JP3820480B2

JP3820480B2 - A pair of shafts and resin bearing parts and method of manufacturing the same

Info

Publication number: JP3820480B2
Application number: JP2001242555A
Authority: JP
Inventors: 清石井; 瑛二渡辺; 健一三谷
Original assignee: 株式会社ティ・アンド・ティホールディングス
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2021-08-09
Also published as: JP2003056552A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、係合支持する一対の軸と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一対の軸と樹脂製軸受部品及びその製造方法に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００６】
そこで本発明は、これら従来技術の課題を解決し得る一対の軸と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、軸孔に軸部品を装着した一対の軸と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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による一対の軸と樹脂製軸受部品は、軸受部品の軸孔に適合するマスター軸から成形後に分離した電鋳殻である筒状の電鋳部が、樹脂成形部の軸心にインサートモールドで一体成形されて樹脂製軸受部品を構成すると共に、軸孔には電鋳殻から分離した前記マスター軸が軸部品として装着されている。
【０００８】
この一対の軸と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。
【０００９】
本発明による一対の軸と樹脂製軸受部品の製造方法は、軸孔に適合する筒状の電鋳部を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、軸心に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、樹脂成形品から分離したマスター軸を、軸受部品の電鋳部に装着して軸部品に使用する工程とを備えている。
【００１０】
この一対の軸と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。
【００１１】
（削除）
【００１２】
上記した一対の軸と樹脂製軸受部品及びその製造方法では、樹脂成形品から分離したマスター軸を、軸受部品の電鋳部に装着して軸部品として使用する形態を採ることができ、これによって軸と軸孔のクリアランスがより少なくなるので、高精密な回転又は摺動又は摺動回転を必要とする軸と軸受部に好適である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による一対の軸と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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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は軸孔内に装着して一対の軸部品として使用が可能である。
【００２５】
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部品であるマスター軸１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。
【００２６】
（削除）
【００２７】
（削除）
【００２８】
以上の実施形態による一対の軸と樹脂製軸受部品及びその製造方法の場合には、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、また電鋳軸４をそのまま軸受部品１３の軸部品として１セットで使用するので、軸部品と軸孔とのクリアランスが小さい製品が得られる。
【００２９】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一対の軸と樹脂製軸受部品及びそ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２】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３】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４】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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pair of shafts and resin bearing parts that are engaged and supported so that the shaft parts are fitted in the shaft holes of the resin bearing parts so that both can rotate or slide or slide and rotate relative to each other. It relates to the manufacturing method , and is particularly suitable for a pair of shafts and resin bearing parts that require highly precise rotation or sliding or sliding rotation, and a manufacturing method thereof .
[0002]
[Prior art]
This type of resin bearing parts is light and has low inertia, mass production, etc., and so on, from general bearing parts including gears and cams, sensors, potentiometers, actuators, etc. Widely used in bearings for precision parts.
[0003]
Among these high precision components, for example, in the case of a bearing portion in a lens holder that performs optical pickup with an optical information recording / reproducing apparatus, precise roundness and inner diameter dimensional accuracy are required, and clearance from the shaft is required. Is required to be several μm or less, and high mechanical strength and slidability with respect to a load are also required.
[0004]
However, when an injection-molded resin bearing part is used as it is, precise roundness and inner diameter dimensional accuracy cannot be obtained due to heat shrinkage and orientation, and the mechanical strength is lowered by the weld line. A sleeve made of an aluminum alloy or the like was attached to the inner peripheral surface of the resin, or a lubricating resin pipe was insert molded.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when using a sleeve made of an aluminum alloy or a lubrication resin pipe, it is necessary to perform precise cutting and polishing in order to obtain precise roundness and dimensional accuracy, resulting in high costs. At the same time, there is a problem that needs to be solved, such as a decrease in productivity.
[0006]
Therefore, the present invention proposes a pair of shafts and a resin bearing part that can solve the problems of the prior art and a method for manufacturing the same , and inserts a cylindrical electroformed part on the inner peripheral surface of the shaft hole of the resin bearing part. A pair of shafts that are integrally molded with a mold and mounted with shaft components in a shaft hole, a resin bearing component, and a method for manufacturing the same, especially for bearing portions that require high-precision rotation or sliding or sliding rotation Is preferred.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A pair of shafts and a resin bearing part according to the present invention are formed by inserting a cylindrical electroformed part, which is an electroformed shell separated from a master shaft that fits into the shaft hole of the bearing part, into an axis of the resin molded part. in is integrally molded with the constituting resin bearing parts, the master shaft separated from the electrodeposition Ikara shaft hole is mounted as a shaft part.
[0008]
According to this pair of shafts and resin bearing parts, the inner peripheral surface of the electroformed part, which is an electroformed shell, forms the shaft hole of the bearing part, so that the roundness and the inner diameter dimensional accuracy are high and the slidability is also good. There is no need for special post-processing such as polishing, and high precision rotation or sliding or sliding rotation is possible by minimizing the clearance for the shaft parts used by mounting on the inner peripheral surface of the electroformed part. In addition, the adhesion of the resin molded part to the outer peripheral surface of the electroformed part is good.
[0009]
A method for manufacturing a pair of shafts and a resin bearing part according to the present invention includes a step of manufacturing an electroformed shaft having a cylindrical electroformed portion adapted to a shaft hole provided on an outer periphery of a master shaft, and the electroformed shaft is a mold. A process for producing a resin molded product in which an electroformed shaft is inserted into the shaft center, injection molding is performed, and a master shaft is separated from the resin molded product, and a cylindrical electroformed shell is formed in the shaft hole. The method includes a step of forming a cast part integrally formed with a bearing part, and a step of mounting the master shaft separated from the resin molded product on the electroformed part of the bearing part and using it for the shaft part .
[0010]
According to this method of manufacturing a pair of shafts and resin bearing parts, injection molding is performed with the electroformed part integrated with the master shaft in the mold, so the electroformed part can be easily inserted with high positioning accuracy. The inner peripheral surface of the electroformed part, which is an electroformed shell from which the master shaft is separated, forms the shaft hole of the bearing part, so that it is possible to obtain a resin bearing part with high roundness and high dimensional accuracy. .
[0011]
(Delete)
[0012]
In the above-described pair of shafts and the resin bearing part and the manufacturing method thereof, the master shaft separated from the resin molded product can be mounted on the electroformed part of the bearing part and used as a shaft part. Since the clearance between the shaft and the shaft hole becomes smaller, it is suitable for a shaft and a bearing portion that require highly precise rotation or sliding or sliding rotation.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a pair of shafts and a resin bearing part according to the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings of FIGS. 1 to 4 showing a preferred embodiment. As shown in FIG. Using the master shaft 1 serving as a casting master, electroforming is performed in a state where the non-electroformed portion 2 of the master shaft 1 is masked, and the electroformed shaft 4 provided with the cylindrical electroformed portion 3 is produced.
