JP2706627B2 - 成形プラスチック部品を形成する方法およびコアリング組立体 - Google Patents

成形プラスチック部品を形成する方法およびコアリング組立体

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は成形プラスチック部品の
外面成形および生産のための一体融解回収(melt−
out)金属コア組立体に関する。特に本発明はプラス
チック射出成形部品を形成するのに使用されるコア組立
体に複数の金属リングを形作ることに係り、そして特に
本発明は自動変速機のための多ブレードプラスチックタ
ービンロータの製作に適用できる。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】入り
組んだ複雑な融解回収金属合金部品は最高技術水準の工
具製作原理の既知離型技術によって製作され得ない内部
または外部アンダカット(undercut)およびく
りぬき区域を有するプラスチック部品を形成するためプ
ラスチックによる外面成形のために作られる。融解回収
合金コアはプロペラ、タービン、ステータ、ポンプホイ
ール、インペラおよびその他の円形配列部品であってワ
ンピース(one piece)構造として成形されな
くてはならないが在来の手段による成形を不可能にする
極度に重なり合うブレードまたは流路(channe
l)を有するもののごとき製品を製造するため使用され
る。タービンのごとき射出成形プラスチック部品を作る
のに用いられる製造手順を開発するための一つのアプロ
ーチが、仕上げられたプラスチック部品の要求外部また
は内部ジオメトリーを形成するため、複数の金属コアセ
グメント、典型的には各ブレードまたはベーンに対して
一つ、の使用を開示する米国特許第5173237号に
提案されている。単一コアセグメントはプラスチック成
形機に取付けられた型(mold)内にコア組立体を装
填する前にリング形に組立てられる。先行技術は各コア
セグメントが手作業によってコア組立体内に挿入される
ことを要求しまたは可能な場合はロボット装置によって
単一セグメントの組立てを自動化する。最初に典型的に
7〜30の比較的多数の単一コアセグメントを製作し、
次いでこれらコアセグメントをリング形の多コアセグメ
ント組立体に組立てなくてはならないことは、ともに時
間がかかりかつ極めて費用が高くつく。さらに、多コア
セグメント組立体における有意の公差累積は必然的に寸
法不適正およびコア組立体のぴったり合っていないセグ
メントからの過多フラッシュ(flash)によって生
じる劣った表面仕上げに起因する仕上げ不良部品を生む
に至る。従って、簡単かつ効率的な方式で、高品質で寸
法的に正確な部品に対するニーズを考慮に入れる多セグ
メントプラスチック部品を製作する方法が関連技術分野
において要望されている。
【0003】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は多セグ
メントプラスチック部品を射出成形するための独特の方
法および装置である。一般的に前記方法は型の前および
後部分によって型キャビティ内に配置されて固定される
コアリング組立体の使用を含む。前記コアリング組立体
は複数の内方へ延びたコアセグメントを有する一つまた
は二つの雌コアリングと、複数の外方へ延びたコアセグ
メントを有する一つまたは二つの雄コアリングとから形
成される。雌コアリングと雄コアリングは互いに相補形
であり、従って雄コアリングは雌コアリング内に挿入さ
れて鎖錠されそれにより仕上げられたコアリング組立体
を形成し得る。前記コアリング組立体は型の前部分およ
び後部分によって画成された型キャビティ内に配置され
る。第1および第2の型部分の閉鎖は成形のための適正
な位置にコアリング組立体を配置して確保する。型キャ
ビティ内に射出されたプラスチック材料はコアリング組
立体を外面成形してプラスチック部品(例えば、多ブレ
ード付きタービンロータなど)を形成する。プラスチッ
ク部品および外面成形されたコアリング組立体は次いで
型から移転されて熱浴内に配置されそれによりコアリン
グ組立体を融解回収してプラスチック部品を仕上げられ
た最終形状にする。
【0004】本発明の主要な利点の一つは、個々のコア
セグメントの製作において、製作および、個々のコアセ
グメントをリング形のコアに組立てるため必要な時間を
含む時間に関して、コストを排除することである。本発
明のもう一つの独特の利点は、寸法不適正および古いタ
イプの個々のセグメント間の嵌合不良によって成形間に
仕上げ不良部品品質および過多フラッシュを生じるに至
る個々のセグメントの組立間に生じる公差累積を排除す
ることである。すなわち、本発明の方法は先行技術にお
いて開示されたコア組立体を使用するとき不可避である
コアリングの組立間に生じる公差のいかなる累積をも排
除する。
【0005】さらに、もう一つの利点はコアリング組立
