JP2007263029A - 回転羽根の成型方法、回転羽根の成型用金型又はこれらにより成型された回転羽根 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストかつ簡単な方法で回転羽根のアンバランスを調整しうる回転羽根の成型方法、成型装置、及びこれらにより成型された回転羽根を提供する。
【解決手段】固定側型板５９と可動側型板７５間にインペラ３１を成型するためのキャビティ７９が形成され、可動側型板７５に、キャビティ７９の内周面に周方向に互いに離間して開口するとともに固定側型板５９と可動側型板７５の離接方向に延在する複数の外側貫通孔８１を形成し、この複数の外側貫通孔８１のそれぞれに挿抜可能な外側エジェクタピン８３挿入し、この外側エジェクタピン８３の長さを変えることによって、外側エジェクタピン８３の先端面のキャビティ７９の内周面に対する軸線方向の位置を変化させて成型品の肉厚を変化させインペラ３１の軸心回りのバランスを調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、送風機、コンプレッサ等に使用される回転羽根の成型方法及び成型用金型もしくはこれらによって成型された回転羽根に関する。

回転羽根を有する送風機としては、特許文献１に示すようなボルテックス式電動エアポンプが知られており、これは図３において符号１１で示すようなものである。このボルテックス式電動エアポンプ１１は、電動機１３と、この電動機１３の出力軸１５に装着された回転羽根としてのインペラ１７と、このインペラ１７を取り囲むブロアハウジング１９とを有している。そして、電動機１３でブロアハウジング１９内のインペラ１７を回転させ、エアダクト２１から吸引した空気をインペラ１７で回転して吐出口（図示せず）から吐出するようになっている。

このような電動エアポンプの騒音要因は、ポンプ流路内部の乱流騒音である放射音と、回転体のアンバランスが加振力となる振動騒音の２つである。この内、回転体のアンバランス源は、モーターとインペラであり、それぞれのアンバランスが合成した回転体総和のアンバランス量が大きいほど加振力が大きくなり振動騒音が大となる。

今日、電動機については、その製造工程中でバランス調整が行われているが、インペラについては、成型後に回転アンバランス量に応じて重りを付けるプラスバランスと成型樹脂を削り取るマイナスバランス加工が行われていた。しかしながら、このプラスバランス及びマイナスバランスの作業は、手間がかかりコストアップ要因になるという問題点があった。

特開２００５−２９１１４９号公報

本発明は、上記問題点を解決することをその課題とし、低コストかつ簡単な方法で回転羽根のアンバランスを調整しうる回転羽根の成型方法、成型装置、及びこれらにより成型された回転羽根に関する。

上記課題を解決するため、互いに離接する一対の金型（５９，７５）間に、この金型（５９．７５）の離接方向に軸線を有する回転羽根（３１）を成型するためのキャビティ（７９）が形成され、一対の金型（５９，７５）のいずれか一方又は双方に、キャビティ（７９）の内周面に周方向に互いに離間して開口するとともに金型（５９，７５）の離接方向に延在する複数の穴（６３，８１，８７）を形成し、この複数の穴（６３，８１，８７）のそれぞれに挿抜可能な柱状コア（６５，８３，８９）を挿入し、穴に挿入される柱状コア（６５，８３，８９）の長さを変えることによって、柱状コア（６５，８３，８９）の先端面の前記キャビティ（７９）の内周面に対する軸線方向の位置を変化させて成型品の肉厚を変化させ、回転羽根（３１）の軸心回りのバランスを調整する手段を採用している。この手段にあっては、低コストかつ簡単な方法で回転羽根のアンバランスを調整しうる。

上記課題を解決するため、柱状コア（６５，８３，８９）は、少なくとも３個周方向に等間隔に設けられている手段を採用している。したがって、周方向のいかなるアンバランスも調整することできるとともに、調整の効率を上げることができる。

上記課題を解決するため、柱状コアは、イジェクタピン（８３，８９）である手段を採用し、柱状コアは、ゲートブッシュ（６５）である手段を採用することができる。したがって、既にある部材をそのまま利用することができ、別途新たに柱状のコアを設ける必要がない。

上記課題を解決するため、上記回転羽根の成型方法、成型用金型によって成型された回転羽根を採用することができ、円盤状の回転羽根本体（３３）と、この回転羽根本体（３３）の外周に設けられた多数のフィン（３５）とを有する回転羽根において、回転羽根本体（３３）の一方の面又は両面に、周方向に離間して複数の凹凸部（４１，４３，４７）が形成され、これら凹凸部（４１，４３，４７）の突出量又は陥没量によって回転羽根の軸心回りのバランスが調整されている手段を採用することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を参照して説明する。

