JP2006264208A - 樹脂プーリ用射出成形金型および射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、射出成形による樹脂プーリの強度および寸法精度を向上させ、かつ後加工となるゲート仕上げなしで樹脂プーリを得ることのできる射出成形用金型およびこれを用いた射出成形方法を提供するものである。
【解決手段】中央部に貫通孔を有する円筒状のインサート金具が埋設された樹脂プーリを成形するための射出成形金型であって、前記インサート金具５の外周部に樹脂が通過するリングゲート１７を有し、かつこのリングゲートを遮断するためのゲートカットスリーブ１８を有することを特徴とし、また、かかる射出成形金型を用いたプーリの射出成形方法において、射出された樹脂がプーリ成形キャビティ２１に充填された後、ゲートカットスリーブ１８にてリングゲート１７を遮断することにより、キャビティに充填された樹脂とスプルーおよびランナー部の樹脂とを分離することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、樹脂プーリ射出成形金型およびこれを用いた射出成形方法に関する。

従来、樹脂プーリはディスク面の中心部に、樹脂プーリの動力を伝達するためのシャフトとを接合するために円筒状のインサート金具が埋設されており、このインサート金具を金型に装着し圧縮成形、または射出成形により成形されている。

射出成形は生産性の良い成形方法であるが、この場合、プーリのディスク面より数点のゲートを有するピンポイントゲート方式や、プーリ最外周部に１箇所ないし２箇所のサイドゲート方式を用いて成形するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。この成形方法では、インサート金具の周りや、樹脂の流動界面間で発生するウエルド部において強度が弱く、自動車等の重要機構部品として使用するためには要求特性を十分に満足することができないことがあった。また寸法精度についても圧縮成形と比較すると外部からの樹脂注入による内部応力の発生が大きく、プーリの振れなどの要求特性を満足することができないという問題点があった。しかもサイドゲートを使用するような金型では、成形後のゲート切断および仕上げに余分な労力を費やすこととなり、生産性低下の一要因となっていた。

特開平７−３２９１０３号公報

本発明は、射出成形により樹脂プーリを成形するにおいて、強度および寸法精度を向上させ、かつゲート仕上げなどの後加工なしで樹脂プーリを得ることのできる射出成形用金型およびこれを用いた射出成形方法を提供するものである。

このような目的は、下記の本発明（１）〜（５）によって達成される。
（１） 中央部に貫通孔を有する円筒状のインサート金具が埋設された樹脂プーリを成形するための射出成形金型であって、前記インサート金具の外周部に樹脂が通過するリングゲートを有し、かつこのリングゲートを遮断するためのゲートカットスリーブを有することを特徴とするプーリ用射出成形金型。
（２） 前記ゲートカットスリーブがプーリのインサート金具端面まで進退自在である前記（１）に記載のプーリ用射出成形金型。
（３） 前記ゲートカットスリーブはゲートカットスリーブ突き出し板に固定され、ゲートカットスリーブ突き出し板は、油圧駆動により作動する前記（１）または（２）に記載のプーリ用射出成形金型。
（４） 可動側金型と固定側金型からなり、可動側金型には、プーリ成形キャビティが形成され、この中心には前記インサート金具を嵌着保持するコアピンを有し、固定側金型には、射出された樹脂が流通するスプルーを中央に有するスプルーブッシュ、スプルーに連通する円盤状ランナーおよびリングゲートを有し、かつこのリングゲートを遮断するためのゲートカットスリーブおよびゲートカットスリーブ突き出し板を有する前記（１）に記載のプーリ用射出成形金型。
（５） 前記（１）ないし（４）のいずれかに記載のプーリ用射出成形金型を用いたプーリの射出成形方法において、射出された樹脂がプーリ成形キャビティに充填された後、ゲートカットスリーブにてリングゲートを遮断することにより、成形キャビティに充填された樹脂とスプルーおよび円盤状ランナーとを分離することを特徴とするプーリの射出成形方法。

