制造樹脂軸元件的方法、模具及輥軸的制作方法
【專利摘要】一種模具，用于模制樹脂輥軸，該樹脂輥軸包括軸部和用于接合輥的輥接合部，該模具包括用于模制輥接合部的多個不同形狀的腔；多個腔中至少一個腔包括由嵌件形成的無分型表面包圍的空間部；該嵌件的內徑大于軸部，且嵌件能夠通過頂出器在模具開閉方向移動。本發(fā)明還涉及制造樹脂軸元件的方法及輥軸。
【專利說明】制造樹脂軸元件的方法、模具及輥軸

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及通過將樹脂材料注入模具中來制造樹脂軸元件的制造方法、成型模具 以及輥軸。

【背景技術】
[0002] 通常，在復印機或打印機中用來輸送紙張的輥軸是通過將橡膠輥壓配合且接合在 金屬軸上而制成的。在剛度要求低的軸的部分處使用樹脂軸。
[0003] 通過后續(xù)加工端面的部分，可以在金屬軸上增加比如鍵槽的形狀。作為后加工部 分的防銹措施，可以進行鍍覆。
[0004] 由于很難制造柱狀圓軸，因此樹脂軸需要具有肋狀結構，以便保證軸精度以及防 止縮痕等。在將橡膠壓配合和接合到肋狀部上時，橡膠的外形精度降低并且表面需要進行 拋光。
[0005] 此外，用于成型軸的模具在靜模側和動模側之間具有分型。甚至分型線處的臺階 或飛邊影響橡膠壓配合后的橡膠表面精度。
[0006] 作為一種將樹脂軸成型為柱狀的方法，已經提出了這樣一種方法：在將樹脂充填 到模具內部時，在模具內部充填氣體，以便形成中空結構(參見日本專利申請公開特許公報 JPH08-132467)。
[0007] 作為一種消除端面分型線的方法，已經提出了一種方法，其中，在垂直于模具開閉 方向的方向上在端面上設置一個零件(參見日本專利公開特許公報JP2001-18226)。
[0008] 此外，還提出了一種在端面上形成比如齒輪的形狀的方法(參見日本專利申請公 開特許公報JPH10-281139)。


【發(fā)明內容】

[0009] 傳統(tǒng)方法的問題在于成品重量以及輥軸制造成本，因為金屬軸重，端部要求加工， 表面需要進行防銹鍍覆。
[0010] 為了保證軸精度和防止縮痕等，要求樹脂軸具有肋結構，因為很難制造出柱狀圓 軸。在橡膠壓配合和接合到肋部上時，橡膠的外形精度降低，表面需要拋光。
[0011] 此外，用于成型軸的模具在靜模側和動模側之間具有分型。甚至分型線處的臺階 或飛邊影響壓配合橡膠后橡膠表面的精度。
[0012] 根據本發(fā)明，提供了一種用于模制樹脂軸元件的模具，該樹脂軸元件包括軸部和 用于與輥接合的輥接合部，該模具包括多個不同形狀的腔，其中，多個腔中至少一個腔包 括：嵌件，其具有由無分型表面包圍并用于模制輥接合部的空間部；以及將樹脂注入該空 間部內的澆口，空間部直徑大于軸部直徑，通過頂出器可使嵌件在模具開閉方向移動。
[0013] 根據本發(fā)明，提供了一種制造樹脂軸元件的方法，該樹脂軸元件包括軸部和用于 與輥接合的輥接合部，該方法包括步驟：采用至少包括第一腔和第二腔的模具，模制第一部 件，利用第一腔在該第一部件上模制出軸部；以及模制第二部件，在該第二部件上利用插入 第一部件的第二腔在第一部件上模制出輥接合部。
[0014] 根據本發(fā)明，提供了一種輥軸，其通過將多個輥與樹脂軸元件的多個輥接合部接 合而獲得，軸部和多個輥接合部整體成型在樹脂軸元件上，其中，輥接合部為無縫形狀。
[0015] 要求軸剛度大的大軸徑軸元件采用發(fā)泡樹脂材料模制，從而成型出高精度并且無 任何縮痕的圓柱狀樹脂軸元件。
[0016] 在根據本發(fā)明的成型樹脂軸元件的模具中，多個無分型嵌件設置在多個部分上， 輥將要壓配合和接合在該多個部分的每一個部分。此外，多個腔對應于輥接合部的數(shù)量設 置。
[0017] 在模制根據本發(fā)明的樹脂軸元件時，將第一腔模制的模制品插入第二腔內，以模 制橡膠輥接合部。順序地，用第三腔模制下一個輥接合部。
[0018] 在本發(fā)明中，多個無分型嵌件對應于輥接合部的數(shù)量設置在模具內，并在模具內 依次模制多個輥接合部。因此，用于與輥壓配合和接合的輥接合部可以為無分型的無縫形 狀。
