【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マシニングセンタ等の工作機械、産業用ロボット等の産業機械、或いは射出成型機などに適用するグリース組成物及び転動装置に関し、特に、耐久性及び低トルク化の改善を安価で実現するために有効な技術に関する。
【０００２】
【従来技術】
この種の転動装置の一例としてボールねじにおいては、転がり摩擦を低減し、ボールねじの耐久性（寿命）を向上させるために、ねじ軸の内周面に形成された第一のねじ溝とナットの外周面に形成された第二のねじ溝とで形成されるボール転動路及びボール循環路に、グリース組成物等の潤滑剤が供給されている。
【０００３】
近年、上述のような工作機械や産業機械の高速運転が進むにつれて、これらの機械に用いられるボールねじにも高速化が切望されてきている。ここで、ボールねじを高速下で使用すると、その摩擦面で発生する温度上昇に起因して、グリース組成物の動粘度が変化し、耐久性及びトルク特性に悪影響を与えてしまうという問題があった。
【０００４】
このため、ボールねじの高速化に伴う温度上昇に耐えうるグリース組成物が各種提案されている。
例えば、温度上昇を抑制し、この温度上昇による動粘度の変化を抑制可能としたグリース組成物としては、４０℃における動粘度が３０ｍｍ２ ／ｓ前後のエステル油を基油としたエステル系リチウム石けんグリースが広く適用されている（第一従来例）。
【０００５】
また、発熱抑制に加えて、メンテナンスフリーの要求に答えるために耐久性を向上させたグリース組成物としては、４０℃における動粘度が１００ｍｍ２ ／ｓ以上の鉱油を基油とした鉱油系リチウム石けんグリースが広く適用されている（第二従来例）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の第一従来例で示したグリース組成物においては、耐久性が不十分であるとともに、材料に要するコストが増大してしまうという問題があった。
また、上述の第二従来例で示したグリース組成物においては、低温条件下での適用時におけるトルク特性が不十分であるという問題があった。
【０００７】
ここで、耐久性及び低温時の発熱抑制の両方を兼ね備えたグリース組成物として、ポリ−α−オレフィン油を基油としたものが提案されているが、このポリ−α−オレフィン油は鉱油と比較して材料に要するコストが増大してしまうという問題があった。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、耐久性及び低温条件下での適用時におけるトルク特性を向上させたグリース組成物及び転動装置を安価で提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明者等が鋭意検討を重ねた結果、基油中に存在する芳香族系成分（不飽和炭化水素成分）を抑制することで優れた酸化安定性を有し、且つ、温度変化による粘度変化が少ない高粘度指数を有する高度精製基油をグリース組成物として利用することによって、上記課題を解決できることを見いだし、本発明をなすに至った。
【０００９】
すなわち、本発明に係る請求項１に記載のグリース組成物は、基油と、増ちょう剤とが含有されてなるグリース組成物において、前記基油は、４０℃における動粘度が２０〜１００ｍｍ２ ／ｓであるとともに、環分析による芳香族系成分が１重量％未満で、且つ、環分析によるパラフィン系成分が９０重量％以上となっている高度精製基油であることを特徴としている。
【００１０】
ここで、本発明における環分析とは、ＡＳＴＭ Ｄ３２３８−９５に準拠した環分析ｎ−ｄ−Ｍ法にて算出した百分率を指す。
本発明に係る請求項２に記載のグリース組成物は、請求項１に記載のグリース組成物において、前記増ちょう剤は、金属石けん化合物、金属複合石けん化合物、ウレア化合物の少なくともいずれか一つであり、組成物全量に対して３〜４０重量％含有されていることを特徴としている。
【００１１】
本発明に係る請求項３に記載のグリース組成物は、請求項１又は２に記載のグリース組成物において、混和ちょう度が、２６５〜３２０の範囲となっていることを特徴としている。
本発明に係る請求項４に記載のグリース組成物は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のグリース組成物において、粘度指数が、１２０以上となっていることを特徴としている。
【００１２】
本発明に係る請求項５に記載の転動装置は、内方部材と、外方部材と、前記内方部材及び前記外方部材の間に転動自在に配設される転動体と、を備えた転動装置において、前記内方部材及び前記外方部材の間に形成され前記転動体が内設された空隙部内に、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のグリース組成物が封入されていることを特徴としている。
【００１３】
本発明に係る請求項６に記載の転動装置は、請求項５に記載の転動装置において、前記グリース組成物を前記空隙部内に間欠的に封入させる自動給脂機構が具備されていることを特徴としている。
