JP4486630B2

JP4486630B2 - 環状部材の被覆方法および軸受の軌道部材の製造方法

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Publication number: JP4486630B2
Application number: JP2006294544A
Authority: JP
Inventors: 敏昭兼子; 勝利村松; 和豊村上
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2026-10-30
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Description

本発明は環状部材の被覆方法および軸受の軌道部材の製造方法に関し、より特定的には、環状部材の表面に皮膜を形成する環状部材の被覆方法および表面に皮膜が形成された軸受の軌道部材の製造方法に関するものである。

軸受の軌道輪などの環状部材においては、表面の保護、絶縁性の確保などを目的として、表面に皮膜が形成される場合がある。たとえば、鉄道車両の主電動機、汎用モータ、風力発電の発電機などの装置に用いられる転がり軸受においては、装置の構造上、転がり軸受の内部に電流が流れるおそれがある。転がり軸受の内部に電流が流れると、転がり軸受を構成する軌道輪などの軌道部材と、玉、ころなどの転動体との間にスパークが生じ、これに起因して電食が発生する場合がある。そして、この電食による軌道部材や転動体の転走面の損傷は、転がり軸受の寿命を低下させる。

内部に電流が流れるおそれのある用途に使用される転がり軸受において、上述のような電食に起因した転がり軸受の寿命低下を回避するためには、転がり軸受とハウジングなどの転がり軸受が接触する部材との間を絶縁する対策が有効である。そして、絶縁を達成する手段としては、転がり軸受において、ハウジングなどの他の部材と接触する軌道部材の表面に、セラミックなどの絶縁性を有する材料からなる皮膜を形成する対策が採用される場合がある。

皮膜の形成は、代表的には、プラズマをエネルギー源とし、皮膜を構成する材料（被覆材）を溶融状態に加熱して、高速で環状部材に吹き付けることにより行なうプラズマ溶射により実施される。このプラズマ溶射においては、溶射時には、被覆材を溶射する溶射部材の周辺は高温となり、騒音、強い紫外線、赤外線および可視光線、粉塵が発生するため、作業環境がよいとはいえない。また、溶射作業は、溶射効率を向上させて被覆材の消費量を低減し、かつ皮膜の品質を十分に確保する必要があるため、溶射時における被処理物と溶射部材との相対的な位置関係の確実な制御が求められる。このような状況に鑑み、溶射作業は、ロボットを用いることによる自動化が進められている（たとえば、非特許文献１参照）。

この溶射作業の自動化に関しては多くの検討がなされており、特に被処理物に対する溶射部材の相対的な位置関係や姿勢の制御について種々の提案がなされている（たとえば特許文献１〜３参照）。
特開昭６０−１９４０５８号公報特開２００５−１７９７１２号公報特開２００６−７７９４４号公報日本溶射協会編、「溶射技術ハンドブック」、新技術開発センター、２００４年７月、ｐ．６０９−６１１、ｐ．６２８−６３３

しかしながら、たとえば環状部材の外周面と両端面に皮膜を形成する必要がある場合、上記特許文献に記載された溶射方法を含め、従来の被覆方法（溶射方法）では、向きの異なった外周面および両端面に沿って溶射部材を移動させる必要が生じる。そのため、形成される皮膜に十分な品質（皮膜の厚みの均一性など）を付与するためには、環状部材の形状や大きさごとに、溶射部材の動きを制御するプログラムが必要となるだけでなく、溶射作業を行なうロボットの動作も複雑となり、作業効率を低下させる原因となっていた。

そこで、本発明は、形成される皮膜に十分な品質を付与しつつ、作業効率を向上させることが可能な環状部材の被覆方法、および当該被覆方法を採用することにより製造コストを低減しつつ十分な品質の皮膜を形成することが可能な軸受の軌道部材の製造方法を提供することである。

