JP2009066810A - インサート成型金型及び軸状成型品 - Google Patents

Abstract

【課題】金型型締めのずれによらず、インサート部材の変形および成形バリの発生を低減できるインサート成形金型及び該インサート成形金型により成形される軸状成形品を提供する。
【解決手段】固定金型１と、可動金型２と、円筒形状で、インサート部材３を挿入する穴４ａが設けられた可動入子４と、可動入子４と連結し固定金型１と可動金型２との型締めの際に型の軸線方向に可動入子４とともに移動するスライド機構７と、を備え、固定金型１、可動金型２それぞれに、可動入子４の外形と合致する半円筒形状の凹部１ａ，２ａが設けられており、インサート部材３が挿入された可動入子４を可動金型２に装着し型締めした際に、スライド機構７が移動して穴４ａを軸状成形品の軸となる位置に配置するとともに、固定金型１と可動金型２の凹部１ａ，２ａを可動入子４の外形に合致させることにより穴４ａに対する固定金型１及び可動金型２の位置決めがされる。
【選択図】図３

Description

本発明は、インサート成型金型及び該インサート成型金型で成型された軸状成型品に関するものである。

インサート成形金型は、インサート部材を内部に設けた後に樹脂を注入して所定の形状を成形するものである（例えば、特許文献１参照。）。

図１にインサート成形品の概略図を示す。インサート成形品である軸状成形品２０は、軸２２及び機能部品部であるスクリュー部２１からなり、軸２２に金属製の円筒状（パイプ状）のカラーがインサート部材３としてインサートされたものである。

図１のような成形品において、円筒状のカラー（インサート部材３）を装着する手段として、一つ目の手段として、カラーを成形金型内に装着しその状態で樹脂を注入するインサート成形による方法がある。二つ目の手段として、成形品にカラーを圧入で挿入する方法がある。前者の場合はカラーの装着をロボットで行うことにより、人手をかけずにインサートした状態まで加工することができ、大量生産を行う場合にはコスト的に優位である。後者の場合はロボットの導入は必要ないが、圧入するための治具を製作し人手による圧入工程が必要となりコストは高くなる。以上のことから前者のインサート成形による方法で加工することを前提とする。

図２に従来のインサート成形金型の概略図を示す。固定金型９１および可動金型９２は、軸状の成形品に対応する型を２分割したもの（製品形状部９５）を有している。金型９１，９２の軸１２に対応する型はインサート部材の外周半径と同一になるように形状が加工されており、インサート成形に当たっては、インサート部材３を固定金型９１または可動金型９２の一方にセットし、型締めを行うことでインサート部材３が金型９１，９２に保持されるようになる。

特開２００７−６２０４０号公報

しかしながら、固定金型９１と可動金型９２の型締め時の合わせ位置は少なからずずれがあり、ずれを低減させるための一般的な位置決め部材を用いたとしても金型９１，９２の組付け精度、金型の仕上がり精度によって０．０１ｍｍ単位でのずれは発生してしまう。一方、金型のインサート部材３を装着する部分はインサート部材３とのクリアランスが０．０４ｍｍ程度あるとバリが発生することがあるため、それ以下にすることが必要である。またインサート部材３の外径はφ６ｍｍで、製作公差は少なくとも０．０３ｍｍ程度の幅が必要である。このため実際のクリアランスがほぼ０になることもあり、この状態で金型の型締め時のずれがあった場合にはインサート部材３の変形もしくは型締め不具合による成形バリを生じてしまうことがあった。

