JP5057330B2 - はすば歯車用成形装置 - Google Patents

Description

この発明は、樹脂製のはすば歯車を成形する成形装置に関する。

図２を用いて、はすば歯車を成形する従来の成形装置について説明する。
この従来の成形装置は、基台１にコア本体２を固定するとともに、このコア本体２の上面中央には、製品化した際の補強金具となるインサート金具３をはめ合わせるための嵌合凸部２ａを形成している。そして、この嵌合凸部２ａの外側周囲には、軸線に対して直角にした水平面からなる接合面２ｂを形成している。
上記のようにしたコア本体２には、側面型部材４を相対回転自在に組み付けるが、この側面型部材４は、筒部４ａと、この筒部４ａの下端から外側に張り出したフランジ部４ｂと、上記筒部４ａの上端から内側に張り出した環状凸部４ｃとからなる。そして、上記環状凸部４ｃの内側にははすば歯車の歯形４ｄを形成している。

上記のようにした側面型部材４は、その環状凸部４ｃの下面をコア本体２の接合面２ｂに接合して、当該側面型部材４をコア本体２に組み付ける。そして、側面型部材４を上記のようにコア本体２に組み付けた状態、言い換えると環状凸部４ｃの下面を接合面２ｂに接合した状態では、側面型部材４のフランジ部４ｂと、基台１との間に間隔が保たれるとともに、この間隔にはスラスト方向の荷重を受ける転動体５を介在させている。

また、上記のようにした側面型部材４の外側には、固定ブロック６を組み付けるが、この固定ブロック６にはラジアル軸受７を設けている。このラジアル軸受７は外輪７ａに複数のニードル７ｂを組み込んだもので、側面型部材４の中心がずれないように支持するものである。さらに、上記外輪７ａは、側面型部材４のフランジ部４ｂとの間に間隔を保つとともに、この間隔に転動体８を介在させている。

したがって、上記側面型部材４は、上記フランジ部４ｂをはさむようにして設けた転動体５，８と、筒部４ａの外周に接触するラジアル軸受７とによって支持されるものである。このようにして複数の軸受で支持された側面型部材４は、その筒部４ａとコア本体２の外周との間に間隔Ｌを保つようにしている。この間隔Ｌは、側面型部材４がコア本体２に対して回転しやすくするためのものである。
なお、図中符号９はコア本体２に固定した保持ピンで、上記インサート金具３の中心孔３ａに挿入してインサート金具３の位置決めをするものである。

上記のようにコア本体２に側面型部材４を組み付けたら、その上から上側型部材１０を組み付ける。この上側型部材１０を組み付けることによって、コア本体２、側面型部材４および上側型部材１０の三者で囲われる空間１１が形成されるが、この空間１１を構成する部分が型枠になる。したがって、上側型部材１０に形成した注入口１２から溶融樹脂を注入することよって、上記型枠に対応したはすば歯車が成形されることになる。

今、上側型部材１０に形成した注入口１２から、溶融樹脂を注入すれば、上記したように型枠に対応したはすば歯車が成形されるが、このはすば歯車を上記型枠から取り出すためには、上側型部材１０を取り外してから突き出し棒１３でインサート金具３の部分を突き上げる。
上記のように突き出し棒１３でインサート金具３を突き上げれば、当該はすば歯車が上方に押し上げられて、上記型枠から取り出すことができるが、このようにはすば歯車が押し上げられるとき、その歯形のねじれ角に応じて側面型部材４に回転力が作用する。

上記したように側面型部材４は、コア本体２に対して回転可能なので、側面型部材４に回転力が作用したときには、コア本体２に対して側面型部材４が回転し、上記はすば歯車を型枠から抜き取ることができる。
特開２００２−２３５８３５号公報

上記の成形装置においては、はすば歯車を型枠から抜き取る際に、樹脂製のはすば歯車を介して側面型部材４を回転させる。そのため、はすば歯車の歯形４ｄに大きな負荷が作用して樹脂が変形し、精度が悪化するという問題があった。
また、コア本体２と側面型部材４の環状凸部４ｃとで型枠を構成するが、このとき環状凸部４ｃと接合面２ｂとの間の密着力が弱いと、そこから溶融樹脂が漏れ出てくる。例えば、基台１と側面型部材４のフランジ部４ｂとの間に介在させた転動体５の直径が規定の寸法よりも少しでも大きいと、上記環状凸部４ｃと接合面２ｂとの間に隙間が生じて、上記のように溶融樹脂が漏れ出てくる。
このように溶融樹脂が漏れ出ると、樹脂材料の無駄になるだけでなく、完成品であるはすば歯車が変形したり、あるいははすば歯車に巣ができたり、さらには金型が損傷したりするという問題があった。

