JP2002048136A

JP2002048136A - 焼結軸受及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002048136A
Application number: JP2001168839A
Authority: JP
Inventors: Isao Tsuchida; 功土田; Masuo Arai; 益夫荒井
Original assignee: SHIYOORAITO KK; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: SHIYOORAITO KK; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-02-15

Abstract

(57)【要約】【目的】軸受の端面にかかる荷重に対応することがで
きるように、端面にスチールボールを有する焼結軸受、
及び焼結軸受を高精度でかつ効率よく生産することがで
きる製造方法を提供する。【構成】圧粉体を焼結し、矯正し、含油処理した焼結
円筒体（８）の端面（２１）の凹溝（１７）にスチール
ボール（１９）を入れ、また焼結円筒体（８）の内周面
（２２）が焼結円筒体の矯正によって滑らかに形成され
ている端面にスチールボールを有する焼結軸受、および
端面に環状凹溝を有する円筒圧粉体を形成し、焼結し、
端面凹溝の外側面を押圧する筒状パンチと、前記筒状パ
ンチの中空部に昇降かつ回転でき、先端に環状凸型のカ
ッターを設けたパンチにより、また焼結円筒体の内周面
にコアロットを挿通し、焼結円筒体を上下両面より押
圧、研削を同時に行い矯正し、次いで含油処理し、端面
凹溝にスチールボールを入れ、抜け止め加工を行う焼結
軸受の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、端面にスチールボール
またはセラミックボールを有する焼結軸受及びその製造
方法に関し、特に、オイルレス軸受などの焼結軸受の密
度矯正、研削を行った端面にスチールボールまたはセラ
ミックボールを有する焼結軸受及びその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、粉末を型に入れて圧縮する際、
圧粉体の密度を高くするには圧縮力を大きくすることが
要求されるが、ある限度以上に密度をあげるにはプレス
の能力ならびに型の強さなどから困難である。そこで、
焼結品をコイニングやサイジングすることが従来から行
なわれているが、その端面を研削したい場合には二次工
程として旋盤研削をしているのが普通である。しかし、
これでは加工が非常に面倒でオイルレス軸受などの大量
生産には不向きである。そこで、従来、焼結品を型に入
れ、焼結品を押圧するパンチと、このパンチの芯部に設
けられた回転するパンチとで焼結品の密度矯正、端面の
研削を行う技術が提案されている（実公昭５５−４０１
７３）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、焼
結品の密度矯正とその端面研削が行われるもので、その
作業能率の向上が図れるものではあるが、焼結軸受の端
面を研削し、含油処理したただけの焼結軸受では、焼結
軸受の端面にかかる荷重、すなわち軸方向の荷重がかか
るようなジャーナルの場合には対応することができない
という問題があった。例えば、軸方向に荷重がかかるジ
ャーナルが高速回転する場合、あるいは軸方向の荷重が
大きい場合には、円滑な回転がなされず、発熱するとい
う問題があった。そこで、本発明は軸受の端面にかかる
荷重に対応することができるように、端面にスチールボ
ールまたはセラミックボールを有する焼結軸受、及びか
かる焼結軸受を高精度でかつ効率よく大量生産を行うこ
とができる製造方法を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためのもので、焼結、矯正、含油処理した焼結円
筒体の端面凹溝に複数のスチールボールまたはセラミッ
クボールを設け、焼結円筒体の内周面が回転軸周ジャー
ナルに、かつ焼結円筒体端面の複数のスチールボールま
たはセラミックボールが回転軸方向ジャーナルに作用す
るものであることを特徴とする端面凹溝に複数のスチー
ルボールまたはセラミックボールを有する焼結軸受であ
る。

【０００５】また、本発明は、円筒体で、その端面に環
状の凹溝を有する円筒圧粉体を圧縮形成し、これを加熱
して焼結する工程、次いで焼結した円筒体を型に入れ、
焼結円筒体の凹溝を有する端面には凹溝の外側面を押圧
する筒状パンチと、前記筒状パンチの中空部に昇降かつ
回転可能で、先端に前記凹溝に対応する環状凸型のカッ
ターを設けたパンチにより、また前記焼結円筒体の内周
面にコアロットを挿通することにより、前記焼結円筒体
を上下両面より押圧、研削を同時に行う矯正工程、次い
で含油処理し、その後焼結、押圧、研削、含油処理し円
筒体の端面凹溝にスチールボールまたはセラミックボー
ルを入れ、抜け止め加工を行う工程を含むことを特徴と
する端面にスチールボールまたはセラミックボールを有
する焼結軸受の製造方法である。

