(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製シャフト（１）と、円筒状のポリフェニレンエーテル樹脂製ローラ本体（２）と、該ローラ本体（２）に溶着され該ローラ本体（２）と共に該シャフト（１）の軸心（Ｃ）廻りに回転自在の軸受部材（３）と、を備え、上記軸受部材（３）が、上記シャフト（１）と摺接するポリフェニレンサルファイド樹脂製の摺接内筒部（４）と、上記ローラ本体（２）に溶着される該ローラ本体（２）と同じポリフェニレンエーテル樹脂製の外筒部（５）と、を有し、さらに、上記摺接内筒部（４）が外周面（４ｂ）に係止部（６）を有し、上記外筒部（５）が該摺接内筒部（４）の該外周面（４ｂ）を被覆するよう射出成形されて該係止部（６）により固定一体化され、しかも、上記係止部（６）は、上記摺接内筒部（４）と上記外筒部（５）との周方向の相互廻り止めを行う第一係止部（16）と、軸方向への相互の抜け止めを行う第二係止部（17）と、を備え、上記射出成形されて、該第一係止部（16）と該第二係止部（17）により、上記摺接内筒部（４）は上記外筒部（５）に固定一体化され、
上記軸受部材（３）の上記外筒部（５）の外周面（５ｂ）は上記ローラ本体（２）の長手方向中心側へ向かって縮径する段付き円柱形状であり、該外周面（５ｂ）は上記軸受部材（３）の軸心に直交方向のリング状当接面（10）を有し、
かつ、上記ローラ本体（２）の取付部（７）は、上記ローラ本体（２）の長手方向中心側へ向かって縮径する段付き孔部であり、軸心に直交方向のリング状当接面（14）を有し、
さらに、上記軸受部材（３）が上記ローラ本体（２）の端面側から上記取付部（７）に嵌入するとともに上記軸受部材（３）の当接面（10）が上記取付部（７）の当接面（14）に当接して、上記ローラ本体（２）の端面側から超音波溶着にて、同じポリフェニレンエーテル樹脂製の上記両当接面（10）（14）を溶着一体化したことを特徴とする樹脂ローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は樹脂ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４、図５、図６の樹脂ローラの縦断面図に示すように、金属製シャフト41を中心軸とし、ローラ本体42をシャフト41の廻りに回転させる回転樹脂ローラは、シャフト41と樹脂製のローラ本体42との間に一対の軸受部材43，43を介在させている。そして、従来の軸受部材43としては、金属製のベアリング44（図４）や、ローラ本体42と同じ材質の樹脂製軸受45（図５）、又は、金属製ブッシュ46にローラ本体42と同じ材質の樹脂製軸受本体部47を外嵌させた金属インサート樹脂製軸受（図６）、が用いられている。
また、ローラ本体42の材質はＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）樹脂製とし、安価な樹脂ローラとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
軸受部材43として、図４に示す金属製のベアリング44を使用した場合、特にローラベアリングとすると、それ自体が高価であり、樹脂ローラを安価に製作することができず、また、ベアリング44に使用されている潤滑油がにじみ出て、樹脂製のローラ本体42に付着し、応力腐食によるクラックが発生してしまうという問題点がある。
また、図５のように、ローラ本体42と同じ材質（ＰＰＥ）の樹脂製軸受45とした場合、ローラ本体42と樹脂製軸受45とが容易に溶着でき安価に製造できるが、ＰＰＥの熱変形温度は約125 ℃と低く、シャフト41との間で摩擦熱が発生した際、軸受部材43が変形するおそれがある。
さらに、図６のように、金属インサート樹脂製軸受とすれば、シャフト41と軸受との間においてローラ本体42が回転すると異音（金属音）が発生するという問題がある。
【０００４】
そこで本発明は、安価で、かつ摩擦熱による変形が極めて少なく、高精度な樹脂ローラを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る樹脂ローラは、金属製シャフトと、円筒状のポリフェニレンエーテル樹脂製ローラ本体と、該ローラ本体に溶着され該ローラ本体と共に該シャフトの軸心廻りに回転自在の軸受部材と、を備え、上記軸受部材が、上記シャフトと摺接するポリフェニレンサルファイド樹脂製の摺接内筒部と、上記ローラ本体に溶着される該ローラ本体と同じポリフェニレンエーテル樹脂製の外筒部と、を有し、さらに、上記摺接内筒部が外周面に係止部を有し、上記外筒部が該摺接内筒部の該外周面を被覆するよう射出成形されて該係止部により固定一体化され、しかも、上記係止部は、上記摺接内筒部と上記外筒部との周方向の相互廻り止めを行う第一係止部と、軸方向への相互の抜け止めを行う第二係止部と、を備え、上記射出成形されて、該第一係止部と該第二係止部により、上記摺接内筒部は上記外筒部に固定一体化され、上記軸受部材の上記外筒部の外周面は上記ローラ本体の長手方向中心側へ向かって縮径する段付き円柱形状であり、該外周面は上記軸受部材の軸心に直交方向のリング状当接面を有し、かつ、上記ローラ本体の取付部は、上記ローラ本体の長手方向中心側へ向かって縮径する段付き孔部であり、軸心に直交方向のリング状当接面を有し、さらに、上記軸受部材が上記ローラ本体の端面側から上記取付部に嵌入するとともに上記軸受部材の当接面が上記取付部の当接面に当接して、上記ローラ本体の端面側から超音波溶着にて、同じポリフェニレンエーテル樹脂製の上記両当接面を溶着一体化したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態に基づき、本発明を詳説する。
