WO2018030275A1 - 転がり軸受用保持器の加熱方法 - Google Patents

転がり軸受用保持器の加熱方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018030275A1
WO2018030275A1 PCT/JP2017/028262 JP2017028262W WO2018030275A1 WO 2018030275 A1 WO2018030275 A1 WO 2018030275A1 JP 2017028262 W JP2017028262 W JP 2017028262W WO 2018030275 A1 WO2018030275 A1 WO 2018030275A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heating
rolling bearing
cage
bearing cage
jig
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/028262
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
佐藤　洋司
晶美 多田
Original Assignee
Ntn株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ntn株式会社 filed Critical Ntn株式会社
Publication of WO2018030275A1 publication Critical patent/WO2018030275A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/24—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly
    • F16C19/26—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly with a single row of rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/46—Cages for rollers or needles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication

Definitions

  • the present invention relates to a method for heating a rolling bearing cage, and more particularly, to a method for heating a rolling bearing cage that can irradiate the rolling bearing cage with an electron beam.
  • Fluorine-based resins may be coated to improve the friction characteristics of the sliding parts surface, water and oil repellency characteristics such as daily and kitchen goods, non-adhesiveness, and antifouling characteristics.
  • the fluororesin is particularly soft among the resins, there is a drawback that the wear resistance is poor. Therefore, there is a method of improving the wear resistance by adding a filler or the like, but it is known that the wear resistance is also improved by introducing a three-dimensional crosslinked structure into the molecular skeleton of the fluororesin.
  • the method is a method of irradiating the workpiece while heating the workpiece within the range of the melting point of the fluororesin to the melting point + 25 ° C.
  • Patent Document 1 a method of heating with a hot plate installed in an irradiation chamber filled with nitrogen
  • Patent Document 2 a method of heating the atmosphere in the electron beam irradiation chamber that also functions as a heater with a heater or the like
  • Patent Document 3 a fluorine-based resin is three-dimensionally crosslinked by irradiating with an electron beam in a temperature range from a melting point to a melting point + 25 ° C.
  • the sliding surface of the rolling bearing cage is supplied with lubricating oil or lubricating grease to reduce rolling friction or sliding friction. Further, a surface treatment for improving the slidability is applied to the sliding surface.
  • a method of forming a fluorine resin film as one of the surface treatments is known. This fluorine-based resin film is formed by forming a base layer containing a heat-resistant resin and a first fluorine-based resin on the surface of an iron-based metal material, and forming a second fluorine-based resin layer on the surface of the base layer.
  • the heat-resistant resin is a resin that is not thermally decomposed during the firing, and the conditions for the radiation irradiation are as described above. This is characterized in that the second fluorine-based resin layer is cross-linked (Patent Document 3).
  • the heating method shown in Patent Document 1 can uniformly heat the entire workpiece if it is a thin and flat workpiece such as a flat plate, it contacts the hot plate in a workpiece having a height such as a rolling bearing cage. A temperature difference appears between the contact side and the non-contact side. In such a case, since the crosslinking reaction does not proceed uniformly, there is a problem that the coating has uneven crosslinking and the quality is not stable.
  • the heating method shown in Patent Document 2 is a method for keeping the entire heating furnace at a uniform temperature. However, when electron beam irradiation is performed simultaneously, heat is also transferred to the electron beam irradiation device, and the irradiation window of the electron beam irradiation device is used.
  • the foil deteriorates due to heat, leading to a shortened life of the irradiated window foil.
  • the irradiation window foil functions as a partition between the electron beam irradiation device and the irradiation chamber, but is transmitted through it and irradiated with the electron beam into the chamber, so it is a very thin metal foil and is vulnerable to heat. .
  • An object of the present invention is to provide a method for heating a rolling bearing cage that does not deteriorate the irradiation window foil.
  • the heating method for the rolling bearing cage of the present invention is a heating method in which a heating jig is inserted into the inner diameter portion of the rolling bearing cage and the cage is heated by heating of the heating jig.
  • the heating jig includes a fixing jig that fixes the rolling bearing retainer from the inner diameter side, a heating source that heats the fixing jig, and a control device that controls the heating source.
  • This heating method has a gap between the heating jig and the rolling bearing cage below the heating target temperature range for heating the rolling bearing cage, and the rolling bearing cage inner diameter portion at the heating target temperature range.
  • a heating jig is fitted to the hood.
  • a heating jig used in the method for heating a rolling bearing cage of the present invention includes a rotation mechanism that rotates around the cylindrical shaft of the cage by fitting into an inner diameter portion of the rolling bearing cage.
  • the linear expansion coefficient of the material of the fixing jig is larger than the linear expansion coefficient of the material of the rolling bearing retainer.
  • the fixing jig is made of an aluminum-based metal
  • the rolling bearing retainer is made of an iron-based metal.
  • the heating target temperature range in the present invention is a temperature range for electron beam cross-linking the fluorine-based resin layer formed on the surface of the bearing cage.
  • the heating unevenness of the surface layer can be reduced by inserting a heating jig into the inner diameter portion of the rolling bearing cage and heating from the entire inner diameter side of the cage. it can.
