(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも歯部が合成樹脂にて成形されるウォームホイールであって、歯底面に凹面部を含むと共に、各歯部の歯先面に対応して、成形時に隣接するスライドコアの歯先形成面の合わせ部分が位置されることにより、上記歯先面に成形時のパーティングラインの痕が形成されていることを特徴とするウォームホイール。
【請求項２】
コアを中心に放射状に配置された多数の歯溝形成用スライドコアを型締め時に縮径手段によって互いの側面が密着するようにコアの径方向内方へ移動させることにより、各スライドコアにて一部が区画されるキャビティを形成し、
形成されたキャビティ内に溶融樹脂を射出成形し、
成形後の型開き時に各スライドコアを拡径手段によってコアの径方向外方へ移動させることにより成形品の取り出しを可能とするウォームホイールの成形方法であって、
隣接するスライドコアの歯先形成面の合わせ部分において、パーティングラインが設定されることを特徴とするウォームホイールの成形方法。
【請求項３】
固定型と、
この固定型に対して移動自在な可動型と、
前記固定型に設けられた固定側型板と、
前記可動型に設けられた可動側型板と、
固定側型板及び可動側型板の対向面にそれぞれ設けられた凹部と、
前記可動側型板の凹部に設けられ、可動型の型締め状態で固定側型板の凹部の底面との間に製品となるウォームホイールの歯幅に相当する空間を形成するコアと、
前記コアを中心に放射状に配置されてコアの半径方向に移動自在とされ、互いの側面が密着する縮径状態で可動型が型締めされたとき、固定側型板およびコアとの間でウォームホイールの成形用キャビティを形成する平面形状が扇形の多数の歯溝形成用スライドコアと、
前記可動型に設けられ多数のスライドコアを同時に拡径させる拡径手段と、
前記固定型に設けられ多数のスライドコアを同時に縮径させる縮径手段とを備えるウォームの成形装置であって、
隣接するスライドコアの歯先形成面の合わせ部分において、パーティングラインが設定されることを特徴とするウォームホイールの成形装置。
【請求項４】
請求項３において、前記拡径手段が、コアの外周に沿って、スライド自在とされ、スライドコアの内側端部に形成されたテーパ面に対応するテーパ面を外周に有するテーパリングと、そのテーパリングを軸方向に往復動させる移動手段とを含むことを特徴とするウォームホイールの成形装置。
【請求項５】
請求項３又は４において、前記縮径手段が、スライドコアの外側端部に形成されたテーパ面に対応するテーパ面を有するテーパリングを含み、このテーパリングを固定側型板の凹部内に固定したことを特徴とするウォームホイールの成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減速装置等に用いられるウォームホイール、その成形方法及び成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
一般に、ウォームギヤ機構においてウォーム軸に組み合わせられるウォームホイールは、歯に進み角を有し且つ歯底面に凹面部が設けられるため、合成樹脂で成形することはきわめて困難である。
そこで、従来、ホブ盤あるいはフライス盤を用いて削り出しにより形成している。
【０００３】
ところが、工作機械を用いるウォームホイールの製造においては、歯形形状をこれを加工可能なホブ形状に置き換える作業が非常に困難であり、また加工後のバリ取りが必要であるため、コストが高いという不都合がある。
一方、仮に、ウォームホイールを合成樹脂で成形するとしても、歯の噛み合い面にパーティングラインがあると、噛み合い精度に影響を与えるという新たな問題が予想される。
【０００４】
この発明の課題は、安価で噛み合い精度の高い、合成樹脂を用いるウォームホイール、その成形方法及び成形装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、少なくとも歯部が合成樹脂にて成形されるウォームホイールであって、歯底面に凹面部を含むと共に、各歯部の歯先面に対応して、成形時に隣接するスライドコアの歯先形成面の合わせ部分が位置されることにより、上記歯先面に成形時のパーティングラインの痕が形成されているウォームホイールを提供するものである。
本発明では、パーティングラインが歯部の噛み合い面に存在しないので、噛み合い精度を高くすることができる。切削する場合に比較して材料費を削減でき、また、切削加工時に必要であったバリ取り等も不要であり、製造コストを安くすることができる。さらに、成形される歯部の表面に緻密なスキン層を得ることができるので、耐摩耗性を向上できるという利点もある。
【０００６】