[0019] 結果，在本發(fā)明中，在輥接合部處壓配合和接合橡膠輥后輥表面精度提高，因此可 以取消傳統(tǒng)的輥表面拋光步驟。
[0020] 利用本發(fā)明的模具和成型方法可以采用發(fā)泡材料作為樹脂材料模制要求大剛度 的軸。因此，可以制造出輥接合部剛度大、精度高，并且無任何縮痕的圓柱狀軸元件，并且能 夠用樹脂軸取代金屬軸。
[0021] 因此，根據本發(fā)明的樹脂軸元件成本低，并且精度高、功能好，能夠提高生產率和 質量。
[0022] 從下面參照附圖對示例性實施例的描述中，本發(fā)明的其他特征將變得更加明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是根據本發(fā)明的一個實施例的軸元件的透視圖。
[0024] 圖2是根據本發(fā)明該實施例的軸元件的軸向剖視圖。
[0025] 圖3是根據本發(fā)明該實施例的模具的剖視圖。
[0026] 圖4是根據本發(fā)明該實施例的模具處于打開狀態(tài)的剖視圖。
[0027] 圖5A是從模具的開閉方向來看時根據本發(fā)明該實施例的模具動模側的前視圖， 其示出了同時在各個腔內進行模制操作的狀態(tài)。
[0028] 圖5B是從模具的開閉方向來看時根據本發(fā)明該實施例的模具動模側的前視圖， 其示出了模具被打開以從各個腔中取出模制品的狀態(tài)。
[0029] 圖5C是從模具的開閉方向來看時根據本發(fā)明該實施例的模具動模側的前視圖， 其示出了在圖5B所示狀態(tài)過去一段時間之后向圖5C中右側取出各個模制品的狀態(tài)。
[0030] 圖6A是根據本發(fā)明另一實施例的模具的透視圖，其示出了模具正在進行模制操 作的狀態(tài)。
[0031] 圖6B是根據本發(fā)明該另一實施例的模具的透視圖，其示出了模制完成之后模具 被打開而推出頂出器的狀態(tài)。
[0032] 圖6C是根據本發(fā)明該另一實施例的模具的透視圖，其示出了各個腔模制完成的 軸元件模制品從模具中脫模的狀態(tài)。
[0033] 圖6D是根據本發(fā)明該另一實施例的模具的透視圖，其示出了將圖6C中模制的模 制品再次插入模具的狀態(tài)。
[0034] 圖6E是根據本發(fā)明該另一實施例的模具的透視圖，其示出了模制品完成插入并 且插入的模制品、滑動件和嵌件隨頂出板的向后運動一起移動的狀態(tài)。
[0035] 圖7是示出了模制品插入腔內的狀態(tài)的透視圖。
[0036] 圖8是示出了根據本發(fā)明每個實施例的模具和模制方法模制的另一種軸元件模 制品的透視圖。

【具體實施方式】
[0037] 現(xiàn)在將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。附圖中相同的附圖標記代表相同 的部件。
[0038] 圖1示出了根據本發(fā)明一個實施例的樹脂軸元件。軸元件10包括：圓柱形軸部1 ; 多個輥接合部2,它們的外徑大于軸部1的外徑，多個橡膠輥與它們接合；以及形成在軸部1 至少一端上的鍵槽3。分型線4形成在軸部1上。輥接合部2沿軸向等距布置。輥接合部 2不具有分型線。
[0039] 圖2是根據本發(fā)明該實施例的樹脂軸元件的剖視圖。軸部1包括與軸部1整體模 制的輥接合部6。該軸元件10 (軸部和輥接合部）含有發(fā)泡層5。軸部1內的發(fā)泡層5在 軸部1的軸向連續(xù)形成。
[0040] 相反地，在模制軸元件10之后，輥接合部7被模制并與軸部1形成整體。采用非 發(fā)泡樹脂模制的非發(fā)泡層8形成在每個輥接合部7與軸部1的邊界處。
[0041] 輥接合部7具有無分型無縫形狀。
[0042] 輥壓配合并接合在輥接合部上，形成輥軸。由于該輥接合部具有無分型無縫形狀， 在把輥壓配合并接合在輥接合部2上后輥的表面精度高，因此可以省略傳統(tǒng)的輥表面拋 光。輥優(yōu)選采用例如橡膠，但是也可以采用橡膠之外的其它物質制成的輥。
