説明

射出成形機の関節部構造

【課題】固体潤滑剤ペレット埋設に代わる摩耗対策が講じられた射出成形機の関節部構造を提供することを課題とする。
【解決手段】筒状の第1部材41の内周面並びに軸状の第2部材42の外周面には、Ni成分10〜40質量%と、Sn成分3〜10質量%と、P成分0.1〜4質量%と、固体潤滑剤成分1〜10質量%と、残部Cu成分とからなる固体潤滑剤分散銅系焼結層45、46が形成されている。
【効果】固体潤滑剤分散銅系焼結層には、微細な固体潤滑剤の粒子が分散され、この固体潤滑剤の粒子が潤滑作用を発揮する。固体潤滑剤は、1〜10質量%と添加量が少量であって、且つ焼結層に分散させたので、焼結層から脱落して飛散する心配は殆ど無い。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は射出成形機の駆動系に配置される関節部構造に関する。
【背景技術】
【0002】
射出成形機の発達はめざましく、近年では、CD(コンパクトディスク)などのためのディスク基板の成形が可能な機種が実用化されている。
ただし、ディスク基板の成形では、数秒(4秒以下)で1サイクルというハイサイクル成形が行われ、射出成形機の駆動系に配置される関節部構造における使用条件は厳しいものとなる。
【0003】
射出成形機には型締装置が必須であり、この型締装置は各種の形態が実用化されているが、その1つにトグル式型締装置がある。トグル式型締装置は、てこの原理が適用できるトグルリンク機構を主要素とするため、小さな駆動源で大きな型締力を得ることができ、好んで採用される。
トグル式型締装置は、多数の関節部を有し、ハイサイクル成形ではこれらの関節部に大きな負荷が作用するとともに、いわゆる関節運動の回数が多くなるため、結果として摩耗が激しくなる。
【0004】
そこで、従来、摩耗対策として固体潤滑剤ペレットを埋設した構造が提案されてきた(例えば、特許文献1参照。)。
【特許文献1】特開昭62−142061号公報(第5図)
【0005】
特許文献1を次図に基づいて説明する。
図7は従来の技術の基本構成を説明する図であり、筒状の第1部材101に、軸状の第2部材102が挿入されている関節部構造100において、第1部材101に複数の穴103が開けられ、これらの穴103に円柱状の固体潤滑剤104が埋め込まれている。
これらの固体潤滑剤104が第2部材102に接触し、潤滑作用を発揮する。
すなわち、第1部材101の内周面で負荷を負担し、固体潤滑剤104で潤滑作用を発揮するため、関節部構造100は、ハイサイクル成形に好適である。
【0006】
しかし、固体潤滑剤104は、摩耗作用で剥離し、微細な粉になる。この粉が周辺に飛散するため、防塵対策を講じる必要があり、クリーンハウス内での使用は制限される。
【0007】
そこで、固体潤滑剤ペレット埋設に代わる構造が提案されてきた(例えば、特許文献2参照。)。
【特許文献2】特開2003−236653公報(図2)
【0008】
特許文献2を次図に基づいて説明する。
図8は従来の技術の基本構成を説明する別の図であり、筒状の第1部材111に、軸状の第2部材112が挿入されている関節部構造110において、第2部材112の外周面にダイヤモンドライク・カーボン膜113が被覆されている。
ダイヤモンドライク・カーボン膜113は、耐摩耗性に優れており、微細な粉が飛散する心配は無い。
【0009】
しかし、ダイヤモンドライク・カーボン膜113は、プラズマ法で成膜するため、製造コストが嵩む。プラズマ法で得られる膜厚は、数μm〜数十μmに限られる。耐摩耗性に優れていても摩耗は進行するため、数十μm程度の膜厚では、使用可能な時間が短く、度々第2部材112を交換する必要がある。この結果、運転コストも嵩むことになる。
そこで、固体潤滑剤やダイヤモンドライク・カーボン膜に代わる摩耗対策が求められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、固体潤滑剤ペレット埋設やダイヤモンドライク・カーボン膜に代わる摩耗対策が講じられた射出成形機の関節部構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
請求項1に係る発明は、筒状の第1部材と、この第1部材に挿入される軸状の第2部材とからなり、射出成形機の駆動系に配置される関節部構造において、
