JP2012107703A - Cage for rolling bearing, method of manufacturing the same, and rolling bearing - Google Patents
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- F16C2220/02—Shaping by casting
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Abstract
Description
本発明は、合成樹脂製の転がり軸受用保持器及びその製造方法に関する。また、本発明は、前記保持器を備える転がり軸受に関する。 The present invention relates to a rolling bearing cage made of synthetic resin and a method for manufacturing the same. Moreover, this invention relates to a rolling bearing provided with the said holder | retainer.
転がり軸受においては、高速での回転に対応するために軽量で柔軟性に優れる合成樹脂製保持器が使用されることが多くなっている。合成樹脂製保持器は射出成形法で製造されるのが一般的であり、成形用金型のキャビティ内に溶融樹脂組成物を射出充填し、保圧、冷却して溶融樹脂組成物を固化させる。しかし、通常の射出成形法では、保持器が肉厚であると、冷却時に内部と外部との温度差に起因する体積収縮率差によるボイドが発生しやすい。そのため、大型の保持器では、成形時に発生したボイドにより、強度が低下することが多い。 In rolling bearings, in order to cope with rotation at high speed, a synthetic resin cage that is lightweight and excellent in flexibility is often used. A synthetic resin cage is generally manufactured by an injection molding method. The molten resin composition is injected and filled into a cavity of a molding die, and the molten resin composition is solidified by holding and cooling. . However, in a normal injection molding method, if the cage is thick, voids due to a difference in volume shrinkage due to a temperature difference between the inside and the outside are likely to occur during cooling. Therefore, in a large cage, the strength often decreases due to voids generated during molding.
通常、保圧を高くして樹脂の収縮分を補い、ボイドを発生させないようにすることが行われるが、むやみに保圧を高めると射出圧力に型締め力が負けてしまい、型開きが起きてバリの原因になる。また、ゲートから遠い位置では、圧力損失により十分な圧力が加えられず、ボイドの発生を抑えることができない。 Normally, the holding pressure is increased to compensate for the shrinkage of the resin so as not to generate voids. However, if the holding pressure is increased unnecessarily, the mold clamping force will be lost to the injection pressure and mold opening will occur. Cause burr. Further, at a position far from the gate, sufficient pressure cannot be applied due to pressure loss, and generation of voids cannot be suppressed.
そのため、保持器の設計を工夫してボイドの発生を抑えることも提案されている。例えば特許文献1では、円錐ころ軸受用の保持器において、円環部と柱部に肉盗み部を設けることにより、保持器を全体的に薄くするとともに厚さを均一にし、冷却速度を保持器全体で均一にして温度差を無くし、ボイドの発生を抑えている。しかしながら、保持器全体が肉薄になることから、ボイドが発生しなくとも、保持器そのものの強度が低くなるため、薄肉化には限度がある。 For this reason, it has been proposed to devise the design of the cage to suppress the generation of voids. For example, in Patent Document 1, in a cage for a tapered roller bearing, by providing a meat stealing portion in the annular portion and the column portion, the cage is made thin overall and uniform in thickness, and the cooling rate is maintained in the cage. Uniform throughout, eliminating temperature differences and reducing voids. However, since the entire cage is thin, even if no void is generated, the strength of the cage itself is reduced, so that there is a limit to thinning.
また、薄肉化することなくボイドの発生を抑える方法として射出圧縮成形法も知られている。この射出圧縮成形法は、射出充填後に成形用金型を移動させて樹脂に圧縮を加える方法であり、通常の射出成形と異なり、圧力損失することなく成形品全体に均一に高い圧力を加えることができ、それによりボイドの発生が抑制される。射出圧縮法としては、特許文献2〜4のように成形機の型締め機構を利用してキャビティが保持器形状と一致する寸前で可動側金型を待機させておき、そこへ溶融樹脂組成物を射出充填した後、キャビティが保持器形状と一致するまで可動側金型を移動して圧縮を加える方法や、特許文献5〜7のように圧縮専用の別機構を設け、固定金型(枠)と可動金型とを完全に型締めしておき、射出充填した後に圧縮専用の別機構に移して圧縮を行う方法等が知られている。 An injection compression molding method is also known as a method for suppressing the generation of voids without reducing the thickness. This injection compression molding method is a method in which the molding die is moved after injection filling and compression is applied to the resin. Unlike ordinary injection molding, a uniform high pressure is applied to the entire molded product without pressure loss. And thereby the generation of voids is suppressed. As the injection compression method, as shown in Patent Documents 2 to 4, the mold is held on the movable side just before the cavity coincides with the shape of the cage using the mold clamping mechanism of the molding machine, and the molten resin composition is put there. After the injection filling, a method for moving the movable side mold until the cavity matches the shape of the cage and applying compression, or another mechanism dedicated to compression as in Patent Documents 5 to 7, is provided. ) And the movable mold are completely clamped, and after injection filling, a method of performing compression by moving to another mechanism dedicated to compression is known.
