JP7736230B2 - インサート成形品及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属部品と樹脂部品とからなるインサート成形品に関する。

様々な産業分野において、軽量化を図る等の目的で、金属部品と樹脂部品とからなるインサート成形品が広く使用されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許文献１は、流体軸受装置に使用されるディスクハブの発明である。前記ディスクハブ１０は、金属部品である芯金１３と、樹脂部品である樹脂成形部１４とからなる。

特許文献２は、軸流ファン用ロータユニットの発明である。前記ロータユニットは、金属部品であるロータホルダ２５及び回転軸２１と、樹脂部品であるインペラ４とからなる。

特開２００８－１３０２０８号公報 特開２０１０－０２５０８７号公報

特許文献１及び２のような金属部品と樹脂部品とからなるインサート成形品において、金属部品は、円盤状平板状部（例えば、特許文献１の略円盤状の芯金１３、及び特許文献２のロータホルダ２５の環状の上面２５２の部分参照）を有し、樹脂部品は、円盤状平板状部の表面を覆う円盤状被覆部（例えば、特許文献１の円板部１０ａ、及び特許文献２のインペラカップ４１の略円盤状の部分参照）を有する。

前記インサート成形品を製造する射出成形用金型（例えば、特許文献１の図６参照）において、ゲートはピンゲートであり、金属部品の円盤状平板状部の表面に対向するようにゲートを配置している（例えば、特許文献１の図６（ａ）のゲート２４、特許文献２の図５のゲート痕４４３参照）。

前記インサート成形品において、さらなる軽量化や省スペース化の要請のため、金属部品の円盤状平板状部の表面を覆う樹脂部品の円盤状被覆部の肉厚を薄くすると、例えば、ゲート直下の肉厚がゲート径よりも小さい場合、ゲートが固化する前にゲート直下の樹脂肉厚が薄い部位の樹脂が固化してしまい、十分な保圧を掛けることができない。それにより、ヒケやボイド等の成形不良が発生しやすく、寸法精度及び強度が安定しないという問題点がある。その上、前ショットのコールドスラグが射出成形用金型のキャビティに進入して成形品の外観不良及び強度不良に繋がるおそれがある。

本発明は、円盤状平板状部を有する金属部品と前記平板状部の表面を覆う円盤状被覆部を含む樹脂部品とからなるインサート成形品を対象とし、前記金属部品の円盤状平板状部の表面を覆う前記樹脂部品の円盤状被覆部の肉厚を薄くした場合であっても成形不良の発生を抑制し、それによりインサート成形品の寸法精度及び強度を安定させることを目的とする。また、本発明は、前ショットのコールドスラグが射出成形用金型のキャビティに進入することを抑制し、それによりインサート成形品の外観不良及び強度不良を防止することを目的とする。

本発明の要旨は以下のとおりである。
〔１〕
金属部品と樹脂部品とからなるインサート成形品であって、
前記金属部品は、
円盤状平板状部を含む形状であり、
前記平板状部には貫通穴又は止り穴が設けられ、
前記樹脂部品は、
前記平板状部の表面を覆う円盤状被覆部を含む形状であり、
前記被覆部の表面にはゲート跡部があり、
前記ゲート跡部の反対側に、前記金属部品の前記平板状部に設けた前記貫通穴又は前記止り穴が位置し、
前記樹脂部品は、
前記貫通穴又は前記止り穴に充填された充填部を有し、
前記ゲート跡部から前記金属部品の前記平板状部の裏面までの距離、又は前記ゲート跡部から前記止り穴の底面までの距離は、
前記樹脂部品の前記ゲート跡部の径よりも大きく、
前記ゲート跡部から前記金属部品の前記平板状部の表面までの距離は、
前記樹脂部品の前記ゲート跡部の径よりも小さい、
インサート成形品。

