(57)【要約】【課題】真円度などの特性を満足しつつ、その自転角度などを高精度に測定可能な転動体としてのサイアロン焼結体およびこれらの製造方法、ならびにサイアロン焼結体を含む転がり軸受を提供する。【解決手段】玉１２は、サイアロンセラミックスを主成分として含むサイアロン焼結体である。サイアロン焼結体の表面は、主成分であるサイアロンセラミックスが配置される第１の領域１２Ｂと、サイアロンセラミックスとは異なる材質からなり、第１の領域１２Ｂとは異なる領域として視認可能な第２の領域１２Ｃとを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイアロンセラミックスを主成分として含むサイアロン焼結体であって、
前記サイアロン焼結体の表面は、
主成分であるサイアロンセラミックスが配置される第１の領域と、
サイアロンセラミックスとは異なる材質からなり、前記第１の領域とは異なる領域として視認可能な第２の領域とを有する、サイアロン焼結体。
【請求項２】
前記サイアロン焼結体はサイアロンセラミックス球またはサイアロンセラミックスころである、請求項１に記載のサイアロン焼結体。
【請求項３】
前記第２の領域は、遷移金属元素の酸化物、窒化物、酸窒化物および炭化物からなる群から選択されるいずれか、またはランタノイド元素の酸化物および窒化物からなる群から選択されるいずれかを含む、請求項１または２に記載のサイアロン焼結体。
【請求項４】
前記第２の領域は前記第１の領域とは色相が異なることにより視認可能である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のサイアロン焼結体。
【請求項５】
前記第２の領域は、前記表面への紫外光照射下において蛍光反応を示す化合物を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のサイアロン焼結体。
【請求項６】
前記第２の領域は、前記表面において前記第１の領域とは異なる領域として視認可能な模様を有するように、前記表面の一部に配置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のサイアロン焼結体。
【請求項７】
外輪と、
前記外輪の内周面上に配置される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のサイアロン焼結体からなる転動体と、
前記転動体の内周側に配置される内輪とを備える、転がり軸受。
【請求項８】
サイアロンセラミックスを主成分として含むサイアロン焼結体の製造方法であって、
前記サイアロン焼結体の表面において第１の領域を構成する、サイアロンセラミックスを主成分とする母材粉末を含む第１の材料を準備する工程と、
前記表面において前記第１の領域とは異なる領域として視認可能な第２の領域を構成する、着色粉末または発光粉末を含む第２の材料を準備する工程と、
前記第１の材料と前記第２の材料とを組み合わせることにより、前記母材粉末により形成される前記第１の領域となるべき表面部分と、前記着色粉末または前記発光粉末により形成され前記第２の領域となるべき表面部分とを有する成形体を作製する工程と、
前記成形体をＣＩＰ処理する工程とを備える、サイアロン焼結体の製造方法。
【請求項９】
前記成形体を作製する工程は、前記第１の材料上に前記第２の材料を前記第１の材料と異なるものとして視認可能な態様となるように配置された中間体を準備する工程と、前記中間体を準備する工程の後に前記中間体がプレス成形される工程とを含む、請求項８に記載のサイアロン焼結体の製造方法。
【請求項１０】
前記成形体を作製する工程は、前記第１の材料を成形して第１部品を作製する工程と、前記第２の材料を成形して第２部品を作製する工程と、前記第１部品と前記第２部品とを組み合わせる工程とを含む、請求項８に記載のサイアロン焼結体の製造方法。
【請求項１１】
前記成形体を作製する工程は、前記第１の材料がプレス成形されることにより第１の成形体が形成される工程と、前記第１の成形体の一部を除去加工することにより凹部を形成する工程と、前記凹部に前記第２の材料を充填したあと前記第１の成形体をプレス成形する工程とを含む、請求項８に記載のサイアロン焼結体の製造方法。
【請求項１２】
前記成形体を作製する工程は、前記第１の材料がプレス成形されることにより第１の成形体が形成される工程と、前記第２の材料をエタノール中に分散させたスラリーを準備する工程と、前記第１の成形体の表面上において前記第２の領域となるべき領域に前記スラリーを配置する工程とを含む、請求項８に記載のサイアロン焼結体の製造方法。
【請求項１３】
