JP2003074566A - Rolling device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、転がり軸受や直動
案内装置等の転動装置に係り、特に、半導体製造装置,
液晶製造装置,化学繊維製造装置,食品用機械等のよう
な水,塩水,化学薬品,腐食性ガス等の腐食性環境下に
おいて使用される装置や、半導体製造装置,液晶製造装
置,X線又は電子線を使用した計測装置等のような磁場
を利用した装置あるいは非磁性が要求される環境下にお
いて使用される装置に好適に適用される転動装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、転がり軸受等の転動装置を構成す
る素材としては、主に高炭素クロム軸受鋼や肌焼鋼のよ
うな鉄鋼材料が一般的に使用されていた。近年、転動装
置の使用環境は多様化しており、水,塩水,酸,アルカ
リ等の腐食性環境下で使用される場合もあるため、この
ような高い耐食性が要求される環境下で使用される場合
には、素材としてステンレス鋼が使用されていた。
【0003】しかしながら、近年、転動装置の使用環境
がより過酷となってきており、ステンレス鋼でも耐食性
が不十分である場合が出てきた。このような過酷な環境
下でも転がり寿命の優れた転がり軸受として、冷間加工
又はショットピーニングで強化されたチタン合金で軌道
輪が構成され、セラミックで転動体が構成された転がり
軸受が、特開平11−223221号公報に開示されて
いる。
【0004】一方、半導体製造装置,液晶製造装置,X
線又は電子線を使用した計測装置等のように、磁場を利
用した装置や磁場が乱れることによって測定精度が低下
する装置が数多く使用されるようになってきている。こ
のような装置に使用される転動装置には、作動によって
周辺の磁場を乱すことがないように非磁性が要求される
ので、非磁性ステンレス鋼やベリリウム銅で構成されて
いる。
【0005】しかしながら、電子線等を用いる分析装置
又は測定装置では、転動装置を構成する転動部材がわず
かに磁化するだけでも、精度不良の原因になるおそれが
あるので、比透磁率が1.04〜1.002程度である
従来の非磁性ステンレス鋼は使用できない。そこで、よ
り完全に近い非磁性が要求される場合には、比透磁率が
1.001以下のベリリウム銅が用いられる場合が多
い。例えば、実開平5−79042号公報には、内外輪
がベリリウム銅で構成され、転動体がセラミックで構成
された転がり軸受が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チタン
合金については、強化のために冷間加工又はショットピ
ーニング等を行なうと、これらの工程数が増えることに
よりコストアップとなるという問題があった。また、チ
タン合金を冷間加工又はショットピーニング等で強化す
ることによって転がり寿命は向上するが、加工条件によ
って、転がり寿命向上効果にばらつきが生じる場合があ
った。
【0007】一方、ベリリウム銅については、構成元素
であるベリリウムから生成される化合物の一部が環境負
荷物質とされており、社会的に環境問題が今後さらに重
視されることが予想されるため、ベリリウム銅の使用に
制約を受けるおそれがある。また、転動装置において
は、内方部材,外方部材と転動体との接触点で高い面圧
が生じるが、ベリリウム銅は硬さがHv400程度であ
るため、硬さ不足のため摩耗が生じやすい。そのため、
転動装置が使用されている機械装置内の他の部位が摩耗
粉によって汚染され、該機械装置の寿命が短くなってし
まうおそれがあるという問題もあった。
【0008】そこで、本発明は、上記のような従来の転
動装置の有する問題点を解決し、腐食性環境下や非磁性
が要求される環境下においても優れた転がり寿命を有す
る転動装置を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発
明の転動装置は、内方部材と、外方部材と、前記内方部
材と前記外方部材との間に転動自在に配設された複数の
転動体と、を備える転動装置において、前記内方部材及
び前記外方部材の少なくとも一方を、β相結晶粒の平均
粒径が200μm以下であるβ型又はα+β型チタン合
金で構成し、その表面硬さをHv400以上としたこと
を特徴とする。
【0010】一般に、β型又はα+β型チタン合金の熱
処理は、以下に示す溶体化処理及び時効処理によってな
される。溶体化処理とは、チタン合金をα/β変態点直
上又は直下の温度に保持し、その温度から冷却すること
によって、金属組織を均一なβ相組織、又はβ相中にα
相が少量残留した組織とする処理である。また、時効処
理とは、溶体化処理後のチタン合金を350〜600℃
程度の温度に加熱し、所定の時間保持することによっ
て、β相中からα相を微細に析出させ硬さを向上させる
処理である。
【0011】溶体化処理後の金属組織はほぼ全体がβ相
になっているため、β相結晶粒が明確に観察される。ま
た、時効処理後の金属組織は、α相が析出しているため
β相結晶粒が明確には判別できない場合もあるが、金属
組織中にはβ相結晶粒の粒界が残存している。なお、以
降の説明においては、説明の便宜上、溶体化処理後のβ
相結晶粒を「β相結晶粒」と称し、前述した時効処理に
よってα相が析出した後に残存するβ相結晶粒を「旧β
相結晶粒」と称する。ただし、溶体化処理の際に形成し
たβ相結晶粒の大きさは、時効処理を行なっても変わら
ないので、β相結晶粒の粒径と旧β相結晶粒の粒径は同
一であると考えてよい。
【0012】ところで、転がり軸受等の転動装置の転が
り寿命は、使用中の異常音又は振動の増加によって判断
される。寿命に達した転動装置は、内方部材,外方部
材,又は転動体の表面に、転がり疲労による剥離が生じ
ている場合が多い。この剥離は、以下のような過程で生
じるものである。内・外方部材と転動体との接触点に
は、非常に高い面圧が生じる。よって、長時間にわたっ
て転動装置が使用されると、高い面圧が繰り返し負荷さ
れることによる転がり疲労のために、金属組織中の応力
集中部に亀裂が発生する。転動装置がさらに長時間使用
されると、発生した亀裂が進展し最終的に剥離に至るの
である。鉄鋼材料製の転動装置の場合には、前述した応
力集中部となるのは、非金属介在物又は異物を噛み込ん
だ際に生じた圧痕の縁部などである。
【0013】内方部材,外方部材等の転動部材がチタン
合金で構成されている場合には、溶体化処理時にβ相単
相になるような高温で保持している間に、結晶粒が粗大
化しやすい。そのため、時効処理を施した後も、粗大化
した旧β相結晶粒の粒界が応力集中部となりやすく、転
がり疲労の剥離の起点になる場合がある。そこで、本発
明の転動装置は、内方部材及び外方部材の少なくとも一
