特許 5928949 インサート成形装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5928949

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月1日

(54)【発明の名称】インサート成形装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/14 20060101AFI20160519BHJP

   B29C 45/78 20060101ALI20160519BHJP

   B29C 33/12 20060101ALI20160519BHJP

   B29K 105/22 20060101ALN20160519BHJP

【ＦＩ】

   B29C45/14

   B29C45/78

   B29C33/12

   B29K105:22

【請求項の数】4

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-138171(P2012-138171)

(22)【出願日】2012年6月19日

(65)【公開番号】特開2014-741(P2014-741A)

(43)【公開日】2014年1月9日

【審査請求日】2015年4月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】510078089

【氏名又は名称】ＥＣＯ−Ａ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】水野 芳伸

(72)【発明者】

【氏名】栗山 修

【審査官】 井上 由美子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２４９６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２７３８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−１１７８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２０９７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２７７５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７４４５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ４５／００−８４

Ｂ２９Ｋ １０５／２２

Ｂ２９Ｃ ３３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属部材に樹脂材を一体に成形するインサート成形装置であって、
前記金属部材が配置されるキャビティが形成された金型と、
前記キャビティ内に溶融樹脂を注入する溶融樹脂供給部と、
前記金属部材と電気的に導通可能な複数の電極と、
前記金型と前記電極とを絶縁する絶縁体と、
前記電極に電流を供給する電源と、
前記金属部材の温度を検知する温度センサと、
前記温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度以下のとき、前記電源を作動し、前記温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度を超えたとき、前記電源を停止させるように前記電源を制御する制御部とを備え、
前記金属部材は抵抗体によって挟持され、前記抵抗体を介して前記金属部材は前記電極と電気的に導通されることを特徴とするインサート成形装置。

【請求項2】

前記金属部材と前記金型との間に配置された吸熱部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のインサート成形装置。

【請求項3】

前記電極は、前記金型の外部に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインサート成形装置。

【請求項4】

金属部材に樹脂材を一体に成形するインサート成形方法であって、
抵抗体によって挟持された前記金属部材を前記抵抗体を介して金型と絶縁された複数の電極と電気的に導通させると共に、前記電極に電源から電流を供給する工程と、
前記金属部材の温度を検知する温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度以下のとき、前記電源を作動し、前記温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度を超えたとき、前記電源を停止させるように前記電源を制御する工程と、
前記温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度を超えた後、前記金属部材が配置され前記金型に形成されたキャビティ内に溶融樹脂を注入する工程とを備えることを特徴とす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、金属部材に樹脂材を一体に成形するインサート成形装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

金属部材に樹脂材を一体に成形したものを、自動車、電気電子部品など各種製品の構造品に使用したいという要望は強い。このような場合、金属部材を成形型内に配置した後、金属部材周りのキャビティに溶融樹脂を注入するインサート成形が行われることが多い。

【0003】

例えば、特許文献１には、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の間に絶縁体を介在させた構造として、金属インサート部品の両端部に通電して、金型内の金属インサート部品を加熱した後、キャビティ内に溶解樹脂を射出注入することによって、金属部材に樹脂材を一体に成形する方法が記載されている。金属インサート部品の加熱温度は、金属インサート部品の通電時間によって調整されている（特許文献１の段落００２３参照）。

【0004】

また、特許文献２には、高周波磁気誘導コイルで樹脂の溶融温度よりも高い温度の状態で金型のキャビティで金属部材を予備加熱した後、キャビティに溶融樹脂を射出注入することによって、金属部材に樹脂材を一体に成形する方法が記載されている。金属部材は、高周波磁気誘導コイルに高周波電流を所定時間供給することによって、加熱されている（特許文献２の段落００２６参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第３８７３０３０号公報

【特許文献2】特開２０１１−１６８０３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１，２に記載の方法では、金属インサート部品又は金属部材の加熱温度は、通電時間又は高周波電流の供給時間によって調整されるので、通電又は高周波電流の供給終了後に低下する。

【0007】

そして、溶融樹脂注入完了まで樹脂が部分的に硬化することを防止するために、金属インサート部品又は金属部材の温度を樹脂の溶融温度を超える温度に維持する必要がある。そのため、通電又は高周波電流の供給終了時には、金属インサート部品又は金属部材の温度は樹脂の溶融温度を大きく超えた温度とする必要があり、樹脂材が劣化するおそれがあるという課題がある。

【0008】

本発明は、以上の点に鑑み、樹脂材の部分硬化及び劣化が生じることなく、金属部材に樹脂材を一体に成形することが可能なインサート成形装置及び方法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】

