JP2007083535A - ウォームギア用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】プラスチック等の材料からウォームギアを製造するに際して、精度の高いウォームギアを成形することができるウォームギア用金型を提供する。
【解決手段】中央にウォームギアの材料となる溶けたプラスチックを注入する小さな注入口２ｃを有する上蓋部２と、前記上蓋部２から入ってきたプラスチックを拡張部３ｄで拡げて流し込む注入部と、前記注入部から流れてきたプラスチックをウォームギアの歯形が転写された電鍮４ｅの形状に合わせて成形し固める金型部４と、前記金型部４を下から支える中敷き部５と、前記中敷き部５の下側からピストン６ｂを押し上げてウォームギアを前記金型部４から取り外す押上部６と、前記金型部４から押上部６までの中心を通りウォームギアの中央を固定する支軸７ｂと全体を下側から支える土台７ａを有する支軸部７とからなることを特徴とするウォームギア用金型。
【選択図】 図２

Description

本発明は、プラスチックによりウォームギアを成形するためのウォームギア用金型に関するものである。

ギアは、円筒体又は円錐台などの周囲に設けた歯を噛み合わせて確実に動力を伝達する装置であり、スパーギア、ヘリカルギア、スクリューギア又はウォームギア等がある。ウォームギアは、円筒体に螺旋状の歯を付けたギアで、減速装置や巻き上げ用滑車などに用いられる。

ギアの材料としてプラスチックが用いられる場合は、射出成形や押出成形などの方法により成形される。ウォームギアの製造についても、プラスチック等の材料を溶かしたものを金型に流し込んで固める射出成形による方法が用いられる。

特許文献１に記載されているように、内周面に歯幅方向中央部が凸状の歯形面を備えた金型を製作し、この金型を用いて樹脂製のウォームホイールを成形することができるウォームホイールの射出成形装置という発明も公開されている。
特開平１１−２８６０３２号公報

しかしながら、射出成形の際に用いる金型が精巧に出来ていないと、製造されたギアも精密さを欠いてしまい、他のギアとともに使用した場合に、歯の噛み合わせが悪くなることもある。

そこで、本発明は、プラスチック等の材料からウォームギアを製造するに際して、精度の高いウォームギアを成形することができるウォームギア用金型を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記の課題を解決するために、中央にウォームギア９の材料となる溶けたプラスチックを注入する小さな注入口２ｃを有する上蓋部２と、前記上蓋部２から入ってきたプラスチックを拡張部３ｄで拡げて流し込む注入部３と、前記注入部３から流れてきたプラスチックをウォームギア９の歯形が転写された電鍮４ｅの形状に合わせて成形し固める金型部４と、前記金型部４を下から支える中敷き部５と、前記中敷き部５の下側からピストン６ｂを押し上げてウォームギア９を前記金型部４から取り外す押上部６と、前記金型部４から押上部６までの中心を通りウォームギア９の中央を固定する支軸７ｂと全体を下側から支える土台７ａを有する支軸部７とからなり、金属に刃切りをして金型の基となるマスターを作成し、電鍮４ｅに転写した後にマスターを溶解、破壊又は抜き取りして金型を生成したことを特徴とするウォームギア用金型１の構成とした。

本発明は、以上の構成であるから次の効果が得られる。電鍮により金型を生成することで、噛合する精度を高めたウォームギアを提供することができる。また、金型を使用することでウォームギアの製造速度が速くなり、ウォームギアを大量に作成することができるようになる。

ウォームギアの寸法精度を高めるという目的を、金属に刃切りをすることで金型の基となるマスターを作成し、電鍮に転写した後、マスターを溶解、破壊又は抜き取りすることにより金型を生成することで実現した。

以下に、添付図面に基づいて、本発明であるウォームギア用金型について詳細に説明する。図１は、本発明であるウォームギア用金型の外観の斜視図であり、図２は、本発明であるウォームギア用金型の断面図である。

尚、ウォームギア用金型１の寸法に関する数値はあくまで一例であり、ウォームギア９等の種類により異なる場合がある。ウォームギア用金型１の各部の相対的な寸法を表す目安として示すものである。

