JP5588214B2 - Rolling bearing - Google Patents

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Description

本発明は転がり軸受に関し、より特定的には、マグネシウム合金からなる保持器を備えた転がり軸受に関するものである。   The present invention relates to a rolling bearing, and more specifically to a rolling bearing provided with a cage made of a magnesium alloy.

転がり軸受の転動体を保持する保持器としては、鋼や黄銅からなる金属製の保持器が用いられる場合がある。このような金属製の保持器は強度に優れる反面、複雑な形状に加工する場合にコストが高いという問題がある。また、素材の比重が大きいことに起因して質量が大きくなるため、軽量化が求められる高速回転用途や輸送機器用途の軸受には不利であるという問題もある。   As a cage for holding rolling elements of a rolling bearing, a metal cage made of steel or brass may be used. Such a metal cage is excellent in strength, but has a problem of high cost when processed into a complicated shape. Further, since the mass increases due to the high specific gravity of the material, there is also a problem that it is disadvantageous for bearings for high-speed rotation applications and transportation equipment applications that require weight reduction.

これに対し、成形が容易で、かつ軽量化を達成することが可能な樹脂製の保持器が知られている。また、樹脂中に繊維を含有させることにより、繊維強化した樹脂製の保持器が提案されている(たとえば、特許文献1〜4参照)。これにより、ある程度の強度を確保しつつ、所望の形状への低コストでの加工および軽量化を達成した保持器を提供することができる。   On the other hand, a resin cage that is easy to mold and can achieve weight reduction is known. In addition, a resin-made cage that has been reinforced by including fibers in the resin has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 4). As a result, it is possible to provide a cage that achieves low-cost processing and weight reduction to a desired shape while ensuring a certain level of strength.

さらに、軽量化を達成しつつ、より高い強度が必要な用途には、マグネシウム合金を半溶融成形することにより製造した保持器が適用可能であるとの提案もある。これにより、成形性に優れ、強度が高く、かつ軽量なため高速回転に好適な保持器が提供できるとされている(たとえば、特許文献5参照)。   Furthermore, there is also a proposal that a cage manufactured by semi-melt molding of a magnesium alloy can be applied to an application that requires lighter weight and higher strength. Thereby, it is said that a cage suitable for high-speed rotation can be provided because of excellent moldability, high strength, and light weight (see, for example, Patent Document 5).

特開2005−127493号公報JP 2005-127493 A 特開2005−140269号公報JP 2005-140269 A 特開2005−163997号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-163997 特開2007−78118号公報JP 2007-78118 A 特開2000−213544号公報JP 2000-213544 A

上記樹脂製の保持器は、一般に射出成形により成形される。また、樹脂製の保持器においては、所望の強度を確保する目的で、繊維などのアスペクト比の大きな補強材が添加される場合が多い。そのため、流動配向に伴う成形収縮量や機械特性の異方性が問題となる。また、射出成形において形成されるウエルド部において、補強材の長手方向がウエルドライン沿うように並ぶ傾向にあるため、補強材による強化の効果がウエルド部に及ばず、結果としてウエルド部の強度確保が難しいという問題もある。   The resin cage is generally formed by injection molding. Further, in a resin cage, a reinforcing material having a large aspect ratio such as fiber is often added for the purpose of securing a desired strength. Therefore, the amount of molding shrinkage and the anisotropy of mechanical properties associated with flow orientation become problems. In addition, since the longitudinal direction of the reinforcing material tends to be aligned along the weld line in the weld portion formed by injection molding, the reinforcing effect of the reinforcing material does not reach the weld portion, and as a result, the strength of the weld portion can be ensured. There is also the problem that it is difficult.

一方、マグネシウム合金製の保持器においては、通常上記アスペクト比の大きな補強材は用いられないため、補強材の添加に起因した上記異方性の問題は生じない。しかし、マグネシウム合金製の保持器を実際に射出成形により成形した場合、本来得られるべき高い強度および疲労特性が十分に得られないという問題があった。   On the other hand, in a cage made of a magnesium alloy, since the reinforcing material having a large aspect ratio is usually not used, the above-mentioned anisotropy problem due to the addition of the reinforcing material does not occur. However, when a cage made of a magnesium alloy is actually formed by injection molding, there is a problem that high strength and fatigue characteristics that should be originally obtained cannot be sufficiently obtained.

そこで、本発明の目的は、軽量で、かつ高い強度を有するマグネシウム合金製の保持器を備えた転がり軸受を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a rolling bearing provided with a magnesium alloy cage that is lightweight and has high strength.

本発明に従った転がり軸受は、軌道部材と、軌道部材に接触して配置される複数の転動体と、転動体を転動自在に保持する保持器とを備えている。この保持器は、マグネシウム合金からなり、射出成形により成形されている。そして、射出成形において、液相を含むマグネシウム合金が合流することにより形成されたボイドを含む領域である合流領域が保持器の外部に流出している。さらに、保持器の断面を観察した場合、マグネシウム合金における粒径20μm以上のα相の割合は15%未満である。   A rolling bearing according to the present invention includes a race member, a plurality of rolling elements arranged in contact with the race member, and a cage that holds the rolling elements in a freely rollable manner. The cage is made of a magnesium alloy and is formed by injection molding. In the injection molding, a joining region, which is a region containing voids formed by joining the magnesium alloy containing the liquid phase, flows out of the cage. Furthermore, when the cross section of the cage is observed, the proportion of the α phase having a particle diameter of 20 μm or more in the magnesium alloy is less than 15%.

本発明者は、射出成形により成形したマグネシウム合金製の保持器において、本来得られるべき高い強度および疲労特性が十分に得られない原因およびその対応策について検討を行なった。その結果、以下のような知見が得られ、本発明に想到した。   The present inventor has investigated the cause of the high strength and fatigue characteristics that cannot be obtained sufficiently in a magnesium alloy cage formed by injection molding and countermeasures thereof. As a result, the following knowledge was obtained and the present invention was conceived.

すなわち、射出成形によりマグネシウム合金製の保持器を作製する場合、液相を含むマグネシウム合金が流動して型の内部(キャビティ部)が充填される。このとき、保持器の形状およびゲート数に起因して、液相を含むマグネシウム合金が合流する領域が形成される。ここで、射出成形が実施される際のマグネシウム合金は、一般的な樹脂の場合に比べて大幅に粘度が小さい状態で型の中に供給される。また、一般的な樹脂と比べてマグネシウム合金は比熱が小さく、熱伝導性に優れることから固化速度が速い。このようなマグネシウム合金の特性に対応するため、マグネシウム合金は、一般的な樹脂の射出成形の場合の数倍〜十倍程度の高速で金型内に充填される。そのため、マグネシウム合金は乱流となりやすく、型の中の気体(空気など)を巻き込みやすくなる。その結果、上記マグネシウム合金が合流する領域において当該気体が閉じ込められることにより、ボイドを含む領域である合流領域が形成される。このように、マグネシウム合金製の保持器においては、合流領域のボイドによる強度不足に起因して、本来得られるべき高い強度や疲労特性が十分に得られないという問題が発生していた。   That is, when producing a magnesium alloy cage by injection molding, the magnesium alloy containing the liquid phase flows and fills the inside of the mold (cavity part). At this time, due to the shape of the cage and the number of gates, a region where the magnesium alloy containing the liquid phase merges is formed. Here, the magnesium alloy when the injection molding is performed is supplied into the mold in a state in which the viscosity is significantly smaller than that of a general resin. In addition, compared with general resins, magnesium alloys have a low specific heat and excellent thermal conductivity, so that the solidification rate is fast. In order to cope with such characteristics of the magnesium alloy, the magnesium alloy is filled in the mold at a high speed several times to ten times as high as that in the case of general resin injection molding. Therefore, the magnesium alloy tends to be turbulent, and it is easy to entrain gas (such as air) in the mold. As a result, the gas is confined in the region where the magnesium alloy is merged, thereby forming a merged region that is a region containing voids. As described above, in the cage made of magnesium alloy, there is a problem that high strength and fatigue characteristics that should be originally obtained cannot be sufficiently obtained due to insufficient strength due to voids in the merging region.

これに対し、本発明の転がり軸受を構成する保持器においては、液相を含むマグネシウム合金が合流することにより形成されたボイドを含む領域である合流領域が保持器の外部に流出している。その結果、本発明の転がり軸受によれば、軽量で、かつ高い強度を有するマグネシウム合金製の保持器を備えた転がり軸受を提供することができる。   On the other hand, in the cage constituting the rolling bearing of the present invention, a merged region, which is a region containing voids formed by the joining of magnesium alloys including a liquid phase, flows out of the cage. As a result, according to the rolling bearing of the present invention, it is possible to provide a rolling bearing provided with a magnesium alloy cage that is lightweight and has high strength.

さらに、本発明の転がり軸受を構成する保持器においては、保持器の断面を観察した場合、マグネシウム合金における粒径20μm以上のα相の割合は15%未満である。マグネシウム合金における粒径20μm以上のα相(純マグネシウムからなる固相)は、保持器の強度を低下させる要因となる。したがって、保持器を構成するマグネシウム合金における粒径20μm以上のα相の割合を小さくすることにより、ウエルド部およびウエルド部以外における強度が向上する。より具体的には、保持器の断面を観察した場合、マグネシウム合金における粒径20μm以上のα相の割合を15%未満とすることにより、保持器の強度を有効に向上させることができる。   Furthermore, in the cage constituting the rolling bearing of the present invention, when the cross section of the cage is observed, the proportion of the α phase having a particle diameter of 20 μm or more in the magnesium alloy is less than 15%. The α phase (solid phase made of pure magnesium) having a particle size of 20 μm or more in the magnesium alloy becomes a factor for reducing the strength of the cage. Therefore, by reducing the proportion of the α phase having a particle diameter of 20 μm or more in the magnesium alloy constituting the cage, the strength at the weld and other portions than the weld is improved. More specifically, when the cross section of the cage is observed, the strength of the cage can be effectively improved by setting the proportion of the α phase having a particle diameter of 20 μm or more in the magnesium alloy to less than 15%.

また、上記保持器は、融点以上の温度域に加熱されることにより液相のみの状態(α相を含まない状態;完全溶融状態)に制御されたマグネシウム合金が、型に対して射出されることにより製造されていることが好ましい。これにより、粗大化したα相(α相結晶粒)の析出を抑えたより疲労強度に優れるマグネシウム合金製の保持器を提供することができる。なお、ここでいう粗大化したα相とは、結晶粒径が20μm以上のものを意味し、100μmを超えるような場合もある。このような粗大化したα相は、射出成形のシリンダ内で発生していた概球状のα相が、成形の射出から冷却・固化の過程で粗大化することにより形成されるものである。   Further, the cage is heated to a temperature range equal to or higher than the melting point, and a magnesium alloy controlled only in a liquid phase (a state that does not include an α phase; a completely molten state) is injected into a mold. It is preferable that it is manufactured by this. Thereby, the cage made from a magnesium alloy which is excellent in fatigue strength than the precipitation of the coarsened alpha phase (alpha phase crystal grain) can be provided. The coarse α phase as used herein means a crystal grain size of 20 μm or more, and sometimes exceeds 100 μm. Such a coarsened α phase is formed by coarsening an approximately spherical α phase generated in an injection molding cylinder in the course of cooling and solidification from injection during molding.

上記本発明の転がり軸受は、工作機械の主軸を、当該主軸に対向するように配置される部材に対して回転自在に支持するように用いられる軸受であってもよい。   The rolling bearing according to the present invention may be a bearing that is used to rotatably support a main shaft of a machine tool with respect to a member that is disposed so as to face the main shaft.

工作機械の主軸は極めて高い回転速度で回転するため、これを支持する軸受(工作機械用転がり軸受)の保持器においては、高強度であるとともに軽量であることが求められる。また、工作機械用転がり軸受の高い回転速度に起因する遠心力に対して剛性が不足すると、保持器が変形し、軸受の回転精度の低下(NRRO(Non−Repeatable Run−Out);非同期振れが上昇)や、軸受での発熱が大きくなるという問題が発生する。これに対し、高強度かつ軽量であるだけでなく、比剛性の大きいマグネシウム合金製の保持器を備えた本発明の転がり軸受は、工作機械用転がり軸受として好適である。   Since the main spindle of a machine tool rotates at an extremely high rotational speed, a cage for a bearing (rolling bearing for machine tool) that supports the spindle is required to have high strength and light weight. In addition, when the rigidity is insufficient with respect to the centrifugal force caused by the high rotational speed of the rolling bearing for machine tools, the cage is deformed and the rotational accuracy of the bearing is reduced (NRRO (Non-Repeatable Run-Out); asynchronous runout). Rise) and heat generation at the bearing increases. On the other hand, the rolling bearing of the present invention provided with a cage made of a magnesium alloy having not only high strength and light weight but also high specific rigidity is suitable as a rolling bearing for machine tools.

また、上記転がり軸受においてより好ましくは、保持器の断面を観察した場合、マグネシウム合金における粒径20μm以上のα相の割合は5%未満である。また、上記転がり軸受においてさらに好ましくは、保持器の断面を観察した場合、マグネシウム合金には粒径20μm以上のα相が含まれていない。   In the above rolling bearing, more preferably, when the cross section of the cage is observed, the proportion of the α phase having a particle diameter of 20 μm or more in the magnesium alloy is less than 5%. In the above rolling bearing, more preferably, when the cross section of the cage is observed, the magnesium alloy does not contain an α phase having a particle diameter of 20 μm or more.

