JP4441864B2 - 複合製品の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、互いに接合された二部材を有する複合製品の製造方法及び製造装置に関する。

上記複合製品を製造する方法としては、二部材間の相対位置精度や、シール性、接合強度等を高めるために、二部材を溶着により接合する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
図１２は、二部材１、２を溶着により接合する従来方法の一例を示している。この例では、導入孔３を有する第一部材１と第二部材２とを突き合わせ、当該突き合わせ面間に、導入孔３に接続された充填室４を形成した後、金型５のゲート部６及び導入孔３を通じて溶融原料を充填室４内に導入する。

特開昭６２−８７３１５号公報

しかし、図１２の例のように一般的にはゲート部６が第一部材１と金型５との界面を通されるため、導入孔３とゲート部６との接続境界の外周側では、ゲート部６が形成されている箇所７において第一部材１と金型５とが密着しない。そのため、ゲート部６の当該非密着箇所７を通過する溶融原料の圧力によって第一部材１と金型５とが離れ、溶融原料の非充填領域である第一部材１と金型５との間のクリアランス８に溶融原料が流入してしまうことがある。また、溶融原料の非充填領域である各部材１、２と金型５との間のクリアランス９に、第一部材１と金型５との界面を通されたゲート部６から溶融原料が流入することもある。このようにクリアランス８、９に流入した溶融原料は、冷却固化により図１２（Ｂ）に示す如きばりとなって各部材１、２の変形を惹起するため、二部材１、２間の相対位置精度が低下したり、充填室４からの原料漏れが生じて二部材１、２間のシール性及び接合強度が低下したりする。
本発明の目的は、二部材間の相対位置精度、シール性及び接合強度を高める複合製品の製造方法及び製造装置を提供することにある。

請求項１、４に記載の発明は、第一及び第二部材の突き合わせ面間の充填室に接続する第一部材にのみ開口する複数の貫通孔に金型の原料通路を接続し、前記型開閉機構の型締め作動によりこの貫通孔と原料通路との接続境界の外周側を取り囲む領域で金型を第一部材に密着させつつ、充填室内に溶融原料を充填する。そのため、貫通孔と原料通路との接続境界の外周側において溶融原料が第一部材と金型との間を抜けて各部材と金型との間のクリアランス等の非充填領域に溶融原料が流入する事態を防止できる。これにより第一及び第二部材の変形が回避されるので、二部材間の相対位置精度、シール性及び接合強度がいずれも高い複合製品を製造できる。
また、貫通孔としての排出孔を経由して原料通路としてのオーバーフロー部内に充填室内の余剰原料を排出するようにし、貫通孔としての排出孔は前記充填室の上方に開口されている。

図１２の例では、原料通路であるゲート部６が第一部材１と金型５との界面を通されるため、ゲート部６内の溶融原料が冷却固化した後にその固化物を除去するには、切削等の余分な加工が必要となり、コストアップする。
これに対して請求項２、５に記載の発明では、金型の原料通路が、貫通孔との接続端部側に向かって縮径している。これにより、原料通路内及び貫通孔内の溶融原料が冷却固化した後、第一部材に対して金型を原料通路の縮径方向とは逆方向に相対移動させるだけで、原料通路内の固化物を貫通孔内の固化物から容易に分離できる。したがって、上記相対移動を金型の型開時に実現することで製造工数を低減できるため、コストダウンが図られる。

尚、請求項３、６に記載の発明のように、原料通路としてのゲート部及び貫通孔としての導入孔を順次経由して充填室内に溶融原料を導入するようにしてもよい。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図２は、本発明の一実施形態により製造される複合製品としてのスロットル装置１０を示す。スロットル装置１０は車両に搭載され、スロットルバルブ１６の開閉により内燃機関の吸気流量を制御する。

まず、スロットル装置１０について、図２及び図３を参照しつつ説明する。
スロットル装置１０は、スロットルボディ１２、スロットルシャフト１４、スロットルバルブ１６、駆動部２０、駆動部カバー１８等を備えている。

