(57)【要約】【課題】            インサート成形する際に棒状のインサート部材２が変形しにくいような、インサート成形体１を提供する。【解決手段】        棒状のインサート部材２に対し、所定の長さＬにわたってインサート部材外周を覆うように所定の肉厚で合成樹脂（３）が射出成形されてインサート成形体１が構成されている。インサート部材２の断面は多角形状である。インサート部材２の断面に内接する円の直径をｄとして、長さＬはＬ≧２．５ｄとされている。インサート部材２の多角形状断面の辺の部分を覆う合成樹脂（３）の肉厚をＴ１、インサート部材２の多角形状断面の角の部分を覆う合成樹脂（３）の肉厚をＴ２として、Ｔ１＞Ｔ２とされている。【選択図】          図１
2017164904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状のインサート部材に対し、所定の長さＬにわたってインサート部材外周を覆うように所定の肉厚で合成樹脂が射出成形されているインサート成形体であって、
インサート部材の断面は多角形状であり、
インサート部材の断面に内接する円の直径をｄとして、前記長さＬはＬ≧２．５ｄとされており、
インサート部材の多角形状断面の辺の部分を覆う合成樹脂の肉厚をＴ１、インサート部材の多角形状断面の角の部分を覆う合成樹脂の肉厚をＴ２として、Ｔ１＞Ｔ２とされたインサート成形体。
【請求項２】
０．４Ｔ１≦Ｔ２≦０．８Ｔ１である請求項１に記載のインサート成形体。
【請求項３】
インサート部材の断面が矩形状である請求項２に記載のインサート成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂の射出成形により形成された合成樹脂成形体に関する。特に棒状のインサート部材が埋入一体化されたインサート成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属等により形成された棒状のインサート部材の周囲に合成樹脂を射出成形して、インサート部材の周囲を合成樹脂で覆ったインサート成形体が、種々の分野で使われるに至っている。インサート成形体とすると、金属と合成樹脂の複合部材が製造でき、それぞれの特性を活かした部材が得られる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、補強材となる金属棒が埋入された軸状のインサート成形体が開示されており、インサート成形体は例えばトナー搬送用スクリューとして用いられ、スクリューの羽部分が、金属棒の周囲に合成樹脂により形成される。特許文献１の技術では、金属棒をスクリュー中心軸上の正しい位置に配置するために、複数のサポートピンで金属棒を支持した状態で合成樹脂の射出成形が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−３１４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インサート成形体を得るには、インサート部材を射出成型金型の所定の位置に配置した状態で金型を型閉じし、合成樹脂を射出する、いわゆるインサート成形を行うことになる。しかしながら、このインサート成形で、正確な形状のインサート成形体を得ることは容易ではない。特に、インサート部材が棒状である場合には、棒の両側に存在するキャビティへの樹脂の充填のタイミングや圧力にばらつきが生じやすく、その場合、インサート部材が曲がった状態で樹脂が充填されやすい。インサート部材が曲がった状態でインサート成形されてしまうと、成形後に金型から取り出したインサート成形体にそりが生じて所望の寸法精度が得られないことがある。
【０００６】
また、インサート成形中にインサート部材に曲げ変形が生ずると、インサート部材を覆う合成樹脂の厚みが不均一になり、樹脂が薄く弱い部分や、インサート部材が露出してしまう部分ができやすくなり、好ましくない。
【０００７】
本発明の目的は、インサート成形する際に棒状のインサート部材が変形しにくいような、インサート成形体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者は、鋭意検討の結果、インサート部材の断面を多角形状として、インサート部材断面の辺の部分を覆う合成樹脂の肉厚Ｔ１を角の部分を覆う合成樹脂の肉厚Ｔ２よりも大きくすると、インサート部材が変形しにくくできることを知見し、本発明を完成させた。
