KR0158546B1

KR0158546B1 - 축이 일체식으로 형성된 중공 수지 기계 부품 및 그를 제조하기 위한 사출 성형 방법

Info

Publication number: KR0158546B1
Application number: KR1019960703461A
Authority: KR
Inventors: 기미히로 구보; 마사히꼬 사또; 마사아끼 곤도
Original assignee: 요미꾸라 레이이찌; 아사히 가세이 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 1994-04-14
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1999-01-15
Also published as: DE4480826T1; MY114152A; CN1139402A; KR970700109A; GB2300141B; TW266180B; US5773109A; CN1050324C; JP3015971B2; HK1004775A1; GB9612288D0; WO1995028275A1; CA2179043A1; GB2300141A; CA2179043C; SG59908A1

Abstract

하나 이상의 기능성 수지 세그먼트 및 기능성 수지 세그먼트에 동축으로 일체식으로 형성된 수지 축을 구비하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 구비하고, 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은 식 0.9L(b)/L(a)

Description

[발명의 명칭]

축이 일체식으로 형성된 중공 수지 기계 부품 및 그를 제조하기 위한 사출 성형 방법

[발명 배경]

[발명 분야]

본 발명은 축(shaft)이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품(hollow, resin mechanical part)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 하나 이상의 기능성 수지 세그먼트 (functional resin segment) 및 이 기능성 수지 세그먼트와 동축으로 일체식으로 형성된 수지 축을 구비하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 구비하고, 이 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물의 중공부는 일체식 세그먼트-축 구조물의 전체 길이에 대해 비교적 큰 특정 길이 비율을 갖는, 축이 일체식으로 형성된 중공 수지 기계 부품에 관한 것이다. 본 발명의 기계 부품은 높은 치수 정밀도 및 우수한 재료 재생 특성을 갖고 있을 뿐만 아니라, 높은 생산성으로 제조될 수 있다. 또한, 본 발명은 이러한 기계 부품을 제조하기 위한 사출 성형 방법에 관한 것이다.

[관련 기술에 대한 설명]

축이 단일로 형성된 기계 부품들은 자동차, 통상의 기계류, 정밀 기계류 및 전기 및 전자 장비와 같은 다양한 분야에서 광범위하게 사용될 수 있다.

일반적으로, 축이 단일로 형성된 수지 기계 부품은 (1) 금속 축이 사용되는 주입 성형 방법, (2) 기계 부품이 수지 덩어리로부터 잘라내어지는 방법, 또는 (3) 중공 사출 성형 방법에 의해 제조된다.

먼저, 상술한 방법 (1)을 설명한다. 용융 수지는 냉각시에 수축을 받는다. 그러므로, 축이 일체로 형성로 중공이 아닌 수지 기계 부품이 사출 성형 방법에 의헤 제조될 때, 불가피하게 수지 두께가 커지므로, 수지의 수축 역시 커지게 되어, 수지 재료 부품의 치수 정밀도가 떨어지게 된다. 기계 부품의 치수 정밀도는 통상 동축성(coaxality) 및 런 아웃(run out) 정도의 관점에서 표현된다. 기계 부품이 톱니 바퀴(기어)인 경우, 치수 정밀도는 톱니의 치수 정밀도도 포함하고, 기계 부품이 롤러인 경우, 치수 정밀도는 원주성(cylindricality)을 포함한다. 축이 일체로 형성된 중공식이 아닌 수지 기계 부품이 사출 성형에 의해 제조되는 경우, 두꺼운 수지 두계로 인해 용융 수지를 응고시키는 데 필요한 시간이 지연되어, 성형 주기 시간이 지연되어, 낮은 생산성을 유발한다는 점도 단점이 된다. 상술한 문제점들을 해결하기 위해, 수지 두께의 증가를 피할 수 있는, 상술한 방법 (1), 즉, 금속 축을 이용하는 주입 성형 방법이 제안되었다.

축이 일체로 형성된 기계 부품이 수지 로드 등으로부터 잘라내어지는 상술한 방법 (2)는 수지 수축의 문제가 없고, 우수한 치수 정밀도를 갖는 기계 부품이 얻어질 수 있다는 점에서 유리하다.

축이 일체식으로 형성된 기계 부품이 중공 사출 성형에 의해 제조되는 상술한 방법 (3)이 예들은 아직 심사되지 않은 일본국 특허 공개 평성 5-208460호 및 독일 연방 공화국 공고 제3835964호에 개시되어 있다. 이들 공보들의 각각에서, 용융 수지 덩어리로 사실상 충전되지 않은 공간이 공동 내에 남겨지도록 하는 방식으로 용융 수지가 주형 공동 속으로 주입되어 용융 수지 덩어리를 형성하고, 그 다음에 용융 수지 덩어리 속으로 가스가 도입되어 용융 수지 덩어리 내에 중공부를 형성함으로써 성형된 중공 수지 제품을 형성한다. 이러한 방법은 축이 일체로 형성된 롤러를 제조하는 방법을 단순화하고 기계 부품의 중량의 경량화하기 위해(그리고 사용되는 수지의 감소로 인해 경제성도 개선하기 위해) 제안되었다.

그러나, 상술한 방법(1)은 수지 내에 금속 축을 삽입하기 위해 금속 축이 주형 공동 내에 설정되는 부가적인 단계를 포함할 필요가 있으므로, 금속 축을 삽입하는 단계를 포함하지 않는 중공 사출 성형에 비해, 생산성이 낮아지는 문제점이 있다. 또한, 최근 관심을 끌고 있는 사회적 문제인 환경 보호의 측면에서, 방법 (1)은 이러한 방법에 의해 제조된 부품이 금속 및 수지로 이루어진 통합 구조물이므로 금속으로부터 수지를 분리하기 어렵고, 그 때문에 이들 재료들을 재생하기 어렵다는 문제점을 갖고 있다.

절단 작업을 포함하는 방법 (2)는 장시간 및 많은 양의 작업을 필요로 하여, 사출 성형 방법에 비해, 생산성이 낮다는 단점이 있다.

방법 (3)인 심사되지 않은 일본국 특허 공개 평성 5-208460호 및 독일 공고 제3835964호에 개시된 방법은 중공 수지 구조물의 장축을 따라 측정된 중공부의 길이 L(b)가 중공 수지 구조물의 전체 길이 L(a)에 비해 작아서, 성형 중에 용융 수지 덩어리가 중공부 형성 가스의 가압 효과가 미치지 않는 부분을 갖고 있고 그 부분의 치수 정밀도가 낮다는 단점이 있다. 특히, 심사되지 않은 일본국 특허 공개 평성 5-208460호에 개시된 중공 수지 구조물의 경우, 사용된 주형의 게이트에 대응하는 개부를 갖는 다른 터미날 영역에 대향하는 중공 수지 구조물의 터미날 영역들 중의 한 터미날 영역에 각각 위치한 톱니 바퀴 부분 및 축 부분이 그 속으로 연장하는 중공부를 갖고 있지 않고, 중공 수지 구조물이 단지 약 0.8의 L(b)/L(a)를 갖는다. 마찬가지로, 독일 공고 제3835064호에서는, 중공 수지 구조물의 양 종단부들에 위치한 축 부분들이 그 속으로 연장하는 중공부를 갖지 않고, 단지 약 0.67의 L(b)/L(a)를 갖는다. 이들 공보들의 기술들은 그 속으로 연장하는 중공부를 갖고 있지 않은 수지 부분들이 성형 중에 중공부 형성 유체의 가압 효과를 받기 어려워서, 제조되는 중공 수지 구조물의 공동 벽의 재생이 어렵고 치수 정밀도가 낮아진다는 심각한 결점들을 갖는다. 축이 일체로 형성된 기계 부품이 톱니 바퀴, 축 등과 같은 국부적인 부분에서조차 낮은 치수 정밀도를 갖는 경우, 기계 부품의 기능에 전체적으로 악영향을 미친다. 예컨대, 축이 일체로 형성된 기계 부품과 관련하여, 기계 부품의 일 단부에 위치한 축의 일부만 치수 정밀도가 낮은 경우조차, 기계 부품이 축의 축선에 관해 회전할 때 전체 기계 부품이 큰 비동축 런 아웃 운동을 보인다는 심각한 문제점이 있다.

또한, 이들 공보들 중의 어느 경우에는, 용융 수지 덩어리로 사실상 충전되지 않은 공간이 공동 내에 남겨지도록 하는 방식으로 용융 수지가 주형 공동 속으로 주입되어 용융 수지 덩어리를 형성하고, 그 다음에 용융 수지 덩어리 속으로 가스가 도입되어 용융 수지 덩어리 내에 중공부를 형성함으로써 성형된 중공 수지 제품을 형성한다. 그러나, 이러한 방법에 의해 제조된 성형된 중공 수지 제품은 그 표면에, 소위, 헤지테이션 마크(hesitation mark)라 불리는 작은 요철들을 갖는 환형으로 연장하는 지역을 갖기 쉬워서, 어느 경우에는, 외양 및 치수 정밀도가 덜 만족스럽게 된다. 헤지테이션 마크는 국부적인 결함이므로, 중공 수지 제품의 형태에 따라 문제를 야기시키지는 않을 수 있다. 본 발명자들의 지식을 토대로, 본 발명자들은 헤지테이션 마크의 발생 원인에 대한 다음과 같은 가정들을 만들었다. 헤지테이션 마크의 원인은 용융 수지 덩어리로 사실상 충전되지 않은 공간이 공동 내에 남겨지도록 하는 방식으로 용융 수지 덩어리를 형성하도록 용융 수지가 주형 공동 속으로 주입될 때, 가스가 용융 수지 덩어리로 주입되어 용융 수지 덩어리 내에 중공부를 형성할 때까지 공동 벽의 전 영역과 접촉하도록 하기 위한 용융 수지의 유동 및 확산이 일시적으로 중단된다. 특히, 용융 수지가 주형 공동 속으로 도입될 때, 용융 수지는 냉각에 의해 즉시 응고하기 시작한다. 그러나, 용융 수지의 유동 및 확산이 상술한 것처럼 공동 내에서 일시적으로 중단될 때, 용융 수지와의 공동 벽 전체 영역의 접촉이 신속하게 이루어지지 않아서, 초기 단계에서 공동 벽과 접촉하는 수지 부분과 후기 단계에서 공동 벽과 접촉하는 수지 부분이 발생하게 된다. 헤지테이션 마크는 공동 벽과 접촉하는 시기가 다른 수지 부분들 사이의 경계에서 발생한다.

상술한 바로부터 명백한 바와 같이, 종래의 방법들은 다양한 문제점들, 즉, 낮은 생산성, 낮은 재료 재생 특성, 낮은 치수 정밀도 및 헤지테이션 마크의 발생의 문제점들을 갖고 있다.

[발명의 요약]

본 발명자들은 종래 기술의 상술한 어려운 문제점들을 해결하는 관점에서 광범위하고 집중적인 연구를 행하였다. 그 결과, 수지를 사출 성형함으로써 제조되는 축이 일체로 형성되어 있고, 축에 베어링 수단에 의해 지지되어 축의 축선에 관해 회전하여 중공 수지 구조물의 기능을 가하도록 된 중공 수지 구조물을 구비하는 중공 수지 기계 부품에서, 중공 수지 구조물의 중공부가 다음 식 (1):

L(b)/L(a) 1 (1)

상기 식에서, L(a)는 축을 따라 측정한 중공 수지 구조물의 전체 길이를 나타내고, L(b)는 중공 수지 구조물의 축을 따라 측정한 중공부의 길이를 나타내는 식에 의해 규정된 관계를 만족시킬 때, 기계식 부품은 높은 치수 정밀도를 가질 뿐만 아니라, 높은 생산성으로 제조될 수 있음을 예기치 않게 발견했다. 본 발명은 이러한 신규한 발견을 기초로 하여 완성되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 높은 치수 정밀도를 가질 뿐만 아니라 우수한 재료 재생 특성을 갖고 높은 생산성으로 제조될 수 있는, 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 축이 일체포 형성된 상술한 우수한 중공 수지 기계 부품을 제조하기 위한 중공 사출 성형 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 중공 수지 구조물의 중공부가 중공 수지 구조물의 축선을 따라 사실상 연속적으로 연장하고 중공 수지 구조물이 헤지테이션 마크를 갖고 있지 않은, 축이 일체로 형성된 상술한 우수한 중공 수지 기계 부품을 제조하기 위한 중공 사출 성형 방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적들 및 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부 도면과 관련하여 행해진 다음 상세한 설명 및 청구 범위로부터 본원 기술 분야에서 숙련된 자들에게 명확해질 것이다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 방법과 유사하지만 본 발명의 방법과는 바람직하지 않게 다른 방법에 의해 제조된, 축이 일체식으로 형성된 롤러의 일 형태의 다이아그램식 측면도.

제2도는 본 발명의 방법과 유사하지만 본 발명의 방법과는 바람직하지 않게 다른 방법에 의해 제조된, 축이 일체식으로 형성된 롤러의 다른 형태의 다이아그랙식 측면도.

제3도는 제조시에 사용된 보조 챔버를 파선으로 도시한, 본 발명에 따른 축이 일체식으로 형성된 롤러의 일 형태의 다이아그램식 측면도.

제4도는 롤러의 축선을 포함하는 수직 평면을 따라 취한, 제1도의 축이 일체식으로 형성된 롤러의 다이아그램식 횡단면도.

제5도는 롤러의 축선을 포함하는 수직 평면을 따라 취한, 제2도의 축이 일체식으로 형성된 롤러의 다이아그램식 횡단면도.

제6(a)도는 롤러의 축선을 포함하는 수직 평면을 따라 취한, 제3도의 축이 일체식으로 형성된 롤러의 다이아그램식 횡단면도.

제6(b)도는 롤러의 축선을 포함하는 수직 평면을 따라 취한, 본 발명에 따른 축이 일체식으로 형성된 롤러의 다른 형태의 다이아그램식 횡단면도.

제7도는 롤러의 축선을 포함하는 수직 평면을 따라 취한, 본 발명에 따른 축이 일체식으로 형성된 롤러의 또 다른 형태의 다이아그램식 횡단면도.

제8도는 제조시에 사용된 보조 챔버를 파선으로 함께 도시한, 본 발명에 따른 축이 일체식으로 형성된 롤러의 다른 형태의 다이아그램식 측면도.

제9도는 제조시에 사용된 보조 챔버를 파선으로 함께 도시한, 본 발명에 따른 축이 일체식으로 형성된 롤러 및 톱니 바퀴 조합체의 일 형태의 다이아그램식 측면도.

제10(a)도는 롤러의 축선을 포함하는 수직 평면을 따라 취한, 본 발명에 따른 축이 일체식으로 형성된 톱니 바퀴의 일 형태의 다이아그램식 횡단면도.

제10(b)도는 톱니의 일부가 도시되지 않은, 선 X'-X'를 따라 취한, 제10(a)도의 톱니 바퀴의 다이아그램식 횡단면도.

제11도는 제조시에 사용된 보조 챔버를 파선으로 함께 도시한, 롤러의 축선을 포함하는 수직 평면을 따라 취한, 본 발명에 따른 축이 일체식으로 형성된 롤러의 다른 형태의 다이아그램식 횡단면도.

제12도는 본 발명에 따른 축이 일체로 형성된 홈형성 롤러의 일 형태의 다이아그램식 측면도.

제13도는 제조시에 사용된 보조 챔버를 파선으로 함께 도시한 선 ⅩⅢ-ⅩⅢ을 따라 취한 제12도의 홈형성 롤러의 다이아그램식 횡단면도.

제14도는 축이 일체로 형성된 롤러가 런 아웃의 정도에 대해 측정되는 방법을 도시하는 다이아그램식 설명도.

제15도는 롤러의 축선을 포함하는 수직 평면을 따라 취한 본 발명에 따른 축이 일체로 형성된 롤러의 다른 형태의 다이아그램식 횡단면도.

제16도는 롤러의 축선을 포함하는 수직 평면을 따라 취한 본 발명에 따른 축이 일체로 형성된 롤러의 다른 형태의 다이아그램식 횡단면도.

제17도는 제조시에 사용된 보조 챔버를 파선으로 함께 도시한 본 발명에 따른 축이 일체로 형성된 롤러의 다른 형태의 다이아그램식 측면도.

제18도는 개구부 주변 부분들을 도시하는 본 발명에 따른 축이 일체로 형성된 기계 부품의 다른 형태의 다이아그램식 횡단면도.

제19도는 개구부 주변 부분들을 도시하는 본 발명에 따른 축이 일체로 형성된 기계 부품의 다른 형태의 다이아그램식 횡단면도.

제20(a)도는 게이트 주변 부분들을 도시하는 본 발명에 따른 중공 사출 성형 방법의 일 양태가 어떻게 실시되는 지를 도시하는 다이아그램식 설명도.

제20(b)도는 제20(a)도의 탕도(20)가 제거된 요홈부(18) 바로 위에서 본 제20(a)도의 주형 공동의 요홈부(18)를 도시하는 다이아그램식 평면도.

제21(a)도는 게이트 주변 부분들을 도시하는 본 발명에 따른 중공 사출 성형 방법의 다른 양태가 어떻게 실시되는 지를 도시하는 다이아그램식 설명도.

제21(b)도는 제21(a)도의 탕도(20)가 제거된 요홈부(18) 바로 위에서 본 제20(a)도의 주형 공동의 요홈부(18)를 도시하는 다이아그램식 평면도.

제22도는 게이트 주변 부분들을 도시하는 본 발명에 따른 중공 사출 성형 방법의 또 다른 양태가 어떻게 실시되는 지를 도시하는 다이아그램식 횡단면 설명도.

