树脂制辊轴的制造方法、成型模具和树脂制辊轴的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种成型模具，用于在其中成型树脂制的辊轴，该成型模具包括：型腔，用于在其中成型辊轴；和保持部件，其作为型腔的一部分，设置在型腔的端部，并成型辊轴轴向方向的两个端部，其中，保持部件能围绕在型腔中成型的辊轴的轴线旋转。本发明还涉及树脂制辊轴的制造方法和树脂制辊轴。
【专利说明】树脂制辊轴的制造方法、成型模具和树脂制辊轴
【技术领域】
[0001]本发明涉及:通过将树脂材料注入模具获得树脂制辊轴的制造方法；成型模具；以及树脂制辊轴。
【背景技术】
[0002]传统地，对于在复印机或打印机中用来输送纸张的辊轴，由橡胶制成的辊被压配合和接合到金属轴上。此外，由树脂制成的轴被用于要求刚性低的辊轴。
[0003]通过后加工将键槽等的形状添加到金属轴端面的一部分上，对后加工的部分进行镀覆处理作为防锈措施。
[0004]为此，在产品重量和轴制造成本方面存在以下问题:重量变重，端部需要二次加工，表面需要进行镀覆作为防锈处理。
[0005]另一方面，已经提出了一种方法，其中，在模具内部填充了树脂时将气体填充到模具内部，以在内部形成中空结构，作为使树脂制轴形成圆筒状的方法(参见日本专利申请特开平 N0.H08-132467)。
[0006]此外，已经提出了一种方法，在端面上沿垂直于模具开闭方向的方向设置部件，作为用于消除端面分型线的方法(参见日本专利申请特开平N0.2001-18226)。
[0007]此外，已经提出了一种用于在端面形成诸如齿轮的形状的方法(参见日本专利申请特开平 N0.H10-281139)。
[0008]下面将参考图13至图15描述本发明要解决的问题。
[0009]图13示出了从辊轴的垂直方向来看用于成型树脂制辊轴的模具及辊轴的剖视图。图14和15是图13中分型线台阶部被放大的视图。示出了定模侧型腔1、动模侧型腔2和成型的辊轴3。
[0010]如图13所示，传统地，用于成型树脂制辊轴的模具构造成使得在定模侧和动模侧之间形成分型线。为此，如图14和15所示地，在定模侧和动模侧之间的分型线上形成台阶。
[0011]结果，如图16所示，在已在模具中成型的辊轴3上，也在分型线上形成了台阶和毛刺。因此，在压配合橡胶辊4之后，已形成在内部辊轴3上的台阶和毛刺会出现在橡胶辊4的表面上，因此出现的一个问题是，如图17所示，橡胶辊4表面的圆度和圆柱度劣化。
【发明内容】
[0012]为了解决上述问题，根据本发明用于成型树脂制辊轴的成型模具是用于成型树脂制辊轴的成型模具，其包括:用于成型辊轴的型腔；和作为型腔一部分的保持部件，其设置在型腔的端部，并成型在辊轴轴向方向的两个端部，其中，保持部件可围绕在型腔中成型的辊轴的轴线旋转。
[0013]此外，为了解决上述问题，根据本发明用于制造树脂制辊轴的方法是使用成型模具制造树脂制辊轴的方法，其包括:将树脂注入成型模具的型腔中并成型辊轴；和在结束注射成型之后，使在模具中成型的辊轴围绕成型辊轴的轴线旋转。
[0014]此外，为了解决上述问题，根据本发明的树脂制辊轴包括多个轴部和设置在各轴部之间的辊接合部，其中，辊接合部的台阶为ΙΟμπι以下，轴部的台阶为30μπι以上。
[0015]本发明提供了以下效果。在保持部件保持轴形成部件的端部的状态下，通过使可旋转的保持部件围绕轴线旋转，来减小在树脂制辊轴的将要压配合和接合橡胶辊的部分处的分型线台阶。
[0016]不会出现台阶和毛刺，因此安装在用于橡胶辊的接合部上的橡胶辊的圆度和圆柱度变高。
[0017]结果，在橡胶辊压配合和接合到辊轴上之后，橡胶辊的表面精度变高，并且，能够消除在传统上被认为是必须的橡胶辊表面抛光加工。
[0018]从下面参考附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是制造本发明辊轴的方法所用的成型模具的剖视图。
[0020]图2是示出了本发明的辊轴的前视图。
[0021]图3示出了制造本发明辊轴的方法所用的成型模具的剖视图，在稍微打开成型模具的状态下。
[0022]图4示出了制造本发明辊轴的方法所用的成型模具的剖视图，在比图3更进一步打开成型模具的状态下。
