JP2007138963A

JP2007138963A - 真空用転がり軸受装置

Info

Publication number: JP2007138963A
Application number: JP2005329075A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Suzuki; 数也鈴木; Kiyoshi Tanimoto; 清谷本
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】潤滑油を用いて低トルク化、高速化、長寿命化するとともに、軸受内の汚染を防ぐことができる真空用転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】真空雰囲気下で使用される転がり軸受装置であって、固定側軌道部材11、回転側軌道部材12および両軌道部材11,12の間に介在する複数の転動体13を有する転がり軸受1と、両軌道部材11,12間に少なくとも先端部26が配設された潤滑油滴下ノズル23と、潤滑油滴下ノズル23に接続され潤滑油の供給および停止を行うバルブ22と、バルブ22に接続された潤滑油タンク21と、バルブ22を制御する制御部25とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、真空雰囲気下で使用される真空用転がり軸受装置に関する。

従来、特許文献１に記載されているように、半導体製造装置、スパッタリング装置、液晶製造装置などの装置内で使用される転がり軸受装置としては、低揮発性のグリースを用いて潤滑しているものが知られている。
特開平０６−２２９４２６号公報

上記特許文献１の軸受装置では、グリースを用いているために、より低トルク化、高速化、長寿命化することは困難である。また、潤滑油（オイル）を用いれば低トルク化、高速化、長寿命化は可能となるが、潤滑油が多量に軸受内に使用されるため汚染などが生じるという問題がある。

この発明の目的は、潤滑油を用いて低トルク化、高速化、長寿命化するとともに、軸受内の汚染を防ぐことができる真空用転がり軸受装置を提供することにある。

請求項１による真空用転がり軸受装置は、真空雰囲気下で使用される転がり軸受装置であって、固定側軌道部材、回転側軌道部材および両軌道部材の間に介在する複数の転動体を有する転がり軸受と、両軌道部材間に少なくとも先端部が配設された潤滑油滴下ノズルと、潤滑油滴下ノズルに接続され潤滑油の供給および停止を行うバルブと、バルブに接続された潤滑油タンクと、バルブを制御する制御部とを備えていることを特徴とするものである。

本発明は、転がり軸受内部の真空を利用して潤滑油タンク内の潤滑油を吸引し潤滑油滴下ノズルの吐出部から転がり軸受に滴下することにより、潤滑油給油のためのポンプを不要とし、制御部によりバルブを制御することによって課題を解決しようとするものである。

すなわち、転がり軸受内部が真空であると、この真空により、潤滑油滴下ノズルを介して潤滑油タンク内の潤滑油が吸引され、潤滑油滴下ノズルの吐出部から転がり軸受内部に滴下することができる。本発明においては、潤滑油タンク内の潤滑油を滴下する量が適切となるように、潤滑油タンクと潤滑油滴下ノズルとの間にバルブを設け、バルブの開閉を制御部により制御している。
バルブは、潤滑油タンクと潤滑滴下ノズルとの間に設けられて潤滑滴下ノズルに通じる潤滑油通路を開閉するもので、軸受内部に潤滑油を滴下するとき、開閉のみで潤滑油滴下ノズルを介して滴下することができる。バルブとしては、電磁弁などの自動開閉可能なものが適宜使用される。

バルブの開閉は、例えば、回転側軌道部材の回転数が低い領域では、微量の潤滑油が、また、回転数が高い領域ではそれに応じた量の潤滑油が転動体や固定側軌道部材と回転側軌道部材との間に滴下されるように、制御部によって開閉する時間が制御される。
制御部は、例えば、転動体の軌道面の潤滑状態を検出するセンサを備えており、このセンサの検出結果を制御回路にフィードバックさせて、その結果に基づいてバルブに接続された潤滑油滴下ノズルから潤滑油が滴下される。こうして軌道面の潤滑状態を制御することで、適量の潤滑油を供給できるようになり、過不足の状態を無くすことができる。また、滴下される潤滑油は微量であるので低発塵性を損なわない。

制御回路は、固定側軌道部材あるいは軸受外部の適当な位置に設置することができる。センサとしては、温度を監視する熱電対、圧力センサやミスト等の浮遊粒子を検出する光学式センサが考えられるが、その他のセンサであってもよい。