제23도는 게이트 주변 부분들을 도시하는 본 발명에 따른 중공 사출 성형 방법의 또 다른 양태가 어떻게 실시되는 지를 도시하는 다이아그램식 횡단면 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 축 2 : 롤러

3 : 축이 일체로 형성된 기계 부품의 제조에 사용되는 보조 챔버

4 : 게이트 또는 게이트에 대응하는 부분에 대응하는 개구부

5 : 보조 챔버를 갖춘 공동과 연통하는 통로 또는 통로에 대응하는 일체식 세그먼트-축 구조물의 개구부

6 : 단부면 7 : 톱니 바퀴

8 : 중공부 9 : 톱니 바퀴의 톱니의 선단

10 : 톱니 바퀴의 톱니의 뿌리 11 : 톱니

12 : 선단 원 13 : 뿌리 원

14 : 홈 15 : 중공부 형성 유체

16 : 다이알 게이지 17 : V 블럭

18 : 요홈 19 : 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물

20 : 탕도 21 : 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물의 축선

[발명의 상세한 설명]

본 발명의 일 양태에서 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품에 있어서, 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 구비하고, 상기 중공 일체식 기능성 세그먼트 구조물은 하나 이상의 기능성 수지 세그먼트 및 상기 기능성 수지 세그먼트에 동축으로 일체식으로 형성된 수지 축을 구비하고,

상기 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은 기능성 세그먼트 및 축으로부터 선택된 하나 이상의 부재 내에 사실상 세그먼트-축 구조물의 축선을 따라 연속 또는 불연속적으로 연장하는 중공부를 갖고 있고,

상기 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은, 그 외부면에 상기 중공부와 연통하는 하나 또는 두 개의 개구부를 갖고 있고;

상기 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은 다음 식 (1):

L(b)/L(a) 1 (1)

상기 식에서, L(a)는 축을 따라 측정한 일체식 세그먼트-축 구조물의 전체 길이를 나타내고, L(b)는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축을 따라 측정한 중공부의 길이를 나타내는 식에 의해 규정된 관계를 만족시키고,

상기 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은 기능성 세그먼트의 기능을 제공하도록 베어링 수단에 의해 지지되어 축의 축선에 관해 회전되도록 구성되는, 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품이 제공된다.

본 발명의 다른 양태에서, 축이 일체식으로 형성된 상술한 중공 수지 기계 부품을 제조하기 위해 중공부를 형성하면서 주지를 사출 성형하는 방법에 있어서,

(1) 고정식 주형 반부 및 상기 고정식 주형 반부와 결합하는 가동식 주형 반부를 제공함으로써 상기 고정식 주형 반부의 내벽 및 상기 가동식 주형 반부의 내벽에 의해 한정되는 주형 공동을 제공하고 상기 주형 공동은 게이트와 연통되게 하는 단계,

(2) 용융 형태의 수지를 게이트를 통해 사출하여 공동 내에 수지 덩어리를 형성하는 단계,

(3) 중공부 형성 유체를 압력 하에서 게이트를 통해 용융 수지 덩어리 속으로 도입하여 용융 수지 덩어리 내에 중공부를 형성하는 단계를 구비하고;

상기 중공 일체식 세그먼트-축 구조물이 다음 식 (1):

L(b)/L(a) 1 (1)

상기 식에서, L(a)는 축을 따라 측정한 일체식 세그먼트-축 구조물의 전체 길이를 나타내고, L(b)는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축을 따라 측정한 중공부의 길이를 나타내는 식에 의해 규정된 관계를 만족시키도록,

상기 게이트가 제조되는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물의 축선을 따라 측정한 전체 길이의 1/10의 길이를 갖는 공동 터미날 영역 내의 일 위치와 일치하게 설치되는, 사출 성형 방법이 제공된다.

상술한 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 주형은 주형 공동과 연통하는 보조 챔버를 갖고 있고, 단계 (2)에서, 용융 수지는 공동을 충전하도록 사출되고, 단계 (3)에서, 도입된 중공부 형성 유체의 압력 하에서 수지 덩어리의 일부가 공동으로부터 보조 챔버 속으로 가압되면서, 용융 수지 덩어리 속으로의 중공부 형성 유체의 도입이 수행된다.

본 발명의 용이한 이해를 위해, 본 발명의 다양한 실시예들을 다음과 같은 항목들로 열거한다.

1. 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품에 있어서, 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 구비하고, 상기 중공 일체식 기능성 세그먼트 구조물은 하나 이상의 기능성 수지 세그먼트 및 상기 기능성 수지 세그먼트와 동축으로 일체식으로 형성된 수지 축을 구비하고, 상기 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은 상기 기능성 세그먼트 및 상기 축으로부터 선택된 하나 이상의 부재 내에 사실상 세그먼트-축 구조물의 축선을 따라 연속 또는 불연속적으로 연장하는 중공부를 갖고 있고,

상기 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은 다음 식 (1):

L(b)/L(a) 1 (1)

상기 식에서, L(a)는 축을 따라 측정한 일체식 세그먼트-축 구조물의 전체 길이를 나타내고, L(b)는 상기 일체식 세그먼트-축 구조물의 축을 따라 측정한 상기 중공부의 길이를 나타내는 식에 의해 규정된 관계를 만족시키고,

상기 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은 상기 기능성 세그먼트의 기능을 제공하도록 베어링 수단에 의해 지지되어 축의 축선에 관해 회전되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 축이 형성된 중공 수지 기계 부품.

2. 항목 1에 있어서, 상기 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은, 그 외부면에, 상기 중공부와 연통하는 두 개의 개구부들을 갖고 있고, 상기 두 개구부들은 각각 상기 일체식 세그먼트-축 구조물의 두 대향 단부면들에 설치되고, 상기 두 대향 단부면들은 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선의 길이와 동일한 간격으로 분리되어 있고, 상기 일체식 세그먼트-축 구조물은 L(b)/L(a)=1로 규정된 관계를 만족시키고, L(a) 및 L(b)는 식 (1)에 규정된 바와 같은 것을 특징으로 하는 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품.

3. 항목 1에 있어서, 상기 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은, 그 외부면에, 상기 중공부와 연통하는 두 개의 개구부들을 갖고 있고, 상기 두 개구부들 중의 하나는 상기 일체식 세그먼트-축 구조물의 두 대향 단부면들 중의 하나에 설치되고, 상기 두 대향 단부면들은 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선의 길이와 동일한 간격으로 분리되어 있고, 다른 개구부는 상기 두 대향 단부면들 이외의 외부면 부분에 형성된 요홈부에 설치되고, 상기 요홈부는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선을 향해 상기 외부면 부분으로부터 한 방향으로 파여져 있는 것을 특징으로 하는 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품.

4. 항목 1에 있어서, 상기 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 톱니 바퀴를 구성하는 것을 특징으로 하는 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품.

5. 항목 1에 있어서, 상기 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 상기 축과 동축으로 형성된 톱니 바퀴를 구성하고, 상기 톱니 바퀴는 식 R1/r1=1 내지 5로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서, R1은 상기 톱니 바퀴의 뿌리 원의 직경을 나타내고, r1은 상기 축의 직경을 나타내는 것을 특징으로 하는 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품.

6. 항목 1에 있어서, 상기 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 롤러를 구성하는 것을 특징으로 하는 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품.

7. 항목 1에 있어서, 상기 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 상기 축과 동축으로 형성된 롤러를 구성하고, 상기 롤러는 식 R2/r2=1 내지 4로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서, R2 는 상기 롤러의 직경을 나타내고, r2는 상기 축의 직경을 나타내는 것을 특징으로 하는 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품.

8. 항목 1에 있어서, 상기 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 축(1)과 동축으로 형성된 롤러(2)를 구성하고, 상기 롤러는 그 표면에 폭보다 작지 않은 깊이를 갖는 홈을 갖고 있고, 상기 롤러는 식 r3/R30.5로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서, r3은 상기 홈의 내부 하부와 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선 사이의 거리를 나타내고, R3은 홈이 없는 부분에서의 롤러의 원형 횡단면의 반경을 나타내는 것을 특징으로 하는 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품.

9. 항목 1에 따른 축이 일체식으로 형성된 상술한 중공 수지 기계 부품을 제조하기 위해 중공부를 형성하면서 수지를 사출 성형하는 방법에 있어서,

(2) 용융 형태의 수지를 상기 게이트를 통해 사출하여 상기 공동 내에 용융 수지 덩어리를 형성하는 단계,

(3) 중공부 형성 유체를 압력 하에서 상기 주형 공동의 게이트를 통해 용융 수지 덩어리 속으로 도입하여 상기 용융 수지 덩어리 내에 중공부를 형성하는 단계를 구비하고; 상기 중공 일체식 세그먼트-축 구조물이 다음 식 (1):

L(b)/L(a) 1 (1)

상기 식에서, L(a)는 축을 따라 측정한 일체식 세그먼트-축 구조물의 전체 길이를 나타내고, L(b)는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축을 따라 측정한 중공부의 길이를 나타내는 식에 의해 규정된 관계를 만족시키도록 상기 게이트가 제조되는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물의 축선을 따라 측정한 전체 길이의 1/10의 길이를 갖는 공동 터미날 영역 내의 일 위치와 일치하게 설치되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.

10. 항목 9에 있어서, 상기 주형은 상기 주형 공동과 연통하는 보조 챔버를 갖고 있고, 단계 (2)에서, 용융 수지는 상기 공동을 충전하도록 사출되고, 단계 (3)에서, 도입된 중공부 형성 유체의 압력 하에서 수지 덩어리의 일부가 공동으로부터 보조 챔버 속으로 가압되면서, 용융 수지 덩어리 속으로의 중공부 형성 유체의 도입이 수행되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.

11. 항목 10에 있어서, 상기 보조 챔버는 상기 공동의 두 대향 단부 벽들 중의 하나에 형성된 개구브를 통해 주형 공동과 연통하고, 상기 두 대향 단부 벽들은 제조되는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선에 대응하는 공동의 축선의 길이와 동일한 간격만큼 이격되고, 상기 일 단부 벽은 게이트로부터 먼 측면에 위치되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.

12. 항목 9 또는 항목 10에 있어서, 상기 공동을 한정하는 주형의 벽에 돌기부가 형성되고, 상기 돌기부는, 제조되는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선의 길이와 동일한 간격만큼 이격된 두 대향 단부의 이외의 외부면 부분에 일체식 세그먼트-축 구조물 내에 형성되고 상기 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선을 향해 상기 외부면 부분으로부터 한 방향으로 파여진 요홈부에 대응하고, 상기 게이트는 공동을 한정하는 벽 내의 상기 돌기부에 설치되고, 상기 제조되는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선에 대응하는 상기 공동의 축선에 수직인 방향으로 상기 공동 속으로 상기 용융 수지가 사출되도록 방향이 정해지는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.

13. 항목 9 또는 항목 10에 있어서, 상기 공동은, 상기 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 톱니 바퀴를 구성하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 제조하도록 된 내부 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.

14. 항목 9 또는 항목 10에 있어서, 상기 공동은, 상기 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 상기 축과 동축으로 형성된 톱니 바퀴를 구성하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 제조하도록 된 내부 형태를 갖고, 상기 톱니 바퀴는 식 R1/r1=1 내지 5로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서 R1은 상기 톱니 바퀴의 뿌리 원의 직경을 나타내고, r1은 상기 축의 직경을 나타내는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.

15. 항목 9 또는 항목 10에 있어서, 상기 공동은, 상기 기능성 세그먼트의 일부가 롤러를 구성하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 제조하도록 된 내부 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.

16. 항목 9 또는 항목 10에 있어서, 상기 공동은, 상기 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 상기 축과 동축으로 형성된 롤러를 구성하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 제조하도록 된 내부 형태를 갖고, 상기 롤러는 식 R2/r2=1 내지 4로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서 R2는 상기 롤러의 직경을 나타내고, r2는 상기 축의 직경을 나타내는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.

17. 항목 9 또는 항목 10에 있어서, 상기 공동은, 상기 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 상기 축과 동축으로 형성된 롤러를 구성하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 제조하도록 된 내부 형태를 갖고, 상기 롤러는 그 표면에 폭보다 작지 않은 깊이를 갖는 홈을 갖고, 상기 롤러는 식 R3/r3≥0.5로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서 R3은 홈의 내부 하부와 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선 사이의 거리를 나타내고, R3은 홈이 없는 부분에서의 롤러의 원형 횡단면의 반경을 나타내는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.

이제, 첨부 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 기술한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품은 하나 이상의 기능성 수지 세그먼트 및 상기 기능성 수지 세그먼트에 동축으로 일체식으로 형성된 수지 축을 구비하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 구비한다. 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은 기능성 세그먼트 및 축으로 부터 선택된 하나 이상의 부재 내에 사실상 세그먼트-축 구조물의 축선울 따라 연속 또는 불연속적으로 연장하는 중공부를 갖고 있다. 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은, 그 외부면에, 상기 중공부와 연통하는 하나 또는 두 개의 개구부를 갖고 있다.

본 발명에 있어서, 용어 기계 부품(mechanical part)은 힘을 전달하거나 대상물을 이동 또는 운반하도록 축선(21)에 관해 회전하여 기능을 가하는 부품을 의미한다. 기계 부품들의 대조적인 예들은 톱니 바퀴 장치, 롤러 장치, 탕도 장치, 디스크 장치, 캠 장치, 풀리 장치 및 이들 부품들의 조합체를 포함한다. 일반적으로 기계 부품들은 축을 수납하기 위한 구멍을 갖는 타입과 축을 갖는 타입으로 대략 분류될 수 있다. 전자의 타입의 기계 부품의 경우, 즉(예컨대, 금속축)이 축 수납 구멍 속으로 삽입되고, 기계 부품은 축에 의해 지지된 상태로 회전된다. 후자의 타입의 기계 부품의 경우, 기계 부품은 베어링 수단에 의해, 그 축에, 지지되면서 회전된다. 본 발명은 후자의 형태의 기계 부품에 관한 것으로서, 특히, 성형에 의해 축(1)이 일체식으로 형성된 기계 부품에 관한 것이다.

본 발명에 있어서, 용어 축(shaft)은 기계 부품의 작동시에 안정하게 회전하도록 기계 부품이 다른 부품(베어링 수단)에 의해 지지되는 부분을 의미한다. 첨부 도면에서, 축들의 대표적인 예들이 참조 부호 1로 표시되어 있다.

본 발명에 있어서, 용어 기능성 세그먼트(functional segment)는 축과 일체로 형성되어, 베어링 수단에 의해 지지된 축의 회전에 따라 축의 축선에 관해 회전하여 기능을 가하는 세그먼트를 의미한다. 기능성 세그먼트들의 예들은 롤러 및 톱니 바퀴를 포함한다. 첨부 도면에서, 기능성 세그먼트들의 예로서의 롤러들은 참조 부호 2로서 표시하고, 기능성 세그먼트의 다른 예로서의 톱니 바퀴들은 참조 부호 7로 표시한다.

본 발명에서, 참조 부호 8로 표시한 부분에 사용된 용어 중공부(hollow)는 제조되는 성형 유지 제품 내에 중공부를 형성하기 위한 성형 방법에 의해 형성된 중공부를 의미한다. 중공부는 발포제에 의해 형성되는 공극 또는 셀(cell)과는 다르다. 제조되는 성형 수지 제품 내에 중공부를 형성하기 위한 성형 방법에 대한 특별한 제한은 없다. 그러나, 중공 사출 성형 방법은, 이러한 방법에서 별개의 부품들을 함께 결합할 필요없이 수지를 한 번 발사함으로써 중공 수지 제품이 제조될 수 있고 버어(burr) 및 핀(fin)[플래쉬(flash)]의 발생이 적기 때문에, 바람직하다.

본 발명에서 사용된 용어 중공 사출 성형 방법(hollow injection molding method)은 성형시에 사용되는 주형(주형은 통상 금속 주형이 사용되지만, 금속 주형에 제한되지 않는다)의 공동 속으로 용융 수지가 사출되어 용융 수지 덩어리를 형성한 다음에, 용융 수지 덩어리 속으로 중공부 형성 유체를 압력 하에서 도입하고, 용융 수지 덩어리를 중공부 형성 유체로 가압하면서 냉각함으로써, 성형된 중공 수지 제품을 얻는 사출 성형 방법을 의미한다. 통상의 사출 성형 방법의 경우, 게이트의 밀봉 후에, 게이트 내의 수지가 응고되어, 공동 속으로의 수지의 공급이 중단되고 수지 압력이 더 이상 가해지지 않는다. 반면에, 중공 사출 성형 방법의 경우, 게이트의 밀봉 후에조차, 수지는 그 속으로 도입된 중공부 형성 유체에 의해 가압 상태로 유지될 수 있다. 그러므로, 통상의 사출 성형 방법에 비해 가압 상태가 확실히 유지될 수 있고 냉각 시에 용융 수지의 수축이 중공부의 팽창에 의해 보완될 수 있어서, 공동 벽의 우수한 재생 및 우수한 치수 정밀도를 갖는 성형된 수지 제품이 용이하게 제조될 수 있다는 점에서, 중공 사출 성형 방법이 유리하다. 중공 사출 성형 방법의 대표적인 예가 심사된 일본 특허 공고 소화 57-14968호에 개시되어 있다.

본 발명에서 사용될 수 있는 중공부 성형 유체는 실온 및 대기압 하에서 기체 또는 액체이고 사출 성형을 위한 온도 및 압력 조건 하에서 성형되는 용융 수지와 반응하지 않거나 양립할 수 있는 유체이다. 그러한 유체의 예들은 질소, 이산화탄소, 공기 헬륨, 네온, 아르곤, 수증기, 글리세린 및 액체 파라핀을 포함한다. 일반적으로, 기체상 유체가 사용되고, 질소, 헬륨, 네온 또는 아르곤과 같은 불활성 가스가 특히 바람직하다. 경제적인 관점에서, 질소 가스가 상업적으로 더 바람직하다.