体のシングルまたはダブル雄および雌部品を製作するの
に必要な時間が減らされ、コアリング組立体を作るため
の型キャビティの数を減らすことを可能にし、それによ
りプラスチック射出成形機のサイクル時間と歩調を合わ
せるのに必要なコア型の数が減らされることである。
【0006】本発明のその他の特徴および利点は、添付
図面と共に以下の説明を検討した後、本発明がよりよく
理解されるにつれて容易に正しく認識されるであろう。
【0007】
【実施例】次ぎに図面特に図1を参照すると、射出成形
によって多セグメントプラスチック部品を製造する方法
が示される。全図面を通じて同一符号は同一素子を表
す。
【0008】図1を参照すると、融解金属タンク10は
融解状態の低融解温度合金の在庫品を有する。分配装置
12は二つのキャビティを有するコア型(core d
ie)14であって雄コアリング16および雌コアリン
グ18(図5(A)および図5(B)を見よ)を形成す
るのに使用されるもののなかに二つのノズル(各キャビ
ティに対して一つのノズル)を通じて融解合金の正確な
測定された量を圧入する。プラスチック射出成形機34
と歩調を合わせるために、二つのサイクル、すなわち二
組の雄コアリング16および雌コアリング18、はほぼ
1分以内に完了されなくてはならない。六軸能力を有す
るロボット20はコア型14から雌コアリング18を移
転しそして円周方向に指向されたそれを組立取付具22
に配置する。次ぎに、ロボット20は残る雄コアリング
16をコア型14から移転しそしてそれを、回転運動を
用いて、雌コアリング18内に挿入し、それらを互いに
鎖錠しそして完全なコアリング組立体24を形成する。
組立作業を完了した後、視覚および寸法検査が行われ
る。検査後、ロボット20は完全なコアリング組立体2
4を移転装置26上に配置する。移転装置26の端にお
いて、独立して走行するキャリッジ装置(carria
ge system)30上に取付けられた四軸能力を
有するロボット28は、外面成形(overmoldi
ng)のため二つのプラスチック射出成形機34の一つ
に取付けられた単一(図7を見よ)または多キャビティ
を有する型32の後部分33内に前記完全なコアリング
組立体24を装填する。この作業が行われる前に、先行
機械サイクルからの仕上げられた外面成形部品は、コア
リング組立体24を装填するため使用されたロボット2
8と同じキャリッジ装置30上を走行する部品移転ロボ
ット36によって移転されなくてはならない。部品移転
ロボット36はまたタービン(図3および図4を見よ)
またはプロペラと同様の部品において必要とされるハブ
38(図4を見よ)のごとき他のインサート(inse
rt)を担持しそして据付けるであろう。プラスチック
によって今や外面成形された完全なコアリング組立体2
4は、それから全金属合金を回収するために熱油浴を備
えた融解回収タンク(melt−out tank)4
0へ部品移転ロボット36によって送出される。油温度
は合金を融解して全プラスチック部品を触れられていな
いそして損なわれていない状態に保つのに最適の高さで
ある。
【0009】融解したコアリング組立体の合金は融解回
収タンク40の底に集まりそして、管41を介して、再
使用のため融解金属タンク10へ転送され、生産工程に
おける連続性を可能にする。融解回収タンク40の熱油
浴内に浸漬された仕上げられたプラスチック部品は洗わ
れそして濯がれなくてはならない。転送ロボット42は
あらい/すすぎタンク44内に部品を転送する。第2の
転送ロボット46はタービンのごとき仕上げられたプラ
スチック製品48を包装・発送区域50へ配達する。
【0010】次ぎに図2を参照すると、多セグメントプ
ラスチック部品を製造するための上に説明された方法
は、自動変速機の自動トルクコンバータにおいて使用さ
れる形式のごときタービンを製造するのに使用され得る
ことは理解されるであろう。図2はトルクコンバータ5
4を使用する典型的な自動変速機52を例示する。自動
変速機52は自動車機関において見られるごとき回転す
るクランク軸(図示せず)から一つ以上の動輪と結合さ
れた駆動装置へ動力を伝達するのに使用される。図2に
おいて例示されるように、動力は回転するクランク軸か
らフライホイール56と、クランク軸と共に回転するイ
ンペラ60に結合されたコンバータハウジング58とに
伝達される。インペラ60は、トロイド状流れ関係にお
いて、既知の方式でタービン62およびステータ64と
流体結合されている。タービン62はその内部に結合さ
れている複数の円周離間されたタービンブレード66を
有する。タービンシェル68は自動変速機52の歯車組
立体(全体として74で示される)が駆動可能にそれに
係合されている回転可能入力部材すなわち入力軸72に
典型的にスプライン結合によって駆動可能に結合されて
いるタービンハブ部材70(図4を見よ)に固定されて
いる。
【0011】高強度高温プラスチックから製造されたト
ルクコンバータ54において使用するためのタービン6