ウォームギア用金型１は、中央にウォームギア９の材料となる溶けたプラスチックを注入する小さな注入口２ｃを有する上蓋部２と、前記上蓋部２から入ってきたプラスチックを拡張部３ｄで拡げて流し込む注入部３と、前記注入部３から流れてきたプラスチックをウォームギア９の歯形が転写された電鍮４ｅの形状に合わせて成形し固める金型部４と、前記金型部４を下から支える中敷き部５と、前記中敷き部５の下側からピストン６ｂを押し上げてウォームギア９を前記金型部４から取り外す押上部６と、前記金型部４から押上部６までの中心を通りウォームギア９の中央を固定する支軸７ｂと全体を下側から支える土台７ａを有する支軸部７とからなり、金属に刃切りをして金型の基となるマスターを作成し、電鍮４ｅに転写した後にマスターを溶解、破壊又は抜き取りして金型を生成したことを特徴とする。

ウォームギア用金型１は、上蓋部２、注入部３、金型部４、中敷き部５、押上部６及び支軸部７からなる。ウォームギア用金型１は、略直方体状の各部を重ねた形状をしているが、上蓋部２と支軸部７のサイズは他よりも若干広い。

上蓋部２は、上蓋本体２ａ、注入孔２ｂ及び注入口２ｃからなる。上蓋部２の上蓋本体２ａの上面中央には注入口２ｃが空いており、上蓋本体２ａの上面から下面に貫通する注入孔２ｂを形成する。

上蓋本体２ａは、上蓋部２の本体であり、上蓋本体２ａの形状は、上面及び下面の縦が約２５０ミリメートル、横が約３００ミリメートルの長方形状で、高さが約３０ミリメートルの直方体状である。

注入孔２ｂは、上蓋本体２ａの中央を上下に貫通する小さな円形の孔であり、熱で溶解したプラスチックの通り道である。上蓋本体２ａの上面から下面に向かうにつれて、孔径は徐々に広くなる。

注入口２ｃは、注入孔２ｂの入口であり、小さな注入孔２ｂにプラスチックを流し込みやすいように、注入孔２ｂの周りを少し陥没させる。流し込むプラスチックが注入孔２ｂから外れてしまっても、注入孔２ｂへ導くことができる。

注入部３は、外枠３ａ、内枠３ｂ、注入孔３ｃ及び拡張部３ｄからなる。注入部３の外枠３ａの内側に内枠３ｂがあり、更に中央には注入孔３ｃが貫通するが、注入孔３ｃの下部は拡張部３ｄとなり広くなる。

外枠３ａは、注入部３のうち外側から見える部分であり、外枠３ａの外観の形状は、上面及び下面の縦が約２００ミリメートル、横が約３００ミリメートルの長方形状で、高さが約４６ミリメートルの直方体状である。

内枠３ｂは、外枠３ａの内側にある略円柱状の枠である。内枠３ｂの直径は約９５ミリメートルであるが、内枠３ｂの上から約１２ミリメートルの高さの部分は、外枠３ａに掛ける箇所であるため、直径が約１２０ミリメートルと広くなる。

注入孔３ｃは、内枠３ｂの中央を上下に貫通する円形の孔であり、上蓋部２の注入孔２ｂから入ってきた液体状のプラスチックを通す。上蓋部２の注入孔２ｂと同様に、下方に向かうにつれて、孔径は徐々に広くなる。

拡張部３ｄは、注入孔３ｃから続いており、注入部３の下から約６ミリメートルの高さの位置で急に広くなる箇所である。注入孔３ｃから入ってきたプラスチックを所定の位置に流し込むために孔を広げている。

金型部４は、本体４ａ、ベアリング４ｂ、リング４ｄ及び電鍮４ｅからなる。金型部４の本体４ａの中央部分は略円柱状に中空４ｉであり、中空４ｉを囲むように電鍮４ｅが存在し、電鍮４ｅの外側はベアリング４ｂ、内側はリング４ｄによって支えられる。

尚、中空４ｉの箇所は、支軸部７から金型部４の上面まで上方に延びる支軸７ｂ、支軸７ｂの上部に取り付けられたインサート金型４ｆ、及び押上部６からインサート金型４ｆの下面まで上方に延びるピストン６ｂによって埋められる。

本体４ａは、金型部４のうち外側から見える部分であり、本体４ａの外観の形状は、上面及び下面の縦が約２００ミリメートル、横が約３００ミリメートルの長方形状で、高さが約４４ミリメートルの直方体状である。

ベアリング４ｂは、本体４ａと電鍮４ｅの間にある高さが約２４ミリメートルで、外径約１４５ミリメートル、内径が約９５ミリメートルの環状の部材であり、電鍮４ｅの上部を外側から支えるために設けられる。尚、ベアリング４ｂの下側は空洞部４ｃとなる。

