JP2010002011A - Rotary bearing - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary bearing capable of restraining abrasion of a cage or a member contacting with the cage, by reducing weight of the cage, without causing fretting, with a constitution for holding a rolling element by the cage. <P>SOLUTION: This rotary bearing has an inner ring 1, an outer ring 2, a plurality of rolling elements 3 freely rolling between respective raceway surfaces 1a, 1b, 2a and 2b of these inner-outer rings 1 and 2, and the cage 4 for holding the respective rolling elements 3. The cage 4 is made of ceramic. The ceramic is constituted of a sintered body containing βsialon as main component and a residual part of an impurity, or a sintered body containing β sialon as main component, a residual part of a sintering aid and an impurity. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、例えば風力発電装置等の旋回部分に用いられる大型または超大型の旋回軸受に関する。   The present invention relates to a large-size or ultra-large size slewing bearing used for a slewing portion of, for example, a wind power generator.

図１３および図１４は風力発電装置の１例を示す。この風力発電装置１１は、支持台１２上にナセル１３を水平旋回自在に設け、このナセル１３のケーシング１４内に主軸１５を回転自在に支持し、この主軸１５のケーシング１４外に突出した一端に、旋回翼であるブレード１６を取付けてなる。主軸１５の他端は増速機１７に接続され、増速機１７の出力軸１８が発電機１９のロータ軸に結合されている。   13 and 14 show an example of a wind power generator. This wind power generator 11 is provided with a nacelle 13 on a support base 12 so as to be able to turn horizontally, and a main shaft 15 is rotatably supported in a casing 14 of the nacelle 13, and at one end of the main shaft 15 protruding outside the casing 14. The blade 16 which is a swirl wing is attached. The other end of the main shaft 15 is connected to the speed increaser 17, and the output shaft 18 of the speed increaser 17 is coupled to the rotor shaft of the generator 19.

風力発電装置は規模が非常に大きく、１枚のブレード１６の長さが数１０メートル、中には１００メートルを超えるものもある。そのため、ブレード１６が主軸１５回りに回転する際に、その回転位置、例えば主軸１５よりも上側の位置と下側の位置とで、ブレード１６が受ける風の風速が異なる。風速が違っていても各ブレード１６が同じ荷重を受けるように、ブレード１６が回転する間に、風速に応じて各ブレード１６の風に向かう角度を調整する。また、常に各ブレード１６が正面から風を受けるように、風向きの変化に応じてナセル１３の向きを変える（ヨー）。なお、風速が速過ぎて多大な荷重を受ける恐れがある場合には、ナセル１３の向きを通常の逆にして、風が抜けるようにすることもある。   The wind power generation apparatus is very large, and the length of one blade 16 is several tens of meters, and some of them exceed 100 meters. Therefore, when the blade 16 rotates about the main shaft 15, the wind speed of the wind received by the blade 16 differs depending on the rotation position, for example, the position above the main shaft 15 and the position below the main shaft 15. While the blade 16 rotates, the angle of each blade 16 toward the wind is adjusted according to the wind speed so that each blade 16 receives the same load even if the wind speed is different. Further, the direction of the nacelle 13 is changed according to the change of the wind direction so that each blade 16 receives wind from the front (yaw). If the wind speed is too high and a large load may be received, the direction of the nacelle 13 may be reversed to allow the wind to escape.

このように、風力発電装置では、風の状態に合わせてブレード１６の角度およびナセル１３の向きを随時変える必要があるため、ブレード１６およびナセル１３はそれぞれ旋回軸受２１，２２により旋回自在に支持され、図示しない駆動手段により旋回させるようになっている。風力発電装置の旋回軸受の特徴としては、寸法が非常に大きいこと、旋回の揺動角が比較的小さいこと、変動荷重を受けることが挙げられる。
寸法に関しては、ブレード用で外輪外径１０００〜３０００ｍｍ、ヨー用で同１５００〜３５００ｍｍである。揺動角に関しては、ブレード用で最大約９０°、ヨー用で最大３６０°である。変動荷重に関しては、ブレード用およびヨー用のいずれについても変動荷重を受けるが、特にブレード用が急激な変動荷重を受けることが多い。
特開２００２−３３９９８１号公報 Thus, in the wind turbine generator, it is necessary to change the angle of the blade 16 and the direction of the nacelle 13 at any time according to the wind condition, so that the blade 16 and the nacelle 13 are rotatably supported by the slewing bearings 21 and 22, respectively. Rotation is performed by driving means (not shown). The characteristics of the slewing bearing of the wind power generator include that the dimensions are very large, the swing angle of the slewing is relatively small, and a variable load is received.
Regarding the dimensions, the outer ring outer diameter is 1000 to 3000 mm for blades and 1500 to 3500 mm for yaw. The swing angle is about 90 ° at the maximum for blades and 360 ° at the maximum for yaw. As for the fluctuating load, both the blade and the yaw are subjected to a fluctuating load, but the blade is often subjected to a sudden fluctuating load.
JP 2002-339981 A

上述したように、風力発電装置の旋回軸受は、変動荷重により比較的狭い旋回範囲内で頻繁に揺動するため、フレッティングが生じやすい。フレッティングを防止するには、内部すきまを負すきまにして、転動体と軌道輪との滑りを抑える必要がある。一方、負すきまにすると、揺動時に個々の転動体の接触角が変わり、転動体の公転速度が変化することにより、転動体の進み遅れが生じるが、負すきまにして負荷域が広がることにより進み遅れの影響は大きくなる。この進み遅れにより各転動体が散らばることがなく、常に各転動体が等間隔に保持されるようにするために、間座スペーサではなく、保持器で転動体を保持するのが望ましい。   As described above, the slewing bearing of the wind power generator frequently oscillates within a relatively narrow slewing range due to a fluctuating load, and thus fretting tends to occur. In order to prevent fretting, it is necessary to suppress slippage between the rolling element and the raceway by setting the internal clearance to a negative clearance. On the other hand, when the clearance is negative, the contact angle of each rolling element changes during swinging, and the revolution speed of the rolling element changes, leading to a delay in the rolling element, but the negative clearance increases the load range. The effect of advance and delay is increased. In order to prevent the rolling elements from being scattered due to the advance and delay, and to always hold the rolling elements at equal intervals, it is desirable to hold the rolling elements with a cage instead of a spacer.

しかし、風力発電装置用のような大型または超大型の旋回軸受に、中型以下の旋回軸受と同様に鋼製保持器を用いた場合、保持器の重量が非常に重くなるため、保持器とその案内面である内輪外径面または外輪内径面との間に大きな荷重が作用し、両者の摩耗が大きいという問題がある。また、鋼製保持器であると、保持器のポケットの内周面と転動体間に発生する摩耗も大きい。なお、JIS B 0104-1991によると、大型軸受は外輪外径が１８０〜８００ｍｍのものと定義されている。   However, if a steel cage is used for a large or ultra-large slewing bearing such as for a wind power generator, as in the case of a medium or smaller slewing bearing, the cage becomes very heavy. There is a problem in that a large load acts between the inner ring outer diameter surface or the outer ring inner diameter surface, which is a guide surface, and wear of both is large. Moreover, in the case of a steel cage, the wear generated between the inner peripheral surface of the pocket of the cage and the rolling elements is large. According to JIS B 0104-1991, a large bearing is defined as having an outer ring outer diameter of 180 to 800 mm.

したがって、風力発電装置用の旋回軸受に保持器を用いる場合、フレッティング対策に加えて、保持器の軽量化を図ることが重要な課題となる。従来、旋回軸受において、保持器の軽量化について特に提案はなされていないが、保持器を複数のセグメントに分割された分割保持器（例えば特許文献１）にすれば、軽量化に効果があると考えられる。分割保持器の採用も保持器の軽量化に対する解決策の一つではあるが、さらに根本的な解決策が求められている。   Therefore, when using a cage for a slewing bearing for a wind turbine generator, it is important to reduce the weight of the cage in addition to measures against fretting. Conventionally, in the slewing bearing, there is no particular proposal for reducing the weight of the cage. However, if the cage is divided into a plurality of segments (for example, Patent Document 1), the weight reduction is effective. Conceivable. The adoption of a split cage is one of the solutions for reducing the weight of the cage, but a more fundamental solution is required.

この発明の目的は、保持器で転動体を保持する構成であり、フレッティングが生じ難く、保持器の軽量化を図れて、保持器、または保持器と接触する部材の摩耗を抑制することができる旋回軸受を提供することである。   An object of the present invention is a configuration in which a rolling element is held by a cage, fretting is unlikely to occur, the weight of the cage can be reduced, and wear of the cage or a member that contacts the cage is suppressed. It is to provide a slewing bearing that can be used.

