JP2009285983A

JP2009285983A - 射出成形機の関節部構造

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Publication number: JP2009285983A
Application number: JP2008140780A
Authority: JP
Inventors: Kinji Yokoya; 金治横谷; Maki Hirayama; 真樹平山; Yusuke Murata; 祐介村田
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd; Oiles Industry Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd; Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2009-12-10
Anticipated expiration: 2028-05-29
Also published as: JP5363031B2

Abstract

【課題】固体潤滑剤ペレット埋設に代わる摩耗対策が講じられた射出成形機の関節部構造を提供することを課題とする。
【解決手段】筒状の第１部材４１の内周面並びに軸状の第２部材４２の外周面には、Ｎｉ成分１０〜４０質量％と、Ｓｎ成分３〜１０質量％と、Ｐ成分０．１〜４質量％と、固体潤滑剤成分１〜１０質量％と、残部Ｃｕ成分とからなる固体潤滑剤分散銅系焼結層４５、４６が形成されている。
【効果】固体潤滑剤分散銅系焼結層には、微細な固体潤滑剤の粒子が分散され、この固体潤滑剤の粒子が潤滑作用を発揮する。固体潤滑剤は、１〜１０質量％と添加量が少量であって、且つ焼結層に分散させたので、焼結層から脱落して飛散する心配は殆ど無い。
【選択図】図４

Description

本発明は射出成形機の駆動系に配置される関節部構造に関する。

射出成形機の発達はめざましく、近年では、ＣＤ（コンパクトディスク）などのためのディスク基板の成形が可能な機種が実用化されている。
ただし、ディスク基板の成形では、数秒（４秒以下）で１サイクルというハイサイクル成形が行われ、射出成形機の駆動系に配置される関節部構造における使用条件は厳しいものとなる。

射出成形機には型締装置が必須であり、この型締装置は各種の形態が実用化されているが、その１つにトグル式型締装置がある。トグル式型締装置は、てこの原理が適用できるトグルリンク機構を主要素とするため、小さな駆動源で大きな型締力を得ることができ、好んで採用される。
トグル式型締装置は、多数の関節部を有し、ハイサイクル成形ではこれらの関節部に大きな負荷が作用するとともに、いわゆる関節運動の回数が多くなるため、結果として摩耗が激しくなる。

そこで、従来、摩耗対策として固体潤滑剤ペレットを埋設した構造が提案されてきた（例えば、特許文献１参照。）。
特開昭６２−１４２０６１号公報（第５図）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図７は従来の技術の基本構成を説明する図であり、筒状の第１部材１０１に、軸状の第２部材１０２が挿入されている関節部構造１００において、第１部材１０１に複数の穴１０３が開けられ、これらの穴１０３に円柱状の固体潤滑剤１０４が埋め込まれている。
これらの固体潤滑剤１０４が第２部材１０２に接触し、潤滑作用を発揮する。
すなわち、第１部材１０１の内周面で負荷を負担し、固体潤滑剤１０４で潤滑作用を発揮するため、関節部構造１００は、ハイサイクル成形に好適である。

しかし、固体潤滑剤１０４は、摩耗作用で剥離し、微細な粉になる。この粉が周辺に飛散するため、防塵対策を講じる必要があり、クリーンハウス内での使用は制限される。

そこで、固体潤滑剤ペレット埋設に代わる構造が提案されてきた（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００３−２３６６５３公報（図２）

特許文献２を次図に基づいて説明する。
図８は従来の技術の基本構成を説明する別の図であり、筒状の第１部材１１１に、軸状の第２部材１１２が挿入されている関節部構造１１０において、第２部材１１２の外周面にダイヤモンドライク・カーボン膜１１３が被覆されている。
ダイヤモンドライク・カーボン膜１１３は、耐摩耗性に優れており、微細な粉が飛散する心配は無い。

しかし、ダイヤモンドライク・カーボン膜１１３は、プラズマ法で成膜するため、製造コストが嵩む。プラズマ法で得られる膜厚は、数μｍ〜数十μｍに限られる。耐摩耗性に優れていても摩耗は進行するため、数十μｍ程度の膜厚では、使用可能な時間が短く、度々第２部材１１２を交換する必要がある。この結果、運転コストも嵩むことになる。
そこで、固体潤滑剤やダイヤモンドライク・カーボン膜に代わる摩耗対策が求められる。

