(57)【要約】【課題】製造工数が少ないインサート成形方法を提供することにある。【解決手段】溶融樹脂の充填に伴う充填圧力によって回転変位する円柱軸２２をＵＤテープとともに金型４に挟持されるようにキャビティ７にセットする工程を有するインサート成形方法。【選択図】図２
2017114004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型のキャビティにインサート部材がセットされた状態で溶融樹脂を充填するインサート成形方法において、
前記溶融樹脂の充填に伴う充填圧力によって移動する移動部材を前記インサート部材とともに前記金型に挟持されるように前記キャビティにセットする第１の工程を有するインサート成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載のインサート成形方法において、
前記溶融樹脂の充填に伴う充填圧力によって前記移動部材を前記インサート部材とともに前記金型によって挟持される位置から挟持されない位置へ移動させる第２の工程を有するインサート成形方法。
【請求項３】
請求項２に記載のインサート成形方法において、
前記金型は、重力方向において分割する上金型と下金型とからなり、
前記移動部材は、前記上金型において重力を受けるように回転支持されるものであって、
前記第２の工程は、前記溶融樹脂の充填に伴う充填圧力によって前記移動部材を反重力方向に変位させる工程であるインサート成形方法。
【請求項４】
請求項２に記載のインサート成形方法において、
前記移動部材は、前記金型とは別体であって、
前記第２の工程は、前記溶融樹脂の充填に伴う充填圧力によって前記移動部材を溶融樹脂の充填方向に移動させる工程である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】
インサート成形では、キャビティへの溶融樹脂の充填によってインサート部材が移動することがある。この移動を抑制するために、特許文献１では、インサート部材に突起を突設させるとともに、その突起をキャビティ内面に設定した凹部に係合させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−８６５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インサート部材への突起の突設が困難であり、最終的な製品であるインサート品の完成までに、多くの製造工数が必要であった。
本発明の目的は、製造工数が少ないインサート成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、金型のキャビティにインサート部材がセットされた状態で溶融樹脂を充填するインサート成形方法は、前記溶融樹脂の充填に伴う充填圧力によって移動する移動部材を前記インサート部材とともに前記金型に挟持されるように前記キャビティにセットする第１の工程を有することを要旨とする。
【０００６】
この方法によれば、溶融樹脂を充填すると、溶融樹脂に押し出されるように移動部材が移動する。すなわち、元々移動部材が位置していた部分には、溶融樹脂が充填される。このため、インサート部材は、キャビティにセットされてから溶融樹脂の充填が終わるまで、常に移動部材及び溶融樹脂の少なくとも一方とともに金型に挟持される状態に維持されるので、金型に対して移動しにくい。これにより、この方法によれば、インサート部材が所望の位置にインサートされたインサート成形品を提供することができる。また、従来のように突起を突設するようなインサート成形方法と比較して、工程の数が少ない。
【０００７】
上記方法において、前記溶融樹脂の充填に伴う充填圧力によって前記移動部材を前記インサート部材とともに前記金型によって挟持される位置から挟持されない位置へ移動させる第２の工程を有することが好ましい。
【０００８】
この方法によれば、インサート部材と接する位置において移動部材を含まないインサート成形品を提供することができる。
上記方法において、前記金型は、重力方向において分割する上金型と下金型とからなり、前記移動部材は、前記上金型において重力を受けるように回転支持されるものであって、前記第２の工程は、前記溶融樹脂の充填に伴う充填圧力によって前記移動部材を反重力方向に変位させる工程であることが好ましい。
【０００９】
この方法によれば、金型からインサート成型品を取り出せば、移動部材は自重によって溶融樹脂の充填前の位置に戻る。すなわち、移動部材を充填前の位置に復帰させる工程を設ける必要がない分、この工程を有するものと比較して、インサート成形品を多数生産する場合にかかる時間の短縮が期待できる。
【００１０】
