WO2017026368A1 - 密封装置および転がり軸受装置 - Google Patents

密封装置および転がり軸受装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2017026368A1
WO2017026368A1 PCT/JP2016/072930 JP2016072930W WO2017026368A1 WO 2017026368 A1 WO2017026368 A1 WO 2017026368A1 JP 2016072930 W JP2016072930 W JP 2016072930W WO 2017026368 A1 WO2017026368 A1 WO 2017026368A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sealing device
rolling bearing
labyrinth
flocked
gap
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/072930
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
峰夫 古山
Original Assignee
Ntn株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ntn株式会社 filed Critical Ntn株式会社
Publication of WO2017026368A1 publication Critical patent/WO2017026368A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/80—Labyrinth sealings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3284—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings characterised by their structure; Selection of materials
    • F16J15/3288—Filamentary structures, e.g. brush seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/44—Free-space packings
    • F16J15/447—Labyrinth packings
    • F16J15/4476—Labyrinth packings with radial path

Definitions

  • the present invention relates to a sealing device used for a rolling bearing and the like, and a rolling bearing device having the sealing device.
  • oil seals and labyrinth seals are used to prevent cutting fluid or foreign matter from entering the main shaft (spindle) through the gap.
  • a structure in which a plurality of concave and convex gaps are combined is employed.
  • the oil seal is the main type of contact, the amount of heat generated during high-speed operation is large and the rotational torque also increases.
  • the main shaft for high-speed operation represented by machine tool spindles has a non-contact type oil seal or Often the seal structure, such as a labyrinth seal, is a non-contact type.
  • Patent Document 1 a spindle configuration is known in which air purge is performed to ensure sealing.
  • air is blown out to prevent foreign matter and coolant from entering.
  • the seal can be more reliably secured by increasing the air pressure inside the spindle from the outside to prevent the entry of foreign matter and coolant.
  • Patent Document 1 has been proposed.
  • a second constricted portion is formed in the vicinity of the constricted portion of the air flow path from the air guide space formed in the range of the housing surrounding the rotating shaft to the constricted portion between the rotating shaft tip and the housing.
  • a non-contact type oil seal is used in which air pockets are formed before and after the second constriction.
  • the air pressure becomes uniform and the air is uniformly discharged around the rotating shaft. Thereby, it is said that it has very high sealing performance.
  • Patent Document 2 has been proposed as a spindle configuration that discharges foreign matter that has entered the labyrinth to the outside.
  • foreign matter that has entered the labyrinth is discharged to the outside from the drain hole using the rotation of the spindle, so that high sealing performance can be maintained over a long period of time.
  • the cover member is provided with a backflow prevention cover, so that the backflow of foreign matter can be prevented.
  • Patent Document 3 attempts to suppress entry of foreign matter by providing a sliding portion in which a seal lip and an inner ring come into contact with each other and slide.
  • a characteristic feature of this technology is that it has a lip-shaped seal lip that is easily elastically deformed in the radial direction, and the surface of the seal lip is subjected to a matte finish to increase the surface roughness of the seal lip, thereby making it easier to store oil.
  • the sliding surface shape is combined. Thereby, the sliding torque can be reduced while suppressing the intrusion of foreign matter.
  • Patent Document 1 the technology that performs air purging, such as Patent Document 1, requires an air supply device as ancillary equipment, and suppresses air consumption and maintains high cleanliness of supplied air to reduce environmental load. It is necessary to continuously manage the water removal. Therefore, it is not suitable for countries and regions where such management is difficult, and general-purpose spindles that place importance on cost.
  • Patent Document 2 Although a mechanism for discharging foreign matter and coolant is provided, a mechanism for highly preventing the entry of foreign matter and coolant is not provided. In addition to this, when a high-capacity high-pressure cutting fluid is used, it is necessary to use high-pressure air for cleaning the labyrinth. In this case, too, air management is required, which is not suitable for a general-purpose spindle.
  • the present invention has been made to cope with such problems, and provides a sealing device that can prevent cutting fluid and foreign matter from entering from the outside with a simple structure, and a rolling bearing device having the sealing device.
  • the purpose is to do.
  • the sealing device of the present invention is a labyrinth seal type sealing device that includes a fixing member and a rotating member, and each of the surfaces of the fixing member and the rotating member faces each other with a gap therebetween to form a labyrinth portion.
  • at least a part of the labyrinth portion has a flocking portion formed by flocking fibers on the surface of at least one member selected from the rotating member and the fixing member constituting the portion.
  • the sealing device has the flocked portion only on the surface of the fixing member.
  • the labyrinth portion has a narrow region of the gap and a wide region of the gap, and has the flocked portion in at least a part of the narrow region of the gap on the surface. And Further, the labyrinth portion has the flocked portion on the surface continuously from the narrow region of the gap to the wide region of the gap.
  • the fiber is a synthetic resin fiber
  • the flocked portion is an electrostatic flocked portion.
  • the rolling bearing device of the present invention is composed of the sealing device of the present invention and a rolling bearing, and the bearing inner space of the rolling bearing is sealed by the sealing device. Further, the flocked portion is preliminarily coated with grease equivalent to the grease used for the rolling bearing or a base oil equivalent to the base oil of the grease used for the rolling bearing.
