JP4990946B2 - ヘリカルギャ製品の製造金型 - Google Patents

Description

本発明は、ヘリカルギャ製品（ヘリカル歯車、ハスバ歯車）の製造金型に関する。

従来、この種のヘリカルギャ製品（ヘリカルギャとする）を製造する方法としては、後述する文献（１）に記載の如く、放電加工によるマスターモデルを利用する方法が、一般に行なわれている。しかし、この製造方法は、時間を要すること、また、修理と造り替え等の作業を要し、極めて、能率が悪いこと、等の問題を抱えている。この問題を解決しようとするのが、本発明である。そして、本発明と関連がある先行文献を、以下に説明する。

文献（１）は、特開２００８−２３００５３の「樹脂製ハスバ歯車の成形装置と及び製造方法」であり、この発明の要旨は、キャビティの歯形成形金型を、歯形の１ピットずつ分割した射出成形用の金型（１ピッチ金型）を成形し、この１ピッチ金型を、環状の金型ベースに枠組み嵌合する構造であり、この１ピッチ金型は、脚片（根部）を有することを特徴とし、前記金型ベースの嵌合孔に、脚部を嵌着し、所定の位置に枠組み、螺子止めすることを特徴とする。その効果は、ハスバ歯車金型を、ＮＣ放電加工機を使用せず、例えば、マシニングセンタ、ＮＣフライス等の汎用機によるミーリング加工による簡易に製造可能とすること、短時間での加工を可能とすること、等を達成できる。また、精度の良い樹脂製のハスバ歯車を製造できる。しかし、この発明は、１ピッチ金型であること、及び／又は、この１ピッチ金型には、脚片を有することから、環状のベース部材への敵嵌に手間を要すること、この敵嵌に熟練を要すること、等の問題を抱えている。また、離形（離型）時において、１ピッチ金型の歯山と、ハスバ歯車のインボリュート面との大きな摺設が考えられ、このインボリュート面の精度の低下等より、品質の劣化が考えられる。

また、文献（２）は、特開平５−１０４５８７の「合成樹脂製はすば歯車の射出成形方法」であり、この発明の要旨は、製品突出し時に、この製品を離形する際に、製品を軸方向に突出しながら、かつ他方金型に設けた回転金型を介して、はすば歯形の傾斜形状に合致するように自動回転（ベアリング）させる構造である。その効果は、寸法精度の良いはすば歯車を成形できる。しかし、この発明は、はすば歯車の突出し抵抗（押出し力と抵抗）で、回転金型を、はすば歯形の傾斜形状に合致するように回転する構造であることから、離形時において、他方金型の歯溝（凹部）と、ハスバ歯車のインボリュート面との摺設が考えられ、このインボリュート面の精度の低下等より、品質の劣化が考えられる。

文献（３）は、特開昭５７−４６８７９の「ハスバ歯車のモールド装置」であり、この発明は、前述の文献（２）と略同じ構造と特徴を有する。従って、その問題点も同様に考えられる。

特開２００８−２３００５３ 特開平５−１０４５８７ 特開昭５７−４６８７９

前述の如く、文献（１）における「離形時において、１ピッチ金型の歯山と、ハスバ歯車のインボリュート面との大きな摺設が考えられ、このインボリュート面の精度の低下等より、品質の劣化」と、文献（２）と、文献（３）における「離形時において、他方金型の歯溝と、ハスバ歯車のインボリュート面との摺設が考えられ、このインボリュート面の精度の低下等より、品質の劣化」が考えられるので、その改良が望まれる。

また、文献（１）では、構造の複雑化と、コストの上昇、並びに加工期間の短縮化に問題を抱えている。

さらに、文献（２）と、文献（３）では、インボリュート面の精度の低下等は、樹脂製のハスバ歯車特有の問題であるが、やはり解決すべき課題である。

請求項１の発明は、回転金型に、分割したヘリカルギャ金型を支持する構成とすることで、インボリュート面の精度の低下等の解消を図り、樹脂製のハスバ歯車特有の問題を解消することを意図する。また、この請求項１の発明は、回転金型の回転を、従動体と、駆動体、並びに伝達媒体と、駆動部とを介して、ヘリカルギャを高精度に製造することを意図する。さらに、請求項１の発明は、回転金型の回転と、ヘリカルギャの突出しを同期することで、インボリュート面の精度の低下等の解消を図り、樹脂製のハスバ歯車特有の問題を解消することを意図する。

