JP4555239B2 - 成形金型 - Google Patents

Description

本発明は、成形金型に関し、特に、空気調和機の室内ファン等に適用される貫流ファンを製造するための成形金型の構造に関する。

一般的な貫流ファンは、リング状の円板上に複数のブレードが環状に配設された構造を有している。

貫流ファンを製造するための従来の成形金型の一例が、下記特許文献１に開示されている。下記特許文献１に開示された成形金型は、内周コアと、内周コアを内包する外周コアとによって構成されている。外周コアは、貫流ファンのブレードの枚数と同数の複数のコアユニットに分割されている。ブレードの形状がアンダーカットとなることを回避すべく、隣接するブレードの側面同士が平行となるように、又は成形金型の内側から外側に向かって側面同士の間隔が拡がるように、ブレードの側面の角度が規定されている。従って、離型時には、ブレードの形状がアンダーカットとなることはなく、各コアユニットを内側から外側に向けて引き抜くことができる。

特開平７−１２５０１７号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された従来の成形金型によると、貫流ファンのブレードの枚数と同数の複数のコアユニットに外周コアが分割されており、高精度の加工によって各コアユニットを製作しなければならないため、成形金型の製作コストが高くなるという問題がある。

また、アンダーカットを回避するためにブレードの側面の角度が予め規定されているため、ブレードの形状が制約を受けるという問題もある。

本発明はかかる問題を解決するために成されたものであり、製作コストの低減が可能であり、しかもブレードの形状が制約を受けない成形金型を得ることを目的とする。

本発明に係る成形金型は、リング状のプレート上に複数のブレードが環状に配設され、前記複数のブレードの各々に、離型時にアンダーカットとなる第１の形状が形成されたファンユニットを成形するための成形金型であって、前記第１の形状を成形するための第２の形状が、複数の切り出しとして一体的に形成されている、円柱状の内周コアと、前記内周コアを内包し、前記複数のブレードを成形するための複数のキャビティが形成された、円筒状の外周コアとを備え、離型時に前記内周コアと前記外周コアとを相対的に回転させることによって前記アンダーカットを回避することを特徴とする。
さらに、離型時に金型の開きに同期して前記内周コアと前記外周コアとを相対的に回転させる駆動機構をさらに備え、前記駆動機構は、前記金型を開閉するための前記内周コアの軸方向に沿った直線運動を、前記内周コアの回転運動に直接変換するための、一対の歯車から成る運動変換機構を有する。
さらに、前記運動変換機構は、前記内周コアに固定され、ねじれた複数の溝部が形成された、第一のはすば歯車と、前記第一のはすば歯車に嵌合し、ねじれた複数の突出部が形成された、第二のはすば歯車とを、有しており、前記第一のはすば歯車と前記第二のはすば歯車とが嵌合されている状態において、前記第一のはすば歯車の軸方向に沿って前記第二のはすば歯車を引き抜く前記直線運動を行うことにより、前記第一のはすば歯車が前記回転運動を行う。

本発明に係る成形金型によれば、製作コストの低減が可能であり、しかもブレードの形状が制約を受けない成形金型を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る成形金型の成形対象である、貫流ファンを構成するファンユニット１の構造を示す斜視図である。ファンユニット１は、リングプレート２と、ラジアルバー３と、複数のブレード４とが一体成形された構造を有している。ラジアルバー３は、リングプレート２の内周上の複数箇所（図１に示した例では５箇所）を互いに繋ぐように形成されている。複数のブレード４は、リングプレート２の円周方向に沿って互いに離間しつつ、リングプレート２上に環状に配設されている。各ブレード４は、リングプレート２の直径方向に対して所定の角度を以て傾斜している。

図２は、ブレード４の構造を具体的に示す斜視図である。図１では記載を省略したが、ブレード４の内周端部（ファンユニット１の中心軸に近い側の端部）５には、三角形状の複数の切り込み６が形成されている。複数の切り込み６は、ブレード４の長手方向に沿って互いに離間して形成されている。

