JP2014065253A - 射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体中央部に設けたボス部（固定部)を金属部とゴム部（弾性部)とにより構成すること、回転体の振動を抑制しつつ、さらに、回転体の射出成形をする際に高温・高圧の樹脂を流す場合において、樹脂とゴム部（弾性部)とが接触することによる変形及び劣化を抑制する。
【解決手段】ランナー部を介して樹脂を金型に流すことにより、回転軸により回転する回転体の射出成形を行う射出成形方法において、前記回転体は、該回転体の回転軸方向断面の中央部に設けられ、前記回転軸を内部に通すことにより、前記回転軸を前記回転体に固定するための固定部が設けられ、該固定部は、金属部と弾性部とから構成され、該固定部の前記回転軸を通すための孔部に隔離部が挿入されることで、該隔離部は前記ランナー部と前記弾性部とが接触しないように隔離する。
【選択図】図８

Description

本発明は、特に回転体の射出成形方法に関する。

樹脂部品は主に金型に高温で溶融した樹脂を高圧で射出し、金型内に充填された樹脂を冷却、固化させて成形されるものである。業務用空調機に用いられる送風用のファンは、このように樹脂を成形したものが多く使用されている。図１に送風ファン１とモータ２とを金属単体ボス８により連結した正面図とＡ−Ａ断面図を示す。一般的に送風ファン１の中央部に設けられた段付き形状の金属単体ボス８にモータ２の回転軸４を挿入し、モータが発生したトルクは回転軸４と送風ファンの接合部を介し、送風ファン１を駆動する。

送風ファンのような回転体の射出成形方法について、従来たとえば、特許文献１に示すような方法が開示されている。この特許文献１においては「中心に環状金属部材５を備えた回転体１１を形成するためのキャビティ１０を複数の金型によって構成し、このキャビティ１０の軸心部に環状金属部材５が外嵌する軸部４１と、環状のフィルムゲート９を形成するフランジ部４２とを有するボス金型４を配置し、軸部４１によって環状金属部材５を保持するとともに、フランジ部４２と金型との間で環状金属部材５を挟み込んだ状態で、フィルムゲート９からキャビティ１０に溶融樹脂を注入し、キャビティ１０に注入された樹脂を所定圧力下で硬化させる際に、フランジ部４２をランナー側に移動させフィルムゲート９を遮断することによって、回転体１１とランナー８とを分離し、樹脂硬化後に複数の金型を開く。」と記載されている（要約参照）。

特開２００８−２６５０１６号公報

特許文献１のような回転体は、モータ等の回転電機によって駆動されると、運転時にモータに発生する振動が回転体に直接伝達し、回転体が振動する現象が起こる。これにより回転体の静音性、寿命などに影響を及ぼす場合があるが、この点について特許文献１には何ら示されていない。

図２は、この振動を考慮して、金属部５と、回転軸４を接合する金属部７と、これらの金属部の間にインサートされたゴム部６とにより樹脂部と接合するボス部として一体成形されたゴム付きボス９を構成したものである。このゴム部６により、モータに発生した振動をボスのゴム部６により吸収し、たとえば送風ファン等の回転体の振動を抑制する効果がある。

しかし、回転体の射出成形をする際に高温・高圧の樹脂がゴム付きボス９のランナー側の面１８を通過する際に、ゴム付きボス９のゴム部６と接触してしまうとゴム部６の変形及び劣化を招く虞がある。

そこで本発明は、回転体中央部に設けたボス部（固定部)を金属部とゴム部（弾性部)とにより構成すること、上記した回転体の振動を抑制しつつ、さらに、回転体の射出成形をする際に高温・高圧の樹脂を流す場合において、樹脂とゴム部（弾性部)とが接触することによる変形及び劣化を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、「ランナー部を介して樹脂を金型に流すことにより、回転軸により回転する回転体の射出成形を行う射出成形方法において、前記回転体は、該回転体の回転軸方向断面の中央部に設けられ、前記回転軸を内部に通すことにより、前記回転軸を前記回転体に固定するための固定部が設けられ、該固定部は、金属部と弾性部とから構成され、該固定部の前記回転軸を通すための孔部に隔離部が挿入されることで、該隔離部は前記ランナー部と前記弾性部とが接触しないように隔離すること」を特徴とするものである。

