JP2017002936A - スラスト軸受用保持器およびスラスト軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】主に食品製造装置に使用されるスラスト軸受用保持器において、大量生産に対応可能であり、かつ衛生的に使用でき、さらに必要に応じて清掃分解時などにおける取扱い性を向上し得る保持器、および該保持器を備えたスラスト軸受を提供する。
【解決手段】スラスト軸受における一対の軌道輪の間に挟まれた複数のボールを保持するスラスト軸受用保持器１であり、ボール５を保持するボールポケット３を周方向に複数有するリング状板部材２からなり、リング状板部材２は、射出成形可能なフッ素樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体である。
【選択図】図１

Description

本発明は、スラスト軸受用の保持器、および該保持器を備えたスラスト軸受に関する。特に、食品製造装置に使用されるスラスト軸受用の保持器などに関する。

食品製造装置は、食品原料や食用製品（または半製品）を混合、混練、加熱、乾燥、冷却、充填、包装などする際に用いられる装置である。食品製造装置の一例である包あん機として、例えば、搬送装置と、ノズル装置と、シャッタ装置などを備え、ノズル装置から連続的に吐出される食品材料をシャッタ装置により所定大きさや形状に分割するものが知られている。ここで、食品製造装置には、他の装置と同様に軸受などが装着されており、このような部品から古い食品残差などが流出して混入することを防止すべく、食品衛生上の清潔を保つ必要がある。

従来、食肉製品、饅頭や菓子パンなどの食品製造装置に関し、スラスト軸受などを含むノズル装置やシャッタ装置が駆動部に容易に着脱可能であり、ジェット水などによる水洗いが可能な食品製造装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１の食品製造装置では、シャッタ装置の駆動ボックスに対しノズル装置を取り付ける部分に階段状の配置部を設ける必要がなく、凹凸のない表面形状に形成することができため洗浄や乾燥が容易であり、また、駆動ボックスにノズル装置と連動連結する回転歯車体を内蔵しないため、駆動ボックスの密閉性が高くなり、ジェット水などの高圧水にて洗浄が可能となり、洗浄作業の効率の図れるとされている。

特開２０１４−１６８４３９号公報

特許文献１の食品製造装置は、ノズル装置を着脱し水洗いする際には分解して各構成部品もジェット水によって水洗いされる。スラスト軸受もノズル装置から取り出され水洗いされる。従来、この種の装置において使用されるスラスト軸受には、水洗い後の水切り性を良くするために、カーボン含有のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂製の保持器が使用されていた。

しかし、従来のＰＴＦＥ製保持器はカーボンを含むため黒色をしており、食品衛生上清潔な印象を有さない。特に洗浄時に汚が落ちたかどうかが判別困難であった。また、保持器全面が切削加工によって製造されているため、大量生産への対応が困難であった。

また、図６に示すように、この従来のスラスト軸受１１は、一対の軌道輪１５、１６の間にボール１４が挟まれ、該ボール１４を保持器１２で保持する軸受であり、保持器１２のボールポケット１３がストレートの貫通穴であるため、ジェット水によって水洗いするとボール１４が保持器１２から落下するおそれがあった。

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、主に食品製造装置に使用されるスラスト軸受用保持器において、大量生産に対応可能であり、かつ衛生的に使用でき、さらに必要に応じて清掃分解時などにおける取扱い性を向上し得る保持器、および該保持器を備えたスラスト軸受の提供を目的とする。

本発明のスラスト軸受用保持器は、スラスト軸受における一対の軌道輪の間に挟まれた複数のボールを保持するスラスト軸受用保持器であって、上記保持器は、上記ボールを保持するボールポケットを周方向に複数有するリング状板部材からなり、該リング状板部材は、射出成形可能なフッ素樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体であることを特徴とする。

上記フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）樹脂、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）樹脂、およびテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）樹脂から選ばれる少なくとも１つの樹脂であることを特徴とする。また、上記樹脂組成物は、カーボン系配合剤を含まないことを特徴とする。

