内装轴承型树脂制滚轮及其制造方法和制造用成形模 技术领域
本发明涉及内装轴承型树脂制滚轮及其制造方法和制造用成形模，该内装轴承型树脂制滚轮是例如装备在立体停车场的输送台车用导向滚轮等负载高载荷的滚轮，其将负载高载荷并要求适当弹性和耐磨性的合成树脂制轮胎装在轴承的外圈上。
背景技术
目前，作为旋转部分的轴承，球轴承具有多年的实际业绩，要分别制造内圈、外圈及滚珠，并将多个滚珠装填在内圈和外圈之间来制造轴承，均是作为标准件来制造的，该标准件符合将内圈及外圈的形状、尺寸等各因素标准化的国际标准等标准。但是，近年来，在批量生产化、合理化、价格竞争的激化之中，虽然产业机械等的轴承的使用状态是多样化的，但可以说，可入手的轴承只是国际标准的标准件，因此，不得不用国际标准的标准件组装应用产品。这样，轴承的制造流水线不能对应特殊品的制造，已不能适应多样化的用途。
作为多样化的应用产品之一，有近年来用途急剧扩大的、将轴承装在轮胎内部的内装轴承型树脂制滚轮。内装轴承型树脂制滚轮目前是通过树脂成形在预先制作的铁环的外周制作轮胎，并在研磨轮胎后，将作为标准件地轴承组装在铁环的内部而构成的。这样制造的内装轴承型树脂制滚轮用于制造的工序很多，价格很高。
现有内装轴承型树脂制滚轮的制造方法如图4～图6所示。图4是现有内装轴承型树脂制滚轮的制造中树脂成形用的包括铁环的中间制品的剖面图，图5是表示将轴承组装在图4所示的中间制品中的状态的图，图6是表示研磨图5所示的内装轴承型树脂制滚轮的轮胎而完成的完成制品状态的图。如图4～图6所示，在现有内装轴承型树脂制滚轮中，使用了作为树脂成形用芯件的铁环40。也就是说，要预先制作具有与轴承的外圈外径相匹配的尺寸的大致圆筒状的铁环40，以使轴承可组装在内部。铁环40由圆筒状主体41和在其轴向的一侧端部为用于轴承定位而朝向径向内侧一体形成的凸缘部42构成。作为树脂成形的准备，要进行铁环40表面的脱脂，并且，在外径面43上反复进行两次粘接剂的涂敷和干燥。
然后，将铁环40和如假想线所示由左右分割的成形模49a、49b构成的金属模型48组装起来，将热硬性聚胺酯橡胶等液状树脂注入形成于主体41的外径面43上的模腔，通过使树脂硬化来成形轮胎45。该工序需要约30分钟～1小时。通过采用热硬性聚胺酯橡胶制制品而赋予轮胎45必要的弹性及耐磨性。然后，从金属模型48中取出带有轮胎45的铁环40，进行热硬性聚胺酯橡胶的干燥熟化。该工序也需要约8～10小时。由于形成于成形模49a、49b的拔模斜度，不可避免要产生突出部分46。对应金属模型49a、49b的合模部，在滚轮的左右中心部会产生树脂的毛刺47。因此，为了去除树脂成形产生的突出部分46和毛刺47，要对轮胎45的表面进行研磨。最后，将作为标准件的部件而预先制造的轴承51压入外周形成有轮胎45的铁环40的内部，直至凸缘部42为止，由此，可组装内装轴承型树脂制滚轮。
如图5所示，轴承51由内圈53、外圈54及装填在内圈53和外圈54之间的作为滚动体的多个钢制滚珠57构成。滚珠57可沿由形成于内圈53外周的轨道槽55和形成于外圈54的内周的轨道槽56形成的轨道滚动。在内圈53及外圈54之间的空间，在滚珠57周围注入有润滑脂，为防止润滑脂的泄漏，设有橡胶制密封件58。为防止轴承51自铁环40脱出，在外圈54被压入铁环40的内部的状态下，将外圈54的外侧的一部分相对于内周面44敛缝，形成止脱部59。自图5所示的状态，轮胎45的外周面通过树脂研磨加工，成形于圆筒面50上。完成的内装轴承型树脂制滚轮如图6所示。