粒径20μm以上のα相の割合を5%未満とすることにより、保持器の強度を一層向上させることができる。また、粒径20μm以上のα相の割合を2%未満とすることにより、保持器の強度をより一層向上させることができる。また、粒径20μm以上のα相が含まれないようにすることにより、保持器の強度がさらに向上する。ここで、粒径20μm以上のα相が含まれない状態とは、マグネシウム合金に実質的に粒径20μm以上のα相が含まれていない状態をいう。具体的には、保持器の断面において、10mm以上の領域をランダムに4箇所以上観察し、粒径20μm以上のα相が確認されない場合、保持器を構成するマグネシウム合金には実質的に粒径20μm以上のα相が含まれていないと判断することができる。 By setting the proportion of the α phase having a particle size of 20 μm or more to less than 5%, the strength of the cage can be further improved. Moreover, the intensity | strength of a holder | retainer can be improved further by making the ratio of alpha phase with a particle size of 20 micrometers or more less than 2%. Moreover, the strength of the cage is further improved by preventing the α phase having a particle size of 20 μm or more from being included. Here, the state in which the α phase having a particle size of 20 μm or more is not included refers to a state in which the magnesium alloy does not substantially include an α phase having a particle size of 20 μm or more. Specifically, in the cross section of the cage, when four or more regions of 10 mm 2 or more are randomly observed and α phase having a particle size of 20 μm or more is not confirmed, the magnesium alloy constituting the cage has substantially no grain. It can be determined that an α phase having a diameter of 20 μm or more is not included.

上記転がり軸受において好ましくは、上記マグネシウム合金は、アルミニウム、亜鉛およびマンガンを含有している。アルミニウム、亜鉛およびマンガンを含有するマグネシウム合金は、射出成形に適しており、このようなマグネシウム合金を採用することにより、本発明の転がり軸受を構成する保持器を容易に製造することができる。ここで、アルミニウム、亜鉛およびマンガンを含有するマグネシウム合金としては、たとえばASTM規格AZ91Dを挙げることができる。   In the rolling bearing, preferably, the magnesium alloy contains aluminum, zinc, and manganese. A magnesium alloy containing aluminum, zinc, and manganese is suitable for injection molding. By employing such a magnesium alloy, a cage constituting the rolling bearing of the present invention can be easily manufactured. Here, as a magnesium alloy containing aluminum, zinc, and manganese, ASTM standard AZ91D can be mentioned, for example.

上記保持器は、くし型形状を有していてもよい。円環状の形状を有する環状部と、当該環状部から軸方向に突出する複数の柱部とを備えたくし型形状を有するくし型保持器は、柱部がたわみ易く、高い比剛性が求められる。そのため、マグネシウム合金からなることにより高い比剛性を有する上記保持器は、くし型保持器への適用に適している。   The cage may have a comb shape. A comb-shaped cage having a comb shape including an annular portion having an annular shape and a plurality of column portions protruding in the axial direction from the annular portion is easily deflected, and high specific rigidity is required. Therefore, the cage having a high specific rigidity by being made of a magnesium alloy is suitable for application to a comb cage.

上記転がり軸受を構成する保持器において好ましくは、射出成形においてマグネシウム合金が合流する領域に形成されるウエルド部における引張強度の、ウエルド部以外の部分における引張強度に対する比が0.8以上である。   In the cage constituting the rolling bearing, the ratio of the tensile strength in the weld portion formed in the region where the magnesium alloy is joined in the injection molding to the tensile strength in the portion other than the weld portion is preferably 0.8 or more.

射出成形により製造されたマグネシウム合金製の保持器は、基本的には高強度であるものの、ウエルド部の強度が他の領域に比べて低く、ウエルド部における強度が不足していることに起因して破損する場合がある。これに対し、上記比を0.8以上とすることにより、ウエルド部の強度不足に起因した保持器の破損を抑制することができる。   The cage made of magnesium alloy manufactured by injection molding is basically high strength, but the strength of the weld part is lower than other areas, and the strength in the weld part is insufficient. May be damaged. On the other hand, by setting the ratio to 0.8 or more, breakage of the cage due to insufficient strength of the weld portion can be suppressed.

上記転がり軸受を構成する保持器においては、表面に厚み15μm以下の陽極酸化処理層(変性層)が形成されていてもよい。陽極酸化処理層の形成により、耐食性および耐摩耗性を向上させることができる。一方、陽極酸化処理層の厚みが大きくなると、変性に伴う凹部の成長(表面粗さの増大)や体積膨張などの形状変化も大きくなり、15μmを超えると、形状変化の影響が保持器の特性に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため、陽極酸化処理層(変性層)の厚みは15μm以下であることが好ましい。また、保持器に要求される表面の平滑性確保の観点から、特に厚みを10μm以下とすることが好ましい。   In the cage constituting the rolling bearing, an anodized layer (modified layer) having a thickness of 15 μm or less may be formed on the surface. Corrosion resistance and wear resistance can be improved by forming the anodized layer. On the other hand, when the thickness of the anodized layer is increased, the shape change such as the growth of recesses (increase in surface roughness) and volume expansion accompanying modification is increased. May be adversely affected. Therefore, the thickness of the anodized layer (modified layer) is preferably 15 μm or less. Further, from the viewpoint of ensuring the smoothness of the surface required for the cage, the thickness is particularly preferably 10 μm or less.

また、上記転がり軸受を構成する保持器においては、表面にニッケルめっき膜が形成されていてもよい。ニッケルめっき膜の形成により、特に耐摩耗性を向上させることができる。ニッケルめっき膜の膜厚は、耐摩耗性および耐食性の観点から必要に応じて決めればよく、厚くすればするほど耐食性は向上する。一方、ニッケルめっき膜の厚みが15μmを超えると、各部でのめっき膜厚のバラツキが生じやすく、転動体や内輪、外輪などの案内面と間で片当たりによる摩耗粉が発生するおそれがある。そして、その結果、回転精度の劣化や振動の発生、場合によっては生じた摩耗分や振動により潤滑剤の劣化が加速するおそれもある。そのため、ニッケルめっき膜の厚みは15μm以下であることが好ましい。一方、ニッケルめっき膜の厚みが5μm未満では、耐食性が不十分となるとともに、耐摩耗性も不十分となるおそれがある。そのため、ニッケルめっき膜の厚みは5μm以上であることが好ましい。   Further, in the cage constituting the rolling bearing, a nickel plating film may be formed on the surface. By forming the nickel plating film, the wear resistance can be particularly improved. The thickness of the nickel plating film may be determined as needed from the viewpoint of wear resistance and corrosion resistance, and the corrosion resistance improves as the thickness increases. On the other hand, when the thickness of the nickel plating film exceeds 15 μm, the plating film thickness is likely to vary in each part, and wear powder due to one-side contact may occur between the rolling elements, the inner ring, the outer ring and the like. As a result, there is a risk that the deterioration of the lubricant may be accelerated by the deterioration of the rotation accuracy, the occurrence of vibration, and the wear and vibration generated in some cases. Therefore, the thickness of the nickel plating film is preferably 15 μm or less. On the other hand, if the thickness of the nickel plating film is less than 5 μm, the corrosion resistance may be insufficient and the wear resistance may be insufficient. Therefore, the thickness of the nickel plating film is preferably 5 μm or more.

さらに、上記転がり軸受を構成する保持器においては、表面に厚み15μm以下のカチオン電着塗装層が形成されていてもよい。カチオン電着塗装層の形成により、耐食性および潤滑性を向上させることができる。一方、カチオン電着塗装層の厚みが15μmを超えても、耐食性および潤滑性は、大きくは向上しない。そのため、カチオン電着塗装層の厚みは15μm以下とすることが好ましい。   Furthermore, in the cage constituting the rolling bearing, a cationic electrodeposition coating layer having a thickness of 15 μm or less may be formed on the surface. By forming the cationic electrodeposition coating layer, corrosion resistance and lubricity can be improved. On the other hand, even if the thickness of the cationic electrodeposition coating layer exceeds 15 μm, the corrosion resistance and lubricity are not greatly improved. Therefore, the thickness of the cationic electrodeposition coating layer is preferably 15 μm or less.

上記転がり軸受においては、保持器を構成するマグネシウム合金の平均結晶粒径は10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましい。このように、マグネシウム合金の素地における平均結晶粒径を小さくすることにより、保持器の強度を向上させることができる。   In the rolling bearing, the average crystal grain size of the magnesium alloy constituting the cage is preferably 10 μm or less, and more preferably 5 μm or less. Thus, the strength of the cage can be improved by reducing the average crystal grain size in the base of the magnesium alloy.

上記転がり軸受においては、保持器を構成するマグネシウム合金は時効硬化処理されていてもよい。これにより、保持器の強度を向上させることができる。   In the above rolling bearing, the magnesium alloy constituting the cage may be age hardened. Thereby, the intensity | strength of a holder | retainer can be improved.

以上の説明から明らかなように、本発明の転がり軸受によれば、軽量で、かつ高い強度を有するマグネシウム合金製の保持器を備えた転がり軸受を提供することができる。   As is apparent from the above description, according to the rolling bearing of the present invention, it is possible to provide a rolling bearing including a magnesium alloy cage that is lightweight and has high strength.

工作機械用転がり軸受を備えた工作機械の主軸付近の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the spindle vicinity of the machine tool provided with the rolling bearing for machine tools. 複列円筒ころ軸受の構成を示す概略部分断面図である。It is a general | schematic fragmentary sectional view which shows the structure of a double row cylindrical roller bearing. 複列円筒ころ軸受の保持器の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the holder | retainer of a double row cylindrical roller bearing. アンギュラ玉軸受の構成を示す概略部分断面図である。It is a general | schematic fragmentary sectional view which shows the structure of an angular contact ball bearing. 射出成形装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of an injection molding apparatus. 実施の形態1における型の構成を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a mold in the first embodiment. 保持器の製造工程の概略を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline of the manufacturing process of a holder | retainer. 保持器の構造を示す概略部分断面図である。It is a general | schematic fragmentary sectional view which shows the structure of a holder | retainer. 実施の形態2における型の構成を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a mold in a second embodiment. 実験用治具の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the jig | tool for experiment. 実施例2における試験片の製造方法を説明するための概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a test piece in Example 2. FIG. 実施例Eの組織を示す光学顕微鏡写真である。2 is an optical micrograph showing the structure of Example E. 実施例Fの組織を示す光学顕微鏡写真である。2 is an optical micrograph showing the structure of Example F. 実施例Gの組織を示す光学顕微鏡写真である。2 is an optical micrograph showing the structure of Example G. 実施例Hの組織を示す光学顕微鏡写真である。2 is an optical micrograph showing the structure of Example H. 実施例Eの組織を示すSEM写真である。4 is a SEM photograph showing the structure of Example E. 実施例Hの組織を示すSEM写真である。3 is a SEM photograph showing the structure of Example H.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
まず、本発明の一実施の形態である実施の形態1について説明する。図1を参照して、本実施の形態における工作機械90は、円筒状の形状を有する主軸91と、主軸91の外周面を取り囲むハウジング92と、外輪11および外輪21の外周面のそれぞれがハウジングの内壁92Aに接触するとともに、内輪12および内輪22の内周面のそれぞれが主軸91の外周面91Aに接触するように、主軸91とハウジング92との間に嵌め込まれて配置された工作機械用転がり軸受としての複列円筒ころ軸受1(リア軸受)とアンギュラ玉軸受2(フロント軸受)とを備えている。これにより、主軸91は、ハウジング92に対して軸周りに回転自在に支持されている。
(Embodiment 1)
First, Embodiment 1 which is one embodiment of the present invention will be described. Referring to FIG. 1, machine tool 90 in the present embodiment includes a main shaft 91 having a cylindrical shape, a housing 92 that surrounds the outer peripheral surface of main shaft 91, and outer peripheral surfaces of outer ring 11 and outer ring 21. For the machine tool disposed between the main shaft 91 and the housing 92 so that each of the inner peripheral surfaces of the inner ring 12 and the inner ring 22 is in contact with the outer peripheral surface 91A of the main shaft 91. A double row cylindrical roller bearing 1 (rear bearing) and an angular ball bearing 2 (front bearing) as rolling bearings are provided. Thus, the main shaft 91 is supported so as to be rotatable about the axis with respect to the housing 92.

また、主軸91には、外周面91Aの一部を取り囲むようにモータロータ93Bが設置されており、ハウジング92の内壁92Aには、モータロータ93Bに対向する位置にモータステータ93Aが設置されている。このモータステータ93Aおよびモータロータ93Bは、モータ93(ビルトインモータ)を構成している。これにより、主軸91は、モータ93の動力によって、ハウジング92に対して相対的に回転可能となっている。   In addition, a motor rotor 93B is installed on the main shaft 91 so as to surround a part of the outer peripheral surface 91A. A motor stator 93A is installed on the inner wall 92A of the housing 92 at a position facing the motor rotor 93B. The motor stator 93A and the motor rotor 93B constitute a motor 93 (built-in motor). Thus, the main shaft 91 can be rotated relative to the housing 92 by the power of the motor 93.

すなわち、複列円筒ころ軸受1およびアンギュラ玉軸受2は、工作機械90の主軸91を、主軸91に対向するように配置される部材であるハウジング92に対して回転自在に支持する工作機械用転がり軸受である。   That is, the double-row cylindrical roller bearing 1 and the angular ball bearing 2 are machine tool rollings that rotatably support the main shaft 91 of the machine tool 90 with respect to a housing 92 that is a member disposed so as to face the main shaft 91. It is a bearing.

