(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状や円柱状又は円盤状に形成された回転体の成形品を形成する成形方法において、
固化工程で成形品の外周にある環状リング部分であるリムと中心軸部分とを連結する部材のリムと連結する面を優先的に冷却して、リムと中心軸部分とを連結する部材のリムと連結する面にヒケを形成し、リムの外周面の面端部をクラウニング形状にすることを特徴とする回転体の成形方法。
【請求項２】
円筒状や円柱状又は円盤状に形成された回転体の成形品を形成する成形方法において、
固化工程で成形品の外周にある環状リング部分であるリムと中心軸部分とを連結する部材のリムと連結する部分に加圧流体を供給し、供給した加圧流体により成形品を加圧してリムと中心軸部分とを連結する部材のリムと連結する面にヒケを形成し、リムの外周面を凸曲面に形成することを特徴とする回転体の成形方法。
【請求項３】
円筒状や円柱状又は円盤状に形成された回転体の成形品を形成する成形金型において、
成形品の外周にある環状リング部分であるリムを形成する型とリムと中心軸部分とを連結する部材のリムと連結する部分を形成する型との間に冷却媒体を循環する冷却駒を有することを特徴とする成形金型。
【請求項４】
円筒状や円柱状又は円盤状に形成された回転体の成形品を形成する成形金型において、
成形品の外周にある環状リング部分であるリムを形成する型とリムと中心軸部分とを連結する部材のリムと連結する部分を形成する型との間に成形品を加圧する加圧流体を供給する流体供給部を設けたことを特徴とする回転体の成形金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば摩擦車やコロ軸受，ローラ，プーリ，歯車等のように円筒状や円柱状又は円盤状に形成された回転体の成形方法及び成形金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば摩擦車やコロ軸受等のように円筒状や円柱状又は円盤状に形成された回転体において、図８（ａ）に示すように、外周面が平らな回転体８１や、（ｂ）に示すように、外周面がわずかに傾いている回転体８２や、（ｃ）に示すように外周の縁の部分の径がやや大きくなっている回転体９３や、（ｄ）に示すように、外周面が凹状になっている回転体８４あるいは（ｅ）に示すように、回転軸に体して外周面がわずかに傾いている回転体８５は、相手部品と接触する外周の接触面の端部のエッジ部や突出部で片当たりして応力集中が生じる。また、片当たりのために回転むらや摩耗や騒音などが発生してしまう。このような問題を解消するために、例えば図９（ａ）に示すように、ローラ状の回転体９１の端部を曲率が小さなクラウニング形状にしたり、図９（ｂ）に示すように回転体９１の外周面を凸曲面に形成したりしている。このクラウニング形状や凸曲面は、通常、研削加工やタンブラー加工により加工している。研削加工は作業性が容易でなく加工時間が長くかかる。タンブラー加工は作業性は良いが加工精度が落ちる。このため特開平７−１７１７４４号公報に示されたクラウニング加工方法は、タンブラー加工により概略寸法の初期クラウニングを形成した後、初期クラウニング部を超仕上げ加工により最終のクラウニングに仕上げるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにタンブラー加工後に超仕上げ加工することによりクラウニング形状を精度良く加工できるが、コロ軸受等の回転体を切削加工するため加工時間が多くかかり、回転体が高価になってしまい、量産品の加工に適用することは困難である。
【０００４】
摩擦車やコロ軸受，歯車等の回転体を低価格で量産するには合成樹脂を成形加工して形成することが適している。しかしながら外周面の端部をクラウニング形状にした回転体は外周面が凸になっているため、成形加工するときに外周面内で金型を分割しなければ成形品を取り出せない形状であるため、外周面の形状や寸法に精度が要求されるコロ軸受や歯車を成形加工することは困難であった。
【０００５】
