(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑グリースまたは潤滑油と熱可塑性樹脂粉末とを混合分散した常温の潤滑剤を常温の転がり軸受の内・外輪の間隙に注入し、この間隙に嵌まる金型を前記熱可塑性樹脂粉末の焼結温度に加熱して前記間隙に嵌め合せて前記潤滑剤の金型接触面を固形状化した後、金型を取り外して転がり軸受を前記熱可塑性樹脂の融解温度以上に加熱し、次いで冷却して潤滑剤の全体を固形状化することからなる固形潤滑剤を充填した転がり軸受の製造方法。
【請求項２】
常温の転がり軸受の内・外輪の間隙に嵌まるゲート付きの金型を所定の熱可塑性樹脂粉末の焼結温度に加熱して前記間隙に嵌め合せ、前記ゲートから前記間隙に潤滑グリースまたは潤滑油と前記所定の熱可塑性樹脂粉末とを混合分散した常温の潤滑剤を注入した後、この潤滑剤の金型接触面に形成されるゲート型の凸部を潤滑剤内部に圧入し、次いで前記金型を加熱して潤滑剤の金型接触面を固形状化した後、金型を取り外して転がり軸受を前記熱可塑性樹脂の融解温度以上に加熱し、次いで冷却して潤滑剤の全体を固形状化することからなる固形潤滑剤を充填した転がり軸受の製造方法。
【請求項３】
熱可塑性樹脂粉末が、平均分子量１×１０6 〜５×１０6 の超高分子量ポリオレフィンの粉末である請求項１または２に記載の固形潤滑剤を充填した転がり軸受の製造方法。
【請求項４】
焼結温度が、１２０〜１５０℃の範囲である請求項１〜３のいずれか１項に記載の固形潤滑剤を充填した転がり軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、固形潤滑剤を充填した軸受の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の固形潤滑剤を充填した軸受としては、超高分子量ポリエチレン粉末と、この融解温度より高い滴点を有する潤滑グリースを混合分散し、超高分子量ポリエチレンの融解温度を越える程度に加熱して、グリースを前記超高分子量ポリエチレンに分散保持させて適当に離油させることができる固形潤滑剤が特公昭６３−２３２３９号に開示されている。
【０００３】
このような固形潤滑剤は、軸受に密封装置を備える必要がないので、軸受の構造を簡単にして小型化でき、適当な離油率で良好に潤滑できるものである。
【０００４】
ここで、図１に示した上記固形潤滑剤の温度と硬度の関係を参照すると、固形潤滑剤は、常温乃至１２０℃では流動状態にあり、１２０〜２００℃では超高分子量ポリエチレン粉末同士が部分的に融着する焼結状態となって硬度（または粘度）が急激に上昇する。そして、そのような焼結温度域を越えて２００℃以上に加熱すると、融解が進んで低粘度化し、次いで冷却すると固化する物性である。このような物性は、超高分子量ポリエチレンの粉末を用いた固形潤滑剤に限られず、ポリオレフィンその他の熱可塑性樹脂を用いた固体潤滑剤とした場合にも同様にある。
【０００５】
このような性質をもった固形潤滑剤を、転がり軸受に充填する方法としては、以下の▲１▼常温封入方法と▲２▼高温封入方法が知られていた。
【０００６】
▲１▼常温封入方法：常温の転がり軸受における内外の軌道輪の間隙に、常温の固形潤滑剤を充填する際に、常温の固形潤滑剤成形用の金型を配置して前記内外の軌道輪の間隙を密封し、この状態で前記熱可塑性樹脂のゲル化点以上でありかつ滴点以下の温度範囲で加熱し、次いで冷却して潤滑剤の全体を固形状化する方法である。
【０００７】
▲２▼高温封入方法：予め加熱した転がり軸受における内外の軌道輪の間隙に、高温で高粘度の固形潤滑剤（熱可塑性樹脂のゲル化点以上でありかつ滴点以下の温度範囲で加熱したもの）を高圧で充填する際に、高温の固形潤滑剤成形用の金型を配置して前記内外の軌道輪の間隙を密封し、次いで冷却して潤滑剤の全体を固形状化する方法である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した常温充填方法▲１▼では、転がり軸受を密封した状態でその内部に充填した固形潤滑剤を所定温度に加熱したとき、熱膨張によって金型と軸受の隙間に固形潤滑剤が侵入して成形された固体潤滑剤の表面に、いわゆるバリが発生するという問題点がある。
【０００９】
また、加熱から冷却固化まで金型を継続して使用するので、大量生産する場合に多量の金型を必要とする欠点があった。
【００１０】
