の製造、保管、管理や射出成形装置への搬送、更には、インサート部品をインサート成形品の成形サイクル中に、射出成形装置に取り付けられた金型の金型キャビティ内に保持（インサート）させる工程等、多工程となるため、工数や時間や費用を要することが一般的である。加えて、インサート部品を、樹脂成形品の意匠面の全面、あるいは一部を構成するように一体成形させるインサート成形品においては、インサート部品が成形品と略同じ大きさとなり、金属板等のシート状の材料から、これらインサート部品を製造するために、インサート成形に使用される成形金型と略同じ大きさのプレス金型と、これらプレス金型を使用可能な、大型のプレス装置とが必要になる。
【０００９】
特許文献１には、金属インサート部品を熱可塑性樹脂により包埋するインサート成形において、金型内で金属インサート部品を加熱することにより、樹脂と接する際の金属インサート部品の温度を、熱可塑性樹脂の融点もしくは軟化点以上の温度範囲内に、所定時間、コントロールするインサート成形法が開示されている。金属インサート部品を金型内で加熱する方法として、金属インサート部品の両端部を成形品外に露出させると共に、金型を金属インサート部品と電気絶縁される構造にして、金属インサート部品の両端部に通電する方法、及び、金型内にセットした発熱体による方法が挙げられており、これにより、インサート部品−樹脂間の優れた密着性を確保することができるとされている。
【００１０】
また、特許文献２には、インサート部品が金属製の帯状の板材からプレス加工により製造されるものであり、開閉自在に対向配置した固定台と可動台との間に直列配置されたプレス加工部、インサート成形部、せん断加工部に、金属製の帯状の板材を搬送し、インサート部品の製造（板材の冷間プレス加工）と、製造されたインサート部品の金型キャビティ内への搬送及び保持（インサート）と、インサート成形と、インサート成形品の板材からの分離と、を連続で１つの装置で行うことのできる成形品の製造装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−２４９６８１号公報
【特許文献２】特開平０７−０２４８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１のインサート成形法やインサート成形金型のように、金型キャビティを形成する１組の金型内において、インサート部品を加熱させるインサート部品加熱工程が完了した後、インサート成形工程（インサート成形における射出充填から金型キャビティ内の溶融樹脂が冷却固化するまで）が行われる形態の場合、これらの工程、あるいは工程の一部を金型内で重複して行わせることは困難である。すなわち、射出成形前にインサート部品を加熱する工程分、金属インサート成形品の成形サイクルが長くなるという問題がある。
【００１３】
また、特許文献２に記載の成形品の製造装置においては、金属製の帯状の板材からプレス加工された金属インサート部品を、その板材に接続部で接続された状態で、各工程が行われる部位、すなわち、プレス加工部、インサート成形部、せん断加工部に次々と搬送させるため、金属インサート部品のプレス加工による製造と、これを金型キャビティ内に保持させて射出充填により一体成形させるインサート成形を１つの装置で行うことができる。また、金属インサート部品を金型キャビティ内に保持（インサート）させる工程も同装置内で自動化され容易である。しかしながら、特許文献２に記載の成形品の製造装置においては、その形態に起因する以下のような問題がある。
【００１４】
まず、インサート成形に必要な各工程を行う部位（プレス加工部、インサート成形部、せん断加工部）を可動台と固定台との間に直列配置させたことに起因する問題である。前述した３つの工程用の金型を１つの金型取付面に直列配置させるため、装置、あるいは金型取付面の大きさに対して、成形可能なインサート成形品のサイズが小さくならざるを得ない。逆に言えば、成形するインサート成形品のサイズを大きくする場合は、装置、あるいは金型取付面の更なる大型化が必要となる。更に、１種類のインサート成形品の成形に、プレス加工用、インサート成形用、せん断加工用の３組の金型が必要となる。
【００１５】
もう１つの問題は、特許文献２に記載の成形品の製造装置が、汎用の射出成形装置ではなく、インサート部品の材料や形態に制約のあるインサート成形の専用製造装置であるという問題である。この問題は、本装置に好適な金属インサート成形品を成形する上で問題とはならない。しかしながら、近年の多種少量生産において、成形対象が限定されるということは、樹脂成形品の製造者にとっては大きな問題である。例えば、インサート部品が金属製の帯状の板材からプレス加工により製造できない部品である場合、この製造装置のプレス加工部及びせん断加工部はインサート成形に一切寄与しない。すなわち、インサート部品は別の装置で製造する必要があり、インサート部品の金型への搬送及び保持（インサート）も別の装置や人力で行うしかなく、この製造装置で使用できるのは、インサート成形部のみとなり、本来の利点は全く活かすことはできない。
【００１６】
本発明は、上記したような問題点を鑑みてなされたもので、具体的には、インサート成形と次サイクル用の金属製インサート部品の加熱との少なくとも一部を重複させることが可能で、更には、インサート成形と次サイクル用の金属製インサート部品のプレス加工及び加熱との少なくとも一部を重複させることが可能なインサート成形方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の上記目的は、固定盤と、
可動盤と、
前記固定盤及び前記可動盤との間に配置される回転金型支持機構と、
を備える射出成形装置に、
前記固定盤に取り付けられる共通金型と、
型締めにより前記共通金型と組み合わされて金型キャビティを形成させる少なくとも２つの金型分割面を有し、前記回転金型支持機構により、型開閉方向に直交する回転軸回りに回転可能に支持され、型開閉方向に移動される回転金型部と、
前記可動盤に取り付けられ、型締めにより前記回転金型部と組み合わされて密閉空間を形成させるダミープレートと、
前記ダミープレートの前記回転金型部の金型分割面と対向する面に配置され、前記密閉空間内において、前記ダミープレート、又は、前記回転金型部に保持させた金属製インサート部品を直接、又は、所定距離離間させた位置から加熱できる加熱手段と、
前記ダミープレートの前記回転金型部の金型分割面と対向する面に配置され、前記密閉空間内において、前記ダミープレート、又は、前記回転金型部に保持させた前記金属製インサート部品の温度を接触、又は非接触で測定できる温度計測手段と、
から構成されるインサート成形用金型が取り付けられて行われるインサート成形方法であって、
前記共通金型、前記回転金型部、及び前記ダミープレートを型締めさせて、前記共通金型及び前記回転金型部間に形成される金型キャビティに溶融樹脂を射出充填させて、前記回転金型部の前記共通金型に対向する位置に保持させた前記金属製インサート部品と前記溶融樹脂とを一体成形させるインサート成形工程と、
前記共通金型、前記回転金型部、及び前記ダミープレートを型締めさせて、前記ダミープレート及び前記回転金型部間に形成される前記密閉空間において、前記ダミープレート、又は、前記回転金型部に保持させた前記金属製インサート部品を、前記加熱手段により、前記溶融樹脂の可塑化溶融温度と略同じ温度まで加熱させるインサート部品加熱工程と、
前記密閉空間を維持させた状態で、前記ダミープレート及び前記回転金型部を前記共通金型から型開きさせた後、前記共通金型及び前記回転金型部間からインサート成形品を取り出す製品取り出し工程と、
を有し、
前記インサート成形工程及び前記インサート部品加熱工程の少なくとも一部を重複させるとともに、前記製品取り出し工程の完了と同時に、又は、完了後に、前記インサート部品加熱工程を完了させることを特徴とするインサート成形方法によって達成される。
【００１８】
すなわち、このインサート成形方法により、型締め時に、共通金型及び回転金型部間にインサート成形を行う金型キャビティを、回転金型部及びダミープレート間に次サイクル用の金属製インサート部品の加熱を行う密閉空間を、同時に形成させることができるため、インサート成形と次サイクル用の金属製インサート部品の加熱との少なくとも一部を重複させることができる。
【００２１】
また、このインサート成形方法は、前記ダミープレート及び前記回転金型部が、型締めにより、前記ダミープレート、又は、前記回転金型部に保持させた金属製インサート部品を、前記回転金型部の金型キャビティ形状にプレス加工させるプレス加工用金型として構成されているとともに、
前記インサート部品加熱工程において、前記ダミープレート、又は、前記回転金型部に保持させた前記金属製インサート部品を、型締めにより前記回転金型部の金型キャビティ形状にプレス加工させるプレス加工工程を行うインサート成形方法であっても良い。
【００２６】
更に、インサート成形方法については、前記金属製インサート部品を、前記回転金型部の前記共通金型に対向する位置に保持させた状態で、前記回転金型部を前記共通金型に型閉じさせる途中、又は、型閉じ後に、次の成形サイクル用の金属製インサート部品を供給し、前記ダミープレート、又は、前記回転金型部に保持させるインサート成形方法であっても良い。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係るインサート成形用金型は、固定盤と、
可動盤と、
前記固定盤及び前記可動盤との間に配置される回転金型支持機構と、
を備える射出成形装置に、
前記固定盤に取り付けられる共通金型と、
型締めにより前記共通金型と組み合わされて金型キャビティを形成させる少なくとも２つの金型分割面を有し、前記回転金型支持機構により、型開閉方向に直交する回転軸回りに回転可能に支持され、型開閉方向に移動される回転金型部と、