図２（ａ）ないし（ｃ）は、本発明にかかる射出成型方法及び射出成型装置によって成型されるインペラ３１を示している。このインペラ３１は円盤状のインペラ本体３３を有し、このインペラ本体３３の外周には多数のフィン３５が形成されている。また、インペラ本体３３の中心部には、電動機の出力軸が挿入されて固定される取付穴３７が形成されている。

このようなインペラ３１において、インペラ本体３３の一方の面３９には、後述する第１のイジェクトピンによって形成される円形の第１の凹凸部４１が周方向に等間隔に１２個形成されている。また、この第１の凹凸部４１の内側には、第２のイジェクトピンによって形成される円形の第２の凹凸部４３が周方向に等間隔に１２個形成されている。

また、インペラ本体３３の他方の面４５には、後述するゲートブッシュによって形成された円形の凹凸部４７が１２個形成されている。

次に、このようなインペラ３１を成型する射出成型用金型について図１を参照して説明する。この射出成型用金型５１は、固定側金型５３と可動側金型５５を有している。固定側金型５３は、固定側取付板５７と、この固定側取付板に取り付けられた固定側型板５９とを有しており、この固定側型板５９には、インペラ３１の軸方向の一方の側の半分を成型する固定側キャビティ６１が形成されている。この固定側チャビティ６１には、このキャビティに開口するとともに固定側金型５３と可動側金型５５の離接方向に延在する貫通孔６３が周方向に等間隔に１２個形成されている。これら１２個の貫通孔６３中には１２個のゲートブッシュ６５が着脱可能に挿入されている。そして、このゲートブッシュ６５を通って溶融樹脂がキャビティへ供給されるようになっている。なお、符号６７は、ゲートブッシュ６５に溶融樹脂を供給するスプルブッシュである。

一方、可動側金型５５は、可動側取付板６９を有している。この可動側取付板６９には、スペーサブロック７１を介して可動側受け板７３が支持されており、この可動側受け板７３には、可動側型板７５が設けられている。この可動側型板７５には、インペラ３１の軸方向の他方の側の半分を成型する可動側キャビティ７７が形成されている。そして、この可動側キャビティ７７と固定側キャビティ６１とで、キャビティ７９が構成されている。この可動側キャビティ７７のうちインペラ本体３３を画成する部分の外周側には、このキャビティに開口するとともに固定側金型５３と可動側金型５５の離接方向に延在する外側貫通孔８１が１２個形成されている。これら１２個の外側貫通孔８１の中には１２個の外側エジェクタピン８３が着脱可能に挿入されており、これら外側エジェクタピン８３はその基部を突き出し板８５に固定されている。また、可動側キャビティ７７のうちインペラ本体３３を画成する部分の内周側には、このキャビティ７７に開口するとともに固定側金型５３と可動側金型５５の離接方向に延在する内側貫通孔８７が１２個形成されている。これら１２個の内側貫通孔８７の中には１２個の内側エジェクタピン８９が着脱可能に挿入されており、これら内側貫通孔８７、内側エジェクタピン８９は、外側貫通孔８１、外側エジェクタピン８３より小径になされている。そして、これら内側エジェクタピン８９はその基部を突き出し板８５に固定されている。

このような構成において、ゲートブッシュ６５については、装着時にその先端面が固定側キャビティ６１と面一になるような長さの標準ゲートブッシュ６５ａと、この標準ゲートブッシュ６５ａより僅かに長く段階的に長さが異なる（例えば０．２ｍｍずつ長い）複数の長めゲートブッシュ６５ｂと、標準ゲートブッシュ６５ａより僅かに短く段階的に長さが異なる（例えば０．２ｍｍずつ短い）複数の短めゲートブッシュ６５ｃとを予め準備しておく。また、外側エジェクタピン８３については、装着時にその先端面が可動側キャビティ７７と面一になるような長さの標準外側エジェクタピン８３ａと、この標準外側エジェクタピン８３ａより僅かに長く段階的に長さが異なる（例えば０．２ｍｍずつ長い）複数の長め外側エジェクタピン８３ｂと、標準外側エジェクタピン８３ａより僅かに短く段階的に長さが異なる（例えば０．２ｍｍずつ短い）複数の短め外側エジェクタピン８３ｃとを予め準備しておく。さらに、内側エジェクタピン８９については、装着時にその先端面が可動側キャビティ７７と面一になるような長さの標準内側エジェクタピン８９ａと、この標準内側エジェクタピン８９ａより僅かに長く段階的に長さが異なる（例えば０．２ｍｍずつ長い）複数の長め内側エジェクタピン８９ｂと、標準内側エジェクタピン８９ａより僅かに短く段階的に長さが異なる（例えば０．２ｍｍずつ短い）複数の短め内側エジェクタピン８９ｃとを予め準備しておく。

