JP5942623B2 - 円錐ころ軸受用保持器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、円錐ころ軸受用保持器の製造方法に関する。

円錐ころ軸受用保持器としては、図２に示すように、小径円環部３と、大径円環部５と、小径円環部３及び大径円環部５を連結し、周方向に所定の間隔で配置された複数の柱部７と、小径円環部３、大径円環部５、及び複数の柱部７によって画成され、それぞれ円錐ころ（不図示）を収容する複数のポケット部９と、を備えるものが知られている。

このような円錐ころ軸受用保持器１（以下、単に「保持器」と呼ぶことがある。）は、従来から射出成形によって製造されている。射出成形用金型としては、２プレートタイプの金型が主に使用され、１又は複数のゲートから熱可塑性樹脂、若しくは熱可塑性樹脂に補強繊維材等を配合した樹脂組成物の溶融物を金型に注入し、溶融物を冷却固化した後、金型を開き、可動型に残った保持器をエジェクタピン等の突き出し機構で突き出して得る。なお、ゲート設置位置と設置数は、保持器の大きさ、金型構造、保持器以外の部位（主に、スプルーとランナー）に使用される樹脂材料の量などに応じて適宜設定される。

このように成形された保持器を組み込んだ軸受が正常に回転するには、保持器の真円度が重要である。仮に保持器の真円度が悪いと、軸受回転時に、保持器が軌道輪（外輪、内輪）に接触したり、ころと過剰に衝突したりして、軸受の回転を妨げるおそれがある。そこで、保持器の真円度確保、真円度向上のため、従来から様々な対策が検討・実施されてきた。

例えば、特許文献１では、金型による射出成形により製造される樹脂製の保持器及びその製造方法において、金型が３あるいは４点のゲートを有し、保持器肉厚の保持器外径に対する比を０.０５〜０.１５とし、保持器外径を１０ｍｍ以上とすることが記載されている。このように構成することで、溶融樹脂の流動性やガラス繊維等の配向性を向上させ、３あるいは４個所のウェルド部により固化時の歪みや変形を周方向に分散させ、保持器の真円度向上を図っている。

また、特許文献２では、転がり軸受の製造方法において、保持器のポケット数が偶数となるように射出成形するとともに、当該射出成形に用いられる金型のゲートが、保持器の内径側にポケット数の半分の数だけ円周等配に設けられることが記載されている。このように構成することで、ウェルド部を成形品の円周上等配に多数生じさせ、成形品の形状を均一化し、保持器の真円度向上を図っている。

また、特許文献３では、ころ軸受用合成樹脂製保持器の製造方法において、金型キャビティ内にゲートを通じて溶融樹脂を注入して保持器を成形する際に、保持器の円周方向に等分に配置された全ての柱部について、その軸方向の高さの中央部に、溶融樹脂を注入するゲートを配置して射出成形を行うことが記載されている。これにより、溶融樹脂が等距離流動した位置にできる接合部を円周方向について等配の位置に形成し、全部の柱部における溶融樹脂材料が冷却固化する時の条件を均一化させ、環状部の真円度を向上することを図っている。

さらに、保持器のポケットのコーナー部の強度を向上させるために、円錐ころ軸受用樹脂製保持器のゲートについて、以下に示す対策が検討・実施されている。例えば、特許文献４では、金型のゲートを、ポケット毎に、小径円環部の内周面の隣り合う柱部の中間位置に設ける円錐ころ軸受用保持器の製造方法が開示されている。また、特許文献５では、小径円環部の各柱部の延長上に、溶融樹脂が注入されるゲート部が形成されてなる円錐ころ軸受用保持器が開示されている。

特開２００５−０８３４０６号公報 特開２００４−０６８８６１号公報 特開２００２−００５１７６号公報 特開２００７−３２１９２６号公報 特開２００６−０７０９２６号公報

ところで、上述した特許文献１〜５のように射出成形によって保持器を製造する場合、金型を開くときに、保持器が固定型に取られてしまうことがある。このようなときは、成形を中止して固定型から保持器を取り除く必要があるため、保持器の連続成形ができなくなってしまう。

このような問題を解決するために、可動型側に離型用のアンダーカット部を設け、成形された保持器が突き出し機構を有する可動型に確実に残るようにする技術が知られている。しかし、可動型から保持器を突き出す時には、アンダーカット部が無理抜きとなってしまうため、保持器の変形が生じ、真円度を悪化させる要因となってしまう。

