JP2014066276A

JP2014066276A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2014066276A
Application number: JP2012210674A
Authority: JP
Inventors: Miki Arihana; 美葵有鼻
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2014-04-17

Abstract

【課題】軌道面に固体潤滑剤の摩耗粉が溜まっても、運転中に溜まった摩耗粉を取り除くことができる転がり軸受を提供する。
【解決手段】内外輪１，２間に複数の転動体３を配列し、転動体３間に角柱形状の固体潤滑剤からなるセパレータ４を周方向に複数介装した転がり軸受において、前記内外輪１，２の軌道面に対向するセパレータ４の少なくとも一面に、軌道面側に突出する掻き取り部６ａを設け、運転中に掻き取り部６ａによって軌道面に溜まった摩耗粉を取り除くことができるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、内外輪間に複数の転動体を配列し、転動体間にセパレータを周方向に複数介装した転がり軸受、特に、フィルム延伸機のテンタクリップ用軸受等の高温雰囲気下、あるいは真空雰囲気下で使用するのに適した転がり軸受に関するものである。

フィルム延伸機のテンタクリップ用軸受は、一般的に１５０〜２５０℃の高温雰囲気下で使用されるため、耐熱性が要求される。

特に、近年需要が高まっているＰＥＥＫやＰＩ等の樹脂では４００℃という超高温雰囲気下で延伸作業が行われている。

このような超高温雰囲気下で使用される転がり軸受では、４００℃という高温で使用可能なグリースがないことから、転動体間に固体潤滑剤によって形成されたセパレータを介装させることにより、超高温下において徐々に潤滑剤を軌道面に供給するようにしている。

このようなセパレータを使用する転がり軸受は、特許文献１あるいは特許文献２に開示されている。

特開２０００−３２０５４８号公報特開２００５−３１７８号公報

ところで、上記のような、転動体間にセパレータを周方向に複数介装した転がり軸受においては、転動体間に固体潤滑剤によって形成されたセパレータが、軸受の運転と共に摩耗し、その摩耗粉が潤滑効果を奏する。

しかしながら、固体潤滑剤の摩耗量が多量になると、軸受の軌道面に摩耗粉が溜まり、軸受の内部隙間が詰まって、軸受がロックするおそれが生じる。

そこで、この発明は、軸受の軌道面に固体潤滑剤の摩耗粉が溜まり難くして、軸受の内部隙間の詰まりによる軸受のロックを防止することを課題とするものである。

前記の課題を解決するために、この発明は、内外輪間に複数の転動体を配列し、転動体間に角柱形状の固体潤滑剤からなるセパレータを周方向に複数介装した転がり軸受において、前記内外輪の軌道面に対向するセパレータの少なくとも一面に、軌道面側に突出する掻き取り部を設けたことを特徴とする。

この発明の転がり軸受の代表例は、深溝玉軸受である。

前記セパレータは、グラファイト配合率が８０〜９８ｖｏｌ％のグラファイトからなる

前記内外輪の軌道面に対向するセパレータの少なくとも一面に、セパレータの周方向の幅よりも幅の狭い帯金を一体化し、この帯金に前記掻き取り部を形成することができる。

前記帯金は、ステンレス鋼や黄銅、ＳＳ材にめっき処理を施したものを使用するが、滑り性や耐食性を考慮し、ステンレス鋼製や黄銅製がより好ましい。

前記セパレータに一体化した帯金の全てを、掻き取り部が外輪軌道面側に向くように取付けてもよいし、前記セパレータに一体化した帯金の少なくとも一つを、掻き取り部が内輪軌道面側に向くように取付けてもよい。

前記掻き取り部が外輪軌道面側に向くように取付けられたセパレータと、掻き取り部が内輪軌道面側に向くように取付けられたセパレータとが周方向に交互に並ぶようにしてもよい。

