JP2002166451A - 筒状成形品の製造方法およびこの製造方法に用いる成形装置 - Google Patents
筒状成形品の製造方法およびこの製造方法に用いる成形装置Info
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Abstract
等の筒状成形品を簡単な構造の成形装置を用いて高精度
かつ高外観に成形することができる筒状成形品の製造方
法およびこの製造方法に用いる成形装置を提供する。 【解決手段】受口内面の縦断面凹凸形状と略同じ縦断面
凹凸形状の外周面を有するとともに、最大外径が樹脂パ
イプの内径と略同じ径のコア型と、樹脂パイプの加工部
を外側から囲繞するように組み立自在で、分離時に受口
部が取り出し可能に分解される複数の分割型からなり、
受口の外面形状をした成形面を有する外型と、外型に囲
繞された状態でコア型の中心軸を得ようとする成形部の
中心軸に対して平行に偏芯した状態で得ようとする受口
の中心軸周りにコア型を公転させてコア型によって加工
部を外型方向に圧縮させるコア型偏芯公転機構とを備え
る成形装置を用いるようにした。
Description
方法およびこの製造方法に用いる成形装置に関する。
としては、以下に述べるような方法が従来から行われて
いる。
の受口形成部に外面が受口の内面形状に沿う形状をした
金型を圧入する方法(スリーブ方式) (2)筒状成形材料としての樹脂パイプ内にコア型に挿
入したのち、油圧でコア型の一部(シェル)を外側に押
し広げるように移動させてパイプを拡径し受口を成形す
る所謂花びらコアを用いる方法(油圧によるシェル拡径
方式)
7−1582号公報等に開示されているように、筒状成
形材料としての樹脂パイプ内にコア型に挿入したのち、
機械的にコア型の一部(シェル)を外側に押し広げるよ
うに移動させてパイプを拡径し、受口を成形する所謂花
びらコアを用いる方法(機械的作用によるシェル拡径方
式)
ない受口類似形状の成形品を成形したのち、この受口類
似成形品を切削することによりアンダーカット部を形成
して受口を得る方法 (5)厚肉のパイプまたは円柱のロッドを押出成形した
物を切削加工して受口形状にする方法
は、それぞれ以下に述べるような問題を備えている。上
記(1)の方法の場合、型構造は簡単であるが、コア型
を圧入する際あるいは引き抜く際に大きな力が必要であ
る。しかも、受口にゴム輪の嵌合溝等の大きな凹凸のア
ンダーカット部を有する場合、成形後にコア型が成形品
から抜けなくなる恐れがある。
向に移動し樹脂パイプの内面に密着するようになってい
るため、得られた受口部分の内面に型痕が残り、外観不
良や受口に内嵌られるシール用ゴム輪の装着不良を招い
たりする恐れがある。また、シェルの構造上充填後に保
圧をかける場合に、装置の故障の恐れがあるため大きな
保圧をかけにくい。上記(3)の方法の場合、シェルの
拡径機構が複雑で、かつ、部品点数が多く故障の原因に
なりやすい。また、金型の構造が複雑なので、小口径の
ものの成形には不敵であるとともに、金型の製作費が高
くなる。
よく受口を成形することができるが、加工費用がかさ
む。また、直管では端部の切削加工が難しく、まず、切
削加工して得た継手を直管の端部に接着または融着する
方法を取らねばならず、二次加工費用がかさむ。
事情に鑑みて、成形装置の構造が簡易で少なくとも内面
の一部にアンダーカット部を有する成形部を備えた筒状
成形品を高精度かつ高外観に成形することができる筒状
成形品の製造方法およびこの製造方法に用いる成形装置
を提供することを目的としている。
るために、本発明の請求項1に記載の発明にかかる筒状
成形品の製造方法(以下、「本発明の製造方法」と記
す)は、内面にアンダーカット部を有する成形部を少な
くとも一部に備える筒状成形品の製造方法において、前
記成形部内面形状に略対応する外面形状を有するコア型
を、内径がこのコア型の最大径部より大きな筒状成形材
料の加工部にコア型の軸方向に相対移動させて挿入する
コア型挿入工程と、筒状成形材料の少なくとも前記加工
部を加熱して易変形状態にする成形材料加熱工程と、筒
状成形材料を固定しつつ、コア型の中心軸を成形すべき
成形部の中心軸に対して平行状態に保ちながら偏芯させ
つつ、コア型を成形すべき成形部の中心軸周りに公転さ
せて前記加工部をコア型外面で筒状成形材料の外周方向
に圧縮しつつ成形部を成形する成形工程と、成形部が成
形された筒状成形品をコア型の軸方向に相対移動させて
離型する離型工程と、を備えている構成とした。
載のように、成形工程時にコア型の周面を加工部の内壁
面に沿って転動させるようにするのが好ましい。
載のように、コア型挿入工程と、成形材料加熱工程との
間に、少なくとも成形部の外面形状に略対応する内面形
状を有し、軸方向に2つ以上に分割された組み立て自在
な分割型からなる外型を組み立てて前記加工部を外型に
よって囲繞する外型装着工程を備え、成形工程にあた
り、外型の内周面で加工部の外周面をクランプしつつ、
コア型の中心軸を成形すべき成形部の中心軸に対して平
行状態に保ちながら偏芯させつつ、コア型を成形すべき
成形部の中心軸周りに公転させて前記加工部をコア型外
面で外型の内面方向に圧縮しつつ成形部を成形し、離型
工程にあたり、成形部の中心軸からコア型の外周面との
最大距離が成形部の最小内径より大きくなる状態にコア
