JP2008297510A - 熱固化型潤滑剤の充填固化方法および転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】金型を取り外したときに開口部で露出する熱固化型潤滑剤の表面固化層が脱落しないようにすることである。
【解決手段】熱固化型潤滑剤を軸受空間に充填する前に、転がり軸受としての円錐ころ軸家を熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以上に予備加熱することにより、熱固化型潤滑剤が軸受空間の開口部で金型に接触する部位と、予備加熱された転がり軸受に接触する部位とに、連続して表面固化層を形成し、金型を取り外したときに開口部で露出する熱固化型潤滑剤の表面固化層が脱落しないようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、潤滑グリースまたは潤滑油と熱可塑性樹脂粉末とを混合分散した熱固化型潤滑剤を転がり軸受の軸受空間に充填固化する方法と転がり軸受に関する。

転がり軸受には、潤滑グリースまたは潤滑油と熱可塑性樹脂粉末とを混合分散した熱固化型潤滑剤を軸受空間に充填固化したものがある。このような転がり軸受は、軸受空間の密封装置を不要とし、軸受を簡単な構造でコンパクト化できるとともに、充填固化した熱固化型潤滑剤から潤滑グリースや潤滑油を適当に離油させて、長期間良好な潤滑状態を維持できる利点がある。

前記熱固化型潤滑剤は、常温で流動性を有し、熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以上、すなわち熱可塑性樹脂の融解温度以上に加熱したのち冷却すると固化する。このような熱固化型潤滑剤を転がり軸受の軸受空間へ充填固化する際には、常温で流動状態の熱固化型潤滑剤を開口部のある軸受空間へ充填するために、軸受空間の開口部を金型で閉塞して、充填された熱固化型潤滑剤を固化したのち、金型を取り外すようにしていた。

本出願人は、このような熱固化型潤滑剤の充填固化方法において、熱固化型潤滑剤が固化するときのバリの発生をなくし、金型の使用時間を短くして、少数の金型で運用できるように、軸受空間の開口部を閉塞する金型を、予め熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以上に加熱して、金型に軸受空間の開口部で接触する部位の熱固化型潤滑剤を固化し、開口部の表面層での熱固化型潤滑剤の固化形状を安定化したのち金型を取り外して、転がり軸受のみを熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以上に加熱したのち冷却し、軸受空間に充填された熱固化型潤滑剤の全体を固化する方法を先に提案している（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−９４８９３号公報

特許文献１に記載された熱固化型潤滑剤の充填固化方法は、熱固化型潤滑剤が固化するときのバリの発生をなくし、かつ、金型の使用時間を短くすることができるが、熱固化型潤滑剤の充填量が多い中型や大型の転がり軸受では、軸受空間の開口部の表面層で固化した表面固化層のみでは、内部の熱固化型潤滑剤を保持しきれず、金型を取り外したときに開口部で露出する表面固化層が脱落して、内部の流動状態の熱固化型潤滑剤が流出する恐れがある。また、開口部で露出する表面固化層の表面が軸端面と円周面とで形成される円錐ころ軸受のように、表面固化層の表面が複数の面で形成されるものは、表面固化層がより脱落しやすくなる。

そこで、本発明の課題は、金型を取り外したときに開口部で露出する熱固化型潤滑剤の表面固化層が脱落しないようにすることである。

上記の課題を解決するために、本発明は、潤滑グリースまたは潤滑油と熱可塑性樹脂粉末とを混合分散した流動状態の熱固化型潤滑剤を、前記熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以上に加熱した金型で開口部を閉塞した転がり軸受の軸受空間に充填し、前記金型に軸受空間の開口部で接触する部位の前記熱固化型潤滑剤を固化したのち、前記金型を取り外した転がり軸受を前記熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以上に加熱したのち冷却して、前記軸受空間に充填された熱固化型潤滑剤の全体を固化する熱固化型潤滑剤の充填固化方法において、前記熱固化型潤滑剤を軸受空間に充填する前に、前記転がり軸受を前記熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以上に予備加熱する方法を採用した。

すなわち、熱固化型潤滑剤を軸受空間に充填する前に、転がり軸受を熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以上に予備加熱することにより、熱固化型潤滑剤が軸受空間の開口部で金型に接触する部位と、予備加熱された転がり軸受に接触する部位とに、連続して表面固化層を形成し、金型を取り外したときに開口部で露出する熱固化型潤滑剤の表面固化層が脱落しないようにした。

