JP2024067549A

JP2024067549A - 転がり軸受装置

Info

Publication number: JP2024067549A
Application number: JP2022177726A
Authority: JP
Inventors: 一樹園田; 紘澄葛谷
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2022-11-04
Filing date: 2022-11-04
Publication date: 2024-05-17
Also published as: WO2024095825A1

Abstract

【課題】高速回転条件下でもグリース潤滑において潤滑耐久性を確保できるとともに、慣らし運転時の昇温を抑制できる転がり軸受装置を提供する。【解決手段】転がり軸受装置２０は、内輪２と、外輪３と、内輪２および外輪３の間に介在する複数の玉４と、内輪２および外輪３の間の軸受空間に封入されるグリース組成物７とを有し、グリース組成物７は、４０℃における動粘度が１２０ｍｍ２／ｓ未満の基油とウレア化合物からなる増ちょう剤とを含み、かつ、ＪＩＳＫ２２２０に準拠して測定される混和ちょう度が２３０～３００である、アンギュラ玉軸受１と、アンギュラ玉軸受１の軸受空間内に潤滑油を給油して、該潤滑油を軌道面へ供給する潤滑油給油機構１１とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受と潤滑油給油機構を有する転がり軸受装置に関し、特に、工作機械の主軸の支持に用いられる転がり軸受装置に関する。

工作機械の主軸は、加工能率を上げるために高速で回転するものが好ましく、その軸受には種々の潤滑技術が適用されている。高速回転する主軸に適した潤滑方法としては、例えば、エアオイル潤滑、オイルミスト潤滑などの方法が知られている。

近年、工作機械の分野においても、カーボンニュートラルへの対応や更なるコスト削減のニーズが高まっており、それに伴ってグリース潤滑のニーズが増大している。グリース潤滑は、エアオイル潤滑で必要な付帯設備としてのエアオイル供給装置や、軸受へエアオイルを噴射する構造が不要であることから環境に優しく、初期コストや運用コストを抑制できる。

しかし一方で、グリース潤滑は、軸受組立時に封入された初期グリースのみで潤滑することから、高速回転用途では、軸受の発熱によってグリース劣化が早まり、潤滑耐久性を確保することが困難である。そのため、グリース潤滑において、更なる高速化への対応（潤滑耐久性の向上）が求められている。一般に、高速回転用途の転がり軸受のグリースでは、増ちょう剤にウレア化合物が用いられている。ウレアグリースは、ウレア化合物が軸受軌道面に被膜を形成し、潤滑を補助するため、同様の被膜を形成しない金属系グリースなどに比べて、高速回転での潤滑耐久性に優れるとされている。

ところで、ウレアグリースは上記のような長所がある一方、油分離しにくく、更なる高速回転条件（例えば、ｄｎ値［ｄ（軸受内径、ｍｍ）×ｎ（回転速度、ｍｉｎ^－１］が１１０×１０^４以上）で使用した場合、油膜形成が不十分になる可能性がある。そのため、そのような用途でグリース潤滑を行なう場合、油膜形成を補助するものが付加されることが望ましい。これに関する従来技術として、例えば特許文献１には、ウレアグリースと離油性の良いグリースを同時に用いる方法が示されている。

特許第５９１６７８１号公報

しかし、特許文献１の技術は、軸受空間における両グリースの配置や、基油の量、挙動などの制御が比較的困難であり、信頼性の面で改善の余地がある。

また、工作機械主軸用軸受などの高速回転で使用される転がり軸受の場合、慣らし運転時の回転速度も高回転領域で実施されることから、慣らし運転時に一時的な昇温が発生しやすい。そして、一時的な昇温が大きいと、その都度慣らし運転を停止する必要があり、作業性の面から、そのような昇温は抑えられることが望ましい。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、高速回転条件下でもグリース潤滑において潤滑耐久性を確保できるとともに、慣らし運転時の昇温を抑制できる転がり軸受装置を提供することを目的とする。