リング４ｄは、中空４ｉの部分に収まる押上部６のピストン６ｂと電鍮４ｅの間で、ウォームギア９の端の下側にある高さが約３０ミリメートルで、外径が約８４ミリメートル、内径が約６８ミリメートルの環状の部材である。上面はプラスチックが流れ込む箇所であり、プラスチックが他へ漏れるのを防止する。

また、押上部６のピストン６ｂが可動することにより電鍮４ｅが破損するのを防止するとともに下から約１０ミリメートルの高さの位置で直径約９５ミリメートルとなるように段差を設けることで電鍮４ｅの下部を内側から支える。

電鍮４ｅは、内側にウォームギア９の歯形が転写された高さが約４４ミリメートルの環状の金型であり、硬質クロムをめっきにより積層して厚みを持たせたものである。上から約１４ミリメートルの高さまでの上部が溶けたプラスチックを流し込んで固める部分であり、下から約３０ミリメートルの下部がリング４ｄを覆う部分である。

電鍮４ｅの位置は、上部をベアリング４ｂにより外側から押さえ、下部をリング４ｄにより押さえることで維持される。尚、上部のサイズは、製造するウォームギア９の大きさにより変わるが、一例としては、外径が約９５ミリメートル、内径が約７９ミリメートルに成形する。

電鍮４ｅの歯形の型となる部分は、マスターを基に成形される。マスターは、真鍮などの金属を直径約７９ミリメートルの円盤状に成形し、刃切りをしたウォームギア９と同一の形状のものであり、量産されるウォームギア９の基となる部材である。

マスターに対し、電鍮４ｅをめっきにより積層していくことによりマスターの歯形を転写する。電鍮４ｅに雌型が形成されたらマスターを溶解、破壊又は抜き取りして取り除くことで、ウォームギア９の金型となる。

中敷き部５は、中敷き本体５ａからなる。中敷き本体５ａは、金型部４と押上部６に敷かれる部材であり、中央部分は円柱状に中空５ｂで、支軸部７の支軸７ｂ及び押上部６のピストン６ｂが貫通する。

中敷き本体５ａの外観の形状は、上面及び下面の縦が約２００ミリメートル、横が約３００ミリメートルの長方形状で、高さが約３０ミリメートルの直方体状である。押上部６のピストン６ｂが上方に可動した際のストッパーとしての役割も持つ。

押上部６は、本体６ａ、ピストン６ｂ、エジェクタープレート６ｅ及び押さえ部材６ｆからなる。押上部６の本体６ａは内部が円柱状に中空６ｃであり、支軸部７の支軸７ｂの周りにピストン６ｂ及び押さえ部材６ｆが設けられる。

本体６ａは、押上部６のうち外側から見える部分であり、本体６ａの外観の形状は、上面及び下面の縦が約２００ミリメートル、横が約３００ミリメートルの長方形状で、高さが約７０ミリメートルの直方体状である。

ピストン６ｂは、ウォームギア９を押し上げるために可動する外径が約６８ミリメートル、内径が約３０ミリメートルで、中心が中空６ｉである管状の部材である。高さが約１１０ミリメートルで、インサート金型４ｆの下側まで延びる。

ピストン６ｂの中空６ｉの部分には、支軸部７の支軸７ｂが通っており、支軸７ｂに沿ってピストン６ｂをスライドさせることができる。尚、ピストン６ｂの下から約１０ミリメートルの高さまでは、エジェクタープレート６ｅを掛けるために、外径が約８０ミリメートルとなるように段差を設ける。

エジェクタープレート６ｅは、ピストン６ｂを上下させるために使用する板である。エジェクタープレート６ｅと中敷き部５の中敷き本体５ａとの間にある中空６ｃの部分が可動範囲となる。

押さえ部材６ｆは、本体６ａの内側の可動する部分全体を押さえる環状の部材であり、高さは約２０ミリメートルである。下側から留め具６ｇを貫通させてエジェクタープレート６ｅに突き刺すことにより固定する。

支軸部７は、土台７ａ及び支軸７ｂからなる。支軸部７の土台７ａには支軸７ｂが立てられ、インサート金型４ｆの位置を固定するとともに、中空９ｃの部分にプラスチックが流れ込むのを防止する。

土台７ａは、支軸部７の本体であり、全体を下側から支える部材である。土台７ａの形状は、上面及び下面の縦が約２５０ミリメートル、横が約３００ミリメートルの長方形状で、高さが約２５ミリメートルの直方体状である。

