JP2005351443A - 転がり支持装置および真空搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 真空環境下や清浄環境下で使用しても好適に使用できる転がり支持装置を提供する。
【解決手段】 リニアガイド１０を構成する案内レール１１およびスライダ１２の両軌道面１１ａ、１２ａに、ＷＣ−１２％Ｃｏ合金からなる硬質膜を、気孔率が０．５体積％以上１０．０体積％以下となるように溶射により形成した。そして、この硬質膜をフッ素油からなる潤滑膜で被覆した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、転がり軸受、ボールねじ、リニアガイド等の転がり支持装置および真空搬送装置に関する。

リニアガイドの用途としては、液晶ディスプレイパネル、半導体装置、太陽電池パネル、ハードディスク装置等を製造する設備の一部であるスパッタリング装置、プラズマＣＶＤ装置、イオン注入装置等のように内部を真空状態にして使用する装置や、清浄環境下で使用される装置等が挙げられる。
このような用途のリニアガイドにおいて、案内レールおよびスライダとしては、ステンレス鋼（主にＳＵＳ４４０Ｃ）で形成されて表面に焼入れおよび焼戻し処理が施されたものが使用されており、潤滑剤としては、フッ素系グリースが使用されている。

ところで、液晶ディスプレイパネル、半導体装置、太陽電池パネル、ハードディスク装置等の製品性能は、その表面に微細な粒子（異物）が付着することで損なわれることが知られている。
近年、これらの装置の小型化および集積化が進むにつれて、歩留まりを向上させるために、より清浄度の高い環境下で製造することが求められてきている。また、製品の生産性を向上させるために、搬送装置に使用されるリニアガイドの高速化が進むにつれて、これまであまり問題にならなかった微細な粒子の問題が顕著になってきている。さらに、歩留まりの向上に加えて、製品コストを低減させるために、装置自体のメンテナンスフリー化やメンテナンス周期の長期化が要求されるにつれて、これらの装置に使用されるリニアガイドの耐久性が求められてきている。

このような問題を解決するために、特許文献１では、回転導入機用軸受の内輪軌道面、外輪軌道面、および転動体転動面の少なくとも一つに、金属化合物等からなる硬質膜を形成し、この硬質膜を、官能基を有する含フッ素重合体とＰＦＰＥとを含有する潤滑膜で被覆することにより、軸受に低発塵性、潤滑性、および耐久性を付与することが提案されている。
特開２００３−３１４５７２号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の軸受では、硬質膜と潤滑膜の接着性については言及されていない。潤滑膜が硬質膜から剥離すると、低発塵性、潤滑性、および耐久性が劣化する。このため、上述した特許文献１に記載の軸受は、真空環境下や清浄環境下で好適に用いるという点で改善の余地がある。
そこで、本発明は、硬質膜と潤滑膜との接着性を向上させることで、真空環境下や清浄環境下でも好適に用いることができる転がり支持装置を提供することを第一の課題としている。また、本発明は、真空環境下で使用される真空搬送装置において、発塵を低減し、潤滑性および耐久性を向上できるようにすることを第二の課題としている。

このような課題を解決するために、本発明は、互いに対向配置される軌道面を備えた第１部材および第２部材と、前記第１部材と第２部材の間に配設された第３部材と、を備え、前記第３部材が転動または摺動することにより前記第１部材および前記第２部材の一方が他方に対して相対運動する転がり支持装置において、前記第１部材および第２部材の両軌道面のうち少なくとも一つは金属で形成され、この軌道面には溶射により無機系硬質膜が形成され、この無機系硬質膜は潤滑膜で被覆されているとともに、前記無機系硬質膜の気孔率は、０．５体積％以上１０．０体積％以下となっていることを特徴とする転がり支持装置を提供する。

これによれば、無機系硬質膜に存在する気孔が潤滑材溜まりおよびアンカー（補強材）として作用するため、無機系硬質膜と潤滑膜膜との接着性が向上する。
ここで、無機系硬質膜の気孔率が０．５体積％未満となると、無機系硬質膜に存在する気孔が潤滑材溜まりおよびアンカーとして効果的に作用できなくなり、気孔率が１０．０体積％を超えると、無機系硬質膜自体が剥がれ易くなる。無機系硬質膜の気孔率の好ましい範囲は１．０体積％以上８．０体積％以下であり、より好ましい範囲は３．０体積％以上５．０体積％以下である。