この発明はかかる短所を改善し、外周面の端部をクラウニング形状や外周面を凸曲面にした摩擦車やコロ軸受，歯車等の回転体を簡単に成形加工して低価格で量産することができる回転体の成形方法及び成形金型を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転体の成形方法は、円筒状や円柱状又は円盤状に形成された回転体の成形品を形成する成形方法において、固化工程で成形品の外周にある環状リング部分であるリムと中心軸部分とを連結する部材のリムと連結する面を優先的に冷却して、リムと中心軸部分とを連結する部材のリムと連結する面にヒケを形成し、リムの外周面の面端部をクラウニング形状にすることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る回転体の他の成形方法は、円筒状や円柱状又は円盤状に形成された回転体の成形品を形成する成形方法において、固化工程で成形品の外周にある環状リング部分であるリムと中心軸部分とを連結する部材のリムと連結する部分に加圧流体を供給し、供給した加圧流体により成形品を加圧してリムと中心軸部分とを連結する部材のリムと連結する面にヒケを形成し、リムの外周面を凸曲面に形成することを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る回転体の成形金型は、円筒状や円柱状又は円盤状に形成された回転体の成形品を形成する成形金型において、成形品の外周にある環状リング部分であるリムを形成する型とリムと中心軸部分とを連結する部材のリムと連結する部分を形成する型との間に冷却媒体を循環する冷却駒を設けたことを特徴とする。
【００１４】
この発明に係る回転体の他の成形金型は、円筒状や円柱状又は円盤状に形成された回転体の成形品を形成する成形金型において、成形品の外周にある環状リング部分であるリムを形成する型とリムと中心軸部分とを連結する部材のリムと連結する部分を形成する型との間に成形品を加圧する加圧流体を供給する流体供給部を設けたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
外周面が円筒状に形成された摩擦車やコロ軸受，プーリ等の回転体は成形により作製され、円筒状の外周面の面端部に曲率が小さなクラウニング形状を有し、外周面の近傍の面に強制的に形成されたヒケを有する。
【００１６】
この回転体を作成する成形金型は、型分割面で分割された外周面を形成する固定側型板と可動側型板の回転体の外周面を形成する近傍に冷却駒を有する。この成形金型で回転体を成形加工するとき、固化工程で冷却駒の冷却配管に冷却媒体を供給して冷却駒を冷却し、回転体の外周面の近傍を形成する部分を強制的に冷却して、外周面の近傍を形成する部分に強制的にヒケを発生させる。このヒケが発生し始めると、ヒケの表面部の半固化状態の材料の引張力とヒケの部分の材料を補おうとする力によって回転体の外周面の端部に働く引張力により外周面の端部にクラウニング形状を自動的に形成する。
【００１７】
【実施例】
図１はこの発明の一実施例を示す断面図である。図に示すように、外周面が円筒状に形成された摩擦車やコロ軸受，プーリ等の回転体１は成形により作製され、円筒状の外周面２の面端部に曲率が小さなクラウニング形状３を有し、外周面３以外の面、例えば外周部のリムの傾斜面４に強制的に形成されたヒケ５を有する。この回転体１を作製するときの成形材料としては、結晶性樹脂や非晶質樹脂，エラストマー，熱硬化性樹脂，エネルギー硬化性樹脂などの樹脂、あるいは成形可能な低融点金属や混合物として成形した後に焼結可能なセラミクス材料などの中で材料の固化時に収縮する性質を有する材料等を使用する。
【００１８】
