JP2009184317A - 脆性リングのインサート成形方法および金型 - Google Patents

Abstract

【課題】インサート成形方法において、インサート成形の繰り返しによってチャックの内周面が磨耗して生じた凹面が、インサート成形時に脆性リングの面取り部と重なることを防止する。
【解決手段】インサート成形方法は、円環状の脆性リング２の内周面２１側に溶融樹脂材を射出成形するインサート成形方法において、内径が拡大および縮小可能なチャック５を成形用金型４に配置して、チャック５内に脆性リング２を挿入する第１工程と、第１工程の後に、径方向においてチャック５の中心へ向かう外力が加えられたチャック５が、脆性リング２の外周を締め付けて脆性リング２を保持する第２工程と、第２工程の後に、成形用金型４によって、脆性リング２の内周面２１側に溶融樹脂材を射出成形する第３工程と、を備え、第２工程においてチャック５の内周面５２が脆性リング２の面取り部と当接する部位に、凹部５４を形成している。
【選択図】図３

Description

本発明は、脆性リングの内周面側に樹脂材を成形するインサート成形方法および金型に関するものである。

脆性リングの内周面側に樹脂材を成形したインサート成形品として、ステッピングモータ用のマグネットロータがある。マグネットロータは、脆性リングとして、例えば、焼結によって形成された焼結フェライトマグネットリングを射出成形用金型にインサートし、この焼結マグネットリングの内周面側に樹脂材を成形したインサート成形品である。この焼結マグネットリングのインサート成形方法が開示されている（特許文献１を参照）。

このインサート成形方法では、周方向において均等に内径が拡大および縮小可能なチャックを成形用金型に配置して、チャック内に焼結マグネットリングを挿入し、径方向においてチャックの中心へ向かってチャックに対して外力を加える。チャックは、この外力によって、焼結マグネットリングの外周を締め付けて焼結マグネットリングを保持する。チャックによって保持されている焼結マグネットリングの内周面側に、成形用金型によって溶融樹脂材が射出成形される。

ここで、この焼結マグネットリングは、脆い脆性リングであるため、外周側からリングの中心に向かう外周側からの力に比較的強いが、リングの中心から外周側へ向かう内周側からの力に対して弱く、破損する恐れがある。このため、焼結マグネットリングの内周面側の溶融樹脂材の射出圧によって、リングの中心から外周側へ向かう内周側からの力が焼結マグネットリングに加わり、焼結マグネットリングが破損する恐れがある。

これに対して、このインサート成形方法では、溶融樹脂材の射出圧によって焼結マグネットリングに加わる内周側からの力を、チャックが焼結マグネットリングに加えている外周側からの力によって抑え、これにより、焼結マグネットリングの破損を防止している。
特開２００２−２５４４７４号公報

しかし、上述のインサート成形を繰り返すと、焼結マグネットリングによってチャックの内周面が磨耗して凹む。この磨耗して生じた凹面の寸法や形状に対して、焼結マグネットリングの寸法や形状にずれが生じる。これは、焼結マグネットリングが、一般に寸法精度が低く、特に、面取り部の寸法や形状のバラツキが大きくなっているためである。

このため、磨耗して生じた凹面と焼結マグネットリングの面取り部が、インサート成形時に重なり、焼結マグネットリングの面取り部において、この重なり部分に大きな荷重が加わり、面取り部が欠ける恐れが生じている。

本発明は、上記点に鑑みなされたものであり、脆性リングの内周面側に樹脂材を成形するインサート成形方法および金型において、インサート成形の繰り返しによってチャックの内周面が磨耗して生じた凹面が、インサート成形時に脆性リングの面取り部と重なることを防止することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載のインサート成形方法は、円環状の脆性リングの内周面側に溶融樹脂材を射出成形するインサート成形方法において、内径が拡大および縮小可能なチャックを成形用金型に配置して、チャック内に脆性リングを挿入する第１工程と、第１工程の後に、径方向においてチャックの中心へ向かう外力が加えられたチャックが、脆性リングの外周を締め付けて脆性リングを保持する第２工程と、第２工程の後に、成形用金型によって、脆性リングの内周面側に溶融樹脂材を射出成形する第３工程と、を備え、第２工程においてチャックの内周面が脆性リングの面取り部と当接する部位に、凹部を形成していることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、第２工程においてチャックの内周面が脆性リングの面取り部と当接する部位に、凹部を形成している。この凹部が、インサート成形時において面取り部の逃がしとなるため、インサート成形の繰り返しによってチャックの内周面が磨耗して生じた凹面が、インサート成形時に面取り部と重なることを防止できる。

請求項２〜４に記載の発明によっても同様の効果を奏することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図中の互いに同一若しくは均等である部分に、同一符号を付している。

