(57)【要約】【課題】耐久性及び低温条件下での適用時におけるトルク特性を向上させたグリース組成物及び転動装置を安価で提供する。【解決手段】４０℃における動粘度が２０〜１００ｍｍ２　／ｓであるとともに、環分析による芳香族系成分が１重量％未満で、且つ、環分析によるパラフィン系成分が９０重量％以上となっている高度精製基油から構成されたグリース組成物を、自動給脂機構によって、ねじ軸１及びナット２の間に形成されボール３が内設されたボールねじ１００のボール転動路及びボール循環路に自動的に供給する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基油と、増ちょう剤とが含有されてなるグリース組成物において、
前記基油は、４０℃における動粘度が２０〜１００ｍｍ２　／ｓであるとともに、環分析による芳香族系成分が１重量％未満で、且つ、環分析によるパラフィン系成分が９０重量％以上となっている高度精製基油であることを特徴とするグリース組成物。
【請求項２】
前記増ちょう剤は、金属石けん化合物、金属複合石けん化合物、ウレア化合物の少なくともいずれか一つであり、組成物全量に対して３〜４０重量％含有されていることを特徴とする請求項１に記載のグリース組成物。
【請求項３】
混和ちょう度が、２６５〜３２０の範囲となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のグリース組成物。
【請求項４】
粘度指数が、１２０以上となっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のグリース組成物。
【請求項５】
内方部材と、外方部材と、前記内方部材及び前記外方部材の間に転動自在に配設される転動体と、を備えた転動装置において、
前記内方部材及び前記外方部材の間に形成され前記転動体が内設された空隙部内に、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のグリース組成物が封入されていることを特徴とする転動装置。
【請求項６】
前記グリース組成物を前記空隙部内に間欠的に封入させる自動給脂機構が具備されていることを特徴とする請求項５に記載の転動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マシニングセンタ等の工作機械、産業用ロボット等の産業機械、或いは射出成型機などに適用するグリース組成物及び転動装置に関し、特に、耐久性及び低トルク化の改善を安価で実現するために有効な技術に関する。
【０００２】
【従来技術】
この種の転動装置の一例としてボールねじにおいては、転がり摩擦を低減し、ボールねじの耐久性（寿命）を向上させるために、ねじ軸の内周面に形成された第一のねじ溝とナットの外周面に形成された第二のねじ溝とで形成されるボール転動路及びボール循環路に、グリース組成物等の潤滑剤が供給されている。
【０００３】
近年、上述のような工作機械や産業機械の高速運転が進むにつれて、これらの機械に用いられるボールねじにも高速化が切望されてきている。ここで、ボールねじを高速下で使用すると、その摩擦面で発生する温度上昇に起因して、グリース組成物の動粘度が変化し、耐久性及びトルク特性に悪影響を与えてしまうという問題があった。
【０００４】
このため、ボールねじの高速化に伴う温度上昇に耐えうるグリース組成物が各種提案されている。
例えば、温度上昇を抑制し、この温度上昇による動粘度の変化を抑制可能としたグリース組成物としては、４０℃における動粘度が３０ｍｍ２　／ｓ前後のエステル油を基油としたエステル系リチウム石けんグリースが広く適用されている（第一従来例）。
【０００５】
また、発熱抑制に加えて、メンテナンスフリーの要求に答えるために耐久性を向上させたグリース組成物としては、４０℃における動粘度が１００ｍｍ２　／ｓ以上の鉱油を基油とした鉱油系リチウム石けんグリースが広く適用されている（第二従来例）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の第一従来例で示したグリース組成物においては、耐久性が不十分であるとともに、材料に要するコストが増大してしまうという問題があった。
また、上述の第二従来例で示したグリース組成物においては、低温条件下での適用時におけるトルク特性が不十分であるという問題があった。
【０００７】
ここで、耐久性及び低温時の発熱抑制の両方を兼ね備えたグリース組成物として、ポリ−α−オレフィン油を基油としたものが提案されているが、このポリ−α−オレフィン油は鉱油と比較して材料に要するコストが増大してしまうという問題があった。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、耐久性及び低温条件下での適用時におけるトルク特性を向上させたグリース組成物及び転動装置を安価で提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明者等が鋭意検討を重ねた結果、基油中に存在する芳香族系成分（不飽和炭化水素成分）を抑制することで優れた酸化安定性を有し、且つ、温度変化による粘度変化が少ない高粘度指数を有する高度精製基油をグリース組成物として利用することによって、上記課題を解決できることを見いだし、本発明をなすに至った。