〔２〕
金属部品と樹脂部品とからなるインサート成形品の製造方法であって、
前記金属部品は、
円盤状平板状部を含む形状であり、
前記平板状部には貫通穴又は止り穴が設けられ、
前記樹脂部品は、
前記平板状部の表面を覆う円盤状被覆部を含む形状であり、
射出成形用金型のゲートは、ピンゲートであり、
前記ピンゲートから前記金属部品の前記平板状部の裏面までの距離、又は前記ピンゲートから前記止り穴の底面までの距離は、
前記ピンゲートの径よりも大きく、
前記金型を開いて、インサート品である前記金属部品を、前記ピンゲートに前記貫通穴又は前記止り穴が対向するように前記金型内にセットする工程と、
前記金型を閉じて、前記ピンゲートから前記樹脂部品の溶融した成形樹脂材料を射出して前記樹脂部品を射出成形する工程と、
を含み、
前記ピンゲートから前記金属部品の前記平板状部の表面までの距離は、
前記ピンゲートの径よりも小さい、
インサート成形品の製造方法。

本発明における「インサート成形品」は、射出成形用金型内に挿入した金属部品の周りに樹脂を注入して金属部品と樹脂部品とを一体化するインサート成形を行って製造した成形品である。

本発明における「ゲート跡部」は、インサート成形品における、射出成形用金型のゲートの跡、又は前記ゲートの跡を機械加工等で切除した部分である。

本発明のインサート成形品、及びインサート成形品の製造方法によれば、金属部品の円盤状平板状部の表面に対向するピンゲートから溶融樹脂材料を射出し、前記平板状部の表面を覆う円盤状被覆部を含む樹脂部品を射出成形してインサート成形品を製造する際に、金属部品の貫通穴又は止り穴が前記ピンゲートに対向している。そして、ピンゲートから金属部品の前記平板状部の裏面までの距離、又はピンゲートから止り穴の底面までの距離は、前記ピンゲートの径よりも大きい。そのため、前記円盤状被覆部の表面のゲート跡部又は前記ピンゲートから前記金属部品の前記平板状部の表面までの距離を、前記ゲート跡部の径又は前記ピンゲートの径よりも小さくし、金属部品の円盤状平板状部の表面を覆う樹脂部品の円盤状被覆部の肉厚を薄くしても、ゲート直下の樹脂の肉厚が厚くなる。それにより、ゲートが固化する前にゲート直下の樹脂が固化してしまうことがなくなるので、十分な保圧を掛けることができる。

したがって、ヒケやボイド等の成形不良が発生し難くなるので、インサート成形品の寸法精度及び強度が安定する。その上、前ショットのコールドスラグが射出成形用金型のキャビティに進入することを抑制できるので、インサート成形品の外観不良及び強度不良を防止できる。

本発明の実施の形態に係るインサート成形品の斜視図である。 （ａ）は図１のインサート成形品の正面図、（ｂ）は図１のインサート成形品の縦断面右側面図である。 （ａ）は図１のインサート成形品の要部拡大正面図、（ｂ）は図１のインサート成形品の要部拡大縦断面右側面図である。 図１のインサート成形品の金属部品の斜視図である。 図１のインサート成形品を成形する射出成形用金型の概略を示す縦断面図である。 図５の射出成形用金型の要部拡大縦断面図である。 第１変形例であるインサート成形品の斜視図である。 （ａ）は図７のインサート成形品の正面図、（ｂ）は図７のインサート成形品の縦断面右側面図である。 （ａ）は図７のインサート成形品の要部拡大正面図、（ｂ）は図７のインサート成形品の要部拡大縦断面右側面図である。 図７のインサート成形品の金属部品の斜視図である。 図７のインサート成形品を成形する射出成形用金型の概略を示す縦断面図である。 図１１の射出成形用金型の要部拡大縦断面図である。 第２変形例であるインサート成形品の斜視図である。 （ａ）は図１３のインサート成形品の正面図、（ｂ）は図１３のインサート成形品の縦断面右側面図である。 第３変形例であるインサート成形品の斜視図である。 （ａ）は図１５のインサート成形品の正面図、（ｂ）は図１５のインサート成形品の縦断面右側面図である。 図１５のインサート成形品の金属部品の斜視図である。 図１５のインサート成形品を成形する射出成形用金型の概略を示す縦断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。

