JP3006635B2 - 固体潤滑転がり軸受 - Google Patents
固体潤滑転がり軸受Info
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- JP3006635B2 JP3006635B2 JP3190150A JP19015091A JP3006635B2 JP 3006635 B2 JP3006635 B2 JP 3006635B2 JP 3190150 A JP3190150 A JP 3190150A JP 19015091 A JP19015091 A JP 19015091A JP 3006635 B2 JP3006635 B2 JP 3006635B2
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- rolling bearing
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- rolling
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造設備あるい
は宇宙機器等で使用される固体潤滑転がり軸受に関す
る。
は宇宙機器等で使用される固体潤滑転がり軸受に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に転がり軸受は、内・外輪と転動体
および転動体と保持器間にグリ−ス等の潤滑剤を供給
し、それぞれの間に発生する転がり摩擦や滑り摩擦を減
少させ、軸受の耐久性を向上させるようにしている。
および転動体と保持器間にグリ−ス等の潤滑剤を供給
し、それぞれの間に発生する転がり摩擦や滑り摩擦を減
少させ、軸受の耐久性を向上させるようにしている。
【０００３】ところで、転がり軸受を真空中で使用する
場合、グリ−ス等の蒸気圧の高い潤滑剤は雰囲気中に蒸
発してしまうため使用に耐えない。また、転がり軸受を
半導体製造設備等の高い清浄度が要求される密封真空下
で使用する場合、潤滑剤の蒸気が環境の汚染源となるた
め、グリ−ス等の流体潤滑剤を使用することができな
い。そのため、このような環境下で使用される転がり軸
受には蒸気圧の低い固体潤滑剤が必要になる。現在、転
がり軸受の固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン等の
層状物質系、金、銀、鉛等の軟質金属系、ＰＴＦＥ、ポ
リイミド等の高分子系の潤滑剤が広く使用されている。
場合、グリ−ス等の蒸気圧の高い潤滑剤は雰囲気中に蒸
発してしまうため使用に耐えない。また、転がり軸受を
半導体製造設備等の高い清浄度が要求される密封真空下
で使用する場合、潤滑剤の蒸気が環境の汚染源となるた
め、グリ−ス等の流体潤滑剤を使用することができな
い。そのため、このような環境下で使用される転がり軸
受には蒸気圧の低い固体潤滑剤が必要になる。現在、転
がり軸受の固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン等の
層状物質系、金、銀、鉛等の軟質金属系、ＰＴＦＥ、ポ
リイミド等の高分子系の潤滑剤が広く使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体製造分野
では半導体の集積度が増すにつれて導電パタ−ンの線幅
が微細化しており、軸受から排出される固体潤滑剤の摩
耗粉がパタ−ン上に付着して導電回路を短絡させる恐れ
があることから、導電性のある軟質金属系の固体潤滑剤
が敬遠される傾向にある。一方、二硫化モリブデン等の
層状物質系、ＰＴＦＥ（ポリマ−）等の高分子系の固体
潤滑剤は導電性をもたないが、これらは耐摩耗性が低
く、耐久性等の点で軟質金属よりも劣る。特に、二硫化
モリブデンは発塵量が多く、清浄度を必要とする環境下
での使用は敬遠される傾向にある。
では半導体の集積度が増すにつれて導電パタ−ンの線幅
が微細化しており、軸受から排出される固体潤滑剤の摩
耗粉がパタ−ン上に付着して導電回路を短絡させる恐れ
があることから、導電性のある軟質金属系の固体潤滑剤
が敬遠される傾向にある。一方、二硫化モリブデン等の
層状物質系、ＰＴＦＥ（ポリマ−）等の高分子系の固体
潤滑剤は導電性をもたないが、これらは耐摩耗性が低
