JP4846631B2

JP4846631B2 - 樹脂製ヘリカル歯車の成形金型及びこの成形金型を用いて成形された樹脂製ヘリカル歯車

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Publication number: JP4846631B2
Application number: JP2007064725A
Authority: JP
Inventors: 孝次小林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2027-03-14
Also published as: CN101264652A; CN101264652B; JP2008221687A

Description

本発明は、樹脂製ヘリカル歯車の成形金型及びこの成形金型を用いて成形された樹脂製ヘリカル歯車の改良に関する。

従来から、樹脂製ヘリカル歯車、例えば、図１に示す二段歯車構造の樹脂製はすば歯車１には、回動軸部（ボス部）２とこの回動軸部２の直径よりも大径でかつ回動軸部２と同軸の大径部３とを有するものが知られている。その回動軸部２は貫通穴２ａを有する。

その回動軸部２の外周部にはその一端部側にヘリカル形状の歯部４が形成されている。大径部３はその回動軸部２の他端側に設けられ、大径部３の外周部にはヘリカル形状の歯部５が形成されている。

その大径部３とこの大径部３の外周部との間には薄板状のウエブ６とされており、このウエブ６にはその他端側に向く面の側に図２（ａ）、（ｂ）に示すように、回動軸部２と同心の環状リブ３ａ、３ｂと回動軸部２を中心にして放射状に延びる放射状リブ３ｃ、３ｄが設けられている。その大径部３の一端側を向く面の側には環状溝３ｅが形成されている。

この樹脂製はすば歯車１は、例えば、図３に示す樹脂製はすば歯車成形用の成形金型７を用いて成形される。

その成形金型７は、一対の分割金型としての固定型８と可動型９とから大略構成されている。この固定型８と可動型９とは協働して回動軸部２の形状と大径部３の形状とに対応するキャビティ１０を構成している。固定型８には回転駒１１がボールベアリング１２を介して回転可能に設けられている。回転駒１１には歯部４に対応するキャビティ１１ａが設けられている。

可動型９には主として大径部３に対応するキャビティ１３ａを形成するための金型駒１３と主として貫通穴２ａを形成するための金型駒１４と主としてリム部３ｃを形成するための金型駒１５とが設けられている。

その金型駒１３にはボールベアリング１６を介して回転駒１７が回転可能に設けられている。

固定型８にはゲート１８が設けられ、このゲート１８は回動軸部２の歯部４が形成されている端面（一側端面）２ｂ（図４参照）に対応する箇所に開口１８ａを有する。この開口１８ａは貫通穴２ａの周回り方向に複数個設けられている。

樹脂製はすば歯車１の成形は、ゲート１８から矢印Ａ１で示すように加圧溶融樹脂を注入し、加圧溶融樹脂を冷却硬化させて樹脂製はすば歯車１を成形する。

次に、固定型８から離間させる方向矢印Ａ２方向に可動型９を駆動する。

すると、樹脂製はすば歯車１の歯部４がヘリカル形状であるので、回転駒１１が回転され、樹脂製はすば歯車１の回動軸部２に相当する成形部が固定型８から離脱される。

ついで、二点鎖線で示すイジェクトピン１９を矢印Ａ３方向に可動させる。すると、回転駒１７が回転され、樹脂製はすば歯車１の大径部３が可動型９から離脱され、これにより、樹脂製はすば歯車１が可動型９から取り外される。

なお、本発明に係わる類似の技術として、射出成形品の離型を良好に行うために回転駒を設けたものは知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−５８４６５号公報

ところで、この従来の成形金型７では、ゲート１８の開口１８ａが樹脂製はすば歯車１の回動軸部２の端面２ｂに相当する箇所、すなわち、回動軸部２の歯部４の近傍に開口１８ａを有する構成であるので、開口１８ａの直近傍に形成されるべき例えば歯４ａ’と各開口１８ａから遠い位置に形成されるべき歯４ａ”とでは、加圧溶融樹脂の到達時間が異なり、回動軸部２の周回り方向についての加圧溶融樹脂の流れの影響が回動軸部２の外周に形成されるべき歯部４の成形精度に直接影響するという問題がある。

すなわち、ゲート１８の開口１８ａの直近傍に相当する箇所に形成される歯部４の成形精度は確保することができるが、ゲート１８の開口１８ａと開口１８ａとの間に相当する箇所に形成される歯部４では、加圧溶融樹脂の流れが不安定になるために、全体として歯部４の成形精度を確保し難いという不都合がある。

