JP3700780B2 - 円筒ころ軸受 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒ころ軸受に関するものであり、詳しくは射出成形によって合成樹脂製保持器を備えた円筒ころ軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の円筒ころ軸受においては、内輪の外周面および外輪の内周面に形成された軌道面に転動体である円筒ころが介装されている。そして、この円筒ころ軸受には、転動体を軌道面上に保持するために、内輪および外輪間に転動体を保持する環状の保持器が介装されている。
【０００３】
ところで、工作機械の主軸を支持する軸受は、工作精度を高めるため、振動特性が良好であることが求められている。また、近年においては、加工効率向上のため、高速回転性（高回転速度で長時間安定して使用できること）が求められている。
このような特性を満たすために、軽量で柔軟性に優れる合成樹脂の保持器が使用されることが多くなった。このような保持器は、射出成形で形成され、保持器の案内形式には、転動体案内方式が広く採用されている。このような保持器を使用した軸受は、運転時の発熱を押さえるために使用するグリースや潤滑油の量をごく微量にして運転することができる。
【０００４】
かかる用途に対応できる軸受としては、外輪つば付・内輪つば無し（ＮＵ型）円筒ころ軸受や、内輪つば付・外輪つば無し（Ｎ型）円筒ころ軸受等があるが、給油した潤滑油が容易に軸受外部に排出できるＮ型が広く採用されている。
【０００５】
しかしながら、回転速度が高くなると保持器は遠心力により振れ回り運動を起こすとともに、合成樹脂強度不足から保持器自身が変形して、ポケット部でころを拘束し運動を阻害してしまい、異常発熱や焼付き、保持器破損といった問題があった。
そのような問題をクリアするために、特開平１１−３３６７６７号公報、特開平１１−８２５２０号公報、特願２００１−２３１６９８等で合成樹脂製の外輪案内保持器が提案されている。このような合成樹脂の保持器を製造する方法にラジアルドロー方式の射出成形法がある。
【０００６】
図１４にラジアルドロー方式の射出成形法で用いられる成形型６０の断面図の一部を示す。成形型６０の一部は、内周面を形成する金型部分６１、第１スライドコア６２、第２スライドコア６３から概略構成されている。
金型部分６１は、その外周面が保持器の内周面を形成する円筒形状である。金型部分６１の外周には図示しない複数のスライドコアが配置され、成形型６０の型締め時にそれらが保持器の外周面と転動体を保持するポケット部を形成する。複数のスライドコアの一部である第１スライドコア６２、第２スライドコア６３は、断面視において凸形状をしており、金型部分６１の外周面と並置される円弧状の基部６２ａ，６３ａと、該基部の金型部分６１側の面に略垂直に立設され保持器のポケット部を形成する円柱状の突部６２ｂ，６３ｂとから構成されている。
成形型６０が型締めされた際には、金型部分６１の外周面の所定箇所にスライドコア６２，６３の突部６２ｂ，６３ｂが当接し、スライドコアの基部６２ａ，６３ａの互いに隣接する側面６２ｃ，６３ｃが当接することで、保持器のキャビティ空間を形成する。ついで、キャビティ空間内に合成樹脂材料を射出することで、周方向に間隔を隔てて配置されたポケット部を有する環状の合成樹脂製の保持器７０が成形される。
ころ軸受用合成樹脂保持器を射出成形で製作する際に、ウエルド部の強度や保持器の精度を確保する方法として、特開平９−２９７７６号公報、特開平１０−２６１４１号公報、特開平１０−３１１３３８号公報、特開平１０−３１８２６５号公報、特開２００２−５１７６号公報等でも提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したラジアルドロー方式の射出成形法によって成形された保持器の外周面上のパーティングラインは、保持器の径方向に突出した「ばり」や軸線方向に延びた突状の「ばり」等を有している。外輪案内形式の保持器の場合、このような「ばり」は、保持器が軸受に組込まれ軸受が作動している間に、軸受の外輪の内周面と摺接して摩耗し摩耗粉を生じたり、トルク変動を起こしてしまい軸受の回転に支障を来たしてしまう。
従来は、ころ案内方式であったため外径面にパーティングラインがあっても性能には影響しなかった。
こうした「ばり」の除去作業は煩雑で、バレル加工でも完全に除去することは困難で、切削加工にて除去するしかなく、加工コストのアップに繋がり、さらには量産性も落ちてしまう。
また、外輪案内形式の保持器の場合、パーティングライン以外にも保持器の真円度が重要となってくる。一般的に外輪案内の場合、外輪内径面と保持器外径面（案内部）との隙間は ０．２mm〜０．６mm 程度確保して設定されている。
保持器の真円度が悪いと上記案内隙間を最適に確保できなくなったり、運転中の保持器の挙動が安定せずトルクの増大、温度上昇、異常摩耗等の不具合が発生する心配があった。
【０００８】
本発明の目的は、保持器を射出成形で製作した際の案内面のなめらかな形状、高い精度及び高い強度を有する外輪案内保持器を備えた円筒ころ軸受を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の円筒ころ軸受では、一対の環状部とそれらの環状部に差し渡された柱部とによって円筒ころを収容するポケットが画成され、前記一対の環状部のうちの少なくとも一方の環状部の外周面に外方へ突出する環状凸部が形成され、その環状凸部の外周面を外輪の内周面に当接させて介装される保持器を備えた円筒ころ軸受において、
