コーティング軸受製造方法および製造装置
【課題】塗布ロールを用いて軸受基材に塗膜を塗布してコーティング層を成膜する場合に、コーティング層の厚さを均一化する。
【解決手段】軸受基材１を治具２の凹部４内に嵌め込んで固定し、外周表面に塗液を展開した塗布ロール３を、軸受基材１の内面に接触させ、塗布ロール３を回転させながら治具２により軸受基材１を回転させる。これにより、塗布ロール３が軸受基材１の内面と接触した状態で、回転（自転）しながら軸受基材１の内面に沿って相対的に公転するので、塗液が軸受基材１の内面に塗布され、コーティング層が成膜される。
【解決手段】軸受基材１を治具２の凹部４内に嵌め込んで固定し、外周表面に塗液を展開した塗布ロール３を、軸受基材１の内面に接触させ、塗布ロール３を回転させながら治具２により軸受基材１を回転させる。これにより、塗布ロール３が軸受基材１の内面と接触した状態で、回転（自転）しながら軸受基材１の内面に沿って相対的に公転するので、塗液が軸受基材１の内面に塗布され、コーティング層が成膜される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受基材にコーティング層を成膜するコーティング軸受製造方法および製造装置に係り、特に、円筒状または半円筒状の軸受基材の内面に、塗布ロールを用いてコーティング層を成膜するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
コーティング軸受のコーティング層は、通常、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）やポリイミド（ＰＩ）などの熱硬化性樹脂に、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）や黒鉛（Ｇｒ）などの固体潤滑剤を混合した塗液を用い、この塗液を軸受基材の内面に塗布することによって成膜される。
軸受基材の内面に上述のような塗液を塗布する方法としては、スプレー法、或いは印刷法がある。スプレー法は、塗液をスプレー装置から霧状に噴射して軸受基材の内面に塗布する方法であり、印刷法は、印刷ロールを用いて塗液を軸受基材の内面に塗布する方法である。
【０００３】
特許文献１には、印刷法を用いたコーティング層の成膜装置が開示されている。これは、外周表面に塗液が付着された印刷ロールとバックアップロールとを備え、両ロール間に軸受基材を挟み込んで両ロールを回転させると、軸受基材が両ロール間を通過し、その通過過程で印刷ロールの塗液が軸受基材の内面に転写（塗布）されるというものである。
【特許文献１】特開２００１−３０４２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スプレー法は、成膜厚さのばらつきが大きく、また、塗液をスプレー装置から霧状にして噴射させるため、塗液が飛散して無駄となる塗液量が多い。印刷法では、スプレー法のような無駄となる塗液量をごく少なくすることができる。
特許文献１に示された印刷法では、軸受基材を印刷ロールとバックアップロールとの間に挟んでその挟持力によって軸受基材を保持する。このように、軸受基材を両ロールに挟み付けて保持するだけでは、保持が不安定となることは否めない。特に、軸受基材の外径に爪等がある場合は、不安定さが増す。そのため、塗液を均一に塗布することが難しく、コーティング層の成膜厚さのばらつきが大きくなるという問題を生ずる。
【０００５】
また、塗布する前の軸受基材には、加工に起因した歪み等が生じている場合がある。そのような場合、単に印刷ロールとバックアップロールとにより挟持して塗布する印刷法では、印刷ロールと軸受基材の内面との間の接触圧が一定ではないので、塗液を均一に塗布することが難しく、コーティング層の成膜厚さのばらつきが生じ易い。
【０００６】
一般に、軸受基材は、コンロッド等のハウジングに所定の締付力にて組付けられた状態において必要とされる寸法、形状になるように設計されている。そのため、自由状態では前記寸法、形状とは異なる軸受基材を、自由状態のまま、即ち、単に印刷ロールとバックアップロールとにより挟持して塗布する印刷法では、たとえ塗液を均一に塗布することができたとしても、組付けられた状態においてはコーティング層の成膜厚さが均一ではなくなることが考えられる。
【０００７】
また、舶用エンジンなどに用いられる大型軸受では、重量のある軸受基材を保持するのに、印刷ロールとバックアップロールとを強く軸受基材に押し付けて挟持力を大きくしなければならない。しかしながら、両ロールによる挟持力を大きくすると、塗液が印刷ロールと軸受基材との間からはみ出る傾向となるから、塗液を一度に厚く塗布すること、更には均一に塗布することが困難となる。このことは、軸受基材に成膜されるコーティング層の最大厚さが、その軸受基材の重量によって左右されることを意味する。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、塗布ロールを用いて軸受基材に塗液を塗布するものにおいて、塗液を均一に塗布することができ、また、軸受基材に成膜されるコーティング層の最大厚さがその軸受基材の重量により左右されることがなく、大型の軸受基材に対しても均一な厚さに、かつ、効率良く厚く成膜することが可能なコーティング軸受製造方法および製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明方法では、軸受基材を治具に取り付け、塗液を付着した塗布ロールを治具に取り付けられた軸受基材の内面に接触させ、この接触状態で、塗布ロールを自転させながら軸受基材の内面に沿って相対的に移動させることにより、塗布ロールに付着された塗液を軸受基材の内面に塗布してコーティング層を成膜する（請求項１）。
【００１０】
また、本発明装置は、軸受基材を取り付ける治具と、自転可能な塗布ロールと、この塗布ロールに塗液を均一に付着させる塗液供給手段とを備え、治具および塗布ロールのうちの少なくとも一方を他方に対して接離する方向に移動可能に設けると共に、治具および塗布ロールのうちの少なくとも一方を、塗布ロールが軸受基材の内面に接触した状態で当該軸受基材の内面に沿って相対的に移動するように動作可能に設け、塗液を付着した塗布ロールを、治具に取り付けられた軸受基材の内面に接触させ、この接触状態で、塗布ロールを自転させながら軸受基材の内面に沿って相対的に移動させることにより、塗布ロールに付着された塗液を軸受基材の内面に塗布してコーティング層を成膜するものである（請求項５）。
なお、本発明における塗布ロールの自転の軸心は、治具に取付けられた軸受基材の軸心と平行であることが好ましい。また、本発明の塗布ロールは、印刷ロールとは異なり、自転の速度を制御することが可能である。なお、制御しないものを排除することは意図していない。
【００１１】
このように本発明方法および装置では、軸受基材を治具に取り付けるため、軸受基材を安定した保持状態におくことができ、また、軸受基材の内面への塗布ロールの接触圧が軸受基材の重量や大きさになどよって影響を受けることがない。この結果、塗液を均一に塗布することができ、多数のコーティング軸受の相互間でのコーティング層の成膜厚さのばらつきを小さくできると共に、個々のコーティング軸受においても、部分部分でのコーティング層の成膜厚さのばらつきを少なくすることができ、更には、軸受基材に成膜されるコーティング層の最大厚さがその軸受基材の重量により左右されることがなく、大型の軸受基材に対しても均一な厚さに、かつ、効率良く厚く成膜することが可能となる。軸受基材の外径に爪等がある場合であっても、軸受基材を治具に取り付けることによって軸受基材を安定した保持状態におくことができるので、問題はない。
【００１２】
更に、本発明では、塗布ロールの自転速度を変えることによって、コーティング層の厚さを変えることができる（請求項２）。被塗布側である軸受基材の相対移動距離に対する塗布ロールによる塗布量を制御できるからである。塗布ロールの自転速度の絶対値は、その塗布ロールに対する前記軸受基材の相対的な移動速度の絶対値よりも大きいことが好ましい。より効率良く厚く成膜することができ、コーティング層の表面をより平滑にする、即ち、表面粗さをより小さくすることができるからである。
【００１３】
また、塗布ロールの自転は、その塗布ロールに対する前記軸受基材の相対的な移動方向とは逆方向であることが好ましい（請求項３）。更に効率良く厚く成膜することができる。また、コーティング層の表面をより平滑にすることができる。
