WO2014122791A1

WO2014122791A1 - 転がり軸受用保持器およびその製造方法

Info

Publication number: WO2014122791A1
Application number: PCT/JP2013/057386
Authority: WO
Inventors: 林達也; 森内光洋
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2014-08-14
Also published as: EP2955402A1; US20150337901A1; KR20150114975A; CN104981619B; US9771980B2; TW201432174A; EP2955402B1; KR101991300B1; TWI603010B; EP2955402A4; JP2014152788A; CN104981619A

Abstract

　この転がり軸受用保持器（ＲＴ）は、樹脂材料を芯金（１）と共に金型でインサート成形して成る。転がり軸受用保持器（ＲＴ）は、樹脂材料からなる樹脂部（２）内に芯金（１）を埋め込み、前記樹脂部（２）に、芯金（１）の前記金型のキャビティ内で支持させる支持箇所（６）を露出させた支持箇所露出部（１６）を複数箇所に設けた。前記樹脂部（２）は、環状体（２３）と、この環状体（２３）から軸方向に延びてそれぞれの間に転動体を保持するポケット（Ｐｔ）を形成する複数の支柱体（２４）とを有する。前記芯金（１）は、樹脂部（２）の環状体（２３）に埋め込まれる環状体内埋め込み部（３ａ）と、この環状体内埋め込み部（３ａ）から延びて各支柱体に埋め込まれる複数の支柱体内埋め込み部（３ｂ）とを有し、転動体径の相互差を２μｍ以下とした。

Description

転がり軸受用保持器およびその製造方法

関連出願

　この出願は、２０１３年２月５日出願の特願２０１３－０２００７０の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。

　この発明は、転がり軸受用保持器およびその製造方法に関し、樹脂材料を芯金と共にインサート成形して成る技術に関する。

　軸受に使用する樹脂製保持器として、例えば、樹脂材料のみをインサート成形したもののほか、樹脂材料を鉄板等から成るインサート部材と共にインサート成形したものがある（特許文献１および２）。これらのうち図２０に示す保持器は、樹脂製の冠形保持器における、ポケットＰｔの背面側の底面５０に、インサート部材５１が設けられている。図２１に示す保持器は、冠型保持器の側面に、インサート部材５２が設けられている。

　また、従来、精密機械用軸受でも、単列あるいは複列の円筒ころ軸受にて比較的外径寸法が揃った複数の円筒ころを軸受内に組込み、且つ、これら円筒ころを円周上で等配位置に保つための保持器を用いている（特許文献３）。保持器は、複列円筒ころ軸受において樹脂保持器が多く使われている。高速回転用には、保持器に加わる遠心力に耐えられるように、例えば、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等の剛性の高い材料を使う場合も少なくはない。

特開２００３－１２０６８４号公報特開２００７－２７８４１８号公報特開２００２－３５７２２４号公報

　前述の樹脂材料のみをインサート成形した樹脂製保持器では、次のような問題がある。
・成形品表面が凹むヒケが発生し、保持器の寸法精度を高精度に製作することが困難であった。
・成型時において、インサート樹脂と注入樹脂にウエルドラインが発生し、強度不足が生じる場合があった。

　図２０，図２１の樹脂製保持器では、インサート成形時において、金型のキャビティ内にインサート部材５１，５２を支持しなければならない。そのため、インサート部材５１，５２は、樹脂部内に埋め込むことができず、支持面５１ａ，５２ａが保持器表面に露出するように、保持器底面または側面に設けられている。保持器底面や側面のように保持器表面部のみにインサート部材５１，５２が設けられていると、軸受使用時において、樹脂材料と、インサート部材（鉄板）との線膨張係数の差に起因して、高温時にインサート部材が樹脂から剥がれたり、振動によりインサート部材が樹脂から剥がれる等、樹脂との結合強度が不足するおそれがある。
　また、従来のインサート技術では、環状体の一側面にポケットを形成した冠形保持器しか成形することができなかった。例えば、梯子形の保持器をインサート成形するとき、ポケットを形成することが困難であるうえ、インサート部材の形状が複雑化するからである。

　また、前述のように、高速回転下では、保持器に加わる遠心力に耐える必要があるが、保持器材料が樹脂の場合には、保持器は遠心力による変形が出易い。
　よって、高速回転下での使用に耐えるためには、保持器の円環部と柱部が大きく変形しないよう、剛性を高めた仕様が必要となる。保持器の剛性を高くするためには、（１）各部の肉厚を大きくとるか、（２）ヤング率の高い材料を選定する必要がある。
　しかし、前者（１）の場合には、限られた軸受内部の空間で前記各部の肉厚を確保することは難しく、後者（２）の場合でも、ＰＥＥＫやＰＰＳといった比較的高強度な材料に絞られてしまうため、材料自体の大幅なコストアップを招く等の問題があった。

　また精密機械用軸受では、１軸受内のころ径相互差を高い水準で管理しているが、いくら高くしてもころ径相互差を「０」にすることはできない。例えば、工作機械用の主軸では、軸受のラジアル剛性を高めるために、装置の組み立て後の軸受ラジアル内部すきまは一般的に予圧側すきま（マイナス側すきま）に設定されている。このとき、ころ径の僅かな外径寸法差でころの公転速度差が生じ、円周上のころ間で進み遅れが発生することになる。ちなみに、ころ径相互差の管理値は、各メーカーが独自に設定しているが、当社や市場に流通している超高精度軸受の測定分析では、非繰り返し振れ精度が０．２２μｍ～１．０μｍ未満程度の範囲にあることから、ころ径相互差はこれより小さい範囲で管理されている。

　この発明の目的は、保持器の寸法精度の高精度化を図り、強度不足の改善を図ると共に、保持器構成部材の密着性の向上を図り、さらに種々の保持器形状に適用することができる転がり軸受用保持器およびその製造方法を提供することである。この発明の追加の目的は、材料のコスト低減を図れ、保持器の剛性を高位の樹脂材料品と同等以上に高めると共に、転動体の進み遅れの解消を図ることができる転がり軸受を提供することである。