上記ボールポケットは、上記ボールを脱着可能に保持する２分割以上に分割された爪部を有し、上記爪部は、上記リング状板部材における上記軌道輪との対向面のうちの少なくとも一方の面において、上記ボールポケットの開口部周囲に形成されたスリットによって設けられた部位からなることを特徴とする。

本発明のスラスト軸受は、一対の軌道輪と、これら軌道輪間に挟まれた複数のボールと、該ボールを保持する保持器とからなるスラスト軸受であって、上記保持器が、上記本発明のスラスト軸受用保持器であることを特徴とする。また、上記ボールが、セラミックス製であることを特徴とする。

本発明のスラスト軸受用保持器は、ボールを保持するボールポケットを周方向に複数有するリング状板部材からなり、このリング状板部材は、射出成形可能なフッ素樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体であるので、熱溶融成形ができ、射出成形で成形される。このため、従来のＰＴＦＥ製保持器のように、全面を切削加工によって製造する場合と比較して、安価でより大量に生産することが可能になる。

また、フッ素樹脂をベース樹脂とすることから、非粘着性に優れ、駆動部を分解し洗浄するときに汚れが取れやすくなり、清掃の時間を短縮できる。特に、フッ素樹脂として、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、およびＥＴＦＥ樹脂を用いるので、射出成形可能としつつ、非粘着性にも優れる（純水との接触角９６度以上）。さらに、樹脂組成物にカーボン系の配合剤を含まないことで、上記フッ素樹脂をベース樹脂とした際に、保持器が黒色になることを防止でき、衛生的に使用できる。

上記ボールポケットは、ボールを脱着可能に保持する２分割以上に分割された爪部を有し、この爪部は、リング状板部材における軌道輪との対向面のうちの少なくとも一方の面において、ボールポケットの開口部周囲に形成されたスリットによって設けられた部位からなるので、ボールをボールポケットに容易に脱着でき、かつ、確実に保持できる。このため、清掃分解時などにおいて取扱い性に優れ、清掃が容易となる。

本発明のスラスト軸受は、一対の軌道輪と、これら軌道輪間に挟まれた複数のボールと、該ボールを保持する保持器とからなり、保持器として本発明のスラスト軸受用保持器を用いるので、従来のＰＴＦＥ製保持器と比較して製造コストを低減しつつ、衛生的に使用できる。特に、ボールをセラミックス製とすることで、食品製造装置としてより衛生的に使用できる。

本発明のスラスト軸受用保持器の一例を示す斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ’部分拡大図である。 図１の保持器の平面図、底面図、および切断部端面図である。 保持器とボールとを組み合わせた図である。 本発明のスラスト軸受の一例を示す一部断面図である。 従来のスラスト軸受を示す一部断面図である。

本発明のスラスト軸受用保持器の一実施例を図１および図２により説明する。図１はこのスラスト軸受用保持器の斜視図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ’部分拡大図である。スラスト軸受用保持器１は、スラスト軸受における一対の軌道輪の間に挟まれた複数のボールをボールポケット３で保持するスラスト軸受用（スラスト玉軸受用）の保持器である。図１に示すように、スラスト軸受用保持器１は、リング状板部材２からなる。リング状板部材２は、リング状（円環状）の平板部材であり、軌道輪に対向する対向面２ａと２ｂを貫通するようにボールポケット３が形成されている。対向面２ａおよび２ｂは平面である。スラスト軸受におけるボールは、このボールポケット３により、周方向に等間隔ずつ離間して保持される。

