JP5904822B2 - 樹脂歯車および樹脂歯車の製造方法 - Google Patents
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Description
図1および図2は本発明の特徴を最もよく表す図面である。図1は本発明における第一の実施形態を表す樹脂歯車の概略図である。図1(a)は、上面図、図1(b)は、図1(a)のA部拡大図である。図1(c)は図1(a)のB−B断面図である。図1において、11は樹脂歯車のリムでありギアの中心15に対して同心円状に円筒状に構成される。12は歯部であり、リムの外周に形成されている。13はウェブであり、リムの内周面に接合し、ギアの中心15に向かって平円板状に延在している。16は溶融樹脂の注入口であるゲートの位置を示し、ウェブの片側の面に配される。131はウェブのゲートを有する面(第一の面)、132はウェブのゲートを有する面とは反対側の面(第二の面)、26はウェブの厚み方向の中心平面を示す。ゲートは前記ウェブのゲートを有する面(第一の面)に配設されている。h1はウェブのゲートを有する面(第一の面)からの高さであり、T1はゲートを有する側(第一の面側)のリムの肉厚量である。h2はウェブのゲートを有する面とは反対側の面(第二の面)からの高さであり、T2はゲートを有する側とは反対側(第二の面側)のリムの肉厚量である。ゲートを有する側(第一の面側)とは、樹脂歯車をウェブの中心平面26で切断した時、ウェブのゲートを有する面を有する側のことである。ゲートを有する側とは反対側(第二の面側)とは、樹脂歯車をウェブの中心平面26で切断した時、ウェブのゲートを有する側とは反対側のことである。樹脂歯車は主に結晶性樹脂であるポリアセタールによって製造されることが多く、旭化成ケミカルズ社製テナック(登録商標)などを用いて射出成形により製造される。ポリアセタールの他、ポリアミド,ポリカーボネート,ABS樹脂等を用いることもできる。
ステップS4ではステップS3で測定した結果をもとに、金型を修正するかどうかを判断する。ただし、金型の修正を1度も実施せずに成形された樹脂歯車の測定結果に関してはこのステップを無視し、ステップS5に無条件に移行する。このステップ4では最終的に得たい樹脂歯車の精度規格に基づいて判断するため、判断方法は任意である。
図5は本発明における第二の実施形態を表す樹脂歯車の概略図である。図5(a)は、上面図、図5(b)は、図5(a)のA−A断面図である。図1と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。第二の実施形態においては、リムの内周面から中心軸15に向かって平板状に延在しているウェブ13の間に、放射状にリブ55が配設されている樹脂歯車を示す。ウェブとリムの形状については、白い点線で示す。溶融樹脂の注入口であるゲートの位置16は、放射状に配設されたリブ55の片面側の先端部に配設されている。しかしこれに限らず、リブ55の間に形成されるウェブの片面側に配置してもよい。h1はゲートを有する側のリムのウェブ面からの高さであり、T1はゲートを有する側のリムの肉厚量である。h2はゲートを有する側とは反対側のリムのウェブ面からの高さであり、T2はゲートを有する側とは反対側のリムの肉厚量である。ゲートを有する側とは反対側のリム肉厚T2を、T1より厚くすることで、ゲートを有する側のリムの体積を小さくすることができる。その結果、熱の影響を小さくすることができるため、リムの熱による変形を抑えることができる。これによって、歯すじ誤差に直接影響する歯の理論ピッチ円上の変化量も小さく抑えられ、高精度な樹脂歯車成形が可能となる。
図6は本発明における第三の実施形態を表す樹脂歯車の概略図である。図1と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。第三の実施形態においては、リムの内周面に勾配が付加された樹脂歯車を示す。θはリム勾配角度である。溶融樹脂の注入口であるゲートの位置16は、第一の実施形態同様、ウェブの片面側に配置される。h1はゲートを有する側のリムのウェブ面からの高さであり、T1はゲートを有する側のリムの肉厚量の最大値である。h2はゲートを有する側とは反対側のリムのウェブ面からの高さであり、T2はゲートを有する側とは反対側のリムの肉厚量の最大値である。ゲートを有する側とは反対側のリム肉厚T2を、T1より厚くすることで、ゲートを有する側のリムの体積を小さくすることができる。その結果、熱の影響を小さくすることができるため、リムの熱による変形を抑えることができる。これによって、歯すじ誤差に直接影響する歯の理論ピッチ円上の変化量も小さく抑えられ、高精度な樹脂歯車成形が可能となる。
図7は本発明における第四の実施形態を表す樹脂歯車の概略図である。図1と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。第四の実施形態においては、リムの厚みが軸方向によって異なる樹脂歯車を示す。溶融樹脂の注入口であるゲートの位置16は、第一の実施形態同様、ウェブの片面側に配置される。h1はゲートを有する側のリムのウェブ面からの高さであり、T1はゲートを有する側のリムの肉厚量の最大値である。h2はゲートを有する側とは反対側のリムのウェブ面からの高さであり、T2はゲートを有する側とは反対側のリムの肉厚量の最大値である。ゲートを有する側とは反対側のリム肉厚T2を、T1より厚くすることで、ゲートを有する側のリムの体積を小さくすることができる。その結果、熱の影響を小さくすることができるため、リムの熱による変形を抑えることができる。これによって、歯すじ誤差に直接影響する歯の理論ピッチ円上の変化量も小さく抑えられ、高精度な樹脂歯車成形が可能となる。