【０００６】また、本発明は、円筒焼結体の内周面に挿
通したコアロットを回転させることを特徴とする端面に
スチールボールまたはセラミックボールを有する焼結軸
受の製造方法である。また、本発明は、円筒体端面のス
チールボールまたはセラミックボールを入れる環状の凹
溝の断面形状は、スチールボールまたはセラミックボー
ルが入り、ころ軸受としての作用をするものであればよ
く、例えば、Ｕ溝、Ｖ溝、あるいは、底面が五角形の溝
のいずれでもよい。

【０００７】

【作用】本発明においては、焼結軸受の端面にかかる荷
重に対して焼結軸受の端面にスチールボールまたはセラ
ミックボールを設けることにより、焼結軸受端面のスチ
ールボールまたはセラミックボールが回転する部分の軸
ジャーナルに接して軸方向の荷重が大きい場合でも、小
さく、かつ薄型の焼結軸受で円滑に回転させることがで
きる。また、サイジング、コイニング、密度をあげる物
理的性質の改善のための再圧縮を焼結円筒体の上下両面
より押圧研削して同時に行うことにより焼結軸受を高精
度でかつ効率よく大量生産することができるものであ
る。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。［実施例１］本発明の第１の実施例を図１に示す。図１
（ａ）は本発明の焼結軸受の断面図で、焼結し、矯正
し、含油処理した焼結円筒体（８）に、その端面（２
１）の凹溝（１７）にスチールボール（またはセラミッ
クボール）（１９）が設けられ、スチールボール（１
９）は凹溝（１７）でころとしての作用をするものであ
る。また焼結円筒体（８）の内周面（２２）は焼結円筒
体の矯正によって滑らかに形成されている。

【０００９】図１（ｂ）は本発明の焼結軸受と回転する
部分の軸ジャーナルが示されたものである。焼結軸受端
面（２１）のスチールボール（１９）には、回転する部
分（２３）の軸ジャーナル（２５）が接しており、焼結
円筒体端面（２１）の複数のスチールボール（１９）が
回転軸方向、図では垂直方向に軸ジャーナル（２５）に
かかる荷重に軸受としての作用をするものである。ま
た、内周面（２２）は、回転する部分（２３）の軸ジャ
ーナル（２４）が接して軸受としての作用をするもので
ある。このような端面凹溝に複数のスチールボールを有
する焼結軸受により、回転する部分（２３）の軸ジャー
ナル（２４）（２５）が高速回転する場合、あるいは軸
方向の荷重が大きい場合でも円滑に回転される。

【００１０】回転する部分（２３）を円滑に回転させる
には、焼結円筒体（８）を高く（内周面（２２）を長く
する）して、それに軸着する長い軸ジャーナル（２４）
を用いる必要があったが、本発明の焼結軸受では、焼結
軸受端面のスチールボールが回転する部分の軸ジャーナ
ルに接して軸方向の荷重に対しても、小さいもので、か
つ薄型の焼結軸受で円滑に高速に回転させることができ
る。

【００１１】［実施例２］本発明の第２の実施例につい
て図２〜図７に示し説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は圧
粉体の圧縮形成を説明する図、図３は焼結円筒体を押圧
研削をする工程を説明する図、図４（ａ）は押圧研削を
する工程の環状凸型のカッターの拡大平面図で、（ｂ）
は焼結円筒体の断面図、図５は押圧研削をする工程後の
取り出しを説明する図、図６（ａ）〜（ｃ）は端面凹溝
にスチールボールを入れ、抜け止め加工を行う工程を説
明する図、及び図７（ａ）（ｂ）は端面にスチールボー
ルを有する焼結軸受を示す図である。

【００１２】まず、図１（ａ）に示すように、円筒体の
端面に環状の凹溝を有する円筒圧粉体の圧縮形成は、ダ
イス（２）の中央に下方よりのコアロット（７）を突出
させたキャビテイに粉末を充填し圧縮する。上方からの
圧縮は円筒状で押型（５）を有する第１アッパーパンチ
（３）と、その円筒内面をスライドでき、かつ中心に下
のコアロット（７）が挿通可能となっている円筒状の第
２アッパーパンチ（４）によって行われる。下方からの
圧縮は中心にコアロット（７）が挿通されている円筒状
のロアーパンチ（６）によって行われる。

