(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向よりも軸方向に長い寸法を有する軸体を備えた樹脂成形品の成形方法であって、
前記樹脂成形品を形成するためのキャビティと、そのキャビティの前記軸体に対応する部分のうち円柱形状の部分の先端部に直接接続された複数のゲートとを有する金型を準備する工程と、
前記金型の前記複数のゲートの各々から前記キャビティ内に樹脂を注入する工程とを備え、
前記キャビティ内に前記樹脂を注入する工程においては、前記複数のゲートの各々から前記キャビティ内に前記樹脂を螺旋状に注入し、
前記複数のゲートの各々から注入された樹脂が螺旋状に互いに絡み合いながら前記キャビティ内に充填される、樹脂成形品の成形方法。
【請求項２】
前記複数のゲートの各々は、前記軸体の外径から少なくとも前記ゲートの直径分だけ内周側に位置するよう前記先端部に配置されている、請求項１に記載の樹脂成形品の成形方法。
【請求項３】
前記キャビティは、前記軸体に対応する部分と、前記軸体に対応する部分よりも径方向の外周側に広がるフランジ部に対応する部分とを含み、
前記キャビティ内に前記樹脂を注入する工程においては、前記軸体に対応する部分に前記樹脂が注入されて軸体が形成された後に、前記フランジ部に対応する部分に前記樹脂が注入されて前記フランジ部が形成される、請求項１または２に記載の樹脂成形品の成形方法。
【請求項４】
径方向よりも軸方向に長い寸法を有する軸体を備えた樹脂成形品を形成するためのキャビティと、
前記キャビティの前記軸体に対応する部分のうち円柱形状の部分の先端部に直接接続された複数のゲートとを備えた、樹脂成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形品の成形方法および樹脂成形用金型に関し、特に、径方向よりも軸方向に長い寸法を有する軸体を備えた樹脂成形品の成形方法およびその成形方法に用いる樹脂成形用金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂成形品の成形方法は、たとえば特開平４−３４２６０号公報（特許文献１）、特開平８−１１８３９５号公報（特許文献２）に開示されている。これらの公報には、樹脂プーリの成形においてゲート点数を多くすることで樹脂材料が金型内でできるだけ均一に流動できるようにして真円度を向上させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３４２６０号公報
【特許文献２】特開平８−１１８３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記２つの公報は、樹脂プーリの成形に関するものであり、径方向よりも軸方向に長い寸法を有する軸体を備えた樹脂成形品を成形することを記載していない。
【０００５】
このような軸体を樹脂成形する場合、従来、樹脂成形品の端面に制約があるため、ゲートの種類はピンゲートおよびサイドゲートのいずれかの１点ゲートになり、一般的にはピンゲートとなる。この場合、金型に樹脂を充填する際に、（１）ファウンテンフロー（fountain  flow）が崩れた状態での充填となること、（２）層流（規則的）ではない乱流（不規則）での充填となること、（３）使用材料にガラスが含まれることにより樹脂の収縮時に繊維の配向による収縮が大きいこと、などの要因で軸体の軸方向に反り変形が生じる。この反り変形により、部品の同軸公差を満足できる樹脂成形品を製作することは困難であった。
【０００６】
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、軸方向の反り変形を抑制できる高精度な樹脂成形品の成形方法および樹脂成形用金型を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の樹脂成形品の成形方法は、径方向よりも軸方向に長い寸法を有する軸体を備えた樹脂成形品の成形方法であって、以下の工程を備えている。
【０００８】
まず樹脂成形品を形成するためのキャビティと、そのキャビティの軸体に対応する部分のうち円柱形状の部分の先端部に直接接続された複数のゲートとを有する金型が準備される。そして金型の複数のゲートの各々からキャビティ内に樹脂が注入される。キャビティ内に樹脂を注入する工程においては、複数のゲートの各々からキャビティ内に樹脂が螺旋状に注入される。複数のゲートの各々から注入された樹脂が螺旋状に互いに絡み合いながらキャビティ内に充填される。