前記保持器が、金型の合わせ部を前記保持器上の非案内部に位置させて且つ前記保持器案内部である前記環状部の前記環状凸部にパーティングラインが発生することなく射出成形することで形成されることを特徴とする。
【００１７】
前記構成の円筒ころ軸受によれば、金型の合わせ部、即ちパーティングラインを非案内部に位置させた状態で射出成形するので、成形された保持器にはパーティングラインに生じるばり等が保持器案内部である環状部に発生することはなく高速回転に伴う回転不良を起こすようなことはない。
【００１８】
本発明の請求項２記載の円筒ころ軸受では、前記保持器を射出成形する金型は、前記保持器の内周面を形成する金型部分と、前記環状部を形成する一対の金型部分と、前記ポケットおよび前記柱部を形成するスライドコアとによって構成され、前記保持器のポケットを形成するスライドコアの合わせ部が前記柱部に位置させて射出成形することで形成されることを特徴とする。
前記構成の円筒ころ軸受によれば、ポケットを形成するスライドコアの合わせ部が高い精度を比較的要求されない柱部に位置するため、即ち最も真円度が要求される環状部に位置していないため、案内部の真円度を高い精度で確保できる。
また、本発明の請求項３記載の円筒ころ軸受では、前記保持器の内周面を形成する前記金型部分と、前記環状部を形成する前記一対の金型部分と、前記ポケットおよび前記柱部を形成する前記スライドコアとによって形成される前記柱部を成形するキャビティおよび前記環状部と前記環状凸部を成形するキャビティに開口するゲートが、前記保持器の内周面を形成する前記金型部分に設けられて射出成形することで形成される。
前記構成の円筒ころ軸受によれば、ゲート位置が保持器ポケット内周面となる。
【００１９】
本発明の請求項４記載の円筒ころ軸受では、前記柱部に射出成形時のウエルド部が位置されることを特徴とする。
前記構成の円筒ころ軸受によれば、ウエルド部が柱部に位置するため、環状部と比較し、接合面積を充分に確保することができ、保持器全体の強度を高い強度に確保できる。
【００２０】
本発明の請求項５記載の円筒ころ軸受では、前記保持器の射出成形時のゲート数が前記ポケット数と同数であることを特徴とする。
前記構成の円筒ころ軸受によれば、ポケット数に等しいゲート数が均等に設けられるため、保持器の形状が高い真円度に形成されている。
【００２１】
本発明の請求項６記載の円筒ころ軸受では、前記保持器の前記ポケット数が偶数個に設定され、射出成形時のゲート数が前記ポケット数の１／２であることを特徴とする。
前記構成の円筒ころ軸受によれば、ポケット数の半数のゲート数が均等に設けられるため、保持器の形状が高い真円度に形成されている。
【００２２】
本発明の請求項７記載の円筒ころ軸受では、前記保持器が、射出成形後にバレル処理を施されることを特徴とする。
前記構成の円筒ころ軸受によれば、保持器のばり等の除去やエッジ部の丸めが行え、さらに案内部の面粗さの向上が図れる。
更に、本発明の請求項８記載の円筒ころ軸受では、前記請求項１〜７のいずれかに記載の円筒ころ軸受が、工作機械の主軸を支持することを特徴とする。
前記構成の円筒ころ軸受によれば、工作機械の主軸を支持する円筒ころ軸受に使用することで、主軸のスムーズな高速回転が可能で、温度上昇の低い工作機械を得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の円筒ころ軸受の実施形態を図１乃至図１３に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の円筒ころ軸受の一実施形態を示す断面図、図２は図１における保持器の部分斜視図、図３は図２における保持器を成形するための金型の軸芯に対して垂直方向の断面図、図４は図２における保持器を成形するための金型の軸芯方向の断面図、図５は図２における保持器の部分平面図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の円筒ころ軸受は、内輪つば付・外輪つば無し（Ｎ型）円筒ころ軸受である。即ち、この軸受では、つばを備えていない外輪１と、つば２ａを両端に備えた内輪２と、両輪１，２間に転動自在に配置した複数のころ３と、該ころ３を保持する保持器１０とを備えている。そして、保持器１０は、外輪１の内周面に案内されている。
【００２５】
図２に示すように、保持器１０では、一対の環状部１１，１１と該環状部に差し渡された柱部１２とによって円筒ころ３を収容するポケット１３が画成され、環状部１１，１１の外周面に外方へ突出する環状凸部１４，１４が形成されている。
【００２６】
なお、射出成形に採用される合成樹脂材料としては、ポリアミド６６,ポリアミド４６,ポリフェニレンサルファイド,熱可塑性ポリイミド,ポリエーテルエーテルケント等を母材とし、保持器強度向上のためにガラス繊維や炭素繊維,アラミド繊維を１０〜 ４０重量％添加したものが挙げられれる。
【００２７】
図２乃至図４に示すように、保持器１０は、金型２０で射出成形によって成形される。金型２０は、保持器の内周面を形成する金型部分２１（図４参照）と、環状部１１を形成する一対の金型部分２２（図４参照）と、ポケット１３および柱部１２を形成するスライドコア２３とによって構成されている。
【００２８】