【００１３】円筒圧粉体の圧縮形成において、第１アッ
パーパンチ（３）の押型（５）は、図２（ｂ）に示すよ
うに環状に凸部（５１）を設けたものを用い、図２
（ｃ）に示すように円筒圧粉体（１）の端面に環状の凹
溝を形成する。なお、円筒体端面に環状の凹溝を形成す
る押型は、これに限るものではなく、端面に環状の凹溝
にの形状に対応する複数の円筒パンチをスライド可能に
設けたものでもよい。円筒圧粉体の圧縮形成が終了した
後は、上方の第１アッパーパンチ（３）、第２アッパー
パンチ（４）を後退させ、ロアーパンチ（６）をより上
方に押し上げ成形品（１）を上方に押し上げて取り出
す。

【００１４】次いで、圧縮形成した円筒圧粉体を加熱し
て適宜の温度、雰囲気で焼結する。材料としては、Ｃｕ
−Ｓｎ系、Ｆｅ−Ｃｕ系、Ｆｅ系、ステンレス系で、こ
の焼結工程は、例えば、材料がＣｕ−Ｓｎ系の場合は７
００〜９００℃、Ｆｅ−Ｃｕ系の場合は９００〜１１０
０℃、Ｆｅ系の場合は１０００〜１２００℃、ステンレ
ス系の場合は１０００〜１２００℃、で、その雰囲気
は、非酸化性、例えば水素雰囲気中で行う。

【００１５】次いで焼結した円筒体の押圧、研削を同時
に行う矯正工程について図３、図４（ａ）（ｂ）、図５
に示す。図３に示すように矯正用ダイス（９）とその中
央の矯正用コアロット（１４）の間に焼結円筒体（８）
をセットする。焼結円筒体（８）の凹溝を有する端面に
は、凹溝の外側面を押圧する筒状パンチである矯正用第
１アッパーパンチ（１０）と、この第１アッパーパンチ
（１０）の円筒中空部を昇降可能であり、かつ回転可能
に矯正用第２アッパーパンチ（１１）が設けられてい
る。矯正用第２アッパーパンチ（１１）は、焼結円筒体
（８）の凹溝を対応する環状凸型のカッターを設けたも
のである。

【００１６】焼結円筒体（８）の内周面に芯部の矯正用
コアロット（１４）を挿通している。矯正用コアロット
（１４）は矯正用ロアーパンチ（１３）の芯部を昇降で
きるものである。焼結円筒体（８）上面の凹溝を有する
端面は、第１アッパーパンチ（１０）と回転する第２ア
ッパーパンチ（１１）で、その下面はロアーパンチ（１
３）で押圧されている。

【００１７】図４（ａ）は、矯正用第２アッパーパンチ
（１１）の先端の環状凸型のカッター（１２）を示すも
ので、焼結円筒体の端面の凹溝に対応する形状の環状凸
型（１５）が設けられ、そして環状凸型（１５）には複
数の溝（１６）が設けられたものである。焼結円筒体の
矯正工程は、焼結体（８）をダイス（９）に入れ圧力を
加え、所要の寸法を得るためにサイジング、表面の形状
を明確にするためにコイニング、密度をあげるなど物理
的性質を改善するための再圧縮を行うもので、特に本発
明における含油軸受では主としてサイジングでコイニン
グや再圧縮も兼ねて行われるものである。

【００１８】即、図４（ａ）に示す、環状の凸部（１
５）に刃としての働きをする溝（１６）を設けた矯正カ
ッター（１２）を回転させることにより、図４（ｂ）に
示す焼結体（８）の上面の環状の凹部（１７）が鏡面に
仕上げられるものである。また図４（ｂ）の焼結体
（８）の中心の穴は、図３に示す矯正用コアロット（１
４）によってサイジングされる。このサイジングをより
効率的に行うため、また高い寸法精度とするためには、
矯正用コアロット（１４）を回転させることが望まし
い。

【００１９】図８（ａ）は、矯正カッター（１２）と環
状の凹部（１７）のもう一つの実施例を示すもので環状
の凸部（１５）に角張っており、環状の凹部（１７）も
角型になっているものである。なお、これは円筒圧粉体
の圧縮形成時に環状の凹部を角型に形成しておくもので
ある。矯正工程が終了した後は、図５に示すように矯正
用第１アッパーパンチ（１０）、矯正用第２アッパーパ
ンチ（１１）を上方に後退させ、矯正用ロアーパンチ
（１３）を押し上げ、ダイス（９）より矯正した焼結体
（８）を取り出す。

【００２０】次いで、焼結体に含油処理する。含油処理
で油をしみ込ませるには例えば、焼結体を容器に入れて
減圧し、潤滑油をこの容器に注入し、減圧しながら置く
と油は焼結体のポアの中に空気といれ替って入る。ある
いは、減圧せずに油中に浸け込んで置いてもよい。