請求項１は、成形機に設けた溶融樹脂生成部と、この溶融樹脂生成部に設けた溶融樹脂注入部と、この溶融樹脂注入部に連通する注入口を備えた一方金型と、この一方金型に対峙し、かつ前記成形機に設けたガイドポストに沿って移動可能に設けた他方金型と、で構成した分割式ヘリカルギャ金型によるヘリカルギャ製品の製造金型であって、
前記一方金型には、注入口に連通する樹脂のポート流路を形成し、
また、前記他方金型には、この他方金型の外方に通じ、かつ内部に向って開設した隙間と、この隙間の内部に連設形成した空洞部と、この空洞部の中心部に回転金型を軸支し、この回転金型に分割したヘリカルギャ金型を支持するとともに、この回転金型内にキャビティを形成する構成とし、
この回転金型に設けた従動体と、この従動体に連繋する前記隙間に設けた伝達媒体と、この伝達媒体に連繋する駆動体を備えた駆動部で、この回転金型の回転を可能とする構成とし、
さらに、前記他方金型と軸芯を同じくするエジェクタープレートを介してエジェクターピンを設け、このエジェクターピンで、前記ヘリカルギャ金型で成形されたヘリカルギャを突出し可能とする構成としたヘリカルギャ製品の製造金型において、
前記一方金型と、前記他方金型とに、それぞれ磁石を設け、この磁石を介して、この一方金型と、前記他方金型とを磁着するヘリカルギャ製品の製造金型において、
前記一方金型は、第一・第二一方金型構造とし、また、この一方金型に対峙する、他方金型は、移動可能に設けた構成であり、この他方金型の後退時に、前記磁石を介して、前記一方金型の第一一方金型を、前記他方金型と共に後退するとともに、この他方金型が後退限に達する前に、この一方金型の第一一方金型が後退限で停止する構成としたヘリカルギャ製品の製造金型である。

請求項２の発明は、請求項１の意図を達成すること、又はヘリカルギャ金型の機能の向上を図り、成形の利便性を確保すること、等を意図する。

請求項２は、請求項１に記載の製品の製造金型であって、
前記ヘリカルギャ金型の分割を、ギャの谷部（歯底部）に設けた分割線を形成し、この谷部の分割線で接合して、このヘリカルギャ金型を形成する構成とした製品の製造金型である。

請求項１の発明は、成形機に設けた溶融樹脂生成部と、溶融樹脂生成部に設けた溶融樹脂注入部と、溶融樹脂注入部に連通する注入口を備えた一方金型と、一方金型に対峙し、かつ成形機に設けたガイドポストに沿って移動可能に設けた他方金型と、で構成した分割式ヘリカルギャ金型によるヘリカルギャ製品の製造金型であって、
一方金型には、注入口に連通する樹脂のポート流路を形成し、
また、他方金型には、他方金型の外方に通じ、かつ内部に向って開設した隙間と、隙間の内部に連設形成した空洞部と、空洞部の中心部に回転金型を軸支し、回転金型に分割したヘリカルギャ金型を支持するとともに、回転金型内にキャビティを形成する構成とし、
回転金型に設けた従動体と、従動体に連繋する前記隙間に設けた伝達媒体と、伝達媒体に連繋する駆動体を備えた駆動部で、回転金型の回転を可能とする構成とし、
さらに、他方金型と軸芯を同じくするエジェクタープレートを介してエジェクターピンを設け、エジェクターピンで、ヘリカルギャ金型で成形されたヘリカルギャを突出し可能とする構成としたヘリカルギャ製品の製造金型において、
一方金型と、他方金型とに、それぞれ磁石を設け、磁石を介して、一方金型と、他方金型とを磁着するヘリカルギャ製品の製造金型において、
一方金型は、第一・第二一方金型構造とし、また、一方金型に対峙する、他方金型は、移動可能に設けた構成であり、他方金型の後退時に、磁石を介して、一方金型の第一一方金型を、他方金型と共に後退するとともに、他方金型が後退限に達する前に、一方金型の第一一方金型が後退限で停止する構成としたヘリカルギャ製品の製造金型である。