金型２０は、金型部分２１の外周面に金型部分２２を嵌め込み、それらの間にスライドコア２３を嵌め込んで組み付けられる。
このように組み付けられた金型２０は、金型部分２１，２２，２３によって、柱部１２が成形されるキャビティ２４と、環状部１１および環状凸部１４が成形されるキャビティ２５（図４参照）が形成される。
この金型２０では、金型部分２１にキャビティ２４又は２５に開口するゲート２６が形成されている。このゲート２６は、ポケット１３の数に対応しており、ポケット１３数と同数またはポケット１３数の半数が、柱部１２を成形するキャビティ２４若しくはキャビティ２５に設けられている。そして、組み付けられた金型２０のキャビティ２４，２５には、ゲート２６を介して合成樹脂が射出される。
なお、図３及び図４（ｂ）は、ゲート２６をキャビティ２５に設けた例を示し、図６及び図７はゲート２６をキャビティ２４に設けた例を示す。
【００２９】
図５に示すように、成形された保持器１０は、柱部１２の中央部と環状凸部１４の内側縁とにパーティングラインＬ１, Ｌ２が形成される。そして、この保持器１０は、バレル処理が施され、環状凸部１４のエッジ部が円弧状に加工される。
したがって、保持器１０が組み付けられた円筒ころ軸受を工作機械の主軸用スピンドルに使用することで、安価な保持器で回転がスムーズで、従来のころ案内保持器よりも、低温度上昇であり、且つ高速回転が可能な円筒ころ軸受を得ることができる。
【００３０】
図８乃至図１０は本発明の円筒ころ軸受およびその保持器を成形するための金型の他の実施形態を示している。図８は本発明の円筒ころ軸受の他の実施形態を示す断面図、図９は図８における保持器を成形するための金型の軸芯方向の断面図、図１０は図８における保持器の部分平面図である。
【００３１】
図８に示すように、本実施形態の保持器が適用される円筒ころ軸受は、内輪つば付・外輪つば無し（Ｎ型）円筒ころ軸受である。即ち、この軸受では、つばを備えていない外輪１と、つば２ａを両端に備えた内輪２と、両輪１，２間に転動自在に配置した複数のころ３と、該ころ３を保持する保持器３０とを備えている。そして、保持器３０は、外輪１の内周面に案内されている。
【００３２】
図８および図１０に示すように、保持器３０は、一対の環状部３１, ３２とそれらの環状部に差し渡された柱部３３とによって円筒ころ３を収容するポケット３４が画成され、一方の環状部３２の外周面に外方へ突出する環状凸部３５が形成されている。
【００３３】
保持器３０は、金型４０で射出成形によって成形される。金型４０は、保持器の内周面を形成する金型部分４１と、一方の環状部３１を形成する金型部分４２と、他方の環状部３２を成形する金型部分４３と、ポケット３４および柱部３３を形成するスライドコア４４とによって構成されている。そして、金型４０は、金型部分４１の外周面に金型部分４２，４３を嵌め込み、それらの間にスライドコア４４を嵌め込んで組み付けられる。
【００３４】
このように組みつけられた金型４０は、金型部分４１，４２，４３，４４によって、柱部３３が成形されるキャビティ４５と、一方の環状部３１が成形されるキャビティ４６と、環状凸部３５を有する環状部３２が形成されるキャビティ４７が形成される。
この金型４０では、金型部分４１にキャビティ４５又はキャビティ４６，４７に開口するゲート（図示せず）が形成されている。それらのゲートは、上記実施形態と同様にポケット３４の数に対応しており、柱部３３を成形するキャビティ４５若しくはキャビティ４５，４５の間に位置されている。そして、このように組み付けられた金型４０のキャビティ４５，４６，４７には、ゲートを介して合成樹脂が射出される。
【００３５】
図１０に示すように、成形された保持器３０は、柱部３３の中央部と環状部３２の内側縁と環状凸部３５の内側縁とにパーティングラインＬ３, Ｌ４, Ｌ５ が形成される。そして、この保持器３０は、バレル処理が施され、環状凸部３５のエッジ部が円弧状に加工される。
【００３６】
図１１及び図１２は本発明の円筒ころ軸受およびその保持器を成形するための金型の他の実施形態を示している。図１１は本発明の円筒ころ軸受の保持器を成形するための他の実施形態を示す金型の軸芯方向の断面図、図１２は図１１における保持器の部分平面図である。
【００３７】
図１１に示すように、本実施形態の円筒ころ軸受の保持器を成形する金型５０は、保持器の内周面を形成する金型部分５１と、一方の環状部３１とポケット３４および柱部３３を形成するスライドコア５２と、他方の環状部３２を成形する金型部分５３とによって構成されている。そして、金型５０は、金型部分５１の外周面に金型部分５３を嵌め込み、金型部分５１，５３にスライドコア５２を嵌め込んで組み付けられる。
【００３８】
このように組み付けられた金型５０は、金型部分５１，５２，５３によって、柱部３３が成形されるキャビティ５４と、一方の環状部３２が成形されるキャビティ５５と、環状凸部３５を有する環状部３１が形成されるキャビティ５６が形成される。
この金型５０では、金型部分５１にキャビティ５４又はキャビティ５５，５６に開口するゲート（図示せず）が形成されている。それらのゲートは、上記実施形態と同様にポケット３４の数に対応しており、柱部３３を成形するキャビティ５４若しくはキャビティ５４，５４の間に位置されている。そして、このように組み付けられた金型５０のキャビティ５４，５５，５６には、ゲートを介して合成樹脂が射出される。
【００３９】
