JPH08254212A - 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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- JPH08254212A JPH08254212A JP8640395A JP8640395A JPH08254212A JP H08254212 A JPH08254212 A JP H08254212A JP 8640395 A JP8640395 A JP 8640395A JP 8640395 A JP8640395 A JP 8640395A JP H08254212 A JPH08254212 A JP H08254212A
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- JP
- Japan
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- rolling
- solid lubricant
- bearing
- film
- film thickness
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 真空中およびクリーン環境中において寿命が
長く、発塵の少ない固体潤滑転がり軸受を得る。 【構成】 内輪１１および外輪１２の転走面と転動体１
３の表面にスパッタリングによってＭｏＳ2 の固体潤滑
膜を付着させ、保持器１４に固体潤滑剤を含有した複合
材料を用いた固体潤滑転がり軸受において、内輪および
外輪の転走面に付着させる固体潤滑膜の膜厚Ｔｒと転動
体の表面に付着させる固体潤滑膜の膜厚Ｔｂとをそれぞ
れ単位０．１μｍでＸ軸とＹ軸にとったとき、（０，
２）、（２，２）、（７，０．８）、（９，０．６）、
（９，０）、（２，０）、（０，１）の点で囲まれる領
域に設定した構成にしている。
長く、発塵の少ない固体潤滑転がり軸受を得る。 【構成】 内輪１１および外輪１２の転走面と転動体１
３の表面にスパッタリングによってＭｏＳ2 の固体潤滑
膜を付着させ、保持器１４に固体潤滑剤を含有した複合
材料を用いた固体潤滑転がり軸受において、内輪および
外輪の転走面に付着させる固体潤滑膜の膜厚Ｔｒと転動
体の表面に付着させる固体潤滑膜の膜厚Ｔｂとをそれぞ
れ単位０．１μｍでＸ軸とＹ軸にとったとき、（０，
２）、（２，２）、（７，０．８）、（９，０．６）、
（９，０）、（２，０）、（０，１）の点で囲まれる領
域に設定した構成にしている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、真空中およびクリーン
環境中に使用される、発塵の少ない固体潤滑転がり軸受
に関する。
環境中に使用される、発塵の少ない固体潤滑転がり軸受
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、真空用軸受の潤滑は、内輪、外輪
の転走面や転動体の表面にＭｏＳ2 をスパッタリング
し、転動体の保持器にポリテトラフルオロエチレン（Ｐ
ＴＦＥ）、ＭｏＳ2 、ポリエーテルエーテルケトン（Ｐ
ＥＥＫ）樹脂、アラミド繊維の複合体からなる自己潤滑
性材料で構成したものが開示されている（例えば、特開
平４ー１０２７１８号）。この軸受は運転初期にはＭｏ
Ｓ2 スパッタリング膜が潤滑し、次第に保持器の自己潤
滑性材料が転動体の表面に転移し、さらに内輪、外輪の
転走面に転移することによって、長期間の潤滑を行う構
成になっている。また、内輪、外輪の転走面や転動体の
表面に平均分子量が５０００以下のＰＴＦＥ（以後、Ｐ
ＴＦＥテロマーとよぶ）からなる潤滑膜を処理したもの
が開示されている（例えば、特開平５ー３３８１３
