JP2005321037A

JP2005321037A - 真空ポンプ用転がり軸受及び真空ポンプ

Info

Publication number: JP2005321037A
Application number: JP2004139714A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Tsuruga; 佳行敦賀
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-05-10
Filing date: 2004-05-10
Publication date: 2005-11-17

Abstract

【課題】転動体と内外輪（軌道面）との衝突音を静音化させると共に、温度上昇に影響されることなく転がり軸受を長寿命化させるための技術を提供する。
【解決手段】回転軸６に設けられた偏心部８の偏心旋回運動Ｍを直線運動Ｓに変換するためのコネクティングロッド１０を備えた真空ポンプ２に用いられる転がり軸受１２であって、転がり軸受１２は、回転軸６の偏心部８とコネクティングロッド１０との間に介挿され、偏心部８に装着された内輪１４と、コネクティングロッド１０に装着された外輪１６と、内外輪間に組み込まれた複数の転動体１８と、これら複数の転動体を転動自在に収容保持する保持器２０とを備えており、転動体１８はセラミック材料で形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空ポンプのコネクティングロッドに使用する転がり軸受の静音化及び長寿命化を図るための技術に関する。

従来、例えば特許文献１に示されているように、真空ポンプ（特に、ダイヤフラム型真空ポンプ）は、モータの回転軸に設けられた偏心部（例えば、回転軸の一部に一体形成された偏心部や、回転軸に外付けされた偏心カムなどを含める）と、偏心部の偏心旋回運動を直線運動に変換するためのコネクティングロッドとを備えており、偏心部とコネクティングロッドとは転がり軸受を介して連結されている。転がり軸受の内輪は偏心部に装着され、外輪はコネクティングロッドに装着されており、内外輪間に保持器を介して収容保持された複数の転動体が内外輪間で転動することによって、偏心部の偏心旋回運動が転がり軸受を介してコネクティングロッドに伝達され、コネクティングロッドが直線運動するようになっている。

このような真空ポンプに適用した転がり軸受は、その構造上、内輪が回転するように構成されるが、比較的大きな外輪回転荷重が加わるため、外輪は、コネクティングロッドに対して「しまりばめ」で取り付けられる。一方、内輪は、回転軸のクリープを避けるため、偏心部に対して「しまりばめ」で取り付けられる。

特開平６−１８５４６６号公報

しかしながら、真空ポンプのコネクティングロッドは、その回転運動中に荷重方向が逆転するため、転がり軸受に加わる荷重が抜ける瞬間が繰り返される。このため、荷重が抜けて再度荷重が加わる際に、転動体が内外輪（軌道面）に衝突し、そのとき転動体と内外輪（軌道面）との間で滑りを伴った衝突音が生ずる。
また、転動体と内外輪（軌道面）との間の滑りを伴う衝突が繰り返されると、転動体や内外輪（軌道面）における温度が上昇し、転がり軸受の耐久性の低下が早まって（短寿命になって）しまう。
本発明は、このような問題を解決するために成されており、その目的は、転動体と内外輪（軌道面）との衝突音を静音化させると共に、温度上昇に影響されることなく転がり軸受を長寿命化させるための技術を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、回転軸に設けられた偏心部の偏心旋回運動を直線運動に変換するためのコネクティングロッドを備えた真空ポンプに用いられる転がり軸受であって、転がり軸受は、回転軸の偏心部とコネクティングロッドとの間に介挿され、偏心部に装着された内輪と、コネクティングロッドに装着された外輪と、内外輪間に組み込まれた複数の転動体と、これら複数の転動体を転動自在に収容保持する保持器とを備えており、転動体はセラミック材料で形成されている。
また、本発明は、回転軸に設けられた偏心部と、偏心部の偏心旋回運動を直線運動に変換するためのコネクティングロッドと、回転軸の偏心部とコネクティングロッドとの間に介挿された転がり軸受とを備えた真空ポンプであって、転がり軸受には、偏心部に装着された内輪と、コネクティングロッドに装着された外輪と、内外輪間に組み込まれた複数の転動体と、これら複数の転動体を転動自在に収容保持する保持器とが設けられており、転動体はセラミック材料で形成されている。

本発明によれば、転動体と内外輪（軌道面）との衝突音を静音化させると共に、温度上昇に影響されることなく転がり軸受を長寿命化させるための技術を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る真空ポンプ用転がり軸受及び真空ポンプについて、図１を参照して説明する。なお、本実施の形態では、真空ポンプの一例として、ダイヤフラム型真空ポンプを例にとって説明する。
図１（ａ）,（ｂ）に示すように、ダイヤフラム式真空ポンプ２は、モータ４の回転軸６に設けられた偏心部８（例えば、回転軸６の一部に一体形成された偏心部や、回転軸６に外付けされた偏心カムなどを含める）と、偏心部８の偏心旋回運動（矢印Ｍ方向）を直線運動（矢印Ｓ方向）に変換するためのコネクティングロッド１０とを備えており、偏心部８とコネクティングロッド１０とは、転がり軸受１２を介して連結されている。なお、転がり軸受１２としては、使用環境や使用目的や用途に応じて、例えば玉軸受やころ軸受を任意に適用することができる。

