(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーパー状の誘導開口部４から直線状金型空間部６にパイプ状のガイド部材３を挿入し、シャフト２を該ガイド部材３の段付き状中空部８内へ一端部３ａ側から、縮径する複数のテーパー部Ａ…を経て、挿入し、該シャフト２の先端部２ａを該ガイド部材３の他端部３ｂ側において摺接嵌合状態で通過させて芯合わせをし、該シャフト２の該先端部２ａを金型１の奥部５の取付け孔７に挿入することを特徴とする長尺部材挿入方法。
【請求項２】
上記シャフト２の上記中空部８への挿入は、上記ガイド部材３の上記一端部３ａの開口テーパー部11から行われ、上記ガイド部材３の上記他端部３ｂ側において該シャフト２の先端部２ａを、最終テーパー部12を経て、摺接嵌合状態で通過させる請求項１記載の長尺部材挿入方法。
【請求項３】
テーパー状の誘導開口部４と直線状空間部６を有する金型１と、該空間部６に挿入されるパイプ状のガイド部材３と、該ガイド部材３の中空部８に挿入され該金型１の該奥部５の取付け孔７に挿入されるシャフト２と、を備え、上記ガイド部材３の上記中空部８が、上記シャフト２の外径ｄと略同一の内径Ｄ1 を有する調芯孔部９と、該調芯孔部９の内径Ｄ1 より大きい内径Ｄ2 の誘導孔部10と、を有し、さらに、上記ガイド部材３の一端部３ａにシャフト挿入用の開口テーパー部11を設け、該調芯孔部９と該誘導孔部10とが最終テーパー部12を介して連通され、上記金型１に挿入された上記ガイド部材３の上記中空部８に上記シャフト２を挿入するよう構成したことを特徴とする成形金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺部材挿入方法及び成形金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金型内へ長尺状部材を中子として、又は、製品用芯材として、挿入して成形する場合がある。例えば、中空状の樹脂ローラー（樹脂長尺体）を射出成形により成形する場合、直線状の金型空間部内に長尺部材であるシャフトを配設して、環状断面を有するキャビティを構成し、そのキャビティに溶融樹脂を注入して行っている。
ローラー等の樹脂長尺体を成形する従来の成形金型は、図７に示すように、直線状の空間部42を持つ金型41の開口部側から、送り込み機構45により上端部43ａが保持されたシャフト43を空間部42に挿入し、金型奥部へと進行させ、奥部に設けた固定孔部44にシャフト43の下端部43ｂを挿入し、金型41にシャフト43を固定させ、環状断面のキャビティを構成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の成形金型は、シャフト43が長尺部材であるため、その下端部43ｂを金型41の奥部に設けた固定孔部44に挿入させることが困難であり、また、挿入に際し相互の芯がずれ易いため、シャフト43の下端部43ｂや孔部44を傷つけたり、かじりが発生するおそれがあった。
また、シャフト43の上端部43ａを保持する送り込み機構45の位置調整精度にも限界があり、細長いシャフト43を、細長い空間部42に挿入し、さらに径の小さい孔部44に正確に挿入することは特に困難であった。また、孔部44の径の嵌合公差を大きくすることで挿入作業は容易となるが、挿入後シャフト43が不安定となり、成形品の製品精度が悪くなるという問題点がある。
【０００４】
そこで本発明は、細長い金型空間部内に長尺部材を容易に同芯状に装着できる長尺部材挿入方法及び成形金型を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る長尺部材挿入方法は、テーパー状の誘導開口部から直線状金型空間部にパイプ状のガイド部材を挿入し、シャフトを該ガイド部材の段付き状中空部内へ一端部側から、縮径する複数のテーパー部を経て、挿入し、該シャフトの先端部を該ガイド部材の他端部側において摺接嵌合状態で通過させて芯合わせをし、該シャフトの該先端部を金型の奥部の取付け孔に挿入する。
また、上記シャフトの上記中空部への挿入は、上記ガイド部材の上記一端部の開口テーパー部から行われ、上記ガイド部材の上記他端部側において該シャフトの先端部を、最終テーパー部を経て、摺接嵌合状態で通過させる。
【０００６】