しかしながら、保持器には転動体を保持するためのポケットがあるため、上記のような射出圧縮法で成形することは一般に困難とされている。即ち、ポケットを形成するには、キャビティを保持器の形状と一致するまで完全に型締めした後、溶融樹脂組成物を射出充填し、固化させる必要がある。しかし、上記のように、圧縮のためには樹脂を充填する時にキャビティを完全に型締めすることがないため、キャビティのポケット相当部分にも溶融樹脂組成物が入り込み、圧縮してもポケット部から樹脂が完全に排出されないために、得られる保持器のポケットにバリが残ったり、場合によってはポケットが形成されないことがある。そのため、バリ取り加工等が別途必要になり、コスト増を招くようになる。 However, since the cage has pockets for holding the rolling elements, it is generally difficult to mold by the injection compression method as described above. That is, in order to form a pocket, the cavity must be completely clamped until it matches the shape of the cage, and then the molten resin composition must be injection-filled and solidified. However, as described above, since the cavity is not completely clamped when the resin is filled for compression, the molten resin composition enters the portion corresponding to the pocket of the cavity. Since the resin is not completely discharged, burrs may remain in the pocket of the obtained cage, or the pocket may not be formed in some cases. For this reason, a deburring process or the like is separately required, resulting in an increase in cost.
また、本来の保持器の形状とは一致しない部分に入り込んだ溶融樹脂組成物を圧縮するため、圧縮の際に成形用金型に大きな圧力が加わり、成形用金型の損傷を起こすこともある。 In addition, since the molten resin composition that has entered the portion that does not match the shape of the original cage is compressed, a large pressure is applied to the molding die during compression, which may cause damage to the molding die. .
更には、圧縮専用の別機構を付加する方法では、別機構の装置や設備、工程が必要となりコスト増になる。 Furthermore, in the method of adding another mechanism dedicated to compression, a device, equipment, and process of another mechanism are required, resulting in an increase in cost.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ボイドが無く高強度で、寸法精度に優れる保持器を、圧縮専用の別機構や、ポケットのバリ取り作業を要することなく低コストで提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation. A cage having no voids, high strength, and excellent dimensional accuracy can be obtained at a low cost without requiring a separate mechanism dedicated to compression or a deburring operation of a pocket. The purpose is to provide.
上記の目的を達成するために、本発明では下記を提供する。
(1)射出成形法により合成樹脂製の転がり軸受用保持器を製造する方法であって、
保持器形状と一致するキャビティが形成され、かつ、該キャビティの保持器円環部端面に対応する境界面の適所に設けた空洞に該空洞内を摺動する可動ピンを配設した成形用金型を用いるとともに、前記可動ピンを引いて該可動ピンの先端と前記境界面との間に空所を形成した状態で溶融樹脂組成物を射出して前記キャビティ及び前記空所を充填した後、前記溶融樹脂組成物が固化する前に前記可動ピンを移動して該可動ピンの先端を前記境界面と一致させ、ボイドの発生源となる固化時の樹脂収縮分を補完し、次いで、圧縮状態のまま前記溶融樹脂組成物を固化させることを特徴とする転がり軸受用保持器の製造方法。
(2)保持器がころ軸受用であり、かつ、前記空洞を保持器柱部と対向して設けることを特徴とする上記(1)記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
(3)前記樹脂の硬化後、成形用金型を開き、前記可動ピンを前記境界面を超えて移動させて保持器離型を行うことを特徴とする上記(1)または(2)記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
(4)上記(1)〜(3)の何れか1項に記載の方法により得られることを特徴とする転がり軸受用保持器。
(5)上記(4)記載の転がり軸受用保持器を備えることを特徴とする転がり軸受。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following.
