JP2008286304A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で軸受内の摩耗粉や潤滑剤を軸受外に放出しにくい転がり軸受を提供する。
【解決手段】内輪２と、外輪１と、内輪２と外輪１との間に配置された転動体３と、外輪１に固定されたシールド板４とを備える。上記内輪２の外周面とシールド板４の内周側の折曲部４bとの間にラビリンスを形成する。上記内輪２と外輪１と転動体３とシールド板４で略囲まれた空間内には、実質的にグリースが充填されていない。そして、上記シールド板４の内周側の折曲部４bの内輪２の外周面に対向する領域に、フッ素系グリースを塗布して第１塗布部１１を形成すると共に、内輪２の外周面のうちのシールド板４の内周側の折曲部４bに対向する領域に、フッ素系グリースを塗布して第２塗布部１２を形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、転がり軸受に関し、特に、クリーン環境(真空環境を含む)で使用される半導体製造装置や液晶製造装置等で使用されれば好適な転がり軸受に関する。

半導体製造装置や液晶製造装置等に用いられる転がり軸受は、クリーン環境(真空環境を含む)で使用されるため、接触シールでは摺動部から発塵することが問題となったり、非接触シールであってもゴムシールでは、ゴムと芯金とを接着する接着剤からのアウトガスが問題となったりするため、内輪の外周面とは非接触な金属製の鋼板がシールド板に用いられている。

このような従来の転がり軸受としては、外輪と、内輪と、転動体としての玉と、外輪と内輪との間の開口をシールするシールド板とからなる玉軸受がある(例えば、特開平１１−２５７３６３号公報(特許文献１)。この玉軸受は、上記シールド板の外周部は、外輪に固定されている一方、上記シールド板の内周部は、内輪の外周面に対して径方向に間隔をあけて対向している。上記シールド板の内周部と内輪の外周面によってラビリンスシールを形成している。

上記従来の玉軸受において、シールド板の内周部と内輪の外周面で形成されるラビリンスの幅を狭くすれば、外部への発塵が低下するが、シールド板の寸法精度に限界があり、シールド板の内周部と内輪の外周面が接触しないように安全を考慮した隙間をあける必要がある。しかしながら、上記従来の玉軸受をクリーン環境で用いる場合、シールド板の内周部と内輪の外周面で形成されるラビリンスシールでは、軸受内の摩耗粉(発塵粒子)等が軸受の外部に放出されるのを十分に防ぐことができないという問題がある。また、シールド板を二重構造にしてシール性を向上することが考えられるが、構造が複雑になってコストが高くなる。
特開平１１−２５７３６３号公報(第１図)

そこで、この発明の課題は、簡単な構成で軸受内の摩耗粉や潤滑剤を軸受外に放出しにくい転がり軸受を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の転がり軸受は、
内輪と、外輪と、上記内輪と上記外輪との間に配置された転動体と、上記外輪に固定された密封部材とを備えた転がり軸受であって、
上記内輪の外周面と上記密封部材の内周部との間にラビリンスが形成され、
上記内輪と上記外輪と上記転動体および上記密封部材で略囲まれた空間内には、実質的にグリースが充填されておらず、
上記密封部材の内周部の上記内輪の外周面に対向する領域、および、上記内輪の外周面のうちの上記密封部材の内周部に対向する領域の少なくとも一方にグリースを塗布していることを特徴とする。

ここで、上記内輪と外輪と転動体および密封部材で略囲まれた空間内に、実質的にグリースが充填されていない転がり軸受とは、転動部および摺動部に潤滑剤を用いない固体潤滑の軸受であり、潤滑剤を全く用いないものか、または、上記空間の容積に対して徴量例えば空間の容積に対して０．３〜３．０ｖｏｌ％の潤滑剤が用いられているものである。

上記構成の転がり軸受によれば、上記密封部材の内周部の内輪の外周面に対向する領域、または、内輪の外周面のうちの密封部材の内周部に対向する領域の少なくとも一方にグリースを塗布することによって、内輪の外周面と密封部材の内周部との間に形成されたラビリンスの隙間をさらに狭くすることができ、外部への発塵をより少なくできる。また、軸受内部から発塵粒子が外部に出ようとしたときに、密封部材の内周部の内輪の外周面に対向する領域、または、内輪の外周面のうちの密封部材の内周部に対向する領域の少なくとも一方に塗布されたグリースに吸着されて、発塵量をさらに低減できる。また、分子鎖切断によるアウトガスの少ないフッ素系グリースを用いることにより、グリース潤滑よりも低アウトガス化できる。なお、密封部材の内周部の内輪の外周面に対向する領域、または、内輪の外周面のうちの密封部材の内周部に対向する領域の両方にグリースが塗布されて、両側のグリースがつながったとしても、軸受の回転によりそのグリースのつながりは切れて非接触な状態となるので、問題となることはない。このように、簡単な構成で軸受内の摩耗粉や潤滑剤を軸受外に放出しにくくすることができる。

