JP2009121532A - Rolling bearing for high speed - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、工作機械主軸(スピンドル)などの高速回転軸を支持する転がり軸受に用いられる高速用転がり軸受に関する。 The present invention relates to a high-speed rolling bearing used for a rolling bearing that supports a high-speed rotating shaft such as a machine tool main spindle (spindle).
工作機械の主軸は、加工能率を上げるために高速で回転するものが好ましく、その軸受には種々の潤滑技術が適用されている。高速回転する主軸に適した潤滑方法としては、例えば、オイルミスト潤滑、エアオイル潤滑、ジェット潤滑などの方法が知られている。
しかし、このような潤滑方法は、圧縮空気や給油装置などの付帯設備が必要なものであり、工作機械のイニシャルコストおよびランニングコストを高める原因の一つであり、これらに対してグリース潤滑は、メンテナンスの必要が少なくて好ましい潤滑方法であるといえる。例えば、2000〜8000 rpm またはそれ以上の高速で回転する回転軸を支持する高速用転がり軸受としては、工作機械主軸(スピンドル)などを支持するアンギュラ玉軸受や円筒ころ軸受などが挙げられる。
The main spindle of the machine tool is preferably one that rotates at a high speed in order to increase machining efficiency, and various lubrication techniques are applied to the bearings. As a lubrication method suitable for the spindle rotating at high speed, for example, methods such as oil mist lubrication, air-oil lubrication, and jet lubrication are known.
However, such a lubrication method requires ancillary equipment such as compressed air and an oil supply device, which is one of the causes of increasing the initial cost and running cost of machine tools. It can be said that this is a preferable lubrication method with less maintenance. For example, examples of the high-speed rolling bearing that supports a rotating shaft that rotates at a high speed of 2000 to 8000 rpm or higher include an angular ball bearing and a cylindrical roller bearing that support a machine tool spindle (spindle).
図9に示すようにアンギュラ玉軸受11は、ラジアル荷重のほかに一方向からのアキシアル荷重を負荷することができるものであり、鋼球14と内輪12および外輪13との接触点を結ぶ直線がラジアル方向に対して角度(接触角)αをもっている。内輪12と外輪13と鋼球14とで形成される軸受空間に、グリースが封入されている。
アンギュラ玉軸受や円筒ころ軸受などからなる高速用転がり軸受に使用される潤滑剤としては、給油などのメンテナンスが必要でなく、周囲の環境を汚染しないちょう度に調整されたグリースを採用することが好ましい。
As shown in FIG. 9, the angular ball bearing 11 is capable of applying an axial load from one direction in addition to the radial load, and a straight line connecting the contact points of the
Lubricants used in high-speed rolling bearings such as angular ball bearings and cylindrical roller bearings do not require maintenance such as lubrication and may be grease adjusted to a consistency that does not pollute the surrounding environment. preferable.
以下に、スピンドル用転がり軸受などの高速用転がり軸受に用いられるグリースに要求される潤滑特性と問題点をまとめて示す。
(a)長寿命性転がり軸受の潤滑寿命を可及的に延長するためには、以下の(i) 〜(iii) に説明するように、転がり軸受から潤滑剤(グリースまたはその基油)が漏れにくいこと、グリースの耐熱性に優れること、潤滑に必要な油膜厚さを形成できることが必要である。
The lubrication characteristics and problems required for grease used in high-speed rolling bearings such as spindle rolling bearings are summarized below.
(A) In order to extend the lubrication life of a long-life rolling bearing as much as possible, lubricant (grease or its base oil) is supplied from the rolling bearing as described in (i) to (iii) below. It is necessary that it is difficult to leak, has excellent heat resistance of grease, and can form an oil film thickness necessary for lubrication.
(i) 転がり軸受を高速運転するとき、遠心力によって転がり軸受内のグリースが軸受外部へ流出するか、またはグリース中の基油が分離流出して、潤滑への寄与が大きい転走面近傍に留まり難く、潤滑不良になりやすい。そのような事態を防止するために、シールド板などのシール部材を転がり軸受に装着する対応がなされるが、軸受の構造によっては装着できない場合があり、またシール部材を装着しても潤滑剤や潤滑油を完全に密封できない場合もある。
高速運転されない転がり軸受の場合、転動体や保持器の運動により摩擦部分から押し出されてしまう余分なグリースは、回転条件によっては軸受内部をある程度還流して再び潤滑に寄与することが考えられる。しかし、高速で回転する工作機械などの回転軸支持用転がり軸受では、軸受内部に発生する風圧がこの還流を妨げるため潤滑不良を起こしやすくなる。このため、高速で回転する転がり軸受では、僅かな量のグリースしか潤滑に寄与しておらず、グリースの性状は特に重要となる。また、高速用転がり軸受に用いられるグリースは、少量のグリースでも潤滑性能を維持する必要がある。
(i) When rolling bearings are operated at high speed, the grease in the rolling bearings flows out of the bearings due to centrifugal force, or the base oil in the grease separates and flows out, and near the rolling surface where the contribution to lubrication is large. It is difficult to stay and is prone to poor lubrication. In order to prevent such a situation, a seal member such as a shield plate is attached to the rolling bearing. However, depending on the structure of the bearing, it may not be possible to attach the seal member. In some cases, the lubricant cannot be completely sealed.
In the case of a rolling bearing that is not operated at a high speed, excess grease that is pushed out from the frictional part due to the motion of the rolling elements and the cage may recirculate to some extent inside the bearing and contribute to lubrication again depending on the rotation conditions. However, in rolling bearings for supporting a rotating shaft such as a machine tool that rotates at high speed, the wind pressure generated inside the bearing hinders this recirculation, so that lubrication is liable to occur. For this reason, in rolling bearings rotating at high speed, only a small amount of grease contributes to lubrication, and the properties of the grease are particularly important. Further, the grease used for the high-speed rolling bearing needs to maintain the lubricating performance even with a small amount of grease.
(ii) 運転条件が高速化すると軸受の転がり面は局部的に発熱して高温度になり、このとき耐熱性の乏しいグリースは熱劣化し、グリースの寿命は著しく縮まる。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試みがなされた。しかし、これらの試みは、耐久性の十分な向上には至らなかった。
(iii) 潤滑性(油膜厚さ)を向上させた従来のグリースは、基油粘度を高くすると剪断摩擦抵抗が上昇して回転トルクが増加し、発熱量が増大するので、これらを抑制するために基油粘度は低く抑えている。そのため、高速に伴う温度上昇で低粘度となった潤滑油の油膜は薄くなって摺動摩耗を起こす場合があった。
(ii) When the operating conditions are increased, the rolling surface of the bearing locally generates heat and becomes high temperature. At this time, the grease with poor heat resistance is thermally deteriorated, and the life of the grease is remarkably shortened. For such problems, attempts have been made to use heat-resistant thickeners and base oils, or to add antioxidants. However, these attempts have not led to a sufficient improvement in durability.
(iii) Conventional grease with improved lubricity (oil film thickness) increases shear friction resistance and increases rotational torque and heat generation when base oil viscosity is increased. The base oil viscosity is kept low. For this reason, the oil film of the lubricating oil that has become low viscosity due to a temperature rise accompanying high speed may become thin and cause sliding wear.