本発明は、固体潤滑剤ペレット埋設やダイヤモンドライク・カーボン膜に代わる摩耗対策が講じられた射出成形機の関節部構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、筒状の第１部材と、この第１部材に挿入される軸状の第２部材とからなり、射出成形機の駆動系に配置される関節部構造において、
前記第１部材の摺動面には、Ｎｉ成分１０〜４０質量％と、Ｓｎ成分３〜１０質量％と、Ｐ成分０．１〜４質量％と、固体潤滑剤成分１〜１０質量％と、残部Ｃｕ成分とからなる固体潤滑剤分散銅系焼結層が形成され、
第２部材の摺動面にも、Ｎｉ成分１０〜４０質量％と、Ｓｎ成分３〜１０質量％と、Ｐ成分０．１〜４質量％と、固体潤滑剤成分１〜１０質量％と、残部Ｃｕ成分とからなる固体潤滑剤分散銅系焼結層が形成されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、焼結層は、前記成分に加えてＦｅ成分を５０質量％以下含有していることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、固体潤滑剤分散銅系焼結層は、真空含浸法により、潤滑油が含浸されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、第２部材の摺動面は、軸の外周面の全部又は一部に設けられていることを特徴とする。

請求項５に係る発明では、第２部材には、軸の端面から摺動面まで潤滑油を供給することができる給油通路が設けられていることを特徴とする。

請求項６に係る発明では、第１の部材はリンク機構のブッシュであり、第２部材はリンク機構のピンであることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、固体潤滑剤成分が、黒鉛であることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、射出成形機の関節部を構成する筒状の第１部材の摺動面及び軸状の第２部材の摺動面に、固体潤滑剤分散銅系焼結層を形成した。
固体潤滑剤分散銅系焼結層には、微細な固体潤滑剤の粒子が分散され、この固体潤滑剤の粒子が潤滑作用を発揮する。固体潤滑剤成分は、１〜１０質量％と添加量が少量であって、且つ焼結層に分散させたので、焼結層から脱落して飛散する心配は殆ど無い。

また、焼結層はその厚さが自由に選べるために、寿命を考量した任意の厚さに設定することができる。
さらには、銅は鉄に比較して熱伝導率が格段に高く、摩擦熱を発散して自己の温度を下げる作用を発揮する。第１部材の摺動面及び第２部材の摺動面に銅系焼結層を形成し、銅系焼結層の厚さが２倍になったため、摩擦熱の発散する能力は２倍となり、摺動面の温度を下げることができる。

なお、ニッケル（Ｎｉ）成分は、主成分をなす銅（Ｃｕ）成分中に拡散して焼結合金層の耐摩耗性並びに地の強度の向上に寄与する。また、ニッケル成分は焼結時に第１部材の表面又は第２部材の表面に拡散して、その界面を合金化し、焼結合金層の第１部材又は第２部材への密着強度を増大させると共に燐（Ｐ）成分と一部合金化してニッケル・燐合金を形成し、界面で上記ニッケル成分の拡散による合金化と相俟って焼結合金層を第１部材又は第２部材へ強固に密着一体化させる作用をなす。

さらに、ニッケル成分は焼結時に銅成分中に拡散する際、焼結合金層に空隙を形成して多孔性を増大させる効果がある。配合量が１０質量％未満では上述した効果が得られず、また４０質量％を超えて配合しても上記効果が頭打ちとなるため、ニッケル成分の配合量は１０〜４０質量％が適当である。

錫（Ｓｎ）成分は、主成分をなす銅成分と合金化して青銅を形成し、焼結合金層の地の強度、靱性、機械的強度及び耐摩耗性の向上に寄与すると共に、ニッケル成分とともに焼結合金層の多孔性を増大させる効果を有する。配合量が３質量％未満では上述した効果が充分に発揮されず、１０質量％を超えて配合すると焼結性に悪影響を及ぼす。そのため、錫成分の配合量は３〜１０質量％が適当である。

