(57)【要約】【課題】転がり軸受転動体の焼き付きや腐食による変色と損傷等の早期発見を課題としている。【解決手段】上記の課題を解決する為に、本発明は、内輪と、外輪と、前記の内輪と外輪の間に回転自在に配置される転動体とを備え、転動体が、少なくともアルミナ成分とジルコニア成分とを含むアルミナ−ジルコニア系複合材料製の転がり軸受において、ＪＩＳ・Ｚ８７２１に準拠し、転動体の明度は７．４以上であることを特徴とする転がり軸受を提供している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記の内輪と外輪の間に回転自在に配置される転動体とを備え、前記転動体が、少なくともアルミナ成分とジルコニア成分とを含むアルミナ−ジルコニア系複合材料製の転がり軸受において、ＪＩＳ・Ｚ８７２１に準拠し、前記転動体の明度は７．４以上であることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記転動体の明度は８．５以上であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記転動体は、イットリア成分又はマグネシア成分をさらに含むアルミナ−ジルコニア系複合材料により作製されることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐電食、長寿命化が要求される設備、例えばエアコンファンモータやコンプレッサ等のインバータ制御されるモータ用、サーボモータやステッピングモータ、歯科スピンドル、ＨＤＤのスイングアームに使用される転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
家電製品や産業機械モータに使用されるモータは、省エネ化のためにインバータ制御されていることが多い。しかし、インバータ回路から高周波の電流が発生してモータ内の軸受の内外輪や転動体にも流れ込むことがあり、それにより転動面（レース面）に電食が発生することがある。
【０００３】
電食を防止するために様々な提案がなされており、例えば、軌道輪の軌道面に合成樹脂や熱可塑性エラストマー、合成ゴム、セラミックスからなる絶縁層を設けることが提案された。また、セラミックス製の転動体を用いた転がり軸受を用いることでも電食を防止することができるが、セラミックスとして一般的な窒化珪素製転動体を用いた転がり軸受では、音響特性及びトルク性能に改善の余地がある。即ち、窒化珪素製転動体の表面は元々油の濡れ性が悪いために、転がり軸受のトルクを低くするために低粘度の潤滑剤を用いると、転動体の表面に形成される油膜が薄すぎて油膜切れを生じやすくなる。油膜切れが発生すると、転動体が焼付きとなり、転動体の表面が変色する。窒化珪素製転動体の場合、元々の色が黒や褐色に近いので、焼付きによる表面色の変化が目立たず、自然光源下での肉眼識別が困難である。
【０００４】
また、ＨＤＤのスイングアームに使用される軸受は、スイングアーム揺動運動により、一定な回転回数を超えると、セラミック製の転動体に焼付きが発生し、転動体の色が段々暗くなる。なお、歯科ハンドピース用軸受のセラミック製転動体にも高速回転や薬品の腐食により、転動体は損傷や変色となる可能性がある。上述のモータ用転がり軸受と同様に、窒化珪素製の転動体を使用する場合、自然光源下で、転動体の損傷や変色を肉眼で識別するのは困難である。
【０００５】
一方、転動体完成品の瑕疵を容易に識別する目的で、転動体の外観明度を定める提案もあった。例えば、特許文献１には、窒化珪素製の焼結体における表面外観明度ＶＳが１．０〜４．０とすることが開示された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−４３３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１は、製造時に発生する転動体の瑕疵を識別する手段だけを提案し、且つ採用された転動体は、窒化珪素系セラミックなので、製造時の欠陥をより容易に識別したとしても、軸受回転・揺動運動による焼付きが発生する際に、転動体の本体色が暗く、焼き付きの早期発見が困難であるという問題が依然として存在する。更に、焼付きによる転動体の損傷は進展すると剥離やクラックの発生につながり、軸受の高速回転に不具合を生じ、装置全体に影響を与える虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決する為に、本発明の第１発明は、内輪と、外輪と、内輪と外輪の間に回転自在に配置される転動体とを備え、転動体が、少なくともアルミナ成分とジルコニア成分とを含むアルミナ−ジルコニア系複合材料製の転がり軸受において、ＪＩＳ・Ｚ８７２１に準拠し、転動体の明度は７．４以上であることを特徴とする転がり軸受を提供している。
本発明の第２発明の転がり軸受は、転がり軸受の転動体明度は８．５以上であることを特徴とする。