型を成形部の中心軸方向に移動させるとともに、外型を
成形部の中心軸から分割型の最小内径部までの距離が成
形部の最大外径よりも大きくなる状態に分割したのち、
筒状成形品をコア型の軸方向に相対移動させて離型する
のが好ましい。
載のように、成形材料加熱工程時に、外型の内周面の温
度を筒状成形材料の溶融温度付近の温度もしくはそれ以
上の温度に加熱するとともに、成形工程時に、筒状成形
材料の結晶化温度又は溶融温度以上の温度に保持する温
度保持工程を備えているのが好ましい。
離型工程前に、冷却固化工程を備えているのが好まし
く、上記冷却工程は、請求項5に記載のように、速い冷
却速度の第1段階と、この第1段階の冷却速度より遅い
冷却速度の第2段階と、第2段階の冷却速度より速い冷
却速度の第3段階とからなるか、あるいは、成形材料が
結晶性を有する熱可塑性樹脂である場合には、請求項6
に記載のように、所定の温度勾配の冷却速度で結晶化開
始温度まで冷却する第1段階と、この第1段階終了後、
結晶化開始温度に温度保持する第2段階と、第2段階終
了後、所定の温度勾配の冷却速度で冷却する第3段階と
からなるのが好ましい。
かる成形装置(以下、「本発明の成形装置」と記す)
は、成形すべき筒状成形品に設けられたアンダーカット
部を含む内面形状に略対応する外面形状を有するととも
に、最大外径が筒状成形材料の内径より小径のコア型
と、筒状成形材料を固定する固定手段と、コア型の中心
軸を成形すべき成形部の中心軸に対して平行状態に保ち
ながら偏芯させつつ、コア型を成形すべき成形部の中心
軸周りに公転させてコア型外面で筒状成形材料の外周方
向に圧縮させるコア型偏芯公転機構と、を備える構成と
した。
載のように、固定手段が、筒状成形材料の成形部となる
加工部を外側から囲繞するように組み立自在で、分割時
に成形部が取り出し可能に分割される複数の分割型から
なり、少なくとも成形部の外面形状に略対応する内面形
状を有する外型であり、外型に囲繞された状態でコア型
の中心軸を成形すべき成形部の中心軸に対して平行状態
に保ちながら偏芯させつつ、コア型を成形すべき成形部
の中心軸周りに公転させてコア型外面で前記加工部を外
型の内面方向に圧縮させるコア型偏芯公転機構とを備え
るのが好ましい。
載のように、コア型の少なくとも周壁がコア型の中心軸
周りに回転自在になっているのが好ましい。
型の軸方向にリング状に複数に分割されているのが好ま
しい。
形材料の外径と略同径に形成されているのが好ましい。
記載のように、コア型偏芯公転機構が、先端がコア型の
一端からコア型内に臨むように設けられ、モータによっ
て回転駆動する駆動軸と、コア型内部で駆動軸に一端が
固定され、駆動軸の回転に伴って回転するアームと、コ
ア型の内周面に沿って設けられた外接ギヤと、アームの
他端部に回転自在に軸止されていると共に、この外接ギ
ヤに内接する内接ギヤと、この内接ギヤに駆動軸の回転
駆動力を伝達する駆動力伝達手段とを有し、外接ギヤと
内接ギヤとが着脱自在になっていると共に、モジュール
の異なる複数対の外接ギヤ及び内接ギヤを備えているの
が好ましい。
材料の材質としては、高密度ポリエチレン等の結晶化度
が高く、収縮性の大きい樹脂が好適であるが、塩化ビニ
ル樹脂、ポリスチレン等の非結晶性樹脂も使用可能であ
る。
が、少なくともコア型の型面を形成する部分が、熱伝導
率が高いアルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛合金、
銅合金等で形成されていることが好ましく、軽量化の観
点からこれらのうち、アルミニウムあるいはアルミニウ
ム合金がより好ましい。
が、例えば、炭素鋼やステンレス鋼が挙げられる。ま
た、転写性をよくするために、樹脂に接する部分は鏡面
仕上げされていることが好ましい。
により、使用される成形材料の収縮量に見合った圧縮を
行うことができる。
ズ、形状あるいは使用樹脂の種類によって成形条件およ
び収縮量が異なり、特に限定されないが、例えば、高密
度ポリエチレンを用いて呼び径50の受口付き配管材を
成形する場合、0.1〜20mm程度が好ましい。
円状の筒形だけでなく、卵形や楕円状をしているのもの
であっても構わないものであり、表面に各種形状の凸部
が突設されていてもよい。
工程は、コア型を加工部内に挿入する前でも後でも構わ
ない。コア型を加工部内に挿入する前に加工部を加熱す
る方法としては、特に限定されないが、オイルバスに筒
状成形材料の少なくとも加工部を浸漬して加熱する方
法、遠赤外線ヒータ,シーズヒータなどのヒータによっ
て加熱する方法、ブロアーなどで熱風を供給して加熱す
る方法等が挙げられる。また、コア型を加工部内に挿入
した後に加工部を加熱する方法としては、特に限定され
ないが、コア型および外型内に設けられたヒータで加熱
する方法やコア型および外型内に設けられた熱媒体流路
に蒸気や加熱オイル等の熱媒体を供給して加熱する方法
等が挙げられる。
転により容易に変形する状態をいい、このときの加熱温
度は、筒状成形材料を構成する材料の軟化点温度以上で
あるのが好ましい。
ける圧縮時のコア型と筒状成形材料との接触は、延伸お
よび圧延を助長させることから点接触とすることが好ま
しい。
程を実施する前に、成形部を樹脂の易変形可能温度以下
に冷却する冷却工程を設けることが好ましい。上記冷却
