JP6565570B2 - 外輪案内樹脂保持器及び射出成形用金型、並びに外輪案内樹脂保持器の製造方法 - Google Patents

外輪案内樹脂保持器及び射出成形用金型、並びに外輪案内樹脂保持器の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、転がり軸受の転動体が互いに接触しないように等間隔に分離するために用いられる、高速回転軸受に適した外輪案内形式の樹脂保持器に関する。
工作機械用などの高速回転軸受には、保持器の振れ回りを防止して軸受の摩擦トルクや摩耗を低減するために、外輪の内周面により案内される外輪案内形式の保持器が用いられる。
外輪案内形式の保持器を射出成形により製造した外輪案内樹脂保持器では、パーティングラインに発生したバリ（スライドコアの分割跡である径方向外方へ突出したバリ）が保持器の外周面に発生する。
保持器の外周面にあるパーティングラインに発生したバリが軸受外輪の内周面に摺接すると、軸受の回転トルクの増大や変動が生じるとともに、軸受外輪の内周面や保持器の外周面が摩耗するという不具合が生じる。
このような不具合に対する策として、以下（１）〜（３）がある。
（１）径方向外方へ突出するパーティングラインに発生したバリを除去する。
（２）保持器の柱部外径を小さくするとともに上下の円環部外径を大きくする。
（３）保持器の柱部の外周面に軸方向に沿って線状に延びる凹部を設けるとともに、前記凹部内にパーティングラインを形成する（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１４−１０１９４６号公報（図１〜図４参照）
前記不具合対策（１）では、パーティングラインに発生したバリを除去する作業が必要になるため製造コストが増大する。
また、前記不具合対策（２）では、パーティングラインに発生したバリは必ず外径面に発生することから、その径方向外方へ突出する先端（前記バリの先端）が外輪内径に接触する可能性は避けられないため、前記不具合を無くすことができない。
さらに、前記不具合対策（３）では、前記凹部を所要の大きさにすることにより、前記不具合を無くすことはできるが、凹部に応力集中が発生して強度が低下する恐れがある。
そこで本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、製造コストが増大することなく、外輪案内における前記不具合を確実に無くすことができるとともに、強度が低下する恐れがない外輪案内樹脂保持器を提供する点にある。
本発明に係る外輪案内樹脂保持器は、前記課題解決のために、軸方向に離間した２つの円環部及びこれらの円環部間を連結する複数の柱部からなり、隣り合う前記柱部間に形成されるポケットに転がり軸受の転動体を収容して前記転動体が互いに接触しないように等間隔に分離する、前記軸受の外輪の内周面により案内される外輪案内樹脂保持器であって、前記外輪に対向する径方向外面が軸方向視正多角形状であり、前記正多角形状の辺に相当する外面の周方向中央に前記柱部があるとともに、これらの柱部の径方向外面に軸方向に伸びる、パーティングラインに発生したバリがあることを特徴とする。
このような外輪案内樹脂保持器によれば、転がり軸受の外輪に案内される径方向外面が円筒面ではなく、軸方向視正多角形状に形成されており、前記正多角形状の辺に相当する外面の周方向中央に保持器の柱部があるとともに、これらの柱部の径方向外面に軸方向に伸びる、パーティングラインに発生したバリがある。
したがって、パーティングラインに発生したバリ（スライドコアの分割跡である径方向外方へ突出したバリ）を除去しなくても、保持器を案内する軸受外輪の内周面にパーティングラインに発生したバリが接触しないので、パーティングラインに発生したバリを除去加工する前記不具合対策（１）のように製造コストが増大することがなく、保持器の柱部外径を小さくするとともに上下の円環部外径を大きくする前記不具合対策（２）のように外輪案内の前記不具合対策が不十分になることもない。