(b)低トルク性(温度上昇の抑制性)について既存の高速軸受用のグリースは、前述のように基油粘度を低く抑えているが、軸受が高速度で回転すると、温度上昇により粘度が著しく低下し、潤滑に必要な厚さの油膜を形成できなくなるという問題がある。 (B) Low torque (inhibition of temperature rise) Existing high-speed bearing grease keeps the base oil viscosity low as described above, but when the bearing rotates at high speed, the viscosity increases due to temperature rise. There is a problem that the oil film is remarkably lowered and an oil film having a thickness necessary for lubrication cannot be formed.
(c)低振動性については、グリースの増ちょう剤の種類によって軸受の振動を増大させる場合がある。すなわち、大きくて硬い凝集体を形成する増ちょう剤を含有するグリースで潤滑する転がり軸受の振動は大きくなる。 (C) About low vibration property, the vibration of the bearing may be increased depending on the type of the thickener of grease. That is, the vibration of the rolling bearing lubricated with the grease containing the thickener that forms a large and hard aggregate increases.
このように従来のグリースは、高速用転がり軸受に用いた場合に軸受の長寿命性、低トルク性および低振動性といった所要物性を満足させることができないという問題点があった。対策として、ウレア化合物を配合したグリースが提案されている(特許文献1〜特許文献3参照)が、油の軌道面への供給量が少なく、より高速性能を得るためには不十分である。
例えば、特許文献3には、40 ℃における動粘度が 15 mm2/sec 以上 40 mm2/sec 以下である基油と、含有量がグリース組成物全体の 9 質量%以上 14 質量%以下であるジウレア化合物の増ちょう剤とを含有し、混和ちょう度が 220 以上 320 以下であるグリース組成物が開示されている。
しかし、上記グリース組成物においても、増ちょう剤の配合量を減らし、グリース封入量を少なくすることが困難であり、軸受の高速回転への十分な対応や工作機械のコンパクト化、運転経費の削減を可能にすることは困難である。
また、近年ますます転がり軸受の使用状態が過酷になり、ピッチ円径dm( mm )と回転数N( rpm )との積であるdmN値が 170 万以上という高速回転で使用されるスピンドル用転がり軸受なども多くなってきている。このような軸受の回転速度の高速化に伴って、既存のグリースで軸受に要求される性能を全て満足させることは困難である。
For example,
However, even in the above grease composition, it is difficult to reduce the blending amount of thickener and reduce the amount of grease filled. Sufficient support for high-speed rotation of bearings, downsizing of machine tools, and reduction of operating costs It is difficult to make it possible.
In recent years, rolling bearings have been used more and more severely, and the rolling for spindles used at high-speed rotation with a dmN value, which is the product of pitch circle diameter dm (mm) and rotation speed N (rpm), is 1.7 million or more. The number of bearings is increasing. As the rotational speed of the bearing increases, it is difficult to satisfy all the performance required for the bearing with existing grease.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、少ないグリース封入量であっても、例えばピッチ円径dm( mm )と回転数N( rpm )との積であるdmN値が 170 万以上という高速回転に十分に対応でき、工作機械のコンパクト化や運転経費の削減を可能にする高速用転がり軸受の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation. Even if the amount of grease is small, for example, the dmN value that is the product of the pitch circle diameter dm (mm) and the rotational speed N (rpm) is 1.7 million. The purpose is to provide a high-speed rolling bearing that can sufficiently cope with the high-speed rotation described above, and that can make the machine tool compact and reduce the operating cost.
本発明の高速用転がり軸受は、高速回転する軸を支持する高速用転がり軸受であって、該転がり軸受は、内輪および外輪と、この内輪および外輪間に介在する複数の転動体と、上記内輪および外輪間の隙間の開口を覆うシール部材とを備え、上記転動体の周囲にグリースを封入してなり、上記グリースと接触する軸受内部表面の少なくとも一部に撥水・撥油性被膜が形成され、上記グリース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、上記ウレア系化合物を含まない非ウレアグリースを配合してなり、上記ウレア系化合物は、ポリイソシアネート成分とモノアミン成分とを反応して得られ、上記モノアミン成分が脂肪族モノアミンおよび脂環式モノアミンから選ばれた少なくとも1つのモノアミンをモノアミン全体に対して 50 モル%以上含有するモノアミン成分であることを特徴とする。 The high-speed rolling bearing of the present invention is a high-speed rolling bearing that supports a shaft that rotates at high speed. The rolling bearing includes an inner ring and an outer ring, a plurality of rolling elements interposed between the inner ring and the outer ring, and the inner ring. And a seal member that covers the opening of the gap between the outer rings, and grease is sealed around the rolling elements, and a water / oil repellent coating is formed on at least a part of the bearing inner surface that contacts the grease. The above grease comprises a urea grease containing a urea compound as a thickener and a non-urea grease that does not contain the urea compound. The urea compound reacts with a polyisocyanate component and a monoamine component. The obtained monoamine component contains at least one monoamine selected from aliphatic monoamines and alicyclic monoamines in an amount of 50 It is characterized by being a monoamine component containing at least 1% by weight.
上記撥水・撥油性被膜は、(1)シール部材の軸受内部側表面の一部、(2)外輪の軌道面を除く内径面およびシール部材の軸受内部側表面、(3)内輪の軌道面を除く外径面およびシール部材の軸受内部側表面、(4)転動体との接触面を除く保持器の表面から選ばれた少なくとも一つに形成されていることを特徴とする。 The water / oil-repellent coating comprises (1) a part of the bearing inner surface of the seal member, (2) an inner diameter surface excluding the raceway surface of the outer ring and the bearing inner surface of the seal member, and (3) a raceway surface of the inner ring. It is characterized in that it is formed in at least one selected from the outer diameter surface excluding the surface and the bearing inner surface of the seal member and (4) the surface of the cage excluding the contact surface with the rolling element.
上記撥水・撥油性被膜は、シリコン系化合物またはフッ素系化合物を用いて形成されていることを特徴とする。また、上記シリコン系化合物はシロキサンであり、上記フッ素系化合物はフルオロアルキルシランであることを特徴とする。 The water / oil repellent coating is characterized by being formed using a silicon compound or a fluorine compound. The silicon compound is siloxane, and the fluorine compound is fluoroalkylsilane.
上記非ウレアグリースの増ちょう剤は、複合石けん系増ちょう剤またはNaテレフタラメートであり、上記非ウレアグリース全体に対する非ウレア増ちょう剤の配合割合が 10〜40 重量%であることを特徴とする。
また、上記ウレアグリースおよび上記非ウレアグリースの基油は動粘度が 15〜40 mm2/sec であることを特徴とする。
また、上記基油は合成炭化水素油、エステル油およびアルキルジフェニルエーテル油から選ばれた少なくとも1つであることを特徴とする。
The thickener of the non-urea grease is a composite soap-type thickener or Na terephthalate, and the blending ratio of the non-urea thickener to the whole of the non-urea grease is 10 to 40% by weight. To do.
In addition, the base oil of the urea grease and the non-urea grease has a kinematic viscosity of 15 to 40 mm 2 / sec.
The base oil is at least one selected from a synthetic hydrocarbon oil, an ester oil, and an alkyl diphenyl ether oil.
上記高速用転がり軸受が工作機械の主軸を支持する軸受であることを特徴とする。また、該軸受は、アンギュラ玉軸受または円筒ころ軸受であることを特徴とする。 The high-speed rolling bearing is a bearing that supports a main shaft of a machine tool. Further, the bearing is an angular ball bearing or a cylindrical roller bearing.
