JP2015224701A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】固体潤滑を採用した転がり軸受において、転がり軸受の回転に伴って発生する固体潤滑剤の摩耗粉を軸受の一側方へ飛散させないようすることである。【解決手段】内輪２１と外輪２２の各軌道面２３、２４間に介在され多数の玉２５、前記玉２５を一定間隔に保持する保持器２６からなり、潤滑手段として固体潤滑が採用された転がり軸受において、外輪２２の軌道面２４の一方の肩部３１に吸引側環状板２７が装着され、その吸引側環状板２７に外輪２２の一定方向への回転時に軸受外部の空気を軸受内部へ吸引する方向性をもった多数の吸引フィン３５を設け、外輪２２の回転時に軸受外部の空気を内部に吸引するようにした。【選択図】図１

Description

この発明は転がり軸受に関し、特にフィルム延伸機のテンタクリップのガイドローラに適した転がり軸受に関するものである。

フィルム延伸機は、加熱したビニールなどの延伸素材をフィルム状に薄く引き延ばす機械であり、その延伸素材の両側縁を掴むクリップがテンタクリップである（特許文献１）。図１３は従来公知のフィルム延伸機において、テンタクリップ１を用いて延伸素材を引き延ばしつつフィルム２を製造している状態を示している。フィルム２はクリップ部３によって掴まれる。

フィルム２の両側に配置された各ガイドレール４は進行方向に次第に間隔が広くなり、終端部から帰還経路を経て始端部に戻るよう無端状に構成されている。終端部に達すると延伸が完了しフィルム２はテンタクリップ１から解放される。両側の各ガイドレール４は、上下に対向した上レール４ａ、下レール４ｂ及び横向きの内レール４ｃの３本のレールによって構成される。

テンタクリップ１には、各レール４ａ〜４ｃ上を転動するガイドローラ５が設けられる。上下レール４ａ、４ｂに対応したガイドローラ５の固定軸６は水平軸であり、内レール４ｃに対応したガイドローラ５の固定軸６は垂直軸である。各ガイドローラ５は転がり軸受８（図１４参照）によって構成され、その外輪１０がレール４ａ〜４ｃ上を転動し、内輪９が固定軸６に固定される。テンタクリップ１はこれらのガイドローラ５によってガイドされつつ無端状のガイドレール４を周回する。

前記の転がり軸受８は、図１４に示したように、内輪９及び外輪１０、これらの軌道面１１、１２間に介在され多数の転動体（この場合は玉１３）、各玉１３を一定間隔に保持する保持器１４、外輪１０の軌道面１２の両側の肩部１５に設けられた取付け溝１６、各取付け溝１６に嵌合固定された鋼板製のシールド板１７により構成される。シールド板１７の内周縁は内輪９の軌道面１１の両側の肩部１８に設けられた周溝１９に一定のすき間を置いて臨む。

テンタクリップ１は、一般に１５０〜２５０℃の高温雰囲気にさらされるため転がり軸受８には耐熱性が考慮されており、シール部材としては、前記の鋼板製のシールド板１７や、フッ素ゴムが採用される。また封入グリースも耐熱性のあるフッ素グリースが用いられる。

フィルム延伸機のガイドローラ５（即ち、転がり軸受８）においては、フィルム２への異物の付着を防止するためにグリース漏れや異物の飛散のないことが厳しく要求される。その要求に応える対策として転がり軸受８のリップシール部にラビリンス構造を用いたもの（特許文献１）、グリースの初期封入位置を転動体配列のピッチ円直径ＰＣＤよりも外径側とすることによりグリースの漏れ量の低減を図ったもの（特許文献２）等が知られている。

しかし、近年需要の高まっているＰＥＥＫ（ポリエーテルケトン）樹脂やＰＩ（ポリイミド）樹脂等の耐熱性樹脂が延伸対象である場合は、超高温下（４００℃）で延伸する必要があり、グリースの溶融温度より遥かに高いため、グリース潤滑を採用することができない。このため、従来は雰囲気温度が２５０℃以上の場合は、含油焼結金属等によって製作された滑り軸受が用いられていた。

しかし、滑り軸受は転がり軸受に比べトルク損失が大きいことから、トルク損失が少なく、かつグリースを必要としない固体潤滑転がり軸受を用いることが考えられる。固体潤滑転がり軸受は、金、銀、鉛等の軟質金属、二硫化モリブデン等の無機質層状物質、四フッ化エチレン樹脂等の高分子系の固体潤滑剤を、内・外輪の軌道面１１、１２や玉１３の表面、又は保持器１４の表面に被覆するか、又は保持器１４の全体を四フッ化エチレン樹脂等の高分子材料で成形したものである。