方を、旧β相結晶粒の平均粒径が200μm以下である
β型又はα+β型チタン合金で構成した。旧β相結晶粒
の平均粒径が小さいと、単位体積当たりの結晶粒界面積
が増加し、前記結晶粒界への応力集中が緩和されるの
で、転がり寿命が向上するのである。結晶粒界への応力
集中をより緩和させ、転がり寿命をさらに向上させるた
めには、旧β相結晶粒の平均粒径を100μm以下とす
ることが好ましく、さらに安定的に寿命を向上させるた
めには、旧β相結晶粒の平均粒径を50μm以下とする
ことがより好ましい。
【0014】このβ相結晶粒は、溶体化処理時の保持温
度が高いほど、また保持時間が長いほど大きくなる傾向
にある。よって、β相結晶粒を小さくするためには、溶
体化処理時の保持温度をα/β変態点温度よりも高い温
度とし、その差を100℃以下とすることが好ましい。
β相結晶粒をより小さくし、安定的に寿命を向上させる
ためには、前記温度の差を70℃以下とすることがより
好ましい。例えば、β型チタン合金の場合は800〜8
50℃、α+β型チタン合金の場合は950〜1000
℃である。
【0015】また、β相結晶粒を小さくするためには、
溶体化処理時にα/β変態点温度よりも高い温度となっ
ている時間(保持温度まで昇温する時間のうちα/β変
態点温度を超えた後の時間及び保持温度に保持している
時間)を2時間以下とすることが好ましい。β相結晶粒
をより小さくし、安定的に寿命を向上させるためには、
α/β変態点温度よりも高い温度となっている時間を1
時間以下とすることがより好ましい。
【0016】β相結晶粒及び旧β相結晶粒の平均粒径
は、いずれも以下の方法で求めるものとする。すなわ
ち、溶体化処理後,時効処理後,又は完成品の転動部材
を切断し、その断面を鏡面になるまで研磨する。そし
て、フッ酸と硝酸の混合水溶液等からなるエッチング液
に適当な時間浸漬することによって、金属組織を現出さ
せて、写真撮影する。この写真を用いJIS H 05
01に規定されている求積法によって結晶粒度を求め、
この結晶粒度を本発明におけるチタン合金のβ相結晶粒
の平均粒径とする。
【0017】JIS H 0501は、銅合金展伸材の
結晶粒度を求めるために規定されたものであるが、チタ
ン合金でも同様の方法で結晶粒度を求めることができ
る。求積法は、金属組織写真等を用いて、既知の面積の
円又は長方形の中に含まれる結晶粒の数から、結晶粒度
を求める方法である。なお、β相結晶粒を明確に観察す
るためには、溶体化処理後の金属組織を用いることが好
ましい。
【0018】内方部材,外方部材に用いられるチタン合
金は、前述の旧β相結晶粒の平均粒径の条件を満たすも
のであれば特に限定されるものではない。ただし、溶体
化処理及び時効処理による析出硬化によって、高い硬度
が得られるβ型(nearβ型も含む)又はα+β型チ
タン合金が好ましい。具体的には、AMS4911等の
Ti−6Al−4V系合金、AMS4972等のTi−
8Al−1Mo−1V系合金、AMS4976等のTi
−6Al−2Sn−4Zr−2Mo系合金、AMS49
14等のTi−15V−3Cr−3Sn−3Al系合
金、AMS4918等のTi−6Al−6V−2Sn系
合金、AMS4995等のTi−5Al−2Sn−2Z
r−4Cr−4Mo系合金、AMS4981等のTi−
6Al−2Sn−4Zr−6Mo系合金、AMS495
9等のTi−13V−11Cr−3Al系合金、株式会
社神戸製鋼所のKS15−5−3等のTi−15Mo−
5Zr−3Al系合金、Ti−15Mo−5Zr系合
金、又は大同特殊鋼株式会社のDAT51等のTi−2
2V−4Al系合金などがあげられる。
【0019】また、チタン合金で構成された内方部材,
外方部材の表面硬さは、耐摩耗性及び耐荷重性の面か
ら、溶体化処理及び時効処理等を施すことによって、H
v400以上とする必要がある。Hv400未満のであ
ると、前述の旧β相結晶粒の平均粒径の条件を満たして
いたとしても、硬さが不足して耐摩耗性及び耐荷重性が
不十分となり、転がり寿命が低下する。なお、チタン合
金で構成された内方部材,外方部材に、酸化処理を施し
たり、潤滑性被膜を設ける等の表面処理を行うことによ
って、耐摩耗性,耐荷重性,及び摺動性をさらに向上さ
せてもよい。
【0020】なお、転動体は、鉄鋼材料又はセラミック
材料で構成することができる。ただし、非磁性又は優れ
た耐食性が求められる用途では、セラミック材料で構成
することが好ましい。具体例としては、窒化ケイ素系,
炭化ケイ素系,酸化アルミニウム系,酸化ジルコニウム
系等のセラミック材料があげられる。また、電子線を用
いる装置のように非磁性と同時に導電性が求められる場
合には、TiN等を含有する導電性セラミックで構成さ
れた転動体を使用したり、又は、窒化ケイ素等のような
導電性がないセラミックで構成された転動体にCVD等
によってTiNコーティングを施したものを使用するこ
とが好ましい。
【0021】また、本発明の転動装置には、内方部材と
外方部材との間に転動体を保持する保持器を用いること
ができる。保持器の材質は、十分な耐熱性を有している
ならば特に限定されるものではない。例えば、ポリアミ
ド,フッ素樹脂等の樹脂製保持器、黄銅製保持器、SU
S304等のオーステナイト系ステンレス鋼製保持器等
が例示できる。ただし、グリースが使用できない用途で
は、自己潤滑性を有するフッ素樹脂製保持器等を使用す
ることが好ましい。
【0022】さらに、本発明の転動装置は、その用途に
応じて、シール等の密封装置を備えていてもよい。シー
ルの材質は、十分な耐熱性を有しているならば特に限定
されるものではなく、例えば、ニトリルゴム等のゴム製
シールが例示できる。非磁性が要求される用途では、S
US304等のオーステナイト系ステンレス鋼製シール
又は工業用純チタン製シールが好ましい。
【0023】さらにまた、本発明の転動装置には、その
内部にグリースを封入してもよい。グリースの種類は特
に限定されるものではないが、転動装置が真空中で使用
される場合には、真空用フッ素グリースを使用すること
が好ましい。次に、本発明の転動装置の好適な用途につ
いて説明する。本発明に係る転動装置は、比透磁率が
1.001以下という高レベルの非磁性を有するチタン
合金で内・外方部材が構成されているため、非磁性が要
求される用途に好適に使用することができる。
【0024】つまり、磁場環境下において転動装置が使
用されても、磁場によって転動装置に引力が作用した
り、作動が不安定になったりすることがなく、また、作
動によって周辺の磁場を乱すことがないため、例えば、
半導体製造装置,液晶製造装置,医療機器,X線又は電
子線を使用した計測装置等において、好適に使用するこ
とができる。また、上記の装置において、電子線等の近
くで転動装置が使用される場合でも、転動装置が作動す
