JPS593071A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、工作機械及びその他の機械等に使用される
軸受メタルと該メタルに挿入される軸又昧軸に挿入固着
したベアリングカラーとからなる軸受装置に係り、殊に
軸の円滑な回転と寿命延長全針９、かつ軽量でしかも耐
食性及び耐摩耗性の向上を目的として軸受装置に関する
ものである。

この種の軸受装置としては、例えば、超硬チップ、サー
メットやセラミックスチップを用いた工作機械のように
固定しｔ軸受メタルに、旋回軸に挿着し次ベアリングカ
ラーｔ−嵌挿して、旋回軸とともにベアリングカラー金
回転するようにし交軸受装置がある。この例として横型
フライス盤の軸受部を第１図に示す。

第１図において１μフライス盤基台であり、２は７２イ
ス盤基台ｌに回動を拘束されて取り付けられ九軸受メタ
ルである。３はベアリングカラーであり、該ベアリング
カラー３は旋回軸４に挿入固着してあって、軸受メタル
２内で旋回軸４とともに回動するようになっている。

そしてこの軸受装置ハ、従来、軸受メタルが銅合金（砲
金）ある６はホワイトメタルで造られており、軸又はベ
アリングカラーが鋼で造られているのが通常であった。

これは次の■、■の考えに基づくものである。

■　軸受装置における使用時の摩耗は宿命的なものとし
、軸受装置の取替容易な構成部品（軸受メタル）ｔ−軟
質材（ホワイトメタルあるいは砲金）で形成し、他の構
成部品（軸、あるいはベアリングカラー）を上記軸受メ
タルよりもや＼硬い硬質材（鋼）で形成し、摩耗時に軟
質構成部品を取り替えムことによって正常使用が確保で
きる。

■　軸受メタルとベアリングカラー（あるいは軸ンとの
間に切削屑等の異物が入り込んだとき軸受装置の構成部
品に軟質材を用いている場合は、その軟質材に異物が抱
き込まれて他のＳ成部品に悪影響（異音発生、滑傷及び
油膜切れ等）奮及ぼす仁とがない。

そして、上記し友軸受メタルの摩耗現象は次の様にして
説明できる。

即ち、軸受メタルとしてホワイトメタルを使用し友場合
は、軟質のため空気中にあるＳｉ（、？ＡｂＯｓなどｆ
メタル中に噛み込んでしまい、ホワイトメタル自身が電
着砥石のような状態になり、メタルの摩耗全進行させて
しまうこと、及び軸が回転するとホワイトメタルの場合
熱膨張にＬ９シャフトとのクリアランスが大きくなり、
剛性が極端に小さくなり、潤滑膜の粘性が小さくなると
ともに極く薄い境界潤滑膜だけの状態となり軸受メタル
の摩耗や焼付きを発生させる。

従って、従来の軸受装置は、殊に工作機械における主軸
の高速回転や重切削時に寿命が短く、短期間で軟質構成
部品（＠受メタル）の交換を強いられるという欠点全宿
命的に有するものであった。

そこで、本発明者は、鋭意研究し几結果、軸受の構成部
品の摺接部に、アルミナ焼結体、ジルコニア焼結体、あ
るいはサイアロン焼結体のうちいずれか１棺の焼結体？
固層することにニジ、焼結体自体及び焼結体に組み合わ
せられる他の構成部材の摩耗敏が極めて小さくなること
、及び焼結体が軸受材料として優れた耐食性、耐摩耗性
を有することを見出し本発明を完成し几ものである。

上記アルミナ焼結体組成は、酸化マグネシウム０、５〜
５．　Ｏｖｏｌ、　％、不ｒｉＪ避不純物０．５〜３．
　Ｏｖｎ　ｌ。

チ、残部α型酸化アルミニウムとがらなり、上記ジルコ
ニア焼結体組成は、正方晶及び／まｆＣハ単斜晶ｚｒ０
２２〜２０ｖＯＭ、％と、Ｙ２Ｏ３、Ｍ、０１ＣａＯの
うち１種またｕｚｍ以上とからなる安定化された立方晶
Ｚ、０２及び不可避不純物とからなり、上記サイアロン
焼結体組成ｔ’ｉ、ＡｌＮ１〜２０　ｖｏｌ。

