JP2014228053A - Self-aligning roller bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動調心ころ軸受に関する。 The present invention relates to a self-aligning roller bearing.
図4に示すように、エレベータ巻上げ機の主軸10は一対の軸受11,12により支持されている、また、主軸10の一端にはモータ20が接続され、軸受11,12の間にはシーブ25が設けられており、シーブ25にはエレベータ籠の昇降に用いるロープが巻回されている。2つの軸受11,12は、ハウジング30に対して僅かな隙間を持って配設されており、モータ20に遠い側の軸受11(「固定側軸受」ともいう)は、モータ20と反対側に受け板があり、動くことができないが、モータ20に近い側の軸受12(「自由側軸受」ともいう)は若干動くことが可能である。そして、エレベータが作動すると、自由側軸受12の外輪の外周面とハウジング30との間に設けた隙間35が機能し、両軸受11,12の温度が上昇した時に、自由側軸受12が動いて主軸10の温度上昇による伸びを吸収するように働く。また、軸受の形式としては、調心性が要求されるため、自動調心ころ軸受が一般的に用いられている(例えば、特許文献1参照)。
As shown in FIG. 4, the
近年では、建物の高層化に伴ってエレベータもより高速で運転されており、主軸10を支持する軸受11,12に求められる要求性能も高くなってきている。特に、高速化に伴うユニット全体の温度上昇が続くことにより、徐々に自由側軸受12の動きが悪くなり、主軸10の温度上昇による伸びを吸収しづらくなることが想定されており、最悪の場合、固定側軸受11に過大なアキシャル荷重が発生し、固定側軸受11が損傷するおそれがある。
In recent years, elevators have been operated at higher speeds as the number of buildings rises, and the required performance required for the
そこで本発明は、高速運転にも十分に耐え得る長寿命の自動調心ころ軸受を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a long-life self-aligning roller bearing that can sufficiently withstand high-speed operation.
上記目的を達成するために本発明は、下記の自動調心ころ軸受を提供する。
(1)内輪、外輪、ころ及び保持器を備えた自動調心ころ軸受において、前記外輪の外周面に、リン酸塩被膜を介して固体潤滑被膜が形成されていることを特徴とする自動調心ころ軸受。
(2)前記リン酸塩被膜がリン酸マンガンからなることを特徴とする上記(1)記載の自動調心ころ軸受。
(3)前記固体潤滑被膜が二硫化モリブデンからなることを特徴とする上記(1)または(2)記載の自動調心ころ軸受。
(4)前記リン酸塩被膜と前記固体潤滑被膜との合計膜厚が0.1μm以上10μm以下であることを特徴とする上記(1)〜(3)の何れか1項に記載の自動調心ころ軸受。
(5)前記固体潤滑被膜の表面粗さが0.01μmRa以上1.0μmRa以下であることを特徴とする上記(1)〜(4)の何れか1項に記載の自動調心ころ軸受。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following self-aligning roller bearing.
(1) In a self-aligning roller bearing including an inner ring, an outer ring, a roller, and a cage, a solid lubricant film is formed on the outer peripheral surface of the outer ring via a phosphate film. Center roller bearing.
(2) The self-aligning roller bearing according to (1), wherein the phosphate coating is made of manganese phosphate.
(3) The self-aligning roller bearing according to (1) or (2), wherein the solid lubricating film is made of molybdenum disulfide.
(4) The automatic adjustment according to any one of (1) to (3), wherein a total film thickness of the phosphate coating and the solid lubricating coating is 0.1 μm or more and 10 μm or less. Center roller bearing.
(5) The self-aligning roller bearing according to any one of (1) to (4), wherein the solid lubricant film has a surface roughness of 0.01 μmRa or more and 1.0 μmRa or less.
