JP3128932B2 - すべり軸受における軸受材料のライニング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、すべり軸受における軸
受材料のライニング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧延機のローラなどを軸支する軸受けと
してすべり軸受が知られている。このすべり軸受は、筒
体状に形成された軸受本体（裏金）の内部摺動面に低融
点金属からなる軸受材料（バビットメタル）をライニン
グし、そのライニング層を規定厚まで切削研磨加工して
製造される。

【０００３】上記軸受本体に軸受材料をライニングする
手法として、図７および図８に示す遠心鋳造法を利用し
たものが知られている。遠心鋳造法は、図８(a)(b)に示
すように、筒体状の軸受本体ａを軸廻りに回転させなが
らその内部に鋳込桶ｂより溶融した軸受材料を注ぎ込
み、軸受材料ｃを遠心力によって軸受本体ａ内面に張り
付かせた状態で冷却凝固させ、ライニング層を得るもの
である。

【０００４】その工程を図７に示す。先ず、軸受本体ａ
の内面を所定の内径に切削加工し、その内面に後述する
錫メッキの付着性を高めるための粗面加工を施し、粗面
加工により生じたバリ取りすなわち内径手入を行う。次
に、軸受本体ａの内面に、脱脂・洗浄・除錆を施し、高
温雰囲気（数百度）で錫メッキを行う。

【０００５】この錫メッキは、軸受本体ａ（ＳＳ材）と
軸受材料ｃ（バビットメタル）との接着媒体となるもの
である。つまり、軸受本体ａ（ＳＳ材）に直接軸受材料
ｃ（バビットメタル）をライニングしようとしても、こ
れらの材料同志は密着性が悪いため健全なライニングが
行えない。よって、上記双方の材料に対して高い密着特
性を有する錫メッキを中間接着媒体として用いている。

【０００６】その後、上記軸受本体ａを遠心鋳造機に取
り付け、軸受本体ａを軸廻りに回転させつつ溶融した軸
受材料ｃ（バビットメタル）を鋳込桶ｂより軸受本体ａ
の内部に注入する。これにより軸受材料ｃが遠心力によ
って軸受本体ａ内面に張り付き、その状態で冷却するこ
とによりライニング層が得られる。

【０００７】ここで、軸受本体ａを遠鋳機に取り付ける
際、その錫メッキの温度が低下してしまうとメッキ表面
が酸化して錫メッキと軸受材料ｃ（バビットメタル）と
の密着性が落ちてしまうため、これを防止するために高
温状態の軸受本体ａを素早く遠鋳機に取り付ける必要が
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記ライニング方法に
あっては、軸受本体ａ（ＳＳ材）と軸受材料ｃ（バビッ
トメタル）との間に中間接着媒体としての錫メッキを施
す工程が必要であるため、そのメッキ工程やメッキ材
（錫）そのもの及びメッキの付着性を高めるための前処
理工程としての粗面加工や内径手入を省略することがで
きない。上記メッキ材（錫）は軸受本体ａが圧延ローラ
用の如く大型になれば大量に必要になるのでその材料コ
ストがかさみ、他方、上記前処理工程（粗面加工，内径
手入）は時間と手間がかかる。

【０００９】また、軸受本体ａを遠鋳機に取り付ける
際、錫メッキの温度が低下しないよう高温状態の軸受本
体ａを素早く遠鋳機に取り付ける必要があるが、高温
（数百度）の軸受本体ａを遠鋳機に取り付ける作業は、
例えクレーン等を用いたとしても作業者に大きな熱的負
荷を与えることになる。さらに、作業者は、その後軸受
本体ａの内部に溶融した軸受材料（バビットメタル）を
注入しなければならないため、作業者に熱的負荷の大き
な作業を強いることとなり作業環境が悪い。

【００１０】また、軸受本体ａ内面にライニングされた
軸受材料ｃは、軸受本体ａ側つまり内層側から冷えてい
き最後に表層が固まるため、ライニング表層に気泡・不
純物などの鋳造欠陥が発生する。よって、規定のライニ
ング厚さを得るためにはこの鋳造欠陥を見越した約５倍
程度のライニング層が必要となる。この余分なライニン
グ層は後工程で切削しなければならない。

【００１１】なお、その他のライニング方法として、図
９に示すようなティグ溶接による肉盛（ライニング）が
知られている。図示するようにこの方法は、タングステ
ン電極ｄから母材ｅ（軸受本体）へアークｆを出し、ア
ークｆ中に溶加材ｇ（軸受材料：低融点金属）を供給し
てこれを母材ｅ（軸受本体）に肉盛溶接し、ライニング
層ｈを得るものである。また、同様の技術としてプラズ
マ溶接による肉盛（ライニング）や、レーザによるライ
ニングが知られている。