さらに、コア本体２と側面型部材４とをスムーズに回転させるために、前記したように間隔Ｌを設けているが、この間隔Ｌ分だけ、側面型部材４の中心がずれやすくなる。もし、側面型部材４の中心がずれてしまうと、完成品であるはすば歯車の中心もずれてしまい、当該はすば歯車の精度が悪化するといった問題も発生する。

この発明の目的は、製造コストが安価でありながら高精度な成形が可能なはすば歯車用成形装置を提供することである。

この発明は、基台にコア本体を固定するとともに、このコア本体の周囲に側面型部材を設け、この側面型部材は、筒部と、この筒部の上部に設けるとともに内側に向かって張り出した環状凸部を有し、上記環状凸部の張り出し面には軸線に対して傾斜した溝からなる歯形を形成し、上記筒部と基台との間には転動体を介在せて、当該側面型部材をコア本体に相対回転自在にする一方、これらコア本体および側面型部材を上側型部材で覆って、コア本体、側面型部材および上側型部材によって囲われた空間を成形用の型としてなるはすば歯車用成形装置を前提にするものである。

上記の装置を前提にしつつ、第１の発明は、上記基台と上記筒部との対向面のいずれかであって、コア本体の外方にガイド溝を形成するとともに、このガイド溝には上記転動体を転動可能に組み込んでなり、しかも、上記転動体には側面型部材方向に付勢するスプリングを設け、このスプリングは、転動体下のガイド溝にはめ込まれたレールに、押し上げる力を作用させる点に特徴を有する。
第２の発明は、上記コア本体の先端部分に先端に向かって先細りのテーパ部を形成する一方、上記側面型部材の筒部内面に上記環状凸部に向かって内径を小さくしたテーパ部を形成するとともに、これら両テーパ部は、軸線に対する傾斜角を同一もしくはほぼ同一にした点に特徴を有する。
第３の発明は、上記コア本体であって、側面型部材の環状凸部が接触する接合面には、はすば歯車に組み込むインサート金具の位置決め用の保持ピンを設けるとともに、この保持ピンにダイヤモンドライクカーボンを施した点に特徴を有する。

第１の発明によれば、転動体に、側面型部材を持ち上げる方向の弾性力を作用させたので、コア本体と側面型部材との間の摩擦抵抗を小さくすることができる。このように、側面型部材に対する摩擦抵抗が小さくなれば、当該側面型部材の回転をスムーズにすることができ、はすば歯車の歯面に作用する負荷を低減することができる。したがって、従来のように、はすば歯車を抜き取る際に、樹脂が変形して精度が悪化するといった不都合を低減することができる。
また、転動体にスプリングの弾性力を作用させるとともに、当該転動体をガイド溝に組み込んだので、例えば、転動体の外径が多少大きくても、当該転動体はスプリングの弾性に抗してガイド溝内に沈み込むことができる。したがって、コア本体と環状凸部との接合部分の密着力が弱くなったりしない。コア本体と環状凸部との接合部分の密着力が十分に確保されるので、その接合部分から溶融樹脂が漏れ出たりせず、従来のような問題は一切発生しない。
このほか、第１の発明によれば、このスプリングは、転動体下のガイド溝にはめ込まれたレールに、押し上げる力を作用させるので、基台と側面型部材とが相対回転するとき、転動体がレール上をスムーズに転動する。転動体がレール上をスムーズに回転するので、基台と側面型部材とがスムーズに相対回転する。

第２の発明によれば、コア本体に形成したテーパ部と、側面型部材の内面に形成したテーパ部とが相まって、両者の中心を自動的に決められるので、従来のように側面型部材の中心がずれることによる不都合は一切発生しない。
第３の発明によれば、インサート金具を組み込んだはすば歯車を成形する際に、当該インサート金具と保持ピンとの嵌め合い時におけるフリクションを低減することができる。したがって、両者の摺動抵抗が大きくなって、インサート金具が所定位置まで嵌合できないといった不具合を生じることもなく、インサート金具の位置精度を高めることができる。
また、ダイヤモンドライクカーボン（以下「ＤＬＣ」という）を施した保持ピンは、無潤滑でも耐久性を確保することができるので、保持ピンを潤滑する潤滑剤を不要とすることができる。このように潤滑剤が不要となるので、潤滑剤が成形品に影響を及ぼすこともない。

