JP3701107B2

JP3701107B2 - Manufacturing method of bearing

Info

Publication number: JP3701107B2
Application number: JP21913097A
Authority: JP
Inventors: 剛柳瀬; 近藤　　誠
Original assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Priority date: 1997-07-30
Filing date: 1997-07-30
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2017-07-30
Also published as: JPH1142514A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒状のハウジングの内部に複数の軸受本体が圧入により組み込まれてなる軸受の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種モータ用の軸受として、スリーブ状のハウジングの内部に、２つあるいはそれ以上の数の軸受本体が、圧入により組み込まれたものが用いられている。例えば、ハウジングの内部の両端に、軸受本体が互いに離れた状態で１つずつ組み込まれた構造のものなどがある。このような軸受は、複数の軸受本体が実質的に回転軸を支持することから、それら軸受本体における軸受孔の同軸度に高い精度が要求されてくる。その理由としては、同軸度が低いと、片当たりによる偏摩耗や、それに伴う摩擦抵抗の増大を招き、特にモータ用としての軸受性能が劣ってしまうからである。その同軸度を高めるために、従来では、リーマ加工等による補正加工を施していた。ところが、例えば軸受本体が焼結金属である場合、リーマ加工を行うと内周面の気孔分布状態が悪化し、焼結金属の特性を損失させる可能性があった。また、補正加工を施すこと自体が工程および装置の増大を招くので、好ましいものではなかった。したがって、軸受本体をハウジングの内部に圧入した時点で高精度な同軸度が得られれば最も望ましく、そのために次のような製造方法が採用されている。
【０００３】
すなわち、軸受本体の軸受孔に対して摺動可能に挿入され得るガイドピンをハウジングの内部に挿入し、ハウジングの両側において軸受本体の軸受孔にガイドピンを挿入し、次いで、各軸受本体をガイドピンに沿ってハウジング内に圧入する。この後、ガイドピンを抜き取る。この方法によれば、予め各軸受本体の軸受孔がガイドピンによって同軸的に定められ、ガイドピンを抜き取った後にもその状態が保持されることにより、上記のような補正加工を必要としない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハウジングの材質としては、金属および樹脂があげられる。樹脂製のハウジングは、通常射出成形で製造されるので、加工を要する金属製のものより低価格で得られるものの、寸法精度が金属製のハウジングよりも劣るといった不利な面があった。このため、軸受本体が圧入されることにより減じられる内側の肉部すなわち圧入代が不均一になることがある。このようなハウジングに対して上記方法を適用した場合、ガイドピンを抜き取った後に、樹脂が弾性復帰して軸受本体が径方向に偏って移動してしまい、その結果として高精度な同軸度が損なわれるといった問題が生じていた。この問題に対しては、圧入代を、不均一の度合いを無視できる程度に大きく設定するといった打開策が考えられるが、その場合には、強度的に金属より劣る樹脂製のハウジングに割れが生じるおそれがあり、実現が困難である。
したがって、本発明は、複数の軸受本体の同軸度が、ハウジングの寸法精度に影響されることなく高精度で得ることのできる軸受の製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、筒状のハウジングの内部に、複数の軸受本体が、それぞれの軸受孔が互いに同軸的となる状態で圧入されてなる軸受の製造方法であって、ハウジングを、軸受本体よりも融点が低い材質で製造し、このハウジングの内部に、軸受本体の軸受孔に摺動可能に挿入され得るガイドピンを挿入するとともに、各軸受本体の軸受孔にガイドピンを挿入することにより、このガイドピンで各軸受本体を支持し、次いで、各軸受本体の少なくとも一方にパンチに当接させた超音波を発生するホーンにより高周波振動を与えながら、各軸受本体を前記ガイドピンに沿ってハウジングの内部に圧入することにより、ハウジングの内面を溶融してハウジングへの弾性応力の残存を抑制することを特徴としている。
上記製造方法によれば、軸受本体をハウジングに圧入する際、高周波振動により両者の間に摩擦熱が発生する。その摩擦熱により、融点が低い方つまりハウジングの軸受本体に接する内周面が溶融する。すなわち、軸受本体はハウジングの内周面を溶融しながら圧入されていき、圧入後はハウジングに対し溶着されることになる。この後、ガイドピンを抜き取って軸受を得る。