前記第1部材の摺動面には、Ni成分10〜40質量%と、Sn成分3〜10質量%と、P成分0.1〜4質量%と、固体潤滑剤成分1〜10質量%と、残部Cu成分とからなる固体潤滑剤分散銅系焼結層が形成され、
第2部材の摺動面にも、Ni成分10〜40質量%と、Sn成分3〜10質量%と、P成分0.1〜4質量%と、固体潤滑剤成分1〜10質量%と、残部Cu成分とからなる固体潤滑剤分散銅系焼結層が形成されていることを特徴とする。
【0012】
請求項2に係る発明では、焼結層は、前記成分に加えてFe成分を50質量%以下含有していることを特徴とする。
【0013】
請求項3に係る発明では、固体潤滑剤分散銅系焼結層は、真空含浸法により、潤滑油が含浸されていることを特徴とする。
【0014】
請求項4に係る発明では、第2部材の摺動面は、軸の外周面の全部又は一部に設けられていることを特徴とする。
【0015】
請求項5に係る発明では、第2部材には、軸の端面から摺動面まで潤滑油を供給することができる給油通路が設けられていることを特徴とする。
【0016】
請求項6に係る発明では、第1の部材はリンク機構のブッシュであり、第2部材はリンク機構のピンであることを特徴とする。
【0017】
請求項7に係る発明は、固体潤滑剤成分が、黒鉛であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
請求項1に係る発明では、射出成形機の関節部を構成する筒状の第1部材の摺動面及び軸状の第2部材の摺動面に、固体潤滑剤分散銅系焼結層を形成した。
固体潤滑剤分散銅系焼結層には、微細な固体潤滑剤の粒子が分散され、この固体潤滑剤の粒子が潤滑作用を発揮する。固体潤滑剤成分は、1〜10質量%と添加量が少量であって、且つ焼結層に分散させたので、焼結層から脱落して飛散する心配は殆ど無い。
【0019】
また、焼結層はその厚さが自由に選べるために、寿命を考量した任意の厚さに設定することができる。
さらには、銅は鉄に比較して熱伝導率が格段に高く、摩擦熱を発散して自己の温度を下げる作用を発揮する。第1部材の摺動面及び第2部材の摺動面に銅系焼結層を形成し、銅系焼結層の厚さが2倍になったため、摩擦熱の発散する能力は2倍となり、摺動面の温度を下げることができる。
【0020】
なお、ニッケル(Ni)成分は、主成分をなす銅(Cu)成分中に拡散して焼結合金層の耐摩耗性並びに地の強度の向上に寄与する。また、ニッケル成分は焼結時に第1部材の表面又は第2部材の表面に拡散して、その界面を合金化し、焼結合金層の第1部材又は第2部材への密着強度を増大させると共に燐(P)成分と一部合金化してニッケル・燐合金を形成し、界面で上記ニッケル成分の拡散による合金化と相俟って焼結合金層を第1部材又は第2部材へ強固に密着一体化させる作用をなす。
【0021】
さらに、ニッケル成分は焼結時に銅成分中に拡散する際、焼結合金層に空隙を形成して多孔性を増大させる効果がある。配合量が10質量%未満では上述した効果が得られず、また40質量%を超えて配合しても上記効果が頭打ちとなるため、ニッケル成分の配合量は10〜40質量%が適当である。
【0022】
錫(Sn)成分は、主成分をなす銅成分と合金化して青銅を形成し、焼結合金層の地の強度、靱性、機械的強度及び耐摩耗性の向上に寄与すると共に、ニッケル成分とともに焼結合金層の多孔性を増大させる効果を有する。配合量が3質量%未満では上述した効果が充分に発揮されず、10質量%を超えて配合すると焼結性に悪影響を及ぼす。そのため、錫成分の配合量は3〜10質量%が適当である。
【0023】
燐(P)成分は、主成分をなす銅成分と、また成分中のニッケル成分と一部合金化して焼結合金層の地の強度を高めると共に、耐摩耗性の向上に寄与する。また、燐は、それ自身還元力が強いため、第1部材の表面又は第2部材の表面を還元作用により浄化し、前述したニッケル成分が第1部材の表面又は第2部材の表面へ拡散することによる合金化を助長する効果がある。配合量が0.1質量%未満では上述した効果が充分に発揮されず、4質量%を超えて配合すると強度に悪影響を及ぼす。そのため、燐成分の配合量は0.1〜4質量%が適当である。
【0024】