【００２１】次いで、図６（ａ）に示すように焼結体
（８）の上面の環状の凹部（１７）に所望数のスチール
ボール（１９）を挿入する。次いで、図６（ｂ）に示す
ように押上工具（２０）によりカシメを行う。押上工具
（２０）は、その断面のみが図示されているが筒状の工
具でその押上面でカシメるもので環状の凹部（１７）に
入れられたスチールボール（１９）をカシメるものであ
る。そして押上工具（２０）でカシメ、図６（ｃ）に示
すように焼結体（８）の凹部（１７）を変形させ、スチ
ールボール（１９）が抜け出さないようにする。図７
（ａ）（ｂ）に示すように、本発明の工程によって製造
された焼結軸受、焼結体（８）の上面にスチールボール
（１９）が挿入されているものである。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
焼結軸受の端面にスチールボールまたはセラミックボー
ルを有することにより端面にかかる荷重に対応すること
ができるという効果を有し、また製造方法の特に矯正工
程において、所要の寸法を得るためにサイジング、表面
の形状を明確にするためにコイニング、密度をあげる物
理的性質の改善のための再圧縮を焼結円筒体の上下両面
より押圧研削して同時に行うことにより焼結軸受を高精
度でかつ効率よく大量生産することができるという効果
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の焼結軸受の断面図

【図２】本発明の実施例の圧粉体の形成を説明する図

【図３】本発明の実施例の矯正工程を説明する図

【図４】本発明の実施例の矯正工程で用いるカッター
の拡大平面図及び焼結円筒体の断面図

【図５】本発明の実施例の矯正工程後の取り出しを説
明する図

【図６】本発明の実施例の抜け止め加工を行う工程を
説明する図

【図７】本発明の実施例の焼結軸受の見取り図

【図８】本発明のもう１の実施例の矯正工程で用いる
カッターの拡大平面図及び焼結円筒体の断面図

【符号の説明】

１．圧粉体２．ダイス３．第１アッパーパンチ４．第２アッパーパンチ５．押型５１．押型の凸部６．ロアーパンチ７．コアロット８．焼結円筒体９．矯正用ダイス１０．矯正用第１アッパーパンチ１１．矯正用第２アッパーパンチ１２．環状凸型のカッター１３．矯正用ロアーパンチ１４．矯正用コアロット１５．環状凸型１６．環状凸型の溝１７．凹溝１９．スチールボールまたはセラミックボール２０．焼結軸受端面２２．焼結円筒体の内周面２３．回転する部分２４．２５．軸ジャーナル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｃ 33/14 Ｆ１６Ｃ 33/14 Ａ 43/06 43/06 // Ｂ３０Ｂ 11/02 Ｂ３０Ｂ 11/02 Ｚ (72)発明者荒井益夫埼玉県与野市本町西６丁目４番29号株式会社ショーライト内Ｆターム(参考） 3J017 HA03 HA04 4K018 AA05 AA25 AA29 AA33 CA15 FA02 FA06 FA47 HA03 HA04 KA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼結、矯正、含油処理した焼結円筒体の
端面凹溝に複数のスチールボールまたはセラミックボー
ルを設け、焼結円筒体の内周面が回転軸周ジャーナル
に、かつ焼結円筒体端面の複数のスチールボールまたは
セラミックボールが回転軸方向ジャーナルに作用するも
のであることを特徴とする端面凹溝に複数のスチールボ
ールまたはセラミックボールを有する焼結軸受。
【請求項２】円筒体で端面に環状の凹溝を有する円筒
圧粉体を形成し、焼結する工程、焼結した円筒体を型に入れ、前記焼結円筒体の凹溝を有
する端面には凹溝の外側面を押圧する筒状パンチと、前
記筒状パンチの中空部に昇降かつ回転可能で、先端に前
記凹溝に対応する環状凸型のカッターを設けたパンチに
より、また前記焼結円筒体の内周面にコアロットを挿通
することにより、前記焼結円筒体を上下両面より押圧、
研削を同時に行う矯正工程、次いで含油処理し、その後前記焼結円筒体の端面凹溝に
スチールボールまたはセラミックボールを入れ、抜け止
め加工を行う工程を含むことを特徴とする請求項１に記
載の焼結軸受の製造方法。
【請求項３】円筒焼結体の内周面に挿通したコアロッ
トを回転させることを特徴とする請求項２に記載の焼結
軸受の製造方法。