(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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３】
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４】
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５】
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６】
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。
【請求項７】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
0003688963.tif 000002
【図２】
0003688963.tif 000003
【図３】
0003688963.tif 000004
【図４】
0003688963.tif 000005
【図５】
0003688963.tif 000006
【図６】
0003688963.tif 000007
【図７】
0003688963.tif 000008
【図８】
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