一方、前記した高温封入方法▲２▼でも、加熱から冷却固化まで金型を継続して使用するので、大量生産する場合に多くの金型を必要とし、また、高圧で充填した際にバリが発生するという問題点があり、また高圧成形に伴う諸設備のコストが高価であり、固形潤滑剤を充填した軸受を低価格で生産するという要請に応じることができなかった。
【００１１】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、固形潤滑剤を充填した軸受の製造方法を、バリの発生がなく、後処理の必要がなく、また低圧充填が可能で諸設備のコストを低く抑えることができ、また金型の使用時間を短くして少数の金型で運用できるようにすることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、潤滑グリースまたは潤滑油と熱可塑性樹脂粉末とを混合分散した常温の潤滑剤を常温の転がり軸受の内・外輪の間隙に注入し、この間隙に嵌まる金型を前記熱可塑性樹脂粉末の焼結温度に加熱して前記間隙に嵌め合せ、前記潤滑剤の金型接触面を固形状化した後、金型を取り外して転がり軸受を前記熱可塑性樹脂の融解温度以上に加熱し、次いで冷却して潤滑剤の全体を固形状化することによって、固形潤滑剤を充填した転がり軸受を製造したのである。
【００１３】
または、常温の転がり軸受の内・外輪の間隙に嵌まるゲート付きの金型を所定の熱可塑性樹脂粉末の焼結温度に加熱して前記間隙に嵌め合せ、前記ゲートから前記間隙に潤滑グリースまたは潤滑油と前記所定の熱可塑性樹脂粉末とを混合分散した常温の潤滑剤を注入した後、この潤滑剤の金型接触面に形成されるゲート型の凸部を潤滑剤内部に圧入し、次いで前記金型を加熱して潤滑剤の金型接触面を固形状化した後、金型を取り外して転がり軸受を前記熱可塑性樹脂の融解温度以上に加熱し、次いで冷却して潤滑剤の全体を固形状化することによって固形潤滑剤を充填した転がり軸受を製造したのである。
【００１４】
この発明の固形潤滑剤を充填した転がり軸受の製造方法では、潤滑グリースまたは潤滑油と熱可塑性樹脂粉末とを混合分散して、常温で流動性の良好な固形潤滑剤を転がり軸受の内・外輪の間隙に注入することにより、低圧で固形潤滑剤を充填することができる。
【００１５】
常温で充填される固形潤滑剤は、熱可塑性樹脂粉末の焼結温度にまで予め加熱された金型に接した時、急速に加熱されて金型接触面から一定の深さまでの表層部分が焼結されて硬化するので、金型と軸受の隙間に固形潤滑剤が侵入することがなく、いわゆるバリは発生しない。また、その後、金型を取り外した際に、固形潤滑剤が内・外輪の間隙から流出しないので、そのまま所定温度に加熱すればよく、すなわち潤滑剤の全体を固形状化する際に金型の必要がなくなる。したがって、金型の使用頻度が少なく、少数の金型で効率よく運用できる軸受の製造方法となる。
【００１６】
また、ゲート付きの金型を転がり軸受の内・外輪の間隙に配置して、金型を設置した後に固形潤滑剤を注入することもできるが、その際には金型接触面にゲート型の凸部が形成される。
【００１７】
この凸部が形成された直後は、固体潤滑剤の内部は充分に固まっていないので、凸部を固体潤滑剤の内部に簡単に圧入することができ、その後、金型を取り外して所定温度に加熱して潤滑剤の全体を固形状化できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
この発明における固形潤滑剤の成分である潤滑グリースは、特に限定されるものでなく、石けんまたは非石けんで増稠した潤滑グリースであって、たとえばリチウム石けん−ジエステル系、リチウム石けん−鉱油系、ナトリウム石けん−鉱油系、アルミニウム石けん−鉱油系、リチウム石けん−ジエステル鉱油系、非石けん−ジエステル系、非石けん−鉱油系、非石けん−ポリオールエステル系、リチウム石けん−ポリオールエステル系等のグリースが挙げられる。なお、ここでいう非石けんとしては、ベントナイト、シリカ、ポリウレア、インダンスレン、銅フタロシアニンなどが挙げられる。
【００１９】
この発明における固形潤滑剤の成分である潤滑油は、特にその種類を限定したものでなく、一般によく使用されている鉱油潤滑油または化学合成で製造した合成潤滑油である。
【００２０】
上記合成潤滑油としては、合成炭化水素油、ポリアルキレングリコール油、ジエステル油、ポリオールエステル油、リン酸エステル油、シラン油、ケイ酸エステル油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、フッ素油などが挙げられる。
【００２１】