  • a heating jig into the inner diameter portion of the rolling bearing cage and heating from the entire inner diameter side of the cage. it can.
  • the linear expansion coefficient of the material of the fixing jig constituting the heating jig is larger than the linear expansion coefficient of the material of the rolling bearing cage. If the formed fluororesin layer is less than the temperature range when electron beam crosslinking is performed, there is a gap between the heating jig and the cage, and in the heating target temperature range, it fits into the inner diameter of the cage. Heat transfer from the tool to the cage can be facilitated. Further, it is easy to rotate the cage.
  • FIG. 1 It is a perspective view of the cage for needle bearings. It is a figure which shows the apparatus used for the heating method. It is a figure which shows the apparatus used for the heating method of the comparative example 1.
  • FIG. 1 It is a perspective view of the cage for needle bearings. It is a figure which shows the apparatus used for the heating method. It is a figure which shows the apparatus used for the heating method of the comparative example 1.
  • FIG. 1 is a perspective view of a needle bearing retainer.
  • the needle bearing retainer 1 includes a plurality of pocket portions 2 that hold rolling elements, a column portion 3 that is positioned between the pocket portions 2 and that extends along the axial direction, and a column portion 3. And a cylindrical portion 4 fixed on both sides in the axial direction.
  • the column part 3 and the cylindrical part 4 have an outer diameter part 5 and an inner diameter part 6, and the cylindrical part 4 has two end faces 7.
  • the cage according to the heating method of the present invention is not limited to the cage for needle bearings, and can also be applied to a cage for ball bearings having a circular pocket portion.
  • an iron-based metal material is preferable.
  • the iron-based metal material include bearing steel used for rolling bearings, carburized steel, carbon steel for machine structure, cold rolled steel, hot rolled steel, and the like.
  • the iron-based metal material is adjusted to a predetermined surface hardness by quenching and tempering after processing into the shape of the sliding member.
  • a ferrous metal material cage using chromium molybdenum steel (SCM415) it is preferable to use an ferrous metal material whose Hv value is adjusted to 484 to 595.
  • a cage 1 having a plurality of pocket portions 2 for holding rolling elements is a method in which a cylinder is cut out from a shaped material, and the pocket portions 2 are formed by stamping by pressing. After pressing a flat plate, an appropriate length is obtained. It can manufacture by the method etc. which are cut
  • a resin layer is provided on the surface of the cage 1 in order to improve slidability.
  • the resin layer on the surface of the cage 1 is formed on the surface of the cage 1 including the surface of the pocket portion 2 that comes into contact with the rolling elements.
  • any resin that can be cross-linked by electron beam irradiation can be used.
  • resins include fluorine resins and polyethylene resins.
  • a fluororesin is preferred because of its excellent heat resistance.
  • fluororesins include polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoro (alkyl vinyl ether) copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, and ethylene-tetrafluoroethylene copolymer. , Polyvinylidene fluoride, and polyvinyl fluoride. These resins can be used alone or as a mixture.
  • PTFE which is excellent in heat resistance and slidability is preferable.
  • the crosslinking reaction of the fluorine-based resin proceeds by performing electron beam irradiation near the melting point. Therefore, it is necessary to heat the cage in a temperature region where the crosslinking reaction proceeds, and this temperature region is a heating target temperature region.
  • this heating target temperature region is a temperature range from a melting point to a melting point + 25 ° C.
  • the heating jig is fitted to the inner diameter portion of the rolling bearing cage.
  • the fluorine-based resin has a gap at 200 ° C. or lower and a gap that fits when the temperature exceeds 200 ° C.
  • the resin layer mainly composed of fluororesin is (1) a two-layer structure in which the cage surface side is a mixed resin composition of fluororesin and heat-resistant resin, and the surface side is fluororesin, (2) surface Examples include an inclined structure in which the fluororesin continuously changes from a three-dimensional structure to a two-dimensional structure from the side toward the cage surface side.
  • the formation of the resin layer on the surface of the cylindrical rolling bearing cage is performed by applying and drying a fluororesin dispersion and / or solution onto the substrate surface of the cage, followed by firing.
  • the layer thickness of the resin layer is 5 ⁇ m or more and less than 40 ⁇ m, preferably 15 ⁇ m or more and less than 30 ⁇ m. If the layer thickness is less than 5 ⁇ m, the metal substrate on the surface of the cage may be exposed due to peeling due to poor adhesion of the coating or wear due to initial wear. If it is 40 ⁇ m or more, there is a risk that cracking during the formation of the resin film or peeling during operation will deteriorate the lubrication state. By setting the layer thickness in the range of 5 ⁇ m or more and less than 40 ⁇ m, it is possible to prevent the metal substrate from being exposed due to initial wear and to prevent peeling during operation over a long period of time.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing a state before heating
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing a state where the cage is heated during electron beam irradiation. Note that the gap in FIG. 2A is exaggerated.
  • the holder 1 is placed on the installation base 13 in the electron beam irradiation chamber 14, the heating jig 11 is arranged on the inner diameter portion 6 of the holder 1, and the heating jig 11 is heated to heat the holder 1. .
