WO2020262029A1 - 玉軸受 - Google Patents

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WO2020262029A1
WO2020262029A1 PCT/JP2020/023138 JP2020023138W WO2020262029A1 WO 2020262029 A1 WO2020262029 A1 WO 2020262029A1 JP 2020023138 W JP2020023138 W JP 2020023138W WO 2020262029 A1 WO2020262029 A1 WO 2020262029A1
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cage
graphite
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manufactured
amount
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忠彦 唐木
裕隆 遠山
邦裕 松本
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ミネベアミツミ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to ball bearings.
  • the dental handpiece usually has a head provided with a rotation mechanism and a tool detachably attached to the head. Further, as the rotation mechanism, a ball bearing having an inner ring, an outer ring, and a cage for holding a plurality of rolling elements (balls) interposed between the inner ring and the outer ring is used.
  • a cage is formed by using a molding material in which a heat-resistant base resin, a filler and a lubricating oil are mixed.
  • the ball bearing cage used for its rotation mechanism must be resistant to deterioration even if it is repeatedly placed in a high temperature and high humidity environment.
  • strength and life that can withstand high-speed rotation are also required.
  • ball bearings for high-speed rotation used in addition to dental handpieces are also required to have the above characteristics.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a cage which can suppress a decrease in strength in a high temperature and high humidity environment while ensuring necessary strength and has a long life.
  • the purpose is to provide ball bearings.
  • the ball bearing according to one aspect of the present invention is interposed between the inner ring, the outer ring installed outside the inner ring, and the inner ring and the outer ring.
  • a ball bearing comprising a plurality of rolling elements and an annular cage having pockets for holding the rolling elements rotatably around a rotation axis at intervals in the circumferential direction. Consists of a resin composition containing polyether ether ketone, graphite and carbon fibers, and when the total amount of the resin composition is 100% by weight, the amount of the polyether ether ketone is 60% by weight or more and 80% by weight or less.
  • the graphite is contained in an amount of 10% by weight or more and 30% by weight or less, and the carbon fiber is contained in an amount of 5% by weight or more and 20% by weight or less, and a plane that cuts the outer peripheral surface of the cage parallel to the rotation axis.
  • the observation area is a rectangular area that is located between two adjacent pockets, is in contact with each pocket, and extends to both end faces in the axial direction, the total area occupied by graphite in the observation area is calculated.
  • the ratio of the area occupied by graphite having the diameter of the circle inscribed with the particles of 30 ⁇ m or more, that is, the area ratio is 10% or more and 20% or less.
  • FIG. 1 is an external view of a dental handpiece.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the head portion of the dental handpiece.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a ball bearing used for the head portion.
  • FIG. 4 is a perspective view of a cage used for ball bearings.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the area ratio.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the area ratio.
  • FIG. 7 is a perspective view of a crown type cage used for ball bearings.
  • FIG. 8 is a diagram showing a micrograph of the cage obtained in Example 1.
  • FIG. 9 is a diagram showing a micrograph of the cage obtained in Comparative Example 2.
  • FIG. 10 is a diagram showing the results of the durability test.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a method of measuring the tensile strength of the cage.
  • FIG. 12 is a diagram showing the results of the autoclave test.
  • FIG. 13 is a diagram showing the results of the auto
  • the ball bearing according to the embodiment is a high-speed rotating ball bearing preferably used for a dental handpiece.
  • 1 is an external view of a dental handpiece
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a head portion of the dental handpiece
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a ball bearing used for the head portion
  • the dental handpiece 1 has a head portion 2 having a rotation mechanism and a tool 3 detachably attached to the head portion 2.
  • the tool 3 is rotated at a high speed (for example, 400,000 rotations or more per minute) to cut teeth or the like.
  • the head portion 2 of the dental handpiece 1 has a shaft member 5, a pair of ball bearings 6, a turbine blade 7, and an air supply port 8 together with a tool 3 in a housing 4.
  • the tool 3 is mounted on the shaft member 5, and the shaft member 5 is rotatably supported by the housing 4 via a pair of upper and lower ball bearings 6 existing in the axial direction.
  • a turbine blade 7 is attached to the shaft member 5 between a pair of ball bearings 6. When compressed air is supplied to the turbine blades 7 from the air supply port 8, the turbine blades 7 rotate at high speed. As a result, the shaft member 5 and the tool 3 can also be rotated at high speed.
  • the ball bearings 6 include an inner ring 61 having an inner ring raceway on the outer peripheral surface, an outer ring 62 having an outer ring raceway on the inner peripheral surface, and a plurality of ball bearings intervening between the inner ring raceway and the outer ring raceway. It has a rolling element (ball) 63 and a cage 64 that rotatably holds the rolling element 63 at intervals in the circumferential direction.
  • the inner ring 61 and the outer ring 62 are made of, for example, stainless steel, and the rolling element 63 is made of, for example, stainless steel or ceramics.
  • the annular cage 64 is provided with a plurality of pockets 65 for rotatably holding the rolling element 63 at regular intervals in the circumferential direction.
  • the inner peripheral surface of the cage 64 faces the outer peripheral surface of the inner ring 61, and the outer peripheral surface of the cage 64 faces the inner peripheral surface of the outer ring 62.
  • the outer ring 62 fits inside the housing 4, and the inner ring 61 fits outside the shaft member 5.
  • the inner ring 61 and the outer ring 62 are relatively rotatable around the rotation shaft A. That is, when the dental handpiece 1 is used, the inner ring 61 rotates at a high speed with respect to the outer ring 62.
  • the outer ring 62 may be provided with a sealing member such as a seal or a shield in order to prevent the lubricant from leaking from the inside of the ball bearing 6 or foreign matter from entering the inside of the ball bearing 6.
  • a sealing member such as a seal or a shield
  • the cage 64 is a punching type cage containing a polyetherketone resin as a base resin.
  • the polyetherketone-based resin include polyetheretherketone and polyetherketone etherketoneketone.
  • the polyetherketone-based resin may be used alone or in combination of two or more.
  • PAI polyamide-imide
  • This polyamide-imide has excellent heat resistance, a long durable life, and a high initial strength.
  • the dental handpiece is repeatedly boiled and disinfected (placed in a high temperature and high humidity environment)
  • the hygroscopicity of the imide group constituting the resin causes deterioration and a decrease in strength.
