インサート成形方法、および射出成形機
【課題】簡単な構成で、寸法精度が良好な製品を成形することができるインサート成形方法と、インサート成形に使用する射出成形機とを提供する。
【解決手段】射出成形機は、インサート部品Ｗがセットされる金型１と、型閉じされた金型１のキャビティ３内に成形材料を射出充填する射出装置２とを備えてなるものであって、インサート部品Ｗがセットされてから成形材料ｐを射出充填するまでの間に金型１をインサート部品Ｗとともに所定温度に加熱する加熱手段４と、成形材料ｐが射出充填されてからインサート成形された成形品Ｐを取り出すまでの間に、金型１を所定温度に冷却する冷却手段５とが設けられている。金型１は、インサート部品Ｗがセットされこのインサート部品Ｗとともに加熱される入子型１０と、この入子型１０を保持する母型１１とにより構成されている。
【解決手段】射出成形機は、インサート部品Ｗがセットされる金型１と、型閉じされた金型１のキャビティ３内に成形材料を射出充填する射出装置２とを備えてなるものであって、インサート部品Ｗがセットされてから成形材料ｐを射出充填するまでの間に金型１をインサート部品Ｗとともに所定温度に加熱する加熱手段４と、成形材料ｐが射出充填されてからインサート成形された成形品Ｐを取り出すまでの間に、金型１を所定温度に冷却する冷却手段５とが設けられている。金型１は、インサート部品Ｗがセットされこのインサート部品Ｗとともに加熱される入子型１０と、この入子型１０を保持する母型１１とにより構成されている。
【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、および射出成形機に関し、特に、インサート部品を金型にセットし、型閉じしてキャビティ内に成形材料を射出充填するインサート成形方法、および、インサート部品がセットされる金型と、型閉じされた金型のキャビティ内に成形材料を射出充填する射出装置とを備えてなる射出成形機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形においては、例えば図９に参照されるように、コイル構成部品などのインサート部品を金型にセットし、図１４、図１５に参照されるように金型を閉じてキャビティ内に成形材料を射出充填して、図１９に参照されるようなコイルなどの製品をインサート成形により製造することが一般に行われている。
【０００３】
このようなインサート成形に関する従来の技術としては、たとえば特許文献１が知られている。特許文献１では、インサート部品を加熱し、ロボットなどの移送手段により成形手段である金型に移送してセットしたうえで射出成形を行うことが開示されている。インサート部品を加熱する理由の一つは、インサート部品と金型の温度差が大きいと、熱膨張により精度よくインサート部品を金型に配置できないからであると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１８０７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インサート成形においては、良好な寸法精度を得るために、インサート部品を高精度で金型にセットしなければならない場合がある。その場合ロボットを用いてインサート部品を金型にセットすることは困難であるため、作業員が手作業でインサート部品を金型にセットする必要が生じる。しかしながら、特許文献１に記載されているようにインサート部品を加熱する場合、加熱されたインサート部品を作業員が触ることができないことから、作業員が手作業でインサート部品を金型にセットすることは難しい。
【０００６】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、寸法精度が良好な製品を成形することができるインサート成形方法と、インサート成形に使用する射出成形機とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１のインサート成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、インサート部品を金型にセットし、型閉じしてキャビティ内に成形材料を射出充填するインサート成形方法であって、インサート部品がセットされてから成形材料を射出充填するまでの間に金型をインサート部品とともに所定温度に加熱することを特徴とするものである。
請求項２のインサート成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記金型を、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成しておくことを特徴とするものである。
請求項３のインサート成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２に記載の発明において、前記金型として、複数の入子型を用意するとともに、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの母型を用意することを特徴とするものである。
請求項４のインサート成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、成形材料が射出充填されてからインサート成形された成形品を取り出すまでの間に、金型を所定温度に冷却することを特徴とするものである。
請求項５のインサート成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項４に記載の発明において、前記加熱と冷却を熱交換により行うことを特徴とするものである。
また、請求項６の射出成形機に係る発明は、上記目的を達成するため、インサート部品がセットされる金型と、型閉じされた金型のキャビティ内に成形材料を射出充填する射出装置とを備えてなる射出成形機であって、インサート部品がセットされてから成形材料を射出充填するまでの間に金型をインサート部品とともに所定温度に加熱する加熱手段を設けたことを特徴とするものである。
請求項７の射出成形機に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項６に記載の発明において、前記金型は、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成されていることを特徴とするものである。
請求項８の射出成形機に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項７に記載の発明において、前記金型は、複数の前記入子型と、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの前記母型とにより構成されていることを特徴とするものである。
請求項９の射出成形機に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項６〜８のいずれか１項に記載の発明において、成形材料が射出充填されてからインサート成形された成形品を取り出すまでの間に、金型を所定温度に冷却する冷却手段を備えていることを特徴とするものである。
請求項１０の射出成形機に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項９に記載の発明において、前記加熱手段と冷却手段との間で熱交換を行うヒートパイプが設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、インサート部品がセットされてから成形材料を射出充填するまでの間に金型をインサート部品とともに所定温度に加熱するという簡単な構成により、インサート部品と金型とを容易に且つ正確に温度制御して、寸法精度が良好な製品を成形することが可能なインサート成形方法を提供することができる。
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記金型を、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成しておくことにより、インサート成形前にインサート部品と金型を所定温度に加熱するために必要な熱量を低減させて温度制御を効率よく行うことができ、また、インサート部品を高精度で金型にセットしなければならない場合であっても、作業員の手作業によってインサート部品を容易に且つ確実に金型にセットすることが可能なインサート成形方法を提供することできる。
請求項３の発明によれば、請求項２に記載の発明において、前記金型として、複数の入子型を用意するとともに、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの母型を用意することにより、入子型にインサート部品をセットする工程と、インサート部品がセットされた状態の入子型を加熱する工程と、入子型を母型により保持してキャビティ内に成形材料を射出充填する工程とを並行して行うことができる。それゆえ、射出成形機の稼働率を高くすることができる。
請求項４の発明によれば、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、成形材料が射出充填されてからインサート成形された成形品を取り出すまでの間に、金型を所定温度に冷却することにより、金型の温度を次にセットするインサート部品の温度に近づけることができるため、金型と次にセットするインサート部品の温度差による寸法誤差が少なく、寸法精度が良好な製品を成形することが可能であり、さらには、インサート部品を高精度で金型にセットしなければならない場合であっても、作業員の手作業によってインサート部品を容易に且つ確実に金型にセットすることが可能である。
請求項５の発明によれば、請求項４に記載の発明において、前記加熱と冷却を熱交換により行うことにより、効率が良好なインサート成形方法を提供することができる。
また、請求項６の発明によれば、インサート部品がセットされてから成形材料を射出充填するまでの間に金型をインサート部品とともに所定温度に加熱する加熱手段を設けたという簡単な構成により、インサート部品と金型とを容易に且つ正確に温度制御して、寸法精度が良好な製品を成形することが可能な射出成形機を提供することができる。
請求項７の発明によれば、請求項６に記載の発明において、前記金型を、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成することにより、インサート部品を高精度で金型にセットしなければならない場合であっても、作業員の手作業によってインサート部品を容易に且つ確実に金型にセットすることが可能な射出成形機を提供することができる。
請求項８発明によれば、請求項７に記載の発明において、前記金型を、複数の前記入子型と、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの前記母型とにより構成することにより、入子型へのインサート部品のセットと、インサート部品がセットされた状態の入子型の加熱と、入子型を母型により保持してキャビティ内への成形材料の射出充填とを並行して行うことができ、したがって、成形サイクルにかかる時間を短縮して効率よくインサート成形を行うことが可能な射出成形機を提供することができる。
請求項９の発明によれば、請求項６〜８のいずれか１項に記載の発明において、成形材料が射出充填されてからインサート成形された成形品を取り出すまでの間に、金型を所定温度に冷却する冷却手段を備えていることにより、金型の温度をインサート部品の温度に近づけることができ、したがって、金型とインサート部品の温度差による寸法誤差が少なく、寸法精度が良好な製品を成形することが可能であり、さらには、インサート部品を高精度で金型にセットしなければならない場合であっても、作業員の手作業によってインサート部品を容易に且つ確実に金型にセットすることが可能である。
請求項１０の発明によれば、請求項９に記載の発明において、前記加熱手段と冷却手段との間で熱交換を行うヒートパイプが設けられていることにより、インサート成形を効率よく行うことが可能な射出成形機を提供することができる。
【０００９】
（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、（２）項が請求項２に相当し、（３）項が請求項３に相当し、（４）項が請求項４に相当し、（５）項が請求項５に相当し、（９）項が請求項６に相当し、（１０）項が請求項７に相当し、（１１）項が請求項８に相当し、（１２）項が請求項９に相当し、（１３）項が請求項１０に相当する。
【００１０】
（１） インサート部品を金型にセットし、型閉じしてキャビティ内に成形材料を射出充填するインサート成形方法であって、