また、軸受基材に対する塗布ロールの接触状態での相対的な移動範囲を変えることによって、軸受基材への塗液の塗布範囲を変えることができる（請求項４）。所望の位置に所望の厚さのコーティング層を有するコーティング軸受を、確実に製造することができる。
また、治具及び塗布ロールのうちの少なくとも一方を他方に対して接離する方向に移動可能に設けることによって、軸受基材に対する塗布ロールの接触圧を変えることにより、コーティング層の厚さを変えることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
コーティング軸受は、円筒状または半円筒状の軸受基材の内面に、コーティング層を成膜してなる軸受である。コーティング層は、通常は、固体潤滑剤と樹脂とからなる。他に、必要に応じて硬質粒子などを添加することもできる。潤滑性の高い樹脂を使用する場合には、固体潤滑剤はなくても良い。コーティング軸受の軸受基材としては、例えば鋼板製の裏金の内面をショットブラストなどによって粗面化処理したもの、裏金の内面に例えばＣｕ系合金を焼結もしくは溶射して多孔質金属層を形成したものなどが使用される。また、裏金の内面にアルミ合金や銅合金などの軸受合金層を設けた軸受に対してその軸受合金層の表面にオーバレイ層を形成する場合においても、本発明方法を適用することができる。この場合、裏金の内面に軸受合金層を設けた軸受が本発明にいう軸受基材となる。
【００１５】
コーティング層として軸受基材の内面に塗布される塗液としては、一般に、ＰＡＩやＰＩなどの熱硬化性樹脂と、ＭｏＳ2やＧｒなどの固体潤滑剤と、必要によりＴｉＯ2などの硬質粒子とを混合したものが用いられる。塗液の粘度としては、５００〜２００００ｍＰａ・ｓｅｃ、好ましくは１０００〜１００００ｍＰａ・ｓｅｃである。
【００１６】
図１には、塗液を軸受基材に塗布してコーティング層を成膜する本発明方法が示されている。図１は、例えば半円筒状（半割）の軸受基材１を塗布対象としている。塗液を塗布するために、治具２と塗布ロール３とが用意される。塗布ロール３の半径ｒは、軸受基材１の半円筒状内面の半径をＲとしたとき、Ｒ／４≦ｒ＜Ｒの範囲に定めることが好ましい。治具２には、半円状の凹部４が形成されており、軸受基材１は、この凹部４に嵌め込まれた状態で治具２に保持（固定）される。
【００１７】
一方、塗液は、まず、塗布ロール３の外周表面に均一に展開される。そして、塗布ロール３が、治具２に固定された軸受基材１の内面に接触して回転（自転）しながら該軸受基材１の内面に沿って移動（公転）する。このときの塗布ロール３の自転および公転は、相対的なもので、例えば、静止している軸受基材１に対して塗布ロール３が自転しながら公転移動するようにしても良く、また、例えば、静止している塗布ロール３に対して、軸受基材１が公転するようにしても良い。更には、自転する塗布ロール３が公転し、治具２に固定された軸受基材１も公転する構成でも良い。
【００１８】
後に説明するが、図１は、塗布ロール３は定位置で自転し、軸受基材１が回転することにより、塗布ロール３が相対的に公転することとなる例を示している。
このように塗布ロール３が自転しながら軸受基材１の内面に沿って相対的に公転することにより、塗布ロール３の外周表面に展開されている塗液が軸受基材１の内面に塗布される。
【００１９】
塗布ロールの自転方向、塗布ロールの公転方向、および、治具に保持された軸受基材の公転方向の関係について説明する。
本実施の形態において、塗布ロール３の自転が、その塗布ロール３に対する軸受基材１の相対的な移動方向とは同方向である場合を正回転という。即ち、塗布ロール３が定位置にある場合に、ロール３の自転方向と軸受基材１の公転方向とが同方向であるときや、軸受基材１が定位置にある場合に、ロール３の自転方向とロール３の公転方向とが逆方向であるときを、正回転という。
【００２０】
また、塗布ロール３の自転が、その塗布ロール３に対する軸受基材１の相対的な移動方向とは逆方向である場合を逆回転という。即ち、塗布ロール３が定位置にある場合に、ロール３の自転方向と軸受基材１の公転方向とが逆方向であるときや、軸受基材１が定位置にある場合に、ロール３の自転方向とロール３の公転方向とが同方向であるときを、逆回転という。
塗布ロール３の自転速度は、塗布ロール３の外周での速度である。塗布ロール３の公転速度は、塗布ロール３と軸受基材１の内面との接点の移動速度である。治具２に保持された軸受基材１の公転速度は、軸受基材１の内面の移動速度である。
【００２１】
正回転でも逆回転でも、下記式を満たす場合は良好に塗布できる。
｜軸受基材公転速度−塗布ロール公転速度｜≦｜塗布ロール自転速度｜
この塗液の塗布時において、軸受基材１の内面に対する塗布ロール３の接触圧は、より均一な膜厚を得るために、０〜１ＭＰａとすることが好ましい。なお、軸受基材１の大きさや重さには影響されない。また、軸受基材１の公転方向と塗布ロール３の公転方向とは同方向であっても良いし、逆方向であっても良い。塗布ロール３の自転速度は、外周表面で３０ｍｍ／ｓｅｃとすることが好ましい。
【００２２】
軸受基材１の公転速度Ｖ１は、塗布ロール３の自転速度をＶとしたとき、正回転では、｜Ｖ１｜≦｜Ｖ｜≦２｜Ｖ１｜とすることが好ましい。逆回転では、｜Ｖ１｜≦｜Ｖ｜≦５｜Ｖ１｜とすることが好ましい。 塗液の塗布によりコーティング層が成膜された軸受基材１は、その後、治具２から取り外され、乾燥工程を経て焼成工程へと移される。乾燥工程は、８０〜１００℃に加熱することによって行われる。その後の焼成は、１６０〜２５０℃にて行われ、焼成によりコーティング層が硬化する。
【００２３】
さて、図２には、前記治具２と塗布ロール３を用いて塗液を塗布するためのコーティング装置５が示されている。この図２に示されているように、コーティング装置５は、基台６上に、治具駆動装置７、ロール駆動装置８、塗液供給手段としての滴液装置９を配設して構成されている。上記治具駆動装置７は、速度制御および位置制御可能なモータを駆動源とする回転軸１０を備えており、この回転軸１０に前記治具２が取り付けられている。この場合、治具２は、図３に示すように、凹部４の円弧中心を回転軸１０の回転中心と一致させるようにして取り付けられている。
【００２４】
上記治具２には、凹部４内に嵌め込まれた軸受基材１を凹部４の内面に押し付けるようにして保持（固定）するための保持手段が設けられている。本実施形態において、保持手段は、図１に示すように、凹部４の周方向両端部に設けられた受け片１１と押圧片１２とからなる。受け片１１は、治具２に固定され、押圧片１２は、治具２に支軸１３を中心に回動可能に取り付けられている。押圧片１２は、その回動によって凹部４内に嵌め込まれた軸受基材１の周方向一端を押圧し、受け片１１は、押圧された軸受基材１の周方向他端を受ける。上記の押圧片１２の回動は、例えば空圧シリンダ（図示せず）を駆動源にして行われ、空圧シリンダのロッドの進退動作が押圧片１２の往復回動に変換されるように構成されている。
【００２５】
治具駆動装置７は、図７に示すように、回転制御機構１４および保持制御機構１５を備えている。そのうち、回転制御機構１４は、回転軸１０の駆動源である図示しないモータの回転速度および回転位置を制御する。保持制御機構１５は、押圧片１２の回動のための駆動源である図示しない空圧シリンダの進退動作を制御する。
【００２６】
ロール駆動装置８は、基台６上に治具駆動装置７に対して接離する方向およびこれと直交し滴液装置９に対して接離する方向に移動可能に設けられた本体１６と、この本体１６に上下方向に移動可能に設けられたヘッド１７と、このヘッド１７から突出する回転軸１８とを備えており、回転軸１８には、前記塗布ロール３が取り付けられている。本体１６は、図７に示すＸ−Ｙ移動機構１９によって移動される。ヘッド１７は、同じく図７に示す昇降機構２０によって上下方向に移動されるようになっている。また、回転軸１８は、速度制御可能な図示しないモータを駆動源とし、そのモータは、図７に示す回転制御機構２１によって制御される。
【００２７】
滴液装置９は、図４にも示すように、ロール駆動装置８の側方に配置され、回転自在な塗液ロール２２と、この塗液ロール２２に塗液を供給する塗液ノズル２３とを備えている。塗液ロール２２は、塗液を塗布ロール３の外周表面に均一に展開するためのもので、塗布ロール３に塗液を展開する際には、図５に示すように、塗布ロール３が塗液ロール２２に対して横方向から接する位置に移動される。
【００２８】
