JP2008274984A - Conveying roller and vacuum conveying device equipped therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、搬送部の被案内面に筒状体の外周面を接触させて回転することにより前記搬送部を案内する搬送ローラと、これを備えた真空搬送装置に関する。 The present invention relates to a transport roller that guides the transport unit by rotating an outer peripheral surface of a cylindrical body in contact with a guided surface of the transport unit, and a vacuum transport device including the transport roller.
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として、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真空処理装置がある。そして、これらの真空処理装置は、基板等の被処理品を真空状態で搬送する真空搬送装置を備えている。
前記真空処理装置の一例として、基板が設置された搬送部をガスプラズマの放電領域を通過させて、前記基板に膜を形成するインライン真空成膜装置がある。この装置は、前記搬送部の被案内面を搬送ローラで案内する真空搬送装置を備えている。
As part of equipment for manufacturing liquid crystal display panels, semiconductor devices, solar battery panels, hard disk devices, and the like, there are vacuum processing devices such as sputtering devices, plasma CVD devices, and ion implantation devices. And these vacuum processing apparatuses are equipped with the vacuum conveyance apparatus which conveys to-be-processed goods, such as a board | substrate, in a vacuum state.
As an example of the vacuum processing apparatus, there is an in-line vacuum film-forming apparatus that forms a film on the substrate by passing a gas plasma discharge region through a transfer section where the substrate is installed. The apparatus includes a vacuum transfer device that guides a guided surface of the transfer unit with a transfer roller.
この真空搬送装置の搬送ローラとしては、従来、ステンレス鋼(主にSUS440C)製で、焼き入れ・焼き戻し処理が施されたものが使用されている。また、この搬送ローラを回転自在に支持する転がり軸受としては、ステンレス鋼(主にSUS440C)製でフッ素系グリースで潤滑されたものが使用されている。
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は、表面に微細な粒子(異物)が付着することで機能が損なわれる。そのため、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、製品としての歩留まりを向上させるために、清浄度の高い環境で製造することが求められている。
Conventionally, a transfer roller made of stainless steel (mainly SUS440C) and subjected to quenching and tempering processing is used as the transfer roller of this vacuum transfer device. As the rolling bearing for rotatably supporting the transport roller, a roller bearing made of stainless steel (mainly SUS440C) and lubricated with fluorine-based grease is used.
By the way, functions of liquid crystal display panels, semiconductor devices, solar battery panels, hard disk devices, and the like are impaired due to adhesion of fine particles (foreign matter) to the surface. Therefore, in recent years, as these devices are miniaturized and integrated, it is required to manufacture them in a highly clean environment in order to improve the yield as a product.
また、これらの製品を製造する設備のメンテナンスに係る費用を低減すること(メンテナンスフリーにするか、メンテナンス周期を長くすること)が、製品の製造コストの低減に繋がる。そのため、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造コストを低減することを目的として、前述の真空処理装置および真空搬送装置の耐久性を向上することが要求されている。 In addition, reducing the cost associated with maintenance of facilities for manufacturing these products (making maintenance-free or lengthening the maintenance cycle) leads to a reduction in product manufacturing costs. Therefore, it is required to improve the durability of the above-described vacuum processing apparatus and vacuum transfer apparatus for the purpose of reducing the manufacturing cost of liquid crystal display panels, semiconductor devices, solar battery panels, hard disk devices and the like.
この要求に応えるための技術として本出願人は、真空搬送装置の搬送ローラの外周面にDLC膜を設け、この搬送ローラを支持する転がり軸受の軌道面に潤滑膜を設けることを提案した(下記の特許文献1参照)。また、この搬送ローラの搬送部の被案内面に接触させる外周面を含む部分を、セラミックス材料で形成することを提案した(下記の特許文献2参照)。これらの提案によれば、真空搬送装置の発塵低減と耐久性向上に一定の効果があるが、更なる改善の余地がある。
例えば、ディスクメディアの真空搬送装置は、図1に示すように、ディスクメディアDを取り付ける台車4の下部にレール4aが固定され、搬送ローラ1は、このレール(被案内面)4aに外周面を接触させて回転することにより台車(搬送部)4を案内する。
As a technique for meeting this requirement, the present applicant has proposed that a DLC film is provided on the outer peripheral surface of the conveying roller of the vacuum conveying device, and a lubricating film is provided on the raceway surface of the rolling bearing that supports the conveying roller (described below). Patent Document 1). In addition, it has been proposed to form a portion including an outer peripheral surface to be brought into contact with the guided surface of the conveying portion of the conveying roller with a ceramic material (see
For example, as shown in FIG. 1, a disk media vacuum transfer device has a
この台車4が、図示されない駆動装置によって、例えば図1の紙面の右から左に送られる場合、先ず、2個あるうちの右側の搬送ローラ1aにレール4aが接触することで、右側の搬送ローラ1aが回転を開始する。次に、左側に移動した台車のレールがさらに左側の搬送ローラ1bと接触することで、左側の搬送ローラ1bが回転を開始する。そして、台車の進行速度と搬送ローラの回転速度が同じになった時点で搬送ローラの回転が安定する。この安定回転となった後の耐久性は前述の提案の方法で改善されるが、レールと搬送ローラの接触開始時に、搬送ローラにレールからの衝撃力が加わる。前述の提案の方法では、この時の耐衝撃性の向上が不充分であり、さらに耐久性を改善する必要がある。
When the
下記の特許文献3には、セラミックス製品の表面強靱化方法として、硬さが、Hv(ビッカース硬さ)で500以上、且つ、対象となるセラミックス製品のHvに50を足した値以下であり、平均粒子サイズが0.1μm〜200μmであり、表面が凸曲面の微粒子からなる噴射材(ショット)を用いて、セラミックス製品の表面に均一に分布した直線状の転位組織を形成する方法が記載されている。
In
また、下記の特許文献4には、駆動力によって回転する公転軸を中心として回転する公転回転アームと、垂直から前記公転軸側へ傾斜した自転軸を介して前記公転回転アームに自転自在に支持されているミルポットと、前記公転軸の周りの全周に亘って前記公転回転アームの上方に固定して配置され、前記公転回転アームの回転に伴って公転する前記ミルポットの外周面が接触して前記ミルポットに自転を生じさせる外周ポット受けと、を有することを特徴とする遊星ボールミルが記載されている。
本発明の課題は、搬送部の被案内面に外周面を接触させて回転することにより前記搬送部を案内する搬送ローラにおいて、搬送部の被案内面が搬送ローラに衝突した時の耐久性を改善することである。 An object of the present invention is to improve durability when the guided surface of the transport unit collides with the transport roller in the transport roller that guides the transport unit by rotating the outer peripheral surface in contact with the guided surface of the transport unit. It is to improve.