また、上述の目的を達成するために、本発明に係る成形金型は、テーパー状の誘導開口部と直線状空間部を有する金型と、該空間部に挿入されるパイプ状のガイド部材と、該ガイド部材の中空部に挿入され該金型の該奥部の取付け孔に挿入されるシャフトと、を備え、上記ガイド部材の上記中空部が、上記シャフトの外径と略同一の内径を有する調芯孔部と、該調芯孔部の内径より大きい内径の誘導孔部と、を有し、さらに、上記ガイド部材の一端部にシャフト挿入用の開口テーパー部を設け、該調芯孔部と該誘導孔部とが最終テーパー部を介して連通され、上記金型に挿入された上記ガイド部材の上記中空部に上記シャフトを挿入するよう構成したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態に基づき、本発明を詳説する。
【０００８】
本発明に係る長尺部材の挿入方法及び使用する成形金型は、例えば、細長い樹脂ローラー等の樹脂長尺体を成形するためのものであり、金型の細長い直線状空間部に細長いシャフト（長尺部材）を挿入して固定し、環状断面のキャビティを形成し、その後、キャビティ内に溶融樹脂を注入して、ローラー等の長尺体を成形するのに適用される。なお、成形される樹脂ローラーは、長さが300mm 以上のもので、直径が10mm程度のものがある。また、シャフト等の部材の径寸法は、1/100mm の精度が必要なものもある。
【０００９】
そして、図１から図６に示した金型１の断面図に従って、長尺部材（シャフト）の挿入方法及び成形金型について説明する。
まず、図１に示すように、鉛直方向を長手方向とする縦長の金型１を配設する。この金型１は、その長手方向に直線状の空間部６を有し、上端部側が開口状となり、下端部側───奥部５側───は底面を有しかつ溶融樹脂の注入口13を形成している。そして、この空間部６は長手方向に同一円形断面を有している。
【００１０】
さらに、この金型１の上端部は奥部５側へ向かって縮径するテーパー状の誘導開口部４を有しており、誘導開口部４のテーパー面は滑らかに、空間部６の内面形状に連続している。なお、図１の誘導開口部４は、金型１の上端部に別部材として配設しているが、金型本体部１ａと一体物としてもよい。
そして、金型１の空間部６の奥部５には、後述する（図２に示す）シャフト２の先端部２ａが挿入する取付け孔７を形成している。この取付け孔７は、空間部６の底面（端面）の中心部に設けられている。
【００１１】
そして、図１の矢印ａに示すように、パイプ状（筒状）のガイド部材３をテーパー状の誘導開口部４から直線状金型空間部６に挿入する。この挿入作業について説明すると、ガイド部材３の一端部３ａ側が図外の移動手段に連結されており、移動手段が矢印ａ方向へ移動することにより、ガイド部材３は所定位置に配設された上方開口状の金型１の空間部６に自動的に挿入される。この際、誘導開口部４がテーパー状であるため、ガイド部材３が長尺部材であっても、確実かつ滑らかに金型１の空間部６に挿入される。
【００１２】
そして、図２はガイド部材３の他端部３ｂ側が空間部６の奥部５に当接するまで完全に挿入された状態であり、挿入されたガイド部材３の軸心Ｍは、金型１（空間部６）の鉛直状の軸心Ｃと一致する。
【００１３】
ガイド部材３について説明すると、このガイド部材３は、筒状の長尺部材であり、図２に示すように、ガイド部材３の中空部８は、後述するシャフト２の外径ｄと略同一の内径Ｄ1 を有する直線孔状の調芯孔部９と、調芯孔部９の内径Ｄ1 より大きい内径Ｄ2 の直線孔状の誘導孔部10と、を有している。そして、内径が異なる調芯孔部９と誘導孔部10とは、同一軸心Ｍとし、かつ、最終テーパー部12を介して滑らかに連通しており、ガイド部材３の中空部８は段付き円柱形状としている。
【００１４】
そして、ガイド部材３の一端部３ａ側である誘導孔部10側をシャフト２の挿し口側とし、他端部３ｂ側である調芯孔部９側を金型１の奥部５に配設されるシャフト２の出口側としている。そして、ガイド部材３の挿し口側となる一端部３ａ───誘導孔部10の開口端部側───にはシャフト挿入用の開口テーパー部11を形成している。また、調芯孔部９の軸心Ｍ方向の長さは、誘導孔部10の長さより短く設定している。
【００１５】
ガイド部材３の中空部８について具体的に説明すると、例えば、シャフト２の外径ｄを８mmとした場合、調芯孔部９の内径Ｄ1 は８mmとし、誘導孔部10の内径Ｄ2 は９mmとしている。そして、開口テーパー部11の大径側（端部側）の径寸法は12mmとし、また、開口テーパー部11と最終テーパー部12の勾配───ガイド部材３の軸心Ｍとの傾斜角度───は、30°から50°とし、好ましくは45°としている。
【００１６】
