JP2006300256A

JP2006300256A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2006300256A
Application number: JP2005125039A
Authority: JP
Inventors: Michita Hokao; 道太外尾
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】高速回転下で使用された場合でも、転がり軸受の軌道面と転動面との間に十分な厚さの油膜が確保できるようにする。
【解決手段】転がり軸受の保持器４を、磁性材料を用いて、最大エネルギー積が０．５ｋＪ／ｍ³以上になるように形成する。磁性材料からなる微粒子を含有する潤滑剤を用いて潤滑する。
【選択図】図１

Description

この発明は、保持器と潤滑剤に特徴がある転がり軸受に関する。

工作機械の主軸を支持する転がり軸受においては、加工精度の向上を図るために、振動、音響等の特性が良好であることが求められる。また、近年においては、取り扱い易さ、環境、およびコストの面で有効なグリース潤滑により、高速回転時に長時間安定して使用できるようにすることが求められている。しかしながら、高速回転される転がり軸受でグリース潤滑を行うと、グリースの剪断に伴う発熱が大きく、軸受寿命が短くなるという問題点がある。

下記の特許文献１には、この問題点を解決することを課題としたグリースが記載されている。このグリースは、基油として、特定の芳香族エステル油または芳香族チオエーテル油を含有する。
下記の特許文献２には、磁性材料からなる微粒子（磁性微粒子）が潤滑油に分散された分散液（磁性流体）が開示されている。この文献の磁性微粒子は、マグネタイト、マンガンフェライト、コバルトフェライト、あるいはこれらと亜鉛との複合フェライト等を用いて、共沈法により製造された粒径２０ｎｍ以下の微粒子である。そして、この微粒子を、直鎖飽和脂肪族系界面活性剤を使用して低蒸気圧基油に分散させている。

下記の特許文献３には、工作機械の主軸を支持する転がり軸受の保持器を、合成樹脂製にすることが記載されている。
下記の特許公報４には、磁性流体を内包するマイクロカプセルの製造方法が開示されている。
特開２００４−３３２８１９号公報特開２００４−２００１９３号公報特開２００４−１２４９５１号公報特開平８−１７９７０５号公報

しかしながら、特許文献１のグリースを用いた場合でも、高速回転下では、発生する遠心力によりグリースが飛散して、転がり軸受の軌道面と転動面との間に十分な厚さの油膜が確保されない場合がある。
本発明の課題は、高速回転下で使用された場合でも、転がり軸受の軌道面と転動面との間に十分な厚さの油膜が確保できるようにすることにある。

上記課題を解決するために、本発明は、転がり軸受用の保持器であって、磁性材料で形成され、最大エネルギー積が０．５ｋＪ／ｍ³以上であることを特徴とする保持器を提供する。本発明において、磁性材料とは、磁石用の材料であって、強磁性またはフェリ磁性を有する材料を指す。
本発明の保持器は、例えば、磁石粉末にバインダとガラス繊維などの強化材を添加した組成物を保持器の形状に成形する方法（ボンド磁石の製造方法）で得ることができる。この場合に使用可能な磁石粉末としては、ネオジム（Ｎｄ）系、フェライト系、サマコバ（Ｓｍ−Ｃｏ）系等の各種磁石粉末が挙げられる。バインダとしては、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂、直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂等が使用可能である。

本発明はまた、磁性材料で形成されて最大エネルギー積が０．５ｋＪ／ｍ³以上である保持器を備え、磁性材料からなる微粒子を含有する潤滑剤で潤滑されていることを特徴とする転がり軸受を提供する。
前記潤滑剤としては、(1) 磁性材料からなる微粒子が分散された潤滑油、(2) 磁性材料からなる微粒子が分散された潤滑油を内包するマイクロカプセル、(3) 前記マイクロカプセルを含有する潤滑油、(4) 前記マイクロカプセルを含有するグリースが挙げられる。

本発明の転がり軸受では、磁性材料からなる微粒子を含有する潤滑剤が磁力により保持器に保持されるため、高速回転下で使用された場合でも、遠心力による潤滑剤の飛散が防止されて、転がり軸受の軌道面と転動面との間に十分な厚さの油膜が確保できる。
本発明の転がり軸受において、潤滑剤中の前記微粒子の含有率は、５質量％以上４０質量％以下とすることが好ましい。前記微粒子の含有率が５質量％未満であると、高速回転下で使用された場合の遠心力による潤滑剤飛散防止効果が不十分となる。前記微粒子の含有率が４０質量％を超えると、相対的に潤滑剤成分の含有量が少なくなるため、十分な厚さの油膜が確保できない。

