JP2000337392A

JP2000337392A - 回転軸保護スリーブ

Info

Publication number: JP2000337392A
Application number: JP11151041A
Authority: JP
Inventors: Keijiro Sakai; 慶二郎酒井
Original assignee: Fuji Bellows Co Ltd; Fuji Seiko Co Ltd
Current assignee: Fuji Bellows Co Ltd; Fuji Seiko Co Ltd
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2000-12-05

Abstract

(57)【要約】【課題】回転軸に生じた摩耗溝の補修は、従来、適度な
肉盛りをしてそれを丹念に研削する方法で行っていたが
手間と費用がかかる。【解決手段】回転軸に外嵌めする金属製スリーブ２１
は、ステンレス鋼板の薄板から切り取った板材をローリ
ングしてその両端どうしを突合せ溶接することで円筒形
に形成し、溶接箇所を圧延処理して強度と平滑度を高
め、軸方向における一端部は外側へ屈曲させてフランジ
２５を形成する。このフランジ２５近くに周方向へ延び
る切取り溝２７を形成し、外表面は周方向へ向けてサン
ダー掛けすることで粗度を１０〜２０Ｒｍａｘマイクロ
メータとし、この外表面に硬度１２００ＨＶ程度の硬質
被膜を形成した。装着は、円筒形の治具を使ってフラン
ジ２５を叩くことで行う。フランジ２５が邪魔な場合
は、装着後に切取り溝２７で取り去る。絞り型を使わず
に製作できるため安価で済む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸保護スリー
ブに係り、特に、オイルシール等が接触する箇所に外嵌
することで回転軸の局部的摩耗を防止し、又は、既に摩
耗した部位を補完する回転軸保護スリーブに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、オイルシールを備えた軸受機
構の一例を示すものである。同図において、１は軸受ハ
ウジングを示し、この軸受ハウジング１にボールベアリ
ング３が内嵌めされ、回転軸５はボールベアリング３の
インナーレース３ａに挿通されることで回転自在に支持
される。そして、軸受ハウジング１の開口部にはオイル
シール７が装着され、このオイルシール７のゴム製のリ
ップ７ａが回転軸５の外周面に接触しており、リップ７
ａは締付け型のコイルバネ９のバネ力によって回転軸５
を適度に締め付ける。

【０００３】このような軸受機構にあっては、回転軸５
の回転に伴って、これとオイルシール７のリップ７ａと
が激しく摩擦するため、経時的に、回転軸５の外周面に
摩耗溝１１が生じてしまう。この摩耗溝１１は、オイル
シール７の効果を低下させて回転軸５との隙間から油漏
れが発生するだけで無く、回転軸５の円滑な回転動作を
阻害したり騒音が発生する原因にもなる。

【０００４】この摩耗溝１１については、従来、回転軸
５の回転に異常が見られたときや油脂漏れがあった際、
あるいは定期点検の際に見つけて補修を行っていた。こ
の補修は、溶接等によって摩耗溝１１に適度な肉盛りを
した後、その盛り上がった部分を研削工具で丹念に研削
するという方法で行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような方法の補修
を行うには、当該軸受機構や周辺の機構を分解したり、
回転軸５を抜き取ったりしなければならないので、補修
の他に、準備と後始末にも多くの手間と費用がかかる。
しかも、補修作業には熟練した特殊な技能を要するため
に、そうした技能者が不足している今日ではこの補修を
行うことが困難な状況になって来ている。

【０００６】そこで、本発明者は、摩耗溝１１の対策と
して、回転軸５に金属製のスリーブを被せることを考え
てみた。具体的には、ステンレス鋼等の薄板を塑成加工
してフランジ付きのスリーブを形成し、これを回転軸５
の摩耗溝１１が生じた部分にぴったり嵌めることで摩耗
溝１１を覆ってしまうというものである。このような方
法であれば、補修に際して特別な技術も必要としない
し、軸受機構の分解も大掛かりにならないで済む。ま
た、当該軸受機構を新規に組み立てる際、オイルシール
７のリップ７ａが接触する部位に斯るスリーブを装着し
ておけば、回転軸５自体に摩耗溝１１が発生するのを防
止できるので、定期点検時等にそのスリーブだけを交換
するようにして行けば、メンテナンスが極めて簡単に済
む。

