JP2010117033A - 転がり軸受およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受寸法や軸受強度に影響せず、かつ取り扱い上安定し、また、環境負荷に対する影響が無く、量産に適し、かつ製造コストが安価に済む仕様識別を備えた軸受を提供すること。
【解決手段】焼き入れと焼き戻しを含む硬化処理が施された後仕上げ加工処理が施されてある相対回転可能とされる２つの軌道輪の少なくとも一方に対して、前記仕上げ加工処理の後に、その焼き戻しの温度より低い所望温度の熱処理を施すことにより、当該軌道輪の表面に仕様識別用の発色が施されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属製の軌道輪や転動体等を含む軸受構成部品で構成される転がり軸受に係り、より詳しくは、その仕様識別に関する。

封入グリースの種類やその他の仕様が異なっても同じ外観を備えた複数の転がり軸受の場合、その仕様を識別することはできない。そのため、このような転がり軸受の複数を装置に組付けるに際しては、その組付け作業性を向上するために、他の転がり軸受と仕様が異なることを示す識別表示を付すことが望ましい。

従来の転がり軸受には、軌道輪表面に対する仕様内容等に対して記号や文字を刻設して仕様識別したものや、銅メッキの有無で仕様識別したもの、あるいは軌道輪表面を黒染めして仕様識別をしたもの、等がある。

しかしながら、上記刻設による仕様識別を備えた転がり軸受の場合、それがより小型化されると軌道輪表面の刻設形態が見分けにくくなり前記組付け作業性がそれほど改善されない。

また、銅メッキによる仕様識別を備えた転がり軸受の場合、取り扱いによってはメッキが剥離しやすく安定した仕様識別とはならない。

また、軌道輪表面の黒染めによる仕様識別を備えた転がり軸受の場合、転がり軸受の使用環境によって黒染めの成分が環境負荷となる場合が多く、必ずしも好ましいものではない。

さらに、上記仕様識別形態はそのいずれも転がり軸受の一般の製造工程とは全く別途の仕様識別形成工程となって転がり軸受の量産には不向きな構造であるうえ、特殊な仕様識別形成装置を要し高い製造コストが余分にかかる構造となっている。

したがって、本発明は、軸受寸法や軸受強度に影響せず、かつ取り扱い上安定し、また、環境負荷に対する影響が無く、量産に適し、かつ製造コストが安価に済む仕様識別を備えた転がり軸受およびその製造方法を提供することを目的としている。

本発明第１の転がり軸受は、焼き入れと焼き戻しを含む硬化処理が施された後仕上げ加工処理が施されてある相対回転可能とされる２つの軌道輪の少なくとも一方に対して、前記仕上げ加工処理の後に、その焼き戻しの温度より低い所望温度の熱処理を施すことにより、当該軌道輪の表面に仕様識別用の発色が施されているものである。

本発明第１の転がり軸受の製造方法は、相対回転可能とされる２つの軌道輪に対して焼き入れと焼き戻しを含む硬化処理を施す工程と、前記硬化処理が施された２つの軌道輪に対して仕上げ加工処理を施す工程と、前記仕上げ加工処理が施された２つの軌道輪の少なくとも一方に対して、その焼き戻しの温度より低い所望温度の熱処理を施すことにより、当該軌道輪の表面に仕様識別用の発色を施す工程とを含むものである。

本発明第１によると、硬化処理後における焼き戻し温度より低い所望温度の熱処理での発色が仕様識別とされているものであるから、従来の刻設による仕様識別とは異なって、軸受が小型化されてもその仕様識別を正確に認識することが可能な軸受となり、外観が同じの他の軸受とを仕様上の見分けが容易となり、上述の組付け作業性が改善された軸受となる。

本発明第１によるとまた、硬化処理後における焼き戻し温度より低い所望温度の熱処理での発色であるから、この発色による酸化膜の膜厚は薄いものとなり、軸受寸法や軸受強度に影響されていない軸受となっている。