前記成形体を作製する工程においては、金型プレス、一軸ラバープレス、冷間静水等方加圧プレス、押出成形、射出成形、スリップキャスティング法からなる群から選択されるいずれかにより成形がなされる、請求項８に記載のサイアロン焼結体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はサイアロン焼結体およびその製造方法、ならびに転がり軸受に関し、特にハイブリッド軸受に用いられるサイアロン焼結体およびその製造方法、ならびに転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、転がり軸受を構成する球またはころなどの転動体の変位量および回転角度などの挙動を観測する方法として、磁化された転動体の自転による誘起電圧発生の原理を利用し、その自転角度などを非接触で計測する方法が用いられている。一方で、軽量化および絶縁用途を目的として、近年セラミック転動体が普及し始めている。しかしセラミック転動体は磁性を有し得ないため、上記の転動体を磁化させて自転角度などを計測する方法を適用することができない。
【０００３】
そこでたとえば特開２０００−３５６５３１号公報（特許文献１）および特開２０００−１９１８９号公報（特許文献２）に示されるように、蒸着により磁性体薄膜をセラミック転動体の表面に形成した上で、誘起電圧発生の原理により当該転動体の自転角度などを計測する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３５６５３１号公報
【特許文献２】特開２０００−１９１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら蒸着などの成膜工程においては、転動体の表面の少なくとも一部が、その載置される面に接するために露出しないこととなるため、蒸着の際に成膜することができなくなる。また転動体の表面は球面または曲面を有しているため、均一な成膜が困難である。これらから、蒸着により成膜された転動体は、真円度または表面粗さのような転動体において高精度が要求される仕様を十分に満足することができなくなり、その信頼性が低下するという課題がある。
【０００６】
本発明は以上の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、真円度などの特性を満足しつつ、その自転角度などを高精度に測定可能な転動体としてのサイアロン焼結体およびその製造方法、ならびにそのサイアロン焼結体を含む転がり軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るサイアロン焼結体は、サイアロンセラミックスを主成分として含むサイアロン焼結体である。サイアロン焼結体の表面は、主成分であるサイアロンセラミックスが配置される第１の領域と、サイアロンセラミックスとは異なる材質からなり、第１の領域とは異なる領域として視認可能な第２の領域とを有する。第２の領域は、遷移金属元素の酸化物、窒化物、酸窒化物および炭化物からなる群から選択されるいずれか、またはランタノイド元素の酸化物および窒化物からなる群から選択されるいずれかを含むことが好ましい。
【０００８】
当該サイアロン焼結体においては、第２の領域は第１の領域とは色相が異なることにより視認可能であることが好ましい。あるいは当該サイアロン焼結体においては、第２の領域は、サイアロン焼結体の表面への紫外光照射下において蛍光反応を示す化合物を含むことが好ましい。第２の領域は、サイアロン焼結体の表面において第１の領域とは異なる領域として視認可能な模様を有するように、サイアロン焼結体の表面の一部に配置される。
【０００９】
以上のようにすれば、サイアロン焼結体の表面に視認により区別可能となるように現れる第１の領域と第２の領域とからなる模様を利用して、サイアロン焼結体の自転角度などを高精度に測定可能である。したがって、サイアロン焼結体の自転角度などを測定するためにその表面へ磁性体薄膜を形成する必要などがなくなる。そのため上記のような、磁性体薄膜がサイアロン焼結体の表面の一部において形成されず真円度が保てなくなるなどの不具合が解消され、その真円度などの特性を満足することもできる。なおここで「視認可能」とは、第１の領域に対して第２の領域の存在を、自然光の下で目視により確認可能である場合と、自然光の下では確認可能ではないが、たとえば紫外光の下で暗いところで第２の領域を発光させることにより、第１の領域とは異なる第２の領域が存在することが目視により確認可能である場合との双方を含むこととする。
【００１０】