工程は、速い冷却速度の第1段階と、この第1段階の冷
却速度より遅い冷却速度の第2段階と、第2段階の冷却
速度より速い冷却速度の第3段階とから構成するのが効
果的であり、また、筒状成形材料を構成する材料がポリ
エチレン等の結晶性樹脂の場合、冷却工程を3段階から
構成し、第1段階では冷却速度を速く、第2段階では一
旦、温度を一定とし、暫くその温度を維持し、第3段階
では再び冷却速度を速くすることが好ましいが、特に、
第2段階の温度を結晶化開始温度付近とすると一層効果
的である。
速度パターンで冷却するかは、使用する結晶性樹脂や狙
う結晶化度によって異なる。使用する結晶性樹脂につい
ては、予め冷却速度と結晶化度の関係を把握する必要が
ある。冷却速度と結晶化度の関係を把握するには、種々
の冷却速度により固化した樹脂サンプルの結晶化度をD
SC等で測定し、冷却速度と結晶化度の関係を把握す
る。また、冷却速度を変更できるDSCやPvT測定装
置を使用すれば、冷却速度によって変化する結晶化開始
温度や結晶化温度域を把握することもできる。特に広範
囲な冷却速度設定が可能なDSCの場合は、実際に成形
する冷却パターンで樹脂サンプルを冷却し、その温度履
歴を与えたサンプルで、結晶化度を測定することによ
り、各種冷却パターンにおける結晶化度を把握すること
ができる。
温度域は、冷却工程におけるDSCもしくはPvT測定
により得られる結果から判断する。即ち、DSC使用の
場合には、温度−熱量曲線から、その曲線がベースライ
ンから大きくずれている温度域が結晶化温度域であり、
その中の最大値が結晶化開始温度となる。また、PvT
測定の場合には、温度−比容積曲線において、比容積の
変化率が最も大きい温度域が結晶化温度域であり、その
中の最大値が結晶化開始温度となる。
化させる手段としては、特に限定されないが、例えば、
次の4方法等が採用できる。 (1)冷媒の流量を変化さる方法。 (2)温度の異なる冷媒を切り換える。 (3)冷媒の通過位置を切り換える。 (4)冷媒による冷却とヒータによる加熱を組み合わせ
て使用する方法。
しては、金型内の冷却管を流れる冷媒の流量を変化させ
ることにより冷却速度を変化させることができる。即
ち、冷媒の流量が多いほど熱輸送効率が上がり、冷却速
度が大きくなる。流量は冷媒の圧送装置を使用すること
により、例えば、0〜20リットル/分の広範囲で流量
を制御する。冷却工程中、手動もしくは制御装置からの
信号に従い、冷却管に設けた流量調節弁の開き量を制御
することにより予め設定したタイミングで、冷却速度を
変化させることができる。
る方法においては、金型温度調節装置(温調機)を複数
台使用し、温度の異なる冷媒を複数使用する。冷却速度
が金型と冷媒の温度差により変化することを利用し、冷
却速度を変化させる。この場合、温度差が大きいほど冷
却速度は速くなる。冷却工程中、手動もしくは制御装置
からの信号に従い、金型温度調節装置からの管路に設け
た電磁弁を適宜切り換えて、金型の冷媒流通管に供給
し、これら冷媒を切り換えることにより、予め設定した
タイミングで冷却速度を変化させることができる。
ー、水、油等を変えることにより、さらに広範囲(例え
ば5〜180℃)の温度設定が可能となる。この方法に
おいては、筒状キャビティ部周壁面の温度を一定温度に
保持する(冷却速度=0)状態、さらには、必要であれ
ば冷媒の温度範囲内で再加熱することも可能である。異
なる種類の冷媒のための複数の金型温度調節装置を使用
し、各金型温度調節装置からの管路に設けた電磁弁を適
宜切り換えて、金型の冷媒流通管に供給し、これら異な
る種類の冷媒を切り換えることにより金型の温度設定が
可能となる。
方法においては、筒状キャビティ部に対する距離が異な
るように金型内に配置された冷却管に冷媒を選択的に流
すことにより、キャビティと冷媒との距離が伝熱効率に
影響することを利用して冷却速度を変えることができ
る。この場合、キャビティと冷却管との距離が短いほど
冷却速度は速くなる。冷却工程中、手動もしくは制御装
置からの信号に従い、冷媒を流す流路を切り換えること
により、予め設定したタイミングで、冷却速度を変化さ
せることができる。
る加熱を組み合わせて使用する方法においては、金型に
冷媒を通す冷却管と加熱ヒータを設け、冷媒による冷却
速度を加熱ヒータによって調整することにより、冷却速
度を変化させることができる。
し、一方の金型温度調節装置により冷媒を金型の冷媒流
通管に供給し、他方の金型温度調節装置により加熱媒体
を金型の加熱媒体流通管に供給するようにしてもよい。
冷却工程中、手動もしくは制御装置からの信号に従い、
加熱ヒータをオン/オフさせることにより、予め設定し
たタイミングで、冷却速度を変化させることができる。
よく、これらを適宜組み合わせた方法によってもよく、
組み合わせた方法によれば、さらに制御範囲、あるいは
制御パターンを拡大することができる。なお、加熱ヒー
タについては、特に限定されないが、例えば、シーズヒ
ータ、高周波加熱、近赤外線や遠赤外線等の加熱手段な
どが使用できる。
形面または成形面に接触して加工部の樹脂温度、もしく
は成形サイクル中の経過時間において判断し、制御する
ようにしてもよい。
冷却速度について、上記の4つの冷却速度可変方法の設
定値を調べておき、成形サイクル中の経過時間(例え
ば、樹脂充填開始、冷却開始からの経過時間)におい