聚胺酯橡胶等的合成树脂成形例如如下进行。将均为液体状的树脂和硬化剂在脱泡之后混合，并在保持液体状的状态下，将其注入模型，在某种程度加硫后的一次硬化阶段脱模，然后进一步加硫，进行二次硬化工序。在该树脂成形中，注入树脂的反应温度较高，甚至会达到120℃～150℃，并且，用于加硫硬化的熟化时间比其他合成树脂长，为1000分钟左右。
也考虑过不使用铁环40，而使树脂直接接触标准轴承51的外圈54的外周面而成形轮胎的情况。但是，若仅使轮胎直接成形在作为轴承51已完成组装的外圈54上，则会产生如下的不良情况。也就是说，由于外圈54的外周面被研磨得非常干净、漂亮，故脱脂后，即使涂敷粘接剂，树脂也难于粘附，轮胎容易从外圈54剥离。在金属模型48内，由于经过使树脂冷却的很长时间后，使高温的树脂直接作用在外圈54上，因此，轴承51的橡胶制密封件58有可能处于高温下而破损，同时，为润滑滚珠57而已注入的润滑脂，高温下流动性增加，有可能自破损的密封件58向外部流出。当为了除去因成形模49a、49b而产生的突出部分46和毛刺47进行研磨时，研磨产生的树脂粉会自破损的密封件58侵入轴承51内部，不能得到可供实用的滚轮。并且，由于与注射成形机的成形不同，是由金属模型48进行的成形，故有可能不能在轴承51的外圈54的外周进行正确的树脂成形，同时，由金属模型48流出的树脂也有可能侵入轴承51的内部，使轴承51不能旋转。
这样，直接将热硬性聚胺酯橡胶等树脂成形于作为标准的标准件的轴承的外圈外径面上是困难的，使用标准轴承时，不得不作为树脂成形用芯件，在外圈外，再预先制作铁环，采用将树脂成形在铁环上，将轴承压入该铁环内部的方法。采用铁环进行树脂成形，会加大滚轮的外径，同时，由于要另外制作铁环，故会增加用于内装轴承型树脂制滚轮制造的部件数和制造成本。
本发明要解决的问题在于：在通过热硬性聚胺酯橡胶等的树脂成形得到的轮胎内部装有轴承的内装轴承型树脂制滚轮及其制造中，不用树脂成形用铁环就可对应小型且要求高强度的用途。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种内装轴承型树脂制滚轮及其制造方法和制造用成形模，通过将树脂直接成形在轴承外圈的外径面上，而不需要制作树脂成形用铁环，可降低部件数和制造成本，同时，所述内装轴承型树脂制滚轮小型且强度高。
本发明的内装轴承型树脂制滚轮包括具有内圈、外圈及沿由所述内圈和所述外圈形成的轨道滚动的滚动体的轴承，和要将所述轴承装在其内部的树脂制轮胎；所述外圈具有高于相当于相同外径的标准件的强度，所述轮胎直接将树脂成形于所述外圈的外表面上。
根据该内装轴承型树脂制滚轮，在轴承外圈上进行直接成形的树脂熟化后形成规定的轮胎。外圈由于具有高于相当于相同外径的标准件的强度，故即使将轮胎直接于轴承外圈的外径面上进行树脂成形，也可满足对应用途滚轮所要求的强度，另外，由于不用铁环，故可最大限度地减小滚轮的外径，使滚轮小型化。
在该内装轴承型树脂制滚轮中，所述外圈的所述外表面形成粗糙面。通过使进行树脂成形的外表面形成粗糙面，使成形为轮胎的树脂吃进粗糙面的凹凸中，难于自外圈剥离。另外，所述外表面包括外径面和自所述外径面连续延伸的两侧面，所述轮胎直接成形在所述外径面和所述两侧面的一部分上。轮胎以包围外圈外侧的方式成形，故载荷无论自任何方向作用在轮胎上，轮胎也难于自外圈剥离。这样，通过特定要进行树脂成形的外圈的表面形态和包围外圈的形状，即使滚轮高载荷、高速旋转，也可防止轮胎的剥离。
