JP6610413B2 - インサート成形品の製造方法 - Google Patents
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Description
このような芯金入り樹脂歯車において、より一層の軽量化を図るために、前記歯部を、他の歯車と噛み合う歯が形成された外径側部材(ギヤ本体、2回目の成形により形成された樹脂部)と、前記スリーブ(ブッシュ)の外周と前記外径側部材との間に位置する内径側部材(環状部材、1回目の成形により形成された樹脂部)とにより構成するものがある(例えば、特許文献1及び2参照)。
このような従来の芯金入り樹脂歯車は、例えば特許文献1の図4のように、金属製スリーブをインサート品として内径側部材を射出成形(1次成形)した後、別のキャビティ型に入れて外径側部材を射出成形(2次成形)することにより製造される。
あるいは特許文献2のように、金属製スリーブをインサート品として内径側部材を射出成形(1次成形)した後、金型から金属製スリーブ及び樹脂部の一体化物を取出し、これを別の金型に装填して外径側部材を射出成形(2次成形)することにより製造される。
樹脂部を2回に分けて射出成形する芯金入り樹脂歯車の製造に専用の2色成形機を用いた場合、同一成形機内に複数の金型を備え、例えば基本となる金型を回転させて1次成形及び2次成形を行うことから、成形サイクルのばらつきが少ないので製品品質が安定する。
しかしながら、専用の2色成形機は金型や駆動機構等が複雑な特殊成形機であるので、導入コストが嵩むとともに汎用性が低い。その上、芯金入り樹脂歯車を成形する2色成形金型には特殊な構造が必要になるので、金型製作の難易度が高い。
それに対して、樹脂部を2回に分けて射出成形する芯金入り樹脂歯車の製造に2台の汎用成形機を用いた場合、汎用成形機であるので導入コストが嵩まないとともに汎用性が高い。その上、芯金入り樹脂歯車を成形する1次成形用金型及び2次成形用金型には特殊な構造が不要であるので、金型製作が容易になる。
その上、1次成形品の供給を安定させるためには、1次成形品の収縮による変形、並びに温度及び吸水状態を管理する必要が生じるので、量産品質を安定させて歩留まりを向上するのが非常に困難である。
1次成形用金型を用いた1次成形及び2次成形用金型を用いた2次成形で共通使用するインサートコアを備え、
前記インサート品に前記インサートコアを嵌合して、前記インサート品及び前記インサートコアを連結した連結体を得る連結工程と、
前記インサートコアの基体を前記1次成形用金型に位置決めして前記連結体を前記1次成形用金型にセットし、前記1次成形用金型を型締めした状態で、前記1次成形用金型のキャビティに1次成形用の溶融樹脂を注入して前記内側部材を射出成形し、前記インサート品に対して前記内側部材を一体化した1次成形品を製造する1次成形工程と、
前記1次成形用金型を開いて前記インサートコア及び前記1次成形品を取り出す1次成形品取出工程と、
前記インサートコアの基体を前記2次成形用金型に位置決めして前記インサートコア及び前記1次成形品を前記2次成形用金型にセットし、前記2次成形用金型を型締めした状態で、前記2次成形用金型のキャビティに2次成形用の溶融樹脂を注入して前記外側部材を射出成形し、前記1次成形品に対して前記外側部材を一体化した2次成形品を製造する2次成形工程と、
前記2次成形用金型を開いて前記インサートコア及び前記2次成形品を取り出す2次成形品取出工程と、
前記2次成形品の前記連結体から前記インサートコアを分離する分離工程と、
を含み、
前記インサート品が円環状スリーブで、前記内側部材が円環状内径側部材で、前記外側部材が円環状外径側部材で、前記インサート成形品が前記円環状外径側部材の外周面に歯を形成してなる芯金入り樹脂歯車であり、
前記インサートコアの基体が円盤状であり、前記基体の径方向中心部に備えた丸軸が前記円環状スリーブの内径孔に嵌合することを特徴とする。