本発明の高速用転がり軸受に封入するグリースは、所定のウレア系化合物を増ちょう剤とするウレアグリースに、上記ウレア系化合物を含まない非ウレアグリースを配合してなるので、少量のグリース封入量であっても、このグリースを封入した転がり軸受の耐荷重性を保ちつつ高速回転下で軌道面への油の供給能力に優れる。
ウレア系化合物を構成するモノアミン成分は、脂肪族モノアミンおよび脂環式モノアミンから選ばれた少なくとも1つのモノアミンをモノアミン全体に対して 50 モル%以上含有するので、高速下で高いせん断力を受けても増ちょう剤が容易に破壊されず、増ちょう剤繊維の毛細管現象により、転走面に安定的にグリース中の油分を供給することができる。
The grease to be sealed in the high-speed rolling bearing of the present invention is formed by blending a non-urea grease not containing the above urea compound with a urea grease having a predetermined urea compound as a thickening agent, so that a small amount of grease is charged. Even so, it is excellent in the ability to supply oil to the raceway surface under high speed rotation while maintaining the load resistance of the rolling bearing filled with this grease.
The monoamine component constituting the urea compound contains at least one monoamine selected from an aliphatic monoamine and an alicyclic monoamine in an amount of 50 mol% or more based on the total monoamine, so that even if it receives a high shearing force at high speed, The thickener is not easily broken, and the oil content in the grease can be stably supplied to the rolling surface by the capillary action of the thickener fiber.
本発明の高速用転がり軸受は、上記グリースを封入し、さらに上記グリースと接触する軸受内部表面の少なくとも一部に撥水・撥油性被膜を形成しているので、高遠心力が負荷されてもグリースの油分が転走面の方に移動するようにでき、軸受外に流出せず、かつ軸受潤滑に必要な油量が長期間安定して供給され、高速で摺接する軌道面に対して潤滑に所要の厚さの油膜を形成する。このため高速回転下での軸受耐久寿命が飛躍的に向上する。 The high-speed rolling bearing according to the present invention encloses the grease and further forms a water / oil-repellent coating on at least a part of the inner surface of the bearing that comes into contact with the grease. The oil component can move toward the rolling surface, it does not flow out of the bearing, and the amount of oil necessary for bearing lubrication is stably supplied for a long period of time. An oil film having a required thickness is formed. For this reason, the bearing durability life under high-speed rotation is dramatically improved.
少ないグリース封入量であっても、高速回転に十分に対応でき、工作機械のコンパクト化や運転経費の削減を可能にする高速用転がり軸受について鋭意検討の結果、高速用転がり軸受を形成する部材の軸受内部表面の少なくとも一部に撥水・撥油性被膜を設け、所定のグリースを封入することで、高速使用時の寿命が長い転がり軸受となることを見出した。
潤滑油やグリース等の軸受に封入される潤滑剤と接触する軸受内部表面の少なくとも一部に、撥水・撥油性被膜が形成されていると、潤滑剤は撥水・撥油性被膜の表面張力によってはじかれて該被膜表面に留まらず活発に移動する。このため、転動面や転走面等の摺動表面には活発に移動する所定の潤滑剤を常に存在させることができることから、潤滑作用の持続性が向上し長寿命の転がり軸受が得られるものと考えられる。本発明はこのような知見に基づくものである。
As a result of intensive studies on high-speed rolling bearings that can sufficiently cope with high-speed rotation even with a small amount of grease, and that can make machine tools compact and reduce operating costs, It has been found that by providing a water / oil repellent coating on at least a part of the inner surface of the bearing and enclosing a predetermined grease, it becomes a rolling bearing with a long life at high speed use.
If a water / oil-repellent coating is formed on at least a part of the inner surface of the bearing that comes into contact with the lubricant sealed in the bearing, such as lubricant or grease, the surface tension of the water / oil-repellent coating will be the lubricant. Is actively moved without staying on the surface of the coating. For this reason, since the predetermined lubricant that moves actively can always be present on the sliding surface such as the rolling surface and the rolling surface, the durability of the lubricating action is improved and a long-life rolling bearing is obtained. It is considered a thing. The present invention is based on such knowledge.
本発明の高速用転がり軸受は封入するグリースと接触する軸受内部表面の少なくとも一部に撥水・撥油性被膜が形成されていればよい。軸受構造的には特に制限されるものではない。例えば図1に示されるアンギュラ玉軸受1を例示することができる。図1は本発明の一実施形態であるアンギュラ玉軸受の撥水・撥油性被膜の形成位置の一例を示す断面図である。本発明において撥水・撥油性被膜は、グリース7と接触する軸受内部表面の少なくとも一部に形成されていればよく、特に摺動表面以外に形成されることが好ましい。ここで摺動表面とは、内輪軌道面2a、外輪軌道面3a、保持器5と転動体4との接触面、転動体4の表面等である。
図1において、アンギュラ玉軸受1は内輪2と外輪3との間に転動体4が保持器5に保持された軸受空間を、外輪3の内周面に設けられた係止溝に固定したシール部材6で密封され、シール部材6の軸受内部側表面の一部に撥水・撥油性被膜8aが形成されている。また、内輪2と外輪3と転動体4とで形成される軸受空間に、下記に示すグリースが封入される。
なお、転動体4と、内輪2および外輪3との接触点を結ぶ直線がラジアル方向に対して接触角βを有しており、ラジアル荷重と一方向のアキシアル荷重を負荷することができる。また、転動体4は、窒化珪素や炭化珪素等のセラミックス製とすることもできる。
In the high-speed rolling bearing of the present invention, it is sufficient that a water / oil-repellent coating is formed on at least a part of the inner surface of the bearing that comes into contact with the sealed grease. The bearing structure is not particularly limited. For example, the
In FIG. 1, the
Note that a straight line connecting the contact points of the rolling
図2〜図4は上記撥水・撥油性被膜の形成位置の他の例を示す断面図である。図2においては外輪の軌道面3aを除く内径面と、シール部材6の軸受内部側表面とに撥水・撥油性被膜8bが、図3においては内輪の軌道面2aを除く外径面と、シール部材6の軸受内部側表面とに撥水・撥油性被膜8cが、図4においては転動体4との接触面を除く保持器5の表面に撥水・撥油性被膜8dが、それぞれ形成されている。図2〜図4において撥水・撥油性被膜を除く他の構成は図1と同様である。
図1〜図4において撥水・撥油性被膜の形成位置を個別に示したが、これらの形成位置は単独で用いても、2個以上組み合わせて用いてもよい。
2 to 4 are sectional views showing other examples of positions where the water / oil repellent coating is formed. In FIG. 2, a water- and oil-
Although the formation positions of the water / oil repellent coating are individually shown in FIGS. 1 to 4, these formation positions may be used alone or in combination of two or more.