て、設定値を手動もしくはタイマー制御で切り換えてい
く方法によってもよい。この方法においては、事前に設
定値を導出しておけば、実際の成形においては、必ずし
も筒状キャビティ部周壁面温度もしくは樹脂温度を測定
する必要はない。但し、雰囲気温度や成形条件の変動等
の外乱により実際の冷却パターンと狙いのパターンが多
少ずれる可能性があることに注意すべきである。
型および外型の成形面、もしくは成形面に接触している
樹脂の温度を随時測定するセンサーを設置して冷却速度
を制御する必要がある。センサーからの測定データは制
御部に送られ、測定間隔に対する温度勾配より時々刻々
の冷却速度を計算し、予め設定した冷却速度となるよう
に、冷却速度を制御する。
合には、冷却パターンとして設定された時間、設定温度
を保持するように制御するとよい。
材料内径より小さく設計されていればよいが、アンダー
カット部および平行部などに接触する部分の作製寸法
は、予め熱収縮を見込んだ寸法で設計することが好まし
い。コア型の偏芯量は、コア型が偏芯公転運動した際に
その軌跡が成形部の内面形状に沿う寸法(製品寸法)で
運動するために必要な量に設計する。
すればよいが、請求項9の成形装置のように、その周壁
がコア型の中心軸周りに回転自在にし、コア型が公転す
るとともに、加工部内面に沿って転動する構造となって
いることが好ましい。また、アンダーカット量(溝深さ
等)が大きい場合、あるいは、成形部内面の凹凸形状が
急変する場合などにおいては、請求項10の成形装置の
ように、たとえば、アンダーカット部とそれ以外で分割
独立した構造にし個別に転動可能にすることが好まし
い。すなわち、分割することによって偏芯公転時に、各
部位(アンダーカット部とそれ以外の部分)がそれぞれ
個別に公転速度に合わせて転動するため、樹脂とコア型
表面との摩擦抵抗が少なくて済み加工面に捻じれなどが
より発生しにくい。
にその成形面に成形部の外観に影響を与えない程度の真
空吸引孔または真空吸引溝を形成するようにしても構わ
ない。また、本発明の成形装置は、金型のみからなるも
のだけでなく、筒状成形材料を成形する押出成形ライン
に組み込んでパイプ成形、加工部加熱と前述の受口加工
金型とをライン上に設置することで一体的に加工する方
法に用いることができる。
図面を参照しつつ詳しく説明する。図1は本発明にかか
る筒状成形品の製造方法および成形装置の1つの実施の
形態をあらわしている。
コア型2aと、外型3と、コア型偏芯公転機構4とを備
え、筒状成形品として図2(a)に示すようなシール用
ゴム輪(図示せず)が嵌合するリング状をしたゴム輪用
凹溝52がアンダーカット部として内面に設けられた受
口51を成形部として有する片受口付き直管5を成形す
ることできるようになっている。すなわち、コア型2a
は、図1および図3に示すように、その外面21が受口
51内面の縦断面凹凸形状と略同じ縦断面凹凸形状をし
た筒状をしていて、後で詳述するようにコア型偏芯機構
4の軸部本体452が一端から挿入され、軸部本体45
2に外嵌されたベアリング6を介してコア型2aの中心
軸周りに回転自在になっている。また、コア型2aは、
その最大径が筒状成形材料である予め押出成形された樹
脂パイプ5aの内径より少し小径に形成されている。
の分割型31,31と支持板32とを備え、成形部であ
る受口51の外周面に沿う内面形状をしているととも
に、その最小径が樹脂パイプ5aの外径と略同じになっ
ている。また、支持板32は、両分割型31,31を離
接自在に動くように支持しているとともに、中央に後述
する軸部本体452の挿通孔33が穿設されている。ま
た、外型3は、その成形面に沿ってヒータ34と冷媒が
通る冷却管35を備えている。
は、ケーシング41と、回転ケース42と、進退部材
(押し引きアンギュラ)43およびスライドブロック
(偏芯アンギュラ)44と、コア型2aを回転自在に支
持する軸部45とを備えている。回転ケース42は、軸
受け46により支持されてケーシング41内で回転自在
なっているとともに、スプロケット47が外嵌されてい
る。
回転軸に設けられたギヤ481、チェーン49およびこ
のスプロケット47を介して電動機48の回転駆動力が
伝達されケーシング41内で回転するようになってい
る。
り、回転ケース42内にコア型方向にスライド自在に挿
入されているとともに、その後端が油圧シリンダ(図示
せず)のロッド先端に回転自在に支持されていて、回転
ケース42の回転に伴って回転するとともに、油圧シリ
ンダのロッドの伸縮によって回転ケース42内をコア型
2a方向に進退するようになっている。
に、断面矩形をして進退部材43のスライド軸に対して
傾斜するアンギュラピン431が突設されている。
a側の面に後述する軸部45に連結される連結ピン44
1を有し、進退部材43側の面にアンギュラピン431
と同じ断面形状で同じ角度で傾斜するアンギュラ穴44
2が穿設され、このアンギュラ穴442にアンギュラピ
ン431が摺動自在に挿入されている。
部材43がコア型2a方向に前進後退することによっ
て、アンギュラピン431がアンギュラ穴442内に進
退する。しかも、アンギュラ穴442およびアンギュラ
ピン431が進退部材43の進退方向に対して傾斜して
設けられているので、アンギュラピン431のアンギュ
ラ穴442内への進退によってその中心軸をコア型2a