まず、ステップS1に基づきゲートを有する側(固定側金型)およびのゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの高さが5mmリムの厚さが1.5mm(h1≧h2、T1h1=T2h2)となる金型を用いて射出成形を行なった。成形された樹脂歯車は、h1=h2=5.0mm、T1=T2=1.5mmであった。また、リムの倒れ量rは、3次元測定機あるいは真円度測定機で測定し、歯すじ誤差は、歯車試験機で測定した。その結果を、[表1]の比較例1に示す。
次に、測定結果に基づいて金型の修正・補正を実施した。修正量はリムの倒れ量(歯先円変形量)r=0.12だけゲートを有する側のリムの肉厚T1が薄くなるように前記射出成形金型を修正した。修正した金型を用いて射出成形を行なったところ、T1=1.38であり、h1=h2=5.0mm、T2=1.5mmであった。次にリムの倒れ量r、歯すじ誤差を測定した。測定結果を実施例1に示す。T1を1.38に修正したことによりT1h1<T2h2となり、リムの倒れ量rおよび歯すじ誤差が小さい樹脂歯車を得ることができた。
実施例1で使用した金型に対し、更にT1=1.315となるように金型を修正した。修正した金型を用いて射出成形を行なったところ、T1=1.315であり、h1=h2=5.0mm、T2=1.5mmであった。次にリムの倒れ量r、歯すじ誤差を測定した。測定結果を実施例2に示す。T1を1.315に修正したことによりT1h1<T2h2となり、リムの倒れ量rおよび歯すじ誤差が小さい樹脂歯車を得ることができた。さらに実施例1と実施例2では、修正を繰り返した回数が多い実施例2のほうがリム倒れ量の良化傾向にあることがわかった。
比較例2では、比較例1に示した金型のリムの高さを修正した例を示す。比較例2は比較例1からゲートを有する側のリム高さをh1=6へ変更した。この金型を用い射出成形を行ない樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側(固定側金型)およびのゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの高さh1、h2、リムの厚さT1、T2、リムの倒れ量r、歯すじ誤差を測定した。測定結果を[表1]の比較例2に示す。T1h1>T2h2となり、ゲートを有する側のリム体積が、ゲートを有する側とは反対側のリム体積より大きくなるのに乗じて蓄熱が大きくなり、収縮差が発生してリム倒れ量rが比較例1より増大していた。
次に、比較例2の測定結果に基づいて金型の修正・補正を実施した。修正量はリムの倒れ量(歯先円変形量)を考慮して、T1=1.2となるように金型を修正した。修正した金型を用いて樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側(固定側金型)およびのゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの高さh1、h2、リムの厚さT1、T2、リムの倒れ量r、歯すじ誤差を測定した。測定結果を[表1]の実施例3に示す。金型の修正によりT1h1<T2h2となり、リムの倒れ量rおよび歯すじ誤差が小さい樹脂歯車を得ることができた。
実施例3で使用した金型に対し、更にT1=1となるように金型を修正した。修正した金型を用いて成形した樹脂歯車についてゲートを有する側(固定側金型)およびのゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの高さh1、h2、リムの厚さT1、T2、リムの倒れ量r、歯すじ誤差を測定した。測定結果を[表1]の実施例4に示す。金型の修正を繰り返すことにより、実施例3よりもさらに精度のよい樹脂歯車を得ることができた。
比較例3はリム内周面に放射状に配設されたリブ51を有する樹脂歯車を成形するための金型を用いて成形した。まず、ゲートを有する側(固定側金型)およびゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの厚さT1、T2がともに5mmとなるような金型を用いて射出成形を行なった。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側(固定側金型)およびのゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの高さh1、h2、リムの厚さT1、T2、リムの倒れ量rを測定した。測定結果を[表2]の比較例3に示す。リム倒れ量rが大きかった。