ることによって電子線等を乱すことがないため、測定精
度の低下等が生じることがなく好適に使用することがで
きる。
【0025】さらに、上記の各種装置は機構が複雑であ
るものが多く、転動装置の交換を行なうことは大きな負
担となっていたが,本発明に係る転動装置は安定的して
寿命が優れているため、転動装置の交換を行う頻度を少
なくすることができる。さらにまた、本発明に係る転動
装置は、非常に耐食性に優れるチタン合金で内・外方部
材が構成されているため、高い耐食性が要求される用途
に好適に使用することができる。
【0026】つまり、酸,アルカリ等の薬品や腐食性の
ガス等と接触するような環境下において転動装置が使用
されても、チタン合金はステンレス鋼と比較して非常に
腐食しにくいので、腐食のために転動装置の寿命が低下
することがほとんどない。したがって、例えば、半導体
洗浄装置,半導体製造装置,液晶製造装置,化学繊維製
造装置,食品用機械等において、好適に使用することが
できる。また、本発明に係る転動装置は安定的して寿命
が優れているため、転動装置の交換を行う頻度を少なく
することができる。
【0027】本発明の転動装置としては、転がり軸受,
リニアガイド装置,ボールねじ等があげられる。また、
本発明における前記内方部材とは、転動装置が転がり軸
受の場合には内輪、同じくリニアガイド装置の場合には
案内レール、同じくボールねじの場合にはねじ軸を、そ
れぞれ意味する。また、本発明における前記外方部材と
は、転動装置が転がり軸受の場合には外輪、同じくリニ
アガイド装置の場合にはスライダ、同じくボールねじの
場合にはナットを、それぞれ意味する。
【0028】
【発明の実施の形態】本発明に係る転動装置の実施の形
態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本
発明に係る転動装置の一実施形態である深溝玉軸受(軸
受型番:608)の部分縦断面図である。この深溝玉軸
受は、内輪1と、外輪2と、内輪1と外輪2との間に転
動自在に配設されたセラミック製の転動体3の複数と、
転動体3を保持するフッ素樹脂製の保持器4と、SUS
304製のシール5,5と、を備えている。また、内輪
1と外輪2とシール5,5とで囲まれた空間にはフッ素
グリース6が充填され、シール5,5により深溝玉軸受
内部に密封されている。
【0029】そして、内輪1及び外輪2は表1に示すよ
うなチタン合金で構成されている。すなわち、α+β型
チタン合金であるTi−6Al−4Vや、β型チタン合
金であるTi−15Mo−5Zr−3Al及びTi−2
2V−4Alが使用されている。
【0030】
【表1】【0031】内輪1及び外輪2は、素材を旋削加工した
後に溶体化処理を施し、続いて時効処理を施し、さらに
旋削加工及び研削加工して製造されたものである。溶体
化処理の温度は、Ti−6Al−4Vで構成されている
場合は950〜1100℃、Ti−22V−4Alで構
成されている場合は700〜900℃、Ti−15Mo
−5Zr−3Alで構成されている場合は770〜95
0℃とし、該温度で1時間保持した後、水冷又はガス冷
で室温付近まで冷却することにより溶体化処理を行なっ
た。
【0032】同じ種類のチタン合金においては、溶体化
処理の保持温度が高いほどβ相結晶粒の平均粒径が大き
くなるので、このことを利用して、β相結晶粒の平均粒
径が表1のように異なるチタン合金製の内輪1及び外輪
2を製造した。また、時効処理は、400〜650℃で
8〜60時間保持した後、炉冷することにより行なっ
た。炉冷による冷却は冷却速度が遅いので、時効処理に
よる析出組織がより微細化されて、硬さが向上する。な
お、溶体化処理後のβ相結晶粒の平均粒径が、この時効
処理によって変わることはない。
【0033】このような処理を行なうことによって、内
輪1及び外輪2を構成するチタン合金の旧β相結晶粒の
平均粒径は200μm以下となっており、また、内輪1
及び外輪2の表面硬さはHv400以上となっている。
なお、転動体3は表1に示すようなセラミック材料で構
成されている。すなわち、窒化ケイ素系セラミック(株
式会社ニッカトー社製のSUN12),酸化アルミニウ
ム系セラミック(株式会社ニッカトー社製のSSA99
9W),酸化ジルコニウム系セラミック(株式会社ニッ
カトー社製のYTZ)が使用される。
【0034】〔回転試験〕次に、上記のような深溝玉軸
受(実施例1〜10及び比較例1〜6)について回転試
験を行い、その転がり寿命を評価した結果について説明
する。回転試験の条件は、ラジアル荷重98N、アキシ
アル荷重10N、回転速度500min-1である。そし
て、振動値が回転試験開始直後(初期値)の2倍に上昇
するまでの回転時間を玉軸受の転がり寿命とした。な
お、表1及び後述する図2のグラフに示した転がり寿命
は、比較例4の軸受の転がり寿命を1.0とした場合の
相対値で示してある。
【0035】実施例1〜10及び比較例1〜6の各玉軸
受について、内輪及び外輪の表面硬さHvと、内輪及び
外輪の旧β相結晶粒の平均粒径と、転がり寿命と、を表
1に併せて示す。実施例1〜10の玉軸受は、軌道輪
(内輪1及び外輪2)を構成するチタン合金の旧β相結
晶粒の平均粒径が200μm以下となっている。その結
果、単位体積当たりの結晶粒界面積が増加し、前記結晶
粒界への応力集中が緩和されるため、転がり寿命が優れ
ている。
【0036】それに対して、比較例2及び4〜6の玉軸
受は、旧β相結晶粒の平均粒径が200μm超過となっ
ている。その結果、結晶粒界に応力集中が生じやすいた
め、局部的に転がり疲労が進行して、寿命が短くなって
いる。また、比較例1及び3は、旧β相結晶粒の平均粒
径は200μm以下となっているものの、表面硬さがH
v400未満であるため、耐摩耗性及び耐荷重性が劣っ
ている。そのため、荷重により摩耗及び転がり疲労が進
行して、寿命が著しく短かった。
【0037】表1の結果をグラフ化したものを図2に示
す。このグラフから明らかなように旧β相結晶粒の平均
粒径が200μm以下である場合は、転がり寿命が優れ
ている。また、旧β相結晶粒の平均粒径が100μm以
下である場合は、転がり寿命がより優れており、旧β相
結晶粒の平均粒径が50μm以下である場合は、転がり
寿命がさらに優れていることが分かる。
【0038】このように、本実施形態の玉軸受は、内輪
及び外輪を上記のようなチタン合金で構成し、その旧β
相結晶粒の平均粒径を200μm以下とし、さらに、そ
の表面硬さをHv400以上としたので、転がり寿命が
大変優れている。
〔腐食環境下での回転試験〕次に、呼び番号6001の
深溝玉軸受(実施例11〜13及び比較例7〜10)に
ついて、5%塩化ナトリウム水溶液中で回転試験を行
い、その転がり寿命を評価した結果について説明する。
【0039】内輪,外輪,及び転動体の材質は表2に示