この発明にかかる旋回軸受は、内輪と、外輪と、これら内外輪の各軌道面間で転動自在な複数の転動体と、各転動体を保持する保持器とを備え、前記保持器がセラミックス製であることを特徴とする。   A slewing bearing according to the present invention includes an inner ring, an outer ring, a plurality of rolling elements that can roll between the raceway surfaces of the inner and outer rings, and a cage that holds the rolling elements, and the cage is a ceramic. It is made of.

保持器をセラミックス製とすれば、以下の作用効果が得られる。
・ セラミックスは、鋼に比べて密度が小さい。このため、保持器の軽量化が図れ、保持器とその案内面である内輪外径面または外輪内径面との間に作用する荷重を小さくして、両者の摩耗を抑制できる。
・ セラミックスは、鋼に比べて硬度が高い。このため、保持器の耐摩耗性が向上する。例えば、転動体と接触するポケットの内周面の摩耗を抑えることができる。
・ 焼結体であるセラミックスは保油性が良好である。このため、保持器に含浸している油が保持器と内輪外径面または外輪内径面間で潤滑油として作用し、両者の摩耗が抑制される。また、保持器に含浸している潤滑油が内外輪の軌道面および転動体の転走面に供給されることにより、軌道面および転走面の潤滑性が向上する。
・ セラミックスは耐食性が高く、絶縁性を有する。このため、腐食や電食により保持器が損傷することを抑制できる。 If the cage is made of ceramics, the following effects can be obtained.
-Ceramics have a lower density than steel. For this reason, the weight of the cage can be reduced, and the load acting between the cage and the inner ring outer diameter surface or the outer ring inner diameter surface, which is the guide surface thereof, can be reduced to suppress wear of both.
・ Ceramics are harder than steel. For this reason, the wear resistance of the cage is improved. For example, it is possible to suppress wear on the inner peripheral surface of the pocket in contact with the rolling element.
・ Ceramics that are sintered bodies have good oil retention. For this reason, the oil impregnated in the cage acts as lubricating oil between the cage and the inner ring outer diameter surface or the outer ring inner diameter surface, and wear of both is suppressed. Further, the lubricating oil impregnated in the cage is supplied to the raceway surfaces of the inner and outer rings and the rolling surfaces of the rolling elements, thereby improving the lubricity of the raceway surfaces and the rolling surfaces.
・ Ceramics have high corrosion resistance and insulation. For this reason, it can control that a cage is damaged by corrosion and electric corrosion.

前記セラミックスは、βサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体から構成されたものとすることができる。また、前記セラミックスは、βサイアロンを主成分とし、残部焼結助剤および不純物からなる焼結体から構成されたものとしてもよい。以後、両者を含めて「サイアロン焼結体」とする。   The ceramics may be composed of a sintered body containing β sialon as a main component and the remaining impurities. Further, the ceramic may be composed of a sintered body containing β sialon as a main component and the remaining sintering aid and impurities. Hereinafter, both are referred to as “sialon sintered bodies”.

サイアロン焼結体は、低圧、例えば１ＭＰａ以下の圧力下で焼結されるため、１０ＭＰａ以上の圧力下で加圧焼結する一般的なセラミックス、例えば窒化珪素を主成分とする焼結体（以下、「窒化珪素焼結体」とする）に比べて、製造コストを低く抑えることができる。   Since the sialon sintered body is sintered under a low pressure, for example, a pressure of 1 MPa or less, a general ceramic that is pressure-sintered under a pressure of 10 MPa or more, for example, a sintered body mainly composed of silicon nitride (hereinafter referred to as a sintered body) , “The silicon nitride sintered body”), the manufacturing cost can be kept low.

前記セラミックスがサイアロン焼結体である場合、前記保持器は、主成分がβサイアロン、残部が不純物である混合物を保持器の概略形状に成形した成形体を作製する成形工程と、前記成形体を焼結して表面に緻密性の高い層である緻密層が形成された保持器原形を作製する焼結工程と、前記保持器原形における前記転動体が収容されるポケットの内周面に対し、表面の前記緻密層を除去して内部の緻密性の低い部分を露出させる仕上げ工程とを経て製造されたものとするか、あるいは前記保持器は、主成分がβサイアロン、残部が焼結助剤および不純物である混合物を保持器の概略形状に成形した成形体を作製する成形工程と、前記成形体を焼結して表面に緻密性の高い層である緻密層が形成された保持器原形を作製する焼結工程と、前記保持器原形における前記転動体が収容されるポケットの内周面に対し、表面の前記緻密層を除去して内部の緻密性の低い部分を露出させる仕上げ工程とを経て製造されたものとする。   When the ceramic is a sialon sintered body, the cage includes a molding step for producing a molded body in which a mixture of β sialon as a main component and impurities as impurities is molded into a schematic shape of the cage; A sintering process for producing a cage original form in which a dense layer, which is a dense layer on the surface, is formed by sintering, and an inner peripheral surface of a pocket in which the rolling element in the cage original form is accommodated, It is manufactured through a finishing process in which the dense layer on the surface is removed to expose a portion with low internal density, or the cage is mainly composed of β sialon and the balance is a sintering aid. And a molding process for producing a molded body in which a mixture of impurities is molded into a general shape of a cage, and a cage original shape in which a dense layer that is a dense layer is formed on the surface by sintering the molded body The sintering process to be produced, The inner peripheral surface of the pocket in which the rolling element is accommodated in the cage original shape is manufactured through a finishing process in which the dense layer on the surface is removed to expose a portion having a low internal density.

保持器を上記の各工程を経て製造されたものとすると、保持器のポケット内周面は、サイアロン焼結体における緻密性の低い部分が露出した状態となる。この緻密性の低い部分は、空孔率が高く、緻密層よりも保油性に優れる。このため、保持器のポケット内周面と転動体の転走面間の潤滑性をより一層向上させられる。   Assuming that the cage is manufactured through the above steps, the pocket inner peripheral surface of the cage is in a state where a portion with low density in the sialon sintered body is exposed. This low density part has a high porosity and is superior in oil retaining property than the dense layer. For this reason, the lubricity between the pocket inner peripheral surface of the cage and the rolling surface of the rolling element can be further improved.

上記各工程を経て保持器を製造する場合、前記仕上げ工程で前記保持器原形における前記ポケットの内周面の表面を除去する厚さが５００μｍ以上であるのが良い。
緻密層は、焼結体の表面から厚さ５００μｍ程度の領域に形成される。そのため、ポケットの内周面の表面を除去する厚さが５００μｍ以上であれば、確実に緻密層を除去して内部の緻密性の低い部分を露出させることができる。 When manufacturing a cage through the above steps, it is preferable that a thickness for removing the surface of the inner peripheral surface of the pocket in the cage original shape in the finishing step is 500 μm or more.
The dense layer is formed in a region having a thickness of about 500 μm from the surface of the sintered body. Therefore, if the thickness for removing the surface of the inner peripheral surface of the pocket is 500 μm or more, the dense layer can be surely removed to expose the portion with low internal density.

また、前記仕上げ工程で、前記保持器原形における前記転動体が収容されるポケットの内周面に対し、表面の前記緻密層を除去して内部の緻密性の低い部分を露出させる加工に加えて、前記ポケットの内周面以外の箇所に対し、平滑化のため表面層を除去する加工を行う場合、その表面層の除去厚さが１５０μｍ以下であるのが良い。
緻密層における焼結体の表面から厚さ１５０μｍ程度の領域には、緻密層内の他の領域よりもさらに緻密性が高い高緻密層が形成される。そのため、ポケットの内周面以外の箇所を平滑化のため表面層を除去する加工を行う場合、その表面層の除去厚さを１５０μｍ以下とすることにより、高緻密層を残存させ、保持器の耐摩耗性を向上させることができる。 Further, in the finishing step, in addition to the processing of removing the dense layer on the surface and exposing the portion with low internal density to the inner peripheral surface of the pocket in which the rolling element in the cage original shape is accommodated In the case where the surface layer is removed for smoothing at a portion other than the inner peripheral surface of the pocket, the removal thickness of the surface layer is preferably 150 μm or less.
In the dense layer, in the region having a thickness of about 150 μm from the surface of the sintered body, a highly dense layer having higher density than other regions in the dense layer is formed. Therefore, when performing the process of removing the surface layer for smoothing the portion other than the inner peripheral surface of the pocket, by making the removal thickness of the surface layer 150 μm or less, the highly dense layer remains, and the cage Abrasion resistance can be improved.

