(57)【要約】【課題】軸受から漏洩しにくく、熱安定性に優れ、慣らし時間を短縮できるグリース組成物及び当該グリース組成物で潤滑される転がり軸受を提供することを目的とし、特にｄｍｎ８０万以上、内輪や外輪の転がり接触部のＰＶ値が１００ＭＰａ・ｍ／ｓ以上になるような高速高荷重下で運転される工作機械用軸受に好適な転がり軸受を提供する。【解決手段】ちょう度が２１２〜３２０、 離油度が４％以下、 漏洩率が４０％以下であるグリース組成物により、工作機械用軸受を潤滑する。【選択図】図１
2018003028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基油と増ちょう剤とを含有し、かつ、ちょう度が２１２〜３２０、 離油度が４％以下、 漏洩率が４０％以下であることを特徴とする転がり軸受用グリース組成物。
【請求項２】
前記基油の４０℃における動粘度が１８〜６０ｍｍ２／ｓであることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用グリース組成物。
【請求項３】
前記増ちょう剤がリチウム系石けんであること特徴とする請求項１または２記載の転がり軸受用グリース組成物。
【請求項４】
内輪と外輪との間に、複数の転動体を保持器により転動自在に保持してなり、かつ、請求項１〜３の何れか１項に記載の転がり軸受用グリース組成物により潤滑されることを特徴とする転がり軸受。
【請求項５】
前記グリース組成物の封入量が軸受内部の静空間容積の１０〜３０％であることを特徴とする請求項４記載の転がり軸受。
【請求項６】
工作機械主軸用途で、ｄｍｎ８０万以上、前記内輪及び外輪の何れか一方の転がり接触部のＰＶ値が１００ＭＰａ・ｍ／ｓ以上で使用されることを特徴とする請求項４または５記載の転がり軸受。
【請求項７】
請求項４〜６の何れか１項に記載の転がり軸受を備えることを特徴とする工作機械主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転がり軸受用グリース組成物、及び前記転がり軸受用グリースで潤滑される転がり軸受、並びに前記転がり軸受を備える工作機械主軸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械に用いられる転がり軸受は、ｄｍｎ８０万（ｄｍｎ：玉ピッチ円直径（ｍｍ）と回転数（ｍｉｎ−１）との積）を超えるような高速回転域で使用されることが多い。特にマシニングセンタにおいては、主軸軸受が上記のような高速回転域で使用されるものが多く、その軸受内径は３０〜１４０ｍｍ程度が一般的である。
【０００３】
また、工作機械では、主軸の剛性を高めるために高い予圧をかけることがあり、内輪や外輪の転がり接触部のＰＶ値が１００ＭＰａ・ｍ／ｓ以上になることが多く、工作機械用の軸受には高速回転条件下における耐荷重性能も求められる。
【０００４】
更に、回転が高速化すると軸受の転がり面は高温度になり、耐熱性の乏しいグリースでは熱劣化してグリースの寿命が著しく短くなる。このような問題に対しては、耐熱性のある増ちょう剤や基油を使用したり、酸化防止剤を添加したりすることが行われている。例えば、耐熱性を考慮して、特許文献１では、４０℃における動粘度が １５〜４０ｍｍ２／ｓｅｃである基油に、増ちょう剤としてウレア化合物をグリース組成物全体の９〜１４質量％となるように配合し、混和ちょう度が ２２０〜３２０であるグリース組成物が開示されている。また、特許文献２には、ウレア系化合物を増ちょう剤とするウレアグリースに、分子内にアミド結合を有する複合アミドリチウム石けんを増ちょう剤とする非ウレアグリースを配合した高速軸受用グリースが開示されている。
【０００５】
また、特許文献３では、ポリオールエステル油とアルキルジフェニルエーテル油との混合油を基油とし、酸化防止剤としてジアルキルジチオカルバミン酸塩系酸化物とヒンダードフェノール系化合物とを混合添加している。
