(57)【要約】【課題】内面に合成樹脂を主体とした樹脂層を有し円筒状に構成された軸受の内面を加工する場合において、軸受の内面を切削加工することなく、その内面の粗さを改善できると共に、内径の寸法精度を向上させる。【解決手段】内面に合成樹脂を主体とした樹脂層を有する円筒状をなす軸受１を治具２に圧入し、その治具２をチャック４に装着する。そして、軸受１の内面１ａを切削加工することなく、円柱棒状をなすマンドレル６を軸受１の内径部に挿入し、当該マンドレル６を、ヒータ７により例えば２５０℃に加熱する。この加熱によりマンドレル６が熱膨張し、当該マンドレル６の外周面の押圧面６ａにて軸受１の内面１ａ、すなわち樹脂層の表面が押圧される。５分後、マンドレル６を軸受１から引き抜く。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に合成樹脂を主体とした樹脂層を有し円筒状に構成された軸受の内面の加工方法であって、
前記軸受を治具に保持させた状態で、前記樹脂層を切削加工しないで、前記軸受の内径部にマンドレルを挿入した後当該マンドレルを加熱、または前記軸受の内径部にマンドレルを挿入しながら当該マンドレルを加熱、或いはマンドレルを加熱した後当該マンドレルを前記軸受の内径部に挿入することにより、前記樹脂層を前記マンドレルの外周面の押圧面にて押圧するようにしたことを特徴とする軸受の内面の加工方法。
【請求項２】
内面にポリテトラフルオロエチレンを主体とした樹脂層を有し円筒状に構成された軸受の内面の加工方法であって、
前記軸受を治具に保持させた状態で、前記樹脂層を切削加工しないで、前記軸受の内径部にマンドレルを挿入した後当該マンドレルを加熱、または前記軸受の内径部にマンドレルを挿入しながら当該マンドレルを加熱、或いはマンドレルを加熱した後当該マンドレルを前記軸受の内径部に挿入することにより、前記樹脂層を前記マンドレルの外周面の押圧面にて押圧するようにしたことを特徴とする軸受の内面の加工方法。
【請求項３】
内面に熱硬化性樹脂を主体とした樹脂層を有し円筒状に構成された軸受の内面の加工方法であって、
前記軸受を治具に保持させた状態で、前記樹脂層を切削加工しないで、前記軸受の内径部にマンドレルを挿入した後当該マンドレルを加熱、または前記軸受の内径部にマンドレルを挿入しながら当該マンドレルを加熱、或いはマンドレルを加熱した後当該マンドレルを前記軸受の内径部に挿入することにより、前記樹脂層を前記マンドレルの外周面の押圧面にて押圧するようにしたことを特徴とする軸受の内面の加工方法。
【請求項４】
樹脂層は、裏金上に設けた多孔質焼結層に含浸被覆して形成したものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の軸受の内面の加工方法。
【請求項５】
マンドレルは、押圧面の粗さがＲｙ１．０μｍ以下のものを使用することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の軸受の内面の加工方法。
【請求項６】
マンドレルは、押圧面の粗さがＲｙ０．５μｍ以下のものを使用することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の軸受の内面の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内面に合成樹脂を主体とした樹脂層を有し円筒状に構成された軸受の内面の加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軸受において、例えば平板状をなす裏金上に多孔質焼結体を設け、この多孔質焼結体に合成樹脂例えば熱硬化性樹脂を含浸被覆して樹脂層を設けて平板材料を作製し、この後、この平板材料を所定の寸法に切断し、前記樹脂層が内面側となるように曲げ加工（巻き加工）を行って、内面に樹脂層を有する円筒状の軸受とした構成のものがある。
【０００３】
このような構成の軸受を製造する場合、樹脂層の樹脂と多孔質焼結体との収縮率の差などにより、樹脂層の表面の粗さが粗くなったり、軸受の内径の寸法精度が悪くなったりすることがある。また、樹脂層が内面側となるように曲げ加工する場合に樹脂層厚さが増肉するが、その樹脂層厚さが均一にならない。このようなことを改善するために、その軸受の内面を加工する必要がある場合がある。
【０００４】
