JP5405682B1 - 入れ子部材、及び成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】組み立てが容易な入れ子部材及び、入れ子部材を有する成形金型を提供する。
【解決手段】入れ子部材５０は、歯筋がＹ軸方向に対して傾斜する外歯を備えるはすば歯車を成形する成形金型に用いられる入れ子部材５０であって、外歯を形成するための内歯６５ａを備えるキャビティ６５が形成されるとともに、キャビティ６５のＹ軸方向周りに環状に分割された分割体６１〜６４を備え、分割体６１〜６４が組み付けられることにより構成された入れ子部材本体６０と、入れ子部材本体６０が圧入される圧入部７１が形成されたベース部材７０とを有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、入れ子部材、及び成形金型に関する。

歯車等の複雑な形状の製品を、金型で成形する場合、例えば、入れ子部材が内部に組み込まれた入れ子構造の成形金型が用いられる。特許文献１には、樹脂製のはすば歯車を成形するための入れ子構造の成形金型が、例示されている。特許文献１に記載された成形金型の入れ子部材（ギア駒）は、複数に分割された歯形部用入れ子と、ベース部材とを有している。歯形部用入れ子は、ベース部材にねじ止めされている。

特許第４９７２４３７号公報

特許文献１に記載された入れ子部材を組み立てる場合、ベース部材に、複数の歯形部用入れ子を、一つずつ、ねじ止めしていかなければならず、組み立ての作業が煩雑になるおそれがある。

本発明は、上述の事情の下になされたもので、組み立てが容易な入れ子部材及び成形金型を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る入れ子部材は、
歯筋が軸方向に対して傾斜する外歯を備えるはすば歯車を成形する成形金型に用いられる入れ子部材であって、
前記外歯を形成するための内歯を備えるキャビティが形成されるとともに、前記キャビティの前記軸方向周りに環状に分割された分割体を備え、この分割体同士の接触面に形成された凹部と凸部とで組み付けられることにより構成された入れ子部材本体と、
前記入れ子部材本体が圧入される圧入部が形成され、この圧入部に圧入された前記分割体と一体となり、ラジアルベアリングでなるベース部材と、
を有し、
このベース部材に圧入された入れ子部材本体を、ベース部材とともに一体とし、前記成形金型に取り付ける構成とし、
前記入れ子部材本体の外周面に、平行面を形成し、前記ベース部材との間に隙間を形成することを特徴とする。

前記分割体同士の接触面は、前記はすば歯車の前記外歯の歯筋の傾斜に沿って傾斜していてもよい。

本発明の第２の観点に係る成形金型は、
本発明の第１の観点に係る入れ子部材と、
前記入れ子部材が取り付けられる第１金型と、
前記第１金型に対して相対的に移動可能に、前記第１金型に設けられた第２金型と、
を有することを特徴とする。

前記第１金型は、
前記入れ子部材を嵌め込むための嵌合穴が形成された型板と、
前記嵌合穴に嵌め込まれた前記入れ子部材を押える押え部材と、
を有していてもよい。

前記第１金型は、スラストベアリングを有し、
前記入れ子部材は、前記スラストベアリングによって、前記型板部に回転可能に支持されていてもよい。

本発明によれば、組み立てが容易な入れ子部材及び成形金型を提供できる。

本発明の実施形態に係る成形金型の斜視図である。 成形対象のはすば歯車の斜視図である。 成形金型の断面図である。 可動金型の一部を分解した断面図である。 入れ子部材の斜視図である。 入れ子部材の正面図である。 入れ子部材の分解斜視図である。 入れ子部材本体の分解正面図である。 入れ子部材本体の分割体の斜視図である。 閉じた状態の成形金型の断面図である。 はすば歯車の成形方法を説明するために簡略して示した断面図（その１）である。 はすば歯車の成形方法を説明するために簡略して示した断面図（その２）である。 はすば歯車の成形方法を説明するために簡略して示した断面図（その３）である。 はすば歯車の成形方法を説明するために簡略して示した断面図（その４）である。 はすば歯車の成形方法を説明するために簡略して示した断面図（その５）である。 変形例１に係る入れ子部材の正面図である。 変形例２に係る入れ子部材の正面図である。

以下、本発明の実施形態に係る成形金型１０及び入れ子部材５０について図１〜図１５を用いて説明する。なお、理解を容易にするために、ＸＹＺ座標を設定し、適宜参照する。

本実施形態に係る成形金型１０の種類は、図１に示すように、３プレート構造金型である。この成形金型１０は、例えば、図２に示されるはすば歯車１００を成形するために用いられる。成形対象のはすば歯車１００は、例えば、樹脂からなり、歯筋がＹ軸方向に対して傾斜する外歯１０１を備える。外歯１０１の歯数は、本実施形態においては、２４本である。しかしながら、外歯１０１の歯数は、任意であり、２４本とは異なる歯数であってもよい。また、はすば歯車１００には、貫通孔１００ａが形成されている。