次に、このような射出成型用金型５１を使用してバランス調整されたインペラを製造する手順について説明する。

まず、射出成型用金型５１に、標準ゲートブッシュ６５ａ、標準外側エジェクタピン８３ａ、標準内側エジェクタピン８９ａを装着する。次いで、この状態で標準ゲートブッシュ６５ａを通してキャビティ７９に溶融樹脂を充填し、その後、通常の方法で成型品のインペラを離型する。

この標準状態で成型したインペラのバランスを測定し、その結果に基づいて、すでに装着されている標準ゲートブッシュ６５ａ、標準外側エジェクタピン８３ａ、標準内側エジェクタピン８９ａの一部を、短めゲートブッシュ６５ｃ、短め外側エジェクタピン８３ｃ、短め内側エジェクタピン８９ｃ、長めゲートブッシュ６５ｂ、長め外側エジェクタピン８３ｂ、長め内側エジェクタピン８９ｂに交換することによってバランス調整を行う。すなわち、短めゲートブッシュ６５ｃ、短め外側エジェクタピン８３ｃ、短め内側エジェクタピン８９ｃを使用することによって、その部分の肉付けを行い、長めゲートブッシュ６５ｂ、長め外側エジェクタピン８３ｂ、長め内側エジェクタピン８９ｂを使用することによって、その部分の肉削りを行って、成型品全体の重量バランスを調整する。そして、１つの金型についてこのバランス調整を行っておけば、その金型によって成型される全てのインペラについてバランス調整がされたことになる。

以上説明したように、このインペラの射出成型方法、インペラの射出成型用金型、これらによって成型されたインペラにあっては、互いに離接する一対の固定側型板５９と可動側型板７５に、これら固定側型板５９と可動側型板７５の離接方向に軸線を有するインペラ３１を成型するためのキャビティ７９が形成され、これら固定側型板５９と可動側型板７５のいずれか一方又は双方に、キャビティ７９の内周面に周方向に互いに離間して開口するとともに前記型板５９，７５の離接方向に延在する複数の貫通孔６３，８１，８７を形成し、この複数の貫通孔６３，８１，８７のそれぞれに挿抜可能なゲートブッシュ６５、外側エジェクタピン８３、内側エジェクタピン８９を挿入し、これらの貫通孔６３，８１，８７に挿入されるゲートブッシュ６５、外側エジェクタピン８３、内側エジェクタピン８９の長さを変えることによって、これらの先端面のキャビティ７９内周面に対する軸線方向の位置を変化させて成型品の肉厚を変化させ、インペラの軸心回りのバランスを調整するようにしているから、成型品毎に事後的に肉付け、肉削りを行う必要がなく、一つの金型について一度バランス調整を行っておけば、その金型についてはその後バランス調整の必要がなく、大幅に手間及びコストを削減することができる。

また、外側エジェクタピン８３等は、周方向に少なくとも３個設けられているから、周方向のどのようなアンバランスも調整することができる。また、周方向に等間隔に配設されているから、アンバランス状態およびそれに対する対応策についての解析を容易に行うことができる。

また、柱状コアとして、エジェクタピン、ゲートブッシュ等を採用しているから、既にある部材をそのまま利用することができ、別途新たに柱状のコアを設ける必要がない。

また、インペラ５１の両面についてバランス調整ができるから、周方向のバランス調整のみならず、３次元的なバランス調整も可能である。

なお、上記実施の形態においては、柱状コアとして、エジェクタピン８３，８９、ゲートブッシュ６５を採用しているが、これに限る必要はなく、キャビティの内周面に開口するとともに金型の離接方向に延在する穴に挿抜可能に挿入されたコアであればどのようなものでもよい。

また、上記実施の形態においては、イジェクタピン、ノズルインサートを周方向に等間隔に配置しているが、これに限る必要はなく等間隔でなくともよい。等間隔にすればバランス調整が容易にはなるが、等間隔でなくともバランス調整は可能である。

また、上記実施の形態においては、短めゲートブッシュ６５ｃ、短め外側エジェクタピン８３ｃ、短め内側エジェクタピン８９ｃ、長めゲートブッシュ６５ｂ、長め外側エジェクタピン８３ｂ、長め内側エジェクタピン８９ｂの長さを０．２ｍｍステップで変化させたものを準備しているが、このステップは０．２ｍｍに限る必要はなくバランスの振れの程度に応じて設定を変えてもよい。