す通りである。窒化ケイ素系セラミックには、株式会社
ニッカトー社製のSUN12を用いた。なお、保持器は
フッ素樹脂製である。
【0040】
【表2】
【0041】回転試験の条件は、ラジアル荷重49N、
アキシアル荷重20N、回転速度500min-1であ
る。そして、振動値が回転試験開始直後(初期値)の2
倍に上昇するまでの回転時間を玉軸受の転がり寿命とし
た。なお、表2の転がり寿命は、比較例7の軸受の転が
り寿命を1.0とした場合の相対値で示してある。実施
例11〜13及び比較例7〜10の各玉軸受について、
内輪及び外輪の表面硬さHvと、内輪及び外輪の旧β相
結晶粒の平均粒径と、転がり寿命と、を表2に併せて示
す。
【0042】実施例11〜13の玉軸受は、内輪及び外
輪が耐食性に優れるチタン合金で構成され、転動体も耐
食性に優れるセラミックで構成されており、さらに、前
記チタン合金の旧β相結晶粒の平均粒径が200μm以
下となっている。そのため、腐食環境下においても転が
り寿命が優れている。それに対して、比較例7の玉軸受
は、内輪,外輪,及び転動体が耐食性に劣るSUS44
0Cで構成されているため、腐食環境下における転がり
寿命が著しく短かった。
【0043】また、比較例8の玉軸受は、内輪及び外輪
が耐食性に優れるチタン合金で構成され、転動体も耐食
性に優れるセラミックで構成されているため、腐食に起
因する転がり寿命の低下は生じないが、表面硬さがHv
400未満であるため、耐摩耗性及び耐荷重性が劣って
いる。そのため、荷重により摩耗及び転がり疲労が進行
して、寿命が短かった。
【0044】さらに、比較例9及び10の玉軸受は、内
輪及び外輪が耐食性に優れるチタン合金で構成され、転
動体も耐食性に優れるセラミックで構成されているた
め、腐食に起因する転がり寿命の低下は生じない。しか
し、旧β相結晶粒の平均粒径が200μm超過となって
いるため、結晶粒界に応力集中が生じやすく、局部的に
転がり疲労が進行して、寿命が短くなっている。
【0045】〔非磁性の確認試験〕次に、呼び番号60
8の深溝玉軸受(実施例14〜16及び比較例11,1
2)について、非磁性を有するか否かを確認する試験を
行った結果について説明する。内輪,外輪,及び転動体
の材質は表3に示す通りである。窒化ケイ素系セラミッ
クには、株式会社ニッカトー社製のSUN12を用い
た。なお、保持器はフッ素樹脂製である。
【0046】
【表3】【0047】ここで、図3に示す試験装置を用いて行っ
た非磁性の確認試験の方法について説明する。回転軸1
1に試験軸受10を装着して、固定された永久磁石1
2,12の間で回転させた。そして、ステラーメーター
13で磁束密度を測定して、軸受10の回転によって磁
場が変動するか否かを判定した。軸受の回転による磁束
密度の変動の有無を表3に示す。また、内輪及び外輪の
表面硬さHvと、内輪及び外輪の旧β相結晶粒の平均粒
径と、を表3に併せて示す。
【0048】実施例14〜16の玉軸受は、内輪及び外
輪が比透磁率1.001以下という高レベルの非磁性を
有するチタン合金で構成され、転動体も比透磁率1.0
01以下という高レベルの非磁性を有するセラミックで
構成されている。よって、回転により磁界を乱すことが
ないため、非磁性が要求される環境下でも好適に使用す
ることができる。
【0049】それに対して、比較例11の玉軸受は、内
輪,外輪,及び転動体が強磁性であるSUS440Cで
構成されているため、回転により磁界が乱れる。よっ
て、非磁性が要求される環境下では使用できない。ま
た、比較例12の玉軸受は、内輪及び外輪は非磁性であ
るチタン合金で構成されているものの、転動体は強磁性
であるSUS440Cで構成されているため、回転によ
り磁界が乱れる。よって、非磁性が要求される環境下で
は使用できない。このように、非磁性が要求される環境
下では、転動体もセラミックのような比透磁率1.00
1以下の非磁性を有する材料で構成することが好まし
い。
【0050】なお、本実施形態は本発明の一例を示した
ものであって、本発明は本実施形態に限定されるもので
はない。例えば、内輪及び外輪を構成するチタン合金の
種類は、前述の旧β相結晶粒の平均粒径の条件と表面硬
さの条件とを満たすものであれば、表1〜3に記載のも
のに限定されるものではない。
【0051】また、転動体や保持器を構成する素材の種
類も、玉軸受の使用温度に耐える耐熱性を有する素材で
あれば、上記のものに限定されるものではない。例え
ば、半導体製造装置や電子線を使用する測定装置等のよ
うに、玉軸受に非磁性が要求される用途においては、転
動体及び保持器を非磁性材料で構成することが好まし
い。また、腐食性ガス,化学薬品等の腐食性環境下で使
用される場合には、転動体及び保持器を耐食性の優れた
材料で構成することが好ましい。
【0052】さらに、本実施形態においては、転動装置
として深溝玉軸受を例示して説明したが、本発明は、他
の種類の転がり軸受に対して適用可能であることは言う
までもない。具体的には、アンギュラ玉軸受,自動調心
玉軸受,円筒ころ軸受,円すいころ軸受,針状ころ軸
受,自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、
スラスト玉軸受,スラストころ軸受等のスラスト形の転
がり軸受である。これらは、負荷荷重等の使用条件に応
じて軸受形式が選択される。
【0053】さらに、本発明は、転がり軸受のみならず
他の種類の様々な転動装置に対して適用することができ
る。例えば、ボールねじ,リニアガイド装置等の直動案
内装置にも好適に適用可能である。
【0054】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る転
動装置は、内方部材及び外方部材の少なくとも一方をβ
相結晶粒の平均粒径が200μm以下であるβ型又はα
+β型チタン合金で構成し、その表面硬さをHv400
以上としたので、腐食性環境下や非磁性が要求される環
境下においても優れた転がり寿命を有するDescription: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rolling bearing and a linear motion.
The present invention relates to a rolling device such as a guide device, and particularly to a semiconductor manufacturing device,
Like liquid crystal manufacturing equipment, chemical fiber manufacturing equipment, food machinery, etc.
