JP3985393B2 - Method for producing lubricating film on bearing member - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり軸受、ボールねじ軸受、ボールスプライン軸受、直動軸受等の軸受部材への潤滑膜の製造方法に関し、より詳しくは高真空下、高温下、クリーン環境下等で使用される軸受部材への潤滑膜の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に真空機器、半導体および液晶基板製造装置等に使用される転がり軸受、ボールねじ軸受等の軸受部材には潤滑剤が用いられており、特に低発塵性の固体潤滑剤としては、ポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEという)が用いられ、これをポリアミド、ポリイミド等のバインダーに分散させて、軸受部材の転動体や軌道部に塗布し、焼き付けて潤滑膜を形成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような軸受部材に使用される潤滑膜には、高い潤滑特性と共に、高温下での潤滑膜の剥離による発塵がない、いわゆるクリーン性に優れていることが要求される。
【0004】
しかし、PTFEの耐熱温度よりもバインダーの耐熱温度のほうが低いため、焼成して形成された潤滑膜の耐熱温度は、バインダーの耐熱温度で決まり、PTFEの優れた耐熱性(最大約330℃)を利用することができない。
また、バインダーに分散されるPTFEは粒径が約5μmの粒子であるため、このPTFE粒子をバインダーに分散させ塗布・焼き付けする方法では、1μm以下の薄膜を形成することが困難であった。
【0005】
このように、従来の潤滑膜は厚みがあり、かつ耐熱性が充分でないため、高温下での使用時に剥離しやすく、その結果、発塵と潤滑性能の低下という問題をひき起していた。
本発明は、耐熱性およびクリーン性に優れた潤滑膜を軸受部材に製造する方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項1記載の軸受部材への潤滑膜の製造方法は、少なくとも転動体と、この転動体の転走を案内する軌道部とを有する軸受部材の前記軌道部に、溶剤に分散させた平均分子量25000以下のポリテトラフルオロエチレン粒子を塗布し、この軸受部材を加熱乾燥することで前記溶剤を揮散し、前記転動体と前記軌道部との間にアキシャル荷重をかけてなじみ回転させることでポリテトラフルオロエチレン粒子を前記軌道部の表面に押しつぶして付着させることを特徴とする。
【0007】
このように、本発明の方法により軸受部材に潤滑膜を製造すれば、潤滑膜をバインダーを使用せずに平均分子量25000以下のフッ素樹脂のみで構成し、しかも厚さ1μm以下に薄膜化することができるので、耐熱性およびクリーン性に優れ、高温下での使用による発塵と潤滑性能の低下を有効に防止することができる軸受部材が得られる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1は本発明の方法を用いて潤滑膜を製造した転がり軸受の断面図である。この転がり軸受は、内輪1および外輪2が同心状に配置されており、内輪1と外輪2との間には、転動体としての複数のボール3とこのボール3を保持する保持器4とが介装されている。ボール3、保持器4のポケット、ボール3が転動する内輪1および外輪2の軌道部11および21にはPTFEからなる潤滑膜5がそれぞれ形成されている。
【0012】
前記内輪1、外輪2、複数のボール3および保持器4はいずれも軸受鋼、ステンレス鋼、セラミックス等から形成されている。
潤滑膜5は、例えば図2に示すような方法によって製造される。図2は内輪1の軌道部11に潤滑膜5を形成する場合の例を示している。図2に示すように、まず、母材となる内輪1の少なくとも軌道部11の表面にPTFE粒子を塗布する。このPTFE粒子は粒径が約5μmで、平均分子量が25000以下、好ましくは8000〜25000である。これをCH3CCl2F等の代替フロン等の溶剤に分散させて、軌道部11の表面に塗布する。塗布方法は特に限定されるものではなく、例えば滴下、浸漬、スプレー等の種々の方法が挙げられる。この状態では、図2(a) に示すように、PTFE粒子6同士の重なり等によって膜厚(t1)は約5 〜15μm程度となる。
【0013】
図2(a) に示す状態で、図1に示す転がり軸受を組立て、ボール3にて軌道部11に荷重をかけてなじみ回転させ、PTFE粒子6を軌道部11の表面に押しつぶし、膜厚1μm以下の潤滑膜5を付着させる。荷重は約1〜2GPaでなじみ回転は約3〜8回転が適当である。潤滑膜5の膜厚は1〜0.1μm程度であるのが好ましい。
【0014】
荷重は半径方向および軸方向の少なくとも一方に沿って軌道部11の表面全体に均一に荷重がかかるようにして行う。特に軸方向に荷重をかけるのが好ましい。
PTFE粒子6を分散させた溶剤はなじみ回転の前および後のいずれかに加熱して揮散させ、PTFE粒子6を乾燥させる。乾燥は、例えば約100℃の熱風乾燥により行う。
【0015】
この実施形態では、潤滑膜5はPTFE粒子6をバインダーを用いずに塗布されているので、PTFE粒子6のもつ優れた耐熱性を具備すると共に、塗布したPTFE粒子6を厚さ1μm以下に押しつぶして薄膜化してあるので、高い潤滑特性を有する。その結果、高真空下において300℃程度まで使用可能であり、しかも発塵が少なく優れたクリーン性能を示す。
【0016】
このように潤滑膜5が良好な耐熱性、潤滑性および低発塵性を有するので、この潤滑膜5を備えた転がり軸受は高真空下、高温下でのクリーン性が要求される特殊環境下での使用が可能となる。
なお、潤滑膜5はボール3、保持器4のポケット、軌道部11および軌道部21の少なくとも1つに付着させてあればよい。また、この実施形態に示す転がり軸受は保持器4を備えているが、保持器のない総玉軸受等の転がり軸受にも適用できることはいうまでもない。
【0017】
