JP2003254334A - Rolling bearing and manufacturing method thereof - Google Patents

Rolling bearing and manufacturing method thereof

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JP2003254334A
JP2003254334A JP2002059009A JP2002059009A JP2003254334A JP 2003254334 A JP2003254334 A JP 2003254334A JP 2002059009 A JP2002059009 A JP 2002059009A JP 2002059009 A JP2002059009 A JP 2002059009A JP 2003254334 A JP2003254334 A JP 2003254334A
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Japan
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bearing
ceramic material
rolling
rolling bearing
ball
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JP2002059009A
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Japanese (ja)
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Tomoya Hattori
智哉 服部
Kazuhisa Kitamura
和久 北村
Hisashi Harada
久 原田
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Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling bearing provided with a rolling body made of ceramic material, sufficiently restricted in charge of the bearing, improved in service life of the bearing, and having excellent conductivity and abrasion resistance. <P>SOLUTION: An inner ring 2, an outer ring 3 and a ball (a rolling body) 4 are formed from conductive material. At least the ball 4 among the inner ring 2, the outer ring 3 and the ball 4 is made of ceramic material mainly composed of silicon nitride and containing silicon carbide, titanium nitride, and molybdenum silicon. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクド
ライブ(HDD)装置などの情報機器等に用いられ、デ
ィスク媒体等の回転体を支承する転がり軸受に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rolling bearing used for information equipment such as a hard disk drive (HDD) device and supporting a rotating body such as a disk medium.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】窒化珪
素質セラミックス材料からなる転動体を用いた転がり軸
受は、そのセラミックス材料が有する優れた耐摩耗性を
有効活用し、様々な用途に使用されている。ところが、
このセラミックス材料は絶縁材であり、従って、この従
来の転がり軸受の内外輪間は電気的に絶縁されている。
それゆえ、この従来の転がり軸受を例えばHDD装置の
スピンドルに用いた場合、外輪(回転輪)と共に回転す
る磁気ディスク上の電荷は逃げ場が無く、蓄積される。
その結果、帯電した磁気ディスクに電気的にヘッドが引
き付けられて接触するヘッドクラッシュ等の不具合を生
じる恐れがあった。また、上記のようなヘッドクラッシ
ュ等を防ぐために、窒化珪素に炭化珪素等の導電性付与
物を加えることにより、上記窒化珪素質セラミックス材
料に導電性を付与することも提案されているが、このよ
うな導電性付与物を加えた場合には窒化珪素質セラミッ
クス材料本来の耐摩耗性が低下することがあり、非常に
高い回転精度と耐久性の両方が高度に要求される上記H
DD装置等の軸受として用いることは難しかった。
2. Description of the Related Art Rolling bearings using rolling elements made of a silicon nitride ceramics material are used for various purposes by effectively utilizing the excellent wear resistance of the ceramics material. ing. However,
This ceramic material is an insulating material, and therefore the inner and outer races of this conventional rolling bearing are electrically insulated.
Therefore, when this conventional rolling bearing is used in, for example, a spindle of an HDD device, the electric charge on the magnetic disk rotating with the outer ring (rotating ring) has no escape and is accumulated.
As a result, there is a possibility that a problem such as a head crash in which the head is electrically attracted and brought into contact with the charged magnetic disk may occur. Further, in order to prevent the above-mentioned head crash and the like, it has been proposed to add conductivity to silicon nitride by adding a conductivity-imparting substance such as silicon carbide to the silicon nitride. When such a conductivity-imparting substance is added, the original wear resistance of the silicon nitride ceramic material may be deteriorated, so that the extremely high rotation accuracy and durability are both required.
It was difficult to use as a bearing for a DD device or the like.

【0003】上記のような従来の問題点に鑑み、本発明
は、セラミックス材料からなる転動体を備えた転がり軸
受において、軸受の帯電を十分に抑制することができる
とともに、当該軸受の長寿命化を図ることができる導電
性及び耐摩耗性に優れた転がり軸受及びその製造方法を
提供することを目的とする。
In view of the above conventional problems, the present invention is a rolling bearing provided with a rolling element made of a ceramic material, which can sufficiently suppress the charging of the bearing and prolong the life of the bearing. It is an object of the present invention to provide a rolling bearing excellent in conductivity and wear resistance capable of achieving the above, and a manufacturing method thereof.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の転がり軸受は、
内輪及び外輪と、前記内輪と外輪との間に転動自在に設
けられた複数の転動体とを備えた転がり軸受であって、
前記内外輪及び転動体を導電性材料により構成するとと
もに、これらの内外輪及び転動体のうち、少なくとも転
動体を、窒化珪素を主成分とし、炭化珪素、窒化チタ
ン、及び珪化モリブデンを含むセラミックス材料により
構成したことを特徴とするものである(請求項1)。
The rolling bearing of the present invention comprises:
A rolling bearing comprising an inner ring and an outer ring, and a plurality of rolling elements rotatably provided between the inner ring and the outer ring,
The inner and outer races and the rolling elements are made of a conductive material, and at least the rolling elements among the inner and outer races and the rolling elements are ceramic materials containing silicon nitride as a main component and containing silicon carbide, titanium nitride and molybdenum silicide. It is characterized by being constituted by (Claim 1).