2は、それが製造される軽量かつ高強度の材料の故に、
金属に比しより効率的な流体流れを生じ、結果として燃
料の経済性をより良くし、騒音と振動とをより少なくす
ることが確認された。
【0012】次ぎに図3および図4を参照すると、自動
車の自動変速機において使用される形式のタービンブレ
ードが示される。タービン62はプラスチック製の外シ
ェル68、プラスチック製の内シェル74および前記外
シェル68と内シェル74とを互いに結合する複数のタ
ービンブレード66を有する。さらに、ハブ部材70が
成形工程を通じて外シェル68に結合されている。ハブ
部材70は入力軸72と結合するための溝付内孔を有す
る。極度に湾曲された翼型のブレード輪郭の結果として
生じるブレードからブレードへのオーバラップは、在来
のプラスチック成形技術によるいかなる離型作業をも拒
むことは理解されるであろう。従って、後に融解回収工
程を通じて取り除かれるコアリング組立体24上にター
ビン62を外面成形(overmold)する本発明
は、非常に複雑な入り組んだ設計が容易に製造されるこ
とを可能にする。
【0013】米国特許第5173237号に開示される
ごとき、プラスチックタービンブレードを成形するのに
使用するためのコアリング組立体を製造する先行技術に
よる方法は、プラスチック成形機サイクルを支持しかつ
維持するため十分な量の単一素子(その開示事項が引用
によってここに包含される米国特許第5173237号
の図2および図3における素子70を見よ)を提供し得
ない。典型的なプラスチック射出成形機サイクルはほぼ
1分である。さらに、タービンロータ62のごとき高度
に敏感な製品に対する品質期待、フラッシュおよび寸法
精度を満たす精密完全コア組立体に多数の単一コア(例
えば、米国特許第5173237号の総数18から30
に達する素子60を見よ)を組立てることは難しい。
【0014】本発明は図5(A)、図5(B)および図
6に例示されるごときコアリング組立体24を使用す
る。本願において、完全な雄コアリング16および雌コ
アリング18は低融解温度合金から作られる。これら合
金コアリングは高品質仕上げおよび微粒組織を有する。
各雄コアリング16および雌コアリング18はそれぞれ
多数のセグメント80、82であって完全なタービン6
2のため必要とされるブレードの総数の半分に等しいダ
ブルスペーシング配列を以て内フランジ84および外フ
ランジ86に結合されたものを担持している。個々の雄
コアリング16および雌コアリング18は鋳造間におけ
る合金のゼロ収縮の故に高精度に造型され得、従ってま
た完全に離間される。このプロセスは雄コアリング16
および雌コアリング18のセグメント80、82が原型
すなわちコア型14と等しい精度を以て造型されること
を可能にする。
【0015】次ぎに図6を参照すると、完全なコアリン
グ組立体24が示される。コアリング組立体24をこの
外形に組立てること、すなわち雄コアリング16を雌コ
アリング18内に挿入しそして雄コアリング16を雌コ
アリング18内に鎖錠するように回転すること、は隣接
セグメントに対する各セグメント80、82の正確な位
置を変化させない。それとは反対に、この方式でのコア
リング組立体24の組立ては、複数の単一セグメントか
らコア組立体を組立てる従来の方法を使用するとき固有
かつ不可避であるいかなる公差累積の可能性をも排除す
る。雄コアリング16または雌コアリング18のセグメ
ント80、82の横断面88は単一コア素子(米国特許
第5173237号の第18〜30)の横断面と同じで
ありそして横断面88が合金造型サイクルを決定するこ
とは理解されるであろう。従って、一つの雄コアリング
16または雌コアリング18を製作するために要する時
間は、後に他のコアセグメントの倍数、典型的には7〜
30、と共に金属コア組立体に組立てられなくてはなら
ない一つの単一コアセグメントを製作するために要する
時間と基本的に同じである。従って、一つまたは二つの
雄コアリング16または雌コアリング18を製作するた
めに使用できる時間は、典型的には10の約数によっ
て、有意的に増加される。これはキャビティの数を二
つ、すなわち雄コアリング16に対する一つと雌コアリ
ング18に対する一つ、に減少させかくして工程を簡単
化してそれをより効率的にすることを可能にする。先行
技術において開示された多コアセグメント組立工程を適
用する必要が無いことは、プラスチック成形機によって
命令される一サイクル内で莫大な量のセグメントを製作
する困難を軽くし、その結果として気楽で効率的な工程
設計を可能にする。
【0016】次ぎに図7を参照すると、型32内の完全
なコアリング組立体24上に外面成形されたタービン6
2が示される。タービン62は型32内に支持されたハ
ブ部材70を有し、一方、コアリング組立体24は雌コ
アリング18の外フランジ86および雄コアリング16
の内フランジ84を型32の前部分33と後部分35と