本発明第１によるとさらに、銅メッキとは異なって取り扱いが安定した軸受となるうえ、軸受の使用環境に対する環境負荷となるような仕様識別を備えないので、近年の環境問題に対しては好ましい軸受である。

特に、本発明第１の場合、軸受の一般の製造工程である硬化処理と同じ工程で、単にその焼き戻し温度を低くするだけで仕様識別が形成されたものであるから、軸受の量産に向いた構造となり、特殊な仕様識別形成装置が不要となりその製造コストも安価に済む軸受構造となっている。

本発明第１の好ましい実施態様として、前記発色が、マスキングにより前記軌道輪の少なくとも外周面もしくは端面に選択的に施されている。こうした場合、外周面や端面に選択的に発色が施されているから、選択された発色により、仕様が異なるより多種類の軸受どうしの仕様識別が可能となって、より好ましい。

本発明第２の転がり軸受は、無酸素雰囲気で焼き入れしてから空気中で焼き戻しを行う硬化処理が施されている相対回転可能とされる２つの軌道輪の少なくとも一方に対して、前記硬化処理における焼き戻し時に発色された層が、仕様識別のために除去されているものである。

本発明第２の転がり軸受の製造方法は、相対回転可能とされる２つの軌道輪に対して無酸素雰囲気で焼き入れしてから空気中で焼き戻しを行う硬化処理を施す工程と、前記硬化処理が施された２つの軌道輪の少なくとも一方に対して、前記硬化処理における焼き戻し時に発色された層を、仕様識別のために除去する工程とを含むものである。

本発明第２によると、空気中での焼き戻しであらわれた発色の層が除去されて仕様識別があらわされているので、従来の刻設による仕様識別とは異なって、軸受が小型化されてもその仕様識別を正確に認識することが可能な軸受となり、外観が同じの他の軸受とを仕様上の見分けが容易となり、上述の組付け作業性が改善された軸受となる。

本発明第１および第２によれば、軸受寸法や軸受強度に影響せず、かつ取り扱い上安定し、また、環境負荷に対する影響が無く、量産に適し、かつ製造コストが安価に済む仕様識別を備えた転がり軸受およびその製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係るスラスト針状ころ軸受の上半分を示す縦断面図 図１のころ軸受のレースの斜視図 レースに発色処理を施すためのマスキング装置の正面からの縦断面図 レースに発色処理を施すための他のマスキング装置の一部を破断して示す正面図

以下、本発明の詳細を図１ないし図４を参照して説明する。なお、本発明の実施形態では、転がり軸受として、スラスト針状ころ軸受に適用して説明するが、保持器付き針状ころ軸受など他の転がり軸受にも同様に適用してよい。

図１は、本発明の実施形態に係るスラスト針状ころ軸受の上半分を示す縦断面図、図２は、図１の軸受のレースの斜視図、図３は、レースに対して発色処理を施すためのマスキング装置の正面からの縦断面図、図４はレースに対して発色処理を施すための他のマスキング装置の一部を破断して示す正面図である。

まず、図１を参照して実施形態のスラスト針状ころ軸受（以下、単に軸受という）は、一対のレース１，２、複数の針状ころ３、および保持器４を備える。これら軸受を構成する軸受構成部品は、焼き入れと焼き戻しを含む硬化処理が施されている。

両レース１，２は、軌道輪として軸方向に対向配設されているとともに、一方のレース１は、環状板１ａの外周端に軸方向一方の外周フランジ１ｂを備えており、また、他方のレース２は、環状板２ａの内周端に軸方向他方の内周フランジ２ｂを備えている。

保持器４は、２枚の金属板４ａ，４ｂを軸方向から結合したものであり、それのポケット４ｃ内に針状ころ３が非分離に保持されるようになっている。

そして、この軸受においては、両レース１，２のフランジ１ｂ，２ｂの径方向の環状空間に前記保持器４のポケット４ｃに保持された複数の針状ころ３が介装されて構成されている。