請求項２記載の発明は、コアを中心に放射状に配置された多数の歯溝形成用スライドコアを型締め時に縮径手段によって互いの側面が密着するようにコアの径方向内方へ移動させることにより、各スライドコアにて一部が区画されるキャビティを形成し、形成されたキャビティ内に溶融樹脂を射出成形し、成形後の型開き時に各スライドコアを拡径手段によってコアの径方向外方へ移動させることにより成形品の取り出しを可能とするウォームホイールの成形方法であって、隣接するスライドコアの歯先形成面の合わせ部分において、パーティングラインが設定されることを特徴とするウォームホイールの成形方法を提供するものである。
【０００７】
本発明では、多数のスライドコアを側面が互いに密着するようにして型締めしして成形するので、隣接するスライドコア間に対応して生ずるパーティングラインは、成形された歯部の歯先面にあり、歯部の噛み合い面にないので、噛み合い精度を悪くすることがない。合成樹脂の成形によって安価で噛み合い精度の高いウォームホイールを得ることができる。また、型開き時にスライドコアを拡径させるので、成形品を無理抜きする必要がない。
【０００８】
請求項３記載の発明は、固定型と、この固定型に対して移動自在な可動型と、前記固定型に設けられた固定側型板と、前記可動型に設けられた可動側型板と、固定側型板及び可動側型板の対向面にそれぞれ設けられた凹部と、前記可動側型板の凹部に設けられ、可動型の型締め状態で固定側型板の凹部の底面との間に製品となるウォームホイールの歯幅に相当する空間を形成するコアと、前記コアを中心に放射状に配置されてコアの半径方向に移動自在とされ、互いの側面が密着する縮径状態で可動型が型締めされたとき、固定側型板およびコアとの間でウォームホイールの成形用キャビティを形成する平面形状が扇形の多数の歯溝形成用スライドコアと、前記可動型に設けられ多数のスライドコアを同時に拡径させる拡径手段と、前記固定型に設けられ多数のスライドコアを同時に縮径させる縮径手段とを備えるウォームの成形装置であって、隣接するスライドコアの歯先形成面の合わせ部分において、パーティングラインが設定されるウォームホイールの成形装置を提供するものである。
【０００９】
本発明では、可動型を型締めし、縮径手段によって多数のスライドコアをコアの径方向内方に移動させることにより、スライドコアは側面が互いに密着し、これらのスライドコア、固定側型板及びコアの間でウォームホイール成形用のキャビティを形成することができる。形成されたキャビティに溶融樹脂を射出することにより、ウォームホイールを形成することができる。成形後、可動型を型開きし、拡径手段により多数のスライドコアを径方向外方に移動させることにより、各スライドコアが成形品から離れるため、成形品を取り出すことができる。これにより、ウォームホイールの樹脂成形を可能とすることができ、ウォームホイールをきわめて能率よく成形することができる。
【００１０】
ここで、請求項４記載の発明のように、拡径手段として、コアの外周に沿って、スライド自在にとされ、スライドコアの内側端部に形成されたテーパ面に対応するテーパ面を外周に有するテーパリングと、そのテーパリングを軸方向に往復動させる移動手段とからなるものを採用することができる。
また、請求項５記載の発明のように、縮径手段として、スライドコアの外側端部に形成されたテーパ面に対応するテーパ面を有するテーパリングからなり、そのテーパリングを固定側型板の凹部内に固定した構成のものを用いることができる。この場合、可動型を型締めすると、多数のスライドコアは自動的に縮径するため、成形作業をより能率良く行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１乃至図４は本発明の一実施の形態のウォームホイール成形装置を示し、図５及び図６は型開き状態を示している。
図５及び図６を参照して、本実施の形態に係るウォームホイール４０は、芯金４１と、この芯金４１をモールドした合成樹脂部材４２とにより構成される。芯金４１は内径部にボス部４３を有し、外径部に環状のフランジ４４を有する。
【００１２】
また、図８に示すように、ウォームホイール４０の外周部を形成する合成樹脂部材４２は、その外周に進み角Ａを有する多数の歯部４５を形成している。歯部４５，４５間の歯溝４６の底である歯底面４７は、図６に示すように凹面部４７ａを含んでいる。図８を参照して、各歯部４５の歯先面４８には当該歯先面４８の長手方向に延びるパーティングライン４９が設定されることになる。５０は後述するスプルー５内で成形される突起である。
【００１３】
図１および図２に示すように、成形装置は、固定型１と、その固定型１に対して移動自在に設けられた可動型１０とを備える。固定型１は固定側取付板２を有し、その固定側取付板２に固定側型板３が取り付けられている。
固定側型板３の中央にはスプルーブッシュ４が取り付けられ、そのスプルーブッシュ４にスプルー５が形成されている。また、固定側型板３の下面には円形の凹部６が形成され、その凹部６内に縮径用テーパリング７が取り付けられている。テーパリング７は内周がテーパ面７ａとされている。
【００１４】
可動型１０は、可動側取付板１１を有し、その可動側取付板１１の上面両側に左右一対のスペーサブロック１２が設けられ、そのスペーサブロック１２によって可動側型板１３が支持されている。スペーサブロック１２および可動側型板１３はボルト１４の締付けによって互いに結合されている。また、可動側型板１３は可動側取付板１１の上面に取り付けられた複数のサポータ１５によって下面の中央部が支持されている。