以上より明らかなように、この発明の転がり軸受によれば、発塵量の少ない転がり軸受を実現することができる。

以下、この発明を図示の形態により詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、この発明の転がり軸受の第１実施形態の玉軸受の断面図を示しており、中心軸を含む平面に沿った切断面である。また、図２は上記玉軸受の要部の拡大断面図を示している。

この玉軸受は、第１軌道輪としての外輪１と、第２軌道輪としての内輪２と、球形の転動体３と、密封部材の一例としての二つの環状のシールド板４とを備える。

上記外輪１は、ＪＩＳ規格ＳＵＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系ステンレス鋼から形成され、その外輪１の内周面に、第１軌道面としての軌道溝１aと、二つの環状のシールド板取付溝１b,１bとを有している。一方のシールド板取付溝１bは、外輪１の内周面の一端近傍に形成される一方、他方のシールド板取付溝１bは、外輪１の内周面の他端近傍に形成されている。上記軌道溝１aは、二つのシールド板取付溝１b,１bの間に配置されている。また、上記内輪２は、ＪＩＳ規格ＳＵＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系ステンレス鋼から形成され、その内輪２の外周面に第２軌道面としての軌道溝２aを有している。

上記転動体３は、ＪＩＳ規格ＳＵＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系ステンレス鋼から形成され、外輪１の軌道溝１aと内輪２の軌道溝２aとの間に、ＪＩＳ規格ＳＵＳ３０４で形成された保持器６によって保持された状態で、周方向に所定の間隔を隔てられて複数配置されている。

上記シールド板４は、ステンレス鋼製であり、より具体的にはＪＩＳ規格ＳＵＳ３０４で形成され、転動体３の軸方向の両側に配置されている。上記シールド板４は、外輪１と内輪２との間の開口の大部分を塞ぐように配置されている。上記シールド板４の外周部に径方向内向に湾曲した湾曲部４aを設け、シールド板４の内周部に軸方向内向に折れ曲がった折曲部４bを設けている。上記シールド板４の外周の湾曲部４aは、外輪１のシールド板取付溝１b,１bに嵌入固定されている一方、シールド板４の内周の折曲部４bは、内輪２の外周面に隙間を介して非接触に対向している。

上記シールド板４の内周の折曲部４bと内輪２の外周面によってラビリンスシールを形成している。すなわち、上記シールド板４の折曲部４bの径方向の内方の端面と、内輪２の外周面との間には、玉軸受内の異物が通過することを妨げることができる位に小さい径方向の寸法を有する一方、玉軸受内の異物が通過することを妨げることができる位に大きな軸方向の寸法を有する隙間が形成されている。

また、シールド板４の内周側の折曲部４bの内輪２の外周面に対向する領域フッ素系グリースを塗布して、第１塗布部１１を形成する一方、内輪２の外周面のうちのシールド板４の折曲部４bに対向する領域にフッ素系グリースを塗布して、第２塗布部１２を形成している。

また、上記玉軸受は、内輪２と外輪１と転動体３とシールド板４で略囲まれた空間内には、実質的にグリースが充填されていないものとする。すなわち、この発明では、内輪２と外輪１と転動体３とシールド板４で略囲まれた空間内に全くグリースが充填されていない転がり軸受か、または、上記空間の容積に対して３ｖｏｌ％以下の徴量のグリースが充填されている転がり軸受を対象とする。

上記構成の玉軸受によれば、内輪２の外周面とシールド板４の折曲部４bによってラビリンスシールを形成すると共に、シールド板４の折曲部４bの第１塗布部１１と内輪２の外周面の第２塗布部１２により、内輪２の外周面とシールド板４の折曲部４bとの間に形成されたラビリンスの隙間をさらに狭くすることができ、外部への発塵をより少なくできる。また、軸受内部から発塵粒子が外部に出ようとしたときに、シールド板４の折曲部４bの第１塗布部１１のフッ素系グリースや、内輪２の外周面の第２塗布部１２のフッ素系グリースに吸着されて、発塵量をさらに低減することができる。また、分子鎖切断によるアウトガスの少ないフッ素系グリースを用いることにより、グリース潤滑よりも低アウトガス化を図ることができる。したがって、簡単な構成で金属摩耗粉や潤滑剤を玉軸受外部に放出しにくくすることができる。