(1) A method of manufacturing a rolling bearing cage made of synthetic resin by an injection molding method,
A molding metal in which a cavity matching the shape of the cage is formed, and a movable pin that slides in the cavity is provided in a cavity provided at an appropriate position on the boundary surface corresponding to the end surface of the cage annular portion of the cavity. After using the mold and filling the cavity and the void by injecting the molten resin composition in a state where a void is formed between the tip of the movable pin and the boundary surface by pulling the movable pin, Before the molten resin composition is solidified, the movable pin is moved so that the tip of the movable pin coincides with the boundary surface, and the resin shrinkage at the time of solidification that becomes a void generation source is complemented. A method for producing a cage for a rolling bearing, wherein the molten resin composition is solidified as it is.
(2) The method for manufacturing a rolling bearing cage according to (1), wherein the cage is for a roller bearing, and the cavity is provided to face the cage pillar.
(3) After the resin is cured, the molding die is opened, and the movable pin is moved beyond the boundary surface to release the cage, (1) or (2) above A method for manufacturing a cage for a rolling bearing.
(4) A rolling bearing retainer obtained by the method according to any one of (1) to (3) above.
(5) A rolling bearing comprising the rolling bearing cage according to (4) above.
本発明によれば、キャビティに射出された溶融樹脂組成物が可動ピンの移動により圧縮され、ボイドの発生源となる固化時の樹脂収縮分が補完されるため、高強度の保持器が得られる。また、反りやヒケ、変形等を防止でき、寸法精度も向上する。更には、キャビティが保持器の形状と一致しているため、ポケットに溶融樹脂組成物が入り込むことがないためポケットのバリ取り作業が不要になり、更には圧縮専用の別機構も不要となるため、低コストで製造することができる。 According to the present invention, the molten resin composition injected into the cavity is compressed by the movement of the movable pin, and the resin shrinkage at the time of solidification that becomes a void generation source is complemented, so that a high-strength cage can be obtained. . In addition, warpage, sink marks, deformation, and the like can be prevented, and dimensional accuracy is improved. Furthermore, since the cavity matches the shape of the cage, the molten resin composition does not enter the pocket, eliminating the need for deburring the pocket and further eliminating the need for a separate mechanism dedicated to compression. Can be manufactured at low cost.
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は転がり軸受用保持器の一例である円錐ころ軸受用保持器1を示す斜視図であるが、上下の円環部10A、10Bを複数の柱部11で連結した形状を呈しており、両円環部10A,10B及び隣接する柱部11,11により、円錐ころ(図示せず)を保持するためのポケット12を形成している。
FIG. 1 is a perspective view showing a tapered roller bearing retainer 1 which is an example of a rolling bearing retainer, and has a shape in which upper and lower
この円錐ころ軸受用保持器1を製造するために本発明では、図2に示す成形用金型20を用いる。図2は成形用金型20を円錐ころ軸受用保持器1の側面に対応して示す一部断面図であるが、型締めした際に、円錐ころ軸受用保持器1の形状に一致したキャビティ21が形成されている。即ち、キャビティ21は、上側の円環部10Aに相当する上側円環状空部21Aと、下側の円環部10Bに相当する下側円環状空部21Bと、柱部11に相当する柱状空部21Cとが連結して形成され、上側円環状空部21A、下側円環状空部21B及び隣接する柱状空部21C,21Cとの間に、円錐ころ軸受用保持器1のポケット12に対応するポケット部22が形成される。更に、成形用金型20には、キャビティ21の下側円環状空部21Bとの境界面25の適所に、境界面25に対して垂直方向に延びる空洞26が設けられており、この空洞26には図中上下方向に摺動する可動ピン30が配設されている。
In order to manufacture this tapered roller bearing retainer 1, in the present invention, a
成形に際して先ず、(A)に示すように、通常の射出成形法と同様にして、キャビティ21の上側円環状空部21A、下側円環状空部21B及び柱状空部21Cが円錐ころ軸受用保持器1の形状と一致するように、成形用金型20の型締めを行う。その際、可動ピン30を引いて、即ち図の例では降下させて可動ピン30の先端30aと、キャビティ21の下側円環状空部21Bの境界面25との間に空所27を形成する。そして、空所27が形成された状態で、ゲート(図示せず)を通じて溶融樹脂組成物を射出充填する。これにより、キャビティ21に加えて、空所27も溶融樹脂組成物で充填される。
At the time of molding, as shown in (A), the upper annular
次いで、溶融樹脂組成物が固化する前に、(B)に示すように、可動ピン30を図中上方に移動させて先端30aを、キャビティ21の下側円環状空部21Bの境界面25に一致させる。これにより、空所27に充填されていた溶融樹脂組成物がキャビティ21に押し込まれ、溶融樹脂組成物がキャビティ21の内部で圧縮される。
Next, before the molten resin composition is solidified, as shown in (B), the
通常の円錐ころ軸受用保持器1の製造では、上側円環状空部21Aまたは下側円環状空部21Bと、柱状空部21Cとの連結部分にボイドが発生しやすい。尚、図2(A)に、ボイドを模式的に「〇」で示す。しかし、上記の方法によれば、ボイドの発生源となる樹脂収縮分(空隙)が、空所27の溶融樹脂組成物をキャビティ内に押し込むことにより補完される。従って、空所27の体積は、樹脂収縮分を考慮して設定される。
In the production of the normal tapered roller bearing retainer 1, voids are likely to occur at the connecting portion between the upper
そして、この圧縮状態のまま保持し、保圧及び冷却過程を経て溶融樹脂組成物を固化する。 And it hold | maintains in this compression state, and solidifies a molten resin composition through a holding pressure and a cooling process.
