(57)【要約】【課題】強度、特にウェルド部の強度を高めた合成樹脂製保持器、並びに耐久性に優れる転がり軸受を提供することを目的とする。【解決手段】一つの保持器に対して複数回の射出成形を行い、初回の成形品を最終回の成形品より肉厚が薄く設定すると共にそれらの肉厚が初回から最終回の成形品までの間で順次増加するように設定し、各回の成形品のウェルド部の形成位置をそれぞれ異なる位相に配置するように、転がり軸受用の合成樹脂製保持器を製造する。また、このようにして得られた合成樹脂製保持器を備える転がり軸受を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの保持器に対して複数回の射出成形を行い、初回の成形品を最終回の成形品より
肉厚が薄く設定すると共に、各回の成形品の肉厚が初回から最終回までの間で順次増加
するように設定し、各回の成形品のウェルド部の形成位置をそれぞれ異なる位相に配置することを特徴とする転がり軸受用の合成樹脂製保持器の製造方法。
【請求項２】
請求項１の方法により製造した合成樹脂製保持器。
【請求項３】
請求項１の方法により製造した合成樹脂製保持器を有する転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受用の合成樹脂製保持器及びその製造方法に関し、より詳細にはウェルド部の強度低下を防止する技術に関する。また、本発明は前記合成樹脂製保持器を備える転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械用主軸スピンドル用軸受においては、工作精度向上のために振動や音響等の特性が良好であることが求められているが、近年においては更に加工効率向上のため高速回転性（高回転速度で長時間安定して使用できること）が求められていきている。そのため、軽量で柔軟性に優れる合成樹脂製保持器が使用されることが多くなっている。
【０００３】
合成樹脂製保持器は射出成形法で製造されており、１ないし複数のゲート（溶融樹脂の注入口）から熱可塑性樹脂、もしくは熱可塑性樹脂に補強繊維材を配合した樹脂組成物の溶融物を金型に注入し、冷却固化させて得られる。しかし軸受用の保持器は円環状であるため、ゲートから注入された溶融物は金型内で分流され、ある地点（例えばゲートと対向する位置）で合流してウェルド部が必ず生じる。このウェルド部は、溶融物が融着一体化しただけであるため溶融物の均一な混合が起こらず、他の部位よりも強度が低くなる。
【０００４】
特に、補強繊維材を配合した樹脂組成物を用いた場合はウェルド部において補強繊維材が流動方向に対し垂直に配向するため補強効果が発現しないばかりでなく、他の部位では補強繊維材が流動方向に対し水平に配向しているため、ウェルド部と他の部位との強度差がより大きくなる。軸受が高速で回転すると転動体を保持するポケット間に大きな引張力が作用しするのでウェルド部から破損し易いという課題があった。
【０００５】
さらに、１点又は多点ゲートにより射出成形して得られた合成樹脂保持器は一般に寸法精度、特に厚肉の部位（例えば保持器円環部と各柱部との接続部）の精度が悪くなる傾向があり、高い精度を要求される保持器には不向きであった。
【０００６】
この課題に対して幾つかの解決策が提案されている。例えば特許文献１に記載の製造方法ではキャビティ（金型内の樹脂が流入する空間）のウェルド位置に一致する位置に設けられた第１の樹脂溜まりと、前記第１の樹脂溜まりに近接して設けられた第２の樹脂溜まりとを備える金型を用いることでゲートからキャビティ内に注入された溶融物は第１の樹脂溜まりに流れ込み、ウェルド部近傍において強制的に流動されるとともに第２の樹脂溜まりで更に流動される。これによってウェルド部の溶融樹脂が流動し、樹脂の混合状態が高まることでウェルド部の増強効果が発生し、耐久性や信頼性に優れる合成樹脂製保持器が得られる。
【０００７】
文献２には、応力が集中し易い両リム部と各柱部との接続部にウェルド部が位置しない様に、大径のリム部に対応する円環状空間部分への溶融合成樹脂の送り込み量を小径のリム部に対応する円環状空間部分への溶融合成樹脂の送り込み量よりも多くして、ウェルド部の総てを前記両リム部と各柱部との接続部から外れた部分に位置させることが提案されている。
【０００８】
また、文献３に記載されている構成では、保持器を形成する合成樹脂製の母材中に長尺の樹脂繊維がその軸方向と交差する方向に配列された状態で混入されているものである。上記保持器を製造するには、樹脂を含浸した長尺の樹脂繊維を多重巻きにして長尺の筒状素材を形成し、この筒状素材を加熱圧縮して筒体を形成した後、所定幅に切断して、ポケットを形成する。
【０００９】
