本發(fā)明涉及滾動軸承。
背景技術(shù):
近年來,機(jī)床用主軸裝置的高速化得到了顯著發(fā)展,另外,由于環(huán)境對策、節(jié)能化、省資源化的要求也較強(qiáng),因此,作為軸承的潤滑方法,潤滑脂潤滑受到關(guān)注。作為潤滑脂潤滑,已知用在軸承裝配時(shí)被封入在軸承空間中的潤滑脂進(jìn)行潤滑的方式、從設(shè)置在殼體的外部的潤滑脂補(bǔ)給單元將潤滑脂在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)補(bǔ)給來進(jìn)行潤滑的方式。
例如,在專利文獻(xiàn)1所記載的軸裝置中,從設(shè)置在殼體的外部的潤滑脂補(bǔ)給單元,經(jīng)由潤滑脂供給管及形成在殼體內(nèi)的潤滑脂供給路徑,將微量的潤滑脂在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)補(bǔ)給到滾動軸承的軸承空間。
另外,作為被潤滑脂潤滑的以往的軸承,公開了將潤滑脂儲存零件以從滾動軸承分離的形式形成并與固定側(cè)滾道圈相鄰地配置的潤滑脂儲存零件及滾動軸承(例如,參照專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)2所記載的潤滑脂儲存零件具有:環(huán)狀的容器部,其內(nèi)部儲存潤滑脂;以及軸承內(nèi)插入部,其從容器部突出地形成并被插入到相鄰配置的滾動軸承的滾道面附近。該潤滑脂儲存零件將容器部內(nèi)的潤滑脂從軸承內(nèi)插入部的末端吐出口供給到滾動軸承的滾道面。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本國專利第4051563號公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本國特開2008-240828號公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題
需要說明的是,在潤滑脂中含有基油、增稠劑、添加劑。在將潤滑脂從軸承外部進(jìn)行補(bǔ)給的方式中,根據(jù)軸承的使用條件、周圍的溫度條件,有的情況下使用稠度的數(shù)值較小且比較硬的潤滑脂。另外,有的情況下,在壓力的作用下,增稠劑與基油分離而作為潤滑脂整體硬化或固化。在這樣的狀況下,殼體內(nèi)的配管路徑較長、或者配管路徑在途中彎曲、或呈直角折曲的部位存在多處的情況下,根據(jù)增稠劑的固化程度的不同,將潤滑脂吐出到軸承時(shí)有配管阻力變大的擔(dān)心。在該情況下,需要增大吐出壓力。另外,為了從殼體外部向軸承內(nèi)部供給潤滑脂,存在需要額外的殼體內(nèi)供給路徑、潤滑脂補(bǔ)給裝置等成本面的不利點(diǎn)。
另外,在設(shè)定為在專利文獻(xiàn)2所記載的滾動軸承上組合潤滑脂儲存零件的構(gòu)造的情況下,需要將構(gòu)造復(fù)雜的多個零件組合,成為制作費(fèi)用增多的主要原因。并且,潤滑脂的供給是如下方式:利用伴隨滾動軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)、停止由儲存潤滑脂的熱循環(huán)所導(dǎo)致的壓力變動,將從潤滑脂分離的基油從軸承內(nèi)插入部的末端進(jìn)行供給。因此,如果僅利用熱循環(huán)所導(dǎo)致的壓力變動,在如機(jī)床主軸用軸承那樣高速旋轉(zhuǎn)的用途(dmn50萬以上,更優(yōu)選dmn100萬以上)中,有可能潤滑不足。
潤滑脂的供給控制希望根據(jù)軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(轉(zhuǎn)速、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間等)來適當(dāng)?shù)卣{(diào)整供給量、供給時(shí)機(jī)。為此,需要監(jiān)視軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),導(dǎo)致控制的復(fù)雜化、運(yùn)轉(zhuǎn)成本的增大,需要繁雜的維護(hù)。
本發(fā)明是鑒于上述事項(xiàng)而完成的,其目的在與提供一種滾動軸承,代替以往的潤滑脂,將能夠根據(jù)周圍溫度而在半固體狀與液狀之間變化的蠟類潤滑劑封入在軸承內(nèi),不需要特別的控制,能夠長期間進(jìn)行穩(wěn)定的潤滑。
用于解決問題的技術(shù)方案
本發(fā)明包括下述構(gòu)成。