在该内装轴承型树脂制滚轮中，通过使轴向宽度大于所述标准件或使径向厚度大于所述标准件，提高所述外圈的所述强度。外圈的外径及外形根据用途而不同，但由于经由轮胎而作用的载荷是直接作用在外圈上，故最好具有至少是相当于相同外径的标准件的外圈的1.2倍以上的强度。为此，通过增加外圈的轴向宽度或径向厚度来增加强度。
本发明的内装轴承型树脂制滚轮的制造方法如下，将具有高于相当于相同外径的标准件的强度的外圈，在其外表面为形成环状模腔的壁面的一部分的状态下，配置在成形模内，将液体状树脂注入所述成形模的所述模腔内，将轮胎直接用树脂成形在所述外圈的所述外表面上，将与所述外圈一起构成轴承的内圈和滚动体，装填在在装有所述轮胎的状态下自所述成形模取出的所述外圈的内部。
根据该内装轴承型树脂制滚轮的制造方法，由于采用了具有高于相当于相同外径的标准件的强度的外圈，故其外径面用作形成树脂成形的模腔的壁面的一部分。通过将液体状树脂注入成形模的所述模腔内，轮胎被直接树脂成形在所述外圈的所述外表面上。将装有轮胎的状态下的外圈自成形模取出、洗净，将构成轴承的内圈和滚珠装填在外圈的内部，从而形成轮胎直接装在外圈外表面上的内装轴承型树脂制滚轮。
在该内装轴承型树脂制滚轮的制造方法中，所述外圈的所述外表面，为了提高其与树脂的结合力，利用滚花加工、喷砂加工等加工形成粗糙面。另外，所述液体状树脂的注入自对应于所述轮胎的外径面和侧面交叉的角部的位置进行。通过自该位置进行液体状树脂的注入，与目前自两侧面的中间位置进行树脂注入的情况相比，注入后毛刺不会出现在轮胎的外周中央部，具有不需研磨加工轮胎外周部即可高精度得到轮胎的效果。
另外，本发明的内装轴承型树脂制滚轮的制造用成形模包括止动销、下模和上模，所述止动销与轴承横置的外圈的内周面嵌合并且与所述外圈的位于下侧的侧面接触；所述下模在所述外圈下方与所述止动销紧密嵌合，同时，具有与所述外圈的外径面隔置的内周壁面；所述上模与所述止动销和所述下模相对接合，封闭所述外圈的至少由所述外径面和所述下模包围的环状空间，将所述环状空间形成用于树脂成形的模腔，并且具有向所述模腔开口的树脂注入用注入口。
根据该内装轴承型树脂制滚轮的制造用成形模，利用具有高于相当于相同外径的标准件的强度的外圈，外圈的外径面用作形成树脂成形的模腔的壁面的一部分。也就是说，利用横置并由止动销限制的外圈的至少外径面、下模的底壁面和内周面、及上模的壁面形成环状模腔，通过上模上形成的注入口，将液体状树脂注入环状模腔中，在露出于模腔的外圈的外径面等的外表面上直接使树脂成形，故轮胎被直接装在外圈上。
在该内装轴承型树脂制滚轮的制造用成形模中，所述止动销与位于所述外圈下侧的所述侧面的径向靠内侧的一部分接触，支承所述外圈，所述上模与位于所述外圈的上侧的所述侧面的径向靠内侧的一部分接触，所述外圈的所述外径面和所述两侧面的径向靠外侧的剩余部分构成形成所述模腔的壁面的一部分。通过这样构成成形模，成形轮胎用的树脂跨着外圈的外径面和两侧面的径向靠外侧部分连续直接成形，即使在大载荷作用时，也可得到轮胎难于自外圈剥离的滚轮。所述上模的所述注入口在所述模腔的最上部，且开口于最外侧部。也就是说，相对于横置的外圈，成形模的合模部对应于轴承外圈的外径部分的角部而设置，由于使液体状树脂的注入口开口于该角部，故可高精度成形。