く、耐久性等の点で軟質金属よりも劣る。特に、二硫化
モリブデンは発塵量が多く、清浄度を必要とする環境下
での使用は敬遠される傾向にある。
【０００５】また、最近の半導体製造設備では、真空中
で使用できるのみならず、大気・真空両用、耐蝕などの
機能をもつ軸受が必要とされるようになってきた。すな
わち、半導体製造工程で真空軸受が使用されるのは主に
ウェーハ処理工程であるが、この工程で使われる装置は
生産性向上のためインライン化される傾向があり、ウェ
ーハの搬送装置には大気と真空の両環境下で運転できる
軸受が必要となってきている。また、使用箇所によって
は耐蝕性や耐熱性も要求される。
で使用できるのみならず、大気・真空両用、耐蝕などの
機能をもつ軸受が必要とされるようになってきた。すな
わち、半導体製造工程で真空軸受が使用されるのは主に
ウェーハ処理工程であるが、この工程で使われる装置は
生産性向上のためインライン化される傾向があり、ウェ
ーハの搬送装置には大気と真空の両環境下で運転できる
軸受が必要となってきている。また、使用箇所によって
は耐蝕性や耐熱性も要求される。
【０００６】そこで、本発明の目的は、特に、半導体製
造分野での使用に適した固体潤滑転がり軸受を提供する
ことにあり、そのためには、固体潤滑被膜の非導電性、
並びに潤滑性、耐久性、低発塵性を確保し、さらには、
これらの特性が大気・真空両環境下において発揮される
ようにすることが本発明の解決すべき課題になる。
造分野での使用に適した固体潤滑転がり軸受を提供する
ことにあり、そのためには、固体潤滑被膜の非導電性、
並びに潤滑性、耐久性、低発塵性を確保し、さらには、
これらの特性が大気・真空両環境下において発揮される
ようにすることが本発明の解決すべき課題になる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の固体潤滑転がり
軸受は、軌道輪の軌道面および転動体の表面のうち、少
なくとも転動体の表面に、平均分子量が５０００以下の
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥテロマー）を融
着させてなる潤滑被膜を形成したことを特徴とする。
軸受は、軌道輪の軌道面および転動体の表面のうち、少
なくとも転動体の表面に、平均分子量が５０００以下の
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥテロマー）を融
着させてなる潤滑被膜を形成したことを特徴とする。
【０００８】
【作用】従来、転がり軸受の固体潤滑剤として使用され
ているＰＴＦＥは平均分子量が２×１０5 〜３×１０5
のポリマーであるが、ＰＴＦＥテロマーは前記ポリマー
に比べて剪断強度が著しく小さく、また軟らかいという
特性をもつ。そのため、ＰＴＦＥテロマーの摩耗粉（潤
滑粉）は転着性に優れ、相手面の微小な凹部へも入り込
んで潤滑被膜を形成するので、摩耗粉（パーティクル）
が飛散しにくく低発塵である。また、剪断抵抗が小さい
ため摩擦係数が小さく、優れた潤滑性能を発揮する。し
たがって、このＰＴＦＥテロマーを用いて転がり軸受の
転がり摩擦又は滑り摩擦を生じる部位に固体潤滑被膜を
形成することにより、低発塵性、潤滑性能の良好な潤滑
被膜が長期にわたって維持される。さらに、ＰＴＦＥテ
ロマーからなる潤滑被膜は真空中のみならず大気中にお
いても優れた耐久性を備えており、半導体製造設備にお
いて各種製造装置間やクリンルーム間でウェーハを搬送
するためのウェーハ駆動系で使用される転がり軸受のよ
うに真空中と大気中の両方で使用される場合にきわめて
有利である。
ているＰＴＦＥは平均分子量が２×１０5 〜３×１０5
のポリマーであるが、ＰＴＦＥテロマーは前記ポリマー
に比べて剪断強度が著しく小さく、また軟らかいという
特性をもつ。そのため、ＰＴＦＥテロマーの摩耗粉（潤
滑粉）は転着性に優れ、相手面の微小な凹部へも入り込
んで潤滑被膜を形成するので、摩耗粉（パーティクル）
が飛散しにくく低発塵である。また、剪断抵抗が小さい
ため摩擦係数が小さく、優れた潤滑性能を発揮する。し
たがって、このＰＴＦＥテロマーを用いて転がり軸受の
転がり摩擦又は滑り摩擦を生じる部位に固体潤滑被膜を
形成することにより、低発塵性、潤滑性能の良好な潤滑
