JP2002257140A - 転動装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】セラミックス製の転動体を備えた転動装置にお
いて、測長ＳＥＭ用転動装置やＸ線管回転陽極用玉軸受
等として好適なものを提供する。 【解決手段】転動体の材料として、遷移金属の窒化物、
炭化物、および酸化物から選択された一つ以上の物質か
らなる添加剤を、１０重量％以上６０重量％以下の割合
で含有するセラミックス材料を使用する。
いて、測長ＳＥＭ用転動装置やＸ線管回転陽極用玉軸受
等として好適なものを提供する。 【解決手段】転動体の材料として、遷移金属の窒化物、
炭化物、および酸化物から選択された一つ以上の物質か
らなる添加剤を、１０重量％以上６０重量％以下の割合
で含有するセラミックス材料を使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス製の
転動体を備えた転動装置（転がり軸受、ボールねじ、リ
ニアガイド等）に関する。
転動体を備えた転動装置（転がり軸受、ボールねじ、リ
ニアガイド等）に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックスは、耐食性、耐熱性、耐摩
耗性に優れるとともに、密度が低いため、軸受の転動体
の材料としても広く使用されている。例えば、特開２０
００−１５４８２５号公報には、磁場環境での使用に適
した転がり軸受として、軌道輪がＮｉを結合相とするＷ
Ｃ−Ｎｉ系超合金製であり、転動体が窒化珪素等のセラ
ミックス製であるものが記載されている。特開平１１−
３３６７５５号公報には、磁場を利用した装置に使用で
きる直動形ガイド装置として、軌道部材の材質はベリリ
ウム銅であり、転動体の材質はセラミックス（窒化珪
素、炭化珪素、アルミナ等）製であるものが記載されて
いる。
耗性に優れるとともに、密度が低いため、軸受の転動体
の材料としても広く使用されている。例えば、特開２０
００−１５４８２５号公報には、磁場環境での使用に適
した転がり軸受として、軌道輪がＮｉを結合相とするＷ
Ｃ−Ｎｉ系超合金製であり、転動体が窒化珪素等のセラ
ミックス製であるものが記載されている。特開平１１−
３３６７５５号公報には、磁場を利用した装置に使用で
きる直動形ガイド装置として、軌道部材の材質はベリリ
ウム銅であり、転動体の材質はセラミックス（窒化珪
素、炭化珪素、アルミナ等）製であるものが記載されて
いる。
【０００３】また、特開平８−４２５６４号公報には、
Ｘ線管回転陽極用玉軸受として、少なくとも１個の玉
（転動体）は金属製として、残りの複数個の玉をセラミ
ックス製にすることが記載されている。これは全ての玉
をセラミックス製にしてしまうと、ターゲットとブッシ
ングとの間の電気的導通が確保できず、ターゲットを陽
極として機能させるために複雑な構造が必要となるから
である。
Ｘ線管回転陽極用玉軸受として、少なくとも１個の玉
（転動体）は金属製として、残りの複数個の玉をセラミ
ックス製にすることが記載されている。これは全ての玉
をセラミックス製にしてしまうと、ターゲットとブッシ
ングとの間の電気的導通が確保できず、ターゲットを陽
極として機能させるために複雑な構造が必要となるから
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
素子の製造プロセスで使用される測長ＳＥＭ（走査型電
子顕微鏡）等のように、非磁性であることと同時に導電
性を有することが要求される用途で、絶縁性であるセラ
ミックス製転動体を使用すると、測長の分解能が低下す
る等の問題が生じる。なお、炭化珪素は導電性のセラミ
ックス材料ではあるが、加工し難く、脆い材料である。
そのため、炭化珪素製の転動体は、表面から摩耗粉の離
脱が生じ易く、寿命が短くなるという問題点がある。
素子の製造プロセスで使用される測長ＳＥＭ（走査型電
子顕微鏡）等のように、非磁性であることと同時に導電
性を有することが要求される用途で、絶縁性であるセラ
ミックス製転動体を使用すると、測長の分解能が低下す
る等の問題が生じる。なお、炭化珪素は導電性のセラミ
ックス材料ではあるが、加工し難く、脆い材料である。
そのため、炭化珪素製の転動体は、表面から摩耗粉の離
脱が生じ易く、寿命が短くなるという問題点がある。
【０００５】また、Ｘ線管回転陽極用玉軸受の内輪およ
び外輪は金属（耐熱鋼）製であるため、特開平８−４２
５６４号公報に記載の構成では、金属製の玉と金属製の
内輪および外輪との接触点に、軸受の作動に伴って局所
的な凝着が生じ易い。そのため、軌道面の摩耗が生じ易
く、軸受寿命が短くなる恐れがある。特に、この玉軸受
を備えたＸ線管をＸ線ＣＴスキャナのＸ線源として用い
た場合には、高速回転によって玉軸受に過大な負荷がか