次に、比較例3の測定結果に基づいて金型の修正・補正を実施した。修正量はリムの倒れ量(歯先円変形量)を考慮して、T1=1.2となるように金型を修正した。修正した金型を用いて樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側(固定側金型)およびゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの高さh1、h2、リムの厚さT1、T2、リムの倒れ量rを測定した。測定結果を[表2]の実施例5に示す。金型の修正によりT1h1<T2h2となり、リムの倒れ量rが小さい樹脂歯車を得ることができた。
比較例4では、比較例3に示した金型のリムの高さを修正した例を示す。比較例4は比較例3からゲートを有する側のリム高さをh1=6へ変更した。この金型を用いて射出成形を行ない樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側(固定側金型)およびゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの高さh1、h2、リムの厚さT1、T2、リムの倒れ量rを測定した。測定結果を[表2]の比較例4に示す。T1h1>T2h2となり、ゲートを有する側のリム体積が反対側のリム体積より大きくなるのに乗じて蓄熱が大きくなり、収縮差が発生してリム倒れ量rが比較例3より増大していた。
次に、比較例4の測定結果に基づいて金型の修正・補正を実施した。修正量はリムの倒れ量(歯先円変形量)を考慮して、T1=1となるように金型を修正し、修正した金型を用いて樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側(固定側金型)およびゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの高さh1、h2、リムの厚さT1、T2、リムの倒れ量rを測定した。測定結果を[表2]の実施例6に示す。金型の修正によりT1h1<T2h2となり、リムの倒れ量rが小さい樹脂歯車を得ることができた。
比較例5はリムの内周面側に勾配が付加された樹脂歯車を成形するための金型を用いて成形した。まず、ゲートを有する側(固定側金型)およびゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの厚さT1、T2がともに5mmとなるような金型を用いて射出成形を行なった。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側(固定側金型)およびゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの高さh1、h2、リムの厚さT1、T2、リムの倒れ量rを測定した。測定結果を[表3]の比較例5に示す。θはリム勾配角度を示す。T1h1=T2h2となり、収縮差が発生してリム倒れ量r大きかった。
次に、比較例5の測定結果に基づいて金型の修正・補正を実施した。修正量はリムの倒れ量(歯先円変形量)を考慮して、T1=1.2となるように金型を修正した。修正した金型を用いて樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側(固定側金型)およびゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの高さh1、h2、リムの厚さT1、T2、リムの倒れ量rを測定した。測定結果を[表3]の実施例7に示す。金型の修正によりT1h1<T2h2となり、リムの倒れ量rが小さい樹脂歯車を得ることができた。
比較例6では、比較例5に示した金型のリムの高さを修正した例を示す。比較例6は比較例5からゲートを有する側のリム高さをh1=6へ変更した。この金型を用いて射出成形を行ない樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側(固定側金型)およびゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの高さh1、h2、リムの厚さT1、T2、リムの倒れ量rを測定した。測定結果を[表3]の比較例6に示す。T1h1>T2h2となり、ゲートを有する側のリム体積が略反対側のリム体積より大きくなるのに乗じて蓄熱が大きくなり、収縮差が発生してリム倒れ量rが比較例5より増大していた。
次に、比較例6の測定結果に基づいて金型の修正・補正を実施した。修正量はリムの倒れ量(歯先円変形量)を考慮して、T1=1.2となるように金型を修正し、修正した金型を用いて樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側(固定側金型)およびゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの高さh1、h2、リムの厚さT1、T2、リムの倒れ量rを測定した。測定結果を[表3]の実施例8に示す。金型の修正によりT1h1<T2h2となり、リムの倒れ量rが小さい樹脂歯車を得ることができた。
比較例7はリムの内周面側に勾配が付加された樹脂歯車を成形するための金型を用いて成形した。まず、ゲートを有する側(固定側金型)およびゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの厚さT1、T2がともに5mmとなるような金型を用いて射出成形を行なった。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側(固定側金型)およびゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの高さh1、h2、リムの厚さT1、T2、リムの倒れ量rを測定した。測定結果を[表4]の比較例7に示す。T1h1=T2h2となり、収縮差が発生してリム倒れ量r大きかった。