【0009】

本発明のインサート成形装置は、金属部材に樹脂材を一体に成形するインサート成形装置であって、前記金属部材が配置されるキャビティが形成された金型と、前記キャビティ内に溶融樹脂を注入する溶融樹脂供給部と、前記金属部材と電気的に導通可能な複数の電極と、前記金型と前記電極とを絶縁する絶縁体と、前記電極に電流を供給する電源と、前記金属部材の温度を検知する温度センサと、前記温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度以下のとき、前記電源を作動し、前記温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度を超えたとき、前記電源を停止させるように前記電源を制御する制御部とを備えることを特徴とする。

【0010】

本発明のインサート成形装置によれば、温度センサが検知する金属部材の予め設定した温度での維持を、温度センサが検知した温度によって、電極に電流を供給する電源の作動・停止の選択を直接に制御部によって行う。これにより、金属部材の温度は、予め設定した設定温度から僅かな幅の温度範囲に収まる。従って、樹脂の部分硬化及び劣化が生じることなく、金属部材に樹脂材を一体に成形することができる。

【0011】

尚、温度センサは、金属部材の温度を直接的に検知してもよいが、金属部材と接触して金属部材と同じ温度である部材、例えば後述する抵抗体の温度を検知することによって、金属部材の温度を関接的に検知してもよい。

【0012】

ところで、上記特許文献１に記載の方法では、金型と金属インサート部品との間に絶縁体が介在しているので、絶縁体を介して金属インサート部品から金型に伝熱する。また、上記特許文献２に記載の方法では、高周波磁気誘導コイルによって金属部材と共に金型全体が加熱される。

【0013】

よって、特許文献１，２に記載の方法では、溶融樹脂注入後に金型を素早く冷却することができず、サイクルタイムが長くなるという課題がある。また、金型が高い温度に加熱されるので、金型の寿命が短くなるという課題がある。

【0014】

そこで、本発明のインサート成形装置において、前記金属部材と前記金型との間に配置された吸熱部材を備えることが好ましい。

【0015】

この場合、吸熱部材によって電極からの熱の大部分が吸熱され、金属部材は素早く加熱させるが、金型は然程温度が上昇しない。よって、溶融樹脂注入後に金型を素早く冷却することができ、サイクルタイムが短くなる。また、金型が高温にならないので、金型の寿命が長くなる。

【0016】

さらに、本発明のインサート成形装置において、前記金属部材は抵抗体によって挟持され、前記抵抗体を介して前記金属部材は前記電極と電気的に導通される。

【0017】

これにより、通電された抵抗体は急速に温度が上昇し、金属部材は素早く加熱される。よって、通電加熱に要する時間が短く、熱効率が優れ、サイクルタイムも短くなる。そして、金属部材が抵抗体によって挟持されているので、金属部材全体を均一に加熱することができる。

【0018】

また、本発明のインサート成形装置において、前記電極は、前記金型の外部に配置されていることが好ましい。

【0019】

この場合、電極を金型の内部に配置する場合と比較して、電極と電源との接続構成などを簡素化することが可能となる。

【0020】

本発明のインサート成形方法は、金属部材に樹脂材を一体に成形するインサート成形方法であって、抵抗体によって挟持された前記金属部材を前記抵抗体を介して金型と絶縁された複数の電極と電気的に導通させると共に、前記電極に電源から電流を供給する工程と、前記金属部材の温度を検知する温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度以下のとき、前記電源を作動し、前記温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度を超えたとき、前記電源を停止させるように前記電源を制御する工程と、前記温度センサが検知した温度が前記予め設定した温度を超えた後、前記金属部材が配置され前記金型に形成されたキャビティ内に溶融樹脂を注入する工程とを備えることを特徴とする。

【0021】

本発明のインサート成形方法によれば、温度センサが検知する金属部材の予め設定した温度での維持を、温度センサが検知した温度によって、電極に電流を供給する電源の作動・停止の選択を直接に行う。これにより、金属部材の温度は、予め設定した設定温度から僅かな幅の温度範囲に収まる。従って、樹脂の部分硬化及び劣化が生じることなく、金属部材に樹脂材を一体に成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１実施形態に係るインサート成形装置の概略上面図。

【図2】インサート成形装置の概略側面図。

【図3】金型及び電極ユニットの拡大断面図。

【図4】インサート成形装置のブロック図。

【図5】本発明の第１実施形態に係るインサート成形方法を示すフローチャート。

【図6】本発明の第２実施形態に係るインサート成形装置の概略正面図。

【図7】インサート成形装置の概略側面図。

【図8】金型及び電極ユニットの拡大断面図。

【図9】インサート成形装置のブロック図。

【図10】本発明の第２実施形態に係るインサート成形方法を示すフローチャート。

【図11】従来の温度変化を示すグラフ。

【図12】本発明のインサート成形時の温度変化を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0023】