【０００９】
本発明は、棒状のインサート部材に対し、所定の長さＬにわたってインサート部材外周を覆うように所定の肉厚で合成樹脂が射出成形されているインサート成形体であって、インサート部材の断面は多角形状であり、インサート部材の断面に内接する円の直径をｄとして、前記長さＬはＬ≧２．５ｄとされており、インサート部材の多角形状断面の辺の部分を覆う合成樹脂の肉厚をＴ１、インサート部材の多角形状断面の角の部分を覆う合成樹脂の肉厚をＴ２として、Ｔ１＞Ｔ２とされたインサート成形体である（第１発明）。
【００１０】
第１発明においては、０．４Ｔ１≦Ｔ２≦０．８Ｔ１であることが好ましい（第２発明）。さらに、第２発明においては、インサート部材の断面が矩形状であることが好ましい（第３発明）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のインサート成形体（第１発明）によれば、インサート成形を行う際に、インサート部材をはさむ両側のキャビティに対する樹脂の充填のタイミングや圧力を正確に調整・管理できるようになり、インサート成形する際に棒状のインサート部材が変形しにくくなるという効果が得られる。そして、さらに第２発明や第３発明のようにすれば、インサート部材の変形がより効果的に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態のインサート成形体の外観及び断面を示す図である。
【図２】第１実施形態のインサート成形体の断面の拡大図である。
【図３】インサート成形体の実施形態における角部分形状のバリエーションを示す拡大断面図である。
【図４】第２実施形態のインサート成形体の外観及び断面を示す図である。
【図５】第３実施形態のインサート成形体の外観及び断面を示す図である。
【図６】第４実施形態のインサート成形体の外観及び断面を示す図である。
【図７】従来例のインサート成形体の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下図面を参照しながら、合成樹脂により外周部を被覆されたシャフト部材であるインサート成形体を例として、発明の実施形態について説明する。発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。
【００１４】
図１に第１実施形態のインサート成形体１を示す。インサート成形体１は、金属製の角棒２の外周に合成樹脂を射出成形して、角棒２の外周を合成樹脂で覆ったシャフト部材である。このシャフト部材は、例えば、トルクの伝達や送りローラの構成部材として用いられうる。
【００１５】
ここで、インサート成形体とは、あらかじめ製造されたインサート部材（２）を射出成型金型内部に配置した状態で金型を型閉じし、合成樹脂を金型のキャビティに射出し、充填・固化させ、成形される合成樹脂とインサート部材とを一体化した成形体のことである。この射出工程はインサート成形などと俗称されている。
【００１６】
インサート成形体１において、棒状のインサート部材２が一体化されている。インサート部材２の材質は特に限定されない。そして、所定の長さＬにわたってインサート部材２の外周を覆うように、合成樹脂製の被覆部３が形成されている。被覆部３は上述したインサート成形により形成されている。また、被覆部３はインサート部材２の外周を全周にわたって覆うように、略一定の厚みで形成されている。本実施形態においては、被覆部３の両端部で、インサート部材２の端部が突出するように露出しているが、この点は必須ではない。
【００１７】
インサート部材２の断面は多角形状である。すなわち、インサート部材２は角棒状である。なお、ここでいう断面とは、棒状のインサート部材２の長手方向の軸に直交する平面における断面を言う。断面形状は、三角形状でも、矩形状でも、５角形状、もしくはそれ以上の多角形状であってもよい。断面形状は、本実施形態のように、矩形状、特に方形状であることが好ましい。
【００１８】