　この発明の転がり軸受用保持器は、樹脂材料を芯金と共に金型でインサート成形して成る転がり軸受用保持器であって、前記樹脂材料からなる樹脂部内に前記芯金を埋め込み、前記樹脂部に、前記芯金の前記金型のキャビティ内で支持させる支持箇所を露出させた支持箇所露出部を複数箇所に設けている。

　この構成によると、樹脂部内に芯金を埋め込んでいるため、樹脂部表面に芯金を設ける構成に比べて、保持器全体の強度が向上すると共に、樹脂部と芯金との密着性の向上を図ることができる。このため、軸受使用時に、保持器の温度上昇や振動等により、例えば、芯金の一表面と樹脂部との結合強度が低減したとしても、芯金の他表面が樹脂部に密着して支持される。したがって、芯金が樹脂部から不所望に剥がれるおそれがない。芯金は、樹脂部内に埋め込むが、樹脂部に複数の支持箇所露出部を設けるため、キャビティ内に芯金を安定して支持することができ、インサート成形が行える。さらに保持器全体に占める樹脂材料の割合を、樹脂材料のみから成る保持器よりも低減できる。これにより、樹脂特有の不具合であるヒケ等を低減することができ、寸法精度の高精度化を図ることが可能となる。また、芯金を樹脂部内に埋め込み、支持箇所露出部を設ける構成であるため、保持器表面に芯金を設けるものと異なり、種々の保持器形状に対応することができる。

　前記樹脂部は、環状体と、この環状体から軸方向に延びてそれぞれの間に転動体を保持するポケットを形成する複数の支柱体とを有し、前記芯金に、前記樹脂部の前記環状体に埋め込まれる環状体内埋め込み部と、この環状体内埋め込み部から延びて前記各支柱体に埋め込まれる複数の支柱体内埋め込み部とを設けたものであっても良い。このように、樹脂部の環状体および各支柱体にわたって芯金が埋め込まれることで、環状体および支柱体を含む全体の骨格を、芯金が形成することになる。したがって、ポケットの背面側の底面や側面にインサート部材が設けられている従来の保持器よりも、剛性を高めることができる。

　前記芯金が、金属板のプレス加工品であっても良い。この場合、金属板に、例えば、打ち抜き加工、曲げ加工、成形加工等のプレス加工を行い、所望の芯金形状にすることができる。
　前記各支柱体内埋め込み部は、基端で前記環状体内埋め込み部に対して、曲げ加工された曲げ片からなるものであっても良い。
　これらの場合、芯金を切削加工等により加工するものより、加工工数の低減を図り安価に製作することができる。

　前記芯金の支持箇所は、環状体内埋め込み部のうち、支柱体内埋め込み部の非突出側の軸方向外側面に形成された凹み部であっても良い。この場合、芯金に専用部品を追加することなく、芯金に凹み部を形成するだけで、金型のキャビティ内に芯金を簡単に支持することができる。

　前記保持器は、軸方向に間隔をあけて互いに対向させた一対の環状体と、これら環状体にわたって連結された複数の支柱体とで、梯子形に形成されたものであっても良い。
　前記保持器は、１個の環状体と、この環状体の一側面から軸方向に延びてそれぞれの間に玉を保持する円形状のポケットを形成する複数の支柱体とで、冠形に形成されたものであっても良い。
　前記保持器は、１個の環状体と、この環状体の一側面から軸方向に延びてそれぞれの間にころを保持するポケットを形成する複数の支柱体とで、櫛形に形成されたものであっても良い。

　前記梯子形に形成された転がり軸受用保持器において、前記芯金は、一対の芯金分割体を軸方向に互いに対向させて組合せたものであり、各芯金分割体が、それぞれ、環状体内埋め込み部と、この環状体内埋め込み部から軸方向に延びる支柱体内埋め込み部とを有するものであっても良い。この場合、各芯金分割体における環状体内埋め込み部を、組合せられる金型の一方、他方にそれぞれ支持し、インサート成形し得る。
　前記芯金は、前記一対の芯金分割体を互いに同一形状として互いに逆方向を向くように対向配置したものであっても良い。この場合、一対の芯金分割体を同一形状の兼用部品とすることが可能となり、製造コストの低減をさらに図ることができる。

　前記金型は、固定型と、この固定型に対し、型開き状態と型締め状態とにわたって可動に設けられる可動型とを有し、固定型および可動型のいずれか一方または両方に、キャビティ内に突出して前記芯金の支持箇所を支持する支持突部を設けたものであっても良い。可動型を固定型から離隔した型開き状態にし、前記キャビティ内に突出する支持突部に、芯金の支持箇所を支持する。その後、可動型を移動させて型締め状態にし、キャビティ内に樹脂材料を充填し硬化させることで、保持器を成形することができる。
　この発明の転がり軸受は、前記いずれかの保持器を用いたものである。

　この発明の転がり軸受は、内外輪間に、前記保持器に保持された複数の転動体が介在され、転動体径の相互差を２μｍ以下としても良い。
　前記「転動体径の相互差」とは、１個の転がり軸受内に設けられる複数の転動体における平均転動体直径の最大値と最小値との差を言う。

　樹脂保持器は、一般的に、他の金属製保持器より潤滑剤の劣化が低い点で優れていることから広く使われている一方で、金属製保持器と比較した場合に低強度・低剛性という短所がある。
　また樹脂保持器は、一般的に、射出成形で形成されるが、成形時の成形収縮が大きいこともあり、機械加工された保持器より精度の確保が難しいとされ、精度のばらつきの大きさを想定しポケットすきまや案内すきまを大きくとる場合が多い。この結果として保持器の振れ回り量が大きくなったりし、高い振動や音響値レベルとなってしまうこともしばしばある。

　この構成によると、保持器は、環状の芯金とこの芯金を覆う樹脂部とを有する。樹脂部の内部に、一般に樹脂とは桁違いにヤング率の高い芯金を設けることで、例えば、ＰＥＥＫやＰＰＳといった材料よりも比較的安価な樹脂材料を用いることが可能となるうえ、ＰＥＥＫ等と同等以上の保持器剛性を得ることができる。