かるため、短時間で摩耗する恐れがある。
び外輪は金属（耐熱鋼）製であるため、特開平８−４２
５６４号公報に記載の構成では、金属製の玉と金属製の
内輪および外輪との接触点に、軸受の作動に伴って局所
的な凝着が生じ易い。そのため、軌道面の摩耗が生じ易
く、軸受寿命が短くなる恐れがある。特に、この玉軸受
を備えたＸ線管をＸ線ＣＴスキャナのＸ線源として用い
た場合には、高速回転によって玉軸受に過大な負荷がか
かるため、短時間で摩耗する恐れがある。
【０００６】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、セラミックス製の転動体
を備えた転動装置において、測長ＳＥＭ用転動装置やＸ
線管回転陽極用玉軸受等として好適なものを提供するこ
とを課題とする。
着目してなされたものであり、セラミックス製の転動体
を備えた転動装置において、測長ＳＥＭ用転動装置やＸ
線管回転陽極用玉軸受等として好適なものを提供するこ
とを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、内側に配置されて外面に軌道面を有する
内方部材と、外側に配置されて内面に軌道面を有する外
方部材と、両軌道面で構成される軌道内に配置される転
動体と、を少なくとも備え、内方部材、外方部材、およ
び転動体は非磁性で導電性の材料からなり、転動体が軌
道内を転がり移動することにより内方部材および外方部
材の一方が他方に対して相対的に移動する転動装置にお
いて、少なくとも転動体は、遷移金属の窒化物、炭化
物、および酸化物から選択された一つ以上の物質からな
る添加剤を、１０重量％以上６０重量％以下の割合で含
有するセラミックス材料からなることを特徴とする転動
装置を提供する。この転動装置を本発明の第１の転動装
置と称する。
め、本発明は、内側に配置されて外面に軌道面を有する
内方部材と、外側に配置されて内面に軌道面を有する外
方部材と、両軌道面で構成される軌道内に配置される転
動体と、を少なくとも備え、内方部材、外方部材、およ
び転動体は非磁性で導電性の材料からなり、転動体が軌
道内を転がり移動することにより内方部材および外方部
材の一方が他方に対して相対的に移動する転動装置にお
いて、少なくとも転動体は、遷移金属の窒化物、炭化
物、および酸化物から選択された一つ以上の物質からな
る添加剤を、１０重量％以上６０重量％以下の割合で含
有するセラミックス材料からなることを特徴とする転動
装置を提供する。この転動装置を本発明の第１の転動装
置と称する。
【０００８】本発明はまた、内側に配置されて外面に軌
道面を有する内方部材と、外側に配置されて内面に軌道
面を有する外方部材と、両軌道面で構成される軌道内に
配置される転動体と、を少なくとも備え、内方部材、外
方部材、および転動体は導電性の材料からなり、転動体
が軌道内を転がり移動することにより内方部材および外
方部材の一方が他方に対して相対的に移動する転動装置
において、少なくとも転動体は全て、遷移金属の窒化
物、炭化物、および酸化物から選択された一つ以上の物
質からなる添加剤を、１０重量％以上６０重量％以下の
割合で含有するセラミックス材料からなることを特徴と
する転動装置を提供する。この転動装置を本発明の第２
の転動装置と称する。
道面を有する内方部材と、外側に配置されて内面に軌道
面を有する外方部材と、両軌道面で構成される軌道内に
配置される転動体と、を少なくとも備え、内方部材、外
方部材、および転動体は導電性の材料からなり、転動体
が軌道内を転がり移動することにより内方部材および外
方部材の一方が他方に対して相対的に移動する転動装置
において、少なくとも転動体は全て、遷移金属の窒化
物、炭化物、および酸化物から選択された一つ以上の物
質からなる添加剤を、１０重量％以上６０重量％以下の
割合で含有するセラミックス材料からなることを特徴と
する転動装置を提供する。この転動装置を本発明の第２
の転動装置と称する。
【０００９】一般に、内方部材、外方部材、および転動
体の導電率が１０-8（Ω-1・ｃｍ-1）以上であれば、内
方部材および外方部材と転動体との間に帯電が生じな
い。例えば、窒化珪素の導電率は１０-14 （Ω-1・ｃｍ
-1）であるが、前記添加剤を１０重量％以上含有するこ
とによって、導電率を１０-8（Ω-1・ｃｍ-1）以上とす
ることができる。前記添加剤の含有率が６０重量％を超
えると、セラミックス焼結体が脆化して機械的強度が著
しく低下するため、構成部材（内方部材、外方部材、ま
たは転動体）として十分な性能が得られない。
体の導電率が１０-8（Ω-1・ｃｍ-1）以上であれば、内
方部材および外方部材と転動体との間に帯電が生じな
い。例えば、窒化珪素の導電率は１０-14 （Ω-1・ｃｍ
-1）であるが、前記添加剤を１０重量％以上含有するこ
