JP3688963B2 - 樹脂成形方法および射出成形装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、中心に転がり軸受を備えたプーリやギヤなどの樹脂製の回転体を成形する樹脂成形方法および射出成形装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば自動車エンジンに使用されるクランクプーリ、テンションプーリまたはアイドラプーリなどでは、転がり軸受の外周に樹脂製のプーリを一体的に取り付けた構成になっており、また、各種の送り装置に使用されるギヤなどについても、転がり軸受の外周に樹脂製のギヤを一体的に取り付けた構成になっており、これらは、インサート成形により製作される。
【0003】
このようなインサート成形品を製作する場合には、金型のキャビティの中心に転がり軸受を収納した状態で、キャビティの複数箇所に形成したゲートから溶融樹脂をピンポイント的にキャビティに注入するのが一般的である。
【0004】
しかし、このような方法においては、複数のゲートから注入された溶融樹脂がキャビティ内で合流する時にウェルドが形成されてしまうおそれがあり、これがクラック発生の原因になりやすく、強度的に不備が生じる。
【0005】
これに対して、周方向に連続する環状のゲート、いわゆるフィルムゲートを用いて溶融樹脂をキャビティに注入することで、上記ウェルドの発生をなくす成形方法が開発されている。
【0006】
ここで、図3に示してある軸受付きプーリ20を、上記フィルムゲートを用いた射出成形装置で製作する様子を図8に示す。
【0007】
この成形方法では、受け金型1と、押さえ金型2と、2つ割りの枠金型3,4と、ボス金型5の計5つを用いて、転がり軸受21を保持するとともにプーリ22形成用のキャビティ6を形成する。受け金型1には、溶融樹脂が導入されるスプルー7が設けられている。ボス金型5は、転がり軸受21を外嵌支持する軸部5aと、転がり軸受21の一端側を当接支持するとともにランナー8およびフィルムゲート9を形成するフランジ部5bとを有している。
【0008】
このボス金型5を、押さえ金型2の中心に形成した支持孔2aに嵌入させることにより、キャビティ6の中心に転がり軸受21を配置させるようにしておいて、溶融樹脂をスプルー7、ランナー8およびフィルムゲート9を介してキャビティ6内に注入させる。この場合、溶融樹脂がフィルムゲート9からキャビティ6内に放射状に径方向外向きに注入されるので、ウェルドが形成されずに済むことになる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、ウェルドの発生を防止して、強度的に満足する樹脂成形が可能となるのであるが、以下のような不具合が発生するおそれがある。
【0010】
つまり、図8の形態において、キャビティ6に注入された溶融樹脂が、転がり軸受21の左側に到達すると、溶融樹脂の圧力によって転がり軸受21が右側に押されることになり、転がり軸受21がボス金型5と共に右側のランナー8側にずれ動くことがある。
【0011】
このような現象が発生すると、溶融樹脂が転がり軸受21の左側に回り込むことになって、不要な部位に樹脂材が付着することになり、甚だしい場合には、成形後において転がり軸受21がプーリ22の軸心方向中心からずれてしまうような事態が発生するおそれがある。
【0012】
このような事情に鑑み、本発明は、金型内のキャビティに収納した転がり軸受がキャビティ内に注入される溶融樹脂の圧力によってずれ動くことを防止して、成形精度を高めることを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の樹脂成形方法は、中心に転がり軸受を備えた回転体を成形するもので、前記転がり軸受を収納するとともに回転体形成用のキャビティを確保する複数の金型における前記キャビティの中心に対して、転がり軸受を外嵌保持する軸部および転がり軸受を一端側から当接支持するとともにランナーおよび前記キャビティに開放する環状のフィルムゲートを形成するフランジ部を有するボス金型を、位置決め手段によって前記複数の金型のうちスプルー付き金型との相対位置を一定に保って位置決め支持させた状態で、前記フィルムゲートからキャビティに溶融樹脂を注入する処理を含む、ことを特徴としている。
【0014】