  • the sealing device of the present invention by forming the flocked portion on the surface of the member constituting the labyrinth portion, the wettability of the surface is improved and the oil film can be held in the gap space of the labyrinth portion. As a result, intrusion of cutting fluid and foreign matter from the outside can be prevented.
  • this sealing device a rolling bearing device applied to a rolling bearing, the cleanliness inside the bearing device can be kept high at all times. Moreover, since only the initial operation is performed, the tip of the flocked portion is removed, and the flocked portion is not in contact with the member facing the flocked portion, so there is a concern about an increase in torque due to the flocked portion during operation. Absent.
  • the hair transplantation portion can be stably present on the surface without being affected by the centrifugal force caused by the rotational motion of the rotation member.
  • the shear stress generated in the grease by the rotation of the rotating member is very small, and the softening and oil separation of the grease are suppressed. For this reason, the lifetime of grease becomes longer than the case where there is no hair transplant part.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows an example of the bearing apparatus of this invention. It is a partially expanded view in FIG. It is sectional drawing which shows the other example of the bearing apparatus of this invention. It is sectional drawing which shows the other example of the bearing apparatus of this invention. It is a figure which shows the time-dependent change of the aspect of a hair transplant part.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a rolling bearing device of the present invention
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of the rolling bearing device.
  • the rolling bearing device 1 includes a rolling bearing 7 and a sealing device 2.
  • the rolling bearing 7 includes an inner ring 7a, an outer ring 7b, and rolling elements 7c that are movably interposed between the inner and outer rings.
  • the outer ring 7b is fixed to the axle box 5, and the main shaft 6 is supported by the inner diameter of the inner ring 7a.
  • the sealing device 2 includes a fixing member 2 a that is fixed to the axle box 5, a rotating member 2 b that is fixed to the main shaft 6, and a flocking portion 4 that is formed in the labyrinth portion 3.
  • the inner ring 7a and the rotating member 2b are located adjacent to each other, and the outer ring 7b, the fixing member 2a and the axle box 5 are located adjacent to each other, thereby forming a sealed space.
  • the sealing device of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the sealing device 2 is a labyrinth seal type sealing device, and the uneven surfaces of the fixing member 2a and the rotating member 2b are opposed to each other with a gap therebetween to form the labyrinth portion 3. That is, the fixed member 2a and the rotating member 2b are in a positional relationship in which the convex portion of one member is complementarily arranged with the concave portion of the other member through a gap.
  • the labyrinth portion 3 is composed of a narrow gap area and a wide gap area.
  • the narrow area includes the first area 3a, the third area 3c, and the fifth area 3e
  • the wide area includes the second area 3b and the fourth area 3d.
  • a narrow gap area and a wide gap area are alternately formed in the order of the first area 3a to the fifth area 3e.
  • the gap width is a distance between the surfaces of the fixed member 2a and the rotating member 2b in each region.
  • the shape of the labyrinth part 3 is not particularly limited as long as it has a narrow gap area so that the resistance of passing materials such as cutting fluid and foreign matter can be increased to suppress the entry of these.
  • it is set as the shape which provided the area
  • the grease when grease is filled in the sealing path, the grease generally has thixotropic properties, so that a large shear stress is applied in a narrow gap area to show high lubricity, while a semi-solid in a wide gap area. Present in the form of a shape, and can provide high sealing performance.
  • a main feature is that a flocked portion is formed in the labyrinth portion.
  • the flocked portion is formed by flocking short fibers, and includes a flocked fiber and an adhesive layer that fixes the root of the flocked fiber (see FIG. 5).
  • the detailed configuration of the flocked portion will be described later.
  • a flocked portion 4 c is formed on the entire surface 3 f of the fixing member in the first region 3 a.
  • the hair transplant part 4g is formed in the whole surface 3j of the fixing member in the 3rd area
  • the hair transplant part 4k is formed in the whole surface 3n of the fixing member in the 5th area
  • no flocked portion is formed other than the above-mentioned places.
  • the sealing device shown in FIGS. 3 and 4 differs from the sealing device in the form shown in FIG.
  • the flocked portion 4c is formed on the entire surface 3f of the fixing member in the first region 3a.
  • the hair transplant part 4g is formed in the whole surface 3j of the fixing member in the 3rd area
  • the hair transplant part 4k is formed in the whole surface 3n of the fixing member in the 5th area
  • no flocked portion is formed other than the above-mentioned places. That is, in the sealing device of FIG. 2 and FIG. 3, only the presence or absence of the flocked portion on the surface of the fixing member in the wide gap width region is different.
  • the flocked portion 4d is formed on the entire surface 3g of the rotating member in the first region 3a.
  • the hair transplant part 4h is formed in the whole surface 3k of the rotation member in the 3rd area
  • the hair transplant part 4f is formed in a part of surface 3i of the rotation member in the 2nd area
  • the flocked portion 4l is formed on the entire surface 3o of the rotating member in the fifth region 3e, and the flocked portion 4j is formed continuously on the part of the surface 3m of the rotating member in the fourth region 3d with the flocked portion 4l. ing.
  • no flocked portion is formed other than the above-mentioned places.