燐（Ｐ）成分は、主成分をなす銅成分と、また成分中のニッケル成分と一部合金化して焼結合金層の地の強度を高めると共に、耐摩耗性の向上に寄与する。また、燐は、それ自身還元力が強いため、第１部材の表面又は第２部材の表面を還元作用により浄化し、前述したニッケル成分が第１部材の表面又は第２部材の表面へ拡散することによる合金化を助長する効果がある。配合量が０．１質量％未満では上述した効果が充分に発揮されず、４質量％を超えて配合すると強度に悪影響を及ぼす。そのため、燐成分の配合量は０．１〜４質量％が適当である。

固体潤滑剤成分は、黒鉛を原則とするが、ＭｏＳ_２（二硫化モリブデン）、ＷＳ_２、ＢＮの一種又は混合物であってもよい。固体潤滑剤成分を含めることで、潤滑性を高めることができることは言うまでもない。ただし、１質量％未満では期待した潤滑性が得られない。また、１０質量％を超えると、焼結性及び第１・第２部材との密着性に問題が起こると共に、軟らかい固体潤滑剤成分が過多となって焼結層の機械的強度を低下させる。そこで、黒鉛に代表される固体潤滑剤成分は１〜１０質量％の範囲で添加することにする。

請求項２に係る発明では、焼結層は、前記成分に加えてＦｅ成分を５０質量％以下含有している。
鉄成分は、主成分をなす銅成分と固溶しないが合金中に分散して、特に地の強度を高める効果がある。加えて、焼結時に銅成分の一部が鉄成分に拡散する際、焼結体の多孔性を増大する効果がある。
一般に、鉄成分は燐成分の存在下において燐成分と合金化して硬い鉄−燐合金を析出する傾向を示すが、本発明においては成分中のニッケル成分がその合金化を抑制する作用を発揮するため、５０質量％までの比較的多量の配合が可能となる。

請求項３に係る発明では、固体潤滑剤分散銅系焼結層は、真空含浸法により、潤滑油が含浸されていることを特徴とする。含浸させた潤滑油が潤滑作用を発揮する。固体潤滑剤と協働して円滑な潤滑作用を発揮する。潤滑油を含浸した分だけ、固体潤滑剤の添加量を減少させることも可能となる。

請求項４に係る発明では、第２部材の摺動面は、軸の外周面の全部又は一部に設けられていることを特徴とする。軸の外周面の全部に焼結層を形成する場合は、焼結処理が容易になり、製造コストを圧縮することができる。また、軸の外周面の一部に焼結層を形成する場合は、焼結原料を節約することができ、地球資源の有効活用を促すことができる。

請求項５に係る発明では、第２部材には、軸の端面から摺動面まで潤滑油を供給することができる給油通路が設けられていることを特徴とする。潤滑油は摺動面で潤滑作用を発揮する。固体潤滑剤と協働して円滑な潤滑作用を発揮する。潤滑油を含浸した分だけ、固体潤滑剤の添加量を減少させることも可能となる。

請求項６に係る発明では、第１の部材はリンク機構のブッシュであり、第２部材はリンク機構のピンであることを特徴とする。すなわち、トグル式型締装置に本発明を適用することにより、トグル式型締装置に良好な摩耗対策を講じることができ、トグル式型締装置の長寿命化並びに製造コストの低減を図ることができる。

請求項７に係る発明では、固体潤滑剤成分は、黒鉛であることを特徴とする。黒鉛は入手が容易であって、安価であり、且つ良好な潤滑作用を発揮するため、好ましい。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る関節部構造を有するトグル式型締装置の側面図であり、トグル式型締装置１０は、固定盤１１と、この固定盤１１に対向して配置する圧受盤１２と、圧受盤１２と固定盤１１とに渡したタイバー１３、１３と、これらのタイバー１３、１３に沿って移動する可動盤１４と、この可動盤１４を駆動するトグルリンク機構２０とからなる。

トグルリンク機構２０は、圧受盤１２にピン２１、２１を介して連結された第１リンク２２、２２と、これらの第１リンク２２、２２にピン２３、２３を介して連結された第２リンク２４、２４と、これらの第２リンク２４、２４を可動盤１４に連結するピン２５、２５と、第１リンク２２、２２の途中に連結されている第３リンク２６、２６と、これらの第３リンク２６、２６に連結するクロスヘッド２９と、このクロスヘッド２９に嵌合されたナット２７にねじ結合しているねじ軸２８とからなる。

