JPH0791449A - 真空機器用転がり軸受 - Google Patents

真空機器用転がり軸受

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JPH0791449A
JPH0791449A JP24088793A JP24088793A JPH0791449A JP H0791449 A JPH0791449 A JP H0791449A JP 24088793 A JP24088793 A JP 24088793A JP 24088793 A JP24088793 A JP 24088793A JP H0791449 A JPH0791449 A JP H0791449A
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Hiromitsu Kondo
博光 近藤
Michiyoshi Ishimaru
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空雰囲気中において、耐熱性と導電性とを
同時に備えた転がり軸受を提供する。 【構成】 内輪1および外輪2は鉄系材料例えばSUS
440C材に耐熱処理を施した材料、保持器4は金属材
例えばSUS304材で形成されている。複数のボール
3のうち、半数は軸受荷重を負荷する負荷ボール31、
残りの半数は負荷ボール31よりも僅かに小径で、軸受
荷重を負荷しない非負荷ボール32であり、負荷ボール
31と非負荷ボール32とが交互に配されている。負荷
ボール31はセラミック材からなるもの、非負荷ボール
32はSUS440C材からなる金属製ボール32aの
表面に銀被膜32bを形成したものである。外輪2が側
方に配置されたバネ5によって軸方向に押圧され、軸受
に予圧が付与されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イオンプレーティング
やスパッタリング処理装置に使用される転がり軸受のよ
うに、真空雰囲気中において耐熱性と通電性とが同時に
必要とされる環境下で使用される転がり軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】イオンプレーティングやスパッタリング
処理装置は、半導体製造に用いられる他、表面処理装置
として例えばドリル等の治工具への硬質被膜処理(Ti
N被膜処理、TiC被膜処理)に適用されている。一般
に、このような硬質被膜処理は、被膜の密着性を高める
ために、ワーク(ドリル等)を高温に加熱しながら行な
う場合が多く、ワーク表面温度は500°C程度にまで
達することがある。
【0003】ところで、上記のようなイオンプレーティ
ング処理装置等では、処理槽内にワーク自転用の機構が
設置されているが、この機構に使用される軸受は、上述
した理由から、高温にさらされるため、その特性として
耐熱性が要求される。一方、被膜処理中、ワーク側はカ
ソード極として電流が流れることが必要であるため、通
電経路となる軸受には通電性が要求される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】軸受の耐熱性を確保す
るための手段として、まず、軸受をオールセラミック製
とすることも考えられるが、コスト的に高くなりすぎる
ため、一般には、転動体をセラミック、軌道輪を耐熱金
属材料で形成したハイブリッド形式とすることが多い。
また、ハイブリッド形式とすることにより、金属同士の
接触による凝着現象が回避できるので、真空中での無潤
滑使用が可能になるという利点もある。その一方で、こ
のようなハイブリッド形式の軸受では、金属・セラミッ
クの接触となるため、通電性を確保することができな
い。
【0005】そこで、本発明は、真空雰囲気中におい
て、耐熱性と導電性とを同時に備えた転がり軸受を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の真空機器用転
がり軸受は、鉄系材料からなる内輪および外輪と、内輪
および外輪の軌道面間に介在し、軸受荷重を負荷する複
数のセラミック製の負荷転動体と、軸受荷重を負荷しな
い複数の金属製の非負荷転動体と、負荷転動体および非
負荷転動体を保持する金属製の保持器とを備えたもので
あって、負荷転動体の軌道と非負荷転動体の軌道とを強