この発明において、前記転動体がβサイアロンを主成分とする焼結体からなっていてもよい。その場合、前記同様、残部が不純物であっても、あるいは焼結助剤および不純物であってもよい。
転動体がβサイアロンを主成分とする焼結体（サイアロン焼結体）からなっていれば、保持器がサイアロン焼結体からなる場合と同様の理由により、転動体の軽量化、摩耗の抑制、潤滑性の向上、腐食や電食による損傷の抑制を、比較的安価に実現できる。 In this invention, the rolling element may comprise a sintered body containing β sialon as a main component. In that case, as described above, the balance may be impurities, or a sintering aid and impurities.
If the rolling element is made of a sintered body mainly composed of β sialon (sialon sintered body), the weight of the rolling element is reduced and the wear is suppressed for the same reason as when the cage is made of a sialon sintered body. Improvement of lubricity and suppression of damage due to corrosion and electrolytic corrosion can be realized at a relatively low cost.

この発明の旋回軸受は、上記の各作用効果が得られるため、風力発電装置のブレードを主軸に対し、主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回自在に支持するためや、風力発電装置のナセルを支持台に対して旋回自在に支持するために好適に使用できる。   Since the slewing bearing of the present invention can obtain the above-described effects, the blade of the wind power generator is supported so as to be pivotable about the axis substantially perpendicular to the main shaft axis with respect to the main shaft. The nacelle can be suitably used for pivotally supporting the nacelle.

この発明の旋回軸受は、内輪と、外輪と、これら内外輪の各軌道面間で転動自在な複数の転動体と、各転動体を保持する保持器とを備え、前記保持器がセラミックス製であるため、フレッティングが生じ難く、保持器の軽量化を図れて、保持器、または保持器と接触する部材の摩耗を抑制することができる。特に、セラミックスをサイアロン焼結体とした場合は、製造コストを低く抑えることができる。   The slewing bearing of the present invention includes an inner ring, an outer ring, a plurality of rolling elements that can roll between the raceways of the inner and outer rings, and a cage that holds the rolling elements, and the cage is made of ceramics. Therefore, fretting is unlikely to occur, the weight of the cage can be reduced, and wear of the cage or a member in contact with the cage can be suppressed. In particular, when the ceramic is a sialon sintered body, the manufacturing cost can be kept low.

この発明の実施形態を図１と共に説明する。この旋回軸受は、例えば、風力発電装置のブレードを主軸に対して、主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回自在に支持する軸受、または風力発電装置のナセルを支持台に対して旋回自在に支持する軸受として使用される。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This slewing bearing is, for example, a bearing that supports a blade of a wind turbine generator so that it can pivot about an axis substantially perpendicular to the spindle axis, or a nacelle of a wind turbine generator, with respect to a support base. Used as a bearing to support

旋回軸受は、内輪１と、外輪２と、これら内外輪１，２の複列の軌道面１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ間にそれぞれ転動自在に介在する各列複数のボールからなる転動体３と、各列の転動体３をポケット４ａ内で別々に保持する保持器４とを備える。   The slewing bearing is composed of an inner ring 1, an outer ring 2, and rolling elements 3 including a plurality of balls in each row interposed between the raceways 1 a, 1 b, 2 a, and 2 b of the inner and outer rings 1 and 2, respectively. And a cage 4 that holds the rolling elements 3 in each row separately in the pocket 4a.

内外輪１，２の軌道面１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂは、いずれも２つの曲面１ａａ，１ａｂ，１ｂａ，１ｂｂ，２ａａ，２ａｂ，２ｂａ，２ｂｂで構成されている。これら２つの曲面は、それぞれ転動体３よりも曲率半径が大きく、曲率中心が互いに異なる断面円弧状である。各軌道面１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを構成する一対の曲面間は、溝部１ａｃ，１ｂｃ，２ａｃ，２ｂｃになっている。各転動体３は、その転走面３ａが内輪軌道面１ａ，１ｂおよび外輪軌道面，２ａ，２ｂの前記各曲面に接して４点接触する。すなわち、この旋回軸受は４点接触複列玉軸受として構成されている。   Each of the raceway surfaces 1a, 1b, 2a, 2b of the inner and outer rings 1, 2 is composed of two curved surfaces 1aa, 1ab, 1ba, 1bb, 2aa, 2ab, 2ba, 2bb. Each of these two curved surfaces has a circular arc shape having a radius of curvature larger than that of the rolling element 3 and different centers of curvature. Between a pair of curved surfaces constituting each track surface 1a, 1b, 2a, 2b, groove portions 1ac, 1bc, 2ac, 2bc are formed. Each rolling element 3 comes into contact at four points with its rolling surface 3a in contact with the curved surfaces of the inner ring raceway surfaces 1a and 1b and the outer ring raceway surfaces 2a and 2b. That is, this slewing bearing is configured as a four-point contact double row ball bearing.

保持器４は、内輪軌道面１ａ，１ｂ間および外側の内輪外径面１ｃ、または外輪軌道面２ａ，２ｂ間および外側の外輪内径面２ｃのいずれか、例えば内輪外径面１ｃで案内される。内輪１および外輪２には、取付用ボルト孔５，６がそれぞれ設けられている。内外輪１，２間の軸受空間にはグリースが充填され、この軸受空間の軸方向の両端がシール部材７により密封されている。   The cage 4 is guided between the inner ring raceway surfaces 1a and 1b and the outer inner ring outer diameter surface 1c, or between the outer ring raceway surfaces 2a and 2b and the outer outer ring inner diameter surface 2c, for example, the inner ring outer diameter surface 1c. . The inner ring 1 and the outer ring 2 are provided with mounting bolt holes 5 and 6, respectively. Grease is filled in the bearing space between the inner and outer rings 1 and 2, and both ends in the axial direction of the bearing space are sealed with seal members 7.

保持器４は、サイアロン焼結体から構成されている。サイアロン焼結体は、βサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体、またはβサイアロンを主成分とし、残部焼結助剤および不純物からなる焼結体のことを言う。   The cage 4 is composed of a sialon sintered body. The sialon sintered body refers to a sintered body mainly composed of β sialon and composed of the remaining impurities, or a sintered body composed mainly of β sialon and composed of the remaining sintering aid and impurities.

βサイアロンは、セラミックスの一種であり、Ｓｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚの組成式で表され、０．１≦ｚ≦３．５を満たす物質である。不純物は、原料に由来するもの、あるいは製造工程において混入するものを含む不可避的不純物を含む。焼結助剤としては、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、希土類元素の酸化物、窒化物、酸窒化物のうち少なくとも１種類以上を採用することができる。なお、焼結助剤は、焼結体のうち２０質量％以下とすることが望ましい。 β sialon is a kind of ceramics and is a substance represented by a composition formula of Si _6-Z Al _Z O _Z N _8-Z and satisfying 0.1 ≦ z ≦ 3.5. Impurities include inevitable impurities including those derived from raw materials or those mixed in the manufacturing process. As the sintering aid, at least one of magnesium (Mg), aluminum (Al), silicon (Si), titanium (Ti), rare earth element oxide, nitride, and oxynitride may be employed. it can. Note that the sintering aid is desirably 20% by mass or less in the sintered body.

図２に、サイアロン焼結体から構成される保持器４の製造方法を示す。
βサイアロン粉末準備工程Ｓ１は、βサイアロンの粉末を準備する工程である。例えば、燃焼合成法を採用することにより、安価にβサイアロンの粉末を製造することができる。 In FIG. 2, the manufacturing method of the holder | retainer 4 comprised from a sialon sintered compact is shown.
The β sialon powder preparation step S1 is a step of preparing β sialon powder. For example, by employing a combustion synthesis method, β sialon powder can be produced at low cost.

混合工程Ｓ２は、βサイアロン粉末準備工程Ｓ１において準備されたβサイアロンの粉末に、焼結助剤を添加して混合する工程である。焼結助剤を添加しない場合は、この工程を省略することができる。   The mixing step S2 is a step of adding and mixing a sintering aid to the β sialon powder prepared in the β sialon powder preparation step S1. If no sintering aid is added, this step can be omitted.

成形工程Ｓ３は、βサイアロンの粉末、またはβサイアロンの粉末と焼結助剤との混合物を、保持器セグメント４Ａの概略形状に成形する工程である。具体的には、βサイアロンの粉末、またはβサイアロンの粉末と焼結助剤との混合物に、プレス成形、鋳込み成形、押し出し成形、転動造粒等の成形手法を適用することにより、保持器４の概略形状に成形された成形体を作製する。   The forming step S3 is a step of forming β sialon powder or a mixture of β sialon powder and a sintering aid into a schematic shape of the cage segment 4A. Specifically, by applying a molding technique such as press molding, cast molding, extrusion molding, rolling granulation, etc. to β sialon powder or a mixture of β sialon powder and a sintering aid, the cage 4 is formed into a general shape.