例えば空調用コンプレッサに使用される軸受では、圧縮能力を高めるために、その軸受の内径に高度な寸法精度が要求される。このような場合、軸受内面を切削や研磨などの機械加工を行うことにより、軸受内面の粗さを改善すると共に、内径の寸法精度を確保することが行われている。
【０００５】
一方、上記樹脂層に繊維を含んだ構成の軸受において、その軸受内面の樹脂層を切削加工した後に、軸受の内径部に棒状のマンドレルを挿入し、当該マンドレルの外周面により、前記切削加工で発生した樹脂層の繊維の毛羽立ちを押しつぶすようにする方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、この特許文献１には、その軸受内面の樹脂層を切削加工した後に、加熱したマンドレルを軸受の内径部に挿入する方法も記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３１１４２９号公報（特許請求の範囲の請求項１，３、段落番号［０００４］，［０００６］、図１、図４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の方法では、軸受の内面を切削加工することを必要としているため、その際に出る切削粉や研磨粉は産業廃棄物として処分されることが多く、環境上好ましくない。また、切削加工でバイト等の刃物を使用する場合、それが、多孔質焼結体に使用されているＣｕ―Ｓｎ合金や、樹脂層に含まれている硬質粒子に接触することにより、欠けなどの破損が生じることがある。このため、その刃物の加工寿命が減ったり、メンテナンスが必要となったりする。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内面に合成樹脂を主体とした樹脂層を有し円筒状に構成された軸受の内面を加工する場合において、軸受の内面を切削加工することなく、その内面の粗さを改善できると共に、内径の寸法精度を向上できる軸受の内面の加工方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、内面に合成樹脂を主体とした樹脂層を有し円筒状に構成された軸受の内面の加工方法であって、前記軸受を治具に保持させた状態で、前記樹脂層を切削加工しないで、前記軸受の内径部にマンドレルを挿入した後当該マンドレルを加熱、または前記軸受の内径部にマンドレルを挿入しながら当該マンドレルを加熱、或いはマンドレルを加熱した後当該マンドレルを前記軸受の内径部に挿入することにより、前記樹脂層を前記マンドレルの外周面の押圧面にて押圧するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
上記した手段によれば、加熱により熱膨張したマンドレルの外周面の押圧面により軸受内面の樹脂層が加圧される。このとき、軸受は治具に保持されていて、外側への変形が拘束されている。これにより、軸受内面の樹脂層が均一に熱変形するため、軸受の内面の粗さが改善されると共に、軸受の内径の寸法精度を向上させることができる。
【００１１】
また、この手段によれば、軸受の内面の切削加工を行わないため、切削粉や摩耗粉は発生せず、その分廃棄物を低減できる。しかも、切削加工用の刃物も使用しないため、それのメンテナンスなどをする必要もない。
【００１２】
請求項２の発明は、上記と同様な目的を達成するために、内面にポリテトラフルオロエチレンを主体とした樹脂層を有し円筒状に構成された軸受の内面の加工方法であって、前記軸受を治具に保持させた状態で、前記樹脂層を切削加工しないで、前記軸受の内径部にマンドレルを挿入した後当該マンドレルを加熱、または前記軸受の内径部にマンドレルを挿入しながら当該マンドレルを加熱、或いはマンドレルを加熱した後当該マンドレルを前記軸受の内径部に挿入することにより、前記樹脂層を前記マンドレルの外周面の押圧面にて押圧するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
この請求項２の発明では、樹脂層を構成する合成樹脂としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を主体としたものに限定している点が上記請求項１の発明とは異なっている。この請求項２の発明においても、請求項１の発明と同様な作用効果を得ることができる。
【００１４】