【０００９】
すなわち、本発明に係る請求項１に記載のグリース組成物は、基油と、増ちょう剤とが含有されてなるグリース組成物において、前記基油は、４０℃における動粘度が２０〜１００ｍｍ２　／ｓであるとともに、環分析による芳香族系成分が１重量％未満で、且つ、環分析によるパラフィン系成分が９０重量％以上となっている高度精製基油であることを特徴としている。
【００１０】
ここで、本発明における環分析とは、ＡＳＴＭ　Ｄ３２３８−９５に準拠した環分析ｎ−ｄ−Ｍ法にて算出した百分率を指す。
本発明に係る請求項２に記載のグリース組成物は、請求項１に記載のグリース組成物において、前記増ちょう剤は、金属石けん化合物、金属複合石けん化合物、ウレア化合物の少なくともいずれか一つであり、組成物全量に対して３〜４０重量％含有されていることを特徴としている。
【００１１】
本発明に係る請求項３に記載のグリース組成物は、請求項１又は２に記載のグリース組成物において、混和ちょう度が、２６５〜３２０の範囲となっていることを特徴としている。
本発明に係る請求項４に記載のグリース組成物は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のグリース組成物において、粘度指数が、１２０以上となっていることを特徴としている。
【００１２】
本発明に係る請求項５に記載の転動装置は、内方部材と、外方部材と、前記内方部材及び前記外方部材の間に転動自在に配設される転動体と、を備えた転動装置において、前記内方部材及び前記外方部材の間に形成され前記転動体が内設された空隙部内に、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のグリース組成物が封入されていることを特徴としている。
【００１３】
本発明に係る請求項６に記載の転動装置は、請求項５に記載の転動装置において、前記グリース組成物を前記空隙部内に間欠的に封入させる自動給脂機構が具備されていることを特徴としている。
なお、本発明における転動装置とは、外方部材と、内方部材と、この外方部材及び内方部材の間に転動自在に配設された転動体を含んで構成された装置を指し、例えば、転がり軸受、リニアガイド、或いはボールねじ等が挙げられる。ここで、転動装置が転がり軸受の場合、外方部材は外輪を、内方部材は内輪をそれぞれ指す。また、転動装置がリニアガイドの場合、外方部材はスライダを、内方部材は案内レールをそれぞれ指す。さらに、転動装置がボールねじの場合、外方部材はナットを、内方部材はねじ軸をそれぞれ指す。
【００１４】
本発明に係る請求項１に記載のグリース組成物によれば、基油として、４０℃における動粘度が２０〜１００ｍｍ２　／ｓであるとともに、環分析による芳香族系成分が１重量％未満で、且つ、環分析によるパラフィン系成分が９０重量％以上となっている高度精製基油を用いたことによって、鉱油でありながら合成油と略同等の動粘度特性（高粘度指数）を有するとともに、低温条件下での適用時における粘度変化を抑制し、低トルク化を実現することが可能となる。
【００１５】
また、鉱油を高度精製した高度精製基油は、合成油系基油を用いたグリース組成物と比べて安価であるため、グリース組成物に要するコストを低減させることが可能となる。特に、グリース組成物の封入要求が多い、寸法の大きな転がり軸受やボールねじ等に適用すると、グリース組成物に要するコストを大幅に低減させることが可能となる。
【００１６】
本発明に係る請求項２に記載のグリース組成物によれば、増ちょう剤として、金属石けん化合物、金属複合石けん化合物、ウレア化合物の少なくともいずれか一つを用い、グリース組成物全量に対して、３〜４０重量％含有させたことによって、グリース状態を維持することが可能となり、密封装置を単純化することが可能となる。
【００１７】
本発明に係る請求項３に記載のグリース組成物によれば、混和ちょう度を、２６５〜３２０の範囲としたことによって、取り扱い性が向上するため、転動装置への自動給脂が可能となり、メンテナンスフリーを実現することが可能となる。本発明に係る請求項４に記載のグリース組成物によれば、粘度指数を１２０以上としたことによって、温度による粘度変化が小さいため、低温条件下での適用時における粘度変化をより確実に抑制することができるため、さらなる低トルク化を実現できるとともに、高温条件下での適用時における耐久性をさらに向上させることが可能となる。
【００１８】
本発明に係る請求項５に記載の転動装置によれば、その内方部材及び外方部材の間に形成され転動体が内設された空隙部内に本発明のグリース組成物を封入したことによって、合成油を用いた場合と略同等の機能及び性能を有するとともに、低温条件下での適用時における粘度変化を抑制し、低トルク化を実現することが可能となる。
【００１９】