次に、工作機械90の動作について説明する。図1を参照して、モータ93のモータステータ93Aに図示しない電源から電力が供給されることにより、モータロータ93Bを軸回りに回転させる駆動力が発生する。これにより、ハウジング92に対してアンギュラ玉軸受2および複列円筒ころ軸受1により回転自在に支持されている主軸91は、モータロータ93Bとともにハウジング92に対して相対的に回転する。このように、主軸91が回転することにより、主軸91の先端91Bに取り付けられた図示しない工具が被加工物を切削、研削等して、被加工物を加工することができる。   Next, the operation of the machine tool 90 will be described. Referring to FIG. 1, when power is supplied from a power source (not shown) to motor stator 93A of motor 93, a driving force for rotating motor rotor 93B around the axis is generated. Thus, the main shaft 91 rotatably supported by the angular ball bearing 2 and the double row cylindrical roller bearing 1 with respect to the housing 92 rotates relative to the housing 92 together with the motor rotor 93B. Thus, by rotating the main shaft 91, a tool (not shown) attached to the tip 91B of the main shaft 91 can cut and grind the workpiece, thereby processing the workpiece.

次に、上記複列円筒ころ軸受1について説明する。図2を参照して、複列円筒ころ軸受1は、第1軌道部材としての外輪11と、第2軌道部材としての内輪12と、複数の転動体としての円筒ころ13と、保持器14とを備えている。外輪11の内周面には、円環状の第1転走面としての外輪転走面11Aが複列(2列)に形成されている。内輪12の外周面には、複列(2列)の外輪転走面11Aのそれぞれに対向する円環状の第2転走面としての内輪転走面12Aが複列(2列)に形成されている。また、複数の円筒ころ13には、転動体接触面としてのころ接触面13A(円筒ころ13の外周面)が形成されている。そして、当該円筒ころ13は、外輪転走面11Aおよび内輪転走面12Aの各々にころ接触面13Aにおいて接触し、円環状の保持器14により周方向に所定のピッチで配置されることにより2列の円環状の軌道上に転動自在に保持されている。これにより、外輪11と内輪12とは互いに相対的に回転可能となっている。   Next, the double row cylindrical roller bearing 1 will be described. Referring to FIG. 2, a double row cylindrical roller bearing 1 includes an outer ring 11 as a first race member, an inner ring 12 as a second race member, a cylindrical roller 13 as a plurality of rolling elements, and a cage 14. It has. On the inner peripheral surface of the outer ring 11, outer ring rolling surfaces 11A as first annular rolling surfaces are formed in double rows (two rows). On the outer peripheral surface of the inner ring 12, inner ring rolling surfaces 12 </ b> A are formed in a double row (two rows) as an annular second rolling surface facing each of the double row (two rows) outer ring rolling surfaces 11 </ b> A. ing. The plurality of cylindrical rollers 13 are formed with a roller contact surface 13A (an outer peripheral surface of the cylindrical roller 13) as a rolling element contact surface. The cylindrical roller 13 comes into contact with each of the outer ring rolling surface 11A and the inner ring rolling surface 12A at the roller contact surface 13A, and is arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction by an annular retainer 14. It is rotatably held on an annular orbit of the row. Thereby, the outer ring | wheel 11 and the inner ring | wheel 12 can rotate relatively mutually.

ここで、図3を参照して、保持器14は、円環状の形状を有する環状部14Aと、環状部14Aから軸方向に突出する複数の柱部14Bとを備えたくし型保持器である。そして、図2に示すように、複列円筒ころ軸受1においては、環状部14Aの柱部14Bが突出する側とは反対側の面同士が互いに対向するとともに、その中心軸が一致するように2つの保持器14が組み込まれている。   Here, referring to FIG. 3, the retainer 14 is a comb retainer including an annular portion 14 </ b> A having an annular shape and a plurality of column portions 14 </ b> B protruding in the axial direction from the annular portion 14 </ b> A. As shown in FIG. 2, in the double row cylindrical roller bearing 1, the opposite surfaces of the annular portion 14 </ b> A from the side from which the column portion 14 </ b> B protrudes face each other, and the central axes thereof coincide with each other. Two cages 14 are incorporated.

そして、保持器14は、AZ91Dなどのマグネシウム合金からなり、射出成形により成形されている。この保持器14においては、射出成形においてマグネシウム合金が合流することにより形成されたボイドを含む領域である合流領域が保持器14の外部に押し出されることにより、合流領域が保持器14から排除されている。これにより、保持器14は、軽量で、かつ高い強度を有するマグネシウム合金製の保持器となっている。また、保持器14は、柱部14Bがたわみ易く、高い比剛性が求められるくし型保持器であるが、マグネシウム合金からなっていることにより十分な比剛性が確保されている。   And the holder | retainer 14 consists of magnesium alloys, such as AZ91D, and is shape | molded by injection molding. In this cage 14, the joining region, which is a region including voids formed by joining magnesium alloys in injection molding, is pushed out of the cage 14, so that the joining region is excluded from the cage 14. Yes. Thereby, the retainer 14 is a magnesium alloy retainer that is lightweight and has high strength. The retainer 14 is a comb retainer in which the column portion 14B is easily bent and requires a high specific rigidity. However, since the retainer 14 is made of a magnesium alloy, a sufficient specific rigidity is ensured.

さらに、複列円筒ころ軸受1は、保持器14を備えていることにより、工作機械用転がり軸受に必要な高速回転に適し、かつ信頼性の高い転がり軸受となっている。   Furthermore, the double-row cylindrical roller bearing 1 is provided with a cage 14 and is a highly reliable rolling bearing suitable for high-speed rotation required for a rolling bearing for machine tools.

ここで、本実施の形態において、射出成形により形成されたマグネシウム合金製の保持器14を採用する利点について列挙する。保持器14は、マグネシウム合金からなっていることにより、同形状の黄銅製保持器に比べて比重が小さく軽量であることから、断続運転下での保持器によるエネルギー損失をたとえば30%以下にまで低減することができる。また、保持器14は射出成形により成形されているため、切削加工等の機械加工により製造される一般的な金属製保持器と比べると量産性に優れている。   Here, in this Embodiment, it enumerates about the advantage which employ | adopts the cage 14 made from a magnesium alloy formed by injection molding. Since the cage 14 is made of a magnesium alloy and has a specific gravity smaller and lighter than a brass cage having the same shape, the energy loss due to the cage under intermittent operation is, for example, 30% or less. Can be reduced. Further, since the cage 14 is formed by injection molding, it is excellent in mass productivity as compared with a general metal cage manufactured by machining such as cutting.

さらに、複列円筒ころ軸受1は、比剛性に優れるマグネシウム合金製保持器を採用していることにより、工作機械用転がり軸受など大きな遠心力の発生する高速回転下で使用される軸受として採用しても、保持器の変形が少ない。なお、マグネシウム合金の比剛性(弾性率を比重で除した値)は高力黄銅の2.5倍以上、炭素繊維強化PEEK樹脂等の繊維強化樹脂の1.5倍以上である。また、一般に、繊維強化樹脂は比強度(強度を比重で除した値)において優れているが、マグネシウム合金の比強度は繊維強化樹脂と同等以上であり、高力黄銅の2.5倍以上である。   Furthermore, the double-row cylindrical roller bearing 1 employs a magnesium alloy cage having excellent specific rigidity, so that it is used as a bearing used under high-speed rotation where a large centrifugal force is generated, such as a rolling bearing for machine tools. However, there is little deformation of the cage. The specific rigidity (value obtained by dividing the elastic modulus by the specific gravity) of the magnesium alloy is 2.5 times or more that of high-strength brass and 1.5 times or more that of fiber-reinforced resin such as carbon fiber-reinforced PEEK resin. In general, fiber reinforced resin is excellent in specific strength (value obtained by dividing strength by specific gravity), but the specific strength of magnesium alloy is equal to or higher than that of fiber reinforced resin, and is 2.5 times higher than that of high-strength brass. is there.

さらに、マグネシウム合金は、繊維を添加した樹脂等とは異なり、成形異方性が無いため、もしくは非常に小さいため、成形異方性に起因するヒケや変形が抑制されており、かつ樹脂材料と比べると線膨張係数が小さい。そのため、高精度の保持器を射出成形により製造することができる。   Furthermore, unlike a resin or the like to which fibers are added, the magnesium alloy has no molding anisotropy or is very small, so that sink marks and deformation due to the molding anisotropy are suppressed, and the resin material In comparison, the linear expansion coefficient is small. Therefore, a highly accurate cage can be manufactured by injection molding.

このように、比剛性および成形精度が高いことにより、優れた回転精度(低いNRRO)を達成することができる。さらに、マグネシウム合金は振動吸収性にも優れることから、軸受の運転音の低減(低騒音化)も期待できる。   Thus, excellent specific rotation accuracy (low NRRO) can be achieved by high specific rigidity and molding accuracy. Furthermore, since the magnesium alloy is also excellent in vibration absorption, it can be expected that the operating noise of the bearing will be reduced (noise reduction).

また、マグネシウム合金は、樹脂と比べて熱伝導率が高いため、放熱性に優れている。その結果、軸受の運転中における温度の上昇を抑制して潤滑剤の熱による劣化を低減できるため、転がり軸受を長寿命化することができる。   Further, since the magnesium alloy has a higher thermal conductivity than the resin, it has excellent heat dissipation. As a result, temperature rise during the operation of the bearing can be suppressed and deterioration of the lubricant due to heat can be reduced, so that the life of the rolling bearing can be extended.

さらに、繊維強化樹脂製の保持器の場合、成形品を粉砕した粉砕材や、さらに再度溶融混練機などで造粒した所謂リペレット材などのリサイクル材を原料として採用すると、繊維等の補強材の折損に起因する物性低下や、熱劣化に伴う母材強度の低下が問題になる場合がある。これに対し、マグネシウム合金製の保持器の場合、リサイクルすることによる強度低下が発生しないだけでなく、リサイクルに必要なエネルギーが、新規に製造(精錬)する場合に比べて約5%程度で済む。一般的な射出成形の場合、素材として樹脂材料を採用するか、マグネシウム合金を採用するかにかかわらず、型のスプルー部やランナー部において凝固した部分などの廃材が発生する。ここで、マグネシウム合金を保持器の素材として採用すると、上述のようにリサイクル性に優れているため実質的な廃棄物が発生せず、環境負荷も低くなる。さらに、材料コストを低減し、強度面での信頼性も確保することができる。したがって、本実施の形態における保持器14の原料としては、リサイクル材から製造されるマグネシウム合金チップを採用することが好ましい。   Furthermore, in the case of a cage made of fiber reinforced resin, if a recycled material such as a pulverized material obtained by pulverizing a molded product or a so-called repellet material granulated again by a melt kneader or the like is used as a raw material, There may be a problem that the physical properties are reduced due to breakage or the base material strength is reduced due to thermal deterioration. On the other hand, in the case of a cage made of magnesium alloy, not only does the strength decrease due to recycling, but the energy required for recycling is about 5% as compared with the case of newly manufacturing (smelting). . In general injection molding, regardless of whether a resin material or a magnesium alloy is used as a raw material, waste materials such as solidified portions are generated in the sprue portion and runner portion of the mold. Here, when a magnesium alloy is adopted as a material of the cage, since it is excellent in recyclability as described above, no substantial waste is generated and the environmental load is reduced. Furthermore, the material cost can be reduced and the reliability in terms of strength can be ensured. Therefore, it is preferable to employ a magnesium alloy chip manufactured from a recycled material as a raw material of the cage 14 in the present embodiment.

ここで、図3を参照して、本実施の形態における保持器14においては、表面に厚み15μm以下の表面処理層14Cが形成されている。この表面処理層14Cは、本発明の保持器において必須の構成ではないが、これを形成することにより、耐食性、耐摩耗性などを向上させることができる。表面処理層14Cは、たとえば陽極酸化処理により形成された陽極酸化処理層(変性層)であってもよいし、ニッケルめっきにより形成されたニッケルめっき膜、またはカチオン電着塗装などにより形成された樹脂膜であってもよい。   Here, referring to FIG. 3, surface treatment layer 14 </ b> C having a thickness of 15 μm or less is formed on the surface of cage 14 in the present embodiment. The surface treatment layer 14C is not an essential component in the cage of the present invention, but by forming this, it is possible to improve corrosion resistance, wear resistance, and the like. The surface treatment layer 14C may be, for example, an anodization layer (modified layer) formed by anodization, a nickel plating film formed by nickel plating, or a resin formed by cationic electrodeposition coating or the like It may be a membrane.

次に、上記アンギュラ玉軸受2について説明する。図4および図2を参照して、アンギュラ玉軸受2と複列円筒ころ軸受1とは基本的には同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、アンギュラ玉軸受2は、軌道輪および転動体の形状等において、複列円筒ころ軸受1とは異なっている。   Next, the angular ball bearing 2 will be described. 4 and 2, the angular ball bearing 2 and the double row cylindrical roller bearing 1 basically have the same configuration and have the same effects. However, the angular ball bearing 2 is different from the double-row cylindrical roller bearing 1 in the shape of the race and rolling elements.