その後、型を開くことで円錐ころ軸受用保持器1が得られるが、可動ピン30を更に上昇させることにより、円錐ころ軸受用保持器1を成形用金型20から容易に離型することができる。得られた円錐ころ軸受用保持器1は、溶融樹脂組成物が保持器形状に一致するキャビティ21のみに充填され、固化したものであるため、ポケット12にバリが発生することがなく、寸法精度の高いものとなる。
Thereafter, the tapered roller bearing retainer 1 is obtained by opening the mold. However, the tapered roller bearing retainer 1 can be easily released from the molding die 20 by further raising the
上記において、溶融樹脂組成物には制限はなく、例えばポリアミドやポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂にガラス繊維や炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカー等の繊維状補強材を配合したものが用いられる。また、成形時及び使用時の熱劣化を抑えるために、ヨウ化物系熱安定剤やアミン系熱安定剤を単独で、あるいは両方を添加してもよい。更に、耐衝撃性を改善するために、エチレンプロピレン非役ジエンゴム(EPDM)等のゴム系材料を配合してもよい。 In the above, the molten resin composition is not limited, and for example, a polyamide, polyphenylene sulfide resin, polyimide resin, polyether ether ketone resin and a fiber reinforcing material such as glass fiber, carbon fiber, potassium titanate whisker, etc. Used. Moreover, in order to suppress the thermal deterioration at the time of shaping | molding and use, you may add an iodide type | system | group heat stabilizer and an amine heat stabilizer independently, or both. Furthermore, in order to improve impact resistance, rubber-based materials such as ethylene propylene non-diene rubber (EPDM) may be blended.
また、空洞26の数には制限がなく、一箇所でもよいが、複数箇所に設けることにより保持器全体にわたりボイドがなくなる。例えば、図3に示すように、各ポケット部22の幅の中間位置に空洞26を設けることができる。
Further, the number of the
また、上記では空洞26をポケット部22の幅の中間位置に設けているが、図4に示すように、柱状空部21Cと対向するように設けることが好ましい。図2(A)に示すように、上側円環状空部21Aまたは下側円環状空部21Bと、柱状空部21Cとの連結部分にボイドが発生しやすいため、空洞26を柱状空部21Cと対向するように設けることにより、ボイドが発生し難くなる。
In the above description, the
更に、図示は省略するが、空洞26を、キャビティ21の上側円環状空部21Aの側に設けることもできる。
Further, although not shown, the
本発明の製造方法は、円錐ころ軸受用保持器1の他にも種々の保持器に適用できる。例えば、図5に示すような玉軸受用冠型保持器1Aの製造にも適用できる。この冠型保持器1Aは、円環状の基部10Dの一方の側に、柱部11Aが等間隔で立設しており、隣接する一対の柱部11A,11Aにより、玉(図示せず)を保持するためのポケット12Aが形成されている。また、各柱部11Aは、平坦部11Tの両側に一対の爪11X,11Yを備えている。
The manufacturing method of the present invention can be applied to various cages in addition to the tapered roller bearing cage 1. For example, the present invention can be applied to the production of a
このような冠型保持器1Aでは、柱部11Aが最も肉厚部分となり、柱部11Aの中央部分にボイドが発生しやすい。そこで本発明では、図6に示すように、保持器形状に一致するキャビティ21が形成され、更に、柱部11Aの爪11X,11Yに相当する爪状空部11x、11yの中間位置に空洞26を設け、可動ピン30を配設した形成用金型20を用いる。尚、図6(A)に、ボイドを模式的に「〇」で示す。そして、上記と同様に、(A)に示すように可動ピン30を引いて空所27を形成した状態で溶融樹脂組成物を射出充填した後、(B)に示すように可動ピン30を平坦部11Tに相当する境界面11tまで移動させて空所27の溶融樹脂組成物をキャビティ21に押し込み、ボイドの発生源となる樹脂収縮分を補完する。次いで、この状態を保持して固化を行うことにより、ボイドの無い冠型保持器1Aが得られる。
In such a
尚、冠型保持器1Aの製造に用いる成形用金型20において、空洞26を基部10Dに対応する部分の境界面10dに設けることもできる。
In the molding die 20 used for manufacturing the
その他にも、例えば、図7に円筒ころ軸受用保持器1Bの一例を示すが、円筒ころ軸受用保持器1Bは離型のためにラジアルドロー金型(割り型)を使用する必要があり、キャビティを保持器形状と一致するまで完全に型締めせずに溶融樹脂組成物を射出充填すると、キャビティのポケット部に加えて、割り面にも溶融樹脂組成物が入り込んでしまう。そのため、従来の射出圧縮法ではポケット12Bや割り面対応箇所でのバリ取り作業が必要であったが、本発明に従えばボイド防止に加えてバリ取り作業も不要になる。