　一般的には、樹脂と金属体とを複合体化するとコストアップになると考えられるが、樹脂だけで保持器剛性を向上させようとすると、高価な樹脂材料を選定しなければ成立しない場合も多い。比較的安価な芯金材料と樹脂材料との組み合せならば、高価な樹脂材料のみからなる保持器よりもトータル的にコストアップとは必ずしもならない。

　このように保持器剛性を高めたことで、転動体径の相互差を２μｍ以下にしても転動体の進み遅れを細かく補正することができる。したがって、転動体を製作するとき、加工面で生産性が向上するため、従来技術よりも製造コストの低減を図れる。本保持器は、特に予圧すきま（ラジアル内部すきまがマイナス値）で使用される用途に効果を発揮することができ、保持器剛性を高めることによって転動体の進み遅れを細かく補正することが可能となるが、ラジアル内部すきまが正すきまの場合でも、負荷圏内において、保持器剛性を高めることによって転動体の進み遅れを細かく補正することが可能となる。

　また保持器剛性を高めることで、保持器に加わる曲げ強度の低減を図ることができる。よって、保持器における支柱体の円周方向の厚みを低減することができ、これにより、従来の保持器よりも保持器に収容する転動体数自体を多くすることができる。したがって、軸受のラジアル剛性を向上させることも可能になる。

　芯金は、樹脂部の環状体に埋め込まれる環状体内埋め込み部と、この環状体内埋め込み部から延びて前記各支柱体に埋め込まれる複数の支柱体内埋め込み部とを有する。つまりこれら支柱体内埋め込み部を、環状の環状体内埋め込み部から連続し、軸方向に突出した形状とすることで、環状体内埋め込み部の剛性を向上させることが可能となると共に、転動体の外径面を案内するポケットを形成する支柱体内埋め込み部の剛性を向上させることが可能となる。これにより、同じ転動体数で保持器の支柱体の強度を向上させることが可能になる。

　樹脂部の内部に、例えば、金属材料からなる芯金を設けることで、成形時の成形収縮の影響を受け難く、通常の樹脂材料のみからなる保持器より、保持器を高精度に形成することができる。この結果、保持器のポケットすきまや案内すきまを大きく確保する必要がなくなるため、従来の保持器よりも保持器の振れ回り量を低減することができる。したがって、保持器の振れ回りに起因する振動の低減を図ると共に、音響値レベルの低減を図ることが可能となる。

　前記樹脂部は、ヤング率９ＧＰａ以下の樹脂材料からなるものとしても良い。樹脂部に用いる材料として、例えば、ポリアミド樹脂（ＰＡ６６、ＰＡ４６、ＰＡ６）等のヤング率９ＧＰａ以下の樹脂材料を用いることができる。この場合、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ等の樹脂材料を用いる場合よりも材料のコスト低減を図れる。
　前記内輪、前記外輪、前記転動体の少なくともいずれか一つがセラミックスからなるものとしても良い。
　前記転動体の真円度を１μｍ以下としても良い。

　この発明における転がり軸受用保持器の製造方法は、樹脂材料を芯金と共に金型でインサート成形して成る転がり軸受用保持器の製造方法において、前記金型は、キャビティ内から突出して前記芯金を支持する支持突部を、円周方向の複数箇所に有し、前記キャビティ内に樹脂材料を充填して硬化させて、前記支持突部で支持された芯金の支持箇所を除く芯金全体が樹脂部で埋め込まれ、前記支持箇所を露出させた支持箇所露出部を、前記樹脂部に有する形状に成形する。

　この構成によると、芯金の支持箇所を除く芯金全体を樹脂部で埋め込むことで、樹脂部表面に芯金を設ける構成に比べて、保持器全体の強度が向上すると共に、樹脂部と芯金との密着性の向上を図ることができる。芯金は、樹脂部内に埋め込むが、樹脂部に複数の支持箇所露出部を設けるため、キャビティ内に芯金を安定して支持することができ、インサート成形が行える。さらに保持器全体に占める樹脂材料の割合を、樹脂材料のみから成る保持器よりも低減できる。これにより、樹脂特有の不具合であるヒケ等を低減することができ、寸法精度の高精度化を図ることが可能となる。また、芯金を樹脂部内に埋め込み、支持箇所露出部を設ける構成であるため、保持器表面に芯金を設けるものと異なり、種々の保持器形状に対応することができる。

　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。

　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一または相当部分を示す。
この発明の第１の実施形態に係る転がり軸受用保持器の断面図である。同転がり軸受用保持器を軸方向から見た一部破断した側面図である。同転がり軸受用保持器の芯金を軸方向一方から見た一側面図である。同芯金を概略示す斜視図である。図１のIV(A) - IV(A)線断面図である。図１のIV(B) - IV(B)線断面図である。同転がり軸受用保持器の要部の拡大断面図である。同転がり軸受用保持器の芯金を金型に支持した支持過程を示す図である。同芯金の支持箇所を拡大して示す拡大断面図である。同金型のキャビティ内に樹脂材料を充填した覆い過程を示す図である。この発明の第２の実施形態に係る転がり軸受用保持器の芯金を示す側面図である。この発明の第３の実施形態に係る転がり軸受用保持器の断面図である。この発明の第４の実施形態に係る転がり軸受用保持器の断面図である。この発明の第５の実施形態に係る転がり軸受の断面図である。同転がり軸受の保持器の斜視図である。同保持器の一部を拡大して表す斜視図である。同保持器の一部を支柱体の軸方向先端側から見た側面図である。同保持器を支柱体で切断した断面図である。同保持器をポケットで切断した断面図である。同保持器の芯金の斜視図である。同転がり軸受の各転動体を概略示す正面図である。この発明の第６の実施形態に係る転がり軸受の保持器の断面図である。この発明のいずれかの転がり軸受を工作機械に設けた例を概略示す断面図である。従来例の転がり軸受用保持器の斜視図である。他の従来例の転がり軸受用保持器の斜視図である。

