JP2020153463A - 合成樹脂製フランジブッシュの製造方法 - 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フランジブッシュの製造方法を提供する。【解決手段】筒部の一端にフランジ部が一体成形された合成樹脂製のフランジブッシュの製造方法は、固定型板７と可動型板６を型閉じして形成される筒部およびフランジ部からなるキャビティ１３に、フランジ部キャビティ１３ｂ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、型開きして成形体を取り出す離型工程と、成形工程後で、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、合成樹脂製フランジブッシュの製造方法に関する。

合成樹脂製フランジブッシュは、無潤滑、軽量、安価などのメリットがあり、比較的緩い使用条件の装置、機器などにおいて多用されている。合成樹脂製フランジブッシュの製造方法として、例えば、ベアリーＡＲＦシリーズ（ＮＴＮ社製）のようなフッ素樹脂製のフランジブッシュは圧縮成形体から機械加工により製造されている。また、ベアリーＢＲＦシリーズ（ＮＴＮ社製）のように射出成形で製造される製品も市販されている。

射出成形で製造される合成樹脂製フランジブッシュとして、フランジ状受面のスラスト荷重を受ける受圧面より下側に、金型の導入ゲートから送られる合成樹脂の導入部を形成することが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１６−１６１０９４号公報

特許文献１の合成樹脂製フランジブッシュは、フランジ状受面のスラスト荷重を受ける受圧面より下側に、導入ゲートから送られる合成樹脂の導入部を形成する構成であるため、射出成形後に残る導入部を除去しなくてもよくなる。このため、受圧面の面積が狭くならず、受圧面におけるスラスト荷重による単位面積当たりの面圧が大きくなることを抑制でき、滑り軸受の寿命の延長を図っている。

しかし、この合成樹脂製フランジブッシュでは、溶融樹脂が合流する領域であるウェルドが生じるため、軸受面の精度は妥協しなければならないという問題があった。さらに、ウェルドにおける表面平滑性の低下や、ウェルドの機械強度低下により成形体の強度低下が懸念される。

一方、ウェルドの発生しない射出成形方法として、ディスクゲートが知られている。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合成樹脂製フランジブッシュの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の合成樹脂製フランジブッシュの製造方法は、筒部の一端にフランジ部が一体成形された合成樹脂製のフランジブッシュをディスクゲートを用いた射出成形によって製造する合成樹脂製フランジブッシュの製造方法であって、上記製造方法は、固定型板と可動型板を型閉じして形成される筒部およびフランジ部からなるキャビティに、該フランジ部の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。

上記製造方法は、上記固定型板と上記可動型板とランナストリッパプレートとからなる３プレート構造の金型を用いる方法であり、上記ゲートカット工程は、上記固定型板と上記ランナストリッパプレートとの開放に連動して、上記コアピンを上記固定型板に向かって前進させることを特徴とする。

上記合成樹脂製フランジブッシュは、内径が１０ｍｍ〜６０ｍｍ、上記フランジ部の外径が２０ｍｍ〜１６０ｍｍ、上記フランジ部の肉厚が０．２ｍｍ〜８ｍｍであることを特徴とする。

上記合成樹脂製フランジブッシュは、上記フランジ部の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。

本発明の合成樹脂製フランジブッシュの製造方法は、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、得られたフランジブッシュの内径面に、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。

フランジブッシュ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。 フランジブッシュの他の形態を示す斜視図である。

本発明の製造方法によって製造される合成樹脂製フランジブッシュ（以下、フランジブッシュとも言う）の一形態を図１に基づいて説明する。図１はフランジブッシュの斜視図である。図１に示すように、フランジブッシュ１は、シャフトなどの回転軸を回転自在に支承するための軸受孔４を径方向中央部に有する略円筒体である。フランジブッシュ１は、円筒状の筒部２と該筒部２の一端に径方向外側に拡大したフランジ部３を備える。軸受孔４を構成する内周面１ａがラジアル軸受面となる。フランジ部３の端面３ａ（筒部２とは反対側の端面）はハウジングなどの他部材の端面と接触して、スラスト荷重を受けるスラスト軸受面となる。

本発明の製造方法によって製造されるフランジブッシュ１の大きさ（外径や内径など）は、用途などによって適宜設定される。例えば、フランジブッシュの寸法は、内径が１０ｍｍ〜６０ｍｍである。また、フランジ部３の外径が２０ｍｍ〜１６０ｍｍであり、フランジ部３の肉厚（軸方向長さ）が０．２ｍｍ〜８ｍｍである。

本発明に係るフランジブッシュは熱可塑性の合成樹脂からなり、射出成形によって製造される。合成樹脂は用途に応じて適宜採用可能である。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、射出成形可能なポリイミド（ＰＩ）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。