ねじ軸２８を回すと、ナット２７が図左へ移動し、第１リンク２２と第２リンク２４とがＩの字からＶの字に変わり、この結果、可動盤１４が図左へ移動する。次に、ナット２７を図右へ移動させれば、第１リンク２２と第２リンク２４とがＶの字からＩの字に変わり可動盤１４は図右へ移動する。

この際に、可動盤１４はタイバー１３、１３で案内されるが、タイバー１３、１３に曲げ力が加わることは好ましくない。そこで、可動盤１４の下部にスライダ３０を設け、このスライダ３０を受け板３１に載せてスライドさせる構造を採用する。可動盤１４の荷重はスライダ３０を介して受け板３１で支承されるため、タイバー１３、１３に曲げ力が作用する心配は無い。

図２は図１の２矢視図であり、ねじ軸２８は、プーリ３２、ベルト３３、プーリ３４を介して電動機３５で駆動される。また、圧受盤１２と第１リンク２２とを連結するピン２１は第１関節部３７の要部となり、第１リンク２２と第２リンク２４とを連結するピン２３は第２関節部３８の要部となり、第２リンク２４と可動盤１４とを連結するピン２５は第３関節部３９の要部となり、第１〜第３関節部３７〜３９により、第１リンク２２や第２リンク２４は図面表裏方向へスイング可能となり、いわゆる関節運動を実施させることができる。

第１〜第３関節部３７〜３９の構成は基本的に同一である。そこで、第３関節部３９を例に詳細を、次図で説明する。
図３は図２の３部拡大断面図であり、第３関節部３９は、筒状の第１部材４１、４１と、これらの第１部材４１、４１に挿入される軸状の第２部材４２とからなり、第１部材４１、４１は具体的にはトグルリンク機構のブッシュであり、第２部材４２は具体的にはトグルリンク機構のピン（図２、符号２５）である。

そして、第２部材４２には、軸の端面から摺動面まで潤滑油を供給することができる給油通路４３、４３が設けられている。４４、４４は可動盤１４へ第２部材４２を固定するロックボルトである。

図４は図３の４−４線断面図である。ただし、分かり易くするために、第１部材４１と第２部材４２とは分けて描いた。
筒状の第１部材４１の内周面には、Ｎｉ成分１０〜４０質量％と、Ｓｎ成分３〜１０質量％と、Ｐ成分０．１〜４質量％と、固体潤滑剤成分１〜１０質量％と、残部Ｃｕ成分とからなる固体潤滑剤分散銅系焼結層４５が形成されている。さらには、５０質量％を限度にＦｅ成分を含有させることができる。
固体潤滑剤分散銅系焼結層４５の厚さは１ｍｍ程度が望ましい。

また、軸状の第２部材４２の外周面にも、Ｎｉ成分１０〜４０質量％と、Ｓｎ成分３〜１０質量％と、Ｐ成分０．１〜４質量％と、固体潤滑剤成分１〜１０質量％と、残部Ｃｕ成分とからなる固体潤滑剤分散銅系焼結層４６が形成されている。さらには、５０質量％を限度にＦｅ成分を含有させることができる。
固体潤滑剤分散銅系焼結層４６の厚さは１ｍｍ程度が望ましい。

固体潤滑剤分散銅系焼結層４５、４６の組成は次の理由で決定した。
先ず、ニッケル（Ｎｉ）成分は、主成分をなす銅成分中に拡散して焼結合金層の耐摩耗性並びに地の強度の向上に寄与する。また、ニッケル成分は焼結時に第１部材の表面又は第２部材の表面に拡散して、その界面を合金化し、焼結合金層の第１部材又は第２部材への密着強度を増大させると共に燐（Ｐ）成分と一部合金化してニッケル・燐合金を形成し、界面で上記ニッケル成分の拡散による合金化と相俟って焼結合金層を第１部材又は第２部材へ強固に密着一体化させる作用をなす。

