JP3761278B2 - Long shaft member and mold for molding - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂材料により形成され、かつ、中心軸と略同心で該中心軸の延びる方向に長く延びる中空部を内部に有し、しかも、前記中空部の延びる方向の両端に中空部を外部に連通する貫通穴が形成され、該貫通穴が前記中心軸と略同心である長軸部材に関する。更に詳しくは、中心軸と略同心で該中心軸の延びる方向に長く延びる中空部を内部に有する本体部の両端に小径の軸部が形成され、その軸部に中空部を外部に連通する貫通穴が形成され、その貫通穴が中心軸と略同心の長軸部材及びその成形用金型に関する。とりわけ、本体部の外周にはトナー等の搬送用スクリュが形成された長軸部材の成形に好的の成形用金型に関する。
【0002】
【従来の技術】
長軸部材を合成樹脂製の丸棒から切削加工すると、この長軸部材の製造に使用する合成樹脂材料のコストが高くなると共に、長軸部材の重量が重くなる。また、トナー等の搬送に使用する長軸部材では、本体部の外周にトナー等の搬送用スクリュを構成する螺旋状の突起部を複数個間隔を開けて設け、その本体部の軸方向両端部には軸部を設けなければならないため、物品形状が複雑である。このような、長軸部材を合成樹脂製の丸棒から切削加工すると、物品形状が複雑なため、加工工数が多くかかり、それだけ製品コストが高くなる。
【0003】
そこで、この種の長軸部材全体を一体成形する技術が知られている(特開平5−208460号公報参照)。この技術(ガスインジェクション法)では、図32に示すように、成形用金型の成形品キャビティ1のほぼ中心軸O0の延長線上に溶融状態の合成樹脂材料を供給するゲート2が設けられ、ゲート2に対してほぼ直角方向からガス供給管(ガス供給ノズル)3がゲート2に連通されている。
【0004】
この技術では、成形品キャビティ1に注入される溶融状態の合成樹脂量を所定量計量し、ゲート2から溶融状態の合成樹脂材料4を供給した後に、ガス供給管3から溶融状態の合成樹脂材料4内に加圧ガスを注入する。すると、溶融状態の合成樹脂材料4が加圧ガスの圧力により成形用金型の内面全体に押し付けられかつ行き渡る。これにより、成形用金型の内面形状と同形状の外面形状を有する中空形状の長軸部材が形成される。
【0005】
すなわち、図33に示すように、中心軸O1の延びる方向に長く延びた中空部5を有する本体部6と、この本体部6の両端にこの本体部6よりも小径の軸部7とを備えた長軸部材8が形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の技術により成形された長軸部材8は、ガス供給管3から供給された加圧ガスがほぼ直角に屈曲して成形品キャビティ1に流入するので、成形品としての長軸部材8に偏肉による曲がり変形が発生し易い。また、一対の軸部7のうち、一方の軸部7の外周面に、中空部5を外部に連通する貫通穴9が加圧ガスの供給に基づき発生するため外観上好ましくない。
【0007】
また、この長軸部材8の軸部7には回転動力を受けるため金属製シャフトが用いられることがある。一端部に金属製シャフト7が設けられた長軸部材8の成形の場合には、例えば、図34に示すように、成形品キャビティ1のゲート2から遠い側に金属製シャフト7をインサートし、図32に示すゲート2から溶融状態の合成樹脂材料4を注入した後に、ガス供給管3から加圧ガスを供給する。しかしながら、成形サイクル毎に実際に計量された溶融樹脂の量にはばらつきがある。
【0008】
この計量のばらつきに基づき中空率が変動する。すなわち、この成形用金型には、成形品体積の約30%の中空率となるように、溶融樹脂をキャビティ容積の70%を計量して注入している。従って、溶融樹脂の計量が多い場合には、成形品キャビティ1のゲート2から遠い金属製シャフト7の近傍に溶融状態の合成樹脂材料4の溜り部10が生じ、この溜り部10の溶融状態の合成樹脂材料が固化しにくく、型成形サイクル時間が長引いて、製品コストが高くなる問題が発生する。また、この溜り部10の溶融状態の合成樹脂材料が固化する際に、溜り部10の収縮量が大きいために、成形品が変形し、寸法精度が悪くなる。また、その溜り部10の溶融状態の合成樹脂材料が硬化した際に、完成した長軸部材8では、その部分が厚肉部となり、好ましくない。
【0009】
一方、溶融樹脂の計量が少ない場合には、ゲート2から遠い金属製シャフト7近傍の肉厚が薄くなる。
【0010】
長軸部材8の両端部に金属製のシャフト7をインサート成形する場合には、図30に示すように、ゲート2、ガス供給管3を中心軸O0に対して直交する方向に設けなければならない。この場合にも、ガス供給管3から供給された加圧ガスがほぼ直角に屈曲して、成形品キャビティ1に流入することになるため、成形品に偏肉による変形を生じる。また、ゲート2から遠い側の金属製シャフト7の近傍に溜り部10が発生するため、同様の問題がある。
【0011】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、一体成形により製作可能でかつ外観上の見栄えが良好でしかも安価で、重量も軽く、曲がり変形の少ない長軸部材及びその長軸部材の成形に使用する成形用金型を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の長軸部材は、合成樹脂材料により形成された本体部が中心軸と略同心で該中心軸の延びる方向に長く延びる中空部を内部に有し、前記本体部の両端部に該本体部よりも小径の第1、第2軸部が形成され、前記各軸部には前記中空部を外部に連通する貫通穴が形成され、該貫通穴が前記中心軸と略同心であり、前記軸部が前記本体部の少なくとも一方の端部にインサートされた金属製のインサート部材により形成され、前記貫通穴が前記インサート部材に形成され、該インサート部材は前記貫通穴を構成する内周壁が前記本体部を形成する合成樹脂材料で被覆されていることを特徴とする。
請求項2に記載の長軸部材は、前記貫通穴の直径が前記インサート部材の外部に露呈している端面から前記本体部に埋め込まれている端面までに渡って連続的に大きくなっていることを特徴とする。
請求項3に記載の長軸部材は、前記本体部の外周面にその長手方向に沿って螺旋状の突起部が間隔を開けて複数個形成されていることを特徴とする。
請求項4に記載の長軸部材は、前記本体部の外周面にはその長手方向に沿って螺旋状の突起部が間隔を開けて複数個形成される長手方向突起形成領域が設けられ、該長手方向突起形成領域は前記本体部の周回り方向所定の角度範囲内の突起形成部と、前記所定の角度範囲外の突起非形成部とを有し、該突起非形成部の断面肉厚と前記突起形成部の断面肉厚とが略同一となるように、前記突起非形成部に前記突起形成部の外周面より低い外周面が形成されていることを特徴とする。
請求項5に記載の長軸部材の成形用金型は、合成樹脂材料により形成された本体部が中心軸と略同心で該中心軸の延びる方向に長く延びる中空部を内部に有し、前記本体部の両端部に該本体部よりも小径の第1、第2軸部が形成され、前記各軸部には前記中空部を外部に連通する貫通穴が形成され、該貫通穴が前記中心軸と略同心であり、前記軸部が前記本体部の少なくとも一方の端部にインサートされた金属製のインサート部材により形成され、前記貫通穴が前記インサート部材に形成され、該インサート部材は前記貫通穴を構成する内周壁が前記本体部を形成する合成樹脂材料で被覆されているものであって、前記本体部の中心軸に対応するキャビティ中心軸を有して前記本体部を成形する本体部キャビティと、前記本体部の両端部に形成された軸部を成形するための第1、第2軸部キャビティと、前記中空部を形成するための中空形成媒体を前記第1軸部キャビティを通じて注入する媒体注入部と、前記媒体注入部よりもキャビティ側に設けられて溶融樹脂を注入する樹脂注入部と、前記キャビティ内に充填された溶融樹脂のうち前記中空形成媒体の注入により該キャビティ内で余分となる余分樹脂を前記第2軸部キャビティを通じて受け入れる余分樹脂受入キャビティと、該余分樹脂受け入れキャビティを外部に連通する中空形成媒体流出部と、該中空形成媒体流出部を開閉する開閉バルブとを有することを特徴とする。
請求項6に記載の長軸部材の成形用金型は、前記樹脂注入部は前記中空媒体の注入される方向と交差される方向から溶融樹脂が注入されるように配置されていることを特徴とする。
請求項7に記載の長軸部材の成形用金型は、前記第1、第2軸部キャビティの少なくとも一方が、貫通穴を有するインサート部材の設置部とされていることを特徴とする。
請求項8に記載の長軸部材の成形用金型は、合成樹脂材料により形成された本体部が中心軸と略同心で該中心軸の延びる方向に長く延びる中空部を内部に有し、前記本体部の両端部に該本体部よりも小径の第1、第2軸部が形成され、前記各軸部には前記中空部を外部に連通する貫通穴が形成され、前記貫通穴が前記中心軸と略同心で、前記軸部が前記本体部の少なくとも一方の端部にインサートされた金属製のインサート部材により形成され、前記貫通穴が前記インサート部材に形成され、該インサート部材は前記貫通穴を構成する内周壁が前記本体部を形成する合成樹脂材料で被覆されているものであって、前記本体部の中心軸に対応するキャビティ中心軸を有して前記本体部を成形する本体部キャビティと、前記本体部の両端部に形成された軸部を成形するための第1、第2軸部キャビティと、前記第1軸部キャビティを介して前記本体部キャビティに前記中空部を形成するための ガスを注入するガス注入部と、前記ガス注入部よりもキャビティ側に設けられて前記ガスの注入方向と交差する方向から溶融樹脂を注入する樹脂注入部と、前記キャビティ内に充填された溶融樹脂のうち前記ガスの注入により該キャビティ内で余分となる余分樹脂を受け入れるために前記第2軸部キャビティを介して前記本体部キャビティと連通された余分樹脂受入キャビティと、該余分樹脂受け入れキャビティを外部に連通する中空形成媒体流出部と、該中空形成媒体流出部を開閉する開閉バルブとを有することを特徴とする。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係わる長軸部材及びその成形用金型をその長軸部材の成形装置及びその成形方法と共に説明する。