この問題を解決するために、ディスクゲートを用いて、回動軸部２の中心Ｏに相当する箇所に開口を形成し、中心Ｏから周辺に向かって加圧溶融樹脂を放射状に流すことが考えられる。

このディスクゲートを用いると、回動軸部２の歯部４が形成されべき箇所への到達時間の均等化が図られ、ひいては、加圧溶融樹脂の流れの安定化が図られるので、歯部４の成形精度の確保を図ることができる（なお、ディスクゲートについては、例えば、特開平１０−２４４５４号公報を参照されたい）。

ところが、この種のディスクゲートを用いて、歯部４の成形精度の確保を図ることにすると、成形後に回動軸部２の端面２ｂにディスクゲートを設けた分だけ余肉部が生じるために、樹脂製はすば歯車１の回動軸部２の端面２ｂをカットして仕上げなければならないという不都合がある。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、高精度のヘリカル形状の歯部を有する樹脂製ヘリカル歯車を簡単な構成で成形することのできる成形金型及びこれを用いて成形された樹脂製ヘリカル歯車を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、回動軸部の直径よりも大径の大径部を有しかつ前記回動軸部の外周部にヘリカル形状の歯部が形成されると共に前記大径部の外周部にヘリカル形状の歯部が形成されしかも前記大径部にはその外周部と前記回動軸部との間に放射状のリム部を有するウエブが形成されている樹脂製ヘリカル歯車を成形するための成形金型であって、
前記回動軸部の形状と前記大径部との形状に対応するキャビティを協働して構成する一対の分割金型からなり、該一対の分割金型の一方の金型は固定型であり、他方の金型は前記固定型に対して離間・接近する可動型であり、前記固定型には前記大径部の外周部に形成された歯部に対応するキャビティを形成するための回転駒が回転可能に設けられ、
前記可動型には前記回動軸部の外周部に形成された歯部に対応するキャビティを形成するための固定駒が設けられ、前記固定型には前記放射状のリム部に対応する箇所に前記キャビティに溶融樹脂を注入するゲートの開口が前記回動軸部を中心にして回転対称位置に複数個設けられ、かつ、前記可動型には前記樹脂製ヘリカル歯車を回転させながら前記可動型から離型させるためのイジェクトピンが設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記可動型には、前記固定型に向かって突出する位置決めピンが形成され、前記回転駒には前記可動型が臨む面の側に前記位置決めピンと協働して前記回転駒の回転方向位置を規定する位置決め穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成形金型である。

請求項３に記載の発明は、前記回転駒には、前記可動型に向かって突出する位置決めピンが形成され、前記可動型には前記回転駒に臨む面の側に前記位置決めピンと協働して前記回転駒の回転方向位置を規定する位置決め穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成形金型である。

請求項４に記載の発明は、前記樹脂製ヘリカル歯車が樹脂製はすば歯車であることを特徴とする請求項１に記載の成形金型である。

請求項１ないし請求項４に記載の発明によれば、回動軸部の各歯に相当するキャビティへ加圧溶融樹脂が到達するまでの時間差を相対的に小さくできるので、高精度のヘリカル形状の歯部を有する樹脂製ヘリカル歯車を簡単な構成で成形することができるという効果を奏する。

特に、加圧溶融樹脂の各歯部への到達時間の均質化を図ることができるので、高精度のヘリカル形状の歯部を有する樹脂製ヘリカル歯車を簡単な構成で成形することができる。

また、樹脂製ヘリカル歯車の可動型からの離型の際に慣性の小さい樹脂製ヘリカル歯車を金型駒に対して相対回転させて離脱させることができるので、離型時の歯の破損防止の向上を図ることができる。

特に、回動軸部の歯部を形成する金型駒を固定駒としたので、量産時の回動軸部の歯部の成形精度のばらつきを抑制することができる。

請求項２、請求項３に記載の発明によれば、大径部の歯部を主として成形する回転駒の回転方向角度位置を成形時毎に規定することができるので、量産時の大径部の歯部の成形精度のばらつきを抑制することができる。