【0005】上記のように構成された転がり軸受では、
その少なくとも転動体を構成するセラミックス材料とし
て、上記窒化珪素に炭化珪素、窒化チタン、及び珪化モ
リブデンを含有させたことにより、本発明の発明者等は
軸受の帯電を十分に抑制することができるとともに、当
該軸受の長寿命化を図ることができる導電性及び耐摩耗
性に優れた軸受を構成することができることを見出し
た。
In the rolling bearing constructed as described above,
By including silicon carbide, titanium nitride, and molybdenum silicide in the above silicon nitride as a ceramic material forming at least the rolling element, the inventors of the present invention can sufficiently suppress the charging of the bearing. Have found that it is possible to construct a bearing having excellent conductivity and wear resistance that can prolong the life of the bearing.

【0006】また、上記転がり軸受(請求項1)におい
て、前記セラミックス材料が、前記珪化モリブデンを
0.5〜10重量%含んだことが好ましい(請求項
2)。この場合、珪化モリブデンの含有割合を上記範囲
内の値とすることにより、導電性を効果的に付与するこ
とができるとともに、窒化珪素からなる上記従来例に比
べて耐摩耗性を向上させることができる。
Further, in the rolling bearing (claim 1), it is preferable that the ceramic material contains 0.5 to 10% by weight of the molybdenum silicide. In this case, by setting the content ratio of molybdenum silicide to a value within the above range, conductivity can be effectively imparted, and abrasion resistance can be improved as compared with the above conventional example made of silicon nitride. it can.

【0007】また、上記転がり軸受(請求項2)におい
て、前記セラミックス材料が、前記炭化珪素を10〜2
0重量%含み、かつ前記窒化チタンを1〜10重量%含
んだことが好ましい(請求項3)。この場合、10〜2
0重量%の炭化珪素を含み、さらに1〜10重量%の窒
化チタンを含んでいることにより、耐摩耗性の低下を招
くことなく導電性をより効果的に付与することができ
る。
In the above rolling bearing (claim 2), the ceramic material contains 10 to 2 of the silicon carbide.
It is preferable that the content of the titanium nitride is 0% by weight and the content of the titanium nitride is 1 to 10% by weight. In this case, 10-2
By containing 0% by weight of silicon carbide and further containing 1 to 10% by weight of titanium nitride, it is possible to more effectively impart conductivity without lowering wear resistance.

【0008】また、本発明の転がり軸受の製造方法は、
炭化珪素、酸化チタン、珪化モリブデン、及び焼結助剤
を窒化珪素に添加して、焼結することにより、請求項1
〜3のいずれか記載のセラミックス材料を得ることを特
徴としている(請求項4)。この場合、酸化チタンが窒
化チタンに化学変化することにより、窒化珪素、炭化珪
素、窒化チタン、及び珪化モリブデンを含んだ上記のセ
ラミックス材料を得ることができる。
The method of manufacturing the rolling bearing of the present invention is
The method according to claim 1, wherein silicon carbide, titanium oxide, molybdenum silicide, and a sintering aid are added to silicon nitride and sintered.
To 3 are obtained (claim 4). In this case, the above-mentioned ceramic material containing silicon nitride, silicon carbide, titanium nitride, and molybdenum silicide can be obtained by chemically converting titanium oxide into titanium nitride.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の転がり軸受及びそ
の製造方法を示す好ましい実施形態について、図面を参
照しながら説明する。尚、以下の説明では、本発明の転
がり軸受をHDD装置に適用した場合を例示して説明す
る。図1は、本発明の一実施形態に係る玉軸受を示す断
面図である。図において、本実施形態の玉軸受1では、
固定輪としての内輪2及び回転輪としての外輪3と、こ
れらの内外輪の間に転動自在に配列した転動体としての
複数のボール4と、各ボール4を保持する保持器5と、
上記内外輪間の環状開口部をシールする合成樹脂製のシ
ール板6とを備えている。上記内輪2及び外輪3は、例
えばスピンドルモータのスピンドル軸及び磁気ディスク
を一体回転可能に搭載したモータハブにそれぞれ取り付
けられており、モータによるディスク回転を円滑に支承
する。尚、上記スピンドル軸及びモータハブは金属等の
導電体であり、また、スピンドル軸は金属製のモータベ
ースに軸支されており、このベースを介して接地される
ようになっている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments showing a rolling bearing and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the rolling bearing of the present invention is applied to an HDD device as an example. FIG. 1 is a sectional view showing a ball bearing according to an embodiment of the present invention. In the figure, in the ball bearing 1 of the present embodiment,
An inner ring 2 as a fixed ring and an outer ring 3 as a rotating ring, a plurality of balls 4 as rolling elements arranged in a rollable manner between these inner and outer rings, and a cage 5 for holding each ball 4.
A sealing plate 6 made of synthetic resin for sealing the annular opening between the inner and outer rings is provided. The inner ring 2 and the outer ring 3 are attached to, for example, a spindle shaft of a spindle motor and a motor hub on which a magnetic disk is integrally rotatably mounted, and smoothly support disk rotation by the motor. The spindle shaft and the motor hub are made of a conductive material such as metal, and the spindle shaft is rotatably supported by a metal motor base and grounded via the base.