  • a polyetherketone resin is used, a decrease in strength when placed in a high temperature and high humidity environment can be suppressed.
  • the cage 64 contains particulate graphite and carbon fibers together with the polyetherketone resin.
  • graphite is contained in an amount of 10% by weight or more and 30% by weight or less
  • carbon fiber is contained in an amount of 5% by weight or more and 20% by weight or less. If the amount of graphite is less than 10% by weight, there is a concern that the life will be shortened. If the amount of graphite is more than 30% by weight, the proportion of the base resin is relatively small, so that the required strength may not be obtained. When carbon fibers are contained in the above range, the strength can be suitably improved.
  • the cage 64 contains both graphite and carbon fibers as the carbon-based filler, and the total amount thereof is 20% by weight or more and 40% by weight or less. As a result, it is possible to achieve both a long life due to the slidability of graphite and a secure strength due to carbon fibers.
  • the polyetherketone resin is contained in the cage 64 in an amount of 60% by weight or more and 80% by weight or less from the viewpoint of achieving both strength and life.
  • the ratio of the area occupied by graphite having the diameter of the circle inscribed in the particles (hereinafter referred to as the maximum diameter) of 30 ⁇ m or more to the total area occupied by graphite in the observation region, that is, the area.
  • the rate is 10% or more and 20% or less.
  • FIG. 5 shows a view of the cage 64 from a direction perpendicular to the axial direction of the cage 64 of FIG.
  • FIG. 6 shows a view of the sample prepared from the cage 64 from a direction parallel to the axial direction of the cage 64 of FIG.
  • a partial ring B is obtained by cutting out between two adjacent pockets 65 (FIG. 5).
  • the outer peripheral surface of the partial ring B is polished.
  • the virtual circle including the outer peripheral surface of the partial ring B is polished parallel to the tangential direction and parallel to the axial direction to obtain the sample C (FIG. 6).
  • the plane obtained by polishing is a plane that cuts the outer peripheral surface of the cage 64 in parallel with the rotation axis, is located between two adjacent pockets 65, and is in contact with each pocket 65. Moreover, it is a rectangular area extending to both end faces in the axial direction. The entire area of this rectangular area is defined as the observation area R. Polishing is performed so that the thickness of the sample C (the shortest distance between the inner peripheral surface of the partial ring B and the observation region R) is 1/2 of the thickness of the cage 64.
  • the maximum diameter of graphite observed is the diameter of the circle inscribed in the particles. Then, the ratio of the area of graphite having a maximum diameter of 30 ⁇ m or more to the total area occupied by graphite in the observation region R is obtained, and this is defined as the area ratio.
  • the carbon fibers are oriented in the sample C in the direction corresponding to the axial direction in the cage 64 before the preparation of the sample C.
  • the strength of the ball bearing can be further improved. It is considered that this is because the rolling element collides with the wall surface of the pocket during high-speed rotation, and if the carbon fibers are oriented in the above direction, the force applied to the wall surface due to this collision can be countered.
  • the cage 64 may further contain additives.
  • a solid lubricant As the additive, a solid lubricant, an inorganic filler, an antioxidant, an antistatic agent, a mold release material, a reinforcing fiber material and the like may be included.
  • the solid lubricant include polytetrafluoroethylene (PTFE), boron nitride, melamine cyanurate and the like.
  • the amount of the additive is not particularly limited as long as it does not affect the above-mentioned effect of ensuring mechanical strength and reducing friction and wear, and the additive is, for example, totaled in 100% by weight of the cage 64. It may be contained in an amount of 15% by weight or less.
  • the polyetherketone-based resin, graphite (specifically, raw material graphite) and carbon fiber are mixed so as to have a ratio within the above-mentioned numerical range.
  • Additives may be mixed if necessary. These components are dry-mixed using, for example, a mixer such as a Henschel mixer or a tumbler mixer.
  • the raw material graphite containing graphite having a particle size of 30 ⁇ m or more in order to adjust the area ratio occupied by graphite having a maximum diameter of 30 ⁇ m or more within the above range, it is preferable to use raw material graphite containing graphite having a particle size of 30 ⁇ m or more. This is because the particle size becomes smaller during the above mixing.
  • the raw material graphite preferably has an average particle size in the range of 30 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the area ratio can be adjusted to the above range because graphite having a particle size of 30 ⁇ m or more is contained in an appropriate amount.
  • the mixed components are supplied to the extrusion molding machine and melt-kneaded under reduced pressure.
  • a molding material such as a round bar is produced by extruding the kneaded mixed components into a rod shape from a die at the tip of an extrusion molding machine and cooling the mixture. This is machined to form a cage 64 having a predetermined shape.
  • the orientation of the carbon fibers can be aligned with the axial direction of the cage 64 as described above.
  • the ball bearing 6 and the dental handpiece 1 are manufactured by a known method using the obtained cage 64.
  • the ball bearing according to the embodiment may be a ball bearing 6 having a cage 64 shown in FIG. 4 or a ball bearing having a crown type cage.
  • FIG. 7 is a perspective view of a crown type cage used for ball bearings.
  • the crown type cage 604 is provided with a plurality of pockets 605 for rotatably holding the rolling element at regular intervals in the circumferential direction.
  • the crown type cage 604 is the same as the cage 64 except that the shape of the pocket is different. That is, the crown type cage 604 contains a specific component as described above in a specific amount, and the area ratio is in a specific range. Therefore, the same effect as that of the ball bearing 6 can be obtained in the ball bearing 604 having the crown type cage 604.
  • the ball bearings according to the embodiment are suitably used not only for dental handpieces, but also for home appliances such as vacuum cleaners, and devices such as spindles used for machine tools. Since the ball bearings according to the embodiment are excellent in strength and life at high speed rotation, they are particularly preferably used when the ball bearings are rotated at high speed in these devices.
  • VHX-6000 digital microscope
  • FIG. 8 shows a digital micrograph of a part of the observation region R of the sample C prepared from the cage obtained in Example 1.
  • the carbon fibers are oriented in the sample C in the direction corresponding to the axial direction in the cage 64 before the preparation of the sample C.
  • Table 1 shows the compounding ratio when obtaining the mixture and the area ratio occupied by graphite having a maximum diameter of 30 ⁇ m or more.
