CN105492581A - 固体润滑剂以及固体润滑滚动轴承 - Google Patents

Abstract

通过对包含碳材料粉(12)、石墨粉(13)、粘合剂(14)的粉末进行成形、烧成从而形成固体润滑剂(11)，所述碳材料粉为非晶质且具有自烧结性。该固体润滑剂具有较高的材料强度与硬度，且具有优异的耐冲击性、耐磨损性的特性。

Description

固体润滑剂以及固体润滑滚动轴承

技术领域

本发明涉及固体润滑剂以及固体润滑滚动轴承。

背景技术

使用固体润滑剂的固体润滑滚动轴承适合在作为润滑剂而无法使用润滑脂、润滑油的高温气氛、真空气氛等环境下使用，例如，适合作为薄膜拉伸机的拉幅机夹子用轴承使用。

这里所指的薄膜拉伸机一般用于制造封装件、液晶面板、或者二次电池等中使用的延伸膜，为了使膜的强度提高，如图25所示，存在连续地沿长边方向(箭头X方向)搬运膜100，且在虚线所示的区域内一边加热一边沿宽度方向拉伸膜100的(并且也存在沿长边方向拉伸的情况)机械装置。拉幅机夹子是如下的机械部件，即，在该薄膜拉伸机中，将膜的两端夹紧，且固定在循环轨道的导轨上，如图中的箭头C所示一边循环行驶一边沿规定方向拉伸膜。拉幅机夹子用轴承用于对该拉幅机夹子的滚道行驶进行引导的部分，由于在高温环境下(250℃以上，最大达到400℃左右)下使用，因此需要使用固体润滑滚动轴承。

作为在这样的固体润滑滚动轴承中使用的固体润滑剂，在专利文献1中公开了如下的固体润滑剂，其是石墨与粘合剂的烧结体，且石墨的配合率设为80～98vol％，弯曲强度为4～15MPa，比磨损率为1.5～2.5×10^-5mm³/(N·m)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-79715号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，专利文献1中所述的固体润滑剂以石墨作为主原料，而且粘合剂与石墨粒子在烧成后也未结合，因此材料强度与硬度低。因此，存在耐冲击性、耐磨损性不足，滚动轴承的寿命变短的问题。

对此，本发明的目的在于提供一种具有较高的材料强度与硬度且具有优异的耐冲击性、耐磨损性的特性的固体润滑剂以及使用该固体润滑剂的固体润滑滚动轴承。

用于解决课题的方案

本发明的固体润滑剂的特征在于，所述固体润滑剂通过对包含碳材料粉、石墨粉、粘合剂的粉末进行成形、烧成而成，所述碳材料粉为非晶质且具有自烧结性。

本申请发明中使用的碳材料粉由于是非晶质，因此与晶质的石墨粉不同，而且由于具有自烧结性，因此是与不具有自烧结性的碳纤维等不同的材料。作为属于这样的非晶质且具有自烧结性的碳材料粉的材料，可以列举沥青粉、焦炭粉。这样的碳材料粉通过烧成使得粉末本身硬质化，而且烧成后因其自烧结性而形成相邻的碳材料粒子彼此相互结合而成的骨架结构。由于保持成该骨架结构，因此石墨粒子也不易脱落。因此，能够增加材料强度，能够使耐冲击性、耐磨损性提高。通过将该固体润滑剂用于滚动轴承，由此能够实现滚动轴承的长寿命化。

为了获得以上的效果，优选碳材料粉的配合比例以重量比计大于石墨粉的配合比例。作为该情况的压粉体，可以使用配合有50～60wt％的碳材料粉，配合有25～40wt％的石墨粉的压粉体。

碳材料粉以及石墨粉都是细粉，而且在保持该状态的情况下表观密度低因此流动性较差，而无法将粉末顺畅地填充于成型模具。为了防止该问题，优选固体润滑剂通过将碳材料粉以及石墨粉利用粘合剂来造粒，并使用该造粒粉来成形压粉体。

在高温环境下，因水分的减少等会造成石墨的润滑性降低，固体润滑剂的耐磨损性降低，然而通过向该固体润滑剂中至少添加W、Mo、MoS₂中的至少任一种，由此能够弥补耐磨损性的降低。

另外，通过在固体润滑剂中添加有碳纤维或碳纳米管，从而能够进一步提高耐磨损性。

可以使该固体润滑剂的弯曲强度为40～100MPa，肖氏硬度(HSC)设为50～100。另外，可以使固体润滑剂的比磨损率为1.0×10^-7mm³/(N·m)～2.5×10^-7mm³/(N·m)。并且，可以使其密度设为1.0～3.0g/cm³。

另外，本发明的固体润滑滚动轴承包括：具有外侧滚道面的外圈；具有内侧滚道面的内圈；配置在外侧滚道面与内侧滚道面之间的多个滚动体；以及配置在相邻的滚动体之间的间隔件，间隔件由上述的固体润滑剂形成，利用限制构件来限制相邻的滚动体以及间隔件的向沿圆周方向离开的方向上的相对移动，在圆周方向的多个部位配置所述限制构件且允许相邻的限制构件彼此的相对移动。

在该结构中，各个滚动体的圆周方向上的移动范围被限制构件限制。因此即使因轴承的运转造成间隔件磨损从而尺寸变小，也能够防止所有的滚动体偏向圆周方向上的一部分区域那样的情况。因此，长期运转后，外圈与内圈也不会分离，从而能够防止轴承不经意分解的情况。