本発明の射出成形装置は、中心に転がり軸受を備えた回転体を成形するもので、前記転がり軸受を収納するとともに回転体形成用のキャビティを確保する複数の金型と、この金型内に支持されかつ前記転がり軸受を前記キャビティの中心に配置させる状態で支持するとともに前記金型のうちスプルー付き金型と協同して転がり軸受の外周端面側から径方向外向きに放射状に溶融樹脂を注入させるフィルムゲートを確保するボス金型とを備え、前記ボス金型が、転がり軸受が外嵌装着されかつ前記金型のうち前記スプルー付き金型に対して対向配置される金型に設けられる支持孔に着脱可能に嵌入される軸部と、軸部の一方軸端に径方向外向きに一体形成されかつ内側面で転がり軸受を受け止めて外側面で前記フィルムゲートを形成するフランジ部とを有し、このボス金型が位置決め手段によりキャビティ内で、前記スプルー付き金型との相対位置を一定に保って位置決め支持される、ことを特徴としている。
【0015】
要するに、本発明では、キャビティに注入される溶融樹脂の圧力がキャビティ内の転がり軸受に作用しても、転がり軸受を支持するボス金型を不動に位置決め支持させる形態にしているから、ボス金型が従来例のようにずれ動いて溶融樹脂が転がり軸受の側部に回り込んだり、転がり軸受が軸方向にずれたりする不具合の発生が回避される。
【0016】
そして、本発明の射出成形装置に備える位置決め手段については、ボス金型そのものに突起を設け、この突起をランナー付きの金型に対して当接させることによりそれらの相対位置を物理的に一定に保つものとすることができる。
【0017】
この他、前記位置決め手段については、スプルー付きの金型と対向配設される金型の支持孔内に内部から嵌入されるボス金型の軸部を、前記支持孔の外部から磁気吸着力でもって引っ張る磁石とすることができる。
【0018】
また、前記位置決め手段については、スプルー付きの金型と対向配設される金型の支持孔内に内部から嵌入されるボス金型の軸部を、前記支持孔の外部から挿入されて前記軸部にねじ止め連結される治具とすることができる。
【0019】
また、前記位置決め手段については、スプルー付きの金型と対向配設される金型の支持孔内に内部から嵌入されるボス金型の軸部に設けられる環状キー溝と、この環状キー溝に対して係入されるキー部材とで構成することができる。
【0020】
また、本発明の射出成形装置は、ボス金型を2分割構造とすることで、ボス金型の位置決めを行わせるようにしてもよい。すなわち、前記ボス金型が、転がり軸受の一端側を当接支持するとともに環状のフィルムゲートを形成するフランジ部を有する第1金型部分と、前記スプルー付き金型に対向配設される金型の支持孔に嵌入される軸部と転がり軸受の他端側を当接支持するフランジ部とを有する第2金型部分とで構成され、第1金型部分と第2金型部分との間に転がり軸受を両端側から位置決め挟持した状態で第1金型部分と第2金型部分とを連結し、転がり軸受を保持したボス金型を第2金型部分の軸部を介して金型本体の金型装着孔に嵌入支持するとともに、第2金型部分におけるフランジ部の外面側を金型本体のテーパ面に対して密着接合し、第2金型部分の金型本体への密着作用によって、ボス金型を前記スプルー付き金型との相対位置を一定に保って位置決めする構成としてもよい。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【0022】
(実施形態1)
図1および図2は本発明の実施形態1を示している。図1は、射出成形装置における樹脂成形の様子を示す断面図、図2は、射出成形装置のボス金型を示す斜視図である。
【0023】
図示例の射出成形装置では、図3に示すような軸受付きプーリ20の製作に使用されるものであり、受け金型1と、押さえ金型2と、2つ割りの枠金型3,4と,ボス金型5の計5つを用いる。
【0024】
軸受付きプーリ20は、転がり軸受21の外周に樹脂製のプーリ22を取り付けた構成であり、インサート成形により製作される。
【0025】
これら5つの金型1〜5は、転がり軸受21を保持するとともにプーリ22形成用のキャビティ6を形成する。
【0026】
受け金型1には、溶融樹脂が導入されるスプルー7が設けられている。
【0027】
ボス金型5は、転がり軸受21を外嵌支持する軸部5aと、転がり軸受21の一端側を当接支持するとともにランナー8および環状のフィルムゲート9を形成するフランジ部5bとを有している。