本発明に従った環状部材の被覆方法は、環状部材の外周面および端面に対して被覆材の溶射を行ない、外周面および端面に皮膜を形成する環状部材の被覆方法である。当該環状部材の被覆方法は、被覆材を溶射する溶射部材から、環状部材の外周面に向けて被覆材を溶射する外周面溶射工程と、溶射部材から、環状部材の端面に向けて被覆材を溶射する端面溶射工程とを備えている。外周面溶射工程および端面溶射工程は、被覆材を吐出する溶射部材の吐出口が、環状部材に対して、環状部材の中心軸を含む断面において、中心軸に垂直であって外周面の幅を２等分する直線上の点である中心点を中心とする一つの円弧上を相対的に移動することにより交互に実施される。

外周面溶射工程は、外周面の中央部に対して溶射を行なう中央部溶射工程と、中央部以外の部分である端部に対して溶射を行なう端部溶射工程とを含んでいる。そして、中央部溶射工程における溶射部材の、上記中心点に対する角速度である中央部角速度は、端部溶射工程における溶射部材の、上記中心点に対する角速度である端部角速度よりも大きい。

本発明の環状部材の被覆方法においては、従来の被覆方法のように溶射部材を被処理物である環状部材の形状に沿って移動させるのではなく、溶射部材の吐出口が、環状部材に対して、一つの円弧上を相対的に移動することにより、外周面の被覆と端面の被覆とが交互に実施される。そのため、溶射部材の環状部材に対する相対的な移動の軌跡が単純化され、溶射部材を移動させるための制御が容易となる。また、外周面の中央部を溶射する際の溶射部材の吐出口の角速度を、端部を溶射する際の角速度よりも速くすることにより、形成される皮膜の厚みの均一性を確保し、皮膜に十分な品質を付与することが可能となる。以上のように、本発明の環状部材の被覆方法によれば、形成される皮膜に十分な品質を付与しつつ、作業効率を向上させることが可能となる。

上記環状部材の被覆方法において好ましくは、中央部角速度は、端部角速度の２倍以上５倍以下である。さらに、環状部材の中心軸を含む断面において、環状部材の溶射部材に近い側の外周面における両端と、中心点とを結ぶ２つの直線がなす角である外周面溶射中心角に対する、中央部溶射工程における吐出口の軌跡の中心点に対する中心角である中央部溶射中心角の割合は０．４以上０．７以下である。さらに、外周面に対する溶射部材から外周面の両端への溶射角度は、４０°以上６０°以下である。

上記中央部角速度が、上記端部角速度の２倍未満である場合、環状部材の外周面の中央部における皮膜の膜厚が、端部での膜厚に比べて大きくなりすぎて、皮膜の仕上げ工程において研磨等により除去すべき皮膜の量が多くなる。そのため、仕上げ工程に長時間を要するとともに被覆材の消費量が多くなり、被覆を行なうためのコストが上昇する。一方、上記中央部角速度が、上記端部角速度の５倍を超える場合、環状部材の外周面の端部における皮膜の膜厚が、中央部での膜厚に比べて大きくなりすぎて、同様の問題を生じる。そのため、中央部角速度は、端部角速度の２倍以上５倍以下とすることが好ましい。

また、上記外周面溶射中心角に対する上記中央部溶射中心角の割合が０．４未満である場合や０．７を超える場合、上述の角速度の条件が満たされる場合でも、形成される皮膜の膜厚の均一性は必ずしも十分とはいえない。そのため、外周面溶射中心角に対する中央部溶射中心角の割合は、０．４以上０．７以下とすることが好ましい。

さらに、外周面に対する溶射部材から外周面の両端への溶射角度が、４０°未満となるように、あるいは６０°を超えるように、上記中心点が決定された場合、上述の条件が満たされる場合でも、形成される皮膜の膜厚の均一性が必ずしも十分に確保されない。そのため、外周面に対する溶射部材から外周面の両端への溶射角度は、４０°以上６０°以下とすることが好ましい。