焼結前加工工程Ｓ４は、上記成形体を表面加工して、当該成形体が焼結後に所望の保持器４の形状により近い形状となるよう成形する工程である。具体的には、グリーン体加工等の加工手法を適用することにより、上記成形体が焼結後に保持器４の形状により近い形状となるように成形する。この焼結前加工工程Ｓ４は、成形工程Ｓ３において上記成形体が成形された段階で、焼結後に所望の保持器４の形状に近い形状が得られる状態である場合には省略することができる。   The pre-sintering processing step S4 is a step in which the molded body is subjected to surface processing so that the molded body has a shape closer to the desired shape of the cage 4 after sintering. Specifically, by applying a processing method such as green body processing, the molded body is molded so as to have a shape closer to the shape of the cage 4 after sintering. This pre-sintering processing step S4 can be omitted when a shape close to the shape of the desired cage 4 is obtained after sintering at the stage where the molded body is formed in the forming step S3. .

焼結工程Ｓ５は、上記成形体を１ＭＰａ以下の圧力下で焼結する工程である。具体的には、上記成形体を、ヒータ加熱、マイクロ波やミリ波による電波波加熱等の加熱方法により加熱して焼結することにより、保持器４の概略形状を有する焼結体である保持器原形を作製する。   Sintering process S5 is a process of sintering the said molded object under the pressure of 1 Mpa or less. Specifically, the molded body is heated and sintered by a heating method such as heating with a heater or a radio wave by microwave or millimeter wave, thereby holding the sintered body having a schematic shape of the cage 4. Make a prototype.

仕上げ工程Ｓ６は、焼結工程Ｓ５において作製された保持器原形に対して仕上げ加工を実施することにより、保持器４を完成させる工程である。具体的には、焼結工程Ｓ５において作製された保持器原形おけるポケットの内周面について、表面の緻密性の高い層である緻密層を除去して内部の緻密性の低い部分を露出させる。ポケット内周面以外の箇所については、平滑化のため表面を軽く研磨するに止める。   The finishing step S6 is a step of completing the cage 4 by performing a finishing process on the cage original form produced in the sintering step S5. Specifically, with respect to the inner peripheral surface of the pocket in the retainer original shape produced in the sintering step S5, the dense layer, which is a high-density surface layer, is removed to expose the low-density internal portion. For the portions other than the pocket inner peripheral surface, the surface is lightly polished for smoothing.

ここで、上記焼結工程Ｓ５における焼結により、焼結体の表面から厚さ５００μｍ程度の領域には、内部よりも緻密性が高く、断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率は７％以下である緻密層が形成される。さらに、焼結体の表面から厚さ１５０μｍ程度の領域には、緻密層内の他の領域よりもさらに緻密性が高く、断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率は３．５％以下である高緻密層が形成されている。したがって、仕上げ工程Ｓ６において、ポケット内周面の焼結体除去厚さは５００μｍ以上とする。これにより、緻密性が低く空孔率の高い部分を露出させて、保油性を高めることができる。また、ポケット内周面以外の箇所の研磨による焼結体除去厚さは１５０μｍ以下とすることが好ましい。これにより、高緻密層を残存させ、保持器４の耐摩耗性を向上させることができる。   Here, due to the sintering in the sintering step S5, a region having a thickness of about 500 μm from the surface of the sintered body is denser than the inside, and when the cross section is observed by oblique light of an optical microscope, A dense layer in which the area ratio of the white region observed as the region is 7% or less is formed. Furthermore, in the region of about 150 μm thickness from the surface of the sintered body, the denseness is higher than other regions in the dense layer, and when the cross section is observed with oblique light of an optical microscope, it is observed as a white region. A high-density layer in which the area ratio of the white region is 3.5% or less is formed. Therefore, in the finishing step S6, the sintered body removal thickness of the pocket inner peripheral surface is set to 500 μm or more. Thereby, a part with a low density and a high porosity can be exposed, and the oil retaining property can be improved. Moreover, it is preferable that the thickness of the sintered body removed by polishing other than the pocket inner peripheral surface is 150 μm or less. Thereby, a highly dense layer can remain and the wear resistance of the cage 4 can be improved.

一般に、βサイアロン以外のセラミックスの焼結体からなる製品の製造方法においては、熱間静水焼結法（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓ；ＨＩＰ）、ガス圧焼結法（Ｇａｓ Ｐｒｅｓｓｕｒｅｄ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ；ＧＰＳ）等の加圧焼結法による焼結が採用される。これらの加圧焼結法は、通常１０ＭＰａ以上の圧力下で焼結を行うため、製造コストが高くつく。これに対し、サイアロン焼結体からなる製品の製造方法は、前述したように１ＭＰａ以下の圧力下で焼結するため、製造コストを例えば１／１０程度に低く抑えることができる。よって、保持器４を安価に製造することができる。   In general, in a manufacturing method of a product made of a sintered body of ceramics other than β sialon, pressurization such as hot isostatic sintering (HIP), gas pressure sintering (GPS), etc. Sintering by a sintering method is employed. Since these pressure sintering methods usually sinter under a pressure of 10 MPa or more, the production cost is high. On the other hand, since the manufacturing method of the product which consists of a sialon sintered compact sinters under the pressure of 1 Mpa or less as mentioned above, manufacturing cost can be restrained low, for example to about 1/10. Therefore, the cage 4 can be manufactured at a low cost.

内外輪１，２および転動体３の素材は特に限定されない。例えば、鋼、具体的には、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２等の軸受鋼や、ＳＣＲ４２０、ＳＣＭ４２０等の浸炭鋼を採用することができる。場合によっては、保持器４と同様に、サイアロン焼結体を用いてもよい。   The materials of the inner and outer rings 1 and 2 and the rolling element 3 are not particularly limited. For example, steel, specifically, bearing steel such as JIS standard SUJ2, or carburized steel such as SCR420 and SCM420 can be employed. In some cases, a sialon sintered body may be used similarly to the cage 4.

この旋回軸受は、軸受形式を４点接触玉軸受とし、かつ転動体３を複列に配置したため、構成が簡単でありながら定格荷重が大きい。単純計算で、単列の場合に比べて、静定格荷重が２倍である。転動体３が複列であると、保持器４の軸方向幅が広くなるが、単列である場合に比べて２倍になることはない。そのため、保持器４の軸方向幅をあまり広くすることなく、定格荷重を増加させることができる。転動体３は保持器４により確実に保持されるため、転動体３の進み遅れによって各転動体３が散らばることがなく、常に転動体３を等間隔に保持できる。   In this slewing bearing, the bearing type is a four-point contact ball bearing and the rolling elements 3 are arranged in a double row, so that the rated load is large while the configuration is simple. In the simple calculation, the static load rating is twice that of the single-row case. If the rolling elements 3 are in a double row, the axial width of the cage 4 will be widened, but will not be doubled compared to a single row. Therefore, the rated load can be increased without increasing the axial width of the cage 4 too much. Since the rolling elements 3 are securely held by the cage 4, the rolling elements 3 are not scattered due to the advance and delay of the rolling elements 3, and the rolling elements 3 can always be held at equal intervals.

表１は、サイアロン焼結体と窒化珪素焼結体と軸受鋼（ＳＵＪ２）の特性を比較したものである。   Table 1 compares the characteristics of a sialon sintered body, a silicon nitride sintered body, and bearing steel (SUJ2).

保持器４をサイアロン焼結体で構成したことにより、以下の作用効果が得られる。
・ サイアロン焼結体は、軸受鋼に比べて密度が小さい。このため、従来の鋼製保持器に比べて保持器４の軽量化が図れ、保持器４とその案内面である内輪外径面１ｃまたは外輪内径面２ｃとの間に作用する荷重を小さくして、両者の摩耗を抑制できる。
・ サイアロン焼結体は、軸受鋼に比べて硬度が高い。このため、保持器４の耐摩耗性が向上する。例えば、転動体３と接触するポケット４ａの内周面の摩耗を抑えることができる。
・ サイアロン焼結体は、空孔が多く、保油性が良好である。このため、保持器４に含浸している潤滑油が保持器４と内輪外径面１ｃまたは外輪内径面２ｃ間で潤滑油として作用し、両者の摩耗が抑制される。また、保持器４に含浸している潤滑油が内外輪１，２の軌道面１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂおよび転動体３の転走面に供給されることにより、軌道面１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂと転動体３の転走面との潤滑性が向上する。
・ サイアロン焼結体は、耐食性が高く、絶縁性を有する。このため、腐食や電食により保持器４が損傷することを抑制できる。 By configuring the cage 4 with a sialon sintered body, the following effects can be obtained.
・ The density of sialon sintered compact is smaller than that of bearing steel. For this reason, the weight of the retainer 4 can be reduced compared with the conventional steel retainer, and the load acting between the retainer 4 and the inner ring outer diameter surface 1c or the outer ring inner diameter surface 2c as the guide surface can be reduced. Thus, wear of both can be suppressed.
・ Sialon sintered body has higher hardness than bearing steel. For this reason, the wear resistance of the cage 4 is improved. For example, the wear on the inner peripheral surface of the pocket 4a that contacts the rolling element 3 can be suppressed.
・ Sialon sintered body has many holes and good oil retention. For this reason, the lubricating oil impregnated in the cage 4 acts as a lubricating oil between the cage 4 and the inner ring outer diameter surface 1c or the outer ring inner diameter surface 2c, and wear of both is suppressed. In addition, the lubricating oil impregnated in the cage 4 is supplied to the raceway surfaces 1a, 1b, 2a, 2b of the inner and outer rings 1, 2 and the rolling surface of the rolling element 3, whereby the raceway surfaces 1a, 1b, 2a. , 2b and the rolling property of the rolling element 3 are improved.
-Sialon sintered body has high corrosion resistance and insulation. For this reason, it can suppress that the holder | retainer 4 is damaged by corrosion or electrolytic corrosion.