【００１５】
可動側型板１３の上面中央部には円形の凹部１６が形成され、その凹部１６の底面中央にコア１７が取り付けられている。コア１７は上下に分割され、上部コア１７ａは、図６に示すウォームホイール４０の芯金４１を位置決め状態に保持する位置決めコア１７ｂを上側に有している。
上記コア１７は、可動型１０の型締め状態で固定型１のスプルーブッシュ４の下面間に図８に示すウォームホイール４０の歯幅に相当する空間を形成する。
【００１６】
可動側型板１３に形成された前記凹部１６の底面上には環状板からなるガイドプレート１８が設けられ、そのガイドプレート１８上に多数のスライドコア１９が前記コア１７を中心として放射状に配置されている。
図４および図７に示すように、スライドコア１９は成形部２０を上部に有し、下部には厚みが全長にわたって均一なガイド部２１が形成され、そのガイド部２１がガイドプレート１８で支持されて凹部１６の半径方向に移動自在とされている。
【００１７】
なお、図１に示すガイドプレート１８の上面にスライドコア１９のガイド部２１をスライド自在に支持するガイド溝を設けるようにしてもよい。
成形部２０は前記上部コア１７ａの上面で支持される突出部２２を内側上部に有し、その突出部２２の先端に形成された歯先成形面２３の幅方向中央に歯溝成形用突起２４が設けられている。
成形部２０は、下部のガイド部２１に対して一側方に傾斜し、その傾斜角Ｂは、図８に示すウォームホイール４０の歯部４５の進み角Ａと等しくなっている。
【００１８】
また、成形部２０は平面形状が扇形とされ、後側上部にはテーパ面２５が形成されている。このテーパ面２５のテーパ角度は、固定側型板３に取付けられた前記テーパリング７のテーパ面７ａのテーパ角度に等しくなっている。
上記スライドコア１９は、可動型１０を型締めしたとき、外側上部に設けられたテーパ面２５がテーパリング７のテーパ面７ａに接触して内方向に移動し、その移動によって側面２６が隣接するスライドコア１９の側面２６に密着すると共に、固定側型板３の凹部６底面および上部コア１７ａの上面との間に、図１に示すウォームホイール４０の成形用のキャビティ２７を形成するようになっている。
【００１９】
図１および図２に示すように、可動側型板１３の凹部１６開口にはスライド押え２８が取り付けられている。スライド押え２８は環状をなし、その内周部はスライドコア１９のガイド部２１の上面に対向して、スライドコア１９の凹部１６から抜け出るのを防止している。
スライドコア１９は、上部コア１７ａとの間に組み込まれたスプリング２９によって外方向に押圧されている。
【００２０】
可動側型板１３に取り付けられたコア１７の外側には拡径用のテーパリング３０が嵌合されている。テーパリング３０はテーパ面３０ａを外周に有し、一方、スライドコア１９の内側下部にはそのテーパ面３０ａに対応するテーパ面３１が設けられている。
上記テーパリング３０には、複数のロッド３２の上端が接続され、各ロッド３２は可動側型板１３をスライド自在に貫通し、その下端は一対のスペーサブロック１２間に配置された押出しプレート３３に連結されている。押出しプレート３３には押出し治具３４が接続され、その押出し治具３４は図示省略したシリンダに接続されている。このため、シリンダを作動すると、拡径用のテーパリング３０が上下動し、上昇時にテーパリング３０のテーパ面３０ａがスライドコア１９のテーパ面３１を押圧するようになっている。
【００２１】
押出しプレート３３上にはエジェクタプレート３５が設けられている。エジェクタプレート３５には複数のエジェクタピン３６の下端が取り付けられ、各エジェクタピン３６は可動側型板１３およびコア１７をスライド自在に貫通している。
上記エジェクタプレート３５は、スペーサブロック１２の内側に設けられた肩部１２ａで支持される状態が下降位置とされ、前記押出しプレート３３の上昇時に、その押出しプレート３３で押されて上昇するようになっている。
【００２２】
図２において、３７は、押出しプレート３３およびエジェクタプレート３５を昇降自在に支持するガイドピンを示し、３８は、エジェクタプレート３５が肩部１２ａおよび可動側型板１３に衝撃的に当接するのを防止する緩衝用スプリングを示す。
実施の形態で示す成形装置は上記の構造から成り、図８に示すウォームホイール４０の成形に際しては、図６に示す芯金４１を可動型１０の位置決めコア１７ｂ上にセットした後、可動型１０を型締めする。
【００２３】
可動型１０を型締めすると、多数のスライドコア１９の外側のテーパ面２５が固定型１に設けられた縮径用のテーパリング７のテーパ面７ａと接触し、その接触によって、各スライドコア１９が同時に内方に移動し、図４に示すように、側面２６が隣接するスライドコア１９の側面２６に密着する。また、スライドコア１９の内方への移動によって、固定型１のスプルーブッシュ４と可動型１０のコア１７との間にキャビティ２７が形成される。
