JP2000097243A - Bearing and bearing unit - Google Patents

Bearing and bearing unit

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JP2000097243A
JP2000097243A JP10266605A JP26660598A JP2000097243A JP 2000097243 A JP2000097243 A JP 2000097243A JP 10266605 A JP10266605 A JP 10266605A JP 26660598 A JP26660598 A JP 26660598A JP 2000097243 A JP2000097243 A JP 2000097243A
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JP
Japan
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bearing
outer ring
tungsten alloy
shaft
bearing unit
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JP10266605A
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Japanese (ja)
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Naoki Miyagi
直樹 宮城
Hideo Ouchi
秀夫 大内
Yutaka Abe
豊 阿部
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Toshiba Corp
Toshiba AVE Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba AVE Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bearing capable of remarkably improving rigidity and longevity and capable of high speed rotation of a machine tool, rotation in high precision and corresponding to heavy cutting, reducing lowering of rigidity even in the case where it is miniaturized and capable of high speed rotation, rotation in high precision and increasing longevity at rational manufacturing cost. SOLUTION: A rolling element 4 is formed of a ceramic material and at least one of an inner ring 2 and an outer ring 3 is formed of tungsten alloy in a bearing 1 constituted of the inner ring 2 and the outer ring 3 concentrically arranged and the rolling element 4 arranged between the inner ring 2 and the outer ring 3 free to roll. This ceramic material is made of at least one kind of silicon nitride, silicon carbide, aluminum, zirconium and aluminum nitride.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は軸受および軸受ユニ
ットに係り、特に支持剛性を高め、さらに小型化,高精
度化,高速化,長寿命化に十分対応できる軸受および軸
受ユニットに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bearing and a bearing unit, and more particularly, to a bearing and a bearing unit capable of enhancing supporting rigidity and sufficiently coping with miniaturization, high precision, high speed, and long life.

【0002】[0002]

【従来の技術】回転軸を回転自在に支持したり、その軸
方向位置を固定するために、工作機械,家電製品,産業
機械等には、各要求特性に応じた軸受が装備されてお
り、軸受特性の改善が進められている。例えば、航空機
エンジンをはじめとするガスタービンなどは、年々高温
・高速化による高効率化が図られており、軸受部にも高
度化への対応が求められている。また、工作機械におい
ても、さらなる高速回転化,回転精度の向上,重切削対
応等を図るために、より剛性が高い軸受が求められてい
る。
2. Description of the Related Art Machine tools, home appliances, industrial machines, etc. are equipped with bearings corresponding to each required characteristic in order to rotatably support a rotating shaft and to fix its axial position. Improvements in bearing characteristics are underway. For example, gas turbines, such as aircraft engines, are being improved year by year at higher temperatures and higher speeds, and bearings are also required to respond to sophistication. In machine tools as well, bearings with higher rigidity are required in order to achieve higher speed rotation, improved rotation accuracy, heavy duty cutting, and the like.

【0003】一方、近年になって急速に普及しつつある
電子機器の回転コンポーネント、例えば民生用ディジタ
ル・ビデオ・テープ・レコーダのシリンダ,ハードディ
スク・ドライブのスピンドルモータやシーク機構等に用
いられるスピンドルの軸受においては、より軽薄短小
化,高速回転化,精度向上等を実現するために、その構
造に様々な工夫がなされている。
On the other hand, rotating components of electronic equipment, which are rapidly spreading in recent years, such as cylinders of consumer digital video tape recorders, spindle motors of hard disk drives, and spindle bearings used in seek mechanisms, etc. In order to achieve lighter and thinner and smaller, high-speed rotation, improved accuracy, etc., various ideas have been devised for the structure.

【0004】従来、一般的に使用されている軸受の典型
例として、例えば図1に示すような転がり軸受(単列ア
ンギュラ玉軸受)がある。この軸受1は同心状に配置さ
れた内輪2および外輪3と、この内輪2と外輪3との間
に転動自在に配設された複数の球状の転動体4と、この
転動体がお互いに接触しないように一定の間隔を保持す
るための保持器5とを備えて構成されており、転動体4
の転がり運動によって内輪2および外輪3が相対的に回
転運動を行う構造になっている。
Conventionally, a typical example of a generally used bearing is, for example, a rolling bearing (single-row angular contact ball bearing) as shown in FIG. The bearing 1 includes an inner ring 2 and an outer ring 3 arranged concentrically, a plurality of spherical rolling elements 4 rotatably disposed between the inner ring 2 and the outer ring 3, and the rolling elements And a retainer 5 for maintaining a constant interval so as not to contact with the rolling element 4.
Has a structure in which the inner ring 2 and the outer ring 3 relatively rotate by the rolling motion.

【0005】一方、より高い回転精度を実現するため
に、内輪に相当するシャフト(回転軸)に直接複数の軌
道溝を設け、各軌道溝に対向するように転がり軸受をそ
れぞれ配置した軸受ユニットも広く採用されている。図
2は、この種の軸受ユニットの典型例を示す断面図であ
る。この軸受ユニット11においては、シャフト12の
外周面上に、転動体14が転動するための2列の溝(軌
道溝)16,16が形成され、その各々の溝16,16
に転動体14と外輪15と転動体14を保持する保持器
20とを組み込んで形成されている。各軸受13の外側
側面にはシール21がそれぞれ装着される。この構造で
は、2個の軸受13,13の外輪15,15間に、コイ
ルばね17が組み込まれ、そのばね力によって各軸受1
3,13に所定の予圧を付与している。上記コイルばね
17は、シール溝18に装着したばね座19に当接する
ように配置されている。
On the other hand, in order to realize higher rotational accuracy, a bearing unit in which a plurality of raceway grooves are provided directly on a shaft (rotary shaft) corresponding to an inner race, and rolling bearings are respectively arranged so as to face each raceway groove. Widely adopted. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a typical example of this type of bearing unit. In this bearing unit 11, two rows of grooves (track grooves) 16 for rolling the rolling elements 14 are formed on the outer peripheral surface of the shaft 12, and the respective grooves 16, 16 are formed.
And a rolling element 14, an outer ring 15, and a retainer 20 for holding the rolling element 14 are incorporated therein. A seal 21 is mounted on the outer side surface of each bearing 13. In this structure, a coil spring 17 is incorporated between the outer rings 15, 15 of the two bearings 13, 13, and each of the bearings 1 is driven by the spring force.
A predetermined preload is applied to 3,3. The coil spring 17 is disposed so as to abut a spring seat 19 mounted on a seal groove 18.