図１２に示すように、成形された保持器３０は、柱部３３の中央部および環状凸部３５の内側縁とにパーティングラインＬ６, Ｌ７が形成される。そして、この保持器３０は、バレル処理が施され、環状凸部３５のエッジ部が円弧状に加工される。
【００４０】
【実施例】
ゲート数を１０点としたものと、５点としたものについて真円度を測定した結果を図１３（ａ），（ｂ）に示す（ゲート位置を矢印で示す）。
・保持器成形後の真円度形状測定例
ころ数２０個 実施例：１０点ゲート（ａ）
比較例： ５点ゲート（ｂ）
図１３（ａ），（ｂ）でも明らかなように、ゲート数を１０点としたものは５点としたものより真円度が良いことがわかる。
【００４１】
次に、本発明による円筒ころ軸受の保持器を使用しての高速限界試験結果を以下に示す。
・高速限界試験結果
軸受仕様：Ｎ型円筒ころ軸受
内径７０ｍｍ, 外径１１０ｍｍ, ころ径９ｍｍ, ころ長さ９ｍｍ
本発明外輪案内保持器 材質ＰＥＥＫ（射出成形品）
従来外輪案内保持器 材質ＰＥＥＫ（切削加工品）
従来ころ案内保持器 材質ポリアミド６６
試験条件
組込時ラジアル内部隙間 ０μｍ
潤滑 オイルエア潤滑
回転数 軸受が回転不能となるまで回転
【００４２】
従来のころ案内保持器では、回転数１８０００ｍｉｎ-1に上げたところ、保持器が破断してしまった。保持器自身の強度（断面形状、材質）が弱く、遠心力による振れ回りと径方向変形量により、ポケット部でころの運動を阻害してしまい、保持器に過大な荷重が負荷して保持器が破断したものである。
一方、本発明の外輪案内保持器は、温度上昇も従来のころ案内保持器より低く、限界回転数も飛躍的に延び、回転数３１０００ｍｉｎ-1を達成し、切削加工品の保持器と略同等の性能を保持しており、本形状が有効であることが確認できた。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の円筒ころ軸受によれば、金型の合わせ部が非案内部に位置するので、この金型によって成形された保持器はパーティングラインによる回転不良を起こすことがない。また、ゲートが均等に設けられるため、保持器の形状が真円に形成できる。
更に、本発明の円筒ころ軸受によれば、ウエルド部が柱部に位置するため、保持器全体の強度が確保できる。
したがって、上記保持器が組み付けられた円筒ころ軸受を使用することで、安価な保持器でスムーズな高速回転が可能で、且つ温度上昇も低い工作機械等を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の円筒ころ軸受の保持器が適用される円筒ころ軸受の断面図である。
【図２】図１における保持器の部分斜視図である。
【図３】図２における保持器を成形するための金型の一例を示す軸芯に対して垂直方向の断面図である。
【図４】図３における保持器を成形するための金型の軸芯方向の断面図である。
【図５】図２における保持器の部分平面図である。
【図６】図２における保持器を成形するための金型の別の例を示す軸芯に対して垂直方向の断面図である。
【図７】図６における保持器を成形するための金型の軸芯方向の断面図である。
【図８】本発明の円筒ころ軸受の他の実施形態を示す断面図である。
【図９】図８における保持器を成形するための金型の軸芯方向の断面図である。
【図１０】図８における保持器の部分平面図である。
【図１１】本発明の円筒ころ軸受の保持器を成形するための他の実施形態を示す金型の軸芯方向の断面図である。
【図１２】図１１における保持器の部分平面図である。
【図１３】保持器成形後の真円度形状を１０点ゲートと５点ゲートとで比較した説明図である。
【図１４】従来のラジアルドロー方式の成形型を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 外輪
２ 内輪
２ａ つば
３ ころ
１０ 保持器
１１ 環状部
１２ 柱部
１３ ポケット
１４ 環状凸部
２０ 金型
２１，２２ 金型部分
２３ スライドコア
２４，２５ キャビティ
２６ ゲート
３０ 保持器
３１，３２ 環状部
３３ 柱部
３４ ポケット
３５ 環状凸部
４０ 金型
４１，４２，４３ 金型部分
４４ スライドコア
４５，４６，４７ キャビティ
５０ 金型
５１ 金型部分
５２ スライドコア
５３ 金型部分
５４，５５，５６ キャビティ
Ｌ１〜Ｌ７ パーティングライン
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒ころ軸受に関するものであり、詳しくは射出成形によって合成樹脂製保持器を備えた円筒ころ軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の円筒ころ軸受においては、内輪の外周面および外輪の内周面に形成された軌道面に転動体である円筒ころが介装されている。そして、この円筒ころ軸受には、転動体を軌道面上に保持するために、内輪および外輪間に転動体を保持する環状の保持器が介装されている。
【０００３】
ところで、工作機械の主軸を支持する軸受は、工作精度を高めるため、振動特性が良好であることが求められている。また、近年においては、加工効率向上のため、高速回転性（高回転速度で長時間安定して使用できること）が求められている。
このような特性を満たすために、軽量で柔軟性に優れる合成樹脂の保持器が使用されることが多くなった。このような保持器は、射出成形で形成され、保持器の案内形式には、転動体案内方式が広く採用されている。このような保持器を使用した軸受は、運転時の発熱を押さえるために使用するグリースや潤滑油の量をごく微量にして運転することができる。
