WO2006073035A1

WO2006073035A1 - 中心に円形穴を有する円形樹脂成形品及び該円形樹脂成形品を成形する方法及び装置

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Publication number: WO2006073035A1
Application number: PCT/JP2005/022269
Authority: WO
Inventors: Toshiya Yui
Original assignee: Mabuchi Motor Co., Ltd.
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-12-05
Publication date: 2006-07-13
Also published as: CN101098776A; JPWO2006073035A1; US20070200279A1; US20090011168A1

Description

明細書

中心に円形穴を有する円形樹脂成形品及び該円形樹脂成形品を成形する方法及び装置

技術分野

[0001] 本発明は、金型内に注入ゲートから溶融榭脂を注入して、冷却して、固化することにより成形される中心に円形穴を有する円形榭脂成形品及び該円形樹脂成形品を成形する方法及び装置に関する。

背景技術

[0002] 榭脂製のギヤやターンテーブルは、射出成形 (インジェクションモールディング）により形成されている。これは、加熱溶融させた榭脂材料を金型内に射出注入し、冷却 •固化させることによって、成形品を得る方法である。このような成形品が、ギヤやターンテーブルのように中心に円形穴を有する円形形状 (即ち、環状形状)を有する場合、真円度及び表面の平坦度が要求される。

[0003] 従来、このような環状形状を有する成形品を榭脂で形成する場合、真円度を向上させるベぐ多点ゲートを採用していた。多点ゲートとは、榭脂を注入するゲートを複数点にするもので、図 16は、 6点ゲートによる榭脂注入を説明する概略図であり、 (A) は平面図を、（B)は縦断面図をそれぞれ示している。環状形状成形品を、同心円上の複数点力同時に注入することにより、成形品の真円度を向上させることが可能となる。図 17 (A)は、 6点ゲート注入による真円度を、図 17 (B)は 8点ゲート注入による真円度を、ガラス入り榭脂を注入した場合について測定したグラフである。

[0004] 多点ゲートによる注入によって、全体的には真円度が向上する力しかし、成形品の真円度は、注入時に発生する多数のウエルドラインの影響を受ける。ウエルドラインとは、各ゲートからの榭脂が合流する榭脂接合部である。特に、榭脂として、ガラス繊維入り榭脂を用いた場合、ウエルド部でガラス繊維がぶつ力り合うために真円度が悪化していた。

[0005] 従来、このような多点ゲートを用いた場合の問題点を解決するために、注入ゲート群を 2群に分けて、それぞれの群を、互いに位相角度をずらせつつ、 2つの異なる円周上に配置したり（特許文献 1参照）、或いは、複数のメインゲートだけでなぐそのメインゲートのそれぞれ力もさらに分岐するサブゲートを配置すること (特許文献 2参照 )が知られている。

[0006] しかし、このような技術は、明らかに構成が複雑となることに加えて、複数点から注入する以上、依然としてウエルドラインは発生する。また、多点ゲートはランナー部（ゲートに至るまでの入り口部）の数も対応して多くなり、そのランナー部で固化した榭脂は廃棄されるべきものであるので、材料歩留まりが悪ィ匕するという問題がある。さらに、実際の製造においては、例示されたような 1個の製品を成形するのではなぐ多数の製品が同時に成形されるが、この場合、メインの榭脂導入路カゝら各製品へ分岐する樹脂の導入方向（ランナー方向）に応じて多点ゲートに対するそれぞれの導入圧が異なる結果、均一な導入が困難になるという問題もあった。

[0007] また、ウエルドラインが発生するのを防止するために、中央の 1点ゲートから注入して、榭脂を金型内部で径方向に向けてフィルム状に流す注入技術 ( 、わゆるフィルムゲート）が知られている。図 18は、このようなフィルムゲートによる注入を説明する概略図であり、（A)は平面図を、（B)は縦断面図を、（C)は注入部を拡大して示す縦断面図である。この技術は、円周方向には均等であり、ウエルドラインは発生しない。しかし、このフィルムゲートは、榭脂成形品のセンター穴部に相当する位置カも榭脂を充填するため、最終的には不要な箇所をカットして、センター穴部として仕上げる必要がある。この方法では、カットした際、穴部内側にノリが生じる。成形品完成後のセンター穴部は摺動ガイドとして使用したり、シャフトが挿入されるため、内側に発生したノリを削る等の追加の工程が必要となる。円形穴の内周面上に生じたバリは、例えば、ターンテーブルの様に円形穴に軸を圧入する場合は同軸度を低下させることになる。また、円形穴に挿入された軸に対して摺動回転する減速ギアの場合は、摺動摩擦が上がってしまってノイズが発生したり、ノリが減速機内部に異物として混入してしまうことになる。

