(57)【要約】【課題】転がり案内装置のみを適用した場合であっても、すべり案内装置に比べて十分に起動抵抗を小さくしつつ、油潤滑による転がり案内装置に比べて減衰性を向上することができる転がり案内装置に用いるグリースを提供する。【解決手段】グリースは、基体２０に対して相対移動する移動体３０を転動体１２による転がり接触により案内する転がり案内装置に適用される。さらに、グリースは、転動体１２の転がり接触部位に充填される。そして、当該グリースは、基油と、ポリマーと、増ちょう剤とを含有し、グリースの複素弾性率が５０００〜２８０００Ｐａの範囲である。【選択図】図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体に対して相対移動する移動体を転動体による転がり接触により案内する転がり案内装置に適用され、前記転動体の転がり接触部位に充填されるグリースであって、
基油と、ポリマーと、増ちょう剤とを含有し、
前記グリースの複素弾性率が５０００〜２８０００Ｐａの範囲である転がり案内装置に用いるグリース。
【請求項２】
請求項１において、
前記基油と前記ポリマーとの混合液の動粘度は、４０℃で１０００〜９０００ｍｍ２／ｓであり、
前記グリースのちょう度は、２６５〜４３０の範囲に設定される転がり案内装置に用いるグリース。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記ポリマーは、ポリイソプレン、ポリエステルポリオール、ポリイソブチレン、ブタジエンおよびポリブテン、オレフィンコポリマーから選択された少なくとも１種を含有する転がり案内装置に用いるグリース。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項において、
前記ポリマーの含有量は、前記グリース全体の質量を基準として２０〜４８質量％である転がり案内装置に用いるグリース。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項において、
前記増ちょう剤は、リチウム石けん、カルシウム石けん、コンプレックス石けん、および、カルシウムスルフォネートコンプレックス、から選択された少なくとも１種を含有する転がり案内装置に用いるグリース。
【請求項６】
請求項５において、
前記増ちょう剤の含有量は、前記グリース全体の質量を基準として１〜１０質量％である転がり案内装置に用いるグリース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械、医療装置、半導体装置、アミューズメント機器などにおける直動案内または回転案内に適用される転がり案内装置に用いるグリースに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の案内装置としては、すべり案内装置と転がり案内装置とがある。すべり案内装置は、減衰性が良好であるので、びびりなどの原因となる振動を抑制することに優れている。しかし、すべり案内装置は、起動抵抗が大きいという問題がある。そのため、すべり案内装置は、高速動作を行うことは容易ではない。一方、転がり案内装置は、すべり案内装置に比べて起動抵抗が小さいため、高速動作に優れている。しかし、転がり案内装置は、すべり案内装置に比べて減衰性が劣る。
【０００３】
このように、すべり案内装置と転がり案内装置には、それぞれ問題を有している。そこで、特開２００３−３２６４３０号公報（特許文献１）には、すべり案内装置と転がり案内装置の両方を構成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２６４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、すべり案内装置を有する以上、起動抵抗を小さくすることには限界がある。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、転がり案内装置のみを適用した場合であっても、すべり案内装置に比べて十分に起動抵抗を小さくしつつ、油潤滑による転がり案内装置に比べて減衰性を向上することができる転がり案内装置に用いるグリース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】