前記可動盤に取り付けられ、型締めにより前記回転金型部と組み合わされて密閉空間を形成させるダミープレートと、
前記ダミープレートの前記回転金型部の金型分割面と対向する面に配置され、前記密閉空間内において、前記ダミープレート、又は、前記回転金型部に保持させた金属製インサート部品を直接、又は、所定距離離間させた位置から加熱できる加熱手段と、
前記ダミープレートの前記回転金型部の金型分割面と対向する面に配置され、前記密閉空間内において、前記ダミープレート、又は、前記回転金型部に保持させた前記金属製インサート部品の温度を接触、又は非接触で測定できる温度計測手段と、
から構成されるインサート成形用金型が取り付けられて行われるインサート成形方法であって、
前記共通金型、前記回転金型部、及び前記ダミープレートを型締めさせて、前記共通金型及び前記回転金型部間に形成される金型キャビティに溶融樹脂を射出充填させて、前記回転金型部の前記共通金型に対向する位置に保持させた前記金属製インサート部品と前記溶融樹脂とを一体成形させるインサート成形工程と、
前記共通金型、前記回転金型部、及び前記ダミープレートを型締めさせて、前記ダミープレート及び前記回転金型部間に形成される前記密閉空間において、前記ダミープレート、又は、前記回転金型部に保持させた前記金属製インサート部品を、前記加熱手段により、前記溶融樹脂の可塑化溶融温度と略同じ温度まで加熱させるインサート部品加熱工程と、
前記密閉空間を維持させた状態で、前記ダミープレート及び前記回転金型部を前記共通金型から型開きさせた後、前記共通金型及び前記回転金型部間からインサート成形品を取り出す製品取り出し工程と、
を有し、
前記インサート成形工程及び前記インサート部品加熱工程の少なくとも一部を重複させるとともに、前記製品取り出し工程の完了と同時に、又は、完了後に、前記インサート部品加熱工程を完了させることを特徴とするインサート成形方法としたので、インサート成形及び次サイクル用の金属製インサート部品の加熱の少なくとも一部を重複させて、金属製インサート部品を溶融樹脂の可塑化溶融温度と略同じ温度まで十分に加熱させる加熱時間を確保することができる。その結果、金属製インサート部品−樹脂間の優れた密着性を確保した上で、インサート成形品の成形サイクルに占める金属製インサート部品の加熱時間の影響を小さくすることができる。
【００３０】
次に、本発明に係るインサート成形方法は、前記ダミープレート及び前記回転金型部が、型締めにより、前記ダミープレート、又は、前記回転金型部に保持させた前記金属製インサート部品を、前記回転金型部の金型キャビティ形状にプレス加工させるプレス加工用金型として構成されているとともに、
前記インサート部品加熱工程において、前記ダミープレート、又は、前記回転金型部に保持させた前記金属製インサート部品を、型締めにより前記回転金型部の金型キャビティ形状にプレス加工させるプレス加工工程も略同時に可能なので、インサート成形及び次の成形サイクル用の金属製インサート部品のプレス加工の少なくとも一部も重複させることができる上、プレス加工されたインサート部品はそのまま回転金型部に保持され、回転工程により共通金型に対向する位置に移動されるため、金属製インサート部品を別のプレス装置等でプレス加工させる工程、及び、その金属製インサート部品を射出成形装置に搬送し、金型の金型キャビティ面に保持（インサート）させる工程を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例１に係る射出成形装置の概略側面図である。
【図２】本発明の実施例１に係るインサート成形の成形工程の前半を示す概略部分断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係るインサート成形の成形工程の後半を示す概略部分断面図である。
【図４】本発明の実施例２に係る射出成形装置の概略側面図である。
【図５】本発明の実施例２に係るインサート成形の成形工程の前半を示す概略部分断面図である。
【図６】本発明の実施例２に係るインサート成形の成形工程の後半を示す概略部分断面図である。
【図７】本発明の実施例３に係る射出成形装置のダミープレート周りの概略側面図である。
【図８】本発明の実施例３に係るインサート成形の成形工程の内、プレス成形工程を示す概略部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００３３】
図１乃至図３を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１は本発明の実施例１に係るインサート成形用の射出成形装置の概略側面図である。図２は本発明の実施例１に係るインサート成形の成形工程の前半、図３は後半を示す概略部分断面図である。図２（ａ）がインサート部品保温工程及びインサート部品供給工程、図２（ｂ）が型締め状態でのインサート成形工程及びインサート部品加熱工程、図２（ｃ）がインサート成形工程の射出充填完了状態、図３（ａ）が製品取り出し工程、図３（ｂ）が回転工程を示す。尚、図２及び図３は、成形工程の理解を容易にするために、図１の金型部分（側面図）について、成形工程を順に図示した概略部分断面図（側面図）であり、成形工程に直接関係ない構成要件は図示していない。
【００３４】
最初に、図１を参照しながら、本発明に係る射出成形装置１の基本構成について説明する。射出成形装置１は、後述する回転工程が完了し、回転金型部４０を共通金型１９に型閉じさせるインサート部品保温工程が開始される直前の型開き状態である。射出成形装置１は、ベッド２に固定された固定盤３と、固定盤３に対して図示しない型締手段により型開閉方向に移動可能に設けられた可動盤５と、固定盤３及び可動盤５の間に配置され、取り付けられた回転金型部４０を型開閉方向に直交する回転軸周りに回転可能に支持し、型開閉方向に移動させる回転金型支持機構４と、回転金型部４０の一部を構成し、固定盤３及び可動盤５に対向する２つの金型取付面を有し、回転金型支持機構４に型開閉方向に直交する鉛直方向の回転軸周りに回転可能に支持される回転金型取付部４１と、固定盤３側に設けられた第１射出ユニット１７と、を備えている。
【００３５】
固定盤３には、正面側（可動盤５と対向する側）の面に共通金型１９が取り付けられると共に、背面側から正面側に亘って第１射出ユニット１７を共通金型１９に向けて進退させるための貫通穴３ａが形成されている。固定盤３の四隅からは図示しないタイバーが突出して設けられ、このタイバーは可動盤５を貫通している。
【００３６】
可動盤５には、固定盤３と対向する面にダミープレート６が取り付けられ、図示しないタイバーに案内され、図示しない型締手段によって、固定盤３に対して進退自在に設けられている。ダミープレート６は、型締め時に、対向する回転金型部４０の金型分割面を保護すると共に、その回転金型部４０の金型取付面と対向する面に加熱手段６ａ及び温度計測手段６ｂが配置されている。これらダミープレート６、加熱手段６ａ及び温度計測手段６ｂについては、他の構成を説明した後に説明する。
【００３７】
回転金型支持機構４は、固定盤３と可動盤５との間に配置され、ベッド２上を型開閉方向に移動可能に設けられている。この回転金型支持機構４の型開閉方向の移動の案内（ガイド）は、ベッド２に設けられた直動ガイド等の案内手段によるものであっても良いし、回転金型部４０の回転金型取付部４１を、金型取付面を有し回転する回転部と、これを回転可能に支持し、自身は回転しない枠部とで構成し、この回転しない枠部の四隅に、図示しないタイバーを貫通させて案内させるものであっても良いし、公知の案内手段が適宜、選択されれば良い。この回転金型支持機構４により、型開閉方向に直交する鉛直方向の回転軸周りに回転可能に支持される回転金型部４０は、固定盤３及び可動盤５に対向する２つの金型取付面を有する回転金型取付部４１と、回転金型取付部４１の金型取付面にそれぞれ取り付けられた第１回転金型２０及び第２回転金型２１から構成され、回転金型支持機構４に着脱可能に取り付けられている。
【００３８】
これら回転金型取付部４１と、第１回転金型２０及び第２回転金型２１とは、固定盤３及び可動盤５に対向する２つの金型分割面を有する１つの金型（回転金型部）として構成され、回転金型支持機構４、あるいは、先に説明した回転金型取付部４１の回転しない枠部に着脱可能に取り付けられても良い。また、回転金型部４０は、型開閉方向に直交する水平方向の回転軸周りに回転可能に支持される形態であっても良い。
【００３９】
第１回転金型２０及び第２回転金型２１は同じ金型キャビティ形状を有しており、その金型キャビティ面がインサート成形品９の意匠面を形成する。また、第１回転金型２０及び第２回転金型２１は、それぞれ、型締めにより共通金型１９と組み合わされて、それぞれ金型キャビティを形成させる。共通金型１９と第１回転金型２０とで第１金型キャビティ３０を、共通金型１９と第２回転金型２１とで図示しない第２金型キャビティ３１を形成させる。また、それぞれの金型キャビティ面には、インサート部品をインサート成形品の意匠面の少なくとも一部を構成するように、又は、インサート成形品に内包されるように位置保持させる、図示しないインサート部品保持手段が配置されている。このインサート部品保持手段は、インサート部品を、その重量及び後述するインサート成形工程時の金型キャビティ内の溶融樹脂流動に対抗して所定の位置に位置保持させることが可能な構成になっており、保持させるインサート部品の材料、重量、サイズ、形状等に応じて、公知の機械的把持及び吸引式把持等が適宜、選択されれば良い。
【００４０】