[0043] 軸元件10可以采用樹脂材料，例如耐沖擊性聚苯乙烯（HIPS)，丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯（ABS)，聚碳酸酯（PC)，改性聚苯醚（PR0)，聚苯乙烯（PS)，聚對苯二甲酸丁二醇 酯（PBT)，聚苯硫醚（PPS)，液晶聚合物（LCP)，或聚縮醛（Ρ0Μ)。
[0044] 也可以通過在軸部1的樹脂材料內充填玻璃填料、碳纖維、云母以及板狀填料之 一來增加軸部和軸元件10的強度。也可采用這些填料的組合。
[0045] 如圖2所示，通過采用發(fā)泡樹脂制造本發(fā)明的軸元件10,可以制造出輥接合部剛 度大、精度高的圓柱形軸元件，并且不帶有任何縮痕。特別地，本發(fā)明可以有效應用于要求 軸剛度高的大軸徑軸元件。
[0046] 由于出現(xiàn)在粗軸元件上的縮痕和翹曲是隨著軸元件的最大直徑和模制周期而變 化，因此樹脂材料不總是限于發(fā)泡樹脂材料。也可以根據所需的形狀或樹脂材料的種類采 用非發(fā)泡樹脂。
[0047] 圖3是用于模制根據本發(fā)明該實施例軸元件的模具的剖視圖。模具40具有多個 不同形狀的腔。
[0048] 多個腔中至少一個腔在其一部分上包括空間部(其形狀用作輥接合部)，空間部由 嵌件9形成的無分型表面包圍。嵌件9用于模制輥接合部。此外，模具40包括：澆口 41， 用于向嵌件9的空間部內注入樹脂；流道11，樹脂材料從外部供應到流道11 ;頂出桿12 ;以 及頂出板13。嵌件9的空間部的直徑大于軸部1的內徑。嵌件9沒有分型，因此在利用嵌 件9模制的輥接合部上不產生分型線。
[0049] 多個腔之一是用于模制軸部的腔，并具有將樹脂注入軸部內的澆口。
[0050] 在圖3中，從供應源(未示出）供應的樹脂材料通過流道11和澆口 41充入用于模 制軸元件的腔以及用于模制輥接合部的腔的嵌件9內。
[0051] 充入樹脂材料后，在保壓步驟和冷卻步驟之后，打開模具40,推出頂出板13以及 與頂出板13聯(lián)接的頂出桿12,從而沿模具開閉方向移動與頂出桿12聯(lián)接的嵌件9。
[0052] 盡管暫時從每個腔中取出軸元件的模制品（部件)，但是尚未最后成形的模制品 (部件）也可以再次插入模具40內。
[0053] 在將尚未最后成形的模制品（部件）插入之后，如果需要，可以再次模制輥接合部 6。在必要的輥接合部6的模制已經完成之后，將帶有輥接合部6的模制品（部件）取出，作 為成品模制品(樹脂軸元件)，無需再次把其放回模具40中。
[0054] 圖4是模具40處于打開狀態(tài)的剖視圖。
[0055] 在圖4中，嵌件91至93每個都具有輥接合部6的形狀，它們由頂出器推動而沿模 具開閉方向從模具40隨澆口的樹脂積存部14 一起移動并露出。
[0056] 當模具40打開而推出頂出板13時，如圖4所示，每個都具有輥接合部6形狀的嵌 件91-93也移動，從而模制品（部件）可沿垂直于模具開閉方向的方向移動和脫模。
[0057] 圖5A-5C是從模具40的開閉方向來看時根據本發(fā)明的模具動模側的前視圖。由 第一腔模制的第一部件15以及由第二腔模制的第二部件16自模具40的頂部起順序布置。
[0058] 保持部(用于支撐用作模制品的部件）形成在每個腔的兩端部，用于支撐軸部的在 軸向一端面上的軸中心。保持部之一包括可沿垂直于模具開閉方向的方向移動的滑動件 18,另一保持部包括擋塊19。在模制時，作為模制品的第一部件15和第二部件16在沿軸向 的兩端被保持在各個腔內。
[0059] 在圖5A中，模制操作在各個腔內同時進行。當模具40打開時，第一腔101模制的 第一部件15被取出，并被放入第二腔102內以便模制第二部件16,輥接合部23在第二部件 16上模制。
[0060] 如圖5A-5C所示，模具可以具有第三腔。利用第三腔模制第三部件17。
[0061] 類似于將第一部件15放置在第二腔102中以模制第二部件16 (在第二部件16上 模制輥接合部23)的操作，當模具40打開時，第二部件16(借助第二腔102在其上模制輥接 合部23)被取出，并被放入第三腔103內以便模制第三部件17 (在其上模制輥接合部25)。 輥接合部22,輥接合部24以及輥接合部25在不同位置模制。