【０００６】
ところで、工作機械は、メーカーが製品を製作し、更に試運転を行った上で、客先へ納品される。そのため、工作機械用の軸受には初期の慣らし運転を短時間で速やかに終えることが望まれる。
【０００７】
また、工作機械用軸受は、軸受の軸方向両端面側にシールを用いないオープンタイプでのグリース潤滑が多く、特に立型スピンドルでの使用では、重力によってグリースが軸受から流出するおそれが高い。そのため、封入するグリースには、漏洩量低減のため、適切な付着力及び基油保持能力が求められる。
【０００８】
更には、工作機械用軸受には、運転中の温度の変動が小さいことも求められる。これは、軸受の発熱が工作機械主軸へと伝わり、主軸の温度が変化することで主軸が伸縮し、工作機械の加工精度に影響を及ぼすためである。特に、定位置予圧方式の場合は、軸受の温度の変動により間座が伸び縮みして予圧が大きく変動し、最悪の場合は予圧過大となり焼付に至る。
【０００９】
このような要求や問題に対して、上記した特許文献１〜３に記載されているようなグリース組成物を含めて従来のグリース組成物は、十分に対応できていない。
【００１０】
また、特許文献４のように、高速用グリース組成物では、増ちょう剤にウレア化合物を 用いる場合が大部分であるが、ｄｍｎ１００万以上で、かつ、最大接触面圧が１．５ＧＰａを超えるような高荷重になると、ウレア化合物を増ちょう剤とするグリース組成物は潤滑性が十分ではなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−２９４７３号公報
【特許文献２】特開２００９−２７５１７６号公報
【特許文献３】特開平８−１８８７８８号公報
【特許文献４】特許第３５１９４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで本発明は、ｄｍｎ８０万以上、好ましくは１００万以上にも十分に対応でき、内輪や外輪の転がり接触部のＰＶ値が１００ＭＰａ・ｍ／ｓ以上になるような高速高荷重下で運転される転動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明は、下記に示す転がり軸受用グリース組成物及び転がり軸受、並びに工作機械主軸装置を提供する。
（１）基油と増ちょう剤とを含有し、かつ、ちょう度が２１２〜３２０、 離油度が４％以下、 漏洩率が４０％以下であることを特徴とする転がり軸受用グリース組成物。
（２）前記基油の４０℃における動粘度が１８〜６０ｍｍ２／ｓであることを特徴とする上記（１）記載の転がり軸受用グリース組成物。
（３）前記増ちょう剤がリチウム系石けんであること特徴とする上記（１）または（２）記載の転がり軸受用グリース組成物。
（４）内輪と外輪との間に、複数の転動体を保持器により転動自在に保持してなり、かつ、上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の転がり軸受用グリース組成物により潤滑されることを特徴とする転がり軸受。
（５）前記グリース組成物の封入量が軸受内部の静空間容積の１０〜３０％であることを特徴とする上記（４）記載の転がり軸受。
（６）工作機械主軸用途で、ｄｍｎ８０万以上、前記内輪及び外輪の何れか一方の転がり接触部のＰＶ値が１００ＭＰａ・ｍ／ｓ以上で使用されることを特徴とする上記（４）または（５）記載の転がり軸受。
（７）上記（４）〜（６）の何れか１項に記載の転がり軸受を備えることを特徴とする工作機械主軸装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の転動装置を潤滑するグリース組成物は、潤滑性能に優れるとともに、漏洩が少なく、ｄｍｎ８０万以上、内輪及び外輪の転がり接触部のＰＶ値が１００ＭＰａ・ｍ／ｓ以上になる高速高荷重下での使用、更にはｄｍｎ１００万以上での使用にも十分に耐え得る耐久性を有する。更には、運転時の発熱の変動を低く抑え、適用した装置の慣らし運転を短時間で済ませることができる。
