説明

溶融樹脂のプレス成形装置

【課題】インサート部材を確実に固定してインサート成形を可能とする溶融樹脂のプレス成形装置を提供する。
【解決手段】互いに対向して配置された固定型2及び可動型3を備え、これら固定型2及び可動型3で溶融樹脂を挟み込んでプレス成形する溶融樹脂のプレス成形装置1であって、固定型2に設けられ、溶融樹脂の充填に先立って固定型2の成形面に載置されるナットNを位置決めする位置決め具4と、当該位置決め具4に対向して可動型3に設けられ、当該可動型3の成形面に対して突没する方向に移動可能な押し当て具6と、を備え、型閉め前においては、押し当て具6が、可動型3の成形面から位置決め具4側に突出しており、型閉め時においては、押し当て具6が、位置決め具4に位置決めされたナットNに押し当てられた状態で可動型3の成形面に対して没する方向に移動することで、ナットNが固定される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、溶融樹脂を金型で挟み込んでプレス成形する溶融樹脂のプレス成形装置に関する。詳しくは、溶融樹脂内にインサート部材をインサートしてインサート成形する溶融樹脂のプレス成形装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、インサート成形をする方法としては、金型にインサート部材を設置できるように金型を加工し、そこにインサート部材を載置して成形する落とし込みという方法がある。また、インサート部材を固定する入れ子を作製し、この入れ子にインサート部材を固定したものを金型にはめ込み成形する方法がある。
【0003】
このような落とし込みや入れ子を金型にはめ込む方法は、インサートの際に手間がかかる。また、金型の立ち上がり部分や上型にインサートする場合にインサート部材が落下してしまい、インサートできない問題がある。また、入れ子をはめ込む金型を作製する場合には、金型の制作費が高くなるという問題もある。
【0004】
このため、インサート部材の固定位置近傍の金型に磁石を埋め込み、金型に埋め込まれた磁石の磁力でインサート部材を固定するようにした技術が開示されている(特許文献1参照)。この技術によれば、金型の立ち上がり部分や上型にもインサート部材を固定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平6−91657号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら特許文献1記載の技術では、高温成形により金型に埋め込まれた磁石の磁力が低下する場合があり、インサート部材の完全な固定ができない問題がある。また、インサート部材として磁石の磁力により固定可能な金属しか用いることができない問題がある。
【0007】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、インサート部材を確実に固定してインサート成形を可能とする溶融樹脂のプレス成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の溶融樹脂のプレス成形装置(例えば、後述のプレス成形装置1,1a)は、互いに対向して配置された第1の型(例えば、後述の固定型2)及び第2の型(例えば、後述の可動型3)を備え、これら第1の型及び第2の型で溶融樹脂を挟み込んでプレス成形する溶融樹脂のプレス成形装置であって、前記第1の型に設けられ、溶融樹脂の充填に先立って前記第1の型の成形面に載置されるインサート部材(例えば、後述のナットN)を位置決めする位置決め具(例えば、後述の位置決め具4)と、当該位置決め具に対向して前記第2の型に設けられ、当該第2の型の成形面に対して突没する方向に移動可能な押し当て具(例えば、後述の押し当て具6)と、を備え、型閉め前においては、前記押し当て具が、前記第2の型の成形面から前記位置決め具側に突出しており、型閉め時においては、前記押し当て具が、前記位置決め具に位置決めされたインサート部材に押し当てられた状態で前記第2の型の成形面に対して没する方向に移動することで、前記インサート部材が固定されることを特徴とする。
【0009】