このものについて、日本歯車工業会精度規格で両歯面噛み合い試験を行った結果、従来の樹脂製ヘリカル歯車は、図９（ａ）に示すように、ゲート１８ａ間の１ピッチ噛み合い誤差が１９．６μｍ、全噛み合い誤差が２７．０μｍ程度合ったが、本発明の樹脂製ヘリカル歯車は、図９（ｂ）に示すように、ゲート１８ａ間の１ピッチ噛み合い誤差が３．３μｍ、全噛み合い誤差が６．８μｍ程度となり、いわゆるＪＧＭＡ０級を達成できた。

以下に、本発明に係わる樹脂製ヘリカル歯車の成形金型及びこの成形金型を用いて成形された樹脂製ヘリカル歯車の発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図５は本発明に係わる成形金型３０の型締め時の状態を示す図、図６は本発明に係わる成形金型３０による樹脂製ヘリカル歯車としての樹脂製はすば歯車の成形直後の型開き時の状態を示す図、図７は本発明に係わる成形金型３０による樹脂製はすば歯車の離型時の状態を示す図である。

この成形金型３０は図１、図２に示す樹脂製ヘリカル歯車としてのはすば歯車１を形成するのに用いられる。この成形金型３０は一対の分割金型としての固定型３１と可動型３２とから構成されている。この固定型３１と可動型３２とは回動軸部２の形状と大径部３との形状に対応するキャビティ３３’を協働して構成する。

可動型３２はイジェクトロッド３２Ａにガイドされて上下方向に可動され、可動型３２は矢印Ｂ１方向に駆動されると、固定型３１から離間する構成とされている。

可動型３２には回動軸部２の外周部に形成された歯部４に対応するキャビティ３５ａを形成するための固定駒としての金型駒３５が設けられている。

固定型３１には各歯部４、５に対応するキャビティ３３ａ、３５ａから遠い箇所にキャビティ３３’に加圧溶融樹脂を注入するゲート３６の開口３７が複数個設けられている。ここでは、この開口３７はウエブ６が形成されるべき箇所に臨んでおり、この開口３７は回動軸部２の周回り方向回転対称位置に設けられ、その個数は６個とされている。この開口３７は、放射状のリム部３ｄに対応する箇所、すなわち、放射状の各リム部３ｄ間に設けるのがより一層望ましい。

また、固定型３１には、主として大径部３に対応するキャビティ３９ａを形成するための金型駒３９と主として貫通穴２ａを形成するための金型駒４０と主としてリム部３ｃを形成するための金型駒４１とが設けられている。更に、この固定型３１には大径部３の外周部に形成された歯部５に対応するキャビティ３３ａを形成するための回転駒３３がボールベアリング３４を介して金型駒３９に対して回転可能に設けられている。

可動型３２にはその取り付け板４２’に、金型駒３５を貫通して固定型３１に向かって延びるイジェクトピン４２が設けられている。このイジェクトピン４２、イジェクトロッド３２Ａは樹脂製はすば歯車１を可動型３２から離型させる役割を果たす。

その可動型３２には固定型３１に向かって突出する位置決めピン４３が形成されている。回転駒３３には可動型３２が臨む面の側に位置決めピン４３と協働して回転駒３３の回転方向位置を規定する位置決め穴４４が形成されている。

樹脂製はすば歯車１は、ゲート３６から矢印Ｂ２で示すように加圧溶融樹脂を注入し、加圧溶融樹脂を冷却硬化させて成形する。

次に、固定型３１から離間させる方向（矢印Ｂ１方向）に可動型３２を駆動する。

すると、樹脂製はすば歯車１の歯部４がヘリカル形状であるので、回転駒３３が樹脂製はすば歯車１の歯部４の歯のピッチ間隔に相当する角度分だけ回動軸部２を中心にして回転され、樹脂製はすば歯車１の回動軸部２に相当する成形部が固定型３１から離脱される。図６は樹脂製はすば歯車１に相当する成形品が固定型３１から離型された状態が示されている。

ついで、イジェクトピン４２、４２、イジェクトロッド３２Ａを矢印Ａ３方向に可動する。すると、樹脂製はすば歯車１に相当する成形品それ自体が回動軸部２を中心にしてかつ金型駒３５に対して樹脂製はすば歯車１の歯部４の歯のピッチ間隔に相当する角度分だけ相対的に回転されつつその軸方向に移送され、これにより、図７に示すように、樹脂製はすば歯車１の大径部３が可動型３２から離脱され、樹脂製はすば歯車１が可動型３２から取り外される。