図１に戻り、成形金型１０は、可動金型２０と、固定金型３０と、可動金型２０のＹ軸方向への進退移動を案内する４本のガイドポスト４０とを有する。また、成形金型１０は、図３に示すように、上記各部材（可動金型２０、固定金型３０、ガイドポスト４０）に加えて、入れ子部材５０を有する。

可動金型２０は、可動側型板２１と、受け板２２と、中子２３と、２つのスペーサーブロック２４と、エジェクタピン２５と、エジェクタプレート２６Ａ、２６Ｂと、可動側取付板２７と、スラストベアリング２８と、押え部材２９とを有する。

可動側型板２１の＋Ｙ側の面には、図４に示すように、入れ子部材５０を嵌め込むための嵌合穴２１ａが形成されている。この嵌合穴２１ａの底面には、成形対象のはすば歯車１００の裏側の面１００ｃの形状に対応した型部２１ｂが形成されている。型部２１ｂの近傍には、型部２１ｂを囲うように、円環状の溝２１ｃが形成されている。溝２１ｃは、スラストベアリング２８が嵌め込まれる形状に形成されている。また、可動側型板２１には、Ｙ軸方向に貫通する中子用貫通孔と、複数のエジェクタピン用貫通孔とが形成されている。中子用貫通孔には、中子２３が挿入される。エジェクタピン用貫通孔は、中子用貫通孔の外周に沿って、等間隔に形成されている。

受け板２２は、可動側型板２１の−Ｙ側の面に、ボルト１１によって固定されている。受け板２２には、Ｙ軸方向に貫通するボルト用貫通孔と、複数のエジェクタピン用貫通孔とが形成されている。ボルト用貫通孔には、ボルト１２が挿入される。エジェクタピン用貫通孔は、ボルト用貫通孔の外周に沿って、等間隔に形成されている。

中子２３は、はすば歯車１００の貫通孔１００ａを形成するために用いられる。中子２３の−Ｙ側の端部には、ねじ穴が形成されている。中子２３は、可動側型板２１の中子用貫通孔に挿入され、中子２３のねじ穴にボルト１２が螺合されることによって、可動側型板２１に固定される。

スペーサーブロック２４は、エジェクタプレート２６Ａ、２６Ｂが、Ｙ軸方向に移動するための空間Ａを形成するための部材である。本実施形態においては、２つのスペーサーブロック２４が、受け板２２の−Ｙ側の面に、ボルト１１によって固定されている。

エジェクタピン２５は、樹脂材料Ｒが硬化して、成形が完了したはすば歯車１００を可動側型板２１から離型するために用いられる。エジェクタピン２５は、可動側型板２１及び受け板２２のエジェクタピン用貫通孔に、Ｙ軸方向に進退移動可能に挿入されている。

エジェクタプレート２６Ａ、２６Ｂは、エジェクタピン２５の−Ｙ側の端部を固定する部材である。エジェクタプレート２６Ａ、２６Ｂは、空間Ａ内をＹ軸方向に移動可能に配置されている。エジェクタプレート２６Ａ、２６Ｂは、ボルト１３によって、相互に固定されている。

可動側取付板２７は、図示しない成形装置の可動盤に取り付けられる部材である。可動側取付板２７は、スペーサーブロック２４の−Ｙ側の面に、ボルト１１によって固定されている。

スラストベアリング２８は、可動側型板２１に形成された溝２１ｃに嵌め込まれている。スラストベアリング２８は、入れ子部材５０をＹ軸回りに回転可能に支持する部材である。詳しくは、後述する入れ子部材５０の入れ子部材本体６０をＹ軸回りに回転可能に支持する部材である。スラストベアリング２８は、例えば、複数のボールを有する玉軸受である。ただし、これに限られず、スラストベアリング２８は、すべり軸受であってもよい。

押え部材２９は、可動側型板２１の嵌合穴２１ａに嵌め込まれた入れ子部材５０を押えるために用いられる。押え部材２９は、例えば、穴が形成された金属板である。押え部材２９は、複数のねじによって、入れ子部材５０を覆うように、可動側型板２１に取り付けられている。

固定金型３０は、図３に示すように、固定側型板３１と、ランナーストリッパープレート３２と、固定側取付板３３と、スプルーブッシュ３４と、ロケートリング３５とを有する。