通常、図２（ａ）に示すように、ある部品を成形して作製する場合、成形金型に充填されて加熱された成形材料６は固化工程で冷却されて固化する。この成形金型の成形材料６は型と接する表層部から冷却が進み固化し始め、形状的に最も厚肉となる部分の中心部７やＴ字部，リブの根本などで最も冷却が遅く最後に固化する。このように成形材料６が固化するときに、固化した部分は体積収縮を伴うため圧力が低下し、図２（ｂ）に示すように、冷却が遅くて最後に固化する中心部７等が固化するときの圧力低下によって周囲の材料を引っ張る力ｆが生じ、最も引っ張られやすい部分の材料が中心部７等に引っ張られる。この引張力ｆによりヒケ５が生じ、型の表面から成形材料６が離れると、型への熱の伝導による冷却が妨げられ、その部分の温度が下がりにくくなり、さらに中心部７等の高温部からの熱により温度上昇が生じ、材料の粘度も下がって動き易くなる。このためヒケ５がより顕著になる。このヒケ５が発生する位置は成形品の形状や厚さや縦横の比率などによって定まり、円筒状や円柱状又は円盤状をした成形品の外周面にヒケ５が発生しやすい。このヒケ５が発生する位置８を、図３（ａ）に示すように、成形品の外周面近傍に制御すると、成形金型内の成形材料６は制御された位置８で外側が中心部７に引き込まれ、図３（ｂ）に示すようにヒケ５が発生し、このヒケ５が発生しているときに、ヒケ５の近傍の端部に引張力Ｆが加えられ、外周面の端部に曲率が小さなクラウニング形状３が形成される。
【００１９】
このように成形加工時にヒケ５が発生する位置を制御するため、回転体１を作製する成形金型１０は、図４の部分断面図に示すように、型分割面１１で分割された外周面３を形成する固定側型板１２と可動側型板１３の回転体１の外周部のリムの傾斜面４を形成する部分に冷却駒１４，１５を有する。冷却駒１４，１５には冷却装置から送られる冷却媒体を循環する冷却配管１６が設けられている。
【００２０】
上記のように構成した成形金型１０で回転体１を成形加工するとき、図４（ａ）に示すように、固化工程で冷却駒１４，１５の冷却配管１６に冷却媒体を供給して冷却駒１４，１５を冷却し、回転体１の外周部のリムの傾斜面４を形成する部分を強制的に冷却する。この冷却により傾斜面４を形成する部分の表面部が半固化状態になり中心部に引き込まれ、図４（ｂ）に示すように、外周部のリムの傾斜面４を形成する部分に強制的にヒケ５が形成される。このヒケ５が発生し始めると、ヒケ５の表面部の半固化状態の材料の引張力Ｆとヒケ５の部分の材料を補おうとする力によって回転体１の外周面２の端部に働く引張力により外周面２の端部にクラウニング形状３が自動的に形成される。したがって外周面２の端部にクラウニング形状３を有する回転体１を容易に成形して作製することができる。また、クラウニング形状３を成形金型１０内で成形材料のヒケ５を利用して作製するから、型分割面を回転体１の外周面２内に設ける必要がなく、回転体１の外周面２を精度良く形成することができる。このようにヒケ５の発生を利用して回転体１の外周面２の端部にクラウニング形状３を形成する場合、成形材料としては特に結晶性の樹脂材料を使用すると固化，収縮が大きいから、クラウニング形状３を効果的に作製することができる。
【００２１】
このクラウニング形状３の大きさと形成される範囲はヒケ５の大きさやヒケ５が発生した部分の肉厚や断面形状によって異なり、ヒケ５の影響が小さい場合や局所的な場合は、図４（ｂ）に示すように、外周面２の中心部は平らで外周面２の端部だけがクラウニング形状３となる。また、ヒケ５の影響が大きい場合には、クラウニング形状３が形成される範囲が大きくなり、外周面２は中央が突出した凸曲面となる。したがって成形材料に応じて冷却駒１４，１５の大きさや冷却温度を変えることにより、外周面２の所望の範囲にクラウニング形状３を形成することができる。
【００２２】
上記実施例は回転体１を作製する成形金型１０に冷却駒１４，１５を設けてヒケ５が発生する位置を制御した場合について説明したが、図５の部分断面図に示すように、成形金型１０の固定側型板１２と可動側型板１３に流体供給駒１７，１８を設け、固化工程で流体供給駒１７，１８に流体を供給し、流体供給口１９からヒケ５を発生させる部分に流体を導入して流体圧により強制的にヒケ５を発生させ、発生したヒケ５により回転体１の外周面２の端部にクラウニング形状３を形成しても良い。この場合、流体供給駒１７，１８には加圧空気や窒素ガスなどの環境に影響を与えない気体あるいは成形材料によっては液体を供給することが望ましい。
【００２３】