なお、本発明における転動装置とは、外方部材と、内方部材と、この外方部材及び内方部材の間に転動自在に配設された転動体を含んで構成された装置を指し、例えば、転がり軸受、リニアガイド、或いはボールねじ等が挙げられる。ここで、転動装置が転がり軸受の場合、外方部材は外輪を、内方部材は内輪をそれぞれ指す。また、転動装置がリニアガイドの場合、外方部材はスライダを、内方部材は案内レールをそれぞれ指す。さらに、転動装置がボールねじの場合、外方部材はナットを、内方部材はねじ軸をそれぞれ指す。
【００１４】
本発明に係る請求項１に記載のグリース組成物によれば、基油として、４０℃における動粘度が２０〜１００ｍｍ２ ／ｓであるとともに、環分析による芳香族系成分が１重量％未満で、且つ、環分析によるパラフィン系成分が９０重量％以上となっている高度精製基油を用いたことによって、鉱油でありながら合成油と略同等の動粘度特性（高粘度指数）を有するとともに、低温条件下での適用時における粘度変化を抑制し、低トルク化を実現することが可能となる。
【００１５】
また、鉱油を高度精製した高度精製基油は、合成油系基油を用いたグリース組成物と比べて安価であるため、グリース組成物に要するコストを低減させることが可能となる。特に、グリース組成物の封入要求が多い、寸法の大きな転がり軸受やボールねじ等に適用すると、グリース組成物に要するコストを大幅に低減させることが可能となる。
【００１６】
本発明に係る請求項２に記載のグリース組成物によれば、増ちょう剤として、金属石けん化合物、金属複合石けん化合物、ウレア化合物の少なくともいずれか一つを用い、グリース組成物全量に対して、３〜４０重量％含有させたことによって、グリース状態を維持することが可能となり、密封装置を単純化することが可能となる。
【００１７】
本発明に係る請求項３に記載のグリース組成物によれば、混和ちょう度を、２６５〜３２０の範囲としたことによって、取り扱い性が向上するため、転動装置への自動給脂が可能となり、メンテナンスフリーを実現することが可能となる。本発明に係る請求項４に記載のグリース組成物によれば、粘度指数を１２０以上としたことによって、温度による粘度変化が小さいため、低温条件下での適用時における粘度変化をより確実に抑制することができるため、さらなる低トルク化を実現できるとともに、高温条件下での適用時における耐久性をさらに向上させることが可能となる。
【００１８】
本発明に係る請求項５に記載の転動装置によれば、その内方部材及び外方部材の間に形成され転動体が内設された空隙部内に本発明のグリース組成物を封入したことによって、合成油を用いた場合と略同等の機能及び性能を有するとともに、低温条件下での適用時における粘度変化を抑制し、低トルク化を実現することが可能となる。
【００１９】
本発明に係る請求項６に記載の転動装置によれば、グリース組成物を空隙部内に間欠的に封入させる自動給脂機構が具備されていることによって、転動装置におけるメンテナンスフリーを実現することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る転動装置の一例として、ボールねじの一構成例を示す断面図である。
本実施形態におけるボールねじ１００は、図１に示すように、外周面に螺旋状の第一のねじ溝１ａを有するねじ軸（内方部材）１と、この第一のねじ溝１ａと対向する内周面に第二のねじ軸２ａを有するナット（外方部材）２と、第一のねじ溝１ａ及び第二のねじ溝２ａ間に形成される螺旋状のボール転動路に転動自在に充填された複数のボール（転動体）３と、から構成されており、このボール転動路の一端には、ボール転動路を転動してくるボール３をすくい上げ、他端に送るリターンチューブ４がチューブ押さえ４ａによって固定されている。また、ナット２の軸方向一端には、ナット２をテーブル等に固定するためのフランジ５が形成されており、このフランジ５とねじ軸１との間、及びナット２の軸方向他端側とねじ軸１との間は、防塵用シール６で閉塞されている。さらに、ボールねじ１００のボール転動路及びボール循環路には、自動給脂機構７によってグリース組成物が自動的に供給可能となっている。
【００２１】
そして、このボールねじ１００は、ねじ軸１とナット２とを相対的に回転させて一方を軸方向に移動させることで、複数のボール３の転動を介して、ねじ軸１とナット２との相対螺旋運動が行われるようになっている。
ここで、グリース組成物は、基油と、増ちょう剤とから構成されている。
基油は、アロマ（芳香族）系成分、ナフテン系成分、及びパラフィン系成分の三成分で構成され、このうちの芳香族系成分が１重量％未満で、且つ、パラフィン系成分が９０重量％以上となっている高度精製基油から構成されている。ここで、芳香族系成分が１重量％以上であると、基油が酸化劣化しやすくなってしまい、優れた耐久性が得られなくなってしまうため、好ましくない。
【００２２】
また、パラフィン系成分が９０重量％未満であると、高温における酸化安定性が悪く、優れた耐久性が得られなくなるため、好ましくない。
また、基油の４０℃における動粘度は２０〜１００ｍｍ２ ／ｓの範囲となっている。ここで、４０℃における動粘度が２０ｍｍ２ ／ｓ未満であると、粘度が低すぎて油膜切れを起こしやすくなったり、油の蒸発も多くなってしまい、一方、４０℃における動粘度が１００ｍｍ２ ／ｓを超えると、動力損失が大きくなり、トルク値が上昇し発熱も大きくなるため、好ましくない。
【００２３】
