(57)【要約】【課題】潤滑剤の漏洩を確実に防止することにより、長期に亘って一定の潤滑性を維持することが可能な転がり軸受を提供する。【解決手段】互いに相対回転可能に対向配置された軌道輪(内輪４、外輪６)と、軌道輪間に転動自在に組込まれた複数の転動体８とを備えた転がり軸受であって、当該転がり軸受の両側において、その軌道輪間には、軸受内部に封入された潤滑剤の漏洩を防止する密封装置が設けられており、少なくとも転がり軸受の一方側に設けられた密封装置は、複数の密封板(例えば、２つの下部側軸受シール14,16)を備えて構成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪間に転動自在に組込まれた複数の転動体とを備えた転がり軸受であって、
当該転がり軸受の両側において、その軌道輪間には、軸受内部に封入された潤滑剤の漏洩を防止する密封装置が設けられており、
少なくとも転がり軸受の一方側に設けられた密封装置は、複数の密封板を備えて構成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
潤滑剤は、グリース又は油であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
複数の密封板の少なくとも１つは、軌道輪相互に接触して配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
複数の密封板の少なくとも１つは、軌道輪に接触する接触型の軸受シールであることを特徴とする請求項３に記載の転がり軸受。
【請求項５】
グリースの離油度は、１００℃の雰囲気中において１００時間で０.５％以下に設定されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項６】
グリースの蒸発減量は、１００℃の雰囲気中において１００時間で０.５％以下に設定されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項７】
縦型の使用状態において、上部側に位置付けられた密封装置には、単一の密封板が設けられ、下部側に位置付けられた密封装置には、複数の密封板が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項８】
下部側に位置付けられた密封装置において、複数の密封板のうち転動体側の密封板は、軌道輪に接触する接触型の軸受シールであることを特徴とする請求項７に記載の転がり軸受。
【請求項９】
潤滑剤の封入量は、軸受空間容積の１０％以下に設定されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項１０】
グリースは、ウレアを増ちょう剤とし且つ合成炭化水素油を基油とするグリース、或いは、フッ素樹脂を増ちょう剤とし且つフッ素油を基油とするグリースであることを特徴とする請求項２又は９に記載の転がり軸受。
【請求項１１】
油は、合成炭化水素油、或いは、フッ素油であることを特徴とする請求項２又は９に記載の転がり軸受。
【請求項１２】
転がり軸受及び密封装置を構成する金属構成品には、非磁性材が用いられていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項１３】
転動体は、セラミック製であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項１４】
軌道輪間には、複数の転動体を１つずつ回転自在に保持する複数のポケットが形成された保持器が設けられており、当該保持器は、合成樹脂製であることを特徴とする請求項１又は７に記載の転がり軸受。
【請求項１５】
保持器には、各ポケットに転動体を挿入するための開口が形成されており、縦型の使用状態において、その開口を上部側に向けて配置された保持器に対して、グリースは開口側から充填されることを特徴とする請求項１４に記載の転がり軸受。
【請求項１６】
下部側に位置付けられた密封装置において、複数の密封板相互間には、潤滑剤を吸収する吸収手段が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の転がり軸受。
【請求項１７】
吸収手段は、多孔質体樹脂、或いは、多孔質体非磁性金属であることを特徴とする請求項１６に記載の転がり軸受。
【請求項１８】