[0023]图5示出了制造本发明辊轴的方法所用的成型模具的剖视图，在完全打开成型模具的状态下。
[0024]图6是从轴腔侧面来看本发明的模具的视图。
[0025]图7是从模具上部(模具打开方向)来看本发明模具的动模侧的视图。
[0026]图8是根据本发明的第二示例性实施例的模具的剖视图。
[0027]图9是示出了在本发明辊轴轴向方向的端部形状的一个示例的前视图和侧视图。
[0028]图10是示出了在辊轴轴向方向的端部形状的另一个示例的前视图和侧视图。
[0029]图11是示出了在本发明辊轴轴向方向的端部形状的又一个示例的前视图和侧视图。
[0030]图12是示出了使用本发明的制造方法和成型模具成型的辊轴的透视图。
[0031]图13是示出了传统模具的示意图。
[0032]图14是示出了传统模具的示意图。
[0033]图15是示出了传统模具的示意图。
[0034]图16是传统辊轴的剖视图。
[0035]图17是示出了在橡胶辊安装在辊轴上的状态下传统辊轴的剖视图。
【具体实施方式】
[0036]现在将参考附图详细地描述本发明的优选实施例。
[0037]图2示出了本发明的树脂制辊轴50的一个实施例。在本实施例中，辊轴例如描述如下。辊轴50具有轴部5、多个在轴向方向以预定距离设置在轴部5和轴部5之间的辊接合部6，以及在模具的预定位置保持辊轴50的轴保持部7。橡胶辊例如被压配合在辊接合部6上。分型线台阶8形成在轴部5上。如图2所示，在辊(未示出)的接合部6中，分型线被去除或修平，即，与轴部5的台阶相比，分型线台阶减小。
[0038]图1示出了在本发明的树脂制辊轴的制造方法的一个实施例中使用的成型模具40。用于在其中制造图2所示辊轴50的模具40具有将变成辊轴50的轴形成部件10、供给树脂材料的流道11、滑动部件12、用于移动滑动部件12的斜位合模凸轮13以及弹簧14。滑动部件12能够沿轴向方向移动。
[0039]模具40还包括流道11穿过的板17、布置在板17下方的第一板15、固定在板17上的齿条轴19、布置在第一板15下方的第二板16、布置在第一板15和第二板16下方的第三板18 ;该模具具有:用于在其自身和板15和/或板16之间成型轴形成部件10的空间(型腔)、作为成型轴形成部件10的空间(型腔)的一部分的保持部件20、以及用于成型轴形成部件10的轴保持部7的空间(型腔)；并且，模具能够旋转。第一板15具有用于成型可形成分型线台阶的部分的形状，第二板16具有用于成型期望尽可能地减小分型线台阶的部分的形状。在本实施例中，第一板15包括成型面，其具有用于成型例如图2所示轴部5的形状。第二板16包括成型面，其具有用于成型例如图2所示橡胶辊接合部6的形状。保持部件20设置在模具40型腔的端部上。
[0040]在图1中，从未示出的供给源供给的树脂材料通过流道开口 Ila供给到流道11。已通过流道11的树脂材料填充到由第一板15、第二板16、第三板18和保持部件20形成的型腔中。在结束了将注入到内部的树脂材料填充到成型模具内部的过程之后，通过成型机的模具打开操作，模具40打开到刚好处于斜位合模凸轮13的锥形面13a抵接滑动部件12的锥形面12a的位置的前面。
[0041]正如从图1所理解地，滑动部件12具有设于其上的锥形面12a，该锥形面在轴向方向具有预定角度。此外，斜位合模凸轮13具有设于其上的锥形面13a和笔直面13b，该锥形面具有与滑动部件12的锥形面12a相同的倾角。因此，由于设置了笔直面13b，所以即使在开始打开模具并向上移动斜位合模凸轮13时，滑动部件12也不会移动，直到锥形面13a抵接锥形面12a。
[0042]图3示出了制造本发明辊轴的方法所用的成型模具的剖视图，成型模具处于略微打开的状态下。在这种情况下，模具40打开大约10mm。如图3所示地，当模具40开始被打开时，首先第一板15因弹簧14的加压力而移动，在第一板15和第二板16之间形成间隙。换句话说，第二板16的成型面保持与填充在型腔中的树脂材料接触，其中，第二板16的成型面具有用于成型轴形成部件10形状(例如用于橡胶辊的接合部6)的形状，在该处期望尽可能地减小分型线台阶。第一板15的成型面与已填充在型腔中的树脂材料分离以及形成间隙，其中，第一板15的成型面具有用于成型除上述部分之外另一部分(例如轴部5)形状的形状，在所述另一部分处可形成分型线台阶。结果，在成型产品旋转时出现的障碍减少，旋转变得容易。
