JP5389350B2 - 円板状樹脂成形品への軸体組付け方法及び軸体組付け構造 - Google Patents

Description

本発明は、円板状樹脂成形品への軸体組付け方法及び軸体組付け構造に関する。

従来、歯車部品等の製造には、加工性、量産性に優れたプラスチック成形加工法が広く利用されている。特に、プラスチック成形歯車は、金属製歯車に比べて、軽量、低価格等の幾多の利点があるため、動力伝達部品として重宝されている。

上記樹脂製歯車等の円板状樹脂成形品としては、図１０に示すように、円板状本体４０の中心部に、棒状の軸体（不図示）を挿通するための中心孔４１を備えたものがあり、こうしたタイプの部品の成形には、ゲート設計の容易さなどから、円板状本体４０にゲート４２を配置することが多く、ゲートは一点又は多点ゲート方式が用いられる。

しかしながら、円板状本体にゲートを配置すると、１点ゲート方式だと勿論であるが、多点ゲート方式のプラスチック成形であっても、各ゲート４２から充填された溶融樹脂がゲート４２とゲート４２との間で合流するため、ウェルドライン４３が発生し易いという問題がある。特に、ウェルドライン４３の発生箇所では、成形品の強度が低下するため、軸体を中心孔４１に圧入した際に、ウェルドライン４３に沿って割れるなど、円板状本体４０が破損する虞がある。

また、近年、成形品の強度を高める目的で樹脂に強化繊維を織り交ぜて成形する方法も考案されているが、そのような成形品の場合、溶融樹脂の流動性が悪いためにウェルドラインの発生が顕著となり、その発生を確実に防止することが要求される。

そこで、例えば、特許文献１には、図１１に示すように、中心孔４１の中心部に所謂リングゲート又はディスクゲートを設け、リングゲート方式により溶融樹脂を径方向に射出する方法が提案されている。この方法によれば、円板状本体４０の中心部から充填された溶融樹脂が周縁部に向けて放射状に広がって行くため、充填途中で樹脂同士が合流することがなく、ウェルドラインの発生を回避することが可能になる。

特開２００３−１９１２８８号公報

しかしながら、上記成形方法においては、樹脂成形品の成形後、ゲート残り４４が中心孔４１を塞ぐことになるため、中心孔４１に軸体を圧入する前に、ゲート残り４４を切断して除去する必要が生じる。特に、小型モータ等への用途では、歯車自体の大きさが極めて小さくなるため、ゲート残り４４の切断作業が困難になることも多く、組み立て効率が低下するなどの弊害があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、ウェルドラインの発生を防止しながら、作業工程数を削減できる軸体の組付け方法及び組付け構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係わる円板状樹脂成形品への軸体組付け方法では、ウェルドラインの発生を防止するために中心孔の内側にゲート残り及びランナー残りを配置して円板状樹脂成形品を成形し、中心孔の内側に残るゲート残り及びランナー残りを、大径部と中心孔に装着する小径部とを備える軸体の押込みにより切断・除去しながら前記軸体の大径部を前記円板状樹脂成形品に当接するように前記軸体を前記中心孔に組み付けることにより、該軸体と前記円板状樹脂成型品の組立体を完成させることを特徴とする。

そして、本発明方法によれば、軸体の装着作業と同時に、ゲート残り及びランナー残りが中心孔から除去されて軸体と円板状樹脂成形品の組立体が完成するため、ゲート残り及びランナー残りの切断作業を省略することができ、作業工程数を削減して組み立て効率を向上させることが可能になる。

本発明に係わる円板樹脂成形品への軸体組付け構造では、ウェルドラインの発生を防止するために中心孔の内側で片側に偏倚させてゲートを配置して円板状樹脂成形品を成形し、中心孔の内側に残るゲート残り及びランナー残りをそのまま残して、ゲート残り及びランナー残りの反対側から中心孔に大径部と小径部とを備える軸体の小径部を装着し、該軸体の大径部を前記円板状樹脂成形品に当接するように組み付けることにより、該軸体と前記円板状樹脂成形品の組立体を完成させることを特徴とする。

本発明構造によれば、ゲート残り及びランナー残りを切断する必要がないので、作業工程数を削減して組み立て効率を向上させることが可能になる。

以上説明したように、本発明によれば、ウェルドラインの発生を防止しながら、作業工程数を削減して組み立て効率を向上することが可能になる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明にかかる円板状樹脂成形品に軸体を装着した組立品の第１の実施形態を示す断面図であり、この組立品１は、大別して、円板状樹脂成形品の一例としての樹脂製歯車２と、樹脂製歯車２を貫通する棒状の軸体３とから構成される。