본 발명의 중공 사출 성형 방법은 통상의 사출 성형 기계 및 압력 하에서 중공부 형성 유체를 공급하기 위한 장치의 조합체에 의해 실시된다. 압력 하에서 중공부 형성 유체를 공급하기 위한 상술한 장치는 주형 공동 속으로 사출된 용융 수지 덩어리 속으로 공급 라인을 통해 압력 하에서 도입하여 주형 공동 내의 용융 수지 덩어리가 소정 시간 동안 중공부 형성 유체에 의해 가압되는 장치이다. 압력 하에서의 중공부 형성 유체의 도입 방법의 예들은 소정의 고압으로 압축되어 축압기에서 축압된 중공부 형성 유체가 공급 라인을 통해 공동 내의 용융 수지 덩어리 속으로 도입되는 방법과, 소정 양의 중공부 형성 유체가 펌프 또는 압력 실린더에 의해 주형 공동 내의 용융 수지 덩어리 속으로 직접 도입되어 용융 수지 덩어리를 가압하는 방법을 포함한다. 그런, 중공부 형성 유체가 압력 하에서 주형 공동 내의 용융 수지 덩어리 속으로 도입될 수 있는 한 중공부 형성 유체의 도입 방법에 대한 특별한 제한은 없다. 중공부 형성 유체의 압력은, 주형이 개방되고 성형된 중공 수지 제품이 꺼내지기 전에 제거된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 중공 수지 기계 부품을 구성하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은 그 안에 중공부를 갖고 있다. 일체식 세그먼트-축 구조물의 중공부 비율은 15 내지 50%인 것이 바람직하다. 중공부 비율이 상술한 범위보다 높은 경우에는, 중공부 형성 유체의 압력 하에서 중공 용융 수지 기구(balloon)가 파괴되기 쉬워서, 성형이 불안정해진다. 한편, 중공부 비율이 상술한 범위보다 작은 경우, 함몰 표시(sink mark) 또는 휘어짐(warpage)이 발생하기 쉬워서, 일체식 세그먼트-축 구조물의 치수 정밀도의 향상을 달성하기 어렵다. 중공부 비율은 다음 식으로 정의된다.

중공부 비율(%)은 식 [(V×ρ-M)/(V×ρ)]×100으로 정의되고, 상기 식에서, V는 성형된 중공 수지 제품(중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물)의 겉보기 체적을 나타내고, ρ는 사용된 수지의 비중을 나타내고, M은 성형된 중공 수지 제품(중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물)의 중량을 나타낸다.

본 발명에서, 본 발명의 수지 기계 부품의 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물이 사실상 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선을 따라 연속 또는 불연속적으로 연장하는 중공부(8)를 갖는 것과, 축선(21)을 따라 측정할 때의 일체식 세그먼트-축 구조물의 전체 길이 L(a)와 축선(21)을 따라 측정할 때의 중공부의 길이 L(b)가 식 0.9L(b)/L(a)1로 규정된 관계를 만족시키는 것이 필수적이다. 제6(a)도 및 제6(b)도, 제15도 및 제16도에 도시된 바와 같이, 축선(21)을 따라 측정할 때의 일체식 세그먼트-축 구조물의 전체 길이 L(a)는 성형된 중공 제품의 축선을 따라 측정할 때의 일체식 세그먼트-축 구조물의 전체 길이를 의미하고, 동일 도면들에 도시된 바와 같이 중공부(8)의 길이 L(b)는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선을 따라 측정할 때의 중공부(8)의 길이를 의미한다. 즉, 중공부(8)의 길이 L(b)는 중공부(8)의 대향 내부 단부 벽들 사이의 거리로 정의되는 축선(21)의 단면의 길이이다. L(a)와 L(b)가 식 0.9L(b)/L(a)1로 규정된 관계를 만족시킬 때, 일체식 세그먼트-축 구조물은 높은 치수 정밀도를 보인다. 그 이유는 중공부 형성 유체의 가압 효과가 성형 중에 용융 수지 덩어리의 전 지역에 가해져서 그 결과로 성형된 수지 제품의 치수 정밀도가 높아지는 데 있는 것으로 믿어진다. 반면에, L(a)와 L(b)가 식 0.9L(b)/L(a)로 규정된 관계를 가질 때, 중공부(8)의 길이가 너무 짧아서, 성형 중에, 용융 수지 덩어리가 중공부 형성 유체의 가압 효과가 가해질 수 없는 부분을 갖게 되고, 그러한 부분은 치수 정밀도가 낮게 된다. 본 발명에 양호하게 사용되는 중공 사출 성형 방법의 경우, 용융 수지가 중공부 형성 유체에 의해 가압되어 공동 벽의 형상의 전사 능력(transferability)을 향상시킨다. 그러나, L(a)와 L(b)가 식 0.9L(b)/L(a)로 규정된 관계를 가질 때, 중공부(8)의 길이가 너무 짧아서, 용융 수지 덩어리가 중공부 형성 유체의 가압 효과가 가해질 수 없는 부분을 갖게 되어, 공동 벽의 전사 능력이 낮아지고, 그 결과, 최종 성형된 수지 제품의 치수 정밀도가 낮아진다. 따라서, L(a)와 L(b)가 식 0.9L(b)/L(a)1로 규정된 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는, L(b)/L(a)=1이다.

일본국 특허 공개 평성 5-208460호에 개시된 방법에 의해 제조된 성형된 중공 수지 제품의 경우, 그 성형된 중공 수지 제품은 단지 약 0.8의 L(b)/L(a)를 갖는다. 본 발명자들은 일본국 특허 공개 평성 5-208460호의 개시 내용에 따라 실험을 수행한 결과, 중공부(8)가 연장하지 않는 중공 수지 제품 부분의 길이가 커서, 치수 정밀도가 극히 낮음(특히, 톱니의 치수 정밀도가 낮고 런 아웃의 정도가 심하다)을 발견했다.

본 발명의 중공 사출 성형 방법은 열경화성 수지의 성형에도 사용될 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 열경화성 수지의 예들은 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지 및 에폭시 수지를 포함한다. 본 발명의 경우, 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품이 열경화성 수지로부터 제조될 수 있다. 그러나, 일반적으로, 본 발명의 수지 기계 부품은 열가소성 수지로 제조된다. 본 발명에 사용될 수 있는 열가소성 수지들에 대해서는, 수지가 통상의 조건 하에서 성형될 수 있는 한 특별한 제한이 없다. 본 발명에 사용될 수 있는 열가소성 수지의 예들은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, ABS수지, 염화 폴리비닐, 폴리아미드, 아세탈 중합체, 폴리카보네이트, 변형된 폴리페닐렌 에테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리이미드, 폴리아미드 이미드, 폴리에테르 이미드, 폴리아릴레이트, 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 폴리에테르에테르케톤, 액정 수지 폴리테트라플루오로에틸렌 및 열가소성 탄성중합체를 포함한다. 특히, 폴리아세탈 및 폴리아미드가 내열성 및 기계적 성질들 뿐만 아니라 활주 성질들이 우수하여, 축이 일체식으로 형성된 기계 부품의 제조에 광범위하게 사용되고 본 발명에도 양호하게 사용된다.

본 발명의 기계 부품을 구성하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물이 그 속으로 연장하는 중공부를 갖고 있기 때문에, 필요한 경우, 유기 또는 무기 층전제(filler)가 최종 기계 부품의 내열성, 기계적 강도 등을 향상시키기 위해 사용되는 수지와 혼합될 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 보강 충전제들의 양호한 예들은 유리 섬유, 탄소 섬유, 금속 섬유, 아라미드 섬유, 티탄 칼륨, 석면, 탄화 규소, 세라믹, 질화 규소, 황산 바륨, 황산 칼슘, 고령토, 점토, 파이로필라이트, 벤토나이트, 견운모, 제올라이트, 운모, 네펠라이트, 활석, 어태풀자이트(attapulgite), 규회석(wallastonite), 슬래그 섬유, 페라이트, 규산 칼슘, 탄산 칼슘, 탄산 마그네슘, 돌로마이트, 산화 아연, 산화 티타늄, 산화 마그네슘, 산화 철, 이황화 몰리브덴, 흑연, 석고, 유리 비이드(bead), 유리 분말, 유리 기구(balloon), 수정 및 수정 유리를 포함한다. 상술한 보강 섬유들은 그 안에 중공부를 가질 수 있고, 사용하기 전에, 실란형(silane-type) 또는 티타늄형(titanium-type) 결합제로 사전 처리될 수 있다.

본 발명의 일 실시예(본 발명의 상술한 실시예들 중의 항목 2의 실시예)에 따르면, 기계 부품의 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은, 그 외부면에, 중공부와 연통하는 두 개의 개구부들을 갖고 있고, 두 개의 개구부들은 각각, 일체식 세그먼트-축 구조물의 두 대향 단부면들에 설치되고, 두 개의 대향 단부면들은 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선의 길이와 동일한 간격으로 분리되어 있다. 그러므로, 일체식 세그먼트-축 구조물은 L(b)/L(a)=1로 규정된 관계를 만족시켜서, 가장 양호한 치수 정밀도가 얻어진다. 또한, 두 개의 개구부들이 각각 일체식 세그먼트-축 구조물의 두 대향 단부면(6, 6)들에 설치되기 때문에, 두 개구부들이 본 발명의 기계 부품의 기능을 방해하기가 어렵다.

본 발명에서, 제1도 내지 제10(a)도 및 제11도 내지 제13도에 도시된 바와 같이, 용어 단부면(end surface)은 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선을 가로지르도록 전개된 단부면을 의미하고자 한다. 많은 경우에, 단부면은 평판한 면이다. 그러나, 단부면은 평탄면이 아닐 수도 있고, 만곡면, 반구면 등일 수 있다. 또한, 톱니 바퀴와 같은 기능성 세그먼트가 제9도에 도시된 일체식 세그먼트-축 구조물의 단부 부분에 설치될 때, 기능성 세그먼트 상에 존재하는 단부면(6)은 본 발명에서 정의된 단부면(6)의 정의 내에 든다.

본 발명의 다른 실시예(본 발명의 상술한 실시예들 중 항목 3의 실시예)에 따르면, 예컨대, 제15도, 제17도 및 제18도에 도시된 바와 같이, 기계 부품의 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은 중공부와 연통하는 두 개의 개구부들을 갖고, 두 개구부들 중의 하나는 일체식 세그먼트-축 구조물의 두 대향 단부면들 중의 하나에 설치되고, 두 대향 단부면들은 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선의 길이와 동일한 간격만큼 이격되어 있고, 다른 개구부는 두 대향 단부면들 이외의 외부면 부분에 형성된 요홈부(18) 내에 설치되고, 요홈부(18)는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축을 향해 외부면 부분으로부터 한 방향으로 파여 있다. 이 실시예는 두 개구부들 둘 다, 기계 부품의 설계 또는 기능으로 인해 또는 주형의 구조로 인해 일체식 세그먼트-축 구조물의 두 대향 단부면들 내에 형성될 수 없을 때 바람직하다(두 대향 단부면들 이외의 외부면 부분에 설치되는). 개구부가 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선을 향해 외부면으로부터 한 방향으로 파여진 요홈부(18) 내에 설치될 때, 그러한 요홈부가 사용되지 않는 경우에 비해, 기계 부품의 런 아웃이 크게 감소된다. 그러한 유리한 효과가 달성될 수 있는 이유는 제18도에 도시된 바와 같이 중공부(8)가 축선(21)에 비해 대칭이 된다는 점에 있다고 생각된다.

본 발명의 다른 실시예(본 발명의 상술한 실시예들 중 항목 4의 실시예)에 따르면, 예컨대, 제10(a)도, 제10(b)도 및 제10(c)도에 도시된 바와 같이, 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 톱니 바퀴(7)를 구성한다. 일반적으로 축이 일체로 형성된 톱니 바퀴들은 자동차, 통상의 기계류, 정밀 기계류 및 전기 및 전자 장비와 같은 다양한 분야에서 광범위하게 사용된다. 상술한 실시예의 기계 부품은, 높은 치수 정밀도 및 우수한 재료 재생 특성들을 가질 뿐만 아니라 높은 생산성으로 제조될 수 있기 때문에 유리하다.

본 발명의 다른 실시예(본 발명의 상술한 실시예들 중 항목 5의 실시예)에 따르면, 예컨대, 제10(a)도, 제10(b)도 및 제10(c)도에 도시된 바와 같이, 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 톱니 축(1)과 동축으로 형성된 톱니 바퀴(7)를 구성하고, 톱니 바퀴(7)는 식 R1/r1=1 내지 5로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서, R1은 톱니 바퀴(7)의 뿌리 원(13)의 직경을 나타내고, r1은 축(1)의 직경을 나타낸다. 본 실시예의 기계 부품은 톱니 바퀴(7)의 톱니의 높은 치수 정밀도로 인해 특히 유리하다. 그러나, R1/r1 비율이 5를 초과하는 경우, 기계 부품의 치수 정밀도가 낮아지게 된다. 그 이유는 기계 부품의 외부 형태와 그 안에 존재하는 중공부의 형태의 차이가 제10(a)도, 제10(b)도, 제10(c)도의 실시예들과는 달리 커지게 되어, 기계 부품의 벽 두께가 축 부분과 톱니 바퀴 부분 사이에서 크게 변화된다는 점에 있는 것으로 믿어진다. 그러한 경우, 벽 두께가 두꺼운 부분에서 수지의 수축이 커지게 된다. 따라서, 중공부의 형성의 효과가 불만족스러워진다. 한편 R1/r1 비율이 1보다 작은 기계 부품은 실용성이 없다. 본 발명에서, R1/r1 비율이 1 내지 4인 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 기계 부품이 두 개 이상의 톱니 바뮈들을 가질 때 및/또는 두 개 이상의 다른 직경들을 갖는 축(1)을 가질 때, R1/r1 비율이 뿌리 원의 직경(R1)들 및 축의 두 개 이상의 다른 직경(r1)들의 어떤 조합들에 관해 1 내지 5인 것이 필수적이다.

본 발명의 또 다른 실시예(본 발명의 상술한 실시예들 중의 항목 6의 실시예)에 따르면, 예컨대, 제11도에 도시된 바와 같이, 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 롤러(2)를 구성한다. 일반적으로 축이 일체로 형성된 롤러들은 자동차, 통상의 기계류, 정밀 기계류 및 전기 및 전자 장비와 같은 다양한 분야에서 광범위하게 사용된다. 상술한 실시예의 기계 부품은, 높은 치수 정밀도 및 우수한 재료 재생 특성들 뿐만 아니라 높은 생산성으로 제조될 수 있기 때문에 유리하다.

본 발명의 또 다른 실시예(본 발명의 상술한 실시예들 중 항목 7의 실시예)에 따르면, 예컨대, 제11도에 도시된 바와 같이, 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 축(1)과 동축으로 형성된 롤러(2)를 구성하고, 롤러(2)는 식 R2/r2=1 내지 4로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서, R2는 롤러(2)의 직경을 나타내고, r2는 축(1)의 직경을 나타낸다(제11도 참조). 본 실시예의 기계 부품은 롤러의 높은 치수 정밀도로 인해 특히 유리하다. 그러나, R2/r2 비율이 4를 초과하는 경우, 기계 부품의 치수 정밀도가 낮아지게 된다. 그 이유는 기계 부품의 외부 형태와 그 안에 존재하는 중공부의 형태의 차이가 제11도의 실시예와는 달리 커지게 되어, 기계 부품의 벽 두께가 축 부분과 롤러 부분 사이에서 크게 변화된다는 점에 있는 것으로 믿어진다. 그러한 경우, 벽 두께가 두꺼운 부분에서 수지의 수축이 커지게 된다. 따라서, 중공부의 형성의 효과가 불만족스러워진다. 한편 R2/r2 비율이 1보다 작은 기계 부품은 실용성이 없다. 본 발명에서, R2/r2 비율이 1 내지 3인 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 기계 부품이 두 개 이상의 롤러들을 가질 때 및/또는 두 개 이상의 다른 직경들을 갖는 축을 가질 때, R2/r2 비율이 롤러(2)의 직경(R2)들 및 축의 두 개 이상의 다른 직경(r2)들의 어떤 조합들에 관해 1 내지 4인 것이 필수적이다. 예컨대, 두 개의 다른 직경들을 갖는 축(1)과 롤러(2)를 갖는 제8도에 도시된 기계 부품의 경우에, R2/r2 비율이 롤러(2)의 직경(R2)들 및 축(1)의 두 개 이상의 다른 직경(r2)들의 어떤 조합들에 관해 1 내지 4인 것이 필수적이다.

본 발명의 또 다른 실시예(본 발명의 상술한 실시예들 중의 항목 8의 실시예)에 따르면, 예컨대, 제12도에 도시된 바와 같이, 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 축(1)과 동축으로 형성된 롤러(2)를 구성하고, 롤러(2)는 그 표면에 폭보다 작지 않은 깊이를 갖는 홈(14)을 갖고, 롤러(2)는 식 r3/R3≥0.5로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서, r3은 홈의 내부 하부와 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선 사이의 거리를 나타내고, R3은 홈이 없는 부분에서 롤러의 원형 횡단면의 반경을 나타낸다. 본 실시예의 기계 부품은 높은 치수 정밀도 및 높은 이동 정확성으로 인해 특히 유리하다. 홈형성 롤러의 대표적인 사용 예는 두 개의 대향 단부 부분들을 갖고 있는 핀이 롤러와는 별도로 제공되고, 핀의 일 단부 부분은 롤러 이외의 다른 물체에 고정되고 핀의 다른 단부 부분은 롤러의 홈에 삽입되어, 그 결과, 홈에 삽입된 핀을 갖는 물체가 롤러의 회전에 따라 롤러의 축에 평행한 선을 따라 왕복 이동함으로써, 롤러의 운동을 핀으로 전달하게 되는 용도이다. 그러한 홈형성 롤러는 다양한 타입의 장비의 다양한 타입의 프린터들 및 프린터 부분들의 기계 부품으로서 광범위하게 사용된다.