さらに、シャフト２の外径ｄと調芯孔部９の内径Ｄ1 は略同一としたが僅かに内径Ｄ1 を大きく設定し、ガイド部材３がシャフト２の外周面を摺動可能としている。さらに、ガイド部材３の調芯孔部９に対応する他端部３ｂの外径部と金型１の空間部６の内径は、略同一であるが、僅かにガイド部材３の外径を小さく設定し、ガイド部材３が空間部６内を走行自在としている。即ち、このガイド部材３は、後述するが、溶融樹脂注入時においては、ピストン部材として滑らかに軸心Ｃに沿って移動するものであり、ガイド部材３は、長尺部材であるがそのうち他端部３ｂ側においてのみ、金型１及びシャフト２に摺動する。従って、ガイド部材３、シャフト２、金型１の寿命を長くすることができる。
【００１７】
挿入方法の説明に戻るが、図２から図３に示すように、次に、長尺部材であるシャフト２をガイド部材３の上述の段付き状中空部８内へ一端部３ａ側から、縮径する複数のテーパー部Ａ…を経て、挿入する。
即ち、テーパー部Ａ…は、開口テーパー部11と最終テーパー部12とを備えており、シャフト２の中空部８への挿入は、ガイド部材３の一端部３ａに形成した開口テーパー部11から行われ、シャフト２の先端部２ａをガイド部材３の誘導孔部10により誘導させながら遊嵌状態で進行させ、図３に示すようにガイド部材３の他端部３ｂ側において、シャフト２の先端部２ａを、最終テーパー部12を経て、調芯孔部９により芯合わせをさせながら調芯孔部９を通過させる。即ち、調芯孔部９の内周面を摺動させて（摺接嵌合状態で）通過させる。
【００１８】
従って、シャフト２の軸心Ｌはガイド部材３の軸心Ｍ（金型１の軸心Ｃ）に一致し、図４に示すように、シャフト２の先端部２ａは金型１の奥部５の取付け孔７に自動的に芯合わせが行われ挿入される。
また、シャフト２の先端部２ａの形状は、図４に示すように、本体部の外径ｄより小さい外径の小円柱状の差し込み部15を有する段付き形状としている。または、図示省略するが、シャフト２の形状は全長に渡って同一断面としたものでもよく、先端部２ａを本体部と同径の差し込み部としてもよい。そして、この差し込み部15が取付け孔７に挿入される。
【００１９】
取付け孔７と差し込み部15とのクリアランス（隙間）は、シャフト２（外径ｄ）と調芯孔部９（内径Ｄ1 ）とのクリアランス（隙間）より大きくなるよう設定している。そして、取付け孔７の軸心はガイド部材３の軸心Ｍに一致しているため、シャフト２の先端部２ａは、調芯孔部９を通過後、スムーズに取付け孔７に挿入できる。なお、シャフト２の取付け孔７への挿入は、シャフト２の後端部２ｂを鉛直下向きに押圧する押圧杆21（図５）によりシャフト２を押し込んで行ってもよく、又は、シャフト２の自由落下により自動的に行ってもよい。
即ち、図４に示すようにシャフト２は、金型１の取付け孔７に挿入されているが、その取付け孔７により位置決めされるのではなく、ガイド部材３の調芯孔部９により位置決めされることとなる。
【００２０】
また、シャフト２の挿入作業について説明すると、図２に示すように、シャフト２の後端部２ｂは保持部材16により保持され、シャフト２を吊り下げ状としており、保持部材16は位置補正手段17に連結杆19を介して支点18において吊り下げ自由状態で連結している。位置補正手段17は、シャフト２の軸心Ｌを金型１の鉛直軸心Ｃ（ガイド部材３の軸心Ｍ）と一致させるよう作動するものであり、具体的に説明すると、位置補正手段17は、支点18においてシャフト２を保持する保持部材16の軸線と鉛直線との傾きを補正して、シャフト２の軸心を鉛直状とする球面座手段と、球面座手段を平面的に２次元方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動させる水平２方向のリニア手段と、を有するものである。
【００２１】
位置補正手段17の動作について説明すると、シャフト２の後端部２ｂを保持した保持部材16は、金型１の鉛直軸心Ｃ上に支点18が位置するよう上記リニア手段により２次元動作する。そして、シャフト２を保持する保持部材16は、球面座によりシャフト２を吊り下げ自由状態として、シャフト２の軸心Ｌを自動で鉛直状とする。従って、シャフト２の軸心Ｌは金型１の鉛直軸心Ｃ上に一致する。なお、この位置補正手段17の動作は、金型１の上方位置で予め芯ずれを補正してもよく、又は、位置補正手段17が矢印ｂ方向へ下降しながら芯ずれを補正してもよいものであり、シャフト２はガイド部材３の中空部８へ、さらに正確に挿入される。また、シャフト２の後端部２ｂが、ガイド部材３の一端部３ａに近接した際、保持部材16はシャフト２の後端部２ｂを放し、シャフト２を落下させる。
