JP6873804B2 - Insert molding method - Google Patents
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Description
本発明は、インサート成形方法に関するものである。 The present invention relates to an insert molding method.
OA機器をはじめ、多くの産業分野において、部材の軽量化や射出成形による大量生産、さらに使用時の無潤滑運転、静音性・低振動等の利点から、金属歯車に代わるものとして樹脂歯車が利用されている。 Resin gears are used as an alternative to metal gears in many industrial fields, including OA equipment, due to their advantages such as weight reduction of parts, mass production by injection molding, non-lubricating operation during use, quietness and low vibration. Has been done.
特許文献1には、金属歯車類(芯材)の表面に樹脂を射出成形によりコーティングする方法および樹脂被覆金属歯車類の成形方法が開示されている。
しかしながら、前記の先行技術文献によれば、金属歯車(芯板:インサート金属平歯車)と成形用金型を各々予め定められた温度に加熱した状態で、溶融樹脂を射出成形して、金属歯車表面に樹脂コーティング(インサート成形)する方法および該インサート成形法によって作製されたハイブリッド平歯車に関するものである。 However, according to the above-mentioned prior art document, the metal gear (core plate: insert metal spur gear) and the molding die are each heated to a predetermined temperature, and the molten resin is injection-molded to form the metal gear. It relates to a method of resin coating (insert molding) on the surface and a hybrid spur gear produced by the insert molding method.
前記の特許文献1の表1に記載されている実施例1〜12には、成形条件の温度は、いずれも溶融樹脂温度>インサート部材温度(インサート金属平歯車温度)>金型温度となるように、樹脂、インサート金属、金型が予加熱されている。
In Examples 1 to 12 described in Table 1 of
また、同表1の比較例1では、予加熱されていないインサート金属平歯車20℃<金型温度80℃の条件下では、溶融樹脂射出後に樹脂割れが発生している。すなわち、従来のインサート成形法では、所定温度に調整された金型内に、室温のインサート金属平歯車を挿入後、同金属平歯車の温度を金型温度より高い温度に同平歯車を加熱することができなかった。 Further, in Comparative Example 1 of Table 1, under the condition of the insert metal spur gear that has not been preheated at 20 ° C. <mold temperature of 80 ° C., resin cracking occurs after the molten resin is injected. That is, in the conventional insert molding method, after inserting the insert metal spur gear at room temperature into the mold adjusted to a predetermined temperature, the spur gear is heated to a temperature higher than the mold temperature. I couldn't.
従って、前記特許文献1より明らかなように、従来のインサート成形においては、金型温度より高い予め定められた温度以上に加熱したインサート金属平歯車を所定温度の同金型内に装填し、同金属平歯車の温度が所定温度まで低下した時点で射出成形しなければならなかった。
Therefore, as is clear from
すなわち、この成形方法では、インサート金属平歯車を金型温度より高い温度に予加熱し、金型内に挿入後、自然放冷によって、同平歯車の表面温度が定められた温度に達した時点で、インサート成形を行わなければならなかった。従って、従来の成形方法では、長時間を要し、生産性が低く、実用化できないという課題があった。 That is, in this molding method, when the insert metal spur gear is preheated to a temperature higher than the mold temperature, inserted into the mold, and then naturally allowed to cool, the surface temperature of the spur gear reaches a predetermined temperature. So I had to do insert molding. Therefore, the conventional molding method has a problem that it takes a long time, the productivity is low, and it cannot be put into practical use.
前記従来の成形方法の課題を解決する手段として、インサート金属平歯車を急速加熱により所定の温度に昇温することができれば、インサート成形に要する時間を大幅に短縮できることになる。 If the insert metal spur gear can be heated to a predetermined temperature by rapid heating as a means for solving the problems of the conventional molding method, the time required for insert molding can be significantly shortened.
急速加熱法の基となる抵抗加熱技術は、従来から多くの製品に適用されており、インサート成形への応用例として、例えば、特許文献2では、金属部材に樹脂材を一体成形するために、金属部材の温度を検知する温度センサーと前記温度センサーが検知した温度が、予め設定した温度以下のときは加熱機構が作動し、設定した温度を超えたときは加熱機構が停止するという制御方法が開示されている。
The resistance heating technology, which is the basis of the rapid heating method, has been applied to many products from the past. As an example of application to insert molding, for example, in
この加熱機構の作動および停止が正常に行われなければ、インサート成形後に急冷あるいは過熱を生じ、インサート成形物を一定温度に保持することができず、品質劣化を来すことになる。
すなわち、特許文献2に記載の技術は、金型を一定の温度に保持せず、単に金属部材と樹脂材を一体化するだけであるため、同一体化には、金属部材の温度計測用センサーの活用により、金属部材の温度制御をせざるを得なかった。従って、特許文献2に記載の技術では、インサート成形後にハイブリッド平歯車のコーティングされた樹脂を一定温度で保温(熱処理)する機構を有していない問題があった。
If the heating mechanism is not normally operated and stopped, rapid cooling or overheating will occur after the insert molding, and the insert molded product cannot be maintained at a constant temperature, resulting in quality deterioration.
That is, the technique described in
そこで、この出願の発明は、上記のとおりの背景から、従来の問題点を解決し、所定温度にインサート金属歯車を予加熱することなく、しかも金型温度以下のインサート金属平歯車を金型内に挿入後、同金属平歯車を急速加熱する方法と、インサート成形の工程を自動化する方法、およびインサート成形後に所定温度に保持された金型中でのインサート成形ハイブリッド平歯車の保温機構によって、ハイブリッド平歯車の生産性を飛躍的に高める技術的手段および同種の樹脂製平歯車の使用限界を超える強度、耐摩耗性、耐久性を有するハイブリッド平歯車を提供することを課題としている。 Therefore, the invention of this application solves the conventional problems from the above background, and inserts the insert metal spur gear below the mold temperature in the mold without preheating the insert metal gear to a predetermined temperature. By a method of rapidly heating the same metal spur gear after insertion into, a method of automating the insert molding process, and an insert molding hybrid spur gear heat retention mechanism in a mold held at a predetermined temperature after insert molding, a hybrid is used. It is an object of the present invention to provide a technical means for dramatically increasing the productivity of spur gears and a hybrid spur gear having strength, abrasion resistance and durability exceeding the usage limit of the same type of resin spur gear.
この出願の発明は、前記の課題を解決するものとして、第1には、所定温度に設定された金型内の所定位置に、同金型温度より低い温度のインサート金属平歯車を挿入、載置後、急速加熱機構により同インサート金属平歯車表面を加熱し、同インサート金属平歯車の歯近傍の表面温度が同金型温度以上、溶融樹脂温度以下の所定温度に達した時点で加熱を停止すると同時に、同金型内に溶融樹脂を射出成形、または押出成形し、同インサート金属平歯車表面に樹脂をコーティングしてハイブリッド平歯車を成形することを特徴とするインサート成形方法を提供する。 The invention of this application solves the above-mentioned problems. First, an insert metal spur gear having a temperature lower than the mold temperature is inserted and mounted at a predetermined position in a mold set to a predetermined temperature. After placement, the surface of the insert metal spur gear is heated by the rapid heating mechanism, and heating is stopped when the surface temperature near the teeth of the insert metal spur gear reaches a predetermined temperature equal to or higher than the mold temperature and lower than the molten resin temperature. At the same time, an insert molding method is provided, which comprises injection molding or extrusion molding of a molten resin in the mold and coating the surface of the insert metal spur gear with the resin to form a hybrid spur gear.