本発明の転がり軸受装置は、内輪と、外輪と、該内輪および外輪の間に介在する複数の転動体と、上記内輪および外輪の間の軸受空間に封入されるグリース組成物とを有し、該グリース組成物は、４０℃における動粘度が１２０ｍｍ^２／ｓ未満の基油とウレア化合物からなる増ちょう剤とを含み、かつ、ＪＩＳＫ２２２０に準拠して測定される混和ちょう度が２３０～３００である、転がり軸受と、上記転がり軸受の上記軸受空間内に潤滑油を給油して、該潤滑油を軌道面へ供給する潤滑油給油機構とを備える。

上記基油および上記潤滑油がそれぞれ、合成炭化水素油、エステル油、および、合成炭化水素油とエステル油の混合油からなる群から選択されることを特徴とする。

上記基油および上記潤滑油の４０℃における動粘度がいずれも、１０ｍｍ^２／ｓ～５０ｍｍ^２／ｓであることを特徴とする。

上記グリース組成物は、ＪＩＳＫ２２２０に準拠して測定される混和ちょう度が２５０～２８０であることを特徴とする。

上記ウレア化合物は、ジイソシアネート成分とモノアミン成分とを反応して得られるジウレア化合物であり、上記モノアミン成分が、脂肪族モノアミンを含むことを特徴とする。

上記基油および上記潤滑油がそれぞれ、合成炭化水素油、エステル油、および、合成炭化水素油とエステル油の混合油からなる群から選択され、上記基油および上記潤滑油の４０℃における動粘度がいずれも、１０ｍｍ^２／ｓ～５０ｍｍ^２／ｓであり、上記グリース組成物は、ＪＩＳＫ２２２０に準拠して測定される混和ちょう度が２５０～２８０であることを特徴とする。

上記潤滑油給油機構は、上記内輪の軌道面の近傍に向けて潤滑油を吐出することを特徴とする。

本発明の転がり軸受装置は、グリース組成物が、所定の４０℃動粘度の基油とウレア化合物からなる増ちょう剤とを含み、かつ、混和ちょう度が２３０～３００である、転がり軸受と、転がり軸受の軸受空間内に潤滑油を給油して、該潤滑油を軌道面に供給する潤滑油給油機構とを備えるので、潤滑耐久性の点で比較的有利なウレアグリースを用いながら、潤滑油を給油することで、軌道面の油不足を防ぎ、高速回転条件下でも油膜を形成しやすくなる。また、後述するように、潤滑油を給油することによって、増ちょう剤の凝集が解消されることから、ウレアグリースの劣化の進行を抑制することができる。これにより、高速回転条件下でもグリース潤滑において潤滑耐久性を確保できる。また、上記グリース組成物によれば、慣らし運転時の昇温も好適に抑制できる。

基油および潤滑油がそれぞれ、合成炭化水素油、エステル油、および、合成炭化水素油とエステル油の混合油からなる群から選択され、また、基油および潤滑油の４０℃における動粘度がいずれも、１０ｍｍ^２／ｓ～５０ｍｍ^２／ｓであるので、増ちょう剤の凝集を解消させやすく、また、潤滑油を軌道面に供給しやすくなる。

グリース組成物は、ＪＩＳＫ２２２０に準拠して測定される混和ちょう度が２５０～２８０であるので、増ちょう剤の凝集をより解消させやすくなる。

ウレア化合物は、ジイソシアネート成分とモノアミン成分とを反応して得られるジウレア化合物であり、モノアミン成分が、脂肪族モノアミンを含むので、高速回転条件下での使用に適しており、また、増ちょう剤の凝集の解消の面でも有利である。

潤滑油給油機構は、内輪の軌道面の近傍に向けて潤滑油を吐出するので、給油によるトルク変動の影響を抑えつつ、軌道面に潤滑油を供給することができる。

本発明の転がり軸受装置の一例を示す概略図である。付着仕事の算出の概要を示す図である。赤外スペクトルによるエステル油のトレースを示す図である。グリース組成物の顕微画像を示す図である。