複数の軸受本体は、ガイドピンに沿ってハウジング内に圧入されるので、圧入された時点で同軸度が高い。軸受本体がハウジングに溶着した後、ガイドピンを抜き取っても、軸受本体の周囲のハウジング内周面は溶融した後なので弾性応力の残存度が小さく、その弾性応力による軸受本体の移動が抑えられる。その結果複数の軸受本体の軸受孔においては、ガイドピンが挿入された状態のままの高い同軸度が保持される。
【０００６】
例えば、前記軸受本体を青銅系軸受材料等からなる金属製とし、前記ハウジングを樹脂製とすれば、このハウジングを軸受本体よりも融点の低いものとすることができる。また、樹脂でハウジングを製造するとその寸法精度がばらつく傾向にあって軸受本体の圧入代が大きくなる場合があるが、たとえ圧入代が大きくなろうとも、圧入によって溶融するから弾性応力の残存度は小さい。したがって、同軸度は保持されるとともに、軸受本体の圧入に伴うハウジングの割れが防がれる。また、前記軸受本体の外周面に、ローレット、段、溝等の凹凸加工を施しておくと、ハウジング内周面との接触面積増大に伴う摩擦力の増大や機械的固着が図られ、ハウジングとの結合力が高まる。
【０００７】
また、高周波の周波数は、軸受本体と接するハウジング内周面が摩擦熱により溶融するのであれば数１００ＫＨｚ程度であってもよい。本発明者等の検討によれば、例えばハウジングが樹脂の場合、高周波の周波数は１ＫＨｚ以上であると効果的であり、超音波域である１．４ＫＨｚ以上であればさらに効果的であることが判明している。周波数は２０ＫＨｚあれば充分であり、２０ＫＨｚを超えてもそれ以上の効果の向上は望めない。よって、高周波は、周波数が１〜２０ＫＨｚであることが望ましく、超音波であればさらに好適である。
高周波を周波数が２０ＫＨｚの超音波により得る場合には、２００００回／秒の振動を軸受本体もしくはハウジングに与えることが可能であり、しかも、振幅も０．１ｍｍ以下にすることができる。したがって、０．１秒間に２０００回もの振動を軸受本体もしくはハウジングに与えることができるので、極めて短時間で軸受本体のハウジング内への圧入およびハウジングへの溶着が完了する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１は、一実施形態に係る軸受の製造方法を実施し得るに好適な金型装置を示しており、この金型装置によって、図２に示す軸受１が製造される。この軸受１は、スリーブ状のハウジング２の中心に形成された圧入孔２ａの両端に、内外の周面が平滑なリング状の軸受本体３が圧入されてなるものである。各軸受本体３は、例えば青銅系軸受材料により同一寸法に成形されており、これら軸受本体３の軸受孔３ａに挿入される回転軸４を、回転自在に支持する。ハウジング２の圧入孔２ａの径は軸受本体３の外径よりも僅かに小さく、その差が軸受本体３の圧入代として設定されている。
【０００９】
図１に示した金型装置は、上パンチ１０と、この上パンチ１０の下方に配設された下パンチ１１と、これら上下のパンチ１０，１１に挿入される丸棒状のガイドピン１２と、上下のパンチ１０，１１に当接させられる上下のホーン１３，１４とを備えている。ガイドピン１２の径は、軸受本体３の軸受孔３ａに摺動的に挿入され得る寸法に設定されている。したがって、ガイドピン１２を軸受本体３の軸受孔３ａに挿入すると、軸受本体３は、径方向にぶれることなく、かつガイドピン１２に沿って摺動可能に支持されるようになっている。また、上下のパンチ１０，１１の中心には、ガイドピン１２が挿入されるピン挿入孔１０ａ，１１ａが、それぞれ互いに同軸的に形成されている。これらピン挿入孔１０ａ，１１ａの径は、軸受本体３の軸受孔３ａと同一の径に設定されている。これにより、ピン挿入孔１０ａ，１１ａにガイドピン１２が挿入された状態では、双方が径方向にぶれることなく軸方向に沿って相対的に摺動するようになっている。上下のホーン１３，１４は、それぞれ上下のパンチ１０，１１に所定周波数の超音波振動を与えるものである。
【００１０】
次に、上記金型装置により図２に示した軸受１を製造する方法を説明する。
まず、下パンチ１１の下方からピン挿入孔１１ａにガイドピン１２を挿入し、ガイドピン１２の上端部がピン挿入孔１１ａから上方に突出したら、その上端部を下側の軸受本体３の軸受孔３ａに挿入する。次に、上下のパンチ１０，１１の間にハウジング２を配置し、ガイドピン１２にはめ込んだ軸受本体３をほぼその位置に保持しながら、ガイドピン１２を押し上げてハウジング２の圧入孔２ａに挿入していく。圧入孔２ａからガイドピン１２の上端部が突出したら、その上端部を上側の軸受本体３の軸受孔３ａに挿入し、さらにガイドピン１２を押し上げて上パンチ１０のピン挿入孔１０ａに挿入する。この後、上下のホーン１３，１４を上下のパンチ１０，１１にそれぞれ当接させる。また、図示せぬダイス等により、ハウジング２を、その圧入孔２ａがガイドピン１２と同軸的になるよう配置する。
【００１１】