本発明に係るサイアロン焼結体は、サイアロンセラミックス球またはサイアロンセラミックスころである。また本発明に係る転がり軸受は、外輪と、外輪の内周面上に配置される、上記サイアロン焼結体からなる転動体と、転動体の内周側に配置される内輪とを備えている。第２の領域が視認可能であるため、たとえば蒸着により転動体を磁化させる必要性を排除することができ、その真円度または表面粗さなどの精度を高めることができる。またセラミックスからなる転動体を用いることにより、当該転動体の軽量化および絶縁用途を達成することができ、転がり軸受全体を軽量化させることができる。
【００１１】
本発明に係るサイアロン焼結体の製造方法は、サイアロンセラミックスを主成分として含む。当該製造方法においては、サイアロン焼結体の表面において第１の領域を構成する、サイアロンセラミックスを主成分とする母材粉末を含む第１の材料が準備される。上記表面において第１の領域とは異なる領域として視認可能な第２の領域を構成する、着色粉末または発光粉末を含む第２の材料が準備される。第１の材料と第２の材料とを組み合わせることにより、母材粉末により形成される第１の領域となるべき表面部分と、着色粉末または発光粉末により形成され第２の領域となるべき表面部分とを有する成形体が作製される。上記成形体はＣＩＰ処理される。
【００１２】
具体的には、たとえば成形体が作製される工程の第１例においては、第１の材料上に第２の材料を第１の材料と異なるものとして視認可能な態様となるように配置された中間体が準備される。中間体が準備された後に中間体がプレス成形される。
【００１３】
具体的には、たとえば成形体が作製される工程の第２例においては、第１の材料が成形され第１部品が作製される。第２の材料が成形され第２部品が作製される。第１部品と第２部品とが組み合わせられる。
【００１４】
具体的には、たとえば成形体が作製される工程の第３例においては、第１の材料がプレス成形されることにより第１の成形体が形成される。第１の成形体の一部を除去加工することにより凹部が形成される。凹部に第２の材料が充填されたあと第１の成形体がプレス成形される。
【００１５】
具体的には、たとえば成形体が作製される工程の第４例においては、第１の材料がプレス成形されることにより第１の成形体が形成される。第２の材料をエタノール中に分散させたスラリーが準備される。第１の成形体の表面上において第２の領域となるべき領域にスラリーが配置される。
【００１６】
具体的には、たとえば成形体が作製される工程の第５例においては、金型プレス、一軸ラバープレス、冷間静水等方加圧プレス、押出成形、射出成形、スリップキャスティング法からなる群から選択されるいずれかにより成形がなされる。
【００１７】
以上により、サイアロン焼結体の表面に視認により区別可能となるように現れる第１の領域と第２の領域とからなる模様を利用して、自転角度などを高精度に測定可能なサイアロン焼結体を提供することができる。したがって、表面への磁性体薄膜の形成などが不要となり、その真円度などの特性を満足することもできる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、第１の領域と、それとは異なる領域として視認可能な第２の領域とを有することにより、表面に磁性薄膜などを形成することなく、第１の領域と第２の領域とからなる模様の視認により回転角度等を計測可能なサイアロン焼結体およびそれらの製造方法を提供することができる。さらにそれらのサイアロン焼結体を有する転がり軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】深溝玉軸受の構造を示す概略断面図である。
【図２】円錐ころ軸受の構造を示す概略断面図である。
【図３】本実施の形態において形成される玉の外観態様の第１例を示す概略図（Ａ）と、同第２例を示す概略図（Ｂ）と、同第３例を示す概略図（Ｃ）と、第４例を示す概略図（Ｄ）と、第５例を示す概略図（Ｅ）とである。
【図４】本実施の形態における転動体の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】図４のフローチャートに含まれる工程（Ｓ３０）の詳細の第１例を示すフローチャートである。
【図６】図４のフローチャートに含まれる工程（Ｓ３０）の詳細の第２例を示すフローチャートである。
【図７】図４のフローチャートに含まれる工程（Ｓ３０）の詳細の第３例を示すフローチャートである。
【図８】図４のフローチャートに含まれる工程（Ｓ３０）の詳細の第４例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本実施の形態について図面を参照しながら説明する。まず本実施の形態において形成される転がり軸受について、図１および図２を用いて説明する。