【0006】上記従来の軸受1および軸受ユニット11
において、内輪2、外輪3,15、転動体4,14、シ
ャフト12は、熱処理された軸受鋼や工具鋼で形成され
る一方、保持器5,20およびシール21は樹脂材また
は鉄板材により形成される。
The above-described conventional bearing 1 and bearing unit 11
In the above, the inner race 2, the outer races 3, 15, the rolling elements 4, 14, and the shaft 12 are formed of heat-treated bearing steel or tool steel, while the retainers 5, 20 and the seal 21 are formed of a resin material or an iron plate material. Is done.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、工作機
械に使用される従来の軸受について、さらに高速回転
化,回転精度の向上,重切削対応を図ろうとすると、軸
受の剛性不足から短寿命になったり、スピンドル駆動時
において転動体と内輪と外輪との摩擦による発熱によっ
て軸受の温度変化が起こり易く、また剛性不足による回
転精度の劣化等によって工作精度の向上は困難であっ
た。
However, if a conventional bearing used for a machine tool is to be used for higher speed rotation, improved rotation accuracy, and heavy cutting, the life of the bearing is shortened due to insufficient rigidity of the bearing. In addition, when the spindle is driven, heat generation due to friction between the rolling element, the inner ring and the outer ring tends to cause a temperature change of the bearing, and it is difficult to improve the machining accuracy due to deterioration of rotation accuracy due to insufficient rigidity.

【0008】上記の問題を解決するために、転動体をセ
ラミックス材で形成したり、転動体の他に回転軸と一体
に回転する内輪もセラミックス材で形成したり、あるい
は転動体,内輪および外輪の全てをセラミックス材で形
成した、いわゆるセラミックス軸受を採用する試みが多
くなってきている。
In order to solve the above-mentioned problems, the rolling element is formed of a ceramic material, the inner ring which rotates integrally with the rotating shaft in addition to the rolling element is formed of a ceramic material, or the rolling element, the inner ring and the outer ring are formed. There have been many attempts to employ so-called ceramic bearings, which are all formed of ceramic materials.

【0009】しかしながら、転動体および内輪をセラミ
ックスで形成したり、または転動体および内外輪の全て
をセラミックスで形成する場合、現在のセラミックスの
加工技術では、内輪および外輪の内径加工や軌道溝(レ
ース)加工が非常に困難であるため、製造歩留りが著し
く低下し、極めてコスト高になる難点がある。そのた
め、普及機には安価な転動体のみをセラミックスで形成
した軸受を使用する一方、特注機には転動体および内輪
をセラミックスで形成した軸受を使用するなど、技術的
要求水準に応じて使い分けて用いているのが現状となっ
ている。
However, when the rolling elements and the inner ring are formed of ceramics, or when the rolling elements and the inner and outer rings are all formed of ceramics, the current ceramic processing technology uses the inner diameter processing of the inner ring and the outer ring and the raceway grooves (races). ) Since the processing is very difficult, there is a problem that the production yield is remarkably reduced and the cost is extremely high. For this reason, while popular bearings use bearings with only inexpensive rolling elements made of ceramics, custom-designed machines use bearings with rolling elements and inner rings made of ceramics. It is currently used.

【0010】なお、本発明者らの知見によれば、転動体
および内輪をセラミックスで形成した軸受および転動体
と内外輪との全てをセラミックスで形成した軸受は、全
ての構成要素を軸受鋼や工具鋼で形成した従来の軸受と
比較して、剛性が約4倍向上するとともに、寿命が約3
倍に延びることが期待できるが、前記の難加工性に起因
して製造コストが著しく上昇してしまう問題点がある。
According to the knowledge of the present inventors, a bearing in which the rolling elements and the inner ring are formed of ceramics and a bearing in which all of the rolling elements and the inner and outer rings are formed of ceramics, all components are made of bearing steel or the like. Compared to conventional bearings made of tool steel, the stiffness is improved about 4 times and the service life is about 3 times.
Although it can be expected to be twice as long, there is a problem that the manufacturing cost is significantly increased due to the above-mentioned difficult workability.

【0011】一方、転動体のみをセラミックスで形成し
た軸受は、従来の鋼製軸受と比較して剛性が約20%向
上するが、寿命については有意差がなく、性能対コスト
の観点から評価すると割高感が否めず、未だに十分に普
及する段階には至っていない。
On the other hand, a bearing in which only the rolling elements are formed of ceramics has about 20% improvement in rigidity as compared with a conventional steel bearing, but there is no significant difference in the service life, and the bearing is evaluated from the viewpoint of performance versus cost. There is no denying that it is overpriced, and it has not yet reached the stage where it is widely used.

【0012】一方、軸受ユニットについても、従来の構
成材料を使用した場合には、軸受の小型化および軸受ス
パンの短寸化により剛性が不足になり、作用する回転負
荷や負荷の不釣合い等により、精度不良を発生したり、
破損を生じたり、短寿命になり、いずれにしても耐久性
が低くなる問題点があった。
On the other hand, when the conventional constituent material is used for the bearing unit, the rigidity becomes insufficient due to the downsizing of the bearing and the shortening of the bearing span. , May cause poor accuracy,
There has been a problem that damage occurs, the life is shortened, and in any case, the durability is reduced.

【0013】近年、電子機器の回転コンポーネントの小
型化,高速化,回転精度の高度化に対する技術的要求
が、さらに高まっている状況において、従来の鋼製の軸
受ユニットでは剛性不足がより顕著になり、使用中に破
損する頻度が高まり、交換や保守管理に要する労力が大
幅に増加する問題点もあった。
[0013] In recent years, in a situation where technical requirements for downsizing, high speed, and high rotational accuracy of rotating components of electronic equipment have been further increased, insufficient rigidity has been more remarkable in conventional steel bearing units. In addition, there has been a problem that the frequency of breakage during use increases, and the labor required for replacement and maintenance management increases significantly.

【0014】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、剛性および寿命を大幅に向上させるこ
とができ、また工作機械の高速回転化,回転の高精度
化,重切削対応が可能な軸受を提供するとともに、小型
化した場合においても剛性の低下が少なく、高速化,回
転の高精度化および長寿命化が可能な軸受ユニットを合
理的な製造コストで提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and can significantly improve rigidity and life, and can cope with high-speed rotation, high-precision rotation, and heavy cutting of a machine tool. The aim is to provide a bearing unit that can reduce the rigidity even when the size is reduced, and that can increase the speed, increase the precision of rotation, and extend the service life at a reasonable manufacturing cost. I do.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る軸受は、同心状に配置された内輪およ
び外輪と、その内輪と外輪との間に転動自在に配設され
た転動体とから成る軸受において、上記転動体をセラミ
ックス材料で形成する一方、上記内輪および外輪の少な
くとも一方をタングステン合金で形成したことを特徴と
する。
In order to achieve the above object, a bearing according to the present invention is provided with an inner ring and an outer ring which are arranged concentrically, and is rotatably disposed between the inner ring and the outer ring. The rolling element is formed of a ceramic material, and at least one of the inner ring and the outer ring is formed of a tungsten alloy.

【0016】また、本発明に係る軸受ユニットは、シャ
フトと、このシャフトの軸方向に間隔をおいて同心状に
配設された複数の外輪と、この外輪とシャフトとの間に
転動自在に配設された転動体とから成る軸受ユニットに
おいて、上記転動体をセラミックス材料で形成する一
方、上記シャフトおよび外輪の少なくとも一方をタング
ステン合金で形成したことを特徴とする。
Further, the bearing unit according to the present invention comprises: a shaft; a plurality of outer rings arranged concentrically at intervals in the axial direction of the shaft; and a rotatable roller between the outer ring and the shaft. In the bearing unit including the rolling elements provided, the rolling elements are formed of a ceramic material, and at least one of the shaft and the outer ring is formed of a tungsten alloy.