(1)一種滾動軸承,具有:內(nèi)圈,所述內(nèi)圈在外周面具有內(nèi)圈滾道面;外圈,所述外圈在內(nèi)周面具有外圈滾道面;多個滾動體,所述多個滾動體滾動自如地配置在所述內(nèi)圈滾道面與所述外圈滾道面之間的軸承內(nèi)空間;以及密封部件,所述密封部件位于所述內(nèi)圈和所述外圈的任意一者的滾道圈的軸向端部并將所述軸承內(nèi)空間堵塞,所述滾動軸承的特征在于,
所述密封部件具有向軸向外側(cè)鼓出的儲油空間,
在所述儲油空間中封入有蠟類潤滑劑,所述蠟類潤滑劑含有潤滑油和蠟,能夠以10~70℃的溫度范圍內(nèi)的預(yù)定的溫度的液狀化點(diǎn)為界,在超過所述液狀化點(diǎn)時(shí)的液狀狀態(tài)、與所述液狀化點(diǎn)以下的半固體狀態(tài)之間變化。
(2)如(1)所述的滾動軸承,其特征在于,
所述密封部件的所述儲油空間從所述內(nèi)圈和所述外圈的端面向軸向外側(cè)突出。
(3)如(1)所述的滾動軸承,其特征在于,
所述密封部件被配置在比所述內(nèi)圈和所述外圈的端面更靠軸向內(nèi)側(cè)。
(4)如(1)~(3)的任一項(xiàng)所述的滾動軸承,其特征在于,
在設(shè)軸承寬度為b、軸承高度為h的情況下,所述外圈和所述內(nèi)圈滿足1.5≦b/h≦3。
(5)如(1)~(4)的任一項(xiàng)所述的滾動軸承,其特征在于,
在所述軸承內(nèi)空間中封入所述蠟類潤滑劑,所述蠟類潤滑劑具有比在所述滾動軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)設(shè)想的最高溫度高的所述液狀化點(diǎn)。
(6)如(1)~(4)的任一項(xiàng)所述的滾動軸承,其特征在于,
在所述軸承內(nèi)空間中封入有潤滑脂,
所述潤滑脂含有與所述蠟類潤滑劑具有親和性及浸潤性的基油成分。
(7)如(1)~(6)的任一項(xiàng)所述的滾動軸承,其特征在于,
所述蠟類潤滑劑能夠以所述液狀化點(diǎn)為界,在所述液狀狀態(tài)與所述半固體狀態(tài)之間可逆變化。
此外,技術(shù)方案1所記載的“蠟類潤滑劑”是指,含有潤滑油和蠟的潤滑劑,另外,“液狀化點(diǎn)”是指,蠟類潤滑劑從半固體狀態(tài)變化為液體狀態(tài)、或者從液體狀態(tài)變化為半固體狀態(tài)時(shí)的溫度。另外,“液狀化點(diǎn)”例如遵照日本國的關(guān)于危險(xiǎn)物的限制的規(guī)則、第12章雜則第69條之2(液狀的定義)。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的滾動軸承,代替以往的潤滑脂,將能夠根據(jù)周圍溫度而在半固體狀與液狀之間變化的蠟類潤滑劑封入在軸承內(nèi)。因此,在軸承溫度超過預(yù)定溫度的液狀化點(diǎn)的情況下,由于蠟類潤滑劑液化并移動到軸承空間,因此,能夠使軸承空間內(nèi)的潤滑油量增加。因此,不需要特別的控制,能夠進(jìn)行滾動軸承的長期間的穩(wěn)定的潤滑。
附圖說明
圖1是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式的圖,是將滾動軸承的一部分切除的局部剖視圖。
圖2是圖1所示的滾動軸承的主要部分放大剖視圖。
圖3是說明蠟類潤滑劑的液狀化點(diǎn)的說明圖。
圖4是滾動軸承的第1變形例的主要部分放大圖。
圖5是滾動軸承的第2變形例的主要部分放大圖。
圖6是將第2構(gòu)成例的滾動軸承的一部分切除的剖視圖。
圖7是將第3構(gòu)成例的滾動軸承的一部分切除的剖視圖。
附圖標(biāo)記說明
13內(nèi)圈
15外圈
17滾動體
19、53、61密封部件
21潤滑脂
23、23a、49蠟類潤滑劑
25外圈滾道面
27內(nèi)圈滾道面
31軸承內(nèi)空間
37儲油空間
100、110、120、200、300滾動軸承
具體實(shí)施方式
以下,參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式的圖,是將滾動軸承的一部分切除的局部剖視圖。
本構(gòu)成的滾動軸承100是徑向型的深溝球軸承,具有內(nèi)圈13、外圈15、作為滾動體的滾珠17、以及密封部件19,在軸承內(nèi)部和密封部件19上設(shè)置有潤滑脂21、以及蠟類潤滑劑23。在以下的說明中,設(shè)想將本滾動軸承100應(yīng)用于作為機(jī)床的主軸裝置的驅(qū)動用而使用的高速(軸)馬達(dá)(省略圖示)的情況來進(jìn)行說明。
在外圈15的內(nèi)周面形成有外圈滾道面25。在內(nèi)圈13的外周面形成有內(nèi)圈滾道面27。在外圈滾道面25與內(nèi)圈滾道面27之間,沿著周向配置有滾動自如的多個滾珠17。
滾珠的材質(zhì)能夠使用軸承鋼、不銹鋼、陶瓷等。另外,在需要防銹性的使用環(huán)境中,能夠使用sus440c、或者sus630、sus304等。滾珠17被保持架29的各兜孔保持并在圓周方向等間隔地配置。保持架29的材質(zhì)能夠使用碳鋼、sus304,除此之外,能夠使用聚酰胺、聚苯硫醚等樹脂材料。
