(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
含有する増ちょう剤が、バリウム石鹸および／またはバリウム複合石鹸からなるバリウム石鹸系増ちょう剤と、リチウム石鹸および／またはリチウム複合石鹸からなるリチウム石鹸系増ちょう剤とを必須成分とし、バリウム石鹸系増ちょう剤とリチウム石鹸系増ちょう剤との合計量に対するバリウム石鹸系増ちょう剤の含有率が６０重量％以上９０重量％以下であるグリースで潤滑されていることを特徴とする、ｄm ｎ値（軸受内径と外径との平均寸法ｄm ≒転動体のピッチ円の直径Ｄp （ｍｍ）と回転数ｎ（ｒｐｍ）との積）が１３０万以上である高速回転下で使用される転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ｄm ｎ値（軸受内径と外径との平均寸法ｄm ≒転動体のピッチ円の直径Ｄp （ｍｍ）と回転数ｎ（ｒｐｍ）との積）が１３０万以上である高速回転下で使用される転がり軸受用として好適なグリースに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、工作機械主軸用の軸受としては、アンギュラ玉軸受や円筒ころ軸受が単独でまたはこれらを組み合わせて使用されている。工作機械主軸は、加工精度と生産性の向上を図るために高速回転することが望まれている。しかし、転がり軸受を高速回転下で使用すると、異常な発熱や荷重の増大によって焼付が生じたり、損傷が生じたりする恐れがある。また、軸受に生じた発熱により工作機械全体に熱変形が生じると、工作機械の加工精度が低下する恐れもある。
【０００３】
このような軸受の異常な発熱を防止するために、従来は、高速回転する工作機械主軸用の軸受の潤滑法として、オイルエア潤滑法、ノズルジェット潤滑法、アンダーレース潤滑法等の冷却効果を有する油潤滑法が採用されてきた。しかし、これらの方法では潤滑油供給用の大がかりな装置が必要であるため、場所を取るばかりでなく装置コストが高いという問題点がある。
【０００４】
グリース潤滑法にはこのような問題点はないため、高速回転下で使用される転がり軸受用の潤滑法としてグリース潤滑法を採用することが望まれている。従来より工作機械主軸用の軸受の潤滑に使用されているグリースとしては、バリウム石鹸やバリウム複合石鹸からなるバリウム石鹸系増ちょう剤を含有するバリウム石鹸系グリースと、リチウム石鹸やリチウム複合石鹸からなるリチウム石鹸系増ちょう剤を含有するリチウム石鹸系グリースがある。
【０００５】
バリウム石鹸系グリースは一般に増ちょう剤の含有率が高いため、軸受に封入して使用した（軸受を回転させた）場合に、グリースが軸受から漏れにくいという特徴がある。また、軸受内でのグリースの離油性が小さいという特徴もある。したがって、軸受がそれほど高くない回転速度で使用される場合には、グリースから軸受の軌道面に油が少量ずつ供給されるため、発熱の原因となる油の剪断が生じ難いことから、軸受の温度上昇が低く抑えられる。すなわち、軸受がそれほど高くない回転速度で使用される場合には、バリウム石鹸系グリースにより長期的に安定した潤滑効果が得られる。
【０００６】
リチウム石鹸系グリースは一般に増ちょう剤の含有率が低く、適度な離油性を有する。そのため、軸受がそれほど高くない回転速度で使用される場合には、リチウム石鹸系グリースを使用しても長期的に安定した潤滑効果が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ｄm ｎ値が１３０万以上である高速回転下で使用する軸受の潤滑にバリウム石鹸系グリースを使用すると、軸受内でのグリースの離油性が小さいことから、軌道面への油供給量が不十分になって、軸受に早期に焼付きが生じやすいという問題点がある。
【０００８】
また、リチウム石鹸系グリースの場合は、初期の離油性が高いため、ｄm ｎ値が１３０万以上である高速回転下でも、初期の或る期間は潤滑性が良好であるが、長期的に安定した潤滑性を確保することは困難である。すなわち、上述のような高速回転下でリチウム石鹸系グリースを用いた潤滑法を長期間続けると、多量のグリースが軸受から漏れる恐れがある。また、軸受内でのグリースの離油性が高いため、軌道面への油の供給が過剰となって剪断発熱量が増大し、軸受が非常に高温になる恐れもある。
【０００９】
このように、従来のグリース潤滑法は、ｄm ｎ値が１３０万以上である高速回転下で使用される転がり軸受用の潤滑法として適切な方法ではなかった。