【0027】
【実施例1】
図1において、20は長軸部材である。この長軸部材20は合成樹脂材料により形成された円筒状の本体部21を有する。この本体部21は中心軸O1と略同心で中心軸O1の延びる方向に長く延びる中空部22を内部に有する。本体部21の両端部には本体部21よりも小径の円筒状の第1、第2軸部23が形成されている。各軸部23には中空部22を外部に連通する貫通穴24が形成されている。この貫通穴24は中心軸O1と略同心である。本体部21の外周には搬送用スクリュを構成する螺旋状の突起部25が間隔を開けて複数個形成されている。貫通穴24は後述する成形用金型に溶融状態の合成樹脂材料を注入した後、中心軸O1に平行な方向からガスインジェクション法により中空形成媒体としてのガスを注入することによって形成される。中空形成媒体としては、ガス(気体)の他、液体を用いることもできる。
【0028】
図2は図1に示す長軸部材20の成形用金型を示し、その図2において、26は固定型、27は可動型である。この固定型26と可動型27との間に本体部21に対応する本体部キャビティ(成形品キャビテイ)28が形成されている。この本体部キャビティ28は、本体部21の中心軸O1に対応するキャビティ中心軸O2を有する。この本体部キャビティ28の両端部には、合成樹脂材料からなる第1、第2軸部に対応して第1、第2軸部キャビティ(成形品キャビティ)29、30が形成されている。本体部キャビティ28の一方の端部には、ガス圧源からのガスを本体部キャビティ28に注入するガスノズル(媒体注入部)32が中心軸O2と略同心に設けられている。また、本体部キャビティ28に溶融状態の合成樹脂材料を注入するための樹脂注入部31がガスノズル32とキャビティ29との間に形成されている。固定型26には樹脂注入部31にガスノズル32からのガスの注入方向と交差する方向(直交する方向)から溶融状態の合成樹脂材料を注入する注入通路33が形成されている。本体部キャビティ28の他方の端部には樹脂注入部31から注入された溶融状態の合成樹脂材料の余分を受け入れる余分樹脂受入キャビティ34が形成されている。余分樹脂受入キャビティ34は、接続通路35、第2軸部キャビティ30を挟んで本体部キャビティ28に連通されている。余分樹脂受入キャビティ34は中心軸O1と略同心である。本体部キャビティ28にはその内周壁に突起部25を形成するための凹所36が形成されている。
【0029】
この成形用金型には、溶融状態の合成樹脂材料が注入通路33を介して樹脂注入部31に注入され、中心軸O2方向からガスが本体部キャビティ28に供給される。溶融状態の合成樹脂材料4は加圧ガスの圧力により本体部キャビテイ28の内面全体に押し付けられながら、余分樹脂受入キャビティ34の側に向かって移動される。長軸部材20として用いられない余分の溶融状態の合成樹脂材料はガスの圧力により余分樹脂受入キャビティ34に向かって中心軸方向から押し出されるので、本体部キャビティ28の内面全体に溶融状態の合成樹脂材料4がほぼ均一に行き渡る。これにより、図3に示すように、成形用金型の内面形状と同形状の外面形状を有する中空状の成形品20´が形成される。
【0030】
この成形品20´は樹脂注入部31に対応する肉部31´、接続部35に対応する肉部35´、余分樹脂受入キャビティ34に対応する余肉部34´を有する。長軸部材20はその成形品20´を矢印A、A箇所で切断することにより完成される。
【0031】
なお、この長軸部材20の成形方法の詳細については、後述する実施例の成形方法を参照されたい。
【0032】
【実施例2】
図4ないし図11は本発明に係わる長軸部材20の第2実施例である。この図4ないし図11では、長軸部材20の軸部23の少なくとも一方が回転動力を受けるための金属製シャフト23´とされている。
【0033】
図4は本体部キャビティ28のガスノズル32に近い側の端部(一方の端部)に金属製シャフト23´をインサート部材としてインサートすることにより成形された長軸部材20を示している。図5は本体部キャビティ28の余分樹脂受入キャビティ34に近い側の端部(他方の端部)に金属製シャフト23´をインサート部材としてインサートすることにより成形された長軸部材20を示している。図6は本体部キャビティ28の両端部に金属製シャフト23´をインサート部材としてインサートすることにより成形された長軸部材20を示している。金属製シャフト23´は円筒状で、その軸方向に貫通穴24を有している。ここでは、金属製シャフト23´をインサート部材として用いているが、本体部21を構成する合成樹脂材料と異なる材料をインサート部材として用いれば良く、インサート部材は金属製に限るものではない。
【0034】
成形用金型には、図2に示すものと同じものを用いることができ、この場合、第1、第2軸部キャビティ29、30の少なくとも一方に金属製シャフト23´が設置される。
【0035】
すなわち、本体部21の一方の端部に金属製シャフト23´がインサートされ、本体部21の他方の端部に第2軸部23が合成樹脂材料により形成された長軸部材20(図4参照)の場合には、本体部21を成形する本体部キャビティ28の一方の端部に存在する第1軸部キャビティ29にインサート部材23´が設置される。また、ガス圧源からのガスは金属製シャフト23´の貫通穴24を通じて本体部キャビティ28に注入される。
【0036】
本体部21の他方の端部に金属製シャフト23´がインサートされ、本体部21の一方の端部に第1軸部23が合成樹脂材料により形成された長軸部材20(図5参照)の場合には、本体部21を成形する本体部キャビティ28の他方の端部に存在する第2軸部キャビティ30にインサート部材23´が設置される。また、余分樹脂受入キャビティ34は金属製シャフト23´の貫通穴24を介して本体部キャビティ28に連通される。
【0037】
本体部21の両方の端部に金属製シャフト23´がインサートされた長軸部材20の場合(図6参照)には、第1、第2軸部キャビティ29、30の両方にインサート部材23´が設置される。ガスノズル32は第1軸部キャビティ29に設置された金属製シャフト23´の貫通穴24を介して本体部キャビティ28に連通され、余分樹脂受入キャビティ34は第2軸部キャビティ30に設置されたインサート部材23´の貫通穴24を介して本体部キャビティ28に連通される。その金属製シャフト23´の貫通穴24は中心軸O2と略同心に設置される。この貫通穴24の直径は、金属製シャフト23´の本体部21から露出している端面から本体部21に埋め込まれている端面までに渡って同一である。
【0038】
この図4ないし図6に示す長軸部材20の成形方法の概略を図7ないし図10に示す図面を参照しつつ説明する。
【0039】
なお、この図7ないし図10は、本体部21の他方の端部に金属製シャフト23´を設けた長軸部材20(図5を参照)の成形方法を示している。
【0040】
まず、図7に示すように、溶融状態の合成樹脂材料4を樹脂注入通路33から樹脂注入部31に注入する。すると、溶融状態の合成樹脂材料4が樹脂注入部31から第1軸部キャビティ29を経由して本体部キャビティ28の一方の端部に注入される。所定の量の溶融状態の合成樹脂材料4が本体部キャビティ28に注入された状態で溶融状態の合成樹脂材料4の注入を停止する。すなわち、溶融状態の合成樹脂材料4の注入をショートショットで停止するか、あるいは、停止直前に、図8に示すように、加圧ガスをガスノズル32から樹脂注入部31に注入する。
【0041】
溶融状態の合成樹脂材料4は成形用金型の接触面から熱を奪われて冷却固化する。しかしながら、溶融状態の合成樹脂材料4の中心部の冷却固化の進行度合は、接触面に較べて遅い。従って、冷却固化の遅い中心部の溶融状態の合成樹脂材料4は、加圧ガスの圧力により本体部キャビティ28の他方の端部に向かって膨らみながら移動される。加圧ガスの圧力により、溶融状態の合成樹脂材料4は、図9に示すように、本体部キャビティ28の他方の端部、金属製シャフト23´の貫通穴24、接続通路35を経由して、余分樹脂受入キャビティ34に向かって移動される。また、溶融状態の合成樹脂材料4は、加圧ガスの圧力により本体部キャビティ28の内面に押し付けられ、その内部に中空部22が形成される。中空率の変動は、余分樹脂受入キャビティ34により吸収される。
【0042】
溶融状態の合成樹脂材料4は金属製シャフト23´の貫通穴24を通じて余分樹脂受入キャビティ34に導かれるので、金属製シャフト23´の貫通穴24を構成する内周壁が本体部21と一体の合成樹脂材料4により覆われることになる。従って、本体部21の他方の端部に存在する金属製シャフト23´と本体部21との接触面積が増大することになり、軸方向の引っ張り強度が増大する。
【0043】
成形用金型から取り出された成形品20´は、図10に示すように、肉部31´、35´、余肉部34´が一体に形成されているので、これらを切断して図5に示す長軸部材20を形成する。
【0044】
図11は本体部キャビティ28の両端部に金属製シャフト23´をインサートして長軸部材20(図6参照)を成形する場合の説明図を示している。この図6に示す長軸部材20を成形する場合には、第1軸部キャビティ29に設置された金属製シャフト23´の貫通穴24を通じて所定の量の溶融状態の合成樹脂材料が本体部キャビティ28に注入される。そして、その溶融状態の合成樹脂材料の注入停止直前又は直後にガスが金属製シャフト23´の貫通穴24を通じて本体部キャビティ28に注入される。第1軸部キャビティ29に設置された金属製シャフト23´の貫通穴24を構成する内周壁は、本体部21と一体の合成樹脂材料4により覆われることになる。従って、本体部21の一方の端部に存在する金属製シャフト23´と本体部21との接触面積も増大することになり、その軸方向の引っ張り強度が増大する。