本発明者らは、グリース潤滑において、高速回転条件下での潤滑耐久性の向上などを図るべく鋭意検討を行なった。その結果、ウレアグリースを用いた場合において、グリースの離油が進みグリース中の増ちょう剤の比率が高くなると、軸受の回転に伴うせん断を受けて、一部が凝集することを見い出した。そして、そのような状態で潤滑油を給油することで、軌道面の油不足を解消するとともに、増ちょう剤の凝集がほぐれることを見い出した。本発明は、このような知見に基づくものである。

本発明の転がり軸受装置は、工作機用スピンドルなどの特に高速回転で使用される機械装置などに用いられる。例えば、工作機用スピンドルは、回転軸と、ハウジング内筒と、ハウジング内筒の外周に配置されたハウジング外筒と、回転軸をハウジング内筒に対して回転可能に保持する軸受装置とを含む。さらに、軸受装置は転がり軸受を有する。このスピンドルにおいて、転がり軸受は、内輪側と外輪側とにそれぞれ介在する内輪間座と外輪間座とによって位置決めされてもよい。

本発明の転がり軸受装置の一例を図１に基づき説明する。図１に示すように、転がり軸受装置２０は、アンギュラ玉軸受１と、アンギュラ玉軸受１の軸受空間内に潤滑油を給油する潤滑油給油機構１１とを備える。図１では、潤滑油給油機構１１を機能ブロック図で示している。

図１に示すように、アンギュラ玉軸受１は、外周面に内輪軌道面２ａを有する内輪２と、内周面に外輪軌道面３ａを有する外輪３と、内輪軌道面２ａと外輪軌道面３ａとの間に介在する複数の玉４と、この玉４を周方向に一定間隔で保持する保持器５とを備えている。内輪２および外輪３と、玉４とは径方向中心線に対して所定の角度θ（接触角）を有して接触しており、ラジアル荷重と一方向のアキシアル荷重を負荷できる。保持器５は、外輪案内方式であり、保持器５の外輪案内面５ａが外輪３の内周面と接触することで外輪３に案内される。外輪案内面５ａは、保持器５の外周面の一部（軸方向両側端部）に設けられている。

内輪２および外輪３の間の軸受空間には、予め所定量のグリース組成物７が封入される。軸受空間の軸方向一方の端部には、シール部材６が装着されている。内輪２、外輪３は鉄系金属材料からなり、グリース組成物７が転動体４との軌道面に介在して潤滑される。

潤滑油給油機構１１は、図１に示すように、電源部１２と、制御部１３と、駆動部１４と、ポンプ１５と、タンク１６とを有している。電源部１２は、制御部１３と駆動部１４に対してそれぞれ電力を供給可能に接続されている。制御部１３は例えばマイコンであり、駆動部１４に対して指令を送信可能に接続されている。駆動部１４は、ポンプ１５を動作させるための駆動回路である。

ポンプ１５は、タンク１６内の潤滑油を吸引して、所定量の潤滑油を吐出可能な構成であればよい。ポンプ１５として、空圧や油圧駆動のピストン式ポンプや、ギヤポンプなどの油圧ポンプ、ダイアフラムポンプなどを用いることができる。

制御部１３からの指令に基づいて駆動部１４がポンプ１５を作動させて、ノズル１７を介して潤滑油が軸受空間に給油される。ノズル１７の先端部は、軸受空間の内部にまで延びている。例えば、内輪回転の場合、ノズル１７により、内輪２の外周面に潤滑油が吐出される。より具体的には、内輪軌道面２ａの片側（肩部２ｂとは反対側）近傍に向けて潤滑油が吐出される。この場合、吐出された潤滑油は遠心力によって、内輪軌道面２ａに移動することで該軌道面の油不足が解消される。

潤滑油給油機構１１の１回あたりの給油量は、給油により軸受のトルク変動に影響を与えない程度の極微量が好ましく、例えば０．００１ｍＬ～０．１ｍＬである。例えば、転がり軸受の潤滑状態に応じて、給油量や給油タイミングが制御されるようにしてもよい。潤滑状態は、例えば転がり軸受の内部や周辺部に設けられるセンサなどによって検出できるようにしてもよい。