上記方法において、前記移動部材は、前記金型とは別体であって、前記第２の工程は、前記溶融樹脂の充填に伴う充填圧力によって前記移動部材を溶融樹脂の充填方向に移動させる工程であることが好ましい。
【００１１】
この方法によれば、金型等に取り付けられて移動距離があらかじめ決められた距離に制限される移動部材と比較して、１つの移動部材でインサート部材を金型に密着させる量を多く確保することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のインサート成形品は、製造工数が少ないという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】インサート成形品の斜視図。
【図２】第１の実施形態にかかる（ａ）は金型の断面図、（ｂ）は円柱軸及びＵＤテープの位置関係を示す斜視図。
【図３】第２の実施形態にかかる（ａ）は溶融樹脂の充填前における金型の断面図、（ｂ）は溶融樹脂の充填中における金型の断面図、（ｃ）はインサート成形品を取り出した後における金型の断面図。
【図４】第３の実施形態にかかる（ａ）は溶融樹脂の充填前における金型の断面図、（ｂ）は溶融樹脂の充填中における金型の断面図。
【図５】別例にかかる（ａ）は溶融樹脂の充填前における金型の断面図、（ｂ）は溶融樹脂の充填中における金型の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１の実施形態＞
以下、インサート成形品の製造にかかるインサート成形方法の第１の実施形態を説明する。
【００１５】
図１に示すように、インサート成形品１は、補強材２と樹脂材３とから構成され、補強材２が樹脂材３によってインサートされてなる。補強材２は、２つのＵＤテープ１１，１２から構成される。ＵＤテープ１１、１２は、一方向性の連続繊維を含む強化繊維テープであり、ナイロン系、ポリカーボネイト系、アクリル系、熱可塑性エポキシ、熱硬化性エポキシなどの繊維材をテープ状にし、このテープ状のものに溶融樹脂を浸潤させて形成したものである。なお、ＵＤテープ１１，１２の厚み寸法を厚みｔ（図示省略）とする。樹脂材３は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂であって、溶融樹脂が冷えて固化したものである。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、インサート成形品１を製造するための金型４は、上金型５と下金型６とから構成される。上金型５は、下金型６に対して重力方向上側に設けられている。金型４は、上金型５と下金型６により構成されるキャビティ７を有する。なお、キャビティ７における幅方向（図２（ａ）において紙面に垂直な方向）寸法は、寸法Ｗ１（図示省略）とする。
【００１７】
上金型５において、重力方向下側、すなわち下金型６側の面には、収容部２１が凹設されている。すなわち、収容部２１は、キャビティ７に望む。収容部２１は、キャビティ７に充填される溶融樹脂の充填方向上流側から下流側に向かって延びる直方体状の収容部である。なお、収容部２１において下金型６と対向する底面と下金型６との間の寸法、及び収容部２１における溶融樹脂の充填方向上流側の端面と下流側の端面との間の寸法は、それぞれ寸法Ｈとされている。また、収容部２１の幅方向（図２（ａ）において紙面に垂直な方向）寸法は、寸法Ｗ２（図示省略）とされている。寸法Ｗ２は、キャビティ７における幅寸法である寸法Ｗ１からＵＤテープ１１，１２の厚みｔの２倍を差し引いたものと等しい（Ｗ２＝Ｗ１−２ｔ）。
【００１８】
また、上金型５には、収容部２１に収容可能とされた円柱軸２２が回転可能に軸支されている。円柱軸２２の軸寸法は、Ｈよりも若干短い寸法とされている。また円柱軸２２の外径は、Ｗ２よりも若干短い寸法とされている。円柱軸２２は、その一方の端部において、収容部２１における溶融樹脂の充填方向上流側の端部に回転可能に軸支されている。円柱軸２２は、図２（ａ）において実線で示すように重力方向に延びてキャビティ７を塞ぐ位置、正確には上金型５と下金型６との間を塞ぐ位置と、図２（ａ）において２点鎖線で示すように収容部２１に収容されてキャビティ７を塞がない位置、正確には上金型５と下金型６との間を塞がない位置との間で回転変位する。
【００１９】
次に、インサート成形品１の製造について説明する。