インサート部品がセットされてから成形材料を射出充填するまでの間に金型をインサート部品とともに所定温度に加熱することを特徴とするインサート成形方法。
【００１１】
（１）項に記載の発明では、インサート部品がセットされた金型を室温から所定温度に加熱することにより、インサート部品と金型とを容易に且つ正確に温度制御することができることから、温度差による寸法誤差を少なくすることができ、且つ必要な成形材料の流動を確実に得ることができる。それによって寸法精度が良好な製品を成形することができる。また、インサート部品を高精度で金型にセットしなければならない場合であっても、作業員の手作業によってインサート部品を容易に且つ確実に金型にセットすることができる。
【００１２】
（２） 前記金型を、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成しておくことを特徴とする（１）項に記載のインサート成形方法。
【００１３】
（２）項に記載の発明では、（１）項に記載の発明において、金型を、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成しておくことにより、インサート成形前にインサート部品がセットされた金型を室温から所定温度に加熱するために必要な熱量を低減させて温度制御を効率よく行うことができる。
【００１４】
（３） 前記金型として、複数の入子型を用意するとともに、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの母型を用意することを特徴とする（２）項に記載のインサート成形方法。
【００１５】
（３）項に記載の発明では、（２）項に記載の発明において、前記金型として、複数の入子型を用意するとともに、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの母型を用意することにより、室温の入子型にインサート部品をセットする工程と、インサート部品がセットされた状態の入子型を所定温度に加熱する工程と、入子型を母型により保持してキャビティ内に成形材料を射出充填する工程とを並行して行うことができ、したがって、成形サイクルにかかる時間を短縮して効率よくインサート成形を行うことができる。
【００１６】
（４） 成形材料が射出充填されてからインサート成形された成形品を取り出すまでの間に、金型を所定温度に冷却することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載のインサート成形方法。
【００１７】
（４）項に記載の発明では、（１）〜（３）のいずれか１項に記載の発明において、成形材料が射出充填されてからインサート成形された成形品を取り出すまでの間に、金型を所定温度に冷却することにより、製品を手作業で金型から取り出すことができる。
【００１８】
（５） 前記加熱と冷却を熱交換により行うことを特徴とする（４）項に記載のインサート成形方法。
【００１９】
（５）項に記載の発明では、（４）項に記載の発明において、インサート部品がセットされた金型の加熱と、成形材料が射出充填された金型の冷却とを、熱交換により行うことで、冷却時に放出すべき熱量を次の製品の加熱に再利用でき、エネルギ消費を抑制することができる。
【００２０】
（６） 前記インサート部品がセットされた金型を複数設けられたバッチ炉で順次加熱することを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載のインサート成形方法。
【００２１】
（６）項に記載の発明では、（１）〜（５）のいずれか１項に記載の発明において、インサート部品がセットされた金型を複数設けられたバッチ炉で順次加熱することにより、金型をインサート部品とともに室温から所定温度に段階的に確実に昇温させることができる。
【００２２】
（７） 前記インサート部品がセットされた金型をトンネル炉内で移動させて連続して加熱することを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載のインサート成形方法。
【００２３】
（７）項に記載の発明では、（１）〜（５）のいずれか１項に記載の発明において、インサート部品がセットされた金型をトンネル炉内で移動させて連続して加熱することにより、金型をインサート部品とともに室温から所定温度に漸次確実に昇温させることができる。
【００２４】
（８） 前記インサート部品がセットされた金型の加熱、または、前記インサート部品がセットされた金型の加熱と成形材料を射出充填後された金型の冷却を断熱囲い内で行うことを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１項に記載のインサート成形方法。
【００２５】
（８）項に記載の発明では、（１）〜（７）のいずれか１項に記載の発明において、インサート部品がセットされた金型の加熱、または、前記インサート部品がセットされた金型の加熱と成形材料を射出充填後された金型の冷却を断熱囲い内で行うことにより、インサート部品がセットされた金型の加熱、または、前記インサート部品がセットされた金型の加熱と成形材料を射出充填後された金型の冷却を効率よく行うことができる。
【００２６】
（９） インサート部品がセットされる金型と、型閉じされた金型のキャビティ内に成形材料を射出充填する射出装置とを備えてなる射出成形機であって、
インサート部品がセットされてから成形材料を射出充填するまでの間に金型をインサート部品とともに所定温度に加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする射出成形機。
【００２７】
（９）項に記載の発明では、インサート部品を金型にセットし、この金型を加熱手段により室温から所定温度に加熱する。インサート部品が金型とともに室温から同時に同じ温度まで加熱されるため、容易に且つ正確に温度制御することができ、したがって、温度差による寸法誤差を少なくすることができるため、その後、射出装置によって金型のキャビティ内に成形材料を射出充填すると、寸法精度が良好な製品を成形することができる。
【００２８】
（１０） 前記金型は、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成されていることを特徴とする（９）項に記載の射出成形機。
【００２９】
（１０）項に記載の発明では、（９）項に記載の発明において、金型を、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成しておくことにより、母型から解放された状態の室温の入子型にインサート部品をセットし、その後、インサート部品がセットされた入子型を室温から所定温度に加熱する。入子型を加熱するため、金型全体を加熱する場合と比較して、室温から所定温度まで加熱するのに必要な熱量を低減させて温度制御を効率よく行うことができる。また、インサート部品をセットするときには、入子型を母型から解放した状態であり、入子型を室温の状態とすることができるため、インサート部品を高精度で金型にセットしなければならない場合であっても、作業員の手作業によってインサート部品を容易に且つ確実に金型にセットすることができる。
【００３０】
（１１） 前記金型は、複数の前記入子型と、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの前記母型とにより構成されていることを特徴とする（１０）項に記載の射出成形機。
【００３１】
（１１）項に記載の発明では、（１０）項に記載の発明において、金型を、複数の入子型と、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの母型とにより構成することにより、
室温の状態で入子型へのインサート部品のセットと、インサート部品がセットされた状態の入子型の室温からの加熱と、入子型を母型により保持してキャビティ内への成形材料の射出充填とを並行して行うことができ、したがって、成形サイクルにかかる時間を短縮して効率よくインサート成形を行うことが可能な射出成形機を提供することができる。
【００３２】
（１２） 成形材料が射出充填されてからインサート成形された成形品を取り出すまでの間に、金型を所定温度に冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする（９）〜（１１）のいずれか１項に記載の射出成形機。
【００３３】
（１２）項に記載の発明では、（９）〜（１１）のいずれか１項に記載の発明において、キャビティ内に成形材料が射出充填された金型を冷却手段により所定温度に冷却する。短時間で金型の温度を次にセットするインサート部品の温度と同等の室温に低下させることができるため、金型と次にセットするインサート部品の温度差による寸法誤差が少なく、寸法精度が良好な製品を成形することができ、さらには、インサート部品を高精度で金型にセットしなければならない場合であっても、作業員の手作業によってインサート部品を容易に且つ確実に金型にセットすることができ、したがって、成形サイクルにかかる時間を短縮して効率よくインサート成形を行うことができる。
【００３４】
（１３） 前記加熱手段と冷却手段との間で熱交換を行うヒートパイプが設けられていることを特徴とする（１２）項に記載の射出成形機。
【００３５】
（１３）項に記載の発明では、（１２）項に記載の発明において、ヒートパイプが設けられていることにより、インサート部品がセットされた金型の加熱手段による加熱と、成形材料が射出充填された金型の冷却手段による冷却とを、熱交換により効率よく行うことができる。
【００３６】
（１４） 前記加熱手段は、前記インサート部品がセットされた金型を順次加熱するよう複数設けられていることを特徴とする（９）〜（１３）のいずれか１項に記載の射出成形機。
【００３７】
（１４）項に記載の発明では、（９）〜（１３）のいずれか１項に記載の発明において、複数の加熱手段によりインサート部品がセットされた金型を順次加熱する。金型とインサート部品を室温から所定温度に段階的に確実に昇温させることができる。
【００３８】
（１５） 前記加熱手段は、前記インサート部品がセットされた金型を移動させることにより連続して加熱するトンネル炉により構成されていることを特徴とする（９）〜（１３）のいずれか１項に記載の射出成形機。
【００３９】
（１５）項に記載の発明では、（９）〜（１３）のいずれか１項に記載の発明において、トンネル炉内を移動させることによりインサート部品がセットされた金型を連続して漸次加熱する。金型とインサート部品を室温から所定温度に確実に昇温させることができる。
【００４０】
（１６） 前記加熱手段、または、前記加熱手段と冷却手段を取り囲む断熱囲いを設けたことを特徴とする（９）〜（１５）のいずれか１項に記載の射出成形機。
【００４１】
（１６）項に記載の発明では、（９）〜（１５）のいずれか１項に記載の発明において、加熱手段、または、加熱手段と冷却手段を断熱囲いにより取り囲むことにより、インサート部品がセットされた金型の加熱、または、前記インサート部品がセットされた金型の加熱と成形材料を射出充填後された金型の冷却を断熱囲い内で行うため、インサート部品がセットされた金型の加熱、または、前記インサート部品がセットされた金型の加熱と成形材料を射出充填後された金型の冷却を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の射出成形機の実施の一形態を概念的に説明するために示した正面図である。
【図２】本発明の射出成形機の実施の一形態を概念的に説明するために示した平面図である。
【図３】母型の入子型保持機構を説明するために示した部分拡大断面図である。
【図４】図３の部分平面図である。
【図５】図４の部分正面図である。
【図６】本発明の射出成形機の変形例を概念的に説明するために示した平面図である。
【図７】本発明の射出成形機のさらに変形例を概念的に説明するために示した平面図である。
【図８】本発明の射出成形機の入子型の実施の一形態を示した断面図である。
【図９】図８に示した入子型にインサート部品をセットした状態を示した断面図である。
【図１０】図９に示したインサート部品がセットされた入子型を加熱炉内に移動させて加熱する状態を説明するために示した断面図である。
【図１１】図１０に示した加熱された入子型を母型に移動させた保持する前の状態を説明するために示した断面図である。
【図１２】図１１に示した状態から入子型を母型に保持させた状態状態を説明するために示した断面図である。
【図１３】図１２に示した母型および入子型を上型と対向させるよう上型の下方に配置した状態を説明するために示した断面図である。
