JP5535807B2 - スクリュー式搬送用シャフトの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、螺旋部を有し、回転することにより螺旋部によって紛状物などを搬送するための合成樹脂製のスクリュー式搬送用シャフトの製造方法に関する。

従来、スクリュー式搬送用のシャフトの製造方法として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この製造方法ではまず、中央部の外周面に平目のローレットを形成した金属製の軸（以下「金属軸」という）を金型内にセットする。次に、金型の一端部に形成された開口を蓋で閉じた状態で、溶融した熱可塑性樹脂を射出することによって射出成形を行う。この熱可塑性樹脂が冷却・固化した後、金型から蓋を取り外し、シャフトの一端部に形成された穴または突起を介して回転治具をシャフトに装着し、シャフトの螺旋部の巻き方向と逆の方向に回転治具を回転させる。それにより、シャフトが、ローレットを介して固定された金属軸と一体に回転しながら、シャフトの長さ方向に移動することによって、金型から分離する。

特開２００７−２９３６１６号公報

この製造方法では、シャフトと金属軸がローレットを介して固定されているため、シャフトから金属軸を分離することができず、両者が一体になった状態で製品が完成される。このような製品において、シャフトから突出する金属軸の飛び出し量が所定の長さに対して大きすぎたり小さすぎたりすると、シャフトを搬送装置に取り付けて回転させた場合、シャフトの回転トルクの増大や搬送する原料の漏れなどが生じてしまうので、この飛び出し量を一定の範囲に収めることが重要である。

しかし、熱可塑性樹脂が冷却・固化する際の収縮率は、熱可塑性樹脂の温度や、金型の温度、若干の圧力変動に応じて変化し、一定ではない。このため、金属軸の飛び出し量がばらつくことは避けられず、その結果、製品の歩留まりが低下し、製造コストが増大する。また、ローレットに対応するシャフトの部分には、熱可塑性樹脂の収縮によって局部的に残留歪みが生じるため、シャフトの割れが、数年後などに遅れて発生することがある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、製品の歩留まりを向上させるとともに、割れ、反りおよび凹みなどが生じにくいスクリュー式搬送用シャフトを製造することができるスクリュー式搬送用シャフトの製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、シャフト本体と、シャフト本体の外周面に形成された螺旋部とを一体に有する合成樹脂製のスクリュー式搬送用シャフトの製造方法であって、スクリュー式搬送用シャフトと相補的な形状を有する金型を準備する金型準備工程と、外周面の全体にわたってねじ部が形成された細長い軸状の金属製の中子を準備する中子準備工程と、中子を金型内にセットする中子セット工程と、金型内に、溶融した合成樹脂を射出することによって射出成形を行う射出成形工程と、射出成形された合成樹脂が硬化した後、中子を所定の方向に回転させることにより、スクリュー式搬送用シャフトを、螺旋部の巻き方向と逆の方向に回転させながらスクリュー式搬送用シャフトの長さ方向に移動させることによって、金型から分離する中子回転工程と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、ねじ部が形成された軸状の金属製の中子を、スクリュー式搬送用シャフトと相補的な形状を有する金型内にセットし、金型内に溶融した合成樹脂を射出することによって射出成形を行う。合成樹脂が硬化した後、中子を所定の方向に回転させることにより、スクリュー式搬送用シャフトを、螺旋部の巻き方向と逆の方向に回転させながら長さ方向に移動させることによって、金型から分離する。

以上のように、中子を回転させるだけで、スクリュー式搬送用シャフト（以下、単に「シャフト」という）を金型から分離することができるので、金型からのシャフトの分離を容易に行うことができる。また、中子の外周面の全体にわたって形成されたねじ部を介して、シャフトが駆動されるので、シャフトの一部に応力が集中することがなくなり、シャフトの残留歪みが抑制されることによって、残留歪みを原因とするシャフトの割れを防止することができる。

また、中子の外周面の全体にねじ部が形成されるとともに、射出成形により、中子のねじ部に対応するシャフトの部位にねじ部が形成されるので、中子を、シャフトに対して回転させることによって、シャフトから容易に分離することが可能である。このため、合成樹脂のシャフトのみの製品を実現でき、その結果、従来と異なり、シャフトからの金属軸の飛び出し量のばらつきの問題がなくなり、製品の歩留まりが向上し、製造コストを削減することができる。