固定側型板３１の−Ｙ側の面には、はすば歯車１００の表側の面１００ｂの形状に対応した型部３１ａが形成されている。固定側型板３１の−Ｙ側の面には、押え部材２９が嵌まり込む嵌合穴３１ｂが形成されている。また、固定側型板３１内には、溶融した樹脂材料Ｒが流れる流路として機能する複数のランナー３１ｃが形成されている。ランナー３１ｃは、Ｙ軸方向に貫通して形成されている。

ランナーストリッパープレート３２は、成形されたはすば歯車１００と、固定側型板３１のランナー３１ｃ内で硬化された樹脂（後述するランナー樹脂部１１０）とを、切り離すために用いられる。また、ランナーストリッパープレート３２には、スプルーブッシュ３４を嵌め込むための貫通孔が形成されている。

固定側取付板３３は、図示しない成形装置の固定盤に取り付けられる部材である。固定側取付板３３には、スプルーブッシュ３４を嵌め込むための貫通孔が形成されている。

スプルーブッシュ３４には、溶融した樹脂材料Ｒが流れる流路として機能するスプルー３４ａが形成されている。スプルーブッシュ３４は、ランナーストリッパープレート３２及び固定側取付板３３のそれぞれの貫通孔に嵌め込まれる。スプルーブッシュ３４は、複数のねじによって固定側取付板３３に固定されている。

ロケートリング３５は、スプルーブッシュ３４のスプルー３４ａと、樹脂注入部２００との接続に用いられる。ロケートリング３５は、複数のねじによって固定側取付板３３に固定されている。

入れ子部材５０は、図５及び図６に示すように、入れ子部材本体６０と、ベース部材７０とを有する。

入れ子部材本体６０は、図７に示すように、略円環形状に形成されている。入れ子部材本体６０の外周面には、Ｙ軸方向に平行な４つの平行面６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａが形成されている。また、入れ子部材本体６０には、成形対象のはすば歯車１００の外歯１０１を形成するための内歯６５ａを備えるキャビティ６５が形成されている。

入れ子部材本体６０は、図８に示すように、Ｙ軸方向周りに環状に分割された４つの分割体６１、６２、６３、６４を備えている。入れ子部材本体６０は、これらの分割体６１〜６４が組み付けられることにより構成されている。なお、本実施形態においては、分割体６１〜６４は、いずれも同じ形状に形成されている。また、入れ子部材本体６０には、分割体６１〜６４同士を係合するために係合部６６が形成されている。

係合部６６は、分割体６１〜６４同士の接触面６７に形成された凹部６６Ａと凸部６６Ｂとから構成されている。凸部６６Ｂが、凹部６６Ａに嵌め込まれることで、分割体６１〜６４同士が係合されている。分割体６１の接触面６７は、図９に示すように、内歯６５ａの歯筋の傾斜に沿って傾斜している。また、本実施形態においては、分割体６１〜６４は、いずれも同じ形状に形成されているため、分割体６２〜６４についても、同様に、接触面６７は、内歯６５ａの歯筋の傾斜に沿って傾斜している。

ベース部材７０には、図７に示すように、入れ子部材本体６０が圧入される圧入部７１が形成されている。圧入部７１は、Ｙ軸方向に貫通する貫通孔として構成されている。入れ子部材本体６０は、例えば、＋Ｙ側から圧入部７１に圧入される。

また、ベース部材７０は、本実施形態においては、ラジアルベアリングから構成されている。ベース部材７０は、例えば、複数のボールを有する玉軸受である。ただし、これに限られず、ベース部材７０は、すべり軸受であってもよい。

次に、成形金型１０を用いたはすば歯車１００の成形方法について、図１０〜図１５を参照して説明する。なお、図１１〜図１５は、はすば歯車の成形方法を説明するための断面図であり、説明を容易にするため、簡略して示している。

先ず、作業者は、図１０に示すように、可動金型２０を移動させることで、成形金型１０を閉じた状態にする。そして、ロケートリング３５に、樹脂注入部２００を接続する。

図１１に示すように、樹脂注入部２００から融解した樹脂材料Ｒが注入されると、樹脂材料Ｒは、スプルーブッシュ３４のスプルー３４ａ、及び固定側型板３１のランナー３１ｃを通過して、入れ子部材５０の入れ子部材本体６０に形成されたキャビティ６５に流入し、キャビティ６５に充填される。この状態で、所定時間経過すると、樹脂材料Ｒは、冷却されて固化する。これにより、キャビティ６５内で固化されたはすば歯車１００と、ランナー３１ｃ内で固化されたランナー樹脂部１１０とから構成される樹脂成形体が形成される。