[0014]
The master shaft 1 is formed of a material having high mechanical strength such as rigidity, good slidability, and excellent heat resistance and chemical resistance. However, in the illustrated embodiment, the master shaft 1 is subjected to quenching treatment. A peeled shaft made of stainless steel is used, and SUS420J is particularly desirable among stainless steels.
[0015]
The material of the master shaft 1 is not limited to stainless steel, and other materials capable of processing the electroformed part 3 and separating the electroforming can be used with the same performance. For example, nickel chrome It is also possible to use a hard metal material such as steel or other nickel alloy or chromium alloy, or a ceramic surface provided with a hard metal film.
[0016]
The shape of the master shaft 1 can be not only a peeled shaft but also a hollow shaft or a solid shaft in which a resin material is embedded in the hollow portion. When the resin bearing part is a sliding shaft, If the cross section is constant, there are polygonal shapes and other non-circular shapes. Further, depending on the application of the resin bearing part, it is possible to adopt a shape that does not have a constant cross sectional shape over the entire length of the shaft.
[0017]
The masking of the non-electroformed part 2 is performed by performing resist casting or silk-printing an ink containing an insulating material, and attaching an acid-resistant and non-conductive coating material to the outer peripheral surface of the non-electroformed part 2 and performing an electroforming process. At this time, a protective film is formed which acts only on the electroformed part 3 of the master shaft 1.
[0018]
Various types of electroformed metal can be used for the electroformed part 3 in the same manner as known electroforming, but in the illustrated embodiment, the same stainless steel as the master shaft 1 is used, and separation from the master shaft 1 is performed. In order to facilitate, a sliding material such as carbon and a stress relaxation agent such as saccharin are included, and the thickness of the electroforming is about 0.2 to 0.3 mm.
[0019]
In addition, when the electroforming process is performed on the master shaft 1, both end sides of the electroformed part 3 protrude toward the non-electroformed part 2, and a tapered chamfered part 3a is naturally formed on the inner peripheral surface. The chamfered portion 3a is useful when the electroformed portion 3 is separated from the master shaft 1 or when the shaft component to be used is attached to and detached from the inner peripheral surface of the electroformed portion 3 of the bearing component 13.
[0020]
That is, when the electroformed part 3 is separated from the master shaft 1, for example, a high-temperature or low-temperature high-pressure air is blown to the joint portion to use the difference in thermal contraction rate between the two, or an impact is applied in the axial direction. However, the chamfered portion 3a is convenient for blowing high-pressure air, and acts as a guide when the shaft component is attached or detached.
[0021]
Next, as shown in FIG. 2, the electroformed shaft 4 is inserted in the cavity 10 of the injection mold having the upper mold 5 and the lower mold 6 instead of the core rod, and the spool 7 and the runner 8 are inserted. The resin material such as liquid crystal polymer (LCP) is injected through the gate 9 and injection molding is performed.
[0022]
As the resin material, in addition to the liquid crystal polymer (LCP), a crystalline polymer such as polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyacetal resin, polyamide resin, or other high-performance resin material that exhibits the same function may be used. It is possible, and an additive which becomes a fiber reinforcing agent or a lubricant may be added as necessary.
[0023]
As a result, a resin molded product 12 is obtained in which the electroformed shaft 4 and the resin molded portion 11 are integrated as shown in FIG. 3, and when the electroformed shaft 4 is pulled out from the resin molded product 12, as shown in FIG. The electroformed part 3 remains as an electroformed shell while adhering to the inner peripheral surface of the shaft hole of the resin molded part 11, and only the master shaft 1 masked on the non-electroformed part 2 is separated.
[0024]
Therefore, as shown in FIG. 4, it is possible to obtain a bearing part 13 in which the electroformed part 3 that is an electroformed shell is integrally formed on the inner peripheral surface of the shaft hole of the resin molded part 11. The inner peripheral surface of the hole has high dimensional accuracy suitable for the outer peripheral surface of the master shaft 1, and the separated master shaft 1 can be mounted in the shaft hole and used as a pair of shaft parts.
[0025]
Moreover, since the outer peripheral surface is rough and the inner peripheral surface is formed smoothly from the basic properties of electroforming, the electroformed portion 3 is formed on the inner peripheral surface of the shaft hole of the resin molded portion 11 with respect to the outer peripheral surface of the electroformed portion 3. The adhesive force is good, and the slidability with respect to the master shaft 1 which is a shaft component used by being mounted on the inner peripheral surface of the electroformed part 3 of the bearing component 13 is also good, and post-processing such as polishing is performed exceptionally. There is no need.
[0026]
(Delete)
[0027]
(Delete)
[0028]
In the case of the pair of shafts and the resin bearing parts and the manufacturing method thereof according to the above embodiment, since the electroformed part 3 is integrated with the master shaft 1 and injection molding is performed, the electroformed part 3 can be easily positioned with high accuracy. it can insert, also of using one set electroforming shaft 4 as it is axial part of the bearing components 13, the clearance between the shaft part and the shaft hole is small product obtained.
[0029]
For example, when a conventional bearing part having a shaft hole subjected to electroforming is manufactured by the conventional technique, the shaft hole of a resin-molded portion that has been previously injection molded is subjected to electroforming later. In the present invention, it is extremely difficult to place electrodes in the holes, mask non-electroformed parts, and perform uniform and constant electroforming in the shaft holes. By using the means explained in the above, practical use was made possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a master shaft (a) and an electroformed shaft (b) used in a pair of shafts and resin bearing parts to which the present invention is applied and a method for manufacturing the same .
2 is a schematic longitudinal sectional view of an essential part of injection molding performed by inserting the electroformed shaft of FIG. 1;
3 is a longitudinal sectional view of a resin molded product in which an electroformed shaft and a resin molded portion obtained by injection molding in FIG. 2 are integrated. FIG.
4 is a longitudinal sectional view of a separation step in which only a master shaft is separated from the resin molded product of FIG. 3 to obtain a bearing component with an electroformed part.
[Explanation of symbols]
1 Master shaft 2 Non-electroformed part (masking)
3 Electroformed part 4 Electroformed shaft 5 Upper mold 6 Lower mold 7 Spool 8 Runner 9 Gate 10 Cavity 11 Resin molded part 12 Resin molded product 13 Bearing parts