본 발명의 항목 8의 실시예의 경우, 롤러의 표면에서 발견되는 홈의 깊이는 홈의 폭보다 작지 않다. 이는 홈의 깊이가 홈의 폭보다 작은 경우, 홈에 삽입되는 핀의 단부 부분이 롤러의 회전 중에 홈으로부터 나오기 쉽기 때문이다. 롤러의 홈은 주형의 공동 벽 상에 형성된 대응 볼록부로 형성된다. 일반적으로 홈은 롤러의 표면에 나선형으로 형성되지만, 홈에 삽입되는 핀의 왕복 운동의 속도 및 주기에 따라, 다양한 타입의 홈의 형태로부터 적절한 것을 선택할 수 있다. 또한, 본 실시예에서, 롤러는 식 r3/R3≥0.5로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서, r3은 홈의 내부 하부와 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선 사이의 거리를 나타내고, R3은 홈이 없는 부분에서 롤러의 원형 횡단면의 반경을 나타낸다. r3 및 R3이 r3/R30.5로 표현되는 관계를 갖는 경우, 기계 부품은 치수 정밀도가 나빠진다. 그 이유는 중공부 형성 유체의 가압 효과가 충분히 가해질 수 없는 데에 있는 것으로 생각된다.

본 발명의 기계 부품을 제조하기 위한 양호한 방법이 상술한 항목 9의 실시예에 기술되어 있다. 이러한 기본적인 방법에 있어서, 기계 부품은, 성형에 사용되는 주형의 공동 속으로 게이트를 통해 용융 상태의 수지를 사출하여 공동 내에 용융 수지 덩어리를 형성하고, 그 용융 수지 덩어리 속으로 중공부 형성 유체를 압력하에서 게이트를 통해 도입하여 용융 수지 덩어리 내에 중공부를 형성함으로써 제조된다. 이 방법에서, 상기 중공 일체식 세그먼트-축 구조물이 다음 식 (1):

L(b)/L(a) 1 (1)

상기 게이트가, 제조되는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물의 축선을 따라 측정한 전체 길이의 1/10의 길이를 갖는 공동 터미날 영역 내의 일 위치와 일치하게 설치되는 것이 필수적이다.

본 발명의 상술한 양호한 방법의 경우, 상술한 바와 같이, 압력 하의 중공부 형성 유체가 압력 하에서 게이트를 통해 용융 수지 덩어리 속으로 도입된다. 그러므로, 중공부 형성 유체를 도입하기 위한 인입구가 성형 기계의 실린더의 전방 단부 부분에 위치한 노즐과 게이트 사이의 위치에 형성된다. 예컨대, 중공부 형성 유체를 도입하기 위한 인입구는 노즐에 또는 주형 등의 탕구(sprue) 또는 탕도(runner)에 형성된다(예컨대, 중공부 형성 유체가 성형 기계의 노즐로부터 도입되는 경우, 심사되지 않은 일본국 특허 공개 평성 4-90315호에 개시된 노즐이 사용될 수 있다). 중공부 형성 유체가 게이트를 통해 용융 수지 덩어리 속으로 도입되지만 게이트 이외의 공동 벽의 부분을 통해 도입되는 본 발명의 방법은, 성형 후에, 게이트에 해당하는 수지 부분 이외의 수지 부분을 절단할 필요가 없기 때문에 생산성이 높다. 반면에, 심사되지 않은 일본국 특허 공개 평성 5-208460호에 개시된 방법의 경우, 중공부 형성 유체가 게이트 이외의 공동 벽의 개구부를 통해 용융 수지 덩어리 속으로 도입되므로, 성형 후에, 중공부 형성 유체의 도입을 위해 사용되는 공동 벽의 개구부에 해당하는 수지 부분을 절단하는 부가적인 단계를 수행할 필요가 있어, 생산성을 저하시킨다. 본 발명의 방법은 이러한 점에서, 심사되지 않은 일본국 특허 공개 평성 5-208460호에 개시된 방법에 비해 생산성이 우수하다.

본 발명 방법의 다른 실시예(본 발명의 상술한 실시예들 중 항목 10의 실시예)에 따르면, 헤지테이션 마크(hesitation mark)를 방지하고 중공부 비율을 증가시키기 위해, 주형 공동과 연통하는 보조 챔버가 사용된다(보조 챔버는 보조 공동(auxiliary cavity) 또는 희생 공동(sacrificial cavity)이라고도 한다). 보조 챔버는 도입된 중공부 형성 유체의 압력 하에서 주형 공동으로부터 밀려나오는 용융 수지 덩어리 부분을 수납하기 위해 사용된다. 보조 챔버는 심사되지 않은 일본국 특허 공개 평성 3-121820호에 개시되어 있다. 용융 수지가 공동이 용융 수지로 충전되는 방식으로 주형 공동 속으로 주입되어 용융 수지 덩어리를 형성하고, 보조 챔버를 사용함이 없이 중공부 형성 유체가 용융 수지로 충전된 주형 공동 속으로 압력 하에서 도입되는 경우, 아무런 헤지테이션 마크가 발생하지 않지만, 용융 수지의 냉각 및 응고시에 발생하는 용융 수지의 수축에 대응하는 양만큼만 중공부 형성 유체가 도입될 수 있기 때문에 중공부 비율이 아주 낮다. 이는 휘어짐 또는 함몰 표시로 인해 치수 정밀도를 낮게 한다. 또한, 수지 두께가 커지기 때문에, 성형 주기가 길어져서, 생산성이 저하된다. 본 발명 방법의 본 실시예의 경우, 보조 챔버가 사용되고, 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 형성하기 위해 용융 수지가 주형 공동을 충전하도록 사출된다. 수지의 사출 완료시에 공동이 이미 용융 수지 덩어리로 충전되어 있기 때문에, 용융 수지의 유동 전방부가 보조 챔버 내에 또는 보조 챔버와 공동을 연통시키는 통로에 존재하여, 일체식 세그먼트-축 구조물 상의 헤지테이션 마크의 발생을 방지한다. 본 발명에 있어서, 일체식 세그먼트-축 구조물을 형성하기 위해, 주형 공동을 용융 수지 덩어리로 충전하거나 거의 충전하는 양으로, 주형 공동 속으로 용융 수지를 사출하는 방법은 풀 발사 방법(full-shot method)이라 부른다(한편, 일체식 세그먼트-축 구조물을 형성하기 위해, 공동이 용융 수지 덩어리로 충전되지 않는 공간을 남기는 양으로, 주형 공동 속으로 용융 수지를 사출하는 방법은 숏 발사 방법(short-shot method)이라 부른다). 또한, 심사되지 않은 일본국 특허 공개 평성 3-121820호는 주형 공동 외에 보조 챔버가 사용되고, 보조 챔버는 용융 수지가 공동 속으로 사출될 때에는 주형 공동과 연통되지 않고, 보조 챔버는 공동부 형성 유체가 공동 내의 용융 수지 덩어리 속으로 압력 하에서 도입되는 경우에 공동과 연통하는 방법을 개시한다. 이러한 방법은 본 발명에 적절히 사용될 수 있다.

또한, (상기 항목 10의 실시예에 대응하는) 상술한 실시예에서, 보조 챔버는 공동의 두 대향 단부 벽들 중의 하나에 형성된 개구부를 통해 주형 공동과 연통하고, 두 대향 단부 벽들은 제조되는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선에 대응하는 공동의 축선의 길이와 동일한 간격만큼 이격되어 있다. 제3도는, 두 개의 롤러들을 갖는 일체식 세그먼트-축 구조물과 관련하여, 보조 챔버(3)와 공동을 연통시키는 통로(5)의 위치의 대표적인 예를 도시하고 있다. 보조 챔버를 사용하는 중공 사출 성형 방법을 수행시에, 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이 보조 챔버와 공동을 연통시키는 통로(5)를 위치시키는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 연통 통로(5)가 제1도 및 제2도에 도시된 위치들에 설치될 때, 일체식 세그먼트-축 구조물은 낮은 동축성 및 높은 정도의 런 아웃을 갖게 되어, 통로(5)의 설치 위치들이 본 발명의 범주를 벗어난다(제1도 및 제2도에 도시된 바와 같은 통로(5)의 설치의 경우에, 일체식 세그먼트-축 구조물은, 그 외부면에, 중공부와 연통하는 세개의 개구부들을 갖는다). 제1도 및 제2도에 도시된 방법들에서 바람직한 결과들이 얻어지지 않는 이유는 중공부의 형태에 있는 것으로 믿어진다. 보조 챔버와 주형 공동을 연통시키는 통로(5)는 일체식 세그먼트-축 구조물의 중공부의 축선이 공동의 단부 벽에 형성된 개구부를 통과하도록 설치되어 보조 챔버와 주형 공동을 연통시키는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 보다 양호한 방법에 의해, 일체식 세그먼트-축 구조물은 높은 치수 정밀도를 갖는다. 그 이유는 이러한 보다 양호한 방법에 의해 중공부가 축선에 대해 거의 대칭이 된다는 점에 있는 것으로 믿어진다.

본 발명의 방법의(상기 항목 10의 실시예에 대응하는) 상술한 실시예의 경우, 게이트는 보조 챔버로부터 먼 공동의 단부 벽에 근접한 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 특히, 게이트는 제조되는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물의 축선을 따라 측정한 전체 길이의 1/10의 길이를 갖는 공동 터미날 영역 내의 일 위치와 일치하게 설치되고, 상기 터미날 영역은 보조 챔버로부터 먼 것이 바람직하다.

본 발명의 방법의(상기 항목 9의 실시예에 대응하는) 상술한 실시예의 경우, 게이트는 제조되는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물의 축선을 따라 측정한 전체 길이의 1/10의 길이를 갖는 공동 터미날 영역 내의 일 위치와 일치하게 설치되는 것이 필수적이다. 그 결과, 얻어진 일체식 세그먼트 구조물은 다음 식 (1):

L(b)/L(a) 1 (1)

로 규정된 관계들을 만족시킨다.

(상기 항목 9의 실시예에 대응하는) 상술한 실시예는 공동 속으로 사출되는 용융 수지의 양을 적절히 조정함으로써 더욱 쉽게 실시될 수 있다. 예컨대, 공동 속으로 사출되는 용융 수지의 체적이 증가되면, 공동 내의 용융 수지 덩어리 속으로 연속적으로 도입되는 중공부 형성 유체의 체적이 감소되어 길이 L(b)가 짧아진다. 한편, 공동 속으로 사출되는 용융 수지의 체적이 감소되면, 공동 내의 용융 수지 덩어리 속으로 도입되는 중공부 형성 유체의 체적이 증가되어, 길이 L(b)가 길어진다. 그러므로, L(b)/L(a) 비율이 0.9보다 작은 경우, 식 0.9≤L(b)/L(a)≤1.0으로 정의된 관계는 공동 속으로 사출되는 용융 수지의 양을 감소시켜 길이 L(b)를 증가시킴으로써 만족될 수 있다. 그러나, 사출되는 용융 수지의 양이 너무 많이 감소되면, 중공 수지 기구의 벽이 중공부 형성 유체의 압력 하에서 파괴되어, 용융 수지가 응고되기 전에 중공부 형성 유체의 압력이 경감되므로, 만족스러운 성형이 수행될 수 없다. 결과적으로, (상술한 항목 9의 실시예에 대응하는) 이 실시예에 따르면, L(b)/L(a) 비율이 1.0이 되지 않지만 1.0보다 낮게 되기 쉽다.

(상기 항목 9의 실시예에 대응하는) 실시예 뿐만 아니라 (상기 항목 10의 실시예에 대응하는) 실시예의 경우, 게이트는 제조되는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물의 축선을 따라 측정한 전체 길이의 1/10의 길이를 갖는 공동 터미날 영역 내의 일 위치와 일치하게 설치되는 것이 필수적이다. 그 결과, 얻어진 일체식 세그먼트 구조물은 다음 식 (1):

L(b)/L(a) 1 (1)

로 규정된 관계들을 만족시킨다.

(상기 항목 10의 실시예에 대응하는) 상술한 실시예는 공동 및 필요시에 보조 챔버의 내부 체적 속으로 사출되는 용융 수지의 양을 적절히 조정함으로써 더욱 쉽게 실시될 수 있다. 예컨대, 공동 속으로 사출되는 용융 수지의 체적이 증가되면, 공동 내의 용융 수지 덩어리 속으로 연속적으로 도입되는 중공부 형성 유체의 체적이 감소되어, 길이 L(b)가 짧아진다. 한편, 공동 속으로 사출되는 용융 수지의 체적이 감소되면, 공동 내의 용융 수지 덩어리 속으로 도입되는 중공부 형성 유체의 체적이 증가되어, 길이 L(b)가 길어진다. 한편, 보조 챔버의 내부 체적이 증가하면, 공동 내의 용융 수지 덩어리 속으로 도입되는 중공부 형성 유체의 체적이 증가되어, 길이 L(b)가 길어진다. 그러므로, L(b)/L(a) 비율이 0.9보다 작은 경우, 식 0.9L(b)/L(a)1.0으로 정의된 관계는 공동 속으로 사출되는 용융 수지의 양을 감소시키거나 보조 챔버의 내부 체적을 증가시켜 길이 L(b)를 증가시킴으로써 만족될 수 있다. 가장 바람직한 실시예에서, 보조 챔버는 공동의 두 대향 단부 벽들 중의 하나에 형성된 개구부를 통해 주형 공동과 연통하고, 두 대향 단부 벽들은 제조되는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선에 대응하는 공동의 축선의 길이와 동일한 간격만큼 이격되고, 일 단부 벽은 게이트로부터 먼 측면에 위치되고, 또한, 용융 수지의 체적 및 보조 챔버의 내부 체적은 중공부 형성 유체가 보조 챔버 속으로 들어가고 L(b)/L(a) 비율이 1.0이 되도록 조절된다.

본 발명 방법의 또 다른 실시예(본 발명의 상술한 실시예들 중 항목 11의 실시예)에 따르면, 예컨대 제3도 및 제6(a)도에 도시된 바와 같이, 보조 챔버가 공동의 두 대향 단부 벽들 중의 하나에 형성된 개구부를 통해 주형 공동과 연통하고, 두 대향 단부 벽들은 제조되는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선에 대응하는 공동의 축선의 길이와 동일한 간격만큼 이격되고, 일 단부 벽은 게이트로부터 먼 측면에 위치되어 있다. 본 발명 방법의 본 실시예에 의해, 향상된 동축성 및 낮은 정도의 런 아웃을 갖는 본 발명의 상술한 실시예들 중 항목 2의 실시예의 일체식 세그먼트-축 구조물이 얻어진다. 본 실시예에서 얻어지는 일체식 세그먼트-축 구조물이 특히 우수한 이유와 관련하여, 다양한 가정들이 이루어질 수 있다. 그러나, 그 이유는 용융 수지 및 공동 내의 중공부 형성 유체의 유동 패턴들이 제조되는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선에 대해 대칭이 되어, 일체식 세그먼트-축 구조물이 벽 두께를 균일하게 하는 데 있는 것으로 믿어진다. 여기에서 사용된 용어 벽 두께(wall thickness)는 일체식 세그먼트-축 구조물의 내부면과 외부면 사이의 거리를 의미한다.

본 발명 방법의 다른 실시예(본 발명의 상술한 실시예들 중 항목 12의 실시예)에 따르면, 예컨대 제20(a)도 및 제20(b)도에 도시된 바와 같이, 공동을 한정하는 주형의 벽에 돌기부가 형성되고, 돌기부는 제조되는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선의 길이와 동일한 간격만큼 이격된 두 대향 단부면 이외의 외부면 부분에 일체식 세그먼트-축 구조물 내에 형성되고 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선을 향해 외부면 부분으로부터 한 방향으로 파여진 요홈부에 대응하고, 게이트는 공동을 한정하는 벽 내의 돌기부에 설치되고, 제조되는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선을 대응하는 공동의 축선에 수직인 방향으로 공동 속으로 용융 수지가 사출되도록 방향이 정해진다. 본 실시예는 두 개구부들이 기계 부품의 설계 또는 기능으로 인해 또는 주형의 구조로 인해 일체식 세그먼트-축 구조물의 두 대향 단부면들에 형성될 수 없을 때 바람직하다. 제22도에 도시된 바와 같이, 게이트에 대응하는(두 대향 단부면들 이외의 외부면 부분에 설치된) 개구부(4)가 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선을 향해 외부면 부분으로부터 한 방향으로 파여진 요홈부 내에 설치될 때, 그러한 요홈부가 전혀 사용되지 않은 경우에 비해 기계 부품의 런 아웃이 크게 감소된다. 그러한 유리한 효과가 달성될 수 있는 이유는, 제22도에 도시된 바와 같이, 중공부(8)가 축선(21)에 대해 비대칭이 되는 데 있는 것으로 믿어진다. 또한, 본 실시예의 경우, 제조되는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선에 대응하는 공동의 축선에 수직인 방향으로 용융 수지가 공동 속으로 사출되기 때문에, 공동 속으로 고속으로 사출되는 용융 수지는, 공동 내에서 유동 및 확산되기 전에, 게이트에 대향한 공동 벽면과 직각으로 충돌하여, 소위 분출 현상(jetting phenomenon) (용융 수지의 살포 패턴(scattering pattern)이 성형 제품의 표면 상에 남는 현상)으로 인한 성형된 중공 수지 제품의 표면 마무리 상태의 저하가 방지될 수 있다. 본 발명의 본 실시예의 방법에서의 요홈부(18)의 형태는, 예컨대 원통형(제20(a)도 및 제20(b)도 참조) 또는 사방정계형(제21(a)도 및 제21(b)도 참조)일 수 있다. 요홈부(18)의 형태에 관해서는 특별한 제한이 없고, 게이트에 대응하는 개구부(4)가 제조되는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선을 향해 외부면 부분으로부터 한 방향으로 파여진 요홈부(18) 내에 설치될 수 있는 한 어떤 형태라도 채택될수 있다. 그런, 바로 위에서 본 요홈부의 면적(즉, 요홈부가 원통형일 때의 원의 면적)이 클수록, 런 아웃 정도의 하강 효과가 더 작아진다. 그러므로, 바로 위에서 본 요홈부(18)의 면적이 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 그러나, 바로 위에서 본 요홈부(18)의 면적이 너무 작아서 요홈부(18)에 대응하는 주형 부분의 벽 두께가 너무 작으면, 사출된 용융 수지의 압력 및 도입된 중공부 형성 유체의 압력 하에서 주형이 부서질 수 있다. 그러므로, 바로 위에서 본 요홈부(18)의 면적이 가능한 한 작지만, 요홈부(18)에 대응하는 주형 부분이 상술한 압력을 견디기에 충분한 벽 두께를 확실히 갖는 레벨보다 작지 않은 것이 바람직하다. 요홈부(18)의 깊이가 너무 크거나 너무 작으면, 런 아웃 정도의 하강 효과가 작아진다. 제22도를 참조하면, 요홈부(18)는 바람직하게는 1/2 내지 3/2, 보다 바람직하게는 3/4 내지 5/4, 가장 바람직하게는 약인 t1/t2 비율을 갖고, 여기서, t1은 요홈부(18)의 깊이를 나타내고, t2는 요홈부(18)에 대향하는 부분에서의 일체식 세그먼트-축 구조물의 벽 두께를 의미한다. 여기서 사용된 용어 벽 두께(wall thickness)는 일체식 세그먼트-축 구조물의 내부면과 외부면 사이의 거리를 의미한다.