さらに、基油の粘度指数（ＶＩ：Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ）は、１２０以上となっている。ここで、粘度指数ＶＩが１２０未満となっていると、温度変化による粘度の変化が大きく、特に高温で油膜切れを起こしやすくなるため、好ましくない。
さらに、グリース組成物の硬さを表す基本物性値であるちょう度は、混和した後に測定する混和ちょう度で２２０〜３９５の範囲とするのが好ましく、さらに好ましくは自動給脂が可能な混和ちょう度である２６５〜３２０の範囲とするのが好ましい。ここで、混和ちょう度が２２０未満となると、グリース組成物が硬くなりすぎて十分な潤滑を行えなくなってしまい、一方、混和ちょう度が３９５を超えると、グリース組成物がボールねじから漏洩してしまうため、好ましくない。
【００２４】
増ちょう剤は、基油中にコロイド状に分散して、基油を半固体又は固体状にする物資であれば、特に限定されない。例えば、リチウム石けん系、カルシウム石けん系、ナトリウム石けん系、アルミニウム石けん系、リチウムコンプレックス石けん系、カルシウムコンプレックス石けん系、ナトリウムコンプレックス石けん系、バリウムコンプレックス石けん系、アルミニウムコンプレックス石けん系などの金属系石けんや、ベントナイト系、クレイ系などの無機化合物や、モノウレア系、ジウレア系、トリウレア系、テトラウレア系、ウレタン系、ナトリウムテレフタレート系などの有機化合物などから選択される一種或いは二種以上で混合して用いることができる。特に、コスト面を考慮して、リチウム石けん系を用いることが好ましい。
【００２５】
また、増ちょう剤は、グリース組成物の全量に対して、３〜４０重量％、好ましくは５〜１２重量％の割合で基油中に分散させることが好ましい。ここで、増ちょう剤の配合割合が３重量％未満であると、グリース状態を維持することが困難になってしまい、一方、増ちょう剤の配合割合が４０重量％を超えると、グリース組成物が硬くなりすぎて、潤滑状態を十分に発揮することができなくなってしまうため、好ましくない。
【００２６】
ここで、本実施形態におけるグリース組成物においては、その各種性能をさらに向上させるために、例えば、極圧剤、酸化防止剤、防錆剤、油性剤、金属不活性剤などの添加剤を一種或いは二種以上を混合して添加されていてもよい。なお、これら添加剤の添加量は、本発明の目的を損なわない程度であれば、特に限定されるものではない。
【００２７】
極圧剤としては、特に限定されないが、例えば、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアリールジチオリン酸亜鉛、ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛等の有機亜鉛化合物や、ジアルキルジチオリン酸モリブデン、ジアリールジチオリン酸モリブデン、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン等の有機モリブデン化合物や、チオカルバミン化合物や、ホスフェートや、ホスファイトなどが挙げられる。
【００２８】
酸化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、フェニル−１−ナフチルアミン等のアミン系、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ジブチルフェノール等のフェノール系、硫黄系、ジチオリン酸亜鉛系等が挙げられる。
防錆剤としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ金属及びアルカリ土類金属等の有機スルフォン酸塩や、アルキル・アルケニルコハク酸エステル等のアルキル・アルケニルコハク酸誘導体や、ソルビタンモノオレエート等の多価アルコール部分エステル等が挙げられる。
【００２９】
油性剤としては、特に限定されないが、例えば、脂肪酸、動植物油等の油性向上剤等を用いることができる。
金属不活性剤としては、特に限定されないが、例えば、ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
このような構成のボールねじ１００によれば、グリース組成物を構成する基油を、４０℃における動粘度が２０〜１００ｍｍ２ ／ｓであるとともに、環分析による芳香族系成分が１重量％未満で、且つ、環分析によるパラフィン系成分が９０重量％以上となっている高度精製基油としたことによって、合成油を用いた場合と略同等の動粘度特性を有するとともに、低温条件下での適用時における粘度変化を抑制することができるため、耐久性及び低トルク化を実現することが可能となる。
【００３０】
また、鉱油を高度精製した高度精製基油は、合成油系基油を用いたグリース組成物と比べて安価であるため、ボールねじ１００の運転にかかるコストを低減させることが可能となる。
なお、本実施形態において、転動装置の一例としてボールねじについて説明したが、これに限らず、リニアガイドなどのその他の直動装置や、転がり軸受などに適用するようにしてもかまわない。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明の効果を実施例に基づいて検証する。
試験用ボールねじとして、軸受２５ｍｍ、リード２０ｍｍのオーバーサイズ予圧式のボールねじ（日本精工株式会社製）に、異なる組成を有するグリース組成物を封入して、以下の試験を行った。
