JP5039418B2 - 射出成形機の関節部構造 - Google Patents
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Description
ただし、ディスク基板の成形では、数秒(4秒以下)で1サイクルというハイサイクル成形が行われ、射出成形機の駆動系に配置される関節部構造における使用条件は厳しいものとなる。
トグル式型締装置は、多数の関節部を有し、ハイサイクル成形ではこれらの関節部に大きな負荷が作用するとともに、いわゆる関節運動の回数が多くなるため、結果として摩耗が激しくなる。
図10は従来の技術の基本構成を説明する図であり、筒状の第1部材101に、軸状の第2部材102が挿入されている関節部構造100において、第1部材101に複数の穴103が開けられ、これらの穴103に円柱状の固体潤滑剤104が打ち込まれている。
これらの固体潤滑剤104が第2部材102に接触し、潤滑作用を発揮する。
すなわち、第1部材101の内周面で負荷を負担し、固体潤滑剤104で潤滑作用を発揮するため、関節部構造100は、ハイサイクル成形に好適である。
図11は従来の技術の基本構成を説明する別の図であり、筒状の第1部材111に、軸状の第2部材112が挿入されている関節部構造110において、第2部材112の外周面にダイヤモンドライク・カーボン膜113が被覆されている。
ダイヤモンドライク・カーボン膜113は、耐摩耗性に優れており、微細な粉が飛散する心配は無い。
そこで、固体潤滑剤やダイヤモンドライク・カーボン膜に代わる摩耗対策が求められる。
第1部材の摺動面には、銅又は銅合金の素地中にCr、Nb、V、Zr、Mo及びTiの少なくも1つからなる元素の粒子が0.5〜10質量%と、固体潤滑剤の粒子が1〜10質量%とが分散されている固体潤滑剤分散銅系焼結層が形成され、
第2部材の摺動面にも、銅又は銅合金の素地中にCr、Nb、V、Zr、Mo及びTiの少なくも1つからなる元素の粒子が0.5〜10質量%と、固体潤滑剤の粒子が1〜10質量%とが分散されている固体潤滑剤分散銅系焼結層が形成されていることを特徴とする。
固体潤滑剤分散銅系焼結層には、微細な固体潤滑剤の粉が分散され、この固体潤滑剤の粉が潤滑作用を発揮する。固体潤滑剤は、1〜10質量%と添加量が少量であって、且つ焼結層に分散させたので、焼結層から脱落し、飛散の心配は殆ど無い。
さらには、銅は鉄に比較して熱伝導率が格段に高く、摩擦熱を発散して自己の温度を下げる作用を発揮する。第1部材の摺動面及び第2部材の摺動面に銅系焼結層を被覆し、銅系焼結層の厚さが2倍になったため、摩擦熱の発散する能力は2倍となり、摺動面の温度を下げることができる。
図1は本発明に係る関節部構造を有するトグル式型締装置の側面図であり、トグル式型締装置10は、固定盤11と、この固定盤11に対向して配置する圧受盤12と、圧受盤12と固定盤11とに渡したタイバー13、13と、これらのタイバー13、13に沿って移動する可動盤14と、この可動盤14を駆動するトグルリンク機構20とからなる。
図3は図2の3部拡大断面図であり、第3関節部39は、筒状の第1部材41、41と、これらの第1部材41、41に挿入させる軸状の第2部材42とからなり、第1部材41、41は具体的にはトグルリンク機構のブッシュであり、第2部材42は具体的にはトグルリンク機構のピン(図2、符号25)である。
筒状の第1部材41の内周面には、銅又は銅合金の素地中にCr、Nb、V、Zr、Mo及びTiの少なくも1つからなる元素の粒子が0.5〜10質量%と、固体潤滑剤の粒子が1〜10質量%とが分散されている固体潤滑剤分散銅系焼結層45が形成されている。固体潤滑剤分散銅系焼結層45の厚さは1mm程度が望ましい。
先ず、銅に対して固溶限が殆ど無い元素としてのCr、Nb、V、Zr、Mo及びTiの元素の少なくとも1つを適量添加するようにした。Crなどの元素は、焼結の際に、銅または銅合金の粉末粒子の表面又は粒界へ拡散し、焼結の進行に伴って発生する銅や銅合金の結晶粒の成長を抑制する作用を発揮する。また、Crなどの元素は、焼結体に不可避的に発生する空隙を減らす役割を果たす。この結果、焼結体の緻密化及び機械的強度の向上とが図れる。ただし、Crなどの元素は、耐摩耗性が良好ではないため、添加量が10質量%を超えると、耐摩耗性が悪化するという不具合が発生する。また、0.5質量%未満では期待した効果が得られない。そこで、銅又は銅合金の素地中にCr、Nb、V、Zr、Mo及びTiの少なくも1つからなる元素の粒子を0.5〜10質量%の範囲で添加することにする。
先ず、銅又は銅合金の粉末に、Cr、Nb、V、Zr、Mo及びTiの少なくも1つからなる元素の粒子0.5〜10質量%と、固体潤滑剤の粒子1〜10質量%と、必要であればバインダーを添加し混合する。筒状の第1部材の内周面又は軸状の第2部材の外周面に、混合粉末を載せ、3000〜7000kg/cm2で加圧して積層する。次に、焼結炉に入れ、非酸化雰囲気又は還元性雰囲気中で焼結温度(730〜900℃)で所定時間(0.5〜5時間)加熱する。これで、焼結層を得ることができる。焼結層は、機械加工を施して所定の厚さ(1mm)に仕上げる。
本発明に係る実験例を以下に述べる。なお、本発明は実験例に限定されるものではない。
○実験1の共通条件:
