JPH11166191A

JPH11166191A - 転動装置

Info

Publication number: JPH11166191A
Application number: JP9331947A
Authority: JP
Inventors: Atsuhiro Yamamoto; 篤弘山本; Atsushi Yokouchi; 敦横内; Michiharu Naka; 道治中; Toshiaki Endo; 敏明遠藤; Atsushi Shibayama; 淳柴山
Original assignee: NSK Ltd; Kyodo Yushi Co Ltd
Current assignee: NSK Ltd; Kyodo Yushi Co Ltd
Priority date: 1997-12-02
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 1999-06-22
Anticipated expiration: 2017-12-02
Also published as: JP4021532B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高温での機械的安定性、トルク性能、発塵特
性に優れ、かつ製造品の歩留まりに悪影響を及ぼさない
転動装置を提供する。【解決手段】４０℃における動粘度が３０〜１８０ｍ
ｍ²／ｓｅｃであり、かつ合成炭化水素油及びエーテル
油から選ばれる少なくとも１種が配合された基油と、ウ
レア化合物からなる増ちょう剤とを含み、かつ非金属元
素のみからなる添加剤をグリース全量の０．１〜１重量
％配合してなるグリースを封入したことを特徴とする転
動装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は転がり軸受や直動装
置等の転動装置に関し、特に、クリーンルーム、半導体
製造装置、液晶パネル製造装置、ハードディスク製造装
置等の、清浄な雰囲気が要求される箇所において好適に
使用でき、低トルクで発塵量が少なく、優れた高温耐久
性を有する転動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、転がり軸受および直動装置等の
転動装置においては、鉱油や合成炭化水素油（例えば、
ポリαオレフィン油）等の潤滑油やグリース等の潤滑剤
を循環したり、軸受内部に封入することにより、潤滑を
行なっている。このような転動装置は、通常の使用条件
下では問題無く使用されているが、高温、真空、高速環
境下等においては、転動装置の作動に伴い潤滑油やグリ
ースが転動装置の外部空間に飛散したり、蒸発によりガ
スを放出する等して転動装置の外部環境を汚染してしま
う。特に、クリーンルーム、半導体製造装置、液晶パネ
ル製造装置、ハードディスク製造装置等のように清浄な
環境を必要とする場合、転動装置からの発塵量が少ない
ことが重要である。また、半導体製造装置や液晶製造装
置においては、封入グリースの増ちょう剤として金属石
けんを使用すると、この石けん中の金属元素が製品に転
移してその品質を大きく低下させる。

【０００３】そこで、従来では、半導体製造装置や液晶
製造装置などのクリーン環境下で使用される転動装置の
潤滑には、優れた低揮発性を有し、しかも発塵量も比較
的少ないという理由から、フッ素系グリースが多く使用
されている。このフッ素系グリースは、代表的にはパー
フルオロポリエーテル油（ＰＦＰＥ）からなる基油に、
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる増ち
ょう剤を配合したものである。しかし、フッ素系グリー
スは、一般的に高粘度のＰＦＰＥが基油として用いられ
ているため、トルクが大きく、また、鉱油や合成炭化水
素油等を基油としたグリースに比べると流動性に乏し
く、潤滑性能に劣る傾向にある。このため、トルク低減
の目的でグリースの封入量を減らすことが行われるが、
今度は潤滑不良による転走面の摩耗が起こり易くなり、
回転に支障を来たすようになる。直動装置は半導体製造
装置や液晶製造装置の位置決め用に使用されることが多
いが、このような転走面の摩耗は位置決め精度の低下に
つながる。更に、半導体製造装置や液晶製造装置に使用
される直動装置は高速回転で作動される傾向にあり、そ
れに伴って転走面の摩耗及び摩耗・トルクが更に増大し
て発熱やモータ過負荷等のトラブルが発生し易くなって
いる。半導体製造装置や液晶製造装置においては、位置
決め精度は極めて重要な因子であり、このような潤滑不
良による位置決め精度の低下は製品の品質や歩留まりに
大きな損失を与える。