本発明で使用する潤滑油としては、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、合成炭化水素油、エーテル油、エステル油、シリコーン油等が挙げられる。また、使用する潤滑油の４０℃での動粘度は１０〜２００ｍｍ²／ｓ、好ましくは１０〜６０ｍｍ²／ｓとする。潤滑油の４０℃での動粘度が１０ｍｍ²／ｓ未満であると、十分な厚さの油膜が形成されない。潤滑油の４０℃での動粘度が２００ｍｍ²／ｓを超えると、攪拌抵抗に伴う発熱が大きくなる。

本発明で使用する「磁性材料からなる微粒子が分散された潤滑油」は、前記微粒子の表面に界面活性剤を吸着させることで、前記微粒子を潤滑油に安定的に分散させたものであることが好ましい。
本発明で使用する「磁性材料からなる微粒子」としては、マグネタイト、マンガンフェライト、コバルトフェライト、あるいはこれらと亜鉛との複合フェライト等からなり、粒径が２０ｎｍ以下の微粒子が挙げられる。
本発明で使用する「磁性材料からなる微粒子が分散された潤滑油を内包するマイクロカプセル」は、界面重合法、ｉｎ−ｓｉｔｕ法、相分離法、液中乾燥法、オリフィス法、スプレードライ法等の従来より公知の方法で作製することができる。また、マイクロカプセルは、負荷圏で物理的に破壊されるようなものであることが好ましい。

本発明で使用するマイクロカプセルのカプセル材料としては、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、フェノール樹脂、ポリビニルアルコール、メラミン樹脂、ポリウレア、ポリエチレン、ポリスチレン、セルロース、ゼラチン等の、従来より公知の材料が挙げられる。
本発明で前記マイクロカプセルを含有する潤滑油およびグリースを潤滑剤として使用する場合、前記マイクロカプセルを含有させる潤滑油およびグリースの成分は特に限定されず、従来より公知の成分を適宜使用することができる。

本発明の転がり軸受によれば、高速回転下で使用された場合でも、転がり軸受の軌道面と転動面との間に十分な厚さの油膜が確保できるようにすることができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１はこの実施形態の転がり軸受を示す断面図である。
この転がり軸受はアンギュラ玉軸受であり、内輪１、外輪２、玉（転動体）３、保持器４を備えている。この軸受の内径は４０ｍｍ、外径は６８ｍｍ、幅は１５ｍｍである。内輪１および外輪２はＳＵＪ２製で、通常の熱処理を施したものである。玉３は窒化珪素製である。

保持器４は、円筒体の周面部に玉３を保持する円形のポケットが形成され、円筒の内周部にリブ４１が形成されている。この保持器４を、ストロンチウムフェライト粉末とフェノール樹脂とガラス繊維とを、質量比で５０：３５：１５に混合した組成物を射出成形することにより作製した。射出成形条件は、シリンダ温度：９０℃、金型温度：１８０℃、射出圧力：１０００ｋｇ／ｃｍ²、射出時間：５秒、保圧時間：１０秒、硬化時間：６０秒とした。この保持器４の磁石性能を測定したところ、最大エネルギー積は０．５ｋＪ／ｍ³であった。

〔実施例１〕
一次粒径が１０ｎｍであるマグネタイト微粒子を、直鎖飽和脂肪族系界面活性剤を使用して合成炭化水素油（４０℃での動粘度が２０ｍｍ²／ｓｅｃ）に分散させた。この分散液にフェノール系酸化防止剤を添加した。これにより、マグネタイト微粒子が分散された潤滑油を得た。この潤滑油中のマグネタイト微粒子含有率は４０質量％であり、フェノール系酸化防止剤含有率は１質量％である。