次に、再度成形を行うときには、図８に示すように、矢印Ａ４方向に、可動型３２を固定型３１に向けて接近させ、型締めを行う。その際、位置決めピン４３が位置決め穴４４の周壁に衝合し、この位置決めピン４３によって、回転駒３３の回転角度位置が型開き前の回転角度位置に復帰される。

本発明の実施の形態によれば、加圧溶融樹脂の各歯部への到達時間の均質化を図ることができるので、より一層高精度のヘリカル形状の歯部を有する樹脂製ヘリカル歯車１を簡単な構成で成形することができる。

また、樹脂製ヘリカル歯車１の可動型３２からの離型の際に慣性の小さい樹脂製ヘリカル歯車１を金型駒３５に対して相対回転させて離脱させることができるので、離型時の歯の破損防止の向上を図ることができる。

更に、回動軸部２の歯部４を形成する金型駒３５を固定駒としたので、量産時の回動軸部２の歯部４の成形精度のばらつきを抑制することができる。

以上、発明の実施の形態では、可動型３２に固定型３１に向かって突出する位置決めピン４３を形成し、回転駒３３に可動型３１が臨む面の側に位置決めピン４３と協働して回転駒３３の回転方向位置を規定する位置決め穴４４を形成したが、可動型３２に向かって突出する位置決めピンを回転駒３３に形成し、可動型３２に回転駒３３に臨む面の側に位置決めピンと協働して回転駒３３の回転方向位置を規定する位置決め穴を形成することもできる。

従来の樹脂製はすば歯車の縦断面図である。従来の樹脂製はすば歯車の斜視図であって、（ａ）は図１に示す樹脂製はすば歯車を一端部側から見た斜視図、（ｂ）は図１に示す樹脂製はすば歯車を他端部側から見た斜視図である。従来の成形金型の型締め時の状態を示す断面図である。図１に示す樹脂製はすば歯車を一端面側から見た平面図である。本発明に係わる成形金型の型締め時の状態を示す断面図である。本発明に係わる成形金型による樹脂製はすば歯車の成形直後の型開き時の状態を示す断面図である。本発明に係わる成形金型による樹脂製はすば歯車の離型時の状態を示す断面図である。本発明に成形金型の型締め直前状態を示す断面図である。従来の樹脂製はすば歯車の歯の精度試験を比較して説明する説明図であって、（ａ）は従来の樹脂製はすば歯車の歯の噛み合い精度を説明するための説明図、（ｂ）は本発明に係わる樹脂製はすば歯車の歯の噛み合い精度を説明するための説明図である。

符号の説明

３０…成形型
３１…固定型
３２…可動型
３３…回転駒
３５…金型駒（固定駒）
３３’…キャビティ
３６…ゲート
３７…開口

Claims

回動軸部の直径よりも大径の大径部を有しかつ前記回動軸部の外周部にヘリカル形状の歯部が形成されると共に前記大径部の外周部にヘリカル形状の歯部が形成されしかも前記大径部にはその外周部と前記回動軸部との間に放射状のリム部を有するウエブが形成されている樹脂製ヘリカル歯車を成形するための成形金型であって、
前記回動軸部の形状と前記大径部との形状に対応するキャビティを協働して構成する一対の分割金型からなり、該一対の分割金型の一方の金型は固定型であり、他方の金型は前記固定型に対して離間・接近する可動型であり、前記固定型には前記大径部の外周部に形成された歯部に対応するキャビティを形成するための回転駒が回転可能に設けられ、
前記可動型には前記回動軸部の外周部に形成された歯部に対応するキャビティを形成するための固定駒が設けられ、前記固定型には前記放射状のリム部に対応する箇所に前記キャビティに溶融樹脂を注入するゲートの開口が前記回動軸部を中心にして回転対称位置に複数個設けられ、かつ、前記可動型には前記樹脂製ヘリカル歯車を回転させながら前記可動型から離型させるためのイジェクトピンが設けられていることを特徴とする成形金型。
前記可動型には、前記固定型に向かって突出する位置決めピンが形成され、前記回転駒には前記可動型が臨む面の側に前記位置決めピンと協働して前記回転駒の回転方向位置を規定する位置決め穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成形金型。
前記回転駒には、前記可動型に向かって突出する位置決めピンが形成され、前記可動型には前記回転駒に臨む面の側に前記位置決めピンと協働して前記回転駒の回転方向位置を規定する位置決め穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成形金型。
前記樹脂製ヘリカル歯車が樹脂製はすば歯車であることを特徴とする請求項１に記載の成形金型。