[0043]图4示出了制造本发明辊轴的方法所用的成型模具的一个实施例的剖视图，成型模具处于比图3进一步打开的状态。图4示出了模具打开到刚好处于斜位合模凸轮13的锥形面13a抵接滑动部件12的锥形面12a的位置前面。
[0044]如图4所示，当模具40从图3的状态进一步打开时，板17和第一板15之间的空间被打开。之后，在轴保持部7已经成型并能够旋转之后，具有小齿轮的保持部件20保持轴保持部7 (轴端部31)，并通过固定在板17上的齿条轴19围绕成型产品(轴形成部件10)的轴的中心线B (轴线)可旋转地驱动其本身，并使轴形成部件10旋转。
[0045]此时，在形成为变成成型产品(轴形成部件10)辊接合部的部分中的分型线8的台阶在接触型腔中的边缘部和壁面的同时旋转。
[0046]结果，能够通过壁面切割分型线台阶，或者能够通过壁面使分型线台阶塑性变形，从而能够减小分型线台阶。
[0047]此外，在关闭了作为主分型面的第二板16和第三板18的状态下执行上述旋转操作，在结束冷却处理之后打开主分型面。
[0048]图5示出了制造本发明辊轴的方法所用的成型模具的剖视图，模具处于完全打开的状态下。
[0049]如图5所示，作为主分型面的板16和板18被打开，滑动部件12因斜位合模凸轮13而向轴向方向A移动。然后，使成型产品(轴形成部件10)从模具释放，并取出作为最终成型产品的辊轴50。
[0050]正如图3至图5所描述地，本发明的模具40具有滑动结构，该滑动结构包括有在形成辊轴50的型腔的端部处的可旋转保持部件20，可旋转保持部件20具有成型面，该成型面具有用于成型轴保持部7 (轴端部31)的形状，轴保持部7(轴端部31)用于保持辊轴50。
[0051]此外，模具40具有用于旋转可旋转保持部件20的机构。在使用本发明的模具40进行注射成型的过程中，通过轴形成部件10的旋转，在树脂制辊轴的将要压配合并接合橡胶辊的部分处的分型线台阶被去除或修平，由此能够减小台阶。
[0052]图6是从轴腔的侧面来看本发明的模具40的视图。如图6所示，具有腔形状的可旋转保持部件20具有小齿轮21，该腔形状用于保持轴形成部件10的轴端部31。
[0053]在已经结束注射成型处理的填充处理之后，当模具40开始打开操作时，固定在板17上的齿条轴19与保持部件20的小齿轮21螺纹啮合，并且，与齿条轴19同步地，可旋转保持部件20旋转地驱动模具40中的轴形成部件10，同时保持轴形成部件10的端部31。保持部件20随着齿条轴19的竖直移动而旋转。
[0054]图7是从上部(模具打开方向)来看本发明模具的动模侧的视图。如图7所示，在已经结束填充过程和结束注射成型处理的冷却过程之后，具有可旋转保持部件20(其保持轴形成部件10的轴端部31)的滑动部件12沿垂直于轴形成部件10的方向移动，由此能够释放轴形成部件10。
[0055]图8示出了根据本发明的第二示例性实施例的模具。在图8示出的第二示例性实施例中，与图1的模具40不同地，形成轴形成部件10的型腔形状仅由第一板15和第三板18构成。当与第一示例性实施例比较形态时，第一板15和第二板16是一体化的。
[0056]在轴形成部件10和型腔的壁面之间形成间隙，直到在模具40开始开模之后作为主分型面的第一板15和第三板18被打开为止。由此，除了轴形成部件10的轴端部31的保持形状之外，所有轴部5中分型线台阶被去除或修平。
[0057]图9至11均是示出了在本发明一个实施例的辊轴50 (轴形成部件10)的轴向方向两个端部31的形状的示例的前视图和侧视图。在图9示出的示例中，轴端部31形成为这样一种形状，使得具有圆形横截面的端部的一部分被去除。轴端部31形成为突起的形状，在从正面来看时比半圆形略大。
[0058]在图10示出的示例中，轴端部31形成为其横截面形状是凸十字形状。在图11示出的示例中，轴端部31形成为其横截面形状是凹十字形状。与图10的情况相比，形成十字形状的空间。
[0059]轴端部31的形状可以是非圆形形状，不限于上述形状；只要保持部件12能够可旋转地保持轴形成部件10，该形状可以是其他形状。保持部件20可以具有任何形状，只要保持部件能够与辊轴50的端部接合并具有互补的形状即可。