特許文献 1：特開平 6 - 278163号公報

特許文献 2：特開 2002— 292678号公報

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0008] 本発明は、係る問題点を解決して、円形榭脂成形品を射出成形するに際して、ゥエルドラインが発生しないようにして真円度及び表面平坦度を向上させ、かつ、ランナ一部の発生を最小にして材料歩留まりを改善すると共に、成形後に、バリを切削するなどの追加の工程を必要としなヽ成形をすることを目的として!/、る。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明の中心に円形穴を有する円形榭脂成形品は、金型内に注入ゲートから溶融榭脂を注入して、冷却して、固化すること〖こより成形される。この榭脂成形品は、それに相当する位置よりさらに軸方向に延長させたセンターピンの周りにぉ、て金型内に形成される円筒形状の隙間により形成される周状スリーブにより構成される注入ゲートから榭脂を注入して、円形穴の内径に相当する外径を有するセンターピンの周りにおいて金型により形成される。円周形状のゲート跡が、榭脂成形品の表裏両面のいずれかの面上の径方向所定の位置において円形榭脂成形品の軸方向に向けて形成される。

[0010] また、本発明の中心に円形穴を有する円形榭脂成形品を成形する方法は、金型内に注入ゲートから溶融榭脂を注入して、冷却して、固化することにより成形する。円形榭脂成形品は、円形穴の内径に相当する外径を有するセンターピンの周りにおいて金型内に形成され、センターピンは、円形榭脂成形品に相当する位置よりさらに軸方向に延長させた位置において、注入ゲートを、この延長させた位置のセンターピンの周りにおいて金型内に形成される円筒形状の隙間により形成される周状スリーブにより構成して、この周状スリーブにより構成される注入ゲートから榭脂を注入する。

[0011] また、本発明の中心に円形穴を有する円形榭脂成形品を成形する装置は、注入ゲートから溶融榭脂を注入して、冷却して、固化することにより成形する金型を用いる。この金型は、円形榭脂成形品を、円形穴の内径に相当する外径を有するセンターピンの周りにおいて形成する。センターピンは、円形榭脂成形品に相当する位置よりさらに軸方向に延長させた位置において、注入ゲートを、この延長させた位置のセンタ一ピンの周りにおヽて金型内に形成される円筒形状の隙間により形成される周状スリーブにより構成して、この周状スリーブにより構成される注入ゲートから榭脂を注入する。

発明の効果

[0012] 本発明によれば、円周形状のゲート跡が、榭脂成形品の面上において榭脂成形品の軸方向に向けて形成される結果、円形穴の内周面上には、ノリが生じないので、ノリ除去をする等の追加の工程が不要となる。ゲートカット工程により表面上に軸方向に形成されたバリは、そのままで、榭脂成形品としての使用に何らの問題も生じない。

[0013] また、本発明によれば、榭脂は同一円周上では均等に、径方向に流れて行くため、基本的にはウエルドは形成されず、榭脂成形品の真円度及び平坦度が向上する。図面の簡単な説明

[0014] [図 1]本発明の実施形態の第 1の例を説明する図であり、金型内に溶融榭脂を注入した状態を示す図である。

[図 2]図 1中のスリーブゲート部を拡大して示す図であり、 (A)は）に示すライン X— Xで切断したスリーブゲートの断面図を、 (B)は縦断面図を示している。

[図 3]本発明の方法により製造される環状榭脂成形品を例示する図であり、 (A)は、表面が平坦なギアを、（B)は、表面に窪みを設けて肉逃がしをしたギアを示している

