JP3796636B2

JP3796636B2 - Lubricant supply member, bearing having the lubricant supply member, linear guide, ball screw, oil seal

Info

Publication number: JP3796636B2
Application number: JP6981397A
Authority: JP
Inventors: 俊一矢部
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1997-03-24
Filing date: 1997-03-24
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2017-03-24
Also published as: JPH10265794A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予め潤滑剤を含有させた潤滑剤含有ポリマからなり、潤滑剤の供給を必要とする箇所に装着して、その被潤滑部分に潤滑剤を自動的に継続して供給するようにした潤滑剤供給部材の改良に関する。本発明はまた、このような潤滑剤供給部材を装着した軸受、リニアガイド、ボールねじまたはオイルシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の潤滑剤供給部材としては、例えば実開平７−４９５２号公報（以下、第１従来例と称す）に記載されたものや、特開平６−３４６９１９号公報（以下、第２従来例と称す）に記載されたもの等がある。第１従来例のものは、ボールねじのナットの端部に、ねじ軸のねじ溝と摺接可能に潤滑剤含有ポリマ部材がシール部材を兼ねて装着され、経時的に徐々にしみ出す含有潤滑油がねじ溝を経てからボールへと自動的に供給されて長期間にわたり潤滑作用を行うようにしたものである。
第２従来例のものは、リニアガイド装置のスライダに装着するサイドシール等のシール部材を潤滑剤含有のゴム又は合成樹脂により形成し、そのシールリップ部が接触する案内レールの側面の転動体転動溝面に、含有潤滑剤が経時的に徐々にしみ出して転動体へと自動的に供給され、長期間にわたり潤滑作用を行うようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の潤滑剤供給部材においては、潤滑剤供給部材から潤滑剤が外部へ放出される量は時間と共に徐々に減少し、最終的には潤滑剤がほとんど放出されなくなる。しかしながら、このような潤滑剤の枯渇に関して、従来では有効な判別手段が無く、適用装置（ボールねじやリニアガイド等）に異常が生じるまで判断がつかず、枯渇に至る前に交換するようなことはできなかった。また、定期的に検査して交換時期を予想するようなこともできなかった。
【０００４】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、潤滑剤の残存量を把握でき、それによって交換時期も予測可能な潤滑剤供給部材、並びに前記潤滑剤供給部材を有する軸受、リニアガイド、ボールねじまたはオイルシールを提供することを目的とする。
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明は、潤滑剤を含有した状態で固化した合成樹脂である潤滑剤含有ポリマからなり、含有している潤滑剤を徐々にしみ出させて被潤滑部材に供給する潤滑剤供給部材であって、前記潤滑剤が該潤滑剤に溶解可能な染料を含有していることを特徴とする潤滑剤供給部材、並びに前記潤滑剤供給部材を有することを特徴とする軸受、リニアガイド、ボールねじまたはオイルシールを提供する。
【０００６】
本発明の潤滑剤供給部材にあっては、染料を溶解させた潤滑剤をその構造中に均一に含有していることから、しみ出た潤滑剤によりその表面が着色されており、しかも潤滑剤が外部へ放出されるに従って着色度合が徐々に減少（褪色）していく。
本発明者は、上記の褪色の仕方を調べるために、使用初期の潤滑剤供給部材及び潤滑剤放出量の異なる種々の潤滑剤供給部材について、色彩計によりその表面の着色濃度を測定し、それと同時にヘキサン等の有機溶剤に浸漬して含有する潤滑剤を脱脂して潤滑剤の残存量を測定したところ、使用初期の潤滑剤供給部材とその他の潤滑剤供給部材との色彩計による測定値の差（色差）と、潤滑剤供給部材中の潤滑剤残存量との間にほぼ直線関係があることを見い出した。本発明はこの知見に基づくものである。
従って、上記の如く潤滑剤残存量が色差に比例することから、使用途中の潤滑剤供給部材の着色濃度を色彩計を用いて測定し、その測定値から潤滑剤残存量を高い確度をもって推定することができる。これにより、定期的に色差を測定することで潤滑剤供給部材の交換時期の予想が可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の潤滑剤供給部材について図面を参照して詳細に説明する。
先ず、潤滑剤供給部材の組成について説明する。
潤滑剤供給部材となる潤滑剤含有ポリマの合成樹脂としては、ポリオレフィン系合成樹脂が適している。具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等を使用することができる。
ポリエチレンは、数平均分子量１００００〜１００００００未満の低〜中分子量のものと、数平均分子量１００００００〜６００００００の超高分子量のものとを混合して用いる。この潤滑剤含有ポリマは射出成形機を用いて所定形状に成形されるが、超高分子量ポリエチレンは、溶解時の流動性が悪いので、そのものの含有比率は射出成形材料の全組成中の５〜１０重量％程度が適当であり、１０重量％を越えると射出成形が困難になる。一方、５重量％未満では機械的強度が低下して実用的でなくなる。
ポリプロピレンとしては、数平均分子量１０００００〜４０００００のものを用いることができるが、本発明の組成物のような高い含有量であると、単独では機械的強度が低くなり過ぎるので、その向上を目的として超高分子量ポリエチレンを添加しても良い。
ポリメチルペンテンとしては、数平均分子量６０００００〜２００００００のものを用いると好適である。ポリメチルペンテンは単独で用いると潤滑剤の外部への放出量が少なく、実用性が低い。それを改善するために超高分子量ポリエチレンを添加しても良い。
また、上記の合成樹脂の一部を、ポリエチレンワックス（分子量７００から１００００）などのワックスに置き換えると、潤滑剤の放出速度を抑制でき好ましい。