なお、シールド板は、塗布されるフッ素系グリースが密着しやすい他の金属材料や樹脂材料からなるものでもよい。また、フッ素系グリースとして、パーフルオロポリエーテルとポリテトラフルオロポリエチレンとを含むフッ素系グリースを用いるのが好ましい。また、フッ素系グリースは、塗布前あるいは塗布後に軸受の使用環境温度以上の温度で加熱して低分子量成分を脱ガスすることにより、さらに低アウトガス化ができる。特に塗布後に軸受ごと加熱をすると、或いは塗布されるシールド板４または内輪２ごと加熱すると、加熱前に粘着性を持ったフッ素系グリースが、シールド板４や内輪２に密着し、この状態を加熱後にも維持できるとともに、加熱時に低分子量成分がフッ素系グリースから揮発する際、フッ素系グリースの表面に低分子量成分の揮発による凹凸が増加し、フッ素系グリースの表面積を増やすことができるため、軸受内部の潤滑剤をフッ素系グリースの表面でより捉えることができる。

また、上記実施の形態の玉軸受によれば、シールド板４が使用されていて、弾性部と芯金部とを有する密閉部材が使用されていないから、弾性部と芯金部とを有する密閉部材と異なり、弾性部と芯金部とを接着する接着剤からのアウトガスが軸受外の環境を汚染することがない。

また、上記実施の形態の玉軸受では、シールド板４の一端部が外輪１に固定されると共に、シールド板４の他端部が内輪２の外周面に間隔をあけて対向していたが、シールド板の一端部が内輪に固定されると共に、シールド板の他端部が外輪の内周面に間隔をあけて対向していてもよい。

また、上記実施の形態の玉軸受では、シールド板４の内周側の折曲部４bが、内輪２の軌道溝の肩部に連なる外周面に非接触で対向していたが、この発明では、内輪２の軌道溝の肩部に連なる外周面に環状溝を設け、この環状溝に、シールド板の内周部を収容するようにしても良い。このようにすると、異物が軸受内から軸受外に出る際に通過しなければならない通路の距離を長くすることができるから、シールド板の密閉能力を向上させることができる。

また、上記実施の形態の玉軸受では、外輪１、内輪２、転動体３はＪＩＳ規格ＳＵＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系ステンレス鋼で形成されていたが、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２等の軸受鋼、ＪＩＳ規格ＳＵＳ６３０等の析出硬化型ステンレス鋼で形成してもよい。

また、上記実施の実施形態では、転がり軸受としての玉軸受について説明したが、円筒ころ軸受や円錐ころ軸受等の他の転がり軸受にこの発明を適用してもよい。

また、上記実施の形態では、密封部材であるシールド板４の内周側の折曲部４bの内輪２の外周面に対向する領域、および、内輪２の外周面のうちのシールド板４の折曲部４bに対向する領域にフッ素系グリースを夫々塗布して、第１,第２塗布部１１,１２を形成したが、密封部材の内周部の内輪の外周面に対向する領域、または、内輪の外周面のうちの密封部材の内周部に対向する領域の一方にグリースを塗布したものでもよい。

図１はこの発明の転がり軸受の第１実施形態の玉軸受の断面図である。 図２は上記玉軸受の要部の拡大断面図である。

符号の説明

１…外輪
１a…軌道溝
１b…シールド板取付溝
２…内輪
２a…軌道溝
３…転動体
４…シールド板
６…保持器
１１…第１塗布部
１２…第２塗布部

Claims (1)

1. 内輪と、外輪と、上記内輪と上記外輪との間に配置された転動体と、上記外輪に固定された密封部材とを備えた転がり軸受であって、
   上記内輪の外周面と上記密封部材の内周部との間にラビリンスが形成され、
   上記内輪と上記外輪と上記転動体および上記密封部材で略囲まれた空間内には、実質的にグリースが充填されておらず、
   上記密封部材の内周部の上記内輪の外周面に対向する領域、および、上記内輪の外周面のうちの上記密封部材の内周部に対向する領域の少なくとも一方に、フッ素系グリースを塗布していることを特徴とする転がり軸受。

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