【０００７】ところが、回転軸５の軸径には、一般的な
機械類に使用されるものに限ってみても、５０種類程度
はあるため、各サイズ毎にいちいち絞り型を製作してい
たのでは、莫大な製作コストがかかってしまう。また、
このようなスリーブを回転軸５にぴったり嵌める作業を
容易に行うことが出来るようにするためには、スリーブ
の一端に適当なフランジを形成しておいて、このフラン
ジをハンマー等で叩くことが考えられるが、当該軸受機
構の構造や使用するオイルシールの種類等によっては、
このフランジが邪魔になることもある。

【０００８】本発明は上記した従来の問題点に鑑みて為
されたものであり、十分な強度と耐摩耗性を有し、且
つ、安価に製作することができ、周辺の機構の組付けを
阻害することも無い回転軸保護スリーブを提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明回転軸保護スリーブは、所要のサイズで切り
取った金属の薄板の両端どうしを突合せ溶接することで
円筒形に形成すると共に、上記溶接した箇所を圧延処理
し、軸方向における一端部を外側へ張り出したフランジ
に形成し、外表面に硬質被膜を形成したものである。

【００１０】従って、基本的な形状である円筒形の形成
は、ローリング処理と溶接等、少なくとも絞り型を必要
としない一般的な加工設備で行うことができるので、こ
の点において製作費が非常に安く済む。また、溶接した
箇所は圧延処理することで強度が高められると共に表面
が平滑にされるため、絞り加工によるものと較べて遜色
の無い強度と平滑度を備える。その上、外表面、即ち、
オイルシールのリップ等が接する面は硬質被膜で覆われ
るために、摩耗の進行を抑えることができて、長期にわ
たる使用にも耐え得る。

【００１１】このスリーブの材料としては、ステンレス
鋼のほか、冷間圧延鋼板や、チタン鋼板、各種のアルミ
合金板、その他、比較的硬く且つ耐錆性の良い金属を用
いる。この材料の適切な厚みについては、製作するスリ
ーブのサイズや使用される環境等によって異なるため
に、一概に特定はできないが、オイルシールによる摩耗
対策として使用するものであれば、０．１５から０．５
５ミリメートルくらいの範囲で選ぶと良い。

【００１２】硬質被膜の材料としてはいろいろ考えられ
るが、硬質クロムのメッキ等により、５００ＨＶ（ビッ
カース試験法による硬度単位。以下同じ。）以上、望ま
しくは１２００ＨＶ程度の硬度を持たせ、耐摩耗性や耐
腐食性に優れた被膜を形成する。

【００１３】また、外表面に更に高い硬度が要求される
場合は、標準仕様による硬質被膜が形成済みのものに、
別の硬質被膜を形成して複合層構造にすることも考えら
れる。例えば、標準仕様では硬質クロムのメッキによる
被膜を形成し、特別仕様のものについては、外側の硬質
被膜をクロムニッケル、チタンニッケル、チタンクロム
ニッケル、チタンアルミニッケルといった合金又はセラ
ミック等で形成して、硬度を１２００ＨＶ以上に高め、
場合によっては、２０００〜３５００ＨＶ程度又はそれ
以上高くする。

【００１４】本発明を実施する場合、フランジ近くの位
置に周方向へ延びる切取り溝を形成しておけば、フラン
ジが邪魔なときは、回転軸への装着が完了した後に、切
取り溝で剪断ないし破断することでフランジを簡単に取
り去ることができる。