【０００４】
かかる用途に対応できる軸受としては、外輪つば付・内輪つば無し（ＮＵ型）円筒ころ軸受や、内輪つば付・外輪つば無し（Ｎ型）円筒ころ軸受等があるが、給油した潤滑油が容易に軸受外部に排出できるＮ型が広く採用されている。
【０００５】
しかしながら、回転速度が高くなると保持器は遠心力により振れ回り運動を起こすとともに、合成樹脂強度不足から保持器自身が変形して、ポケット部でころを拘束し運動を阻害してしまい、異常発熱や焼付き、保持器破損といった問題があった。
そのような問題をクリアするために、特開平１１−３３６７６７号公報、特開平１１−８２５２０号公報、特願２００１−２３１６９８等で合成樹脂製の外輪案内保持器が提案されている。このような合成樹脂の保持器を製造する方法にラジアルドロー方式の射出成形法がある。
【０００６】
図１４にラジアルドロー方式の射出成形法で用いられる成形型６０の断面図の一部を示す。成形型６０の一部は、内周面を形成する金型部分６１、第１スライドコア６２、第２スライドコア６３から概略構成されている。
金型部分６１は、その外周面が保持器の内周面を形成する円筒形状である。金型部分６１の外周には図示しない複数のスライドコアが配置され、成形型６０の型締め時にそれらが保持器の外周面と転動体を保持するポケット部を形成する。複数のスライドコアの一部である第１スライドコア６２、第２スライドコア６３は、断面視において凸形状をしており、金型部分６１の外周面と並置される円弧状の基部６２ａ，６３ａと、該基部の金型部分６１側の面に略垂直に立設され保持器のポケット部を形成する円柱状の突部６２ｂ，６３ｂとから構成されている。
成形型６０が型締めされた際には、金型部分６１の外周面の所定箇所にスライドコア６２，６３の突部６２ｂ，６３ｂが当接し、スライドコアの基部６２ａ，６３ａの互いに隣接する側面６２ｃ，６３ｃが当接することで、保持器のキャビティ空間を形成する。ついで、キャビティ空間内に合成樹脂材料を射出することで、周方向に間隔を隔てて配置されたポケット部を有する環状の合成樹脂製の保持器７０が成形される。
ころ軸受用合成樹脂保持器を射出成形で製作する際に、ウエルド部の強度や保持器の精度を確保する方法として、特開平９−２９７７６号公報、特開平１０−２６１４１号公報、特開平１０−３１１３３８号公報、特開平１０−３１８２６５号公報、特開２００２−５１７６号公報等でも提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したラジアルドロー方式の射出成形法によって成形された保持器の外周面上のパーティングラインは、保持器の径方向に突出した「ばり」や軸線方向に延びた突状の「ばり」等を有している。外輪案内形式の保持器の場合、このような「ばり」は、保持器が軸受に組込まれ軸受が作動している間に、軸受の外輪の内周面と摺接して摩耗し摩耗粉を生じたり、トルク変動を起こしてしまい軸受の回転に支障を来たしてしまう。
従来は、ころ案内方式であったため外径面にパーティングラインがあっても性能には影響しなかった。
こうした「ばり」の除去作業は煩雑で、バレル加工でも完全に除去することは困難で、切削加工にて除去するしかなく、加工コストのアップに繋がり、さらには量産性も落ちてしまう。
また、外輪案内形式の保持器の場合、パーティングライン以外にも保持器の真円度が重要となってくる。一般的に外輪案内の場合、外輪内径面と保持器外径面（案内部）との隙間は ０．２mm〜０．６mm 程度確保して設定されている。
保持器の真円度が悪いと上記案内隙間を最適に確保できなくなったり、運転中の保持器の挙動が安定せずトルクの増大、温度上昇、異常摩耗等の不具合が発生する心配があった。
【０００８】
本発明の目的は、保持器を射出成形で製作した際の案内面のなめらかな形状、高い精度及び高い強度を有する外輪案内保持器を備えた円筒ころ軸受を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の円筒ころ軸受では、一対の環状部とそれらの環状部に差し渡された柱部とによって円筒ころを収容するポケットが画成され、前記一対の環状部のうちの少なくとも一方の環状部の外周面に外方へ突出する環状凸部が形成され、その環状凸部の外周面を外輪の内周面に当接させて介装される保持器を備えた円筒ころ軸受において、
前記保持器が、金型の合わせ部を前記保持器上の非案内部に位置させて且つ前記保持器案内部である前記環状部の前記環状凸部にパーティングラインが発生することなく射出成形することで形成されることを特徴とする。
【００１７】
前記構成の円筒ころ軸受によれば、金型の合わせ部、即ちパーティングラインを非案内部に位置させた状態で射出成形するので、成形された保持器にはパーティングラインに生じるばり等が保持器案内部である環状部に発生することはなく高速回転に伴う回転不良を起こすようなことはない。
【００１８】
本発明の請求項２記載の円筒ころ軸受では、前記保持器を射出成形する金型は、前記保持器の内周面を形成する金型部分と、前記環状部を形成する一対の金型部分と、前記ポケットおよび前記柱部を形成するスライドコアとによって構成され、前記保持器のポケットを形成するスライドコアの合わせ部が前記柱部に位置させて射出成形することで形成されることを特徴とする。