本発明の自動調心ころ軸受は、外輪の外周面に、摺動性に優れ、耐久性にも優れる固体潤滑被膜を密着性良く形成したことにより、良好な摺動性が長期間維持される。そのため、例えばエレベータ巻上げ機の自由側軸受に使用した場合、軸受の温度上昇に伴う主軸の伸びを解消するように効果的に動き、固定側軸受に過大なアキシャル荷重が発生することを長期にわたり防止でき、軸受の信頼性を格段に向上させることが可能になる。 In the self-aligning roller bearing of the present invention, a good lubricity is maintained for a long period of time by forming a solid lubricating film having excellent slidability and durability on the outer peripheral surface of the outer ring with good adhesion. . For this reason, for example, when used for the free side bearing of an elevator hoisting machine, it effectively moves so as to eliminate the extension of the main shaft accompanying the temperature rise of the bearing, and prevents an excessive axial load from being generated on the fixed side bearing for a long period of time. This can greatly improve the reliability of the bearing.
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明において自動調心ころ軸受の種類や構造には制限はなく、例えば図1に示す自動調心ころ軸受を例示することができる。図示される自動調心ころ軸受1は、内輪2と、外輪3と、内輪2と外輪3との間に転動自在に配された2列の球面ころ4と、内輪2と外輪3との間に球面ころ4を保持する保持器5と、で構成されており、内輪2と外輪3との間に形成される空間に潤滑剤(グリースや潤滑油)が充填されている。また、内輪2の外周面には2列の球面ころ4の軌道面2a,2aが形成され、内輪2の外径は幅方向両端部よりも中央部の方が大きく形成されている。また、外輪3の内周面は、2列一体の球面軌道面3aとされている。
In the present invention, the type and structure of the self-aligning roller bearing are not limited. For example, the self-aligning roller bearing shown in FIG. 1 can be exemplified. The illustrated self-aligning roller bearing 1 includes an
また、上記では保持器5がプレス保持器であったが、図2に示すように保持器5をもみ抜き保持器とすることもできる。
Moreover, although the holder |
本発明では、自動調心ころ軸受1の外輪3の外周面3bに、リン酸塩被膜を介して固体潤滑被膜を形成したことを特徴とするものであり、図3に示すように、下記手順により各被膜を成形する。
The present invention is characterized in that a solid lubricating film is formed on the outer
先ず、外輪3を脱脂洗浄後、外周面以外にマスキングを行い、その後、リン酸塩処理を施して、リン酸塩被膜7を形成する(第一工程)。リン酸塩処理の方法は、特に限定されるものではないが、リン酸塩が溶解しているリン酸塩水溶液にマスキングした外輪3を浸漬して、外周面3bにリン酸塩被膜7を形成する方法ができる。また、リン酸塩の種類は特に限定されるものではなく、リン酸マンガン、リン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸カルシウム等が挙げられるが、それ自体に摺動性を有するリン酸マンガンが特に好ましい。
First, after the
次に、リン酸塩被膜7に、固体潤滑剤を投射材とするショットピーニングを施して、リン酸塩被膜7の上に固体潤滑剤からなる固体潤滑被膜8を積層する(第二工程)。これにより、リン酸塩被膜7を介して固体潤滑被膜8が形成され、外輪3の外周面3bに優れた潤滑性(摺動性)が付与される。また、リン酸塩被膜7を介在することにより固体潤滑被膜8を外輪3の外周面3bに直接形成する場合に比べて、密着性が増して被膜の脱落も防止される。
Next, shot peening using a solid lubricant as a projection material is performed on the
リン酸塩被膜7によってもある程度の摺動性が付与されるものの、リン酸塩被膜7は表面に微小な凹部が形成される。そのため、外輪3の外周面3bの動きをスムーズにするには不十分であり、摩耗しやすく、摩擦もそれほど低くない。しかしながら、その上に固体潤滑剤を投射材とするショットピーニングが施されるので、リン酸塩被膜7の表面の凹部内に固体潤滑剤が充填されつつ固体潤滑被膜8が形成される。その結果、摺動性が格段に向上すると共に、表面粗さが改善し、外輪3の外周面3bの動きがスムーズになる。
Although a certain degree of slidability is imparted also by the
固体潤滑被膜8の表面粗さは、0.01μmRa以上1.0μmRa以下が好ましく、0.01μmRa以上0.5μmRa以下がより好ましい。エレベータ巻上げ機では、軸受に防錆油等が塗布されることがあるが、表面粗さが0.01μmRa未満では表面の凹凸が油溜りとして機能しなくなり、防錆油等が保持されにくくなり、好ましくない。表面粗さが 1.0μmRaを超えるときは、表面の凹凸によりハウジングへの挿入性が低下し、好ましくない。
The surface roughness of the solid lubricating
ショットピーニングの方法は特に限定されるものではなく、慣用の方法を採用することが可能である。また、固体潤滑剤の種類は特に限定されるものではなく、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、黒鉛、窒化ホウ素、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられるが、二硫化モリブデンが特に好ましい。 The method of shot peening is not particularly limited, and a conventional method can be adopted. The type of solid lubricant is not particularly limited, and examples thereof include molybdenum disulfide, tungsten disulfide, graphite, boron nitride, polytetrafluoroethylene, and the like, but molybdenum disulfide is particularly preferable.