　この発明の第１の実施形態に係る転がり軸受用保持器を図１ないし図８と共に説明する。以下の説明は、転がり軸受用保持器の製造方法についての説明をも含む。この実施形態に係る保持器ＲＴは、ラジアル軸受のうちの単列の円筒ころ軸受用の保持器であり、複数の転動体であるころを円周方向一定間隔おきに回転自在に保持する。この保持器ＲＴは、図１に示すように、いわゆる梯子形の保持器であり、樹脂材料を芯金と共に金型（後述する）でインサート成形して成り、芯金１と、前記樹脂材料からなる樹脂部２とを有する。これらのうち芯金１は、前記金型のキャビティ内で支持する支持箇所６を有し、前記樹脂部２内に、前記支持箇所６を除く芯金全体を埋め込んでいる。樹脂部２は、一対の環状体２３と、複数の支柱体２４とを有する。樹脂部２のうち各環状体２３に、後述の支持箇所露出部１６を複数箇所に設けている。複数の支柱体２４は、環状体２３から軸方向に延びて、図２に示すように、それぞれの間に転動体Ｔを保持するポケットＰｔを形成する。

　図１に示すように、芯金１は、一対の芯金分割体３，３を軸方向に互いに対向させて組合せたものであり、これら芯金分割体３，３を、保持器内部の骨格となるように形成している。図３Ａ，図３Ｂに示すように、各芯金分割体３は、それぞれ金属板のプレス加工品であって、互いに同一形状に形成され、互いに逆方向を向くように対向配置している。前記金属板として、例えば、冷間圧延鋼板などが用いられる。各芯金分割体３の表面粗さを１Ｓ以上５Ｓ以下としている。各芯金分割体３は、それぞれ平板状の環状体内埋め込み部３ａと、複数の支柱体内埋め込み部３ｂとを有する。これらのうち複数の支柱体内埋め込み部３ｂは、一方の環状体内埋め込み部３ａから対向する環状体内埋め込み部側つまり軸方向に延び、且つ、円周方向一定間隔おきに配設される。環状体内埋め込み部３ａが、樹脂部２における環状体２３に埋め込まれ、各支柱体内埋め込み部３ｂが、前記樹脂部２における各支柱体２４に埋め込まれている。各支柱体内埋め込み部３ｂは、基端で環状体内埋め込み部３ａに対して曲げ加工された曲げ片からなる。

　図３Ａの一点鎖線で示す支柱体内埋め込み部３ｂは、軸方向に折曲げる前の状態を表し、図３Ｂの実線で示す支柱体内埋め込み部３ｂは、軸方向に折曲げた状態を表す。図３Ａの形状にプレスで打ち抜き加工されて、その後、各支柱体内埋め込み部３ｂがプレスで曲げ加工されることで、図３Ｂに示す所望の形状に芯金が成形される。
　各支柱体内埋め込み部３ｂは、各支柱体２４の柱幅よりも狭く（図２）、円周方向に定められた幅寸法に規定されている。但し、この例の支柱体内埋め込み部３ｂは、環状体内埋め込み部３ａの内径側縁部に繋がる基端部から、対向する環状体側に向かうに従って前記幅寸法が幅狭となる先細り状に形成されている。

　図１に示すように、支柱体内埋め込み部３ｂのうち、一方の辺３ｂａが軸方向に平行で、且つ、他方の辺３ｂｂが軸方向に傾斜する斜めに形成される。一方の環状体内埋め込み部３ａに繋がる支柱体内埋め込み部３ｂにおける斜めの片３ｂｂと、他方の環状体内埋め込み部３ａに繋がる支柱体内埋め込み部３ｂにおける斜めの片３ｂｂとが、円周方向に所定の隙間を介して隣り合うように配置される。このように一対の芯金分割体３，３における複数の支柱体内埋め込み部３ｂは、互いに違いに微小角度位相をずらして組み合わされて、各支柱体内埋め込み部３ｂの中間部から先端部にわたり定められた隙間を介して配置されている。

　図３Ａに示すように、各芯金分割体３の環状体内埋め込み部３ａには、樹脂材料を表裏に流動させる複数（この例では８個）の孔４が円周方向一定間隔おきに形成されている。各孔４は、例えば、直径０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の丸孔であり、環状体内埋め込み部３ａにおける径方向中間部にそれぞれ形成されている。但し、各孔４は前記直径寸法に限定されるものではない。

　図４Ａは図１のIV(A) - IV(A)線断面図であり、図４Ｂは図１のIV(B) - IV(B)線断面図である。図４Ａ，図４Ｂに示すように、樹脂部２内に芯金を埋め込むことで、芯金１を保持器内部の骨格となるように形成している。一方の環状体内埋め込み部３ａの外側面と、この環状体内埋め込み部３ａを覆う環状体２３の外側面との距離Ｌ１と、他方の環状体内埋め込み部３ａの外側面と、この環状体内埋め込み部３ａを覆う環状体２３の外側面との距離Ｌ１とが同一寸法となるように規定されている。また図４Ｂに示すように、環状体内埋め込み部３ａと、支柱体内埋め込み部３ｂとは、芯金１を断面Ｌ字状に曲げ加工してなる。

　図５に示すように、芯金分割体３における環状体内埋め込み部３ａの外側面には、金型５のキャビティ内で芯金１を支持する複数の支持箇所６が、円周方向に等配に設けられている。これら支持箇所６は、複数個所円周等配に設けられる。各支持箇所６は、環状体内埋め込み部３ａのうち、支柱体内埋め込み部３ｂの非突出側の軸方向外側面に形成された凹み部である。前記凹み部はこの例では非貫通孔から成り、金型付設の支持突部７に、環状体内埋め込み部３ａの支持箇所６を締まり嵌めで嵌合させることで、各芯金分割体３が金型５に対し位置決めされて支持される。樹脂部２には、前記支持箇所６を露出させた支持箇所露出部１６を、各支持箇所６に対応する円周方向複数箇所に設けている。なお、一方の環状体内埋め込み部３ａに設けられる支持箇所６と、他方の環状体内埋め込み部３ａに設けられる支持箇所６とは、同数とされ、且つ、互いに同位相となるように設けられる。複数の支持箇所６を３箇所以上円周等配に設けても良い。また、複数の支持箇所６を非等配に設けることも可能である。前記凹み部を貫通孔としても良い。