本発明の転がり軸受装置に予め封入される初期のグリース組成物は、基油とウレア化合物からなる増ちょう剤を含むウレアグリースである。

上記グリース組成物に用いる基油は、通常、グリースの分野で使用される一般的なものを使用できる。例えば、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油などの鉱油、ポリ－α－オレフィン（ＰＡＯ）油、アルキルベンゼン油、アルキルナフタレン油、ポリフェニル油、合成ナフテン油、ポリブテン油などの合成炭化水素油、エステル油、エーテル油、シリコーン油、フッ素油などが挙げられる。これらの油は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

上記の中でも、基油が、合成炭化水素油、エステル油、および、合成炭化水素油とエステル油の混合油からなる群から選択されることが好ましく、合成炭化水素油、または、合成炭化水素油とエステル油の混合油であることがより好ましい。

合成炭化水素油であるＰＡＯ油は、α－オレフィンまたは異性化されたα－オレフィンのオリゴマーまたはポリマーの混合物である。α－オレフィンの具体例としては、１－オクテン、１－ノネン、１－デセン、１－ドデセン、１－トリデセン、１－テトラデセン、１－ペンタデセン、１－ヘキサデセン、１－ヘプタデセン、１－オクタデセン、１－ノナデセン、１－エイコセン、１－ドコセン、１－テトラドコセンなどが挙げられ、通常はこれらの混合物が使用される。

エステル油は、分子内にエステル基を有し室温で液状を示す化合物であり、例えば、ジブチルセバケート、ジ－２－エチルヘキシルセバケート、ジオクチルアジペートなどのジエステル油、トリオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテートなどの芳香族エステル油、トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンベラルゴネート、ペンタエリスリトールエステル油などのポリオールエステル油、炭酸エステル油、りん酸エステル油、ポリマーエステル油などが挙げられる。

上記基油の４０℃における動粘度（混合油の場合は混合油の動粘度、以下同じ）は、１２０ｍｍ^２／ｓ未満である。これにより、撹拌抵抗を抑えることができ、例えば慣らし運転時における一時的な温度上昇の上昇幅を抑えることができる。上記動粘度は１０ｍｍ^２／ｓ～５０ｍｍ^２／ｓが好ましく、１０ｍｍ^２／ｓ～４０ｍｍ^２／ｓがより好ましい。上記動粘度を１０ｍｍ^２／ｓ以上とすることで、運転時の蒸発を防ぎやすくなる。

上記グリース組成物に用いる増ちょう剤は、ポリイソシアネート成分とモノアミン成分とを反応して得られるウレア化合物である。ポリイソシアネート成分としては、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネー卜などが挙げられる。これらの中でも芳香族ジイソシアネートがより好ましい。また、ジアミン（エチレンジアミンやプロパンジアミンなど）と該ジアミンに対してモル比で過剰のジイソシアネートとの反応で得られるポリイソシアネートを使用することができる。

また、モノアミン成分は、脂肪族モノアミン、脂環式モノアミン、芳香族モノアミンを用いることができる。脂肪族モノアミンとしては、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミンなどが挙げられる。脂環式モノアミンとしては、シクロヘキシルアミンなどが挙げられる。芳香族モノアミンとしては、アニリン、ｐ－トルイジンなどが挙げられる。

本発明では、モノアミン成分として、脂肪族モノアミンを用いることが好ましく、モノアミン全体に対して脂肪族モノアミンを５０モル％以上用いることがより好ましい。この場合、モノアミン成分として、脂肪族モノアミンのみを用いてもよく、脂肪族モノアミンと脂環式モノアミンを組み合わせて用いてもよく、脂肪族モノアミンと芳香族モノアミンを組み合わせて用いてもよい。モノアミン成分として、脂肪族モノアミンを用いることで、凝集物をほどきやすくなると考えられる。