上記構成を備えた実施形態の軸受が特徴とするのは、レース１，２や針状ころ３を含むこれら軸受構成部品のうち、前記硬化処理が施された後仕上げ加工処理が施されてあるいずれかの軸受構成部品に対して、前記仕上げ加工処理の後に、例えば一方のレース１に対して前記焼き戻し温度より低い所望温度の熱処理を施すことによって、当該レース１の表面に軸受仕様の識別をするための発色処理が施されていることにある。なお、この発色処理とは、高温で空気中の酸素と反応させて金属表面に酸化皮膜を生成させて着色（テンパーカラー）を施す処理のことである。

このレース１の外表面に対する発色処理について、以下、説明する。

レース１の素材は、金属材であるが、この金属材には、各種あり、例えば高炭素クロム軸受鋼、肌焼き鋼、ステンレス鋼、高周波焼き入れ鋼、高速度工具鋼、ステライト、超硬合金、等がある。

実施形態においては、まず、レースの素材である金属材に対して、プレス等の塑性加工、焼き入れと焼き戻しによる硬化処理およびバレル等の仕上げ処理という通常のレース製造工程の後で、本実施形態における発色処理を行う。以下、説明する。

すなわち、レースの素材である金属材は、金属光沢を有している。この金属材に対してプレス等による塑性加工を施す。この段階では、金属材は、依然として金属光沢を保っている。

そして、塑性加工を施したレース素材の金属材に対して硬化処理を施す。

この硬化処理における焼き入れは、金属材を大気中で高温加熱し、その後、油中で冷却する処理である。この場合、焼き入れの温度が高いので、金属材表面は黒色となり表面状態が悪く、そのままでは軸受として不適な状態となっている。また、上記焼き入れでは単なる大気中での高温処理ではなく脱炭を防ぐために若干の浸炭性ガスを流すが、この場合は、有酸素の環境となっていることが重要となる。

そして、この焼き入れの後に焼き戻しの処理を施す。焼き戻しは、焼き入れ後の素材の組織を安定な組織としかつ残留応力を除去し所要の性質および状態を得るために所定の変態点以下の温度に加熱し冷却する処理である。

この焼き戻し処理においても、金属材表面が着色されるが、焼き戻し処理の段階で濃い色に着色されているので、この焼き戻し処理は着色という点でそれほどの影響はない。

こうした軸受に対する通常の処理である硬化処理の後に、バレルによる仕上げ処理を施す。仕上げ処理は、金属材の鋭角等を除去するものであり、このときに、金属材表面における前記着色は除去され、その表面に金属光沢が戻る。こうして通常のレースの完成品の製造となる。

本実施形態では、この後に、レース１の外表面に図２で示すように前記発色処理を施すことに特徴を有する。この発色Ａが、他の軸受に対する仕様識別となる。この場合、この実施形態では、軸受の一般の製造工程である硬化処理における焼き戻しと同じ焼き戻し工程で、単にその焼き戻し温度を低くするだけで仕様識別のための発色Ａが形成されたものであるから、軸受の量産に向いた構造となり、特殊な仕様識別形成装置が不要となりその製造コストも安価に済む軸受構造となっている。

以上は、レース１のような軸受構成部品の全体に対して発色処理を施すものであるが、その軸受構成部品の外周面や端面に部分的に発色処理を施したものでもよい。図３および図４は、このような部分的な発色処理を施す場合の例である。

まず、図３を参照してレース１の外周面もしくは端面に選択的な発色処理を施すためのマスキング装置Ｂおよびそれによる発色処理工程について具体的に説明する。

基台１０に立設された軸１１に多数のレース１が積み重ねられている。そして、最も上のレース１に、密封用キャップ１２が螺着されて、各レース１は外表面のみが露出され、他の部分は互いの上に積み重ねられてマスキングされ、かつ、最上部が密封用キャップ１２でマスキングされる。

