JP2013223936A - 転がり軸受用保持器の製造方法及び射出成形用金型並びに保持器 - Google Patents

転がり軸受用保持器の製造方法及び射出成形用金型並びに保持器 Download PDF

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Abstract

【課題】樹脂性保持器の射出成形において、溶融樹脂の注入口（ゲート）の配置によっては製品に強度が低いウェルド部が生じ、稼動中にウェルド部から破損する危険がある。また、溶融樹脂の流路末端において端部が薄くなるような冠形樹脂保持器では、流路末端において閉じ込められたガスが圧縮されることによって溶融樹脂に流動が止まり、成形不良が生じる可能性がある。
【解決手段】
溶融樹脂の流路末端となるキャビティ先端に開口部と樹脂溜まりが設けられた、樹脂製保持器を成形する製品用キャビティと、前記製品用キャビティの内壁全周または外壁全周に外周または内周のいずれか一方の端が繋がり、他方の端が前記溶融樹脂の流入口であるゲートに接合されたダミー用キャビティを備えることを特徴とする射出成形用金型を用いて樹脂性保持器を成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受用樹脂製保持器の射出成形用金型、射出成形用金型を用いた樹脂製保持器の製造方法および樹脂製保持器に関する。
近年、高速で長時間安定して使用できることから、軽量で柔軟性に優れる樹脂製保持器が用いられるようになってきた。樹脂製保持器は射出成形法で製造されており、熱可塑性樹脂、もしくは熱可塑性樹脂に補強繊維材を配合した樹脂組成物の溶融物を注入口（ゲート）から射出成形用金型に注入した後、冷却固化させて製造される。
ゲートから注入された溶融樹脂は、軸受用保持器が円環状であるため、射出成形用金型内で分流し、別の場所で合流した後に冷却されるが、合流までの距離が長いと溶融樹脂の温度が低下し、合流して融着した部分にウェルドが生じる。ウェルド部では、溶融物が融着しただけで均一に混合されないため、他の部分よりも強度が低くなる。
合流部分のウェルドを無くすために、長い距離を流動して温度が低下した樹脂を合流箇所に設けた樹脂溜まりに流入させ、合流部分を強化する製造方法がある（例えば、特許文献１参照）。
また、強度を高める目的で樹脂に補強繊維を配合した場合、合流部以外では流れのあるため補強繊維が流動方向に沿って配向されるが、合流部では流動方向に対し垂直に配向されるようになるため、ウェルド部とウェルド部以外の強度差がより大きくなる。
そこで本出願人は、ウェルド部から外れたキャビティ（樹脂が流入する金型内の空間）の周縁部に樹脂溜まりを設け、溶融樹脂をキャビティ内に充填した後、さらに樹脂溜まりに流入させ、ウェルド部における溶融樹脂の流れが失われないようにすることでウェルド部に形成される補強繊維の配向を乱し、ウェルド部の強度を改善する方法について特許を取得している（例えば、特許文献２参照）。
また、製品用キャビティの内壁または外壁全周にダミー体キャビティを接続し、ゲートからダミー体キャビティを通して製品用キャビティの内壁または外壁全周にほぼ同時に溶融樹脂を注入することで、ウェルドのない製品を成形する方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
特許３６６６５３６号公報 特許３７３１６４７号公報 特開２０１１−０６８０６２号公報
しかしながら、特許文献１および特許文献２では、保持器の形状やゲートの配置によっては強度を必要とする部位にウェルドが形成されることがある。前記の特許文献に記載された技術によりウェルド部の強度は改善されているが、依然として他の部位と比較すると強度は低いため、ウェルド部から破損する危険性が残る。
特許文献３に記載されている発明では、溶融樹脂の流路末端が凸状の行き止り形状になっている製品、例えば深溝玉軸受に用いる冠形保持器の成形においては、溶融樹脂から発生したガスや、キャビティ内に残った空気が流路末端において閉じ込められ、圧縮されることによって溶融樹脂の流動が止まり、成形不良が生じる可能性がある。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、製品中にウェルド部が存在せず、また流路末端まで樹脂を行きわたらせることで正確な形状を有する樹脂製保持器を製造する射出成形用金型、樹脂製保持器の製造方法および樹脂製保持器を提供することにある。
本発明の射出成形用金型は、溶融樹脂の流路末端となるキャビティ先端に開口部と樹脂溜まりが設けられた、樹脂製保持器を成形する製品用キャビティと、前記製品用キャビティの内壁全周または外壁全周に外周または内周のいずれか一方の端が繋がり、他方の端が前記溶融樹脂の流入口であるゲートに接合されたダミー用キャビティを備えることを特徴とする。