スロットルボディ１２は、ボディ本体２２と駆動部ケース２４とから構成されている。筒部としてのボディ本体２２は樹脂で円筒状に形成され、内周側に吸気通路２６を有している。ボディ本体２２は、金属で棒状に形成されたスロットルシャフト１４の両端部を正逆回転自在に支持している。スロットルシャフト１４は、ボディ本体２２の中心軸線に略直交する形態で吸気通路２６を横切っている。スロットルシャフト１４において吸気通路２６内に位置している中間部は、樹脂で円板状に形成されたスロットルバルブ１６にインサートされている。スロットルバルブ１６は、その径方向がスロットルシャフト１４の軸方向に略一致するようにスロットルシャフト１４と一体化されており、スロットルシャフト１４と共に正逆回転する。スロットルバルブ１６の外周縁部とボディ本体２２のボア内壁部との間に形成されるクリアランスは、スロットルシャフト１４の回転角度に応じてサイズ変化する。このクリアランスのサイズ変化によって、内燃機関へ導かれる吸気の流量が調整される。

第二部材としての駆動部ケース２４は、ボディ本体２２と一体に樹脂成形されてスロットルボディ１２を構成している。駆動部ケース２４は、スロットルシャフト１４の軸方向に開く開口３２と、当該開口３２の外周側を取り囲む鍔部３３とを有している。第一部材としての駆動部カバー１８はカップ状に樹脂成形されており、開口の外周側を取り囲む鍔部３５を有している。駆動部カバー１８の鍔部３５は、溶着により駆動部ケース２４の鍔部３３に接合されている。駆動部カバー１８の内壁部には、スロットルシャフト１４の回転角度を検出する角度センサ（図示しない）がインサートされている。駆動部ケース２４と駆動部カバー１８とで囲まれる空間には、駆動部ケース２４に装着された駆動部２０が収容されている。駆動部ケース２４は電動モータ３６及び歯車機構３７等から構成されており、電動モータ３６により発生したトルクを歯車機構３７を通じてスロットルシャフト１４に伝達する。

このようなスロットル装置１０において、角度センサをスロットルシャフト１４に対して高精度に位置決めするには、駆動部カバー１８と駆動部ケース２４との間の相対位置精度を高める必要がある。また、スロットル装置１０において、電気的に作動する角度センサを水等から保護するには、駆動部カバー１８と駆動部ケース２４との間のシール性を高める必要がある。さらにまた、車両に搭載されるスロットル装置１０においては、車両振動に耐え得る接合強度を駆動部カバー１８と駆動部ケース２４との間に確保することが必要となる。
そこで本実施形態では、上記要求に応え得るスロットル装置１０の製造方法を図４のフローチャートに従って説明する。

ステップＳ１では、図５に示すように、貫通孔としての導入孔４０及び排出孔４２を有し且つ角度センサがインサートされた駆動部カバー１８を形成する。このステップＳ１では、駆動部カバー１８を一回の樹脂成形により形成して作業時間の短縮を図るようにしてもよい。あるいは、導入孔４０及び排出孔４２のないブランクを樹脂成形した後、切削や研磨等により当該ブランクを加工して導入孔４０及び排出孔４２を形成するようにしてもよい。以上、ステップＳ１が第一部材成形段階に相当する。

ステップＳ２では、図６に示すように、スロットルバルブ１６にインサートされたスロットルシャフト１４がスロットルボディ１２に支持されてなる樹脂成形品５０を形成する。このステップＳ２では、樹脂成形品５０を一回の樹脂成形により形成して作業時間の短縮を図るようにしてもよい。あるいは、スロットルバルブ１６にスロットルシャフト１４をインサート樹脂成形した後、当該スロットルシャフト１４を支持するスロットルボディ１２を樹脂成形するようにしてもよい。以上、ステップＳ２が第二部材形成段階に相当する。
尚、ステップＳ１及びＳ２については、一方の実施後に他方を実施するようにしてもよいし、双方をほぼ同時期に実施するようにしてもよい。

ステップＳ３では、図３に示すように、樹脂成形品５０の駆動部ケース２４に駆動部２０を装着する。
ステップＳ４では、図７に示す溶着装置１００を用いて、駆動部カバー１８と、樹脂成形品５０の駆動部ケース２４とを溶着により接合する。以上により、図２に示す如きスロットル装置１０が完成する。

次に、上記ステップＳ４で用いられる溶着装置１００について詳細に説明する。
図７に示すように、複合製品の製造装置としての溶着装置１００は、金型１１０、溶融樹脂を金型１１０へ射出供給する原料供給手段としての射出機１１２、並びに金型１１０の型開閉を行う型開閉機構１１４等を備えている。

