JP2011074963A - 転がり軸受および工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】高速運転下での保持器の寸法変化を抑制した転がり軸受、当該転がり軸受を備えた工作機械を提供する。
【解決手段】転がり軸受３は、外輪３１、内輪３２と、保持器２４とを備えている。保持器２４は、マグネシウム合金からなり、射出成形により成形された保持器基体２４Ｋと、保持器基体２４Ｋの外径部２４Ｂを拘束する繊維４とを含んでいる。外輪３１、内輪３２および保持器基体２４Ｋの少なくともいずれかに外輪３１、内輪３２と保持器２４との間に潤滑油を案内するための貫通溝６が設けられている。
【選択図】図１０

Description

本発明は、転がり軸受および工作機械に関し、特にマグネシウム合金からなる保持器基体を備えた転がり軸受、当該転がり軸受を備えた工作機械に関するものある。

転がり軸受の保持器の案内形式として、転動体案内、外輪案内、内輪案内の形式がある。一般に工作機械用転がり軸受のように、高回転、高精度で使用される場合には、外輪案内もしくは内輪案内として、保持器の振れ回りを低減する場合が多い。

外輪案内保持器または内輪案内保持器を有する工作機械用転がり軸受について、たとえば特開２００９−１９７９８８号公報（特許文献１）には、樹脂製保持器の外径部を炭素繊維または芳香族ポリアミド繊維で拘束して、強度向上および寸法変化抑制効果を図ることが提案されている。

また、高い強度を有し高回転に好適なマグネシウム合金を保持器に適用することが提案されている。たとえば、特開２０００−２１３５４４号公報（特許文献２）には、軽量化を達成しつつ、より高い強度が必要な用途にマグネシウム合金を半溶融成形することにより製造した保持器が適用可能であることが提案されている。

特開２００９−１９７９８８号公報 特開２０００−２１３５４４号公報

樹脂は金属に比べて密度が低いがヤング率も低いため比弾性率（弾性率を密度で除した物理量として定義する。）が十分大きいとは言えず、材料力学的に高速運転時の遠心膨張量が大きい。したがって、特願２００９−１９７９８８号公報の転がり軸受では、樹脂製保持器を略円環状に拘束する繊維に大きな引張り応力が作用し、樹脂製保持器との接合部が破断、剥離するおそれがある。炭素繊維や芳香族ポリアミド繊維は極めて大きな引張強度や引張弾性率を有するものの、インサート成形や接着剤、加熱蒸着で樹脂製保持器と接合されており、接合部が破断するおそれがある。

また、特開２０００−２１３５４４号公報の保持器では、射出成形により成形したマグネシウム合金製の保持器を実際に作成した場合、型の中の気体の巻き込みおよび偏析相である純マグネシウム相の析出のため本来得られるべき高い強度および疲労特性が十分に得られないという問題がある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、高速運転下での保持器の寸法変化を抑制した転がり軸受、当該転がり軸受を備えた工作機械を提供することである。

本発明の転がり軸受は、軌道部材と、軌道部材に接触して配置された複数の転動体と、転動体を転動自在に保持する保持器とを備え、保持器は、マグネシウム合金からなり、かつ射出成形により成形された保持器基体と、保持器基体の外径部を拘束する繊維とを含み、軌道部材および保持器基体の少なくともいずれかに、軌道部材と保持器との間に潤滑油を案内するための貫通溝が設けられている。

本発明の転がり軸受によれば、保持器は、マグネシウム合金からなり、かつ射出成形により成形された保持器基体と、保持器基体の外径部を拘束する繊維とを含んでいるため、保持器基体の成形性および繊維による一層の強度向上効果および寸法変化抑制効果を図ることができる。また、マグネシウム合金の比弾性率が樹脂に比べて高いため、同じ形状および寸法の樹脂製保持器に比べて、外径の遠心膨張量を抑えることができる。そのため、保持器基体を拘束する繊維が保持器基体との接合部で破断、剥離することを抑制できる。さらに、軌道部材および保持器の少なくともいずれかに、軌道部材と保持器との間に潤滑油を案内するための貫通溝が設けられているため、貫通溝の粘性ポンプ作用によって案内すきまでの潤滑油の停留による温度上昇が抑制されるのでマグネシウム合金の熱膨張の影響を低減できる。これにより、保持器基体を拘束する繊維が保持器基体との接合部で破断、剥離することを抑制できる。上記より、遠心膨張および熱膨張の影響による保持器基体を拘束する繊維の破断、剥離を防止して、高速運転下での保持器の寸法変化、特に案内すきまの変化を抑制できる。これにより、高速回転に適し、かつ信頼性の高い転がり軸受を提供することができる。

上記の転がり軸受において好ましくは、保持器基体は、射出成形において、液相を含むマグネシウム合金が合流することによりボイドを含むボイド含有部分がマグネシウム合金内に形成され、ボイド含有部分が保持器基体の外部に押し出されることにより形成される。

本発明者は、射出成形により成形したマグネシウム合金製の保持器基体において、本来得られるべき高い強度および疲労特性が十分に得られない原因およびその対応策について検討を行なった。その結果、以下のような知見が得られ、本発明に想到した。

すなわち、射出成形によりマグネシウム合金製の保持器基体を作製する場合、液相を含むマグネシウム合金が流動して型の内部（キャビティ部）が充填される。このとき、保持器基体の形状およびゲート数に起因して、液相を含むマグネシウム合金が合流する領域が形成される。ここで、射出成形が実施される際のマグネシウム合金は、一般的な樹脂の場合に比べて大幅に粘度が小さい状態で型の中に供給される。また、一般的な樹脂と比べてマグネシウム合金は比熱が小さく、熱伝導性に優れることから固化速度が速い。このようなマグネシウム合金の特性に対応するため、マグネシウム合金は、一般的な樹脂の射出成形の場合の数倍〜十倍程度の高速で金型内に充填される。そのため、マグネシウム合金は乱流となりやすく、型の中の気体（空気など）を巻き込みやすくなる。その結果、上記マグネシウム合金が合流する領域（いわゆるウエルド部）において当該気体が閉じ込められることにより、ボイドを含むボイド含有部分が形成される。つまり、ボイド含有部分は、マグネシウム合金が合流したウエルド部分であり、型の中の気体が閉じ込められることによるボイドを含有している。このように、マグネシウム合金製の保持器基体においては、ボイド含有部分のボイドによる強度低下に起因して、本来得られるべき高い強度や疲労特性が十分に得られないという問題が発生していた。

これに対し、本発明の転がり軸受によれば、保持器基体内にボイドを含むボイド含有部分が残存して強度が低下することが抑制されるので、軽量で、かつ高い強度を有するマグネシウム合金製の保持器基体を提供することができる。また、上記保持器基体においては、融点以上の温度域に加熱されることにより液相のみの状態（固相を含まない状態）に制御されたマグネシウム合金が、型に対して射出されることにより製造されていることが好ましい。これにより、偏析相である純マグネシウム相の析出を抑えた、より疲労強度に優れるマグネシウム合金製の保持器基体を提供することができる。