図１に示すマグネットロータ１は、ステッピングモータ用のマグネットロータであり、ステッピングモータの駆動源となるものである。マグネットロータ１は、円環状（円筒状）のマグネット２と、マグネット２の内周面２１に当接してマグネット２に一体的に固定されているロータ３とを備える。

マグネット２は、例えば、酸化鉄を主成分とした粒子状の磁性材料を焼結させて円環状に形成した焼結フェライトマグネットリングであり、脆い脆性リングである。マグネット２には、面取り部２２が形成されている。

ロータ３は、例えば、ポリアセタール樹脂から、後述するインサート成型によって形成され、シャフト孔３１とギヤ３２を備える。シャフト孔３１は、ロータ３の軸方向（図１において上下方向）に延びるように形成され、マグネットロータ１において、マグネット２およびギヤ３２はシャフト孔３１に対して同軸上に配置される。

マグネットロータ１は、ステッピングモータ内において図示しないシャフトにシャフト孔３１が嵌合して回動可能に保持され、同時にギヤ３２は図示しないギヤと噛み合っている。ステッピングモータ内において、図示しない界磁コイルにパルス電圧が印加されて磁界が生ずると、マグネット２はそれを受けてトルクを発生し、これにより、マグネットロータ１がシャフト孔３１を中心として回転し、ギヤ３２を介して図示しないギヤにトルクが伝達される。

次に、マグネットロータ１の製造方法について説明する。

マグネットロータ１は、図２に示す成形用金型４とチャック５とを備える金型によってインサート成形されて、即ち、チャック５に保持されたマグネット２の内周面２１側に溶融したポリアセタール樹脂（以下、溶融樹脂材と称する）を成形用金型４によって射出成形して製造される。成形用金型４は、固定側金型４１と可動側金型４２を備え、可動側金型４２は、図２に示す型開き状態と図３に示す型閉め状態の間で可動な金型である。固定側金型４１と可動側金型４２は、それぞれ、複数の金型部品から構成されるが、これらの金型部品の説明は省略する。

チャック５は周知の市販のコレットチャックからなり、図４に示すようにテーパを有する筒状に形成されると共に、その外周に多数のスリット５１がその軸方向両端から他端側に周方向に交互に且つ、夫々のスリット５１の端部で僅かにスリットのない部分を残して形成されている。これにより、チャック５の内径が拡大および縮小可能に、即ち、内周面５２の直径が拡大および縮小可能に、詳細には、チャック５の内径の拡大および縮小が、周方向において均等になっている。

図２に示す型開き状態の可動側金型４２にチャック５を配置して、チャック５内にマグネット２を挿入する。このようにマグネット２を金型にセットする工程が、請求項に記載の第１工程に相当する。

次に、型開き状態から型閉め状態へ可動側金型４２を移動させると、固定側金型４１の押圧面４１１がチャック５の受圧面５０を径方向においてチャック５の中心へ向かう方向に押圧する。これにより、チャック５は、図３において、径方向においてチャック５の中心へ向かう外力がチャック５に加えられて、チャック５内に挿入されたマグネット２の外周を締め付けてマグネット２を保持する。この工程が、請求項に記載の第２工程に相当する。

なお、マグネット２は、脆性リングであるが、外周側から中心に向かう外周側からの力に比較的強いため、このように、チャックがマグネット２の外周を締め付けてマグネット２を保持しても、マグネット２が破損する恐れはない。

図３に示す型閉め状態では、溶融樹脂材が充填されてロータ３が形成されるキャビティ４３が、固定側金型４１と可動側金型４２の間に形成される。溶融樹脂材は、固定側金型４１に形成されている流入通路４４を通してキャビティ４３に充填される。即ち、成形用金型４によって、マグネット２の内周面２１側に溶融樹脂材を射出成形する。この工程が、請求項に記載の第３工程に相当する。

なお、マグネット２は、脆性リングであるため、リングの中心から外周側へ向かう内周側からの力に対して弱く、破損する恐れがある。しかし、溶融樹脂材の射出圧によってマグネット２に加わる内周側からの力を、チャック５によってマグネット２に加えている外周側からの力によって抑え、これにより、マグネット２の破損を防止している。

射出成形の後に、図５に示す型開き状態へ可動側金型４２を移動させると、流入通路４４内の通路内樹脂部３３は、ロータ３から切り離され、マグネットロータ１の製造が終了する。

以下、本発明の特徴である、チャック５に形成されている凹部５４について説明する。

上述のインサート成形を繰り返すと、図６において、マグネット２によってチャック５の内周面５２１が磨耗して凹み、凹面５３が生じる。この凹面５３の寸法や形状に対して、マグネット２の寸法や形状にずれが生じる。これは、焼結で形成されたマグネット２が、一般に寸法精度が低く、特に、面取り部２２の寸法や形状のバラツキが大きくなっているためである。