続いて、作業者は、図１２に示すように、可動金型２０と、固定金型３０の固定側型板３１とを、−Ｙ方向に移動させる。これにより、はすば歯車１００から、ランナー樹脂部１１０が切り離される。

続いて、図１３に示すように、ランナーストリッパープレート３２を−Ｙ方向に移動させて、固定側取付板３３から離間させる。これにより、ランナー樹脂部１１０が、固定金型３０から取り外される。

続いて、図１４に示すように、エジェクタピン２５によって、はすば歯車１００を、キャビティ６５から押し出す。このとき、入れ子部材５０のベース部材（ラジアルベアリング）及びスラストベアリング２８によって、入れ子部材本体６０が自動的に回転しつつ、はすば歯車１００が、キャビティ６５から押し出される。これにより、図１５に示すように、はすば歯車１００が、可動金型２０の可動側型板２１から取り外される。

以上により、はすば歯車１００の成形が完了する。

以上、説明したように、本実施形態に係る入れ子部材５０では、複数の分割体６１〜６４を備える入れ子部材本体６０が、ベース部材７０の圧入部７１に圧入されている。このため、入れ子部材５０の組み立ての作業が容易になる。

例えば、特許文献１に記載された従来の入れ子部材では、複数に分割された歯形部用入れ子が、ベース部材にねじ止めされている。このため、ベース部材に、複数の歯形部用入れ子を、一つずつ、ねじ止めしていかなければならず、組み立ての作業が煩雑になるおそれがある。

しかしながら、本実施形態に係る入れ子部材５０では、入れ子部材本体６０を、ベース部材７０の圧入部７１に圧入するだけで、入れ子部材５０を組み立てることができる。このため、入れ子部材５０の組み立ての作業が容易になる。

また、本実施形態に係る入れ子部材５０では、ベース部材７０は、ラジアルベアリングから構成されている。このため、エジェクタピン２５によって、キャビティ６５から、はすば歯車１００を取り外す際、ラジアルベアリングによって、入れ子部材本体６０が自動的に回転しつつ、はすば歯車１００を取り外すことができる。

例えば、特許文献１に記載された従来の入れ子部材では、ベース部材がベアリングから構成されていないため、入れ子部材を、成形装置に回転可能に支持された回転金型に取り付ける必要がある。この回転金型が、比較的、重量がある場合や、内歯角度が大きい場合等には、モータ等によって回転させなければならないことがある。

しかしながら、本実施形態に係る入れ子部材５０では、ベース部材７０が、ラジアルベアリングから構成されているため、エジェクタピン２５の突き出しによって、入れ子部材本体６０を自動的に回転させつつ、はすば歯車１００を取り外すことができる。ただし、これに限らず、例えば、回転金型が、比較的、重量がある場合や、内歯角度が大きい場合等には、モータを設け、このモータの出力軸の回転を利用して、入れ子部材本体６０を回転させつつ、はすば歯車１００を取り外してもよい。

また、本実施形態に係る入れ子部材５０では、入れ子部材本体６０に、分割体６１〜６４同士を係合するための凹部６６Ａ及び凸部６６Ｂが形成されている。このため、凹部６６Ａに凸部６６Ｂを係合させることで、分割体６１〜６４同士を組み合わせることが容易になる。結果として、入れ子部材５０の組み立ての作業が容易になる。

また、本実施形態に係る入れ子部材５０では、分割体６１〜６４同士の接触面６７は、はすば歯車１００の外歯１０１の歯筋の傾斜に沿って傾斜している。このため、パーティングラインが、はすば歯車１００の外歯１０１の谷や山を横断せずに形成される。これにより、精度の良いはすば歯車１００を形成することが可能になる。

また、本実施形態に係る入れ子部材５０では、入れ子部材本体６０は、Ｙ軸方向に平行な４つの平行面６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａが形成された略円環形状に形成されている。このため、入れ子部材本体６０を、ベース部材７０の圧入部７１に圧入しやすくなる。

また、本実施形態に係る成形金型１０では、可動側型板２１には、入れ子部材５０を嵌め込むための嵌合穴２１ａが形成されている。このため、入れ子部材５０を嵌合穴２１ａに嵌め込んで、押え部材２９を可動側型板２１に固定するだけで、入れ子部材５０の組み付けを行うことができる。結果として、成形金型１０全体の組み立て作業が容易になる。また、別の形状のはすば歯車１００を成形するための、別の入れ子部材５０に取り替えることも容易になる。