【００１２】しかし、これらの方法にあっては、軸受本
体ｅに10mm程度の溶接ビードを重ねて肉盛するので能率
が悪く、また、アークｆが母材ｅ（軸受本体：ＳＳ材）
を溶かすのでライニング層中に溶けた鉄の成分が多くな
り摺動性の悪化を招く。

【００１３】以上に事情を考慮して創案された本発明の
目的は、軸受本体と軸受材料との間に中間接着媒体とし
て施される錫メッキ工程が必要なく、しかも作業者に熱
的負荷の大きな作業を強いることがない、低コストで安
全なすべり軸受における軸受材料のライニング装置を提
供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第一の発明は、筒体状に形成された軸受本体の内周面
に低融点金属からなる軸受材料をライニングする装置で
あって、筒体状の軸受本体の内部に収容され軸受本体よ
り低融点の金属からなる軸受材料と、該軸受材料が収容
された筒体状の軸受本体を軸方向から蓋するように挟持
すべく互いに近接離間移動する一対のコーン体と、該コ
ーン体に設けられ当該コーン体に挟持された軸受本体の
内部に不活性ガスを注入し内部の空気を排気するガス注
入管および排気管と、上記コーン体に設けられ挟持した
軸受本体をその融点以下且つ軸受材料の融点以上の温度
に加熱する高周波コイルと、該高周波コイルの作動中に
溶融された軸受材料を遠心力により軸受本体の内周面に
張り付かせるべく上記コーン体を回転駆動するモータと
を備えたものである。

【００１５】また、第二の発明は、筒体状に形成された
軸受本体の内周面に低融点金属からなる軸受材料をライ
ニングする装置であって、筒体状の軸受本体の内周面に
塗布される酸化防止用のフラックスと、該フラックスが
塗布された筒体状の軸受本体の内部に収容され軸受本体
より低融点の金属からなる軸受材料と、該軸受材料が収
容された筒体状の軸受本体を軸方向から蓋するように挟
持すべく互いに近接離間移動する一対のコーン体と、該
コーン体に設けられ挟持した軸受本体をその融点以下且
つ軸受材料の融点以上の温度に加熱する高周波コイル
と、該高周波コイルの作動中に溶融された軸受材料を遠
心力により軸受本体の内周面に張り付かせるべく上記コ
ーン体を回転駆動するモータとを備えたものである。

【００１６】

【作用】第一の発明によれば、軸受本体の摺動面を不活
性ガス雰囲気としているので、摺動面の酸化が防止され
ることとなり、摺動面上に直接軸受材料を密着強度を低
下させることなく健全にライニングすることができる。

【００１７】第二の発明によれば、軸受本体の摺動面に
酸化防止用のフラックスを塗布したので、摺動面の酸化
が防止されることとなり、摺動面上に直接軸受材料を密
着強度を低下させることなく健全にライニングすること
ができる。

【００１８】つまり、これらの発明によれば、軸受本体
と軸受材料との間に中間接着媒体として施される錫メッ
キ工程は必要ない。よって、低コストとなる。

【００１９】また、常温状態の軸受本体の摺動面に軸受
材料のインゴットを載置し、これを軸受本体側から加熱
して溶融させれば良いので、作業者に熱的負荷の大きな
作業を強いることがない。よって、作業環境が改善され
安全性が高まる。

【００２０】すなわち、内部に軸受材料が収容された筒
体状の軸受本体を蓋するように挟持するコーン体に、軸
受本体をその融点以下且つ軸受材料の融点以上の温度に
加熱する高周波コイルを設け、その高周波コイルの作動
中に溶融された軸受材料を遠心力により軸受本体の内周
面に張り付けせるべく上記コーン体をモータによって回
転駆動するようにしているので、軸受材料の加熱・溶融
工程と、溶融した軸受材料を遠心力により軸受本体の内
周面に張り付かせる工程とを、軸受本体をコーン体から
着脱することなく同時に行なうことができる。

【００２１】

【実施例】以下に本発明の一実施例として圧延ローラを
軸支するすべり軸受における軸受材料のライニング装置
について説明する。上記すべり軸受は、筒体状の軸受本
体（裏金）の内部摺動面に低融点金属からなる軸受材料
（バビットメタル）をライニングして構成される。