上記課題を解決するために、本発明は、搬送部の被案内面に外周面を接触させて回転することにより前記搬送部を案内する搬送ローラにおいて、セラミックス材料で形成され、前記外周面の表層部に絶対値で50MPa以上1500MPa以下の圧縮残留応力が導入されていることを特徴とする搬送ローラを提供する。「絶対値で50MPa以上1500MPa以下の圧縮残留応力」は「−1500MPa以上−50MPa以下の残留応力」に相当する。「−」の残留応力は圧縮残留応力であることを意味する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a transport roller that guides the transport unit by rotating the outer peripheral surface in contact with a guided surface of the transport unit. Provided is a conveyance roller characterized in that a compressive residual stress of 50 MPa or more and 1500 MPa or less is introduced into the part in an absolute value. “Compressive residual stress of 50 MPa to 1500 MPa in absolute value” corresponds to “residual stress of −1500 MPa to −50 MPa”. A residual stress of “−” means a compressive residual stress.
本発明の搬送ローラによれば、搬送部の被案内面に接触させて回転する外周面の表層部に、絶対値で50MPa以上1500MPa以下の圧縮残留応力が導入されているため、このような圧縮残留応力が導入されていないセラミックス製搬送ローラと比較して、搬送部の被案内面が搬送ローラに衝突した時の耐久性に優れたものとなる。
本発明の搬送ローラは、遊星ボールミルのミルポット内に、複数個のセラミックス製ボールと外周面が露出した搬送ローラを入れて遊星ボールミルを作動させ、前記ボールに、ミルポット内に発生する公転に伴う遠心力と自転に伴う遠心力を付与することで、前記ボールを前記搬送ローラの外周面に衝突させてその表層部に残留応力を導入するボールミル工程を行った後に、仕上げ研磨加工を行って得ることができる。
According to the transport roller of the present invention, the compressive residual stress of 50 MPa or more and 1500 MPa or less in absolute value is introduced into the surface layer portion of the outer peripheral surface that rotates in contact with the guided surface of the transport unit. Compared with a ceramic conveyance roller into which no residual stress is introduced, the durability when the guided surface of the conveyance unit collides with the conveyance roller is excellent.
The transport roller of the present invention is a centrifugal ball mill operated by a revolution generated in the mill pot by placing a plurality of ceramic balls and a transport roller with an exposed outer peripheral surface in a mill pot of the planetary ball mill to operate the planetary ball mill. By applying a force and a centrifugal force accompanying rotation, the ball is made to collide with the outer peripheral surface of the transport roller, and after performing a ball mill process for introducing residual stress into the surface layer portion, it is obtained by finishing polishing Can do.
前記ボールミル工程を、ミルポット内に、搬送ローラを外嵌する円柱体を回転可能に設けた遊星ボールミル(搬送ローラ回転支持装置をミルポット内に備えた遊星ボールミル)を用い、前記円柱体に搬送ローラを外嵌して遊星ボールミルを作動させることで行って得ることが好ましい。
前記ボールミル工程は、例えば、特許文献3に記載の遊星ボールミルのミルポット内に、搬送ローラを外嵌する円柱体を回転可能に設けたものを使用して行うことができる。
In the ball mill process, a planetary ball mill (planetary ball mill provided with a conveyance roller rotation support device in a mill pot) in which a cylindrical body that externally fits a conveyance roller is rotatably provided in the mill pot is used. It is preferable to obtain it by external fitting and operating a planetary ball mill.