また、リン酸塩被膜7と固体潤滑被膜8との合計の膜厚は0.1μm以上10μm以下が好ましく、0.5μm以上3.0μm以下がより好ましい。全体の膜厚が0.1μm未満では、摩耗して直ぐに消滅するため好ましくない。全体の膜厚が10μmを超えると、被膜が脱落しやすくなり好ましくない。脱落した被膜は異物として作用する。
The total film thickness of the
このようにしてリン酸塩被膜7を介して固体潤滑被膜8を成形した後、グリースや潤滑油を充填して本発明の自動調心ころ軸受が完成する。尚、グリースや潤滑油には制限はない。
After forming the solid lubricating
また、上記の自動調心ころ軸受は、エレベータの巻上げ機に組み込まれる場合、自由側(図4の軸受12)に使用することができる。 Further, the above self-aligning roller bearing can be used on the free side (bearing 12 in FIG. 4) when incorporated in an elevator hoisting machine.
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。 Examples The present invention will be further described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited thereby.
(実施例1)
試験軸受として、図2に示すようなもみ抜き保持器を有する内径200mm、外径360mm、幅128mmのエレベータ巻上げ機に使用されている自動調心ころ軸受を用意した。そして、外輪をアセトン中で10分間超音波洗浄した後に、70℃で2分間アルカリ脱脂処理を行い、更にイオン交換水で洗浄した後に、40℃の表面調整剤(日本パーカライジング(株)「プレパレン55A」と「プレパレン55B」とを混合し懸濁させた懸濁液)中で40秒間前処理を行った。次いで、外輪の外周面以外をマスキングし、マンガンイオンが溶解しているリン酸水溶液に浸漬し、95℃で10分間化成処理を施してリン酸マンガン被膜を形成した。リン酸マンガン被膜の膜厚は5μmで、表面粗さは0.9μmRaであった。その後、二硫化モリブデン粉末を用いたショットピーニングを行い、リン酸マンガン被膜の上に二硫化モリブデン被膜を形成した。このショットピーニングはバレルを用いて行い、その条件は、圧力0.5MPa、処理時間10分間とした。得られた、リン酸マンガン被膜と二硫化モリブデン被膜との合計膜厚は3.0μmで、表面粗さは0.3μmRaであった。
Example 1
As a test bearing, a self-aligning roller bearing used in an elevator hoisting machine having an inner diameter of 200 mm, an outer diameter of 360 mm, and a width of 128 mm having a machined cage as shown in FIG. 2 was prepared. The outer ring was ultrasonically cleaned in acetone for 10 minutes, then subjected to alkaline degreasing treatment at 70 ° C. for 2 minutes, and further washed with ion-exchanged water. ”And“ preparene 55B ”were mixed and suspended in the suspension) for 40 seconds. Next, masking was performed on portions other than the outer peripheral surface of the outer ring, immersed in a phosphoric acid aqueous solution in which manganese ions were dissolved, and a chemical conversion treatment was performed at 95 ° C. for 10 minutes to form a manganese phosphate coating. The manganese phosphate coating had a thickness of 5 μm and a surface roughness of 0.9 μm Ra. Then, shot peening using molybdenum disulfide powder was performed to form a molybdenum disulfide film on the manganese phosphate film. This shot peening was performed using a barrel, and the conditions were a pressure of 0.5 MPa and a treatment time of 10 minutes. The total film thickness of the obtained manganese phosphate coating and molybdenum disulfide coating was 3.0 μm, and the surface roughness was 0.3 μm Ra.
