(57)【要約】【課題】複数の金属片を一体化して取り付けた成形品Ａを低コストで一度に多数個生産できる成形品の製造方法を提供する。【解決手段】前記金属片を連結部を介して金属シート６に穿設する工程と、可動金型と固定金型に形成された多数のキャビティ１６，２５に合わせて複数の前記金属シート６を金型の分割面に略平行に立設する工程と、可動金型と固定金型とを前記立設した複数の金属シート６間及び金属シート６の側面に型締めする工程と、前記キャビティ１６，２５に成形材料を送り前記各金属片を埋設状態で前記複数の金属シート６に射出成形して、複数の金属片を一体化する工程と、を有することを特徴とする。【選択図】  図１０
2004268483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金属片を平行に埋設した成形品の製造方法であって、
前記金属片を連結部を介して金属シートに穿設する工程と、
可動金型と固定金型に形成された多数のキャビティに合わせて複数の前記金属シートを金型の分割面に略平行に立設する工程と、
前記可動金型と固定金型とを立設した複数の金属シート間及び金属シートの側面に型締めする工程と、
前記キャビティに成形材料を送り前記各金属片を埋設状態で前記複数の金属シートに射出成形して、複数の金属片を一体化し成形品を成形する工程と、を有することを特徴とする成形品の製造方法。
【請求項２】
前記金属片は、中心穴から放射状に延びる突起を有する複数の歯車状部材であり、前記成形品は歯車状物品であることを特徴とする請求項１に記載の成形品の製造方法。
【請求項３】
前記可動金型と固定金型とを型締めしつつ、前記立設した複数の金属シートに位置決め部材を貫通し、この位置決め部材を貫通させた状態で前記射出成形を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成形品の製造方法。
【請求項４】
前記金型の分割面に立設された複数の金属シートは、その上方が可動金型側に傾斜しており、前記可動金型が型締めすることで前記複数の金属シートは平行に立設されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の成形品の製造方法。
【請求項５】
前記複数の金属片を一体化し成形品を成形する工程の後、前記連結部を破断して複数の成形品のそれぞれを前記金属シートから分離する工程を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の金属片を平行に埋設した成形品の製造方法に関し、特に、パソコン用のプリンタにおける用紙の送りとして用いられる歯車状物品の製造に好適に用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】
歯車状物品は、放射状に延びる複数の突起を有する金属製の歯車状部材を、合成樹脂材の軸部材に埋設状態で取り付けたものであり、前記のようにパソコン用プリンタの用紙の送りに用いたり、あるいは種々の機械の歯車軸として用いられる。かかる歯車状物品を製造するにあたっては、用途に応じて成形された単品の歯車状部材を金型に装入し、この状態から合成樹脂を前記金型に送り込んで軸部材を歯車状部材と一体に成形して、歯車状物品を製造していた。
【０００３】
しかし、上記のような歯車状物品を製造するには、従来、単品で行われていたので大量生産ができず大幅なコストダウンが不可能である。しかも製造工程は煩雑である。
【０００４】
このような問題を鑑みて、本出願にかかる発明者は、既に、多数の歯車状物品を提供することが可能な歯車状物品の製造方法を発明した。この歯車状物品の製造方法は、中心穴から放射状に延びる突起を有する複数の歯車状部材を連結部材を介して穿設した金属シートを金型となる側型板に載置した後、下方から側型板を上昇させて型締めをする。前記側型板のそれぞれには、複数のキャビティが設けられており、上下方向で型締めした後、前記キャビティに成形材料を金属シートに射出し、複数の歯車状物品を埋設した状態で複数の軸部材を金属シートに射出成形し歯車状物品を成形する製造方法である。この歯車状物品の製造方法によれば、歯車状物品を大量生産することができた。