【図１４】図１３に示した状態から、母型および入子型と上型とを近接させて型閉じしキャビティを形成した状態を説明するために示した断面図である。
【図１５】図１４に示した状態から、金型のキャビティ内に成形材料を射出充填した状態を説明するために示した断面図である。
【図１６】成形材料が固化して母型および入子型と上型とを離間させて型開きした状態を説明するために示した断面図である。
【図１７】図１６の状態から母型および入子型を上型の下方から移動させて、母型が入子型を解放した状態を説明するために示した断面図である。
【図１８】図１７の状態から入子型を冷却手段内に移動させて冷却する状態を説明するために示した断面図である。
【図１９】インサート部品がインサート成形されて入子型から取り出した製品を説明するために示した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
最初に、本発明のインサート成形に用いる射出成形機の実施の一形態を、主に図１〜図７に基づいて詳細に説明する。なお、図７と図８は、本発明による射出成形機の変形例をそれぞれ説明するために示した平面図である。図において、同様または相当する構成については同一の符号を付することとする。
本発明の射出成形機は、概略、インサート部品Ｗがセットされる金型１と、型閉じされた金型１のキャビティ３内に成形材料を射出充填する射出装置２とを備えてなるものであって、インサート部品Ｗがセットされてから成形材料ｐを射出充填するまでの間に金型１をインサート部品Ｗとともに所定温度に加熱する加熱手段４が設けられている。さらに、本発明の射出成形機の金型１は、インサート部品Ｗがセットされこのインサート部品Ｗとともに加熱される入子型１０と、この入子型１０を保持する母型１１とにより構成されている。
【００４４】
図１、図２に示すように、射出成形機の一端にはセットステージＳ１が配置されており、他端には射出装置２が配置されている。この実施の形態の場合、セットステージＳ１と射出装置２との間には、加熱ステージＳ４と冷却ステージＳ５が並列に配置されており、加熱ステージＳ４および冷却ステージＳ５と射出装置２との間には、成形ステージＳ３が配置されている。なお、本発明は、この実施の形態に限定されることはなく、たとえば、セットステージＳ１と、加熱ステージＳ４と、成形ステージＳ３および射出装置２と、冷却ステージＳ５とを順次環状に配置するなどとすることもできる。
【００４５】
この実施の形態における金型１は、成形ステージＳ３の回転テーブル３０（後述する）上に設けられた一対の母型１１、および、この母型１１に保持される複数の入子型１０を備えてなる下型３１と、成形ステージＳ３の上方に設けられた単一の上型３２とにより構成される。以下の説明では、母型を下母型１１と、入子型を下入子型１０と称する。
【００４６】
この実施の形態におけるセットステージＳ１は、下入子型１０に対して作業員がインサート部品Ｗを手作業でセットするよう構成されている。図２に示した実施の形態の場合におけるセットステージＳ１は、各下入子型１０を支持する搬送トレー１２と、テーブル１５上に敷設され搬送トレー１２を移動可能に支持するレール１３と、作業員Ｍが搬送トレー１２の下入子型１０にインサート部品Ｗをセットするときに自動で開き、このセットが終了して作業員ＭがセットステージＳ１内から外に退避すると自動で閉じる自動扉１４とを備えている。図２に示すように、レール１３は、作業員Ｍが下入子型１０にインサート部品Ｗをセットする位置Ｑ１と、下入子型１０を加熱ステージＳ４に受け渡すための位置Ｑ２と、冷却ステージＳ５から下入子型１０を受け取る位置Ｑ３とにわたって、搬送トレー１２を循環移動させ得るよう、テーブル１５上に配置されている。
【００４７】
加熱ステージＳ４は、図１および図２に示した実施の形態の場合、複数の加熱手段４が配列されることにより構成されており、各加熱手段４は加熱プレート４０を備えている。各加熱プレート４０は、個々に所定の温度に制御することが可能となっており、例えば、セットステージＳ１でインサート部品Ｗがセットされた室温の下入子型１０を、成形ステージＳ３に送るときに所定の温度（一例として１４０〜２００°Ｃ）程度まで段階的に昇温させるように、それぞれ制御される。
【００４８】
冷却ステージＳ５は、図１および図２に示した実施の形態の場合、複数の冷却手段５が配列されることにより構成されており、各冷却手段５は冷却プレート５０を備えている。各冷却プレート５０は、個々に所定の温度に制御することが可能となっており、例えば、成形ステージＳ３で所定の温度の成形材料（一例として、３００〜３４０°Ｃ）ｐが射出充填され固化した下入子型１０を、セットステージＳ１に送るときに室温程度まで段階的に冷却させるように、それぞれ制御される。
【００４９】
この実施の形態においては、加熱手段４の各加熱プレート４０と、この各加熱プレート４０にそれぞれ隣接する冷却手段５の各冷却プレート５０との間には、加熱プレート４０と冷却プレート５０の間で熱交換を行うヒートパイプ６０が設けられている。さらに、この実施の形態においては、図１にのみ鎖線で示すように、加熱ステージＳ４と冷却ステージＳ５と搬送手段（後述する）７の周囲と上方を取り囲む断熱囲い６１が設けられている。
【００５０】
互いに隣接する各加熱プレート４０ならびに冷却プレート５０、および、回転テーブル３０に最も近い加熱プレート４０と冷却プレート５０と回転テーブル３０上の下入子型受け渡し位置（後述する）Ｒ１における下母型１１との間で、それぞれ下入子型１０を移送するための搬送手段７が、加熱ステージＳ４と冷却ステージＳ５との間に並列に設けられている。図２に示した実施の形態における搬送手段７は、各下入子型１０をそれぞれ把持し解放するよう開閉する一対のフォークをそれぞれ備えている複数の把持手段７０と、各把持手段７０を移動可能に支持する把持手段摺動レール７２と、把持手段摺動レール７２を昇降移動させる昇降手段７３とを備えている。このように構成された搬送手段７では、各把持手段７０のフォークがそれぞれ開いた状態で昇降手段７３により把持手段摺動レール７２を下降させ、各把持手段７０のフォークを閉じさせて下入子型１０を把持し、昇降手段７３により把持手段摺動レール７２を上昇させて、把持手段摺動レール７２に支持された各把持手段７０を移動させるよう駆動して次の工程を行うための加熱プレート４０、冷却プレート５０、または回転テーブル３０上の下入子型受け渡し位置Ｒ１の上方まで移動させ、再び昇降手段７３により把持手段摺動レール７２を下降させて、各把持手段７０のフォークを開いて下入子型１０を解放して、加熱プレート４０、冷却プレート５０、または回転テーブル３０上の下入子型受け渡し位置Ｒ１の下母型１１に下入子型１０を載置する。
【００５１】
成形ステージＳ３は、一対の下母型１１、１１が設けられた回転テーブル３０を備えている。両下母型１１、１１は、回転テーブル３０の回転中心に対して１８０度の位相で配設されている。回転テーブル３０は、下母型１１が下入子型受け渡し位置Ｒ１と上型３２と協働して型閉じする成形位置Ｒ２とのいずれかに移動するように、その回転駆動を制御される。図３〜図５に示すように、下母型１１は、下入子型１０を保持するよう構成された保持機構３３を備えており、また、回転テーブル３０の下入子型受け渡し位置Ｒ１における下方には、下母型１１の保持機構３３による下入子型１０の保持を解放させる解放機構３４が設けられている。
【００５２】
下母型１１は、下入子型１０の下面を支持するための支持部１１０ａを備えてなる下母型本体１１０と、下入子型１０の側面を挟持するための複数のブロック１１１とを備えている。下母型１１の保持機構３３は、下母型本体１１０に支持された下入子型１０の側面に対して各ブロック１１１が挟持するよう常時付勢する付勢手段３５とを備えている。
【００５３】
この実施の形態における支持部１１０ａは下母型本体１１０の略中心に形成されており、この実施の形態では４つの溝１１２が支持部１１０ａから放射状に延びるように形成されている。そして、この実施の形態の場合、溝１１２と対応して４つのブロック１１１が用意されている。各ブロック１１１の下方には、溝１１２に対して摺動可能に係合する係合部１１１ａが形成されている。下母型１１の保持機構３３の付勢手段３５は、ブロック１１１の係合部１１１ａの後端に設けられたプレート１１３と、基端部が下母型本体１１０に設けられ中間部がプレート１１３に挿通されたピン１１４と、プレート１１３とピン１１４の先端拡大部１１４ａとの間に介装された圧縮ばね１１５とを備えている。圧縮ばね１１５の伸長作用によりプレート１１３が常時押圧されて、各ブロック１１１が下母型本体１１０の支持部１１１ａに向かって集合するよう常時付勢されている。そのため、下母型１１の支持部１１１ａに支持された下入子型１０の側面が、互いに対向するブロックの間で挟持され、位置決めされて保持される。なお、本発明は、この実施の形態に限定されることはなく、たとえば、平面視でＬ字状のブロックを一対用意し、下入子型１０の対角線上に位置する角部をこの一対のＬ字状ブロックにより挟持するよう構成するなど、他の構成も含まれる。
【００５４】
ここで、図３の中心線から右方は、下母型１１の保持機構３３により下入子型１０が保持された状態を示し、図３の中心線から左方は、解放機構３４により下母型１１から下入子型１０が解放された状態を示したものである。解放機構３４は、回転テーブル３０の加熱ステージＳ４および冷却ステージＳ５の側に設定された下入子型受け渡し位置Ｒ１の下方に設けられた突出しピン３４０と、突出しピン３４０が突出されることにより圧縮ばね１１５の付勢に抗してブロック１１１が後退するようブロック１１１に形成されたテーパ穴３４１とを備えている。
【００５５】
突出しピン３４０は、各ブロック１１１に形成されたテーパ穴３４１と対応してこの実施の形態では４つが配置されており、その基端部が共通の突出しプレート３４２に固定されている。突出しプレート３４２を駆動するための機構は、通常の射出成形機で用いられているエジェクタ機構などを採用することができる。各突出しピン３４０の先端部は、所定の角度を有するテーパ状に成形されている。回転テーブル３０と下母型本体１１０には、突出しピン３４０を挿通させるための孔３０ｂ、１１０ｂが形成されている。各ブロック１１１のテーパ穴３４１は、図３の中心線から左方に示したように、突出しピン３４０が孔１１０ｂ、３０ｂを通って上方に突出されて突出しピン３４０のテーパ状の先端部が係合することにより、圧縮ばね１１５の付勢に抗してブロック１１１をそれぞれ後退させるように形成されている。
【００５６】
回転テーブル３０の中心軸に対して、下入子型受け渡し位置Ｒ１と１８０度反対側の位置には、成形位置Ｒ２が設定されている。成形位置Ｒ２における回転テーブル３０の下面は、上型３２の型締力に耐え得るよう支持されている。成形位置Ｒ２の周囲には、この実施の形態では３本のタイバー３６が立設されており、タイバー３６の上端には受圧盤３７が設けられている。この実施の形態では、タイバー３６のうちの一つが、回転テーブル３０の中心軸の延長線上に配置されており、他の二つが回転テーブル３０の外側縁の近くに配置されている。受圧盤３７には型締シリンダ３８が設けられており、型締シリンダ３８のラムは、タイバー３６の中間部に摺動可能に挿通された可動盤３９の上面と接続されている。
【００５７】
可動盤３９の下面には上型３２が取付けられている。下母型１１と上型３２との間には、型閉じしてキャビティ３内に成形材料ｐを射出充填するときの圧力に下入子型１０が耐えられるように拘束するための耐圧機構１１６が設けられている。耐圧機構１１６は、下母型１１の各ブロック１１１の背面に型締方向（図３では鉛直方向）に対して所定角度で傾斜するよう形成された下コッタ面１１１ｂと、図３の中心線から右方に鎖線で示すように、上型３２の周囲に設けられて上型３２を型閉じしたときにブロック１１１の下コッタ面１１１ｂと摺動するように接して下入子型１０の側面を押圧させる上コッタ面３２ｂとにより構成されている。
【００５８】
射出装置２は、成形材料ｐを混錬しつつ加熱溶融する加熱筒２０と、加熱筒２０の先端に設けられたノズル２１と、加熱筒２０内で加熱溶融された成形材料ｐを所定量ノズル２１から射出させる射出手段２２と、ノズル２１の先端を金型１のノズルタッチ部にノズルタッチさせ、また、ノズルタッチ部から離間させるように移動させる移動手段２３とを備えている。なお、金型１のノズルタッチ部は、上型３２と下型３１とのパーティング面に形成することができ、また、図１４、図１５などに参照されるように、たとえば上型３２に設けられたスプールブッシュ３２ｃとすることもできる。
【００５９】