上記の転がり軸受において好ましくは、貫通溝が保持器基体に設けられている。これにより、射出成形時に保持器基体に貫通溝を設けることで、軌道部材に貫通溝を設ける場合に比べて製造コストを含む生産効率を向上できる。

上記の転がり軸受において好ましくは、保持器基体は、外径部の外周面に周方向に形成された円環溝を含み、円環溝で繊維に拘束されている。これにより、保持器基体を繊維で容易に拘束することができる。

上記の転がり軸受において好ましくは、保持器基体は、外径部の全周で繊維に拘束されている。これにより、強度向上効果および寸法抑制効果をより得ることができる。

上記の転がり軸受において好ましくは、繊維は、炭素繊維および芳香族ポリアミド繊維の少なくともいずれかを含む材質よりなる。これにより、機械的強度や耐熱膨張性が向上し、一層の高速運転が可能となる。

上記の転がり軸受において好ましくは、マグネシウム合金は、Ｍｇ（マグネシウム）−Ａｌ（アルミニウム）−Ｚｎ（亜鉛）−Ｍｎ（マンガン）系、Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系およびＭｇ−Ａｌ−Ｓｉ（珪素）−Ｍｎ系のいずれかである。これにより、射出成形に適しており、このようなマグネシウム合金を採用することにより、本発明の保持器基体を容易に製造することができる。ここで、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｎ系のマグネシウム合金としては、たとえばＡＳＴＭ規格ＡＺ９１Ｄを挙げることができる。Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系のマグネシウム合金としては、たとえばＡＳＴＭ規格ＡＭ６０Ｂを挙げることができる。Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｎ系のマグネシウム合金としては、たとえばＡＳＴＭ規格ＡＳ４１Ａを挙げることができる。

本発明の工作機械は、工作機械の主軸と、主軸の外周面に対向するように配置されるハウジングと、主軸をハウジングに対して回転可能に支持するための、上記の本発明の軸受とを備えている。

工作機械の主軸は極めて高い回転速度で回転するため、これを支持する転がり軸受（工作機械用転がり軸受）の保持器においては、高強度であるとともに軽量であることが求められる。また、工作機械用転がり軸受の高い回転速度に起因する遠心力に対して剛性が不足すると、保持器が変形し、軸受の回転精度の低下（ＮＲＲＯ（Ｎｏｎ−Ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ Ｒｕｎ−Ｏｕｔ）；非同期振れが上昇）や、軸受での発熱が大きくなるという問題が発生する。

本発明の形態の工作機械によれば、高強度かつ軽量であるだけでなく、比剛性の大きいマグネシウム合金製の保持器基体と、保持器基体を拘束する繊維とを含む保持器を有する本発明の転がり軸受を備えている。そのため、高速運転下での保持器の寸法変化、特に案内すきまの変化を抑制できる。これにより、高速回転に適し、かつ信頼性の高い工作機械を提供することができる。

以上説明したように、本発明の転がり軸受および工作機械によれば、高速運転下での保持器の寸法変化を抑制した転がり軸受、当該転がり軸受を備えた工作機械を提供することができる。

本発明の実施の形態１における転がり軸受を備えた工作機械の主軸付近の構成を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態１における外輪案内形式の保持器を有するアンギュラ玉軸受の構成を示す概略部分断面図である。 本発明の実施の形態１におけるアンギュラ玉軸受の保持器の構成を示す概略斜視図である。 図３のＰ部の構成を示す概略拡大斜視図である。 本発明の実施の形態１におけるアンギュラ玉軸受の保持器の外径の構成を示す概略展開図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う概略断面図である。 図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う概略断面図である。 比較例であるアンギュラ玉軸受の保持器の外径の構成を示す概略展開図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態１における内輪案内形式の保持器を有する円筒ころ軸受の構成を示す概略部分断面図である。 本発明の実施の形態１における円筒ころ軸受の保持器の内径の構成を示す概略展開図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う概略断面図である。 本発明の実施の形態１における外輪案内形式の保持器を有する円筒ころ軸受の構成を示す概略部分断面図である。 本発明の実施の形態１における射出成形装置の構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態１における射出成形装置の型の構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態１における保持器の製造工程の概略を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２における射出成形装置の型の構成を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
最初に本発明の実施の形態１の工作機械の構成について説明する。

図１を参照して、本実施の形態における工作機械９０は、円筒状の形状を有する主軸９１と、主軸９１の外周面を取り囲むハウジング９２と、外輪２１および外輪３１の外周面のそれぞれがハウジングの内壁９２Ａに接触するとともに、内輪２２および内輪３２の内周面のそれぞれが主軸９１の外周面９１Ａに接触するように、主軸９１とハウジング９２との間に嵌め込まれて配置された工作機械用転がり軸受としてのアンギュラ玉軸受２（フロント軸受）と円筒ころ軸受３（リア軸受）とを備えている。これにより、主軸９１は、ハウジング９２に対して軸回りに回転自在に支持されている。

また、主軸９１には、外周面９１Ａの一部を取り囲むようにモータロータ９３Ｂが設置されており、ハウジング９２の内壁９２Ａには、モータロータ９３Ｂに対向する位置にモータステータ９３Ａが設置されている。このモータステータ９３Ａおよびモータロータ９３Ｂは、モータ９３（ビルトインモータ）を構成している。これにより、主軸９１は、モータ９３の動力によって、ハウジング９２に対して相対的に回転可能となっている。

すなわち、アンギュラ玉軸受２および円筒ころ軸受３は、工作機械９０の主軸９１を、主軸９１に対向するように配置される部材であるハウジング９２に対して回転自在に支持する工作機械用転がり軸受である。

次に、工作機械９０の動作について説明する。図１を参照して、モータ９３のモータステータ９３Ａに図示しない電源から電力が供給されることにより、モータロータ９３Ｂを軸回りに回転させる駆動力が発生する。これにより、ハウジング９２に対してアンギュラ玉軸受２および円筒ころ軸受３により回転自在に支持されている主軸９１は、モータロータ９３Ｂとともにハウジング９２に対して相対的に回転する。このように、主軸９１が回転することにより、主軸９１の先端９１Ｂに取り付けられた図示しない工具が被加工物を切削、研削等して、被加工物を加工することができる。

次に、上記アンギュラ玉軸受２について説明する。図２を参照して、アンギュラ玉軸受２は、第１軌道部材としての外輪２１と、第２軌道部材としての内輪２２と、複数の転動体としての玉２３と、保持器２４とを備えている。このアンギュラ玉軸受２は保持器２４を外輪２１で案内する外輪案内形式で構成されている。工作機械主軸用に多用される内輪内径５０〜１００ｍｍ程度の転がり軸受では、案内面を潤滑上理想的な動圧油潤滑ジャーナル軸受として機能させるため、その案内すきまは、半径ベースで０．０５〜０．１５ｍｍ程度に構成されている。