特開２００７−２３２０８９号公報 特開２００７−３２１７８２号公報

しかし、固体潤滑転がり軸受は、その運転に伴って固体潤滑剤の摩耗粉が発生し、その摩耗粉がシールド板１７と内輪９とのすき間から軸受外部に飛散しフィルム２に付着する恐れがある。前記すき間を無くするためにゴム材料を用いた接触型シールを用いることは、超高温下にあるため不適当である。

そこで、この発明は、固体潤滑を採用した転がり軸受において、固体潤滑剤の摩耗粉の飛散を抑制しフィルムへの付着を防止することを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明はいずれか一方が固定軌道輪、他方が回転軌道輪となる内輪及び外輪、前記内輪と外輪の各軌道面間に介在され円周方向に配置された多数の転動体、前記転動体を一定間隔に保持する保持器からなり、潤滑手段として固体潤滑が採用された転がり軸受において、前記回転軌道輪の軌道面の両側肩部のうち少なくとも一方の肩部に吸引側環状板が装着され、前記吸引側環状板に当該回転軌道輪の一定方向への回転時に軸受外部の空気を軸受内部へ吸引する方向性をもった多数の吸引フィンが設けられた構成を採用したものである。

前記の構成によると、転がり軸受の一定方向への回転に伴い吸引側環状板が回転軌道輪と一体に回転することにより軸受外部の空気が軸受内部に吸い込まれる。その結果、軸受内部で発生した摩耗粉等の異物が前記環状板を設けた側の軸受外部へ飛散することが抑制される。

前記の転がり軸受をテンタクリップのガイドローラとして用いる場合は、吸引側環状板がフィルム側となるように配置する。吸引側環状板の外部へは異物の飛散が抑制されるので、フィルムへの付着が防止される。

吸引側環状板を設けた側と反対側、即ち排出側においては、以下のような構成が採られる場合がある。即ち、通常のシールド板を装着する。通気部を有する排出側環状板を装着する。排出側環状板に軸受内部の空気を外部へ排出する方向性をもった排出フィンを設ける。シールド板又は排出側環状板等を設けることなく開放状態とする。これらの排出側の構成は、摩耗粉の発生状況に応じて適宜使い分けられる。

以上のように、この発明に係る転がり軸受は、固体潤滑を採用した場合において、吸引側環状板を装着することにより、軸受外部の空気を軸受内部に吸引することができる。このため、固体潤滑の摩耗粉が発生しても、前記吸引側環状板の外部への摩耗粉の飛散が抑制される。

この転がり軸受を超高温下で使用され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た場合、固体潤滑剤の摩耗粉のフィルムへの付着を防止することができ、延伸フィルムの良好な仕上がりを得ることができる。

図１は、実施形態１の転がり軸受の一部縦断側面図である。 図２は、同上の正面図である。 図３は、図２のＸ１−Ｘ１線の断面図である。 図４は、変形例の一部省略正面図である。 図５は、図４のＸ２−Ｘ２線の断面図である。 図６は、実施形態２の転がり軸受の一部縦断側面図である。 図７は、図６の場合の排出側環状板の変形例の拡大断面図である。 図８は、実施形態２の転がり軸受の変形例の一部縦断側面図である。 図９は、図８のＸ３−Ｘ３線の断面図である。 図１０は、実施形態３の転がり軸受の一部縦断側面図である。 図１１は、実施形態４の転がり軸受の一部縦断側面図である。 図１２は、実施形態５の転がり軸受の一部縦断側面図である。 図１３は、従来例のフィルム延伸機の一部断面図である。 図１４は、従来例の転がり軸受の一部縦断側面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
[実施形態１]

図１に示した実施形態１の転がり軸受２０は深溝玉軸受であり、固定軌道輪である内輪２１と回転軌道輪である外輪２２、これらの軌道面２３、２４間に円周方向に配置された多数の転動体（この場合は玉２５）、各玉２５を一定間隔に保持する保持器２６及び外輪２２の軌道面２４の一方肩部３１に装着され、外部空気の吸引側となる吸引側環状板２７及び他方（排出側）の肩部３１に装着された通常のシールド板２８よって構成される。

吸引側環状板２７及びシールド板２８は鋼板製（例えば、オーステナイト系鋼板）であり、それぞれ巻き曲げられた外周縁部２７ａ、２８ａを外輪２２の両肩部３１に設けた取付け溝３２にそれぞれ嵌合固定することにより装着される。

固定軌道輪となる内輪２１の軌道面２３の両側肩部３３には周溝３４がそれぞれ設けられ、前記の吸引側環状板２７及びシールド板２８の自由端縁（内径縁）がこれらの周溝３４に一定のすき間をおいて臨む。