【００１５】また、外表面に、周方向へ延びる極く微小
な溝を無数形成して、外表面の粗度を５乃至３０Ｒｍａ
ｘマイクロメータ、望ましくは１０乃至２０Ｒｍａｘマ
イクロメータ程度にすると、この表面に油膜が形成され
るので、滑り性が良くなり、摩耗の進行を更に抑えるこ
とができる。しかも、このような粗面加工を、硬質被膜
形成の前に処理しておけば、メッキの際に投錨効果が生
じて硬質被膜の密着性が良くなるという相乗効果を奏す
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態に係
る回転軸保護スリーブを図面に従って説明する。図１は
完成した状態の回転軸保護スリーブ２１を示す。先ず、
図１と図８を参照して、回転軸保護スリーブ２１の形状
等を説明する。この回転軸保護スリーブ２１は、円筒形
をした主部２３とフランジ２５とが、ステンレス鋼の薄
板により一体に形成されて成るもので、フランジ２５は
主部２３の軸方向における一端部の全周を外側へ向けて
屈曲させることで形成されている。

【００１７】主部２３の内径は、取付け対象とする回転
軸にぴったり外嵌めされる寸法に設定してある。主部２
３の軸長は、極端に短くもなく、対象とする回転軸に取
り付けた状態でその端からはみ出したりすることがなけ
れば、特に制約は無いが、内径の半分乃至それより稍短
めにするのが適当である。本発明者が試作したもので
は、例えば、軸径１８ミリメートルの回転軸用のものに
は軸長を８ミリメートルとし、軸径７０ミリメートルの
回転軸用のものには軸長２０ミリメートル程度とする
等、概ね、対象とする回転軸の軸径の４０〜２０％程度
にした。従って、この主部２３は、直径の割に軸長が短
い円筒形を為す。

【００１８】また、フランジ２５は、縦断面で見て（図
８参照）、主部２３と連続する部位においては円弧状に
屈曲しているが、外周部側においては、主部２３の軸と
直交する向きになっている。このフランジ２５の幅Ｗ
は、３〜４ミリメートルになっている。

【００１９】主部２３の外周面におけるフランジ２５近
くに、周方向へ無端状に延びる切取り溝２７が形成され
ている。この切取り溝２７は、必要に応じてフランジ２
５を取り除くためのもので、その横断面はほぼＶ字形を
しており、深さは、主部２３からフランジ２５を容易に
切り離すことができる程度にしてある。

【００２０】主部２３の外表面は、周方向へ延びる極く
微小な溝２９（図８参照）を無数形成することで、１０
乃至２０Ｒｍａｘマイクロメータ程度の粗さにしてあ
る。そして、この外表面には硬質クロムメッキによる硬
質被膜（図１に梨地模様で示してある）が形成されてい
て、硬度１２００ＨＶ程度の硬さを有する。回転軸保護
スリーブ２１は、以上のように構成されている。

【００２１】次に、この回転軸保護スリーブ２１の製造
工程の一例を説明する（図２から図８を参照）。〔Ａ．「板材の切り出し」〕（図３参照）先ず、所要の厚さのステンレス鋼の薄板から、必要なサ
イズで板材４１を切り出す。この板材４１の長手寸法
は、取付け対象とする回転軸の円周に僅かなクリアラン
スを加えた寸法とし、幅寸法は、主部２３の軸長とフラ
ンジ２５の幅を加えた必要な寸法とする。板材４１を切
り出す手段として、例えば、「スリッターマシン」等を
用いれば、所要の寸法を高精度に出すことができる。

【００２２】〔Ｂ．「ローリング」、「溶接」〕（図４
参照）切り取った板材４１を長手方向でローリングする。この
ローリングには適宜なローリング治具を使用し、板材４
１の長手方向一端部をクランプした状態から芯金（マン
ドレル）に巻き付け、その端４１ａどうしを突き合わせ
て他端部をクランプする。この状態から、板材４１の互
いに突合せられた端４１ａどうしを溶接する。この溶接
は、「ＴＩＧ溶接」で行うと良いが、「プラズマ溶接」
や「レーザー溶接」あるいは、「電子ビーム溶接」、
「イオンビーム法」に依っても差し支えない。この溶接
によって、基本形である円筒形が出来上がる。