  • the heating jig 11 is fitted to the inner diameter portion 6 of the cage 1 at the time of heating, and a cylindrical fixing jig 8 that fixes and directly heats the cage 1 and a cartridge heater that heats the fixing jig 8. And a control device 10 such as a heater control thermocouple.
  • the thermocouple 12a is for the upper part of the cage with respect to the installation table 13
  • the thermocouple 12b is for measurement of the lower part of the cage on the installation table side
  • the thermocouple 12c is for measuring the ambient temperature in the chamber 14. It is.
  • the linear expansion coefficient of the material of the fixing jig 8 constituting the heating jig 11 is larger than the linear expansion coefficient of the material of the cage 1.
  • the material of the fixing jig 8 varies depending on the material, size, shape, and the like of the cage 1, but when the material of the cage 1 is steel, aluminum is preferable from the viewpoint of linear expansion coefficient and thermal conductivity. From the economical viewpoint, 1000 series aluminum which is pure aluminum having a purity of 99.00% or more is preferable.
  • the gap is represented by t + t ′.
  • the cage 1 is placed on the installation table 13, but the cage 1 is connected to the rotation axis of the columnar fixing jig 8 that is fitted to the inner diameter portion 6 and the rotation axis of the motor. And can be rotated by the rotational power of the connected motor.
  • the rotation axis of the fixing jig 8 is preferably such that the outer diameter portion 5 of the cage is perpendicular to the irradiation direction of the electron beam irradiated from the electron beam irradiation window 14 a of the electron beam irradiation chamber 14.
  • the inside 14b of the electron beam irradiation chamber 14 is filled with nitrogen.
  • the temperature during electron beam irradiation is preferably in the range of melting point to melting point + 25 ° C.
  • the PTFE coating on the surface is crosslinked.
  • the side surface is irradiated with the electron beam.
  • a preferable nitrogen atmosphere includes convection of nitrogen so that the oxygen concentration in the chamber is 300 ppm or less.
  • a preferable rotational speed of the rotating shaft is 60 to 70 rpm.
  • the acceleration voltage of electron beam irradiation is preferably less than 100 kV, more preferably 50 to 70 kV.
  • the present invention can irradiate the entire surface of the cage 1 even with low-energy electron beam irradiation with an acceleration voltage of about several tens of kV. This is because the electron beam irradiation causes not only direct irradiation in which the electron beam vertically penetrates but also irradiation due to scattering of the electron beam.
  • the direct irradiation surface through which the electron beam vertically enters is preferably the outer diameter portion 5 of the cage 1.
  • the outer diameter portion 5 has a higher radiation dose, so the electron beam energy application rate is higher than the outer diameter surface resin layer that requires the most sliding characteristics in the rolling bearing cage. This is an irradiation method suitable for the bearing cage.
  • Example 1 Prepared by quenching and tempering chromium molybdenum steel (SCM415) ⁇ 44 mm ⁇ width 22 mm needle bearing cage (base surface hardness Hv: 484 to 595), primer coating made of fluororesin and heat resistant resin ( Daikin Co., Ltd. Model No .: EK-1909S21R) was spray-coated so that the base layer had a thickness of about 10 ⁇ m, and dried in a 90 ° C. constant temperature bath for 30 minutes to form a film.
  • SCM415 chromium molybdenum steel
  • base surface hardness Hv 484 to 595
  • primer coating made of fluororesin and heat resistant resin
  • a top coating made of a fluororesin (model number: EK-3700C21R, manufactured by Daikin) is applied by spraying to a thickness of about 10 ⁇ m, and dried in a constant temperature bath at 90 ° C. for 30 minutes to form a resin layer. A film was formed. Then, it baked for 30 minutes in a 380 degreeC heating furnace.
  • a needle bearing cage having a resin layer formed on the surface was heated for electron beam irradiation.
  • the inside 14b of the irradiation chamber 14 was convected with nitrogen so that the oxygen concentration was 300 ppm or less.
  • a heating jig 11 equipped with a 1000 series aluminum columnar fixing jig 8 is attached ⁇ heating ⁇ cooling after reaching a set temperature ⁇ heating jig removal cycle is repeated three times, and the temperature of each cage is varied with each variation. It was measured. The ambient temperature was also measured at the same time. The results are shown in Table 1.
  • Comparative Example 1 The apparatus used for the heating method of Comparative Example 1 is shown in FIG.
  • the cage 1 was installed such that one end face was in contact with the hot plate 15.
  • Cage temperature measuring thermocouples 16b and 16a were attached to the hot plate side end surface 7b and the non-hot plate side end surface 7a of the cage 1.
  • the cage temperature when the set temperature of the hot plate surface was 340 ° C. was measured. The results are shown in Table 1.
  • Comparative Example 2 The cage temperature was measured under the same conditions as in Example 1 except that the material of the fixing jig was the same steel as the material of the cage 1 and the set temperature of the heating jig was changed to 400 ° C. The results are shown in Table 1.
  • Example 1 it can be seen that the entire cage can be held at a uniform temperature by heating from both ends of the cage inner diameter with a heating jig. Moreover, heat can be efficiently transmitted by using a material having a larger linear expansion coefficient than the cage for the cage fixing jig, and the cage can be heated uniformly. In addition, there is little variation in ultimate temperature and reproducibility is good.