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態であるインサート成形装置１について説明する。

【0024】

図１から図４を参照して、インサート成形装置１は、金属部材Ｍ１に樹脂成形部Ｍ２を一体に成形してなる製品Ｍを得る装置である。

【0025】

インサート成形装置１は、金型１０、電極ユニット２０、通電ユニット３０、射出ユニット４０、温度センサ５０及び制御ユニット６０を備えている。そして、電極ユニット２０がそれぞれ配置された２組の金型１０が、基台７１に対して回転可能に構成された回転テーブル７２に設置されている。

【0026】

金属部材Ｍ１は、通電可能な金属からなる。金属部材Ｍ１の材料となる金属は、特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼などの鉄鋼材料、 銅、アルミニウム、亜鉛などの単体非鉄金属、アルミニウム、 ニッケル、クロム、チタン、銅等を含む各種合金などが挙げられる。

【0027】

樹脂成形部Ｍ２の材料は、樹脂であれば、その材質は特に限定されないが、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、及びポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）を含む各種合成樹脂や天然樹脂が挙げられる。

【0028】

金属部材Ｍ１は、ここでは、２つの環状突起を有する円柱形状である。そして、樹脂成形部Ｍ２は、ここでは、内部に２つの環状凹部を有し、外部に段差を有する円筒形状である。

【0029】

樹脂成形部Ｍ２の環状凹部は、金属部材Ｍ１の環状突起に対応した形状となっており、これにより、金属部材Ｍ１と樹脂成形部Ｍ２との接合はさらに強度なものとなる。尚、金属部材Ｍ１の樹脂成形部Ｍ２との接触面は、粗面であれば接合強度がさらに向上するので好ましいが、鏡面であってもよい。

【0030】

各金型１０は、固定金型１１と可動金型１２とから構成されている。固定金型１１は回転テーブル７２に対して設置されており、可動金型１２は、固定金型１１に対して開閉可能に構成されている。固定金型１１及び可動金型１２の互いに当接する面にそれぞれ凹部が形成されており、これら凹部が合わさって、樹脂成形部Ｍ２の外形形状を規定するキャビティＣが構成される。キャビティＣの金属部材Ｍ１が配置された空間を除く残余空間が、樹脂成形部Ｍ２を成形するための成形空間となる。可動金型１２には、図示しないが、上面からキャビティＣに連通するランナが形成されている。

【0031】

電極ユニット２０は、ここでは、左右対称に構成されており、それぞれ、金属部材Ｍ１と接触する通電接点である電極２１と、電極２１を金属部材Ｍ１に押し付ける押圧機構２２と、電極２１と電気的に接続され、金型１０の外面に配置された受電端子２３とから構成されている。

【0032】

電極２１は、金属部材Ｍ１と接触する抵抗体２４、及び抵抗体２４が固定された電極基体２５からなる。抵抗体２４は、銅より熱伝導率が高く通電により発熱する材質、例えば、カーボン、カーボン複合材、炭化ケイ素、ステンレスなどから形成されている。抵抗体２４は、金属部材Ｍ１の樹脂成形部Ｍ２の外部に露出した露出部と接触する。

【0033】

抵抗体２４は、金属部材Ｍ１には確実に接触し、且つ樹脂成形部Ｍ２には接触しないように構成されている。抵抗体２４は、ここでは、円錐状の先端部を有し、金属部材Ｍ１の内周端面に均一に接触するように形成されている。電極基体２５は、銅、モリブデン、タングステンなどの導体から形成されている。

【0034】

尚、金型１０が電極２１を介して通電され加熱しないように、金型１０と電極２１、すなわち抵抗体２４及び電極基体２５との間には、ベークライト、セラミックなどからなる絶縁体１３が設置されている。さらに、抵抗体２４と接触する金型１０の表面には、熱伝導率が非常に高い吸熱部材１４が配置されている。吸熱部材１４は、ここでは、金型１０の表面に被覆されたカーボンナノチューブからなる薄膜層である。

【0035】

そして、金型１０内には、金型１０を加熱するヒータ１５（図４参照）が内蔵されている。ヒータ１５は、詳細は図示しないが、例えば金型１０内に形成された油路を流れる油を、電源３１とは異なる加熱源で加熱して、温調機で温度調整することによって、金型１０を設定温度に維持することが可能となっている。

