(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に環状凹面が形成されたレースと、外周面が球状に形成されて前記レースの内側に配在される内側ボールとを有し、前記内側ボールの外周面が前記レースの内周面に面接触するように構成された球面軸受構造において、
前記レースは、互いに２分割可能となるように半割とした一対の半環状凹面形成体と、前記一対の半環状凹面形成体を着脱自在に一体化固定し前記環状凹面を形成させる固定手段とを備え、
前記レースの内周面に前記内側ボールの回転方向に沿った鋸歯状の加工を施し、該鋸歯状の加工を施した前記レースの内周面に固体潤滑剤を介在させたことを特徴とする球面軸受構造。
【請求項２】
前記固定手段は、前記一対の半環状凹面形成体の軸方向両側表面にそれぞれ周方向に連続して形成された半周溝と、前記一対の半環状凹面形成体を凹面内向きとして対称配置したときに一対の半周溝同士が連続して形成される一周溝に嵌合するリング部材とからなることを特徴とする請求項１記載の球面軸受構造。
【請求項３】
弁箱と、請求項１または２に記載の球面軸受構造により弁箱に軸支された弁棒と、該弁棒の回転により開閉する弁体とを備えることを特徴とするバタフライ弁。
【請求項４】
内周面に環状凹面が形成されたレースの内周面に面接触するように、外周面が球状に形成されて前記レースの内側に配在される内側ボールを配在させる球面軸受構造の製造方法であって、
互いに２分割可能となるように半割とした一対の半環状凹面形成体を、前記内側ボールを挟み込むようにして、一体化固定する際に、前記一対の半環状凹面形成体の環状凹面に前記内側ボールの回転方向に沿った鋸歯状の加工を施してから、固体潤滑剤を前記一対の半環状凹面形成体の環状凹面と内側ボールとの間に介在させることを特徴とする球面軸受の製造方法。
【請求項５】
前記一対の半環状凹面形成体は、前記一対の半環状凹面形成体を凹面内向きとして対称配置したときに、前記一対の半環状凹面形成体の軸方向両側表面にそれぞれ周方向に連続して形成された半周溝同士が連続して形成される一周溝に嵌合するリング部材によって一体化固定することを特徴とする請求項４記載の球面軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球面軸受構造及び球面軸受の製造方法並びにバタフライ弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば原子力発電所において、蒸気流量を制御するためにバタフライ弁が用いられ、該バタフライ弁の軸受として球面軸受が用いられる。球面軸受は、主に内周面が環状凹面に形成されたレースと、外周面が球状に形成されて前記レースの内側に配在される内側ボールとを有し、前記内側ボールの外周面が前記レースの内周面に面接触するように構成されている。このような球面軸受は例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
図１０は特許文献１に開示された従来の球面軸受を示す断面図である。
図１０に示すように、従来の球面軸受１０１は、レース１０２と、内側ボール１０４と、ブシュ１０６とを有している。
【０００４】
レース１０２は、所定の機械的強度を有する金属材料からなり、内周面を滑性に優れる環状凹面１０２ａとしている。内側ボール１０４は、レース１０２の内側に配在されて、レース１０２と同様所定の機械的強度を有する金属材料からなり、外周面をレース１０２における環状凹面１０２ａに面接触する滑性に優れる球状凸面１０４ａとしていて、環状に形成されている。
【０００５】
また、内側ボール１０４の内周には、筒状に形成された固体潤滑剤であるブシュ１０６が嵌装されており、該ブシュ１０６は、所定の機械的強度を有する金属材料からなっている。
【０００６】
また、レース１０２は、ガイド部材１１０にストップリング１１２の介在下に保持されている。さらに、環状に形成されたカバー部材１１４がガイド部材１１０とブシュ１０６とを架け渡すようにして設けられており、ガイド部材１１０の端部とブシュ１０６の端部との間に出現する環状空間Ｓを、即ち、この環状空間Ｓに露呈するレース１０２における環状凹面１０２ａと内側ボール１０４における球状凸面１０４ａとの面接触部分を外部から遮断するとしている。
【０００７】
この球面軸受構造にあっては、図中に二点鎖線で示すように、ブシュ１０６の内側に軸体Ａが嵌装され、球面軸受として機能する。
【０００８】
このような球面軸受１０１は、一般的にレース１０２と内側ボール１０４をスエージ加工により一体成型することによって製造する。
