JP5526679B2 - 円環状樹脂製品の射出成形用金型並びに円環状樹脂製品の製造方法及び該製造方法により製造された円環状樹脂製品 - Google Patents

Description

本発明は、転がり軸受用保持器又は円環状ボンド磁石である円環状樹脂製品の射出成形用金型並びに前記円環状樹脂製品の製造方法及び該製造方法により製造された円環状樹脂製品に関するものである。

転がり軸受用保持器は、低トルク、低騒音等を重視する用途においては、強度、剛性及び耐衝撃性等の向上のためにガラス繊維又は無機フィラー等の補強材を添加した合成樹脂を成形材料として、射出成形により製造されるのが一般的である。
また、ボンド磁石は、無機フィラーに相当する例えばフェライト等の磁石粉末をバインダーである例えばポリアミド等の合成樹脂により固化成形したものであり、射出成形、押出成形又は圧縮成形等により成形される。

補強材を添加した合成樹脂を成形材料とした転がり軸受用保持器の射出成形又は磁石粉末を添加した合成樹脂を成形材料とした円環状ボンド磁石の射出成形等、円環状樹脂製品の製造において、金型内に標準ゲートから溶融樹脂を注入する通常の成形方法によると、流れ方向とその垂直方向で収縮が異なるため部分的な流速の違いが生じ易く、特に型内で溶融樹脂の流れが合流して融着した部分にウェルドが発生し、このウェルド部分が特異点になり、すなわち、強度や精度が低下したり、磁気特性が不安定になるという不具合が生じる。
したがって、このような円環状樹脂製品の製造方法では、ウェルドの発生を無くすために、スプルーに円盤状のディスクを設けてゲートを製品の内壁全周に付けるコールドランナーによるディスクゲート（ダイアフラムゲート）方式の射出成形を行っている（例えば、玉軸受用保持器の例として、特許文献１参照。）。

特開２００１−１８７９２２号公報

しかしながら、ディスクゲート方式の射出成形では、ディスクゲート部（例えば、特許文献１の円盤状ディスク部等参照。）がダミー成形部となって全て廃材（スクラップ）となることから、通常の成形方法と比較して材料歩留まりが大幅に低下するため、材料コスト及び廃材処理コストが大幅に増大するという問題点がある。

そこで本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、ウェルドレス成形を可能にして品質低下を抑制しながらディスクゲート方式の射出成形と比較して材料歩留まりを改善することができる円環状樹脂製品の射出成形用金型並びに円環状樹脂製品の製造方法及び該製造方法により製造された円環状樹脂製品を提供する点にある。

本発明に係る円環状樹脂製品の射出成形用金型は、前記課題解決のために、転がり軸受用保持器又は円環状ボンド磁石である円環状樹脂製品を成形するための製品用キャビティと、前記円環状樹脂製品の内壁全周に繋がって径方向の内側に延びる円環状の内側ダミー体、若しくは、前記円環状樹脂製品の内壁全周に繋がって内側に延びる、射出成形機の固定盤に固定される固定側取付板に近づくに従って径方向の内側に傾斜する円錐台の斜面状の内側ダミー体、又は前記円環状樹脂製品の外壁全周に繋がって径方向の外側に延びる円環状の外側ダミー体、若しくは、前記円環状樹脂製品の外壁全周に繋がって外側に延びる、前記固定側取付板に近づくに従って径方向の外側に傾斜する円錐台の斜面状の外側ダミー体を成形するためのダミー体用キャビティとが形成され、前記ダミー体用キャビティに、複数のカートリッジにより構成されたホットランナーが接続され、又は、ランナー部分が、前記ダミー体用キャビティに接続される部分が前記ダミー体用キャビティの全周にわたって繋がるように、前記ダミー体キャビティが前記製品用キャビティの内側にある場合には前記固定側取付板に近づくに従って径方向の内側に傾斜するような円錐台の斜面状に、
若しくは、前記ダミー体用キャビティが前記製品用キャビティの外側にある場合には前記固定側取付板に近づくに従って径方向の外側に傾斜するような円錐台の斜面状に形成されたホットランナーが接続され、前記ホットランナー及びダミー体用キャビティを通った溶融樹脂が前記円環状樹脂製品の内壁全周又は外壁全周から同時に前記製品用キャビティ内へ充填されるように充填バランスを取るべく、前記ダミー体用キャビティの形状及び大きさを定めたものである。
このような構成によれば、この金型を用いて行う円環状樹脂製品の射出成形において、溶融樹脂が円環状樹脂製品の内壁全周又は外壁全周から同時に製品用キャビティ内へ充填されることから、ウェルドの発生を無くすことができるため、特異点となるウェルド部分の存在により生じる品質低下を無くすことができる。
その上、ホットランナー部には廃材が発生せず、廃材となるのは内側ダミー体又は外側ダミー体のみであることから、ディスクゲート方式の射出成形のような材料歩留まりの大幅な低下が無いため、材料コスト及び廃材処理コストの増大を抑制することができる。

