JP7421457B2

JP7421457B2 - 射出成形品及びその検査方法

Info

Publication number: JP7421457B2
Application number: JP2020159141A
Authority: JP
Inventors: 哲智川合; 博之伊藤; 貴之平野; 貴大加藤
Original assignee: Toyota Industries Corp; Tokai Kogyo Co Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp; Tokai Kogyo Co Ltd
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2024-01-24
Anticipated expiration: 2040-09-23
Also published as: JP2022052638A

Description

本発明は、製品として出荷されたり別部品に組み込まれたりする前に良否が検査される射出成形品及びその検査方法に関するものである。

従来、ステンレスやアルミニウム等の金属材料からなるコア部材を、樹脂材料からなる被覆部で被覆した射出成形品が知られている（例えば、特許文献１参照）。ところが、一般的に、金属材料と樹脂材料とは接合しにくいため、コア部材と被覆部との接合強度が十分ではないことがある。なお、特許文献１では、コア部材に貫通部を設け、コア部材の表面側にある被覆部とコア部材の裏面側にある被覆部とを貫通部内で連結することにより、コア部材と被覆部との接合強度を向上させるようになっている。

特開２０１７－１７０８０６号公報（図１～図３等参照）

しかし、特許文献１に記載の従来技術を用いたとしても、作業者が射出成形品の外観を目視しただけでは、コア部材と被覆部とが十分な接合強度で接合しているか否かを判断することは困難である。そこで、射出成形品の完成後に、被覆部の一部をコア部材から剥して接合強度を検査することも考えられる。しかし、この場合、射出成形品が破壊されて完成品とは別の形状になってしまうため、検査した射出成形品を、良品として出荷したり、別部品に組み込んだりすることができない。つまり、現状では、一部の射出成形品の抜き取り検査を行っており、射出成形品の全品検査を行うことができない。このため、「全ての射出成形品において、コア部材と被覆部との接合強度が十分である」という保証を行うことができないという問題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、射出成形品の最終形状を維持しつつ、コア部材と被覆部との接合強度を検査することができる射出成形品及びその検査方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、手段１に記載の発明は、金属材料からなり、中央部と同中央部の両側に配置された一対の円柱部とを有し、平面からなる一対の端面と、一対の前記端面の間の曲面からなる側面とを備えた断面繭形状のコア部材と、樹脂材料からなり、一対の前記端面の外周縁部及び前記側面を被覆する被覆部と、前記樹脂材料からなり、前記中央部における前記端面に固着され、前記コア部材と前記被覆部との接合強度を検査する検査用の柱部と、前記樹脂材料からなり、前記中央部における前記端面に固着され、前記柱部と前記被覆部とを接続するブリッジと、を有し、前記端面から立設する方向において、前記柱部の厚さは、前記外周縁部における前記被覆部の厚さ及び前記ブリッジの厚さよりも大きいことを特徴とする射出成形品をその要旨とする。

従って、手段１に記載の発明によると、コア部材の中央部に固着された柱部は、検査用の構造物であり、完成した射出成形品において機能上必要な構造物ではない。このため、コア部材と被覆部との接合強度を検査する際に、柱部を破壊したりコア部材から剥したりしたとしても、射出成形品の最終形状が完成品の状態に維持される。これにより、検査した射出成形品を、良品として出荷したり、別部品に組み込んだりすることができる。

また、コア部材の中央部における端面は、平面である。このため、被覆部の形状を変更することなく、端面に検査用の柱部を固着させることができる。さらに、柱部と被覆部とがブリッジで接続されるため、コア部材の中央部において被覆部から離れた領域に柱部を形成することができる。また、柱部の厚さ（高さ）が被覆部の厚さ及び前記ブリッジの厚さよりも大きいため、検査時に他部材によって柱部に外力を付与する際において、被覆部を損傷させることなく、他部材を柱部に接触させることができる。

手段２に記載の発明は、手段１において、一方の前記端面には、回転軸が挿入される穴が開口していることをその要旨とする。

従って、手段２に記載の発明によると、コア部材の一方の端面が、回転軸の取り付けに用いられる。このため、回転軸の取り付けに用いられる端面とは別の端面を、検査用の機構である柱部の固着（接合）に用いれば、柱部と回転軸とが互いに別の面にあるため、スペース確保の点からも有利である。仮に、柱部と回転軸とが同じ面にあると、柱部及び回転軸の両方、あるいは柱部のみを小さく形成せざるを得なくなる。

手段３に記載の発明は、手段２において、検査によって前記柱部は除去され、前記コア部材と前記被覆部とは前記回転軸を中心として回転する２葉ローターを構成することをその要旨とする。