とによって、導電率を１０-8（Ω-1・ｃｍ-1）以上とす
ることができる。前記添加剤の含有率が６０重量％を超
えると、セラミックス焼結体が脆化して機械的強度が著
しく低下するため、構成部材（内方部材、外方部材、ま
たは転動体）として十分な性能が得られない。
【００１０】添加剤をなす窒化物、炭化物、および酸化
物を構成する遷移金属としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、
Ｖ、Ｗ、Ｎｂ、Ｆｅ等が挙げられる。この添加剤として
は、Ｔｉの窒化物または炭化物、Ｆｅの酸化物を使用す
ることが好ましい。また、マトリックスとなるセラミッ
クスと添加剤との組み合わせは、構成部材として十分な
強度を得られる組み合わせであれば特に限定されない
が、マトリックスと同系の物質を添加剤として選択する
と、複合結晶相の結晶粒界強度が高くなることが期待さ
れるため好ましい。例えば、窒化珪素に対しては窒化物
または炭化物、アルミナに対しては酸化物を添加物とす
ることが好ましい。
物を構成する遷移金属としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、
Ｖ、Ｗ、Ｎｂ、Ｆｅ等が挙げられる。この添加剤として
は、Ｔｉの窒化物または炭化物、Ｆｅの酸化物を使用す
ることが好ましい。また、マトリックスとなるセラミッ
クスと添加剤との組み合わせは、構成部材として十分な
強度を得られる組み合わせであれば特に限定されない
が、マトリックスと同系の物質を添加剤として選択する
と、複合結晶相の結晶粒界強度が高くなることが期待さ
れるため好ましい。例えば、窒化珪素に対しては窒化物
または炭化物、アルミナに対しては酸化物を添加物とす
ることが好ましい。
【００１１】本発明の第１の転動装置においては、内方
部材および外方部材は、非磁性で導電性の材料からなる
ものであればよく、必ずしも前記セラミックス材料から
なる必要はない。例えば、チタン合金（透磁率：例えば
１．０００１以下）、非磁性超硬合金（透磁率：例えば
１．０００２程度）、非磁性サーメット（透磁率：例え
ば１．００２〜１．０４程度）、非磁性ステンレス鋼
（透磁率：例えば１．００２〜１．０４程度）、ベリリ
ウム銅合金（透磁率：例えば１．０００１以下）等が挙
げられる。
部材および外方部材は、非磁性で導電性の材料からなる
ものであればよく、必ずしも前記セラミックス材料から
なる必要はない。例えば、チタン合金（透磁率：例えば
１．０００１以下）、非磁性超硬合金（透磁率：例えば
１．０００２程度）、非磁性サーメット（透磁率：例え
ば１．００２〜１．０４程度）、非磁性ステンレス鋼
（透磁率：例えば１．００２〜１．０４程度）、ベリリ
ウム銅合金（透磁率：例えば１．０００１以下）等が挙
げられる。
【００１２】測長ＳＥＭ用転動装置としては、構成部材
を透磁率が１．００２以下の材料で形成することによ
り、電子銃から発生する電子ビームが曲がって測長の分
解能が低下する等の問題が生じない。また、内方部材お
よび外方部材を、硬さＨｖ４００以上のチタン合金（Ｔ
ｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ、Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ−３Ａ
ｌ）や非磁性超硬合金で形成することにより、十分な硬
さと耐摩耗性を得ることができる。
を透磁率が１．００２以下の材料で形成することによ
り、電子銃から発生する電子ビームが曲がって測長の分
解能が低下する等の問題が生じない。また、内方部材お
よび外方部材を、硬さＨｖ４００以上のチタン合金（Ｔ
ｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ、Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ−３Ａ
ｌ）や非磁性超硬合金で形成することにより、十分な硬
さと耐摩耗性を得ることができる。
【００１３】本発明の第２の転動装置において、内方部
材および外方部材は、導電性材料からなるものであれば
よく、必ずしも前記セラミックス材料からなる必要はな
い。例えば、Ｘ線管回転陽極用玉軸受では、Ｘ線管の作
動時に内輪温度が２００〜３００℃になるため、ＳＫＨ
５１、ＳＫＨ４、ＳＵＨ、ＨＣＭ、ＳＵＳ等の耐熱鋼を
使用する。
材および外方部材は、導電性材料からなるものであれば
よく、必ずしも前記セラミックス材料からなる必要はな
い。例えば、Ｘ線管回転陽極用玉軸受では、Ｘ線管の作
動時に内輪温度が２００〜３００℃になるため、ＳＫＨ
５１、ＳＫＨ４、ＳＵＨ、ＨＣＭ、ＳＵＳ等の耐熱鋼を
使用する。
【００１４】本発明の第２の転動装置においては、転動
体は全て前記セラミックス材料からなるため、少なくと
も１つの金属製転動体を備えた特開平８−４２５６４号
