JP4826427B2 - 電食防止用絶縁転がり軸受及びその製造方法 - Google Patents
電食防止用絶縁転がり軸受及びその製造方法 Download PDFInfo
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即ち、本発明の場合には、アルミナを99重量%以上含有するセラミックス溶射層を使用しているが、この様なセラミックス溶射層は、比較的電気抵抗値が大きい(優れた絶縁性を有する)。従って、研磨後の絶縁層の厚さを0.25mm以上確保すれば、用途が、汎用或いは鉄道車両用の電動モータの回転軸、或いは発電機の回転軸の回転支持部である限り、電食防止効果を十分に確保できる。
又、研磨後の絶縁層の厚さを0.25mm以上確保する為には、研磨前のセラミックス溶射層の厚さを0.4mm以下としても、十分に研磨代を確保できる。そして、このセラミックス溶射層の厚さを0.4mm以下に抑えられれば、隣り合う面同士の間の折れ曲がり連続部を覆ったセラミックス溶射層の厚さを0.48mm以下に抑えられる。厚さが0.48mm程度のセラミックス溶射層であれば、厚さ寸法が過大であるとは言えず、そのままであっても(研磨により厚さ寸法を小さくしなくても)、割れ、欠け等の損傷を発生しにくい。従って、上記セラミックス溶射層のうちで上記折れ曲がり連続部を被覆した部分を研磨する手間を省略して、コスト低減を図れる。又、コスト低減は、上記セラミックス溶射層の厚さを小さく(従来は0.5mm以上であったものを0.4mm以下に)抑えられる事によっても図れる。
即ち、前述した通り、アルミナを主成分とするセラミックス溶射層のうち、酸化チタンを含まないホワイトアルミナの場合には、絶縁性能が優れている反面、封孔処理に伴って外観が悪化する。これに対して、本発明の場合には、0.01重量%以上の酸化チタンを含有している為、上記封孔処理に拘らず、外観悪化に結び付く様な色むらは発生しない。即ち、セラミックス溶射層内部に存在する微細な空隙を合成樹脂により塞ぐ為の封孔処理に伴って、この合成樹脂の一部が上記セラミックス溶射層の表面に表れる。表面の色彩が純白に近い、ホワイトアルミナの場合、この様に表面に現れた合成樹脂により、表面に色むらを生じて、製品の外観を悪くする。これに対して、0.01重量%以上の酸化チタンを含有したグレイアルミナの場合には、表面の色彩が灰色がかっている為、上記封孔処理に使用する合成樹脂として、適切な(灰色系統の)色彩のものを使用すれば、表面に、製品の外観を悪くする程の色むらを生じる事はない。
尚、セラミックス溶射層中に於ける、上記酸化チタンの含有量を、0.2重量%以下に抑える事により、溶射層形成時の材料(アルミナ粒)の歩留が多少は悪化する。但し、本発明の様に、粒径が10〜50μmで、平均粒径が15〜25μmであるアルミナを使用すれば、上記セラミックス溶射層を構成するアルミナの付着効率を向上させる事と合わせて、上記セラミックス溶射層の厚さ寸法に関する精度を向上させ、コスト上昇を抑えられる。即ち、付着効率の向上による材料費の節約と、寸法精度の向上による仕上加工の容易化(仕上加工時間の短縮化)とにより、電食防止用絶縁転がり軸受の製造コストの低廉化を図れる。
先ず、絶縁性能の確保は、上記絶縁層6aを構成するセラミックス溶射層として、アルミナを99重量%以上含有するものを使用する事により図れる。即ち、アルミナを99重量%以上含有するセラミックス溶射層は電気抵抗値が大きい(優れた絶縁性を有する)為、研磨後の(使用状態での)絶縁層の厚さを0.25mm以上確保すれば、用途が、汎用或いは鉄道車両用の電動モータの回転軸、或いは発電機の回転軸の様に、電位差が3000V程度までの回転支持部である限り、電食防止効果を十分に確保できる。例えば、研磨後の絶縁層の厚さ寸法を0.3mmとした場合、1000V印加の条件で、5000MΩ以上の絶縁抵抗値を確保できる。
尚、セラミックス溶射層中に於ける、上記酸化チタンの含有量を、0.2重量%以下に抑える事により、溶射層形成時の材料(アルミナ粒)の歩留が多少は悪化する。但し、粒径が10〜50μmで、平均粒径が15〜25μmであるアルミナを使用するので、上記セラミックス溶射層を構成するアルミナの付着効率を向上させる事と合わせて、上記セラミックス溶射層の厚さ寸法に関する精度を向上させ、コスト上昇を抑えられる。即ち、付着効率の向上による材料費の節約と、寸法精度の向上による仕上加工の容易化(仕上加工時間の短縮化)とにより、電食防止用絶縁転がり軸受の製造コストの低廉化を図れる。