【０００９】
本発明の樹脂成形品の成形方法によれば、軸体に対応する部分のうち円柱形状の部分の先端部から複数のゲートを通じて樹脂がキャビティ内に注入される。これにより、各ゲートから注入された樹脂が螺旋状に互いに絡み合いながら規則的な回転方向で充填されて樹脂成形品が形成される。このため、軸方向の反り変形が抑制された高精度な樹脂成形品を得ることができる。
またキャビティ内に樹脂を注入する工程においては、複数のゲートの各々からキャビティ内に樹脂が螺旋状に注入される。これにより各ゲートから注入された樹脂が規則的な回転方向で充填されるため、軸方向の反り変形が抑制された樹脂成形品を得ることができる。
【００１０】
上記の樹脂成形品の成形方法において、複数のゲートの各々は、軸体の外径から少なくともゲートの直径分だけ内周側に位置するよう先端部に配置されている。これにより、複数のゲートの各々を接近させて配置することが可能となり、各ゲートから注入された樹脂同士を螺旋状に互いに絡ませることが容易となる。
【００１２】
上記の樹脂成形品の成形方法において、キャビティは、軸体に対応する部分と、その軸体に対応する部分よりも径方向の外周側に広がるフランジ部に対応する部分とを含んでいる。キャビティ内に樹脂を注入する工程においては、軸体に対応する部分に樹脂が注入されて軸体が形成された後に、フランジ部に対応する部分に樹脂が注入されてフランジ部が形成される。
【００１５】
本発明の樹脂成形用金型は、径方向よりも軸方向に長い寸法を有する軸体を備えた樹脂成形品を形成するためのキャビティと、そのキャビティの軸体に対応する部分のうち円柱形状の部分の先端部に直接接続された複数のゲートとを備えている。
【００１６】
本発明の樹脂成形用金型を用いて樹脂成形をすることにより、軸方向の反り変形が抑制された樹脂成形品を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、樹脂成形品の軸方向の反り変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態における樹脂成形品の構成を概略的に示す正面図である。
【図２】図１のゲートに対応する部分を拡大して示す部分拡大正面図である。
【図３】図１のゲートに対応する部分をさらに拡大して示す部分拡大斜視図である。
【図４】図１の樹脂成形品において複数のゲート部の配置の様子を概略的に示す平面図である。
【図５】複数のゲートの配置を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施の形態における樹脂成形用金型の構成を概略的に示す断面図である。
【図７】図６のゲートを拡大して示す部分拡大断面図である。
【図８】図６の樹脂成形用金型のキャビティ内に複数のゲートから樹脂を注入したときに、各樹脂が螺旋状に互いに絡み合いながら規則的な回転方向で充填される様子を示す模式図である。
【図９】ゲートに対応する部分が１つである場合の関連技術における樹脂成形品の構成を概略的に示す正面図である。
【図１０】図９のゲートに対応する部分を拡大して示す部分拡大正面図である。
【図１１】図９のゲートに対応する部分をさらに拡大して示す部分拡大斜視図である。
【図１２】図９の樹脂成形品において１つのゲート部の配置の様子を概略的に示す平面図である。
【図１３】同軸度を測定するための樹脂成形品の測定箇所を説明するための図である。
【図１４】同軸度の算出方法を説明するための図である。
【図１５】樹脂成形の過程を順に示す図（Ａ）〜（Ｄ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
まず本発明の一実施の形態における樹脂成形品の構成について図１〜図５を用いて説明する。
【００２０】
主に図１を参照して、本実施の形態の樹脂成形品１は、軸体２と、複数のフランジ部３ａ、３ｂと、歯車部４とを有している。軸体２は、たとえば円柱形状を有しており、径方向の寸法Ｄ（直径）よりも軸方向の寸法Ｌ（軸長さ）の方が長い構成を有している。複数のフランジ部３ａ、３ｂの各々は、軸体２よりも径方向の外周側に広がるような形状を有している。歯車部４は軸体２の一方端面２ａとは反対側の他方端面側に設けられている。
【００２１】
この樹脂成形品１の軸体２の一方端面２ａには、ゲートに対応する部分１１を介在して２次スプルに対応する部分１２の一方端側が接続されている。２次スプルに対応する部分１２の他方端側は、ランナーに対応する部分１３を介在して１次スプルに対応する部分１４の一方端側に接続されている。