例えば、基油に増ちょう剤としてジウレア化合物を配合してベースグリースが得られる。ジウレア化合物を増ちょう剤とするベースグリースは、基油中でジイソシアネート成分とモノアミン成分とを反応させて作製する。増ちょう剤は、基油と増ちょう剤との合計量（１００質量％）に対して、例えば５質量％～３０質量％であり、１０質量％～２０質量％が好ましく、１０質量％超え１４質量％以下がより好ましく、１０質量％超え１３質量％以下がさらに好ましい。

また、上記グリース組成物には、必要に応じて公知の添加剤を添加できる。添加剤としては、例えば、アミン系、フェノール系、イオウ系化合物などの酸化防止剤；トリクレジルホスフェートなどのリン酸エステルや、トリクレジルホスファイトなどの亜リン酸エステル、チオホスフェート、チオホスファイト、アルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）、アルキルジチオリン酸モリブデン（ＭｏＤＴＰ）、ジチオカルバミン酸亜鉛（ＺｎＤＴＣ）などの極圧剤；Ｃａスルホネート、Ｂａスルホネートなどの防錆剤などが挙げられる。

上記グリース組成物の混和ちょう度（ＪＩＳＫ２２２０）は、２３０～３００の範囲であり、好ましくは２５０～２８０の範囲である。後述の実施例で示すように、混和ちょう度が２３０未満であると、増ちょう剤の凝集が解消されにくくなり、また硬くなることで振動を誘発しやすくなる。一方、混和ちょう度が３００を超えると、慣らし性の低下を招くおそれがある。

上述したグリース組成物は、比較的良好な潤滑耐久性を示すものの、更なる高速回転条件では、グリース組成物の劣化や、軌道面での油不足、振動などが懸念される。この点、本発明の転がり軸受装置は、給油により軌道面に潤滑油を供給することで油不足を解消でき、更には増ちょう剤の凝集（例えば図４参照）を解消することで、グリース組成物の劣化の進行や振動を抑制することができる。

潤滑油給油機構によって給油される潤滑油としては、上記基油で列挙した各種油を用いることができる。上記の中でも、潤滑油としては、合成炭化水素油、エステル油、および、合成炭化水素油とエステル油の混合油からなる群から選択されることが好ましい。また、基油との関係でいえば、例えば、潤滑油にエステル油を用い、基油に合成炭化水素油、または合成炭化水素油とエステル油の混合油を用いることができる。また、潤滑油として、基油と同じ種類の油を用いてもよく、例えば、潤滑油と基油のいずれも合成炭化水素油を用いることができる。

潤滑油の４０℃における動粘度は、１０ｍｍ^２／ｓ～１００ｍｍ^２／ｓであることが好ましく、１０ｍｍ^２／ｓ～５０ｍｍ^２／ｓであることがより好ましい。また、潤滑油の４０℃における動粘度は、基油の４０℃における動粘度の±３０ｍｍ^２／ｓ以内が好ましく、±２０ｍｍ^２／ｓ以内であってもよく、±１０ｍｍ^２／ｓ以内であってもよく、基油の４０℃における動粘度と同じであってもよい。

基油とのなじみ性などを考慮して、潤滑油には、基油と親和性の高い油種や基油と近しい動粘度の油を用いることが好ましい。これにより、給油後において所望の箇所（軌道面など）へ潤滑油を到達させやすくなり、給油による効果を好適に発揮さやすくなる。

転がり軸受の運転時間の増加に伴い、グリース組成物が劣化してグリース組成物の油分離率が上昇する。グリース組成物の油分離率が上昇すると、転動体の周囲に十分な油膜を形成することが困難になる。本発明では、潤滑油を給油することにより、上昇したグリース組成物の油分離率を低下させることができる。例えば、油分離率５０％以上（好ましくは６０％以上）の状態から、給油によって、油分離率３０％以下（好ましくは２５％以下）まで低下させることができる。なお、油分離率は下記の式（１）により算出される。
油分離率（重量％）＝｛１－（新品グリースの増ちょう剤濃度）／（使用後グリースの増ちょう剤濃度）｝×１００・・・（１）