In corrosive environments such as fresh water, salt water, chemicals, corrosive gases, etc.
Equipment used in semiconductor manufacturing equipment, liquid crystal manufacturing equipment
Magnetic field, such as a measuring device using an X-ray or electron beam
In an environment that requires
Rolling device suitably applied to the device used in
You. 2. Description of the Related Art Conventionally, rolling devices such as rolling bearings have been constructed.
The main materials used are mainly high carbon chromium bearing steel and case hardened steel.
Such steel materials were commonly used. In recent years, rolling equipment
The use environment of the equipment is diversified, and water, salt water, acid,
This may be used in corrosive environments such as
When used in an environment where high corrosion resistance is required
Used stainless steel as a material. However, in recent years, the use environment of the rolling device has been increasing.
Has become more severe, and even stainless steel has corrosion resistance
There have been cases where it is not enough. Such a harsh environment
Cold working as a rolling bearing with excellent rolling life even under
Or orbit with titanium alloy reinforced by shot peening
Rolling, consisting of wheels and rolling elements made of ceramic
A bearing is disclosed in JP-A-11-223221.
I have. On the other hand, semiconductor manufacturing equipment, liquid crystal manufacturing equipment, X
Use a magnetic field, such as a measuring device that uses
Measurement accuracy deteriorates due to disturbance of the equipment used and magnetic field
Many devices are being used. This
Rolling devices used in devices such as
Non-magnetic is required so as not to disturb the surrounding magnetic field
So it is composed of non-magnetic stainless steel or beryllium copper
I have. However, an analyzer using an electron beam or the like
Or, in the measuring device, the rolling members constituting the rolling device
Just magnetizing the criminal may cause accuracy failure.
The relative permeability is about 1.04 to 1.002
Conventional non-magnetic stainless steel cannot be used. So, yo
When non-magnetism near perfect is required, the relative permeability
In many cases, beryllium copper of 1.001 or less is used.
No. For example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-79042 discloses an inner and outer ring.
Is made of beryllium copper and rolling elements are made of ceramic
A disclosed rolling bearing is disclosed. SUMMARY OF THE INVENTION However, titanium
For alloys, cold work or shot piping for strengthening.
And increase the number of these steps
There was a problem that the cost increased. Also,
Strengthen the tongue alloy by cold working or shot peening
Although the rolling life is improved by
Therefore, the effect of improving the rolling life may vary.
Was. On the other hand, for beryllium copper, the constituent elements
Some of the compounds produced from beryllium
Environmental issues are becoming increasingly important
Beryllium copper
There may be restrictions. In the rolling device
Is a high contact pressure between the inner and outer members and the rolling elements.
However, beryllium copper has a hardness of about Hv400.
Therefore, wear tends to occur due to insufficient hardness. for that reason,
Other parts of the machinery where the rolling device is used are worn
Contaminated by powder, shortening the life of the machinery
There was also a problem that there was a risk of spilling. [0008] Accordingly, the present invention provides a conventional inverter as described above.
Solving the problems of power transmission systems, in corrosive environments and non-magnetic
Excellent rolling life even in environments requiring
It is an object of the present invention to provide a rolling device. Means for Solving the Problems [0009] To solve the above problems,
Therefore, the present invention has the following configuration. That is,
The light rolling device includes an inner member, an outer member, and the inner portion.
A plurality of rolling members arranged between the outer member and the outer member.
A rolling element comprising: a rolling element;
And at least one of the outer members is an average of β phase crystal grains.
Β-type or α + β-type titanium alloy with a particle size of 200 μm or less
It is made of gold and its surface hardness is Hv400 or more
It is characterized by. Generally, heat of β-type or α + β-type titanium alloy
The treatment is performed by the following solution treatment and aging treatment.
Is done. Solution treatment is the process of converting the titanium alloy to the α / β transformation point.
Keep at the temperature above or below and cool from that temperature
The metal structure can be transformed into a uniform β-phase structure or α-phase
This is a process for forming a structure in which a small amount of phase remains. In addition, aging treatment
The reason is that the titanium alloy after solution treatment is 350-600 ° C.
By heating to a temperature of about
To finely precipitate the α phase from the β phase to improve the hardness
Processing. Almost the entire metal structure after the solution treatment is the β phase
, Β phase crystal grains are clearly observed. Ma
In addition, the metal structure after aging treatment is due to the precipitation of the α phase.
In some cases, β-phase grains cannot be clearly identified, but metal
Grain boundaries of β phase crystal grains remain in the structure. Note that
In the following description, for convenience of explanation, β after solution treatment
Phase crystal grains are referred to as “β phase crystal grains” and are subject to the aging treatment described above.
Therefore, the β phase crystal grains remaining after the α phase is precipitated
Phase crystals. " However, it is formed during the solution treatment.
The size of the β phase crystal grains changed even after aging treatment
Therefore, the grain size of the β-phase crystal grains and the
You can think of it as one. By the way, rolling of a rolling device such as a rolling bearing is performed.
The service life is determined by the increase in abnormal noise or vibration during use.
Is done. The rolling device that has reached the end of its life
Material or the surface of the rolling element is peeled off by rolling fatigue
Often have. This peeling occurs in the following process.
It is At the point of contact between the inner and outer members and the rolling elements
Produces very high surface pressures. Therefore, for a long time
When rolling devices are used, high surface pressures are repeatedly applied.
Stress in the metal structure due to rolling fatigue
Cracks occur at the concentrated part. Rolling device is used for a longer time
The cracks that have developed will eventually evolve
It is. In the case of a rolling device made of steel material,
Non-metallic inclusions or foreign matter may be trapped
This is the edge of the indentation generated at that time. The rolling members such as the inner member and the outer member are made of titanium.
If it is composed of an alloy, the β phase
While holding at a high temperature such that
Easy to convert. Therefore, even after aging treatment,
The grain boundaries of the old β-phase crystal grains tend to become stress concentrated parts,
It may be the starting point of peeling of the glue fatigue. Therefore,
The light rolling device includes at least one of an inner member and an outer member.
On the other hand, the average grain size of the old β phase crystal grains is 200 μm or less.
It was composed of β type or α + β type titanium alloy. Old β phase crystal grains
Is small, the grain boundary area per unit volume
Increases, and the concentration of stress on the grain boundaries is reduced.
Thus, the rolling life is improved. Stress on grain boundaries
Concentration is reduced and rolling life is further improved.
For this purpose, the average grain size of the old β phase crystal grains is set to 100 μm or less.
It is preferable to improve the life more stably.
In order to make the average grain size of the old β phase crystal grains 50 μm or less,
Is more preferable. The β-phase crystal grains are maintained at a holding temperature during solution treatment.
The higher the degree and the longer the retention time, the larger the tendency
It is in. Therefore, in order to reduce the β phase crystal grains,
The holding temperature during the solidification treatment is higher than the α / β transformation point temperature.