制的に異ならせたものである。
【0007】請求項2の真空機器用転がり軸受は、請求
項1の構成において、非負荷転動体の表面に良電性の金
属被膜を形成したものである。ここで、良電性の金属被
膜とは、非負荷転動体の形成材料よりも電気伝導度の高
い金属材料からなる被膜を言うものとする。
【0008】請求項3の真空機器用転がり軸受は、請求
項1又は2の構成において、負荷転動体の表面に固体潤
滑被膜を形成したものである。
【0009】請求項4の真空機器用転がり軸受は、請求
項1の構成において、負荷転動体の表面に二硫化モリブ
デン又はPTFEの潤滑被膜を形成すると共に、非負荷
転動体の表面に銀被膜を形成したものである。
【0010】
【作用】内輪および外輪を鉄系材料で形成し、負荷転動
体をセラミック材で形成することにより、軸受の耐熱性
を向上させることができると同時に、金属同士の接触に
よる凝着現象が回避されるので、真空中における無潤滑
使用を可能にすることができる。また、非負荷転動体を
金属材で形成することにより、非負荷転動体を介して、
あるいは、非負荷転動体と金属製の保持器とを介して内
外輪間に通電経路が形成されるので、軸受の通電性を確
保することができる。さらに、負荷転動体の軌道と非負
荷転動体の軌道とを強制的に異ならせることにより、非
負荷転動体の軌道の表面状態が健全なまま維持されるの
で、良好な通電状態を長期にわたって維持することがで
きる。
【0011】非負荷転動体の表面に良電性の金属被膜を
形成することにより、内外輪と非負荷転動体との間、非
負荷転動体と保持器との間の通電性が向上するので、軸
受の通電性をより一層向上させることができる。
【0012】負荷転動体の表面に固体潤滑被膜を形成す
ることにより、内外輪の軌道面と負荷転動体との間の潤
滑がなされるので、軸受の耐久性を向上させることがで
きる。一般に、固体潤滑剤としては、金、銀、鉛などの
軟質金属、二硫化モリブデンなどの層状物質、ポリイミ
ド、PTFEなどの高分子材料が用いられているが、こ
れらのうち、二硫化モリブデン、PTFEなどの導電性
を有しない固体潤滑剤を用いる場合には、軌道面に形成
される絶縁性の転着被膜によって、内外輪と非負荷転動
体との間が絶縁されてしまう懸念がある。ところが、本
発明では、負荷転動体の軌道と非負荷転動体の軌道とを
強制的に異ならせてあるので、非負荷転動体の軌道に絶
縁性の転着被膜が形成されず、通電性は確保される。
【0013】
【実施例】以下、本発明を深溝玉軸受に適用した実施例
について説明する。
【0014】図1に示す深溝玉軸受は、内輪1および外
輪2、内・外輪1、2の軌道面1a、2a間に介在する
複数のボール3、ボール3を円周等間隔に保持する保持
器4で構成されている。内輪1および外輪2は鉄系材料
例えばSUS440C材に耐熱処理を施した材料、保持
器4は金属材例えばSUS304材で形成されている。
【0015】複数のボール3のうち、半数は軸受荷重を
負荷する負荷ボール31、残りの半数は負荷ボール31
よりも僅かに小径で、軸受荷重を負荷しない非負荷ボー
ル32であり、負荷ボール31と非負荷ボール32とが
交互に配されている。負荷ボール31はセラミック材か
らなるもの、非負荷ボール32は金属材例えばSUS4
40C材からなる金属製ボール32aの表面に、良電性
の金属被膜例えば金属のうちで電気伝導度の最も大きい
銀からなる銀被膜32bを形成(イオンプレーティング
等により)したものである。尚、図1では、負荷ボール
31と非負荷ボール32の径差を実際よりもかなり誇張
して示してある。
【0016】図1bおよび図1cに示すように、外輪2
が側方に配置されたバネ5によって軸方向に押圧され、
軸受に予圧が付与されている。そのため、負荷ボール3
1は軌道面1a、2aの溝底から接触角θだけ離れた軌
道上を転動することになるが、非負荷ボール32は予圧
を直接受けないので、軌道面1a、2aの溝底を軌道と
して転動する。
【0017】この軸受は、負荷ボール31をセラミック
材、内輪1および外輪2を耐熱処理を施したSUS44
0C材で形成してあるので、鉄系材料のみからなる軸受
に比べ耐熱性に優れている。しかも、負荷ボール31と
内輪1および外輪2とが金属・セラミック接触であるの
で、両者の接触部に凝着現象が生じず、真空中での無潤
滑使用が可能である。また、内輪1と外輪2との間に、
内輪1 非負荷ボール32 外輪2、あるいは、内輪1