本明細書において、金属部品の平板状部の表面に向かって見た図（例えば、図２（ａ）、図８（ａ）、図１４（ａ）、図１６（ａ））を正面図とする。

＜インサート成形品＞
図１の斜視図、図２（ａ）の正面図及び図２（ｂ）の縦断面右側面図、図３（ａ）の要部拡大正面図及び図３（ｂ）の要部拡大縦断面右側面図、並びに図４の斜視図に示すように、本発明の実施の形態に係るインサート成形品Ａは、金属部品１とび樹脂部品２とからなる。樹脂部品２は、例えば、生産性に優れる熱可塑性樹脂を成形したものである。

金属部品１は、円盤状平板状部３である中空円板３Ａ、及び筒状部４である円筒４Ａからなり、中空円板３Ａには、例えば３個の貫通穴７が周方向等分に設けられる。

樹脂部品２は、中空円板３Ａの表面Ｅを覆う円盤状被覆部５、及び円筒４Ａの外周面を覆う被覆部６からなり、円盤状被覆部５の表面５Ａには、ゲート逃がしである凹部５Ｃ内にゲート跡部Ｂがある。

樹脂部品２の円盤状被覆部５の裏面５Ｂのゲート跡部Ｂの反対側に、金属部品１の中空円板３Ａに設けた貫通穴７が位置する。樹脂部品２は、貫通穴７に充填された充填部Ｈ（図３（ｂ）参照）を有する。充填部Ｈは金属部品１と樹脂部品２の回り止めとしても機能する。

図２（ｂ）に示すように、インサート成形品Ａは、中空円板３Ａの裏面及び円筒４Ａの内周面が露出している。したがって、後述するインサート成形品の製造方法におけるインサート品セット工程で金属部品１を射出成形用金型Ｉの可動型１０（図５）にセットする際に、中空円板３Ａの裏面及び円筒４Ａの内周面が可動型１０に当接するので、インサート品である金属部品１を可動型１０に対して軸方向及び径方向に位置決めできる。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、中空円板３Ａの表面を覆う円盤状被覆部５の内径は、中空円板３Ａの内径よりも大きく、中空円板３Ａの表面の内周側部分が露出している。したがって、後述するインサート成形品の製造方法における射出成形工程で射出成形用金型Ｉを型締めした際に、中空円板３Ａの表面の内周側部分が固定型９（図５）に当接して安定する。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すゲート跡部Ｂから金属部品１の円盤状平板状部３である中空円板３Ａの表面Ｅまでの距離Ｊは、樹脂部品２のゲート跡部Ｂの径Ｄよりも小さい（Ｊ＜Ｄ）。また、ゲート跡部Ｂから金属部品１の円盤状平板状部３である中空円板３Ａの裏面Ｆまでの距離Ｋは、樹脂部品２のゲート跡部Ｂの径Ｄよりも大きい（Ｋ＞Ｄ）。Ｋ＞Ｄとすることにより、ゲートが固化する前にゲート直下の樹脂が固化してしまうことがなくなるので、十分な保圧を掛けることができる。

＜インサート成形品の製造方法＞
図５の縦断面図、及び図６の要部拡大縦断面図に概略を示す射出成形用金型Ｉを参照して、インサート成形品Ａの製造方法について説明する。射出成形用金型ＩのゲートはピンゲートＧである。

（インサート品セット工程）
射出成形用金型Ｉの可動型１０を開き、インサート品である金属部品１を、固定型９のピンゲートＧに中空円板３Ａの貫通穴７が対向するように可動型１０にセットする。

（射出成形工程）
射出成形用金型Ｉの可動型１０を閉じて型締めし、固定型９のピンゲートＧからキャビティＣに樹脂部品２の溶融した成形樹脂材料Ｍを射出して樹脂部品２を射出成形する。

図６に示すピンゲートＧから金属部品１の中空円板３Ａの表面Ｅまでの距離Ｊは、ピンゲートＧの径Ｄよりも小さい（Ｊ＜Ｄ）。また、ピンゲートＧから金属部品１の中空円板３Ａの裏面Ｆまでの距離Ｋは、ピンゲートＧの径Ｄよりも大きい（Ｋ＞Ｄ）。