【０００５】
【特許文献１】
特許３１１２８１６号公報
【０００６】
また、前述のように、歯車状物品は種々の用途に用いられており、従来は一枚の歯車状部材を合成樹脂製の軸部材に埋設したものが多く用いられていたが、機械の構造の複雑化から一枚の歯車状部材だけでなく、二枚の歯車状部材を軸部材に一体化して埋設したものも要求されていた。しかし、従来の歯車状物品の製造方法では、金属シートを側型板に載置して上下方向に型締めし、この型締めした状態で上方から成形材料を射出成形するため、複数の金属シートを一体化して歯車状物品を成形することは出来なかった。
【０００７】
そのため、二枚の歯車状部材を軸部材に埋設して一体化した歯車状物品は、一枚の歯車状部材を軸部材に埋設した歯車状物品を複数並べて接合し、複数の歯車状部材を軸部材に埋設した歯車状物品を製造するか、単品毎に製造する方法が用いられていた。しかし、歯車状物品は、大量の需要が要求されており、これらの方法では需要に見合うだけの歯車状物品を製造することは困難であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの問題を鑑みて成されたものであり、複数の金属片を一体化して取り付けた成形品を低コストで一度に多数個生産できる成形品の製造方法を提供することを技術的課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の金属片を平行に埋設した成形品の製造方法であり、上記課題を解決するため以下ように構成されている。
【００１０】
すなわち、金属片を連結部を介して金属シートに穿設する工程と、可動金型と固定金型に形成された多数のキャビティに合わせて複数の前記金属シートを金型の分割面に略平行に立設する工程と、可動金型と固定金型とを前記立設した複数の金属シート間及び金属シートの側面に型締めする工程と、前記キャビティに成形材料を送り前記各金属片を埋設状態で前記複数の金属シートに射出成形して、複数の金属片を一体化し成形品を成形する工程と、を有することを特徴とする成形品の製造方法である。
【００１１】
本発明によれば、金属シートを略平行に立設して、この金属シートを平行に立設した状態で射出成形するため、複数の金属片を一体化して成形することができる。この製造方法によれば、複数の金属シートを平行に埋設した複雑な構成の成型品を大量生産することが可能となる。さらに、複数の金属片を一体化して成形するため、複数の金属片の相対位置が変動することなく、成形品の中心軸を確実に一致させることができる。
【００１２】
本発明は、種々の成形品の製造方法に用いることが可能であるが、例えば、パソコン用プリンタの用紙の送りや種々の機械の歯車軸として用いられる歯車状物品に好適に用いることができる。前記金属片として中心穴から放射状に延びる突起を有する複数の歯車状部材を用い、前記射出成形により歯車状物品の軸部材を成形することで、複数の歯車状部材を一体化して埋設した歯車状物品を成形することが可能となる。
【００１３】
加えて、このようにして成形した成形品は、金属シートに形成されているため、シート単位で取扱いができる。そのため取扱いが簡単で、成形品の個数の確認も極めて容易となる。成形品の長さや直径が数ミリから数センチ単位の小型であるときにはこの効果がより発揮される。
【００１４】
しかし、必要に応じて、前記複数の金属片を一体化し成形品を成形する工程の後、前記連結部を破断して複数の成形品のそれぞれを前記金属シートから分離する工程を行ってもよい。金属シートから成形品を分離させるには、前記連結部を破断すればよく、例えば、超音波振動で破断させることが例示できる。
【００１５】
また、本発明にかかる成形品の製造方法は、前記可動金型と固定金型とを型締めしつつ、前記立設した複数の金属シートに位置決め部材を貫通し、この位置決め部材を貫通させた状態で前記射出成形を行うことが望ましい。
【００１６】
位置決め部材を金属シートに貫通させた状態で射出成形を行うことにより、複数の金属シートの位置を正確に保つことができる。特に歯車状物品は、その中心軸の位置がずれてしまうと不具合が生じるため、複数の金属シートの中心は必ず一致させる必要があるため効果的である。