すなわち、アンギュラ玉軸受2は、第1軌道部材としての外輪21と、第2軌道部材としての内輪22と、複数の転動体としての玉23と、保持器24とを備えている。外輪21の内周面には、円環状の第1転走面としての外輪転走面21Aが形成されている。内輪22の外周面には、外輪転走面21Aに対向する円環状の第2転走面としての内輪転走面22Aが形成されている。また、複数の玉23には、転動体接触面としての玉接触面23A(玉23の表面)が形成されている。そして、当該玉23は、外輪転走面21Aおよび内輪転走面22Aの各々に玉接触面23Aにおいて接触し、円環状の保持器24により周方向に所定のピッチで配置されることにより円環状の軌道上に転動自在に保持されている。これにより、外輪21と内輪22とは互いに相対的に回転可能となっている。   That is, the angular ball bearing 2 includes an outer ring 21 as a first race member, an inner ring 22 as a second race member, balls 23 as a plurality of rolling elements, and a cage 24. On the inner peripheral surface of the outer ring 21, an outer ring rolling surface 21A as an annular first rolling surface is formed. An inner ring rolling surface 22A as an annular second rolling surface facing the outer ring rolling surface 21A is formed on the outer peripheral surface of the inner ring 22. In addition, a plurality of balls 23 are formed with a ball contact surface 23A (a surface of the ball 23) as a rolling element contact surface. The balls 23 are in contact with each of the outer ring rolling surface 21A and the inner ring rolling surface 22A at the ball contact surface 23A, and are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction by an annular cage 24, thereby forming an annular shape. It is held so that it can roll on the track. Thereby, the outer ring | wheel 21 and the inner ring | wheel 22 can rotate relatively mutually.

ここで、アンギュラ玉軸受2においては、玉23と外輪21との接触点と、玉23と内輪22との接触点とを結ぶ直線は、ラジアル方向(アンギュラ玉軸受2の回転軸に垂直な方向)に対して角度をなしている。そのため、ラジアル方向の荷重だけでなく、アキシャル方向の荷重をも受けることが可能であるとともに、ラジアル方向の荷重が負荷されると、アキシャル方向(アンギュラ玉軸受2の回転軸の方向)への分力が生じる。図1を参照して、本実施の形態の工作機械90では、前方側(主軸91の先端91B側)に同じ向きのアンギュラ玉軸受2を2つ配置するとともに、後方側(モータロータ93B側)には、前方側とは逆向きのアンギュラ玉軸受2を2つ配置することにより、当該分力を相殺している。   Here, in the angular ball bearing 2, a straight line connecting a contact point between the ball 23 and the outer ring 21 and a contact point between the ball 23 and the inner ring 22 is a radial direction (a direction perpendicular to the rotation axis of the angular ball bearing 2). ). Therefore, it is possible to receive not only the radial load but also the axial load, and when the radial load is applied, the axial direction (the direction of the rotation axis of the angular ball bearing 2) is reduced. Power is generated. Referring to FIG. 1, in machine tool 90 of the present embodiment, two angular ball bearings 2 in the same direction are arranged on the front side (tip 91B side of main shaft 91) and on the rear side (motor rotor 93B side). Has two angular ball bearings 2 opposite to the front side to cancel the component force.

そして、保持器24は、AZ91Dなどのマグネシウム合金からなり、射出成形により成形されている。そして、この保持器24においては、射出成形においてマグネシウム合金が合流することにより形成されたボイドを含む領域である合流領域が保持器24の外部に押し出されることにより、合流領域が保持器24から排除されている。これにより、保持器24は、軽量で、かつ高い強度を有するマグネシウム合金製の保持器となっている。   And the holder | retainer 24 consists of magnesium alloys, such as AZ91D, and is shape | molded by injection molding. In this cage 24, the merged region, which is a region including voids formed by joining magnesium alloys in injection molding, is pushed out of the cage 24, so that the merged region is excluded from the cage 24. Has been. As a result, the cage 24 is a lightweight and high strength magnesium alloy cage.

ここで、上記保持器14,24においては、保持器14,24を切断して断面を観察した場合、保持器14,24を構成するマグネシウム合金における粒径20μm以上のα相の割合は15%未満である。また、当該α相の割合は5%未満であることがより好ましい。さらに、上記保持器14,24においては、保持器14,24を切断して断面を観察した場合、マグネシウム合金には粒径20μm以上のα相が含まれていないことが好ましい。これにより、保持器の強度を一層向上させることができる。   Here, in the cages 14 and 24, when the cages 14 and 24 are cut and the cross section is observed, the proportion of the α phase having a particle size of 20 μm or more in the magnesium alloy constituting the cages 14 and 24 is 15%. Is less than. The proportion of the α phase is more preferably less than 5%. Further, in the cages 14 and 24, when the cages 14 and 24 are cut and the cross section is observed, it is preferable that the magnesium alloy does not contain an α phase having a particle size of 20 μm or more. Thereby, the intensity | strength of a holder | retainer can be improved further.

さらに、射出成形においてマグネシウム合金が合流する領域に形成される保持器のウエルド部における引張強度の、ウエルド部以外の部分における引張強度に対する比は0.8以上であることが望ましい。これにより、ウエルド部の強度不足に起因した保持器14,24の破損を抑制することができる。このようなウエルド部の強度不足の抑制は、たとえば以下に説明する製造方法により保持器14,24を製造することにより達成することができる。   Furthermore, it is desirable that the ratio of the tensile strength in the welded portion of the cage formed in the region where the magnesium alloy is joined in the injection molding to the tensile strength in the portion other than the welded portion is 0.8 or more. Thereby, breakage of the cages 14 and 24 due to insufficient strength of the weld portion can be suppressed. Such suppression of insufficient strength of the weld portion can be achieved, for example, by manufacturing the retainers 14 and 24 by the manufacturing method described below.

次に、本実施の形態における保持器の製造方法について説明する。まず、本実施の形態において用いられる射出成形装置について説明する。図5を参照して、本実施の形態における射出成形装置70は、射出部50と金型60とを備えている。射出部50は、円筒状の中空部を有するシリンダ51と、シリンダ51の中空部に接続され、当該中空部にマグネシウム合金チップ41を供給する供給部52と、シリンダ51の中空部に嵌め込まれ、外周面に螺旋状の溝が形成されたスクリュ53と、シリンダ51を取り囲むように配置されたヒータ56とを備えている。シリンダ51は、その一方の端部に形成され、金型60に接続されるノズル55を有している。また、スクリュ53の先端側(金型60に近い側の端部)とシリンダ51とによって取り囲まれた領域である貯留部54がスクリュ53の一方の端部側に形成されている。そして、当該貯留部54は、ノズル55を介して金型60に接続されている。   Next, a method for manufacturing the cage in the present embodiment will be described. First, an injection molding apparatus used in the present embodiment will be described. Referring to FIG. 5, injection molding apparatus 70 in the present embodiment includes an injection unit 50 and a mold 60. The injection part 50 is fitted into the hollow part of the cylinder 51 having a cylindrical hollow part, the supply part 52 connected to the hollow part of the cylinder 51 and supplying the magnesium alloy chip 41 to the hollow part, A screw 53 having a spiral groove formed on the outer peripheral surface and a heater 56 arranged so as to surround the cylinder 51 are provided. The cylinder 51 has a nozzle 55 formed at one end thereof and connected to the mold 60. In addition, a storage portion 54, which is a region surrounded by the tip side of the screw 53 (an end portion close to the mold 60) and the cylinder 51, is formed on one end side of the screw 53. The storage unit 54 is connected to the mold 60 through the nozzle 55.

図5および図6を参照して、金型60は、シリンダ51のノズル55の中空領域に接続された中空領域であるスプルー部63と、保持器の形状に対応した中空領域であるキャビティ部61と、スプルー部63から放射状に延在し、キャビティ部61に接続されるランナー部62とを備えている。ランナー部62は、ゲート部62Aを含んでおり、当該ゲート部62Aにおいて、ランナー部62はキャビティ部61に接続されている。キャビティ部61は、ランナー部62からキャビティ部61に供給されたマグネシウム合金が合流する領域であるウエルド領域65を含んでいる。そして、金型60は、ウエルド領域65に接続され、ウエルド領域65に到達してキャビティ部61から溢れたマグネシウム合金を貯留するオーバーフロー部66をさらに備えている。このオーバーフロー部66は、ウエルド領域65に接続された排出部66Aと、排出部66Aに接続された保持部66Bとを有している。   5 and 6, the mold 60 includes a sprue portion 63 that is a hollow region connected to the hollow region of the nozzle 55 of the cylinder 51, and a cavity portion 61 that is a hollow region corresponding to the shape of the cage. And a runner portion 62 extending radially from the sprue portion 63 and connected to the cavity portion 61. The runner part 62 includes a gate part 62 </ b> A. In the gate part 62 </ b> A, the runner part 62 is connected to the cavity part 61. The cavity portion 61 includes a weld region 65 that is a region where magnesium alloys supplied from the runner portion 62 to the cavity portion 61 merge. The mold 60 further includes an overflow portion 66 that is connected to the weld region 65 and stores the magnesium alloy that reaches the weld region 65 and overflows from the cavity portion 61. The overflow part 66 has a discharge part 66A connected to the weld region 65 and a holding part 66B connected to the discharge part 66A.

次に、図5〜図7を参照して上記射出成形装置70を用いた保持器の製造方法について説明する。図7を参照して、本実施の形態における保持器の製造方法においては、まず工程(S10)として原料チップ供給工程が実施される。この工程(S10)では、図5を参照して、リサイクル材から製造されたマグネシウム合金チップ41が射出部50の供給部52からシリンダ51内に供給される。   Next, with reference to FIGS. 5-7, the manufacturing method of the holder | retainer using the said injection molding apparatus 70 is demonstrated. Referring to FIG. 7, in the method for manufacturing a cage in the present embodiment, a raw material chip supply step is first performed as a step (S10). In this step (S <b> 10), referring to FIG. 5, the magnesium alloy chip 41 manufactured from the recycled material is supplied into the cylinder 51 from the supply unit 52 of the injection unit 50.

次に、工程(S20)として加熱工程が実施される。この工程(S20)では、スクリュ53が軸周りに回転することにより、工程(S10)においてシリンダ51内に供給されたマグネシウム合金チップ41がスクリュ53の外周面に形成された螺旋状の溝に沿って移動しつつ、ヒータ56によって融点以上にまで加熱される。そして、溶融状態となった溶融マグネシウム合金42が貯留部54に貯留される。このとき、溶融マグネシウム合金42は、固相が存在しない液相のみの完全溶融状態であってもよいし、液相中に固相であるマグネシウム(α相)が分散した半溶融状態であってもよい。ただし、半溶融状態である場合、固相の割合は小さいことが好ましく、具体的には凝固後のマグネシウム合金の断面を観察した場合、α相の割合が面積率で15%未満となるように調整される。このα相の面積率は5%未満であることが好ましい。これにより、完成後の保持器において粒径20μm以上の粗大なα相が応力集中源となり、保持器の疲労強度等が低下することを抑制することができる。また、粒径20μm以上のα相の割合を面積率で2%未満とすることにより、保持器の疲労強度等の低下を一層抑制することができる。   Next, a heating step is performed as a step (S20). In this step (S20), the screw 53 rotates around the axis, so that the magnesium alloy chip 41 supplied into the cylinder 51 in the step (S10) follows the spiral groove formed on the outer peripheral surface of the screw 53. The heater 56 is heated to the melting point or higher while moving. Then, the molten magnesium alloy 42 in a molten state is stored in the storage portion 54. At this time, the molten magnesium alloy 42 may be in a completely molten state only in a liquid phase in which no solid phase exists, or in a semi-molten state in which magnesium (α phase) as a solid phase is dispersed in the liquid phase. Also good. However, in the semi-molten state, it is preferable that the ratio of the solid phase is small. Specifically, when the cross section of the magnesium alloy after solidification is observed, the ratio of the α phase is less than 15% in area ratio. Adjusted. The area ratio of the α phase is preferably less than 5%. As a result, a coarse α phase having a particle size of 20 μm or more becomes a stress concentration source in the completed cage, and it is possible to suppress a decrease in fatigue strength and the like of the cage. Moreover, the fall of the fatigue strength etc. of a holder | retainer can be further suppressed by making the ratio of the alpha phase with a particle size of 20 micrometers or more into an area rate less than 2%.

次に、工程(S30)として射出工程が実施される。この工程(S30)では、スクリュ53を金型60に近づく向きに前進させることにより、工程(S20)において貯留部54に貯留された溶融マグネシウム合金42が金型60の内部に射出される。図6を参照して、金型60に射出された溶融マグネシウム合金42は、まずスプルー部63に供給された後、複数のランナー部62に分岐してキャビティ部61に注入される。このとき、転動体を保持するポケットが偶数個形成された図6の保持器形状では、たとえば隣り合うランナー部62からポケットを2つ挟むように、すなわちキャビティ部61のうち1つおきに配置されたキャビティ部61Aに溶融マグネシウム合金42が注入される。ここで、図6の互いに隣り合うキャビティ部61(キャビティ部61Aとキャビティ部61B)は、軸方向の前後(紙面の手前側および奥側)において互いに連結されている。そのため、ランナー部62から2つのキャビティ部61Aに注入された溶融マグネシウム合金42は、破線矢印αに示すように、2つのキャビティ部61Aに挟まれたキャビティ部61Bに形成されるウエルド領域65において合流する。そして、溶融マグネシウム合金42が2つのキャビティ部61Aにさらに注入されると、キャビティ部から溶融マグネシウム合金42が溢れ、オーバーフロー部66に流入して貯留される。   Next, an injection process is performed as a process (S30). In this step (S 30), the molten magnesium alloy 42 stored in the storage portion 54 in the step (S 20) is injected into the mold 60 by advancing the screw 53 toward the mold 60. Referring to FIG. 6, molten magnesium alloy 42 injected into mold 60 is first supplied to sprue portion 63, then branched into a plurality of runner portions 62 and injected into cavity portion 61. At this time, in the cage shape of FIG. 6 in which an even number of pockets for holding rolling elements are formed, for example, two pockets are arranged between adjacent runner portions 62, that is, every other cavity portion 61 is arranged. The molten magnesium alloy 42 is injected into the cavity portion 61A. Here, the adjacent cavity portions 61 (the cavity portion 61A and the cavity portion 61B) in FIG. 6 are connected to each other in the front-rear direction (the front side and the back side of the paper surface) in the axial direction. Therefore, the molten magnesium alloy 42 injected from the runner 62 into the two cavities 61A joins in the weld region 65 formed in the cavity 61B sandwiched between the two cavities 61A, as indicated by the dashed arrow α. To do. When the molten magnesium alloy 42 is further injected into the two cavities 61A, the molten magnesium alloy 42 overflows from the cavities, flows into the overflow portion 66, and is stored.