回転金型部４０の少なくとも２つの金型分割面の一方、この場合、第１回転金型２０の金型分割面の金型キャビティ面には、前の成形サイクルにおいて加熱されたインサート部品９ａを図示しないインサート部品保持手段により保持させている。尚、本実施例１におけるインサート部品９ａ及びインサート部品９ａ’は、予め、射出成形装置外で製造・準備された金属製のインサート部品である。これらは同一のインサート部品であるが、成形工程の説明上、加熱されたものかどうか等を区別するため、符号を変えて表記している。
【００４１】
ダミープレート６は、型締めにより第２回転金型２１及び第１回転金型２０それぞれと組み合わされて、それぞれ密閉空間を形成させる。ダミープレート６と第２回転金型２１とで第１密閉空間３３を、ダミープレート６と第１回転金型２０とで図示しない第２密閉空間３４を形成させると共に、型締め時に、対向する回転金型部４０の金型分割面を保護する。そして、ダミープレート６の回転金型部４０に対向する面に配置されている加熱手段６ａは、型締め（型閉じ）により、ダミープレート６及び回転金型部４０間に形成させた第１密閉空間３３及び第２密閉空間３４内において、図示しないインサート部品保持手段により回転金型部４０の金型キャビティ面に保持させたインサート部品を加熱するものである。この加熱手段６ａは、型締め時に、加熱するインサート部品の材料、重量、サイズ、形状等に応じて、加熱手段６ａとインサート部品との距離及び位置関係が、加熱効率の点から最適になるように配置されることが好ましい。具体的には、加熱手段６ａは、加熱温度や加熱パターンの制御が容易で、インサート部品の形状に応じて、その形状を変更可能な加熱部を備えた電気式ヒータ等を、インサート部品の形状やサイズに応じて、型開閉方向及び型開閉方向に直交する面におけるその取付位置を変更可能な取付部材を介して、ダミープレート６の回転金型部４０に対向する面に配置させ、インサート部品のみを加熱させ、回転金型部４０の金型キャビティ面等不要な部位を加熱させないようにすれば良い。しかしながら、金型キャビティ面に、ヒケやウエルドライン等の成形不良が発生し易い部位がある場合、これらの部位も含め、適切な温度に加熱するように構成・配置されても良い。
【００４２】
また、ダミープレート６の回転金型部４０に対向する面には、温度計測手段６ｂが配置されている。この温度計測手段６ｂも、型締め（型閉じ）時に、加熱されるインサート部品の材料、重量、サイズ、形状等に応じて、加熱手段６ａとインサート部品との距離及び位置関係が、インサート部品の温度を接触、又は非接触で測定可能に配置されることが好ましい。この具体的な配置として、図１においては、温度計測手段６ｂが加熱手段６ａに配置されているが、温度計測手段６ｂの配置はこれに限定されるものではない。また、加熱手段６ａ及び温度計測手段６ｂをダミープレート６に集約的に配置させることにより、加熱手段６ａ及び温度計測手段６ｂを第１回転金型２０、第２回転金型２１及び共通金型１９の、溶融樹脂を射出充填させる金型キャビティを形成させる金型内部に配置させる必要がなく、これら金型への加熱手段他の配置による金型構造の複雑化を回避することができる。
【００４３】
ここで、加熱対象であるインサート部品以外、特に、ダミープレート６や回転金型部４０への加熱による加熱効率の低下や加熱エネルギーの損失を防止するため、これらの電気ヒータ本体や取付部材、又、ダミープレート６や回転金型部４０には適切な部位に断熱材や断熱構造等の断熱・保温手段が採用されることが好ましい。また、温度計測手段６ｂは、高温下での温度測定が接触、又は非接触で可能であり、その配置には、加熱手段６ａによるインサート部品の加熱効率を低下させないように、かつ、加熱手段６ａの加熱から温度計測手段６ｂを保護できるように、適切な断熱材や断熱構造等の断熱・耐熱手段の採用が好ましい。特許文献１のように、溶融樹脂を射出充填させる金型キャビティを形成させる金型内でインサート部品を加熱させるインサート成形用金型にこのような断熱・保温手段が採用されれば、加熱効率の低下や加熱エネルギーの損失は防止できるが、金型キャビティ内の溶融樹脂を冷却固化させるために金型を冷却する場合の金型の冷却効率を低下させてしまう。これに対して、本発明においては、加熱手段や温度計測手段が、溶融樹脂を射出充填させる金型キャビティを形成する金型に配置されていないため、これら手段にこのような断熱・保温手段が採用されても、金型の冷却効率を低下させることはなく、冷却固化時間の短縮に寄与する。
【００４４】
また、可動盤５に取り付けられたダミープレート６と、対向する回転金型部４０との間に、まだ加熱されていない、次の成形サイクル用のインサート部品９ａ’を供給するインサート部品供給手段４５が配置されている。インサート部品供給手段４５は、多関節ロボット等の所定範囲を自在に可動するアーム部を有する装置と、そのアーム部の先端に設けられた把持手段とで構成されることが好ましく、インサート部品を把持して、回転金型部４０の少なくとも２つの金型分割面の他方、この場合、第２回転金型２１の金型分割面の金型キャビティ面に供給する。この把持手段は、供給するインサート部品の材料、重量、サイズ、形状等に応じて、公知の機械的把持及び吸引式把持等が適宜、選択されれば良い。また、この把持手段は、インサート部品の変更への対応を容易にするために、アーム部の先端に着脱容易な構造を介して取り付けられることが好ましい。回転金型部４０の金型キャビティ面の形状等によっては、回転金型部４０の金型キャビティ面ではなく、対向するダミープレート６側にインサート部品を供給しても良い。その場合、図示しないインサート部品保持手段はダミープレート６側にも配置されるが、その配置はダミープレート６、あるいは加熱手段６ｂのいずれでも良く、回転金型部４０の回転動作に備えて、型閉じ後の所定のタイミングで、インサート部品の保持がダミープレート６側から回転金型部４０の金型キャビティ面側に切り換えられる。
【００４５】
次に、図２及び図３を参照しながら、本発明の実施例１に係るインサート成形の成形工程を説明する。
【００４６】
図１に示す型開き状態から、図２（ａ）に示すように、回転金型支持機構４により回転金型部４０を共通金型１９に型閉じさせ、共通金型１９及びインサート部品９ａを保持させた回転金型部４０の第１回転金型２０間に第１金型キャビティ３０を形成させる（インサート部品保温工程）。インサート部品９ａは、先に説明したように、前の成形サイクルで所定温度まで加熱されており、インサート部品保温工程は、後述するインサート部品供給工程からインサート成形工程までの間、加熱されたインサート部品を、一般的に外気温度以上の温度である金型で構成される第１金型キャビティ３０内に収納することにより、外気と遮断してその温度低下を最小限にするために行われる工程であり、加えて、ダミープレート６及び第２回転金型間の型開き量を図１に示す型開き状態から更に拡大させ、後述するインサート部品供給工程をより容易にするものである。その後、インサート部品保温工程の途中、又は、完了後に、次の成形サイクル用の加熱されていないインサート部品９ａ’を把持させたインサート部品供給手段４５を、型開き状態のダミープレート６及び回転金型部４０間に進入させ、回転金型部４０の第２回転金型２１の金型キャビティ面に第２インサート部品９ａ’を供給する（インサート部品供給工程）。供給されたインサート部品９ａ’は、回転金型部４０の第２回転金型２１の金型キャビティ面の所定の位置に、図示しないインサート部品保持手段により位置保持され、インサート部品供給手段４５は、ダミープレート６及び回転金型部４０間から退避する。
【００４７】
次に、図２（ｂ）に示すように、図示しない型締手段によりダミープレート６を回転金型部４０の第２回転金型２１に型閉じさせ、ダミープレート６及びインサート部品９ａ’を保持させた回転金型部４０の第２回転金型２１間に第１密閉空間３３を形成させる。続いて、所定の型締力で共通金型１９、回転金型部４０及びダミープレート６を型締めさせた後、共通金型１９及び第１回転金型２０間に形成させた第１金型キャビティ３０に、共通金型１９に配置された樹脂流路を介して、第１射出ユニット１７から溶融樹脂を射出充填させ、前の成形サイクルで所定温度まで加熱されたインサート部品９ａと溶融樹脂とを一体成形させたインサート成形品９を成形させる（インサート成形工程）。また、この型締め中に、インサート成形工程と重複させて、第１密閉空間３３において、インサート部品９ａ’を加熱手段６ａにより所定温度まで加熱させる（インサート部品加熱工程）。矢印は金型の移動や射出ユニットの射出充填状態を示し、白抜き矢印は型締力が付与されていることを示す。
【００４８】
この所定温度については、インサート部品の素材や容積、あるいは、インサート成形品にインサートされる位置や溶融樹脂の種類等、更には、インサート部品及び樹脂部分それぞれの材料固有の線膨張率の差異、あるいは、温度変化環境の差異から、それに起因するインサート部品の内部応力を低減させることができる温度を適宜、設定すれば良い。具体的には、後述するインサート成形工程において射出充填させる溶融樹種の可塑化溶融温度と略同じ温度とすることが好ましい。溶融樹脂が冷却固化して金型外に取り出されるときのインサート部品及び樹脂部分の温度は略同じだと考えられるため、インサート成形工程において、インサート部品の温度が射出充填させる溶融樹種の可塑化溶融温度と略同じ温度であれば、少なくとも、射出充填後の冷却固化工程におけるインサート部品及び樹脂部分の温度変化環境（温度降下）の差異をほぼゼロにすることができる。
【００４９】