従って、手段３に記載の発明によると、２葉ローターに好適な射出成形品とすることができる。

手段４に記載の発明は、手段１乃至３のいずれか１つにおいて、前記柱部に水平方向から外力を付加してせん断応力を作用させて外力の大きさを測定することで、前記コア部材と前記被覆部との接合強度が基準を満たしているか否かを検査することを特徴とする射出成形品の検査方法をその要旨とする。

従って、手段４に記載の発明によると、コア部材の中央部に固着された柱部は、検査用の構造物であり、完成した射出成形品において機能上必要な構造物ではない。このため、コア部材と被覆部との接合強度を検査する際に、柱部を破壊したりコア部材から剥したりしたとしても、射出成形品の最終形状が完成品の状態に維持される。これにより、検査した射出成形品を、良品として出荷したり、別部品に組み込んだりすることができる。また、接合強度の検査において、柱部に水平方向から外力を付加しているため、例えば、柱部に垂直方向から外力を付加する場合よりも、比較的簡単な機構で、外力を付加して外力の大きさを測定することができる。

以上詳述したように、請求項１～４に記載の発明によると、射出成形品の最終形状を維持しつつ、コア部材と被覆部との接合強度を検査することができる射出成形品及びその検査方法を提供することができる。

本実施形態における圧縮機の概略構成を示す概略断面図。射出成形品を示す概略斜視図。射出成形品を示す概略平面図。図３のＡ－Ａ線断面図。図３のＢ－Ｂ線断面図。射出成形品の最終形状を示す概略斜視図。射出成形品の最終形状を示す概略平面図。図７のＣ－Ｃ線断面図。図７のＤ－Ｄ線断面図。

以下、本発明の射出成形品を電気自動車用の圧縮機に具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１に示されるように、本実施形態の圧縮機４１は、ハウジング４２内に一対の射出成形品１１Ｂを収容した構成を有している。両射出成形品１１Ｂは、直交した状態で外周面同士が互いに接触している。さらに、両射出成形品１１Ｂの外周面は、ハウジング４２の内壁面にも接触している。なお、両射出成形品１１Ｂは、回転軸３４を中心として矢印の方向に同じ速度で回転する２葉ローターとして使用される。そして、ハウジング４２及び各射出成形品１１Ｂにより、ガスを圧縮する圧縮室４２ａが構成される。また、ハウジング４２には、ガスを圧縮室４２ａ内に取り込む吸気口４３と、圧縮室４２ａ内にて圧縮されたガスを外部に排出する排気口４４とが設けられている。なお、両射出成形品１１Ｂがそれぞれ矢印の方向に回転するのに伴い、吸気口４３から取り込まれたガスは、射出成形品１１Ｂの外周面に押されて圧縮室４２ａ内を移動しながら圧縮され、排気口４４から排出される。

次に、射出成形品１１Ａについて説明する。

図２～図５に示されるように、射出成形品１１Ａは、コア部材１１を被覆部１２で被覆した構造を有している。コア部材１１は、第１端面２１と、第１端面２１の反対側に位置する第２端面２２と、第１端面２１及び第２端面２２の間に位置する側面２３とを有している。第１端面２１及び第２端面２２は平面２４，２５からなり、側面２３は曲面２６からなる。また、コア部材１１は、中央部１３と、同中央部１３の両側に配置された一対の円柱部１４とを有する断面略繭形状をなしている。そして、各円柱部１４の中央部には、コア部材１１を厚さ方向に貫通する円形状の貫通孔１５がそれぞれ設けられている。なお、本実施形態のコア部材１１は、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄、亜鉛、錫等の金属材料によって形成されている。

また、被覆部１２は、例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート樹脂）、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等の摺動性を有する熱可塑性樹脂（樹脂材料）を用いて形成された射出成形品である。被覆部１２は、第１端面２１の外周縁部２１ａ、第２端面２２の外周縁部２２ａ、及び、側面２３全体を被覆している。

そして、図２～図５に示されるように、中央部１３における第１端面２１には、被覆部１２と同じ樹脂材料からなる正四角柱状の検査用の柱部３１が固着されている。柱部３１は、コア部材１１と被覆部１２との接合強度を検査するためのものである。また、柱部３１は、最終製品（射出成形品１１Ｂ）に残るものではなく、検査時に除去されるものである。さらに、柱部３１及び被覆部１２は、被覆部１２（及び柱部３１）と同じ樹脂材料からなる一対のブリッジ３２で接続されている。両ブリッジ３２は、中央部１３における第１端面２１に固着され、柱部３１を介して互いに反対側に位置している。なお、図２，図３に示されるように、各ブリッジ３２の幅は、柱部３１の幅（太さ）よりも小さくなっている。また、図４に示されるように、各ブリッジ３２の厚さは、被覆部１２の厚さＴ１と等しくなっている。そして、第１端面２１から立設する方向において、柱部３１の厚さＨ１（高さ）は、被覆部１２の厚さＴ１及び各ブリッジ３２の厚さの１０倍以上２０倍以下だけ大きくなっている。