本発明によると、インサート部材は、位置決め具を設けた第1の型と押し当て具との両方に、金型が挟み込む両側から押さえ付けられ、両側からしっかりと固定される。このため、インサート部材は、磁石の磁力により固定可能な金属でなくても固定される。したがって、インサート部材を確実に固定してインサート成形することができる。
【0010】
前記押し当て具を、前記第2の型から前記インサート部材側へ付勢する付勢手段を更に備えるとよい。
【0011】
本発明によると、押し当て具が付勢手段に付勢されているので、押し当て具は、インサート部材に押し当てられた後に、インサート部材に押し当てられた状態を維持しつつ第2の型の成形面に対して没する方向に移動することができる。またこのとき、インサート部材は位置決め具を設けた第1の型と押し当て具との両方にしっかりと固定された状態を保てる。
【0012】
前記インサート部材は、貫通孔を有し、前記位置決め具が前記インサート部材の貫通孔に差し込まれ、前記押し当て具が、前記インサート部材の貫通孔の開口を塞ぎつつ前記位置決め具に位置決めされたインサート部材に押し当てられた状態となることで、溶融樹脂の侵入を防止する樹脂侵入防止手段(例えば、後述の位置決め具4の周りのキャビティの成形面2a及び差込部6aの周りの押し当て具6の先端面)を構成するとよい。
【0013】
本発明によると、貫通孔を有するインサート部材を、確実に固定してインサート成形することができると共に、インサート部材の貫通孔の開口を塞いで貫通孔内に溶融樹脂が流入することを確実に防止することができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、インサート部材を確実に固定してインサート成形を可能とする溶融樹脂のプレス成形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施形態1に係る溶融樹脂を充填前のプレス成形装置を示す概略構成図である。
【図2】本発明の実施形態1に係る型閉め中に押し当て具がナットに押し当てられた状態のプレス成形装置を示す概略構成図である。
【図3】本発明の実施形態1に係る型閉め完了の状態のプレス成形装置を示す概略構成図である。
【図4】本発明の実施形態1及び従来技術に係る溶融樹脂の流動モデルを示す図である。
【図5】本発明の実施形態2に係る型閉め中に押し当て具がナットに押し当てられた状態のプレス成形装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
[実施形態1]
図1〜図3は、本実施形態に係る溶融樹脂のプレス成形装置1を示す概略構成図であり、図1は、溶融樹脂を充填前かつナットNを設置した状態を示し、図2は、型閉め中に押し当て具6がナットNに押し当てられた状態を示し、図3は、型閉め完了の状態を示す。
図1〜図3において、溶融樹脂のプレス成形装置1(以下、単にプレス成形装置1という)は、溶融樹脂を金型で挟み込んでプレス成形するもので、溶融樹脂内にインサート部材、ここでは貫通孔を有するナットNをインサートしてインサート成形を行う。
プレス成形装置1は、互いに対向して配置された第1の型である固定型2及び第2の型である可動型3を備え、固定型2及び可動型3で溶融樹脂を挟み込んでプレス成形する。下方に固定された固定型2に対し、上方に離間していた可動型3を接近させることでプレス成形を行う。このため、不図示であるが可動型3を固定型2に接近又は隔離させる駆動機構を備える。
【0017】
固定型2には、上部に開口した溶融樹脂を充填するキャビティの成形面2aに、上下方向の向きに貫通した貫通孔を有するナットNが載置される。固定型2には、上部に開口した溶融樹脂を充填するキャビティの成形面2aから上方向に突出し、ナットNの貫通孔の下側の口に差し込まれる位置決め具4が設けられている。位置決め具4は、円柱状をしており、ナットNの貫通孔径よりも小径であり、ナットNの貫通孔長さよりも短い。
ナットNの貫通孔の下側の口が位置決め具4に差し込まれることで、ナットNを固定型2に位置決めして、溶融樹脂の充填に先立って載置する。
ナットNが載置される固定型2のキャビティの成形面2aにおける位置決め具4周辺には、超低摩擦のコーティング5が施されている。このコーティング5により、後述のようにナットNが型閉め中に回転可能となる。