なお、溶射の種類としては、プラズマ溶射法、ガス溶射法、アーク溶射法、フレーム溶射法、超音波フレーム溶射法、爆発溶射法、および減圧プラズマ溶射法等が挙げられる。 溶射材料の種類としては、グレイアルミナ、ホワイトアルミナ、チタニア、クロミア、アルミナチタニア、スピネル、ムライト、ジルコニア−イットリア、ジルコニア−マグネシア、ジルコニア−カルシア、ジルコニア−ムライト、ジルコニア−シリカ、およびコバルトブルー等の微粒子が挙げられる。また、その他の溶射材料としては、バナジウム−カーバイト、クロムカーバイド、タングステンカーバイド、タングステンカーバイド−コバルト−クロム、タングステンカーバイド−コバルト、ボロンカーバイド、ジルコニウムカーバイド、チタンボライド、モリブデンボライド、ジルコニウムボライド、チタンカーバイド−ニッケル、チタンナイトライド、ジルコニウムナイトライド、炭化ケイ素、および窒化ケイ素等を単独または組み合わせたものが挙げられる。

ここで、溶射により形成された無機系硬質膜は、その表面粗さが荒くなっており、その表面がアブレッシブ（研磨材）として作用して相手部材を摩耗させることがある。このため、溶射により無機系硬質膜を形成した後に研磨等の機械加工を施して、無機系硬質膜の表面粗さを所定値以下にすることが好ましい。
例えば、転がり支持装置が転がり軸受、リニアガイド、ボールねじ、およびリニアブッシュ等である場合には、それらの両軌道面のうち少なくとも一つに形成される無機系硬質膜の表面粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以下にすることが好ましい。

また、前記第１部材および第２部材の両軌道面のうち少なくとも一つを形成する金属の種類としては、「ＳＵＳ４４０Ｃ」、「合金成分がＣ：０．６５質量％、Ｃｒ：１３質量％の鋼材」、および「合金成分がＣ：０．４５質量％、Ｃｒ：１３質量％、Ｎ：０．１４質量％の鋼材」等のマルテンサイト系ステンレス鋼や、「ＳＵＳ３０４」および「ＳＵＳ３１６」等のオーステナイト系ステンレス鋼や、「ＳＵＳ６３０」等の析出硬化型ステンレス鋼等が挙げられる。また、これらの鋼からなる素材を所定形状に加工した後、硬化熱処理や拡散処理を施して、表面を硬化させることが好ましい。

本発明の転がり支持装置において、前記無機系硬質膜は、超硬合金、サーメット、およびセラミックスの少なくとも一つからなることが好ましい。
また、本発明の転がり支持装置において、前記無機系硬質膜の厚さは、０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。この無機系硬質膜の厚さが０．０５ｍｍ未満であると、転がり支持装置に耐摩耗性を付与できない。一方、無機系硬質膜の厚さが１ｍｍを超えると、無機系硬質膜自体の内部応力により無機系硬質膜が破断する可能性があるとともに、成膜コストが高くなる。無機系硬質膜の厚さの好ましい範囲は、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。

さらに、本発明の転がり支持装置において、前記潤滑膜は、２５℃における蒸気圧が１×１０^-5 Ｐａ以下の潤滑油からなることが好ましい。このような潤滑油の種類としては、フッ素油、ポリフェニルエーテル油、アルキル化シクロペンタン、シラハイドロカーボン油、およびエステル油が挙げられる。
これによれば、転がり支持装置を真空環境下で使用しても、潤滑膜を構成する潤滑油が気化しないため、潤滑膜が無機系硬質膜の上面に長期間に渡って保持される。

なお、本発明で使用できるフッ素油としては、フルオロポリエーテル、ポリフルオロアルキル、およびこれらに官能基を有するもの等が挙げられる。
フルオロポリエーテルとしては、−Ｃ_X Ｆ_2X−Ｏ−という一般式( Ｘは１〜４の整数）で示される単位を主要な繰り返し単位とする重合体で、数平均分子量が１０００〜５００００であるものが挙げられる。

また、ポリフルオロアルキルとしては、下記の〔化１〕に示すものが挙げられる。〔化１〕で示すＹは、金属に対して親和性の高い官能基であり、例えばエポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、メルカプト基、スルフォン基およびエステル基等が好ましい。ポリフルオロアルキルとしては、〔化１〕で示すものの他、下記の〔化２〕および〔化３〕に示すものも挙げられる。