【００２１】
図１を参照して、本実施の形態において形成される転がり軸受の第１例としての深溝玉軸受１は、外輪１０と、内輪１１と、複数の玉１２と、保持器１３とを主に備えている。外輪１０は、環形状からなり、内周面に外輪転走面１０Ａを有している。内輪１１は、環形状からなり、外周面に内輪転走面１１Ａを有している。内輪１１は、内輪転走面１１Ａが外輪転走面１０Ａに対向するように外輪１０の内周側に配置されている。外輪１０および内輪１１の外径は、たとえば１５０ｍｍ以下となっている。
【００２２】
玉１２は、外輪１０の内周面上に配置されている。玉１２は、合成樹脂からなる保持器１３により外輪１０および内輪１１の周方向に沿った円環状の軌道上において所定のピッチで並べて配置されており、当該軌道上を転動自在に保持されている。玉１２は、玉転動面１２Ａを有し、当該玉転動面１２Ａにおいて外輪転走面１０Ａおよび内輪転走面１１Ａに接触している。このような構成により、深溝玉軸受１の外輪１０および内輪１１は、互いに相対的に回転可能となっている。
【００２３】
図２を参照して、本実施の形態において形成される転がり軸受の第２例としての円錐ころ軸受２は、外輪２０と、内輪２１と、複数のころ２２と、保持器２３とを主に備えている。外輪２０は、環形状からなり、内周面に外輪転走面２０Ａを有している。内輪２１は、環形状からなり、外周面に内輪転走面２１Ａを有している。内輪２１は、内輪転走面２１Ａが外輪転走面２０Ａに対向するように外輪２０の内周側に配置されている。
【００２４】
ころ２２は、外輪２０の内周面上に配置されている。ころ２２はころ転動面２２Ａを有し、当該ころ転動面２２Ａにおいて内輪転走面２１Ａおよび外輪転走面２０Ａに接触し、かつ合成樹脂からなる保持器２３により周方向に所定のピッチで配置されている。これにより、ころ２２は、外輪２０および内輪２１の円環状の軌道上に転動自在に保持されている。また、円錐ころ軸受２は、外輪転走面２０Ａを含む円錐、内輪転走面２１Ａを含む円錐、およびころ２２が転動した場合の回転軸の軌跡を含む円錐のそれぞれの頂点が軸受の中心線上の１点で交わるように構成されている。このような構成により、円錐ころ軸受２の外輪２０および内輪２１は、互いに相対的に回転可能となっている。
【００２５】
外輪１０および内輪１１、ならびに外輪２０および内輪２１は、たとえばＪＩＳ規格ＳＵＪ２からなるものであることが好ましい。
【００２６】
玉１２およびころ２２は、サイアロン焼結体からなる転動体である。すなわち玉１２およびころ２２は、サイアロンセラミックスを主成分として含むサイアロン焼結体として構成されている。玉１２はサイアロンセラミックス球であり、ころ２２はサイアロンセラミックスころであるといえる。
【００２７】
図３（Ａ）〜（Ｅ）を参照して、玉１２およびころ２２の表面は、これらの転動体を構成する主成分であるサイアロンセラミックスが配置される第１の領域としての母材領域１２Ｂと、サイアロンセラミックスとは異なる材質からなり、母材領域１２Ｂとは異なる領域として視認可能な第２の領域としての着色発光領域１２Ｃとを有している。
【００２８】
すなわち玉１２およびころ２２は、母材領域１２Ｂを構成する母材粉末すなわち主成分としてのサイアロンセラミックスと、それとは異なる材質であり表面の視認により認識可能な着色発光領域１２Ｃとを有している。なお着色発光領域１２Ｃは、母材領域１２Ｂとは色相が異なるように着色されていることにより可視光照射下にて視認可能であってもよいし、当該玉１２の表面への紫外光照射下において発光する（蛍光反応を示す）化合物を含むことにより視認可能であってもよい。前者の場合は後述するように着色用添加物を含む着色粉末により着色発光領域１２Ｃが形成され、後者の場合は後述するように発光用添加物を含む発光粉末により着色発光領域１２Ｃが形成される。すなわちここでは着色発光領域１２Ｃとは、母材領域１２Ｂとは異なる色に着色された領域または発光可能な領域の少なくともいずれかであることを意味する。
【００２９】
着色発光領域１２Ｃが上記のいずれであるにせよ、着色発光領域１２Ｃはたとえば図３（Ａ）〜（Ｅ）のような所望の配置を有する。具体的には、着色発光領域１２Ｃは図３（Ａ）においては円形状を有し、図３（Ｂ）においては玉１２の球表面上において円環形状を有するように延びており、これが複数（たとえば２本）互いに交わっている。また着色発光領域１２Ｃは図３（Ｃ）においては矩形状（正方形状）を有し、図３（Ｄ）においては玉１２の球表面上において円環形状を有するように延びている。また着色発光領域１２Ｃは図３（Ｅ）においては球形の半球部分の表面に形成されている。これらにより、玉１２の表面である玉転動面１２Ａ（図１参照）において母材領域１２Ｂとは異なる領域として視認可能な模様を有するように、玉１２の表面の一部に着色発光領域１２Ｃが配置されている。ただし着色発光領域１２Ｃの配置態様は上記の図３（Ａ）〜（Ｅ）に限られず任意である。