さらに、中子が細長い軸状であるため、射出成形されたシャフト本体の肉厚は、テーパ状ではなく、一定になる。このため、合成樹脂が硬化する際の収縮量を、シャフト全体にわたって均等にすることができ、反りおよび凹みなどのシャフトの変形を防止することができる。また、シャフト本体がテーパ状ではないため、シャフトが長い場合でも、シャフト本体の先端部の肉厚を大きくしたり、シャフト本体を太くしたりする必要がなく、したがって、長いシャフトにも容易に対応できるとともに、シャフトの設計の自由度を向上させることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のスクリュー式搬送用シャフトの製造方法において、中子のねじ部は、螺旋部と逆の巻き方向に形成されており、中子回転工程において、中子をねじ部の巻き方向に回転させることにより、中子およびスクリュー式搬送用シャフトを、螺旋部の巻き方向と逆の方向に一体に回転させながら長さ方向に移動させることによって、金型から分離することを特徴とする。

この構成によれば、中子のねじ部がシャフトの螺旋部と逆の巻き方向に形成されているので、中子回転工程において、中子をねじ部の巻き方向に回転させることにより、中子およびシャフトは、互いに締め付け合った状態で、螺旋部の巻き方向と逆の方向に一体に回転しながら長さ方向に移動する。これにより、シャフトおよび中子を一体として金型から容易に分離することができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載のスクリュー式搬送用シャフトの製造方法において、中子およびスクリュー式搬送用シャフトを金型から分離した後、中子を、スクリュー式搬送用シャフトに対して回転させることによって、スクリュー式搬送用シャフトから分離することを特徴とする。

この構成によれば、シャフトおよび中子を金型から一体に分離した後、中子をシャフトに対して回転させることによって、中子をシャフトから容易に分離することができる。これにより、シャフトのみの製品が実現されるため、製品の歩留まりを向上させ、製造コストを削減できるという請求項１の作用を確実に得ることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１に記載のスクリュー式搬送用シャフトの製造方法において、中子のねじ部は、螺旋部と逆の巻き方向に形成されており、中子回転工程において、中子を長さ方向に移動不能に保持した状態で、中子をねじ部の巻き方向と逆の方向に回転させることにより、中子を金型内に残した状態で、スクリュー式搬送用シャフトを、螺旋部の巻き方向と逆の方向に回転させながら長さ方向に移動させることによって、金型から分離することを特徴とする。

この構成によれば、中子のねじ部が螺旋部と逆の巻き方向に形成されており、中子回転工程において、中子を長さ方向に移動不能に保持した状態で、中子をねじ部の巻き方向と逆の方向に回転させることにより、シャフトは、中子から離れながら、螺旋部の巻き方向と逆の方向に回転する。これにより、中子を金型内に残したまま、シャフトはその長さ方向に移動し、金型から分離される。このように、中子回転工程において中子を回転させるだけで、金型からのシャフトの分離と、シャフトからの中子の分離を、同時にかつ容易に行うことができる。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載のスクリュー式搬送用シャフトの製造方法において、中子回転工程において、中子を回転させるのと同時に、スクリュー式搬送用シャフトを螺旋部の巻き方向と逆の方向に回転させることを特徴とする。

この構成によれば、請求項４において中子を回転させる際に、それと同時にシャフトを螺旋部の巻き方向と逆の方向に回転させる。したがって、中子から伝達される回転力に加えてシャフトに直接、作用する回転力によって、シャフトを円滑に回転させることができるので、金型からのシャフトの分離を円滑にかつ容易に行うことができる。

本発明の第１実施形態によるスクリュー式搬送用シャフトの製造方法を示す図である。 図１の製造方法の続きを示す図である。 本発明の第２実施形態によるスクリュー式搬送用シャフトの製造方法を示す図である。 図３の製造方法の続きを示す図である。 本発明の第３実施形態によるスクリュー式搬送用シャフトの製造方法を示す図である。 図５の製造方法の続きを示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１および図２は本発明の第１実施形態によるスクリュー式搬送用シャフト（以下、単に「シャフト」という）１の製造方法を示している。

このシャフト１は、合成樹脂（例えばポリアセタール）で構成され、図２（ｃ）に示すように、中心に孔１ａを有する円筒状のシャフト本体２と、シャフト本体２の外周面に形成された螺旋部３と、シャフト本体２の一端部に形成された円盤状の頭部４を一体に備えている。螺旋部３の巻き方向は、右巻き（正ねじ状）である。このシャフト１は、例えばカップ飲料の自動販売機に用いられ、回転駆動されることにより、飲料の原料である紛状物を螺旋部３によって搬送するためのものである。