　図６に示すように、金型５は、組み合わされる固定型８と可動型９とを有する。固定型８がフレーム１０等に固定され、可動型９にパンタグラフ状の移動機構１１が取り付けられている。可動型９のキャビティ部分１２と固定型８のキャビティ部分１３とが対向して配置される。これらキャビティ部分１２，１３が組み合わされた状態でキャビティ１４が形成される。可動型９は、固定型８に対し、移動機構１１を介して図６に示す型開き状態と、図８に示す型締め状態とにわたって可動に構成されている。

　図６の型開き状態において、図７に示すように、固定型８のキャビティ部分１３内に突出する支持突部７に、一方の芯金分割体３の支持箇所６を嵌合させ、可動型９のキャビティ部分１２内に突出する支持突部７に、他方の芯金分割体３の支持箇所６を嵌合させる。その後、可動型９を移動させ、図８に示す型締め状態において、キャビティ１４内に樹脂材料を充填し硬化させる。この金型５による成形時に転動体のポケットＰｔも形成される。前記固定型８に、キャビティ１４内に樹脂材料を充填するゲート（図示せず）が設けられている。なお成形品を金型５から取り外した後、ポケットＰｔを後加工しても良い。

　以上説明した転がり軸受用保持器によると、樹脂部２に芯金１を埋め込んでいるため、樹脂部表面に芯金を設ける構成に比べて、保持器全体の強度が向上すると共に、樹脂部２と芯金１との密着性の向上を図ることができる。このため、軸受使用時に、保持器の温度上昇や振動等により、例えば、芯金１の一表面と樹脂部２との結合強度が低減したとしても、芯金１の他表面が樹脂部２に密着して支持される。したがって、芯金１が樹脂部２から不所望に剥がれるおそれがない。

　芯金１は、樹脂部２内に埋め込むが、樹脂部２に複数の支持箇所露出部１６を設けるため、キャビティ１４内に芯金１を安定して支持することができ、インサート成形が行える。さらに保持器全体に占める樹脂材料の割合を、樹脂材料のみから成る保持器よりも低減できる。これにより、樹脂特有の不具合であるヒケ等を低減することができ、寸法精度の高精度化を図ることが可能となる。また、芯金１を樹脂部２内に埋め込み、支持箇所露出部１６を設ける構成であるため、保持器表面に芯金を設けるものと異なり、種々の保持器形状に対応することができる。さらに、芯金全体を樹脂部２内に埋め込んでいるうえ、芯金１の支持箇所６が、円周方向に等配に設けられているため、保持器の重心が所期位置からずれることなく、回転時における振れ精度を規定値内に収めることができる。これにより、従来技術のものより保持器寿命を延ばすことが可能となる。

　芯金１が金属板のプレス加工品であり、支柱体内埋め込み部３ｂは、基端で前記環状体内埋め込み部３に対して、曲げ加工された曲げ片からなるため、芯金を切削加工等により加工するものより、加工工数の低減を図り安価に製作することができる。一対の芯金分割体３，３を軸方向に互いに対向させて組合せるため、一対の芯金分割体３，３を同一形状の兼用部品とすることが可能となり、製造コストの低減をさらに図ることができる。
　芯金１の支柱部３ｂが、環状体内埋め込み部３ａの内径縁側に繋がる基端部から、対向する環状体内埋め込み部側に向かうに従って先細り状に形成されたものであるため、支柱体内埋め込み部３ｂの基端部の剛性を先端部よりも高め、芯金全体の強度をより高めることができる。

　芯金１の環状体内埋め込み部３ａに、樹脂材料を流動させる孔４を設けた場合、保持器を金型５でインサート成形するとき、樹脂材料が環状体内埋め込み部３ａの孔４を通って流動する。これにより樹脂材料の流動性が向上し、樹脂部２に空隙等の不具合が発生することを未然に防止することができる。したがって、樹脂部表面のヒケ等の低減をさらに図り、寸法精度の高精度化を図れる。樹脂部２の不具合を防止することで、歩留まりの向上を図り生産性も高めることができる。また環状体内埋め込み部３ａの孔４に樹脂部２の一部が入り込むため、芯金１と樹脂部２との密着性を向上することができる。また、芯金１の表面粗さを１Ｓ以上５Ｓ以下としたため、芯金１と樹脂部２との結合強度の向上を図り、両者の密着性を向上し得る。

　他の実施形態について説明する。
　以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。
　図９に示す第２の実施形態のように、芯金分割体３の環状体内埋め込み部３ａのうち、支柱体内埋め込み部３ｂが延びる内側面に、軸方向に突出する複数の突起１５を設けても良い。各突起１５は、先端側に向かうに従って細くなる円錐状に形成されている。この場合、芯金１と樹脂部２との結合強度の向上をさらに図り、両者の密着性を向上し得る。

　図１０に示す第３の実施形態のように、保持器を、冠形の玉軸受用保持器に適用しても良い。この冠形の保持器は、一対の芯金分割体ではなく単体の芯金１と、キャビティ内で支持箇所６（図５）を除く芯金全体を覆う樹脂部２とを有する。また、この例の保持器では、金型による成形時に、転動体を保持するポケットＰｔが形成される。
　図１１に示す第４の実施形態のように、保持器を、櫛形のころ軸受用保持器に適用しても良い。この櫛形のころ軸受用保持器ＲＴも、単体の芯金１と、キャビティ内で支持箇所６を除く芯金全体を覆う樹脂部２とを有し、金型による成形時に、転動体を保持するポケットＰｔが形成される。