（成形品取出工程）
射出成形用金型Ｉを冷却して樹脂を固化させた後、可動型１０を開く。それにより、ピンゲートＧからインサート成形品Ａが自動的に分離され、インサート成形品Ａにはゲート跡部Ｂ（図２（ａ）、並びに図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）が残る。次に、可動型１０に設けた図示しないエジェクターピンにより押し出すことによりインサート成形品Ａを取り出す。

＜第１変形例のインサート成形品＞
図７の斜視図、図８（ａ）の正面図及び図８（ｂ）の縦断面右側面図、並びに図９（ａ）の要部拡大正面図及び図９（ｂ）の要部拡大縦断面右側面図に示す第１変形例のインサート成形品Ａにおいて、図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）、並びに図３（ａ）及び図３（ｂ）と同一符号は、同一又は相当する部品又は部分を示している。また、図１０の斜視図に示す金属部品１において、図４と同一符号は同一又は相当する部分を示している。

第１変形例のインサート成形品Ａにおける金属部品１の円盤状平板状部３である中空円板３Ａには、貫通穴７ではなく止り穴８が設けられる。

図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すゲート跡部Ｂから金属部品１の円盤状平板状部３である中空円板３Ａの表面Ｅまでの距離Ｊは、樹脂部品２のゲート跡部Ｂの径Ｄよりも小さい（Ｊ＜Ｄ）。また、ゲート跡部Ｂから金属部品１の円盤状平板状部３である中空円板３Ａの止り穴８の底面までの距離Ｌは、樹脂部品２のゲート跡部Ｂの径Ｄよりも大きい（Ｌ＞Ｄ）。Ｌ＞Ｄとすることにより、ゲートが固化する前にゲート直下の樹脂が固化してしまうことがなくなるので、十分な保圧を掛けることができる。

＜第１変形例のインサート成形品の製造方法＞
図１１の縦断面図、及び図１２の要部拡大縦断面図に概略を示す射出成形用金型Ｉを参照して、第１変形例のインサート成形品Ａの製造方法について説明する。射出成形用金型ＩのゲートはピンゲートＧである。

（インサート品セット工程）
射出成形用金型Ｉの可動型１０を開き、インサート品である金属部品１を、固定型９のピンゲートＧに中空円板３Ａの止り穴８が対向するように可動型１０にセットする。

（射出成形工程）
射出成形用金型Ｉの可動型１０を閉じて型締めし、固定型９のピンゲートＧからキャビティＣに樹脂部品２の溶融した成形樹脂材料Ｍを射出して樹脂部品２を射出成形する。

図１２に示すピンゲートＧから金属部品１の中空円板３Ａの表面Ｅまでの距離Ｊは、ピンゲートＧの径Ｄよりも小さい（Ｊ＜Ｄ）。また、ピンゲートＧから金属部品１の中空円板３Ａの止り穴８の底面までの距離Ｌは、ピンゲートＧの径Ｄよりも大きい（Ｌ＞Ｄ）。

（成形品取出工程）
射出成形用金型Ｉを冷却して樹脂を固化させた後、可動型１０を開く。それにより、ピンゲートＧからインサート成形品Ａが自動的に分離され、インサート成形品Ａにはゲート跡部Ｂ（図８（ａ）、並びに図９（ａ）及び図９（ｂ）参照）が残る。次に、可動型１０に設けた図示しないエジェクターピンにより押し出すことによりインサート成形品Ａを取り出す。

＜第２変形例のインサート成形品＞
図１３の斜視図、図１４（ａ）の正面図及び図１４（ｂ）の縦断面右側面図に示す第２変形例のインサート成形品Ａにおいて、図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）と同一符号は、同一又は相当する部品又は部分を示している。

第２変形例のインサート成形品Ａは、円盤状被覆部５の内周面Ｎの形状が図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）のような円ではなく、ゲート跡部Ｂ及びゲート逃がしである凹部５Ｃの周囲を除いて内周面Ｎが径方向外方へ後退しており、それにより円盤状被覆部５の軽量化を図っている。