支軸７ｂは、高さが約１４９ミリメートルで直径が約３０ミリメートルの円柱状の部材で、上部にはインサート金型４ｆの中央にある中空９ｃ部分が嵌め込まれる。下部は土台７ａの中央に設けた約５ミリメートルの溝に差し込み、土台７ａの下側から留め具７ｃを貫通させて固定する。

インサート金型４ｆは、ウォームギア９の内側の金型となる環状の部材である。中心の中空９ｃの部分に支軸部７の支軸７ｂを嵌め込んだ状態にし、外周にプラスチック材料４ｇを流し込む。

プラスチック材料４ｇは、ウォームギア９の材料となるプラスチック等であり、熱で熔解したプラスチックを電鍮４ｅとインサート金型４ｆの間に流し込み固めることで、歯型４ｈが形成される。

尚、プラスチック材料４ｇの温度は、プラスチックの種類等により異なるが、プラスチック等が溶解するのに必要な温度である。また、プラスチック材料４ｇが流れる箇所に関しては、プラスチック材料４ｇの温度により変質等しない材質のものを用いる。

図３は、本発明であるウォームギア用金型を分解した断面図である。ウォームギア用金型１の各部は、注入部３と注入部３の下側に位置する金型部４との間を除き、それぞれ接続ピン８により接続される。

上蓋部２と上蓋部２の下側に位置する注入部３とは、上蓋部２の下面に設けた接続孔２ｄと、注入部３の上面に設けた接続孔３ｅに対し、接続ピン８を差し込むことにより接続される。

金型部４と金型部４の下側に位置する中敷き部５とは、金型部４の下面に設けた接続孔４ｊと、中敷き部５の上面に設けた接続孔５ｃに対し、接続ピン８を差し込むことにより接続される。

中敷き部５と中敷き部５の下側に位置する押上部６とは、中敷き部５の下面に設けた接続孔５ｄと、押上部６の上面に設けた接続孔６ｄに対し、接続ピン８を差し込むことにより接続される。

押上部６と押上部６の下側に位置する支軸部７とは、押上部６の下面に設けた接続孔６ｈと、支軸部７の上面に設けた接続孔７ｄに対し、接続ピン８を差し込むことにより接続される。

尚、接続ピン８は、直径約６ミリメートルの棒状の部材で、図２においては、各部の間を接続するのにそれぞれ１箇所で接続するように示してあるが、実際には、外れないように外面付近の４箇所で接続するため、合計で１６本使用する。

各部に分解した際、金型部４において押上部６のピストン６ｂ及び支軸部７の支軸７ｂが収まっていた中央部分は中空４ｉとなる。また、中敷き部５においてピストン６ｂ及び支軸７ｂが収まっていた中央部分も中空５ｂとなる。更に、押上部６において支軸７ｂが収まっていた中央部分は中空６ｉとなる。

図４は、本発明であるウォームギア用金型の上蓋部及び注入部を取り外した断面図であり、図５は、本発明であるウォームギア用金型の上蓋部及び注入部を取り外した状態の平面図である。

金型部４は、注入部３の下側に位置するが、注入部３と金型部４の間は接続ピン８により固定されないので、図４に示すように、注入部３から上の部分を取り外すことができる。上蓋部２及び注入部３からプラスチック等が注入され、成形されたウォームギア９を取り出す際に、上蓋部２及び注入部３を取り外す。

図５に示すように、支軸部７の土台７ａの上に押上部６、中敷き部５及び金型部４が重なり、金型部４の本体４ａの中央に空けられた円形の孔には、環状のベアリング４ｂが設けられ、更にベアリング４ｂの内側には、内周に雌の歯型４ｈが形成された電鍮４ｅが設けられる。

中央に空けられた円形の孔は、金型部４から押上部６まで貫通し、支軸部７に達しており、支軸部７から支軸７ｂが金型部４まで延びる。支軸７ｂの上端には、インサート金型４ｆが取り付けられる。

電鍮４ｅとインサート金型４ｆの間に存在する隙間に、熱で溶けた状態のプラスチック材料４ｇが流し込まれ、プラスチック材料４ｇが冷えて固まると外周側に雄の歯型４ｈが形成されたウォームギア９となる。

図６は、本発明であるウォームギア用金型のウォームギアを押し上げた状態の断面図である。プラスチック材料４ｇが固まり、歯型４ｈが形成されたウォームギア９を金型部４から取り出す状況を示したものである。

支軸部７の支軸７ｂはそのままに、押上部６のピストン６ｂをエジェクタープレート６ｅを使用して上方に押し上げる。ピストン６ｂによりウォームギア９が電鍮４ｅ及び支軸７ｂから外されて、ウォームギア９を取り出すことができる。

