JP2007321782A - 転がり軸受のグリース封入方法および封入構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 フィルム延伸機のテンタクリップに用いられる転がり軸受において、グリース漏れ量が低減でき、軸受内部にグリースが十分に保持されて、安定した運転ができ、長期使用が可能となるグリース封入方法およびグリース封入構造を提供する。
【解決手段】 フィルム延伸機のテンタクリップ３１に用いられる転がり軸受であって、グリースＧが封入される。このグリースＧの初期封入位置を、内輪１と外輪２間の軸受空間における転動体の配列のピッチ円直径ＰＣＤよりも外径側の範囲Ｅ内とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、フィルム延伸機のテンタクリップに用いられる転がり軸受のグリース封入方法および封入構造に関する。

シール付きの転がり軸受はグリース等の潤滑剤が封入されており、外部からの潤滑の必要がないことから広く使用され、多くのシールが案出，実用化されている。シールに要求される性能は、外部からの異物の侵入と軸受内部に封入されている潤滑剤の漏洩を防ぐことにある。また、近年、軸受に対する省燃費（低トルク化），小型，高性能の要求がますます強くなっている。特にシール設計においては、軸受運転トルクを増大しないように、シールリップの接触を軽微に保ち、あるいは非接触としながら、一方ではシール性能を向上させて行く必要がある。

フィルム延伸機は、溶融押出し機により押出された樹脂の原反シートをテンタクリップで連続的に挟んだ状態で延伸する。テンタクリップは、ガイドレール上を周回するもので、ガイドレール上を周回するガイドローラとして転がり軸受が用いられる。この延伸において、テンタクリップは、一般に１５０〜２５０℃の高温雰囲気にさらされるため、テンタクリップの機構部に採用される軸受は耐熱性が考慮されている。そのため、この軸受に用いられるシールとしては、鉄板製のシールド板はもとより、フッ素ゴムやシリコーンゴムが採用されており、また、稼動時の動力負荷低減のため、非接触のシール構造が適用されている。さらに、軸受の封入グリースにも耐熱性のあるグリースが適用され、一般にフッ素グリースが採用されることが多い。特許文献１および特許文献２にはフィルルム延伸機のテンタクリップに使用される転がり軸受が開示されている。
特開２００３−１４８４９５号公報 特開２００５−３３７４２６号公報

フィルム延伸機のテンタクリップのように高温雰囲気中での運転においては、軸受内部のグリース粘度が低下する。そのため、軸受自体のグリースが漏れやすい状態となり、実際にグリース漏れの事例も挙げられている。グリース漏れは、グリース量の低下から軸受の損傷を招くだけでなく、漏れたグリースが飛散して被延伸材（フィルム）に付着し、フィルムの汚染・品質不良の原因ともなる。グリース漏れ対策は、軸受のシール構造を改善したり、グリース量を減らしたりすることによってなされるのが一般的である。

しかし、シール構造は軸受の寸法やシールリップの構造上の制約がある。非接触シールであれば、さらに設計の制約や軸受軌道輪への組込み後の管理に難しさがある。また、グリース封入量は、一般に静止空間の３０〜４０％程度とされるが、大幅なグリース量の低減は、転がり軸受としての機能を損なう可能性があり、これにも制約がある。したがって、グリース漏れ対策としては、グリースの封入構造あるいは封入方法が重要とされる。

図５，図６は従来公知のグリースの封入例を示す。図５（Ａ）および図６（Ａ）は転がり軸受の平面図であるが、いずれもシールの装着前の状態を示している。図５の転がり軸受は、内輪１０１と外輪１０２の転走面１０１ａ，１０２ａの間に、複数のボール１０３を介在させ、これらボール１０３を保持する保持器１０４を設け、端部に軸受空間を密封するシール１０５を設けたものである。シール１０５は、環状の芯金とこの芯金に一体に固着されるゴム状部材とで構成され、外輪１０２の内径面に形成されたシール取付溝１０２ｂに外周部が嵌合状態に固定される。内輪１０１はシール１０５の内径部に対応する位置に、円周溝からなるシール溝１０１ｂが形成されている。シール１０５の内径側端はシール溝１０１ｂ内に至り、非接触のラビリンス構造を形成している。

この例では、転がり軸受の片側から、ボール１０３、１０３間の保持器１０４上（両側保持器のリベット結合部分）にグリースＧを封入している。このグリース封入構造では、軸受運転時に余分なグリースＧが軸受片側の空間部に集中するため、結果として、図５（Ｂ）に示すように片側のラビリンス隙間からグリースＧａが漏れ易くなる。