被膜が長期にわたって維持される。さらに、ＰＴＦＥテ
ロマーからなる潤滑被膜は真空中のみならず大気中にお
いても優れた耐久性を備えており、半導体製造設備にお
いて各種製造装置間やクリンルーム間でウェーハを搬送
するためのウェーハ駆動系で使用される転がり軸受のよ
うに真空中と大気中の両方で使用される場合にきわめて
有利である。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００１０】図１は本発明を深溝玉軸受に適用した実施
例を示す。この深溝玉軸受は、内輪１、外輪２、内・外
輪１、２間に介在する複数の転動体３、転動体３を円周
等間隔に保持する保持器４といった軸受部品で構成され
る。そして、内・外輪１、２の軌道面および転動体３の
表面にはそれぞれＰＴＦＥテロマーの潤滑被膜１ａ、２
ａ、３ａが形成されている。このＰＴＦＥテロマーは平
均分子量が５０００以下のＰＴＦＥであるが、望ましく
は平均分子量が１０００〜３０００のものを使用するの
が良い。これらの潤滑被膜１ａ、２ａ、３ａは、ＰＴＦ
Ｅテロマー（日本アチソン製ＡＲＣ７等）を、２５ｃｍ
離れた位置から被膜形成面にスプレーして付着させたの
ち、３００℃（熱処理温度は１５０℃以上であれば良
い。）の恒温槽で約２０分間保持して被膜形成面に融着
させたものである。この場合の平均被膜厚さは０．６μ
ｍ程度であったが、同図ではこれをかなり誇張してあ
る。このようにして形成された潤滑被膜１ａ、２ａ、３
ａは、被膜形成面との密着性が高く、剪断力による被膜
形成面からの部分的剥離等の現象が生じず、長期にわた
って良好な潤滑性能を発揮する。
例を示す。この深溝玉軸受は、内輪１、外輪２、内・外
輪１、２間に介在する複数の転動体３、転動体３を円周
等間隔に保持する保持器４といった軸受部品で構成され
る。そして、内・外輪１、２の軌道面および転動体３の
表面にはそれぞれＰＴＦＥテロマーの潤滑被膜１ａ、２
ａ、３ａが形成されている。このＰＴＦＥテロマーは平
均分子量が５０００以下のＰＴＦＥであるが、望ましく
は平均分子量が１０００〜３０００のものを使用するの
が良い。これらの潤滑被膜１ａ、２ａ、３ａは、ＰＴＦ
Ｅテロマー（日本アチソン製ＡＲＣ７等）を、２５ｃｍ
離れた位置から被膜形成面にスプレーして付着させたの
ち、３００℃（熱処理温度は１５０℃以上であれば良
い。）の恒温槽で約２０分間保持して被膜形成面に融着
させたものである。この場合の平均被膜厚さは０．６μ
ｍ程度であったが、同図ではこれをかなり誇張してあ
る。このようにして形成された潤滑被膜１ａ、２ａ、３
ａは、被膜形成面との密着性が高く、剪断力による被膜
形成面からの部分的剥離等の現象が生じず、長期にわた
って良好な潤滑性能を発揮する。
【００１１】潤滑被膜の形成材料であるＰＴＦＥテロマ
ーとしては、上記ＡＲＣ７等の他、デュポン社製のＶＹ
ＤＡＸＡＲ等、セントラル硝子社製のＤ−１等を用いる
ことができ、また、被膜形成面への付着方法として、上
記スプレー法による他、浸漬法によることもでき、いず
れの場合にも同様の効果が得られる。
ーとしては、上記ＡＲＣ７等の他、デュポン社製のＶＹ
ＤＡＸＡＲ等、セントラル硝子社製のＤ−１等を用いる
ことができ、また、被膜形成面への付着方法として、上
記スプレー法による他、浸漬法によることもでき、いず
れの場合にも同様の効果が得られる。
【００１２】尚、本実施例では、内・外輪１、２の軌道
面および転動体３の表面に潤滑被膜を形成したものを例
示したが、潤滑被膜は少なくとも転動体３の表面に形成
すれば良い。また、同図では、内・外輪１、２の外表面
全体に潤滑被膜１ａ、２ａが形成されているが、嵌合面
等の潤滑被膜が本来不必要な部分については、マスキン
グによって被膜処理を施さない、あるいは、最終製品と
する前に除去することも可能である。さらに、軸受形式
は図１に例示したような深溝玉軸受に限らず、広く転が
り軸受一般に適用することができる。
面および転動体３の表面に潤滑被膜を形成したものを例
示したが、潤滑被膜は少なくとも転動体３の表面に形成
すれば良い。また、同図では、内・外輪１、２の外表面
全体に潤滑被膜１ａ、２ａが形成されているが、嵌合面
等の潤滑被膜が本来不必要な部分については、マスキン
グによって被膜処理を施さない、あるいは、最終製品と