【0010】上記内輪2及び外輪3は、軸受用鋼(例え
ば、SUJ2)等の鋼製の導電性材料により構成されて
いる。上記ボール4は、導電性が付与された窒化珪素質
セラミックス材料により形成されたものであり、内外輪
2,3に各々形成された軌道溝上を転走する。上記窒化
珪素質セラミックス材料は、窒化珪素(Si34)を主
成分とし、炭化珪素(SiC)、窒化チタン(Ti
N)、及び珪化モリブデン(MoSi2)を含むセラミ
ックス材料であり、窒化珪素質セラミックス材料本来の
耐摩耗性を損なうことなく導電性をもつように構成され
ている。したがって、ボール4は、上記軌道溝上を転走
して外輪3とこれに取り付けられたモータハブなどの回
転体を支持するとともに、当該ボール4を介して内外輪
2,3間を電気的に導通させる。
The inner ring 2 and the outer ring 3 are made of a conductive material made of steel such as bearing steel (for example, SUJ2). The ball 4 is made of a silicon nitride ceramic material having conductivity, and rolls on raceway grooves formed in the inner and outer races 2 and 3, respectively. The above silicon nitride ceramic material contains silicon nitride (Si 3 N 4 ) as a main component, and silicon carbide (SiC) and titanium nitride (Ti
N) and molybdenum silicide (MoSi 2 ), which is a ceramic material, and is electrically conductive without impairing the wear resistance inherent to the silicon nitride ceramic material. Therefore, the balls 4 roll on the raceway grooves to support the outer ring 3 and a rotating body such as a motor hub attached thereto, and electrically connect the inner and outer rings 2 and 3 via the balls 4. .

【0011】上記セラミックス材料は、10〜20重量
%の炭化珪素、1〜10重量%の酸化チタン(チタニ
ア;TiO2)、及び0.5〜20重量%の珪化モリブ
デンを、焼結助剤としての酸化イットリウム(Y23
及び酸化アルミニウム(Al23)を若干含んだ窒化珪
素に添加し、所定温度(例えば、1700℃)で焼結す
ることにより形成される。上記チタニアは、焼結プロセ
ス中に上記窒化チタンに化学変化する。
The above ceramic material contains 10 to 20% by weight of silicon carbide, 1 to 10% by weight of titanium oxide (titania; TiO 2 ) and 0.5 to 20% by weight of molybdenum silicide as a sintering aid. Yttrium oxide (Y 2 O 3 )
And aluminum oxide (Al 2 O 3 ) are slightly added to silicon nitride, and the mixture is sintered at a predetermined temperature (for example, 1700 ° C.). The titania chemically changes to the titanium nitride during the sintering process.

【0012】上記炭化珪素及び窒化チタンはそれぞれ単
独で窒化珪素に所定量(例えば、20重量%)以上含有
させることにより、その窒化珪素質セラミックス材料に
導電性を付与することができる化合物であるが、当該窒
化珪素質セラミックス材料が本来的に有する耐摩耗性、
強度、剛性などの機械的特性を低下させてしまう。そこ
で、珪化モリブデンを上記範囲内の含有割合で含ませる
ことにより、導電性を効果的に付与しつつ、上記機械的
特性の低下を十分に抑制できる。また、窒化珪素に導電
性を付与するために添加する材料が炭化珪素あるいは窒
化チタンそれぞれ単独である材料に比べて、大幅に機械
的特性、特に耐摩耗性を向上させることができる。ま
た、珪化モリブデンのさらに好ましい含有割合は1〜5
重量%であり、このような割合で含有させることにより
当該珪化モリブデンが寄与する上記効果をより確実に得
ることができる。さらに、炭化珪素及び窒化チタンをそ
れぞれ上記範囲内の含有割合で含ませることにより、耐
摩耗性の低下を招くことなく導電性をより効果的に付与
することができる。尚、珪化モリブデンの含有割合を上
記範囲外の値に増減すると、そのセラミックス材料の耐
摩耗性が上記従来例に比べて劣るものとなる。また、炭
化珪素及び窒化チタンの各含有割合を対応する範囲外の
値、特に少なくとも一方の含有量を増加すると、そのセ
ラミックス材料の耐摩耗性及び強度は低下する。また、
珪化モリブデン、炭化珪素、及び窒化チタンのいずれか
の含有割合を対応する範囲よりも小さい値とすると、そ
のセラミックス材料の体積固有抵抗値が大きくなって導
電性が低下する。
The above-mentioned silicon carbide and titanium nitride are compounds capable of imparting conductivity to the silicon nitride ceramic material by individually adding a predetermined amount (for example, 20% by weight) to silicon nitride. Wear resistance inherent to the silicon nitride ceramic material,
The mechanical properties such as strength and rigidity are deteriorated. Therefore, by including molybdenum silicide in a content ratio within the above range, it is possible to sufficiently impart the conductivity and sufficiently suppress the deterioration of the mechanical properties. In addition, mechanical properties, particularly wear resistance, can be significantly improved as compared with a material in which silicon carbide or titanium nitride is added alone to impart conductivity to silicon nitride. Further, the more preferable content ratio of molybdenum silicide is 1 to 5
It is the weight%, and the above effect contributed by the molybdenum silicide can be more surely obtained by including it in such a ratio. Furthermore, by including silicon carbide and titanium nitride in the content ratios within the above ranges, conductivity can be more effectively imparted without causing a decrease in wear resistance. If the content ratio of molybdenum silicide is increased or decreased to a value outside the above range, the wear resistance of the ceramic material becomes inferior to that of the conventional example. Further, when the content ratio of each of silicon carbide and titanium nitride is out of the corresponding range, particularly when the content of at least one of them is increased, the wear resistance and strength of the ceramic material decrease. Also,
If the content ratio of any one of molybdenum silicide, silicon carbide, and titanium nitride is set to a value smaller than the corresponding range, the volume resistivity of the ceramic material increases and the conductivity decreases.