本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、金型型締めのずれによらず、インサート部材の変形および成形バリの発生を低減できるインサート成形金型及び該インサート成形金型により成形される軸状成形品を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
（１） 固定金型と可動金型とを有し、樹脂が注入されて、軸及び機能部品部からなり該軸にパイプ状のインサート部材がインサートされた軸状成形品が一体成形されるインサート成形金型であって、外形が円筒形状で、前記軸を形成する型であって前記インサート部材を挿入する穴が設けられた可動入子と、前記可動入子と連結し、前記固定金型と可動金型との型締めの際に軸状成形品を形成する型の軸線方向に前記可動入子とともに所定位置まで移動するスライド機構と、を備え、前記固定金型、可動金型それぞれに、前記可動入子の外形と合致する半円筒形状の凹部が設けられており、前記インサート部材が挿入された可動入子を前記固定金型と可動金型のいずれか一方に予め装着し型締めした際に、前記スライド機構が移動して前記可動入子の穴を軸状成形品の前記軸となる位置に配置するとともに、該固定金型と可動金型の凹部を可動入子の外形に合致させることにより前記可動入子の穴に対する前記固定金型及び可動金型の位置決めがされることを特徴とするインサート成形金型。
（２） 前記スライド機構は、前記可動入子を該可動入子の円筒のラジアル方向に微動可能に保持することを特徴とする前記（１）に記載のインサート成形金型。
（３） 前記可動入子の外形の少なくとも一部にテーパ部を設け、前記固定金型、可動金型それぞれの凹部の前記テーパ部に対応する部分に同一角度のテーパ部を設けることを特徴とする前記（１）に記載のインサート成形金型。
（４） 前記可動入子は、前記インサート部材を穴に固定するための加圧部材を有することを特徴とする前記（１）に記載のインサート成形金型。
（５） 前記（１）〜（４）のいずれかに記載のインサート成形金型により成形されてなることを特徴とする軸状成形品。

本発明の効果として、請求項１の発明によれば、可動入子内にインサート部材を装着し、可動入子の外周に習うように固定金型および可動金型の型締め時の合わせ位置を決めることにより、金型の合わせ位置のずれがある場合においてもインサート部材の破損および傷つけることがなく、インサート部材の真円度を維持し、インサート部材及び軸と成形品（機能部品部）の回転軸との同軸度を向上させることができる。これによって成形品を組付けしたときの回転トルクの低減と回転振れの低減が可能になる。
請求項２の発明によれば、インサート部材及び軸と成形品（機能部品部）の回転軸との同軸度を更に向上させることができる。
請求項３の発明によれば、可動入子の円筒部にテーパ形状を設けることで、円筒形状での位置合わせと比較してクリアランスの影響がなくなり、固定金型および可動金型に対する位置決め精度を向上させることができる。よってインサート部材及び軸と成形品（機能部品部）の回転軸との同軸度を更に向上させることができる。
請求項４の発明によれば、天側方向にインサート部材を装着する場合、加圧部材でインサート部材を押さえることで穴からの落下を防止できる。
請求項５の発明によれば、インサート部材の変形および成形バリの発生が低減し、装置に組付けしたときの回転トルクの低減と回転振れの低減を実現した軸状成形品を得ることができる。

以下に、本発明に係るインサート成形金型の構成について説明する。
図３は、本発明に係るインサート成形金型の一実施の形態における構成の要部を示す断面図である。
図３に示すように、本発明に係るインサート成形金型１０は、図１に示す軸２２にパイプ状のインサート部材３がインサートされた軸状成形品２０を成形するための射出成形用の金型であって、固定金型１と、可動金型２と、外形が円筒形状で、前記軸２２を形成する型であってインサート部材３を挿入する穴４ａが設けられた可動入子４と、可動入子４と連結し、固定金型１と可動金型２との型締めの際に軸状成形品２０を形成する型の軸線方向に可動入子４とともに所定位置まで移動するスライド機構７と、を備えるものである。

ここで、固定金型１は、軸状成形品２０の機能部品部２１の型となる製品形状部５と、可動入子４の外形と合致する半円筒形状の凹部１ａと、を有している。また、可動金型２は、軸状成形品２０の機能部品部２１の型となる製品形状部５と、可動入子４の外形と合致する半円筒形状の凹部２ａと、スライド機構７のスライド移動を誘導するための傾斜角ピン９と、を有している。なお、固定金型１の製品形状部５と可動金型２の製品形状部５とは型締めにより合わされて、軸状成形品２０の機能部品部２１の型となる。また、可動入子４の外径と、それと合致する固定金型１および可動金型２の凹部１ａ，２ａの内径とは半径０．０１ｍｍ以内の差に納められている。

