(57)【要約】【課題】  転がり軸受１にグリースを注入した後の慣らし運転を短く、若しくはなくすと共に、負荷運転時に十分量の潤滑剤の供給を行なえる様にする。そして、上記転がり軸受１を組み込んだ工作機械の生産性を向上させる。【解決手段】  内輪２と外輪３との間に存在する環状空間９内にグリースを少しずつ注入してから内輪２を回転させる充填作業を、繰り返し行なう。この作業により上記グリースを、上記転がり軸受１を機械装置の回転支持部に組み込んで運転開始する以前の状態で、各玉７、７の転動面と内輪軌道４及び外輪軌道５とのうちで、上記内輪２の回転に伴って転がり接触する部分全体に亙り付着させる。【選択図】  図１
2006105195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同心に配置された１対の軌道輪部材と、これら両軌道輪部材の互いに対向する面に形成された１対の軌道面と、これら両軌道面同士の間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えた転がり軸受に於いて、上記両軌道輪同士の間に存在する環状空間内にグリースが設置されており、このグリースが、上記転がり軸受を機械装置の回転支持部に組み込んで運転開始する以前の状態で、上記両軌道面と上記各転動体の転動面とのうちで、少なくとも上記両軌道輪の相対回転に伴って転がり接触する部分全体に亙り付着している事を特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
転がり軸受がラジアル転がり軸受であり、１対の軌道輪が内輪と外輪とであり、１対の軌道面が内輪の外周面に設けられた内輪軌道と外輪の内周面に設けられた外輪軌道とである、請求項１に記載した転がり軸受。
【請求項３】
転がり軸受がスラスト転がり軸受であり、１対の軌道輪がスラスト軌道輪であり、１対の軌道面がこれら両スラスト軌道輪の互いに対向する軸方向端面に設けられた１対のスラスト軌道である、請求項１に記載した転がり軸受。
【請求項４】
１対の軌道輪の両端部同士の間に、環状空間の両端開口を塞ぐシールリングを設けた、請求項１〜３の何れかに記載した転がり軸受。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載した転がり軸受を製造する転がり軸受の製造方法であって、環状空間内に封入するグリースの全量のうちの一部をこの環状空間内に注入してから１対の軌道輪を、転がり軸受の使用時の回転速度の０．１〜０．５倍の回転速度で運転した後、上記グリースの残量の一部又は全部を上記環状空間内に注入してから上記両軌道輪を上記使用時の回転速度の０．１〜０．５倍の回転速度で運転する作業を、上記グリースの全量を上記環状空間内に注入し終わるまで繰り返し行なう、転がり軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の対象となる転がり軸受は、工作機械の主軸等、高速で回転する軸を支承する為に利用する。特に、本発明は、この軸を支承する転がり軸受の潤滑をグリース潤滑で行なう構造とその製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
旋盤、フライス盤等の各種工作機械の主軸は、ワークの加工効率を高める為、高速で回転する。この様に高速で回転する主軸は、例えば図１に示す様な転がり軸受１により支承される。この転がり軸受１は、それぞれが軌道輪部材である内輪２及び外輪３と、それぞれが軌道面である内輪軌道４及び外輪軌道５と、それぞれが転動体であって保持器６に転動自在に保持された複数の玉７、７とを備える。このうちの内輪２と外輪３とは、互いに同心に配置されている。又、上記内輪軌道４及び上記外輪軌道５は、それぞれ断面円弧状であって、それぞれが上記内輪２の外周面又は外輪３の内周面に、全周に亙って形成されている。そして、上記内輪軌道４と上記外輪軌道５との間に、上記各玉７、７を、転動自在に設けている。
【０００３】