また、本実施形態に係る成形金型１０では、可動金型２０は、スラストベアリング２８を有している。このため、スラストベアリング２８の回転動作により、入れ子部材本体６０の回転がより円滑になる。したがって、エジェクタピン２５によって、キャビティ６５から、はすば歯車１００を取り外す際、はすば歯車１００を円滑に取り外すことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態等によって限定されるものではない。

例えば、本実施形態においては、分割体６１〜６４それぞれには、１つの凹部６６Ａと、１つの凸部６６Ｂとが形成されている。しかしながら、これに限らず、図１６に示す分割体６１、６３のように、２つの凹部６６Ａが形成されていてもよい。また、図１６に示す分割体６２、６４のように、２つの凸部６６Ｂが形成されていてもよい。しかしながら、製造コストの観点から、本実施形態のように、いずれも同じ形状に形成された分割体６１〜６４にする方が望ましい。

また、本実施形態においては、入れ子部材本体６０は、４つの分割体６１、６２、６３、６４を備えている。しかしながら、これに限らず、図１７に示すように、入れ子部材本体６０は、６つの分割体を備えていてもよい。また、これら以外の個数の分割体を備えていてもよい。

また、本実施形態においては、可動金型２０は、スラストベアリング２８を有している。しかしながら、これに限らず、可動金型２０は、スラストベアリング２８を有さなくてもよい。しかしながら、はすば歯車１００の取り外しやすさの観点から、スラストベアリング２８を有している方が望ましい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

１０ 成形金型
１１、１２、１３ ボルト
２０ 可動金型（第１金型）
２１ 可動側型板
２１ａ 嵌合穴
２１ｂ 型部
２１ｃ 溝
２２ 受け板
２３ 中子
２４ スペーサーブロック
２５ エジェクタピン
２６Ａ、２６Ｂ エジェクタプレート
２７ 可動側取付板
２８ スラストベアリング
２９ 押え部材
３０ 固定金型（第２金型）
３１ 固定側型板
３１ａ 型部
３１ｂ 嵌合穴
３１ｃ ランナー
３２ ランナーストリッパープレート
３３ 固定側取付板
３４ スプルーブッシュ
３４ａ スプルー
３５ ロケートリング
４０ ガイドポスト
５０ 入れ子部材
６０ 入れ子部材本体
６１、６２、６３、６４ 分割体
６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ 平行面
６５ キャビティ
６５ａ 内歯
６６ 係合部
６６Ａ 凹部
６６Ｂ 凸部
６７ 接触面
７０ ベース部材
７１ 圧入部
１００ はすば歯車
１００ａ 貫通孔
１００ｂ 表側の面
１００ｃ 裏側の面
１０１ 外歯
１１０ ランナー樹脂部
２００ 樹脂注入部
Ａ 空間
Ｒ 樹脂材料

Claims (5)

1. 歯筋が軸方向に対して傾斜する外歯を備えるはすば歯車を成形する成形金型に用いられる入れ子部材であって、
   前記外歯を形成するための内歯を備えるキャビティが形成されるとともに、前記キャビティの前記軸方向周りに環状に分割された分割体を備え、この分割体同士の接触面に形成された凹部と凸部とで組み付けられることにより構成された入れ子部材本体と、
   前記入れ子部材本体が圧入される圧入部が形成され、この圧入部に圧入された前記分割体と一体となり、ラジアルベアリングでなるベース部材と、
   を有し、
   このベース部材に圧入された入れ子部材本体を、ベース部材とともに一体とし、前記成形金型に取り付ける構成とし、
   前記入れ子部材本体の外周面に、平行面を形成し、前記ベース部材との間に隙間を形成することを特徴とする入れ子部材。
2. 前記分割体同士の接触面は、前記はすば歯車の前記外歯の歯筋の傾斜に沿って傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の入れ子部材。
3. 請求項１又は２に記載の入れ子部材と、
   前記入れ子部材が取り付けられる第１金型と、
   前記第１金型に対して相対的に移動可能に、前記第１金型に設けられた第２金型と、
   を有することを特徴とする成形金型。
4. 前記第１金型は、
   前記入れ子部材を嵌め込むための嵌合穴が形成された型板と、
   前記嵌合穴に嵌め込まれた前記入れ子部材を押える押え部材と、
   を有することを特徴とする請求項３に記載の成形金型。
5. 前記第１金型は、スラストベアリングを有し、
   前記入れ子部材は、前記スラストベアリングによって、前記型板に回転可能に支持されていることを特徴とする請求項４に記載の成形金型。

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