可動入子４は、その上部に成形品の端部である軸を形成する型となる穴４ａを有しており、その穴の一部にインサート部材３が挿入されている。インサート部材３はストッパ６によって軸方向の位置決めがなされている。ここで、インサート部材３の外径はφ６ｍｍ程度であり、その外径と０．０２〜０．０４ｍｍ程度のクリアランスで穴４ａがあけられている。
また、可動入子４の下部にはネジ部分が下方に突出し、ボルト頭部分が可動入子４に埋め込まれたボルト８が設けられている。ボルト８の埋め込まれたボルト頭と可動入子４との間にはクリアランスとしての空間をもたせており、スライド機構７に連結された可動入子４はこのクリアランスの分だけスライド機構７上で円筒ラジアル方向に動くことができる。このクリアランス量は０．０５ｍｍ程度とするとよい。

スライド機構７は、金型で一般的に用いられているものであり、傾斜角ピン９を通すスライド誘導穴７ａを有している。金型開閉動作時に、スライド誘導穴７ａと固定金型１に取り付けられた傾斜角ピン９との滑合によってスライド機構７自身が成形品の軸線方向に可動する。また、スライド機構７の上部には、可動入子４がボルト８で連結されており、可動入子４を該可動入子４の円筒のラジアル方向に前記クリアランス分だけ微動可能に保持している。なお、ボルト８は締め込む深さを一定に可能な段付きボルトである。

以下、インサート成形金型１０における型締め動作を説明する。なお、可動入子４は固定金型１と可動金型２のいずれか一方に予め装着して型締めするが、図３では可動金型２に装着した場合を示している。
（Ｓ１１） まず、金型１０が開いた状態では、可動入子４は後退限（図３の下方側）にあり、可動入子４の穴４ａにインサート部材３を挿入する。この手段としては人手、またはロボットで行うが、ロボットで行うことで全自動化が可能になる。インサート部材３はストッパ６により所定位置で支持される。なお、図３とは対称となる天側（上側）に本発明の構成を用いた場合、そのままではインサート部材３が穴４ａから外れて落下し、落下した状態で型締めを行うと金型が破損してしまう。そこで、穴４ａ内でインサート部材３を固定するための加圧部材４ｂを設けるとよい。加圧部材４ｂとしては市販されているボールプランジャを用いて、インサート部材３を側面から加圧することで落下を防止する。
（Ｓ１２） 固定金型１と可動金型２とを合わせるように型締めを開始する。
（Ｓ１３） 傾斜角ピン９がスライド機構７のスライド誘導穴７ａに挿入されていることから、固定金型１と可動金型２とが接近するにしたがってスライド機構７が傾斜角ピン９に誘導されて可動金型２の壁に沿って図中上方へ移動する。このときスライド機構７とともに可動入子４が前進（図３では上方へ移動）する。
（Ｓ１４） 固定金型１と可動金型２とが合わさると同時に、可動入子４は固定金型１の凹部１ａ及び可動金型２の凹部２ａに突き当たる。図４に、インサート成形金型１０を型締めした際の構成を示す。ここで、スライド機構７の移動により可動入子４の穴４ａが軸状成形品２０の軸２２となる位置に配置されるとともに、固定金型１と可動金型２の凹部１ａ，２ａが可動入子４の外形に合致することにより可動入子４の穴４ａに対する固定金型１及び可動金型２の製品形状部５の位置決めがされる。なお、固定金型１と可動金型２の合わさる位置は一般的に０．０１ｍｍ台でずれる可能性があるが、各々の凹部１ａ，２ａが可動入子４の外形（円筒形状部）に習うように合わさるため、ずれ量は０．０１ｍｍ以内とすることが可能である。
最後に、型締めされた固定金型１及び可動金型２の製品形状部５と可動入子４の穴４ａに樹脂が注入されて軸状成形品２０が一体成形される。

なお、図４ではインサート成形金型１０の一部を示しており、インサート成形金型１０は、固定金型１及び可動金型２の製品形状部５の両側それぞれに、図１の軸状成形品２０の軸２２に対応するように、固定金型１及び可動金型２の凹部１ａ，２ａと、それに対応する可動入子４、スライド機構７、傾斜角ピン９を有する。すなわち、図４では示していない、製品形状部５の軸方向の反対側（図の上側）に凹部１ａ，２ａと、それに対応する可動入子４、スライド機構７、傾斜角ピン９をもう１セット有する。