固体潤滑剤成分は、黒鉛を原則とするが、MoS(二硫化モリブデン)、WS、BNの一種又は混合物であってもよい。固体潤滑剤成分を含めることで、潤滑性を高めることができることは言うまでもない。ただし、1質量%未満では期待した潤滑性が得られない。また、10質量%を超えると、焼結性及び第1・第2部材との密着性に問題が起こると共に、軟らかい固体潤滑剤成分が過多となって焼結層の機械的強度を低下させる。そこで、黒鉛に代表される固体潤滑剤成分は1〜10質量%の範囲で添加することにする。
【0025】
請求項2に係る発明では、焼結層は、前記成分に加えてFe成分を50質量%以下含有している。
鉄成分は、主成分をなす銅成分と固溶しないが合金中に分散して、特に地の強度を高める効果がある。加えて、焼結時に銅成分の一部が鉄成分に拡散する際、焼結体の多孔性を増大する効果がある。
一般に、鉄成分は燐成分の存在下において燐成分と合金化して硬い鉄−燐合金を析出する傾向を示すが、本発明においては成分中のニッケル成分がその合金化を抑制する作用を発揮するため、50質量%までの比較的多量の配合が可能となる。
【0026】
請求項3に係る発明では、固体潤滑剤分散銅系焼結層は、真空含浸法により、潤滑油が含浸されていることを特徴とする。含浸させた潤滑油が潤滑作用を発揮する。固体潤滑剤と協働して円滑な潤滑作用を発揮する。潤滑油を含浸した分だけ、固体潤滑剤の添加量を減少させることも可能となる。
【0027】
請求項4に係る発明では、第2部材の摺動面は、軸の外周面の全部又は一部に設けられていることを特徴とする。軸の外周面の全部に焼結層を形成する場合は、焼結処理が容易になり、製造コストを圧縮することができる。また、軸の外周面の一部に焼結層を形成する場合は、焼結原料を節約することができ、地球資源の有効活用を促すことができる。
【0028】
請求項5に係る発明では、第2部材には、軸の端面から摺動面まで潤滑油を供給することができる給油通路が設けられていることを特徴とする。潤滑油は摺動面で潤滑作用を発揮する。固体潤滑剤と協働して円滑な潤滑作用を発揮する。潤滑油を含浸した分だけ、固体潤滑剤の添加量を減少させることも可能となる。
【0029】
請求項6に係る発明では、第1の部材はリンク機構のブッシュであり、第2部材はリンク機構のピンであることを特徴とする。すなわち、トグル式型締装置に本発明を適用することにより、トグル式型締装置に良好な摩耗対策を講じることができ、トグル式型締装置の長寿命化並びに製造コストの低減を図ることができる。
【0030】
請求項7に係る発明では、固体潤滑剤成分は、黒鉛であることを特徴とする。黒鉛は入手が容易であって、安価であり、且つ良好な潤滑作用を発揮するため、好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0031】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係る関節部構造を有するトグル式型締装置の側面図であり、トグル式型締装置10は、固定盤11と、この固定盤11に対向して配置する圧受盤12と、圧受盤12と固定盤11とに渡したタイバー13、13と、これらのタイバー13、13に沿って移動する可動盤14と、この可動盤14を駆動するトグルリンク機構20とからなる。
【0032】
トグルリンク機構20は、圧受盤12にピン21、21を介して連結された第1リンク22、22と、これらの第1リンク22、22にピン23、23を介して連結された第2リンク24、24と、これらの第2リンク24、24を可動盤14に連結するピン25、25と、第1リンク22、22の途中に連結されている第3リンク26、26と、これらの第3リンク26、26に連結するクロスヘッド29と、このクロスヘッド29に嵌合されたナット27にねじ結合しているねじ軸28とからなる。
【0033】
ねじ軸28を回すと、ナット27が図左へ移動し、第1リンク22と第2リンク24とがIの字からVの字に変わり、この結果、可動盤14が図左へ移動する。次に、ナット27を図右へ移動させれば、第1リンク22と第2リンク24とがVの字からIの字に変わり可動盤14は図右へ移動する。
【0034】
この際に、可動盤14はタイバー13、13で案内されるが、タイバー13、13に曲げ力が加わることは好ましくない。そこで、可動盤14の下部にスライダ30を設け、このスライダ30を受け板31に載せてスライドさせる構造を採用する。可動盤14の荷重はスライダ30を介して受け板31で支承されるため、タイバー13、13に曲げ力が作用する心配は無い。