[0060]图12是示出了使用本发明的制造方法和成型模具成型的轴的一个实施例的透视图。在图12中，辊轴50在轴向方向的一个端部是形成为图9所示非圆形形状的轴端部31，但是另一端与齿轮部32—体成型。在由保持部件20保持的轴形成部件10 (辊轴50)的轴向方向右轴端和左轴端的形状可以不相同。即使在右轴端形状和左轴端形状如图12所示那样不同时也没有问题。为此，齿轮部32能够与轴一体成型，传统上该齿轮部作为另外的部件安装在轴上。
[0061](示例性实施例1至示例性实施例4)
[0062]表I分别示出了使用本发明的模具(图1示出的模具40)成型的辊轴50所用的树脂材料和成品的尺寸。
[0063]表I
[0064]
示例性实示例性实示例性实示例性实
比较例
施例I 施例2 施例3 施例4
树脂材料_HIPS HIPS \BSPC_PC+ABS
轴径 mm__
轴长度 mm250_ 250_ 250_ 250_ 250_
辊接合部的直径
ψ6 ψ6 ψ6 ψ6 ψ6 mm______
粮接合部的数量 5_5_5_5_5_
辊圆度 μηι5024192123
轴部的分型线台
0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 阶 μιη______
辊接合部的分型
0.05 0.008 0.005 0.009 0.009 线台阶μηι______
[0065]在表I中，比较例是用常规模具和制造方法形成的示例，辊轴在不被旋转驱动的条件下成型。示例性实施例1至示例性实施例4示出了使用本发明的模具和制造方法成型的棍轴的结果。在表I中，HIPS是耐冲击聚苯乙烯,ABS是丙烯腈丁二烯苯乙烯,PC是聚碳酸酯。
[0066]在比较例中，相当于轴部中分型线台阶的分型线台阶不仅在轴部中形成，而且在要压配合且接合橡胶辊的部分形成，因此在安装橡胶辊之后圆度劣化。
[0067]另一方面，在示例性实施例1至示例性实施例4中，与Φ 7的轴部的分型线台阶相t匕，在辊接合部中的分型线台阶被去除或修平。由此，分型线台阶减小，与传统示例相比，在压配合且接合橡胶辊之后的圆度好的多。
[0068]如表I所示，已经证实，与传统示例相比，使用本发明的模具和制造方法制造的辊轴在部件精度和部件功能方面都很优异。
[0069](示例性实施例5至示例性实施例9)
[0070]表2分别示出了使用本发明的模具(图1示出的模具40)成型的辊轴50所用的树脂材料和成品的尺寸。
[0071]表2
[0072]
示例性实施示例性实施示例性实施示例性实施示例性实施
_例5_例6_例7_例8_例9_
PPO+PS+G
树脂材料 PC+GF50 PBT+GF30 PPS+GF50 I CP+GF50__MO____
轴径 mmφ7φ7φ7φ7φ7
轴长度 mm2S0250250250250
辊接合部的直径
ψ6 ψ6 ψ6 ψ6 ψ6mm______
辊接合部的数量 5_5_5_5_5_
辊圆度μηι_21_19_25_24_24_
轴部的分型线台阶
0,04 0.04 0,04 0.1 0.04μηι______
辊接合部的分型线
0.005 0.004 0.007 0.006 0.007台阶μηι______
[0073]在表2中，示例性实施例5至示例性实施例9的材料类型全都不同，玻璃填料增强材料填充在所用的所有树脂材料中，以增强辊轴的刚性。
[0074]作为使用本发明的模具和制造方法成型每种材料的结果，与表I描述的不具有增强材料的树脂材料相比，通过各种类型的玻璃填料增强的树脂制部件精度提高。
[0075]特别地，示例性实施例6可以在辊接合部的圆度和辊接合部的台阶方面达到与橡胶辊接合到金属轴上的部件同等的品质和精度。
[0076]此外，在辊轴是由填充了玻璃填料增强材料的树脂材料成型的情况下，使轴形成部件旋转而不会产生问题，并且，分型线(PL)台阶能够被去除或修平。
[0077]在表2中，PPO表示改性聚苯醚，PS表示聚苯乙烯，PBT表示聚对苯二甲酸丁二醇酯，PPS表示聚苯硫醚，LCP表示液晶聚合物。此外，GF30和GF50分别表示玻璃填料的混合比例(% )。
[0078](示例性实施例10至示例性实施例13)