上記の各作用効果は、保持器４が他のセラミックス、例えば窒化珪素焼結体である場合にも言えるが、前述したように、サイアロン焼結体は他のセラミックスよりも低コストであるから、保持器４をサイアロン焼結体で構成する価値は高い。   Although each said effect can be said also when the holder | retainer 4 is another ceramics, for example, a silicon nitride sintered compact, as mentioned above, since a sialon sintered compact is cheaper than other ceramics, The value which comprises the holder | retainer 4 with a sialon sintered compact is high.

さらに、ポケット４ａの内周面について、表面の緻密性の高い層である緻密層を除去して、内部の緻密性が低く空孔率の高い部分を露出させることにより、保油性をさらに高めることができる。それにより、保持器４のポケット４ａ内周面と転動体３の転走面３ａ間の潤滑性をより一層向上させられる。   Furthermore, with respect to the inner peripheral surface of the pocket 4a, the dense layer, which is a high-density surface layer, is removed, and the oil-retaining property is further enhanced by exposing the portion having a low internal density and a high porosity. Can do. Thereby, the lubricity between the inner peripheral surface of the pocket 4a of the cage 4 and the rolling surface 3a of the rolling element 3 can be further improved.

以上の説明のように、この旋回軸受は、構成が簡単で定格荷重が大きく、耐久性に優れ、フレッティングが生じにくいことから、風力発電装置のブレード支持用の旋回軸受２１（図１３）またはナセルのヨー支持用の旋回軸受２２（図１４）に適する。風力発電装置以外では、油圧ショベル、クレーン等の建設機械、工作機械の回転テーブル、パラボラアンテナ等に適用できる。   As described above, the slewing bearing has a simple configuration, a large rated load, excellent durability, and is unlikely to cause fretting. Therefore, the slewing bearing 21 for supporting the blades of the wind power generator (FIG. 13) or It is suitable for the nacelle yaw support slewing bearing 22 (FIG. 14). Other than wind power generators, it can be applied to construction machines such as hydraulic excavators and cranes, rotary tables of machine tools, parabolic antennas, and the like.

図３に示すように、各列の保持器４を、円周方向に複数のセグメント４Ａに分割された分割保持器とすることによっても、保持器４の軽量化を図ることができる。しかも、組立性の向上が図れる。各セグメント４Ａは、内外輪１，２の各軌道面１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂに沿って湾曲した板状で、転動体３が嵌り込むポケット４ａが円周方向に並んで複数形成されている。各セグメント４Ａの分割位置はポケット４ａの箇所であり、ポケット４ａに転動体３が保持された状態では、隣合うセグメント４Ａ間に隙間８が形成される。   As shown in FIG. 3, the cages 4 can be reduced in weight by making the cages 4 in each row divided into a plurality of segments 4A in the circumferential direction. In addition, the assemblability can be improved. Each segment 4A has a plate shape curved along the raceway surfaces 1a, 1b, 2a and 2b of the inner and outer rings 1 and 2, and a plurality of pockets 4a into which the rolling elements 3 are fitted are formed side by side in the circumferential direction. . The division position of each segment 4A is the location of the pocket 4a. In a state where the rolling elements 3 are held in the pocket 4a, a gap 8 is formed between the adjacent segments 4A.

保持器４を分割保持器とする場合、前記セグメント４Ａは、図４および図５に示すように、円周方向の両端部を、板厚方向の両方の角を先細り状に落とした逃し加工部４ｂとするのがよい。セグメント４Ａの円周方向の端面における逃し加工部４ｂの落とし量ａは、板厚方向の片面につき、セグメント４Ａの板厚ｔの１／１０以上である。逃し加工部４ｂの円周方向の寸法ｂは、前記落とし量ａよりも大きく、例えばｂ≧１０ａとする。この図示例では、逃し加工部４ｂの円周方向の端がポケット４ａの円周方向の端と同位置である。つまり、逃し加工部４ｂは、落とした部分が円周方向の長く延びた形状であり、角のみを落とした面取りとは異なる。   When the cage 4 is a split cage, the segment 4A has a relief portion in which both ends in the circumferential direction are tapered at both corners in the plate thickness direction as shown in FIGS. 4b is recommended. The drop amount a of the relief processing portion 4b at the end surface in the circumferential direction of the segment 4A is 1/10 or more of the thickness t of the segment 4A per one surface in the thickness direction. The dimension b in the circumferential direction of the relief processing portion 4b is larger than the drop amount a, for example, b ≧ 10a. In the illustrated example, the circumferential end of the relief portion 4b is at the same position as the circumferential end of the pocket 4a. That is, the relief processing portion 4b has a shape in which the dropped portion extends long in the circumferential direction, and is different from chamfering in which only the corner is dropped.

セグメント４Ａの円周方向の両端部を逃し加工部４ｂとしたことにより、図６に示すように、セグメント４Ａが内外輪１，２の軌道面１ａ，２ａ（１ｂ，２ｂ）に対して斜めになって接触しても、セグメント４Ａの円周方向端が軌道面１ａ，２ａ（１ｂ，２ｂ）にエッジ当たりにならず、軌道面１ａ，２ａ（１ｂ，２ｂ）に存在するグリース等の潤滑剤がセグメント４Ａにより排斥されない。そのため、軸受の潤滑性が良好で、耐久性に優れる。また、変動荷重を受ける条件下で、狭い旋回範囲内で頻繁に揺動しても、フレッティングが生じにくい。   Since both end portions in the circumferential direction of the segment 4A are the relief processing portions 4b, the segment 4A is inclined with respect to the raceway surfaces 1a, 2a (1b, 2b) of the inner and outer rings 1, 2 as shown in FIG. Even if they come into contact with each other, the circumferential end of the segment 4A does not come into contact with the raceway surfaces 1a, 2a (1b, 2b), and a lubricant such as grease existing on the raceway surfaces 1a, 2a (1b, 2b). Is not rejected by segment 4A. Therefore, the lubricity of the bearing is good and the durability is excellent. In addition, fretting is less likely to occur even if the rocker is frequently swung within a narrow turning range under the condition of receiving a variable load.

図７ないし図９は異なる形状の保持器に示す。この保持器４は、各軌道面１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂに沿って円弧状に湾曲した帯状で、ボール３が嵌り込むポケット４ａが円周方向に並んで形成されている。ポケット４ａ間の部分である柱部４ｂの形状（図９）は、両側部４ｂａが直線状で、中間部が外径側にＶ字形に膨らんだ膨らみ部４ｂｂになっている。このように柱部４ｂの中間部をＶ字形の膨らみ部４ｂｂとすることにより、ポケット４ａの内周面が、円周方向の片側につき２点Ｐ１，Ｐ２でボール３と接触する。膨らみ部４ｂｂがＶ字形であると、保持器４を比較的単純な形状とすることができ、加工が容易である。膨らみ部４ｂｂはＶ字形以外の形状であってもよい。その場合も、ポケット４ａの内周面が、円周方向の片側につき複数点で接触するようにできる。   7 to 9 show differently shaped cages. The cage 4 is in the shape of a belt curved in an arc along each of the track surfaces 1a, 1b, 2a, 2b, and pockets 4a into which the balls 3 are fitted are formed side by side in the circumferential direction. The shape of the column part 4b which is a part between the pockets 4a (FIG. 9) is a bulging part 4bb in which both side parts 4ba are linear and the middle part swells in a V shape on the outer diameter side. Thus, by making the intermediate part of the column part 4b into the V-shaped swelling part 4bb, the inner peripheral surface of the pocket 4a contacts the ball 3 at two points P1 and P2 on one side in the circumferential direction. When the bulging portion 4bb is V-shaped, the cage 4 can be made relatively simple and easy to process. The bulging portion 4bb may have a shape other than the V shape. Also in this case, the inner peripheral surface of the pocket 4a can be brought into contact at a plurality of points on one side in the circumferential direction.