公報に記載の構成と比較して、玉と金属製の内輪および
外輪との接触点に、軸受の作動に伴う局所的な凝着が生
じ難い。したがって、本発明の第２の転動装置は、耐熱
鋼製の内輪および外輪を備えたＸ線管回転陽極用玉軸受
として好適である。
体は全て前記セラミックス材料からなるため、少なくと
も１つの金属製転動体を備えた特開平８−４２５６４号
公報に記載の構成と比較して、玉と金属製の内輪および
外輪との接触点に、軸受の作動に伴う局所的な凝着が生
じ難い。したがって、本発明の第２の転動装置は、耐熱
鋼製の内輪および外輪を備えたＸ線管回転陽極用玉軸受
として好適である。
【００１５】本発明はまた、内側に配置されて外面に軌
道面を有する内方部材と、外側に配置されて内面に軌道
面を有する外方部材と、両軌道面で構成される軌道内に
配置される転動体と、を少なくとも備え、内方部材、外
方部材、および転動体は導電性の材料からなり、転動体
が軌道内を転がり移動することにより内方部材および外
方部材の一方が他方に対して相対的に移動する転動装置
において、少なくとも転動体はセラミックス材料からな
り、表面に導電性被膜を有することを特徴とする転動装
置を提供する。この転動装置を本発明の第３の転動装置
と称する。
道面を有する内方部材と、外側に配置されて内面に軌道
面を有する外方部材と、両軌道面で構成される軌道内に
配置される転動体と、を少なくとも備え、内方部材、外
方部材、および転動体は導電性の材料からなり、転動体
が軌道内を転がり移動することにより内方部材および外
方部材の一方が他方に対して相対的に移動する転動装置
において、少なくとも転動体はセラミックス材料からな
り、表面に導電性被膜を有することを特徴とする転動装
置を提供する。この転動装置を本発明の第３の転動装置
と称する。
【００１６】本発明の第３の転動装置において、転動体
に用いるセラミックス材料は、窒化珪素、ジルコニア、
サイアロン、アルミナ等を使用することができる。ま
た、導電性被膜の材料としては、窒化チタン、炭化チタ
ン、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、またはＣｒＮが挙げられ
る。この被膜の形成方法としては、熱ＣＶＤ、プラズマ
ＣＶＤ、マグネトロンスパッタリング等の方法が採用で
きる。
に用いるセラミックス材料は、窒化珪素、ジルコニア、
サイアロン、アルミナ等を使用することができる。ま
た、導電性被膜の材料としては、窒化チタン、炭化チタ
ン、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、またはＣｒＮが挙げられ
る。この被膜の形成方法としては、熱ＣＶＤ、プラズマ
ＣＶＤ、マグネトロンスパッタリング等の方法が採用で
きる。
【００１７】これらの被膜は母材との密着性を大きくす
るために３００℃以上の高温で形成することが好まし
い。また、被膜の残留応力を緩和して被膜が母材から剥
離し難くするために、母材と被膜とは線膨張係数ができ
るだけ近いもの同士を組み合わせることが好ましい。ま
た、本発明の第３の転動装置において、内方部材および
外方部材は、導電性材料からなるものであればよく、必
ずしも転動体のように「セラミックス＋導電性被膜」で
ある必要はない。例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０
Ｃ、１３Ｃｒマルテンサイトステンレス（Ｃ：０．６５
％、またはＮ：０．１４％））、軸受鋼、Ｍ５０、高速
度工具鋼、チタン合金（β型チタン、α＋β型チタン）
等を用いることができる。
るために３００℃以上の高温で形成することが好まし
い。また、被膜の残留応力を緩和して被膜が母材から剥
離し難くするために、母材と被膜とは線膨張係数ができ
るだけ近いもの同士を組み合わせることが好ましい。ま
た、本発明の第３の転動装置において、内方部材および
外方部材は、導電性材料からなるものであればよく、必
ずしも転動体のように「セラミックス＋導電性被膜」で
ある必要はない。例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０
Ｃ、１３Ｃｒマルテンサイトステンレス（Ｃ：０．６５
％、またはＮ：０．１４％））、軸受鋼、Ｍ５０、高速
度工具鋼、チタン合金（β型チタン、α＋β型チタン）
等を用いることができる。
【００１８】
【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。 ［第１実施形態（第１の転動装置）］呼び番号６０８の
深溝玉軸受（内径８ｍｍ、外形２２ｍｍ、幅７ｍｍ）
を、下記の表１に示す各構成で作製した。保持器として
はフッ素系樹脂製の冠形保持器を使用した。
説明する。 ［第１実施形態（第１の転動装置）］呼び番号６０８の