附图说明
图1是制造本发明的内装轴承型树脂制滚轮的成形模的一实施例的剖面图；
图2是利用图1所示的成形模制作的中间制品的剖面图；
图3是将内圈和滚珠等轴承构成部件压入包括图2所示的轮胎的中间制品得到的内装轴承型树脂制滚轮的剖面图；
图4是现有内装轴承型树脂制滚轮制造中包括树脂成形用铁环的中间制品的剖面图；
图5是将轴承组装在图4所示的中间制品中的状态的图；
图6是对图5所示的内装轴承型树脂制滚轮的轮胎进行研磨并完成的状态的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的内装轴承型树脂制滚轮及其制造方法和其制造用成形模。图1是制造本发明的内装轴承型树脂制滚轮的制造用成形模的一实施例的剖面图；图2是利用图1所示的成形模制作的由轮胎和外圈构成的中间制品的剖面图；图3是将轴承构成部件压入图2所示的中间制品得到的内装轴承型树脂制滚轮的剖面图。
图1中，内装轴承型树脂制滚轮的制造用成形模1具有隔着衬垫3配置于基座2的中央侧的外圈支承销4和配置于其外侧的下模5。外圈支承销4由与外圈24的内周面接触并自内面支承外圈24的主体4a和在位于下侧的侧面31的径向内侧的一部分载置外圈24的架部4b构成。外圈支承销4支承的外圈24虽然处于未与内圈及滚珠组装的状态，但内周面上已形成有轨道槽26。下模5由筒状的主体5a和自其下部向径向内侧延伸的凸缘部5b构成，凸缘部5b相对于外圈支承销4的架部4b同心状紧密嵌合配置，以在注入液体状树脂时不产生树脂泄漏。
在外圈支承销4、外圈24及下模5上载置着上模6。上模6相对于外圈支承销4的主体4a通过凹凸嵌合6a而配置成对心紧密嵌合状态，具有与位于外圈24上侧的侧面31的径向内侧的一部分以紧密配合状态接触的突出面6b和与下模5的上面5c以紧密配合状态接触的下面6c。上模6的上部还载有盖体7，盖体7的中心部形成有注入液体状树脂用的注入孔8。下模5的底壁15和内周壁16、外圈24的外径面30和两侧面31、31的径向外侧的部分、及上模6的下面6c构成注入形成轮胎22的液体状树脂的径向厚度均匀的形成环状空间的模腔12的壁面。注入孔8与由形成于上模6的上面6d和盖体7的下面7a上的槽7b构成的注入通路9、以及自上模6的上面6d贯通下面6c形成的注入通路10连通，液体状树脂经这些通路9、10，自注入口11被注入环状模腔12内。注入口11在环状模腔12的外侧且在上侧的角部开口。上模6上形成有未图示的排气通路，用于对应液体状树脂的注入而排出环状模腔12内的气体。
轮胎的具体制造步骤如下：首先，按特殊尺寸切削外圈24，检查尺寸形状后淬火。然后，进行外圈24的轨道槽26的研磨、侧面31的研磨及密封面研磨，检查该研磨结果。再进行外圈24的外径面30的脱脂、干燥、干燥剂的涂敷、干燥。然后，将外圈24装填到成形模1中，将热硬性树脂注入图1所示的成形模1的环状模腔12内成形，并进行熟化干燥、洗净。
由成形模1制造的内装轴承型树脂制滚轮的中间制品如图2所示。图2是树脂成形结束、轮胎22装在外圈24上的中间制品的剖面图。轮胎22不仅覆盖外圈24的外径面30而且自外径面30连续覆盖至两侧面31的一部分，以自侧面也包围的状态装在外圈24上。无论图1所示的成形方法还是图2所示的成形方法均是高精度且无需研磨的成形方法。
