JP2019093645A - 中空円盤状スラストワッシャの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスクゲートを採用しつつ、射出成形後の旋盤加工などのディスクゲートの取り外し工程を省くことができるスラストワッシャの製造方法を提供する。【解決手段】スラストワッシャの製造方法は、合成樹脂製の中空円盤状スラストワッシャをディスクゲートを用いた射出成形によって製造する方法であり、固定型板７と可動型板６を型閉じして形成される円環状のキャビティ１３に、このキャビティ１３の内周部に設けられたディスクゲート１２を介して合成樹脂を充填し、成形体を形成する成形工程と、型開きして前記成形体を取り出す離型工程と、充填工程後で、かつ、離型工程前に、型内でゲートカットするゲートカット工程とを備え、ゲートカット工程は、固定型板７と可動型板６が型閉じした状態で、成形体の内径面を形成するコアピン１４を型閉じ方向に前進させて、ディスクゲート１２を切断する工程である。【選択図】図２

Description

本発明は、合成樹脂製の中空円盤状スラストワッシャの製造方法に関する。

合成樹脂製の中空円盤状スラストワッシャは、金属製の転がりスラスト軸受よりも軽量で、小型化可能、耐食性、安価などのメリットがあり、例えば、ベアリーＴＷシリーズ（ＮＴＮ精密樹脂社製）のようなスラストワッシャとして市販されている。ベアリーＴＷシリーズは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂をベースとした樹脂組成物からなり、棒状またはパイプ状の圧縮成形体から全面機械加工によって製造されている。

スラストワッシャが組み込まれる部品、装置、機械においては、他の部材との設計上の兼ね合いから、スラストワッシャに形状的制限を受ける場合が多い。例えば、外周面の一部を直線状にカットして回り止め機能を付けたり、外周形状をハウジング形状に合わせたり、摺動面に潤滑溝を設けたりすることがある。このような要求に対しては射出成形によってスラストワッシャが製造されている（特許文献１〜３参照）。

特開２００２−１３９０２７号公報 特開２０１６−１７６５３９号公報 特開平０６−１９３６２８号公報

特許文献１のスラストワッシャは、外周長さの１／６〜１／２の周長さのフィルムゲートから樹脂組成物が充填されて形成されたものである。このフィルムゲートを用いた射出成形により、成形収縮の影響を軽減でき、スラスト方向の精度が高く、また真円度も高いスラストワッシャが得られる。しかし、この製造方法では、溶融樹脂が合流する領域であるウェルドが生じるため、成形体の強度低下が懸念される。

特許文献２のスラストワッシャは、ジカルボン酸成分とジアミン成分とからなるポリアミド樹脂をベース樹脂とし、これに繊維状補強材を配合してなる組成物を用いることでウェルドの強度が強化されている。しかし、この製造方法でもウェルドが生じるため、ウェルドにおける表面平滑性の低下が懸念される。

一方、特許文献３のスラストワッシャは、ディスクゲートを用いた射出成形によって得られる。ディスクゲート方式の射出成形ではウェルドが生じないため、ウェルドに起因する強度低下や表面平滑性低下を防止できる。しかしこの射出成形では、一般に射出成形後に成形体の内径部を切削加工する必要がある。内径部の切削加工とは、ディスクゲートの取り外し加工であり、射出成形後に別工程として旋盤加工などが必須となるため、製造時間の延長やコストアップの要因となっている。

本発明はこれらの問題に対処するためになされたものであり、ディスクゲートを採用しつつ、射出成形後の旋盤加工などのディスクゲートの取り外し工程を省くことができるスラストワッシャの製造方法を提供することを目的とする。

本発明のスラストワッシャの製造方法は、合成樹脂製の中空円盤状スラストワッシャをディスクゲートを用いた射出成形によって製造する製造方法であって、この製造方法は、固定型板と可動型板を型閉じして形成される円環状のキャビティに、該キャビティの内周部に設けられた上記ディスクゲートを介して合成樹脂を充填し、成形体を形成する成形工程と、型開きして上記成形体を取り出す離型工程と、上記成形工程後で、かつ、上記離型工程前に、型内でゲートカットするゲートカット工程とを備え、上記ゲートカット工程は、上記固定型板と上記可動型板が型閉じした状態で、上記成形体の内径面を形成するコアピンを型閉じ方向に前進させて、上記ディスクゲートを切断する工程であることを特徴とする。

