(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環部の内側一端から軸方向の一方に延びる複数の柱部が転動体を等配するように形成されており、上記円環部と上記柱部の一体射出成形に伴うゲート部が上記柱部の内側に存在し、上記射出成形に、全体として軸方向に対して傾き角をもつ外開き形状のキャビティが形成されたトンネルゲート構造の成形金型を用いた樹脂保持器において、上記ゲート部の所在面が柱部先端側に進むに連れて内寄りとなる方向に柱部外側に対して傾斜し、この傾斜により前記ゲート部のバリ発生が防止されることを特徴とする樹脂保持器。
【請求項２】
上記射出成形時の上記ゲート部の所在面、及び上記成形金型からの保持器押し出し方向を軸方向に平行に設定し、内向きに生じた成形収縮により、上記ゲート部の所在面が柱部先端側に進むに連れて内寄りとなる方向に軸方向に対して傾斜した請求項１に記載の樹脂保持器。
【請求項３】
上記ゲート部の所在面が、少なくとも上記柱部先端側に形成され、かつ上記円環部の内側一端よりも内方に位置する請求項１又は２に記載の樹脂保持器。
【請求項４】
上記ゲート部の所在面が、他の部分よりも外方に凹入している請求項１又は２に記載の樹脂保持器。
【請求項５】
円環部と、この円環部の内側一端から軸方向の一方に延ばされ転動体を等配するための複数の柱部とを成形するキャビティを有し、上記キャビティが全体として軸方向に対して傾き角をもつ外開き形状に形成され、上記キャビティのうち上記柱部の内側を成形する部分にトンネルゲートが存在する射出成形用の樹脂保持器金型において、上記ゲートの所在面が軸方向である保持器押し出し方向と平行に形成されており、内向きに生じる成形収縮により、成形された柱部のゲート部の所在面が柱部先端側に進むに連れて内寄りとなる方向に軸方向に対して傾斜することを特徴とする樹脂保持器金型。
【請求項６】
請求項５に記載の樹脂保持器金型を用いることを特徴とする樹脂保持器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複列円筒ころ軸受に好適な樹脂保持器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マシニングセンタ、ＣＮＣ旋盤、フライス盤といった工作機械の主軸の支持に用いられる円筒ころ軸受には、運転時の保持器の摩耗粉による潤滑剤劣化の問題や軽量化の点から、合成樹脂製の保持器が利用されるようになっている。
【０００３】
上記のような樹脂保持器としては、図７に示すように、円環部７１と、円環部７１の内側一端から軸方向の一方に延びた複数の柱部７２と、円周方向に隣接する柱部７２の円周方向側面７２ａ間に形成され、円筒ころを回転自在に保持する複数のポケット７３とを備えた、所謂くし型樹脂保持器と呼ばれるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一般に、上記くし型樹脂保持器は一体射出成形される。この成形金型のキャビティ８０は、成形収縮を考慮して形状が決定されるが、その成形収縮は内向きに生じるため、図８に示すように全体として軸方向Ｚに対して傾き角θをもつ外開きに形成される。この外開き形状は成形材料の特性等に基づいて経験的に決められる。
【０００５】
上記くし型樹脂保持器の成形金型では、キャビティ８０のうち上記柱部の内側を成形する部分にゲート８１を位置させたトンネルゲート（サブマリンゲートと称されることもある）構造が好まれている。これは、サイドゲート等のゲート部が製品に残るとゲート処理が必要となるものに対し、トンネルゲートは、金型の構造上、成形品とゲート部がせん断分離されるためにゲート処理がなく、コストダウンを図れるからである。また、トンネルゲートでは、保持器のような円環状部品には樹脂同士に接合面（ウェルド部）の強度劣化を最小限に抑えるために、多点ゲート化を図ることにより、各ゲートで樹脂が固化する前にウェルド部を成形し、保持器強度を高くすることができる。なお、ゲートは、１本おきに設けることでウェルド部が柱の中央に位置するようになり、保持器強度が確保される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６３９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、トンネルゲート構造による射出成形は、型開き後の成形品押し出し力を利用することにより、ゲートのエッジで成形品とゲート部をせん断させることを特徴とする。