合成樹脂製の被覆部３が設けられる長さＬは、インサート部材２の断面に内接する円の直径をｄとして、被覆部３の長さＬが、直径ｄの２．５倍以上、すなわちＬ≧２．５ｄとされるような長さとされている。このように長さＬが直径ｄと比べて長いものであると、インサート部材２がインサート成形時に変形しやすくなり、本発明の変形抑制効果がより顕著にみられる。
【００１９】
被覆部３を構成する合成樹脂の厚さは、インサート成形体１の周方向にわたって変化している。合成樹脂の厚さは、インサート部材２の多角形状断面の辺の部分にわたって略一定の厚みＴ１とされ、インサート部材２の多角形状断面の角の部分では厚みＴ２とされている。そして、辺の部分の肉厚Ｔ１が角の部分の肉厚Ｔ２よりも厚くされている。換言すると、インサート部材２の多角形状断面の辺の部分を覆う合成樹脂の肉厚をＴ１、インサート部材２の多角形状断面の角の部分を覆う合成樹脂の肉厚をＴ２として、Ｔ１＞Ｔ２とされている。
【００２０】
上記したような、辺の部分と角の部分との肉厚の調整は、典型的には、角部分の形状を調整することでなされうる。例えば、図２に示すように、矩形状の断面形状を有するインサート部材の周囲に、辺の部分に厚みＴ１の被覆部３を設ける場合を考える。インサート部材２の角部に半径ｒ１のアールがかけられており、被覆部３の角部に半径ｒ２のアールがかけられているとすると、ｒ２をｒ１＋Ｔ１よりも大きくすることによって、角部における被覆部３の肉厚Ｔ２をＴ１よりも小さくする（Ｔ１＞Ｔ２）ことができる。
【００２１】
好ましくは、０．４Ｔ１≦Ｔ２≦０．８Ｔ１となるように、角部の厚みＴ２が設定される。Ｔ２が小さくなりすぎると、合成樹脂がインサート部材２の全周にいきわたらなくなるおそれがあり、Ｔ２が０．８Ｔ１よりも大きくなると、インサート部材の曲げ抑制効果が弱くなる傾向が出るからである。
【００２２】
被覆部３を構成する合成樹脂は、射出成型に供される樹脂であれば特に限定されず、ポリプロピレン樹脂やポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂や、熱可塑性エラストマーや、ウレタン樹脂やゴムのような熱硬化性樹脂（反応性樹脂）などが使用できる。
【００２３】
インサート成形体１の製造方法について説明する。インサート成形体１は、インサート部材２を射出成型金型の内部に配置した状態で合成樹脂製の被覆部３を射出成型する、インサート成形法により製造される。
なお、インサート部材の曲がり抑制のために、金型を型閉じする際に、特許文献１の技術のようにサポート部材を設けてもよいが、必須ではない。
【００２４】
合成樹脂を射出する際に、インサート部材２が曲がりにくいように、合成樹脂は、インサート部材２を中心に挟むように両側面から、時には、インサート部材２を中心に取り囲むように、インサート部材の辺の部分に対応するキャビティ内に射出される。射出のタイミングもほぼ同時となるように調整されることが好ましい。
【００２５】
本実施形態のように、インサート部材２の断面が長方形状である場合には、図２の上下方向、すなわち、短辺が延在する方向にインサート部材が変位して反りやすくなるので、断面の長辺に対応するキャビティ（図２のＣ１およびＣ２）に同時に樹脂が射出されるようにする。４辺同時に樹脂を射出するようにしてもよい。
【００２６】
キャビティ内に射出された樹脂は、キャビティ内をインサート成形体１の長手方向に流れていき、キャビティを充填していく。
キャビティ内に射出した合成樹脂が、キャビティ内に行き渡ったら、樹脂を固化させて、金型を型開きして、インサート成形体１を取り出せばよい。
【００２７】
上記第１実施形態のインサート成形体１の作用と効果を説明する。第１実施形態のインサート成形体１によれば、射出成型時に樹脂が各キャビティを充填するタイミングをそろえやすくなり、棒状のインサート部材の成形時の変形（曲がり）が抑制される。
【００２８】
従来技術においては、図７に示すように、インサート部材９２の辺の部分と角の部分を比較して、被覆部９３の肉厚は、どちらかと言えば角の部分の肉厚が辺の部分の肉厚よりも大きかった。このような形状のキャビティに対し、インサート部材９２の上側と下側のキャビティＣ１，Ｃ２に樹脂が射出されたとする。射出された樹脂は、それぞれのキャビティＣ１、Ｃ２の中で板状に広がりながら流れていく。
【００２９】
