(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異方性磁粉を含有するゴム組成物を成形する金型と、
該金型にゴム組成物を射出する射出シリンダと、
磁力を発生する電磁コイルと、
を備え、前記金型内に射出された前記ゴム組成物に対して加熱による加硫成形を行う期間中に、前記電磁コイルを用いて該ゴム組成物に磁場を印加する射出成形機であって、
前記金型が閉じた状態では、前記電磁コイルを支持する支持体と前記金型とを連結させた状態として、前記金型を通る磁路を形成させ、かつ前記金型が開いた状態では、前記支持体と前記金型とを隔離させた状態として、前記磁路を遮断させる連結部材を備えることを特徴とする射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異方性磁紛を含有するゴム組成物の成形を行う射出成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５には、成形材料としてのゴム組成物に含有される異方性磁紛（一粒子）の概観を例示する。
【０００３】
同図５に示すように、異方性磁紛は板形状を有する結晶体１００から構成され、各結晶体にとって、その板面の中心に直交する直線が磁化容易軸Ｌをなす。このため、異方性磁紛を含有するゴム組成物では、そのゴム組成物中に分散した異方性磁紛の各結晶体の磁化容易軸の方向を均等に揃える（異方性磁紛の配向度を高める）ことにより、高い磁性を得ることができる。
【０００４】
このような異方性磁紛を含有するゴム組成物を適用する製品として、エンジンの回転数を検出する磁気エンコーダがある。磁気エンコーダは、表面に所定の磁気パターンが着磁されたロータと、磁気センサとを備えて構成され、例えばエンジンの出力軸に取り付けられた環状体と、同出力軸と一体に回転する環状体の動きを磁気センサによって認識することにより、エンジンの回転数を検出する機器である。このような磁気エンコーダの一部をなす環状体の構成材料として、高い磁性を有する異方性磁紛を含有するゴム組成物は優れた機能を発揮することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、異方性磁紛を包含するゴム組成物の磁性を高めるためには、そのゴム組成物中に分散した異方性磁紛の配向度を高めればよいことは上述した通りである。また、ゴム組成物に包含される異方性磁紛の分散性は、他の充填剤の分散性と同様、当該ゴム組成物の強度や形状安定性と密接に関わる因子である。
【０００６】
異方性磁紛を包含するゴム組成物を含め、ゴム組成物の成形体はゴム生地の混練、加硫および成形といった工程を経ることによって製造されるのが一般的であり、従来は、ゴム生地の混練工程を通じて異方性磁紛の分散性を機械的に高めることにしていた。
【０００７】
ところが、混練を通じた機械的な処理では、異方性磁紛の分散性を高めることはできても、その配向度を十分に高めることは難しい。
【０００８】
また、ゴム生地の混練時において生地中の異方性磁紛を十分均一に分散させたとしても、混練された生地を成形すべく金型に導入する際、生地が複雑な態様で流動することにより成形後のゴム組成物に異方性磁紛の不均一な部分が生じてしまう場合が多々ある。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、異方性磁紛を含有するゴム組成物やその成形体として、高い磁性や強度を有する製品を効率的に製造することのできる射出成型機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、異方性磁粉を含有するゴム組成物を成形する金型と、該金型にゴム組成物を射出する射出シリンダと、磁力を発生する電磁コイルと、を備え、前記金型内に射出された前記ゴム組成物に対して加熱による加硫成形を行う期間中に、前記電磁コイルを用いて該ゴム組成物に磁場を印加する射出成形機であって、前記金型が閉じた状態では、前記電磁コイルを支持する支持体と前記金型とを連結させた状態として、前記金型を通る磁路を形成させ、かつ前記金型が開いた状態では、前記支持体と前記金型とを隔離させた状態として、前記磁路を遮断させる連結部材を備えることを特徴とする。