【0035】
図2は図1の2矢視図であり、ねじ軸28は、プーリ32、ベルト33、プーリ34を介して電動機35で駆動される。また、圧受盤12と第1リンク22とを連結するピン21は第1関節部37の要部となり、第1リンク22と第2リンク24とを連結するピン23は第2関節部38の要部となり、第2リンク24と可動盤14とを連結するピン25は第3関節部39の要部となり、第1〜第3関節部37〜39により、第1リンク22や第2リンク24は図面表裏方向へスイング可能となり、いわゆる関節運動を実施させることができる。
【0036】
第1〜第3関節部37〜39の構成は基本的に同一である。そこで、第3関節部39を例に詳細を、次図で説明する。
図3は図2の3部拡大断面図であり、第3関節部39は、筒状の第1部材41、41と、これらの第1部材41、41に挿入される軸状の第2部材42とからなり、第1部材41、41は具体的にはトグルリンク機構のブッシュであり、第2部材42は具体的にはトグルリンク機構のピン(図2、符号25)である。
【0037】
そして、第2部材42には、軸の端面から摺動面まで潤滑油を供給することができる給油通路43、43が設けられている。44、44は可動盤14へ第2部材42を固定するロックボルトである。
【0038】
図4は図3の4−4線断面図である。ただし、分かり易くするために、第1部材41と第2部材42とは分けて描いた。
筒状の第1部材41の内周面には、Ni成分10〜40質量%と、Sn成分3〜10質量%と、P成分0.1〜4質量%と、固体潤滑剤成分1〜10質量%と、残部Cu成分とからなる固体潤滑剤分散銅系焼結層45が形成されている。さらには、50質量%を限度にFe成分を含有させることができる。
固体潤滑剤分散銅系焼結層45の厚さは1mm程度が望ましい。
【0039】
また、軸状の第2部材42の外周面にも、Ni成分10〜40質量%と、Sn成分3〜10質量%と、P成分0.1〜4質量%と、固体潤滑剤成分1〜10質量%と、残部Cu成分とからなる固体潤滑剤分散銅系焼結層46が形成されている。さらには、50質量%を限度にFe成分を含有させることができる。
固体潤滑剤分散銅系焼結層46の厚さは1mm程度が望ましい。
【0040】
固体潤滑剤分散銅系焼結層45、46の組成は次の理由で決定した。
先ず、ニッケル(Ni)成分は、主成分をなす銅成分中に拡散して焼結合金層の耐摩耗性並びに地の強度の向上に寄与する。また、ニッケル成分は焼結時に第1部材の表面又は第2部材の表面に拡散して、その界面を合金化し、焼結合金層の第1部材又は第2部材への密着強度を増大させると共に燐(P)成分と一部合金化してニッケル・燐合金を形成し、界面で上記ニッケル成分の拡散による合金化と相俟って焼結合金層を第1部材又は第2部材へ強固に密着一体化させる作用をなす。
【0041】
さらに、ニッケル成分は焼結時に銅成分中に拡散する際、焼結合金層に空隙を形成して多孔性を増大させる効果がある。配合量が10質量%未満では上述した効果が得られず、また40質量%を超えて配合しても上記効果が頭打ちとなるため、ニッケル成分の配合量は10〜40質量%が適当である。
【0042】
錫(Sn)成分は、主成分をなす銅成分と合金化して青銅を形成し、焼結合金層の地の強度、靱性、機械的強度及び耐摩耗性の向上に寄与すると共に、ニッケル成分とともに焼結合金層の多孔性を増大させる効果を有する。配合量が3質量%未満では上述した効果が充分に発揮されず、10質量%を超えて配合すると焼結性に悪影響を及ぼす。そのため、錫成分の配合量は3〜10質量%が適当である。
【0043】
燐(P)成分は、主成分をなす銅成分と、また成分中のニッケル成分と一部合金化して焼結合金層の地の強度を高めると共に、耐摩耗性の向上に寄与する。また、燐は、それ自身還元力が強いため、第1部材の表面又は第2部材の表面を還元作用により浄化し、前述したニッケル成分が第1部材の表面又は第2部材の表面へ拡散することによる合金化を助長する効果がある。配合量が0.1質量%未満では上述した効果が充分に発揮されず、4質量%を超えて配合すると強度に悪影響を及ぼす。そのため、燐成分の配合量は0.1〜4質量%が適当である。
