JP2016027273A - Rolling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、転がり軸受、ボールねじ、リニアガイド等の転動装置に関し、大気や真空などで、流体潤滑剤を使用せずに運転稼動される機械、設備等に用いることが好適である。 The present invention relates to a rolling device such as a rolling bearing, a ball screw, and a linear guide, and is suitable for use in machinery, equipment, and the like that are operated and operated in the atmosphere or vacuum without using a fluid lubricant.
一般的な転がり軸受や、ボールねじや、リニアガイド等の転動装置においては、内方部材と、外方部材と、転動体と保持器との間にグリース等の潤滑剤を供給し、それぞれの間に発生する転がり摩擦や滑り摩擦を減少させ、転動装置の耐久性を向上させるようにしている。 In rolling devices such as general rolling bearings, ball screws, and linear guides, a lubricant such as grease is supplied between the inner member, the outer member, and the rolling elements and the cage. The rolling friction and sliding friction generated during this period are reduced, and the durability of the rolling device is improved.
ところで、転動装置を宇宙機器等の真空中で使用する場合、グリ−ス等の蒸気圧の高い潤滑剤は雰囲気中に蒸発してしまうため使用に耐えない。また、転動装置を潤滑剤の蒸気が問題となるような環境下で使用する場合、グリ−ス等の流体潤滑剤を使用することができない。そのため、このような環境下で使用される転動装置には蒸気圧の低い固体潤滑剤が必要になる。 By the way, when the rolling device is used in a vacuum of a space device or the like, a lubricant having a high vapor pressure such as grease evaporates in the atmosphere and cannot be used. Further, when the rolling device is used in an environment where the vapor of the lubricant becomes a problem, a fluid lubricant such as grease cannot be used. Therefore, a rolling lubricant used in such an environment requires a solid lubricant having a low vapor pressure.
このように流体潤滑剤を使用しない転動装置として、例えば、特許文献1において、少なくとも転動体の表面に特定の分子量範囲のPTFEテロマーからなる潤滑皮膜を形成した転がり軸受が提案されている。 As a rolling device that does not use a fluid lubricant as described above, for example, Patent Document 1 proposes a rolling bearing in which a lubricating film made of PTFE telomer having a specific molecular weight range is formed at least on the surface of a rolling element.
しかし、特許文献1の転がり軸受では、PTFEテロマーが柔らかい物質であり、転動体の皮膜とした場合、皮膜自体の耐久性が低いので、転がり軸受としての耐久性に改善の余地がある。 However, in the rolling bearing of Patent Document 1, PTFE telomer is a soft substance, and when the rolling element film is used, the durability of the rolling bearing has room for improvement because the durability of the film itself is low.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、内外方部材と転がり接触する転動体表面に、リン酸系化成処理膜がコーティングされており、保持器に固体潤滑剤が含有されている。そのため、流体潤滑剤を使用しない条件下(大気、真空中など)において、転動体表面のリン酸系化成被膜に、保持器に含有される固体潤滑剤が移着し、潤滑剤として作用するため、焼付や摩耗を抑制することができる転動装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to coat the rolling element surface that is in rolling contact with the inner and outer members with a phosphoric acid-based chemical conversion treatment film, and the cage is a solid lubricant. Is contained. For this reason, the solid lubricant contained in the cage is transferred to the phosphoric acid-based chemical conversion film on the surface of the rolling element and acts as a lubricant under conditions where no fluid lubricant is used (in the atmosphere, in a vacuum, etc.). An object of the present invention is to provide a rolling device that can suppress seizure and wear.
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
内方部材と外方部材と転動体と、前記転動体を保持する保持器を有する転動装置において、前記転動体の表面にリン酸系化成処理被膜が形成されており、保持器が固体潤滑剤を含有することを特徴とする。また、前記リン酸系化成処理被膜はリン酸亜鉛被膜であることが好ましい。また、前記固体潤滑剤は、二硫化モリブデン,PTFEを含有することが好ましい。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
In a rolling device having an inner member, an outer member, a rolling element, and a cage for holding the rolling element, a phosphoric acid-based chemical conversion coating is formed on the surface of the rolling element, and the cage is solid lubricated. It contains an agent. The phosphoric acid-based chemical conversion treatment film is preferably a zinc phosphate film. The solid lubricant preferably contains molybdenum disulfide and PTFE.