【0017】さらに上記軸受および軸受ユニットにおい
て、転動体を形成するためのセラミックス材料が、窒化
けい素,炭化けい素,アルミナ,ジルコニアおよび窒化
アルミニウムの少なくとも1種から成ることを特徴とす
る。また、セラミックス材料のヤング率が200GPa
以上であることが好ましい。
Further, in the above bearing and bearing unit, the ceramic material for forming the rolling elements is made of at least one of silicon nitride, silicon carbide, alumina, zirconia and aluminum nitride. The ceramic material has a Young's modulus of 200 GPa.
It is preferable that it is above.

【0018】一方、内輪(シャフト)および外輪の少な
くとも一方を構成するタングステン合金のヤング率が2
00GPa以上であることが望ましい。また、タングス
テン合金のロックウェル硬さが60以上であることが好
ましい。さらにタングステン合金の熱膨張係数が2×1
-6〜12×10-6/℃であることを特徴とする。ま
た、タングステン合金は、0.5μm以下の平均結晶粒
径を有する超微粒超硬合金であることが望ましい。
On the other hand, the tungsten alloy constituting at least one of the inner ring (shaft) and the outer ring has a Young's modulus of 2
Desirably, it is not less than 00 GPa. The tungsten alloy preferably has a Rockwell hardness of 60 or more. Furthermore, the coefficient of thermal expansion of the tungsten alloy is 2 × 1
0 -6 to 12 × 10 -6 / ° C. Further, it is desirable that the tungsten alloy is an ultrafine-grain cemented carbide having an average crystal grain size of 0.5 μm or less.

【0019】本発明において、転動体を構成するセラミ
ックス材としては、窒化けい素(Si3 4 ),炭化け
い素(SiC),アルミナ(Al2 3 ),ジルコニア
(ZrO2 ),窒化アルミニウム(AlN),あるいは
これらの複合材料が使用される。セラミックス材料の種
類は、軸受や軸受ユニットの使用温度,雰囲気条件,潤
滑方式に応じて適宜選択される。
In the present invention, the ceramic material constituting the rolling element includes silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon carbide (SiC), alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), and aluminum nitride. (AlN) or a composite material thereof is used. The type of the ceramic material is appropriately selected according to the operating temperature of the bearing or the bearing unit, the atmospheric conditions, and the lubrication method.

【0020】一般的には、耐熱性,軽量性,高剛性,耐
焼付性,低熱膨張性,耐食性,絶縁性,非磁性などの優
位性から判断して窒化けい素(Si3 4 )が軸受材料
としては最適である。
In general, silicon nitride (Si 3 N 4 ) is considered to be superior in terms of heat resistance, light weight, high rigidity, seizure resistance, low thermal expansion, corrosion resistance, insulation, non-magnetism and the like. Optimum as a bearing material.

【0021】しかしながら、特に腐食環境で使用する軸
受材料としては炭化けい素(SiC),アルミナ(Al
2 3 ),ジルコニア(ZrO2 )が好適である。ま
た、高温条件下で使用する場合には炭化けい素(Si
C)が適する場合もある。さらに軸受自体からの放熱性
を高めるためには、熱伝導率が高い窒化アルミニウム
(AlN)が好適である。セラミックス材料の種類は、
軸受の実使用回転数,荷重,潤滑条件等の使用条件や温
度,雰囲気に応じて選択され、前記のセラミックス材料
の1種または2種以上を複合化したものが使用される。
However, bearing materials used in a particularly corrosive environment include silicon carbide (SiC) and alumina (Al
2 O 3 ) and zirconia (ZrO 2 ) are preferred. When used under high temperature conditions, silicon carbide (Si
C) may be suitable in some cases. In order to further enhance the heat radiation from the bearing itself, aluminum nitride (AlN) having a high thermal conductivity is suitable. The types of ceramic materials are
The ceramic material is selected according to the operating conditions such as the actual rotational speed, load, lubrication conditions, etc., the temperature, and the atmosphere of the bearing, and a composite of one or more of the above-mentioned ceramic materials is used.

【0022】また、軸受全体の剛性を高めるため、上記
セラミックス材料のヤング率は200GPa以上である
ことが必要であり、より好ましくは300GPa以上で
あることが望ましい。これは、ヤング率が200GPa
未満であると、従来の軸受材料のヤング率とほぼ同程度
になり、性能向上が期待できないからである。
In order to increase the rigidity of the whole bearing, the Young's modulus of the ceramic material needs to be 200 GPa or more, more preferably 300 GPa or more. This is because the Young's modulus is 200 GPa
If it is less than the above, the Young's modulus of the conventional bearing material is almost the same, and no improvement in performance can be expected.

【0023】このように転動体をセラミックス材料で形
成することにより、軸受鋼で形成した従来の転動体と比
較して、軽量で高剛性に富み、耐焼付性,耐熱性,耐摩
耗性に優れるため、工作機の主軸用の軸受として使用し
た場合においても高速回転が可能になる。また、全ての
軸受材を金属で形成する場合よりも、転動体にセラミッ
クスを用いて異種材料の組合せとした方が油膜切れを防
止する効果が大きく、油膜切れによる焼付き事故を効果
的に防止できる。
By forming the rolling element from a ceramic material in this manner, it is lightweight, rich in rigidity, and excellent in seizure resistance, heat resistance, and abrasion resistance as compared with a conventional rolling element formed from bearing steel. Therefore, even when used as a bearing for a main shaft of a machine tool, high-speed rotation becomes possible. In addition, when using a combination of different materials with ceramics for the rolling elements, the effect of preventing oil film breakage is greater than when all bearing materials are made of metal, and the seizure accident due to oil film breakage is more effectively prevented. it can.

【0024】また、転動体を、従来の鋼材と比較して半
分程度の密度を有する軽量なセラミックス材料で形成し
ているため、高速回転させた場合においても、作用する
モーメントや慣性力が小さくなり、スキッド(公転滑
り)の発生による摩耗や損傷を防止でき、軸受の寿命向
上および昇温防止に有効である。
Further, since the rolling elements are formed of a lightweight ceramic material having a density about half that of a conventional steel material, the moment and inertia force acting on the rolling elements are reduced even at high speed rotation. In addition, wear and damage due to the occurrence of skid (revolving slip) can be prevented, which is effective for improving the life of the bearing and preventing temperature rise.

【0025】一方、本発明において、内輪(シャフト)
および外輪の少なくとも一方はタングステン合金で形成
される。このタングステン合金の具体例としては、カリ
ウム(K),アルミニウム(Al),けい素(Si)等
のドープ剤を添加したドープ・タングステン合金,トリ
ウム(Th)および/または酸化トリウムを添加したト
リエーテッド・タングステン合金,レニウム(Re)を
添加したレニウム・タングステン合金が例示できる。こ
れらのタングステン合金はいずれも硬度,機械的強度お
よび耐摩耗性に優れており、本発明に係る軸受および軸
受ユニットの内外輪およびシャフトを構成する材料とし
て好適である。
On the other hand, in the present invention, the inner ring (shaft)
At least one of the outer ring and the outer ring is formed of a tungsten alloy. Specific examples of the tungsten alloy include a doped tungsten alloy to which a dopant such as potassium (K), aluminum (Al), and silicon (Si) is added, and a thoriated alloy to which thorium (Th) and / or thorium oxide is added. -Tungsten alloy and rhenium-tungsten alloy to which rhenium (Re) is added can be exemplified. These tungsten alloys are all excellent in hardness, mechanical strength and wear resistance, and are suitable as materials for forming the inner and outer rings and the shaft of the bearing and the bearing unit according to the present invention.