本発明の第３発明の転がり軸受は、転動体がイットリア又はマグネシアをさらに含むアルミナ−ジルコニア系複合材料により作製されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の転がり軸受は、セラミック製転動体の明度を高くするとすることで、高速回転時に発生した焼付きや傷、又は薬品の腐食による損傷等の早期発見が可能となる。また、本来に転動体表面に存在する瑕、使用中に付着された粉塵やゴミを見つけやすい。さらに転動体の明度が高いと、白く見えるので、使用者に清潔感を与え、特に歯科装置に使用することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る転がり軸受の一実施形態である玉軸受を示す断面図である。
【図２】本実施形態の転がり軸受耐久試験を行った試験機の概略図を示す。
【図３】本実施形態の耐久試験の結果を示す転動体写真図であり、(ａ)は実施例の転動体を示し、（ｂ）は比較例の転動体を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明実施形態の玉軸受Ａは、図１を参照しながら説明する。玉軸受Ａは、内輪１の外周面に形成された内輪軌道面１ａと、外輪２の内周面に形成された外輪軌道面２ａの間に、複数個の転動体である玉３を保持器４で保持し、シール５により、内輪１と外輪２と玉３とで形成される軸受空間６に充填した潤滑剤Ｇを封止して構成されている。尚、符号２ｂは、外輪２に設けたシール嵌合溝である。
【００１２】
内輪１と外輪２とをＳＵＪ２鋼、ＳＵＳ鋼、１３Ｃｒ鋼等からいずれか一つの金属製とし、玉３をイットリア−ジルコニア成分とを含むアルミナ−ジルコニア系複合材料で形成する。このように内輪１や外輪２と玉３とを異種材料の組み合わせにすることにより、低トルク化のために潤滑剤Ｇの量を減らすと、低粘度の潤滑剤Ｇを用いた場合でも内輪１と玉３、外輪２と玉３との凝着を防止することができる。
【００１３】
転動体である玉３は、ＪＩＳ・Ｚ８７２１規格に準拠し、明度７．４以上のアルミナ−ジルコニア系複合材料を使用する。明度値が高くなると、玉の表面が白くなり、明度が８．５以上であると、自然光源の下でも、肉眼で観察しやすいのでより好ましい。また、玉３は電気絶縁性のセラミック製材料であるため、電食を防止することもできる。
【００１４】
次に、本発明転動体の作製方法、及び焼付き発生後上記の方法で作製される本発明転動体と、従来の窒化珪素系セラミック製転動体玉との損傷識別実験について、説明する。
【００１５】
［転動体の作製方法］
まず、本発明の転動体試料としてアルミナ原料粉末とイットリアを３モル％含むイットリア−ジルコニア原料粉末を２０：８０の成分比（質量％）にて調整した所定組成の粉末をビーズミル混合機にて混合する。湿式混合法でイオン交換水を採用して混合を行う。そして所定時間混合した混合粉末は、スプレ−ドライヤ−にて乾燥造粒し，成形加工に投じる粉末を作製し、それを完成粉末とする。完成粉末はプレス機にて球形状に成形し、脱脂そして焼結した後、最終的に熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を施す。
【００１６】
得られた素球は研磨盤を用いて、完成球に研磨仕上げる。研磨後の玉の表面粗さはＲａで０．００７μｍ、真球度は０．１３μｍの面精度を有する５／３２ｉｎ．の完成球を得られる。研磨し得られた完成球は、日本工業規格（ＪＩＳ）で定められる三属性の色の表示方法（ＪＩＳ・Ｚ８７２１）にて、明度が８．５のセラミック球である。
【００１７】
［耐久試験］
上述の方法で作製される本実施例の玉完成球と、比較例として従来の明度４以下の窒化ケイ素系セラミック玉とを夫々に転がり軸受の中に組み立て、試験機にて転がり軸受の耐久試験を実施した。図２に示すように、実施例と比較例の転がり軸受は、左側に設置する「Ａ」と示す軸受であり、両方とも内外輪がＳＵＪ２鋼を用い、その内外径、幅、玉直径等の寸法がすべて日本精工社製型番６０８の玉軸受と同じである。表１には、耐久試験の試験条件が示される。
【００１８】
図３に示す玉の写真を観察と、耐久試験を行った後、実施例と比較例の転がり軸受には、両方とも焼付きが発生した。実施例の明度８．５のアルミナ−ジルコニア系複合材料で作製された玉には、肉眼で観察しやすい顕著な変色が現れた。これに対して、窒化ケイ素系セラミック玉には、極めて識別しにくい変色しか見られなかった。
【００１９】
上記の耐久試験結果により、上述の方法で作製された明度の高いアルミナ−ジルコニア系複合材料は、明度の低い窒化ケイ素系セラミック玉窒化ケイ素系セラミック玉と比べて、焼付きによる変色後に、容易に識別されることがわかった。
【符号の説明】
【００２０】
１    内輪
２    外輪
３    玉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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