第2には、インサート金属平歯車の位置を認識する機構、同平歯車を把持し金型内の定められた位置に挿入、載置する機構、インサート成形後のハイブリッド平歯車を金型内から取り出す機構を有する自動化技術手段をもってハイブリッド平歯車を成形することを特徴とする上記第1のハイブリッド平歯車のインサート成形方法を提供する。 Second, a mechanism for recognizing the position of the insert metal spur gear, a mechanism for grasping the spur gear and inserting and placing it at a predetermined position in the mold, and a hybrid spur gear after insert molding are inserted from inside the mold. Provided is the above-mentioned first hybrid spur gear insert molding method, which comprises molding a hybrid spur gear by an automated technical means having a taking-out mechanism.
第3には、金型を通じての通電加熱を可能とする急速加熱機構によってインサート金属平歯車表面を定められた時間加熱した後、通電加熱を停止することを特徴とする上記いずれかのインサート形成方法を提供する。 Thirdly, any of the above-mentioned insert forming methods, characterized in that the surface of the insert metal spur gear is heated for a predetermined time by a rapid heating mechanism that enables energization heating through the mold, and then the energization heating is stopped. I will provide a.
また、第4には、室温状態にあるインサート金属平歯車を金型内に挿入、載置することを特徴とする上記いずれかのインサート成形方法を提供する。 Fourth, any of the above-mentioned insert molding methods is provided, which comprises inserting and placing an insert metal spur gear in a room temperature state in a mold.
さらに、第5には、前項に記載のインサート成形方法によって、金属平歯車表面に樹脂が厚さ0.1mm以上5mm以下の範囲内でコーテンィングされた平歯車であって、同種の樹脂製平歯車の使用限界を超える強度、耐摩耗性、耐久性を有するハイブリッド平歯車を製造することを特徴とするインサート成形によるハイブリッド平歯車の製造方法を提供する。 Fifth, a spur gear having a resin coated on the surface of the metal spur gear within a range of 0.1 mm or more and 5 mm or less by the insert molding method described in the previous section, which is the same type of resin spur gear. Provided is a method for manufacturing a hybrid spur gear by insert molding, which comprises manufacturing a hybrid spur gear having strength, abrasion resistance and durability exceeding the usage limit of the above.
また、この出願の発明は、金属平歯車表面に樹脂が厚さ0.1mm以上5mm以下の範囲内でコーティングされており、少くとも以下(A)(B)(C)の特性を有することを特徴とするインサート成形ハイブリッド平歯車を提供する。 Further, the invention of this application states that the surface of a metal spur gear is coated with a resin within a thickness range of 0.1 mm or more and 5 mm or less, and has at least the following characteristics (A), (B) and (C). Provided is a featured insert-molded hybrid spur gear.
(A)強度:歯車の強度を表す指標であるK値が1MPa以上の荷重条件に耐えられる。(但し:回転数1,000rpm、相手歯車は機械構造用炭素鋼鋼材S45C)。 (A) Strength: It can withstand a load condition in which the K value, which is an index showing the strength of the gear, is 1 MPa or more. (However: the rotation speed is 1,000 rpm, and the mating gear is carbon steel for machine structure S45C).
(B)耐摩耗性:(A)の負荷条件で総回転数が1,000万回を達成しても、摩耗が過度に進まず、運転初期のトルク伝達や回転角伝達のばらつきに大きな変化が生じない能力を有する。 (B) Wear resistance: Even if the total number of revolutions reaches 10 million under the load condition of (A), the wear does not progress excessively, and there is a large change in the variation in torque transmission and rotation angle transmission at the initial stage of operation. Has the ability not to occur.
(C)耐久性: (A)の荷重条件で、1,000万回を達成しても機械の振動や騒音レベルが実用に耐えられる範囲を維持する能力を有する。 (C) Durability: Under the load condition of (A), it has the ability to maintain the vibration and noise level of the machine within the range that can withstand practical use even if it achieves 10 million times.
この出願の発明により、一連の成形工程の自動化を併用して、金型内に挿入、載置する前に、インサート金属平歯車を金型温度以上に予加熱する必要がなく、しかも、金型内に挿入、載置後、インサート金属平歯車を急速加熱し、直ちにインサート成形できることによって、大幅な製造時間の短縮が実現される新規なハイブリッド平歯車の量産化技術が提供される。 According to the invention of this application, it is not necessary to preheat the insert metal spur gear above the mold temperature before inserting and placing it in the mold by using the automation of a series of molding processes in combination, and the mold. A new hybrid spur gear mass production technology is provided, which realizes a significant reduction in manufacturing time by rapidly heating the insert metal spur gear after being inserted and placed inside and immediately performing insert molding.
また、この出願の発明の技術によるハイブリッド平歯車は、金属平歯車の中心部を除く歯表面および歯側面を樹脂が包み込むように被覆した構造であるため、歯表面と樹脂の密着性が高く、樹脂層の破壊や剥離等が起こらず、さらには、金属平歯車の表面に樹脂層が形成されたことによって、金属平歯車に樹脂の自己潤滑性、騒音低減、振動低減が付与され、一方、表面樹脂層は内部の金属平歯車の高強度および高剛性が付与され、金属と樹脂の長所の相乗効果により、高トルク下での高い動力伝達性能を有する高耐久性に優れた平歯車として、OA機器分野、輸送機器分野、医療機器分野、食品製造機械分野、各種ロボット分野等の幅広い産業分野への利用価値がある。さらには、この出願のインサート成形法はハイブリッド平歯車のみならずハイブリッド傘歯車作製にも適用できる。 Further, since the hybrid spur gear according to the technique of the invention of the present application has a structure in which the tooth surface and the tooth side surface excluding the central portion of the metal spur gear are covered with resin, the tooth surface and the resin have high adhesion. The resin layer does not break or peel off, and the resin layer is formed on the surface of the metal spur gear, which imparts self-lubricating property, noise reduction, and vibration reduction of the resin to the metal spur gear. The surface resin layer is given the high strength and high rigidity of the internal metal spur gear, and due to the synergistic effect of the advantages of metal and resin, it is a highly durable spur gear with high power transmission performance under high torque. It has utility value in a wide range of industrial fields such as OA equipment field, transportation equipment field, medical equipment field, food manufacturing machine field, and various robot fields. Furthermore, the insert molding method of this application can be applied not only to hybrid spur gears but also to hybrid bevel gear fabrication.