複数のプレート１１６〜１１８からなる金型１１０では、プレート１１６、１１７の型合わせによって互いに隣接する二つのキャビティ１２０、１２２が形成される。一方の第一キャビティ１２０内には、他方の第二キャビティ１２２側に開口を向けた状態で駆動部カバー１８が収容配置される。また、第二キャビティ１２２内には、第一キャビティ１２０側に駆動部ケース２４の開口を向けた状態で樹脂成形品５０が収容配置される。図１及び図７に示すように、プレート１１６、１１７の型合わせ状態において各キャビティ１２０、１２２内に収容配置された駆動部カバー１８と駆動部ケース２４とは、それぞれの鍔部３５、３３同士を互いに突き合わされることとなる。そして、この状態において鍔部３５、３３の突き合わせ面間には、駆動部カバー１８の導入孔４０及び排出孔４２に連通接続し鍔部３５、３３の周方向に延びるドーナツ状の充填室４４が形成される。

プレート１１７には、第二キャビティ１２２内に収容配置された駆動部カバー１８の導入孔４０に連通接続する原料通路としてのゲート部１３０が形成されている。ゲート部１３０は、導入孔４０との接続端部１３０ａ側に向かって連続的に縮径するテーパ孔状に形成されている。ゲート部１３０の接続端部１３０ａが開口するプレート１１７の内面部１３１は、第二キャビティ１２２内に収容配置された駆動部カバー１８の鍔部３５において鍔部３３との突き合わせ面とは反対側となる外面のうち導入孔４０が開口する外面部４６に面接触する。

また、プレート１１７には、第二キャビティ１２２内に収容配置された駆動部カバー１８の排出孔４２に連通接続する原料通路としてのオーバーフロー部１３２が形成されている。オーバーフロー部１３２は、排出孔４２との接続端部１３２ａ側に向かって連続的に縮径するテーパ孔状に形成されている。金型１１０においてオーバーフロー部１３２の縮径方向は、ゲート部１３０の縮径方向と略一致している。オーバーフロー部１３２の接続端部１３２ａが開口するプレート１１７の内面部１３３は、第二キャビティ１２２内に収容配置された駆動部カバー１８の鍔部３５の上記外面のうち排出孔４２が開口する外面部４７に面接触する。

射出機１１２から射出される溶融樹脂は、プレート１１６、１１７の型合わせにより形成されるランナ部１３４を通じてゲート部１３０に導入される。
型開閉機構１１４は、固定盤１４０及び可動盤１４２等を有し、プレート１１６〜１１８を型合わせする型閉作動と、型合わせ状態のプレート１１６〜１１８に型締め力を及ぼす型締め作動と、プレート１１６〜１１８の型合わせ状態を解除する型開作動とを行う。

次に、溶着装置１００を用いて駆動部カバー１８と駆動部ケース２４を溶着により接合する上記ステップＳ４の詳細について説明する。
まず、各キャビティ１２０、１２２内に駆動部カバー１８と樹脂成形品５０とを収容した状態で、型開閉機構１１４の型閉作動によりプレート１１６〜１１８を型合わせする。これにより、駆動部カバー１８及び駆動部ケース２４の鍔部３５、３３同士が突き合わされ、当該突き合わせ面間に、導入孔４０及び排出孔４２に接続する充填室４４が形成される。それと共に、プレート１１７の各内面部１３１、１３３が駆動部カバー１８の鍔部３５の各外面部４６、４７に面接触し、ゲート部１３０及びオーバーフロー部１３２がそれぞれ導入孔４０及び排出孔４２に接続される。

続いて、型開閉機構１１４の型締め作動によりプレート１１７の各内面部１３１、１３３を駆動部カバー１８の鍔部３５の各外面部４６、４７に押し当てる。これにより、ゲート部１３０と導入孔４０との接続境界の外周側を取り囲む領域全体で内面部１３１と外面部４６とが密着し、またオーバーフロー部１３２と排出孔４２との接続境界の外周側を取り囲む領域全体で内面部１３３と外面部４７とが密着する。そして、かかる密着状態で、射出機１１２から溶融樹脂を射出する。これにより、溶融樹脂がゲート部１３０及び導入孔４０を順次経由して充填室４４内に導入され、その結果、充填室４４内に溶融樹脂が充填されると、余剰の溶融樹脂が排出孔４２を経由してオーバーフロー部１３２内に排出される。

この後、充填室４４内、ゲート部１３０内及びオーバーフロー部１３２内の各溶融樹脂が冷却固化するのを待ってから、型開閉機構１１４の型開作動によりプレート１１６〜１１８の型合わせ状態を解除する。このとき図８に示すように、樹脂成形品５０と共にプレート１１７に保持される駆動部カバー１８に対してプレート１１７、１１８を、ゲート部１３０及びオーバーフロー部１３２の縮径方向とは逆方向に相対移動させる。これにより、ゲート部１３０内の固化物１５０が導入孔４０内の固化物１５１から分離されると共に、オーバーフロー部１３２内の固化物１５２が排出孔４２内の固化物１５３から分離される。
以上、ステップＳ４が充填室形成段階及び原料充填段階に相当する。