次に、工程(S40)として取り出し工程が実施される。この工程(S40)では、工程(S30)において金型60に射出されて凝固することにより作製された保持器が、金型60から取り出される。   Next, an extraction step is performed as a step (S40). In this step (S40), the cage produced by being injected into the mold 60 and solidifying in the step (S30) is taken out from the mold 60.

さらに、工程(S50)として分離工程が実施される。工程(S40)において取り出された保持器には、ランナー部62やオーバーフロー部66において凝固したマグネシウム合金が接続されている。この工程(S50)では、この保持器以外の領域のマグネシウム合金が保持器から分離される。これにより、たとえば図8を参照して、保持器24が得られる。   Further, a separation step is performed as a step (S50). A magnesium alloy solidified in the runner portion 62 and the overflow portion 66 is connected to the cage taken out in the step (S40). In this step (S50), the magnesium alloy in the region other than the cage is separated from the cage. Thereby, for example, referring to FIG. 8, the cage 24 is obtained.

ここで、本実施の形態においては、図6を参照して、ランナー部62において、キャビティ部61との境界面であるゲート部境界面の断面積は、ゲート部境界面に隣接する領域におけるゲート部境界面に平行な断面積に比べて小さくなっている。より具体的には、ランナー部62はキャビティ部61に近づくにつれて長手方向に垂直な断面における断面積が小さくなり、ゲート部境界面においてその断面積が最も小さくなっている。さらに、オーバーフロー部66において、キャビティ部61との境界面である排出部境界面の断面積は、排出部境界面に隣接する領域における排出部境界面に平行な断面積に比べて小さくなっている。つまり、ランナー部62と同様に、オーバーフロー部66はキャビティ部61に近づくにつれて長手方向に垂直な断面における断面積が小さくなり、排出部境界面においてその断面積が最も小さくなっている。そのため、キャビティ部61内で凝固したマグネシウム合金(保持器)とランナー部62内で凝固したマグネシウム合金とをゲート部境界面において容易に分離するとともに、キャビティ部61内で凝固したマグネシウム合金(保持器)とオーバーフロー部66内で凝固したマグネシウム合金とを排出部境界面において容易に分離することができる。その結果、本実施の形態においては、工程(S40)と工程(S50)とを同時に実施する、すなわち金型60から保持器を取り出す際に、保持器以外の領域のマグネシウム合金を保持器から分離することが可能となっている。   Here, in the present embodiment, referring to FIG. 6, in runner portion 62, the cross-sectional area of the gate portion boundary surface that is the boundary surface with cavity portion 61 is the gate in the region adjacent to the gate portion boundary surface. This is smaller than the cross-sectional area parallel to the boundary surface. More specifically, as the runner portion 62 approaches the cavity portion 61, the cross-sectional area in the cross section perpendicular to the longitudinal direction becomes smaller, and the cross-sectional area becomes the smallest at the boundary surface of the gate portion. Furthermore, in the overflow part 66, the cross-sectional area of the discharge part boundary surface which is a boundary surface with the cavity part 61 is smaller than the cross-sectional area parallel to the discharge part boundary surface in the region adjacent to the discharge part boundary surface. . That is, as with the runner portion 62, the overflow portion 66 has a cross-sectional area that is perpendicular to the longitudinal direction as it approaches the cavity portion 61, and the cross-sectional area that is the smallest at the discharge portion boundary surface. Therefore, the magnesium alloy solidified in the cavity portion 61 (retainer) and the magnesium alloy solidified in the runner portion 62 are easily separated at the gate portion boundary surface, and the magnesium alloy solidified in the cavity portion 61 (retainer) ) And the magnesium alloy solidified in the overflow portion 66 can be easily separated at the discharge portion interface. As a result, in the present embodiment, when the step (S40) and the step (S50) are performed simultaneously, that is, when the cage is taken out from the mold 60, the magnesium alloy in the region other than the cage is separated from the cage. It is possible to do.

次に、工程(S60)として研磨工程が実施される。この工程(S60)では、工程(S50)において分離された保持器に対して、たとえばバレル研磨などの研磨が実施される。これにより、保持器の表面が平滑化される。   Next, a polishing step is performed as a step (S60). In this step (S60), polishing such as barrel polishing is performed on the cage separated in step (S50). As a result, the surface of the cage is smoothed.

次に、工程(S70)として表面処理工程が実施される。この工程(S70)では、たとえば保持器に対して陽極酸化処理などの表面処理が実施される。この工程(S70)は、本発明の保持器の製造方法において必須の工程ではないが、これを実施することにより、保持器の耐食性および耐摩耗性が向上する。   Next, a surface treatment step is performed as a step (S70). In this step (S70), for example, surface treatment such as anodizing is performed on the cage. This step (S70) is not an essential step in the method for manufacturing a cage of the present invention, but by performing this, the corrosion resistance and wear resistance of the cage are improved.

さらに、工程(S80)として仕上げ工程が実施される。この工程(S80)では、工程(S70)における表面処理によって表面の凹凸が大きくなった場合に実施されるバレル研磨などの研磨処理や、封止(封孔)処理、オーバーコート処理などが必要に応じて実施される。以上の工程により、本実施の形態における保持器14や保持器24が完成する。   Further, a finishing step is performed as a step (S80). In this step (S80), polishing treatment such as barrel polishing, sealing (sealing) treatment, overcoat treatment, etc. that are carried out when the surface irregularities are increased by the surface treatment in step (S70) are required. Will be implemented accordingly. Through the above steps, the cage 14 and the cage 24 in the present embodiment are completed.

本実施の形態における保持器の製造方法においては、上述のように工程(S30)において溶融マグネシウム合金42が合流することにより、キャビティ部61Bのウエルド領域65において、ボイドを含む合流領域が形成される。しかし、この合流領域は、キャビティ部61Bから溶融マグネシウム合金42が溢れてオーバーフロー部66に流入することにより、保持器(キャビティ部61)の外部に押し出される。その結果、当該合流領域が保持器から排除され、保持器内にボイドを含む合流領域が残存して強度が低下することが抑制される。したがって、本実施の形態における射出成形装置70を用いた保持器の製造方法によれば、たとえば図8を参照して、軽量で、かつ高い強度を有するマグネシウム合金製の保持器24を製造することができる。なお、上記合流領域がキャビティ部61の外部に流出したことは、たとえば完成品の保持器24のウエルド部24Dの表面および断面を調査することにより確認することができる。具体的には、隣接するゲート間、もしくは保持器24の転動体保持部付近に生ずるウエルド部24Dは、通常ウエルドラインと呼ばれる特徴のある外観を有する。本発明による製造法により製造された保持器24では、ウエルドラインが存在しない、もしくは保持器24内部から外部に向かう湯流れ跡やオーバーフロー部の除去跡が観察される。また成形条件にも拠るが、金型内での冷却速度の違いに起因して、排出部近傍においては粒径20μm以上の粗大なα相の存在率がゲート部近傍に比べて少なくなりやすいことから、組織観察によっても確認できる場合がある。   In the method for manufacturing a cage in the present embodiment, the molten magnesium alloy 42 merges in the step (S30) as described above, whereby a merged region including voids is formed in the weld region 65 of the cavity portion 61B. . However, this merged region is pushed out of the cage (cavity portion 61) when the molten magnesium alloy 42 overflows from the cavity portion 61B and flows into the overflow portion 66. As a result, the merging area is excluded from the cage, and the merging area containing voids remains in the cage and the strength is suppressed from being lowered. Therefore, according to the cage manufacturing method using the injection molding apparatus 70 in the present embodiment, a lightweight and high strength magnesium alloy cage 24 is manufactured with reference to FIG. Can do. In addition, it can confirm that the said joining area | region flowed out of the cavity part 61, for example by investigating the surface and cross section of the weld part 24D of the holder 24 of a finished product. Specifically, the weld portion 24D generated between adjacent gates or in the vicinity of the rolling element holding portion of the cage 24 has a characteristic appearance usually called a weld line. In the cage 24 manufactured by the manufacturing method according to the present invention, a weld line is not present, or traces of hot water flowing from the inside of the cage 24 to the outside and traces of removal of overflow portions are observed. Also, depending on the molding conditions, due to the difference in the cooling rate within the mold, the presence of coarse α phase with a particle size of 20 μm or more tends to be smaller in the vicinity of the discharge part than in the vicinity of the gate part. Therefore, it may be confirmed by tissue observation.

また、本実施の形態における保持器24の製造方法によれば、上述のように合流領域が保持器24から排除され、ウエルド部24Dにおける強度の低下が抑制されている。そのため、保持器24のウエルド部24Dにおける引張強度の、ウエルド部24D以外の部分における引張強度に対する比を0.8以上とすることができる。   Further, according to the method for manufacturing the cage 24 in the present embodiment, the joining region is excluded from the cage 24 as described above, and the strength reduction in the weld portion 24D is suppressed. Therefore, the ratio of the tensile strength in the weld portion 24D of the cage 24 to the tensile strength in a portion other than the weld portion 24D can be 0.8 or more.

(実施の形態2)
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態2について説明する。実施の形態2における保持器および転がり軸受は、実施の形態1の場合と同様の構成を有し、同様の効果を奏するとともに同様に製造することができる。しかし、実施の形態1における保持器は転動体を保持するポケットを偶数個有していたのに対し、実施の形態2における保持器はポケットを奇数個有している。その結果、射出成形において使用される金型の構成において、実施の形態1と実施の形態2とは異なっている。
(Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 which is another embodiment of the present invention will be described. The cage and the rolling bearing according to the second embodiment have the same configuration as that of the first embodiment, and can produce the same effect as well. However, the cage in the first embodiment has an even number of pockets for holding rolling elements, whereas the cage in the second embodiment has an odd number of pockets. As a result, the configuration of the mold used in the injection molding is different from the first embodiment and the second embodiment.

図9を参照して、転動体を保持するポケットが奇数個形成された実施の形態2における保持器形状では、たとえば隣り合うランナー部62からポケットを3つ挟むように、すなわちキャビティ部61のうち2つおきに配置されたキャビティ部61Aに溶融マグネシウム合金42が注入される。ここで、図9の互いに隣り合うキャビティ部61は、軸方向の前後(紙面の手前側および奥側)において互いに連結されている。そのため、ランナー部62から2つのキャビティ部61Aに注入された溶融マグネシウム合金42は、破線矢印αに示すように、2つのキャビティ部61Aに挟まれた2つのキャビティ部61Bに流入し、さらに当該2つのキャビティ部61Bの中央(紙面手前または奥側)に形成されるウエルド領域65において合流する。そして、溶融マグネシウム合金42が2つのキャビティ部61Aにさらに注入されると、キャビティ部から溶融マグネシウム合金42が溢れ、オーバーフロー部66に流入して貯留される。   Referring to FIG. 9, in the cage shape in the second embodiment in which an odd number of pockets for holding rolling elements are formed, for example, three pockets are sandwiched from adjacent runner portions 62, that is, in cavity portion 61. Molten magnesium alloy 42 is injected into every other cavity portion 61A. Here, the adjacent cavity portions 61 in FIG. 9 are connected to each other in the longitudinal direction (front side and back side of the sheet). Therefore, the molten magnesium alloy 42 injected from the runner 62 into the two cavities 61A flows into the two cavities 61B sandwiched between the two cavities 61A, as indicated by the broken line arrow α, and the 2 They merge at the weld region 65 formed at the center (front side or back side) of the two cavity portions 61B. When the molten magnesium alloy 42 is further injected into the two cavities 61A, the molten magnesium alloy 42 overflows from the cavities, flows into the overflow portion 66, and is stored.

本実施の形態においても、上記実施の形態1の場合と同様に、工程(S30)において溶融マグネシウム合金42が合流することにより、ウエルド領域65においてボイドを含む合流領域が形成される。そして、実施の形態2においては、このウエルド領域65が、保持器において厚みの薄い領域であるポケットの中央部(保持器の周方向における中央部)に位置することとなる。そのため、当該領域にボイドを含む合流領域が残存すると、実施の形態1の場合以上に保持器の強度が不十分となりやすい。しかし、この合流領域は、キャビティ部61から溶融マグネシウム合金42が溢れてオーバーフロー部66に流入することにより、キャビティ部61の外部に押し出される。その結果、当該合流領域が保持器から排除され、保持器内にボイドを含む合流領域が残存して強度が低下することが抑制される。このように、保持器の厚みの薄い領域に合流領域が形成される場合、本発明の適用が特に有効である。   Also in the present embodiment, as in the case of the first embodiment, the molten magnesium alloy 42 merges in the step (S30), whereby a merge region including voids is formed in the weld region 65. In the second embodiment, the weld region 65 is located in the central portion of the pocket (the central portion in the circumferential direction of the cage), which is a thin region of the cage. For this reason, if a merge region including voids remains in the region, the strength of the cage tends to be insufficient compared to the case of the first embodiment. However, the merged region is pushed out of the cavity portion 61 when the molten magnesium alloy 42 overflows from the cavity portion 61 and flows into the overflow portion 66. As a result, the merging area is excluded from the cage, and the merging area containing voids remains in the cage and the strength is suppressed from being lowered. As described above, the application of the present invention is particularly effective when the merge region is formed in the thin region of the cage.