・使用した試験設備:射出成形機(日精樹脂工業(株)製NEX50)
・ショット回数:300万ショット
・潤滑:5000ショット当たり0.05cm3の潤滑油を供給。
・試験対象の関節部の数:8
・第1部材(ブッシュ):内径55mm。固体潤滑剤入り高力黄銅。摺動面に焼結層無し。
・第2部材(ピン):外径55mm。SCM440鋼。表面に高周波焼入れ。摺動面に焼結層無し。
・第1部材(ブッシュ):出来上がり内径55mm。S45C鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅系焼結層形成。焼結層の厚さ1mm。
・第2部材(ピン):外径55mm。SCM440鋼。表面に高周波焼入れ。摺動面に焼結層無し。
・第1部材(ブッシュ):出来上がり内径55mm。S45C鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅系焼結層形成。焼結層の厚さ1mm。
・第2部材(ピン):出来上がり外径55mm。SCM440鋼。表面にSiC共析無電解ニッケルめっき膜被覆。
・第1部材(ブッシュ):出来上がり内径55mm。S45C鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅系焼結層形成。焼結層の厚さ1mm。
・第2部材(ピン):出来上がり外径55mm。SCM440鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅系焼結層形成。焼結層の厚さ1mm。
したがって、第1部材と第2部材の両方に固体潤滑剤分散銅系焼結層を被せた実施例1は、耐久性が十分に高まることが確認できた。
○実験2の共通条件:
・サンプルの数:比較例4、比較例5、実施例2の各々で2個
・試験機:ジャーナル揺動試験機
・揺動形態:第1部材(ブッシュ)固定、第2部材(軸)揺動
・潤滑:初期グリス塗布
・付与面圧:98N/mm2
・摺動速度:7.8mm/秒
・揺動サイクル数:毎分5サイクル
・揺動角度:90°
・試験サイクル数:10万サイクル
・第1部材(ブッシュ):出来上がり内径55mm。S45C鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅系焼結層形成。焼結層の厚さ1mm。
・第2部材(ピン):外径55mm。SCM440鋼。表面に高周波焼入れ。摺動面に焼結層無し。
・第1部材(ブッシュ):出来上がり内径55mm。S45C鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅系焼結層形成。焼結層の厚さ1mm。
・第2部材(ピン):出来上がり外径55mm。SCM440鋼。表面にSiC共析無電解ニッケルめっき膜被覆。
・第1部材(ブッシュ):出来上がり内径55mm。S45C鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅系焼結層形成。焼結層の厚さ1mm。
・第2部材(ピン):出来上がり外径55mm。SCM440鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅系焼結層形成。焼結層の厚さ1mm。
したがって、第1部材と第2部材の両方に固体潤滑剤分散銅系焼結層を被せた実施例2は、温度が低く、摩擦係数も低いことが確認できた。
次に、本発明の別実施例を説明する。
図9は図3の変形実施例を示す図であり、第2部材42には、必要な部分にだけ固体潤滑剤分散銅系焼結層46、46を被せた。これで、関節部39の製造コストを下げることができる。他の構成要素は図3と同一であるため、符号を流用して、詳細な説明は省略する。
Claims (5)
- 筒状の第1部材と、この第1部材に挿入させる軸状の第2部材とからなり、射出成形機の駆動系に配置される関節部構造において、
前記第1部材の摺動面には、銅又は銅合金の素地中にCr、Nb、V、Zr、Mo及びTiの少なくも1つからなる元素の粒子が0.5〜10質量%と、固体潤滑剤の粒子が1〜10質量%とが分散されている固体潤滑剤分散銅系焼結層が形成され、
前記第2部材の摺動面にも、銅又は銅合金の素地中にCr、Nb、V、Zr、Mo及びTiの少なくも1つからなる元素の粒子が0.5〜10質量%と、固体潤滑剤の粒子が1〜10質量%とが分散されている固体潤滑剤分散銅系焼結層が形成されていることを特徴とする射出成形機の関節部構造。 - 前記固体潤滑剤分散銅系焼結層は、真空含浸法により、潤滑油が含浸されていることを特徴とする請求項1記載の射出成形機の関節部構造。
- 前記第2部材の摺動面は、軸の外周面の全部又は一部に設けられていることを特徴とする請求項1記載の射出成形機の関節部構造。
- 前記第2部材には、軸の端面から前記摺動面まで潤滑油を供給することができる給油通路が設けられていることを特徴とする請求項1記載の射出成形機の関節部構造。
- 前記第1の部材はリンク機構のブッシュであり、前記第2部材はリンク機構のピンであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の射出成形機の関節部構造。
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