以上のようにして金型装置にハウジング２および２つの軸受本体３をセットしたら、作動させた上下のホーン１３，１４を上下のパンチ１０，１１にそれぞれ当接させながら、上下のパンチ１０，１１をハウジング２方向に移動させて、上下の軸受本体３をハウジング２の圧入孔２ａに圧入する。この圧入工程において、各ホーン１３，１４から発する超音波振動は、上下のパンチ１０，１１から各軸受本体３に伝わり、さらに、軸受本体３からハウジング２に伝わる。すると、軸受本体３の外周面とハウジング２の内周面との間に摩擦が生じ、その摩擦熱によって軸受本体３よりも融点が低いハウジング２の内周面が溶融する。つまり、軸受本体３はハウジング２の内周面を溶融しながら、かつ自身は溶融することなく圧入孔２ａに圧入されていく。上下のパンチ１０，１１がハウジング２の端面にそれぞれ当接した時点で上下の軸受本体３の圧入が完了し、この後、ホーン１３，１４の作動を停止する。続いて、溶融したハウジング２の内周面が軸受本体３の外周面に溶着する時間をおいた後、上下のパンチ１０，１１を開き、ガイドピン１２を上下の軸受本体３から抜き取って、図２に示す軸受１を得る。
【００１２】
上記製造方法によれば、各軸受本体３は、軸受孔３ａに挿入されたガイドピン１２に沿ってハウジング２の圧入孔２ａに圧入されるので、まず、圧入された時点における軸受孔３ａの同軸度が高い。そして、ハウジング２の内周面は、軸受本体３が圧入される際に超音波振動によって溶融し、その後軸受本体３の外周面に溶着する。つまり、軸受本体３はハウジング２に超音波溶着される。このため、ハウジング２の内周面に残存する弾性応力は小さくなっている。したがって、たとえハウジング２の圧入孔２ａの寸法精度が劣っていて圧入代が不均一であったとしても、ガイドピン１２を上下の軸受本体３から抜き取った後にハウジング２の弾性復帰により軸受本体３が径方向に偏って移動することがない。その結果、各軸受本体３の軸受孔３ａは、ガイドピン１２が挿入された状態のままの高い同軸度が保持される。
【００１３】
なお、上記一実施形態では、各軸受本体３を、上下のホーン１３，１４により超音波振動を与えながら同時にハウジング２内に圧入しているが、圧入は同時でなく順番に行ってもよい。また、上記のように圧入を同時に行う場合、一方の軸受本体３のみに超音波振動を与えながらでもよい。さらに、一方の軸受本体３を超音波振動を与えず通常のようにハウジング２内に圧入し、この後、他方の軸受本体３を、超音波振動を与えながらハウジング２内に圧入してもよい。いずれの場合も、結果として双方の軸受本体３に超音波振動が伝わり、これら軸受本体３はハウジング２に超音波溶着される。
【００１４】
図３および図４は、軸受本体の変形例を示している。上記一実施形態の軸受本体３においては、その外周面が平滑であったが、図３に示す軸受本体３Ａの外周面には、軸方向に沿った複数の溝５によってローレット６が形成されている。これによってハウジング２の内周面との溶着面積が広くなり、抜け止め作用が発揮される。また、図４に示す軸受本体３Ｂの外周面には、軸方向の中央部に周溝７が形成されている。この周溝７には、軸受本体３Ｂがハウジング２内に圧入される際に溶融した樹脂が流入し、軸受本体３Ｂはハウジング２に対して機械的にも固着する。周溝７はハウジング２からの抜け方向に直交しているから、周溝７内に流入して固化した樹脂により抜け止め作用が大幅に向上し、ハウジング２に対する結合力が高くなる。
このように、軸受本体のローレットや周溝、あるいは段等の凹凸加工を外周面に施すことにより、軸受本体がハウジング２から抜けにくくなり、結合力の向上が図られる。
【００１５】
【実施例】
次に、上記一実施形態に基づいて軸受を製造した具体的な実施例１，２について説明する。
［実施例１］
圧入孔の真円度が５０μｍの樹脂製ハウジング内に、内径５ｍｍφ、外径１０ｍｍφ、軸長６ｍｍの２つの軸受本体を、上下のパンチに超音波振動を与えながら図１に示した方法で圧入し、試料１を作製した。また、圧入孔の真円度が１００μｍの樹脂製ハウジングに、同様の軸受本体を、超音波振動を与えながら圧入して試料２を作製した。ハウジングの材質は、ポリカーボネートにガラス強化繊維を３０％混合させた樹脂とした。ハウジングの圧入孔の圧入代は、内径の最小値を基準に２０μｍに設定した。したがって、試料１のハウジングの圧入代は２０〜７０μｍ、試料２の圧入代は２０〜１２０μｍの範囲にある。また、軸受本体は青銅系軸受材料により製造されたものを使用した。これら軸受本体をハウジング内に圧入する際の上下のパンチに与える超音波振動は、周波数２０ｋＨｚ、振幅２０μｍ、振動方向は軸方向、振動時間を０．１秒とした。
また、ハウジングや軸受本体の寸法および用いた金型装置を同一とし、超音波振動を与えずに軸受本体をハウジング内に圧入して試料３、試料４を作製し、これらを比較例とした。
上記試料１〜試料４に対し、上下の軸受本体の内径と、上下の軸受本体による貫通寸法を測定し、これらの寸法差を同軸度として評価した結果を、表１に示す。
【００１６】
【表１】