深溝玉軸受（内径８ｍｍ、外形２２ｍｍ、幅７ｍｍ）
を、下記の表１に示す各構成で作製した。保持器として
はフッ素系樹脂製の冠形保持器を使用した。
【００１９】各軸受について軸受の導電性を評価すると
ともに、回転試験を行ってトルク寿命を評価した。軸受
の導電性は以下の方法で評価した。先ず、図１に示す回
路を組み立てて軸受の抵抗値を測定した。この回路にお
いて、玉軸受１の外輪と玉軸受１が取り付けられた軸２
は、それぞれ独立に抵抗測定器３と定電圧電源４とに接
続され、軸２と定電圧電源４との間には抵抗５が設けて
ある。定電圧電源４の電圧を６．２Ｖ、抵抗５を６２ｋ
Ωとし、玉軸受１を２５℃、ラジアル荷重１９．６Ｎ、
回転速度５００ｒｐｍの条件で連続回転させて、１００
時間後の抵抗値を測定した。次に、各サンプルについて
測定された抵抗値の逆数を算出し、比較例１−１の値を
「１」とした相対値を、軸受の導電性を示す値として算
出した。
ともに、回転試験を行ってトルク寿命を評価した。軸受
の導電性は以下の方法で評価した。先ず、図１に示す回
路を組み立てて軸受の抵抗値を測定した。この回路にお
いて、玉軸受１の外輪と玉軸受１が取り付けられた軸２
は、それぞれ独立に抵抗測定器３と定電圧電源４とに接
続され、軸２と定電圧電源４との間には抵抗５が設けて
ある。定電圧電源４の電圧を６．２Ｖ、抵抗５を６２ｋ
Ωとし、玉軸受１を２５℃、ラジアル荷重１９．６Ｎ、
回転速度５００ｒｐｍの条件で連続回転させて、１００
時間後の抵抗値を測定した。次に、各サンプルについて
測定された抵抗値の逆数を算出し、比較例１−１の値を
「１」とした相対値を、軸受の導電性を示す値として算
出した。
【００２０】トルク寿命の測定は以下の方法で行った。
雰囲気温度：常温、雰囲気圧力：真空（１×１０-3Ｐ
ａ）、回転速度：２００ｒｐｍ、アキシャル荷重：４９
０Ｎの条件で玉軸受を回転させながらトルクを測定し、
トルク測定値が基準トルク値（初期値の３倍）に達する
までの軸受の回転時間をトルク寿命として測定した。こ
れらの結果も下記の表１に合わせて示す。
雰囲気温度：常温、雰囲気圧力：真空（１×１０-3Ｐ
ａ）、回転速度：２００ｒｐｍ、アキシャル荷重：４９
０Ｎの条件で玉軸受を回転させながらトルクを測定し、
トルク測定値が基準トルク値（初期値の３倍）に達する
までの軸受の回転時間をトルク寿命として測定した。こ
れらの結果も下記の表１に合わせて示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】この結果から、転動体が窒化珪素、ジルコ
ニア、アルミナに、それぞれチタンの窒化物、チタンの
炭化物、または鉄の酸化物を含有する材料からなる実施
例１−１〜１−５は、軸受の導電性およびトルク寿命の
両方の点で優れた軸受であることが分かる。また、比較
例１−２は転動体が炭化珪素からなるため導電性は良好
であったが、トルク寿命は著しく低かった。
ニア、アルミナに、それぞれチタンの窒化物、チタンの
炭化物、または鉄の酸化物を含有する材料からなる実施
例１−１〜１−５は、軸受の導電性およびトルク寿命の
両方の点で優れた軸受であることが分かる。また、比較
例１−２は転動体が炭化珪素からなるため導電性は良好
であったが、トルク寿命は著しく低かった。
【００２３】また、窒化珪素と窒化チタンの混合物から
なり窒化チタンの含有率が異なる複数組の転動体を作製
し、各組の転動体と、チタン合金（Ｔｉ−１５Ｍｏ−５
Ｚｒ）製の内輪および外輪とにより、転動体をなす材料
のＴｉＮ含有率が異なる複数の深溝玉軸受を組み立て
た。各軸受を用いて上述の方法で軸受の導電性とトルク
寿命を測定し、ＴｉＮ含有率と軸受の導電性およびトル
ク寿命との関係を調べた。その結果を図２にグラフで示
す。
なり窒化チタンの含有率が異なる複数組の転動体を作製
し、各組の転動体と、チタン合金（Ｔｉ−１５Ｍｏ−５
Ｚｒ）製の内輪および外輪とにより、転動体をなす材料
のＴｉＮ含有率が異なる複数の深溝玉軸受を組み立て
た。各軸受を用いて上述の方法で軸受の導電性とトルク
寿命を測定し、ＴｉＮ含有率と軸受の導電性およびトル
ク寿命との関係を調べた。その結果を図２にグラフで示
す。
【００２４】図２のグラフにおいて、軸受の導電性およ
びトルク寿命は、ともにＴｉＮの含有率が「０」の時の
測定値を「１」とした相対値で示した。この結果から分
かるように、ＴｉＮを１０〜６０重量％の割合で含有す
る窒化珪素で形成された転動体を使用することにより、
軸受の導電性およびトルク寿命の両方の点で優れた軸受
を得ることができる。 ［第２実施形態（第２の転動装置）］呼び番号６０８の
深溝玉軸受（内径８ｍｍ、外形２２ｍｍ、幅７ｍｍ）
を、下記の表２に示す各構成で作製した。ここでは、保
持器のない総玉形式の軸受とした。また、各サンプルと
も、軌道輪（内輪および外輪）の表面には、イオンプレ