このように本実施形態によると、ゲート部１３０と導入孔４０との接続境界の外周側を取り囲む領域で内面部１３１と外面部４６とが密着し、またオーバーフロー部１３２と排出孔４２との接続境界の外周側を取り囲む領域で内面部１３３と外面部４７とが密着する。そのため、ゲート部１３０と導入孔４０との接続境界の外周側及びオーバーフロー部１３２と排出孔４２との接続境界の外周側において、溶融原料が駆動部カバー１８とプレート１１７との間を抜け難くなる。これにより、図９に示すように、駆動部カバー１８とプレート１１７との間のクリアランス１６０、１６１や、駆動部カバー１８及び駆動部ケース２４とプレート１１６、１１７との間のクリアランス１６２、１６３等の非充填領域に溶融原料が流入する事態を防止できる。したがって、クリアランス１６０〜１６３への流入樹脂による駆動部カバー１８及び駆動部ケース２４の変形が回避されるので、それら部材１８、２４間の相対位置精度、シール性及び接合強度がいずれも高いスロットル装置１０を製造できる。

しかも本実施形態によると、プレート１１６〜１１８の型合わせ状態を解除する型開作動によって、ゲート部１３０内及びオーバーフロー部１３２内の固化物１５０、１５１をそれぞれ導入孔４０内及び排出孔４２の固化物１５２、１５３から容易に分離できる。したがって、切削等の余分な加工が必要であった従来に比べて製造工数を低減できるので、コストダウンが図られる。

以上、本発明の一実施形態について説明した。
尚、上述の実施形態では、本発明に従う原料通路及び貫通孔の組として、ゲート部１３０及び導入孔４０の組と、オーバーフロー部１３２及び排出孔４２の組の双方を採用しているが、いずれか一方のみを採用するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、導入孔４０との接続端部１３０ａ側に向かって連続的に縮径するテーパ孔状にゲート部１３０を形成している。これに対して図１０（Ａ）に変形例を示すように、接続端部１３０ａ側に向かって段階的に縮径する段付円筒孔状にゲート部１３０を形成してもよく、この場合にも、型開作動によってゲート部１３０内の固化物を導入孔４０の固化物から容易に分離できる。またあるいは、図１１（Ａ）に別の変形例を示すように、接続端部１３０ａを軸方向にストレートに延びる円筒孔状に形成し、当該接続端部１３０ａ側に向かって連続的に縮径するテーパ孔状部位を接続端部１３０ａの上流側に隣接形成してもよく、この場合にも、型開作動によってゲート部１３０内の固化物を導入孔４０の固化物から容易に分離できる。またあるいは、ゲート部１３０の全体を軸方向にストレートに延びる円筒孔状に形成してもよい。

さらに、上述の実施形態では、排出孔４２との接続端部１３２ａ側に向かって連続的に縮径するテーパ孔状にオーバーフロー部１３２を形成している。これに対して図１０（Ｂ）に変形例を示すように、接続端部１３２ａ側に向かって段階的に縮径する段付円筒孔状にオーバーフロー部１３２を形成してもよく、この場合にも、型開作動によってオーバーフロー部１３２内の固化物を排出孔４２の固化物から容易に分離できる。またあるいは、図１１（Ｂ）に別の変形例を示すように、接続端部１３２ａを軸方向にストレートに延びる円筒孔状に形成し、当該接続端部１３２ａ側に向かって連続的に縮径するテーパ孔状部位を接続端部１３２ａの下流側に隣接形成してもよく、この場合にも、型開作動によってオーバーフロー部１３２内の固化物を排出孔４２の固化物から容易に分離できる。またあるいは、オーバーフロー部１３２の全体を軸方向にストレートに延びる円筒孔状に形成してもよい。

さらにまた、上述の実施形態では、金型１１０を構成するプレート１１６、１１７の型開方向への移動によって、ゲート部１３０内及びオーバーフロー部１３２内の各固化物１５０，１５２をそれぞれ導入孔４０内及び排出孔４２内の固化物１５１，１５３から分離している。これに対して、型開方向の交差方向にスライド移動するスライドコアを有するように金型を構成し、そのスライドコアのスライド移動によって固化物の分離を行うようにしてもよい。