【００１７】
表１でわかるように、超音波振動を与えながら軸受本体をハウジング内に圧入して得た試料１と試料２においては、ともに同軸度が２μｍという小さい値を示した。特に試料２の場合、ハウジングの真円度が１００μｍで試料１のハウジングの２倍であり、圧入代もそれだけ大きいにもかかわらず、試料１と同一の同軸度を示した。
一方、超音波振動を与えない試料３と試料４のうち、試料３の同軸度は４〜５μｍと実施例より２倍以上の値を示した。また、試料４はハウジングに割れが発生したので未測定とした。これは、ハウジングの圧入代が大きく軸受本体の圧入時にハウジングに過大な負荷がかかったものと想定される。
以上により、超音波振動を与えながら、ガイドピンに沿って軸受本体をハウジング内に圧入させることにより、ハウジングの圧入孔に寸法誤差があっても、良好な同軸度を得ることができた。
【００１８】
［実施例２］
次に、軸受本体の外周面の形状とハウジングに対する結合力の関係を評価した実施例２について説明する。
外周面の種類は、上記一実施形態のような平滑面の他に、図３に示したローレットが形成されたものと、図４に示した周溝が形成されたものの３種類とした。これら軸受本体を、超音波振動を与えながらと与えない場合の２条件でハウジングに圧入して試料を作製した。そして、これら試料の軸受本体をハウジングから抜去し、そのときに要した抜去力を表２に示す。なお、ハウジングの真円度は５０μｍである。
【００１９】
【表２】