另外，由于各限制构件能够独立地相对移动，因此能够挠性地改变滚动体与限制构件的内侧面之间的间隙的大小。因此，能够促进该间隙内积存的固体润滑剂粉的排出，能够防止间隙被固体润滑剂粉充满而导致旋转锁止的情况。另外，限制构件相互间处于未通过铆钉等连结构件连结的非连结状态，因此无需在轴承内的圆周方向上确保连结构件的设置空间。因此，在轴承内部能够装入多个滚动体，能够增大轴承的基本额定载荷。并且，由于不需要限制构件彼此的连结作业，因此能够减少轴承组装时的作业工时，能够实现低成本化。

为了得到以上的效果，优选在各限制构件上设置基部和限制部，所述基部在外圈与内圈之间沿圆周方向延伸，所述限制部从基部向内侧滚道面与外侧滚道面之间的空间延伸。

在该情况下，若将基部以及限制部的各内侧面形成为不具有曲率的平坦面状，则能够进一步促进固体润滑剂从上述间隙排出。

通过在限制构件的基部的轴向外侧配置对内外圈间的空间进行密封的密封构件，能够通过密封构件防止限制构件的脱落。

通过使基部的外径端以及内径端接近外圈的内周面以及内圈的外周面，由此通过基部能够在滚道面附近留存产生的固体润滑剂粉。因此，能够抑制固体润滑剂粉向轴承外漏出。

在该固体润滑滚动轴承中，在滚动体以及间隔件的轴向两侧配置成对的限制构件，将所述成对的限制构件和收纳在所述成对的限制构件内部的滚动体以及间隔件作为一个单元，将该单元配置在圆周方向上的多个部位，并且允许各个单元彼此的相对移动，由此能够更可靠地防止固体润滑剂粉向轴承外漏出。

另外，本发明的固体润滑滚动轴承包括：具有外侧滚道面的外圈；具有内侧滚道面的内圈；以及配置在外侧滚道面与内侧滚道面之间的多个滚动体，在相邻的滚动体之间以允许相邻的滚动体彼此接触的方式配置间隔件，间隔件由上述的固体润滑剂形成。

若采取该结构，则在相邻的滚动体相对接近时，滚动体彼此抵接，因此避免了滚动体与间隔件的碰撞。因此，减轻了对间隔件施加的冲击载荷，能够防止因冲击导致间隔件的破损。

在该情况下，若以总滚动体形式的方式配置滚动体，则即使间隔件因磨损等而变薄，也能够防止所有的滚动体偏向圆周方向的一部分区域(特别是周方向的180°以下的区域)那样的情况。因此，长期运转后，外圈与内圈也不会分离，从而能够防止轴承不经意分解的情况。另外，由于在轴承内部装入许多滚动体，因此能够使轴承的基本额定载荷增大。

优选在所述间隔件上形成有承受面以及开口部，所述承受面设置在所述间隔件的周向上的两侧且分别能够与所述滚动体接触，所述开口部在两个所述承受面上开口，所述相邻的滚动体经由该开口部彼此接触。若采取该结构，在轴承运转中，因滚动体与承受面接触而使得承受面削薄从而产生固体润滑剂粉，而进行轴承的润滑。另一方面，在相邻的滚动体相对接近时，滚动体彼此经由开口部接触，因此滚动体不会与承受面剧烈碰撞。因此能够防止因冲击导致间隔件的破损。

若将间隔件的承受面形成为具有能够与滚动体面接触的形状，则能够使轴承运转中的间隔件的位置以及姿态稳定化，能够防止因间隔件的振动导致异响等的产生。

以上说明的固体润滑滚动轴承特别适合作为薄膜拉伸机的拉幅机夹子用轴承。

发明效果

根据本发明，能够提供具有较高的材料强度与硬度且具有优异的耐冲击性、耐磨损性的特性的固体润滑剂。

附图说明

图1是表示本发明的固体润滑剂的微观组织的图。

图2是表示在上述固体润滑剂的制造工序中使用的造粒粉的结构的剖视图。

图3是表示以往的固体润滑剂的微观组织的图。

图4是表示拉幅机夹子的简略结构的立体图。

图5是固体润滑滚动轴承(第一实施方式)的主视图。

图6是固体润滑滚动轴承(第一实施方式)的剖视图。

图7是固体润滑滚动轴承(第二实施方式)的剖视图。

图8是固体润滑滚动轴承(第二实施方式)的主视图。

图9是在拆卸了外圈的状态下从外径侧观察图8的固体润滑滚动轴承时的局部展开图。

图10是表示限制构件的立体图。

图11是固体润滑滚动轴承(第三实施方式)的剖视图。

图12是固体润滑滚动轴承(第三实施方式)的主视图。

图13是在拆卸了外圈的状态下从外径侧观察图12的固体润滑滚动轴承时的局部展开图。

图14a是从轴向观察间隔件时的主视图。

图14b是从径向观察间隔件时的俯视图。

图15是固体润滑滚动轴承(第四实施方式)的轴向剖视图。

图16是固体润滑滚动轴承(第四实施方式)的径向剖视图。

图17a是在图16的固体润滑滚动轴承中使用的间隔件的立体图。

图17b是从图17a的B方向观察该间隔件时的图。

图17c是从图17a的C方向观察该间隔件时的图。

图18是表示图17a的A-A剖面的图。

图19是固体润滑滚动轴承(第五实施方式)的轴向剖视图。

图20是在拆卸了外圈的状态下从外径侧观察图19的固体润滑滚动轴承时的局部展开图。

图21是固体润滑滚动轴承(第六实施方式)的轴向剖视图。

图22是在拆卸了外圈的状态下从外径侧观察图21的固体润滑滚动轴承时的局部展开图。

图23是在图22的固体润滑滚动轴承中使用的间隔件的立体图。

图24是表示以总滚动体形式的方式配置的滚动体的主视图。

图25是表示薄膜拉伸机的简略结构的俯视图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。

图1中放大示出了本发明的固体润滑剂的微观组织。

如该图所示，该固体润滑剂11是多孔质体，且具有：碳材料粒子12、石墨粒子13与介于这些粒子12、13之间的粘合剂成分14、气孔15。碳材料粒子12形成相邻的碳材料粒子12彼此相互结合的骨架结构。粘合剂成分14以及石墨粒子13保持在碳材料粒子12的骨架结构内。