본 발명 방법의 또 다른 실시예(본 발명의 상술한 실시예들 중 항목 13의 실시예)에 따르면, 예컨대, 제10(a)도, 제10(b)도 및 제10(c)도에 도시된 바와 같이, 공동은 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 톱니 바퀴(7)를 구성하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 제조하도록 된 내부 형태를 갖는다. 일반적으로 축이 일체로 형성된 톱니 바퀴들은 자동차, 통상의 기계류, 정밀 기계류 및 전기 및 전자 장비와 같은 다양한 분야에서 광범위하게 사용된다. 상기한 실시예의 방법에 의해 얻어진 기계 부품은, 높은 치수 정밀도 및 우수한 재료 재생 특성들을 가질 뿐만 아니라 높은 생산성으로 제조될 수 있기 때문에 유리하다.

본 발명의 또 다른 실시예(본 발명의 상술한 실시예들 중 항목 14의 실시예)에 따르면, 예컨대, 제10(a)도, 제10(b)도 및 제10(c)도에 도시된 바와 같이, 공동은 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 축(1)과 동축으로 형성된 톱니 바퀴(7)를 구성하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 제조하도록 된 내부 형태를 갖고 있고, 톱니 바퀴(7)는 식 R1/r1=1 내지 5로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서, R1은 톱니 바퀴(7)의 뿌리 원(13)의 직경을 나타내고, r1은 축(1)의 직경을 나타낸다. 본 실시예의 방법에 의해 얻어진 기계 부품은 톱니 바퀴(7)의 톱니의 높은 치수 정밀도로 인해 특히 유리하다. 그러나, R1/r1 비율이 5를 초과하는 경우, 기계 부품의 치수 정밀도가 낮아지게 된다. 그 이유는 기계 부품의 외부 형태와 그 안에 존재하는 중공부의 형태의 차이가 제10(a)도, 제10(b)도, 제10(c)도의 실시예들과는 달리 커지게 되어, 기계 부품의 벽 두께가 축 부분과 톱니 바퀴 부분 사이에서 크게 변화된다는 점에 있는 것으로 믿어진다. 그러한 경우, 벽 두께가 두꺼운 부분에서 수지의 수축이 커지게 된다. 따라서, 중공부의 형성의 효과가 불만족스러워진다. 한편 R1/r1 비율이 1보다 작은 기계 부품은 실용성이 없다. 본 발명에서, R1/r1 비율이 1 내지 4인 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 기계 부품이 두 개 이상의 톱니 바퀴들을 가질 때 및/또는 두 개 이상의 다른 직경들을 갖는 축(1)을 가질 때, R1/r1 비율이 뿌리 원의 직경(R1)들 및 축의 두 개 이상의 다른 직경(r1)들의 어떤 조합들에 관해 1 내지 5인 것이 필수적이다.

본 발명의 또 다른 실시예(본 발명의 상술한 실시예들 중의 항목 15의 실시예)에 따르면, 예컨대, 제11도에 도시된 바와 같이, 공동은 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 롤러(2)를 구성하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 제조하도록 된 내부 형태를 갖는다. 일반적으로 축이 일체로 형성된 롤러들은 자동차, 통상의 기계류, 정밀 기계류 및 전기 및 전자 장비와 같은 다양한 분야에서 광범위하게 사용된다. 상술한 실시예의 방법에 의해 얻어진 기계 부품은, 높은 치수 정밀도 및 우수한 재료 재생 특성들을 가질 뿐만 아니라 높은 생산성으로 제조될 수 있기 때문에 유리하다.

본 발명의 또 다른 실시예(본 발명의 상술한 실시예들 중 항목 16의 실시예)에 따르면, 예컨대, 제11도에 도시된 바와 같이, 공동은 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 축(1)과 동축으로 형성된 롤러(2)를 구성하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 제조하도록 된 내부 형태를 갖고, 롤러(2)는 식 R2/r2=1 내지 4로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서, R2는 롤러(2)의 직경을 나타내고, r2는 축(1)의 직경을 나타낸다. 본 실시예의 방법에 의해 얻어진 기계 부품은 롤러의 높은 치수 정밀도로 인해 특히 유리하다. 그러나, R2/r2 비율이 4를 초과하는 경우, 기계 부품의 치수 정밀도가 낮아지게 된다. 그 이유는 기계 부품의 외부 형태와 그 안에 존재하는 중공부의 형태의 차이가 제11도의 실시예와는 달리 커지게 되어, 기계 부품의 벽 두께가 축 부분과 롤러 부분 사이에서 크게 변화된다는 점에 있는 것으로 믿어진다. 그러한 경우, 벽 두께가 두꺼운 부분에서 수지의 수축이 커지게 된다. 따라서, 중공부의 형성의 효과가 불만족스러워진다. 한편 R2/r2 비율이 1보다 작은 기계 부품은 실용성이 없다. 본 발명에서, R2/r2 비율이 1 내지 3인 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 기계 부품이 두 개 이상의 롤러들을 가질 때 및/또는 두 개 이상의 다른 직경들을 갖는 축을 가질 때, R2/r2 비율이 롤러(2)의 직경(R2)들 및 축의 두 개 이상의 다른 직경(r2)들의 어떤 조합들에 관해 1 내지 4인 것이 필수적이다. 예컨대, 두 개의 다른 직경들을 갖는 축(1)과 롤러(2)를 갖는 제8도에 도시된 기계 부품의 경우에, R2/r2 비율이 롤러(2)의 직경(R2)들 및 축(1)의 두 개 이상의 다른 직경(r2)들의 어떤 조합들에 관해 1 내지 4인 것이 필수적이다.

본 발명의 또 다른 실시예(본 발명의 상술한 실시예들 중의 항목 17의 실시예)에 따르면, 예컨대, 제12도에 도시된 바와 같이, 공동은, 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 축(1)과 동축으로 형성된 롤러(2)를 구성하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 제조하도록 된 내부 형태를 갖고, 롤러(2)는 그 표면에 폭보다 작지 않은 깊이를 갖는 홈(14)을 갖고, 롤러(2)는 식 r3/R3≥0.5로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서, r3은 홈의 내부 하부와 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선 사이의 거리를 나타내고, R3은 홈이 없는 부분에서 롤러의 원형 횡단면의 반경을 나타낸다. 본 실시예의 방법에 의해 얻어진 기계 부품은 높은 치수 정밀도 및 높은 이동 정확성으로 인해 특히 유리하다. 홈형성 롤러의 대표적인 사용 예는 두 개의 대향 단부 부분들을 갖고 있는 핀이 롤러와는 별도로 제공되고, 핀의 일 단부 부분은 롤러 이외의 다른 물체에 고정되고 핀의 다른 단부 부분은 롤러의 홈에 삽입되어, 그 결과, 홈에 삽입된 핀을 갖는 물체가 롤러의 회전에 따라 롤러의 축에 평행한 선을 따라 왕복 이동함으로써, 롤러의 운동을 핀으로 전달하게 되는 용도이다. 그러한 홈형성 롤러는 다양한 타입의 장비의 다양한 타입의 프린터들 및 프린터 부분들의 기계 부품으로서 광범위하게 사용된다.

본 발명의 항목 17의 실시예의 경우, 롤러의 표면에서 발견되는 홈의 깊이는 홈의 폭보다 작지 않다. 이는 홈의 깊이가 홈의 폭보다 작은 경우, 홈에 삽입되는 핀의 단부 부분이 롤러의 회전 중에 홈으로부터 나오기 쉽기 때문이다. 롤러의 홈은 주형의 공동 벽 상에 형성된 대응 볼록부로 형성된다. 일반적으로 홈은 롤러의 표면에 나선형으로 형성되지만, 홈에 삽입되는 핀의 왕복 운동의 속도 및 주기에 따라, 다양한 타입의 홈의 형태로부터 적절한 것을 선택할 수 있다. 또한, 본 실시예에서, 롤러는 식 r3/R3≥0.5로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서, r3은 홈의 내부 하부와 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선 사이의 거리를 나타내고, R3은 홈이 없는 부분에서 롤러의 원형 횡단면의 반경을 나타낸다. r3 및 R3이 r3/R30.5로 표현되는 관계를 갖는 경우, 기계 부품은 치수 정밀도가 나빠진다. 그 이유는 중공부 형성 유체의 가압 효과가 충분히 가해질 수 없는 데에 있는 것으로 생각된다.

[발명을 실시하기 위한 최선 형태]

본 발명의 범주를 제한하는 것으로서 간주되어서는 안되는 예들을 참조로 하여 본 발명을 상세히 기술한다.

[예 1]

제3도에 도시된 바와 같은, 축이 일체로 형성된 롤러를 제조하였다. 제3도에 도시된 바와 같이, 일체식 롤러-축 구조물은 두 개의 롤러(2, 2)들을 갖고, 90㎜의 전체 길이를 갖고 있고(일체식 롤러-축 구조물의 양 단부들에 위치한 터미날 축 부분(1, 1)들의 각각은 10㎜의 길이를 갖고, 각각의 롤러(2)는 30㎜의 길이를 갖는다), 각각의 터미날 축 부분(1)은 6㎜의 직경을 작고, 각각의 롤러(2)는 10㎜의 직경을 갖는다. 제3도에는, 제조에 사용되는 보조 챔버 역시 도시되어 있다(보조 챔버는 장방형 평행사변형 형태를 작고, 제조되는 일체식 롤러-축 구조물의 겉보기 체적의 약 40%인 내부 체적을 갖는다).

특히, 아세탈 코폴리머의 중공 사출 성형은 80℃의 주형 온도 및 200℃의 실린더 온도에서 수행된다. 주형의 공동 내의 용융 수지 덩어리 속으로 도입되는 중공부 형성 유체로서, 질소 가스가 사용되었다. 성형 기계의 실린더의 전방 단부에 설치된 노즐에는 가스 인입구가 제공되었다. 제3도에 도시된 바와 같이, 게이트(4) 및 공동을 보조 챔버(3)와 연통시키기 위한 통로(5)가 공동의 두 대향 단부 벽들에 형성되었고, 공동의 두 대향 단부 벽들은 일체식 롤러-축 구조물의 두 대향 단부면(6, 6)들에 대응한다.

성형 기계의 실린더 내에서 수지를 용융시켜, 실린더의 노즐 및 게이트를 통해 주형 공동 속으로 사출하여 공동을 용융 수지 덩어리로 충전하였다. 그 다음에, 실린더의 노즐을 통해 공급된 질소 가스를 용융 수지 덩어리 속으로 도입하여 용융 수지 덩어리 내에 중공부를 형성하였다. 사용된 질소 가스는 중공부 형성 유체를 공급하기 위해 장치 내에서 100㎏/㎠의 압력으로 이미 가압된 것이었다. 노즐, 탕구, 탕도 및 게이트를 통해 용융 수지 덩어리 속으로 질소 가스를 도입하였고, 질소 가스는 노즐, 탕구, 탕도 및 게이트 내에 존재하는 용융 수지를 관통하였다.

중공부(8)를 형성하기 위해 용융 수지 덩어리 속으로 중공부 형성 유체로서의 질소 가스를 도입함으로써, 용융 수지 덩어리의 일부가 공동으로부터 보조 챔버(3) 속으로 가압되았다. 중공부 형성 유체가 보조 챔버(3)의 내측으로 도달하여, 최종 일체식 롤러-축 구조물이 식 L(a)=L(b)로 표현되는 관계를 만족시켰다. 일체식 롤러-축 구조물은 약 35%의 중공부 비율을 가졌다.

상술한 중공 사출 성형 방법의 경우, 압력 하에서의 질소 가스의 도입은, 가스 도입 지연 시간(용융 수지의 주입 완료와 용융 수지 덩어리 속으로의 가스 도입 사이의 시간)이 0초이고 가스 도입 시간(가스 도입을 위한 시간)이 5초이고, 압력 유지 시간(가스 도입 시간과, 가스 도입을 정지시킨 후에, 폐쇄된 시스템의 공동 내에서 가스가 압력 하에서 유지되는 시간의 합)이 35초인 조건 하에서 실행되었다. 압력 유지 시간의 종료 5초 후에, 주형을 개방하고, 그 결과 얻어진 성형된 수지 제품을 주형으로부터 꺼냈다. 얻어진 성형된 수지 제품은 제6(a)도에 도시된 바와 같은 횡단면을 가졌다.

축이 일체로 형성된 최종 롤러의 런 아웃 정도를 다음 방식으로 평가하였다. 제14도에 도시되 바와 같이, 일체식 롤러-축 구조물을, V 블럭(17, 17)들에 의해, 그 양 터미날 축 부분(1, 1)들에서 지지시켰다. 일체식 롤러-축 구조물의 축선(21)에 수직인 방향으로의 어떤 변위를 검출할 수 있도록 하는 방식으로, 다이알 게이지(16)를 제3도에 도시된 롤러(2, 2)들의 A, B 및 C 부분들의 각각과 접촉시켰다. A 및 B 부분들은 롤러(2)의 길이부의 중간에 각각 위치되고, C 부분은 B 부분으로부터 4㎜의 거리에 위치된다. 롤러(2, 2)들을 일체식 롤러-축 구조물의 축선(21)을 중심으로 한 번 회전시켜, 회전 중에 다이알 게이지(16)에 의해 측정된 변위의 최대값 및 최소값을 얻고, 최대값과 최소값의 차이를 런 아웃의 정도로서 취하였다. 롤러에서, 런 아웃의 정도가 작을수록, 치수 정밀도가 더 높아져서, 향상된 작동 정확도가 보장될 수 있다. 제14도는 축이 일체로 형성된 롤러가 런 아웃의 정도에 대해 어떻게 측정될 수 있는가를 도시하는 설명도이다(제14도에서, 측정 지점은 A 부분이다).

또한, 그 결과 제조된 일체식 롤러-축 구조물을 헤지테이션 마크가 관찰되는 지 여부를 확인하기 위해서도 조사하였다.

그 결과들을 표 1(a) 및 표 1(b)에 도시하였다.

그 결과들은 본 예에서 얻어진 일체식 롤러-축 구조물이 런 아웃의 정도가 낮음을 보여준다. 그 결과들은 또한, 일체식 롤러-축 구조물이 아무런 헤지테이션 마크를 갖고 있지 않고 있음을 보여주어, 국부적인 런 아웃조차 발생하지 않고 외양이 우수함을 나타낸다. 따라서, 최종 일체식 롤러-축 구조물이 기계 부품으로서 우수한 것으로 밝혀졌다.

[예 2]

질소 가스가 보조 챔버로 들어가는 것이 방지되도록 용융 수지의 발사 체적을 증가시키고, L(b)/L(a) 비율이 0.97로 된다는 점을 제외하고는, 예 1에서와 사실상 동일한 방식으로, 축이 일체로 형성된 롤러를 제조하여 평가하였다. 최종 일체식 롤러-축 구조물은 약 34%의 중공부 비율을 가졌다.

그 결과들을 표 1(a)에 도시하였다.

그 결과들은 본 예에서 얻어진 일체식 롤러-축 구조물이 런 아웃의 정도가 낮음을 보여준다. 그 결과들은 또한, 일체식 롤러-축 구조물이 아무런 헤지테이션 마크를 갖고 있지 않고 있음을 보여주어, 국부적인 런 아웃조차 발생하지 않음을 나타내고, 이는 일체식 롤러-축 구조물이 높은 치수 정밀도를 갖고 외양이 우수함을 나타낸다. 따라서, 최종 일체식 롤러-축 구조물이 기계 부품으로서 우수한 것으로 밝혀졌다.

[예 3]

질소 가스가 보조 챔버로 들어가는 것이 방지되도록 용융 수지의 발사 체적을 증가시키고, L(b)/L(a) 비율이 0.92로 된다는 점을 제외하고는, 예 1에서와 사실상 동일한 방식으로, 축이 일체로 형성된 롤러를 제조하여 평가하였다. 최종 성형된 수지 제품은 제6(b)도에 도시된 것과 같은 횡단면을 가졌다. 최종 일체식 롤러-축 구조물은 약 32%의 중공부 비율을 가졌다.

그 결과들을 표 1(a)에 도시하였다.