従って、請求項１は、回転金型に、分割したヘリカルギャ金型を支持する構成とすることで、インボリュート面の精度の低下等の解消を図り、樹脂製のハスバ歯車特有の問題を解消することができる。また、この請求項１は、回転金型の回転を、従動体と、駆動体、並びに伝達媒体と、駆動部とを介して、ヘリカルギャを高精度に製造できる。さらに、請求項１は、回転金型の回転と、ヘリカルギャの突出しを同期することで、インボリュート面の精度の低下等の解消を図り、樹脂製のハスバ歯車特有の問題を解消できる。

請求項２は、請求項１に記載の製品の製造金型であって、
ヘリカルギャ金型の分割を、ギャの谷部（歯底部）に設けた分割線を形成し、谷部の分割線で接合して、ヘリカルギャ金型を形成する構成とした製品の製造金型である。

従って、請求項２は、請求項１の意図を達成できる。また、請求項３は、ヘリカルギャ金型の機能の向上を図り、成形の利便性を確保できる。

他方金型と一方金型との関係を示した一部欠截の俯瞰図 他方金型に設けた回転金型とベルトとの関係を示した一部欠截の俯瞰図 他方金型と一方金型とが合体した関係を示した平面図 他方金型と一方金型とが合体した関係を示した正面図 他方金型と一方金型の第一一方金型が同時に可動した状態の平面図 他方金型が後退し、かつ一方金型の第一一方金型が前進限に位置する状態の平面図 他方金型が後退限に位置し、かつ一方金型の第一・第二一方金型が前進限に位置した状態の平面図 他方金型が後退限に位置し、かつ一方金型の第一一方金型が前進限に位置し、しかも一方金型の第二一方金型が後退限に位置した状態の平面図 ヘリカルギャ金型を示した拡大斜視図 ヘリカルギャ金型を分解し、その一部を示した拡大斜視図 ヘリカルギャ金型の他の一例を示した拡大斜視図 ヘリカルギャ金型を示した別の拡大斜視図 ヘリカルギャ金型を分解し、その一部を示した別の拡大斜視図 ヘリカルギャ金型のさらに別の一例を示した拡大斜視図 ヘリカルギャの一例を示した拡大斜視図

１は図示しない成形機に設けた溶融樹脂生成部に連設された溶融樹脂注入部で、この溶融樹脂注入部１に連通する注入口２が、一方金型３に設けられている。そして、この成形機には、一方金型３（固定金型）と対峙する他方金型５（可動金型）が設けられており、この他方金型５は、一方金型ベース３００と、他方金型ベース５００に差渡し設けられた複数本のガイドポスト６に沿って前進後退する。

この一方金型３は、一方金型ベース３００と、この一方金型ベース３００に、接離可能（前進Ｘ、後退Ｙ）に設けられた第一一方金型３０１と、第二一方金型３０２とで構成されており、この第一一方金型３０１と、第二一方金型３０２は、ガイドポスト６に沿って移動（一例として、前進Ｘ、後退Ｙとして説明する）する。この第一一方金型３０１と、第二一方金型３０２には溶融樹脂注入部１が開設されており、その先端の注入口２が、第一一方金型３０１（一方金型３）の対峙面３０１ａに開口する。またこの注入口２の近傍には、樹脂のポート流路２ａ（堰）が設けられる。

そして、この第一一方金型３０１と、第二一方金型３０２の移動は、図示しないポンプからのエアで操作するが、油圧、メカ（機構）等の操作も可能である。図中３０３は、この第一・第二一方金型３０１、３０２がスムーズに移動するための複数本のガイドピンである。そして、このガイドピン３０３は、前進Ｘ方向に向かって、一方金型ベース３００の前面３００ａ（対峙面３０１ａ）より、垂直に固止されている。

