JP5157849B2 - シールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ボールねじ（内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道溝の間に配置されたボールと、からなる装置）用のシールの製造方法に関する。

電動射出成形機などで使用されるボールねじは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道溝の間に配置されたボールと、を備えている。
このようなボールねじのボールは、ねじ軸の回転運動に伴ってねじ溝を転動するため、ねじ軸に付着した塵埃や摩耗粉などの異物がナット内に入り込むと、ナット内に入り込んだ異物によってボールの転がり運動が阻害され、焼付きなどの損傷が生じることがある。そこで、ナット内への異物の侵入等を防ぐために、ナットの軸方向両端にリング状のシールが配置されている。

図５は、従来のボールねじの一例を示す断面図である。同図において、１１はねじ軸、１２はナットを示し、ねじ軸１１の外周面には、ねじ溝（螺旋溝）１３が形成されている。このねじ溝１３はナット１２の内周面に形成されたねじ溝（螺旋溝）１４と対向しており、ねじ溝１３とねじ溝１４との間には、多数のボール１５が設けられている。これらのボール１５は、ねじ軸１１またはナット１２の回転に伴って、ねじ溝１３とねじ溝１４との間のボール負荷転走路（転動溝）を転走するようになっている。

ボール負荷転走路を転走したボール１５は、ナット１２に埋め込まれた「こま」を経由して、元の位置に戻されるようになっている。ナット１２の両端には、ねじ軸１１とナット１２との間の隙間をシールする接触型のシール１７が装着されている。このシール１７は、ねじ軸１１の外周面およびねじ溝１３に接触するリップ部１と、ナットに固定される本体２とを有する。

下記の特許文献１には、ボールねじのシールとして、ナットに固定される縁部を備えた円環状の本体（芯金を有する取付部）と、ねじ軸の外周面および螺旋溝に弾性変形状態で接触するリップ部を含むエラストマ成形体（環状のシール片）と、を有し、リップ部がねじ軸の外周面に対して斜めに当接し、当接するねじ軸の外周面に対して所定の一方向に撓むようになっているものが記載されている。

このようなシールは、従来、リップ部を含むエラストマ成形体を、金属製の円環状の本体に対して、熱可塑性エラストマの射出成形により一体成形することで製造されている。例えば図６に示すように、円環状の本体２を金型３のキャビティ３ｂに配置して、熱可塑性エラストマを金型３内に導入する。この方法で使用される金型３は、エラストマ導入側の可動側型板３１と、固定側型板３２とからなり、可動側型板３１にゲート３ａ、ランナ３ｃ、スプルー３ｄが形成されている。

図７は、図６に示す金型３の可動側型板３１を示す正面図（固定側型板３２と対向する面を示す図）である。この図に示すように、ゲート３ａは、本体２をなす円環と同心の円Ｅに沿って複数個形成されている。
スプルー３ｄから金型３内に導入された熱可塑性エラストマは、ランナ３ｃを通って、ゲート３ａからキャビティ３ｂに入る。円環状の本体２には、金型３のゲート３ａの位置に対応させたアンカー穴２ａが形成されている。これにより、図８および図９（図８のIX−XI断面図）に示すように、円環状の本体２にリップ部１を含むエラストマ成形体１０が一体成形されたシールが得られる。このようにして得られたシールには、図８に示すように、隣り合うゲート３ａの間にウエルドライン４が生じる。
特開平１０−２５２８５６号公報

このようなボールねじ用シールでは、シールの開口形状やリップ部の形状を工夫して密封性能を向上させている。リップ部の形状に関しては、周方向で厚さや径方向寸法を変えている。そのため、ボールねじ用シールには、リップ部の耐久性および形状精度に関して改善の余地がある。
本発明の課題は、ボールねじ用シールの熱可塑性エラストマからなるリップ部の耐久性および形状精度を向上することである。

上記課題を解決するために、本発明は、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道溝の間に配置されたボールと、からなるボールねじの、前記ナットの軸方向両端に配置され、前記ねじ軸の外周面および螺旋溝に弾性変形状態で接触するリップ部を有するリング状のシールの製造方法であって、前記ねじ軸の軸直角断面で前記リップ部のたわむ向きが変わる位置にゲートを設けた金型を用いて、前記リップ部を熱可塑性エラストマの射出成形で製造することを特徴とするシールの製造方法（本発明の第１の方法）を提供する。

前記シールは、ねじ軸の軸直角断面でリップ部のたわむ向きが変わる位置に大きな力がかかる。本発明の第１の方法では、射出成形で使用する金型のゲートを、ねじ軸の軸直角断面でリップ部のたわむ向きが変わる位置に設けることで、この位置にウエルドラインが発生しないため、リップ部の耐久性が向上する。
本発明はまた、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道溝の間に配置されたボールと、からなるボールねじの、前記ナットの軸方向両端に配置され、前記ねじ軸の外周面および螺旋溝に弾性変形状態で接触するリップ部を有するリング状のシールの製造方法であって、前記リップ部の肉厚部のゲート位置を、肉薄部のゲート位置よりもリップ部の先端から近い位置に設けた金型を用いて、前記リップ部を熱可塑性エラストマの射出成形で製造することを特徴とするシールの製造方法（本発明の第２の方法）を提供する。

