JP2008055807A - 樹脂ローラ成形用金型及び樹脂ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】芯金と保持入子のクリアランスが広くなっても芯金の位置を安定させることができ、結果として成形品の品質向上を達成できる樹脂ローラ成形用金型及び樹脂ローラを提供する。
【解決手段】芯金８を金型１、２にインサートし、前記芯金８の両端を前記金型１、２で保持し、前記芯金８の外周面に樹脂層を成形する樹脂ローラ成形用金型において、前記芯金８の両端にテーパ部１２を、かつ前記金型１、２側にもそのテーパ部１２と同一角のテーパ部１２を設け、前記金型１、２側のテーパ部１２は前記芯金８を保持する前記保持入子７の内部に形成し、前記保持入子７を前記芯金８の軸方向に移動させかつ前記テーパ部１２を押し付ける駆動装置１０を設け、前記保持入子７及び前記駆動装置１０を前記芯金８の端部の少なくとも一方の側に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、金型で両端を保持される金属芯金を金型にインサートし、芯金の外周面に樹脂層を成形する樹脂ローラを製造する樹脂ローラ成形用金型及び樹脂ローラに関するものである。

芯金を金型にインサートし、芯金の両端を金型で保持し、芯金の外周面に樹脂層を成形する樹脂ローラ成形用金型に関しては、ゴムローラ成形金型と同様に、芯金をチャックするホルダ部分の構造として、分割したテーパ形状の部材を締め付けることで芯金の位置が中心に保持されるという技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかも、特許文献１は、対象がローラ芯金の位置決めという点で、特許文献１の技術が「ゴムロールの製造方法」にあるとしても、樹脂ローラ成形用金型と共通であると言えるかもしれない。

図６は従来の樹脂ローラ金型に芯金がインサートされた状態を示す概略図である。芯金８は保持入子７の穴に挿入し、型が閉まると金型内で保持され、樹脂を充填する。
図６には、芯金８及び保持入子７をそれらの間に配置する固定側金型１及び可動側金型２、第１エジェクタプレート３、第２エジェクタプレート４、可動側取り付け板５及びエジェクタピン６が示してある。
本例においては、芯金８の外径は金型との位置決め部でφ６〜φ８、ローラ形成部でφ９〜φ１２程度である。ローラ形成部に樹脂が充填され、成形品のローラ外径はφ１３〜１５程度となる。
特開平０７−２０５３３４号公報

しかしながら、成形品の重要特性としてはローラ外径の振れ精度であり、振れ量を少なくかつバラツキを低減させるためには芯金８の金型内での位置精度が重要となる。芯金８を保持入子７の穴にスムースに挿入させるためには、多少のクリアランスが必要であり、クリアランスが狭くなると芯金挿入または取出しの際に芯金８にキズが発生する。
手動で芯金を８挿入する場合には問題は少ないが、量産でのロボットを使用する場合にはできる限りクリアランスを広くしたほうが良い。過去の事例から、クリアランス０．０３ｍｍでもロボット取り出しの場合にキズが発生したことがある。
このため、それ以上のクリアランスを設けることが必要であるが、結局、クリアランスを大きくすれば金型内での芯金８の位置がばらつくことになり、成形品の振れ精度は悪くなってしまう。

また、芯金８の加工上、外径の公差を設けることが必要であり、本例では０．０３ｍｍ程度の公差幅を設けている。径のバラツキを低減するためには公差幅を狭くしたいが、芯金８の加工コストを考慮すると限界がある。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、芯金と保持入子のクリアランスが広くなっても芯金の位置を安定させることができ、結果として成形品の品質向上を達成できる金型を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、芯金を金型にインサートし、前記芯金の両端を前記金型で保持し、前記芯金の外周面に樹脂層を成形する樹脂ローラ成形用金型において、前記芯金の両端にテーパ部を設け、かつ前記金型側にも前記テーパ部と同一角のテーパ部を設け、前記金型側のテーパ部は前記芯金を保持する前記保持入子の内部に形成し、前記保持入子を前記芯金の軸方向に移動させ且つ前記テーパ部を押し付ける駆動装置を設け、前記保持入子及び前記駆動装置を前記芯金の端部の少なくとも一方の側に設けることを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記テーパ部の形状は、前記金型側を雄形状とし、前記芯金側を雌形状とする請求項１記載の樹脂ローラ成形用金型を特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記テーパ部の形状は、前記金型側を雌形状とし、前記芯金側を雄形状とする請求項１記載の樹脂ローラ成形用金型を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記金型側の前記テーパ部を前記保持入子とは分割したピンで形成する請求項１記載の樹脂ローラ成形用金型を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、前記金型側の前記テーパ部に用いる部材の硬度を前記芯金の硬度よりも高くする請求項１記載の樹脂ローラ成形用金型を特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、前記駆動装置としてエアシリンダを用いる請求項１記載の樹脂ローラ成形用金型を特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、前記保持入子の外形を円筒形状とし、型締め時に円筒外周面を前記固定側金型と前記可動側金型のＲ形状面で合わせることにより前記保持入子の位置決めをする請求項１の樹脂ローラ成形用金型を特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、前記保持入子と前記固定側金型及び可動側金型の合わせ面に凹凸形状を設け、型締めした際に凹凸形状が合わさり、前記保持入子が充填時の圧力で動くことを防止する請求項１記載の樹脂ローラ成形用金型を特徴とする。
また、請求項９に記載の発明は、前記金型側の前記テーパ部を前記保持入子とは分割したピンで形成した場合に、前記ピンの背部にスプリングを設け、該スプリングにより前記ピンを押圧し、前記ピンは前記スプリングの押圧方向に移動し得るように構成され、該構成を前記芯金の端部の少なくとも一方の側に設けることを特徴とする。