ところが、くし型樹脂保持器では、上述のようにキャビティ８０が全体として外開き形状に形成されるので、ゲート８１が保持器押し出し方向（図８の例では軸方向Ｚの一方と逆方向）に対して傾き角θをもっており、上記せん断が歪になる。その結果、成形された柱部７２の内側に存在するゲート部７４（ゲート跡として観察される）にバリが生じる。このバリの一部が軸の回転中に脱落すると、柱部の内側は内輪の軌道面に対するため、脱落片が上記軌道面の傷みの原因になり得る。
【０００８】
そこで、この発明の課題は、円環部の内側一端から軸方向の一方に延びる複数の柱部が転動体を等配するように形成されており、上記円環部と上記柱部の一体射出成形に伴うゲート部が上記柱部の内側に存在する樹脂保持器において、上記ゲート部にバリが生じることを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、この発明の樹脂保持器は、上記ゲート部の所在面が柱部先端側に進むに連れて内寄りとなる方向に傾斜する構成を採用した。
【００１０】
上記構成によれば、上記ゲート部の所在面を成形するキャビティ部分には、成形品において柱部先端側に進むに連れて内寄りとなる方向に傾斜させるため、キャビティの外開き形状を解消する傾きを与えることになり、その結果、上記ゲート部の所在面と保持器押し出し方向とを平行に設定することが可能になる。すなわち、成形された保持器の押し出し時に、成形されたゲート部を保持器押し出し方向と平行にせん断分離させることが可能になり、その結果、せん断歪が防止されるので、ゲート部にバリが生じることを防止することができる。
【００１１】
なお、この構成を採用する場合、樹脂保持器を外輪案内または転動体案内方式として軸受を構成すればよい。
【００１２】
上記構成において、樹脂保持器を内輪案内方式として軸受を構成する場合、上記ゲート部の所在面が、他の部分よりも外方に凹入している構成を採用すればよい。
【００１３】
この発明は、換言すれば、円環部と、この円環部の内側一端から軸方向の一方に延ばされ転動体を等配するための複数の柱部とを成形するキャビティを有し、上記キャビティのうち上記柱部の内側を成形する部分にゲートが存在する射出成形用の樹脂保持器金型において、上記ゲートの所在面が保持器押し出し方向と平行に形成されている構成を採用したといえる。
【００１４】
また、この発明は、円環部の内側面一端から軸方向に延びる複数の柱部が転動体を等配するように形成されており、上記円環部と上記柱部の一体射出成形に伴うゲート部が上記柱部の内側に存在する樹脂保持器の製造方法において、キャビティのゲート所在面を保持器押し出し方向と平行に形成した樹脂保持器金型を用いる構成を採用したともいえる。
【発明の効果】
【００１５】
上述のように、この発明によれば、上記ゲート部にバリが生じることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１に要部を示した複列円筒ころ軸受は、複列の軌道面１１を有する内輪１０と、軌道面２１を有する外輪２０と、内輪１０の軌道面１１及び外輪２０の軌道面２１間に配置された複列の円筒ころ３０と、各列の円筒ころ３０をそれぞれ保持する一対の樹脂保持器４０とを備える。内輪１０の軸方向中央部には中鍔１２が設けられており、また、軸方向両外側の端部には外鍔１３が設けられている。
【００１７】
内輪１０は工作機等の主軸外周に嵌合され、外輪２０はハウジングの内周に嵌合される。この複列円筒ころ軸受内は、エアオイルやグリース等の潤滑剤で潤滑され、一般に、ラジアル方向の予圧を付与した状態で使用される。なお、内輪の内周面はテーパ形状であっても良く、したがって、この内輪は、テーパ形状に形成した主軸の外周面、あるいは主軸の外周に嵌合したテーパ状スリーブの外周面に嵌合されるものであっても良い。
【００１８】
樹脂保持器４０は、図２、図３に示すように、円環部４１と、円環部４１の内側一端４１ａから軸方向Ｚの一方に延びた複数の柱部４２と、円周方向に隣接する柱部４２間に形成され円筒ころ３０（図示省略）を回転自在に保持する複数のポケット４３とを備え、一体射出成形されている。