密封部件19配置在內(nèi)圈13和外圈15的任意一者的滾道圈的軸向端部,堵塞軸承內(nèi)空間31。另外,一對密封部件19以將外圈15及內(nèi)圈13從軸向的兩側(cè)夾著的方式安裝在滾動軸承100的兩端部。一對密封部件19使外圈15與內(nèi)圈13之間的軸承內(nèi)空間31成為密封、或接近密封狀態(tài)的狀態(tài)。
密封部件19被形成為環(huán)狀,被形成在外徑側(cè)的彈簧部33嵌裝在被形成在外圈15的內(nèi)周的密封部件保持槽35中。被密封部件保持槽35保持的密封部件19的內(nèi)徑側(cè)與內(nèi)圈13的外周面接近地配置。密封部件19的內(nèi)徑側(cè)端部可以與內(nèi)圈13接觸,也可以非接觸。密封部件19能夠采用金屬材料、橡膠等彈性材料、在金屬的芯棒覆蓋有橡膠等的復(fù)合材料。在本構(gòu)成例中,在將金屬材料插入到密封部件保持槽35插入后,將卷曲的彈簧部33以鑿緊的形式固定在密封部件保持槽35內(nèi)。另外,密封部件19的內(nèi)徑側(cè)端部成為與內(nèi)圈13非接觸狀態(tài)。
在本構(gòu)成例中,密封部件19形成了從內(nèi)圈13和外圈15的端面向軸向外側(cè)鼓出的儲油空間37。
圖2是圖1所示的滾動軸承的主要部分放大剖視圖。在以后的說明中,對于與圖1所示的部件相同的部件,標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記,省略或簡化其說明。
密封部件19的突出部分在圖2所示的剖面中為梯形狀。該梯形狀的斜邊部39隨著朝向滾珠17而向軸承半徑的外側(cè)傾斜。斜邊部39的末端與上述的彈簧部33連接。
在斜邊部39與彈簧部33之間,形成有彎曲的彎曲部41。該彎曲部41的徑向位置配置在比外圈15的外圈內(nèi)徑面43靠半徑向內(nèi)側(cè)(圖2的下側(cè))的位置。由此,后述的潤滑油容易從儲油空間37向軸承內(nèi)空間31移動。
滾動軸承100在內(nèi)圈13的外周面和外圈15的內(nèi)周面之間的軸承內(nèi)空間31中封入有適量的潤滑脂21。另外,在密封部件19的儲油空間37中封入有蠟類潤滑劑23。
作為被封入在軸承內(nèi)空間31中的潤滑脂21,能夠應(yīng)用一般的潤滑脂21,但是,優(yōu)選的是,與詳細(xì)后述的蠟類潤滑劑23具有親和性及浸潤性的潤滑脂,例如包含與蠟類潤滑劑23的潤滑油為同一成分的基礎(chǔ)油的潤滑脂。
對于被封入在軸承內(nèi)空間31中的潤滑脂21的量,從伴隨旋轉(zhuǎn)的粘性阻力所導(dǎo)致的升溫、與潤滑脂壽命的平衡考慮,優(yōu)選設(shè)定為軸承內(nèi)空間31的空間容積的10~20%。由此,能夠縮短主軸裝置的磨合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間,能夠縮短維護(hù)時(shí)的軸承更換后的運(yùn)轉(zhuǎn)恢復(fù)時(shí)間。此外,在圖示例中,雖然示出了潤滑脂21在軸承內(nèi)空間31內(nèi)被沒有間隙地填充的狀態(tài),但是,實(shí)際上如上所述,具有適當(dāng)?shù)拈g隙空間。
蠟類潤滑劑23以潤滑油和蠟為基本成分。蠟類潤滑劑23中,潤滑油和蠟都具有充分的潤滑性,能夠以10~70℃的溫度范圍內(nèi)的預(yù)定的溫度的液狀化點(diǎn)為界,在超過液狀化點(diǎn)時(shí)的液狀狀態(tài)與液狀化點(diǎn)以下的半固體狀態(tài)之間變化。
蠟在比其熔點(diǎn)低溫時(shí)固化或半固化,在熔點(diǎn)以上時(shí)成為液狀,變得具有流動性。這樣,如果是蠟單體,則以蠟的熔點(diǎn)附近的溫度為界,整體上在半固體狀與液狀之間可逆變化。與此相對,本發(fā)明的蠟類潤滑劑是潤滑油(液體)與蠟(半固體)的混合體(相當(dāng)于在蠟(溶質(zhì))中加入了潤滑油(稀薄液)的稀薄溶液)。因此,蠟類潤滑劑在比蠟的熔點(diǎn)低的溫度時(shí)從半固體狀變化為液狀。
從半固體狀變化為液狀的溫度(以下,稱為“液狀化點(diǎn)”)與所含有的蠟的熔點(diǎn)及與潤滑油的混合比率具有密切的關(guān)系。即,由于“蠟的熔點(diǎn)>液狀化點(diǎn)”,因此,能夠用所含有的蠟于潤滑油的混合比率來將液化溫度控制為蠟的熔點(diǎn)以下的預(yù)定的溫度。
具體而言,能夠利用潤滑油及蠟的種類、以及兩者的混合比率,將液狀化點(diǎn)與蠟的熔點(diǎn)的溫度差設(shè)定為約10~30℃。另外,對于蠟類潤滑劑,能夠通過調(diào)整所含有的蠟的種類及與潤滑油的混合比率等,從而設(shè)定為根據(jù)溫度而在液狀與半固體狀之間可逆地變化的蠟類潤滑劑。