本発明の高速用転がり軸受の他の実施形態として、例えば図5に示される深溝玉軸受21を例示することができる。図5は本発明の他の実施形態である深溝玉軸受の撥水・撥油性被膜の形成位置の一例を示す断面図である。本発明において撥水・撥油性被膜は、グリース27と接触する軸受内部表面の少なくとも一部に形成されていればよく、特に摺動表面以外に形成されることが好ましい。ここで摺動表面とは、内輪軌道面22a、外輪軌道面23a、保持器25と転動体24との接触面、転動体24の表面等である。
図5において、深溝玉軸受21は内輪22と外輪23との間に転動体24が保持器25に保持された軸受空間を、外輪23の内周面に設けられた係止溝に固定したシール部材26で密封され、シール部材26の軸受内部側表面の一部に撥水・撥油性被膜28aが形成されている。また、内輪22と外輪23と転動体24とで形成される軸受空間に、下記に示すグリースが封入される。
なお、転動体24は、窒化珪素や炭化珪素等のセラミックス製とすることもできる。
As another embodiment of the high-speed rolling bearing of the present invention, for example, a deep
In FIG. 5, the deep
In addition, the rolling
図6〜図8は上記撥水・撥油性被膜の形成位置の他の例を示す断面図である。図6においては外輪の軌道面23aを除く内径面と、シール部材26の軸受内部側表面とに撥水・撥油性被膜28bが、図7においては内輪の軌道面22aを除く外径面と、シール部材26の軸受内部側表面とに撥水・撥油性被膜28cが、図8においては転動体24との接触面を除く保持器25の表面に撥水・撥油性被膜28dが、それぞれ形成されている。図6〜図8において撥水・撥油性被膜を除く他の構成は図5と同様である。
図5〜図8において撥水・撥油性被膜の形成位置を個別に示したが、これらの形成位置は単独で用いても、2個以上組み合わせて用いてもよい。
6 to 8 are cross-sectional views showing other examples of positions where the water / oil repellent coating is formed. In FIG. 6, a water and
Although the formation positions of the water- and oil-repellent coatings are individually shown in FIGS. 5 to 8, these formation positions may be used alone or in combination of two or more.
撥水・撥油性被膜8a〜8d、28a〜28dを図1〜図8に示すような軸受内部表面に形成することで、封入されているグリース7、27が撥水・撥油性被膜8a〜8d、28a〜28dの表面張力によってはじかれて該被膜表面に留まらず活発に移動する。このため、例えばこれらの被膜8a〜8d、28a〜28dを形成しない、内輪軌道面2a、22a、外輪軌道面3a、23a、保持器5、25と転動体4、24との接触面、転動体4、24の表面等に、グリース7、27が継続的に供給され、潤滑作用の持続性が向上し長寿命の転がり軸受となる。
また、摺動表面以外に撥水・撥油性被膜を形成することで、摺接による該被膜の剥がれ等も起こらない。
By forming the water / oil repellent coatings 8a to 8d and 28a to 28d on the bearing inner surface as shown in FIGS. 1 to 8, the encapsulated greases 7 and 27 become the water / oil repellent coatings 8a to 8d. , 28a to 28d are repelled by the surface tension and move actively without staying on the coating surface. Therefore, for example, the inner ring raceway surfaces 2a and 22a, the outer ring raceway surfaces 3a and 23a, the contact surfaces between the
In addition, by forming a water / oil repellent coating other than the sliding surface, the coating does not peel off due to sliding contact.
撥水・撥油性被膜の形成に用いる材料としては、シリコン系やフッ素系の撥水・撥油剤を用いることができ、特に限定されるものではない。撥水・撥油性被膜は、シロキサン等のシリコン系撥水・撥油剤からなる被膜、または、フルオロアルキルシランを用いて形成されている撥水・撥油被膜であることが好ましい。
市販品としては、例えば日本メクトロン株式会社製:ノックスガードST−420、ダイキン工業社製:ユニダイン、信越化学社製:パーフルオロアルキルシランKBM7803などが挙げられる。
As a material used for forming the water / oil repellent coating, silicon-based or fluorine-based water / oil repellent can be used, and is not particularly limited. The water / oil repellent coating is preferably a coating made of a silicon-based water / oil repellent such as siloxane, or a water / oil repellent coating formed using fluoroalkylsilane.
As a commercial item, Nippon Mektron Co., Ltd. product: Knoxguard ST-420, Daikin Industries, Ltd .: Unidyne, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .: Perfluoroalkylsilane KBM7803 etc. are mentioned, for example.
本発明の高速用転がり軸受は、グリースに接する軸受の内部表面に撥水・撥油性被膜が形成されていればよく、被膜の形成方法は特に限定されない。グリースに接する軸受の内部表面に撥水・撥油被膜を形成するには、例えば、転がり軸受をシロキサン等のシリコン系撥水・撥油剤を分散させた液中に浸漬した後、その後、乾燥させることにより撥水・撥油性被膜を形成させることができる。また、真空蒸着、物理蒸着(PVD)、化学蒸着(CVD)、イオンプレーティングなどの乾式めっき、または、電気めっきなどがある。
また、市販の撥水・撥油剤を用いて、グリースに接する軸受の内部表面に塗布して撥水・撥油性被膜を形成することもできる。これらの中で、各部品ごとに撥水・撥油処理をする必要がなく、加工コストが有利であることから、撥水・撥油剤を分散させた液中に転がり軸受を浸漬する方法を採用することが好ましい。
In the high-speed rolling bearing of the present invention, it is sufficient that a water / oil repellent coating is formed on the inner surface of the bearing in contact with the grease, and the method for forming the coating is not particularly limited. In order to form a water / oil repellent film on the inner surface of the bearing in contact with the grease, for example, the rolling bearing is immersed in a liquid in which a silicon-based water / oil repellent such as siloxane is dispersed and then dried. As a result, a water / oil repellent film can be formed. Further, there are vacuum plating, physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), dry plating such as ion plating, or electroplating.
In addition, a commercially available water / oil repellent agent can be used to form a water / oil repellent coating by applying to the inner surface of the bearing in contact with the grease. Among these, it is not necessary to perform water and oil repellency treatment for each part, and processing costs are advantageous, so a method of immersing the rolling bearing in a liquid in which water and oil repellants are dispersed is adopted. It is preferable to do.
本発明の高速用転がり軸受は、軸受空隙部の容積の 1 体積%以上 10 体積%未満のグリースを封入することが好ましい。1 体積%未満であると、潤滑に必要なグリース量が不足して枯渇しやすい。10 体積%以上であると、撹拌によるトルクが大きく発熱が大きくなり潤滑寿命が向上しないし、またコスト増につながり、環境上も好ましくない。 The high-speed rolling bearing of the present invention preferably contains 1% by volume or more and less than 10% by volume of the volume of the bearing gap. If it is less than 1% by volume, the amount of grease necessary for lubrication will be insufficient and it will be easily depleted. If it is 10% by volume or more, the torque due to agitation is large and heat generation increases, the lubrication life is not improved, and the cost is increased, which is not preferable from the viewpoint of the environment.
本発明の高速用転がり軸受としては、図1〜図4に示すアンギュラ玉軸受および図5〜図8に示す深溝玉軸受のほか、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、針状ころ軸受、スラスト円筒ころ軸受、スラスト円すいころ軸受、スラスト針状ころ軸受、スラスト自動調心ころ軸受等も使用できる。これらの中で高速回転での回転精度と耐荷重性能を両方備えることから、アンギュラ玉軸受または円筒ころ軸受を用いることが好ましい。 As the high-speed rolling bearing of the present invention, in addition to the angular ball bearing shown in FIGS. 1 to 4 and the deep groove ball bearing shown in FIGS. 5 to 8, a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing, a self-aligning roller bearing, and a needle-like roller bearing Roller bearings, thrust cylindrical roller bearings, thrust tapered roller bearings, thrust needle roller bearings, thrust self-aligning roller bearings, and the like can also be used. Among them, it is preferable to use an angular ball bearing or a cylindrical roller bearing because it has both rotational accuracy at high speed and load bearing performance.