　これらの保持器ＲＴによると、芯金全体を支持箇所６を除き樹脂部２で覆っているため、保持器全体に占める樹脂材料の割合を、樹脂材料のみから成る保持器よりも低減できる。これにより、ヒケ等を低減することができ、寸法精度の高精度化を図ることが可能となる。また芯金全体を樹脂部２で覆うことで、強度不足の改善を図ると共に、樹脂部２と芯金１との密着性の向上を図ることができる。
　第１～第４の実施形態では、支持箇所６を凹み部とし、金型の支持突部７に凹み部を嵌合させているが、この構成に代えて、支持箇所６を軸方向外側に突出する凸部とし、金型のキャビティ内の凹部に前記凸部を嵌合させても良い。

　この発明の第５の実施形態を図１２ないし図１７と共に説明する。
　図１２に示すように、この実施形態に係る転がり軸受は、複列円筒ころ軸受であり、複列の軌道面２０ａを有する内輪２０と、単列の軌道面２１ａを有する外輪２１と、これら内外輪２０，２１の軌道面２０ａ，２１ａ間に介在させた各列複数の転動体Ｔである円筒ころと、各列の円筒ころをそれぞれ保持する一対の保持器ＲＴとを備える。内輪２０は、複列の軌道面２０ａ間に中鍔２０ｂおよび各軌道面２０ａの軸方向外側に外鍔２０ｃをそれぞれ有する鍔付き内輪である。内輪２０は、例えば図示外の主軸の外周面に嵌合される。外輪２１は、鍔無し外輪であり、例えば図示外のハウジングの内周面に嵌合される。内外輪２０，２１、転動体Ｔは、例えば、軸受鋼からなる。この転がり軸受は、内部空間に油やグリース等の潤滑剤を封入して使用される。また、この転がり軸受は、軸受のラジアル剛性を高めるために、装置等に組み立て後のラジアル内部すきまがマイナスに設定される。

　図１３Ａに示すように、保持器ＲＴは、環状体２３と、この環状体２３の周方向複数箇所から軸方向に突出する複数の支柱体２４とを有する櫛形であり、隣合う支柱体間で形成されるポケットＰｔ内に円筒ころを保持する。複数の支柱体２４は円周等配に配設されている。
　図１３Ｂは、この保持器ＲＴの一部、つまり図１３Ａの一点鎖線で囲まれた部分を拡大して表す斜視図である。同図１３Ｂに示すように、保持器ＲＴは、各ポケットＰｔの軸方向一方が開口し、支柱体２４の軸方向長さＬａが、保持される円筒ころの軸方向長さよりも短く設定されている。

　図１４は、保持器ＲＴの一部を支柱体２４の軸方向先端側から見た側面図である。同図１４に示すように、保持器ＲＴは、転動体Ｔに案内されるいわゆる転動体案内形式である。この保持器ＲＴは、ポケット中心ＰｔＯを通るピッチ円直径（ポケットＰＣＤ）が、円筒ころの中心を通るころＰＣＤと等しい。保持器ＲＴは、円周方向に互いに対向する支柱体２４，２４の側面２４ａ，２４ａが、ポケット中心ＰｔＯを中心に描かれる円弧面をそれぞれ有する。円周方向に互いに対向する支柱体２４，２４の側面２４ａ，２４ａのうち、一方の側面２４ａの外周縁２４ａａと他方の側面２４ａの外周縁２４ａａとの間の距離は、円筒ころの直径よりも所定長さ小さく規定される。また前記支柱体２４，２４の側面２４ａ，２４ａのうち、一方の側面２４ａの内周縁２４ａｂと他方の側面２４ａの内周縁２４ａｂとの間の距離も、円筒ころの直径よりも所定長さだけ小さく規定される。

　図１５Ａは保持器ＲＴを支柱体２４で切断して見た断面図（図１４のＡ－Ａ線断面図）であり、図１５Ｂは、同保持器ＲＴをポケットＰｔで切断して見た断面図（図１４のＢ－Ｂ線断面図）である。図１５Ａ，１５Ｂに示すように、この保持器ＲＴは、例えば冷間圧延鋼板等の金属材料からなる環状の芯金１と、この芯金１を覆う樹脂材料からなる樹脂部２とを有する。この例の保持器ＲＴは、例えば、予めプレス加工等により機械加工された芯金１を用いている。保持器ＲＴは、射出成形機の金型５に前記機械加工された芯金１をセットし、そのまま樹脂材料を射出成形型によって形成し、芯金１および樹脂部２を一体化したものである。芯金分割体３における環状体内埋め込み部３ａの外側面には、金型５の支持突起７に嵌合されて芯金１を支持する複数の支持箇所６が、円周方向に等配に設けられている。さらに、樹脂部２には、前記支持箇所６を露出させた支持箇所露出部１６が、各支持箇所６に対応する円周方向複数箇所に設けられている。なお、芯金１の材料は冷間圧延鋼板だけに限定されるものではない。

　樹脂部２内に芯金全体を埋め込んでいる。樹脂部２に適用する材料として、例えば、ポリアミド樹脂（ＰＡ６６、ＰＡ４６、ＰＡ６）等のヤング率９ＧＰａ以下の樹脂材料を用いることができる。ただし、樹脂部２に用いる樹脂材料は、ポリアミド樹脂に必ずしも限定されるものではない。樹脂部２は、環状体２３と、複数の支柱体２４とを有する。図１３Ｂに示すように、複数の支柱体２４は、環状体２３から軸方向一方に延びて、それぞれの間に円筒ころを保持するポケットＰｔを形成する。

　図１６に示すように、芯金１は、樹脂部２の環状体２３（図１５Ａ）に埋め込まれる環状体内埋め込み部３ａと、この環状体内埋め込み部３ａから軸方向に延びて各支柱体２４（図１５Ａ）に埋め込まれる支柱体内埋め込み部３ｂとを有する。これら支柱体内埋め込み部３ｂは、円周方向一定間隔おきに配設される。各支柱体内埋め込み部３ｂは、基端で環状体内埋め込み部３ａに対して曲げ加工された曲げ片からなる。具体的には、先ず、薄板状の金属板をプレス加工により打ち抜き加工することで、支柱体内埋め込み部３ｂが、環状体内埋め込み部３ａの外周縁から半径方向外方に放射状に延びるように形成される（図１６の一点鎖線で表記）。その後、複数の支柱体内埋め込み部３ｂが曲げ加工される（図１６の実線で表記）。