【００３２】
このグリース組成物として、表１に示す基油を用いて表２に示す組成を有するグリース組成物を作製した。なお、表２で示したグリース組成物には、いずれも添加剤として、グリース組成物の全量に対して１．０重量％のアミン系酸化防止剤と、０．５重量％の金属スルフォネート系防錆剤と、ＺｎＤＴＰからなる摩擦防止剤とが添加されている。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】
＜温度上昇試験＞
試験用ボールねじを往復させ、一定時間経過後の温度上昇値をナットに取り付けた温度センサにより測定した。結果を、表３に示す。
＜動摩擦トルク試験＞
試験用ボールねじを往復させ、二往復目の動摩擦トルク値を測定し、その平均値を算出した。結果を、表３に示す。
＜耐久試験＞
図２に示すボールねじ耐久試験機（日本精工株式会社製）を用いて、回転速度３０００ｒｐｍ×３００ｍｍストローク、荷重３０００Ｎの条件下で試験用ボールねじを往復させ、以下の条件下で耐久試験を行った。なお、図２中の符号２０は、ボールねじ耐久試験機を示し、同様に２１は供試体であるボールねじ、２２はボールねじ２１のねじ軸２１ａを支持するサポートユニット、２３はボールねじ２１のねじ軸２１ａを回転駆動するモータ、２４はモータ２３を制御するコントローラ、２５はボールねじ２１のボールねじ軸２１ａとモータ２３の出力軸とを連結するカップリング、２６はボールねじ２１のナット２１ｂに軸方向の負荷荷重を付与するバネ治具、２７はボールねじ２１のナット２１ｂをねじ軸２１ａの軸方向に案内する案内バーを示している。ここで、この耐久試験は、ボール転動路に剥離が発生するまでの総サイクル数で評価した。結果を、表３及び図３に示す。図３は、４０℃における基油の動粘度と耐久性及びトルク特性との関係を示すグラフである。
【００３６】
【表３】
【００３７】
表３に示すように、４０℃における動粘度が２０〜１００ｍｍ２ ／ｓの範囲内であり、環分析による芳香族系成分が１重量％未満で、且つ、環分析によるパラフィン系成分が９０重量％以上となっている高度精製基油をグリース組成物として適用した実施例１〜実施例３においては、基油として鉱油や合成油系基油を適用した比較例１〜４と比べて、耐久性及び低トルク化が実現できていることが確認できた。
【００３８】
一方、４０℃における動粘度が上述の範囲よりも小さな高度精製基油を適用した比較例５においては、十分な耐久性を示していないことが確認できた。同様に、４０℃における動粘度が上述の範囲よりも大きな高度精製基油を適用した比較例６においては、十分な低トルク化を実現できていないことが確認できた。
また、図３に示すように、基油の動粘度は２０〜１００ｍｍ２ ／ｓ、より好ましくは３０〜７０ｍｍ２ ／ｓの範囲とするのがよいことが確認できた。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のグリース組成物によれば、基油として、４０℃における動粘度が２０〜１００ｍｍ２ ／ｓであるとともに、環分析による芳香族系成分が１重量％未満で、環分析によるパラフィン系成分が９０重量％以上となっている高度精製基油を用いたことによって、合成油を用いた場合と略同等の動粘度特性を有するとともに、温度変化に起因する動粘度変化を抑制することができるため、耐久性及び低トルク化を実現することが可能となる。
【００４０】
また、鉱油を高度精製した高度精製基油は、合成油系基油を用いたグリース組成物と比べて安価であるため、グリース組成物に要するコストを低減させることが可能となる。
本発明の転動装置によれば、本発明のグリース組成物を封入したことによって、耐久性及び低トルク化を実現させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における転動装置の一例としてボールねじを示す断面図である。
【図２】ボール耐久試験機を示す模式図である。
【図３】４０℃における基油の動粘度と、耐久性及びトルク特性との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１、２１ａ ねじ軸
２、２１ｂ ナット
３ 転動体
４ リターンチューブ
５ フランジ
６ 防塵用シール
７ 自動給脂機構
２０ ボールねじ耐久試験機
２１、１００ ボールねじ（転動装置）
２２ サポートユニット
２３ モータ
２４ コントローラ
２５ カップリング
２６ バネ治具
２７ 案内バー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a grease composition and a rolling device applied to a machine tool such as a machining center, an industrial machine such as an industrial robot, or an injection molding machine, and in particular, realizes improvement in durability and low torque at low cost. For effective technology.