このようなインサート成形品の製造方法によれば、インサートコアを金属製のインサート品に嵌合させて連結した連結体を、1次成形用金型を用いて行う1次成形工程及び2次成形用金型を用いて行う2次成形工程で共通使用するので、1次成形工程を経て1次成形用金型から取り出した1次成形品の成形収縮等の影響による変形を抑制できる。
その上、1次成形工程及び2次成形工程で共通使用するインサートコアの基体を、1次成形用金型及び2次成形用金型に位置決めするので、1次成形用金型へのインサート品の位置決め、及び2次成形用金型への1次成形品の位置決めが容易かつ確実になる。
よって、樹脂部を2回に分けて射出成形するインサート成形品の製造において、特殊成形機を用いずに金型製作が容易であることや、1次成形品の成形収縮等の影響による変形を抑制できることとも相俟って、製造コストの上昇を抑制しながら量産品質を安定させて歩留まりを向上できる。
このような製造方法によれば、インサートコアに設けた凸部により、内側部材に肉盗み部を容易に設けることができる。このように肉盗み部を設けることにより、インサート成形品を軽量化できる。そして、成形品の体積が小さくなり、固化時間が短縮されるので、その結果成形サイクルを短縮できるとともに、収縮量が小さくなるので、ヒケ、ボイドなどを抑制できる。
その上、1次成形工程で内側部材に形成された肉盗み部にはインサートコアの凸部が入っており、2次成形工程を経て分離工程を行うまで、肉盗み部にインサートコアの凸部が入ったままである。
よって、1次成形工程を経て第1射出成形機から取り出した1次成形品の肉盗み部が成形収縮等の影響により変形することを抑制できる。
(1)樹脂部を2回に分けて射出成形するインサート成形品の製造に、特殊成形機である2色成形機を用いないので、導入コストが嵩まないとともに汎用性が高く、金型製作が容易になる。
(2)インサート品及びインサートコアを連結した連結体を1次成形工程及び2次成形工程で共通使用するので、1次成形品の成形収縮等の影響による変形を抑制できる。
(3)インサートコアの基体を1次成形用金型及び2次成形用金型に位置決めするので、1次成形用金型へのインサート品の位置決め、及び2次成形用金型への1次成形品の位置決めが容易かつ確実になる。
(4)上記(1)ないし(3)の効果から、樹脂部を2回に分けて射出成形するインサート成形品の製造において、製造コストの上昇を抑制しながら量産品質を安定させて歩留まりを向上できる。
本明細書において、芯金入り樹脂歯車1の回転軸の方向を「軸方向」といい、前記回転軸の軸芯を基準として「径方向」及び「周方向」を定義する。
ここで、円環状内径側部材4及び円環状外径側部材5が、芯金である円環状スリーブ2の外周面を被う円環状歯部3であり、円環状歯部3(円環状外径側部材5)の外周面には、他の歯車と噛み合う歯6が形成される。
このような芯金入り樹脂歯車1は、円環状歯部3を合成樹脂製としているので、全体が金属製のものよりも大幅に軽量化できる。
なお、内径側部材4は、例えばガラス繊維等の強化材で強化した合成樹脂製、外径側部材5は、例えば前記強化材で強化しない合成樹脂製であり、内径側部材4及び外径側部材5は異材質である。
ここで、円環状歯部3A(外径側部材5)の外周面に形成する、図1に示す歯6は、歯切加工等の機械加工により形成する。なお、射出成形により2次成形品Bを成形する工程で歯6を形成してもよい。
図3(b)の斜視図に示すように、インサートコア7は、その基体7Aが円盤状であり、基体7Aの外径側には、軸方向へ突出する凸部7Bが周方向に整列しており、基体7Aの径方向中心部には、円環状スリーブ2の内径孔2Cに嵌合する、嵌合凸部である丸軸7Cを備える。
よって、円環状スリーブ2の内径孔2Cにインサートコア7の丸軸7Cを挿入して嵌合させることにより、図3(c)の斜視図に示すように、円環状スリーブ2及びインサートコア7を連結した連結体10が得られる。
芯金入り樹脂歯車1の製造方法においては、専用の2色成形機を用いずに、1次成形用金型を備えた第1射出成形機、及び2次成形用金型を備えた第2射出成形機の、2台の汎用成形機を用いる。