本発明は、このような従来技術の問題点に着目してなされたものであり、ｄm ｎ値が１３０万以上である高速回転下で使用される転がり軸受であっても、グリース潤滑法により長期的に安定した潤滑性が確保されるようにすることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、含有する増ちょう剤が、バリウム石鹸および／またはバリウム複合石鹸からなるバリウム石鹸系増ちょう剤と、リチウム石鹸および／またはリチウム複合石鹸からなるリチウム石鹸系増ちょう剤とを必須成分とし、バリウム石鹸系増ちょう剤とリチウム石鹸系増ちょう剤との合計量に対するバリウム石鹸系増ちょう剤の含有率が６０重量％以上９０重量％以下であることを特徴とするグリースを使用する。
【００１１】
このグリースによれば、ｄm ｎ値が１３０万以上である高速回転下で使用される転がり軸受に使用された場合でも、軌道面へ油が適度に供給されるとともに軸受の温度上昇が低く抑えられるため、長期的に安定した潤滑性が確保されるようになる。
バリウム石鹸系増ちょう剤とリチウム石鹸系増ちょう剤とからなる増ちょう剤を含有するグリースであっても、前記含有率が２０重量％未満であると、リチウム石鹸系増ちょう剤の含有量が過剰となって離油性が高くなり過ぎる。そのため、ｄm ｎ値が１３０万以上である高速回転下で使用される転がり軸受に使用された場合には、油の攪拌抵抗が大きくなって剪断発熱量が増大し、軸受が非常に高温になる恐れがある。また、グリースの飛散が生じやすくなるため、逆に軌道面の油量が不足する恐れもある。
【００１２】
バリウム石鹸系増ちょう剤とリチウム石鹸系増ちょう剤とからなる増ちょう剤を含有するグリースであっても、前記含有率が９０重量％を超えると、リチウム石鹸系増ちょう剤の含有量が不足して離油性が小さくなり過ぎる。そのため、ｄm ｎ値が１３０万以上である高速回転下で使用される転がり軸受に使用された場合には、軸受の温度上昇を低く抑えることはできるが、軌道面への油の供給量が不足する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
工作機械主軸用アンギュラ玉軸受（６５ＢＮ１０）を、増ちょう剤がバリウム石鹸系増ちょう剤および／またはリチウム石鹸系増ちょう剤からなるグリースにより潤滑した状態で回転させ、耐久寿命と温度上昇を調べる試験を行った。使用したアンギュラ玉軸受は、内径６５ｍｍ、外径１００ｍｍ、幅１８ｍｍで、玉はセラミックス製である。
【００１４】
バリウム石鹸系グリースとして、増ちょう剤がバリウム複合石鹸からなり、基油はエステルであり、増ちょう剤の含有率は３３．３重量％であり、混和ちょう度は２８０である市販品を用意した。リチウム石鹸系グリースとして、増ちょう剤がリチウム複合石鹸からなり、基油は合成炭化水素であり、増ちょう剤の含有率は１３．６重量％であり、混和ちょう度は２８０である市販品を用意した。
【００１５】
これら二つのグリースを各混合比で混合することにより、含有する増ちょう剤が、バリウム石鹸系増ちょう剤とリチウム石鹸系増ちょう剤との混合物からなり、全増ちょう剤中のバリウム複合石鹸の含有率が１０〜９０重量％である各グリースを調合した。回転試験は、これらの混合グリースと混合しない二つのグリース（バリウム複合石鹸の含有率が０と１００重量％であるもの）とを用いてそれぞれ行った。グリースの封入量は、軸受空間の容積の１５％に相当する２．３ｇとした。
【００１６】
なお、二つのグリースの混合により、各グリースの増ちょう剤の含有率は異なり、それぞれ以下のようになる。全増ちょう剤中のバリウム複合石鹸の含有率が１０重量％である場合には１５．６重量％となり、この含有率が２０重量％である場合には１７．５重量％となり、３０重量％である場合には１９．５重量％となり、４０重量％である場合には２１．５重量％となり、５０重量％である場合には２３．５重量％となり、６０重量％である場合には２５．４重量％となり、７０重量％である場合には２７．４重量％となり、８０重量％である場合には２９．４重量％となり、９０重量％である場合には３１．３重量％となる。
【００１７】
この回転試験には図１の試験装置を使用した。この試験装置では、４つの軸受Ｊが、軸１とハウジング２との間に取り付けられるようになっており、隣り合う軸受Ｊの間にグリース供給用空間３１を形成する中間部材３が設置されている。また、各軸受Ｊの近傍にグリースカップ４が取り付けられている。各グリースカップ４の先端は、ハウジング２と中間部材３の外周部材３２とを貫通してグリース供給用空間３１に達している。
【００１８】
ハウジング２の軸１を挟んでグリースカップ４と対向する位置には、グリース排出用空間２１が形成されている。また、中間部材３には、このグリース排出用空間２１とグリース供給用空間３１を連通させる排出穴３３が形成されている。ハウジング２の軸方向両端には取付フランジ５が固定されており、この取付フランジ５には、ハウジング２のグリース排出用空間２１に連通するグリース排出穴５１が形成されている。