【００２２】図１は、本ライニング方法に用いられる遠
心鋳造機１の概略を示すものである。図示するように、
軸受本体２は、その両開口部がそれぞれ右側コーン体３
ａと左側コーン体３ｂに支持され、挟持されるようにな
っている。右側コーン体３ａは固定フレーム４に取り付
けられモータ５によって駆動されるようになっており、
左側コーン体３ｂは移動フレーム６に回転自在に取り付
けられている。上記移動フレーム６は油圧シリンダ等に
より固定フレーム４に対して基台７上を左右方向にスラ
イド移動するようになっている。

【００２３】上記左側コーン体３ｂの回転軸は筒体状に
形成されており、その内部に軸受本体２の内外を連通す
るアルゴンガス注入管８と排気管９とが配置されてい
る。つまり、軸受本体２の内部には、アルゴンガス注入
管８よりアルゴンガスが充填され、その分内部の空気が
排気管９より外部に排気されることになる。なお、上記
アルゴンガスの代わりに窒素ガスなどの不活性ガスを用
いてもよい。

【００２４】上記軸受本体２の外部には、その外表面か
ら所定間隔を隔てて軸受本体２を挟むようにヘアピン状
の高周波コイル１０が設けられている。この高周波コイ
ル１０は、軸受本体２を外部から高周波誘導加熱するも
のである。なお、この高周波コイル１０に代えてガスバ
ーナや電気ヒータを用いてもよい。上記軸受本体２の下
方には、軸受本体２の外周面に水を噴射し、軸受本体２
を冷却する冷却水噴射装置１１が設けられている。

【００２５】かかる遠心鋳造機１を用いた第一の発明に
係るライニング装置の作動を図２および図３に基いて説
明する。

【００２６】先ず、軸受本体２の内面を所定の内径に切
削加工してその内面を脱脂し、その軸受本体２を図１に
示すように遠心鋳造機１に取り付ける。具体的には、遠
鋳機１の移動フレーム６を左側へ移動させて左側コーン
体３ｂと右側コーン体３ａとの間隔を広げ、その間に軸
受本体２を挟持させる。この際、軸受本体２の内部に軸
受材料（バビットメタル１２）のインゴット１２を収容
する。このインゴット１２の量は、軸受本体２の内径・
長さ、および希望するライニング厚さに応じて適宜調節
される。

【００２７】次に、アルゴンガス注入管８から軸受本体
２の内部にアルゴンガスを注入し、内部の空気を排気管
９から排出する。この結果、軸受本体２の内部はアルゴ
ンガス雰囲気となり、本体２内面の酸化が防止される。
そして、遠心鋳造機１のモータ５を駆動し、軸受本体２
を軸廻りに回転させる（スリーブ回転）。そして、高周
波コイル１０を作動させ、軸受本体２を外部から加熱す
る。

【００２８】この加熱温度は、軸受本体２（ＳＳ材）の
融点よりは低く、バビットメタル１２の融点よりは高
い。本実施例では最高温度を700 ℃とした。なお、本発
明者の実験によれば、図６に示すように、500 〜900 ℃
程度が適正温度であることが確認されている。つまり、
この温度範囲であればバビットメタル１２の軸受本体２
（ＳＳ材）への密着強度が高まるが、それより温度が低
いと加熱が充分でないため密着強度が低くなり、それよ
り温度が高いとバビットメタル１２が沸騰状態となって
やはり密着強度が低くなってしまう。

【００２９】この加熱により、軸受本体２内部のインゴ
ット１２が溶け、その溶けたバビットメタル１２が軸受
本体２の内周面に均一に張りつくことになる。その後、
軸受本体２の回転とアルゴンガスの注入を保ったまま、
高周波コイル１０の作動を停止して軸受本体２を空冷
し、最後に、冷却水噴射装置１１から水を軸受本体２外
表面に噴射して水冷する。この結果、軸受本体２の内周
面にバビットメタル１２がライニングされる。

【００３０】この方法によれば、軸受本体２の内面をア
ルゴンガス雰囲気としているので、内面の酸化が防止さ
れ、軸受本体２（ＳＳ材）とバビットメタル１２とを密
着強度を低下させることなく直接接合することが可能と
なる。つまり、軸受本体２（ＳＳ材）の内周面に、錫メ
ッキ層を介すことなく直接バビットメタル１２をライニ
ングすることができる。よって、従来、高コストの原因
となっていた「錫メッキ工程やメッキ材（錫）そのもの
及び前処理工程としての粗面加工や内径手入」を全て省
略することができ、製造コストを大幅に低減することが
できる。

【００３１】また、本方法によれば、軸受本体２を遠心
鋳造機１に取り付ける際に、軸受本体２は従来法のよう
に加熱されておらず常温状態であり、且つ従来法のよう
に溶融したバビットメタルを軸受本体２内に注ぎ込む工
程が必要なくなるので、作業者に熱的負荷の大きな作業
を強いることがない。従って、作業環境が改善され安全
性が高まる。