号）。ＰＴＦＥテロマーはせん断強度が著しく小さく、
やわらかいため、その摩耗粉は再転移性に優れ、低発塵
であるという特徴を持っている。
の転走面や転動体の表面にＭｏＳ2 をスパッタリング
し、転動体の保持器にポリテトラフルオロエチレン（Ｐ
ＴＦＥ）、ＭｏＳ2 、ポリエーテルエーテルケトン（Ｐ
ＥＥＫ）樹脂、アラミド繊維の複合体からなる自己潤滑
性材料で構成したものが開示されている（例えば、特開
平４ー１０２７１８号）。この軸受は運転初期にはＭｏ
Ｓ2 スパッタリング膜が潤滑し、次第に保持器の自己潤
滑性材料が転動体の表面に転移し、さらに内輪、外輪の
転走面に転移することによって、長期間の潤滑を行う構
成になっている。また、内輪、外輪の転走面や転動体の
表面に平均分子量が５０００以下のＰＴＦＥ（以後、Ｐ
ＴＦＥテロマーとよぶ）からなる潤滑膜を処理したもの
が開示されている（例えば、特開平５ー３３８１３
号）。ＰＴＦＥテロマーはせん断強度が著しく小さく、
やわらかいため、その摩耗粉は再転移性に優れ、低発塵
であるという特徴を持っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前者の軸受
は長寿命ではあるが、運転初期においてＭｏＳ2 スパッ
タリング膜が剥離することにより、多量の発塵が生じる
という問題がある。また、後者の軸受は耐荷重性能が低
いので、寿命が短かいという問題がある。このように寿
命と発塵性能を兼ね備えた軸受は存在しない。そこで、
本発明は真空中およびクリーン環境中において寿命が長
く、発塵の少ない固体潤滑転がり軸受を提供することを
目的とする。
は長寿命ではあるが、運転初期においてＭｏＳ2 スパッ
タリング膜が剥離することにより、多量の発塵が生じる
という問題がある。また、後者の軸受は耐荷重性能が低
いので、寿命が短かいという問題がある。このように寿
命と発塵性能を兼ね備えた軸受は存在しない。そこで、
本発明は真空中およびクリーン環境中において寿命が長
く、発塵の少ない固体潤滑転がり軸受を提供することを
目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は内輪および外輪の転走面と転動体の表面に
スパッタリングによってＭｏＳ2 の固体潤滑膜を付着さ
せ、保持器に固体潤滑剤を含有した複合材料を用いた固
体潤滑転がり軸受において、前記内輪および外輪の転走
面に付着させる前記固体潤滑膜の膜厚Ｔｒと前記転動体
の表面に付着させる前記固体潤滑膜の膜厚Ｔｂとをそれ
ぞれ単位０．１μｍでＸ軸とＹ軸にとったとき、（０，
２）、（２，２）、（７，０．８）、（９，０．６）、
（９，０）、（２，０）、（０，１）の点で囲まれる領
域に設定した構成にしている。
め、本発明は内輪および外輪の転走面と転動体の表面に
スパッタリングによってＭｏＳ2 の固体潤滑膜を付着さ
せ、保持器に固体潤滑剤を含有した複合材料を用いた固
体潤滑転がり軸受において、前記内輪および外輪の転走
面に付着させる前記固体潤滑膜の膜厚Ｔｒと前記転動体
の表面に付着させる前記固体潤滑膜の膜厚Ｔｂとをそれ
ぞれ単位０．１μｍでＸ軸とＹ軸にとったとき、（０，
２）、（２，２）、（７，０．８）、（９，０．６）、
（９，０）、（２，０）、（０，１）の点で囲まれる領
域に設定した構成にしている。
【０００５】
【作用】種々の実験データを解析した結果、発塵量に影
響の大きい部位は転動体の表面の固体潤滑膜であること
が判明した。これは、転動体は全表面で接触するのに対
し、内輪と外輪は転走面上の一本の線条でのみ接触し、
かつ接触時間が内輪、外輪より長いためと考えられる。
上記手段により、転動体の膜厚Ｔｂを実効層の厚みすな
わち、ＭｏＳ2 スパッタリング膜が実質的に潤滑に寄与
する膜厚の０．２μｍ以下にしているので、主に転動体