【００２２】
樹脂成形品１、ゲートに対応する部分１１、２次スプルに対応する部分１２、ランナーに対応する部分１３、および１次スプルに対応する部分１４は、それぞれ同一の樹脂材料からなっている。
【００２３】
この樹脂材料は、たとえば樹脂および繊維を含む材料である。樹脂材料に用いる樹脂としては、たとえばポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）などの熱可塑性樹脂が用いられるが、ポリプロピレンテレフタレート樹脂（ＰＰＴ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）が用いられてもよい。また樹脂材料に用いる繊維には、たとえばガラス繊維、炭素繊維などが用いられる。
【００２４】
主に図２および図３を参照して、本実施の形態の樹脂成形品１の軸体２の一方端面（先端部）２ａには、複数のゲートに対応する部分１１が接続されている。複数のゲートに対応する部分１１は、３つ以上のゲートに対応する部分１１を有していることが好ましく、たとえば４つのゲートに対応する部分１１を有している。
【００２５】
主に図４を参照して、４つのゲートに対応する部分１１のそれぞれは、軸体２の一方端面２ａ上において、たとえば正方形の角部に対応する位置に配置されている。樹脂成形品１が４つのゲートに対応する部分１１から取り外された後も、樹脂成形品１には４つのゲートに対応する部分１１の痕が残る。このため、このゲートの痕跡により、軸体２の一方端面２ａに複数のゲートに対応する部分１１が接続されていたか否かを識別することができる。
【００２６】
主に図５を参照して、ゲートに対応する部分１１のピッチＰａの最小値は、ゲートに対応する部分１１の径ｄの２倍（Ｐａ＝２ｄ）であることが好ましい。また複数のゲートに対応する部分１１の各々は、軸体２の外径（直径Ｄ）の外周面から少なくともゲートに対応する部分１１の直径ｄ分だけ内周側に位置するよう一方端面（先端部）２ａに配置されている。
【００２７】
また４つのゲートに対応する部分１１の各々が正方形の角部に配置されている場合には、ゲートに対応する部分１１の対角ピッチＰｂの最小値は、２1/2×２ｄであることが好ましい。またゲートに対応する部分１１の対角ピッチＰｂの最大値は、Ｄ（軸体２の外径）−３ｄ（ゲートに対応する部分１１の径）であることが好ましい。
【００２８】
なお上記のピッチＰａおよびＰｂの各々は、ゲートに対応する部分１１の各々の中心間の距離のことである。
【００２９】
次に、図１〜図５に示す樹脂成形品１を製造するための本実施の形態における樹脂成形用金型の構成について図６および図７を用いて説明する。
【００３０】
主に図６を参照して、本実施の形態の金型２０は、図１に示す樹脂成形品１を成形するためのキャビティ２１と、ゲート３１と、２次スプル３２と、ランナー３３と、１次スプル３４とを有している。
【００３１】
キャビティ２１は、樹脂成形品１の形状に対応させて、軸体となるべき部分２２と、フランジ部となるべき部分２３ａ、２３ｂと、歯車部となるべき部分２４とを有している。
軸体となるべき部分２２は、たとえば円柱形状を有しており、径方向の寸法（直径）よりも軸方向の寸法（軸長さ）の方が長い構成を有している。複数のフランジ部となるべき部分２３ａ、２３ｂの各々は、軸体となるべき部分２２よりも径方向の外周側に広がるような形状を有している。歯車部となるべき部分２４は軸体となるべき部分２２の一方端面２２ａとは反対側の他方端面側に設けられている。
【００３２】
このキャビティ２１の一方端面２２ａには、ゲート３１を介在して２次スプル３２の一方端側が接続されている。２次スプル３２の他方端側は、ランナー３３を介在して１次スプル３４の一方端側に接続されている。
【００３３】
１次スプル３４の他方端側には、シリンダー（図示せず）が接続されている。そのシリンダー内には、スクリュー（図示せず）が回転可能に配置されている。
【００３４】
主に図７を参照して、キャビティ２１の一方端面２２ａには、複数のゲート３１が接続されている。複数のゲート３１は、３つ以上のゲート３１を有していることが好ましく、たとえば４つのゲート３１を有している。
【００３５】
各ゲート３１のピッチおよび対角ピッチの各々は、図５で説明したのと同じである。
次に、本実施の形態の樹脂成形品の成形方法について図６および図８を用いて説明する。
【００３６】