また、請求項１０に記載の発明は、前記駆動装置であるエアシリンダのエア圧力を変化可能としたことを特徴とする。
また、請求項１１に記載の発明は、前記芯金と前記保持入子のクリアランスを０．０４ｍｍ以上設けた請求項１記載の樹脂ローラ成形用金型を特徴とする。
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至１１のいずれか１項記載の樹脂ローラ成形用金型を使用して製造される樹脂ローラを特徴とする。

本発明によれば、金型と芯金の双方のテーパ部で位置を決めて、芯金を両端のテーパ部で保持することにより、金型に対する芯金の位置精度のバラツキを低減できるため成形品の振れ品質が向上する。また、芯金と金型の嵌め合い部のクリアランスを従来よりも狭くする必要がないため、量産でのロボットによる芯金のセット時と成形後の取り出し時の安定性が向上し、従来発生していた芯金のキズに関する不具合が低減できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の樹脂ローラを製造する樹脂ローラ成形用金型の構造を示す断面図である。図２はテーパ部として金型側に雄形状をもつ場合の保持入子付近の断面図である。図３はテーパ部として金型側に雌形状をもつ場合の保持入子付近の断面図である。
図１乃至図３を参照して、樹脂ローラを製造する樹脂ローラ成形用金型は、図６の従来技術におけると同様に、固定側金型１、可動側金型２、第１エジェクタプレート３、第２エジェクタプレート４、可動側取り付け板５、エジェクタピン６、保持入子７及び芯金８によって構成されている。
芯金８及び保持入子７を固定側金型１及び可動側金型２の間に配置し、芯金８は保持入子７の穴に挿入し、これらの金型１及び２が閉まると、金型１及び２内で保持され、樹脂を充填する。本書では、成形材料の充填及びこれに関する構成については説明を省略する。

本発明の構成は、芯金８の両端部にテーパ１２部を設け、金型１及び２側にもそのテーパ１２部と同一角のテーパ部１２を設け、金型１及び２側のテーパ部１２は芯金８を保持する保持入子７の内部で形成し、この保持入子７を芯金８の軸方向に可動としかつテーパ部１２を押し付ける駆動装置１０を設け、保持入子７及び駆動装置１０を芯金８の端部に設けている。

図１では駆動装置１０を芯金８の端部の一方の側に設けているが、これは両側に設けることもできる。図１には、さらに、ピン９及び天側プレート１１が示されている。
芯金８の端部付近の拡大図である図２及び図３には、考えられる２通りの芯金８のテーパ部１２が示されている。図２では、テーパ部１２の形状として、金型１及び２側（保持入子７）を雄形状とし、芯金８側を雌形状としている。
このように、金型１及び２側を雄形状のテーパ部１２、芯金８側を雌形状テーパ部１２とする場合、芯金８の加工時の端部のセンタ穴をそのまま活用でき、芯金８の加工工数を低減できる。

図３では、テーパ部の形状として、金型１及び２側を雌形状とし、芯金８側を雄形状としている。いずれの場合もテーパ部１２の軸心と芯金８外径の軸心の同軸度は高精度に加工されている。
仮に、この同軸度がずれた場合には、金型１及び２のローラ面の軸心に対し芯金８の軸心がずれることになり、樹脂層の偏肉が大きくなり、成形品の振れが悪くなる。同軸度の狙いとしてはバラツキも考慮して０．０２ｍｍ以下が望ましい。
一方、金型１及び２のテーパ部である保持入子７のテーパ部１２は保持入子７の外径との同軸度が高精度に加工されることが必要であり、同軸度の狙いとしてはφ０．００５が望ましい。