The ball mill process can be performed, for example, using a planetary ball mill described in
なお、前記ボールミル工程を、搬送ローラ回転支持装置を備えない通常のミルポットで行う場合は、搬送ローラを、外周面が露出し、端面と内面がボールの衝突から保護された状態で、ミルポット内に入れる必要がある。また、搬送ローラがミルポットの内壁に衝突しないように、遊星ボールミルの回転速度や処理時間などをより綿密に調整する必要がある。 When the ball mill process is performed in a normal mill pot not equipped with a transport roller rotation support device, the transport roller is placed in the mill pot with the outer peripheral surface exposed and the end surface and the inner surface protected from ball collision. It is necessary to put in. Further, it is necessary to adjust the rotational speed and processing time of the planetary ball mill more closely so that the transport roller does not collide with the inner wall of the mill pot.
ミルポットの材質としては、ステンレススチール製で、メノー、アルミナ、ジルコニア、クロム鋼、または窒化珪素からなる内張り材が設けてあるものが挙げられる。ミルポットの内張り材は、処理されるセラミック製ボールと同じ材質であることが好ましい。
遊星ボールミルの作動条件としては、公転速度:300rpm以上1000rpm以下(より好ましくは500rpm以上700rpm以下)、自転速度:600rpm以上2000rpm以下(より好ましくは1000rpm以上1400rpm以下)で、回転時間:1時間以上8時間以下(より好ましくは3時間以上5時間以下)が好ましい。
Examples of the material of the mill pot include those made of stainless steel and provided with a lining material made of menor, alumina, zirconia, chrome steel, or silicon nitride. The lining material of the mill pot is preferably the same material as the ceramic balls to be treated.
The operating conditions of the planetary ball mill are: revolution speed: 300 rpm to 1000 rpm (more preferably 500 rpm to 700 rpm), rotation speed: 600 rpm to 2000 rpm (more preferably 1000 rpm to 1400 rpm), and rotation time: 1 hour to 8 Time or less (more preferably 3 hours or more and 5 hours or less) is preferable.
また、ミルポット内へ入れるセラミックス製ボールの量は、最密充填量(ミルポットに最も密に充填した場合に入る量)の50%以上90%以下であることが好ましい。最密充填量の50%未満であると、衝突エネルギーが大きいためボールミル工程の処理時間を短くできるが、ポット内でのセラミック製ボールの動きが激しくなりすぎるため均一な表面が得られにくい。最密充填量の90%を超えると、ポット内でセラミック製ボールの動ける範囲が小さくなるため衝突回数は増えるが、衝突エネルギーが小さくなって処理に時間がかかるようになる。最密充填量の50%以上90%以下とすることで、衝突回数と衝突エネルギーのバランスがとれて効果的に処理できるようになる。より好ましい範囲は、最密充填量の70%以上90%以下である。 Moreover, it is preferable that the amount of ceramic balls put into the mill pot is 50% or more and 90% or less of the closest packing amount (the amount that enters when the most densely packed into the mill pot). When the amount is less than 50% of the closest packing amount, the treatment time of the ball mill process can be shortened because the collision energy is large. However, since the movement of the ceramic balls in the pot becomes too intense, it is difficult to obtain a uniform surface. If it exceeds 90% of the closest packing amount, the range in which the ceramic balls can move in the pot becomes small, so the number of collisions increases, but the collision energy decreases and the processing takes time. By setting it to 50% or more and 90% or less of the close-packed filling amount, the number of collisions and the collision energy can be balanced and processed effectively. A more preferable range is 70% or more and 90% or less of the closest packing amount.
前記仕上げ研磨加工は、ボールラップ盤による加工、バレル加工等の一般的な方法で行うことができる。
このようなボールミル工程と仕上げ研磨工程からなる方法以外で、「表層部に絶対値で50MPa以上1500MPa以下の圧縮残留応力が導入されたセラミックス製搬送ローラ」を得る方法としては、ショットブラスト処理による方法がある。
ショットブラスト処理は、被処理物の表面に噴射材を噴射する処理であるが、処理時の環境温度は常温であることが好ましく、噴射材は窒化ケイ素よりも硬さが低く且つ表面が凸曲面でエッジを有していない微粒子(例えばアルミナ粒子)であることが好ましい。
The finish polishing can be performed by a general method such as a ball lapping machine or a barrel process.
In addition to such a method comprising the ball mill process and the finish polishing process, a method for obtaining a “ceramics transport roller in which a compressive residual stress of 50 MPa to 1500 MPa in absolute value is introduced into the surface layer portion” is a method by shot blasting. There is.
The shot blasting process is a process in which an injection material is injected onto the surface of an object to be processed, but the environmental temperature during the treatment is preferably normal temperature, and the injection material has a hardness lower than that of silicon nitride and has a convex curved surface. And fine particles having no edge (for example, alumina particles).
また、ショットブラスト処理前後の被処理物の表面粗さRaの変化が、0.02μm未満であることが好ましい。表面粗さRaの変化が0.02μm以上となると、ショットブラスト処理の効果が不十分となるおそれがある。また、被処理物の表面粗さはできるだけ小さい方が好ましい。さらに、表面粗さRaの変化が0.02μm未満となるようなショットブラスト処理であれば、処理による寸法変化も小さいため好ましい。なお、ショットブラスト処理の後にバレル処理やホーニング処理を施して、表面粗さを良好にしてもよい。 Moreover, it is preferable that the change in the surface roughness Ra of the workpiece before and after the shot blasting treatment is less than 0.02 μm. If the change in the surface roughness Ra is 0.02 μm or more, the effect of the shot blasting process may be insufficient. Further, it is preferable that the surface roughness of the object to be processed is as small as possible. Furthermore, a shot blasting process in which the change in surface roughness Ra is less than 0.02 μm is preferable because a dimensional change due to the process is small. The surface roughness may be improved by performing barrel treatment or honing treatment after the shot blast treatment.