  • the cage 64 was obtained.
  • the cage 64 was observed with a digital microscope in the same manner as in Example 1.
  • the area ratio of graphite having a maximum diameter of 30 ⁇ m or more to the total area occupied by graphite in the observation region was 14%.
  • the cage 64 was obtained.
  • the cage 64 was observed with a digital microscope in the same manner as in Example 1.
  • the area ratio of graphite having a maximum diameter of 30 ⁇ m or more to the total area occupied by graphite in the observation region was 11%.
  • Example 1 70% by weight of polyetheretherketone (Victorex 150FP (trade name), manufactured by Victrex), 10% by weight of carbon fiber (HT-C702, manufactured by Teijin Limited), and polytetrafluoroethylene (KT-400M, manufactured by Teijin Limited).
  • a cage 64 was obtained in the same manner as in Example 1 except that (manufactured by Kitamura) was blended in an amount of 20% by weight.
  • a cage 64 was obtained in the same manner as in Example 1. The cage 64 was observed with a digital microscope in the same manner as in Example 1.
  • FIG. 9 shows a digital micrograph of a part of the observation region R of the sample C prepared from the cage obtained in Comparative Example 2.
  • [Comparative Example 4] 50% by weight of polyetheretherketone (Victrex 150FP (trade name), manufactured by Victrex), 40% by weight of raw material graphite (CGB-50 (trade name), manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., average particle size D50 50 ⁇ m) , And carbon fiber (HT-C702, manufactured by Teijin Limited) were blended in an amount of 10% by weight, and a cage 64 was obtained in the same manner as in Example 1. The cage 64 was observed with a microscope in the same manner as in Example 1. The area ratio of graphite having a maximum diameter of 30 ⁇ m or more to the total area occupied by graphite in the observation area was 24%.
  • Example 5 A cage made of 450FC30 manufactured by Victrex Co., Ltd., which is commercially available and whose base resin is polyetheretherketone, was used. The cage 64 was observed with a microscope in the same manner as in Example 1. The area ratio of graphite having a maximum diameter of 30 ⁇ m or more to the total area occupied by graphite in the observation region was 8%.
  • FIG. 10 is a diagram showing the results of the durability test. The average value of the result of the durability test 5 times is shown respectively.
  • the horizontal axis shows the life when the life of Comparative Example 6 in which the base resin is a commercially available polyamide-imide material is set to 1. It can be seen that the life of Comparative Example 5, which is a commercially available polyetheretherketone material, is very short.
  • the polyetheretherketone materials of Comparative Examples 1, 2 and 3 also have a shorter life than that of Comparative Example 6.
  • the polyetheretherketone materials of Examples 1 to 8 have a longer life than that of Comparative Example 6. From this, it can be seen that a ball bearing having a long life can be obtained by using the cage produced in the example.
  • the lifetime of the polyetheretherketone material of Comparative Example 4 is about the same as that of Comparative Example 6, but sufficient tensile strength cannot be obtained as described later.
  • FIGS. 12 and 13 are diagrams showing the results of the autoclave test.
  • the vertical axis shows the tensile strength obtained by the above-mentioned tensile test, and the horizontal axis shows the number of autoclaves when the tensile test was performed.
  • Comparative Example 6 using the polyamide-imide it can be seen that the tensile strength decreases as the number of autoclaves increases.
  • the cages produced in Examples 1 to 8 are used, the tensile strength is maintained even if the number of autoclaves is increased, so that it can be seen that excellent strength can be maintained even in a high temperature and high humidity environment.
  • Comparative Example 5 using a commercially available polyetheretherketone, the tensile strength is maintained even if the number of autoclaves is increased, but the life in the durability test is short as described above. In Comparative Examples 1 to 4, the tensile strength is maintained, but the initial strength is insufficient.
  • Table 2 summarizes the above test results.
  • Durable life the test result of the durable life of Comparative Example 6 or more was defined as “long”, and the test result of less than the durable life of Comparative Example 6 was defined as “short”.
  • initial strength the test result which was not lower than the initial strength of Comparative Example 5 by 5N or more was defined as "acceptable”, and the test result which was lower than the initial strength of Comparative Example 5 by 5N or more was defined as "not acceptable”. ..
  • the present invention is not limited to the above embodiments.
  • the present invention also includes a configuration in which the above-mentioned components are appropriately combined. Further, further effects or modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.