の中心軸に直交する方向に回転ケース42内でスライド
するようになっている。また、進退部材43が回転ケー
ス42の回転に伴って回転すると、アンギュラピン43
1を介してその回転力がスライドブロック44にも伝達
され、スライドブロック44も進退部材43とともに回
転するようになっている。
52とを備え、基台部451がその中心軸をスライドブ
ロック44の中心軸に一致させるようにして連結ピン4
41を介して固定されている。軸部本体452は、支持
板32に設けられた挿通孔33を介して外型3内部を臨
んだ状態で、コア型2a内部に挿入され、コア型2aが
ベアリング6を介して着脱自在に支持されているととも
に、軸部本体452周りに回転自在になっている。
を加熱するヒータ453およびコア型2aを冷却する冷
却水の冷却管454が設けられている。
4の材質としては、特に限定されないが、少なくとも進
退部材43やスライドブロック44の接触部を形成する
部分が耐衝撃性や耐じん性などを持つ材料で形成されて
いることが好ましく、強度の関係からマルエージング
鋼、クロム−モリブデン鋼(SMC鋼)や工具鋼(SK
D鋼)がより好ましい。また、耐磨耗性や低摩擦化など
を考慮すれば、真空焼入れやタフトライドなどの表面熱
処理を施すことがさらに好ましい。
装置Aを用いた本発明の成形方法を工程順に説明する。
つの分割型31,31が離れた状態にするとともに、コ
ア型2aをその中心軸が支持板32の挿通孔33の中心
軸と一致した状態にしておく。 ヒータ34,453によって外型3およびコア型2
aの成形面付近を樹脂パイプ5aの易基変形温度まで加
熱しておく。
れた樹脂パイプ5aの一端部である加工部55をコア型
2aに外嵌する。 図4(b)に示すように、2つの分割型31,31
を閉合して外型3によって加工部55を囲繞するように
組み立てて外型3の最小径部で樹脂パイプ5aの外周面
をクランプする。
42を回転させながら、徐々に進退部材43をコア型2
a側に進出させてコア型2aを偏芯させながら、樹脂パ
イプ5aを外型3の型面方向に圧縮する。 図5(a)に示すように、回転ケース42を回転さ
せながら、コア型2aをさらに偏芯量を増加させて外型
3との間で全周にわたって均一に圧縮して受口51を成
形する。
外型3およびコア型2aを冷却して樹脂を冷却固化させ
たのち、図5(b)に示すように、コア型2aを中立位
置まで戻すとともに、図5(c)に示すように、外型3
の両分割型31,31をその最小径部が受口51の最大
外径部より受口51の中心軸より離れた位置にくるよう
に分離する。
形成された片受口付き直管5をコア型2aの軸方向に抜
き取り離型する。ただし、離型に支障が無ければ、必ず
しもコア型2aを中立位置に戻す必要はない。なお、
およびの工程は、順序が逆でも構わない。
り、以下のような優れた効果を備えている。 (1)コア型2aの最大径が樹脂パイプ5aの内径と同
径か少し小径であるので、コア型2aを加工部55に挿
入する際におよび受口51から抜き取る際に大きな力が
不要である。しかも、コア型2aを加工部55に挿入す
る際に加工部55の内面に傷をつけたりすることがな
い。
雑にならないので、製造コストが低減できる。 (3)加工部55をコア型2aによって内面側から圧縮
するようになっているので、花びらコアを用いた方法よ
り内面精度がよい。
痕が発生することがない。コア型2aの偏芯量を調整す
ることによってアンダーカット部の凹凸度合いを調整で
きる。 (5)複雑なアンダーカット形状や大きな断面凹凸形状
であっても容易に成形できる。
部または両端部に受口一体加工ができる。 (7)コア型2aを単純な構成とすることができるの
で、小口径の成形品の成形も可能である。
することで受口51の外面形状あるいは内面形状を容易
に変更することができる。すなわち、低コストでいろい
ろな形状の成形品を製造することができる。 (9)成形工程時に、コア型2aを加工部55の内面に
沿って転動させるようにしたので、コア型2aと加工部
55の内面との摩擦が少なく、成形面に捻じれやしわ等
が発生しない。
樹脂パイプ5aの外周面をクランプするようにしたの
で、コア型2aの偏芯公転時に樹脂パイフ5aがずれ動
いたりすることがない。すなわち、加工部55を所定の
受口51形状に正確に成形することができる。
ているので、以下のような優れた効果を備えている。
公転し、しかも、コア型2aの周面が加工部55内面に
沿ってスムーズに転動するので、加工部55の樹脂を内
部から外型3の成形面に向かって垂直に均等に圧縮し、
樹脂の収縮力を均等に分散できるので、その形状を矯正
すると共に密度を高めることができる。すなわち、均一
な密度を持ち、そりや変形、残留ひずみ等が少なく、収
縮ムラのない高精度の寸法を備え、外観の優れた(金型
転写性に優れた)成形部を備えた筒状成形品を得ること
ができる。また、コア型2aがスムーズに転動するの
で、剪断応力が軽減される。
退させるだけでコア型2aを偏芯できるようにしたの
で、装置全体の構造をシンプルなものとすることができ
る。 (3)コア型2aが軸部本体452にベアリング6を介
して回転自在に支持させる簡単な構造であるので、コア
型2aの小型化を図れる。すなわち、小さな成形品も精
密に成形できるようになる。
脱自在であるので、コア型本体41を径の異なるものと
替えることによって成形品の肉厚などを自由に変更する