【0045】
【実施例3】
図12ないし図15は本発明に係わる長軸部材20の第3実施例である。この図12ないし図15では、長軸部材20の軸部23の両端部が回転動力を受けるための金属製シャフト23´とされ、その金属製シャフト23´の貫通穴24の直径が金属製シャフト23´の外部に露呈している端面から本体部21に埋め込まれている端面までに渡って連続的に大きくなっている。すなわち、金属製シャフト23´の貫通穴24を構成する内周壁が円錐形状(テーパ形状)とされている。
【0046】
この長軸部材20を成形するには、図13に示すように、キャビテイ29、30にテーパ形状の貫通穴24を有する金属製シャフト23´をセットする。次に、図14を示すように、そのテーパ形状の貫通穴24を通じて本体部キャビティ28に溶融状態の合成樹脂材料4を注入する。貫通穴24の断面積が本体部キャビティ28に向かって大きくなっているので、図4、図6に示す形状の金属製シャフト23´を用いる場合に較べて圧力損失の低減を図ることができ、溶融状態の合成樹脂材料4を所定の量だけ、確実に本体部キャビティ28に注入することができる。
【0047】
次に、図15にガスを中心軸O2の方向から注入し、溶融状態の合成樹脂材料4を本体部キャビティ28の隅ずみにくまなく行き渡らせる。このガスの注入の際にも、貫通穴24の断面積が本体部キャビティ28に向かって大きくなっているので、圧力損失の低減を図ることができ、ガス圧力をほとんど損失することなく、ガスを本体部キャビティ28に注入することができる。すなわち、ガスが本体部キャビテイ28に向かって広がりつつ注入されるので、ガスが本体部キャビティ28にスームズに流れ込むことになる。
【0048】
また、本体部キャビティ28の他方の端部に存在するキャビティ30にセットした金属製シャフト23´では、貫通穴24の断面積が本体部キャビティ28の側から余分樹脂受入用キャビティ34に向かうに伴って狭くなっているので、溶融状態の合成樹脂材料4を余分樹脂受入用キャビティ34に押し込む際の圧力が増大し、これにより、余分の溶融状態の合成樹脂材料がスムーズに余分樹脂受入用キャビティ34に移動される。
【0049】
この実施例では、テーパ形状の貫通穴24を有する金属製シャフト23´を軸部として本体部21の両側に設ける構成としたが、テーパ形状の貫通穴24を有する金属製シャフト23´をいずれか一方のみに設け、いずれか他方の軸部は合成樹脂材料から構成するようにしても良い。
【0050】
【実施例4】
図19、図20は、本体部21の外周にその長手方向に沿って形成された螺旋状の突起部25が中心軸O1に関して円周方向に非対称の長軸部材20を示している。この長軸部材20の場合には、図19に示すように、中空部22の中心O1´と複数個の突起部25が形成されている本体部21の箇所の輪郭形状の中心である中心軸O1とがずれ、図20に示すように、本体部21の突起部欠落箇所21´が厚肉となる傾向がある。これは、突起部形成側に溶融状態の合成樹脂材料4が多いため、突起部形成側に存在する溶融状態の合成樹脂材料4が冷却硬化されにくいからである。このため、本体部21が弓なりとなり、長軸部材20に曲がりを生じることがある。
【0051】
そこで、図16、図17、図18に示すように、複数個の突起部25が形成されている本体部21の外周面の長手方向突起形成領域21Aの一方から他方に渡って、肉抜き部36を形成することとした。これにより、中空部22の中心O1´と複数個の突起部25が形成されている本体部21の箇所の輪郭形状の中心とが一致するように、本体部21の輪郭形状の中心が中心軸O1からずらされる。
【0052】
このように、複数個の非対称の突起部25が形成されている本体部21の一方から他方に渡って、肉抜き部36を形成することにすると、複数個の非対称の突起部25が形成されている箇所では、本体部21の肉厚が一方側から他方側に渡って均一になるので、まっすぐな長軸部材20を成形できる。
【0053】
すなわち、長手方向突起形成領域21Aには長手方向に所定間隔を開けて、周回り方向所定の角度範囲内に突起形成部21Bが存在し、所定角度範囲外の箇所に突起部欠落箇所21´としての突起非形成部が存在する。従って、長手方向突起形成領域21Aの突起非形成部に、突起形成部21Bの基部の外周面よりも低い外周面を有する肉抜き部36を形成すれば、この突起非形成部の断面肉厚と突起形成部の断面肉厚とが略同一となる。
【0054】
【実施例5】
図21は本発明に係わる長軸部材20の成形装置の全体構成の概略図を示している。
【0055】
この図21において、40は射出成形機本体(樹脂充填装置又は樹脂充填手段)を示している。この射出成形機本体40にはホッパ41が設けられ、ホッパ41には固形のペレット42が貯留されている。そのペレット42は所定量単位でシリンダ42aの加圧溶融室42bに供給され、スクリュロッド42cにより溶融状態の合成樹脂材料4´とされる。この溶融状態の合成樹脂材料4´は固定型26の樹脂注入通路43、33を通って樹脂注入部31に導かれる。ガスノズル32近傍の成形用金型26、27の部分と、本体部キャビティ28近傍の成形用金型の部分とには、図22に示すように、ガスノズル近傍の温度を制御するための水冷用通路(温度調節部材)44、本体部キャビティの温度を調節するための水冷用通路(温度調節部材)45が形成されている。水冷用通路44に供給される冷却水の温度は50度とされ、水冷用通路45に供給される冷却水の温度は10度とされている。これにより、ガスノズル32近傍の成形用金型26、27の部分の冷却温度が、本体部キャビティ28近傍の成形用金型の部分の冷却温度よりも高い温度に設定される。この温度調節部材の温度は後述する温度調節手段40B、40Cによって制御される。
【0056】
これは、以下に説明する理由による。
【0057】
溶融状態の合成樹脂材料4は本体部キャビティ28の内周壁との接触によって冷却される。しかし、溶融状態の合成樹脂材料4の中心部にはガスが供給され、強制的に冷却されない。このため、本体部キャビティ28の内周壁との接触のみに依存して、溶融状態の合成樹脂材料4を冷却することにすると、冷却時間が長くかかり、長軸部材20の成形コストが高くなる。そこで、一般に冷却器(チラー)を用いて、成形用金型を強制的に冷却することにより成形サイクルを短縮することが行われている。
【0058】
ところが、ガスノズル32近傍の成形用金型の部分の温度を本体部キャビティ28の近傍の成形用金型の部分の冷却温度と同じ温度で冷却することにすると、溶融状態の合成樹脂材料4の冷却による硬化が進み過ぎて、加圧ガスを注入しても、溶融状態の合成樹脂材料4が膨らまず、溶融状態の合成樹脂材料4に中空部が形成されないことがある。
【0059】
そこで、長軸部材20の成形サイクルの短縮化を図りながら、ガスノズル32近傍の溶融状態の合成樹脂材料4の硬化速度を抑制するために、ガスノズル32近傍の成形用金型26、27の部分の冷却温度を、本体部キャビティ28近傍の成形用金型の部分の冷却温度よりも高い温度に設定した。
【0060】
水冷用通路45に供給する冷却水の温度を10度に設定したわけは、これ以下の温度で、金型を冷却することにすると、溶融状態の合成樹脂材料4の冷却固化が進行し過ぎ、溶融状態の合成樹脂材料4が余分樹脂受入キャビティ34に達しない前で、移動が止まり、所望の形状の長軸部材20が得られないからである。
【0061】
水冷用通路44に供給される冷却水の温度は50度に設定したわけは、これ以下の温度で金型を冷却することにすると、溶融状態の合成樹脂材料4の冷却固化が進行し過ぎ、加圧ガスを注入しても、溶融状態の合成樹脂材料4が膨らまず、本体部キャビティ28に加圧ガスが注入されにくいからである。一方、これ以上の温度で金型を冷却することにすると、ガスノズル32近傍の金型の温度が高すぎて、溶融状態の合成樹脂材料4の流動性が大きくなる。従って、ガスを注入すると、溶融状態の合成樹脂材料4がそのガスの注入により、吹き飛ばされることがあるからである。そこで、ガスノズル32近傍の溶融状態の合成樹脂材料4の温度がガラス転移点以上の温度でかつガスの注入による吹き飛びの発生しない温度として、50度とした。
【0062】
成形サイクル毎の射出充填開始及び終了の制御、射出成形機本体40、水冷用通路44、45への冷却水の送水制御、ガスの本体部キャビティ28への注入及び本体部キャビティ28からのガスを抜く制御はCPUによって行われる。CPUは成形用金型の型開き、型締めに連動してこれらの制御を行う。
【0063】
すなわち、CPUは、図23に示すように、インプットアウトプットインターフェースを介して、射出成形機本体40、成形用金型駆動手段40A、本体部キャビティ温度調節手段40B、ガスノズル近傍温度調節手段40C、ガス注入及びガス抜き手段(媒体注入装置)40Dを制御する。
【0064】
なお、温度調節手段(温度制御装置)40B、40Cは、少なくとも中空形成媒体が第1軸部キャビティ29内に充填された溶融樹脂を通過しかつ本体部キャビテイ28内に充填された溶融樹脂4内に注入されるまで作動させる。
【0065】
【実施例6】
この成形装置による長軸部材20の成形方法の詳細を以下に説明する。
【0066】
なお、この実施例6では、図5に示す長軸部材20を成形する場合を説明している。しかし、図1、図4、図6、図12に示す長軸部材20の成形にも適用できる。
【0067】
まず、図24(a)に示すように、金属製シャフト23´を成形用金型にセットし、金型を閉じる(図25のステップS1参照)。そして、次に、溶融状態の合成樹脂材料4を本体部キャビティ28に所定圧力で注入する(図25のステップS2、S3参照)。すなわち、溶融状態の合成樹脂材料4をショートショットで注入する。
【0068】