【００１５】
そのため、本発明の転動装置は、耐荷重性、低漏洩性、慣らし時間の短縮等の利点を有し、工作機械、特にｄｍｎ８０万以上、転がり接触部のＰＶ値が１００ＭＰａ・ｍ／ｓ以上となる工作機械用として有用であり、ｄｍｎ１００万以上での使用にも十分に堪え得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の転がり軸受の一例であるアンギュラ玉軸受を示す断面図である。
【図２】本発明の転がり軸受の他の例である（Ａ）単列円筒ころ軸受、（Ｂ）複列円  筒ころ軸受を示す断面図である。
【図３】耐焼付性評価試験に用いた試験装置の概略図である。
【図４】発熱量測定試験に用いた試験装置の概略図である。
【図５】増ちょう剤の種類と耐久時間との関係を示すグラフである。
【図６】離油度と温度安定評価点との関係を示すグラフである。
【図７】試験グリースＥを用いたときの外輪温度の時系列変化を示すグラフである。
【図８】試験グリースＡを用いたときの外輪温度の時系列変化を示すグラフである。
【図９】試験グリースＦを用いたときの外輪温度の時系列変化を示すグラフである。
【図１０】ちょう度と慣らし性評価点との関係を示すグラフである。
【図１１】試験グリースＧを用いたときの外輪温度の時系列変化を示すグラフである。
【図１２】基油動粘度と発熱量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
本発明において転動装置の種類には制限はないが、後述するグリース組成物は、潤滑性に優れるとともに、基油の保持能力が高く、漏洩が少なく、慣らし運転時間が短いことなどから、工作機械用、特にｄｍｎ８０万以上、内輪や外輪の転がり接触部のＰＶ値が１００ＭＰａ・ｍ／ｓ以上で使用される軸受として好適であり、ｄｍｎ１００万以上の場合にも十分に対応可能である。
【００１９】
工作機械用軸受としてアンギュラ玉軸受やころ軸受が一般的であり、本発明でもこれらの軸受を例示することができる。図１は、アンギュラ玉軸受の一例を示す断面図であり、内輪１と外輪２との間に、転動体３である複数の玉を保持器４により転動自在に保持される。
【００２０】
また、図２（Ａ）に示すような単列円筒ころ軸受や図２（Ｂ）に示すような複列円筒ころ軸受などにも本発明を適用することができる。何れも、内輪１と外輪２との間に、転動体３１である複数の円筒ころを保持器４により転動自在に保持される。
【００２１】
そして、潤滑のためにグリース組成物が封入されるが、本発明で用いるグリース組成物は、基油と、増ちょう剤としてリチウム系石けんとを含有し、かつ、混和ちょう度が２１２〜３２０で、ＪＩＳ  Ｋ  ２２２０に規定される離油度が、１００℃、２４時間で４．０質量％以下である。尚、以降の説明において、ＪＩＳ  Ｋ  ２２２０で規定され、１００℃で２４時間保持したときの離油度を、単に「離油度」という。また、漏洩率が４０％以下に調整されていることが好ましい。
【００２２】
グリース潤滑される軸受の初期の慣らし運転は、軸受を回転させることにより軌道面に溜まったグリースを転動体によって周囲に掻き出し、遠心力などの力により適切な箇所へ配置させるために行う。この慣らし運転は、グリースの流動性が高いほど速やかに、かつ発熱を低く抑えることができ、従って、ちょう度が高いほど慣らし運転に要する時間が低減される。一方で、増ちょう剤は基油を保持する働きを持ち、グリースに占める増ちょう 剤の割合が高いほど基油の保持力が高く、漏洩量が減り、潤滑寿命が延びる。基油を保持する増ちょう剤量が増えるほどグリースは固くなり、ちょう度が低下する。
【００２３】