前記構成の円筒ころ軸受によれば、ポケットを形成するスライドコアの合わせ部が高い精度を比較的要求されない柱部に位置するため、即ち最も真円度が要求される環状部に位置していないため、案内部の真円度を高い精度で確保できる。
また、本発明の請求項３記載の円筒ころ軸受では、前記保持器の内周面を形成する前記金型部分と、前記環状部を形成する前記一対の金型部分と、前記ポケットおよび前記柱部を形成する前記スライドコアとによって形成される前記柱部を成形するキャビティおよび前記環状部と前記環状凸部を成形するキャビティに開口するゲートが、前記保持器の内周面を形成する前記金型部分に設けられて射出成形することで形成される。
前記構成の円筒ころ軸受によれば、ゲート位置が保持器ポケット内周面となる。
【００１９】
本発明の請求項４記載の円筒ころ軸受では、前記柱部に射出成形時のウエルド部が位置されることを特徴とする。
前記構成の円筒ころ軸受によれば、ウエルド部が柱部に位置するため、環状部と比較し、接合面積を充分に確保することができ、保持器全体の強度を高い強度に確保できる。
【００２０】
本発明の請求項５記載の円筒ころ軸受では、前記保持器の射出成形時のゲート数が前記ポケット数と同数であることを特徴とする。
前記構成の円筒ころ軸受によれば、ポケット数に等しいゲート数が均等に設けられるため、保持器の形状が高い真円度に形成されている。
【００２１】
本発明の請求項６記載の円筒ころ軸受では、前記保持器の前記ポケット数が偶数個に設定され、射出成形時のゲート数が前記ポケット数の１／２であることを特徴とする。
前記構成の円筒ころ軸受によれば、ポケット数の半数のゲート数が均等に設けられるため、保持器の形状が高い真円度に形成されている。
【００２２】
本発明の請求項７記載の円筒ころ軸受では、前記保持器が、射出成形後にバレル処理を施されることを特徴とする。
前記構成の円筒ころ軸受によれば、保持器のばり等の除去やエッジ部の丸めが行え、さらに案内部の面粗さの向上が図れる。
更に、本発明の請求項８記載の円筒ころ軸受では、前記請求項１〜７のいずれかに記載の円筒ころ軸受が、工作機械の主軸を支持することを特徴とする。
前記構成の円筒ころ軸受によれば、工作機械の主軸を支持する円筒ころ軸受に使用することで、主軸のスムーズな高速回転が可能で、温度上昇の低い工作機械を得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の円筒ころ軸受の実施形態を図１乃至図１３に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の円筒ころ軸受の一実施形態を示す断面図、図２は図１における保持器の部分斜視図、図３は図２における保持器を成形するための金型の軸芯に対して垂直方向の断面図、図４は図２における保持器を成形するための金型の軸芯方向の断面図、図５は図２における保持器の部分平面図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の円筒ころ軸受は、内輪つば付・外輪つば無し（Ｎ型）円筒ころ軸受である。即ち、この軸受では、つばを備えていない外輪１と、つば２ａを両端に備えた内輪２と、両輪１，２間に転動自在に配置した複数のころ３と、該ころ３を保持する保持器１０とを備えている。そして、保持器１０は、外輪１の内周面に案内されている。
【００２５】
図２に示すように、保持器１０では、一対の環状部１１，１１と該環状部に差し渡された柱部１２とによって円筒ころ３を収容するポケット１３が画成され、環状部１１，１１の外周面に外方へ突出する環状凸部１４，１４が形成されている。
【００２６】
なお、射出成形に採用される合成樹脂材料としては、ポリアミド６６,ポリアミド４６,ポリフェニレンサルファイド,熱可塑性ポリイミド,ポリエーテルエーテルケント等を母材とし、保持器強度向上のためにガラス繊維や炭素繊維,アラミド繊維を１０〜 ４０重量％添加したものが挙げられれる。
【００２７】
図２乃至図４に示すように、保持器１０は、金型２０で射出成形によって成形される。金型２０は、保持器の内周面を形成する金型部分２１（図４参照）と、環状部１１を形成する一対の金型部分２２（図４参照）と、ポケット１３および柱部１２を形成するスライドコア２３とによって構成されている。
【００２８】
金型２０は、金型部分２１の外周面に金型部分２２を嵌め込み、それらの間にスライドコア２３を嵌め込んで組み付けられる。
このように組み付けられた金型２０は、金型部分２１，２２，２３によって、柱部１２が成形されるキャビティ２４と、環状部１１および環状凸部１４が成形されるキャビティ２５（図４参照）が形成される。
この金型２０では、金型部分２１にキャビティ２４又は２５に開口するゲート２６が形成されている。このゲート２６は、ポケット１３の数に対応しており、ポケット１３数と同数またはポケット１３数の半数が、柱部１２を成形するキャビティ２４若しくはキャビティ２５に設けられている。そして、組み付けられた金型２０のキャビティ２４，２５には、ゲート２６を介して合成樹脂が射出される。
なお、図３及び図４（ｂ）は、ゲート２６をキャビティ２５に設けた例を示し、図６及び図７はゲート２６をキャビティ２４に設けた例を示す。
【００２９】
図５に示すように、成形された保持器１０は、柱部１２の中央部と環状凸部１４の内側縁とにパーティングラインＬ１, Ｌ２が形成される。そして、この保持器１０は、バレル処理が施され、環状凸部１４のエッジ部が円弧状に加工される。