また、インサートコア7は、1次成形用金型を用いた1次成形及び2次成形用金型を用いた2次成形で共通使用する。すなわち、1次成形用金型から取り出した状態では、図4(a)の斜視図に示すように1次成形品Aにインサートコア7が連結しており、2次成形用金型から取り出した状態では、図4(b)の斜視図に示すように2次成形品Bにインサートコア7が連結している。
ここで、図4(a)に示す1次成形品Aにおいて、円環状内径側部材4は、その基体4Aの外周面に歯形状突起(凹凸形状)4Bを備える。
図3(a)及び図3(b)の斜視図、並びに図5(a)の縦断面図に示す、分離した状態の円環状スリーブ2及びインサートコア7を、内径孔2Cに丸軸7Cを挿入して嵌合させ、図3(c)の斜視図、及び図5(b)の縦断面図に示す連結体10を形成する。
図6(a)及び図6(b)の縦断面図に示すように、1次成形用金型C1は、可動側金型8A及び固定側金型9Aを含む。
図6(a)に示すように、インサートコア7の基体7Aを1次成形用金型C1の可動型8Aに位置決めして連結体10を1次成形用金型C1にセットし、1次成形用金型C1を型締めする。
次に、図6(b)に示すように、1次成形用金型C1のキャビティに、ゲートG1から1次成形用の溶融樹脂を注入して円環状内径側部材4を射出成形する。
図6(b)の1次成形用金型C1を冷却して樹脂を固化させた後、1次成形用金型C1を開き、第1射出成形機から図4(a)の斜視図及び図6(c)の縦断面図に示すインサートコア7及び1次成形品Aを取り出す。1次成形品Aは、円環状スリーブ2に対して円環状内径側部材4を一体化したものである。
図7(a)及び図7(b)の縦断面図に示すように、2次成形用金型C2は、可動側金型8B及び固定側金型9Bを含む。
図7(a)に示すように、インサートコア7の基体7Aを2次成形用金型C2の可動型8Bに位置決めしてインサートコア7及び1次成形品Aを2次成形用金型C2にセットし、2次成形用金型C2を型締めする。
次に、図7(b)に示すように、2次成形用金型C2のキャビティに、ゲートG2から2次成形用の溶融樹脂を注入して円環状外径側部材5を射出成形する。
図7(b)の2次成形用金型C2を冷却して樹脂を固化させた後、2次成形用金型C2を開き、第2射出成形機から図4(b)の斜視図及び図7(c)の縦断面図に示すインサートコア7及び2次成形品Bを取り出す。2次成形品Bは、1次成形品Aに対して円環状外径側部材5を一体化したものである。
図7(c)の縦断面図のようにインサートコア7及び2次成形品Bが連結した状態で、インサートコア7及び2次成形品Bを軸方向へ相対移動させることにより、インサートコア7の丸軸7Cと2次成形品Bの円環状スリーブ2の内径孔2Cとの嵌合を解除する。
それにより、図8の縦断面図に示すように、インサートコア7と、2次成形品である外周面に他の歯車と噛み合う歯を形成する前の芯金入り樹脂歯車1Aを分離する。
このように分離したインサートコア7は、前記連結工程で再利用する。
以上のような芯金入り樹脂歯車1の製造方法によれば、インサートコア7を金属製の円環状スリーブ2に凹凸嵌合させて連結した連結体10を、第1射出成形機の1次成形用金型C1を用いて行う1次成形工程、及び第2射出成形機の2次成形用金型C2を用いて行う2次成形工程で共通使用するので、1次成形工程を経て第1射出成形機から取り出した1次成形品Aの成形収縮等の影響による変形を抑制できる。
よって、樹脂部を2回に分けて射出成形する芯金入り樹脂歯車1の製造において、特殊成形機を用いずに金型製作が容易であることや、1次成形品Aの成形収縮等の影響による変形を抑制できることとも相俟って、製造コストの上昇を抑制しながら量産品質を安定させて歩留まりを向上できる。
その上、1次成形工程で円環状内径側部材4に形成された肉盗み部Dにはインサートコア7の凸部7Bが入っており、2次成形工程を経て分離工程を行うまで、肉盗み部Dに凸部7Bが入ったままである。
よって、1次成形工程を経て第1射出成形機から取り出した1次成形品Aの肉盗み部Dが成形収縮等の影響により変形することを抑制できる。