請求項３の発明は、上記と同様な目的を達成するために、内面に熱硬化性樹脂を主体とした樹脂層を有し円筒状に構成された軸受の内面の加工方法であって、前記軸受を治具に保持させた状態で、前記樹脂層を切削加工しないで、前記軸受の内径部にマンドレルを挿入した後当該マンドレルを加熱、または前記軸受の内径部にマンドレルを挿入しながら当該マンドレルを加熱、或いはマンドレルを加熱した後当該マンドレルを前記軸受の内径部に挿入することにより、前記樹脂層を前記マンドレルの外周面の押圧面にて押圧するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
この請求項３の発明では、樹脂層を構成する合成樹脂として熱硬化性樹脂を主体としたものに限定している点が上記請求項１及び２の発明とは異なっている。この請求項３の発明においては、請求項１の発明と同様な作用効果を得ることができることに加えて、次のような利点がある。すなわち、マンドレルからの熱の供給に伴い樹脂層の熱硬化性樹脂の硬化反応（架橋反応）が進み、樹脂層の表面（摺動面）が一層強固になり、これにより軸受としての耐摩耗性等の特性が向上する。
【００１６】
請求項４の発明は、樹脂層は、裏金上に設けた多孔質焼結層に含浸被覆して形成したものであることを特徴としている。
請求項５の発明は、マンドレルは、押圧面の粗さがＲｙ１．０μｍ以下のものを使用することを特徴とする。これによれば、樹脂層の表面の粗さを良好に改善できると共に、マンドレルを軸受から抜く際の離型性が良好となる。
請求項６の発明は、マンドレルは、押圧面の粗さがＲｙ０．５μｍ以下のものを使用することを特徴としている。これによれば、樹脂層の表面の粗さを一層良好に改善できると共に、マンドレルを軸受から抜く際の離型性が一層良好となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について説明する。
この実施例で使用する軸受は次のようにして製造した。
まず、軸受の裏金層となる鋼板として、厚さ寸法が１．２ｍｍで、表面に銅メッキ層が施された平板状のものを使用する。この鋼板上（銅メッキ層上）に、銅合金粉末を厚さ０．３ｍｍで散布し、次に、還元雰囲気中で７５０〜９００℃に加熱して銅合金粉末を焼結した。これにより、裏金層（銅メッキ層）上に多孔質焼結層が得られる。
【００１８】
次に、上記多孔質焼結層に合成樹脂を含浸被覆して樹脂層を形成する。ここで、その合成樹脂としては次の３種類の樹脂を用い、それぞれ次のようにして樹脂層を形成した。
【００１９】
１．ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）（熱可塑性樹脂）
ペレット状のＰＥＥＫ樹脂をシート押出し機によって樹脂シートに形成する。そして、上記裏金層上の多孔質焼結層を３５０〜６００℃に加熱した状態で、その多孔質焼結層に上記樹脂シートを重ね合わせてこれらをロール間で圧接し、ＰＥＥＫ樹脂を多孔質焼結層に含浸被覆した平板材料を得る。
【００２０】
２．ＰＴＦＥ（熱可塑性樹脂）
まず、Ｐｂ粉末を均一に混合したＰＴＦＥ混合物を得る。そして、その混合物を、上記裏金層上の多孔質焼結層に含浸被覆させた後、３５０〜４００℃の温度で焼成を行い、その後ロール圧延により総厚を均一にさせた平板材料を得る。
【００２１】
３．ＰＦ（ポリフェノール）（熱硬化性樹脂）
熱硬化性樹脂であるＰＦ樹脂をＰＴＦＥ粉末と共に（体積比でＰＦ：ＰＴＦＥ＝４：１）有機溶剤に溶解したワニスを、上記裏金層上の多孔質焼結層に含浸被覆させた後、１５０〜２５０℃の温度で硬化させる。これにより、ＰＦ樹脂を含浸被覆した平板材料を得る。
【００２２】
そして、これら各平板材料を所定の寸法に切断し、曲げ加工（巻き加工）を行うことにより円筒状の軸受を製造した。軸受としては、外径寸法が２３ｍｍ、内径寸法が２０ｍｍ、幅寸法（軸線方向長さ）が１５ｍｍの大きさのものとした。
【００２３】
このようにして製造した３種類の軸受を用いて、これら各軸受の内面の加工を、図１のようにして行った。まず、円筒状の上記軸受１を、治具２の装着部３に圧入し、その治具２をチャック４に装着する。そして、一端部がホルダ５に保持された円柱棒状をなすマンドレル６を上記軸受１の内径部に挿入し、この後、当該マンドレル６を、これの内部に設けられた加熱手段であるヒータ７により例えば２５０℃に加熱する。そのマンドレル６の外周面を押圧面６ａとしている。マンドレル６の内部には温度検出用の熱電対８が設けられていて、この熱電対８により温度を検出しながらコントローラ９により温度制御する。
【００２４】