樹脂製歯車２は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：商品名「テフロン（登録商標)」）などの流動性にやや難点のある高機能エンジニアリング樹脂を単独で又はこれらの適宜の混合比率で混合したものを用いたプラスチック成形加工法により成形される。この樹脂製歯車２は、図２に示すように、円板状本体４と、円板状本体４の外周縁部に形成される複数の歯５ａからなるギア部５と、円板状本体４の中心部に位置する中心孔６とを備える。

中心孔６は、軸体３（図１参照）を圧入するための孔であり、該中心孔６内には、樹脂製歯車２の成形時に溶融樹脂を充填するためのランナーの残り７が残存する。ランナー残り７は、中心孔６の軸方向の略々中央部にあり、その上端部７ａが円板状本体４の表面４ａよりも下方に位置する。また、ランナー残り７の周縁部には、それよりも薄厚に形成された小断面積のゲートの残り８がリング状に残存し、小断面積のゲート残り８が中心孔６の内周面と連結している。すなわち、樹脂製歯車２は、ウェルドラインが発生することのないように、中心孔６にリング状ゲートが位置する所謂リングゲート方式によって成形されるものである。

一方、軸体３は、金属製又は樹脂製の棒体であり、図１に示すように、樹脂製歯車２の中心孔６より大きな径を有する円柱状の大径部１０と、大径部１０に連設された円柱状の小径部１１とを備える。尚、小径部１１の径は、大径部１０の径より小さく、中心孔６の径よりも嵌め合い公差分だけ僅かに大きく形成される。

次に、上記構成を有する樹脂製歯車２への軸体３の組付け方法について、図１乃至図３を参照しながら説明する。

組立品１の製造にあたっては、先ず、射出成形法によって金型内に溶融樹脂を充填し、図２に示す樹脂製歯車２を成形する。このとき、リングゲート方式により樹脂を充填するため、樹脂製歯車２にウェルドラインが発生するのを回避することができる。

金型から取り出した樹脂製歯車２を自然冷却した後、図３（ａ）に示すように、樹脂製歯車２の上方から軸体３を中心孔６に押し当て、小径部１１の先端を中心孔６内に圧入する。この段階では、中心孔６の孔内にランナー残り７及びゲート残り８が残存しているが、上述のとおり、ランナー残り７の上端７ａは、円板状本体４の表面４ａよりも下方に位置するため、ランナー残り７が軸体３の位置決めの妨げになることはない。

次いで、図３（ｂ）に示すように、所定の押圧力を付与しながら、軸体３を樹脂製歯車２の下方に向けて徐々に押し込み、小径部１１の先端を中心孔６内のランナー残り７に当接させる。その後、図３（ｃ）に示すように、軸体３をさらに押し込んでランナー残り７を強度の最も弱いゲート残り８の部分で中心孔６の内周面から分断する。分断されたゲート残り８付きランナー残り７は、樹脂製歯車２の下方に排出され、不図示の回収箱等に回収される。

上記のとおり、ランナー残り７のゲート残り８の部分での切断・除去が完了すると、その後は、図１に示すように、大径部１０が樹脂製歯車２の表面に当接するまで軸体３を押し込んで行き、これにより組立品１が完成する。

以上のように、本実施の形態によれば、中心孔６の孔内にゲートを設けるとともに、そのゲート残り８を軸体３の挿通作業と同時に除去するため、ランナー残り７を別工程で切断する作業を省略することができる。このため、作業工程数を削減して組み立て効率を向上させることが可能になる。また、中心に位置するリングゲート方式により樹脂製歯車２を成形するため、ウェルドラインの発生を防止することも可能である。

尚、図２及び図３に示す樹脂製歯車２においては、中心孔６内の略々中央部でゲート残り８が連結されるが、それらの連結箇所は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、円板状本体４の裏面４ｂ（軸体３の圧入口と反対側の面）よりも所定の高さｈだけ上方に位置する箇所であれば、中央部以外の片側に偏倚した位置でもよい。ここに、「所定の高さｈ」は、中心孔６の内部において、ランナー残り７が押し下げられる距離に相当するものであり、この距離は、ランナー残り７をゲート残り８の部分で完全に切断し得るものであればよい。

また、図２の樹脂製歯車２は、所謂リングゲート方式により成形するものであるが、中心孔６内に位置する多点ゲート方式により成形することもできる。すなわち、この多点ゲート方式の場合は、図５に示すように、中心孔６の中央に位置する中心ランナー残り１２から互いに離間して放射状に延伸する中継ランナー残り１２ａが残存し、各中継ランナー残り１２ａの先端にあるゲート残り１２ｂが中心孔６に連結する。