また、焼結層には上記成分に加えて鉄（Ｆｅ）成分を含有させることもできる。
鉄成分は、主成分をなす銅成分と固溶しないが合金中に分散して、特に地の強度を高める効果がある。加えて、焼結時に銅成分の一部が鉄成分に拡散する際、焼結体の多孔性を増大する効果がある。
一般に、鉄成分は燐成分の存在下において燐と合金化して硬い鉄−燐合金を析出する傾向を示すが、本発明においては成分中のニッケル成分がその合金化を抑制する作用を発揮するため、５０質量％までの比較的多量の配合が可能となる。

次に、固体潤滑剤分散銅系焼結層４５、４６の製造方法を説明する。なお、固体潤滑剤分散銅系焼結層４５、４６は鉄成分を含まない銅系焼結層と、鉄成分を含む銅系焼結層の２種類が適用できる。鉄成分を含まない固体潤滑剤分散銅系焼結層を便宜的に「銅Ａ系焼結層」と呼び、鉄成分を含む固体潤滑剤分散銅系焼結層を便宜的に「銅Ｂ系焼結層」と呼ぶことにする。

○銅Ａ系焼結層の製造方法：
Ｃｕ粉末に、Ｎｉ粉末１０〜４０質量％と、Ｓｎ粉末３〜１０質量％と、燐銅合金（Ｐ１４．５％を含む）粉末のＰ成分０．１〜４質量％と、固体潤滑剤粉末１〜１０質量％と、必要であればバインダーを添加しＶ型ミキサーで所定時間混合して混合粉末を作製する。

得られた混合粉末を金型に装填し、成形圧力２０００〜７０００ｋｇ／ｃｍ^２で成形して所定の内径、外径及び長さを有する円筒状の成形圧粉体を作製する。
得られた成形圧粉体を、筒状の第１部材の内周面又は軸状の第２部材の外周面に、嵌合したのち、中性又は還元性雰囲気に調整された加熱炉内に置き、８００〜１０００℃の温度で２０〜９０分間焼結して、銅Ａ系焼結層を得る。銅Ａ系焼結層は、機械加工を施して所定の厚さ（１ｍｍ）に仕上げる。

得られた銅Ａ系焼結層は、真空含浸法により、５〜２０容量％の割合で潤滑油を含浸させることが望ましい。含浸させた潤滑油が潤滑作用を発揮する。固体潤滑剤と協働して円滑な潤滑作用を発揮する。潤滑油を含浸した分だけ、固体潤滑剤の添加量を減少させることも可能となる。

○銅Ｂ系焼結層の製造方法：
Ｃｕ粉末に、Ｎｉ粉末１０〜４０質量％と、Ｓｎ粉末３〜１０質量％と、燐銅合金（Ｐ１４．５％を含む。）粉末のＰ成分０．１〜４質量％と、固体潤滑剤粉末１〜１０質量％と、５０質量％以下のＦｅ粉末と、必要であればバインダーを添加しＶ型ミキサーで所定時間混合して混合粉末を作製する。

得られた混合粉末を金型に装填し、成形圧力２０００〜７０００ｋｇ／ｃｍ^２で成形して所定の内径、外径及び長さを有する円筒状の成形圧粉体を作製する。
得られた成形圧粉体を、筒状の第１部材の内周面又は軸状の第２部材の外周面に、嵌合したのち、中性又は還元性雰囲気に調整された加熱炉内に置き、８００〜１０００℃の温度で２０〜９０分間焼結して、銅Ｂ系焼結層を得る。銅Ｂ系焼結層は、機械加工を施して所定の厚さ（１ｍｍ）に仕上げる。

得られた銅Ｂ系焼結層は、真空含浸法により、５〜２０容量％の割合で潤滑油を含浸させることが望ましい。含浸させた潤滑油が潤滑作用を発揮する。固体潤滑剤と協働して円滑な潤滑作用を発揮する。潤滑油を含浸した分だけ、固体潤滑剤の添加量を減少させることも可能となる。

以上の構成からなる第１部材４１に第２部材４２を組合わせ、摩耗試験を実施して、この組合わせでの効果を確かめた。そのときの試験の詳細を次に説明する

（実験例）
本発明に係る実験例を以下に述べる。なお、「実験１」は実機による摩耗試験、「実験２」はベンチテストによる揺動摩耗試験であるが、本発明はこれらの実験例に限定されるものではない。