本発明に係る請求項６に記載の転動装置によれば、グリース組成物を空隙部内に間欠的に封入させる自動給脂機構が具備されていることによって、転動装置におけるメンテナンスフリーを実現することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る転動装置の一例として、ボールねじの一構成例を示す断面図である。
本実施形態におけるボールねじ１００は、図１に示すように、外周面に螺旋状の第一のねじ溝１ａを有するねじ軸（内方部材）１と、この第一のねじ溝１ａと対向する内周面に第二のねじ軸２ａを有するナット（外方部材）２と、第一のねじ溝１ａ及び第二のねじ溝２ａ間に形成される螺旋状のボール転動路に転動自在に充填された複数のボール（転動体）３と、から構成されており、このボール転動路の一端には、ボール転動路を転動してくるボール３をすくい上げ、他端に送るリターンチューブ４がチューブ押さえ４ａによって固定されている。また、ナット２の軸方向一端には、ナット２をテーブル等に固定するためのフランジ５が形成されており、このフランジ５とねじ軸１との間、及びナット２の軸方向他端側とねじ軸１との間は、防塵用シール６で閉塞されている。さらに、ボールねじ１００のボール転動路及びボール循環路には、自動給脂機構７によってグリース組成物が自動的に供給可能となっている。
【００２１】
そして、このボールねじ１００は、ねじ軸１とナット２とを相対的に回転させて一方を軸方向に移動させることで、複数のボール３の転動を介して、ねじ軸１とナット２との相対螺旋運動が行われるようになっている。
ここで、グリース組成物は、基油と、増ちょう剤とから構成されている。
基油は、アロマ（芳香族）系成分、ナフテン系成分、及びパラフィン系成分の三成分で構成され、このうちの芳香族系成分が１重量％未満で、且つ、パラフィン系成分が９０重量％以上となっている高度精製基油から構成されている。ここで、芳香族系成分が１重量％以上であると、基油が酸化劣化しやすくなってしまい、優れた耐久性が得られなくなってしまうため、好ましくない。
【００２２】
また、パラフィン系成分が９０重量％未満であると、高温における酸化安定性が悪く、優れた耐久性が得られなくなるため、好ましくない。
また、基油の４０℃における動粘度は２０〜１００ｍｍ２　／ｓの範囲となっている。ここで、４０℃における動粘度が２０ｍｍ２　／ｓ未満であると、粘度が低すぎて油膜切れを起こしやすくなったり、油の蒸発も多くなってしまい、一方、４０℃における動粘度が１００ｍｍ２　／ｓを超えると、動力損失が大きくなり、トルク値が上昇し発熱も大きくなるため、好ましくない。
【００２３】
さらに、基油の粘度指数（ＶＩ：Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ　Ｉｎｄｅｘ）は、１２０以上となっている。ここで、粘度指数ＶＩが１２０未満となっていると、温度変化による粘度の変化が大きく、特に高温で油膜切れを起こしやすくなるため、好ましくない。
さらに、グリース組成物の硬さを表す基本物性値であるちょう度は、混和した後に測定する混和ちょう度で２２０〜３９５の範囲とするのが好ましく、さらに好ましくは自動給脂が可能な混和ちょう度である２６５〜３２０の範囲とするのが好ましい。ここで、混和ちょう度が２２０未満となると、グリース組成物が硬くなりすぎて十分な潤滑を行えなくなってしまい、一方、混和ちょう度が３９５を超えると、グリース組成物がボールねじから漏洩してしまうため、好ましくない。
【００２４】
増ちょう剤は、基油中にコロイド状に分散して、基油を半固体又は固体状にする物資であれば、特に限定されない。例えば、リチウム石けん系、カルシウム石けん系、ナトリウム石けん系、アルミニウム石けん系、リチウムコンプレックス石けん系、カルシウムコンプレックス石けん系、ナトリウムコンプレックス石けん系、バリウムコンプレックス石けん系、アルミニウムコンプレックス石けん系などの金属系石けんや、ベントナイト系、クレイ系などの無機化合物や、モノウレア系、ジウレア系、トリウレア系、テトラウレア系、ウレタン系、ナトリウムテレフタレート系などの有機化合物などから選択される一種或いは二種以上で混合して用いることができる。特に、コスト面を考慮して、リチウム石けん系を用いることが好ましい。
【００２５】
また、増ちょう剤は、グリース組成物の全量に対して、３〜４０重量％、好ましくは５〜１２重量％の割合で基油中に分散させることが好ましい。ここで、増ちょう剤の配合割合が３重量％未満であると、グリース状態を維持することが困難になってしまい、一方、増ちょう剤の配合割合が４０重量％を超えると、グリース組成物が硬くなりすぎて、潤滑状態を十分に発揮することができなくなってしまうため、好ましくない。
【００２６】
ここで、本実施形態におけるグリース組成物においては、その各種性能をさらに向上させるために、例えば、極圧剤、酸化防止剤、防錆剤、油性剤、金属不活性剤などの添加剤を一種或いは二種以上を混合して添加されていてもよい。なお、これら添加剤の添加量は、本発明の目的を損なわない程度であれば、特に限定されるものではない。
【００２７】