前記帯金に形成した掻き取り部は、帯金の周方向の幅に一致するように設けることができ、掻き取り部を帯金６の周方向の幅に一致させることにより、掻き取り部を帯金と一体にプレス加工により成形することができる。

前記掻き取り部は、内外輪の軌道面に沿うＲ形状に形成することにより、内外輪の軌道面に蓄積するセパレータの摩耗粉を綺麗に取り除くことができる。

また、掻き取り部のＲ形状を、内外輪の軌道面の曲率半径よりも小さい曲率半径のＲ形状にすることにより、内外輪の軌道面と掻き取り部との接触を極力防止することができるので、円滑な運転が行える。

また、掻き取り部のＲ形状を、内外輪の軌道面の溝底のみ、内外輪の軌道面の曲率半径と一致させ、それ以外は内外輪の軌道面の曲率半径よりも小さい曲率半径にしてもよい。

さらに、前記掻き取り部の周方向の軌道面と接触する端縁部を、先鋭形状に形成することにより、摩耗粉の掻き取り効果を向上させることができる。

前記セパレータは、グラファイトとバインダーとの焼結体で形成することができる。

前記バインダーとしては、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｃｒの群から選択される少なくとも１種の金属または前記各金属の酸化物、窒化物、ホウ化物のうちの少なくとも一つを含むものを使用することができる。

前記固体潤滑剤の曲げ強度は、４〜１５ＭＰａ、比摩耗量１．５〜２．５×１０^−５ｍｍ^３／（Ｎ／ｍ）である。

前記帯金の幅は、前記セパレータが摩耗しても、玉が内外輪から脱落しない幅に設定する。

前記セパレータの位置決め用として、セパレータとシールド板間にリングを挿入する。このリングは固体潤滑剤によって形成されている。

前記位置決め用のリングは、グラファイト配合率９５〜１００ｖｏｌ％のグラファイトを使用することが好ましい。

この発明の転がり軸受は、特に、テンタクリップ用の軸受として好適に使用することができる。

この発明によると、セパレータの摩耗粉が内外輪の軌道面に溜まっても、溜まった摩耗粉は、セパレータの軌道面側に突出する掻き取り部によって取り除かれるので、摩耗粉が軸受隙間に詰まってロックするということがなく、長時間安定的な運転が行える。

この発明を適用した深溝玉軸受の第１の実施形態を示す側面図であり、シールド板およびリングを取り除いた状態を示している。図１のＡ−Ａ線の断面図である。図１の実施形態において使用する帯金を一体化したセパレータの斜視図である。帯金に形成する掻き取り部の変形例を示す断面図である。帯金に形成する掻き取り部の他の変形例を示す断面図である。帯金を一体化したセパレータの周方向の断面図である。セパレータの掻き取り部を内輪側の向けて取付けた実施形態の断面図である。この発明を適用した深溝玉軸受の他の実施形態を示す断面図である。帯金を一体化する前のセパレータを示す斜視図である。

以下、この発明の実施の形態について説明する。

図１〜図３は、この発明を適用した深溝玉軸受の第１の実施形態を示している。
この深溝玉軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１と外輪２の間に配列される複数の玉３と、複数の玉３間に周方向に介装される複数のセパレータ４とを備えている。

内輪１の外周面および外輪２の内周面には、軌道面がそれぞれ形成されており、外輪２の内周面両肩部には、径方向外向きに凹む周溝がそれぞれ形成されている。

玉３は、内輪１と外輪２の軌道面間に介装されている。

セパレータ４は、ほぼ角柱形で、周方向長さが内径側ほど短くなるように形成されている。

外輪２の内周面の両肩部に形成した周溝には、内輪１と外輪２の間の空間をシールドするシールド板５が嵌められている。シールド板５の先端は、内輪１の外周面の両肩部に対して微小隙間を介して対向させられている。