【0028】
このボス金型5を、押さえ金型2の中心に形成した支持孔2aに嵌入させることにより、キャビティ6の中心に転がり軸受21を配置させるとともに、押さえ金型2の内面とボス金型5のフランジ部5bとで転がり軸受21を挟む。また、ボス金型5におけるフランジ部5bの外側面と受け金型1がランナー8の一壁面となり、このフランジ部5bの外周部端縁と受け金型1の内面とが、周方向に連続した環状の微小隙間からなるフィルムゲート9を形成する。
【0029】
この状態において、溶融樹脂をスプルー7、ランナー8およびフィルムゲート9を介してキャビティ6内に注入させる。この場合、溶融樹脂がフィルムゲート9からキャビティ6内に放射状に径方向外向きに注入されるので、ウェルドが形成されずに済むことになる。
【0030】
この溶融樹脂が冷却硬化すると、5つの金型1〜5を分離させる。但し、ボス金型5は、押さえ金型2の支持孔2aの外方から図示しないエジェクタ治具を挿入することにより取り外される。
【0031】
この実施形態1では、ボス金型5におけるフランジ部5bの外側面に受け金型1の凹部内底面に当接させられる複数の突起5cを設けることにより、ボス金型5と受け金型1との相対位置を物理的に一定に保ってボス金型5を不動に位置決めするようにしている。
【0032】
なお、前記突起5cは、溶融樹脂がランナー8内で周方向に均一に流動するように、周方向等ピッチで放射状に配置されるとともに、突起5cが溶融樹脂の流動を妨げないように、その断面形状が偏平な舟形、あるいは、偏平な菱形に形成されている。
【0033】
以上説明した実施形態1では、転がり軸受21を支持したボス金型5は、そのフランジ部5bの外側面に突設した突起5cがランナー8の内面に当接することで所期の位置に不動に保持されるから、キャビティ6に注入された溶融樹脂の圧力が転がり軸受21に作用しても、ボス金型5が受け金型1側に押し動かされることがなくなる。そのため、従来例のようにボス金型5が移動して溶融樹脂が転がり軸受21の側部に回り込んだり、転がり軸受21が軸方向にずれたりする不具合が発生せずに済む。
【0034】
(実施形態2)
図4は本発明の実施形態2にかかり、射出成形装置における樹脂成形の様子を示す断面図である。
【0035】
この実施形態2では、ボス金型5を不動とするために、押さえ金型2からボス金型5を取り外すときに用いるピン状のエジェクタ治具11を利用している。
【0036】
具体的に、ここで用いるエジェクタ治具11の先端には永久磁石12が固着されている。そして、5つの金型1〜5を組み合わせた後で、押さえ金型2の支持孔2aにエジェクタ治具11を挿入し、このエジェクタ治具11の永久磁石12で、ボス金型5における軸部5aの端面に吸着させるようにして、ボス金型5のフランジ部5bを転がり軸受21に対して圧接させる形態にしている。
【0037】
この状態において、樹脂成形を行えば、キャビティ6に注入された溶融樹脂の圧力が転がり軸受21に作用しても、ボス金型5がずれ動かずに済む。したがって、上記実施形態1と同様に従来例の不具合を解決できる。
【0038】
なお、成形処理が終了して樹脂が冷却硬化すると、5つの金型1〜5を分離させてから、エジェクタ治具11を押し込み操作することにより、押さえ金型2からボス金型5を突出させ、その状態でエジェクタ治具11とボス金型5とを引き離せばよい。
【0039】
この実施形態2において、永久磁石12は電磁石にすることもできる。その場合、成形処理中は電磁石を通電励磁すれば、ボス金型5を強力に保持することができ、また、成形後は電磁石への通電励磁を解除すれば、エジェクタ治具11とボス金型3とを容易に分離できるようになる。
【0040】
(実施形態3)
図5は本発明の実施形態3にかかり、射出成形装置における樹脂成形の様子を示す断面図である。
【0041】
この実施形態3では、上記実施形態2と同様に、ボス金型5を不動とするために、押さえ金型2からボス金型5を取り外すときに用いるエジェクタ治具11を利用するのであるが、実施形態2との相違は、ボス金型5の軸部5aに対してエジェクタ治具11をねじ止めすることにより結合していることである。
【0042】
具体的に、ボス金型5の軸部5aの中心には、端面側へ向けて開放するねじ孔5dが設けられており、また、エジェクタ治具11の先端には、ねじ軸11aが設けられている。
【0043】