In addition, for example, FIG. 7 shows an example of a cylindrical
更に、図8及び図9に示すようなアンギュラ玉軸受用保持器、図10に示すような針状ころ軸受用保持器等の製造にも応用でき、それぞれの保持器に一致する形状のキャビティを有し、かつ、円環部端面に対応する境界面の適所、好ましくはポケット間の中間位置あるいは柱部に対向して空洞を設け、可動ピンを配設した成形用金型を用い、上記と同様の溶融樹脂組成物の射出充填、保持及び固化を行うことにより、ボイド防止に加えてポケットのバリ取り作業が不要になる。 Further, it can be applied to the manufacture of cages for angular ball bearings as shown in FIGS. 8 and 9 and cages for needle roller bearings as shown in FIG. 10, and cavities having shapes corresponding to the respective cages are provided. And using a molding die provided with a movable pin at an appropriate position on the boundary surface corresponding to the end surface of the annular portion, preferably at an intermediate position between the pockets or facing the column portion, and By performing injection filling, holding and solidification of the same molten resin composition, in addition to preventing voids, a pocket deburring operation is not required.
本発明は、上記の如くして製造された保持器を備える転がり軸受を提供する。何れの保持器もボイドがなく高強度であり、耐久性に優れ高信頼性の転がり軸受となる。 The present invention provides a rolling bearing including a cage manufactured as described above. All the cages have no voids and high strength, and have excellent durability and high reliability.
1 円錐ころ軸受用保持器
10A,10B 円環部
11 柱部
12 ポケット
20 成形用金型
21 キャビティ
25 境界面
26 空洞
27 空所
30 可動ピン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
保持器形状と一致するキャビティが形成され、かつ、該キャビティの保持器円環部端面に対応する境界面の適所に設けた空洞に該空洞内を摺動する可動ピンを配設した成形用金型を用いるとともに、前記可動ピンを引いて該可動ピンの先端と前記境界面との間に空所を形成した状態で溶融樹脂組成物を射出して前記キャビティ及び前記空所を充填した後、前記溶融樹脂組成物が固化する前に前記可動ピンを移動して該可動ピンの先端を前記境界面と一致させ、ボイドの発生源となる固化時の樹脂収縮分を補完し、次いで、圧縮状態のまま前記溶融樹脂組成物を固化させることを特徴とする転がり軸受用保持器の製造方法。 A method of manufacturing a roller bearing cage made of synthetic resin by an injection molding method,
A molding metal in which a cavity matching the shape of the cage is formed, and a movable pin that slides in the cavity is provided in a cavity provided at an appropriate position on the boundary surface corresponding to the end surface of the cage annular portion of the cavity. After using the mold and filling the cavity and the void by injecting the molten resin composition in a state where a void is formed between the tip of the movable pin and the boundary surface by pulling the movable pin, Before the molten resin composition is solidified, the movable pin is moved so that the tip of the movable pin coincides with the boundary surface, and the resin shrinkage at the time of solidification that becomes a void generation source is complemented. A method for producing a cage for a rolling bearing, wherein the molten resin composition is solidified as it is.
A rolling bearing comprising the rolling bearing cage according to claim 4.
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