该固体润滑剂11通过将包含碳材料粉、石墨粉、以及粘合剂的粉末填充于成型模具且在成形成规定形状后从模具中取出并进行烧成的方式制造。

在本发明中，作为碳材料粉，使用非晶质且具有自烧结性的(能够通过其自身结合)碳材料的粉末。该碳材料粉由于是非晶质因此与晶质的石墨粉不同，而且由于具有自烧结性，因此与不具有自烧结性的碳纤维等不同。作为符合该条件的碳材料粉的一个例子，可以列举焦炭粉或者沥青粉。作为沥青粉，可以使用石油系以及煤系中的任一种。

另外，作为石墨粉，可以使用天然石墨粉以及人造石墨粉中的任一种。天然石墨粉呈鳞片状，且润滑性优异。另一方面，人造石墨粉的成形性优异。因此，根据所需的要求特性而选择使用天然石墨粉与人造石墨粉。而且，石墨粉无论在烧成前后都是晶质。作为粘合剂，例如可以使用酚醛树脂。

以上说明的碳材料粉以及石墨粉中加入粘合剂而造粒。由此，如图2所示，制造将碳材料粉12’以及石墨粉13’由粘合剂14’保持的造粒粉P。碳材料粉12’以及石墨粉13’是尺寸小的细粉，在保持该状态的情况下流动性较差，而无法顺畅地填充于成型模具，因此进行造粒。将造粒粉P粉碎，接着进行筛分，从而挑选出粒度600μm以下(平均粒径100μm～300μm)的造粒粉P。

将像这样得到的造粒粉向成型模具中供给，且加压而成形成压粉体。此时，对于压粉体中的碳材料粉12’、石墨粉13’以及粘合剂14’的比例(重量比)而言，碳材料粉12’最多，粘合剂14’最少。具体而言，含有50～60wt％的碳材料粉12’，含有25～40wt％的石墨粉13’，将剩余部分设置成粘合剂14’以及不可避免的杂质。

之后，通过烧成该压粉体，能够制造图1所示的固体润滑剂。作为气氛气体使用氮气等非活性气体，且将烧成时的炉内温度设定为900℃～1000℃地进行烧成。通过烧成，使得碳材料粉12’成为作为非晶质的无定形碳的碳材料粒子12，石墨粉13’成为晶质的石墨粒子13。另外，使得粘合剂14’成为作为非晶质的无定形碳的粘合剂成分14。优选将烧成后的固体润滑剂11的密度设为1.0～3.0g/cm³。这是由于，若密度低于下限值则容易产生缺损，相反若密度高于上限值则成形时的尺寸的偏差(特别是压缩方向的尺寸的偏差)会变大。

图3是表示以石墨作为主成分的专利文献1所述的固体润滑剂的微观组织的图。如该图所示，在以往的固体润滑剂中，石墨粒子13分别独立存在，石墨粒子13相互间未结合。另外，粘合剂成分也只是保持石墨粒子13，石墨粒子13与粘合剂成分14未结合。因此，材料强度低，而且也容易产生石墨粒子的脱落。需要说明的是，图3中的附图标记16表示钨等添加物。

相对于此，就本发明的固体润滑剂11而言，碳材料粒子12作为母材而发挥功能，形成碳材料粒子12彼此结合的骨架结构。另外，由于粘合剂成分14也是非晶质且具有自烧结性，因此碳材料粒子12与粘合剂成分14也处于结合的状态。此外，烧成后的碳材料粒子12有时很硬，使得烧成后的固体润滑剂11具有高硬度。因此，固体润滑剂11具有较高的材料强度与硬度。另外，也不易产生石墨粒子13的脱落。因此，能够得到保持高润滑性并且耐冲击性以及耐磨损性优异的固体润滑剂。

而且，本发明的固体润滑剂11达到肖氏硬度(HSC)50～100左右，远硬过专利文献1中列举的现有固体润滑剂(肖氏硬度HSC：10～15左右)。基于该硬度，本发明的固体润滑剂11也能够通过机械加工进行后加工。另外，本发明的固体润滑剂11的弯曲强度为40～100MPa，比现有固体润滑剂的弯曲强度大几倍～几十倍。并且，比磨损率也达到1.0×10^{- 7}mm³/(N·m)～2.5×10^-7mm³/(N·m)，相比现有固体润滑剂达到100分之1的比磨损率。因此，通过作为配置在滚动轴承的内部的固定润滑剂使用，能够使轴承长寿命化。

也可以假定将碳材料粒子12的骨架结构置换成将Fe、Cu等金属粒子彼此结合而成的骨架结构，然而该结构容易因氧化而变脆。另外，在高温环境下材料会软化，因此材料强度以及硬度都降低，难以作为固体润滑剂使用。对此，通过像本发明那样采用碳材料粒子12的骨架结构，由此不易产生氧化、高温环境下的材料的软化，能够避免这些不良情况。