なお、上記実施の形態においては、本発明に適用可能なマグネシウム合金としてASTM規格AZ91Dを例示したが、本発明に適用可能なマグネシウム合金はこれに限られず、種々のダイカスト用のマグネシウム合金を適用することができる。本発明において採用可能なマグネシウム合金としては、主成分であるマグネシウム(Mg)に、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、マンガン(Mn)、珪素(Si)などを添加した合金類を例示することができる。また難燃性の向上や、耐熱性、靭性向上などを目的に必要に応じて、カルシウム(Ca)やガドリニウム(Gd)、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、ジルコニウム(Zr)、希土類元素などを添加してもよい。具体的には、ASTM規格のAZ91DやAZ61A、AZ31BなどのMg−Al−Zn系合金や、AM60BなどのMg−Al系合金、AS41AなどのMg−Al−Si系合金などを挙げることができる。   In the above embodiment, the ASTM standard AZ91D is exemplified as a magnesium alloy applicable to the present invention, but the magnesium alloy applicable to the present invention is not limited to this, and various magnesium alloys for die casting are applied. be able to. Examples of magnesium alloys that can be used in the present invention include alloys in which aluminum (Al), zinc (Zn), manganese (Mn), silicon (Si), and the like are added to magnesium (Mg), which is the main component. Can do. In addition, calcium (Ca), gadolinium (Gd), copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), zirconium (Zr) may be used for the purpose of improving flame retardancy, heat resistance and toughness. ), Rare earth elements and the like may be added. Specific examples include Mg-Al-Zn alloys such as ASTM standards AZ91D, AZ61A, and AZ31B, Mg-Al alloys such as AM60B, and Mg-Al-Si alloys such as AS41A.

また、オーバーフロー部66の体積(容積)は、特に限定されるものではないが、合流部を保持器(製品)から確実に排除する観点からキャビティ部61体積の5%以上であることが好ましく、より確実に合流部を排除するためには10%以上とすることが好ましい。一方、材料歩留まりの観点から除去される廃材部は少ない方が好ましく、オーバーフロー部66の体積(容積)はキャビティ部61体積の30%以下とすることが好ましい。   Further, the volume (volume) of the overflow portion 66 is not particularly limited, but is preferably 5% or more of the volume of the cavity portion 61 from the viewpoint of reliably removing the merging portion from the cage (product), In order to more reliably exclude the merged portion, the content is preferably set to 10% or more. On the other hand, from the viewpoint of material yield, it is preferable that the amount of the waste material portion to be removed is small, and the volume (volume) of the overflow portion 66 is preferably 30% or less of the volume of the cavity portion 61.

さらに、上記工程(S50)で実施されるランナー部62やオーバーフロー部66において凝固したマグネシウム合金の保持器からの分離(除去)は、種々の方法で実施することができる。具体的な方法としては、たとえばプレス機によるトリミング加工、バレル加工、切削加工などの機械加工を例示することができる。   Furthermore, separation (removal) of the magnesium alloy solidified in the runner portion 62 and the overflow portion 66 performed in the step (S50) from the cage can be performed by various methods. As a specific method, for example, machining such as trimming by a press machine, barrel machining, and cutting can be exemplified.

また、スプルー部63やランナー部62において凝固するマグネシウム合金の量を減らすことが可能な所謂ホットノズルやホットランナー方式、また金型内でゲートカットを行なう型内ゲートカット方式での成形法も好適に使用できる。なお、スプルー部63やランナー部62において凝固したマグネシウム合金と共に、型内加工にてオーバーフロー部66において凝固したマグネシウム合金を除去することもできる。   Further, a so-called hot nozzle or hot runner method capable of reducing the amount of magnesium alloy solidified in the sprue portion 63 or the runner portion 62, or a molding method using an in-mold gate cut method in which gate cutting is performed in a mold is also suitable. Can be used for In addition, the magnesium alloy solidified in the overflow part 66 by the in-mold processing can be removed together with the magnesium alloy solidified in the sprue part 63 and the runner part 62.

また、成形された保持器14,24に対して、必要に応じて溶体化処理および時効硬化処理の一方あるいは両方を実施してもよい。   Moreover, you may implement one or both of a solution treatment and an age hardening process with respect to the shape | molded cage | baskets 14 and 24 as needed.

さらに、表面処理は、スプルー部63、ランナー部62およびオーバーフロー部66において凝固したマグネシウム合金の除去の前後を問わず実施することができるが、除去後に実施することが好ましい。具体的な表面処理としては、耐食性に優れる金属を用いためっき処理や、カチオン電着塗装などの樹脂コーティング、表面を水酸化マグネシウムや酸化マグネシウムに変性する化成処理や陽極酸化処理を挙げることができる。これらの中でも、界面の密着性の心配がなく、耐食性、耐摩耗性共に優れる陽極酸化処理や、耐食性、自己潤滑性に優れるカチオン電着塗装を採用することが特に好ましい。なお、陽極酸化処理を行なうと表面粗さが大きくなる場合が多いので、必要に応じて表面処理後にバレル研磨などの研磨処理や、樹脂材料による封止(封孔)、あるいは水蒸気処理、沸騰水処理、加熱酢酸ニッケル溶液などの薬液処理などでの封止(封孔)、またはオーバーコート処理を施してもよい。研磨処理をする場合の研磨量は、表面処理により形成した変性層を残存させるため、変性層の厚み以下とすることができる。変性層の厚みは3μm程度以上あれば、機能上大きな問題はないが、保持器には転動体や軌道輪と接触する摺動部が存在することから、5μm以上とすることが耐久性の面で好ましい。なお、変性層の厚みが厚くなればなるほど、耐摩耗性や耐食性には優れるが、変性に伴う凹部の成長(表面粗さの増大)や体積膨張などの形状変化も大きくなることから、15μm以下とすることが好ましく、10μm以下とすることが特に好ましい。   Furthermore, the surface treatment can be performed before or after the removal of the solidified magnesium alloy in the sprue portion 63, the runner portion 62, and the overflow portion 66, but is preferably performed after the removal. Specific examples of the surface treatment include plating treatment using a metal having excellent corrosion resistance, resin coating such as cationic electrodeposition coating, chemical conversion treatment or anodizing treatment for modifying the surface to magnesium hydroxide or magnesium oxide. . Among these, it is particularly preferable to employ an anodizing treatment that is excellent in corrosion resistance and wear resistance, and a cationic electrodeposition coating that is excellent in corrosion resistance and self-lubricating property without worrying about adhesion at the interface. In addition, since surface roughness often increases when anodizing is performed, polishing treatment such as barrel polishing after surface treatment, sealing with resin material (sealing), steam treatment, boiling water as necessary You may perform a process, sealing (sealing) by chemical | medical solution processes, such as a heated nickel acetate solution, or an overcoat process. The amount of polishing when the polishing treatment is performed can be made not more than the thickness of the modified layer in order to leave the modified layer formed by the surface treatment. If the thickness of the denatured layer is about 3 μm or more, there will be no major functional problem, but since the cage has a sliding part that contacts the rolling elements and the raceway, the thickness should be 5 μm or more. Is preferable. The thicker the modified layer is, the better the abrasion resistance and corrosion resistance is. However, the shape change such as recess growth (increase in surface roughness) and volume expansion accompanying modification becomes large, so that it is 15 μm or less. Preferably, the thickness is 10 μm or less.

また、表面処理としてめっき処理を実施する場合、たとえば各種クロムめっきや、無電解ニッケルめっき、電気ニッケルめっきなどのニッケルめっきを採用することが好ましい。   Moreover, when performing a plating process as surface treatment, it is preferable to employ | adopt nickel plating, such as various chromium plating, electroless nickel plating, electric nickel plating, for example.

また、本発明の転がり軸受を構成する保持器の形状としては、冠型保持器、揉みぬき保持器、くし型保持器、かご型保持器などの種々の形式を採用することができ、特にその形状に制限はないが、中でも高い剛性が求められるくし型や冠型の保持器を備えた転がり軸受に本発明の転がり軸受を好適に採用することができる。さらに、本発明の転がり軸受は、ラジアル玉軸受、ラジアルころ軸受、スラスト玉軸受、スラストころ軸受、アンギュラ玉軸受など種々の形式の転がり軸受に適用可能であり、転がり軸受の形式に特に制限なく好適に採用することができる。また、保持器の案内形式も特に限定されるものではなく、転動体案内、外輪案内、内輪案内など、いずれの案内形式にも適用することができる。   In addition, as the shape of the cage constituting the rolling bearing of the present invention, various types such as a crown type cage, a cage-type cage, a comb type cage, and a cage type cage can be adopted. Although there is no restriction | limiting in a shape, the rolling bearing of this invention can be suitably employ | adopted for the rolling bearing provided with the comb type | mold and crown type holder | retainer in which high rigidity is calculated | required especially. Furthermore, the rolling bearing of the present invention can be applied to various types of rolling bearings such as radial ball bearings, radial roller bearings, thrust ball bearings, thrust roller bearings, angular contact ball bearings, and is not particularly limited to the types of rolling bearings. Can be adopted. Also, the guide type of the cage is not particularly limited, and can be applied to any guide type such as rolling element guide, outer ring guide, and inner ring guide.

以下、本発明の実施例1について説明する。本発明の転がり軸受を構成する保持器を実際に作製し、その特性を従来の保持器と比較する実験を行なった。実験の手順は以下の通りである。   Embodiment 1 of the present invention will be described below. A cage that constitutes the rolling bearing of the present invention was actually manufactured, and an experiment was performed in which the characteristics were compared with those of a conventional cage. The experimental procedure is as follows.

まず、上記実施の形態において説明した保持器を、上記実施の形態と同様の製造方法により作製した。保持器の形状は、図1および図2に示すように軸受型番NN3020(JIS呼び番号)に使用可能な、くし型保持器とした。より具体的には、内径φ120mm、外径φ132mm、高さ10.5mm、環状部14A(図2参照)の厚み2.3mm、PCD(Pitch Circle Diameter;ピッチ円径)φ126mm、柱本数28本とした。また、保持器の製造は、上記実施の形態において説明した製造方法(図7参照)のうち工程(S10)〜(S60)を実施することにより実施した。工程(S10)では、AZ91Dからなるマグネシウム合金チップを原料チップとして採用した。工程(S20)および(S30)では、ノズル温度610℃、金型温度250℃、射出速度1200mm/s、保圧15MPa、冷却時間10sの条件を採用した。また、工程(S50)では、オーバーフロー部66において凝固したマグネシウム合金をプレス成形により除去した。さらに、工程(S60)では、バレル研磨を実施した。また、その後、後処理として216℃に10時間保持する時効硬化処理を実施した(JIS規格 T5)(実施例A)。   First, the cage described in the above embodiment was manufactured by the same manufacturing method as in the above embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the shape of the cage is a comb type cage that can be used for a bearing model number NN3020 (JIS nominal number). More specifically, the inner diameter is 120 mm, the outer diameter is 132 mm, the height is 10.5 mm, the thickness of the annular portion 14A (see FIG. 2) is 2.3 mm, the PCD (Pitch Circle Diameter) is 126 mm, and the number of columns is 28. did. The cage was manufactured by performing steps (S10) to (S60) in the manufacturing method (see FIG. 7) described in the above embodiment. In the step (S10), a magnesium alloy chip made of AZ91D was adopted as a raw material chip. In the steps (S20) and (S30), the conditions of a nozzle temperature of 610 ° C., a mold temperature of 250 ° C., an injection speed of 1200 mm / s, a holding pressure of 15 MPa, and a cooling time of 10 s were adopted. In the step (S50), the magnesium alloy solidified in the overflow portion 66 was removed by press molding. Furthermore, barrel polishing was performed in the step (S60). Thereafter, an age hardening treatment was performed as a post-treatment at 216 ° C. for 10 hours (JIS standard T5) (Example A).

一方、上記実施例Aと同様の形状および製造工程を採用し、時効硬化処理を省略するとともに、工程(S70)を追加したものも作製した。工程(S70)では、陽極酸化処理を実施し、厚み8μmの変性層を形成した。陽極酸化処理後の表面粗さはJIS規格Raで1.0μmとなるように調整したところ、表面粗さはRaで0.9μmとなった(実施例B)。   On the other hand, the same shape and manufacturing process as those in Example A were adopted, and the age hardening treatment was omitted and a process (S70) was added. In the step (S70), anodization was performed to form a modified layer having a thickness of 8 μm. When the surface roughness after the anodizing treatment was adjusted to 1.0 μm according to JIS standard Ra, the surface roughness became 0.9 μm in Ra (Example B).

さらに、上記実施例Bと同様の形状および製造工程を採用し、工程(S70)において陽極酸化処理に代えて無電解ニッケルめっき(膜厚:10μm、下地処理:エッチング処理)を施したものも作製した(実施例C)。   Further, the same shape and manufacturing process as in Example B above were adopted, and an electroless nickel plating (film thickness: 10 μm, base treatment: etching treatment) was performed instead of anodizing treatment in the step (S70). (Example C).

また、上記実施例Bと同様の形状および製造工程を採用し、工程(S70)において陽極酸化処理に代えてカチオン電着塗装(膜厚:10μm、下地処理:化成処理)を施したものも作製した(実施例D)。   In addition, the same shape and manufacturing process as in Example B above was adopted, and in the step (S70), a cation electrodeposition coating (film thickness: 10 μm, base treatment: chemical conversion treatment) was performed instead of anodizing treatment. (Example D).

