(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの一端側にこのシャフトの直径よりも大径のギア又はプーリーを一体成形する際、前記ギア又はプーリーの成形部の中心を通過する位置までガスの注入口と反対側からガス進入制御ピンを挿入してガスの進入をこのガス進入制御ピンの直前で停止させ、その後ガス進入制御ピンを後退させることにより、シャフト側の中心にはガスの注入による中空部を形成し、ギア又はプーリーの中心にはガス進入制御ピンによる中空部を形成する中空射出成形法。
【請求項２】
シャフトの一端側にこのシャフトの直径よりも大径のギア又はプーリーを一体成形する金型において、前記ギア又はプーリー成形部の中心であって、ギア又はプーリー成形部を通過する位置までガス注入口と反対側からガス進入制御ピンを出入り自在に設けて成る中空射出成形用金型。
【請求項３】
シャフト成形部の先端側にギア又はプーリー成形部とガス進入制御ピンを設けた入れ子を配置し、型締めを行ったのち、この入れ子を前進させてシャフト成形部とギア又はプーリー成形部を連続させてシャフトとギア又はプーリーが一体となった中空成形品を成形するように構成して成る請求項２記載の中空射出成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シャフトの一端にギアあるいはプーリーを一体成形する際、前記シャフト内にガスを注入してこのシャフト内に中空部を形成することにより、低反り、かつ軽量なシャフトと高精度なギア等を成形する射出成形方法及びこの金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シャフトの一端にギアあるいはプーリー、押え板のような拡径部が設けられた機構部品の数は多い。従来、こうしたものは、金属加工によって、シャフトやギア等を切削加工していたが、最近は、重量や製品コストなどの課題から合成樹脂製のものが代替品として用いられるようになって来ている。
【０００３】
合成樹脂製のシャフト付ギアやプーリーを作製する場合、これらのシャフト部分は低反り、あるいはギアやプーリー部分はその精度を保つために、予め別々に成形し、２次加工として、シャフトとギアあるいはプーリーを溶着、あるいはかしめなどにより一体化している。しかし、このようにあとで一体化する方法をとると、例えばシャフトとギアあるいはプーリーの同軸精度が悪くなったり、それぞれのパーツを分割して射出成形を行うことから、スプルーやランナーなどが多く発生し、廃棄処分したりする量が増加して環境問題を惹起するという欠点がある。
【０００４】
そこで、特開平０５−２０８４６０号にはギアとシャフトの一体成形法が提案されている。この成形法は、キャビティ内部に樹脂をショートショットで充填した後、このキャビティ内部においてシャフトの先端側から樹脂中にガスを注入してシャフトからギア部内に中空部を形成し、同時にこの中空部を押し広げながらギア部を形成する手法であって、これによって得られた成形品は、成形品内部に中空部が形成され、比較的均一に冷却されることから、シャフト部の反りは比較的小さいという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ギアの部分は、ガスの充填によって形成されることから、ギア部への充填バランスが安定せず、更にギア刃先部分へ十分な樹脂圧力が加わらなかったり、ギア内部へのガス進入のバラツキによって、刃先形状の寸法精度が低下し、高精度なギア付きシャフトを形成することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点を解決し、中空なシャフトとギアあるいはプーリーの如き拡径部が一体となった成形品を成形する場合に、生産性が良好で、かつ高精度な拡径部と低反りで同軸性の良好なシャフトから成る成形品を得ることができる中空射出成形法とこの金型を提供するのが目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、中空射出成形法において、シャフトの一端側にこのシャフトの直径よりも大径のギア又はプーリーを一体成形する際、前記ギア又はプーリーの成形部の中心を通過する位置までガスの注入口と反対側からガス進入制御ピンを挿入してガスの進入をこのガス進入制御ピンの直前で停止させ、その後ガス進入制御ピンを後退させることにより、シャフト側の中心にはガスの注入による中空部を形成し、ギア又はプーリーの中心にはガス進入制御ピンによる中空部を形成することを特徴とするものである。
【０００８】
更に、請求項２に記載の発明においては、中空射出成形用金型において、シャフトの一端側にこのシャフトの直径よりも大径のギア又はプーリーを一体成形する金型において、前記ギア又はプーリー成形部の中心であって、ギア又はプーリー成形部を通過する位置までガス注入口と反対側からガス進入制御ピンを出入り自在に設けて成ることを特徴とするものである。
【０００９】
