JP6708409B2 - フランジ付き直動軸受 - Google Patents
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Description
本発明は、直動軸受の外筒の周囲に環状のフランジを配置したフランジ付き直動軸受に関する。
直動軸受（リニア軸受）は、当該軸受に挿入された軸体を支持し、その軸体の軸方向に付与される駆動力に従う軸体の直線方向（すなわち、軸方向）の円滑な移動を可能にする機械部品であり、各種の機械装置に組み込まれて使用される。
直動軸受は通常、金属材料製の外筒、外筒の内側に嵌め合わされた筒状の転動体保持器（球状ベアリング保持器）、そして筒状転動体保持器に保持された複数個の転動体（球状ベアリング）から構成される。軸体は、この筒状転動体保持器の内側に挿入され、筒状転動体保持器の内周側に部分的に突き出た複数の転動体により支持される。このため、軸体に軸方向の駆動力が付与されると、その駆動力に従って円滑な直線方向の移動が可能になる。
直動軸受の各種機械装置への組み込みを容易にするため、直動軸受の外筒の周囲に金属材料製のフランジを設けたフランジ付き直動軸受も一般的に用いられている。このフランジ付き直動軸受は通常、予めフランジを一体的に設けた外筒を作成し、このフランジ付き外筒に、複数の転動体を保持している筒状転動体保持器を嵌め込むことによって製造されている。なお、この筒状転動体保持器の嵌め込みに際しては、フランジ付き外筒に、予め複数の転動体を保持させた筒状転動体保持器を嵌め込む方法、あるいは先にフランジ付き外筒に、筒状転動体保持器を部分的に嵌め込んだのち、その筒状転動体保持器に転動体を嵌め込む方法が利用される。
従来一般的に利用されているフランジ付き直動軸受は、上記のように、予め一体成型した金属材料製のフランジ付き外筒を用いている。しかしながら、フランジ付き外筒を金属材料から一体成型する方法は、コストがかかるため、工業的製法として有利と云うことはできない。特に、外筒が同一形状で、フランジの形状あるいは付設位置が異なるフランジ付き外筒を多数製造する場合、それぞれのフランジ形状あるいは付設位置に対応した金型が必要となるとの問題がある。
特許文献１には、フランジ付きリニアボールベアリング（すなわち、フランジ付き直動軸受）の製造に利用できる、外筒に、外筒とは別に独立に作成した樹脂材料製のフランジを用意し、その樹脂材料製フランジを外筒の周囲に固定してフランジ付きリニアボールベアリングを得る方法の発明が記載されている。そして、この文献に記載の発明では、樹脂材料製フランジに、外筒との係合用の爪を形成し、この爪を利用して、爪挿入孔を設けた外筒に固定する方法の記載がある。なお、この文献には、予め別体として作成したフランジを外筒に固定するに際して、対比技術として、ねじ込みやろう付けを利用する固定方法の説明が図面と共に記載されている。
特許文献１に記載のフランジ付き直動軸受は、予め別体として作成した樹脂材料製フランジを外筒に嵌め込んでフランジ付き外筒を作製する方法を利用して製造することができる点で有用である。しかしながら、フランジの外筒への確実な固定を実現するために、予め爪と爪挿入孔を、フランジと外筒に形成しておく必要があり、従って、フランジ付き外筒の工業的製法としては、必ずしも有利な方法ということはできない。
従って、本発明の課題は、工業的に有利に作製することができるフランジ付き外筒を用いる直動軸受を提供することにある。
本発明は、金属材料からなる外筒、外筒の内側に嵌め合わされた筒状転動体保持器、そして筒状転動体保持器に保持された複数個の転動体を含む直動軸受の外筒の周囲に環状にフランジが備えられてなるフランジ付き直動軸受であって、該フランジが、直動軸受の外筒の周囲に金型を配し、その金型に流動性樹脂材料を注入したのち、固化させることにより形成したフランジであることを特徴とするフランジ付き直動軸受にある。
本発明のフランジ付き直動軸受は、その外筒のフランジが形成される表面領域が粗面化処理されているか、あるいは該表面領域に接着性材料が付与されていることが望ましい。
また、本発明のフランジ付き直動軸受は、その外筒のフランジが形成される表面領域に円周方向に延びる一もしくは二以上の数の溝が形成されていることが特に望ましい。
本発明はまた、直動軸受の金属材料からなる外筒の周囲に金型を配置する工程、該金型に流動性樹脂材料を注入する工程、金型に注入された流動性樹脂材料を固化させることにより該外筒の周囲に樹脂材料製フランジを形成する工程、そしてフランジが形成された外筒の内部に複数個の転動体を保持する筒状転動体保持器を嵌め込む工程を含むフランジ付き直動軸受の製造方法にもあり、この方法を利用することにより前記の本発明のフランジ付き直動軸受を工業的に簡便な方法で製造することができる。ここで、「フランジが形成された外筒の内部に複数個の転動体を保持する筒状転動体保持器を嵌め込む工程」は、フランジが形成された外筒に、予め複数の転動体を保持させた筒状転動体保持器を嵌め込む工程、あるいは先にフランジ付き外筒に、筒状転動体保持器を部分的に嵌め込んだのち、その筒状転動体保持器に転動体を嵌め込む工程のいずれであってもよい。