【0026】また、内外輪およびシャフトを構成するタ
ングステン合金として下記のような超硬合金系材料を使
用することもできる。すなわち、超硬合金結晶のみから
成る材料,あるいはチタン(Ti),タンタル(T
a),ニオブ(Nb)等の炭化物と超硬合金の固体炭化
物がコバルト(Co)で結合された超硬合金は、硬度,
強度および耐摩耗性に優れており、軸受の内外輪や軸受
ユニットのシャフトの構成材として好適である。
As the tungsten alloy constituting the inner and outer rings and the shaft, the following cemented carbide materials can be used. That is, a material consisting of only a cemented carbide crystal, or titanium (Ti), tantalum (T
a), a cemented carbide in which a carbide such as niobium (Nb) and a solid carbide of a cemented carbide are combined with cobalt (Co),
It has excellent strength and abrasion resistance, and is suitable as a constituent material of inner and outer rings of a bearing and a shaft of a bearing unit.

【0027】特に、タングステン合金として0.5μm
以下の平均結晶粒径を有する超微粒超硬合金を使用した
場合には、そのヤング率が520〜600MPaと大き
く、また硬度(Hv)も1500〜1950と極めて良
好であるため、軸受構成材として必要な強度と硬度を確
保することができる。
In particular, 0.5 μm as a tungsten alloy
When an ultrafine-grained cemented carbide having the following average crystal grain size is used, its Young's modulus is as large as 520 to 600 MPa, and its hardness (Hv) is extremely good as 1500 to 1950. The required strength and hardness can be secured.

【0028】上記以外の材料であっても、従来材よりも
大きな200GPa以上、好ましくは300GPa以上
のヤング率を有するタングステン合金やロックウェル硬
さが60以上、好ましくは70以上であるタングステン
合金であれば、本発明の軸受等の内外輪またはシャフト
の構成材として使用可能である。上記タングステン合金
のヤング率が200MPa未満またはロックウェル硬さ
が60未満の場合においては、軸受の内外輪の転がり接
触部の変形が大きくなり、また軸受ユニットのシャフト
の支持剛性が低下してしまう。
Even if the material is other than the above, it may be a tungsten alloy having a Young's modulus of 200 GPa or more, preferably 300 GPa or more, or a tungsten alloy having a Rockwell hardness of 60 or more, preferably 70 or more, as compared with conventional materials. For example, it can be used as a constituent material of an inner or outer ring or a shaft such as the bearing of the present invention. If the tungsten alloy has a Young's modulus of less than 200 MPa or a Rockwell hardness of less than 60, the deformation of the rolling contact portions of the inner and outer rings of the bearing increases, and the bearing rigidity of the shaft of the bearing unit decreases.

【0029】上記のようにヤング率およびロックウェル
硬さが従来材より大きいタングステン合金によって内外
輪を形成することにより、応力負荷に対する内外輪の変
形量を小さくでき、軸受全体の支持剛性を向上させるこ
とができる。換言すれば、軸受の剛性を低下させること
なく、軸受の小型化,高速化,回転の高精度化および長
寿命化が可能になることを意味する。これらの改善は主
として、タングステン合金の高いヤング率,硬さおよび
耐摩耗性により達成される。
As described above, by forming the inner and outer rings with a tungsten alloy having a Young's modulus and a Rockwell hardness greater than that of the conventional material, the amount of deformation of the inner and outer rings with respect to a stress load can be reduced, and the bearing rigidity of the entire bearing is improved. be able to. In other words, it means that it is possible to reduce the size, increase the speed, increase the rotation accuracy, and extend the life of the bearing without reducing the rigidity of the bearing. These improvements are mainly achieved by the high Young's modulus, hardness and wear resistance of the tungsten alloy.

【0030】また上記タングステン合金を使用して軸受
ユニットのシャフトおよび外輪を構成することにより、
転動体であるセラミックスボールとシャフトおよび外輪
の軌道面での応力負荷に対する変形量も小さくなり、軸
受に対するシャフトの支持剛性を向上させることができ
る。また、上記タングステン合金を転動体の軌道面に用
いると、耐摩耗性が優れているため、軸受ユニットの長
寿命化を図ることができる。
By forming the shaft and outer ring of the bearing unit using the above-mentioned tungsten alloy,
The amount of deformation due to stress load on the raceway surfaces of the ceramic ball, the shaft, and the outer race, which are the rolling elements, is also reduced, and the rigidity of the shaft with respect to the bearing can be improved. Further, when the above-mentioned tungsten alloy is used for the raceway surface of the rolling element, the wear resistance is excellent, so that the life of the bearing unit can be extended.

【0031】また、軸受の内輪および外輪を形成するタ
ングステン合金の熱膨張係数は、以下に説明する観点か
ら、2×10-6〜12×10-6/℃の範囲にすることが
望ましい。すなわち、従来、軸受の内輪と回転軸とは適
当な締め代を与えて一体に固定されてきた。しかしなが
ら、軸受に用いられるセラミックス材料は従来の鋼材と
比較して熱膨張係数が小さいため、主軸スピンドル(回
転軸)が内輪回転の場合に、回転軸と内輪との熱膨張差
により内輪等が破壊されることがあった。そこで使用温
度条件によっては、回転軸の熱膨張係数をセラミックス
材料の熱膨張係数(8×10-6〜12×10-6/℃)に
近い値に調整することが必要である。これに対応して軸
受の内輪および外輪を構成するタングステン合金の熱膨
張係数を2×10-6〜12×10-6/℃の範囲に調整す
ることにより、上記の破壊を効果的に防止することがで
きる。
The thermal expansion coefficient of the tungsten alloy forming the inner and outer rings of the bearing is desirably in the range of 2 × 10 -6 to 12 × 10 -6 / ° C. from the viewpoint described below. That is, conventionally, the inner ring of the bearing and the rotating shaft have been integrally fixed by giving an appropriate interference. However, the ceramic material used for bearings has a smaller coefficient of thermal expansion than conventional steel, so when the main spindle (rotating shaft) rotates on the inner ring, the inner ring etc. is broken due to the difference in thermal expansion between the rotating shaft and the inner ring. Had to be done. Therefore, it is necessary to adjust the thermal expansion coefficient of the rotating shaft to a value close to the thermal expansion coefficient of the ceramic material (8 × 10 −6 to 12 × 10 −6 / ° C.) depending on the operating temperature conditions. Correspondingly, the above-mentioned destruction is effectively prevented by adjusting the coefficient of thermal expansion of the tungsten alloy constituting the inner ring and the outer ring of the bearing to a range of 2 × 10 −6 to 12 × 10 −6 / ° C. be able to.