此外,如圖3所示,以下述的方式確認(rèn)液狀及液狀化點(diǎn)。該方法是遵照日本國的關(guān)于危險(xiǎn)物的限制的規(guī)則、第12章雜則第69條之2(液狀的定義)的方法。
(1)將試驗(yàn)物品(蠟類潤滑劑)放入達(dá)到2根試驗(yàn)管(直徑30mm、高度120mm)的la線(高度55mm)。
(2)將一個試驗(yàn)管(液狀判斷用試驗(yàn)管)用無孔的橡膠塞緊密栓塞。
(3)將另一個試驗(yàn)管(溫度測量用試驗(yàn)管)用帶有溫度計(jì)的橡膠塞緊密栓塞。此外,溫度計(jì)的末端被插入到達(dá)到距試驗(yàn)物品的表面30mm的深度,相對于試驗(yàn)管直立。
(4)使2根試驗(yàn)管在被保持為液狀確認(rèn)溫度±0.1℃的恒溫槽中,以lb線(比試驗(yàn)物品的表面靠上方30mm)沒入到恒溫槽的水面下的方式直立并靜置。
(5)在溫度測量用試驗(yàn)管中的試驗(yàn)物品的溫度達(dá)到液狀確認(rèn)溫度±0.1℃之后,保持該狀態(tài)10分鐘。
(6)將液狀判斷試驗(yàn)管從恒溫水槽以直立的狀態(tài)取出到水平的臺上,立即在臺上放倒至水平,計(jì)測試驗(yàn)物品的末端到達(dá)lb線為止的時(shí)間。
(7)在試驗(yàn)物品到達(dá)lb線為止的時(shí)間為90秒以內(nèi)時(shí),判斷為試驗(yàn)物品為“液狀”。
(8)而且,對恒溫水槽的溫度進(jìn)行各種變更并進(jìn)行(1)~(7),將變成液狀的溫度作為“液狀化點(diǎn)”。
此外,所謂液狀化點(diǎn),并非像水的凝固點(diǎn)(0°/純水、大氣壓下)那樣的定點(diǎn)溫度,而是被以相對于某一特定溫度大致±2℃左右的范圍定義、數(shù)值化。
或者,使用錐板粘度計(jì)(e型粘度計(jì)),漸漸提高溫度,由于粘度變化變得恒定的溫度出現(xiàn)在液狀化點(diǎn)附近,因此,也能夠?qū)⒃摐囟瓤闯梢籂罨c(diǎn)。
被封入在儲油空間37中的蠟類潤滑劑23含有40℃的運(yùn)動粘度為5~200mm2/s的潤滑油(含有添加劑)90~60%、和蠟10~40%。蠟類潤滑劑23在10~70℃的溫度范圍內(nèi)的預(yù)定溫度具有液狀化點(diǎn)。
例如,在將液狀化點(diǎn)設(shè)定為47℃的情況下,蠟類潤滑劑23在超過47℃的情況下成為液體狀態(tài),在47℃以下的情況下成為半固體狀態(tài)。蠟類潤滑劑23根據(jù)其周圍溫度而在液體狀態(tài)與半固體狀態(tài)之間變化。另外,蠟類潤滑劑23不像潤滑脂21那樣含有增稠劑,而是具有即使載荷恒定的壓力也不會固化的特長。
作為被應(yīng)用于蠟類潤滑劑23的潤滑油,不限合成油、礦物油的種類,不限單獨(dú)、混合的區(qū)別,能夠使用各種潤滑油。作為合成油,酯系、烴系、醚系等都能夠使用。另外,作為礦物油,烷烴系礦物油、環(huán)烷系礦物油等都能夠使用。
另一方面,蠟在常溫時(shí)為固體或半固體狀,是具有烷基的有機(jī)物。作為本實(shí)施方式的蠟,不限天然蠟、合成蠟的種類,不限單獨(dú)、混合的區(qū)別,能夠使用各種的蠟。但是,由于在軸承內(nèi)部成為與潤滑油的混合物,因此,優(yōu)選與潤滑油的相溶性較高的蠟。作為天然蠟,動物蠟、植物蠟、礦物蠟、石油蠟都能夠使用。作為合成蠟,可列舉費(fèi)托合成蠟、聚乙烯蠟、油脂系合成蠟(酯、酮類、酰胺)、加氫蠟等。
作為優(yōu)選的潤滑油與蠟的組合,從相溶性的觀點(diǎn)考慮,在潤滑油使用了酯油的情況下,蠟?zāi)軌蚴褂梦⒕灐?/p>
例如,作為上述的具有47℃的液狀化點(diǎn)的蠟類潤滑劑的一個例子,可列舉由雙酯油(癸二酸二辛酯)為78.5質(zhì)量%、微晶蠟(熔點(diǎn)82℃)為15質(zhì)量%、含有防氧化劑、極壓劑、其他物質(zhì)的添加劑為6.5質(zhì)量%構(gòu)成的蠟類潤滑劑。
另外,作為具有38℃的液狀化點(diǎn)的其他蠟類潤滑劑的一個例子,可列舉由二酯油(癸二酸二辛酯)83質(zhì)量%、微晶蠟(熔點(diǎn)72℃)10.5質(zhì)量%、含有防氧化劑、極壓劑、其他物質(zhì)的添加劑6.5質(zhì)量%構(gòu)成的蠟類潤滑劑。
另外,潤滑油與蠟的混合比率優(yōu)選為:相對于兩者的合計(jì)量,蠟為10~40質(zhì)量%,潤滑油為90~60質(zhì)量%。蠟的混合比率越大,蠟類潤滑劑為半固體狀時(shí)的流動性越差,當(dāng)超過40質(zhì)量%時(shí),輸送性變差。在特別重視流動性的情況下,優(yōu)選將蠟的混合比率設(shè)定為10質(zhì)量%以上且小于20質(zhì)量%,將潤滑油的混合比率設(shè)定為90質(zhì)量%以下且大于80質(zhì)量%。此外,蠟有時(shí)作為潤滑油、潤滑脂的油性提高劑而被添加,但是,在本發(fā)明的蠟類潤滑劑中,通過如上所述使蠟的添加量比一般的添加劑量多,從而保持與潤滑脂同等的半固體狀的性質(zhì)(作為增稠劑的功能)。