したがって、保持器１０が組み付けられた円筒ころ軸受を工作機械の主軸用スピンドルに使用することで、安価な保持器で回転がスムーズで、従来のころ案内保持器よりも、低温度上昇であり、且つ高速回転が可能な円筒ころ軸受を得ることができる。
【００３０】
図８乃至図１０は本発明の円筒ころ軸受およびその保持器を成形するための金型の他の実施形態を示している。図８は本発明の円筒ころ軸受の他の実施形態を示す断面図、図９は図８における保持器を成形するための金型の軸芯方向の断面図、図１０は図８における保持器の部分平面図である。
【００３１】
図８に示すように、本実施形態の保持器が適用される円筒ころ軸受は、内輪つば付・外輪つば無し（Ｎ型）円筒ころ軸受である。即ち、この軸受では、つばを備えていない外輪１と、つば２ａを両端に備えた内輪２と、両輪１，２間に転動自在に配置した複数のころ３と、該ころ３を保持する保持器３０とを備えている。そして、保持器３０は、外輪１の内周面に案内されている。
【００３２】
図８および図１０に示すように、保持器３０は、一対の環状部３１, ３２とそれらの環状部に差し渡された柱部３３とによって円筒ころ３を収容するポケット３４が画成され、一方の環状部３２の外周面に外方へ突出する環状凸部３５が形成されている。
【００３３】
保持器３０は、金型４０で射出成形によって成形される。金型４０は、保持器の内周面を形成する金型部分４１と、一方の環状部３１を形成する金型部分４２と、他方の環状部３２を成形する金型部分４３と、ポケット３４および柱部３３を形成するスライドコア４４とによって構成されている。そして、金型４０は、金型部分４１の外周面に金型部分４２，４３を嵌め込み、それらの間にスライドコア４４を嵌め込んで組み付けられる。
【００３４】
このように組みつけられた金型４０は、金型部分４１，４２，４３，４４によって、柱部３３が成形されるキャビティ４５と、一方の環状部３１が成形されるキャビティ４６と、環状凸部３５を有する環状部３２が形成されるキャビティ４７が形成される。
この金型４０では、金型部分４１にキャビティ４５又はキャビティ４６，４７に開口するゲート（図示せず）が形成されている。それらのゲートは、上記実施形態と同様にポケット３４の数に対応しており、柱部３３を成形するキャビティ４５若しくはキャビティ４５，４５の間に位置されている。そして、このように組み付けられた金型４０のキャビティ４５，４６，４７には、ゲートを介して合成樹脂が射出される。
【００３５】
図１０に示すように、成形された保持器３０は、柱部３３の中央部と環状部３２の内側縁と環状凸部３５の内側縁とにパーティングラインＬ３, Ｌ４, Ｌ５ が形成される。そして、この保持器３０は、バレル処理が施され、環状凸部３５のエッジ部が円弧状に加工される。
【００３６】
図１１及び図１２は本発明の円筒ころ軸受およびその保持器を成形するための金型の他の実施形態を示している。図１１は本発明の円筒ころ軸受の保持器を成形するための他の実施形態を示す金型の軸芯方向の断面図、図１２は図１１における保持器の部分平面図である。
【００３７】
図１１に示すように、本実施形態の円筒ころ軸受の保持器を成形する金型５０は、保持器の内周面を形成する金型部分５１と、一方の環状部３１とポケット３４および柱部３３を形成するスライドコア５２と、他方の環状部３２を成形する金型部分５３とによって構成されている。そして、金型５０は、金型部分５１の外周面に金型部分５３を嵌め込み、金型部分５１，５３にスライドコア５２を嵌め込んで組み付けられる。
【００３８】
このように組み付けられた金型５０は、金型部分５１，５２，５３によって、柱部３３が成形されるキャビティ５４と、一方の環状部３２が成形されるキャビティ５５と、環状凸部３５を有する環状部３１が形成されるキャビティ５６が形成される。
この金型５０では、金型部分５１にキャビティ５４又はキャビティ５５，５６に開口するゲート（図示せず）が形成されている。それらのゲートは、上記実施形態と同様にポケット３４の数に対応しており、柱部３３を成形するキャビティ５４若しくはキャビティ５４，５４の間に位置されている。そして、このように組み付けられた金型５０のキャビティ５４，５５，５６には、ゲートを介して合成樹脂が射出される。
【００３９】
図１２に示すように、成形された保持器３０は、柱部３３の中央部および環状凸部３５の内側縁とにパーティングラインＬ６, Ｌ７が形成される。そして、この保持器３０は、バレル処理が施され、環状凸部３５のエッジ部が円弧状に加工される。
【００４０】
【実施例】
ゲート数を１０点としたものと、５点としたものについて真円度を測定した結果を図１３（ａ），（ｂ）に示す（ゲート位置を矢印で示す）。
・保持器成形後の真円度形状測定例
ころ数２０個 実施例：１０点ゲート（ａ）
比較例： ５点ゲート（ｂ）
図１３（ａ），（ｂ）でも明らかなように、ゲート数を１０点としたものは５点としたものより真円度が良いことがわかる。
【００４１】
次に、本発明による円筒ころ軸受の保持器を使用しての高速限界試験結果を以下に示す。
・高速限界試験結果
軸受仕様：Ｎ型円筒ころ軸受
内径７０ｍｍ, 外径１１０ｍｍ, ころ径９ｍｍ, ころ長さ９ｍｍ
本発明外輪案内保持器 材質ＰＥＥＫ（射出成形品）
従来外輪案内保持器 材質ＰＥＥＫ（切削加工品）
従来ころ案内保持器 材質ポリアミド６６
試験条件
組込時ラジアル内部隙間 ０μｍ
潤滑 オイルエア潤滑
回転数 軸受が回転不能となるまで回転
【００４２】