[비교예 1]

질소 가스가 보조 챔버로 들어가는 것이 방지되도록 용융 수지의 발사 체적을 증가시키고, L(b)/L(a) 비율이 0.87로 된다는 점을 제외하고는, 예 1에서와 사실상 동일한 방식으로, 축이 일체로 형성된 롤러를 제조하여 평가하였다.

그 결과들을 표 1(a)에 도시하였다.

그 결과들은 본 예에서 아무런 헤지테이션 마크를 갖고 있지 않지만, 런 아웃의 정도가 높을 보여준다. 따라서, 최종 일체식 롤러-축 구조물이 기계 부품으로서 불만족스러운 것으로 밝혀졌다.

[예 4]

가스 인입구가 탕도에 제공되었다는 점을 제외하고는, 예 1에서와 사실상 동일한 방식으로, 축이 일체로 형성된 롤러를 제조하여 평가하였다. 질소 가스를 탕도 및 게이트를 통해 용융 수지 덩어리 속으로 도입하였고, 질소 가스가 탕도 및 게이트에 존재하는 용융 수지로 침투하였다. 중공부 형성 유체가 보조 챔버의 내측으로 도달하여, L(b)/L(a) 비율이 1.00으로 되었다. 최종 일체식 롤러-축 구조물은 약 35%의 중공부 비율을 가졌다. 최종 성형된 수지 제품은 예 1에서 얻어진 것과 동일한 중공부를 가졌다.

그 결과들을 표 1(b)에 도시하였다.

[비교예 2]

제1도에 도시된 것처럼, 공동의 중심과 일치하는 부분에 게이트(4)가 주형 벽에 형성되고, 공동의 중심이 제조되는 일체식 롤러-축 구조물의 중심과 대응하고, 공동을 보조 챔버(3, 3)들과 연통시키기 위한 통로(5, 5)들이 각각 공동의 두 대향 단부 벽들에 형성되고, 공동의 두 대향 단부 벽들이 일체식 롤러-축 구조물의 두 대향 단부면(6, 6)들에 대응한다는 점을 제외하고는, 예 1에서와 사실상 동일한 방식으로, 축이 일체로 형성된 롤러를 제조하여 평가하였다. 제1도에 도시된 보조 챔버(3, 3)들은 동일한 크기 및 동일한 형태를 갖는다. 각각의 보조 챔버(3, 3)들은 장방형 평행사변형 형태를 갖고, 그들의 총 내부 체적은 제조되는 일체식 롤러-축 구조물의 겉보기 체적의 약 40%였다. L(b)/L(a) 비율은 1.00였다.

최종 일체식 롤러-축 구조물은 제4도에 도시한 횡단면을 가졌다. 제4도에 도시한 바와 같이, 롤러는 세 개의 개구부들, 즉, 게이트(4)에 하나의 개구부 및 중공부(8)를 보조 챔버(3, 3)들에 각각 연통시키기 위한 통로(5, 5)들에 두 개의 개구부들을 갖고 있다.

그 결과들을 표 1(b)에 도시하였다.

그 결과들은 본 비교예에서 아무런 헤지테이션 마크를 갖고 있지 않지만, A 및 B 부분에서는 런 아웃의 정도가 높음을 보여준다. 따라서, 일체식 롤러-축 구조물이 기계 부품으로서 불만족스러운 것으로 밝혀졌다.

[비교예 3]

제2도에 도시된 것처럼, 공동의 두 대향 단부 벽들에 게이트(4, 4)들이 형성되고, 공동의 두 대향 단부 벽들이 일체식 롤러-축 구조물의 두 대향 단부면(6, 6)들에 대응하고, 공동을 보조 챔버(3)와 연통시키기 위한 통로(5)가 공동의 중심과 일치하는 부분에 주형 벽에 형성되고, 공동의 중심이 제조되는 일체식 롤러-축 구조물의 축선의 중심에 대응한다는 점을 제외하고는, 예 1에서와 사실상 동일한 방식으로, 축이 일체로 형성된 롤러를 제조하여 평가하였다. 제2도에 도시된 보조 챔버(3)는 직사각형 평행사변형 형태를 갖고, 그 내부 체적은 제조되는 일체식 롤러-축 구조물의 겉보기 체적의 약 40%였다. L(b)/L(a) 비율은 0.84였다.

최종 일체식 롤러-축 구조물은 제5도에 도시한 횡단면을 가졌다. 제5도에 도시한 바와 같이, 롤러는 세 개의 개구부들 즉, 게이트(4, 4)에 두 개의 개구부 및 중공부(8)를 보조 챔버(3)에 연통시키기 위한 통로(5)에 하나의 개구부들을 갖고 있다.

그 결과들을 표 1(b)에 도시하였다.

[예 5]

보조 챔버(3)가 사용되지 않고 용융 수지의 발사 체적이 예 1에서 사용된 체적의 약 65%로 감소되었다는 점을 제외하고는, 예 1에서와 사실상 동일한 방식으로, 축이 일체로 형성된 롤러를 제조하여 평가하였다. L(b)/L(a) 비율은 0.92였다.

최종 일체식 롤러-축 구조물이 제3도에 표시한 C부분에 대응하는 부분 주위에 헤지테이션 마크를 가졌다.

또한, 일체식 롤러-축 구조물을 예 1에 기술된 것과 동일한 방식으로 그 A 및 B 부분에서의 런 아웃의 전도에 대해 평가하였다. 마찬가지로, 헤지테이션 마크가 관찰된 C 부분에서의 런 아웃의 정도를 평가하였다.

그 결과들은 표 1(b)에 도시하였다.

그 결과들은 일체식 롤러-축 구조물이 헤지테이션 마크로 인해 약간의 국부적인 런 아웃이 발생하지만, A 및 B 부분에서의 런 아웃의 정도가 낮음을 보여준다.

[예 6]

보조 챔버(3)가 사용되지 않고 중공부 형성 유체용 인입구(15)가 제7도에 도시된 바와 같이 형성되었다는 점과, 용융 수지의 발사 체적이 예 1에서 사용된 체적의 약 65%로 감소되었다는 점을 제외하고는, 예 1에서와 사실상 동일한 방식으로 축이 일체로 형성된 롤러를 제조하여 평가하였다. L(b)/L(a) 비율은 0.97였다.

최종 일체식 롤러-축 구조물이 제7도에 표시한 선 F-F를 따라 절단하여, 일체식 롤러-축 구조물을 얻었다.

또한, 일체식 롤러-축 구조물을 예 1에 기술된 것과 동일한 방식으로 그 A 및 B 부분에서의 런 아웃의 정도에 대해 평가하였다. 마찬가지로, 헤지테이션 마크가 관찰된 C 부분에서의 런 아웃의 정도를 평가하였다.

그 결과들은 표 1(b)에 도시되어 있다.

[비교예 4]

예 5에서 사용된 것과 동일한 발사 체적의 용융 수지가 사용되었다는 점을 제외하고는, 예 1에서와 사실상 동일한 과정을 반복하였다. 중공부 형성 유체로서의 질소 가스가 노즐, 탕구, 탕도 및 게이트를 통해 용융 수지 덩어리 속으로 도입되어 노즐, 탕구, 탕도 및 게이트 내에 존재하는 용융 수지를 관통하여 보조 챔버의 내측으로 도달하였다. 그러나, 용융 수지의 발사 체적이 작기 때문에, 공동으로부터 보조 챔버 속으로 도입된 용융 수지는 보조 챔버를 충전할 수 없어서, 보조 챔버에는, 속으로 계속 공급되는 질소 가스를 갖는 중공 용융 수지 기구가 형성되어, 보조 챔버 내의 그 주위에 공간을 남기게 된다. 수지 기구의 벽이 질소 가스의 압력 하에서 파괴되어 도입된 가스가, 수지의 냉각 전에, 공동 내의 용융 수지 덩어리의 중공부로부터 방출된다. 그러므로, 수지의 성형이 수행될 수 없다.

[비교예 5]

공동이 수지로 충전되도록 용융 수지의 발사 체적이 증가되었다는 점을 제외하고는, 예 5에서와 사실상 동일한 과정을 반복하였다. 그 결과, 중공부 비율은 10% 또는 그보다 낮은 레벨로 감소되었고, 실질적인 수지 두께는 증가되어 성형 주기가 예 14에 비해 약 4배 만큼 길게 지속되어, 낮은 생산성을 야기시켰다. 본 비교예의 경우, L(b)/L(a) 비율은 0.15였다.

[예 7]

수지로서 폴리아미드(나일론 66)가 사용되고 실린더 온도가 290℃로 설정되었다는 점을 제외하고는, 예 1에서와 사실상 동일한 방식으로 축이 일체로 형성된 롤러를 제조하여 평가하였다. L(b)/L(a) 비율은 1.00이었다. 최종 일체식 롤러-축 구조물은 약 35%의 중공부 비율을 가졌다.

본 예에서, 예 1에서 얻어진 것과 사실상 동일한 중공 수지 성형 제품이 얻어졌다. 그 결과들을 표 2에 도시하였다.

그 결과들은 본 예에서 얻어진 일체식 롤러-축 구조물이 런 아웃의 정도가 낮음을 보여준다. 그 결과들은 또한, 일체식 롤러-축 구조물이 아무런 헤지테이션 마크를 갖고 있지 않고 있음을 보여주어, 국부적인 런 아웃조차 발생하지 않고, 외양이 우수함을 나타낸다. 따라서, 최종 일체식 롤러-축 구조물이 기계 부품으로서 우수한 것으로 밝혀졌다.

[예 8]

수지로서 폴리아미드(나일론 66)가 사용되고 실린더 온도가 290℃로 설정되었다는 점을 제외하고는, 예 4에서와 사실상 동일한 방식으로, 축이 일체로 형성된 롤러를 제조하여 평가하였다. L(b)/L(a) 비율은 1.00이었다. 최종 일체식 롤러-축 구조물은 약 35%의 중공부 비율을 가졌다.

본 예에서, 예 4에서 얻어진 것과 사실상 동일한 중공 수지 성형 제품이 얻어졌다. 그 결과들을 표 2에 도시하였다.

그 결과들은 본 예에서 얻어진 일체식 롤러-축 구조물이 런 아웃의 정도가 낮음을 보여준다. 그 결과들은 또한, 일체식 롤러-축 구조물이 아무런 헤지테이션 마크를 갖고 있지 않음을 보여주어, 국부적인 런 아웃조차 발생하지 않고, 외양이 우수함을 나타낸다. 따라서, 최종 일체식 롤러-축 구조물이 기계 부품으로서 우수한 것으로 밝혀졌다.

[비교예 6]

수지로서 폴리아미드(나일론 66)가 사용되고 실린더 온도가 290℃로 설정되었다는 점을 제외하고는, 바교예 2에서와 사실상 동일한 방식으로, 축이 일체로 형성된 롤러를 제조하여 평가하였다. L(b)/L(a) 비율은 1.00이었다.

본 비교예에서, 비교예 2에서 얻어진 것과 사실상 동일한 중공 수지 성형 제품이 얻어졌다. 그 결과들을 표 2에 도시하였다.

본 비교예에서 얻어진 일체식 롤러-축 구조물은 아무런 헤지테이션 마크를 갖고 있지 않지만, A 및 B 부분에서 런 아웃의 정도가 높다. 따라서, 일체식 롤러-축 구조물이 기계 부품으로서 불만족스러운 것으로 밝혀졌다.

[비교예 7]

수지로서 폴리아미드(나일론 66)가 사용되고 실린더 온도가 290℃로 설정되었다는 점을 제외하고는, 비교예 3에서와 사실상 동일한 방식으로, 축이 일체로 형성된 롤러를 제조하여 평가하였다. L(b)/L(a) 비율은 0.84였다.

본 비교예에서, 비교예 3에서 얻어진 것과 사실상 동일한 중공 수지 성형 제품이 얻어졌다. 그 결과들을 표 2에 도시하였다.

[예 9]

수지로서 폴리아미드(나일론 66)가 사용되고 실린더 온도가 290℃로 설정되었다는 점을 제외하고는, 예 5에서와 사실상 동일한 방식으로, 축이 일체로 형성된 롤러를 제조하여 평가하였다. L(b)/L(a) 비율은 0.92였다.

본 예에서, 예 5에서 얻어진 것과 사실상 동일한 중공 수지 성형 제품이 얻어졌다. 그 결과들을 표 2에 도시하였다.

본 예에서 얻어진 일체식 롤러-축 구조물은 헤지테이션 마크로 인해 약간의 국부적인 런 아웃이 발생하지만, A 및 B 부분에서의 런 아웃의 정도가 낮다.

[비교예 8]

수지로서 폴리아미드(나일론 66)가 사용되고 실린더 온도가 290℃로 설정되었다는 점을 제외하고는, 비교예 4에서와 사실상 동일한 방식으로, 축이 일체로 형성된 롤러를 제조하여 평가하였다.

질소 가스가 노즐, 탕구, 탕도 및 게이트를 통해 용융 수지 덩어리 속으로 도입되어 노즐, 탕구, 탕도 및 게이트 내에 존재하는 용융 수지를 관통하여 보조 챔버의 내측으로 도달하였다.

용융 수지의 체적이 작기 때문에, 공동으로부터 보조 챔버 속으로 도입된 용융 수지는 보조 챔버를 충전할 수 없어서, 보조 챔버에는, 속으로 계속 공급되는 질소 가스를 갖는 중공 용융 수지 기구가 형성되어, 보조 챔버 내의 그 주위에 공간을 남기게 된다. 수지 기구의 벽이 질소 가스의 압력 하에서 파괴되어 도입된 가스가, 수지의 냉각 전에, 공동 내의 용융 수지 덩어리의 중공부로부터 방출된다. 그러므로, 수지의 성형이 수행될 수 없다.

[예 10 및 11]

예 10 및 11의 각각에서, 제17도에 도시된 바와 같은, 축이 일체로 형성된 롤러를 제조하였다. 제17도에 도시된 바와 같이, 일체식 롤러-축 구조물은 200㎜의 전체 길이를 갖고 있고(일체식 롤러-축 구조물의 양 단부들에 위치한 터미날 축 부분(1, 1)들의 각각은 2㎝의 길이를 갖는다), 각각의 터미날 축 부분(1)은 10㎝의 직경을 갖고, 각각의 롤러(2)는 12㎜의 직경을 갖는다. 제17도에는, 제조에 사용되는 보조 챔버 역시 도시되어 있다(보조 챔버는 장방향 평행사변형 형태를 갖고, 제조되는 일체식 롤러-축 구조물의 겉보기 체적의 약 40%인 내부 체적을 갖는다).

특히, 예 10의 경우, 아세탈 코폴리머의 중공 사출 성형이 80℃의 주형 온도 및 200℃의 실린더 온도에서 수행되었고, 예 11의 경우, 폴리아미드(나일론 66)의 중공 사출 성형이 80℃의 주형 온도 및 290℃의 실린더 온도에서 수행되었다. 주형의 공동 내의 용융 수지 덩어리 속으로 도입되는 중공부 형성 유체로서, 질소 가스가 사용되었다. 성형 기계의 실린더의 전방 단부에 설치된 노즐에는 가스 인입구가 제공되었다. 제15도에 도시된 바와 같이, 터미날 축 부분(1, 1)중의 하나에는 요홈부(18)가 형성되고, 게이트(4)에 대응하는 개구부가 요홈부(18)에 제공되었다. 요홈부(18)는 제20(a)도 및 제20(b)도에 도시된 요홈부의 형태와 동일한 원통형 형태를 가졌다. 상기 원통형 요홈부(18)는 2.5㎜의 반경 및 2㎜의 깊이를 가졌다.

성형 기계의 실린더 내에서 수지를 용융시켜, 실린더의 노즐 및 게이트를 통해 주형 공동 속으로 사출하여 공동을 용융 수지 덩어리로 충전하였다(수지의 발사 체적은 공동의 내부 체적과 대략 동일하였다). 그 다음에, 실린더의 노즐을 통해 공급된 질소 가스를 용융 수지 덩어리 속으로 도입하여 용융 수지 덩어리 내에 중공부를 형성하였다. 사용된 질소 가스는 중공부 형성 유체를 공급하기 위해 장치 내에서 100㎏/㎠의 압력으로 이미 가압된 것이었다. 노즐, 탕구, 탕도 및 게이트를 통해 용융 수지 덩어리 속으로 질소 가스를 도입하였고, 질소 가스는 노즐, 탕구, 탕도 및 게이트 내에 존재하는 용융 수지를 관통하였다. 중공부(8)를 형성하기 위해 용융 수지 덩어리 속으로 중공부 형성 유체로서의 질소 가스를 도입함으로써, 용융 수지 덩어리의 일부가 공동으로부터 보조 챔버(3) 속으로 가압되었다. 중공부 형성 유체가 보조 챔버(3)의 내측으로 도달하여, 최종 일체식 롤러-축 구조물이 식 L(b)/L(a)=0.98로 표현되는 관계를 만족시켰고, 약 35%의 중공부 비율을 가졌다.

상술한 중공 사출 성형 방법의 경우, 압력 하에서의 질소 가스의 도입은, 가스 도입 지연 시간(용융 수지의 주입 완료와 용융 수지 덩어리 속으로의 가스 도입 사이의 시간)이 0.1초이고 가스 도입 시간(가스 도입을 위한 시간)이 5초이고, 압력 유지 시간(가스 도입 시간과, 가스 도입을 정지시킨 후에, 폐쇄된 시스템의 공동 내에서 가스가 압력 하에서 유지되는 시간의 합)이 50초인 조건 하에서 실행되었다. 압력 유지 시간의 종료 5초 후에, 주형을 개방하고, 그 결과 얻어진 성형된 수지 제품을 주형으로부터 꺼냈다. 얻어진 성형된 수지 제품은 제15도에 도시된 바와 같은 횡단면을 가졌다.