また、この発明における固形潤滑剤の成分となる熱可塑性樹脂粉末は、周知の熱可塑性樹脂の粉末を限定することなく採用できるが、超高分子量ポリオレフィン粉末の他、ポリアミド樹脂（ナイロン）、ポリアセタール樹脂、メチルメタアクリル樹脂、アクリル−スチレン共重合樹脂、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリビニリデンフルオライド、ポリカーボネイト、フッ化樹脂、アセテートセルロース、セルロイドなどの熱可塑性樹脂を例示できる。
【００２２】
超高分子量ポリオレフィン粉末は、超高分子量ポリエチレン、超高分子量ポリプロピレン、超高分子量ポリブテンもしくはこれらの共重合体からなる粉末またはそれぞれ単独の粉末であってよく、各粉末の分子量は、粘度法により測定される平均分子量が１×１０6 〜５×１０6 である。このような平均分子量の範囲にあるポリオレフィンは、剛性及び保油性において低分子量のポリオレフィンより優れ、高温に加熱してもほとんど流動することがない。
【００２３】
また、熱可塑性樹脂粉末の平均粒径は、１０〜３０μｍのものを採用して、好ましい結果を得ている。
【００２４】
熱可塑性樹脂の固形潤滑剤中の配合割合は９５〜１重量％であれば好ましく、その量は組成物の所望の離油度、粘り強さおよび硬さに依存する。したがって、超高分子量ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂の配合量が多い程、所定温度で分散保持させた後のゲルは硬くなる。
【００２５】
また、この発明の効果を阻害しない配合量で、前記した熱可塑性樹脂に加えてフェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂からなる粉末を併用して添加することもできる。
【００２６】
なお、固形潤滑剤には、潤滑油の滲出抑制剤を添加してもよい。この場合の滲出抑制剤は、固形潤滑剤の油性面に滲出する油の離油率を適度に抑え、すなわち、油の滲み出しを抑制する添加剤であって、例えばワックス（ロウ）などの固体ワックス、またはこれを含む低分子ポリオレフィンなどの混合物を採用できる。
【００２７】
上記固体ワックスの具体例としては、カルナバロウ、カンデリナロウ等の植物性ワックス、ミツロウ、虫白ロウ等の動物性ワックス、またはパラフィンロウなどの石油系ワックスが挙げられる。このような油の滲出抑制剤の配合割合は潤滑組成物中１〜５０重量％である。この配合割合が多い程、離油率が抑制でき、油が滲み出る速度が小さくなる。しかし、５０重量％を越える多量では、潤滑組成物の強度を低下させることとなるので好ましくない。
【００２８】
以上述べたような固形潤滑剤は、潤滑グリースと超高分子量ポリオレフィンを混合した状態で適当な流動性があり、これを軸受内に注入して所定温度に加熱して固形化する。以下に、注入および加熱工程の実施の態様を添付図面を参照して説明する。
【００２９】
図２に示すように、第１の方法では、転がり軸受１に軸方向から嵌まり合う下型２と上型３からなる金型を使用する。これら一対の金型は、転がり軸受１の内輪１ａと外輪１ｂの間隙に嵌まるリング状の突起４および内輪１ａの内周面に嵌まる軸部５および外輪１ｂの外縁を包む筒状の外周縁６を、それぞれ対向する面に有する円盤状のものであり、また誘導加熱コイルなどからなるヒータ７を内蔵したものである。
【００３０】
このような金型を用いた第１の方法では、先ず、第１工程で潤滑グリースと熱可塑性樹脂粉末とを混合分散した常温の潤滑剤を準備し、これを常温の転がり軸受１の内輪１ａと外輪１ｂの間隙に注入する。
【００３１】
そして、上下一対の金型をヒータ７で前記熱可塑性樹脂粉末の焼結温度に予め加熱しておき、第２工程で下型２に転がり軸受１を嵌め合わせると共に、その上に上型３を嵌め合わせて転がり軸受を挟持し、その状態で潤滑剤の金型接触面８を層状に硬化する。
【００３２】
その後、第３工程で上下一対の金型を取り外して転がり軸受１を図外の加熱炉に収容し、熱可塑性樹脂の融解温度以上、グリース使用の固形潤滑剤の場合はその滴点以下の温度に加熱し、次いで冷却して潤滑剤の全体を固形状化し、固体潤滑剤Ａを充填した転がり軸受を製造する。
【００３３】
図３に示すように、第２の方法においても、第１の方法と同様に、潤滑グリースまたは潤滑油と熱可塑性樹脂粉末とを混合分散した常温の潤滑剤を準備し、また転がり軸受１の軸方向端面に整合する一対の金型を準備する。
【００３４】