【０００７】
図１は、本発明の樹脂ローラの実施の一形態を示す縦断面図であり、この樹脂ローラは、金属製等のシャフト１と、円筒状の樹脂製ローラ本体２と、ローラ本体２に溶着されローラ本体２と共にシャフト１の軸心Ｃ廻りに回転自在の軸受部材３と、を備えている。そして、軸受部材３は、ローラ本体２の両端部（の内部に）に一対固着されている。
従って、この樹脂ローラは図外の固定部にシャフト１の両端部が支持固定され、ローラ本体２が軸受部材３と共にシャフト１の軸心Ｃ廻りに回転するよう構成されている。これにより、ローラ本体２に軸受部材３を固着しているため樹脂ローラの構成を簡素化できる。
【０００８】
シャフト１は断面円形の中実乃至中空の軸部材であり、例えばアルミニウム（合金）製やステンレス鋼製の金属としている。
ローラ本体２は両端開口状の筒部材であり、その両端部に軸受部材３，３の外筒部５，５が溶着される取付部７，７を形成している。
ローラ本体２の材質は、安価で加工性が良好な樹脂製とし、本発明においては、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）としている。これによりローラとしての性能を低下させることなく製品を安価にすることができる。
【０００９】
図２は軸受部材３の縦断面図、図３はその正面図を示しており、図２の二点鎖線はローラ本体２を示している。
軸受部材３は、シャフト１と摺接するポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）製の摺接内筒部４と、ローラ本体２に溶着されるローラ本体２と同じ樹脂製───ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）───の外筒部５と、を有している。
【００１０】
即ち、軸受部材３は摺接内筒部４の摺接面４ａにおいてシャフト１と摺動可能に接触しており、摺接内筒部４の厚さは、シャフト１との摩擦熱により外層側のＰＰＥ樹脂製の外筒部５に熱変形を生じさせないよう設定した厚さとしている。これは、ＰＰＥ樹脂の熱変形温度が約 125℃と低いが、ＰＰＳ樹脂の熱変形温度は約 260℃と耐熱性が優れているため、摩擦熱が高くなっても、外筒部５に熱変形に至るような温度を伝達させない厚さ（ボリューム）で構成されている。
【００１１】
そして、ＰＰＳ樹脂は比較的高価であるため厚くなりすぎず、かつ、上記軸受部材３の耐熱性を損なうことのないよう、この部分の厚さを（薄く）設定してコストダウンを図るよう構成している。
また、軸受部材３（摺接面４ａ）が樹脂製であるため、金属製のシャフト１に対しても滑らかに摺動し、異音の発生や過度の発熱を抑えることができる。
【００１２】
軸受部材３の摺接内筒部４は外周面４ｂに係止部６を有している。そして、外筒部５が摺接内筒部４の外周面４ｂを被覆するよう射出成形されて、係止部６により固定一体化されたものである。係止部６は、図２と図３とに示すように、摺接内筒部４と外筒部５との周方向の相互廻り止めを行う第一係止部16と、軸方向への相互の抜け止めを行う第二係止部17と、を有している。
【００１３】
第一係止部16は、摺接内筒部４の外周面４ｂ側に形成されたキー形状の凸部で、第二係止部17は、摺接内筒部４の外周面４ｂ側に形成された凹周溝である。または、図示省略するが、これら凸・凹の形状を反対にしたものでもよい。これにより、別途キー部材や止めネジ等の固定部材を用意する必要がなく、摺接内筒部４及び外筒部５に切削・溝形成等の２次加工を施すことなく、これら部分を確実に固定一体化できる。
【００１４】
軸受部材３の外筒部５の外周面５ｂは段付き円柱形状であり、外筒部５は横断面同心円状の小径円筒部８と大径円筒部９と、を形成している。そして、大径円筒部９の小径円筒部８側に軸受部材３の軸心に直交方向のリング状第一当接面10が形成され、小径円筒部８の先端面側に軸受部材３の軸心に直交方向のリング状第二当接面11が形成されている。
【００１５】
そして、ローラ本体２の取付部７は、ローラ本体２の長手方向中心側へ向かって２段階に縮径する段付き孔部であり、ローラ本体２の内径より大きい内径の小径孔部12と、小径孔部12の内径より大きくローラ本体２の外径より小さい内径の大径孔部13とを有している。小径孔部12と大径孔部13とは、共に、ローラ本体２の軸心を中心軸とするよう形成され、そして、取付部７の開口端側から第三当接面14と第四当接面15とが形成され、これら当接面14，15は軸心直交方向のリング状当接面となる。