【０００６】
本発明の転がり案内装置に用いられるグリースは、基体に対して相対移動する移動体を転動体による転がり接触により案内する転がり案内装置に適用され、前記転動体の転がり接触部位に充填されるグリースであって、基油と、ポリマーと、増ちょう剤とを含有し、前記グリースの複素弾性率が５０００〜２８０００Ｐａの範囲である。
【０００７】
また、本発明において、前記基油と前記ポリマーとの混合液の動粘度は、４０℃で１０００〜９０００ｍｍ２／ｓであり、前記グリースのちょう度は、２６５〜４３０の範囲に設定されることが好ましい。
【０００８】
本発明において、前記ポリマーは、ポリイソプレン、ポリエステルポリオール、ポリイソブチレン、ブタジエンおよびポリブテン、オレフィンコポリマーから選択された少なくとも１種を含有することが好ましい。
本発明において、前記ポリマーの含有量は、前記グリース全体の質量を基準として２０〜４８質量％であることが好ましい。
【０００９】
本発明において、前記増ちょう剤は、リチウム石けん、カルシウム石けん、コンプレックス石けん、および、カルシウムスルフォネートコンプレックス、から選択された少なくとも１種を含有することが好ましい。
本発明において、前記増ちょう剤の含有量は、前記グリース全体の質量を基準として１〜１０質量％であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、すべり案内装置に比べて起動抵抗を十分に小さくしつつ、油潤滑による転がり案内装置に比べて減衰性を向上することができる。その結果、案内装置として、すべり案内装置を適用せずに、転がり案内装置のみを適用したとしても、振動抑制効果を発揮しつつ、高速動作を実現することができる。
【００１１】
本発明によれば、確実に、すべり案内装置に比べて起動抵抗を十分に小さくしつつ、油潤滑による転がり案内装置に比べて減衰性を向上することができる。
【００１２】
本発明によれば、所定種類のポリマーを適用することで、より確実に、すべり案内装置に比べて起動抵抗を十分に小さくしつつ、油潤滑による転がり案内装置に比べて減衰性を向上することができる。
【００１３】
本発明によれば、これらのポリマーの含有割合を所定範囲にすることで、より確実に、すべり案内装置に比べて起動抵抗を十分に小さくしつつ、油潤滑による転がり案内装置に比べて減衰性を向上することができる。ここで、ポリイソプレンは、シス−１．４−ポリイソプレンおよび水添ポリイソプレンから選択される高分子液体である。
【００１４】
本発明によれば、増ちょう剤には、耐水性を発揮する成分が含有されている。従って、クーラント液が案内装置に侵入したとしても、グリースがクーラント液と共に流されることを抑制できる。なお、増ちょう剤には、クーラント液が侵入しにくい部位であれば、上記（リチウム石けん、カルシウム石けん、コンプレックス石けん、および、カルシウムスルフォネートコンプレックス）以外のウレア系の増ちょう剤を適用することもでき、この場合であっても上述した減衰性を向上することができる。
【００１５】
本発明によれば、これらの増ちょう剤の含有割合を所定範囲にすることで、より確実に、すべり案内装置に比べて起動抵抗を十分に小さくしつつ、油潤滑による転がり案内装置に比べて減衰性を向上することができると共に、耐水性を確実に発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】転がり案内装置の構成図である。
【図２】評価試験のテストベンチを示す図である。
【図３】基油配合割合に対する減衰係数の関係を示すグラフである。
【図４】基油配合割合に対する起動抵抗の関係を示すグラフである。
【図５】ポリマー配合割合に対する減衰係数の関係を示すグラフである。
【図６】ポリマー配合割合に対する起動抵抗の関係を示すグラフである。
【図７】増ちょう剤配合割合に対する減衰係数の関係を示すグラフである。
【図８】増ちょう剤配合割合に対する起動抵抗の関係を示すグラフである。
【図９】基油とポリマーの混合液の動粘度（４０℃）に対する減衰係数の関係を示すグラフである。
【図１０】基油とポリマーの混合液の動粘度（４０℃）に対する起動抵抗の関係を示すグラフである。