[図 4]金型が開いた状態を示す図である。

[図 5]更に金型が開き、スリーブゲートが離れた状態を示す図である。

[図 6]金型が全開した状態を示す図である。

[図 7]環状榭脂成形品の取付孔の内径が小さい場合を示す本発明の実施形態の第 2の例を説明する図であり、榭脂が注入された状態を示している。

[図 8]本発明の実施形態の第 2の例を説明する図であり、スリーブゲートを榭脂成形品からカットした状態を示して、る。

[図 9]本発明に基づき成形された榭脂成形品について測定した真円度を示すグラフである。

[図 10]図 3とは異なる別の例の本発明の方法により製造される環状榭脂成形品を例示する図である。 [図 11]図 10に例示した環状の円形榭脂成形品を成形するために、金型内に溶融榭脂を注入した状態を示す図である。

[図 12]図 11中のスリーブゲート部を拡大して示す図であり、 (A)は成形品の径方向の位置関係を説明する図であり、 (B)は縦断面図を示している。

[図 13]金型 (Q)と金型 (R)が開、た状態を示す図である。

[図 14]更に金型が開き、金型 (P)から金型 (Q)が、そして金型 (R)から金型（S)が分離した状態を示す図である。

[図 15]スリーブゲートが金型 (R)力も離れて落下する状態を説明する図である。

[図 16]従来技術の 6点ゲートによる榭脂注入を説明する概略図であり、 (A)は平面図

、 (B)は縦断面図である。

[図 17] (A)は、 6点ゲート注入による真円度を、（B)は 8点ゲート注入による真円度を、ガラス入り榭脂を注入した場合にっ、て測定したグラフである。

[図 18]従来技術のフィルムゲートによる注入を説明する概略図であり、 (A)は平面図を、 (B)は縦断面図を、（C)は注入部を拡大して示す縦断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下、例示に基づき本発明を説明する。図 1〜図 6は、本発明の実施形態の第 1の例を説明する図である。図 1は、ギアとかターンテーブル等の中心に取付孔（円形穴 )を備えた環状の円形榭脂成形品を成形するために、金型内に溶融榭脂を注入した状態を示す図である。完成した榭脂成形品を取り出す際には分離可能に構成されている金型 (P)内において円形棒状センターピンの周りに、榭脂成形品は構成される。この時、センターピンの外径は、完成した榭脂成形品の取付孔の内径に相当する。この榭脂成形品に榭脂を注入するゲートとなる本発明の特徴とするスリーブゲートは、金型 (Q)の内周面と、ランナー付近まで延長させたセンターピンの外周面との間に形成される。センターピン形状を円形棒状に形成する一方、金型 (Q)の内周面もまた円形に構成して、両者の間に形成される隙間が円筒形状になるように構成されている。図中に示すランナーは、スリーブゲートに至るまでの榭脂導入部である。

[0016] 図 2は、図 1中のスリーブゲート部を拡大して示す図であり、 (A)は）に示すライン X—Xで切断したスリーブゲートの断面図を、（B)は縦断面図を示している。本発明のスリーブゲートは、断面周状 (リング状)の全体的には円筒形状であり、その先端部が取付孔の軸方向に向けて、環状成形品の表面に対して同心状に、その内周側から外周側のいずれの位置にも接続可能である力図 2に例示のスリーブゲートは、図中に円周ゲートとして示す環状成形品の最内周側（内周面に隣接する位置)で、成形品の表面に対して接続されている。センターピン及び金型にテーパーを形成して、スリーブゲートの肉厚を、榭脂成形品に近付くほど薄くすることにより、製品完成時の抜けを良くすることができる。例えば、ポリカーボネートのような比較的小さな収縮をする材料に対しても、このようなテーパーは望ましいが、ガラス入りナイロン或いはガラス無しナイロンのような大きな収縮をする榭脂材料に対して特に望ましい。また、スリーブゲートと樹脂成形品は、後の工程において、この先端部で引き千切られるようにカット可能にするために、スリーブゲートは、この先端部の厚さが最も薄くなつている。