ことができる。したがって、コア型本体41の交換によ
って樹脂に応じた収縮量に見合った圧縮を行うことがで
きる。 (5)進退部材43を進退させる油圧シリンダと、コア
型2a部分等の圧縮構造部分とが完全に隔絶されている
ので、油漏れなどによる成形品への影響がないととも
に、メンテナンスが容易である。
するようにしたので、コア型2aの偏芯量の調整が容易
かつ正確にできるとともに、圧縮動作中に圧縮される樹
脂の内部圧力を検知して偏芯量を最適に制御できるの
で、コア型2aへの付加を軽減できる。また、コア型2
aへ大きな負荷がかかった場合でも油圧回路の切替えに
より、コア型2aの戻しで速い対応が取れる。
きるとともに、油圧シリンダによって偏芯量(すなわ
ち、圧縮度合い)を制御できるので、真円度の矯正がで
きる。 (8)アンギュラピン431およびアンギュラ穴442
が矩形をしているので、回転トルクを大きくすることが
でき、かつ、スライド構造での摺動なので滑らかに移動
できる。
aでの確実な賦形が行え、成形部51の内外面の外観向
上につながる。
の形態をあらわしている。図6に示すように、この成形
装置1bは、コア型2bがその外径の異なる部分毎に軸
方向に分割されたリング状の分割体22,23,24,
25で形成されていて、各分割体22,23,24,2
5がそれぞれ軸部本体452にベアリング6を介して個
別に回転自在に支持されている以外は、上記の成形装置
1aと同様になっている。
れているので、コア型2bの大径部と小径部との径差が
大きい場合であっても、アンダーカット部の内面に捻じ
れやしわ等が発生することがない。すなわち、大径部と
小径部との差が大きいと、コア型が一体に形成されてい
る場合、大径部と小径部との周速度が大きく異なるた
め、成形部の大径部あるいは小径部が当接する面に捻じ
れやしわ等が発生する恐れがあるが、上記のような構造
とすると大径部と小径部とが個々に転動するため、捻じ
れやしわ等が発生しない。
い。たとえば、上記の実施の形態では、筒状成形品が片
受口直管であったが、筒状成形品形状は、特に限定され
ず、たとえば、図7(a)あるいは図7(b)に示すよ
うな継手、図7(c)に示すような拡径部を複数箇所備
えた管、図7(d)に示すような一端が閉鎖されたよう
なアンダーカット部を有する筒体などでも構わないし、
樹脂パイプの両側に成形装置を配置し、樹脂パイプの両
端部に同時に成形部を形成するようにしても構わない。
また、直管だけでなく、受口付き曲管の製造にも使用す
ることができる。
5a側をコア型2a側にスライドさせているが、樹脂パ
イプ5aを予めクランプしておき、この樹脂パイプ5a
に向かってコア型および外型部品が進退するような構造
としても構わない。上記の実施の形態では、アンギュラ
ピン431が進退部材43側に設けられ、アンギュラ穴
442がスライドブロック44に設けられていたが、逆
でも構わない。勿論、コア型を偏芯公転させることがで
きれば、上記のコア型偏芯公転機構の構造にする必要は
ない。
置の1例を示す要部拡大図である。図8及び図9に示す
ように、この成形装置は、モジュールが異なる複数対の
外接ギヤ582aと内接ギヤ581aとを備え、これら
の外接ギヤ582a及び内接ギヤ581aが着脱自在に
なっている。
うに、有底筒状をしていて、筒の内壁面に沿ってギヤ部
583が設けられていて、駆動軸54が底部584の中
心を貫通すると共に、底部584がコア型2cのモータ
53側を塞ぐように設けられた外接ギヤ支持リング58
6に受けられた状態で、ナット585を介してコア型2
cに着脱自在に取り付けられるようになっている。
アーム56の先端にナット561を介して着脱自在にな
っていて、スプロケット572aと共回りするようにな
っている。又、アーム56は、図示していないが、駆動
軸54に着脱自在になっている。
手段としてのチェーン59を取外し、ナット561を弛
めれば、簡単に取外し交換が可能である。一方、外接ギ
ヤ582aは、チェーン59及びアーム56を取外した
後、ナット583を弛めれば、駆動軸54の先端から簡
単に取外し交換が可能である。
ルが異なる複数対の外接ギヤ582aと内接ギヤ581
aとを備え、これらが交換自在となっているので、コア
型2cを交換することなく、コア型2cの転動速度やコ
ア型2cによる圧縮力を変更することができる。
場合、充填樹脂の粘度が高い、或いは、圧縮量が多い、
又は厚肉品の成形時にそのまま成形を行うと、コア型に
よる溶融樹脂への圧縮力が負担になり、ギヤそのものへ
の大きな応力やモータへの大きな負荷により、金型の破
損や故障を引き起こす恐れがあり、コア型を樹脂の粘
度、圧縮量、成形品の厚み等に応じて交換すると、交換
時間がかかるし、交換するごとに大がかりな調整が必要
となってくるが、この成形装置によれば、外接ギヤ58
2a及び内接ギヤ581aを交換するだけでよいため、
上記のような問題もなくなる。又、モータの負荷も軽減
できる。
82a及び内接ギヤ581aを交換することによって、
樹脂の粘度の高低や圧縮量の多少、或いは製品の肉厚な
どに対応させることができる。 (1)高粘度樹脂を使用する場合は、モジュールの小さ
い外接ギヤ582a及び内接ギヤ581aを使用するこ
とによって、モータ53のトルクが上がり大きな力で圧
縮することができる。
ジュールを小さくすることによって、モータ53のトル