表面粗さRaの変化が0.02μm未満となるようにするためには、ショットブラスト処理の条件を以下のように設定することが好ましい。
噴射材の平均粒径:50μm以上100μm以下
噴射圧:0.1MPa以上0.6MPa以下(より好ましくは0.2MPa以上0.5MPa以下)
噴射速度:30m/s以上90m/s以下
噴射量:200g/min以上800g/min以下
このような条件でショットブラスト処理を施せば、圧縮残留応力をより好ましい値である150MPa以上1500MPa以下で導入することができる。
In order for the change in the surface roughness Ra to be less than 0.02 μm, it is preferable to set the conditions for shot blasting as follows.
Average particle diameter of propellant: 50 μm or more and 100 μm or less Injection pressure: 0.1 MPa or more and 0.6 MPa or less (more preferably 0.2 MPa or more and 0.5 MPa or less)
Injection speed: 30 m / s or more and 90 m / s or less Injection amount: 200 g / min or more and 800 g / min or less If the shot blast treatment is performed under such conditions, the compressive residual stress is introduced at a more preferable value of 150 MPa or more and 1500 MPa or less. be able to.
本発明はまた、本発明の搬送ローラと、前記搬送ローラを軸に対して回転自在に支持する転がり軸受と、前記搬送ローラの外周面に接触させる被案内面を備えた搬送部と、を備え、内部を真空にして使用する真空搬送装置において、前記転がり軸受の軌道面に、以下の3種の潤滑被膜(DFO潤滑被膜)のいずれか一つが形成されていることを特徴とする真空搬送装置を提供する。 The present invention also includes the conveyance roller of the present invention, a rolling bearing that rotatably supports the conveyance roller with respect to an axis, and a conveyance unit that includes a guided surface that is brought into contact with the outer peripheral surface of the conveyance roller. In a vacuum transfer device that is used with a vacuum inside, the vacuum transfer device is characterized in that any one of the following three types of lubricating coating (DFO lubricating coating) is formed on the raceway surface of the rolling bearing: I will provide a.
(1)官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテルとを含有する潤滑被膜
(2)官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテルとフッ素樹脂とを含有する潤滑被膜
(3)アルキル化シクロペンタン又はポリフェニルエーテルを主成分とする潤滑油とフッ素樹脂とを含有する潤滑被膜
(1) Lubricating film containing a fluoropolymer having a functional group and perfluoropolyether
(2) Lubricating film containing a functional group-containing fluoropolymer, perfluoropolyether and fluororesin
(3) A lubricating coating containing a lubricating oil mainly composed of alkylated cyclopentane or polyphenyl ether and a fluororesin
本発明の真空搬送装置によれば、搬送ローラを軸に対して回転自在に支持する転がり軸受の軌道面にDFO潤滑被膜が形成されているため、フッ素油やフッ素系グリースを用いた場合と比較して、良好な潤滑性能を確保しながらガス放出量を少なくでき、転がり軸受の耐久性も良好となる。
なお、本発明の真空搬送装置は、搬送ローラが転がり軸受に外嵌される場合と、転がり軸受の外輪の外周部分が搬送ローラをなす場合がある。
According to the vacuum transfer device of the present invention, since the DFO lubrication film is formed on the raceway surface of the rolling bearing that rotatably supports the transfer roller with respect to the shaft, it is compared with the case where fluorine oil or fluorine grease is used. Thus, the amount of gas release can be reduced while ensuring good lubrication performance, and the durability of the rolling bearing is also improved.
In the vacuum transfer device of the present invention, there are a case where the transfer roller is fitted on the rolling bearing and a case where the outer peripheral portion of the outer ring of the rolling bearing forms the transfer roller.
本発明の搬送ローラによれば、搬送部の被案内面が搬送ローラに衝突した時の耐久性に優れたものとなる。
本発明の真空搬送装置によれば、搬送ローラの耐久性が高く、転がり軸受の潤滑性能を良好にしながら、高い清浄度を確保できる。
According to the transport roller of the present invention, the durability when the guided surface of the transport unit collides with the transport roller is excellent.
According to the vacuum transfer device of the present invention, the durability of the transfer roller is high, and high cleanliness can be secured while improving the lubrication performance of the rolling bearing.
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に相当する真空搬送装置を示す正面図(a)と、その部分断面図(b)である。
この真空搬送装置は、搬送ローラ1と、転がり軸受2と、真空搬送装置内の壁から水平に延びる回転軸3と、ディスクメディアDを取り付ける台車(搬送部)4と、を備えている。搬送ローラ1は、転がり軸受2により回転軸3に対して回転自在に支持されている。台車4の下部にレール(被案内面)4aが固定されている。搬送ローラ1は、レール4aに外周面を接触させて回転することにより台車4を案内する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1A is a front view showing a vacuum transfer device corresponding to one embodiment of the present invention, and FIG.