本発明の高速用転がり軸受は、グリースに接する軸受の内部表面に撥水・撥油被膜を形成することに加えて、以下の、ウレア系化合物を増ちょう剤とするウレアグリースに、ウレア系化合物を含まない非ウレアグリースを配合してなるグリースを使用することを特徴としている。 The high-speed rolling bearing of the present invention includes a urea-based compound in addition to the following urea grease containing a urea-based compound as a thickener, in addition to forming a water- and oil-repellent coating on the inner surface of the bearing in contact with the grease. It is characterized by using a grease formed by blending a non-urea grease that does not contain.
上記ウレアグリースおよび非ウレアグリースに使用できる基油は、40℃における動粘度(以下、単に動粘度と記す)が 15〜40 mm2/sec の潤滑油を用いることができる。特に、動粘度が 18〜30 mm2/sec の潤滑油が好ましい。動粘度が 15 mm2/sec 未満の場合、粘度が低すぎて十分な耐荷重性が得られない。また、動粘度が 40 mm2/sec をこえる場合、高速回転に伴って軌道面への油の供給が不足し、早期に軸受寿命に至るようになる。 As the base oil that can be used for the urea grease and the non-urea grease, a lubricating oil having a kinematic viscosity at 40 ° C. (hereinafter simply referred to as kinematic viscosity) of 15 to 40 mm 2 / sec can be used. In particular, a lubricating oil having a kinematic viscosity of 18 to 30 mm 2 / sec is preferable. When the kinematic viscosity is less than 15 mm 2 / sec, the viscosity is too low to obtain sufficient load resistance. Also, if the kinematic viscosity exceeds 40 mm 2 / sec, oil supply to the raceway surface becomes insufficient with high-speed rotation, and the bearing life will be reached early.
上記ウレアグリースの基油の種類としては、合成炭化水素油、エステル油、アルキルジフェニルエーテル油、またはこれらの混合油が好ましい。
また、合成炭化水素油、エステル油、アルキルジフェニルエーテル油、それぞれの動粘度が 15〜40 mm2/sec であることが好ましい。この範囲であると混合油とした場合であっても、動粘度の範囲を 15〜40 mm2/sec とすることができる。混合油とする場合、合成炭化水素油を必須成分とすることが好ましく、また、合成炭化水素油はエステル油またはアルキルジフェニルエーテル油よりも質量割合で同量以上であることが好ましい。
As a kind of the base oil of the urea grease, a synthetic hydrocarbon oil, an ester oil, an alkyl diphenyl ether oil, or a mixed oil thereof is preferable.
Moreover, it is preferable that kinematic viscosities of synthetic hydrocarbon oil, ester oil, and alkyldiphenyl ether oil are 15 to 40 mm 2 / sec. Even if it is a mixed oil as it is this range, the range of kinematic viscosity can be 15-40 mm < 2 > / sec. In the case of a mixed oil, a synthetic hydrocarbon oil is preferably used as an essential component, and the synthetic hydrocarbon oil is preferably equal to or more in mass ratio than the ester oil or alkyl diphenyl ether oil.
合成炭化水素系油としては、例えばノルマルパラフィン、イソパラフィン、ポリブテン、ポリイソブチレン、1-デセンオリゴマー、1-デセンとエチレンコオリゴマー等のポリ-α-オレフィン等が挙げられる。
エステル油としては、例えばジブチルセバケート、ジ-2-エチルヘキシルセバケート、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジトリデシルタレート、メチル・アセチルシノレート等のジエステル油、トリオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテート等の芳香族エステル油、トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンベラルゴネート、ペンタエリスリトール-2-エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールベラルゴネート等のポリオールエステル油、炭酸エステル油等が挙げられる。
アルキルジフェニルエーテル油としては、モノアルキルジフェニルエーテル、ジアルキルジフェニルエーテル、ポリアルキルジフェニルエーテル等が挙げられる。
Examples of the synthetic hydrocarbon oil include poly-α-olefins such as normal paraffin, isoparaffin, polybutene, polyisobutylene, 1-decene oligomer, 1-decene and ethylene co-oligomer.
Examples of ester oils include dibutyl sebacate, di-2-ethylhexyl sebacate, dioctyl adipate, diisodecyl adipate, ditridecyl adipate, ditridecyl tartrate, methyl acetyl cinnolate, and the like, trioctyl trimellitate, trioctyl Aromatic ester oils such as decyl trimellitate and tetraoctyl pyromellitate, polyol ester oils such as trimethylolpropane caprylate, trimethylolpropane verargonate, pentaerythritol-2-ethylhexanoate, and pentaerythritol verargonate And carbonate ester oil.
Examples of the alkyl diphenyl ether oil include monoalkyl diphenyl ether, dialkyl diphenyl ether, and polyalkyl diphenyl ether.
上記ウレア系化合物(ウレア系増ちょう剤)は、ポリイソシアネート成分とモノアミン成分とを反応して得られる。
ポリイソシアネート成分としては、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネー卜等が挙げられる。これらの中でも芳香族ジイソシアネートが好ましい。
また、ジアミンと該ジアミンに対してモル比で過剰のジイソシアネートとの反応で得られるポリイソシアネートを使用することができる。ジアミンとしては、エチレンジアミン、プロパンジアミン、ブタンジアミン、ヘキサンジアミン、オクタンジアミン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン等が挙げられる。
The urea compound (urea thickener) is obtained by reacting a polyisocyanate component and a monoamine component.
Examples of the polyisocyanate component include phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, diphenyl diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, octadecane diisocyanate, decane diisocyanate, and hexane diisocyanate. Of these, aromatic diisocyanates are preferred.
Moreover, the polyisocyanate obtained by reaction with excess diisocyanate by molar ratio with respect to diamine and this diamine can be used. Examples of the diamine include ethylenediamine, propanediamine, butanediamine, hexanediamine, octanediamine, phenylenediamine, tolylenediamine, xylenediamine, and diaminodiphenylmethane.
モノアミン成分は、脂肪族モノアミンおよび脂環式モノアミンから選ばれた少なくとも1つをモノアミン全体に対して 50 モル%以上、好ましくは 80 モル%以上含有するモノアミン成分である。50 モル%以上含むことにより増ちょう剤の高速下でのせん断力に容易に破壊されず、増ちょう剤繊維の毛細管現象により、転走面に安定的にグリース中の油分を供給することができる。
脂肪族モノアミンおよび脂環式モノアミン以外のモノアミンとしては芳香族モノアミンが挙げられる。
脂肪族モノアミンとしては、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミンが挙げられ、これらの中でもオクチルアミンが好ましい。
脂環式モノアミンとしては、シクロヘキシルアミンなどが挙げられる。
芳香族モノアミンとしては、アニリン、p-トルイジンが挙げられ、これらの中でp-トルイジンが好ましい。
The monoamine component is a monoamine component containing at least one selected from an aliphatic monoamine and an alicyclic monoamine in an amount of 50 mol% or more, preferably 80 mol% or more based on the total monoamine. By containing 50 mol% or more, it is not easily broken by the shearing force of the thickener under high speed, and the oil content in the grease can be stably supplied to the rolling surface by the capillary action of the thickener fiber. .