【図１１】ちょう度に対する減衰係数の関係を示すグラフである。
【図１２】ちょう度に対する起動抵抗の関係を示すグラフである。
【図１３】複素弾性率に対する減衰係数の関係を示すグラフである。
【図１４】複素弾性率に対する起動抵抗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】
（転がり案内装置の構成）
本発明のグリースの適用対象である転がり案内装置の構成について説明する。転がり案内装置は、例えば、工作機械、医療装置、半導体装置、アミューズメント機器などにおける直動案内または回転案内に適用される。例えば、工作機械においては、ベッドに対して、直動するテーブル、コラム、サドル、主軸台などに適用され、また、回転するテーブル、チルトテーブルなどに適用される。一例として、工作機械における直動案内を行う転がり案内装置について、図１を参照して説明する。以下においては、直動案内について説明するが、回転案内に適用した場合にも、以下に記載する直動案内における効果と同一の効果を奏する。
【００１８】
図１に示すように、基体としてのベッド２０に対して、移動体としてのテーブル３０が、ボールねじ３５により水平方向（図１の前後方向）に移動可能に設けられている。ベッド２０の上面には、一対のガイドレール２１，２１が水平方向（図１の前後方向）に延びるように設けられている。ガイドレール２１，２１の両側面には、転がり案内装置１０の転動体１２が転動する（転がり接触する）ように、溝２１ａ，２１ａが形成されている。
【００１９】
そして、ベッド２０の一対のガイドレール２１，２１とテーブル３０の下面との間に、一対もしくは複数の転がり案内装置１０，１０が設けられている。それぞれの転がり案内装置１０，１０は、テーブル３０の下面に固定された案内本体１１，１１と、案内本体１１，１１とガイドレール２１，２１との間を転動する転動体１２，１２とを備えて構成される。案内本体１１は、水平方向から見てコの字型形状に形成され、ガイドレール２１，２１を囲むように形成されている。さらに、案内本体１１のコの字型形状の一対の先端側対向位置には、対向する方向に突出部１１ａが形成されており、ガイドレール２１，２１の溝２１ａ，２１ａに隙間を介して挿入されている。転動体１２は、案内本体１１のうち突出部１１ａとガイドレール２１の溝２１ａとの間を転動可能に設けられており、案内本体１１内を循環するように設けられている。
【００２０】
このように、転がり案内装置１０，１０は、基体としてのベッド２０に対して移動体としてのテーブル３０を転動体１２による転がり接触により直動案内している。さらに、転がり案内装置１０，１０は、転動体１２の転がり接触部位、すなわち転動体１２とガイドレール２１，２１との接触部位および転動体１２と案内本体１１との接触部位には、グリース（図示せず）が充填されている。以下、このグリースの詳細について説明する。
【００２１】
（グリース）
グリースは、基油と、ポリマーと、増ちょう剤とを含有し、グリースの複素弾性率が５０００〜２８０００Ｐａの範囲となるようにしている。グリースの複素弾性率の範囲を上記の範囲にするために、基油とポリマーとの混合液の動粘度を４０℃で１０００〜９０００ｍｍ２／ｓの範囲とし、グリースのちょう度は、２５０〜４２０の範囲に設定されることが好ましい。より好ましくは、２７０〜３３０の範囲に設定する。
【００２２】
基油は、精製鉱油、ポリアルファオレフィン油、ジエステル油、エーテル油から選択された１種を適用することもでき、または、これらから選択された２種以上を適用することができる。基油の動粘度は、基油とポリマーとの混合液の動粘度が４０℃で１０００〜９０００ｍｍ２／ｓの範囲となるように選定する。好ましくは、混合液の動粘度は、４０℃で、４２００〜５１００ｍｍ２／ｓである。例えば、基油の動粘度は、１０〜１００００ｍｍ２／ｓの範囲、より好ましくは、２５〜３５ｍｍ２／ｓの範囲に設定すると、混合液の動粘度を上記の範囲にできる。この基油の含有量は、グリース全体の質量を基準として５０〜７０質量％とするとよい。より好ましくは、基油の含有量は、グリース全体の質量を基準として５０〜６０質量％である。
【００２３】