  • the shape of the flocked portion has been specifically described above with reference to FIGS. 2 to 4, but is not limited to this, and the surface of at least one member selected from the rotating member and the fixing member constituting the labyrinth portion (the It may be formed in the whole or a part). That is, as the formation pattern of the flocked portion, only the fixing member side, only the rotating member side, or a combination thereof can be mentioned. Among these, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, it is preferable that the flocked portion is formed only on the surface of the fixing member and not formed on the surface of the rotating member.
  • each of the sealing devices shown in FIGS. 2 to 4 has these configurations, and ensures a high sealing performance as compared with a labyrinth seal type sealing device that has been widely used conventionally.
  • the flocked portion continuously from a narrow gap area to a wide gap area.
  • the lubricant held in the flocked portion in the wide gap width region is supplied to the narrow gap width region through the flocked portion.
  • the flocked part is formed by flocking short fibers.
  • Spraying or electrostatic flocking can be employed as a flocking method. It is preferable to employ electrostatic flocking on a peripheral surface such as the surface of each member constituting the labyrinth part because a large amount of fibers can be flocked densely and vertically in a short time.
  • electrostatic flocking method a known method can be adopted.For example, after applying an adhesive to a range where electrostatic flocking is performed, the short fibers are charged and flocked substantially perpendicularly to the adhesive application surface by electrostatic force, The method of performing a drying process, a finishing process, etc. is mentioned.
  • the short fiber used for flocking is not particularly limited as long as it can be used as a short fiber for flocking.
  • polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene
  • polyamide resin such as nylon, aromatic polyamide resin
  • polyethylene terephthalate Polyester resin
  • polyethylene naphthalate polyethylene succinate
  • polybutylene terephthalate synthetic resin fiber
  • acrylic resin vinyl chloride
  • vinylon (2) inorganic fiber
  • inorganic fiber such as carbon fiber, glass fiber, (3) rayon, acetate, etc.
  • natural fibers such as cotton, silk, hemp and wool. These may be used independently and 2 or more types may be used together.
  • the shape of the short fiber is not particularly limited as long as it does not adversely affect the sealing performance and bearing performance (torque, etc.).
  • the specific shape is preferably, for example, a length of 0.3 to 2.0 mm and a thickness of 0.5 to 50 dtex, and the density of short fibers in the flocked part is occupied by the fibers per planted area.
  • the proportion is preferably 10 to 30%.
  • About short fiber length it shall be below the gap width of the labyrinth part which forms this.
  • As the shape of the short fiber there are a straight type and a bend type (a shape where the tip is bent), and a cross-sectional shape includes a circular shape and a regular polygonal shape.
  • the lubricant can be retained more strongly than the straight type because of its shape. Furthermore, by using short fibers having a polygonal cross section, the surface area can be made larger than that of short fibers having a circular cross section, and the surface tension of the lubricant can be increased. It is preferable to select the shape of the short fiber according to each characteristic.
  • the adhesive examples include an adhesive mainly composed of urethane resin, epoxy resin, acrylic resin, vinyl acetate resin, polyimide resin, silicone resin and the like.
  • urethane resin solvent adhesive epoxy resin solvent adhesive, vinyl acetate resin solvent adhesive, acrylic resin emulsion adhesive, acrylic ester-vinyl acetate copolymer emulsion adhesive, vinyl acetate emulsion adhesive And urethane resin emulsion adhesives, epoxy resin emulsion adhesives, polyester emulsion adhesives, ethylene-vinyl acetate copolymer adhesives, and the like. These may be used independently and 2 or more types may be used together.
  • the flocked portion 4 is formed by flocking short fibers, and includes a flocked fiber 4a and an adhesive layer 4b for fixing the root of the flocked fiber.
  • the flocked portion 4 formed on the surface of the fixing member 2a has a front end side of the flocked fiber 4a on the surface of the rotating member 2b immediately after the formation and before the initial operation is performed. Touching.
  • the rolling bearing and the sealing device constituting the rolling bearing device are lubricated with a lubricant. These lubricants are supplied and sealed in the space between the inner and outer rings or in a sealed path.
  • a lubricant any lubricant that is usually used for a sealing device and a rolling bearing can be used without particular limitation, and either lubricant or grease may be used.
  • Examples of the lubricating oil used in the present invention include mineral oils such as paraffinic mineral oil and naphthenic mineral oil, hydrocarbon synthetic oils such as polybutene oil, poly- ⁇ -olefin oil, alkylbenzene oil, and alkylnaphthalene oil, or natural oils.
  • mineral oils such as paraffinic mineral oil and naphthenic mineral oil
  • hydrocarbon synthetic oils such as polybutene oil, poly- ⁇ -olefin oil, alkylbenzene oil, and alkylnaphthalene oil, or natural oils.
  • Non-hydrocarbon synthetic oils such as fats and oils, polyol ester oils, phosphate ester oils, diester oils, polyglycol oils, silicone oils, polyphenyl ether oils, alkyl diphenyl ether oils, and fluorine oils.
  • These lubricating oils may be used alone or in combination of two or more.
  • the above-mentioned lubricating oil can be used as the base oil constituting the grease.
  • the thickener constituting the grease for example, aluminum soap, lithium soap, sodium soap, composite lithium soap, composite calcium soap, composite aluminum soap and other thickening agents such as diurea compounds and polyurea compounds. Fluorine resin powders such as urea compounds and PTFE resins can be mentioned. These thickeners may be used alone or in combination of two or more.