构成轴承的内圈和滚珠等组装在图2所示的中间制品中。组装之前，要进行内圈23的轨道槽25的测定、外圈24的轨道槽26的测定、滚珠27的选定及这些构成部件的组装。然后，进行护圈28的组装、润滑脂的注入、密封件的压入及防锈剂的涂敷。完成的内装轴承型树脂制滚轮在图3中以剖面图显示。完成的内装轴承型树脂制滚轮20由轴承21和树脂制轮胎22构成。轴承21具有内圈23、外圈24、沿由内圈23上形成的轨道槽25和外圈24上形成的轨道槽26构成的轨道滚动的作为滚动体的多个钢制滚珠27、及局部包围钢制滚珠27并保持各滚珠27的间隔的护圈28。在为了使滚珠27顺畅滚动而设有作为润滑剂的润滑脂的情况下，设有用于防止润滑脂泄漏的密封件。最后，检验内装轴承型树脂制滚轮20，将合格品包装、捆包、出厂。
轮胎22以直接安装在外圈24的外径面30和两侧面31的方式形成。外圈24的外径面30和两侧面31为利用滚花加工和喷砂加工等表面处理形成微小凹凸的粗糙面，注入的树脂吃进微小凹凸中，以很强的结合力装在外圈24上。轮胎22通过包入外圈24的形状和形成粗糙面的安装面，即使作用很大的载荷，也可防止自外圈24剥离。
在内装轴承型树脂制滚轮20中，内圈23和外圈24与现有标准件的轴承的情况相比，外形、形状、厚度等根据用途进行了变更，从而可保持足够的强度，可承受国际标准规定的额定载荷以上的荷重。内圈23及外圈24理想的是，通过在增加宽度W的基础上加厚厚度T等尺寸变更(关于外圈24如图2所示)，形成可承受高于国际标准额定荷重的荷重的结构。但是，淬火、研磨等处理按照国际标准等的规格来制造，滚珠、轨道槽的形状、密封件等也是符合国际标准而制造的。
在上述实施例中，内装于树脂制轮胎中的轴承是球轴承，当然滚柱轴承等其他形式的轴承也可以。另外，关于滚轮的宽度，通过使内圈23的宽度单侧比外圈24的宽度长2mm，使内圈23比树脂成形滚轮的宽度自单侧突出2mm，可形成容易向轴上安装且容易使用的滚轮。通过使内圈23的宽度两侧比外圈24的宽度长2mm，使内圈23比树脂成形滚轮的宽度向两侧突出2mm，也可形成容易向轴上安装且容易使用的滚轮。另外，内装轴承型树脂制滚轮的制造装置例如可设置在轴承工厂内，接收按特殊形状及尺寸制作的内外圈的供给，高效率地进行制造。
根据本发明的内装轴承型树脂制滚轮及其制造方法和制造用成形模，外圈使用了通过考虑轴向的长度和厚度而相对于现有外圈提高了强度的外圈，通过相对于这样的外圈用模型进行树脂成形，使轮胎直接安装在所述外圈上，故不需使用树脂成形用铁环等芯件，形成了外径减小的小型件，可得到确保适应用途的必需的强度且部件数减少、制造成本降低的滚轮。轮胎成形为不仅包覆外圈的外径面也包覆两侧面的一部分的形态，同时，外圈的外表面上通过滚花加工或喷砂加工与其他表面相比形成微细的凹凸，提高了其与树脂的结合力，从而即使作用很大的载荷荷重，也可防止轮胎自外圈剥离。因此，与仅用标准件的滚轮相比，可得到保持足够强度的内装轴承型树脂制滚轮，可根据用途承受国际标准规定的额定荷重以上的荷重。另外，也不需要象现有技术一样，通过铁环和已有的轴承的压入进行的组装。打开包着已有轴承的包装，虽然会破坏防锈，但是，通过在组装轴承后再次进行包装，防锈在实用上也不会受损。另外，通过在轴承工厂，根据用途组成自树脂成形至组装的流水作业体制，可全部排除多余的搬运和组装作业，进行高效率的制造。