○実験１の共通条件：
・固体潤滑剤分散銅Ａ系焼結層（銅Ａ系焼結層）の組成：表１に示す。
・固体潤滑剤分散銅Ｂ系焼結層（銅Ｂ系焼結層）の組成：表１に示す。

○比較例１：
・第１部材（ブッシュ）：内径６０ｍｍ。固体潤滑剤埋込み高力黄銅。摺動面に焼結層無し。
・第２部材（ピン）：外径６０ｍｍ。ＳＣＭ４４０鋼。表面に高周波焼入れ。摺動面に焼結層無し。

○比較例２：
・第１部材（ブッシュ）：出来上がり内径６０ｍｍ。Ｓ４５Ｃ鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅Ａ系焼結層形成。焼結層の厚さ１ｍｍ。
・第２部材（ピン）：外径６０ｍｍ。ＳＣＭ４４０鋼。表面に高周波焼入れ。摺動面に焼結層無し。

○比較例３：
・第１部材（ブッシュ）：出来上がり内径６０ｍｍ。Ｓ４５Ｃ鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅Ａ系焼結層形成。焼結層の厚さ１ｍｍ。
・第２部材（ピン）：出来上がり外径６０ｍｍ。ＳＣＭ４４０鋼。表面にＳｉＣ共析無電解ニッケルめっき膜被覆。

○実施例１：
・第１部材（ブッシュ）：出来上がり内径６０ｍｍ。Ｓ４５Ｃ鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅Ａ系焼結層形成。焼結層の厚さ１ｍｍ。
・第２部材（ピン）：出来上がり外径６０ｍｍ。ＳＣＭ４４０鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅Ａ系焼結層形成。焼結層の厚さ１ｍｍ。

○実施例２：
・第１部材（ブッシュ）：出来上がり内径６０ｍｍ。Ｓ４５Ｃ鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅Ｂ系焼結層形成。焼結層の厚さ１ｍｍ。
・第２部材（ピン）：出来上がり外径６０ｍｍ。ＳＣＭ４４０鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅Ｂ系焼結層形成。焼結層の厚さ１ｍｍ。

○実施例３：
・第１部材（ブッシュ）：出来上がり内径６０ｍｍ。Ｓ４５Ｃ鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅Ａ系焼結層形成。焼結層の厚さ１ｍｍ。
・第２部材（ピン）：出来上がり外径６０ｍｍ。ＳＣＭ４４０鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅Ｂ系焼結層形成。焼結層の厚さ１ｍｍ。

○実験１での摩耗試験条件：
・使用した試験設備：射出成形機（日精樹脂工業（株）製ＮＥＸ５０）
・ショット回数：３００万ショット
・潤滑：５０００ショット当たり０．０５ｃｍ^３の潤滑油を供給。
・試験対象の関節部の数：８

射出成形を３００万ショット行って、第１部材と第２部材とにおける摩耗量を計測した。摩耗量（範囲）は複数の関節部における最大、最小から求め、摩耗量（平均値）は、複数の関節部を平均化した。この計測結果を次表に示す。

比較例１〜３では、第２部材の摩耗量に比較して第１部材の摩耗量が格段に大きい。これは、第２部材が硬すぎるためと考えられる。この点、実施例１〜３は、第２部材の摩耗量は比較例と大差が無く、第１部材の摩耗量が小さくなった。
第１部材のみ、又は第２部材のみを比較するよりも、第１部材の摩耗量（平均値※１）と第２部材の摩耗量（平均値※２）を合計して得た摩耗量の合計（※１＋※２）で評価することとした（実験２も同様）。

図５は実験１での摩耗量の合計を示すグラフであり、摩耗量の合計は、第１部材の摩耗量と第２部材の摩耗量の合計、すなわち、表２の最下行をグラフ化したものである。
比較例１〜３中、最も結果のよい比較例３は、摩耗量の合計が９７μｍであった。
一方、実施例１〜３中、最も結果が悪かった実施例１は、摩耗量の合計が４７μｍであった。したがって、比較例１〜３に比較して、実施例１〜３の摩耗量（合計値）は１／２以下であった。