なお、上述の中央部角速度および端部角速度は、それぞれ中央部溶射工程または端部溶射工程において、溶射部材の吐出口が移動した軌跡である円弧の中心角を、当該移動に要した時間で除した値である。

また、上述の中心点は、環状部材の中心軸を含む断面において、溶射部材に近い側の外周面からみて、溶射部材とは反対側にあることが好ましく、さらに環状部材の２つの外周面よりも中心軸側にあることが好ましい。

ここで、上記皮膜は、セラミックスからなるセラミック皮膜とすることができる。そして、当該セラミック皮膜を形成するために溶射されるセラミックスには、たとえばアルミナ（酸化アルミニウム；Ａｌ_２Ｏ_３）、グレーアルミナ、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）などを採用することができる。

本発明に従った軸受の軌道部材の製造方法は、絶縁性を有する皮膜を備えた軸受の軌道部材の製造方法である。当該軸受の軌道部材の製造方法は、金属からなる軸受の軌道部材を準備する軌道部材準備工程と、当該軌道部材の表面に、被覆材を溶射して皮膜を形成する被覆工程とを備えている。そして、被覆工程は、上述した本発明の環状部材の被覆方法を用いて実施される。

本発明の軸受の軌道部材の製造方法によれば、形成される皮膜に十分な品質を付与しつつ、作業効率を向上させることが可能な本発明の環状部材の被覆方法が被覆工程において採用されることにより、製造コストを低減しつつ、十分な品質の皮膜を形成することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明の環状部材の被覆方法によれば、形成される皮膜に十分な品質を付与しつつ、作業効率を向上させることが可能となる。また、本発明の軸受の軌道部材の製造方法によれば、製造コストを低減しつつ、十分な品質の皮膜が形成された軸受の軌道輪を製造することが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

図１は、本発明の一実施の形態における環状部材の被覆方法により皮膜が形成される環状部材としての転がり軸受の外輪（軸受の軌道部材）を示す概略断面図である。また、図２は、本発明の一実施の形態における環状部材の被覆方法の概略を説明するための図である。図１および図２を参照して、本発明の一実施の形態における環状部材の被覆方法を説明する。

図１を参照して、転がり軸受の軌道部材である外輪１１は、環状の形状を有する環状部材であって、外周面１１Ｂと、内周面１１Ｄと、２つの端面１１Ｃとを備えている。内周面１１Ｄには、転動体としての玉などが転走するための外輪転走面１１Ａが形成されている。

次に、図２を参照して、本実施の形態における環状部材の被覆方法の実施手順について説明する。図２を参照して、まず外輪１１は、内周面１１Ｄ、特に外輪転走面１１Ａがマスクされた状態で、外輪１１の中心軸Ａ_１に軸が一致する回転軸（図示しない）が、外輪１１を貫通するようにセットされる。これにより、外輪１１は、中心軸Ａ_１を軸として回転可能に保持される。一方、溶射装置３０は、溶射部材としての溶射ガン３１を備えており、溶射ガン３１の吐出口３１Ａからは、アルミナなどの被覆材を矢印Ｄの向きに溶射（吐出）することができる。また、溶射装置３０は、溶射ガン３１の吐出口３１Ａが、中心点Ｏを中心とする円弧上を往復可能に構成されている。ここで、中心点Ｏが、外輪１１の中心軸Ａ_１を含む断面において、外輪１１に対して、中心軸Ａ_１に垂直であって外周面１１Ｂの幅を２等分する直線Ａ_２上の点となるように、外輪１１および溶射装置３０は配置されている。そして、外輪１１が中心軸Ａ_１を軸として、毎分１００回以上３００回以下の回転数、たとえば毎分２８０回転の回転数で回転するとともに、溶射ガン３１が中心点Ｏを中心とする円弧上を移動しつつ矢印Ｄの向きに被覆材であるアルミナなどを溶射することにより、本実施の形態の環状部材の被覆方法は実施される。このとき、被覆材の吐出の向きである矢印Ｄの向きには、常に中心点Ｏが存在するように、溶射ガン３１は当該円弧上を移動する。