保持器２４の近傍には、エアオイルを供給するためのエアオイルノズル５が配置されている。なお、図１においては、見やすくするためエアオイルノズル５は図示されていない。

外輪２１の内周面には、円環状の第１転走面としての外輪転走面２１Ａが形成されている。内輪２２の外周面には、外輪転走面２１Ａに対向する円環状の第２転走面としての内輪転走面２２Ａが形成されている。また、複数の玉２３には、転動体接触面としての玉転走面２３Ａ（玉２３の表面）が形成されている。そして、当該玉２３は、外輪転走面２１Ａおよび内輪転走面２２Ａの各々に玉転走面２３Ａにおいて接触し、円環状の保持器２４により周方向に所定のピッチで配置されることにより円環状の軌道上に転動自在に保持されている。これにより、外輪２１と内輪２２とは互いに相対的に回転可能となっている。

図２〜図４を参照して、保持器２４は、保持器基体２４Ｋと繊維４とを有している。保持器基体２４Ｋは、円環状の形状を有している。保持器基体２４Ｋは、外径部２４Ｂの外周面に周方向に形成された円環溝２５を有している。保持器基体２４Ｋの外径部２４Ｂは繊維４で拘束されている。本実施の形態では、円環溝２５内に円環状の繊維４が圧入されることにより、保持器基体２４Ｋは繊維４に拘束されている。

保持器基体２４Ｋは、繊維４により軸受の運転による熱膨張、遠心膨張などで剥がれない強度で拘束されていればよい。よって、円環溝２５を設けずに直接保持器基体２４Ｋの外径部２４Ｂの外周面が繊維４で拘束されていてもよい。また、インサート成形、接着剤による張り合わせ、加熱圧着、繊維４を何重にも巻きつけるなどにより保持器基体２４Ｋが繊維４に拘束されていてもよい。

繊維４による強度向上効果および寸法抑制効果をより発揮させるため、耐久性、強度の点から保持器基体２４Ｋは、外径部２４Ｂの全周で繊維４に拘束されていることが好ましい。なお、必要な拘束力が発生していれば、全周の一部が開放されていてもよい。

繊維４は、炭素繊維および芳香族ポリアミド繊維の少なくともいずれかを含む材質よりなっていることが好ましい。これらの繊維を加工した織布または不織布や、繊維方向を一方向に揃えて、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂（高分子材料）を含浸させたシートなどを用いることができる。これらの中で、織布に加工されたものを用いることが作業面で好ましい。

外輪２１と保持器２４との間に潤滑油を案内するための貫通溝６が設けられている。保持器基体２４Ｋの外輪２１と対向する面に貫通溝６が設けられている。貫通溝６はポケット部２４Ａから保持器基体２４Ｋの外周端に向かって延びるように形成されている。貫通溝６はスパイラル形状を有している。

貫通溝６の深さは、案内すきまを考慮して、０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下の範囲が好ましい。保持器基体２４Ｋの外周端に対する貫通溝６の角度である溝角度は２５度が好ましい。一対の貫通溝６が保持器２４の周方向の幅に占める比である溝幅比は０．５が好ましい。

図５〜図７を参照して、貫通溝６による粘性ポンプ作用について説明する。図５〜図７は、貫通溝６による粘性ポンプ作用を説明するため、簡略化して図示されている。図５に示すように、保持器２４が図８中矢印Ｄ方向に回転すると、ポケット部２４Ａ側から保持器２４の外周端に向けて粘性ポンプ作用により潤滑油が流れる。すなわち、エアオイルノズル５（図２）から供給された潤滑油は主に、軸受内部から転動体を潤滑した後に遠心力で外輪側に移動し、案内面を潤滑して軸受外部に排出される。

貫通溝６は、保持器側あるいは外輪側のどちらに加工しても粘性ポンプ作用を生じさせる機能を発揮する。保持器基体２４Ｋはマグネシウム合金を射出成形することにより成形されるため、射出成形時に保持器基体２４Ｋの外径部２４Ｂに貫通溝６を設けることが製造コスト的に有利である。

保持器基体２４Ｋの案内面の中央部には繊維４を巻くための円環溝２５が設けられているが、この部分への溝加工は不要であり、繊維４の外径位置が案内面の外径位置よりも内径側に収まっていればよい。

なお、図５に示すように、展開図における貫通溝６は、保持器２４の回転に伴う保持器２４の移動方向と一定の角度を保つが、保持器２４の本来の円筒形状では、対数らせんとも呼ばれるスパイラル形状に構成されている。図６に示すように、保持器基体２４Ｋの外周面には貫通溝６が形成されていない部分があってもよい。図７に示すように、貫通溝６は保持器基体２４Ｋの外周端まで形成されている。つまり、図８に示す比較例が有する保持器２４の外周端のシール部７は、本実施の形態の保持器２４には設けられていない。動圧軸受の機能を優先する場合には、シール部７を設けることにより案内すきまでの動圧発生能力が高められるが、本実施の形態の保持器２４では粘性ポンプ作用を第一義に考慮して貫通溝６が保持器２４の外周端まで貫通するように構成されている。本実施の形態のアンギュラ玉軸受２は、シール部７が設けられていなくても、ステップ型動圧軸受としての機能は有しており、回転する保持器２４を流体潤滑的に支持し得る。

そして、保持器基体２４Ｋは、ＡＺ９１Ｄなどのマグネシウム合金からなり、射出成形により成形されている。そして、この保持器基体２４Ｋにおいては、射出成形においてマグネシウム合金が合流することにより形成されたボイドを含むボイド含有部分１００が保持器基体２４Ｋの外部に押し出されることにより、ボイド含有部分１００が保持器基体２４Ｋから排除されている。これにより、保持器２４は、軽量で、かつ高い強度を有するマグネシウム合金製の保持器となっている。

アンギュラ玉軸受２においては、玉２３と外輪２１との接触点と、玉２３と内輪２２との接触点とを結ぶ直線は、ラジアル方向（アンギュラ玉軸受２の回転軸に垂直な方向）に対して角度をなしている。そのため、ラジアル方向の荷重だけでなく、アキシャル方向の荷重をも受けることが可能であるとともに、ラジアル方向の荷重が負荷されると、アキシャル方向（アンギュラ玉軸受２の回転軸の方向）への分力が生じる。図１を参照して、本実施の形態の工作機械９０では、前方側（主軸９１の先端９１Ｂ側）に同じ向きのアンギュラ玉軸受２を２つ配置するとともに、後方側（モータロータ９３Ｂ側）には、前方側とは逆向きのアンギュラ玉軸受２を２つ配置することにより、当該分力を相殺している。