  • Comparative Example 1 there was a difference in the temperature of the cage between the end surface on the hot plate side (represented by the lower portion in Table 1) and the end surface on the non-hot plate side (represented by the upper portion in Table 1). It can be seen that the PTFE coating layer having a melting point of about 327 ° C. can obtain the crosslinking effect from the melting point to the melting point + 25 ° C., and the crosslinking effect cannot be obtained on the non-hot plate side. In addition, if the end surface on the non-hot plate side is heated to a temperature exceeding the melting point to the melting point + 25 ° C., it can be easily imagined that the temperature on the hot plate side exceeds the upper limit, and this also does not provide a crosslinking effect.
  • Comparative Example 2 if the set temperature of the heating jig is not made higher than that in the example, the same temperature cannot be reached and the efficiency is poor. Also, the temperature variation among the three measurements was larger than in the example. For this reason, if the set temperature of the heating jig is always the same, there is a possibility that variation will appear between lots. Note that in any of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, the atmospheric temperature in the irradiation chamber was in the range of room temperature to room temperature + 5 ° C. This temperature is a temperature that does not affect the electron beam irradiation window foil.
  • the heating method of the present invention is a very effective heating method for rolling bearing cages, it can be applied to all rolling bearing cages having a cylindrical shape.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

保持器全体をフッ素系樹脂の架橋反応に適した均一な温度に加熱することができ、照射窓箔を劣化させない転がり軸受用保持器への加熱方法を提供する。加熱治具（１１）を転がり軸受用保持器（１）の内径部（６）に挿入して加熱する転がり軸受用保持器の加熱方法であって、加熱治具（１１）は転がり軸受用保持器（１）を内径部側から固定する固定治具（８）、この固定治具（８）を加熱する加熱源（９）およびこの加熱源（９）を制御する制御装置（１０）を備え、転がり軸受用保持器（１）を加熱する加熱目的温度領域未満では加熱治具（１１）と転がり軸受用保持器（１）との間に隙間を有し、加熱目的温度領域では転がり軸受用保持器内径部に加熱治具（１１）が嵌合する。

Description

転がり軸受用保持器の加熱方法
　本発明は転がり軸受用保持器の加熱方法に関し、特に転がり軸受用保持器へ加熱と共に電子線を照射することができる転がり軸受用保持器の加熱方法に関する。
　摺動部品表面の摩擦特性、日用品やキッチン用品などの撥水・撥油特性、非粘着性、防汚特性などを向上するためにフッ素系樹脂をコーティングすることがある。しかし、フッ素系樹脂は樹脂の中でも特に軟質であるため、耐摩耗性に乏しい欠点がある。そこで、充填剤の添加などで耐摩耗性を向上する方法もあるが、フッ素系樹脂の分子骨格に３次元架橋構造を導入することによっても耐摩耗性を向上することが知られている。その方法はワークをフッ素系樹脂の融点～融点＋２５℃の範囲で加熱しながら放射線を照射する方法である。
　放射線照射時にワークを加熱する方法としては、（１）窒素で充たした照射チャンバー内に設置したホットプレートで加熱する方法（特許文献１）、（２）窒素などの不活性ガスで充たした加熱炉を兼ねた電子線照射チャンバー内の雰囲気自体をヒータなどで加熱する方法（特許文献２）等が知られている。なお、フッ素系樹脂は、その融点～融点＋２５℃の温度領域で電子線照射することにより３次元架橋することが知られている（非特許文献１）。