の表面の実効層以外の過剰な潤滑膜の剥離が押さえら
れ、発塵量は少なくなる。潤滑上必要な膜厚は軸受母材
の表面粗さＲａの０．０８μｍ以上あるので、軸受寿命
は確保される。また、転動体の膜厚Ｔｂが０．１μｍの
時には内輪、外輪の膜厚Ｔｒを０〜０．７μｍにしたの
で、内輪、外輪の潤滑膜も剥離することはない。さら
に、転動体の膜厚Ｔｂが０μｍの時には、内輪、外輪の
膜厚Ｔｒを０．２〜０．９μｍにしたので、内輪、外輪
の潤滑膜も剥離することはない。したがって、潤滑膜の
膜厚を上記手段の範囲に設定することで、寿命と発塵性
能の両方を兼ね備えた軸受を得ることができる。
響の大きい部位は転動体の表面の固体潤滑膜であること
が判明した。これは、転動体は全表面で接触するのに対
し、内輪と外輪は転走面上の一本の線条でのみ接触し、
かつ接触時間が内輪、外輪より長いためと考えられる。
上記手段により、転動体の膜厚Ｔｂを実効層の厚みすな
わち、ＭｏＳ2 スパッタリング膜が実質的に潤滑に寄与
する膜厚の０．２μｍ以下にしているので、主に転動体
の表面の実効層以外の過剰な潤滑膜の剥離が押さえら
れ、発塵量は少なくなる。潤滑上必要な膜厚は軸受母材
の表面粗さＲａの０．０８μｍ以上あるので、軸受寿命
は確保される。また、転動体の膜厚Ｔｂが０．１μｍの
時には内輪、外輪の膜厚Ｔｒを０〜０．７μｍにしたの
で、内輪、外輪の潤滑膜も剥離することはない。さら
に、転動体の膜厚Ｔｂが０μｍの時には、内輪、外輪の
膜厚Ｔｒを０．２〜０．９μｍにしたので、内輪、外輪
の潤滑膜も剥離することはない。したがって、潤滑膜の
膜厚を上記手段の範囲に設定することで、寿命と発塵性
能の両方を兼ね備えた軸受を得ることができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は本発明の試験軸受の要部側面図である。試験
軸受１は型番＃６０８（内径×外径×幅＝φ８×φ２２
×７ｍｍ）のオープンタイプの深溝形玉軸受を用いた。
図において１１は内輪、１２は外輪、１３は転動体、１
４は保持器、１５は内輪１１、外輪１２の転走面および
転動体１３の表面に設けた固体潤滑剤であるＭｏＳ2 か
らなるスパッタ膜である。内輪１１、外輪１２の転走面
および転動体１３の表面粗さ（Ｒａ）は０．０８μｍで
ある。保持器１４はＰＴＦＥ、ＭｏＳ2 、ＰＥＥＫ樹
脂、およびアラミド繊維の複合材料で成形されている。
試験軸受１は内輪１１および外輪１２の転走面に付着さ
せるスパッタ膜１５の膜厚（Ｔｒ）を０〜１μｍ間で種
々変えたものと転動体の表面に付着させるスパッタ膜１
５の膜厚（Ｔｂ）を０〜０．３μｍ間で種々変えたもの
とを組み合わせて発塵量を測定した。図２は発塵量測定
装置の側断面図である。図において、モータ２１は円筒
状のフレーム２１１と、その内側に固定した固定子２１
２と、固定子２１２の内側に空隙を介して設けた回転子
２１３と、フレーム２１１の上下に着脱可能に設けた上
部ハウジング２２、下部ハウジング２３とから構成され
ている。上部ハウジング２２にはグリース封入軸受２
７、下部ハウジング２３には試験軸受１を装着し、両軸
受を介して回転子２１３を回転自在に支持しており、上
部ハウジング２２とグリース封入軸受２７との間に押え
リング２４を介してコイルスプリング２６を装入し、常
に試験軸受１に一定のアキシャル荷重を加えるようにし
ている。モータ２１は真空ポンプ３に接続しており、そ
の経路中に当たる試験軸受１の垂直下方にレーザ式のパ
ーティクルカウンター２５を設置している。試験は真空
中でモータ２１を３０ｈ運転した後、試験軸受１からス
パッタ膜が剥離し落下してきた粒径０．２７μｍ以上の
パーティクルの数を５分間隔で計数し、相対発塵量とし
て評価した。試験条件は、雰囲気圧力：１×１０-4Ｐ
ａ、雰囲気温度：常温（約２４℃）、回転速度：１２０