すなわち、本実施の形態における環状部材の被覆方法は、環状部材としての外輪１１の外周面１１Ｂおよび端面１１Ｃに対して被覆材としてのアルミナなどの溶射を行ない、外周面１１Ｂおよび端面１１Ｃに皮膜を形成する環状部材の被覆方法である。そして、本実施の形態における環状部材の被覆方法は、アルミナなどを溶射する溶射部材としての溶射ガン３１から、外輪１１の外周面１１Ｂに向けてアルミナなどを溶射する外周面溶射工程５０と、溶射ガン３１から、外輪１１の端面１１Ｃに向けてアルミナなどを溶射する端面溶射工程４１とを備えている。

外周面溶射工程５０および端面溶射工程４１は、アルミナなどを吐出する溶射ガン３１の吐出口３１Ａが、外輪１１の中心軸（軸受の回転軸）Ａ_１を含む断面において、外輪１１に対して、中心軸Ａ_１に垂直であって外周面１１Ｂの幅を２等分する直線Ａ_２上の点である中心点Ｏを中心とする一つの円弧上の位置Ｐ_１とＰ_７との間を相対的に移動することにより、交互に実施される。また、外周面溶射工程５０は、外周面１１Ｂの中央部に対して溶射を行なう中央部溶射工程５２と、中央部以外の部分である端部に対して溶射を行なう端部溶射工程５１とを含んでいる。

そして、中央部溶射工程５２における溶射ガン３１の、中心点Ｏに対する角速度である中央部角速度は、端部溶射工程５１における溶射ガン３１の中心点Ｏに対する角速度である端部角速度の２倍以上５倍以下である。さらに、外輪１１の中心軸Ａ_１を含む断面において、外輪１１の溶射ガン３１に近い側の外周面１１Ｂにおける両端１１Ｅ、１１Ｅと、中心点Ｏとを結ぶ２つの直線がなす角である外周面溶射中心角（∠Ｐ_２ＯＰ_６）に対する、中央部溶射工程５２における吐出口３１Ａの軌跡の、中心点Ｏに対する中心角である中央部溶射中心角（∠Ｐ_３ＯＰ_５）の割合は０．４以上０．７以下である。さらに、外周面１１Ｂに対する溶射部材３０から外周面１１Ｂの両端１１Ｅへの溶射角度（線分Ｂ−Ｂと線分Ｐ_２−１１Ｅとのなす角度θ）は、４０°以上６０°以下となっている。

本実施の形態における環状部材の被覆方法によれば、溶射ガン３１の外輪１１に対する相対的な移動の軌跡が単純化され、溶射ガン３１を移動させるための制御が容易となるとともに、形成される皮膜の厚みの均一性を確保し、皮膜に十分な品質を付与することが可能となる。その結果、形成される皮膜に十分な品質を付与しつつ、作業効率を向上させることが可能となる。

なお、上述のように、外周面溶射工程５０および端面溶射工程４１では、吐出口３１Ａが、外輪１１の中心軸Ａ_１を含む断面において、外輪１１に対して、中心点Ｏを中心とする一つの円弧上の位置Ｐ_１とＰ_７との間を移動すればよい。したがって、この相対的な運動が達成されるように、中心軸Ａ_１を軸とする外輪１１の回転を除き、外輪１１が固定された状態で、溶射ガン３１が運動してもよいし、溶射ガン３１が固定された状態で、外輪１１が運動してもよいし、両方が運動してもよい。また、溶射ガン３１の中心Ｏに対する角速度は、３段階以上の多段階または無段階に変化してもよいが、溶射ガン３１および／または外輪１１の運動の制御を容易にする観点から、中央部溶射工程５２における角速度と、端部溶射工程５１における角速度との２段階に変化することが好ましい。さらに、溶射ガン３１から吐出される被覆材の単位時間当たりの吐出量は、必要に応じて変化させてもよいが、制御を容易にする観点から一定とすることが好ましい。また、吐出口３１Ａの外輪１１に対する相対的な移動は、位置Ｐ_１およびＰ_７の一方から他方に向けて少なくとも１回行なわれればよいが、位置Ｐ_１とＰ_７との間を往復するように行なわれてもよい。