　円筒ころについて説明する。
　図１７は、この転がり軸受の各転動体Ｔを概略示す半部正面図である。同図１７に示すように、各円筒ころの転動面は、軸方向中間部に形成される円筒面Ｔａと、この円筒面Ｔａに繋がり軸方向両端部に形成されるクラウニングＴｂとを有する。但し、前記クラウニングＴｂを設けない場合もある。この転がり軸受は、円筒ころの外径（転動体径φａ）の相互差を２μｍ以下としている。前記「転動体径φａの相互差」とは、１個の転がり軸受内に設けられる複数の転動体Ｔにおける平均転動体直径の最大値と最小値との差を言う。前記平均転動体直径とは、１個の円筒ころの円筒面Ｔａを複数回測定して得られた測定値を平均した値である。
　またこの転がり軸受は、各円筒ころの真円度を１μｍ以下としている。円筒ころの真円度を１μｍ以下にしておかなければ、回転性能に影響を及ぼすためである。

　作用効果について説明する。
　保持器ＲＴは、環状の芯金１とこの芯金１を覆う樹脂部２とを有する。樹脂部２の内部に、樹脂とは桁違いにヤング率の高い芯金１を設けることで、例えば、ＰＥＥＫやＰＰＳといった材料よりも比較的安価な樹脂材料を用いることが可能となるうえ、ＰＥＥＫ等と同等以上の保持器剛性を得ることができる。なお比較的安価な樹脂材料の定義は公にはないが、ポリアミド樹脂（ＰＡ６６、ＰＡ４６、ＰＡ６）等のヤング率９ＧＰａ以下の樹脂材料は、安価な部類である。反対にＰＥＥＫ、ＰＰＳ等の樹脂材料等のヤング率９ＧＰａを超える樹脂材料は、前者の樹脂材料と比較すると価格が高くなっているようである。
　一般的には、樹脂と金属体とを複合体化するとコストアップになると考えられるが、樹脂だけで保持器剛性を向上させようとすると、高価な樹脂材料を選定しなければ成立しない場合も多い。本実施形態で開示した冷間圧延鋼板等の比較的安価な芯金材料と、樹脂材料との組み合せならば、高価な樹脂材料のみからなる保持器よりもトータル的にコストアップとは必ずしもならない。

　このように保持器剛性を高めたことで、転動体径φａの相互差が２μｍ以下、特に、従来よりも大きい１．０μｍ以上で２μｍ以下であっても、円筒ころの進み遅れを細かく補正することができる。したがって、円筒ころを製作するとき、加工面で生産性が向上するため、従来技術よりも製造コストの低減を図れる。本実施形態に係る保持器ＲＴは、特に予圧すきま（ラジアル内部すきまがマイナス値）で使用される用途に効果を発揮することができ、保持器剛性を高めることによって円筒ころの進み遅れを細かく補正することが可能となるが、ラジアル内部すきまが正すきまの場合でも、負荷圏内において、保持器剛性を高めることによって円筒ころの進み遅れを細かく補正することが可能となる。
　また保持器剛性を高めることで、保持器ＲＴに加わる曲げ強度の低減を図ることができる。よって、保持器ＲＴにおける支柱体２４の円周方向の厚みを低減することができ、これにより、従来の保持器よりも保持器ＲＴに収容するころ数自体を多くすることができる。したがって、軸受のラジアル剛性を向上させることも可能になる。

　芯金１における複数の支柱体内埋め込み部３ｂを、環状の環状体内埋め込み部３ａから連続し、軸方向に突出した形状とすることで、環状体内埋め込み部３ａの剛性を向上させることが可能となると共に、円筒ころの外径面を案内するポケットＰｔを形成する支柱体内埋め込み部３ｂの剛性を向上させることが可能となる。これにより、同じころ数で保持器ＲＴの支柱体２４の強度を向上させることが可能になる。

　樹脂部２の内部に、金属材料からなる芯金１を設けることで、成形時の成形収縮の影響を受け難く、通常の芯金が埋め込まれていない樹脂材料のみからなる保持器より、保持器ＲＴを高精度に形成することができる。この結果、保持器ＲＴのポケットすきまや案内すきまを大きく確保する必要がなくなるため、従来の保持器よりも保持器の振れ回り量を低減することができる。したがって、保持器の振れ回りに起因する振動の低減を図ると共に、音響値レベルの低減を図ることが可能となる。

　樹脂部２に用いる材料として、ポリアミド樹脂（ＰＡ６６、ＰＡ４６、ＰＡ６）等のヤング率９ＧＰａ以下の樹脂材料を用いることができるため、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ等の樹脂材料を用いる場合よりも材料のコスト低減を図れる。なお、軸受が超高速化で使用される特殊な用途では、樹脂部２に用いる材料として、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ等の樹脂材料を用いても良い。この場合、第５の実施形態よりも保持器剛性を高め、高速回転時に保持器ＲＴに加わる遠心力に耐え得る。

　図１８に示す第６の実施形態のように、保持器ＲＴを冠形の玉軸受用保持器に適用しても良い。前述の実施形態の保持器と同様に、この玉軸受用保持器も、樹脂部２の内部に芯金１を埋め込んで設けることで、ＰＥＥＫ等よりも比較的安価な樹脂材料を用いることが可能となるうえ、ＰＥＥＫ等と同等以上の保持器剛性を得ることができる。このように保持器剛性を高めたことで、転動体径の相互差を２μｍ以下にしても玉の進み遅れを細かく補正することができる。また保持器剛性を高めることで、保持器ＲＴに加わる曲げ強度の低減を図れる。よって、保持器ＲＴにおける支柱体の円周方向の厚みを低減することができ、これにより、従来の冠形の玉軸受用保持器よりも保持器ＲＴに収容する玉数を多くすることができる。したがって、軸受のラジアル剛性を向上させることも可能になる。玉軸受のうち、第５の実施形態と同様に予圧を与えて使用されることの多いアンギュラ玉軸受において、保持器剛性を高めた冠形保持器を適用することで、転動体の進み遅れをより細かく補正することが可能となる。その他第５の実施形態と同様の作用効果を奏する。