先ず、この外輪3の外周面7と軸方向両端面8、8とに形成するセラミックス溶射層の厚さ寸法T7 、T8 が、上記両折れ曲がり連続部9、9の厚さ寸法T9 に及ぼす影響(厚さの不均一性)を知る為に行なった実験に就いて説明する。この実験では、上記外輪3の外周面7と上記軸方向両端面8、8とに形成するセラミックス溶射層の厚さ寸法T7 、T8 (T7 ≒T8 )を、0.15〜0.60mmの間で、8段階に変化させ、上記両折れ曲がり連続部9、9の厚さ寸法T9 を測定した。この様な実験の結果を、図4に示す。この図4から明らかな通り、上記各面7、8に形成するセラミックス溶射層の厚さ寸法T7 、T8 が小さい程、上記両折れ曲がり連続部9、9の厚さ寸法T9 も小さくなるが、上記各面7、8に形成するセラミックス溶射層の厚さ寸法T7 、T8 が大きくなると、上記両折れ曲がり連続部9、9の厚さ寸法T9 は、二次曲線的に大きくなる。この事から、これら両折れ曲がり連続部9、9の厚さ寸法T9 を抑える為に、上記各面7、8に形成するセラミックス溶射層の厚さ寸法T7 、T8 を抑える事が重要である事が確認できた。
この外輪3に、アルミナを主成分とし、それぞれ酸化チタンの含有量が0.01重量%(アルミナ含有量:99.7重量%を超える)、0.04重量%(アルミナ含有量:99.7重量%)、0.2重量%(同:99.3重量%)、0.4重量%(同:98.8重量%)、3重量%(同:95重量%)である、5種類の材料により、セラミックス溶射層製の絶縁層を形成した。絶縁層の厚さは0.3mm(目標値)とした。そして、それぞれの場合に就いて、1000V(DC)印加時の抵抗値を測定した。封孔処理は、先に説明した実施例1の場合と同じとした。
この外輪3に、アルミナを主成分とし、それぞれ酸化チタンの含有量が0.04重量%、0.4重量%である、2種類の材料により、セラミックス溶射層製の絶縁層を形成した。絶縁層の厚さは0.3mm(目標値)とした。そして、それぞれの場合に就いて、絶縁層の表面に10重量%の食塩水を(刷毛塗りにより)塗布してから、高湿度(ほぼ湿度100%)雰囲気中に長期間(180日間)放置した後、1000V(DC)印加時の抵抗値を測定した。封孔処理は、先に説明した実施例1の場合と同じとした。又、上記食塩水は、30日毎に(間隔で)塗布した。
この外輪3に、アルミナを主成分とし、それぞれ酸化チタンの含有量が0.04重量%、0.4重量%である、2種類の材料により、セラミックス溶射層製の絶縁層を形成した。絶縁層の厚さは0.3mm(目標値)とした。そして、それぞれの場合に就いて、160℃の雰囲気中に長期間(90日間)放置した後、1000V(DC)印加時の抵抗値を測定した。封孔処理は、先に説明した実施例1の場合と同じとした。
2 内輪軌道
3 外輪
4 外輪軌道
5 転動体
6、6a 絶縁層
7 外周面
8 端面
9 折れ曲がり連続部
Claims (2)
- 互いに同心に配置された、それぞれが金属製である1対の軌道輪と、これら両軌道輪の互いに対向する面に形成された1対の軌道面同士の間に転動自在に設けられた、それぞれが金属製である複数個の転動体とを備え、上記両軌道輪のうちの少なくとも一方の軌道輪の表面のうちで軌道面を設けた面以外の面を、セラミックス製の絶縁層により被覆した電食防止用絶縁転がり軸受に於いて、この絶縁層がアルミナを99重量%以上、酸化チタンを0.01〜0.2重量%、それぞれ含有し、このうちのアルミナとして、厚さ寸法に関する精度及びこのアルミナの付着効率の向上を目的に、粒径が10〜50μmで、平均粒径が15〜25μmであるものを使用したセラミックス溶射層であり、上記絶縁層は、上記軌道面を設けた面以外に形成した、このセラミックス溶射層の表面を研磨する事により形成したものであり、このセラミックス溶射層の厚さは、隣り合う面同士の間の折れ曲がり連続部を除いて0.4mm以下であり、このセラミックス溶射層を研磨して得られた上記絶縁層の厚さは0.25mm以上である事を特徴とする電食防止用絶縁転がり軸受。
- 互いに同心に配置された、それぞれが金属製である1対の軌道輪と、これら両軌道輪の互いに対向する面に形成された1対の軌道面同士の間に転動自在に設けられた、それぞれが金属製である複数個の転動体とを備えた転がり軸受を構成する、上記両軌道輪のうちの少なくとも一方の軌道輪の表面のうちで軌道面を設けた面以外の面を、セラミックス製の絶縁層により被覆する電食防止用絶縁転がり軸受の製造方法に於いて、アルミナを99重量%以上、酸化チタンを0.01〜0.2重量%、それぞれ含有し、このうちのアルミナとして、厚さ寸法に関する精度及びこのアルミナの付着効率の向上を目的に、粒径が10〜50μmで、平均粒径が15〜25μmであるものを使用したセラミックス溶射層を、隣り合う面同士の間の折れ曲がり連続部を除いた部分の厚さを0.4mm以下に抑えて、上記軌道面を設けた面以外に形成した後、上記セラミックス溶射層のうちで上記折れ曲がり部を覆った部分以外の部分を研磨する事により、厚さが0.25mm以上である上記絶縁層とする事を特徴とする電食防止用絶縁転がり軸受の製造方法。
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