図６に示した実施の形態における加熱ステージＳ４、冷却ステージＳ５は、それぞれ独立してバッチ処理する複数の加熱炉４１、複数の冷却槽５１により構成されている。各加熱炉４１と冷却槽５１は、それぞれ開閉可能なシャッタ４１ａ、５１ａを有している。また、図６に示した実施の形態における搬送手段７は、加熱炉４１の配列と冷却槽５１の配列との間に配設されたレール７４と、このレール７４上を移動する把持手段７５とを備えてなる。把持手段７５は、昇降（鉛直方向に伸長・退縮）可能および回転可能な支柱に支持されており、開閉可能および水平方向に進退可能な一対のフォークを備えている。さらに、セットステージＳ１には、インサート部品Ｗがインサート成形された製品Ｐを下入子型１０から取り出して射出成形機から払い出す製品払い出し機７６が設けられている。この実施の形態における搬送手段７は、加熱炉４１と冷却槽５１と回転テーブル３０上の下入子型受け渡し位置Ｒ１にある下母型１１とに順次下入子型１０を搬送させる。なお、この実施の形態では、搬送手段７は、インサート成形が完了した製品Ｐを有する下入子型１０を回転テーブル３０上の下入子型受け渡し位置Ｒ１にある下母型１１から受け取ると、製品払い出し機７６に搬送して製品Ｐを下入子型１０から取り出させ、空になった下入子型１０を冷却ステージＳ５の所定の冷却槽５１に搬入させて、下入子型１０を室温まで段階的に冷却させる。このように、温度が高い成形直後の状態の製品Ｐを取り出してから下入子型１０のみを冷却ステージＳ５で冷却することにより、下入子型１０を冷却するために要する時間を短縮することができる。
【００６０】
図７に示した実施の形態における加熱ステージＳ４、冷却ステージＳ５は、それぞれ連続して加熱および冷却処理する所謂トンネル加熱炉４２およびトンネル冷却槽５２により構成されている。また、図６に示した実施の形態における搬送手段７は、トンネル加熱炉４２およびトンネル冷却槽５２にそれぞれ配設されたベルトコンベア７７と、トンネル加熱炉４２とトンネル冷却槽５２の間に配設されたレール７８、および、このレール７８上を移動する把持手段７９とにより構成されている。把持手段７９は、支持支柱に回動可能に支持されたアームを有する所謂スカラーロボット７９ａと、アームに昇降移動可能に支持された開閉可能な一対のフォーク７９ｂとを備えている。セットステージＳ１でインサート部品Ｗがセットされた下入子型１０は、搬送手段７によりベルトコンベア７７のトンネル加熱炉４２入口近傍に載置され、トンネル加熱炉４２内を所定の時間をかけて移動され、インサート部品Ｗとともに所定の温度に加熱される。一方、回転テーブル３０上の成形位置Ｒ２でインサート成形された製品Ｐを有する下入子型１０は、回転テーブル３０の回転より下入子型受け渡し位置Ｒ１に移動されて、解放機構３４によりブロック１１１が後退されて、解放されている。そして、この製品Ｐを有する下入子型１０は、搬送手段７によりトンネル冷却槽５２の入口近傍のベルトコンベア７７上に移載されている。したがって、回転テーブル３０上の下入子型受け渡し位置Ｒ１にある下母型１１は、空きの状態となっている。この状態で、トンネル加熱炉４２内を移動することにより加熱された下入子型１０は、トンネル加熱炉４２の出口で、搬送手段７のフォーク７９ｂに把持されてスカラーロボット７９ａのアームの旋回により回転テーブル３０上の下入子型受け渡し位置Ｒ１にある下母型１１に移載される。また、製品Ｐを有する下入子型１０は、トンネル冷却槽５２内を移動することにより冷却されて、搬送手段７によってトンネル冷却槽５２の出口近傍のベルトコンベア７７上から製品払い出し機７６に搬送されて、製品Ｐが下入子型１０から取り出され、空になった下入子型１０は、搬送手段７によってセットステージＳ１のセット位置Ｑ１に移動される。
【００６１】
なお、本発明の射出成形機は、上述したように構成された各種の加熱手段４、冷却手段５、搬送手段７を組み合わせてもよく、また、加熱手段４として上述したように室温から所定の温度に加熱することができるもの、冷却手段５としてインサート成形が完了した下入子型１０を室温程度まで冷却することができるもの、下入子型１０を所定の位置に搬送することができるものであれば、他の形式のものを採用することもできる。さらに、金型１は、下入子型１０および下母型１１からなる下型３１と上型３２により構成することなく、上入子型および上母型からなる上型と下型により構成することもでき、さらにまた、型開閉方向が水平方向の金型により構成することもできる。そして、本発明の射出成形機には、インサート部品Ｗをインサート成形された製品Ｐを有する金型１が比較的速く室温まで冷却される場合や、この金型を室温まで冷却するまでの時間に比較的余裕がある場合には、冷却手段５を設けないものも含まれる。
【００６２】
次に、本発明のインサート成形方法の実施の一形態を、図１〜図７に示したように構成された射出成形機を用いる場合により、その作動とともに図８〜図１９に基づいて説明する。
本発明のインサート成形方法は、概略、インサート部品Ｗを金型１にセットし、型閉じしてキャビティ３内に成形材料を射出充填するものであって、インサート部品Ｗがセットされてから成形材料ｐを射出充填するまでの間に金型１をインサート部品Ｗとともに所定温度に加熱する。さらに、本発明のインサート成形方法は、金型１を、インサート部品Ｗがセットされこのインサート部品Ｗとともに加熱される入子型１０と、この入子型１０を保持する母型１１とにより構成しておく。
【００６３】
図８に示すように、下入子型１０は、例えばコイル構成部品などのインサート部品Ｗを収容し、且つ、このインサート部品Ｗをインサート成形してなる製品Ｐの形状に応じた形状のキャビティ３を形成するよう型彫されている。この下入子型１０は、複数用意されている。このように構成された下入子型１０は、セットステージＳ１のセット位置Ｑ１の搬送トレー１２上に載置されて、図９に示すように、この実施の形態の場合では作業員Ｍによりインサート部品Ｗがセットされる。このとき、下入子型１０は、インサート部品Ｗと同じ、略室温の状態としておく。これにより、下入子型１０とインサート部品Ｗは、熱膨張（温度による寸法の変化）も同じ状態となっている。その結果、作業員Ｍが手作業で、インサート部品Ｗを下入子型１０に精度よく、セットすることができる。
【００６４】
次いで、図１０に示すように、このインサート部品Ｗがセットされた下入子型１０が載置された搬送トレー１２を加熱ステージＳ４への受け渡し位置Ｑ２まで搬送し、搬送手段７によって下入子型１０を加熱ステージＳ４に移送し、加熱手段４によりインサート部品Ｗがセットされた下入子型１０を所定の温度まで加熱する。下入子型１０とインサート部品Ｗは、加熱手段４によって同時に加熱されるため、同じ温度変化となる。これにより、下入子型１０とインサート部品Ｗが略同じ熱膨張となり、その結果、両者１０、Ｗの相対的な寸法精度も良好となる。
【００６５】
加熱ステージＳ４で所定の温度（一例として１４０〜２００°Ｃ）まで昇温された下入子型１０とインサート部品Ｗは、搬送手段７によって図１１に示すように、回転テーブル３０上の下入子型受け渡し位置Ｒ１にある下母型本体１１の支持部１１０ａ上に載置される。このとき、図３の中心線から左方に示したように、解放機構３４の突出しピン３４０が上方に突出されており、図１１に矢印で示すように、圧縮ばね１１５の付勢に抗して各ブロック１１１が互いに離れるように後退移動されている。その後、図３の中心線から右方に示したように、解放機構３４の突出しピン３４０を下降させると、図１２に矢印で示すように、下母型１１の保持機構３３の付勢手段３５の圧縮ばね１１５によって各ブロック１１１が下入子型１０の側面を挟持し、下入子型１０は下母型本体１１０の支持部１１０ａ上で位置決め保持されることとなる。下母型１１に下入子型１０が保持されると、回転テーブル３０が１８０度回転駆動されて、下母型１１と下入子型１０は、成形位置Ｒ２に移動し、図１３に示すように、上型３２の下方に位置することとなる。そして、型締シリンダ３８を伸長駆動して、図１４に示すように、上型３２を下型３１に衝合させてキャビティ３を形成する。このとき、ブロック１１１の背面の下コッタ面１１１ｂと上型３２の上コッタ面３２ｂとが接合して、下入子型１０をブロック１１１が強力に拘束することとなる。
【００６６】
この状態で、射出装置２の加熱筒２０を前進させてそのノズル２１を金型のノズルタッチ部にノズルタッチさせ、図１５に示すように、所定温度（一例として３００〜３４０°Ｃ）に加熱され混錬された成形材料ｐをキャビティ３内に所定量射出充填する。このとき、下入子型１０は、成形材料ｐの射出充填による圧力を受けることとなるが、耐圧機構１１６により下入子型１０の側面が拘束されているため、かかる圧力に耐えることができる。
【００６７】
キャビティ３内に射出充填した成形材料ｐが固化すると、型締シリンダ３８の退縮駆動により図１６に示すように上型３２を上昇させ、型開きする。そして、回転テーブル３０を１８０度回転させて下入子型１０を成形位置Ｒ２から下入子型受け渡し位置Ｒ１に移動させ、解放機構３４の突出しピン３４０を突出させることにより（図３の中心線から左方を参照）、圧縮ばね１１５の付勢に抗して図１７に示すようにブロック１１１を後退させ、下入子型１０を解放する。
【００６８】
その後、搬送手段７により下型入子１０を回転テーブル３０上の下入子型受け渡し位置Ｒ１から冷却ステージＳ５に移動させ、図１８に示した実施の形態では成形された製品Ｐとともに下入子型１０を略室温程度まで冷却する。そのため、作業員Ｍが手作業で下入子型１０から図１９に示すように製品Ｐを取り出すことが可能となる。本発明は、上述した実施の形態に限定されることはなく、図６に基づいて説明したように、製品Ｐを下入子型１０から取り出し、下入子型１０のみを冷却してもよい。また、金型１として、下入子型１０および下母型１１からなる下型３１と上型３２により構成することなく、上入子型および上母型からなる上型と下型により構成することもでき、さらにまた、型開閉方向が水平方向の金型により構成することもできる。さらに、本発明のインサート成形方法では、インサート部品Ｗをインサート成形された製品Ｐを有する金型１が比較的速く室温まで冷却される場合や、この金型を室温まで冷却するまでの時間に比較的余裕がある場合には、下入子型を冷却するための工程を省略することもできる。
【符号の説明】
【００６９】
Ｗ：インサート部品、 ｐ：成形材料、 Ｐ：製品、 Ｓ１：セットステージ、 Ｓ４：加熱ステージ、 Ｓ３：成形ステージ、 ：Ｓ５：冷却ステージ、 １：金型、 ２：射出装置、 ３：キャビティ、 ４：加熱手段 ５：冷却手段、 ７：搬送手段、 １０：下入子型、 １１：下母型、 ３１：下型、 ３２：上型
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インサート成形方法、および射出成形機に関し、特に、インサート部品を金型にセットし、型閉じしてキャビティ内に成形材料を射出充填するインサート成形方法、および、インサート部品がセットされる金型と、型閉じされた金型のキャビティ内に成形材料を射出充填する射出装置とを備えてなる射出成形機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出成形においては、例えば図９に参照されるように、コイル構成部品などのインサート部品を金型にセットし、図１４、図１５に参照されるように金型を閉じてキャビティ内に成形材料を射出充填して、図１９に参照されるようなコイルなどの製品をインサート成形により製造することが一般に行われている。
【０００３】
このようなインサート成形に関する従来の技術としては、たとえば特許文献１が知られている。特許文献１では、インサート部品を加熱し、ロボットなどの移送手段により成形手段である金型に移送してセットしたうえで射出成形を行うことが開示されている。インサート部品を加熱する理由の一つは、インサート部品と金型の温度差が大きいと、熱膨張により精度よくインサート部品を金型に配置できないからであると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１８０７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インサート成形においては、良好な寸法精度を得るために、インサート部品を高精度で金型にセットしなければならない場合がある。その場合ロボットを用いてインサート部品を金型にセットすることは困難であるため、作業員が手作業でインサート部品を金型にセットする必要が生じる。しかしながら、特許文献１に記載されているようにインサート部品を加熱する場合、加熱されたインサート部品を作業員が触ることができないことから、作業員が手作業でインサート部品を金型にセットすることは難しい。
