JPS61165021A - ころがり軸受 - Google Patents

ころがり軸受

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JPS61165021A
JPS61165021A JP368685A JP368685A JPS61165021A JP S61165021 A JPS61165021 A JP S61165021A JP 368685 A JP368685 A JP 368685A JP 368685 A JP368685 A JP 368685A JP S61165021 A JPS61165021 A JP S61165021A
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JP
Japan
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bearing
layer
rolling
coated
silver
Prior art date
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Pending
Application number
JP368685A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirotomo Kiyoutani
京谷 拓知
Takashi Kobayashi
隆 小林
Masayoshi Onishi
政良 大西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Koyo Seiko Co Ltd filed Critical Koyo Seiko Co Ltd
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Publication of JPS61165021A publication Critical patent/JPS61165021A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/32Balls

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 真空用機器に用いる軸受装置の回転軸、例えば磁気軸受
装置のロータを支承するころがり軸受に関する。
従来の技術 従来、真空中で使用されるころがり軸受は、潤滑剤とし
て油やグリースを使用することが困難なため、転動体な
どの軸受構成部品におけるころがり摩擦部分またはすべ
り摩擦部分の表面に、潤滑性及び耐摩耗性に優れた銀ま
たは金を被覆したころがり軸受が知られている(例えば
米国特許3078548号明細書)。
発明か解決しようとする問題点 従来のこの種軸受を、例えば真空用機器に組込まれる磁
気軸受装置のタッチダウン軸受として使用した場合、次
に述べる問題点が生じることがある。(尚、本願明細書
で述べるタッチダウン軸受とは、後述するロータが回転
停止時に該ロータを支承する軸受のことである。)すな
わち、磁気軸受装置においては、ロータはその高速回転
中、磁気軸受にて非接触状態に支承され、回転停止時に
タッチダウン軸受に接触して支承され、ロータが磁気軸
受のステータやモータ等に接触して破損せぬように考慮
されている。ところで、通常の磁気軸受装置の使用停止
時には、ロータがその回転速度を徐々に落とされ、かな
り低速になってからタッチダウン軸受に接触させられる
ようにしているためタッチダウン軸受等の損傷はないが
、磁気軸受装置の使用中に停電等の原因にて瞬時に磁気
軸受が作動しな(なった場合、ロータは高速回転を続け
た状態でタッチダウン軸受に接触し、回転停止するまで
タッチダウン軸受にて支承されることになり、ロータの
損傷や軸受寿命が短くなる等の問題かある。これは、タ
ッチダウン軸受のころがり摩擦部分あるいはすへす摩擦
部分の表面が金または銀で被覆されているため、摩擦係
数が大きく、ロータの高速回転に対するタッチダウン軸
受の瞬時の追従回転の立ち上がりが悪いことに起因する
この発明は、前述の問題点を解消することを目的とする
問題点を解決するための手段 この発明は、ころがり軸受のころがり摩擦またはすべり
摩擦を生ずる金属構成部品のうち少なくとも転動体の表
面に複数の金属膜層が形成され、該複数の金属膜層中、
最上層を潤滑性を有する軟金属により形成されてなるこ