【0018】
可動型3は、下部に開口した溶融樹脂を充填するキャビティの成形面3aから押し当て具6が下方、すなわちナットN方向に位置決め具4に対向して突出する。押し当て具6は、ピン状で可動型3と別体であり、ナットN方向に突出する先端とは反対側の可動型3の内部の基端においてコイルスプリング7に接続されている。
押し当て具6は、固定型2に設置されたナットNに対向する先端に、ナットNの貫通孔の上側の口に差し込まれる差込部6aが設けられている。押し当て具6の先端の差込部6aはナットNの貫通孔径よりも小径であり、押し当て具6の外径はナットNの外径より小径かつ貫通孔径よりも大径である。差込部6aはナットNの貫通孔に所定長挿入される長さに設定される。
型閉めにより可動型3が固定型2に接近するように下降すると、型閉め中に押し当て具6は差込部6aをナットNの貫通孔の上側の口に差し込んだ状態でナットNに押し当てられることになる。なおこのとき、押し当て具6の差込部6aに差し込まれたナットNの貫通孔の上側の口は、差込部6aの周りの押し当て具6の先端面で塞がれた状態となる。またこの押し当て具6は、型閉め時に、位置決め具4に位置決めされたナットNに押し当てられた状態で可動型3の成形面3aに対して没する方向に移動することが可能となっている。つまり、押し当て具6は、可動型3の成形面3aに対して突没する方向に移動可能である。
なおこの型閉め時には、位置決め具4がナットNの貫通孔に差し込まれ、押し当て具6が、ナットNの貫通孔の開口を塞ぎつつ位置決め具4に位置決めされたナットNに押し当てられた状態となる。このため、位置決め具4に差し込まれたナットNの貫通孔の下側の口は、位置決め具4の周りのキャビティの成形面2aで塞がれ、差込部6aの周りの押し当て具6の先端面が、ナットNの貫通孔の上側の口を塞ぎつつナットNに押し当てられ、ナットNの貫通孔内へ溶融樹脂の流入を防止する本発明の樹脂侵入防止手段を構成する。
ピン状の押し当て具6は、差込部6aを有する先端とは反対側に、可動型3の内部に延びて基端を有しており、その基端においてコイルスプリング7に接続されている。コイルスプリング7は、押し当て具6に接続された側と反対側で可動型3に固定されている。このため、型閉め前は押し当て具6がナットNに押し当てられずコイルスプリング7が非圧縮状態であることから、押し当て具6はコイルスプリング7の付勢力を受けないでコイルスプリング7にぶら下がって保持される。一方、型閉め時には押し当て具6がナットNに押し当てられると共に可動型3が固定型2に接近してコイルスプリング7が圧縮状態となることから、押し当て具6はコイルスプリング7によってナットN方向へ付勢される。コイルスプリング7は、本発明の付勢手段を構成する。
【0019】
一方、可動型3内部には、押し当て具6を回転させるための動力伝達機構8が配置されている。動力伝達機構8は、可動型3内部で上下方向に並んだ歯を有するラックギヤ9と、ラックギヤ9と噛み合い可動型3の上下運動を水平軸回りの回転力に変換するピニオンギヤ10と、ピニオンギヤ10による水平軸回りの回転力を直交する鉛直軸回りの回転力に変換するベベルギヤ11,12と、ベベルギヤ12による鉛直軸回りの回転力を伝達するギヤ13,14,15,16,17と、を備える。この動力伝達機構8は、可動型3内部に配置されるが、ラックギヤ9を除いたものが可動型3以外の固定部に固定され可動型3とは一体的に移動することはない。
ラックギヤ9は、可動型3内部で上下方向に延びて上下方向に並んだ歯を有し、可動型3以外の固定部に固定された回転軸18に設けられたピニオンギヤ10と噛み合う。これにより、可動型3が固定型2に接近するように下降すると、ラックギヤ9が下方へ移動することによりピニオンギヤ10が回転し、回転軸18が水平軸回りの回転力を得ることができる。ピニオンギヤ10が設けられた回転軸18には、ベベルギヤ11が接続されている。ベベルギヤ11は、回転軸18の水平軸回りの回転力を、ベベルギヤ11に噛み合うベベルギヤ12で鉛直軸回りの回転力に変換する。ベベルギヤ12には、ギヤ13が噛み合っており、ギヤ13から更に連続して他のギヤ14,15,16,17が噛み合っている。