なお、潤滑油には、必要に応じて、グリース組成物で列挙したような添加剤が添加されていてもよい。

図１では、転がり軸受としてアンギュラ玉軸受について例示したが、本発明の転がり軸受装置における転がり軸受は、深溝玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、針状ころ軸受、スラスト円筒ころ軸受、スラスト円すいころ軸受、スラスト針状ころ軸受、スラスト自動調心ころ軸受などとしても使用できる。

本発明の転がり軸受装置は、図１の構成に限定されるものではない。例えば、潤滑油給油機構の一部として、例えばポンプやタンクを転がり軸受の内部に配置してもよい。

本発明の転がり軸受装置は、高速回転条件下でも潤滑耐久性に優れており、長期間での使用可能である。高速条件下として、具体的には、ｄｎ値が７０×１０^４以上であり、好ましくは１１０×１０^４以上である。ｄｎ値の上限は特に限定されないが、例えば２００×１０^４であり、１８０×１０^４である。

このように、上述した転がり軸受装置では、転がり軸受の転動領域に対して潤滑油を供給できるようになるので、転がり特性の長期安定化と、寿命向上に貢献できる。

転がり軸受に予め封入するグリース組成物として、表１および表２に示す組成のグリース組成物をそれぞれ調製した。表１および表２中、基油と増ちょう剤の含有量は、ベースグリース（基油＋増ちょう剤）に対する含有率（質量％）を示している。増ちょう剤のモノアミン成分を、脂肪族モノアミンと脂環式モノアミンの組み合わせ、脂肪族モノアミンと芳香族モノアミンの組み合わせとした場合は、各アミンのモル比を１：１とした。また、潤滑油給油機構によって給油される潤滑油については、使用した油種および添加剤の欄を「○」で示している。表１および表２では、合成炭化水素油としてＰＡＯ油が用いられている。なお、表１下記の１）～８）は、表２においても同じである。また、実施例３の結果は、比較対象として、表２にも記載している。

表１および表２に示す、グリース組成物と潤滑油の組み合わせについて、以下の試験を行ない各項目を評価した。

１．増ちょう剤による給油の到達量
１－１．付着仕事
各グリース組成物について、グリース中の非油溶成分（増ちょう剤、固体添加剤など）と鋼表面との付着力を付着仕事として求めた。なお、付着仕事は、２物質が界面で付着しているとき、２物質を引き離すのに必要なエネルギーであり、付着仕事が大きいほど強く付着していることを示す。付着仕事の測定は、増ちょう剤と鋼の付着力を定量的、かつ簡便に評価する技術として、Ｎｉｃｋ社製の「表面自由エネルギー接触角計（ＬＳＥ－Ｂ１００）」を用いて測定した。まず、グリース組成物から油分（有機溶剤可溶分）をソックスレー抽出した残渣物（有機溶剤不溶分；グリース固体成分）をホモジナイザーで均一化させた後、石油ベンジンに希釈してディッピング液を作製した。鋼試験片（ＳＵＪ２製、Ｒａ＝０．１μｍ）にディッピングした後、石油ベンジンを揮発させたものを試験片とした。

表面張力が既知の試験液２種（水、ジヨードメタン）を準備した試験片に各々滴下し、接触角θを測定した後、２成分系Ｋａｅｌｂｌｅ－Ｕｙ理論（γ^total＝γ^d＋γ^p）に基づき、Ｙｏｕｎｇ－Ｄｕｐｒｅの式の連立２元１次方程式を解いて、付着仕事Ｗ_１２（図２の式（２）参照）を求めた。図２には、付着仕事の算出の概要を示す。