【0044】
固体潤滑剤成分は、黒鉛を原則とするが、MoS(二硫化モリブデン)、WS、BNの一種又は混合物であってもよい。固体潤滑剤成分を含めることで、潤滑性を高めることができることは言うまでもない。ただし、1質量%未満では期待した潤滑性が得られない。また、10質量%を超えると、焼結性及び第1・第2部材との密着性に問題が起こると共に、軟らかい固体潤滑剤成分が過多となって焼結層の機械的強度を低下させる。そこで、黒鉛に代表される固体潤滑剤成分は1〜10質量%の範囲で添加することにする。
【0045】
また、焼結層には上記成分に加えて鉄(Fe)成分を含有させることもできる。
鉄成分は、主成分をなす銅成分と固溶しないが合金中に分散して、特に地の強度を高める効果がある。加えて、焼結時に銅成分の一部が鉄成分に拡散する際、焼結体の多孔性を増大する効果がある。
一般に、鉄成分は燐成分の存在下において燐と合金化して硬い鉄−燐合金を析出する傾向を示すが、本発明においては成分中のニッケル成分がその合金化を抑制する作用を発揮するため、50質量%までの比較的多量の配合が可能となる。
【0046】
次に、固体潤滑剤分散銅系焼結層45、46の製造方法を説明する。なお、固体潤滑剤分散銅系焼結層45、46は鉄成分を含まない銅系焼結層と、鉄成分を含む銅系焼結層の2種類が適用できる。鉄成分を含まない固体潤滑剤分散銅系焼結層を便宜的に「銅A系焼結層」と呼び、鉄成分を含む固体潤滑剤分散銅系焼結層を便宜的に「銅B系焼結層」と呼ぶことにする。
【0047】
○銅A系焼結層の製造方法:
Cu粉末に、Ni粉末10〜40質量%と、Sn粉末3〜10質量%と、燐銅合金(P14.5%を含む)粉末のP成分0.1〜4質量%と、固体潤滑剤粉末1〜10質量%と、必要であればバインダーを添加しV型ミキサーで所定時間混合して混合粉末を作製する。
【0048】
得られた混合粉末を金型に装填し、成形圧力2000〜7000kg/cmで成形して所定の内径、外径及び長さを有する円筒状の成形圧粉体を作製する。
得られた成形圧粉体を、筒状の第1部材の内周面又は軸状の第2部材の外周面に、嵌合したのち、中性又は還元性雰囲気に調整された加熱炉内に置き、800〜1000℃の温度で20〜90分間焼結して、銅A系焼結層を得る。銅A系焼結層は、機械加工を施して所定の厚さ(1mm)に仕上げる。
【0049】
得られた銅A系焼結層は、真空含浸法により、5〜20容量%の割合で潤滑油を含浸させることが望ましい。含浸させた潤滑油が潤滑作用を発揮する。固体潤滑剤と協働して円滑な潤滑作用を発揮する。潤滑油を含浸した分だけ、固体潤滑剤の添加量を減少させることも可能となる。
【0050】
○銅B系焼結層の製造方法:
Cu粉末に、Ni粉末10〜40質量%と、Sn粉末3〜10質量%と、燐銅合金(P14.5%を含む。)粉末のP成分0.1〜4質量%と、固体潤滑剤粉末1〜10質量%と、50質量%以下のFe粉末と、必要であればバインダーを添加しV型ミキサーで所定時間混合して混合粉末を作製する。
【0051】
得られた混合粉末を金型に装填し、成形圧力2000〜7000kg/cmで成形して所定の内径、外径及び長さを有する円筒状の成形圧粉体を作製する。
得られた成形圧粉体を、筒状の第1部材の内周面又は軸状の第2部材の外周面に、嵌合したのち、中性又は還元性雰囲気に調整された加熱炉内に置き、800〜1000℃の温度で20〜90分間焼結して、銅B系焼結層を得る。銅B系焼結層は、機械加工を施して所定の厚さ(1mm)に仕上げる。
【0052】
得られた銅B系焼結層は、真空含浸法により、5〜20容量%の割合で潤滑油を含浸させることが望ましい。含浸させた潤滑油が潤滑作用を発揮する。固体潤滑剤と協働して円滑な潤滑作用を発揮する。潤滑油を含浸した分だけ、固体潤滑剤の添加量を減少させることも可能となる。
【0053】
以上の構成からなる第1部材41に第2部材42を組合わせ、摩耗試験を実施して、この組合わせでの効果を確かめた。そのときの試験の詳細を次に説明する
【0054】
(実験例)
本発明に係る実験例を以下に述べる。なお、「実験1」は実機による摩耗試験、「実験2」はベンチテストによる揺動摩耗試験であるが、本発明はこれらの実験例に限定されるものではない。
【0055】
○実験1の共通条件:
・固体潤滑剤分散銅A系焼結層(銅A系焼結層)の組成:表1に示す。
・固体潤滑剤分散銅B系焼結層(銅B系焼結層)の組成:表1に示す。
【0056】
【表1】

【0057】
○比較例1:
・第1部材(ブッシュ):内径60mm。固体潤滑剤埋込み高力黄銅。摺動面に焼結層無し。
・第2部材(ピン):外径60mm。SCM440鋼。表面に高周波焼入れ。摺動面に焼結層無し。
【0058】
○比較例2:
・第1部材(ブッシュ):出来上がり内径60mm。S45C鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅A系焼結層形成。焼結層の厚さ1mm。
・第2部材(ピン):外径60mm。SCM440鋼。表面に高周波焼入れ。摺動面に焼結層無し。
【0059】
○比較例3:
・第1部材(ブッシュ):出来上がり内径60mm。S45C鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅A系焼結層形成。焼結層の厚さ1mm。
・第2部材(ピン):出来上がり外径60mm。SCM440鋼。表面にSiC共析無電解ニッケルめっき膜被覆。
【0060】
○実施例1:
・第1部材(ブッシュ):出来上がり内径60mm。S45C鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅A系焼結層形成。焼結層の厚さ1mm。
・第2部材(ピン):出来上がり外径60mm。SCM440鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅A系焼結層形成。焼結層の厚さ1mm。
【0061】
○実施例2:
・第1部材(ブッシュ):出来上がり内径60mm。S45C鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅B系焼結層形成。焼結層の厚さ1mm。
・第2部材(ピン):出来上がり外径60mm。SCM440鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅B系焼結層形成。焼結層の厚さ1mm。
【0062】
○実施例3:
・第1部材(ブッシュ):出来上がり内径60mm。S45C鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅A系焼結層形成。焼結層の厚さ1mm。
・第2部材(ピン):出来上がり外径60mm。SCM440鋼。摺動面に固体潤滑剤分散銅B系焼結層形成。焼結層の厚さ1mm。
【0063】
○実験1での摩耗試験条件:
・使用した試験設備:射出成形機(日精樹脂工業(株)製NEX50)
・ショット回数:300万ショット
・潤滑:5000ショット当たり0.05cmの潤滑油を供給。
・試験対象の関節部の数:8
【0064】
射出成形を300万ショット行って、第1部材と第2部材とにおける摩耗量を計測した。摩耗量(範囲)は複数の関節部における最大、最小から求め、摩耗量(平均値)は、複数の関節部を平均化した。この計測結果を次表に示す。
【0065】
【表2】

【0066】
比較例1〜3では、第2部材の摩耗量に比較して第1部材の摩耗量が格段に大きい。これは、第2部材が硬すぎるためと考えられる。この点、実施例1〜3は、第2部材の摩耗量は比較例と大差が無く、第1部材の摩耗量が小さくなった。
第1部材のみ、又は第2部材のみを比較するよりも、第1部材の摩耗量(平均値※1)と第2部材の摩耗量(平均値※2)を合計して得た摩耗量の合計(※1+※2)で評価することとした(実験2も同様)。
【0067】
図5は実験1での摩耗量の合計を示すグラフであり、摩耗量の合計は、第1部材の摩耗量と第2部材の摩耗量の合計、すなわち、表2の最下行をグラフ化したものである。
比較例1〜3中、最も結果のよい比較例3は、摩耗量の合計が97μmであった。
一方、実施例1〜3中、最も結果が悪かった実施例1は、摩耗量の合計が47μmであった。したがって、比較例1〜3に比較して、実施例1〜3の摩耗量(合計値)は1/2以下であった。
【0068】
このように、第1部材と第2部材の両方の摺動面に固体潤滑剤分散銅系焼結層(銅A系焼結層又は銅B系焼結層)を形成した実施例1〜3は、耐摩耗性が十分に高まることが確認できた。