本実施形態では、シャフト１は、金型５、中子９およびモータ１０（図１（ａ）にのみ図示）を用いて製造される。金型５は、互いに別体の金型本体６、左蓋７および右蓋８を備え、全体としてシャフト１と相補的な形状を有する。具体的には、金型本体６には、シャフト１のシャフト本体２および螺旋部３に相当する凹部６ａが形成され、左蓋７の金型本体６側の側面には、シャフト１の頭部４に相当する凹部７ａが形成されている。

左蓋７の凹部７ａの内側面には、断面が六角形のピン７ｂが一体に設けられ、このピン７ｂを介して中子９が取り付けられている。中子９は、金属（例えばステンレス）で構成された細長い棒状のものであり、左蓋７側の基端部が太径部９ａになっており、他の部分はより小さな一定の径を有している。中子９は、太径部９ａに形成された穴９ｂがピン７ｂに係合した状態で、左蓋７に一体に取り付けられている。

また、中子９の太径部９ａ以外の部分の外周面には、その全体にわたって、逆ねじ状（左巻き）のねじ部９ｃが形成されている。また、中子９の先端面には、断面が六角形の係合穴９ｄが形成されている。右蓋８の金型本体６側の側面には、係合穴９ｄに対応するピン８ａが一体に設けられている。

モータ１０は、左蓋７に連結されており、中子９の軸線を中心として、左蓋７およびそれと一体の中子９を正逆回転させるように構成されている。

シャフト１を製造する際にはまず、中子９を金型本体６内に挿入した状態で、金型本体６に左蓋７を連結するとともに、右蓋８のピン８ａを中子９の係合穴９ｄに係合させた状態で、右蓋８を金型本体６に連結することによって、金型５を組み立てる。また、左蓋７をベアリング（図示せず）によって回転自在に支持する。

次に、溶融した合成樹脂を金型５内に、注入口（図示せず）を介して射出する（図１（ｂ））。これにより、シャフト１が成形されるとともに、中子９のねじ部９ｃに対応するシャフト１の部位にねじ部１ａが形成される。次に、射出成形された合成樹脂を冷却するとともに、合成樹脂が硬化した後、金型本体６から右蓋８を取り外す（同図（ｃ））。

次に、モータ１０によって、左蓋７を中子９と一緒に、同図の左側から見て反時計方向に、すなわち中子９のねじ部９ｃの巻き方向に回転させる。これにより、シャフト１および中子９は、互いに締め付け合った状態で、反時計方向に、すなわち螺旋部３の巻き方向と逆の方向に一体に回転しながら、左方に移動し（同図１（ｄ））、金型本体６から分離される（図２（ａ））。

その後、モータ１０を上記と逆の方向に回転させ、左蓋７を中子９と一緒に、シャフト１に対して時計方向に回転させることによって、左方に移動させ（図２（ｂ））、中子９をシャフト１から分離する。

以上のように、本実施形態によれば、中子９を一体に取り付けた左蓋７を回転させるだけで、シャフト１を金型本体６から分離することができるので、金型本体６からのシャフト１の分離を容易に行うことができる。また、中子９の外周面の全体にわたって形成されたねじ部９ｃを介して、シャフト１が駆動されるので、シャフト１の一部に応力が集中することがなく、シャフト１の残留歪みが抑制されることによって、残留歪みを原因とするシャフト１の割れを防止することができる。

さらに、左蓋７をシャフト１に対して回転させるだけで、シャフト１から中子９を分離できるため、合成樹脂のシャフト１のみの製品を実現することができる。その結果、製品の歩留まりが向上し、製造コストを削減することができる。

また、中子９が細長い軸状であるため、射出成形されたシャフト本体２の肉厚は、テーパ状ではなく、太径部９ａに相当する部分を除いて一定である。このため、合成樹脂が硬化する際の収縮量を、シャフト１全体にわたってほぼ均等にすることができ、反りおよび凹みなどのシャフト１の変形を防止することができる。また、シャフト本体２がテーパ状ではないため、長いシャフトにも容易に対応できるとともに、シャフトの設計の自由度を向上させることができる。

次に、図３および図４を参照しながら、本発明の第２実施形態によるシャフト１１の製造方法について説明する。なお、同図では、前述した第１実施形態と同じ構成部品については、同じ符号が付されている。このことは、後述する第３実施形態についても同じである。

