(57)【要約】【課題】  連続鋳造設備のサポートロール等に用いられる調心ころ軸受装置における外輪と調心輪の間の潤滑剤の補給が少なくても、これらの間で焼き付きが発生することを確実に防止することのできる調心ころ軸受装置を提供する。【解決手段】  球面状の外輪２の外周面２ａが、凹球面状の調心輪４の内周面４ａに嵌め込まれてなる調心ころ軸受において、外輪外周面２ａと調心輪内周面４ａのうちの少なくともいずれか一方にＤＬＣ膜５などの硬質皮膜を形成することにより、これらの間において潤滑剤が少なくなっても、硬質皮膜の優れたトライポロジー特性によってこれら両者間での焼き付きの発生を防止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪の間に複数のころが転動自在に配置されているとともに、その外輪の外周面が球面状に形成され、かつ、この外輪の外周面が、凹球面状の内周面を有する調心輪に嵌合されてなる調心ころ軸受装置において、
上記外輪の外周面および調心輪の内周面のうち、少なくともいずれか一方に硬質皮膜が形成されていることを特徴とする調心ころ軸受装置。
【請求項２】
内輪と外輪の間に複数のころが転動自在に配置されているとともに、その外輪の外周面が球面状に形成され、かつ、この外輪の外周面が、凹球面状の内周面を有する調心輪に嵌合されてなる調心ころ軸受装置において、
上記外輪の外周面および調心輪の内周面のうち、少なくともいずれか一方に、独立した多数の微小凹部が形成されていることを特徴とする調心ころ軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は調心ころ軸受装置に関し、例えば連続鋳造設備におけるサポートロール、ガイドロール、あるいはピンチロール等を支持するために用いられる、調心輪を備えた調心ころ軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造設備においては、一般に、取鍋の溶融金属をタンディッシュを介して鋳型に供給し、連続した凝固金属を製造するが、鋳型を経て表面のみが固化した金属はまずサポートロールを経てガイドロールに導かれた後、ピンチロール上を通って切断機に導かれ、この過程で徐々に冷却されていく。このような連続鋳造設備におけるサポートロールやガイドロール、あるいはピンチロール等は、数ｒｐｍ程度の低速度で回転し、かつ、大きな荷重が作用して撓むことがあり、このようなロールを支持する転がり軸受には、外輪の外周面を球面とし、その外輪を、内周面が凹球面に形成された調心輪に嵌め込むことにより調心機能を持たせてなる調心ころ軸受装置が用いられる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このような調心ころ軸受装置の構成例を図３に軸平行断面図で示す。内輪１と外輪２の間に複数の円筒ころ３を転動自在に配置するとともに、外輪２の外周面２ａは球面状に形成し、この外輪２の外周面２ａを、内周面４ａが凹球面に形成された調心輪４に嵌め込んでいる。この構成により、外輪２が調心輪４に対して揺動自在に滑動し、調心作用を発揮するようになっている。
【０００４】
この例においては、外輪２および調心輪４にそれぞれ径方向に貫通する給脂孔２１および４１が形成されているとともに、外輪２の外周面２ａには、給脂孔２１の形成位置を含むように周方向に一周する溝２２が形成されており、内輪１と外輪２との間の環状空間内に、これらの給脂孔４１，２１および溝２２を通じて給脂を行うように構成されている。    
【特許文献１】実開平６−３２７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、以上のような従来の調心ころ軸受装置においては、内輪１と外輪２の間の環状空間に対する給脂は給脂孔４１，２１等を通じて容易に行うことができるものの、外輪２と調心輪４の間の滑動面、つまり調心面に対する専用の給脂機構を持たず、これらの間に対する給脂は、内輪１と外輪２の間への給脂時に溝２２の近傍に滲み出したり、調心輪４に対して外輪２が滑動して調心機能が働いたときに調心面にわたる構造となっている。そのため、調心面の潤滑は不足しがちであって充分であるとは言い難く、長期の使用等によっては焼き付きが発生する可能性を完全には否定できない。
【０００６】
連続鋳造設備においては、近年、ころ軸受自体に関して、潤滑剤の鉄粉量を常時監視するなど、その寿命を長くする対策が講じられつつあり、その結果、調心面の潤滑不足に起因する焼き付きの発生が、軸受装置としての寿命となる可能性がある。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、外輪と調心輪との間への潤滑剤の補給が少なくてもこれらの面の間で焼き付きが発生することを確実に防止することのできる調心ころ軸受装置の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するめ、請求項１に係る発明の調心ころ軸受装置は、内輪と外輪の間に複数のころが転動自在に配置されているとともに、その外輪の外周面が球面状に形成され、かつ、この外輪の外周面が、凹球面状の内周面を有する調心輪に嵌合されてなる調心ころ軸受装置において、上記外輪の外周面および調心輪の内周面のうち、少なくともいずれか一方に硬質皮膜が形成されていることによって特徴づけられる。