根据需要，可以向以上的固体润滑剂11中添加其它的组成物。例如通过添加W、Mo、MoS₂中的任一种或者二种以上，能够使耐磨损性提高。另外，在高温环境下，存在因石墨的润滑性降低而导致耐磨损性降低的问题，通过配合这些材料也能够弥补耐磨损性的降低。另一方面，配合量过多会导致材料强度降低。因此，将这些材料的配合量设为1.0vol％～8.0vol％比较适合。

另外，为了进一步提高烧成后的耐磨损性，也可以向固体润滑剂11中添加碳纤维、碳纳米管。另一方面，这些材料过多会导致成形性恶化。因此，将这些材料的配合量设为10wt％以下比较适合。

以上说明的固体润滑剂11能够用于例如薄膜拉伸机的拉幅机夹子用的滚动轴承。图4是表示薄膜拉伸机的拉幅机夹子的简略结构的图。如已说明的那样，拉幅机夹子被循环轨道的导轨1引导的同时移动，且具备：框架2、夹持膜100(参照图25)的夹紧部3、被框架2支承为旋转自如的多个轴承4。该拉幅机夹子被未图示的链等驱动而行驶。此时，通过各轴承4的外周面在导轨1上转动，从而拉幅机夹子的移动方向被导轨1引导，进行由夹紧部12夹持的膜的延伸。有时也使嵌合固定在轴承外圈的外周面上的环状的其它构件在导轨1上转动。

该固体润滑剂11适合用于滚动轴承(固体润滑滚动轴承)。以下，参照图5～图24对使用固体润滑剂的固体润滑滚动轴承的第一～第六实施方式进行说明。

[第一实施方式]

图5是表示固体润滑滚动轴承4的第一实施方式的主视图(其中，拆卸了遮蔽板9)，图6是沿着该轴承的径向的剖视图。如两图所示，该轴承4具有深沟球轴承的形态，且作为主要构成要素包括如下构件，即，在内周面具有外侧滚道面5a的外圈5；在外周面具有内侧滚道面6a的内圈6；配置在外侧滚道面5a与内侧滚道面6a之间的多个(在本实施方式中为六个)滚动体7，例如滚珠；配置在相邻的滚动体7之间的多个(在本实施方式中是六个)间隔件8；在轴向两侧对外圈5与内圈6之间的空间进行密封的密封构件9；以及配置在密封构件9与滚动体7之间的润滑环10。在该实施方式的轴承4中，外圈5的外周面5b成为在图1所示的导轨1上滚动的滚动面，内圈6的内周面6b嵌合固定设置于框架2上的固定轴2a。

密封构件9例如由遮蔽板形成。就该遮蔽板9而言，其外径端被压入固定于外圈5的内周面上形成的周槽，其内径端与内圈6的外周面接近而形成非接触密封件。作为密封构件9，也可以使用使其内径端在内圈6的外周面上滑动接触的接触密封件型构件。

外圈5、内圈6以及滚动体7由钢材料、例如SUS440C等马氏体不锈钢形成。滚动体也可以由陶瓷形成，在该情况下，陶瓷可以使用例如氮化硅。在滚动体7未通过陶瓷形成的情况下，优选在其表面形成由石墨等固体润滑材料构成的被膜。遮蔽板9由钢材料形成，优选例如耐腐蚀性优异的SUS304等奥氏体系不锈钢形成。

在以上的轴承结构中，间隔件8以及润滑环10的某一方或者双方由已说明的固体润滑剂11(图1)形成。需要说明的是，润滑环10若无特别需要，则也可以省略。

在该结构的固体润滑滚动轴承4中，轴承的旋转中，自转、公转的滚动体7与间隔件8以及润滑环10滑动接触，间隔件8、润滑环10被削薄而产生固体润滑剂粉。该固体润滑剂粉转移附着在外侧滚道面5a、内侧滚道面6a等上，从而即使在不存在润滑油、润滑脂的环境下，也能够稳定地进行轴承4的润滑。通过由耐磨损性优异的上述的固体润滑剂11形成间隔件8、润滑环10，从而防止了这些构件的早期磨损，能够长期维持固体润滑剂11的润滑效果。另外，轴承的运转中，滚动体7会与间隔件8碰撞，然而即使间隔件8因磨损等而变薄，通过使用耐冲击性优异的所述固体润滑剂11，也能够防止因碰撞导致间隔件8的破损。通过如上设置，能够延长拉幅机夹子用固体润滑滚动轴承4的轴承寿命。

[第二实施方式]

图7是表示使用所述固体润滑剂11的固体润滑滚动轴承4的第二实施方式的剖视图，图8是从A方向观察图7的轴承4时的主视图(其中，表示拆卸了图7的右侧的遮蔽板9的状态)。第二实施方式中的固体润滑滚动轴承4的基本结构与第一实施方式相同。因此，在以下说明的第二实施方式的说明中，对与第一实施方式的轴承4相同的构件标注相同的附图标记且省略说明，而以与第一实施方式不同的结构为中心进行说明。

间隔件8由上述的固体润滑剂11形成。第一实施方式的间隔件8呈长方体形状，然而第二实施方式的间隔件8形成为局部圆筒状。间隔件8的径向上的壁厚比外圈5的内周面(与外侧滚道面5a相邻的肩面5c)的半径尺寸与内圈6的外周面(与内侧滚道面6a相邻的肩面6c)的半径尺寸之差略小。另外，间隔件8的轴向尺寸比外侧滚道面5a以及内侧滚道面6a的轴向尺寸大。因此，在轴承的旋转中，间隔件8的轴向两端部的外周面以及内周面能够与外圈5以及内圈6的肩面5c、6c滑动接触。