通常、切り込み６のような凹凸形状を射出成形によって形成する場合には、金型の離型時にこの凹凸形状がアンダーカットとなるため、ブレードの長手方向への引き抜きによっては金型を離型することができない。従って通常は、金型の開きに同期して凹凸形状を回避し得るスライドコマを用いることによって、金型の離型が行われる。しかし、特にファンユニット１のような構造を成形する場合には、ブレード４の傾斜角度次第では、１つのスライドコマによって複数のブレード４にアンダーカットとなる形状をそれぞれ形成することが困難となる場合がある。従ってこの場合は、ブレード４の枚数に応じた複数のスライドコマを用いる必要があり、コストの上昇を招く。

図３は、金型の開閉方向に対して垂直な方向から本実施の形態１に係る成形金型のパーティング面を眺めた断面図である。また、図４は、図３に示した内周コア８の凸部１２ａの構造の一部を拡大して、ブレード４の内周端部５の構造とともに示す斜視図である。

図３を参照して、本実施の形態１に係る成形金型は、内周コア８と、内周コア８を内包する外周コア９と、外周コア９を内包する金型板１０とを備えている。内周コア８の外周縁には、複数の凸部１２ａが、内周コア８の円周方向に沿って互いに離間して形成されている。同様に、外周コア９の内周縁には、内周コア８の凸部１２ａに対応する複数の凸部１２ｂが、外周コア９の円周方向に沿って互いに離間して形成されている。図３に示した状態では、凸部１２ａと凸部１２ｂとの間に隙間１１が形成されている。外周コア９内には、それぞれがブレード４の形状に対応する複数のキャビティ７が形成されている。複数のキャビティ７は、凸部１２ａ，１２ｂに対応しつつ、外周コア９の円周方向に沿って互いに離間して形成されている。

図４を参照して、内周コア８の凸部１２ａの根元付近には、ブレード４の切り込み６を成形するための、三角形状の複数の切り出し１４が形成されている。図３では記載を省略したが、切り出し１４は、内周コア８の外周面のうち、キャビティ７の内端面（内周コア８の中心に近い側の端面）を規定する箇所に形成されている。

なお、図３にはパーティング面の断面構造を示したが、内周コア８及び外周コア９は、いずれもブレード４の長手方向に沿って延在している。つまり、内周コア８の外観形状は略円柱状であり、外周コア９の外観形状は略円筒状である。

以下、本実施の形態１に係る成形金型を用いたファンユニット１の成形動作について説明する。金型を閉じた状態では、内周コア８及び外周コア９は、切り込み６を有するブレード４を成形するために、図３に示した状態にある。この状態で、図示しない射出成形機からキャビティ７内に樹脂が注入される。注入する樹脂としては、例えば、アクリロニトリルスチレン共重合体等のスチレン系樹脂、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、又はこれらの樹脂にガラス繊維若しくはマイカ、タルク等の無機系フィラーを混練したものを用いる。

図３には示さないが、内周コア８及び外周コア９には、図１に示したリングプレート２及びラジアルバー３を成形するためのキャビティが形成されており、キャビティ７内への樹脂の注入とともに、リングプレート２及びラジアルバー３を成形するためのキャビティ内へも樹脂が注入される。但し、図３に示した隙間１１内には樹脂は注入されない。なお、樹脂注入時の充填圧力によって内周コア８及び外周コア９が動かないように、所定のストッパ機構が付加されていることは言うまでもない。

上記所定のストッパ機構としては、例えば、型締め力を利用したロッキングブロックによる内周コア８の回転防止機構や、位置決めピンを利用した固定機構を金型のパーティング面に設置した構成を、採用することができる。

樹脂の充填後、保圧工程及び冷却工程を経てから、金型を開いてファンユニット１が取り出される。ここで、内周コア８が樹脂充填時と同じ位置にあると、ブレード４の内周端部５に形成された切り込み６がアンダーカットとなるため、ファンユニット１の取り出しができない。そこで、本実施の形態１に係る成形金型には、離型時に金型の開きに同期して内周コア８を所定方向に回転させる駆動機構が設けられている。駆動機構としては、例えばチェーンドライブ、ラック＆ピニオン、アンギュラーピン等による任意の駆動機構を用いることができる。但し、内周コア８を回転させるのではなく、外周コア９を回転させてもよい。つまり、内周コア８と外周コア９とを相対的に回転できればよい。