上記実施例は回転体１の外周部のリムの傾斜面４にヒケ５を発生させて外周面２の端部にクラウニング形状３を形成する場合について説明したが、図６の断面図の（ａ）に示す摩擦車１ａや（ｂ）に示すこま軸受やローラ１ｂの外周面２に隣接する側面にヒケ５を発生させて外周面２の端部にクラウニング形状３を形成するようにしても良い。
【００２４】
また、回転体として歯車を成形する場合は、図７の斜視図に示すように、歯車１ｃの歯２１の側面とリム２２の側面にヒケ５を形成するように制御することにより、歯先の外周面と歯形側面及び歯底の両端部をクラウニング形状３にすることができる。したがって、使用時に片当たりや外周端部での応力集中を防ぐことができる歯車１ｃを高精度でかつ低価格で形成することができる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、円筒状や円柱状又は円盤状に形成された回転体を成形するときに、固化工程で成形品の外周にある環状リング部分であるリムと中心軸部分とを連結する部材のリムと連結する部分を優先的に冷却したり、加圧流体を供給し、供給した加圧流体により成形品を加圧することにより、所望の位置に容易にヒケを発生することができ、成形品の外周面端部に安定したクラウニング形状を作成したり、外周面を一定形状の凸曲面に形成することができ、使用時に片当たりや外周端部での応力集中を防ぐことができる回転体を容易に作成することができる。
【００２６】
また、クラウニング形状や凸曲面を成形金型内で成形材料のヒケを利用して作製するから、型分割面を回転体の外周面内に設ける必要がなく、回転体の外周面を精度良く形成することができる。
【００２７】
また、ヒケを外周にある環状リング部分であるリムと中心軸部分とを連結する部材のリムと連結する面に発生させることにより、外径が小さいコロ軸受やローラやプーリ等や複雑な形状を有する歯車等で使用時に片当たりや外周端部での応力集中を防ぐことができる製品を容易に形成することができる。
【００２９】
また、成形金型の成形品の外周にある環状リング部分であるリムを形成する型とリムと中心軸部分とを連結する部材のリムと連結する部分を形成する型との間に冷却部を設けたり、成形品を加圧する流体を供給する流体供給部を設けることにより、ヒケを発生する位置を確実に制御することができる。
【００３０】
さらに、冷却部の冷却温度や流体供給部に供給する流体の圧力を制御することにより、発生するヒケの大きさを制御することができ、成形品の外周面端部に所望の大きさのクラウニング形状を作成したり、外周面を所望の形状の凸曲面に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の回転体を示す断面図である。
【図２】成形加工時に成形材料にヒケが発生する状態を示す説明図である。
【図３】ヒケが発生する位置を制御したときに生じるヒケの状態を示す説明図である。
【図４】上記実施例の回転体を成形する成形金型と成形品を示す部分断面図である。
【図５】上記実施例の回転体を成形する他の成形金型の部分断面図である。
【図６】回転体の成形品の例を示す断面図である。
【図７】歯車の成形品に発生させるヒケの位置を示す斜視図である。
【図８】接触面の端部にエッジ部や突出部を有する回転体の部分断面図である。
【図９】接触面の端部にクラウニング形状を有する回転体と接触面が凸面形状をした回転体の部分断面図である。
【符号の説明】
１；回転体、２；外周面、３；クラウニング形状、５；ヒケ、
１０；成形金型、１１；型分割面、１２；固定側型板、１３；可動側型板、
１４，１５；冷却駒、１７，１８；流体供給駒。
【図１】
0004230063.tif 000002
【図２】
0004230063.tif 000003
【図３】
0004230063.tif 000004
【図４】
0004230063.tif 000005
【図５】
0004230063.tif 000006
【図６】
0004230063.tif 000007
【図７】
0004230063.tif 000008
【図８】
0004230063.tif 000009
【図９】
0004230063.tif 000010