この潤滑油を図１の転がり軸受に１ｇ封入し、アキシャル荷重：９８Ｎ、回転速度：２００００ｍｉｎ^-1、温度：６０℃の条件で回転させて、焼き付き寿命を測定する試験を行った。この試験では、過負荷によってモータが停止するまでか軸受温度が７０℃を超えた時点までの回転時間を、焼き付き寿命として測定した。
比較例として、クリューバ製のグリース「イソフレックスＮＢＵ１５（商品名）」を図１の転がり軸受に１ｇ封入し、同じ条件で焼き付き寿命を測定した。そして、実施例１の測定値を比較例の測定値で除算し、比較例の焼き付き寿命を「１」とした相対値を算出した。その結果、実施例１の焼き付き寿命は比較例の焼き付き寿命の１．５倍であった。

〔実施例２〕
先ず、実施例１の「マグネタイト微粒子が分散された潤滑油」を内包するマイクロカプセルを作製した。このマイクロカプセルのカプセル材料はメラミン樹脂であり、このマイクロカプセルを界面重合法により作製した。得られたマイクロカプセルの平均粒径は８μｍであった。また、マイクロカプセル全体に対するマグネタイト微粒子の含有率は１２質量％であった。

次に、このマイクロカプセルをヘキサンに分散させた分散液を、図１の転がり軸受に封入した後、封入した分散液からヘキサンを蒸発させた。これにより、図１の転がり軸受の内輪１の外周面、外輪２の内周面、玉３の表面、および保持器４の表面に、前記マイクロカプセルを付着させた。このマイクロカプセルの付着により、図１の転がり軸受内に実施例１の潤滑油を１ｇ存在させた。
次に、実施例１と同じ条件で、この転がり軸受の焼き付き寿命を測定した。そして、比較例の焼き付き寿命を「１」とした相対値を算出した。その結果、実施例２の焼き付き寿命は比較例の焼き付き寿命の１．８倍であった。

〔実施例３〕
先ず、実施例２で作製したマイクロカプセルを合成炭化水素油（４０℃での動粘度が２０ｍｍ²／ｓｅｃ）に４０質量％の含有率で分散させた。このマイクロカプセルが分散された潤滑油全体に対するマグネタイト微粒子の含有率は５質量％であった。
次に、このマイクロカプセルが分散された潤滑油を、図１の転がり軸受に封入した。これにより、図１の転がり軸受内に実施例１の潤滑油を１ｇ存在させた。
次に、実施例１と同じ条件で、この転がり軸受の焼き付き寿命を測定した。そして、比較例の焼き付き寿命を「１」とした相対値を算出した。その結果、実施例３の焼き付き寿命は比較例の焼き付き寿命の２．１倍であった。

〔実施例４〕
先ず、実施例２で作製したマイクロカプセルをグリース「イソフレックスＮＢＵ１５」に４０質量％の含有率で添加した。このマイクロカプセルが添加されたグリース全体に対するマグネタイト微粒子の含有率は５質量％であった。
次に、このマイクロカプセルが分散されたグリースを、図１の転がり軸受に封入した。これにより、図１の転がり軸受内に実施例１の潤滑油を１ｇ存在させた。
次に、実施例１と同じ条件で、この転がり軸受の焼き付き寿命を測定した。そして、比較例の焼き付き寿命を「１」とした相対値を算出した。その結果、実施例４の焼き付き寿命は比較例の焼き付き寿命の２．２倍であった。

本発明の実施形態の転がり軸受を示す断面図である。

符号の説明

１内輪
２外輪
３玉
４保持器

Claims

転がり軸受用の保持器であって、磁性材料で形成され、最大エネルギー積が０．５ｋＪ／ｍ³以上であることを特徴とする保持器。
磁性材料で形成されて最大エネルギー積が０．５ｋＪ／ｍ³以上である保持器を備え、磁性材料からなる微粒子を含有する潤滑剤で潤滑されていることを特徴とする転がり軸受。
前記潤滑剤は、磁性材料からなる微粒子が分散された潤滑油である請求項２記載の転がり軸受。
前記潤滑剤は、磁性材料からなる微粒子が分散された潤滑油を内包するマイクロカプセルである請求項２記載の転がり軸受。
前記潤滑剤は、磁性材料からなる微粒子が分散された潤滑油を内包するマイクロカプセルを含有する潤滑油である請求項２記載の転がり軸受。
前記潤滑剤は、磁性材料からなる微粒子が分散された潤滑油を内包するマイクロカプセルを含有するグリースである請求項２記載の転がり軸受。