【０００４】また、同じく、金属元素を含まない、ウレ
ア化合物を増ちょう剤とするグリースも一般的に使用さ
れている。ウレア系グリースは、フッ素系グリースに比
べて流動性や潤滑性能に優れていることから、低トルク
を実現できる。しかも、ウレア化合物はグリースの高温
特性を改善する効果も有することから、清浄で、かつ高
温に曝されるような環境下での使用に特に効果的であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウレア
系グリースにあっても、基油と増ちょう剤に加えて各種
の添加剤を含有する場合が殆どであり、これらもまた発
塵源となっている。特に、これら添加剤の中には、金属
化合物から形成されるものもあり、上記と同様に、その
金属元素が塵芥となって外部環境を汚染する。本発明は
この点に着目したものであり、高温での機械的安定性、
トルク性能、発塵特性に優れ、かつグリース中から金属
元素を排除することで、製造品の歩留まりに悪影響を及
ぼさない転動装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明に
係る、４０℃における動粘度が３０〜１８０ｍｍ²／ｓ
ｅｃであり、かつ合成炭化水素油及びエーテル油から選
ばれる少なくとも１種が配合された基油と、ウレア化合
物からなる増ちょう剤とを含み、かつ非金属元素のみか
らなる添加剤をグリース全量の０．１〜１重量％配合し
てなるグリースを封入したことを特徴とする転動装置に
より達成される。上記のグリースは、基油、増ちょう
剤、更には添加剤にも金属元素を含まないために、金属
元素が飛散することが無い。また、基油も流動特性や潤
滑性能に優れ、かつ低発塵性を備えており、ウレア化合
物はグリースの高温特性を改善する作用を有する。従っ
て、このグリースを封入した転動装置は半導体製造装置
や液晶製造装置を始めとする清浄な環境が要求される装
置に極めて好適である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の転動装置に関して
図面を参照して詳細に説明する。本発明に係る転動装置
自体の構造は特に制限されるものではなく、各種の転が
り軸受や直動装置が対象となる。例えば、図１に転がり
軸受の一例として玉軸受を示すが、図示されるように、
外周面に内輪軌道面１を有する内輪２と、内周面に外輪
軌道面３を有する外輪４とを同心に配置し、内輪２の内
輪軌道面１と外輪４の外輪軌道面３との間に配設した複
数個の玉５，５を、保持器７で転動自在に保持して構成
される。また、外輪４の軸方向両端部内周面にそれぞれ
円輪状のシール部材６，６が固定されており、このシー
ル部材６と内輪２、外輪４及び玉５とで囲まれた軸受空
間にグリースが封入される。

【０００８】また、図２に直動装置の一例としてボール
ねじ装置を示す。図示されるように、ボールねじ装置は
外周面にらせん状のボールネジ溝１２が形成されたボー
ルネジ軸１０と、内周面２２に上記ボールネジ溝１２に
対向するらせん状のボールネジ軸２４が形成されたボー
ルナット２０と、対向する両ボールネジ溝間に転動自在
に介装された多数のボール３０と、それらのボール３０
を循環させるチューブ式循環路４０とを備えている。チ
ューブ式循環路４０は外形略コ字状のチューブからな
り、その両端部４２をそれぞれボールナット２０を両ボ
ールネジ溝１２，２４の接線方向に貫通するチューブ取
付け孔２９からボールナット２０内のボール転動空間に
差し込み、止め金４６でボールナット２０の外面に固定
されている。らせん状のボール転動空間を転動するボー
ル３０は、ボールネジ溝１２，２４を複数回回って移動
してから、チューブ式循環路４０の一方の端部４２です
くい上げられてチューブ式循環路４０の中を通り、他方
の端部（図示せず）からボールナット２０内のボール転
動空間に戻る循環を繰り返すようになっている。ボール
ナット２０の両端の開口部には円形の凹部２６が形成さ
れており、これに嵌着した円板状のシール部材２８の内
周面がボールネジ軸１０の外周面及びボールネジ溝１２
の面に摺接してボール転動空間に封入されたグリースを
シールする。