転動体は、玉であることを特徴とする請求項１又は１３に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば機械的な回転変位(アナログ量)を電気的なパルス(デジタル量)に変換することで、機械装置の位置や角度、速度などの測定や、種々のモータの回転速度や回転量の制御を行うためのロータリーエンコーダに用いられる転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シール性を向上させるための種々のシール構造を適用した転がり軸受が知られている。特にロータリーエンコーダでは、例えばモータの回転速度や回転量を高精度に制御するために、軸受内部の潤滑性を長期に亘って一定に維持する必要がある。これに応える技術として、例えば特許文献１には、軸受両側に非接触型のラビリンスシールを二重構造で構築した転がり軸受が提案されている。
【０００３】
しかしながら、二重のシール構造であっても非接触シールとなっているため、転がり軸受を長期に亘って使用している間に、軸受両側のラビリンスすきまから潤滑剤が漏洩してしまう場合がある。この場合、軸受内部の潤滑剤量が減少して軸受の潤滑性(回転性)を一定に維持することが困難になってしまうと共に、軸受周辺が汚染されることにより、モータの回転速度や回転量を高精度に制御することが困難になってしまう虞がある。
【特許文献１】特開平１１−５１０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、潤滑剤の漏洩を確実に防止することにより、長期に亘って一定の潤滑性を維持することが可能な転がり軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的を達成するために、本発明は、互いに相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪間に転動自在に組込まれた複数の転動体とを備えた転がり軸受であって、当該転がり軸受の両側において、その軌道輪間には、軸受内部に封入された潤滑剤の漏洩を防止する密封装置が設けられており、少なくとも転がり軸受の一方側に設けられた密封装置は、複数の密封板を備えて構成されている。
【０００６】
この場合、潤滑剤はグリース又は油であり、複数の密封板の少なくとも１つは、軌道輪相互に接触して配置された接触型の軸受シールである。また、グリースの離油度は、１００℃の雰囲気中において１００時間で０.５％以下に設定されている。別の捉え方では、グリースの蒸発減量は、１００℃の雰囲気中において１００時間で０.５％以下に設定されている。
【０００７】
この発明では、縦型の使用状態を想定しており、この状態において、上部側に位置付けられた密封装置には、単一の密封板が設けられ、下部側に位置付けられた密封装置には、複数の密封板が設けられている。この場合、下部側に位置付けられた密封装置において、複数の密封板のうち転動体側の密封板は、軌道輪に接触する接触型の軸受シールである。また、潤滑剤の封入量は、軸受空間容積の１０％以下に設定されている。
【０００８】
グリースは、ウレアを増ちょう剤とし且つ合成炭化水素油を基油とするグリース、或いは、フッ素樹脂を増ちょう剤とし且つフッ素油を基油とするグリースであり、油は、合成炭化水素油、或いは、フッ素油である。また、転がり軸受及び密封装置を構成する金属構成品には、非磁性材が用いられており、転動体は、セラミック製である。
【０００９】
軌道輪間には、複数の転動体を１つずつ回転自在に保持する複数のポケットが形成された保持器が設けられており、当該保持器は、合成樹脂製である。かかる保持器には、各ポケットに転動体を挿入するための開口が形成されており、縦型の使用状態において、その開口を上部側に向けて配置された保持器に対して、グリースは開口側から充填される。
【００１０】
また、下部側に位置付けられた密封装置において、複数の密封板相互間には、潤滑剤を吸収する吸収手段が設けられている。この場合、吸収手段は、多孔質体樹脂、或いは、多孔質体非磁性金属である。なお、転動体は、玉である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の転がり軸受によれば、潤滑剤の漏洩を確実に防止することにより、長期に亘って一定の潤滑性を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受について添付図面を参照して説明する。なお、本実施の形態では、縦型に設置されるロータリーエンコーダ用の転がり軸受を想定して説明する。
