JP2007113648A - 固形潤滑組成物封入転がり軸受の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】未硬化の固形潤滑組成物を転がり軸受に充填して加熱硬化する際に、シール用金型を取り付けなくても潤滑組成物の垂れ落ちがなく、加熱処理作業を簡単化して効率よく固形潤滑剤の封入された転がり軸受を製造することである。
【解決手段】潤滑剤を含有する半固形状の固形潤滑組成物の未焼成原料１を、転がり軸受の内部に保持器２の少なくとも一部を包むように充填し、この固形潤滑組成物の未焼成原料１を加熱して固形状化する固形潤滑組成物封入転がり軸受の製造方法において、転がり軸受にかかる重力方向の下側から固形潤滑組成物の未焼成原料を加熱することにより、保持器２の下側に充填されている固形潤滑組成物の未焼成原料１ｂを保持器２の上側に充填されている固形潤滑組成物の未焼成原料１ａより先に加熱硬化させ、次いで、保持器２の上側の固形潤滑組成物の未焼成原料１ａを硬化させるまで加熱することを特徴とする固形潤滑組成物封入転がり軸受の製造方法とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、固形潤滑組成物封入転がり軸受の製造方法に関するものである。

固形潤滑組成物を封入した転がり軸受は、潤滑油などの潤滑剤を含む組成物を固形状化して転がり軸受に封入した転がり軸受であり、その内部に保持された潤滑油分が軸受の使用状態で飛散し難いものである。

すなわち、この種の転がり軸受は、使用環境における清浄雰囲気を汚染せず、食品製造機械などでは食品を汚染しないものであり、また軸受内に水分が浸入せずグリースは乳化しにくいという耐水性の面でも優れており、さらにまた軸受のメンテナンスの頻度が少なくてよいので、屋外で使用される自動車その他の機械、食品機械、遠心力のかかる撚線機などに適当な軸受として賞用されている。

このような固形潤滑組成物封入転がり軸受は、製造工程で潤滑油または潤滑グリースと熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂との混合物をペースト状化し、これを転がり軸受内に一時的に金型などを用いて垂れ落ちないようにシールし、金型を加熱し混合物の金属接触面を固形状化した後、金型を取り外して転がり軸受全体を混合物が固形状化する温度以上に加熱し、次いで冷却して混合物全体を固形状化して転がり軸受内に封入している(特許文献１)。

また、潤滑剤を含む組成物を転がり軸受に注入する時にはできるだけ液垂れをしない硬さまで半固形状化しておくという技術が知られている(特許文献２)。

特開平９−０９４８９３号公報 特開平９−２２７８８５号公報

しかし、上記した従来の技術では、硬化するための必須用具として金型などが必要であり、または固形潤滑組成物の未焼成原料を加熱するための熱源装置が必要である。このようにして固形潤滑組成物を封入すると製造工程が増えて生産効率が低下するという問題が起こる。
この場合に金型などを使用しない場合は、固形潤滑物の未焼成原料を転がり軸受に注入した後に、組成物をいわゆる焼成と呼ばれる加熱硬化時まで確実に保持することは困難であり、加熱硬化による液状物の垂れ落ちの問題が起こる。

ここで、図６に示す状態で液状物の垂れ落ち現象は、固体潤滑組成物の未焼成原料１が加熱されることで固形状化する前に流動性を増すことに拠って起こり、その主な原因は、固形潤滑組成物の未焼成原料１の温度が略均一になるように転がり軸受全体を加熱していることにある。

詳細に観察すると、２枚の帯状金属で所要数の転動体を上下方向から包み込む環状物である保持器２には、転動体同士の間隔を保持する部分として、２枚の帯状金属板が扁平状に重ねられてリベット６などで固定された部分がある。

このような転動体の間隔保持部があることにより、軸受内の保持器２の上下には比較的広い空間が形成され、この保持器の上側に充填された固形潤滑組成物の未焼成原料１ａが加熱によって流動性を増すために、重力によって保持器２の下側に移動し、この移動量で充填量以上に体積を増した固形潤滑組成物の未焼成原料１ｂが増加した自重によって垂れ落ちるという現象を起こしていたと考えられる。

そのため、固形潤滑組成物の未焼成原料を充填した転がり軸受に金型を取り付けて、焼成の初期に軟化した固形潤滑組成物の未焼成原料の垂れ落ちを抑制する必要があり、別言すれば充填された固形潤滑組成物の未焼成原料を加熱硬化処理時に養生して、その脱落を防止するという煩雑な作業を必要としていた。