上述の様な転がり軸受１を、例えば、工作機械の主軸の回転支持部に組み込む場合、上記外輪３をこの工作機械を構成するハウジングに内嵌固定し、上記内輪２を上記主軸に外嵌固定する事で、この主軸をこのハウジングに回転自在に支持する。尚、この主軸とハウジングとの間には複数個のラジアル転がり軸受を組み込むが、この主軸の先端寄り（工具を設置する側寄り）部分には、この主軸に加わるラジアル荷重に加えてスラスト荷重を支承する為に、それぞれがアンギュラ型である複数の玉軸受を、接触角の方向を互いに逆にして組み込む。これに対して、上記主軸の基端寄り（工具を設置する側と反対寄り）部分には、回転駆動装置からこの主軸に加わる大きなラジアル荷重を支承すると共に、熱膨張等に基づくこの主軸の軸方向変位を許容する為に、ラジアル円筒ころ軸受を組み込む。又、工作機械の種類によっては、大きなスラスト荷重が加わる回転支持部に組み込む転がり軸受として、スラスト玉軸受、スラスト円筒ころ軸受等のスラスト転がり軸受を使用する場合もある。
【０００４】
何れにしても、工作機械の主軸等の回転支持部に組み込まれる転がり軸受は、使用条件等に応じて、オイルミスト潤滑、オイルエア潤滑やグリース潤滑等の種々の潤滑方法により潤滑される。潤滑性能のみを考慮した場合には、このうちのオイルミスト潤滑又はオイルエア潤滑が好ましい。但し、これらオイルミスト潤滑及びオイルエア潤滑は、運転時の騒音問題や廃油処理問題等、環境問題を生じ、これらの環境問題に対応する為にコストが嵩む可能性がある。この為、これらの環境問題を考慮した場合、例えば小規模事業所用の工作機械の回転支持部を構成する転がり軸受の潤滑には、グリース潤滑を採用する必要性が高くなる。
【０００５】
一方、工作機械の主軸等、高速回転する部材を支持する為の転がり軸受の潤滑をグリース潤滑で行なう場合、従来の転がり軸受では、グリースを封入した転がり軸受を上記工作機械に組み込んだ後に、慣らし運転を行なう必要がある。この慣らし運転を行なわずに上記主軸の回転速度を急激に上昇させると、転がり軸受内の温度も急激に上昇する。この様な温度上昇が生じる理由は、次の通りである。例えば、工作機械の主軸の回転支持部を構成するアンギュラ型の単列玉軸受の場合、グリースの封入量は、内輪の外周面と外輪の内周面との間で転動体を設置した環状空間９の隙間容積の１５％程度であり、封入は専用の封入器を用いて行なう。そして、図２に示す様に、上記環状空間９のうちで円周方向に隣り合う玉７同士の間に、グリース８を注入する。この環状空間９の両端開口部は、このグリース８を注入した後、シールリング１０、１０（非接触式のシールドリングも含む）により塞ぐ（図３参照）。
【０００６】
上述の様な転がり軸受１を工作機械の回転支持部に組み込んでから運転の初期段階では、この転がり軸受１内に封入されたグリース８が十分に攪拌されていない状態である為、攪拌抵抗が大きい。従って、この状態で上記主軸を高速回転させた場合には、上記グリース８の攪拌抵抗により、上記転がり軸受１内の温度が急上昇する。この結果、この転がり軸受１に損傷が発生する原因となる。又、この転がり軸受１内にグリース８を封入したばかりの状態では、この転がり軸受１を構成する上記各玉７の転動面と、同じく内輪軌道４及び外輪軌道５との間に十分に油膜が形成されていない。この為、この状態で、上記主軸を高速回転させた場合には、上記転がり軸受１に焼き付きが生じたり、上記転動面又は内輪軌道４或は外輪軌道５に傷が発生したりする場合がある。この様な傷は異音発生の原因となる。
【０００７】
この為、工作機械に組み込む転がり軸受１の潤滑をグリース８で行なう場合に、封入したグリース８が十分に攪拌する様に、主軸の回転速度を段階的に上昇させたり（連続慣らし運転）、或はこの主軸の回転を加速したり減速したりする事を繰り返す（間欠慣らし運転）事で、上記グリース８を馴染ませる技術が従来から知られている。例えば特許文献１には、上記連続慣らし運転に関する発明が記載されている。但し、何れの方法にしても、慣らし運転には長時間を要する。例えば、内径が６５mmで、最高使用回転速度が１６０００min-1 であるアンギュラ型の玉軸受の場合、慣らし運転に要する時間は、連続慣らし運転で１８時間、間欠慣らし運転でも２時間を要する。定期的に行なう補修作業時に、工作機械に新たな転がり軸受１を組み込む度に、この様に長時間の慣らし運転が必要な事は、工作機械を使用できない期間が長くなる事で、その生産性低下に繋がる。
【０００８】