極圧剤としては、特に限定されないが、例えば、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアリールジチオリン酸亜鉛、ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛等の有機亜鉛化合物や、ジアルキルジチオリン酸モリブデン、ジアリールジチオリン酸モリブデン、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン等の有機モリブデン化合物や、チオカルバミン化合物や、ホスフェートや、ホスファイトなどが挙げられる。
【００２８】
酸化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、フェニル−１−ナフチルアミン等のアミン系、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ジブチルフェノール等のフェノール系、硫黄系、ジチオリン酸亜鉛系等が挙げられる。
防錆剤としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ金属及びアルカリ土類金属等の有機スルフォン酸塩や、アルキル・アルケニルコハク酸エステル等のアルキル・アルケニルコハク酸誘導体や、ソルビタンモノオレエート等の多価アルコール部分エステル等が挙げられる。
【００２９】
油性剤としては、特に限定されないが、例えば、脂肪酸、動植物油等の油性向上剤等を用いることができる。
金属不活性剤としては、特に限定されないが、例えば、ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
このような構成のボールねじ１００によれば、グリース組成物を構成する基油を、４０℃における動粘度が２０〜１００ｍｍ２　／ｓであるとともに、環分析による芳香族系成分が１重量％未満で、且つ、環分析によるパラフィン系成分が９０重量％以上となっている高度精製基油としたことによって、合成油を用いた場合と略同等の動粘度特性を有するとともに、低温条件下での適用時における粘度変化を抑制することができるため、耐久性及び低トルク化を実現することが可能となる。
【００３０】
また、鉱油を高度精製した高度精製基油は、合成油系基油を用いたグリース組成物と比べて安価であるため、ボールねじ１００の運転にかかるコストを低減させることが可能となる。
なお、本実施形態において、転動装置の一例としてボールねじについて説明したが、これに限らず、リニアガイドなどのその他の直動装置や、転がり軸受などに適用するようにしてもかまわない。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明の効果を実施例に基づいて検証する。
試験用ボールねじとして、軸受２５ｍｍ、リード２０ｍｍのオーバーサイズ予圧式のボールねじ（日本精工株式会社製）に、異なる組成を有するグリース組成物を封入して、以下の試験を行った。
【００３２】
このグリース組成物として、表１に示す基油を用いて表２に示す組成を有するグリース組成物を作製した。なお、表２で示したグリース組成物には、いずれも添加剤として、グリース組成物の全量に対して１．０重量％のアミン系酸化防止剤と、０．５重量％の金属スルフォネート系防錆剤と、ＺｎＤＴＰからなる摩擦防止剤とが添加されている。
【００３３】
【表１】
2004059814.tif 000003
【００３４】
【表２】
2004059814.tif 000004
【００３５】
＜温度上昇試験＞
試験用ボールねじを往復させ、一定時間経過後の温度上昇値をナットに取り付けた温度センサにより測定した。結果を、表３に示す。
＜動摩擦トルク試験＞
試験用ボールねじを往復させ、二往復目の動摩擦トルク値を測定し、その平均値を算出した。結果を、表３に示す。
＜耐久試験＞
図２に示すボールねじ耐久試験機（日本精工株式会社製）を用いて、回転速度３０００ｒｐｍ×３００ｍｍストローク、荷重３０００Ｎの条件下で試験用ボールねじを往復させ、以下の条件下で耐久試験を行った。なお、図２中の符号２０は、ボールねじ耐久試験機を示し、同様に２１は供試体であるボールねじ、２２はボールねじ２１のねじ軸２１ａを支持するサポートユニット、２３はボールねじ２１のねじ軸２１ａを回転駆動するモータ、２４はモータ２３を制御するコントローラ、２５はボールねじ２１のボールねじ軸２１ａとモータ２３の出力軸とを連結するカップリング、２６はボールねじ２１のナット２１ｂに軸方向の負荷荷重を付与するバネ治具、２７はボールねじ２１のナット２１ｂをねじ軸２１ａの軸方向に案内する案内バーを示している。ここで、この耐久試験は、ボール転動路に剥離が発生するまでの総サイクル数で評価した。結果を、表３及び図３に示す。図３は、４０℃における基油の動粘度と耐久性及びトルク特性との関係を示すグラフである。
【００３６】
【表３】
2004059814.tif 000005
【００３７】