【００２０】
表２によると、まず外周面が平滑な場合、超音波振動有りの方が結合力が低いことがわかる。これは、超音波振動によって溶融するハウジングの内周面が軸受本体に接して倣うので、ハウジングから軸受本体に作用する弾性応力が超音波振動無しの場合よりも小さいからと考えられる。結合力の面からのみ評価すれば超音波振動無しで圧入した方がよいが、その場合は上記実施例１で明らかなように同軸度が劣ってしまう。
外周面がローレットで超音波振動有りの場合、溶融した樹脂が溝に流入して接触面積が増大するに伴い摩擦力が増大していると考えられる。このため、凹凸の延びる方向が抜け方向であるものの、弾性応力により結合する超音波振動無しの場合と比べても、結合力があまり低下していない。
外周面が周溝で超音波振動有りの場合、抜け方向に直交する周溝に溶融した樹脂が流入することにより、軸受本体は機械的にもハウジングに固着していると考えられる。このため、超音波振動無しの場合よりも結合力が高くなっている。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、高周波振動を与えながら複数の軸受本体をガイドピンに沿ってハウジング内に圧入するので、軸受本体周囲のハウジング内周面が摩擦熱により溶融されて弾性応力の残存度が小さくなり、その結果、ガイドピンを抜き取った後でも軸受本体の移動が抑えられ、高い同軸度が保持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る軸受の製造方法を実施し得るに好適な金型装置を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る軸受の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る軸受の一変形例を示す斜視図である。
【図４】軸受の他の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…軸受、２…ハウジング、３…軸受本体、３ａ…軸受孔、６…ローレット、
７…周溝、１２…ガイドピン。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a bearing in which a plurality of bearing bodies are assembled by press-fitting inside a cylindrical housing.
[0002]
[Prior art]
As a bearing for various motors, one in which two or more bearing bodies are incorporated by press-fitting inside a sleeve-shaped housing is used. For example, there is a structure in which bearing bodies are incorporated one by one at both ends inside the housing in a state of being separated from each other. In such a bearing, since a plurality of bearing bodies substantially support the rotating shaft, high accuracy is required for the coaxiality of the bearing holes in these bearing bodies. The reason for this is that if the coaxiality is low, uneven wear due to contact and an increase in the frictional resistance associated therewith are caused, and in particular, the bearing performance for a motor is inferior. In order to increase the coaxiality, correction processing such as reamer processing has been conventionally performed. However, for example, when the bearing body is made of sintered metal, the pore distribution state on the inner peripheral surface is deteriorated when reaming is performed, and the characteristics of the sintered metal may be lost. Further, the correction processing itself is not preferable because it increases the number of processes and apparatuses. Accordingly, it is most desirable if a highly accurate coaxiality can be obtained when the bearing body is press-fitted into the housing, and the following manufacturing method is employed for this purpose.
[0003]
That is, guide pins that can be slidably inserted into the bearing holes of the bearing body are inserted into the housing, the guide pins are inserted into the bearing holes of the bearing body on both sides of the housing, and then each bearing body is guided. Press fit into the housing along the pins. After this, the guide pin is removed. According to this method, since the bearing hole of each bearing body is coaxially defined in advance by the guide pin and the state is maintained even after the guide pin is removed, the above correction process is not required.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, examples of the material of the housing include metals and resins. Resin housings are usually manufactured by injection molding, so that they can be obtained at a lower price than metal products that require processing, but have the disadvantage that the dimensional accuracy is inferior to metal housings. For this reason, the inner flesh portion, that is, the press-fitting allowance, which is reduced by the press-fitting of the bearing body, may become uneven. When the above method is applied to such a housing, after the guide pin is pulled out, the resin is elastically restored and the bearing main body is displaced in the radial direction, and as a result, high-precision coaxiality is impaired. There was a problem such as. To solve this problem, it is conceivable to set the press-fitting allowance so large that the degree of non-uniformity can be ignored. In this case, however, cracks occur in the resin housing which is inferior to metal in strength. There is a fear and it is difficult to realize.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a bearing manufacturing method in which the coaxiality of a plurality of bearing bodies can be obtained with high accuracy without being affected by the dimensional accuracy of the housing.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a method of manufacturing a bearing in which a plurality of bearing bodies are press-fitted into a cylindrical housing in a state in which the respective bearing holes are coaxial with each other, and the housing has a melting point higher than that of the bearing body. This guide is manufactured by inserting a guide pin that can be slidably inserted into the bearing hole of the bearing body, and inserting the guide pin into the bearing hole of each bearing body. Each bearing body is supported by a pin, and then each bearing body is placed along the guide pin with the inside of the housing while applying high frequency vibration by a horn that generates ultrasonic waves in contact with the punch on at least one of the bearing bodies. By press-fitting into the housing, the inner surface of the housing is melted to suppress the remaining elastic stress in the housing.
According to the manufacturing method, when the bearing body is press-fitted into the housing, frictional heat is generated between the two due to high-frequency vibration. The frictional heat melts the lower melting point, that is, the inner peripheral surface in contact with the bearing main body of the housing. That is, the bearing body is press-fitted while melting the inner peripheral surface of the housing, and is welded to the housing after the press-fitting. Thereafter, the guide pin is removed to obtain a bearing.
Since the plurality of bearing bodies are press-fitted into the housing along the guide pins, the degree of coaxiality is high when they are press-fitted. Even if the guide pin is pulled out after the bearing body is welded to the housing, since the housing inner peripheral surface around the bearing body is melted, the residual degree of elastic stress is small, and the movement of the bearing body due to the elastic stress is suppressed. As a result, in the bearing holes of the plurality of bearing bodies, a high degree of coaxiality with the guide pin inserted is maintained.
[0006]
For example, if the bearing body is made of a metal made of a bronze bearing material or the like and the housing is made of resin, the housing can have a lower melting point than the bearing body. In addition, if the housing is made of resin, its dimensional accuracy tends to vary, and the press-fitting allowance of the bearing body may increase, but even if the press-fitting allowance increases, it melts by press-fitting, so the residual degree of elastic stress is small. Therefore, the coaxiality is maintained, and the housing is prevented from cracking due to the press-fitting of the bearing body. Further, if the outer peripheral surface of the bearing body is subjected to uneven processing such as knurls, steps, grooves, etc., an increase in frictional force and mechanical fixation accompanying an increase in the contact area with the inner peripheral surface of the housing is achieved, and the housing and The bond strength of increases.
[0007]
Further, the frequency of the high frequency may be about several hundred KHz as long as the inner peripheral surface of the housing in contact with the bearing body is melted by frictional heat. According to the study by the present inventors, for example, when the housing is resin, it is effective that the frequency of the high frequency is 1 KHz or more, and it is more effective if the frequency is 1.4 KHz or more which is an ultrasonic range. It turns out. A frequency of 20 KHz is sufficient, and even if the frequency exceeds 20 KHz, no further improvement in effect can be expected. Therefore, the high frequency is desirably 1 to 20 KHz, and more preferably ultrasonic.
When high frequency is obtained by ultrasonic waves having a frequency of 20 KHz, vibrations of 20000 times / second can be applied to the bearing body or the housing, and the amplitude can also be reduced to 0.1 mm or less. Therefore, 2000 times of vibration can be applied to the bearing body or the housing for 0.1 second, so that the press-fitting of the bearing body into the housing and the welding to the housing are completed in a very short time.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a mold apparatus suitable for carrying out a bearing manufacturing method according to an embodiment, and the bearing 1 shown in FIG. 2 is manufactured by this mold apparatus. This bearing 1 is formed by press-fitting a ring-shaped bearing body 3 having smooth inner and outer peripheral surfaces at both ends of a press-fitting hole 2 a formed at the center of a sleeve-like housing 2. Each bearing body 3 is formed into the same size by, for example, a bronze bearing material, and rotatably supports the rotating shaft 4 inserted into the bearing hole 3 a of these bearing bodies 3. The diameter of the press-fitting hole 2 a of the housing 2 is slightly smaller than the outer diameter of the bearing body 3, and the difference is set as a press-fitting allowance for the bearing body 3.
[0009]
The mold apparatus shown in FIG. 1 includes an upper punch 10, a lower punch 11 disposed below the upper punch 10, round bar-shaped guide pins 12 inserted into the upper and lower punches 10 and 11, Upper and