する前に除去することも可能である。さらに、軸受形式
は図１に例示したような深溝玉軸受に限らず、広く転が
り軸受一般に適用することができる。
【００１３】図２は、図１に示す構成の転がり軸受につ
いて行なった寿命試験の結果を示す。寿命試験は、軸を
支承させた２個の試験軸受を、室温、真空度１０-6Ｔｏ
ｒｒ以下、スラスト荷重１ｋｇｆ、回転数２５００ｒｐ
ｍの条件下に回転させ、２個の試験軸受の摩擦トルクの
総和が１００ｇｃｍに達した時点を寿命とした。同図に
示すように、本実施例の固体潤滑転がり軸受は、ＰＴＦ
Ｅポリマーの潤滑被膜を形成した従来の固体潤滑転がり
軸受に比べて、平均分子量が１０００〜３０００の潤滑
被膜を形成したものでは４倍以上、平均分子量が３００
０〜５０００の潤滑被膜を形成したものでは３〜４倍の
耐久性を示した。
いて行なった寿命試験の結果を示す。寿命試験は、軸を
支承させた２個の試験軸受を、室温、真空度１０-6Ｔｏ
ｒｒ以下、スラスト荷重１ｋｇｆ、回転数２５００ｒｐ
ｍの条件下に回転させ、２個の試験軸受の摩擦トルクの
総和が１００ｇｃｍに達した時点を寿命とした。同図に
示すように、本実施例の固体潤滑転がり軸受は、ＰＴＦ
Ｅポリマーの潤滑被膜を形成した従来の固体潤滑転がり
軸受に比べて、平均分子量が１０００〜３０００の潤滑
被膜を形成したものでは４倍以上、平均分子量が３００
０〜５０００の潤滑被膜を形成したものでは３〜４倍の
耐久性を示した。
【００１４】図３は、図１に示す構成の転がり軸受につ
いて行なった発塵試験の結果を示す。発塵試験は、試験
軸受を上記寿命試験と同条件下に回転させ、試験軸受の
直下に配置した発塵検出器で発塵量を検出することによ
り行なった。同図に示すように、本実施例の固体潤滑転
がり軸受は、ＰＴＦＥポリマーの潤滑被膜を形成した従
来の固体潤滑転がり軸受に比べて、平均分子量が１００
０〜３０００の潤滑被膜を形成したものでは１／１００
程度、平均分子量が３０００〜５０００の潤滑被膜を形
成したものでは１／１０程度の低発塵性を示した。
いて行なった発塵試験の結果を示す。発塵試験は、試験
軸受を上記寿命試験と同条件下に回転させ、試験軸受の
直下に配置した発塵検出器で発塵量を検出することによ
り行なった。同図に示すように、本実施例の固体潤滑転
がり軸受は、ＰＴＦＥポリマーの潤滑被膜を形成した従
来の固体潤滑転がり軸受に比べて、平均分子量が１００
０〜３０００の潤滑被膜を形成したものでは１／１００
程度、平均分子量が３０００〜５０００の潤滑被膜を形
成したものでは１／１０程度の低発塵性を示した。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、ＰＴＦＥテロマー
を固体潤滑剤として用いることにより、非導電性で、か
つ、潤滑性および耐久性に優れた固体潤滑被膜が得られ
る。従って、このＰＴＦＥテロマーの潤滑被膜を形成し
た本発明の転がり軸受は、低トルク性（二硫化モリブデ
ンのスパッタリング被膜を形成したものと同程度）およ
び耐久性に優れ、しかも低発塵、大気・真空両用可能と
いった特性を兼ね具える。さらに、ＰＴＦＥテロマーの
潤滑被膜は耐熱性（被膜の軟化温度は３２０℃であ
る。）、耐蝕性（被膜は酸やアルカリに侵されない。）
にも優れており、本発明は、特に、半導体製造設備用の
転がり軸受に適用された場合に顕著な効果を発揮する。
を固体潤滑剤として用いることにより、非導電性で、か
つ、潤滑性および耐久性に優れた固体潤滑被膜が得られ
る。従って、このＰＴＦＥテロマーの潤滑被膜を形成し
た本発明の転がり軸受は、低トルク性（二硫化モリブデ
ンのスパッタリング被膜を形成したものと同程度）およ
び耐久性に優れ、しかも低発塵、大気・真空両用可能と
いった特性を兼ね具える。さらに、ＰＴＦＥテロマーの
潤滑被膜は耐熱性（被膜の軟化温度は３２０℃であ
る。）、耐蝕性（被膜は酸やアルカリに侵されない。）
にも優れており、本発明は、特に、半導体製造設備用の
転がり軸受に適用された場合に顕著な効果を発揮する。
【図１】本発明の実施例を示す断面図である。
【図２】寿命試験の結果を示す図である。
【図３】発塵試験の結果を示す図である。