The vacuum transfer device includes a
この搬送ローラ1は、窒化珪素(セラミックス材料)で形成され、外周面の表層部に絶対値で50MPa以上1500MPa以下の圧縮残留応力が導入されたものである。また、転がり軸受2の軌道面には、フッ素グリースよりもガス放出量が少ないDFO潤滑被膜が形成されている。
したがって、この真空搬送装置によれば、台車4レール4aが搬送ローラ1a,1bに衝突した時の耐久性が改善されるとともに、転がり軸受2の潤滑剤からのガス放出量が少ないため、ディスクメディアDの歩留まりが高く、メンテナンスに係る費用を低減することができる。
The
Therefore, according to this vacuum transfer device, the durability when the
この搬送ローラ1は、図2に示すミルポットを備えた遊星ボールミルを用いたボールミル工程と、仕上げ研磨加工を行うことで得られる。
図2のミルポット40は、4個の搬送ローラ1を同時に処理できるものであって、ミルポット40の底面に、4個のハウジング41が、ミルポット40の自転円と同心の円に沿って等間隔に固定されている。また、各ハウジング41に、転がり軸受42を介して回転軸43が取り付けられ、この回転軸43の上部に、搬送ローラ1を外嵌する円柱体44が軸をずらして一体化されている。
The
The
遊星ボールミルの駆動により、このミルポット40は、図2(b)に矢印で示すように自転しながら、図示されない軸を中心に公転する。これに伴って、円柱体44が慣性力により相対的に回転するため、これに外嵌された搬送ローラ1はランダムに向きを変えながら回転する。
よって、このミルポット内40にボール5を入れて遊星ボールミルを駆動すると、ボール5に、ミルポット40内に発生する公転に伴う遠心力と自転に伴う遠心力が付与されて、ボール5がミルポット40内を跳ね回って、ランダムに向きを変えながら回転する搬送ローラ1の外周面に衝突する。その結果、搬送ローラ1の外周面の表層部に圧縮残留応力が導入される。
By driving the planetary ball mill, the
Therefore, when the
〔第1実施例〕
この実施例では、図2のミルポット40内に、表面粗さ(Ra)が0.002μmでHv1500の直径4.768mmの窒化珪素製ボール5を、ミルポット40の最密充填量の50体積%となる量だけ入れ、各円柱体44に表面粗さ(Ra)が0.002μmでHv1500の窒化珪素製の搬送ローラ1を外嵌して、遊星ボールミルを下記の条件で7時間作動させた。
[First embodiment]
In this embodiment, a
公転速度:500rpm(No. 1−1)、300rpm(No. 1−2)
自転速度:1000rpm(No. 1−1)、600rpm(No. 1−2)
回転時間:7時間(No. 1−1)、4時間(No. 1−2)
このボールミル工程を行った後に、円柱体44から搬送ローラ1を外し、ボールラップ盤で仕上げ研磨工程を行い、搬送ローラ1の表層部を3μmの厚さで除去した。また、ボール5についてもボールラップ盤で仕上げ研磨工程を行い、表層部を3μmの厚さで除去して直径4.762mmとした。
Revolution speed: 500 rpm (No. 1-1), 300 rpm (No. 1-2)
Rotational speed: 1000 rpm (No. 1-1), 600 rpm (No. 1-2)
Rotation time: 7 hours (No. 1-1), 4 hours (No. 1-2)
After performing this ball mill process, the
このようにして得られた4個の搬送ローラ1のうちの2個(No. 1−1、No. 1−2)と、Hv1500の窒化珪素製の搬送ローラ1であって、ボールミル工程を行わない以外は同じ方法で得られたもの(No. 1−3、No. 1−4)について、その耐久性を、図3の耐久試験装置を用いて調べた。
図3の試験装置は、段61aが付いたカム61と、カム61の回転軸62と、直動装置63と、バネ64とで構成されている。バネ64は、その上端が壁面から垂直に延びる部材に固定され、下端に直動装置63が固定されている。この直動装置63から垂直に延びる回転軸3に転がり軸受2を介して搬送ローラ1を取り付け、カム61の周面に搬送ローラ1の外周面が常に接触するようにして、回転軸62の駆動によりカム61を回転する。
Two of the four
The test apparatus shown in FIG. 3 includes a
カム61の図3(a)に示す矢印方向への回転に伴って、搬送ローラ1は図3(a)の状態からカム61により押し下げられながら回転し、カム61の段61aの位置が通り過ぎた時に搬送ローラ1の外周面に衝撃が加わる。
この試験装置を用い、真空、常温の環境で、1分間に150回の回転速度で搬送ローラ1を回転させ、500万回の時点と1000万回の時点で、走行跡の表面粗さ(最大高さ)を測定した。その結果を図4にグラフで示す。
As the
Using this test apparatus, the
なお、仕上げ研磨後の表面粗さを、Hv1500の窒化珪素製で、10mm×10mm×厚さ5mmの板状試験片を用いて測定した。すなわち、No. 1−1と1−2では、この試験片の表面に対して、上述のNo. 1−1と1−2と同じ方法でボールミル工程と仕上研磨工程を行ったものを用いた。No. 1−3と1−4ではこの試験片をそのまま用いた。
また、Hv1500の窒化珪素製のビッカース硬さ測定用試験片に対して、上述のNo. 1−1と1−2と同じ方法でボールミル工程と仕上研磨工程を行ったものを用いて、ビッカース硬さを測定したところ、No. 1−1では1590、No. 1−2では1570であった。No. 1−3と1−4は処理を行っていないので1500のままである。
The surface roughness after finish polishing was measured using a plate-shaped test piece made of silicon nitride of Hv1500, 10 mm × 10 mm ×
Further, a test specimen for measuring Vickers hardness made of silicon nitride of Hv 1500 was subjected to a ball mill process and a finish polishing process by the same method as Nos. 1-1 and 1-2 described above. When the thickness was measured, it was 1590 for No. 1-1 and 1570 for No. 1-2. Nos. 1-3 and 1-4 remain 1500 because they are not processed.