その合成樹脂材料4には、例えばABSが用いられる。その溶融状態の合成樹脂材料4の粘度が低すぎると、加圧ガスによりその溶融状態の合成樹脂材料4の塊が突き破られ、加圧ガスが本体部キャビティ28に漏れ出て所望の形状の成形品20´が得られない。また、溶融状態の合成樹脂材料4の粘度が高すぎると、溶融状態の合成樹脂材料4が加圧ガスによりスムーズに膨らまず、所望の中空形状の成形品20´が得られない。更に、完成品としての長軸部材20´の剛性も考慮する必要がある。そこで、ここでは、ABS樹脂にガラス繊維を混合して使用している。そのガラス繊維の含有率は30重量%とした。そのガラス繊維の繊維長は平均3mm、繊維径は平均13μmである。
【0069】
粘度の異なるABS樹脂を用いて成形性の評価(国際的試験方法規格(略称ASTM))を行ったところ下記の結果を得た。
【0070】
ここでは、テクノポリマー社製の製品名NC411−G30と製品名NC100−G30の二種のABS樹脂について比較を行った。いずれも、ガラス繊維の含有率は30重量%とした。製品名NC411−G30はメルトフローレートが220度かつ98Nのもとで、12.0g/minであり、粘度が高い。一方、製品名NC100−G30はメルトフローレートが220度かつ98Nのもとで、40.0g/minであり、粘度が低い。
【0071】
この二種のABSについて、成形実験を行ったところ、合成樹脂材料4の粘度の高いABS樹脂では、偏肉が発生した。合成樹脂材料4の粘度の低いABS樹脂では、偏肉は発生しなかった。
【0072】
これは、図26(a)に示すように、合成樹脂材料4の粘度が高いと樹脂注入部31近傍で、ガスの流入方向が中心軸O2に対して曲げられるからであると考えられる。一方、図26(b)に示すように、合成樹脂材料4の粘度が低いと、ガスの圧力が合成樹脂材料4の粘度に打ち勝ち、ガスの流入方向が中心軸O2と平行となるからであると考えられる。
【0073】
この溶融状態の合成樹脂材料4の温度は例えば240度である。この溶融状態の合成樹脂材料4の注入量は、本体部キャビティ28の容積の約70%とするのが望ましいが、樹脂充填装置により注入された溶融樹脂の充填量と媒体注入装置により注入された中空形成媒体の注入量との総計が、成形用金型内に形成された本体部キャビティ28の容積と第1、第2軸部キャビティ29、30の容積の総和以上であれば良い。
【0074】
次に、図24(b)に示すように、溶融状態の合成樹脂材料4の注入停止直前又は注入停止直後に、中心軸O2の方向からガスを樹脂注入部31に注入する。そして、溶融状態の合成樹脂材料4を膨らませつつ余分樹脂受入キャビティ34に向かって移動させ、本体部キャビティ28の内面全体に溶融状態の合成樹脂材料4を行き渡らせる。このガスの中心軸O2方向からの注入により、中心軸O2方向に長く延びる中空部22が形成される。余分の溶融状態の合成樹脂材料4は余分樹脂受入キャビティ34に導かれ、これにより、中空率の変動が吸収される。
【0075】
ガスの圧力は、50〜300Kg/cm2の範囲内で選択可能であるが、ここでは、110Kg/cm2の圧力で注入を行った。ガス圧が低すぎると、十分な中空形状の成形品20´を得られず、ガス圧が高すぎると、加圧ガスが溶融状態の合成樹脂材料4を突き破って、本体部キャビティ28に漏れ出し、所望の形状の成形品20´を得られないことになり、約110Kg/cm2の所定圧力を加えることが好適である。
【0076】
そして、一定時間ガスの圧力を保持する。これにより、本体部キャビティ28の内面全体に行き渡った溶融状態の合成樹脂材料4が冷却固化される(図25のステップS4、S5参照)。ここでは、長軸部材20の寸法精度の確保と、成形サイクルの短縮化とを比較考量して、ガスの保圧時間を40秒に設定した。少なくとも、成形品20´の表面がガラス転移点温度以下にまで冷却され、成形品20´の突き出し時、成形品取出後の収縮による変形を生じない程度にまで、成形品20´を金型内で冷却硬化させることが必要である。
【0077】
すなわち、ガスの保圧時間と成形品20´の寸法精度との間には、図27(a)にグラフで示すような関係が得られている。その図27(a)において、横軸はガスの保圧時間、縦軸は長軸部材20の寸法精度である。ここでは、長軸部材20の寸法精度として、長軸部材20の回転振れを用いた。
【0078】
すなわち、第1、第2軸部23を基準とし、本体部21の外周面に針を接触させ、長軸部材20を1回転させた時の針の変化の最大量を測定した。
【0079】
その図27(a)において、符号Q0は、そのガスの保圧時間と成形品20´の寸法精度との関係を示す特性曲線であるが、保圧時間が短い領域Q1では、溶融状態の合成樹脂材料4の冷却固化が不十分なので、成形品20´を金型から取り出すと、成形品20´が合成樹脂材料4の冷却固化により大きく変形し、成形品20´の寸法精度が低下する。また、図27(b)に示すように、ガスノズル32近傍の本体部キャビティ28内の冷却固化していない溶融状態の合成樹脂材料の一部が、後述するガス抜きの際にその風圧でガスノズル32に向かって吸い込まれ、ガスノズル32が詰まることがある。
【0080】
一方、保圧時間が長い領域Q2では、長軸部材20の寸法精度は向上する。しかし、成形品の収縮による金型への食い付きが大きくなり、成形品20´の取出しの際に離型不良が発生する。従って、成形品20´の取出しの際にそれが折れることがある。
【0081】
従って、長軸部材20の寸法精度と溶融状態の合成樹脂材料の硬化の進行度合とを考慮して中空部22内のガスの保圧時間を設定する。
【0082】
なお、ガスの保圧中に、成形機本体40の側では、次の成形品製造のために、ペレット42を計量する。このとき、計量精度を向上させるために、成形機本体40側の加圧溶融室42bに貯溜の溶融状態の合成樹脂材料4´にスクリュロッド42cにより背圧(樹脂注入部31の注入通路33に溶融樹脂が停留する程度の圧力)を加えながら計量する。この背圧P0がガスの保圧圧力P1よりも高いと、図28(a)に示すように、注入通路33に存在する溶融状態の合成樹脂材料4´の一部が樹脂注入部31に漏れ出て、貫通穴24の一部を塞ぐことになる。従って、ガスの保圧圧力P1を背圧P0よりも大きく設定する。このように、ガスの保圧圧力P1を背圧P0よりも大きく設定すると、図28(b)に示すように、注入通路33に存在する溶融状態の合成樹脂材料4´が注入通路33内に押し込まれ、貫通穴24が塞がれるのを防止できる。この停留圧力はCPU(制御装置)によって制御される。
【0083】
すなわち、媒体注入装置40DもCPUによって注入圧力がコントロールされ、この圧力P1が停留圧力P0よりも高い。この媒体注入装置40Dの作動は、溶融樹脂4の内面が安定するまで行われるのが好ましい。
【0084】
その溶融樹脂4の内面の安定は、第1軸部キャビティ29内に存在する溶融樹脂と本体部キャビテイ内に存在する溶融樹脂とに連通する箇所に存在する溶融樹脂の内面の温度が軟化点以下の温度となることにより定められる。
【0085】
次に、図24(c)に示すように、中空部22内のガスの圧力ははるかに外気圧よりも高いので、成形用金型内で冷却固化した成形品20´の中空部22内に溜ったガスをガスノズル32から抜き取る(図25のS6、S7参照)。媒体注入装置40Dはそのガスの除去装置としても機能する。
【0086】
そして、成形用金型から成形品20´を取り外す(図25のS8参照)。
【0087】
次に、図23(d)に示すように、成形品20´の不要部分を切断して、図24(e)に示す長軸部材20を仕上げる。
【0088】
【実施例7】
図29、図30、図31は本発明に係わる長軸部材の成形装置及び成形方法の他の実施例を示している。
【0089】
この実施例では、固定金型26に余分樹脂受入キャビティ34の内壁に開口する中空形成媒体流出部(穴、又はパイプ)40Eが設けられている。固定金型26に中空形成媒体流出部40Eを設けたわけは、その構成が簡単だからである。
【0090】
この中空形成媒体流出部40Eはその先端40Gが余分樹脂受入キャビティ34の中空34´内に突出する構成としても良い。中空形成媒体流出部40Eの途中には開閉バルブ(流出部開閉制御手段)40Fが設けられている。この開閉バルブ40FはCPUによって制御され、中空34´が所望の大きさとなるように、ガスが中空形成媒体流出部40Eから流出するのを一定時間禁止するため、開閉バルブ40Fが閉じられる。中空形成媒体流出部40Eの先端40Gが余分樹脂受入キャビティ34の内壁面と面一の場合には、CPUはガス圧力によりガスが溶融樹脂4を突き破って中空形成媒体流出部40Eから抜けでない程度以上に硬化した時に開閉バルブ40Fを開成するようにしても良い。
【0091】
この実施例では、ガスの注入方向と直交する方向からガスを流出させる構成としているが、余分樹脂受入キャビティ34のガスの注入方向最奥部の内壁面40Hに開口する中空形成媒体流出部40Eを設け、成形品キャビティ28、29、30の内表面に溶融樹脂が行き渡り、所望の形状の成形品20´が成形され、溶融樹脂の内表面が所望の硬化状態となったとき、ガス注入/ガス抜き手段40Dにより、中空部22内のガスの圧力を高め、余分樹脂受入キャビテイ34内に充填された溶融樹脂を突き破ってガスを中空形成媒体流出部40Eから流出させても良い。この場合、ガス注入/ガス抜き手段40Dはガス圧力可変手段として機能する。
【0092】
この実施例による成形方法は、図31(a)に示すように、開閉バルブ40FをCPUにより開いた状態で溶融樹脂4を成形品キャビテイに注入するのが好ましいが、開閉バルブ40Fを閉じた状態で溶融樹脂4を注入してもよい。
【0093】
次に、図31(b)に示すように、CPUにより開閉バルブ40Fを閉じ、加圧ガスを成形品キャビティ内の溶融樹脂に注入する。開閉バルブ40Fにより中空形成媒体流出部40Eが閉じられているので、中空形成媒体流出部40Eからガスが流出するのが防止され、所望の形状の成形品が形成される。次に、所定時間経過後に、図31(c)に示すように、CPUにより開閉バルブ40Fを開く。これにより、中空形成媒体流出部40Eからガスが流出する。残余の工程(図31(d)、図31(e))は先に説明した工程と同じなので、その説明は省略する。
【0094】
【発明の効果】