[0062] 圖5B示出了根據本發(fā)明的模具40打開以便從各個腔中取出模制品的狀態(tài)。
[0063] 在圖5B中，具有輥接合部的嵌件以及為每個腔設置的用來在端面上支撐模制品 軸中心的擋塊隨著頂出板的向前移動而向前移動，滑動件18向紙面上右側移動。之后，各 個腔模制的物品在圖5B中向右取出，并由機器人等從模具40中暫時脫模。
[0064] 圖5C示出了從圖5B所示狀態(tài)經過一段時間之后在圖5C中向右取出各個模制品 的狀態(tài)。如上所述，在由各個腔模制并暫時取出模制品之后，在后續(xù)階段內，除第三腔103 模制的物品之外的其它模制品都被再次插入腔內，以便順序模制輥接合部。
[0065] 如上所述，部件10由各個腔同時進行模制。在模具40打開之后，模制件被順序插 入具有不同形狀的相鄰腔內，接著模具40被關閉，以便進行后續(xù)的模制操作。通過重復該 操作來模制軸元件的成品件。
[0066] 盡管圖5A-5C示出了總共模制有三個輥接合部的軸元件，但是顯然輥接合部的數(shù) 量可以任意改變。除了第一至第三腔以外，設置用于模制第四輥接合部的第四腔就足以模 制帶有四個輥接合部的軸元件。
[0067] 如上所述，利用第一和第二腔可以模制帶有兩個輥接合部的軸元件。
[0068] 軸元件可以是模制有一個輥接合部的軸元件，其中，通過用第一腔僅模制軸部和 用第二腔模制輥接合部。
[0069] 圖6A至6E示出了根據本發(fā)明另一實施例的模具。根據該另一實施例的模具在模 制軸元件和輥接合部的腔的數(shù)量上不同于第一實施例，其總共有四個腔。
[0070] 在圖6A中，根據本發(fā)明的模具包括四個不同的腔。
[0071] 在圖6A中，模具包括第一腔26,第二腔27,第三腔28以及第四腔29。在第一腔 內，僅模制軸元件的軸部，不模制輥接合部。由第二至第四腔順序模制各個輥接合部。這里， 描述具有四個腔的模具。但是，本發(fā)明不限于此，模具可以具有第一和第二腔，或者具有第 一、第二和第三腔。
[0072] 圖6B示出了在模制之后模具打開而推出頂出板的狀態(tài)。各腔包括滑動件30以及 多個嵌件31，嵌件31布置在腔27-29內，各自具有作為輥接合部的形狀。用于形成模制品 軸向端面形狀的嵌件32設置在每個腔的端部，位于在軸向上與滑動件30相對的一側。
[0073] 每個滑動件30和每個嵌件32都含有中心銷(未示出），作為每個腔的軸心，用于保 持作為模制品的軸元件。當模具打開的同時，每個滑動件30移動，并脫離軸元件模制品。每 個嵌件31都具有輥接合部的形狀，每個嵌件32用于在每個腔內形成模制品軸向端面的形 狀，它們隨著頂出板的動作而沿模具打開方向移動。
[0074] 圖6C示出了由各個腔模制的模制品（部件）從模具脫模的狀態(tài)。第一部件261由 第一腔26模制，第二部件271由第二腔27模制，第三部件281由第三腔28模制，第四部件 291由第四腔29模制。
[0075] 在該實施例中，由各個腔26-29模制的模制品（部件)沿在軸向設置每個滑動件30 的方向（垂直于模具開閉方向）移動。接著，模制品(部件）從模具中脫模。
[0076] 在該實施例中，第四腔模制的模制品291是模制了所有輥接合部的成品軸元件。
[0077] 上面已經描述了具有四個腔的模具，但是本發(fā)明不限于此。當模具具有第一和第 二兩個腔時，形成有一個輥接合部的第二部件可作為成品軸元件。
[0078] 當模具具有第一、第二和第三腔時，形成有兩個輥接合部的第三部件可作為成品 軸元件。
[0079] 圖6D示出了圖6C中模制的模制品（部件)再次插入模具中的狀態(tài)。在圖6D中，由 第一腔26模制的模制品(第一部件)261插入第二腔27內，由第二腔27模制的模制品(第二 部件）271插入第三腔28內，由第三腔28模制的模制品(第三部件）281插入第四腔29內。 此時，第一腔26內不插任何東西。