  • Lubricants can be added with known additives as required.
  • additives include extreme pressure agents such as organic zinc compounds and organic molybdenum compounds, antioxidants such as amine-based, phenol-based and sulfur-based compounds, anti-wear agents such as sulfur-based and phosphorus-based compounds, and polyhydric alcohols.
  • extreme pressure agents such as organic zinc compounds and organic molybdenum compounds
  • antioxidants such as amine-based, phenol-based and sulfur-based compounds
  • anti-wear agents such as sulfur-based and phosphorus-based compounds
  • polyhydric alcohols examples include rust preventives such as esters, viscosity index improvers such as polymethacrylate and polystyrene, solid lubricants such as molybdenum disulfide and graphite, and oily agents such as esters and alcohols.
  • grease equivalent to the grease used for the rolling bearing to be sealed, or base oil equivalent to the base oil contained in the grease to be used for the rolling bearing to be sealed is previously provided. It is preferable to apply. Thereby, the area
  • “equivalent” means almost the same kind and composition, and most preferably the same kind and composition are used.
  • the sealing device of the present invention has a simple structure and can prevent the entry of cutting fluid and foreign matter from the outside, it can be widely used in various applications, and can be suitably used particularly as a sealing device for rolling bearings used in machine tools. .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)
  • Sealing Of Bearings (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

簡易な構造で、外部からの切削液や異物の侵入を防止できる密封装置、および、この密封装置を有する転がり軸受装置を提供する。密封装置２は、固定部材２ａと回転部材２ｂとから構成され、固定部材２ａと回転部材２ｂのそれぞれの表面が隙間を介して対向してラビリンス部３を形成するラビリンスシール型の密封装置であり、ラビリンス部３の少なくとも一部において、該部分を構成する回転部材２ａおよび固定部材２ｂから選ばれる少なくとも一方の部材の表面に繊維を植毛してなる植毛部４ｃ等を有する。

Description

密封装置および転がり軸受装置
　本発明は、転がり軸受などに使用する密封装置、および、この密封装置を有する転がり軸受装置に関する。
　工作機械に用いられる転がり軸受装置では、主軸（スピンドル）をはじめ、外部からその隙間を通じて切削液あるいは異物などが侵入することを防止するため、オイルシールやラビリンスシール（回転軸と固定部の間に凹凸の隙間を複数段組み合わせた構造）が採用されている。オイルシールは、接触タイプが主流ではあるが、高速運転時の発熱量が大きく、回転トルクも大きくなることから、工作機械スピンドルに代表される高速運転の主軸には、非接触タイプのオイルシールやラビリンスシールなど、シール構造を非接触タイプにすることが多い。一方、ワークに対して切削や切断などの加工を施す工作機械では、摩擦熱の発生を抑制すること、摩擦熱による部材の劣化を防止すること、および、切粉を洗い流すことのために、ワークに接する刃部材の加工点に切削液を供給することが行なわれる。しかし、非接触タイプのシール構造では、シールの隙間を介して異物や切削液（クーラント）が侵入するリスクがあり、その対策が従来より検討されている。
　例えば、エアパージを実施してシールを確実にするスピンドル構成が知られている。この方法では、エアを外部へ吹き出すことで、異物やクーラントの侵入を防止する。特に、スピンドルの内側の気圧を外側より高くして異物やクーラントの侵入を防止することで、シールをより確実にできる。エアを用いる技術として、例えば、特許文献１が提案されている。特許文献１では、回転軸を取り囲むハウジングの範囲内に形成されたエア案内空間から回転軸先端部とハウジングの間の狭窄部に至るエア流通路の上記狭窄部近傍に第２の狭窄部を形成するとともに、該第２の狭窄部の前後にエア溜りポケットを形成した非接触タイプのオイルシールが用いられている。このオイルシールを用いたスピンドル構造では、２段ポケットを配してなるので、エア圧が均等になり、回転軸周囲に均一にエアが排出する。これにより、非常に高いシール性を有するとしている。