次に、本発明にかかる円板状樹脂成形品への軸体組付け構造の第２の実施形態について、図６乃至図８を参照しながら説明する。

本実施の形態にかかる組立品１５は、図６（ａ）に示すように、大別して、円板状樹脂成形品の一例としての樹脂製歯車１６と、樹脂製歯車１６に挿嵌される棒状の軸体１７とから構成される。

樹脂製歯車１６は、図７に示すように、円板状本体１８と、円板状本体１８の周縁部に設けられたギア部１９と、円板状本体１８の中心部に凹設される中心孔２０とを備える。中心孔２０の底面には、リングゲートの残滓であるゲート残り２１が残存する。

軸体１７は、図６（ａ）に示すように、大径部２４と、大径部２４に連接された小径部２５とを備え、図１に示す軸体３と略々同一の構成を有するが、図６（ｂ）に示すように、小径部２５の長さＬ１が中心孔２０の深さＤ１よりも短く形成される点で異なる。また、小径部２５には、図示しないが、必要に応じて、圧入固定を確実にするための複数の突条（ローレット）が設けられることがある。

先ず、射出成形法によって図７に示す樹脂製歯車１６を成形する。このときも、第１の実施形態と同様に、リングゲート方式により樹脂を充填するため、樹脂製歯車１６にウェルドラインが発生するのを回避することができる。樹脂製歯車１６の中心孔２０にはゲート残り２１が残存したままである。

次いで、図８に示すように、樹脂製歯車１６の上方から軸体１７を樹脂製歯車１６の中心孔２０に押し当て、小径部２５を中心孔２０内に圧入する。小径部２５に突条がある場合、この突条によって中心孔２０の内周面の一部が削り取られたり捲れ上がっても、そのときのカス又は捲れ上がったバリは、軸体１７の小径部２５とゲート残り２１（中心孔２０の底面）との間の空間Ｓ（図６参照）に収容される。

図６（ａ）に示すように、大径部２４が樹脂製歯車１６の表面に当接するまで軸体１７を押し込んで、軸体１７の小径部２５を中心孔２０内に挿嵌し、これにより組立品１５がゲート残り２１を残存させたまま完成する。

以上のように、本実施の形態によれば、中心孔２０の底面にリングゲートを配置してウェルドラインの発生を防止するとともに、ゲート残り２１の上面と中心孔２０の内周面とで形成される空間内に、軸体１７の小径部２５を挿嵌するため、ゲート残り２１を残存させた状態で、樹脂製歯車１６に軸体１７を装着することができる。従って、ゲート残り２１の切断作業を省略することができ、作業工程数を削減して組み立て効率を向上させることが可能になる。また、リングゲート方式により樹脂製歯車１６を成形するため、ウェルドラインの発生を防止することも可能である。

次に、本発明にかかる円板状樹脂成形品への軸体組付け構造の第３の実施形態について、図９を参照しながら説明する。

本実施の形態にかかる組立品３０は、図９（ａ）に示すように、大別して、円板状樹脂成形品の一例としての樹脂製歯車３１と、樹脂製歯車３１に挿嵌される棒状の軸体３５とから構成される。

樹脂製歯車３１は、図７に示した樹脂製歯車１６と略々同一の構成を有するが、図９（ｂ）に示すように、樹脂製歯車３１の裏面３１ａ側から中心孔３３が凹設され、樹脂製歯車３１の表面３１ｂ側にゲート残り３４が設けられる点で異なる。また、軸体３５も、樹脂製歯車３１の裏面３１ａ側から圧入される点を除き、図６に示した軸体１７と同一の構成を有する。尚、軸体３５の小径部３６の長さＬ２は、中心孔３３の深さＤ２よりも短く形成される。

本実施の形態においても、樹脂製歯車３１への軸体３５の装着は、中心孔３３の内周面とゲート残り３４の裏面３４ａとで形成される空間内に、軸体３５の小径部３６を挿嵌することによって行われる。従って、ゲート残り３４を残存させた状態で、樹脂製歯車３１に軸体３５を装着することができるとともに、圧入の際のカスやバリは軸体３５の小径部３６とゲート残り３４との間の空間に収容することができ、第２の実施形態と同様の作用効果を得ることが可能になる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、上記実施の形態においては、円板状樹脂成形品として樹脂製歯車の場合を例示したが、本発明は、中心部に中心孔を備えた樹脂成形品であれば、歯車以外にも広く適用することが可能である。