【００１７】
さらに、本発明は、前記金型の分割面に複数の金属シートの上方を可動金型側に傾斜させて立設し、前記可動金型が型締めすることで前記複数の金属シートが平行に立設されることが望ましい。
【００１８】
前記複数の金属シートを立設する際、完全な平行に立設すると、立設した金属シート間を型締めする際に、金属シートと型板とが当たってしまうことがある。金属シートを若干傾斜させることで、金型が装入しやすくなる。また、傾斜状態で立設した金属シートは、金属シートを両側面から可動金型によって型締めされることにより平行となるので、射出成形をする際には平行した状態で成形することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態は、パソコン用のプリンタにおける用紙の送りとして用いられる歯車状物品の製造である。まず、本実施の形態で取り扱う歯車状物品について図１から図３を参照して説明する。この歯車状物品は、２枚の金属製の歯車状部材１とこの歯車状部材１を埋設状態に保持する軸部材２とから構成される歯車状物品Ａである。
【００２０】
〔歯車状部材の説明〕本発明で金属片は、例えばＳＵＳ３０４などステンレス鋼を用いることが望ましい。そのほか、ニッケルクロム鋼等の構造用鋼、その他の金属材料を用いることができるが、本実施の形態では、歯車状部材１としてオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を用いた。また、パソコンのプリンタの用紙の送りローラに用いる歯車状部材１は、放射状に延びる突起の先端を鋭利に尖らせて拍車状態に形成し、プリント済の用紙を送るときに用紙と送りローラとが擦られることを防止する。本実施の形態の歯車状部材１は、成形材料を通過させる中心穴３を有している。この中心穴３は、円の中心を通る直線に沿って円から略四角形の一対の部分を張り出した提灯型を直交させた形状である。この中心穴３から放射状に延びる多数の突起４はその先端５が尖っており、さらに前記先端５は歯車状部材１の片面から切除され鋭利に形成されている。
【００２１】
〔軸部材の説明〕軸部材２は、前記歯車状部材１を埋設状態に射出成形されるものであり、耐疲労性や耐摩耗性、引張強さや曲げ強度等の機械的性質が優れており、かつ、摺動抵抗が少なく自己潤滑性が良いポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）を用いることが望ましい。しかし、軸部材２は、前記ＰＯＭに限られず、ＰＯＭ以外のエンジニアリングプラスチックを用いることも可能である。さらに、必要に応じて前記ＰＯＭをガラス繊維で強化することで一層機械的性質を向上させることができる。
【００２２】
本実施の形態にかかる軸部材２は、ポリアセタール樹脂であるポリオクシメチレン（ＰＯＭ）を素材として前記歯車状部材１と一体に射出成形されて、歯車状物品Ａを構成する。軸部材２の中央に穴部２ａが形成されており中空状態である。そして前記穴部２ａの周縁部２ｂには、前記歯車状部材１が組み込まれている。
【００２３】
次いで、前記のような歯車状物品Ａの製造方法を図４から図１２を参照して説明する。歯車状物品Ａの製造には図７に示す金型Ｂを用いて、金属製の歯車状部材１を複数個形成した金属シート６に射出成形を行った。この金属シート６に多数の軸部材２を形成することによって前記歯車状部材１を前記軸部材２に埋設された多数の歯車状物品Ａを形成する。最後に必要に応じ金属シート６から歯車状物品Ａを破断して取り出す。
【００２４】
まず、図４に拡大して示すような歯車状部材１を図５に示す金属シート６にエッチングにより多数個穿設した。この穿設方法は、エッチング加工に限られず、例えば、打ち抜き加工であっても良い。
【００２５】
この歯車状部材１は合計２４個の突起を有しており、８本の突起４ごとに金属シート６から突起４との突起４との間の谷４ａに延びる３個の連結部７を介して連結している。この連結部７は前記谷４ａとの接合部４ｂに向けて次第に幅が狭くなっていて、歯車状部材１が金属シート６から容易に破断できるようになっている。前記歯車状部材１と金属シート６の間は透孔８となっている。なお、図５において前記歯車状部材１は省略して斜線の円で示した。ちなみに、図５で示す金属シート６には、１６個の歯車状部材１が形成されている。