転がり軸受１２は、回転軸６の偏心部８とコネクティングロッド１０との間に介挿され、偏心部８に装着された内輪１４と、コネクティングロッド１０に装着された外輪１６と、内外輪間に組み込まれた複数の転動体１８と、これら複数の転動体１８を転動自在に収容保持する保持器２０とを備えている。この場合、保持器２０によって収容保持された複数の転動体１８が内外輪（軌道面14a,16a）間で転動することによって、偏心部８の偏心旋回運動が転がり軸受１２を介してコネクティングロッド１０に伝達され、コネクティングロッド１０が直線運動するようになっている。そして、コネクティングロッド１０が直線運動によって、ダイヤフラム１が揺動し、ハウジング３内が負圧に引かれるようになっている。

転がり軸受１２は、その構造上、内輪１４が回転するように構成されており、比較的大きな外輪回転荷重が加わるため、外輪１６は、コネクティングロッド１０に対して「しまりばめ」で取り付けられている。一方、内輪１４は、回転軸６のクリープを避けるため、偏心部８に対して「しまりばめ」で取り付けられている。
また、転がり軸受１２には、この転がり軸受内に異物（例えば、粉塵、水、ほこり等）が侵入するのを防止すると共に、潤滑剤の漏れを防止するための密封板２２が取り付けられている。
密封板２２としては、例えば、金属板製で且つ内輪１４に非接触な非接触金属シールド２４（図１（ｃ））、芯金２６入りのゴム製で且つ内輪１４に非接触な非接触ゴムシール２８（図１（ｄ））、芯金３０入りのゴム製で且つ内輪１４に接触する接触ゴムシール３２（図１（ｅ））などを用いることができる。

このような転がり軸受１２において、転動体１８は、セラミック材料で形成されている。この場合、転動体を構成したセラミックの材料としては、例えばちっ化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）で常圧焼結のものを使用する。また、セラミック材料は、ちっ化珪素の加圧焼結のもの、又はジルコニアで常圧焼結のもの、又はジルコニアで加圧焼結のもの、又は炭化珪素の加圧焼結でもよい。なお、セラミック材料としては、これらに限定されるものではなく、静音性と長寿命を目的とした本発明の範囲内で、他の周知のセラミック材料が適用可能である。
このように、従来金属材料で形成されていた転動体１８をセラミック材料にすると、鋼製転動体に比べて比重が小さいことから、転動体が外輪或いは内輪に衝突した際の音のレベルを小さく（静音化）することができる。
また、比重が小さいことに加えて、鋼製の内外輪と異種材料の組合せとなり、軸受内部の摩擦及び磨耗が軽減され、焼き付き寿命を延長化させることが出来る。
また、内外輪１４，１６は、例えばＳＵＪ（高炭素クロム軸受鋼）やＳＵＳ（転がり軸受用ステンレス鋼）など、本発明の範囲内で任意の材料からなるものに設計変更可能である。

なお、本発明の軸受内に封入される潤滑剤としては、特に限定されず本発明の範囲内においてこの種の軸受に封入される種々の潤滑剤が選択可能であるが、リチウム系グリースよりもウレア系グリースの方が耐熱性に優れ、高温環境下での長時間連続使用が可能であるため好ましい。また、運転時有効すきま（ラジアルすきま）は、例えば−５μｍ〜＋６μｍ程度に設定すると好ましい。

ここで表１は、下記の条件の下で、鋼製転動体を用いた従来の転がり軸受と、セラミック製転動体を用いた本発明の転がり軸受を、図１（ａ）に示すダイヤフラムポンプ単体に組み込んで聴覚音響試験を行った結果である。運転時に発生する、転動体が外輪或いは内輪に衝突する際の音のレベルについて確認を行った。No.１とNo.４を基準に耳で聞いて判定した。本発明の通り、転動体を従来の鋼製からセラミック製にすることで、音のレベルを小さくすることが確認された。
［条件］
密封板付深みぞ玉軸受呼び番号６０８ＺＺ（内径８ｍｍ，外径２２ｍｍ，幅７ｍｍ）
充填グリース協同油脂（株）製マルテンプＳＲＬグリース
初期ラジアルすきま１０〜１５μｍ
偏心部８の偏心量２ｍｍ（ストローク４ｍｍ）
回転数３０００ｒｐｍ（５０ｓ^-1）

（ａ）は、真空ポンプの全体構成を示す図、（ｂ）は、真空ポンプに用いられた転がり軸受の斜視図、（ｃ）〜（ｅ）は、異なる種類の密封板が設けられた転がり軸受の部分断面図。

符号の説明

２真空ポンプ
６回転軸
８偏心部
１０コネクティングロッド
１２転がり軸受
１４内輪
１６外輪
１８転動体
２０保持器
Ｍ偏心旋回運動
Ｓ直線運動

Claims

回転軸に設けられた偏心部の偏心旋回運動を直線運動に変換するためのコネクティングロッドを備えた真空ポンプに用いられる転がり軸受であって、
転がり軸受は、回転軸の偏心部とコネクティングロッドとの間に介挿され、偏心部に装着された内輪と、コネクティングロッドに装着された外輪と、内外輪間に組み込まれた複数の転動体と、これら複数の転動体を転動自在に収容保持する保持器とを備えており、
転動体は、セラミック材料で形成されていることを特徴とする真空ポンプ用転がり軸受。
回転軸に設けられた偏心部と、偏心部の偏心旋回運動を直線運動に変換するためのコネクティングロッドと、回転軸の偏心部とコネクティングロッドとの間に介挿された転がり軸受とを備えた真空ポンプであって、
転がり軸受には、偏心部に装着された内輪と、コネクティングロッドに装着された外輪と、内外輪間に組み込まれた複数の転動体と、これら複数の転動体を転動自在に収容保持する保持器とが設けられており、
転動体は、セラミック材料で形成されていることを特徴とする真空ポンプ。