前記の吸引側環状板２７は、図１から図３に示したように、前記の外周縁部２７ａの内径側に軸方向外側へ傾斜したテーパ部２７ｂ、そのテーパ部２７ｂから径方向内側へ延びた平坦部２７ｃを有する。その平坦部２７ｃの全周に渡り多数の吸引フィン３５が一定間隔で設けられる。これらの吸引フィン３５は平坦部２７ｃに径方向の切目を一定間隔に設け、その切目の片側を裏面側からプレスすることにより表面側に押し出したものであり、転がり軸受２０の軸方向外向きに膨出している（図１参照）。前記の切目を一端とする開口３６が吸引フィン３５の内側に形成される。

前記の吸引フィン３５は転がり軸受２０の一定の回転方向（図２、図３の矢印ａ参照）に開放され、吸引側環状板２７が装着された外輪２２が矢印ａ方向に回転することにより、外部空気を軸受内部に吸引する方向性を有する。矢印ｂ（図１、図３参照）は吸引空気の流れを示す。反対側、即ち排出側のシールド板２８は従来と同様の閉鎖的なものであり、空気はシールド板２８と内輪２１のすき間からのみ外部に排出される（図１の矢印ｃ参照）。

なお、吸引フィン３５は、図４及び図５に示したように、単なる四角形の切り起こし片によって形成したものであってもよい。

前記転がり軸受２０の潤滑は固体潤滑による。即ち、前述のように、金、銀、鉛等の軟質金属、二硫化モリブデン等の無機質層状物質、四フッ化エチレン樹脂等の高分子系の固体潤滑剤を、内・外輪２１、２２の軌道面２３、２４や玉２５の表面、又は保持器２６の表面に被覆するか、又は保持器２６全体を四フッ化エチレン樹脂等の高分子材料で成形する。

実施形態１の転がり軸受２０は以上のようなものであり、前述のテンタクリップ１（図１３参照）のガイドローラ５として使用される。その場合ガイドローラ５、即ち転がり軸受２０の向きは、吸引側環状板２７がフィルム２側となるように配置され、かつテンタクリップ１の前進時の回転方向と吸引フィン３５が外部空気を吸引する回転方向（図２の矢印ａ）とが一致するように前記の転がり軸受２０の向きが設定される。

テンタクリップ１の前進に伴って外輪２２及びこれと一体の吸引側環状板２７が回転すると、吸引フィン３５の作用によってフィルム２側の外部空気が転がり軸受２０の内部に吸引される。したがって、転がり軸受２０の固体潤滑剤の摩耗粉が軸受内部で発生した場合でも、フィルム２側へ飛散することが抑制されフィルム２に付着することが防止される。軸受内部に吸引された空気は、摩耗粉とともに他方のシールド板２８と内輪２１とのすき間からフィルム延伸機の外部に排出される。

以上の実施形態１においては、空気排出側のシールド板２８は通常のもの（標準品）を使用しているが、摩耗粉の発生状況により使い分けるために排出側の構成については以下の実施形態２〜４を適宜採用することができる。

なお、以上の説明ではもっぱら内輪２１を固定軌道輪、外輪２２を回転軌道輪としているが、この逆の場合もある。その場合、吸引側環状板２７及びシールド板２８は回転軌道輪である内輪２１に装着される。このことは、以下の実施形態においても同様である。
[実施形態２]

図６及び図７に示した実施形態２の場合は、吸引側環状板１７を設ける点は前述の場合と同様であるが、排出側には前述のシールド板２８に替えて排出側環状板２９が装着される。排出側環状板２９は吸引側環状板２７と同様に巻き曲げられた外周縁部２９ａ、軸受外方へ傾斜したテーパ部２９ｂ及び径方向に延びた平坦部２９ｃを有する。その平坦部２９ｃの一部に通気性を付与するためにメッシュ部３７が全周に渡り設けられる。メッシュ部３７に代えて図７に示したような多孔部３８を設けてもよい。

メッシュ部３７又は多孔部３８等による通気部を設けることにより、排出される空気の流れｃがメッシュ部３７や多孔部３８を通過するで、前記実施形態１の場合に比べ吸引される空気の流れｂが強くなる。

図８に示したものは、排出側環状板２９にメッシュ部３７等の通気部を設ける点では前記と同様であるが、この場合は前記排出側環状板２９の自由端縁に対向した内輪２１の肩部３３の周溝３４の溝底に深い摩耗粉溜まり溝３９が周方向に設けられる。この摩耗粉溜まり溝３９は全周に設けると下半分においては内部に溜まった摩耗粉が落下するので、上半分、即ち内輪２１の軸心４２より高い位置において１８０°の範囲内に設けられる（図９参照）。