保持器４のポケット４ａの内周面が、円周方向の片側につき２点Ｐ１，Ｐ２でボール３と接触するため、ボール３から保持器４に加わる力が分散されて、保持器４のボール接触部の応力が低減される。そのため、保持器４の軸方向端からポケット４ａまでの寸法ａを狭くしても、または保持器４の柱部４ｂの最小幅ｂを狭くしても、ボール３の進み遅れにより保持器４に加わる力に耐えられる。よって、保持器４の軸方向幅ｗを狭くして軸受の軸方向寸法をコンパクト化できるとともに、ボール間ピッチｐを狭くしてボール数を増やすことにより、定格荷重をより一層増加させることが可能である。   Since the inner peripheral surface of the pocket 4a of the cage 4 contacts the ball 3 at two points P1 and P2 on one side in the circumferential direction, the force applied from the ball 3 to the cage 4 is dispersed, and the ball of the cage 4 The stress at the contact portion is reduced. For this reason, even if the dimension a from the axial end of the cage 4 to the pocket 4a is narrowed or the minimum width b of the column 4b of the cage 4 is narrowed, the cage 3 is moved to the cage 4 due to the advance and delay of the ball 3. Can withstand the added forces. Therefore, the axial width w of the cage 4 can be reduced to reduce the axial dimension of the bearing, and the rated load can be further increased by increasing the number of balls by reducing the pitch p between balls. It is.

加えて、ポケット４ａの内周面が、円周方向の片側につき２点Ｐ１，Ｐ２でボール３と接触する構成であると、ボール３と保持器４とが互いに近接している箇所の面積が広く、この近接箇所に潤滑油を多く保持することができるため、軸受の潤滑性が良好である。そのため、変動荷重を受ける条件下で、狭い旋回範囲内で頻繁に揺動しても、フレッティングが生じにくい。   In addition, if the inner peripheral surface of the pocket 4a is configured to come into contact with the ball 3 at two points P1 and P2 on one side in the circumferential direction, the area where the ball 3 and the cage 4 are close to each other is increased. Since a large amount of lubricating oil can be retained widely in the vicinity, the lubricity of the bearing is good. Therefore, fretting is unlikely to occur even if the rocker is frequently swung within a narrow turning range under the condition of receiving a variable load.

上記各実施形態では、転動体３を複列としたが、単列であってもよい。また、軸受形式は、４点接触玉軸受に限らず、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受であってよく、あるいはころ軸受であってもよい。   In each said embodiment, although the rolling element 3 was made into the double row, a single row may be sufficient. The bearing type is not limited to a four-point contact ball bearing, and may be a deep groove ball bearing, an angular ball bearing, or a roller bearing.

サイアロン焼結体の断面における緻密層および高緻密層の形成状態の調査をする試験を行った。試験の手順は以下のとおりである。   A test was conducted to investigate the formation state of the dense layer and the highly dense layer in the cross section of the sialon sintered body. The test procedure is as follows.

はじめに、燃焼合成法で作製した組成が、Ｓｉ_５ＡｌＯＮ_７ であるβサイアロンの粉末（株式会社イスマンジェイ製、商品名メラミックス）を準備し、前記図２に示す保持器の製造方法と同様の方法で、一辺が約１０ｍｍの立方体試験片を作製した。具体的な製造方法は次のとおりである。まず、サブミクロンに微細化されたβサイアロン粉末と、焼結助剤としての酸化アルミニウム（住友化学株式会社製、ＡＫＰ３０）および酸化イットリウム（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社製、Ｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅ ｇｒａｄｅ Ｃ）とをボールミルを用いて湿式混合により混合した。その後、スプレードライヤーにて造粒を実施し、造粒粉を製造した。当該造粒粉を金型で所定の形状に成形し、さらに冷間静水圧成形（ＣＩＰ）で加圧を行い、成形体を得た。引き続き当該成形体を圧力０．４ＭＰａの窒素雰囲気中で１６５０℃に加熱焼結することで、上記立法体試験片を製造した。 First, a β sialon powder (product name: Melamix, manufactured by Isman Jay Co., Ltd.) whose composition produced by the combustion synthesis method is Si ₅ AlON ₇ is prepared, and is similar to the method for manufacturing the cage shown in FIG. By the method, a cubic test piece having a side of about 10 mm was produced. A specific manufacturing method is as follows. First, a β sialon powder refined to submicron, aluminum oxide (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., AKP30) and yttrium oxide (manufactured by HC Starck Co., Ltd., Yttrium oxide grade C) as a ball mill Were mixed by wet mixing. Then, granulation was performed with a spray dryer to produce granulated powder. The granulated powder was molded into a predetermined shape with a mold, and further pressed by cold isostatic pressing (CIP) to obtain a molded body. Subsequently, the molded body test piece was manufactured by heating and sintering the molded body at 1650 ° C. in a nitrogen atmosphere at a pressure of 0.4 MPa.

その後、当該試験片を切断し、切断された面をダイヤモンドラップ盤でラッピングした後、酸化クロムラップ盤による鏡面ラッピングを実施することにより、立方体の中心を含む観察用の断面を形成した。そして、当該断面を光学顕微鏡（株式会社ニコン製、マイクロフォト‐ＦＡＸ）の斜光で観察し、倍率５０倍のインスタント写真（フジフィルム株式会社製 ＦＰ−１００Ｂ）を撮影した。その後、得られた写真の画像を、スキャナーを用いて（解像度３００ＤＰ１）パーソナルコンピューターに取り込んだ。そして、画像処理ソフト（三谷商事株式会社製 ＷｉｎＲＯＯＦ）を用いて輝度閾値による２値化処理を行って（本試験での２値化閾値：１４０）、白色領域の面積率を測定した。   Thereafter, the test piece was cut, and the cut surface was lapped with a diamond lapping machine, and then mirror lapping with a chromium oxide lapping machine was performed to form a cross section for observation including the center of the cube. And the said cross section was observed with the oblique light of the optical microscope (the Nikon Co., Ltd. make, microphoto-FAX), and the instant photograph (FP-100B made by Fuji Film Co., Ltd.) of 50 times magnification was image | photographed. Thereafter, the obtained photographic image was taken into a personal computer using a scanner (resolution 300 DP1). And the binarization process by a brightness | luminance threshold value was performed using image processing software (Mitani Corporation WinROOF) (binarization threshold value in this test: 140), and the area ratio of the white area | region was measured.

次に、試験結果について説明する。図１０は、試験片の上記観察用の断面を光学顕微鏡の斜光で撮影した写真である。また、図１１は、図１０の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により２値化処理した状態を示す一例である。また、図１２は、図１０の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により２値化処理する際に、画像処理を行う領域（評価領域）を示す図である。図１０において、写真上側が試験片の処理側であり、上端が表面である。   Next, test results will be described. FIG. 10 is a photograph of a cross section for observation of the test piece taken with oblique light from an optical microscope. FIG. 11 is an example showing a state in which the image of the photograph of FIG. 10 is binarized using a luminance threshold using image processing software. FIG. 12 is a diagram showing an area (evaluation area) where image processing is performed when the image of the photograph of FIG. 10 is binarized using a luminance threshold using image processing software. In FIG. 10, the upper side of the photograph is the processing side of the test piece, and the upper end is the surface.

図１０および図１１を参照して、図２に示す保持器の製造方法と同様の方法で作成された試験片は、表面を含む領域に内部よりも白色領域の少ない層が形成されていることがわかる。そして、図１２に示すように、撮影された写真の画像を試験片の最表面からの距離に応じて３つの領域（最表面からの距離が１５０μｍ以内の領域、１５０μｍを超え５００μｍ以内の領域、５００μｍを超え８００μｍ以内の領域）に分け、領域毎に画像解析を行って白色領域の面積率を算出したところ、表２に示す結果が得られた。表２においては、図６に示した各領域を１視野として、無作為に撮影された５枚の写真から得られる５視野における白色領域の面積率の、平均値と最大値とが示されている。   Referring to FIGS. 10 and 11, the test piece prepared by the same method as the method for manufacturing the cage shown in FIG. I understand. Then, as shown in FIG. 12, the photographed photograph image is divided into three regions according to the distance from the outermost surface of the test piece (the region having a distance from the outermost surface of 150 μm or less, the region exceeding 150 μm and within 500 μm, When the area ratio of the white region was calculated by performing image analysis for each region, the results shown in Table 2 were obtained. In Table 2, the average value and the maximum value of the area ratio of the white area in five fields of view obtained from five photographs taken at random are shown with each field shown in FIG. 6 as one field of view. Yes.