【０００８】
本発明の潤滑剤供給部材に使用できる潤滑剤としては、鉱油、ポリα−オレフィン油、ジアルキルジフェニルエーテル油やオクタデシルジフェニルエーテル油等のアルキルポリフェニルエーテル油、エイコシルナフタレン等のアルキルナフタレン油等が好適である。
また、潤滑性を向上させる目的で、添加剤としてエチルヘキシルセバケート等のエステル油を用いても良いが、極性の低いポリオレフィン系合成樹脂と極性の高いエステル油との相溶性が悪くて製品の保油性を低くするので、その混合量は全体油量中の３０重量％以下とするのが好ましい。３０重量％を越える量のエステル油を含有させると、保油性が悪くなる結果、多量の潤滑剤を含有させることが難しくなるのと同時に、潤滑剤のしみ出し速度が早くなり過ぎて早期に枯渇してしまう。
【０００９】
本発明の潤滑剤供給部材に使用される潤滑剤には、それに溶解可能な染料が溶解している。染料は、油溶性を有する必要があるので油溶染料であり、また潤滑の妨害とならないものである。
具体的にはアゾ染料、アントラキノン染料の中で油溶性を有するものなどがある。アゾ染料としては、スダンオレンジＲ、スダンブラウンＢＢ、スダンレッドＢＢＡ、スダンレッドＧ、ファットオレンジＧ、ファットブラウンＲＲ、ファットレッドＲなどであり、またアントラキノン染料としては、スダンブルーＧＬなどである。以下に、これら染料の一部の化学式を示す。
【００１０】
【化１】

【００１１】
染料の溶解量としては、測定装置（色彩計等）による測定に支障の無い範囲で潤滑剤を着色し得る量であり、具体的には潤滑剤に対して０．００１〜０．１重量％の範囲が適当であり、好ましくは０．００５〜０．０１重量％である。０．００１重量％未満では着色度合が充分でなく、潤滑剤の含有量が少なくなった時点での測定が不正確となる。また、０．１重量％を越える場合には潤滑剤中に染料を完全に溶解するのが難しくなり、未溶解分が潤滑剤とももに放出されるため、染料の放出が一様でなくなり、潤滑剤含有量の推定を不正確にする可能性がある。
【００１２】
本発明の潤滑剤供給部材における、上記染料を溶解した潤滑剤の含有量は、従来よりこの種の潤滑剤供給部材と同様に１０〜８０重量％の範囲であり、適用装置や使用要件等に応じて適宜選択される。
潤滑剤の含有量が１０重量％未満では、潤滑剤の含有量が少な過ぎて、被潤滑部材への潤滑剤供給量が少なく、実用性が無い。一方、８０重量％を超えると相対的に合成樹脂量が過少になり過ぎて、成形製品の機械的強度等の特性が低下してしまい、実用的で無くなる。
【００１３】
本発明の潤滑剤供給部材は、射出成形機を用いて、上記合成樹脂と潤滑剤とを混合して加熱溶融した後、所定の型に注入して加圧しながら冷却固化させて成形したものである。また、混合時に公知の酸化防止剤、錆止め剤、摩耗防止剤、あわ消し剤、極圧剤等の各種の添加剤を加えてもよい。
【００１４】
また、本発明の潤滑剤供給部材は、その機械的強度を向上させるために、上述のポリα−オレフィン系ポリマーに以下のような熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂を添加することもできる。
熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂等の各樹脂を使用することができる。
熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の各樹脂を使用することができる。
これらの樹脂は、単独または混合して用いても良い。
【００１５】
更に、ポリ−オレフィン系ポリマーとそれ以外の樹脂とを、より均一な状態で分散させるために、必要に応じて適当な相溶化剤を加えてあっても良い。
また、機械的強度を向上させるために、充填材を添加してもよい。例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、チタン酸カリウムウィスカーやホウ酸アルミニウムウィスカー等の無機ウィスカー類、或いはガラス繊維やアスベスト、金属繊維等の無機繊維類及びこれらを布状に網組したもの、また有機化合物では、カーボンブラック、黒鉛粉末、カーボン繊維、アラミド繊維やポリエステル繊維等を添加してもよい。
ただし、添加することによって大きく色が変わる充填材は好ましくなく、白色もしくは無色透明の物がよい。
【００１６】
更に、ポリオレフィン系樹脂の熱による劣化を防止する目的で、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、２，２′−メチレンビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）等の老化防止剤、また光による劣化を防止する目的で、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン、２−（２′−ヒドロキシ−３′−第三−ブチル−５′−メチル−フェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール等の紫外線吸収剤を添加してもよい。
【００１７】
ポリオレフィン系ポリマ及び潤滑剤以外の上記添加剤は、それら全体として、成形原料全量の２０重量％以下であることが、潤滑剤の供給能力を維持する上で好ましい。
【００１８】
次に、本発明の潤滑剤供給部材の実際の使用形態について図面を参照して説明する。
図１〜図３は、本発明の潤滑剤供給部材をリニアガイド装置のサイドシールに組み込んだ例を示すものである。
図示されるように、このリニアガイド装置は、外面に転動体転動溝３，３′を有して軸方向に延びる案内レール１と、その案内レール１を跨いで組み付けられたスライダ２を備えている。スライダ２はスライダ本体２Ａとその両端部に取り付けられたエンドキャップ２Ｂとからなり、スライダ本体２Ａは両袖部４の内側面に案内レール１の転動体転動溝３，３′に対向する図示されない転動体転動溝を有するとともに、袖部の肉厚部分を軸方向に貫通する図外の転動体戻し路を有している。一方、エンドキャップ２Ｂは、スライダ本体２Ａの転動体転動溝とこれに平行な転動体戻し路とを連通させる図示されない湾曲路を有しており、それらの転動体転動溝と転動体戻し路と両端の湾曲路とで転動体の循環回路が形成されている。その転動体の循環回路内には例えば鋼球からなる多数の転動体が装填されている。案内レール１に組み付けたスライダ２は、対向する両転動体転動溝内の転動体の転動を介して案内レールに沿い滑らかに移動し、その移動中、転動体はスライダ内の転動体循環路を無限循環するようになっている。