インサート部品加熱工程は、型締めにより外気と遮断された密閉空間において、先に説明したように、インサート部品９ａ’と加熱手段６ａとを、加熱効率の点から最適にした状態で行われる。そのため、開放空間において、加熱手段を加熱対象に近接させて行う加熱方法に対して加熱効率が高く、加熱時間を短縮し、消費エネルギーを低減させることができる。また、先に説明したように、加熱対象でない電気ヒータ本体、取付部材やダミープレート６の適切な部位に適切な断熱材や断熱構造等の断熱・保温手段等が採用されることにより、加熱効率の更なる向上が期待できる。また、加熱手段６ａと同様に、温度計測手段６ｂにより、インサート部品９ａ’は最適な状態で温度測定されるため、インサート部品加熱工程におけるインサート部品９ａ’の温度を正確に測定し、設定した所定温度までインサート部品９ａ’を確実に加熱させることができる。
【００５０】
ここで、インサート部品加熱工程は、加熱対象であるインサート部品の材料、重量、サイズ、形状等により、所定温度に到達するまでの所要時間が相違する。また、インサート部品加熱工程は、加熱されたインサート部品の温度低下を最小限にするため、後述する製品取り出し工程の完了と同時に、又は、製品取り出し工程の完了後に完了させることが好ましい。すなわち、製品取り出し工程の完了をインサート部品加熱工程の完了基準として、インサート加熱工程の所要時間が、インサート成形品の冷却固化時間を含むインサート成形工程の所要時間を越える場合は、成形サイクルに影響を及ぼさず、加熱時間を可能な限り長く確保するために、先に説明したインサート部品保温工程の段階から加熱手段６ａの昇温を開始させ、第１密閉空間３３の形成と略同時にインサート部品９ａ’の加熱を開始させても良い。逆に、インサート部品加熱工程の所要時間がインサート成形工程の所要時間を下回る場合は、製品取り出し工程の完了時から逆算して、インサート成形工程開始後、適切なタイミングにおいてインサート部品加熱工程を開始させれば良い。
【００５１】
このように、型締め中に、インサート成形工程及びインサート部品加熱工程の少なくとも一部を、必要であれば全部を重複させることができるため、特許文献１のように、１つの金型内でインサート部品を加熱させる形態に対して、インサート成形及び次サイクル用のインサート部品の加熱の少なくとも一部を重複させて、インサート部品を所定温度まで十分に加熱させる加熱時間を確保することができる。その結果、インサート部品−樹脂間の優れた密着性を確保した上で、インサート成形品の成形サイクルに占めるインサート部品の加熱時間の影響を小さくすることができ、インサート成形品の成形サイクルを短縮することができる。また、加熱時間を不要に長くして消費エネルギーを増大させることもない。
【００５２】
ここで、インサート部品の加熱を特許文献１のインサート成形法やインサート成形金型のように、金型キャビティを形成する１組の金型内において行う場合、射出成形前にインサート部品を加熱する工程分、金属インサート成形品の成形サイクルが長くなるという問題があることは、先に説明したとおりである。
【００５３】
一方、特許文献１の形態においてこれを解決する場合、加熱手段の能力を高いものにすることが考えられる。しかしながら、特許文献１に記載されている金属インサート部品に通電させる加熱手段の場合は、金型内に高電圧（高電流）が存在する危険性と、金属インサート部品を金型キャビティ内に電気絶縁状態で配置させることによる金型構造の複雑化という問題がある。また、同様に、金型内に発熱体を配置する加熱手段の場合は、金型キャビティに制約を受け、発熱体を加熱効率が高い状態で配置させることが困難であり、金型そのものも加熱される。そのため、金型の冷却能力も高くする必要が生じ、更なる金型構造の複雑化や冷却時間の増大を招くと共に、金型の加熱・冷却を繰り返すヒートサイクルの温度範囲が広がるという問題がある。
【００５４】
また、先に説明した、樹脂材料にガラス繊維添加のＰＣ樹脂、インサート部品に鉄系金属材料を用いた場合において、特許文献１のインサート成形法のように、金属インサート部品を、射出充填させる樹脂材料の融点もしくは軟化点（この場合、ＰＣ樹脂ガラス転移点温度＝約１４０℃）以上に加熱したとしても、ＰＣ樹脂ガラス転移点温度の約１４０℃では、ＰＣ樹脂ガラスの可塑化溶融温度（約３００℃）より遥かに低く、冷却固化工程におけるインサート部品及び樹脂部分の温度変化環境（温度降下）の差異は十分に解消できない。試算した結果、ＰＣ樹脂ガラス転移点温度の約１４０℃からそれを多少超える温度域では、インサート部品を加熱しない場合より逆に温度変化環境（温度降下）の差異が増大する虞があり、特許文献１のインサート成形法における金属インサート部品の加熱温度の下限域では記載された十分な効果を奏することは困難である。更に、それ以上の温度、例えば、後述するインサート成形工程において射出充填させる溶融樹種の可塑化溶融温度と略同じ温度までインサート部品を加熱しようとすると、金属インサート成形品の成形サイクルがより長くなること言うまでもない。
【００５５】
これに対して、本発明は、型閉じ直後からインサート成形工程が完了して型開きされるまでインサート部品加熱工程を継続しても成形サイクルには一切影響しない。更に加熱時間が必要であれば、後述するように、成形サイクルに影響を与えずに、最大で製品取り出し工程が完了するまでインサート部品加熱工程を継続することができる。また、加熱手段６ａ及び温度計測手段６ｂが溶融樹脂を射出充填させる金型側に配置されておらず、加熱効率の点から最適な状態で、インサート部品の温度を接触、又は非接触で測定しながらインサート部品を適切に加熱させるため、これら金型への加熱手段他の配置による構造の複雑化を回避することができると共に、溶融樹脂を射出充填させる金型キャビティを形成させる金型そのものの加熱は抑制され、加熱時間や消費エネルギーの増加も防止される。同様に、金型キャビティ内の溶融樹脂を冷却固化させるための冷却固化時間の延長も防止され、金型の加熱・冷却を繰り返すヒートサイクルの温度範囲が広がることもない。
【００５６】
成形工程の説明に戻る。そのまま、図２（ｃ）に示すように、第１金型キャビティ３０への溶融樹脂の射出充填完了後、溶融樹脂の冷却固化時間が経過するまで、所定の型締力で共通金型１９、回転金型部４０及びダミープレート６の型締めを継続させる（インサート成形工程）。回転金型部４０の第１回転金型２０に保持させたインサート部品９ａは、インサート部品保温工程によりその温度低下を最小限に抑えられ、十分に加熱された状態で溶融樹脂と一体成形させるため、射出充填後の冷却固化工程において、インサート部品及び樹脂部分の温度変化環境の差異を減少させることができ、これに起因するインサート成形品の内部応力の発生を最小とすることができる。このようにして、第１金型キャビティ３０において、インサート部品９ａ及び樹脂部分９ｂからなるインサート成形品９が成形される。
【００５７】
インサート成形工程の完了後、図３（ａ）に示すように、図示しない型締手段と回転金型支持機構４とを連動させて、第１密閉空間３３を維持させた状態で、ダミープレート６及び回転金型部４０を共通金型１９から型開きさせた後、共通金型１９及び回転金型部４０間から、インサート成形品９を図示しない製品取り出し手段により取り出し、射出成型装置１外に搬送する（製品取り出し工程）。この製品取り出し工程の間においても、維持させた第１密閉空間３３内でのインサート部品９ａ’の加熱手段６ａによる加熱（インサート部品加熱工程）は継続させることが可能であり、製品取り出し工程の完了と同時に、又は、製品取り出し工程の完了後にインサート部品加熱工程を完了させる。ここで、射出成形装置の限られた型開閉ストローク内において製品取り出しを容易にするには、より多くの型開き量が必要であり、そのためにも、ダミープレート６及び回転金型部４０を共通金型１９から一体で型開きさせることは理にかなっており、これを利用してこの製品取り出し工程中も密閉空間を維持させて、その内部でインサート部品加熱工程を継続させても、成形サイクルにはほとんど影響はない。
【００５８】
尚、第１密閉空間３３を維持させた状態で、ダミープレート６及び回転金型部４０を共通金型１９から型開きさせるために、回転金型部４０と、ダミープレート６、又は、可動盤５とを任意で一体化させる図示しない機械的手段を設けて、一体化させたダミープレート６及び回転金型部４０を図示しない型締手段により型開きさせても良い。また、インサート成形品９は、回転金型部４０側を意匠面とするため、製品取り出し工程においては、非意匠面となる共通金型１９側に保持させて型開きさせ、共通金型１９側から図示しない製品押し出し手段により押し出されることが好ましいが、必要あれば、回転金型部４０側に保持させて型開きさせ、回転金型部４０側から図示しない製品押し出し手段により押し出されても良い。
【００５９】
製品取り出し工程及びインサート部品加熱工程が完了した後、図３（ｂ）に示すように、図示しない型締手段により、回転金型部４０が回転可能になるダミープレート６の型開き位置まで、ダミープレート６を、加熱されたインサート部品９ａ’を保持させた回転金型部４０の第２回転金型２１から型開きさせる。その後、回転金型支持機構４により回転金型部４０を回転させ、回転金型部４０の第２回転金型２１に保持させたインサート部品９ａ’を共通金型１９と対向する位置に移動させる（回転工程）。この回転工程の完了までに、インサート部品供給手段４５に、次の成形サイクル用のインサート部品９ａを把持させて、ダミープレート６及び回転金型部４０間の近傍に待機させることが好ましい。また、インサート部品加熱工程において加熱されたインサート部品９ａ’の温度低下を最小限とするために、製品取り出し工程後、インサート成形工程までに行われる回転工程、インサート部品保温工程及びインサート部品供給工程は、可能な限り短時間で行われることが好ましいことは言うまでもない。
【００６０】