表２を参照して、試験片における白色領域の面積率は、内部において１８．５％であったのに対し、表面からの深さが５００μｍ以下である領域においては３．７％、表面からの深さが１５０μｍ以下の領域においては１．２％となっていた。このことから、図２に示す保持器の製造方法と同様の方法で作成された試験片は、表面を含む領域に内部よりも白色領域の少ない緻密層および高緻密層が形成されていることが確認された。   Referring to Table 2, the area ratio of the white region in the test piece was 18.5% inside, whereas it was 3.7% in the region having a depth of 500 μm or less from the surface, from the surface. In the region where the depth of 150 μm or less was 1.2%. From this, the test piece prepared by the same method as the manufacturing method of the cage shown in FIG. 2 has a dense layer and a highly dense layer having a white region less than the inside in the region including the surface. confirmed.

また、参考のために、旋回軸受の転動体をサイアロン焼結体とした場合の転動疲労寿命を確認する試験を行った。なお、本試験は一般の旋回軸受の転動体について行ったが、風力発電装置用の旋回軸受の転動体についても適用できる。試験の手順は以下のとおりである。   For reference, a test was conducted to confirm the rolling fatigue life when the rolling element of the slewing bearing was a sialon sintered body. In addition, although this test was done about the rolling element of the general slewing bearing, it is applicable also to the rolling element of the slewing bearing for wind power generators. The test procedure is as follows.

まず、試験の対象となる試験軸受の作製方法について説明する。はじめに、燃焼合成法で作製した組成がＳｉ_５ＡｌＯＮ_７であるβサイアロンの粉末（株式会社イスマンジェイ製、商品名メラミックス）を準備し、前記図２に示す保持器の製造方法と同様の方法で、直径９．５２５ｍｍの３／８インチセラミック球を作製した。具体的な製造方法は次のとおりである。まず、サブミクロンに微細化されたβサイアロン粉末と、焼結助剤としての酸化アルミニウム（住友化学株式会社製、ＡＫＰ３０）および酸化イットリウム（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社製、Ｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅ ｇｒａｄｅ Ｃ）とをボールミルを用いて湿式混合により混合した。その後、スプレードライヤーにて造粒を実施し、造粒粉を製造した。当該造粒粉を金型で球体に成形し、さらに冷間静水圧成形（ＣＩＰ）で加圧を行い、球状の成形体を得た。 First, a method for producing a test bearing to be tested will be described. First, a β sialon powder (product name: Melamix manufactured by Isman Jay Co., Ltd.) having a composition of Si ₅ AlON ₇ prepared by a combustion synthesis method is prepared, and the same method as the method for manufacturing the cage shown in FIG. Thus, a 3/8 inch ceramic sphere having a diameter of 9.525 mm was produced. A specific manufacturing method is as follows. First, a β sialon powder refined to submicron, aluminum oxide (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., AKP30) and yttrium oxide (manufactured by HC Starck Co., Ltd., Yttrium oxide grade C) as a ball mill Were mixed by wet mixing. Then, granulation was performed with a spray dryer to produce granulated powder. The granulated powder was molded into a sphere with a mold and further pressurized by cold isostatic pressing (CIP) to obtain a spherical molded body.

次に、当該成形体に対して焼結後の加工代が所定の寸法となるようにグリーン加工を行い、引き続き当該焼結体を圧力０．４ＭＰａの窒素雰囲気中で１６５０℃に加熱して焼結することで、焼結球体を製造した。次に、当該焼結球体にラッピング加工を行い、３／８インチセラミック球（転動体；ＪＩＳ等級 Ｇ５）とした。そして、別途準備した軸受鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２）製の軌道輪と組み合わせて、ＪＩＳ規格６２０６型番の軸受を作成した。ここで、上記焼結球体に対するラッピング加工により除去される焼結球体の厚み（加工代）を８段階に変化させ、８種類の軸受を作製した（実施例Ａ〜Ｈ）。一方、比較のため、窒化珪素および焼結助剤からなる原料粉末を用いて加圧焼結法により焼結した焼結球体（日本特殊陶業株式会社製 ＥＣ１４１）に対して、上述と同様にラッピング加工を行い、別途準備した軸受鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２）製の軌道輪と組み合わせて、ＪＩＳ規格６２０６型番の軸受を作製した（比較例Ａ）。ラッピング加工による加工代は０．２５ｍｍとした。   Next, the green body is green processed so that the machining allowance after sintering becomes a predetermined dimension, and the sintered body is subsequently heated to 1650 ° C. in a nitrogen atmosphere at a pressure of 0.4 MPa. By sintering, sintered spheres were produced. Next, lapping was performed on the sintered spheres to obtain 3/8 inch ceramic spheres (rolling elements; JIS grade G5). And the bearing of the JIS standard 6206 model number was created combining with the bearing ring made from bearing steel (JIS standard SUJ2) prepared separately. Here, the thickness (processing allowance) of the sintered sphere removed by the lapping process on the sintered sphere was changed in eight stages, and eight types of bearings were produced (Examples A to H). On the other hand, for comparison, lapping is performed on sintered spheres (EC 141 manufactured by Nippon Special Ceramics Co., Ltd.) sintered by pressure sintering using raw material powders composed of silicon nitride and a sintering aid in the same manner as described above. Processing was performed and a bearing of JIS standard 6206 model number was fabricated in combination with a separately prepared bearing ring made of bearing steel (JIS standard SUJ2) (Comparative Example A). The machining allowance for lapping was 0.25 mm.

次に、試験条件について説明する。上述のように作製されたＪＩＳ規格６２０６型番の軸受に対し、最大接触面圧Ｐｍａｘ：３．２ＧＰａ、軸受回転数：２０００ｒｐｍ、潤滑：タービン油ＶＧ６８（清浄油）の循環給油、試験温度：室温、の条件の下で運転する疲労試験を行った。そして、振動検出装置により運転中の軸受の振動を監視し、転動体に破損が発生して軸受の振動が所定値を超えた時点で試験を中止するとともに、運転開始から中止までの時間を当該軸受の寿命として記録した。なお、試験数は実施例、比較例ともに１５個ずつとし、そのＬ_１０寿命を算出した上で、比較例Ａに対する寿命比で耐久性を評価した。 Next, test conditions will be described. For the bearing of JIS standard 6206 model number produced as described above, maximum contact surface pressure Pmax: 3.2 GPa, bearing rotation speed: 2000 rpm, lubrication: circulating oil supply of turbine oil VG68 (clean oil), test temperature: room temperature, A fatigue test was conducted under the conditions of The vibration of the bearing during operation is monitored by the vibration detection device, and the test is stopped when the rolling element is damaged and the vibration of the bearing exceeds a predetermined value. Recorded as bearing life. The number of tests was 15 in each of the examples and the comparative examples, and after calculating the L ₁₀ life, the durability was evaluated by the life ratio with respect to Comparative Example A.

表３に本試験の試験結果を示す。表３を参照して、実施例の軸受の寿命は、その製造コスト等を考慮するといずれも良好であるといえる。そして、加工代を０．５ｍｍ以下とすることにより転動体の表面に緻密層を残存させた実施例Ｄ〜Ｇの軸受の寿命は、比較例Ａの寿命の１．５〜２倍程度となっていた。さらに、加工代を０．１５ｍｍ以下とすることにより転動体の表面に高緻密層を残存させた実施例Ａ〜Ｃの軸受の寿命は、比較例Ａの寿命の３倍程度となっていた。このことから、サイアロン焼結体からなる転動体を備えた旋回軸受は、耐久性において優れていることが確認された。そして、サイアロン焼結体からなる転動体を備えた旋回軸受は、転動体の加工代を０．５ｍｍ以下として、表面に緻密層を残存させることにより寿命が向上し、転動体の加工代を０．１５ｍｍ以下として、表面に高緻密層を残存させることにより寿命がさらに向上することが分かった。   Table 3 shows the test results of this test. With reference to Table 3, it can be said that the lifetime of the bearings of the examples is good in consideration of the manufacturing cost and the like. The life of the bearings of Examples D to G in which the dense layer remains on the surface of the rolling element by setting the machining allowance to 0.5 mm or less is about 1.5 to 2 times the life of Comparative Example A. It was. Furthermore, the life of the bearings of Examples A to C in which the high-density layer remained on the surface of the rolling element by setting the machining allowance to 0.15 mm or less was about three times the life of Comparative Example A. From this, it was confirmed that the slewing bearing provided with the rolling element made of the sialon sintered body is excellent in durability. And the slewing bearing provided with the rolling element made of the sialon sintered body has a working life of the rolling element of 0.5 mm or less, the life is improved by leaving a dense layer on the surface, and the machining allowance of the rolling element is reduced to 0. It was found that the lifetime was further improved by leaving the highly dense layer on the surface at a thickness of .15 mm or less.