上述した官能基を有するフッ素油の具体例としては、デュポン社製の商品名クライトックス１５７ＦＳＬ、１５７ＦＳＭ、１５７ＦＳＨや、ダイキン工業社製の商品名デムナム変形品ＳＡ、ＳＨ、ＳＹ−３、ＳＰや、モンテカチーニ社製の商品名フォンブリンＺ−ＤＥＡＬ、Ｚ−ＤＩＡＣ、Ｚ−ＤＩＳＣＯ、Ｚ−ＤＯＬ、Ｚ−ＤＯＬＴＸ２０００等が挙げられる。

また、フルオロポリエーテルの一種であるパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）の具体的例としては、ダイキン工業社製の商品名Ｓ−２００、Ｓ−１００、Ｓ−６５や、モンテカチーニ社製の商品名フォンブリンＺ−２５、Ｚ−６０、４０／１１や、デュポン社製の商品名クライトックス１６１４０等が挙げられる。
本発明で使用できるポリフェニルエーテル油としては、株式会社松村石油研究所製のペンタフェニルエーテル、テトラフェニルエーテル、モノアルキルテトラフェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテル、モノアルキルトリフェニルエーテル、およびアルキルジフェニルエーテル等が挙げられる。これらのポリフェニルエーテル油は、蒸気圧が低く、且つ、優れた耐熱性を有するため、真空環境下や高温環境下でも好適に使用できる。

本発明で使用できるアルキル化シクロペンタンとしては、トリ（２−オクチルドデシル）シクロペンタン等が挙げられる。このトリ（２−オクチルドデシル）シクロペンタンの具体例としては、Ｎｙｅ Ｌｕｂｉｃａｎｔｓ社製の商品名Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｏｉｌ ２００１Ａが挙げられる。また、アルキル化シクロペンタンの他の例としては、トリ−ｎ−オクチルシクロペンタン、テトラ−ｎ−オクチルシクロペンタン、ペンターｎ−オクチルシクロペンタン、トリ−ｎ−ノニルシクロペンタン、ペンタ−ｎ−ノニルシクロペンタン、ペンタ−ｎ−デシルシクロペンタン、ペンタ−ｎ−ドデシルシクロペンタン、およびテトラ−２−エチルヘキシルシクロペンタン等が挙げられる。これらのアルキル化シクロペンタンは、蒸気圧が低いため、真空環境下でも好適に使用できる。

本発明で使用できるシラハイドロカーボン油としては、一般式が下記の〔化４〕で示される単位を主要な繰り返し単位とする重合体が挙げられる。〔化４〕で示すＲ₁ 〜Ｒ₃ は、相互に同種または異種の炭化水素基であり、ｎは０〜２の整数を示す。シラハイドロカーボン油の具体例としては、下記の〔化５〕で示すものが挙げられる。

本発明で使用できるエステル油としては、Ｎｙｅ Ｌｕｂｉｃａｎｔｓ社製の商品名ＮｙｅＴｏｒｒ５１０１等が挙げられる。
さらに、本発明の転がり支持装置において、前記潤滑油は、フッ素樹脂からなる粒子（粒径０．３〜５μｍ）を含むものであることが好ましい。
これによれば、フッ素樹脂からなる粒子が、発塵の原因となる余分な潤滑油をトラップするため、転がり支持装置からの発塵が低減する。
本発明で使用できるフッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＰＥ）、四フッ化エチレンパーフルオロビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、フッ化エチレンプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等が挙げられる。

ここで、潤滑膜の形成方法としては、例えば、フッ素油をフッ素系溶媒で希釈または混合して所定濃度とした後、ＰＴＦＥ粉末を添加した溶液に、潤滑膜を設ける部材を浸漬し、引き上げる方法が挙げられる。また、前記溶液の所定量を転がり支持装置内部に注入した後に、転がり支持装置を運転させる方法も挙げられる。なお、潤滑膜の厚さは、溶液の濃度や注入量等の設定により任意に制御することができる。また、潤滑膜を形成した後に、揮発性の成分を取り除くために、真空乾燥を施すことが好ましい。

さらに、本発明の転がり支持装置において、前記潤滑膜の厚さは、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。この潤滑膜の厚さが０．１μｍ未満であると、潤滑効果が得られない。一方、潤滑膜の厚さが１０μｍを超えると、潤滑膜の抵抗によりトルクが大きくなったり、発塵が増加する。潤滑膜の厚さの好ましい範囲は、０．２μｍ以上５μｍ以下である。