ーティングによりＰｂ合金被膜（厚さ０．３μｍ）を形
成した。また、比較例２−２と２−３で使用した金属球
はＳＫＨ４製とした。
びトルク寿命は、ともにＴｉＮの含有率が「０」の時の
測定値を「１」とした相対値で示した。この結果から分
かるように、ＴｉＮを１０〜６０重量％の割合で含有す
る窒化珪素で形成された転動体を使用することにより、
軸受の導電性およびトルク寿命の両方の点で優れた軸受
を得ることができる。 ［第２実施形態（第２の転動装置）］呼び番号６０８の
深溝玉軸受（内径８ｍｍ、外形２２ｍｍ、幅７ｍｍ）
を、下記の表２に示す各構成で作製した。ここでは、保
持器のない総玉形式の軸受とした。また、各サンプルと
も、軌道輪（内輪および外輪）の表面には、イオンプレ
ーティングによりＰｂ合金被膜（厚さ０．３μｍ）を形
成した。また、比較例２−２と２−３で使用した金属球
はＳＫＨ４製とした。
【００２５】各軸受について軸受の導電性を評価すると
ともに、回転試験を行ってトルク寿命を評価した。これ
らの評価は第１実施形態と同じ方法で行った。ただし、
トルク寿命評価のための回転試験条件は、雰囲気温度：
３００℃、雰囲気圧力：真空（１×１０-3Ｐａ）、回転
速度：８０００ｒｐｍ、アキシャル荷重：４９０Ｎとし
た。
ともに、回転試験を行ってトルク寿命を評価した。これ
らの評価は第１実施形態と同じ方法で行った。ただし、
トルク寿命評価のための回転試験条件は、雰囲気温度：
３００℃、雰囲気圧力：真空（１×１０-3Ｐａ）、回転
速度：８０００ｒｐｍ、アキシャル荷重：４９０Ｎとし
た。
【００２６】これらの結果も下記の表２に合わせて示
す。
す。
【００２７】
【表２】
【００２８】この結果から、転動体が窒化珪素、ジルコ
ニア、アルミナに、それぞれチタンの窒化物、チタンの
炭化物、または鉄の酸化物を含有する材料からなる実施
例２−１〜２−５は、軸受の導電性およびトルク寿命の
両方の点で優れた軸受であることが分かる。なお、比較
例２−２は１個の転動体が金属球であるため、導電性は
良好であったが、トルク寿命は著しく低かった。比較例
２−３は全ての転動体が金属球であるため、導電性は良
好であったが、トルク寿命は比較例２−２よりもさらに
低かった。
ニア、アルミナに、それぞれチタンの窒化物、チタンの
炭化物、または鉄の酸化物を含有する材料からなる実施
例２−１〜２−５は、軸受の導電性およびトルク寿命の
両方の点で優れた軸受であることが分かる。なお、比較
例２−２は１個の転動体が金属球であるため、導電性は
良好であったが、トルク寿命は著しく低かった。比較例
２−３は全ての転動体が金属球であるため、導電性は良
好であったが、トルク寿命は比較例２−２よりもさらに
低かった。
【００２９】また、窒化珪素と窒化チタンの混合物から
なり窒化チタンの含有率が異なる複数組の転動体を作製
し、各組の転動体と、ＳＫＨ４製の内輪および外輪とに
より、転動体をなす材料のＴｉＮ含有率が異なる複数の
深溝玉軸受を組み立てた。各軸受を用いて上述の方法で
軸受の導電性とトルク寿命を測定し、ＴｉＮ含有率と軸
受の導電性およびトルク寿命との関係を調べた。その結
果を図３にグラフで示す。
なり窒化チタンの含有率が異なる複数組の転動体を作製
し、各組の転動体と、ＳＫＨ４製の内輪および外輪とに
より、転動体をなす材料のＴｉＮ含有率が異なる複数の
深溝玉軸受を組み立てた。各軸受を用いて上述の方法で
軸受の導電性とトルク寿命を測定し、ＴｉＮ含有率と軸
受の導電性およびトルク寿命との関係を調べた。その結
果を図３にグラフで示す。
【００３０】図３のグラフにおいて、軸受の導電性およ
びトルク寿命は、ともにＴｉＮの含有率が「０」の時の
測定値を「１」とした相対値で示した。この結果から分
かるように、ＴｉＮを１０〜６０重量％の割合で含有す
る窒化珪素で形成された転動体を使用することにより、
軸受の導電性およびトルク寿命の両方の点で優れた軸受
を得ることができる。 ［第３実施形態（第３の転動装置）］第１実施形態と同
じ構造の深溝玉軸受を下記の表３に示す各構成で作製し
た。また、転動体に使用した母材と被膜の材料の線膨張
係数を表４に示す。
びトルク寿命は、ともにＴｉＮの含有率が「０」の時の
測定値を「１」とした相対値で示した。この結果から分
かるように、ＴｉＮを１０〜６０重量％の割合で含有す
る窒化珪素で形成された転動体を使用することにより、
軸受の導電性およびトルク寿命の両方の点で優れた軸受
を得ることができる。 ［第３実施形態（第３の転動装置）］第１実施形態と同
じ構造の深溝玉軸受を下記の表３に示す各構成で作製し
た。また、転動体に使用した母材と被膜の材料の線膨張
係数を表４に示す。
【００３１】各軸受について軸受の電気抵抗値を測定す
るとともに、回転試験を行ってトルク寿命を評価した。
電気抵抗値の測定は、第１実施形態で抵抗値を測定した