【０００６】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、寸法精度が良好な製品を成形することができるインサート成形方法と、インサート成形に使用する射出成形機とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１のインサート成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、インサート部品を金型にセットし、型閉じしてキャビティ内に成形材料を射出充填するインサート成形方法であって、インサート部品がセットされてから成形材料を射出充填するまでの間に金型をインサート部品とともに所定温度に加熱することを特徴とするものである。
請求項２のインサート成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記金型を、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成しておくことを特徴とするものである。
請求項３のインサート成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２に記載の発明において、前記金型として、複数の入子型を用意するとともに、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの母型を用意することを特徴とするものである。
請求項４のインサート成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、成形材料が射出充填されてからインサート成形された成形品を取り出すまでの間に、金型を所定温度に冷却することを特徴とするものである。
請求項５のインサート成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項４に記載の発明において、前記加熱と冷却を熱交換により行うことを特徴とするものである。
また、請求項６の射出成形機に係る発明は、上記目的を達成するため、インサート部品がセットされる金型と、型閉じされた金型のキャビティ内に成形材料を射出充填する射出装置とを備えてなる射出成形機であって、インサート部品がセットされてから成形材料を射出充填するまでの間に金型をインサート部品とともに所定温度に加熱する加熱手段を設けたことを特徴とするものである。
請求項７の射出成形機に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項６に記載の発明において、前記金型は、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成されていることを特徴とするものである。
請求項８の射出成形機に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項７に記載の発明において、前記金型は、複数の前記入子型と、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの前記母型とにより構成されていることを特徴とするものである。
請求項９の射出成形機に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項６〜８のいずれか１項に記載の発明において、成形材料が射出充填されてからインサート成形された成形品を取り出すまでの間に、金型を所定温度に冷却する冷却手段を備えていることを特徴とするものである。
請求項１０の射出成形機に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項９に記載の発明において、前記加熱手段と冷却手段との間で熱交換を行うヒートパイプが設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、インサート部品がセットされてから成形材料を射出充填するまでの間に金型をインサート部品とともに所定温度に加熱するという簡単な構成により、インサート部品と金型とを容易に且つ正確に温度制御して、寸法精度が良好な製品を成形することが可能なインサート成形方法を提供することができる。
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記金型を、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成しておくことにより、インサート成形前にインサート部品と金型を所定温度に加熱するために必要な熱量を低減させて温度制御を効率よく行うことができ、また、インサート部品を高精度で金型にセットしなければならない場合であっても、作業員の手作業によってインサート部品を容易に且つ確実に金型にセットすることが可能なインサート成形方法を提供することできる。
請求項３の発明によれば、請求項２に記載の発明において、前記金型として、複数の入子型を用意するとともに、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの母型を用意することにより、入子型にインサート部品をセットする工程と、インサート部品がセットされた状態の入子型を加熱する工程と、入子型を母型により保持してキャビティ内に成形材料を射出充填する工程とを並行して行うことができる。それゆえ、射出成形機の稼働率を高くすることができる。
請求項４の発明によれば、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、成形材料が射出充填されてからインサート成形された成形品を取り出すまでの間に、金型を所定温度に冷却することにより、金型の温度を次にセットするインサート部品の温度に近づけることができるため、金型と次にセットするインサート部品の温度差による寸法誤差が少なく、寸法精度が良好な製品を成形することが可能であり、さらには、インサート部品を高精度で金型にセットしなければならない場合であっても、作業員の手作業によってインサート部品を容易に且つ確実に金型にセットすることが可能である。
請求項５の発明によれば、請求項４に記載の発明において、前記加熱と冷却を熱交換により行うことにより、効率が良好なインサート成形方法を提供することができる。
また、請求項６の発明によれば、インサート部品がセットされてから成形材料を射出充填するまでの間に金型をインサート部品とともに所定温度に加熱する加熱手段を設けたという簡単な構成により、インサート部品と金型とを容易に且つ正確に温度制御して、寸法精度が良好な製品を成形することが可能な射出成形機を提供することができる。
請求項７の発明によれば、請求項６に記載の発明において、前記金型を、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成することにより、インサート部品を高精度で金型にセットしなければならない場合であっても、作業員の手作業によってインサート部品を容易に且つ確実に金型にセットすることが可能な射出成形機を提供することができる。
請求項８発明によれば、請求項７に記載の発明において、前記金型を、複数の前記入子型と、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの前記母型とにより構成することにより、入子型へのインサート部品のセットと、インサート部品がセットされた状態の入子型の加熱と、入子型を母型により保持してキャビティ内への成形材料の射出充填とを並行して行うことができ、したがって、成形サイクルにかかる時間を短縮して効率よくインサート成形を行うことが可能な射出成形機を提供することができる。
請求項９の発明によれば、請求項６〜８のいずれか１項に記載の発明において、成形材料が射出充填されてからインサート成形された成形品を取り出すまでの間に、金型を所定温度に冷却する冷却手段を備えていることにより、金型の温度をインサート部品の温度に近づけることができ、したがって、金型とインサート部品の温度差による寸法誤差が少なく、寸法精度が良好な製品を成形することが可能であり、さらには、インサート部品を高精度で金型にセットしなければならない場合であっても、作業員の手作業によってインサート部品を容易に且つ確実に金型にセットすることが可能である。
請求項１０の発明によれば、請求項９に記載の発明において、前記加熱手段と冷却手段との間で熱交換を行うヒートパイプが設けられていることにより、インサート成形を効率よく行うことが可能な射出成形機を提供することができる。
【０００９】
（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、（２）項が請求項２に相当し、（３）項が請求項３に相当し、（４）項が請求項４に相当し、（５）項が請求項５に相当し、（９）項が請求項６に相当し、（１０）項が請求項７に相当し、（１１）項が請求項８に相当し、（１２）項が請求項９に相当し、（１３）項が請求項１０に相当する。
【００１０】
（１） インサート部品を金型にセットし、型閉じしてキャビティ内に成形材料を射出充填するインサート成形方法であって、
インサート部品がセットされてから成形材料を射出充填するまでの間に金型をインサート部品とともに所定温度に加熱することを特徴とするインサート成形方法。
【００１１】
（１）項に記載の発明では、インサート部品がセットされた金型を室温から所定温度に加熱することにより、インサート部品と金型とを容易に且つ正確に温度制御することができることから、温度差による寸法誤差を少なくすることができ、且つ必要な成形材料の流動を確実に得ることができる。それによって寸法精度が良好な製品を成形することができる。また、インサート部品を高精度で金型にセットしなければならない場合であっても、作業員の手作業によってインサート部品を容易に且つ確実に金型にセットすることができる。
【００１２】
（２） 前記金型を、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成しておくことを特徴とする（１）項に記載のインサート成形方法。
【００１３】
（２）項に記載の発明では、（１）項に記載の発明において、金型を、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成しておくことにより、インサート成形前にインサート部品がセットされた金型を室温から所定温度に加熱するために必要な熱量を低減させて温度制御を効率よく行うことができる。
【００１４】
（３） 前記金型として、複数の入子型を用意するとともに、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの母型を用意することを特徴とする（２）項に記載のインサート成形方法。
【００１５】
（３）項に記載の発明では、（２）項に記載の発明において、前記金型として、複数の入子型を用意するとともに、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの母型を用意することにより、室温の入子型にインサート部品をセットする工程と、インサート部品がセットされた状態の入子型を所定温度に加熱する工程と、入子型を母型により保持してキャビティ内に成形材料を射出充填する工程とを並行して行うことができ、したがって、成形サイクルにかかる時間を短縮して効率よくインサート成形を行うことができる。
【００１６】
（４） 成形材料が射出充填されてからインサート成形された成形品を取り出すまでの間に、金型を所定温度に冷却することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載のインサート成形方法。
【００１７】
（４）項に記載の発明では、（１）〜（３）のいずれか１項に記載の発明において、成形材料が射出充填されてからインサート成形された成形品を取り出すまでの間に、金型を所定温度に冷却することにより、製品を手作業で金型から取り出すことができる。
【００１８】
（５） 前記加熱と冷却を熱交換により行うことを特徴とする（４）項に記載のインサート成形方法。
【００１９】
（５）項に記載の発明では、（４）項に記載の発明において、インサート部品がセットされた金型の加熱と、成形材料が射出充填された金型の冷却とを、熱交換により行うことで、冷却時に放出すべき熱量を次の製品の加熱に再利用でき、エネルギ消費を抑制することができる。
【００２０】
（６） 前記インサート部品がセットされた金型を複数設けられたバッチ炉で順次加熱することを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載のインサート成形方法。
【００２１】