【0032】一方、軸受ユニットのシャフトおよび外輪
を形成するタングステン合金の熱膨張係数についても、
下記の観点から2×10-6〜12×10-6/℃の範囲に
することが望ましい。すなわち、従来、軸受ユニット
は、図2に示すようにシャフト12の外周に、ダイヤモ
ンド成形砥石等を使用して同時に複数の軌道溝16を成
形したシャフト12と、ボールなどの転動体14と外輪
15と保持器20,潤滑剤とシールとを組み上げ、ハウ
ジングに装着時に予圧調整を行う軸受ユニットに大別さ
れる。
On the other hand, the thermal expansion coefficient of the tungsten alloy forming the shaft and the outer ring of the bearing unit is also
From the following viewpoints, it is desirable to set the range of 2 × 10 −6 to 12 × 10 −6 / ° C. That is, conventionally, as shown in FIG. 2, the bearing unit includes a shaft 12 in which a plurality of raceway grooves 16 are simultaneously formed on the outer periphery of the shaft 12 using a diamond forming grindstone, a rolling element 14 such as a ball, and an outer ring 15. And a bearing unit that assembles the lubricant, the seal, and the preload adjustment when mounted on the housing.

【0033】前者のように予め所定の予圧にセットされ
た軸受ユニットのハウジングへの装着方法は、一般に、
外径が大きな一方の外輪をハウジングに適当な締め代を
もって圧入装着する一方、外径が小さな他方の外輪を、
ハウジングと干渉しないように、ハウジングを加熱し隙
間ばめによりハウジングに挿入し、常温で中間ばめとな
るように組み上げた後に、ハウジングと外輪とを接着固
定したり、隙間ばめによって固定していた。
The mounting method of the bearing unit, which is set to a predetermined preload in advance as described above, to the housing is generally performed by the following method.
While one outer ring having a larger outer diameter is press-fitted into the housing with an appropriate interference, the other outer ring having a smaller outer diameter is
To prevent interference with the housing, heat the housing, insert it into the housing with a clearance fit, and assemble it into an intermediate fit at room temperature, then glue and fix the housing and the outer ring, or secure them with a clearance fit. Was.

【0034】一方、後者の予圧調整をしていない軸受の
ハウジングへの装着方法は、一般に、一方の外輪を適当
な締め代をもってハウジングに圧入し、他方の外輪を隙
間ばめによりハウジングに固定した後に、予圧調整を施
しながら外輪を接着固定していた。
On the other hand, the latter method of mounting the bearing, which has not been preloaded adjusted, to the housing is generally such that one outer ring is press-fitted into the housing with an appropriate interference, and the other outer ring is fixed to the housing by a clearance fit. Later, the outer ring was bonded and fixed while adjusting the preload.

【0035】しかしながら、前記と同様に、軸受に用い
られているセラミックス材料は、従来の鋼材と比較して
熱膨張係数が小さいため、シャフトと軸受構成材との熱
膨張差によって軸受構成材が破壊してしまう問題があっ
た。そこで使用温度条件によっては、シャフトの熱膨張
係数をセラミックス材料の熱膨張係数(8×10-6〜1
2×10-6/℃)に近い値に調整することが必要であ
る。これに対応して軸受ユニットのシャフトおよび外輪
を構成するタングステン合金の熱膨張係数を2×10-6
〜12×10-6/℃の範囲に調整することにより、上記
の破壊を効果的に防止することができる。
However, similarly to the above, since the ceramic material used for the bearing has a smaller coefficient of thermal expansion than the conventional steel, the bearing component is destroyed due to the difference in thermal expansion between the shaft and the bearing component. There was a problem. Therefore, depending on the operating temperature conditions, the thermal expansion coefficient of the shaft is set to the thermal expansion coefficient of the ceramic material (8 × 10 −6 to 1).
It is necessary to adjust to a value close to 2 × 10 −6 / ° C.). Correspondingly, the coefficient of thermal expansion of the tungsten alloy constituting the shaft and outer ring of the bearing unit is set to 2 × 10 −6.
The above-mentioned destruction can be effectively prevented by adjusting the range to 12 × 10 −6 / ° C.

【0036】本発明に係る軸受および軸受ユニットの適
用対象は、汎用の玉軸受に限定されず、円筒ころ軸受,
針状ころ軸受,円錐ころ軸受など、あらゆるラジアル形
の転がり軸受に適用することができる。
The applications of the bearing and the bearing unit according to the present invention are not limited to general-purpose ball bearings, but include cylindrical roller bearings,
It can be applied to all radial rolling bearings such as needle roller bearings and tapered roller bearings.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態について以
下の実施例および比較例に基づいて具体的に説明する。
なお、各実施例および比較例に係る軸受または軸受ユニ
ットの基本構造は、それぞれ図1および図2に示す従来
構造の軸受および軸受ユニットと同様であり、従来のも
のと異なる点は、各実施例において、転動体の構成材料
としてセラミックス材料を使用する一方、内輪,シャフ
ト,外輪の少なくとも1種の部品を構成する材料として
前記のタングステン合金を使用した点にある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be specifically described based on the following examples and comparative examples.
The basic structure of the bearing or bearing unit according to each embodiment and comparative example is the same as the conventional structure of the bearing and bearing unit shown in FIGS. 1 and 2, respectively. Wherein the ceramic material is used as the material for the rolling elements, and the tungsten alloy is used as a material for forming at least one of the inner ring, the shaft, and the outer ring.

【0038】実施例1および比較例1 窒化けい素原料粉末に、焼結助剤としてのイットリア
(Y2 3 )とアルミナ(Al2 3 )を所定量添加
し、ボールミルを使用して粉砕混合を行い原料スラリー
を作製した。得られた原料スラリーをスプレードライヤ
ーで顆粒状に造粒し、成形用造粒粉を調製した。この造
粒粉を金型プレスで球形状に成形した後に、温度400
℃で脱脂し、さらに窒素ガス雰囲気中で温度1600〜
1950℃の範囲で保持して焼結して球状焼結体とし
た。この焼結体を研磨加工することにより転動体を作製
した。
Example 1 and Comparative Example 1 To a silicon nitride raw material powder, predetermined amounts of yttria (Y 2 O 3 ) and alumina (Al 2 O 3 ) as sintering aids were added, and pulverized using a ball mill. Mixing was performed to prepare a raw material slurry. The obtained raw material slurry was granulated with a spray drier to prepare granulated powder for molding. After forming the granulated powder into a spherical shape by a mold press, the temperature was 400
Degreased at a temperature of 1600 ° C. in a nitrogen gas atmosphere.
Sintering was performed at a temperature of 1950 ° C. to obtain a spherical sintered body. A rolling element was produced by polishing this sintered body.

【0039】一方、ドープ・タングステン合金および超
微粒超硬合金(タンガロイAE60:平均結晶粒径0.
5μm,ヤング率549GPa)をリング状に加工して
それぞれ所定寸法の内輪を調製した。さらに従来材であ
る軸受鋼(SUJ−2)をリング状に加工して所定寸法
の外輪を調製した。
On the other hand, a doped tungsten alloy and an ultrafine cemented carbide (Tungaloy AE60: average crystal grain
5 μm, Young's modulus 549 GPa) were processed into a ring shape to prepare inner rings having predetermined dimensions. Further, a bearing steel (SUJ-2), which is a conventional material, was processed into a ring shape to prepare an outer ring having a predetermined size.