次に、比較例7の測定結果に基づいて金型の修正・補正を実施した。修正量はリムの倒れ量(歯先円変形量)を考慮して、T1=1.2となるように金型を修正した。修正した金型を用いて樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側(固定側金型)およびゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの高さh1、h2、リムの厚さT1、T2、リムの倒れ量rを測定した。測定結果を[表4]の実施例9に示す。金型の修正によりT1h1<T2h2となり、リムの倒れ量rが小さい樹脂歯車を得ることができた。
比較例8では、比較例7に示した金型のリムの高さを修正した例を示す。比較例8は比較例7からゲートを有する側のリム高さをh1=6へ変更した。この金型を用いて射出成形を行ない樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側(固定側金型)およびゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの高さh1、h2、リムの厚さT1、T2、リムの倒れ量rを測定した。測定結果を[表4]の比較例8に示す。T1h1>T2h2となり、ゲートを有する側のリム体積が略反対側のリム体積より大きくなるのに乗じて蓄熱が大きくなり、収縮差が発生してリム倒れ量rが比較例7より増大していた。
次に、比較例8の測定結果に基づいて金型の修正・補正を実施した。修正量はリムの倒れ量(歯先円変形量)を考慮して、T1=1.2となるように金型を修正し、修正した金型を用いて樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側(固定側金型)およびゲートを有する側とは反対側(可動側金型)のリムの高さh1、h2、リムの厚さT1、T2、リムの倒れ量rを測定した。測定結果を[表4]の実施例10に示す。金型の修正によりT1h1<T2h2となり、リムの倒れ量rが小さい樹脂歯車を得ることができた。
12 歯部
13 ウェブ
15 中心
16 ゲート
h1 ゲートを有する側のリムの、ウェブのゲートを有する面からの高さ
h2 ゲートを有する側とは反対側のリムの、ウェブのゲートを有する面とは反対側の面からの高さ
T1 ゲートを有する側のリムの肉厚量
T2 ゲートを有する側とは反対側のリムの肉厚量
r 歯先円の変形量
u 理論ピッチ円上の変化量
Claims (9)
- リムと、前記リムの外周に形成された歯と、前記リムの内周面に接合したウェブを備え、
前記ウェブは、溶融樹脂の注入口であるゲートが配置された第一面と、前記第一面とは反対側の面である第二面とを有し、
前記リムの、前記第一の面からの高さをh1とし、前記リムの、前記第二の面からの高さをh2とした時、h1≧h2の関係を有する樹脂歯車において、
前記リムの前記第一の面側の肉厚をT1とし、前記リムの前記第二の面側の肉厚をT2とした時、T1h1<T2h2となる関係を有することを特徴とする樹脂歯車。 - 前記T2h2 を1とした時の前記T1h1の値は、0.8 より大きく、0.96より小さいことを特徴とする請求項1記載の樹脂歯車。
- 前記リムの内周面に勾配がついていることを特徴とする請求項1または2記載の樹脂歯車。
- 前記リムの厚みが軸方向によって異なることを特徴とする請求項1または2記載の樹脂歯車。
- 前記溶融樹脂は、ポリアセタールであることを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項記載の樹脂歯車。
- 前記ウェブの間に、放射状にリブが配設されていることを特徴とする請求項1乃至5いずれか一項記載の樹脂歯車。
- リムと、前記リムの外周に形成された歯と、前記リムの内周面に接合したウェブと、を有する樹脂歯車を成形するための金型のキャビティに溶融樹脂を注入することによって製造される樹脂歯車の製造方法であって、
前記キャビティは、
前記溶融樹脂の前記キャビティへの注入口であるゲートが配置された前記ウェブの第一面を成形する面と、前記第一面とは反対側の面である前記ウェブの第二面を成形する面と、を有する、前記ウェブを成形する部分と、
前記第一の面からの高さをh1とし、前記第二の面からの高さをh2とした時、h1≧h2の関係を有し、前記第一の面側の肉厚をT1とし、前記第二の面側の肉厚をT2とした時、T1h1<T2h2となる関係を有する前記リム、を成形するための部分と、を有することを特徴とする樹脂歯車の製造方法。 - リムの倒れ量をもとに前記リムの肉厚が修正されるように、前記リムを成形するための部分が修正されていることを特徴とする請求項7記載の樹脂歯車の製造方法。
- 前記溶融樹脂は、ポリアセタールであることを特徴とする請求項7または8記載の樹脂歯車の製造方法。
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