図２に示すように、この形態の保持器において、ボールポケット３は、ボールを脱着可能に保持する３分割された爪部３ａ、３ｂ、３ｃをリング状板部材２と一体に有している。爪部３ａ、３ｂ、３ｃは、リング状板部材２における軌道輪との対向面２ａにおいて、ボールポケット３の開口部３ｄの周囲に形成されたスリット４によって設けられた部位（薄肉部）からなる。爪部３ａ、３ｂ、３ｃは、開口部３ｄを形成する略円筒薄肉部において、これを円周方向で等間隔に３分割となるようにスリット４と連続する３つの分割隙間３ｆを設けることで形成している。

リング状板部材２は、射出成形可能なフッ素樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体である。この樹脂組成物は、フッ素樹脂をベース樹脂としていればよく、他の配合剤を含まないフッ素樹脂のみからなる組成物（フッ素樹脂ナチュラル材）であってもよい。上記のフッ素樹脂としては、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、およびＥＴＦＥ樹脂が挙げられる。これらの各樹脂は単独で使用してもよく、２種類以上混合してもよい。これらのフッ素樹脂で構成される保持器の汚れにくさは、その樹脂材料の非粘着性で評価でき、具体的には純水との接触角で評価できる。この接触角は、ＰＦＡ樹脂で１０９度、ＦＥＰ樹脂で１１４度、ＥＴＦＥ樹脂で９６度であり、優れている。特に、ＰＦＡ樹脂とＦＥＰ樹脂は、ＰＴＦＥ樹脂（１１５度）に近い値であり、優れた非粘着性を有する。なお、これらの接触角は、室温２３−２６℃、湿度５０−６０％の雰囲気下で、樹脂材表面に純水５μｌを滴下し、滴下１秒後の接触角を、ゴニオメーター式測定器（エルマ光学社製：接触角測定器Ｇ−１）を用いて測定した値である。

リング状板部材を形成する樹脂組成物は、このようなフッ素樹脂をベース樹脂として、樹脂の非粘着性や射出成形性を著しく低下させない程度に各種配合剤を配合してもよい。例えばガラス繊維やウィスカなどの補強材を配合できる。ガラス繊維は、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｆｅ_２Ｏ_３などを主成分とする無機ガラスから紡糸して得られ、無アルカリガラス（Ｅガラス）、含アルカリガラス（Ｃガラス、Ａガラス）などを使用できる。これらの中でも、食品衛生上、無アルカリガラスが好ましい。また、ウィスカとしては炭化ケイ素ウィスカ、窒化ケイ素ウィスカ、チタン酸カリウムウィスカ、ホウ酸アルミニウムウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、硫酸マグネシウムウィスカ、マグネシウムウィスカ、ホウ酸マグネシウムウィスカ、炭酸カルシウムウィスカ、ビスマス系ウィスカ、酸化マグネシウムウィスカ、セラミックスウィスカなどを使用できる。ガラス繊維やウィスカ類は、色相が白色系のため、樹脂に配合しても保持器が白色系となり、衛生的な印象が得られるため好ましい。

補強材の配合量は、樹脂組成物全体に対して２〜１０重量％とすることが好ましい。より好ましくは３〜８重量％である。補強材の配合量をこの範囲とすることで、保持器を全体として補強しつつ、ボールポケットの爪部などの加工性を確保できる。

必要に応じて、樹脂組成物には、上記補強材以外の配合剤を配合してもよい。他の添加剤として、例えば、固体潤滑剤、無機充填材などが挙げられる。ただし、成形後の保持器が黒色になるようなカーボン系の配合剤（カーボンブラック、黒鉛、炭素繊維など）は含まないことが好ましい。半透明から白色であるフッ素樹脂をベース樹脂に用い、カーボン系配合剤を含まないことで、白色系の保持器にすることができ、食品衛生上清潔な印象を与えることができる。また、洗浄時に汚が落ちたかどうかを判別しやすく、洗い残しを防止できる。併せて、ボールを白色系のアルミナセラミックス製とすることで、上記効果を向上できる。