　転がり軸受用保持器の摺動面は、潤滑油や潤滑グリースなどが供給されて転がり摩擦またはすべり摩擦を低減している。また、更に摺動性を向上させるための表面処理が摺動面になされている。表面処理の１つにフッ素系樹脂被膜を形成する方法が知られている。このフッ素系樹脂被膜は、鉄系金属材表面に耐熱性樹脂および第一のフッ素系樹脂を含む下地層を形成し、この下地層表面に第二のフッ素系樹脂層を形成し、上記下地層および上記第二のフッ素系樹脂層を焼成後、放射線照射して形成された摺動層であり、上記耐熱性樹脂は上記焼成時において熱分解しない樹脂であり、上記放射線照射の条件は上記第二のフッ素系樹脂層が架橋する条件であることを特徴としている（特許文献３）。
特開２０１０－１５５４３３号公報 特開２０１１－２２４２５９号公報 特開２０１５－１６３４６９号公報
Oshima　et al.，Radiation Physics and chemistry  vol.45. No.2. pp.269-273, 1995
　しかしながら、特許文献１に示す加熱方法は、平板など薄く平たいワークであればワーク全体を均一に加熱することができるが、転がり軸受用保持器のような高さがあるワークではホットプレートに接触している接触側と接触していない非接触側で温度の差が現れる。このような場合、架橋反応が均一に進まないため、架橋ムラのある被膜となり、品質が安定しないという問題がある。
　特許文献２に示す加熱方法は、加熱炉全体を均一な温度に保つ方法であるが、電子線照射を同時に行なう場合、電子線照射装置にも熱が伝わってしまい、電子線照射装置の照射窓箔が熱により劣化し、照射窓箔の短寿命化につながる。照射窓箔は電子線照射装置と照射チャンバーとの隔壁の役割があるが、それを透過して電子線がチャンバー内に照射されるため非常に薄い金属箔となっており熱に弱いためである。
　また、特許文献３に示す表面処理においては、転がり軸受用保持器に対する加熱手段についての記載がない。
　本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、電子線照射チャンバー全体を加熱しなくとも、転がり軸受用保持器全体をフッ素系樹脂の架橋反応に適した均一な温度に加熱することができ、照射窓箔を劣化させない転がり軸受用保持器の加熱方法の提供を目的とする。
　本発明の転がり軸受用保持器の加熱方法は、加熱治具を転がり軸受用保持器の内径部に挿入して、この加熱治具の加熱により上記保持器を加熱する加熱方法である。上記加熱治具は、転がり軸受用保持器を内径部側から固定する固定治具、この固定治具を加熱する加熱源およびこの加熱源を制御する制御装置を備えている。
　この加熱方法は、上記転がり軸受用保持器を加熱する加熱目的温度領域未満では加熱治具と転がり軸受用保持器との間に隙間を有し、加熱目的温度領域では転がり軸受用保持器内径部に加熱治具が嵌合することを特徴とする。
　本発明の転がり軸受用保持器の加熱方法に用いる加熱治具は、転がり軸受用保持器内径部に嵌合することにより、保持器の円筒軸を中心に回転させる回転機構を備えることを特徴とする。
　また、上記固定治具の材質の線膨張係数が上記転がり軸受用保持器の材質の線膨張係数よりも大きいことを特徴とする。特に上記固定治具の材質がアルミニウム系金属、上記転がり軸受用保持器の材質が鉄系金属であることを特徴とする。
　また、本発明における加熱目的温度領域が上記軸受用保持器の表面に形成されたフッ素系樹脂層を電子線架橋する温度領域であることを特徴とする。
　本発明の転がり軸受用保持器の加熱方法は、転がり軸受用保持器の内径部に加熱治具を挿入して、保持器内径側全体から加熱することにより表面層の加熱ムラを小さくすることができる。その結果、保持器表面に被覆されたフッ素系樹脂層を電子線照射により、架橋フッ素系樹脂層を形成するときに、加熱ムラに起因する架橋ムラの発生を抑制できる。また、電子線照射チャンバー内の温度も上昇しないため照射窓が早期に劣化することを抑制できる。
　本発明の転がり軸受用保持器の加熱方法において、加熱治具を構成する固定治具の材質の線膨張係数が転がり軸受用保持器の材質の線膨張係数よりも大きいので、保持器の表面に形成されたフッ素系樹脂層を電子線架橋するときの温度領域未満では加熱治具と保持器との間に隙間を有し、加熱目的温度領域では保持器内径部に嵌合するので、加熱治具から保持器への熱移動を容易にできる。また、保持器を回転させることが容易である。
ニードル軸受用保持器の斜視図である。 加熱方法に使用する装置を示す図である。 比較例１の加熱方法に用いた装置を示す図である。
　転がり軸受用保持器の一例を図１に示す。図１はニードル軸受用保持器の斜視図である。図１に示すように、ニードル軸受用保持器１は、転動体を保持する複数のポケット部２と、各ポケット部２の間に位置する軸方向に沿った柱部３と、柱部３を軸方向両側で固定する円筒部４とを備えている。柱部３および円筒部４には外径部５および内径部６を有し、円筒部４には２つの端面７を有している。
　本発明の加熱方法に係る保持器としては、ニードル軸受用保持器に限らず、ポケット部が円形の玉軸受用保持器にも適用できる。
　転がり軸受用保持器の材質としては、鉄系金属材が好ましい。
　鉄系金属材は、転がり軸受などに使用される軸受鋼、浸炭鋼、機械構造用炭素鋼、冷間圧延鋼、または熱間圧延鋼等が挙げられる。鉄系金属材は摺動部材の形状に加工後、焼入焼戻し処理することで所定の表面硬度に調整する。例えばクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４１５）を用いた鉄系金属材製保持器の場合、Ｈｖ値を４８４～５９５に調整した鉄系金属材を使用することが好ましい。
　転動体を保持する複数のポケット部２を有する保持器１は、素形材より円筒を削り出し、ポケット部２をプレス加工により打抜きで形成する方法、平板をプレス加工した後、適当な長さに切断し、円筒状に丸めて溶接により接合する方法などにより製造できる。
　保持器１の表面には摺動性を向上させるため、樹脂層が設けられる。保持器１の表面への樹脂層は、転動体と接触するポケット部２の表面を含めた保持器１の表面に形成される。