その上、保持器の柱部の外周面に軸方向に沿って線状に延びる凹部を設けて凹部内にパーティングラインを形成する前記不具合対策（３）のように凹部に応力集中が発生して強度が低下する恐れがない。
ここで、前記径方向外面の前記正多角形状の頂点位置を軸方向視円弧状の凸面にしてなるのが好ましい。
このような外輪案内樹脂保持器によれば、軸方向視正多角形状に形成した径方向外面の、保持器を案内する軸受外輪の内周面に接触する部分が滑らかな円弧状であるので、軸受の回転トルクを低減できるとともに、保持器の摩耗を低減できる。
本発明に係る射出成形用金型は、前記課題解決のために、軸方向に離間した２つの円環部及びこれらの円環部間を連結する複数の柱部からなり、隣り合う前記柱部間に形成されるポケットに転がり軸受の転動体を収容して前記転動体が互いに接触しないように等間隔に分離する、前記軸受の外輪の内周面により案内される外輪案内樹脂保持器をラジアルドロー方式の射出成形で製造するための射出成形用金型であって、前記保持器の径方向外面及び前記ポケットを形成する、周方向に複数並設したスライドコアからなるスライドコア列における前記径方向外面を形成する内面を軸方向視正多角形状にし、前記ポケットの周方向中央を前記正多角形状の頂点位置にするとともに、前記柱部の径方向外面を前記スライドコアの分割位置にしてなることを特徴とする。
このような射出成形用金型によれば、この射出成形用金型を用いて成形された外輪案内樹脂保持器において、軸受外輪に対向する径方向外面が軸方向視正多角形状になり、前記正多角形状の辺に相当する外面の周方向中央に保持器の柱部があるとともに、これらの柱部の径方向外面に軸方向に伸びる、スライドコアの分割跡である径方向外方へ突出したバリが形成される。
よって、成形された外輪案内樹脂保持器において、パーティングラインに発生したバリ（スライドコアの分割跡である径方向外方へ突出したバリ）を除去しなくても、保持器を案内する軸受外輪の内周面にパーティングラインに発生したバリが接触しないので、パーティングラインに発生したバリを除去加工する前記不具合対策（１）のように製造コストが増大することがなく、保持器の柱部外径を小さくするとともに上下の円環部外径を大きくする前記不具合対策（２）のように外輪案内の前記不具合対策が不十分になることもない。
その上、保持器の柱部の外周面に軸方向に沿って線状に延びる凹部を設けて凹部内にパーティングラインを形成する前記不具合対策（３）のように凹部に応力集中が発生して強度が低下する恐れがない。
ここで、前記スライドコア列の前記内面により形成される前記正多角形状の頂点位置を軸方向視円弧状の凹面にしてなるのが好ましい。
このような射出成形用金型によれば、成形される外輪案内樹脂保持器の径方向外面の軸方向視正多角形状の頂点位置が軸方向視円弧状の凸面になる。
よって、この射出成形用金型を用いて成形された外輪案内樹脂保持器において、保持器を案内する軸受外輪の内周面に接触する部分が滑らかな円弧状であるので、軸受の回転トルクを低減できるとともに、保持器の摩耗を低減できる。
本発明に係る外輪案内樹脂保持器の製造方法は、前記射出成形用金型を用いてラジアルドロー方式の射出成形で前記外輪案内樹脂保持器を製造するものである。
以上のような本発明に係る外輪案内樹脂保持器及び射出成形用金型、並びに外輪案内樹脂保持器の製造方法によれば、
（１）軸受の回転トルクの増大や変動が生じるとともに、軸受外輪の内周面や保持器の外周面が摩耗するという外輪案内における不具合を確実に無くすことができること、
（２）外輪案内樹脂保持器の製造コストが増大しないこと、
（３）外輪案内樹脂保持器の強度が低下する恐れがないこと、
の全てを実現できるという顕著な効果を奏する。