この図３（ｂ）に示す型開き状態は、図１に示す型開き状態から、共通金型１９及びダミープレート６に対向する、回転金型部４０の第１回転金型２０及び第２回転金型２１が入れ替わった状態であり、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、共通金型１９、回転金型部４０及びダミープレート６を型締めさせると、ダミープレート６及び回転金型部４０の第１回転金型２０間に新たに形成される第２密閉空間３４においてインサート部品加熱工程が、共通金型１９及び第２回転金型２１間に新たに形成される第２金型キャビティ３１においてインサート成形工程が行われる。すなわち、図２（ａ）から図３（ｂ）の成形工程が、本発明の実施例１に係るインサート成形の成形工程の１成形サイクルとなり、本成形サイクルを繰り返すことにより、インサート部品９ａ（インサート部品９ａ’）と樹脂部分９ｂとからなり、インサート部品−樹脂間の優れた密着性が確保されたインサート成形品９を型開き毎に連続して成形することができる。
【００６１】
尚、本実施例１において、第１回転金型２０及び第２回転金型２１の金型キャビティ面がインサート成形品９の意匠面を形成するとしたが、これら金型キャビティ面がインサート成形品９の非意匠面を、共通金型１９の金型キャビティ面が意匠面を形成するように構成されても良い。この形態の場合、インサート部品保持手段が非意匠面側の金型キャビティ面に配置されることになるため、インサート部品を意匠面の少なくとも一部を構成するようにインサート成形することは難しい。しかしながら、インサート部品をインサート成形品の非意匠面の少なくとも一部を構成する、又は、インサート成形品に内包させることは可能であり、具体的には、金属インサート部品を非意匠面の一部を構成するようにインサート成形し、非意匠面のネジ用のタップ加工や他の金属部品への直接溶接が可能なインサート成形品や、金属インサート部品を強度部材等として内包させたインサート成形品を成形する場合に好適である。
【００６２】
また、本実施例１において、第１回転金型２０及び第２回転金型２１は同じ金型キャビティ形状を有し、同一のインサート部品を使用するとしたが、これに限定されるものではない。例えば、インサート成形品が使用される工業製品において、仕様変更等が行われ、インサート成形品のインサート部品や樹脂部分の意匠や形状に若干の変更が生じた場合、第１回転金型２０及び第２回転金型２１を仕様変更前と仕様変更後の、若干相違する金型キャビティ形状として、インサート部品供給工程において、それぞれの金型キャビティ形状に応じた仕様のインサート部品を供給し、型開き毎に、仕様変更前後のインサート成形品を交互に連続して成形することもできる。更に、実施例２のように、第１回転金型２０及び第２回転金型２１を全く異なる金型キャビティ形状として、型開きが２回の成形工程にはなるが、樹脂部分が２種類の樹脂材料から構成されるインサート成形品を成形することができる。
【実施例２】
【００６３】
次に、図４乃至図６を参照しながら本発明の実施例２を説明する。図４は本発明の実施例２に係るインサート成形用の射出成形装置の概略側面図である。図５は本発明の実施例２に係るインサート成形の成形工程の前半、図６は後半を示す概略部分断面図である。図５（ａ）がインサート部品供給工程、図５（ｂ）が型締め状態での一次成形工程及びインサート部品加熱工程、図５（ｃ）が一次型開き工程、図６（ａ）が一次回転工程、図６（ｂ）が型締め状態でのインサート成形工程、図６（ｃ）が二次型開き工程及び製品取り出し工程、図６（ｄ）が二次回転工程を示す。尚、実施例１と同様に、図５及び図６は、成形工程の理解を容易にするために、図４の金型部分（側面図）について、成形工程を順に図示した概略部分断面図（側面図）であり、成形工程に直接関係ない構成要件は図示していない。
【００６４】
実施例２における実施例１との基本構成上の相違点は、回転金型部４０’の第１回転金型２０’及び第２回転金型２１’が異なる金型キャビティ形状を有する点と、第１射出ユニット１７に加えて、第２射出ユニット１８が使用される点である。これらの相違点により、型開きが２回の成形工程になるものの、樹脂部分を実施例１の単層成形体から２種類の樹脂から構成されるインサート成形品を連続して成形することができる。それ以外の射出成形装置の基本構成は実施例１と基本的に同じため、図４乃至図６において同じ構成要件については同じ符号を付し、実施例１との相違点についてのみ説明する。
【００６５】
最初に、図４を参照しながら、実施例２における実施例１との基本構成上の相違点を説明する。射出成形装置１は、後述する製品取り出し工程が完了し、次の成形サイクルのために、回転金型部４０’を回転させて、回転金型部４０’の第１回転金型２０’を共通金型１９’に対向する位置に、第２回転金型２１’をダミープレート６に対向する位置に移動させる二次回転工程が完了した型開き状態である。射出成形装置１は、固定盤３側に設けられた第１射出ユニット１７とは別に、共通金型１９’に接続可能に配置された第２射出ユニット１８を有しており、型締めにより共通金型１９’及び回転金型部４０’間に形成させる金型キャビティに、第１射出ユニット１７及び第２射出ユニット１８から、共通金型１９’にそれぞれ独立して配置された樹脂流路を介して溶融樹脂を射出充填可能に構成されている。これらの樹脂流路は、少なくとも一部を共有させ、樹脂開放遮断切替弁等の切り換えにより必要な樹脂流路を形成させるように構成されても良い。また、第２射出ユニット１８は、図４において共通金型１９’の上面に接続されるように図示されているが、これは、概略側面図である図４において、第２射出ユニット１８が共通金型１９’に接続されることを概略的に示すものであり、実際には、第２射出ユニット１８は共通金型１９’の側面や、第１射出ユニット１７と並べて共通金型１９’の背面に接続可能に配置されても良い。
【００６６】
第２射出ユニット１８は移動しない共通金型１９’に接続されることが好ましいが、これに限定されるものではなく、回転金型取付部４１や第２回転金型２１’に接続されても良い。また、成形する積層成形品の射出充填量の多い方の樹脂を第１射出ユニット１７で、少ない方の樹脂を第２射出ユニット１８で射出充填させるように構成させることにより、第２射出ユニット１８の配置上の制約が減少し、射出成形装置の設置状況に対応させて、先に説明したような第２射出ユニット１８の様々な配置が選択可能になる。更に、汎用の射出成形装置に回転金型支持機構等を追加して、本発明に係るインサート成形方法を行う場合にも、第２射出ユニット１８として、比較的、射出充填量の多くない市販の追加用小型射出ユニット等を採用することができる。
【００６７】
回転金型支持機構４により、型開閉方向に直交する鉛直方向の回転軸周りに回転可能に支持される回転金型部４０’は、実施例１と同様に、回転金型取付部４１と、第１回転金型２０’及び第２回転金型２１’とから構成されるが、実施例１と異なり、第１回転金型２０’及び第２回転金型２１’は異なる金型キャビティ形状を有しており、第２回転金型２１’の金型キャビティ面がインサート成形品９’の意匠面を形成する。また、第２回転金型２１’は、型締めにより共通金型１９’と組み合わされて第２金型キャビティ３１’を形成させ、この第２金型キャビティ３１’において、後述するインサート成形工程が行われる。そのため、インサート部品を所定の位置に位置保持させる図示しないインサート部品保持手段は、第２回転金型２１’の金型キャビティ面にのみ配置される。一方、第１回転金型２０’は、型締めにより共通金型１９’と組み合わされて第１金型キャビティ３０’を形成させ、この第１金型キャビティ３０’において、後述する一次成形工程が行われる。
【００６８】
また、本実施例２におけるインサート部品９ａ”は、予め、射出成形装置外で、プレス加工により、金属板を回転金型部４０’の第２回転金型２１’の金型キャビティ面と同じ形状に加工・準備された金属製のインサート部品であり、インサート成形品９’の意匠面の少なくとも一部を構成するように、図示しないインサート部品保持手段により、回転金型部４０’の第２回転金型２１’の金型キャビティ面の所定の位置に位置保持される。また、インサート部品９ａ”をインサート成形品９’の補強部材として使用する場合は、インサート成形品９’に内包されるように位置保持させても良い。
【００６９】
ダミープレート６は、型締めにより回転金型部４０’の第２回転金型２１’と組み合わされて密閉空間３３’を形成させ、この密閉空間３３’において、後述するインサート部品加熱工程が行われる。一方、ダミープレート６は、回転金型部４０’の第１回転金型２０’と組み合わされる場合も密閉空間を形成させるが、第１回転金型２０’にはインサート部品を保持させないため、形成される同密閉空間において、インサート部品加熱工程は行われない。
【００７０】
また、可動盤５に取り付けられたダミープレート６と、対向する回転金型部４０’との間に、まだ加熱されていない、次の成形サイクル用のインサート部品９ａ”を供給するインサート部品供給手段４５が配置されている点は実施例１と同様である。ここで、図４に図示されている加熱手段６ａ及び温度計測手段６ｂは、実施例１とその配置や形状が若干相違するが、基本的な機能は実施例１と同じである。これらについては後述するインサート成形の成形工程において説明する。
【００７１】
次に、図５及び図６を参照しながら、本発明の実施例２に係るインサート成形の成形工程を説明する。
【００７２】