図４（ｂ）に示すように、シャフト１１は、一端部に、第１実施形態のシャフト１の頭部４に代えて、把持部１２を一体に形成したものである。把持部１２は、六角形の断面を有している（図４（ｃ））。左蓋１４の金型本体６側の側面には、ピン１４ａが設けられており、このピン１４ａを介して中子９が一体に取り付けられている（図３（ａ））。右蓋１５の金型本体６側の側面には、把持部１２に相当する凹部１５ａが形成されており、その内側面には、中子９の係合穴９ｄに係合する断面六角形のピン１５ｂが一体に設けられている。

シャフト１１を製造する際にはまず、第１実施形態と同様、左蓋１４および右蓋１５を金型本体６に連結し、金型１３を組み立てる。また、左蓋１４を、ベアリング（図示せず）によって回転自在に支持するとともに、中子９の長さ方向に移動不能に保持する。次に、溶融した合成樹脂を金型１３内に射出することによって射出成形を行い（図３（ｂ））、合成樹脂が硬化した後、金型本体６から右蓋１５を取り外す（図３（ｃ））。

次に、モータ１０によって、左蓋１４を中子９と一緒に、同図の左側から見て時計方向に、すなわち中子９のねじ部９ｃの巻き方向と逆の方向に回転させる。また、それと同時に、モータ１６により、把持部１２を介して、シャフト１１を左蓋１４および中子９と同じ方向に、すなわち螺旋部３の巻き方向と逆の方向に回転させる。これにより、シャフト１１は、中子９から離れながら、螺旋部３の巻き方向と逆の方向に回転することにより、移動不能に保持された中子９を金型本体６内に残したまま、同図の右方に移動し（図４（ａ））、金型１３から分離される。

以上のように、本実施形態によれば、中子９が取り付けられた左蓋１４を中子９のねじ部９ｃの巻き方向と逆の方向に回転させることにより、金型１３からのシャフト１１の分離と、シャフト１１からの中子９の分離を、同時にかつ容易に行うことができる。

また、中子９を回転させるのと同時に、シャフト１１を中子９と同じ方向に回転させるので、中子９から伝達される回転力に加えてシャフト１１に直接、作用する回転力によって、シャフト１１を円滑に回転させることができ、金型１３からのシャフト１１の分離を円滑にかつ容易に行うことができる。

次に、図５および図６を参照しながら、本発明の第３実施形態によるシャフト２１の製造方法について説明する。図６（ｂ）および（ｃ）に示すように、このシャフト２１では、第１および第２実施形態の頭部４や把持部１２は省略されており、一方の端面に断面六角形の連結穴２１ａが形成されている。この連結穴２１ａは、シャフト２１を回転駆動するためのモータの回転軸を、その連結部（いずれも図示せず）を介して連結するのに用いられるものである。

また、連結穴２１ａの形成に伴うシャフト本体２２の肉厚の減少、およびそれによる強度の低下を回避するために、シャフト本体２２の連結穴２１ａ付近の部分は、他の部分よりも大きな一定の径を有し、この部分の内端からシャフト本体２２の中央までの部分はテーパ状になっており、金型本体２３は、それに対応した形状を有している。右蓋８の金型本体２３側の側面には、シャフト２１の連結穴２１ａに相当するピン２４が一体に設けられている（図５（ａ））。

シャフト２１を製造する際にはまず、第２実施形態と同様、左蓋１４および右蓋８を、金型本体２３に連結し、金型２５を組み立てる。その際、ピン２４は、金型本体２３内に挿入され、中子９の先端部に突き当てられる。また、左蓋１４を、回転自在に支持するとともに、中子９の長さ方向に移動不能に保持する。

次に、溶融した合成樹脂を金型２５内に射出することによって射出成形を行い（図５（ｂ））、合成樹脂が硬化した後、金型本体２３から右蓋８をピン２４と一緒に取り外す（図５（ｃ））。

その後の手順は基本的に第２実施形態と同じであり、モータ１０によって、左蓋１４を中子９と一緒に、同図の左側から見て時計方向に回転させるのと同時に、モータ１６により、連結穴２１ａを利用して、シャフト２１を左蓋１４および中子９と同じ方向に回転させる。これにより、シャフト２１は、中子９から離れながら、螺旋部３の巻き方向と逆の方向に回転することにより、中子９を金型本体２３内に残したまま、同図の右方に移動し（図６（ａ））、金型２５から分離される。