【0036】

押圧機構２２は、ここでは、電極２１に対して左右方向に移動可能に構成された冷却板２６と、金型１０の外面と冷却板２６との間に配置され、伸長方向に付勢力を付与するように配置されたばね２７とから構成されている。冷却板２６は、銅、モリブデン、タングステンなどの導体から形成されている。これにより、左右の２つの電極２１が左右方向外側からそれぞれ押圧機構２２によって内側に向って押圧されることによって、電極２１で金属部材Ｍ１を挟持した状態が安定的に維持される。

【0037】

冷却板２６には、図示しない冷却機構により純水や水道水などの冷却流体が循環されて、冷却可能に構成されている。また、受電端子２３にも冷却機構を設けてもよい。冷却板２６及び受電端子２３は大部分が、金型１０の外部に位置しているので、冷却機構を設けることが容易であり、冷却もし易い。

【0038】

受電端子２３は、ここでは、金型１０の裏面にベークライト、セラミックなどからなる絶縁体２８を介して固定されている。そして、受電端子２３は、金型１０の外側に配置された接続導体２９を介して冷却板２６に接続されている。受電端子２３及び接続導体２９は共に、銅、モリブデン、タングステンなどの導体から形成されている。このようにして、電極２１と受電端子２３とは常時電気的に接続されている。

【0039】

通電ユニット３０は、図示しないケーブルを介して電源３１に接続された、正極と負極との２つの給電端子３２から構成されている。通電ユニット３０は、基台７１に固定されたレール７３に対して摺動可能に構成され、給電端子３２と受電端子２３とが接触した状態と非接触の状態を切替可能となっている。通電ユニット３０は、ここでは、エアシリンダを用いてレール７３上を左右方向に移動可能に構成されている。

【0040】

電源３１は、ここでは、インバータ制御パルス電源である。電源３１は、整流回路、ダイオードやサイリスタを有するインバータを備えており、発生させるパルスのパルス波形、パルス幅、パルス間隔、電流、電圧等のパルス特性調整要素が制御ユニット６０により変更可能に構成されている。

【0041】

射出ユニット４０は、ノズル４１から溶融樹脂を吐出して、キャビティＣ内に溶融樹脂を注入する溶融樹脂供給部である。ノズル４１は金型１０のランナの上面側部に接続され、ノズル４１から吐出された溶融樹脂はランナを通ってキャビティＣ内に注入される。

【0042】

温度センサ５０は、金型１０に形成された穴を介して、各抵抗体２４の温度を検知する。温度センサ５０は、ここでは、赤外線放射温度計などの非接触式のものであり、回転テーブル７２の支持軸７４に固定されている。尚、温度センサ５０は、抵抗体２４の表面に接触させて温度を測定する熱電対等の接触式センサで代用してもよく、非接触式のものと接触式のものを併用してもよい。

【0043】

抵抗体２４は、金属部材Ｍ１と接触し且つ熱伝導率が高いので、その温度は金属部材Ｍ１の温度と同じとなる。よって、温度センサ５０で抵抗体２４の温度を検知することによって、金属部材Ｍ１の温度を関接的に検知することができる。

【0044】

制御ユニット６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等から構成されており、操作部６１及び表示部６２が電気的に接続されている。操作部６１は、ここでは、起動スイッチ、スタートスイッチ等の各種の操作スイッチ、タッチパネル等からなる入力盤などから構成されている。操作部６１から入力された情報は、制御ユニット６０に送信される。

【0045】

また、制御ユニット６０には、温度センサ５０から検知信号が入力される。制御ユニット６０は、温度センサ５０から検知信号、操作部６１から入力された情報及びその記憶部に格納された射出圧力、金型保持圧力、設定温度Ｔｓ、設定保持時間Ｈｓなどの制御情報に基き、可動金型１２、ヒータ１５、電源３１、射出ユニット４０、回転テーブル７２などに制御信号を出力する。尚、制御ユニット６０は、本発明の制御部に相当する。

【0046】

ここで、設定温度Ｔｓは、電極２１に通電する際に設定され、温度センサ５０で検知されて制御ユニット６０で監視される温度である。設定温度Ｔｓは、樹脂成形部Ｍ２を形成する樹脂の溶融温度、又はその数十℃程度内の所定温度だけ高い温度であり、予め試行実験などで適宜設定される。

【0047】

設定保持時間Ｈｓは、金属部材Ｍ１を設定温度Ｔｓで保持する時間であり、キャビティＣ内に溶融樹脂を充填するために要する時間でもある。設定保持時間Ｈｓも、予め試行実験などで適宜設定される。