まず、図２（ｂ）に示すように、ＵＤテープ１１とＵＤテープ１２との間に、重力方向に延びた位置とされた円柱軸２２が挟まれるように、これらＵＤテープ１１，１２をキャビティ７にセットする。これが第１の工程に相当する。ここで、キャビティ７の幅方向（図２（ａ）において紙面に垂直な方向、図２（ｂ）における円柱軸２２がＵＤテープ１１，１２に挟まれる方向）におけるキャビティ７、及び円柱軸２２の幅寸法は、それぞれ寸法Ｗ１，Ｗ２、ＵＤテープ１１、１２の厚み寸法は、厚みｔとされている。また、寸法Ｗ２は、寸法Ｗ１から厚みｔの２倍を差し引いたものと等しい（Ｗ２＝Ｗ１−２ｔ）ことから、ＵＤテープ１１，１２は、それぞれ金型４と円柱軸２２との間に挟まれた状態、すなわち金型４に密着した状態となる。
【００２０】
次に、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、キャビティ７に溶融樹脂を充填する。円柱軸２２は、充填圧力を受けて、すなわち溶融樹脂に押し出されて回転し、最終的に収容部２１に収容される。これが第２の工程に相当する。このように円柱軸２２は、溶融樹脂に押し出されて回転するため、円柱軸２２の回転軌跡上にも溶融樹脂が充填される。このため、ＵＤテープ１１，１２は、それぞれ金型４と溶融樹脂との間に挟まれた状態、すなわち金型４に密着した状態となる。したがって、溶融樹脂が固化し樹脂材３となってもＵＤテープ１１，１２は、金型４に密着した状態となる。
【００２１】
なお、キャビティ７に充填した溶融樹脂が固化した後、金型４からインサート成形品１を取り出すと、重力方向上側の上金型５に設けられた円柱軸２２が、重力を受けて重力方向に延びた位置に復帰する。
【００２２】
以上詳述したように、第１の実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）インサート成形品１の製造工程に、溶融樹脂の充填に伴う充填圧力によって回転変位する円柱軸２２をＵＤテープ１１，１２とともに金型４に挟持されるようにキャビティ７にセットする工程を設けた。
【００２３】
これにより、キャビティ７に溶融樹脂を充填すると、溶融樹脂に押し出されるように円柱軸２２が回転変位する。すなわち、元々円柱軸２２が位置していた部分には、溶融樹脂が充填される。このため、ＵＤテープ１１，１２は、キャビティ７にセットされてから溶融樹脂の充填が終わるまで、常に円柱軸２２及び溶融樹脂の少なくとも一方と金型に挟持される状態に維持される。すなわち、ＵＤテープ１１，１２は、金型に密着した状態に維持される。したがって、インサート成形品１は、ＵＤテープ１１，１２が所望の位置にインサートされたものとなる。このように、従来のように突起を突設するようなインサート成形方法と比較して、インサート成形品１の製造方法は、工程の数が少ない。
【００２４】
（２）上金型５に円柱軸２２が収容可能な収容部２１を設けた。これにより、キャビティ７への溶融樹脂の充填に伴って、円柱軸２２は収容部２１に収容される。すなわち、インサート成形品１の製造方法は、キャビティ７への溶融樹脂の充填に伴って、円柱軸２２がＵＤテープ１１，１２とともに金型４に挟持される位置から挟持されない位置へ変位させる工程を有する。これにより、円柱軸２２が含まれないインサート成形品１が製造される。円柱軸２２という異物が含まれないので異物を有する場合と比較してインサート成形品１の強度向上が期待できる。
【００２５】
（３）また、充填した溶融樹脂が固化した後、金型４からインサート成形品１を取り出すだけで円柱軸２２は、自重によって充填前の位置に復帰する。このため、金型４に円柱軸２２を復帰させるための構成を設ける必要がない。また、円柱軸２２を復帰させるための作業工程も必要ない。したがって、インサート成形品１を多数生産する場合にかかる時間の短縮が期待できる。
【００２６】
＜第２の実施形態＞
次に、インサート成形品の製造にかかるインサート成形方法の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態との主たる相違点は、溶融樹脂の充填に伴い回転変位する円柱軸及びその収容部が下金型に設けられることである。このため、第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を割愛する。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、下金型６には、溶融樹脂の充填方向上流側のキャビティ７に望む部位を要とし中心角３０°とする断面扇形の収容部３１が凹設されている。収容部３１の幅方向（図３（ａ）において紙面に垂直な方向）寸法は、上記第１の実施形態における収容部２１と同等の寸法Ｗ２（図示省略）とされている。収容部３１において扇の弦に相当する部位の長さ寸法は、上記第１の実施形態における収容部２１の溶融樹脂の充填方向における寸法Ｈと同等とされている。
【００２８】
また、下金型６には、収容部３１に収容可能とされた円柱軸３２及び回転規制軸３３が収容部３１の要において回転可能に軸支されている。回転規制軸３３は、直方体とされている。