　表面の樹脂層を形成する樹脂材料としては、電子線照射により架橋する樹脂であれば使用できる。そのような樹脂としてはフッ素系樹脂、ポリエチレン樹脂等を挙げることができる。耐熱性に優れていることから、フッ素系樹脂が好ましい。フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）、テトラフルオロエチレン－パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合体、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニルが挙げられる。これらの樹脂は単独でも混合物としても使用できる。これらの中で耐熱性および摺動性に優れるＰＴＦＥが好ましい。
　なお、フッ素系樹脂は、融点付近で電子線照射を行なうことにより架橋反応が進行する。そのため、この架橋反応が進行する温度領域に保持器を加熱する必要があり、この温度領域が加熱目的温度領域である。ＰＴＦＥの場合、この加熱目的温度領域は融点～融点＋２５℃の温度範囲である。加熱目的温度領域未満の温度では加熱治具と転がり軸受用保持器との間に隙間を有し、加熱目的温度領域では転がり軸受用保持器内径部に加熱治具が嵌合する。フッ素系樹脂として、２００℃以下では隙間を有し、２００℃をこえると嵌合するような隙間とすることが好ましい。
　フッ素系樹脂を主とする樹脂層は、（１）保持器表面側をフッ素系樹脂と耐熱性樹脂との混合樹脂組成物とし、表面側をフッ素系樹脂とする２層構造、（２）表面側から保持器表面側に向かってフッ素系樹脂が三次元構造から二次元構造へ連続的に変化する傾斜構造等を有する例が挙げられる。
　円筒状の転がり軸受用保持器の表面への樹脂層の形成は、保持器の基材表面にフッ素系樹脂の分散液および／または溶液を塗布・乾燥後、焼成して形成される。
　樹脂層の層厚さは、５μｍ以上４０μｍ未満、好ましくは１５μｍ以上３０μｍ未満である。層厚さが５μｍ未満であると、被膜の密着不良による剥離や初期摩耗の摩耗により、保持器表面の金属基材が露出するおそれがある。４０μｍ以上であると、樹脂被膜形成時のクラック発生や運転中に剥離して潤滑状態が悪化するおそれがある。層厚さを５μｍ以上４０μｍ未満の範囲とすることで、初期摩耗による金属基材の露出を防止でき、運転中における剥離を長期間にわたって防止できる。
　保持器表面に形成されたフッ素系樹脂は加熱下で電子線照射により架橋される。加熱装置の一例を図２に示す。図２（ａ）は加熱前の状態を示す断面図であり、図２（ｂ）は電子線照射時に保持器が加熱されている状態を示す断面図である。なお、図２（ａ）における隙間は誇張して図示してある。
　電子線照射チャンバー１４内の設置台１３に保持器１を置き、保持器１の内径部６に加熱治具１１を配置して、この加熱治具１１を加熱することにより保持器１を加熱する。
　加熱治具１１は、保持器１の内径部６に加熱時に嵌合すると共に保持器１を固定して直接加熱する円柱状の固定治具８と、この固定治具８を加熱するカートリッジヒーターなどの加熱源９およびヒータ制御用熱電対などの制御装置１０とを備えている。なお、熱電対１２ａは設置台１３に対して保持器の上部用であり、熱電対１２ｂは設置台側にある保持器の下部測定用であり、熱電対１２ｃはチャンバー１４内の雰囲気温度測定用である。
　加熱治具１１を構成する固定治具８の材質の線膨張係数は、保持器１の材質の線膨張係数よりも大きいことが好ましい。固定治具８および保持器１の線膨張係数を上記範囲とすることにより、加熱しながら電子線照射する時に保持器１を固定すると共に、効率的に加熱することができる。
　固定治具８の材質は、保持器１の材質、大きさ、形状等によって変動するが、保持器１の材質が鋼の場合、線膨張係数、熱伝導度の観点から好ましくはアルミニウム系、さらに好ましくは経済性の観点から純度９９．００％以上の純アルミニウムである１０００系のアルミニウムがよい。
　固定治具８の外径ｔ1と、保持器１の内径部６の直径ｔ2との室温での隙間（＝ｔ2－ｔ1）は５０～１００μｍであることが好ましい。ここで隙間はｔ＋ｔ’で表される。この範囲とすることにより、電子線照射するときに転がり軸受用保持器を加熱する加熱目的温度領域において、保持器１の内径部６に固定治具８が嵌合することで、保持器１を固定すると共に、効率的に加熱することができる。
　図２において、保持器１は設置台１３上に載置されているが、保持器１は内径部６に嵌合して配置された円柱状の固定治具８の回転軸にモーターの回転軸を接続して、この接続されたモーターの回転動力により回転することができる。固定治具８の回転軸は、電子線照射チャンバー１４の電子線照射窓１４ａより照射される電子線の照射方向に対して保持器の外径部５が垂直方向となることが好ましい。
　図２（ｂ）に示す、保持器表面に形成された樹脂層の電子線照射時には、電子線照射チャンバー１４の内部１４ｂは窒素により満たされる。フッ素系樹脂層、特にＰＴＦＥの場合、電子線照射時の温度は融点～融点＋２５℃の範囲が好ましい。この温度範囲で加熱しながら電子線照射することにより、表面のＰＴＦＥ被覆が架橋される。また、窒素雰囲気下で電子線照射することにより、電子線が直接照射される面のみならず、側面にも電子線が照射される。好ましい窒素雰囲気としては、チャンバー内の酸素濃度が３００ｐｐｍ以下となるように窒素を対流させることが挙げられる。また、電子線照射時および加熱時に保持器を回転させる場合、好ましい回転軸の回転数としては６０～７０ｒｐｍが挙げられる。
　電子線照射の加速電圧は、１００ｋＶ未満であることが好ましく、より好ましくは５０～７０ｋＶである。本発明は、加速電圧が数１０ｋＶ程度の低エネルギー電子線照射であっても、保持器１表面全体に照射できる。電子線照射は、電子線が垂直に侵入する直接照射と共に、電子線の散乱による照射も生じるためである。電子線が垂直に侵入する直接照射面としては保持器１の外径部５であることが好ましい。外径部５の方が照射線量が大きくなることにより、転がり軸受保持器の中で最も摺動特性が要求される外径面樹脂層に対して、電子線のエネルギー付与率が高くなので、転がり軸受用保持器にとって好適な照射方法となる。