【0013】尚、上記説明以外に、イットリウム
(Y)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(M
g)、セリウム(Ce)、ハフニウム(Hf)、イッテ
ルビウム(Yb)、カルシウム(Ca)、ジルコニウム
(Zr)などの酸化物及びスピネル(MgAl24)な
どの複酸化物のうち、少なくとも1つの化合物を焼結助
剤として添加する構成でもよい。さらに、タングステン
(W)やチタン(Ti)の酸化物を適量添加することに
より、焼結温度を低くするなどして上記セラミックス材
料の形成工程を容易なものとしたり、所定の色(例え
ば、黒色)に着色したりしてもよい。
In addition to the above description, yttrium (Y), aluminum (Al), magnesium (M
g), cerium (Ce), hafnium (Hf), ytterbium (Yb), calcium (Ca), zirconium (Zr) and other complex oxides such as spinel (MgAl 2 O 4 ). A structure in which a compound is added as a sintering aid may be used. Furthermore, by adding an appropriate amount of an oxide of tungsten (W) or titanium (Ti), the sintering temperature can be lowered to facilitate the process of forming the ceramic material, or to obtain a predetermined color (for example, black). ) May be colored.

【0014】上記保持器5は、各ボール4を保持するた
めのポケットを周方向の複数箇所に配置した冠型の環状
体であり、全体が合成樹脂により形成されている。ま
た、この保持器5では、ボール4とポケットとの隙間を
適切な値とすることにより、当該ポケット内でのボール
詰まりを防止して軸受に回転不良が発生するのを防ぐと
ともに、ポケット内でのボール4の移動量を規制してボ
ール4の周方向での不等配量が大きくなるのを防いで、
回転非同期振れの発生、及び保持器音や振動が増大する
のを防止している。尚、上記隙間は、ボール転走面に供
給されるグリース等の潤滑剤溜めとしても機能してお
り、潤滑不良の発生を抑えるようになっている。
The cage 5 is a crown-shaped annular body in which pockets for retaining the balls 4 are arranged at a plurality of circumferential positions, and the cage 5 is entirely made of synthetic resin. Further, in this cage 5, the gap between the ball 4 and the pocket is set to an appropriate value to prevent the ball from clogging in the pocket and prevent the rotation failure of the bearing from occurring. The movement amount of the ball 4 is regulated to prevent the uneven distribution of the ball 4 in the circumferential direction from increasing,
It prevents the generation of non-synchronous runout and the increase of cage noise and vibration. The gap also functions as a reservoir for a lubricant such as grease supplied to the ball rolling surface, so that the occurrence of poor lubrication is suppressed.