本発明に係る長軸部材は、中心軸に対して対称形状とされているので、成形の際に、曲がり変形が生じにくく、しかも、軽くて、外観上の見栄えも良好であるという効果を奏する。
【0095】
特に、長軸部材の軸部に貫通穴を有するインサート部材を設け、回転動力を受けるためのインサート部材の貫通穴を構成する内周壁が、本体部を構成する合成樹脂材料に覆われ、この合成樹脂材料がその内周壁に付着するので、インサート部材をその軸方向から引っ張ったときの引き抜き強度が向上する。
【0096】
インサート部材の貫通穴の断面形状を円錐形状(テーパ状)としたものにあっては、溶融状態の合成樹脂材料の成形用キャビティへの注入、ガスの溶融状態の合成樹脂材料への注入がスームズに進行するため、成形不良品の発生の低減を図ることができる。
【0097】
本発明に係わる長軸部材の成形用金型によれば、成形品キャビティに注入された余分の樹脂を受け入れるための余分樹脂受入キャビティを形成したので、中空率の変動を吸収でき、肉厚の均一なかつ変形による曲がりの少ない長軸部材を成形できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる長軸部材の縦断面図である。
【図2】図1に示す長軸部材の成形用金型の部分断面図である。
【図3】図2に示す長軸部材の成形用金型により成形された成形品の縦断面図である。
【図4】本発明に係わる長軸部材の縦断面図で、一方の軸部がインサート部材からなる長軸部材を示している。
【図5】本発明に係わる長軸部材の縦断面図で、他方の軸部がインサート部材からなる長軸部材を示している。
【図6】本発明に係わる長軸部材の縦断面図で、両端の軸部がインサート部材からなる長軸部材を示している。
【図7】図5に示す長軸部材の成形用金型の部分断面図で、成形品キャビティに溶融状態の合成樹脂材料を注入した状態を示している。
【図8】図7に示す溶融状態の合成樹脂材料に加圧ガスを注入して溶融状態の合成樹脂材料を膨らませた状態を示している。
【図9】図8に示す成形用金型の余分樹脂受入キャビティ近傍の部分拡大断面図である。
【図10】図7に示す長軸部材の成形用金型により成形された成形品を示す縦断面図である。
【図11】両端の軸部がインサート部材からなる長軸部材の成形工程の一例を示す縦断面図である。
【図12】本発明に係わる長軸部材の断面図で、両端の軸部がテーパ形状の貫通穴を有するインサート部材からなる長軸部材を示している。
【図13】図12に示す長軸部材の成形に使用する成形用金型の部分縦断面図である。
【図14】図12に示す長軸部材の成形用金型の部分断面図で、成形品キャビティに溶融状態の合成樹脂材料を注入した状態を示している。
【図15】図14に示す溶融状態の合成樹脂材料に加圧ガスを注入して溶融状態の合成樹脂材料を膨らませた状態を示している。
【図16】本発明に係わる長軸部材の他の実施例を示し、長軸部材の周回り方向に回転非対称の突起が形成され、一部を肉抜きした長軸部材の縦断面図である。
【図17】図16の矢印X−X線に沿う断面図である。
【図18】図16に示す長軸部材の全体形状を示す詳細斜視図である。
【図19】長軸部材の周回り方向に回転非対称の突起が形成された長軸部材の縦断面図で、肉抜きが設けられていない長軸部材を示している。
【図20】図19の矢印Y−Y線に沿う断面図である。
【図21】本発明に係わる長軸部材の成形に使用する成形装置の概略構成を示す説明図である。
【図22】図21に示す成形用金型の部分拡大図であって、水冷用通路の説明図である。
【図23】CPUと各制御手段との関係を示すブロック図である。
【図24】本発明に係わる長軸部材の成形方法の一例を示す説明図であって、
(a)は成形用金型の成形品キャビティに溶融状態の合成樹脂材料を注入した状態を示し、
(b)はその溶融状態の合成樹脂材料に加圧ガスを注入して所定時間保圧して冷却固化した状態を示し、
(c)はその冷却固化により形成された成形品の中空部に存在する加圧ガスのガス抜きを行う状態を示し、
(d)は成形用金型から取り出された成形品の断面図を示し、
(e)はその成形品の不要部分を切断することにより形成された長軸部材を示している。
【図25】長軸部材の成形方法の工程を示すフローチャートである。
【図26】成形用金型のガスノズル近傍の拡大図を示し、
(a)は長軸部材の成形に使用する合成樹脂材料の粘度が高い場合のガス流路を示し、
(b)長軸部材の成形に使用する合成樹脂材料の粘度が低い場合のガス流路を示している。
【図27】ガス保圧時間と長軸部材の寸法精度との関係を説明する説明図であって、
(a)はガス保圧時間と長軸部材の寸法精度との関係を示す特性曲線図、
(b)はガスノズル近傍の成形用金型の部分拡大図で、ガス保圧時間が短い場合の不具合を説明するための説明図である。
【図28】成形機本体側の溶融状態の合成樹脂材料に加える背圧と加圧ガスの保圧圧力との関係を説明するための成形用金型のガスノズル近傍の拡大図であって、 (a)は背圧が加圧ガスの保圧圧力よりも高いことにより、樹脂注入部が塞がれている状態を示し、
(b)は背圧が加圧ガスの保圧圧力よりも低いことにより樹脂注入部が塞がれていない状態が示されている。
【図29】 本発明に係わる長軸部材の成形装置の他の実施例を示し、
本発明に係わる長軸部材の成形に使用する成形装置の概略構成を示す説明図である。
【図30】本発明に係わる長軸部材の成形装置の他の実施例を示し、CPUと各制御手段との関係を示すブロック図である。
【図31】本発明に係わる長軸部材の成形方法の他の例を示す説明図であって、
(a)は成形用金型の成形品キャビティに溶融状態の合成樹脂材料を注入した状態を示し、
(b)はその溶融状態の合成樹脂材料に加圧ガスを注入して所定時間保圧して冷却固化した状態を示し、
(c)はその冷却固化により形成された成形品の中空部に存在する加圧ガスのガスを流出させる状態を示し、
(d)は成形用金型から取り出された成形品の断面図を示し、
(e)はその成形品の不要部分を切断することにより形成された長軸部材を示している。
【図32】従来の長軸部材成形用金型を用いて長軸部材を成形する工程を示す部分断面図である。
【図33】従来の長軸部材成形用金型により成形された長軸部材の一例を示す断面図である。
【図34】従来の長軸部材成形用金型を用いて、一端部にインサート部材が挿入された長軸部材を成形する工程を示す部分断面図である。
【図35】従来の長軸部材成形用金型を用いて、両端部にインサート部材が挿入された長軸部材を成形する工程を示す断面図である。
【符号の説明】
4…溶融状態の合成樹脂材料
20…長軸部材
21…本体部
22…中空穴
23…軸部
23´…金属製シャフト
24…貫通穴
28…本体部キャビティ
32…ガスノズル
34…余分樹脂受入キャビティ
O1…回転中心軸
O2…キャビティ中心軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes a hollow portion formed of a synthetic resin material and extending substantially in the direction in which the central axis extends, substantially concentric with the central axis, and hollow portions at both ends in the extending direction of the hollow portion. The present invention relates to a long shaft member in which a through hole communicating with the outside is formed, and the through hole is substantially concentric with the central axis. More specifically, a small-diameter shaft portion is formed at both ends of a main body portion that has a hollow portion that is substantially concentric with the central shaft and extends in the direction in which the central shaft extends, and that penetrates the hollow portion to the outside. The present invention relates to a long shaft member in which a hole is formed and the through hole is substantially concentric with a central axis, and a molding die for the long shaft member. In particular, the present invention relates to a molding die suitable for molding a long shaft member in which a screw for conveying toner or the like is formed on the outer periphery of a main body.
[0002]
[Prior art]