実施例１
　焼入焼戻し処理したクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４１５）製φ４４ｍｍ×幅２２ｍｍのニードル軸受用保持器（基材表面硬度 Ｈｖ：４８４～５９５）を準備して、フッ素系樹脂および耐熱性樹脂からなるプライマー塗料（ダイキン社製　型番：ＥＫ－１９０９Ｓ２１Ｒ）を下地層を約１０μｍとなるようにスプレー塗布し、９０℃の恒温槽内で３０分間乾燥して被膜を形成した。この被膜の上に、フッ素系樹脂からなるトップ塗料（ダイキン社製　型番：ＥＫ－３７００Ｃ２１Ｒ）を約１０μｍとなるようにスプレー塗布し、９０℃の恒温槽内で３０分間乾燥して樹脂層となる被膜を形成した。その後、３８０℃の加熱炉内で３０分間焼成した。
　図２に示す装置を用いて、表面に樹脂層が形成されたニードル軸受用保持器を電子線照射するために加熱した。照射チャンバー１４の内部１４ｂを酸素濃度が３００ｐｐｍ以下となるように窒素対流させた。１０００系のアルミニウム製円柱状の固定治具８を備えた加熱治具１１を取付け→加熱→設定温度到達後冷却→加熱治具取り外しのサイクルを３回繰り返し、その都度の保持器温度をバラツキと共に測定した。また、雰囲気温度も同時に測定した。結果を表１に示す。
比較例１
　比較例１の加熱方法に用いた装置を図３に示す。保持器１をホットプレート１５に一方の端面が接するように設置した。
　保持器１のホットプレート側端面７ｂと非ホットプレート側端面７ａとに保持器温度測定用熱電対１６ｂおよび１６ａを取り付けた。ホットプレート表面の設定温度を３４０℃にしたときの保持器温度を測定した。結果を表１に示す。
比較例２
　固定治具の材質を保持器１の材質と同じ鋼とし、加熱治具の設定温度を４００℃に変更する以外は実施例１と同一の条件で保持器温度を測定した。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１は加熱治具により保持器内径両端側から加熱することにより、保持器全体が均一な温度に保持することができていることがわかる。また、保持器固定治具を保持器よりも線膨張係数が大きな材質を用いることで効率よく熱を伝えることができ、保持器を均一に加熱できる。また、到達温度バラツキも少なく、再現性も良好である。
　一方、比較例１ではホットプレート側端面（表１で下部で表す）、非ホットプレート側端面（表１で上部で表す）で保持器の温度に差が現れた。融点が約３２７℃であるＰＴＦＥ被覆層が架橋効果を得られるのは融点～融点＋２５℃程度であり、非ホットプレート側では架橋効果が得られないことがわかる。また、非ホットプレート側端面を融点～融点＋２５℃をこえる温度になるように加熱すると、ホットプレート側の温度が上限をこえてしまうことは容易に想像でき、これも架橋効果が得られない。
　比較例２では加熱治具の設定温度を実施例よりも大きくしないと同じ温度に達することができず効率が悪い。また、３回測定したうちでの温度のばらつきも実施例よりも大きくなった。このことから、加熱治具の設定温度を常に同一にするとロット間でバラツキが現れる可能性がある。
　なお、実施例１、比較例１および比較例２のいずれの場合も照射チャンバー内の雰囲気温度は室温～室温＋５℃の範囲であった。この温度は、電子線照射窓箔に影響ない温度である。
　本発明の加熱方法は、転がり軸受用保持器にとって非常に効果的な加熱方法であるので、円筒形状を有する全ての転がり軸受用保持器に応用できる。
　１　ニードル軸受用保持器
　２　ポケット部
　３　柱部
　４　円筒部
　５　外径部
　６　内径部
　７　端面
　８　固定治具
　９　加熱源
　１０　制御装置
　１１　加熱治具
　１２　熱電対
　１３　設置台
　１４　電子線照射チャンバー
　１５　ホットプレート
　１６　熱電対

Claims (5)

  1. 　加熱治具を転がり軸受用保持器の内径部に挿入して、前記加熱治具の加熱により前記転がり軸受用保持器を加熱する転がり軸受用保持器の加熱方法であって、
    　前記加熱治具は、転がり軸受用保持器を内径部側から固定する固定治具、この固定治具を加熱する加熱源およびこの加熱源を制御する制御装置を備え、
    　前記転がり軸受用保持器を加熱する加熱目的温度領域未満では前記加熱治具と前記転がり軸受用保持器との間に隙間を有し、前記加熱目的温度領域では前記転がり軸受用保持器内径部に前記加熱治具が嵌合することを特徴とする転がり軸受用保持器の加熱方法。
  2. 　前記加熱治具は、前記転がり軸受用保持器内径部に嵌合することにより、前記保持器の円筒軸を中心に回転させる回転機構を備えることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器の加熱方法。
  3. 　前記固定治具の材質の線膨張係数が前記転がり軸受用保持器の材質の線膨張係数よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器の加熱方法。
  4. 　前記固定治具の材質がアルミニウム系金属、前記転がり軸受用保持器の材質が鉄系金属であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器の加熱方法。
  5. 　前記加熱目的温度領域が前記軸受用保持器の表面に形成されたフッ素系樹脂層を窒素雰囲気中にて電子線架橋する温度領域であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器の加熱方法。
     
PCT/JP2017/028262 2016-08-10 2017-08-03 転がり軸受用保持器の加熱方法 WO2018030275A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-157699 2016-08-10