本発明では、グリース組成物のちょう度を２１２〜３２０、好ましくは２４０〜３２０、より好ましくは２５０〜２９５にすることにより、慣らし性の良さと基油の保持能力の高さとを同時に満足できることを見出した。
【００２４】
また、離油度は潤滑面への基油の供給性を表す指標である。離油度が低すぎると、潤滑を十分に行うだけの基油を軌道面へ供給できない。特に高速、高荷重条件下での運転中は油膜が形成されにくく、高速回転で滑りを伴う転がり接触面下で金属接触が生じ、焼付きに至るリスクが増大する。一方で、離油度が高すぎると、潤滑面への基油の供給が過多となり、潤滑面における油膜厚さが一定とならず、発熱量の変動が大きくなる。また、グリースからの基油の分離が早く進むことで、潤滑寿命の低下を招く。
【００２５】
本発明では、グリース組成物の離油度を、質量％で、４％以下、好ましくは０．１〜４％、より好ましくは０．２〜１．２％、更に好ましくは０．２〜１．０％にすることにより、潤滑に必要な油膜形成能力、運転中の温度の安定性、基油の保持能力の高さを同時に満足できることを見出した。
【００２６】
また、工作機械主軸用軸受では、グリースの封入量が軸受内部の静空間容積の１０〜３０％が一般的であり、モータ用転がり軸受等の一般産業機械にて使用される転がり軸受のグリース封入量に対して５０〜６０％程度と少ない。これは低発熱特性と慣らし運転時間の低減を求められる、工作機械主軸用軸受に特有の仕様であり、上記の物性を満足することにより、特に転がり接触部のＰＶ値が１００ＭＰａ・ｍ／ｓ以上で使用される離油条件下においては、潤滑性能及び発熱特性に顕著な効果が現れる。また、グリース封入量が１０〜３０％と少ない工作機械特有の条件下においても、離油度を上記範囲にすることにより要求される潤滑寿命を満足できる。
【００２７】
尚、グリース組成物の漏洩率は低いほど好ましく、４０％以下とすることが望ましい。
【００２８】
上記の物性にするためには、基油動粘度を４０℃における値で１８〜６０ｍｍ２／ｓとすることが好ましい。工作機械用軸受では、発熱並びにトルク低減のために、比較的粘度の低い潤滑油もしくは基油粘度の低いグリースが用いられることが多い。このとき粘度が低すぎると、油膜が形成しづらく、高速回転で滑りを伴う転がり接触面下で金属接触が生じて焼付きに至るリスクが高まる。逆に粘度が高すぎると、油膜の形成は良好であるが、油の撹拌抵抗や粘性抵抗により軸受の昇温が大きくなり、油膜形成が悪化する。また、工作機械ではハウジング側のみを冷却するものが多く、軸受の外輪と内輪との間に温度差が生じる。そして、内外輪の温度差が大きくなることで、内外輪の間座の伸び量に差が生じ、予圧が過大となり焼付に至る恐れがある。そこで、基油動粘度をこの範囲にすることにより、潤滑に必要な油膜厚さを保ち、かつ発熱量過多とならない運転条件を実現することができる。より好ましくは、４０℃における基油動粘度を１８〜４０ｍｍ２／ｓとする。
【００２９】
尚、基油の種類には制限はなく、上記の動粘度の潤滑油を適宜選択することができる。鉱油や、炭化水素系油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油等の合成炭化水素油等を使用できるが、高速高荷重下での焼付きを抑えるために、耐熱性の潤滑油を用いることが好ましい。
【００３０】
また、増ちょう剤としてリチウム系石けんを用いることが好ましい。リチウム系石けんとしては、リチウム石けんやリチウムコンプレックス石けんのように、金属種としてリチウムを含む石けん一般を使用することができる。他の金属石けん系の増ちょう剤、例えば バリウム系石けんでは、離油度が大きくなり、グリース組成物が漏洩しやすくなる。また、ウレア化合物では目的とする低漏洩性と慣らし時間短縮効果が十分に得られない。
【００３１】