lower horns

13 and 14 that are brought into contact with the upper and lower punches 10 and 11 are provided. The diameter of the guide pin 12 is set to a dimension that can be slidably inserted into the bearing hole 3 a of the bearing body 3. Therefore, when the guide pin 12 is inserted into the bearing hole 3 a of the bearing body 3, the bearing body 3 is supported so as to be slidable along the guide pin 12 without shaking in the radial direction. In addition, pin insertion holes 10a and 11a into which guide pins 12 are inserted are coaxially formed at the centers of the upper and lower punches 10 and 11, respectively. The diameters of these pin insertion holes 10 a and 11 a are set to the same diameter as the bearing hole 3 a of the bearing body 3. Thereby, in the state in which the guide pin 12 is inserted into the pin insertion holes 10a and 11a, both slide relative to each other along the axial direction without shaking in the radial direction. The upper and

lower horns

13 and 14 give ultrasonic vibration of a predetermined frequency to the upper and lower punches 10 and 11, respectively.
[0010]
Next, a method for manufacturing the bearing 1 shown in FIG.
First, when the guide pin 12 is inserted into the pin insertion hole 11a from below the lower punch 11, and the upper end portion of the guide pin 12 protrudes upward from the pin insertion hole 11a, the upper end portion is used as the bearing hole of the lower bearing body 3. Insert in 3a. Next, the housing 2 is disposed between the upper and lower punches 10 and 11, and the guide pin 12 is pushed up and inserted into the press-fitting hole 2a of the housing 2 while the bearing body 3 fitted into the guide pin 12 is substantially held at that position. I will do it. When the upper end portion of the guide pin 12 protrudes from the press-fitting hole 2a, the upper end portion is inserted into the bearing hole 3a of the upper bearing body 3, and the guide pin 12 is further pushed up and inserted into the pin insertion hole 10a of the upper punch 10. Thereafter, the upper and

lower horns

13 and 14 are brought into contact with the upper and lower punches 10 and 11, respectively. Further, the housing 2 is arranged by a die (not shown) so that the press-fitting hole 2 a is coaxial with the guide pin 12.
[0011]
When the housing 2 and the two bearing bodies 3 are set in the mold apparatus as described above, the upper and lower punches 10 and 11 are brought into contact with the upper and lower punches 10 and 11 respectively. Is moved in the housing 2 direction, and the upper and lower bearing bodies 3 are press-fitted into the press-fitting holes 2 a of the housing 2. In this press-fitting process, ultrasonic vibrations emitted from the

horns

13 and 14 are transmitted from the upper and lower punches 10 and 11 to each bearing body 3 and further from the bearing body 3 to the housing 2. Then, friction is generated between the outer peripheral surface of the bearing body 3 and the inner peripheral surface of the housing 2, and the inner peripheral surface of the housing 2 having a melting point lower than that of the bearing body 3 is melted by the frictional heat. That is, the bearing body 3 is press-fitted into the press-fitting hole 2a while melting the inner peripheral surface of the housing 2 and without melting itself. When the upper and lower punches 10 and 11 come into contact with the end surfaces of the housing 2, the press-fitting of the upper and lower bearing bodies 3 is completed, and thereafter the operation of the