本発明は、上述した課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、安定して連続成形ができ、且つ真円度に優れる円錐ころ軸受用樹脂製保持器の製造方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 小径円環部と、
大径円環部と、
前記小径円環部及び前記大径円環部を連結し、周方向に所定の間隔で配置された複数の柱部と、
前記小径円環部、前記大径円環部、及び前記複数の柱部によって画成され、それぞれ円錐ころを収容する複数のポケット部と、
を備える円錐ころ軸受用保持器を、保持器成形用金型によって射出成形する円錐ころ軸受用保持器の製造方法であって、
前記保持器成形用金型は固定型と可動型とを有し、
前記可動型の、前記円錐ころ軸受用保持器の小径円環部の内周面に対応する部分には、周方向に所定の間隔で少なくとも３つの樹脂射出ゲートが配設され、
且つ、前記樹脂射出ゲートと、前記小径円環部の内周面に対応する部分の軸方向外側端部と、の軸方向における間であって前記軸方向外側端部よりも前記樹脂射出ゲート寄りに、成形された前記円筒ころ軸受用保持器を前記可動型に残すための凹部又は凸部を形成するアンダーカット部が配設され、
前記アンダーカット部は、周方向に所定の間隔で形成された少なくとも３つの分割アンダーカット部からなり、
前記樹脂射出ゲートは、周方向において、隣り合う前記分割アンダーカット部の間における、前記ポケット部の周方向中間、且つ、前記小径円環部の軸方向中間に配設される
ことを特徴とする円錐ころ軸受用保持器の製造方法。
（２） 前記樹脂射出ゲートの数と、前記分割アンダーカット部の数と、は等しい
ことを特徴とする（１）に記載の円錐ころ軸受用保持器の製造方法。
（３） 前記円錐ころ軸受用保持器の大径円環部の外径は１２０ｍｍ以上である
ことを特徴とする（１）又は（２）に記載の円錐ころ軸受用保持器の製造方法。

上記（１）に記載の発明によれば、樹脂射出ゲートが小径円環部に対応する部分に設置されるので、スプルー部とランナー部の流動長や容積が最小限に抑えられ、成形のばらつきと材料コストを低減できると共に、金型構造を比較的単純にすることができる。
また、樹脂射出ゲートが少なくとも３つ設けられるので、保持器の円環部にウェルドが３ヵ所以上形成され、円環部の真円度を極端に悪化させてしまう楕円変形を回避することができる。
また、複数の樹脂射出ゲートが、周方向に所定の間隔で配設される（等配される）ので、ウェルドも等配に形成され、保持器の円環部の一部分に変形が集中して真円度が大きく悪化することを防止できる。
また、アンダーカット部を設ける位置を、樹脂射出ゲートに近いために樹脂充填時の圧力損失が小さく、元来の真円度が比較的安定して良好な小径円環部の内周面に対応する部分とすることで、可動型からの突き出し時に無理抜きによる変形の影響を受けたとしても、保持器全体としての真円度を良好に保つことができる。
さらに、アンダーカット部は、周方向に所定の間隔で形成された少なくとも３つの分割アンダーカット部からなるので、保持器の可動型からの突き出し時に、小径円環部の変形が一部分に集中してしまうことを確実に防ぎ、真円度の悪化を最小限に抑えることができる。

上記（１）及び（２）に記載の発明によれば、樹脂射出ゲートの周方向における設置位置は、隣り合う分割アンダーカット部の間（アンダーカット部が途切れる位置と周方向同位相）に設定されるので、保持器の可動型からの突き出し時に、無理抜きに伴うアンダーカット部と樹脂射出ゲートのエッジ、或いは自動切断された樹脂射出ゲートとの干渉を防ぐことができる。

更に、アンダーカット部が、樹脂射出ゲートと、小径円環部の内周面に対応する部分の軸方向外側端部と、の軸方向における途中位置に配設されるので、保持器の小径円環部は突き出し時の無理抜きに伴う変形状態からより早く開放することができる。

上記（３）に記載の発明によれば、溶融樹脂の流動長が長く、成形のばらつきが生じ易いサイズの大きい保持器、特に大径円環部の外径が１２０ｍｍ以上である保持器であっても、良好な真円度を確保することが可能である。

本発明の実施形態に係る円錐ころ軸受用保持器の斜視図である。 従来の円錐ころ軸受用保持器の斜視図である。

以下、本発明に係る円錐ころ軸受用保持器の製造方法の実施形態を詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の製造方法により製造される円錐ころ軸受用保持器１（以降、単に「保持器」と呼ぶことがある。）は、小径円環部３と、大径円環部５と、小径円環部３及び大径円環部５を連結し、周方向に所定の間隔で配置された複数（図１中では、１８個）の柱部７と、小径円環部３、大径円環部５、及び複数の柱部７によって画成され、それぞれ円錐ころ（不図示）を収容する複数（図１中では、１８個）のポケット部９と、を備える。