クが上がり、大きな力で圧縮することができる。この時
は、コア型2aの偏芯量も調整する。 (3)成形品肉厚が厚い場合は、モジュールを小さくす
ることによって、モータ53のトルクが上がり大きな力
で圧縮することができる。
る。
50mm(内径48mm)の硬質塩化ビニル樹脂パイプ
5aと、図1に示すような成形装置1aとを用意し、つ
ぎの成形条件でゴム輪用凹溝52を内面に有する受口5
1を備えた図2(a)に示すような片受口付き直管5を
成形した。なお、コア型2aの偏芯量の制御は、温度セ
ンサの値をフィードバックさせて切り替えた。 加熱温度:120℃ 加熱時間:10分 金型温度:110℃ コア型偏芯公転時間:10分 コア型の偏芯量:14mm コア型の公転速度:30rpm
50mm(内径48mm)のポリエチレン樹脂パイプ5
aと、図1に示すような成形装置1aとを用意し、つぎ
の成形条件でてゴム輪溝を内面に有する受口を備えた図
2(a)に示すような片受口付き直管5を成形した。な
お、コア型2aの偏芯量の制御は、温度センサの値をフ
ィードバックさせて切り替えた。 加熱温度:135℃ 加熱時間:15分 金型温度:120℃ コア型偏芯公転時間:10分 コア型の偏芯量:14mm コア型の公転速度:25rpm
口付きパイプを加工後それぞれ温度23℃の部屋で保管
し、加工1時間後に図2(a)に示すA(起点としての
管端から10mm),B(起点としての管端から25m
m),C(起点としての管端から60mm),D(起点
としての管端から100mm)の4箇所で図2(b)に
示す周方向の各6点でそれぞれ内径および外径を測定
し、その測定値の最大値と最小値との差を真円度として
求めたところ、従来の花びらコアを用いて成形した片受
口付き硬質塩化ビニル樹脂パイプの場合、真円度が0.
8mmであったのに対し、実施例1の片受口付き硬質塩
化ビニル樹脂パイプの場合、真円度が0.3mmであっ
た。また、実施例2の片受口付きポリエチレン樹脂パイ
プの場合切削品には若干劣るものの、従来の射出成形に
より受口部を成形し、受口部を直管部分と融着した片受
口付きポリエチレン樹脂パイプの場合と同様に真円度が
0.2mmであった。
凹溝52部分を軸方向に切断し、その断面において溝の
深さを測定したところ、実施例1および実施例2のいず
れの直管5においても、良好な寸法が得られた。また、
内面の外観も捻じれやしわなどが無く良好で型痕もなく
転写性が良好で切削等の二次加工の必要がないものであ
った。
は、以上のように構成されているので、少なくとも内面
の一部にアンダーカット部を有する成形部を備えた筒状
成形品を高精度かつ高外観に成形することができる。し
かも、成形装置の構造も単純な構造とすることできる。
ば、捻じれがなく成形面がより綺麗に仕上がる。また、
請求項3の製造方法のようにすれば、筒状成形材料が外
型によってクランプされるので、成形工程時に、筒状成
形材料がずれ動いたりすることがなく、所定の位置に成
形部を確実に成形することができる。また、筒状成形材
料へのコア型の挿入あるいは成形部からのコア型の引き
抜きに大きな力を必要としない。
ば、均一な密度を持ち、そりや変形、残留ひずみなど少
なく、収縮ムラのない高精度の寸法、高外観を持つとと
もに後収縮を低減することができる。さらに、請求項5
および請求項6の製造方法のようにすれば、結晶化度が
進み、より強度的に優れた成形品を得ることができる。
ように構成されているので、少なくとも内面の一部にア
ンダーカット部を有する成形部を備えた筒状成形品を高
精度かつ高外観に成形することができる。特に、請求項
8の成形装置のようにすれば、しかも、単純な構造とす
ることできるので、製造コストを低減できるとともに、
維持管理コストも少なくて済む。
ば、捻じれがなく成形面がより綺麗に仕上がる。また、
請求項10の成形装置のようにすれば、コア型の大径部
と小径部との径の差が大きくても各部の周速度を一致さ
せることができる。したがって、より綺麗に仕上がる。
れば、成形時に外型によって筒状成形材料をクランプす
ることができるので、成形工程時に、筒状成形材料がず
れ動いたりすることがなく、所定の位置に成形部を確実
に成形することができる。
ば、モジュールの異なる外接ギヤ及び内接ギヤに容易に
変更することができる。即ち、外接ギヤ及び内接ギヤを
交換することによって、樹脂粘度、製品肉厚、圧縮量が
変わっても安定した圧縮力が得られる。しかも、圧縮力
が安定するので、寸法精度も維持向上される。更に、樹
脂粘度、成形品肉厚、圧縮量に応じたモジュールの外接
ギヤ及び内接ギヤを選択することによってモータにかか
る負荷を軽減できる。
実施の形態をあらわす断面図である。
直管の断面図である。
を工程順に説明する説明図である。
る。
施の形態をあらわす要部断面図である。
の例をあらわす断面図である。
要部を示す断面図。
み合い部分の平面図。
8)
Claims (12)
- 【請求項1】内面にアンダーカット部を有する成形部を
少なくとも一部に備える筒状成形品の製造方法におい
て、 前記成形部内面形状に略対応する外面形状を有するコア
型を、内径がこのコア型の最大径部より大きな筒状成形
材料の加工部にコア型の軸方向に相対移動させて挿入す
るコア型挿入工程と、 筒状成形材料の少なくとも前記加工部を加熱して易変形