（６）項に記載の発明では、（１）〜（５）のいずれか１項に記載の発明において、インサート部品がセットされた金型を複数設けられたバッチ炉で順次加熱することにより、金型をインサート部品とともに室温から所定温度に段階的に確実に昇温させることができる。
【００２２】
（７） 前記インサート部品がセットされた金型をトンネル炉内で移動させて連続して加熱することを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載のインサート成形方法。
【００２３】
（７）項に記載の発明では、（１）〜（５）のいずれか１項に記載の発明において、インサート部品がセットされた金型をトンネル炉内で移動させて連続して加熱することにより、金型をインサート部品とともに室温から所定温度に漸次確実に昇温させることができる。
【００２４】
（８） 前記インサート部品がセットされた金型の加熱、または、前記インサート部品がセットされた金型の加熱と成形材料を射出充填後された金型の冷却を断熱囲い内で行うことを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１項に記載のインサート成形方法。
【００２５】
（８）項に記載の発明では、（１）〜（７）のいずれか１項に記載の発明において、インサート部品がセットされた金型の加熱、または、前記インサート部品がセットされた金型の加熱と成形材料を射出充填後された金型の冷却を断熱囲い内で行うことにより、インサート部品がセットされた金型の加熱、または、前記インサート部品がセットされた金型の加熱と成形材料を射出充填後された金型の冷却を効率よく行うことができる。
【００２６】
（９） インサート部品がセットされる金型と、型閉じされた金型のキャビティ内に成形材料を射出充填する射出装置とを備えてなる射出成形機であって、
インサート部品がセットされてから成形材料を射出充填するまでの間に金型をインサート部品とともに所定温度に加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする射出成形機。
【００２７】
（９）項に記載の発明では、インサート部品を金型にセットし、この金型を加熱手段により室温から所定温度に加熱する。インサート部品が金型とともに室温から同時に同じ温度まで加熱されるため、容易に且つ正確に温度制御することができ、したがって、温度差による寸法誤差を少なくすることができるため、その後、射出装置によって金型のキャビティ内に成形材料を射出充填すると、寸法精度が良好な製品を成形することができる。
【００２８】
（１０） 前記金型は、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成されていることを特徴とする（９）項に記載の射出成形機。
【００２９】
（１０）項に記載の発明では、（９）項に記載の発明において、金型を、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成しておくことにより、母型から解放された状態の室温の入子型にインサート部品をセットし、その後、インサート部品がセットされた入子型を室温から所定温度に加熱する。入子型を加熱するため、金型全体を加熱する場合と比較して、室温から所定温度まで加熱するのに必要な熱量を低減させて温度制御を効率よく行うことができる。また、インサート部品をセットするときには、入子型を母型から解放した状態であり、入子型を室温の状態とすることができるため、インサート部品を高精度で金型にセットしなければならない場合であっても、作業員の手作業によってインサート部品を容易に且つ確実に金型にセットすることができる。
【００３０】
（１１） 前記金型は、複数の前記入子型と、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの前記母型とにより構成されていることを特徴とする（１０）項に記載の射出成形機。
【００３１】
（１１）項に記載の発明では、（１０）項に記載の発明において、金型を、複数の入子型と、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの母型とにより構成することにより、
室温の状態で入子型へのインサート部品のセットと、インサート部品がセットされた状態の入子型の室温からの加熱と、入子型を母型により保持してキャビティ内への成形材料の射出充填とを並行して行うことができ、したがって、成形サイクルにかかる時間を短縮して効率よくインサート成形を行うことが可能な射出成形機を提供することができる。
【００３２】
（１２） 成形材料が射出充填されてからインサート成形された成形品を取り出すまでの間に、金型を所定温度に冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする（９）〜（１１）のいずれか１項に記載の射出成形機。
【００３３】
（１２）項に記載の発明では、（９）〜（１１）のいずれか１項に記載の発明において、キャビティ内に成形材料が射出充填された金型を冷却手段により所定温度に冷却する。短時間で金型の温度を次にセットするインサート部品の温度と同等の室温に低下させることができるため、金型と次にセットするインサート部品の温度差による寸法誤差が少なく、寸法精度が良好な製品を成形することができ、さらには、インサート部品を高精度で金型にセットしなければならない場合であっても、作業員の手作業によってインサート部品を容易に且つ確実に金型にセットすることができ、したがって、成形サイクルにかかる時間を短縮して効率よくインサート成形を行うことができる。
【００３４】
（１３） 前記加熱手段と冷却手段との間で熱交換を行うヒートパイプが設けられていることを特徴とする（１２）項に記載の射出成形機。
【００３５】
（１３）項に記載の発明では、（１２）項に記載の発明において、ヒートパイプが設けられていることにより、インサート部品がセットされた金型の加熱手段による加熱と、成形材料が射出充填された金型の冷却手段による冷却とを、熱交換により効率よく行うことができる。
【００３６】
（１４） 前記加熱手段は、前記インサート部品がセットされた金型を順次加熱するよう複数設けられていることを特徴とする（９）〜（１３）のいずれか１項に記載の射出成形機。
【００３７】
（１４）項に記載の発明では、（９）〜（１３）のいずれか１項に記載の発明において、複数の加熱手段によりインサート部品がセットされた金型を順次加熱する。金型とインサート部品を室温から所定温度に段階的に確実に昇温させることができる。
【００３８】
（１５） 前記加熱手段は、前記インサート部品がセットされた金型を移動させることにより連続して加熱するトンネル炉により構成されていることを特徴とする（９）〜（１３）のいずれか１項に記載の射出成形機。
【００３９】
（１５）項に記載の発明では、（９）〜（１３）のいずれか１項に記載の発明において、トンネル炉内を移動させることによりインサート部品がセットされた金型を連続して漸次加熱する。金型とインサート部品を室温から所定温度に確実に昇温させることができる。
【００４０】
（１６） 前記加熱手段、または、前記加熱手段と冷却手段を取り囲む断熱囲いを設けたことを特徴とする（９）〜（１５）のいずれか１項に記載の射出成形機。
【００４１】
（１６）項に記載の発明では、（９）〜（１５）のいずれか１項に記載の発明において、加熱手段、または、加熱手段と冷却手段を断熱囲いにより取り囲むことにより、インサート部品がセットされた金型の加熱、または、前記インサート部品がセットされた金型の加熱と成形材料を射出充填後された金型の冷却を断熱囲い内で行うため、インサート部品がセットされた金型の加熱、または、前記インサート部品がセットされた金型の加熱と成形材料を射出充填後された金型の冷却を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の射出成形機の実施の一形態を概念的に説明するために示した正面図である。
【図２】本発明の射出成形機の実施の一形態を概念的に説明するために示した平面図である。
【図３】母型の入子型保持機構を説明するために示した部分拡大断面図である。
【図４】図３の部分平面図である。
【図５】図４の部分正面図である。
【図６】本発明の射出成形機の変形例を概念的に説明するために示した平面図である。
【図７】本発明の射出成形機のさらに変形例を概念的に説明するために示した平面図である。
【図８】本発明の射出成形機の入子型の実施の一形態を示した断面図である。
【図９】図８に示した入子型にインサート部品をセットした状態を示した断面図である。
【図１０】図９に示したインサート部品がセットされた入子型を加熱炉内に移動させて加熱する状態を説明するために示した断面図である。
【図１１】図１０に示した加熱された入子型を母型に移動させた保持する前の状態を説明するために示した断面図である。
【図１２】図１１に示した状態から入子型を母型に保持させた状態状態を説明するために示した断面図である。
【図１３】図１２に示した母型および入子型を上型と対向させるよう上型の下方に配置した状態を説明するために示した断面図である。
【図１４】図１３に示した状態から、母型および入子型と上型とを近接させて型閉じしキャビティを形成した状態を説明するために示した断面図である。
【図１５】図１４に示した状態から、金型のキャビティ内に成形材料を射出充填した状態を説明するために示した断面図である。
【図１６】成形材料が固化して母型および入子型と上型とを離間させて型開きした状態を説明するために示した断面図である。
【図１７】図１６の状態から母型および入子型を上型の下方から移動させて、母型が入子型を解放した状態を説明するために示した断面図である。
【図１８】図１７の状態から入子型を冷却手段内に移動させて冷却する状態を説明するために示した断面図である。
【図１９】インサート部品がインサート成形されて入子型から取り出した製品を説明するために示した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
最初に、本発明のインサート成形に用いる射出成形機の実施の一形態を、主に図１〜図７に基づいて詳細に説明する。なお、図７と図８は、本発明による射出成形機の変形例をそれぞれ説明するために示した平面図である。図において、同様または相当する構成については同一の符号を付することとする。
本発明の射出成形機は、概略、インサート部品Ｗがセットされる金型１と、型閉じされた金型１のキャビティ３内に成形材料を射出充填する射出装置２とを備えてなるものであって、インサート部品Ｗがセットされてから成形材料ｐを射出充填するまでの間に金型１をインサート部品Ｗとともに所定温度に加熱する加熱手段４が設けられている。さらに、本発明の射出成形機の金型１は、インサート部品Ｗがセットされこのインサート部品Ｗとともに加熱される入子型１０と、この入子型１０を保持する母型１１とにより構成されている。
【００４４】
図１、図２に示すように、射出成形機の一端にはセットステージＳ１が配置されており、他端には射出装置２が配置されている。この実施の形態の場合、セットステージＳ１と射出装置２との間には、加熱ステージＳ４と冷却ステージＳ５が並列に配置されており、加熱ステージＳ４および冷却ステージＳ５と射出装置２との間には、成形ステージＳ３が配置されている。なお、本発明は、この実施の形態に限定されることはなく、たとえば、セットステージＳ１と、加熱ステージＳ４と、成形ステージＳ３および射出装置２と、冷却ステージＳ５とを順次環状に配置するなどとすることもできる。
【００４５】
この実施の形態における金型１は、成形ステージＳ３の回転テーブル３０（後述する）上に設けられた一対の母型１１、および、この母型１１に保持される複数の入子型１０を備えてなる下型３１と、成形ステージＳ３の上方に設けられた単一の上型３２とにより構成される。以下の説明では、母型を下母型１１と、入子型を下入子型１０と称する。
【００４６】
この実施の形態におけるセットステージＳ１は、下入子型１０に対して作業員がインサート部品Ｗを手作業でセットするよう構成されている。図２に示した実施の形態の場合におけるセットステージＳ１は、各下入子型１０を支持する搬送トレー１２と、テーブル１５上に敷設され搬送トレー１２を移動可能に支持するレール１３と、作業員Ｍが搬送トレー１２の下入子型１０にインサート部品Ｗをセットするときに自動で開き、このセットが終了して作業員ＭがセットステージＳ１内から外に退避すると自動で閉じる自動扉１４とを備えている。図２に示すように、レール１３は、作業員Ｍが下入子型１０にインサート部品Ｗをセットする位置Ｑ１と、下入子型１０を加熱ステージＳ４に受け渡すための位置Ｑ２と、冷却ステージＳ５から下入子型１０を受け取る位置Ｑ３とにわたって、搬送トレー１２を循環移動させ得るよう、テーブル１５上に配置されている。