本発明によれば、ランナーをボスに内臓されたゴムとの直接接触を回避できる。ランナーを成形品中央に配置することが可能となり、成形品のバランスを維持とランナーの最小化を実現できる。ボスをインサートする際に内径検査ができるため、検査ゲージ及び検査工数を削減することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

送風ファン１とモータ２の回転軸４とを金属単体ボス８により連結した正面図とＡ−Ａ断面図を示す。 段付き形状のゴムと金属一体成形されたゴム付きボス９の正面図とＢ−Ｂ断面図を示す。 ボス内径検査ゲージの正面図とＣ−Ｃ断面図である。 段付き形状の金属単体ボスを使用した送風ファンの正面図とＤ−Ｄ断面図である。 段付き形状のゴムと金属一体成形されたボスを使用した送風ファンの正面図とＥ−Ｅ断面図である。 ボスから外れた位置に１本ランナーを配置した送風ファンの正面図とＦ−Ｆ断面図である。 ピンポイントゲートを配置した送風ファンの正面図とＧ−Ｇ断面図である。 ランナーを中央に配置した段付き形状のゴムと金属一体成形されたボスを使用した送風ファン送風ファンとＨ−Ｈ断面図である。 ボスと樹脂を隔離する部材の正面図とＩ−Ｉ断面図である。 段付き形状ないボスの正面図とＪ−Ｊ断面図である。である。 ランナーを中央に配置した段付き形状ないボスを使用した送風ファンとＫ−Ｋ断面図である。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

図１は送風ファン１とモータ２の回転軸４とを金属単体ボス８により連結した正面図とＡ−Ａ断面図を示す。本図のように、モータ２の回転軸４を送風ファン１の中央にある金属単体ボス８に挿入し、連結するような構造となる。この金属単体ボス８というインサート部品を使用することで強度アップを図るものである。また、金属単体であることにより高温・高圧の樹脂が射出成形の際に金属単体ボス８と接触しても変形することがないというメリットもある。送風ファン１は段付き形状の金属単体ボス８が射出成形時に金型にインサートされ、次に樹脂を射出する方法で金属単体ボス８と送風ファンの樹脂部分を一体したものである。

しかし、このような場合には上記したように、回転軸４と送風ファン１の接合部に大きなトルクが発生するため、樹脂である送風ファン１の接合部は強度と耐久性が劣ることから、磨耗や変形が生じる場合がある。つまり、送風ファン１とモータ２は機械的に接合されているため、運転時にモータ２に発生する振動は送風ファン１に直接伝達し、送風ファン１が振動する現象が起こる。すると送風ファン１の送風効率や静音性及び寿命などに影響を及ぼす場合がある。

図２は、段付き形状のゴムと金属一体成形されたゴム付きボス９の正面図とＢ−Ｂ断面図を示す。図２に示すゴム付きボス９は、送風ファン１の樹脂部と接合する金属部５と回転軸４と接合する金属部７と、これらの金属部の間にインサートされたゴム部６とが一体となって構成され、段付き形状となっている。このゴム部６により、モータ２に発生した振動がボスのゴム部６に吸収され、送風ファン１の振動を抑制することができる。

ここで、回転軸４を確実に段付き形状のゴム付きボス９に挿入できるようにするため、ゴム付きボス９の金属部７の内径aは一定の公差となるように定められている。この公差となるようにするために、一般的にはゴム付きボス９を金型にインサートする前に、図３に示しているような専用のゲージによりゴム付きボス９の内径検査を行う必要があり、検査工数の増加を招いている。

ここで、金属製ボス８を使用した送風ファンにおける射出成形について説明する。
図４に示すように、射出成形機から送られる樹脂は送風ファン１の樹脂部までのルートであるランナー１０により金型に送られる。このランナー１０は図４に示すように送風ファン１の中央部に配置される。この場合は、射出成形機からの樹脂が金属製ボス８のランナー側の面１８に経由し、送風ファン１の樹脂部３に到達する構造である。この構造のメリットはランナー部分が小さく、また、樹脂が送風ファン１０の中央部から均等に流れるため、送風ファン１のアンバランス量が小さくなる。

一方、図２で示したゴムと金属一体成形されたゴム付きボス９を使用する場合、図４で示したような送風ファン１の樹脂部３とランナー１０との配置とすると、図５に示しているように、送風ファン１の中央部に配置するランナー１０は射出成形時に高温・高圧となっており、この高温・高圧の樹脂がゴム付きボス９のランナー側の面１８を通過する際、ゴム付きボス９のゴム部６と接触してしまうため、これによりゴム部６の変形及び劣化を招く虞がある。