【０００９】
ここで、請求項１に係る発明において用いる好適な硬質皮膜としては、例えばＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜や、ＢＣＮ（炭窒化ホウ素）膜など、トライボロジー特性に優れた硬質皮膜を挙げることができる。
【００１０】
また、同じ課題を解決するため、請求項２に係る発明の調心ころ軸受装置は、上記と同様の内輪、外輪、複数のころ、および調心輪を備えてなる調心ころ軸受装置において、上記外輪の外周面および調心輪の内周面のうち、少なくともいずれか一方に、独立した多数の微小凹部が形成されていることによって特徴づけられる。
【００１１】
本発明は、外輪外周面と調心輪内周面の少なくともいずれか一方の面に、トライボロジー特性に優れた硬質皮膜を形成することにより、潤滑剤の少ない環境下で焼き付きの発生を防止する（請求項１）か、あるいは、同じく外輪外周面と調心輪内周面のいずれか一方の面に、潤滑剤を保持するための多数の微小凹部を設ける（請求項２）ことによって、課題を解決しようとするものである。
【００１２】
すなわち、ＤＬＣやＢＣＮをはじめとする硬質皮膜は、固体接触において優れたトライボロジー特性、つまり耐摩耗性および低摩擦係数を示す。そこで請求項１に係る発明では、このような硬質皮膜を外輪外周面と調心輪内周面のいずれか一方に形成することによって、これらの間で潤滑剤が少なくなっても、焼き付きの発生を確実に防止することができる。
【００１３】
一方、請求項２に係る発明においては、外輪外周面と調心輪内周面のいずれか一方に、独立した多数の微小凹部を形成することによって、これらの面間に供給される潤滑剤が僅かであっても微小凹部に保持されるため、長期にわたって潤滑性を維持することができる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によれば、外輪外周面と調心輪内周面との間に潤滑剤が充分に供給されなくても、低摩擦係数で耐摩耗性に優れた硬質皮膜によって、外輪外周面と調心輪内周面との間に焼き付きが生じることを確実に防止することができる。
【００１５】
また、請求項２に係る発明によれば、同じく潤滑剤の補給を殆ど期待できない外輪外周面と調心輪内周面のいずれかに、潤滑剤を保持することのできる微小凹部が多数形成されているため、軸受装置の組み込み時等に供給された潤滑剤、あるいは長期間のうちに補給された僅かな潤滑剤を外輪外周面と調心輪内周面の間に留めておくことができ、長期にわたって潤滑性を維持することが可能となって、これら両者間の焼き付きの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は請求項１に係る発明の実施の形態の軸平行断面図である。
【００１７】
この例における調心ころ軸受装置は、その基本的構成は図３に例示したものと同等であり、内輪１と外輪２の間に複数の円筒ころ３が転動自在に配置されているとともに、外輪外周面２ａが球面状に形成され、その外輪外周面２ａが、凹球面状の内周面４ａを有する調心輪４に嵌め込まれている。また、外輪２および調心輪４には、それぞれ径方向に貫通する給脂孔２１および４１が形成されており、更に、外輪２の外周面２ａには、給脂孔２１の形成位置を含むように周方向に一周する溝２２が形成されている。これらの給脂孔４１および２１、並びに溝２２を通じて、内輪１と外輪２の間の環状空間にグリース等の潤滑剤を補給することができる。
【００１８】
さて、この実施の形態の特徴は、外輪外周面２ａにＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜５が一様に形成されている点である。このＤＬＣ膜５は、例えば炭素をターゲットとしたスパッタリング法により１．０〜５．０μｍ程度の膜厚で形成されている。このＤＬＣ膜のスパッタリング法による成膜方法の例を挙げると、アルゴンガス、炭化水素ガスなどの導入ガスが導入されていた蒸着室内の圧力を１０-3〜１０Ｔｏｒｒ程度とし、ターゲットである炭素に対して放電電圧１００〜２００Ｖ、電流２〜１０Ａの放電処理を行うことにより、外輪２の外周面２ａに炭素を蒸着させる。これにより、外輪外周面２ａの表面にはグラファイト（ＳＰ2 ）構造とダイヤモンド（ＳＰ3 ）構造とが共存した非晶質構造からなるＤＬＣ膜５が形成される。
【００１９】