１－２．給油の到達量
＜基油にエステル油を含まないグリース組成物＞
工作機用寿命試験機を用いて、例えばｄｎ値１５０×１０^４でグリース組成物による慣らし運転を完了させた後、その試験機の所定位置に所定量の潤滑油（トレーサー）としてエステル油を塗布し、そのエステル油の移動量をＦＴ－ＩＲで測定した。赤外スペクトルよりエステル基由来のピーク（図３（ｂ）の点線領域）の吸光度を求め、事前に取得した検量線から移動量を算出した。事前に、グリース組成物にエステル油を所定量ずつ添加した各サンプルのＦＴ－ＩＲを測定することで、図３（ｃ）に示すような、エステル油の添加量と吸光度比の関係を表す検量線が取得できる。

＜基油にエステル油を含むグリース組成物＞
工作機用寿命試験機を用いて、例えばｄｎ値１５０×１０^４でグリース組成物による慣らし運転を完了させた後、その試験機の所定位置に所定量のＺｎＤＴＰ（トレーサー）が添加された潤滑油を塗布し、そのＺｎの移動量を蛍光Ｘ線で測定した。なお、この場合も事前に取得した検量線を用いて移動量を算出した。

上述した付着仕事と給油の到達量の結果を総合的に判断し、増ちょう剤による給油の到達量を評価した。良好なものを「Ａ」、不良のものを「Ｄ」として表１および表２に併記する。

２．増ちょう剤の凝集のほぐれやすさ
工作機用寿命試験機を用いて、例えばｄｎ値１５０×１０^４で運転試験をした軸受から、試験後のグリース組成物を採取した。採取したグリース組成物を容器へ移した後、潤滑油を適量（サンプル試料が滴下した潤滑油を全て吸収できた場合、油分離率が０％となる量）供給し、撹拌した。その後、撹拌後のグリースの油分離率を分析し、潤滑油供給前からの油分離率の減少幅を求めた。また、顕微観察で増ちょう剤の凝集物の微細化の有無を確認した。上記の減少幅と顕微観察の結果を総合的に評価し、ほぐれやすさを判定した。この評価について、油分離率の減少幅が４０％以上で、かつ、凝集物が微細化した場合を「Ａ」、油分離率の減少幅が１０％以上４０％未満で、かつ、凝集物が微細化した場合を「Ｂ」、油分離率の減少幅が１０％以上４０％未満で、かつ、凝集物に変化がない場合を「Ｃ」、油分離率の減少幅が１０％未満で、かつ、凝集物に変化がない場合を「Ｄ」として表１および表２に併記する。

ここで、図４を用いて顕微観察について説明する。図４はグリース組成物の顕微画像を示す。図４（ａ）～（ｄ）は各状態のグリース組成物を光学顕微鏡で倍率２００倍で観察した画像である。図４（ａ）、（ｂ）は新品（未使用）のグリース組成物であり、転がりやせん断の力を受けていない状態である。これらの場合、油分離率にかかわらず、凝集物は確認されなかった。一方、転がり軸受にグリース組成物を封入してｄｎ値１５０×１０^４で高速運転した後では、図４（ｃ）に示すように、増ちょう剤繊維の凝集物が確認された。更に、この状態のグリース組成物に潤滑油を給油し撹拌した後の状態を図４（ｄ）に示す。図４（ｄ）に示すように、油分離率は大幅に低下（減少幅は約４８％）し、また、凝集物が微細化したことが確認された。

３．慣らし性
例えばｄｎ値１５０×１０^４でグリース組成物による慣らし運転を行い、安定温度に至るまで運転した。慣らし性の評価について、慣らし運転時の一時的な昇温（温度こぶ）が各回転速度での安定温度（慣らし後の温度）に比べて、３０℃以下であれば「Ａ」、３０℃超４０℃以下であれば「Ｂ」、４０℃超５０℃以下であれば「Ｃ」、５０℃超であれば「Ｄ」として表１および表２に併記する。なお、ここでいう慣らし運転には、最高回転速度付近で１分程度回し、これを２～３回繰り返して慣らしを行う「短時間慣らし」は含まない。