次に、本実施の形態における軸受の軌道輪としての外輪について説明する。図３は、本発明の一実施の形態における軸受の軌道部材の製造方法により製造された軸受の軌道輪としての外輪、および本発明の範囲外の製造方法により製造された内輪を備えた転がり軸受としてのラジアル玉軸受（深溝玉軸受）の構成を示す概略断面図である。また、図４は、図３の要部を拡大して示す概略部分断面図である。

図３および図４を参照して、深溝玉軸受１は、軸受の軌道部材としての環状の外輪１１と、外輪１１の内側に配置された軸受の軌道部材としての環状の内輪１２と、外輪１１と内輪１２との間に配置され、円環状の保持器１４に保持された転動体としての複数の玉１３とを備えている。外輪１１の内周面には外輪転走面１１Ａが形成されており、内輪１２の外周面には内輪転走面１２Ａが形成されている。そして、内輪転走面１２Ａと外輪転走面１１Ａとが互いに対向するように、外輪１１と内輪１２とは配置されている。さらに、複数の玉１３は、内輪転走面１２Ａおよび外輪転走面１１Ａに接触し、かつ保持器１４により周方向に所定のピッチで配置されることにより、円環状の軌道上に転動自在に保持されている。以上の構成により、深溝玉軸受１の外輪１１および内輪１２は、互いに相対的に回転可能となっている。

図４を参照して、本実施の形態における軸受の軌道部材としての外輪１１においては、外輪転走面１１Ａとは反対側の面である外周面１１Ｂおよび深溝玉軸受１の回転軸方向における両側の端面１１Ｃに、セラミック皮膜としてのアルミナ皮膜５が形成されている。すなわち、セラミック皮膜としてのアルミナ皮膜５は、軌道部材としての外輪１１の外輪転走面１１Ａが形成された面以外の面に形成されている。これにより、深溝玉軸受１は、外輪１１の外周面１１Ｂおよび端面１１Ｃの少なくともいずれか１つがハウジングなどの隣接する部材に接触するように配置されて使用された場合でも、当該部材との間が電気的に絶縁される。その結果、深溝玉軸受１が、その内部に電流が流れるおそれのある用途に使用された場合でも、電食に起因した寿命低下を回避することができる。

また、外輪１１および深溝玉軸受１は、以下に説明する本発明の一実施の形態における軸受の軌道部材および転がり軸受の製造方法により製造されている。そのため、製造コストを低減しつつ十分な品質のアルミナ皮膜５が形成された軸受の軌道部材および当該軌道部材を備えた転がり軸受となっている。

次に、本実施の形態における軸受の軌道部材としての外輪１１および転がり軸受としての深溝玉軸受１の製造方法について説明する。図５は、本実施の形態における外輪の製造方法の概略を示す流れ図である。

図５を参照して、まず、鋼などの金属からなり、軸受の軌道部材の概略形状に成形された成形部材を準備する成形部材準備工程が実施される。具体的には、たとえばＪＩＳ規格ＳＵＪ２などの鋼（軸受鋼）からなり、外輪１１の概略形状に成形された成形部材が作製される。

次に、上記成形部材の表面の粗さを調整する前処理工程が実施される。具体的には、上記成形部材の外周面１１Ｂおよび端面１１Ｃに該当する領域の表面に対してサンドブラスト処理が実施されて、当該表面の粗さがＲａ１．０μｍ以上３．０μｍ以下となるように調整される。このサンドブラスト処理は、たとえば粒径５８０〜８４０μｍのアルミナ、炭化ケイ素などの粒子を、圧力０．１ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下で当該表面に１０秒間以上２０秒間以下の時間衝突させて実施することができる。