表３に示すように、４０℃における動粘度が２０〜１００ｍｍ２　／ｓの範囲内であり、環分析による芳香族系成分が１重量％未満で、且つ、環分析によるパラフィン系成分が９０重量％以上となっている高度精製基油をグリース組成物として適用した実施例１〜実施例３においては、基油として鉱油や合成油系基油を適用した比較例１〜４と比べて、耐久性及び低トルク化が実現できていることが確認できた。
【００３８】
一方、４０℃における動粘度が上述の範囲よりも小さな高度精製基油を適用した比較例５においては、十分な耐久性を示していないことが確認できた。同様に、４０℃における動粘度が上述の範囲よりも大きな高度精製基油を適用した比較例６においては、十分な低トルク化を実現できていないことが確認できた。
また、図３に示すように、基油の動粘度は２０〜１００ｍｍ２　／ｓ、より好ましくは３０〜７０ｍｍ２　／ｓの範囲とするのがよいことが確認できた。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のグリース組成物によれば、基油として、４０℃における動粘度が２０〜１００ｍｍ２　／ｓであるとともに、環分析による芳香族系成分が１重量％未満で、環分析によるパラフィン系成分が９０重量％以上となっている高度精製基油を用いたことによって、合成油を用いた場合と略同等の動粘度特性を有するとともに、温度変化に起因する動粘度変化を抑制することができるため、耐久性及び低トルク化を実現することが可能となる。
【００４０】
また、鉱油を高度精製した高度精製基油は、合成油系基油を用いたグリース組成物と比べて安価であるため、グリース組成物に要するコストを低減させることが可能となる。
本発明の転動装置によれば、本発明のグリース組成物を封入したことによって、耐久性及び低トルク化を実現させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における転動装置の一例としてボールねじを示す断面図である。
【図２】ボール耐久試験機を示す模式図である。
【図３】４０℃における基油の動粘度と、耐久性及びトルク特性との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１、２１ａ　　　　　ねじ軸
２、２１ｂ　　　　　ナット
３　　　　　　　　　転動体
４　　　　　　　　　リターンチューブ
５　　　　　　　　　フランジ
６　　　　　　　　　防塵用シール
７　　　　　　　　　自動給脂機構
２０　　　　　　　　　ボールねじ耐久試験機
２１、１００　　　　　ボールねじ（転動装置）
２２　　　　　　　　　サポートユニット
２３　　　　　　　　　モータ
２４　　　　　　　　　コントローラ
２５　　　　　　　　　カップリング
２６　　　　　　　　　バネ治具
２７　　　　　　　　　案内バー
【図１】
2004059814.tif 000006
【図２】
2004059814.tif 000007
【図３】
2004059814.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月3日(2003.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記基油の粘度指数が、１２０以上となっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のグリース組成物。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
ここで、本発明における環分析とは、ＡＳＴＭ　Ｄ３２３８−９５に規定されたｎ−ｄ−Ｍ法環分析であり、この分析で得られた数値は百分率で示される。
本発明に係る請求項２に記載のグリース組成物は、請求項１に記載のグリース組成物において、前記増ちょう剤は、金属石けん化合物、金属複合石けん化合物、ウレア化合物の少なくともいずれか一つであり、組成物全量に対して３〜４０重量％含有されていることを特徴としている。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明に係る請求項３に記載のグリース組成物は、請求項１又は２に記載のグリース組成物において、混和ちょう度が、２６５〜３２０の範囲となっていることを特徴としている。
本発明に係る請求項４に記載のグリース組成物は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のグリース組成物において、前記基油の粘度指数が、１２０以上となっていることを特徴としている。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明に係る請求項３に記載のグリース組成物によれば、混和ちょう度を、２６５〜３２０の範囲としたことによって、取り扱い性が向上するため、転動装置への自動給脂が可能となり、メンテナンスフリーを実現することが可能となる。
本発明に係る請求項４に記載のグリース組成物によれば、基油の粘度指数を１２０以上としたことによって、温度による粘度変化が小さいため、低温条件下での適用時における粘度変化をより確実に抑制することができるため、さらなる低トルク化を実現できるとともに、高温条件下での適用時における耐久性をさらに向上させることが可能となる。