　また、ラビリンス内に侵入した異物を外部へ排出するスピンドル構成として、例えば、特許文献２が提案されている。特許文献２では、ラビリンスに侵入した異物をスピンドルの回転を利用してドレン孔から外部へ排出するので、高いシール性を長期間にわたり維持できるとしている。これに加えて、蓋部材に逆流防止用のカバーが設けられているので、異物の逆流を防止できるとしている。
　さらに、軸受の密封装置についても、異物の侵入を抑制する技術の開発が進められている。例えば、特許文献３では、シールリップと内輪とが接触して摺動する摺動部を設けることで異物の侵入の抑制を図っている。この技術で特徴的な点は、径方向に弾性変形し易いリップ形状のシールリップと、シールリップの表面に梨地加工を施してシールリップの表面粗さを大きくすることにより油を貯留し易くした摺動面形状と、を組み合わせていることである。これにより、異物の侵入を抑制しつつ、摺動トルクの低減を実現できるとしている。
特開２００６－１２５５５４号公報 特開２００６－４３８８３号公報 特開２０１５－１４３０３号公報
　しかしながら、特許文献１などのエアパージを実施した技術は、付帯設備としてエア供給装置が必要となることや、環境負荷の低減のためにエアの消費量の抑制と供給するエアの高い清浄度の維持と水分除去とを継続して管理することが必要となる。このため、こうした管理が困難な国や地域、また、コストを重視する汎用スピンドルには適さない。
　また、特許文献２の技術では、異物やクーラントを排出する機構は設けられているものの、それら異物やクーラントの侵入を高度に防止する機構までは設けられていない。これに加えて、大容量の高圧切削液を使用する場合、ラビリンス内の清掃に際して高圧エアを使用する必要があり、この場合も、エアに係る管理が必要となり、汎用スピンドルには適さない。
　さらに、特許文献３の技術では、シールリップと内輪との接触面を減少させたことで摺動トルクの低減を図れるが、該加工方法では表面粗さの増大に限界があり、軸受内部のグリースが漏れたり、異物やクーラントが侵入したりする懸念が残されている。
　本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、簡易な構造で、外部からの切削液や異物の侵入を防止できる密封装置、および、この密封装置を有する転がり軸受装置を提供することを目的とする。
　本発明の密封装置は、固定部材と回転部材とから構成され、上記固定部材と上記回転部材のそれぞれの表面が隙間を介して対向してラビリンス部を形成するラビリンスシール型の密封装置であって、上記ラビリンス部の少なくとも一部において、該部分を構成する上記回転部材および上記固定部材から選ばれる少なくとも一方の部材の表面に繊維を植毛してなる植毛部を有することを特徴とする。
　上記密封装置は、上記固定部材の表面にのみ上記植毛部を有することを特徴とする。
　上記ラビリンス部は、上記隙間の幅の狭い領域と、上記隙間の幅の広い領域とを有し、上記表面における少なくとも上記隙間の幅の狭い領域の一部に、上記植毛部を有することを特徴とする。また、上記ラビリンス部は、上記植毛部を、上記隙間の幅の狭い領域から上記隙間の幅の広い領域まで連続して上記表面に有することを特徴とする。
　上記繊維が合成樹脂繊維であり、上記植毛部が静電植毛部であることを特徴とする。
　本発明の転がり軸受装置は、上記本発明の密封装置と転がり軸受とから構成され、該密封装置により該転がり軸受の軸受内空間が密封されてなることを特徴とする。また、上記植毛部に、上記転がり軸受に使用するグリースと同等のグリース、または、上記転がり軸受に使用するグリースの基油と同等の基油が予め塗布されていることを特徴とする。
　本発明の密封装置では、ラビリンス部を構成する部材の表面に植毛部を形成することで、該表面の濡れ性が向上し、ラビリンス部の隙間空間に油膜を保持できる。この結果、外部からの切削液や異物の侵入を防止できる。この密封装置を転がり軸受に適用した転がり軸受装置とすることで、軸受装置内部の清浄性を常時高く保つことができる。また、初期運転を実施するだけで、植毛部の先端が除去されて植毛部が該植毛部と対向する部材に対して非接触となるので、運転時における植毛部に起因するトルク上昇の懸念がない。
　また、固定部材の表面にのみ植毛部を形成することで、植毛部を該表面に、回転部材の回転運動に起因する遠心力の影響を受けることなく安定的に存在させることができる。また、この場合、回転部材の回転によってグリースに発生するせん断応力は、非常に小さく、グリースの軟化と離油とが抑制される。このため、植毛部がない場合よりもグリースの寿命が長くなる。
　また、植毛部に、密封対象となる転がり軸受に使用する潤滑剤と同等の潤滑剤を予め塗布することによって、使用初期から、外部からの切削液や異物の侵入を防止できる。
本発明の軸受装置の一例を示す断面図である。 図１における一部拡大図である。 本発明の軸受装置の他の例を示す断面図である。 本発明の軸受装置の他の例を示す断面図である。 植毛部の態様の経時的変化を示す図である。
　本発明の密封装置を適用した転がり軸受装置の一例について図１に基づき説明する。図１は本発明の転がり軸受装置の断面図であり、図２はこの転がり軸受装置の一部拡大図である。図１に示すように、転がり軸受装置１は、転がり軸受７と密封装置２とを備えている。転がり軸受７は、内輪７ａと、外輪７ｂと、内・外輪間に転動自在に介在する転動体７ｃとを有する。転がり軸受７は、外輪７ｂが軸箱５に固定され、内輪７ａの内径で主軸６を支持している。また、密封装置２は、軸箱５に固定される固定部材２ａと、主軸６に固定される回転部材２ｂと、ラビリンス部３に形成された植毛部４とを有する。この構成において、内輪７ａと回転部材２ｂとが隣接して位置し、外輪７ｂと固定部材２ａと軸箱５とが隣接して位置することにより、密封空間が形成されている。この密封空間を構成する、密封装置２の密封経路（ラビリンス部を含む）内と、転がり軸受内には、グリースまたは潤滑油である潤滑剤８が封入されている。
　本発明の密封装置を図２に基づき説明する。密封装置２は、ラビリンスシール型のシール装置であり、固定部材２ａと回転部材２ｂのそれぞれの凹凸表面が隙間を介して対向してラビリンス部３を形成している。すなわち、固定部材２ａと回転部材２ｂは、一方の部材の凸部が他方の部材の凹部と隙間を介して相補的に配された位置関係にある。