図１(ａ)には、縦型に設置されたロータリーエンコーダ(図示しない)の回転軸２に対して転がり軸受が装着された構成例が示されており、この構成例において、転がり軸受は、互いに相対回転可能に対向配置された軌道輪(内輪４、外輪６)と、内外輪4,6間に転動自在に組込まれた複数の転動体８と、各転動体８を１つずつ回転自在に保持する複数のポケット１０ｐが形成された合成樹脂製の保持器１０とを備えている。なお、保持器１０の材料としては、例えば熱可塑性プラスチックスであるポリアミド６６をガラス繊維で強化したものを適用すれば良い。また、本実施の形態の転動体８としては、例えばセラミック製の玉を想定している。
【００１３】
このような転がり軸受には、その両側の内外輪4,6間に、軸受内部に封入された潤滑剤の漏洩を防止する密封装置が設けられており、少なくとも転がり軸受の一方側に設けられた密封装置は、複数の密封板を備えて構成されている。図１(ａ)の構成例では、縦型に設置されたロータリーエンコーダの回転軸２に沿って、上部側に位置付けられた密封装置には、単一の密封板が設けられ、下部側に位置付けられた密封装置には、複数の密封板が設けられている。ここでは一例として、上部側の単一の密封板として接触型の軸受シール１２(以下、上部側軸受シールという)を適用し、下部側の複数の密封板として２つの軸受シール14,16(以下、下部側軸受シールという)を適用する。そして、２つの下部側軸受シール14,16のうち転動体８側の下部側軸受シール１４は、内輪４の外周面４ｓに接触する接触型の軸受シールである。
【００１４】
具体的に説明すると、上部側軸受シール１２は、心金入りのゴム製で、その基端１２ｅが外輪６の内周面６ｓに固定され、その延出端(ゴム製リップ)１２ｔが内輪４の外周面４ｓに接触している。一方、接触型の下部側軸受シール１４は、心金入りのゴム製で、その基端１４ｅが外輪６の内周面６ｓに固定され、その延出端(ゴム製リップ)１４ｔが内輪４の外周面４ｓに接触している。また、残りの下部側軸受シール１６は、心金入りのゴム製で、その基端１６ｅが外輪６の内周面６ｓに固定され、その延出端(ゴム製リップ)１６ｔは、内輪４の外周面４ｓに非接触状態に維持され、当該延出端(ゴム製リップ)１６ｔと内輪４の外周面４ｓとの間にラビリンスシールが構成されている。
【００１５】
このような構成によれば、縦型のロータリーエンコーダの回転軸２に沿って、転がり軸受の下部側に２つの下部側軸受シール14,16を設けることで、当該下部側にダブルシール構造が構築され、その結果、軸受内に封入された潤滑剤が下方に落下した場合でも、これら下部側軸受シール14,16により潤滑剤を確実にシールすることができる。しかも、２つの下部側軸受シール14,16のうち転動体８側の下部側軸受シール１４を内輪４の外周面４ｓに接触する接触型の軸受シールとしたことで、高いシール性を確保することが可能となり、その結果、潤滑剤が軸受外に漏洩し難くできる。これにより、軸受内部の潤滑剤量を常時一定量に維持することができるため、軸受の潤滑性(回転性)を長期に亘って一定に維持することができる。この結果、ロータリーエンコーダの例えばモータの回転速度や回転量を長期に亘って高精度に制御することが可能となる。また、このように潤滑剤の漏洩防止を図ることで、軸受周辺が潤滑剤で汚染されることも無い。
【００１６】
このような効果を更に向上させる方法としては、例えば転がり軸受の保持器１０の配置構成として、各ポケット１０ｐに転動体８を挿入するための開口１０ｋを上部側に向けて配置し、潤滑剤(例えば、グリース)を開口１０ｋ側から充填することが好ましい。これにより、封入された潤滑剤を保持器１０の開口１０ｋ側に保持することが可能となり、下部側に落下する潤滑剤の落下量を減少させることができる。この場合、ダブルシール構造でシールする潤滑剤量を少なくすることができるため、当該ダブルシール構造でシールする潤滑剤量の負担を軽減することが可能となり、その結果、より高いシール性を確保することができる。
【００１７】
また、本実施の形態の転がり軸受に封入する潤滑剤としては、例えばグリースや油を適用することが可能であり、これらの潤滑剤は、例えば転がり軸受やロータリーエンコーダの使用目的や使用環境に応じて任意に選択することが可能である。なお、いずれの潤滑剤を選択した場合でも、例えば転がり軸受の回転円滑性を考慮すると、潤滑剤の封入量は、軸受空間容積の１０％以下に設定することが好ましい。
【００１８】