【００２３】〔Ｃ．「圧延処理」〕（図５参照）溶接した箇所に圧延処理を施す。この圧延処理は、溶接
箇所の微妙な凹凸を均一化して平滑にすると共に、溶接
箇所の金属組織構造を均等にしてストレスが局部的に集
中しないようにし、それによって耐破断強度を高めるこ
とを目的とする。圧延処理の方法としては、ローラー法
を用いた。図５において、４３は下側のローラーを示
し、４３´は上側のローラーを示す。これらローラー４
３、４３´は、ローリングされた板材４１の中を通る図
示しないパイプ状の移動ベースに支持されており、この
移動ベースが移動することで、上下のローラー４３と４
３´が溶接箇所を圧延する。この処理は、ローラー４
３、４３´を１乃至２往復程度させて行う。圧延の適当
な圧力は、板材４１の厚さによっても異なるが、通常
は、１２０〜３００Ｋｇｆ程度に調節すると良い。尚、
下側ローラー４３は円筒状のものでも良い。

【００２４】〔Ｄ．「フランジ形状に塑成加工」〕（図
６参照）圧延処理の後、フランジ２５を形成する。このフランジ
２５の形成は、「ロール加工法」によって行う。

【００２５】〔Ｅ．「溝加工」〕（図７参照）次いで、溝加工、即ち、切取り溝２７の形成を行う。こ
の形成は、溝切りに適したバイトを使用して、旋盤加工
で行う。この溝２７の横断面形状は、必ずしもＶ字形に
限るものではないが、少なくとも、ここに刃物等を突き
立ててこじたり、プライヤー等の工具によって引きちぎ
る程度で剪断が生じる形状や深さを選ぶ。

【００２６】〔Ｆ．「外周粗面加工」〕（図８参照）この溝加工が終了した後、主部２３の外周面に、粗面加
工を施す。この加工に用いる砥度は番手６０〜２００程
度のものを用いて、表面粗さが１０乃至２０Ｒｍａｘマ
イクロメータ程度となるように処理する。この外周粗面
加工は、それによって生じる微小な溝（傷）が周方向へ
延びる向きで行う。

【００２７】〔Ｇ．「硬質被膜の形成」〕粗面加工が終了したら、十分な脱脂洗浄を行い、メッキ
処理をする。このメッキは電気メッキ法により、メッキ
金属として硬質クロムを用い、厚さ２〜１０ミクロンの
膜を形成する。このメッキの前工程では粗面加工が行わ
れているため、メッキに際しては投錨効果が生じ、従っ
て、形成される金属膜は高い密着性を持つ。このように
して、硬度５００ＨＶ乃至１２００ＨＶ程度の硬度を持
つ硬質被膜が形成される。

【００２８】この硬質被膜の硬度を更に高める必要があ
る場合は、硬質クロムメッキによる被膜の上に、クロム
ニッケル、チタンニッケル、チタンクロムニッケル、チ
タンアルミニッケル、又は、セラミック等により、外側
の被膜を形成する。硬質被膜をこのような２層構造にす
ると、表面の硬度を２０００〜３５００ＨＶ程度まで高
めることができる。回転軸保護スリーブ２１の製造は、
以上のように行う。

【００２９】このように形成された回転軸保護スリーブ
２１の装着は、組付け治具５１を用いて行う（図９参
照）。この組付け治具５１は、肉厚１ミリメートル程度
の金属板で円筒形に形成されており、その内径は回転軸
保護スリーブ２１の主部２３が多少余裕を持って内嵌め
できるサイズにしてあり、軸長は主部２３の３〜５倍ぐ
らいになっている。

