JPH11199884A - 軸受部材 - Google Patents

軸受部材

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JPH11199884A
JPH11199884A JP10017788A JP1778898A JPH11199884A JP H11199884 A JPH11199884 A JP H11199884A JP 10017788 A JP10017788 A JP 10017788A JP 1778898 A JP1778898 A JP 1778898A JP H11199884 A JPH11199884 A JP H11199884A
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豊田  泰
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 潤滑性、付着性及び耐熱性に優れ、発塵が少
ない固体潤滑剤5を使用することで、高真空、高温等の
特殊環境下においても使用できる軸受部材を提供する。 【解決手段】 固体潤滑剤5として、平均分子量700
0〜15000、平均粒子径が5μmであるポリテトラ
フルオロエチレンを、その粒子どうしを結合させること
なく分散させた状態で、軸受部材の転動体3、軌道部1
1、21及び保持器4に、バインダーを用いることなく
付着させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は軸受部材に関し、詳
しくは、高真空下、高温下及びクリーン環境下等の特殊
環境下で使用される軸受部材に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般に
真空機器、半導体及び液晶基板製造装置等に使用される
転がり軸受、ボールねじ軸受及びボールスプライン軸受
等の軸受部材の潤滑には固体潤滑剤が用いられている。
特に低発塵用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と略称する)が用いられ、こ
れらはポリアミド及びポリイミド等のバインダーを介し
て軸受部材の転動体や軌道部に塗布されている。PTF
Eは平均分子量数十万から数百万のポリマー又は250
00以下のテルマーのいずれかで、粒子径が10〜20
μmのものが広く用いられている。
【0003】しかし、上述の軸受部材には、真空中での
使用限界温度が200℃程度と低いという問題点があ
る。これは主としてバインダーとして使用されるポリア
ミド、ポリイミドの使用限界温度に起因している。すな
わち、これらバインダーは、200℃程度の使用温度に
達するとガスを発生して転動体や軌道部から剥離し易く
なり、これにより固体潤滑剤も剥離し易くなって、発塵
と潤滑性悪化という問題が生じる。
【0004】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、耐熱性に優れており、高真空下、高温下及びクリー
ン環境下等の特殊環境下においても、良好な潤滑性及び
低発塵性を維持できる、固体潤滑剤を使用した軸受部材
を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、転動体及びこの転動体の転
走を案内する軌道部を有した軸受部材において、平均分
子量が25000以下であり、平均粒子径が5μm以上
であるポリテトラフルオロエチレンからなる固体潤滑剤
を、その粒子どうしを結合させることなく分散させた状
態で、前記転動体及び前記軌道部の少なくとも一方にバ
インダーを用いることなく付着させたことを特徴として
いる。
【0006】本発明においては、固体潤滑剤としてのP
TFEの平均分子量を25000以下にしているので、
転動体と軌道部との間に固体潤滑剤が詰まったり、PT
FE粒子が凝集したりするおそれがないとともに、PT
FEの平均粒子径を5μm以上にしているので、PTF
E粒子が凝集するのをさらに効果的に防止することがで
き、軸受の回転不良の発生を防止することができる。そ
してバインダーを用いることなくPTFEのみを付着さ
せているので、固体潤滑剤の使用限界温度はPTFEの
使用限界温度まで上昇させることができ、高温下におい
ても固体潤滑剤の剥離による発塵がなく、潤滑性も低下
しない。
【0007】上記固体潤滑剤は、PTFEの平均分子量
を7000〜15000にするのが好ましい(請求項
2)。平均分子量が15000以下である場合、粒子が
より微細となるので、潤滑性及び耐剥離性がさらに向上
し、平均分子量が7000以上である場合、低い温度か
ら気化することがないので、より耐熱性を向上させるこ
とができる。
【0008】上記軸受部材は、転動体、この転動体の転
走を案内する軌道部及びこの転動体を保持する保持器を
有した軸受部材であって、平均分子量が25000以下
であり、平均粒子径が5μm以上であるPTFEからな
る固体潤滑剤を、その粒子どうしを結合させることなく
分散させた状態で、前記転動体、前記軌道部及び前記保
持器の少なくとも一つにバインダーを用いることなく付
着させたものであってもよい(請求項3)。このように