本発明はまた、被案内面が設けられた搬送部と、前記被案内面を摺動することにより前記搬送部を案内する搬送ローラと、この搬送ローラを前記被案内面に対して摺動可能に支持する転がり軸受と、を備えた真空搬送装置において、前記被案内面およびこれに摺動する前記搬送ローラの摺動面のうち少なくとも一つは金属で形成され、この被案内面および摺動面には溶射により無機系硬質膜が形成され、この無機系硬質膜は潤滑膜で被覆されており、前記無機系硬質膜の気孔率は、０．５体積％以上１０．０体積％以下となっているとともに、前記転がり軸受の軌道面は、前記潤滑膜で被覆されていることを特徴とする真空搬送装置を提供する。

なお、この真空搬送装置において、前記被案内面および搬送ローラの摺動面のうち少なくとも一つに形成される無機系硬質膜は、上述した転がり支持装置で用いる無機系硬質膜と同様に、超硬合金、サーメット、およびセラミックスの少なくとも一つから形成し、且つ、その厚さを０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下にすることが好ましい。また、この無機系硬質膜の表面粗さ（Ｒａ）は、１．６μｍ以下にすることが好ましく、より好ましくは０．８μｍ以下、さらに好ましくは０．４μｍ以下にする。

また、前記被案内面および搬送ローラの摺動面のうち少なくとも一つに形成される無機系硬質膜を被覆する潤滑膜は、上述した転がり支持装置で用いる潤滑膜と同様に、２５℃における蒸気圧が１×１０^-5Ｐａ以下の潤滑油から形成し、その厚さを０．１μｍ以上１０μｍ以下にすることが好ましい。このとき、この潤滑油は、上述した転がり支持装置で用いる潤滑油と同様に、フッ素油、ポリフェニルエーテル油、アルキル化シクロペンタン、シラハイドロカーボン油、およびエステル油の少なくとも一つであることが好ましく、フッ素樹脂からなる粒子を含むものであることがより好ましい。

なお、本発明において「転がり支持装置」とは、転がり軸受、ボールねじ、転動式リニアガイド、摺動式リニアガイド、リニアブッシュ等を指す。ここで、転がり支持装置が転がり軸受の場合には、第１部材および第２部材は内輪および外輪を指し、第３部材は転動体を指す。また、転がり支持装置がボールねじの場合には、第１部材および第２部材はねじ軸およびナットを指し、第３部材は転動体を指す。さらに、転がり支持装置が転動式リニアガイドの場合には、第１部材および第２部材は案内レールおよびスライダを指し、第３部材は転動体を指す。さらに、転がり支持装置が摺動式リニアガイドの場合には、第１部材および第２部材は案内レールおよびスライダを指し、第３部材は摺動体を指す。さらに、転がり支持装置がリニアブッシュの場合には、第１部材および第２部材は軌道軸および外筒を指し、第３部材は転動体を指す。

本発明の転がり支持装置によれば、第１部材および第２部材の両軌道面のうち少なくとも一つに、溶射により気孔率が特定された無機系硬質膜が形成され、さらにこの無機系硬質膜が潤滑膜で被覆されていることによって、無機系硬質膜と潤滑膜との接着性が向上する。よって、本発明の転がり支持装置は、発塵が低減し、潤滑性および耐久性が向上するため、真空環境下や清浄環境下でも好適に用いることができる。

また、本発明の真空搬送装置によれば、搬送部に設けられた被案内面およびこれに摺動する搬送ローラの摺動面のうち少なくとも一つに、溶射により気孔率が特定された無機系硬質膜が形成され、さらにこの無機系硬質膜が潤滑膜で被覆されていることによって、無機系硬質膜と潤滑膜との接着性が向上する。よって、本発明の真空搬送装置は、発塵が低減し、潤滑性および耐久性が向上する。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の転がり支持装置の一例であるリニアガイドを示す図である。
このリニアガイド１０は、図１に示すように、案内レール（第１部材）１１と、スライダ（第２部材）１２と、複数個のボール（第３部材）１３と、を備えている。そして、この複数個のボール１３が、案内レール１１に形成された軌道溝（軌道面）１１ａとスライダ１２に形成された軌道溝（軌道面）１２ａとの間で転動することによって、スライダ１２が案内レール１１に沿って直線運動するように構成されている。