またさらに、上述の実施形態では、駆動部カバー１８と駆動部ケース２４との間の充填室４４内に溶融原料が充填されてそれら部材１８、２４同士が溶着されてなるスロットル装置１０に本発明を適用した例について説明した。本発明は、第一部材と第二部材との間の充填室内に溶融原料が充填されてそれら部材同士が溶着されてなる複合製品であれば、スロットル装置１０以外の各種の複合製品にも適用することが可能である。

本発明の一実施形態によるスロットル装置の製造装置を示す断面図であって、図７の要部の拡大図である。 本発明の一実施形態によるスロットル装置を示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるスロットル装置の駆動部カバー装着前の状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるスロットル装置の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるスロットル装置の駆動部カバーを示す一部切り欠き斜視図である。 本発明の一実施形態により形成される樹脂成形品を示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるスロットル装置の製造に用いられる溶着装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるスロットル装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態によるスロットル装置の製造方法を説明するための断面図である。 図１の変形例を示す断面図である。 図１の別の変形例を示す断面図である。 従来の複合製品の製造方法を説明するための断面図である。

符号の説明

１０ スロットル装置（複合製品）、１２ スロットルボディ、１８ 駆動部カバー（第一部材）、２４ 駆動部ケース（第二部材）、３３、３５ 鍔部、３４ 開口、４０ 導入孔（貫通孔）、４２ 排出孔（貫通孔）、４４ 充填室、１００ 溶着装置（複合製品の製造装置）、１１０ 金型、１１６、１１７、１１８ プレート（金型）、１３０ ゲート部（原料通路）、１３０ａ ゲート部の接続端部、１３２ オーバーフロー部（原料通路）、１３２ａ オーバーフロー部の接続端部、１５０、１５１、１５２、１５３ 固化物、１６０、１６１、１６２、１６３ クリアランス

Claims (6)

1. 第一部材と第二部材との間の充填室内に溶融原料が充填されてそれら部材同士が溶着されてなる複合製品を製造する方法であって、
   貫通孔を有する前記第一部材を形成する第一部材形成段階と、
   前記第二部材を形成する第二部材形成段階と、
   金型の型開閉機構の型閉作動により前記第一部材と前記第二部材とを突き合わせ、当該突き合わせ面間に、前記第一部材にのみ開口する複数の前記貫通孔に接続する前記充填室を形成する充填室形成段階と、
   前記金型の原料通路を前記貫通孔に接続し、前記型開閉機構の型締め作動により当該接続境界の外周側を取り囲む領域で前記金型を前記第一部材に密着させつつ、前記充填室内に溶融原料を充填する原料充填段階と、
   を含み、
   前記原料充填段階において、前記貫通孔としての排出孔を経由して前記原料通路としてのオーバーフロー部内に前記充填室内の余剰原料を排出し、前記貫通孔としての排出孔は前記充填室の上方に開口されていることを特徴とする複合製品の製造方法。
2. 前記原料充填段階において、接続端部側に向かって縮径する前記原料通路の前記接続端部を前記貫通孔に接続することを特徴とする請求項１に記載の複合製品の製造方法。
3. 前記原料充填段階において、前記原料通路としてのゲート部及び前記貫通孔としての導入孔を順次経由して前記充填室内に溶融原料を導入することを特徴とする請求項１又は２記載の複合製品の製造方法。
4. 第一部材と第二部材との間の充填室内に溶融原料が充填されてそれら部材同士が溶着されてなる複合製品を製造する装置であって、
   貫通孔を有する前記第一部材と前記第二部材との突き合わせ面間に、前記第一部材にのみ開口する複数の前記貫通孔に接続する前記充填室を形成した状態で、前記第一部材と前記第二部材とを収容する金型を備えており、
   前記金型の原料通路を前記貫通孔に接続し、前記型開閉機構の型締め作動により当該接続境界の外周側を取り囲む領域で前記金型を前記第一部材に密着させつつ、前記充填室内に溶融原料を充填し、
   前記貫通孔としての排出孔を経由して前記原料通路としてのオーバーフロー部内に前記充填室内の余剰原料を排出し、前記貫通孔としての排出孔は前記充填室の上方に開口されていることを特徴とする複合製品の製造装置。
5. 前記金型は、前記貫通孔との接続端部側に向かって縮径する前記原料通路を有することを特徴とする請求項４に記載の複合製品の製造装置。
6. 前記原料通路としてのゲート部及び前記貫通孔としての導入孔を順次経由して前記充填室内に溶融原料を導入することを特徴とする請求項４又は５記載の複合製品の製造装置。

Images