この問題のために従来技術では、軸受の型式毎に異なる形状の金型が必要となり、多品種の軸受を所要数だけ生産する際に、金型を揃える必要のあるために生産効率を低下させる場合があり、特に生産数の急な増加には対応できないという欠点もあった。

そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、未焼成の固形潤滑組成物を転がり軸受に充填して加熱硬化する際に、シール用金型を取り付けなくても固形潤滑組成物の垂れ落ちがなく、加熱処理作業を簡単化して効率よく固形潤滑組成物の封入された転がり軸受を製造することである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、焼成により硬化可能な固形潤滑組成物の未焼成原料を、転がり軸受の内部に保持器の少なくとも一部を包むように充填し、この固形潤滑組成物の未焼成原料を加熱して固形状化する固形潤滑組成物封入転がり軸受の製造方法において、前記転がり軸受にかかる重力方向の下側から固形潤滑組成物の未焼成原料を加熱することにより、保持器の下側に充填されている固形潤滑組成物の未焼成原料を保持器の上側に充填されている固形潤滑組成物の未焼成原料より先に加熱硬化させ、次いで、保持器上側の固形潤滑組成物の未焼成原料を硬化させるまで加熱することを特徴とする固形潤滑組成物封入転がり軸受の製造方法としたのである。

上記した工程からなるこの発明の固形潤滑組成物封入転がり軸受の製造方法では、転がり軸受にかかる重力方向の下側から固形潤滑組成物の未焼成原料を加熱することにより、保持器の下側に充填されている固形潤滑組成物の未焼成原料は保持器の上側に充填されている固形潤滑組成物の未焼成原料より先に加熱硬化する。

そのため、保持器の上側に充填されている固形潤滑組成物の未焼成原料が加熱されて軟化した際には、既に保持器の下側の固形潤滑組成物の未焼成原料は硬化していて、その部分に垂れ落ちるための空間や垂れ落ちを許容する固形潤滑組成物の未焼成原料の柔らかさはなく、保持器上側の固形潤滑組成物の未焼成原料は、さらに昇温するように加熱すると流動せずに垂れ落ちることなく硬化する。

これによりシール用金型を取り付けなくても固形潤滑組成物の垂れ落ちがなく、加熱処理作業を簡単化して効率よく固形潤滑組成物の封入された転がり軸受を製造できる。

このような加熱は、熱風循環型の加熱炉の熱風流路に沿って転がり軸受を配置して一方向から転がり軸受に熱風を接触させる加熱によって行なうことが、実用的で無駄がなく好ましい方法である。

また、加熱が、ヒーティングガンを用いて転がり軸受の一方向から熱風を接触させる手段によっても上記同様の作用があり、効率よく固形潤滑組成物の封入された転がり軸受を製造できる。

この発明は、以上説明したように、転がり軸受にかかる重力方向の下側から固形潤滑組成物の未焼成原料を加熱して、保持器の下側に充填されている固形潤滑組成物の未焼成原料を保持器の上側に充填されている固形潤滑組成物の未焼成原料より先に加熱硬化させるようにしたので、未硬化の固形潤滑組成物を転がり軸受に充填して加熱硬化する際に、シール用金型を取り付けなくても固形潤滑組成物の垂れ落ちがなく、加熱処理作業を簡単化して効率よく固形潤滑組成物の封入された転がり軸受を製造できるという利点がある。

この発明の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
図１〜３に示すように、潤滑剤を含有する半固形状の固形潤滑組成物の未焼成原料１を転がり軸受の内部に保持器２の少なくとも一部を包むように充填する。転がり軸受は、特にその種類を限定したものではなく、図中の符号３は内輪、４は外輪、５は転動体である。
保持器２は、特にその形態を限定したものではなく、図示したものでは全体が２枚の帯状金属からなり、転動体５を上下方向から包むと共に、転動体５の間隔を保持する部分は、２枚の帯状金属板が扁平状に重ねられリベット６などで固定されている。いわゆるスポットパックおよびフルパックのいずれの場合でも、この扁平状の間隔保持部分は、固形潤滑組成物の未焼成原料１で全周が包まれた状態である。

この発明における固形潤滑組成物は、焼成により硬化可能であるように周知の潤滑剤を配合した樹脂組成物からなり、定法によって調整される各種材料を広く採用できるものであり、特にそのような材料の配合割合も適宜に調整して得られる組成物である。
この発明に使用する潤滑剤は、潤滑油または潤滑グリースを使用することができる。
潤滑油としては、鉱油、合成炭化水素油、ポリアルキレングリコール油、ジエステル油、ポリオールエステル油、リン酸エステル油、ポリフェニルエーテル油、シリコーン油などが挙げられ、周知の潤滑油を特に限定することなく使用できる。