并且,在蠟類潤滑劑中,能夠根據(jù)目的而添加各種添加劑。例如,能夠適量添加都公知的防氧化劑、防銹劑、極壓劑等。
在制備蠟類潤滑劑時(shí),將蠟加熱到熔點(diǎn)以上的溫度而使其成為液狀,向其加入潤滑油或添加有添加劑的潤滑油并充分混合后,冷卻到低于蠟的熔點(diǎn)的溫度(通常是液狀化點(diǎn)以下左右)即可?;蛘?,也可以將潤滑油或添加有添加劑的潤滑油、和固形的蠟放入到適當(dāng)?shù)娜萜髦?,將整體加熱到蠟的熔點(diǎn)以上的溫度并混合后,冷卻到液狀化點(diǎn)以下的溫度。
蠟類潤滑劑23在主軸運(yùn)轉(zhuǎn)前或運(yùn)轉(zhuǎn)初期,在儲油空間37內(nèi)被以半固體狀態(tài)積存。當(dāng)軸承內(nèi)部由于主軸運(yùn)轉(zhuǎn)而升溫時(shí),在軸承內(nèi)產(chǎn)生的熱量q會從滾珠17側(cè)向軸承外側(cè)傳遞。
產(chǎn)生的熱量q到達(dá)儲油空間37的蠟類潤滑劑23,當(dāng)蠟類潤滑劑23達(dá)到液狀化點(diǎn)以上的溫度時(shí),與軸承內(nèi)空間31連通的儲油空間37的蠟類潤滑劑23中,一部分變化為液體的潤滑油。該潤滑油以圖中箭頭r所示的方向向滾動軸承100的軸承內(nèi)空間31浸潤、移動,被供給到滾動軸承100的外圈滾道面25、內(nèi)圈滾道面27、滾珠17的表面。
此時(shí),在密封部件19的斜邊部39,在軸承旋轉(zhuǎn)所導(dǎo)致的離心力的作用下,潤滑油集中,沿著斜邊部39的傾斜流入到軸承內(nèi)空間31。流入到軸承內(nèi)空間31的潤滑油沿著外圈內(nèi)徑面43被供給到外圈滾道面25、滾珠17的表面、內(nèi)圈滾道面27、及保持架29。
蠟類潤滑劑23在如上所述液化并作為滾動軸承100的潤滑劑而被供給后,當(dāng)由于滾動軸承100的轉(zhuǎn)速的降低、運(yùn)轉(zhuǎn)停止等而軸承內(nèi)部的溫度變成小于液狀化點(diǎn)時(shí),再次變化為半固體狀。
如上所述,對于蠟類潤滑劑23的液狀化點(diǎn),能夠通過調(diào)整蠟類潤滑劑23的成分,從而在10~70℃的范圍內(nèi)設(shè)定為任意的溫度。由此,能夠根據(jù)滾動軸承100的運(yùn)轉(zhuǎn)條件,即由應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的使用實(shí)際成績、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、耐久性評價(jià)試驗(yàn)等決定的軸承溫度來供給最適量的潤滑油。也就是說,能夠僅在必要時(shí)以必要的量將由蠟類潤滑劑23液化后的潤滑油向滾動軸承內(nèi)部供給。
另外,在球軸承中,滾珠以接觸角線為赤道進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的結(jié)果是:滾珠發(fā)揮泵效應(yīng),在封入有潤滑劑的空間會產(chǎn)生氣流。因此,通過使用流動性良好的蠟類潤滑劑,從而能夠防止?jié)櫥瑒┰谳S承內(nèi)的滯留,獲得防止軸承的溫度上升的效果。
利用所使用蠟的熔點(diǎn)、和與潤滑油的混合比率,能夠?qū)⒁籂罨c(diǎn)設(shè)定為比蠟的熔點(diǎn)低。
例如,微晶蠟的熔點(diǎn)為67~98℃,但是,與潤滑油以上述混合比例混合的蠟類潤滑劑能夠?qū)⒁籂罨c(diǎn)設(shè)定為35~50℃的范圍的預(yù)定的溫度。另外,石蠟的熔點(diǎn)為47~69℃,但是,與潤滑油以上述混合比例混合的蠟類潤滑劑能夠?qū)⒁籂罨c(diǎn)設(shè)定為20~35℃的范圍的預(yù)定的溫度。
另外,對于液狀化點(diǎn),基本上鑒于軸承周圍的環(huán)境溫度、軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度,一般而言10~70℃是合適的,但是,在應(yīng)用用途為機(jī)床用滾動軸承(機(jī)床主軸用滾動軸承、滾珠絲杠軸端支撐用滾動軸承等)的情況下,由于以下所述的理由,優(yōu)選為30~70℃,更優(yōu)選為40~70℃。
對于使用機(jī)床的周圍環(huán)境條件,為了將伴隨周邊溫度變化的部件的熱變位抑制在最小限度來確保被加工零件的加工精度,很多情況下將周圍環(huán)境空調(diào)管理為20~25℃左右。因而,如果將液狀化點(diǎn)的下限設(shè)定為30℃,則在停止?fàn)顟B(tài)下,由于是液狀化點(diǎn)以下,因此,蠟類潤滑劑23不會液化,被維持在軸承內(nèi)部、儲油部分。而且,由于即使將儲存有蠟類潤滑劑23的軸承、軸停止或者以停止?fàn)顟B(tài)庫存保管,也不會液化而被保持在軸承內(nèi)部及周邊部,因此,與通常的潤滑脂同樣,長期也不會損害潤滑功能。因而,優(yōu)選將液狀化點(diǎn)設(shè)定為30~70℃。