チ、Ａｌ２Ｏ３１〜３０　ｖｏｌ、　Ｔｏ　１Ｙ２０３
、Ｃｅ０３０））ち１種または２種’ｅ１〜２０ｖｏ１
．％、及び残部５ｉｓＮ４と不可避不純物とからなって
いる。

即ち、不発ＥＪＡは、軸受メタルの内周面、あるいハ軸
もしくはベアリングカラーの外周面のうち、少なくとも
一方の局面に上記組成のアルミナ焼結体、ジルコニア焼
結体、あるいはサイアロン焼結体のうちいずれか１種の
焼結体を固層して構成しｔ軸受装置である。

以下、本発明金弟２図乃至第８図に基づいて具体的に説
明する。

第２図は、従来の軸受メタルの一例である軸受メタルＡ
の断面図である。

第３図は、軸受メタルＢの断面図であり、該軸受メタル
Ｂは軸受メタルＡの内周面ａの両端部に焼結体リング５
が固着されている。

この焼結体リング５は、上記組成を有するアルミナ焼結
体、ジルコニア焼結体、あるいはサイアロン焼結体のう
ちいずれか１種の焼結体をリング状に形成し、通常の方
法に工９所定寸法に研摩製作したものである。

上記焼結体リング５に用いる焼結体は、上記組成を有す
るもので、かつ、通常の条件下で製造されｉものであれ
ば良いが、耐食性、耐摩耗性の点から好ましくは次の樺
な条件で焼結され、かつ特性を有するものであることが
望ましい。

即ち、アルミナ焼結体は、真空雰囲気中又は大気中にお
いて１６００〜１７５０℃にて焼結されたもので、密度
３９５〜３．９９９７ｃ４．硬さ９２〜９３．５ＨＲＡ
、抗折力４５〜６０（−１平均粒子径５〜１０μを有す
るアルミナ焼結体であること、上記ジルコニア焼結体は
、真空雰囲気中又は大気中において１５００〜１８００
℃にて焼結された密度５．６〜６．５に付、硬さ９０〜
９２ＨＲＡ、抗折力１００〜１４０　ｋＡＩ、平均粒子
径０．２〜５Ｐｋ有するジルコニア焼結体であるもの、
及び上記サイアロン焼結体は、非酸化性雰囲気中におい
て１６００〜１９００℃にで焼結された、密度３．０〜
４．０９ｅ、硬さ９０〜９３Ｉ（ＲＡ、抗折力５０〜９
０（−１平均粒子径２〜５Ｐｋ有するサイアロン焼結体
であることが望ましい０ 尚、上記した焼結体を軸受メタル、軸おるいにベアリン
グカシ−に固着するには、焼結体がロー付は性が悪いの
で嵌合又は接層剤を用いて固ｆｆ−ｊる〇 以下に用いられる焼結体リングは上記し友焼結体リング
５と同じもので′ｊ）す、かつその固着も以上と同様な
方法で固着されるものであるから′伺−符号管付してそ
の説明全省略する。

’！ｉ７ｔ、第３図に示す軸受メタルＢは焼結体リング
５の内径ｄｌと中央内周面すの内径ｄ２とがｃｌ（ｄ２
なる関係１ｆｔ有して形成されており、中央にｄ２−ｃ
ｂなる隙間６が形成されている。この隙間６は油溜９と
なる部分で好ましくは０．４〜１．０１１１１に形成さ
れる。

しかしながら、上記隙間６は必ずしも必要で鉱なく、軸
受メタルＢと組み合わせられる軸、あるいはベアリング
カラーの形状にＬっては市＝ｄｚなる関係にしても良い
。

第４図は、従来のベアリングカラーの一例であるベアリ
ングカラーＣの断面図である０ＷＪ５図に、ベアリング
カラーＤの断面図であり、該ベアリングカラーＤＩ−ｔ
、ベアリングカラーＣの外周面Ｃの両端部に焼結体リン
グ５を中央外周面ｄと面一になるように固着したもので
ある０第６図は、ベアリングカラーＥの断面図であり、
該ベアリングカラーＥＦＴ両端に固着した焼結体リング
５の外径り、と中央の外周面ｅの外径Ｄ２とがＤｌ＞　
Ｄ２の関係になる工うに形成し、他社第６図と同様に構
成されている。このベアリングカラーＥは第６図に示す
ように基体Ｅ１を一体物として形成するばかりではなく
、第８図に示すように両端部Ｆ、１Ｆ、と中央部Ｆ２と
に３分割したものをロー接等により接合して構成しても
良い。ＣのことはベアリングカラーＤにおいても同様で
ある。