Abstract

内輪と、前記内輪の外側に設置された外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在された複数の転動体と、前記転動体を周方向に間隔を置いて回転軸を中心に回転可能に保持するポケットを備えた円環状の保持器とを備えた玉軸受であって、上記保持器は、ポリエーテルエーテルケトン、グラファイトおよび炭素繊維を含む樹脂組成物からなり、上記樹脂組成物全体を１００重量％としたときに、上記ポリエーテルエーテルケトンは６０重量％以上８０重量％以下の量、前記グラファイトは１０重量％以上３０重量％以下の量で、前記炭素繊維は５重量％以上２０重量％以下の量で含まれている。

Description

玉軸受
　本発明は、玉軸受に関する。
　従来、歯科の治療等において、歯科用ハンドピースが使用されている。上記歯科用ハンドピースは、通常、回転機構を備えたヘッドと、該ヘッドに着脱可能に装着した工具とを有する。また、上記回転機構には、内輪、外輪、および内輪と外輪との間に介在する複数の転動体(玉)を保持する保持器を備えた玉軸受が用いられる。特許文献１では、このような保持器について、耐熱性を有するベース樹脂、フィラーおよび潤滑油を混合した成形材料を用いて形成している。
特開平１１－３７１６２号公報
　歯科用ハンドピースは、使用の度ごとに煮沸消毒されるため、その回転機構に用いられる玉軸受の保持器は繰り返し高温高湿環境下におかれても劣化し難い必要がある。また、高速回転に耐えられる強度、寿命も必要とされる。また、歯科用ハンドピース以外に使用される高速回転用の玉軸受においても、上記特性を有することが必要とされている。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、必要な強度を確保しつつ高温高湿環境下でのその強度低下を抑制でき、また寿命の長い保持器を備えた玉軸受を提供することにある。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る玉軸受は、内輪と、上記内輪の外側に設置された外輪と、上記内輪と上記外輪との間に介在された複数の転動体と、上記転動体を周方向に間隔を置いて回転軸を中心に回転可能に保持するポケットを備えた円環状の保持器とを備えた玉軸受であって、上記保持器は、ポリエーテルエーテルケトン、グラファイトおよび炭素繊維を含む樹脂組成物からなり、上記樹脂組成物全体を１００重量％としたときに、上記ポリエーテルエーテルケトンは６０重量％以上８０重量％以下の量、上記グラファイトは１０重量％以上３０重量％以下の量で、上記炭素繊維は５重量％以上２０重量％以下の量で含まれており、上記保持器の外周面を回転軸に平行に切断する平面であって隣接する２つのポケットの間に位置し、それぞれのポケットに接し、かつ軸方向両端面まで延在する矩形領域を観察領域とした際に、上記観察領域中でグラファイトが占める総面積に対して、粒子を内接する円の直径が３０μｍ以上であるグラファイトが占める面積の割合すなわち面積率が１０％以上２０％以下である。
　本発明の一態様によれば、必要な強度を確保しつつ高温高湿環境下でのその強度低下を抑制でき、また寿命の長い保持器を備えた玉軸受を得ることができる。
図１は、歯科用ハンドピースの外観図である。 図２は、歯科用ハンドピースのヘッド部の断面図である。 図３は、ヘッド部に用いられる玉軸受の断面図である。 図４は、玉軸受に用いられる保持器の斜視図である。 図５は、面積率を説明するための図である。 図６は、面積率を説明するための図である。 図７は、玉軸受に用いられる冠型保持器の斜視図である。 図８は、実施例１で得られた保持器について、顕微鏡写真を示す図である。 図９は、比較例２で得られた保持器について、顕微鏡写真を示す図である。 図１０は、耐久試験の結果を示す図である。 図１１は、保持器の引張強度の測定方法を説明するための図である。 図１２は、オートクレーブ試験の結果を示す図である。 図１３は、オートクレーブ試験の結果を示す図である。
　以下、実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により何ら限定されるものではない。
　実施形態に係る玉軸受は、歯科用ハンドピースに好適に用いられる高速回転用玉軸受である。図１は、歯科用ハンドピースの外観図であり、図２は、歯科用ハンドピースのヘッド部の断面図であり、図３は、ヘッド部に用いられる玉軸受の断面図であり、図４は、玉軸受に用いられる保持器の斜視図である。
　図１に示すように、歯科用ハンドピース１は、回転機構を有するヘッド部２と、該ヘッド部２に着脱可能に装着された工具３とを有する。歯科用ハンドピース１を使用する際には、工具３を高速回転（たとえば毎分４０万回転以上）させて、歯の切削等が行われる。
　図２に示すように、歯科用ハンドピース１のヘッド部２は、ハウジング４の中に、工具３とともに、軸部材５、一対の玉軸受６、タービン翼７および空気供給口８を有する。工具３は軸部材５に装着され、軸部材５は軸方向に存在する上下一対の玉軸受６を介してハウジング４に回転自在に支持されている。さらに、軸部材５には、一対の玉軸受６の間にタービン翼７が取り付けられている。このタービン翼７に対して空気供給口８から圧縮空気を供給すると、タービン翼７が高速回転する。これにより、軸部材５および工具３も高速回転させることができる。
　図２および図３に示すように、玉軸受６は、外周面に内輪軌道を有する内輪６１、内周面に外輪軌道を有する外輪６２、該内輪軌道と該外輪軌道との間に介在する複数の転動体（玉）６３、および転動体６３を周方向に間隔を置いて回転可能に保持する保持器６４を有する。内輪６１および外輪６２は、たとえばステンレス鋼により形成され、転動体６３は、たとえばステンレス鋼、またはセラミックスにより形成される。図４に示すように、円環状の保持器６４には、転動体６３を転動自在に保持するためのポケット６５が周方向に一定間隔で複数設けられている。
　保持器６４の内周面は内輪６１の外周面に対向しており、保持器６４の外周面は外輪６２の内周面に対向している。外輪６２はハウジング４に内嵌し、内輪６１は軸部材５に外嵌する。玉軸受６においては、内輪６１および外輪６２が回転軸Ａの周りに相対回転自在になっている。すなわち、歯科用ハンドピース１を使用する際には、内輪６１が外輪６２に対して高速で回転する。
　なお、外輪６２には、玉軸受６内部から潤滑剤が漏洩したり、玉軸受６内部に異物が入り込んだりすることを防ぐため、シール、シールドなどの密封部材が設けられていてもよい。