この出願の発明は前記のとおりの特徴をもつものであるが、以下に、その実施の形態について詳細に説明する。 The invention of this application has the characteristics as described above, and the embodiments thereof will be described in detail below.
この出願の発明のインサート成形方法では、前記のとおり、所定温度に設定された金型内の所定位置に、同金型温度より低い温度のインサート金属平歯車を挿入、載置後、急速加熱機構により同インサート金属平歯車表面を加熱し、同インサート金属平歯車の表面温度が同金型温度以上、溶融樹脂温度以下の所定温度に達した時点で加熱を停止すると同時に、同金型内に溶融樹脂を射出成形、または押出成形し、同インサート金属平歯車表面に樹脂をコーティングしてハイブリッド平歯車を成形することを特徴としている。 In the insert molding method of the invention of the present application, as described above, an insert metal spur gear having a temperature lower than the mold temperature is inserted into a predetermined position in a mold set to a predetermined temperature, and after mounting, a rapid heating mechanism is provided. Heats the surface of the insert metal spur gear, and stops heating when the surface temperature of the insert metal spur gear reaches a predetermined temperature equal to or higher than the mold temperature and lower than the molten resin temperature, and at the same time, melts in the mold. It is characterized in that a resin is injection-molded or extruded, and the surface of the insert metal spur gear is coated with the resin to form a hybrid spur gear.
ここでの「急速加熱機構」は各種のものであってよいが、後述のように、金型を通じての通電加熱が可能とされる機構がその好ましい形態として例示される。そして、ここでの「急速加熱」とは、一般的には、昇温速度として30℃/秒以上のものとして考慮される。 The "rapid heating mechanism" here may be of various types, and as will be described later, a mechanism capable of energizing and heating through a mold is exemplified as a preferred form thereof. And, "rapid heating" here is generally considered as the rate of temperature rise of 30 ° C./sec or more.
樹脂コーティングされるインサート金属平歯車は、例えば、OA機器部品、輸送機器部品、医療機器部品、食品製造機械をはじめとして種々の分野で利用され、動力伝達や回転角伝達を担う平歯車であれば、寸法、形状等は特に限定されず、さらに、上記インサート金属平歯車と適切にかみ合う歯の構造を有する相手歯車であれば寸法、形状は特に限定されない。 Resin-coated insert metal spur gears are used in various fields such as OA equipment parts, transportation equipment parts, medical equipment parts, and food manufacturing machines, and are spur gears that are responsible for power transmission and rotation angle transmission. , Dimensions, shape and the like are not particularly limited, and further, the dimensions and shape are not particularly limited as long as they are mating gears having a tooth structure that appropriately meshes with the insert metal spur gear.
このようなインサート金属平歯車として、その素材の種類と組成は特に限定されないが、例えば、鋼、鉄、銅、アルミニウム、チタンまたはそれらを含む合金、あるいはそれらの複合部材より選ばれた少なくとも1種類を含む固体が好適な対象として例示され、また、前記インサート金属平歯車の製造方法は特に限定されない。 The type and composition of the material of such an insert metal spur gear are not particularly limited, but for example, at least one selected from steel, iron, copper, aluminum, titanium or an alloy containing them, or a composite member thereof. A solid containing the above is exemplified as a suitable object, and the method for producing the insert metal spur gear is not particularly limited.
さらに、前記インサート金属平歯車表面は、予め化学薬品等によるエッチング、シランカップリング処理、フェノール系樹脂やエポキシ系樹脂等の接着剤コーティング、アンモニアやヒドラジン等の存在下でのプラズマ表面処理等によって加工または修飾されていてもよく、表面処理方法は特に限定されず、また、表面処理がされていなくともよい。 Further, the surface of the insert metal spur gear is processed in advance by etching with chemicals or the like, silane coupling treatment, adhesive coating of phenol-based resin or epoxy-based resin, plasma surface treatment in the presence of ammonia or hydrazine, or the like. Alternatively, it may be modified, the surface treatment method is not particularly limited, and the surface treatment may not be performed.
そして、この出願の発明のインサート成形によるハイブリッド平歯車の作製においては、インサート金属平歯車は予加熱に伴う作製時間のロスを省くために、金型内に挿入する前のインサート金属平歯車の温度は、金型温度以下であることが好ましく、より好ましくは、予加熱せず、室温であることが例示される。 Then, in the production of the hybrid spur gear by the insert molding of the invention of the present application, the temperature of the insert metal spur gear before being inserted into the mold is eliminated in order to eliminate the loss of production time due to the preheating of the insert metal spur gear. Is preferably equal to or lower than the mold temperature, and more preferably, it is at room temperature without preheating.
成形機は、竪型成形機であることが好ましく、より好ましくは回転テーブルを備えた竪型ロータリー成形機であって、回転テーブル上の下金型の数として例えば1個または2個が例示され、この場合には、下金型が2個の方がハイブリッド平歯車の作製時間が短縮される。 The molding machine is preferably a vertical molding machine, more preferably a vertical rotary molding machine provided with a rotary table, and examples thereof include one or two lower dies on the rotary table. In this case, the time required to manufacture the hybrid spur gear is shortened when the number of lower molds is two.
インサート金属平歯車は、竪型ロータリー成形機の回転テーブル上に固定された下金型内に挿入、載置される。このインサート金属平歯車の金型内への挿入、載置の手段は、特に限定されないが、インサート金属平歯車の位置を認識する機構、同平歯車を把持し金型内の定められた位置に挿入、載置する機構による多軸ロボットを用いる自動化技術を採用することが好ましい。 The insert metal spur gear is inserted and placed in a lower mold fixed on a rotary table of a vertical rotary forming machine. The means for inserting and mounting the insert metal spur gear into the mold is not particularly limited, but a mechanism for recognizing the position of the insert metal spur gear, the spur gear is gripped and placed at a specified position in the mold. It is preferable to adopt an automation technique using a multi-axis robot with a mechanism for inserting and placing.
下金型が2個の回転テーブルの場合、前記下金型にインサート金属平歯車が載置されると、直ちに自動的に回転テーブルが180度回転後、停止し、所定温度に設定された上金型と嵌合する。 In the case of a rotary table with two lower dies, when the insert metal spur gear is placed on the lower die, the rotary table automatically rotates 180 degrees and then stops and is set to a predetermined temperature. Fits with the mold.
両金型が嵌合すると同時に、例えば図1の急速加熱用金型断面の概略図に示すように、外部電源7が急速加熱用金型1の上金型2および下金型3の両金型のそれぞれの側面に突き出した電極8の一端に接触すると、断熱材10で被覆された上金型2および下金型3の各々の金型内部に配設された発熱機構を有する他端のヒーター9がインサート金属平歯車4の軸付近の表面と接触することによって、通電し、インサート金属平歯車4の表面を急速加熱する。
At the same time that both molds are fitted, for example, as shown in the schematic cross-sectional view of the rapid heating mold of FIG. 1, the
なお、発熱機構は、インサート金属平歯車表面を急速加熱できる構造であれば、図1に例示した構造に限定されることはない。 The heat generating mechanism is not limited to the structure illustrated in FIG. 1 as long as the surface of the insert metal spur gear can be rapidly heated.