【００１９】
成形材料としては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ：ＰＡ６６、ＰＡ４６）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等の自己潤滑性を有する合成樹脂を用いることができ、必要に応じてカーボンファイバ（ＣＦ）、グラスファイバ（ＧＦ）等の充填材を配合してもよい。
【００２０】
複数の柱部４２は円周等配位置に配列されている。各ポケット４３は円周方向に隣接する柱部４２の円周方向側面４２ａと円環部４１の軸方向Ｚの一方側壁面４１ｂとで三方から囲まれ、軸方向の一方に向かって開口している。
【００２１】
柱部４２の円周方向側面４２ａは、ポケット４３のポケット中心Ｏを通るポケットＰＣＤ（図２に示す例では、ポケットＰＣＤは円筒ころ３０の中心を通るころＰＣＤと等しい。）から内側及び外側に亘って形成された円弧面（円筒面）４２ｂを有する。
【００２２】
円弧面４２ｂは、高速回転時における円筒ころ３０の等配機能を確保するため、柱部４２が遠心力によって外径側に弾性変形したときに円筒ころ３０の転動面を案内するようになっている。
【００２３】
相対向する円弧面４２ｂの内端間距離Ｗ１および外端間距離Ｗ２は、円筒ころ３０の直径よりも小さく設定されており、その結果、ポケット４３から円筒ころ３０が内外両側へ抜けることが規制される。
【００２４】
なお、保持器４０は、転動体案内形式が採用されており、軸受回転時、柱部４２の円周方向側面４２ａが円筒ころ３０の転動面に接触案内されながら回転する。
【００２５】
また、円周方向側面４２ａの先端側には、潤滑剤溜り部を兼ねた逃げ部４４が形成されている。この逃げ部４４は、その先端及び内端が開放された凹状で、その外端に湾曲凹状の段差部４４ａを有し、上記ポケットＰＣＤを境として柱部４２の内周側に配置されている。円筒ころ３０を覆っているグリースや油等の潤滑剤が、柱部４２の円弧面４２ｂによって掻き取られても、逃げ部４４から潤滑剤が補充される。
【００２６】
逃げ部４４の円周方向側面は、柱部４２の円周方向中心を通る半径線ｒと平行なストレート面になっており、柱部４２が遠心力により半径線ｒに沿って外径側に変位しても、円筒ころ３０の転動面との接触が回避されるようになっている。逃げ部４４の軸方向長さは、例えば、円筒ころ３０の軸方向長さの１０％〜３５％にすることができる。
【００２７】
また、柱部４２の円周方向側面４２ａは、円筒ころ３０の潤滑を向上させるため、溝状の潤滑剤溜り部４５を逃げ部４４の外側かつポケットＰＣＤを境として柱部４２の外側に有する。この潤滑剤溜り部４５は、先端のみが開放された状態となる直線状に形成され、図１に示すように円筒ころ３０の軸方向中央付近に位置するようになっている。
【００２８】
なお、逃げ部４４と潤滑剤溜り部４５は、遠心力により柱部４２が外側に弾性変形しても潤滑剤が一挙に排出しないように、図３に示す如く全体として柱部先端側に進むに連れて内寄りとなる方向に傾斜している。なお、上記の傾斜角は、軸方向Ｚに対して２〜１０度にすることができる。
【００２９】
図２、図３に示すように、上記柱部４２の内側を構成する内径面４６は、上記円環部４１と上記柱部４２、すなわち樹脂保持器４０の一体射出成形に伴うゲート部４７が存在する所在面４６ａを有する。この所在面４６ａは、軸方向Ｚに沿って上記柱部４２の中ほどから先端側に進むに連れて内寄りとなる方向に傾斜している。なお、樹脂保持器４０では、その真円度を高めるため、ゲート部４７は、複数の柱部４２の円周等配位置に関しウェルド部（図示省略）と交互に配置されている。
【００３０】
上記所在面４６ａの傾きは、成形された樹脂保持器４０の押し出し時に、成形された所在面４６ａと保持器押し出し方向とが平行になるように定められる。
【００３１】
図４に要部を示した樹脂保持器４０の射出成形用金型は、図３と対比すれば明らかなように、そのキャビティ５０が上記円環部４１の成形空間５１と上記柱部４２の成形空間５２とを有する。キャビティ５０は、軸方向Ｚに沿って柱部先端成形面５３側に進むに連れて全体として外開き状に形成されている。この外開きの軸方向Ｚに対する傾き角θは、樹脂保持器４０の成形収縮を考慮して、成形された柱部４２が軸方向Ｚに平行するように決定される。