一方、上記本発明の実施例と比較する目的で、上記実施例と同じ形状を有する樹脂製の保持器(比較例A)および高力黄銅製の保持器(比較例B)も準備した。比較例Aでは、PEEK(Poly Ether Ether Keton)材にCF(カーボンファイバ)材を添加した樹脂(Victrex社製PEEK450CA30)を射出成形することにより保持器を作製した。具体的には、ノズル温度400℃、金型温度180℃、射出速度50mm/s、保圧120MPa、冷却時間30sの条件で射出成形を実施し、さらに後処理として200℃に加熱して3時間保持するアニール処理を実施した。また、比較例Bでは、素材として高力黄銅CAC301を採用し、切削加工にて上記形状に加工することにより保持器を作製した。   On the other hand, a resin cage (Comparative Example A) and a high-strength brass cage (Comparative Example B) having the same shape as the above examples were also prepared for the purpose of comparison with the above Examples of the present invention. In Comparative Example A, a cage was produced by injection molding a resin (PEEK450CA30 manufactured by Victrex) in which a CF (carbon fiber) material was added to a PEEK (Poly Ether Ether Keton) material. Specifically, injection molding was performed under the conditions of a nozzle temperature of 400 ° C., a mold temperature of 180 ° C., an injection speed of 50 mm / s, a holding pressure of 120 MPa, and a cooling time of 30 s, and further heated to 200 ° C. as a post-treatment for 3 hours. A holding annealing treatment was performed. Further, in Comparative Example B, high strength brass CAC301 was adopted as a material, and a cage was manufactured by processing into the above shape by cutting.

次に、実験項目および実験結果について説明する。まず、上記実施例A〜Dの保持器を用いてNN3020軸受を実際に組み立てる実験を行なった。具体的には、JIS規格SUJ2材からなる内輪および外輪と、窒化珪素からなる転動体とを準備し、保持器を背面合わせで2個組み込むことにより軸受を組み立てた(図1参照)。その結果、実施例A〜Dのいずれの保持器も問題なく組み立てることができた。また、実施例B〜Dの保持器において形成した変質層、ニッケルめっき層およびカチオン電着塗装層についても、剥がれなどの不具合は発生しなかった。   Next, experimental items and experimental results will be described. First, an experiment for actually assembling the NN3020 bearing using the cages of Examples A to D was performed. Specifically, an inner ring and an outer ring made of JIS standard SUJ2 material and rolling elements made of silicon nitride were prepared, and two bearings were assembled back to back to assemble a bearing (see FIG. 1). As a result, any of the cages of Examples A to D could be assembled without any problem. In addition, no troubles such as peeling occurred in the altered layer, the nickel plating layer, and the cationic electrodeposition coating layer formed in the cages of Examples B to D.

次に、上記実施例および比較例の保持器に関して、保持器質量、保持器強度、柱たわみ量、およびJIS規格SUJ2材に対する摩擦係数の測定を実施した。保持器強度は、保持器の内径側から保持器の直径方向に互いに逆向きの力を作用させて保持器を引っ張り、破断した際の荷重を記録することにより測定した。柱たわみ量については、保持器の環状部側が下になるように平面上に保持器を載置し、図10に示す治具を小径側(直径φの側)から保持器の内径側に一定荷重で押し込んだ際の柱部の倒れ量(外径の変化量)を測定した。ここで、図10を参照して、治具80は、直径φ(132mm)の円形形状を有する第1平面82と、第1平面82に平行な直径φ(115.5mm)の円形形状を有する第2平面81と、曲率半径66mmの球面である側面83とからなっている。厚みt、すなわち第1平面82と第2平面81との距離は32mmである。また、SUJ2材に対する摩擦係数は、SUJ2からなる部材を準備し、鉱油(VG2)噴霧下における当該部材に対する摩擦係数を測定した。 Next, the cage mass, cage strength, column deflection amount, and friction coefficient of the JIS standard SUJ2 material were measured for the cages of the examples and comparative examples. The strength of the cage was measured by recording the load when the cage was pulled by breaking the cage by applying forces opposite to each other in the diameter direction of the cage from the inner diameter side of the cage. With respect to the amount of column deflection, the cage is placed on a flat surface so that the annular portion side of the cage faces down, and the jig shown in FIG. 10 is moved from the small diameter side (diameter φ 2 side) to the inside diameter side of the cage. The amount of column collapse (the amount of change in the outer diameter) was measured when pushed in with a constant load. Here, referring to FIG. 10, jig 80 has a first flat surface 82 having a circular shape with a diameter φ 1 (132 mm) and a circular shape with a diameter φ 2 (115.5 mm) parallel to first plane 82. And a side surface 83 which is a spherical surface having a curvature radius of 66 mm. The thickness t, that is, the distance between the first plane 82 and the second plane 81 is 32 mm. Moreover, the friction coefficient with respect to SUJ2 material prepared the member which consists of SUJ2, and measured the friction coefficient with respect to the said member under mineral oil (VG2) spraying.

表1に実験結果を示す。表1において、保持器質量は、比較例Bを1とした場合の質量比で、保持器強度および柱たわみ量は、それぞれ比較例Aを1とした場合の強度比および柱たわみ量比で表示されている。   Table 1 shows the experimental results. In Table 1, the cage mass is a mass ratio when Comparative Example B is set to 1, and the cage strength and the column deflection amount are expressed as a strength ratio and a column deflection amount ratio when Comparative Example A is 1, respectively. Has been.

表1を参照して、実施例A〜Dの質量は高力黄銅製の保持器である比較例Bの1/5となっている。そして、本発明の保持器は樹脂製の保持器である比較例Aと遜色ない程度の軽量化を達成していることが確認される。また、実施例A〜Dの強度は樹脂製の保持器である比較例Aを上回っている。さらに、実施例A〜Dの柱たわみ量は樹脂製の保持器である比較例Aに比べて大幅に抑制されており、高力黄銅製の保持器である比較例Bと遜色ない値となっている。また、実施例A〜DのSUJ2に対する摩擦係数は、比較例BのSUJ2に対する摩擦係数に比べて小さくなっている。特に、実施例CおよびDのSUJ2に対する摩擦係数は、樹脂製の保持器である比較例BのSUJ2に対する摩擦係数と遜色ない値となっている。   With reference to Table 1, the mass of Example AD is 1/5 of the comparative example B which is a high strength brass cage. It is confirmed that the cage of the present invention achieves a weight reduction comparable to that of Comparative Example A, which is a resin cage. Moreover, the intensity | strength of Examples AD exceeds the comparative example A which is a resin-made cage. Furthermore, the amount of column deflection in Examples A to D is greatly suppressed as compared with Comparative Example A, which is a resin cage, and is comparable to Comparative Example B, which is a cage made of high-strength brass. ing. Moreover, the friction coefficient with respect to SUJ2 of Examples A to D is smaller than the friction coefficient with respect to SUJ2 of Comparative Example B. In particular, the friction coefficient for SUJ2 of Examples C and D is a value comparable to the friction coefficient for SUJ2 of Comparative Example B, which is a resin cage.

以上の実験結果より、本発明の転がり軸受を構成する保持器は量産性に優れる射出成形により製造可能であるだけでなく、軽量で、高い強度および剛性を有するとともに、軸受鋼であるSUJ2に対する摩擦係数が抑制された保持器となっていることが確認された。   From the above experimental results, the cage constituting the rolling bearing of the present invention can be manufactured not only by injection molding with excellent mass productivity, but also light weight, high strength and rigidity, and friction against SUJ2, which is a bearing steel. It was confirmed that the cage has a suppressed coefficient.

以下、本発明の実施例2について説明する。本発明の転がり軸受を構成する保持器の製造方法による強度の向上効果を確認する実験を行なった。実験の手順は以下の通りである。   Embodiment 2 of the present invention will be described below. An experiment was conducted to confirm the effect of improving the strength by the method of manufacturing the cage constituting the rolling bearing of the present invention. The experimental procedure is as follows.

まず、図11に示す金型60を用いてJIS規格K7113に規定する1号試験片(引張試験片)を作製し、ウエルド部の引張強度を確認する実験を行なった。具体的には、図11を参照して、金型60は、材料を射出するノズルに接続された中空領域であるスプルー部63と、上記1号試験片の形状に対応するキャビティ部61と、スプルー部63とキャビティ部61の軸方向両端のそれぞれとを接続するランナー部62とを備えている。ランナー部62は、フィルムゲートであるゲート部62Aを含んでおり、キャビティ部61の軸方向両端のそれぞれに設けられられた2つのゲート部62Aにおいて、ランナー部62はキャビティ部61に接続されている。キャビティ部61は、ランナー部62からキャビティ部61に供給されたマグネシウム合金が合流する領域であるウエルド領域65を含んでいる。そして、金型60は、ウエルド領域65に接続され、ウエルド領域65に到達してキャビティ部61から溢れたマグネシウム合金を貯留するオーバーフロー部66をさらに備えている。このオーバーフロー部66は、ウエルド領域65に接続された排出部66Aと、排出部66Aに接続された保持部66Bとを有している。   First, No. 1 test piece (tensile test piece) defined in JIS standard K7113 was produced using the mold 60 shown in FIG. 11, and an experiment for confirming the tensile strength of the weld portion was performed. Specifically, referring to FIG. 11, a mold 60 includes a sprue portion 63 that is a hollow region connected to a nozzle for injecting a material, a cavity portion 61 corresponding to the shape of the No. 1 test piece, The sprue part 63 and the runner part 62 which connects each of the axial direction both ends of the cavity part 61 are provided. The runner part 62 includes a gate part 62 </ b> A that is a film gate, and the runner part 62 is connected to the cavity part 61 in two gate parts 62 </ b> A provided at both ends in the axial direction of the cavity part 61. . The cavity portion 61 includes a weld region 65 that is a region where magnesium alloys supplied from the runner portion 62 to the cavity portion 61 merge. The mold 60 further includes an overflow portion 66 that is connected to the weld region 65 and stores the magnesium alloy that reaches the weld region 65 and overflows from the cavity portion 61. The overflow part 66 has a discharge part 66A connected to the weld region 65 and a holding part 66B connected to the discharge part 66A.

そして、以下の表2に示す条件で金型60に材料であるAZ91Dを射出し、試験片の小径部(ウエルド領域65)にウエルド部が形成された試験片を作製した(実施例E〜H)。なお、実施例Gについては、150℃に24時間保持することにより時効硬化処理を実施した(JIS規格T5)。一方、比較のため、材料として樹脂(PEEK材にCF材を添加したもの;Victrex社製PEEK450CA30)を用いて下記の表2に示す条件で同様に試験片を作製した(比較例C)。なお、比較例Cにおいては、後処理として200℃の温度に3時間保持するアニール処理を実施した。そして、プラスチックの引張試験方法であるJIS規格K7113に従って引張試験を実施し、ウエルド部における引張強度(表2の「ウエルド強度」に対応)を調査した。試験速度は10mm/minとした。   And AZ91D which is a material was inject | emitted to the metal mold | die 60 on the conditions shown in the following Table 2, and the test piece by which the weld part was formed in the small diameter part (weld area | region 65) of the test piece was produced (Example EH). ). In addition, about Example G, the age hardening process was implemented by hold | maintaining at 150 degreeC for 24 hours (JIS specification T5). On the other hand, for comparison, test pieces were similarly prepared under the conditions shown in Table 2 below using a resin (a PEEK material added with a CF material; PEEK450CA30 manufactured by Victrex) under the conditions shown in Table 2 below (Comparative Example C). In Comparative Example C, an annealing treatment was performed as a post-treatment, which was held at a temperature of 200 ° C. for 3 hours. Then, a tensile test was performed according to JIS standard K7113 which is a plastic tensile test method, and the tensile strength at the weld portion (corresponding to “weld strength” in Table 2) was investigated. The test speed was 10 mm / min.

一方、ウエルド部以外の引張強度を調査する目的で、上記金型60において、ゲート部62Aを金型60の軸方向一方の端部のみに形成した金型を用いて表2の条件で引張試験片を作製し、引張強度を調査した(表2の「引張強度」に対応)。   On the other hand, for the purpose of investigating the tensile strength other than the weld portion, a tensile test was performed under the conditions shown in Table 2 using a die in which the gate portion 62A was formed only at one end in the axial direction of the die 60. A piece was prepared and examined for tensile strength (corresponding to “tensile strength” in Table 2).

また、得られた引張試験片の中央部を切断し、断面を研磨した後、当該断面を3%ナイタル腐食液(硝酸アルコール溶液)にてエッチング処理を行ない、エッチング後の断面を光学顕微鏡(100倍)で観察した。そして、観察の結果得られた画像を2値化処理し、視野内における粒径20μm以上の粗大なα相の面積率(表2の「粗大α固相率」に対応)を算出した。エッチング後における実施例E、F、GおよびHの断面の光学顕微鏡写真を、それぞれ図12、図13、図14および図15に示す。また、実施例EおよびHについて、図12の領域A、図15の領域Bのように、粗大なα相が観察されない領域をSEM(Scanning Electron Microscope;走査型電子顕微鏡)(1000倍)により観察した(図16および図17)。上記実験の条件および実験結果を表2に示す。   Further, after cutting the central portion of the obtained tensile test piece and polishing the cross section, the cross section was etched with a 3% nital corrosive solution (nitric alcohol solution), and the cross section after etching was optical microscope (100 Times). Then, the image obtained as a result of the observation was binarized, and the area ratio of the coarse α phase having a particle diameter of 20 μm or more in the visual field (corresponding to “Coarse α solid phase ratio” in Table 2) was calculated. Optical micrographs of the cross sections of Examples E, F, G, and H after etching are shown in FIGS. 12, 13, 14, and 15, respectively. In Examples E and H, a region where a coarse α phase is not observed, such as region A in FIG. 12 and region B in FIG. 15, is observed with a scanning electron microscope (SEM) (1000 ×). (FIGS. 16 and 17). Table 2 shows the experimental conditions and experimental results.