【００２２】
次に、この成形金型１により樹脂長尺体を成形する方法について説明する。図４に示すように、金型１にシャフト２が配設された状態で、空間部６とシャフト２とにより環状キャビティ14を形成する。そして、空間部６の奥部５側に設けた、例えば円環状の薄いゲート部20（注入口13）から、図５に示すようにキャビティ14内に溶融樹脂Ｒの注入を行う。そして、シャフト２の後端部２ｂを鉛直下向きに押圧する押圧杆21により、シャフト２を金型１に軸心Ｃ方向保持しており、溶融樹脂Ｒの注入圧によりシャフト２がずれない（抜け出ない）ようにしている。
【００２３】
そして、ガイド部材３がキャビティ14の注入口13側に配設された状態であるため、キャビティ14に注入された溶融樹脂Ｒは、ガイド部材３を金型１の軸心Ｃ方向の誘導開口部４側（矢印ｅ）に押しながらキャビティ14内に充填していく。
即ち、ガイド部材３は、注入されてくる溶融樹脂Ｒに対して抵抗付加体として作用するもので、溶融樹脂Ｒに注入口13方向へ所定の流動抵抗を与えるものである。
【００２４】
これにより、キャビティ14に注入された溶融樹脂Ｒの同一横断面の流動速度分布を均一とすることができる。即ち、溶融樹脂Ｒの上面を常に水平面状として充填させていく。従って、このガイド部材３の流動速度制御機能により、成形品の形状を長手方向全域に渡って均一にでき、寸法精度が高い長尺の成形品の形成が可能となる。
そして、図６に示すように、所定量の溶融樹脂Ｒが注入され、シャフト２を外嵌する長尺の樹脂成形品が成形される。
【００２５】
そして、シャフト２を押さえていた押圧杆21、及び、ガイド部材３を図外の上方位置である待機位置に戻す。その後、パイプ状の樹脂成形品22とシャフト２とを金型１の空間部６から一緒に取り出し、精度の良い成形品22を得ることができる。
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、図示省略するが、例えば、金型の長手方向を水平方向横向きとしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は上述の構成により次のような効果を奏する。
【００２７】
（請求項１によれば）金型空間部６へのシャフト２の挿入の際、ガイド部材３のガイド作用により徐々に位置補正するため、シャフト２の先端部２ａが引っ掛かることがなく、シャフト２、金型１及びガイド部材３に傷をつけることがない。
従って、シャフト２を金型奥部５の取付け孔７に簡単かつ正確に挿着でき、長尺体の成形に際し準備工程が迅速に行え、工数低減が図れ生産コストを下げることができる。
【００２８】
（請求項２によれば）シャフト２及び金型１の加工精度・組み立て精度に左右されることなく、シャフト２の挿入開始時から、後のシャフト２の芯合わせまでスムーズに行え、迅速に金型１とシャフト２との組み立てが可能である。
【００２９】
（請求項３によれば）シャフト２は、開口テーパー部11により誘導孔部10、最終テーパー部12へ誘導され、調芯孔部９により組み立て寸法精度を出すための最終位置の決定がされるため、シャフト２と金型１との組み立てが迅速かつ容易に行える成形金型を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成形金型の実施の一形態を示す側部断面図である。
【図２】図１の状態の次の工程を示す成形金型の側部断面図である。
【図３】図２の次の工程を示す成形金型の側部断面図である。
【図４】図３の次の工程を示す成形金型の側部断面図である。
【図５】図４の次の工程を示す成形金型の側部断面図である。
【図６】図５の次の工程を示す成形金型の側部断面図である。
【図７】従来の成形金型の側部断面図である。
【符号の説明】
１  金型
２  シャフト
２ａ  先端部
３  ガイド部材
３ａ  一端部
３ｂ  他端部
４  誘導開口部
５  奥部
６  空間部
７  取付け孔
８  中空部
９  調芯孔部
10  誘導孔部
11  開口テーパー部
12  最終テーパー部
Ａ  テーパー部
Ｄ1   内径
Ｄ2   内径
ｄ  外径
【図１】
0003701258.tif 000002
【図２】
0003701258.tif 000003
【図３】
0003701258.tif 000004
【図４】
0003701258.tif 000005
【図５】
0003701258.tif 000006
【図６】
0003701258.tif 000007
【図７】
0003701258.tif 000008