ろがり軸受において、前記最上層の潤滑性を何する金ま
たは銀等の軟金属の表面をバレル研磨等にて平滑状態に
研磨し、該研磨表面に二硫化モリブデン等の固体潤滑剤
を被覆してなるころがり軸受の構成を解決手段とする。
作   用 真空機器に用いられ回転軸を支承する軸受装置において
、何等かの原因にて急激な回転トルクが軸受装置のころ
がり軸受に作用しても、少なくとも転動体の表面の金ま
たは銀の膜層の表面を平滑状態にした後、二硫化モリブ
デンを被覆したころがり軸受を使用しているため、回転
軸あるいはころがり軸受を損傷することなく、回転軸に
良好に追従する。
実施例 以下、磁気軸受装置の実施例について説明する。第1図
において、lは磁気軸受装置で、宵底円筒状のケース2
内に下端部が細軸4となる段付き軸に形成されかつ該細
軸4の下端に円盤部5を有するロータ3を挿入している
。前記ロータ3の上部はケース2の内壁2aに固定され
た磁気軸受6にて支承され、前記ロータ3の下部の円盤
部5はケース2の底壁2bに固定された磁気軸受7と該
磁気軸受7より若干上方でケース2の内壁2aに固定さ
れた磁気軸受8との間に位置して両磁気軸受7.8にて
支承される。前記上方の磁気軸受6はロータ3の軸線に
直交する方向に磁力を出すラジアル軸受として作用し、
下方の二個の磁気軸受7.8はロータ3の軸線方向すな
わち円盤部5の上下面5a、5bに直交する方向に磁力
を出すスラスト軸受として作用する。9は高周波モータ
でロータ3を回転させるためのものである。また磁気軸
受6の上方のケース2の内壁2aからは半径方向にフラ
ンジloが一体に設けられ、該フランジ1Gの端部10
aに形成した周状凹溝11内に、タッチダウン軸受とし
て総ボール形式の深みぞ玉軸受12が装着固定され、ロ
ータ3の回転停止時のラジアル負荷を受ける。さらに下
方の両磁気軸受7.8の内、円盤部5の上面側に配置さ
れた磁気軸受 、2z−vbtrrり3に対向する側面
8aにはタッチダウン軸受として二個の総ボール形式の
アンギュラ玉軸受13.14が上下に正面組合わせで装
着固定されている。
この両タッチダウン軸受13.14のうち上部の軸受I
3によりロータ3の段付き面3aおよび細軸4が支承さ
れ、下部の軸受14によりロータ3の細軸4のみが支承
される。
ここで第1図の実施例はロータ3の回転中の状態を示し
ているが、ロータ3の回転停止時にはロータ3はタッチ
ダウン軸受12.13.14のみにて支承され、磁気軸
受6.7.8には非接触状態を保つよう、寸法関係が考
慮されていることはもちろんである。
次に前記タッチダウン軸受について詳述する。
尚ここでは便宜上タッチダウン軸受12を代表して説明
するが、他の軸受13.14の構成についても同様であ
ることはいうまでもない。第2図に示すように、内輪1
5と外輪16との間に介装された軸受鋼を素材とした転
動体17は、ニッケル層18、銅層19、銀層20の各
被覆層が順次イオンブレーティング法にて被覆され、さ
らに銀層20の表面がバレル研磨等の研磨にて平滑状態
にされた後、固体潤滑剤である二硫化モリブデン層21
が被覆されている。この発明は、前述の銀層20の表面
がバレル研磨等にて平滑状態に保たせることにより、該
表面に被覆される二硫化モリブデン層21の膜の厚みを
全体に均等にさせることかでき、長時間にわたり軸受の
摩擦係数を小さくすなわち摩擦トルクを小さくさせるこ
とに始めて成功した。尚、ここで転動体17の素材金属
と銀層20との間の中間被覆層をニッケル層18、銅層
1Bの順にした理由は、各種金属の溶解度からみて前述
の中間被覆層の構成が銀層を強固に素材金属上に付着さ
せる上で最適であるからである。この点については、出
願人に係る発明である特開昭55−57717号公報に
詳述されている。
もちろん本願発明においては、転動体の素材金属と銀層
20の間の中間被覆層は前述の構成に限定されるもので
はなく、任意に変更できることはいうまでもない。
次に、転動体に二硫化モリブデンを被覆する前の状態で
、銀の表面を本発明のようにバレル研磨にてを平滑状態
にしたものと、バレル研磨を施さないものとを真空中に
おいて比較したデータを第1表に示す。
第1表 第1表におけるワイブルスロープとは、軸受の破損確率
がワイブル分布するとした場合の破損の形態を示す係数
であるが、数値が大きい程軸受寿命のバラツキが小さく
、軸受の信頼性が向上するものであり、BIO寿命も金
属を被覆していない無処理品を1として比較した場合、