しかしながら文献１に記載する方法では金型内でウェルド部が形成される位置や状態を正確に予測、測定することが容易ではなく、仮にできたとしてもゲート部の位置と溶融樹脂の射出を高精度に調整するとともに多くの樹脂溜めを設ける必要があり、金型の製作や溶融樹脂の射出量調整などのコストアップを招く。また、各樹脂溜め部分で冷却固化した合成樹脂を切除する手間が増える他、材料の歩留まりも悪化する。
【００１０】
文献２に記載する方法では、強度の低いウェルド部を応力が集中し易い危険部位から外れた部分に位置させることが可能となるが、発生したウェルド部の強度は改善されることがない。また、文献３に記載の方法においても円筒状に素材を成型する加工が難しく、しかも成形後に筒体を切断し保持器のポケットを削り取る必要があるため製造工程の増加や加工屑として廃棄される材料が増えることなどからコスト増を招くという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−２６６０６４号公報
【特許文献２】特開２０１１−０８５２３１号公報
【特許文献３】実開平５−８０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、溶融樹脂の射出成形において発生するウェルド部による保持器強度の低下を防止し、もって軸受の高速回転時に破損やクラックなどの発生を防ぐことが可能な樹脂製保持器、並びに転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
一つの保持器に対して複数回の射出成形を行い、初回の成形品を最終回の成形品より肉厚が薄く設定すると共に、各回の成形品の肉厚が初回から最終回までの間で順次増加するように設定し、各回の成形品におけるウェルド部の形成位置をそれぞれ異なる位相に配置することを特徴とする転がり軸受用の合成樹脂製保持器の製造方法。並びに前記製造方法により得られる合成樹脂製保持器を提供する。また、前記合成樹脂製保持器を備える転がり軸受を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の合成樹脂製保持器及びその製造方法によれば、射出成形に伴って生じるウェルド部の位置、面積とその影響が分散され、ある断面の全域に渡って明瞭なウェルド部は出来ないためウェルド部での強度低下を防ぐことができ、荷重負荷時のウェルド部における発生応力の低減を図ることが可能である。さらに、複数回の射出成形を行う場合、各回の樹脂の流路の肉厚が薄くなり樹脂の流れは壁面近傍のせん断流の影響を受け、補強繊維は流動方向に配向するようになり、この配向の向きは保持器の場合には遠心力や玉との接触により発生する引張応力の方向と一致するので保持器全体の強度が高まり、耐久性や信頼性に優れる合成樹脂製保持器が得られる。
【００１５】
また、樹脂の流路の肉厚が薄くなる場合、溶融樹脂が冷却固化する際の流路の金型壁面近傍部（冷えやすい）と流路の中央部（冷えにくい）の温度差が小さくなるので、樹脂冷却固化の時間差により発生する形状のひずみが抑制される。したがって、本発明の製造方法によると、本来厚肉の部位（例えば保持器円環部と各柱部との連続部）における形状のひずみが抑えられ、従来の射出成形法により製造された合成樹脂保持器に比較し寸法精度を向上させることが可能である。
【００１６】
一つの保持器に対して行う射出成形の回数をｎとすると、一般的にｎが大きいほど保持器の製造コストは高くなるが、ｎが大きくなると共にウェルドがより分散され、各回のウェルドの面積とその影響が減少してウェルド部強度は増加する。また、ｎが大きくなると共に各成形段階での樹脂の流路が薄くなり、補強繊維はより流動方向に配向するようになるので保持器全体の強度がより高まる。さらに、溶融樹脂が冷却固化する際、前記温度差がより小さくなり保持器の精度がより向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明においてｎ＝３とした場合における保持器と断面部の模式図である。
【図２】本発明においてｎ＝３とした場合のそれぞれの成形段階におけるゲート位置の例を示す図である。
【図３】本発明においてｎ＝３とした場合における２回目の金型内で１回目の成形済み保持器を支持する部材を示す断面図である。
【図４】本発明における中間形状の成形品に自分を支える支持部を形成したものの模式図である。
【図５】本発明に係る合成樹脂製保持器の他の例であるアンギュラ玉軸受用保持器を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る合成樹脂製保持器の他の例であるアンギュラ玉軸受用保持器の他の例を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る合成樹脂製保持器の他の例である円錐ころ軸受用保持器を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る合成樹脂製保持器の他の例である円筒ころ軸受用保持器を示す斜視図である。