以上は軸受メタルあるいはベアリングカラーの一部に焼
結体リングを固着形成し友ものであるが本発明は、この
ものに限定するものではなく第８図に示す工うに、内周
面の全部を覆う工９に焼結体リング５を固着形成した軸
受メタルＧ（第８図０））、あるい扛外周面の全部を榎
う工うにアルミナ焼結体リング５奮固涜形成したベアリ
ングカラ〜Ｈ（第８１仲））の工うに構成しても良い。

そして、上記した軸受メタルとベアリングカラーとを組
み合わせることに工９次のＬうな使用態様が実施できる
ものである。

第１の使用例は、軸受メタルＡにベアリングカラーＥを
組み合わせて使用する場合であり、第２の使用例は、鋼
製軸受メタルＡにベアリングカラーＤｔ−組み合わせて
使用する場合であり、第３の使用例は軸受メタルＢにベ
アリングカラーＣ，Ｄあるいａｌ１組み合わせて使用す
る場合である。

を良、第４の使用例として、周面全部を焼結体で覆つ九
軸受メタルＧ、６るーはベアリングカシ−Ｈ，若しくは
それらの焼結体を固層しない軸受メタルあるいはベアリ
ングカラーを用いて第１〜第３の使用例のＬうに組み合
わせて使用する場合である。

次に従来のものとの比較例を軸受メタルＢとベアリング
カラーＣ’を組み合わせた軸受装置（第１使用例）を用
いて示し、本発明がいかに優れているかの一例を示す。

本発明の上記第１使用例に用いた焼結体は、アルミナ焼
結体、ジルコニア焼結体、あるいはサイアロン焼結体の
いずれをも用い几が、焼結体同志の差は認められず、は
ｙ同様の結果が得られた。

通常の工作機械に１ｉｃＮ　Ｌ、軸受接触部の周速１０
０　％／ｍｉ　ｎ、、運転時間６時間／１日の条件で連
続運転して、従来の軸受装置（軸受メタル：砲金製、ペ
アリングカラー：鋼製）と比較した。

その結果、従来のものは、軸受メタルの摩耗が０、３１
１１１以上になったときに取り替えたが、その取り替え
回数ｉＪ３回／年であつｔｏ これに対して本発明の第１使用例のものｉｊ、２年間の
連続使用中においても音が静かであり、その後において
も軸受メタルの摩耗敏が約０．００５ｎ程度で極めて小
さく、かつ鋼製ペアリング力２−の摩耗が極めて小さく
なるとともにその面粗度が良くなった（鏡面化が進行し
たＪ０不発明のものはその後も軸の円滑ｆ１回転が確保
でき連続使用が可能であ一′）′ｆｉ：、。

また、本発明のものに、上記運転中に軸受部の温度上昇
が従来のものに比べて極めて小さく、それにするその他
の異状に全く認められなかつ九。

この工うな本発明の結果は、次の様に説明することがで
きる。

■　焼結体に、比重が他の金属材料に比べて大きいので
音の吸収性が良い。

■　焼結体は、ホワイトメタルのようにそれ自身が電着
砥石となることがない。

■　焼結体は、熱膨張係数が小さい究め軸受メタルとベ
アリングカラーとのクリアランスを可及的に小さくする
ことができ、良好な流体潤滑の状態が維持できる。

因みに、焼結体の熱膨張係数は砲金の１／３程度である
。

■　焼結体に接する鋼製部品の表面が鏡面化が進行して
、エリ一層油膜ができ易くなる。

■　焼結体様硬度が極めて＾い穴め、軸受面が充分に重
荷重に耐え、かつ異物が介在した場合も摩耗が少ないと
ともに疲労強度が大きい。

■　焼結体は大きい熱伝導率を有するとともに、小さい
摩擦抵抗を有するので軸受部の温度上昇が小さくなる。

以上のように本発明に係る軸受装置に、従来の軸受装置
エリも格段に長い寿命金有し、かつ長期使用に亘って軸
の円滑な回転が確保できるという実用上の効果を奏する
ものである。