[0002]
[Prior art]
In a ball screw as an example of this type of rolling device, in order to reduce rolling friction and improve durability (life) of the ball screw, a first screw groove formed on an inner peripheral surface of the screw shaft is provided. A lubricant such as a grease composition is supplied to a ball rolling path and a ball circulation path formed by the second thread groove formed on the outer peripheral surface of the nut.
[0003]
In recent years, as the above-described high-speed operation of machine tools and industrial machines has progressed, there has been an increasing demand for higher speed ball screws used in these machines. Here, when the ball screw is used at a high speed, there is a problem that the kinematic viscosity of the grease composition changes due to a rise in temperature generated on the friction surface, which adversely affects durability and torque characteristics. Was.
[0004]
For this reason, various grease compositions have been proposed that can withstand a temperature rise associated with an increase in the speed of a ball screw.
For example, as a grease composition capable of suppressing a temperature rise and suppressing a change in kinematic viscosity due to the temperature rise, an ester-based lithium soap using an ester oil having a kinematic viscosity at 40 ° C. of about 30 mm 2 / s as a base oil. Grease is widely applied (first conventional example).
[0005]
Further, as a grease composition having improved durability in order to respond to maintenance-free requirements in addition to suppressing heat generation, a mineral oil-based lithium soap using a mineral oil having a kinematic viscosity at 40 ° C. of 100 mm 2 / s or more as a base oil. Grease is widely applied (second conventional example).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the grease composition shown in the first conventional example described above has a problem that durability is insufficient and costs required for materials increase.
Further, the grease composition shown in the above-mentioned second conventional example has a problem that the torque characteristics when applied under low-temperature conditions are insufficient.
[0007]
Here, as a grease composition having both durability and suppression of heat generation at low temperatures, a grease composition based on poly-α-olefin oil has been proposed. There is a problem that the cost required for the material is increased in comparison.
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a grease composition and a rolling device that have improved durability and torque characteristics when applied under low-temperature conditions, and a rolling device at low cost. I have.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such problems, the inventors of the present invention have conducted intensive studies, and as a result, have achieved excellent oxidation stability by suppressing aromatic components (unsaturated hydrocarbon components) present in the base oil. The present inventors have found that the above problem can be solved by using a highly refined base oil having a high viscosity index, which has a small viscosity change due to a temperature change, as a grease composition, and has accomplished the present invention.
[0009]
That is, the grease composition according to claim 1 of the present invention is a grease composition comprising a base oil and a thickener, wherein the base oil has a kinematic viscosity at 40 ° C of 20 to 100 mm 2. / S, and a highly refined base oil containing less than 1% by weight of an aromatic component by ring analysis and 90% by weight or more of a paraffinic component by ring analysis.
[0010]
Here, the ring analysis in the present invention refers to a percentage calculated by a ring analysis ndM method based on ASTM D3238-95.
The grease composition according to claim 2 according to the present invention is the grease composition according to claim 1, wherein the thickener is a metal soap compound, a metal complex soap compound, or a urea compound. And is characterized in that it is contained in an amount of 3 to 40% by weight based on the total amount of the composition.
[0011]
A grease composition according to a third aspect of the present invention is characterized in that the grease composition according to the first or second aspect has a mixing consistency of 265 to 320.
A grease composition according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that the grease composition according to any one of the first to third aspects has a viscosity index of 120 or more.
[0012]
The rolling device according to claim 5 according to the present invention includes an inner member, an outer member, and a rolling element rotatably disposed between the inner member and the outer member. In the provided rolling device, the grease composition according to any one of claims 1 to 4, in a gap formed between the inner member and the outer member and in which the rolling element is provided. It is characterized by being enclosed.
[0013]
The rolling device according to claim 6 of the present invention is the rolling device according to claim 5, further comprising an automatic lubrication mechanism that intermittently seals the grease composition in the gap. It is characterized by.