【００１２】
同構成によれば、金型が開いた状態では、前記金型において発生する熱が電磁コイルに伝わる経路が遮断される。よって、過熱状態となりやすい電磁コイルの温度が好適な条件に保持され、ゴム組成物の成形を、連続的且つ長期に亘り継続することができる。
【００１５】
また、ゴム組成物の成形過程において、当該ゴム組成物に強い磁場を形成することが容易となり、高い磁性を有するゴム組成物の成形体を効率的に製造することができるようになるばかりでなく、過熱状態となりやすい電磁コイルの温度が好適な条件に保持され、ゴム組成物の成形を、連続的且つ長期に亘り継続することができるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、磁気エンコーダの製造方法に適用した一実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１には、本実施の形態にかかる磁気エンコーダの外観を概略的に示す斜視図である。同図１において磁気エンコーダ１０は、異方性磁紛を配合したゴム組成物を主たる材料として形成された環状体１１と、環状体１１の外周面に近接して設けられその外周面に形成された所定の磁化パターンのうち近接している極（Ｓ極若しくはＮ極）を認識することのできる磁気センサ１２とを備えて構成される。環状体１１は、図示しない自動車エンジンの出力軸外周に設けられ、同軸と一体に回転する。磁気センサ１２は、自身に近接する極（Ｓ極若しくはＮ極）の認識を、二値データ化された信号として例えば電子制御装置（図示略）に出力する。電子制御装置は、この二値データ化された信号に基づき当該自動車エンジンの出力軸の回転速度を演算する。
【００１８】
（磁気エンコーダの製造方法に関する説明）
磁気エンコーダ１０は、以下のような工程に沿って製造されることになる。
（１）先ず、加硫成形に供される射出成形用のゴム生地を作製する。すなわち、ゴム材料（日本ゼオン（株）製ＮＢＲ（Nipol1043））を１００重量部、ＦＥＦカーボンブラックを３０重量部、異方性磁性紛（戸田工業（株）製磁性紛ＦＭ−２０１）を５００重量部、亜鉛華を１０重量部、硫黄を２重量部、促進剤ＥＺを１重量部の配合比で用意し、これらを混練することによりゴム生地（ゴム組成物）を作製する。
（２）射出成形機に備えられた金型（成形型）に、射出シリンダを通じてゴム生地が射出導入する。
（３）成形期間中には、ゴム生地に１４００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力を付与するとともに、金型を１８０℃で６分間加熱する（加硫を行う）。さらに、加硫の開始から終了までの６分間、成形型内のゴム生地に対しその厚み方向に９ｋＯｅ（７．２×１０5Ａ／ｍ）の磁場を印加（形成）する。この磁場の印加（形成）により、ゴム生地に含有される異方性磁紛の配向度が高められることになる。
（４）加硫成形の完了後、金型から製品（成形体）を取り出す。
上記工程を経ることにより、磁力５９（ｅｍｕ／ｇ）、異方性磁紛の配合度９０％といった特性を有するゴム組成物の成形体が得られた。
【００１９】
図２（ａ）及び図２（ｂ）には、加硫成形が行われている期間中、磁場の印加（形成）を行うか否かで異なる成形体中の異方性磁紛の動態を模式的に示す。
【００２０】
本来、成形体３０に含有される異方性磁紛の各結晶体３４がその磁化容易軸を無作為な方向に向けた状態で存在し、しかも、結晶体３４の密度が十分に均一化されていない（図２（ａ））。一方、加硫が終了する前に成形体３０に磁場が形成されると、成形体に含有される異方性磁紛の各結晶体３４が磁場の作用で回転し、その磁化容易軸を同一方向へ向けつつ均一に分散するようになる（図２（ｂ））。
【００２１】
このようにして製造されたゴム組成物の成形体は、例えば自動車のエンジンに搭載される磁気エンコーダの構成要素として好適に利用される。
【００２２】
上記のように、本実施の形態にかかる成形方法では、加硫成形が行われている期間中、加硫の開始から終了まで、継続的に垂直磁場を印加（形成）することによって、ゴム生地に含有される異方性磁紛の配向度（及び分散性）が高まり、結果として成形体の有する磁力も高まることになる。