本発明の実施の形態１に係る外輪案内樹脂保持器を用いたアンギュラ玉軸受の正面図である。 前記アンギュラ玉軸受の要部拡大縦断側面図である。 本発明の実施の形態１に係る外輪案内樹脂保持器の斜視図である。 前記外輪案内樹脂保持器の要部拡大縦断正面図である。 本発明の実施の形態１に係る射出成形用金型の要部拡大概略縦断正面図である。 本発明の実施の形態２に係る外輪案内樹脂保持器を用いた円筒ころ軸受の要部拡大縦断側面図である。 本発明の実施の形態２に係る外輪案内樹脂保持器の斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る外輪案内樹脂保持器の要部拡大縦断正面図である。 本発明の実施の形態３に係る射出成形用金型の要部拡大概略縦断正面図である。 本発明の実施の形態４に係る外輪案内樹脂保持器の要部拡大縦断正面図である。 本発明の実施の形態４に係る射出成形用金型の要部拡大概略縦断正面図である。
次に本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明するが、本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲に記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。
なお、本明細書においては、軸方向から見た図を正面図とする。
実施の形態１．
図１の正面図、及び図２の要部拡大縦断側面図に示すように、本発明の実施の形態１に係る外輪案内樹脂保持器１Ａは、アンギュラ玉軸受Ａの外輪Ｄ及び内輪Ｅ間を転動する転動体Ｃ，Ｃ，…が互いに接触しないように等間隔に分離するものであり、外輪Ｄの内周面により案内される外輪案内形式の保持器である。
また、外輪案内樹脂保持器１Ａは、外輪Ｄに対向する径方向外面５が軸方向視正多角形状であり、図１の例は正１９角形状である。ポケットＰ，Ｐ，…の数、すなわち転動体Ｃ，Ｃ，…の数がｎ個の場合、外輪案内樹脂保持器１Ａの径方向外面５を軸方向視正ｎ角形状にする。
図３の斜視図に示すように、外輪案内樹脂保持器１Ａは、軸方向に離間した２つの円環部２，３及び円環部２，３間を連結する複数の柱部４，４，…からなり、隣り合う柱部４，４，…間に形成されるポケットＰ，Ｐ，…に転動体Ｃ，Ｃ，…（図１及び図２参照）が収容される。
外輪案内樹脂保持器１Ａの径方向外面５には、柱部４，４，…の周方向中央に軸方向に伸びる、パーティングラインに発生したバリ（後記するスライドコアの分割跡である径方向外方へ突出したバリ）ＰＬ，ＰＬ，…がある。
図４の要部拡大縦断正面図に示すように、正多角形状の辺に相当する外面６の周方向中央に柱部４があるとともに、前記のとおり柱部４，４，…の周方向中央に軸方向に伸びる、パーティングラインに発生したバリＰＬ，ＰＬ，…がある。
外輪案内樹脂保持器１Ａの径方向外面５の正多角形状の頂点位置７，７，…は、軸方向視円弧状の凸面８，８，…に形成される。
パーティングラインに発生したバリＰＬ，ＰＬ，…は、凸面８，８，…に外接する円筒面Ｈよりも径方向内方に位置する。
次に、外輪案内樹脂保持器１Ａを射出成形により製造するための射出成形用金型、及び外輪案内樹脂保持器１Ａの製造方法について説明する。
図５の要部拡大概略縦断正面図に示すように、射出成形用金型９は、スライドコア１０，１０，…、及び内径コア１１等により構成され、外輪案内樹脂保持器１Ａをラジアルドロー方式の射出成形で製造するためのものである。
スライドコア１０，１０，…は、図３の保持器１Ａの径方向外面５及びポケットＰ，Ｐ，…を形成するためのものであり、内径コア１１は、図３の保持器１Ａの径方向内面を形成するためのものである。
周方向に複数並設したスライドコア１０，１０，…からなるスライドコア列Ｆにおける保持器１Ａの径方向外面５を形成する内面は、図３の保持器１Ａの径方向外面５を形成するべく軸方向視正多角形状（本実施の形態では正１９角形状）に形成される。
また、前記正多角形状の頂点位置７，７，…が図３の保持器１ＡのポケットＰ，Ｐ，…の周方向中央になるようにするとともに、スライドコア１０，１０，…の分割位置を柱部４，４，…の周方向中央にする。