Note that the rolling device in the present invention refers to a device including an outer member, an inner member, and a rolling element rotatably disposed between the outer member and the inner member. Refers to, for example, a rolling bearing, a linear guide, a ball screw, or the like. Here, when the rolling device is a rolling bearing, the outer member indicates the outer ring, and the inner member indicates the inner ring. When the rolling device is a linear guide, the outer member indicates a slider, and the inner member indicates a guide rail. Further, when the rolling device is a ball screw, the outer member indicates a nut, and the inner member indicates a screw shaft.
[0014]
According to the grease composition according to claim 1 of the present invention, the kinematic viscosity at 40 ° C of the base oil is 20 to 100 mm 2 / s, and the aromatic component by ring analysis is less than 1% by weight. In addition, by using a highly refined base oil in which a paraffin component is 90% by weight or more by ring analysis, while having a kinematic viscosity characteristic (high viscosity index) substantially equal to that of a synthetic oil while being a mineral oil, It is possible to suppress a change in viscosity at the time of application under a low-temperature condition and realize a low torque.
[0015]
In addition, a highly refined base oil obtained by highly refining mineral oil is less expensive than a grease composition using a synthetic oil base oil, so that the cost required for the grease composition can be reduced. In particular, when the grease composition is applied to a large-sized rolling bearing, a ball screw, or the like that requires a large amount of sealing of the grease composition, the cost required for the grease composition can be significantly reduced.
[0016]
According to the grease composition according to claim 2 according to the present invention, as a thickener, a metal soap compound, a metal composite soap compound, at least one of a urea compound, with respect to the total amount of the grease composition, By containing 3 to 40% by weight, the grease state can be maintained and the sealing device can be simplified.
[0017]
According to the grease composition according to claim 3 of the present invention, since the workability is improved by setting the mixing consistency to the range of 265 to 320, automatic lubrication to the rolling device becomes possible. Thus, maintenance-free operation can be realized. According to the grease composition according to claim 4 of the present invention, since the viscosity index is set to 120 or more, the change in viscosity due to temperature is small, so that the change in viscosity during application under low-temperature conditions is more reliably suppressed. Therefore, the torque can be further reduced, and the durability at the time of application under a high temperature condition can be further improved.
[0018]
According to the rolling device according to claim 5 of the present invention, the grease composition of the present invention is sealed in the gap formed between the inner member and the outer member and in which the rolling element is provided. Thereby, while having substantially the same function and performance as the case where synthetic oil is used, it is possible to suppress a change in viscosity at the time of application under a low temperature condition, and to realize a lower torque.
[0019]
According to the rolling device according to claim 6 of the present invention, the maintenance-free operation of the rolling device is realized by the provision of the automatic greasing mechanism for intermittently filling the grease composition in the gap. It becomes possible.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one configuration example of a ball screw as an example of the rolling device according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the ball screw 100 according to the present embodiment opposes the screw shaft (inner member) 1 having a spiral first screw groove 1 a on the outer peripheral surface, and the first screw groove 1 a. A nut (outer member) 2 having a second screw shaft 2a on the inner peripheral surface, and freely rolling on a helical ball rolling path formed between the first screw groove 1a and the second screw groove 2a. And a plurality of balls (rolling elements) 3 filled in the ball rolling path. At one end of the ball rolling path, the ball 3 rolling up the ball rolling path is scooped and returned to the other end. The tube 4 is fixed by a tube holder 4a. A flange 5 for fixing the nut 2 to a table or the like is formed at one axial end of the nut 2, between the flange 5 and the screw shaft 1, and at the other axial end of the nut 2. The space between the screw shaft 1 and the screw shaft 1 is closed by a dustproof seal 6. Further, the grease composition can be automatically supplied to the ball rolling path and the ball circulation path of the ball screw 100 by the automatic greasing mechanism 7.
[0021]
The ball screw 100 relatively rotates the screw shaft 1 and the nut 2 and moves one of them in the axial direction, so that the screw shaft 1 and the nut 2 Relative spiral movement is performed.
Here, the grease composition is composed of a base oil and a thickener.
The base oil is composed of three components, an aroma (aromatic) component, a naphthenic component, and a paraffin component, of which the aromatic component is less than 1% by weight and the paraffin component is 90% by weight. It consists of the highly refined base oil described above. Here, when the content of the aromatic component is 1% by weight or more, the base oil is easily oxidized and deteriorated, and excellent durability cannot be obtained.
[0022]
If the content of the paraffin-based component is less than 90% by weight, the oxidation stability at high temperatures is poor, and excellent durability cannot be obtained.