And the difference is preferably 100 ° C. or less.
Smaller β phase crystal grains and stable life improvement
For this purpose, it is more preferable that the temperature difference be 70 ° C. or less.
preferable. For example, in the case of β-type titanium alloy, 800 to 8
50 ° C, 950-1000 for α + β type titanium alloy
° C. In order to make the β phase crystal grains smaller,
During solution heat treatment, the temperature becomes higher than the α / β transformation temperature
Time (the α / β change
Holds at the time and holding temperature after exceeding the station temperature
Time) is preferably 2 hours or less. β phase crystal grains
In order to make the life smaller and stably improve the life,
The time during which the temperature is higher than the α / β transformation point temperature is 1
More preferably, the time is not more than the time. Average grain size of β phase crystal grains and old β phase crystal grains
Shall be obtained by the following methods. Sandals
That is, after solution treatment, after aging treatment, or rolling member of finished product
Is cut and its cross section is polished until a mirror surface is obtained. Soshi
And an etching solution consisting of a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and nitric acid
Metal structure by immersion for a suitable time
Let's take a picture. Using this photograph, JIS H05
The crystal grain size is determined by the quadrature method specified in 01,
This crystal grain size is referred to as the β phase crystal grain of the titanium alloy in the present invention.
Is the average particle size. [0017] JIS H0501 is for copper alloy wrought materials.
It is specified to determine the crystal grain size.
The grain size can be determined in the same way for alloys
You. The quadrature method uses a metallographic photograph, etc.
From the number of grains contained in a circle or rectangle,
It is a method of seeking. Note that the β phase crystal grains should be clearly observed.
Therefore, it is preferable to use the metal structure after solution treatment.
Good. The titanium alloy used for the inner member and the outer member
Gold satisfies the above-mentioned condition of the average grain size of the old β phase crystal grains.
There is no particular limitation if. However, the solution
High hardness due to precipitation hardening by aging treatment and aging treatment
Type (including near β type) or α + β type
Tan alloys are preferred. Specifically, such as AMS4911
Ti-6Al-4V alloy, Ti- such as AMS4972
8Al-1Mo-1V alloy, Ti such as AMS4976
-6Al-2Sn-4Zr-2Mo alloy, AMS49
14 and other Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al alloys
Ti-6Al-6V-2Sn system such as gold and AMS4918
Alloy, Ti-5Al-2Sn-2Z such as AMS4995
r-4Cr-4Mo alloy, Ti- such as AMS4981
6Al-2Sn-4Zr-6Mo-based alloy, AMS495
9 and other Ti-13V-11Cr-3Al-based alloys, Stock Association
Ti-15Mo- such as KS15-5-3 of Shakobe Steel Works
5Zr-3Al alloy, Ti-15Mo-5Zr alloy
Gold or Ti-2 such as DAT51 of Daido Steel Co., Ltd.
2V-4Al alloys and the like. An inner member made of a titanium alloy,
Is the surface hardness of the outer member abrasion and load bearing?
By performing a solution treatment and an aging treatment,
v400 or more. Hv less than 400
Then, the condition of the average particle size of the old β phase crystal grain described above is satisfied.
Even if it is, hardness is insufficient and wear resistance and load bearing
It becomes insufficient and the rolling life is shortened. In addition, titanium alloy
Oxidizing the inner and outer members made of gold
Or surface treatment such as providing a lubricating film.
This further improves wear resistance, load resistance, and slidability.
You may let it. The rolling element is made of a steel material or a ceramic.
It can be composed of materials. However, non-magnetic or excellent
For applications requiring high corrosion resistance, use ceramic material.
Is preferred. Specific examples include silicon nitride,
Silicon carbide, aluminum oxide, zirconium oxide
And ceramic materials such as ceramics. Also use electron beam
Where non-magnetic and electrical conductivity are required as in
In this case, it is made of conductive ceramic containing TiN etc.
Use rolling elements that are not
Rolling elements made of non-conductive ceramics, such as CVD
Use TiN coating
Is preferred. The rolling device of the present invention has an inner member and
Using a cage that holds the rolling element between the outer member
Can be. The material of the cage has sufficient heat resistance
Then, there is no particular limitation. For example, Polyamide
, Resin cage made of fluororesin, brass cage, SU
Austenitic stainless steel cage such as S304
Can be exemplified. However, for applications where grease cannot be used
Use a self-lubricating fluororesin cage, etc.
Preferably. Further, the rolling device of the present invention is suitable for its use.
Accordingly, a sealing device such as a seal may be provided. C
Material is limited if it has sufficient heat resistance
Not made, for example, made of rubber such as nitrile rubber
An example is a seal. For applications requiring non-magnetism, S
Austenitic stainless steel seal such as US304
Alternatively, an industrial pure titanium seal is preferable. Furthermore, the rolling device of the present invention has
Grease may be sealed inside. Special grease type
Rolling device used in vacuum, but not limited to
If so, use fluorine grease for vacuum
Is preferred. Next, the preferred use of the rolling device of the present invention will be described.
Will be described. The rolling device according to the present invention has a relative magnetic permeability
Titanium having a high level of non-magnetism of 1.001 or less
Since the inner and outer members are made of alloy, non-magnetic
It can be suitably used for required applications. That is, the rolling device is used in a magnetic field environment.
Magnetic field exerted an attractive force on the rolling device even when used
Operation does not become unstable.
Because the movement does not disturb the surrounding magnetic field, for example,
Semiconductor manufacturing equipment, liquid crystal manufacturing equipment, medical equipment, X-ray or
It is suitable for use in measuring devices using
Can be. Further, in the above-described apparatus, the proximity of
The rolling device operates even when the rolling device is used.
Measurement does not disturb the electron beam, etc.
It can be used favorably without a decrease in the degree.
Wear. Further, the above-mentioned various devices have complicated mechanisms.
Replacement of rolling devices is a big burden.
Although the rolling device according to the present invention is stable,
Because of its long service life, the frequency of replacing rolling devices is reduced.
Can be eliminated. Furthermore, the rolling according to the invention
The equipment is made of titanium alloy, which has excellent corrosion resistance.
Applications where high corrosion resistance is required due to the composition of the material
Can be suitably used. That is, chemicals such as acids and alkalis and corrosive
Rolling device is used in an environment where it comes into contact with gas, etc.
Even so, titanium alloys are very
Hardly corrodes, shortens rolling device life due to corrosion
Hardly ever. So, for example, semiconductor
Cleaning equipment, semiconductor manufacturing equipment, liquid crystal manufacturing equipment, chemical fiber
It can be suitably used in manufacturing equipment, food machinery, etc.
it can. Moreover, the rolling device according to the present invention is stable and has a long service life.