以上のように、本実施形態によれば、第２実施形態と同様、金型２５からのシャフト２１の分離と、シャフト２１からの中子９の分離を同時にかつ容易に行えるとともに、シャフト２１に連結穴２１ａを同時に形成することができる。このため、連結穴２１ａを利用して、シャフト２１を回転駆動するためのモータの回転軸を連結することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、シャフトは、螺旋部３によって紛状物などを搬送するためのものとして説明しているが、紛状物に限らず、目的物をシャフトの長さ方向に搬送するためのものであればよく、例えば、プリンタのインクカートリッジを搬送するためのものでもよい。

また、実施形態では、シャフトの螺旋部は正ねじ状（右巻き）であるが、本発明を逆ねじ状（左巻き）の螺旋部を有するシャフトに適用してもよく、その場合には、中子のねじ部の巻き方向は実施形態とは反対の正ねじ状（右巻き）になり、シャフトを金型から分離するための中子およびシャフトの回転方向も、実施形態とは反対になる。

さらに、第２および第３実施形態では、金型からシャフトを分離する際、シャフトの回転・移動を容易にするために、中子を回転させるのと同時に、シャフトを回転させているが、中子だけを回転させてもよい。

また、第２実施形態のシャフト１１の把持部１２および第３実施形態のシャフト２１の連結穴２１ａの断面形状は、それぞれ六角形であるが、これに限らず、モータなどの連結部を係合させ、シャフトを回転させることが可能な非円形の任意の形状にすることが可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部を適宜変更することが可能である。

１ スクリュー式搬送用シャフト
２ シャフト本体
３ 螺旋部
５ 金型
９ 中子
９ａ ねじ部
１１ スクリュー式搬送用シャフト
１３ 金型
２１ スクリュー式搬送用シャフト
２５ 金型

Claims (5)

1. シャフト本体と、当該シャフト本体の外周面に形成された螺旋部とを一体に有する合成樹脂製のスクリュー式搬送用シャフトの製造方法であって、
   当該スクリュー式搬送用シャフトと相補的な形状を有する金型を準備する金型準備工程と、
   外周面の全体にわたってねじ部が形成された細長い軸状の金属製の中子を準備する中子準備工程と、
   当該中子を前記金型内にセットする中子セット工程と、
   前記金型内に、溶融した合成樹脂を射出することによって射出成形を行う射出成形工程と、
   当該射出成形された合成樹脂が硬化した後、前記中子を所定の方向に回転させることにより、前記スクリュー式搬送用シャフトを、前記螺旋部の巻き方向と逆の方向に回転させながら前記スクリュー式搬送用シャフトの長さ方向に移動させることによって、前記金型から分離する中子回転工程と、
   を備えることを特徴とするスクリュー式搬送用シャフトの製造方法。
2. 前記中子の前記ねじ部は、前記螺旋部と逆の巻き方向に形成されており、
   前記中子回転工程において、前記中子を前記ねじ部の巻き方向に回転させることにより、前記中子および前記スクリュー式搬送用シャフトを、前記螺旋部の巻き方向と逆の方向に一体に回転させながら前記長さ方向に移動させることによって、前記金型から分離することを特徴とする、請求項１に記載のスクリュー式搬送用シャフトの製造方法。
3. 前記中子および前記スクリュー式搬送用シャフトを前記金型から分離した後、前記中子を、前記スクリュー式搬送用シャフトに対して回転させることによって、前記スクリュー式搬送用シャフトから分離することを特徴とする、請求項２に記載のスクリュー式搬送用シャフトの製造方法。
4. 前記中子の前記ねじ部は、前記螺旋部と逆の巻き方向に形成されており、
   前記中子回転工程において、前記中子を前記長さ方向に移動不能に保持した状態で、前記中子を前記ねじ部の巻き方向と逆の方向に回転させることにより、前記中子を前記金型内に残した状態で、前記スクリュー式搬送用シャフトを、前記螺旋部の巻き方向と逆の方向に回転させながら前記長さ方向に移動させることによって、前記金型から分離することを特徴とする、請求項１に記載のスクリュー式搬送用シャフトの製造方法。
5. 前記中子回転工程において、前記中子を回転させるのと同時に、前記スクリュー式搬送用シャフトを前記螺旋部の巻き方向と逆の方向に回転させることを特徴とする、請求項４に記載のスクリュー式搬送用シャフトの製造方法。

Images