上記コアピンが上記可動型板側に設けられており、上記ゲートカット工程は、上記コアピンを上記固定型板に向かって前進させ、上記ディスクゲートを上記固定型板内に押し込むことで上記ディスクゲートを切断する工程であることを特徴とする。

上記スラストワッシャは、厚さが０．２ｍｍ〜８ｍｍ、内径が１０ｍｍ〜６０ｍｍ、外径が２０ｍｍ〜１６０ｍｍであることを特徴とする。

上記スラストワッシャは、外周の一部を切り欠いた切り欠き部を有することを特徴とする。上記スラストワッシャは、スラスト面に潤滑溝を有することを特徴とする。

本発明のスラストワッシャの製造方法は、合成樹脂製の中空円盤状スラストワッシャをディスクゲートを用いた射出成形によって製造するので、ウェルドが発生しない。そのため、ウェルドに起因する強度低下や表面平滑性低下を防止でき、強度の均一性や表面平滑性に優れる。また、サイドゲートやピンゲートなどの制限ゲートを用いた場合に発生するゲートでの表面平滑性の低下を防止でき、表面平滑性に優れる。

さらに、成形工程後で、かつ、離型工程前に、固定型板と可動型板が型閉じした状態で、成形体の内径面を形成するコアピンを型閉じ方向に前進させて、ディスクゲートを切断する、つまり、型内ゲートカットするので、射出成形後の旋盤加工などのディスクゲートの取り外し工程を省くことができる。この製造工程の省略化によって、製造時間の短縮や製造コストの削減が図れる。

上記ゲートカット工程は、固定型板と可動型板が型閉じした状態で、可動型板側のコアピンを固定型板に向かって前進させ、ディスクゲートを固定型板内に押し込むことでディスクゲートを切断するので、成形体とゲートが相対移動してディスクゲートが切り離され、得られたスラストワッシャの内径面に、ディスクゲートの一般的な取り外し工程である旋盤加工を行なう場合のような旋削痕が付かない。

スラストワッシャの一形態を示す斜視図である。 本発明の製造方法に用いる金型の構造を示す断面模式図である。 本発明の製造方法の成形工程を示す断面模式図である。 本発明の製造方法のランナー部の取り出しを示す断面模式図である。 本発明の製造方法のゲートカット工程を示す断面模式図である。 本発明の製造方法の離型工程を示す断面模式図である。

本発明の製造方法によって製造される中空円盤状スラストワッシャの一形態を図１に基づいて説明する。図１はスラストワッシャの斜視図である。図１に示すように、スラストワッシャ１は、中空円盤状（円環平板状）の部材であり、スラスト面１ａと、その反対面であるスラスト面１ｂと、両スラスト面１ａ、１ｂを繋ぐ内径面２および外径面３とを有する。両スラスト面１ａ、１ｂは平面形状であり、相手部材との摺動面になる。内径面２および外径面３は、それぞれ略円筒状に形成されている。また、スラストワッシャ１は、円筒状の外径面の一部を直線状に切り欠いた切り欠き部４を有する。切り欠き部４は回り止め機能を有し、この切り欠き部４をハウジングに係合させることで、スラストワッシャ１の該ハウジングに対する相対回転を防止することができる。なお、スラストワッシャ１の外径面の形状は略円筒状に限らず、ハウジング形状に合わせた多角形状としてもよい。

図１の形態において、スラストワッシャ１は、スラスト面１ａに放射状の溝５を複数（４本）有する。複数の溝５は、円盤中心角で互いに等角度間隔に設けられている。これら溝５は、スラスト面において、円盤の内周から外周に貫通する凹部として形成されている。装置などに組み込まれた際には、この溝が潤滑溝となり、平面部への潤滑油の供給性が向上する。なお、スラストワッシャ１は、図１の形態に限らず、両スラスト面１ａ、１ｂに溝を有する形態でもよく、両スラスト面１ａ、１ｂいずれにも溝を有しない形態でもよい。また、片面のスラスト面における溝の数や形状も特に限定されない。

本発明の製造方法によって製造されるスラストワッシャ１の大きさ（厚み、外径や内径、幅など）は、用途などによって適宜設定される。例えば、スラストワッシャ１は、厚さが０．２ｍｍ〜８ｍｍ、内径が１０ｍｍ〜６０ｍｍ、外径が２０ｍｍ〜１６０ｍｍである。