図、第２図、第３図及び第８図（イ）は軸受メタルの断
面図、＠４図乃至＃！６図及び第８図（ロ）はベアリン
グカラーの断面図、第７図は第６図の他の実施例を示す
ベアリングカラーの説明断面図である。

２、Ａ、Ｂ、Ｇ・・・軸受メタル、 ３、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｈ・・・ベアリングカラー、４・・・
軸、５・・・焼結体リング。

特許出願人　三菱金属株式会社 代理人　弁理士　佐　藤　英　昭 手続補正書（方式） 昭和５７年１０月２７日 特許庁長官若杉和夫　殿 １、事件の表示 昭和５７年　特　許　願第１１３２２７υ２、発明の名
称　　　軸受装置 ３　補止をする者 小（’ｌとの関係　　特許出願人 Ｘ、　ｕ　ｊ／　；ｊｌ　　　東京都千代田区大手町−
丁目５番２号氏　名（？□ゼト）　（６２６）三菱金属
株式会社代表者　水　野　　憔 ４、代理人 ６、　補正により増加する発明の数 ７、補正の対象 図　　面 ８、補正の内容 別紙朱書きｏ＊ｎｓｍを補正します。

（イ） １ゾ（力 う７ｍ シー４（臼 」−５（ハ ウー乙（ハ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１軸受メタルと、該メタルに挿入される軸又は軸に
   挿入固層したベアリングカラーとからなり、上記軸受メ
   タルの内周面あるいは上記軸又はベアリングカラーの外
   周面のうち、少なくとも一方の周面に、 酸化マグネシウム０．５〜５．０ｖｏ１．％、不可避不
   純物０，５〜３．　Ｏｖｏｌ、％、残部α型酸化アルミ
   ニウムよりなるアルミナ焼結体、 正方晶及び／ま７ｔＵ単斜晶ＺｒＯ２２〜２０　ｖｏｌ
   。 −と、ＹｇＯｓ、ＭｇＯ１ｃａｏのうち１種または２種
   以上とからなる安定化され定立方晶Ｚ、珈及び不可避不
   純物よりなるジルコニア焼結体、あるいは ＡＩＮ　１〜２０−ＶＯＬ＊、ＡｈＯｇ　１〜３０ｖｏ
   ｌ。 チ、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ３のうち１種ま７ｔｔ１２橿ｔ１
   〜２０　ｖｏｌ、チ、及び残部５ｒｓＮ４と不可避不純
   物とからなるサイアロン焼結体のうちいずれか１種の焼
   結体を固着した仁とｔ−特徴とする軸受装置。 （２１上記アルミナ焼結体に、真空雰囲気中ｉ友は大気
   中において１６００〜１７５０℃にて焼結された、密度
   ３．９５〜３．９９　Ｐ／Ｊ、硬さ９２〜９３．５ＨＲ
   Ａ１抗折力４５〜６０（−１平均粒子径５〜ｌＯμを有
   するアルミナ焼結体であることｔ％徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の軸受装置。 （３）上記ジルコニア焼結体は、真空雰囲気中又は大気
   中において１５００〜１８００℃にて焼結され友、密度
   ５．６〜６．５に飼、硬さ９０〜９２　ＨＲＡ、抗折力
   １００〜１４０　Ｉ／Ｉｄ、平均粒子径０．２〜５μを
   有するジルコニア焼結体であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の軸受装置。 （４）　　上記サイアロ／焼結体は、非酸化性雰囲気中
   において１６００〜１９００℃にて焼結され九、密［３
   ，０〜４．０農、硬さ９０〜９３ＨＲＡ１抗折力５０〜
   ９０−１平均粒子径２〜５ｐｋ有するサイアロン焼結体
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の軸
   受装置。