[0017] 図 3は、本発明の方法により製造される環状榭脂成形品を例示する図であり、 (A) は、表面が平坦なギアを、また、（B)は、表面に窪みを設けた肉逃がしを有するギアをそれぞれ示している。（B)に示すように、表面にリブを設けて肉逃がし用の窪みを形成することにより、製品を軽くして材料費を低減することが可能になる。肉逃がし用の窪みは成形品の軸方向の中央部までは達していないので、注入された榭脂は、径方向に向けて十分に均等に流れる。（A)は、より均等に榭脂を流すために、リブを設けずに表面を平坦にした例を示している。図示の榭脂成形品は、前述したことから明らかなように、ゲート跡が、円周形状となるだけでなぐこのゲート跡は、取付孔の内周側（内周面に隣接する位置)で、環状成形品の軸方向に向けて形成される。これによって、環状成形品から固化したスリーブゲートをカットした際に、バリは環状成形品の軸方向だけに発生するので、成形品を金型から取り出すのみで、バリを切削することもなぐ取付孔内周面は十分平滑に仕上げることが可能となっている。

[0018] 図 4は、金型が開いた状態を示す図である。一体に組み合わせられた金型内部に注入された榭脂が固化した後、図 4に示すように、金型 (P)が金型 (Q)から分離される。この金型の分離によって、榭脂成形品とスリーブゲートは、両者の接続部で引き千切られるようにしてカットされる。これによつて、ノリが環状成形品の軸方向に発生することは上述の通りである。

[0019] 図 5は、更に金型が開き、スリーブゲートが離れた状態を示す図である。金型 (Q)から金型 (R)が分離することにより、金型 (Q)内からスリーブゲートが取り出されることになる。

[0020] 図 6は、金型が全開した状態を示す図である。金型）においては、突き出しピンを、金型 (P)から突き出すことにより、榭脂成形品は金型 (P)から分離される。また、金型 (R)と金型（S)が一体になつて、るとき、金型 (R)に設けた円形凹部内に入り込んでいる金型 (S)に設けた円形棒状凸部の周りの隙間に入り込んだ榭脂により、図 5に示すように、金型）にくつついていたスリーブゲートは、図 6に示すように金型 (R)と金型（S)が分離することにより、金型 (R)から離れて落下することになる。

[0021] 以上の工程によって、榭脂成形品は完成する。このようにして形成された榭脂成形品は、図 3に示すように、榭脂を注入したゲート跡が、図 16 (C)を参照して説明した中央の孔部内周面側では無ぐこの孔部内周面に隣接する位置で、環状榭脂成形品の表裏両面側のいずれかの面に形成されることになる。ここには、ノリが生じるが、榭脂成形品としての使用上の問題はない位置である。仮に、表面上に突出したバリが問題になる製品の場合は、ゲート跡が生じる面を、環状成形品の表面より軸方向に下げることにより解決可能である。

[0022] ゲート跡は、取付孔の周りに周状 (リング状）に連続した形状で設けられるため、成形時のウエルドラインの発生を防止することができ、榭脂成形品の真円度が向上する

。図 9は、このようにして成形された榭脂成形品について測定した真円度を示すダラフである。前述した図 17に示す多点ゲートによる榭脂成形品と比較して、優れたものであることがわかる。また、榭脂が固化して製品として完成した後、ゲート部の固化榭脂は廃棄されるべきものである力多点ゲートと比較してゲート数はセンター 1箇所のみであるので、材料歩留まりも改善される。

[0023] 次に、図 7〜図 8を参照して、環状榭脂成形品の取付孔の内径が小さい場合を示す本発明の実施形態の第 2の例を説明する。図 7及び図 8は、いずれも金型等の図示を省略して、注入された榭脂とセンターピンのみを図示しており、図 7は、榭脂が注入された状態を示し、図 8はスリーブゲートを榭脂成形品からカットした状態を示している。図示の例は、環状榭脂成形品の取付孔の内径が小さぐそれ故、センターピンの外径が小さい場合であって、上述の第 1の例と対比すると、スリーブゲートの形状のみ異なっている。図 7において、センターピンは、スリーブゲートの先端部近辺までしか延長していない。これによつて、スリーブゲートは、榭脂成形品に接続されている先端部近くのみが、中空円筒形状であり、それ以外の部分は、中実の円形棒状に形成されることになる。このような構成によっても、榭脂注入されるゲート部は、前述の例と同様に周状であり、前述の例と同様に機能する。