まず図６に示す樹脂成形用金型２０が準備される。この金型２０における１次スプル３４の他方端側には、上述したように、内部にスクリュー（図示せず）が配置されたシリンダー（図示せず）が接続される。
【００３７】
そのシリンダー内で樹脂が溶融された後、溶融された樹脂がスクリューの回転によりシリンダー内から押し出される。シリンダー内から押し出された樹脂は、１次スプル３４、ランナー３３、２次スプル３２、複数のゲート３１を通じてキャビティ２１内に注入される。
【００３８】
図８を参照して、複数のゲート３１を通じてキャビティ２１内に注入された樹脂の各々は、螺旋状に互いに絡み合いながら規則的な回転方向でキャビティ２１内に充填されていく。ここで複数のゲート３１を通じてキャビティ２１内に注入された樹脂の各々が螺旋状に注入されるのは、上記のスクリューの回転によって回転力が樹脂に付与されているためである。
【００３９】
このようにしてキャビティ２１の軸体となるべき部分２２が樹脂で充填されて軸体２が形成された後に、フランジ部となるべき部分２３ａ、２３ｂが樹脂で充填されてフランジ部３ａ、３ｂが形成される。この後、金型２０から樹脂成形品が取り出されることにより、図１〜図５に示す本実施の形態の樹脂成形品１が成形される。
【００４０】
なお図８においては説明の便宜上、ゲート３１が３つある場合について説明したが、ゲート３１の個数はこれに限定されるものではない。
【００４１】
次に、本発明者らが行った軸方向の反り変形に関する検討について、図９〜図１２に示す関連技術と比較して説明する。
【００４２】
本発明者らは、図１〜図５に示す本実施の形態の樹脂成形品１と、図９〜図１２に示す関連技術の樹脂成形品１との双方について、軸方向の反り変形を調べるために同軸度について調べた。
【００４３】
まず図１〜図５に示す本実施の形態の樹脂成形品１を、図６および図７に示す樹脂成形用金型２０を用いて成形した。この図１〜図５に示す樹脂成形品１は、ゲートに対応する部分１１を４つ有する４点ゲートとした。また図９〜図１２に示す樹脂成形品１を、１つのゲートのみをキャビティに接続した金型を用いて成形した。このため図９〜図１２に示す樹脂成形品１は、ゲートに対応する部分１１を１つ有する１点ゲートである。
【００４４】
このように図９〜図１２に示す樹脂成形品１の構成は、ゲートに対応する部分１１が１つである点を除いて、図１〜図５に示す樹脂成形品１の構成とほぼ同じである。このため、図９〜図１２に示す樹脂成形品１のうち図１〜図５に示す樹脂成形品１と同一の要素については同一の符号を付しその説明を繰り返さない。
【００４５】
また図１〜図５に示す本実施の形態の樹脂成形品１と、図９〜図１２に示す樹脂成形品１とを、互いに同じ寸法となるように成形した。具体的には、図１３を参照して、軸体２の一方端面２ａから歯車部４の手前までの距離Ｌａが４７．５ｍｍで、軸体２の直径Ｄが６ｍｍとなるように双方の樹脂成形品を成形した。
【００４６】
そして、双方の樹脂成形品１のそれぞれについて同軸度を測定した。同軸度の測定については、まず図１３の符号Ｂ１と符号Ｂ２とで示した軸体２の部分のそれぞれについて円形状を測定し、Ｂ１とＢ２との２箇所の円形を結んで円筒形状Ｂ０とした。この後、符号Ａ１と符号Ａ２とで示した軸体２の部分のそれぞれについても同様に円形状を測定し、Ａ１とＡ２との２箇所の円形を結んで円筒形状Ａ０とした。
【００４７】
このようにして得られた２つの円筒形状Ｂ０、Ａ０を、図１４に示すように重ね合わせて、それぞれの円筒形状Ｂ０、Ａ０の中心軸のズレを測定した。ここで、それぞれの円筒形状Ｂ０、Ａ０の中心軸のズレを同心度Ｃとした。そして、この同心度Ｃを２倍することにより同軸度Ｅを得た（つまり同軸度Ｅ＝同心度Ｃ×２）。
【００４８】
このようにして同軸度Ｅを、図１〜図５に示す樹脂成形品１の３つのサンプルと、図９〜図１２に示す樹脂成形品１の３つのサンプルとのそれぞれについて測定した。その測定の結果を以下に記す。
【００４９】
【表１】
0005929186.tif 000002
【００５０】
上記の表１の結果から、４点ゲートである図１〜図５に示す樹脂成形品１では、１点ゲートである図９〜図１２に示す樹脂成形品１よりも同軸度のばらつきが小さく、かつ同軸度の平均値も小さくなることが分かった。また図９〜図１２に示す樹脂成形品１では同軸度が０．５ｍｍを超えるものがあったが、図１〜図５に示す樹脂成形品１では同軸度が０．５ｍｍを超えるものはなかった。
【００５１】
また４点ゲート以外の２点以上の複数点ゲートにおいても同様に、１点ゲートである図９〜図１２に示す樹脂成形品１よりも同軸度のばらつきが小さく、かつ同軸度の平均値も小さくなることも確認した。