例えば前記の通電は、急速加熱用金型1に組み込まれた、図示されていない通電時間、すなわちインサート金属平歯車4の加熱時間は、予め、通電時間と歯近傍の温度との関係を求めておけば、目的の歯部位の温度を通電時間によって決定できる。また、通電時間は、同歯車の寸法、重量、形状、そして樹脂量や歯車と樹脂素材の種類等に応じて設定される。同歯車の表面温度が金型温度以上、溶融樹脂温度以下となる時間であることが好ましい。
For example, in the above-mentioned energization, the energization time (not shown) incorporated in the
前記急速加熱によりインサート金属平歯車の歯近傍の表面が所定温度に達した後、必要に応じて、通電の停止または継続することができる。なお、通電を継続する場合、インサート金属平歯車の歯近傍の表面温度を変更することもできる。自動的に所定温度に保持された溶融樹脂がスプール・ランナー5を経て上金型2のゲートから、インサート金属平歯車4の軸付近を除く、歯を含む周辺部の歯車表面のキャビティ6にインサート成形される。なお、図1に示すように、インサート金属平歯車の両面の軸付近の板厚が歯を含む周辺部より厚い構造であれば、インサート金属平歯車の軸付近の表面のみが上金型2および下金型3の表面と密着し、溶融樹脂が同歯車の軸付近の表面に達することはない。なお、溶融樹脂がインサート金属平歯車4の軸付近の表面と接する電極(ヒーター)9の位置に侵入しない構造であれば、インサート金属平歯車4の形状は、特に限定されない。
After the surface near the teeth of the insert metal spur gear reaches a predetermined temperature by the rapid heating, the energization can be stopped or continued as needed. When the energization is continued, the surface temperature near the teeth of the insert metal spur gear can be changed. The molten resin automatically held at a predetermined temperature is inserted from the gate of the
従って、インサート成形後、樹脂はキャビティ6に充填され、インサート金属平歯車4の歯近傍を含む周辺部全体を包み込んだ形を形成する。キャビティ6、これに対応する樹脂の包み込みの形状や大きさ等は、インサート金属平歯車の用途、性能等を考慮して適宜に設定される。この歯表面の樹脂層の剥離強度は、インサート金属平歯車4の表面と樹脂の接着強度だけでなく、同金属表面上で樹脂層にかかる耐せん断力としてのアンカー効果、さらには、前記樹脂層の包み込み効果が相補的にハイブリッド平歯車の耐久性に寄与する。
Therefore, after insert molding, the resin is filled in the
高融点のエンジニアリング樹脂、高溶融粘度の樹脂、あるいはできるだけ低温でインサート成形する必要がある樹脂においては、押出成形等によってハイブリッド平歯車を成形することが好ましい。 For engineering resins having a high melting point, resins having a high melt viscosity, or resins that need to be insert-molded at as low a temperature as possible, it is preferable to form hybrid spur gears by extrusion molding or the like.
この出願の発明のインサート成形に用いる樹脂は、射出成形または押出成形可能な高分子物質であれば特に限定されることはなく、結晶性高分子、非晶性高分子、単独重合体、共重合体、ポリマーブレンド、ポリマーアロイが例示される。中でも、超高分子量ポリエチレン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンエーテル、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレンなどの結晶性高分子、およびこれら結晶性高分子と炭素繊維、ガラス繊維、単層カーボンナノチューブ、セルロースナノファイバー、無機繊維などとの複合材料が好適な材料として例示される。 The resin used for insert molding of the invention of the present application is not particularly limited as long as it is a polymer substance that can be injection-molded or extrusion-molded, and is a crystalline polymer, an amorphous polymer, a homopolymer, or a coweight. Coalescence, polymer blends, polymer alloys are exemplified. Among them, crystalline polymers such as ultra-high molecular weight polyethylene, polyacetal, polyamide, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polyphenylene ether, liquid crystal polymer, polyether ether ketone, polytetrafluoroethylene, and these crystalline polymers and carbon fibers, Composite materials such as glass fibers, single-layer carbon nanotubes, cellulose nanofibers, and inorganic fibers are exemplified as suitable materials.
インサート成形によって金属平歯車表面にコーティングされる樹脂層の厚さは、目的とするハイブリッド平歯車の用途、性能等の観点において、例えば、前記の剥離強度や樹脂の特性等を考慮して設定されてよい。一般的には、ハイブリッド平歯車の歯面の接線方向に加わる荷重に対して破壊を防止し変形を抑えるためには、インサート金属平歯車には十分な強度および剛性をもたせる必要がある。一方、コーティング樹脂は粘弾性効果による振動減衰および騒音低減を発現させるには、一定程度の厚さが必要であり、樹脂層の厚さは0.1〜5mmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは0.2〜2mmの範囲内、さらに好ましくは0.3〜1mmの範囲内である。 The thickness of the resin layer coated on the surface of the metal spur gear by insert molding is set in consideration of, for example, the peel strength and the characteristics of the resin from the viewpoint of the intended use and performance of the hybrid spur gear. It's okay. In general, the insert metal spur gear needs to have sufficient strength and rigidity in order to prevent fracture and suppress deformation against a load applied in the tangential direction of the tooth surface of the hybrid spur gear. On the other hand, the coating resin needs to have a certain thickness in order to exhibit vibration damping and noise reduction due to the viscoelastic effect, and the thickness of the resin layer is preferably in the range of 0.1 to 5 mm. It is more preferably in the range of 0.2 to 2 mm, still more preferably in the range of 0.3 to 1 mm.
このような樹脂厚みのハイブリッド平歯車は、従来の同種の樹脂製平歯車の使用限界を超える強度、耐摩耗性、耐久性を有するものとして顕著な特徴を備えている。 A hybrid spur gear having such a resin thickness has remarkable features as having strength, wear resistance, and durability exceeding the usage limits of conventional resin spur gears of the same type.
ここで、代表的な性能について例示すると次のとおりである。
(A)強度:歯車の強度を表す指標であるK値が1MPa以上の荷重条件に耐えられる。(但し:回転数1,000rpm、相手歯車は機械構造用炭素鋼鋼材S45C)。
Here, an example of typical performance is as follows.
(A) Strength: It can withstand a load condition in which the K value, which is an index showing the strength of the gear, is 1 MPa or more. (However: the rotation speed is 1,000 rpm, and the mating gear is carbon steel for machine structure S45C).