更に、請求項３に記載の発明においては、請求項２に記載の発明において、シャフト成形部の先端側にギア又はプーリー成形部とガス進入制御ピンを設けた入れ子を配置し、型締めを行ったのち、この入れ子を前進させてシャフト成形部とギア又はプーリー成形部を連続させてシャフトとギア又はプーリーが一体となった中空成形品を成形するように構成して成ることを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】
型締めを行い、入れ子を駆動してシャフト成形部とギア又はプーリーを連続させたのち、樹脂充填用のノズルから、キャビティ内に樹脂が充填されると、この樹脂は、シャフト成形部およびギア又はプーリー等の成形部を含むキャビティ内に樹脂が行きわたる。その上で、更にキャビティ内に所定の圧力を加え、ギア又はプーリー成形部およびシャフト成形部においてその表面の樹脂が固化を開始したところで、ガス注入口からシャフト成形部の中心部に向けてガスを注入する。この注入されたガスは、シャフト成形部内の中心部を通り、ギア又はプーリー成形部に接近すると、ガスはガス進入制御ピンの先端でその進入が阻止されて止る。その後、シャフト成形部及びギア又はプーリー内の固化を待ってガス進入制御ピンを後退させたのち、型を開くと、ギア又はプーリーとシャフト部が一体で、シャフト部及びギア又はプーリーの中心に別々に対向する中空
部が形成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、シャフトの先端側にギアあるいはプーリーを一体成形する際に、シャフト側の中心にはガスの注入による中空部を形成し、ギア又はプーリーの中心にはガスの進入をギア又はプーリー成形部の直前で阻止し、併せてギア又はプーリー成形部内に設けたガス進入制御ピンによりギア又はプーリー内に中空部を形成する射出成形法とその金型である。
【００１２】
シャフトは断面円形あるいは多角形のものを含み、ギア、プーリーは、シャフトに一体成形される。
シャフト成形部に対してギア又はプーリー成形部は入れ子として別に存在し、型締めを行ったのち入れ子をスライドさせてシャフト成形部に密着させて１つのキャビティを構成する。入れ子のスライド手段としては、アンギュラピンでスライド前進させる方法が実用的であるが、その他の方法でもよい。
【００１３】
ガス進入制御ピンは、入れ子内において微調整が利くように、ねじ込み式にして取り付けておくようにすると便利である。
ギア又はプーリー成形部は、入れ子ではなく、そのまま金型内に形成しておいて、ガス進入制御ピンのみをギア又はプーリー成形部内に侵入させてガスの進入阻止と、中空部の形成を行うことができるように構成してもよい。
【００１４】
更に、シャフト部の反りを低減するために、シャフト部とギア又はプーリー成形部の接合部に、オーバーフロー流路の入り口を対称位置に設けるとともに、このオーバーフロー流路の長さ、断面積を同一に設定し、更に、同じ形状の補助キャビティを対称に２ヶ所設置してもよく、これらによってシャフト部の反り精度が向上し、さらに同軸度の優れたギア又はプーリー付き中空シャフトを成形することができる。
【００１５】
更に、シャフト部内へ中空部を形成するガス注入口は、スリーブピン構造としても構わない。
更に、シャフト部内に設置するガス注入ピンはギア部へガスが形成される前で、且つ樹脂充填前もしくは、樹脂充填直後であってもよい。
更に、本発明におけるシャフト部は、ネジを切ったものや、山状形状、らせん形状等であってもよい。
【００１６】
【実施例】
（請求項１〜３に対応）
本発明に係る中空射出成形法とその金型の実施例を以下に説明する。
先ず、成形品は、図１、図２に示すような、シャフト部１とギア部２から成る製品で、その寸法は、シャフト部１の直径が１１ｍｍで、長さが２２８ｍｍで、ギア部２は外径が２２ｍｍで、厚さが５．０ｍｍのものである。又、前記製品のシャフト部１内には中空部１ａが形成され、ギア部２内には前記中空部１ａと対向するように中空部２ａが形成されて、この中空部２ａの直径は７ｍｍで、シャフト部１内にその先端は２ｍｍまで進入して形成されている。
なお、ギア部２は標準平歯歯車で、モジュール０．６、圧力角２０度、歯数３４、基準ピッチ円直径２０．４ｍｍ、またぎ歯厚６．４８５ｍｍである。
【００１７】
図３は、図１に示した製品を成形するための金型を示し、３は固定側主型、４は可動側主型、５はキャビティであって、このキャビティ５は、シャフト成形部６とギア成形部７から成り、このキャビティ５内には、シャフト成形部６の端からスプルー８、ランナー９を経由して樹脂の充填が可能であると共に、ガス注入ピン１０を介してガスの注入が可能である。
【００１８】
又、前記ギア成形部７は入れ子室１１内にスライド自在に収容された入れ子１２内に形成されていると共にギア成形部７の中心には、シャフト成形部６側に向けてガス進入制御ピン１３が突出形成されている。１４は前記入れ子１２をスライドさせることにより、前進又は後退させるためのアンギュラピンである。図中１５はガス注入ピン１０に至るガス誘導孔である。
【００１９】