【００３０】
なお図３（Ａ）〜（Ｅ）は玉１２の構成の例のみ示しているが、ころ２２についても同様に、その表面には図３（Ａ）〜（Ｅ）と同様の着色発光領域の模様を有するように母材領域と着色発光領域とを有している。
【００３１】
着色発光領域１２Ｃは、遷移金属元素の酸化物、窒化物、酸窒化物および炭化物からなる群から選択されるいずれか、またはランタノイド元素の酸化物および窒化物からなる群から選択されるいずれかを含んでいる。具体的には、着色発光領域１２Ｃは、遷移金属元素の酸化物としての酸化マンガン（ＭｎＯ3）、遷移金属元素の窒化物としての窒化チタン（ＴｉＮ）、遷移金属元素の酸窒化物としての酸窒化タンタル（ＴａＯＮ）、遷移金属元素の炭化物としての窒化チタン（ＴｉＮ）、ランタノイド元素の酸化物としての酸化イッテルビウム（Ｙｂ2Ｏ3）、ランタノイド元素の窒化物としての窒化ランタン（ＬａＮ）のいずれかを含んでいる。ただし以下の実施例１に示すように、これらとは異なる材質が用いられてもよい。
【００３２】
次に上記のサイアロン焼結体からなる転動体としての玉１２またはころ２２の製造方法について説明する。図４を参照して、上記の玉１２またはころ２２の製造方法においては、完成された玉１２またはころ２２の表面において母材領域１２Ｂを構成する、サイアロンセラミックスを主成分とする母材粉末を含む第１の材料が準備される（Ｓ１０）。具体的には、ここでの第１の材料とは、たとえば８５質量％の燃焼合成サイアロンの粉末と、１０質量％の窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）の粉末と、５質量％の酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）の粉末とを混合させた、サイアロンセラミックスを主成分とする母材粉末に、適量の成形用バインダーとエタノールとを添加し、ボールミルで混合し、スプレードライヤーにて５０μｍ以上８０μｍ以下の粒径（粒の最大寸法）となるように造粒されたものである。なお窒化珪素および酸化イットリウムの粉末は、焼結助剤として混合されている。
【００３３】
再度図４を参照して、次に、完成された玉１２またはころ２２の表面において母材領域１２Ｂとは異なる領域として視認可能な着色発光領域１２Ｃを構成する、着色粉末または発光粉末を含む第２の材料が準備される（Ｓ２０）。具体的には、ここでの第２の材料とは、たとえば８０質量％の燃焼合成サイアロンの粉末と、１０質量％の窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）の粉末と、５質量％の酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）の粉末と、５質量％の着色用添加物としての窒化チタン（ＴｉＮ）の粉末とが混合された着色粉末に、上記の第１の材料と同様に適量の成形用バインダーとエタノールとを添加し、ボールミルで混合し、スプレードライヤーにて造粒されたものである。あるいはここでの第２の材料とは、たとえば８４質量％の燃焼合成サイアロンの粉末と、１０質量％の窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）の粉末と、５質量％の酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）の粉末と、１質量％の発光用添加物としての酸化セリウム（ＣｅＯ）の粉末とが混合された発光粉末に、上記の第１の材料と同様に適量の成形用バインダーとエタノールとを添加し、ボールミルで混合し、スプレードライヤーにて造粒されたものである。
【００３４】
ここで後述するように、着色粉末に含まれる着色用添加物の添加量の割合は５質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以上１５質量％以下であることがより好ましい。仮に着色粉末に含まれる着色用添加物の添加量の割合が５質量％未満であれば、着色発光領域１２Ｃにおいて十分な着色効果が現れない。また仮に着色粉末に含まれる着色用添加物の添加量の割合が２０質量％を超えれば、着色粉末の焼結性が低下して、研磨などの後加工に必要な強度を発現しなくなる。
【００３５】