前記熱固化型潤滑剤の油成分である潤滑グリースは、特に限定されるものではなく、石鹸または非石鹸で増稠した潤滑グリースであって、例えば、リチウム石鹸−ジエステル系、リチウム石鹸−鉱油系、ナトリウム石鹸−鉱油系、アルミニウム石鹸−鉱油系、リチウム石鹸−ジエステル鉱油系、非石鹸−ジエステル系、非石鹸−鉱油系、非石鹸−ポリオールエステル系等のものが挙げられる。なお、ここでいう非石鹸としては、ベントナイト、シリカ、ポリウレア、インダンストレン、銅フタロシアニン等が挙げられる。

また、前記熱固化型潤滑剤の油成分である潤滑油も、特に種類を限定したものではなく、一般に使用される鉱油潤滑油や合成潤滑油であり、合成潤滑油としては、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、シラン油、ケイ酸エステル油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、フッ素油等が挙げられる。

前記熱固化型潤滑剤の固形成分となる熱可塑性樹脂粉末は、周知の熱可塑性樹脂の粉末を限定することなく採用でき、超高分子ポリオレフィン粉末のほかに、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、メチルメタアクリル樹脂、アクリル−スチレン共重合樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリビニリデンフルオライド、ポリカーボネイト、フッ化樹脂、アセテートセルロース、セルロイド等の熱可塑性樹脂の粉末が挙げられる。

前記超高分子ポリオレフィン粉末は、超高分子ポリエチレン、超高分子ポリプロピレン、超高分子ポリブテンもしくはこれらの共重合体からなる粉末、またはそれぞれ単独の粉末であってよく、平均分子量が１×１０^６〜５×１０^６のものである。このような平均分子量のポリオレフィンは剛性および保油性が優れ、高温になっても殆ど流動することがなく、好適である。

また、前記熱可塑性樹脂粉末の平均粒径は、１０〜３０μｍ程度のものが好ましく、その配合割合は、熱固化型潤滑剤の所望の離油度、粘り強さおよび硬さに応じて、１〜９５質量％の広い範囲で選択することができる。すなわち、熱可塑性樹脂粉末の配合割合を多くするほど、離油度は低くなり、粘り強さと硬さは高くなる。

なお、前記熱固化型潤滑剤には、フェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の粉末や、潤滑油の滲出抑制剤を添加剤として添加することもできる。この滲出抑制剤は、離油率を調整するために潤滑油の滲み出しを抑制するものであり、固体ワックスまたはこれを含む低分子ポリオレフィン等の混合物を採用できる。固体ワックスの具体例としては、カルナバロウ、カンデリナロウ等の植物性ワックス、ミツロウ、虫白ロウ等の動物性ワックス、パラフィンロウ等の鉱物性ワックスが挙げられる。

前記金型を取り外す前に、金型と前記転がり軸受を強制冷却することにより、金型と転がり軸受に接触する部位の表面固化層を、短時間で強固に固化させることができ、金型を早く取り外すことができる。

前記軸受空間に充填する熱固化型潤滑剤を、前記熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以下に予備加熱することにより、金型と転がり軸受に接触する部位の熱固化型潤滑剤の熱可塑性樹脂粉末が焼結温度以上に達して、これらの部位に表面固化層が形成されるまでの時間を短縮し、金型を早く取り外すことができる。

前記熱可塑性樹脂粉末の焼結温度が１２０〜１５０℃の範囲にある場合は、前記金型の加熱温度を１７０〜２１０℃、前記転がり軸受の予備加熱温度を１５０〜１７０℃とするのが好ましい。転がり軸受の予備加熱温度を金型の加熱温度よりも低い１５０〜１７０℃としたのは、軸受部品の焼戻し温度を超えないようにするためである。なお、軸受部品の焼戻し温度は、通常１８０℃である。また、金型の加熱温度の上限を２１０℃としたのは、２１０℃を超えると、金型に接触する軸受部品が、部分的に焼戻し温度を超える恐れがあるからである。

また、本発明は、上述したいずれかの熱固化型潤滑剤の充填固化方法で、前記熱固化型潤滑剤を軸受空間に充填固化した構成の転がり軸受も採用した。

前記転がり軸受は円錐ころ軸受とすることができる。

本発明の熱固化型潤滑剤の充填固化方法は、熱固化型潤滑剤を軸受空間に充填する前に、転がり軸受を熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以上に予備加熱することにより、熱固化型潤滑剤が軸受空間の開口部で金型に接触する部位と、予備加熱された転がり軸受に接触する部位とに、連続して表面固化層を形成するようにしたので、金型を取り外したときに開口部で露出する熱固化型潤滑剤の表面固化層が脱落しないようにすることができる。