図６にゴム付きボス９から外れた位置に１本だけランナー１１を配置した送風ファンの正面図とＦ−Ｆ断面図を示す。この場合は送風ファン１の中央から外れた位置に、一本のランナー１１が配置されているため、ランナー１１とゴム付きボス９のゴム部６との接触は回避できるが、樹脂が送風ファン１に不均等的に流れることにより、送風ファン１のアンバランス量が大きくなる傾向が高く、品質を安定させることが難しい。

図７にピンポイントゲートを配置した送風ファン１の正面図とＦ−Ｆ断面図を示す。この場合は樹脂が送風ファン１の中央を基準とした複数のピンポイントゲートのランナー１２から送風ファン１に均等に流すことができるため、送風ファン１のアンバランス量は小さくすることができる。しかし、この場合のランナー１２はランナー１０とランナー１１より大きいため、成形に必要な樹脂材料が多くなり、またランナー１２は成形後に成形品（送風ファン）と分離し、廃棄する必要があるため、送風ファンの中央を基準として複数配置したピンポイントゲートのランナー１２を採用する場合の生産コストが高くなる。

このため、ゴム付きボス９を使用する送風ファン１のランナーを中央部に配置してコスト高を抑えながら、さらにゴム付きボス９のゴム部６の変形及び劣化を防止させることが重要となる。

図８にランナー１３を中央に配置したゴム付きボス９を使用した送風ファン１とＨ−Ｈ断面図を示す。
また、図９にゴム付きボス９と樹脂とを隔離する隔離部材１４の正面図とＨ−Ｈ断面図を示す。ゴム付きボス９を樹脂から隔離する隔離部材１４は太い円周部１５と細い円周部１６に構成される。隔離部材１４はゴム付きボス９に組付けて金型にインサートされる。ゴム付きボス９の面１８に隔離部材１４の太い円周部１５が被せられ、隔離部材１４の太い円周部１５の外径ｇがゴム付きボス９のゴム部６の径ｃより大きいため、ランナー１３及びランナー１３から流れる高温・高圧の樹脂がゴム部６に流れるのを防止し、ゴムと樹脂の接触を防ぐことができる。

すなわち、本実施例では、ランナー部（ランナー１３）を介して樹脂を金型に流すことにより、回転軸４により回転する回転体（送風ファン１）の射出成形を行う射出成形方法において、回転体（送風ファン１）は、該回転体（送風ファン１）の回転軸４方向断面の中央部に設けられ、回転軸４を内部に通すことにより、回転軸４を回転体（送風ファン１）に固定するための固定部（ゴム付きボス９）が設けられる。そして、固定部（ゴム付きボス９）は、金属部（５、７）と弾性部（ゴム部６)とから構成され、該固定部（ゴム付きボス９）の回転軸４を通すための孔部に隔離部（隔離部材１４）が挿入されることで、該隔離部（隔離部材１４）はランナー部（ランナー１３）と弾性部（ゴム部６)とが接触しないように隔離するものである。また固定部（ゴム付きボス９）は、金属部７により回転軸４を固定するとともに金属部７を外周側から覆うように弾性体（ゴム部６)が配置される。

本実施例のこの構造によれば、樹脂が図４に示した構造と同じように流れるため、アンバランス量が小さい送風ファン１を成形できる。且つ、ランナーが小さいため、成形に必要な樹脂材料が少なく、生産コストの削減が実現できる。

なお隔離部（隔離部材１４）は、固定部（ゴム付きボス９）の孔部の内径検査ゲージ機能を有することにより、専用内径検査ゲージによる検査工程を不要とすることができる。つまり、細い円周部１６の直径はボス内径検査ゲージに必要な寸法に指定されており、ゴム付きボス９に挿入する際にゴム付きボス９の内径を検査することができる。このため、内径検査ゲージの製作と検査工数の削減ができ、生産コストと生産工数の削減が実現できる。また、ボス内径検査において、専用ケージによる検査を不要とすることが可能となる。