The frequency of replacing rolling devices
can do. The rolling device of the present invention includes a rolling bearing,
Linear guide devices, ball screws, and the like. Also,
In the present invention, the inner member is a rolling device in which a rolling shaft
In the case of the bearing, the inner ring
Guide rail, and in the case of a ball screw, the screw shaft,
Meaning respectively. Further, the outer member of the present invention and
Is the outer ring if the rolling device is a rolling bearing,
In the case of the guide device, the slider and ball screw
In the case, the nut means respectively. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment of a rolling device according to the present invention
The state will be described in detail with reference to the drawings. Figure 1 is a book
A deep groove ball bearing (shaft) which is an embodiment of the rolling device according to the present invention
(Model number: 608). This deep groove ball axis
The bearing is rolled between the inner ring 1, the outer ring 2, and the inner ring 1 and the outer ring 2.
A plurality of ceramic rolling elements 3 movably arranged;
A retainer 4 made of a fluororesin that holds the rolling element 3;
304 seals 5 and 5. Also, the inner ring
Fluorine is in the space surrounded by 1, outer ring 2, and seals 5, 5.
Grease 6 is filled and deep groove ball bearings
Sealed inside. The inner ring 1 and the outer ring 2 are shown in Table 1.
It is composed of such a titanium alloy. That is, α + β type
Ti-6Al-4V, which is a titanium alloy, and β-type titanium alloy
Ti-15Mo-5Zr-3Al and Ti-2 which are gold
2V-4Al is used. [Table 1] The inner ring 1 and the outer ring 2 were made by turning a material.
A solution treatment is applied later, followed by an aging treatment,
It is manufactured by turning and grinding. Solution
The temperature of the chemical treatment is composed of Ti-6Al-4V.
950-1100 ° C, Ti-22V-4Al
700-900 ° C, Ti-15Mo
770 to 95 when composed of -5Zr-3Al
0 ° C, hold at this temperature for 1 hour, then cool with water or gas
Solution treatment by cooling to around room temperature with
Was. In the same type of titanium alloy, the solution
The higher the holding temperature of the treatment, the larger the average grain size of the β phase crystal grains
The average particle size of β phase
Inner ring 1 and outer ring made of titanium alloy having different diameters as shown in Table 1.
2 was produced. The aging treatment is performed at 400 to 650 ° C.
After holding for 8 to 60 hours, perform by cooling the furnace
Was. Cooling by furnace cooling is slow, so
The resulting precipitation structure is further refined, and the hardness is improved. What
The average particle size of β phase crystal grains after solution treatment
It does not change with processing. By performing such processing, the internal
Of the former β phase crystal grains of the titanium alloy forming the outer ring 1 and the outer ring 2
The average particle size is 200 μm or less.
And the surface hardness of the outer race 2 is Hv400 or more.
The rolling element 3 is made of a ceramic material as shown in Table 1.
Has been established. That is, silicon nitride ceramics
Nikkato SUN12), aluminum oxide
Ceramics (SSA99 manufactured by Nikkato Co., Ltd.)
9W), zirconium oxide ceramics
Kato's YTZ) is used. [Rotation test] Next, a deep groove ball shaft as described above
Rotation test for receiving (Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 6)
Test results and the results of evaluating the rolling life
I do. The rotation test conditions were as follows: radial load 98N, axial
Al load 10N, rotation speed 500min -1 It is. Soshi
And the vibration value rises to twice that immediately after the start of the rotation test (initial value)
The rotation time until the rolling was determined as the rolling life of the ball bearing. What
The rolling life shown in Table 1 and the graph of FIG. 2 described later.
Indicates the case where the rolling life of the bearing of Comparative Example 4 is 1.0.
It is shown as a relative value. Ball axes of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 6
For the bearing, the surface hardness Hv of the inner ring and the outer ring,
The average particle size of the old β-phase crystal grains of the outer ring and the rolling life are displayed.
1 is also shown. The ball bearings of Examples 1 to 10 are
Old β phase formation of titanium alloy constituting (Inner ring 1 and Outer ring 2)
The average grain size of the crystal grains is 200 μm or less. The result
As a result, the grain boundary area per unit volume increases,
Excellent rolling life due to reduced stress concentration at grain boundaries
ing. On the other hand, the ball axes of Comparative Examples 2 and 4 to 6
The average particle size of the old β phase crystal grains exceeded 200 μm
ing. As a result, stress concentration tends to occur at grain boundaries.
Rolling fatigue progresses locally, shortening the service life
I have. In Comparative Examples 1 and 3, the average grain size of the old β phase
Although the diameter is 200 μm or less, the surface hardness is H
v less than 400, poor abrasion resistance and load resistance
ing. As a result, wear and rolling fatigue increase due to the load.
Running, the life was remarkably short. FIG. 2 shows a graph of the results of Table 1.
You. As is clear from this graph, the average of the old β phase crystal grains
When the particle size is 200 μm or less, the rolling life is excellent.
ing. Also, the average grain size of the old β phase crystal grains is 100 μm or less.
If below, the rolling life is better and the old β phase
If the average grain size of the crystal grains is 50 μm or less, rolling
It can be seen that the life is even better. As described above, the ball bearing according to the present embodiment
And the outer ring is made of the above titanium alloy, and its old β
The average grain size of the phase crystal grains is set to 200 μm or less.
Has a surface hardness of Hv400 or more, so the rolling life is
Very good. [Rotation test in a corrosive environment]
For deep groove ball bearings (Examples 11 to 13 and Comparative Examples 7 to 10)
Then, a rotation test was performed in a 5% aqueous sodium chloride solution.
The results of evaluating the rolling life will be described. The materials of the inner ring, outer ring and rolling elements are shown in Table 2.
That's right. Co., Ltd.
Nikkato SUN12 was used. The cage is
Made of fluororesin. [Table 2] The conditions for the rotation test were as follows: a radial load of 49 N;
Axial load 20N, rotation speed 500min -1 In
You. The vibration value is 2 immediately after the start of the rotation test (initial value).
The rotation time until the roller bearing doubles is taken as the rolling life of the ball bearing.
Was. In addition, the rolling life of the bearing of Comparative Example 7
And the relative value when the life is 1.0. Implementation
About each ball bearing of Examples 11-13 and Comparative Examples 7-10,
Surface hardness Hv of inner and outer rings and old β phase of inner and outer rings
Table 2 shows the average grain size of the crystal grains and the rolling life.
You. The ball bearings of Examples 11 to 13 are composed of an inner ring and an outer ring.
The wheels are made of titanium alloy with excellent corrosion resistance, and the rolling elements are also resistant
It is composed of ceramic with excellent food properties,
The average grain size of the old β phase crystal grains of the titanium alloy is 200 μm or less
It is below. Therefore, even in a corrosive environment, rolling
The service life is excellent. On the other hand, the ball bearing of Comparative Example 7
SUS44, in which the inner ring, outer ring and rolling elements have poor corrosion resistance
Rolling under corrosive environment because it is composed of 0C
The life was remarkably short. The ball bearing of Comparative Example 8 has an inner ring and an outer ring.