状態にする成形材料加熱工程と、 筒状成形材料を固定しつつ、コア型の中心軸を成形すべ
き成形部の中心軸に対して平行状態に保ちながら偏芯さ
せつつ、コア型を成形すべき成形部の中心軸周りに公転
させて前記加工部をコア型外面で筒状成形材料の外周方
向に圧縮しつつ成形部を成形する成形工程と、 成形部が成形された筒状成形品をコア型の軸方向に相対
移動させて離型する離型工程と、 を備えていることを特徴とする筒状成形品の製造方法。 - 【請求項2】成形工程時にコア型の周面を加工部の内壁
面に沿って転動させる請求項1に記載の筒状成形品の製
造方法。 - 【請求項3】コア型挿入工程と、成形材料加熱工程との
間に、 少なくとも成形部の外面形状に略対応する内面形状を有
し、軸方向に2つ以上に分割された組み立て自在な分割
型からなる外型を組み立てて前記加工部を外型によって
囲繞する外型装着工程を備え、 成形工程にあたり、外型の内周面で加工部の外周面をク
ランプしつつ、コア型の中心軸を成形すべき成形部の中
心軸に対して平行状態に保ちながら偏芯させつつ、コア
型を成形すべき成形部の中心軸周りに公転させて前記加
工部をコア型外面で外型の内面方向に圧縮しつつ成形部
を成形し、 離型工程にあたり、成形部の中心軸からコア型の外周面
との最大距離が成形部の最小内径より大きくなる状態に
コア型を成形部の中心軸方向に移動させるとともに、外
型を成形部の中心軸から分割型の最小内径部までの距離
が成形部の最大外径よりも大きくなる状態に分割したの
ち、筒状成形品をコア型の軸方向に相対移動させて離型
することを特徴とする請求項1又は2記載の筒状成形品
の製造方法。 - 【請求項4】成形材料加熱工程時に、外型の内周面の温
度を筒状成形材料の溶融温度付近の温度もしくはそれ以
上の温度に加熱するとともに、成形工程時に、筒状成形
材料の結晶化温度又は溶融温度以上の温度に保持する温
度保持工程を備えている請求項1〜3のいずれか1項に
記載の筒状成形品の製造方法。 - 【請求項5】成形工程後、離型工程前に、速い冷却速度
の第1段階と、この第1段階の冷却速度より遅い冷却速
度の第2段階と、第2段階の冷却速度より速い冷却速度
の第3段階とからなる冷却固化工程を備えている請求項
1〜請求項4のいずれか1項に記載の筒形成形品の射出
成形方法。 - 【請求項6】成形材料が結晶性を有する熱可塑性樹脂で
あり、離型工程前に、所定の温度勾配の冷却速度で結晶
化開始温度まで冷却する第1段階と、この第1段階終了
後、結晶化開始温度に温度保持する第2段階と、第2段
階終了後、所定の温度勾配の冷却速度で冷却する第3段
階とからなる冷却固化工程を備えている請求項1〜請求
項4のいずれか1項に記載の筒形成形品の射出成形方
法。 - 【請求項7】成形すべき筒状成形品に設けられたアンダ
ーカット部を含む内面形状に略対応する外面形状を有す
るとともに、最大外径が筒状成形材料の内径より小径の
コア型と、 筒状成形材料を固定する固定手段と、 コア型の中心軸を成形すべき成形部の中心軸に対して平
行状態に保ちながら偏芯させつつ、コア型を成形すべき
成形部の中心軸周りに公転させてコア型外面で筒状成形
材料の外周方向に圧縮させるコア型偏芯公転機構と、を
備えていることを特徴とする筒状成形品の成形装置。 - 【請求項8】固定手段が、筒状成形材料の成形部となる
加工部を外側から囲繞するように組み立自在で、分割時
に成形部が取り出し可能に分割される複数の分割型から
なり、少なくとも成形部の外面形状に略対応する内面形
状を有する外型であり、 外型に囲繞された状態でコア型の中心軸を成形すべき成
形部の中心軸に対して平行状態に保ちながら偏芯させつ
つ、コア型を成形すべき成形部の中心軸周りに公転させ
てコア型外面で前記加工部を外型の内面方向に圧縮させ
るコア型偏芯公転機構とを備える請求項7に記載の筒状
成形品の成形装置。 - 【請求項9】コア型の少なくとも周壁がコア型の中心軸
周りに回転自在になっている請求項7又は8に記載の筒
状成形品の成形装置。 - 【請求項10】コア型の少なくとも周壁がコア型の軸方
向にリング状に複数に分割されている請求項9に記載の
筒状成形品の成形装置。 - 【請求項11】外型の最小径部が筒状成形材料の外径と
略同径に形成されている請求項10に記載の筒状成形品
の成形装置。 - 【請求項12】コア型偏芯公転機構が、先端がコア型の
一端からコア型内に臨むように設けられ、モータによっ
て回転駆動する駆動軸と、コア型内部で駆動軸に一端が
固定され、駆動軸の回転に伴って回転するアームと、コ
ア型の内周面に沿って設けられた外接ギヤと、アームの
他端部に回転自在に軸止されていると共に、この外接ギ
ヤに内接する内接ギヤと、この内接ギヤに駆動軸の回転
駆動力を伝達する駆動力伝達手段とを有し、外接ギヤと
内接ギヤとが着脱自在になっていると共に、モジュール
の異なる複数対の外接ギヤ及び内接ギヤを備えている請
求項7〜請求項11のいずれかに記載の筒形成形品の成
形装置。
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- 2001-09-21 JP JP2001289371A patent/JP3392408B2/ja not_active Expired - Fee Related
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