【0048】

温度センサ５０は、検知温度が設定温度Ｔｓを超えたとき、電源３１をオフさせるオフ信号を電源３１に直接出力する。また、温度センサ５０は、検知温度が設定温度Ｔｓ以下となったとき、電源３１をオンさせるオン信号を電源３１に直接出力する。このように、制御ユニット６０を介することなく温度センサ５０から電源３１に信号を直接出力するので、金属部材Ｍ１の温度Ｔを設定温度Ｔｓに素早く復帰させることが可能となる。従って、金属部材Ｍ１の温度Ｔが設定温度Ｔｓに常に維持される。

【0049】

また、制御ユニット６０には、表示部６２が電気的に接続されている。表示部６２は、ここでは、デジタル表示パネル、ランプなどから構成されている。表示部６２は、制御ユニット６０への入力、又は制御ユニット６０での演算結果に基く情報を制御ユニット６０から受信し、その情報を表示する。

【0050】

次に、上述したインサート成形装置１を用いて、本発明の第１実施形態に係るインサート成形方法を実施する際の処理について図５を参照して説明する。尚、以下のＳ２〜Ｓ１３の処理は、制御ユニット６０により実行される。Ｓ２〜Ｓ１３の処理中は、ヒータ１５が作動して金型１０の温度が所定の設定温度に維持されると共に、図示しない冷却機構によって冷却板２６に冷却流体が循環されることにより、電極２１が冷却されている。

【0051】

先ず、作業者は、手前側、すなわち図１及び図２の左側に位置する固定金型１１に、電極２１間に金属部材Ｍ１を挟持させた状態で、金属部材Ｍ１を設置する（Ｓ１）。

【0052】

作業者により操作部６１のスタートスイッチがＯＮされると（Ｓ２：ＹＥＳ）、回転テーブル７２を回転させて（Ｓ３）、金属部材Ｍ１を設置した固定金型１１を奥側、すなわち図１及び図２の右側に移動させる。その後、可動金型１２を下降させて、金型１０を閉じる（Ｓ４）。

【0053】

そして、電源３１を始動させ、且つ給電端子３２を受電端子２３に接触させて、電極２１に通電する（Ｓ５）。これにより、抵抗体２４が加熱されて温度が上昇し、これに伴い金属部材Ｍ１の温度も上昇する。

【0054】

その後、温度センサ５０が検知する抵抗体２４の温度Ｔが設定温度Ｔｓを超え、且つ金型１０の温度が設定温度になった後（Ｓ６：ＹＥＳ）、抵抗体２４の設定温度Ｔｓを維持した状態を保ちながら、射出ユニット４０からキャビティＣ内に溶融樹脂を注入する（Ｓ７）。尚、設定温度Ｔｓの維持は、温度センサ５０が、オフ信号又はオン信号を電源３１に直接出力することによって行われる。

【0055】

そして、予め設定された所定の設定温度Ｔｓを維持した状態を保ち、予め設定された所定の設定保持時間Ｈｓだけ溶融樹脂の注入を継続する（Ｓ８）。尚、設定保持時間Ｈｓ継続したか否かは、制御ユニット６０の図示しないタイマを参照して判断される。

【0056】

設定保持時間Ｈｓ経過後、電源３１を停止し、給電端子３２を受電端子２３から離して、電極２１の通電を終了する（Ｓ９）。

【0057】

温度センサ５０が検知する抵抗体２４の温度Ｔが樹脂の軟化温度未満に低下したとき（Ｓ１０：ＹＥＳ）、可動金型１２を上昇させて固定金型１１から離して金型１０を開ける（Ｓ１１）。その後、固定金型１１が手前側に位置するように回転テーブル７２を回転させて（Ｓ１２）、製品Ｍを固定金型１１から離型させて取り出す（Ｓ１３）。

【0058】

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態であるインサート成形装置１０１について説明する。ただし、インサート成形装置１０１は、上述したインサート成形装置１と類似するので、主に相違点についてのみ説明し、類似した構成は符号を流用して説明を省略する。

【0059】

図６から図９を参照して、インサート成形装置１０１は、金属部材Ｍ３に樹脂成形部Ｍ４を一体に成形してなる製品Ｍを連続して得るフープ式の装置である。

【0060】

インサート成形装置１０１は、金型１１０、電極ユニット１２０、電源３１、射出ユニット１４０、温度センサ５０、制御ユニット１６０及び操作部１６１を備えている。そして、電極ユニット１２０が配置された１組の金型１１０が、基台１７１に設置されている。