非負荷ボール32 保持器4 他の非負荷ボール32
外輪2といった通電経路が形成されるので、通電性を
必要とする箇所に使用することができる。さらに、軸受
に予圧を付与し、負荷ボール31の軌道と非負荷ボール
32の軌道とを強制的に異ならせているので、非負荷ボ
ール32の軌道となる軌道面1a、2aの溝底部分の表
面状態が健全なまま維持され、これにより、良好な通電
状態が長期にわたって維持される。尚、この実施例で
は、非負荷ボール32の表面に銀被膜32bが形成され
ているので、金属ボール32aのみの場合に比べ、通電
性は良好である。しかも、銀被膜32bは軸受荷重を直
接受けないのでダメージ(摩耗、剥離)が少なく、良好
な通電性が長期にわたって維持される。銀は大気中での
摩耗劣化が著しいので、銀被膜32bのダメージを抑制
し得る構成とすることは、大気中での回転が避けられな
いような場合に特に有効である。
【0018】図2に示す実施例は、上記構成の深溝玉軸
受を2個並列使用したものである。2つの軸受は内輪間
座7を介して、軸8の肩部と軸端部に螺合したナット9
とによって軸8上に位置決め固定されている。外輪2間
にはバネ5が圧縮介在して、軸受に一定量の予圧を付与
している。この実施例のような態様でユニット化してお
くと、取り扱いに便利である。尚、この実施例の構造は
定圧予圧構造であるが、外輪2間に外輪間座を介在させ
た定位置予圧構造としても良い。
【0019】図3に示す実施例は、負荷ボール31の表
面に結晶性のPTFEからなる潤滑被膜31bを形成し
たものである。潤滑被膜31bを形成することにより、
負荷ボール31と内・外輪1、2の軌道面1a、2aと
の間の潤滑がなされるので、軸受の耐久性をより一層向
上させることができる。その一方で、PTFEは導電性
を有しないので、軌道面1a、2aに形成されるPTF
Eの転着被膜により、内・外輪1、2と非負荷ボール3
2との間が絶縁させてしまう懸念があるが、上述したよ
うに、負荷ボール31の軌道と非負荷ボール32の軌道
とを強制的に異ならせる構成としてあるので、非負荷ボ
ール32の軌道にはPTFEの転着被膜が形成されず、
絶縁の心配はない。尚、結晶性のPTFEからなる潤滑
被膜とは、いわゆるスパッタリング被膜のようにPTF
Eの結晶構造(分子構造)が細分化されていないものを
いい、例えば、PTFEの処理液を被処理物にスプレー
することにより、あるいは被処理物を処理液中に浸漬す
ることにより形成することができる。この実施例の構成
は、耐熱温度が300°C程度の場合に特に有効である
が(PTFEの融点が300°C程度であるため)、そ
れ以上の耐熱性が必要になる場合は、結晶性のPTFE
に代えて二硫化モリブデンを用いると良い。PTFE、
二硫化モリブデンは共に大気中における耐久性が比較的
良好なので、大気中での運転が避けられないような装置
にも適用が可能である。
【0020】図4に示す実施例は、保持器4のポケット
の壁面に銀被膜4bを形成したものである。上述した通
電経路において、非負荷ボール32と保持器4との間の
通電性が向上するので、通電性の不足が予想される場合
に有効な手段となる。
【0021】尚、以上説明した実施例において、非負荷
ボール32の表面に銀被膜32bを形成することなく、
金属ボール32aのみで通電を行なわせる構成とするこ
とも可能である。この場合、金属ボール32aは軸受荷
重を負荷しないので、内・外輪1、2との接触部におけ
る凝着現象は生じにくい。また、銀被膜32bあるいは
4bに代えて、金被膜、銅被膜等を形成するようにして
も良い。さらに、本発明は深溝玉軸受に限らず、ころ軸
受を含む転がり軸受一般に適用することができる。
【0022】
【発明の効果】本発明は、以下に示す効果を有する。
【0023】(1)内輪および外輪を鉄系材料で形成
し、負荷転動体をセラミック材で形成することにより、
軸受の耐熱性を向上させることができると同時に、金属
同士の接触による凝着現象が回避されるので、真空中に
おける無潤滑使用を可能にすることができる。また、非
負荷転動体を金属材で形成することにより、非負荷転動
体を介して、あるいは、非負荷転動体と保持器とを介し
て内外輪間に通電経路が形成されるので、軸受の通電性
を確保することができる。さらに、負荷転動体の軌道と
非負荷転動体の軌道とを強制的に異ならせることによ
り、非負荷転動体の軌道の表面状態が健全なまま維持さ