さらに、スライドコア列Ｆの前記内面により形成される前記正多角形状の頂点位置７，７，…は、図４の凸面８，８，…を形成すべく軸方向視円弧状の凹面１２，１２，…にする。
射出成形用金型９を型締めした状態で、射出成形用金型９のキャビティ内に、ゲートＧ，Ｇ，…から溶融した合成樹脂材料を射出して成形した後、冷却固化することにより外輪案内樹脂保持器１Ａを製造する。なお、ゲートＧ，Ｇ，…の数、位置及び形式は、要求仕様等に応じて適宜選択すればよい。
ここで、このような射出成形に用いる合成樹脂材料としては、例えば、ポリアミド（ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ４６等）、芳香族ナイロン（ＰＡ９Ｔ、ＰＡ６Ｔ等）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、又はＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の熱可塑性樹脂を含むものが好適に使用できる。また、強化材としてガラス繊維や炭素繊維等を充填したものであってもよい。
このように製造された外輪案内樹脂保持器１Ａには、図３及び図４に示すように、図５に示すスライドコア１０，１０，…の分割跡である径方向外方へ突出したバリ、すなわちパーティングラインに発生したバリＰＬ，ＰＬ，…が形成される。
実施の形態２．
図６の要部拡大縦断側面図、及び図７の斜視図において、実施の形態１の図１〜図３と同一符号は同一又は相当部分を示している。
すなわち、本発明の実施の形態２に係る外輪案内樹脂保持器１Ｂは、円筒ころ軸受Ｂの外輪Ｄ及び内輪Ｅ間を転動する転動体Ｃ，Ｃ，…が互いに接触しないように等間隔に分離するものであり、外輪Ｄの内周面により案内される外輪案内形式の保持器である。
また、外輪案内樹脂保持器１Ｂは、外輪Ｄに対向する径方向外面５が軸方向視正１９角形状であり、径方向外面５には、柱部４，４，…の周方向中央に軸方向に伸びる、パーティングラインに発生したバリＰＬ，ＰＬ，…がある。
このような外輪案内樹脂保持器１Ｂも、実施の形態１の外輪案内樹脂保持器１Ａと同様の射出成形金型を用いることにより、ラジアルドロー方式の射出成形で製造できる。
実施の形態３．
図８の要部拡大縦断正面図、及び図９の射出成形用金型の要部拡大概略縦断正面図において、実施の形態１の図４及び図５と同一符号は同一又は相当部分を示している。
すなわち、本発明の実施の形態３に係る外輪案内樹脂保持器１Ａを射出成形により製造するための図９に示す射出成形用金型９は、スライドコア１０，１０，…の分割位置が、柱部４，４，…の周方向中央ではなく、径方向にオフセットした位置にある。
よって、図８に示す外輪案内樹脂保持器１Ａのパーティングラインに発生したバリＰＬ，ＰＬ，…は、柱部４，４，…の径方向外面において、周方向中央ではなく径方向にオフセットした位置に形成される。
実施の形態４．
図１０の要部拡大縦断正面図、及び図１１の射出成形用金型の要部拡大概略縦断正面図において、実施の形態１の図４及び図５と同一符号は同一又は相当部分を示している。
すなわち、本発明の実施の形態４に係る外輪案内樹脂保持器１Ａを射出成形により製造するための図１１に示す射出成形用金型９は、周方向に交互に配置されるスライドコア１０Ａ，１０Ｂの形状が異なり、スライドコア１０Ｂ，１０Ｂ，…が柱部４，４，…の径方向外面の周方向長さよりも小さいものである。
よって、図１０に示す外輪案内樹脂保持器１Ａのパーティングラインに発生したバリＰＬ，ＰＬ，…は、各柱部４の径方向外面において、周方向中央ではなく径方向にオフセットした位置の２箇所に形成される。
以上のような構成の外輪案内樹脂保持器１Ａ，１Ｂによれば、転がり軸受Ａ，Ｂの外輪Ｄに案内される径方向外面５が円筒面ではなく、軸方向視正多角形状に形成されており、前記正多角形状の辺に相当する外面６，６，…の周方向中央に保持器１Ａ，１Ｂの柱部４，４，…があるとともに、これらの柱部４，４，…の径方向外面に軸方向に伸びる、パーティングラインに発生したバリＰＬ，ＰＬ，…がある。