図６に示す転がり軸受の構成は、グリース封入部分を除き、図５の例と同様であるが、この例では、ボール１０３，１０３間の保持器１０４上（同上）の両側にグリースＧを封入している。このグリース封入構造では、軸受の運転時に余分なグリースＧが左右バランス良く保持される。また、グリース封入工程作業も容易であるため、このグリース封入構造が一般的に採用されている。しかし、フィルム延伸機のテンタクリップ用軸受の場合、高温雰囲気下で外輪回転であるため、一般的な運転条件（内輪回転、１００℃以下）に比べてグリースが漏れ易い。これは、保持器１０４上に封入・保持されるグリースＧが高温で粘度が低下し、運転時に、図６（Ｃ）の白抜矢示のように軸受左右空間部（シール１０５の内壁面側）へ飛ばされ易い状態となり、結果として、図６（Ｃ）に示すように両側のラビリンス隙間からグリースＧａが漏れ出ることになる。

この発明は、これらの課題を解消することを目的としたものであり、フィルム延伸機のテンタクリップに用いられる転がり軸受において、グリース漏れ量が低減でき、軸受内部にグリースが十分に保持されて、安定した運転ができ、長期使用が可能となるグリース封入方法およびグリース封入構造を提供するものである。

この発明の転がり軸受のグリース封入方法は、フィルム延伸機のテンタクリップに用いられる転がり軸受におけるグリースの封入方法であって、グリースの初期封入位置を、内輪と外輪間の軸受空間における転動体の配列のピッチ円直径よりも外径側の範囲内とすることを特徴とする。
グリースの初期封入位置を、軸受空間における転動体の配列のピッチ円直径よりも外径側半分の範囲に規制すると、封入したグリースが、外輪の転走面上または転走面近傍に安定保持される。外輪の転走面に保持されたグリースは、転動体を介して内輪に行き渡る。そのため、転がり軸受としての信頼性が向上する。すなわち、転走面または転走面近傍にグリースが保持され、転動体が転がる面を直接に潤滑するため、保持器上の封入よりも更に長期使用が可能となる。特に、フィルム延伸機におけるテンタクリップのガイドローラは、高温雰囲気下にあって、グリースの粘度が低下し易い環境下にあるが、このような環境下においても、グリースの漏れが抑えられる。

前記転がり軸受が、外輪にシールが取付けられ、このシールの先端が、内輪に対して非接触シール隙間を形成する程度に接近するものであっても良い。
この構成の場合、グリースの初期封入位置が、内輪と外輪間の軸受空間における転動体の配列のピッチ円直径よりも外径側の範囲内であると、グリースの封入位置から遠い位置に非接触シール隙間が存在することになり、軸受運転に伴うグリースの分散によっても、この非接触シール隙間から漏れ出ることが少なく、グリース漏れに対してより一層効果的となる。

グリースの初期封入位置は、外輪の転走面または転走面の近傍であって、転走面の中心に対する軸受幅方向の両側としても良い。
グリースの初期封入位置が外輪の転走面または転走面の近傍であると、軸受の運転時にグリースが左右に分散され、またグリースが、転走面上または転走面近傍に安定保持される。そのため、転がり軸受としての信頼性がより一層向上する。また、軸受幅方向の両側から封入するようにすれば、軸受内部全体において左右バランス良くグリースを封入することができる。

この発明の転がり軸受のグリース封入構造は、フィルム延伸機のテンタクリップに用いられる転がり軸受であって、グリースが封入され、このグリースの初期封入位置が外輪の転走面または転走面近傍であることを特徴とする。
転走面または転走面近傍にグリースが保持され、転動体が転がる面を直接に潤滑するため、保持器上の封入よりも更に長期使用が可能となる。

この発明の転がり軸受のグリース封入方法は、フィルム延伸機のテンタクリップに用いられる転がり軸受におけるグリースの封入方法であって、グリースの初期封入位置を、内輪と外輪間の軸受空間における転動体の配列のピッチ円直径よりも外径側の範囲内とするため、グリース漏れ量が低減でき、軸受内部にグリースが十分に保持されて、安定した運転ができ、長期使用が可能となる。
この発明の転がり軸受のグリース封入構造は、フィルム延伸機のテンタクリップに用いられる転がり軸受におけるグリース封入構造であって、グリースの初期封入位置が、外輪の転走面または転走面近傍であるため、グリース漏れ量が低減でき、軸受内部にグリースが十分に保持されて、安定した運転ができ、長期使用が可能となる。