０ｒ／ｍｉｎ、軸受荷重：６１．７Ｎである。発塵量の
測定データをまとめた結果を図３に示す。図３は内輪１
１および外輪１２の転走面に付着させたスパッタ膜１５
の膜厚ＴｒをＸ軸にとり、転動体１３の表面に付着させ
たスパッタ膜１５の膜厚ＴｂをＹ軸にとって整理したも
のである。図はＸ軸、Ｙ軸ともに単位０．１μｍのスケ
ールであり、図中の白丸は発塵量が少なく、かつ３０ｈ
の運転後も以上が認められない良好なもので、黒丸は発
塵量が多いかまたは運転不能となったものである。種々
の組み合わせのうち、太枠で囲まれた領域の膜厚条件の
ものが、発塵量が少なく良好な結果を示たものである。
たとえば、本実施例のもの（２，１）と従来例のもの
（３．５，３）の発塵量の測定結果の例を、それぞれ図
４、図５に示している。本実施例のものでは運転初期の
３ｈの間、１０〜２００個／５分程度の少ない発塵量で
あり、その後１０ｈまでに、０〜２個／５分の非常に少
ない発塵量になった。その後は１２〜２０ｈに１０〜８
０個／５分の発塵量になるが、２０〜３０ｈには再度０
〜２個／５分の非常に少ない発塵量になり、３０ｈの総
発塵量は３０５２個であった。一方、従来例では実施例
と比べ一桁多い発塵量になっており、実効層以外の過剰
な潤滑膜の剥離がおこっていることが分かる。図３から
転動体１３のＴｂは内輪１１および外輪１２の膜厚Ｔｒ
と比べ発塵への影響が大きいことが分かる。これは、転
動体１３は全表面で接触するのに対し、内輪１１、外輪
１２は転走面上の一本の線条でのみ接触し、その時間が
長いすためである。この発塵は、主に転動体１３の表面
の実効層以外の過剰な潤滑膜の剥離によるものと考えら
れるので、発塵量を押さえるには、転動体１３の膜厚Ｔ
ｂを０．２μｍ以下にする必要があることが分かる。ま
た、内輪１１、外輪１２の潤滑膜も過剰に付着すること
は好ましくなく、転動体１３の膜厚Ｔｂが０．１μｍの
時には、内輪１１、外輪１２の膜厚Ｔｒを０〜０．７６
μｍの範囲に設定する必要があることが分かる。転動体
１３の膜厚Ｔｂが０μｍの時には、内輪１１、外輪１２
の膜厚Ｔｒを０．２〜０．９μｍの範囲に設定する必要
があることが分かる。本実施例中、（３．５，０）のも
のは発塵量増加の主因となる転動体１３の膜厚Ｔｂが０
μｍであるため、総発塵量が１４２個と少なく、クリー
ン環境で使用する上で好適な軸受となっている。以上の
結果から、軸受からの発塵量を減らしつつ、十分な潤滑
性能を確保する潤滑膜の膜厚は図３に示す範囲であるこ
とが分かった。また、本発明の軸受にシールプレートを
付加することで、発塵量をさらに減らすことができる。
る。図１は本発明の試験軸受の要部側面図である。試験
軸受１は型番＃６０８（内径×外径×幅＝φ８×φ２２
×７ｍｍ）のオープンタイプの深溝形玉軸受を用いた。
図において１１は内輪、１２は外輪、１３は転動体、１
４は保持器、１５は内輪１１、外輪１２の転走面および
転動体１３の表面に設けた固体潤滑剤であるＭｏＳ2 か
らなるスパッタ膜である。内輪１１、外輪１２の転走面
および転動体１３の表面粗さ（Ｒａ）は０．０８μｍで
ある。保持器１４はＰＴＦＥ、ＭｏＳ2 、ＰＥＥＫ樹
脂、およびアラミド繊維の複合材料で成形されている。
試験軸受１は内輪１１および外輪１２の転走面に付着さ
せるスパッタ膜１５の膜厚（Ｔｒ）を０〜１μｍ間で種
々変えたものと転動体の表面に付着させるスパッタ膜１
５の膜厚（Ｔｂ）を０〜０．３μｍ間で種々変えたもの
とを組み合わせて発塵量を測定した。図２は発塵量測定
装置の側断面図である。図において、モータ２１は円筒
状のフレーム２１１と、その内側に固定した固定子２１
２と、固定子２１２の内側に空隙を介して設けた回転子
２１３と、フレーム２１１の上下に着脱可能に設けた上
部ハウジング２２、下部ハウジング２３とから構成され