【0061】

金属部材Ｍ３は、上述した金属部材Ｍ１と同様に通電可能な金属からなる。樹脂成形部Ｍ４の材料も、上述した樹脂成形部Ｍ２の材料と同様に、特に限定されない。

【0062】

金属部材Ｍ３は、ここでは、断面矩形状の長尺薄板である。そして、樹脂成形部Ｍ４は、ここでは、長方形状の薄板である。金属部材Ｍ３に樹脂成形部Ｍ４を一体に成形した後、下流側に設置された他の装置などで、金属部材Ｍ３が切断されて、長方形板状の金属部材に樹脂成形部Ｍ４が一体に成形したなる製品Ｍが得られる。ただし、インサート成形装置１０１において、予め長方形板状に切断した金属部材に樹脂成形部Ｍ４を一体に成形して製品Ｍを得てもよい。

【0063】

金型１１０は、固定金型１１１と可動金型１１２とから構成されている。固定金型１１１は基台１７１に固定されて、可動金型１１２は、固定金型１１１に対して開閉可能に構成されている。ここでは、可動金型１１２は、固定金型１１１の下方にて基台１７１に取り付けられた図示しないエアシリンダ、油圧シリンダ、電動シリンダなどによって、一対のロッド１７２を介して上下動可能に構成されている。

【0064】

固定金型１１１及び可動金型１１２の互いに当接する面にそれぞれ凹部が形成されており、これら凹部が合わさって、２個の樹脂成形部Ｍ４の外形形状をそれぞれ規定するキャビティＣが構成される。金属部材Ｍ３の樹脂成形部Ｍ４が一体に成形される部分がキャビティＣ内に位置するように、ロボットなどの搬送装置１７３によって、金属部材Ｍ３は搬送される。

【0065】

電極ユニット１２０は、ここでは、上下対称に構成されており、それぞれ、金属部材Ｍ３と接触する通電接点である電極１２１と、電極１２１を金属部材Ｍ３に押し付ける押圧機構１２２と、電極１２１と電気的に接続され、金型１１０の外面に配置された受電端子１２３とから構成されている。

【0066】

電極１２１は、金属部材Ｍ３と接触する抵抗体１２４、及び抵抗体１２４が固定された電極基体１２５からなる。抵抗体１２４は、銅より熱伝導率が高く通電により発熱する材質、例えば、カーボン、カーボン複合材、炭化ケイ素、ステンレスなどから形成されている。抵抗体１２４は、金属部材Ｍ３の樹脂成形部Ｍ４の外部に露出した露出部と接触する。

【0067】

抵抗体１２４は、金属部材Ｍ３には確実に接触し、且つ樹脂成形部Ｍ４には接触しないように構成されている。抵抗体１２４は、ここでは、金属部材Ｍ３と接触する平面状の接触面を有した直方体状に形成されており、金属部材Ｍ１の端部の表裏面とそれぞれ面接触するように構成されている。電極基体１２５は、銅、モリブデン、タングステンなどの導体から形成されており、その内側端部に抵抗体１２４がそれぞれ固定されている。

【0068】

尚、金型１１０が電極１２１を介して通電され加熱しないように、金型１１０と電極１２１、すなわち抵抗体１２４及び電極基体１２５との間には、ベークライト、セラミックなどからなる絶縁体１１３が設置されている。

【0069】

さらに、抵抗体１２４と接触する金型１１０の表面には、熱伝導率が非常に高い吸熱部材１１４が配置されている。吸熱部材１１４は、ここでは、金型１１０の表面に被覆さえたカーボンナノチューブからなる薄膜層である。そして、金型１１０内には、金型１１０を加熱するヒータ１５（図９参照）が内蔵されている。

【0070】

押圧機構１２２は、ここでは、電極１２１に対して上下方向に移動可能に構成された冷却板１２６と、金型１１０と冷却板１２６との間に配置され、伸長方向に付勢力を付与するように配置されたばね１２７とから構成されている。冷却板１２６は、銅、モリブデン、タングステンなどの導体から形成されている。これにより、上下の２つの電極１２１が上下方向外側からそれぞれ押圧機構１２２によって内側に向って押圧されることによって、電極１２１で金属部材Ｍ３を挟持した状態が安定的に維持される。

【0071】

冷却板１２６には、図示しない冷却機構により純水や水道水などの冷却流体が循環されて、冷却可能に構成されている。また、電極基体１２５にも冷却機構を設けてもよい。冷却板１２６は全て、電極基体１２５は大部分が、金型１１０の外部に位置しているので、冷却機構を設けることが容易であり、冷却もし易い。