【００２９】
円柱軸３２及び回転規制軸３３の軸長は寸法Ｈよりも若干短い寸法とされている。また円柱軸３２の外径及び回転規制軸３３の幅方向（図３（ａ）において紙面に垂直な方向）寸法は、寸法Ｗ２よりも若干短い寸法とされている。
【００３０】
円柱軸３２は、その一方の端部において、収容部３１における扇の要において回転可能に軸支されている。円柱軸３２は、図３（ａ）に示すように反重力方向に延びてキャビティ７を塞ぐ位置、正確には上金型５と下金型６との間を塞ぐ位置と、そこから図３（ｂ）において２点鎖線で示すように収容部２１に収容されてキャビティ７を塞がない位置、正確には上金型５と下金型６との間を塞がない位置との間で回転変位する。
【００３１】
回転規制軸３３は、図３（ａ）に示す位置にある円柱軸３２に対して９０°回転した位置と、図３（ｂ）に示すように、そこからさらに３０°（反重力方向に延びている円柱軸３２からは１２０°）回転した位置との間で回転変位する。
【００３２】
なお、図示しない係合関係により円柱軸３２と回転規制軸３３との間の角度は最大で９０°、また回転規制軸３３に設けられる腕部３３ａにより円柱軸３２と回転規制軸３３との間の角度は最小で３０°離間した位置関係を保つものとされている（なお、角度の例示において回転方向における円柱軸３２及び回転規制軸３３の寸法（厚み）は無視している）。また、円柱軸３２及び回転規制軸３３は、図示しないトーションスプリングにより反時計方向に向かって常時付勢されている。
【００３３】
さらに、下金型６には、収容部３１に進入可能とされた押圧軸３４が設けられている。押圧軸３４は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す収容部３１に進入しない状態と、図３（ｃ）に示す収容部３１に進入した状態との間で変位する。なお、押圧軸３４の変位は機械的に行われる。
【００３４】
次に、インサート成形品１の製造について説明する。なお、インサート成形品１の製造において上記第１の実施形態と異なるのは、円柱軸３２の回転方向である。したがって、上記第１の実施形態と同様の部分についてはその説明を割愛する。
【００３５】
まず、図３（ａ）に示すように、ＵＤテープ１１とＵＤテープ１２との間に、反重力方向に延びた位置とされた円柱軸３２が挟まれるように、これらＵＤテープ１１，１２をキャビティ７にセットする。
【００３６】
次に、図３（ｂ）に示すように、キャビティ７に溶融樹脂を充填する。円柱軸３２は、充填圧力を受けて、すなわち溶融樹脂に押し出されて時計方向に回転する。このとき、回転規制軸３３も図示しない係合関係によって連動して時計方向に回転する。時計方向に３０°回転した回転規制軸３３は、収容部３１の底面と当接して、当該回転規制軸３３及び円柱軸３２のさらなる時計方向への回転が規制された状態となる。
【００３７】
この状態からさらにキャビティ７に溶融樹脂が充填されると、円柱軸３２は、さらにトーションスプリングの付勢勢力に逆らって時計方向に回転し、図３（ｂ）において２点鎖線で示す位置に達する。当該位置に達したとき、円柱軸３２は、収容部３１に収容されるとともに、腕部３３ａと当接しさらなる時計方向への回転が規制される。
【００３８】
キャビティ７に充填した溶融樹脂が固化した後、金型４からインサート成形品１が取り出されると、図３（ｃ）に示すように、押圧軸３４が収容部３１に進入していない位置から進入する位置へ移動させられる。押圧軸３４の収容部３１への進入によって、回転規制軸３３は、押圧軸３４に押圧されて反時計方向に回転する。この際、当該回転規制軸３３の回転と、図示しないトーションスプリングの弾性力及び図示しない係合関係とにより、円柱軸３２も反重力方向に延びた位置に復帰する。
【００３９】
以上、詳述した第２の実施形態によっても、第１の実施形態で得られる（１）及び（２）の効果と同様の効果が得られる。
＜第３の実施形態＞
次に、インサート成形品の製造にかかるインサート成形方法の第３の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態との主たる相違点は、ＵＤテープ１１，１２を介して金型４に挟持される移動部材（円柱軸）の構成である。このため、第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を割愛する。
【００４０】
図４（ａ）に示すように、本例におけるインサート成形品１の製造では、金型４とは別体とされた直方体４１を用いる。直方体４１におけるキャビティ７の幅方向（図４（ａ）において左右方向）寸法は、上記第１の実施形態における円柱軸２２の外径と同等、すなわち、寸法Ｗ２よりも若干短い寸法とされている。