上記金型を射出成形機（住友重機械株式会社製射出成形機ＳＧ−１５０−Ｕ、スクリュー径φ３６）にセットし、ポリアセタール樹脂（ポリプラスチック株式会社、ジュラコン、ＳＷ−０１）を用いて、射出成形を行った。射出成形条件は表１に示すとおりである。
【００２０】
【表１】
0004088390.tif 000002
【００２１】
上記金型を用いて成形する工程を図４（Ａ）〜（Ｃ）に示す。先ず、固定側主型３と可動側主型４を型締めしたのち（図４（Ａ））、アンギュラピン１４を入れ子１２の駆動穴１２ａ内に挿入して入れ子１２を傾斜角の作用でシャフト成形部６側にスライドさせて密着させることにより、シャフト成形部６とギア成形部７を連続させ、次に、スプルー８、ランナー９からシャフト成形部６内に樹脂１９を充填することにより、シャフト成形部６とギア成形部７内に樹脂１９を充填する（Ｂ）。次に、樹脂充填完了後０．２ｓｅｃに窒素加圧装置（日本酸素株式会社製  ガス圧力０−２０ＭＰａ）で加圧された１５ＭＰａの窒素を、ガス誘導孔１５およびガス注入ピン１０を通してシャフト成形部６内の樹脂１９に注入する。ガスはシャフト成形部６の樹脂１９中を進入し、ガス進入制御ピン１３の直前まで進入して来て止まる。この結果、シャフト成形部６の樹脂１９中には中空部１ａが形成される。その後、冷却し、窒素ガスをキャビティ５外へ排出した後、入れ子１２を後退させて型開きを行い、成形品を取り出し、４８時間後に成形品の反りおよび同軸度を測定した。
【００２２】
成形品の同軸度は、図６に示すように、ＶブロックＣを用いて成形品ａをハイトゲージ１７にセットし、シャフト部１を中心に成形品を回転し、ギヤ部２の歯先外径部のぶれを測定した。又、反りは、図７に示すように定盤ｄ上に成形品ａをセットし、シャフト部１の最大反り量をシックネスゲージ１８で測定した。また、ギア部２の全歯噛み合い誤差を、ギア歯車試験器（大阪精密機械ＧＴＲ−４、Ｅ−１０）を用いて測定した。図６、図７において、符号のｂは測定位置である。
【００２３】
その結果、成形品ａのシャフト部１の反り量は、０．０５ｍｍで、同軸度は０．０１ｍｍであった。また、ギア部２の全歯噛み合い誤差は１５μｍであった。
また、成形品ａのシャフト部１を切断したところ、このシャフト部１の内部には中空部１ａが形成され、ギア部２には中空部２ａが形成されていた。この成形品ａを図５に示す。この図５で明らかなように、シャフト部１側の中空部１ａは、ギア部２の中空部２ａの直前でその侵入が停止していて、偏心も認められなかった。又、ギヤ部２内の中空部２ａもギヤ部２の中心に形成され、その偏心も認められなかった。
【００２４】
【比較例】
比較例を図８に示す。この比較例は、実施例において、ガス進入制御ピン１３を挿入しないで成形する以外は、実施例と同様の方法で射出成形を行った。その結果、図８に示すように、注入されたガスの先端はギヤ部２内に到達し、ここにおいてショート部１６が発生し、ギア部２の寸法精度にバラツキがみられた。このときの、成形品の反り量は０．０５ｍｍで、同軸度は０．２ｍｍであったが、ギア部２の全歯噛み合い誤差は８５μｍであった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は以上のように、シャフト部内にはガスの注入により中空部を形成し、ギア又はプーリー成形部内にはガス進入制御ピンにより中空部を形成するようにして一体成形を行ったことにより、高精度かつ低反り、同軸性に優れた製品を得ることができる。
この結果、生産性が向上するだけでなく、成形工程中における材料ロスやスプルーなどの廃棄材料が減り、環境に優しい中空射出成形方法とその成形品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明により成形した成形品の側面図。
【図２】  ギア部側から見た成形品の説明図。
【図３】  金型の説明図。
【図４】  実施例に用いたギア部入れ子の金型概略図の拡大図と成形工程の説明図。
【図５】  本発明方法と装置により成形された成形品の断面図。
【図６】  ハイトゲージを用いた成形品測定方法の概略図。
【図７】  シックネスゲージを用いた成形品測定方法の説明図。
【図８】  比較例により成形された製品の軸断面の説明図。
【符号の説明】
１  シャフト部
１ａ  中空部
２  ギア部
２ａ  中空部
３  固定側主型
４  可動側主型
５  キャビティ
６  シャフト成形部
７  ギア成形部
８  スプルー
９  ランナー
１０  ガス注入ピン
１１  入れ子室
１２  入れ子
１３  ガス進入制御ピン
１４  アンギュラピン
１５  ガス誘導孔
１６  ショート部
１７  ハイトゲージ
１８  シックネスゲージ
１９  樹脂
ａ  成形品
ｂ  測定位置
ｃ  Ｖブロック
ｄ  定盤
【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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