図3は本発明の方法を用いて潤滑膜を製造したボールねじ軸受の断面図である。このボールねじ軸受は、ハウジング35の上面にボール34の還流路36を設け、ねじ31のねじ溝32およびボール溝33にてボール34を案内するように構成されており、このボールねじ軸受のボール34、ねじ溝32およびボール溝33の少なくとも1つに潤滑膜を付着させている。この潤滑膜は上記転がり軸受における潤滑膜と同様にして形成される。
このボールねじ軸受についても、図1に示す転がり軸受と同様に高真空下、高温下でのクリーン性が要求される特殊環境下での使用が可能となる。
【0018】
図4は本発明の方法を用いて潤滑膜を製造したボールスプライン軸受の断面図である。このボールスプライン軸受は、外筒41の内壁にボール42を案内する外筒軌道部43を設け、その内側にボール42を保持するための保持器44およびスプラインシャフト45を挿入しており、このボールスプライン軸受のボール42および外筒軌道部43の少なくとも一方に潤滑膜を付着させている。この潤滑膜は上記転がり軸受における潤滑膜と同様にして形成される。
このボールスプライン軸受についても、図1に示す転がり軸受と同様に高真空下、高温下でのクリーン性が要求される特殊環境下での使用が可能となる。
【0019】
図5は本発明の方法を用いて潤滑膜を製造した直動軸受の斜視図である。この直動軸受は、直線レール51の両側にブロック53を案内する軌道部52を設け、ブロック53の両端部54に前記軌道部52に係合して転走する転動体(図示せず)が設けられた直動軸受である。前記軌道部52および転動体の少なくとも一方には潤滑膜が付着されている。この潤滑膜は上記転がり軸受における潤滑膜と同様にして形成される。
この直動軸受についても、図1に示す転がり軸受と同様に高真空下、高温下でのクリーン性が要求される特殊環境下での使用が可能である。
【0020】
【実施例】
以下、実施例および比較例をあげて本発明の軸受部材への潤滑膜の製造方法を説明する。
実施例
平均分子量8000〜25000、平均粒子径5μm、耐熱温度330℃のPTFE粒子を代替フロンに分散させた分散液を軸受の軌道部に塗布し、熱風乾燥した後、ボールに1〜2GPaのアキシャル荷重をかけてなじみ回転(5回転)させることにより、前記PTFE粒子を押しつぶして軌道部に厚さ1μmの潤滑膜を付着させた。
【0021】
比較例
荷重をかけてなじみ回転しなかった他は実施例と同様にして厚さ5〜15μmの潤滑膜を付着させた。
【0022】
実施例および比較例の各軸受について、高真空下、高温での初期10時間運転における発塵量を調べた。その結果を図6に示す。同図に示すように、なじみ処理した潤滑膜(実施例)は、なじみ処理していない潤滑膜(比較例)に比して発塵量がきわめて低減されていることがわかる。
【0023】
一方、実施例および比較例の各軸受において、回転トルクを比較した。その結果を図7に示す。同図に示すように、なじみ処理した潤滑膜(実施例)は、なじみ処理していない潤滑膜(比較例)に比して回転トルクが低くかつ測定のばらつきが小さいことがわかる。
【0024】
【発明の効果】
請求項1の方法を用いて軸受部材に潤滑膜を製造することにより、耐熱性およびクリーン性に優れ、高温下での使用による発塵と潤滑性能の低下を有効に防止することができる軸受部材が得られる。
【0026】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の方法を用いて潤滑膜を製造した転がり軸受の断面図である。
【図2】 本発明における潤滑膜の形成方法を示す説明図である。
【図3】 本発明の方法を用いて潤滑膜を製造したボールねじ軸受の断面図である。
【図4】 本発明の方法を用いて潤滑膜を製造したボールスプライン軸受の断面図である。
【図5】 本発明の方法を用いて潤滑膜を製造した直動軸受の断面図である。
【図6】 実施例と比較例との発塵量を比較したグラフである。
【図7】 実施例と比較例との回転トルクを比較したグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a lubricating film on a bearing member such as a rolling bearing, a ball screw bearing, a ball spline bearing, and a linear motion bearing, and more specifically, a bearing used under high vacuum, high temperature, clean environment, and the like. The present invention relates to a method for producing a lubricating film on a member.
[0002]
[Prior art]
Generally, a lubricant is used for bearing members such as rolling bearings and ball screw bearings used in vacuum equipment, semiconductor and liquid crystal substrate manufacturing apparatuses, and as a solid lubricant with low dust generation, polytetrafluoro Ethylene (hereinafter referred to as PTFE) is used, which is dispersed in a binder such as polyamide or polyimide, applied to the rolling elements or raceways of the bearing member, and baked to form a lubricating film.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The lubricating film used for the bearing member as described above is required to have excellent lubricity and excellent so-called cleanliness that does not generate dust due to peeling of the lubricating film at high temperatures.