特に、１２ヒドロキシリチウムステアレート及びリチウムステアレートの少なくとも１種と、カプリン酸リチウムとを増ちょう剤として含むことが好ましい。このような特定の増ちょう剤を含むグリース組成物で潤滑することにより、ＤｍＮ１００万を超えるような高速高荷重用途に使用される各種転動装置にも十分適用可能である。
【００３２】
高速高荷重用軸受では、通常は装置を冷却して異常な温度上昇を防いでいるが、局所的には非常に大きな摩擦熱が発生している。そこで、増ちょう剤の一方の成分として、低発熱で、低騒音でもある１２ヒドロキシリチウムステアレート及びリチウムステアレートの少なくとも１種、好ましくは両者を混合して使用する。但し、１２ヒドロキシリチウムステアレートやリチウムステアレートは、増ちょう性が高いため、通常は増ちょう剤量がグリース全量の１０質量％程度と少なく、高速高荷重下ではグリース漏洩が起こりやすい。
【００３３】
そこで、カプリン酸リチウムを併用して、１２ヒドロキシリチウムステアレートやリチウムステアレートを単独で使用する場合に比べて増ちょう性を抑える。それに伴って、増ちょう剤量を増すことができ、グリース組成物の飛散が抑えられて漏洩しにくくなる。具体的には、増ちょう剤量を、グリース全量の１３〜２１質量％にまで高めることができる。また、この特定の増ちょう剤を用いる場合、ちょう度はＮＬＧＩ  Ｎｏ．２〜３とすることが好ましい。
【００３４】
高速高荷重下では、せん断の影響からグリース組成物のせん断劣化が加速度的に進み、グリース組成物の軟化や漏洩につながるが、このようなグリース性状にすることにより、摩擦面へのグリース組成物の過剰な供給を抑えることができ、発熱による面圧の増大やグリース劣化の促進を防ぎ、長寿命を実現することができる。更には、基油が枯渇したときでも、潤滑部には増ちょう剤が介在し、非常にスピーディなグリース供給が期待できる。
【００３５】
このような作用を有効に発現させるためには、カプリン酸リチウム／（リチウムステアレート＋１２ヒドロキシリチウムステアレート）比が、質量比で、０．２５〜０．５０とすることが好ましく、０．２５〜０．４０とすることがより好ましい。
【００３６】
また、軸受のトルクを重視する場合は、リチウムステアレートの量や比率を小さくしたり、カプリン酸リチウム及び１２ヒドロキシステアレートを含有させて、リチウムステアレート／（カプリン酸リチウム＋１２ヒドロキシリチウムステアレート／６）比を、質量比で、０〜２．０とすることが好ましい。
【００３７】
尚、グリース組成物には、高速高荷重での使用を考慮すると、酸化防止剤や極圧剤を添加することが好ましく、本発明の効果を損なわない範囲で適量添加することができる。その他にも、目的に応じて種々の添加剤を適量添加することができる。
【００３８】
尚、グリース封入量は、内輪１、外輪２、転動体３及び保持器４で形成される軸受内部の静空間容積の１０〜３０％とすることが好ましい。
【００３９】
上記のグリース組成物を用いることにより、工作機械用軸受の潤滑にも好適となり、ｄｍｎ８０万以上、内輪及び外輪の何れか一方の転がり接触部のＰＶ値が１００ＭＰａ・ｍ／ｓ以上となる高荷重運転時における耐焼付性を向上させ、運転時の熱変動を低減し、グリースの漏洩量を低減し、更には慣らし運転時間を短縮することができる。更には、ｄｍｎ１００万以上の場合にも十分に対応可能となる。
【実施例】
【００４０】
以下に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００４１】
＜試験１＞
（基油の調製）
表１に示すように、基油に４０℃における動粘度が異なる鉱油、エーテル、エステル、ポリ−α−オレフィン等の成分を含む油を用い、増ちょう剤の種類を変えて試験グリースＡ〜Ｉを、混練を調整しつつ調製した。また、試験グリースＤ〜Ｇでは、増ちょう剤として、１２ヒドロキシリチウムステアレート及びリチウムステアレートの少なくとも１種と、カプリン酸リチウムとを含み、かつ、カプリン酸リチウム／（リチウムステアレート＋１２ヒドロキシリチウムステアレート）比が、質量比で、０．２５〜０．５０である。尚、何れの試験グリースにも同一の添加剤を添加した。また、各試験グリースについて、その混和ちょう度、並びに１００℃で２４時間静置したときの離油度を測定した。測定結果を表１に併記した。