　転がり軸受を、円筒ころ軸受または玉軸受に適用した例を説明したが、円すいころ軸受や針状ころ軸受に適用しても良い。これらの場合にも同様の作用効果を奏する。
　内輪２０、外輪２１、転動体Ｔの少なくともいずれか一つがセラミックスからなるものとしても良い。軸受が超高速で使用される場合、内輪２０、外輪２１、転動体Ｔをセラミックスからなるものとすることがある。このような場合にも、樹脂部２の内部に芯金１を埋め込んだ冠形保持器を適用することで、保持器剛性を高め得る。

　図１９は、いずれかの実施形態に係る転がり軸受を工作機械に設けた例を概略示す断面図である。図１９に示す例では、本実施形態に係る複列円筒ころ軸受２５を、ビルトインモータ駆動タイプの旋盤主軸２６に組み込んでいる。この例では、装置内部に駆動用のモータ２７が組み込まれている。前記モータ２７は、ハウジング２８の軸方向中間部に嵌合固定されたステータ２７ａと、主軸２６の外周面に嵌合固定されたロータ２７ｂとを有する。ハウジング２８の軸方向先端部に、複列円筒ころ軸受２５および複列のアンギュラ玉軸受２９が嵌合され、ハウジング２８の軸方向基端部に円筒ころ軸受３０が嵌合されている。これら軸受２５，２９，３０により主軸２６が回転自在に支持され、同主軸２６がモータ２７の駆動により回転駆動される。

　このような工作機械用の主軸２６に、本実施形態に係る転がり軸受２５を設けることで、保持器ＲＴの剛性を高位の樹脂材料品と同等以上に高めると共に、転動体Ｔの進み遅れの解消を図ることができるため、高速化を図れるうえ、保持器ＲＴの振れ回りに起因する振動の低減を図ると共に、音響値レベルの低減を図ることが可能となる。また転がり軸受２５の製造コストの低減を図れることで、工作機械のコスト低減を図れる。
　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、添付の特許請求の範囲から定まるこの発明の範囲内のものと解釈される。

１…芯金
２…樹脂部
３…芯金分割体
３ａ…環状体内埋め込み部
３ｂ…支柱体内埋め込み部
５…金型
７…支持突部
８…固定型
９…可動型
１４…キャビティ
１６…支持箇所露出部
２３…環状体
２４…支柱体
ＲＴ…保持器

Claims

　樹脂材料を芯金と共に金型でインサート成形して成る転がり軸受用保持器であって、
　前記樹脂材料からなる樹脂部内に前記芯金を埋め込み、前記樹脂部に、前記芯金の前記金型のキャビティ内で支持させる支持箇所を露出させた支持箇所露出部を複数箇所に設けた転がり軸受用保持器。
　請求項１において、前記樹脂部は、環状体と、この環状体から軸方向に延びてそれぞれの間に転動体を保持するポケットを形成する複数の支柱体とを有し、前記芯金に、前記樹脂部の前記環状体に埋め込まれる環状体内埋め込み部と、この環状体内埋め込み部から延びて前記各支柱体に埋め込まれる複数の支柱体内埋め込み部とを設けた転がり軸受用保持器。
　請求項２において、前記芯金が、金属板のプレス加工品である転がり軸受用保持器。
　請求項２において、前記各支柱体内埋め込み部は、基端で前記環状体内埋め込み部に対して、曲げ加工された曲げ片からなる転がり軸受用保持器。
　請求項２において、前記芯金の支持箇所は、環状体内埋め込み部のうち、支柱体内埋め込み部の非突出側の軸方向外側面に形成された凹み部である転がり軸受用保持器。
　請求項２において、前記保持器は、軸方向に間隔をあけて互いに対向させた一対の環状体と、これら環状体にわたって連結された複数の支柱体とで、梯子形に形成された転がり軸受用保持器。
　請求項２において、前記保持器は、１個の環状体と、この環状体の一側面から軸方向に延びてそれぞれの間に玉を保持する円形状のポケットを形成する複数の支柱体とで、冠形に形成された転がり軸受用保持器。
　請求項２において、前記保持器は、１個の環状体と、この環状体の一側面から軸方向に延びてそれぞれの間にころを保持するポケットを形成する複数の支柱体とで、櫛形に形成された転がり軸受用保持器。
　請求項６において、前記芯金は、一対の芯金分割体を軸方向に互いに対向させて組合せたものであり、各芯金分割体が、それぞれ、環状体内埋め込み部と、この環状体内埋め込み部から軸方向に延びる支柱体内埋め込み部とを有する転がり軸受用保持器。
　請求項９において、前記芯金は、前記一対の芯金分割体を互いに同一形状として互いに逆方向を向くように対向配置した転がり軸受用保持器。
　請求項１に記載の保持器を用いた転がり軸受。
　内外輪間に、請求項２に記載の保持器に保持された複数の転動体が介在され、転動体径の相互差を２μｍ以下とした転がり軸受。
　請求項１２に記載の転がり軸受において、前記樹脂部は、ヤング率９ＧＰａ以下の樹脂材料からなる転がり軸受。
　請求項１２に記載の転がり軸受において、前記内輪、前記外輪、前記転動体の少なくともいずれか一つがセラミックスからなる転がり軸受。
　請求項１２に記載の転がり軸受において、前記転動体の真円度を１μｍ以下とした転がり軸受。
　樹脂材料を芯金と共に金型でインサート成形して成る転がり軸受用保持器の製造方法であって、
　前記金型は、キャビティ内から突出して前記芯金を支持する支持突部を、円周方向の複数箇所に有し、前記キャビティ内に樹脂材料を充填して硬化させて、前記支持突部で支持された芯金の支持箇所を除く芯金全体が樹脂部で埋め込まれ、前記支持箇所を露出させた支持箇所露出部を、前記樹脂部に有する形状に成形する転がり軸受用保持器の製造方法。