フランジブッシュの形状は図１の形態に限らない。例えば、図７に示すように、フランジ部３の外周の一部を直線状に切り欠いた切り欠き部５を有する形態としてもよい。切り欠き部５は回り止め機能を有し、この切り欠き部５をハウジングなどに係合させることで、フランジブッシュ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、フランジブッシュ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。

本発明のフランジブッシュの製造方法は、上記フランジブッシュ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（フランジブッシュ）の筒部に対応する筒部キャビティ１３ａと、フランジ部に対応するフランジ部キャビティ１３ｂとを有し、成形体の軸方向と金型の型閉じ・型開き方向とが一致するように形成される。本発明において、「型閉じ方向」は、ランナストリッパプレートに対して固定型板および可動型板が接近する方向であり、図２における右方向である。「型開き方向」は、ランナストリッパプレートに対して固定型板および可動型板が離間する方向であり、図２における左方向である。なお、図３〜図６においても、各図の右方向が型閉じ方向に相当し、各図の左方向が型開き方向に相当する。この場合、フランジブッシュのスラスト軸受面は固定型板７によって形成され、フランジブッシュの外径面は可動型板６によって形成される。フランジブッシュの内径面は、固定型板７に向かって前進可能なコアピン１４によって形成される。なお、本発明において、「前進」とは、金型外へ突き出す方向に進めることをいう。

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、フランジ部キャビティ１３ｂ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、フランジブッシュの内径面になる部分にはディスクゲート１２が形成される。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。エジェクタピン１６は、筒部キャビティ１３ａの後方（図２左側）に収納され、その先端面が筒部キャビティ１３ａに面するエジェクタピン１６ａと、フランジ部キャビティ１３ｂの後方（図２左側）に収納され、その先端面がフランジ部キャビティ１３ｂに面するエジェクタピン１６ｂとを有する。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の位置は、ＰＬからフランジブッシュのフランジ部の肉厚、つまりフランジ部キャビティ１３ｂの軸方向長さに応じて後退している。コアピン１４のＰＬからの後退量は、フランジ部の肉厚と同じか、この厚さよりも短くできる。なお、コアピン１４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および図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。図３に示すように、射出成形機のノズル（図示省略）から型内に射出された溶融状態の合成樹脂は、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が固化される。

（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および図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（同時に）、コアピン１４が固定型板７に向かって、固定型板７とランナプレート７ｄとの開放距離（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、フランジブッシュの内径面の一部は、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、フランジブッシュの内径面は、コアピン１４の外周面と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、例えばフランジ部キャビティ１３ｂの肉厚に相当する距離、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は数ｍｍ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、フランジブッシュ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、この型開きの直後に、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１３ａ、１３ｂ後方に配置されたエジェクタピン１６ａ、１６ｂ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と、射出成形体であるフランジブッシュ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に示すようなフランジブッシュ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、成形されたフランジブッシュ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板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フランジブッシュは、例えば、シャフトを中心に回転するロータと、シャフトに対して同軸となる円周上に設置され、ロータを回転駆動するステータとを備えた電動ウォータポンプにおけるロータの滑り軸受として用いられる。

本発明の合成樹脂製フランジブッシュの製造方法では、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、合成樹脂製フランジブッシュの製造方法として広く利用できる。

１ フランジブッシュ
２ 筒部
３ フランジ部
４ 軸受孔
５ 切り欠き部
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

Claims (5)

1. 筒部の一端にフランジ部が一体成形された合成樹脂製のフランジブッシュをディスクゲートを用いた射出成形によって製造する合成樹脂製フランジブッシュの製造方法であって、
   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筒部およびフランジ部からなるキャビティに、該フランジ部の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合成樹脂製フランジブッシュの製造方法。
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記載の合成樹脂製フランジブッシュの製造方法。
3. 前記製造方法は、前記固定型板と前記可動型板とランナストリッパプレートとからなる３プレート構造の金型を用いる方法であり、
   前記ゲートカット工程は、前記固定型板と前記ランナストリッパプレートとの開放に連動して、前記コアピンを前記固定型板に向かって前進させることを特徴とする請求項２記載の合成樹脂製フランジブッシュの製造方法。
4. 前記合成樹脂製フランジブッシュは、内径が１０ｍｍ〜６０ｍｍ、前記フランジ部の外径が２０ｍｍ〜１６０ｍｍ、前記フランジ部の肉厚が０．２ｍｍ〜８ｍｍであ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項記載の合成樹脂製フランジブッシュの製造方法。
5. 前記合成樹脂製フランジブッシュは、前記フランジ部の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４までのいずれか１項記載の合成樹脂製フランジブッシュの製造方法。

Images