次に、上記円筒ころ軸受３について説明する。図１０を参照して、円筒ころ軸受３は、第１軌道部材としての外輪３１と、第２軌道部材としての内輪３２と、複数の転動体としての円筒ころ３３と、保持器２４とを備えている。この円筒ころ軸受３は保持器２４を内輪３２で案内する内輪案内形式で構成されている。保持器２４の近傍には、エアオイルを供給するためのエアオイルノズル５が配置されている。なお、図１においては、見やすくするためエアオイルノズル５は図示されていない。

外輪３１の内周面には、円環状の第１転走面としての外輪転走面３１Ａが形成されている。内輪３２の外周面には、外輪転走面３１Ａに対向する円環状の第２転走面としての内輪転走面３２Ａが形成されている。また、複数の円筒ころ３３には、転動体接触面としてのころ転走面３３Ａ（円筒ころ３３の外周面）が形成されている。そして、当該円筒ころ３３は、外輪転走面３１Ａおよび内輪転走面３２Ａの各々にころ転走面３３Ａにおいて接触し、円環状の保持器２４により周方向に所定のピッチで配置されることにより、円環状の軌道上に転動自在に保持されている。これにより、外輪３１と内輪３２とは互いに相対的に回転可能となっている。

図１０を参照して、保持器２４について説明する。上記アンギュラ玉軸受２と同様の構成については説明を繰り返さない。内輪３２と保持器２４との間に潤滑油を案内するための貫通溝６が設けられている。保持器２４の内輪３２と対向する面に貫通溝６が設けられている。つまり、この保持器２４では、内径に貫通溝６が設けられている。

図１１および図１２を参照して、貫通溝６による粘性ポンプ作用について説明する。図１１および図１２は、貫通溝６による粘性ポンプ作用を説明するため、簡略化して図示されている。図１１に示すように、保持器２４が図１１中矢印Ｄ方向に回転すると、エアオイルノズル５（図１０）から供給された潤滑油は主に、軸受外部からころ端面に向けて保持器内径案内すきまを経て流れ、遠心力で外径側へ移動する。

貫通溝６は、保持器側あるいは内輪側のどちらに加工しても粘性ポンプ作用を生じさせる機能を発揮する。保持器基体２４Ｋはマグネシウム合金を射出成形することにより成形されるため、図１２に示すように、射出成形時に保持器内径に貫通溝６を設けることが製造コスト的に有利である。

上記では内輪案内形式の円筒ころ軸受について説明したが、外輪案内形式の円筒ころ軸受であってもよい。図１３を参照して、外輪案内形式の円筒ころ軸受３は、保持器２４を外輪３１で案内するように構成されている。

アンギュラ玉軸受２および円筒ころ軸受３は、本実施の形態の保持器２４を備えていることにより、工作機械用転がり軸受に必要な高速回転に適し、かつ信頼性の高い転がり軸受となっている。

次に、本実施の形態における保持器の製造方法について説明する。まず、本実施の形態において用いられる射出成形装置の一例について説明する。図１４を参照して、本実施の形態における射出成形装置７０は、射出部５０と金型６０とを備えている。射出部５０は、円筒状の中空部を有するシリンダ５１と、シリンダ５１の中空部に接続され、当該中空部にマグネシウム合金チップ４１を供給する供給部５２と、シリンダ５１の中空部に嵌め込まれ、外周面に螺旋状の溝が形成されたスクリュ５３と、シリンダ５１を取り囲むように配置されたヒータ５６とを備えている。シリンダ５１は、その一方の端部に形成され、金型６０に接続されるノズル５５を有している。また、スクリュ５３の先端側（金型６０に近い側の端部）とシリンダ５１とによって取り囲まれた領域である貯留部５４がスクリュ５３の一方の端部側に形成されている。そして、当該貯留部５４は、ノズル５５を介して金型６０に接続されている。本例では、マグネシウム合金のチップを用いた射出成形機を例示したが、たとえば丸棒等のバルク材を用いた射出成形機等も好適に利用できる。

図１４および図１５を参照して、金型６０は、シリンダ５１のノズル５５に接続された中空領域であるスプルー部６３と、保持器の形状に対応した中空領域であるキャビティ部６１と、スプルー部６３から放射状に延在し、キャビティ部６１に接続されるランナー部６２とを備えている。ランナー部６２は、ゲート部６２Ａを含んでおり、当該ゲート部６２Ａにおいて、ランナー部６２はキャビティ部６１に接続されている。キャビティ部６１は、ランナー部６２からキャビティ部６１に供給されたマグネシウム合金が合流する領域であるウエルド領域６５を含んでいる。そして、金型６０は、ウエルド領域６５に接続され、ウエルド領域６５に到達してキャビティ部６１から溢れたマグネシウム合金を貯留するオーバーフロー部６６をさらに備えている。このオーバーフロー部６６は、ウエルド領域６５に接続された排出部６６Ａと、排出部６６Ａに接続された保持部６６Ｂとを有している。

次に、図１４〜図１６を参照して上記射出成形装置７０を用いた保持器の製造方法について説明する。図１６を参照して、本実施の形態における保持器の製造方法においては、まず工程（Ｓ１０）として原料チップ供給工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、図１４を参照して、マグネシウム合金チップ４１が射出部５０の供給部５２からシリンダ５１内に供給される。なお、環境負荷の観点から用いるマグネシウム合金はリサイクル材から再生製造された材料を用いることが好ましい。

次に、工程（Ｓ２０）として加熱工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、スクリュ５３が軸周りに回転することにより、工程（Ｓ１０）においてシリンダ５１内に供給されたマグネシウム合金チップ４１がスクリュ５３の外周面に形成された螺旋状の溝に沿って移動しつつ、ヒータ５６によって融点以上にまで加熱される。そして、溶融状態となった溶融マグネシウム合金４２が貯留部５４に貯留される。このとき、溶融マグネシウム合金４２は、固相が存在しない液相のみの完全溶融状態であってもよいし、液相中に固相であるマグネシウム（α相）が分散した半溶融状態であってもよい。ただし、半溶融状態である場合、固相の割合は小さいことが好ましく、具体的には凝固後のマグネシウム合金の断面を観察した場合、α相の割合は面積率で５％未満であることが好ましく、２％未満であることがさらに好ましい。これにより、完成後の保持器においてα相界面が応力集中源となり、保持器の疲労強度等が低下することを抑制することができる。