前記シールは、周方向で厚さや径方向寸法を変えているが、リップ部の肉厚部と肉薄部とで、射出成形で使用する金型のゲート位置からリップ部の先端までの距離が同じであると、エラストマ充填が完了する時間に差が生じる。本発明の第２の方法では、射出成形で使用する金型のゲート位置を、リップ部の肉厚部で肉薄部よりもリップ部の先端から近い位置に設けることで、エラストマ充填が完了する時間の差を小さくすることができる。これにより、リップ部の形状精度が向上する。

本発明はまた、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道溝の間に配置されたボールと、からなるボールねじの、前記ナットの軸方向両端に配置され、前記ねじ軸の外周面および螺旋溝に弾性変形状態で接触するリップ部を有するリング状のシールの製造方法であって、前記ねじ軸の軸直角断面で前記リップ部のたわむ向きが変わる位置にゲートを設け、前記リップ部の肉厚部のゲート位置を、肉薄部のゲート位置よりもリップ部の先端から近い位置に設けた金型を用いて、前記リップ部を熱可塑性エラストマの射出成形で製造することを特徴とするシールの製造方法（本発明の第３の方法）を提供する。

前記シールは、ねじ軸の軸直角断面でリップ部のたわむ向きが変わる位置に大きな力がかかる。また、前記シールは、周方向で厚さや径方向寸法を変えているが、リップ部の肉厚部と肉薄部とで、射出成形で使用する金型のゲート位置からリップ部の先端までの距離が同じであると、エラストマ充填が完了する時間に差が生じる。
本発明の第３の方法では、射出成形で使用する金型のゲートを、ねじ軸の軸直角断面でリップ部のたわむ向きが変わる位置に設けることで、この位置にウエルドラインが発生しないため、リップ部の耐久性が向上する。また、射出成形で使用する金型のゲート位置を、リップ部の肉厚部で肉薄部よりもリップ部の先端から近い位置に設けることで、エラストマ充填が完了する時間の差を小さくすることができる。これにより、リップ部の形状精度が向上する。

本発明の第１〜第３の方法により、ナットに固定される縁部を備えた円環状の本体と、ねじ軸の外周面および螺旋溝に弾性変形状態で接触するリップ部を含むエラストマ成形体とが一体成形されたシールを製造する場合には、前記縁部を備え、前記ゲート位置に対応したアンカー穴を有する円環状の本体を前記金型のキャビティに配置して、前記リップ部を含むエラストマ成形体を前記本体に一体成形する方法を採用する。

本発明の方法によれば、ボールねじ用シールの熱可塑性エラストマからなるリップ部の耐久性および形状精度を向上することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１のシールを下記の方法で製造する。図１のＡ−Ａ断面図は図９と同じである。
図１のシールは、リップ部１を含むエラストマ成形体１０が、金属製の円環状の本体２に一体成形されたものである。このシールには、隣り合うゲート跡３０Ａ〜３０Ｄの間にウエルドライン４が生じている。このシールは、周方向でリップ部１の厚さと径方向寸法が変化し、リップ部１は肉厚部（他の部分より厚い部分）１Ａを有する。また、このシールは、ねじ軸が２条ねじであるボールねじ用のシールである。

図１のシールは、ねじ軸１１の同一断面円の各位置での、リップ部１とねじ軸１１の螺旋溝１３および外周面１１ａとの接触状態が、図２（ａ）〜（ｇ）のようになっている。破線はリップ部１の設計形状を示す。各図は螺旋溝１３の溝直角断面を示している。図２の「Ｃ」は螺旋溝１３の中心を、「Ａ」はねじ軸１１の同一断面円位置を、「Ｏ」はゴシックアーク状の螺旋溝１３の一方の円弧の中心点をそれぞれ示す。

ねじ軸１１の螺旋溝１３とリップ部１の先端との接触角が、図２（ｄ）に示すαのときと、図２（ｆ）に示すβのときに、ねじ軸１１の軸直角断面でリップ部１のたわむ向きが変わる。そのため、リップ部１を含むエラストマ成形体１０を射出成形する際に使用する金型のゲート３ａを、接触角αとなる位置と接触角βとなる位置に設ける。図１のゲート跡３０Ａは、接触角αとなる位置に設けたゲート３ａの跡である。図１のゲート跡３０Ｂは、接触角βとなる位置に設けたゲート３ａの跡である。また、これ以外の位置にも適度な間隔でゲート３ａを設ける。図１のゲート跡３０Ｃ，３０Ｄは、接触角α，βとなる位置以外の位置に設けたゲート３ａの跡である。