When the long shaft member is cut from a round bar made of synthetic resin, the cost of the synthetic resin material used for manufacturing the long shaft member increases, and the weight of the long shaft member increases. Further, in the long shaft member used for transporting toner or the like, a plurality of spiral projections constituting a toner transport screw or the like are provided on the outer periphery of the main body portion at intervals, and both end portions in the axial direction of the main body portion are provided. Since it is necessary to provide a shaft portion, the shape of the article is complicated. When such a long shaft member is cut from a round bar made of synthetic resin, the shape of the article is complicated, so that the number of processing steps is increased and the product cost is increased accordingly.
[0003]
Therefore, a technique for integrally molding this type of long shaft member as a whole is known (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-208460). In this technique (gas injection method), as shown in FIG. 32, a
[0004]
In this technique, a predetermined amount of the molten synthetic resin injected into the molded
[0005]
That is, as shown in FIG. 33, a
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the long shaft member 8 formed by this kind of technique is such that the pressurized gas supplied from the
[0007]
In addition, a metal shaft may be used for the
[0008]
The hollowness fluctuates based on this measurement variation. That is, molten resin is metered into the mold for molding so that the hollow ratio is about 30% of the volume of the molded product, and 70% of the cavity volume is injected. Therefore, when the amount of the molten resin is large, a
[0009]
On the other hand, when the amount of the molten resin is small, the thickness in the vicinity of the
[0010]
When the
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a long shaft member that can be manufactured by integral molding, has a good appearance, is inexpensive, light in weight, and has little bending deformation, and the long shaft member An object of the present invention is to provide a molding die for use in molding of the above.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The long shaft member according to
In the long shaft member according to
The long-axis member according to
The long axis member according to
The molding die for a long shaft member according to
The molding die for a long shaft member according to
The molding die for a long shaft member according to
The molding die for a long shaft member according to claim 8 has a hollow portion in which a main body portion formed of a synthetic resin material is substantially concentric with the central axis and extends long in a direction in which the central axis extends, First and second shaft portions having a diameter smaller than that of the main body portion are formed at both ends of the main body portion, and through holes are formed in the respective shaft portions so as to communicate the hollow portion to the outside. The shaft portion is formed of a metal insert member that is substantially concentric with the shaft and inserted into at least one end of the main body portion, and the through hole is formed in the insert member. A body part cavity having a cavity central axis corresponding to the central axis of the main body part, the inner peripheral wall forming the main body part being covered with a synthetic resin material forming the main body part And formed at both ends of the main body The first for forming the shaft portion, and a second shaft portion cavity, for forming the hollow portion to the body portion cavity through the first shaft portion cavity A gas injection part for injecting a gas; a resin injection part for injecting a molten resin from a direction intersecting the gas injection direction provided on the cavity side of the gas injection part; and a molten resin filled in the cavity An extra resin receiving cavity communicated with the main body cavity through the second shaft cavity to receive extra resin that is extraneous in the cavity due to the gas injection, and the extra resin receiving cavity And a hollow forming medium outflow portion communicating with the opening and an open / close valve for opening and closing the hollow forming medium outflow portion.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The long shaft member and its molding die according to the present invention will be described below together with a molding apparatus and a molding method for the long shaft member.