ここで、前記ダミー体用キャビティにコールドスラグウェルを設けてなると好ましい。
このような構成によれば、ホットランナーシステムの弱点とされるコールドスラグの発生を容易に防止することができるため、円環状樹脂製品の品質安定化が容易になる。

また、前記内側ダミー体又は外側ダミー体の前記円環状樹脂製品側端部にノッチを設けるように前記ダミー体用キャビティを形成してなると好ましい。
このような構成によれば、ダミー体にノッチがあることにより打抜き加工等により円環状樹脂製品からダミー体を容易に分離することができるため、円環状樹脂製品に形成される切断面の面積を小さくすることができるとともに形状精度の低下を抑制することができる。

本発明に係る円環状樹脂製品の製造方法は、前記課題解決のために、前記射出成形用金型を使用し、ガラス繊維又は無機フィラーを添加した合成樹脂を成形材料として前記円環状樹脂製品を射出成形するものである。
よって、本発明に係る円環状樹脂製品の製造方法によれば、上述の射出成形用金型を用いて行う前記円環状樹脂製品の射出成形と同様の特徴がある。

本発明に係る前記円環状樹脂製品は、前記円環状樹脂製品の製造方法により製造されたものである。
よって、ウェルドレス成形により、特異点となるウェルド部分の存在により生じる品質低下が無くなるため、例えば、前記円環状樹脂製品が転がり軸受用保持器である場合には強度及び精度が低下するという不具合を無くすことができ、前記円環状樹脂製品が円環状ボンド磁石である場合には磁気特性が不安定になるという不具合を無くすことができる。

以上のように、本発明に係る円環状樹脂製品の射出成形用金型並びに円環状樹脂製品の製造方法及び該製造方法により製造された円環状樹脂製品によれば、ウェルドレス成形により品質の向上を図ることができるとともにディスクゲート方式の射出成形と比較して材料歩留まりを大幅に改善することができるという顕著な効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る射出成形用金型の縦断面図である。 円環状樹脂製品の例を示す斜視図である。 図１の要部を拡大して示す縦断面図である。 金型内の溶融樹脂を仮想的に示す斜視図である。 ダミー体を円環状樹脂製品の外側に設ける例を示す縦断面図である。 図５の要部を拡大して示す縦断面図である。

次に本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明するが、本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲に記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。
なお、図中の矢印Ｒは、円環状樹脂製品の中心から半径方向に向かう方向を示している。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係る射出成形用金型３は、図２に示す円環状樹脂製品であり、円環状の基部より軸方向に突出する柱部を設けて、柱と柱の空間部にコロ又は玉を保持するポケット部を有する保持構造である転がり軸受用保持器１を成形するものであり、固定側取付板６を固定盤にボルトで固定し、可動側取付板７を可動盤にボルトで固定することにより、射出成形機に取り付けられる。
また、図１及び図３に示すように、射出成形用金型３の固定側型板４及び可動側型板５間のキャビティＣは、転がり軸受用保持器１を成形するための製品用キャビティＣ１と、転がり軸受用保持器１の内壁全周に繋がって内側に延びる内側ダミー体２Ａを成形するためのダミー体用キャビティＣ２とからなり、ダミー体用キャビティＣ２の内径側部分にホットランナー８が接続される。

ここで、ホットランナー８は、金型の中に電気的に加熱されたランナー部を内蔵するようにしたものであり、図１及び図４からわかるように例えば８本のカートリッジにより構成している。
なお、ホットランナー８のカートリッジの個数は８本に限定されるものでは無く、後述する溶融樹脂Ｐの充填バランスを考慮して決定される。

図１に示すホットスプルー１０から注入された溶融樹脂Ｐは、ホットランナー８を通ってホットランナーノズル９からダミー体用キャビティＣ２及び製品用キャビティＣ１に注入され、ダミー体用キャビティＣ２にはダミー体部溶融樹脂Ｐ２が充填され、製品用キャビティＣ１には製品部溶融樹脂Ｐ１が充填される。
製品部溶融樹脂Ｐ１及びダミー体部溶融樹脂Ｐ２を冷却・固化させた後、パーティングラインＰＬから可動側型板５を開くことにより、成形された転がり軸受用保持器１及び内側ダミー体２Ａが取り出される。