【0015】ここで、発明者等が実施した耐久試験につ
いて、図2及び図3を参照して具体的に説明する。この
耐久試験では、図2に示す試験装置10を用いて、本発
明のセラミックス材料の耐摩耗性について検証した。こ
の試験装置10は、スラスト型転がり寿命試験機を備え
たものであり、例えば図2のR方向に回転するスピンド
ル軸11とこのスピンドル軸11の先端部に一体回転可
能に取り付けられ、周方向に沿って等配された例えば3
つの試験球16を保持するための円環状の保持部材12
とを有している。また、上記試験球16との接触部が容
器13内のスピンドル油14に浸されるように、当該容
器13内に円環状の試料平板15を配置し、上記スピン
ドル軸11を回転させることで試料平板15と試験球1
6とを転がり接触させた。
Here, the durability test conducted by the inventors will be specifically described with reference to FIGS. 2 and 3. In this durability test, the test apparatus 10 shown in FIG. 2 was used to verify the wear resistance of the ceramic material of the present invention. This test apparatus 10 is equipped with a thrust type rolling life tester, for example, a spindle shaft 11 rotating in the R direction in FIG. 2 and a tip end portion of this spindle shaft 11 which are integrally rotatably mounted and are arranged in the circumferential direction. For example, 3 equally distributed along
An annular holding member 12 for holding two test balls 16
And have. Further, an annular sample flat plate 15 is arranged in the container 13 so that the contact portion with the test sphere 16 is immersed in the spindle oil 14 in the container 13, and the spindle shaft 11 is rotated to rotate the sample. Flat plate 15 and test ball 1
6 was brought into rolling contact.

【0016】また、上記試料平板15として、下表1に
示す試料No.1〜3を準備し、かつ上記試験球16と
して、直径3/8インチのSUJ2製のボールを用意し
た。この試料No.1は、78重量%の窒化珪素(焼結
助剤としての酸化イットリウム及び酸化アルミニウムを
含む)に、15重量%の炭化珪素と、5重量%の酸化チ
タンと、2重量%の珪化モリブデンとを添加して焼結し
た本発明品である。また、試料No.2は、78〜79
重量%の窒化珪素(焼結助剤としての酸化イットリウム
及び酸化アルミニウムを含む)に、1〜2重量%の酸化
チタンと、20重量%前後の炭化珪素とを添加して焼結
した、導電性が付与された従来相当品(以下、従来品1
ともいう)であり、試料No.3は、98〜99重量%
の窒化珪素(焼結助剤としての酸化イットリウム及び酸
化アルミニウムを含む)に、1〜2重量%の酸化チタン
を添加して焼結した、導電性が付与されていない従来相
当品(以下、従来品2ともいう)である。そして、図の
矢印P方向に2450Nの荷重をかけた状態で、スピン
ドル軸11を1200r/minで100時間及び400時
間連続して回転させたときの試料平板15のボール転走
部における摩耗量を測定した。摩耗量は、表面形状測定
器にて上記ボール転走部における形状を測定し、非転走
部からの摩耗深さによって評価した。図3(a)〜
(c)は、それぞれ400時間経過後の表面形状測定例
であり、摩耗方向(深さ方向)に相当する図の上下方向
の1cmは0.05μmである。また、図の左右方向の
1cmは0.2mmである。
As the sample flat plate 15, sample No. 1 shown in Table 1 below. 1-3 were prepared, and as the test ball 16, a ball made of SUJ2 having a diameter of 3/8 inch was prepared. This sample No. 1 contains 78% by weight of silicon nitride (including yttrium oxide and aluminum oxide as a sintering aid), 15% by weight of silicon carbide, 5% by weight of titanium oxide, and 2% by weight of molybdenum silicide. It is the product of the present invention added and sintered. In addition, the sample No. 2 is 78 to 79
Conductivity obtained by adding 1 to 2% by weight of titanium oxide and about 20% by weight of silicon carbide to silicon nitride (including yttrium oxide and aluminum oxide as a sintering aid) of weight% and sintering. Conventional equivalent product (hereinafter referred to as conventional product 1
It is also referred to as a sample No. 3 is 98 to 99% by weight
Silicon nitride (containing yttrium oxide and aluminum oxide as a sintering aid) to which 1 to 2% by weight of titanium oxide is added and sintered, which is a conventional equivalent product having no conductivity (hereinafter, conventional) (Also referred to as item 2). Then, the wear amount in the ball rolling portion of the sample flat plate 15 when the spindle shaft 11 was continuously rotated at 1200 r / min for 100 hours and 400 hours under a load of 2450 N in the direction of the arrow P in the figure was measured. It was measured. The amount of wear was evaluated by measuring the shape of the ball rolling portion with a surface profiler and measuring the depth of wear from the non-rolling portion. Fig.3 (a)-
(C) is an example of surface shape measurement after 400 hours respectively, and 1 cm in the vertical direction of the figure corresponding to the wear direction (depth direction) is 0.05 μm. Further, 1 cm in the left-right direction in the figure is 0.2 mm.

【0017】[0017]

【表1】 [Table 1]

【0018】表1の結果に示されるように、本発明品の
400時間経過後における摩耗量は従来品1の50%程
度であり、従来品2と比較しても同等以上である。ま
た、本発明品と従来品1及び2について電気抵抗を測定
したところ、本発明品と従来品1の体積固有抵抗は10
5〜107Ω・cmであり、帯電防止には十分な導電性で
あった。一方、従来品2の体積固有抵抗は1010Ω・c
m以上であり、実質的に導電性を有していないことが確
認された。
As shown in the results of Table 1, the wear amount of the product of the present invention after the elapse of 400 hours is about 50% of that of the conventional product 1, which is equal to or more than that of the conventional product 2. Further, when the electric resistances of the product of the present invention and the conventional products 1 and 2 were measured, the volume resistivity of the product of the present invention and the conventional product 1 was 10
It was 5 to 10 7 Ω · cm, and was sufficiently conductive for antistatic. On the other hand, the volume resistivity of the conventional product 2 is 10 10 Ω · c
It was confirmed that it was m or more and that it had substantially no conductivity.

