JP4390150B2 - 樹脂製軸受部品及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂製軸受部品の軸孔に軸部品を嵌合して、両者が相対的に回転又は摺動又は摺動回転できるように、係合支持する樹脂製軸受部品及びその製造方法に係るものであって、特に高精密な回転又は摺動又は摺動回転を必要とする樹脂製軸受部品及びその製造方法に好適である。

この種の樹脂製軸受部品は、軽量で慣性力が小さいことや大量生産が可能であること等の理由から、歯車やカムなどを含む一般的な軸受部品から、センサーやポテンショメータ或いはアクチュエータ等の高精密部品の軸受部に至るまで幅広く利用されている。

これら高精密部品の中でも、例えば光学式情報記録再生装置で光学的ピックアップを行うレンズホルダ等における軸受部の場合には、精密な真円度及び内径寸法精度が必要であって、軸とのクリアランスを数μ以下にすることが要求されており、また負荷荷重に対する高い機械的強度と摺動性も必要である。

ところが、射出成形した樹脂製軸受部品をそのまま使用した場合、熱収縮や配向性などによって精密な真円度及び内径寸法精度が得られないと共に、ウエルドラインによって機械的強度が低下するので、成形品の内周面にアルミ合金製などのスリーブを装着したり、潤滑性樹脂パイプをインサートモールドしていた。

しかしながら、アルミ合金製などのスリーブや潤滑性樹脂パイプを使用する場合には、精密な真円度及び内径寸法精度を得るために、精密な切削加工や研磨を行う必要があり、コスト高になると共に生産性が低下するなど、解決を必要とする課題があった。

そこで本発明は、これら従来技術の課題を解決し得る樹脂製軸受部品及びその製造方法を提案するが、樹脂製軸受部品の軸孔内周面に筒状の電鋳部をインサートモールドで一体成形した樹脂製軸受部品とその製造方法であって、特に高精密な回転又は摺動又は摺動回転を必要とする軸受部に好適である。

本発明による樹脂製軸受部品は、筒状の電鋳部が樹脂成形部にインサートモールドで一体成形され、前記電鋳部が、軸受部品の軸孔に適合するマスター軸からインサート成形後に分離されたものであって、前記マスター軸の外周面に適合した寸法精度の軸孔内周面を備えている。（請求項１）。

本発明による樹脂製軸受部品の製造方法は、筒状の電鋳部を、軸受部品の軸孔に適合するマスター軸の外周に設けた電鋳軸を造る工程と、この電鋳軸を金型内に装着して射出成形を行い、電鋳軸をインサートした樹脂成形品を造る工程と、この樹脂成形品からマスター軸を分離し、軸孔に電鋳殻である筒状の電鋳部を一体形成した軸受部品にする工程とを備えている。

請求項２の樹脂製軸受部品の製造方法において、樹脂成形品から分離したマスター軸を、電鋳軸を造る際のマスター軸として繰り返し転用する形態を採ることができる。（請求項３）

請求項１の樹脂製軸受部品によると、電鋳殻である電鋳部の内周面が軸受部品の軸孔を形成するので、真円度及び内径寸法精度が高くて摺動性も良好であり、研磨などの後処理を格別に行う必要がなく、電鋳部の内周面に装着させて使用する軸部品に対するクリアランスを極小にして高精密な回転又は摺動又は摺動回転を可能にすると共に、電鋳部の外周面に対する樹脂成形部の付着力が良好である。

請求項２の樹脂製軸受部品の製造方法によると、電鋳部をマスター軸と一体で金型内に装着した状態で射出成形が行われるので、電鋳部を位置決め精度良く容易にインサートして一体成形できると共に、マスター軸を分離した電鋳殻である電鋳部の内周面が軸受部品の軸孔を形成するので、真円度及び内径寸法精度の高い樹脂製軸受部品が得られる。

請求項３の樹脂製軸受部品の製造方法によると、同じマスター軸に基づいて多数の軸受部品を造ることができるので、寸法精度のバラツキがない均質な製品が経済的に得られる。

以下に、本発明による樹脂製軸受部品とその製造方法に付いて、好適な実施形態を示す図１〜４の添付図面に基づいて詳細に説明すると、図１で示すように電鋳マスターとなるマスター軸１を用い、マスター軸１の非電鋳部２をマスキングした状態で電鋳加工を施し、筒状の電鋳部３を設けた電鋳軸４を造る。

マスター軸１には、剛性などの機械的強度が大きくて摺動性も良く、耐熱性や耐薬品性にも優れた材質で形成されるが、図示の実施形態では、焼き入れ処理を施したステンレス鋼でストレートの円柱状に形成したむく軸を使用しており、ステンレス鋼のなかでも特にＳＵＳ４２０Ｊなどの使用が望ましい。

マスター軸１の材質は、ステンレス鋼に限定されるものではなく、同等の性能を有して電鋳部３の加工及び電鋳の分離ができる他の材質の使用も可能であり、例えばニッケルクロム鋼その他のニッケル合金やクロム合金などの硬質金属材や、セラミックの表面に硬質金属被膜を施したものなども使用可能である。

マスター軸１の形状は、むく軸だけではなく中空軸や中空部に樹脂材を埋め込んだ中実軸の形態を採ることも可能であり、また樹脂製軸受部品が摺動軸の場合には、横断面が一定ならば多角形状その他の非円形状の形態もあり、更に樹脂製軸受部品の用途によっては、軸の全長に渡って一定の横断面形状ではない形態を採ることも可能である。