次に、工程（Ｓ３０）として射出工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、スクリュ５３を金型６０に近づく向きに前進させることにより、工程（Ｓ２０）において貯留部５４に貯留された溶融マグネシウム合金４２が金型６０の内部に射出される。図１５を参照して、金型６０に射出された溶融マグネシウム合金４２は、まずスプルー部６３に供給された後、複数のランナー部６２に分岐してキャビティ部６１に注入される。このとき、転動体を保持するポケットが偶数個形成された図１５の保持器形状では、たとえば隣り合うランナー部６２からポケットを２つ挟むように、すなわちキャビティ部６１のうち１つおきに配置されたキャビティ部６１Ａに溶融マグネシウム合金４２が注入される。ここで、図１５の互いに隣り合うキャビティ部６１（キャビティ部６１Ａとキャビティ部６１Ｂ）は、軸方向の前後（紙面の手前側および奥側）において互いに連結されている。そのため、ランナー部６２から２つのキャビティ部６１Ａに注入された溶融マグネシウム合金４２は、破線矢印αに示すように、２つのキャビティ部６１Ａに挟まれたキャビティ部６１Ｂに形成されるウエルド領域６５において合流する。ウエルド領域６５では、溶融マグネシウム合金４２同士が合流することから、乱流となって気体を巻き込むことで、ボイドを含むボイド含有部分１００が溶融マグネシウム合金４２内に形成される。そして、溶融マグネシウム合金４２が２つのキャビティ部６１Ａにさらに注入されると、キャビティ部６１から溶融マグネシウム合金４２が溢れ、オーバーフロー部６６に流入して貯留される。このオーバーフロー部６６は、ウエルド領域６５付近においてキャビティ部６１と接続されている。このため、ウエルド領域６５で生じたボイド含有部分１００はキャビティ部６１の外部であるオーバーフロー部６６へ図中の破線矢印に沿って押し出される。

次に、工程（Ｓ４０）として取り出し工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）において金型６０に射出されて凝固することにより作製された保持器が、金型６０から取り出される。

さらに、工程（Ｓ５０）として分離工程が実施される。工程（Ｓ４０）において取り出された保持器には、ランナー部６２やオーバーフロー部６６において凝固したマグネシウム合金が接続されている。この工程（Ｓ５０）では、この保持器以外の領域のマグネシウム合金が保持器から分離される。

ここで、本実施の形態においては、図１５を参照して、ランナー部６２において、キャビティ部６１との境界面であるゲート部境界面の断面積は、ゲート部境界面に隣接する領域におけるゲート部境界面に平行な断面積に比べて小さくなっている。より具体的には、ランナー部６２はキャビティ部６１に近づくにつれて長手方向に垂直な断面における断面積が小さくなり、ゲート部境界面においてその断面積が最も小さくなっている。さらに、オーバーフロー部６６において、キャビティ部６１との境界面である排出部境界面の断面積は、排出部境界面に隣接する領域における排出部境界面に平行な断面積に比べて小さくなっている。つまり、ランナー部６２と同様に、オーバーフロー部６６はキャビティ部６１に近づくにつれて長手方向に垂直な断面における断面積が小さくなり、排出部境界面においてその断面積が最も小さくなっている。そのため、キャビティ部６１内で凝固したマグネシウム合金（保持器）とランナー部６２内で凝固したマグネシウム合金とをゲート部境界面において容易に分離するとともに、キャビティ部６１内で凝固したマグネシウム合金（保持器）とオーバーフロー部６６内で凝固したマグネシウム合金とを排出部境界面において容易に分離することができる。その結果、本実施の形態においては、工程（Ｓ４０）と工程（Ｓ５０）とを同時に実施する、すなわち金型６０から保持器を取り出す際に、保持器以外の領域のマグネシウム合金を保持器から分離することが可能となっている。なお、本例は一例として示したものであり、上述の断面積の縮小は、連続的でも断続的でも良く、また断面形状も円形でも角形でも、上記機能上問題が生じなければ、特に制限されない。

次に、工程（Ｓ６０）として研磨工程を必要に応じて実施してもよい。この工程（Ｓ６０）では、工程（Ｓ５０）において分離された保持器に対して、たとえばバレル研磨や真鍮製などの金属製ブラシなどによる研磨や薬品によるエッチング処理が実施される。これにより、保持器の表面が洗浄され、平滑化される。

次に、工程（Ｓ７０）として必要に応じて表面処理工程が実施される。この工程（Ｓ７０）では、たとえば保持器に対して陽極酸化処理やめっき処理などの表面処理が実施される。この工程（Ｓ７０）は、本発明の保持器の製造方法において必須の工程ではないが、これを実施することにより、保持器の耐食性、耐グリース性および耐摩耗性が向上する。

さらに、工程（Ｓ８０）として仕上げ工程が実施される。この工程（Ｓ８０）では、工程（Ｓ７０）における表面処理によって表面の凹凸が大きくなった場合に実施されるバレル研磨などの研磨処理や、封止（封孔）処理、オーバーコート処理などが必要に応じて実施される。以上の工程により、本実施の形態における保持器基体２４Ｋが完成する。

本実施の形態における保持器の製造方法においては、上述のように工程（Ｓ３０）において溶融マグネシウム合金４２が合流することにより、キャビティ部６１Ｂのウエルド領域６５において、ボイドを含むボイド含有部分１００が形成される。しかし、このボイド含有部分１００は、キャビティ部６１Ｂから溶融マグネシウム合金４２が溢れてオーバーフロー部６６に流入することにより、保持器（キャビティ部６１）の外部に押し出される。その結果、当該ボイド含有部分１００が保持器から排除され、保持器内にボイドを含むボイド含有部分１００が残存して強度が低下することが抑制される。したがって、本実施の形態における射出成形装置７０を用いた保持器の製造方法によれば、軽量で、かつ高い強度を有するマグネシウム合金製の保持器を製造することができる。

なお、上記ボイド含有部分１００がキャビティ部６１の外部に流出したことは、完成品の保持器のウエルド部の表面および断面を調査することにより確認することができる。具体的には、隣接するゲート間、もしくは保持器の転動体保持部付近に生ずるウエルド部は、通常ウエルドラインと呼ばれる特徴のある外観を有する。本発明による製造法により製造された保持器では、ウエルドラインが存在しない、もしくは保持器内部から外部に向かう湯流れ跡やオーバーフロー部の除去跡が観察される。また成形条件にも拠るが、金型内での冷却速度の違いに起因して、排出部近傍のα相の存在率はゲート部近傍に比べて少なくなりやすいことから、組織観察によっても確認できる場合がある。

上記の保持器を軌道部材と転動体と組み合わせることにより、転がり軸受が製造される。また、この転がり軸受が工作機械の主軸をハウジングに対して回転可能に支持されることにより、工作機械が製造される。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態の転がり軸受によれば、保持器２４は、マグネシウム合金からなり、かつ射出成形により成形された保持器基体２４Ｋと、保持器基体２４Ｋの外径部２４Ｂを拘束する繊維４とを含む保持器２４を有しているため、保持器基体２４Ｋの成形性および繊維４による一層の強度向上効果および寸法変化抑制効果を図ることができる。マグネシウム合金の比弾性率が樹脂に比べて高いため、同じ形状および寸法の樹脂製保持器に比べて、外径の遠心膨張量を抑えることができる。そのため、保持器基体２４Ｋを拘束する繊維４が保持器基体２４Ｋとの接合部で破断、剥離することを抑制できる。