ここで、ギヤ13,15,17は、それぞれ押し当て具6を軸心に挿通させており、ギヤ13,15,17の挿通孔とギヤ13,15,17に挿通された各押し当て具6の外周面は、例えば水平断面視四角形状といった回り止めが形成され、回り止めが両者を規制することでギヤ13,15,17の回転力を各押し当て具6に伝達しつつ、回り止めが上下方向のずれを許容することでギヤ13,15,17に対して各押し当て具6が相対的に上下にスライド移動できるようになっている。このため、押し当て具6の外周面に形成された回り止めは、押し当て具6が相対的に上下にスライド移動しても回転力が伝達できるように、上下に長く形成されるとよい。
【0020】
以上の構成のプレス成形装置1では、まず、図1に示すように、固定型2に対し可動型3が開いた隔離状態の型閉め前に、位置決め具4にナットNの貫通孔の下側の口が差し込まれ、ナットNが固定型2のキャビティの成形面2a上に載置される。つまり、ナットNが溶融樹脂の充填に先立って固定型2の成形面2aに載置され、位置決めされる。
【0021】
次に、型閉めを開始すると同時に溶融樹脂をキャビティ内に射出充填開始する。
型閉め開始後に、プレス成形装置1では、図2に示すように、固定型2に接近するように下降する可動型3から突出した押し当て具6が、差込部6aをナットNの貫通孔の上側の口に差し込んでナットNに押し当てられる。このとき、押し当て具6は、可動型3の下降に伴い、動力伝達機構8を介した回転力で回転する。
【0022】
その後の型閉め中では、押し当て具6は、可動型3が下降する程圧縮されていくコイルスプリング7により付勢されつつ、可動型3の下降に伴い、ナットNに押し当てられた状態で可動型3のキャビティの成形面3aに対して没する方向に移動する。これより、固定型2の成形面2aと押し当て具6の先端面とでナットNが固定される。
またそれと共に、押し当て具6は、可動型3の下降に伴い、動力伝達機構8を介した回転力で回転する。このため、押し当て具6に押し当てられたナットNも、押し当て具6に従動して回転する。ここで、ナットNが設置された固定型2のキャビティの成形面2aに超低摩擦のコーティング5が施されているので、ナットNの回転が阻害されることもない。
このとき、固定型2と可動型3とで挟み込まれた溶融樹脂は、キャビティ内にプレスされながら広がっていく。なお、溶融樹脂は、押し当て具6がナットNに押し当てられた状態となるまではナットNの近傍までは広がらないように、溶融樹脂の射出充填速度やタイミング等が設定される。
【0023】
図4は、溶融樹脂の流動モデルを示す図であり、図4(a)が本実施形態に係る溶融樹脂の流動モデルであり、図4(b)が従来技術に係る溶融樹脂の流動モデルである。
図4(b)に示すように、従来では、型閉め中にナットNを回転させていなかった。このため、図示矢印の樹脂流動のように、ナットNを回り込んだ両側の溶融樹脂の流動がまっすぐ分断されて交わらずに流動していく。これにより、ナットN周りの樹脂の充填が最後になった部分にウエルドラインが発生してしまう。
これに対し、図4(a)に示すように、本実施形態では、型閉め中にナットNを回転させている。このため、図示矢印の樹脂流動のように、ナットNを回り込んだ両側の溶融樹脂の流動が図示矢印のナットNの回転により交わり合いながら流動していく。これにより、ナットN周りの樹脂の充填が最後になった部分でもウエルドラインを緩和することができる。つまり、ウエルド部位の繊維配向を変化させ、物性低下を防止するようにしている。
【0024】
そして型閉めが完了すると、図3に示すように、キャビティ内のみに溶融樹脂が広がり、位置決め具4と押し当て具6とで固定されたナットNの貫通孔には溶融樹脂が侵入しないでプレス成形を行うことができる。
【0025】
本実施形態に係るプレス成形装置1によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態によると、ナットNは、位置決め具4を設けた固定型2と押し当て具6との両方に、固定型2と可動型3とが挟み込む両側から押さえ付けられ、両側からしっかりと固定される。このため、ナットNは、磁石の磁力で固定可能な金属でなくても固定される。したがって、ナットNを確実に固定してインサート成形することができる。