表１および表２に示すように、基油の４０℃動粘度が１２０ｍｍ^２／ｓ未満で、かつ、混和ちょう度が２３０～３００のグリース組成物と、潤滑油の給油とを組み合わせた実施例１～１１は、いずれの評価でも良好な結果を示した。特に、増ちょう剤の凝集のほぐれやすさの評価については、グリース組成物のちょう度や潤滑油の４０℃動粘度を適度な範囲にすることで一層優れる結果になった（実施例３、８～１１）。概ね、ちょう度が低いほど増ちょう剤量が多くなるので、凝集しやすくほぐれにくくなる傾向が見られた（比較例３）。また、比較例４は、増ちょう剤の凝集のほぐれやすさの評価には優れるものの、慣らし性が低下する結果となった。比較例４は、ちょう度が高く柔らかいため、チャーニング状態からチャネリング状態への遷移が発生しづらく、またグリースの軌道面への再流入も想定されるため慣らし性が低下したと考えられる。

図４（ｃ）に示したように、高速運転により増ちょう剤の凝集物が生じると、転動体がその凝集物を乗り越えることに伴って振動が増大するおそれがある。この点、上記のように潤滑油を給油することで、その潤滑油と転がりによる撹拌で凝集物が微細化されることから、振動の低減にも繋がる。

以上のように、所定のウレアグリースと潤滑油の給油を組み合わせることで、増ちょう剤の凝集がほぐれ、かつ滞りなく潤滑油が供給され、グリース潤滑でも高速回転条件下における潤滑耐久性を良好に実現できる。

本発明の転がり軸受装置は、高速回転条件下でもグリース潤滑において潤滑耐久性を確保できるとともに、慣らし運転時の昇温を抑制できるので、特に、工作機械主軸用軸受などの高速回転で使用される転がり軸受装置に好適に利用できる。

１アンギュラ玉軸受（転がり軸受）
２内輪
３外輪
４玉（転動体）
５保持器
６シール部材
７グリース組成物
１１潤滑油給油機構
１２電源部
１３制御部
１４駆動部
１５ポンプ
１６タンク
１７ノズル
２０転がり軸受装置

Claims

内輪と、外輪と、該内輪および外輪の間に介在する複数の転動体と、前記内輪および外輪の間の軸受空間に封入されるグリース組成物とを有し、該グリース組成物は、４０℃における動粘度が１２０ｍｍ^２／ｓ未満の基油とウレア化合物からなる増ちょう剤とを含み、かつ、ＪＩＳＫ２２２０に準拠して測定される混和ちょう度が２３０～３００である、転がり軸受と、
前記転がり軸受の前記軸受空間内に潤滑油を給油して、該潤滑油を軌道面へ供給する潤滑油給油機構とを備えることを特徴とする転がり軸受装置。
前記基油および前記潤滑油がそれぞれ、合成炭化水素油、エステル油、および、合成炭化水素油とエステル油の混合油からなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受装置。
前記基油および前記潤滑油の４０℃における動粘度がいずれも、１０ｍｍ^２／ｓ～５０ｍｍ^２／ｓであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の転がり軸受装置。
前記グリース組成物は、ＪＩＳＫ２２２０に準拠して測定される混和ちょう度が２５０～２８０であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の転がり軸受装置。
前記ウレア化合物は、ジイソシアネート成分とモノアミン成分とを反応して得られるジウレア化合物であり、前記モノアミン成分が、脂肪族モノアミンを含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の転がり軸受装置。
前記基油および前記潤滑油がそれぞれ、合成炭化水素油、エステル油、および、合成炭化水素油とエステル油の混合油からなる群から選択され、
前記基油および前記潤滑油の４０℃における動粘度がいずれも、１０ｍｍ^２／ｓ～５０ｍｍ^２／ｓであり、
前記増ちょう剤は、前記基油と前記増ちょう剤との合計量に対して１０質量％超え１４質量％以下含まれ、
前記グリース組成物は、ＪＩＳＫ２２２０に準拠して測定される混和ちょう度が２５０～２８０であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受装置。
前記潤滑油給油機構は、前記内輪の軌道面の近傍に向けて潤滑油を吐出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の転がり軸受装置。