請求項２による真空用転がり軸受装置は、請求項１において、バルブは、固定側軌道部材に設けられていることを特徴とするものである。

潤滑油滴下ノズル、バルブおよび潤滑油タンクは、軸受に内蔵させてもよく、これら部材の一部（例えば、潤滑油タンク）のみを固定側軌道部材に取り付けてもよく、潤滑油滴下ノズル、バルブおよび潤滑油タンクの全ての部材を転がり軸受の外部に設けてもよい。

また、バルブを制御する制御回路をハウジング内部の転がり軸受外に配置すれば、潤滑油を供給する配管やバルブを制御する配線が不要になり、ハウジングの構成が簡単になる。

潤滑油滴下ノズルは、バルブに直接または導管を介して間接に接続されてもよいし、バルブも、潤滑油タンクに直接または導管を介して間接に接続されてもよい。

潤滑油滴下ノズルの吐出部は、転動体の近傍であってもよいし、固定側軌道部材と回転側軌道部材との間に配設されていれば、軌道部材の一端に配設されてもよい。

バルブおよび潤滑油タンクを転がり軸受外に設置する構成を採用すると、バルブおよび潤滑油タンクの着脱が容易となり、さらに、転がり軸受にバルブ設置用延長部を設けなくてよいので、転がり軸受自体は従来使用されているものをそのまま使用することができ、転がり軸受の加工やバルブおよび潤滑油タンクを転がり軸受内部へ取り付けるなどが不要となり、転がり軸受の製造コストを下げることができる。

さらに、潤滑油タンク内の潤滑油が不足したときや、メンテナンスのときに潤滑油タンクに潤滑油を補給したり、潤滑油タンク自体を新しいものに交換したりするときは、バルブなどの構成部材全てを取り外すことなく、潤滑油タンクが配設されている部材のみを取り外すことによって可能となる。

請求項１の真空用転がり軸受装置によれば、真空を利用して供給される適量の潤滑油により潤滑するため、転がり軸受装置を低トルクかつ高速で使用することが可能となる。また、真空内では、潤滑油が無くなることにより、転がり軸受が寿命に到るが、潤滑油が補充できる構造であるので、グリース潤滑のものより長寿命化が可能となる。さらに、適切な量の潤滑油を長期にわたって供給できるので低発塵性が可能となる。

請求項２の真空用転がり軸受装置によれば、バルブは固定された軌道部材に設けられているので、半導体製造装置などに組み込む場合に容易に組み込むことができる。

以下、この発明の具体的な実施の形態について図面を参照して説明する。

図１および図２に本発明の第１の実施形態を示す。以下の説明において、上下は、図面の上下をいうものをする。

図１および図２において、真空用転がり軸受装置は、転がり軸受(1)と、転がり軸受(1)に内蔵されている潤滑油タンク(21)、バルブ(22)および潤滑油滴下ノズル(23)と、バルブ(22)の開閉を制御する制御部(25)とから構成されている。

転がり軸受(1)は、内輪(12)が回転する玉軸受で、外輪（固定側軌道部材）(11)と、内輪（回転側軌道部材）(12)と、内・外輪(12)(11)の間に周方向一定間隔に介在する複数の玉（転動体）(13)と、複数の玉(13)を円周等間隔に保持する保持器(14)とから構成される。

外輪(11)および内輪(12)には、玉(13)を保持するための部分に加えて、バルブ設置用延長部(11a)(12a)が形成されている。

バルブ(22)は、外輪(11)のバルブ設置用延長部(11a)の内周面下部に着脱可能に取り付けられており、潤滑油滴下ノズルから環状真空空間内の玉(13)や内・外輪(12)(11)の軌道面に微量な潤滑油を滴下するために開閉を行う。

潤滑油タンク(21)は、軸方向から見て円弧状とされて、バルブ(22)と周方向に隣り合うように外輪(11)のバルブ設置用延長部(11a)の内周面下部に着脱可能に取り付けられており、導管(24)によってバルブ(22)と連結されている。

潤滑油滴下ノズル(23)は円筒状で、その吐出部(26)は、玉(13)の近傍に位置しており、ノズルの吐出部(26)から玉(13)に微量な潤滑油を徐々に滴下する。

潤滑油を滴下するには、バルブ(22)を開閉すればよく、ポンプなどのオンやオフを行う装置を備える必要はない。また、ノズル(23)に逆止弁を設けなくても真空の効果により逆流することはない。