　ラビリンス部３は、隙間幅の狭い領域と隙間幅の広い領域から構成されている。隙間幅の狭い領域としては、第１領域３ａと、第３領域３ｃと、第５領域３ｅとがあり、隙間幅の広い領域としては、第２領域３ｂと、第４領域３ｄとがある。密封装置の外部側からみて、第１領域３ａ～第５領域３ｅの順で、隙間幅の狭い領域と隙間幅の広い領域とが交互に形成されている。なお、隙間幅は、各領域における固定部材２ａと回転部材２ｂとの表面間の距離である。
　ラビリンス部３の形状としては、切削液や異物などの通過物の抵抗を大きくしてこれらの侵入を抑制できるよう、隙間幅の狭い領域を有していれば特に限定されない。好ましくは、図２に示すように、隙間幅の狭い領域と隙間幅の広い領域を交互に設けた形状とする。隙間幅の広い領域を複数回にわたって通過させることで、通過物の速さを漸次減少でき、異物などの侵入をより抑制できる。また、密封経路にグリースを充填する場合、グリースは一般的にチキソトロピー性を有することから、隙間幅の狭い領域では大きなせん断応力が加わって高い潤滑性を示しつつ、隙間幅の広い領域では半固体状の態様で存在して高い密封性を付与できる。
　本発明の密封装置では、このようなラビリンスシールの特性に加えて、ラビリンス部に植毛部を形成していることを主な特徴としている。植毛部は、短繊維を植毛して形成され、植毛繊維と該植毛繊維の根元を固定する接着層とからなる（図５参照）。植毛部の詳細構成については後述する。図２に示す形態では、ラビリンス部３において、第１領域３ａにおける固定部材の表面３ｆの全体に植毛部４ｃが形成されている。また、第３領域３ｃにおける固定部材の表面３ｊの全体に植毛部４ｇが形成され、第２領域３ｂにおける固定部材の表面３ｈに、植毛部４ｇと連続した植毛部４ｅが形成されている。さらに、第５領域３ｅにおける固定部材の表面３ｎの全体に植毛部４ｋが形成され、第４領域３ｄにおける固定部材の表面３ｌに、植毛部４ｋと連続した植毛部４ｉが形成されている。図２に示す形態では、上記箇所以外には植毛部は形成されていない。
　本発明の密封装置の他の例を図３および図４に基づいて説明する。図３および図４に示す密封装置は、図２に示す形態の密封装置と植毛箇所のみ異なる。図３に示す密封装置２では、第１領域３ａにおける固定部材の表面３ｆの全体に植毛部４ｃが形成されている。また、第３領域３ｃにおける固定部材の表面３ｊの全体に植毛部４ｇが形成されている。さらに、第５領域３ｅにおける固定部材の表面３ｎの全体に植毛部４ｋが形成されている。図３に示す形態では、上記箇所以外には植毛部は形成されていない。すなわち、図２と図３の密封装置では、隙間幅の広い領域における固定部材表面の植毛部の有無のみが異なる。
　図４に示す密封装置２では、第１領域３ａにおける回転部材の表面３ｇの全体に植毛部４ｄが形成されている。また、第３領域３ｃにおける回転部材の表面３ｋの全体に植毛部４ｈが形成され、第２領域３ｂにおける回転部材の表面３ｉの一部に、植毛部４ｈと連続して植毛部４ｆが形成されている。さらに、第５領域３ｅにおける回転部材の表面３ｏの全体に植毛部４ｌが形成され、第４領域３ｄにおける回転部材の表面３ｍの一部に、植毛部４ｌと連続して植毛部４ｊが形成されている。図４に示す密封装置では、上記箇所以外には植毛部は形成されていない。
　以上、図２～図４により植毛部の形態を具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、ラビリンス部を構成する回転部材および固定部材から選ばれる少なくとも一方の部材の表面（その全体または一部）に形成されていればよい。すなわち、植毛部の形成パターンとしては、固定部材側のみ、回転部材側のみ、または、これらの組み合わせが挙げられる。これらの中でも、図２および図３に示すように、植毛部を固定部材表面のみに形成し、回転部材表面には形成しないことが好ましい。これは、回転部材表面に設けられた植毛部は、回転部材の回転運動により発生する遠心力で脱離するおそれがあるが、固定部材表面に設けられた植毛部は、回転部材の遠心力の影響が小さく安定的に該表面に存在できるためである。
　また、シール性向上の効果が高いことから、隙間幅の狭い領域における部材表面に植毛部を形成することが好ましい。また、外部から密封経路内部に切削油や異物が侵入することを抑制できるため、入口部（図２～図４における第１領域３ａ）に植毛部を形成することが好ましい。図２～図４に示した各密封装置は、いずれもこれらの構成を有しており、従来より汎用されているラビリンスシール型の密封装置と比較して、高い密封性を確保している。
　これらの中でも、図２に示すように、隙間幅の狭い領域から隙間幅の広い領域まで連続して植毛部を形成することが好ましい。これにより、隙間幅の狭い領域で潤滑剤の保持量が減少した場合に、隙間幅の広い領域における植毛部に保持された潤滑剤が、植毛部を伝って隙間幅の狭い領域に供給される。
　植毛部は、短繊維を植毛して形成される。植毛方法としては、吹き付けや静電植毛を採用できる。ラビリンス部を構成する各部材の表面のような周面においても、多量の繊維を短時間で密に垂直に植毛できることから、静電植毛を採用することが好ましい。静電植毛方法としては、公知の方法を採用でき、例えば、静電植毛する範囲に接着剤を塗布し、短繊維を帯電させて静電気力により上記接着剤塗布面に略垂直に植毛した後、乾燥工程・仕上げ工程などを行なう方法が挙げられる。
　植毛に用いる短繊維としては、植毛用短繊維として使用可能であれば特に限定されず、例えば、（１）ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンテフタレートなどのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル、ビニロンなどの合成樹脂繊維、（２）カーボン繊維、グラスファイバーなどの無機繊維、（３）レーヨン、アセテートなどの再生繊維や、綿、絹、麻、羊毛などの天然繊維が挙げられる。これら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。密封経路に充填するグリース中の油や侵入した切削油による膨潤や溶解などが生じにくく化学的に安定であり、均質な繊維を多量に生産することができ、安価に入手することができるため、上記の中でも合成樹脂繊維を用いることが好ましい。