在图8中，间隔件8的内周面8a(与内圈6的外周面对置的面)以及外周面8b(与外圈5的内周面对置的面)都形成以轴心为中心的圆筒面状，如图14a以及图14b所示，在间隔件8的外周面8b的圆周方向中央区域可以形成平坦面8c。

第二实施方式的固体润滑滚动轴承4还具备作为主要构成要素的限制构件10，该限制构件10从圆周方向两侧对相邻的滚动体7以及间隔件8进行保持，对两者的沿圆周方向分离的方向的相对移动进行限制。以下，根据图9以及图10对该限制构件10的结构进行详细说明。这里，图9是在排除了外圈5的状态下从外径侧观察图8的固体润滑滚动轴承4时的局部展开图，图10是限制构件10的立体图。

如图9以及图10所示，限制构件10一体地具有基部10a和限制部10b，所述基部10a在外圈5与内圈6之间沿圆周方向延伸，所述限制部10b从基部10a的周方向两端沿与基部10a的表面正交的方向(轴向)延伸。基部10a以及限制部10的、与滚动体7以及间隔件8对置的内侧面10a1、10b1都形成为不具有曲率的平坦面状。如图9所示，限制部10b(特别是内侧面10b1)的轴向长度L比滚动体7的直径尺寸Db、以及间隔件8的轴向尺寸P都略大(L＞Db，L＞P)。

限制构件10的厚度是0.1mm～1.0mm左右(在图7～图9中，为了便于理解，夸张地描绘出限制构件10的厚度)，例如能够通过对金属薄板进行冲压加工来制作。限制构件10的材料可以任意选择，可以使用由不锈钢等铁系材料构成的材料，以这些铁系材料作为母材，为了确保耐腐蚀性而实施了镀铬等表面处理的材料等。除此以外，也可以通过所述的固体润滑剂11来形成限制构件10。

如图7以及图8所示，该限制构件10的基部10a配置在外圈5的内周面与内圈6的外周面之间，限制部10b配置在外圈5的外侧滚道面5a与内圈6的内侧滚道面6a之间的空间。具体而言，基部10a在外圈5的内周面与内圈6的外周面之间沿轴承的圆周方向延伸，因此，与轴承的旋转中心垂直。另外，限制部10b从基部10a的圆周方向的两端部沿轴承的轴向延伸，与滚动体7的公转轨迹交叉。在限制构件10的两个限制部10b之间配置有至少一个滚动体7以及至少一个间隔件8。本实施方式示出了在限制构件10的两个限制部10b之间配置有两个滚动体7，并且在两个滚动体7之间配置有一个间隔件8的示例，换句话说将两个滚动体7与一个间隔件7作为一组的示例。限制构件10的两个限制部10b的各个内侧面10b1之间的周向尺寸设定为，使在它们之间收纳的各个滚动体7以及间隔件8能够沿周向略微移动。

如图8以及图9所示，以上说明的限制构件10配置在圆周方向上的多个部位(优选三个部位以上)。此时，所有的限制构件10为相同形状。在相邻的限制构件10的限制部10b之间未配置任何滚动体7以及间隔件8，限制部10b彼此沿圆周方向对置。因此，所有的滚动体7以及间隔件8都配置在某个限制构件10的限制部10b之间。相邻的限制构件10彼此处于非连结的状态，在相邻的限制构件10的对置的限制部10b之间，如图9所示，存在圆周方向上的微小间隙α。

限制构件10的径向尺寸比外圈5的肩面5c的半径尺寸与内圈6的肩面6c的半径尺寸之差略小，基部10a的外径端与内径端分别接近外圈5的内周面(肩面5c)以及内圈6的外周面(肩面6c)。在本实施方式中，使基部10a的内径端与内圈6的肩面6c之间的间隙小于基部10a的外径端与外圈5的肩面5c之间的间隙。相邻的限制构件10之间的微小间隙α能够规定为，使基部10a的内径端与内圈6的外周面(肩面6c)非接触，然而若没有问题的话，也可以规定为，在限制构件10的旋转中使基部10a的内径端与内圈6的外周面(肩面6c)暂时接触。另外，在图7中，将基部10a设置得较厚，因此基部10a的外径端与遮蔽板9接触，而与外圈5的内周面(肩面5c)非接触，然而也可以通过将基部10a设置得较薄，而使基部10a的外径端与外圈5的内周面接触。

限制构件10以将基部10a配置在轴承的轴向上的一侧的方式朝向相同的方向地装入外圈5与内圈6之间。需要说明的是，限制构件10除都设置成朝向相同的方向以外，也可以改变一部分的方向(例如交替地改变方向)。限制构件10的组装可以在将滚动体7以及间隔件8装入外圈5与内圈6之间前，以及将它们装入后的任一阶段进行。在滚动体7、间隔件8、以及限制构件10的组装结束后，通过将遮蔽板9压入固定在外圈5的周槽从而完成图7所示的固体润滑滚动轴承4。在该状态下，限制构件10通过密封构件9从轴向外侧被约束，因此限制构件10不会从轴承4脱落。为了对限制构件10向其开口侧(图7的右侧)移动进行限制，也可以在外圈5(也可以是内圈6)安装环状的构件，将该构件配置在右侧的遮蔽板9与限制部10a的前端之间而与限制部10a的前端抵接。