【0072】

受電端子１２３は、ここでは、冷却板１２６に固定されることにより、金型１１０の裏側に配置されている。受電端子１２３及び冷却板１２６は、銅、モリブデン、タングステンなどの導体から形成されている。このようにして、電極１２１と受電端子１２３とは常時電気的に接続されている。そして、受電端子１２３と金型１１０とは絶縁体１１３を介して絶縁されている。

【0073】

電源３１は、基台１７１に固定され、受電端子１２３と図示しないケーブルを介して電気的に接続されている。

【0074】

射出ユニット１４０のノズル１４１は金型１１０の上面側部に接続され、ノズル１４１から吐出された溶融樹脂はノズル１４１の先端から直接２個のキャビティＣ内に同時に注入される。

【0075】

温度センサ５０は、基台１７１に固定され、金型１１０に形成された穴を介して、各抵抗体１２４の温度を検知する。抵抗体１２４は、金属部材Ｍ３と接触し且つ熱伝導率が高いので、その温度は金属部材Ｍ３の温度と同じとなる。よって、温度センサ５０で抵抗体１２４の温度を検知することによって、金属部材Ｍ３の温度を関接的に検知することができる。

【0076】

制御ユニット１６０は、温度センサ５０から検知信号、操作部１６１から入力された情報及びその記憶部に格納された射出圧力、金型保持圧力、設定温度Ｔｓ、設定保持時間Ｈｓなどの制御情報に基き、可動金型１１２、ヒータ１５、電源３１、射出ユニット１４０、搬送装置１７３などに制御信号を出力する。尚、制御ユニット１６０は、本発明の制御部に相当する。

【0077】

次に、上述したインサート成形装置１０１を用いて、本発明の第２実施形態に係るインサート成形方法を実施する際の処理について図１０を参照して説明する。尚、以下のＳ２２〜Ｓ３１の処理は、制御ユニット１６０により実行される。Ｓ２２〜Ｓ３１の処理中は、ヒータ１５が作動して金型１１０の温度が所定の設定温度に維持されると共に、図示しない冷却機構によって冷却板１２６に冷却流体が循環されている。

【0078】

作業者により操作部１６１のスタートスイッチがＯＮされると（Ｓ２１：ＹＥＳ）、搬送装置１７３によって金属部材Ｍ３を搬送して、固定金型１１１上に金属部材Ｍ３の樹脂成形部Ｍ４が一体に成形される部分を設置する（Ｓ２２）。その後、可動金型１１２を下降させて、金型１１０を閉じる（Ｓ２３）。

【0079】

そして、電源３１を始動させて、電極１２１に通電する（Ｓ２４）。これにより、抵抗体１２４が加熱されて温度が上昇し、これに伴い金属部材Ｍ３の温度も上昇する。

【0080】

その後、温度センサ５０が検知する抵抗体１２４の温度Ｔが設定温度Ｔｓを超えた後（Ｓ２５：ＹＥＳ）、抵抗体１２４の設定温度Ｔｓを維持した状態を保ちながら、射出ユニット４０から各キャビティＣ内に溶融樹脂を注入する（Ｓ２６）。尚、設定温度Ｔｓの維持は、温度センサ５０が、オフ信号又はオン信号を電源３１に直接出力することによって行われる。

【0081】

そして、予め設定された所定の設定温度Ｔｓを維持した状態を保ち、予め設定された所定の設定保持時間Ｈｓだけ溶融樹脂の注入を継続する（Ｓ２７）。

【0082】

設定保持時間Ｈｓ経過後、電源３１を停止して、電極１２１の通電を終了する（Ｓ２８）。そして、図示しない冷却機構により冷却板１２６に冷却流体を循環させて、電極２１を冷却する（Ｓ２９）。

【0083】

温度センサ５０が検知する抵抗体１２４の温度Ｔが樹脂の軟化温度未満になったとき（Ｓ３０：ＹＥＳ）、冷却を終了させ（Ｓ３１）、その後、可動金型１１２を上昇させて固定金型１１１から製品Ｍを離型させる（Ｓ３２）。

【0084】

そして、搬送装置１７３によって金属部材Ｍ３を搬送して、固定金型１１１上に金属部材Ｍ３の樹脂成形部Ｍ４が一体に成形される部分を設置する（Ｓ２２）。以降同様に、Ｓ２２以下を繰り返す。

【0085】

（実施形態の効果）
以上説明したように、第１及び第２の実施形態では、金属部材Ｍ１，Ｍ３に樹脂成形部Ｍ２，Ｍ４が一体に成形され完成した製品Ｍが得られる。溶解樹脂をキャビティＣに注入する際に、設定温度Ｔｓを維持した状態が保持されるので、樹脂成形部Ｍ２，Ｍ４の樹脂は良質なものとなる。以下、具体的に説明する。