スエージ加工では、レースの基となる筒状の部材の内部に内側ボールを入れ、前記筒状部材を金型に入れて上下（筒状部材の開放方向）より荷重を加えることで、筒状部材が塑性変形して筒状部材の内周面と内側ボールの外周面とが面接触するようになって球面軸受が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２８６０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、近年の原子力プラントの大型化に伴い、バタフライ弁及びバタフライ弁に使用される球面軸受も大型化が要求されており、球面軸受を大型化するためには従来のスエージ加工のための設備（金型、荷重に係る設備等）を大幅に増強する必要がある。そのため、スエージ加工のための設備を増強して大型化した球面軸受を製造すると、設備増強に伴い球面軸受１個当たりの単価が大幅に上がってしまうという課題が生じる。
【００１１】
従って、本発明は従来技術の問題点に鑑み、スエージ加工のための設備を増強することなく、しかも従来の機能を損なうことなく大型化することが可能な球面軸受及び球面軸受の製造方法、並びに該球面軸受を用いたバタフライ弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明においては、内周面に環状凹面が形成されたレースと、外周面が球状に形成されて前記レースの内側に配在される内側ボールとを有し、前記内側ボールの外周面が前記レースの内周面に面接触するように構成された球面軸受構造において、
前記レースは、互いに２分割可能となるように半割とした一対の半環状凹面形成体と、前記一対の半環状凹面形成体を着脱自在に一体化固定し前記環状凹面を形成させる固定手段とを備え、
前記レースの内周面に前記内側ボールの回転方向に沿った鋸歯状の加工を施し、該鋸歯状の加工を施した前記レースの内周面に固体潤滑剤を介在させたことを特徴とする。
【００１３】
前記レースが互いに２分割可能となるように半割とした一対の半環状凹面形成体を一体化固定し環状凹面を形成させてなるので、レースを機械加工によって成型することが可能となる。従って、従来のようにスエージ加工を実施する必要がないため、スエージ加工のための設備を増強する必要なく、球面軸受を大型化することができる。
【００１４】
また、前記固定手段は、前記一対の半環状凹面形成体の軸方向両側表面にそれぞれ周方向に連続して形成された半周溝と、前記一対の半環状凹面形成体を凹面内向きとして対称配置したときに一対の半周溝同士が連続して形成される一周溝に嵌合するリング部材とからなるとよい。
これにより、前記一対の半環状凹面形成体に前記固定溝を刻設し前記リング部材を嵌合するだけで、簡単に低コストで前記一対の半環状凹面形成体を一体化固定することができる。
【００１５】
また、本発明は前記レースの内周面と内側ボールとの間に固体潤滑剤を介在させる。
さらに、前記レースの内周面に前記内側ボールの回転方向に沿った鋸歯状の加工を施し、前記固体潤滑剤を前記鋸歯状面に介在、好ましくは貼着するとよい。
前記固体潤滑剤を用いることで前記内側ボールが回転しやすくなる。また、前記レースの内周面に前記鋸歯状の加工を施すことで、前記固体潤滑剤を確実に前記レースに固定することができ内側ボールの回転に連れて前記個体潤滑剤が回転してしまうことを防止することができる。
【００１６】
また、課題を解決するためのバタフライ弁の発明として、弁箱と、請求項１または２に記載の球面軸受構造により弁箱に軸支された弁棒と、該弁棒の回転により開閉する弁体とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、課題を解決するための球面軸受の製造方法の発明として、内周面に環状凹面が形成されたレースの内周面に面接触するように、外周面が球状に形成されて前記レースの内側に配在される内側ボールを配在させる球面軸受構造の製造方法であって、
互いに２分割可能となるように半割とした一対の半環状凹面形成体を、前記内側ボールを挟み込むようにして、一体化固定する際に、前記一対の半環状凹面形成体の環状凹面に前記内側ボールの回転方向に沿った鋸歯状の加工を施してから、固体潤滑剤を前記一対の半環状凹面形成体の環状凹面と内側ボールとの間に介在させることを特徴とする。
【００１８】
また、前記一対の半環状凹面形成体は、前記一対の半環状凹面形成体を凹面内向きとして対称配置したときに、前記一対の半環状凹面形成体の軸方向両側表面にそれぞれ周方向に連続して形成された半周溝同士が連続して形成される一周溝に嵌合するリング部材によって一体化固定されて前記レースを構成してもよい。
【００１９】
【００２０】