另外,機(jī)床所使用的軸承由于轉(zhuǎn)速越增加而軸承內(nèi)部溫度越上升,因此,為了維持適當(dāng)?shù)臐櫥瑺顟B(tài),需要將更多的潤滑油供給到滾動接觸面。在通常的旋轉(zhuǎn)條件(低速~中速旋轉(zhuǎn)區(qū)域)下的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、交替地重復(fù)進(jìn)行低速旋轉(zhuǎn)與最高速旋轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件的情況下,軸承溫度大體上為40℃以下,滾動接觸面附近的潤滑劑是充分的潤滑油量。
但是,在最高旋轉(zhuǎn)下的連續(xù)加工的情況下、或者即使轉(zhuǎn)速較低但是連續(xù)進(jìn)行重切削加工的情況下,有的情況下軸承溫度會超過40℃,在此情況下,滾動接觸面的潤滑油有可能不足。因此,通過將液狀化點(diǎn)的下限設(shè)定為40℃,從而此時(shí)軸承周邊的蠟類潤滑劑23液化,能夠?qū)⒉蛔愕臐櫥脱a(bǔ)充到滾動接觸面,能夠防止意外的燒傷等不良于未然。因而,更優(yōu)選將液狀化點(diǎn)設(shè)定為40~70℃。
接下來,說明上述的構(gòu)成的作用。
本構(gòu)成的滾動軸承100在軸承內(nèi)空間31中封入有適量的潤滑脂21,在儲油空間37中封入有適量的蠟類潤滑劑23。如上所述,潤滑脂21含有與蠟類潤滑劑23為同一成分的基礎(chǔ)油,具有與蠟類潤滑劑23的親和性。
在滾動軸承100的運(yùn)轉(zhuǎn)初期,滾動軸承100的內(nèi)部溫度比較低,滾動軸承100由被封入在軸承內(nèi)空間31中的潤滑脂21潤滑。
潤滑脂21的基礎(chǔ)油由纖維構(gòu)造的增稠劑保持,并在增稠劑的纖維間利用毛細(xì)現(xiàn)象而移動。另外,在如機(jī)床的主軸裝置、或者主軸驅(qū)動用的高速(軸)馬達(dá)那樣高速旋轉(zhuǎn)的情況下,由于軸承周邊部的溫度上升,所以附近的潤滑脂21升溫并液化。因此,基礎(chǔ)油的流動變得容易,高速旋轉(zhuǎn)下的潤滑脂壽命延長。
隨著主軸裝置的運(yùn)轉(zhuǎn),滾動軸承100的軸承內(nèi)部的溫度漸漸上升。而且,當(dāng)儲油空間內(nèi)的蠟類潤滑劑23中的滾動軸承側(cè)的部分達(dá)到液狀化點(diǎn)(例如47℃)時(shí),蠟類潤滑劑23開始液化。而且,儲油空間37的蠟類潤滑劑23液化后的潤滑油向軸承內(nèi)空間31移動而被自動地補(bǔ)給到軸承內(nèi)空間31的潤滑脂21。
軸承內(nèi)空間31的潤滑脂21能夠維持通常的潤滑脂潤滑下的潤滑脂壽命。但是,潤滑脂21由于與液體的潤滑油相比缺乏流動性,因此,有助于滾動軸承100的潤滑的潤滑脂21僅限于滾動軸承100的最附近的潤滑脂內(nèi)的基油成分。
與此相對,本構(gòu)成的蠟類潤滑劑23由于滾動軸承100的發(fā)熱、溫度上升而從半固體變化為液體。因此,儲油空間內(nèi)的蠟類潤滑劑23液化后的潤滑油從儲油空間37浸潤、移動到滾動軸承內(nèi)的潤滑脂21,漸漸地被供給到滾動軸承內(nèi)。其結(jié)果是,利用來自蠟類潤滑劑23的補(bǔ)油作用,能夠?qū)L動軸承100的潤滑壽命飛躍性地延長。
另外,滾動軸承100越是進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn),在滾動接觸部、保持架引導(dǎo)表面越需要更多的潤滑油。另一方面,滾動軸承100的溫度越是進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)而越上升,該熱量被傳遞到軸承整體。因此,儲油空間內(nèi)的蠟類潤滑劑23的液化隨著溫度上升而被促進(jìn),更多的潤滑油被供給到滾動軸承100。
也就是說,如果設(shè)定了最合適的液狀化點(diǎn),則即使不從外部給出指令,也能夠自動地控制與轉(zhuǎn)速對應(yīng)的適當(dāng)?shù)臐櫥土坎⑦M(jìn)行補(bǔ)給。例如,如果設(shè)定在軸承的轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)定的轉(zhuǎn)速以上時(shí)蠟類潤滑劑23液化而補(bǔ)給潤滑油這樣的液狀化點(diǎn),則能夠在預(yù)定的轉(zhuǎn)速以上的高速旋轉(zhuǎn)時(shí)自動地使所供給的潤滑油量增加,耐燒傷性提高。