従来のころ案内保持器では、回転数１８０００ｍｉｎ-1に上げたところ、保持器が破断してしまった。保持器自身の強度（断面形状、材質）が弱く、遠心力による振れ回りと径方向変形量により、ポケット部でころの運動を阻害してしまい、保持器に過大な荷重が負荷して保持器が破断したものである。
一方、本発明の外輪案内保持器は、温度上昇も従来のころ案内保持器より低く、限界回転数も飛躍的に延び、回転数３１０００ｍｉｎ-1を達成し、切削加工品の保持器と略同等の性能を保持しており、本形状が有効であることが確認できた。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の円筒ころ軸受によれば、金型の合わせ部が非案内部に位置するので、この金型によって成形された保持器はパーティングラインによる回転不良を起こすことがない。また、ゲートが均等に設けられるため、保持器の形状が真円に形成できる。
更に、本発明の円筒ころ軸受によれば、ウエルド部が柱部に位置するため、保持器全体の強度が確保できる。
したがって、上記保持器が組み付けられた円筒ころ軸受を使用することで、安価な保持器でスムーズな高速回転が可能で、且つ温度上昇も低い工作機械等を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の円筒ころ軸受の保持器が適用される円筒ころ軸受の断面図である。
【図２】図１における保持器の部分斜視図である。
【図３】図２における保持器を成形するための金型の一例を示す軸芯に対して垂直方向の断面図である。
【図４】図３における保持器を成形するための金型の軸芯方向の断面図である。
【図５】図２における保持器の部分平面図である。
【図６】図２における保持器を成形するための金型の別の例を示す軸芯に対して垂直方向の断面図である。
【図７】図６における保持器を成形するための金型の軸芯方向の断面図である。
【図８】本発明の円筒ころ軸受の他の実施形態を示す断面図である。
【図９】図８における保持器を成形するための金型の軸芯方向の断面図である。
【図１０】図８における保持器の部分平面図である。
【図１１】本発明の円筒ころ軸受の保持器を成形するための他の実施形態を示す金型の軸芯方向の断面図である。
【図１２】図１１における保持器の部分平面図である。
【図１３】保持器成形後の真円度形状を１０点ゲートと５点ゲートとで比較した説明図である。
【図１４】従来のラジアルドロー方式の成形型を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 外輪
２ 内輪
２ａ つば
３ ころ
１０ 保持器
１１ 環状部
１２ 柱部
１３ ポケット
１４ 環状凸部
２０ 金型
２１，２２ 金型部分
２３ スライドコア
２４，２５ キャビティ
２６ ゲート
３０ 保持器
３１，３２ 環状部
３３ 柱部
３４ ポケット
３５ 環状凸部
４０ 金型
４１，４２，４３ 金型部分
４４ スライドコア
４５，４６，４７ キャビティ
５０ 金型
５１ 金型部分
５２ スライドコア
５３ 金型部分
５４，５５，５６ キャビティ
Ｌ１〜Ｌ７ パーティングライン
Claims (8)
- 一対の環状部とそれらの環状部に差し渡された柱部とによって円筒ころを収容するポケットが画成され、前記一対の環状部のうちの少なくとも一方の環状部の外周面に外方へ突出する環状凸部が形成され、その環状凸部の外周面を外輪の内周面に当接させて介装される保持器を備えた円筒ころ軸受において、
前記保持器が、金型の合わせ部を前記保持器上の非案内部に位置させて且つ前記保持器案内部である前記環状部の前記環状凸部にパーティングラインが発生することなく射出成形することで形成されることを特徴とする円筒ころ軸受。 - 前記保持器を射出成形する金型は、前記保持器の内周面を形成する金型部分と、前記環状部を形成する一対の金型部分と、前記ポケットおよび前記柱部を形成するスライドコアとによって構成され、前記保持器のポケットを形成する前記スライドコアの合わせ部が、前記柱部に位置させて射出成形することで形成されることを特徴とする請求項１に記載の円筒ころ軸受。
- 前記保持器の内周面を形成する前記金型部分と、前記環状部を形成する前記一対の金型部分と、前記ポケットおよび前記柱部を形成する前記スライドコアとによって形成される前記柱部を成形するキャビティおよび前記環状部と前記環状凸部を成形するキャビティに開口するゲートが、前記保持器の内周面を形成する前記金型部分に設けられて射出成形することで形成されることを特徴とする請求項１，２に記載の円筒ころ軸受。
- 前記柱部に射出成形時のウエルド部が位置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の円筒ころ軸受。
- 前記保持器の射出成形時のゲート数が、前記ポケット数と同数であることを特徴とする請求項３，４に記載の円筒ころ軸受。
- 前記保持器の前記ポケット数が偶数個に設定され、射出成形時のゲート数が前記ポケット数の１／２であることを特徴とする請求項３，４のいずれかに記載の円筒ころ軸受。
- 前記保持器が、射出成形後にバレル処理を施されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の円筒ころ軸受。
- 前記請求項１〜７のいずれかに記載の円筒ころ軸受が、工作機械の主軸を支持することを特徴とする円筒ころ軸受。
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