なお、この場合、このマスキングされる部分のマスキングが不十分な場合は、さらに、適当な治具等で空気中の酸素に触れないようにしてマスキングされる部分の酸化を防止し発色を抑えるようにするとよい。そして、この状態で前記焼き戻し温度以下の所望の温度で再度の焼き戻しが施される。

これによって、１回の焼き戻し処理でその外周面や端面に発色Ａの処理が施されたレース１が完成される。

上記マスキング装置Ｂによる仕様識別形成によると、同一の外周面や端面に同様の発色Ａが形成されたレース１構造となる。

図４は、発色Ａをレース１の外周面や端面に対する選択的な発色処理を施すための他のマスキング装置Ｃである。

まず、このマスキング装置Ｃの場合、図３のマスキング装置Ｂと同様に、基台１０に立設された軸１１に多数のレース１が積み重ねられ、最も上のレース１に、密封用キャップ１２が螺着される点は同様であるが、各レース１の外表面の一部が選択的に露出されるようにする１ないし複数の窓やスリット１３ａを備えたマスク１３を被せるようになっている。

このマスク１３により、マスキングされるレース１の外表面の他の部分は、空気中の酸素に触れないようにしておくとよい。また、発色するための焼き戻しの温度は２００℃近くまであるので、それに対応したマスク１３の材料を適宜に選定するとよい。

このスリット１３ａは、図４の場合、レース１の積み重ね方向に縦長となっているが、このスリット１３ａを例えば１つあるいはそれ以上とすることで、第１の仕様の軸受には、スリット１３ａを１つ備えたマスク１３を用いて発色を行い、第２の仕様の軸受には、スリット１３ａを２つ備えたマスク１３を用いて発色を行い、第３の仕様の軸受には、スリット１３ａを３つ備えたマスク１３を用いて発色を行うことで、それぞれの仕様毎に発色Ａの数が相違することで、各軸受それぞれの仕様を識別することができる。要するに、マスク１３のスリット１３ａの位置変更、スリット数の増減、窓形状の変更、等により、種々の形態の発色が可能となり、これによって、各軸受のレース１の外周面や端面の発色の形態で、それぞれの仕様を識別することが可能となる。

なお、上述した図１ないし図４での発色の形態は、レース表面が酸化されたことによる発色の形態であるので、レース表面にはその酸化による膜が形成されるが、その膜厚は、レース寸法の許容値以下として軸受寸法に対する影響は無視できる程度であるから、軸受の信頼性は保持される。

また、この発色処理そのものには、余分な環境負荷物質が一切使用されないから、環境に対する影響はなく好ましい処理である。

さらに、この発色は、前記硬化処理の後に続けて施されるので、レースの量産に適しているとともに、コスト的にも安く済むものとなっている。

上記実施形態では、焼き戻しによる発色でもって、仕様識別を行う形態にしているが、以下のような形態も考えられる。

すなわち、この形態では、まず、レースの素材である金属材に対して、プレス等の塑性加工を施すとともにバレル（生バレル）で鋭角を取ってから、光輝熱処理を行う。

この場合の光輝熱処理は、焼き入れと焼き戻しとからなる硬化処理において、その焼き入れを真空中などの無酸素雰囲気で行う焼き入れ（光輝焼き入れ）処理とすることである。このような光輝焼き入れの場合、その焼き入れの時点では酸化が起こらず、焼き入れ後も金属光沢を保っていてその表面状態が良好となっている。この後、空気中で必要な温度での焼き戻しを行うのであるが、このときに金属材表面に発色した層が形成されてしまう。そこで、この発色した層をバレルにより除去する。

このように、この光輝焼き入れ処理を含む硬化処理の形態では、前記した通常の焼き入れ処理を含む硬化処理とは異なって、バレルにより発色した層を除去することで仕様識別することが可能となる。