【0086】

従来は、温度センサから入力された検知信号を受けた制御部が電源にオン又はオフを指示していたので、図１１に示すように、実際の温度が設定温度から大きく、例えば数℃から数十℃乖離することがあった。設定温度より高温になり過ぎると、樹脂が劣化するという問題がある。また、設定温度を保持する時間が長いと、逆に設定温度未満になる場合も生じ、この場合には、樹脂が部分的に硬化して均一性が失われるという問題があった。

【0087】

本実施形態では、設定温度Ｔｓの維持は、温度センサ５０がオフ信号又はオン信号を電源３１に直接出力することによって行われるので、図１２に示すように、設定温度Ｔｓは上下１℃以内程度に収まる。これによって、樹脂成形部Ｍ２，Ｍ４は均質で良質なものとなる。

【0088】

さらに、金属部材Ｍ１，Ｍ３の両端部を抵抗体２４，１２４で挟んだ状態で、電極２１，１２１に通電することにより、金属部材Ｍ１，Ｍ３全体を均一に加熱することができる。

【0089】

さらに、抵抗体２４，１２４と直接する金属部材Ｍ１，Ｍ３は抵抗体２４，１２４と同様に加熱されて均一に加熱される。そして、電極２１，１２１全体を銅などで形成した場合と比較して（図１１参照）、図１２に示すように、通電された抵抗体２４，１２４は急速に温度が上昇するので、通電加熱する時間が短く、熱効率が優れ、サイクルタイムも短くなる。

【0090】

さらに、抵抗体２４，１２４と金型１０，１１０との間には吸熱部材１４，１１４が介在しており、この吸熱部材１４，１１４によって抵抗体２４，１２４からの熱の大部分が吸熱されるので、金型１０，１１０は然程温度が上昇しない。よって、図１２に示すように、溶融樹脂注入後に金型１０，１１０を素早く冷却することができ、サイクルタイムが短くなる。また、金型１０，１１０が高温にならないので、金型１０，１１０の寿命が長くなる。

【0091】

（実施例）
以下、本発明の実施例に挙げて説明する。

【0092】

上述したインサート成形装置１０１を用いて、金属部材Ｍ３と樹脂成形部Ｍ４とを一体に成形した。ただし、金属部材Ｍ３は、長さ４９ｍｍ、幅１２ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの長方形状板であり、樹脂成形部Ｍ４は、長さ４９ｍｍ、幅１２ｍｍ、厚さ３．０ｍｍの長方形状板であった。そして、接合面は一辺１２ｍｍの正方形状であった。

【0093】

金属部材Ｍ３の材質は、アルミニウム（Ａ１０５０）又はステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）であった。樹脂成形部Ｍ４の材質は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミドＭＸＤ−６（ＰＡＭＸＤ−６）又はポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）であった。

【0094】

ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）としては東レ株式会社製の１１０１Ｇ−Ｘ５４を、ポリアミド６としては宇部興産株式会社製の１０１５ＧＣ６を、ポリアミドＭＸＤ−６としては三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製の１０１２Ｆを、ポリフェニレンスルファイドとしては東ソー株式製のＢＧＸ−１３０を使用した。

【0095】

溶融樹脂の温度、金型１１０の設定温度、溶融樹脂の射出圧力、金型１１０の保圧、設定温度Ｔｓ、設定保持時間Ｈｓ、電極１２１への印加電流Ｉは、表１に示すように設定した。

【0096】

接合した部材に対して引張剪断試験を行った結果、全ての実施例で樹脂成形部Ｍ４の母材が破断した。これより、接合強度は強固であることが分かった。

【0097】

【表1】

【符号の説明】

【0098】

１，１０１…インサート成形装置、 １０，１１０…金型、 １１，１１１…固定金型、 １２，１１２…可動金型、 １３，１１３…絶縁体、 １４，１１４…吸熱部材、 ２０，１２０…電極ユニット、 ２１，１２１…電極、 ２２，１２２…押圧機構、 ２３，１２３…受電端子、 ２４，１２４…抵抗体、 ２５，１２５…電極基体、 ２６，１２６…冷却板、 ２７，１２７…ばね、 ２８，１２８…絶縁体、 ２９…接続導体、 ３０…通電ユニット、 ３１…電源、 ３２…給電端子、 ４０，１４０…射出ユニット（溶融樹脂供給部）、 ５０…温度センサ、 ６０，１６０…制御ユニット（制御部）、 Ｃ…キャビティ、 Ｍ…製品、 Ｍ１，Ｍ３…金属部材、 Ｍ２，Ｍ４…樹脂成形部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】