次に、本発明の実施例２に係る多種類ボスのインサート成形方法や金型構造について説明する。なお、上記実施例１と同様の機能の構成要素には同符号を付してその説明は省略する。送風ファンの翼形状が同じ場合は、段付き形状の金属単体ボス８と段付き形状のゴムと金属一体成形されたボス９の２種類或いはその他の形状及び材質のボスを使用する場合がある。図１０に段付きの形状ないボスの正面図とＩ−Ｉ断面図を示す。この段付き形状のないボス１７は段付き形状の金属単体ボス８と段付き形状のゴムと金属一体成形されたボス９とともに、ボスの１例である。一般的に、送風ファンの翼形状が同じにしても、ボスの形状や材質が異なるため、それぞれのボスに応じて、専用の金型が必要である。しかし、この場合は金型の製作費用が多く必要となる。また、複数の金型を使用した場合には金型の取替えが必要となるため、生産工数が多くなる。このため、１つ金型で多種類のボスを対応できることが課題となる。そこで、１つ金型で多種類のボスを対応できる方法について以下説明する。

まず、段付き形状の金属単体ボスとボス８と段付き形状のゴムと金属一体成形されたボス９の場合について、２種類のボスは相似形状であり、且つ、外径寸法が同寸法である。その違いは発明が解決しようとする課題に述べたように、段付き形状の金属単体ボス８は金属の一体ものであり、段付き形状のゴムと金属一体成形されたボス９は金属とゴムを一体化したものである。この場合は、図８に示している構造を使用すれば、ランナーは送風ファンの中央に配置しても、樹脂とボスのゴム部６との接触がなく、１つ金型で２種類のボスを対応することができる。

また、段付き形状ないボス１７は段付き形状の金属単体ボスとボス８と段付き形状のゴムと金属一体成形されたボス９の形状が異なる場合、段付き形状ないボス１７の外径と段付き形状の金属単体ボスとボス８と段付き形状のゴムと金属一体成形されたボス９の樹脂部と接合する金属部の外径bは同じ寸法であれば、図１１に示しているような構造を採用することで、成形ができる。

実施例１に述べたように、ランナーが中央に配置することができるとともに、多種類のボスを対応することもできる。また、ボスフタをボス内径検査ゲージ機能を持たせることで、多種類のボスにしても、内径検査することができる。

以上、射出成形において、送風ファンのボスをインサート成形を対象とした成形方法と金型構造を説明するが、本発明はこれに限定されず、他のインサート成形に対しても同様に適用可能である。

１ 送風ファン
２ モータ
３ 送風ファンの樹脂部
４ 回転軸
５ 送風ファンの樹脂部と接合するゴム付きボスの金属部
６ ゴム付きボスのゴム部
７ 回転軸４と接合するゴム付きボスの金属部
８ 金属単体ボス
９ ゴム付きボス
１０ 送風ファンの中央部に配置するランナー
１１ 送風ファンの中央ら外れた位置に配置する一本ランナー
１２ 送風ファンの中央に基準した複数ピンポイントゲートのランナー
１３ 送風ファンの中央部にボスと樹脂の隔離部材に経由するランナー
１４ ボスと樹脂を隔離する部材
１５ １４の太い円周部
１６ １４の細い円周部
１７ 段付き形状ないボス
１８ ボスのランナー側の面
１９ ９の内径a
２０ ９の樹脂部と接合する金属部の外径b
２１ ９のゴム部の外径ｃ
２２ ９のモータ回転軸を接合する金属部の外径ｄ
２３ ボス内径検査ゲージの外径e
２４ １６の外径f
２５ １５の外径g
２６ １７の内径ｈ
２７ １７の内径i

Claims (4)

1. ランナー部を介して樹脂を金型に流すことにより、回転軸により回転する回転体の射出成形を行う射出成形方法において、
   前記回転体は、該回転体の回転軸方向断面の中央部に設けられ、前記回転軸を内部に通すことにより、前記回転軸を前記回転体に固定するための固定部が設けられ、
   該固定部は、金属部と弾性部とから構成され、
   該固定部の前記回転軸を通すための孔部に隔離部が挿入されることで、該隔離部は前記ランナー部と前記弾性部とが接触しないように隔離することを特徴とする射出成形方法。
2. 請求項１に記載の射出成形方法において、
   前記回転体は送風ファンであることを特徴とする射出成形方法。
3. 請求項１に記載の射出成形方法において、
   前記固定部は、前記金属部により前記回転軸を固定するとともに前記金属部を外周側から覆うように前記弾性体が配置されることを特徴とする射出成形方法。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の射出成形方法において、
   前記隔離部は、前記固定部の前記孔部の内径検査ゲージ機能を有することにより、専用内径検査ゲージによる検査工程を不要としたことを特徴とする射出成形方法。