また、上記実施の形態にあっては、標準ゲートブッシュ６５ａ、標準外側エジェクタピン８３ａ、標準内側エジェクタピン８９ａ以外に、短めゲートブッシュ６５ｃ、短め外側エジェクタピン８３ｃ、短め内側エジェクタピン８９ｃ、長めゲートブッシュ６５ｂ、長め外側エジェクタピン８３ｂ、長め内側エジェクタピン８９ｂを予め準備しているが、これに限る必要はなく、若干長めのゲートブッシュ、外側エジェクタピン、内側エジェクタピンを準備しておき、これらの長さを適宜グラインダ等で調整加工してバランス調整用に使用してもよい。

また、上記実施の形態においては、成型方法、成型装置として、射出成型方法、射出成型用金型を例にして説明しているが、これ以外にもダイキャスト成型、鋳物成型等にも適用できることは勿論である。

本発明の実施の形態である射出成型用金型を示す断面図。 図１に示す射出成型用金型で成型されたインペラを示す図であって、（ａ）はその正面図、（ｂ）は（ａ）中Ｂ−Ｂ線で示す矢視図、（ｃ）は（ａ）中Ｃ−Ｃ線に沿う断面図。 図２で示すインペラが例えば使用されるボルテックス式電動エアポンプを示す断面図。

符号の説明

３１ インペラ
３３ インペラ本体
３５ フィン
４１ 凹凸部
４３ 凹凸部
４７ 凹凸部
５１ 射出成型用金型
５９ 固定側型板
６３ 貫通孔
６５ ゲートブッシュ
７５ 可動側型板
７９ キャビティ
８１ 外側貫通孔
８３ 外側エジェクタピン
８７ 内側貫通孔
８９ 内側エジェクタピン

Claims (11)

1. 互いに離接する一対の金型（５９，７５）間に、この金型（５９．７５）の離接方向に軸線を有する回転羽根（３１）を成型するためのキャビティ（７９）が形成され、前記一対の金型（５９，７５）のいずれか一方又は双方に、前記キャビティ（７９）の内周面に周方向に互いに離間して開口するとともに前記金型（５９，７５）の離接方向に延在する複数の穴（６３，８１，８７）を形成し、この複数の穴（６３，８１，８７）のそれぞれに挿抜可能な柱状コア（６５，８３，８９）を挿入し、前記穴に挿入される前記柱状コア（６５，８３，８９）の長さを変えることによって、前記柱状コア（６５，８３，８９）の先端面の前記キャビティ（７９）の内周面に対する軸線方向の位置を変化させて成型品の肉厚を変化させ、回転羽根（３１）の軸心回りのバランスを調整することを特徴とする回転羽根の成型方法。
2. 前記柱状コア（６５，８３，８９）は、少なくとも３個周方向に等間隔に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の成型方法。
3. 前記柱状コアは、イジェクタピン（８３，８９）であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転羽根の成型方法。
4. 前記柱状コアは、ゲートブッシュ（６５）であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転羽根の成型方法。
5. 互いに離接する一対の金型（５９，７５）間に、この金型（５９，７５）の離接方向に軸線を有する回転羽根（３１）を成型するためのキャビティ（７９）が形成された回転羽根の成型用金型において、
   前記一対の金型（５９，７５）のいずれか一方又は双方に、前記キャビティ（７９）の周方向に互いに離間して開口するとともに前記金型（５９，７５）の離接方向に延在する複数の穴（６３，８１，８７）を形成し、この複数の穴（６３，８１，８７）のそれぞれに挿抜可能な柱状コア（６５，８３，８９）を挿入し、前記穴（６３，８１，８７）に挿入される前記柱状コア（６５，８３，８９）の長さを変えることによって、前記柱状コア（６５，８３，８９）の先端面の前記キャビティ（７９）の内周面に対する前記軸線方向の位置を変化させて成型品の肉厚を変化させ、これによって成型される回転羽根（３１）の軸心回りのバランスを調整することを特徴とする回転羽根の成型用金型。
6. 前記柱状コア（６５，８３，８９）は、少なくとも３個周方向に等間隔に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の成型用金型。
7. 前記柱状コアは、イジェクタピン（８３，８９）であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の回転羽根の成型用金型。
8. 前記柱状コアは、ゲートブッシュ（６５）であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の回転羽根の成型用金型。
9. 請求項１に記載の回転羽根の成型方法によって成型されたことを特徴とする回転羽根。
10. 請求項５に記載の回転羽根の成型用金型によって成型されたことを特徴とする回転羽根。
11. 円盤状の回転羽根本体（３３）と、この回転羽根本体（３３）の外周に設けられた多数のフィン（３５）とを有する回転羽根において、
    前記回転羽根本体（３３）の一方の面又は両面に、周方向に離間して複数の凹凸部（４１，４３，４７）が形成され、これら凹凸部（４１，４３，４７）の突出量又は陥没量によって回転羽根の軸心回りのバランスが調整されていることを特徴とする回転羽根。

Images