塗液ノズル２３は、例えば、内部に圧縮空気が供給されると、その圧縮空気により加圧されて適量の塗液を滴下させるように構成されている。塗液ノズル２３内への圧縮空気の供給は、図７に示す加圧制御機構２４の制御の下において行われる。塗液ノズル２３から滴下された塗液は、互いに接触して横方向に並ぶ塗布ロール３と塗液ロール２２との間に供給される。塗液が滴下されると、塗布ロール３が回転され、その塗布ロール３の外周表面に均一に展開される。このとき、塗液ロール２２は回転させても回転させなくても良い。
【００２９】
以上の治具駆動装置７の回転制御機構１４および保持制御機構１５、ロール駆動装置８のＸ−Ｙ移動機構１９、昇降機構２０および回転制御機構２１、滴液装置９の加圧制御機構２４は、図７に示す中央制御装置２５により制御されて塗布ロール３への塗液の展開から軸受基材１へのコーティング層の成膜までの工程を順に実行する。
【００３０】
さて、治具２の押圧片１２は、軸受基材１の非保持状態では、図６（ａ）に示す位置（解除位置）にある。そして、軸受基材１の内面にコーティング層を成膜するには、押圧片１２を解除位置に位置させた治具２の凹部４内に、図６（ｂ）に示すように軸受基材１を嵌め入れる。凹部４への軸受基材１の嵌め入れが図示しないセンサによって検出されると、中央制御装置２５は、治具駆動装置７の保持制御機構１５に対して保持指令を発する。これにより、保持制御機構１５は、図示しない空圧シリンダを動作させて、押圧片１２を図６（ｂ）に矢印Ｃで示す保持動作方向に回動させる。すると、図６（ｃ）に示すように、押圧片１２が軸受基材１の一方の端を押圧し、この一方の端の押圧に伴い、軸受基材１が他方の端を受け片１１に当接させるようになる。この結果、軸受基材１が両片１１，１２によって全体が凹部４の内面に密に接触するように治具２に押さえ付けられた固定状態となる（軸受基材固定工程）。
【００３１】
一方、中央制御装置２５は、ロール駆動装置８のＸ−Ｙ移動機構１９および昇降機構２０に塗液展開準備指令を発する。すると、Ｘ−Ｙ移動機構１９が本体１６を滴液装置９に向けて移動させると共に、塗布ロール３が塗液ロール２２と同一高さとなるように、昇降機構２０がヘッド１７を上下方向に移動させる。これにより、塗布ロール３が塗液ロール２２に横方向から接触する位置に移動される。塗布ロール３が塗液ロール２２に横方向から接触したことを図示しないセンサが検出すると、中央制御装置２５は、滴液装置９の加圧制御機構２４に塗液供給指令を発すると共に、ロール駆動装置８の回転制御機構２１に塗液展開指令を発する。すると、滴液装置９の加圧制御機構２４が塗液ノズル２３に圧縮空気を供給し、塗液ノズル２３から適量の塗液を滴下させる（図５（ａ）参照）と共に、ロール駆動装置８の回転制御機構２１がモータを起動させて塗布ロール３を回転駆動する。これにより、図５（ｂ）に示すように、塗液が塗布ロール３の外周表面に均一に展開（付着）される（塗液展開工程）。なお、図５（ｂ）で、展開された塗液を太線で示した。
【００３２】
塗液を展開するための塗布ロール３の回転が所定時間行われると、次に、中央制御装置２５は、ロール駆動装置８のＸ−Ｙ移動機構１９および昇降機構２０に塗布準備指令を発する。すると、Ｘ−Ｙ移動機構１９がロール駆動装置８の本体１６を滴液装置９から離れる方向に移動させ、且つ治具駆動装置７に向けて移動させると共に、塗布ロール３の回転中心が治具２の回転中心と同じ高さとなるように、昇降機構２０がヘッド１７を上下方向に移動させる。これにより、図１（ａ）に示すように、塗布ロール３が、その回転中心軸線２６を治具２（回転軸１０）の回転中心軸線２８に一致させるようにして、治具２の内側に位置される。
【００３３】
この後、昇降機構２０によりヘッド１７が下降され、図１（ｂ）に示すように、塗布ロール３が軸受基材１の内面の周方向一端に接触する位置に移動される。塗布ロール３が軸受基材１の内面に接する位置に移動されると、中央制御装置２５は、治具駆動装置７およびロール駆動装置８の回転制御機構１４および２１に塗布指令を発する。これにより、軸受基材１および塗布ロール３が所定荷重で接触しながら回転駆動される。このときの軸受基材１と塗布ロール３の回転方向は、互いに同じ方向であっても良いし、互いに逆方向であっても良い。例えば、塗布ロール３の回転（自転）方向が図１において時計回り方向であるとき、同じ方向の回転（正回転）とは、軸受基材１も時計周り方向に回転することをいい、逆方向の回転（逆回転）とは、軸受基材１が反時計回り方向に回転することをいう。この実施形態では、塗布ロール３と軸受基材１は同方向に回転、例えば塗布ロール３が回転中心軸線２６を軸にして矢印Ｄ方向に回転し、軸受基材１が回転中心軸線２８を軸にして矢印Ｅ方向に回転するようになっている。
【００３４】
塗布指令によって治具２は、矢印Ｅ方向に回転され、塗布ロール３は、矢印Ｄ方向に回転される。塗布ロール３は、治具２の回転により、軸受基材１に対してその内面に沿って相対的に移動（公転）することとなるので、軸受基材１の内面に接触した状態で回転（自転）しながら相対的に公転することによって、当該塗布ロール３の外周表面に展開されている塗液が軸受基材１の内面に塗液が塗布され、コーティング層として成膜される。そして、図１（ｃ）に示すように、軸受基材１が図１（ａ）の位置から１８０度矢印Ｅ方向に回転されると、塗布ロール３が軸受基材１の内面の周方向一端から他端まで公転したこととなるので、コーティング層が軸受基材１の内面全体に成膜される（コーティング工程）。
【００３５】
軸受基材１にコーティング層を成膜し終えると、中央制御装置２５は、復帰指令を治具駆動装置７の回転制御機構１４、ロール駆動装置８の昇降機構２０およびＸ−Ｙ移動機構１９に与える。これにより、昇降機構２０がヘッド１７を上昇させて塗布ロール３を治具２と同心となる位置（図１（ａ）に示す位置）に移動させ、その後、Ｘ−Ｙ移動機構１９が本体１６を滴液装置９の横の元の位置に移動させる。また、治具２は、図１（ｄ）に示すように更に矢印Ｅ方向に回転され、最終的に図１（ａ）に示す元位置に戻る。
【００３６】
ロール駆動装置８の本体１６が元位置に復帰すると、中央制御装置２５は、治具駆動装置７の保持制御機構１５に保持解除指令を発する。これにより、治具駆動装置７の保持制御機能１５が空圧シリンダを動作させ、押圧片１２を図６に示す矢印Ｃとは反対方向に回動させて元の解除位置に戻す。これにより、軸受基材１は、治具２への固定を解かれ、取り外される。治具２から取り外された軸受基材１は、その後、乾燥炉および焼成炉に順に搬送され、コーティング層の乾燥（乾燥工程）と焼成（焼成工程）が行われる。
【００３７】
このように本実施形態によれば、軸受基材１を治具２の凹部４の内面に押し付けた状態に固定して塗液を塗布する。このため、軸受基材１が歪んでいたような場合、歪が矯正されて、その内面が真円に近くなった状態で塗布ロール３により塗液を塗布するので、コーティング層の膜厚が均一となり、１個の軸受基材１における部分部分間のコーティング層の厚さのばらつきを小さくすることができると共に、個々の軸受基材１相互間でのコーティング層の厚さのばらつきを小さくすることができる。
【００３８】
本発明者は、本発明の効果を確認するために、本発明方法、従来のスプレー法、前記特許文献１に開示された従来の印刷法によって、半円筒状の軸受基材の内面にコーティング層を成膜し、その後、乾燥および焼成して試料を製作した。塗液としては、塗液Ａと塗液Ｂの二種類とし、塗液ＡはＰＡＩにＭｏＳ2を混合したもの、塗液ＢはＰＡＩにＧｒを混合したものとした。塗液の粘度は、スプレー法のとき塗液Ａ、塗液Ｂ共に８５ｍＰａ・ｓｅｃ、従来の印刷法と本願発明のとき、塗液Ａでは１２００ｍＰａ・ｓｅｃ、塗液Ｂでは４６００ｍＰａ・ｓｅｃに調整した。
【００３９】
本発明方法によるコーティング層の成膜は、塗布ロールを治具による軸受基材の回転方向と同方向に自転させる場合（ロール（正）と称する。即ち、正回転という場合である。）と、塗布ロールを治具による軸受基材の回転方向と逆方向に自転させる場合（ロール（逆）と称する。即ち、逆回転という場合である。）の二通りの方法で行った。なお、塗布ロールは、正逆回転のいずれも絶対値で外周速度３０ｍｍ／ｓｅｃ、軸受基材は、内周速度３０ｍｍ／ｓｅｃで回転させた。従って、塗布ロールを軸受基材と同方向に自転させる場合には、両者の相対速度は０、塗布ロールを軸受基材と逆方向に自転させる場合には、両者の相対速度の絶対値は６０ｍｍ／ｓｅｃである。
【００４０】
スプレー法では、２個の軸受基材を治具に円筒状に組み込み、それらを８０〜１００℃に予熱した後、円筒状の２個の軸受基材の内側にスプレーを挿入し、治具により軸受基材を回転させながらスプレーから塗液を噴霧して軸受基材の内面にコーティング層を成膜した。その後、治具から軸受基材を取り外し、１６０〜２５０℃にてコーティング層を焼成した。
【００４１】