【００１９】
スライダ２の前後両端の各エンドキャップ２Ｂの端面には、案内レール１との間のすき間の開口をシールするサイドシール１０が取り付けてある。そして、このサイドシール１０に重ねて、図２の分解斜視図に示すように、潤滑剤供給部材としての潤滑剤含有ポリマ部材１１が、補強板２０との間に挟んで組み付けられている。なお、７は必要に応じてスライダ２の内部の転動体にグリースを供給するためのグリースニップルである。
前記サイドシール１０は、エンドキャップ２Ｂの外形に合わせたほぼコ字形状の鋼板と、この鋼板と相似の形状を有してその外面に一体的に成形されたニトリルゴムとから構成されている。そして案内レール１と接触するシールリップ部Ｌは、スライダ２と案内レール１との間のすき間をシールできるように、その案内レール１の断面形状に合わせて案内レール１の上面１ａ及び外側面１ｂに摺接可能な形状、より具体的には、転動体転動溝３，３′にも摺接可能な形状に成形されている。また、このサイドシール１０の両袖部に、取付ネジ貫通用の貫通穴１０ａ，１０ｂが形成されるとともに、両袖部を連結する連結部には、グリースニップル用の貫通孔１０ｃが形成されている。
【００２０】
本発明の潤滑剤供給部材は、潤滑剤含有ポリマ部材１１としてサイドシール１０に添設される。この潤滑剤含有ポリマ部材１１は、例えば低分子量ポリエチレン（分子量１×１０⁴〜５×１０⁵）２１重量％と超高分子量ポリエチレン（分子量１×１０⁶〜５×１０⁶）９重量％からなるポリエチレンに、潤滑剤としてパラフィン系鉱油７０重量％を含有させたものを原料とし、これを射出成形機を用いて一度可塑化（溶解）させた後、所定の金型に注入して加圧しつつ冷却固化させて成形したものである。
パラフィン系鉱油の中には、染料としてファットレッドＲ（商品名オイルレッド）を０．００５重量％溶解させて赤色に着色してある。
【００２１】
その形状は、図３の拡大斜視図に示すように、エンドキャップ２Ｂの外形に合わせた略コ字形状で所定の厚みを有している。その内面の形状は案内レール１の横断面の外形形状に一致させてあり、案内レール１の上面１ａ及び側面１ｂに沿う形状に形成されるとともに、案内レール１の上の転動体転動溝３′に対応する突部１２ａ，１２ｂ、下の転動体転動溝３に対応する突部１３ａ，１３ｂがそれぞれ形成されて、案内レール１の横断面外形形状に整合させてある。
【００２２】
また、潤滑剤含有ポリマ部材１１の両袖部に、スライダのエンドキャップ２Ｂへの取付ネジの貫通用の一部が軸方向に切開された貫通孔１１ａ，１１ｂが形成されるとともに、それら両袖部を連結する連結部には、グリースニップル用の一部が軸方向に切開された貫通孔１１ｃが形成されている。そして、これらの貫通孔１１ａ，１１ｂ及び１１ｃのそれぞれには、図２に示すように、リング状スリーブ部材１１Ａ，１１Ｂ及び１１Ｃが嵌め込まれるようになっている。このリング状スリーブ部材１１Ａ，１１Ｂ及び１１Ｃは、潤滑剤含有ポリマ部材１１の厚みより若干長い長さとされた短い円筒形状の部材であり、その外径は、貫通孔１１ａ，１１ｂに容易に嵌め込める程度の寸法となっており、潤滑剤含有ポリマ部材１１の装着時にねじの締め付けで圧縮されて含有潤滑剤が取りだされることがないようにしている。
【００２３】
また、スリーブ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの外径は、貫通孔１１ａ，１１ｂ，１１ｃよりも大きくされている。このようにスリーブ径を大きくすると、潤滑剤含有ポリマ部材１１の内面を絶えず案内レール１の外面に押しつけて密着させることができ、しみ出してくる潤滑剤を安定的に供給することができる。
前記補強板２０は、エンドキャップ２Ｂの外形に合わせたほぼコ字形状の鋼板または合成樹脂板であり、その両袖部に取付ネジ２１ａ，２１ｂの貫通用の貫通孔２２ａ，２２ｂが形成されるとともに、それら両袖部を連結する連結部には、グリースニップル７用の貫通孔２２ｃが形成されている。なお、この補強板２０は、案内レール１とは非接触である。
【００２４】
上記潤滑剤含有ポリマ部材１１は、通常、サイドシール１０及び補強板２０に重ねてサンドイッチ状に挟むように組み付ける。しかし、潤滑剤含有ポリマ部材１１は案内レールの外面に密着してサイドシール１０と同様のシール機能をも果たし得るから、場合によっては、サイドシール１０の代わりに補強板２０を使用しても良く、又は補強板２０を潤滑剤含有ポリマ部材１１の表面のみに重ね、背面はエンドキャップ２Ｂの端面に直接当てるようにして装着しても良い。
【００２５】
図４は、本発明の潤滑剤供給部材をオイルシール装置のシールリップ部への潤滑剤供給用に組み込んだ例を示すものである。
すなわち、軸受３０で支持されている回転軸３１の端部に、ハウジング３２を介してオイルシール装置３３が装着されている。このオイルシール装置３３の内周面のゴム製のシールリップ３３ａが回転軸３１の外周面に摺接してシール機能を発揮するが、そのシール性能及び寿命を維持するには回転軸３１とシールリップ３３ａとの摺接部に潤滑剤を継続的に供給する必要がある。そのための潤滑剤供給部材としての潤滑剤含有ポリマ部材４１が、オイルシール装置３３に隣接してハウジング３２の先端部に装着されて、ねじ３４で固定されている。
【００２６】
この場合の潤滑剤含有ポリマ部材４１は、低分子量ポリエチレン（分子量１×１０⁴〜５×１０⁵）３５重量％と超高分子量ポリエチレン（分子量１×１０⁶〜５×１０⁶）５重量％からなるポリエチレンに潤滑剤としてパラフィン系鉱油６０重量％を混合して加熱溶融した後、所定の型に注入して加圧しながら冷却固化させてなる肉厚の円環形状であり、その内周面が回転軸３１との摺接面になっている。
【００２７】
パラフィン系鉱油の中には、染料としてスダンレッドＢＢＡ（商品名ワクソリンレッドＯ）を０．００５重量％溶解させて赤色に着色してある。
回転軸３１が回転すると、端部の潤滑剤含有ポリマ部材４１が回転軸３１に接触しつつ摺動し、その摺動の摩擦熱の影響も加わって、初めのうちは潤滑剤含有ポリマ部材４１の組織内に含有されている潤滑剤が経時的に徐々にしみ出す。しみ出した潤滑剤は回転軸３１を経てオイルシール装置３３へと供給され、そのシールリップ３３ａに均一にくまなく行き渡って長期間にわたり安定したシールが行われる。
【００２８】