したがって、パーティングラインＰＬ，ＰＬ，…に発生したバリ（スライドコア１０，１０，…、又はスライドコア１０Ａ，１０Ｂ，…の分割跡である径方向外方へ突出したバリ）を除去しなくても、保持器１Ａ，１Ｂを案内する軸受外輪Ｄの内周面にパーティングラインＰＬ，ＰＬ，…に発生したバリが接触しないので、パーティングラインに発生したバリを除去加工する前記不具合対策（１）のように製造コストが増大することがなく、保持器の柱部外径を小さくするとともに上下の円環部外径を大きくする前記不具合対策（２）のように外輪案内の前記不具合対策が不十分になることもない。
その上、保持器の柱部の外周面に軸方向に沿って線状に延びる凹部を設けて凹部内にパーティングラインを形成する前記不具合対策（３）のように凹部に応力集中が発生して強度が低下する恐れがない。
また、外輪案内樹脂保持器１Ａ，１Ｂの軸方向視正多角形状に形成された径方向外面５の頂点位置７，７，…を軸方向視円弧状の凸面８，８，…にしていることから、径方向外面５の、保持器１Ａ，１Ｂを案内する軸受外輪Ｄの内周面に接触する部分が滑らかな円弧状であるので、軸受Ａ，Ｂの回転トルクを低減できるとともに、保持器１Ａ，１Ｂの摩耗を低減できる。
以上の説明においては、本発明の外輪案内樹脂保持器をアンギュラ玉軸受又は円筒ころ軸受に用いる例を示したが、本発明の外輪案内樹脂保持器は、軸受外輪の内周面により案内される外輪案内形式であればよく、アンギュラ玉軸受及び円筒ころ軸受以外の転がり軸受に用いてもよい。
１Ａ，１Ｂ 外輪案内樹脂保持器
２，３ 円環部
４ 柱部
５ 径方向外面
６ 正多角形状の辺に相当する外面
７ 正多角形状の頂点位置
８ 軸方向視円弧状の凸面
９ 射出成形用金型
１０，１０Ａ，１０Ｂ スライドコア
１１ 内径コア
１２ 軸方向視円弧状の凹面
Ａ アンギュラ玉軸受
Ｂ 円筒ころ軸受
Ｃ 転動体
Ｄ 外輪
Ｅ 内輪
Ｆ スライドコア列
Ｇ ゲート
Ｈ 円筒面
Ｐ ポケット
ＰＬ パーティングラインに発生したバリ

Claims (5)

  1. 軸方向に離間した２つの円環部及びこれらの円環部間を連結する複数の柱部からなり、隣り合う前記柱部間に形成されるポケットに転がり軸受の転動体を収容して前記転動体が互いに接触しないように等間隔に分離する、前記軸受の外輪の内周面により案内される外輪案内樹脂保持器であって、
    前記外輪に対向する径方向外面が軸方向視正多角形状であり、
    前記正多角形状の辺に相当する外面の周方向中央に前記柱部があるとともに、これらの柱部の径方向外面に軸方向に伸びる、パーティングラインに発生したバリがあることを特徴とする外輪案内樹脂保持器。
  2. 前記径方向外面の前記正多角形状の頂点位置を軸方向視円弧状の凸面にしてなる請求項１記載の外輪案内樹脂保持器。
  3. 軸方向に離間した２つの円環部及びこれらの円環部間を連結する複数の柱部からなり、隣り合う前記柱部間に形成されるポケットに転がり軸受の転動体を収容して前記転動体が互いに接触しないように等間隔に分離する、前記軸受の外輪の内周面により案内される外輪案内樹脂保持器をラジアルドロー方式の射出成形で製造するための射出成形用金型であって、
    前記保持器の径方向外面及び前記ポケットを形成する、周方向に複数並設したスライドコアからなるスライドコア列における前記径方向外面を形成する内面を軸方向視正多角形状にし、
    前記ポケットの周方向中央を前記正多角形状の頂点位置にするとともに、前記柱部の径方向外面を前記スライドコアの分割位置にしてなることを特徴とする射出成形用金型。
  4. 前記スライドコア列の前記内面により形成される前記正多角形状の頂点位置を軸方向視円弧状の凹面にしてなる請求項３記載の射出成形用金型
  5. 請求項３又は４記載の射出成形用金型を用いてラジアルドロー方式の射出成形で前記外輪案内樹脂保持器を製造する外輪案内樹脂保持器の製造方法。
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