JPH1034762A - 高精度歯車およびその射出成形方法 - Google Patents
高精度歯車およびその射出成形方法Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
形による高精度歯車を提供する。 【解決手段】 金型キャビティ10内でゲート12から
歯車14の外周16へ向かう半径線18上に、複数の小
円柱20を歯車14の軸線22と平行に植設する。ゲー
ト12によるウエルドライン24以外に複数の小円柱2
0の数だけ歯車ウエブ内のウエルドライン25が増加
し、それに伴って形成材料の繊維の方向性は円周方向に
向けて均等化される。
Description
ミリ、コンピュータ、ワードプロセッサ等のプリンタに
おける紙送り用駆動歯車等として好適の高精度歯車に係
わり、特に具体的には高速、高画質を得るために優れた
精密さと強度および寸法安定性、耐摩耗性が要求される
精密歯車を繊維強化熱可塑性プラスチック材料の射出成
形により形成する方法に関する。
車Tは、肉盗みの凹部Vを設けたウエブW面に開口する
多点ゲートGからプラスチック材料を注入して成形を行
っている。この場合、ガラス繊維やカーボン繊維、ある
いはその他の添加物で強化した配向性を有する熱可塑性
プラスチックにおいては、隣合うゲート間で材料が合流
する方向に放射状にウエルドラインLが発生して、この
ウエルドラインLには図示のような充填繊維のラジアル
方向の配向Hが見られる。
エルドラインL方向は殆ど収縮せず、一方、ウエルドラ
インLに挾まれたゲートから半径方向の領域Fでは、符
号Sで示す流れ前線に直交する流れは通常のラジアルフ
ローとなるため、混入された繊維は円周方向に配向する
のでこの部分には半径方向の大きな収縮が現われる。矢
印Rは、円周に不均一に分布する収縮力のベクトル図示
である。
不均一性による収縮率の変化で歯車の外形が変形し、図
5に示す歯車TについてJGMA(日本歯車工業会)規
格に規定される「かみあい試験」を行うと、図6のグラ
フで示されるように、ウエルドラインL方向に中心距離
の顕著な偏倚が検知される。符号a〜iは「かみあい試
験」による偏倚図形における歯車の噛合位置との対応関
係を示す。この偏倚図形によれば、最大偏倚を示す山と
谷との差は約15μmで、収縮の不均一性の影響が山と
谷の偏倚となって顕著に現われている。
おけるプリンタ等における印字ヘッドの解像度の著しい
改良に伴い、紙送りにも一段と高い精度の向上が要求さ
れる。金属歯車を高精度に製作するには、ホブ切りや歯
面研摩等に高度な機械技術を必要とし、量産に適しない
ばかりか極めて高価なものとなる。従って、生産性を向
上し、製品を安価に提供するにはプラスチック成形歯車
でこの問題を克服しなければならない。
チック材料による高精度歯車の射出成形において、ウエ
ルドラインを多数発生させることにより繊維の配向を均
等化して、ゲートから半径方向領域に生じる収縮量を抑
制し、それにより歯車形状の変形、寸法等の精度低下を
阻止して歯車の噛合精度を向上させることを目的とす
る。
めに、本発明に係わる繊維強化熱可塑性プラスチック材
料による高精度歯車の射出成形方法では、外周に刻設さ
れた精密な円形歯車の歯型と、この歯車の中心軸を決定
する主軸円柱と、前記歯型と円柱との中間のウエブ部分
とで射出成形歯車金型キャビティを画定している。
エブ部分で、この円柱と同心円周上の複数個所に等間隔
でゲートが設けてある。そこで、これら各ゲートより外
側の同心円上に等間隔で、所要の直径の小円柱を前記中
心軸と軸線を平行にして前記金型キャビティ内に複数個
植設したことを特徴とする。
歯車は、外周に歯列が刻設された射出成形による繊維強
化熱可塑性プラスチック材料から成る高精度円形歯車で
あって、該歯車はその中心軸を決定する主軸円柱と上記
歯列との中間のウエブ部分において上記円柱と同心円周
上の複数個所に等間隔に設けられた射出成形金型のゲー
トに対応する位置より外側の略同心円上におおむね等間
隔で所要の直径の貫通小孔が設けられていることを特徴
とする。
材料として、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンサ
ルファイド(PPS)、ポリアセタール(ポリオキシメ
チレン:POM)、ポリブチレンテレフタレート(PB
T)、変性ポリフェニレンオキサイド(PPO)、ポリ
カーボネート(PC)、ポリアミド(ナイロン6.6)
等が使用に適しており、特にポリチオエーテルスルフォ
ン(PTES)は、寸法安定性、耐熱性、剛性共に優れ
ている。
よびカーボン繊維あるいはそのいずれかが20〜50重
量%の割合で添加される。好適には平均直径数μ〜40
μのガラスビーズを15〜30重量%程度混入する。
た繊維含有プラスチック材料は両ゲートの中間で合流
し、混入繊維が配向して放射状にウエルドラインを形成
する。ウエルドラインより離間する領域では繊維の配向
は円周方向となるので離間距離に応じて収縮量が増大す
る傾向にある。
ドラインの本数を増加して収縮量の多い領域を削減し、
繊維の配向を放射状配列で均等化することが考えられ
る。しかしながら、寸法的制約からゲート数の増設は物
理的に制限される。一方、ウエルドラインの生成は、繊