従来の印刷法では、塗布ロールの表面に塗液を均一に展開した後、塗布ロールをバックアップロールに接近させ、軸受基材を両ロール間の隙間内に差し入れ、両ロールを回転させた。このとき、軸受基材は自由状態で両ロールによって塗布ロールの回転方向と同方向に送られ、その過程でコーティング層が成膜される。その後、軸受基材を８０〜１００℃に加熱してコーティング層を乾燥させ、次いで１６０〜２５０℃にてコーティング層を焼成した。
【００４２】
以上の３方法により製作した試料の数は、各方法について５０個とした。そして、それら試料について、１個ずつ複数部分のコーティング層の厚さ（膜厚）、コーティング層の表面粗さを測定した。その測定値に対し、平均値と偏差値を求め、次の表１および表２を作成した。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【表２】
【００４５】
詳しくは、表１は塗液Ａを使用して厚さ５μｍのコーティング層を得ようとした場合、表２は塗液Ｂを使用して厚さ２０μｍのコーティング層を得ようとした場合である。なお、表１および表２では、スプレー法と従来の印刷法を比較例で表し、本発明方法を実施例で表した。また、表１および表２において、（ａ）は試料の同一個所（図８のＰ参照）の膜厚についての各方法５０個の試料の平均膜厚と標準偏差、（ｂ）は個々の試料の複数部分（５箇所、図９のＰ１〜Ｐ５参照）の膜厚についての各方法５０個の試料の各箇所の平均膜厚の平均値と各箇所の標準偏差の平均値、（ｃ）は試料の表面粗さについての各方法５０個の平均値と標準偏差である。
【００４６】
ここで、標準偏差は、測定値のばらつきを示すものである。即ち一般に、全ての実験データの９５％は、（平均値±１．９６δ）の範囲に入るが、各方法において、５０個の資料の測定値の９５％が含まれるδを演算したときの当該δを標準偏差とした。
【００４７】
上記表１および表２から、本発明方法では、コーティング層を目標厚さにより近い厚さに成膜でき、しかも、一個の軸受基材においての部分間および多数の軸受基材間での膜厚のばらつきが小さく、且つ、表面粗さも小さくなっており、均一なコーティング層の成膜にとって本発明方法の優位性が理解される。
【００４８】
ところで、本発明では、軸受基材を治具に固定した状態で塗布ロールにより塗液を塗布する。このため、塗布ロールの軸受基材に対する速度を自由に設定することができると共に、塗布ロールの軸受基材に対する接触圧を自由に設定することができる。このような本発明では、塗布ロールの軸受基材に対する速度により、また、塗布ロールの軸受基材に対する接触圧により、コーティング層の厚さを積極的に変えることができる。
【００４９】
次の表３は、前記塗液Ｂを用いて、塗布ロールの自転速度と方向とを変えた場合のコーティング層の厚さを測定した結果を示す。また、表４は、前記塗液Ｂを用いて、塗布ロールの軸受基材に対する押圧荷重を変えた場合のコーディング層の膜厚を測定した結果を示す。なお、表３において、塗布ロールの自転速度の絶対値は、３０、４５、６０ｍｍ／ｓｅｃ、軸受基材の回転速度は、３０ｍｍ／ｓｅｃであり、表４において、塗布ロールの自転速度の絶対値は、３０ｍｍ／ｓｅｃ、軸受基材の回転速度は、３０ｍｍ／ｓｅｃである。
【００５０】
【表３】
【００５１】
【表４】
【００５２】
上の表３から、ロール（正）、ロール（逆）のいずれの場合も、塗布ロールの自転速度が速い程、１コーティング工程の実施でコーティング層を厚くすることができ、また、塗布ロールの速度は同じであっても、ロール（逆）はロール（正）よりも厚いコーティング層を成膜できること、つまり軸受基材に対する塗布ロールの相対的な回転速度が速い程、厚いコーティング層を成膜できることが理解される。
【００５３】
一方、表４から、ロール（正）の場合は、軸受基材に対する塗布ロールの押圧荷重が大きい（接触圧が高い）程、コーティング層の厚さを薄くできることが分かる。ロール（逆）の場合は、成膜厚さに対して、押圧荷重による影響が小さいことが分かる。
また、本発明による製造方法では、塗液を塗布する際、塗布ロール３を軸受基材１に接触させる時および離す時の夫々の軸受基材１の円周方向位置（接触状態での公転範囲）を変えることができるので、コーティング層を成膜する範囲を所望の範囲に設定することができる。
【００５４】
なお、本発明は上記した実施の形態や図面に示す実施例に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは変更が可能である。
治具２に軸受基材１を保持する保持手段は、受け片１１と押圧片１２とから構成するものに限られない。
塗布ロール３の外周表面に塗液を展開させる展開手段は、塗液ロール２２に限られず、ブレードであっても良い。
ロール駆動装置８を固定とし、治具駆動装置７や滴液装置９をロール駆動装置８に対して移動させるように構成しても良い。
軸受基材を治具に取付けるにあたって、１個の軸受基材を１個の治具に取付ける構成に限られず、２個以上の軸受基材を１個の治具に取付ける構成であっても良い。例えば、２個以上の軸受基材をその軸線方向に並べて、１個の治具に取付ける構成である。一度に多数の軸受基材に塗布することができる。
軸受基材固定工程後、塗液展開工程とコーティング工程とを複数回実施してから、軸受基材１を治具２から取外しても良い。１回のコーティング工程において、正回転と逆回転の両方を実施することもできる。コーティング層を、軸受基材の所望の位置に所望の厚さで成膜することができる。また、最後のコーティング工程において逆回転を実施すると、コーティング層をより小さな表面粗さのものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態を示すもので、塗液の塗布法を説明するための正面図
【図２】塗液塗布装置の概略的な側面図
【図３】図２のＡ−Ａ線の矢印方向から見た断面図
【図４】図２のＢ−Ｂ線の矢印方向から見た断面図
【図５】滴液装置による塗布ロールへの塗液の付着を示す正面図
【図６】治具への軸受基材の取り付けを示す正面図
【図７】制御構成を示すブロック図
【図８】軸受基材の測定箇所を示す図
【図９】軸受基材の測定箇所を示す図
【符号の説明】
【００５６】
図面中、１は軸受基材、２は治具、３は塗布ロール、４は凹部、５はコーティング装置、７は治具駆動装置、８はロール駆動装置、９は滴液装置（塗液供給手段）、２２は塗液ロール、２３は滴液ノズルである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受基材にコーティング層を成膜するコーティング軸受製造方法および製造装置に係り、特に、円筒状または半円筒状の軸受基材の内面に、塗布ロールを用いてコーティング層を成膜するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
コーティング軸受のコーティング層は、通常、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）やポリイミド（ＰＩ）などの熱硬化性樹脂に、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）や黒鉛（Ｇｒ）などの固体潤滑剤を混合した塗液を用い、この塗液を軸受基材の内面に塗布することによって成膜される。
軸受基材の内面に上述のような塗液を塗布する方法としては、スプレー法、或いは印刷法がある。スプレー法は、塗液をスプレー装置から霧状に噴射して軸受基材の内面に塗布する方法であり、印刷法は、印刷ロールを用いて塗液を軸受基材の内面に塗布する方法である。
【０００３】
特許文献１には、印刷法を用いたコーティング層の成膜装置が開示されている。これは、外周表面に塗液が付着された印刷ロールとバックアップロールとを備え、両ロール間に軸受基材を挟み込んで両ロールを回転させると、軸受基材が両ロール間を通過し、その通過過程で印刷ロールの塗液が軸受基材の内面に転写（塗布）されるというものである。
【特許文献１】特開２００１−３０４２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スプレー法は、成膜厚さのばらつきが大きく、また、塗液をスプレー装置から霧状にして噴射させるため、塗液が飛散して無駄となる塗液量が多い。印刷法では、スプレー法のような無駄となる塗液量をごく少なくすることができる。
特許文献１に示された印刷法では、軸受基材を印刷ロールとバックアップロールとの間に挟んでその挟持力によって軸受基材を保持する。このように、軸受基材を両ロールに挟み付けて保持するだけでは、保持が不安定となることは否めない。特に、軸受基材の外径に爪等がある場合は、不安定さが増す。そのため、塗液を均一に塗布することが難しく、コーティング層の成膜厚さのばらつきが大きくなるという問題を生ずる。