図２に示すように、金型１及び２側のテーパ部１２をピン９で形成しテーパ部１２の加工性を向上させるとともに、テーパ部１２の摩耗が生じた場合には交換できる構造としている。すなわち、金型１及び２側のテーパ部１２を保持入子７とは分割したピン９で形成している。
このように、テーパ部１２を保持入子７と分割することにより、テーパ部１２が摩耗した場合には容易に交換できる。また、テーパ部１２の高さ調整、角度調整がピン９の交換で容易にできる。図３の場合でも、同様にテーパ部１２をピン９で形成できるが、図では保持入子７と一体として示している。

図４は金型が開いた状態を示す断面図である。図４の金型が開いた状態において、ピン９を含んでいる一方の保持入子（図の地側）７はエジェクタピン６に固定され、エジェクタピン６は第１のエジェクタプレート３に固定されている。
同様に、ピン９を含んでいる他方の保持入子７は駆動装置１０に固定され、この駆動装置１０により芯金８の保持と解放ができる。駆動装置１０は天側プレート１１に固定され、この天側プレート１１は第１及び第２エジェクタプレート３，４に固定されている。よって１対の保持入子７は第１及び第２エジェクタプレート３，４の動作と連動できる。
駆動装置１０にはエアシリンダを使用している。既存のエアシリンダを用いることにより、成形機（図示せず）の信号を受けて動作タイミングを設定でき、また動作が安定し、安価である。
また、エアシリンダは、１方向に往復運動ができ、動作のタイミングが取り易い。エア駆動源（図示せず）は成形機に取り付け、成形機の制御系から信号を取り、成形機の改造で実施が可能である。

テーパ部１２を形成するピン９又は保持入子７の材質は熱処理することにより硬度を高めるようにする。金型側１及び２のテーパ部１２に用いる部材の硬度を芯金８の硬度よりも高くしている。これにより、金型１及び２側の摩耗を低減でき、また、芯金８と金型１及び２のカジリを防止できる。
金型１及び２のテーパ部１２とローラの外周部、すなわち、キャビティ面の同軸度精度を向上させるためには、保持入子７を金型１及び２に対して位置決めをする必要がある。
そのため、保持入子７の外周面と同一Ｒを金型１及び２側に形成し、外周面を保持することで保持入子７の位置を安定させる。これにより金型１及び２側のテーパ部１２の位置精度は０．０１ｍｍ以下に保つことが可能である。
このように、保持入子７の外形を円筒形状とし、型締め時に円筒外周面を固定側金型１と可動側金型２のＲ形状面で合わせることにより保持入子７の位置決めをする。これにより、保持入子７と金型１及び２の位置精度を向上でき、成形品の振れ精度が向上する。

図５はストッパ入子構造及びスプリング挿入時の駆動装置側の保持入子付近を示す断面図である。図５の天側の保持入子７付近の断面図において、樹脂の充填時の問題として、図５のような樹脂層の端部を保持入子７で形成する場合には、保持入子７は樹脂圧力により押し戻される方向に力を受ける。
保持入子７が動いてしまうことを防止するには、駆動装置１０、例えば、エアシリンダの加圧力を樹脂圧よりも大きくする必要があるが、そのためには大口径のエアシリンダを用いなければならず適正でない。
保持入子７と固定側金型１及び可動側金型２の合わせ面に凹凸形状を設け、型締めした際に凹凸形状が合わさり、保持入子７が充填時の圧力で動くことを防止する。これにより、充填時の樹脂圧により保持入子７が動くことを防止でき、テーパ部１２での位置決めが確実にできる。

また、樹脂層の端部を金型で形成し、樹脂圧が掛からないようにすることもできるが、樹脂充填時の芯金８との摩擦抵抗により芯金８が保持入子７を押して保持入子７が戻されてしまうことが過去の事例において発生した。
このため、ストッパ入子１３を金型１及び２に固定し、保持入子７にはストッパ入子１３の先端が入る溝を設け、この溝に嵌め合うことにより保持入子７の戻りを防止している。この時、ストッパ入子１３の先端と保持入子７の溝の形状はテーパ形状とし、嵌め合った状態の位置精度が保てるようにしている。

また、テーパ部１２を形成するピン９の背部にスプリング１４を設けて、常時、ピン９を加圧している。また、ピン９は加圧方向に１ｍｍ程度移動することができる。
これは、図５に示すように、芯金８が段差をもっており、段差部で保持入子７との軸心方向の位置決めを行う場合には、その段差部からテーパ部１２までの距離がバラツキを有しているため、スプリング１４で加圧することでそのバラツキを解消できる。
この構成を芯金８端部のうち少なくとも一方の側に設けるようにする。かかる構成によって、スプリング１４の加圧力でテーパ部１２を備えたピン９が押され、芯金８の長手方向寸法がばらついても双方のテーパ部が合わさり、位置決めが確実にできる。
また、駆動装置１０であるエアシリンダのエア圧力を変化することもできる。
例えば、充填時の保持入子７の戻りについて、芯金８への摩擦抵抗が少なくストッパ入子１３を設ける必要がない場合に、駆動装置１０、例えば、エアシリンダの加圧力が必要最小限に設定できるようにした。