本発明の転動装置は、流体潤滑剤を使用しない条件下(大気、真空中など)において、転動体表面のリン酸系化成被膜に対して、保持器に含有される固体潤滑剤が、潤滑剤として作用するため、焼付や摩耗を抑制することができる。 In the rolling device of the present invention, the solid lubricant contained in the cage is lubricated with respect to the phosphoric acid-based chemical coating on the surface of the rolling element under conditions where no fluid lubricant is used (in the atmosphere, in a vacuum, etc.) Since it acts as an agent, seizure and wear can be suppressed.
以下、本発明に係る転動装置の実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of a rolling device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<実施形態>
図1は、本発明の転動装置の一実施形態である、転がり軸受のスラスト玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。この玉軸受1は、内方部材2としての内輪と、外方部材3としての外輪と、前記内方部材2と前記外方部材3との間に転動自在に配設された複数の転動体4としての玉と、複数の転動体を転動自在に保持する保持器5とを備えている。また、前記転動体4の表面には、図示しないリン酸系化成処理被膜が形成されており、前記保持器は固体潤滑剤を含有した保持器である。また、前記リン酸系化成処理被膜はリン酸亜鉛被膜であることが好ましい。また、前記固体潤滑剤は、二硫化モリブデン,グラファイト,PTFEのうち、少なくとも1種類以上からなることが好ましい。また、固体潤滑剤においては、PTFEと二硫化モリブデンを含有することがより好ましい。また、PTFEと二硫化モリブデンを両方用いる場合には、潤滑性と耐摩耗性を両立するためには、PTFEを二硫化モリブデンより多く含有させることが好ましい。また、保持器の強度向上のためには、保持器にグラスファイバーを含有させることが好ましい。
<Embodiment>
FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing a structure of a thrust ball bearing of a rolling bearing, which is an embodiment of the rolling device of the present invention. This ball bearing 1 includes an inner ring as an
また、内方部材2と、外方部材3は鉄鋼材料からなることが好ましく、転動体は、鉄鋼材料にリン酸系化成処理被膜が形成されていることが好ましい。
Moreover, it is preferable that the
また、以下の試験軸受を用い、以下の試験条件で回転試験を行い、転動装置としての転がり軸受の寿命を評価した。表1に、実施例と比較例の単列スラスト玉軸受の転動体の素材と皮膜や、保持器の材質と固体潤滑剤の種類や、試験結果を記載した。実施例1と比較例1〜3では、保持器の主な材質として固体潤滑剤のPTFEを用い、固体潤滑剤のMoS2も含有させた。その際、MoS2の含有率は保持器全体の5質量%とし、PTFEの含有率は保持器全体の80質量%とし、グラスファイバーの含有率を保持器全体の15質量%とした。また、実施例1と比較例4では、リン酸亜鉛被膜の厚さを1〜2μmとした。また、回転試験では、軸受振動加速度が一定値に達するまでの総回転数を寿命とし、試験後に軸受内外輪の軌道面の摩耗深さを測定した。 Moreover, the following test bearings were used, and the rotation test was performed on the following test conditions, and the lifetime of the rolling bearing as a rolling device was evaluated. Table 1 shows the rolling element materials and coatings of the single-row thrust ball bearings of the examples and comparative examples, the cage material and the type of solid lubricant, and the test results. In Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, a solid lubricant PTFE was used as a main material of the cage, and a solid lubricant MoS 2 was also contained. At that time, the MoS 2 content was 5% by mass of the entire cage, the PTFE content was 80% by mass of the entire cage, and the glass fiber content was 15% by mass of the entire cage. Moreover, in Example 1 and Comparative Example 4, the thickness of the zinc phosphate coating was 1 to 2 μm. In the rotation test, the total number of rotations until the bearing vibration acceleration reached a constant value was regarded as the life, and the wear depth of the raceway surfaces of the bearing inner and outer rings was measured after the test.