図１のラインＨは、リップ部１の先端から等距離のラインであるが、ゲート跡３０Ｃに対応するゲート３ａは、ラインＨより径方向内側に設けてある。ゲート跡３０Ａに対応するゲート３ａもラインＨより径方向内側に設けてある。これらのゲート跡３０Ｃとゲート跡３０Ａは、リップ部１の肉厚部１Ａに生じたゲート跡であり、これ以外の部分（肉薄部）に生じたゲート跡３０Ｂ，３０Ｄよりも、リップ部１の先端から近い位置に生じている。すなわち、図１のシールのエラストマ成形体１０を射出成形により製造する際には、リップ部１の肉厚部１Ａのゲート位置を、肉薄部のゲート位置よりもリップ部１の先端から近い位置に設けた金型を使用する。

図３は、この実施形態で使用する金型３の可動側型板３１を示す正面図（固定側型板３２と対向する面を示す図）に相当する。この図に示すように、この可動側型板３１には、図１に示すゲート跡３０Ａ〜３０Ｄに対応する位置に、ゲート３ａが形成されている。

図４に示すように、円環状の本体２には、図３の金型３のゲート３ａの位置に対応させたアンカー穴２ａが形成されている。この本体２を、図３および図６に示す金型３のキャビティ３ｂ内に配置して、スプルー３ｄから金型３内に熱可塑性エラストマ（例えば、デュロメータＡ硬度が７５±１０である熱可塑性エラストマ、好ましくはオレフィン系の動的架橋型熱可塑性エラストマ）を導入して射出成形を行う。

スプルー３ｄから金型３内に導入された熱可塑性エラストマは、図６に示すように、ランナ３ｃを通って、ゲート３ａからキャビティ３ｂに入る。これにより、図１および図９（図１のＡ−Ａ断面図）に示すように、円環状の本体２に、リップ部１を含むエラストマ成形体１０が一体成形されたシールが得られる。このようにして得られたシールには、図１に示すように、隣り合うゲート跡３０Ａ〜３０Ｄの間にウエルドライン４が生じる。

この実施形態の方法では、射出成形で使用する金型のゲートを、図１のゲート跡３０Ａ〜３０Ｄの位置に設けることで、これらの位置にウエルドライン４が発生しない。これにより、リップ部１に大きな力がかかる接触角α，βとなる位置にウエルドライン４が発生しないため、リップ部１の耐久性が向上する。また、リップ部１の肉厚部１Ａのゲート位置（ゲート跡３０Ａ，３０Ｃに対応するゲート位置）が肉薄部のゲート位置（ゲート跡３０Ｂ，３０Ｄに対応するゲート位置）よりも、リップ部１の先端から近い位置に設けてあることで、肉厚部と薄肉部とにおけるエラストマ充填が完了する時間差を小さくすることができるため、リップ部１の形状精度が向上する。

本発明の実施形態で製造されたシールを示す正面図である。 図１のシールの、ねじ軸の同一断面円の各位置での、リップ部とねじ軸の螺旋溝および外周面との接触状態を示す図である。 図１のシールを製造する際に使用する金型の可動側型板を示す正面図である。 図１のシールを構成する円環状の本体を示す正面図である。 従来のボールねじの一例を示す断面図である。 リップ部を含むエラストマ成形体を、円環状の本体に対して、熱可塑性エラストマの射出成形により一体成形する際に使用する金型を示す断面図である。 従来のシールを製造する際に使用する金型の可動側型板を示す正面図である。 従来のシールを示す正面図である。 図１のＡ−Ａ断面および図８のIX−XI断面に相当する図である。

符号の説明

１ リップ部
１０ エラストマ成形体
２ 円環状の本体
２ａ アンカ孔
３ 金型
３１ 可動側型板
３２ 固定側型板
３０Ａ〜３０Ｄ ゲート跡
３ａ ゲート
３ｂ キャビティ
３ｃ ランナー
３ｄ スプルー
４ ウェルドライン
１１ ねじ軸
１２ ナット
１３，１４ ねじ溝（螺旋溝）
１５ ボール
１７ シール

Claims (3)

1. 内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道溝の間に配置されたボールと、からなるボールねじの、前記ナットの軸方向両端に配置され、前記ねじ軸の外周面および螺旋溝に弾性変形状態で接触するリップ部を有するリング状のシールの製造方法であって、
   前記リップ部の肉厚部のゲート位置を、肉薄部のゲート位置よりもリップ部の先端から近い位置に設けた金型を用いて、前記リップ部を熱可塑性エラストマの射出成形で製造することを特徴とするシールの製造方法。
2. 内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道溝の間に配置されたボールと、からなるボールねじの、前記ナットの軸方向両端に配置され、前記ねじ軸の外周面および螺旋溝に弾性変形状態で接触するリップ部を有するリング状のシールの製造方法であって、
   前記ねじ軸の軸直角断面で前記リップ部のたわむ向きが変わる位置にゲートを設け、前記リップ部の肉厚部のゲート位置を、肉薄部のゲート位置よりもリップ部の先端から近い位置に設けた金型を用いて、前記リップ部を熱可塑性エラストマの射出成形で製造することを特徴とするシールの製造方法。
3. 前記ナットに固定される縁部を備え、前記ゲート位置に対応したアンカー穴を有する円環状の本体を前記金型のキャビティに配置して、前記リップ部を含むエラストマ成形体を前記本体に一体成形する請求項１または２に記載のシールの製造方法。

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