另外,在不那么需要潤滑油量的低速旋轉(zhuǎn)時(shí),能夠自動地暫停潤滑油的補(bǔ)給。即,設(shè)定為:在將液狀化點(diǎn)設(shè)定在與低速旋轉(zhuǎn)時(shí)的軸承內(nèi)溫度相比的高溫側(cè),且達(dá)到了需要潤滑油的特定轉(zhuǎn)速以上的情況下,蠟類潤滑劑23液化而補(bǔ)給潤滑油。由此,能夠大幅延長潤滑劑壽命。
并且,在滾動軸承100的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度比較低而不需要特別的冷卻構(gòu)造的情況、或者始終以恒定轉(zhuǎn)速連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)等的情況下,在軸承溫度被控制在預(yù)定的范圍內(nèi)的情況下,根據(jù)設(shè)想的軸承溫度來設(shè)定蠟類潤滑劑23的液狀化點(diǎn)即可。在該情況下,也能夠使蠟類潤滑劑23的補(bǔ)給量最適當(dāng)而使?jié)櫥瑝勖L期化。
另外,一般的主軸裝置利用被供給到制冷劑供給路徑的制冷劑來冷卻滾動軸承100,抑制了因軸承的溫度變化而導(dǎo)致的加工精度的降低。在該情況下,由于軸承溫度根據(jù)滾動軸承100的運(yùn)轉(zhuǎn)條件而變化,因此,用傳感器檢測軸承溫度,并根據(jù)所檢測到的軸承溫度,對供給到軸承的潤滑油量進(jìn)行反饋調(diào)整。
因而,在上述一般的主軸裝置中,需要根據(jù)滾動軸承100的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度來進(jìn)行控制。不過,根據(jù)本構(gòu)成的滾動軸承100,不需要來自軸承外部的控制,自動地將必要量的潤滑油供給到軸承內(nèi)空間31。
另外,在本構(gòu)成中,將與蠟類潤滑劑23具有親和性的潤滑脂21封入在滾動軸承100的軸承內(nèi)空間31中,但是,也可以不是潤滑脂21,而是將其他蠟類潤滑劑23a封入在軸承內(nèi)空間31中。在此情況下,如果將其他蠟類潤滑劑23a的液狀化點(diǎn)設(shè)定得比滾動軸承100的設(shè)想的最高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度(例如,65℃前后)高(例如,液狀化點(diǎn)70℃),則滾動軸承內(nèi)的其他蠟類潤滑劑23a始終維持半固體狀態(tài)。即,其他蠟類潤滑劑23a示出與通常的潤滑脂21同樣的舉動,潤滑滾動軸承100。
假設(shè),在將其他蠟類潤滑劑23a的液狀化點(diǎn)設(shè)定得比設(shè)想的最高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度低的情況下,在運(yùn)轉(zhuǎn)溫度超過液狀化點(diǎn)的時(shí)刻,其他蠟類潤滑劑23a的液化發(fā)生進(jìn)展,滾動軸承內(nèi)的潤滑劑有可能流出到外部。在此情況下,其他蠟類潤滑劑23a有可能僅有助于運(yùn)轉(zhuǎn)溫度較低的初期潤滑。因此,通過將其他蠟類潤滑劑23a的液狀化點(diǎn)設(shè)定為比最高運(yùn)轉(zhuǎn)溫度高的溫度,從而能夠避免上述的問題。
這樣,在滾動軸承100中,通過根據(jù)滾動軸承100的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度,將在半固體與液狀之間可逆變化的液狀化點(diǎn)設(shè)定為最佳值,從而能夠連續(xù)地將最適量的潤滑油向軸承內(nèi)供給。由此,即使不從外部給出指令,也能夠進(jìn)行與轉(zhuǎn)速(軸承溫度)對應(yīng)的適當(dāng)?shù)臐櫥土康目刂啤?/p>
另外,在滾動軸承100中,從內(nèi)外圈側(cè)端部向外側(cè)突出地形成有密封部件19。在該密封部件19的情況下,能夠?qū)⑵谕娜莘e的儲油空間37簡便地安裝于滾動軸承100。
并且,蠟類潤滑劑23由于發(fā)熱、溫度上升而從半固體變化為液狀。液化后的潤滑油浸潤、移動到與儲油空間37連通的軸承內(nèi)空間31的潤滑脂21。此時(shí),由于潤滑脂21的親和性,潤滑劑容易通過潤滑脂21,能夠促進(jìn)潤滑劑向軸承內(nèi)的補(bǔ)給。
接下來,說明上述構(gòu)成的滾動軸承的第1變形例。
圖4是滾動軸承的第1變形例的主要部分放大圖。
本變形例的滾動軸承110的密封部件19的彎曲部41與外圈內(nèi)徑面43的位置關(guān)系不同于上述的滾動軸承100,除此之外,是與上述的滾動軸承100同樣的構(gòu)成。
本構(gòu)成的截面梯形狀的密封部件19的彎曲部41的內(nèi)側(cè)緣部的直徑d與外圈內(nèi)徑面43的內(nèi)徑d大致一致。因而,密封部件19的斜邊部39的內(nèi)側(cè)面與外圈內(nèi)徑面43不具有階梯部而是平滑地連接。