本実施形態では、まず、案内レール１１およびスライダ１２を、ＳＵＳ４４０Ｃからなる素材を所定形状に加工した後、焼入れおよび焼戻し処理を施して作製した。
次に、案内レール１１に形成された軌道溝（軌道面）１１ａとスライダ１２に形成された軌道溝（軌道面）１２ａとの両方に、ＷＣ−１２％Ｃｏ合金からなる硬質膜（無機系硬質膜）を、気孔率が１〜８体積％で厚さが０．１５ｍｍとなるように、高速フレーム溶射法により形成した。

次に、研磨により硬質膜の表面粗さ（Ｒａ）を０．１μｍとした。次に、この硬質膜を被覆するように、粒径０．３〜５μｍのＰＴＦＥが１０％含有されたフッ素油からなる潤滑膜を、１μｍの厚さとなるように浸漬法により形成した。
そして、このようにして得られた案内レール１１およびスライダ１２と、窒化ケイ素製のボール１３を用いて、リニアガイドを組み立てた。
なお、本実施形態では、転がり支持装置として、転動式リニアガイドについて説明したが、本発明は、図２に示すように、案内レール（第１部材）２１に形成された軌道面２１ａとスライダ（第２部材）２２に形成された軌道面２２ａとの間に摺動体（第３部材）２３が配設された摺動式リニアガイド２０に適用してもよい。

また、本発明は、図３に示すように、ねじ軸（第１部材）３１に形成された軌道溝（軌道面）３１ａとナット（第２部材）３２に形成された軌道溝（軌道面）３２ａとの間にボール（第３部材）３３が配設されており、ナット３２がねじ軸３１に沿って直線運動するように構成されているボールねじ３０に適用してもよい。
さらに、本発明は、図４に示すように、軌道軸（第１部材）４１に形成された軌道溝（軌道面）４１ａと外筒（第２部材）４２に形成された軌道溝（軌道面）４２ａとの間にボール（第３部材）４３が配設されており、外筒４２が軌道軸４１に沿って直線運動するように構成されているリニアブッシュ４０に適用してもよい。

〔第２実施形態〕
図５は、本発明の転がり支持装置の一例である真空搬送装置を示す断面図である。
この真空搬送装置は、図５に示すように、搬送部５０と、搬送ローラ６０と、第１の転がり軸受７０と、第２の転がり軸受８０と、を備えている。そして、この真空搬送装置は、基板５０ａがセットされた搬送部５０を、図５の紙面と垂直方向に搬送して、ガスプラズマの放電領域を通過させることで、基板５０ａに成膜を行うように構成されている。

搬送部５０は、略Ｃ字状でそのＣ字の内側に搬送ローラ６０が配置される搬送ローラ配置部５１と、Ｃ字の上側に延びて、基板５０ａをセットする凹部５２ａが形成された基板配置部５２と、から構成されている。搬送ローラ配置部５１のＣ字の内側上部には、リング状の搬送ローラ６０の外周面６０Ａが摺動する溝部（被案内面）５０Ａが形成されている。また、搬送ローラ配置部５１のＣ字の底部両端面（被案内面）５０Ｂ，５０Ｃは、第２の転がり軸受８０の外輪外周面８０Ａにより案内される。

第１の転がり軸受７０は、内輪７１、外輪７２、および玉７３を備えている。この第１の転がり軸受７０の外輪外周面７０Ａには、搬送ローラ６０の内周面６０Ｂが嵌合されている。この第１の転がり軸受７０は、搬送ローラ６０の外周面６０Ａが被案内面５０Ａを摺動可能となるように、搬送ローラ６０を支持している。
第２の転がり軸受８０は、図６に示すように、内輪８１、外輪８２、玉８３、保持器８４、およびシールド板８５を備えている。この第２の転がり軸受８０の外輪外周面８０Ａは、搬送部５０を案内する搬送ローラとして機能している。

つまり、この真空搬送装置では、搬送部５０に設けられた被案内面５０Ａを搬送ローラ６０の外周面６０Ａが摺動し、且つ、搬送部５０に設けられた被案内面５０Ｂ，５０Ｃを第２の転がり軸受８０の外輪外周面８０Ａが案内することにより、搬送部５０が搬送されるように構成されている。
本実施形態では、搬送部５０と、搬送ローラ６０と、第１の転がり軸受７０の内輪７１および外輪７２と、第２の転がり軸受８０の内輪８１および外輪８２とを、ＳＵＳ４４０Ｃからなる素材を所定形状に加工した後、焼入れおよび焼戻し処理を施して作製した。また、第１の転がり軸受７０の玉７３と、第２の転がり軸受８０の玉８３を窒化ケイ素からなる素材で作製し、第２の転がり軸受８０の保持器８４をＳＵＳ３０４からなる素材で作製した。