方法と同じ方法で行った。トルク寿命の評価は図４に示
す装置を用い、下記の方法で行った。図４の符号１０は
モータであり、１１はベルトであり、１２はプーリであ
り、１３は磁性流体シールユニットであり、１４は真空
チャンバであり、１５はスプリングであり、１６はハウ
ジングであり、１７はロードセルであり、２０は試験軸
受である。試験条件は、雰囲気温度：室温、雰囲気圧
力：真空（１×１０-4Ｐａ）、回転速度：１０００ｒｐ
ｍ、アキシャル荷重：３０Ｎとした。
るとともに、回転試験を行ってトルク寿命を評価した。
電気抵抗値の測定は、第１実施形態で抵抗値を測定した
方法と同じ方法で行った。トルク寿命の評価は図４に示
す装置を用い、下記の方法で行った。図４の符号１０は
モータであり、１１はベルトであり、１２はプーリであ
り、１３は磁性流体シールユニットであり、１４は真空
チャンバであり、１５はスプリングであり、１６はハウ
ジングであり、１７はロードセルであり、２０は試験軸
受である。試験条件は、雰囲気温度：室温、雰囲気圧
力：真空（１×１０-4Ｐａ）、回転速度：１０００ｒｐ
ｍ、アキシャル荷重：３０Ｎとした。
【００３２】これらの結果も下記の表３に併せて示す。
【００３３】
【表３】
【００３４】
【表４】
【００３５】この結果から、セラミックス材料からなり
表面に導電性被膜を有する転動体を用いた実施例３−１
〜３−７は、軸受の導電性およびトルク寿命の両方の点
で優れた軸受であることが分かる。これに対して、比較
例３−１は、軌道輪も転動体もＳＵＳ４４０Ｃ製である
ため、導電性の点では優れていたが、トルク寿命は低か
った。また、転動体が窒化珪素からなり導電性被膜を有
さない比較例３−２〜３−４では、トルク寿命の点では
問題ないが、電気抵抗値が高いため、静電気の帯電が生
じる構成となる。
表面に導電性被膜を有する転動体を用いた実施例３−１
〜３−７は、軸受の導電性およびトルク寿命の両方の点
で優れた軸受であることが分かる。これに対して、比較
例３−１は、軌道輪も転動体もＳＵＳ４４０Ｃ製である
ため、導電性の点では優れていたが、トルク寿命は低か
った。また、転動体が窒化珪素からなり導電性被膜を有
さない比較例３−２〜３−４では、トルク寿命の点では
問題ないが、電気抵抗値が高いため、静電気の帯電が生
じる構成となる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
セラミックス製の転動体を備えた転動装置において、測
長ＳＥＭ用転動装置やＸ線管回転陽極用玉軸受等として
好適な、導電性およびトルク寿命の両方の点で優れたも
のが提供される。
セラミックス製の転動体を備えた転動装置において、測
長ＳＥＭ用転動装置やＸ線管回転陽極用玉軸受等として
好適な、導電性およびトルク寿命の両方の点で優れたも
のが提供される。
【図１】実施形態で軸受の抵抗値を測定するために使用
した回路を示す図である。
した回路を示す図である。
【図２】第１実施形態において、転動体のＴｉＮ含有率
と軸受の導電性およびトルク寿命との関係を調べた結果
を示すグラフである。
と軸受の導電性およびトルク寿命との関係を調べた結果
を示すグラフである。
【図３】第２実施形態において、転動体のＴｉＮ含有率
と軸受の導電性およびトルク寿命との関係を調べた結果
を示すグラフである。
と軸受の導電性およびトルク寿命との関係を調べた結果
を示すグラフである。
【図４】トルク寿命の測定に使用した装置を示す図であ
る。
る。
１ 玉軸受 ２ 軸 ３ 抵抗測定器 ４ 定電圧電源 ５ 抵抗 １０ モータ １１ ベルト １２ プーリ １３ 磁性流体シールユニット １４ 真空チャンバ １５ スプリング １６ ハウジング １７ ロードセル ２０ 試験軸受
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｃ 33/62 Ｆ１６Ｈ 25/22 Ｌ Ｆ１６Ｈ 25/22 Ｃ０４Ｂ 35/00 Ｈ (72)発明者 山本 豊寿 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 (72)発明者 齋藤 剛 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 (72)発明者 金野 大 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J062 AA28 AA52 AB22 BA09 BA17 BA18 BA32 CD02 CD26 3J101 AA02 AA13 AA14 AA16 AA24 AA25 AA32 AA34 AA42 AA52 AA53 AA54 AA62 AA63 AA64 BA10 BA70 DA05 EA05 EA06 EA12 EA13 EA42 EA43 EA44 EA72 EA78 FA11 FA31 GA55 GA57 3J104 AA01 BA03 CA11 CA20 DA06 DA20 4G030 AA17 AA36 AA45 AA49 AA51 AA52 BA18 GA35