在该结构的固体润滑滚动轴承4中，轴承的旋转中，因自转、公转的滚动体7与间隔件8的接触，会削薄由固体润滑剂11构成的间隔件8从而产生固体润滑剂粉(也包含固体润滑剂的小片)。该固体润滑剂粉转移附着在外侧滚道面5a、内侧滚道面6a等上，从而即使在不存在润滑油、润滑脂的环境下也可以稳定地进行轴承4的润滑。

轴承的运转使得间隔件8逐渐磨损从而尺寸变小，然而即使在该情况下，因各滚动体7的圆周方向上的移动范围被限制构件10限制，因此能够防止所有的滚动体7偏向圆周方向上的一部分区域那样的情况。因此，长期运转后，外圈5与内圈6也不会分离，从而能够防止轴承不经意分解的情况。特别是，若像本实施方式那样，使用三个以上的限制构件10，理论上不会发生所有的滚动体7向180°以内的区域移动的情况，因此能够可靠地防止上述的不良情况。

另外，根据上述结构，各个限制构件10相互间能够向所有的方向(轴向、圆周方向以及径向)独立地相对移动。因此，即使在初始的阶段(间隔件8的磨损未开始的状态)，也能够挠性地改变滚动体7与限制构件10的内侧面10a1、10b1之间的间隙的大小。因此，能够促进该间隙内积存的固体润滑剂粉的排出，能够防止该间隙被固体润滑剂粉充满而导致旋转锁止的情况。如图9所示，通过使基部10a以及限制部10b的各个内侧面10a1、10b1形成不具有曲率的平坦面状，更有助于固体润滑剂粉从间隙排出的促进效果。

在以往的固体润滑滚动轴承中，存在通过需要铆钉紧固的保持器来保持间隔件与滚动体的固体润滑滚动轴承，然而在本发明中，由于不需要铆钉等连结构件，因此无需在圆周方向上确保连结构件的设置空间。因此，在轴承内部能够装入许多滚动体7，能够增大轴承的基本额定载荷。并且，由于不需要限制构件10彼此的连结作业，因此减少了轴承组装时的作业工时，能够实现低成本化。

并且，由于使限制构件10的基部10a的外径端以及内径端接近外圈5的内周面、内圈6的外周面，因此通过基部10a遮挡因滚动体7与间隔件8的接触而产生的固体润滑剂粉，而能够在滚道面5a、6a附近留存固体润滑剂粉。因此，能够可靠地防止固体润滑剂粉向轴承外漏出(特别是向图7的左方向漏出)。

另外，由于将各个限制构件10为相同形状，因此能够降低限制构件10的加工成本，实现了固体润滑滚动轴承4的进一步低成本化。

[第三实施方式]

接下来，根据图11～图13对本发明的固体润滑滚动轴承的第三实施方式进行说明。

在第二实施方式中，在滚动体7以及间隔件8的轴向上的一侧配置有限制构件，但在第三实施方式中，通过由相同形状构成的一对限制构件10、10’夹着滚动体7以及间隔件8的轴向两侧。需要说明的是，在第三实施方式中，成对的限制构件10、10’中的轴向另一侧的限制构件10’的各部通过对与轴向上的一侧的限制构件10对应的各部相同的附图标记上标注(’)的形式来表示。

在该第三实施方式中，使成对的限制构件10、10’的各个基部10a、10a’沿轴向对置，并且使各个限制部10b、10b’沿周向对置。成对的限制构件10、10’处于非连结状态。在由两基部10a、10a’的内侧面10a1、10a1’、轴向上的一侧的限制构件10的限制部10b的内侧面10b1、轴向另一侧的限制构件10’的限制部10b’的内侧面10b1’围成的空间内，收纳有与第一实施方式相同数量的滚动体7以及间隔件8。间隔件8由上述的固体润滑剂11形成。各个限制部10b、10b’的轴向长度L(对置的基部10a、10a’的内侧面10a1、10a1’间的最小轴向距离)比滚动体7的直径尺寸Db、以及间隔件8的轴向尺寸P略大(L＞Db，L＞P)，以使得各限制部10b、10b’的前端能够与对置的对象侧的限制构件的基部10a’、10a接触。

在该实施方式的轴承4中，将以上说明的成对的限制构件10、10’、滚动体7、以及间隔件8所构成的单元作为一组，将同结构的单元配置在圆周方向上的多个部位(图示例中是三个部位)。在圆周方向上相邻的单元之间与第一实施方式相同而形成有圆周方向上的微小间隙α。

该第三实施方式的结构也能够得到与第二实施方式相同的效果。另外，限制构件10、10’的脱落被轴向两侧的遮蔽板9限制。特别是，若采取第三实施方式的结构，由于在滚动体7以及间隔件8的轴向两侧配置有基部10a、10a’，因此能够抑制固体润滑剂粉向轴向两侧漏出，能够更可靠地防止固体润滑剂向轴承外漏出。需要说明的是，例示了使成对的限制构件10、10’的限制部10b、10b’彼此松弛地嵌合的情况，然而也可以使两者紧密地嵌合而使所述单元一体化。

[第四实施方式]

图15是表示固体润滑滚动轴承4的第四实施方式的轴向的剖视图，图16是相同的径向上的剖视图。

在该第四实施方式中，滚动体7以总滚动体形式的方式配置。因此，在轴承4中不存在沿圆周方向等间隔地保持滚动体7的保持器。如图24所示，这里所指的总滚动体形式是指，滚动体间7之间的间隙总和T达到不超过滚动体7的直径的量。

在第四实施方式中，间隔件8由上述的固体润滑剂11形成。图17a～图17c中示出了间隔件8的形状例。需要说明的是，图17a是从外径侧观察间隔件8时的立体图。图17b是从图17a的箭头B方向(内径侧)观察间隔件8时的图，图17c是从图17a的箭头C方向(轴向)观察间隔件8时的图。