【００１９】
なお、軸１に固定された軸側部材６とハウジング２に固定された取付フランジ５との間にラビリンスシール７が形成されており、軸１とハウジング２の間はこのラビリンスシール７により密封されている。
したがって、グリースカップ４にグリースを注入すれば、各グリースカップ４の先端に設けたノズルから、各軸受Ｊの内輪と外輪の間に向けてグリースが供給される。余分なグリースは、中間部材３のグリース供給用空間３１から排出穴３３を通ってハウジング２のグリース排出用空間２１内に導かれ、取付フランジ５のグリース排出穴５１から外部に排出される。
【００２０】
この試験装置を使用し、各軸受Ｊに予圧２０ｋｇをかけて、各軸受Ｊに同じグリースを封入した状態で、ｄm ｎ値が１３０万となる回転速度で軸１を回転させた。そして、試験機の振動を表すＧ値が２０以上となった時間を耐久寿命として測定した。また、試験開始前と、ｄm ｎ値が１３０万に達した後に軸受温度が一定となった時点で軸受の温度を測定し、回転試験前後の軸受の温度上昇値を算出した。これらの結果を図２にグラフで示す。
【００２１】
このグラフから分かるように、使用するグリースに含まれる全増ちょう剤中のバリウム複合石鹸含有率が２０重量％未満であると、軸受の温度上昇が３７℃以上と大きくなるとともに、軸受の耐久寿命が極端に短くなる。また、前記バリウム複合石鹸含有率が９７重量％を超えると、軸受の耐久寿命が極端に短くなる。したがって、前記バリウム複合石鹸含有率が２０重量％以上９７重量％以下である増ちょう剤を含有するグリースを用いることによって、ｄm ｎ値１３０万の高速回転下であっても、軸受の温度上昇を抑制しながら、軸受の耐久寿命を十分長くできることが分かる。
【００２２】
また、前記バリウム複合石鹸含有率（バリウム石鹸系増ちょう剤の含有率）が３０重量％以上９７重量％以下である増ちょう剤を含有するグリースを用いると、ｄm ｎ値１３０万の高速回転であっても、軸受の耐久寿命が７０００時間以上と長くなるとともに、軸受の温度上昇を３５℃以下に抑えることができるため好ましい。また、このグラフから、より好ましい前記バリウム複合石鹸含有率は５０重量％以上９７重量％以下であり、さらに好ましい前記バリウム複合石鹸含有率は６０重量％以上９７重量％以下であり、より一層好ましい前記バリウム複合石鹸含有率は６０重量％以上９０重量％以下であることが分かる。
【００２３】
なお、この実施形態では、バリウム石鹸系増ちょう剤としてバリウム複合石鹸からなるものを使用し、リチウム石鹸系増ちょう剤としてリチウム複合石鹸からなるものを使用しているが、本発明のグリースに使用されるバリウム石鹸系増ちょう剤とリチウム石鹸系増ちょう剤との組合せはこれに限定されない。例えば、バリウム複合石鹸とリチウム石鹸との組合せ、バリウム石鹸とリチウム複合石鹸との組合せ、バリウム石鹸とリチウム石鹸との組合せ、バリウム複合石鹸およびバリウム石鹸とリチウム石鹸およびリチウム複合石鹸との組合せ等であってもよい。
【００２４】
また、本発明のグリースの基油は特に限定されず、この実施形態のようにエステルと合成炭化水素との混合物であってもよいし、エステル、エーテル、および合成炭化水素のいずれかまたはこれらの混合物であってもよい。本発明のグリースの混和ちょう度も特に限定されないが、混和ちょう度が小さ過ぎると潤滑不良になり易く、大き過ぎるとグリースの飛散が生じてやはり潤滑不良になり易いため、２６０以上３２０以下であることが好ましい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の転がり軸受によれば、特定のグリースで潤滑されてｄm ｎ値が１３０万以上である高速回転下で使用されるため、軌道面へ油が適度に供給されるとともに軸受の温度上昇が低く抑えられて、長期的に安定した潤滑性を確保することができる。
【００２６】
その結果、従来採用されていた油潤滑法で問題となっていた、場所の問題や装置コストの問題が解消される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態で行った回転試験に使用した試験装置を示す断面図である。
【図２】実施形態で行った試験結果を、軸受の耐久寿命および温度上昇値と、使用したグリースの増ちょう剤全量中のバリウム複合石鹸の含有率との関係で示すグラフである。
【符号の説明】
１  軸
２  ハウジング
３  中間部材
４  グリースカップ
５  取付フランジ
６  軸側部材
７  ラビリンスシール
Ｊ  軸受
【図１】
0004026276.tif 000002
【図２】
0004026276.tif 000003