ピストン６ｂは、インサート金型４ｆの下側から押し上げるので、ウォームギア９は、プラスチック部９ａにインサート金型４ｆが付いた状態で取り出される。尚、プラスチック部９ａは、プラスチック材料４ｇが固まったものである。

図７は、本発明であるウォームギア用金型のウォームギアの平面図であり、図８は、本発明であるウォームギア用金型のウォームギアの正面図であり、図９は、本発明であるウォームギア用金型のウォームギアの断面図である。

ウォームギア９は、中心に中空９ｃの部分を有する円盤状のインサート金型４ｆの外周に、凸部９ｂ及び凹部９ｄが形成された環状のプラスチック部９ａが嵌め込まれた状態で量産される。

図７及び図８に示すように、プラスチック部９ａは、内周面は円状であり、外周面は凸部９ｂと凹部９ｄとが存在する略円状である。凸部９ｂと凹部９ｄとは、電鍮４ｅにより形成されたもので、斜めに溝が通る螺旋状の歯型４ｈとなる。

図９に示すように、インサート金型４ｆは、外周面の中央付近に凸部４ｋが形成されており、プラスチック部９ａの内周面においても、凸部４ｋに対応する箇所が凹んで形成されるので、滑り落ちることはない。

インサート金型４ｆの中空９ｃの部分には、回転軸を通してウォームギア９を回転させることもできるし、インサート金型４ｆを取り外してプラスチック部９ａに回転軸を嵌め込んで回転させることもできる。

以上のように、本発明であるウォームギア用金型１は、電鍮４ｅにより金型を生成することで、噛合する精度を高めたウォームギア９を提供することができる。また、金型を使用することでウォームギア９の製造速度が速くなり、ウォームギア９を大量に作成することができるようになる。

本発明であるウォームギア用金型の外観の斜視図である。 本発明であるウォームギア用金型の断面図である。 本発明であるウォームギア用金型を分解した断面図である。 本発明であるウォームギア用金型の上蓋部及び注入部を取り外した断面図である。 本発明であるウォームギア用金型の上蓋部及び注入部を取り外した状態の平面図である。 本発明であるウォームギア用金型のウォームギアを押し上げた状態の断面図である。 本発明であるウォームギア用金型のウォームギアの平面図である。 本発明であるウォームギア用金型のウォームギアの正面図である。 本発明であるウォームギア用金型のウォームギアの断面図である。

符号の説明

１ ウォームギア用金型
２ 上蓋部
２ａ 上蓋本体
２ｂ 注入孔
２ｃ 注入口
２ｄ 接続孔
３ 注入部
３ａ 外枠
３ｂ 内枠
３ｃ 注入孔
３ｄ 拡張部
３ｅ 接続孔
４ 金型部
４ａ 本体
４ｂ ベアリング
４ｃ 空洞部
４ｄ リング
４ｅ 電鍮
４ｆ インサート金型
４ｇ プラスチック材料
４ｈ 歯型
４ｉ 中空
４ｊ 接続孔
４ｋ 凸部
５ 中敷き部
５ａ 中敷き本体
５ｂ 中空
５ｃ 接続孔
５ｄ 接続孔
６ 押上部
６ａ 本体
６ｂ ピストン
６ｃ 中空
６ｄ 接続孔
６ｅ エジェクタープレート
６ｆ 押さえ部材
６ｇ 留め具
６ｈ 接続孔
６ｉ 中空
７ 支軸部
７ａ 土台
７ｂ 支軸
７ｃ 留め具
７ｄ 接続孔
８ 接続ピン
９ ウォームギア
９ａ プラスチック部
９ｂ 凸部
９ｃ 中空
９ｄ 凹部

Claims (1)

1. 中央にウォームギアの材料となる溶けたプラスチックを注入する小さな注入口を有する上蓋部と、前記上蓋部から入ってきたプラスチックを拡張部で拡げて流し込む注入部と、前記注入部から流れてきたプラスチックをウォームギアの歯形が転写された電鍮の形状に合わせて成形し固める金型部と、前記金型部を下から支える中敷き部と、前記中敷き部の下側からピストンを押し上げてウォームギアを前記金型部から取り外す押上部と、前記金型部から押上部までの中心を通りウォームギアの中央を固定する支軸と全体を下側から支える土台を有する支軸部とからなり、金属に刃切りをして金型の基となるマスターを作成し、電鍮に転写した後にマスターを溶解、破壊又は抜き取りして金型を生成したことを特徴とするウォームギア用金型。
   

Images