【００４７】
加熱ステージＳ４は、図１および図２に示した実施の形態の場合、複数の加熱手段４が配列されることにより構成されており、各加熱手段４は加熱プレート４０を備えている。各加熱プレート４０は、個々に所定の温度に制御することが可能となっており、例えば、セットステージＳ１でインサート部品Ｗがセットされた室温の下入子型１０を、成形ステージＳ３に送るときに所定の温度（一例として１４０〜２００°Ｃ）程度まで段階的に昇温させるように、それぞれ制御される。
【００４８】
冷却ステージＳ５は、図１および図２に示した実施の形態の場合、複数の冷却手段５が配列されることにより構成されており、各冷却手段５は冷却プレート５０を備えている。各冷却プレート５０は、個々に所定の温度に制御することが可能となっており、例えば、成形ステージＳ３で所定の温度の成形材料（一例として、３００〜３４０°Ｃ）ｐが射出充填され固化した下入子型１０を、セットステージＳ１に送るときに室温程度まで段階的に冷却させるように、それぞれ制御される。
【００４９】
この実施の形態においては、加熱手段４の各加熱プレート４０と、この各加熱プレート４０にそれぞれ隣接する冷却手段５の各冷却プレート５０との間には、加熱プレート４０と冷却プレート５０の間で熱交換を行うヒートパイプ６０が設けられている。さらに、この実施の形態においては、図１にのみ鎖線で示すように、加熱ステージＳ４と冷却ステージＳ５と搬送手段（後述する）７の周囲と上方を取り囲む断熱囲い６１が設けられている。
【００５０】
互いに隣接する各加熱プレート４０ならびに冷却プレート５０、および、回転テーブル３０に最も近い加熱プレート４０と冷却プレート５０と回転テーブル３０上の下入子型受け渡し位置（後述する）Ｒ１における下母型１１との間で、それぞれ下入子型１０を移送するための搬送手段７が、加熱ステージＳ４と冷却ステージＳ５との間に並列に設けられている。図２に示した実施の形態における搬送手段７は、各下入子型１０をそれぞれ把持し解放するよう開閉する一対のフォークをそれぞれ備えている複数の把持手段７０と、各把持手段７０を移動可能に支持する把持手段摺動レール７２と、把持手段摺動レール７２を昇降移動させる昇降手段７３とを備えている。このように構成された搬送手段７では、各把持手段７０のフォークがそれぞれ開いた状態で昇降手段７３により把持手段摺動レール７２を下降させ、各把持手段７０のフォークを閉じさせて下入子型１０を把持し、昇降手段７３により把持手段摺動レール７２を上昇させて、把持手段摺動レール７２に支持された各把持手段７０を移動させるよう駆動して次の工程を行うための加熱プレート４０、冷却プレート５０、または回転テーブル３０上の下入子型受け渡し位置Ｒ１の上方まで移動させ、再び昇降手段７３により把持手段摺動レール７２を下降させて、各把持手段７０のフォークを開いて下入子型１０を解放して、加熱プレート４０、冷却プレート５０、または回転テーブル３０上の下入子型受け渡し位置Ｒ１の下母型１１に下入子型１０を載置する。
【００５１】
成形ステージＳ３は、一対の下母型１１、１１が設けられた回転テーブル３０を備えている。両下母型１１、１１は、回転テーブル３０の回転中心に対して１８０度の位相で配設されている。回転テーブル３０は、下母型１１が下入子型受け渡し位置Ｒ１と上型３２と協働して型閉じする成形位置Ｒ２とのいずれかに移動するように、その回転駆動を制御される。図３〜図５に示すように、下母型１１は、下入子型１０を保持するよう構成された保持機構３３を備えており、また、回転テーブル３０の下入子型受け渡し位置Ｒ１における下方には、下母型１１の保持機構３３による下入子型１０の保持を解放させる解放機構３４が設けられている。
【００５２】
下母型１１は、下入子型１０の下面を支持するための支持部１１０ａを備えてなる下母型本体１１０と、下入子型１０の側面を挟持するための複数のブロック１１１とを備えている。下母型１１の保持機構３３は、下母型本体１１０に支持された下入子型１０の側面に対して各ブロック１１１が挟持するよう常時付勢する付勢手段３５とを備えている。
【００５３】
この実施の形態における支持部１１０ａは下母型本体１１０の略中心に形成されており、この実施の形態では４つの溝１１２が支持部１１０ａから放射状に延びるように形成されている。そして、この実施の形態の場合、溝１１２と対応して４つのブロック１１１が用意されている。各ブロック１１１の下方には、溝１１２に対して摺動可能に係合する係合部１１１ａが形成されている。下母型１１の保持機構３３の付勢手段３５は、ブロック１１１の係合部１１１ａの後端に設けられたプレート１１３と、基端部が下母型本体１１０に設けられ中間部がプレート１１３に挿通されたピン１１４と、プレート１１３とピン１１４の先端拡大部１１４ａとの間に介装された圧縮ばね１１５とを備えている。圧縮ばね１１５の伸長作用によりプレート１１３が常時押圧されて、各ブロック１１１が下母型本体１１０の支持部１１１ａに向かって集合するよう常時付勢されている。そのため、下母型１１の支持部１１１ａに支持された下入子型１０の側面が、互いに対向するブロックの間で挟持され、位置決めされて保持される。なお、本発明は、この実施の形態に限定されることはなく、たとえば、平面視でＬ字状のブロックを一対用意し、下入子型１０の対角線上に位置する角部をこの一対のＬ字状ブロックにより挟持するよう構成するなど、他の構成も含まれる。
【００５４】
ここで、図３の中心線から右方は、下母型１１の保持機構３３により下入子型１０が保持された状態を示し、図３の中心線から左方は、解放機構３４により下母型１１から下入子型１０が解放された状態を示したものである。解放機構３４は、回転テーブル３０の加熱ステージＳ４および冷却ステージＳ５の側に設定された下入子型受け渡し位置Ｒ１の下方に設けられた突出しピン３４０と、突出しピン３４０が突出されることにより圧縮ばね１１５の付勢に抗してブロック１１１が後退するようブロック１１１に形成されたテーパ穴３４１とを備えている。
【００５５】
突出しピン３４０は、各ブロック１１１に形成されたテーパ穴３４１と対応してこの実施の形態では４つが配置されており、その基端部が共通の突出しプレート３４２に固定されている。突出しプレート３４２を駆動するための機構は、通常の射出成形機で用いられているエジェクタ機構などを採用することができる。各突出しピン３４０の先端部は、所定の角度を有するテーパ状に成形されている。回転テーブル３０と下母型本体１１０には、突出しピン３４０を挿通させるための孔３０ｂ、１１０ｂが形成されている。各ブロック１１１のテーパ穴３４１は、図３の中心線から左方に示したように、突出しピン３４０が孔１１０ｂ、３０ｂを通って上方に突出されて突出しピン３４０のテーパ状の先端部が係合することにより、圧縮ばね１１５の付勢に抗してブロック１１１をそれぞれ後退させるように形成されている。
【００５６】
回転テーブル３０の中心軸に対して、下入子型受け渡し位置Ｒ１と１８０度反対側の位置には、成形位置Ｒ２が設定されている。成形位置Ｒ２における回転テーブル３０の下面は、上型３２の型締力に耐え得るよう支持されている。成形位置Ｒ２の周囲には、この実施の形態では３本のタイバー３６が立設されており、タイバー３６の上端には受圧盤３７が設けられている。この実施の形態では、タイバー３６のうちの一つが、回転テーブル３０の中心軸の延長線上に配置されており、他の二つが回転テーブル３０の外側縁の近くに配置されている。受圧盤３７には型締シリンダ３８が設けられており、型締シリンダ３８のラムは、タイバー３６の中間部に摺動可能に挿通された可動盤３９の上面と接続されている。
【００５７】
可動盤３９の下面には上型３２が取付けられている。下母型１１と上型３２との間には、型閉じしてキャビティ３内に成形材料ｐを射出充填するときの圧力に下入子型１０が耐えられるように拘束するための耐圧機構１１６が設けられている。耐圧機構１１６は、下母型１１の各ブロック１１１の背面に型締方向（図３では鉛直方向）に対して所定角度で傾斜するよう形成された下コッタ面１１１ｂと、図３の中心線から右方に鎖線で示すように、上型３２の周囲に設けられて上型３２を型閉じしたときにブロック１１１の下コッタ面１１１ｂと摺動するように接して下入子型１０の側面を押圧させる上コッタ面３２ｂとにより構成されている。
【００５８】
射出装置２は、成形材料ｐを混錬しつつ加熱溶融する加熱筒２０と、加熱筒２０の先端に設けられたノズル２１と、加熱筒２０内で加熱溶融された成形材料ｐを所定量ノズル２１から射出させる射出手段２２と、ノズル２１の先端を金型１のノズルタッチ部にノズルタッチさせ、また、ノズルタッチ部から離間させるように移動させる移動手段２３とを備えている。なお、金型１のノズルタッチ部は、上型３２と下型３１とのパーティング面に形成することができ、また、図１４、図１５などに参照されるように、たとえば上型３２に設けられたスプールブッシュ３２ｃとすることもできる。
【００５９】
図６に示した実施の形態における加熱ステージＳ４、冷却ステージＳ５は、それぞれ独立してバッチ処理する複数の加熱炉４１、複数の冷却槽５１により構成されている。各加熱炉４１と冷却槽５１は、それぞれ開閉可能なシャッタ４１ａ、５１ａを有している。また、図６に示した実施の形態における搬送手段７は、加熱炉４１の配列と冷却槽５１の配列との間に配設されたレール７４と、このレール７４上を移動する把持手段７５とを備えてなる。把持手段７５は、昇降（鉛直方向に伸長・退縮）可能および回転可能な支柱に支持されており、開閉可能および水平方向に進退可能な一対のフォークを備えている。さらに、セットステージＳ１には、インサート部品Ｗがインサート成形された製品Ｐを下入子型１０から取り出して射出成形機から払い出す製品払い出し機７６が設けられている。この実施の形態における搬送手段７は、加熱炉４１と冷却槽５１と回転テーブル３０上の下入子型受け渡し位置Ｒ１にある下母型１１とに順次下入子型１０を搬送させる。なお、この実施の形態では、搬送手段７は、インサート成形が完了した製品Ｐを有する下入子型１０を回転テーブル３０上の下入子型受け渡し位置Ｒ１にある下母型１１から受け取ると、製品払い出し機７６に搬送して製品Ｐを下入子型１０から取り出させ、空になった下入子型１０を冷却ステージＳ５の所定の冷却槽５１に搬入させて、下入子型１０を室温まで段階的に冷却させる。このように、温度が高い成形直後の状態の製品Ｐを取り出してから下入子型１０のみを冷却ステージＳ５で冷却することにより、下入子型１０を冷却するために要する時間を短縮することができる。
【００６０】
図７に示した実施の形態における加熱ステージＳ４、冷却ステージＳ５は、それぞれ連続して加熱および冷却処理する所謂トンネル加熱炉４２およびトンネル冷却槽５２により構成されている。また、図６に示した実施の形態における搬送手段７は、トンネル加熱炉４２およびトンネル冷却槽５２にそれぞれ配設されたベルトコンベア７７と、トンネル加熱炉４２とトンネル冷却槽５２の間に配設されたレール７８、および、このレール７８上を移動する把持手段７９とにより構成されている。把持手段７９は、支持支柱に回動可能に支持されたアームを有する所謂スカラーロボット７９ａと、アームに昇降移動可能に支持された開閉可能な一対のフォーク７９ｂとを備えている。セットステージＳ１でインサート部品Ｗがセットされた下入子型１０は、搬送手段７によりベルトコンベア７７のトンネル加熱炉４２入口近傍に載置され、トンネル加熱炉４２内を所定の時間をかけて移動され、インサート部品Ｗとともに所定の温度に加熱される。一方、回転テーブル３０上の成形位置Ｒ２でインサート成形された製品Ｐを有する下入子型１０は、回転テーブル３０の回転より下入子型受け渡し位置Ｒ１に移動されて、解放機構３４によりブロック１１１が後退されて、解放されている。そして、この製品Ｐを有する下入子型１０は、搬送手段７によりトンネル冷却槽５２の入口近傍のベルトコンベア７７上に移載されている。したがって、回転テーブル３０上の下入子型受け渡し位置Ｒ１にある下母型１１は、空きの状態となっている。この状態で、トンネル加熱炉４２内を移動することにより加熱された下入子型１０は、トンネル加熱炉４２の出口で、搬送手段７のフォーク７９ｂに把持されてスカラーロボット７９ａのアームの旋回により回転テーブル３０上の下入子型受け渡し位置Ｒ１にある下母型１１に移載される。また、製品Ｐを有する下入子型１０は、トンネル冷却槽５２内を移動することにより冷却されて、搬送手段７によってトンネル冷却槽５２の出口近傍のベルトコンベア７７上から製品払い出し機７６に搬送されて、製品Ｐが下入子型１０から取り出され、空になった下入子型１０は、搬送手段７によってセットステージＳ１のセット位置Ｑ１に移動される。