次に、搬送部５０の被案内面５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃと、搬送ローラ６０の外周面６０Ａと、第２の転がり軸受８０の外輪外周面８０Ａとに、ＷＣ−１２％Ｃｏ合金からなる硬質膜を、気孔率が１〜８体積％で、厚さが０．１ｍｍとなるように高速フレーム溶射法により形成した後、研磨により硬質膜の表面粗さ（Ｒａ）を１．６μｍ以下にした。その後、硬質膜を被覆するように、粒径０．３〜５μｍのＰＴＦＥ粉末が１０％含有されたフッ素油からなる潤滑膜を、厚さが１μｍとなるように浸漬法により形成した。

また、第２の転がり軸受８０の内輪軌道面８１ａおよび外輪軌道面８２ａには、ＰＴＦＥ粉末が１０％含有されたフッ素油からなる潤滑膜を、厚さが１μｍとなるように浸漬法により形成した。
そして、このようにして得られた搬送部５０、搬送ローラ６０、第１の転がり軸受７０、および第２の転がり軸受８０を用いて、真空搬送装置を組み立てた。

以下、本発明の効果を、本発明例および比較例に基づき検証する。
〔第１実施例〕
まず、日本精工株式会社製のリニアガイドＬＳ１５ＡＬ（レール幅１５ｍｍ、レール長さ４００ｍｍ）用の案内レールおよびスライダを、ＳＵＳ４４０Ｃからなる素材を所定形状に加工した後、焼入れおよび焼戻しを施して作製した。

次に、表１に示すＮｏ．１〜１０では、案内レールおよびスライダの両軌道溝のうち少なくとも一つに、硬質膜および潤滑膜を形成した。
具体的には、まず、これらの軌道溝に、ＷＣ−１２％Ｃｏ合金からなる硬質膜を、気孔率が０．４〜１０．１体積％の範囲内で、厚さが０．１ｍｍ（１００μｍ）となるように高速フレーム溶射法により形成した。その後、硬質膜の表面を研磨することにより、その表面粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以下にした。次に、これらの硬質膜を被覆するように、フッ素油からなる潤滑膜、または粒径１〜２μｍのＰＴＦＥ粉末が１０％含有されたフッ素油からなる潤滑膜を、厚さが１μｍ（０．００１ｍｍ）となるように浸漬法により形成した。

一方、表１に示すＮｏ．１１では、案内レールおよびスライダの両軌道溝の両方に、粒径１〜２μｍのＰＴＦＥ粉末が１０％含有されたフッ素油からなる潤滑膜を、厚さが１μｍとなるように浸漬法により形成した。
このようにして得られた案内レールおよびスライダと、表１に示す素材からなるボールとを用いてリニアガイドを組み立てた。そして、これらのリニアガイドを真空環境（１×１０^-4Ｐａ）下で使用することを想定して、耐久試験を行った。この耐久試験は、案内レールまたはスライダのいずれかの軌道溝に損傷が生じるまで直線運動を行い、試験開始から損傷が生じるまでの運動時間を耐久寿命とした。この結果を、Ｎｏ．１１の耐久寿命を１とした比で、表１に併せて示す。

表１に示すように、案内レールおよびスライダの両軌道溝のうち少なくとも一つに、本発明の構成（成膜方法、気孔率）の硬質膜と潤滑膜を形成したＮｏ．１〜８は、本発明の構成外の硬質膜と潤滑膜を形成したＮｏ．９、１０と比べて、耐久寿命が長かった。
Ｎｏ．１〜８のうち、Ｎｏ．１とＮｏ．５、Ｎｏ．２とＮｏ．６、Ｎｏ．３とＮｏ．７、およびＮｏ．４とＮｏ．８は、いずれも潤滑膜の種類のみを変えた実施例である。これらの結果から、ＰＴＦＥ粉末を含有したフッ素油からなる潤滑膜Ａを形成した実施例のほうが、ＰＴＦＥ粉末を含有しないフッ素油からなる潤滑膜Ｂを形成した実施例よりも耐久寿命が長いことが分かった。