【０００９】上記したような転動装置に封入されるグリ
ースは、以下の組成を有する。基油は、優れた潤滑性
能、トルク性能を有する合成油が望ましく、中でも優れ
た発塵性能を備える合成炭化水素油及びエーテル油の少
なくとも１種を含む潤滑油が好ましい。合成炭化水素油
としてはポリαオレフィン油等を、エーテル油としては
ジアルキルジフェニルエーテル油、アルキルトリフェニ
ルエーテル油、アルキルテトラフェニルエーテル油等を
挙げることができる。特に高温耐久性を考慮すると、ア
ルキルジフェニルエーテルを必須成分（基油成分の５０
ｗｔ％以上）とする潤滑油が望ましい。また、低温流動
性の観点からは、合成炭化水素油が最も望ましい。ま
た、潤滑特性をより向上させるため、必要ならばエステ
ル油を配合しても良い。配合するエステル油としては、
ポリオールエステル油、芳香族エステル油が望ましい。
このエステル油は、発塵特性を考慮すると、基油成分の
５０ｗｔ％未満が望ましい。基油の動粘度は３０〜１８
０ｍｍ²／ｓ、特に３０〜１５０ｍｍ²／ｓｅｃが望ま
しい。これは、３０ｍｍ²／ｓｅｃ以下では高温で蒸発
しやすく、１８０ｍｍ²／ｓｅｃ以上では摩擦トルクの
増大、発塵量の増加を起こすためである。

【００１０】増ちょう剤となるウレア化合物は、ジウレ
ア、トリウレア、テトラウレア、ポリウレア等を挙げる
ことができる。これらのウレア化合物は、その分子中に
金属元素以外の異元素を含んでいてもよく、また金属原
子を含まない置換基を有していてもよい。このウレア化
合物のグリース中の含有量は、グリース形態を形成し得
る量であれば特に制限されるものではなく、概ね１０〜
３０重量％の範囲である。このウレア化合物はグリース
の高温特性、特に高温での機械的安定性を改善する効果
があり、１０重量％未満ではその効果が十分に得られな
い。一方、３０重量％を越える含有量では発塵量の増大
だけでなく、トルクの上昇、潤滑性能の劣化を起こすこ
とがある。また、発塵量を抑制するためには、適切な固
さが必要である。このため、グリースの混和ちょう度は
１９０〜２３０が好ましい。

【００１１】また、グリースには金属元素を含まない化
合物からなる添加剤が配合される。以下に添加剤の種類
とその好的な化合物を例示するが、これらの化合物の中
でも、硫黄や塩素、リンを含まないものが望ましい。添
加剤は、防錆性の要求に答えるために防錆剤を添加する
ことが好ましい。また、必要なら酸化防止剤、油性剤、
金属不活性剤等を添加することができる。以下に本発明
に使用することができる添加剤の一例を示す。防錆剤と
してはコハク酸等のカルボン酸及びその誘導体、ソルビ
タン等の非イオン界面活性剤を用いることができる。ま
た、酸化防止剤としてはアミン系、フェノール系酸化防
止剤、油性剤としては長鎖脂肪酸系油性剤、金属不活性
剤としてはベンゾトリアゾール系金属不活性剤等を用い
ることができる。

【００１２】上記の各添加剤はそれぞれ単独で、もしく
は適宜組み合わせて使用される。添加剤の配合量は、配
合される各添加剤とも単体としてグリース全量の０．１
重量％以上であり、これ未満では添加剤の効果が現れな
い。但し、単独使用及び併用する場合とも、総量でグリ
ース全量の１重量％以下であることが望ましく、これを
越えると発塵量が急増する。

【００１３】本発明に使用されるグリースは、常法に従
い、上記に挙げた基油に増ちょう剤及び添加剤を所定量
配合し、混練機により混練することにより得られる。
尚、この混練に際して、グリースには混練機や搬送容器
等から金属が混入することがある。また、原料中に不純
物として金属元素が含まれる場合もある。しかし、工程
中の管理を十分行えばその混入量は極く微量に抑えるこ
とができ、本発明の効果を損なうものではない。従っ
て、金属元素のグリース中への混入量は、分析装置の検
出限界以下であることが最も望ましいが、３０ｐｐｍ程
度の混入量は本発明において許容範囲であると考えられ
る。但し、Ｌｉ，Ｎａ，Ａｌ，Ｃａ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｍ
ｏ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｂａ，Ｐｂは、本発明の技術分野を考
慮すれば５ｐｐｍ以下であることが必要である。また、
同様の理由でＣｌ，Ｐ．Ｓは２０ｐｐｍ以下であること
が必要である。