なお、潤滑剤含有ポリマ部材４１は、転がり軸受３０の端部を密封するシール部材としても機能して、ハウジング３２の内部をオイルシール装置３３と共にダブルシールして外部の雰囲気から遮断する。これにより、外部雰囲気が水や粉塵などの悪環境下でも、転がり軸受３０の内部はそれらの水や粉塵等に対して保護され、長期間にわたり円滑な潤滑作用を維持することができる。
【００２９】
図５は、本発明の潤滑剤供給部材をシールタイプのボールねじ装置のシール兼潤滑剤供給部材としてナット端部に組み込んだ例を示すものである。
図示されるように、外周面に螺旋状のねじ溝５２を有するねじ軸５３に、ボールねじナット５４が多数のボール５５を介して螺合されている。ボールねじナット５４は内周面にねじ軸５３のねじ溝５２に対応したねじ溝５６を有すると共に、そのねじ溝５６内を転動するボール３を導いて循環させるための図示しないボール循環路を肉厚の胴部分に有している。ナット端面の環状の凹部５７に、潤滑剤供給部材としての潤滑剤含有ポリマ部材５１が嵌着されて止めねじ５８によりボールねじナット５４に固定されている。
【００３０】
潤滑剤含有ポリマ部材５１は、低分子量ポリエチレン（分子量１×１０⁴〜５×１０⁵）２５重量％と超高分子量ポリエチレン（分子量１×１０⁶〜５×１０⁶）５重量％からなるポリエチレンに潤滑剤としてパラフィン系鉱油７０重量％を混合して加熱溶融した後、所定の型に注入して加圧しながら冷却固化させて円環状に成形されており、その内径面はねじ軸５３の螺旋状のねじ溝５２の形状に合わせて形成され、ねじ溝５２に接触している。
【００３１】
パラフィン系鉱油の中には、染料としてファットオレンジＧ（商品名ファットオレンジＡ）を０．００７重量％溶解させてオレンジ色に着色してある。
ねじ軸５３が回転すると、ボールねじナット５４内のボール５５は相対するねじ溝５２，５６で形成された螺旋状空間をねじ軸回転方向に転動し、図外のボール循環路を経て循環移動する。そのボール５５の転動を介してボールねじナット５４はねじ軸５３に沿い直線方向に送られる。こうしてボールねじが駆動されると、ボールねじナット５４の端部の潤滑剤含有ポリマ部材５１がねじ軸５３に接触しつつ摺動し、その摺動の摩擦熱の影響も加わって、潤滑剤含有ポリマ部材５１の組織内に含有されている潤滑剤が経時的に徐々にしみ出す。しみ出した潤滑剤はねじ軸５３のねじ溝５２に供給され、そのねじ溝５２内を転動するボール５５及びボールねじナットのねぞ溝５６へと均一にくまなく行き渡って長期間にわたり安定した潤滑が行われる。
【００３２】
なお、潤滑剤含有ポリマ部材５１は、ボールねじナット５４の端部を密封するシール部材としても機能して、ボールねじナット５４の内部を外部の雰囲気から遮断する。これにより、外部雰囲気が水中などの悪環境下でも、ボールねじナット２の内部はそれらの水等に対して保護され、長期間にわたり円滑な循環作用を維持することができる。
【００３３】
図６は、本発明の潤滑剤供給部材を転がり軸受に組み込んだ例を示すものである。
図示されるように、転がり軸受は、外輪６０と内輪６１との間に複数個の転動体６２を回転自在に収容するとともに、保持器６３により転動体６２同志を所定間隔を置いて配置して構成される。そして、本発明の潤滑剤供給部材である潤滑剤含有ポリマ部材６４が、外輪６０、内輪６１転動体６２及び保持器６３により形成される空間に充填される。
【００３４】
この潤滑剤含有ポリマ部材６４は、例えば低分子量ポリエチレン（分子量１×１０⁴〜５×１０⁵）２０重量％、超高分子量ポリエチレン（分子量１×１０⁶〜５×１０⁶）５重量％及びポリエチンレワックス５重量％を混合してなるポリエチレンに、潤滑剤としてパラフィン系鉱油７０重量％を含有させたものを原料とし、これを転がり軸受を組み立てた後、前記空間に溶融状態で注入して固化させたものである。
パラフィン系鉱油の中には、染料としてファットレッドＲ（商品名オイルレッド）を０．００５重量％溶解させて赤色に着色してある。
【００３５】
【発明の効果】
この発明の潤滑剤供給部材は、染料を溶解させた潤滑剤を均一に含有した潤滑剤含有ポリマからなっていることから、色彩計を用いてその着色度合を測定することにより、使用初期との色差から内部に残存する潤滑剤量を把握できる。従って、定期的な色差測定を行えば、潤滑剤供給部材の交換時期を予想することができ、潤滑剤の枯渇に起因する装置のトラブルを未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の潤滑剤供給部材をリニアガイド装置のサイドシールに組み込んだ例を示す斜視図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３】図１及び図２に示すサイドシールの斜視図である。
【図４】本発明の潤滑剤供給部材をオイルシール装置のシールリップ部に組み込んだ例を示す要部断面図である。
【図５】本発明の潤滑剤供給部材をボールねじ装置のナット端部に組み込んだ例を示す要部断面図である。
【図６】本発明の潤滑剤供給部材を転がり軸受に組み込んだ例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１案内レール
２スライダ
１０サイドシール
１１潤滑剤含有ポリマ部材
３０軸受
３１回転軸
３３オイルシール装置
３３ａシールリップ
４１潤滑剤含有ポリマ部材
５１潤滑剤含有ポリマ部材
５２ねじ溝
５３ねじ軸
５４ボールねじナット
５５ボール
６０外輪
６１内輪
６２転動体
６３保持器
６４潤滑剤含有ポリマ部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention consists in advance lubricant lubricant-containing polymer which contains the, by mounting the point that requires the supply of or lubricants, to automatically continuously supplied lubricant to the object to be lubricated portion The present invention relates to the improvement of the lubricant supply member. The present invention also relates to a bearing, linear guide, ball screw or oil seal equipped with such a lubricant supply member.