潤滑グリースは、いずれも石けんまたは非石けんで増稠した潤滑グリースであって、基油や増稠剤の種類を特に限定したものでなく、増稠剤−基油系グリースの分類名称で挙げれば、例えばリチウム石けん−ジエステル系グリース、リチウム石けん−鉱油系グリース、ナトリウム石けん−鉱油系グリース、アルミニウム石けん−鉱油系グリース、リチウム石けん−ジエステル鉱油系グリース、非石けん−ジエステル系グリース、非石けん−鉱油系グリース、非石けん−ポリオールエステル系グリース、リチウム石けん−ポリオールエステル系グリース、リチウム石けん−シリコーン油系グリースなどの各系のグリースが挙げられる。ウレア−合成油系グリースは、特に耐熱性の点で好ましいものである。

上記したような潤滑油を基油として金属石けんや非石けん（ジウレア、ベントン、ポリウレア等）の増稠剤を添加して適当な粘度にしたグリース、または潤滑油には、必要に応じて極圧剤等の各種添加剤を添加して使用することもできる。

この発明に用いる固形潤滑組成物に配合する樹脂としては、熱硬化性樹脂が適用され、具体的にはフェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。

特に、アミノ基その他の反応性有機基を持つ変性シリコーン油と、前記反応性有機基に反応する有機基を有するエポキシ樹脂との組み合わせからなるエポキシ・シリコーン樹脂とも称されるものは、固形化状態や耐熱性の点で好ましいものである。

変性シリコーンと所定の硬化剤を重合した熱硬化性樹脂を使用する場合は、シリコーンと相溶性のない潤滑油を使用することが好ましく、そのような潤滑油として、例えば鉱油、合成炭化水素油、ジエステル油、ポリオールエステル油、エーテル油、フッ素油、リン酸エステル油などのシリコーン油以外の潤滑油が挙げられる。

熱硬化性樹脂は、その未硬化原料粉末を用いて潤滑油または潤滑グリースと混合するが、配合比率は特に限定されたものではなく、例えば５〜９５重量％の範囲で両者を配合し、全体が均一なペースト状で離油していない半固形状態のものとすればよく、これを転がり軸受内部の空隙に部分充填(いわゆるスポットパック)し、または空隙全体に充填(いわゆるフルパック)してもよい。
また、上記したような熱硬化性樹脂を主成分として、さらに潤滑性のよい樹脂を添加してもよく、そのような樹脂としてはポリエチレン樹脂やポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂を採用することもできる。

上記のような潤滑剤を含有する未焼成の固形潤滑組成物の原料を転がり軸受の内部に保持器の少なくとも転動体同士の間隔を保持する部分を包むように充填した後、加熱炉の熱風が常に上方へ流れるような所定位置に転がり軸受を軸が垂直になる姿勢で収容するか、または前記同様の姿勢の転がり軸受の下部に対して、ヒーティングガンなどを用いて上方に向けた熱風を当て、もしくは赤外線ヒータなどで輻射熱を当て、または熱伝導により加熱することなどによって加熱する。温度調節のためには、適宜の周知の手法を採用してもよく、要所の冷却のために部分的に空気や液体を導入して温度調節することもできる。

図４に示すような加熱炉(焼成炉とも呼ばれる)は、電熱ヒータなどからなる熱源７により加熱された高温の空気をファン８によって炉中央部の奥から炉内へ流通させるものである。このような構造の加熱炉であると、加熱炉の上部と下部との温度差で対流が起き、熱風は上方へ送られ、必要に応じて炉の頂上部からダクトなどの循環路（図示せず。）を経由してファン８の空気取り入れ口へ熱風を返送して熱循環ができる。

上記構造の加熱炉を用いて、転がり軸受Ａ１、Ａ２の内部に充填された潤滑剤含有の固形潤滑組成物の未焼成原料を固形状化するには、熱源７とファン８が配置された下段Ｂ２より高い上段Ｂ１に転がり軸受Ａ１を軸方向が垂直になる姿勢で載置することにより、転がり軸受Ａ１にかかる重力方向の下側から熱風を当てる。