【００１４】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明を
更に説明する。増ちょう剤としてウレア化合物（実施例
１〜９は脂環族、脂肪族混合ジウレア、実施例１０は脂
肪族ジウレア）、防錆剤としてアルケニル琥珀酸誘導体
並びに酸化防止剤としてアルキルジフェニルアミンを用
い、それぞれを表１、表２に示す割合で基油に配合して
実施例１〜１０のグリースを調製した。各グリースに関
して原子吸光分析装置を用いて成分分析を行ったとこ
ろ、金属元素は検出されなかった。更に、これらの配合
により、１２０℃、１０ｍｉｎの加熱試験でも有機物の
ガスの発生量は５０００ｗｔｐｐｍ未満と非常に汚染性
の低いグリースであることも確認した。また、比較のた
めに、実施例と同様のウレア化合物及び添加剤を用い、
それぞれを表３に示す割合で基油に配合して比較例１〜
４のグリースを調製した。尚、表中の基油のＰＡＯはポ
リαオレフィン油、ＡＤＥはアルキルジフェニルエーテ
ル油、ＰＥＴはペンタエリスリトールエステル油を示
す。

【００１５】そして、各グリースを用いて発塵量測定及
び防錆試験を行った。発塵量の測定は、図３に示す装置
を用いて行った。即ち、試験ボールねじ装置５０（φ：
１５ｍｍ、ストローク：３００ｍｍ）にグリースを塗布
し、５００ｒｐｍで回転させた。試験ボールねじ装置５
０は、その両端が支持軸受６０により軸支されており、
更にその一端はカップリング９０を介して駆動モータ８
０に接続されている。また、この測定装置全体は密封さ
れた容器内に設置されており、試験ボールねじ装置５０
の支持軸受６０および駆動モータ８０の軸には磁性流体
シール７０を使用してこれらからの発塵を防止してい
る。そして、試験装置内に清浄空気を流して、１ｃｆの
体積の空気中に含まれる０．１１μｍ以上の発塵粒子数
を光散乱式のパーティクルカウンターで測定し、４０時
間後の値を表中に示した。また、防錆試験は軸受材にグ
リースをプレーティングし、温度９０℃、湿度９５％で
１００時間静置することを行い、目視により錆の発生の
有無を判定した。錆の発生が認められる場合を「×」と
し、認められない場合を「○」として表中に示した。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】

【表３】

【００１９】実施例のグリースを封入したボールねじ装
置は、比較例のグリースを封入したボールねじ装置に比
べて、発塵量が少なく、また添加剤として配合した防錆
剤の効果も現れている。また、比較例１及び２から、添
加剤を総量で１重量％を越える量を配合したグリースを
封入したボールねじ装置は、発塵量が多く、添加剤の配
合量の上限が確認された。また、比較例３及び４から、
添加剤（この場合、防錆剤）単独で０．１重量％未満の
配合量では、添加剤の効果が現れないことが確認され
た。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高温での機械的安定性、トルク性能、発塵特性に優れ、
かつ製造品の歩留まりに悪影響を及ぼさない転動装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の転動装置の一例である、転がり軸受を
示す要部断面図である。

【図２】本発明の転動装置の他の例である、ボールねじ
装置を示す要部断面図である。

【図３】実施例において用いた発塵量測定装置を示す構
成図である。

【符号の説明】

１内輪軌道面２内輪３外輪軌道面４外輪５玉６シール部材７保持器１０ボールネジ軸１２ボールネジ溝２０ボールナット２４ボールネジ軸２８シール部材３０ボール４０チューブ式循環路５０試験ボールねじ装置６０支持軸受７０磁性流体シール８０駆動モータ９０カップリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ１０Ｍ 133/12 Ｃ１０Ｍ 133/12 Ｃ１０Ｎ 20:02 40:02 (72)発明者中道治神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内 (72)発明者遠藤敏明東京都中央区銀座２−16−７協同油脂株式会社内 (72)発明者柴山淳神奈川県藤沢市辻堂神台１−４−１協同油脂株式会社辻堂工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】４０℃における動粘度が３０〜１８０ｍ
ｍ²／ｓｅｃであり、かつ合成炭化水素油及びエーテル
油から選ばれる少なくとも１種が配合された基油と、ウ
レア化合物からなる増ちょう剤とを含み、更に非金属元
素のみからなる添加剤をグリース全量の０．１〜１重量
％配合してなるグリースを封入したことを特徴とする転
動装置。