ポリマーは、ポリイソプレン、ポリエステルポリオール、ポリイソブチレン、ブタジエンおよびポリブテン、オレフィンコポリマーから選択された少なくとも１種を適用することができる。好ましくはポリイソプレンであり、シス−１．４−ポリイソプレンおよび水添ポリイソプレンから選択される高分子液体である。このポリマーの含有量は、グリース全体の質量を基準として２０〜４８質量％とするとよい。より好ましくは、ポリマーの含有量は、グリース全体の質量を基準として３５〜４５質量％である。
【００２４】
増ちょう剤は、ウレア化合物、リチウム石けん、カルシウム石けん、各種コンプレックス石けん、および、カルシウムスルフォネートコンプレックス石けん、シリカゲル、ＰＴＦＥ、有機ベントナイトから選択された１種または２種以上を適用することができる。特に、増ちょう剤としては、ウレア系以外のリチウム石けん、カルシウム石けん、コンプレックス石けん、および、カルシウムスルフォネートコンプレックス、から選択された１種または２種以上を適用すると、グリースに耐水性を発揮させることができる。これにより、例えば加工にクーラント液を使用する工作機械において、当該工作機械の転がり案内装置にクーラント液が侵入したとしても、グリースがクーラント液と共に流されることを抑制できる。この増ちょう剤の含有量は、グリース全体の質量を基準として１〜１０質量％が好ましく、３〜５質量％がより好ましい。
【００２５】
上記のような組成からなるグリースを転がり案内装置の転動体の転がり接触部位に適用することで、すべり案内装置に比べて起動抵抗を十分に小さくしつつ、油潤滑による転がり案内装置に比べて減衰性を向上することができる。その結果、案内装置として、すべり案内装置を適用せずに、転がり案内装置１０，１０のみを適用したとしても、振動抑制効果を発揮しつつ、高速動作を実現することができる。ここで、起動抵抗とは、例えば、ベッド２０に対してテーブル３０が静止している状態から動作を開始する時の抵抗である。
【００２６】
（実施例）
本実施形態のグリースについての実施例を記載する。表１に示す実施例Ａ〜Ｅの５種類と比較例Ｆについて、減衰係数、起動抵抗および複素弾性率について評価した。混合液動粘度とは、基油とポリマーとの混合液の４０℃での動粘度である。この評価結果は、表２に示すとおりである。
【００２７】
ここで、減衰係数の評価は、図２に示すテストベンチ４４を用いて行った。上述したガイドレール２１と転がり案内装置１０の組み合わせ１対を用いて、インパクトハンマテストにより転がり案内装置１０のガイドレール２１の長手方向の動特性を測定し、測定結果より減衰係数を導出した。具体的には、図２に示すように、ガイドレール２１をテストベンチ４４のベースに固定し、転がり案内装置１０の案内本体１１は板バネ４２を用いてガイドレール２１の長手方向の自由度を拘束した状態にすると共に、案内本体１１に負荷としての錘４１を固定した状態で評価を実施した。また、転がり案内装置１０の動特性は、案内本体１１に取り付けた加速度計４０により測定されたガイドレール２１の長手方向の加速度の特性として評価した。なお、案内本体１１には、事前にグリースを充填している。
【００２８】
また、起動抵抗の評価は、荷重計にて測定した。ガイドレール２１をベース４３に固定し、あらかじめグリースを充填した案内本体１１を長手方向に移動自由な状態にしておき、案内本体１１が動き出すときの荷重を測定した。複素弾性率の評価は、レオメータと呼ばれる粘弾性測定装置を用いて、グリースの複素弾性率を測定した。
【００２９】
なお、本評価において、ガイドレール２１のガイド幅は、４５ｍｍ相当のものを使用した。一般的に、直動の転がり軸受は、ガイドレール２１のレール幅でサイズが分類されている。また、評価結果は、ガイドレール２１のサイズや転がり案内装置１０の大きさやその他の仕様で変わるものであり、今回の評価結果は、その一例である。しかしながら、ガイドレール２１や転がり案内装置１０の大きさが変わったとしても、本提案のグリースを用いることで減衰性の効果は、油潤滑に比べて大幅に向上する。
【００３０】
【表１】
2012062427.tif 000003
【００３１】
【表２】
2012062427.tif 000004
【００３２】