特に本発明は、前記一対の半環状凹面形成体の環状凹面に前記内側ボールの回転方向に沿った鋸歯状の加工を施してから、前記固体潤滑剤を前記一対の半環状凹面形成体の環状凹面と内側ボールとの間に介在させるものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、スエージ加工のための設備を増強することなく、しかも従来の機能を損なうことなく大型化することが可能な球面軸受及び球面軸受の製造方法、並びに該球面軸受を用いたバタフライ弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例の球面軸受を示す断面図である。
【図２】図２は図１における断面で切断した本発明の球面軸受の斜視図である。
【図３】本発明の球面軸受を製造する手順を説明するためのフローチャートである。
【図４】２分割レースを形成する２つの半筒状部材の概略図である。
【図５】半筒状部材（２分割レース）の一部断面図である。
【図６】半筒状部材の内周面へのライナー取り付けの説明図である。
【図７】図１におけるＢ部拡大図である。
【図８】２分割レースとライナーとのさらなる固定形態を示す図である。
【図９】本発明の球面軸受を適用したバタフライ弁の斜視図である。
【図１０】従来の球面軸受を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例】
【００２４】
図１は本実施例の球面軸受を示す断面図であり、図２は図１における断面で切断した本発明の球面軸受の斜視図である。
図１及び図２に示すように、本発明の球面軸受１は、２分割レース２と、内側ボール４と、ブシュ６と、レース止めリング８とを有してなる。
【００２５】
２分割レース２は、所定の機械的強度を有する例えばステンレス鋼などの金属材料からなり、内周面に滑性に優れる固体潤滑剤であるライナーが取り付けられて、該ライナーにより環状凹面２ａが形成されている。さらに、２分割レース２は、略リング状の形状をしており、分割面２ｂで２分割可能に形成されている。また、２分割レース２の軸方向両側の外周面には、レース止めリング８を取り付ける２箇所の溝部２ｃが設けられている。
【００２６】
内側ボール４は、２分割レース２の内側に配在されて、２分割レース２と同様所定の機械的強度を有する例えばステンレス鋼などの金属材料からなり、外周面を２分割レース２における環状凹面２ａに面接触する滑性に優れる球状凸面４ａとしていて、環状に形成されている。
【００２７】
また、内側ボール４の内周には、筒状に形成された薄肉の固体潤滑剤であるブシュ６が嵌装されており、該ブシュ６は、所定の機械的強度と良好な摺動特性を有する、例えばポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）樹脂をライニングした銅―錫合金の多孔質焼結体からなっている。
【００２８】
以上の構成の本発明の球面軸受１の製造方法について説明する。
図３は、本発明の球面軸受を製造する手順を説明するためのフローチャートである。図３のフローチャートに従って球面軸受１の製造方法について説明する。
【００２９】
まず、ステップＳ１では、一体化することで２分割レース２となる一対の半筒状部材を作成する。図４に示したように、該一対の半筒状部材２１、２２は、組み合わせることで筒状の部材となり、図１及び図２に示した２分割レースとなるものである。
【００３０】
ステップＳ１が終了すると、ステップＳ２に進む。
ステップＳ２では、前記一対の半筒状部材を加工する。
ステップＳ２における加工は、前記一対の半筒状部材２１、２２を一体化する際に隙間なく一体化可能となるように組み合わせ面の表面加工をする他、一対の半筒状部材の外周面に図１、図２に示した溝部２ｃを刻設する。さらに、前記一対の半筒状部材２１、２２の内周面にセレーション加工を施す。
図５は、半筒状部材２１、２２（２分割レース２）の一部断面図である。図５に示したように、半筒状部材２１、２２（２分割レース２）の内周面に鋸歯状のセレーション加工を施すことで、セレーション加工部２ｄが形成されている。
【００３１】
ステップＳ２が終了すると、ステップＳ３に進む。
ステップＳ３では、ライナー接着を行う。
ステップＳ３においては、一対の半筒状部材２１、２２それぞれの内周面にライナー２３、２４を接着する。該ライナーは、ブシュ６と同様に、例えばポリ４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）樹脂をライニングした銅―錫合金の多孔質焼結体からなっている。
図６は、半筒状部材２１の内周面へのライナー２３取り付けの説明図である。
図６に示したように、半筒状部材２１の内周凹面に沿ってライナー２３を半筒状部材２１の内周凹面に取り付ける。このときライナー２３の接着面には熱硬化性接着剤を塗布する。