また、第1部材に銅B系焼結層を形成し、第2部材にも銅B系焼結層を形成した実施例2が最良であったことから、鉄(Fe)成分を含有させた方が耐摩耗性が高まることが確認できた。
【0069】
以上の実験1は、関節部の数が8である型締装置を備える射出成形機で実施したため、関節部の部位によっては揺動角度が小さい。そのため、揺動角度が大きい関節部については、実験1の結果が適用できない虞がある。
そこで、揺動角度を90°(一律)にした揺動摩耗試験を実験2で実施することにした。
【0070】
○実験2の共通条件:
・固体潤滑剤分散銅A系焼結層(銅A系焼結層)の組成:実験1と同じ(表1参照)
・固体潤滑剤分散銅B系焼結層(銅B系焼結層)の組成:実験1と同じ(表1参照)
・第1部材:ブッシュとして一般構造用炭素鋼鋼管(JIS G 3444)又は機械構造用炭素鋼鋼管(JIS G 3445)を代用する。
・第2部材:ピンとして一般構造用炭素鋼鋼管(JIS G 3444)又は機械構造用炭素鋼鋼管(JIS G 3445)を代用する。
【0071】
○比較例4:
・第1部材(ブッシュ):内径60mm。固体潤滑剤埋込み高力黄銅。摺動面に焼結層無し。
・第2部材(ピン):外径60mm。SCM440鋼。表面に高周波焼入れ。摺動面に焼結層無し。
【0072】
○比較例5:
・第1部材(ブッシュ):ブッシュとして鋼製パイプを代用。摺動面に固体潤滑剤分散銅A系焼結層(銅A系焼結層)形成。焼結層の厚さ1mm。出来上がり内径60mm。
・第2部材(ピン):外径60mm。SCM440鋼。表面に高周波焼入れ。摺動面に焼結層無し。
【0073】
○比較例6:
・第1部材(ブッシュ):ブッシュとして鋼製パイプを代用。摺動面に固体潤滑剤分散銅A系焼結層(銅A系焼結層)形成。焼結層の厚さ1mm。出来上がり内径60mm。
・第2部材(ピン):出来上がり外径60mm。SCM440鋼。表面にSiC共析無電解ニッケルめっき膜被覆。
【0074】
○実施例4:
・第1部材(ブッシュ):ブッシュとして鋼製パイプを代用。摺動面に固体潤滑剤分散銅A系焼結層(銅A系焼結層)形成。焼結層の厚さ1mm。出来上がり内径60mm。
・第2部材(ピン):ピンとして鋼製パイプを代用。摺動面に固体潤滑剤分散銅A系焼結層(銅A系焼結層)形成。焼結層の厚さ1mm。出来上がり内径60mm。
【0075】
○実施例5:
・第1部材(ブッシュ):ブッシュとして鋼製パイプを代用。摺動面に固体潤滑剤分散銅B系焼結層(銅B系焼結層)形成。焼結層の厚さ1mm。出来上がり内径60mm。
・第2部材(ピン):ピンとして鋼製パイプを代用。摺動面に固体潤滑剤分散銅B系焼結層(銅B系焼結層)形成。焼結層の厚さ1mm。出来上がり内径60mm。
【0076】
○実施例6:
・第1部材(ブッシュ):ブッシュとして鋼製パイプを代用。摺動面に固体潤滑剤分散銅A系焼結層(銅A系焼結層)形成。焼結層の厚さ1mm。出来上がり内径60mm。
・第2部材(ピン):ピンとして鋼製パイプを代用。摺動面に固体潤滑剤分散銅B系焼結層(銅B系焼結層)形成。焼結層の厚さ1mm。出来上がり内径60mm。
【0077】
○実験2での揺動摩耗試験条件:
・試験機:ジャーナル揺動試験機
・揺動形態:第1部材(ブッシュ)固定、第2部材(軸)揺動
・潤滑:初期グリス塗布
・付与面圧:98N/mm
・摺動速度:7.8mm/秒
・揺動サイクル数:毎分5サイクル
・揺動角度:90°
・試験サイクル数:3万サイクル
【0078】
3万サイクルの繰返し試験を行って、第1部材及び第2部材の摩耗量を計測した。併せて、摩擦係数も測定した。
【0079】
【表3】

【0080】
下から2行目に示される摩擦係数は、比較例4〜6と実施例4〜6とで有意差がない。実施例は摩擦係数の点で、比較例より悪くなっていないことが確認できた。
【0081】
実験1と同じ理由で、第1部材の摩耗量(平均値※3)と第2部材の摩耗量(平均値※4)との合計(※3+※4)で摩耗量を評価する。
【0082】
図6は実験2での摩耗量の合計を示すグラフであり、摩耗量の合計は、第1部材の摩耗量と第2部材の摩耗量の合計、すなわち、表3の最下行をグラフ化したものである。
比較例4〜6よりも、実施例4〜6の摩耗量が小さいことが確認できた。
【0083】
