JP4294914B2 - 樹脂ローラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は樹脂ローラに関する。
【0002】
【従来の技術】
図4、図5、図6の樹脂ローラの縦断面図に示すように、金属製シャフト41を中心軸とし、ローラ本体42をシャフト41の廻りに回転させる回転樹脂ローラは、シャフト41と樹脂製のローラ本体42との間に一対の軸受部材43,43を介在させている。そして、従来の軸受部材43としては、金属製のベアリング44(図4)や、ローラ本体42と同じ材質の樹脂製軸受45(図5)、又は、金属製ブッシュ46にローラ本体42と同じ材質の樹脂製軸受本体部47を外嵌させた金属インサート樹脂製軸受(図6)、が用いられている。
また、ローラ本体42の材質はPPE(ポリフェニレンエーテル)樹脂製とし、安価な樹脂ローラとしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
軸受部材43として、図4に示す金属製のベアリング44を使用した場合、特にローラベアリングとすると、それ自体が高価であり、樹脂ローラを安価に製作することができず、また、ベアリング44に使用されている潤滑油がにじみ出て、樹脂製のローラ本体42に付着し、応力腐食によるクラックが発生してしまうという問題点がある。
また、図5のように、ローラ本体42と同じ材質(PPE)の樹脂製軸受45とした場合、ローラ本体42と樹脂製軸受45とが容易に溶着でき安価に製造できるが、PPEの熱変形温度は約125 ℃と低く、シャフト41との間で摩擦熱が発生した際、軸受部材43が変形するおそれがある。
さらに、図6のように、金属インサート樹脂製軸受とすれば、シャフト41と軸受との間においてローラ本体42が回転すると異音(金属音)が発生するという問題がある。
【0004】
そこで本発明は、安価で、かつ摩擦熱による変形が極めて少なく、高精度な樹脂ローラを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る樹脂ローラは、金属製シャフトと、円筒状のポリフェニレンエーテル樹脂製ローラ本体と、該ローラ本体に溶着され該ローラ本体と共に該シャフトの軸心廻りに回転自在の軸受部材と、を備え、上記軸受部材が、上記シャフトと摺接するポリフェニレンサルファイド樹脂製の摺接内筒部と、上記ローラ本体に溶着される該ローラ本体と同じポリフェニレンエーテル樹脂製の外筒部と、を有し、さらに、上記摺接内筒部が外周面に係止部を有し、上記外筒部が該摺接内筒部の該外周面を被覆するよう射出成形されて該係止部により固定一体化され、しかも、上記係止部は、上記摺接内筒部と上記外筒部との周方向の相互廻り止めを行う第一係止部と、軸方向への相互の抜け止めを行う第二係止部と、を備え、上記射出成形されて、該第一係止部と該第二係止部により、上記摺接内筒部は上記外筒部に固定一体化され、上記軸受部材の上記外筒部の外周面は上記ローラ本体の長手方向中心側へ向かって縮径する段付き円柱形状であり、該外周面は上記軸受部材の軸心に直交方向のリング状当接面を有し、かつ、上記ローラ本体の取付部は、上記ローラ本体の長手方向中心側へ向かって縮径する段付き孔部であり、軸心に直交方向のリング状当接面を有し、さらに、上記軸受部材が上記ローラ本体の端面側から上記取付部に嵌入するとともに上記軸受部材の当接面が上記取付部の当接面に当接して、上記ローラ本体の端面側から超音波溶着にて、同じポリフェニレンエーテル樹脂製の上記両当接面を溶着一体化したものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態に基づき、本発明を詳説する。
【0007】
図1は、本発明の樹脂ローラの実施の一形態を示す縦断面図であり、この樹脂ローラは、金属製等のシャフト1と、円筒状の樹脂製ローラ本体2と、ローラ本体2に溶着されローラ本体2と共にシャフト1の軸心C廻りに回転自在の軸受部材3と、を備えている。そして、軸受部材3は、ローラ本体2の両端部(の内部に)に一対固着されている。
従って、この樹脂ローラは図外の固定部にシャフト1の両端部が支持固定され、ローラ本体2が軸受部材3と共にシャフト1の軸心C廻りに回転するよう構成されている。これにより、ローラ本体2に軸受部材3を固着しているため樹脂ローラの構成を簡素化できる。
【0008】
シャフト1は断面円形の中実乃至中空の軸部材であり、例えばアルミニウム(合金)製やステンレス鋼製の金属としている。
ローラ本体2は両端開口状の筒部材であり、その両端部に軸受部材3,3の外筒部5,5が溶着される取付部7,7を形成している。
ローラ本体2の材質は、安価で加工性が良好な樹脂製とし、本発明においては、ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE)としている。これによりローラとしての性能を低下させることなく製品を安価にすることができる。