최종 일체식 롤러-축 구조물을 런 아웃의 정도에 대해 다음 방식으로 평가하였다. 일체식 롤러-축 구조물을, V 블럭들에 의해, 그 양 터미날 축 부분(1, 1)들에서 지지시켰다. 롤러(2)를 일체식 롤러-축 구조물의 축선(1)을 중심으로 한번 회전시켜, 예 1에서와 동일한 방식으로 제15도의 A 부분(A 부분은 롤러(2)의 중심과 일치하였다)에서 일체식 롤러-축 구조물의 축선(21)에 수직인 방향으로의 런 아웃의 정도(회전 중에 측정된 변위의 최대값과 최소값 사이의 차이)를 측정하였다. 롤러에서, 런 아웃의 정도가 작을수록, 치수 정밀도가 더 높아져서, 향상된 작동 정확도가 보장될 수 있다.

또한, 그 결과 제조된 일체식 롤러-축 구조물을, 헤지테이션 마크가 관찰되는 지 여부를 확인하기 위해서도 조사하였다.

그 결과들을 표 3에 도시하였다.

그 결과들은 예 10 및 11에서 얻어진 일체식 롤러-축 구조물들이 런 아웃의 정도가 낮음을 보여준다. 그 결과들은 또한, 일체식 롤러-축 구조물들이 아무런 헤지테이션 마크를 갖고 있지 않고 있음을 보여준다. 따라서, 최종 일체식 롤러-축 구조물들이 기계 부품으로서 우수한 것으로 밝혀졌다.

[예 12 내지 21]

예 12 내지 21의 각각에서, 다음 항목들로 규정된 바와 같은 형태를 갖는 축이 일체로 형성된 스퍼어 기어(spur gear)를 제조하였다. 최종 일체식 톱니 바퀴-축 구조물은 제10(a)도, 제10(b)도 및 제10(c)도에 도시한 바와 같은 횡단면을 가졌다.

모듀율^*: 1.0

톱니 수 : 11 내지 42

톱니 바퀴의 뿌리 원의 직경 : 8.5 내지 39.5

톱니 바퀴의 선단 원의 직경 : 13 내지 44

톱니의 전면 폭 : 20㎜

표준 압력 각도 : 20°

축의 직경 : 8㎜

터미날 축 부분들의 각각의 길이 : 톱니 바퀴의 양 측면에서 20㎜

(^*모듀울은 피치 원의 직경(㎜)을 톱니 수로 나누어 얻어진 값이다)

예 12 내지 16에서는, 아세탈 코폴리머의 중공 사출 성형이 80℃의 주형 온도 및 200℃의 실린더 온도에서 수행되었고, 예 11에서는, 폴리아미드(나일론 66)의 중공 사출 성형이 80℃의 주형 온도 및 290℃의 실린더 온도에서 수행되었다. 주형의 공동 내의 용융 수지 덩어리 속으로 도입되는 중공부 형성 유체로서, 질소 가스가 사용되었다. 성형 기계의 실린더의 전방 단부에 설치된 노즐에는 가스 인입구가 제공되었다. 제10(a)도에 도시된 바와 같이, 게이트(4) 및 공동을 보조 챔버(3)와 연통시키기 위한 통로(5)가 공동의 두 대향 단부 벽들에 형성되었고, 공동의 두 대향 단부 벽들은 일체식 톱니 바퀴-축 구조물의 두 대향 단부면(6, 6)들에 대응한다.

성형 기계의 실린더 내에서 수지를 용융시켜, 실린더의 노즐 및 게이트를 통해 주형 공동 속으로 사출하여 공동을 용융 수지 덩어리로 충전하였다. 그 다음에, 실린더의 노즐을 통해 공급된 질소 가스를 용융 수지 덩어리 속으로 도입하여 용융 수지 덩어리 내에 중공부를 형성하였다. 사용된 질소 가스는 중공부 형성 유체를 공급하기 위해 장치 내에서 150㎏/㎠의 압력으로 이미 가압된 것이었다. 노즐, 탕구, 탕도 및 게이트를 통해 용융 수지 덩어리 속으로 질소 가스를 도입하였고, 질소 가스는 노즐, 탕구, 탕도 및 게이트 내에 존재하는 용융 수지를 관통하였다.

중공부(8)를 형성하기 위해 용융 수지 덩어리 속으로 중공부 형성 유체로서의 질소 가스를 도입함으로써, 용융 수지 덩어리의 일부가 공동으로부터 보조 챔버(3) 속으로 가압되었다. 중공부 형성 유체가 보조 챔버(3)의 내측으로 도달하여, 최종 일체식 톱니 바퀴-축 구조물이 식 L(b)/L(a)=1.00으로 표현되는 관계를 만족시켰고, 약 25%의 중공부 비율을 가졌다. 형성된 중공부(8)는 제10(a)도, 제10(b)도 및 제10(c)도에 도시된 횡단면을 가졌다.

상술한 중공 사출 성형 방법의 경우, 압력 하에서의 질소 가스의 도입은, 가스 도입 지연 시간(용융 수지의 주입 완료와 용융 수지 덩어리 속으로의 가스 도입 사이의 시간)이 0.5초이고 가스 도입 시간(가스 도입을 위한 시간)이 5초이고, 압력 유지 시간(가스 도입 시간과, 가스 도입을 정지시킨 후에, 폐쇄된 시스템의 공동 내에서 가스가 압력 하에서 유지되는 시간의 합)이 38초인 조건 하에서 실행되었다. 압력 유지 시간의 종료 5초 후에 주형을 개방하고, 성형된 수지 제품을 주형으로부터 꺼냈다.

최종 일체식 톱니 바퀴-축 구조물의 정밀도를 톱니 바퀴용 JIS 표준(JIS B1702)에 따라 톱니 프로필 에러(tooth profile error) 및 리이디 에러(lead error) 기준들을 사용하여 다음 방식으로 평가하였다. 상기 에러들은 둘 다 이상적인 인벌류우트 톱니 바퀴로부터의 최종 톱니 바퀴의 치수 차이로서 측정된다. 따라서, 에러 값이 작을수록, 치수 정밀도가 높고, 향상된 작동 정확도가 보장될 수 있다. 상술한 평가들은 톱니 바퀴용 평가 장치[일본국 소재의 오사까 세이미쯔 기까이 가부시끼가이샤(OSAKA SEIMITSU KIKAI Co., Ltd.)에 의해 제조 및 시판되는 GC-1HP]에 의해 수행되었다.

그 결과들을 표 4 및 표 5에 도시하였다. 예 12 내지 21에서 얻어진 일체식 톱니 바퀴-축 구조물들의 경우, 아무런 헤지테이션 마크도 관찰되지 않았다.

그 결과들은 또한, 예 12 내지 21에서 얻어진 일체식 톱니 바퀴-축 구조물들의 각각의 톱니 프로필 에러 값 및 리이드 에러 값 모두가 작음을 보여주고, 이는 최종 일체식 톱니 바퀴-축 구조물들이 기계 부품으로서 우수한 치수 정밀도를 가짐을 나타낸다. 특히, 1 내지 4의 R1/r1 비율을 갖는 일체식 톱니 바퀴-축 구조물들이, 상술한 에러 값들이 극히 작기 때문에, 특히 유용하다.

[비교예 9 및 10]

비교예 9 및 10에서, 용융 수지의 발사 체적이 예 14에서의 발사 체적의 약 75%로 감소되었다는 점을 제외하고는, 예 14 및 19에서와 사실상 동일한 과정을 반복하였다.

중공부 형성 유체로서의 질소 가스가 노즐, 탕구, 탕도 및 게이트를 통해 용융 수지 덩어리 속으로 도입되어, 노즐, 탕구, 탕도 및 게이트 내에 존재하는 용융 수지를 관통하여, 보조 챔버의 내측으로 도달하였다. 그러나, 용융 수지의 발사 체적이 작기 때문에, 공동으로부터 보조 챔버 속으로 도입된 용융 수지는 보조 챔버를 충전할 수 없어서, 보조 챔버에는, 속으로 계속 공급되는 질소 가스를 갖는 중공 용융 수지 기구가 형성되어, 보조 챔버 내의 그 주위에 공간을 남기게 된다. 수지 기구의 벽이 질소 가스의 압력 하에서 파괴되어, 도입된 가스가, 수지의 냉각 전에, 공동 내의 용융 수지 덩어리의 중공부로부터 방출된다. 그러므로, 수지의 성형이 수행될 수 없다.

[비교예 11]

보조 챔버가 사용되지 않았다는 점을 제외하고는, 예 14에서와 사실상 동일한 과정을 반복하였다. 그 결과, 중공부 비율은 10% 또는 그보다 낮은 레벨로 감소되었고, 실질적인 수지 두께는 증가되어, 성형 주기가 예 14에 비해 약 14배만큼 길게 지속되어, 낮은 생산성을 야기시켰다. 본 비교예의 경우, L(b)/L(a) 비율은 0.20이었다.

[예 22 내지 31]

예 22 내지 31의 각각에서, 축이 일체로 형성된 롤러를 제조하였다. 일체식 롤러-축 구조물은 200㎜의 전체 길이를 갖고 있고(일체식 롤러-축 구조물의 양단부들에 위치한 터미날 축 부분(1, 1)들의 각각은 2㎝의 길이를 갖는다), 각각의 터미날 축 부분(1)은 10㎝의 직경을 갖고, 롤러(2)는 10 내지 40㎜의 직경을 갖는다. 최종 일체식 롤러-축 구조물은 제11도에 도시한 것과 같은 횡단면을 가졌다. 또한, 제11도에는, 제조에 사용되는 보조 챔버(3)가 파선으로 도시되어 있다.

특히, 예 22 내지 26의 경우, 아세탈 코폴리머의 중공 사출 성형이 80℃의 주형 온도 및 200℃의 실린더 온도에서 수행되었고, 예 27 내지 31의 경우, 폴리아미드(나일론 66)의 중공 사출 성형이 80℃의 주형 온도 및 290℃의 실린더 온도에서 수행되었다. 주형의 공동 내의 용융 수지 덩어리 속으로 도입되는 중공부 형성 유체로서, 질소 가스가 사용되었다. 성형 기계의 실린더의 전방 단부에 설치된 노즐에는 가스 인입구가 제공되었다. 제15도에 도시된 바와 같이, 게이트(4) 및 공동을 보조 챔버(3)와 연통시키기 위한 통로(5)가 공동의 두 대향 단부 벽들에 형성되었고, 공동의 두 대향 단부 벽들은 일체식 롤러-축 구조물의 두 대향 단부면(6, 6)들에 대응한다.

중공부(8)를 형성하기 위해 용융 수지 덩어리 속으로 중공부 형성 유체로서의 질소 가스를 도입함으로써, 용융 수지 덩어리의 일부가 공동으로부터 보조 챔버(3) 속으로 가압되었고, 중공부 형성 유체가 보조 챔버(3)의 내측으로 도달하였다. 중공부는 제11도에 도시된 횡단면을 가졌다. L(b)/L(a) 비율은 1.00이었다.

상술한 중공 사출 성형 방법의 경우, 압력 하에서의 질소 가스의 도입은, 가스 도입 지연 시간(용융 수지의 주입 완료와 용융 수지 덩어리 속으로의 가스 도입 사이의 시간)이 0초이고 가스 도입 시간(가스 도입을 위한 시간)이 5초이고, 압력 유지 시간(가스 도입 시간과, 가스 도입을 정지시킨 후에, 폐쇄된 시스템의 공동 내에서 가스가 압력 하에서 유지되는 시간의 합)이 40초인 조건 하에서 실행되었다. 압력 유지 시간의 종료 5초 후에, 주형을 개방하고, 성형된 수지 제품을 주형으로부터 꺼냈다.

축이 일체로 형성된 최종 롤러를 런 아웃의 정도에 대해 다음 방식으로 평가하였다. 일체식 롤러-축 구조물을, V 블럭들에 의해, 그 양 터미날 축 부분(1, 1)들에서 지지시켰다. 일체식 롤러-축 구조물의 축선(21)에 수직인 방향으로의 어떤 변위를 검출할 수 있도록 하는 방식으로, 다이알 게이지(16)를 제11도에 도시된 롤러의(롤러의 중심과 일치하는) D 부분 및 E 부분의 각각과 접촉시켰다. D 부분은 롤러(2)의 길이의 중간에 위치되고, E 부분은 게이트(4)가 연통하는 단부면(6)으로부터 130㎜의 거리에 위치된다. 롤러를 일체식 롤러-축 구조물의 축선을 중심으로 한번 회전시켜, 회전 중에 다이알 게이지에 의해 측정된 변위의 최대값 및 최소값을 얻고, 최대값과 최소값의 차이를 런 아웃의 정도로서 취하였다. 즉, 일체식 롤러-축 구조물의 런 아웃 정도를 예 1에서와 사실상 동일한 방식으로 D 및 E 부분에서 평가하였다. 롤러에서, 런 아웃의 정도가 작을수록, 치수 정밀도가 더 높아져서, 향상된 작동 정확도가 보장될 수 있다.

또한, 롤러의 중간 부분 및 게이트(4) 측의 롤러의 단부 부분에 대해, 롤러(2)의 평균 직경을 측정하였다. 이들 평균 직경들을 각각 D1 및 D2라 하고, D1로 부터 D2를 빼서 얻어진 차이를 치수 정밀도를 평가하는 기준으로 취하였다. 상술한 차이(=D1-D2)는 롤러의 원통도(cylindricality)를 나타내기 위한 기준으로서 사용된다. 즉, 롤러의 중간 부분의 직경과(게이트 측의) 단부 부분의 직경 사이의 차이가 작을수록, 치수 정밀도가 높아서, 향상된 작동 정확성이 보장될 수 있다.

그 결과들을 표 6 및 표 7에 도시하였다. 예 22 내지 31의 각각에서, 일체식 롤러-축 구조물이 아무런 헤지테이션 마크를 갖고 있지 않았다.

그 결과들은 예 22 내지 31의 각각에서 얻어진 일체식 롤러-축 구조물들이 런 아웃의 정도가 낮음을 보여준다. 그 결과들은 또한, 일체식 롤러-축 구조물들이 아무런 헤지테이션 마크를 갖고 있지 않고, 국부적인 런 아웃조차 발생하지 않고 있음을 보여준다. 따라서, 최종 일체식 롤러-축 구조물들이 높은 치수 정밀도를 갖고, 기계 부품으로서 우수한 것으로 밝혀졌다. 1 내지 3의 R2/r2 비율을 갖는 롤러가, 차이(=D1-D2)가 작기 때문에, 특히 우수하다.

[예 32 및 33]

예 32 및 33에서, 보조 챔버가 사용되지 않고, 제조되는 일체식 롤러-축 구조물이 예 23 및 28에서의 중공부 비율과 동일한 중공부 비율을 갖도록 용융 수지의 각각의 발사 체적들이 예 23 및 28에서 사용된 체적의 약 65%였다는 점을 제외하고는, 예 23 및 28에서와 사실상 동일한 과정을 반복하였다. 예 32 및 33의 각각에서, L(b)/L(a) 비율은 0.93이었다.

예 32 및 33의 각각에서 얻어진 일체식 롤러-축 구조물이 게이트(4)와 연통하는 단부면(6)으로부터 130㎜의 거리에 위치한(제11도에 표시한 E 부분에 대응하는) 부분 주위에서 헤지테이션 마크가 관찰되었다. 예 22 내지 31에서와 사실상 동일한 방식으로(제11도에 표시한 D 부분에 대응하는) 롤러의 중심과 일치하는 부분에서 롤러의 런 아웃의 정도를 평가하였다. 마찬가지로, 헤지테이션 마크가 관찰된 E 부분에서의 런 아웃의 정도를 평가하였다.

그 결과들은 표 6 및 7에 도시되어 있다.

그 결과들은 일체식 롤러-축 구조물이, 헤지테이션 마크로 인해 약간의 국부적인 런 아웃이 발생하지만, D 부분에서 런 아웃의 정도가 낮음을 보여준다.

[비교예 12 및 13]

비교예 12 및 13에서, 용융 수지의 발사 체적들이 예 32 및 33에서 사용된 발사 체적들과 동일하다는 점을 제외하고는, 예 23 및 28에서와 사실상 동일한 과정을 반복하였다.

질소 가스가 노즐, 탕구 탕도 및 게이트를 통해 용융 수지 덩어리 속으로 도입되어 노즐, 탕구, 탕도 및 게이트 내에 존재하는 용융 수지를 관통하여 보조 챔버의 내측으로 도달하였다. 그러나, 용융 수지의 발사 체적이 작기 때문에, 공동으로부터 보조 챔버 속으로 도입된 용융 수지는 보조 챔버를 충전할 수 없어서, 보조 챔버에는, 속으로 계속 공급되는 질소 가스를 갖는 중공 용융 수지 기구가 형성되어, 보조 챔버 내의 그 주위에 공간을 남기게 된다. 수지 기구의 벽이 질소 가스의 압력 하에서 파괴되어 도입된 가스가, 수지의 냉각 전에, 공동 내의 용융 수지 덩어리의 중공부로부터 방출된다. 그러므로, 수지의 성형이 수행될 수 없다.

[비교예 14]

공동이 수지로 충전되도록 용융 수지의 발사 체적이 증가되었다는 점을 제외하고는, 예 32에서와 사실상 동일한 과정을 반복하였다. 그 결과, 중공부 비율은 10% 또는 그보다 낮은 레벨로 감소되었고, 실질적인 수지 두께는 증가되어 성형 주기가 예 20에 비해 약 4배 만큼 길게 지속되어, 낮은 생산성을 야기시켰다. 본 비교예의 경우, L(b)/L(a) 비율은 0.26이었다.