また、図１及び図３に示す転がり軸受用保持器１の内壁全周に繋がって内側に延びる内側ダミー体２Ａは、略円環状であり、内側ダミー体２Ａ（ダミー体用キャビティＣ２）の形状及び大きさは、ホットスプルー１０から注入されホットランナー８及びダミー体用キャビティＣ２を通った溶融樹脂Ｐが転がり軸受用保持器１の内壁全周から略同時に製品用キャビティＣ１内へ充填されるように充填バランスを取るべく、例えば樹脂流動解析（ＣＡＥ解析）により定められる。
なお、転がり軸受用保持器１の内壁全周に繋がって内側に延びる内側ダミー体２Ａの形状は、円環状では無く、固定側取付板６に近づくに従って径方向の内側に傾斜するような円錐台の斜面状等であってもよい。

さらに、図３に示すように、内側ダミー体２Ａ（ダミー体部溶融樹脂Ｐ２）には、その転がり軸受用保持器１（製品部溶融樹脂Ｐ１）側端部にノッチ１２を設けるようにダミー体用キャビティＣ２を形成している。
よって、成形された転がり軸受用保持器１及び内側ダミー体２Ａは、内側ダミー体２Ａにノッチ１２があることにより抜き加工等により転がり軸受用保持器１から内側ダミー体２Ａを容易に分離することができるため、転がり軸受用保持器１に形成される切断面の面積を小さくすることができるとともに形状精度の低下を抑制することができる。

さらにまた、内側ダミー体２Ａでは無く外側ダミー体２Ｂを設けるようにしてもよく、すなわち、図５及び図６に示すように、射出成形用金型３の固定側型板４及び可動側型板５間のキャビティＣを、転がり軸受用保持器１を成形するための製品用キャビティＣ１と、転がり軸受用保持器１の外壁全周に繋がって外側に延びる外側ダミー体２Ｂを成形するためのダミー体用キャビティＣ２とし、ダミー体用キャビティＣ２の外径側部分にホットランナー８を接続するようにしてもよい。

転がり軸受用保持器１の外壁全周に繋がって外側に延びる外側ダミー体２Ｂは、略円環状であり、外側ダミー体２Ｂ（ダミー体用キャビティＣ２）の形状及び大きさは、ホットスプルー１０（図１参照。）から注入されホットランナー８及びダミー体用キャビティＣ２を通った溶融樹脂Ｐが転がり軸受用保持器１の外壁全周から略同時に製品用キャビティＣ１内へ充填されるように充填バランスを取るべく、例えば樹脂流動解析（ＣＡＥ解析）により定められる。
なお、転がり軸受用保持器１の外壁全周に繋がって外側に延びる外側ダミー体２Ｂの形状は、円環状では無く、固定側取付板６（図１参照。）に近づくに従って径方向の外側に傾斜するような円錐台の斜面状等であってもよい。

また、図６に示すように、ダミー体用キャビティＣ２に、ホットランナーノズル９に直面してコールドスラグを捕捉するためのスラグ溜まりであるコールドスラグウェル１１を設けることにより、ホットランナーシステムの弱点とされるコールドスラグの発生を容易に防止することができるため、円環状樹脂製品である転がり軸受用保持器１の品質安定化が容易になる。

さらに、図６に示すように、外側ダミー体２Ｂ（ダミー体部溶融樹脂Ｐ２）には、その転がり軸受用保持器１（製品部溶融樹脂Ｐ１）側端部にノッチ１２を設けるようにダミー体用キャビティＣ２を形成している。
よって、成形された転がり軸受用保持器１及び外側ダミー体２Ｂは、外側ダミー体２Ｂにノッチ１２があることにより抜き加工等により転がり軸受用保持器１から外側ダミー体２Ｂを容易に分離することができるため、転がり軸受用保持器１に形成される切断面の面積を小さくすることができるとともに形状精度の低下を抑制することができる。

以上のような円環状樹脂製品である転がり軸受用保持器１の射出成形用金型３によれば、この金型３を用いて行う転がり軸受用保持器１の射出成形において、溶融樹脂Ｐが転がり軸受用保持器１の内壁全周又は外壁全周から略同時に製品用キャビティＣ１内へ充填されることから、ウェルドの発生を無くすことができるため、特異点となるウェルド部分の存在により生じる品質低下を無くすことができる。
また、ホットランナー部には廃材が発生せず、廃材となるのは内側ダミー体２Ａ又は外側ダミー体２Ｂのみであることから、ディスクゲート方式の射出成形のような材料歩留まりの大幅な低下が無いため、材料コスト及び廃材処理コストの増大を抑制することができる。