[0002]
[Prior art]
As this type of conventional lubricant supply member, for example, those described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 7-4952 (hereinafter referred to as the first conventional example) or Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-346919 (hereinafter referred to as the second conventional example). (Referred to as examples). In the first conventional example, a lubricant-containing polymer member is attached to the end of a ball screw nut so as to be slidable in contact with the thread groove of the screw shaft, and also contains lubricant. The oil is automatically supplied to the ball after passing through the thread groove so as to perform a lubricating action for a long period of time.
In the second conventional example, a seal member such as a side seal to be mounted on the slider of the linear guide device is formed of a rubber or synthetic resin containing a lubricant, and the rolling element rolling on the side surface of the guide rail with which the seal lip portion comes into contact is formed. The contained lubricant gradually oozes out on the groove surface over time and is automatically supplied to the rolling elements so as to perform a lubricating action over a long period of time.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In this type of lubricant supply member, the amount of lubricant released from the lubricant supply member gradually decreases with time, and finally, almost no lubricant is released. However, with regard to such lubricant depletion, there is no effective discrimination means in the past, and it is impossible to judge until an abnormality occurs in the application device (ball screw, linear guide, etc.), and replacement before exhaustion occurs. I couldn't. Also, it was not possible to predict the replacement time by conducting regular inspections.
[0004]
The present invention has been made in view of such a situation, and a lubricant supply member that can grasp the remaining amount of lubricant and thereby predict the replacement time , and a bearing having the lubricant supply member, linear It aims to provide a guide, ball screw or oil seal .
[0005]
To achieve the above object, the present invention consists lubricant-containing polymer is a synthetic resin which is solidified in a state containing a lubricant, the lubrication target members exude gradually lubricant containing A lubricant supply member to be supplied, wherein the lubricant contains a dye that is soluble in the lubricant, and the lubricant supply member , and the lubricant supply member Provide bearings, linear guides, ball screws or oil seals .
[0006]
In the lubricant supply member of the present invention, since the lubricant in which the dye is dissolved is uniformly contained in the structure, the surface is colored by the exuded lubricant, and the lubricant As the color is released to the outside, the coloring degree gradually decreases (discolors).
In order to investigate the above-described fading method, the present inventor measured the color density of the surface of a lubricant supply member at the initial stage of use and various lubricant supply members having different lubricant discharge amounts with a colorimeter, and At the same time, the lubricant contained in an organic solvent such as hexane was degreased and the remaining amount of the lubricant was measured, and the measured values by the colorimeters of the lubricant supply member in the initial stage of use and other lubricant supply members were measured. It has been found that there is a substantially linear relationship between the difference (color difference) and the amount of lubricant remaining in the lubricant supply member. The present invention is based on this finding.
Accordingly, since the lubricant remaining amount is proportional to the color difference as described above, the color density of the lubricant supply member in use is measured using a colorimeter, and the lubricant remaining amount is estimated with high accuracy from the measured value. be able to. Accordingly, it is possible to predict the replacement timing of the lubricant supply member by periodically measuring the color difference.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the lubricant supply member of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, the composition of the lubricant supply member will be described.
A polyolefin-based synthetic resin is suitable as the synthetic resin for the lubricant-containing polymer that serves as the lubricant supply member. Specifically, polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, or the like can be used.
Polyethylene is used by mixing a low to medium molecular weight having a number average molecular weight of 10,000 to less than 1,000,000 and an ultrahigh molecular weight having a number average molecular weight of 1,000 to 6,000,000. This lubricant-containing polymer is molded into a predetermined shape using an injection molding machine. However, since ultra-high molecular weight polyethylene has poor fluidity when dissolved, its content ratio is 5 to 5 in the total composition of the injection molding material. About 10% by weight is appropriate, and if it exceeds 10% by weight, injection molding becomes difficult. On the other hand, if it is less than 5% by weight, the mechanical strength is lowered and it is not practical.
As the polypropylene, one having a number average molecular weight of 100,000 to 400,000 can be used. However, if the content is high like the composition of the present invention, the mechanical strength becomes too low by itself. Ultra high molecular weight polyethylene may be added.
It is preferable to use polymethylpentene having a number average molecular weight of 600,000 to 2,000,000. When polymethylpentene is used alone, the amount of lubricant released to the outside is small and its practicality is low. In order to improve it, ultra high molecular weight polyethylene may be added.
In addition, it is preferable to replace a part of the synthetic resin with a wax such as polyethylene wax (molecular weight 700 to 10,000) because the release rate of the lubricant can be suppressed.
[0008]
As the lubricant that can be used in the lubricant supply member of the present invention, mineral oil, poly α-olefin oil, alkyl polyphenyl ether oil such as dialkyl diphenyl ether oil and octadecyl diphenyl ether oil, and alkyl naphthalene oil such as eicosyl naphthalene are suitable. is there.
For the purpose of improving lubricity, an ester oil such as ethylhexyl sebacate may be used as an additive. However, the compatibility between a low-polarity polyolefin synthetic resin and a high-polarity ester oil is poor, so that the product can be retained. In order to lower the oiliness, the mixing amount is preferably 30% by weight or less based on the total oil amount. If ester oil in an amount exceeding 30% by weight is contained, the oil retention becomes worse. As a result, it becomes difficult to contain a large amount of lubricant. Resulting in.