　保持器６４について、さらに詳細に説明する。保持器６４は、ベース樹脂としてポリエーテルケトン系樹脂を含むもみ抜き型の保持器である。ポリエーテルケトン系樹脂としては、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトンなどが挙げられる。ポリエーテルケトン系樹脂は、１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。ところで、従来、歯科用ハンドピースの玉軸受に用いられる保持器について、ベース樹脂としてポリアミドイミド（ＰＡＩ）が用いられている。このポリアミドイミドは耐熱性に優れ、耐久寿命は長く高い初期強度を有する。しかし、歯科用ハンドピースを繰り返し煮沸消毒する（高温高湿環境下におく）ことで、樹脂を構成するイミド基の吸湿性により、劣化が進み強度が低下する。これに対して、ポリエーテルケトン系樹脂を用いると、高温高湿環境下に置かれた際の強度の低下が抑えられる。
　さらに、保持器６４は、ポリエーテルケトン系樹脂とともに、粒子状のグラファイトおよび炭素繊維を含む。保持器６４中に、グラファイトは１０重量％以上３０重量％以下の量で、炭素繊維は５重量％以上２０重量％以下の量で含まれている。グラファイトが１０重量％より少ないと、寿命が短くなる懸念がある。グラファイトが３０重量％より多いと、相対的にベース樹脂の割合が少なくなるため必要な強度が得られない場合がある。炭素繊維が上記範囲で含まれていると、強度を好適に向上できる。このように、保持器６４は、カーボン系フィラーとしてグラファイトおよび炭素繊維の両方を含んでおり、その総量が２０重量％以上４０重量％以下である。これにより、グラファイトの摺動性による寿命の長期化と炭素繊維による強度の確保とを両立できる。
　なお、保持器６４中に、ポリエーテルケトン系樹脂は、強度および寿命を両立する観点から、６０重量％以上８０重量％以下の量で含まれていることが好ましい。
　また、保持器６４の外周面を回転軸に平行に切断する平面であって隣接する２つのポケット６５の間に位置し、それぞれのポケット６５に接し、かつ軸方向両端面まで延在する矩形領域を観察領域とした際に、上記観察領域中でグラファイトが占める総面積に対して、粒子を内接する円の直径（以下、最大径と称する）が３０μｍ以上であるグラファイトが占める面積の割合すなわち面積率が１０％以上２０％以下である。粒子を内接する円の直径が３０μｍ以上であるグラファイトが上記範囲で含まれていると、寿命の長期化が達成できる。
　ここで、面積率の求め方について、より具体的に説明する。まず、面積率を求めるために用いる試料は、以下のようにして作製する。図５および図６は、面積率を説明するための図である。図５は、図４の保持器６４の軸方向に対して垂直方向から、保持器６４を見たときを示している。また、図６は、図４の保持器６４の軸方向と平行な方向から、保持器６４から作製した試料を見たときを示している。まず、保持器６４において、隣接する２つのポケット６５間を切り出し、部分円環Ｂを得る（図５）。次いで、部分円環Ｂの外周面を研磨する。このとき、部分円環Ｂの外周面を含む仮想の円に対して、接線方向と平行かつ軸方向に平行に研磨していき、試料Ｃが得られる（図６）。試料Ｃにおいて、研磨して得られた平面は、保持器６４の外周面を回転軸に平行に切断する平面であって隣接する２つのポケット６５の間に位置し、それぞれのポケット６５に接し、かつ軸方向両端面まで延在する矩形領域である。この矩形領域の全域を観察領域Ｒとする。なお、試料Ｃの厚さ（部分円環Ｂの内周面と観察領域Ｒとの最短距離）が、保持器６４の厚さの１／２となるように研磨を行う。
　次に、試料Ｃの観察領域Ｒを顕微鏡により観察する。観察されるグラファイトの最大径は、粒子を内接する円の直径である。そして、観察領域Ｒ中でグラファイトが占める総面積に対する、最大径が３０μｍ以上であるグラファイトの面積の割合を求め、これを上記面積率とする。
　上述のように試料Ｃを顕微鏡により観察した際に、炭素繊維が、試料Ｃ中で、試料Ｃ作製前の保持器６４における軸方向に対応する方向に配向していることが好ましい。炭素繊維が上記方向に配向していると、玉軸受の強度がより向上できる。これは、高速回転中に転動体はポケットの壁面に衝突するが、炭素繊維が上記方向に配向していると、この衝突により壁面に加わる力に対抗できるためと考えられる。
　保持器６４は、さらに添加剤を含んでいてもよい。添加剤として、固体潤滑剤、無機充填材、酸化防止剤、帯電防止剤、離型材、強化繊維材などを含んでいてもよい。固体潤滑剤としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、窒化ホウ素、メラミンシアヌレートなどが挙げられる。添加剤の量は、上述した機械的強度の確保および摩擦と摩耗の低減効果に影響を与えない量であれば特に限定されず、添加剤は、たとえば保持器６４の１００重量％中に、合計で１５重量％以下の量で含まれていてもよい。
　保持器６４の製造においては、たとえば、まず、上述した数値範囲内の割合になるように、ポリエーテルケトン系樹脂、グラファイト（具体的には原料グラファイト）および炭素繊維を混合する。必要に応じて添加剤を混合してもよい。これらの成分を、たとえば、ヘンシェルミキサー、タンブラーミキサーなどの混合機を用いて乾式混合する。
　ここで、最大径が３０μｍ以上であるグラファイトが占める面積率を上記範囲に調整するためには、粒径が３０μｍ以上のグラファイトを含む原料グラファイトを用いることが好ましい。これは、上記混合の際に、粒径が小さくなるためである。具体的には、原料グラファイトは、平均粒径が３０μｍ以上１００μｍ以下の範囲にあることが好ましい。平均粒径が上記範囲にあると、粒径が３０μｍ以上のグラファイトが適切な量で含まれているため、上記面積率を上記範囲に調整できる。なお、上記面積率を上記範囲に調整するためには、上記混合の条件を適宜設定することも好ましい。
　次いで、混合した成分を押出成形機に供給し、減圧下で溶融混練する。混練した混合成分を押出成形機の先端部のダイスから棒状に押し出して冷却することで丸棒などの成形材料を作製する。これを切削加工し、保持器６４として所定の形状にする。このように成形材料を作製してから切削加工を行うと、上述のように炭素繊維の向きを保持器６４の軸方向に揃えることができる。なお、得られた保持器６４を用いて、公知の方法により玉軸受６および歯科用ハンドピース１が製造される。
　実施形態に係る玉軸受は、図４に示す保持器６４を有する玉軸受６の他、冠型保持器を有する玉軸受であってもよい。図７は、玉軸受に用いられる冠型保持器の斜視図である。冠型保持器６０４は、転動体を転動自在に保持するためのポケット６０５が周方向に一定間隔で複数設けられている。冠型保持器６０４は、ポケットの形状が異なる他は、保持器６４と同様である。すなわち、冠型保持器６０４は、上述したような特定の成分が特定の量で含まれており、上記面積率が特定の範囲にある。このため、冠型保持器６０４を有する玉軸受６０４においても、玉軸受６と同様の効果が得られる。