そして、5つの金型1〜5を組み合わせた後で、押さえ金型2の支持孔2aにエジェクタ治具11を挿入し、このエジェクタ治具11のねじ軸11aをボス金型5における軸部5aのねじ孔5dに対して螺合させるようにして、ボス金型5のフランジ部5bを転がり軸受21に対して圧接させる形態にしている。
【0044】
この実施形態3でも、上記実施形態1と同様の作用、効果が得られる。
【0045】
(実施形態4)
図6は本発明の実施形態4にかかり、射出成形装置における樹脂成形の様子を示す断面図である。
【0046】
この実施形態4では、ボス金型5を不動とするために、ボス金型5の軸部5aに環状キー溝5eを設け、この環状キー溝5eに対して押さえ金型2に設けた貫通孔2bから挿入されるキー部材13を係入させる形態としている。
【0047】
この実施形態4でも、上記実施形態1と同様の作用、効果が得られる。
【0048】
(実施形態5)
図7は本発明の実施形態5にかかり、射出成形装置における樹脂成形の様子を示す断面図である。
【0049】
この実施形態5では、ボス金型5を2分割構造とし、インサートする転がり軸受21を軸方向不動に保持させる形態にしている。
【0050】
具体的に、ボス金型5を、第1金型部分5Aと第2金型部分5Bとで構成している。第1金型部分5Aは、転がり軸受21を外嵌支持する軸部5A1と、傘形のフランジ部5A2を有しており、第2金型部分5Bは、押さえ金型2の支持孔2aに嵌入される軸部5B1と、転がり軸受21の他端側を当接支持するフランジ部5B2とを有している。
【0051】
これら一対の金型5A,5Bの着脱については、第1ボス金型5Aの軸部5A1の中心に軸端に向けて開放するねじ孔5A3と、第2ボス金型5Bのフランジ部5B2の中心に軸端に向けて突出するねじ軸5B3との螺合動作により行うようになっている。
【0052】
そして、まず、第1金型部分5Aと第2金型部分5Bとにより転がり軸受4を軸方向で位置決め挟持させた状態とし、第1金型部分5Aのねじ孔5A3に第2金型部分5Bのねじ軸5B3を螺合して連結することにより、転がり軸受4を不動に保持する。
【0053】
このようにして組み立てたものを、押さえ金型2に対して装着する。つまり、第2金型部分5Bの軸部5B1を押さえ金型2の支持孔2aに所要のしめしろを持つ状態で嵌合して、第2金型部分5Bのフランジ部5B2を押さえ金型2のテーパ面に対して密着させることにより、ボス金型5を不動に位置決めさせる。
【0054】
この実施形態5では、ボス金型5を2分割構造とし、ボス金型5を押さえ金型2に対してテーパ面全面の広い面積で隙間なく密着させることにより、ボス金型5全体を押さえ金型2に対して不動に位置決めさせるようにしている。このため、上記実施形態1〜4と同様の作用、効果が得られる。
【0055】
【発明の効果】
請求項1ないし7の発明にかかる樹脂成形方法および射出成形装置では、キャビティに注入された溶融樹脂の圧力がキャビティ内の転がり軸受に作用しても、ボス金型が不動でずれ動くことがなくなるから、従来例のようにボス金型が移動して溶融樹脂が転がり軸受の側部に回り込んだり、転がり軸受が軸方向にずれたりする不具合が発生せずに済むなど、成形精度を向上できるようになる。
【0056】
特に、請求項3の構成では、ボス金型のフランジ部に突起を設けるだけの簡単な金型改造で済ませることができ、安価でありながら、上記成形精度向上に大きく貢献できる。
【0057】
また、請求項4ないし6の構成では、磁石、治具、キー部材を用いてボス金型を位置決めさせているから、金型の改造が不要となるなど、コスト面で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1にかかる樹脂成形の様子を示す断面図
【図2】図1中のボス金型の斜視図
【図3】本発明で製作しようとする軸受付きプーリを示す断面図
【図4】本発明の実施形態2にかかる樹脂成形の様子を示す断面図
【図5】本発明の実施形態3にかかる樹脂成形の様子を示す断面図
【図6】本発明の実施形態4にかかる樹脂成形の様子を示す断面図
【図7】本発明の実施形態5にかかる樹脂成形の様子を示す断面図
【図8】従来例にかかる樹脂成形の様子を示す断面図
【符号の説明】
1 受け金型
2 押さえ金型
3,4 2つ割り枠金型
5 ボス金型
6 キャビティ
7 受け金型のスプルー
8 ランナー