れるので、良好な通電状態を長期にわたって維持するこ
とができる。
【0024】(2)負荷転動体の表面に良電性の金属被
膜を形成することにより、内外輪と非負荷転動体との
間、非負荷転動体と保持器との間の通電性が向上するの
で、軸受の通電性をより一層向上させることができる。
非負荷転動体の表面に形成された金属被膜は軸受荷重を
直接受けないので、金属被膜のダメージ(摩耗等)が少
なく、良好な通電性が長期にわたって維持される。
【0025】(3)負荷転動体の表面に固体潤滑被膜を
形成することにより、内外輪の軌道面と負荷転動体との
間の潤滑がなされるので、軸受の耐久性を向上させるこ
とができる。
【0026】(4)銀は電気伝導度が極めて高いので、
非負荷転動体の表面に銀被膜を形成することにより、良
好な通電性を確保することができる。
【0027】(5)非負荷転動体の表面に結晶性のPT
FE又は二硫化モリブデンからなる潤滑被膜を形成する
ことにより、軸受の耐久性を向上させることができる。
PTFE、二硫化モリブデンは大気中における耐久性が
比較的良好なので、大気中での運転が避けられないよう
な装置にも適用が可能である。また、負荷転動体の軌道
と非負荷転動体の軌道とを強制的に異ならせてあるの
で、非負荷転動体の軌道にPTFE又は二硫化モリブデ
ンからなる絶縁性の転着被膜が形成されず、通電性は確
保される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す断面図(図a)、図aに
おけるb−b断面図(図b)、c−c断面図(図c)で
ある。
【図2】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図4】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 内輪 2 外輪 3 転動体 31 負荷転動体 31b 固体潤滑被膜 32 非負荷転動体 32b 銀被膜 4 保持器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄系材料からなる内輪および外輪と、内
    輪および外輪の軌道面間に介在し、軸受荷重を負荷する
    複数のセラミック製の負荷転動体と、軸受荷重を負荷し
    ない複数の金属製の非負荷転動体と、負荷転動体および
    非負荷転動体を保持する金属製の保持器とを備えたもの
    であって、負荷転動体の軌道と非負荷転動体の軌道とを
    強制的に異ならせたことを特徴とする真空機器用転がり
    軸受。
  2. 【請求項2】 非負荷転動体の表面に良電性の金属被膜
    を形成したことを特徴とする請求項1の真空機器用転が
    り軸受。
  3. 【請求項3】 負荷転動体の表面に固体潤滑被膜を形成
    したことを特徴とする請求項1又は2の真空機器用転が
    り軸受。
  4. 【請求項4】 負荷転動体の表面に二硫化モリブデン又
    はPTFEの潤滑被膜を形成すると共に、非負荷転動体
    の表面に銀被膜を形成したことを特徴とする請求項1の
    真空機器用転がり軸受。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6320740B1 (en) 1999-02-03 2001-11-20 Nec Corporation Method for manufacturing a polarized electrode for an electric double-layer capacitor
JP2002098148A (ja) * 2000-09-20 2002-04-05 Toshiba Corp 転がり軸受及びそれを用いたスピンドルモータ
US6507479B2 (en) 2000-02-01 2003-01-14 Nec Corporation Electric double-layer capacitor having a laminated overcoat
JP2011226632A (ja) * 2010-03-30 2011-11-10 Ntn Corp 転がり軸受装置
JP2019044936A (ja) * 2017-09-07 2019-03-22 日本電産株式会社 変速機

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