【０００５】
また、塗布する前の軸受基材には、加工に起因した歪み等が生じている場合がある。そのような場合、単に印刷ロールとバックアップロールとにより挟持して塗布する印刷法では、印刷ロールと軸受基材の内面との間の接触圧が一定ではないので、塗液を均一に塗布することが難しく、コーティング層の成膜厚さのばらつきが生じ易い。
【０００６】
一般に、軸受基材は、コンロッド等のハウジングに所定の締付力にて組付けられた状態において必要とされる寸法、形状になるように設計されている。そのため、自由状態では前記寸法、形状とは異なる軸受基材を、自由状態のまま、即ち、単に印刷ロールとバックアップロールとにより挟持して塗布する印刷法では、たとえ塗液を均一に塗布することができたとしても、組付けられた状態においてはコーティング層の成膜厚さが均一ではなくなることが考えられる。
【０００７】
また、舶用エンジンなどに用いられる大型軸受では、重量のある軸受基材を保持するのに、印刷ロールとバックアップロールとを強く軸受基材に押し付けて挟持力を大きくしなければならない。しかしながら、両ロールによる挟持力を大きくすると、塗液が印刷ロールと軸受基材との間からはみ出る傾向となるから、塗液を一度に厚く塗布すること、更には均一に塗布することが困難となる。このことは、軸受基材に成膜されるコーティング層の最大厚さが、その軸受基材の重量によって左右されることを意味する。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、塗布ロールを用いて軸受基材に塗液を塗布するものにおいて、塗液を均一に塗布することができ、また、軸受基材に成膜されるコーティング層の最大厚さがその軸受基材の重量により左右されることがなく、大型の軸受基材に対しても均一な厚さに、かつ、効率良く厚く成膜することが可能なコーティング軸受製造方法および製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明方法では、軸受基材を治具に取り付け、塗液を付着した塗布ロールを治具に取り付けられた軸受基材の内面に接触させ、この接触状態で、塗布ロールを自転させながら軸受基材の内面に沿って相対的に移動させることにより、塗布ロールに付着された塗液を軸受基材の内面に塗布してコーティング層を成膜する（請求項１）。
【００１０】
また、本発明装置は、軸受基材を取り付ける治具と、自転可能な塗布ロールと、この塗布ロールに塗液を均一に付着させる塗液供給手段とを備え、治具および塗布ロールのうちの少なくとも一方を他方に対して接離する方向に移動可能に設けると共に、治具および塗布ロールのうちの少なくとも一方を、塗布ロールが軸受基材の内面に接触した状態で当該軸受基材の内面に沿って相対的に移動するように動作可能に設け、塗液を付着した塗布ロールを、治具に取り付けられた軸受基材の内面に接触させ、この接触状態で、塗布ロールを自転させながら軸受基材の内面に沿って相対的に移動させることにより、塗布ロールに付着された塗液を軸受基材の内面に塗布してコーティング層を成膜するものである（請求項５）。
なお、本発明における塗布ロールの自転の軸心は、治具に取付けられた軸受基材の軸心と平行であることが好ましい。また、本発明の塗布ロールは、印刷ロールとは異なり、自転の速度を制御することが可能である。なお、制御しないものを排除することは意図していない。
【００１１】
このように本発明方法および装置では、軸受基材を治具に取り付けるため、軸受基材を安定した保持状態におくことができ、また、軸受基材の内面への塗布ロールの接触圧が軸受基材の重量や大きさになどよって影響を受けることがない。この結果、塗液を均一に塗布することができ、多数のコーティング軸受の相互間でのコーティング層の成膜厚さのばらつきを小さくできると共に、個々のコーティング軸受においても、部分部分でのコーティング層の成膜厚さのばらつきを少なくすることができ、更には、軸受基材に成膜されるコーティング層の最大厚さがその軸受基材の重量により左右されることがなく、大型の軸受基材に対しても均一な厚さに、かつ、効率良く厚く成膜することが可能となる。軸受基材の外径に爪等がある場合であっても、軸受基材を治具に取り付けることによって軸受基材を安定した保持状態におくことができるので、問題はない。
【００１２】
更に、本発明では、塗布ロールの自転速度を変えることによって、コーティング層の厚さを変えることができる（請求項２）。被塗布側である軸受基材の相対移動距離に対する塗布ロールによる塗布量を制御できるからである。塗布ロールの自転速度の絶対値は、その塗布ロールに対する前記軸受基材の相対的な移動速度の絶対値よりも大きいことが好ましい。より効率良く厚く成膜することができ、コーティング層の表面をより平滑にする、即ち、表面粗さをより小さくすることができるからである。
【００１３】
また、塗布ロールの自転は、その塗布ロールに対する前記軸受基材の相対的な移動方向とは逆方向であることが好ましい（請求項３）。更に効率良く厚く成膜することができる。また、コーティング層の表面をより平滑にすることができる。
また、軸受基材に対する塗布ロールの接触状態での相対的な移動範囲を変えることによって、軸受基材への塗液の塗布範囲を変えることができる（請求項４）。所望の位置に所望の厚さのコーティング層を有するコーティング軸受を、確実に製造することができる。
また、治具及び塗布ロールのうちの少なくとも一方を他方に対して接離する方向に移動可能に設けることによって、軸受基材に対する塗布ロールの接触圧を変えることにより、コーティング層の厚さを変えることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
コーティング軸受は、円筒状または半円筒状の軸受基材の内面に、コーティング層を成膜してなる軸受である。コーティング層は、通常は、固体潤滑剤と樹脂とからなる。他に、必要に応じて硬質粒子などを添加することもできる。潤滑性の高い樹脂を使用する場合には、固体潤滑剤はなくても良い。コーティング軸受の軸受基材としては、例えば鋼板製の裏金の内面をショットブラストなどによって粗面化処理したもの、裏金の内面に例えばＣｕ系合金を焼結もしくは溶射して多孔質金属層を形成したものなどが使用される。また、裏金の内面にアルミ合金や銅合金などの軸受合金層を設けた軸受に対してその軸受合金層の表面にオーバレイ層を形成する場合においても、本発明方法を適用することができる。この場合、裏金の内面に軸受合金層を設けた軸受が本発明にいう軸受基材となる。
【００１５】
コーティング層として軸受基材の内面に塗布される塗液としては、一般に、ＰＡＩやＰＩなどの熱硬化性樹脂と、ＭｏＳ2やＧｒなどの固体潤滑剤と、必要によりＴｉＯ2などの硬質粒子とを混合したものが用いられる。塗液の粘度としては、５００〜２００００ｍＰａ・ｓｅｃ、好ましくは１０００〜１００００ｍＰａ・ｓｅｃである。
【００１６】
図１には、塗液を軸受基材に塗布してコーティング層を成膜する本発明方法が示されている。図１は、例えば半円筒状（半割）の軸受基材１を塗布対象としている。塗液を塗布するために、治具２と塗布ロール３とが用意される。塗布ロール３の半径ｒは、軸受基材１の半円筒状内面の半径をＲとしたとき、Ｒ／４≦ｒ＜Ｒの範囲に定めることが好ましい。治具２には、半円状の凹部４が形成されており、軸受基材１は、この凹部４に嵌め込まれた状態で治具２に保持（固定）される。
【００１７】
一方、塗液は、まず、塗布ロール３の外周表面に均一に展開される。そして、塗布ロール３が、治具２に固定された軸受基材１の内面に接触して回転（自転）しながら該軸受基材１の内面に沿って移動（公転）する。このときの塗布ロール３の自転および公転は、相対的なもので、例えば、静止している軸受基材１に対して塗布ロール３が自転しながら公転移動するようにしても良く、また、例えば、静止している塗布ロール３に対して、軸受基材１が公転するようにしても良い。更には、自転する塗布ロール３が公転し、治具２に固定された軸受基材１も公転する構成でも良い。
【００１８】
後に説明するが、図１は、塗布ロール３は定位置で自転し、軸受基材１が回転することにより、塗布ロール３が相対的に公転することとなる例を示している。
このように塗布ロール３が自転しながら軸受基材１の内面に沿って相対的に公転することにより、塗布ロール３の外周表面に展開されている塗液が軸受基材１の内面に塗布される。
【００１９】