また発光粉末に含まれる発光用添加物の添加量の割合は１質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、５質量％以上１５質量％以下であることがより好ましい。仮に発光粉末に含まれる発光用添加物の添加量の割合が１質量％未満であれば、着色発光領域１２Ｃにおいて十分な蛍光反応が現れない。また仮に着色粉末に含まれる着色用添加物の添加量の割合が２０質量％を超えれば、着色粉末の焼結性が低下し、切断および研磨などの後加工に必要な強度を発現しなくなるとともに、高価な原料を多量に用いることになるため高コストとなる。
【００３６】
再度図４を参照して、次に、第１の材料と第２の材料とを組み合わせることにより、母材粉末により形成される第１の領域となるべき表面部分である母材領域１２Ｂと、着色粉末または発光粉末により形成され第２の領域となるべき表面部分である着色発光領域１２Ｃとを有する成形体が作製される（Ｓ３０）。工程（Ｓ３０）においてはプレス成形により上記の第１の材料と第２の材料とが組み合わせられるが、そのプレス成形の方法は様々である。その後、工程（Ｓ３０）にて形成された成形体がＣＩＰ（Cold Isostatic Pressing）処理される（Ｓ４０）。これらの工程（Ｓ３０），（Ｓ４０）の詳細については、以下の実施例１において説明する。
【００３７】
なお当該玉１２またはころ２２を含む転がり軸受の運転時に用いる油およびグリスなどの潤滑剤の色相が、色相の差異により視認可能な着色発光領域１２Ｃの視認を阻害する場合がある。この場合、着色発光領域１２Ｃは、着色粉末を含む材料から形成されるよりも、発光粉末を含む材料から形成されることがより好ましい。
【実施例１】
【００３８】
上記の図４に示す製造方法に従い、様々な粉末組成の材料、および様々なプレス成形の方法を用いて、玉１２のサンプルが作製され、その自転角度の計測の可否が検証された。
【００３９】
再度図４を参照して、まず工程（Ｓ１０）に示す母材粉末を含む第１の材料が準備され、次に工程（Ｓ２０）に示す着色粉末または発光粉末を含む第２の材料が準備された。母材粉末および、着色粉末または発光粉末の原料組成について、以下の表１に示す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
表１に示すように、工程（Ｓ１０）においては、第１の材料としての１種類の母材粉末（１）が準備された。この母材粉末（１）は、燃焼合成サイアロンを８５質量％、焼結助剤としての窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）を１０質量％、焼結助剤としての酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）を５質量％含むものとした。
【００４２】
また表１に示すように、工程（Ｓ２０）においては、第２の材料としての３種類の着色粉末（２），（３），（４）と、第２の材料としての３種類の発光粉末（５），（６），（７）とが準備された。着色粉末（２）は燃焼合成サイアロンを８０質量％、窒化珪素を１０質量％、酸化イットリウムを５質量％、着色用添加物としての窒化チタン（ＴｉＮ）を５質量％含むものとした。着色粉末（３）は燃焼合成サイアロンを６５質量％、窒化珪素を１０質量％、酸化イットリウムを５質量％、着色用添加物としての窒化チタンを２０質量％含むものとした。着色粉末（４）は燃焼合成サイアロンを６０質量％、窒化珪素を１０質量％、酸化イットリウムを５質量％、着色用添加物としての窒化チタンを２５質量％含むものとした。発光粉末（５）は燃焼合成サイアロンを８４質量％、窒化珪素を１０質量％、酸化イットリウムを５質量％、発光用添加物としての酸化セリウム（ＣｅＯ）を１質量％含むものとした。発光粉末（６）は燃焼合成サイアロンを６５質量％、窒化珪素を１０質量％、酸化イットリウムを５質量％、発光用添加物としての酸化セリウムを２０質量％含むものとした。発光粉末（７）は燃焼合成サイアロンを６０質量％、窒化珪素を１０質量％、酸化イットリウムを５質量％、発光用添加物としての酸化セリウムを２５質量％含むものとした。
【００４３】
再度図４を参照して、準備された第１の材料および第２の材料とを組み合わせて、成形体が作製される（Ｓ３０）。このとき、以下の第１例〜第４例の４通りの成形方法が用いられ、成形方法別に複数のサンプルが作り分けられた。
【００４４】
図５を参照して、工程（Ｓ３０）における成形方法の第１例においては、まず第１の材料上に第２の材料を第１の材料と異なるものとして視認可能な態様となるように配置された中間体が準備された（Ｓ３１）。その後、当該中間体がプレス成形された（Ｓ３２）。すなわち金型内の一部（所望の位置）に第２の材料が配置され、その後その第２の材料を覆い金型内を充填するように第１の材料が供給され、金型が閉められプレス成形された。これにより球形の成形体が作製された。
