　ロボットに使用されるサーボモータは、自身が移動したり、急加減速したりする他、軸受周囲は80～100℃という高温になり、長時間の連続運転も行われるなど使用環境は過酷だ。その中で、軸受のグリスから油が分離してエンコーダーやブレーキのディスクに付着すると、エンコーダーの読み取り不良やブレーキ滑りといった不具合が発生し、位置決め精度の低下やロボットの稼働停止などにつながる。

　これらの対策として従来は、離油しにくい低発塵性のグリスや、先端が軸受の内輪と接触し油が流出しない接触式ゴムシールなどを使用してきた。ただ、もともと低発塵グリスは半導体製造装置などで使われ、接触式ゴムシールは異物混入防止目的でも使用されるなど、いずれも他用途で既に使われている技術だった。

　ロボットのさらなる高精度化と高信頼性へのニーズは高まっており、一層の低発塵性が求められている。しかし、分離した基油がディスクに付着するメカニズム自体がこれまで不明で、対策性能としても実際に付着する量ではなく発塵量という間接的な評価が行われており、現行品以上の性能向上が困難だったという。

　今回、NSKでは軸受から飛散した油が浮遊してエンコーダーやブレーキディスクに付着するメカニズムを推定し、実際に高速度カメラを使って軸受から油が飛散していく様子を可視化。さらに、実機の構造、環境を想定した評価試験機を新たに作り、軸受から飛散してディスクに付着する数μm単位の油の量を評価することに成功した。これらによって改良すべき設計要素をより明確化し、低発塵性に優れたグリス、ゴムシールの開発につながった。

開発に向けた取り組み［クリックで拡大］出所：NSK

新たに開発した軸受の構造［クリックで拡大］出所：NSK

　新開発のグリスは、高温環境での蒸発を抑制し、耐熱性に優れた組成を選定することで、従来品比で低発塵性能が2倍、軸受が焼き付くまでの時間も2倍になった。ゴムシールについても、リップと呼ばれる内輪と接触する先端部分に新しい形状を採用し、従来の性能を維持したままグリスや油の流出を低減することに成功した。

新たに開発したグリスの性能［クリックで拡大］出所：NSK

新たに揮発したゴムシールの性能［クリックで拡大］出所：NSK

　今後はサーボモータ用軸受の他、低発塵性が要求されるリニアガイドやボールねじなどの直動製品への適用も目指していくとしている。

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