[0027]
[Example 1]
In FIG. 1, 20 is a long shaft member. The
[0028]
FIG. 2 shows a molding die for the
[0029]
In this molding die, a molten synthetic resin material is injected into the
[0030]
This molded
[0031]
For details of the method of forming the
[0032]
[Example 2]
4 to 11 show a second embodiment of the
[0033]
FIG. 4 shows a
[0034]
The same molding die as shown in FIG. 2 can be used, and in this case, a
[0035]
That is, a
[0036]
A long shaft member 20 (see FIG. 5) in which a
[0037]
In the case of the
[0038]
An outline of a method of forming the
[0039]
7 to 10 show a method of forming the long shaft member 20 (see FIG. 5) in which a
[0040]
First, as shown in FIG. 7, the molten
[0041]
The molten
[0042]
Since the
[0043]
As shown in FIG. 10, the molded
[0044]
FIG. 11 shows an explanatory view in the case where the long shaft member 20 (see FIG. 6) is formed by inserting the
[0045]
[Example 3]
12 to 15 show a third embodiment of the
[0046]
In order to form the
[0047]
Next, in FIG. 15, gas is injected from the direction of the central axis O <b> 2, and the
[0048]
Further, in the
[0049]
In this embodiment, the
[0050]
[Example 4]
19 and 20 show the long-
[0051]
Therefore, as shown in FIGS. 16, 17, and 18, the lightening portion extends from one side to the other side of the longitudinal direction
[0052]
As described above, when the lightening
[0053]
That is, in the longitudinal
[0054]
[Example 5]
FIG. 21 shows a schematic diagram of the overall configuration of the molding apparatus for the
[0055]
In FIG. 21,
[0056]
This is for the reason explained below.
[0057]
The molten
[0058]
However, if the temperature of the portion of the molding die near the
[0059]
Therefore, in order to reduce the curing rate of the molten
[0060]
The reason for setting the temperature of the cooling water supplied to the
[0061]
The reason for setting the temperature of the cooling water supplied to the
[0062]
Control of start and end of injection filling for each molding cycle, control of cooling water flow to injection molding machine
[0063]
That is, as shown in FIG. 23, the CPU, via the input output interface, the injection molding machine
[0064]
The temperature adjusting means (temperature control devices) 40B and 40C pass through the
[0065]
[Example 6]
Details of the method of forming the
[0066]
In addition, in this Example 6, the case where the
[0067]
First, as shown in FIG. 24 (a), the metal shaft 23 'is set in a molding die and the die is closed (see step S1 in FIG. 25). Next, the molten
[0068]
For the
[0069]
When an ABS resin having a different viscosity was used to evaluate moldability (international test method standard (abbreviated as ASTM)), the following results were obtained.
[0070]
Here, comparison was made with respect to two types of ABS resins, product names NC411-G30 and NC100-G30 manufactured by Technopolymer. In all cases, the glass fiber content was 30% by weight. The product name NC411-G30 is 12.0 g / min under a melt flow rate of 220 degrees and 98 N, and has a high viscosity. On the other hand, product name NC100-G30 is 40.0 g / min under a melt flow rate of 220 degrees and 98 N, and has a low viscosity.
[0071]
When a molding experiment was performed on these two types of ABS, uneven thickness occurred in the ABS resin having a high viscosity of the
[0072]
This is considered to be because, as shown in FIG. 26A, when the viscosity of the
[0073]
The temperature of the molten
[0074]
Next, as shown in FIG. 24B, gas is injected into the
[0075]
The gas pressure is 50 to 300 kg / cm.2Can be selected within the range of 110 kg / cm.2Injection was performed at a pressure of. If the gas pressure is too low, a sufficiently hollow molded
[0076]
Then, the gas pressure is maintained for a certain time. As a result, the molten
[0077]
That is, the relationship shown by the graph in FIG. 27A is obtained between the gas holding time and the dimensional accuracy of the molded
[0078]
That is, using the first and
[0079]
In FIG. 27 (a), the symbol Q0 is a characteristic curve showing the relationship between the gas holding time and the dimensional accuracy of the molded product 20 '. Since the
[0080]
On the other hand, in the region Q2 where the pressure holding time is long, the dimensional accuracy of the
[0081]
Therefore, the pressure holding time of the gas in the
[0082]
During the pressure holding of the gas, the
[0083]
That is, the injection pressure of the
[0084]
The stability of the inner surface of the
[0085]
Next, as shown in FIG. 24 (c), the pressure of the gas in the
[0086]
Then, the molded
[0087]
Next, as shown in FIG.23 (d), the unnecessary part of molded product 20 'is cut | disconnected and the
[0088]
[Example 7]
29, 30 and 31 show another embodiment of a long shaft member forming apparatus and method according to the present invention.
[0089]
In this embodiment, the fixed
[0090]
The hollow forming
[0091]
In this embodiment, the gas is caused to flow out from the direction perpendicular to the gas injection direction. However, the hollow forming
[0092]
In the molding method according to this embodiment, as shown in FIG. 31 (a), it is preferable to inject the
[0093]
Next, as shown in FIG. 31 (b), the CPU closes the open /
[0094]
【The invention's effect】
Since the long shaft member according to the present invention has a symmetrical shape with respect to the central axis, there is an effect that bending deformation hardly occurs during molding, and it is light and has a good appearance. .
[0095]
Especially, it has a through hole in the shaft part of the long shaft memberInsert members are provided,The inner peripheral wall constituting the through hole of the insert member for receiving rotational power is covered with the synthetic resin material constituting the main body, and this synthetic resin material is applied to the inner peripheral wall.Because it adheresThe pull-out strength when the insert member is pulled from the axial direction is improved.
[0096]
In the case where the cross-sectional shape of the through hole of the insert member is conical (tapered), the injection of the molten synthetic resin material into the molding cavity and the injection of the gas into the molten synthetic resin material is smooth. Therefore, it is possible to reduce the occurrence of defective molding.
[0097]
According to the molding tool for a long shaft member according to the present invention, since the extra resin receiving cavity for receiving the extra resin injected into the molded product cavity is formed, the fluctuation of the hollow ratio can be absorbed, and the wall thickness can be increased. A long shaft member that is uniform and has little bending due to deformation can be formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a long shaft member according to the present invention.
2 is a partial cross-sectional view of a long-axis member molding die shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a molded product formed by a long die molding tool shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a long shaft member according to the present invention, and shows a long shaft member in which one shaft portion is an insert member.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a long shaft member according to the present invention, in which the other shaft portion shows a long shaft member made of an insert member.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a long shaft member according to the present invention, and shows a long shaft member in which shaft portions at both ends are made of insert members.
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the molding die for the long shaft member shown in FIG. 5, showing a state in which a synthetic resin material in a molten state is injected into the molded product cavity.
8 shows a state in which a pressurized synthetic gas is injected into the molten synthetic resin material shown in FIG. 7 to expand the molten synthetic resin material.
9 is a partially enlarged cross-sectional view of the molding die shown in FIG. 8 in the vicinity of an excess resin receiving cavity.
10 is a longitudinal sectional view showing a molded product formed by the long-axis member forming die shown in FIG.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing an example of a long-axis member forming process in which shaft portions at both ends are made of insert members.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a long shaft member according to the present invention, showing a long shaft member made of an insert member in which both end shaft portions have tapered through holes.
13 is a partial longitudinal sectional view of a molding die used for molding the long shaft member shown in FIG. 12. FIG.
14 is a partial cross-sectional view of the long-axis member molding die shown in FIG. 12, showing a state in which a synthetic resin material in a molten state is injected into a molded product cavity.
15 shows a state in which a pressurized synthetic gas is injected into the molten synthetic resin material shown in FIG. 14 to expand the molten synthetic resin material.
FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a long shaft member showing another embodiment of the long shaft member according to the present invention, in which a rotationally asymmetric protrusion is formed in the circumferential direction of the long shaft member, and a part thereof is thinned. .