(B)耐摩耗性: (A)の負荷条件で総回転数が1,000万回を達成しても、摩耗が過度に進まず、運転初期のトルク伝達や回転角伝達のばらつきに大きな変化が生じない能力を有する。 (C)耐久性: (A)の荷重条件で、1,000万回を達成しても機械の振動や騒音レベルが実用に耐えられる範囲を維持する能力を有する。 (B) Wear resistance: Even if the total number of revolutions reaches 10 million under the load condition of (A), the wear does not progress excessively, and there is a large change in the variation in torque transmission and rotation angle transmission at the initial stage of operation. Has the ability not to occur. (C) Durability: Under the load condition of (A), it has the ability to maintain the vibration and noise level of the machine within the range that can withstand practical use even if it achieves 10 million times.
インサート成形後、例えば図1の例では、下金型3は回転テーブルの180度回転によって元の位置に戻ると同時に、下金型3内から、作製されたハイブリッド平歯車をロボットが自動的に把持し、保管装置内へ収納する。
After insert molding, for example, in the example of FIG. 1, the
そこで、以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。もちろん、以下の例によって発明が限定されることはない。 Therefore, an example will be shown below, which will be described in more detail. Of course, the invention is not limited by the following examples.
<実施例1>
S45C製丸棒鋼材を歯切り加工によりモジュール0.8、基準円直径20mm、歯数25、歯幅11.2mmのインサート金属平歯車を作製した。なお、同金属平歯車表面に厚さ0.3mmの樹脂をインサート成形後の歯形が並歯となるよう作製した。室温25℃で、定められた位置に載置された同インサート金属平歯車を6軸ロボットで把持し、竪型ロータリー成形機の回転テーブル上の定められた位置に載置され、温度80℃に保持された1個の下金型内に自動的に、正確に挿入、載置した。一連の自動操作の下、速やかに同回転テーブルの180度回転により、同成形機の定められた位置に停止後、温度80℃に保持された上金型が降下し、下金型と勘合すると同時に外部電源により、両金型の電極に4.0秒間通電し急速加熱を行った。通電停止時の同インサート金属平歯車の表面温度は165℃であった。なお、昇温速度40℃/秒で急速加熱を行ったが、インサート金属平歯車の表面の初期の温度の立ち上がりまで0.5秒を要した。
通電停止後、速やかに230℃の溶融状態のポリアセタール樹脂(POM:ポリプラスチックス(株)製デルリン100P)を複数のゲートを通してインサート成形し、さらに金型内で30秒間保持後、金型を開き、下金型は回転により元の位置に戻った。続いて、成形したハイブリッド平歯車は、6軸ロボットの自動操作によって、保温装置内に載置され、成形が完了した。
<Example 1>
An insert metal spur gear having a module of 0.8, a reference circle diameter of 20 mm, a number of teeth of 25, and a tooth width of 11.2 mm was produced by gear cutting a round bar steel made of S45C. A resin having a thickness of 0.3 mm was prepared on the surface of the same metal spur gear so that the tooth profile after insert molding had parallel teeth. At room temperature of 25 ° C, the insert metal spur gear placed in the specified position is grasped by a 6-axis robot and placed in the specified position on the rotary table of the vertical rotary molding machine, and the temperature reaches 80 ° C. It was automatically and accurately inserted and placed in one of the held lower molds. Under a series of automatic operations, the rotating table is swiftly rotated 180 degrees, and after stopping at the specified position of the molding machine, the upper mold held at a temperature of 80 ° C drops and fits into the lower mold. At the same time, the electrodes of both molds were energized for 4.0 seconds by an external power source to perform rapid heating. The surface temperature of the insert metal spur gear when the energization was stopped was 165 ° C. Although rapid heating was performed at a heating rate of 40 ° C./sec, it took 0.5 seconds for the initial temperature rise of the surface of the insert metal spur gear.
Immediately after the energization is stopped, a polyacetal resin (POM: Delrin 100P manufactured by Polyplastics Co., Ltd.) in a molten state at 230 ° C. is insert-molded through multiple gates, held in the mold for 30 seconds, and then the mold is opened. , The lower mold returned to its original position by rotation. Subsequently, the molded hybrid spur gear was placed in the heat insulating device by the automatic operation of the 6-axis robot, and the molding was completed.
成形直後はもちろん、成形後1ヶ月間室温に保存したハイブリッド歯車表面の樹脂層に亀裂や破壊は生じなかった。また、三次元形状計測の結果、ハイブリッド平歯車は、設計通りに成形されたことが明らかになった。この結果、金型温度より低い室温の金属インサート平歯車を金型内に挿入、載置後、速やかに急速加熱して、同金属平歯車の表面温度が、金型温度(80℃)より高く、溶融樹脂温度(230℃)より低い165℃に達した時点(通電時間4.0秒)でインサート成形が可能であることが立証された。 Not only immediately after molding, but also the resin layer on the surface of the hybrid gear stored at room temperature for one month after molding did not crack or break. In addition, as a result of three-dimensional shape measurement, it became clear that the hybrid spur gear was formed as designed. As a result, the metal insert spur gear at room temperature, which is lower than the mold temperature, is inserted into the mold, placed, and then rapidly heated, so that the surface temperature of the metal spur gear is higher than the mold temperature (80 ° C.). It was proved that insert molding is possible when the temperature reaches 165 ° C., which is lower than the molten resin temperature (230 ° C.) (energization time: 4.0 seconds).
室温のインサート金属平歯車をロボットで把持してから、インサート成形が終了し、ハイブリッド平歯を取り出すまでの時間は、約60秒であった。この成形時間は、比較例1に示す手作業による成形時間約60分の1/60に短縮されることが立証された。 It took about 60 seconds from gripping the insert metal spur gear at room temperature with the robot until the insert molding was completed and the hybrid spur teeth were taken out. It was proved that this molding time was reduced to about 1/60 of the manual molding time shown in Comparative Example 1.
<実施例2>
焼結金属丸棒材を歯切り加工によって作製したインサート金属平歯車を用いた以外は、実施例1と同じ条件でインサート成形を行った。その結果、室温のインサート金属平歯車をロボットで把持してから、インサート成形が終了し、ハイブリッド平歯車を取り出すまでの時間は、約60秒であり、得られたハイブリッド平歯車は、実施例1と同様、表面樹脂層の亀裂や割れもなく、三次元形状も設計どおりであった。
<実施例3>
ハイブリッド平歯車の量産化を目的とし、芯板となる実施例2と同サイズの焼結インサート金属平歯車を作製するための金型を作製し、この金型を用いて焼結インサート金属平歯車を50個作製した。得られた焼結インサート金属平歯車は、三次元形状計測によって設計どおりの製品であることを確認した。これらの焼結インサート金属平歯車の内、5個を用いて、実施例2と同様にインサート成形を行った。なお、5個のインサート成形は、ロボットによる連続作製で実施し、実施例1および2と同様、1個当りの作製時間は約60秒であった。
<Example 2>
Insert molding was performed under the same conditions as in Example 1 except that an insert metal spur gear produced by gear cutting a sintered metal round bar was used. As a result, the time from gripping the insert metal spur gear at room temperature with the robot to the completion of insert molding and taking out the hybrid spur gear was about 60 seconds, and the obtained hybrid spur gear was obtained in Example 1. Similarly, there were no cracks or cracks in the surface resin layer, and the three-dimensional shape was as designed.