ここで、評価基準として、転動体１２の転がり接触部位にて油潤滑を行った場合における減衰係数１０００Ｎｓ／ｍ以上であること、当該油潤滑を行った場合における起動抵抗の４倍（８０Ｎ）以下であることとした。なお、すべり案内装置における起動抵抗は、油潤滑の場合の起動抵抗に比べて、１０倍程度である。そのため、当該指標は、すべり案内装置に比べると、十分に小さな起動抵抗であることが分かる。ここで、評価基準として用いる油潤滑として適用した油は、鉱油（しゅう動面油）である。
【００３３】
つまり、表２に示すように、実施例Ａ〜Ｅは、油潤滑Ｆの場合に比べて、減衰係数が十分に大きくなっていると共に、起動抵抗はすべり案内装置に比べて十分に小さい。従って、案内装置として、すべり案内装置を適用せずに、転がり案内装置１０，１０のみを適用したとしても、振動抑制効果を発揮しつつ、高速動作を実現することができる。
【００３４】
さらに、実施例Ａ〜Ｅについて、基油配合割合、ポリマー配合割合、増ちょう剤配合割合、基油とポリマーの混合液の動粘度（４０℃）、ちょう度、複素弾性率のそれぞれに対する減衰係数および起動抵抗の関係について検討した。その結果を図３〜図１４に示す。
【００３５】
図３および図４に示すように、基油の配合割合を大きくするにつれて減衰係数および起動抵抗が共に小さくなる関係にある。また、図５および図６に示すように、ポリマーの配合割合を大きくするにつれて減衰係数および起動抵抗が共に大きくなる関係にある。そして、両者の配合割合の関係を考慮すると、基油およびポリマーは、以下の範囲とすると評価基準を満たすこととなる。つまり、基油の配合割合は、グリース全体の質量を基準として５０〜７０質量％とする。より好ましくは、基油の含有量は、グリース全体の質量を基準として５０〜６０質量％である。また、ポリマーの含有量は、グリース全体の質量を基準として２０〜４８質量％とする。より好ましくは、ポリマーの含有量は、グリース全体の質量を基準として３５〜４５質量％である。
【００３６】
また、図７および図８に示すように、増ちょう剤の配合割合を大きくするにつれて減衰係数および起動抵抗が共に大きくなる関係にある。そして、評価基準を満たす増ちょう剤の含有量は、グリース全体の質量を基準として１〜１０質量％であり、３〜５質量％がより好ましい。また、図９および図１０に示すように、基油とポリマーの混合液の動粘度（４０℃）を大きくするにつれて減衰係数および起動抵抗が共に大きくなる関係にある。そして、評価基準を満たす基油とポリマーの混合液の動粘度（４０℃）は、１０００〜９０００ｍｍ２／ｓの範囲であり、４２００〜５１００ｍｍ２／ｓの範囲がより好ましい。
【００３７】
また、図１１および図１２に示すように、ちょう度を大きくする（やわらかくする）につれて、減衰係数および起動抵抗が共に小さくなる関係にある。そして、評価基準を満たすちょう度は、２５０〜４２０の範囲である。より好ましくは、２７０〜３３０の範囲となる。また、図１３および図１４に示すように、複素弾性率が小さいほど、減衰係数および起動抵抗が小さくなる関係にある。そして、評価基準を満たすグリースの複素弾性率を５０００〜２８０００Ｐａの範囲であり、より好ましくは、９０００〜１１０００の範囲となる。
【符号の説明】
【００３８】
１０：案内装置、  １１：案内本体、  １１ａ：突出部、  １２：転動体
２０：ベッド、  ２１：ガイドレール、  ２１ａ：溝
３０：テーブル
【図１】
2012062427.tif 000005
【図２】
2012062427.tif 000006
【図３】
2012062427.tif 000007
【図４】
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【図５】
2012062427.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
2012062427.tif 000012
【図９】
2012062427.tif 000013
【図１０】
2012062427.tif 000014
【図１１】
2012062427.tif 000015
【図１２】
2012062427.tif 000016
【図１３】
2012062427.tif 000017
【図１４】
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