【0009】
図2は軸受部材3の縦断面図、図3はその正面図を示しており、図2の二点鎖線はローラ本体2を示している。
軸受部材3は、シャフト1と摺接するポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)製の摺接内筒部4と、ローラ本体2に溶着されるローラ本体2と同じ樹脂製───ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE)───の外筒部5と、を有している。
【0010】
即ち、軸受部材3は摺接内筒部4の摺接面4aにおいてシャフト1と摺動可能に接触しており、摺接内筒部4の厚さは、シャフト1との摩擦熱により外層側のPPE樹脂製の外筒部5に熱変形を生じさせないよう設定した厚さとしている。これは、PPE樹脂の熱変形温度が約 125℃と低いが、PPS樹脂の熱変形温度は約 260℃と耐熱性が優れているため、摩擦熱が高くなっても、外筒部5に熱変形に至るような温度を伝達させない厚さ(ボリューム)で構成されている。
【0011】
そして、PPS樹脂は比較的高価であるため厚くなりすぎず、かつ、上記軸受部材3の耐熱性を損なうことのないよう、この部分の厚さを(薄く)設定してコストダウンを図るよう構成している。
また、軸受部材3(摺接面4a)が樹脂製であるため、金属製のシャフト1に対しても滑らかに摺動し、異音の発生や過度の発熱を抑えることができる。
【0012】
軸受部材3の摺接内筒部4は外周面4bに係止部6を有している。そして、外筒部5が摺接内筒部4の外周面4bを被覆するよう射出成形されて、係止部6により固定一体化されたものである。係止部6は、図2と図3とに示すように、摺接内筒部4と外筒部5との周方向の相互廻り止めを行う第一係止部16と、軸方向への相互の抜け止めを行う第二係止部17と、を有している。
【0013】
第一係止部16は、摺接内筒部4の外周面4b側に形成されたキー形状の凸部で、第二係止部17は、摺接内筒部4の外周面4b側に形成された凹周溝である。または、図示省略するが、これら凸・凹の形状を反対にしたものでもよい。これにより、別途キー部材や止めネジ等の固定部材を用意する必要がなく、摺接内筒部4及び外筒部5に切削・溝形成等の2次加工を施すことなく、これら部分を確実に固定一体化できる。
【0014】
軸受部材3の外筒部5の外周面5bは段付き円柱形状であり、外筒部5は横断面同心円状の小径円筒部8と大径円筒部9と、を形成している。そして、大径円筒部9の小径円筒部8側に軸受部材3の軸心に直交方向のリング状第一当接面10が形成され、小径円筒部8の先端面側に軸受部材3の軸心に直交方向のリング状第二当接面11が形成されている。
【0015】
そして、ローラ本体2の取付部7は、ローラ本体2の長手方向中心側へ向かって2段階に縮径する段付き孔部であり、ローラ本体2の内径より大きい内径の小径孔部12と、小径孔部12の内径より大きくローラ本体2の外径より小さい内径の大径孔部13とを有している。小径孔部12と大径孔部13とは、共に、ローラ本体2の軸心を中心軸とするよう形成され、そして、取付部7の開口端側から第三当接面14と第四当接面15とが形成され、これら当接面14,15は軸心直交方向のリング状当接面となる。
【0016】
そして、軸受部材3の小径円筒部8及び大径円筒部9が、ローラ本体2の小径孔部12及び大径孔部13に嵌入され、軸受部材3の第一当接面10がローラ本体2の第三当接面14に当接し、軸受部材3の第二当接面11がローラ本体2の第四当接面15に当接し、軸受部材3がローラ本体2に嵌合状態となる。従って、軸受部材3がローラ本体2に挿着状態で、軸受部材3とローラ本体2との軸心を容易に一致させることができる。
【0017】
さらに、外筒部5の大径円筒部9は小径円筒部8より肉厚であるため、摺接内筒部4の第一係止部16(凸部)を、この大径円筒部9に対応するよう形成すれば、無理なく第一係止部16を形成できる。
【0018】
次に、この樹脂ローラの製造方法について説明する。まず、図示省略するが、金型を使用し、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂を射出成形して外周面4bに上述のような係止部6を有する摺接内筒部4を形成する。そして、次に、その摺接内筒部4を別の金型の所定位置に内装(インサート)して、摺接内筒部4の外周面4bを被覆するよう樹脂を射出成形して外筒部5を形成し、摺接内筒部4と外筒部5とを一体化して軸受部材3とする。即ち外筒部5は、PPS樹脂と相溶性がないため、自動的に摺接内筒部4の凹凸外周面の形状に沿った内周面を形成し、かつ、外筒部5の外周面5bを所定の段付き形状に形成できる。なお、外筒部5を形成する樹脂は、ローラ本体2と同じ樹脂によるものとし、本発明においてはポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂としている。
【0019】
そして、出来上がった軸受部材3の外筒部5に樹脂製のローラ本体2を溶着させる。本発明においては、上述の外筒部5の第一当接面10とローラ本体2取付部7の第三当接面14とが超音波により溶着される溶着面とし、これらとその近傍部を溶着部としている。これにより、この接合(溶着部)強度は高く、ローラ本体2は滑らかに、かつ、安定して回転することができる。
ローラ本体2の材質は軸受部材3の外筒部5と同じもの(PPE)である。
【0020】
この超音波溶着の作業は、図2に示すようにローラ本体2の端面から───矢印Aの方向から───行うため、ローラ本体2の外周面に影響を与えることがなく、樹脂ローラの仕上がり精度を低下させることがない。
また、本発明のローラ本体2と軸受部材3の外筒部5との固着は、超音波溶着としている。
【0021】
そして、ローラ本体2と一体化された軸受部材3の摺接内筒部4にシャフト1を挿入し、ローラ本体2をシャフト1の軸心C廻りに回転可能に組み立てる。これにより、構成部品を少なくし、さらに、製造工程を減少させて、精度が良く、耐久性・耐熱性のある樹脂ローラを製造することができる。
【0022】
また、軸受部材3についてさらに説明すると、軸受部材3は異種材料2層の樹脂(エンジニアリングプラスチック)による複合材料である。
【0023】
【発明の効果】
本発明は上述の構成により次のような効果を奏する。
【0024】
ローラ本体2が回転し、軸受部材3とシャフト1との間に摩擦熱が発生しても、摺接内筒部4が耐熱性を有するため軸受部材3を変形させることがなく、高温となる環境においても、高精度を維持することができる。
ローラ本体2及び外筒部5を同じ材質のポリフェニレンエーテル樹脂とすることで、超音波溶着によりローラ本体2と軸受部材3とを容易にかつ強固に接合でき、かつ、安価で加工性が良好であって製作コストを下げることができる。
【0025】
また、構成部品が少なくて済み、軽量にすることができる。
超音波溶着の作業は、図2に示すようにローラ本体2の端面から───矢印Aの方向から───行うため、ローラ本体2の外周面に影響を与えることがなく、樹脂ローラの仕上がり精度を低下させることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の樹脂ローラの実施の一形態を示す縦断面図である。
【図2】 軸受部材の縦断面図である。
【図3】 軸受部材の正面図である。
【図4】 従来の樹脂ローラの縦断面図である。
【図5】 従来の樹脂ローラの縦断面図である。
【図6】 従来の樹脂ローラの縦断面図である。
【符号の説明】
1 シャフト
2 ローラ本体
3 軸受部材
4 摺接内筒部
4b 外周面
5 外筒部
5b 外周面
6 係止部
7 取付部
10 当接面
14 当接面
16 第一係止部
17 第二係止部
C 軸心
Claims (1)
- 金属製シャフト(1)と、円筒状のポリフェニレンエーテル樹脂製ローラ本体(2)と、該ローラ本体(2)に溶着され該ローラ本体(2)と共に該シャフト(1)の軸心(C)廻りに回転自在の軸受部材(3)と、を備え、上記軸受部材(3)が、上記シャフト(1)と摺接するポリフェニレンサルファイド樹脂製の摺接内筒部(4)と、上記ローラ本体(2)に溶着される該ローラ本体(2)と同じポリフェニレンエーテル樹脂製の外筒部(5)と、を有し、さらに、上記摺接内筒部(4)が外周面(4b)に係止部(6)を有し、上記外筒部(5)が該摺接内筒部(4)の該外周面(4b)を被覆するよう射出成形されて該係止部(6)により固定一体化され、しかも、上記係止部(6)は、上記摺接内筒部(4)と上記外筒部(5)との周方向の相互廻り止めを行う第一係止部(16)と、軸方向への相互の抜け止めを行う第二係止部(17)と、を備え、上記射出成形されて、該第一係止部(16)と該第二係止部(17)により、上記摺接内筒部(4)は上記外筒部(5)に固定一体化され、
上記軸受部材(3)の上記外筒部(5)の外周面(5b)は上記ローラ本体(2)の長手方向中心側へ向かって縮径する段付き円柱形状であり、該外周面(5b)は上記軸受部材(3)の軸心に直交方向のリング状当接面(10)を有し、
かつ、上記ローラ本体(2)の取付部(7)は、上記ローラ本体(2)の長手方向中心側へ向かって縮径する段付き孔部であり、軸心に直交方向のリング状当接面(14)を有し、
さらに、上記軸受部材(3)が上記ローラ本体(2)の端面側から上記取付部(7)に嵌入するとともに上記軸受部材(3)の当接面(10)が上記取付部(7)の当接面(14)に当接して、上記ローラ本体(2)の端面側から超音波溶着にて、同じポリフェニレンエーテル樹脂製の上記両当接面(10)(14)を溶着一体化したことを特徴とする樹脂ローラ。
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