根據(jù)本構(gòu)成,從儲油空間37液化并流入的潤滑油沒有阻力地從斜邊部39流動到外圈內(nèi)徑面43,潤滑油被供給到外圈滾道面25、滾珠17的表面。由此,能夠使?jié)櫥蜎]有滯留地高效率地向軸承內(nèi)空間31移動。
接下來,說明上述構(gòu)成的滾動軸承的第2變形例。
圖5是滾動軸承的第2變形例的主要部分放大圖。
本構(gòu)成的滾動軸承120在軸承內(nèi)空間31及儲油空間37中封入有蠟類潤滑劑49,該蠟類潤滑劑49具有比在滾動軸承120的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)設(shè)想的最高溫度高的液狀化點(diǎn)。
在該滾動軸承120中,在軸承所到達(dá)的最高溫度以下,蠟類潤滑劑49保持蠟狀態(tài)。也就是說,在最高溫度以下,蠟類潤滑劑49示出與通常的潤滑脂21同樣的舉動。
在滾動軸承120的溫度變高到設(shè)想的最高溫度以上的情況下,液化后的潤滑油被供給到軸承內(nèi),抑制滾動軸承120的燒傷。因而,在液狀化點(diǎn)為最高溫度以下的情況下,能夠防止燒傷前的蠟類潤滑劑49液化并向外部流出。由此,能夠順暢地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)溫度以下的初期潤滑,能夠可靠地進(jìn)行滾動軸承120的過加熱時(shí)的保護(hù)。
接下來,說明滾動軸承的第2構(gòu)成例。
圖6是將第2構(gòu)成例的滾動軸承的一部分切除的剖視圖。
在本構(gòu)成的滾動軸承200中,密封部件53被配置在比內(nèi)圈13和外圈15的端面靠軸向內(nèi)側(cè)。也就是說,將形成在比外圈15的密封部件保持槽35靠軸承外側(cè)的端部內(nèi)徑面57、和內(nèi)圈的端部外徑面55在軸向延長,將密封部件53收容在比軸承端面靠內(nèi)側(cè)的位置。
根據(jù)該滾動軸承200,密封部件53不會從內(nèi)圈13和外圈15的端面向外側(cè)突出。也就是說,密封部件53不會在沿著滾動軸承100的軸心的方向伸出,能夠提高軸承的配置自由度,防止由于與周邊零件的干擾而損傷密封部件53。
接下來,說明滾動軸承的第3構(gòu)成例。
圖7是將第3構(gòu)成例的滾動軸承的一部分切除的剖視圖。
本構(gòu)成的滾動軸承300的構(gòu)成為:密封部件61不大幅向軸向外側(cè)突出,在密封部件61的軸向內(nèi)側(cè)的軸承內(nèi)空間31設(shè)置有蠟類潤滑劑23的儲油空間。
在本構(gòu)成的滾動軸承300中,在設(shè)軸承寬度為b、軸承高度為h的情況下,外圈15和內(nèi)圈13滿足1.5≦b/h≦3。因此,軸承內(nèi)空間31具有僅配置蠟類潤滑劑23的充分的空間。
在該滾動軸承300中,由于軸承寬度和軸承高度被設(shè)定為1.5≦b/h,所以容易確保儲油空間37的容積。另外,由于儲油空間37從軸承中心部適度地離開,因此,能夠形成熱傳遞較少的部分。因此,蠟類潤滑劑23在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不會全部液化,能夠以蠟狀保持。
此外,在設(shè)定為b/h>3的情況下,滾動軸承300的軸向空間變大,會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)設(shè)備變大的不利。
因而,根據(jù)本構(gòu)成的滾動軸承,通過在儲油空間37中封入能夠根據(jù)周圍溫度在半固體狀與液狀之間變化的蠟類潤滑劑23,從而能夠長期間進(jìn)行穩(wěn)定的潤滑。
此外,本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式,能夠適當(dāng)進(jìn)行變形、改良等。
例如,在本構(gòu)成例中,說明了在向心形的深溝球軸承上設(shè)置儲油空間37,并積存蠟類潤滑劑23,但是,不限于該軸承形式,也能夠?qū)⒈景l(fā)明應(yīng)用于包含滾子軸承的其他任意的形式的軸承。
并且,說明了將滾動軸承應(yīng)用于被作為機(jī)床的主軸裝置的驅(qū)動用而使用的高速(軸)馬達(dá)的例子,但是,不限于此,也能夠作為一般工業(yè)機(jī)械用滾動軸承、其他馬達(dá)用滾動軸承等進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)的裝置的滾動軸承而應(yīng)用,獲得同樣的效果。
本申請基于2014年10月29日申請的日本國專利申請(日本特愿2014-220694)、及2015年9月29日申請的日本國專利申請(日本特愿2015-191191),將其內(nèi)容作為參照援引于此。