【００４５】
図６を参照して、工程（Ｓ３０）における成形方法の第２例においては、まず第１の材料を成形して第１部品が作製された（Ｓ３１）。また第２の材料を成形して第２部品が作製された（Ｓ３２）。その後、第１部品と第２部品とが組み合わせるように嵌合された（Ｓ３３）。すなわち工程（Ｓ３１）において第１部品が、第２部品を収納可能な領域を有する形状となるように成形され、工程（Ｓ３２）において第１部品とは別の成形体として第２部品が成形され、工程（Ｓ３３）において第１部品の上記収納可能な領域内に第２部品が収納され両部品が互いに嵌合され一体とされた。これにより球形の成形体が作製された。
【００４６】
図７を参照して、工程（Ｓ３０）における成形方法の第３例においては、まず第１の材料がプレス成形されることにより、たとえば球状の第１の成形体が形成された（Ｓ３１）。次に第１の成形体の一部を工具で切削加工（除去加工）することにより、第１の成形体に所望の形状の凹部が形成された（Ｓ３２）。次に第１の成形体の凹部に第２の材料が充填された後、第１２の成形体がプレス成形された（Ｓ３３）。すなわち第１の材料からなる球状の第１の成形体に第２の材料を収納可能な凹部が形成され、その後、まだ成形されていない第２の材料が当該収納可能な凹部内に供給され、当該第１の成形体がプレス成形された。これにより球形の成形体が作製された。
【００４７】
図８を参照して、工程（Ｓ３０）における成形方法の第４例においては、まず第１の材料がプレス成形されることにより、たとえば球状の第１の成形体が形成された（Ｓ３１）。次に第２の材料をエタノール中に分散させたスラリーが準備された（Ｓ３２）。その後、第１の成形体の表面上において着色発光領域１２Ｃとなるべき領域に、工程（Ｓ３２）で準備された第２の材料のスラリーが配置された（Ｓ３３）。すなわち工程（Ｓ３２）にて第２の材料をスラリー状にしたものが、工程（Ｓ３３）において、最終的に第１の成形体から形成される玉１２の表面のうち着色発光領域１２Ｃとして形成したい領域上に描画されるように供給された。これにより球形の成形体が作製された。
【００４８】
なお本実施例では実施されなかったが、成形体を作製する工程（Ｓ３０）においては、金型プレス、一軸ラバープレス、冷間静水等方加圧プレス、押出成形、射出成形、スリップキャスティング法からなる群から選択されるいずれかにより成形がなされてもよい。
【００４９】
再度図４を参照して、以上の第１例〜第４例のいずれかの方法により形成された成形体に対して、ＣＩＰ処理がなされた（Ｓ４０）。
【００５０】
その後、以上の第１例〜第４例のいずれの方法により成形された成形体についても共通に、当該成形体が６００℃で熱処理されることにより、工程（Ｓ１０），（Ｓ２０）にて第１および第２の材料内に供給された成形用バインダーが除去された。その後、当該各成形体に対して０．８ＭＰａであり１７００℃以上１８００℃以下の窒素雰囲気中で６時間の常圧焼結がなされた。その後、当該各成形体に対して２００ＭＰａであり１７００℃の窒素雰囲気中で１時間のＨＩＰ（Hot Isostatic Pressing）処理がなされた。これらの熱処理がなされた後、当該各成形体に対して、その表面が球研磨機で研磨加工されることにより、直径が９．５２５ｍｍ（３／８インチ）の玉１２のサンプルが形成された。
【００５１】
なお本実施例においては、上記の本実施の形態による製造方法により形成された玉１２の比較用のサンプルとして、母材粉末を含む第１の材料のみから形成された（つまり着色粉末または発光粉末を含む第２の材料が含まれず、着色発光領域１２Ｃが形成されていない）玉１２が準備された。
【００５２】
この比較用のサンプルとしては、以下の２種類が準備された。すなわち母材粉末を含む第１の材料のみがプレス成形される第１比較例の方法により形成された、表面に母材領域１２Ｂのみが形成されたものが準備された。また母材粉末を含む第１の材料のみがプレス成形され研磨加工された後にその成形体の表面に磁性体薄膜が成膜される第２比較例の方法により形成された、表面に磁性体薄膜を有するものが準備された。
【００５３】
次に上記方法により作製された玉１２のサンプルの評価方法について説明する。加工後の玉１２のサンプルの表面を２０倍の拡大鏡で観察することにより、当該表面に割れまたは欠けなどが形成されているか否かを評価した。割れまたは欠けが形成されている場合、当該手法による加工は不可であると評価した。
【００５４】