この第一一方金型３０１の移動は、原則として、他方金型５（可動金型）との間に設けた磁石７、８（磁石手段か、吸着（係止）・離脱可能な手段）を利用して、同時移動するとともに、この第一一方金型３０１の前進限より、この磁石７、８による磁着から離れて、この他方金型５はさらに前進Ｘできる構造である。そして、この他方金型５の移動は、図示しないポンプからのエアで操作するが、油圧、メカ（機構）等の操作も可能である。また、この他方金型５の前進限の所定の位置で停止する。

この他方金型５の内部（後述する隙間の内部箇所）に設けた空洞部５０１には、回転金型１０（中子）が回転自在に軸支される。この回転金型１０の軸部１０００の外周部には、従動体となる従動歯車１００１を設ける。また、前記空洞部５０１に連繋する隙間５０２を、他方金型５の内部５ａより、この他方金型５の外方５ｂ（上部外周面）に開設する。そして、この隙間５０２には、前記従動歯車１００１に懸架した伝達媒体であるベルト１１が設けられる。尚、この軸部１０００と空洞部５０１の軸部近接部との間には、ベアリングを配備することもあり得る。

このベルト１１は、他方金型５に設置した駆動部であるモータ１２の駆動体（出力歯車１３）に懸架されている。

前記回転金型１０には、分割した歯山１５００と、歯底部１５０１を備え、全体形状が環状の外郭部を形成するヘリカルギャ金型１５・・・・・（１５とする）を組付け（取付け）る。その一例を説明すると、この分割されたヘリカルギャ金型１５は、図６〜図８に示すように、例えば、５分割とし、少なくとも複数の歯山１５００と、歯底部１５０１を備える構造とすることと、その分割線Ｈを、歯底部１５０１で、かつテーパー形状１５０２とすることで、組合せた隙間で形成される虞がある分割溝の発生を少なくすること、又は仮に分割溝で形成される僅かな傷（凹凸条）が生じても、ヘリカルギャＷのインボリュート面Ａに弊害とならない構造とする。この環状のヘリカルギャ金型１５には、カシメ用リング１６を套嵌し、カシメ用リング１６を打潰し加工を行い、このカシメ用リング１６付きヘリカルギャ金型１５を形成する。このカシメ用リング１６付きヘリカルギャ金型１５を、回転金型１０の隙間１００２に嵌入し、カシメ用リング１６に複数個開設した座繰り孔１７より、それぞれ螺子１８（止め具）を螺入し、前記隙間１００２の底部に刻設した複数個の螺孔に螺合する。この方法により、回転金型１０に、分割したヘリカルギャ金型１５が組付けられる。そして、このヘリカルギャ金型１５内には、ヘリカルギャ用のキャビティＢが形成される。また、図８に示した如く、ヘリカルギャ金型１５の表面（一方金型３側）は、軸芯方向の裾部１５０３をテーパー形状とした凸状の膨出部１５０４を備えることで、求心力を確保し、ヘリカルギャ金型１５の整合性を高め、第一一方金型３０１の対峙面３０１ａとの接触面積を大きくし、確実な接触を図ることができる。尚、図示しないが、この膨出部１５０４をヘリカルギャ金型１５の裏面（他方金型５側）に設けることで、同様の効果により、第二他方金型５０４との確実な組付けを図ることも考えられる。

また、別の一例を説明すると、回転金型１０には、前記の分割したヘリカルギャ金型１５・・・・・（１５とする）を組付ける。この分割されたヘリカルギャ金型１５は、図９〜図１１に示すように、複数の歯山１５００と、歯底部１５０１を備えた単独のヘリカルギャ金型１５を組合せて個々に組付ける（固止する）。そして、この分割されたヘリカルギャ金型１５は、図別の一例として、５分割とすること等、前述の一例に準ずる。そして、このヘリカルギャ金型１５は、直接、回転金型１０の図示しない隙間に嵌入し、ヘリカルギャ金型１５に複数個開設した座繰り孔２０より、それぞれ螺子１８（止め具）を螺入し、前記図示しない隙間の底部に刻設した複数個の螺孔に螺合する。この方法により、回転金型１０に、分割したヘリカルギャ金型１５が、直接、組付けられる。