[0009]
In the lubricant used in the lubricant supply member of the present invention, a dye that can be dissolved therein is dissolved. Since the dye must have oil solubility, it is an oil-soluble dye and does not interfere with lubrication.
Specific examples include azo dyes and anthraquinone dyes that have oil solubility. Examples of the azo dye include Sudan Orange R, Sudan Brown BB, Sudan Red BBA, Sudan Red G, Fat Orange G, Fat Brown RR, and Fat Red R. Examples of the anthraquinone dye include Sudan Blue GL. The chemical formulas of some of these dyes are shown below.
[0010]
[Chemical 1]

[0011]
The amount of dye dissolved is an amount capable of coloring the lubricant within a range that does not hinder measurement by a measuring device (color meter, etc.), specifically 0.001 to 0.1% by weight with respect to the lubricant. Is suitable, preferably 0.005 to 0.01% by weight. If it is less than 0.001% by weight, the degree of coloring is not sufficient, and the measurement at the time when the content of the lubricant is reduced becomes inaccurate. In addition, when it exceeds 0.1% by weight, it becomes difficult to completely dissolve the dye in the lubricant, and since the undissolved part is released together with the lubricant, the release of the dye is not uniform, May cause inaccurate estimation of lubricant content.
[0012]
In the lubricant supply member of the present invention, the content of the lubricant in which the dye is dissolved is in the range of 10 to 80% by weight as in the case of this type of lubricant supply member. It is selected as appropriate.
When the content of the lubricant is less than 10% by weight, the content of the lubricant is too small, and the amount of the lubricant supplied to the member to be lubricated is small, which is not practical. On the other hand, if it exceeds 80% by weight, the amount of the synthetic resin is relatively too small, and the properties such as the mechanical strength of the molded product are deteriorated, making it impractical.
[0013]
The lubricant supply member of the present invention is formed by mixing the above synthetic resin and lubricant using an injection molding machine, heating and melting, and then injecting into a predetermined mold and cooling and solidifying while pressing. is there. Moreover, you may add various additives, such as a well-known antioxidant, a rust inhibitor, an antiwear agent, a foam eraser, and an extreme pressure agent, at the time of mixing.
[0014]
Moreover, in order to improve the mechanical strength of the lubricant supply member of the present invention, the following thermoplastic resin and thermosetting resin can be added to the above-mentioned poly α-olefin-based polymer.
As the thermoplastic resin, resins such as polyamide, polycarbonate, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polyethersulfone, polyetheretherketone, polyamideimide, polystyrene, and ABS resin can be used.
As the thermosetting resin, each resin such as unsaturated polyester resin, urea resin, melamine resin, phenol resin, polyimide resin, and epoxy resin can be used.
These resins may be used alone or in combination.
[0015]
Furthermore, in order to disperse the poly-olefin polymer and the other resin in a more uniform state, an appropriate compatibilizing agent may be added as necessary.
Moreover, in order to improve mechanical strength, you may add a filler. For example, inorganic whiskers such as calcium carbonate, magnesium carbonate, potassium titanate whisker and aluminum borate whisker, or inorganic fibers such as glass fiber, asbestos, and metal fiber, and those that are netted in a cloth form, or organic compounds Then, carbon black, graphite powder, carbon fiber, aramid fiber, polyester fiber, or the like may be added.
However, a filler that changes color greatly when added is not preferable, and a white or colorless and transparent material is preferable.
[0016]
Furthermore, for the purpose of preventing deterioration of the polyolefin-based resin due to heat, an anti-aging agent such as N, N′-diphenyl-p-phenylenediamine, 2,2′-methylenebis (4-ethyl-6-t-butylphenol), In order to prevent deterioration due to light, 2-hydroxy-4-n-octoxybenzophenone, 2- (2′-hydroxy-3′-tert-butyl-5′-methyl-phenyl) -5-chlorobenzo You may add ultraviolet absorbers, such as a triazole.
[0017]
The above-mentioned additives other than the polyolefin-based polymer and the lubricant are preferably 20% by weight or less of the total amount of the molding raw material as a whole in order to maintain the supply capability of the lubricant.
[0018]
Next, an actual usage pattern of the lubricant supply member of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 show an example in which the lubricant supply member of the present invention is incorporated in a side seal of a linear guide device.
As shown in the figure, this linear guide device includes a guide rail 1 having rolling

element rolling grooves

3 and 3 ′ on its outer surface and extending in the axial direction, and a slider 2 assembled across the guide rail 1. ing. The slider 2 includes a slider body 2A and end caps 2B attached to both ends thereof. The slider body 2A is opposed to the rolling element rolling grooves 3 and 3 'of the guide rail 1 on the inner side surfaces of both sleeve portions 4. It has a rolling element rolling groove that is not shown and a rolling element return path (not shown) that penetrates the thick part of the sleeve portion in the axial direction. On the other hand, the end cap 2B has a curved path (not shown) that connects the rolling element rolling groove of the slider body 2A and the rolling element return path parallel to the rolling element rolling groove, and the rolling element rolling groove and the rolling element return. A circulation circuit of the rolling elements is formed by the road and the curved paths at both ends. A large number of rolling elements made of, for example, steel balls are loaded in the circulation circuit of the rolling elements. The slider 2 assembled to the guide rail 1 moves smoothly along the guide rail through the rolling of the rolling elements in the opposing rolling element rolling grooves, and the rolling elements circulate in the slider in the slider during the movement. It is designed to circulate infinitely on the road.
[0019]
Side seals 10 that seal the openings between the guide rails 1 are attached to the end faces of the end caps 2 </ b> B at the front and rear ends of the slider 2. Then, as shown in the exploded perspective view of FIG. 2, a lubricant-containing polymer member 11 serving as a lubricant supply member is sandwiched and assembled between the side seal 10 and the reinforcing plate 20. Reference numeral 7 denotes a grease nipple for supplying grease to the rolling elements inside the slider 2 as necessary.