一方、図３～図５に示されるように、第２端面２２側の平面２５の中央部には、コア部材１１の厚さ方向に延びる円形状の穴３３が開口形成されている。穴３３には、上記した回転軸３４が挿入されるようになっている。

なお、射出成形品１１Ａは、以下のようにして製造される。

まず、金型（図示略）を構成する上型及び下型を開いた状態にして、下型上にコア部材１１をセットする。そして、上型及び下型を型閉めしてキャビティを形成する。次に、上型及び下型のいずれかに設けたゲート部（図示略）を介して、キャビティ内に溶融した熱可塑性樹脂を充填する。さらに、熱可塑性樹脂を冷却して固化させることにより、熱可塑性樹脂が、被覆部１２、柱部３１及びブリッジ３２となる。その後、上型及び下型を型開きすることにより、コア部材１１が被覆部１２で被覆された射出成形品１１Ａを得ることができる。

その後、柱部３１に水平方向から外力を付加してせん断応力を作用させて外力の大きさを測定すれば、コア部材１１と被覆部１２との接合強度が基準を満たしているか否かを検査することができる。なお、柱部３１が除去された時点で、射出成形品１１Ａが図６～図９に示す最終形状の射出成形品１１Ｂとなる。

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態の射出成形品１１Ａにおいて、コア部材１１の中央部１３に固着された柱部３１は、検査用の構造物であり、完成した射出成形品１１Ｂにおいて機能上必要な構造物ではない。このため、コア部材１１と被覆部１２との接合強度を検査する際に、柱部３１を破壊したりコア部材１１から剥したりしたとしても、射出成形品１１Ｂの最終形状が完成品の状態に維持される。これにより、検査した射出成形品１１Ｂを、そのまま良品として出荷したり、圧縮機４１の構成部品として組み込んだりすることができる。

（２）本実施形態では、柱部３１と被覆部１２とがブリッジ３２で連結されている。この場合、金型に設けられた射出成形用のゲート部が、キャビティ内において被覆部１２の成形領域側のみに存在していたとしても、溶融した樹脂材料は、キャビティ内におけるブリッジ３２の成形領域を通過して、キャビティ内における柱部３１の成形領域に流れ込む。その結果、コア部材１１の中央部１３において被覆部１２から離れた領域に柱部３１を成形することができる。よって、柱部３１を剥す際に、柱部３１と被覆部１２とをブリッジ３２の部分で破断させることができるため、柱部３１を剥すのに伴って被覆部１２も剥れてしまうことを防止できる。

（３）本実施形態の被覆部１２は、摺動性を有する液晶ポリマー等の樹脂材料によって形成されている。このため、射出成形品１１Ｂを２葉ローターとして用いる本実施形態において、他の２葉ローターとの摺動抵抗や、２葉ローターを収容するハウジング４２との摺動抵抗を低減することができる。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）請求項１乃至３のいずれか１項において、前記被覆部が、摺動性を有する樹脂材料からなること。
（２）請求項１乃至３のいずれか１項において、前記被覆部が液晶ポリマーからなること。

１１…コア部材
１１Ａ，１１Ｂ…射出成形品
１２…被覆部
１３…中央部
１４…円柱部
２１…端面としての第１端面
２１ａ，２２ａ…端面の外周縁部
２２…端面としての第２端面
２３…コア部材の側面
２４，２５…平面
２６…曲面
３１…柱部
３２…ブリッジ
３３…穴
３４…回転軸
Ｈ１…柱部の厚さ
Ｔ１…被覆部の厚さ

Claims

金属材料からなり、中央部と同中央部の両側に配置された一対の円柱部とを有し、平面からなる一対の端面と、一対の前記端面の間の曲面からなる側面とを備えた断面繭形状のコア部材と、
樹脂材料からなり、一対の前記端面の外周縁部及び前記側面を被覆する被覆部と、
前記樹脂材料からなり、前記中央部における前記端面に固着され、前記コア部材と前記被覆部との接合強度を検査する検査用の柱部と、
前記樹脂材料からなり、前記中央部における前記端面に固着され、前記柱部と前記被覆部とを接続するブリッジと、を有し、
前記端面から立設する方向において、前記柱部の厚さは、前記外周縁部における前記被覆部の厚さ及び前記ブリッジの厚さよりも大きい
ことを特徴とする射出成形品。
一方の前記端面には、回転軸が挿入される穴が開口していることを特徴とする請求項１に記載の射出成形品。
検査によって前記柱部は除去され、前記コア部材と前記被覆部とは前記回転軸を中心として回転する２葉ローターを構成することを特徴とする請求項２に記載の射出成形品。
前記柱部に水平方向から外力を付加してせん断応力を作用させて外力の大きさを測定することで、前記コア部材と前記被覆部との接合強度が基準を満たしているか否かを検査することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の射出成形品の検査方法。