17 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG.
18 is a detailed perspective view showing the overall shape of the long shaft member shown in FIG. 16. FIG.
FIG. 19 is a longitudinal sectional view of a long shaft member in which a rotationally asymmetric protrusion is formed in a circumferential direction of the long shaft member, and shows the long shaft member that is not provided with a thinning.
20 is a cross-sectional view taken along the line YY of FIG.
FIG. 21 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a molding apparatus used for molding a long shaft member according to the present invention.
22 is a partially enlarged view of the molding die shown in FIG. 21, and is an explanatory view of a water cooling passage. FIG.
FIG. 23 is a block diagram illustrating a relationship between a CPU and each control unit.
FIG. 24 is an explanatory view showing an example of a method for forming a long shaft member according to the present invention,
(A) shows a state in which a synthetic resin material in a molten state is injected into a molded product cavity of a molding die,
(B) shows a state in which a pressurized gas is injected into the molten synthetic resin material and held for a predetermined time to be cooled and solidified,
(C) shows the state of degassing the pressurized gas present in the hollow part of the molded product formed by the cooling and solidification,
(D) shows a cross-sectional view of the molded product taken out from the molding die,
(E) has shown the long-axis member formed by cut | disconnecting the unnecessary part of the molded article.
FIG. 25 is a flowchart showing steps of a method for forming a long shaft member.
FIG. 26 shows an enlarged view of the vicinity of the gas nozzle of the molding die,
(A) shows the gas flow path when the viscosity of the synthetic resin material used for molding the long shaft member is high,
(B) The gas flow path when the viscosity of the synthetic resin material used for molding the long shaft member is low is shown.
FIG. 27 is an explanatory view for explaining the relationship between the gas holding time and the dimensional accuracy of the long shaft member,
(A) is a characteristic curve diagram showing the relationship between the gas holding time and the dimensional accuracy of the long shaft member,
(B) is the elements on larger scale of the molding die near a gas nozzle, and is explanatory drawing for demonstrating the malfunction in case gas holding time is short.
FIG. 28 is an enlarged view in the vicinity of the gas nozzle of the molding die for explaining the relationship between the back pressure applied to the molten synthetic resin material on the molding machine main body side and the holding pressure of the pressurized gas. a) shows a state in which the resin injection portion is blocked by the fact that the back pressure is higher than the holding pressure of the pressurized gas,
(B) shows a state in which the resin injection portion is not blocked because the back pressure is lower than the holding pressure of the pressurized gas.
FIG. 29 shows another embodiment of a long shaft member forming apparatus according to the present invention,
It is explanatory drawing which shows schematic structure of the shaping | molding apparatus used for shaping | molding of the long axis member concerning this invention.
FIG. 30 is a block diagram showing another embodiment of the long shaft member forming apparatus according to the present invention and showing the relationship between the CPU and each control means.
FIG. 31 is an explanatory view showing another example of a method for forming a long shaft member according to the present invention,
(A) shows a state in which a synthetic resin material in a molten state is injected into a molded product cavity of a molding die,
(B) shows a state in which a pressurized gas is injected into the molten synthetic resin material and held for a predetermined time to be cooled and solidified,
(C) shows a state in which the gas of the pressurized gas existing in the hollow portion of the molded product formed by the cooling and solidification flows out,
(D) shows a cross-sectional view of the molded product taken out from the molding die,
(E) has shown the long-axis member formed by cut | disconnecting the unnecessary part of the molded article.
FIG. 32 is a partial cross-sectional view showing a process of forming a long shaft member using a conventional long shaft member forming mold.
FIG. 33 is a cross-sectional view showing an example of a long shaft member molded by a conventional long shaft member molding die.
FIG. 34 is a partial cross-sectional view showing a process of forming a long shaft member with an insert member inserted into one end using a conventional long shaft member forming mold.
FIG. 35 is a cross-sectional view showing a process of forming a long shaft member with insert members inserted at both ends using a conventional long shaft member forming mold.
[Explanation of symbols]
4 ... Synthetic resin material in the molten state
20 ... Long shaft member
21 ... Main unit
22 ... Hollow hole
23 ... Shaft
23 '... Metal shaft
24 ... through hole
28 ... Body cavity
32 ... Gas nozzle
34. Extra resin receiving cavity
O1 Rotation center axis
O2 ... Cavity center axis
Claims (8)
前記本体部の中心軸に対応するキャビティ中心軸を有して前記本体部を成形する本体部キャビティと、前記本体部の両端部に形成された軸部を成形するための第1、第2軸部キャビティと、前記中空部を形成するための中空形成媒体を前記第1軸部キャビティを通じて注入する媒体注入部と、前記媒体注入部よりもキャビティ側に設けられて溶融樹脂を注入する樹脂注入部と、前記キャビティ内に充填された溶融樹脂のうち前記中空形成媒体の注入により該キャビティ内で余分となる余分樹脂を前記第2軸部キャビティを通じて受け入れる余分樹脂受入キャビティと、該余分樹脂受け入れキャビティを外部に連通する中空形成媒体流出部と、該中空形成媒体流出部を開閉する開閉バルブとを有する成形用金型。A main body portion formed of a synthetic resin material has a hollow portion that is substantially concentric with the central axis and extends long in the direction in which the central axis extends, and has a first diameter smaller than the main body portion at both ends of the main body portion, A second shaft portion is formed, and each shaft portion is formed with a through hole that communicates the hollow portion with the outside. The through hole is substantially concentric with the central axis , and the shaft portion is at least the main body portion. A synthetic resin material formed by a metal insert member inserted at one end, the through hole is formed in the insert member, and the insert member has an inner peripheral wall constituting the through hole forming the main body portion. A long-axis member molding die covered with
A main body cavity having a cavity central axis corresponding to the central axis of the main body, and forming the main body, and first and second shafts for forming the shaft formed at both ends of the main body. A cavity, a medium injection part for injecting a hollow forming medium for forming the hollow part through the first shaft cavity, and a resin injection part provided on the cavity side of the medium injection part for injecting molten resin An extra resin receiving cavity for receiving excess resin in the cavity by injection of the hollow forming medium out of the molten resin filled in the cavity through the second shaft cavity, and the extra resin receiving cavity. A molding die having a hollow forming medium outflow portion communicating with the outside and an open / close valve for opening and closing the hollow forming medium outflow portion .
前記本体部の中心軸に対応するキャビティ中心軸を有して前記本体部を成形する本体部キャビティと、前記本体部の両端部に形成された軸部を成形するための第1、第2軸部キャビティと、前記第1軸部キャビティを介して前記本体部キャビティに前記中空部を形成するためのガスを注入するガス注入部と、前記ガス注入部よりもキャビティ側に設けられて前記ガスの注入方向と交差する方向から溶融樹脂を注入する樹脂注入部と、前記キャビティ内に充填された溶融樹脂のうち前記ガスの注入により該キャビティ内で余分となる余分樹脂を受け入れるために前記第2軸部キャビティを介して前記本体部キャビティと連通された余分樹脂受入キャビティと、該余分樹脂受け入れキャビティを外部に連通する中空形成媒体流出部と、該中空形成媒体流出部を開閉する開閉バルブとを有する成形用金型。A main body portion formed of a synthetic resin material has a hollow portion that is substantially concentric with the central axis and extends long in a direction in which the central axis extends, and has a first diameter smaller than the main body portion at both ends of the main body portion. A second shaft portion is formed, and each shaft portion is formed with a through hole that communicates the hollow portion with the outside. The through hole is substantially concentric with the central axis, and the shaft portion is at least one of the main body portions. Formed by a metal insert member inserted at the end of the insert member, the through hole is formed in the insert member, and the insert member is a synthetic resin material in which an inner peripheral wall constituting the through hole forms the main body portion. A mold for molding a long-axis member that is coated ,
A main body cavity having a cavity central axis corresponding to the central axis of the main body, and forming the main body, and first and second shafts for forming the shaft formed at both ends of the main body. and Department cavity, a gas injection unit for injecting gas for forming said hollow portion to the body portion cavity through the first shaft portion cavity, the gas provided in the cavity side of the gas injection section A resin injection portion for injecting a molten resin from a direction intersecting the injection direction, and the second shaft for receiving excess resin in the cavity due to the gas injection among the molten resin filled in the cavity. and extra resin receiving cavity communicates with the body portion cavity through the section cavity, a hollow forming medium outlet portion communicating the該余component resin receiving cavity to the outside, the hollow formation Mold and a closing valve for opening and closing the body outlet portion.
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