尚、特許文献２には、転がり軸受の潤滑を、保持器に潤滑油を含浸させると共に、この転がり軸受にオイルプレーティングを施す事により行なう構造が記載されている。この文献に記載された構造の場合、グリース潤滑に代えて保持器に潤滑油を含浸させる事により、転がり軸受の動トルクの低減を図れると共に、この転がり軸受にオイルプレーティングを施す事により、運転初期の、潤滑油が転動体の転動面と軌道輪部材の軌道面との間に十分に存在しない状態でも、これら転動面と軌道面との間の潤滑性を確保できる。この様な特許文献２の構造は、ＨＤＤやＶＴＲ等の回転支持部分に使用されるミニアチュアベアリングに使用するものである。従って、前述した工作機械に組み込む転がり軸受とは使用状況が異なる。そして、上記特許文献２に記載された技術をそのまま工作機械に適用しても、この工作機械の負荷運転時には、十分な潤滑剤供給を行なえない。言い換えれば、転がり接触部に、十分な強度を有する油膜を形成できない。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２２７５２５号公報
【特許文献２】特開平８−２００３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の転がり軸受とその製造方法は、上述の様な事情に鑑みて、転がり軸受にグリースを注入した後の慣らし運転を短く、若しくはなくすと共に、負荷運転時に十分量の潤滑剤の供給を行なえる様にする事により、上記転がり軸受を組み込んだ工作機械の生産性を向上させるべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の転がり軸受とその製造方法のうち、請求項１に記載した転がり軸受の発明は、互いに同心に配置された１対の軌道輪部材と、これら両軌道輪部材の互いに対向する面に形成された１対の軌道面と、これら両軌道面同士の間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備える。
特に、本発明の転がり軸受に於いては、上記両軌道輪同士の間に存在する環状空間内にグリースを設置している。そして、このグリースが、上記転がり軸受を機械装置の回転支持部に組み込んで運転開始する以前の状態で、上記両軌道面と上記各転動体の転動面とのうちで、少なくとも上記両軌道輪の相対回転に伴って転がり接触する部分全体に亙り付着している。
【００１２】
又、請求項５に記載した転がり軸受の製造方法は、上述した転がり軸受を製造する為に、上記環状空間内に封入するグリースの全量のうちの一部をこの環状空間内に注入してから１対の軌道輪を、転がり軸受の使用時の（最高）回転速度の０．１〜０．５倍の回転速度で運転する。その後、上記グリースの残量の一部又は全部を上記環状空間内に注入してから、上記両軌道輪を上記使用時の回転速度の０．１〜０．５倍の回転速度で運転する作業を、上記グリースの全量を上記環状空間内に注入し終わるまで繰り返し行なう。
【００１３】
尚、上記環状空間内に設置（注入）するグリースの合計量は、この環状空間内に封入すべきグリースの適正量（例えば、工作機械の主軸を支持する為のアンギュラ型玉軸受の場合には、前述した隙間容積の１５％を中心として、１０〜２０％の範囲、同じく円筒ころ軸受の場合には前述した隙間容積の１５％を中心として、５〜２０％の範囲）とするが、設置すべきグリースの合計量並びに１回毎の注入量は、転がり軸受の仕様（大きさ、転動体の数、運転速度等）に応じて設計的に設定する。上記アンギュラ型玉軸受或は円筒ころ軸受に上記適正量（合計量）のグリースを注入する場合、この適正量をほぼ均等に５〜２０回に分けて注入する事が好ましい。この分ける数がこれよりも多い（１回に注入する量を少なくして、２１回以上とする）と、使用時の最高回転速度を実現できる様になるまでに要する時間が長くなる。これに対して、上記分ける数がこれよりも少ない（１回に注入する量を多くして、４回以下とする）と、注入直後に攪拌抵抗が大きくなり、転がり軸受の温度上昇が無視できなくなる可能性がある。又、１回毎にグリースを注入した後、上記両軌道輪を相対回転させる（一般的には使用時に回転する軌道輪を回転させる）時間は、例えば数秒乃至十数秒程度の短時間で良い。この時間に就いても、この範囲内で設計的に設定する。更に、この際の回転速度に就いても、上記範囲｛回転支持部に組み込んだ状態での使用時の（最高）回転速度の０．１〜０．５倍｝の範囲内で設計的に設定する。
【発明の効果】
【００１４】