<Example 3>
For the purpose of mass production of hybrid spur gears, a mold for producing a sintered insert metal spur gear having the same size as that of Example 2 as a core plate was produced, and the sintered insert metal spur gear was produced using this mold. 50 pieces were prepared. It was confirmed by three-dimensional shape measurement that the obtained sintered insert metal spur gear was a product as designed. Insert molding was performed in the same manner as in Example 2 using five of these sintered insert metal spur gears. The five insert moldings were carried out by continuous production by a robot, and the production time per one was about 60 seconds as in Examples 1 and 2.
その結果、実施例1および2と同様、得られたハイブリッド平歯車は、すべて表面樹脂層の亀裂や割れはなく、三次元形状も設計どおりであった。
<実施例4>
実施例3で作製した焼結インサート金属平歯車50個の内、3個を用い、急速加熱により、同金属平歯車の表面温度を170℃(通電時間4.1秒)とした以外は、実施例1〜3と同様の条件で、インサート成形を実施した。その結果、1個当りの成形時間は約65秒であったが、実施例1〜3と同様、樹脂割れなどは全く発生せず、インサート成形が問題なく実施でき、成形ハイブリッド平歯車の形状はすべて設計通り作製できた。
<実施例5>
焼結インサート金属平歯車の表面温度を160℃(通電時間3.9秒)とした以外は、実施例4と同様にインサート成形を実施し、成形ハイブリッド平歯車を設計通り作製できた。
<実施例6>
ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)を用い、金型温度150℃、溶融樹脂温度310℃に設定し、実施例3で作製した焼結インサート金属平歯車の内5個を急速加熱により表面温度200℃に達した時点(4.9秒)でインサート成形し、金型内で50秒間保持し、実施例3と同様に、ロボットによる連続作製でインサート成形(1個当り約75秒)を行った。得られたハイブリッド平歯車の表面樹脂層の亀裂や割れは発生せず、設計通りに作製できた。
<実施例7>
実施例3で作製したハイブリッド平歯車(歯表面樹脂:POM)を駆動歯車、歯切り焼結平歯車を被動歯車とし、市販の各種高性能計測機器からなる試作の動力伝達試験機を用いて、室温、オイルレス(無潤滑)下、トルク1.65Nm(基準円上の接線力:165N)、回転数1,000rpmで試験を実施した。試験中の振動測定を行い、オイル潤滑下でのPOM製樹脂平歯車対の測定と比較した。その結果、該ハイブリッド平歯車/焼結平歯車対は、POM製樹脂平歯車対より、4〜16dB振動低減することが明らかになった。
As a result, as in Examples 1 and 2, all the obtained hybrid spur gears had no cracks or cracks in the surface resin layer, and the three-dimensional shape was as designed.
<Example 4>
This was carried out except that three of the 50 sintered insert metal spur gears produced in Example 3 were used and the surface temperature of the metal spur gear was set to 170 ° C. (energization time 4.1 seconds) by rapid heating. Insert molding was carried out under the same conditions as in Examples 1 to 3. As a result, the molding time per piece was about 65 seconds, but as in Examples 1 to 3, no resin cracking occurred, insert molding could be performed without any problem, and the shape of the molded hybrid spur gear was Everything was made as designed.
<Example 5>
Insert molding was carried out in the same manner as in Example 4 except that the surface temperature of the sintered insert metal spur gear was set to 160 ° C. (energization time 3.9 seconds), and a molded hybrid spur gear could be manufactured as designed.
<Example 6>
Using polyphenylene sulfide resin (PPS), the mold temperature was set to 150 ° C. and the molten resin temperature was set to 310 ° C., and 5 of the sintered insert metal spur gears produced in Example 3 reached a surface temperature of 200 ° C. by rapid heating. At that time (4.9 seconds), insert molding was performed, the mold was held for 50 seconds, and insert molding (about 75 seconds per piece) was performed by continuous production by a robot in the same manner as in Example 3. No cracks or cracks occurred in the surface resin layer of the obtained hybrid spur gear, and the hybrid spur gear could be manufactured as designed.
<Example 7>
Using the hybrid spur gear (tooth surface resin: POM) produced in Example 3 as the drive gear and the geared sintered spur gear as the driven gear, a prototype power transmission tester consisting of various commercially available high-performance measuring instruments was used. The test was carried out at room temperature, under oilless (non-lubricated), torque 1.65 Nm (tangential force on the reference circle: 165 N), and rotation speed 1,000 rpm. Vibration measurements during the test were performed and compared to measurements of POM resin spur gear pairs under oil lubrication. As a result, it was clarified that the hybrid spur gear / sintered spur gear pair reduced the vibration by 4 to 16 dB as compared with the resin spur gear pair made of POM.
また、オイル潤滑下の該ハイブリッド平歯車対は、オイル潤滑下での焼結平歯車/焼結平歯車対より回転角速度精度が角速度のばらつきで5〜65%低減するという結果が得られた。 Further, it was obtained that the hybrid spur gear pair under oil lubrication had a rotation angular velocity accuracy reduced by 5 to 65% due to the variation in angular velocity as compared with the sintered spur gear / sintered spur gear pair under oil lubrication.
さらに、オイルレス下、トルク1.65Nm、回転数1,000rpmで、実施例3で作製したハイブリッド平画車(表面樹脂:POM)を駆動側に、機械構造用炭素鋼鋼材S45Cを従動側とし、
同条件下で総回転数100万回までの耐久試験を実施し、表面形状測定を行った。その結果、POM製樹脂平歯車同士の場合、総回転回数約50万回で歯車の破壊が生じたが、その2倍の総回転回数を超えても、試験後の歯形形状は、試験前とほとんど変化がなく、この発明のハイブリッド平歯車が高い耐摩耗性を有することも明らかになった。
Further, under oilless conditions, with a torque of 1.65 Nm and a rotation speed of 1,000 rpm, the hybrid flat drawing wheel (surface resin: POM) produced in Example 3 is used as the drive side, and the carbon steel material S45C for machine structure is used as the driven side. ,
Under the same conditions, a durability test was carried out up to a total rotation speed of 1 million times, and the surface shape was measured. As a result, in the case of POM resin spur gears, the gears were destroyed when the total number of rotations was about 500,000, but even if the total number of rotations exceeded twice that, the tooth profile after the test was the same as before the test. It was also revealed that the hybrid spur gear of the present invention has high wear resistance with almost no change.
耐摩耗性に加えて、該ハイブリッド平歯車の耐久性を検討するために、ハイブリッド平歯車の動力伝達試験を実施した結果、金属歯車の耐久性の指標となっている総回転回数1,000万回を超える耐久性を有することが明らかになった。
このときのK値は以下のように算出され1.47MPaを示す。
As a result of conducting a power transmission test of the hybrid spur gear in order to examine the durability of the hybrid spur gear in addition to the wear resistance, the total number of rotations, which is an index of the durability of the metal gear, is 10 million. It was revealed that it has durability over times.