図４に示す型開き状態から、図５（ａ）に示すように、回転金型支持機構４により回転金型部４０’を共通金型１９’に型閉じさせ、共通金型１９’及び回転金型部４０’の第１回転金型２０’間に第１金型キャビティ３０’を形成させる。次に、型閉じの途中、又は、型閉じ後に、加熱されていないインサート部品９ａ”を把持させたインサート部品供給手段４５を、型開き状態のダミープレート６及び回転金型部４０’間に進入させ、回転金型部４０’の第２回転金型２１’の金型キャビティ面にインサート部品９ａ”を供給する（インサート部品供給工程）。供給されたインサート部品９ａ”は、回転金型部４０’の第２回転金型２１’の金型キャビティ面の所定の位置に、図示しないインサート部品保持手段により位置保持され、インサート部品供給手段４５は、ダミープレート６及び回転金型部４０’間から退避する。このように、インサート部品の形状がシート状の場合は、その位置保持を、金型キャビティ面に設けられた複数の小孔から金型キャビティ内空気を吸引し、負圧状態とすることにより行う吸引式把持が採用されることが多い。この吸引式把持は、可動する機械的把持構造を必要とせず、複数の小孔からの空気の吸引及び吐出により、インサート部品の把持及び開放の切り換えが可能なため、金型キャビティ内でのインサート部品の把持手段としてだけではなく、インサート部品供給手段４５の把持手段としても好適である。尚、図４に示す型開き状態において、インサート部品９ａ”を把持させたインサート部品供給手段４５を、型開き状態のダミープレート６及び回転金型部４０’間に進入させることが可能であれば、インサート部品供給工程を図４に示す型開き状態において行わせても良い。また、加熱手段６ａを、先に説明した取付部材により、インサート部品９ａ”との距離及び位置関係を、加熱効率の点から最適にするために、回転金型部４０’の第２回転金型３１’側に移動させているが、その位置がインサート部品供給工程の障害になる場合は、インサート供給工程中はダミープレート６側に待機させておき、インサート部品供給工程が完了した後に、加熱手段６ａを第２回転金型３１’側に移動させても良い。また、温度計測手段６ｂが、回転金型部４０’の金型分割面に加熱手段６ａと共に配置されている。図４において、温度計測手段６ｂは、２箇所に配置されているが、これに限定されるものではなく、実施例１のように加熱手段６ａに配置される形態でも良い。
【００７３】
次に、図５（ｂ）に示すように、図示しない型締手段によりダミープレート６を回転金型部４０’の第２回転金型２１’に型閉じさせ、ダミープレート６及びインサート部品９ａ”を保持させた回転金型部４０’の第２回転金型２１’間に密閉空間３３’を形成させる。続いて、所定の型締力で共通金型１９’、回転金型部４０’及びダミープレート６を型締めさせた後、共通金型１９及び第１回転金型２０’間に形成させた第１金型キャビティ３０’に、共通金型１９’に配置された樹脂流路を介して、第１射出ユニット１７から第１溶融樹脂を射出充填させ、インサート成形品９’の非意匠面の少なくとも一部を構成する一次成形体９ｂ’を成形させる（一次成形工程）。また、この型締め中に、一次成形工程と重複させて、密閉空間３３’において、インサート部品９ａ”を加熱手段６ａにより所定温度まで加熱させるインサート部品加熱工程を行わせることができる。矢印は金型の移動や射出ユニットの射出充填状態を示し、白抜き矢印は型締力が付与されていることを示す。
【００７４】
第１金型キャビティ３０’において、一次成形体９ｂ’を成形させる一次成形工程の完了後、図５（ｃ）に示すように、一次成形体９ｂ’を共通金型１９’に保持させた状態で、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により、ダミープレート６及び回転金型部４０’を共通金型１９’から型開きさせる（一次型開き工程）。本実施例２においては、実施例１と異なり、この型開き状態（一次型開き工程）は成形工程の途中であり、製品取り出し工程及びインサート部品供給工程は行われないため、ダミープレート６及び回転金型部４０’の共通金型１９’からの型開き量を、後述する二次型開き工程と同じ型開き量にする必要はなく、後述する一次回転工程において、回転金型部４０’の回転が可能な必要最小限の型開き量とすることが、インサート部品９ａ”の温度低下を防止する上で好ましい。また、ダミープレート６及び回転金型部４０’の共通金型１９’からの型開き動作を同時に行わせても良いが、インサート部品９ａ”の温度低下を最小限とするため、実施例１と同様に、密閉空間３３’を維持させた状態で、ダミープレート６及び回転金型部４０’を共通金型１９’から型開きさせた後、回転金型部４０’が回転可能になるダミープレート６の最小型開き位置まで、ダミープレート６を、加熱されたインサート部品９ａ”を保持させた回転金型部４０”の第２回転金型２１’から型開きさせることが好ましい。
【００７５】
一次型開き工程の完了後、図６（ａ）に示すように、回転金型支持機構４により回転金型部４０’を回転させ、加熱されたインサート部品９ａ”を保持させた回転金型部４０’の第２回転金型２１’を共通金型１９’と対向する位置に移動させる（一次回転工程）。
【００７６】
一次回転工程の完了後、図６（ｂ）に示すように、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により、ダミープレート６及び回転金型部４０’を共通金型１９’に型閉じさせ、一次成形体９ｂ’を保持させた共通金型１９’及びインサート部品９ａ”を保持させた回転金型部４０’の第１回転金型２０’間に第２金型キャビティ３１’を形成させる。続いて、所定の型締力で共通金型１９’、回転金型部４０’及びダミープレート６を型締めさせた後、第２金型キャビティ３１’に、共通金型１９’に配置された樹脂流路を介して、第２射出ユニット１８から第２溶融樹脂を射出充填させ、所定温度まで加熱されたインサート部品９ａ”と、共通金型１９’に保持させた一次成形体９ｂ’と第２溶融樹脂（二次成形体９ｃ）とを一体成形させたインサート成形品９’を成形させる（インサート成形工程）。一方、ダミープレート６及び回転金型部４０’の第１回転金型２０’間にも密閉空間が形成されるが、第１回転金型２０’にはインサート部品を保持させないため、形成される密閉空間においてインサート部品加熱工程は行われない。また、加熱手段６ａは、一次型開工程の前後でダミープレート６側に移動されていると共に、加熱エネルギーの浪費を回避するために加熱出力を低下させるか停止させている。そのため、加熱手段６ａには型締力が付与されず、第１回転金型２０’が加熱されることもない。しかしながら、一次成形工程において、一次成形体９ｂ’にウエルドライン等の成形不良が生じやすい部位がある場合は、このインサート成形工程の間、加熱手段６ａを作動させて、第１回転金型２０’の金型キャビティ面の該当部位を適宜加熱させても良い。
【００７７】
第２金型キャビティ３１’への第２溶融樹脂の射出充填完了後、第２溶融樹脂の冷却固化時間が経過するまで、所定の型締力で共通金型１９’、回転金型部４０’及びダミープレートの型締めを継続させる（インサート成形工程）。回転金型部４０’の第２回転金型２１’に保持させたインサート部品９ａ”は、インサート部品加熱工程後、一次型開き工程及び一次回転工程を最短時間で行わせることにより、その温度低下を最小限に抑えられ、インサート成形工程において、インサート部品９ａ”を、十分に加熱させた状態で第２溶融樹脂と一体成形させるため、射出充填後の冷却固化工程において、インサート部品及び樹脂部分の温度変化環境下の差異を減少させることができ、これに起因するインサート成形品の内部応力の発生を最小とすることができる。このようにして、第２金型キャビティ３１’において、インサート部品９ａ”、一次成形体９ｂ’（第１溶融樹脂）及び二次成形体９ｃ（第２溶融樹脂）からなるインサート成形品９’が成形される。
【００７８】
インサート成形工程の完了後、図６（ｃ）に示すように、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により、ダミープレート６及び回転金型部４０’を共通金型１９’から型開きさせた後、共通金型１９’及び回転金型部４０’間から、インサート成形品９’を図示しない製品取り出し手段により取り出し、射出成型装置１外に搬送する（製品取り出し工程）。ここで、インサート成形品９’は、回転金型部４０’側を意匠面とするため、製品取り出し工程においては、非意匠面となる共通金型１９’側に保持させて型開きさせ、共通金型１９’側から図示しない製品押し出し手段により押し出されることが好ましいが、必要あれば、回転金型部４０’側に保持させて型開きさせ、回転金型部４０’側から図示しない製品押し出し手段により押し出されても良い。また、製品取り出し工程を容易にするため、実施例１の製品取り出し工程のように、ダミープレート６及び回転金型部４０’を一体化させて型開きさせ、共通金型１９’及び回転金型部４０’間の型開き量をより多く確保させても良い。
【００７９】
製品取り出し工程が完了した後、図６（ｄ）に示すように、回転金型支持機構４により回転金型部４０’を回転させ、回転金型部４０’の第１回転金型２０’を共通金型１９’と対向する位置に、第２回転金型２１’をダミープレート６と対向する位置に移動させる（二次回転工程）。この二次回転工程の完了までに、インサート部品供給手段４５に、次の成形サイクル用のインサート部品９ａ”を把持させて、ダミープレート６及び回転金型部４０’間の近傍に待機させることが好ましい。
【００８０】
この図６（ｄ）に示す型開き状態は、図４に示す型開き状態と同じ状態であり、図５（ａ）から図６（ｄ）の成形工程が、本発明の実施例２に係るインサート成形の成形工程の１成形サイクルとなる。このように、図５（ａ）から図６（ｄ）の成形工程を繰り返すことにより、インサート部品９ａ”と一次成形体９ｂ’と二次成形体９ｃからなり、インサート部品−樹脂間の優れた密着性が確保されたインサート成形品９’を型開き２回毎に連続して成形することができる。
【００８１】