なお、このようなディスクゲート方式に対する材料歩留まりの向上という効果は、円環状樹脂製品の径が大きくなる程大きくなるとともに、図３のようにダミー体用キャビティＣ２を製品用キャビティＣ１の内側に形成する構成の方が、図６のようにダミー体用キャビティＣ２を製品用キャビティＣ１の外側に形成する構成よりも大きくなる。
さらに、ホットランナーシステムを用いていることから、コールドランナーシステムよりも充填圧力損失が小さくなるため、充填圧力を低く抑えることができるとともに充填確実性が向上する。

以上の説明においては、円環状樹脂製品が転がり軸受用保持器１である場合を示したが、円環状樹脂製品は円環状ボンド磁石であってもよく、ウェルドレス成形により、円環状樹脂製品が転がり軸受用保持器１である場合には強度及び精度が低下するという不具合を無くすことができ、円環状樹脂製品が円環状ボンド磁石である場合には磁気特性が不安定になるという不具合を無くすことができる。
また、ホットランナーシステムとして、ホットランナー８が複数のカートリッジ（例えば市販のもの）により構成される場合を示したが、ホントランナー８のランナー部分を、例えばダミー体用キャビティＣ２に接続される部分がダミー体用キャビティＣ２の全周にわたって繋がるように、ダミー体キャビティＣ２が製品用キャビティＣ１の内側にある場合には固定側取付板６に近づくに従って径方向の内側に傾斜するような円錐台の斜面状、又は、ダミー体キャビティＣ２が製品用キャビティＣ１の外側にある場合には固定側取付板６に近づくに従って径方向の外側に傾斜するような円錐台の斜面状としてもよい。

Ｃ キャビティ
Ｃ１ 製品用キャビティ
Ｃ２ ダミー体用キャビティ
Ｐ 溶融樹脂
Ｐ１ 製品部溶融樹脂
Ｐ２ ダミー体部溶融樹脂
ＰＬ パーティングライン
Ｒ 径方向
１ 転がり軸受用保持器（円環状樹脂製品）
２Ａ 内側ダミー体
２Ｂ 外側ダミー体
３ 射出成形用金型
４ 固定側型板
５ 可動側型板
６ 固定側取付板
７ 可動側取付板
８ ホットランナー
９ ホットランナーノズル
１０ ホットスプルー
１１ コールドスラグウェル
１２ ノッチ

Claims (5)

1. 転がり軸受用保持器又は円環状ボンド磁石である円環状樹脂製品を成形するための製品用キャビティと、
   前記円環状樹脂製品の内壁全周に繋がって径方向の内側に延びる円環状の内側ダミー体、
   若しくは、前記円環状樹脂製品の内壁全周に繋がって内側に延びる、射出成形機の固定盤に固定される固定側取付板に近づくに従って径方向の内側に傾斜する円錐台の斜面状の内側ダミー体、
   又は前記円環状樹脂製品の外壁全周に繋がって径方向の外側に延びる円環状の外側ダミー体、若しくは、前記円環状樹脂製品の外壁全周に繋がって外側に延びる、前記固定側取付板に近づくに従って径方向の外側に傾斜する円錐台の斜面状の外側ダミー体
   を成形するためのダミー体用キャビティとが形成され、
   前記ダミー体用キャビティに、複数のカートリッジにより構成されたホットランナーが接続され、
   又は、ランナー部分が、前記ダミー体用キャビティに接続される部分が前記ダミー体用キャビティの全周にわたって繋がるように、
   前記ダミー体キャビティが前記製品用キャビティの内側にある場合には前記固定側取付板に近づくに従って径方向の内側に傾斜するような円錐台の斜面状に、
   若しくは、前記ダミー体用キャビティが前記製品用キャビティの外側にある場合には前記固定側取付板に近づくに従って径方向の外側に傾斜するような円錐台の斜面状に形成されたホットランナーが接続され、
   前記ホットランナー及びダミー体用キャビティを通った溶融樹脂が前記円環状樹脂製品の内壁全周又は外壁全周から同時に前記製品用キャビティ内へ充填されるように充填バランスを取るべく、前記ダミー体用キャビティの形状及び大きさを定めてなることを特徴とする円環状樹脂製品の射出成形用金型。
2. 前記ダミー体用キャビティにコールドスラグウェルを設けてなる請求項１記載の円環状樹脂製品の射出成形用金型。
3. 前記内側ダミー体又は外側ダミー体の前記円環状樹脂製品側端部にノッチを設けるように前記ダミー体用キャビティを形成してなる請求項１記載の円環状樹脂製品の射出成形用金型。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の射出成形用金型を使用し、ガラス繊維又は無機フィラーを添加した合成樹脂を成形材料として前記円環状樹脂製品を射出成形することを特徴とする円環状樹脂製品の製造方法。
5. 請求項４に記載の円環状樹脂製品の製造方法により製造された前記円環状樹脂製品。

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