　なお、実施形態に係る玉軸受は、歯科用ハンドピースの他、掃除機などの家電、工作機械などに用いられるスピンドルなどの機器にも好適に用いられる。実施形態に係る玉軸受は、高速回転時の強度、寿命に優れるため、これらの機器において、玉軸受を高速回転させる場合に特に好適に用いられる。
　以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
　［実施例］
　［実施例１］
　ポリエーテルエーテルケトン（Ｖｉｃｔｒｅｘ　１５０ＦＰ（商品名）、Ｖｉｃｔｒｅｘ社製）を７０重量％、原料グラファイト（ＣＧＢ－５０（商品名）、日本黒鉛工業株式会社製、平均粒径Ｄ５０＝５０μｍ）を２０重量％、および炭素繊維（ＨＴ－Ｃ７０２、帝人社製）を１０重量％の量で配合し、混合した。得られた混合物を射出成形機により丸棒の成形材料とした。これを切削加工し、図４に示す形状を有する保持器６４を得た。
　保持器６４について、デジタル顕微鏡（ＶＨＸ－６０００、(株)キーエンス製）により観察した。すなわち、上述のように作製された試料Ｃの観察領域Ｒを倍率３００倍にて観察し、各グラファイト粒子の最大径および面積を測定した。観察領域中でグラファイトが占める総面積に対して、最大径が３０μｍ以上であるグラファイトが占める面積率は１２％であった。
　また、図８は、実施例１で得られた保持器から作製された試料Ｃの観察領域Ｒの一部のデジタル顕微鏡写真を示している。炭素繊維が、試料Ｃ中で、試料Ｃ作製前の保持器６４における軸方向に対応する方向に配向している。
　なお、表１に、混合物を得る際の配合比、および最大径が３０μｍ以上であるグラファイトが占める面積率を示す。
　［実施例２］
　ポリエーテルエーテルケトン（Ｖｉｃｔｒｅｘ　１５０ＦＰ（商品名）、Ｖｉｃｔｒｅｘ社製）を６０重量％、原料グラファイト（ＣＧＢ－５０（商品名）、日本黒鉛工業株式会社製、平均粒径Ｄ５０＝５０μｍ）を２０重量％、および炭素繊維（ＨＴ－Ｃ７０２、帝人社製）を２０重量％の量で配合した以外は、実施例１と同様にして、保持器６４を得た。
　保持器６４について、実施例１と同様に、デジタル顕微鏡により観察した。観察領域中でグラファイトが占める総面積に対して、最大径が３０μｍ以上であるグラファイトが占める面積率は１０％であった。
　［実施例３］
　ポリエーテルエーテルケトン（Ｖｉｃｔｒｅｘ　１５０ＦＰ（商品名）、Ｖｉｃｔｒｅｘ社製）を６０重量％、原料グラファイト（ＣＧＢ－５０（商品名）、日本黒鉛工業株式会社製、平均粒径Ｄ５０＝５０μｍ）を２０重量％、炭素繊維（ＨＴ－Ｃ７０２、帝人社製）を１０重量％、およびポリテトラフルオロエチレン（ＫＴ－４００Ｍ、（株）喜多村製）を１０重量％の量で配合した以外は、実施例１と同様にして、保持器６４を得た。
　保持器６４について、実施例１と同様に、デジタル顕微鏡により観察した。観察領域中でグラファイトが占める総面積に対して、最大径が３０μｍ以上であるグラファイトが占める面積率は１４％であった。
　［実施例４］
　ポリエーテルエーテルケトン（Ｖｉｃｔｒｅｘ　１５０ＦＰ（商品名）、Ｖｉｃｔｒｅｘ社製）を６０重量％、原料グラファイト（ＣＧＢ－５０（商品名）、日本黒鉛工業株式会社製、平均粒径Ｄ５０＝５０μｍ）を３０重量％、および炭素繊維（ＨＴ－Ｃ７０２、帝人社製）を１０重量％の量で配合した以外は、実施例１と同様にして、保持器６４を得た。
　保持器６４について、実施例１と同様に、デジタル顕微鏡により観察した。観察領域中でグラファイトが占める総面積に対して、最大径が３０μｍ以上であるグラファイトが占める面積率は１９％であった。
　［実施例５］
　ポリエーテルエーテルケトン（Ｖｉｃｔｒｅｘ　１５０ＦＰ（商品名）、Ｖｉｃｔｒｅｘ社製）を７０重量％、原料グラファイト（ＣＧＢ－５０（商品名）、日本黒鉛工業株式会社製、平均粒径Ｄ５０＝５０μｍ）を１０重量％、および炭素繊維（ＨＴ－Ｃ７０２、帝人社製）を２０重量％の量で配合した以外は、実施例１と同様にして、保持器６４を得た。
　保持器６４について、実施例１と同様に、デジタル顕微鏡により観察した。観察領域中でグラファイトが占める総面積に対して、最大径が３０μｍ以上であるグラファイトが占める面積率は１１％であった。
　［実施例６］
　ポリエーテルエーテルケトン（Ｖｉｃｔｒｅｘ　１５０ＦＰ（商品名）、Ｖｉｃｔｒｅｘ社製）を８０重量％、原料グラファイト（ＣＧＢ－５０（商品名）、日本黒鉛工業株式会社製、平均粒径Ｄ５０＝５０μｍ）を１０重量％、および炭素繊維（ＨＴ－Ｃ７０２、帝人社製）を１０重量％の量で配合した以外は、実施例１と同様にして、保持器６４を得た。
　保持器６４について、実施例１と同様に、デジタル顕微鏡により観察した。観察領域中でグラファイトが占める総面積に対して、最大径が３０μｍ以上であるグラファイトが占める面積率は１５％であった。
　［実施例７］
　ポリエーテルエーテルケトン（Ｖｉｃｔｒｅｘ　１５０ＦＰ（商品名）、Ｖｉｃｔｒｅｘ社製）を７０重量％、原料グラファイト（ＣＧＢ－５０（商品名）、日本黒鉛工業株式会社製、平均粒径Ｄ５０＝５０μｍ）を２５重量％、および炭素繊維（ＨＴ－Ｃ７０２、帝人社製）を５重量％の量で配合した以外は、実施例１と同様にして、保持器６４を得た。
　保持器６４について、実施例１と同様に、デジタル顕微鏡により観察した。観察領域中でグラファイトが占める総面積に対して、最大径が３０μｍ以上であるグラファイトが占める面積率は２０％であった。
　［実施例８］
　ポリエーテルエーテルケトン（Ｖｉｃｔｒｅｘ　１５０ＦＰ（商品名）、Ｖｉｃｔｒｅｘ社製）を７０重量％、原料グラファイト（ＣＧＢ－５０（商品名）、日本黒鉛工業株式会社製、平均粒径Ｄ５０＝５０μｍ）を１０重量％、炭素繊維（ＨＴ－Ｃ７０２、帝人社製）を１０重量％、およびポリテトラフルオロエチレン（ＫＴ－４００Ｍ、（株）喜多村製）を１０重量％の量で配合した以外は、実施例１と同様にして、保持器６４を得た。
　保持器６４について、実施例１と同様に、デジタル顕微鏡により観察した。観察領域中でグラファイトが占める総面積に対して、最大径が３０μｍ以上であるグラファイトが占める面積率は１１％であった。
　［比較例１］
　ポリエーテルエーテルケトン（Ｖｉｃｔｒｅｘ　１５０ＦＰ（商品名）、Ｖｉｃｔｒｅｘ社製）を７０重量％、炭素繊維（ＨＴ－Ｃ７０２、帝人社製）を１０重量％、およびポリテトラフルオロエチレン（ＫＴ－４００Ｍ、（株）喜多村製）を２０重量％の量で配合した以外は、実施例１と同様にして、保持器６４を得た。