【００６１】
なお、本発明の射出成形機は、上述したように構成された各種の加熱手段４、冷却手段５、搬送手段７を組み合わせてもよく、また、加熱手段４として上述したように室温から所定の温度に加熱することができるもの、冷却手段５としてインサート成形が完了した下入子型１０を室温程度まで冷却することができるもの、下入子型１０を所定の位置に搬送することができるものであれば、他の形式のものを採用することもできる。さらに、金型１は、下入子型１０および下母型１１からなる下型３１と上型３２により構成することなく、上入子型および上母型からなる上型と下型により構成することもでき、さらにまた、型開閉方向が水平方向の金型により構成することもできる。そして、本発明の射出成形機には、インサート部品Ｗをインサート成形された製品Ｐを有する金型１が比較的速く室温まで冷却される場合や、この金型を室温まで冷却するまでの時間に比較的余裕がある場合には、冷却手段５を設けないものも含まれる。
【００６２】
次に、本発明のインサート成形方法の実施の一形態を、図１〜図７に示したように構成された射出成形機を用いる場合により、その作動とともに図８〜図１９に基づいて説明する。
本発明のインサート成形方法は、概略、インサート部品Ｗを金型１にセットし、型閉じしてキャビティ３内に成形材料を射出充填するものであって、インサート部品Ｗがセットされてから成形材料ｐを射出充填するまでの間に金型１をインサート部品Ｗとともに所定温度に加熱する。さらに、本発明のインサート成形方法は、金型１を、インサート部品Ｗがセットされこのインサート部品Ｗとともに加熱される入子型１０と、この入子型１０を保持する母型１１とにより構成しておく。
【００６３】
図８に示すように、下入子型１０は、例えばコイル構成部品などのインサート部品Ｗを収容し、且つ、このインサート部品Ｗをインサート成形してなる製品Ｐの形状に応じた形状のキャビティ３を形成するよう型彫されている。この下入子型１０は、複数用意されている。このように構成された下入子型１０は、セットステージＳ１のセット位置Ｑ１の搬送トレー１２上に載置されて、図９に示すように、この実施の形態の場合では作業員Ｍによりインサート部品Ｗがセットされる。このとき、下入子型１０は、インサート部品Ｗと同じ、略室温の状態としておく。これにより、下入子型１０とインサート部品Ｗは、熱膨張（温度による寸法の変化）も同じ状態となっている。その結果、作業員Ｍが手作業で、インサート部品Ｗを下入子型１０に精度よく、セットすることができる。
【００６４】
次いで、図１０に示すように、このインサート部品Ｗがセットされた下入子型１０が載置された搬送トレー１２を加熱ステージＳ４への受け渡し位置Ｑ２まで搬送し、搬送手段７によって下入子型１０を加熱ステージＳ４に移送し、加熱手段４によりインサート部品Ｗがセットされた下入子型１０を所定の温度まで加熱する。下入子型１０とインサート部品Ｗは、加熱手段４によって同時に加熱されるため、同じ温度変化となる。これにより、下入子型１０とインサート部品Ｗが略同じ熱膨張となり、その結果、両者１０、Ｗの相対的な寸法精度も良好となる。
【００６５】
加熱ステージＳ４で所定の温度（一例として１４０〜２００°Ｃ）まで昇温された下入子型１０とインサート部品Ｗは、搬送手段７によって図１１に示すように、回転テーブル３０上の下入子型受け渡し位置Ｒ１にある下母型本体１１の支持部１１０ａ上に載置される。このとき、図３の中心線から左方に示したように、解放機構３４の突出しピン３４０が上方に突出されており、図１１に矢印で示すように、圧縮ばね１１５の付勢に抗して各ブロック１１１が互いに離れるように後退移動されている。その後、図３の中心線から右方に示したように、解放機構３４の突出しピン３４０を下降させると、図１２に矢印で示すように、下母型１１の保持機構３３の付勢手段３５の圧縮ばね１１５によって各ブロック１１１が下入子型１０の側面を挟持し、下入子型１０は下母型本体１１０の支持部１１０ａ上で位置決め保持されることとなる。下母型１１に下入子型１０が保持されると、回転テーブル３０が１８０度回転駆動されて、下母型１１と下入子型１０は、成形位置Ｒ２に移動し、図１３に示すように、上型３２の下方に位置することとなる。そして、型締シリンダ３８を伸長駆動して、図１４に示すように、上型３２を下型３１に衝合させてキャビティ３を形成する。このとき、ブロック１１１の背面の下コッタ面１１１ｂと上型３２の上コッタ面３２ｂとが接合して、下入子型１０をブロック１１１が強力に拘束することとなる。
【００６６】
この状態で、射出装置２の加熱筒２０を前進させてそのノズル２１を金型のノズルタッチ部にノズルタッチさせ、図１５に示すように、所定温度（一例として３００〜３４０°Ｃ）に加熱され混錬された成形材料ｐをキャビティ３内に所定量射出充填する。このとき、下入子型１０は、成形材料ｐの射出充填による圧力を受けることとなるが、耐圧機構１１６により下入子型１０の側面が拘束されているため、かかる圧力に耐えることができる。
【００６７】
キャビティ３内に射出充填した成形材料ｐが固化すると、型締シリンダ３８の退縮駆動により図１６に示すように上型３２を上昇させ、型開きする。そして、回転テーブル３０を１８０度回転させて下入子型１０を成形位置Ｒ２から下入子型受け渡し位置Ｒ１に移動させ、解放機構３４の突出しピン３４０を突出させることにより（図３の中心線から左方を参照）、圧縮ばね１１５の付勢に抗して図１７に示すようにブロック１１１を後退させ、下入子型１０を解放する。
【００６８】
その後、搬送手段７により下型入子１０を回転テーブル３０上の下入子型受け渡し位置Ｒ１から冷却ステージＳ５に移動させ、図１８に示した実施の形態では成形された製品Ｐとともに下入子型１０を略室温程度まで冷却する。そのため、作業員Ｍが手作業で下入子型１０から図１９に示すように製品Ｐを取り出すことが可能となる。本発明は、上述した実施の形態に限定されることはなく、図６に基づいて説明したように、製品Ｐを下入子型１０から取り出し、下入子型１０のみを冷却してもよい。また、金型１として、下入子型１０および下母型１１からなる下型３１と上型３２により構成することなく、上入子型および上母型からなる上型と下型により構成することもでき、さらにまた、型開閉方向が水平方向の金型により構成することもできる。さらに、本発明のインサート成形方法では、インサート部品Ｗをインサート成形された製品Ｐを有する金型１が比較的速く室温まで冷却される場合や、この金型を室温まで冷却するまでの時間に比較的余裕がある場合には、下入子型を冷却するための工程を省略することもできる。
【符号の説明】
【００６９】
Ｗ：インサート部品、 ｐ：成形材料、 Ｐ：製品、 Ｓ１：セットステージ、 Ｓ４：加熱ステージ、 Ｓ３：成形ステージ、 ：Ｓ５：冷却ステージ、 １：金型、 ２：射出装置、 ３：キャビティ、 ４：加熱手段 ５：冷却手段、 ７：搬送手段、 １０：下入子型、 １１：下母型、 ３１：下型、 ３２：上型
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インサート部品を金型にセットし、型閉じしてキャビティ内に成形材料を射出充填するインサート成形方法であって、
インサート部品がセットされてから成形材料を射出充填するまでの間に金型をインサート部品とともに所定温度に加熱することを特徴とするインサート成形方法。
【請求項２】
前記金型を、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成しておく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】
前記金型として、複数の入子型を用意するとともに、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの母型を用意することを特徴とする請求項２に記載のインサート成形方法。
【請求項４】
成形材料が射出充填されてからインサート成形された成形品を取り出すまでの間に、金型を所定温度に冷却することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインサート成形方法。
【請求項５】
前記加熱と冷却を熱交換により行うことを特徴とする請求項４に記載のインサート成形方法。
【請求項６】
インサート部品がセットされる金型と、型閉じされた金型のキャビティ内に成形材料を射出充填する射出装置とを備えてなる射出成形機であって、
インサート部品がセットされてから成形材料を射出充填するまでの間に金型をインサート部品とともに所定温度に加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする射出成形機。
【請求項７】
前記金型は、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成されていることを特徴とする請求項６に記載の射出成形機。
【請求項８】
前記金型は、複数の前記入子型と、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの前記母型とにより構成されていることを特徴とする請求項７に記載の射出成形機。
【請求項９】
成形材料が射出充填されてからインサート成形された成形品を取り出すまでの間に、金型を所定温度に冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の射出成形機。
【請求項１０】
前記加熱手段と冷却手段との間で熱交換を行うヒートパイプが設けられていることを特徴とする請求項９に記載の射出成形機。
【請求項１】
インサート部品を金型にセットし、型閉じしてキャビティ内に成形材料を射出充填するインサート成形方法であって、
インサート部品がセットされてから成形材料を射出充填するまでの間に金型をインサート部品とともに所定温度に加熱することを特徴とするインサート成形方法。
【請求項２】
前記金型を、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成しておく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】
前記金型として、複数の入子型を用意するとともに、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの母型を用意することを特徴とする請求項２に記載のインサート成形方法。
【請求項４】
成形材料が射出充填されてからインサート成形された成形品を取り出すまでの間に、金型を所定温度に冷却することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインサート成形方法。
【請求項５】
前記加熱と冷却を熱交換により行うことを特徴とする請求項４に記載のインサート成形方法。
【請求項６】
インサート部品がセットされる金型と、型閉じされた金型のキャビティ内に成形材料を射出充填する射出装置とを備えてなる射出成形機であって、
インサート部品がセットされてから成形材料を射出充填するまでの間に金型をインサート部品とともに所定温度に加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする射出成形機。
【請求項７】
前記金型は、インサート部品がセットされ該インサート部品とともに加熱される入子型と、該入子型を保持する母型とにより構成されていることを特徴とする請求項６に記載の射出成形機。
【請求項８】
前記金型は、複数の前記入子型と、各入子型を共通で保持する少なくとも一つの前記母型とにより構成されていることを特徴とする請求項７に記載の射出成形機。
【請求項９】
成形材料が射出充填されてからインサート成形された成形品を取り出すまでの間に、金型を所定温度に冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の射出成形機。
【請求項１０】
前記加熱手段と冷却手段との間で熱交換を行うヒートパイプが設けられていることを特徴とする請求項９に記載の射出成形機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１３−８２１３８（Ｐ２０１３−８２１３８Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２４０６３（Ｐ２０１１−２２４０６３）
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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