このように、加圧力が大きすぎるとその力で芯金が曲がってしまうため、駆動装置１０の加圧力を調整し、芯金８が曲がらない最小限の加圧力を設定できるようにする。加圧力は最小限にすることが望ましい。
また、芯金８と保持入子７のクリアランスを０．０４ｍｍ以上に設ける。上述したように、クリアランスが大きい方が芯金８の着脱において量産での安定性が良く、この数値は、とくに例としては示さないが、芯金８のキズの発生など過去の事例から０．０４ｍｍ以上としている。
このように、クリアランスを０．０４ｍｍ以上設けることで、量産でのロボットの位置誤差、保持入子７の突出し位置の誤差による芯金８の着脱不具合が低減できる。

上述した本発明による樹脂ローラを製造する樹脂ローラ成形用金型の構造によれば、金型１及び２に芯金８の両端をテーパ部１２で保持する構造を有することで、芯金８と保持入子７のクリアランスが広くなっても芯金８の位置を安定させることができ、結果としてこの構造を有する樹脂ローラ製造金型を使用して製造した成形品の振れ品質の向上が図れる。

本発明の樹脂ローラを製造する樹脂ローラ成形用金型の構造を示す断面図である。 テーパ部として金型側に雄形状をもつ場合の保持入子付近の断面図である。 テーパ部として金型側に雌形状をもつ場合の保持入子付近の断面図である。 金型が開いた状態を示す断面図である。 ストッパ入子構造及びスプリング挿入時の駆動装置側の保持入子付近を示す断面図である。 従来の樹脂ローラ金型に芯金がインサートされた状態を示す概略図である。

符号の説明

１ 固定側金型
２ 可動側金型
６ エジェクタピン
７ 保持入子
８ 芯金
９ ピン
１０ 駆動装置（エアシリンダ）
１１ 天側プレート
１２ テーパ部
１３ ストッパ入子
１４ スプリング

Claims (12)

1. 芯金を金型にインサートし、前記芯金の両端を前記金型で保持し、前記芯金の外周面に樹脂層を成形する樹脂ローラ成形用金型において、前記芯金の両端にテーパ部を設け、かつ前記金型側にも前記テーパ部と同一角のテーパ部を設け、前記金型側のテーパ部は前記芯金を保持する前記保持入子の内部に形成し、前記保持入子を前記芯金の軸方向に移動させ且つ前記テーパ部を押し付ける駆動装置を設け、前記保持入子及び前記駆動装置を前記芯金の端部の少なくとも一方の側に設けることを特徴とする樹脂ローラ成形用金型。
2. 前記テーパ部の形状は、前記金型側を雄形状とし、前記芯金側を雌形状とすることを特徴とする請求項１記載の樹脂ローラ成形用金型。
3. 前記テーパ部の形状は、前記金型側を雌形状とし、前記芯金側を雄形状とすることを特徴とする請求項１記載の樹脂ローラ成形用金型。
4. 前記金型側の前記テーパ部を前記保持入子とは分割したピンで形成することを特徴とする請求項１記載の樹脂ローラ成形用金型。
5. 前記金型側の前記テーパ部に用いる部材の硬度を前記芯金の硬度よりも高くすることを特徴とする請求項１記載の樹脂ローラ成形用金型。
6. 前記駆動装置としてエアシリンダを用いることを特徴とする請求項１記載の樹脂ローラ成形用金型。
7. 前記保持入子の外形を円筒形状とし、型締め時に円筒外周面を前記固定側金型と前記可動側金型のＲ形状面で合わせることにより前記保持入子の位置決めをすることを特徴とする請求項１の樹脂ローラ成形用金型。
8. 前記保持入子と前記固定側金型及び可動側金型の合わせ面に凹凸形状を設け、型締めした際に凹凸形状が合わさり、前記保持入子が充填時の圧力で動くことを防止することを特徴とする請求項１記載の樹脂ローラ成形用金型。
9. 前記金型側の前記テーパ部を前記保持入子とは分割したピンで形成した場合に、前記ピンの背部にスプリングを設け、該スプリングにより前記ピンを押圧し、前記ピンは前記スプリングの押圧方向に移動し得るように構成され、該構成を前記芯金の端部の少なくとも一方の側に設けることを特徴とする請求項１記載の樹脂ローラ成形用金型。
10. 前記駆動装置であるエアシリンダのエア圧力を変化可能としたことを特徴とする請求項１の樹脂ローラ成形用金型。
11. 前記芯金と前記保持入子のクリアランスを０．０４ｍｍ以上設けたことを特徴とする請求項１記載の樹脂ローラ成形用金型。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項記載の樹脂ローラ成形用金型を使用して製造されることを特徴とする樹脂ローラ。

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