構成することにより、請求項1記載の軸受部材と同様
に、この発明に係る固体潤滑剤は耐熱性が向上し、優れ
た潤滑性及び低発塵性を有することになる。
【0009】上記固体潤滑剤は、PTFEの平均分子量
が7000〜15000であるのが好ましい(請求項
4)。このように構成することにより、固体潤滑剤の耐
熱温度、潤滑性及び低発塵性がさらに向上する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を示し
て、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。図
1は、本発明の第1の実施形態に係る転がり軸受の断面
図である。この転がり軸受は、内輪1及び外輪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とが介在している。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及び外輪2の軌道部11
及び21には、PTFEからなる固体潤滑剤5をそれぞ
れ、その粒子どうしを結合させることなく分散させた状
態で、バインダーを用いることなく付着させている。P
TFEは平均分子量が25000以下、好ましくは70
00〜15000、平均粒子径が5μm以上、融点が3
10〜320℃であるものを使用する。
【0011】上記転がり軸受は、上記PTFEをCH3
CCl2 F(以下、代替フロンと称す)等の有機溶媒中
に分散させた溶液をマイクロシリンダーで軌道部11及
び軌道部21に一定量滴下し、数回転なじみ回転を行な
った後、略100℃で数分間熱風乾燥することにより、
固体潤滑剤5をボール3、保持器4のポケット、軌道部
11及び軌道部21に付着させてある。なお、上記PT
FEを代替フロン等の有機溶媒中に分散させた溶液中に
軸受完成品を浸漬させた後、略100℃で熱風乾燥する
ことで、固体潤滑剤5を上記各部へ付着させてもよい。
【0012】本発明の転がり軸受は、PTFEの平均分
子量を25000以下にしているので、ボール3と軌道
部11及び21との間に固体潤滑剤が詰まったり、PT
FE粒子が凝集したりするおそれがなく、しかもPTF
Eの平均粒子径を5μm以上にしているので、PTFE
粒子が凝集するのをさらに効果的に防止することがで
き、軸受の回転不良の発生を防止することができる。そ
してバインダーを用いることなくPTFEのみを付着さ
せているので、固体潤滑剤5の使用限界温度はPTFE
の使用限界温度まで上昇させることができ、高温下にお
いても固体潤滑剤5の剥離による発塵がなく、潤滑性も
低下しない。特に、平均分子量が15000以下である
場合、粒子がより微細となるので、潤滑性及び耐剥離性
がさらに向上し、平均分子量が7000以上である場
合、低い温度から気化することがないので、より耐熱性
を向上させることができる。以上のように固体潤滑剤5
が、良好な耐熱性、潤滑性及び低発塵性を発揮すること
ができるので、上記転がり軸受は、高真空下、高温下及
びクリーン下等の特殊環境下での使用が可能となる。
【0013】なお、固体潤滑剤5はボール3、保持器4
のポケット、軌道部11及び軌道部21の少なくとも一
つに付着させてあればよく、これらの部品を単体で、上
記PTFEを代替フロン等の有機溶媒中に分散させた溶
液中に浸漬させ、略100℃で熱風乾燥することで、固
体潤滑剤5を付着させてもよい。上記の実施形態におい
ては、転がり軸受に保持器を備えているが何らこれに限
定されるものではなく、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。
【0014】図2は、本発明の第2の実施形態に係るボ
ールねじ軸受の断面図である。この実施形態は、ねじ3
1のハウジング35上面にボール34の還流路36を設
け、ねじ31のねじ溝32及びボール溝33にボール3
4を案内するように構成されているボールねじ軸受のボ
ール34、ねじ溝32及びボール溝33の少なくとも一
つに、上記固体潤滑剤を、上記と同様にして付着させて
いる。上記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、高温下及びクリーン下等の特
殊環境下での使用が可能となる。
【0015】図3は、本発明の第3の実施形態に係るボ
ールスプライン軸受の断面図である。この実施形態は、
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及びスプラインシャフト45を挿入させているボー
ルスプライン軸受のボール42及び外筒軌道部43の少
なくとも一方に上記固体潤滑剤を、上記と同様にして、
付着させている。上記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
及びクリーン下等の特殊環境下での使用が可能となる。
【0016】[実機試験]図1に示す転がり軸受の10
-7Torrの真空下における耐熱性を調べた。実施例1
として平均分子量7500〜15000、平均粒子径5
μm、融点315℃であるPTFEを使用し、比較例1
として平均分子量1000〜4000、平均粒子径1.