この時、それぞれのキャビティＣ１、Ｃ２の中で、樹脂が同じように広がっていけばよいのだが、広がった樹脂は角部を通じてインサート部材の側面側キャビティにも回り込んでいく。そのため、上側のキャビティＣ１では樹脂がたまたま側面側に多く回り込んだためインサート部材の長手方向（図の奥行き方向）にはあまり流れていかない一方で、下側のキャビティＣ２では樹脂があまり側面側に回り込まずにインサート部材の長手方向に多く流れていくといった、樹脂の広がり具合の不均一さが起こりやすくなる。このように不均一が生ずると、インサート部材を挟んだキャビティＣ１，Ｃ２の実質的な充填タイミングがずれることになってしまい、充填が速かった方がインサート部材９２を充填が遅かった方に押して、インサート部材が曲がる原因となる。
【００３０】
一方、上記第１実施形態のインサート成形体１の場合には、図２に示すように、インサート部材２の断面の角部での合成樹脂の肉厚Ｔ２が、辺の部分での肉厚Ｔ１よりも薄くされている。すなわち、角部で樹脂の通路が狭くなっている。そのため、インサート部材２の上下に位置するそれぞれのキャビティＣ１，Ｃ２に射出された樹脂は、あまりインサート部材２の側面側のキャビティに回り込まず、それぞれのキャビティＣ１、Ｃ２において、インサート成形体の長手方向（図の奥行き方向）に流れていき、その後それぞれのキャビティＣ１、Ｃ２が満たされてきたタイミングで、インサート部材２の側面側のキャビティに樹脂が流れ込むようになる。
【００３１】
そのため、第１実施形態のインサート成形体１の成形時には、キャビティＣ１，Ｃ２に樹脂が充填されるタイミングがそろいやすい。すると、インサート部材を挟むキャビティＣ１，Ｃ２をほぼ同時に樹脂が充填することになって、インサート部材２が曲がり変形しにくくなる。このように、インサート部材２の断面の角部での合成樹脂の肉厚Ｔ２が、辺の部分での肉厚Ｔ１よりも薄くされていることにより、インサート部材２の両側のキャビティに対する樹脂の充填のタイミングや圧力をより正確に調整・管理できるようになり、インサート成形する際に棒状のインサート部材が変形しにくくなる
【００３２】
そして、Ｔ２≦０．８Ｔ１とされていると、樹脂の側面部への流れ込みがより抑制されて、上記変形防止効果が得られやすくなる。また、０．４Ｔ１≦Ｔ２とされていると、側面に回り込んだ樹脂が側面側のキャビティを確実に充填することができ、成形不良を防止できる。同様の観点で、０．４５Ｔ１≦Ｔ２≦０．７Ｔ１とされることが特に好ましい。
【００３３】
また、インサート部材の断面が矩形状であると、インサート部材が曲がる方向が予測しやすく、ゲートの配置を的確に検討・設計できる上に、辺の部分と角の部分の形状を修正する肉厚調整が行いやすくなって、インサート部材２の変形抑制効果が得られやすくなる。
【００３４】
発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。また、以下に示す実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。
【００３５】
図３には、多角形状断面のインサート部材の角部における肉厚Ｔ２の調整方法のバリエーションを示す。図２に示した第１実施形態では、インサート部材２の角部と被覆部３の角部が共にアール掛けされている場合について説明したが、角部にはアール掛けでなく、Ｃ面取りが施されていてもよい。
【００３６】
図３（ａ）の例では、インサート部材２の角部に面取りＣが施され、被覆部３の角部に大きなアールＲがかけられていて、辺部の肉厚Ｔ１が角部の肉厚Ｔ２よりも大きくされている。
【００３７】
図３（ｂ）の例では、インサート部材２の角部に面取りＣが施され、被覆部３の角部に隅Ｒを有する溝状のノッチが形成されていて、辺部の肉厚Ｔ１が角部の肉厚Ｔ２よりも大きくされている。
【００３８】
図３（ｃ）の例では、インサート部材２の角部は鋭い角部とされ、被覆部３の角部に大きな面取りＣが施されていて、辺部の肉厚Ｔ１が角部の肉厚Ｔ２よりも大きくされている。
これらいずれの形態例であっても、図２の第１実施形態のインサート成形体と同様に、インサート成形時の樹脂の流れが角部を越えて流れていくことを抑制でき、インサート部材の変形が抑制される。
【００３９】