【００４１】
次に、インサート成形品１の製造について説明する。なお、インサート成形品１の製造において上記第１の実施形態と異なるのは、直方体４１の移動態様である。したがって、上記第１の実施形態と同様の部分についてはその説明を割愛する。
【００４２】
まず、図４（ａ）に示すように、直方体４１を、キャビティ７において溶融樹脂の充填方向上流側で且つＵＤテープ１１，１２を介して金型４に挟持される位置にセットする。これが第１の工程に相当する。
【００４３】
次に、キャビティ７へ溶融樹脂を充填する。図４（ｂ）に示すように、直方体４１は、溶融樹脂によって押し出され溶融樹脂の充填方向下流側に移動し、やがて、ＵＤテープ１１，１２を介して金型４に挟持される位置から離脱する。これが第２の工程に相当する。
【００４４】
その後、キャビティ７に充填した溶融樹脂が固化して、インサート成形品１の製造が完了する。
以上、詳述した第３の実施形態によっても、第１の実施形態で得られる（１）の効果と同様の効果に加えて、次に示す効果も得られる。
【００４５】
（４）溶融樹脂の充填方向上流側で且つＵＤテープ１１，１２を介して金型４に挟持される位置にセットされた直方体４１は、充填される溶融樹脂によって押し出され溶融樹脂の充填方向下流側に移動する。このように、直方体４１は、あらかじめ決められた距離ではなく、充填方向における溶融樹脂の充填量の分だけ移動可能である。すなわち、ＵＤテープ１１，１２における溶融樹脂の充填方向における寸法が長いほど、１つの直方体４１が移動する距離が長くなる。このため、金型等に取り付けられて移動距離があらかじめ決められた距離に制限されるものと比較して、１つの直方体４１でＵＤテープ１１，１２を金型に密着させる量を多く確保することができる。
【００４６】
なお、各上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記第３の実施形態の直方体４１に代えて、分割可能な移動部材を採用してもよい。すなわち、図５（ａ）に示すように、３方向に分割される移動部材５１を採用してもよい。このように構成すれば、溶融樹脂の充填に際して移動部材５１が受ける充填圧力が高まると、金型４内で分割する。そして、図５（ｂ）に示すように、移動部材５１は、それぞれ３方向に変位する。このように構成すれば、より多くの方向において、ＵＤテープ１１，１２を金型４に密着させることが可能である。なお、移動部材５１は、キャビティ７へのセット時において１つであれば１回でセットが完了するため、分割する構成であることが望ましいが、最初から分割した構成であってもよい。
【００４７】
・上記第３の実施形態において、直方体４１は、インサート成形品１を構成する一部材としてもよい。このように構成した場合、直方体４１がインサート成形品１の内部に残るので、インサート成形品１の成形の都度金型から直方体４１を取り除く必要がないため、インサート成形品１の製造における作業性が向上させられる。
【００４８】
・上記第３の実施形態において、移動部材として直方体４１を採用したが、移動部材の形状はこれに限定されない。なお、溶融樹脂の充填方向に向かって先鋭となる錐形状が望ましい。
【００４９】
・上記第１及び第２の実施形態において、回転変位する移動部材として円柱軸２２，３２を採用したが、移動部材の形状はこれに限定されない。例えば直方体をなす軸であってもよい。
【００５０】
・上記各実施形態において、ＵＤテープ１１，１２のうち一方が省略されてもよい。また、３以上のＵＤテープを用いてもよい。
・上記各実施形態において、樹脂材３にインサートされるインサート部材は、ＵＤテープ１１，１２に限らず、他の部材であってもよい。なお、インサート部材は、樹脂材３と協働して最終製品であるインサート成形品１の強度が向上するような部材が望ましい。
【００５１】
・上記実施形態において、インサート成形品１は、バッテリーや電池などの熱膨張する収容物を収容するケースとしての適用が考えられる。ケースは、樹脂材３によってＵＤテープ１１，１２がインサートされてなるものであるので、収容物の熱膨張等に対して耐性が高い。
【符号の説明】
【００５２】
１…インサート成形品、２…補強材、３…樹脂材、４，５，６…金型、７…キャビティ、１１，１２…ＵＤテープ（インサート部材）、２１，３１…収容部、２２，３２…円柱軸（移動部材）、４１…直方体（移動部材）、５１…移動部材。
【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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