以上のような樹脂組成物を用いてリング状板部材を射出成形する際は、（１）リング状板部材を射出成形した後に、ボールポケットの部分を後加工（切削加工）により成形する方法、（２）ボールポケットの部分を含めて射出成形により一度に成形する方法、のいずれを採用してもよい。なお、射出成形方法としては公知の方法を採用できる。（１）（２）のいずれの場合でも、従来のＰＴＦＥ製保持器のように全面を切削加工によって製造する場合と比較して、安価に製造でき、大量生産にも対応できる。なお、（２）の場合、ボールポケットが無理抜きとなるため、ボールポケットの内面形状や樹脂組成物の組成を最適化する。

図３に基づき、ボールポケットの詳細を説明する。図３（ａ）は図１のスラスト軸受用保持器の平面図であり、図３（ｂ）は底面図であり、図３（ｃ）はＢ−Ｂ’線切断部の拡大端面図である。爪部およびスリットは、リング状板部材における軌道輪との対向面のうちの少なくとも一方の面に形成すればよい。また、ボールポケット毎に爪部の形成面を変えてもよい。本発明においては、特に図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、爪部をリング状板部材２における対向面の一方（対向面２ａ）にのみ形成し、反対側面である対向面２ｂには形成しないことが好ましい。爪部を一方の対向面（側面）に形成することで、ボールのボールポケット３への組み込み方向が全て同じとなり、組み込み性に優れる。また、他方の対向面（側面）には爪部を形成しないので、両面に形成する場合と比較して保持器の製造が容易である。

図３（ｃ）に示すように、ボールポケット３は、リング状板部材２の対向面２ａ側に開口部３ｄを有し、対向面２ｂ側に開口部３ｅを有し、これら開口部を介して対向面２ａと２ｂを貫通するように形成されている。ボールポケット３の内面形状（爪部内面を含む）は、ボール５に沿った一部球形状としている。開口部３ｄと開口部３ｅの開口径Ｄは、ボール５の直径ｄよりも小さいことが好ましい。これにより、ジェット水などによる水洗いを行なってもボールポケット３からボール５が外れることを防止できる。なお、開口径Ｄの径の下限については、後述する弾性変形によるボール組み込みが可能な径であればよい。

スリット４は、リング状板部材２（保持器）の軸方向中央部の深さまで形成されていることが好ましい。スリットの深さを保持器軸方向中央部までとすることで、爪部の弾性力を最適にできる。また、爪部の強度を十分に確保できる。また、スリットの大きさ（周方向・半径方向の範囲）は、必要な保持器強度を維持できる範囲で適宜決定できる。

リング状板部材２の板厚みＴは、ボール５の直径ｄの５０％〜８０％であることが好ましい。より好ましくは６０％〜７０％である。ここで、本発明のスラスト軸受用保持器における爪部は、ボールポケットの開口部周囲に形成されたスリットによって設けられた薄肉部からなるので、該爪部がスラスト軸受用保持器の側面（各対向面）から突出することはなく、リング状板部材２の板厚みＴが、スラスト軸受用保持器の幅寸法そのものとなる。幅寸法を上記範囲とすることで、スラスト軸受用保持器が軌道輪に接触してトルク増加することを防止できる。

ボール５の組み込みは、スラスト軸受用保持器の爪部３ａ、３ｂ、３ｃにボール５をあてがい、保持器側にボール５を押し込むように挿入して行なう（図２参照）。爪部３ａ、３ｂ、３ｃは、円周方向に相互に分割隙間３ｆを有するとともに、爪部３ａの外側にスリット４が形成されているので、各爪部から構成される開口部３ｄの開口径よりも大きい直径を有するボール５が、各爪部の周縁をスリット４側にめくり上げるように、かつ、分割隙間３ｆを拡げるようにボールポケット３の内面を弾性変形により拡径しながら押し込まれる（図２、図３参照）。また、各爪部のない対向面２ｂ側では、ボールポケット３の内面を拡径できず、ボール５が対向面２ｂ側のボールポケット３の内面と接触した時点でそれ以上進めなくなり、位置決めされる（図３参照）。これにより、組み込まれたボール５は、両対向面２ａおよび２ｂから一部突出した状態で、ボールポケット３に保持される。この状態から、ボール５を各爪部のない対向面２ｂ側から押すことで、対向面２ａ側の各爪部を拡径しながら押し出され、ボール５をスラスト軸受用保持器から脱離できる。これらの脱着作業は、手作業で可能である。