の間に挟むことによって支持されている。この配列はコ
アリング組立体24が型キャビティ内に正確に配置さ
れ、それにより、累積公差と劣った仕上げの部品品質と
を無くすることを可能にする。
【0017】様々の変更が、前掲請求項によってのみ限
定される本発明の範囲から逸脱することなしに、ここに
示された実施例に対し為され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による多セグメントプラスチック部品を
製造する装置の概略平面図。
【図2】明瞭にするため幾つかの部分が除去されてい
る、本発明によって製造され得る、タービンのごとき多
セグメントプラスチック部品を例示する自動変速機の斜
視図。
【図3】図2のタービンの部分平面図。
【図4】図2のタービンの部分側面図。
【図5】(A)は本発明による雄コアリングの斜視図。
(B)は本発明による雌コアリングの斜視図。
【図6】コアリング組立体の斜視図。
【図7】コアリング組立体上に外面成形されて示される
プラスチックタービンを有しそして型キャビティ内に配
置された型の断面を示す側面図。
【符号の説明】
10 融解金属タンク 12 分配装置 14 コア型 16 雄コアリング 18 雌コアリング 24 コアリング組立体 26 移転装置 30 キャリッジ装置 32 型 34 プラスチック射出成形機 40 融解回収タンク 44 あらい/すすぎタンク 52 自動変速機 54 トルクコンバータ 60 インペラ 62 タービン 66 タービンブレード 68 外シェル 74 内シェル 80 セグメント 82 セグメント 84 内フランジ 86 外フランジ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−178715(JP,A) 特開 昭61−252895(JP,A) 米国特許2890490(US,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 その上に成形プラスチック部品が外面成
    形される金属コアを使用して成形プラスチック部品を形
    成する方法において、 融解金属合金を分配する機械を用意する過程、 および雌コアリングを形成するため雄および雌コア型
    のなかに前記融解金属合金を注入する過程、 コアリング組立体を形成するため前記雄および雌コアリ
    ングを一緒に組立てる過程、 前記コアリング組立体を外面成形のため成形機内に装填
    する過程、および表面成形された部品から前記コアリン
    グ組立体を融解回収して融解金属合金を分配する前記機
    械へ融解金属合金を戻す過程を有する成形プラスチック
    部品を形成する方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の方法において、前記コ
    アリング組立体と組合わせて前記成形機内にハブを装填
    する過程を有する方法。
  3. 【請求項3】 成形プラスチック部品を製造する方法に
    おいて、 第1のフランジおよびそれから延びている複数のコアセ
    グメントを有する雄コアリングおよび第2のフランジお
    よびそれから延びている複数のコアセグメントを有する
    雌コアリングを有するコアリング組立体を形成する過
    程、 前部分および後部分によって画成された型キャビティ内
    に前記コアリング組立体を挿入し、前記前部分および後
    部分の閉鎖によって型がコアリング組立体を適所に確保
    するため前記前部分と後部分との間に前記第1のフラン
    ジおよび第2のフランジを挟む過程プラスチックを前記
    型内に注入して前記コアリング組立体を外面成形する過
    程、 部品および外面成形されたコアリング組立体を前記型キ
    ャビティから移転する過程、および前記コアリング組立
    体を前記仕上げられた部品から融解回収する過程を有す
    る成形プラスチック部品を製造する方法。
JP6247600A 1994-01-14 1994-10-13 成形プラスチック部品を形成する方法およびコアリング組立体 Expired - Lifetime JP2706627B2 (ja)

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US08/182,571 US5435960A (en) 1994-01-14 1994-01-14 Method of making multi-segment plastic components
US182571 1994-01-14

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JPH07205210A JPH07205210A (ja) 1995-08-08
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