【００２３】
しかも、生産性の面で有利な成形方法（射出成形法）の適用により、高効率で異方磁粉を含有するゴム生地の成形を行うことができる。
【００２４】
ところで、本実施の形態にかかる成形方法も含めゴム組成物の射出成形法では、樹脂の射出成形法とは異なり、金型内に射出されたゴム組成物（ゴム生地）を高温（例えば１５０〜２００℃程度）に保持し、加硫を進行させつつ成形を行うのが一般的である。
【００２５】
このため、例えば電磁コイルのような磁場（磁力）の発生手段を備えた射出成形機を活用する場合、加熱された金型から電磁コイルへの熱伝導、また電磁コイル自身の発熱により電磁コイルの温度が上昇しやすい。
【００２６】
このような電磁コイルの昇温に対し、本実施の形態にかかる射出成形機は、成形工程の終了から次回の成形工程に移行するまで、電磁コイルへの熱伝導経路を遮断することより、電磁コイルの冷却効率を高める機能を備える。
【００２７】
（射出成形機に関する説明）
次に、本実施の形態にかかる射出成形機に関し、その構造及び機能を説明する。
【００２８】
図３は、本実施の形態にかかる射出成形機の主要内部構造を概略的に示す側断面図である。
【００２９】
同図３に示す射出成形機６０は、異方性磁紛を含有するゴム生地（ゴム組成物）の成形（加硫成形）を行う機能を有する。射出成形機６０は、機台４１、機台４１上面に固設された下金型４２、下金型４２に対し分離及び密着する（上下動する）上金型４３、異方性磁紛を含有するゴム生地５０を上金型４３内に射出する射出シリンダ４４、上金型４３の頭上に取り付けられ、射出シリンダ４４を収容する円筒状の内部空間４５ａをその中心部に有する。
【００３０】
上金型４３の外周には電磁コイル４６が周設されている。電磁コイル４６は、ガイド支柱４９に沿って上下動可能な第１の支持体６１に支持されている。
【００３１】
また、射出成形機６０は、ガイド支柱４９に沿って上下動可能な他の第２の支持体６２を下金型４２の外周に備える他、上金型４３及び第１の支持体６１の間に第１の連結部材６４を備え、下金型４２及び第２の支持体６２の間に第２の連結部材６３を備える。また、同図３において斜線部として示すように、第１の支持体６１、第２の支持体６２、第１の連結部材６４、第２の連結部材６３およびガイド支柱４９は強磁性材料から形成されている。
【００３２】
同図３に示すように、上金型４３が上昇して、成形型４７が開放された状態（金型が開いた状態）になっている場合、第１の連結部材６４は上金型４３及び第１の支持体６１の何れとも分離した状態を保持し、第２の連結部材６３は下金型４２及び第２の支持体６２の何れとも分離した状態を保持する。
【００３３】
一方、図４に示すように、上金型４３が下降して成形型４７が閉じると、この上金型４３の下降動作に同期して第１の支持体６１及び第２の支持体６２も下降し、さらに第１の連結部材６４及び第２の連結部材６３が各々上金型４３及び下金型４２に向かってスライドする。この結果、上金型４３と第１の連結部材６４、第１の連結部材６４と第１の支持体６１が相互に接触するようになり、また下金型４２と第２の連結部材６３、第２の連結部材６３と第２の支持体６２が相互に接触するようになる。上金型４３は、第１の連結部材６４との接触部位から成形型４７の内壁に至る部分が強磁性材料によって形成されている。また、下金型４２は、第２の連結部材６３との接触部位から成形型４７の内壁に至る部分が強磁性材料によって形成されている。
【００３４】
このような構成を有する射出成形機６０では、ゴム生地の射出成形（加硫成形）を実施するに際し、上金型４３と下金型４２とが閉じ合わされたところで、強磁性体による回路が形成されることになる。このため、電磁コイル４６への通電を継続的に行っていれば、実際に加硫成形が行われている期間中においてのみ図３において矢指する経路に沿って強い磁場（磁路）を形成することができる。
【００３５】