次に、表2および図12〜図17を参照して、実験結果について説明する。なお、表2において引張強度およびウエルド強度は、比較例Cのウエルド強度を1とした比(相対値)で示されている。   Next, experimental results will be described with reference to Table 2 and FIGS. In Table 2, the tensile strength and weld strength are shown as a ratio (relative value) where the weld strength of Comparative Example C is 1.

表2を参照して、比較例Cのウエルド強度に対して、実施例E〜Hのウエルド強度は60%以上高い値となっている。また、ウエルド強度と引張強度の比が0.8以上と1に近い値となっている。ここで、複数のゲートを有する金型を用いた多点ゲート方式の射出成形法により作製される保持器には、ウエルド部が必ず形成される。そして、本発明の転がり軸受を構成する保持器によれば、比較例Cに代表される繊維強化された樹脂材料からなる保持器とは異なり、ウエルド部における強度の低下が大幅に抑制されている。そのため、多点ゲート方式の射出成形を採用した場合でも、本発明の転がり軸受を構成する保持器によれば、高い強度を有する保持器を提供することができる。また、ウエルド部における強度の低下が抑制されることから、たとえば肉厚の大きい柱部以外の部分にウエルド部を設けることが可能となるため、設計の自由度が広がる。具体的には、たとえば偶数個の転動体を保持する保持器だけでなく、奇数個の転動体を保持する保持器に対しても、設計上の制約なく多点ゲート方式の射出成形法を適用することが可能となる。   Referring to Table 2, the weld strengths of Examples E to H are 60% or more higher than the weld strength of Comparative Example C. In addition, the ratio between the weld strength and the tensile strength is 0.8 or more, which is close to 1. Here, a weld portion is necessarily formed in a cage produced by a multi-point gate type injection molding method using a mold having a plurality of gates. And according to the cage which comprises the rolling bearing of this invention, unlike the cage | basket which consists of a fiber reinforced resin material represented by the comparative example C, the fall of the strength in a weld part is suppressed significantly. . Therefore, even when the multi-point gate type injection molding is adopted, according to the cage constituting the rolling bearing of the present invention, a cage having high strength can be provided. In addition, since a decrease in strength in the weld portion is suppressed, for example, it is possible to provide the weld portion in a portion other than the thick pillar portion, so that the degree of freedom in design is widened. Specifically, for example, the multi-point gate injection molding method is applied not only to the cage that holds an even number of rolling elements but also to the cage that holds an odd number of rolling elements without any design restrictions. It becomes possible to do.

さらに、表2を参照して、実施例Gに比べて、実施例E、FおよびHにおいては、α固相率が低く抑えられ、5%未満(実施例EおよびFは2%未満)となっている。図12〜図15を参照して、光学顕微鏡写真における白色の領域が粗大化したα相に対応する。その結果、実施例E、FおよびHの引張強度は実施例Gよりも高く、比較例Cに比べて10%以上向上している。そのため、上記α固相率を5%未満(ここでは2%未満)にまで低減することにより、保持器の更なる薄肉化が可能となり、軽量化を達成することができる。このことから、α固相率を5%未満、より好ましくは2%未満にまで低減した本発明の保持器は、軽量化による高速回転への対応が求められる工作機械用軸受への適用のほか、消費電力の低減が強く求められる事務機器用途の軸受用保持器などに、特に好適に採用され得る。   Furthermore, referring to Table 2, compared to Example G, in Examples E, F and H, the α solid phase ratio was kept low and less than 5% (Examples E and F were less than 2%). It has become. With reference to FIGS. 12-15, the white area | region in an optical micrograph respond | corresponds to the alpha phase which became coarse. As a result, the tensile strength of Examples E, F, and H is higher than that of Example G and is improved by 10% or more compared to Comparative Example C. Therefore, by reducing the α solid phase ratio to less than 5% (here, less than 2%), the cage can be further thinned and light weight can be achieved. Therefore, the cage of the present invention in which the α solid phase ratio is reduced to less than 5%, more preferably less than 2%, is applied to machine tool bearings that are required to cope with high-speed rotation by reducing the weight. In particular, it can be suitably used for a bearing retainer for office equipment where reduction of power consumption is strongly required.

また、図16および図17を参照して、実施例Hにおける素地の組織は、実施例Eに比べて微細となっている。より具体的には、実施例Eの素地の平均結晶粒径は6μmであるのに対し、実施例Hの平均結晶粒径は2μmとなっている。その結果、実施例Hの引張強度およびウエルド強度は実施例Eに比べて大幅に高くなっている。このことから、本発明の転がり軸受を構成する保持器においては、保持器を構成するマグネシウム合金の平均結晶粒径を小さくすることが好ましいといえる。より具体的には、保持器を構成するマグネシウム合金の平均結晶粒径は5μm以下とすることが好ましく、2μm以下とすることがより好ましい。   In addition, referring to FIGS. 16 and 17, the structure of the substrate in Example H is finer than that in Example E. More specifically, the average crystal grain size of the substrate of Example E is 6 μm, whereas the average crystal grain size of Example H is 2 μm. As a result, the tensile strength and weld strength of Example H are significantly higher than Example E. From this, in the cage constituting the rolling bearing of the present invention, it can be said that it is preferable to reduce the average crystal grain size of the magnesium alloy constituting the cage. More specifically, the average crystal grain size of the magnesium alloy constituting the cage is preferably 5 μm or less, and more preferably 2 μm or less.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiments and examples disclosed herein are illustrative in all respects and should not be construed as being restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の転がり軸受は、軽量で、かつ高い強度を有する保持器を備えることが要求される転がり軸受に、特に有利に適用され得る。   The rolling bearing of the present invention can be applied particularly advantageously to a rolling bearing that is required to have a cage that is lightweight and has high strength.

1 複列円筒ころ軸受、2 アンギュラ玉軸受、11,21 外輪、11A,21A 外輪転走面、12,22 内輪、12A,22A 内輪転走面、13 円筒ころ、13A ころ接触面、14,24 保持器、14A 環状部、14B 柱部、14C 表面処理層、23 玉、23A 玉接触面、24D ウエルド部、41 マグネシウム合金チップ、42 溶融マグネシウム合金、50 射出部、51 シリンダ、52 供給部、53 スクリュ、54 貯留部、55 ノズル、56 ヒータ、60 金型、61,61A,61B キャビティ部、62 ランナー部、62A ゲート部、63 スプルー部、65 ウエルド領域、66 オーバーフロー部、66A 排出部、66B 保持部、70 射出成形装置、80 治具、81 第2平面、82 第1平面、83 側面、90 工作機械、91 主軸、91A 外周面、91B 先端、92 ハウジング、92A 内壁、93 モータ、93A モータステータ、93B モータロータ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Double row cylindrical roller bearing, 2 Angular contact ball bearing, 11, 21 Outer ring, 11A, 21A Outer ring rolling surface, 12, 22 Inner ring, 12A, 22A Inner ring rolling surface, 13 Cylindrical roller, 13A Roller contact surface, 14, 24 Cage, 14A annular portion, 14B pillar portion, 14C surface treatment layer, 23 balls, 23A ball contact surface, 24D weld portion, 41 magnesium alloy tip, 42 molten magnesium alloy, 50 injection portion, 51 cylinder, 52 supply portion, 53 Screw, 54 storage part, 55 nozzle, 56 heater, 60 mold, 61, 61A, 61B cavity part, 62 runner part, 62A gate part, 63 sprue part, 65 weld area, 66 overflow part, 66A discharge part, 66B holding Part, 70 injection molding device, 80 jig, 81 second plane, 82 first plane 83 side, 90 the machine tool, 91 spindle, 91A outer peripheral surface, 91B tip, 92 housing, 92A the inner wall, 93 motor, 93A motor stator, 93B motor rotor.

Claims (13)

軌道部材と、
前記軌道部材に接触して配置される複数の転動体と、
前記転動体を転動自在に保持する保持器とを備え、
前記保持器は、
マグネシウム合金からなり、
射出成形により成形され、
前記射出成形において、完全溶融状態に制御された液相を含む前記マグネシウム合金が合流することにより形成されたボイドを含む領域である合流領域が前記保持器の外部に流出しており、
前記保持器の断面を観察した場合、前記マグネシウム合金における粒径20μm以上のα相の割合は15%未満であり、
前記射出成形用の型は、前記保持器の形状に対応した中空領域であるキャビティ部と、前記キャビティ部に接続され、前記キャビティ部に前記マグネシウム合金を供給するランナー部と、前記キャビティ部において前記ランナー部から供給された前記マグネシウム合金が合流する領域であるウエルド領域に接続され、前記ウエルド領域に到達して前記キャビティ部から溢れた前記マグネシウム合金を貯留するオーバーフロー部とを備え、
前記ランナー部は、前記キャビティ部に近づくにつれて長手方向に垂直な断面における断面積が小さくなり、前記キャビティ部との境界面であるゲート部境界面において前記断面積が最も小さくなっており、
前記オーバーフロー部は、前記キャビティ部に近づくにつれて長手方向に垂直な断面における断面積が小さくなり、前記キャビティ部との境界面である排出部境界面において前記断面積が最も小さくなっており、
前記ランナー部および前記オーバーフロー部において凝固した前記マグネシウム合金が前記保持器から分離される部分が、前記保持器の円環形状の径方向内側に形成されている、転がり軸受。
A track member;
A plurality of rolling elements arranged in contact with the raceway member;
A cage for holding the rolling element so as to roll freely,
The cage is
Made of magnesium alloy,
Molded by injection molding,
In the injection molding, a joining region that is a region containing voids formed by joining the magnesium alloy containing the liquid phase controlled to a completely molten state flows out of the cage,
When the cross section of the cage is observed, the proportion of α phase having a particle size of 20 μm or more in the magnesium alloy is less than 15%,
The injection mold includes a cavity portion that is a hollow region corresponding to the shape of the cage, a runner portion that is connected to the cavity portion and supplies the magnesium alloy to the cavity portion, and the cavity portion includes the Connected to a weld region that is a region where the magnesium alloy supplied from the runner unit is joined, and an overflow unit that reaches the weld region and stores the magnesium alloy overflowed from the cavity,
As the runner part approaches the cavity part, the cross-sectional area in the cross section perpendicular to the longitudinal direction is reduced, and the cross-sectional area is the smallest in the gate part interface that is the interface with the cavity part,
The overflow part has a smaller cross-sectional area in a cross section perpendicular to the longitudinal direction as it approaches the cavity part, and the cross-sectional area is the smallest in the discharge part boundary surface that is a boundary surface with the cavity part,
A rolling bearing in which a portion where the magnesium alloy solidified in the runner portion and the overflow portion is separated from the cage is formed on the radially inner side of the annular shape of the cage.
工作機械の主軸を、前記主軸に対向するように配置される部材に対して回転自在に支持するように用いられる、請求項1に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein the rolling bearing is used to rotatably support a main shaft of a machine tool with respect to a member arranged so as to face the main shaft. 前記保持器の断面を観察した場合、前記マグネシウム合金における粒径20μm以上のα相の割合は5%未満である、請求項1または2に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1 or 2, wherein a ratio of an α phase having a particle diameter of 20 µm or more in the magnesium alloy is less than 5% when a cross section of the cage is observed. 前記保持器の断面を観察した場合、前記マグネシウム合金には粒径20μm以上のα相が含まれていない、請求項1または2に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1 or 2, wherein when the cross section of the cage is observed, the magnesium alloy does not contain an α phase having a particle diameter of 20 µm or more. 前記マグネシウム合金は、アルミニウム、亜鉛およびマンガンを含有している、請求項1〜4のいずれか1項に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein the magnesium alloy contains aluminum, zinc, and manganese. 前記保持器は、くし型形状を有している、請求項1〜5のいずれか1項に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to any one of claims 1 to 5, wherein the cage has a comb shape. 前記保持器においては、前記射出成形において前記マグネシウム合金が合流する領域に形成されるウエルド部における引張強度の、前記ウエルド部以外の部分における引張強度に対する比が0.8以上である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の転がり軸受。   In the cage, a ratio of a tensile strength in a weld portion formed in a region where the magnesium alloy merges in the injection molding to a tensile strength in a portion other than the weld portion is 0.8 or more. The rolling bearing according to any one of -6. 前記保持器は、表面に厚み15μm以下の陽極酸化処理層が形成されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to any one of claims 1 to 7, wherein an anodized layer having a thickness of 15 µm or less is formed on a surface of the cage. 前記保持器は、表面にニッケルめっき膜が形成されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein a nickel plating film is formed on a surface of the cage. 前記保持器は、表面に厚み15μm以下のカチオン電着塗装層が形成されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein a cationic electrodeposition coating layer having a thickness of 15 μm or less is formed on the surface of the cage. 前記保持器を構成する前記マグネシウム合金の平均結晶粒径は10μm以下である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to any one of claims 1 to 10, wherein an average crystal grain size of the magnesium alloy constituting the cage is 10 µm or less. 前記保持器を構成する前記マグネシウム合金の平均結晶粒径は5μm以下である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to any one of claims 1 to 10, wherein an average crystal grain size of the magnesium alloy constituting the cage is 5 µm or less. 前記保持器を構成する前記マグネシウム合金は時効硬化処理されている、請求項1〜12のいずれか1項に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein the magnesium alloy constituting the cage is age-hardened.
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