horns

13 and 14 is stopped. Subsequently, after allowing time for the inner peripheral surface of the melted housing 2 to be welded to the outer peripheral surface of the bearing body 3, the upper and lower punches 10 and 11 are opened, and the guide pins 12 are removed from the upper and lower bearing bodies 3, The bearing 1 shown in 2 is obtained.
[0012]
According to the above manufacturing method, each bearing body 3 is press-fitted into the press-fitting hole 2a of the housing 2 along the guide pin 12 inserted into the bearing hole 3a. High degree. The inner peripheral surface of the housing 2 is melted by ultrasonic vibration when the bearing main body 3 is press-fitted and then welded to the outer peripheral surface of the bearing main body 3. That is, the bearing body 3 is ultrasonically welded to the housing 2. For this reason, the elastic stress remaining on the inner peripheral surface of the housing 2 is small. Therefore, even if the dimensional accuracy of the press-fitting hole 2a of the housing 2 is inferior and the press-fitting allowance is non-uniform, the bearing body 3 is restored by elastic recovery of the housing 2 after the guide pin 12 is removed from the upper and lower bearing bodies 3. It does not move in the radial direction. As a result, the bearing hole 3a of each bearing body 3 maintains a high degree of coaxiality with the guide pin 12 inserted.
[0013]
In the above-described embodiment, the bearing bodies 3 are press-fitted into the housing 2 at the same time while applying ultrasonic vibration by the upper and

lower horns

13 and 14, but the press-fitting may be performed sequentially instead of simultaneously. Further, when the press-fitting is performed simultaneously as described above, ultrasonic vibration may be applied only to one bearing body 3. Furthermore, one bearing body 3 may be press-fitted into the housing 2 as usual without applying ultrasonic vibration, and then the other bearing body 3 may be pressed into the housing 2 while applying ultrasonic vibration. . In either case, as a result, ultrasonic vibrations are transmitted to both bearing bodies 3, and these bearing bodies 3 are ultrasonically welded to the housing 2.
[0014]
3 and 4 show a modification of the bearing body. In the bearing main body 3 of the above-described embodiment, the outer peripheral surface is smooth, but the outer peripheral surface of the bearing main body 3A shown in FIG. 3 is formed with knurls 6 by a plurality of grooves 5 along the axial direction. Yes. As a result, the welding area with the inner peripheral surface of the housing 2 is widened, and a retaining action is exhibited. Moreover, the circumferential groove 7 is formed in the axial center part in the outer peripheral surface of the bearing main body 3B shown in FIG. The resin melted when the bearing body 3B is press-fitted into the housing 2 flows into the circumferential groove 7, and the bearing body 3B is also mechanically fixed to the housing 2. Since the circumferential groove 7 is orthogonal to the direction of removal from the housing 2, the resin that has flowed into the circumferential groove 7 and solidified has a significantly improved anti-detachment action, and the coupling force to the housing 2 is increased.
As described above, the bearing body is less likely to be removed from the housing 2 by performing uneven processing such as knurls, circumferential grooves, or steps of the bearing body on the outer peripheral surface, thereby improving the coupling force.
[0015]
【Example】
Next, specific Examples 1 and 2 in which a bearing is manufactured based on the above-described embodiment will be described.
[Example 1]
The two bearing bodies with an inner diameter of 5 mmφ, an outer diameter of 10 mmφ, and an axial length of 6 mm are press-fitted by the method shown in FIG. Sample 1 was prepared. Further, a sample 2 was prepared by press-fitting a similar bearing body into a resin housing having a roundness of the press-fitting hole of 100 μm while applying ultrasonic vibration. The housing was made of a resin in which 30% glass reinforcing fiber was mixed with polycarbonate. The press-fitting allowance of the press-fitting hole of the housing was set to 20 μm based on the minimum value of the inner diameter. Therefore, the press-fitting allowance of the housing of Sample 1 is in the range of 20 to 70 μm, and the press-fitting allowance of Sample 2 is in the range of 20 to 120 μm. The bearing body was made of a bronze bearing material. The ultrasonic vibration applied to the upper and lower punches when the bearing body is press-fitted into the housing has a frequency of 20 kHz, an amplitude of 20 μm, a vibration direction of an axial direction, and a vibration time of 0.1 second.
Also, the dimensions of the housing and the bearing body and the mold apparatus used were the same, and the bearing body was press-fitted into the housing without applying ultrasonic vibration to produce Sample 3 and Sample 4, which were used as comparative examples.
Table 1 shows the results of measuring the inner diameters of the upper and lower bearing bodies and the penetration dimensions of the upper and lower bearing bodies with respect to Sample 1 to Sample 4, and evaluating these dimensional differences as coaxiality.
[0016]
[Table 1]