The side seal 10 is composed of a substantially U-shaped steel plate matched to the outer shape of the end cap 2B, and nitrile rubber having a shape similar to that of the steel plate and integrally formed on the outer surface thereof. The seal lip portion L in contact with the guide rail 1 has an upper surface 1a and an outer surface 1b of the guide rail 1 in accordance with the cross-sectional shape of the guide rail 1 so that the gap between the slider 2 and the guide rail 1 can be sealed. More specifically, it is formed in a shape capable of sliding contact with the rolling element rolling grooves 3 and 3 '. Further, through-holes 10a and 10b for attaching screw penetration are formed in both sleeve portions of the side seal 10, and a through-hole 10c for grease nipple is formed in a connecting portion for connecting both sleeve portions. Yes.
[0020]
The lubricant supply member of the present invention is attached to the side seal 10 as the lubricant-containing polymer member 11. The lubricant-containing polymer member 11 is composed of, for example, 21% by weight of low molecular weight polyethylene (molecular weight 1 × 10 ^{4 to} 5 × 10 ⁵ ) and 9% by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene (molecular weight 1 × 10 ^{6 to} 5 × 10 ⁶ ). Using polyethylene containing 70% by weight of a paraffinic mineral oil as a raw material, plasticizing (dissolving) it once using an injection molding machine, and then injecting and pressurizing it into a predetermined mold It is formed by cooling and solidifying.
The paraffinic mineral oil is colored red by dissolving 0.005% by weight of Fat Red R (trade name Oil Red) as a dye.
[0021]
As shown in the enlarged perspective view of FIG. 3, the shape is a substantially U-shape matching the outer shape of the end cap 2 </ b> B and has a predetermined thickness. The shape of the inner surface is matched with the outer shape of the cross section of the guide rail 1 and is formed along the upper surface 1a and the side surface 1b of the guide rail 1, and the rolling element rolling groove 3 on the guide rail 1 is formed. The protrusions 12a and 12b corresponding to ′ and the protrusions 13a and 13b corresponding to the lower rolling element rolling groove 3 are respectively formed and matched to the outer cross-sectional shape of the guide rail 1.
[0022]
Further, both sleeves of the lubricant-containing polymer member 11 are formed with through-holes 11a and 11b in which a part of a screw for attaching to the end cap 2B of the slider is cut in the axial direction. A through-hole 11c in which a part for the grease nipple is cut in the axial direction is formed in the connecting portion that connects the portions. Then, as shown in FIG. 2, ring-shaped sleeve members 11A, 11B, and 11C are fitted into the through holes 11a, 11b, and 11c, respectively. The ring-shaped sleeve members 11A, 11B, and 11C are short cylindrical members having a length slightly longer than the thickness of the lubricant-containing polymer member 11, and the outer diameter thereof can be easily fitted into the through holes 11a and 11b. The dimensions are such that when the lubricant-containing polymer member 11 is mounted, it is compressed by tightening the screws so that the contained lubricant is not taken out.
[0023]
The outer diameters of the sleeves 11A, 11B, and 11C are larger than the through holes 11a, 11b, and 11c. When the sleeve diameter is increased in this way, the inner surface of the lubricant-containing polymer member 11 can be constantly pressed against and closely adhered to the outer surface of the guide rail 1, and the lubricant that exudes can be stably supplied.
The reinforcing plate 20 is a substantially U-shaped steel plate or a synthetic resin plate that matches the outer shape of the end cap 2B, and through holes 22a and 22b for passing through the mounting screws 21a and 21b are formed on both sleeves. At the same time, a through hole 22c for the grease nipple 7 is formed in the connecting portion that connects these sleeve portions. The reinforcing plate 20 is not in contact with the guide rail 1.
[0024]
The lubricant-containing polymer member 11 is usually assembled so as to be sandwiched between the side seal 10 and the reinforcing plate 20. However, since the lubricant-containing polymer member 11 is in close contact with the outer surface of the guide rail and can perform the same sealing function as the side seal 10, the reinforcing plate 20 may be used instead of the side seal 10 in some cases. Alternatively, the reinforcing plate 20 may be mounted only on the surface of the lubricant-containing polymer member 11, and the back surface may be directly attached to the end surface of the end cap 2B.
[0025]
FIG. 4 shows an example in which the lubricant supply member of the present invention is incorporated for supplying the lubricant to the seal lip portion of the oil seal device.
In other words, the oil seal device 33 is attached to the end of the rotating shaft 31 supported by the bearing 30 via the housing 32. The rubber seal lip 33a on the inner peripheral surface of the oil seal device 33 is in sliding contact with the outer peripheral surface of the rotary shaft 31 to perform a sealing function. To maintain the sealing performance and life, the rotary shaft 31 and the seal lip are maintained. It is necessary to continuously supply the lubricant to the sliding contact portion with 33a. For this purpose, a lubricant-containing polymer member 41 as a lubricant supply member is attached to the distal end portion of the housing 32 adjacent to the oil seal device 33 and fixed with screws 34.
[0026]
In this case, the lubricant-containing polymer member 41 is composed of 35% by weight of low molecular weight polyethylene (molecular weight 1 × 10 ^{4 to} 5 × 10 ⁵ ) and ⁵ % by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene (molecular weight 1 × 10 ^{6 to} 5 × 10 ⁶ ). It is a thick annular shape in which 60% by weight of paraffinic mineral oil as a lubricant is mixed with polyethylene and heated and melted, and then injected into a predetermined mold and cooled and solidified while being pressurized. It is a sliding contact surface with the rotating shaft 31.
[0027]
In the paraffinic mineral oil, Sudan Red BBA (trade name Waxolin Red O) as a dye is dissolved in 0.005% by weight and colored in red.
When the rotating shaft 31 rotates, the lubricant-containing polymer member 41 at the end slides while being in contact with the rotating shaft 31, and the influence of frictional heat of the sliding is also added. The lubricant contained in the tissue gradually exudes over time. The lubricant that has oozed out is supplied to the oil seal device 33 through the rotating shaft 31, and spreads uniformly over the seal lip 33a to perform a stable seal over a long period of time.