【0019】以上のように、本実施形態の玉軸受1及び
その製造方法では、窒化珪素を主成分とし、炭化珪素、
窒化チタン、及び珪化モリブデンを含むセラミックス材
料により、ボール4を構成しているので、導電性及び耐
摩耗性に優れたボール4を構成することができる。ま
た、内外輪2,3を軸受用鋼(導電性材料)により構成
している点とも相まって、ボール4が鋼製の場合とほぼ
同様な帯電防止効果を得ることができ、玉軸受1の帯電
(静電気)を十分に抑制することができる。また、上記
セラミックス材料は優れた耐摩耗性を有していることか
ら、ボール4、ひいては玉軸受1の長寿命化を図ること
ができる。また、静電気を十分に抑制することができる
ことから、塵埃などの異物を大気中から吸着するのを抑
えることができ、さらには吸着された異物による異音や
振動の発生を防ぐことができる。
As described above, in the ball bearing 1 and the method of manufacturing the same of the present embodiment, silicon nitride is the main component and silicon carbide,
Since the balls 4 are made of a ceramic material containing titanium nitride and molybdenum silicide, the balls 4 having excellent conductivity and wear resistance can be formed. Further, in combination with the fact that the inner and outer races 2 and 3 are made of bearing steel (conductive material), almost the same antistatic effect as that when the balls 4 are made of steel can be obtained, and the ball bearing 1 is charged. (Static electricity) can be sufficiently suppressed. Further, since the above ceramic material has excellent wear resistance, it is possible to prolong the life of the ball 4, and hence the ball bearing 1. In addition, since the static electricity can be sufficiently suppressed, it is possible to suppress the adsorption of foreign matter such as dust from the atmosphere, and it is also possible to prevent the generation of abnormal noise or vibration due to the adsorbed foreign matter.

【0020】さらに、本実施形態の玉軸受1を用いたH
DD装置では、外輪3と共に回転する磁気ディスクの電
荷を、当該軸受を介して逃がすことができることから、
上記従来例と異なり、磁気ディスクに電荷が蓄積される
のを防ぐことができる。この結果、蓄積された電荷によ
る、帯電した磁気ディスクとヘッドとが衝突するヘッド
クラッシュ等の不具合を防止することができる。しか
も、磁性流体シール等のアース手段を軸受やHDD装置
に別途設ける必要がなく、軸受及びHDD装置の構成を
簡素化することができる。また、接触式の導電部材を別
途設ける場合と比較すると、回転トルクを小さくするこ
とができる。
Further, H using the ball bearing 1 of this embodiment
In the DD device, the electric charge of the magnetic disk rotating with the outer ring 3 can be released through the bearing,
Unlike the above-mentioned conventional example, it is possible to prevent charges from being accumulated on the magnetic disk. As a result, it is possible to prevent a problem such as a head crash where the charged magnetic disk collides with the head due to the accumulated charges. Moreover, it is not necessary to separately provide a grounding means such as a magnetic fluid seal on the bearing or the HDD device, and the configurations of the bearing and the HDD device can be simplified. Further, compared with the case where a contact-type conductive member is separately provided, the rotation torque can be reduced.

【0021】尚、上記の説明では、軸受用鋼等の鋼によ
り内外輪2,3を構成した場合について説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、内外輪2,3の
いずれか一方の軌道輪、好ましくは両方の軌道輪を、ボ
ール4と同様に、本発明のセラミックス材料により構成
してもよく、内外輪2,3の直径などによっては内外輪
2,3の上記軌道溝のみをそのセラミックス材料により
構成することもできる。このように内外輪2,3及びボ
ール4を上記セラミックス材料により構成した場合はそ
れらの転がり接触部での摩耗をさらに抑制することがで
き、軸受寿命をより延ばすことができる。
In the above description, the case where the inner and outer rings 2, 3 are made of steel such as bearing steel has been described, but the present invention is not limited to this, and the inner and outer rings 2, 3 One of the races, preferably both races, may be made of the ceramic material of the present invention like the ball 4. Depending on the diameter of the inner and outer races 2, 3, the races of the inner and outer races 2, 3 may be different. It is also possible to form only the groove with the ceramic material. When the inner and outer races 2, 3 and the balls 4 are made of the above ceramic material in this way, the wear at their rolling contact portions can be further suppressed, and the life of the bearing can be further extended.