【００２４】
そこで、スプルーブッシュ４に形成されたスプルー５からキャビティ２７に溶融樹脂を圧入充填することにより図８に示すウォームホイール４０を成形することができる。
このとき、スライドコア１９の歯先成形面２３が隣接するスライドコア１９の歯先成形面２３とで図８に示すウォームホイール４０の歯部４５の歯先面４８を形成する。このため、隣接するスライドコア１９の歯先形成面２３の合わせ部分において、図４に示したパーティングライン４９が形成されることになる。一方、歯溝成形用突起２４が歯溝４６の内面全体を成形する。
【００２５】
ウォームホイール４０の成形後、可動型１０を型開きすると、可動型１０上に成形されたウォームホイール４０が残る状態とされる。
可動型１０の型開き後、押出し治具３４を上昇させると、押出しプレート３３と共に拡径用のテーパリング３０が上昇し、そのテーパリング３０の外周のテーパ面３０ａがスライドコア１０の内側下部に設けられたテーパ面３１を押圧する。その押圧によって多数のスライドコア１９と同時に外方に移動し、図５に示すように、スライドコア１９の先端の突出部２２がウォームホイール４０の外周から離反する。このとき、スライドコア１９はウォームホイール４０の外径方向に移動するため、歯溝成形用突起２４はウォームホイール４０の歯溝４６から無理なくスムーズに離反する。
【００２６】
押出しプレート３３がさらに上昇すると、その押出しプレート３３がエジェクタプレート３５を押圧し、その押圧によりエジェクタプレート３５は上昇し、エジェクタプレート３５に接続されたエジェクタピン３６がウォームホイール４０を押し上げる。その押し上げによって、図６に示すように、可動型１０からウォームホイール４０が取り除かれる。
本実施の形態によれば、パーティングライン４９が歯部４５の歯先面４８にあって噛み合い面にはないので、噛み合い精度を高くすることができる。
【００２７】
従来のホブを用いて切削する場合には削り代が必要であったが、歯形を樹脂成形にて形成する場合には、その分の材料費を削減することができる。また、切削加工する場合には加工後のバリ取り等が必要であったが、これを不要にすることができる。その結果、製造コストを格段に安くすることができる。
また、切削加工する場合にはホブ製作が非常に困難であったが、歯形を成形にて形成する本実施の形態では、歯形形状の三次元ＣＡＤデータをマシニングセンタ等の加工機械に直接入力することで、容易に成形金型の加工を実施することができ、その結果、容易に且つ安価に精度の高いウォームホイール４０を得ることができる。また、歯形の形状寸法の自由度を高くすることができる。
【００２８】
さらに、成形の場合、形成される歯部４５の表面に緻密なスキン層を得ることができるので、耐摩耗性を向上できるという利点もある。
特に、樹脂に強化繊維を充填している場合において、切削加工にて歯形を形成するとすると、歯の表面に強化繊維が突出して、強度や疲労強度が低下するおそれがあるが、前述の如くスキン層を形成できる本実施の形態では、強度、疲労強度を高くすることができる。また、強化繊維の配向を歯面に沿わせることができるため、強度、疲労強度の向上が図れる。
【００２９】
なお、本実施の形態では、芯金４１が合成樹脂部材４２にモールドされて構成されるウォームホイール４０の成形を例にとって説明したが、芯金４１を省略してもよい。この場合、位置決めコア１７ｂは不要であり、上側コア１７ａの上面を成形しようとするウォームホイール４０の側面形状に対応する形状とする。
その他、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る成形装置の縦断正面図である。
【図２】図１の縦断側面図である。
【図３】図１に示す可動型の平面図である。
【図４】図３に示すスライドコアを拡大して示す平面図である。
【図５】可動型上に残るウォームホイールからスライドコアを離反させた状態を示す断面図である。
【図６】ウォームホイールの突出し状態を示す断面図である。
【図７】７Ａはスライドコアの斜視図であり、７Ｂはスライドコアの正面図である。
【図８】成形されたウォームホイールの概略斜視図である。
【符号の説明】
１    固定型
３    固定側型板
６    凹部
７    テーパリング（縮径手段）
７ａ  テーパ面（縮径手段）
１０  可動型
１３  可動側型板
１６  凹部
１７  コア
１９  スライドコア
２５  テーパ面（縮径手段）
２６  側面
２７  キャビティ
３０  テーパリング（拡径手段）
３０ａ  テーパ面（拡径手段）
３１  テーパ面（拡径手段）
４０  ウォームホイール
４１  芯金
４２  合成樹脂部材
４５  歯部
４６  歯溝
４７  歯底面
４８  歯先面
４９  パーティングライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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