前記金型を取り外す前に、金型と転がり軸受を強制冷却することにより、金型と転がり軸受に接触する部位の表面固化層を、短時間で強固に固化させることができ、金型を早く取り外すことができる。

前記軸受空間に充填する熱固化型潤滑剤を、熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以下に予備加熱することにより、金型と転がり軸受に接触する部位の熱固化型潤滑剤の熱可塑性樹脂粉末が焼結温度以上に達して、これらの部位に表面固化層が形成されるまでの時間を短縮し、金型を早く取り外すことができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この実施形態では、潤滑グリースと焼結温度が１２０〜１５０℃の範囲にある超高分子ポリオレフィン粉末とを混合分散した熱固化型潤滑剤Ａを用い、後の図２および図３に示すように、転がり軸受としての円錐ころ軸受１の軸受空間に熱固化型潤滑剤Ａを充填固化するようにした。また、円錐ころ軸受１の軸受空間の開口部は、上金型２と下金型３で閉塞するようにした。

図１は、前記円錐ころ軸受１の軸受空間に熱固化型潤滑剤Ａを充填固化する方法の手順を示す。この充填固化方法は、まず第１工程で、円錐ころ軸受１を熱固化型潤滑剤Ａの熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以上である１５０〜１７０℃に予備加熱し、同じく熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以上の１７０〜２１０℃に加熱した上下の金型２、３を、軸受空間の開口部を閉塞するように円錐ころ軸受１に取り付ける。

つぎに、第２工程で、前記円錐ころ軸受１の軸受空間に流動状態の熱固化型潤滑剤Ａを充填し、所定時間保持したのち、円錐ころ軸受１と金型２、３を強制冷却する。充填する熱固化型潤滑剤Ａは、流動状態を保持する熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以下に予備加熱してもよい。第２工程では、軸受空間に充填された熱固化型潤滑剤Ａが円錐ころ軸受１と金型２、３に接触する部位に表面固化層が形成される。

最後に、第３工程で、前記強制冷却された金型２、３を取り外して、円錐ころ軸受１を熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以上の１５０〜１７０℃に加熱したのち冷却する。第２工程では、軸受空間に充填された熱固化型潤滑剤Ａの全体が固化される。

図２は、図１の第２工程で、上下の金型２、３で閉塞した円錐ころ軸受１の軸受空間に、熱固化型潤滑剤Ａを充填した状態を示す。上下の金型２、３は円盤状に形成され、それぞれ円錐ころ軸受１の内輪１ａの内径側に嵌まり込むボス部２ａ、３ａと、外輪１ｂの外径側に嵌まり込む鍔部２ｂ、３ｂが設けられている。上金型２は軸受空間の円錐ころ１ｃの小径側の開口部を閉塞し、下金型３は円錐ころ１ｃの大径側の開口部を閉塞するようになっている。なお、上下の金型２、３が円錐ころ軸受１と接触する各部位には、より高温の金型２、３から円錐ころ軸受１への熱伝導を極力少なくするために、Ｌ字断面のテフロン製リング４が嵌め込まれている。これらのテフロン製リング４は、熱固化型潤滑剤Ａが充填される軸受空間を密封する役割もする。

前記上下の金型２、３は、互いの中心部をボルト５で締結されて、円錐ころ軸受１の両側に取り付けられ、上金型２に設けられた注入口６に取り付けた注入ガンのノズル７から、熱固化型潤滑剤Ａが軸受空間に充填される。上金型２には、熱固化型潤滑剤Ａの充填に伴って軸受空間から空気を逃がすとともに、充填した熱固化型潤滑剤Ａをはみ出させて充填完了を検知するための逃がし口８も設けられている。なお、これらの金型２、３は、加熱炉等で別途に加熱されて、円錐ころ軸受１に取り付けられるようになっているが、金型２、３に誘導加熱コイル等のヒータを組み込むこともできる。また、金型２、３は、エアシリンダ等の機械的な締め付け手段を用いて、円錐ころ軸受１の両側に取り付けることもできる。