【0022】また、上記の説明では、転動体としてのボ
ール4を備えた玉軸受1をHDD装置に適用した場合に
ついて説明したが、本発明の転がり軸受は導電性材料か
らなる内外輪及び転動体とを備え、内外輪及び転動体の
うち、少なくとも転動体を、主成分たる窒化珪素と炭化
珪素、窒化チタン、及び珪化モリブデンとを含んだセラ
ミックス材料により構成して、転動体を介して内外輪間
を電気的に導通させるものであれば、転動体の形状等に
は何等限定されない。さらに、本発明は固定体に対して
回転体を回転させるものであれば、その固定体と回転体
との間の所定部に取り付けられて、回転体を回転自在に
支持する軸受として好適に使用することができる。ま
た、本発明に用いる導電性セラミックス材料は、軸受以
外でも導電性と機械的特性の両方が高度に要求される用
途において利用可能である。
In the above description, the ball bearing 1 having the balls 4 as rolling elements is applied to the HDD device. However, the rolling bearing according to the present invention includes inner and outer races and rolling elements made of a conductive material. Of the inner and outer rings and the rolling elements, at least the rolling elements are made of a ceramic material containing silicon nitride, silicon carbide, titanium nitride, and molybdenum silicide, which are main components, and the inner and outer rings are provided through the rolling elements. The shape and the like of the rolling elements are not particularly limited as long as they electrically connect between them. Furthermore, the present invention is suitable for use as a bearing that is attached to a predetermined portion between the fixed body and the rotating body and rotatably supports the rotating body, as long as it rotates the rotating body with respect to the fixed body. can do. Further, the conductive ceramic material used in the present invention can be used in applications where both conductivity and mechanical properties are highly required, other than the bearing.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上のように構成された本発明は以下の
効果を奏する。請求項1の転がり軸受によれば、内外輪
及び転動体を導電性材料により構成するとともに、これ
らの内外輪及び転動体のうち少なくとも転動体を、主成
分たる窒化珪素に炭化珪素、窒化チタン、及び珪化モリ
ブデンを含有させたセラミックス材料により構成してい
るので、軸受の帯電を十分に抑制することができ、かつ
当該軸受の長寿命化を図ることができる導電性及び耐摩
耗性に優れた軸受を構成することができる。しかも、上
記セラミックス材料は優れた耐摩耗性及び導電性を有し
ているので、長期間にわたって、回転体を高精度に支持
することができ、かつ帯電に起因する軸受性能の低下を
生じない軸受を構成することができる。さらには、軸受
が組み込まれた装置において、回転輪と共に回転する装
置側の回転体の電荷を、当該軸受を介して逃がすことが
できるので、上記ヘッドクラッシュ等の不具合を防止す
ることができるとともに、磁性流体シールなどのアース
手段を軸受や装置に設ける必要がないので、軸受及び装
置構成を簡素化することができる。
The present invention constructed as described above has the following effects. According to the rolling bearing of claim 1, the inner and outer races and the rolling elements are made of a conductive material, and at least the rolling elements among the inner and outer races and the rolling elements are made of silicon nitride, which is a main component, of silicon carbide, titanium nitride, And a ceramic material containing molybdenum silicide, it is possible to sufficiently suppress the charging of the bearing and to extend the life of the bearing, which has excellent conductivity and wear resistance. Can be configured. Moreover, since the above ceramic material has excellent wear resistance and conductivity, it is possible to support the rotating body with high accuracy for a long period of time, and the bearing performance does not deteriorate due to electrification. Can be configured. Furthermore, in a device in which a bearing is incorporated, the charge of the rotating body on the device side that rotates together with the rotating wheel can be released through the bearing, so that it is possible to prevent problems such as the above head crash, Since it is not necessary to provide a grounding means such as a magnetic fluid seal on the bearing and the device, the structure of the bearing and the device can be simplified.

【0024】また、請求項2の転がり軸受によれば、
0.5〜10重量%の珪化モリブデンが上記セラミック
ス材料に含まれているので、導電性を効果的に付与する
ことができるとともに、導電性を付与するために添加し
た材料が炭化珪素のみである上記従来例に比べて耐摩耗
性を向上させることができる。
According to the rolling bearing of claim 2,
Since 0.5 to 10% by weight of molybdenum silicide is contained in the ceramic material, conductivity can be effectively imparted, and the material added to impart conductivity is only silicon carbide. The wear resistance can be improved as compared with the conventional example.

【0025】また、請求項3の転がり軸受によれば、1
0〜20重量%の炭化珪素及び1〜10重量%の窒化チ
タンが上記重量%の珪化モリブデンを含有したセラミッ
クス材料にさらに含まれているので、耐摩耗性の低下を
招くことなく導電性をより効果的に付与することができ
る。
According to the rolling bearing of claim 3, 1
Since 0 to 20% by weight of silicon carbide and 1 to 10% by weight of titanium nitride are further contained in the ceramic material containing the above% by weight of molybdenum silicide, the conductivity is improved without lowering the wear resistance. It can be effectively added.