これに対して、インサート成形時において、即ち、図３に示す型閉め状態において、マグネット２を保持しているチャック５の内周面５２がマグネット２の面取り部２２と当接する部位に、凹部５４を形成する。面取り部２２がリング状に形成されているため、図３に示す型閉め状態において、マグネット２を保持しているチャック５の内周面５２がマグネット２の面取り部２２と当接する部位は、チャック５の内周面５２においてリング状の部位となっている。したがって、凹部５４は、チャック５の内周面５２に沿ってリング状に形成されている。

図７において、リング状に形成されている凹部５４が、インサート成形時において面取り部２２の逃がしとなるため、インサート成形の繰り返しによってチャック５の内周面５２１が磨耗して生じた凹面５３が、インサート成形時に面取り部２２と重なることを防止できる。

一方、凹部５４を形成しない図８に示す比較例でも、マグネット２によってチャック５Ａの内周面５２Ａが磨耗して凹み、凹面５３Ａが生じる。この凹面５３Ａの寸法や形状に対しても、マグネット２の寸法や形状にずれが生じる。凹部５４が形成されていないため、凹面５３Ａとマグネット２の面取り部２２が、図３に示す型閉め状態において、重なり、マグネット２の面取り部２２において、この重なり部分２３に大きな荷重が加わり、面取り部２２が欠ける恐れが生じる。

したがって、本発明では、インサート成形時に凹面５３が面取り部２２と重なることを凹部５４によって防止できるため、マグネット２の面取り部２２の欠けを防止できる。

（変形例）
本発明は、上述の実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

具体的に、マグネット２を、ネオジウム−鉄−ホウ素（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）系の合金から円環状の希土類磁石として形成することも可能である。この円環状の希土類磁石も、脆い脆性リングであり、上述と同様の効果を得ることができる。

また、凹部５４の断面形状は、インサート成形時において凹部５４が面取り部２２の逃がしとなる限りにおいて、４角形に限らないで、半円や３角形等とすることが可能である。

また、ステッピングモータ用のマグネットロータに限らないで、他の用途に本発明を適用することが可能である。

本発明の一実施形態により製造されたマグネットロータの断面図である。 本発明の一実施形態による金型にマグネットがセットされた状態の要部断面図である。 マグネットがセットされた金型の型閉め状態の要部断面図である。 チャックの斜視図である。 インサート成形後の金型の型開き状態の要部断面図である。 図３中のＶＩ部の拡大断面図である。 図６中のＶＩＩ部の拡大断面図である。 図７の比較例を示す拡大断面図である。

符号の説明

１ マグネットロータ、２ マグネット（脆性リング）、２１ 内周面、２２ 面取り部
２３ 重なり部、３ ロータ、３１ シャフト孔、３２ ギヤ、３３ 通路内樹脂部
４ 成形用金型、４１ 固定側金型、４１１ 押圧面、４２ 可動側金型
４３ キャビティ、４４ 流入通路、５，５Ａ チャック、５０ 受圧面
５１ スリット、５２，５２Ａ、５２１ 内周面、５３，５３Ａ 凹面、５４ 凹部

Claims (4)

1. 円環状の脆性リングの内周面側に溶融樹脂材を射出成形するインサート成形方法において、
   内径が拡大および縮小可能なチャックを成形用金型に配置して、前記チャック内に前記脆性リングを挿入する第１工程と、
   前記第１工程の後に、径方向において前記チャックの中心へ向かう外力が加えられた前記チャックが、前記脆性リングの外周を締め付けて前記脆性リングを保持する第２工程と、
   前記第２工程の後に、成形用金型によって、前記脆性リングの前記内周面側に前記溶融樹脂材を射出成形する第３工程と、を備え、
   前記第２工程において前記チャックの内周面が前記脆性リングの面取り部と当接する部位に、凹部を形成していることを特徴とするインサート成形方法。
2. 前記脆性リングは、円環状のマグネットであり、
   前記脆性リングの前記内周面側に前記溶融樹脂材を射出成形した成形品は、ステッピングモータ用のマグネットロータであることを特徴とする請求項１に記載のインサート成形方法。
3. 円環状の脆性リングを保持するチャックであって、内径が拡大および縮小可能なチャックと、前記チャックに保持された前記脆性リングの内周面側に溶融樹脂材を射出成形させる成形用金型とを備えた金型において、
   前記チャックは、径方向において前記チャックの中心へ向かう外力が加えられて、前記チャック内に挿入された前記脆性リングの外周を締め付けて前記脆性リングを保持し、
   前記脆性リングを保持している前記チャックの内周面が前記脆性リングの面取り部と当接する部位に、凹部を形成していることを特徴とする金型。
4. 前記脆性リングは、円環状のマグネットであり、
   前記脆性リングの前記内周面側に前記溶融樹脂材を射出成形した成形品は、ステッピングモータ用のマグネットロータであることを特徴とする請求項３に記載の金型。

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