Claims

軸受部品の軸孔に適合するマスター軸から成形後に分離した電鋳殻である筒状の電鋳部が、樹脂成形部の軸心にインサートモールドで一体成形されて樹脂製軸受部品を構成すると共に、軸孔には電鋳殻と分離した前記マスター軸が軸部品として装着されていることを特徴とした一対の軸と樹脂製軸受部品。A cylindrical electroformed part, which is an electroformed shell separated from the master shaft that fits the shaft hole of the bearing part after molding, is integrally molded with an insert mold on the axis of the resin molded part to constitute a resin bearing part A pair of shafts and a resin bearing part are characterized in that the master shaft separated from the electroformed shell is mounted as a shaft part in the shaft hole .

軸孔に適合する筒状の電鋳部を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、軸心に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、樹脂成形品から分離したマスター軸を、軸受部品の電鋳部に装着して軸部品に使用する工程とを備えていることを特徴とした一対の軸と樹脂製軸受部品の製造方法。A process for producing an electroformed shaft in which a cylindrical electroformed part adapted to the shaft hole is provided on the outer periphery of the master shaft, and this electroformed shaft is mounted in a mold for injection molding. A process of making a resin molded product with inserts, a process of separating a master shaft from the resin molded product, and forming a cylindrical electroformed part which is an electroformed shell in the shaft hole, and a resin molded product A method of manufacturing a pair of shafts and a resin bearing part, comprising: a step of attaching the master shaft separated from the shaft to an electroformed part of the bearing part and using the master shaft for the shaft part .