ここで、第２の方法では、下型２は第１の方法で使用したものと全く同じ形状のものを使用するが、上型９は、その上面に外形円柱状の注入ユニット１０、またはヒータ７付きの加熱ユニット１７を着脱できる凹部１２を形成している。そして、凹部１２の底面には注入ユニット１０の注入口１３に連通する位置にゲート９ａを形成し、さらに注入時に余分の潤滑剤を逃がす流路１１に通じる逃げ口９ｂを形成している。
【００３５】
潤滑剤の注入時には、先ず、第１工程で熱可塑性樹脂粉末の焼結温度に加熱した下型２に常温の転がり軸受１を嵌め、さらにその上に注入ユニット１０を装着して下型２と同じ温度に予め加熱した上型９を嵌め合せ、次いで潤滑グリースと熱可塑性樹脂粉末とを混合分散した常温の潤滑剤Ａ1 を、内輪１ａと外輪１ｂの間隙に所定量注入する。
【００３６】
このようにすると、潤滑剤Ａ1 の金型接触面は、この面からある程度の深さの内部まで直ちに焼結固化され、その時、図４に示すように、金型接触面８にゲート型の凸部１５が形成される。
【００３７】
そして、注入ユニット１０を取り外し、押圧用のピン１６を付設した加熱ユニット１７を装着すると、このような凸部１５は、図中鎖線で示すように、未硬化の状態にある固形潤滑剤Ａの内部に圧入することができる。このようなゲート型の凸部１５は、ゲート９ａおよび逃げ口９ｂに別途用意したピン（図示せず）を押し込むことによっても前記と同様に圧入され、金型接触面８を平滑に成形することができる。
【００３８】
次いで、金型を取り外して転がり軸受１を図外の加熱炉に収容して、前記熱可塑性樹脂の融解温度以上、グリース使用の固形潤滑剤の場合はその滴点以下の温度に加熱し、その後、冷却して潤滑剤の全体を固形状化する。
【００３９】
【実施例】
〔実施例１〕
超高分子量ポリオレフィン（三井石油化学工業社製：ミペロン）１５重量％、低分子量ポリオレフィンを含有する固形ワックス（三洋化成社製：サンワックスと精工化学社製：サンタイトＳの混合物）５重量％、潤滑グリース（リチウム石けん−鉱油系）７０重量％および充填剤（リチウム石けん）１０重量％を原材料として混合し、常温の混合物を常温のラジアル玉軸受（６２０４）に常温でフルパック状態に充填封入した。
【００４０】
〔実施例２〕
超高分子量ポリオレフィン（三井石油化学工業社製：ミペロン）３０重量％、低分子量ポリオレフィンを含有する固形ワックス（三洋化成社製：サンワックスと精工化学社製：サンタイトＳの混合物）５重量％、鉱油潤滑油（モービルＤＴＥオイル）６５重量％を原材料として混合し、常温のラジアル玉軸受（６２０４）に常温でフルパック状態に充填封入した。
【００４１】
これら実施例１または実施例２の軸受を図２に示した第１の方法に従って、１７０℃に加熱した上型３と下型２を１分間装着し、次いでこの金型を取り外して、１６０℃の加熱炉で６０分間加熱し、その後、液体冷却剤（常温）を収容した冷却槽に浸漬して急冷し、前記の混合物を固形状化した。
【００４２】
得られた固形潤滑剤を充填した軸受は、バリの発生がなくて後処理の必要がないものであり、金型の使用時間も非常に短い方法であった。
【００４３】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように、常温の固形潤滑剤を常温の転がり軸受内部に注入し、潤滑剤成形用の金型を所定温度に加熱した状態で嵌め合わせて固形潤滑剤の金型接触面を固形状化し、その後、金型を取り外して加熱・冷却して潤滑剤の全体を固形状化するようにしたので、バリの発生がなく、後処理の必要がなく、また低圧充填が可能で諸設備のコストを低く抑えることができ、また金型の使用時間を可及的に短くして少数個の金型で運用できる固形潤滑剤を充填した軸受の製造方法を提供できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】固体潤滑剤の加熱温度と硬度の関係を示す図表
【図２】第１の方法による実施例の製造方法を説明する工程図
【図３】第２の方法による実施例の製造方法を説明する工程図
【図４】金型接触面に形成されるゲート型の凸部を示す要部拡大斜視図
【符号の説明】
１  転がり軸受
１ａ  内輪
１ｂ  外輪
２  下型
３、９  上型
４  リング状の突起
５  軸部
６  外周縁
７  ヒータ
８  金型接触面
９ａ  ゲート
９ｂ  逃げ口
１０  注入ユニット
１１  流路
１２  凹部
１３  注入口
１５  凸部
１６  ピン
１７  加熱ユニット
Ａ  固型潤滑剤
【図１】
0003647942.tif 000002
【図２】
0003647942.tif 000003
【図３】
0003647942.tif 000004
【図４】
0003647942.tif 000005