5μm、融点200℃であるPTFEを使用した。各々
のPTFEを代替フロン中に分散させ、この溶液に各々
軸受を浸漬した後、略100℃で熱風乾燥させて、ボー
ル、軌道部及び保持器にPTFEを付着させた。実施例
1の軸受においては、略300℃までガスの発生が認め
られなかったが、比較例1の軸受においては、略180
℃からガスの発生が認められ、250℃で完全蒸発し
た。従って実施例1の軸受は300℃でも使用出来るの
に対し、比較例1の軸受は、200℃前後から使用でき
なくなることが判明した。
【0017】[トルク寿命試験]次に、転がり軸受につ
いてトルク寿命試験を行った結果について示す。試験条
件は以下の通りである。 使用軸受型番:608ST 雰囲気 :大気及び真空(1×10-7Torr) 回転速度 :200r/m 荷重 :アキシアル荷重 50N サンプル数 :各3セット 実施例2の軸受は、平均分子量7500〜15000、
平均粒子径5μmのPTFEを代替フロンに分散させた
溶液中に軸受を浸漬し、略100℃で熱風乾燥させて、
PTFEをボール、軌道部及び保持器に付着させたもの
である。比較例2の軸受は、平均分子量50000、平
均粒子径15μmのPTFE5重量%とポリアミドイミ
ド25重量%とを、N−メチル−2−ピロリドン70重
量%で分散混合させ、これをボール、軌道部及び保持器
にボンデッドフィルム法で塗布して固体潤滑剤を付着さ
せ、180℃、90分脱ガス処理したものである。そし
て実施例2及び比較例2について大気雰囲気及び真空雰
囲気それぞれでトルク寿命試験を行った。
【0018】大気雰囲気でのトルク寿命比較結果を示し
たグラフを図4に、真空雰囲気でのトルク寿命比較結果
を示したグラフを図5に示す。図4及び図5より、大気
雰囲気においても真空雰囲気においても本発明に係る固
体潤滑剤を付着させることで、軸受のトルク寿命が飛躍
的に向上していることがわかる。
【0019】
【発明の効果】以上のように構成された本発明は以下の
効果を奏する。請求項1の軸受部材によれば、固体潤滑
剤としてのPTFEの平均分子量を25000以下にし
ているので、転動体と軌道部との間に固体潤滑剤が詰ま
ったり、PTFE粒子が凝集したりするおそれがないと
ともに、PTFEの平均粒子径を5μm以上にしている
ので、PTFE粒子が凝集するのをさらに効果的に防止
することができ、軸受の回転不良の発生を防止すること
ができる。そしてバインダーを用いることなくPTFE
のみを付着させているので、固体潤滑剤の使用限界温度
はPTFEの使用限界温度まで上昇させることができ、
高温下においても固体潤滑剤の剥離による発塵がなく、
潤滑性も低下しない。このように固体潤滑剤が耐熱性、
潤滑性及び低発塵性に優れているので、請求項1の軸受
部材は、高真空下、高温下及びクリーン下等の特殊環境
下での使用が可能となる。
【0020】請求項2の軸受部材によれば、PTFEの
平均分子量を7000〜15000にしているので、固
体潤滑剤がさらに優れた耐熱性、潤滑性及び低発塵性を
有することになる。よって請求項2の軸受部材は、高真
空下、高温下及びクリーン下等の特殊環境下での使用に
さらに好適なものとなる。
【0021】請求項3の軸受部材によれば、固体潤滑剤
としてのPTFEの平均分子量を25000以下にして
いるので、転動体と軌道部との間に固体潤滑剤が詰まっ
たり、PTFE粒子が凝集したりするおそれがないとと
もに、PTFEの平均粒子径を5μm以上にしているの
で、PTFE粒子が凝集するのをさらに効果的に防止す
ることができ、軸受の回転不良の発生を防止することが
できる。そしてバインダーを用いることなくPTFEの
みを付着させているので、固体潤滑剤の使用限界温度は
PTFEの使用限界温度まで上昇させることができ、高