バルブ(22)の開閉は、内輪(12)の回転数が低い領域においては、微量の潤滑油が、また、回転数が高い領域においては、それに応じた量の潤滑油が玉(13)や内・外輪(12)(11)の軌道面に滴下されるように、制御部(25)によって開閉する時間が制御される。

制御部(25)は、外輪(11)と内輪(12)との間の真空空間の軌道面の状態や軸受の潤滑状態を検出するセンサを備えることができる。センサは、軌道面の温度などを検出する熱電対を外輪(11)や内輪(12)の周辺に取り付け、温度の高低により潤滑油の過不足を判断する。そして、制御部(25)は、この熱電対の検出した出力を制御回路にフィードバックすることで、バルブ(22)の開閉により潤滑油の滴下する量を制御することができる。

上記第１実施形態のものは、潤滑油タンク(21)、バルブ(22)および潤滑油滴下ノズル(23)が転がり軸受(1)にコンパクトに内蔵されているので、半導体製造装置に組み込む場合などにおいて、容易に組み込むことができる。

これに対し、第２実施形態として、図３に例示するように、潤滑油タンク(51)とバルブ(52)を転がり軸受(31)の外部の別部材に組み込むことができる。

図３に示す第２実施形態は、転がり軸受(31)と、潤滑油タンク(51)と、バルブ(52)と、潤滑油滴下ノズル(53)と、バルブ(52)の開閉を制御する制御部(55)とから構成されている。

転がり軸受(31)は、内輪(42)が回転する玉軸受で、外輪（固定側軌道部材）(41)と、内輪（回転側軌道部材）(42)と、内・外輪(42)(41)の間に周方向一定間隔に介在する複数の玉（転動体）(43)と、複数の玉(43)を円周等間隔に保持する保持器(44)とから構成されている。

転がり軸受(31)外部に取り付けられている潤滑油タンク(51)およびバルブ(52)は、図示は省略しているが、転がり軸受(31)が取り付けられるハウジングなどの固定側軌道部材(41)の適宜な位置に取り付けられている。

以上の実施形態において、バルブ(22)(52)が閉まっているときには、潤滑油タンク(21)(51)内の潤滑油は吸引されず潤滑油タンク(21)(51)外に流出しないが、バルブ(22)(52)が開いているときには、真空により、潤滑油タンク(21)(51)内の潤滑油が吸引されて潤滑油滴下ノズル(23)(53)の吐出部(26)(56)から滴下し、玉(13)(43)と内輪(12)(42)および外輪(11)(41)の間に行き渡りこれらの間を潤滑する。

また、本発明では固定側軌道部材を外輪としているが、内輪を固定側軌道部材にして外輪を回転側軌道部材とする軸受装置も考えられる。転がり軸受(1)は、例えば、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受などとされるが、その他の形式であってもよい。

本発明が使用される装置には、例えば、半導体製造装置、真空分析装置や電子顕微鏡などが考えられる。

以上より、第１実施形態および第２実施形態に示した軸受装置によると、玉(13)(43)の領域内に対して潤滑油を過不足なく継続的に供給できるようになるので、軸受装置の長寿命化と低発塵性に貢献できる。

上記に示した実施形態は、ほんの一例であり、種々の応用や変形が考えられる。

図１は、この発明による転がり軸受装置の第１実施形態を示す縦断面図である。図２は、図１の側面を表した図である。図３は、この発明による転がり軸受装置の第２実施形態を模式的に示した図である。

符号の説明

(1)(31) 真空用転がり軸受
(11)(41) 外輪（固定側軌道部材）
(12)(42) 内輪（回転側軌道部材）
(13)(43) 玉（転動体）
(21)(51) 潤滑油タンク
(22)(52) バルブ
(23)(53) 潤滑油滴下ノズル
(25)(55) 制御部

Claims

真空雰囲気下で使用される転がり軸受装置であって、固定側軌道部材、回転側軌道部材および両軌道部材の間に介在する複数の転動体を有する転がり軸受と、両軌道部材間に少なくとも先端部が配設された潤滑油滴下ノズルと、潤滑油滴下ノズルに接続され潤滑油の供給および停止を行うバルブと、バルブに接続された潤滑油タンクと、バルブを制御する制御部とを備えていることを特徴とする真空用転がり軸受装置。
バルブは、固定側軌道部材に設けられていることを特徴とする請求項１記載の真空用転がり軸受装置。