(比較例1)
実施例1と同様にして外輪の外周面にリン酸マンガン被膜のみを形成し、試験軸受とした。
(Comparative Example 1)
In the same manner as in Example 1, only the manganese phosphate coating was formed on the outer peripheral surface of the outer ring to obtain a test bearing.
(比較例2)
リン酸マンガン被膜及び二硫化モリブデン被膜を形成することなく、試験軸受をそのまま使用した。
(Comparative Example 2)
The test bearing was used as it was without forming a manganese phosphate coating and a molybdenum disulfide coating.
(比較例3)
リン酸マンガン被膜を形成することなく、実施例1と同様にして外輪の外周面に二硫化モリブデン被膜のみを形成し、試験軸受とした。
(Comparative Example 3)
Without forming a manganese phosphate coating, only a molybdenum disulfide coating was formed on the outer peripheral surface of the outer ring in the same manner as in Example 1 to obtain a test bearing.
上記の実施例1及び比較例1〜3の試験軸受について、図4に示すエレベータ巻取り機における軸受取付状態を模擬した試験機を用い、以下の条件にて運転を行い、ハイスピードカメラで自由側軸受の動きを観察した。そして、比較例2の試験軸受が動かなくなるまでの時間を1とした相対時間を求めた。結果を表1に示す。
・潤滑:グリース(フル充填)
・回転速度:300min−1、1分間回転⇔30秒停止
・ラジアル荷重:200000N
・ハウジングとの隙間:50μm
For the test bearings of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 described above, using a test machine that simulates the bearing mounting state in the elevator winder shown in FIG. The movement of the side bearing was observed. Then, the relative time was determined with 1 as the time until the test bearing of Comparative Example 2 stopped moving. The results are shown in Table 1.
・ Lubrication: Grease (full filling)
・ Rotation speed: 300 min −1 , rotation for 1
・ Gap between housing: 50μm
表1から、実施例1のように、リン酸マンガン被膜を介して二硫化モリブデン被膜を形成することにより、外輪の外周面の動きを長期間にわたって維持できるようになる。これに対し、比較例1のようにリン酸マンガン被膜のみの場合は、表面の凹凸が存在するために、かえって未処理のものより短くなる。また、比較例3のように、二硫化モリブデン被膜のみの場合は、下地に化学的に結合しているリン酸マンガン被膜が無いために、外周面の表面から二硫化モリブデン被膜が容易に剥がれてしまい、未処理と大きな差異が無い。 From Table 1, it becomes possible to maintain the movement of the outer peripheral surface of the outer ring over a long period of time by forming the molybdenum disulfide coating through the manganese phosphate coating as in Example 1. On the other hand, in the case of only the manganese phosphate coating as in Comparative Example 1, since the surface irregularities exist, it becomes shorter than the untreated one. In addition, as in Comparative Example 3, in the case of only the molybdenum disulfide film, since there is no manganese phosphate film chemically bonded to the base, the molybdenum disulfide film is easily peeled off from the outer peripheral surface. There is no big difference from unprocessed.
1 自動調心ころ軸受
2 内輪
3 外輪
4 球面ころ
5 保持器
7 リン酸塩被膜
8 固体潤滑被膜
1
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013107840A JP2014228053A (en) | 2013-05-22 | 2013-05-22 | Self-aligning roller bearing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013107840A JP2014228053A (en) | 2013-05-22 | 2013-05-22 | Self-aligning roller bearing |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2014228053A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017129252A (en) * | 2016-01-22 | 2017-07-27 | 日本精工株式会社 | Railroad vehicle bearing unit |
KR102109525B1 (en) * | 2020-01-20 | 2020-05-12 | 윤희성 | Ball Bearing for Lubricating Using Graphite and Method for Manufacturing the Same |
-
2013
- 2013-05-22 JP JP2013107840A patent/JP2014228053A/en active Pending
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