塗布ロールの自転方向、塗布ロールの公転方向、および、治具に保持された軸受基材の公転方向の関係について説明する。
本実施の形態において、塗布ロール３の自転が、その塗布ロール３に対する軸受基材１の相対的な移動方向とは同方向である場合を正回転という。即ち、塗布ロール３が定位置にある場合に、ロール３の自転方向と軸受基材１の公転方向とが同方向であるときや、軸受基材１が定位置にある場合に、ロール３の自転方向とロール３の公転方向とが逆方向であるときを、正回転という。
【００２０】
また、塗布ロール３の自転が、その塗布ロール３に対する軸受基材１の相対的な移動方向とは逆方向である場合を逆回転という。即ち、塗布ロール３が定位置にある場合に、ロール３の自転方向と軸受基材１の公転方向とが逆方向であるときや、軸受基材１が定位置にある場合に、ロール３の自転方向とロール３の公転方向とが同方向であるときを、逆回転という。
塗布ロール３の自転速度は、塗布ロール３の外周での速度である。塗布ロール３の公転速度は、塗布ロール３と軸受基材１の内面との接点の移動速度である。治具２に保持された軸受基材１の公転速度は、軸受基材１の内面の移動速度である。
【００２１】
正回転でも逆回転でも、下記式を満たす場合は良好に塗布できる。
｜軸受基材公転速度−塗布ロール公転速度｜≦｜塗布ロール自転速度｜
この塗液の塗布時において、軸受基材１の内面に対する塗布ロール３の接触圧は、より均一な膜厚を得るために、０〜１ＭＰａとすることが好ましい。なお、軸受基材１の大きさや重さには影響されない。また、軸受基材１の公転方向と塗布ロール３の公転方向とは同方向であっても良いし、逆方向であっても良い。塗布ロール３の自転速度は、外周表面で３０ｍｍ／ｓｅｃとすることが好ましい。
【００２２】
軸受基材１の公転速度Ｖ１は、塗布ロール３の自転速度をＶとしたとき、正回転では、｜Ｖ１｜≦｜Ｖ｜≦２｜Ｖ１｜とすることが好ましい。逆回転では、｜Ｖ１｜≦｜Ｖ｜≦５｜Ｖ１｜とすることが好ましい。 塗液の塗布によりコーティング層が成膜された軸受基材１は、その後、治具２から取り外され、乾燥工程を経て焼成工程へと移される。乾燥工程は、８０〜１００℃に加熱することによって行われる。その後の焼成は、１６０〜２５０℃にて行われ、焼成によりコーティング層が硬化する。
【００２３】
さて、図２には、前記治具２と塗布ロール３を用いて塗液を塗布するためのコーティング装置５が示されている。この図２に示されているように、コーティング装置５は、基台６上に、治具駆動装置７、ロール駆動装置８、塗液供給手段としての滴液装置９を配設して構成されている。上記治具駆動装置７は、速度制御および位置制御可能なモータを駆動源とする回転軸１０を備えており、この回転軸１０に前記治具２が取り付けられている。この場合、治具２は、図３に示すように、凹部４の円弧中心を回転軸１０の回転中心と一致させるようにして取り付けられている。
【００２４】
上記治具２には、凹部４内に嵌め込まれた軸受基材１を凹部４の内面に押し付けるようにして保持（固定）するための保持手段が設けられている。本実施形態において、保持手段は、図１に示すように、凹部４の周方向両端部に設けられた受け片１１と押圧片１２とからなる。受け片１１は、治具２に固定され、押圧片１２は、治具２に支軸１３を中心に回動可能に取り付けられている。押圧片１２は、その回動によって凹部４内に嵌め込まれた軸受基材１の周方向一端を押圧し、受け片１１は、押圧された軸受基材１の周方向他端を受ける。上記の押圧片１２の回動は、例えば空圧シリンダ（図示せず）を駆動源にして行われ、空圧シリンダのロッドの進退動作が押圧片１２の往復回動に変換されるように構成されている。
【００２５】
治具駆動装置７は、図７に示すように、回転制御機構１４および保持制御機構１５を備えている。そのうち、回転制御機構１４は、回転軸１０の駆動源である図示しないモータの回転速度および回転位置を制御する。保持制御機構１５は、押圧片１２の回動のための駆動源である図示しない空圧シリンダの進退動作を制御する。
【００２６】
ロール駆動装置８は、基台６上に治具駆動装置７に対して接離する方向およびこれと直交し滴液装置９に対して接離する方向に移動可能に設けられた本体１６と、この本体１６に上下方向に移動可能に設けられたヘッド１７と、このヘッド１７から突出する回転軸１８とを備えており、回転軸１８には、前記塗布ロール３が取り付けられている。本体１６は、図７に示すＸ−Ｙ移動機構１９によって移動される。ヘッド１７は、同じく図７に示す昇降機構２０によって上下方向に移動されるようになっている。また、回転軸１８は、速度制御可能な図示しないモータを駆動源とし、そのモータは、図７に示す回転制御機構２１によって制御される。
【００２７】
滴液装置９は、図４にも示すように、ロール駆動装置８の側方に配置され、回転自在な塗液ロール２２と、この塗液ロール２２に塗液を供給する塗液ノズル２３とを備えている。塗液ロール２２は、塗液を塗布ロール３の外周表面に均一に展開するためのもので、塗布ロール３に塗液を展開する際には、図５に示すように、塗布ロール３が塗液ロール２２に対して横方向から接する位置に移動される。
【００２８】
塗液ノズル２３は、例えば、内部に圧縮空気が供給されると、その圧縮空気により加圧されて適量の塗液を滴下させるように構成されている。塗液ノズル２３内への圧縮空気の供給は、図７に示す加圧制御機構２４の制御の下において行われる。塗液ノズル２３から滴下された塗液は、互いに接触して横方向に並ぶ塗布ロール３と塗液ロール２２との間に供給される。塗液が滴下されると、塗布ロール３が回転され、その塗布ロール３の外周表面に均一に展開される。このとき、塗液ロール２２は回転させても回転させなくても良い。
【００２９】
以上の治具駆動装置７の回転制御機構１４および保持制御機構１５、ロール駆動装置８のＸ−Ｙ移動機構１９、昇降機構２０および回転制御機構２１、滴液装置９の加圧制御機構２４は、図７に示す中央制御装置２５により制御されて塗布ロール３への塗液の展開から軸受基材１へのコーティング層の成膜までの工程を順に実行する。
【００３０】
さて、治具２の押圧片１２は、軸受基材１の非保持状態では、図６（ａ）に示す位置（解除位置）にある。そして、軸受基材１の内面にコーティング層を成膜するには、押圧片１２を解除位置に位置させた治具２の凹部４内に、図６（ｂ）に示すように軸受基材１を嵌め入れる。凹部４への軸受基材１の嵌め入れが図示しないセンサによって検出されると、中央制御装置２５は、治具駆動装置７の保持制御機構１５に対して保持指令を発する。これにより、保持制御機構１５は、図示しない空圧シリンダを動作させて、押圧片１２を図６（ｂ）に矢印Ｃで示す保持動作方向に回動させる。すると、図６（ｃ）に示すように、押圧片１２が軸受基材１の一方の端を押圧し、この一方の端の押圧に伴い、軸受基材１が他方の端を受け片１１に当接させるようになる。この結果、軸受基材１が両片１１，１２によって全体が凹部４の内面に密に接触するように治具２に押さえ付けられた固定状態となる（軸受基材固定工程）。
【００３１】
一方、中央制御装置２５は、ロール駆動装置８のＸ−Ｙ移動機構１９および昇降機構２０に塗液展開準備指令を発する。すると、Ｘ−Ｙ移動機構１９が本体１６を滴液装置９に向けて移動させると共に、塗布ロール３が塗液ロール２２と同一高さとなるように、昇降機構２０がヘッド１７を上下方向に移動させる。これにより、塗布ロール３が塗液ロール２２に横方向から接触する位置に移動される。塗布ロール３が塗液ロール２２に横方向から接触したことを図示しないセンサが検出すると、中央制御装置２５は、滴液装置９の加圧制御機構２４に塗液供給指令を発すると共に、ロール駆動装置８の回転制御機構２１に塗液展開指令を発する。すると、滴液装置９の加圧制御機構２４が塗液ノズル２３に圧縮空気を供給し、塗液ノズル２３から適量の塗液を滴下させる（図５（ａ）参照）と共に、ロール駆動装置８の回転制御機構２１がモータを起動させて塗布ロール３を回転駆動する。これにより、図５（ｂ）に示すように、塗液が塗布ロール３の外周表面に均一に展開（付着）される（塗液展開工程）。なお、図５（ｂ）で、展開された塗液を太線で示した。
【００３２】
塗液を展開するための塗布ロール３の回転が所定時間行われると、次に、中央制御装置２５は、ロール駆動装置８のＸ−Ｙ移動機構１９および昇降機構２０に塗布準備指令を発する。すると、Ｘ−Ｙ移動機構１９がロール駆動装置８の本体１６を滴液装置９から離れる方向に移動させ、且つ治具駆動装置７に向けて移動させると共に、塗布ロール３の回転中心が治具２の回転中心と同じ高さとなるように、昇降機構２０がヘッド１７を上下方向に移動させる。これにより、図１（ａ）に示すように、塗布ロール３が、その回転中心軸線２６を治具２（回転軸１０）の回転中心軸線２８に一致させるようにして、治具２の内側に位置される。