[0080] 圖6E示出完成了模制品（部件）插入且插入的模制品（部件)、滑動件30以及嵌件 31隨頂出板的向后運動而移動的狀態(tài)。模具在圖6E的狀態(tài)閉合以便進行模制，從而再次進 入圖6A所處狀態(tài)。
[0081] 如上所述，通過重復圖6A-6E的步驟，也就是說，在模制之后在不同腔內依次插入 模制品并模制它們，可以依次形成輥接合部。
[0082] 圖7是示出了模制品插入腔26-29內的狀態(tài)的透視圖?？臻g33存在于用于形成 輥接合部形狀的各個嵌件31與插入的模制品(部件)軸部之間。在模制過程中，樹脂被充入 該空間33內，以模制輥接合部。
[0083] 圖8是示出了利用本發(fā)明每個實施例的模具和模制方法模制的另一個軸元件模 制品的透視圖。
[0084] 根據上述每個實施例的模具包括最多四個腔。但是，為了模制圖8所示的軸元件， 準備了有九個腔的模具。首先，利用第一腔模制軸元件60和鍵槽37,并且利用第二腔和后 續(xù)腔順序模制要與各個輥接合且具有不同直徑的橡膠輥接合部35和36。此外，利用設置在 第九腔的滑動件內并且具有齒輪形狀的齒輪件來模制齒輪34。
[0085] 表1-4示出了采用圖3所示模具40模制軸元件10時使用的每種樹脂材料，以及 成品件的尺寸。
[0086] 現(xiàn)有技術以及實例1-4
[0087] 表1示出了采用根據本發(fā)明的模具（圖3所示模具）模制的結果。
[0088] 表 1
[00891

【權利要求】
1. 一種模具，該模具用于模制樹脂軸元件，該樹脂軸元件包括軸部和用于與輥接合的 輥接合部，該模具包括多個不同形狀的腔， 其中，多個腔中至少一個腔包括空間部，該空間部由嵌件形成的無分型表面包圍，以及 通過頂出器使嵌件能在模具開閉方向移動。
2. 根據權利要求1所述的模具，其中，多個腔之一包括用于將樹脂注入空間部的澆口。
3. 根據權利要求1所述的模具，其中，多個腔之一包括用于將樹脂注入軸部的澆口。
4. 根據權利要求1所述的模具，其中： 在腔的兩端部形成多個保持部，用于支撐軸部，以及 多個保持部之一能在垂直于模具開閉方向的方向上移動。
5. -種制造樹脂軸元件的方法，該樹脂軸元件包括軸部和用于與輥接合的輥接合部， 該方法包括步驟：采用至少包括第一腔和第二腔的模具，模制第一部件，利用第一腔在該第 一部件上模制出軸部；以及模制第二部件，在該第二部件上，利用插入第一部件的第二腔在 第一部件上模制出輥接合部。
6. 根據權利要求5的方法，其中，通過將樹脂注入由嵌件形成的無分型表面包圍的空 間部內來模制輥接合部。
7. 根據權利要求5的方法，其中，采用發(fā)泡樹脂模制軸部和輥接合部。
8. 根據權利要求5的方法，其中，輥接合部的直徑大于軸部的直徑。
9. 根據權利要求5的方法，其中，第一部件和第二部件同時模制。
10. 根據權利要求5的方法，其中，模具還包括第三腔，并且，用插入第二模制品的第三 腔模制第三模制品，在該第三模制品上，在與第二模制品上模制的輥接合部位置不同的位 置處模制出第二輥接合部。
11. 根據權利要求10的方法，其中，通過將樹脂注入由嵌件形成的無分型表面包圍的 空間部內，模制第二輥接合部。
12. 根據權利要求10的方法，其中，采用發(fā)泡樹脂模制第二輥接合部。
13. -種輥軸，其通過使多個輥與樹脂軸元件的多個輥接合部接合而獲得，在樹脂軸元 件上整體成型軸部和所述多個輥接合部，其中，輥接合部為無縫形狀。
14. 根據權利要求13的輥軸，其中，輥軸包括在軸部至少一端的齒輪部。
15. 根據權利要求13的輥軸，其中，軸部用樹脂材料模制而成，該樹脂材料用選自玻璃 填料、碳纖維、滑石以及板狀填料之一的材料強化，且輥接合部由未強化樹脂模制而成。
16. 根據權利要求13的輥軸，其中，軸部包括發(fā)泡層。
17. 根據權利要求13的輥軸，其中，輥由橡膠制成。
【文檔編號】B29C45/14GK104097291SQ201410127266
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權日:2013年4月4日
【發(fā)明者】新井隆 申請人:佳能株式會社