このような光輝焼き入れを行う形態の場合では、両レースに対し光輝焼き入れを含む硬化処理を行うとともに、一方のレースに対してのみバレル処理などで前記発色した層を除去すれば、両レースの区別が可能となり、軸受の組付け方向を容易に判定できて便利である。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の応用や変形が可能である。

（１）実施形態では、スラスト針状ころ軸受を例に挙げて説明されているが、本発明が適用される軸受は、この軸受に限定されるものではなく、ラジアルタイプ、スラストタイプを問わず、軸受構成部品として、少なくとも、一対の軌道輪（内輪、外輪）および転動体を備え、必要に応じて保持器も備えて構成されている軸受のすべてである。この他、軌道輪を備えていないタイプ、例えばケージアンドローラと呼ばれる転がり軸受なども本発明の適用対象となる。なお、ラジアルタイプの保持器付き針状ころ（保持器ところだけの軸受）の保持器に前記発色を施してもよい。この場合、焼き入れ処理が浸炭焼き入れとなる以外は、前記実施形態と同様である。

（２）実施形態では、レースに対して発色処理を施したが、発色処理をする軸受構成部品は、レースのみならず、転動体や保持器、その他の軸受構成部品のいずれでもよい。

（３）本発明は、軸受の構造を対象としているが、仕様識別マーク形成方法の発明あるいは軸受の製造方法の発明あるいは軸受構成部品の製造方法の発明も含む。すなわち、軸受を構成する金属製の軌道輪や転動体等の各軸受構成部品に対して、焼き入れと焼き戻しを含む硬化処理を施し、この硬化処理後の前記軸受構成部品の１つないしは複数に対して、その焼き戻し温度より低い所望温度で熱処理して発色を施し、この発色を他の軸受に対する仕様識別として用いる。

１，２ レース
３ 針状ころ
４ 保持器
Ａ 発色

Claims (6)

1. 焼き入れと焼き戻しを含む硬化処理が施された後仕上げ加工処理が施されてある相対回転可能とされる２つの軌道輪の少なくとも一方に対して、前記仕上げ加工処理の後に、その焼き戻しの温度より低い所望温度の熱処理を施すことにより、当該軌道輪の表面に仕様識別用の発色が施されている、ことを特徴とする転がり軸受。
2. 請求項１の転がり軸受において、
   前記発色が、マスキングにより前記軌道輪の少なくとも外周面もしくは端面に選択的に施されている、ことを特徴とする転がり軸受。
3. 無酸素雰囲気で焼き入れしてから空気中で焼き戻しを行う硬化処理が施されている相対回転可能とされる２つの軌道輪の少なくとも一方に対して、前記硬化処理における焼き戻し時に発色された層が、仕様識別のために除去されている、ことを特徴とする転がり軸受。
4. 相対回転可能とされる２つの軌道輪に対して焼き入れと焼き戻しを含む硬化処理を施す工程と、
   前記硬化処理が施された２つの軌道輪に対して仕上げ加工処理を施す工程と、
   前記仕上げ加工処理が施された２つの軌道輪の少なくとも一方に対して、その焼き戻しの温度より低い所望温度の熱処理を施すことにより、当該軌道輪の表面に仕様識別用の発色を施す工程とを含む、ことを特徴とする転がり軸受の製造方法。
5. 請求項４の転がり軸受の製造方法において、
   前記発色を、マスキングにより前記軌道輪の少なくとも外周面もしくは端面に選択的に施す、ことを特徴とする転がり軸受の製造方法。
6. 相対回転可能とされる２つの軌道輪に対して無酸素雰囲気で焼き入れしてから空気中で焼き戻しを行う硬化処理を施す工程と、
   前記硬化処理が施された２つの軌道輪の少なくとも一方に対して、前記硬化処理における焼き戻し時に発色された層を、仕様識別のために除去する工程とを含む、ことを特徴とする転がり軸受の製造方法。

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