その一方、上金型４３と下金型４２とが相互に開放されると、上記磁路が遮断され、しかも、電磁コイル４６が各金型４３，４２から隔離されることになる。このため、加硫成形の実施に伴い加熱された各金型４３，４２から電磁コイル４６への熱伝導が遮断され、電磁コイル４６の過熱が抑制される。
【００３６】
結果として、個々の製品（成形品）について製造（成形）工程を終了した後、電磁コイル４６の冷却に必要な期間、すなわち次の製造工程に移行するまでの期間（インターバル）を短縮化することができるようになる。よって、異方性磁粉を含有するゴム組成物やその成形体（例えば磁気エンコーダの環状体等）の製造の効率を一層高めることができるようになる。また、電磁コイル４６の耐久性も高まるようになる。
【００３７】
なお、上記実施の形態においてゴム生地に配合することとした異方性磁粉としては、キューリー点が加硫温度以上であり、且つ磁化容易軸を有する粒子から構成されるものであれば特に限定はなく、フェライトをはじめ、サマリウムコバルト、ネオジウム鉄ボロン等の希土類磁性粉や、ゴムとの接着性を高めるべくそのような希土類磁性粉に表面処理を施したもの等を広く適用することができる。
【００３８】
また、上記各実施の形態において適用することとしたゴム生地の材料は、本発明の適用対象としての一例であり、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＮＲ、ＦＫＭ、ＥＰＤＭ、ＴＰＥ等、他のゴム材料を適用することもできる。
【００３９】
また同様に、ゴム生地の材料として、異方性磁粉に加え、カーボンブラック若しくはグラファイト等の補強性充填材や、非補強性充填材等を配合してもよい。また、可塑剤、老化防止剤、加硫剤等を配合してもよい。
【００４０】
また、ゴム生地に配合される異方性磁粉の結晶（粒子）の粒径は特に限定されないが、当該ゴム生地を加硫成形して得られるゴム組成物の力学的強度や分散性を最適化するサイズとしては、０．１〜５０μｍ程度が好ましい。
【００４１】
また、ゴム生地に配合される異方性磁粉の量は、過剰になれば結晶体同士が接触し、回転し難くなることで高い分散性が得られなくなる。また、少量すぎると十分に高い磁性が得られなくなることはいうまでもない。このような観点から、ゴム生地に配合される異方性磁粉の量は、ゴム材料１００重量部に対し９００重量部以下とするのが好ましく、１００〜８５０重量部の範囲内とすればさらに好ましい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、過熱状態となりやすい電磁コイルの温度が好適な条件に保持され、ゴム組成物の成形を、連続的且つ長期に亘り継続することができる。
【００４３】
また、ゴム組成物の成形過程において、当該ゴム組成物に強い磁場を形成することが容易となり、高い磁性を有するゴム組成物の成形体を効率的に製造することができるようになるばかりでなく、過熱状態となりやすい電磁コイルの温度が好適な条件に保持され、ゴム組成物の成形を、連続的且つ長期に亘り継続することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる磁気エンコーダの外観を概略的に示す斜視図。
【図２】本発明の一実施の形態にかかる射出成形機の主要内部構造を概略的に示す側断面図。
【図３】同実施の形態にかかる射出成形機の主要内部構造を概略的に示す側断面図。
【図４】異方性磁紛の一粒子の概観を例示する斜視図。
【図５】ゴム組成物に含有される異方性磁紛（一粒子）の概観を例示する略図。
【符号の説明】
１０  磁気エンコーダ
１１  環状体
１２  磁気センサ
３４  結晶体
４１  機台
４２  下金型
４３  上金型
４４  射出シリンダ
４５  支持部
４５ａ  内部空間
４５ｂ  断熱材
４６  電磁コイル
４７  成形型
４８  生地導入孔
４９  ガイド支柱
５０  ゴム生地
６０  射出成形機
６１  第１の支持体
６２  第２の支持体
６３  第２の連結部材
６４  第１の連結部材
【図１】
0004779253.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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