セパレータ４は、固体潤滑剤により形成され、回転動作に伴うセパレータ４と玉３との接触によって潤滑剤をセパレータ４から玉３の表面や内輪１・外輪２の軌道面などの転がり接触部に転移させて、それぞれの潤滑を行わせている。

セパレータ４を形成する固体潤滑剤としては、例えば、グラファイトや二硫化タングステン、二硫化モリブデンなどの層状物質、金、銀、鉛などの軟質金属材、ＰＴＦＥやポリイミドなどの高分子樹脂材やこれらを主成分とする複合材などを使用することができる。

セパレータ４には、外面のうち、玉３と接触する周方向の面を除く内外輪１，２の対向面の少なくとも一面に、セパレータ４の周方向の幅よりも幅の狭い帯金６を一体化しており、図１〜図３に示す実施形態では、玉３と接触する周方向の面と内輪１対向面を除いて、帯金６を一体化している。

前記帯金６の材質としては、耐食性の良いステンレス鋼製や滑り性の良い黄銅がより好ましい。

前記帯金６の幅は、前記セパレータ４が摩耗しても、玉３が内外輪１，２から脱落しない幅に設定する。

前記帯金６の外輪２の軌道面に対向する面に、外輪２の軌道面側に突出する掻き取り部６ａを形成している。

前記帯金６に形成した掻き取り部６ａは、帯金６の周方向の幅に一致するように設けている。掻き取り部６ａを帯金６の周方向の幅に一致させることにより、掻き取り部６ａを帯金６と一体にプレス加工により成形することができる。

前記掻き取り部６ａは、図２に示すように、外輪２の軌道面に沿うＲ形状に形成している。掻き取り部６ａを外輪２の軌道面に沿うＲ形状に形成することにより、外輪２の軌道面に蓄積するセパレータ４の摩耗粉を綺麗に取り除くことができる。

また、掻き取り部６ａのＲ形状を、図４に示すように、外輪２の軌道面の曲率半径よりも小さい曲率半径のＲ形状にすることにより、外輪２の軌道面と掻き取り部６ａとの接触を極力防止することができる。

また、掻き取り部６ａのＲ形状を、図５に示すように、破線で囲む外輪２の軌道面の溝底のみ、外輪２の軌道面の曲率半径と一致させ、それ以外は外輪２の軌道面の曲率半径よりも小さい曲率半径にしてもよい。

さらに、前記掻き取り部６ａの周方向の軌道面と接触する端縁部６ｂは、図６に示すように、先鋭形状に形成することにより、摩耗粉の掻き取り効果を向上させることができる。

図１に示す実施形態では、セパレータ４に一体化した全ての帯金６を、掻き取り部６ａが外輪２の軌道面側に向くように取付けているが、図７に示すように、セパレータ４に一体化した帯金６のうちの少なくとも一つを、掻き取り部６ａが内輪１の軌道面側に向くように取付けてよい。

そして、前記掻き取り部６ａが外輪２の軌道面側に向くように取付けられたセパレータ４と、掻き取り部６ａが内輪１の軌道面側に向くように取付けられたセパレータ４とが周方向に交互に並ぶようにしてもよい。

また、前記セパレータ４の位置決め用として、図８に示すように、セパレータ４とシールド板５間にリング８を挿入してもよい。このリング８は固体潤滑剤によって形成されている。

また、図９に示すように、帯金６の周方向の移動を規制するために、前記セパレータ４の軸方向側面の少なくとも片面に帯金６の移動規制用の溝９（半径方向の溝）を設けてもよい。

前記セパレータ４と位置決め用のリング８は、それぞれ固体潤滑剤のうちでも特に潤滑性の優れたグラファイトで形成することが好ましい。そのグラファイトの配合率は、セパレータ４で８０〜９８ｖｏｌ％、リング８で９５〜１００ｖｏｌ％とし、セパレータ４の比摩耗量を１．５×１０^−５ｍｍ^３／（Ｎ／ｍ）とすることにより、十分な潤滑が行われ、曲げ強度を４ＭＰａ以上とすることにより、運転中のセパレータの破損を防止できる。