次に、図 10〜図 15を参照して、本発明の実施形態の第 3の例を説明する。図 10は、図 3とは異なる別の例の本発明の方法により製造される環状榭脂成形品を例示する図である。図 10に例示の榭脂成形品は、ゲート跡が、円周形状となるだけでなぐこのゲート跡は、環状成形品表面において径方向の略中央部で取付孔とは同心状に、環状成形品の軸方向に向けて形成される。これによつて、図 3を参照して説明した環状成形品と同様に、環状成形品から固化したスリーブゲートをカットした際に、バリは環状成形品の軸方向だけに発生するので、成形品を金型から取り出すのみで、ノリを切削することもなぐ取付孔内周面は十分平滑に仕上げることが可能となっている。図 3を参照して前述した環状成形品は、内周側（内周面に隣接する位置)から注入した榭脂が内周側カゝら外周側に向けて流れるために、環状成形品の外周面よりも内周面側で射出圧力が高くなり、内周面の取付孔の寸法精度が良くなる。これに対して、図 10に例示の榭脂成形品のように、径方向の略中央部で榭脂を注入することにより、外周面と内周面をほぼ同等に精密に仕上げることができる。さらに、内周面よりも外周面 (例えば、そこに形成可能の歯車部）を重視して仕上げる必要がある環状成形品に対しては、径方向の比較的に外周側表面から、環状成形品の軸方向に向けて注入することができる。このように、スリーブゲート位置は、榭脂成形品の内周面と外周面のいずれをより精密に或いは同等に仕上げるのかに応じて、径方向任意の同心位置とすることができる。但し、内周面側で榭脂を注入する方力最終的には廃棄されるスリーブゲートの径は小さくなるので、榭脂材料費は安くなる。一方、バリは環状成形品の軸方向に発生するとはいえ、内周側の取付孔近くで発生すると、取付孔に挿入されるシャフトに巻き込まれてしまうことがあるので、内周側力も離れた位置で榭脂を注入した方が有利な場合もある。

[0025] 図 11は、図 10に例示した環状の円形榭脂成形品を成形するために、金型内に溶融榭脂を注入した状態を示す図である。図 12は、図 11中のスリーブゲート部を拡大して示す図であり、（A)は成形品の径方向の位置関係を説明する図であり、（B)は縦断面図を示している。完成した榭脂成形品を取り出す際には分離可能に構成されている金型 (P)内において円形棒状の成形品センターピンの周りに、榭脂成形品は構成される。センターピンは、完成した榭脂成形品の取付孔の内径に相当する比較的に小径の外径を有する成形品センターピンと、それよりも大きな径を有するスリーブゲートセンターピンとに分割構成されている。この榭脂成形品に榭脂を注入するゲートとなる本発明の特徴とするスリーブゲートは、金型 (Q)の内周面と、スリーブゲートセンターピンの外周面との間に形成される。スリーブゲートセンターピン形状を円形棒状に形成する一方、金型 (Q)の内周面もまた円形に構成して、両者の間に形成される隙間が円筒形状になるように構成されている。榭脂成形品の上面位置で、スリーブゲートセンターピンの下先端面と成形品センターピンの上先端面は当接している。図中に示すランナーは、スリーブゲートに至るまでの榭脂導入部である。

[0026] 図 13は、金型 (Q)と金型 (R)が開いた状態を示す図である。一体に組み合わせられた金型内部に注入された榭脂が固化した後、図 13に示すように、金型 (R)が金型 (Q)から分離される。この金型の分離によって、榭脂成形品とスリーブゲートは、両者の接続部で引き千切られるようにしてカットされる。これによつて、バリが環状成形品の軸方向にのみ発生することは上述の通りである。

[0027] 図 14は、更に金型が開き、金型 (P)から金型 (Q)が、そして金型 (R)力金型（S) が分離した状態を示している。金型）においては、突き出しピンを、金型 (P)から突き出すことにより、榭脂成形品は金型 (P)から分離される。