The K value at this time is calculated as follows and shows 1.47 MPa.
K=P/db×(i+1)/i
ここで、P(基準円上の接線力):165N
d(基準円直径):20mm
b(歯幅):11.2mm
i (歯数比):1
<実施例8>
実施例6で作製したハイブリッド平歯車(歯表面樹脂:PPS)を駆動歯車、機械構造用炭素鋼鋼材S45Cを被動歯車とし、試験温度を150℃とした以外は、実施例7と同様にオイルレス(無潤滑)下、トルク1.65Nm、回転数1,000rpmで動力伝達試験を行った。
K = P / db × (i + 1) / i
Here, P (tangential force on the reference circle): 165N
d (reference circle diameter): 20 mm
b (tooth width): 11.2 mm
i (gear ratio): 1
<Example 8>
Oilless as in Example 7 except that the hybrid spur gear (tooth surface resin: PPS) produced in Example 6 was used as a drive gear, the carbon steel material S45C for machine structure was used as a driven gear, and the test temperature was set to 150 ° C. A power transmission test was conducted under (no lubrication) at a torque of 1.65 Nm and a rotation speed of 1,000 rpm.
また、オイルレス下でのPPS製樹脂平歯車対の測定と比較した。その結果、PPS製樹脂平歯車同士の場合、総回転回数約40万回で歯車の破壊が生じたが、その3倍の総回転回数を超えても、試験後の歯形形状は、試験前とほとんど変化がなく、この発明のハイブリッド平歯車が高い耐摩耗性を有することが明らかになった。 Moreover, it was compared with the measurement of the resin spur gear pair made of PPS under oilless. As a result, in the case of PPS resin spur gears, the gears were destroyed when the total number of rotations was about 400,000, but even if the total number of rotations exceeded three times that number, the tooth profile after the test was the same as before the test. With almost no change, it was revealed that the hybrid spur gear of the present invention has high abrasion resistance.
耐摩耗性に加えて、該ハイブリッド平歯車の耐久性を検討するために、ハイブリッド平歯車の動力伝達試験を実施した結果、金属歯車の耐久性の指標となっている総回転回数1,000万回を超える耐久性を有することが明らかになった。
<実施例9>
ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)を用い、金型温度160℃、溶融樹脂温度430℃に設定し、実施例3で作製した焼結インサート金属平歯車の内3個を急速加熱により表面温度250℃に達した時点(6.1秒)でインサート成形し、金型内で50秒間保持し、実施例3と同様に、ロボットによる連続作製でインサート成形(1個当り約90秒)を行った。得られたハイブリッド平歯車の表面樹脂層の亀裂や割れは発生せず、設計通りに作製できた。
<比較例1>
横型成形機を用い、急速加熱法およびロボットによる連続作製ではなく、手作業で室温の焼結インサート金属平歯車を300℃の予熱炉中で約10分間予加熱後、200℃に達した同金属平歯車を、110℃の固定金型内に挿入し、載置後、同金属平歯車表面温度が低下して150℃に達したことを確認し、金型を閉じ、230℃のPOM溶融樹脂をインサート成形した。金型内での1分間保持した後、金型を開き、ハイブリッド平歯車を取り出した。
As a result of conducting a power transmission test of the hybrid spur gear in order to examine the durability of the hybrid spur gear in addition to the wear resistance, the total number of rotations, which is an index of the durability of the metal gear, is 10 million. It was revealed that it has durability over times.
<Example 9>
Using polyetheretherketone resin (PEEK), the mold temperature was set to 160 ° C and the molten resin temperature was set to 430 ° C, and three of the sintered insert metal spur gears produced in Example 3 were rapidly heated to a surface temperature of 250 ° C. When the temperature reached (6.1 seconds), insert molding was performed, the mold was held for 50 seconds, and insert molding (about 90 seconds per piece) was performed by continuous production by a robot in the same manner as in Example 3. No cracks or cracks occurred in the surface resin layer of the obtained hybrid spur gear, and the hybrid spur gear could be manufactured as designed.
<Comparative example 1>
The metal reached 200 ° C after preheating the sintered insert metal spur gear at room temperature in a preheating furnace at 300 ° C for about 10 minutes by hand instead of continuous production by the rapid heating method and robot using a horizontal forming machine. The spur gear was inserted into a fixed mold at 110 ° C, and after mounting, it was confirmed that the surface temperature of the metal spur gear had dropped to 150 ° C, the mold was closed, and the POM molten resin at 230 ° C was used. Was insert-molded. After holding in the mold for 1 minute, the mold was opened and the hybrid spur gear was taken out.
手作業で、室温のインサート金属平歯車を予熱炉に入れてから、横型成形機を用い、インサート成形が終了するまでの時間は約60分であった。 The time from manually placing the insert metal spur gear at room temperature into the preheating furnace to the completion of insert molding using a horizontal molding machine was about 60 minutes.
この結果は、手作業による成形時間が、実施例1のロボットを用い、急速加熱法による成形時間の60倍を要したことを示しており、この出願の発明が優れた技術であることを立証している。
<比較例2>
横型成形機を用い、急速加熱法およびロボットによる連続作製ではなく、手作業で室温の焼結インサート金属平歯車を400℃の予熱炉中で約10分間予加熱後、290℃に達した同金属平歯車を、150℃の固定金型内に挿入し、載置後、同金属平歯車表面温度が低下して200℃に達したことを確認し、金型を閉じ、310℃のPPS溶融樹脂をインサート成形した。金型内で1分間保持した後、金型を開き、ハイブリッド平歯車を取り出した。
This result shows that the molding time by hand required 60 times as long as the molding time by the rapid heating method using the robot of Example 1, demonstrating that the invention of this application is an excellent technique. doing.
<Comparative example 2>
The metal reached 290 ° C after preheating the sintered insert metal spur gear at room temperature in a preheating furnace at 400 ° C for about 10 minutes by hand instead of continuous production by the rapid heating method and robot using a horizontal forming machine. The spur gear was inserted into a fixed mold at 150 ° C, and after mounting, it was confirmed that the surface temperature of the metal spur gear had dropped to 200 ° C, the mold was closed, and the PPS molten resin at 310 ° C was used. Was insert-molded. After holding in the mold for 1 minute, the mold was opened and the hybrid spur gear was taken out.
手作業で、室温のインサート金属平歯車を予熱炉に入れてから、横型成形機を用い、インサート成形を経て室温まで徐冷するのに要した時間は約30分であった。 It took about 30 minutes to manually put the insert metal spur gear at room temperature into the preheating furnace, and then slowly cool it to room temperature through insert molding using a horizontal molding machine.