本発明のスラストワッシャの製造方法は、上記スラストワッシャをディスクゲート方式の射出成形により製造する方法である。本発明の製造方法は、以下の（ａ）〜（ｃ）の３つの工程を少なくとも備える。すなわち、（ａ）射出成形金型に形成されるキャビティにディスクゲートを介して合成樹脂を充填し、成形体を形成する成形工程と、（ｂ）射出成形金型内でゲートカットするゲートカット工程と、（ｃ）型開きして成形体を取り出す離型工程とを備える。

本発明の製造方法に用いる射出成形金型を図２に基づいて説明する。図２の射出成形金型は、可動型板６と、固定型板７と、ランナストリッパプレート８とからなる３プレート構造の金型である。可動型板６は、金型の開閉に伴って、固定型板７に対し、型開き方向（図２の左方向）に移動可能に設けられた金型である。また、固定型板７も、ランナストリッパプレート８に対し、型開き方向に移動可能に設けられた金型である。図２は、これら金型が型閉じされた状態であり、可動型板６と固定型板７はパーティングラインＰＬで衝合され、固定型板７とランナストリッパプレート８は衝合面Ｆで衝合されている。固定型板７は、第２スプルーブッシュ７ａと、第２スプルーブッシュ７ａおよびコイルバネ７ｃを収容する入れ子７ｂと、コイルバネ７ｃと、ランナプレート７ｄとを有する。図２の型閉じ状態において、第２スプルーブッシュ７ａの可動型板側の端面および入れ子７ｂの可動型板側の端面は、平坦面（面一）となっており、固定型板７のパーティングラインＰＬの一部を構成している。

ランナストリッパプレート８には、合成樹脂の射出方向と同軸に設けられた第１スプルー９が、ランナストリッパプレート８と固定型板７のランナプレート７ｄとの間には、第１スプルー９と連通して、第１スプルー９の垂直方向に設けられたランナー１０が、固定型板７の第２スプルーブッシュ７ａには、ランナー１０と連通して溶融樹脂の射出方向と平行に設けられた第２スプルー１１が、それぞれ設けられている。

図２の型閉じ状態において、固定型板７と可動型板６との間には、円盤状のディスクゲート１２と円環状のキャビティ１３がそれぞれ形成される。キャビティ１３は、成形体（スラストワッシャ）の軸方向と金型の型開き方向とが一致するように形成される。この場合、スラストワッシャの一方のスラスト面は、固定型板７に形成され、他方のスラスト面および外径面は、可動型板６に形成される。

ディスクゲート１２は、コアピン１４およびエジェクタピン１５の先端面と、これに対向する固定型板７の端面、具体的には第２スプルーブッシュ７ａの端面との間に構成され、第２スプルー１１と連通している。ディスクゲート１２の外周部は、キャビティ１３の内周部と全周に亘り連通しており、その境界がゲート口１２ａとなる。つまり、スラストワッシャの内径面側にディスクゲート１２が設けられる。この構成では、ディスクゲート１２に流入した合成樹脂は、当該ディスクゲート１２の全周から放射状に広がって均一にキャビティ１３に充填される。そのため、このディスクゲートを用いた射出成形ではウェルドが発生しない。

また、可動型板６には、コアピン１４と、エジェクタピン１５、１６が設けられている。これらは、型閉じ方向（図２の右方向）にそれぞれ前進が可能である。図２において、エジェクタピン１６はキャビティ１３の後方（図２左側）に収納され、エジェクタピン１６の先端面がキャビティ１３に面している。また、コアピン１４およびエジェクタピン１５はディスクゲート１２の後方（図２左側）に収納され、これらのピンの先端面はディスクゲート１２に面している。エジェクタピン１５は、コアピン１４の軸心に配置された円柱状部材である。また、コアピン１４は円筒状部材であり、コアピン１４の外径はディスクゲート１２の外径と略同一となっている。

図２において、コアピン１４の先端面の位置は、ＰＬからキャビティ１３の厚さ（軸方向長さ）に応じて後退している。コアピン１４の先端面の位置のＰＬからの後退量は、スラストワッシャの厚み分と同じか、この厚み分よりも短くできる。なお、コアピン１４の先端面の位置のＰＬからの後退量は、ゲート口１２ａの軸方向長さである。