Is made of titanium alloy with excellent corrosion resistance, and the rolling elements are also corrosion resistant
Since it is composed of ceramic with excellent resistance, corrosion
Although the rolling life is not shortened due to the
Since it is less than 400, wear resistance and load resistance are inferior.
I have. As a result, wear and rolling fatigue progress due to the load
And the life was short. Further, the ball bearings of Comparative Examples 9 and 10
The wheel and outer ring are made of titanium alloy with excellent corrosion resistance,
The moving body is also made of ceramic with excellent corrosion resistance.
Therefore, rolling life is not shortened due to corrosion. Only
And the average grain size of the old β phase crystal grains exceeds 200 μm
Therefore, stress concentration tends to occur at the grain boundaries,
Rolling fatigue has progressed and the life has been shortened. [Non-magnetic confirmation test]
8 deep groove ball bearings (Examples 14 to 16 and Comparative Examples 11 and 1)
For 2), conduct a test to confirm whether it has non-magnetism.
The results obtained will be described. Inner ring, outer ring, and rolling elements
Are as shown in Table 3. Silicon nitride ceramic
Use SUN12 manufactured by Nikkato Co., Ltd.
Was. The retainer is made of a fluororesin. [Table 3] Here, the test was performed using the test apparatus shown in FIG.
The method of the nonmagnetic confirmation test will be described. Rotary axis 1
1 is provided with a test bearing 10 and a fixed permanent magnet 1
Rotated between 2,12. And the stellar meter
13, the magnetic flux density is measured, and the rotation of the bearing 10 causes the magnetic flux density to be measured.
It was determined whether the field fluctuated. Magnetic flux due to bearing rotation
Table 3 shows the presence or absence of a change in density. In addition, the inner ring and outer ring
Surface hardness Hv and average grain size of old β phase crystal grains of inner ring and outer ring
Table 3 also shows the diameter. The ball bearings of Embodiments 14 to 16 are composed of an inner ring and an outer ring.
The ring has a high level of non-magnetism with relative permeability of 1.001 or less.
The rolling element also has a relative permeability of 1.0
Ceramics with a high level of non-magnetism of 01 or less
It is configured. Therefore, the magnetic field can be disturbed by rotation.
Suitable for use in environments where non-magnetism is required.
Can be On the other hand, the ball bearing of Comparative Example 11
SUS440C where the wheel, outer ring and rolling elements are ferromagnetic
Due to the configuration, the magnetic field is disturbed by the rotation. Yo
Therefore, it cannot be used in an environment where non-magnetism is required. Ma
In the ball bearing of Comparative Example 12, the inner ring and the outer ring were non-magnetic.
Rolling element is ferromagnetic
SUS440C which is
The magnetic field is disturbed. Therefore, in an environment where non-magnetism is required
Cannot be used. Environment where non-magnetism is required
Below, the rolling element also has a relative magnetic permeability of 1.00 like ceramic.
It is preferable to use a material having 1 or less nonmagnetic properties.
No. This embodiment shows an example of the present invention.
And the present invention is not limited to this embodiment.
There is no. For example, the titanium alloy forming the inner and outer rings
The type depends on the condition of the average particle size of the old β phase
If it satisfies the conditions of
However, the present invention is not limited to this. Also, the type of material constituting the rolling elements and the cage
Are also heat-resistant materials that can withstand the operating temperature of ball bearings.
If there is, it is not limited to the above. example
For example, semiconductor manufacturing equipment and measurement equipment using electron beams
In applications where non-magnetism is required for ball bearings,
It is preferable that the moving body and the cage are made of non-magnetic material.
No. Also, use in corrosive environment such as corrosive gas and chemicals.
When used, the rolling elements and cages should have excellent corrosion resistance.
It is preferred to be composed of a material. Further, in this embodiment, the rolling device
As an example, a deep groove ball bearing has been described.
Say that it is applicable for different types of rolling bearings
Not even. Specifically, angular contact ball bearings, self-aligning
Ball bearings, cylindrical roller bearings, tapered roller bearings, needle roller shafts
Radial rolling bearings such as bearings and spherical roller bearings,
Thrust ball bearings and thrust roller bearings
It is a ball bearing. These can be adapted to operating conditions such as applied load.
The bearing type is selected accordingly. Further, the present invention provides not only a rolling bearing but also
Can be applied to other kinds of various rolling devices
You. For example, a linear motion plan for a ball screw, linear guide device, etc.
The present invention can be suitably applied to an internal device. As described above, the transfer according to the present invention has been described.
The moving device is configured such that at least one of the inner member and the outer member is β
Β-type or α-phase crystal grains having an average grain size of 200 μm or less
+ Β type titanium alloy, and its surface hardness is Hv400
Because of the above, rings that require corrosive environments or non-magnetism
Excellent rolling life even in the subsurface
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る転動装置の一実施形態である深溝
玉軸受の構成を示す部分縦断面図である。
【図2】チタン合金のβ相結晶粒の平均粒径と玉軸受の
転がり寿命との相関を示すグラフである。
【図3】転がり軸受の非磁性の確認試験の方法を説明す
る図である。
【符号の説明】
1 内輪
2 外輪
3 転動体BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing a configuration of a deep groove ball bearing which is one embodiment of a rolling device according to the present invention. FIG. 2 is a graph showing a correlation between the average grain size of β phase crystal grains of a titanium alloy and the rolling life of a ball bearing. FIG. 3 is a diagram illustrating a method of a test for confirming non-magnetism of a rolling bearing. [Description of Signs] 1 inner ring 2 outer ring 3 rolling element
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3J101 AA02 AA32 AA42 AA52 AA62 BA53 BA54 BA70 EA01 EA80 FA08 GA55 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page F term (reference) 3J101 AA02 AA32 AA42 AA52 AA62 BA53 BA54 BA70 EA01 EA80 FA08 GA55
Claims (1)
と前記外方部材との間に転動自在に配設された複数の転
動体と、を備える転動装置において、 前記内方部材及び前記外方部材の少なくとも一方を、β
相結晶粒の平均粒径が200μm以下であるβ型又はα
+β型チタン合金で構成し、その表面硬さをHv400
以上としたことを特徴とする転動装置。Claims 1. An inner member, an outer member, and a plurality of rolling elements rotatably disposed between the inner member and the outer member. In a rolling device, at least one of the inner member and the outer member is β
Β-type or α-phase crystal grains having an average grain size of 200 μm or less
+ Β type titanium alloy, and its surface hardness is Hv400
A rolling device characterized by the above.
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