図７，８は、内周コア８を回転させるための駆動機構が有する運動変換機構の一例を示す図である。この運動変換機構は、金型を開閉するための、内周コア８の軸方向に沿った直線運動を、当該軸を中心とする内周コア８の回転運動に変換するものである。運動変換機構は、内周コア８に固定されるはすば歯車１４ａ（図７）と、はすば歯車１４ａに嵌合するはすば歯車１４ｂ（図８）とを有している。はすば歯車１４ａには、ねじれた複数の溝部１４ａａが形成されており、はすば歯車１４ｂには、ねじれた複数の突出部１４ｂｂが形成されている。はすば歯車１４ａとはすば歯車１４ｂとが嵌合されている状態から、はすば歯車１４ａの軸方向に沿ってはすば歯車１４ｂを引き抜くと、溝部１４ａａ及び突出部１４ｂｂのねじれ形状に起因して、はすば歯車１４ａが自身の軸を中心として回転する。

図９，１０は、離型時の動作を示す断面図である。図９には離型前の状態が示されており、図１０には離型後の状態が示されている。はすば歯車１４ａは内周コア８に固定されており、はすば歯車１４ｂは金型板１５ｂに固定されている。図９，１０に示した金型板１５ａは、図３に示した金型板１０に相当する。なお、図９，１０に示した引張りリンク１６は、金型の開閉量を調整するための部材である。

図９に示した状態から、離型のために金型板１５ａと金型板１５ｂとを離間すると、はすば歯車１４ａの軸方向に沿ってはすば歯車１４ｂが引き抜かれる。その結果、上記の通り溝部１４ａａ及び突出部１４ｂｂのねじれ形状に起因して、はすば歯車１４ａが自身の軸を中心として回転する。はすば歯車１４ａには内周コア８が固定されているため、はすば歯車１４ａの回転に伴って、内周コア８も回転する。

図５は、図３に対応させて、離型時に内周コア８が回転された後の状態を示す断面図である。図３に示した隙間１１の範囲内で、内周コア８が矢印の方向に回転されている。これにより、内周コア８の凸部１２ａとキャビティ７との間に隙間１３が形成される。この回転の結果、ブレード４の切り込み６と凸部１２ａの切り出し１４との係合（図４参照）が解除され、これによってアンダーカットが回避される。その後、ファンユニット１が取り出される。図３，５に示したように、本実施の形態１に係る成形金型は複数のキャビティ７を有しており、複数のブレード４が成形されるが、内周コア８を回転させることによって、全てのブレード４に関するアンダーカットが一括して回避される。

なお、図４には、ブレード４に三角形状の切り込み６が形成されている例を示したが、切り込み６の形状は、内周コア８に形成する切り出し１４の形状に応じて、任意の形状とすることが可能である。

また、図９，１０には、主にピンゲート方式に利用される、固定側の金型板の枚数が３枚である３プレート構成の金型構造を示した。ところで、貫流ファンのゲート方式としては、ピンゲート方式のほかに、ラジアルバー３が交差する製品中心部にゲート（樹脂の注入点）を設けるダイレクトゲート方式や、ホットランナーを使用したバルブゲート方式も考えられる。これらのゲート方式を採用した場合には、固定側の金型板の枚数が２枚である２プレート構成となるが、この場合であっても本発明を適用可能であることは、言うまでもない。

本実施の形態１に係る成形金型によれば、上記特許文献１に開示された従来の成形金型とは異なり、外周コア９をブレード４ごとのコアユニットに分割する必要がなく、一体構造の外周コア９を使用することができる。従って、従来の成形金型と比較すると、成形金型の製作コストを低減できるとともに、動作の信頼性を高めることができる。

また、アンダーカットとなる任意の形状をブレード４に成形することができるため、ブレード４の形状が制約を受けることはなく、ファンユニット１としての性能を重視してブレード４の形状を自由に設計することができる。