本実施形態によると、押し当て具6を、コイルスプリング7によって可動型3からナットN側へ付勢するので、押し当て具6は、ナットNに押し当てられた後に、ナットNに押し当てられた状態で可動型3の成形面2aに対して没する方向に移動することができる。またこのとき、ナットNは位置決め具4を設けた固定型2と押し当て具6との両方にしっかりと固定された状態を保てる。
本実施形態によると、位置決め具4がナットNの貫通孔に差し込まれ、押し当て具6が、ナットNの貫通孔の開口を塞ぎつつ位置決め具4に位置決めされたナットNに押し当てられた状態となることで、溶融樹脂の侵入を防止する樹脂侵入防止手段を構成する。これにより、位置決め具4の周りのキャビティの成形面2a及び差込部6aの周りの押し当て具6の先端面で、ナットNの貫通孔内に溶融樹脂が流入することを確実に防止することができる。
【0026】
ここで、従来の貫通孔を有するナットをインサートして樹脂成形する技術としては、拡張や熱圧入等の方法が一般的であった。これらの方法は、樹脂成形とは別工程となり、工数が多くなってしまっていた。また、インジェクションのような金型で密閉された状態でピンを入れてナット内への樹脂の侵入を防ぐ方法も考えられる。しかし、プレス成形の場合には金型が閉じるのと同時に樹脂充填が開始されるので、既存方法ではナットの貫通孔内への樹脂の侵入を防ぐことができず、後加工を必要とするものであった。
これに対し本実施形態によると、位置決め具4がナットNの貫通孔に差し込まれ、押し当て具6が、ナットNの貫通孔の開口を塞ぎつつ位置決め具4に位置決めされたナットNに押し当てられた状態となる。
これにより、ナットNは、位置決め具4を設けた固定型2と押し当て具6との両方に、固定型2と可動型3とが挟み込む両側から押さえ付けられ、両側からしっかりと固定される。同時に、位置決め具4の周りのキャビティの成形面2a及び差込部6aの周りの押し当て具6の先端面で、ナットNの貫通孔内に溶融樹脂が流入することを確実に防止する。
このように本実施形態によると、貫通孔を有するナットNを確実に固定してインサート成形することができると共に、ナットNの貫通孔内に溶融樹脂が流入することを確実に防止することができる。したがって、樹脂成形とは別工程は必要なく、工数が多くなることがない。また、ナットNの貫通孔内へ侵入した樹脂を処理するために後加工を必要とすることもない。
【0027】
[実施形態2]
本実施形態に係るプレス成形装置1aの構成について、図5を参照して説明する。なお、本実施形態では、その特徴部分を説明するものとし、上記実施形態で説明した事項については、説明を省略する。
図5は、本実施形態に係る溶融樹脂のプレス成形装置1aを示す概略構成図であり、特に、型閉め中に押し当て具6がナットNに押し当てられた状態を示す。
【0028】
図5に示すプレス成形装置1aでは、押し当て具6の差込部6aが、上記実施形態と異なりナットNの貫通孔の上側の口に差し込まれるのではなく、ナットNの貫通孔周りに形成した4つの凹部19にそれぞれ差し込まれる。ナットNの凹部19は、差込部6aの位置ずれを許容できるように大きめに形成されるとよい。型閉めにより可動型3が下降すると、型閉め中に押し当て具6は差込部6aをナットNの凹部19に差し込んだ状態でナットNに押し当てられることになる。なおこのとき、押し当て具6の差込部6aに差し込まれたナットNの貫通孔の上側の口は、差込部6aの周りの押し当て具6の先端面で塞がれた状態となる。
【0029】
図5に示すプレス成形装置1aでは、可動型3内部の押し当て具6を回転させるための動力伝達機構8aが、上記実施形態と異なる。
本実施形態の動力伝達機構8aは、回転力を供給する駆動源であるモータ20と、モータ20の回転力を各押し当て具6に伝達するベルト21と、を備える。モータ20及びベルト21は、可動型3内に配置される。