このとき加熱炉の上段と下段で加熱される転がり軸受内部の固形潤滑組成物の未焼成原料の温度を、保持器２の上側１ａと保持器２の下側１ｂとに分けてそれぞれ経時的に測定し、この結果を図５に示した。
固形潤滑組成物は、ポリエチレン樹脂粉末を含有したリチウム−鉱油系グリースと潤滑油を混合し、軟化温度８０℃前後、硬化温度約１３０℃のＮＴＮ社製：一般用ポリルーブＬＰ０３を使用した。

図５（ａ）の結果からも明らかなように、上段に設置した転がり軸受の保持器の下側に充填した固形潤滑組成物の温度は、保持器の上側における固形潤滑組成物の温度よりも早く上昇しており、保持器下側の固形潤滑組成物の未焼成原料が保持器の上側の固形潤滑組成物の未焼成原料よりも先に硬化し、図３に示すように、固形潤滑組成物の未焼成原料の保持器上側から保持器下側への流出による垂れ下がりが抑制されることがわかる。

これに対して、図５（ｂ）に示すように、加熱炉の下段に配置した転がり軸受内部（内部）の固形潤滑組成物の未焼成原料の温度分布をみると、保持器の上側と下側のエポキシ・シリコーン樹脂の温度に殆ど差がなく、これでは図６に示す状態になり、保持器上側の固形潤滑組成物の未焼成原料が加熱によって流動性を増したときに未だ保持器下側の固形潤滑組成物の未焼成原料が硬化温度に達していないため、保持器上側の固形潤滑組成物の未焼成原料が重力によって保持器下側に移動する可能性があり、垂れ落ちる場合があると判断された。

また、上記以外の加熱方法として、ヒーティングガンを用いて転がり軸受の内部に充填された潤滑剤含有の固形潤滑組成物の未焼成原料を固形状化のために加熱するには、前記同様にヒーティングガンより上方に転がり軸受を軸を垂直にする姿勢で配置し、すなわち転がり軸受にかかる重力方向の下側から固形潤滑組成物の未焼成原料を加熱する。

このとき、固形潤滑組成物の未焼成原料の保持器の上側と下側との温度差は約１００℃となったので、図６に示すような固形潤滑組成物の未焼成原料の保持器上側から保持器下側への流出による垂れ下がりの問題は抑制できた。
なお、軟化温度８０℃前後、硬化温度約１４０℃の固形潤滑組成物（ＮＴＮ社製：一般用ポリルーブＬＰ０３）を使用した場合に、保持器の上側の固形潤滑組成物の未焼成原料が軟化して保持器下側に流動する前に前記樹脂を硬化するために必要な温度差は５０℃以上であった。

固形潤滑組成物封入転がり軸受の平面図 固形潤滑組成物封入転がり軸受の要部拡大断面図 実施形態の製法により加熱硬化された固形潤滑組成物の未焼成原料の状態を示す断面図 加熱炉の概略構造の説明図 （ａ）加熱炉上段で加熱された保持器上・下側の固形潤滑組成物の未焼成原料の加熱時間と温度の関係を示す図表、（ｂ）加熱炉下段で加熱された保持器上・下側の固形潤滑組成物の未焼成原料の加熱時間と温度の関係を示す図表 従来の製法により加熱硬化された固形潤滑組成物の未焼成原料の状態を示す断面図

符号の説明

１ 固形潤滑組成物の未焼成原料
２ 保持器
３ 内輪
４ 外輪
５ 転動体
６ リベット
７ 熱源
８ ファン
Ａ１、Ａ２ 転がり軸受
Ｂ１ 上段、
Ｂ２ 下段

Claims (3)

1. 焼成により硬化可能な固形潤滑組成物の未焼成原料を、転がり軸受の内部に保持器の少なくとも一部を包むように充填し、この未焼成原料を加熱し、その後冷却して固形状化する固形潤滑組成物封入転がり軸受の製造方法において、
   前記転がり軸受にかかる重力方向の下側から固形潤滑組成物の未焼成原料を加熱することにより、保持器の下側に充填されている固形潤滑組成物の未焼成原料を保持器の上側に充填されている固形潤滑組成物の未焼成原料より先に加熱硬化させ、次いで、保持器上側の固形潤滑組成物の未焼成原料を硬化させるまで加熱することを特徴とする固形潤滑組成物封入転がり軸受の製造方法。
2. 加熱が、熱風循環型の加熱炉の熱風流路に沿って転がり軸受を配置して一方向から転がり軸受に熱風を接触させる加熱である請求項１に記載の固形潤滑組成物封入転がり軸受の製造方法。
3. 加熱が、ヒーティングガンを用いて転がり軸受の一方向から熱風を接触させる加熱である請求項１に記載の固形潤滑組成物封入転がり軸受の製造方法。

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