また、No. 1−1〜1−4のボールミル工程と仕上研磨工程を行った試験片を用いて、破壊靱性値を測定したところ、No. 1−1では18MPa・√m、No. 1−2では13MPa・√m、No. 1−3とNo. 1−4では6MPa・√mであった。破壊靱性値は、ダイヤモンド圧子の押し込み条件を196N、20秒とし、発生した圧痕とクラックの大きさを測定し、その測定値から求めた。 Further, when the fracture toughness value was measured using the test pieces subjected to the ball milling process and the finish polishing process of No. 1-1 to 1-4, No. 1-1 was 18 MPa · √m, No. 1- 2 was 13 MPa · √m, and Nos. 1-3 and 1-4 were 6 MPa · √m. The fracture toughness value was obtained from the measured values of the indentation and cracks generated by setting the indentation condition of the diamond indenter to 196 N for 20 seconds.
また、破壊靱性値を試験片の表面から各深さ位置で測定したところ、破壊靱性値が一定の値に収束する位置(強靱化深さ)はNo. 1−1で40μm、No. 1−2で30μmであり、No. 1−3と1−4の破壊靱性値は深さ方向で一定であった。
また、No. 1−1〜1−4の玉5の圧縮残留応力をX線回折により測定したところ、圧縮残留応力の絶対値で、No. 1−1では1200MPa、No. 1−2では300MPa、No. 1−3と1−4では20MPaであった。搬送ローラ1の圧縮残留応力も玉5と同じになっていると推定される。
これらの結果を下記の表1にまとめて示す。
Further, when the fracture toughness value was measured at each depth position from the surface of the test piece, the position at which the fracture toughness value converges to a constant value (toughness depth) was No. 1-1 at 40 μm, No. 1- 2 and 30 μm, and the fracture toughness values of Nos. 1-3 and 1-4 were constant in the depth direction.
Moreover, when the compressive residual stress of the
These results are summarized in Table 1 below.
図4のグラフから、本発明の実施例に相当するNo. 1−1と1−2の搬送ローラ1は、1000万回回転後の走行跡の表面粗さが5〜6μmであったのに対して、比較例に相当するNo. 1−3と1−4の搬送ローラ1は9μm程度と大きく、No. 1−1と1−2の搬送ローラ1は耐摩耗性に優れていることが分かる。
From the graph of FIG. 4, the
〔第2実施例〕
まず、窒化ケイ素(Hv1500)製の試験片(幅10mm,長さ10mm,厚さ5mm)に、平均粒径100μmのアルミナ粒子(Hv1300)を噴射材として用いたショットブラスト処理を施して、それによる強靱化,高硬度化,及び表面粗さRaの変化の度合いをそれぞれ評価した。
ショットブラスト処理の条件及び評価結果を表2に示す。なお、破壊靱性値は、「JIS R 1607」に規定された方法により測定した。
[Second Embodiment]
First, a shot blasting process using alumina particles (Hv1300) having an average particle size of 100 μm as a propellant was performed on a test piece (
Table 2 shows shot blasting conditions and evaluation results. The fracture toughness value was measured by the method defined in “JIS R 1607”.
また、窒化珪素製試験片のX線回折によるピークの半値幅を測定して、破壊靱性値との関係を調べたところ図5のグラフが得られた。X線回折の条件は、CrKα線、電圧40kV、電流40mA、無歪回折角2θ0 =125.40°(β−Si3 N4 (411))、コリメータレンズ直径1mm、測定時間120秒である。
圧縮残留応力の絶対値はX線回折ピークの半値幅に比例するため、図5のグラフから破壊靱性値が高いほど圧縮残留応力の絶対値が大きいことが分かる。
Further, when the half width of the peak by X-ray diffraction of the silicon nitride test piece was measured and the relationship with the fracture toughness value was examined, the graph of FIG. 5 was obtained. The X-ray diffraction conditions are CrKα ray,
Since the absolute value of the compressive residual stress is proportional to the half width of the X-ray diffraction peak, it can be seen from the graph of FIG. 5 that the higher the fracture toughness value, the greater the absolute value of the compressive residual stress.