【００５２】
また本発明者らは、４点ゲートである図１〜図５に示す樹脂成形品１を成形する際にキャビティ２１内で樹脂がどのような状態になっているのかを調べた。その結果を図１５に示す。
【００５３】
この結果から、図１５（Ａ）に示すように樹脂成形の初期段階においては、複数のゲートから注入された樹脂の各々が螺旋状に互いに絡み合いながら規則的な回転方向で充填されていることが分かった。またこの後、図１５（Ｂ）に示すようにキャビティ内の軸体に対応する部分に樹脂が充填されていくことが分かった。そして、軸体に対応する部分の充填が完了し軸体が形成された後に、図１５（Ｃ）および図１５（Ｄ）に示すようにキャビティ内のフランジ部に対応する部分に樹脂が充填されてフランジ部が形成されることが分かった。
【００５４】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態の樹脂成形品の成形方法によれば、図６および図７に示すように軸体に対応する部分２２の一方端面２２ａ（先端部）に対応する位置から複数のゲート３１を通じて樹脂がキャビティ２１内に注入される。これにより、各ゲート３１から注入された樹脂が、図８に示すように螺旋状に互いに絡み合いながら規則的な回転方向で充填されて樹脂成形品１が形成される。このため、軸方向の反り変形が抑制された高精度な樹脂成形品１を得ることが可能となる。
【００５５】
本実施の形態において樹脂成形品１の軸方向の反り変形が抑制できる理由は、図８に示すように樹脂が螺旋状に互いに絡み合いながら規則的な回転方向で充填されることで、樹脂内に含まれる繊維（ガラス繊維、炭素繊維など）がキャビティ２１内で螺旋状に規則的に配向したことにより樹脂の収縮時に軸方向に対して変形しにくくなったためと考えられる。
【００５６】
なお図６および図７に示す本実施の形態においては１つの２次スプル３２に複数のゲート３１が接続された構成について説明したが、１つの２次スプル３２に１つのゲート３１が接続されたものが複数個、一方端面２２ａにてキャビティ２１に接続されていてもよい。
【００５７】
また図６および図７に示す本実施の形態においては複数のゲート３１が２次スプル３２を介在してランナー３３に接続された構成について説明したが、２次スプル３２が省略されて、複数のゲート３１がランナー３３に直接接続されていてもよい。
【００５８】
また図６および図７に示す本実施の形態においては複数のゲート３１がキャビティ２１の一方端面２２ａに接続された構成について説明したが、複数のゲート３１はその一方端面２２ａとは反対側の他方端面に接続されていてもよい。
【００５９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、径方向よりも軸方向に長い寸法を有する軸体を備えた樹脂成形品の成形方法、それにより製造された樹脂成形品、およびその成形方法に用いる樹脂成形用金型に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００６１】
１  樹脂成形品、２  軸体、２ａ  一方端面、３ａ，３ｂ  フランジ部、４  歯車部、１１  ゲートに対応する部分、１２  ２次スプルに対応する部分、１３  ランナーに対応する部分、１４  １次スプルに対応する部分、２０  樹脂成形用金型、２１  キャビティ、２２  軸体に対応する部分、２２ａ  一方端面、２３ａ，２３ｂ  フランジ部に対応する部分、２４  歯車部に対応する部分、３１  ゲート、３２  ２次スプル、３３  ランナー、３４  １次スプル。
【図１】
0005929186.tif 000003
【図２】
0005929186.tif 000004
【図３】
0005929186.tif 000005
【図４】
0005929186.tif 000006
【図５】
0005929186.tif 000007
【図６】
0005929186.tif 000008
【図７】
0005929186.tif 000009
【図８】
0005929186.tif 000010
【図９】
0005929186.tif 000011
【図１０】
0005929186.tif 000012
【図１１】
0005929186.tif 000013
【図１２】
0005929186.tif 000014
【図１３】
0005929186.tif 000015
【図１４】
0005929186.tif 000016
【図１５】
0005929186.tif 000017