【００３３】
この後、昇降機構２０によりヘッド１７が下降され、図１（ｂ）に示すように、塗布ロール３が軸受基材１の内面の周方向一端に接触する位置に移動される。塗布ロール３が軸受基材１の内面に接する位置に移動されると、中央制御装置２５は、治具駆動装置７およびロール駆動装置８の回転制御機構１４および２１に塗布指令を発する。これにより、軸受基材１および塗布ロール３が所定荷重で接触しながら回転駆動される。このときの軸受基材１と塗布ロール３の回転方向は、互いに同じ方向であっても良いし、互いに逆方向であっても良い。例えば、塗布ロール３の回転（自転）方向が図１において時計回り方向であるとき、同じ方向の回転（正回転）とは、軸受基材１も時計周り方向に回転することをいい、逆方向の回転（逆回転）とは、軸受基材１が反時計回り方向に回転することをいう。この実施形態では、塗布ロール３と軸受基材１は同方向に回転、例えば塗布ロール３が回転中心軸線２６を軸にして矢印Ｄ方向に回転し、軸受基材１が回転中心軸線２８を軸にして矢印Ｅ方向に回転するようになっている。
【００３４】
塗布指令によって治具２は、矢印Ｅ方向に回転され、塗布ロール３は、矢印Ｄ方向に回転される。塗布ロール３は、治具２の回転により、軸受基材１に対してその内面に沿って相対的に移動（公転）することとなるので、軸受基材１の内面に接触した状態で回転（自転）しながら相対的に公転することによって、当該塗布ロール３の外周表面に展開されている塗液が軸受基材１の内面に塗液が塗布され、コーティング層として成膜される。そして、図１（ｃ）に示すように、軸受基材１が図１（ａ）の位置から１８０度矢印Ｅ方向に回転されると、塗布ロール３が軸受基材１の内面の周方向一端から他端まで公転したこととなるので、コーティング層が軸受基材１の内面全体に成膜される（コーティング工程）。
【００３５】
軸受基材１にコーティング層を成膜し終えると、中央制御装置２５は、復帰指令を治具駆動装置７の回転制御機構１４、ロール駆動装置８の昇降機構２０およびＸ−Ｙ移動機構１９に与える。これにより、昇降機構２０がヘッド１７を上昇させて塗布ロール３を治具２と同心となる位置（図１（ａ）に示す位置）に移動させ、その後、Ｘ−Ｙ移動機構１９が本体１６を滴液装置９の横の元の位置に移動させる。また、治具２は、図１（ｄ）に示すように更に矢印Ｅ方向に回転され、最終的に図１（ａ）に示す元位置に戻る。
【００３６】
ロール駆動装置８の本体１６が元位置に復帰すると、中央制御装置２５は、治具駆動装置７の保持制御機構１５に保持解除指令を発する。これにより、治具駆動装置７の保持制御機能１５が空圧シリンダを動作させ、押圧片１２を図６に示す矢印Ｃとは反対方向に回動させて元の解除位置に戻す。これにより、軸受基材１は、治具２への固定を解かれ、取り外される。治具２から取り外された軸受基材１は、その後、乾燥炉および焼成炉に順に搬送され、コーティング層の乾燥（乾燥工程）と焼成（焼成工程）が行われる。
【００３７】
このように本実施形態によれば、軸受基材１を治具２の凹部４の内面に押し付けた状態に固定して塗液を塗布する。このため、軸受基材１が歪んでいたような場合、歪が矯正されて、その内面が真円に近くなった状態で塗布ロール３により塗液を塗布するので、コーティング層の膜厚が均一となり、１個の軸受基材１における部分部分間のコーティング層の厚さのばらつきを小さくすることができると共に、個々の軸受基材１相互間でのコーティング層の厚さのばらつきを小さくすることができる。
【００３８】
本発明者は、本発明の効果を確認するために、本発明方法、従来のスプレー法、前記特許文献１に開示された従来の印刷法によって、半円筒状の軸受基材の内面にコーティング層を成膜し、その後、乾燥および焼成して試料を製作した。塗液としては、塗液Ａと塗液Ｂの二種類とし、塗液ＡはＰＡＩにＭｏＳ2を混合したもの、塗液ＢはＰＡＩにＧｒを混合したものとした。塗液の粘度は、スプレー法のとき塗液Ａ、塗液Ｂ共に８５ｍＰａ・ｓｅｃ、従来の印刷法と本願発明のとき、塗液Ａでは１２００ｍＰａ・ｓｅｃ、塗液Ｂでは４６００ｍＰａ・ｓｅｃに調整した。
【００３９】
本発明方法によるコーティング層の成膜は、塗布ロールを治具による軸受基材の回転方向と同方向に自転させる場合（ロール（正）と称する。即ち、正回転という場合である。）と、塗布ロールを治具による軸受基材の回転方向と逆方向に自転させる場合（ロール（逆）と称する。即ち、逆回転という場合である。）の二通りの方法で行った。なお、塗布ロールは、正逆回転のいずれも絶対値で外周速度３０ｍｍ／ｓｅｃ、軸受基材は、内周速度３０ｍｍ／ｓｅｃで回転させた。従って、塗布ロールを軸受基材と同方向に自転させる場合には、両者の相対速度は０、塗布ロールを軸受基材と逆方向に自転させる場合には、両者の相対速度の絶対値は６０ｍｍ／ｓｅｃである。
【００４０】
スプレー法では、２個の軸受基材を治具に円筒状に組み込み、それらを８０〜１００℃に予熱した後、円筒状の２個の軸受基材の内側にスプレーを挿入し、治具により軸受基材を回転させながらスプレーから塗液を噴霧して軸受基材の内面にコーティング層を成膜した。その後、治具から軸受基材を取り外し、１６０〜２５０℃にてコーティング層を焼成した。
【００４１】
従来の印刷法では、塗布ロールの表面に塗液を均一に展開した後、塗布ロールをバックアップロールに接近させ、軸受基材を両ロール間の隙間内に差し入れ、両ロールを回転させた。このとき、軸受基材は自由状態で両ロールによって塗布ロールの回転方向と同方向に送られ、その過程でコーティング層が成膜される。その後、軸受基材を８０〜１００℃に加熱してコーティング層を乾燥させ、次いで１６０〜２５０℃にてコーティング層を焼成した。
【００４２】
以上の３方法により製作した試料の数は、各方法について５０個とした。そして、それら試料について、１個ずつ複数部分のコーティング層の厚さ（膜厚）、コーティング層の表面粗さを測定した。その測定値に対し、平均値と偏差値を求め、次の表１および表２を作成した。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【表２】
【００４５】
詳しくは、表１は塗液Ａを使用して厚さ５μｍのコーティング層を得ようとした場合、表２は塗液Ｂを使用して厚さ２０μｍのコーティング層を得ようとした場合である。なお、表１および表２では、スプレー法と従来の印刷法を比較例で表し、本発明方法を実施例で表した。また、表１および表２において、（ａ）は試料の同一個所（図８のＰ参照）の膜厚についての各方法５０個の試料の平均膜厚と標準偏差、（ｂ）は個々の試料の複数部分（５箇所、図９のＰ１〜Ｐ５参照）の膜厚についての各方法５０個の試料の各箇所の平均膜厚の平均値と各箇所の標準偏差の平均値、（ｃ）は試料の表面粗さについての各方法５０個の平均値と標準偏差である。
【００４６】
ここで、標準偏差は、測定値のばらつきを示すものである。即ち一般に、全ての実験データの９５％は、（平均値±１．９６δ）の範囲に入るが、各方法において、５０個の資料の測定値の９５％が含まれるδを演算したときの当該δを標準偏差とした。
【００４７】
上記表１および表２から、本発明方法では、コーティング層を目標厚さにより近い厚さに成膜でき、しかも、一個の軸受基材においての部分間および多数の軸受基材間での膜厚のばらつきが小さく、且つ、表面粗さも小さくなっており、均一なコーティング層の成膜にとって本発明方法の優位性が理解される。
【００４８】
ところで、本発明では、軸受基材を治具に固定した状態で塗布ロールにより塗液を塗布する。このため、塗布ロールの軸受基材に対する速度を自由に設定することができると共に、塗布ロールの軸受基材に対する接触圧を自由に設定することができる。このような本発明では、塗布ロールの軸受基材に対する速度により、また、塗布ロールの軸受基材に対する接触圧により、コーティング層の厚さを積極的に変えることができる。
【００４９】
次の表３は、前記塗液Ｂを用いて、塗布ロールの自転速度と方向とを変えた場合のコーティング層の厚さを測定した結果を示す。また、表４は、前記塗液Ｂを用いて、塗布ロールの軸受基材に対する押圧荷重を変えた場合のコーディング層の膜厚を測定した結果を示す。なお、表３において、塗布ロールの自転速度の絶対値は、３０、４５、６０ｍｍ／ｓｅｃ、軸受基材の回転速度は、３０ｍｍ／ｓｅｃであり、表４において、塗布ロールの自転速度の絶対値は、３０ｍｍ／ｓｅｃ、軸受基材の回転速度は、３０ｍｍ／ｓｅｃである。
【００５０】
【表３】
【００５１】