モータ20は、可動型3内に配置され、電力供給を受けることで駆動されて回転する。モータ20は、ベルト21に回転力を伝達できるようになっている。ベルト21は、弾性体製であり、モータ20と、モータ20から最も離れた押し当て具6との間に巻かれており、他の押し当て具6にも接触する。ベルト21の押し当て具6に接触する部位と、押し当て具6のベルト21に接触する部位とには、凹凸が形成されており、凹凸同士の噛み合いでベルト21の回転力を押し当て具6に伝達しつつ、凹凸同士が上下方向にずれることが可能となることで、ベルト21に対して押し当て具6が相対的に上下にスライド移動できるようになっている。このため、押し当て具6の外周面に形成された凹凸は、押し当て具6が相対的に上下にスライド移動しても回転力が伝達できるように、上下に長く形成されるとよい。
【0030】
本実施形態に係るプレス成形装置1aによれば、上記実施形態と同様の効果が奏される。
【0031】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成することができる範囲で変形、改良等を行っても、本発明の範囲に包含されるものである。
例えば、上記実施形態では、インサート部材としてナットNを例に挙げて説明した。しかし本発明はこれに限られず、貫通孔を有するインサート部材に好ましく適用される。
また、実施形態1では、押し当て具6の差込部6aがナットNの貫通孔の上側の口に差し込まれるようにしていたが、実施形態2のように押し当て具6の差込部6aが、ナットNの貫通孔周りに形成した凹部にそれぞれ差し込まれるようにしてもよい。また、差込部6aがなく押し当て具6の先端面でナットNの貫通孔の上側の口を塞ぐようにしてもよい。
【符号の説明】
【0032】
1,1a…プレス成形装置(溶融樹脂のプレス成形装置)
2…固定型(第1の型)
2a…キャビティの成形面
3…可動型(第2の型)
3a…キャビティの成形面
4…位置決め具
5…コーティング
6…押し当て具
6a…差込部
7…コイルスプリング
8,8a…動力伝達機構
9…ラックギヤ
10…ピニオンギヤ
11,12…ベベルギヤ
13,14,15,16,17…ギヤ
18…回転軸
19…凹部
20…モータ
21…ベルト
N…ナット(インサート部材)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに対向して配置された第1の型及び第2の型を備え、これら第1の型及び第2の型で溶融樹脂を挟み込んでプレス成形する溶融樹脂のプレス成形装置であって、
前記第1の型に設けられ、溶融樹脂の充填に先立って前記第1の型の成形面に載置されるインサート部材を位置決めする位置決め具と、
当該位置決め具に対向して前記第2の型に設けられ、当該第2の型の成形面に対して突没する方向に移動可能な押し当て具と、を備え、
型閉め前においては、前記押し当て具が、前記第2の型の成形面から前記位置決め具側に突出しており、
型閉め時においては、前記押し当て具が、前記位置決め具に位置決めされたインサート部材に押し当てられた状態で前記第2の型の成形面に対して没する方向に移動することで、前記インサート部材が固定されることを特徴とする溶融樹脂のプレス成形装置。
【請求項2】
前記押し当て具を、前記第2の型から前記インサート部材側へ付勢する付勢手段を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の溶融樹脂のプレス成形装置。
【請求項3】
前記インサート部材は、貫通孔を有し、
前記位置決め具が前記インサート部材の貫通孔に差し込まれ、前記押し当て具が、前記インサート部材の貫通孔の開口を塞ぎつつ前記位置決め具に位置決めされたインサート部材に押し当てられた状態となることで、溶融樹脂の侵入を防止する樹脂侵入防止手段を構成することを特徴とする請求項1又は2に記載の溶融樹脂のプレス成形装置。

【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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【公開番号】特開2013−52528(P2013−52528A)
【公開日】平成25年3月21日(2013.3.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−190416(P2011−190416)
【出願日】平成23年9月1日(2011.9.1)
【出願人】(000005326)本田技研工業株式会社 (23,863)
【Fターム(参考)】