前記他方金型５は、少なくとも、他方金型ベース５００に空洞部５０３ａを備えた第一他方金型５０３と、前記回転金型１０が設けられる第二他方金型５０４で構成されており、この空洞部５０３ａには、複数枚のエジェクタープレート５０５が設けられるとともに、このエジェクタープレート５０５にエジェクターピン５０６が設けられており、このエジェクターピン５０６の先端は、前記キャビティＢ内に出没自在である。そして、このエジェクターピン５０６は、他方金型５が前進限にある状態で、成形されたヘリカルギャＷを、ヘリカルギャ金型１５から突出す役割をする。このエジェクターピン５０６は、図示しないポンプからのエアによる操作か、又は油圧、メカ（機構）等の操作で前進Ｘするエジェクタープレート５０５を介して、前進Ｘする。また、このエジェクターピン５０６は、エジェクタープレート５０５の前進Ｘに空洞部５０３に装着されたスプリング５０７が圧縮される構造を利用し、このスプリング５０７の反発を介して後退Ｙする。この後退時に、エジェクタープレート５０５も同時に後退Ｙする。

尚、図示しないが、可動する構成部材、例えば、一方金型３の第一・第二一方金型３０１、３０２や、他方金型５の第一・第二他方金型５０３、５０４、或いはエジェクターピン５０６等は、図示しないが、停止手段で、所定の前進Ｘ、後退Ｙ位置で停止する。また、一方金型３と他方金型５の合体時の嵌合・機密性等の精度の向上、また、第一一方金型３０１、第一他方金型５０３等を図示の例の如く、複数の鋼板で構成する場合の組付けボルト（符号付さず）の採用とか、エジェクターピン５０６のガイドピンの構造、各金型の冷却手段を採用し、本発明の製造金型の耐久性と、効率的な使用、或いはヘリカルギャＷの品質の向上等を図る。

以下、本発明の動作を、図３と、図４、並びに、図５−１〜図５−４を基に説明すると、図３と、図４に示した他方金型５が前進限において、この他方金型５は一方金型３に合体した状態で（磁石７、８は磁着している）、前述の如く、合体の機密性と位置関係は、担持されている。そして、この状態で、一方金型３（第一一方金型３０１）の注入口２及び／又はポート流路２ａと、他方金型５のヘリカルギャ金型１５内のヘリカルギャ用のキャビティＢとが連通している。このキャビティＢ内に注入口２等を介して、溶融樹脂注入部１より、溶融樹脂が充填される。

このキャビティＢで、ヘリカルギャＷが固化した状態で、図５−１の如く、他方金型５と第一一方金型３０１が、同時に後退Ｙする。この後退Ｙにおいて、キャビティＢで固化されたヘリカルギャＷも後退Ｙする。そして、この後退Ｙにより、この第一一方金型３０１と、第二一方金型３０２に残存する溶融樹脂の残り（湯道、堰「ランナＷ１」）は、後退ＹするヘリカルギャＷより切離されるとともに、このランナＷ１は、停止状態の第二一方金型３０２に支持されている。この後退Ｙで、ヘリカルギャＷとランナＷ１を切離する。

そして、図５−２の如く、前記磁着を開放する手段の働きと同時に、他方金型５が後退Ｙし、後退限に達する。この他方金型５の後退Ｙと、後退限に到る状態では、第一一方金型３０１は、固定状態であり、所謂、この第一一方金型３０１は、後退限である。