この結果は、手作業による成形時間が、実施例6のロボットを用い、急速加熱法による成形時間の26倍を要したことを示しており、この出願の発明が優れた技術であることを立証している。
<比較例3>
実施例3で作製した焼結インサート金属平歯車50個の内、3個を用い、急速加熱を行わず、同金属平歯車の表面温度を室温のままとした以外は、実施例1〜3と同様の条件で、POMのインサート成形を実施した。その結果、いずれも樹脂は歯先全体にコーティングされず、ゲートに近い部分のみにコーティングされた、いわゆるショートと呼ばれる不良品しか得られなかった。
<比較例4>
特許文献2と同様の条件下での金属平歯車のインサート成形性を調べるために、下金型を予加熱せず室温(25℃)とした以外は、実施例1と同条件で、インサート成形試験を行った。下金型が室温であるために、特に成形後のコーティング樹脂は急冷され、結果として、比較例3と同様な樹脂が歯部位全体にはコーティングされないショートと呼ばれている成形不足やコーティング樹脂の亀裂や破壊が生じ、不良品しか得られなかった。すなわち、特許文献2と同様の成形条件では、厚さ0.3mmの樹脂層をインサート成形できないことが明らかになった。
<比較例5>
ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)を用い、金型温度150℃、溶融樹脂温度310℃に設定し、実施例3で作製した焼結インサート金属平歯車の内2個について、急速加熱せず、室温のままでインサート成形し、金型内で50秒間保持し、実施例3と同様に、ロボットによる連続作製でインサート成形(1個当り約75秒)を行った。その結果、いずれも得られたハイブリッド平歯車の表面には樹脂はゲートに近い部分のみにコーティングされたショートと呼ばれる不良品しか得られなかった。
<比較例6>
ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)を用い、金型温度160℃、溶融樹脂温度430℃に設定し、実施例3で作製した焼結インサート金属平歯車の内3個を用い、急速加熱をせず、同金属平歯車の温度を室温のままインサート成形し、金型内で50秒間保持した。その結果、いずれも得られたハイブリッド平歯車の表面には樹脂はゲートに近い部分のみコーティングされたショートと呼ばれる不良品しか得られなかった。
This result shows that the molding time by hand required 26 times as long as the molding time by the rapid heating method using the robot of Example 6, proving that the invention of this application is an excellent technique. doing.
<Comparative example 3>
Examples 1 to 3 except that three of the 50 sintered insert metal spur gears produced in Example 3 were used, and the surface temperature of the metal spur gear was left at room temperature without rapid heating. Under the same conditions, insert molding of POM was carried out. As a result, in each case, the resin was not coated on the entire tooth tip, and only the defective product, so-called short, which was coated only on the portion near the gate, was obtained.
<Comparative example 4>
In order to investigate the insert moldability of the metal spur gear under the same conditions as in
<Comparative example 5>
Using polyphenylene sulfide resin (PPS), the mold temperature was set to 150 ° C. and the molten resin temperature was set to 310 ° C., and two of the sintered insert metal spur gears produced in Example 3 were not rapidly heated and remained at room temperature. Insert molding was performed in the mold for 50 seconds, and insert molding (about 75 seconds per piece) was performed by continuous production by a robot in the same manner as in Example 3. As a result, on the surface of the hybrid spur gears obtained in each case, only a defective product called a short, in which the resin was coated only on the portion near the gate, was obtained.
<Comparative Example 6>
Using polyetheretherketone resin (PEEK), the mold temperature was set to 160 ° C and the molten resin temperature was set to 430 ° C, and three of the sintered insert metal spur gears produced in Example 3 were used without rapid heating. The temperature of the metal spur gear was insert-molded at room temperature and held in the mold for 50 seconds. As a result, on the surface of the hybrid spur gears obtained in each case, only a defective product called a short, in which the resin was coated only on the portion near the gate, was obtained.
1 急速加熱用金型
2 上金型
3 下金型
4 インサート金属平歯車
5 溶融樹脂のスプール・ランナー
6 キャビティ
7 電源
8 電極
9 ヒーター
10 断熱材
1
Claims (2)
インサート金属平歯車の位置を認識する機構、同インサート金属平歯車を把持し金型内の定められた位置に挿入、載置する機構、急速加熱機構によりインサート金属平歯車を定められた温度に加熱する機構、金型内に溶融樹脂を射出成形、または押出成形し、溶融樹脂をインサート金属平歯車の表面に、厚さ0.1mm以上5mm以下の範囲内の厚さでコーティングしてハイブリッド平歯車をインサート成形する機構、インサート成形後のハイブリッド平歯車を金型内から取り出し保温装置内に載置する機構、保温装置内でハイブリッド平歯車を保温する機構を有する自動化技術手段をもってハイブリッド平歯車を成形することを特徴とするインサート成形方法。 An insert metal spur gear having a temperature lower than the mold temperature is inserted and placed at a predetermined position in a mold set to a predetermined temperature, and then the surface of the insert metal spur gear is heated by a rapid heating mechanism to heat the insert metal. When the surface temperature of the tooth part of the spur gear reaches a predetermined temperature equal to or higher than the mold temperature and lower than the molten resin temperature, heating is stopped, and at the same time, the molten resin is injection-molded or extruded into the same mold. Insert This is an insert molding method in which the surface of a metal spur gear is coated with resin to form a hybrid spur gear.
A mechanism for recognizing the position of the insert metal spur gear, a mechanism for grasping the insert metal spur gear and inserting and placing it in a specified position in the mold, and a rapid heating mechanism for heating the insert metal spur gear to a specified temperature. The molten resin is injection-molded or extrusion-molded in the mold, and the molten resin is coated on the surface of the insert metal spur gear with a thickness within the range of 0.1 mm or more and 5 mm or less to be a hybrid spur gear. The hybrid spur gear is molded by an automated technical means having a mechanism for insert molding, a mechanism for taking out the hybrid spur gear after insert molding from the mold and placing it in a heat insulating device, and a mechanism for keeping the hybrid spur gear warm in the heat insulating device. An insert molding method characterized by
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| JPH09280345A (en) * | 1996-02-15 | 1997-10-28 | Bridgestone Corp | Pulley and manufacture thereof |
| JP3631084B2 (en) * | 1999-09-13 | 2005-03-23 | 光洋精工株式会社 | Coated product, method for producing the same, and coating apparatus |
| CN1882428B (en) * | 2003-11-14 | 2010-10-06 | 小仓离合机株式会社 | Resin coating method, insert molding, and resin-coated metal gears |
| JP2006035831A (en) * | 2004-07-30 | 2006-02-09 | Uchihama Kasei Kk | Manufacturing method of motor rotor |
| JP4920363B2 (en) * | 2006-10-12 | 2012-04-18 | 内浜化成株式会社 | Manufacturing method of insert molded product |
| WO2008146794A1 (en) * | 2007-05-29 | 2008-12-04 | Ykk Corporation | Metal/resin composite article with sliding contact surface with mate member and process for producing the same |
| JP5311399B2 (en) * | 2009-06-02 | 2013-10-09 | ダイハツ工業株式会社 | How to check the mounting condition of insert parts to the mold |
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