図４に示すようなインサート成形体４であっても、同様に、インサート部材の変形が抑制される。インサート成形体４では、インサート部材４２の断面形状は正三角形状である。このような場合は、３つの辺に対応するキャビティに同時に樹脂が射出されるようにすればよい。本実施形態でも、インサート部材４２の角の部分での合成樹脂製被覆部４３の肉厚Ｔ２が辺の部分の肉厚Ｔ１よりも小さくされていれば、射出された樹脂が隣接する辺の方に流れ込むことが抑制されて、それぞれの辺に対応するキャビティが充填されるタイミングや圧力がそろいやすくなって、インサート部材の変形が抑制される。
【００４０】
また、インサート部材４２が被覆部４３によって覆われる形態は、被覆部が棒状のインサート部材を周方向全周にわたって覆う形態であれば特に限定されない。例えば、本実施形態の様に、インサート部材４２の一方の端部（図４の左側の端部）が、インサート部材４２の端面の部分まで被覆部４３によって覆われるように、被覆部４３が形成されていてもよい。
【００４１】
図５及び図６に示すような、複数のインサート部材が略平行に一体化されたインサート成形体５，６であっても、同様に、インサート部材の変形を抑制できる。図５に示すインサート成形体５においては、正方形状の断面の２本のインサート部材５２，５２が平行に、合成樹脂製の被覆部５３に覆われるように一体化されている。被覆部５３の肉厚は、インサート部材５２の辺の部分に対応する部分で厚さＴ１とされ、インサート部材５２の角の部分に対応する部分で厚さＴ２とされ、Ｔ１はＴ２よりも大きくされている。また、隣接するインサート部材５２，５２の間に存在する合成樹脂の肉厚も、辺の部分と同じＴ１とされている。このような肉厚の差をつけるために、合成樹脂製の被覆部５３の角部には大きな面取りが施されると共に、２本のインサート部材の間に沿って、被覆部５３の外周面に三角形断面の溝が設けられている。
【００４２】
この実施形態においても、それぞれの辺の部分のキャビティに樹脂を射出すると、角部のキャビティの厚みが狭くなっているために、樹脂が隣の辺の部分のキャビティに流れ込むことが抑制されて、各辺の部分のキャビティの充填のタイミングや圧力がそろいやすくなり、インサート部材５２，５２の変形が抑制される。
【００４３】
なお、この実施形態のように、インサート部材５２の端部は、図５の左側の部分のように、被覆部５３からは突出しないもののインサート部材５２の端面が外部に露出するようにされていてもよい。
【００４４】
インサート成形体におけるインサート部材の数は、図６に示されるように３本、もしくはそれ以上であってもよい。インサート成形体６では、３本のインサート部材が平行に一体化されている。他の構成は同様であり、本実施形態でも同様に、合成樹脂製の被覆部６３を成形する際のインサート部材６２，６２の変形が抑制される。
【００４５】
上記インサート成形体は、上記実施形態で例示したシャフト部材以外の他の技術分野にも応用できる。例えば、インサート成形体は、特許文献１のようなトナースクリューに応用することもできる。また、インサート成形体は、樹脂と一体化されたコネクター、特に防水・防塵コネクターに応用できる。また、インサート成形体は、金属製の針がインサート成形された医療器具や理化学器具にも応用できる。また、インサート成形体は加飾された棒状部材やピンにも応用できる。あるいは、インサート成形体は、棒状の電極にも応用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
棒状のインサート部材が一体化されたインサート成形体は、例えばトルク伝達用のシャフトに使用でき、産業上の利用価値が高い。
【符号の説明】
【００４７】
１    インサート成形体
２          インサート部材
３          合成樹脂製被覆部
４，５，６    インサート成形体
４２，５２，６２    インサート部材
４３，５３，６３    合成樹脂製被覆部
【図１】
2017164904.tif 000003
【図２】
2017164904.tif 000004
【図３】
2017164904.tif 000005
【図４】
2017164904.tif 000006
【図５】
2017164904.tif 000007
【図６】
2017164904.tif 000008
【図７】
2017164904.tif 000009