本発明のフランジ付き直動軸受は、直動軸受の外筒の表面に流動性樹脂材料を付与して、固化させて製造したものであるため、外筒の表面とフランジの内周面との密着性が高く、爪と爪挿入孔などの別の固定手段（接合手段）を用いなくても、外筒とフランジとの接合強度は、通常の使用目的では特に問題となることがない充分なレベルにある。なお、特に、外筒のフランジが形成される表面領域が粗面化処理されているか、あるいは該表面領域に接着性材料が付与されていると接合強度は高くなる。また、外筒のフランジが形成される表面領域に円周方向に延びる一もしくは二以上の数の溝が形成されている場合には、更に向上した接合強度が期待できる。
先ず、本発明のフランジ付き直動軸受の代表的な実施態様を、添付の図面を参照しながら説明する。
図１には、本発明のフランジ付き直動軸受１０の構成例の斜視図（ａ）、底面図（ｂ）、そして側面図（ｃ）が示されている。図１に示したフランジ付き直動軸受１０では、直動軸受１１の一方の端部にリブ付きフランジ１２が形成されている。直動軸受１１は、直動軸受の一般的な構成である、外筒、外筒の内側に嵌め合わされている筒状転動体保持器、そして筒状転動体保持器に保持された複数個の転動体を含む直動軸受を用いることができる。直動軸受としては、無限循環型の直動軸受及び非無限循環型の直動軸受が知られているが、何れを用いてもよい。なお、フランジが、直動軸受の外筒の一方の端面に近接して形成されている場合には、図１に示されているように、外筒端面がフランジの端面と同一平面上にあることが望ましい。また、外筒端面がフランジ端面よりも突き出ている、すなわち、フランジが外筒端面に接してではなく、少し外筒の中央の側に寄って形成されていることも望ましい。このような構成により、各種機械装置と直動軸受との取り付け（組み込み）の位置あわせが容易になるとの利点がある。
無限循環型の直動軸受では、筒状転動体保持器に転動体循環溝を形成し、この転動体循環溝に複数個の転動体を収容する。これにより、軸体を支持する複数個の転動体の循環移動が可能になる。従って、支持する軸体の移動距離に制限がない。
非無限循環型の直動軸受では、筒状転動体保持器の壁体に、各々転動体を回転可能に収容保持する複数個の透孔を形成し、各透孔のそれぞれに転動体を収容する。これにより、軸体を支持する複数個の転動体が、筒状転動体保持器と共に軸方向に移動することが可能になる。軸体の移動距離は通常、軸体の移動の際に筒状転動体保持器が外筒の端部開口から突き出ないような距離に制限される。
直動軸受が支持する軸体の例としては、断面が円形の軸体、あるいは周方向に沿って互いに間隔をあけて配置され複数本の直線溝を周面に備える軸体（スプライン軸とも呼ばれている）が挙げられる。軸体としては、中空の軸体を用いることもできる。
外筒は、例えば、鋼（例、ステンレススチール）に代表される金属材料から形成される。なお、例えば、フランジ付き直動軸受が水中あるいは高温の環境下で使用される場合には、外筒をセラミック材料から形成することもできる。
筒状転動体保持器は、例えば、金属材料や樹脂材料から形成される。樹脂材料の例としては、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリアミド樹脂、およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂が挙げられる。
筒状転動体保持器は、例えば、前記の樹脂材料を各種の成形法（例、射出成形法、圧縮成形法、あるいは注型法など）で成形して作製することができる。
転動体は、例えば、鋼（例、ステンレススチール）に代表される金属材料から形成される。また、例えば、フランジ付き直動軸受が水中あるいは高温の環境下で使用される場合には、転動体をセラミック材料から形成することもできる。
転動体の例としては、球体（ボール）、およびローラ（中心軸に垂直な断面が円形の柱状体）が挙げられる。
直動軸受には、例えば、外筒からの筒状転動体保持器の抜け出し（脱落）を防止するため、止め輪（スナップリング）が備えられていてもよい。また、外筒からの筒状転動体保持器の抜け出し（脱落）を防止する方法としては、上記の止め輪を配置する方法に代えて、他の方法を用いることができる。
リブ付きフランジは、公知の樹脂材料から形成することができる。樹脂材料としては、熱可塑性樹脂材料、あるいは各種の硬化性樹脂材料を用いることが好ましく、熱可塑性樹脂を用いることが特に好ましい。
熱可塑性樹脂の例としては、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリアミド樹脂、およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂が挙げられる。