【００４２】
（１）−１：耐焼付性評価試験
試験グリースを内径５０ｍｍのアンギュラ玉軸受５０ＢＮＲ１０ＳＴに封入し、試験軸軸受を作製した。そして、図３に示す試験装置にて耐焼付性を評価した。尚、図示される試験装置は、試験軸受並びに上下一対のサポート軸受（アンギュラ玉軸受５０ＢＮＲ１０ＨＴＹＮ）を装着し、サポート軸側から予圧バネにより所定の予圧を加えた試験スピンドルと、サポートスピンドルとをカップリングにより連結し、所定の回転数にて試験軸受の内輪を回転させる構造になっている。試験条件は、周囲温度２５℃、回転数１８０００ｍｉｎ−１（ｄｍｎ１１５万）、予圧荷重２２００Ｎ、グリース封入量は軸受内部の静空間容積の１５％とし、この条件で下記の４項目について評価した。結果を表１に併記する。
（ａ）軸受の焼付が発生するまでの時間から、高荷重下での耐焼付性能
（ｂ）初期慣らし運転を終えた後の定常回転時における評価軸受の温度変動量から、温度安定性
（ｃ）評価試験の前後で流出したグリースの封入時に対する割合（漏洩率）から、低漏洩性
（ｄ）初期慣らし運転を終えて発熱量が一定になるまでに要する時間から、慣らし性（図４に示す試験装置を使用）
尚、漏洩率は、本試験において試験前後に軸受内部のグリースの質量を測定し、漏洩したグリースの割合を対数関数近似したときの、２００時間経過時点での値で示す。
【００４３】
（１）−２：発熱量測定試験
アンギュラ玉軸受５０ＢＮＲ１０ＨＴに、試験グリースを封入して試験軸受を作製した。そして、図４に示す試験装置を用いて試験軸受の発熱量を測定した。図示される試験装置では、一対の試験軸受を装着し、予圧バネにより所定の予圧を加えた試験スピンドルと、サポートスピンドルとがカップリングを介して連結されており、駆動スピンドルにより内輪を回転させる。また、試験スピンドルとサポートスピンドルとの間に動トルク計を設置し、試験スピンドルを駆動させるために入力した動トルク値を軸受の発熱量として測定した。試験条件は、周囲温度２５℃、回転数２８０００ｍｉｎ−１（ｄｍｎ１８０万）、予圧荷重６５０Ｎ、グリース封入量は軸受内部の静空間容積の１５％であり、初期慣らし運転を終えて発熱量が一定になるまでに要した時間を計測した。
【００４４】
【表１】
2018003028.tif 000003
【００４５】
上記の評価試験から、次のことがわかる。
【００４６】
（ａ）耐焼付性能
図５は、軸受が焼付に至るまでの耐久時間を、試験グリースの増ちょう剤の種類ごとに示したものである。増ちょう剤にバリウムコンプレックス石けんを用いた試験グリースＡ、ウレアを使用した試験グリースＢ，Ｃは、それぞれ１５時間、５０時間で焼付に至った。一方で、増ちょう剤にリチウム石けんあるいはリチウムコンプレックス石けんを用いた試験グリースＤ〜Ｉは、全ての試験で２００時間以上焼付くことなく耐久した。このことから、増ちょう剤にリチウム石けんまたはリチウムコンプレックス石けん（リチウム系石けん）を用いることで、他の増ちょう剤を用いるよりも荷重下での耐焼付性に優れることがわかる。
【００４７】
また、リチウム石けんまたはリチウムコンプレックス石けんを増ちょう剤とする試験グリースＤ〜Ｉの中でも、離油度０．１％の試験グリースＧは約２００時間で焼付いたが、離油度０．２％以上の試験グリースは２５０時間を経過しても焼付かず、更に継続運転が可能な状態であった。このことから、十分な耐焼付性能を得るためには、離油度を０．１％以上、好ましくは０．２％以上にする。離油度０．２％前後で顕著な差が認められた。