　短繊維の形状としては、シール性能と軸受性能（トルクなど）に悪影響を与えない形状であれば特に限定されない。具体的な形状としては、例えば、長さ０．３～２．０ｍｍ、太さ０．５～５０デシテックスのものが好ましく、植毛部の短繊維の密度としては、植毛した面積あたりに繊維の占める割合が１０～３０％が好ましい。短繊維長さについては、これを形成するラビリンス部の隙間幅以下とする。短繊維の形状としては、ストレートタイプとベンドタイプ（先端部が曲がった形状）とがあり、断面形状は円形状や正多角形状のものがある。ベンドタイプの場合、その形状からストレートタイプと比較して潤滑剤をより強く保持することができる。さらに、多角形状断面の短繊維を使用することで、円形状断面の短繊維よりも大きな表面積とすることができ、潤滑剤の表面張力を大きくすることができる。それぞれの特性に合わせて、短繊維の形状を選定することが好ましい。
　接着剤としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などを主成分とする接着剤が挙げられる。例えば、ウレタン樹脂溶剤系接着剤、エポキシ樹脂溶剤系接着剤、酢酸ビニル樹脂溶剤系接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン接着剤、アクリル酸エステル－酢酸ビニル共重合体系エマルジョン接着剤、酢酸ビニル系エマルジョン接着剤、ウレタン樹脂系エマルジョン接着剤、エポキシ樹脂系エマルジョン接着剤、ポリエステル系エマルジョン接着剤、エチレン－酢酸ビニル共重合体系接着剤などが挙げられる。これら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。
　上記方法により形成された植毛部について、形成直後から通常運転時に至るまでの期間における態様の変化を図５に基づいて説明する。図５に示すように、植毛部４は、短繊維を植毛して形成され、植毛繊維４ａと該植毛繊維の根元を固定する接着層４ｂとからなる。まず、図５（ａ）に示すように、固定部材２ａの表面上に形成された植毛部４は、形成直後から初期運転を実施する前までは、植毛繊維４ａの先端側が回転部材２ｂの表面に接触している。初期運転を実施すると、図５（ｂ）に示すように、植毛繊維４ａの先端側が摩擦により除去されて極僅かな幅のラビリンス隙間９を形成する。最後に、図５（ｃ）に示すように、予め塗布した潤滑油またはグリース（潤滑剤８）が植毛部４に付着し、ラビリンス部の隙間空間に油膜が形成される。これにより、外部からの切削液や異物の侵入を防止できる。
　本発明の転がり軸受装置は、これを構成する転がり軸受と密封装置とが潤滑剤で潤滑される。これら潤滑剤は内・外輪間の空間内や密封経路内に供給・封入される。潤滑剤としては、通常、密封装置および転がり軸受に用いられる潤滑剤であれば特に制限なく用いることができ、潤滑油またはグリースのいずれでもよい。
　本発明に使用する潤滑油としては、例えば、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油などの鉱油、ポリブテン油、ポリ－α－オレフィン油、アルキルベンゼン油、アルキルナフタレン油などの炭化水素系合成油、または、天然油脂やポリオールエステル油、リン酸エステル油、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、フッ素油などの非炭化水素系合成油などが挙げられる。これらの潤滑油は、単独で用いられてもよく、２種類以上が併用されてもよい。
　潤滑剤としてグリースを使用する場合、グリースを構成する基油としては、上記の潤滑油が挙げられる。また、グリースを構成する増ちょう剤としては、例えば、アルミニウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん、複合リチウム石けん、複合カルシウム石けん、複合アルミニウム石けんなどの金属石けん系増ちょう剤、ジウレア化合物、ポリウレア化合物などのウレア系化合物、ＰＴＦＥ樹脂などのフッ素樹脂粉末が挙げられる。これらの増ちょう剤は、単独で用いられてもよく、２種類以上が併用されてもよい。
　潤滑剤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、有機亜鉛化合物、有機モリブデン化合物などの極圧剤、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、イオウ系、リン系化合物などの摩耗抑制剤、多価アルコールエステルなどの防錆剤、ポリメタクリレート、ポリスチレンなどの粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイトなどの固体潤滑材、エステル、アルコールなどの油性剤などが挙げられる。
　ラビリンス部に形成された植毛部に、密封対象となる転がり軸受に使用するグリースと同等のグリースを、または、密封対象となる転がり軸受に使用するグリースに含まれる基油と同等の基油を予め塗布することが好ましい。これにより、ラビリンス部における隙間幅の狭い領域がより速やかに油膜で充填され、使用初期から、外部からの切削液や異物の侵入を防止できる。なお、同等とは、ほぼ同じ種類・組成であることを意味し、最も好ましくは同一種で同組成のものを使用する。
　本発明の密封装置は、簡易な構造で、外部からの切削液や異物の侵入を防止できるので、種々の用途に広く利用でき、特に工作機械に使用する転がり軸受の密封装置として好適に利用できる。
　１　転がり軸受装置
　２　密封装置
　３　ラビリンス部
　４　植毛部
　５　軸箱
　６　主軸
　７　転がり軸受
　８　潤滑剤
　９　ラビリンス隙間

Claims (7)

  1. 　固定部材と回転部材とから構成され、前記固定部材と前記回転部材のそれぞれの表面が隙間を介して対向してラビリンス部を形成するラビリンスシール型の密封装置であって、
    　前記ラビリンス部の少なくとも一部において、該部分を構成する前記回転部材および前記固定部材から選ばれる少なくとも一方の部材の表面に繊維を植毛してなる植毛部を有することを特徴とする密封装置。