【図９】本発明に係る合成樹脂製保持器の他の例である針状ころ軸受用保持器を示す上面図及び側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る合成樹脂製保持器の製造方法について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
合成樹脂製保持器の射出成形を複数回（ｎ回、ｎ≧２）に分けて行う。成形１回目からｎ−１回目までは保持器は中間形状であり、ｎ回目が最終形状となる。中間形状はその前回の成形における中間形状よりも高さや厚みが大きくなるようキャビティ設計する。各回の金型はゲート部をそれぞれ異なる位相に配置する。このような金型ｎ個を用いてｎ回射出成形して合成樹脂製保持器を製造する。
【００２０】
図１、図２には、ｎ＝３の場合の例が示されている。３回の射出成形において、ある成形段階をｍ（１＜ｍ≦３）回目とすると、ｍ回目におけるキャビティの形状はその高さ、厚みが前段階であるｍ−１回目の成形形状より大きくなるようにする。すなわち２回目の成形におけるキャビティは１回目の成形形状より高さ、厚みが大きく、３回目の成形におけるキャビティは２回目の成形形状より大きくなるようにする（図１のＢ部）。このように段階が上がるごとにキャビティが大きくなり、ｎ回目で最終形状となる。
【００２１】
ｍ−１回目の成形済み保持器はｍ回目のキャビティより小さいので成形済み保持器をｍ回目のキャビティの中心に位置するよう支持する必要がある。そのためｍ回目の金型には、ｍ−１回目の保持器成形品を樹脂流路の中央部に固定するための支持部が数箇所に設けられている。例として図３にはｎ＝３の場合における２回目（ｍ＝２）の金型内で成形品を支持する支持部を示す。
【００２２】
中間形状の成形品を支持する方法として上記とは逆に成形済み保持器に自身を保持する支柱を設けることも可能である。ｍ−１回目の金型に支柱に対応する部分を形成しておくことで成形済み保持器には支柱が形成される（図４）。この支柱により次段階（ｍ回目）において成形済み保持器をキャビティの中心に位置させることができる。
【００２３】
また、各成形段階の金型はゲート部がそれぞれ異なる位相に配置し、ウェルド部が保持器の１箇所に集中しないようにする。保持器のような円環状の成形品であればゲート位置は３６０度を成形回数ｎで割った角度で等間隔に配置するのが望ましい。図２にｎ＝３とした場合のゲート位置の例を示す。また、ゲートの位置は、ウェルド部の位置が保持器のポケット底(図１におけるＡ断面)と一致しない位置とすることが望ましい。
【００２４】
材料となる樹脂は、ポリアミド樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂、好ましくはナイロン４，６、ナイロン６，６、もしくはこれらを母材として繊維強化したものが使用できる。しかし、これらに限定されるものではなく、樹脂一般であっても良い。
【００２５】
本発明は、上記の合成樹脂製保持器を備える転がり軸受を提供する。例えば図１に示すような冠型保持器を備える玉軸受、図５及び図６に示すようなアンギュラ玉軸受用保持器を備えるアンギュラ玉軸受、図７に示すような円錐ころ軸受用保持器を備える円錐ころ軸受、図８に示すような円筒ころ軸受用保持器を備える円筒ころ軸受、図９に示すような針状ころ軸受用保持器を備える針状ころ軸受等を挙げることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１  ｍ＝１の成形段階における成形部分
２  ｍ＝２の成形段階における成形部分
３  ｍ＝３の成形段階における成形部分
４  ｍ＝１の成形段階におけるゲート
５  ｍ＝１の成形段階におけるキャビティ
６  ｍ＝１の成形段階におけるウェルド発生部
７  ｍ＝２の成形段階におけるゲート
８  ｍ＝２の成形段階におけるキャビティ
９  ｍ＝２の成形段階におけるウェルド発生部
１０  ｍ＝３の成形段階におけるゲート
１１  ｍ＝３の成形段階におけるキャビティ
１２  ｍ＝３の成形段階におけるウェルド発生部
１３  １回目の成形済み保持器
１４  径方向の支持部材
１５  垂直方向の支持部材
１６  ２回目の成形における金型
１７  中間形状の成形品
１８  支持部
【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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【図９】
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