このように、第１部材と第２部材の両方の摺動面に固体潤滑剤分散銅系焼結層（銅Ａ系焼結層又は銅Ｂ系焼結層）を形成した実施例１〜３は、耐摩耗性が十分に高まることが確認できた。
また、第１部材に銅Ｂ系焼結層を形成し、第２部材にも銅Ｂ系焼結層を形成した実施例２が最良であったことから、鉄（Ｆｅ）成分を含有させた方が耐摩耗性が高まることが確認できた。

以上の実験１は、関節部の数が８である型締装置を備える射出成形機で実施したため、関節部の部位によっては揺動角度が小さい。そのため、揺動角度が大きい関節部については、実験１の結果が適用できない虞がある。
そこで、揺動角度を９０°（一律）にした揺動摩耗試験を実験２で実施することにした。

○実験２の共通条件：
・固体潤滑剤分散銅Ａ系焼結層（銅Ａ系焼結層）の組成：実験１と同じ（表１参照）
・固体潤滑剤分散銅Ｂ系焼結層（銅Ｂ系焼結層）の組成：実験１と同じ（表１参照）
・第１部材：ブッシュとして一般構造用炭素鋼鋼管（ＪＩＳＧ３４４４）又は機械構造用炭素鋼鋼管（ＪＩＳＧ３４４５）を代用する。
・第２部材：ピンとして一般構造用炭素鋼鋼管（ＪＩＳＧ３４４４）又は機械構造用炭素鋼鋼管（ＪＩＳＧ３４４５）を代用する。

○比較例４：
・第１部材（ブッシュ）：内径６０ｍｍ。固体潤滑剤埋込み高力黄銅。摺動面に焼結層無し。
・第２部材（ピン）：外径６０ｍｍ。ＳＣＭ４４０鋼。表面に高周波焼入れ。摺動面に焼結層無し。

○比較例５：
・第１部材（ブッシュ）：ブッシュとして鋼製パイプを代用。摺動面に固体潤滑剤分散銅Ａ系焼結層（銅Ａ系焼結層）形成。焼結層の厚さ１ｍｍ。出来上がり内径６０ｍｍ。
・第２部材（ピン）：外径６０ｍｍ。ＳＣＭ４４０鋼。表面に高周波焼入れ。摺動面に焼結層無し。

○比較例６：
・第１部材（ブッシュ）：ブッシュとして鋼製パイプを代用。摺動面に固体潤滑剤分散銅Ａ系焼結層（銅Ａ系焼結層）形成。焼結層の厚さ１ｍｍ。出来上がり内径６０ｍｍ。
・第２部材（ピン）：出来上がり外径６０ｍｍ。ＳＣＭ４４０鋼。表面にＳｉＣ共析無電解ニッケルめっき膜被覆。

○実施例４：
・第１部材（ブッシュ）：ブッシュとして鋼製パイプを代用。摺動面に固体潤滑剤分散銅Ａ系焼結層（銅Ａ系焼結層）形成。焼結層の厚さ１ｍｍ。出来上がり内径６０ｍｍ。
・第２部材（ピン）：ピンとして鋼製パイプを代用。摺動面に固体潤滑剤分散銅Ａ系焼結層（銅Ａ系焼結層）形成。焼結層の厚さ１ｍｍ。出来上がり内径６０ｍｍ。

○実施例５：
・第１部材（ブッシュ）：ブッシュとして鋼製パイプを代用。摺動面に固体潤滑剤分散銅Ｂ系焼結層（銅Ｂ系焼結層）形成。焼結層の厚さ１ｍｍ。出来上がり内径６０ｍｍ。
・第２部材（ピン）：ピンとして鋼製パイプを代用。摺動面に固体潤滑剤分散銅Ｂ系焼結層（銅Ｂ系焼結層）形成。焼結層の厚さ１ｍｍ。出来上がり内径６０ｍｍ。

○実施例６：
・第１部材（ブッシュ）：ブッシュとして鋼製パイプを代用。摺動面に固体潤滑剤分散銅Ａ系焼結層（銅Ａ系焼結層）形成。焼結層の厚さ１ｍｍ。出来上がり内径６０ｍｍ。
・第２部材（ピン）：ピンとして鋼製パイプを代用。摺動面に固体潤滑剤分散銅Ｂ系焼結層（銅Ｂ系焼結層）形成。焼結層の厚さ１ｍｍ。出来上がり内径６０ｍｍ。