続いて、図５−３の如く、他方金型５が後退限に位置した状態で、一方金型３の第二一方金型３０２が後退限に位置した状態となり、ランナＷ１が、注入口２より切離される。

さらに進捗し、図５−４の如く、後退限にある他方金型５に設けたエジェクターピン５０６が、前進Ｘ１し、キャビティＢ内で成形されたヘリカルギャＷを、ヘリカルギャ金型１５より突出するのと同期して、前述した手段により、回転金型１０がモータ１２、ベルト１１等を介して回転し、この回転金型１０の歯山１５００と歯底１５０１により形成されるギャ溝内を、ヘリカルギャＷが摺設することなく離形する。

以上の各工程が終了した後は、前述の順序の逆で最初の状態に戻る構造である。

１ 溶融樹脂注入部
２ 注入口
２ａ ポート流路
３ 一方金型
３００ 一方金型ベース
３００ａ 前面
３０１ 第一一方金型
３０１ａ 対峙面
３０２ 第二一方金型
３０３ ガイドピン
５ 他方金型
５ａ 内部
５ｂ 外方
５００ 他方金型ベース
５０１ 空洞部
５０２ 隙間
５０３ 第一他方金型
５０３ａ 空洞部
５０４ 第二他方金型
５０５ エジェクタープレート
５０６ エジェクターピン
５０７ スプリング
６ ガイドポスト
７ 磁石
８ 磁石
１０ 回転金型
１０００ 軸部
１００１ 従動歯車
１００２ 隙間
１１ ベルト
１２ モータ
１３ 出力歯車
１５ ヘリカルギヤ金型
１５００ 歯山
１５０１ 歯底部
１５０２ テーパー形状
１５０３ 裾部
１５０４ 膨出部
１６ カシメ用リング
１７ 座繰り孔
１８ 螺子
２０ 座繰り孔
Ｘ 前進
Ｘ１ 前進
Ｙ 後退
Ａ インボリュート面
Ｂ キャビティ
Ｈ 分割線
Ｗ ヘリカルギャ
Ｗ１ ランナ

Claims (2)

1. 成形機に設けた溶融樹脂生成部と、この溶融樹脂生成部に設けた溶融樹脂注入部と、この溶融樹脂注入部に連通する注入口を備えた一方金型と、この一方金型に対峙し、かつ前記成形機に設けたガイドポストに沿って移動可能に設けた他方金型と、で構成した分割式ヘリカルギャ金型によるヘリカルギャ製品の製造金型であって、
   前記一方金型には、注入口に連通する樹脂のポート流路を形成し、
   また、前記他方金型には、この他方金型の外方に通じ、かつ内部に向って開設した隙間と、この隙間の内部に連設形成した空洞部と、この空洞部の中心部に回転金型を軸支し、この回転金型に分割したヘリカルギャ金型を支持するとともに、この回転金型内にキャビティを形成する構成とし、
   この回転金型に設けた従動体と、この従動体に連繋する前記隙間に設けた伝達媒体と、この伝達媒体に連繋する駆動体を備えた駆動部で、この回転金型の回転を可能とする構成とし、
   さらに、前記他方金型と軸芯を同じくするエジェクタープレートを介してエジェクターピンを設け、このエジェクターピンで、前記ヘリカルギャ金型で成形されたヘリカルギャを突出し可能とする構成としたヘリカルギャ製品の製造金型において、
   前記一方金型と、前記他方金型とに、それぞれ磁石を設け、この磁石を介して、この一方金型と、前記他方金型とを磁着するヘリカルギャ製品の製造金型において、
   前記一方金型は、第一・第二一方金型構造とし、また、この一方金型に対峙する、他方金型は、移動可能に設けた構成であり、この他方金型の後退時に、前記磁石を介して、前記一方金型の第一一方金型を、前記他方金型と共に後退するとともに、この他方金型が後退限に達する前に、この一方金型の第一一方金型が後退限で停止する構成としたヘリカルギャ製品の製造金型。
   
2. 請求項１に記載のヘリカルギャ製品の製造金型であって、
   前記ヘリカルギャ金型の分割を、ギャの谷部（歯底部）に設けた分割線を形成し、この谷部の分割線で接合して、このヘリカルギャ金型を形成する構成としたヘリカルギャ製品の製造金型。

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