また、マグネシウム合金の線膨張係数は、樹脂製保持器に用いられる樹脂の一例である繊維強化ＰＥＥＫ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｅｒ Ｅｔｈｅｒ Ｋｅｔｏｎ）樹脂の線膨張係数よりも大きいため熱膨張量では不利になる。繊維強化ＰＥＥＫ樹脂は、ガラス繊維または炭素繊維が混合された樹脂である。

本実施の形態の転がり軸受によれば、軌道部材および保持器２４の少なくともいずれかに軌道部材と保持器２４との間に潤滑油を案内するための貫通溝６が設けられている。一般に案内すきまの温度上昇では、案内すきまに潤滑油が停留し、そのせん断に伴う粘性摩擦で温度が上昇する。この貫通溝６が粘性ポンプの役割を果たし、積極的に案内すきまから潤滑油が排出される。軸受内部にはエアオイル潤滑などで外部から潤滑油が供給されるため、常に新鮮で比較的低温の潤滑油が案内すきまにも供給され、潤滑に供された後には停留することなく速やかに排出される。したがって、案内すきまでの潤滑油の停留による温度上昇が抑制されるため、マグネシウム合金の熱膨張の影響を低減できる。これにより、保持器基体２４Ｋを拘束する繊維４が保持器基体２４Ｋとの接合部で破断、剥離することを抑制できる。上記より、遠心膨張および熱膨張の影響による保持器基体２４Ｋを拘束する繊維４の破断、剥離を防止して、高速運転下での保持器２４の寸法変化、特に案内すきまの変化を抑制できる。これにより、高速回転に適し、かつ信頼性の高い転がり軸受を提供することができる。

本実施の形態の転がり軸受によれば、保持器基体は、射出成形において、液相を含むマグネシウム合金が合流することによりボイドを含むボイド含有部分１００がマグネシウム合金内に形成され、ボイド含有部分１００が保持器基体２４Ｋの外部に押し出されることにより形成される。そのため保持器２４内にボイドを含むボイド含有部分１００が残存して強度が低下することが抑制されるので、軽量で、かつ高い強度を有するマグネシウム合金製の保持器基体２４Ｋを提供することができる。また、上記保持器基体２４Ｋにおいては、融点以上の温度域に加熱されることにより液相のみの状態（固相を含まない状態）に制御されたマグネシウム合金が、金型６０に対して射出されることにより製造されていることが好ましい。これにより、偏析相である純マグネシウム相の析出を抑えたより疲労強度に優れるマグネシウム合金製の保持器基体２４Ｋを提供することができる。

本実施の形態の転がり軸受によれば、貫通溝６が保持器基体２４Ｋに設けられているため、射出成形時に保持器基体２４Ｋに貫通溝６を設けることで、軌道部材に貫通溝６を設ける場合に比べて製造コストを含む生産効率を向上できる。

本実施の形態の転がり軸受によれば、保持器基体２４Ｋは、外径部２４Ｂの外周面に周方向に形成された円環溝２５を含み、円環溝２５で繊維４に拘束されているため、保持器基体２４Ｋを繊維４で容易に拘束することができる。

本実施の形態の保持器によれば、保持器基体２４Ｋは、外径部２４Ｂの全周で繊維４に拘束されているため、強度向上効果および寸法抑制効果をより得ることができる。

本実施の形態の転がり軸受によれば、繊維４は、炭素繊維および芳香族ポリアミド繊維の少なくともいずれかを含む材質よりなるため、機械的強度や耐熱膨張性が向上し、一層の高速運転が可能となる。

本実施の形態の転がり軸受よれば、マグネシウム合金は、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｎ系、Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系およびＭｇ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｎ系のいずれかであるため、射出成形に適しており、このようなマグネシウム合金を採用することにより、本実施の形態の保持器基体２４Ｋを容易に製造することができる。ここで、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｎ系のマグネシウム合金としては、たとえばＡＳＴＭ規格ＡＺ９１Ｄを挙げることができる。Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系のマグネシウム合金としては、たとえばＡＳＴＭ規格ＡＭ６０Ｂを挙げることができる。Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｎ系のマグネシウム合金としては、たとえばＡＳＴＭ規格ＡＳ４１Ａを挙げることができる。

本実施の形態の工作機械によれば、工作機械９０の主軸９１と、主軸９１の外周面９１Ａに対向するように配置されるハウジング９２と、主軸９１をハウジング９２に対して回転可能に支持するための、本実施の形態の転がり軸受とを備えている。

工作機械の主軸は極めて高い回転速度で回転するため、これを支持する転がり軸受（工作機械用転がり軸受）の保持器においては、高強度であるとともに軽量であることが求められる。また、工作機械用転がり軸受の高い回転速度に起因する遠心力に対して剛性が不足すると、保持器が変形し、軸受の回転精度の低下（ＮＲＲＯ（Ｎｏｎ−Ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ Ｒｕｎ−Ｏｕｔ）；非同期振れが上昇）や、軸受での発熱が大きくなるという問題が発生する。

本実施の形態の工作機械によれば、高強度かつ軽量であるだけでなく、比剛性の大きいマグネシウム合金製の保持器基体２４Ｋと、保持器基体２４Ｋを拘束する繊維４とを含む保持器２４を有する本実施の形態の転がり軸受を備えている。そのため、高速運転下での保持器の寸法変化、特に案内すきまの変化を抑制できる。これにより、高速回転に適し、かつ信頼性の高い工作機械９０を提供することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態２について説明する。実施の形態２における保持器および転がり軸受は、実施の形態１の場合と同様の構成を有し、同様の効果を奏するとともに同様に製造することができる。しかし、実施の形態１における保持器は転動体を保持するポケットを偶数個有していたのに対し、実施の形態２における保持器はポケットを奇数個有している。その結果、射出成形において使用される金型の構成において、実施の形態１と実施の形態２とは異なっている。これ以外については、実施の形態１と同様であり、同一の部分または相当する部分には、同一の番号を付し、その説明を繰り返さない。

図１７を参照して、転動体を保持するポケットが奇数個形成された実施の形態２における保持器形状では、たとえば隣り合うランナー部６２からポケットを３つ挟むように、すなわちキャビティ部６１のうち２つおきに配置されたキャビティ部６１Ａに溶融マグネシウム合金４２が注入される。ここで、図１７の互いに隣り合うキャビティ部６１は、軸方向の前後（紙面の手前側および奥側）において互いに連結されている。そのため、ランナー部６２から２つのキャビティ部６１Ａに注入された溶融マグネシウム合金４２は、破線矢印αに示すように、２つのキャビティ部６１Ａに挟まれた２つのキャビティ部６１Ｂに流入し、さらに当該２つのキャビティ部６１Ｂの中央（紙面手前または奥側）に形成されるウエルド領域６５において合流する。そして、溶融マグネシウム合金４２が２つのキャビティ部６１Ａにさらに注入されると、キャビティ部から溶融マグネシウム合金４２が溢れ、オーバーフロー部６６に流入して貯留される。