【００３２】
上記成形空間５２の柱部内側成形面５４（柱部の内側を成形する部分）には、ゲート５５が形成されている。この第１実施形態において、ゲート５５はキャビティプレートにトンネルゲート構造で形成されている。また、保持器押し出し方向は、軸方向Ｚと平行に設定されており、エジェクタピン（図示省略）の進出方向（つまり軸方向Ｚの一方と逆方向）に一致している。
【００３３】
ゲート５５の所在面５６は、上記ゲート部４７の所在面４６ａを成形する部分に相当し、軸方向Ｚに沿って柱部先端成形面５３側に進むに連れて内寄りに傾斜している。この所在面５６が柱部内側成形面５４の他の部分との間に有する傾き角αは、この第１実施形態において軸方向Ｚに対する傾き角とも考えられ、上記傾き角θと同じに設定されている。これにより、所在面５６においてキャビティ５０の外開き状が解消され、ゲート５５の所在面５６が軸方向Ｚに平行、すなわち、保持器押し出し方向と平行に形成されている。
【００３４】
したがって、成形された保持器の押し出し時に、成形された上記ゲート部４７が保持器押し出し方向と平行にせん断分離されることになり、その結果、せん断歪が防止されるので、ゲート部４７にバリが生じることを防止することができる。
【００３５】
この発明の第２実施形態について述べる。なお、以下においては、上述の第１実施形態に係る樹脂保持器４０との相違点を主として述べ、共通の構成要素については該当する各図に同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３６】
図５に示した第２実施形態に係る樹脂保持器は、ゲート部４７の所在面６０が、円環部４１の内側一端４１ａから先端面取り部まで形成されており、かつ上記内側一端４１ａよりも内方に位置するように形成されている。その結果、上記所在面６０の形成に伴い、柱部４２には、半径方向の肉厚部が形成されることになり、柱部４２の遠心力に対する剛性が高まる。
【００３７】
したがって、柱部４２が両周方向側面４２ａに逃げ部４４や潤滑剤溜り部４５を有する構成においては、上記所在面６０を柱部４２の内径面４６に形成することにより、上記バリ発生を防止しつつ、その両周方向側面４２ａに逃げ部４４や潤滑剤溜り部４５を形成することで懸念される剛性低下を解消することができる。なお、上記所在面６０は、少なくとも柱部４２の先端側に形成されていればよい。
【００３８】
この発明の第３実施形態について述べる。図６に示した第３実施形態に係る樹脂保持器は、上記ゲート部４７の所在面６１が、柱部４２の両逃げ部４４間において他の部分よりも外方に凹入している。これにより、上記所在面６１と内輪１０（図示省略）の干渉は回避され、樹脂保持器を内輪案内形式とすることが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１実施形態に係る複列円筒ころ軸受の要部を示す断面図
【図２】第１実施形態に係る樹脂保持器を柱部の先端側から見た部分側面図
【図３】（ａ）第１実施形態に係る樹脂保持器の要部を示す断面図、（ｂ）第１実施形態に係る樹脂保持器の要部を示す斜視図
【図４】第１実施形態に係る樹脂保持器の射出成形用金型の要部を示す断面図
【図５】（ａ）第２実施形態に係る樹脂保持器の要部を示す断面図、（ｂ）（ａ）を内側からの視線で示す平面図
【図６】（ａ）第３実施形態に係る樹脂保持器の要部を示す断面図、（ｂ）（ａ）を内側からの視線で示す平面図
【図７】（ａ）従来例を柱部の先端側から見た部分側面図、（ｂ）従来例の樹脂保持器の要部を示す断面図、（ｃ）（ｂ）を内側からの視線で示す平面図
【図８】従来例の射出成形用金型の要部を示す断面図
【符号の説明】
【００４０】
３０  円筒ころ
４０  樹脂保持器
４１  円環部
４１ａ  内側一端
４２  柱部
４６ａ、６０、６１  所在面
４７  ゲート部
５０  キャビティ
５５  ゲート
５６  所在面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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