本発明の樹脂プーリ用成形金型は、中央部に貫通孔を有する円筒状のインサート金具が埋設された樹脂プーリを成形するための射出成形金型であって、前記インサート金具の外周部に樹脂が通過するリングゲートを有し、かつこのリングゲートを遮断するためのゲートカットスリーブを有するという構成をとることにより、強度および寸法精度を向上させ、かつゲート仕上げなどの後加工なしで樹脂プーリを得ることができるものである。

また、本発明の樹脂プーリの成形方法は、上記の成形金型を使用し、樹脂が成形キャビティに充填された後、ゲートカットスリーブにてリングゲートを遮断することにより、成形キャビティに充填された樹脂とスプルーおよび円盤状ランナーとを分離することを特徴とするものであり、かかる方法により強度および寸法精度を向上させ、かつゲート仕上げなどの後加工なしで樹脂プーリを得ることができる。

以下、本発明の樹脂プーリ用射出成形金型およびこの金型を用いた射出成形方法について、図１ないし図５を用いて説明する。

本発明の成形金型は、図１において、Ｐをパーティング面とする可動側金型１と固定側金型１１とからなる。可動側金型１は、ブーリのディスク面等を形成する可動側キャビティ２、成形時にアンダカット部となるプーリのＶ溝形状部を形成するスライドキャビティ３、そして樹脂プーリ中心部の孔を形成するコアピン４にて構成される。なおコアピン４はシャフト接合用の円筒状インサート金具５が挿入され、インサート金具５のズレを防止する役割を持つ。一方、固定側金型１１は、プーリのディスク面を形成し、前述のスライドキャビティ３を作動させる為のアンギュラピン１３が固定されている固定側キャビティ１２、射出成形機より樹脂を注入する際の流路となるスプルー１５が中央に形成されたスプルーブッシュ１４、スプルーに連通する円盤状ランナー１６およびリングゲート１７、そして成形時にゲートカットを実施するためのゲートカットスリーブ１８、および、ゲートカットスリーブ１８を作動させるために油圧シリンダーを取り付けるゲートカット突出し板１９にて構成されている。樹脂が充填される成形キャビティ２１は、コアピン４、スライドキャビティ３、可動側キャビティ２、固定側キャビティ１２により構成される。成形された樹脂プーリおよびスプルー部の樹脂を金型から突き出すための突き出しピン７、８は、成形機に付設された突き出しバー１０と連動する突き出しプレート９に一体的に取り付けられている。

成形開始時には、図２に示すように、可動側金型１と固定側金型１１は閉じており、コアピン４にはインサート金具５が装着された状態である。成形時、樹脂は成形機のノズルよりスプルーブッシュ１４内のスプルー１５と、スプルーに連通する円盤状ランナー１６およびリングゲート１７を経て、成形キャビティ２１内に注入される。注入された樹脂が成形キャビティ２１に充填された後、成形キャビティ２１内の樹脂圧力は所定圧力に増大されていく。続いて一定時間所定圧力に保持する保圧状態とする。このときリングゲート部分の樹脂の硬化が開始される。

次いで、図３に示すように、このリングゲート部の樹脂硬化が進行する前に、ゲートカットスリーブ１８を、ゲートカット突出し板１９に取り付けられた油圧シリンダー（図示せず）により、樹脂プーリのインサート金具５の端面まで移動させることによりゲートカットを行い、成形キャビティ２１内で成形された樹脂プーリ２２をスプルー・ランナー部の樹脂２３から分断する。その後、樹脂を硬化または固化させるために一定時間保持した後に、図４に示すように、可動側金型１を後退させ、同時にスライドキャビティ３をアンギュラピン１３により金型の外方向にスライドさせ、成形された樹脂プーリ２２が取り出し可能な状態にまで金型を開く。このとき、スプルー・ランナー部の樹脂２３は、コアピン４のアンダーカット部に密着している。

その後、図５に示すように、成形機に付設された突き出しバー１０により突き出しプレート９を移動させ、突き出しピン７を固定側方向に突き出すことにより樹脂プーリ２２を成形キャビティ２１から取り出すとともに、別の突き出しピン８によりコアピン４に密着していた前記樹脂２３を突き出して分離する。