試験軸受:スラスト玉軸受
軸受寸法:内径φ25×外径φ52(単列スラスト玉軸受)
軌道輪材質:SUS440C
玉径:3/8inch
回転速度:1000 min−1
荷重:1176N
試験雰囲気:大気
温度:室温
Test bearing: Thrust ball bearing Bearing dimensions: Inner diameter φ25 x Outer diameter φ52 (Single row thrust ball bearing)
Bearing ring material: SUS440C
Diameter: 3/8 inch
Rotational speed: 1000 min -1
Load: 1176N
Test atmosphere: Air temperature: Room temperature
比較例に示す、固体潤滑剤のショットピーニング処理により形成したMoS2被膜やDLC被膜を被覆した転動体を用いた軸受が、短寿命であるのに対して、実施例1に示す、転動体の素材の鉄鋼材料にリン酸亜鉛化成処理にて皮膜し、保持器に固体潤滑剤としてPTFEをMoS2より多く含有する軸受は、寿命の大幅な延長が確認できた(試験は4500 x 104回転で打ち切り)。これは、転動体表面のリン酸亜鉛被膜に保持器の固体潤滑剤が移着して潤滑を改善し、軸受の摩耗を抑制することができるためである。また、比較例4の軸受は保持器に固体潤滑剤が含まれていないため、短寿命であったと言える。 While the bearing using the rolling element coated with the MoS 2 coating or DLC coating formed by shot peening treatment of the solid lubricant shown in the comparative example has a short life, the rolling element shown in Example 1 It was confirmed that bearings coated with the steel material by zinc phosphate conversion treatment and containing more PTFE as a solid lubricant than MoS 2 in the cage significantly increased the life (test is 4500 x 10 4 rotations) Censored). This is because the solid lubricant of the cage is transferred to the zinc phosphate coating on the surface of the rolling element to improve lubrication and suppress wear of the bearing. Further, it can be said that the bearing of Comparative Example 4 had a short life because the cage did not contain a solid lubricant.
また、表1の実施例1に対して、保持器の材質のみを変更した比較例5と6の試験軸受を作成し、表1と同じ試験条件にて回転試験を行った。保持器の材質や寿命等は、表2に示した。なお、実施例1と比較例4は、表1と同様であり、比較例5、6と比較する為に再度記載した。 Further, test bearings of Comparative Examples 5 and 6 in which only the material of the cage was changed from Example 1 in Table 1 were prepared, and a rotation test was performed under the same test conditions as in Table 1. The material and life of the cage are shown in Table 2. In addition, Example 1 and Comparative Example 4 are the same as Table 1, and are described again for comparison with Comparative Examples 5 and 6.
表2の比較例5、6に示した保持器にMCナイロンやPOM樹脂を用いた軸受は、無潤滑であり、転動体と保持器の接触部分の温度が上昇し、融点が低い樹脂が、表面から融けて軌道面に移着し、軸受の振動が、上昇した。PTFEにMoS2を含有有する実施例1の軸受は、摩擦係数小さいので発熱が低い。また、PTFEの融点は、326℃であり、融点低い樹脂と比べて、融点100℃以上高いPTFE保持器を用いた実施例1の軸受の寿命の大幅な延長が確認できた。 Bearings using MC nylon or POM resin for the cages shown in Comparative Examples 5 and 6 in Table 2 are non-lubricated, the temperature of the contact portion between the rolling element and the cage is increased, and a resin having a low melting point is used. It melted from the surface and transferred to the raceway, and the vibration of the bearing increased. The bearing of Example 1, which contains MoS 2 in PTFE, has a low coefficient of friction and thus generates less heat. Further, the melting point of PTFE was 326 ° C., and it was confirmed that the life of the bearing of Example 1 using the PTFE cage having a melting point of 100 ° C. or higher was significantly extended as compared with the resin having a low melting point.
このように、本発明の転動装置は、流体潤滑剤を使用しない条件下(大気、真空中など)において、転動体表面のリン酸系化成被膜に、保持器に含有される固体潤滑剤が移着し、潤滑剤として作用するため、焼付や摩耗を抑制することができる。 As described above, in the rolling device of the present invention, the solid lubricant contained in the cage is added to the phosphoric acid-based chemical film on the surface of the rolling element under conditions where no fluid lubricant is used (in the atmosphere, in a vacuum, etc.). Since it transfers and acts as a lubricant, seizure and wear can be suppressed.
上述の実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。 The above-described embodiments show examples of the present invention, and the present invention is not limited to these embodiments.
1 転動装置
2 内方部材
3 外方部材
4 転動体
5 保持器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
Priority Applications (1)
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JP2015020796A JP2016027273A (en) | 2014-06-30 | 2015-02-05 | Rolling device |
Applications Claiming Priority (3)
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JP2014134195 | 2014-06-30 | ||
JP2014134195 | 2014-06-30 | ||
JP2015020796A JP2016027273A (en) | 2014-06-30 | 2015-02-05 | Rolling device |
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Family
ID=55352729
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JP2015020796A Pending JP2016027273A (en) | 2014-06-30 | 2015-02-05 | Rolling device |
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2015
- 2015-02-05 JP JP2015020796A patent/JP2016027273A/en active Pending
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