[예 34 내지 41]

예 34 내지 41에서, 그 표면에 홈을 갖는 롤러를 제조하였다. 그 결과 얻어진 일체식 홈형성 롤러-축 구조물은 160㎜의 전체 길이를 갖고(구조물의 양 단부들에 설치된 터미날 축 부분들의 각각이 5㎜의 길이를 갖는다), 각각의 터미날 축 부분(1)은 10㎜의 직경을 갖는다. 홈(14)을 갖고 있지 않은 롤러 부분은 14㎜의 직경을 갖고, 홈(14)은 2㎜의 폭과 2 내지 3.5㎜의 깊이를 갖는다. 제12도에는, 최종 일체식 홈형성 롤러-축 구조물이 도시되어 있다. 최종 일체식 홈형성 롤러-축 구조물은, 제조에 사용되는 보조 챔버(3) 역시 도시되어 있는 제13도에 도시된 바와 같은 횡단면을 갖는다. 홈(14)은 롤러의 축에 대해 60도로 경사진 두 개의 나선형 홈들이 제12도에 도시된 바와 같이 서로 교차하도록 배열된 방식을 형성된다.

예 34 내지 41의 경우, 표 8 및 9에 도시된 바와 같이, 아세탈 코폴리머, 포리아미드(나일론 66), 변형된 폴리페닐렌 에테르 및 ABS 수지가 수지로서 사용되었다. 수지의 타입에 따라 선택된 적절한 주형 온도 및 실린더 온도에서 중공 사출 성형을 수행하였다.

주형의 공동 내의 용융 수지 덩어리 속으로 도입되는 중공부 형성 유체로서는, 질소 가스가 사용되었다. 성형 기계의 실린더의 전방 단부에 설치된 노즐에는 가스 인입구가 제공되었다. 제12도 및 제13도에 도시된 바와 같이, 게이트(4) 및 공동을 보조 챔버(3)와 연통시키기 위한 통로(5)가 공동의 두 대향 단부 벽들에 형성되었고, 공동의 두 대향 단부 벽들은 일체식 세그먼트-축 구조물의 두 대향 단부면(6, 6)들에 대응한다.

중공부(8)를 형성하기 위해 용융 수지 덩어리 속으로 중공부 형성 유체로서의 질소 가스를 도입함으로써, 용융 수지 덩어리의 일부가 공동으로부터 보조 챔버(3) 속으로 가압되었다. 중공부 제13도에 도시된 바와 같은 횡단면을 가졌다. L(b)/L(a) 비율은 1.00이었다.

상술한 중공 사출 성형 방법의 경우, 압력 하에서의 질소 가스의 도입은, 가스 도입 지연 시간(용융 수지의 주입 완료와 용융 수지 덩어리 속으로의 가스 도입 사이의 시간)이 0.5초이고 가스 도입 시간(가스 도입을 위한 시간)이 5초이고, 압력 유지 시간(가스 도입 시간과, 가스 도입을 정지시킨 후에, 폐쇄된 시스템의 공동 내에서 가스가 압력 하에서 유지되는 시간의 합)이 41초인 조건 하에서 실행되었다. 압력 유지 시간의 종료 5초 후에 주형을 개방하고, 그 결과 얻어진 성형된 수지 제품을 주형으로부터 꺼냈다.

또한, 롤러(2)를 롤러의 중심과 일치하는 부분의 직경과 게이트(4) 측에 있는 단부의 직경에 대해 측정하였다. 상술한 부분 및 단부는 그 표면 상에 홈을 갖고 있지 않다. 즉, 롤러의 중심과 일치하는 부분에서의 롤러의 직경은 제12도에 표시한 a 및 b 지점들에서 측정하였고, 게이트(4) 측에 있는 단부에서의 롤러(2)의 직경은 역시 제12도에 표시된 c 및 d 지점들에서 측정하였다. 이들 직경들을 각각 D3 및 D4라 하고, D3로 부터 D4를 빼서 얻어진 차이를 치수 정밀도를 평가하는 기준으로 취하였다. 상술한 차이(=D3-D4)는 롤러의 원통도(cylindricality)를 나타내기 위한 기준으로서 사용된다. 원통도가 작으면, 롤러의 표면 상의 홈이 적절히 기능할 수 없고, 상술한 설명 부분에서 설명된 홈을 따라 왕복 운동하도록 배열된 핀으로 롤러의 운동을 정확히 전달할 수 없다. 즉, 롤러의 중심과 일치하는 부분에서의 롤러의 직경과 게이트 측에 있는 롤러의 단부 부분의 직경 사이의 차이가 작을수록, 치수 정밀도가 높아서, 향상된 작동 정확성이 보장될 수 있다.

그 다음에, 일체식 홈형성 롤러-축 구조물을 헤지테이션 마크가 관찰되는지 여부를 확인하기 위해서도 조사하였다.

그 결과들을 표 8 및 표 9에 도시하였다. 예 34 내지 41의 각각에서 얻어진 일체식 홈형성 롤러-축 구조물이 아무런 헤지테이션 마크를 갖고 있지 않았다.

그 결과들은 예 34 내지 41의 각각에서 얻어진 일체식 홈형성 롤러-축 구조물들의 경우, 직경 차이(=D1-D2)가 작아서, 홈을 따라 왕복 운동하도록 배열된 핀으로 롤러의 운동을 정확히 전달할 수 있다. 또한, 홈의 깊이가 홈의 폭보다 작기 때문에, 롤러의 회전 중에 홈 내의 핀이 홈으로부터 거의 빠져나오지 않는다. 따라서, 일체식 홈형성 롤러-축 구조물들은 기계 부품으로서 우수하다.

[예 42 및 45]

예 42, 43, 44 및 45에서는 보조 챔버가 사용되지 않고, 제조되는 일체식 롤러-축 구조물이 예 34, 36, 38 및 40에서의 중공부 비율과 동일한 중공부 비율을 갖도록 용융 수지의 각각의 발사 체적들이 예 34, 36, 38 및 40에서 사용된 체적의 약 65%였다는 점을 제외하고는, 예 34, 36, 38 및 40에서와 사실상 동일한 과정을 반복하였다. 예 42 및 45의 각각에서, L(b)/L(a) 비율은 0.94였다.

예 34, 36, 38 및 40의 각각에서, 게이트가 연통하는 단부면으로부터 105㎜의 거리에 위치한 부분 주위에서 헤지테이션 마크가 관찰되었고, 0.2㎜의 깊이를 갖는 요철 전위(displacement)가 홈의 내측에 나타났다.

직경 차이(=D3-D4)를 예 34 내지 41에서와 동일한 방식으로 측정하였다.

그 결과들을 표 8 및 9에 나타내었다.

그 결과들은 예 42 내지 45의 각각에서 얻어진 일체식 홈형성 롤러-축 구조물이, 헤지테이션 마크로 인해 롤러의 내측에 비교적 작은 요철 전위를 보임에도 불구하고, 작은 직경 차이(=D3-D4) 및 높은 원통도를 가짐을 보여준다.

[비교예 15 및 18]

비교예 15, 16, 17 및 18에서, 용융 수지의 각각의 발사 체적들이 예 42, 43, 44 및 45에서의 발사 체적들과 동일하다는 점을 제외하고는, 예 34, 36, 38 및 40에서와 사실상 동일한 과정을 반복하였다.

중공부 형성 유체로서의 질소 가스가 노즐, 탕구 탕도 및 게이트를 통해 용융 수지 덩어리 속으로 도입되어 노즐, 탕구, 탕도 및 게이트 내에 존재하는 용융 수지를 관통하여 보조 챔버의 내측으로 도달하였다. 그러나, 용융 수지의 발사 체적이 작기 때문에, 공동으로부터 보조 챔버 속으로 도입된 용융 수지는 보조 챔버를 충전할 수 없어서, 보조 챔버에는, 속으로 계속 공급되는 질소 가스를 갖는 중공 용융 수지 기구가 형성되어, 보조 챔버 내의 그 주위에 공간을 남기게 된다. 수지 기구의 벽이 질소 가스의 압력 하에서 파괴되어 도입된 가스가, 용융 수지의 냉각 전에, 공동 내의 용융 수지 덩어리의 중공부로부터 방출된다. 그러므로, 수지의 성형이 수행될 수 없다.

[비교예 19]

용융 수지의 풀 발사에 의해 공동이 용융 수지로 충전되도록 용융 수지의 발사 체적이 증가되었다는 점을 제외하고는, 예 42에서와 사실상 동일한 과정을 반복하였다. 그 결과, 중공부 비율은 10% 또는 그보다 낮은 레벨로 감소되었고, 실질적인 수지 두께는 증가되어 성형 주기가 예 29에 비해 약 4배 만큼 길게 지속되어, 낮은 생산성을 야기시켰다. 본 비교예의 경우, L(b)/L(a) 비율은 0.20이었다.

[산업상 이용가능성]

상술한 바와 같이, 본 발명은 높은 치수 정밀도를 갖는, 축이 일체식으로 형성된 기계 부품을 제공한다. 본 발명의 기계 부품은 중공 사출 성형 방법에 의해 수행될 수 있다. 그러므로, 기계 부품은 높은 생산성으로 단시간에 제조될 수 있다. 또한, 기계 부품이 일체로 형성된 수지 축을 갖고 있기 때문에 우수한 재료 재생 특성을 갖고, 그에 따라, 주입 성형 방법에 의해 제조된 축이 단일로 형성된 기계 부품에 비해 환경 보호에 기여한다.

상술한 우수한 성질들을 갖는 본 발명에 따른 기계 부품은 자동차, 통상의 기계류, 정밀 기계류 및 전기 및 전자 장비와 같은 다양한 분야에서 유용하여, 상업적으로 아주 유리하다. 본 발명의 기계 부품은 가정용 전기 용품에, 그리고 팩시밀리, 프린터 및 복사기 등과 같은 사무 자동화기에 특히 유용하다.

Claims

축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품에 있어서, 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 구비하고, 상기 중공 일체식 기능성 세그먼트 구조물은 하나 이상의 기능성 수지 세그먼트 및 상기 기능성 수지 세그먼트와 동축으로 일체식으로 형성된 수지 축을 구비하고, 상기 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은 상기 기능성 세그먼트 및 상기 축으로부터 선택된 하나 이상의 부재 내에 사실상 세그먼트-축 구조물의 축선을 따라 연속 또는 불연속적으로 연장하는 중공부를 갖고 있고, 상기 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은, 그 외부면에 상기 중공부와 연통하는 하나 또는 두 개의 개구부를 갖고 있고; 상기 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은 다음 식 (1):

0.9L(b)/L(a)1 (1)

상기 식에서, L(a)는 축을 따라 측정한 일체식 세그먼트-축 구조물의 전체 길이를 나타내고, L(b)는 상기 일체식 세그먼트-축 구조물의 축을 따라 측정한 상기 중공부의 길이를 나타내는 식에 의해 규정된 관계를 만족시키고, 상기 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은 상기 기능성 세그먼트의 기능을 제공하도록 베어링 수단에 의해 지지되어 축의 축선에 관해 회전되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품.
제1항에 있어서, 상기 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은, 그 외부면에, 상기 중공부와 연통하는 두 개의 개구부들을 갖고 있고, 상기 두 개구부들은 각각 상기 일체식 세그먼트-축 구조물의 두 대향 단부면들에 설치되고, 상기 두 대향 단부면들은 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선의 길이와 동일한 간격으로 분리되어 있고, 상기 일체식 세그먼트-축 구조물은 L(b)/L(a)=1로 규정된 관계를 만족시키고, L(a) 및 L(b)는 식 (1)에 규정된 바와 같은 것을 특징으로 하는 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품.
제1항에 있어서, 상기 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물은, 그 외부면에, 상기 중공부와 연통하는 두 개의 개구부들을 갖고 있고, 상기 두 개구부들 중의 하나는 상기 일체식 세그먼트-축 구조물의 두 대향 단부면들 중의 하나에 설치되고, 상기 두 대향 단부면들은 일체식 세그먼트-축 구조물의 상기 축선의 길이와 동일한 간격으로 분리되어 있고, 다른 개구부는 상기 두 대향 단부면들 이외의 외부면 부분에 형성된 요홈부에 설치되고, 상기 요홈부는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선을 향해 상기 외부면 부분으로부터 한 방향으로 파여져 있는 것을 특징으로 하는 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품.
제1항에 있어서, 상기 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 톱니 바퀴를 구성하는 것을 특징으로 하는 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품.
제1항에 있어서, 상기 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 상기 축과 동축으로 형성된 톱니 바퀴를 구성하고, 상기 톱니 바퀴는 식 R1/r1=1 내지 5로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서, R1은 상기 톱니 바퀴의 뿌리 원의 직경을 나타내고, r1은 상기 축의 직경을 나타내는 것을 특징으로 하는 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품.
제1항에 있어서, 상기 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 롤러를 구성하는 것을 특징으로 하는 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품.
제1항에 있어서, 상기 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 상기 축과 동축으로 형성된 롤러를 구성하고, 상기 롤러는 식 R2/r2=1 내지 4로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서, R2 는 상기 롤러의 직경을 나타내고, r2는 상기 축의 직경을 나타내는 것을 특징으로 하는 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품.
제1항에 있어서, 상기 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 축(1)과 동축으로 형성된 롤러(2)를 구성하고, 상기 롤러는 그 표면에 폭보다 작지 않은 깊이를 갖는 홈을 갖고 있고, 상기 롤러는 식 r3/R30.5로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서, r3은 상기 홈의 내부 하부와 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선 사이의 거리를 나타내고, R3은 홈이 없는 부분에서의 롤러의 원형 횡단면의 반경을 나타내는 것을 특징으로 하는 축이 일체로 형성된 중공 수지 기계 부품.
제1항에 따른 축이 일체식으로 형성된 상술한 중공 수지 기계 부품을 제조하기 위해 중공부를 형성하면서 수지를 사출 성형하는 방법에 있어서, (1) 고정식 주형 반부 및 상기 고정식 주형 반부와 결합하는 가동식 주형 반부를 제공함으로써 상기 고정식 주형 반부의 내벽 및 상기 가동식 주형 반부의 내벽에 의해 한정되는 주형 공동을 제공하고 상기 주형 공동은 게이트와 연통되게 하는 단계, (2) 용융 형태의 수지를 상기 게이트를 통해 사출하여 상기 공동 내에 용융 수지 덩어리를 형성하는 단계, (3) 중공부 형성 유체를 압력 하에서 상기 주형 공동의 게이트를 통해 용융 수지 덩어리 속으로 도입하여 상기 용융 수지 덩어리 내에 중공부를 형성하는 단계를 구비하고; 상기 중공 일체식 세그먼트-축 구조물이 다음 식 (1):

0.9L(b)/L(a)1 (1)

상기 식에서, L(a)는 축을 따라 측정한 일체식 세그먼트-축 구조물의 전체 길이를 나타내고, L(b)는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축을 따라 측정한 중공부의 길이를 나타내는 식에 의해 규정된 관계를 만족시키도록 상기 게이트가 제조되는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물의 축선을 따라 측정한 전체 길이의 1/10의 길이를 갖는 공동 터미날 영역 내의 일 위치와 일치하게 설치되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.
제9항에 있어서, 상기 주형은 상기 주형 공동과 연통하는 보조 챔버를 갖고 있고, 단계 (2)에서, 용융 수지는 상기 공동을 충전하도록 사출되고, 단계 (3)에서, 도입된 중공부 형성 유체의 압력 하에서 수지 덩어리의 일부가 공동으로부터 보조 챔버 속으로 가압되면서, 용융 수지 덩어리 속으로의 중공부 형성 유체의 도입이 수행되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.
제10항에 있어서, 상기 보조 챔버는 상기 공동의 두 대향 단부 벽들 중의 하나에 형성된 개구부를 통해 주형 공동과 연통하고, 상기 두 대향 단부 벽들은 제조되는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선에 대응하는 공동의 축선의 길이와 동일한 간격만큼 이격되고, 상기 일 단부 벽은 게이트로부터 먼 측면에 위치되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 공동을 한정하는 주형의 벽에 돌기부가 형성되고, 상기 돌기부는, 제조되는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선의 길이와 동일한 간격만큼 이격된 두 대향 단부의 이외의 외부면 부분에 일체식 세그먼트-축 구조물 내에 형성되고 상기 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선을 향해 상기 외부면 부분으로부터 한 방향으로 파여진 요홈부에 대응하고, 상기 게이트는 공동을 한정하는 벽 내의 상기 돌기부에 설치되고, 상기 제조되는 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선에 대응하는 상기 공동의 축선에 수직인 방향으로 상기 공동 속으로 상기 용융 수지가 사출되도록 방향이 정해지는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 공동은, 상기 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 톱니 바퀴를 구성하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 제조하도록 된 내부 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 공동은, 상기 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 상기 축과 동축으로 형성된 톱니 바퀴를 구성하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 제조하도록 된 내부 형태를 갖고, 상기 톱니 바퀴는 식 R1/r1=1 내지 5로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서 R1은 상기 톱니 바퀴의 뿌리 원의 직경을 나타내고, r1은 상기 축의 직경을 나타내는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 공동은, 상기 기능성 세그먼트의 일부가 롤러를 구성하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 제조하도록 된 내부 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 공동은, 상기 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 상기 축과 동축으로 형성된 롤러를 구성하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 제조하도록 된 내부 형태를 갖고, 상기 롤러는 식 R2/r2=1 내지 4로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서 R2는 상기 롤러의 직경을 나타내고, r2는 상기 축의 직경을 나타내는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 공동은, 상기 기능성 세그먼트의 적어도 일부가 상기 축과 동축으로 형성된 롤러를 구성하는 중공 일체식 기능성 세그먼트-축 구조물을 제조하도록 된 내부 형태를 갖고, 상기 롤러는 그 표면에 폭보다 작지 않은 깊이를 갖는 홈을 갖고, 상기 롤러는 식 R3/r30.5로 표현되는 관계를 만족하고, 상기 식에서 R3은 홈의 내부 하부와 일체식 세그먼트-축 구조물의 축선 사이의 거리를 나타내고, R3은 홈이 없는 부분에서의 롤러의 원형 횡단면의 반경을 나타내는 것을 특징으로 하는 사출 성형 방법.