Examples of monoamines other than aliphatic monoamines and alicyclic monoamines include aromatic monoamines.
Examples of the aliphatic monoamine include hexylamine, octylamine, dodecylamine, hexadecylamine, octadecylamine, stearylamine, and oleylamine. Among these, octylamine is preferable.
Examples of the alicyclic monoamine include cyclohexylamine.
Examples of the aromatic monoamine include aniline and p-toluidine, and among these, p-toluidine is preferable.
上記ウレア系増ちょう剤は、ウレアグリース全体に対して、3〜20 重量%の割合で配合することが好ましい。特に、5〜15 重量%の配合量とすることが好ましい。ウレアグリースとして、配合量が 3 重量%未満では基油保持能力が十分ではなく、特に回転初期に一時に大量の油分が分離してグリースの漏洩が起こり、軸受耐久寿命が短くなる。また、配合量が 20 重量%をこえると、相対的に基油の量が少なくなり、油供給性が不十分で、早期に潤滑不足に陥って同様に軸受耐久寿命が短くなる。 The urea-based thickener is preferably blended in a proportion of 3 to 20% by weight with respect to the entire urea grease. In particular, the blending amount is preferably 5 to 15% by weight. As urea grease, if the blending amount is less than 3% by weight, the base oil retention capacity is not sufficient, and in particular, a large amount of oil is separated at one time at the initial stage of rotation, causing grease leakage and shortening the bearing life. On the other hand, if the blending amount exceeds 20% by weight, the amount of the base oil is relatively small, the oil supply ability is insufficient, the lubrication is insufficient early, and the bearing durability life is similarly shortened.
上記非ウレアグリースの基油の種類としては、ウレアグリースの基油として用いられる合成炭化水素油、エステル油、アルキルジフェニルエーテル油、またはこれらの混合油に加えて、鉱油、フッ素油、シリコーン油等を単独または混合して使用できる。
鉱油としては、原油から得られる潤滑油を減圧蒸留、油剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精製等の精製を行なったものを用いることができる。
フッ素油としては、脂肪族炭化水素ポリエーテルの水素原子をフッ素原子で置換した化合物であれば使用でき、例えばパーフルオロポリエーテル油が挙げられる。パーフルオロポリエーテル油を例示すれば、フォンブリンY(モンテジソン社商品名)およびクライトックス(デュポン社商品名)などの側鎖を有するパーフルオロポリエーテルや、フォンブリンZ(モンテジソン社商品名)、フォンブリンM(モンテジソン社商品名)およびデムナム(ダイキン社商品名)などの直鎖状のパーフルオロポリエーテルが挙げられる。
シリコーン油としては、ジメチルシリコーン油やメチルフェニルシリコーン油等のいわゆるストレートシリコーン油、およびアルキル変性シリコーン油やアラルキル変性シリコーン油等のいわゆる変性シリコーン油のいずれも使用できる。
In addition to the synthetic hydrocarbon oil, ester oil, alkyl diphenyl ether oil, or mixed oils used as the base oil for urea grease, mineral oil, fluorine oil, silicone oil, etc. Can be used alone or in combination.
As the mineral oil, use can be made of a lubricant obtained from crude oil subjected to vacuum distillation, oil removal, solvent extraction, hydrocracking, solvent dewaxing, sulfuric acid washing, clay purification, hydrorefining, and the like. .
As the fluorine oil, any compound in which a hydrogen atom of an aliphatic hydrocarbon polyether is substituted with a fluorine atom can be used, and examples thereof include perfluoropolyether oil. Examples of perfluoropolyether oils include perfluoropolyethers having side chains such as Fomblin Y (product name of Montedison) and Krytox (product name of DuPont), Fomblin Z (product name of Montedison), Examples include linear perfluoropolyethers such as Fomblin M (trade name of Montedison) and Demnam (trade name of Daikin).
As the silicone oil, any of so-called straight silicone oils such as dimethyl silicone oil and methylphenyl silicone oil and so-called modified silicone oils such as alkyl-modified silicone oil and aralkyl-modified silicone oil can be used.
上記非ウレアグリースの増ちょう剤(非ウレア系増ちょう剤)としては、油分離性に優れた金属石けん、Naテレフタラメート、ポリテトラフルオロエチレン樹脂が挙げられる。これらの中でも、金属石けんが好ましい。金属石けん系増ちょう剤としては、ステアリン酸リチウム、12-ヒドロキシステアリン酸リチウムなどのリチウム石けん、複合リチウム石けんが挙げられる。また、バリウム石けん、複合バリウム石けん、アルミニウム石けん、複合アルミニウム石けん、カルシウム石けん、複合カルシウム石けん、ナトリウム石けん、複合ナトリウム石けん等を挙げることができる。これらの中で油供給性とせん断安定性に優れた複合リチウム石けん、複合バリウム石けん、Naテレフタラメートが好ましい。 Examples of the non-urea thickener (non-urea thickener) include metal soap, Na terephthalamate, and polytetrafluoroethylene resin that are excellent in oil separation. Among these, metal soap is preferable. Examples of the metal soap thickener include lithium soaps such as lithium stearate and lithium 12-hydroxystearate, and composite lithium soaps. Moreover, barium soap, composite barium soap, aluminum soap, composite aluminum soap, calcium soap, composite calcium soap, sodium soap, composite sodium soap and the like can be mentioned. Of these, composite lithium soap, composite barium soap, and Na terephthalate that are excellent in oil supply and shear stability are preferable.
上記非ウレアグリースは、グリース全量に対して 10〜80 重量%の割合で配合することが好ましい。特に、20〜50 重量%の配合量とすることが好ましい。非ウレアグリースとして、配合量が 10 重量%未満では転走部への油供給性が悪い。また、配合量が 80 重量%をこえると、高速下で増ちょう剤の繊維が破壊されやすく、増ちょう剤の毛細管現象により基油を転走部へ供給できない。
非ウレアグリースの増ちょう剤は、非ウレアグリース全量に対して 10〜40 重量%含有することが好ましい。10 重量%以下であるとグリースが軟質でせん断により軸受から容易に漏れやすく、40 重量%をこえるとグリース中の油分が少なく、油供給性が悪くなるおそれがある。
The non-urea grease is preferably blended at a rate of 10 to 80% by weight based on the total amount of grease. In particular, the blending amount is preferably 20 to 50% by weight. As non-urea grease, if the blending amount is less than 10% by weight, the oil supply to the rolling section is poor. If the blending amount exceeds 80% by weight, the fiber of the thickener tends to be broken at high speed, and the base oil cannot be supplied to the rolling section due to the capillary action of the thickener.
The thickener of non-urea grease is preferably contained in an amount of 10 to 40% by weight based on the total amount of non-urea grease. If the amount is less than 10% by weight, the grease is soft and easily leaks from the bearing due to shear. If the amount exceeds 40% by weight, the oil content in the grease is small and the oil supply performance may be deteriorated.