維含有プラスチック材料の流れの途中に円柱状の障害物
を設けても可能であることが判った。
ライン数を増加させることにより、形成材料の繊維の方
向性を円周方向に向けて均等化することである。そこ
で、ゲートの増設に代えて、例えば図1に示すように、
金型キャビティ10内でゲート12から歯車14の外周
16へ向かう半径線18が交差する同心円19の周上
に、ウエルドラインの生成に関して同様の効果をもつ複
数の小円柱20を歯車14の軸線22と平行に植設し
た。23はマニホールドで、ゲート12を8個所に分岐
する。
る8本のウエルドライン24以外に、8個所の小円柱2
0によるウエルドライン25が8本生成して、ウエルド
ライン24,25の総数は16本に倍増する。通常、ゲ
ート12のノズル内径はφ0.5〜2.0mmであり、
小円柱20の外径φdは、繊維含有プラスチック材料の
流動圧力に耐えられる寸法であればよく、歯車寸法の諸
元、精度、所要の強度、および植設する小円柱の数、配
列等に応じて適当な寸法に設定することができる。
5は増加し、その分、収縮領域(隣合うウエルドライン
間の領域)26を減少させることができる。図2に別の
例で示すように、小円柱20はさらに外側の同心円周2
7上に等間隔で16個所の増設を行い、ウエルドライン
28を16本追加して、ウエルドライン数を32本に倍
増させることができる。これに伴って、外周へ向けての
繊維配向は歯車ウエブの全面に亘って均等化され、隣合
うウエルドライン間の収縮領域26が縮減するので、収
縮は歯車の全周でほぼ均等に生じるようになる。図2
中、図1と同様の部分に対しては同一の符号が用いてあ
る。
形方法に基づいて成形された歯数(N.T.)=16
0、モジュール(m)=0.5、ピッチ円直径(P.
C.D)=φ80mmの歯車30で、32は同心円33
周上に等間隔で8個所設けられたゲート位置の痕跡で、
34はゲート32を配列した同心円33より外側の同心
円35上の8個所に等間隔で配列された小円柱により生
じた貫通小孔である。小円柱の8個所はゲート位置と同
一半径線上に設けられている。そして36は、このよう
な金型構成によって生成された16本のウエルドライン
である。また37は、歯車30の中心軸を決定する主軸
中空円柱である。
く「両歯面全かみあい試験」の結果は図4にグラフで示
すように、その変動域は10μm以内に収まっており、
収縮の不均一性に起因する偏倚傾向は顕著ではない。符
号A〜Iは上記「かみあい試験」による偏倚図形におけ
る歯車の噛合位置との対応関係を示す。
すば歯車のかみあい精度)によれば、モジュールが0.
2以上0.6以下の小モジュール歯車の両歯面全かみあ
い誤差の許容値は、最高精密等級の表記である0級にお
いて、ピッチ円直径50mmを超え100mm以下の歯
車では20μmであるから、かみあい精度に対する条件
は十分に満足されている。なお、結晶化傾向のある、す
なわち成形時に配向を容易に生じ易い熱可塑性プラスチ
ックを非強化(強化繊維を混合しない)で成形する場合
も同様の結果を得ることができる。
度歯車の射出成形方法によれば、歯車金型キャビティ内
に小円柱を植設する簡単な方法で、成形材料の配向性が
均一化して収縮の不均等による歯車の変形が解消される
ので、繊維強化熱可塑性プラスチックの射出成形歯車に
対して、JGMA規格0級の精度が達成できるととも
に、このような強度、耐久性に優れた高精度歯車の量産
が可能となる。
る歯車金型の(a)は平面図で、(b)は(a)の1b
−1b線に沿って示した断面図である。
る歯車金型における小円柱の別の配列を示す平面図であ
る。
る歯車の平面図である。
距離の変動態様を示すグラフである。
図、(b)は断面図である。
距離の変動態様を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 外周に歯列が刻設された射出成形による
繊維強化熱可塑性プラスチック材料から成る高精度円形
歯車であって、該歯車はその中心軸を決定する主軸円柱
と上記歯列との中間のウエブ部分において、上記円柱と
同心円周上の複数個所に等間隔に設けられた射出成形金
型のゲートに対応する位置より外側の略同心円上におお
むね等間隔で所要の直径の貫通小孔が設けられているこ
とを特徴とする高精度歯車。 - 【請求項2】 外周に刻設された歯列を有する歯車の精
密な歯型と、この歯車の中心軸を決定する主軸円柱と、
前記歯列と円柱との中間のウエブ部分とで金型キャビテ
ィを画定し、前記円柱近傍のウエブ部分で、この円柱と
同心円周上の複数個所に等間隔でゲートを設けた繊維強
化熱可塑性プラスチック材料の射出成形歯車金型におい
て、これら各ゲートより外側の略同心円上に等間隔で、
所要の直径の小円柱を前記金型キャビティ内に複数個植
設したことを特徴とする高精度歯車の射出成形方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19085096A JP3409594B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 高精度歯車およびその射出成形方法 |
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