The kinematic viscosity at 40 ° C. of the base oil is in the range of 20 to 100 mm 2 / s. Here, if the kinematic viscosity at 40 ° C. is less than 20 mm 2 / s, the viscosity is too low, so that the oil film is liable to break, and the oil is more likely to evaporate, while the kinematic viscosity at 40 ° C. is 100 mm 2 / s. If it exceeds / s, the power loss increases, the torque value increases, and the heat generation also increases.
[0023]
Further, the viscosity index (VI) of the base oil is 120 or more. Here, if the viscosity index VI is less than 120, the change in viscosity due to the temperature change is large, and the oil film tends to be cut particularly at high temperatures, which is not preferable.
Further, the consistency, which is a basic physical property value indicating the hardness of the grease composition, is preferably in the range of 220 to 395 in terms of the penetration consistency measured after mixing, and more preferably, the mixing consistency capable of automatic lubrication. It is preferable to set the range of 265 to 320. Here, if the penetration is less than 220, the grease composition becomes too hard to provide sufficient lubrication, while if the penetration exceeds 395, the grease composition leaks from the ball screw. Therefore, it is not preferable.
[0024]
The thickener is not particularly limited as long as it is a substance which is dispersed in a base oil in a colloidal state and makes the base oil semi-solid or solid. For example, metal soaps such as lithium soap, calcium soap, sodium soap, aluminum soap, lithium complex soap, calcium complex soap, sodium complex soap, barium complex soap, aluminum complex soap, and bentonite And inorganic compounds such as clay-based, monourea-based, diurea-based, triurea-based, tetraurea-based, urethane-based, and organic compounds such as sodium terephthalate-based organic compounds, or a mixture of two or more thereof. . In particular, it is preferable to use a lithium soap system in consideration of cost.
[0025]
It is preferable that the thickener is dispersed in the base oil at a ratio of 3 to 40% by weight, preferably 5 to 12% by weight, based on the total amount of the grease composition. Here, if the compounding ratio of the thickener is less than 3% by weight, it becomes difficult to maintain the grease state, while if the compounding ratio of the thickener exceeds 40% by weight, the grease composition Is too hard, and the lubricating state cannot be sufficiently exhibited.
[0026]
Here, in the grease composition of the present embodiment, in order to further improve its various performances, for example, an additive such as an extreme pressure agent, an antioxidant, a rust inhibitor, an oil agent, and a metal deactivator is used. Alternatively, two or more kinds may be mixed and added. In addition, the addition amount of these additives is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired.
[0027]
The extreme pressure agent is not particularly limited, for example, organic zinc compounds such as zinc dialkyldithiophosphate, zinc diaryldithiophosphate, zinc dialkyldithiocarbamate, molybdenum dialkyldithiophosphate, molybdenum diaryldithiophosphate, molybdenum dialkyldithiocarbamate, and the like. Organic molybdenum compounds, thiocarbamine compounds, phosphates, phosphites and the like can be mentioned.
[0028]
Examples of the antioxidant include, but are not particularly limited to, amines such as phenyl-1-naphthylamine, phenols such as 2,6-di-tert-dibutylphenol, sulfur, and zinc dithiophosphate.
The rust inhibitor is not particularly limited, for example, organic sulfonates such as alkali metals and alkaline earth metals, alkyl alkenyl succinic acid derivatives such as alkyl alkenyl succinates, and sorbitan monooleate. And polyhydric alcohol partial esters.
[0029]
The oil agent is not particularly limited, and for example, an oiliness improver such as a fatty acid, animal and vegetable oil, and the like can be used.
Although it does not specifically limit as a metal deactivator, For example, benzotriazole etc. are mentioned.
According to the ball screw 100 having such a configuration, the kinematic viscosity at 40 ° C. of the base oil constituting the grease composition is 20 to 100 mm 2 / s, and the aromatic component by ring analysis is less than 1% by weight. By using a highly refined base oil having a paraffin component content of not less than 90% by weight based on ring analysis, it has a kinematic viscosity characteristic substantially equal to that of a synthetic oil and a low temperature condition. Since the viscosity change at the time of application can be suppressed, it is possible to realize durability and low torque.
[0030]
In addition, a highly refined base oil obtained by highly refining a mineral oil is less expensive than a grease composition using a synthetic oil-based base oil, so that the cost for operating the ball screw 100 can be reduced.
In the present embodiment, the ball screw has been described as an example of the rolling device. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to other linear motion devices such as a linear guide, a rolling bearing, and the like.