また、本発明においてウレアグリースと非ウレアグリースとの混合グリースには、必要に応じて公知のグリース用添加剤を含有させることができる。この添加剤として、例えば、有機亜鉛化合物、アミン系、フェノール系化合物等の酸化防止剤、ベンゾトリアゾールなどの金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレン等の粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤、金属スルホネート、多価アルコールエステルなどの防錆剤、有機モリブデンなどの摩擦低減剤、エステル、アルコールなどの油性剤、りん系化合物などの摩耗防止剤等が挙げられる。これらを単独または 2 種類以上組み合せて添加できる。これらの添加剤の含有量は、個別にはグリース全量の 0.05 重量%以上、合計量でグリース全量の 0.15〜10 重量%の範囲となることが好ましい。特に、合計量で 10 重量%をこえる場合は、含有量の増加に見合う効果が期待できないばかりか、相対的に他の成分の含有量が少なくなり、またグリース中でこれら添加剤が凝集し、トルク上昇等の好ましくない現象を招くこともある。 In the present invention, a known grease additive may be contained in the mixed grease of urea grease and non-urea grease, if necessary. Examples of the additives include antioxidants such as organic zinc compounds, amines, and phenolic compounds, metal deactivators such as benzotriazole, viscosity index improvers such as polymethacrylate and polystyrene, molybdenum disulfide, and graphite. Examples include solid lubricants, metal sulfonates, rust inhibitors such as polyhydric alcohol esters, friction reducers such as organic molybdenum, oil agents such as esters and alcohols, and antiwear agents such as phosphorus compounds. These can be added alone or in combination of two or more. The content of these additives is preferably individually 0.05% by weight or more of the total amount of grease, and the total amount is preferably in the range of 0.15 to 10% by weight of the total amount of grease. In particular, when the total amount exceeds 10% by weight, not only an effect commensurate with the increase in content can be expected, but also the content of other components becomes relatively small, and these additives aggregate in the grease, Undesirable phenomena such as an increase in torque may be caused.
以下に実施例を挙げて本発明をさらに説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
<ウレアグリースの調製>
ウレアグリースU1〜ウレアグリースU3
表1に示した基油の半量に、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業社製:ミリオネートMT、以下、MDIと記す)を表1に示す割合で溶解し、残りの半量の基油にMDIの2倍当量となるモノアミンを溶解した。それぞれの配合割合および種類は表1のとおりである。
MDIを溶解した溶液を撹拌しながらモノアミンを溶解した溶液を加えた後、100〜120℃で 30 分間撹拌を続けて反応させて、ジウレア化合物を基油中に生成させウレアグリース試料を得た。
The present invention will be further described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
<Preparation of urea grease>
Urea grease U1-Urea grease U3
In half of the base oil shown in Table 1, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd .: Millionate MT, hereinafter referred to as MDI) is dissolved in the proportion shown in Table 1, and the remaining half of the base oil is dissolved. A monoamine having a double equivalent of MDI was dissolved in the solution. The respective blending ratios and types are shown in Table 1.
A solution in which monoamine was dissolved was added while stirring the solution in which MDI was dissolved, and then the reaction was continued with stirring at 100 to 120 ° C. for 30 minutes to produce a diurea compound in the base oil to obtain a urea grease sample.
<非ウレアグリースの調製>
非ウレアグリースNU1〜非ウレアグリースNU3
表1に示した基油に、増ちょう剤を溶解させ、非ウレアグリース試料を得た。それぞれの配合割合および種類は表1のとおりである。
なお、Naテレフタラメートについてはメチルテレフタレートモノ-N-オクタデシルアミドを、基油を溶媒として水酸化ナトリウムと反応させ、ナトリウム-N-オクタデシルテレフタラメートを生成させた。
<Preparation of non-urea grease>
Non-urea grease NU1 to non-urea grease NU3
A thickener was dissolved in the base oil shown in Table 1 to obtain a non-urea grease sample. The respective blending ratios and types are shown in Table 1.
As for Na terephthalate, methyl terephthalate mono-N-octadecylamide was reacted with sodium hydroxide using a base oil as a solvent to produce sodium-N-octadecyl terephthalate.
実施例1〜実施例4
上記ウレアグリースと非ウレアグリースとを表2に示す割合で混合しグリース試料を得た。このグリース試料を以下に示す遠心油分離試験に供し、遠心離油度を測定した。また、得られたグリース試料を以下に示す撥油剤処理を施した転がり軸受に封入し常温高速グリース試験に供し、常温高速グリース寿命時間を測定した。これらの測定結果を表2に併記する。
Examples 1 to 4
The above urea grease and non-urea grease were mixed at the ratio shown in Table 2 to obtain a grease sample. This grease sample was subjected to the centrifugal oil separation test shown below, and the centrifugal oil separation was measured. Further, the obtained grease sample was sealed in a rolling bearing treated with the following oil repellent agent and subjected to a normal temperature high speed grease test to measure a normal temperature high speed grease life time. These measurement results are also shown in Table 2.
<遠心油分離試験>
遠心分離機を用い、50 g のグリース試料を遠心分離管に入れ、40℃で 23000 G の加速度を 7 時間かけたときの遠心離油度を次式により求めた。
(遠心離油度、%)=(1−試験前の増ちょう剤濃度/試験後の増ちょう剤濃度)×100
<Centrifuge oil separation test>
Using a centrifuge, a 50 g grease sample was placed in a centrifuge tube, and the oil separation by centrifugation was calculated using the following formula when acceleration of 23000 G was applied for 7 hours at 40 ° C.
(Centrifugal oil separation,%) = (1−thickener concentration before test / thickener concentration after test) × 100
<撥油剤処理>
シール部材の軸受内部側表面にフッ素系の撥水・撥油処理剤(LION社製:レインガード)を塗布し、室温にて 1 時間乾燥した転がり軸受(深溝玉軸受:軸受寸法:外径 47 mm×内径 20 mm×幅 14 mm およびアンギュラ玉軸受:軸受寸法:外径 150 mm×内径 100 mm×幅 24 mm )を用意した。
<Oil repellent treatment>
Rolling bearings (deep groove ball bearings: bearing dimensions: outer diameter 47) coated with fluorine water and oil repellent treatment agent (made by LION: Rainguard) on the inner surface of the seal member and dried at room temperature for 1 hour mm × inner diameter 20 mm ×
<常温高速グリース試験−深溝玉軸受(6204)>
深溝玉軸受(6204)に、グリース試料を転走面狙いで 0.0235 g (軸受全空間容積の約 0.5 体積%)封入し、非接触シールして試験軸受を作成した。試験軸受に、アキシアル荷重 670 N とラジアル荷重 67 N とを負荷し、常温環境下で 10000 rpm の回転速度で回転させ、焼き付きに至るまでの時間をグリース寿命時間として測定した。この耐久試験における軸受のピッチ円径(mm)と回転数(rpm )との積であるdmN値は 35 万である。
<Normal Temperature High Speed Grease Test-Deep Groove Ball Bearing (6204)>
In a deep groove ball bearing (6204), 0.0235 g (about 0.5% by volume of the total space volume of the bearing) of a grease sample was sealed with the aim of the rolling surface, and a non-contact seal was made to prepare a test bearing. An axial load of 670 N and a radial load of 67 N were applied to the test bearing, and the test bearing was rotated at a rotational speed of 10000 rpm in a normal temperature environment. The time until seizure was measured as the grease life time. The dmN value, which is the product of the bearing pitch circle diameter (mm) and the rotational speed (rpm), in this durability test is 350,000.