【００３２】また、軸受本体２内面にライニングされた
バビットメタル１２は、軸受本体２側つまり外層側から
冷えていき最後にライニング表層が固まるため、ライニ
ング表層に気泡・不純物などの鋳造欠陥が発生しやすい
ことになるが、本方法にあっては、軸受本体２内部がア
ルゴンガス雰囲気となっており、上記鋳造欠陥の原因と
なる大気中のＯ₂ ，Ｈ₂ 等がほとんど存在しないため、
ライニング表層の鋳造欠陥が防止される。よって、鋳造
欠陥を見越して余分なライニング層を形成する必要がな
い。従って、バビットメタルインゴット１２の量そのも
の及び余分なライニング層の切削加工コストが低減でき
る。

【００３３】また、図９に示す如きアーク溶接を用いた
肉盛ライニングと比較すると、ライニング層が軸受本体
２への溶け込みがない状態で融着するので、軸受本体２
（ＳＳ材：炭素鋼）からライニング層への鉄（Ｆｅ）や
炭素（Ｃ）等の希釈がなく、軸受メタルとしての性能低
下を防止することができる。

【００３４】次に、第二の発明に係るライニング装置を
図４および図５に基づいて説明する。このライニング装
置にあっては、図１に示す遠心鋳造機１からアルゴンガ
ス注入管８と排気管９とを削除した遠心鋳造機が用いら
れる。

【００３５】先ず、前ライニング方法と同様に、軸受本
体２の内面を所定の内径に切削加工してその内面を脱脂
する。そして、その軸受本体２の内周面に酸化防止用の
フラックスを塗布（0.5 〜1.0mm 程度）する。このフラ
ックスは、脱脂後の軸受本体２内周面の酸化を防止する
ものであり、本実施例にあってはＦ−Ｋ−Ｂ系のフラッ
クスを用いた。この沸化物系のフラックスは本発明者が
種々のフラックスについて実験した結果、ぬれ性・なじ
み性などについて最も良好な結果が得られたものであ
る。なお、フラックスの塗布は刷毛塗りでもスプレーで
もよい。

【００３６】その後、フラックスを塗布した軸受本体２
を内部にバビットメタルインゴット１２を収容した状態
で図１に示すように遠心鋳造機１に取り付け、遠心鋳造
機１のモータ５を駆動し、軸受本体２を軸廻りに回転さ
せる（スリーブ回転）。そして、高周波コイル１０を作
動させ、軸受本体２を外部から加熱する。この加熱温度
は、軸受本体２（ＳＳ材）の融点よりは低く、バビット
メタル１２の融点よりは高い。本実施例では前ライニン
グ方法と同様に最高温度を700 ℃とした。本発明者の実
験によれば、図６に示すように500 〜900 ℃程度が適正
温度であることが確認されている。つまり、この温度範
囲であればバビットメタル１２の軸受本体２（ＳＳ材）
への密着強度が高まるが、500 ℃より温度が低いと加熱
が充分でないため密着強度が低くなり、900 ℃より温度
が高いとバビットメタル１２が沸騰状態となってライニ
ング不可能となる虞れがある。

【００３７】この加熱により、軸受本体２内部のインゴ
ット１２が溶け、その溶けたバビットメタル１２が軸受
本体２の内周面に均一に張りつくことになる。その後、
軸受本体２の回転を保ったまま、高周波コイル１０の作
動を停止して軸受本体２を空冷し、最後に、冷却水噴射
装置１１から水を軸受本体２外表面に噴射して水冷す
る。この結果、軸受本体２の内周面にバビットメタル１
２がライニングされる。

【００３８】この方法によれば、軸受本体２の内面にフ
ラックスを塗布しているので、内面の酸化が防止され、
軸受本体２（ＳＳ材）とバビットメタル１２とを密着強
度を低下させることなく直接接合することが可能とな
る。つまり、軸受本体２（ＳＳ材）の内周面に、錫メッ
キ層を介すことなく直接バビットメタル１２をライニン
グすることができる。よって、従来、高コストの原因と
なっていた「錫メッキ工程やメッキ材（錫）そのもの及
び前処理工程としての粗面加工や内径手入」を全て省略
することができ、製造コストを大幅に低減することがで
きる。

【００３９】また、本方法によれば、軸受本体２を遠心
鋳造機１に取り付ける際に、軸受本体２は従来法のよう
に加熱されておらず常温状態であり、且つ従来法のよう
に溶融したバビットメタル１２を軸受本体２内に注ぎ込
む工程が必要なくなるので、作業者に熱的負荷の大きな
作業を強いることがない。従って、作業環境が改善され
安全性が高まる。