JP2016157699A JP2018025246A (ja) 2016-08-10 2016-08-10 転がり軸受用保持器の加熱方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018030275A1 true WO2018030275A1 (ja) 2018-02-15

Family

ID=61162166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/028262 WO2018030275A1 (ja) 2016-08-10 2017-08-03 転がり軸受用保持器の加熱方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2018025246A (ja)
WO (1) WO2018030275A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021172513A1 (ja) 2020-02-28 2021-09-02 株式会社トクヤマ 湿気硬化型ポリウレタン組成物及び積層体
WO2022191160A1 (ja) 2021-03-08 2022-09-15 株式会社トクヤマ フォトクロミック硬化性組成物、フォトクロミック積層体及びその製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55175991U (ja) * 1979-06-04 1980-12-17
JP2009197312A (ja) * 2008-02-25 2009-09-03 Nsk Ltd 環状部材の変形矯正方法
JP2010155443A (ja) * 2009-01-05 2010-07-15 Sumitomo Electric Fine Polymer Inc 架橋フッ素樹脂複合材料の製造方法
JP2015163469A (ja) * 2014-02-03 2015-09-10 Ntn株式会社 摺動部材、転がり軸受および保持器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55175991U (ja) * 1979-06-04 1980-12-17
JP2009197312A (ja) * 2008-02-25 2009-09-03 Nsk Ltd 環状部材の変形矯正方法
JP2010155443A (ja) * 2009-01-05 2010-07-15 Sumitomo Electric Fine Polymer Inc 架橋フッ素樹脂複合材料の製造方法
JP2015163469A (ja) * 2014-02-03 2015-09-10 Ntn株式会社 摺動部材、転がり軸受および保持器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021172513A1 (ja) 2020-02-28 2021-09-02 株式会社トクヤマ 湿気硬化型ポリウレタン組成物及び積層体
WO2022191160A1 (ja) 2021-03-08 2022-09-15 株式会社トクヤマ フォトクロミック硬化性組成物、フォトクロミック積層体及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018025246A (ja) 2018-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018030275A1 (ja) 転がり軸受用保持器の加熱方法
JP6769775B2 (ja) 摺動部材、転がり軸受および保持器
WO2015115655A1 (ja) 摺動部材、転がり軸受および保持器
WO2017022795A1 (ja) フォイル軸受
JP5779887B2 (ja) 軌道部材の熱処理方法
JP2010185548A (ja) 転がり軸受
WO2018030274A1 (ja) 転がり軸受用保持器への電子線照射方法
JP6311955B2 (ja) 金型の焼入方法
KR20150133884A (ko) 슬라이딩 부재 및 그 제조방법
JP2018059629A (ja) 転がり軸受用保持器および転がり軸受
WO2018062407A1 (ja) 転がり軸受用保持器および転がり軸受
JP2017032142A (ja) 摺動部材、転がり軸受および保持器
JP5311324B2 (ja) 熱処理炉
JP6457285B2 (ja) 転がり軸受用保持器および転がり軸受
JP2018172721A (ja) 機械部品の製造方法
JP6517523B2 (ja) 摺動部材、転がり軸受および保持器
WO2020153243A1 (ja) 軌道部材および転がり軸受
WO2017022801A1 (ja) 摺動部材、転がり軸受および保持器
WO2017022794A1 (ja) 転がり軸受用保持器および転がり軸受
US20220128135A1 (en) Ball screw, method for manufacturing ball screw, power steering device, and method for manufacturing power steering device
JP2017032143A (ja) 摺動部材、転がり軸受および保持器
JP6517562B2 (ja) 主電動機用軸受
Yan-Wei et al. Research on the technology of paste boronizing for H13 die steel
JP2018059628A (ja) 転がり軸受用保持器および転がり軸受
JP2014234901A (ja) 転がり軸受

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17839346

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17839346

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1