この保持器１は、当該保持器１の形状に対応する固定型及び可動型からなる２プレートタイプの保持器成型用金型（不図示。以降、単に「金型」と呼ぶことがある。）を用いて、射出成形によって製造される。

金型の、保持器１の小径円環部３の内周面に対応する部分、すなわち可動型の外周面には、周方向に所定の間隔（等配）で複数の樹脂射出ゲート（図１中、符号１１は、成形品からゲート内で固化した樹脂を切断することによって生じた跡、すなわちゲートマークである。）が配設されている。本実施形態では、樹脂射出ゲートは、ポケット部９、６個おきに合計で３個設けられており、３個のそれぞれのポケット部９の周方向中間、且つ小径円環部３の軸方向中間に位置している。

なお、これら樹脂射出ゲートの個数は、少なくとも３つ以上である限り特に限定されないが、ポケット部９の個数を割り切れる数とすることが好ましい。これにより、樹脂射出ゲートの周方向の位相と、周方向に所定の間隔で配置されたポケット部９及び柱部７の位相と、が一致し、各ゲートから、金型の小径円環部３、柱部７、大径円環部５に対応する部分へと順次充填される溶融樹脂の流動対称性が確保され、保持器１の小径又は大径円環部３、５の一部分に変形が集中することを防止できる。また、ゲートサイズやゲート方式も特に限定されず、保持器１の形状や金型構造に応じて適宜選択すればよく、例えばゲート方式としては、サブマリンゲート、サイドゲート、オーバーラップゲート等が用いられる。

そして、保持器１は、熱可塑性樹脂、若しくは熱可塑性樹脂に補強繊維材等を配合した樹脂組成物の溶融物を上述した金型の樹脂射出ゲートから注入し、溶融物を冷却固化した後、金型を開き、可動型に残った保持器をエジェクタピン等の突き出し機構で突き出すことによって得られる。樹脂材料としては、例えば、４６ナイロンや６６ナイロンなどのポリアミド系樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェレンサルサイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）等の樹脂に、１０〜５０ｗｔ％の強化繊維（例えば、ガラス繊維や炭素繊維。）を添加した樹脂組成物が用いられる。

ここで、本実施形態の金型は、保持器１の小径円環部３の内周面に対応する部分、すなわち可動型の外周面に、周方向に所定の間隔で形成された３つ（樹脂射出ゲートの個数と等しい数）の分割アンダーカット部が凹設されており、これら３つの分割アンダーカット部によりアンダーカット部を構成する。図１中、符号１３は分割アンダーカット部に充填された樹脂組成物が冷却固化されて形成された凸部であり、当該凸部１３は分割アンダーカット部の個数だけ形成される。

３つの分割アンダーカット部は、樹脂射出ゲートが、周方向において、隣り合う分割アンダーカット部の間（アンダーカット部が途切れる位置と周方向同位相）に位置するように設けられる。また、３つの分割アンダーカット部は、樹脂射出ゲートと、小径円環部３の内周面に対応する部分の軸方向外側端部と、の軸方向における間に形成される。したがって、保持器１の凸部１３も、小径円環部３の内周面の軸方向外側端部（図１中、下側端部）に形成される。

なお、樹脂射出ゲートは、周方向において分割アンダーカット部とオーバーラップする構成でも構わないが、無理抜きに伴うアンダーカット部と樹脂射出ゲートのエッジ或いは自動切断された樹脂射出ゲートとの干渉を防止するためには、上述した実施形態のように、隣り合う分割アンダーカット部の間に位置することが好ましい。また、分割アンダーカット部の個数は、少なくとも３つ以上であれば特に限定されず、必ずしも、樹脂射出ゲートの数と等しくなくてもよい。また、アンダーカット部の形状は、金型の小径円環部３の内周面に対応する部分に凸設される形状（すなわち、保持器１の小径円環部３の内周面に凹部が形成される構成）でも構わないが、本実施形態のように、金型小径円環部の内周面に凹設される形状である方が、金型加工が容易であるため好ましい。