１ 内輪 １ａ 潤滑被膜 ２ 外輪 ２ａ 潤滑被膜 ３ 転動体 ３ａ 潤滑被膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−61841（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−119095（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 33/58 F16C 33/32 F16C 33/66
Claims (1)
- 【請求項１】 軌道輪の軌道面および転動体の表面のう
ち、少なくとも転動体の表面に、平均分子量が５０００
以下のポリテトラフルオロエチレンを融着させてなる潤
滑被膜を形成したことを特徴とする固体潤滑転がり軸
受。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3190150A JP3006635B2 (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 固体潤滑転がり軸受 |
| GB9125165A GB2250549B (en) | 1990-11-30 | 1991-11-27 | Rolling bearing with solid lubricant |
| US07/799,254 US5207513A (en) | 1990-11-30 | 1991-11-27 | Rolling bearing with solid lubricant |
| FR9114779A FR2671386B1 (fr) | 1990-11-30 | 1991-11-29 | Palier de roulement a lubrifiants solides utilises notamment dans un appareil de fabrication de semiconducteurs |
| DE4139426A DE4139426A1 (de) | 1990-11-30 | 1991-11-29 | Waelzlager mit festschmierstoff |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3190150A JP3006635B2 (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 固体潤滑転がり軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0533813A JPH0533813A (ja) | 1993-02-09 |
| JP3006635B2 true JP3006635B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=16253251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3190150A Expired - Lifetime JP3006635B2 (ja) | 1990-11-30 | 1991-07-30 | 固体潤滑転がり軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3006635B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6300042B1 (en) | 1998-11-24 | 2001-10-09 | Motorola, Inc. | Lithographic printing method using a low surface energy layer |
| JP5133175B2 (ja) * | 2008-09-12 | 2013-01-30 | Ｎｔｎ株式会社 | 等速自在継手 |
-
1991
- 1991-07-30 JP JP3190150A patent/JP3006635B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0533813A (ja) | 1993-02-09 |
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Legal Events
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