数値が大きい程軸受寿命が向上するものである。従って
、第1表にて明らかなように、転動体を被覆している銀
層20の表面をバレル研磨処理した軸受の方が、バレル
研磨処理をしない軸受に比べて明らかに軸受寿命のバラ
ツキが小さく軸受の信頼性が向上し、さらに軸受の寿命
も向上している。
また第3図には、転動体を被覆している銀層20の表面
をバレル研磨しない状態で二硫化モリブデン2■を被覆
したころがり軸受と、銀層20の表面をバレル研磨処理
した後、二硫化モリブデン21を被覆した本発明の実施
例におけるころがり軸受との摩擦係数の変化状態を示す
比較グラフであるが、本発明の軸受の方が、真空中での
テストでは長時間にわたりころがり摩擦係数を小さく維
持できることが明らかである。これは銀層20の表面を
バレル研磨等の研磨処理をし、表面を平滑状態にした後
に二硫化モリブデン21を被覆する方が、第4図に示す
ように全体が均一な厚みで被覆されるため、摩擦係数が
太き(なる要因の一つである銀層2θが短時間に露出し
にくいためである。これに対し、銀層20の表面を研磨
処理しないで二硫化モリブデンを被覆すると、第5図の
ように銀の表面の凹凸が大きいため、銀層20の早期あ
るいは最初からの露出割合が大きく、短時間で摩擦係数
が大きくなるためである。
ここで上記実施例では、総ボール形式の玉軸受について
説明したが、これは磁気軸受装置のタッチダウン軸受に
は総ボール形式が最適のためであり、他の真空機器用の
軸受装置に使用する場合には総ボール形式の玉軸受軸受
でも保持器付きの玉軸受でもよい。また本発明の構成を
適用し得る軸受形式も円筒ころ軸受、円すいころ軸受等
であってもよく、さらに本発明の構成は、転動体以外の
ころがり摩擦やすべり摩擦を生ずるころがり軸受の金属
構成部品にも適用可能である。さらに、銀以外の金等の
潤滑性のある軟金属、二硫化モリブデン以外の摩擦係数
の小さい二硫化タングステン等の固体潤滑剤を使用して
もよい。
発明の効果 この発明は、以上のようにころがり軸受のころがり摩擦
またはすべり摩擦を生ずる金属構成部品のうち少なくと
も転動体の表面に複数の金属膜層が形成され、該複数の
金属膜層中、最上層を潤滑性を有する金または銀等の軟
金属により形成され、該最上層の軟金属の表面を平滑状
態に研磨され、この研磨表面に固体潤滑剤が被覆された
ころかり軸受の構成としたため、磁気軸受装置における
タッチダウン軸受のように、急激な回転トルクが負荷さ
れても、初期トルクの低減を長時間にわたり可能とし、
しかも軸受の信頼性を向上させ、回転軸や軸受の損傷を
防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のころがり軸受を使用した一実施例であ
る磁気軸受装置の縦断面図、第2図は本発明にかかるこ
ろがり軸受の縦断面図、第3図は本発明と本発明によら
ない軸受との摩擦係数の変化状態をしめず比較グラフ、
第4図は本発明の場合の銀層表面に対する二硫化モリブ
デンの被覆状態を示す説明図、第5図は本発明によらな
い場合の銀層表面に対する二硫化モリブデン被覆状態を
示す説明図である。 12・・・深みぞ玉軸受  15・・・外輪16・・・
内輪      17・・・転動体18・・・ニッケル
層   19・・・銅層20・・・銀層      2
1・・・二硫化モリブデン層第1図 第2図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ころがり軸受のころがり摩擦またはすべり摩擦を
    生ずる金属構成部品のうち少なくとも転動体の表面に複
    数の金属膜層が形成され、該複数の金属膜層中、最上層
    を潤滑性を有する軟金属により形成されてなるころがり
    軸受において、前記最上層の潤滑性を有する軟金属の表
    面を平滑状態に研磨し、該研磨表面に固体潤滑剤を被覆
    してなるころがり軸受
  2. (2)前記研磨がバレル研磨である特許請求の範囲(1
    )に記載のころがり軸受
  3. (3)前記軟金属が金または銀である特許請求の範囲(
    1)記載のころがり軸受
  4. (4)前記固体潤滑剤が二硫化モリブデンである特許請
    求の範囲(1)記載のころがり軸受
JP368685A 1985-01-11 1985-01-11 ころがり軸受 Pending JPS61165021A (ja)

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