軸受内部で発生した摩耗粉が排出される空気の流れｃによってメッシュ部３７を通過する際等において下方に落下する摩耗粉をこの摩耗粉溜まり溝３９で受ける。深い溝とすることによって、排出される空気の流れｃによって溜まった摩耗粉が吹き上げられることを防止する。
[実施形態３]

図１０に示した実施形態３は、排出側においてシールド板２８や排出側環状板２９等を省略することによって、空気排出側の内輪２１と外輪２２の間を開放したものである。排出される空気の流れｃに対する抵抗が一層小さくなり、前記実施形態２の場合に比べて吸引される空気の流れｂが強くなる。
[実施形態４]

図１１に示した実施形態４は、排出側環状板２９を装着している。この場合の排出側環状板２９は、平坦部２９ｃに軸受内部の空気を軸受外部に排出する方向性をもったフィン、即ち排出フィン４０が押出しによって設けられ、その排出フィン４０の内側に開口４１が形成される。排出フィン４０の構成は前記の吸引フィン３５と同様の構成であるが、この場合は膨出側が軸受内部を向き、開口４１が軸受外部を向くように取付けられる。

外輪２２が回転すると、吸引側環状板２７によってフィルム２側の空気が軸受内部に吸引される点（矢印ｂ参照）は前記各実施形態の場合と同様である。この実施形態４の場合は、前記の吸引作用と同時に、排出側環状板２９の作用により軸受内部の空気排出方向の流れｃとなって軸受外部に積極的に排出される。このため、軸受内部に吸引される空気の流れｂは前述のどの場合よりも強くなり、摩耗粉のフィルム２側への飛散を一層確実に防止することができる。
[実施形態５]

図１２に示した実施形態５は、転がり軸受２０として複列アンギュラ玉軸受を用いたものである。吸引側環状板２７及びシールド板２８は実施形態１の場合（図１参照）と同様のものを示しているが、前述の実施形態２〜４の構成を採用することができる。

２１ 内輪
２２ 外輪
２３、２４ 軌道面
２５ 玉
２６ 保持器
２７ 吸引側環状板
２７ａ 外周縁部
２７ｂ テーパ部
２７ｃ 平坦部
２８ シールド板
２８ａ 外周縁部
２９ 排出側環状板
２９ａ 外周縁部
２９ｂ テーパ部
２９ｃ 平坦部
３１ 肩部
３２ 取付け溝
３３ 肩部
３４ 周溝
３５ 吸引フィン
３６ 開口
３７ メッシュ部
３８ 多孔部
３９ 摩耗粉溜まり溝
４０ 排出フィン
４１ 開口
４２ 軸心

Claims (11)

1. いずれか一方が固定軌道輪、他方が回転軌道輪となる内輪及び外輪、前記内輪と外輪の各軌道面間に介在され円周方向に配置された多数の転動体、前記転動体を一定間隔に保持する保持器からなり、潤滑手段として固体潤滑が採用された転がり軸受において、前記回転軌道輪の軌道面の両側肩部のうち少なくとも一方の肩部に吸引側環状板が装着され、前記吸引側環状板に当該回転軌道輪の一定方向への回転時に軸受外部の空気を軸受内部へ吸引する方向性をもった吸引フィンが設けられたことを特徴とする転がり軸受。
2. 前記回転軌道輪の他方の肩部にシールド板が装着されたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記回転軌道輪の他方の肩部に排出側環状板が装着され、前記排出側環状板に通気部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
4. 前記排出側環状板の通気部が、メッシュ部又は多孔部であることを特徴とする請求項３に記載の転がり軸受。
5. 前記排出側環状板の自由端縁に対向した固定側軌道輪の肩部に深い摩耗粉溜まり溝が周方向に設けられたことを特徴とする請求項３又は４に記載の転がり軸受。
6. 前記摩耗粉溜まり溝が前記固定軌道輪の軸心より高い位置に設けられたことを特徴とする請求項５に記載の転がり軸受。
7. 前記回転軌道輪の他方の肩部とこれに対向した回転軌道輪の肩部の間が開放されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
8. 前記回転軌道輪の他方の肩部に排出側環状板が装着され、前記排出側環状板に軸受内部の空気を軸受外方へ排出する方向性をもった排出フィンが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
9. 前記転がり軸受が複列アンギュラ玉軸受であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の転がり軸受。
10. フィルム延伸機用テンタクリップのガイドローラとして用いられることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の転がり軸受。
11. 前記ガイドローラとして用いられる転がり軸受の向きが、前記吸引側環状板がフィルム側となる向きに設定されたことを特徴とする請求項１０に記載の転がり軸受。

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