如图17a～图17c所示，在间隔件8的周方向两侧形成有能够与滚动体7的表面面接触的形状的承受面81。在本实施方式中，作为滚动体7而使用滚珠，因此承受面81形成为与滚珠7表面面接触的部分凹球面状。这里，如图18所示，一方的承受面81的曲率中心O1与另一方的承受面81的曲率中心O2之间的距离X比一方的承受面81的曲率半径r1与另一方的承受面81的曲率半径r2之和略小(X＜r1+r2)。换句话说，在包含曲率中心O1、O2的与轴向正交的平面上(沿着图18的纸面的平面上)，包含一方的承受面81的母线的圆弧、与包含另一方的承受面81的母线的圆弧处于略微交叉的状态。因此，在成为两个圆弧的交叉部分的承受面81的最深部形成有向两侧的承受面81开口的开口部82。为了防止开口部82的边缘部成为棱边，优选通过机械加工等使边缘部具有圆角。

间隔件8的外周面8a(与外圈5的内周面对置的面)以及内周面8b(与内圈6的外周面对置的面)都形成以轴心为中心的圆筒面状。如图17c以及图18所示，在包含承受面81的曲率中心O1、O2的与轴向正交的平面上，间隔件8的外周面8a的周向长度比内周面8b的周向长度长。另外，如图15所示，间隔件8的径向上的壁厚比外圈5的内周面(与外侧滚道面5a相邻的肩面5c)的半径尺寸与内圈6的外周面(与内侧滚道面6a相邻的肩面6c)的半径尺寸之差略小。间隔件8的轴向尺寸比外侧滚道面5a以及内侧滚道面6a的轴向尺寸大。

以上说明的固体润滑滚动轴承4通过在外圈5与内圈6之间装入多个滚动体7以及间隔件8，并且将密封构件9压入固定在外圈5的周槽中来组装。此时，如图16所示，滚动体7以及间隔件8例如沿圆周方向交替地配置。在装有所有的滚动体7以及间隔件8的状态下，在滚动体7的表面与间隔件8的承受面81之间形成有周向上的微小间隙S。需要说明的是，为了顺畅地进行滚动体7的组装，优选在内圈6设置装入孔25。装入孔25也可以形成在外圈5上。

在该结构的固体润滑滚动轴承4中，在轴承的旋转中，因滚动体7的表面与间隔件8的承受面81的接触会削取间隔件8，从而产生固体润滑剂粉(也包含固体润滑剂的小片)。该固体润滑剂粉转移附着在外侧滚道面5a、内侧滚道面6a等上，从而即使是不存在润滑油、润滑脂的环境下也可以稳定地进行轴承4的润滑。

在轴承4长期运转时，因磨损等导致间隔件8的尺寸逐渐变薄，与之相伴，滚动体7与间隔件8之间的周向上的间隙S逐渐变大，然而由于该轴承4不具有保持器，滚动体7以总滚动体形式的方式配置，因此即使在间隔件8变薄的情况下，所有的滚动体也不会偏向圆周方向的受限的区域(圆周方向的180°以内的区域)。因此，长期运转后，外圈5与内圈6也不会分离，能够防止轴承4不经意分解的情况。另外，在轴承内部能够装入多个滚动体7，因此能够使轴承4的基本额定载荷增大。

另外，在间隔件8变薄的情况下，相邻的滚动体7彼此的相对的接近速度变大，然而即使在该情况下，如图18所示，在滚动体7与间隔件8的承受面81接触前，滚动体7彼此抵接。因此，减轻了滚动体7的表面与间隔件8的承受面81之间的接触压力，对间隔件8施加的冲击变小。因此，能够防止滚动体7与间隔件8的碰撞导致的间隔件8的破损，能够增加轴承寿命。

特别是，在本实施方式的固体润滑滚动轴承4中，将间隔件8的承受面81形成为与滚动体7的表面球面嵌合的部分凹球面状。因此，能够使轴承运转中的间隔件8的位置以及姿势稳定化，能够防止因间隔件8的振动导致的异响等的产生。

由图17a～图17c可以明显看出，本发明的间隔件8较薄，因此现有的固体润滑剂存在间隔件8的强度不足的顾虑。对此，通过由耐冲击性优异的上述固体润滑剂11形成该间隔件8，能够实现间隔件8的高强度化，能够可靠地防止间隔件8的破损。另外，由于该固体润滑剂11具有高耐滑动性，因此防止了间隔件8的早期磨损，能够长期维持固体润滑剂粉的润滑效果。通过以上设置，能够进一步延长固体润滑滚动轴承4的轴承寿命。另外，该固体润滑剂11比以往的固体润滑剂硬质，因此烧成后能够通过车削等机械加工精度良好地加工成图17a～图17c所示的复杂的形状。

[第五实施方式]

在第四实施方式中，作为固体润滑滚动轴承4，例示了不具备保持器的总滚动体结构的固体润滑滚动轴承，但也可以利用第二实施方式中说明的限制构件10来保持滚动体7以及第四实施方式的间隔件8(图17a～图17c)。

图19、图20、以及图23示出了基于这样的观点的第五实施方式。需要说明的是，图20是从外径侧观察将外圈5以及密封构件9省略了的状态的固体润滑轴承4时的局部展开图，图19是表示图20中的D-D剖面的图。另外，图23是限制构件10的立体图。