【００３０】回転軸保護スリーブ２１の装着に先立っ
て、当該回転軸５のスリーブ取付け部位をできるだけき
れいに洗浄する。金属粉等が付着していると、スリーブ
の装着に無理が生じるからである。また、回転軸保護ス
リーブ２１は、予め熱湯等に浸けて加温しておくと、径
が多少大きくなって装着が容易になる。

【００３１】装着は、先ず、組付け治具５１の中に回転
軸保護スリーブ２１の主部２３を挿入し、この状態の回
転軸保護スリーブ２１を、フランジ２５が先を向く向き
にして、目的の回転軸５の端部に軽く当てがい、組付け
治具５１の端を、順次均等に、プラスチックハンマーや
木ハンマー等の工具６１で軽く叩く。これにより、組付
け治具５１がフランジ２５を押圧するので、当該回転軸
５が主部２３に相対的に挿入されて行く。この挿入は、
当該回転軸５に生じている摩耗溝１１、又は、オイルシ
ールのリップが接触する位置が、主部２３の丁度中間辺
りに隠れるところまで行う。このためには、装着に先立
って、回転軸保護スリーブ２１を装着すべき位置の目安
となる何らかの印を回転軸５に付けておくと良い。組付
け治具５１の軸長が足りない場合は、別の組付け治具５
１を足せば良い。

【００３２】回転軸５に対する主部２３の締付けが多少
緩い場合は、主部２３の内面に接着剤を塗布しておくと
良い。オイルシールのタイプ等によっては、フランジ２
５が邪魔になる場合がある。そのような場合は、フラン
ジ部２５に適宜な刃物の先端等を突き立てて、そこをこ
じるようにすれば、切取り溝２７が剪断されて、フラン
ジ２５が主部２３から切り離されるので、そのフランジ
２５をペンチ等の工具で引きちぎって取り除く。

【００３３】回転軸５に摩耗溝１１が生じていた場合
は、その摩耗溝１１が回転軸保護スリーブ２１によって
隠されるので、従来行っていた面倒な補修作業が不要に
なる。また、摩耗溝が生じていない状態で回転軸保護ス
リーブ２１を装着しておけば、回転軸５自体に摩耗溝が
発生するのを防止でき、いずれにしても、メンテナンス
を極めて簡単に済ませることができる。

【００３４】尚、装着済みの回転軸保護スリーブ２１を
取り外すときは、フランジ２５にニッパー等で切り込み
を入れてから小型のペンチで引き裂くようにすれば簡単
に外すことができる。

【００３５】以上、本発明の実施の形態について詳述し
てきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設
計の変更などがあっても本発明に含まれる。特に、本発
明に係るスリーブの用途が、軸受機構におけるオイルシ
ールとの接触による摩耗対策に限られるものでは無く、
回転軸を何らかの接触部材による接触摩耗から防止した
り、生じた摩耗を補完したりするための、各種の回転軸
保護スリーブとして広く用いることができる。また、前
記した製造工程はあくまでも一例を示したものであっ
て、本発明のスリーブを製造する工程の内容や条件、順
序等が前記したものに限らないのは勿論である。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明回転軸保護スリー
ブにあっては、基本的な形状である円筒形の形成は、ロ
ーリング処理と溶接等、少なくとも絞り型を必要としな
い一般的な加工設備で行うことができるので、この点に
おいて製作費が非常に安く済む。また、溶接した箇所は
圧延処理することで強度が高められると共に表面が平滑
にされるため、絞り加工によるものと較べて遜色の無い
強度と平滑度を備える。その上、外表面、即ち、オイル
シールのリップ等が接する面は硬質被膜で覆われるため
に、摩耗の進行を相当抑えることができて、長期にわた
る使用にも耐え得る。

【００３７】請求項２の発明によれば、フランジが邪魔
なときは、回転軸への装着が完了した後に、切取り溝で
剪断ないし破断することでフランジを簡単に取り去るこ
とができる。