[0031]
【Example】
Hereinafter, the effects of the present invention will be verified based on examples.
As a test ball screw, grease compositions having different compositions were sealed in an oversized preload ball screw (manufactured by Nippon Seiko Co., Ltd.) having a bearing of 25 mm and a lead of 20 mm, and the following tests were performed.
[0032]
As the grease composition, a grease composition having the composition shown in Table 2 was prepared using the base oil shown in Table 1. In the grease compositions shown in Table 2, as additives, 1.0% by weight of an amine-based antioxidant and 0.5% by weight of a metal sulfonate-based antioxidant with respect to the total amount of the grease composition. A rust agent and an anti-friction agent made of ZnDTP are added.
[0033]
[Table 1]
[0034]
[Table 2]
[0035]
<Temperature rise test>
The test ball screw was reciprocated, and the temperature rise value after a certain period of time was measured by a temperature sensor attached to the nut. Table 3 shows the results.
<Dynamic friction torque test>
The test ball screw was reciprocated, the dynamic friction torque value of the second reciprocation was measured, and the average value was calculated. Table 3 shows the results.
<Durability test>
Using a ball screw durability tester (manufactured by Nippon Seiko Co., Ltd.) shown in FIG. 2, the test ball screw was reciprocated under the conditions of a rotation speed of 3000 rpm × 300 mm stroke and a load of 3000 N, and a durability test was performed under the following conditions. Was. Reference numeral 20 in FIG. 2 denotes a ball screw endurance tester. Similarly, reference numeral 21 denotes a ball screw which is a specimen, 22 denotes a support unit that supports a screw shaft 21a of the ball screw 21, and 23 denotes a ball screw 21. A motor for rotating and driving the screw shaft 21a, a controller 24 for controlling the motor 23, a coupling 25 for connecting the ball screw shaft 21a of the ball screw 21 and the output shaft of the motor 23, and a nut 26 for the ball screw 21 A spring jig 27 for applying a load in the axial direction indicates a guide bar 27 for guiding the nut 21b of the ball screw 21 in the axial direction of the screw shaft 21a. Here, this durability test was evaluated by the total number of cycles until peeling occurred on the ball rolling path. The results are shown in Table 3 and FIG. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the kinematic viscosity of the base oil at 40 ° C. and the durability and torque characteristics.
[0036]
[Table 3]
[0037]
As shown in Table 3, the kinematic viscosity at 40 ° C. is in the range of 20 to 100 mm 2 / s, the aromatic component is less than 1% by weight based on ring analysis, and the paraffinic component based on ring analysis is 90% by weight. % In Examples 1 to 3 in which a highly refined base oil of at least 10% is used as a grease composition, compared to Comparative Examples 1 to 4 in which a mineral oil or a synthetic oil base oil is used as the base oil. It was confirmed that the performance and low torque were realized.
[0038]
On the other hand, it was confirmed that Comparative Example 5 using a highly refined base oil having a kinematic viscosity at 40 ° C. smaller than the above range did not show sufficient durability. Similarly, in Comparative Example 6 in which a highly refined base oil having a kinematic viscosity at 40 ° C. larger than the above range was applied, it was confirmed that a sufficiently low torque could not be achieved.
Moreover, as shown in FIG. 3, it was confirmed that the kinematic viscosity of the base oil should be in the range of 20 to 100 mm 2 / s, more preferably 30 to 70 mm 2 / s.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the grease composition of the present invention, the kinematic viscosity at 40 ° C. is 20 to 100 mm 2 / s as the base oil, and the aromatic component is less than 1% by weight based on ring analysis. By using a highly refined base oil containing 90% by weight or more of paraffinic components by ring analysis, it has kinematic viscosity characteristics almost equivalent to those of using synthetic oil and changes in kinematic viscosity due to temperature changes. Therefore, durability and low torque can be realized.
[0040]
In addition, a highly refined base oil obtained by highly refining mineral oil is less expensive than a grease composition using a synthetic oil base oil, so that the cost required for the grease composition can be reduced.
According to the rolling device of the present invention, durability and low torque can be realized by enclosing the grease composition of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a ball screw as an example of a rolling device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a ball durability tester.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between kinematic viscosity of a base oil at 40 ° C., and durability and torque characteristics.
[Explanation of symbols]
1, 21a Screw shaft 2, 21b Nut 3 Rolling element 4 Return tube 5 Flange 6 Dustproof seal 7 Automatic greasing mechanism 20 Ball screw durability tester 21, 100 Ball screw (rolling device)
22 Support Unit 23 Motor 24 Controller 25 Coupling 26 Spring Jig 27 Guide Bar