図１に示した本発明のフランジ付き直動軸受は、例えば、直動軸受の金属材料からなる外筒の周囲に金型を配置する工程、該金型に流動性樹脂材料を注入する工程、金型に注入された流動性樹脂材料樹脂材料を固化させることにより該外筒の周囲に樹脂材料製フランジを形成する工程、そしてフランジが形成された外筒の内部に複数個の転動体を保持する筒状転動体保持器を嵌め込む工程を含む方法を利用して製造することができる。なお、ここでも、「フランジが形成された外筒の内部に複数個の転動体を保持する筒状転動体保持器を嵌め込む工程」は、フランジが形成された外筒に、予め複数の転動体を保持させた筒状転動体保持器を嵌め込む工程、あるいは先にフランジ付き外筒に、筒状転動体保持器を部分的に嵌め込んだのち、その筒状転動体保持器に転動体を嵌め込む工程のいずれであってもよい。また、個々で用いる流動性樹脂材料樹脂材料としては、それ自体が液体である熱硬化性樹脂原料（モノマー組成物）、溶融状態にある熱可塑性樹脂材料が一般に用いられる。
図２に、図１のフランジ付き直動軸受１０の側面断面図を示す。図２のフランジ付き直動軸受１０の直動軸受１１は、外筒１３、外筒の内側に嵌め合わされている筒状転動体保持器１４、そして筒状転動体保持器に保持された複数個の転動体１５を含み、さらに外筒１３からの筒状転動体保持器１４の抜け出し（脱落）を防止するための止め輪（スナップリング）１６が備えられている。また、直動軸受１１の外筒１３の表面（外周表面）のフランジが設けられている領域１７には、複数の円周方向に延びる溝が形成されている。この溝は、その領域の周囲にその場で（in situ）設けられる樹脂材料製フランジ１２の高接合強度の固定に有効である。なお、このフランジが設けられる領域には、溝の代わりに粗面化処理が施されていても良く、あるいは当該領域に接着性材料が塗布などの方法で付与されていてもよい。フランジ１２には、フランジ付き直動軸受を各種機械装置に組み込む際の取り付けのための取り付け孔（透孔）１８が設けられている。
図３は、図１に示したリブ付きのフランジが設けられた直動軸受の変形で、直動軸受の外筒に、フランジとしてリブのついていないフランジが設けられている点以外は同じ構造を持つ。図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第１図と同様に、フランジ付き直動軸受１０の構成例の斜視図（ａ）、底面図（ｂ）、そして側面図（ｃ）を示す。
図４は、図１に示したリブ付きのフランジが設けられた直動軸受の変形で、リブ付きフランジの付設位置が外筒の中央部にあるタイプのフランジ付き直動軸受を示す。図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）も、第１図と同様に、フランジ付き直動軸受１０の構成例の斜視図（ａ）、底面図（ｂ）、そして側面図（ｃ）を示す。
１０ フランジ付き直動軸受
１１ 直動軸受
１２ フランジ
１３ 外筒
１４ 筒状転動体保持器
１５ 転動体（ボールベアリング）
１６ 止め輪
１７ フランジ形成領域
１８ 取り付け孔
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Claims (4)
- 金属材料からなる外筒、外筒の内側に嵌め合わされた筒状転動体保持器、そして筒状転動体保持器に保持された複数個の転動体を含む直動軸受の外筒の周囲に環状のフランジが備えられてなるフランジ付き直動軸受であって、該直動軸受の外筒のフランジが備えられる表面領域に、円周方向に延びる一もしくは二以上の数の溝の形成、粗面化処理、あるいは接着性材料の付与のいずれかの処理が施されており、該フランジが、直動軸受の外筒の周囲に金型を配し、その金型に流動性樹脂材料を注入したのち、固化させることにより形成したフランジであることを特徴とするフランジ付き直動軸受。
- 直動軸受のフランジが形成される表面領域に施された処理が、円周方向に延びる二以上の数の溝の形成である請求項１に記載のフランジ付き直動軸受。
- 直動軸受の金属材料からなる外筒であって、フランジが形成される表面領域に、円周方向に延びる一もしくは二以上の数の溝の形成、粗面化処理、あるいは接着性材料の付与のいずれかの処理が施された外筒を用意し、その外筒の周囲に金型を配置する工程、該金型に流動性樹脂材料を注入する工程、金型に注入された流動性樹脂材料を固化させることにより該外筒の周囲に樹脂材料製フランジを形成する工程、そしてフランジが形成された外筒の内部に複数個の転動体を保持する筒状保持器を嵌め込む工程を含むフランジ付き直動軸受の製造方法。
- 直動軸受のフランジが形成される表面領域に施された処理が、円周方向に延びる二以上の数の溝の形成である請求項３に記載のフランジ付き直動軸受の製造方法。
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