在该第五实施方式的固体润滑滚动轴承4中，如上所述，作为间隔件8而使用第四实施方式中说明的间隔件(图17a～图17c)。该间隔件8由已说明的固体润滑剂11(图1)形成。另外，隔着间隔件8而相邻的滚动体7彼此能够接触，与相邻的滚动体7的间距比第二实施方式时短的情况相对应，如图23所示，限制构件10的基部10a的圆周方向长度比第二实施方式的限制构件10的基部10a(图10)的圆周方向长度短。第五实施方式的这以外的结构与第二实施方式相同，因此对与第二实施方式相同的构件、要素标注相同的附图标记且省略重复说明。

[第六实施方式]

参照图21～图23对第六实施方式进行说明。图22是从外径侧观察将外圈5以及密封构件9省略了的状态的固体润滑轴承4时的局部展开图，图21是表示图22中的E-E剖面的图。

该第六实施方式中，使用第四实施方式的间隔件8(图17a～图17c)而作为间隔件，并且与第三实施方式相同，在滚动体7以及间隔件8的轴向两侧配置有同形状的一对限制构件10、10’。间隔件8由上述的固体润滑剂11(图1)形成。第六实施方式的这以外的结构与第三实施方式相同，因此对与第三实施方式相同的构件、要素标注相同的附图标记且省略重复说明。

在以上的各实施方式的说明中，例示了作为滚动轴承而将固体润滑剂11用于深沟球轴承的情况，然而该固体润滑剂11也可以用于以角接触球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承为首的其它形式的轴承。不仅是外圈旋转的滚动轴承，在内圈旋转的滚动轴承中也同样能够应用本发明。

另外，作为本发明的固体润滑剂的用途，例示了薄膜拉伸机的拉幅机夹子用轴承，然而用途不局限于此，而能够广泛用于作为润滑剂而无法使用润滑脂、润滑油的在高温气氛、真空气氛等中使用的轴承。当然，固体润滑剂11的用途不限定于轴承，而能够作为在相同的气氛中使用的所有的设备、机械部件等中使用的固体润滑剂使用。

附图标记说明

1导轨

2框架

3夹紧部

4固体润滑滚动轴承

5外圈

5a外侧滚道面

6内圈

6a内侧滚道面

7滚动体(滚珠)

8间隔件

9密封构件(遮蔽板)

10润滑环

11固体润滑剂

12碳材料粒子

12’碳材料粉

13石墨粒子

13’石墨粉

14粘合剂成分

14’粘合剂

15气孔

Claims (15)

1.一种固体润滑剂，其特征在于，

所述固体润滑剂通过对包含碳材料粉、石墨粉、粘合剂的粉末进行成形、烧成而成，所述碳材料粉为非晶质且具有自烧结性。

2.根据权利要求1所述的固体润滑剂，其中，

碳材料粉的配合比例以重量比计大于石墨粉的配合比例。

3.根据权利要求2所述的固体润滑剂，其中，

配合有50wt％～60wt％的碳材料粉，配合有25wt％～40wt％的石墨粉。

4.根据权利要求1所述的固体润滑剂，其中，

所述固体润滑剂通过将碳材料粉以及石墨粉利用粘合剂来造粒，并使用该造粒粉进行成形以及烧成而成。

5.根据权利要求1所述的固体润滑剂，其中，

添加有W、Mo、MoS₂中的至少任一种。

6.根据权利要求1所述的固体润滑剂，其中，

添加有碳纤维或碳纳米管。

7.根据权利要求1所述的固体润滑剂，其中，

弯曲强度为40MPa～100MPa，肖氏硬度(HSC)为50～100。

8.根据权利要求1所述的固体润滑剂，其中，

比磨损率为1.0×10^-7mm³/(N·m)～2.5×10^-7mm³/(N·m)。

9.根据权利要求1所述的固体润滑剂，其中，

密度为1.0g/cm³～3.0g/cm³。

10.一种固体润滑滚动轴承，其包括：

具有外侧滚道面的外圈；

具有内侧滚道面的内圈；

配置在外侧滚道面与内侧滚道面之间的多个滚动体；以及

配置在相邻的滚动体之间的间隔件，

间隔件由权利要求1至9中任一项所述的固体润滑剂形成，

利用限制构件来限制相邻的滚动体以及间隔件向沿圆周方向离开的方向上的相对移动，在圆周方向上的多个部位配置所述限制构件且允许相邻的限制构件彼此的相对移动。

11.根据权利要求10所述的固体润滑滚动轴承，其中，

在滚动体以及间隔件的轴向两侧配置成对的限制构件，将所述成对的限制构件和收纳在所述成对的限制构件内部的滚动体以及间隔件作为一个单元，将该单元配置在圆周方向上的多个部位，并且允许各个单元彼此的相对移动。

12.一种固体润滑滚动轴承，其包括：

具有外侧滚道面的外圈；

具有内侧滚道面的内圈；以及

配置在外侧滚道面与内侧滚道面之间的多个滚动体，

在相邻的滚动体之间以允许相邻的滚动体彼此接触的方式配置有间隔件，所述间隔件由权利要求1至9中任一项所述的固体润滑剂形成。

13.根据权利要求12所述的固体润滑滚动轴承，其中，

在所述间隔件上形成有承受面以及开口部，所述承受面设置在所述间隔件的周向上的两侧且分别能够与所述滚动体接触，所述开口部在两个所述承受面上开口，所述相邻的滚动体经由该开口部彼此接触。

14.根据权利要求13所述的固体润滑滚动轴承，其中，

所述间隔件的所述承受面具有能够与所述滚动体面接触的形状。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的固体润滑滚动轴承，其中，

所述固体润滑滚动轴承用于薄膜拉伸机的拉幅机夹子。