Claims (3)
- 【請求項１】 内側に配置されて外面に軌道面を有する
内方部材と、外側に配置されて内面に軌道面を有する外
方部材と、両軌道面で構成される軌道内に配置される転
動体と、を少なくとも備え、 内方部材、外方部材、および転動体は非磁性で導電性の
材料からなり、 転動体が軌道内を転がり移動することにより内方部材お
よび外方部材の一方が他方に対して相対的に移動する転
動装置において、 少なくとも転動体は、遷移金属の窒化物、炭化物、およ
び酸化物から選択された一つ以上の物質からなる添加剤
を、１０重量％以上６０重量％以下の割合で含有するセ
ラミックス材料からなることを特徴とする転動装置。 - 【請求項２】 内側に配置されて外面に軌道面を有する
内方部材と、外側に配置されて内面に軌道面を有する外
方部材と、両軌道面で構成される軌道内に配置される転
動体と、を少なくとも備え、 内方部材、外方部材、および転動体は導電性材料からな
り、 転動体が軌道内を転がり移動することにより内方部材お
よび外方部材の一方が他方に対して相対的に移動する転
動装置において、 少なくとも転動体は全て、遷移金属の窒化物、炭化物、
および酸化物から選択された一つ以上の物質からなる添
加剤を、１０重量％以上６０重量％以下の割合で含有す
るセラミックス材料からなることを特徴とする転動装
置。 - 【請求項３】 内側に配置されて外面に軌道面を有する
内方部材と、外側に配置されて内面に軌道面を有する外
方部材と、両軌道面で構成される軌道内に配置される転
動体と、を少なくとも備え、 内方部材、外方部材、および転動体は導電性材料からな
り、 転動体が軌道内を転がり移動することにより内方部材お
よび外方部材の一方が他方に対して相対的に移動する転
動装置において、 少なくとも転動体は、セラミックス材料からなり、表面
に導電性被膜を有することを特徴とする転動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001055727A JP2002257140A (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | 転動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001055727A JP2002257140A (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | 転動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002257140A true JP2002257140A (ja) | 2002-09-11 |
Family
ID=18915871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001055727A Pending JP2002257140A (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | 転動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002257140A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013518226A (ja) * | 2010-01-28 | 2013-05-20 | チンフアダーシェイ | 高温ガス冷却原子炉ヘリウムガススペースの密封伝動装置及びその駆動装置 |
-
2001
- 2001-02-28 JP JP2001055727A patent/JP2002257140A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013518226A (ja) * | 2010-01-28 | 2013-05-20 | チンフアダーシェイ | 高温ガス冷却原子炉ヘリウムガススペースの密封伝動装置及びその駆動装置 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080110 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090630 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090630 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091027 |