さらに、離型時に金型の開きに同期して内周コア８と外周コア９とを相対的に回転させることによって、全てのブレード４に関するアンダーカットを一括して回避することができるため、成形サイクルを短縮することができる。

また、はすば歯車１４ａ，１４ｂを用いて運動変換機構が構成されているため、簡易な構成によって、内周コア８の軸方向に沿った直線運動を、当該軸を中心とする内周コア８の回転運動に変換することができ、コストの上昇を抑制できる。

実施の形態２．
図６は、図３に対応させて、本発明の実施の形態２に係る成形金型の構造を示す断面図である。本実施の形態２に係る成形金型では、上記実施の形態１に係る内周コア８と外周コア９との対が、一つの金型板１０内に複数対（図６に示した例では６対）設けられている。離型時には、金型の開きに同期して、図示しない駆動機構によって全ての内周コア８が回転されることにより、全ての内周コア８の全てのブレード４に関するアンダーカットが一括して回避される。その他の構造及び動作については上記実施の形態１と同様であるため、説明は省略する。

本実施の形態２に係る成形金型によれば、内周コア８と外周コア９との対が一つの金型板１０内に複数対設けられているため、上記実施の形態１に係る成形金型と比較して、成形サイクルを短縮することができる。

本発明の実施の形態１に係る成形金型の成形対象である、貫流ファンを構成するファンユニットの構造を示す斜視図である。 ブレードの構造を具体的に示す斜視図である。 金型の開閉方向に対して垂直な方向から本発明の実施の形態１に係る成形金型のパーティング面を眺めた断面図である。 図３に示した内周コアの凸部の構造の一部を拡大して、ブレードの内周端部の構造とともに示す斜視図である。 図３に対応させて、離型時に内周コアが回転された後の状態を示す断面図である。 図３に対応させて、本発明の実施の形態２に係る成形金型の構造を示す断面図である。 内周コアを回転させるための駆動機構が有する運動変換機構の一例を示す図である。 内周コアを回転させるための駆動機構が有する運動変換機構の一例を示す図である。 離型時の動作を示す断面図である。 離型時の動作を示す断面図である。

符号の説明

１ ファンユニット、２ リングプレート、４ ブレード、５ 内縁部、６ 切り込み、７ キャビティ、８ 内周コア、９ 外周コア、１１，１３ 隙間、１２ａ，１２ｂ 凸部、１４ａ，１４ｂ はすば歯車。

Claims (2)

1. リング状のプレート上に複数のブレードが環状に配設され、前記複数のブレードの各々に、離型時にアンダーカットとなる第１の形状が形成されたファンユニットを成形するための成形金型であって、
   前記第１の形状を成形するための第２の形状が、複数の切り出しとして一体的に形成されている、円柱状の内周コアと、
   前記内周コアを内包し、前記複数のブレードを成形するための複数のキャビティが形成された、円筒状の外周コアと
   を備え、
   離型時に前記内周コアと前記外周コアとを相対的に回転させることによって前記アンダーカットを回避し、
   離型時に金型の開きに同期して前記内周コアと前記外周コアとを相対的に回転させる駆動機構をさらに備え、
   前記駆動機構は、
   前記金型を開閉するための前記内周コアの軸方向に沿った直線運動を、前記内周コアの回転運動に直接変換するための、一対の歯車から成る運動変換機構を有し、
   前記運動変換機構は、
   前記内周コアに固定され、ねじれた複数の溝部が形成された、第一のはすば歯車と、
   前記第一のはすば歯車に嵌合し、ねじれた複数の突出部が形成された、第二のはすば歯車とを、有しており、
   前記第一のはすば歯車と前記第二のはすば歯車とが嵌合されている状態において、前記第一のはすば歯車の軸方向に沿って前記第二のはすば歯車を引き抜く前記直線運動を行うことにより、前記第一のはすば歯車が前記回転運動を行う、
   ことを特徴とする成型金型。
2. 前記内周コアと前記外周コアとの対が、一つの金型板内に複数対設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の成型金型。

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