＜第３変形例のインサート成形品＞
図１５の斜視図、図１６（ａ）の正面図及び図１６（ｂ）の縦断面右側面図に示す第３変形例のインサート成形品Ａにおいて、図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）と同一符号は、同一又は相当する部品又は部分を示している。また、図１７の斜視図に示す金属部品１において、図４と同一符号は同一又は相当する部分を示している。

第３変形例のインサート成形品Ａは、中空円板状である。したがって、図１７の斜視図に示す金属部品１には、図４のような筒状部４である円筒４Ａがなく、図１５の斜視図に示す樹脂部品２には、図１のような円筒４Ａの外周面を覆う被覆部６がない。

図１６（ｂ）に示すように、インサート成形品Ａは、中空円板３Ａの裏面が露出している。したがって、後述するインサート成形品の製造方法におけるインサート品セット工程で金属部品１を射出成形用金型Ｉの可動型１０（図１８）にセットする際に、中空円板３Ａの裏面が可動型１０に当接するので、インサート品である金属部品１を可動型１０に対して軸方向に位置決めできる。

図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、中空円板３Ａの表面を覆う円盤状被覆部５の内径は、中空円板３Ａの内径よりも大きく、中空円板３Ａの表面の内周側部分が露出している。したがって、後述するインサート成形品の製造方法における射出成形工程で射出成形用金型Ｉを型締めした際に、中空円板３Ａの表面の内周側部分が固定型９（図１８）に当接して安定する。

＜第３変形例のインサート成形品の製造方法＞
図１８の縦断面図に概略を示す射出成形用金型Ｉを参照して、第３変形例のインサート成形品Ａの製造方法について説明する。射出成形用金型ＩのゲートはピンゲートＧである。

（インサート品セット工程）
射出成形用金型Ｉの可動型１０を開き、インサート品である金属部品１を、固定型９のピンゲートＧに中空円板３Ａの貫通穴７が対向するように可動型１０にセットする。

（射出成形工程）
射出成形用金型Ｉの可動型１０を閉じて型締めし、固定型９のピンゲートＧからキャビティＣに樹脂部品２の溶融した成形樹脂材料Ｍを射出して樹脂部品２を射出成形する。

（成形品取出工程）
射出成形用金型Ｉを冷却して樹脂を固化させた後、可動型１０を開く。それにより、ピンゲートＧからインサート成形品Ａが自動的に分離され、インサート成形品Ａにはゲート跡部Ｂ（図１６（ａ）参照）が残る。次に、可動型１０に設けた図示しないエジェクターピンにより押し出すことによりインサート成形品Ａを取り出す。

＜本発明の実施の形態に係るインサート成形品の構造＞
以上のとおり、本発明の実施の形態に係る金属部品１と樹脂部品２とからなるインサート成形品Ａにおいて、金属部品１は円盤状平板状部３を含む形状であり、円盤状平板状部３には貫通穴７又は止り穴８が設けられる。前記インサート成形品Ａにおいて、樹脂部品２は、円盤状平板状部３の表面Ｅを覆う円盤状被覆部５を含む形状であり、円盤状被覆部５の表面５Ａにはゲート跡部Ｂがある。そして、樹脂部品２の円盤状被覆部５の裏面５Ｂのゲート跡部Ｂの反対側に、金属部品１の円盤状平板状部３に設けた貫通穴７又は止り穴８が位置し、樹脂部品２は、貫通穴７又は止り穴８に充填された充填部Ｈを有する。

＜作用効果＞
本発明の実施の形態に係るインサート成形品Ａ、及びインサート成形品Ａの製造方法によれば、金属部品１の円盤状平板状部３の表面Ｅに対向するピンゲートＧから溶融樹脂材料Ｍを射出して樹脂部品２を射出成形してインサート成形品Ａを製造する際に、金属部品１の貫通穴７又は止り穴８がピンゲートＧに対向している。そのため、金属部品１の円盤状平板状部３の表面Ｅを覆う樹脂部品２の円盤状被覆部５の肉厚を薄くしても、ゲート直下の樹脂の肉厚が厚くなる。それにより、ゲートが固化する前にゲート直下の樹脂が固化してしまうことがなくなるので、十分な保圧を掛けることができる。