【００４８】
（ｂ−１）温度安定性
図６は、慣らし運転を十分に終えた後の定常運転時における、軸受外輪温度の変動の度合いを評点で示したものである。評点を表１に示すが、◎を３点、○を２点、△を１点、×を０点として表し、点数が高いほど定常運転時の温度の変動が小さいことを示す。各グリースの評点は、下記判断基準に基づいて決定している。
◎：（１）−１、（１）−２の両方において、定常運転時の軸受外輪温度の変動幅が１℃未満
○：（１）−１、（１）−２の何れかにおいて、定常運転時の軸受外輪温度の変動幅が１℃以上２℃未満
△：（１）−１、（１）−２の何れかにおいて、定常運転時の軸受外輪温度の変動幅が２℃以上３℃未満
×：（１）−１、（１）−２の何れかにおいて、定常運転時の軸受外輪温度の変動幅が３℃以上
【００４９】
（ｂ−２）離油度
図７に試験グリースＥ（離油度０．２％）、図８に試験グリースＡ（離油度１．０％）、図９に試験グリースＦ（離油度１．２％）について、（１）−１耐焼付性評価試験にて初期慣らし運転を終えた後の軸受外輪温度の推移をそれぞれ示す。図７〜９より、離油度０．２%および離油度１%の試験グリースＥ、Ａを封入した試験軸受の外輪温度の変動幅が約０．５℃であるのに対して、離油度１．２%の試験グリースＦを封入した試験軸受の外輪温度の変動幅は約２．５℃と若干大きくなる。但し、このグリースＦは、（ａ）耐久性試験では耐久時間が２５０時間を超えている。グリースの離油度が回転中の軸受の温度安定性に影響を及ぼし、離油度が１．０％を超えると２℃以上の大きな温度変動を生じる。従って、工作機械主軸用軸受に封入するグリースには、離油度が４％以下、好ましくは１．２%以下、より好ましくは１．０％以下であることが求められる。
【００５０】
（ｃ）漏洩性
立形での運転時において、使用条件の最高回転数で２００時間運転した後の、運転前後で流出したグリースの割合を「漏洩率」と定義する。表１に２００時間経過時の漏洩率を示すが、漏洩率が４０%以上のときに×、３５％以上４０％未満のときに○、３５％未満のときに◎で表している。
【００５１】
また、試験グリースＥと、試験グリースＥと成分が同じで増ちょう剤の割合を減らした試験グリースＥ´を調製して、（１）−１の耐焼付性能評価試験を行った。表２に、２００時間での漏洩率、及び対数関数近似にて求められる３０００時間での漏洩率をそれぞれ示す。グリースＥの増ちょう剤量は１１．３％、グリースＥ´は８．３%であり、本発明のグリースでは、増ちょう剤量約１０％を境に漏洩率に大きな差が生じる。
【００５２】
試験グリースＥ´では、２００時間での漏洩率が約４０%のとき、３０００時間での漏洩率が約５０%となり、基油の供給能力が低下して潤滑が厳しくなる。一般に工作機械では、低速回転での重切削から、高速回転での軽切削など種々の条件で加工がなされることから、最高回転数での連速運転時間が３０００時間を越えれば、実使用上の要求寿命を満足すると言われており、この立形の運転条件において、最高回転数で２００時間運転したときの漏洩率が４０%未満であることが求められる。
【００５３】
【表２】
2018003028.tif 000004
【００５４】
（ｄ）慣らし性
図１０に慣らし性評価試験の結果を、図１１に試験グリースＧの耐焼付性評価試験開始後からの軸受外輪の温度推移グラフをそれぞれ示す。図１０のグラフは、（１）−１の耐焼付性能評価試験及び（１）−２の発熱量測定試験において、慣らし運転で回転数を上げたときの温度の上昇量、及び試験開始後に慣らし運転を終えて軸受温度が一定の度合いに落ち着くまでに要した時間から慣らし性を判定し、評点で示したものである。評点を表１に示すが、◎を３点、○を２点、△を１点、×を０点として表し、点数が高いほど軸受の慣らし性が良いことを示す。各グリースの評点は、下記判断基準に基づいて決定している。