No. 2−1と2−2は、ショットブラスト処理が施され、圧縮残留応力が絶対値で50MPa以上1500MPa以下の範囲内となっている。そして、ショットブラスト処理が施されていないNo. 2−3の数値から分かるように、ショットブラスト処理によりビッカース硬さ及び破壊靱性値が上昇している。
No. 2−4は、ショットブラスト処理は施されているものの、圧縮残留応力が絶対値で50MPa未満であるので、ショットブラスト処理の効果が現れておらず、ビッカース硬さ及び破壊靱性値が変化しなかった。また、No. 2−5は、ショットブラスト処理は施されているものの、圧縮残留応力が絶対値で1500MPaを超えるので、破壊靱性値の測定の際に大きなクラックが発生して試験片が破損した。
Nos. 2-1 and 2-2 are subjected to shot blasting, and the compressive residual stress is in the range of 50 MPa to 1500 MPa in absolute value. As can be seen from the numerical values of No. 2-3 that have not been subjected to shot blasting, the Vickers hardness and fracture toughness are increased by shot blasting.
No. 2-4 is shot blasted, but the compressive residual stress is less than 50 MPa in absolute value, so the effect of shot blasting does not appear, and the Vickers hardness and fracture toughness values change. I did not. In No. 2-5, although the shot blast treatment was performed, the compressive residual stress exceeded 1500 MPa in absolute value, so that a large crack was generated when the fracture toughness value was measured, and the test piece was damaged. .
次に、図1の搬送ローラ1をHv1500の窒化珪素で形成したものと、これに対してNo. 2−1、2−2、2−4と同じ方法で処理を行ったものについて、その耐久性を、第1実施例と同じ条件で図3の耐久試験装置を用いて調べた。その結果を図6にグラフで示す。
図6のグラフから、本発明の実施例に相当するNo. 2−1と2−2の搬送ローラ1は、1000万回回転後の走行跡の表面粗さが6〜7μmであったのに対して、比較例に相当するNo. 2−3と2−4の搬送ローラ1は9μm程度と大きく、No. 2−1と2−2の搬送ローラ1は耐摩耗性に優れていることが分かる。
Next, the durability of the
From the graph of FIG. 6, the
〔転がり軸受の潤滑被膜(フッ素油被膜)について〕
図7の試験装置で潤滑剤のガス放出性について調べた。この装置は、オリフィス71を介して左右に分けられた第1の真空槽72および第2の真空槽73と、ターボポンプ74と補助ポンプ75とヒータ76と各真空槽72,73に設けた真空計77,78とからなる。ヒータ76は、第1の真空槽72に設けた転がり軸受2を置く台79を加熱する。
[About lubrication coating (fluorine oil coating) of rolling bearings]
The gas releasing property of the lubricant was examined using the test apparatus shown in FIG. This apparatus includes a
ヒータ76により第1の真空槽72内に設置した転がり軸受2を100℃に加熱し、ターボポンプ74と補助ポンプ75で、第2の真空槽73の圧力P2を8×10-6Paとなるようにする。転がり軸受2から放出されたガスはオリフィス71を通過して、第2の真空槽73に移動する。第1の真空槽72の真空計77で測定された圧力P1と、第2の真空槽73の真空計78で測定された圧力P2から下記の(1)式により、オリフィス71を通過したガス量Qが算出できる。Cはオリフィス71のコンダクタンスである。
Q=C(P1−P2)‥‥(1)
The rolling
Q = C (P1-P2) (1)
この装置を使用して、転がり軸受2の軌道面にフッ素油の被膜を、0.5g/m2 、1.0g/m2 、1.5g/m2 、2.0g/m2 、3.0g/m2 、5.0g/m2 、10.0g/m2 、15.0g/m2 の各量となるように形成した場合の、100℃での放出ガス量を測定した。その結果を図8のグラフに曲線Aで示す。図8のグラフの直線Bは、転がり軸受2の軸受空間にフッ素グリースを充填して、図7の装置を用いて放出ガスを測定した場合の結果を示す。
Using this apparatus, a fluorine oil coating is applied to the raceway surface of the rolling
このグラフから、フッ素油被膜量が12g/m2 以上になると、フッ素油被膜からの放出ガス量がフッ素グリースの場合の放出ガス量より多くなる。よって、フッ素油被膜量は10g/m2 以下とすることが好ましい。
また、転がり軸受2の軌道面に0.5g/m2 、1.0g/m2 、1.5g/m2 のフッ素油被膜を形成して、回転試験を行った。試験条件は、軸受姿勢:水平軸、回転速度:150min-1、温度:100℃、圧力環境:真空であり、軸受トルクが初期値の2倍を超えた時の総回転数を寿命とした。また、総回転数が1.0×107 を超えても軸受トルクが初期値の2倍を超えない場合は、その時点で試験を打ち切った。
From this graph, when the fluorine oil coating amount is 12 g / m 2 or more, the amount of gas released from the fluorine oil coating is larger than the amount of gas released in the case of fluorine grease. Therefore, the fluorine oil coating amount is preferably 10 g / m 2 or less.
Further, a rotation test was performed by forming 0.5 g / m 2 , 1.0 g / m 2 , and 1.5 g / m 2 of a fluorine oil film on the raceway surface of the rolling
その結果も図8に「△」で示してある。図8において矢印は試験打ち切りを意味し、フッ素油被膜量が1.0g/m2 以上で、良好な耐久性が得られることが分かる。
これらの結果から、フッ素油被膜量は1.0g/m2 以上10g/m2 以下とすることが好ましい。
The result is also indicated by “Δ” in FIG. In FIG. 8, the arrow means test termination, and it can be seen that good durability is obtained when the fluorine oil coating amount is 1.0 g / m 2 or more.