図１を用いて、この発明を実施するための最良の形態について説明する。
この実施形態に係る成形装置は、基台２１に凹部２１ａを形成し、この凹部２１ａにコア本体２２をはめ込んで、当該コア本体２２を基台２１に固定している。
上記コア本体２２は、その上面中央には軸線に対して直角にした水平面からなる接合面２２ａを形成するとともに、この接合面２２ａには、完成品であるはすば歯車の補強金具として機能するインサート金具２３を嵌合するための嵌合凸部２４を形成している。また、このコア本体２２の接合面２２ａの外縁からコア本体の外周面にわたってテーパ部２５を形成している。

上記のようにしたコア本体２２には、側面型部材２６を相対回転自在に組み付けるが、この側面型部材２６は、筒部２６ａと、この筒部２６ａの下端から外側に張り出したフランジ部２６ｂと、上記筒部２６ａの上端から内側に張り出した環状凸部２６ｃとからなる。そして、上記環状凸部２６ｃの内側面にははすば歯車の歯形２６ｄを形成している。また、この側面型部材２６は、環状凸部２６ｃの内側角部を、上記接合面２２ａの外縁に一致させて、コア本体２２に組み付けるようにしている。

上記のようにした側面型部材２６の筒部２６ａの内周面には、環状凸部２６ｃの内側角部から下方に続くテーパ部２７を形成しているが、このテーパ部２７は、その下方に向かって、筒部内径を徐々に広げる形状にしている。そして、このテーパ部２７の傾斜角は、前記側面型部材２６におけるテーパ部２５の傾斜角とほぼ同じにし、側面型部材２６をコア本体２２に組み付けたとき、両テーパ部２５，２７が互いに一致するとともに、この一致状態において、コア本体２２と側面型部材２６との中心も、必然的に一致するようにしている。

また、上記コア本体２２の下側外方周囲には、ガイド溝２８を形成するとともに、このガイド溝２８にはレール２９を上下動可能にはめ込んでいる。そして、このレール２９上には、複数の転動体３０を転動自在に設けているが、上記レール２９の下側には、所定の間隔を保って複数の凹部２８ａを形成し、この凹部２８ａに、レール２９を押し上げる力を作用させるためのスプリング３１を設けている。なお、このスプリング３１は、後述する上側型部材３６を取り外したとき、転動体３０が側面型部材２６を押し上げるとともに、当該転動体３０がガイド溝２８の上方に少し飛び出すようにバネ力を設定している。

一方、上側型部材３６を側面型部材２６の上方から押し付けたときには、フランジ部２６ｂによって、転動体３０がガイド溝２８内に押し込まれる。このようにガイド溝２８内に転動体３０が押し込まれれば、転動体３０に多少の寸法誤差があっても、その寸法誤差を上記スプリング３１が吸収し、フランジ部２６ｂが基台２１に確実に接触する。フランジ部２６ｂが基台２１に接触すれば、コア本体２２の接合面２２ａと、側面型部材２６の環状凸部２６ｃとをしっかりと密着させることができる。
したがって、寸法誤差によって転動体３０の直径が多少大きくても、上記接合面２２ａと環状凸部２６ｃとをしっかりと密着させることができ、当該接合面２２ａと環状凸部２６ｃとの間から溶融樹脂が漏れることもない。

また、コア本体２２に側面型部材２６を組み付けた状態で、その側面型部材２６の外側周囲に筒状の固定ブロック３２をはめるが、この固定ブロック３２には、外輪３３ａに複数のニードル３３ｂを組み込んだラジアル軸受３３を設けている。さらに、上記外輪３３ａは、側面型部材２６のフランジ部２６ｂとの間に間隔を保つとともに、この間隔に転動体３４を介在させている。

したがって、上記側面型部材２６は、上記フランジ部２６ｂをはさむようにして設けた転動体３０，３４と、筒部２６ａの外周に接触するラジアル軸受３３とによって支持されて、固定ブロック３２に対して相対回転することとなる。このようにして支持された側面型部材２６は、その筒部２６ａとコア本体２２の外周との間に間隔Ｌを保つようにしている。この間隔Ｌは、上記テーパ部２５，２７よりも下方に位置し、側面型部材２６がコア本体２２に対して回転しやすくするものである。
なお、図中符号３５はコア本体２２に固定した保持ピンで、上記インサート金具２３の中心孔２３ａに挿入してインサート金具２３の位置決めをするものである。この保持ピン３５は、外周面にＤＬＣを施しているので、当該保持ピン３５にインサート金具２３の中心孔２３ａを嵌合させる際に、両者のフリクションを低減することができる。また、ＤＬＣを施した保持ピン３５は、無潤滑でも耐久性を確保することができるので、保持ピン３５を潤滑する潤滑剤が不要となる。なお、この保持ピン３５は、コア本体２２と一体的に形成しても構わない。