ている。上部ハウジング２２にはグリース封入軸受２
７、下部ハウジング２３には試験軸受１を装着し、両軸
受を介して回転子２１３を回転自在に支持しており、上
部ハウジング２２とグリース封入軸受２７との間に押え
リング２４を介してコイルスプリング２６を装入し、常
に試験軸受１に一定のアキシャル荷重を加えるようにし
ている。モータ２１は真空ポンプ３に接続しており、そ
の経路中に当たる試験軸受１の垂直下方にレーザ式のパ
ーティクルカウンター２５を設置している。試験は真空
中でモータ２１を３０ｈ運転した後、試験軸受１からス
パッタ膜が剥離し落下してきた粒径０．２７μｍ以上の
パーティクルの数を５分間隔で計数し、相対発塵量とし
て評価した。試験条件は、雰囲気圧力：１×１０-4Ｐ
ａ、雰囲気温度：常温（約２４℃）、回転速度：１２０
０ｒ／ｍｉｎ、軸受荷重：６１．７Ｎである。発塵量の
測定データをまとめた結果を図３に示す。図３は内輪１
１および外輪１２の転走面に付着させたスパッタ膜１５
の膜厚ＴｒをＸ軸にとり、転動体１３の表面に付着させ
たスパッタ膜１５の膜厚ＴｂをＹ軸にとって整理したも
のである。図はＸ軸、Ｙ軸ともに単位０．１μｍのスケ
ールであり、図中の白丸は発塵量が少なく、かつ３０ｈ
の運転後も以上が認められない良好なもので、黒丸は発
塵量が多いかまたは運転不能となったものである。種々
の組み合わせのうち、太枠で囲まれた領域の膜厚条件の
ものが、発塵量が少なく良好な結果を示たものである。
たとえば、本実施例のもの（２，１）と従来例のもの
（３．５，３）の発塵量の測定結果の例を、それぞれ図
４、図５に示している。本実施例のものでは運転初期の
３ｈの間、１０〜２００個／５分程度の少ない発塵量で
あり、その後１０ｈまでに、０〜２個／５分の非常に少
ない発塵量になった。その後は１２〜２０ｈに１０〜８
０個／５分の発塵量になるが、２０〜３０ｈには再度０
〜２個／５分の非常に少ない発塵量になり、３０ｈの総
発塵量は３０５２個であった。一方、従来例では実施例
と比べ一桁多い発塵量になっており、実効層以外の過剰
な潤滑膜の剥離がおこっていることが分かる。図３から
転動体１３のＴｂは内輪１１および外輪１２の膜厚Ｔｒ
と比べ発塵への影響が大きいことが分かる。これは、転
動体１３は全表面で接触するのに対し、内輪１１、外輪
１２は転走面上の一本の線条でのみ接触し、その時間が
長いすためである。この発塵は、主に転動体１３の表面
の実効層以外の過剰な潤滑膜の剥離によるものと考えら
れるので、発塵量を押さえるには、転動体１３の膜厚Ｔ
ｂを０．２μｍ以下にする必要があることが分かる。ま
た、内輪１１、外輪１２の潤滑膜も過剰に付着すること
は好ましくなく、転動体１３の膜厚Ｔｂが０．１μｍの
時には、内輪１１、外輪１２の膜厚Ｔｒを０〜０．７６
μｍの範囲に設定する必要があることが分かる。転動体
１３の膜厚Ｔｂが０μｍの時には、内輪１１、外輪１２
の膜厚Ｔｒを０．２〜０．９μｍの範囲に設定する必要
があることが分かる。本実施例中、（３．５，０）のも
のは発塵量増加の主因となる転動体１３の膜厚Ｔｂが０
μｍであるため、総発塵量が１４２個と少なく、クリー
ン環境で使用する上で好適な軸受となっている。以上の
結果から、軸受からの発塵量を減らしつつ、十分な潤滑
性能を確保する潤滑膜の膜厚は図３に示す範囲であるこ
とが分かった。また、本発明の軸受にシールプレートを
付加することで、発塵量をさらに減らすことができる。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、内
輪、外輪の転走面、および転動体の表面に処理するＭｏ
Ｓ2 スパッタリング膜の膜厚を特定したので、真空中お
よびクリーン環境中において発塵量が少なく、かつ長寿
命の固体潤滑転がり軸受を提供できる効果がある。