From these results, the fluorine oil coating amount is preferably 1.0 g / m 2 or more and 10 g / m 2 or less.
〔転がり軸受の潤滑被膜(DFO被膜)について〕
転がり軸受2の軌道面に2.0g/m2 のDFO被膜を形成して、上記と同じ方法で100℃での放出ガス量を測定したところ、PFPE基油で2.1×10-8Pa・m3 /sであり、MAC基油で1.3×10-8Pa・m3 /sであり、2.0g/m2 のフッ素油被膜を形成した場合の3.0×10-8Pa・m3 /sよりも放出ガス量が少なかった。
[About lubrication coating (DFO coating) of rolling bearings]
When a 2.0 g / m 2 DFO coating was formed on the raceway surface of the rolling
また、これらの各転がり軸受を縦軸の回転試験機に取り付けて、回転方向を1回ごとに逆向きにして寿命を調べた。試験条件は、回転速度:150min-1、温度:100℃、圧力環境:真空であり、軸受トルクが初期値の2倍を超えた時の総サイクル数を寿命とした。また、総サイクル数が5×106 を超えても軸受トルクが初期値の2倍を超えない場合は、その時点で試験を打ち切った。
その結果を図9のグラフに示す。この結果から、転がり軸受の潤滑被膜をDFO被膜とした方がフッ素油被膜とした場合よりも耐久性に優れていることが分かる。
Further, each of these rolling bearings was attached to a rotary testing machine with a vertical axis, and the life was examined with the direction of rotation reversed every time. The test conditions were rotational speed: 150 min −1 , temperature: 100 ° C., pressure environment: vacuum, and the total number of cycles when the bearing torque exceeded twice the initial value was defined as the life. If the bearing torque did not exceed twice the initial value even when the total number of cycles exceeded 5 × 10 6 , the test was terminated at that point.
The result is shown in the graph of FIG. From this result, it can be seen that the DFO film as the lubricating film of the rolling bearing is superior in durability compared to the case where the fluorine oil film is used.
〔搬送ローラの形状について〕
図10および11に示すように、搬送ローラ1の外周面を凸状に形成し、レール4aを凹状に形成することにより、レール4aが搬送ローラ1から外れにくくなる。図10の例では、搬送ローラ1の凸部11のアールの曲率をレール4aの凹部4bのアールの曲率よりも小さくしている。図11の例では、搬送ローラ1の凸部11をアール状とし、レール4aの凹部4bをV字状としている。
[Conveying roller shape]
As shown in FIGS. 10 and 11, the outer peripheral surface of the
なお、この実施形態では、搬送ローラ1が転がり軸受2とは別体で、搬送ローラ1が転がり軸受の外輪に外嵌されている例について説明しているが、図12に示すように、転がり軸受2の外輪21を搬送ローラとする場合もあり、その場合は、外輪21の外周面の表層部に、絶対値で50MPa以上1500MPa以下の圧縮残留応力を導入する。
In this embodiment, the
1 搬送ローラ
11 搬送ローラの凸部
2 転がり軸受
3 回転軸
D ディスクメディア
4 台車(搬送部)
4a レール(被案内面)
4b レールの凹部
40 ミルポット
41 ハウジング
42 転がり軸受
43 回転軸
44 搬送ローラを外嵌する円柱体
5 ボール
61a 段
61 カム
62 カムの回転軸
63 直動装置
64 バネ
71 オリフィス
72 第1の真空槽
73 第2の真空槽
74 ターボポンプ
75 補助ポンプ
76 ヒータ
77,78真空計
79 転がり軸受を置く台
DESCRIPTION OF
4a Rail (guided surface)
Claims (4)
セラミックス材料で形成され、前記外周面の表層部に絶対値で50MPa以上1500MPa以下の圧縮残留応力が導入されていることを特徴とする搬送ローラ。 In the transport roller for guiding the transport unit by rotating the outer peripheral surface in contact with the guided surface of the transport unit,
A conveyance roller, which is made of a ceramic material and has a compressive residual stress of 50 MPa to 1500 MPa as an absolute value introduced into a surface layer portion of the outer peripheral surface.
前記転がり軸受の軌道面に、以下の3種の潤滑被膜のいずれか一つが形成されていることを特徴とする真空搬送装置。
(1)官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテルとを含有する潤滑被膜
(2)官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリエーテルとフッ素樹脂とを含有する潤滑被膜
(3)アルキル化シクロペンタン又はポリフェニルエーテルを主成分とする潤滑油とフッ素樹脂とを含有する潤滑被膜 The conveyance provided with the conveyance roller of any one of Claims 1-3, the rolling bearing which supports the said conveyance roller rotatably with respect to an axis | shaft, and the to-be-guided surface which contacts the outer peripheral surface of the said conveyance roller. A vacuum transfer device that is used with a vacuum inside,
Any one of the following three types of lubricating coatings is formed on the raceway surface of the rolling bearing.
(1) Lubricating film containing a fluoropolymer having a functional group and perfluoropolyether
(2) Lubricating film containing a functional group-containing fluoropolymer, perfluoropolyether and fluororesin
(3) A lubricating coating containing a lubricating oil mainly composed of alkylated cyclopentane or polyphenyl ether and a fluororesin
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