【0026】また、請求項4の転がり軸受の製造方法に
よれば、酸化チタンが窒化チタンに化学変化することに
より、窒化珪素、炭化珪素、窒化チタン、及び珪化モリ
ブデンを含んだ上記のセラミックス材料を得ることがで
き、このセラミックス材料を用いて内外輪及び転動体の
うち少なくとも転動体を構成することにより、軸受の帯
電を十分に抑制することができ、かつ当該軸受の長寿命
化を図ることができる導電性及び耐摩耗性に優れた軸受
を構成することができる。
According to the rolling bearing manufacturing method of the present invention, titanium oxide is chemically converted into titanium nitride, whereby the ceramic material containing silicon nitride, silicon carbide, titanium nitride and molybdenum silicide is used. By forming at least the rolling element among the inner and outer races and the rolling elements using this ceramic material, it is possible to sufficiently suppress the charging of the bearing and to extend the life of the bearing. It is possible to form a bearing having excellent conductivity and wear resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る玉軸受を示す断面図
である。
FIG. 1 is a sectional view showing a ball bearing according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の発明者等が実施した耐久試験に使用し
た試験装置を示す概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a test device used in a durability test carried out by the inventors of the present invention.

【図3】図2に示した試験装置による試験結果を示す図
であり、(a)は本発明のセラミックス材料からなる試
料平板の表面形状の測定結果を示す図であり、(b)は
導電性が付与されていないセラミックス材料からなる従
来相当品の試料平板の表面形状の測定結果を示す図であ
り、(c)は導電性が付与されたセラミックス材料から
なる別の従来相当品の試料平板の表面形状の測定結果を
示す図である。
3 is a diagram showing a test result by the test apparatus shown in FIG. 2, (a) is a diagram showing a measurement result of a surface shape of a sample flat plate made of the ceramic material of the present invention, and (b) is a conductive sample. It is a figure which shows the measurement result of the surface shape of the conventional equivalent sample flat plate which consists of the ceramic material to which the conductivity was not provided, (c) is another conventional equivalent sample flat plate which consists of the ceramic material to which electroconductivity was added. It is a figure which shows the measurement result of the surface shape of.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 玉軸受(転がり軸受) 2 内輪 3 外輪 4 ボール(転動体) 1 Ball bearing (rolling bearing) 2 inner ring 3 outer ring 4 balls (rolling elements)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 久 大阪市中央区南船場三丁目5番8号 光洋 精工株式会社内 Fターム(参考) 3J101 AA02 AA62 BA10 DA20 EA03 EA41 EA43 EA44 EA72 FA11 GA53    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hisashi Harada             3-5-8 Minamisenba, Chuo-ku, Osaka Koyo             Within Seiko Co., Ltd. F term (reference) 3J101 AA02 AA62 BA10 DA20 EA03                       EA41 EA43 EA44 EA72 FA11                       GA53

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内輪及び外輪と、前記内輪と外輪との間に
転動自在に設けられた複数の転動体とを備えた転がり軸
受であって、 前記内外輪及び転動体を導電性材料により構成するとと
もに、 これらの内外輪及び転動体のうち、少なくとも転動体
を、窒化珪素を主成分とし、炭化珪素、窒化チタン、及
び珪化モリブデンを含むセラミックス材料により構成し
たことを特徴とする転がり軸受。
1. A rolling bearing comprising an inner ring and an outer ring, and a plurality of rolling elements rotatably provided between the inner ring and the outer ring, wherein the inner and outer rings and the rolling elements are made of a conductive material. A rolling bearing, characterized in that, of these inner and outer rings and rolling elements, at least the rolling elements are made of a ceramic material containing silicon nitride as a main component and containing silicon carbide, titanium nitride, and molybdenum silicide.
【請求項2】前記セラミックス材料が、前記珪化モリブ
デンを0.5〜10重量%含んだことを特徴とする請求
項1記載の転がり軸受。
2. The rolling bearing according to claim 1, wherein the ceramic material contains 0.5 to 10% by weight of the molybdenum silicide.
【請求項3】前記セラミックス材料が、前記炭化珪素を
10〜20重量%含み、かつ前記窒化チタンを1〜10
重量%含んだことを特徴とする請求項2記載の転がり軸
受。
3. The ceramic material contains 10 to 20% by weight of the silicon carbide and 1 to 10 of the titanium nitride.
The rolling bearing according to claim 2, wherein the rolling bearing is contained in a weight percentage.
【請求項4】炭化珪素、酸化チタン、珪化モリブデン、
及び焼結助剤を窒化珪素に添加して、焼結することによ
り、請求項1〜3のいずれか記載のセラミックス材料を
得ることを特徴とする転がり軸受の製造方法。
4. Silicon carbide, titanium oxide, molybdenum silicide,
A method of manufacturing a rolling bearing, wherein the ceramic material according to any one of claims 1 to 3 is obtained by adding a sintering aid to silicon nitride and sintering.
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