そして、セパレータ４の比摩耗量の上限を２．５×１０^−５ｍｍ^３／（Ｎ／ｍ）とすることにより、軸受内部でのセパレータ４の摩耗粉の詰まりが軸受寿命の短縮を引き起こさないようにすることができる。また、セパレータ４は、曲げ強度が高すぎると、運転中に傾いた姿勢になったときに内外輪との間でロックが生じ、軸受を停止させてしまうおそれがあるため、内外輪とのロックが生じないように曲げ強度の上限を１５ＭＰａとする。

また、前記セパレータ４は、グラファイトとバインダーとの焼結体で形成することができる。そのバインダーとしては、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｃｒの群から選択される少なくとも１種の金属または前記各金属の酸化物、窒化物、ホウ化物のうちの少なくとも一つを含むものを使用するとよい。また、セパレータ４とリング８の少なくとも一つは、冷間静水圧プレス成型法（ＣＩＰ）、押し出し成型法、圧縮成型法のいずれかで成形することができる。

以上のように、転がり軸受の内部に組み込むセパレータ４とリング８をグラファイトで形成し、そのグラファイト配合率をリング８で９５〜１００ｖｏｌ％、セパレータ４では８０〜９８ｖｏｌ％にすると共に、セパレータ４の曲げ強度を４〜１５ＭＰａ、比摩耗量を１．５〜２．５×１０^−５ｍｍ^３／（Ｎ／ｍ）とすることにより、軸受内部が十分に潤滑され、運転中にセパレータ４の摩耗粉が詰まったり、セパレータ４の破損やロックが生じたりすることを防止できる。したがって、内外輪の転送面と転動体との間の潤滑状態を長期間にわたって良好に維持でき、軸受寿命の延長を図ることができる。

１内輪
２外輪
３玉
４セパレータ
４ａ平坦面
５シールド板
６帯金
６ａ掻き取り部
６ｂ先鋭部
７凹凸
８リング
９溝

Claims

内外輪間に複数の転動体を配列し、転動体間に角柱形状の固体潤滑剤からなるセパレータを周方向に複数介装した転がり軸受において、前記内外輪の軌道面に対向するセパレータの少なくとも一面に、軌道面側に突出する掻き取り部を設けたことを特徴とする転がり軸受。
前記内外輪の軌道面に対向するセパレータの少なくとも一面に、セパレータの周方向の幅よりも幅の狭い帯金を一体化し、この帯金に前記掻き取り部を形成したことを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
前記セパレータに一体化した帯金が、掻き取り部が外輪軌道面側に向くように取付けられた請求項２記載の転がり軸受。
前記セパレータに一体化した帯金の少なくとも一つが、掻き取り部が内輪軌道面側に向くように取付けられた請求項２記載の転がり軸受。
前記掻き取り部が外輪軌道面側に向くように取付けられたセパレータと、掻き取り部が内輪軌道面側に向くように取付けられたセパレータとが周方向に交互に並ぶ請求項４記載の転がり軸受。
前記掻き取り部が、内外輪の軌道面に沿うＲ形状である請求項１〜５のいずれかに記載の転がり軸受。
前記掻き取り部が、内外輪の軌道面の曲率半径よりも小さい曲率半径のＲ形状である請求項１〜５のいずれかに記載の転がり軸受。
前記掻き取り部が、内外輪の軌道面の溝底のみ内外輪の軌道面の曲率半径と一致し、それ以外は内外輪の軌道面の曲率半径よりも小さい曲率半径を有するＲ形状である請求項１〜５のいずれかに記載の転がり軸受。
前記内外輪の軌道面に接触する掻き取り部の部位を、先鋭形状に形成している請求項１〜８のいずれかに記載の転がり軸受。
テンタクリップ用の軸受として使用する請求項１〜９のいずれかに記載の転がり軸受。