【００３８】請求項３の発明によれば、表面のオイル担
持能力が高まるので、滑り性が良くなり、摩耗の進行を
更に抑えることができる。しかも、この粗面加工を、硬
質被膜形成工程の前に処理しておくと、硬質被膜形成の
際に投錨効果が生じて硬質被膜の密着性が良くなるとい
う相乗効果を奏する。

【００３９】請求項５の発明によれば、表面の硬度につ
いて特別高い要求があった場合だけ、外側被膜を重畳的
に形成すれば済むので、製造効率が良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る回転軸保護スリーブ
の斜視図である。

【図２】図１に示す回転軸保護スリーブの製造工程を示
す図である。

【図３】図２の製造工程における材料板取りが為された
板材（図１に示す回転軸保護スリーブの原形である板
材）を示す斜視図である。

【図４】図２の製造工程におけるローリングが行われた
状態を示す斜視図である。

【図５】図２の製造工程における圧延処理の一例を示す
図である。

【図６】図２の製造工程におけるフランジの絞り形成が
行われた状態を示す斜視図である。

【図７】図２の製造工程における溝加工が行われた状態
を示す斜視図である。

【図８】図２の製造工程における粗面加工が行われた状
態の一部を拡大した断面図である。

【図９】図１に示す回転軸保護スリーブを回転軸に装着
する作業の一例を示す図である。

【図１０】オイルシールを備えた軸受機構の一例を示す
縦断面図である。

【符号の説明】

２１回転軸保護スリーブ２５フランジ２７切取り溝２９微小な溝

【手続補正書】

【提出日】平成１１年６月３日（１９９９．６．３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】そこで、本発明者は、摩耗溝１１の対策と
して、回転軸５に金属製のスリーブを被せることを考え
てみた。具体的には、ステンレス鋼等の薄板を塑性加工
してフランジ付きのスリーブを形成し、これを回転軸５
の摩耗溝１１が生じた部分にぴったり嵌めることで摩耗
溝１１を覆ってしまうというものである。このような方
法であれば、補修に際して特別な技術も必要としない
し、軸受機構の分解も大掛かりにならないで済む。ま
た、当該軸受機構を新規に組み立てる際、オイルシール
７のリップ７ａが接触する部位に斯るスリーブを装着し
ておけば、回転軸５自体に摩耗溝１１が発生するのを防
止できるので、定期点検時等にそのスリーブだけを交換
するようにして行けば、メンテナンスが極めて簡単に済
む。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所要のサイズで切り取った金属の薄板の両
端どうしを突合せ溶接することで円筒形に形成されると
共に、上記溶接した箇所が圧延処理されており、軸方向
における一端部は外側へ張り出したフランジに形成さ
れ、外表面に硬質被膜が形成されたことを特徴とする回
転軸保護スリーブ。
【請求項２】請求項１に記載した回転軸保護スリーブに
おいて、フランジ近くの位置に周方向へ延びる切取り溝
を形成したことを特徴とする回転軸保護スリーブ。
【請求項３】請求項１又は２に記載した回転軸保護スリ
ーブにおいて、外表面に周方向へ延びる極く微小な溝を
無数形成する粗面加工を施すことで、この外表面の粗度
を５乃至３０Ｒｍａｘマイクロメータにし、この粗面加
工された外表面に硬質被膜を形成したことを特徴とする
回転軸保護スリーブ。
【請求項４】請求項１から３に記載した回転軸保護スリ
ーブのいずれかにおいて、硬質被膜の硬度を５００ＨＶ
以上としたことを特徴とする回転軸保護スリーブ。
【請求項５】請求項１から４に記載した回転軸保護スリ
ーブのいずれかにおいて、硬質被膜を種類の異なる複数
の層で形成し、外側の硬質被膜における硬度を１２００
ＨＶ以上としたことを特徴とする回転軸保護スリーブ。