○実験２での揺動摩耗試験条件：
・試験機：ジャーナル揺動試験機
・揺動形態：第１部材（ブッシュ）固定、第２部材（軸）揺動
・潤滑：初期グリス塗布
・付与面圧：９８Ｎ／ｍｍ^２
・摺動速度：７．８ｍｍ／秒
・揺動サイクル数：毎分５サイクル
・揺動角度：９０°
・試験サイクル数：３万サイクル

３万サイクルの繰返し試験を行って、第１部材及び第２部材の摩耗量を計測した。併せて、摩擦係数も測定した。

下から２行目に示される摩擦係数は、比較例４〜６と実施例４〜６とで有意差がない。実施例は摩擦係数の点で、比較例より悪くなっていないことが確認できた。

実験１と同じ理由で、第１部材の摩耗量（平均値※３）と第２部材の摩耗量（平均値※４）との合計（※３＋※４）で摩耗量を評価する。

図６は実験２での摩耗量の合計を示すグラフであり、摩耗量の合計は、第１部材の摩耗量と第２部材の摩耗量の合計、すなわち、表３の最下行をグラフ化したものである。
比較例４〜６よりも、実施例４〜６の摩耗量が小さいことが確認できた。

第１部材と第２部材の両方の摺動面に固体潤滑剤分散銅系焼結層（銅Ａ系焼結層又は銅Ｂ系焼結層）を形成した実施例４〜６は、揺動角度が９０°であっても、耐摩耗性が十分に高まることが確認できた。
また、第１部材に銅Ｂ系焼結層を形成し、第２部材にも銅Ｂ系焼結層を形成した実施例５が最良であったことから、鉄（Ｆｅ）成分を含有させた方が耐摩耗性が高まることが確認できた。

尚、本発明の関節部構造は、トグル式型締装置の他、射出機を金型へ進退させるリンク式射出機移動装置に適用することもできる。したがって、関節部構造は、射出成形機の駆動系に配置される関節部に広く適用することができる。

本発明は、射出成形機の駆動系に配置される関節部構造に好適である。

本発明に係る関節部構造を有するトグル式型締装置の側面図である。図１の２矢視図である。図２の３部拡大断面図である。図３の４−４線断面図である。実験１での摩耗量の合計を示すグラフである。実験２での摩耗量の合計を示すグラフである。従来の技術の基本構成を説明する図である。従来の技術の基本構成を説明する別の図である。

符号の説明

２０…トグルリンク機構、２５…ピン、３９…第３関節部（関節部構造）、４１…第１部材、４２…第２部材、４３…給油通路、４５…第１部材に形成した固体潤滑剤分散銅系焼結層、４６…第２部材に形成した固体潤滑剤分散銅系焼結層。

Claims

筒状の第１部材と、この第１部材に挿入される軸状の第２部材とからなり、射出成形機の駆動系に配置される関節部構造において、
前記第１部材の摺動面には、Ｎｉ成分１０〜４０質量％と、Ｓｎ成分３〜１０質量％と、Ｐ成分０．１〜４質量％と、固体潤滑剤成分１〜１０質量％と、残部Ｃｕ成分とからなる固体潤滑剤分散銅系焼結層が形成され、
第２部材の摺動面にも、Ｎｉ成分１０〜４０質量％と、Ｓｎ成分３〜１０質量％と、Ｐ成分０．１〜４質量％と、固体潤滑剤成分１〜１０質量％と、残部Ｃｕ成分とからなる固体潤滑剤分散銅系焼結層が形成されていることを特徴とする射出成形機の関節部構造。
前記焼結層は、前記成分に加えてＦｅ成分を５０質量％以下含有していることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の関節部構造。
前記固体潤滑剤分散銅系焼結層は、真空含浸法により、潤滑油が含浸されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の射出成形機の関節部構造。
前記第２部材の摺動面は、軸の外周面の全部又は一部に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の射出成形機の関節部構造。
前記第２部材には、軸の端面から前記摺動面まで潤滑油を供給することができる給油通路が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の射出成形機の関節部構造。
前記第１の部材はリンク機構のブッシュであり、前記第２部材はリンク機構のピンであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の射出成形機の関節部構造。
前記固体潤滑剤成分が、黒鉛であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の射出成形機の関節部構造。