本実施の形態においても、上記実施の形態１の場合と同様に、工程（Ｓ３０）において溶融マグネシウム合金４２が合流することにより、ウエルド領域６５においてボイドを含むボイド含有部分１００が形成される。そして、実施の形態２においては、このウエルド領域６５が、保持器において厚みの薄い領域であるポケットの中央部（保持器の周方向における中央部）に位置することとなる。そのため、当該領域にボイドを含むボイド含有部分１００が残存すると、実施の形態１の場合以上に保持器の強度が不十分となりやすい。しかし、このボイド含有部分１００は、キャビティ部６１から溶融マグネシウム合金４２が溢れてオーバーフロー部６６に流入することにより、キャビティ部６１の外部に押し出される。その結果、当該ボイド含有部分１００が保持器から排除され、保持器内にボイドを含むボイド含有部分１００が残存して強度が低下することが抑制される。このように、保持器の厚みの薄い領域にボイド含有部分１００が形成される場合、本発明の適用が特に有効である。

なお、上記実施の形態においては、本発明に適用可能なマグネシウム合金としてＡＳＴＭ規格ＡＺ９１Ｄを例示したが、本発明に適用可能なマグネシウム合金はこれに限られず、種々のダイカスト用のマグネシウム合金を適用することができる。本発明において採用可能なマグネシウム合金としては、主成分であるマグネシウム（Ｍｇ）に、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、マンガン（Ｍｎ）、珪素（Ｓｉ）などを添加した合金類を例示することができる。また難燃性の向上や、耐熱性、靭性向上などを目的に必要に応じて、カルシウム（Ｃａ）やガドリニウム（Ｇｄ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、希土類元素などを添加してもよい。具体的には、ＡＳＴＭ規格のＡＺ９１ＤなどのＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｎ系合金や、ＡＭ６０ＢなどのＭｇ−Ａｌ−Ｍｎ系合金、ＡＳ４１ＡなどのＭｇ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｎ系合金などを挙げることができる。

また、オーバーフロー部６６の体積（容積）は、特に限定されるものではないが、合流部を保持器（製品）から確実に排除する観点からキャビティ部６１体積の５％以上であることが好ましく、より確実に合流部を排除するためには１０％以上とすることが好ましい。一方、材料歩留まりの観点から除去される廃材部は少ない方が好ましく、オーバーフロー部６６の体積（容積）はキャビティ部６１体積の３０％以下とすることが好ましい。

さらに、上記工程（Ｓ５０）で実施されるランナー部６２やオーバーフロー部６６において凝固したマグネシウム合金の保持器からの分離（除去）は、種々の方法で実施することができる。具体的な方法としては、たとえばプレス機によるトリミング加工、バレル加工、切削加工などの機械加工を例示することができる。

また、スプルー部６３やランナー部６２において凝固するマグネシウム合金の量を減らすことが可能な所謂ホットノズルやホットランナー方式、また金型内でゲートカットを行なう型内ゲートカット方式での成形法も好適に使用できる。なお、スプルー部６３やランナー部６２において凝固したマグネシウム合金と共に、型内加工にてオーバーフロー部６６において凝固したマグネシウム合金を除去することもできる。

さらに、表面処理は、スプルー部６３、ランナー部６２およびオーバーフロー部６６において凝固したマグネシウム合金の除去の前後を問わず実施することができるが、除去後に実施することが好ましい。具体的な表面処理としては、耐食性に優れる金属を用いためっき処理や、樹脂コーティング、表面を水酸化マグネシウムや酸化マグネシウムに変性する化成処理や陽極酸化処理を挙げることができる。これらの中でも、界面の密着性不足のおそれが小さく、耐食性、耐摩耗性共に優れる陽極酸化処理を採用することが特に好ましい。なお、陽極酸化処理を行なうと表面粗さが大きくなる場合が多いので、必要に応じて表面処理後にバレル研磨などの研磨処理や、樹脂材料による封止（封孔）、あるいは水蒸気処理、沸騰水処理、加熱酢酸ニッケル溶液などの薬液処理などでの封止（封孔）、またはオーバーコート処理を施してもよい。研磨処理をする場合の研磨量は、表面処理により形成した変成層を残存させるため、変性層の厚み以下とすることができる。変性層の厚みは３μｍ程度以上あれば、機能上大きな問題はないが、保持器には転動体や軌道輪と接触する摺動部が存在することから、５μｍ以上とすることが耐久性の面で好ましい。なお、変性層の厚みが厚くなればなるほど、耐摩耗性や耐食性には優れるが、変性に伴う凹部の成長（表面粗さの増大）や体積膨張などの形状変化も大きくなることから、２０μｍ以下とすることが好ましく、１０μｍ以下とすることが特に好ましい。

上記では、工作機械用転がり軸受について説明したが、これに限定されず、本発明の保持器は各種転がり軸受の保持器に広く適用することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。本発明のマグネシウム合金製保持器と、従来のＰＥＥＫ樹脂製保持器との遠心膨張量および熱膨張量を比較した。

表１に、比較に使用したガラス繊維を３０質量％含有するＰＥＥＫ材（Ｖｉｃｔｒｅｘ社製：ＰＥＥＫ４５０ＧＬ３０）、炭素繊維を３０質量％含有するＰＥＥＫ材（Ｖｉｃｔｒｅｘ社製：ＰＥＥＫ４５０ＣＡ３０）、炭素繊維（東レ社製：トレカＴ３００−１０００）、全芳香族ポリアミド繊維（東レ・デュポン社製：ＫＥＶＬＡＲ２９）およびマグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）の機械的物性を示す。

内輪内径７０ｍｍ程度のアンギュラ玉軸受の外輪案内保持器を想定すると、その保持器は概略、内径９０ｍｍ、外径１００ｍｍの円筒とみなすことができる。 ガラス繊維を３０質量％含有するＰＥＥＫ樹脂の密度を１４９０ｋｇ／ｍ³、引張弾性率を９．７５ＧＰａ、ポアソン比を０．４５とした。内輪回転速度が２５０００ｍｉｎ^-1という高速運転条件を考え保持器回転速度を１００００ｍｉｎ^-1とした。ガラス繊維を３０質量％含有するＰＥＥＫ樹脂を射出成形しただけの保持器の外径の遠心膨張量は半径ベースで約０．０１７ｍｍと算出された。

炭素繊維を３０質量％含有するＰＥＥＫ樹脂の密度を１４４０ｋｇ／ｍ³、引張弾性率を１３．０ＧＰａ、ポアソン比を０．４５（ガラス繊維を３０質量％含有するＰＥＥＫ樹脂と同等と仮定）とした。上記運転条件では、炭素繊維を３０質量％含有するＰＥＥＫ樹脂を射出成形しただけの保持器の外径の遠心膨張量は半径ベースで約０．０１３ｍｍと算出された。