第1部材と第2部材の両方の摺動面に固体潤滑剤分散銅系焼結層(銅A系焼結層又は銅B系焼結層)を形成した実施例4〜6は、揺動角度が90°であっても、耐摩耗性が十分に高まることが確認できた。
また、第1部材に銅B系焼結層を形成し、第2部材にも銅B系焼結層を形成した実施例5が最良であったことから、鉄(Fe)成分を含有させた方が耐摩耗性が高まることが確認できた。
【0084】
尚、本発明の関節部構造は、トグル式型締装置の他、射出機を金型へ進退させるリンク式射出機移動装置に適用することもできる。したがって、関節部構造は、射出成形機の駆動系に配置される関節部に広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【0085】
本発明は、射出成形機の駆動系に配置される関節部構造に好適である。
【図面の簡単な説明】
【0086】
【図1】本発明に係る関節部構造を有するトグル式型締装置の側面図である。
【図2】図1の2矢視図である。
【図3】図2の3部拡大断面図である。
【図4】図3の4−4線断面図である。
【図5】実験1での摩耗量の合計を示すグラフである。
【図6】実験2での摩耗量の合計を示すグラフである。
【図7】従来の技術の基本構成を説明する図である。
【図8】従来の技術の基本構成を説明する別の図である。
【符号の説明】
【0087】
20…トグルリンク機構、25…ピン、39…第3関節部(関節部構造)、41…第1部材、42…第2部材、43…給油通路、45…第1部材に形成した固体潤滑剤分散銅系焼結層、46…第2部材に形成した固体潤滑剤分散銅系焼結層。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
筒状の第1部材と、この第1部材に挿入される軸状の第2部材とからなり、射出成形機の駆動系に配置される関節部構造において、
前記第1部材の摺動面には、Ni成分10〜40質量%と、Sn成分3〜10質量%と、P成分0.1〜4質量%と、固体潤滑剤成分1〜10質量%と、残部Cu成分とからなる固体潤滑剤分散銅系焼結層が形成され、
第2部材の摺動面にも、Ni成分10〜40質量%と、Sn成分3〜10質量%と、P成分0.1〜4質量%と、固体潤滑剤成分1〜10質量%と、残部Cu成分とからなる固体潤滑剤分散銅系焼結層が形成されていることを特徴とする射出成形機の関節部構造。
【請求項2】
前記焼結層は、前記成分に加えてFe成分を50質量%以下含有していることを特徴とする請求項1記載の射出成形機の関節部構造。
【請求項3】
前記固体潤滑剤分散銅系焼結層は、真空含浸法により、潤滑油が含浸されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の射出成形機の関節部構造。
【請求項4】
前記第2部材の摺動面は、軸の外周面の全部又は一部に設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の射出成形機の関節部構造。
【請求項5】
前記第2部材には、軸の端面から前記摺動面まで潤滑油を供給することができる給油通路が設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の射出成形機の関節部構造。
【請求項6】
前記第1の部材はリンク機構のブッシュであり、前記第2部材はリンク機構のピンであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の射出成形機の関節部構造。
【請求項7】
前記固体潤滑剤成分が、黒鉛であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の射出成形機の関節部構造。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2009−285983(P2009−285983A)
【公開日】平成21年12月10日(2009.12.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−140780(P2008−140780)
【出願日】平成20年5月29日(2008.5.29)
【出願人】(000227054)日精樹脂工業株式会社 (293)
【出願人】(000103644)オイレス工業株式会社 (384)
【Fターム(参考)】