輪、外輪の転走面、および転動体の表面に処理するＭｏ
Ｓ2 スパッタリング膜の膜厚を特定したので、真空中お
よびクリーン環境中において発塵量が少なく、かつ長寿
命の固体潤滑転がり軸受を提供できる効果がある。
【図１】本発明の固体潤滑転がり軸受の要部側面図であ
る。
る。
【図２】軸受の発塵量を測定する発塵量測定装置の側断
面図である。
面図である。
【図３】本発明の固体潤滑転がり軸受の適正膜厚の範囲
を示す図である。
を示す図である。
【図４】本発明の軸受の発塵量の時間的変化を示す特性
図である。
図である。
【図５】従来の軸受の発塵量の時間的変化を示す特性図
である。
である。
１：試験軸受 １１：内輪 １２：外輪 １３：転動体 １４：保持器 １５：スパッタ膜 ２：発塵量測定装置 ２１：モータ ２１１：フレーム ２１２：固定子 ２１３：回転子 ２２：上部ハウジング ２３：下部ハウジング ２４：押さえリング ２５：パーティクルカウンタ ２６：コイルスプリング ２７：グリース封入軸受 ３：真空ポンプ
Claims (1)
- 【請求項１】内輪および外輪の転走面と転動体の表面に
スパッタリングによってＭｏＳ2 の固体潤滑膜を付着さ
せ、保持器に固体潤滑剤を含有した複合材料を用いた固
体潤滑転がり軸受において、前記内輪および外輪の転走
面に付着させる前記固体潤滑膜の膜厚Ｔｒと前記転動体
の表面に付着させる前記固体潤滑膜の膜厚Ｔｂとをそれ
ぞれ単位０．１μｍでＸ軸とＹ軸にとったとき、（０，
２）、（２，２）、（７，０．８）、（９，０．６）、
（９，０）、（２，０）、（０，１）の点で囲まれる領
域に設定したことを特徴とする固体潤滑転がり軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8640395A JPH08254212A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 固体潤滑転がり軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8640395A JPH08254212A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 固体潤滑転がり軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08254212A true JPH08254212A (ja) | 1996-10-01 |
Family
ID=13885909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8640395A Pending JPH08254212A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 固体潤滑転がり軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08254212A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009269308A (ja) * | 2008-05-08 | 2009-11-19 | Canon Inc | 画像形成装置 |
-
1995
- 1995-03-17 JP JP8640395A patent/JPH08254212A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009269308A (ja) * | 2008-05-08 | 2009-11-19 | Canon Inc | 画像形成装置 |
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