本発明により成形される樹脂プーリの樹脂材料としては、特に限定されないが、熱硬化性樹脂成形材料を用いるのが好ましい。プーリとして必要な耐磨耗性、強度およびコストを考慮すれば、更にフェノール樹脂成形材料を用いるのが好ましい。

次に、本発明の成形金型による成形方法を好適な例に基づいて詳しく説明するが、この成形方法は下記の方法に限定されるものではない。

１．樹脂材料および樹脂プーリの仕様
樹脂材料は、レゾール型フェノール樹脂４０重量％、ガラス繊維５０重量％、シリカ粉末５重量％、硬化助剤・離型剤・顔料５重量部からなるフェノール樹脂成形材料を用いた。
樹脂プーリの形状を図６に示す。樹脂プーリの寸法は、直径１２０ｍｍ、厚み３０ｍｍで、金型可動側面の内径部に肉抜きおよびその補強として放射状に４方向、厚さ２ｍｍ程のリブを施している。側面のベルトのかかるＶ溝は５つあり、インサート金具は内径５０ｍｍ、外径５２ｍｍの円筒形状である。

２．成形機の仕様および成形条件
成形機は名機製作所社製射出成形機 Ｍ−２００ＡＩＩ−Ｌ−ＴＳを用いた。
金型は約７００×４００×５００ｍｍのものを使用し、ゲートカット動作用の油圧シリンダを外側に設けた。
成形条件については、金型温度１８０℃、樹脂内圧４００ｋｇ／ｃｍ^２、硬化時間５０秒間にて実施した。なお、成形機のシリンダ温度は材料投入側４０℃、ノズル側９０℃にて実施した。

４．成形方法
実施例における成形方法を、図２ないし図５を用いて以下に説明する。
樹脂プーリを成形するための上記成形材料を射出成形機よりスプルーブッシュ１４中のスプルー１５、円盤状ランナー１６、幅１．５ｍｍのリングゲート１７を経て成形キャビティ２１に充填させた。成形材料がキャビティ２１内に十分充填した後、成形機は射出動作を終え保圧動作に入った。この時にゲートカットスリーブ突出し板１９に取り付けてある油圧シリンダーを作動させ、厚さ３ｍｍのゲートカットスリーブ１８を可動側金型方向に３ｍｍ前進させ、リングゲート１７を遮断した。この動作により成形キャビティ２１内の成形材料は更に圧力を加えられ、より緻密な充填状態となるとともに、ゲートカットスリーブ１８によるゲート部の切断により、成形キャビティ２１とスプルー１５及び円盤状ランナー１６とは分断された。

その後、成形材料の樹脂硬化反応を所定時間（１８０秒間）継続し、樹脂を十分に硬化させて樹脂プーリ２２を成形した。次いで、金型を、樹脂プーリ２２を取り出せる位置まで開いた。この時スプルー・ランナー部の樹脂２３はコアピン４のアンダカット形状によりコアピンに密着し、スプルーブッシュ１４から分離された。金型が十分に開いた時点で、金型の可動側に位置する突き出しプレート９が前進し、成形された樹脂プーリ２２を突き出すための突き出しピン７が前進して、樹脂プーリ２２を成形キャビティ２１から分離させた。同時に、突き出しピン８により、スプルー・ランナー部の樹脂２３をコアピンから分離させた。

５．樹脂プーリの評価
（１）Ｖ溝振れ試験
上記の方法で成形加工した樹脂プーリについて寸法精度を測定した。即ち、樹脂プーリのインサート金具の孔部に棒状ジグを挿入し、両者を回転ジグに嵌め込み固定し、樹脂プーリのＶ溝部にはダイヤルゲージを当接した。次いで、回転ジグにより樹脂プーリを回転させ、ダイヤルゲージの振れ具合（Ｖ溝振れ）を径方向および軸方向について測定した。