本発明の製造方法の各工程について、図３〜図６を用いて説明する。図３は成形工程を示し、図４、５はゲートカット工程を示し、図６は離型工程を示している。

（ａ）成形工程
成形工程は、溶融した合成樹脂をキャビティに充填し、成形体を形成する工程である。

本発明に用いる合成樹脂は、射出成形可能な熱可塑性樹脂であれば特に限定されず、使用条件に応じて適宜採用できるが、熱可塑性樹脂の中でも、結晶性樹脂が好ましい。結晶性樹脂として、例えば、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、フェノール（ＰＦ）樹脂などが挙げられる。また、必要に応じて合成樹脂に、炭素繊維、ガラス繊維などの繊維状補強材や、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、グラファイトなどの固体潤滑剤を配合してもよい。

図３に示すように、射出成形機のノズル（図示省略）から射出された溶融状態の合成樹脂１７は、第１スプルー９、ランナー１０、第２スプルー１１、ディスクゲート１２、ゲート口１２ａを通ってキャビティ１３に充填され、保圧を経た後、一定時間冷却して合成樹脂を固化させる。

（ｂ）ゲートカット工程
ゲートカット工程は、金型内でディスクゲートをゲートカットする工程である。この工程では、可動型板６と固定型板７とを型閉じした状態のまま、ディスクゲートを切断することを特徴とする。

ゲートカット工程について、図４、５に基づき説明する。この工程では、まず、ランナストリッパプレート８と固定型板７との衝合面Ｆが、第１スプルー、ランナー、第２スプルーの一体固化樹脂（これら一体固化樹脂を「ランナー部」と総称する）が離型され取り出せる距離だけ開放される（図４参照）。これにより、ランナー部が金型から分離し落下する。なお、ランナー部の金型からの分離構造は３プレート金型の一般的な構造による。

ランナストリッパプレート８と固定型板７との開放と連動して、コアピン１４が固定型板７に向かって距離Ｄだけ前進する（図５参照）。この前進に伴い、ディスクゲート１２がＰＬよりも固定型板７側に押し込まれ、入れ子７ｂの内周部に篏合する。この場合、コアピン１４の外径と、ディスクゲート１２の外径と、第２スプルーブッシュ７ａのコアピン１４に対向する部位の外径は、略同一となっている。これら一連の動作によって、ゲート口１２ａを介し接続状態となっていた成形体とディスクゲート内の固化樹脂とが切り離される。

図５において、スラストワッシャの内径面は、ディスクゲート１２をコアピン１４によって切断することで形成される。すなわち、スラストワッシャの内径面は、固定型板７に向かって前進するコアピン１４によって形成される。また、スラストワッシャの内径面が、コアピン１４の外周面とコアピン１４によるディスクゲート１２の切断とによって形成されてもよい。この場合、射出成形時のコアピン１４先端の位置はスラストワッシャの厚み方向の途中に配置されている、つまり、コアピン１４先端の位置のＰＬからの後退量がスラストワッシャの厚み分よりも短くなっているため、スラストワッシャの内径面の一部がコアピン１４の外周面によって形成され、残りがゲートカット時のコアピン１４の前進によって形成される。

ここで、固定型板７は、その一部がＰＬから内側に凹むことが可能な構造となっている。図５では、第２スプルーブッシュ７ａが、入れ子７ｂに対し型閉じ方向にわずかに（例えば距離Ｄ）スライドするように構成される。固定型板７におけるこの構造は、型閉じした状態においてディスクゲートが固定型板７内に押し込み可能なものであればよく、図５に限定されない。なお、距離Ｄは、接続状態となっている成形体とディスクゲートとが切り離される距離であればよく、例えばキャビティ１３の厚みに相当する距離、または、キャビティに溶融樹脂が充填可能な距離である。距離Ｄが厚いとゲートカット時にコアピン１４の先端部に負荷がかかり、コアピンの交換時期が早くなるおそれがある。そのため、距離Ｄは２ｍｍ以下にすることが望まれる。

このゲートカット工程では、キャビティ１３内の樹脂（成形体）を固定型板７と入れ子７ｂとで拘束しつつ、コアピン１４の前進によってディスクゲート１２のみを型閉じ方向に移動させることで、成形体とゲートが相対移動してディスクゲートが切り離される。ディスクゲートの一般的な取り外し工程である旋盤加工では、スラストワッシャの内径面に周方向に沿った痕が付くが、本発明の製造方法では、型内で押し切りをすることでゲートカットするため、この旋盤加工による痕は付かない。