[0017]
As can be seen from Table 1, Sample 1 and Sample 2 obtained by press-fitting the bearing main body into the housing while applying ultrasonic vibration both showed a small coaxial value of 2 μm. In particular, in the case of sample 2, the roundness of the housing was 100 μm, which was twice that of the housing of sample 1, and the same coaxiality as that of sample 1 was shown despite the large press-fitting allowance.
On the other hand, the coaxiality of the sample 3 among the sample 3 and the sample 4 which does not give ultrasonic vibration was 4 to 5 μm, which is a value more than twice that of the example. Sample 4 was not measured because a crack occurred in the housing. It is assumed that the housing has a large press-fitting allowance and an excessive load is applied to the housing when the bearing body is press-fitted.
As described above, it is possible to obtain good coaxiality even if there is a dimensional error in the press-fitting hole of the housing by press-fitting the bearing body into the housing along the guide pin while applying ultrasonic vibration.
[0018]
[Example 2]
Next, a second embodiment in which the relationship between the shape of the outer peripheral surface of the bearing body and the coupling force to the housing is evaluated will be described.
In addition to the smooth surface as in the above-described embodiment, there are three types of outer peripheral surfaces: those in which the knurls shown in FIG. 3 are formed and those in which the peripheral grooves shown in FIG. 4 are formed. These bearing bodies were press-fitted into the housing under two conditions, with and without applying ultrasonic vibration, to prepare samples. Then, the bearing bodies of these samples are removed from the housing, and the removal force required at that time is shown in Table 2. The roundness of the housing is 50 μm.
[0019]
[Table 2]

[0020]
According to Table 2, it can be seen that when the outer peripheral surface is smooth, the coupling force is lower when ultrasonic vibration is present. This is presumably because the inner peripheral surface of the housing melted by ultrasonic vibration follows the bearing main body and follows, so that the elastic stress acting on the bearing main body from the housing is smaller than that without ultrasonic vibration. If it is evaluated only from the viewpoint of the bonding force, it is better to press-fit without ultrasonic vibration. In this case, however, the coaxiality is inferior as apparent from the first embodiment.
When the outer peripheral surface is knurled and there is ultrasonic vibration, it is considered that the friction force increases as the molten resin flows into the groove and the contact area increases. For this reason, although the extending direction of the projections and depressions is the pulling direction, the bonding force is not so much reduced as compared with the case without ultrasonic vibration that couples by elastic stress.
When the outer peripheral surface is a circumferential groove and there is ultrasonic vibration, it is considered that the bearing body is mechanically fixed to the housing due to the flow of molten resin into the circumferential groove orthogonal to the pulling direction. For this reason, the binding force is higher than in the case without ultrasonic vibration.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, the present invention press-fits a plurality of bearing bodies into the housing along the guide pins while applying high-frequency vibration, so that the inner peripheral surface of the housing around the bearing bodies is melted by frictional heat and elastic stress is applied. As a result, the remaining degree is reduced, and as a result, the movement of the bearing body is suppressed even after the guide pin is pulled out, and high coaxiality is maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a mold apparatus suitable for carrying out a bearing manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a bearing according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a modification of the bearing according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing another modified example of the bearing.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Bearing, 2 ... Housing, 3 ... Bearing main body, 3a ... Bearing hole, 6 ... Knurl,
7 ... circumferential groove, 12 ... guide pin.

Claims

A method of manufacturing a bearing in which a plurality of bearing bodies are press-fitted in a state where respective bearing holes are coaxial with each other inside a cylindrical housing,
The housing is made of a material having a lower melting point than the bearing body,
A guide pin that can be slidably inserted into the bearing hole of the bearing body is inserted into the housing, and the guide pin is inserted into the bearing hole of each bearing body. Support,
Next, each bearing body is press-fitted into the housing along the guide pins while applying high-frequency vibrations to at least one of the bearing bodies with a horn that generates ultrasonic waves in contact with the punch . A method for manufacturing a bearing, characterized in that the inner surface is melted to suppress the remaining elastic stress in the housing.

The bearing manufacturing method according to claim 1, wherein the plurality of bearing bodies are simultaneously press-fitted into the housing, and at that time, only one of the bearing bodies is subjected to high-frequency vibration.

2. One of the plurality of bearing main bodies is press-fitted into the housing without applying high-frequency vibration, and then press-fitted into the housing while applying high-frequency vibration to the other bearing main body. The manufacturing method of the bearing as described in 2 ..

And wherein the press-fitted respectively with one end surface of the punch a plurality of bearing body in the housing, wherein each brought into contact with the horn for generating ultrasonic vibration to the other end face of each punch to vibrate the bearing body The manufacturing method of the bearing in any one of Claims 1-3 to do.

The bearing manufacturing method according to claim 1, wherein a circumferential groove perpendicular to the axial direction is formed on an outer periphery of the bearing body.