<常温高速グリース試験−アンギュラ玉軸受>
アンギュラ玉軸受(外径 150 mm×内径 100 mm、内外輪SUJ2、転動体 13/32 インチ窒化珪素球)に、実施例2、比較例1、比較例2および比較例4のグリース試料を転走面狙いで 3.0 g (軸受全空間容積の約 10 体積%)封入し、非接触シールして試験軸受を作成した。試験軸受を、1.8 GPa 定圧与圧下で、外筒冷却により軸受を冷却し、軸受外輪を 50℃以下に保ちつつ 14500 rpm の回転速度で回転させ、焼き付きに至るまでの時間をグリース寿命時間として測定した。この耐久試験における軸受のピッチ円径(mm)と回転数(rpm )との積であるdmN値は 185 万である。測定結果を表2に併記する。
<Normal Temperature High Speed Grease Test-Angular Contact Ball Bearing>
Roll the grease samples of Example 2, Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Comparative Example 4 onto angular contact ball bearings (outer diameter 150 mm x inner diameter 100 mm, inner and outer rings SUJ2, rolling
比較例1
表2に示したウレアグリースをグリース試料とした。このグリース試料を上記遠心油分離試験に供し、遠心離油度を測定した。また、上記撥油剤処理を施した転がり軸受に、得られたグリース試料を封入し常温高速グリース試験に供し、常温高速グリース寿命時間を測定した。これらの測定結果を表2に併記する。
Comparative Example 1
The urea grease shown in Table 2 was used as a grease sample. This grease sample was subjected to the centrifugal oil separation test, and the centrifugal oil separation was measured. Further, the obtained grease sample was sealed in the rolling bearing subjected to the above-described oil repellent treatment, and subjected to a normal temperature high speed grease test, and a normal temperature high speed grease life time was measured. These measurement results are also shown in Table 2.
比較例2〜比較例5
表2に示したウレアグリースまたは非ウレアグリースをグリース試料とした。このグリース試料を上記遠心油分離試験に供し、遠心離油度を測定した。また、上記撥油剤処理を施していない転がり軸受に、得られたグリース試料を封入し常温高速グリース試験に供し、常温高速グリース寿命時間を測定した。これらの測定結果を表2に併記する。
Comparative Example 2 to Comparative Example 5
Urea grease or non-urea grease shown in Table 2 was used as a grease sample. This grease sample was subjected to the centrifugal oil separation test, and the centrifugal oil separation was measured. Further, the obtained grease sample was sealed in a rolling bearing not subjected to the above oil repellent treatment, and subjected to a normal temperature high speed grease test to measure a normal temperature high speed grease life time. These measurement results are also shown in Table 2.
表2に示すように、グリースと接触する軸受内部表面の少なくとも一部に撥水・撥油性被膜が形成され、上記グリース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、上記ウレア系化合物を含まない非ウレアグリースを配合してなり、上記ウレア系化合物は、ポリイソシアネート成分とモノアミン成分とを反応して得られ、上記モノアミン成分が脂肪族モノアミンおよび脂環式モノアミンから選ばれた少なくとも1つのモノアミンをモノアミン全体に対して 50 モル%以上含有するモノアミン成分であるグリースを封入した高速用転がり軸受が、常温高速グリース試験において優れた常温高速グリース寿命時間を示すことがわかる。 As shown in Table 2, a water- and oil-repellent coating is formed on at least a part of the bearing inner surface that comes into contact with the grease. The grease is a urea grease containing a urea compound as a thickener, and the urea compound is added to the urea grease. The urea compound is obtained by reacting a polyisocyanate component and a monoamine component, and the monoamine component is at least one selected from an aliphatic monoamine and an alicyclic monoamine. It can be seen that high-speed rolling bearings filled with grease, which is a monoamine component containing 50 mol% or more of monoamine based on the total amount of monoamine, show excellent room temperature and high speed grease life in a normal temperature and high speed grease test.
本発明の高速用転がり軸受は、グリースと接触する軸受内部表面の少なくとも一部に撥水・撥油性被膜を形成し、ウレアグリースと非ウレアグリースとを配合したグリースを封入しているので、高速回転下での軸受耐久寿命が向上する。このため、旋盤、ボール盤、中ぐり盤、フライス盤、研削盤、ホーニング盤、超仕上盤、ラップ盤等の高速で摺動、回転する工作機械の主軸支持部に組み込まれる転がり軸受として好適に利用できる。しかも、オイルエア潤滑法等のように潤滑油を連続して供給する方式と異なり、グリースを封入して使用できるため、運転コストの削減、省スペース化も可能になる。 The high-speed rolling bearing of the present invention has a water- and oil-repellent coating formed on at least a part of the inner surface of the bearing that comes into contact with the grease, and contains grease containing a mixture of urea grease and non-urea grease. Bearing durability life under rotation is improved. For this reason, it can be suitably used as a rolling bearing incorporated in a spindle support part of a machine tool that slides and rotates at high speed such as a lathe, drilling machine, boring machine, milling machine, grinding machine, super finishing machine, and lapping machine. . In addition, unlike a method of continuously supplying lubricating oil such as the oil-air lubrication method, grease can be enclosed and used, so that the operating cost can be reduced and the space can be saved.
1、11 アンギュラ玉軸受
2、12 内輪
3、13 外輪
4、14 転動体(鋼球)
5 保持器
6 シール部材
7 グリース
8a、8b、8c、8d 撥水・撥油性被膜
21 深溝玉軸受
22 内輪
22a 内輪転走面
23 外輪
23a 外輪転走面
24 転動体
25 保持器
26 シール部材
27 グリース
28a、28b、28c、28d 撥水・撥油性被膜
1,11 Angular
DESCRIPTION OF
Claims (9)
該転がり軸受は、内輪および外輪と、この内輪および外輪間に介在する複数の転動体と、前記内輪および外輪間の隙間の開口を覆うシール部材とを備え、前記転動体の周囲にグリースを封入してなり、前記グリースと接触する軸受内部表面の少なくとも一部に撥水・撥油性被膜が形成され、
前記グリース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、前記ウレア系化合物を含まない非ウレアグリースを配合してなり、前記ウレア系化合物は、ポリイソシアネート成分とモノアミン成分とを反応して得られ、前記モノアミン成分が脂肪族モノアミンおよび脂環式モノアミンから選ばれた少なくとも1つのモノアミンをモノアミン全体に対して 50 モル%以上含有するモノアミン成分であることを特徴とする高速用転がり軸受。 A high-speed rolling bearing that supports a high-speed rotating shaft,
The rolling bearing includes an inner ring and an outer ring, a plurality of rolling elements interposed between the inner ring and the outer ring, and a seal member that covers an opening of a gap between the inner ring and the outer ring, and encloses grease around the rolling element. A water- and oil-repellent coating is formed on at least a part of the bearing inner surface in contact with the grease,
The grease comprises a urea grease containing a urea compound as a thickener and a non-urea grease containing no urea compound. The urea compound is obtained by reacting a polyisocyanate component and a monoamine component. A high-speed rolling bearing characterized in that the monoamine component is a monoamine component containing 50 mol% or more of at least one monoamine selected from an aliphatic monoamine and an alicyclic monoamine based on the total monoamine.
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