[0004]
However, since the heat resistance temperature of the binder is lower than the heat resistance temperature of PTFE, the heat resistance temperature of the lubricant film formed by baking is determined by the heat resistance temperature of the binder, and the heat resistance temperature of PTFE (up to about 330 ° C) is improved. It cannot be used.
Further, since PTFE dispersed in the binder is a particle having a particle size of about 5 μm, it is difficult to form a thin film having a thickness of 1 μm or less by dispersing and applying PTFE particles in the binder.
[0005]
As described above, since the conventional lubricating film is thick and has insufficient heat resistance, it easily peels off when used at high temperatures, resulting in problems of dust generation and deterioration of lubricating performance.
The present invention aims to provide a method for producing a heat resistance and cleanness excellent lubricating film in the axial receiving member.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Method of manufacturing a lubricating film to the bearing member according to
[0007]
Thus, if production of lubricating film to the bearing member by the method of the present invention, the average molecular weight of 25,000 composed only of the following fluororesin, yet be thinned below a thickness 1μm without a binder lubricating film since it is, superior in heat resistance and cleanliness, a bearing member that can effectively prevent a reduction in dust and the lubricating performance due to use at high temperatures is obtained.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a rolling bearing in which a lubricating film is manufactured using the method of the present invention. In this rolling bearing, an
[0012]
The
The
[0013]
In the state shown in FIG. 2 (a), the rolling bearing shown in FIG. 1 is assembled, and the ball 3 is loaded with a load on the
[0014]
The load is performed so that the load is uniformly applied to the entire surface of the
The solvent in which the
[0015]
In this embodiment, since the
[0016]
Thus, since the lubricating
The
[0017]
FIG. 3 is a cross-sectional view of a ball screw bearing in which a lubricating film is manufactured using the method of the present invention. This ball screw bearing is configured such that a
This ball screw bearing can also be used in a special environment where cleanliness is required under high vacuum and high temperature, like the rolling bearing shown in FIG.