【0040】上記のように調製した転動体,内外輪を組
み合せて図1に示すような実施例1に係る軸受を組み立
てた。一方、上記転動体および内外輪を全て従来材であ
る軸受鋼(SUJ−2)で構成して実施例1と同一寸法
を有する比較例1に係る軸受を用意した。
The bearing according to the first embodiment as shown in FIG. 1 was assembled by combining the rolling elements and the inner and outer rings prepared as described above. On the other hand, a bearing according to Comparative Example 1 having the same dimensions as in Example 1 was prepared, in which the rolling elements and the inner and outer races were all made of conventional bearing steel (SUJ-2).

【0041】上記実施例および比較例に係る軸受の特性
を評価するために、各軸受を工作機械の主軸スピンドル
に組み込み、長時間に亘る重切削加工を実施した。その
結果、Si3 4 製転動体およびドープ・W合金,超硬
合金製内輪を使用した実施例1に係る軸受では、総ての
軸受構成部品を軸受鋼で形成した比較例1に係る軸受と
比較して、所定応力下での軸受部のたわみが小さく支持
剛性を大きくすることが可能であった。したがって、難
削材等の重切削加工を高速回転で実施した場合において
も、主軸精度が低下することなく、高精度の切削加工が
可能となった。
In order to evaluate the characteristics of the bearings according to the above Examples and Comparative Examples, each bearing was incorporated into a spindle of a machine tool, and heavy cutting was performed for a long time. As a result, in the bearing according to the first embodiment using the rolling element made of Si 3 N 4 and the inner ring made of the dope / W alloy and the cemented carbide, the bearing according to the comparative example 1 in which all the bearing components are formed of bearing steel. As compared with, the deflection of the bearing portion under a predetermined stress was small, and the support rigidity could be increased. Therefore, even when heavy cutting of difficult-to-cut materials or the like is performed at high speed, high-precision cutting can be performed without lowering the spindle accuracy.

【0042】また、比較例1に係る軸受を工作機械の主
軸ストピンドルに組み込み7時間の連続加工運転を実施
したところ、主軸スピンドルに装着した軸受の外輪の温
度上昇が10℃以上となった。これに対して、実施例1
の軸受の外輪の温度上昇は約6℃で収束しており、温度
安定性が向上しており、高精度の切削加工が可能となっ
た。これは、実施例1の軸受においては、セラミックス
製転動体およびドープ・W合金,超硬度合金製内輪の熱
膨張係数が、比較例1の軸受を装着した主軸および軸受
の外輪の熱膨張係数と比較して1/3以下に低減された
ためである。
Further, when the bearing according to Comparative Example 1 was incorporated into a spindle spindle of a machine tool and a continuous machining operation was performed for 7 hours, the temperature rise of the outer ring of the bearing mounted on the spindle spindle became 10 ° C. or more. In contrast, Example 1
The temperature rise of the outer ring of the bearing converges at about 6 ° C., the temperature stability is improved, and high-precision cutting can be performed. This is because, in the bearing of Example 1, the thermal expansion coefficient of the ceramic rolling element and the inner ring made of the doped W alloy and the super-hard alloy is the same as the thermal expansion coefficient of the main shaft equipped with the bearing of Comparative Example 1 and the outer ring of the bearing. This is because it has been reduced to 1/3 or less.

【0043】実施例2および比較例2 実施例1で調製したSi3 4 製転動体および軸受鋼
(SUJ−2)製外輪を使用する一方、実施例1で使用
したドープ・タングステン合金および超微粒超硬合金を
用いて所定寸法のシャフトをそれぞれ調製した。これら
の転動体,外輪,シャフトを組み立てることにより、図
2に示すような軸受とシャフトとが一体化した実施例2
に係る軸受ユニットを作製した。一方、上記転動体,外
輪,シャフトを全て軸受鋼(SUJ−2)から形成し、
実施例2と同一寸法を有する比較例2に係る軸受ユニッ
トを調製した。そして、各軸受ユニットのシャフトの剛
性を比較評価した。
Example 2 and Comparative Example 2 While using the rolling element made of Si 3 N 4 and the outer ring made of bearing steel (SUJ-2) prepared in Example 1, the doped tungsten alloy used in Example 1 Shafts having predetermined dimensions were prepared using fine-grain cemented carbide. By assembling these rolling elements, outer rings, and shafts, a second embodiment in which a bearing and a shaft as shown in FIG.
Was manufactured. On the other hand, the rolling elements, outer ring, and shaft are all formed from bearing steel (SUJ-2),
A bearing unit according to Comparative Example 2 having the same dimensions as Example 2 was prepared. Then, the rigidity of the shaft of each bearing unit was comparatively evaluated.

【0044】その結果、ドープ・W合金および超微粒超
硬合金製のシャフトを用い、軸受とシャフトとを一体化
した実施例2に係る軸受ユニットにおいては、転動体,
シャフト,外輪を全て従来材である軸受鋼(SUj−
2)で形成した比較例2に係る軸受ユニットと比較して
所定応力下でのシャフトのたわみが小さく、支持剛性を
大きくすることが可能となった。
As a result, in the bearing unit according to the second embodiment, in which a shaft made of a dope-W alloy and a superfine-grain cemented carbide is used and the bearing and the shaft are integrated, the rolling element,
The shaft and outer ring are all made of conventional bearing steel (SUj-
Compared with the bearing unit according to Comparative Example 2 formed in 2), the deflection of the shaft under a predetermined stress was small, and the support rigidity could be increased.

【0045】したがって、軸受ユニットを小型化した場
合においても、組み加工の段階での破損も効果的に防止
できた。すなわち、軸受ユニットは適用機器に組み込ん
だ後に、取付精度を向上させるために組み加工を実施し
ている。具体的には、例えばスピンドルモータに実装さ
れた軸受ユニットのシャフトを直接支持して自己駆動さ
せて、その部品の高精度加工を行うが、軸受ユニットの
小型化が進行してシャフトの小径化が進むと、軸受の支
持強度が低下し、組み加工時に必要とされる軸受剛性が
不足することがある。このような剛性不足は、組み加工
での加工精度を悪化させ、軸受の損傷を引き起こす大き
な要因となっていた。しかしながら、実施例2に係る軸
受ユニットを組み込んだ複合部品においては、工作機械
の高速回転時においても破損を生じることがなく、高精
度の加工が可能になった。
Therefore, even in the case where the size of the bearing unit is reduced, breakage during the assembling process can be effectively prevented. That is, after assembling the bearing unit into the applicable device, assembling is performed to improve the mounting accuracy. Specifically, for example, a shaft of a bearing unit mounted on a spindle motor is directly supported and driven by itself to perform high-precision machining of the component.However, as the size of the bearing unit progresses, the diameter of the shaft decreases. As the process proceeds, the bearing strength of the bearing decreases, and the bearing rigidity required during assembling may be insufficient. Such insufficient rigidity has deteriorated the processing accuracy in assembling processing, and has been a major factor causing damage to the bearing. However, in the composite part incorporating the bearing unit according to the second embodiment, even at the time of high-speed rotation of the machine tool, no breakage occurred, and high-precision machining was enabled.