非電鋳部２のマスキングは、レジスト処理や絶縁材入りインクをシルク印刷して、非電鋳部２の外周面に対して耐酸性及び非伝導性の被覆材を添着させ、電鋳処理する際にマスター軸１の電鋳部３のみに作用させる保護被膜を形成する。

電鋳部３には、公知の電鋳加工と同様に各種の電鋳金属の使用が可能であるが、図示の実施形態ではマスター軸１と同じステンレス材を用い、マスター軸１からの分離を容易にするために、カーボンなどの摺動材及びサッカリンなどの応力緩和剤を含有させており、電鋳の厚みは略０．２〜０．３ｍｍ程度である。

なお、マスター軸１に電鋳加工を施した際に、電鋳部３の両端側は非電鋳部２に迫り出し、内周面にテーパ状の面取り部３ａが自然に形成されるが、この面取り部３ａはマスター軸１から電鋳部３を分離させる際や、軸受部品１３の電鋳部３内周面に装着させて使用する軸部品を着脱させる際に役立つ。

すなわち、マスター軸１から電鋳部３を分離させる際には、例えば高温又は低温の高圧エアーを接合部分に吹き付けるなどして両者の熱収縮率の差を利用したり、軸方向に打撃を加えたりするが、高圧エアーを吹き付けるのに面取り部３ａは都合が良く、また軸部品を着脱させる際にはガイドとして作用する。

次に、図２で示すように上型５と下型６とを備えた射出成形金型のキャビティ１０内に、コアロッドの代わりに電鋳軸４をインサートさせた状態にし、スプール７とランナー８及びゲート９を介して、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などによる樹脂材を注入して射出成形を行う。

なお、樹脂材として液晶ポリマー（ＬＣＰ）の他に、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの結晶性ポリマー、これら以外でも同様の機能を発揮する高機能樹脂材を使用することが可能であり、必要に応じて繊維強化剤や潤滑剤となる添加剤を加えても良い。

これにより、図３で示すように電鋳軸４と樹脂成形部１１が一体になった樹脂成形品１２が得られ、樹脂成形品１２から電鋳軸４を引き抜くと、図４で示すように電鋳部３は樹脂成形部１１の軸孔内周面に付着した状態で電鋳殻として残余され、非電鋳部２にマスキングしたマスター軸１のみが分離する。

従って、図４で示すように、樹脂成形部１１の軸孔内周面に電鋳殻である電鋳部３が一体形成された軸受部品１３を得ることができるが、この軸受部品１３の軸孔内周面は、マスター軸１の外周面に適合した寸法精度が高いものであり、分離したマスター軸１は電鋳マスターとして繰り返し使用が可能である。

また電鋳部３は、電鋳の基本的性質から外周面が粗面で内周面が円滑面に形成されるので、電鋳部３外周面に対する樹脂成形部１１の軸孔内周面の付着力が良好であると共に、軸受部品１３の電鋳部３内周面に装着させて使用する軸に対する摺動性も良好であり、研磨などの後処理を格別に行う必要がない。

以上の実施形態の場合には、電鋳部３をマスター軸１と一体にして射出成形が行われるので、電鋳部３を位置決め精度良く容易にインサートできること、また射出成形後に電鋳部３から分離させたマスター軸１は電鋳マスターとして繰り返し使用が可能で経済的であること、同じ電鋳マスターから多数の軸受部品１３を製造するので、寸法精度などにバラツキのない均質の製品が得られる。

仮に、軸孔に電鋳加工を施した軸受部品を従来技術で製造する場合には、予め射出成形した樹脂成形部の軸孔に後で電鋳加工を施すことになり、この場合には軸孔内に電極を配置させたり、非電鋳部をマスキングすること、軸孔内に均一で一定の電鋳を施すこと、などが極めて困難であるから実用に供しないところを、本発明では以上に説明した手段を用いることによって実用を可能にした。

本発明を適用した樹脂製軸受部品の製造方法に使用するマスター軸（ａ）と電鋳軸（ｂ）の正面図。 図１の電鋳軸をインサートして行われる射出成形の模式的な要部縦断面図。 図２の射出成形で得られる電鋳軸と樹脂成形部が一体になった樹脂成形品の縦断面図。 図３の樹脂成形品からマスター軸のみを分離して電鋳部付きの軸受部品を得る分離工程の縦断面図。

符号の説明

１ マスター軸
２ 非電鋳部（マスキング）
３ 電鋳部
４ 電鋳軸
５ 上型
６ 下型
７ スプール
８ ランナー
９ ゲート
１０ キャビティ
１１ 樹脂成形部
１２ 樹脂成形品
１３ 軸受部品

Claims (3)

1. 筒状の電鋳部が樹脂成形部にインサートモールドで一体成形され、
   前記電鋳部が、軸受部品の軸孔に適合するマスター軸からインサート成形後に分離されたものであって、前記マスター軸の外周面に適合した寸法精度の軸孔内周面を備えていることを特徴とした樹脂製軸受部品。
2. 筒状の電鋳部を、軸受部品の軸孔に適合するマスター軸の外周に設けた電鋳軸を造る工程と、この電鋳軸を金型内に装着して射出成形を行い、電鋳軸をインサートした樹脂成形品を造る工程と、この樹脂成形品からマスター軸を分離し、軸孔に電鋳殻である筒状の電鋳部を一体形成した軸受部品にする工程とを備えていることを特徴とした樹脂製軸受部品の製造方法。
3. 樹脂成形品から分離したマスター軸を、電鋳軸を造る際のマスター軸として繰り返し転用する請求項２に記載の樹脂製軸受部品の製造方法。

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