ここで、潤滑剤の仕様態様について考察すると、油としては、例えば合成炭化水素油やフッ素油などを適用すれば良い。一方、グリースとしては、例えばジウレアやトリウレア或いはテトラウレア(ポリウレア)などのウレアを増ちょう剤とし且つ合成炭化水素油を基油とするグリース、或いは、フッ素樹脂を増ちょう剤とし且つフッ素油を基油とするグリースなどを適用すれば良い。この場合、グリースの離油度は、１００℃の雰囲気中において１００時間で０.５％以下に設定することが好ましい。別の捉え方をすると、グリースの蒸発減量は、１００℃の雰囲気中において１００時間で０.５％以下に設定することが好ましい。なお、離油特性を評価する試験は、例えば１００℃の雰囲気中に設置した円錐形の金網にグリースを投入した際に、所定時間(１００時間)当たりに金網から滴下した離油の質量を測定し、その測定値を質量％で評価すれば良い。
【００１９】
また、ロータリーエンコーダに用いる転がり軸受の材質としては、特に金属製の構成品(例えば、内輪４、外輪６)を非磁性材で形成することが好ましい。更に、密封装置では、上部側軸受シール１２及び下部側軸受シール14,16の心金も非磁性材で形成することが好ましい。これにより、外部からの磁気的影響を受けること無く、例えばモータの回転速度や回転量を長期に亘って高精度に制御することが可能となる。
【００２０】
更に、本実施の形態において、下部側に位置付けられた密封装置には、その複数の密封板(２つの下部側軸受シール14,16)相互間に、潤滑剤を吸収する吸収手段を介在させることが好ましい。この場合、吸収手段として、アウトガスの少ない多孔質体樹脂や多孔質体非磁性材を適用することが好ましい。なお、多孔質体樹脂としては、例えばテフロン（登録商標）系やポリイミド系或いはナイロン系など樹脂を適用すれば良い。また、多孔質体非磁性金属としては、例えばステンレス系やチタン系などの金属を適用すれば良い。このような吸収手段を介在させることで、例えば接触型の軸受シール１４から漏洩した潤滑剤を吸収手段の多孔部分に吸収保持することができるため、下部側の密封装置を更にシール性に優れたダブルシール構造として構築することができる。
【００２１】
また、本実施の形態の転がり軸受では、下部側の密封装置をダブルシール構造としたことで、軸受幅(上部側から下部側に亘る軸受の幅寸法)を従来品と同一幅にするためには、転動体８の径を小さくする必要があるが、当該転動体８をセラミック製とすることで、軸受の剛性を高くして軸受寿命の延命化を図っている。
【００２２】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることは無く、以下のように変更することが可能である。
上述した実施の形態では、密封装置の各密封板(上部側軸受シール１２、下部側軸受シール14,16)を外輪６に固定しているが、これとは逆に、第１の変形例として例えば図１(ｂ)に示すように、密封装置の各密封板(上部側軸受シール１２、下部側軸受シール14,16)を内輪４に固定するように構成しても同様の効果を得ることができる。
【００２３】
また、第２の変形例として例えば図１(ｃ)に示すように、下部側軸受シール14,16のうち非接触型の軸受シール１６に代えて、金属板をプレス加工した軸受シールド１８を適用しても良い。なお、図面において、軸受シールド１８は、その基端１８ｅを外輪６の内周面６ｓに固定され、その延出端１８ｔは、内輪４の外周面４ｓに非接触状態に維持され、当該延出端１８ｔと内輪４の外周面４ｓとの間にラビリンスシールが構成されている。
【００２４】
なお、本発明は、少なくとも転がり軸受の一方側に設けられた密封装置において、その複数の密封板の少なくとも１つが軌道輪(内外輪4,6)相互に接触して配置されていれば良い。即ち、複数の密封板の少なくとも１つが軌道輪(内輪４又は外輪６)に接触する接触型の軸受シールであれば良い。従って、上述した実施の形態では、転動体８側の密封板(下部側軸受シール)を接触型の軸受シールとしているが、これに限定されることは無く、例えば最も下部側の密封板を接触型の軸受シールとし、転動体８側の密封板を非接触の軸受シールやシールドとしても良い。また、上述した実施の形態では、一方側の密封装置に複数の密封板を設けたが、両方側の密封装置にそれぞれ同様の配置構成で複数の密封板を設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受の構成例を示す断面図、(ｂ)は、本発明の第１の変形例に係る転がり軸受の構成を示す断面図、(ｃ)は、発明の第２の変形例に係る転がり軸受の構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００２６】
２  ロータリーエンコーダの回転軸
４  内輪
６  外輪
８  転動体
１０  保持器
１２  上部側軸受シール
14,16  下部側軸受シール
【図１】
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