次に、図５を参照して、前処理工程において粗さが調整された上記表面に、セラミックスを溶射してセラミック皮膜を形成する被覆工程としてのセラミック溶射工程が実施される。このセラミック溶射工程は、上述した本実施の形態における環状部材の被覆方法を用いて実施される。これにより、３００μｍ以上４５０μｍ以下の膜厚を有するアルミナ皮膜が形成される。なお、セラミック皮膜は、必ずしも一層である必要はなく、二層あるいは三層以上の複数層形成されてもよい。

次に、セラミック溶射工程において形成されたセラミック皮膜を封孔処理する封孔処理工程が実施される。具体的には、セラミック溶射工程において形成されたアルミナ皮膜の表面に封孔剤を塗布した後、６０℃以上１００℃以下の温度、たとえば８０℃に、６０分間以上２４０分間以下の時間、たとえば１２０分間保持することにより、封孔剤を硬化する。これにより、アルミナ皮膜の気孔率が低下しアルミナ皮膜の絶縁性および密着性が向上する。

次に、図５を参照して、封孔処理工程が実施された成形部材に仕上げ加工を実施して軌道部材を完成させる仕上げ工程が実施される。具体的には、封孔処理工程が実施されたアルミナ皮膜が研磨され、表面が平滑になるとともに、アルミナ皮膜が１５０μｍ以上２７０μｍ以下の所望の膜厚、たとえば２００μｍの膜厚とされる。研磨後のアルミナ皮膜の膜厚は、深溝玉軸受１の用途を考慮し、必要とされる絶縁性能に基づいて決定することができる。これにより、本実施の形態における軸受の軌道部材としての外輪１１が完成し、軸受の軌道部材としての外輪１１の製造方法は完了する。なお、研磨後のアルミナ皮膜の表面粗さが大きい場合、絶縁性に悪影響を及ぼすおそれがあるため、上記研磨は、研磨後のアルミナ皮膜の表面粗さがＲａ０．３μｍ以下となるように実施されることが好ましく、Ｒａ０．２以下となるように実施されることが、より好ましい。

本実施の形態における軸受の軌道輪の製造方法によれば、上述の本実施の形態の環状部材の被覆方法が被覆工程において採用されていることにより、製造コストを低減しつつ十分な品質のアルミナ皮膜５が形成された軸受の軌道輪としての外輪１１が製造される。

次に、本実施の形態における転がり軸受の製造方法について説明する。図６は、本実施の形態における転がり軸受としての深溝玉軸受の製造方法を示す流れ図である。

図６を参照して、まず軌道部材としての外輪１１および内輪１２を製造する軌道部材製造工程が実施される。具体的には、軌道部材製造工程において、外輪１１が上述の本実施の形態における軌道部材の製造方法により製造されるとともに、内輪１２も別途製造される。また、軌道部材製造工程とは別に、転動体が製造される転動体製造工程が実施される。具体的には、転動体としての玉１３が製造される。そして、それぞれ製造された軌道部材としての外輪１１、内輪１２と、転動体としての玉１３とが組合わされて転がり軸受としての深溝玉軸受１が組立てられる組立て工程が実施される。これにより、本実施の形態における転がり軸受の製造方法が完了する。

以下、本発明の実施例１について説明する。膜厚の均一性に及ぼす溶射条件の影響を調査する試験を行なった。試験の手順は以下のとおりである。

まず、軸受の外輪を模した環状部材であるリング形状の鋼製の試験片（外径φ１５０ｍｍ、内径φ１３０ｍｍ、幅７０ｍｍ）を作製した。次に、当該試験片を脱脂洗浄した上で、内周面、および内周面と端面とが交差する部位に形成された面取り部を治具によりマスキングして、外周面および両端面をブラスト処理した。ブラスト処理は、アルミナ砥粒（理研コランダム製；ＷＡ＃８０）を使用し、試験片を、中心軸を軸として毎分３０回の回転速度で回転させつつ、当該アルミナ砥粒を６ＭＰａの圧力で試験片の外周面および両端面に吹き付けることにより行なった。ブラスト処理後の外周面および両端面の表面粗さは約Ｒａ２．０μｍとなっていた。