上記のようにコア本体２２に側面型部材２６を組み付けたら、その上から上側型部材３６を組み付けるが、この上側型部材３６を組み付けることによって、コア本体２２、側面型部材２６および上側型部材３６の三者で囲われる空間３７が形成されるが、この空間３７を構成する部分が型枠になる。したがって、上側型部材３６に形成した注入口３８から溶融樹脂を注入することによって、上記型枠に対応したはすば歯車が成形されることになる。

上記のようにした実施形態は、例えば、転動体３０に寸法誤差があったとしても、スプリング３１がその寸法誤差を吸収できるので、環状凸部２６ｃと接合面２２ａとの間に隙間ができたりしない。したがって、溶融樹脂を注入したとき、環状凸部２６ｃと接合面２２ａとの間から溶融樹脂が漏れ出たりしない。

また、上記のように、上側型部材３６によって空間３７を密閉して溶融樹脂を注入する際には、側面型部材２６とコア本体２２とが、それらのテーパ部２５，２７を介して必然的に中心が一致するので、間隔Ｌを設けていても、それらの心出しには影響を及ぼさない。しかも、上側型部材３６を取り外したときには、側面型部材２６に、スプリング３１のバネ力による押し上げ力が作用するので、両テーパ部２５，２７間の摩擦力も弱くなる。このようにテーパ部２５，２７を設けて側面型部材２６の中心を正確に定めるようにしながらも、側面型部材２６のスムーズな回転を維持することができる。
なお、突き出し棒１３を用いて成形品であるはすば歯車を取り出す点は、従来と同様である。

また、上記実施形態においては、ガイド溝２８を基台２１に設けたが、ガイド溝２８は、側面型部材２６に設けても構わない。つまり、側面型部材２６であって、基台２１の対向面にガイド溝２８を設けるとともに、このガイド溝２８にレール２９や転動体３０を組み込むようにしてもよい。
いずれにしても、ガイド溝２８は、基台２１と、側面型部材２６における筒部２６ａの下端側との対向面のいずれかに形成し、このガイド溝２８から転動体が突出するようにすればよい。
さらに、上記実施形態においては、ガイド溝２８をコア本体２２の外方周囲を廻るようにして形成したが、ガイド溝２８をコア本体２２の外周に部分的に設けても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

この実施形態に係る成形装置の断面図である。 従来の成形装置の断面図である。

符号の説明

２１ 基台
２２ コア本体
２５ テーパ部
２６ 側面型部材
２６ａ 筒部
２６ｃ 環状凸部
２６ｄ 溝としての歯形
２７ テーパ部
２８ ガイド溝
３０ 転動体
３６ 上側型部材
３７ 空間

Claims (3)

1. 基台にコア本体を固定するとともに、このコア本体の周囲に側面型部材を設け、この側面型部材は、筒部と、この筒部の上部に設けるとともに内側に向かって張り出した環状凸部を有し、上記環状凸部の張り出し面には軸線に対して傾斜した溝からなる歯形を形成し、上記筒部と基台との間には転動体を介在せて、当該側面型部材をコア本体に相対回転自在にする一方、これらコア本体および側面型部材を上側型部材で覆って、コア本体、側面型部材および上側型部材によって囲われた空間を成形用の型としてなる成形装置において、上記基台と上記筒部との対向面のいずれかであって、コア本体の外方にガイド溝を形成するとともに、このガイド溝には上記転動体を転動可能に組み込んでなり、しかも、上記転動体には側面型部材方向に付勢するスプリングを設け、このスプリングは、転動体下のガイド溝にはめ込まれたレールに、押し上げる力を作用させるはすば歯車用成形装置。
2. 上記コア本体の先端部分に先端に向かって先細りのテーパ部を形成する一方、上記側面型部材の筒部内面に上記環状凸部に向かって内径を小さくしたテーパ部を形成するとともに、これら両テーパ部は、軸線に対する傾斜角を同一もしくはほぼ同一にした請求項１記載のはすば歯車用成形装置。
3. 上記コア本体であって、側面型部材の環状凸部が接触する接合面には、はすば歯車に組み込むインサート金具の位置決め用の保持ピンを設けるとともに、この保持ピンにはダイヤモンドライクカーボンを施してなる上記請求項１または２記載のはすば歯車用成形装置。

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