【００２６】
また、この金属シート６には、型締めの際に位置決めピン２７を貫入する穴部６ａが左右２カ所形成されている。この穴部６ａに位置決めピン２７が貫入され、複数の金属シート６の位置を正確に保つことが可能となる。
【００２７】
次いで、射出成形を行う金型Ｂについて図６，７を参照して詳細に説明する。この金型Ｂは、上方に位置する固定金型と下方に位置する可動金型とが相対向して配設されて構成されている。図６は、前記可動金型の一部斜視図であり、図７は、金型Ｂの部分切断側面図である。固定金型は、固定側型板１１と、この固定側型板１１に固定されたアンギュラーピン１２と、このアンギュラーピンに挿通されているスライドロッキングブロック１３と、スライドロッキングブロック１３と当接し中央部に樹脂経路１４が形成された固定側駒１５と、から構成されている。また、固定側駒１５は、中央下端部１５ａが突設されており、先端には金属シート６間のキャビティ１６を形成する凹部（図示せず）が設けられている。
【００２８】
一方、可動金型は、可動側型板２１と、可動側型板２１に載置され、前記アンギュラーピン１２と係合することにより金型を開閉する一対のスライドコア２２と、このスライドコア２２の側面に配置されたダブルロッキングブロック２３と、前記固定側駒１５と相対関係にある可動側駒２４と、から構成されている。この可動側駒２４の中央上端部２４ａには、前記固定側駒１５の中央下端部１５ａと突き合わせられることにより金属シート６間のキャビティ１６を形成する凹部２４ｂが形成されている。また、前記スライドコア２２は、金属シート６との当接面にキャビティ２５を形成する凹部２２ａ、及び、軸部材２の中央の穴部２ａを形成するための入子ピン２６が設けられており、一対のスライドコア２２のうちいずれか一方には、金属シート６の位置決めをする位置決めピン２７が突設されている。
【００２９】
次いで、以上のように構成された金型Ｂを用いた歯車状物品Ａの製造方法について説明する。まず、図８に示すように固定側型板１１に固定されたアンギュラーピン１２に挿通されているスライドロッキングブロック１３を上昇させて金型Ｂの型開きを行う。次いで、図９に示すように、前記二枚の金属シート６を可動側駒２４の分割面２４ｃに立設する。
【００３０】
前記分割面２４ｃは、その上方が外側に位置するスライドコア２２側に若干傾斜しており、立設した金属シート６は、その上方が外側に傾斜する。分割面２４ｃが傾斜面を有していることで、後述する型締めの際に、固定側駒１５の中央下端部１５ａと金属シート６のあたりを防ぐことができる。また、この金属シート６を立設する時には、金属シート６に立設された複数の歯車状部材１の位置を前記可動側駒２４の中央上端部２４ａに設けられた凹部２４ｂ位置に正しく合致させることが必要である。
【００３１】
次いで、型締めを行うため固定側型板１１を降下させる。これにより、固定側型板１１に固定されたアンギュラーピン１２が可動側金板２１上のスライドコア２２の係合穴２２ｂに貫入される。アンギュラーピン１２とスライドコア２２との係合により、側方に位置していたスライドコア２２は、金属シート６が立設されている中央側に移動する。このとき、上方から下降するスライドロッキングブロック１３もスライドコア２２と係合している。
【００３２】
また、立設した金属シート６間に位置する可動側駒２４の中央上端部２４ａ、及び、固定側型板１１が降下することにより前記金属シート６間に位置する固定側駒１５の中央下端部１５ａには、それぞれ凹部が形成されているため、可動側駒２４の中央上端部２４ａと固定側駒１５の中央下端部１５ａとを突き合わせることで、円環形状のキャビティ１６が形成される。一方、前記スライドコア２２の金属シート６との当接面には、凹部２２ａが形成されており、金属シート６と当接することで歯車状物品Ａの軸部材２を成形するためのキャビティ２５が形成される。
【００３３】
さらに、スライドコア２２には、位置決めピン２７が突接されており、金型Ｂを型締めすることにより、二枚の金属シート６を貫通し、金属シート６が固定される。位置決めピン２７により、二枚の金属シート６の位置を正確に保つことが可能となる。