  2. 　前記密封装置は、前記固定部材の表面にのみ前記植毛部を有することを特徴とする請求項１記載の密封装置。
  3. 　前記ラビリンス部は、前記隙間の幅の狭い領域と、前記隙間の幅の広い領域とを有し、前記表面における少なくとも前記隙間の幅の狭い領域の一部に、前記植毛部を有することを特徴とする請求項１記載の密封装置。
  4. 　前記ラビリンス部は、前記植毛部を、前記隙間の幅の狭い領域から前記隙間の幅の広い領域まで連続して前記表面に有することを特徴とする請求項３記載の密封装置。
  5. 　前記繊維が合成樹脂繊維であり、前記植毛部が静電植毛部であることを特徴とする請求項１記載の密封装置。
  6. 　密封装置と転がり軸受とから構成され、前記密封装置により前記転がり軸受の軸受内空間が密封されてなる転がり軸受装置であって、
    　前記密封装置が、請求項１記載の密封装置であることを特徴とする転がり軸受装置。
  7. 　前記植毛部に、前記転がり軸受に使用するグリースと同等のグリース、または、前記転がり軸受に使用するグリースの基油と同等の基油が予め塗布されていることを特徴とする請求項６記載の転がり軸受装置。
PCT/JP2016/072930 2015-08-12 2016-08-04 密封装置および転がり軸受装置 WO2017026368A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-159683 2015-08-12
JP2015159683A JP2017036814A (ja) 2015-08-12 2015-08-12 密封装置および転がり軸受装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017026368A1 true WO2017026368A1 (ja) 2017-02-16

Family

ID=57983655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/072930 WO2017026368A1 (ja) 2015-08-12 2016-08-04 密封装置および転がり軸受装置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2017036814A (ja)
TW (1) TW201721035A (ja)
WO (1) WO2017026368A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6899290B2 (ja) * 2017-09-08 2021-07-07 小倉クラッチ株式会社 トルク検出器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09269656A (ja) * 1996-04-02 1997-10-14 Chiyoda Integure Kk シール材
JP2007333054A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Nsk Ltd ロール軸受装置
JP2013072463A (ja) * 2011-09-27 2013-04-22 Jtekt Corp 車輪用軸受装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09269656A (ja) * 1996-04-02 1997-10-14 Chiyoda Integure Kk シール材
JP2007333054A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Nsk Ltd ロール軸受装置
JP2013072463A (ja) * 2011-09-27 2013-04-22 Jtekt Corp 車輪用軸受装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017036814A (ja) 2017-02-16
TW201721035A (zh) 2017-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017026300A1 (ja) 軸受ハウジング用密封装置
JP2011158011A (ja) 直動案内軸受装置及び搬送装置
JP2015194256A (ja) 転がり軸受
WO2017026368A1 (ja) 密封装置および転がり軸受装置
WO2016052596A1 (ja) 転がり軸受
WO2017047676A1 (ja) 転がり玉軸受
JP2008275037A (ja) 転がり軸受及びスイングアーム
JP2017180717A (ja) 転がり軸受
JP2017036816A (ja) 軸受ハウジング用密封装置
WO2016158434A1 (ja) 転がり軸受
WO2015141822A1 (ja) 転がり軸受
JP2018184979A (ja) 転がり軸受
WO2017047771A1 (ja) 転がり軸受
WO2017038754A1 (ja) アンギュラ玉軸受
JP2018123937A (ja) ダストカバー付きプーリユニット
WO2017047770A1 (ja) 転がり軸受
WO2017169945A1 (ja) 転がり軸受
JP2017057981A (ja) 転がり軸受
JP2019044955A (ja) グリース封入転がり軸受
WO2017047772A1 (ja) アンギュラ玉軸受
JP2018168921A (ja) 転がり軸受
JP2018028368A (ja) 転がり軸受
JP2018162801A (ja) 転がり軸受
JP2018173121A (ja) 転がり軸受
JP2018173119A (ja) 転がり軸受

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16835065

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16835065

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1