【００１６】
そして、軸受部材３の小径円筒部８及び大径円筒部９が、ローラ本体２の小径孔部12及び大径孔部13に嵌入され、軸受部材３の第一当接面10がローラ本体２の第三当接面14に当接し、軸受部材３の第二当接面11がローラ本体２の第四当接面15に当接し、軸受部材３がローラ本体２に嵌合状態となる。従って、軸受部材３がローラ本体２に挿着状態で、軸受部材３とローラ本体２との軸心を容易に一致させることができる。
【００１７】
さらに、外筒部５の大径円筒部９は小径円筒部８より肉厚であるため、摺接内筒部４の第一係止部16（凸部）を、この大径円筒部９に対応するよう形成すれば、無理なく第一係止部16を形成できる。
【００１８】
次に、この樹脂ローラの製造方法について説明する。まず、図示省略するが、金型を使用し、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を射出成形して外周面４ｂに上述のような係止部６を有する摺接内筒部４を形成する。そして、次に、その摺接内筒部４を別の金型の所定位置に内装（インサート）して、摺接内筒部４の外周面４ｂを被覆するよう樹脂を射出成形して外筒部５を形成し、摺接内筒部４と外筒部５とを一体化して軸受部材３とする。即ち外筒部５は、ＰＰＳ樹脂と相溶性がないため、自動的に摺接内筒部４の凹凸外周面の形状に沿った内周面を形成し、かつ、外筒部５の外周面５ｂを所定の段付き形状に形成できる。なお、外筒部５を形成する樹脂は、ローラ本体２と同じ樹脂によるものとし、本発明においてはポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂としている。
【００１９】
そして、出来上がった軸受部材３の外筒部５に樹脂製のローラ本体２を溶着させる。本発明においては、上述の外筒部５の第一当接面10とローラ本体２取付部７の第三当接面14とが超音波により溶着される溶着面とし、これらとその近傍部を溶着部としている。これにより、この接合（溶着部）強度は高く、ローラ本体２は滑らかに、かつ、安定して回転することができる。
ローラ本体２の材質は軸受部材３の外筒部５と同じもの（ＰＰＥ）である。
【００２０】
この超音波溶着の作業は、図２に示すようにローラ本体２の端面から───矢印Ａの方向から───行うため、ローラ本体２の外周面に影響を与えることがなく、樹脂ローラの仕上がり精度を低下させることがない。
また、本発明のローラ本体２と軸受部材３の外筒部５との固着は、超音波溶着としている。
【００２１】
そして、ローラ本体２と一体化された軸受部材３の摺接内筒部４にシャフト１を挿入し、ローラ本体２をシャフト１の軸心Ｃ廻りに回転可能に組み立てる。これにより、構成部品を少なくし、さらに、製造工程を減少させて、精度が良く、耐久性・耐熱性のある樹脂ローラを製造することができる。
【００２２】
また、軸受部材３についてさらに説明すると、軸受部材３は異種材料２層の樹脂（エンジニアリングプラスチック）による複合材料である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は上述の構成により次のような効果を奏する。
【００２４】
ローラ本体２が回転し、軸受部材３とシャフト１との間に摩擦熱が発生しても、摺接内筒部４が耐熱性を有するため軸受部材３を変形させることがなく、高温となる環境においても、高精度を維持することができる。
ローラ本体２及び外筒部５を同じ材質のポリフェニレンエーテル樹脂とすることで、超音波溶着によりローラ本体２と軸受部材３とを容易にかつ強固に接合でき、かつ、安価で加工性が良好であって製作コストを下げることができる。
【００２５】
また、構成部品が少なくて済み、軽量にすることができる。
超音波溶着の作業は、図２に示すようにローラ本体２の端面から───矢印Ａの方向から───行うため、ローラ本体２の外周面に影響を与えることがなく、樹脂ローラの仕上がり精度を低下させることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の樹脂ローラの実施の一形態を示す縦断面図である。
【図２】  軸受部材の縦断面図である。
【図３】  軸受部材の正面図である。
【図４】  従来の樹脂ローラの縦断面図である。
【図５】  従来の樹脂ローラの縦断面図である。
【図６】  従来の樹脂ローラの縦断面図である。
【符号の説明】
１  シャフト
２  ローラ本体
３  軸受部材
４  摺接内筒部
４ｂ  外周面
５  外筒部
５ｂ  外周面
６  係止部
７  取付部
10  当接面
14  当接面
16  第一係止部
17  第二係止部
Ｃ  軸心
【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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