【００３４】
次に、射出装置（図示せず）から樹脂射出孔１４ａを通じて、前記キャビティ１６，２５の内部に成形材料である溶解ポリアセタール樹脂を射出する。その結果、複数の歯車状部材１を埋設した状態で金属シート６に複数の軸部材２を射出成形して歯車状物品Ａが形成される。この際、図３に示すように歯車状部材１に設けられた非円形の中心穴３を経て溶解樹脂が送られるので中心穴が円形であるよりも溶解樹脂の通過面積が大となるために効率的な射出成形作業が可能となった。
【００３５】
射出成形が完了し冷却がなされた後で、図１１に示すように固定側型板１１を上昇させて型開きを行う。そして、図１２に示すように歯車状物品Ａが成形された金属シート６を可動金型から取り出す。このように形成された歯車状物品Ａは、金属シート６ごとに取り扱うことが可能であり、取扱いが極めて便利である。
【００３６】
しかし、本実施の形態では、前記金属シート６から歯車状物品Ａを破断して取り出した。破断方法として、歯車状物品Ａが形成された金属シート６を受治具に載置して超音波ホーンを押圧して１９．３ＫＨＺの超音波発振を行った。この超音波振動によって連結部７が破断されて金属シート６から歯車状物品Ａが落下する。その後、歯車状物品Ａの金属シート６の残りシートを取り除き作業が終了した。
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、複数の金属片を一体化して取り付けた成形品を低コストで一度に多数個生産ですることが可能となる。また、金属片を型締めする際に、位置決めピンを用いて金属シートの位置を固定することで、複数の金属シートを正確な位置で取り付けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る歯車状物品の正面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線における歯車状物品の断面図である。
【図３】本実施の形態に係る歯車状部材の正面図である。
【図４】歯車状部材を穿設した金属シートの部分拡大図である。
【図５】本実施の形態において用いられた金属シートの正面図である。
【図６】本実施の形態において用いられた金型の一部斜視図である。
【図７】本実施の形態において用いられた金型の部分切断側面図である。
【図８】本実施の形態における金型の型開き状態の説明図である。
【図９】本実施の形態における金型の金属シート立設状態の説明図である。
【図１０】本実施の形態における金型の型締め・樹脂充填状態の説明図である。
【図１１】本実施の形態における金型の型開き状態の説明図である。
【図１２】本実施の形態における金型から金属シートを取り出す状態の説明図である。
【符号の説明】
１    歯車状部材
２    軸部材
３    中心穴
４    突起
５    先端
６    金属シート
７    連結部
８    透孔
１１    固定側型板
１２    アンギュラーピン
１３    スライドロッキングブロック
１４    樹脂経路
１５    固定側駒
１６    キャビティ
２１    可動側型板
２２    スライドコア
２３    ダブルロッキングブロック
２４    可動側駒
２５    キャビティ
２６    入子ピン
２７    位置決めピン
Ａ    歯車状物品
Ｂ    金型
【図１】
2004268483.tif 000003
【図２】
2004268483.tif 000004
【図３】
2004268483.tif 000005
【図４】
2004268483.tif 000006
【図５】
2004268483.tif 000007
【図６】
2004268483.tif 000008
【図７】
2004268483.tif 000009
【図８】
2004268483.tif 000010
【図９】
2004268483.tif 000011
【図１０】
2004268483.tif 000012
【図１１】
2004268483.tif 000013
【図１２】
2004268483.tif 000014