すなわち、インサートコアの基体に、前記インサート品の前記内側部材に被われない部分に向かう方向へ突出する嵌合凸部を設け、前記インサート品には、前記内側部材により被われない部分に、前記嵌合凸部に嵌合する嵌合凹部を設けることにより、前記インサートコアと前記インサート品とを凹凸嵌合して連結体を得るようにすればよい。あるいは、前記インサート品の前記内側部材により被われない部分に、インサートコアの基体に向かう方向へ突出する嵌合凸部を設け、前記インサートコアの基体に前記嵌合凸部に嵌合する嵌合凹部を設けることにより、前記インサートコアと前記インサート品とを凹凸嵌合して連結体を得るようにしてもよい。
以上の説明においては、1次成形用金型C1を備えた第1射出成形機、及び2次成形用金型C2を備えた第2射出成形機の、2台の汎用成形機を用いる構成を示したが、本発明は、このような構成に限定されない。すなわち、生産量が少ない場合には、1台の射出成形機を用いて金型及び樹脂材料を交換しながら、1次成形用金型C1を用いた1次成形及び2次成形用金型C2を用いた2次成形を行ってもよい。
1A 外周面に他の歯車と噛み合う歯を形成する前の芯金入り樹脂歯車
2 円環状スリーブ(インサート品)
2A 基体
2B 歯形状突起
2C 内径孔(嵌合凹部)
3 円環状歯部
3A 外周面に他の歯車と噛み合う歯を形成する前の円環状歯部
4 円環状内径側部材(内側部材)
4A 基体
4B 歯形状突起
5 円環状外径側部材(外側部材)
6 歯
7 インサートコア
7A 基体
7B 凸部
7C 丸軸(嵌合凸部)
8A,8B 可動側金型
9A,9B 固定側金型
10 連結体
A 1次成形品
B 2次成形品
C1 1次成形用金型
C2 2次成形用金型
D 肉盗み部
G1,G2 ゲート
Claims (2)
- 金属製のインサート品と、
前記インサート品の一部分を被う、合成樹脂製の内側部材と、
前記内側部材の一部分を被う、前記内側部材と異材質である合成樹脂製の外側部材と
により構成されるインサート成形品の製造方法であって、
1次成形用金型を用いた1次成形及び2次成形用金型を用いた2次成形で共通使用するインサートコアを備え、
前記インサート品に前記インサートコアを嵌合して、前記インサート品及び前記インサートコアを連結した連結体を得る連結工程と、
前記インサートコアの基体を前記1次成形用金型に位置決めして前記連結体を前記1次成形用金型にセットし、前記1次成形用金型を型締めした状態で、前記1次成形用金型のキャビティに1次成形用の溶融樹脂を注入して前記内側部材を射出成形し、前記インサート品に対して前記内側部材を一体化した1次成形品を製造する1次成形工程と、
前記1次成形用金型を開いて前記インサートコア及び前記1次成形品を取り出す1次成形品取出工程と、
前記インサートコアの基体を前記2次成形用金型に位置決めして前記インサートコア及び前記1次成形品を前記2次成形用金型にセットし、前記2次成形用金型を型締めした状態で、前記2次成形用金型のキャビティに2次成形用の溶融樹脂を注入して前記外側部材を射出成形し、前記1次成形品に対して前記外側部材を一体化した2次成形品を製造する2次成形工程と、
前記2次成形用金型を開いて前記インサートコア及び前記2次成形品を取り出す2次成形品取出工程と、
前記2次成形品の前記連結体から前記インサートコアを分離する分離工程と、
を含み、
前記インサート品が円環状スリーブで、前記内側部材が円環状内径側部材で、前記外側部材が円環状外径側部材で、前記インサート成形品が前記円環状外径側部材の外周面に歯を形成してなる芯金入り樹脂歯車であり、
前記インサートコアの基体が円盤状であり、前記基体の径方向中心部に備えた丸軸が前記円環状スリーブの内径孔に嵌合することを特徴とするインサート成形品の製造方法。 - 前記インサートコアに前記内側部材に向かって突出する凸部を設けることにより、前記内側部材に肉盗み部を設けてなる請求項1記載のインサート成形品の製造方法。
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