この発明の実施形態を図１および図２と共に説明する。ここで、図１（Ａ）は、この実施形態の転がり軸受の平面図であるが、シール装着前の状態を示している。この転がり軸受は、固定側の内輪１と回転側の外輪２の転走面１ａ，２ａの間に、複数の転動体３を介在させ、これら転動体３を保持する保持器４を設け、両側に軸受空間を密封する非接触型のシール５を設けたものである。転動体３は例えばボールからなり、この場合、軸受はシール付きの深溝玉軸受とされている。シール５は、環状の芯金６とこの芯金６に一体に固着されたゴム状部材７とで構成され、外輪２の内径面２ｂに形成されたシール取付溝８に外周部が嵌合状態に固定される。ゴム状部材７はフッ素ゴムやシリコーンゴム等の合成ゴムからなく。芯金６は鋼板製とされる。内輪１は各シール５の内径部に対応する位置の外径面１ｂに、円周溝からなるシール溝９が形成され、シール５の内径側端と内輪１のシール溝９との間に非接触シール隙間１０が形成される。シール取付溝８およびシール溝９は旋削仕上げとされている。

シール５のゴム状部材７は、芯金６の内周端から内径側へ延びる芯金無しのゴム部分であるシールリップ７ａを有する。このシールリップ７ａの軸方向内外両側面には、軸受軸心に垂直な断面において凹曲線となる凹面７ｂ，７ｃが形成されている。シールリップ７ａの先端部分は、シール溝９の底面近傍にまで及び、シール溝９の内側面と非接触の状態を保っている。また、シール５の内壁面には、環状溝からなるグリース溜まり５ａが設けられている。

グリースＧの軸受内への初期封入位置は、内輪１と外輪２間の軸受空間における転動体３の配列のピッチ円直径ＰＣＤよりも外径側の範囲Ｅ（図２（Ｂ）に交差斜線を付した範囲）内とする。特に、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、グリースＧは、軸受内への初期封入位置を外輪２の転走面２ａの略中央部とすることが好ましい。グリースＧの初期封入位置は、必ずしも転走面２ａの中央位置でなくても良いが、転走面狙い、特に転走面中央狙いとして封入する。この場合に、グリースＧの封入のための注入は、軸受の幅方向の片側から行っても、また両側から行っても良い。図１（Ａ）（Ｂ）では、各ボール３，３間で外輪転走面２ａに封入されており、図示のグリースＧの位置がグリースの初期封入位置であることを示している。このように外輪２の転走面２ａにグリースＧを封入することにより、左右バランス良くグリースＧが封入される。軸受の運転に伴い、図１（Ｃ）および図２に示すように、グリースＧは左右に分散し、軸受左右空間部（シール５の内壁面側）に至るが、シール５はその外周部をして外輪２の内径面２ｂに形成されたシール取付溝８に嵌合状態に固定されているから、この部分には隙間がなく、したがって、軸受の外部に漏れ出ることがない。

上記のように左右に分散して軸受左右空間部に至ったグリースＧは、外輪回転の場合はその回転時の遠心力により、非接触シール隙間１０側には分散することは少なく、図のようなグリース溜まり５ａの内側位置に留まり、漏れ出ることなく転走面１ａ，２ａの潤滑に寄与させることができる。また、シール５の内径端側と内輪１の外径面１ｂとの間で形成される非接触シール隙間１０には、シールリップ７ａの内外側面に形成される凹面７ｂ，７ｃの形状により、隙間寸法の複数の狭まり部が形成されている。したがって、非接触シール隙間１０には、狭・広・狭・広と、狭い部分と広い部分とが交互に繰返す複数の広狭変化部が形成されている。この広狭変化部の形成により、非接触シール隙間１０からのグリース漏れの防止機能が一層高められる。

特に、この発明に係る転がり軸受は、後記するフィルム延伸機のテンタクリップのガイドローラとして用いられるものであり、このようなガイドローラでは、ガイドレールの潤滑に使用される油がガイドローラ内、すなわち、軸受内に侵入すると、軸受内に封入されている比重の重いフッ素グリースが漏れて製品を汚損することになるが、このようなグリース漏れによる汚損が、上記のようにグリース初期封入位置が外輪２の転走面２ａであることと、非接触シール隙間１０の広狭の変化とが相俟って、より効果的に防止される。

図３，図４は、この発明のシール構造を備えた転がり軸受を適用するフィルム延伸機の一例を示す。図３に概略図で示すように、このフィルム延伸機２１は、熱可塑性高分子化合物２２を溶融して未延伸状態のフィルム２３として押し出す押出し機２４と、押し出されたフィルム２３を受ける冷却ドラム２５と、次の各工程を行う手段を備える。すなわち、冷却ドラム２５で冷却されたフィルム２３を送る送りローラ２６と、この送りローラ２６で送られるフィルム２３に調湿処理を施す水槽２７と、この水槽２７で調湿処理されたフィルム２３を挟み込んで表面の水滴を除去する水切り装置２８とを備える。また、水切り処理後のフィルム２３を縦および横方向に２軸延伸する２軸延伸機２９と、この２軸延伸機２９で形成されたフィルム２３を巻き取る回収ローラ３０とを備える。