9 フィルムゲート
5a ボス金型の軸部
5b ボス金型のフランジ部
5c ボス金型の突起
20 軸受付きプーリ
21 転がり軸受
22 プーリ
Claims (7)
- 中心に転がり軸受を備えた回転体を成形する樹脂成形方法であって、
前記転がり軸受を収納するとともに回転体形成用のキャビティを確保する複数の金型における前記キャビティの中心に対して、
転がり軸受を外嵌保持する軸部および転がり軸受を一端側から当接支持するとともにランナーおよび前記キャビティに開放する環状のフィルムゲートを形成するフランジ部を有するボス金型を、位置決め手段によって前記複数の金型のうちスプルー付き金型との相対位置を一定に保って位置決め支持させた状態で、
前記フィルムゲートからキャビティに溶融樹脂を注入する処理を含む、ことを特徴とする樹脂成形方法。 - 中心に転がり軸受を備えた回転体を成形する射出成形装置であって、
前記転がり軸受を収納するとともに回転体形成用のキャビティを確保する複数の金型と、
この金型内に支持されかつ前記転がり軸受を前記キャビティの中心に配置させる状態で支持するとともに前記金型のうちスプルー付き金型と協同して転がり軸受の外周端面側から径方向外向きに放射状に溶融樹脂を注入させるフィルムゲートを確保するボス金型とを備え、
前記ボス金型が、転がり軸受が外嵌装着されかつ前記金型のうち前記スプルー付き金型に対して対向配置される金型に設けられる支持孔に着脱可能に嵌入される軸部と、軸部の一方軸端に径方向外向きに一体形成されかつ内側面で転がり軸受を受け止めて外側面で前記フィルムゲートを形成するフランジ部とを有し、このボス金型が位置決め手段によりキャビティ内で、前記スプルー付き金型との相対位置を一定に保って位置決め支持される、ことを特徴とする射出成形装置。 - 請求項2の射出成形装置において、
前記位置決め手段が、前記ボス金型におけるフランジ部の外側面に、ランナーの内壁面に対して当接する突起とされる、ことを特徴とする射出成形装置。 - 請求項2の射出成形装置において、
前記位置決め手段が、前記スプルー付き金型に対向配設される金型の支持孔に対して外部から挿入されて前記支持孔に内部から嵌入されるボス金型の軸部に磁気吸着させられることによりボス金型を不動とする磁石とされる、ことを特徴とする樹脂成形装置。 - 請求項2の射出成形装置において、
前記位置決め手段が、前記スプルー付き金型に対向配設される金型の支持孔に対して外部から挿入されて前記支持孔に内部から嵌入されるボス金型の軸部に係合連結させられることによりボス金型を不動とする治具とされる、ことを特徴とする射出成形装置。 - 請求項2の射出成形装置において、
前記位置決め手段が、前記スプルー付き金型に対向配設される金型の支持孔に対して内部から嵌入されるボス金型の軸部に設けられる環状キー溝と、前記金型の支持孔に対して径方向外方から突入させられて前記支持孔内の軸部における環状キー溝に対して係入されるキー部材とからなる、ことを特徴とする射出成形装置。 - 中心に転がり軸受を備えた回転体を成形する射出成形装置であって、
前記転がり軸受を収納するとともに回転体形成用のキャビティを確保する複数の金型と、
この金型内に支持されかつ前記転がり軸受を前記キャビティの中心に配置させる状態で支持するとともに前記金型のうちスプルー付き金型と協同して転がり軸受の外周端面側から径方向外向きに放射状に溶融樹脂を注入させるフィルムゲートを確保するボス金型とを備え、
前記ボス金型が、転がり軸受の一端側を当接支持するとともに環状のフィルムゲートを形成するフランジ部を有する第1金型部分と、前記スプルー付き金型に対向配設される金型の支持孔に嵌入される軸部と転がり軸受の他端側を当接支持するフランジ部とを有する第2金型部分とで構成され、
第1金型部分と第2金型部分との間に転がり軸受を両端側から位置決め挟持した状態で第1金型部分と第2金型部分とを連結し、転がり軸受を保持したボス金型を第2金型部分の軸部を介して金型本体の金型装着孔に嵌入支持するとともに、第2金型部分におけるフランジ部の外面側を金型本体のテーパ面に対して密着接合し、第2金型部分の金型本体への密着作用によって、ボス金型を前記スプルー付き金型との相対位置を一定に保って位置決めする、ことを特徴とする射出成形装置。
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