この加熱によりマンドレル６が熱膨張し、当該マンドレル６の外周面の押圧面６ａにて軸受１の内面１ａ、すなわち樹脂層の表面が均一に内径側から外径側に押圧されるようになる。このとき、軸受１は治具２に保持されていて、外側への変形が拘束されている。２５０℃で５分間保持した後、マンドレル６を軸受１から引き抜く。
【００２５】
この場合、マンドレル６としては、外周面の押圧面６ａの粗さが異なる物を２種類用意し、上記３種類の樹脂層に対し、それぞれ２種類のマンドレル６を使用して内面処理を行った。表１には、実施例１〜３及び４〜６で使用したマンドレルに関する条件と処理条件が示されている。また、表２には、実施例１〜６の実験結果が示されている。
【００２６】
【表１】
2004144232.tif 000003
【００２７】
【表２】
2004144232.tif 000004
【００２８】
表１において、実施例１〜３については、押圧面の粗さ（Ｒｙ）が０．８μｍのマンドレルを使用し、実施例４〜６については、押圧面の粗さ（Ｒｙ）が０．３μｍのマンドレルを使用している。なお、粗さ（Ｒｙ）は、最大山高さと最大谷深さとの差で表される。
【００２９】
表２から次のことが分かる。まず、実施例１〜６において、処理前粗さと処理後粗さとを比較すると、いずれも処理後粗さの方が小さくなっており、マンドレル処理により軸受内面の粗さが改善されたことが分かる。また、実施例１〜６において、処理前の軸受内径と処理後の軸受内径とを比較すると、いずれも処理後の軸受内径の方が、±の後の数字（ばらつき範囲を意味する）が小さくなっており、軸受内径の寸法精度が高くなっていることが分かる。
【００３０】
また、実施例１と実施例４とを比較すると、処理前と処理後の差が、実施例４の方が大きくなっており、実施例４（マンドレルの押圧面の粗さが０．３μｍ）の方が、実施例１（マンドレルの押圧面の粗さが０．８μｍ）の場合よりも粗さが改善されたことがわかる。これは、マンドレルの押圧面の粗さが小さいことによるものであると考えられる。同様にして、実施例２と実施例５とを比較すると、処理前と処理後の差が、実施例５の方が大きくなっており、実施例５（マンドレルの押圧面の粗さが０．３μｍ）の方が、実施例２（マンドレルの押圧面の粗さが０．８μｍ）の場合よりも粗さが改善されたことがわかる。同様にして、実施例３と実施例６とを比較すると、処理前と処理後の差が、実施例６の方が大きくなっており、実施例６（マンドレルの押圧面の粗さが０．３μｍ）の方が、実施例３（マンドレルの押圧面の粗さが０．８μｍ）の場合よりも粗さが改善されたことがわかる。
【００３１】
ちなみに、本実施例１〜６のものは、いずれも表面粗度が良好なため、摩擦摩耗特性が良好である。特に初期なじみ性について、顕著な効果が見られた。
なお、例えば樹脂層が熱硬化性樹脂であるＰＦ樹脂を用いた軸受１において、押圧面の粗さが例えば２μｍのマンドレルを用いてマンドレル処理を行った場合では、マンドレル６を軸受から抜き取る際に、樹脂層の表面の一部が剥がれる、いわゆるむしれが発生することがある。このような点を考慮すると、マンドレルの押圧面の粗さとしては、１μｍ以下が好ましく、より好ましくは０．８μｍ以下であり、更に好ましくは０．５μｍ以下であり、０．３μｍ以下が更に好ましいと考えられる。
【００３２】
本発明は、上記した実施例にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
軸受１の内径部へのマンドレル６の挿入とマンドレル６の加熱の時期については、上記した実施例では、マンドレル６を挿入した後、マンドレル６を加熱する例を示したが、これに限られず、マンドレル６を挿入しながらマンドレル６を加熱しても良く、また、マンドレル６を挿入前に加熱しておき、この加熱したマンドレル６を挿入するようにしても良い。
【００３３】
軸受としては、１個で円筒状に構成されたものに限られず、２個の半割軸受を円筒状に構成したものでも良い。
内面加工する軸受１を軸線方向に複数個セットし、それら複数個の軸受１を同時に加工するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すもので、軸受の内面加工を行う状態の縦断正面図
【符号の説明】
図面中、１は軸受、１ａは内面、２は治具、３は装着部、４はチャック、５はホルダ、６はマンドレル、６ａは押圧面、７はヒータ（加熱手段）を示す。
【図１】
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