本実施例２において、一次成形体９ｂ’となる第１溶融樹脂、及び、二次成形体９ｃとなる第２溶融樹脂は、互いの密着性に優れた熱可塑製樹脂であれば特に組み合わせに制約はなく、異なる機能を有する熱可塑製樹脂が、適宜組み合わされることにより、樹脂部分が単層成形体であるインサート成形品の場合に対して、更に別の機能を付与させることができる。具体的には、非意匠面側となる樹脂を意匠面側となる樹脂よりも弾性に富んだ樹脂を採用し、所定形状で突出させてシール機能や振動吸収機能を付与させたり、非意匠面側にリサイクル樹脂を採用してコストダウンや環境保護要求に対応したりすることができる。また、本実施例２において、第２回転金型２１’の金型キャビティ面がインサート多層成形品９’の意匠面を形成するとしたが、この金型キャビティ面がインサート多層成形品９’の非意匠面を、共通金型１９’の金型キャビティ面が意匠面を形成するように構成されても良い。
【実施例３】
【００８２】
次に、図７及び図８を参照しながら本発明の実施例３を説明する。図７は本発明の実施例３に係る射出成形装置のダミープレート周りの概略側面図である。図８は本発明の実施例３に係るインサート成形の成形工程の内、プレス成形工程を示す概略部分断面図である。尚、実施例１と同様に、図８は、成形工程の理解を容易にするために、図７の金型部分（側面図）について、成形工程を順に図示した概略部分断面図（側面図）であり、成形工程に直接関係ない構成要件は図示していない。
【００８３】
実施例３は、実施例１において、予め、射出成形装置１外で製造・準備される金属製のインサート部品を、実施例２のような、プレス加工により、金属板を回転金型部４０の第１回転金型２０及び第２回転金型２１の金型キャビティ面と同じ形状に加工させた金属製のインサート部品９ａ”とし、この金属製のインサート部品９ａ”を、予め、射出成形装置１ではない別のプレス装置で加工・準備するのではなく、インサート成形品９”の成形サイクル中に、射出成形装置１内で、供給された金属板を、型締力を利用したプレス加工によりインサート成形品９”に加工させるものであり、加工されたインサート部品９ａ”を金型から取り外すことなく、インサート成形工程を行わせるものである。そのための実施例３における実施例１との基本構成上の相違点は、インサート部品９ａ”、第１回転金型２０及び第２回転金型２１、ダミープレート６’及び加熱手段６ａ’である。それ以外の射出成形装置の基本構成は実施例１（図１）と基本的に同じであり、インサート部品９ａ”をプレス加工により加工させた後の成形工程についても実施例１（図２乃至図３）と基本的に同じため、図７及び図８において同じ構成要件については同じ符号を付し、実施例１との相違点についてのみ説明する。
【００８４】
最初に、図７を参照しながら、実施例３における実施例１との基本構成上の相違点を説明する。射出成形装置１は、実施例１の図１と同様に、回転工程が完了し、回転金型部４０を共通金型１９に型閉じさせるインサート部品保温工程が開始される直前の型開き状態である。尚、相違点のない共通金型１９、固定盤３、第１射出ユニット１７等は図示していない。
【００８５】
回転金型支持機構４により、型開閉方向に直交する鉛直方向の回転軸周りに回転可能に支持される回転金型部４０は、実施例１と同様に、回転金型取付部４１と、第１回転金型２０及び第２回転金型２１とから構成される。第１回転金型２０及び第２回転金型２１が同じ金型キャビティ形状を有しており、その金型キャビティ面がインサート成形品９”の意匠面を形成する点も実施例１と同様であるが、インサート部品ではなく、インサート部品に加工される前の金属板９ｄが供給されるため、図示しないインサート部品保持手段が、回転金型部４０の金型分割面においても、金属板９ｄを位置保持可能に構成されている。更に、第１回転金型２０及び第２回転金型２１は、プレス加工用金型として構成されるダミープレート６’と組み合わされて、プレス加工により、供給された金属板をこれら回転金型の金型キャビティ形状に加工させるため、これら第１回転金型及び第２回転金型２１は、素材特性等、樹脂材料の射出成形用金型としてだけではなく、プレス加工用金型としての配慮が必要になることは言うまでもない。このようなプレス加工用金型用鋼と射出成形用金型用鋼としての特性を併せ持つ金型用鋼は、特殊ではあるが市販されており、例えば、大同特殊鋼株式会社の汎用冷間ダイス鋼「ＤＣ５３」等が挙げられる。
【００８６】
また、実施例３では、第１回転金型２０及び第２回転金型２１の金型キャビティ形状を凹型とし、インサート成形品の凸側が意匠面を形成するとしたが、第１回転金型２０及び第２回転金型２１の金型キャビティ形状を凸型とし、インサート成形品の凹側が意匠面を形成するとしても良い。また、先に説明したように、金属板９ｄをダミープレート６側に保持させて、後述するプレス加工工程後の所定のタイミングで、プレス加工されたインサート部品の保持がダミープレート６側から回転金型部４０の金型キャビティ面側に切り換えられても良い。
【００８７】
ダミープレート６’は、型締めにより回転金型部４０の第２回転金型２１及び第１回転金型２０それぞれと組み合わされて、第１密閉空間３３及び第２密閉空間３４を形成させる。実施例１との相違点は、このダミープレート６’が回転金型部４０と組み合わされるプレス加工用金型として構成されている点である。ダミープレート６’及び回転金型部４０間に、インサート部品供給手段４５により供給させた金属板９ｄを、回転金型部４０の金型分割面に保持させた後、図示しない型締手段による型閉じ及び型締めにより、第１密閉空間３３（第２密閉空間３４）において、回転金型部４０の第２回転金型２１（第１回転金型２０）の金型キャビティ形状にプレス加工させるプレス加工工程を行わせる。また、このダミープレート６’のプレス加工用金型としての構成に伴い、ダミープレート６’の回転金型部４０に対向する面、すなわち、プレス加工用金型としての金型キャビティ面６ｃの内部に加熱手段６ａ’及び温度計測手段６ｂが配置される点も実施例１との相違点である。
【００８８】
加熱手段６ａ’は、ダミープレート６’の金型キャビティ面６ｃの内部に面状に連続して配置される。必要な加熱能力が確保できる場合は、複数の加熱手段を所定距離離間させて必要な範囲に配置させても良い。いずれの場合も、先に説明したように、ダミープレート６’の金型キャビティ面６ｃの内部に配置された加熱手段６ａ’の加熱エネルギーが、インサート部品に加工される金属板９ｄよりも熱容量の大きなダミープレート６’に奪われないように、適切な断熱・保温手段等が採用されることが好ましい。加熱手段６ａが、溶融樹脂を射出充填させる金型キャビティを形成する金型に配置されていないため、このような断熱・保温手段が採用されても、金型キャビティを形成する金型の冷却効率を低下させることがないことは先に説明したとおりである。また、温度計測手段６ｂは、実施例１及び実施例２と同様に、加熱手段６ａ’によるインサート部品の加熱効率を低下させないように、かつ、加熱手段６ａ’の加熱から温度計測手段６ｂを保護できるように、ダミープレート６’の金型キャビティ面６ｃ内部に配置される。図７において、温度計測手段６ｂの回転金型部４０側が温度計測のために開口しているが、ダミープレート６’及び回転金型部４０間に形成される第１密閉空間３３及び第２密閉空間３４に溶融樹脂が射出充填されることはないため、問題にはならない。
【００８９】
可動盤５に取り付けられたダミープレート６’と、対向する回転金型部４０との間に、金属板９ｄを供給するインサート部品供給手段４５が配置されている点も実施例１と同様である。供給対象が金属板であるため、把持手段は吸引式把持が好ましい。
【００９０】
次に、図８を参照しながら、本発明の実施例３に係るインサート成形の成形工程の内、プレス成形工程を説明する。
【００９１】
図７に示す型開き状態から、図８（ａ）に示すように、回転金型支持機構４により回転金型部４０を共通金型１９に型閉じさせ、共通金型１９及びインサート部品９ａ”を保持させた回転金型部４０の第１回転金型２０間に第１金型キャビティ３０を形成させる（インサート部品保温工程）。インサート部品９ａ”は、前の成形サイクルで所定温度まで加熱されている。次に、インサート部品保温工程の途中、又は、完了後に、次の成形サイクル用のインサート部品９ａ”にプレス加工される金属板９ｄを把持させたインサート部品供給手段４５を、型開き状態のダミープレート６’及び回転金型部４０間に進入させ、回転金型部４０の第２回転金型２１の金型キャビティ面に金属板９ｄを供給する（インサート部品供給工程）。供給された金属板９ｄは、回転金型部４０の第２回転金型２１の金型分割面に、図示しないインサート部品保持手段により位置保持され、インサート部品供給手段４５は、ダミープレート６’及び回転金型部４０間から退避する。
【００９２】
次に、図８（ｂ）に示すように、図示しない型締手段によりダミープレート６’を回転金型部４０の第２回転金型２１に型閉じさせる。この型閉じ動作は、プレス加工工程の第一段階であり、ダミープレート６’の金型キャビティ面６ｃが、回転金型部４０の第２回転金型２１の金型キャビティ面に保持された金属板９ｄに押し当てられ、金属板９ｄプレス加工が開始される。このプレス加工が開始される時のダミープレート６’の型閉じ速度は金属板９ｄのプレス加工において非常に重要であるため、金属板９ｄの素材、板厚、プレス加工する形状等に応じて最適な型閉じ速度が選択される。また、一般的な射出成形装置において、型閉じ動作時の型閉じ速度及び型閉じ力が詳細に制御されることは少ないが、引き続き行われる型締め動作において金属板９ｄを所望の形状にプレス加工させるように、最適な型閉じ速度が選択されるだけでなく、ダミープレート６’の型閉じ動作による金属板９ｄのプレス加工の進行（金属板９ｄの塑性変形の進行）状況に応じて、型閉じ速度及び型閉じ力が適宜制御されることが好ましい。
【００９３】