[0028] また、金型）にくつついていたスリーブゲートは、図 15に示すように金型 (R)と金型 (S)が分離することにより、金型 (R)から離れて落下することになる。

[0029] 以上の工程によって、榭脂成形品は完成する。このようにして形成された榭脂成形品は、榭脂を注入したゲート跡が、環状成形品の最内周側（内周面に隣接する位置 )よりも径方向外周側の位置で、環状榭脂成形品の表裏両面側の!ヽずれかの面に対して形成される。ここには、ノリが生じるが、榭脂成形品としての使用上の問題はない位置である。

Claims

請求の範囲

[1] 金型内に注入ゲートから溶融榭脂を注入して、冷却して、固化することにより成形される、中心に円形穴を有する円形榭脂成形品において、

前記金型に、円筒形状の周状スリーブにより構成される注入ゲートから榭脂を注入することにより形成され、

円周形状のゲート跡が、円形榭脂成形品の表裏両面のいずれかの面上における径方向所定の位置において円形榭脂成形品の軸方向に向けて形成される、ことから成る中心に円形穴を有する円形榭脂成形品。

[2] 前記円形榭脂成形品の軸方向に向けて形成される円周形状のゲート跡が、前記円形穴の内周面に隣接する位置、外周面側の位置、或いは径方向中央の位置に形成される請求項 1に記載の円形榭脂成形品。

[3] 前記円形榭脂成形品の表裏両面には、肉逃がし用の窪みを形成すること無ぐ略平坦にした請求項 1に記載の中心に円形穴を有する円形榭脂成形品。

[4] 金型内に注入ゲートから溶融榭脂を注入して、冷却して、固化することにより、中心に円形穴を有する円形榭脂成形品を成形する方法において、

前記円形榭脂成形品は、前記円形穴の内径に相当する外径を有するセンターピンの周りにお、て前記金型内に形成され、

前記センターピンは、前記円形榭脂成形品に相当する位置よりさらに軸方向に延長させた位置において、前記注入ゲートを、この延長させた位置のセンターピンの周りにおいて金型内に形成される円筒形状の隙間により形成される周状スリーブにより構成して、

この周状スリーブにより構成される注入ゲートから榭脂を注入する、

ことから成る円形榭脂成形品を成形する方法。

[5] 前記注入ゲートの肉厚は、前記円形榭脂成形品に近付くほど薄くして、円形榭脂成形品と接続される先端部でその厚さを最も薄くした請求項 4に記載の円形榭脂成形品を成形する方法。

[6] 前記センターピンは、注入ゲートに榭脂を導入するランナー部近くまで延長して、ゲート形状を全体的に周状スリーブ形状に構成するか、或いは、円形榭脂成形品に接続されている先端部近くのみに延長して、先端部近くのみを周状スリーブ形状に構成して、それ以外の部分は、中実の円形棒状に構成した請求項 4に記載の円形榭脂成形品を成形する方法。

[7] 前記センターピンは、前記円形榭脂成形品のための第 1のセンターピンと、それよりも外径の大きい周状スリーブのための第 2のセンターピンとから構成した請求項 4に記載の円形榭脂成形品を成形する方法。

[8] 金型内に注入ゲートから溶融榭脂を注入して、冷却して、固化することにより、中心に円形穴を有する円形榭脂成形品を成形する装置において、

前記金型は、前記円形榭脂成形品を、前記円形穴の内径に相当する外径を有するセンターピンの周りにお、て形成し、

ことから成る円形榭脂成形品を成形する装置。

[9] 前記センターピンは、注入ゲートに榭脂を導入するランナー部近くまで延長して、ゲート形状を全体的に周状スリーブ形状に構成するか、或いは、円形榭脂成形品に接続されている先端部近くのみに延長して、先端部近くのみを周状スリーブ形状に構成して、それ以外の部分は、中実の円形棒状に構成した請求項 8に記載の円形榭脂成形品を成形する装置。

[10] 前記センターピンは、前記円形榭脂成形品のための第 1のセンターピンと、それよりも外径の大きい周状スリーブのための第 2のセンターピンとから構成した請求項 8に記載の円形榭脂成形品を成形する装置。