次に、図２に基づいて説明した上記実施の形態における環状部材の被覆方法と同様の方法により、試験片の外周面および両端面に大気プラズマ溶射を行なった。溶射粉末（被覆材）にはアルミナ粉末（Ａｌ_２Ｏ_３、粒子のサイズ１５〜４５μｍ）を採用した。そして、図２を参照して、上記実施の形態と同様に試験片をセットし、中心軸Ａ_１を軸として毎分２８０回の回転速度で回転させつつ、溶射ガン３１を位置Ｐ_１とＰ_７との間を往復させて溶射を行なった。このとき、溶射条件である、外周面１１Ｂに対する溶射部材３０から外周面１１Ｂの両端１１Ｅへの溶射角度（線分Ｂ−Ｂと線分Ｐ_２−１１Ｅとのなす角度θ）を３５°〜４６°、中央部（Ｐ_３〜Ｐ_５）と他の部分（Ｐ_１〜Ｐ_３、Ｐ_５ＯＰ_７）との溶射ガン３１の角速度比を１〜６．０、外周面溶射中心角に対する中央部溶射中心角の割合（∠Ｐ_３ＯＰ_５／∠Ｐ_２ＯＰ_６）を０．３〜０．８の範囲で変化させ、得られた皮膜の厚みを測定して膜厚の均一性を評価した。膜厚の測定は、電磁膜厚計を用い、外周面の中央部と端部、および端面について行なった。ここで、研磨加工性を考慮すると、これらの部位における膜厚の差は４０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。本実施例では、上記膜厚の差が２０μｍ以下の場合、膜厚の均一性をＡ、２０μｍを超え４０μｍ以下の場合Ｂ、４０μｍを超え３００μｍの場合Ｃ、３００μｍを超える場合Ｄと評価した。試験結果を表１に示す。なお、表１の溶射条件において、好ましい範囲外の条件となっている数値には下線を付した。

表１を参照して、中央部と他の部分との溶射ガンの角速度比が２未満である比較例Ａにおいては、他の溶射条件が本発明の範囲内であるにも関わらず、外周面の中央部の膜厚が大きくなり、膜厚の均一性が必ずしも十分であるとはいえない。一方、当該角速度比が５を超えている実施例Ｇにおいては、他の溶射条件が本発明の範囲内であるにも関わらず、外周面の中央部の膜厚が小さくなり、膜厚の均一性が必ずしも十分であるとはいえない。このことから、中央部角速度は、端部角速度の２倍以上５倍以下とすることが好ましいことが確認された。

また、外周面１１Ｂに対する溶射部材３０から外周面１１Ｂの両端１１Ｅへの溶射角度（角度θ）が４０°未満である実施例ＨおよびＩにおいては、他の溶射条件が本発明の範囲内であるにも関わらず、外周面の中央部の膜厚が大きくなり、膜厚の均一性が必ずしも十分であるとはいえない。このことから、外周面１１Ｂに対する溶射部材３０から外周面１１Ｂの両端１１Ｅへの溶射角度（角度θ）は、４０°以上とすることが好ましいことが確認された。なお、外周面１１Ｂに対する溶射部材３０から外周面１１Ｂの両端１１Ｅへの溶射角度（角度θ）が６０°を超えると、端面への溶射角度が小さくなって、皮膜が十分に形成されにくくなることが、他の実験から分かっている。