　［比較例２］
　ポリエーテルエーテルケトン（Ｖｉｃｔｒｅｘ　１５０ＦＰ（商品名）、Ｖｉｃｔｒｅｘ社製）を６０重量％、原料グラファイト（ＪＣＰＢ（商品名）、日本黒鉛工業株式会社製、平均粒径Ｄ５０＝５μｍ）を１０重量％、グラファイト（ＣＧＢ－２０（商品名）、日本黒鉛工業株式会社製、平均粒径Ｄ５０＝２０μｍ）を２０重量％、および炭素繊維（ＨＴ－Ｃ７０２、帝人（株）製）を１０重量％の量で配合した以外は、実施例１と同様にして、保持器６４を得た。
　保持器６４について、実施例１と同様に、デジタル顕微鏡により観察した。観察領域中でグラファイトが占める総面積に対して、最大径が３０μｍ以上であるグラファイトが占める面積率は６％であった。
　また、図９は、比較例２で得られた保持器から作製された試料Ｃの観察領域Ｒの一部のデジタル顕微鏡写真を示している。
　［比較例３］
　ポリエーテルエーテルケトン（Ｖｉｃｔｒｅｘ　１５０ＦＰ（商品名）、Ｖｉｃｔｒｅｘ社製）を５０重量％、原料グラファイト（ＣＧＢ－２０（商品名）、日本黒鉛工業株式会社製、平均粒径Ｄ５０＝２０μｍ）を２０重量％、および炭素繊維（ＨＴ－Ｃ７０２、帝人社製）を３０重量％の量で配合した以外は、実施例１と同様にして、保持器６４を得た。
　保持器６４について、実施例１と同様に、顕微鏡により観察した。観察領域中でグラファイトが占める総面積に対して、最大径が３０μｍ以上であるグラファイトが占める面積率は０．４％であった。
　［比較例４］
　ポリエーテルエーテルケトン（Ｖｉｃｔｒｅｘ　１５０ＦＰ（商品名）、Ｖｉｃｔｒｅｘ社製）を５０重量％、原料グラファイト（ＣＧＢ－５０（商品名）、日本黒鉛工業株式会社製、平均粒径Ｄ５０＝５０μｍ）を４０重量％、および炭素繊維（ＨＴ－Ｃ７０２、帝人社製）を１０重量％の量で配合した以外は、実施例１と同様にして、保持器６４を得た。
　保持器６４について、実施例１と同様に、顕微鏡により観察した。観察領域中でグラファイトが占める総面積に対して、最大径が３０μｍ以上であるグラファイトが占める面積率は２４％であった。
　［比較例５］
　ベース樹脂をポリエーテルエーテルケトンとする市販のＶｉｃｔｒｅｘ社製４５０ＦＣ３０で構成された保持器を用いた。
　保持器６４について、実施例１と同様に、顕微鏡により観察した。観察領域中でグラファイトが占める総面積に対して、最大径が３０μｍ以上であるグラファイトが占める面積率は８％であった。
　［比較例６］
　ベース樹脂をポリアミドイミドとする市販のＳｏｌｖａｙ　Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ　Ｐｏｌｙｍｅｒｓ社製トーロン材（登録商標ＴＯＲＬＯＮ）で構成された保持器を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　＜評価方法および結果＞
　［耐久試験］
　保持器を組み込んだ歯科用ハンドピースを、規定の圧力の圧縮空気にて作動させることで玉軸受を回転させ、負荷を加えながら一定時間回転状態を保持した後に停止するサイクルを繰り返し、回転数を測定した。より具体的には、玉軸受の初期回転速度を約４０万ｒｐｍとして負荷回転試験を実施した。この試験では１サイクルを２分間とし、１サイクルの内容は回転中の工具先端に２～４Ｎの荷重を１分間に３０回繰り返し負荷した後、無負荷回転時の回転速度を１分間計測した。計測された回転速度が、初期回転速度の１０％以上低下した時点を寿命とした。
　図１０は、耐久試験の結果を示す図である。それぞれ、５回耐久試験した結果の平均値を示している。横軸は、ベース樹脂が市販のポリアミドイミド材である比較例６の寿命を１とした時の寿命を示している。市販のポリエーテルエーテルケトン材である比較例５の寿命は、非常に短いことが分かる。比較例１，２，３のポリエーテルエーテルケトン材も、比較例６と比べて短い寿命である。一方、実施例１～８のポリエーテルエーテルケトン材では、比較例６よりも長い寿命が得られていることが分かる。このことより、実施例で作製した保持器を用いると、寿命の長い玉軸受が得られることが分かる。
　なお、比較例４のポリエーテルエーテルケトン材の寿命も比較例６と同じくらいであるが、後述のように十分な引張強度が得られない。
　［オートクレーブ試験］
　保持器６４の形状に加工した材料を、温度が１３２℃、湿度が１００％ＲＨの環境下で１０分間放置した後に、１００℃で２０分間乾燥させるサイクルを１サイクルとした。このサイクルを最大２５００回まで繰り返し、規定回数ごとに引張強度を測定した。
　保持器６４の引張強度は以下のように測定した。図１１に示すように、保持器６４の内径に、２本の断面半月状の治具１０１,１０２を装着した。下方の治具１０１を固定し、保持器６４が破断するまで他方の治具１０２を上方に引張って、破断時の荷重を引張強度として求めた。
　図１２および図１３は、オートクレーブ試験の結果を示す図である。縦軸は上述の引張試験により得られた引張強度、横軸はその引張試験を行った時のオートクレーブ回数を示している。ポリアミドイミドを用いた比較例６では、オートクレーブ回数が増える程、引張強度が低下していることが分かる。一方、実施例１～８で作製した保持器を用いると、オートクレーブ回数が増えても引張強度が維持されていることから、高温高湿環境下においても優れた強度が維持できることが分かる。市販のポリエーテルエーテルケトンを用いた比較例５は、引張強度がオートクレーブ回数が増えても維持されているが、上述の通り耐久試験における寿命が短い。比較例１～４は、引張強度は維持されているが、初期強度が不十分である。
　表２は上記試験結果をまとめたものである。“耐久寿命”の項目においては、比較例６の耐久寿命以上の試験結果を“長”、比較例６の耐久寿命未満の試験結果を“短”とした。“初期強度”の項目においては、比較例５の初期強度よりも５Ｎ以上低くなかった試験結果を“許容”、比較例５の初期強度よりも５Ｎ以上低かった試験結果を“非許容”とした。“オートクレーブ試験による強度の変化”の項目においては、オートクレーブ回数が２５００回の時の強度が、初期強度よりも１０Ｎ以上低くなかった試験結果を“維持”、１０Ｎ以上低かった試験結果を“非維持”とした。十分な初期強度がオートクレーブの回数が増えても維持され、耐久寿命も長いのは、実施例１～８のみであることが分かる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果または変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