したがって、ヒケやボイド等の成形不良が発生し難くなるので、インサート成形品Ａの寸法精度及び強度が安定する。その上、前ショットのコールドスラグが射出成形用金型ＩのキャビティＣに進入することを抑制できるので、インサート成形品Ａの外観不良及び強度不良を防止できる。

以上の実施の形態において、円盤状平板状部３は中空円板３Ａであり、何れも、中空穴がある。本発明はこのような形状のものに限定されるものではなく、本発明の「円盤状平板状部」には中央穴がないものも含まれる。

以上の実施の形態の記載はすべて例示であり、これに制限されるものではない。本発明の範囲から逸脱することなく種々の改良及び変更を施すことができる。

１ 金属部品
２ 樹脂部品
３ 円盤状平板状部
３Ａ 中空円板
４ 筒状部
４Ａ 円筒
５ 円盤状被覆部
５Ａ 表面
５Ｂ 裏面
５Ｃ 凹部（ゲート逃がし）
６ 被覆部
７ 貫通穴
８ 止り穴
９ 固定型
１０ 可動型
Ａ インサート成形品
Ｂ ゲート跡部
Ｃ キャビティ
Ｄ ゲート跡部の径（ピンゲートの径）
Ｅ 表面
Ｆ 裏面
Ｇ ピンゲート
Ｈ 充填部
Ｉ 射出成形用金型
Ｊ ゲート跡部から金属部品の平板部の表面までの距離
Ｋ ゲート跡部から金属部品の平板部の裏面までの距離
Ｌ ゲート跡部から止り穴の底面までの距離
Ｍ 樹脂部品の溶融した成形樹脂材料
Ｎ 内周面

Claims (2)

1. 金属部品と樹脂部品とからなるインサート成形品であって、
   前記金属部品は、
   円盤状平板状部を含む形状であり、
   前記平板状部には貫通穴又は止り穴が設けられ、
   前記樹脂部品は、
   前記平板状部の表面を覆う円盤状被覆部を含む形状であり、
   前記被覆部の表面にはゲート跡部があり、
   前記ゲート跡部の反対側に、前記金属部品の前記平板状部に設けた前記貫通穴又は前記止り穴が位置し、
   前記樹脂部品は、
   前記貫通穴又は前記止り穴に充填された充填部を有し、
   前記ゲート跡部から前記金属部品の前記平板状部の裏面までの距離、又は前記ゲート跡部から前記止り穴の底面までの距離は、
   前記樹脂部品の前記ゲート跡部の径よりも大きく、
   前記ゲート跡部から前記金属部品の前記平板状部の表面までの距離は、
   前記樹脂部品の前記ゲート跡部の径よりも小さい、
   インサート成形品。
2. 金属部品と樹脂部品とからなるインサート成形品の製造方法であって、
   前記金属部品は、
   円盤状平板状部を含む形状であり、
   前記平板状部には貫通穴又は止り穴が設けられ、
   前記樹脂部品は、
   前記平板状部の表面を覆う円盤状被覆部を含む形状であり、
   射出成形用金型のゲートは、ピンゲートであり、
   前記ピンゲートから前記金属部品の前記平板状部の裏面までの距離、又は前記ピンゲートから前記止り穴の底面までの距離は、
   前記ピンゲートの径よりも大きく、
   前記金型を開いて、インサート品である前記金属部品を、前記ピンゲートに前記貫通穴又は前記止り穴が対向するように前記金型内にセットする工程と、
   前記金型を閉じて、前記ピンゲートから前記樹脂部品の溶融した成形樹脂材料を射出して前記樹脂部品を射出成形する工程と、
   を含み、
   前記ピンゲートから前記金属部品の前記平板状部の表面までの距離は、
   前記ピンゲートの径よりも小さい、
   インサート成形品の製造方法。