さらに、外周面溶射中心角に対する中央部溶射中心角の割合が０．４未満である実施例Ｊ、および０．７を超えている実施例Ｋにおいては、他の溶射条件が本発明の範囲内であるにも関わらず、膜厚の均一性が必ずしも十分であるとはいえない。このことから、外周面溶射中心角に対する中央部溶射中心角の割合は、０．４以上０．７以下とすることが好ましいことが確認された。

これに対し、上記３つの溶射条件が本発明の範囲内である実施例Ａ〜Ｆでは、いずれも良好な膜厚の均一性が得られることが確認された。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の環状部材の被覆方法および軸受の軌道部材の製造方法は、環状部材の表面に皮膜を形成する環状部材の被覆方法および表面に皮膜が形成された軸受の軌道部材の製造方法に、特に有利に適用され得る。

本発明の一実施の形態における環状部材の被覆方法により皮膜が形成される転がり軸受の外輪を示す概略断面図である。本発明の一実施の形態における環状部材の被覆方法の概略を説明するための図である。本発明の一実施の形態における軸受の軌道部材の製造方法により製造された外輪、および本発明の範囲外の製造方法により製造された内輪を備えた深溝玉軸受の構成を示す概略断面図である。図３の要部を拡大して示す概略部分断面図である。本発明の一実施の形態における外輪の製造方法の概略を示す流れ図である。本発明の一実施の形態における転がり軸受の製造方法を示す流れ図である。

符号の説明

１深溝玉軸受、５アルミナ皮膜、１１外輪、１１Ａ外輪転走面、１１Ｂ外周面、１１Ｃ端面、１１Ｄ内周面、１１Ｅ両端、１２内輪、１２Ａ内輪転走面、１３玉、１４保持器、３０溶射装置、３１溶射ガン、３１Ａ吐出口、４１端面溶射工程、５０外周面溶射工程、５１端部溶射工程、５２中央部溶射工程。

Claims

環状部材の外周面および端面に対して被覆材の溶射を行ない、前記外周面および前記端面に皮膜を形成する環状部材の被覆方法であって、
前記被覆材を溶射する溶射部材から、前記環状部材の前記外周面に向けて前記被覆材を溶射する外周面溶射工程と、
前記溶射部材から、前記環状部材の前記端面に向けて前記被覆材を溶射する端面溶射工程とを備え、
前記外周面溶射工程および前記端面溶射工程は、前記被覆材を吐出する前記溶射部材の吐出口が、前記環状部材の中心軸を含む断面において、前記環状部材に対して、前記中心軸に垂直であって前記外周面の幅を２等分する直線上の点である中心点を中心とする一つの円弧上を相対的に移動することにより交互に実施され、
前記外周面溶射工程は、
前記外周面の中央部に対して溶射を行なう中央部溶射工程と、
前記中央部以外の部分である端部に対して溶射を行なう端部溶射工程とを含み、
前記中央部溶射工程における前記溶射部材の前記中心点に対する角速度である中央部角速度は、前記端部溶射工程における前記溶射部材の前記中心点に対する角速度である端部角速度よりも大きい、環状部材の被覆方法。
前記中央部角速度は、前記端部角速度の２倍以上５倍以下であり、
前記環状部材の中心軸を含む断面において、前記環状部材の前記溶射部材に近い側の前記外周面における両端と、前記中心点とを結ぶ２つの直線がなす角である外周面溶射中心角に対する、前記中央部溶射工程における前記吐出口の軌跡の前記中心点に対する中心角である中央部溶射中心角の割合は０．４以上０．７以下であり、
前記外周面に対する前記溶射部材から前記外周面の両端への溶射角度は、４０°以上６０°以下である、請求項１に記載の環状部材の被覆方法。
絶縁性を有する皮膜を備えた軸受の軌道部材の製造方法であって、
金属からなる軸受の軌道部材を準備する軌道部材準備工程と、
前記軌道部材の表面に、被覆材を溶射して前記皮膜を形成する被覆工程とを備え、
前記被覆工程は、請求項１または２に記載の環状部材の被覆方法を用いて実施される、軸受の軌道部材の製造方法。