一方、気孔率が本発明の範囲よりも少ない硬質膜を形成したＮｏ．９では、硬質膜に存在する気孔が潤滑溜まりおよびアンカーとして効果的に作用できなかったため、耐久寿命が短かった。
また、気孔率が本発明の範囲よりも多い硬質膜を形成したＮｏ．１０では、硬質膜自体が剥がれたため、耐久寿命が短かった。
以上の結果から、案内レールおよびスライダの両軌道溝のうち少なくとも一つに、本発明の構成の硬質膜と潤滑膜を形成することにより、リニアガイドを真空環境下で使用した場合でも、耐久寿命を長くできることが分かった。

〔第２実施例〕
まず、表２に示す各構成の円筒ローラ（外径５０ｍｍ）と球面ローラ（外径５０ｍｍ、球面の曲率半径Ｒ＝１００ｍｍ）を、ＳＵＳ４４０Ｃからなる素材を所定形状に加工した後、焼入れおよび焼戻し処理を施して作製した。ここで、円筒ローラは真空搬送装置用搬送部の被案内面を想定した構成とし、球面ローラは真空搬送装置用搬送ローラの摺動面を想定した構成とした。

次に、表２に示すＮｏ．２１〜２５では、円筒ローラおよび球面ローラの両外周面のうち少なくとも一つに、硬質膜および潤滑膜を形成した。
具体的には、まず、これらの外周面に、ＷＣ−１２％Ｃｏ合金からなる硬質膜を、気孔率が０．４〜１０．１体積％の範囲内で、厚さが０．１ｍｍ（１００μｍ）となるように高速フレーム溶射法により形成した。次に、硬質膜の表面を研磨することにより、その表面粗さ（Ｒａ）を、円筒ローラの場合には１．６μｍに、球面ローラの場合には０．４μｍ以下にした。次に、これらの硬質膜を被覆するように、フッ素油からなる潤滑膜、またはＰＴＦＥ粉末が１０％含有されたフッ素油からなる潤滑膜を、厚さが１μｍ（０．００１ｍｍ）となるように浸漬法により形成した。

このようにして得られた円筒ローラおよび球面ローラの各外周面に、日本精工株式会社製の単列深溝玉軸受♯６２０１ (外径２８ｍｍ、内径１２ｍｍ、幅１０ｍｍ）を組み込んだ。ここで、深溝玉軸受の内輪、外輪、および転動体はいずれもＳＵＳ４４０Ｃからなる素材で作製し、保持器はＳＵＳ３０４からなる素材で作製した。また、内輪および外輪の両軌道面に、フッ素油からなる潤滑膜を、０．６μｍの厚さとなるように浸漬法により形成した。

次に、図７に示すように、円筒ローラＡおよび球面ローラＢを、これらの両外周面が接触するように各軸を合わせて配置して、二円筒試験機を組み立てた。そして、各構成の円筒ローラＡおよび球面ローラＢを以下の条件で回転させて発塵試験を行った。この発塵試験は、０．２μｍ以上の粒子の発生数量をパーティクルカウンタで測定し、試験開始から０．２μｍ以上の粒子の発生数量が１００個／分に達するまでの時間を発塵寿命とした。この結果を、Ｎｏ．２６の発塵寿命を１とした比で、表２に併せて示す。

〔発塵試験条件〕
雰囲気：真空環境（１×１０^-4Ｐａ）
温度：室温
荷重：１００Ｎ
回転数：（円筒ローラ）２００ｍｉｎ^-1
（球面ローラ）１９０ｍｉｎ^-1
円筒ローラと球面ローラの滑り率：１０％

表２に示すように、円筒ローラと球面ローラの両外周面のうち少なくとも一つに、本発明の構成（成膜方法、気孔率）の硬質膜と潤滑膜を形成したＮｏ．２１〜２３は、本発明の構成外の硬質膜と潤滑膜を形成したＮｏ．２４、２５と比べて、発塵寿命が長かった。 また、潤滑膜の種類のみが異なるＮｏ．２１とＮｏ．２２との結果から、ＰＴＦＥ粉末を含有するフッ素油からなる潤滑膜Ａを形成したＮｏ．２１のほうが、ＰＴＦＥ粉末を含有しないフッ素油からなる潤滑膜Ｂを形成したＮｏ．２２よりも発塵寿命が長いことが分かった。