【表４】
【００５２】
上の表３から、ロール（正）、ロール（逆）のいずれの場合も、塗布ロールの自転速度が速い程、１コーティング工程の実施でコーティング層を厚くすることができ、また、塗布ロールの速度は同じであっても、ロール（逆）はロール（正）よりも厚いコーティング層を成膜できること、つまり軸受基材に対する塗布ロールの相対的な回転速度が速い程、厚いコーティング層を成膜できることが理解される。
【００５３】
一方、表４から、ロール（正）の場合は、軸受基材に対する塗布ロールの押圧荷重が大きい（接触圧が高い）程、コーティング層の厚さを薄くできることが分かる。ロール（逆）の場合は、成膜厚さに対して、押圧荷重による影響が小さいことが分かる。
また、本発明による製造方法では、塗液を塗布する際、塗布ロール３を軸受基材１に接触させる時および離す時の夫々の軸受基材１の円周方向位置（接触状態での公転範囲）を変えることができるので、コーティング層を成膜する範囲を所望の範囲に設定することができる。
【００５４】
なお、本発明は上記した実施の形態や図面に示す実施例に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは変更が可能である。
治具２に軸受基材１を保持する保持手段は、受け片１１と押圧片１２とから構成するものに限られない。
塗布ロール３の外周表面に塗液を展開させる展開手段は、塗液ロール２２に限られず、ブレードであっても良い。
ロール駆動装置８を固定とし、治具駆動装置７や滴液装置９をロール駆動装置８に対して移動させるように構成しても良い。
軸受基材を治具に取付けるにあたって、１個の軸受基材を１個の治具に取付ける構成に限られず、２個以上の軸受基材を１個の治具に取付ける構成であっても良い。例えば、２個以上の軸受基材をその軸線方向に並べて、１個の治具に取付ける構成である。一度に多数の軸受基材に塗布することができる。
軸受基材固定工程後、塗液展開工程とコーティング工程とを複数回実施してから、軸受基材１を治具２から取外しても良い。１回のコーティング工程において、正回転と逆回転の両方を実施することもできる。コーティング層を、軸受基材の所望の位置に所望の厚さで成膜することができる。また、最後のコーティング工程において逆回転を実施すると、コーティング層をより小さな表面粗さのものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態を示すもので、塗液の塗布法を説明するための正面図
【図２】塗液塗布装置の概略的な側面図
【図３】図２のＡ−Ａ線の矢印方向から見た断面図
【図４】図２のＢ−Ｂ線の矢印方向から見た断面図
【図５】滴液装置による塗布ロールへの塗液の付着を示す正面図
【図６】治具への軸受基材の取り付けを示す正面図
【図７】制御構成を示すブロック図
【図８】軸受基材の測定箇所を示す図
【図９】軸受基材の測定箇所を示す図
【符号の説明】
【００５６】
図面中、１は軸受基材、２は治具、３は塗布ロール、４は凹部、５はコーティング装置、７は治具駆動装置、８はロール駆動装置、９は滴液装置（塗液供給手段）、２２は塗液ロール、２３は滴液ノズルである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状または半円筒状をなす軸受基材の内面に塗液を塗布してコーティング層を成膜するコーティング軸受製造方法において、
前記軸受基材を治具に取り付け、
塗布ロールに塗液を付着させ、
塗液を付着した前記塗布ロールを前記治具に取り付けられた前記軸受基材の内面に接触させ、
この接触状態で、前記塗布ロールを自転させながら前記軸受基材の内面に沿って相対的に移動させることにより、前記塗布ロールに付着された塗液を前記軸受基材の内面に塗布して前記コーティング層を成膜すること
を特徴とするコーティング軸受製造方法。
【請求項２】
塗液を前記軸受基材に塗布する際の前記塗布ロールの自転速度を変えることにより、前記コーティング層の厚さを変えることを特徴とする請求項１記載のコーティング軸受製造方法。
【請求項３】
前記塗布ロールの自転が、その塗布ロールに対する前記軸受基材の相対的な移動方向とは逆方向である請求項１または２に記載のコーティング軸受製造方法。
【請求項４】
前記軸受基材に対する前記塗布ロールの接触状態での相対的な移動範囲を変えることにより、前記軸受基材の内面への前記塗液の塗布範囲を変えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のコーティング軸受製造方法。
【請求項５】
円筒状または半円筒状をなす軸受基材の内面に塗液を塗布してコーティング層を成膜するコーティング軸受製造装置において、
前記軸受基材を取り付ける治具と、
塗布ロールと、
この塗布ロールに塗液を均一に付着させる塗液供給手段とを備え、
前記治具および前記塗布ロールのうちの少なくとも一方を他方に対して接離する方向に移動可能に設けると共に、
前記治具および前記塗布ロールのうちの少なくとも一方を、前記塗布ロールが前記軸受基材の内面に接触した状態で当該軸受基材の内面に沿って相対的に移動するように動作可能に設け、
塗液を付着した前記塗布ロールを、前記治具に取り付けられた前記軸受基材の内面に接触させ、この接触状態で、前記塗布ロールを自転させながら前記軸受基材の内面に沿って相対的に移動させることにより、前記塗布ロールに付着された塗液を前記軸受基材の内面に塗布して前記コーティング層を成膜すること
を特徴とするコーティング軸受製造装置。
【請求項１】
円筒状または半円筒状をなす軸受基材の内面に塗液を塗布してコーティング層を成膜するコーティング軸受製造方法において、
前記軸受基材を治具に取り付け、
塗布ロールに塗液を付着させ、
塗液を付着した前記塗布ロールを前記治具に取り付けられた前記軸受基材の内面に接触させ、
この接触状態で、前記塗布ロールを自転させながら前記軸受基材の内面に沿って相対的に移動させることにより、前記塗布ロールに付着された塗液を前記軸受基材の内面に塗布して前記コーティング層を成膜すること
を特徴とするコーティング軸受製造方法。
【請求項２】
塗液を前記軸受基材に塗布する際の前記塗布ロールの自転速度を変えることにより、前記コーティング層の厚さを変えることを特徴とする請求項１記載のコーティング軸受製造方法。
【請求項３】
前記塗布ロールの自転が、その塗布ロールに対する前記軸受基材の相対的な移動方向とは逆方向である請求項１または２に記載のコーティング軸受製造方法。
【請求項４】
前記軸受基材に対する前記塗布ロールの接触状態での相対的な移動範囲を変えることにより、前記軸受基材の内面への前記塗液の塗布範囲を変えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のコーティング軸受製造方法。
【請求項５】
円筒状または半円筒状をなす軸受基材の内面に塗液を塗布してコーティング層を成膜するコーティング軸受製造装置において、
前記軸受基材を取り付ける治具と、
塗布ロールと、
この塗布ロールに塗液を均一に付着させる塗液供給手段とを備え、
前記治具および前記塗布ロールのうちの少なくとも一方を他方に対して接離する方向に移動可能に設けると共に、
前記治具および前記塗布ロールのうちの少なくとも一方を、前記塗布ロールが前記軸受基材の内面に接触した状態で当該軸受基材の内面に沿って相対的に移動するように動作可能に設け、
塗液を付着した前記塗布ロールを、前記治具に取り付けられた前記軸受基材の内面に接触させ、この接触状態で、前記塗布ロールを自転させながら前記軸受基材の内面に沿って相対的に移動させることにより、前記塗布ロールに付着された塗液を前記軸受基材の内面に塗布して前記コーティング層を成膜すること
を特徴とするコーティング軸受製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１５５０９１（Ｐ２００８−１５５０９１Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４４４９７（Ｐ２００６−３４４４９７）
【出願日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【出願人】（５９１００１２８２）大同メタル工業株式会社 (179)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【出願人】（５９１００１２８２）大同メタル工業株式会社 (179)
【Ｆターム（参考）】
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