本発明の樹脂製保持器の製造方法は、溶融樹脂の流路末端となるキャビティ先端に開口部と樹脂溜まりが設けられた、樹脂製保持器を成形する製品用キャビティと、前記製品用キャビティの内壁全周または外壁全周に外周または内周のいずれか一方の端が繋がり、他方の端が前記溶融樹脂の流入口であるゲートに接合されたダミー用キャビティを備える射出成形用金型を用いた樹脂製保持器の製造方法であって、前記ゲートを介して注入される溶融樹脂を、前記ダミー用キャビティに充填する第１の充填工程と、前記溶融樹脂で満たされた前記ダミー用キャビティからほぼ同時に前記製品用キャビティの内壁全周または外壁全周を介して前記溶融樹脂を前記製品用キャビティに充填する第２の充填工程と、前記溶融樹脂で満たされた前記製品用キャビティの前記開口部から前記樹脂溜まりに前記溶融樹脂を充填する第３の充填工程を実施することを特徴とする。
本発明の樹脂製保持器は、本発明の樹脂製保持器の製造方法により製造されたことを特徴とする。
製品中にウェルド部が存在せず、また流路末端まで樹脂が行きわたった正確な形状を有する樹脂製保持器を製造する射出成形用金型、樹脂製保持器の製造方法および樹脂製保持器を提供する。
本発明の第１の実施形態の射出成形用金型を示す断面図である。 一般的な深溝玉軸受に用いられる冠形保持器の斜視図である。 本発明の第１の実施形態における射出成形用金型内のキャビティ形状を模式的に示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態の射出成形用金型を用いた樹脂製保持器の製造工程を模式的に示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態における射出成形用金型内のキャビティ形状を模式的に示す斜視図である。 本発明に係る樹脂製保持器の製造工程における冠形保持器の中間成形物を示す図面である。
以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。第１の実施形態は、製品用キャビティの内壁全周にダミー用キャビティの外周が繋がり、その内周にゲートが接合された例であり、第２の実施形態は、製品用キャビティの外壁全周にダミー用キャビティの内周が繋がり、その外周にゲートが接合された例である。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の射出成形用金型を示す断面図である。図２は、一般的な深溝玉軸受用樹脂保持器、いわゆる冠形保持器である。図１に示すように、射出成形用金型１１は、複数の金型１１１〜１１３を組み合わせて形成した空間に溶融樹脂Ｐを注入して、図６に示す冠形保持器の中間成形体１３を成形するものである。
射出成形用金型１１は、溶融樹脂Ｐの流路末端となるキャビティ先端に開口部１５と樹脂溜まり１６が設けられた、冠形保持器の中間成形体１３を成形する製品用キャビティ１７と、製品用キャビティ１７の内壁全周に繋がって内側に延びるダミー用キャビティ１８とを備え、ダミー用キャビティ１８の内径側に溶融樹脂Ｐの注入口であるゲート１９が接合され、ゲート１９は、ランナー２０およびスプルー２１に接続される。図３は、上記のキャビティ構造を表す斜視図である。
図４（ａ）に示すように、スプルー２１から注入された溶融樹脂Ｐは、ランナー２０を通ってゲート１９からダミー用キャビティ１８に充填される。ダミー用キャビティ１８が溶融樹脂Ｐで満たされた後に、溢れ出た溶融樹脂Ｐが製品用キャビティの内壁全周を介してほぼ同時に製品用キャビティ１７に充填されるようにその形状と大きさが設定されている。
図４（ｂ）に示すように、ダミー用キャビティ１８が、溶融樹脂Ｐで満たされた後に溢れ出た溶融樹脂Ｐがダミー用キャビティ１８から製品用キャビティ１８の内壁全周を介してほぼ同時に製品用キャビティ１７に充填される。
製品用キャビティ１７が、充填された溶融樹脂Ｐで満たされると、製品用キャビティ１７から溢れ出た溶融樹脂Ｐが製品用キャビティ１７の開口部１５から樹脂溜まり１６に流入し、溶融樹脂Ｐの充填が終了する。この際、溶融樹脂Ｐから発生したガスや、キャビティ内に残った空気なども溶融樹脂Ｐと共に樹脂溜まり１６に流れ込むため、キャビティ内は樹脂で満たされ、金型形状が正確に再現された樹脂製保持器を得ることができる。
溶融樹脂Ｐを冷却・固化させた後、金型１１１〜１１３を開くことにより、内側ダミー体と樹脂溜まりの付いた冠形保持器の中間成形体１３が取り出される。その後、抜き加工等により中間成形体１３から内側ダミー体と樹脂溜まりを分離すれば、目的の形状を有する冠形保持器を得ることができる。
（第２の実施形態）
図５は本発明における第２の実施形態を表している。第２の実施形態では、製品用キャビティ１７の外壁全周にダミー用キャビティの内周が繋がり外周にゲートが接合されている。また流路末端の樹脂溜まり１６は製品用キャビティの内周に配置されている。第１の実施形態との違いはダミー用キャビティ１８及び樹脂溜まり１６の配置の違いのみであり、成形機の構造に合わせて選択すれば良い。
以上、詳細に説明したように、本発明を用いれば強度の低いウェルド部が存在せず、また流路の末端まで樹脂を充満させることができ、正確な形状を有する樹脂製保持器を得ることが可能となる。
１１ 金型
１１１ 金型（上）
１１２ 金型（中）
１１３ 金型（下）
１３ 冠形保持器の中間成形物
１５ 開口部
１６ 樹脂溜まり
１７ 製品用キャビティ
１８ ダミー用キャビティ
１９ ゲート
２０ ランナー
２１ スプルー
Ｐ 溶融樹脂