（ｃ）離型工程
離型工程は、固定型板と可動型板を型開きして、成形体を取り出す工程である。この工程では、固定型板７と可動型板６の間のパーティングラインＰＬが開放される。

また、型開きと連動して、コアピン１４の軸心内に配置されたエジェクタピン１５と、キャビティ１３後方に配置されたエジェクタピン１６とが前進する（図６参照）。この突き出しにより、コアピン１４先端に張り付いていたディスクゲート１２と、射出成形体であるスラストワッシャ１とが金型から取り出される。

以上、（ａ）〜（ｃ）の工程により、図１に示すようなスラストワッシャ１が製造される。本発明の製造方法では、上述のとおり、型内ゲートカットするので、射出成形後に旋盤加工などのディスクゲートの取り外し工程を省くことができる。これにより、製造工程の簡略化や、製造時間の短縮、コスト削減などが図れる。また、ディスクゲート方式を採用するため、成形されたスラストワッシャにウェルドが発生せず、ウェルドによる強度低下や表面平滑性の低下が防止される。

本発明の製造方法は、図２〜図６などに示した方法に限らない。例えば、射出成形金型として、上述の型閉じした状態においてディスクゲートが一方の型内に押し込み可能なものであれば、可動型板と固定型板とからなる２プレート構造の金型を用いてもよい。また、図２〜図６における可動型板と固定型板との構成を反対にしてもよい。すなわち、固定型板側にディスクゲートやコアピンを設ける構成とし、そのコアピンを可動型板に向かって前進させ、ディスクゲートを可動型板内に押し込むことでゲートカットするようにしてもよい。

本発明の製造方法によって製造されたスラストワッシャは、例えば、油圧クレーンなどの走行装置、旋回装置、油圧クレーン用ロープウィンチなどの建設機械に用いられる遊星歯車装置に用いられる。遊星装置において、スラストワッシャは、遊星歯車とキャリアとの間に介在して用いられる。この場合、スラストワッシャの両スラスト面のそれぞれが遊星歯車やキャリアとの摺動面となる。

本発明のスラストワッシャの製造方法では、ディスクゲートを採用しつつ、射出成形後の旋盤加工などのディスクゲートの取り外し工程を省くことができるので、製造工程の効率化や製造コストに優れ、スラストワッシャの製造方法として広く利用できる。

１ スラストワッシャ
２ 内径面
３ 外径面
４ 切り欠き部
５ 溝
６ 可動型板
７ 固定型板
８ ランナストリッパプレート
９ 第１スプルー
１０ ランナー
１１ 第２スプルー
１２ ディスクゲート
１３ キャビティ
１４ コアピン
１５ エジェクタピン
１６ エジェクタピン
１７ 合成樹脂

Claims (5)

1. 合成樹脂製の中空円盤状スラストワッシャをディスクゲートを用いた射出成形によって製造する製造方法であって、
   前記製造方法は、固定型板と可動型板を型閉じして形成される円環状のキャビティに、該キャビティの内周部に設けられた前記ディスクゲートを介して合成樹脂を充填し、成形体を形成する成形工程と、型開きして前記成形体を取り出す離型工程と、前記成形工程後で、かつ、前記離型工程前に、型内でゲートカットするゲートカット工程とを備え、
   前記ゲートカット工程は、前記固定型板と前記可動型板が型閉じした状態で、前記成形体の内径面を形成するコアピンを型閉じ方向に前進させて、前記ディスクゲートを切断する工程であることを特徴とするスラストワッシャの製造方法。
2. 前記コアピンが前記可動型板側に設けられており、
   前記ゲートカット工程は、前記コアピンを前記固定型板に向かって前進させ、前記ディスクゲートを前記固定型板内に押し込むことで前記ディスクゲートを切断する工程であることを特徴とする請求項１記載のスラストワッシャの製造方法。
3. 前記スラストワッシャは、厚さが０．２ｍｍ〜８ｍｍ、内径が１０ｍｍ〜６０ｍｍ、外径が２０ｍｍ〜１６０ｍｍであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のスラストワッシャの製造方法。
4. 前記スラストワッシャは、外周の一部を切り欠いた切り欠き部を有することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載のスラストワッシャの製造方法。
5. 前記スラストワッシャは、スラスト面に潤滑溝を有することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載のスラストワッシャの製造方法。

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