　１：歯科用ハンドピース、２：ヘッド部、３：工具、４：ハウジング、５：軸部材、６：玉軸受、７：タービン翼、８：空気供給口、６１：内輪、６２：外輪、６３：転動体（玉）、６４：保持器、６５：ポケット、６０４：保持器、６０５：ポケット、１０１,１０２：半月状の治具

Claims (2)

  1. 　内輪と、前記内輪の外側に設置された外輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在された複数の転動体と、前記転動体を周方向に間隔を置いて回転軸を中心に回転可能に保持するポケットを備えた円環状の保持器とを備えた玉軸受であって、
    　前記保持器は、ポリエーテルエーテルケトン、グラファイトおよび炭素繊維を含む樹脂組成物からなり、
    　上記樹脂組成物全体を１００重量％としたときに、上記ポリエーテルエーテルケトンは６０重量％以上８０重量％以下の量、前記グラファイトは１０重量％以上３０重量％以下の量で、前記炭素繊維は５重量％以上２０重量％以下の量で含まれており、
    　上記保持器の外周面を回転軸に平行に切断する平面であって隣接する２つのポケットの間に位置し、それぞれのポケットに接し、かつ軸方向両端面まで延在する矩形領域を観察領域とした際に、上記観察領域中でグラファイトが占める総面積に対して、粒子を内接する円の直径が３０μｍ以上であるグラファイトが占める面積の割合すなわち面積率が１０％以上２０％以下である、
    　玉軸受。
  2. 　前記炭素繊維が、前記観察領域において、前記保持器における軸方向に対応する方向に配向している、
    　請求項１に記載の玉軸受。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021203984A1 (de) 2021-04-21 2022-10-27 Minebea Mitsumi Inc. Wälzlagerkäfig für ein sterilisationsbeständiges Wälzlager und Verfahren zum Herstellen eines solchen Wälzlagerkäfigs

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000065068A (ja) * 1998-08-24 2000-03-03 Nippon Seiko Kk 転がり軸受
JP2002213455A (ja) * 2000-12-21 2002-07-31 Skf:Ab ころがり軸受
WO2006062115A1 (ja) * 2004-12-07 2006-06-15 Jtekt Corporation 玉軸受用保持器とそれを用いた玉軸受
JP2018054111A (ja) * 2016-09-30 2018-04-05 ミネベアミツミ株式会社 歯科用ハンドピースに用いる玉軸受および該玉軸受の保持器

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2931868B2 (ja) * 1989-07-07 1999-08-09 株式会社安川電機 ころがり軸受用保持器
JPH1137162A (ja) 1997-07-22 1999-02-09 Morita Mfg Co Ltd 高速回転用玉軸受およびこれを用いた医療用高速回転切削機器
US6367981B1 (en) 1998-08-24 2002-04-09 Nsk Ltd. Retainer and rolling bearing having the same
EP2281126B1 (en) * 2008-04-17 2014-10-08 The Timken Company High speed ball bearing for dental or medical handpieces
JP6114512B2 (ja) 2012-07-26 2017-04-12 Ntn株式会社 焼結軸受およびその製造方法
US20160122682A1 (en) * 2013-03-22 2016-05-05 3M Innovative Properties Company Polymer sliding material with dry-run capability and slide ring seal with dry-run capability
JP6178117B2 (ja) 2013-05-31 2017-08-09 Ntn株式会社 転がり軸受用保持器、転がり軸受、及び転がり軸受用保持器の製造方法
JP6193032B2 (ja) 2013-07-18 2017-09-06 株式会社荏原製作所 すべり軸受装置およびこれを備えたポンプ
DE102015211635A1 (de) 2015-06-24 2016-12-29 Aktiebolaget Skf Lagerkäfigelement und Verfahren zum Herstellen eines Lagerkäfigelements
JP6565570B2 (ja) * 2015-10-08 2019-08-28 中西金属工業株式会社 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
JP6817094B2 (ja) 2016-07-29 2021-01-20 株式会社ダイヤメット 鉄銅基焼結含油軸受及びその製造方法
US10697495B2 (en) 2016-07-29 2020-06-30 Diamet Corporation Iron-copper-based oil-impregnated sintered bearing and method for manufacturing same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000065068A (ja) * 1998-08-24 2000-03-03 Nippon Seiko Kk 転がり軸受
JP2002213455A (ja) * 2000-12-21 2002-07-31 Skf:Ab ころがり軸受
WO2006062115A1 (ja) * 2004-12-07 2006-06-15 Jtekt Corporation 玉軸受用保持器とそれを用いた玉軸受
JP2018054111A (ja) * 2016-09-30 2018-04-05 ミネベアミツミ株式会社 歯科用ハンドピースに用いる玉軸受および該玉軸受の保持器

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