【0046】また、実施例2の軸受ユニットにおいて
は、剛性が高いため、自己駆動時の負荷や切削抵抗の影
響を受けることなく、高精度の加工が可能となった。さ
らに、シャフトを小径化した結果、高速回転条件で回転
部材の不釣合い等を生じても回転精度が変動することは
なく、長寿命化および小型化を達成することができた。
The rigidity of the bearing unit of the second embodiment is high, so that high-precision machining can be performed without being affected by a load or cutting resistance during self-driving. Furthermore, as a result of reducing the diameter of the shaft, even if the rotating members become unbalanced or the like under high-speed rotation conditions, the rotation accuracy does not change, and a longer life and a smaller size can be achieved.

【0047】実施例3 実施例1で調製したSi3 4 製転動体および軸受鋼
(SUJ−2)製外輪を使用する一方、熱膨張係数が4
×10-6/℃であるタングステン合金としての超硬合金
を所定寸法に加工してシャフトを調製し、これらの転動
体,外輪,シャフトを組み立てることにより、図2に示
すような軸受とシャフトとが一体化した実施例3に係る
軸受ユニットを作成した。
Example 3 While using the rolling element made of Si 3 N 4 and the outer ring made of bearing steel (SUJ-2) prepared in Example 1, the thermal expansion coefficient was 4
A cemented carbide as a tungsten alloy of × 10 -6 / ° C is machined to a predetermined size to prepare a shaft, and these rolling elements, outer ring, and shaft are assembled to form a bearing, a shaft and a shaft as shown in FIG. A bearing unit according to Example 3 in which was integrated.

【0048】そして上記実施例3に係る軸受ユニット
と、構成材を全て従来の軸受鋼(SUJ−2)で形成し
た前記比較例2に係る軸受ユニットとをそれぞれスピン
ドル・モータに組み込み、スピンドルの回転数を900
0rpm まで上昇させる無負荷連続高速運転による信頼性
試験を実施した。
Then, the bearing unit according to the third embodiment and the bearing unit according to the comparative example 2 in which all the constituent materials are formed of conventional bearing steel (SUJ-2) are incorporated into a spindle motor, respectively, and the rotation of the spindle is performed. Number 900
A reliability test was carried out with no-load continuous high-speed operation at 0 rpm.

【0049】その結果、実施例3に係る軸受ユニットで
は、dm・N値(軸受内径(mm)×回転数(rpm ))が
270万台でも、破損や変形や剥離等の異常を発生する
ことなく優れた耐久性が確認できた。一方、比較例2に
係る軸受ユニットにおいてはdm・N値が250万の段
階で転動体の表面剥離や内輪に相当するシャフトの軌道
面剥離等を生じ軸受部が破損した。
As a result, in the bearing unit according to the third embodiment, even if the dm · N value (bearing inner diameter (mm) × rotation speed (rpm)) is 2.7 million units, abnormalities such as breakage, deformation, and peeling occur. And excellent durability was confirmed. On the other hand, in the bearing unit according to Comparative Example 2, when the dm · N value was 2.5 million, surface separation of the rolling elements, separation of the raceway surface of the shaft corresponding to the inner ring, and the like occurred, and the bearing portion was damaged.

【0050】また上記実施例に係る軸受ユニットを、民
生用デジタル・ビデオ・テープレコーダ(VTR)に実
装して複合部品としてのシリンダ・ユニットを調製し、
そのテープ案内部であるリードや基準面の高精度化を図
るために組み加工を実施した。この組み加工は、シリン
ダユニットに装着された軸受ユニットのシャフトが、工
作機械の主軸と同軸になるように固定支持部に直接支持
して、そのシリンダの一部にケレ等により直接駆動して
実施した。
The bearing unit according to the above embodiment is mounted on a consumer digital video tape recorder (VTR) to prepare a cylinder unit as a composite part.
The assembling process was carried out in order to improve the precision of the lead and the reference surface, which are the tape guide portions. This assembling process is performed by directly supporting the shaft of the bearing unit mounted on the cylinder unit on the fixed support part so that it is coaxial with the main shaft of the machine tool, and directly driving a part of the cylinder with burrs etc. did.

【0051】この組み加工において、シリンダユニット
に装着された軸受ユニットは、高速回転する工作機械の
主軸によるケレにより伝搬される駆動負荷や切削ツール
から伝搬される切削抵抗等が作用した場合においても、
軸受ユニットを破損することなく、効率的に加工するこ
とができ、さらにシリンダの高精度化も可能になった。
これにより、軸受ユニットを小型化した場合において
も、組み加工時に発生し易い破損を解消することがで
き、高剛性で信頼性が高い軸受ユニットが実現可能とな
った。
In this assembling process, the bearing unit mounted on the cylinder unit can be used even when a driving load propagated by vignetting caused by the main shaft of the machine tool rotating at high speed or a cutting resistance transmitted from the cutting tool acts.
Efficient machining was possible without damaging the bearing unit, and the cylinder could be made more precise.
As a result, even when the bearing unit is downsized, breakage that is likely to occur during assembling processing can be eliminated, and a highly rigid and highly reliable bearing unit can be realized.

【0052】以上説明した実施例1〜3に係る軸受およ
び軸受ユニットにおいては、転動体,内輪(シャフ
ト),外輪を全て軸受鋼材で形成した軸受および軸受ユ
ニットと比較して、その剛性を約3倍に改善でき、また
寿命は約2倍に延伸させることが可能になった。一方、
製造コストを比較すると、各実施例の軸受および軸受ユ
ニットは、転動体のみをセラミックス材料で形成した従
来のものと、転動体および内輪(シャフト)をセラミッ
クス材料で形成した従来のものとの中間の製造コストで
製造することが可能であり、コストパフォーマンスが優
れている。
In the bearings and bearing units according to the first to third embodiments described above, the rigidity of the rolling elements, the inner ring (shaft), and the outer ring is about 3 as compared with the bearing and the bearing unit in which all of the rolling elements are formed of bearing steel. And the life can be stretched about twice. on the other hand,
Comparing the manufacturing costs, the bearing and bearing unit of each embodiment are intermediate between the conventional one in which only the rolling elements are formed of a ceramic material and the conventional one in which the rolling elements and the inner ring (shaft) are formed of a ceramic material. It can be manufactured at the manufacturing cost, and has excellent cost performance.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明の通り本発明に係る軸受および
軸受ユニットによれば、転動体をセラミックス材料で形
成する一方、内輪(シャフト)および外輪の少なくとも
一方をタングステン合金で形成しているため、全体の剛
性,耐摩耗性が優れ、小型に形成した場合おいても優れ
た耐久性および信頼性を発揮し、回転機器の小型化,高
精度化,高速化,長寿命化に十分対応できる軸受および
軸受ユニットを提供することができる。
As described above, according to the bearing and the bearing unit of the present invention, the rolling element is formed of a ceramic material, and at least one of the inner ring (shaft) and the outer ring is formed of a tungsten alloy. Bearings that have excellent overall rigidity and wear resistance, exhibit excellent durability and reliability even when formed in a small size, and can sufficiently respond to the miniaturization, high precision, high speed, and long life of rotating equipment. And a bearing unit can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】軸受の構造例を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a structural example of a bearing.