次に、割れまたは欠けが形成されておらず、加工可と評価されたサンプルに対して、回転挙動の計測可否を評価した。具体的には、玉１２のサンプルを６２０６軸受に組み込み、これがスピンドルにより１０００ｒｐｍ以上３０００ｒｐｍ以下の回転数で回転させながら、その表面に可視光（一般的な蛍光灯）または紫外光（波長２５４ｎｍ以上３６５ｎｍ以下）を照射し、その表面をハイスピードカメラで撮影した。これにより得られた動画について、動作解析ソフトウェアを用いて回転挙動による自転角度などの計測の可否を判断した。
【００５５】
玉１２を構成する粉末材料およびその成形方法を様々に変化させたそれぞれの玉１２のサンプルに対して、上記の方法により評価がなされた結果を以下の表２に示す。
【００５６】
【表２】
2017154942.tif 000004
【００５７】
表２中のサンプル１Ａ〜４Ａは、回転挙動の計測ができなかったサンプルを示し、サンプル１Ｂ〜１０Ｂは、可視光または紫外光のいずれかにより回転挙動の計測ができたサンプルを示す。表２中の「構成粉末」は、各サンプルが、表１中の母材粉末（１）、着色粉末（２）〜（４）および発光粉末（５）〜（７）のいずれの組み合わせにより形成されているかを示す。表２中の「成形方法」は、図４の工程（Ｓ３０）における成形方法が、第１例（図５）、第２例（図６）、第３例（図７）、第４例（図８）、第１比較例（母材粉末のみプレス成形）および第２比較例（母材粉末のみプレス成形後磁性体薄膜形成）のいずれであるかを示す。表２中の「加工可否」は、加工されたサンプルの表面に割れまたは欠けが存在せず加工可である場合は〇、割れまたは欠けが存在するため加工不可とされる場合は×で示されている。表２中の「回転挙動計測」は、可視光および紫外光のそれぞれの照射により、着色発光領域１２Ｃを視認できた場合は○、視認できなかった場合は×で示されている。
【００５８】
表２より、サンプル１Ａおよび２Ａのように着色発光領域１２Ｃが形成されない場合は、当然に可視光および紫外光のいずれを用いても着色発光領域１２Ｃを視認できなかった。サンプル３Ａのように着色用添加物が２０質量％を超える２５質量％含まれる着色粉末（４）を含む場合、その表面に欠けが発生した。またサンプル４Ａのように発光用添加物が２０質量％を超える２５質量％含まれる着色粉末（７）を含む場合、その表面に欠けが発生した。そのためサンプル３Ａ，４Ａについては回転挙動の計測は行なわれなかった。
【００５９】
一方、サンプル１Ｂ〜５Ｂのように、第１例〜第４例のいずれかの成形方法によりプレス成形がなされ、着色用添加物が５質量％以上２０質量％以下の範囲内である着色粉末を含む場合、可視光により着色された着色発光領域１２Ｃの視認が可能となった。しかし紫外光による着色発光領域１２Ｃの視認はできなかった。
【００６０】
またサンプル６Ｂ〜１０Ｂのように、第１例〜第４例のいずれかの成形方法によりプレス成形がなされ、発光用添加物が１質量％以上２０質量％以下の範囲内である発光粉末を含む場合、紫外光により発光された着色発光領域１２Ｃの視認が可能となった。しかし可視光による着色発光領域１２Ｃの視認はできなかった。
【００６１】
以上より、本実施の形態の第１例〜第４例のいずれかによりプレス成形がなされ、表面に母材領域１２Ｂと着色発光領域１２Ｃとを有するように形成された玉１２またはころ２２は、着色発光領域１２Ｃが視認用のマークとしての役割を有するために、回転挙動の視認計測が容易に可能となる。本実施の形態においては転動体の表面の一部のみに着色発光領域１２Ｃが形成されるが、当該表面への磁性体薄膜の蒸着の場合と異なり、その後の表面研磨により真円度は確保されるため転動体としての機能を損なうことなく、信頼性の高い回転挙動の計測が可能となる。
【００６２】
今回開示された各実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
【符号の説明】
【００６３】
１  深溝玉軸受、２  円錐ころ軸受、１０，２０  外輪、１０Ａ，２０Ａ  外輪転走面、１１，２１  内輪、１１Ａ，２１Ａ  内輪転走面、１２  玉、１２Ａ  玉転動面、１２Ｂ  母材領域、１２Ｃ  着色発光領域、１３，２３  保持器、２２  ころ、２２Ａ  ころ転動面。
【図１】
2017154942.tif 000005
【図２】
2017154942.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017154942.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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