（２）Ｖ溝強度
万能試験機を用い、樹脂プーリのＶ溝にくさび状のジグを接触加圧し、破壊するまでの強度を測定した。

実施例で得られた樹脂プーリーは、Ｖ溝振れは、径方向、軸方向ともに、極めて小さい値であった。従来のサイドゲート方式で得られた樹脂プーリーは、高い値を示すことが知られている。特に軸方向ではショット毎のバラツキが大きいものであった。
強度（Ｖ溝強度）については、実施例で得られた樹脂プーリーは高強度であり、測定箇所によるバラツキがほとんどなかった。これは、樹脂がプーリ−の中央部のリングゲート１７から端部のＶ溝へ均一に充填し、ゲートカットスリーブ１８の作動により更に圧力を加えられ、より一層緻密な充填状態となったことによると考えられる。従来のサイドゲート方式で得られた樹脂プーリーは、測定箇所による強度のバラツキが大きいことが知られている。
また、後加工については、実施例はゲート部のバリの処理も必要なかった。従来のサイドゲート方式で得られた樹脂プーリーでは、ゲート部のバリの除去作業にかなりの労力と時間を要していた。

本発明の樹脂プーリ用射出成形金型及びその射出成形方法によれば、樹脂プーリの機械的強度および寸法精度を向上させ、かつ後加工となるゲート仕上げなしで優れた特性を有する樹脂プーリを得ることができる。

本発明の射出成形金型の概略断面図 本発明の射出成形金型による射出成形方法の加工過程を示す概略断面図で、樹脂注入時を示す。 同上で、ゲートカット時を示す。 同上で、型開き時を示す。 同上で、成形された樹脂プーリの突き出し時を示す。 本発明により成形された樹脂プーリの一例を示す概略斜視図

符号の説明

Ｐ パーティング面
１ 可動側金型
２ 可動側キャビティ
３ スライドキャビティ
４ コアピン
５ インサート金具
７，８ 突き出しピン
９ 突き出しプレート
１０ 突き出しバー
１１ 固定側金型
１２ 固定側キャビティ
１３ アンギュラピン
１４ スプルーブッシュ
１５ スプルー
１６ 円盤状ランナー
１７ リングゲート
１８ ゲートカットスリーブ
１９ ゲートカットスリーブ突出し板
２１ 成形キャビティ
２２ 成形された樹脂プーリ
２３ スプルー・ランナー部の樹脂

Claims (5)

1. 中央部に貫通孔を有する円筒状のインサート金具が埋設された樹脂プーリを成形するための射出成形金型であって、前記インサート金具の外周部に樹脂が通過するリングゲートを有し、かつこのリングゲートを遮断するためのゲートカットスリーブを有することを特徴とする樹脂プーリ用射出成形金型。
2. 前記ゲートカットスリーブがプーリのインサート金具端面まで進退自在である請求項１に記載のプーリ用射出成形金型。
3. 前記ゲートカットスリーブはゲートカットスリーブ突き出し板に固定され、ゲートカットスリーブ突き出し板は、油圧駆動により作動する請求項１または２に記載の樹脂プーリ用射出成形金型。
4. 可動側金型と固定側金型からなり、可動側金型には、プーリ成形キャビティが形成され、この中心には前記インサート金具を嵌着保持するコアピンを有し、固定側金型には、射出された樹脂が流通するスプルーを中央に有するスプルーブッシュ、スプルーに連通する円盤状ランナーおよびリングゲートを有し、かつこのリングゲートを遮断するためのゲートカットスリーブおよびゲートカットスリーブ突き出し板を有する請求項１に記載の樹脂プーリ用射出成形金型。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の樹脂プーリ用射出成形金型を用いたプーリの射出成形方法において、射出された樹脂がプーリ成形キャビティに充填された後、ゲートカットスリーブにてリングゲートを遮断することにより、キャビティに充填された樹脂とスプルーおよび円盤状ランナーとを分離することを特徴とする樹脂プーリの射出成形方法。
   

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