次に、図８（ｃ）に示すように、ダミープレート６’が型閉じ位置到達後、共通金型１９、回転金型部４０及びダミープレート６’を型締めさせる。金属板９ｄは、ダミープレート６’及び回転金型部４０の第２回転金型２１間に形成させた第１密閉空間３３内において、所望する形状のインサート部品９ａ”にプレス加工される。供給された金属板９ｄの不要部分は、この型締め動作の適切なタイミングでせん断加工により切除することが好ましい。同時に、ダミープレート６’の金型キャビティ面６ｃ内部に配置された加熱手段６ａ’により、プレス加工されたインサート部品９ａ”の加熱が開始される（インサート部品加熱工程）。ダミープレート６’の型閉じ完了直後からインサート部品９ａ”の加熱が開始できるように、加熱手段６ａ’は図８（ａ）に示す型開き状態、あるいは、図８（ｂ）に示すダミープレート６’の型閉じ動作開始から昇温させても良い。
【００９４】
この型締め動作は、プレス加工工程の第二段階であり、所望の形状にプレス加工されたインサート部品９ａ”に、プレス加工後のスプリングバック等による変形を防止するために、必要な型締力を必要なタイミングで継続して付与させる。この型締力及び型締力付与のタイミングは、金属板９ｄの素材、板厚、プレス加工する形状等に応じて最適な設定が選択されるべきである。同時に、この型締力及び型締力の継続時間は、型締力が付与された後、固定金型１９及び回転金型部４０の第１回転金型１９間の第１金型キャビティにおいて行われるインサート成形工程において、射出充填させた溶融樹脂圧力による型開き力に対抗し、また、第１金型キャビティ内で冷却固化させるインサート成形品９”の冷却固化過程に影響ない範囲（例えば、インサート成形品９”の寸法安定性確保のために冷却固化の進行に応じた必要な型締力の変移を確保する等）で多段的に制御されることが好ましい。一般的な射出成形装置の型締手段には、型締力の多段制御機能を有するものが多く、この型締力の多段制御機能を活用すれば、プレス加工工程の第二段階における型締力制御は比較的容易である。この型締力の多段制御機能については、一般的にトグル式型締装置が優れており、中でも電動トグル式型締装置は、更に高度な型締力の多段制御が可能である。
【００９５】
ここで、金属板９ｄを正確にプレス加工するには、金属板９ｄをプレス加工性が良好になるまで十分に加熱・軟化させた熱間状態であることが好ましいが、本発明の形態において、金属板９ｄを供給させてから型閉じまでに金属板９ｄをそのような状態にさせるのは、成形サイクルや加熱手段６ａ’の費用対効果を考慮すると現実的には困難である。しかしながら、十分に予備加熱された金属板９ｄを供給するか、金属板９ｄを冷間状態でも型締力のみで正確にプレス加工できる仕様のものとすれば、型閉じによるプレス加工工程の第一段階における問題は抑制することができる。また、型締力が付与され、プレス加工工程の第二段階に移行した後は、密閉空間が形成されると共に、加熱手段６ａ’が内蔵された金型キャビティ面６ｃと金属板９ｄ（インサート部品９ａ”）とが略接触することにより、加熱手段６ａ’の加熱効率を十分に確保できるため、予備加熱された金属板９ｄの温度降下の防止や、冷間状態の金属板９ｄの所定温度までの加熱が可能となる。必要に応じて、この所定温度を高く設定すれば、プレス加工工程の第二段階における型締力の多段制御と合わせて、金属板９ｄのプレス加工性の向上や、プレス加工後のスプリングバック等による変形の防止に寄与する。
【００９６】
プレス加工工程の第１段階及び第２段階を構成する、ダミープレート６’の型閉じ動作及び型締め動作の説明を優先したが、型締力が付与された後、実施例１と同様に、共通金型１９及び回転金型部４０の第２回転金型２１間に形成させた第１金型キャビティ３０に、共通金型１９に配置された樹脂流路を介して、第１射出ユニット１７から溶融樹脂を射出充填させ、前の成形サイクルで所定温度まで加熱されたインサート部品９ａ”と溶融樹脂とを一体成形させたインサート成形品９”を成形させる（インサート成形工程）。ここで、先に説明したプレス加工工程の第二段階としての型締力の多段制御と、第１金型キャビティ内で行わせるインサート成形工程（射出充填及び冷却固化させるインサート成形品９”の冷却固化過程）に必要な多段制御とがどうしても両立できない部分がある場合は、前者のプレス加工工程の第二段階としての型締力の多段制御を優先し、インサート部品９ａ”の寸法安定性が確保された段階で、第１金型キャビティ３０に溶融樹脂を射出充填させ、インサート成形工程に必要な多段制御に以降すれば良い。また、その場合、インサート部品９ａ”の温度低下を考慮してインサート部品加熱工程における所定温度が設定されることは言うまでもない。
【００９７】
型締力が付与された後、第１金型キャビティ３０においてインサート成形工程が開始され、第１密閉空間においてプレス加工工程及びインサート部品加熱工程が継続されれば、これ以降の成形工程は実施例１の図２（ｃ）乃至図３（ｂ）と基本的に同じであり、先に説明した実施例３における実施例１との基本構成上の相違点、及び、図２（ｃ）乃至図３（ｂ）において、インサート部品９ａ（インサート部品９ａ’）をインサート部品９ａ”に、インサート成形品９をインサート成形品９”に読み替えれば、本実施例３の成形工程の理解は容易であるため、以降の成形工程の説明は省略する。
【００９８】
本実施例３においても、型締め中に、インサート成形工程、次の成形サイクル用のインサート部品のプレス加工及び加工されたインサート部品の加熱の少なくとも一部を平行して行わせることができることは言うまでもない。また、ダミープレート６’がプレス加工用金型として構成され、これと組み合わされる第１回転金型２０及び第２回転金型２１も、射出成形用金型としてはもちろん、プレス加工用金型として構成されることにより、インサート部品加熱工程において、インサート部品のプレス加工も略同時に可能なので、インサート成形及び次の成形サイクル用のインサート部品のプレス加工の少なくとも一部も重複させることができる。更に、特許文献２の成形品の製造装置のように、これら金型が１つの金型取付面に直列配置されるのではなく、１つの金型取付面に１つ、かつ、型開閉方向に対向するように配置され、プレス加工されたインサート部品がそのまま回転金型部に保持され、回転工程により共通金型に対向する位置に移動されるため、インサート部品を別のプレス装置等でプレス加工させる工程、及び、そのインサート部品を射出成形装置に搬送し、金型の金型キャビティ面に保持（インサート）させる工程を省略することができる。また更に、上記配置及び構成により、装置、あるいは金型取付面の大きさに準じたサイズのインサート成形品を成形することができ、射出成形装置にせん断加工用の金型を取り付ける必要がないため、使用する金型は４個（２組）となる。
【００９９】
本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく色々な形で実施できる。例えば、実施例１及び実施例２において、金属製のインサート部品を使用する形態としたが、これに限定されず、射出充填させる樹脂と線膨張率が大きく異なる材料のインサート部品全般について、本発明は同様の効果を奏することができる。
【０１００】
また、実施例３において、金属板９ｄを供給させてプレス加工工程によりプレス加工させる形態としたが、これに限定されず、射出充填させる樹脂と線膨張係数が大きく異なり、塑性変形が可能なシート状材料、あるいは予め、意匠面に近い形状にプレス加工されたインサート部品を供給させても、本発明は同様の効果を奏することができる。
【０１０１】
更に、実施例３において、供給された金属板９ｄの不要部分は、型締め動作の適切なタイミングでせん断加工により切除することが好ましいとしたが、不要部分を型締め動作中に打ち抜き加工せず、インサート部品を金型に保持させるための押さえ部分として活用し、射出成形装置外に搬送された後、不要部分を除去したり、予め、金属板の状態でプレス加工後に不要となる部分をカットした金属板を供給したりするとしても良い。
【符号の説明】
【０１０２】
１            射出成形装置
３            固定盤
４            回転金型支持機構
５            可動盤
６            ダミープレート
６’            ダミープレート（プレス加工用金型）
６ａ            加熱手段
６ａ’            加熱手段
６ｂ            温度計測手段
９            インサート成形品
９’            インサート成形品
９”            インサート成形品
９ａ            インサート部品
９ａ’            インサート部品
９ａ”            インサート部品
９ｂ            樹脂部分
９ｂ’            一次成形体
９ｃ            二次成形体
９ｄ            金属板
１９            共通金型
１９’            共通金型
２０            第１回転金型
２０’            第１回転金型
２１            第２回転金型
２１’            第２回転金型
３０            第１キャビティ
３０’            第１キャビティ
３１            第２キャビティ
３１’            第２キャビティ
３３            第１密閉空間
３３’            密閉空間
３４            第２密閉空間
４０            回転金型部
４１            回転金型取付部
【図１】
0005803772.tif 000002
【図２】
0005803772.tif 000003
【図３】
0005803772.tif 000004
【図４】
0005803772.tif 000005
【図５】
0005803772.tif 000006
【図６】
0005803772.tif 000007
【図７】
0005803772.tif 000008
【図８】
0005803772.tif 000009