[0018]
FIG. 4 is a sectional view of a ball spline bearing in which a lubricating film is manufactured using the method of the present invention. In this ball spline bearing, an outer
This ball spline bearing can also be used in a special environment requiring cleanliness under high vacuum and high temperature, like the rolling bearing shown in FIG.
[0019]
FIG. 5 is a perspective view of a linear motion bearing in which a lubricating film is manufactured using the method of the present invention. In this linear motion bearing,
As with the rolling bearing shown in FIG. 1, this linear motion bearing can also be used in a special environment that requires cleanliness under high vacuum and high temperature.
[0020]
【Example】
Hereinafter, the manufacturing method of the lubricating film on the bearing member of the present invention will be described with reference to examples and comparative examples.
Examples A dispersion liquid in which PTFE particles having an average molecular weight of 8000 to 25000, an average particle diameter of 5 μm, and a heat resistant temperature of 330 ° C. are dispersed in an alternative flon is applied to the raceway of the bearing, dried with hot air, and then axially 1 to 2 GPa. The PTFE particles were crushed by applying a load and running in conformity (5 rotations) to adhere a 1 μm thick lubricating film to the track.
[0021]
Comparative Example A lubricating film having a thickness of 5 to 15 μm was deposited in the same manner as in the example except that it did not rotate in conformity with the load.
[0022]
About each bearing of an Example and a comparative example, the amount of dust generation in the initial 10-hour operation under high vacuum and high temperature was investigated. The result is shown in FIG. As shown in the figure, it can be seen that the lubrication film (Example) subjected to the acclimation treatment has an extremely reduced dust generation amount compared to the lubrication film (comparative example) which has not been acclimated.
[0023]
On the other hand, in each bearing of the example and the comparative example, the rotational torque was compared. The result is shown in FIG. As shown in the figure, it can be seen that the lubrication film (Example) subjected to the acclimation treatment has a lower rotational torque and less variation in measurement than the lubrication film (comparative example) not subjected to the acclimation treatment.
[0024]
【The invention's effect】
By producing a lubricating film to the bearing member using the method of
[0026]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a rolling bearing manufactured with a lubricating film using the method of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing a method for forming a lubricating film in the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a ball screw bearing in which a lubricating film is manufactured using the method of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a ball Lumpur spline bearings produced lubricating film using the method of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a linear motion bearing in which a lubricating film is manufactured using the method of the present invention.
FIG. 6 is a graph comparing the amount of dust generation between an example and a comparative example.
FIG. 7 is a graph comparing rotational torques of an example and a comparative example.
Claims (1)
この軸受部材を加熱乾燥することで前記溶剤を揮散し、
前記転動体と前記軌道部との間にアキシャル荷重をかけてなじみ回転させることでポリテトラフルオロエチレン粒子を前記軌道部の表面に押しつぶして付着させることを特徴とする軸受部材への潤滑膜の製造方法。Applying polytetrafluoroethylene particles having an average molecular weight of 25000 or less dispersed in a solvent to the raceway of the bearing member having at least a rolling element and a raceway for guiding rolling of the rolling element,
The bearing member is volatilized by heating and drying the bearing member,
Production of a lubricating film on a bearing member, characterized in that polytetrafluoroethylene particles are crushed and adhered to the surface of the raceway portion by applying an axial load between the rolling elements and the raceway portion, and rotating in accordance with the axial load. Method.
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