一方、マグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）の密度を１８２０ｋｇ／ｍ³、引張弾性率を４５．０ＧＰａ、ポアソン比を０．３５とした。上記運転条件では、マグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）を用いた保持器の外径の遠心膨張量は半径ベースで約０．００５ｍｍと算出された。

よって、マグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）の遠心膨張量は、ガラス繊維を３０質量％含有したＰＥＥＫ樹脂の遠心膨張量および炭素繊維を３０重量％添加したＰＥＥＫ樹脂の遠心膨張量より小さくなることがわかった。

したがって、保持器外径を炭素繊維や芳香族ポリアミド繊維で拘束する場合、高速運転時に繊維に遠心膨張による大きな引張り応力が働いて保持器との接合部が切断、剥離する可能性は、マグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）を用いることにより小さくなることがわかった。

また、２５０００ｍｉｎ^-1程度の高速運転条件下での軸受内部の温度上昇は通常４０℃程度と推定される。ガラス繊維を３０質量％含有するＰＥＥＫ樹脂の線膨張係数を２．２×１０^-5１/Ｋとした。ガラス繊維を３０質量％含有するＰＥＥＫ樹脂を射出成形しただけの保持器の外径の熱膨張量は半径ベースで約０．０４４ｍｍと算出された。

また、炭素繊維を３０質量％含有するＰＥＥＫ樹脂の線膨張係数を１．５×１０^-5１/Ｋとした。炭素繊維を３０質量％含有するＰＥＥＫ樹脂を射出成形しただけの保持器の外径の熱膨張量は半径ベースで約０．０３ｍｍと算出された。

一方、マグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）の線膨張係数を２．７×１０^-5１/Ｋとした。マグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）を用いた保持器の外径の熱膨張量は半径ベースで約０．０５４ｍｍと算出された。

保持器外径を繊維で拘束しない場合、遠心膨張量と熱膨張量とを足し合わせると、ガラス繊維を３０質量％含有するＰＥＥＫ樹脂の保持器では０．０６１ｍｍとなり、炭素繊維を３０質量％含有するＰＥＥＫ樹脂の保持器では０．０４３ｍｍとなり、マグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）を用いた保持器では０．０５９ｍｍとなった。よって、遠心膨張量と熱膨張量とを足し合わせると、マグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）は、ガラス繊維を３０質量％含有するＰＥＥＫ樹脂および炭素繊維を３０質量％含有するＰＥＥＫ樹脂に対して有利とはいえないことがわかった。

上記より、マグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）を用いた保持器は、遠心膨張量が小さく、熱膨張量が大きいため、十分な冷却を軸受あるいは潤滑油に施せば、マグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）の利点が顕在化する。本実施例では、貫通溝の粘性ポンプ作用により十分な冷却を軸受および潤滑油に施して熱膨張量を抑制することで、マグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）が有利になることがわかった。

また、十分な冷却を軸受あるいは潤滑油に施すことは、一般には付帯設備が大掛かりになることなどにより高コスト要因となる。本実施例では、貫通溝を設けるだけなので低コストで十分な冷却を軸受あるいは潤滑油に施すことができることがわかった。

表１を参照して、炭素繊維および芳香族ポリアミド繊維は、マグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）よりも極めて大きな引張強度を有していることがわかった。また、芳香族ポリアミド繊維の線膨張係数は極めて小さな負の値であり、温度上昇によってわずかに収縮することを意味している。

したがって、高い強度を有し、耐遠心膨張性に優れたマグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）製保持器の表面を炭素繊維および芳香族ポリアミド繊維で拘束することにより、より高い強度および耐熱膨張性を得ることができることがわかった。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、マグネシウム合金からなる保持器、当該保持器を備えた転がり軸受、当該転がり軸受を備えた工作機械に特に有利に適用され得る。

２ アンギュラ玉軸受、３ 円筒ころ軸受、４ 繊維、５ エアオイルノズル、６ 貫通溝、７ シール部、２１ 外輪、２１Ａ 外輪転走面、２２ 内輪、２２Ａ 内輪転走面、２３ 玉、２３Ａ 玉転走面、２４ 保持器、２４Ａ ポケット部、２４Ｂ 外径部、２４Ｋ 保持器基体、２５ 円環溝、３１ 外輪、３１Ａ 外輪転走面、３２ 内輪、３２Ａ 内輪転走面、３３ 円筒ころ、３３Ａ ころ転走面、４１ マグネシウム合金チップ、４２ 溶融マグネシウム合金、５０ 射出部、５１ シリンダ、５２ 供給部、５３ スクリュ、５４ 貯留部、５５ ノズル、５６ ヒータ、６０ 金型、６１，６１Ａ，６１Ｂ キャビティ部、６２ ランナー部、６２Ａ ゲート部、６３ スプルー部、６５ ウエルド領域、６６ オーバーフロー部、６６Ａ 排出部、６６Ｂ 保持部、７０ 射出成形装置、９０ 工作機械、９１ 主軸、９１Ａ 外周面、９１Ｂ 先端、９２ ハウジング、９２Ａ 内壁、９３ モータ、９３Ａ モータステータ、９３Ｂ モータロータ、１００ ボイド含有部分。

Claims (8)

1. 軌道部材と、
   前記軌道部材に接触して配置された複数の転動体と、
   前記転動体を転動自在に保持する保持器とを備え、
   前記保持器は、
   マグネシウム合金からなり、かつ射出成形により成形された保持器基体と、
   前記保持器基体の外径部を拘束する繊維とを含み、
   前記軌道部材および前記保持器基体の少なくともいずれかに、前記軌道部材と前記保持器との間に潤滑油を案内するための貫通溝が設けられている、転がり軸受。
2. 前記保持器基体は、前記射出成形において、液相を含む前記マグネシウム合金が合流することによりボイドを含むボイド含有部分が前記マグネシウム合金内に形成され、前記ボイド含有部分が前記保持器基体の外部に押し出されることにより形成される、請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記貫通溝が前記保持器基体に設けられている、請求項１または２に記載の転がり軸受。
4. 前記保持器基体は、前記外径部の外周面に周方向に形成された円環溝を有し、前記円環溝で前記繊維に拘束されている、請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。
5. 前記保持器基体は、前記外径部の全周で前記繊維に拘束されている、請求項１〜４のいずれかに記載の転がり軸受。
6. 前記繊維は、炭素繊維および芳香族ポリアミド繊維の少なくともいずれかを含む材質よりなる、請求項１〜５のいずれかに記載の転がり軸受。
7. 前記マグネシウム合金は、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｎ系、Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ系およびＭｇ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｎ系のいずれかである、請求項１〜６のいずれかに記載の転がり軸受。
8. 工作機械の主軸と、
   前記主軸の外周面に対向するように配置されるハウジングと、
   前記主軸を前記ハウジングに対して回転可能に支持するための、請求項１〜７のいずれかに記載の転がり軸受とを備えた、工作機械。

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