図４に示すように、このスラスト軸受用保持器１は、軌道輪によらず保持器単体でボールポケット３にボール５を保持することができる。また、ボールと保持器との脱着も容易である。このため、組み付け時や清掃分解時において、取扱い性に優れる。

本発明のスラスト軸受の一実施例として、図１に示すスラスト軸受用保持器を用いた場合の例を図５により説明する。図５は、このスラスト軸受の一部断面図である。図５に示すように、スラスト軸受８は、一対の軌道輪６、７と、これら軌道輪間に挟まれた複数のボール５と、各ボール５をボールポケット３で保持する保持器１とからなる。この保持器１が、上述のスラスト軸受用保持器である。ボール５は、一対の軌道輪６、７における軌道溝を転動する。保持器１をフッ素樹脂の射出成形体としているので、従来のＰＴＦＥ製保持器と比較して製造コストを低減しつつ、衛生的に使用できる。また、保持器１単独でもボール５を保持できることから、該軸受についてジェット水などによる水洗いを行なってもボール５がボールポケット３から外れず、容易に洗浄でき、食品衛生上の清潔を保つことができる。さらに、ボール５として、セラミックス製ボールを採用することで、腐食を防止でき、食品製造装置としてより衛生的に使用できる。

以上、図１、図２により、爪部が３分割の場合を説明したが、本発明ではこれに限定されず、２分割以上であればよい。構造が複雑化して成形性が阻害されることを避けるため、８分割以内が好ましい。これらの中でも、ボール保持性と脱着性とのバランスがよく、形状も簡易であることから、図１に示す３分割とすることが最も好ましい。

本発明のスラスト軸受は、大量生産に対応可能であり、かつ衛生的に使用でき、さらに必要に応じて清掃分解時などにおける取扱い性を向上し得るので、主に食品製造装置に使用される軸受として好適に利用できる。

１ スラスト軸受用保持器
２ リング状板部材
３ ボールポケット
４ スリット
５ ボール
６、７ 軌道輪
８ スラスト軸受

Claims (6)

1. スラスト軸受における一対の軌道輪の間に挟まれた複数のボールを保持するスラスト軸受用保持器であって、
   前記保持器は、前記ボールを保持するボールポケットを周方向に複数有するリング状板部材からなり、該リング状板部材は、射出成形可能なフッ素樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体であることを特徴とするスラスト軸受用保持器。
2. 前記フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂、およびテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体樹脂から選ばれる少なくとも１つの樹脂であることを特徴とする請求項１記載のスラスト軸受用保持器。
3. 前記樹脂組成物は、カーボン系配合剤を含まないことを特徴とする請求項２記載のスラスト軸受用保持器。
4. 前記ボールポケットは、前記ボールを脱着可能に保持する２分割以上に分割された爪部を有し、
   前記爪部は、前記リング状板部材における前記軌道輪との対向面のうちの少なくとも一方の面において、前記ボールポケットの開口部周囲に形成されたスリットによって設けられた部位からなることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載のスラスト軸受用保持器。
5. 一対の軌道輪と、これら軌道輪間に挟まれた複数のボールと、該ボールを保持する保持器とからなるスラスト軸受であって、
   前記保持器が、請求項１から請求項４のいずれか１項記載のスラスト軸受用保持器であることを特徴とするスラスト軸受。
6. 前記ボールが、セラミックス製であることを特徴とする請求項５記載のスラスト軸受。