また、他の成膜方法の例としては、ベンゼンを原料ガスとしたイオンビーム蒸着によるイオンプレーティング法等の他の物理蒸着（ＰＶＤ）法、化学蒸着（ＣＶＤ）法、あるいはプラズマジェットを利用したプラズマ溶射などの容射法を挙げることができる。
【００２０】
また、ＤＬＣ膜５にタングステンを含有させることにより、ＤＬＣ膜５とその形成面である外輪外周面２ａとの密着性を向上させることができる。更に、外輪外周面２ａにあらかじめクロム膜を形成しておいても、ＤＬＣ膜５と外輪外周面２ａとの密着性を向上させることができる。
【００２１】
以上のＤＬＣ膜５の形成により、外輪外周面２ａと調心輪内周面４ａとの間に潤滑剤が殆ど補給されずに、これら両面が固体接触を余儀なくされた場合においても、これら両面間の摩擦係数が低くなるとともに、これら両面の摩耗を抑制することができる。その結果、これら両面間で焼き付きが生じる恐れをなくすることができる。
【００２２】
ここで、ＤＬＣ膜５を形成するのは、以上のように外輪外周面２ａ側とするほか、調心輪内周面４ａ側に形成してもよく、更にはこれら両面に形成してもよい。
【００２３】
また、ＤＬＣ膜５に代えて、他のトライボロジー特性に優れた硬質皮膜、例えばＢＣＮ（炭窒化ホウ素）膜や、ＴｉＮ（窒化チタン）膜、あるいはＣｒＮ（窒化クロム）膜などの硬度Ｈｖ１０００以上の硬質皮膜を外輪外周面２ａまたは調心輪内周面４ａもしくはこれら両面に形成しても、上記と同等の作用効果を奏することができる。
【００２４】
次に、請求項２に係る発明の実施の形態について説明する。図２はその軸平行断面図である。この例においても、軸受装置としての基本的構成は先の例と同等であり、内輪１と外輪２の間に複数の円筒ころ３が転動自在に配置されているとともに、外輪２の外周面２ａが球面状に形成され、この外輪２の外周面２ａが、内周面４ａが凹球面状に形成された調心輪４に嵌め込まれている。外輪２および調心輪４には、それぞれ径方向に貫通する給脂孔２１および４１が形成され、外輪２には給脂孔２１の形成位置を含むように周方向に一周する溝２２が形成されており、これらの給脂孔４１，２１および溝２２を通じて内輪１と外輪２の間の環状空間内にグリース等の潤滑剤を供給できるようになっている。
【００２５】
この例の特徴は、外輪外周面２ａに、多数の微小凹部６が形成されている点である。各微小凹部６の大きさは、直径５〜５００μｍ、深さ１〜５０μｍ程度とすることが好ましい。このような微小凹部６の加工方法は特に限定されるものではないが、例えばショットブラストや鍛造、あるいはレーザ加工などを挙げることができる。
【００２６】
以上の実施の形態によると、外輪２の外周面２ａと調心輪４の内周面４ａの間に供給されたグリース等の潤滑剤は、外輪外周面２ａに形成されている多数の微小凹部６内に入り込んで保持されるため、例えば軸受装置の組立時に供給した潤滑剤が長期にわたって外輪外周面２ａと調心輪内周面４ａの間に留まる。また、給脂孔４１，２１および溝２２を通じて内輪１と外輪２の間に潤滑剤を補給した際に、溝２２や給脂孔４１に残った潤滑剤が調心機能の発揮時に外輪外周面２ａと調心輪内周面４ａの間に流れ込むが、この流れ込んだ潤滑剤についても多数の微小凹部６内に保持されるため、長期にわたって外輪外周面２ａと調心輪内周面４ａの間に留まる。その結果、外輪外周面２ａと調心輪内周面４ａの間には、特に専用の給脂手段を設けなくとも、常に潤滑剤が存在することになり、潤滑剤の不足に起因する焼き付きの発生を防止することができる。
【００２７】
ここで、微小凹部６は、その大きさ（直径および深さ）が上記した範囲よりも小さすぎると充分な潤滑剤を保持することができず、逆に大きすぎると微小凹部６内に保持される潤滑剤の量が増えすぎて、微小凹部６相互間の表面（調心輪内周面４ａに密着する面）に存在する潤滑剤の量が不足すると同時に、外輪外周面２ａと調心輪内周面４ａとの接触面積が少なくなり、面圧が高くなりすぎるために好ましくない。
【００２８】
微小凹部６の形成面は、上記のように外輪外周面２ａ側に形成するほか、調心輪内周面４ａ側に形成したり、あるいはこれら双方に形成しても同等の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】請求項１に係る発明の実施の形態の軸平行断面図である。
【図２】請求項２に係る発明の実施の形態の軸平行断面図である。
【図３】従来の調心ころ軸受装置の構成例を示す軸平行断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  内輪
２  外輪
２ａ  外周面（球面）
２１  給脂孔
２２  溝
３  円筒ころ
４  調心輪
４ａ  内周面（凹球面）
４１  給脂孔
５  ＤＬＣ膜
６  微小凹部
【図１】
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【図２】
2005337310.tif 000004
【図３】
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