なお、可動入子４の外形である円筒形状部全てまたは一部に成形品側（製品形状部５側）の径が細くなるようにテーパ形状をつけて、またその部分と合致する固定金型１と可動金型２の凹部１ａ，２ａ側にも同一角度のテーパ形状をつけるとよい。これにより型締め時の可動入子４の位置を更に高精度に合わせることができ、インサート部材３及び軸２２と成形品（機能部品部）２１の回転軸との同軸度を向上させることができる。

つぎに、本発明に係る軸状成形品について説明する。
図１は、本発明に係るインサート成形金型１０を用いて成形されたインサート成形品（軸状成形品）の概略図である。軸状成形品２０は、複写機、プリンタの現像部に用いられ、両端部の軸２２を保持して回転させることにより、中央部にある機能部品部であるスクリュー部２１を回転させてトナー搬送、トナー攪拌の機能を果たすものである。両端部の回転保持される部分は磨耗しやすいため、金属製の円筒状のカラーをインサート部材３として装着している。

軸状成形品２０では、可動入子４の穴４ａで軸２２を形成することにより、インサート部材３の真円度が維持されている。また、固定金型１及び可動金型２と可動入子４の穴４ａとが適切に位置合わせされていることにより、インサート部材３及び軸２２と軸状成形品２０の回転軸との同軸度が向上している。これによって、軸状成形品２０を装置に組付けしたときの回転トルクの低減と回転振れの低減が可能になる。

なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

本発明に係る軸状成形品の構成を示す概略図である。 従来のインサート成形金型の構成を示す断面図である。 本発明に係るインサート成形金型の構成を示す断面図である。 本発明に係るインサート成形金型を型締めした際の構成を示す断面図である。

符号の説明

１，９１ 固定金型
２，９２ 可動金型
１ａ，２ａ 凹部
３ インサート部材
４ 可動入子
４ａ 穴
４ｂ 加圧部材
５，９５ 製品形状部
６，９６ ストッパ
７ スライド機構
７ａ スライド誘導穴
８ ボルト
９ 傾斜角ピン
１０ インサート成形金型
２０ 軸状成形品
２１ スクリュー部（機能部品部）
２２ 軸

Claims (5)

1. 固定金型と可動金型とを有し、樹脂が注入されて、軸及び機能部品部からなり該軸にパイプ状のインサート部材がインサートされた軸状成形品が一体成形されるインサート成形金型であって、
   外形が円筒形状で、前記軸を形成する型であって前記インサート部材を挿入する穴が設けられた可動入子と、
   前記可動入子と連結し、前記固定金型と可動金型との型締めの際に軸状成形品を形成する型の軸線方向に前記可動入子とともに所定位置まで移動するスライド機構と、を備え、
   前記固定金型、可動金型それぞれに、前記可動入子の外形と合致する半円筒形状の凹部が設けられており、
   前記インサート部材が挿入された可動入子を前記固定金型と可動金型のいずれか一方に予め装着し型締めした際に、前記スライド機構が移動して前記可動入子の穴を軸状成形品の前記軸となる位置に配置するとともに、該固定金型と可動金型の凹部を可動入子の外形に合致させることにより前記可動入子の穴に対する前記固定金型及び可動金型の位置決めがされることを特徴とするインサート成形金型。
2. 前記スライド機構は、前記可動入子を該可動入子の円筒のラジアル方向に微動可能に保持することを特徴とする請求項１に記載のインサート成形金型。
3. 前記可動入子の外形の少なくとも一部にテーパ部を設け、前記固定金型、可動金型それぞれの凹部の前記テーパ部に対応する部分に同一角度のテーパ部を設けることを特徴とする請求項１に記載のインサート成形金型。
4. 前記可動入子は、前記インサート部材を穴に固定するための加圧部材を有することを特徴とする請求項１に記載のインサート成形金型。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のインサート成形金型により成形されてなることを特徴とする軸状成形品。

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