２軸延伸機２９の構成要素として、図４に示す横延伸装置４０が設けられる。この横延伸装置４０にテンタクリップ３１が備えられる。横延伸装置４０は、送られて来るシート２３の左右両側に配置され、両ガイド間の間隔がラインの進行方向に向かって徐々に広くなっているガイドレール３３，３４と、それぞれローラ鎖状に連結され、ガイドレール３３，３４上をラインの進行方向に循環する複数個のテンタクリップ３１とを備える。

テンタクリップ３１は、フィルム２３の端部を掴むグリップ部３２と、閉ループで構成されたガイドレール３３，３４上を転動するガイド軸受（ガイドローラ）３５，３６とを有する。このテンタクリップ３１は、グリップ部３２でフィルム２３の両端を掴んだ状態で、ガイドレール３３，３４に沿って進行方向に進み、フィルム２３を横方向に延伸させる役割を担う。ガイドレール３３，３４には、そのガイド面を水平方向に向けたレール３３と、垂直方向に向けたレール３４の２種類がある。テンタクリップ３１のガイド軸受３５，３６は、テンタクリップ３１を各ガイドレール３３，３４に沿って転がり案内する役割を担う。このガイド軸受３５，３６のうち、水平方向のガイド面を転動するガイド軸受３５は水平方向（横姿勢）の固定軸３７に設置される。垂直方向のガイド面を転動するガイド軸受３６は、垂直方向（縦姿勢）の固定軸３８に設置される。したがって、これら各ガイド軸受３５，３６は、いずれも外輪が回転側とされる。また、この横姿勢および縦姿勢の固定軸３７，３８に取付けられたガイド軸受３５，３６の両方またはいずか一方として、図１，図２に示した上記実施形態の転がり軸受が用いられる。

特に、ガイド軸受３６は、上方のガイドレール３３やテンタクリップ３１から滴下した潤滑油が軸受上側のシール５の上に落下することがある。上記実施形態の転がり軸受によると、このようなガイドレール３３やテンタクリップ３１から滴下する油が軸受内に侵入することが防止され、また、軸受からグリースが漏れ出ることが防止される。これにより、ガイド軸受３５，３６の運転が安定し、長期使用が可能となる。さらに、漏れ出たグリースでフィルム２３を汚損することも防止される。

（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はこの発明の実施形態に係るグリース封入構造を備えた転がり軸受を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）（Ｃ）は（Ａ）におけるＩ−Ｉ線断面図であって、（Ｂ）はグリースの初期封入位置を、（Ｃ）は運転時のグリースの状態をそれぞれ示す。 （Ａ）は図１（Ｃ）の要部の拡大図、（Ｂ）は同部分における初期グリース封入の最大範囲を示す説明図である。 同転がり軸受が用いられるフィルム延伸機の概略構成図である。 同フィルム延伸機の横延伸装置におけるテンタクリップ周辺部を示す断面図である。 （Ａ）（Ｂ）は従来例の断面図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＶ−Ｖ線断面図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は別の従来例の断面図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）（Ｃ）は（Ａ）におけるＶＩ−ＶＩ線断面図である。

符号の説明

１…内輪
１ａ…転走面
２…外輪
２ａ…転走面
５…シール
１０…非接触シール隙間
２１…フィルム延伸機
３１…テンタクリップ
３５，３６…ガイド軸受（転がり軸受）
Ｇ…グリース

Claims (4)

1. フィルム延伸機のテンタクリップに用いられる転がり軸受におけるグリースの封入方法であって、グリースの初期封入位置を、内輪と外輪間の軸受空間における転動体の配列のピッチ円直径よりも外径側の範囲内とすることを特徴とする転がり軸受のグリース封入方法。
2. 請求項１において、前記転がり軸受は、外輪にシールが取付けられ、このシールの先端が、内輪に対して非接触シール隙間を形成する程度に接近するものである転がり軸受のグリース封入方法。
3. 請求項１または請求項２において、前記グリースの初期封入位置を、外輪の転走面または転走面の近傍とし、かつ前記転走面の中心に対する軸受幅方向の両側とする転がり軸受のグリース封入方法。
4. フィルム延伸機のテンタクリップに用いられる転がり軸受におけるグリース封入構造であって、グリースの初期封入位置が、外輪の転走面または転走面近傍であることを特徴とする転がり軸受のグリース封入構造。

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