◎：慣らし運転で回転数を上げた後の温度ピークを生じず、かつ概ね１時間以内に温度が定常となる。
○：慣らし運転で回転数を上げた後の温度ピークが定常運転時＋３〜＋５℃程度であるか、または概ね２時間以内に温度が定常となる。
△：慣らし運転で回転数を上げた後に温度グラフが山なりに膨らむか、または温度が定常となるまでに２〜５時間を要する。
×：慣らし運転で回転数を上げた後に温度グラフが大きく山なりに膨らむか、または温度が定常となるまでに５時間以上を要する。
【００５５】
図１０より、軸受の慣らし性は封入するグリースのちょう度に大きく依存することがわかる。また、図１１に示すように、ちょう度２１２の試験グリースＧでは、外輪温度は試験開始後より大きく山なりを描き、温度が定常状態に落ち着くまでに１０時間以上を要する。工作機械主軸用転がり軸受では、初期の慣らし運転を短時間で終えることが望まれるが、最低限度である評点１を満足するためにはちょう度２４０、より望ましくはちょう度２６０が必要であるといえる。また、ちょう度が３２０を超えると、グリースの保持性が低下し、流動性が高くなりすぎるために、一度転がり接触面や軌道溝から一度排出されたグリースが再び軌道溝上に戻る等の現象が生じ、グリースの位置が定まらず、慣らしが完
了しない。
【００５６】
（Ｅ）基油動粘度
上記試験グリースは、何れも基油の４０℃における動粘度が１８〜３３ｍｍ２／ｓの範囲であるが、基油動粘度の範囲を広げて軸受の発熱量または油膜の厚さとの関係を調べた。図１２に、計算から、基油動粘度以外のパラメータは全て同一とし、封入するグリースの基油動粘度を変化させたときの発熱量および油膜厚さを示す。
【００５７】
図示されるように、基油の４０℃における動粘度が１８ｍｍ２／ｓを下回ると接触面下では金属接触が生じ、発熱量が急激に増大する。逆に、基油の４０℃における動粘度が６０ｍｍ２／ｓを上回る領域では、油の撹拌抵抗や粘性抵抗により発熱量が大きくなる一方で、油膜厚さの増加率は減少していく。工作機械用の軸受では、発熱量が小さい境界潤滑領域での潤滑が望ましいとされており、同図に示すように、基油の４０℃における動粘度を６０ｍｍ２／ｓ以下であれば必要な油膜厚さが得られ、かつ、発熱量も１００Ｗ以下に抑えられる。また、発熱量を１００Ｗ以下に抑えるためには、４０℃における動粘度が２０ｍｍ２／ｓ以上であればよい。よって、基油の４０℃における動粘度は、１８〜６０ｍｍ２／ｓが好ましいといえる。より好ましくは、２０〜４０ ｍｍ２／ｓである。このような基油動粘度にすることにより、潤滑に必要な油膜厚さを保ち、かつ発熱量を低く抑える運転条件を満たすようになる。
【００５８】
以上の結果から、試験グリースＥのように、４０℃における動粘度が２０〜６０ｍｍ２／ｓである基油に、増ちょう剤としてリチウム石けんを配合し、更にちょう度を２４０〜３２０に調整することにより、 離油度が０．２〜１．２％を満足し、 漏洩率も４０％以下になり、更には高荷重下での耐久性や温度安定性、慣らし性に優れるようになり、特に好ましいことがわかる。
【００５９】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の転動装置は、工作機械の主軸を支持するために使用される転がり軸受のように、高速高荷重下での使用に好適であり、より具体的には、ｄｍｎ８０万以上で、内輪や外輪の転がり接触部のＰＶ値が１００ＭＰａ・ｍ／ｓ以上になるような用途に有用であり、ｄｍｎ１００万以上であっても十分に使用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１  内輪
２  外輪
３，３１  転動体
４  保持器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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