一方、気孔率が本発明の範囲よりも少ない硬質膜を形成したＮｏ．２４では、硬質膜に存在する気孔が潤滑溜まりおよびアンカーとして効果的に作用できなかったため、発塵寿命が短かった。
また、気孔率が本発明の範囲よりも多い硬質膜を形成したＮｏ．２５では、硬質膜自体が剥がれたため、発塵寿命が短かった。
以上の結果より、Ｎｏ．２１〜２３の円筒ローラと同様の構成で真空搬送装置用搬送部の被案内面を形成し、Ｎｏ．２１〜２３の球面ローラと同様の構成で真空搬送装置用搬送ローラの摺動面を形成することにより、真空搬送装置の発塵寿命を長くできることが分かった。

本発明の転がり支持装置の一例であるリニアガイドを示す図である。 本発明の転がり支持装置の一例であるリニアガイドを示す図である。 本発明の転がり支持装置の一例であるボールねじを示す図である。 本発明の転がり支持装置の一例であるリニアブッシュを示す図である。 本発明の転がり支持装置の一例である真空搬送装置を示す図である。 図５で示す真空搬送装置に用いられる第２の転がり軸受を示す図である。 ２円筒試験機を示す図である。

符号の説明

１０ リニアガイド（転がり支持装置）
１１ 案内レール（第１部材）
１２ スライダ（第２部材）
１３ ボール（第３部材）
１１ａ、１２ａ 軌道面
２０ リニアガイド（転がり支持装置）
２１ 案内レール（第１部材）
２２ スライダ（第２部材）
２３ 潤滑材（第３部材）
２１ａ、２２ａ 軌道面
３０ ボールねじ（転がり支持装置）
３１ ねじ軸（第１部材）
３２ ナット（第２部材）
３３ ボール（第３部材）
３１ａ、３２ａ 軌道面
４０ リニアブッシュ（転がり支持装置）
４１ 軌道軸（第１部材）
４２ 外筒（第２部材）
４３ ボール（第３部材）
４１ａ、４２ａ 軌道面
５０ 搬送部
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ 被案内面
６０ 搬送ローラ
６０Ａ 外周面（摺動面）
７０ 第１の転がり軸受（転がり軸受）
８０ 第２の転がり軸受（転がり軸受）
８１ａ、８２ａ 軌道面

Claims (8)

1. 互いに対向配置される軌道面を備えた第１部材および第２部材と、前記第１部材と第２部材の間に配設された第３部材と、を備え、前記第３部材が転動または摺動することにより前記第１部材および前記第２部材の一方が他方に対して相対運動する転がり支持装置において、
   前記第１部材および第２部材の両軌道面のうち少なくとも一つは金属で形成され、この軌道面には溶射により無機系硬質膜が形成され、この無機系硬質膜は潤滑膜で被覆されているとともに、
   前記無機系硬質膜の気孔率は、０．５体積％以上１０．０体積％以下となっていることを特徴とする転がり支持装置。
2. 前記無機系硬質膜は、超硬合金、サーメット、およびセラミックスの少なくとも一つからなることを特徴とする請求項１に記載の転がり支持装置。
3. 前記無機系硬質膜の厚さは、０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の転がり支持装置。
4. 前記潤滑膜は、２５℃における蒸気圧が１×１０^-5 Ｐａ以下の潤滑油からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の転がり支持装置。
5. 前記潤滑油は、フッ素油、ポリフェニルエーテル油、アルキル化シクロペンタン、シラハイドロカーボン油、およびエステル油の少なくとも一つであることを特徴とする請求項４に記載の転がり支持装置。
6. 前記潤滑油は、フッ素樹脂からなる粒子を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の転がり支持装置。
7. 前記潤滑膜の厚さは、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の転がり支持装置。
8. 被案内面が設けられた搬送部と、前記被案内面を摺動することにより前記搬送部を案内する搬送ローラと、この搬送ローラを前記被案内面に対して摺動可能に支持する転がり軸受と、を備えた真空搬送装置において、
   前記被案内面およびこれに摺動する前記搬送ローラの摺動面のうち少なくとも一つは金属で形成され、この被案内面および摺動面には溶射により無機系硬質膜が形成され、この無機系硬質膜は潤滑膜で被覆されており、前記無機系硬質膜の気孔率は、０．５体積％以上１０．０体積％以下となっているとともに、
   前記転がり軸受の軌道面は、前記潤滑膜で被覆されていることを特徴とする真空搬送装置。

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