以上、説明したように、本実施形態の円錐ころ軸受用保持器の製造方法によれば、樹脂射出ゲートが金型の小径円環部３の内周面に対応する部分に設置されるので、スプルー部とランナー部の流動長や容積が最小限に抑えられ、成形のばらつきと材料コストを低減できると共に、金型構造を比較的単純にすることができる。
また、樹脂射出ゲートが少なくとも３つ設けられるので、保持器１の小径又は大径円環部３、５にウェルドが３ヵ所以上形成され、小径又は大径円環部３、５の真円度を極端に悪化させてしまう楕円変形を回避することができる。
また、複数の樹脂射出ゲートが、周方向に所定の間隔で配設される（等配される）ので、ウェルドも等配に形成され、保持器１の小径又は大径円環部３、５の一部分に変形が集中して真円度が大きく悪化することを防止できる。
また、アンダーカット部を設ける位置を、樹脂射出ゲートに近いために樹脂充填時の圧力損失が小さく、元来の真円度が比較的安定して良好な小径円環部３の内周面に対応する部分とすることで、可動型からの突き出し時に無理抜きによる変形の影響を受けたとしても、保持器１全体としての真円度を良好に保つことができる。
さらに、アンダーカット部は、周方向に所定の間隔で形成された少なくとも３つの分割アンダーカット部からなるので、保持器１の可動型からの突き出し時に、小径円環部３の変形が一部分に集中してしまうことを確実に防ぎ、真円度の悪化を最小限に抑えることができる。

また、樹脂射出ゲートの周方向における設置位置は、隣り合う分割アンダーカット部の間（アンダーカット部が途切れる位置と周方向同位相）に設定されるので、保持器１の可動型からの突き出し時に、無理抜きに伴うアンダーカット部と樹脂射出ゲートのエッジ、或いは自動切断された樹脂射出ゲートとの干渉を防ぐことができる。

また、アンダーカット部が、樹脂射出ゲートと、小径円環部３の内周面に対応する部分の軸方向外側端部と、の間に位置するので、保持器１の小径円環部３は突き出し時の無理抜きに伴う変形状態からより早く開放することができる。

また、本発明は、溶融樹脂の流動長が長く、成形のばらつきが生じ易いサイズの大きい保持器、特に大径円環部の外径が１２０ｍｍ以上である保持器であっても、良好な真円度を確保することが可能である。

（実施例１）
次に、上述の実施形態と同様の製造方法で、保持器１（大径円環部外径：Φ１２０ｍｍ、小径円環部外径：Φ１００ｍｍ、幅：４０ｍｍ、ポケット数：１８、ゲート数：３、分割アンダーカット部の個数：３）５０個を連続で射出成形した。材料は、ポリアミド６６樹脂にガラス繊維を２５質量％配合した樹脂組成物を使用した。そして、これら５０個の保持器１の小径円環部３の外径真円度を測定し、平均値と最大値を求めた。測定結果を表１に示す。

（実施例２）
樹脂射出ゲートを周方向に所定の間隔で９つ設ける（９等配する）こと以外は、上述の実施形態と同様の製造方法で、実施例１と同様の仕様の保持器１（大径円環部外径：Φ１２０ｍｍ、小径円環部外径：Φ１００ｍｍ、幅：４０ｍｍ、ポケット数：１８、ゲート数：９、分割アンダーカット部の個数：３）５０個を連続で射出成形した。材料は、実施例１と同様、ポリアミド６６樹脂にガラス繊維を２５質量％配合した樹脂組成物を使用した。このとき、樹脂射出ゲートと周方向にオーバーラップする分割アンダーカット部の表面には、自動切断された樹脂射出ゲートと接触した痕跡である微細な擦り傷が確認されたが、保持器１の機能に悪影響を及ぼすものではなかった。そして、これら５０個の保持器１の小径円環部３の外径真円度を測定し、これらの平均値と最大値を求めた。測定結果を表１に示す。

（実施例３）
樹脂射出ゲート及び分割アンダーカット部をそれぞれ周方向に所定の間隔で７つ設け、ポケット部９を周方向に所定の間隔で２１個設けたこと以外は上述の実施形態と同様の製造方法で、実施例１、２とは異なる仕様の保持器１（大径円環部外径：Φ１４２ｍｍ、小径円環部外径：Φ１２０ｍｍ、幅：４８ｍｍ、ポケット数：２１、ゲート数：７、分割アンダーカット部の個数：７）５０個を連続で射出成形した。樹脂射出ゲートは、金型の小径円環部３の内周面に対応する部分に、柱部７中心の延長線上に７等配（柱部７、２本おき）で設置し、周方向において隣り合う分割アンダーカット部の間に位置させた。材料も、実施例１と同様、ポリアミド６６樹脂にガラス繊維を２５質量％配合した樹脂組成物を使用した。そして、これら５０個の保持器１の小径円環部３の外径真円度を測定し、平均値と最大値を求めた。測定結果を表１に示す。