Claims (3)

  1. 溶融樹脂の流路末端となるキャビティ先端に開口部と樹脂溜まりが設けられた、樹脂製保持器を成形する製品用キャビティと、前記製品用キャビティの内壁全周または外壁全周に外周または内周のいずれか一方の端が繋がり、他方の端が前記溶融樹脂の注入口であるゲートに接合されたダミー用キャビティを備えることを特徴とする射出成形用金型。
  2. 溶融樹脂の流路末端となるキャビティ先端に開口部と樹脂溜まりが設けられた、樹脂製保持器を成形する製品用キャビティと、前記製品用キャビティの内壁全周または外壁全周に外周または内周のいずれか一方の端が繋がり、他方の端が前記溶融樹脂の流入口であるゲートに接合されたダミー用キャビティを備える射出成形用金型を用いた樹脂製保持器の製造方法であって、前記ゲートを介して注入される溶融樹脂を、前記ダミー用キャビティに充填する第１の充填工程と、前記溶融樹脂で満たされた前記ダミー用キャビティから前記製品用キャビティの内壁全周または外壁全周を介して前記溶融樹脂を前記製品用キャビティに充填する第２の充填工程と、前記溶融樹脂で満たされた前記製品用キャビティの前記開口部から前記樹脂溜まりに前記溶融樹脂を充填する第３の充填工程を実施することを特徴とする樹脂製保持器の製造方法。
  3. 請求項２に記載の樹脂製保持器の製造方法により製造された樹脂製保持器。
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