図３は、図１の第３工程で、上下の金型２、３を取り外した状態を示す。前記軸受空間に充填された熱固化型潤滑剤Ａは、開口部で軸端面と円周面の一部が露出し、円錐ころ軸受１と接触する部位と、金型２、３に接触していた部位とに連なる表面固化層９が形成されている。したがって、金型２、３を取り外しても、表面固化層９が脱落することはない。円錐ころ軸受１は、こののち加熱炉等で１５０〜１７０℃に加熱されたのち冷却され、軸受空間に充填された熱固化型潤滑剤Ａの全体が固化される。

実施例として、図１に示した第１工程と第２工程で、軸受空間に充填された熱固化型潤滑剤Ａに表面固化層を形成する試験を行った。比較例として、第１工程で円錐ころ軸受１を予備加熱せず、金型２、３のみを加熱した試験も行った。試験条件は、以下の通である。
・円錐ころ軸受の寸法：外径２１５ｍｍ、内径１２０ｍｍ、幅６１．５ｍｍ
・金型の寸法（上下とも）：直径２４５ｍｍ、厚さ３６．５ｍｍ
・熱固化型潤滑剤の充填量：２８５ｇ
・円錐ころ軸受の予備加熱温度：１７０℃（実施例のみ）
・金型の加熱温度：１９０℃
・充填後の加熱保持時間：２分間
・金型の強制冷却温度：８５℃

上記実施例と比較例の試験の後で、上下の金型２、３を取り外して、開口部で露出した熱固化型潤滑剤Ａの表面固化層が脱落するか否かを調査した。この結果、実施例のものは、表面固化層が強固に形成され、多少の振動を付与しても、表面固化層が脱落することはなかった。これに対して、比較例のものは、表面固化層が開口部の境界から脱落し、内部の流動状態の熱固化型潤滑剤Ａが流出した。

上述した実施形態では、転がり軸受を円錐ころ軸受とし、潤滑グリースと超高分子ポリオレフィン粉末とを混合分散した熱固化型潤滑剤を用いたが、本発明に係る熱固化型潤滑剤の充填固化方法は、玉軸受やころ軸受等の他の転がり軸受にも適用でき、熱固化型潤滑剤には、他の油分と熱可塑性樹脂粉末を混合分散したものを用いることもできる。

実施形態の熱固化型潤滑剤の充填固化方法の手順を示すフローチャート 図１の第２工程で円錐ころ軸受の軸受空間に熱固化型潤滑剤を充填した状態を示す縦断面図 図１の第３工程で金型を取り外した状態を示す縦断面図

符号の説明

Ａ 熱固化型潤滑剤
１ 円錐ころ軸受
１ａ 内輪
１ｂ 外輪
１ｃ 円錐ころ
２、３ 金型
２ａ、３ａ ボス部
２ｂ、３ｂ 鍔部
４ テフロン製リング
５ ボルト
６ 注入口
７ ノズル
８ 逃がし口
９ 表面固化層

Claims (6)

1. 潤滑グリースまたは潤滑油と熱可塑性樹脂粉末とを混合分散した流動状態の熱固化型潤滑剤を、前記熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以上に加熱した金型で開口部を閉塞した転がり軸受の軸受空間に充填し、前記金型に軸受空間の開口部で接触する部位の前記熱固化型潤滑剤を固化したのち金型を取り外して、この金型を取り外した転がり軸受を前記熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以上に加熱したのち冷却して、前記軸受空間に充填された熱固化型潤滑剤の全体を固化する熱固化型潤滑剤の充填固化方法において、前記熱固化型潤滑剤を軸受空間に充填する前に、前記転がり軸受を前記熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以上に予備加熱するようにしたことを特徴とする熱固化型潤滑剤の充填固化方法。
2. 前記金型を取り外す前に、金型と前記転がり軸受を強制冷却するようにした請求項１に記載の熱固化型潤滑剤の充填固化方法。
3. 前記軸受空間に充填する熱固化型潤滑剤を、前記熱可塑性樹脂粉末の焼結温度以下に予備加熱するようにした請求項１または２に記載の熱固化型潤滑剤の充填固化方法。
4. 前記熱可塑性樹脂粉末の焼結温度が１２０〜１５０℃の範囲にあり、前記金型の加熱温度を１７０〜２１０℃、前記転がり軸受の予備加熱温度を１５０〜１７０℃とした請求項１乃至３のいずれかに記載の熱固化型潤滑剤の充填固化方法。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の熱固化型潤滑剤の充填固化方法で、前記熱固化型潤滑剤を軸受空間に充填固化した転がり軸受。
6. 前記転がり軸受が円錐ころ軸受である請求項５に記載の転がり軸受。

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