【００４０】また、ライニング層が軸受本体２への溶け
込みがない状態で融着するので、軸受本体２（ＳＳ材：
炭素鋼）からライニング層への鉄（Ｆｅ）や炭素（Ｃ）
等の希釈がなく、軸受メタルとしての性能低下を防止す
ることができる。

【００４１】

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば次の
如く優れた効果を発揮できる。

【００４３】(1) 軸受本体と軸受材料との間に中間接着
媒体として施される錫メッキ工程が不要となるので低コ
ストとなる。

【００４４】(2) 常温状態の軸受本体の摺動面に軸受材
料のインゴットを載置し、これを軸受本体側から加熱し
て溶融させているので、作業者に熱的負荷の大きな作業
を強いることがない。

【００４５】(3) 内部に軸受材料が収容された筒体状の
軸受本体を蓋するように挟持するコーン体に、軸受本体
をその融点以下且つ軸受材料の融点以上の温度に加熱す
る高周波コイルを設け、その高周波コイルの作動中に溶
融された軸受材料を遠心力により軸受本体の内周面に張
り付かせるべく上記コーン体をモータによって回転駆動
するようにしているので、軸受材料の加熱・溶融工程
と、溶融した軸受材料を遠心力により軸受本体の内周面
に張り付かせる工程とを、軸受本体をコーン体から着脱
することなく同時に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るライニング方法に用い
られる遠心鋳造機の説明図である。

【図２】第一の発明の一実施例を示すライニング方法の
概略工程図である。

【図３】第一の発明のライニング方法のタイムチャート
を表す図である。

【図４】第二の発明の一実施例を示すライニング方法の
概略工程図である。

【図５】第二の発明のライニング方法のタイムチャート
を表す図である。

【図６】第一第二の発明における加熱温度と密着強度と
の相関を表す図である。

【図７】従来例を示すライニング方法の概略工程図であ
る。

【図８】従来例を示すライニング方法の概略図であり、
(a) は側面図、(b) は正面図である。

【図９】別の従来例を示すアーク溶接を用いたライニン
グ方法の概略図である。

【符号の説明】

１ 遠心鋳造機 ２ 軸受本体３ａ コーン体 ３ｂ コーン体 ５ モータ ８ アルゴンガス注入管 ９ 排気管 １０ 高周波コイル １２ 軸受材料としてのバビットメタルおよびそのイン
ゴット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 孝良 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石川島播磨重工業株式会社 横浜第二工 場内 (56)参考文献 特開 昭57−97858（ＪＰ，Ａ) 実公 昭26−9423（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 13/02 B22D 19/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒体状に形成された軸受本体の内周面に
   低融点金属からなる軸受材料をライニングする装置であ
   って、筒体状の軸受本体の内部に収容され軸受本体より
   低融点の金属からなる軸受材料と、該軸受材料が収容さ
   れた筒体状の軸受本体を軸方向から蓋するように挟持す
   べく互いに近接離間移動する一対のコーン体と、該コー
   ン体に設けられ当該コーン体に挟持された軸受本体の内
   部に不活性ガスを注入し内部の空気を排気するガス注入
   管および排気管と、上記コーン体に設けられ挟持した軸
   受本体をその融点以下且つ軸受材料の融点以上の温度に
   加熱する高周波コイルと、該高周波コイルの作動中に溶
   融された軸受材料を遠心力により軸受本体の内周面に張
   り付かせるべく上記コーン体を回転駆動するモータとを
   備えたことを特徴とするすべり軸受における軸受材料の
   ライニング装置。
2. 【請求項２】 筒体状に形成された軸受本体の内周面に
   低融点金属からなる軸受材料をライニングする装置であ
   って、筒体状の軸受本体の内周面に塗布される酸化防止
   用のフラックスと、該フラックスが塗布された筒体状の
   軸受本体の内部に収容され軸受本体より低融点の金属か
   らなる軸受材料と、該軸受材料が収容された筒体状の軸
   受本体を軸方向から蓋するように挟持すべく互いに近接
   離間移動する一対のコーン体と、該コーン体に設けられ
   挟持した軸受本体をその融点以下且つ軸受材料の融点以
   上の温度に加熱する高周波コイルと、該高周波コイルの
   作動中に溶融された軸受材料を遠心力により軸受本体の
   内周面に張り付かせるべく上記コーン体を回転駆動する
   モータとを備えたことを特徴とするすべり軸受における
   軸受材料のライニング装置。