また、半筒状部材２２にも同様にしてライナー２４を取り付ける。
そして、ライナー２３、２４を取り付けた半筒状部材２１、２２を炉に入れて加熱する。加熱によって熱硬化性接着剤が硬化し、半筒状部材２１、２２にライナー２３、２４が固定される。半筒状部材２１、２２には、セレーション加工が施されているので、ライナー２３、２４は、半筒状部材２１、２２に確実に固定される。
なお、球面軸受の使用環境が低温である場合は、半筒状部材とライナーとの固定は、セレーション加工を施さずに熱硬化性接着剤だけで行ってもよい。
【００３２】
ステップＳ３が終了すると、ステップＳ４に進む。
ステップＳ４では、球面軸受１の組み立てを行う。
即ち、ステップＳ４では、内周凹面にライナー２３が取り付けられた半筒状部材２１と、内周凹面にライナー２４が取り付けられた半筒状部材２２とを、内側ボール４を挟みこむようにして一体化して２分割レース２を形成する。そして、２分割レース２の外周に設けた溝部２ｃにレース止めリング８を嵌合して２分割レース２を形成する２つの半筒状部材２１、２２を固定する。これにより、球面軸受１が組み立てられる。
【００３３】
ステップＳ４が終了すると、ステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、仕上げを行う。具体的には、外径の研磨による仕上げ、リングの抜け止め加工などを行う。
【００３４】
以上において説明した本発明の構成及び製造方法の球面軸受によれば、２分割レース２を採用することにより、レースを機械加工によって成型することが可能となる。従って、従来のようにスエージ加工を実施する必要がないため、スエージ加工のための設備を増強する必要なく、球面軸受を大型化することができる。
【００３５】
また、レース止めリング８を用いて２分割レース２を形成する２つの半筒状部材２１、２２を固定しているため、レースを２分割することによるレースの強度低下の問題は生じない。なお、本実施例においては、レース止めリング８を用いて２つの半筒状部材２１、２２を固定しているが、２つの半筒状部材２１、２２を固定する手法はレース止めリング８に限定されるものではなく、例えば２つの半筒状部材２１、２２の接合面にそれぞれフランジを設けて該フランジをボルト等によって締め付けて固定することも可能である。
【００３６】
さらに、２分割レース２の端部に突起部を設けるとよい。図７は図１におけるＢ部拡大図である。図７に示したように、２分割レース２の端部に突起部２ｅを設けることによって、ライナー２３が内側ボール４の回転に連れて回転して２分割レース２外に抜け出すことを防止できる。
【００３７】
さらに、図８に示したように、ライナー２３の端部を２分割レース２の側に折り曲げて爪部Ｔとなし、２分割レース２の内周面に爪部Ｔが嵌り込む溝部２ｆを設けるとよい。爪部Ｔが溝部２ｆに嵌り込むことにより、ライナー２３の抜落ちを確実に防止できる。ライナー２４についても同様の構成とすることにより、抜落ちを確実に防止できる。
【００３８】
以上に開示した球面軸受構造の好適な適用例として、原子力発電用の蒸気タービンに流す蒸気流量を制御するためのバタフライ弁が挙げられる。このバタフライ弁は、図９に示したように、弁箱３１と、上記球面軸受１構造により弁箱３１に軸支された弁棒３２と、該弁棒３２の回転により開閉する弁体３３とを備えるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
スエージ加工のための設備を増強することなく、しかも従来の機能を損なうことなく大型化することが可能な球面軸受及び球面軸受の製造方法、並びに該球面軸受を用いたバタフライ弁として利用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  球面軸受
２  ２分割レース（レース）
２ａ  環状凹面
２ｃ  溝（一周溝）
２ｄ  セレーション加工部
４  内側ボール
４ａ  球状凸面
８  レース止めリング（リング部材）
２１、２２  半筒状部材（半環状凹面形成体）
２３、２４  ライナー（固体潤滑剤）
３１  弁箱
３２  弁棒
３３  弁体
【図１】
0005535822.tif 000002
【図２】
0005535822.tif 000003
【図３】
0005535822.tif 000004
【図４】
0005535822.tif 000005
【図５】
0005535822.tif 000006
【図６】
0005535822.tif 000007
【図７】
0005535822.tif 000008
【図８】
0005535822.tif 000009
【図９】
0005535822.tif 000010
【図１０】
0005535822.tif 000011