[0028]
The lubricant-containing polymer member 41 also functions as a seal member that seals the end of the rolling bearing 30, and double-seals the interior of the housing 32 together with the oil seal device 33 to block it from the outside atmosphere. As a result, even when the external atmosphere is a bad environment such as water or dust, the inside of the rolling bearing 30 is protected against such water or dust, and a smooth lubricating action can be maintained over a long period of time.
[0029]
FIG. 5 shows an example in which the lubricant supply member of the present invention is incorporated into a nut end as a seal and lubricant supply member of a seal-type ball screw device.
As shown in the figure, a ball screw nut 54 is screwed onto a screw shaft 53 having a helical thread groove 52 on the outer peripheral surface via a large number of balls 55. The ball screw nut 54 has a thread groove 56 corresponding to the thread groove 52 of the screw shaft 53 on the inner peripheral surface, and a ball circulation path (not shown) for guiding and circulating the ball 3 rolling in the thread groove 56. It has a thick body. A lubricant-containing polymer member 51 as a lubricant supply member is fitted into an annular recess 57 on the end surface of the nut, and is fixed to the ball screw nut 54 with a set screw 58.
[0030]
The lubricant-containing polymer member 51 is made of polyethylene composed of 25% by weight of low molecular weight polyethylene (molecular weight 1 × 10 ^{4 to} 5 × 10 ⁵ ) and ⁵ % by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene (molecular weight 1 × 10 ^{6 to} 5 × 10 ⁶ ). 70% by weight of paraffinic mineral oil as a lubricant is mixed and heated and melted, poured into a predetermined mold, cooled and solidified while being pressurized, and formed into an annular shape. Are formed in accordance with the shape of the screw groove 52 and are in contact with the screw groove 52.
[0031]
The paraffinic mineral oil is colored orange by dissolving 0.007% by weight of fat orange G (trade name: Fat Orange A) as a dye.
When the screw shaft 53 rotates, the ball 55 in the ball screw nut 54 rolls in a spiral space formed by the opposing

screw grooves

52 and 56 in the screw shaft rotation direction and circulates through a ball circulation path (not shown). To do. The ball screw nut 54 is fed along the screw shaft 53 in a linear direction through the rolling of the ball 55. When the ball screw is driven in this way, the lubricant-containing polymer member 51 at the end of the ball screw nut 54 slides while being in contact with the screw shaft 53, and the influence of the frictional heat of the sliding is also added, so that the lubricant is contained. The lubricant contained in the structure of the polymer member 51 gradually oozes out over time. The lubricant that exudes is supplied to the screw groove 52 of the screw shaft 53, and uniformly spreads all over the ball 55 and the groove groove 56 of the ball screw nut rolling in the screw groove 52 and stable for a long time. Lubrication is performed.
[0032]
The lubricant-containing polymer member 51 also functions as a seal member that seals the end portion of the ball screw nut 54, and blocks the inside of the ball screw nut 54 from the outside atmosphere. As a result, even in an adverse environment such as underwater, the inside of the ball screw nut 2 is protected against such water and the like, and a smooth circulating action can be maintained over a long period of time.
[0033]
FIG. 6 shows an example in which the lubricant supply member of the present invention is incorporated in a rolling bearing.
As shown in the figure, the rolling bearing accommodates a plurality of rolling elements 62 rotatably between an outer ring 60 and an inner ring 61 and arranges the rolling elements 62 with a predetermined interval by a cage 63. Composed. Then, the lubricant-containing polymer member 64 that is the lubricant supply member of the present invention is filled in the space formed by the outer ring 60, the inner ring 61 rolling element 62 and the cage 63.
[0034]
The lubricant-containing polymer member 64 includes, for example, 20% by weight of low molecular weight polyethylene (molecular weight 1 × 10 ^{4 to} 5 × 10 ⁵ ), ⁵ % by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene (molecular weight 1 × 10 ^{6 to} 5 × 10 ⁶ ), and polyethylene. Polyethylene mixed with 5% by weight of wax and wax containing 70% by weight of paraffinic mineral oil as a raw material. After assembling a rolling bearing, it is injected into the space in a molten state and solidified. It has been made.
The paraffinic mineral oil is colored red by dissolving 0.005% by weight of Fat Red R (trade name Oil Red) as a dye.
[0035]
【The invention's effect】
Since the lubricant supply member of the present invention is made of a lubricant-containing polymer that uniformly contains a lubricant in which a dye is dissolved, by measuring the degree of coloration using a color meter, The amount of lubricant remaining inside can be determined from the color difference. Therefore, if the color difference measurement is performed periodically, it is possible to predict the replacement time of the lubricant supply member, and it is possible to prevent the trouble of the apparatus due to the exhaustion of the lubricant.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example in which a lubricant supply member of the present invention is incorporated in a side seal of a linear guide device.
FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1;
3 is a perspective view of the side seal shown in FIGS. 1 and 2. FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an essential part showing an example in which the lubricant supply member of the present invention is incorporated in a seal lip portion of an oil seal device.
FIG. 5 is a cross-sectional view of an essential part showing an example in which the lubricant supply member of the present invention is incorporated in a nut end of a ball screw device.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part showing an example in which the lubricant supply member of the present invention is incorporated in a rolling bearing.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Guide rail 2 Slider 10 Side seal 11 Lubricant containing polymer member 30 Bearing 31 Rotating shaft 33 Oil seal device 33a Seal lip 41 Lubricant containing polymer member 51 Lubricant containing polymer member 52 Thread groove 53 Screw shaft 54 Ball screw nut 55 Ball 60 outer ring 61 inner ring 62 rolling element 63 cage 64 polymer member containing lubricant

Claims

A lubricant supply member comprising a lubricant-containing polymer which is a synthetic resin solidified in a state containing a lubricant, and gradually exudes the contained lubricant and supplies the lubricant to a member to be lubricated. Contains a dye soluble in the lubricant.

A bearing, a linear guide, a ball screw or an oil seal comprising the lubricant supply member according to claim 1.