[0079]表3分别示出了使用本发明的模具(图1示出的模具40)并具有图12所示一体成型在轴向方向一个端部的齿轮部32的辊轴50所用的树脂材料和成品的尺寸。
[0080]表 3
[0081]
示例性实施示例性实施示例性实施示例性实施
_例 10_例 11_例 12_例 13_
轴材料_POM_PC+GF50 PPS+GF50 LCP+GF50
轴径 mmφ7φ7φ7φ7
轴长度 mm250250250250
齿轮材料_POM_POM_POM_POM_
辊接合部直径mm φ6ψ6ψ6ψ6
辊接合部的数量 7_7_7_7_
轴直度 mm0.120.040.070.06
辊圆度μηι_35_Γ7_21_20_
轴部的分型线台阶
O05 0.04 0.07 0.04μηι_____
辊接合部的分型线台
0.009 0.005 0,006 0.006阶 μιη_____
[0082]在表3示出的每个示例性实施例中，小的注射单元安装在模具上，进行双色成型。
[0083]在表3中，示例性实施例10是所有部分用POM(聚甲醛)材料成型的示例。与其他树脂相比，POM树脂具有大的成型收缩率。由于该影响，轴和辊接合部的精度变得劣化。
[0084]另一方面，在示例性实施例11至示例性实施例13的栏中，示出了辊轴的结果，其中，使用填充了玻璃填料增强材料的材料来成型轴，并且使用POM材料仅成型齿轮部32。示例性实施例11至示例性实施例13示出的结果是，轴和辊接合部的精度几乎能够满足标准。
[0085]此外，齿轮部32的形状精度几乎与示例性实施例10至示例性实施例13的任何一个辊轴相同，并满足标准。
[0086]在表3中，PPS是聚苯硫醚，LCP是液晶聚合物。
[0087]在上述示例性实施例中，玻璃填料用作增强树脂的填料，但是也可以通过填充碳纤维、云母和板状填料到树脂中增强树脂。此外，这些填料也可以与其他填料组合地使用。
[0088]从上述示例性实施例1至13可理解，在辊接合部6处的分型线台阶为10 μ m以下，在除辊接合部6之外的轴部5处的分型线台阶为30 μ m以上。
[0089]尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解本发明不限于所公开的示例性实施例。随附权利要求的范围应给予最广义的解释，以涵盖所有修改、等同的结构和功能。
【权利要求】
1.一种成型模具，用于在其中成型树脂制的辊轴，该成型模具包括: 型腔，用于在其中成型辊轴；和 保持部件，其作为型腔的一部分，设置在型腔的端部，并成型辊轴轴向方向的两个端部， 其中，保持部件能围绕在型腔中成型的辊轴的轴线旋转。
2.根据权利要求1所述的成型模具，其中，保持部件包括在轴向方向可动的滑动部件。
3.根据权利要求1所述的成型模具，其中，保持部件包括小齿轮，并且，通过该小齿轮与随着成型模具打开操作而同步移动的齿条轴螺纹啮合，保持部件旋转，从而使辊轴旋转。
4.根据权利要求1所述的成型模具，其中，型腔由第一板和第二板形成，该第一板具有成型面，用于成型可形成分型线台阶的至少一部分，该第二板具有成型面，用于成型期望尽可能减小分型线台阶的部分；并且，成型模具包括弹簧，用于通过开模操作而移动第一板。
5.根据权利要求1所述的成型模具，其中，保持部件具有与辊轴的轴端形状互补的形状。
6.一种用于使用成型模具制造树脂制辊轴的方法，包括: 将树脂注入成型模具的型腔中并成型辊轴；和 在结束注射成型之后，使在模具中成型的辊轴围绕成型的辊轴的轴线旋转。
7.一种树脂制辊轴，包括多个轴部和设置在各轴部之间的辊接合部，其中，辊接合部的台阶为10 μ m以下，轴部的台阶为30 μ m以上。
8.根据权利要求7所述的树脂制辊轴，其中，树脂制辊轴在轴端部具有齿轮部或非圆形形状。
9.根据权利要求8所述的树脂制辊轴，包括通过选自以下材料组成的组中的任何材料增强的树脂:玻璃填料、碳纤维、云母和板状填料，其中，形成在轴端部的齿轮部由POM材料制成。
【文档编号】B29C45/26GK104210066SQ201410228905
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2013年6月3日
【发明者】村尾仁, 新井隆, 东山健儿 申请人:佳能株式会社