温下においても固体潤滑剤の剥離による発塵がなく、潤
滑性も低下しない。このように固体潤滑剤が耐熱性、潤
滑性及び低発塵性に優れているので、請求項3の軸受部
材は、高真空下、高温下及びクリーン下等の特殊環境下
での使用が可能となる。
【0022】請求項4の軸受部材によれば、PTFEの
平均分子量を7000〜15000にしているので、固
体潤滑剤がさらに優れた耐熱性、潤滑性及び低発塵性を
有することになる。よって請求項4の軸受部材は、高真
空下、高温下及びクリーン下等の特殊環境下での使用に
さらに好適なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る転がり軸受の断
面図である。
【図2】本発明の第2の実施形態に係るボールねじ軸受
の断面図である。
【図3】本発明の第3の実施形態に係るボールスプライ
ン軸受の断面図である。
【図4】大気雰囲気でのトルク寿命比較結果を示したグ
ラフである。
【図5】真空雰囲気でのトルク寿命比較結果を示したグ
ラフである。
【符号の説明】
1 内輪 2 外輪 3 ボール 4 保持器 5 固体潤滑剤
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年1月6日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般に
真空機器、半導体及び液晶基板製造装置等に使用される
転がり軸受、ボールねじ軸受及びボールスプライン軸受
等の軸受部材の潤滑には固体潤滑剤が用いられている。
特に低発塵用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と略称する)が用いられ、こ
れらはポリアミド及びポリイミド等のバインダーを介し
て軸受部材の転動体や軌道部に塗布されている。PTF
Eは平均分子量数十万から数百万のポリマー又は250
00以下のテマーのいずれかで、粒子径が10〜20
μmのものが広く用いられている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // C10N 20:04 20:06 30:08 40:02 50:08

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】転動体及びこの転動体の転走を案内する軌
    道部を有した軸受部材において、平均分子量が2500
    0以下であり、平均粒子径が5μm以上であるポリテト
    ラフルオロエチレンからなる固体潤滑剤を、その粒子ど
    うしを結合させることなく分散させた状態で、前記転動
    体及び前記軌道部の少なくとも一方にバインダーを用い
    ることなく付着させたことを特徴とする軸受部材。
  2. 【請求項2】前記ポリテトラフルオロエチレンの平均分
    子量が7000〜15000であることを特徴とする請
    求項1記載の軸受部材。
  3. 【請求項3】転動体、この転動体の転走を案内する軌道
    部及びこの転動体を保持する保持器を有した軸受部材に
    おいて、 平均分子量が25000以下であり、平均粒子径が5μ
    m以上であるポリテトラフルオロエチレンからなる固体
    潤滑剤を、その粒子どうしを結合させることなく分散さ
    せた状態で、前記転動体、前記軌道部及び前記保持器の
    少なくとも一つにバインダーを用いることなく付着させ
    たことを特徴とする軸受部材。
  4. 【請求項4】前記ポリテトラフルオロエチレンの平均分
    子量が7000〜15000であることを特徴とする請
    求項3記載の軸受部材。
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