上述の様に構成する本発明の転がり軸受とその製造方法によれば、転がり軸受を工作機械の主軸等の回転支持部に組み込んだ状態で、既に１対の軌道面と各転動体の転動面との転がり接触部に、転がり軸受の全周に亙って必要且つ十分なグリースが存在する状態となる。又、このグリースの量が多過ぎる部分も存在しない状態となる。この為、運転初期の状態から、グリースによる攪拌抵抗を小さくし、温度の上昇を抑えつつ、このグリースによる十分な潤滑性能を得られる。この為、上記回転支持部に転がり軸受を組み込んだ後の慣らし運転を短く、若しくはなくしても、この転がり軸受に損傷が発生する事を防止できる。この結果、上記転がり軸受を組み込んだ工作機械による生産効率を向上させる事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明をラジアル転がり軸受に適用する場合には、請求項２に記載した様に、１対の軌道輪を内輪及び外輪とし、１対の軌道面を、内輪の外周面に設けられた内輪軌道と、外輪の内周面に設けられた外輪軌道とする。
これに対して、本発明をスラスト転がり軸受に適用する場合には、請求項３に記載した様に、１対の軌道輪をスラスト軌道輪とし、１対の軌道面を、これら両スラスト軌道輪の互いに対向する軸方向端面に設けられた１対のスラスト軌道とする。
又、上述した各発明を実施する為に好ましくは、請求項４に記載した様に、１対の軌道輪の両端部同士の間に、環状空間の両端開口を塞ぐシールリングを設ける。
この様に構成すれば、環状空間内に異物が侵入する事を防止すると共に、この環状空間内に設置されたグリースが漏洩する事を防止できる。特に、転がり軸受の製造工場でグリースを封入した後、工作機械等の製造工場、或はこの工作機械を設置した工場に上記転がり軸受を運搬する途中に、上記環状空間内に設置したグリースが漏洩する事を防止して、この環状空間内のグリースが不足する事を防止できる。尚、上記環状空間の両端開口を塞ぐシールリングのうち、一方のシールリングはグリースの注入に先立って組み付けるが、他方のシールリングは注入後に組み付ける。
【実施例】
【００１６】
本発明の効果を確認する為に行なった実験に就いて説明する。実験には、内径が６５mmで、最高使用回転速度が１６０００min-1 である、図１〜３に示す様なアンギュラ型で単列の玉軸受を使用した。最終的なグリースの設置量（注入量）は２．０cc（前述した隙間容積の１５％）とし、これを０．２ccずつ、１０回に分けて注入した。注入作業は、上記玉軸受の係止状態で行なった。そして、１回注入する毎に、内輪２を１８００min-1 で１０秒間運転する作業を１０回繰り返した。この結果、上記２．０cc分のグリースが、内輪軌道４及び外輪軌道５と各玉７、７のうちで、上記内輪２の回転に伴って転がり接触する部分全体に亙り、ほぼ均一に付着した。又、上記各玉７、７がその公転運動に伴って通過する部分には、グリースの塊は存在しない状態となった。この状態は、グリースを充填した玉軸受を回転支持部に組み込んだ後、所定の慣らし運転を行なった後の状態と近似している。この様な実験の結果、本発明によれば、転がり軸受にグリースを注入した後の慣らし運転を短く、若しくはなくすと共に、負荷運転時に十分量の潤滑剤の供給を行なえる事が確認できた。
【００１７】
尚、図示の例では、転がり軸受の転動体として玉を使用した、ラジアル玉軸受に就いて説明したが、本発明は、スラスト軸受にも適用できる。又、転動体として円筒ころや円すいころを使用した、ラジアル円筒ころ軸受、ラジアル円すいころ軸受、或いは、スラスト円筒ころ軸受、スラスト円すいころ軸受にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の対象となる転がり軸受の１例を示す部分切断斜視図。
【図２】グリースを注入した状態を示す部分断面図。
【図３】更にシールリングを装着した状態を示す部分断面図。
【符号の説明】
【００１９】
１    転がり軸受
２    内輪
３    外輪
４    内輪軌道
５    外輪軌道
６    保持器
７    玉
８    グリース
９    環状空間
１０    シールリング
【図１】
2006105195.tif 000003
【図２】
2006105195.tif 000004
【図３】
2006105195.tif 000005