【図2】軸受ユニットの構造例を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a structural example of a bearing unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 軸受 2 内輪 3 外輪 4 転動体 5 保持器 11 軸受ユニット 12 シャフト 13 軸受 14 転動体 15 外輪 16 溝(軌道溝) 17 コイルばね(予圧スプリング) 18 シール溝 19 ばね座 20 保持器 21 シール DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bearing 2 Inner ring 3 Outer ring 4 Rolling member 5 Cage 11 Bearing unit 12 Shaft 13 Bearing 14 Rolling member 15 Outer ring 16 Groove (track groove) 17 Coil spring (preload spring) 18 Seal groove 19 Spring seat 20 Cage 21 Seal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大内 秀夫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 阿部 豊 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 Fターム(参考) 3J101 AA03 AA32 AA43 AA54 AA62 AA72 BA10 BA70 EA02 EA42 EA43 EA44 FA31 FA53 GA31 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hideo Ouchi 8 Shinsugitacho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Yokohama Office (72) Inventor Yutaka Abe 2--4, Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Address F-term in Toshiba Keihin Works (reference) 3J101 AA03 AA32 AA43 AA54 AA62 AA72 BA10 BA70 EA02 EA42 EA43 EA44 FA31 FA53 GA31

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同心状に配置された内輪および外輪と、
その内輪と外輪との間に転動自在に配設された転動体と
から成る軸受において、上記転動体をセラミックス材料
で形成する一方、上記内輪および外輪の少なくとも一方
をタングステン合金で形成したことを特徴とする軸受。
An inner ring and an outer ring arranged concentrically;
In a bearing comprising a rolling element rotatably disposed between the inner ring and the outer ring, the rolling element is formed of a ceramic material, and at least one of the inner ring and the outer ring is formed of a tungsten alloy. Features bearings.
【請求項2】 セラミックス材料が、窒化けい素,炭化
けい素,アルミナ,ジルコニアおよび窒化アルミニウム
の少なくとも1種から成ることを特徴とする請求項1記
載の軸受。
2. The bearing according to claim 1, wherein the ceramic material comprises at least one of silicon nitride, silicon carbide, alumina, zirconia, and aluminum nitride.
【請求項3】 セラミックス材料のヤング率が200G
Pa以上であることを特徴とする請求項1記載の軸受。
3. The ceramic material has a Young's modulus of 200G.
The bearing according to claim 1, wherein the pressure is Pa or more.
【請求項4】 内輪および外輪の少なくとも一方を構成
するタングステン合金のヤング率が200GPa以上で
あることを特徴とする請求項1記載の軸受。
4. The bearing according to claim 1, wherein a Young's modulus of a tungsten alloy forming at least one of the inner ring and the outer ring is 200 GPa or more.
【請求項5】 タングステン合金のロックウェル硬さが
60以上であることを特徴とする請求項1記載の軸受。
5. The bearing according to claim 1, wherein the Rockwell hardness of the tungsten alloy is 60 or more.
【請求項6】 タングステン合金の熱膨張係数が2×1
-6〜12×10-6/℃であることを特徴とする請求項
1記載の軸受。
6. The tungsten alloy has a coefficient of thermal expansion of 2 × 1.
2. The bearing according to claim 1, wherein the temperature is in the range of 0 -6 to 12 × 10 -6 / ° C.
【請求項7】 タングステン合金は、0.5μm以下の
平均結晶粒径を有する超微粒超硬合金であることを特徴
とする請求項1記載の軸受。
7. The bearing according to claim 1, wherein the tungsten alloy is an ultrafine cemented carbide having an average crystal grain size of 0.5 μm or less.
【請求項8】 シャフトと、このシャフトの軸方向に間
隔をおいて同心状に配設された複数の外輪と、この外輪
とシャフトとの間に転動自在に配設された転動体とから
成る軸受ユニットにおいて、上記転動体をセラミックス
材料で形成する一方、上記シャフトおよび外輪の少なく
とも一方をタングステン合金で形成したことを特徴とす
る軸受ユニット。
8. A shaft, a plurality of outer rings arranged concentrically at intervals in an axial direction of the shaft, and a rolling element rotatably arranged between the outer ring and the shaft. A bearing unit according to claim 1, wherein the rolling element is formed of a ceramic material, and at least one of the shaft and the outer ring is formed of a tungsten alloy.
【請求項9】 セラミックス材料が、窒化けい素,炭化
けい素,アルミナ,ジルコニアおよび窒化アルミニウム
の少なくとも1種から成ることを特徴とする請求項8記
載の軸受ユニット。
9. The bearing unit according to claim 8, wherein the ceramic material comprises at least one of silicon nitride, silicon carbide, alumina, zirconia, and aluminum nitride.
【請求項10】 セラミックス材料のヤング率が200
GPa以上であることを特徴とする請求項8記載の軸受
ユニット。
10. The ceramic material has a Young's modulus of 200.
9. The bearing unit according to claim 8, wherein the bearing unit has a GPa or more.
【請求項11】 シャフトおよび外輪の少なくとも一方
を構成するタングステン合金のヤング率が200GPa
以上であることを特徴とする請求項8記載の軸受ユニッ
ト。
11. A tungsten alloy constituting at least one of a shaft and an outer ring has a Young's modulus of 200 GPa.
9. The bearing unit according to claim 8, wherein:
【請求項12】 タングステン合金のロックウェル硬さ
が60以上であることを特徴とする請求項8記載の軸受
ユニット。
12. The bearing unit according to claim 8, wherein the Rockwell hardness of the tungsten alloy is 60 or more.
【請求項13】 タングステン合金の熱膨張係数が2×
10-6〜12×10-6/℃であることを特徴とする請求
項8記載の軸受ユニット。
13. The tungsten alloy having a coefficient of thermal expansion of 2 ×
The bearing unit according to claim 8, characterized in that the 10 -6 ~12 × 10 -6 / ℃ .
【請求項14】 タングステン合金は、0.5μm以下
の平均結晶粒径を有する超微粒超硬合金であることを特
徴とする請求項8記載の軸受ユニット。
14. The bearing unit according to claim 8, wherein the tungsten alloy is an ultrafine cemented carbide having an average crystal grain size of 0.5 μm or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010001949A (en) * 2008-06-19 2010-01-07 Ntn Corp Roller bearing for ball screw support
JP2010001996A (en) * 2008-06-20 2010-01-07 Ntn Corp Rolling bearing for wind power generator
JP2010001992A (en) * 2008-06-20 2010-01-07 Ntn Corp Roller bearing for machine tool

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002098148A (en) * 2000-09-20 2002-04-05 Toshiba Corp Rolling bearing and spindle motor using the same
JP2010001949A (en) * 2008-06-19 2010-01-07 Ntn Corp Roller bearing for ball screw support
JP2010001996A (en) * 2008-06-20 2010-01-07 Ntn Corp Rolling bearing for wind power generator
JP2010001992A (en) * 2008-06-20 2010-01-07 Ntn Corp Roller bearing for machine tool

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