また、上記実施の形態は、いずれも、歯車と軸体とを相対的に圧入固定の嵌め合いの関係とした例であるが、両者を相対的に遊合嵌合の嵌め合いの関係として相対的に回転自在とすることも可能である。この場合、軸体は固定軸となるであろうし、歯車は、軸体から軸方向に離脱することのないように、組み込み機器側で何らかの移動拘束手段により軸方向の移動が拘束される。このとき、図６（ａ）に示される軸体１７の小径部２５とゲート残り２１との間に生じている空間Ｓを潤滑オイル溜めとすれば、長期間の安定回転を保証することもできる。

本発明にかかる第１の実施形態を示す断面図である。 （ａ）は、図１の樹脂製歯車の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図１の組立品の組み立て工程を示す図である。 中心孔に対するゲート位置の他の例を説明するための断面図である。 多点ゲートとした変更例を示す上面図である。 本発明にかかる第２の実施形態を示す断面図である。 （ａ）は、図６の樹脂製歯車の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 図６の組立品の組み立て工程を示す図である。 本発明にかかる第３の実施形態を示す断面図である。 （ａ）は、従来の樹脂製歯車の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 従来の樹脂製歯車の断面図である。

符号の説明

１ 組立品
２ 円板状樹脂成形品（樹脂製歯車）
３ 軸体
４ 円板状本体
４ａ 円板状本体の表面
４ｂ 円板状本体の裏面
５ ギア部
５ａ 歯
６ 中心孔
７ ランナー残り
７ａ ランナー残りの上端部
８ ゲート残り
１０ 大径部
１１ 小径部
１２ 中心ランナー残り
１２ａ 中継ランナー残り
１２ｂ ゲート残り
１５ 組立品
１６ 円板状樹脂成形品（樹脂製歯車）
１７ 軸体
１８ 円板状本体
１９ ギア部
２０ 中心孔
２１ ゲート残り
２４ 大径部
２５ 小径部
３０ 組立品
３１ 円板状樹脂成形品（樹脂製歯車）
３１ａ 樹脂製歯車の裏面
３１ｂ 樹脂製歯車の表面
３３ 中心孔
３４ ゲート残り
３４ａ ゲート残りの裏面
３５ 軸体
３６ 小径部

Claims (10)

1. 中心孔を有する円板状樹脂成形品を、前記中心孔の内側にゲート残り及びランナー残りが位置するように成形する工程と、
   前記中心孔に前記ゲート残り及び前記ランナー残りを残した状態で、前記中心孔に大径部と小径部とを備える軸体の該小径部を装着する工程と、
   前記軸体装着工程の過程で前記軸体の押込みにより前記ゲート残りを切断して前記ランナー残りとともに除去しながら、前記軸体の大径部を前記円板状樹脂成形品に当接するように前記軸体を前記中心孔に組み付けることにより、該軸体と前記円板状樹脂成形品の組立体を完成させる工程とからなることを特徴とする円板状樹脂成形品への軸体組付け方法。
2. 前記ゲート残りはリング状に連なっていることを特徴とする請求項１に記載の円板状樹脂成形品への軸体組付け方法。
3. 前記ゲート残りと前記ランナー残りとはその複数本が放射状に延伸することを特徴とする請求項１に記載の円板状樹脂成形品への軸体組付け方法。
4. 前記樹脂成形品と前記軸体の嵌め合いは、圧入嵌合の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の円板状樹脂成形品への軸体組付け方法。
5. 前記樹脂成形品と前記軸体の嵌め合いは、遊合嵌合の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の円板状樹脂成形品への軸体組付け方法。
6. 中心孔を有する円板状樹脂成形品を、前記中心孔の内側で片側に偏倚した位置にゲート残り及びランナー残りが位置するように成形し、
   前記ゲート残り及び前記ランナー残りを残した状態で、前記ゲート残り及び前記ランナー残りの反対側の前記中心孔に大径部と小径部とを備える軸体の該小径部を装着し、
   前記軸体の大径部を前記円板状樹脂成形品に当接するように組み付けることにより、該軸体と前記円板状樹脂成形品の組立体を完成させることを特徴とする円板状樹脂成形品への軸体組付け構造。
7. 前記ゲート残りはリング状に連なっていることを特徴とする請求項６に記載の円板状樹脂成形品への軸体組付け構造。
8. 前記ゲート残りと前記ランナー残りとはその複数本が放射状に延伸することを特徴とする請求項６に記載の円板状樹脂成形品への軸体組付け構造。
9. 前記樹脂成形品と前記軸体の嵌め合いは、圧入嵌合の関係にあることを特徴とする請求項６に記載の円板状樹脂成形品への軸体組付け構造。
10. 前記樹脂成形品と前記軸体の嵌め合いは、遊合嵌合の関係にあることを特徴とする請求項６に記載の円板状樹脂成形品への軸体組付け構造。

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