（比較例１）
アンダーカット部を２分割とする、すなわち分割アンダーカット部を２個とすること以外は上述の実施形態と同様の製造方法で、実施例１と同様の仕様の保持器１（大径円環部外径：Φ１２０ｍｍ、小径円環部外径：Φ１００ｍｍ、幅：４０ｍｍ、ポケット数：１８、ゲート数：３、分割アンダーカット部の個数：２）５０個を連続で射出成形した。３つの樹脂射出ゲートのうち、１つのゲートは周方向において隣り合う分割アンダーカット部の間に位置するが、２つのゲートは周方向において分割アンダーカット部とオーバーラップする。材料は、実施例１と同様、ポリアミド６６樹脂にガラス繊維を２５質量％配合した樹脂組成物を使用した。そして、これら５０個の保持器１の小径円環部３の外径真円度を測定し、平均値と最大値を求めた。測定結果を表１に示す。

（比較例２）
アンダーカット部を設けないこと以外は上述の実施形態と同様の製造方法で、実施例１と同様の仕様の保持器１（大径円環部外径：Φ１２０ｍｍ、小径円環部外径：Φ１００ｍｍ、幅：４０ｍｍ、ポケット数：１８、ゲート数：３）５０個を連続で射出成形しようと試みた。しかしながら、連続成形の途中で保持器１が固定型に残ってしまい、５０個の連続成形はできなかった。成形を中止し、固定型から保持器１を取り除いた後、連続５０個の射出成形に再び試みたが、５０個到達前に再び固定型に保持器が残ってしまい、連続成形はできなかった。なお、材料は、実施例１と同様、ポリアミド６６樹脂にガラス繊維を２５質量％配合した樹脂組成物を使用した。

表１に示されるように、金型の小径円環部３の内周面に対応する部分に分割アンダーカット部を３つ以上設けた実施例１〜３の保持器１では、保持器１の真円度が良好に保たれている。一方、分割アンダーカット部を２つ設けた比較例１の保持器では、真円度が実施例１〜３の２倍程度の値となり、極端に悪化していることがわかる。以上説明したように、本発明の製造方法によれば、安定して連続成形ができ、且つ真円度に優れる保持器を提供できることが明らかとなった。

なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

１ 円錐ころ軸受用保持器
３ 小径円環部
５ 大径円環部
７ 柱部
９ ポケット部
１１ ゲートマーク
１３ 凸部

Claims (3)

1. 小径円環部と、
   大径円環部と、
   前記小径円環部及び前記大径円環部を連結し、周方向に所定の間隔で配置された複数の柱部と、
   前記小径円環部、前記大径円環部、及び前記複数の柱部によって画成され、それぞれ円錐ころを収容する複数のポケット部と、
   を備える円錐ころ軸受用保持器を、保持器成形用金型によって射出成形する円錐ころ軸受用保持器の製造方法であって、
   前記保持器成形用金型は固定型と可動型とを有し、
   前記可動型の、前記円錐ころ軸受用保持器の小径円環部の内周面に対応する部分には、周方向に所定の間隔で少なくとも３つの樹脂射出ゲートが配設され、
   且つ、前記樹脂射出ゲートと、前記小径円環部の内周面に対応する部分の軸方向外側端部と、の軸方向における間であって前記軸方向外側端部よりも前記樹脂射出ゲート寄りに、成形された前記円筒ころ軸受用保持器を前記可動型に残すための凹部又は凸部を形成するアンダーカット部が配設され、
   前記アンダーカット部は、周方向に所定の間隔で形成された少なくとも３つの分割アンダーカット部からなり、
   前記樹脂射出ゲートは、周方向において、隣り合う前記分割アンダーカット部の間における、前記ポケット部の周方向中間、且つ、前記小径円環部の軸方向中間に配設される
   ことを特徴とする円錐ころ軸受用保持器の製造方法。
2. 前記樹脂射出ゲートの数と、前記分割アンダーカット部の数と、は等しい
   ことを特徴とする請求項１に記載の円錐ころ軸受用保持器の製造方法。
3. 前記円錐ころ軸受用保持器の大径円環部の外径は１２０ｍｍ以上である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の円錐ころ軸受用保持器の製造方法。

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