先に述べたように、保持器４以外の軸受部品、例えば転動体３をサイアロン焼結体で構成してもよい。転動体３がサイアロン焼結体で構成されていれば、保持器４がサイアロン焼結体からなる場合と同様の理由により、転動体３の軽量化、摩耗の抑制、潤滑性の向上、腐食や電食による損傷の抑制を、比較的安価に実現できる。   As described above, the bearing parts other than the cage 4, for example, the rolling elements 3 may be composed of a sialon sintered body. If the rolling element 3 is composed of a sialon sintered body, the rolling element 3 can be reduced in weight, reduced in wear, improved in lubricity, corrosion, Suppression of damage caused by electrolytic corrosion can be realized at a relatively low cost.

この発明の実施形態にかかる旋回軸受の断面図である。It is sectional drawing of the slewing bearing concerning embodiment of this invention. 同旋回軸受の保持器の製造方法の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the manufacturing method of the holder | retainer of the slewing bearing. 同旋回軸受の保持器および転動体の正面図である。It is a front view of the cage and rolling element of the slewing bearing. （Ａ）は同保持器のセグメントの正面図、（Ｃ）はその平面図である。(A) is a front view of a segment of the cage, and (C) is a plan view thereof. 内輪および外輪と保持器のセグメントとの位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of an inner ring | wheel, an outer ring | wheel, and the segment of a holder | retainer. この発明の異なる実施形態にかかる旋回軸受の断面図である。It is sectional drawing of the slewing bearing concerning different embodiment of this invention. 同旋回軸受の保持器の一部を展開した平面図である。It is the top view which expand | deployed some cages of the rotation bearing. 図７のVIII−VIII断面図である。It is VIII-VIII sectional drawing of FIG. 図７のIX−IX図である。It is the IX-IX figure of FIG. 試験片の観察用の断面を光学顕微鏡の斜光で撮影した写真である。It is the photograph which image | photographed the cross section for observation of a test piece with the oblique light of the optical microscope. 図１０の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により２値化処理した状態を示す一例である。It is an example which shows the state which binarized the image of the photograph of FIG. 10 by the brightness | luminance threshold value using image processing software. 図１０の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により２値化処理する際に、画像処理を行う領域（評価領域）を示す図である。It is a figure which shows the area | region (evaluation area | region) which performs an image process, when the image of the photograph of FIG. 10 is binarized with a brightness | luminance threshold value using image processing software. 風力発電用風力発電装置の一例の一部を切り欠いて表した斜視図である。It is the perspective view which notched and represented a part of example of the wind power generator for wind power generation. 同風力発電用風力発電装置の破断側面図である。It is a fracture side view of the wind power generator for wind power generation.

符号の説明Explanation of symbols

１…内輪
１ａ，１ｂ…内輪軌道面
２…外輪
２ａ，２ｂ…外輪軌道面
３…転動体
４…保持器
４ａ…ポケット
２１，２２…旋回軸受 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inner ring 1a, 1b ... Inner ring raceway surface 2 ... Outer ring 2a, 2b ... Outer ring raceway surface 3 ... Rolling element 4 ... Retainer 4a ... Pocket 21, 22 ... Slewing bearing

Claims (12)

内輪と、外輪と、これら内外輪の各軌道面間で転動自在な複数の転動体と、各転動体を保持する保持器とを備え、前記保持器がセラミックス製である特徴とする旋回軸受。   A slewing bearing comprising an inner ring, an outer ring, a plurality of rolling elements that can roll between the raceways of the inner and outer rings, and a cage that holds the rolling elements, wherein the cage is made of ceramics. . 請求項１において、前記セラミックスは、βサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体から構成されている旋回軸受。   2. The slewing bearing according to claim 1, wherein the ceramic is composed of a sintered body containing β sialon as a main component and remaining impurities. 請求項２において、前記保持器は、主成分がβサイアロン、残部が不純物である混合物を保持器の概略形状に成形した成形体を作製する成形工程と、前記成形体を焼結して表面に緻密性の高い層である緻密層が形成された保持器原形を作製する焼結工程と、前記保持器原形における前記転動体が収容されるポケットの内周面に対し、表面の前記緻密層を除去して内部の緻密性の低い部分を露出させる仕上げ工程とを経て製造されたものである旋回軸受。   3. The method according to claim 2, wherein the cage includes a molding step of forming a molded body in which a mixture of which the main component is β sialon and the remainder is an impurity is molded into a schematic shape of the cage, and the molded body is sintered to the surface. A sintering process for producing a cage original in which a dense layer, which is a dense layer, is formed, and the inner dense surface of the pocket in which the rolling elements are accommodated in the cage original, A slewing bearing manufactured through a finishing process that removes and exposes a portion having a low internal density. 請求項３において、前記仕上げ工程で前記保持器原形における前記ポケットの内周面の表面を除去する厚さが５００μｍ以上である旋回軸受。   The slewing bearing according to claim 3, wherein a thickness of removing a surface of an inner peripheral surface of the pocket in the retainer original form in the finishing step is 500 μm or more. 請求項３または請求項４において、前記仕上げ工程で、前記保持器原形における前記転動体が収容されるポケットの内周面に対し、表面の前記緻密層を除去して内部の緻密性の低い部分を露出させる加工に加えて、前記ポケットの内周面以外の箇所に対し、平滑化のため表面層を除去する加工を行い、その表面層の除去厚さが１５０μｍ以下である旋回軸受。   5. The portion having a low internal density by removing the dense layer on the surface of the inner peripheral surface of the pocket in which the rolling element is accommodated in the retainer original form in the finishing step according to claim 3 or 4. In addition to the process of exposing the surface, a slewing bearing in which a part other than the inner peripheral surface of the pocket is subjected to a process of removing the surface layer for smoothing, and the removed thickness of the surface layer is 150 μm or less. 請求項１において、前記セラミックスは、βサイアロンを主成分とし、残部焼結助剤および不純物からなる焼結体から構成されている旋回軸受。   2. The slewing bearing according to claim 1, wherein the ceramic is composed of a sintered body containing β sialon as a main component and the remaining sintering aid and impurities. 請求項６において、前記保持器は、主成分がβサイアロン、残部が焼結助剤および不純物である混合物を保持器の概略形状に成形した成形体を作製する成形工程と、前記成形体を焼結して表面に緻密性の高い層である緻密層が形成された保持器原形を作製する焼結工程と、前記保持器原形における前記転動体が収容されるポケットの内周面に対し、表面の前記緻密層を除去して内部の緻密性の低い部分を露出させる仕上げ工程とを経て製造されたものである旋回軸受。   7. The cage according to claim 6, wherein the cage includes a molding step of forming a molded body in which a mixture of β sialon as a main component and a sintering assistant and impurities as a main component is molded into a schematic shape of the cage, and firing the molded body. And a sintering process for producing a cage original form in which a dense layer, which is a dense layer, is formed on the surface, and the inner peripheral surface of the pocket in which the rolling elements are accommodated in the cage original form, the surface The slewing bearing is manufactured through a finishing process in which the dense layer is removed to expose a portion having a low internal density. 請求項６において、前記仕上げ工程で前記保持器原形における前記ポケットの内周面の表面を除去する厚さが５００μｍ以上である旋回軸受。   7. The slewing bearing according to claim 6, wherein a thickness of removing a surface of an inner peripheral surface of the pocket in the retainer original form in the finishing step is 500 μm or more. 請求項７または請求項８において、前記仕上げ工程で、前記保持器原形における前記転動体が収容されるポケットの内周面に対し、表面の前記緻密層を除去して内部の緻密性の低い部分を露出させる加工に加えて、前記ポケットの内周面以外の箇所に対し、平滑化のため表面層を除去する加工を行い、その表面層の除去厚さが１５０μｍ以下である旋回軸受。   9. The portion having a low internal density by removing the dense layer on the surface of the inner peripheral surface of the pocket in which the rolling element is accommodated in the retainer original form in the finishing step according to claim 7 or 8. In addition to the process of exposing the surface, a slewing bearing in which a part other than the inner peripheral surface of the pocket is subjected to a process of removing the surface layer for smoothing, and the removed thickness of the surface layer is 150 μm or less. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、前記転動体がβサイアロンを主成分とする焼結体からなる旋回軸受。   The slewing bearing according to any one of claims 1 to 9, wherein the rolling element is made of a sintered body containing β sialon as a main component. 請求項１ないし請求項１０のいずれか１項において、風力発電装置のブレードを主軸に対して、主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回自在に支持する旋回軸受。   The slewing bearing according to claim 1, wherein the blade of the wind turbine generator is pivotally supported with respect to the main shaft so as to be rotatable about an axis substantially perpendicular to the main shaft axis. 請求項１ないし請求項１１のいずれか１項において、風力発電装置のナセルを支持台に対して旋回自在に支持する旋回軸受。   The slewing bearing according to any one of claims 1 to 11, wherein the slewing bearing supports the nacelle of the wind power generator so as to be pivotable with respect to the support base.

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