KR20200014771A - 롤링 베어링 및 롤링 베어링 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

롤링 베어링(30)에는: 내륜(31); 외륜(32); 및 외륜(31)과 내륜(32) 사이에 개재된 복수의 볼(33)이 제공된다. 내륜(31) 및 외륜(32)은 스테인리스 강으로 이루어진다. 볼(33)과 롤링 접촉하는, 내륜(31) 및 외륜(32) 각각의 궤도면(34, 35)은 슈퍼피니싱 가공면이고, 슈퍼피니싱 가공면 상에 고체 윤활막을 포함하는 코팅 층(36, 37)이 형성된다.

Description

롤링 베어링 및 롤링 베어링 제조 방법
본 발명의 양태는 롤링 베어링 및 롤링 베어링 제조 방법에 관한 것이다.
롤링 베어링은 다양한 장비에 사용되지만, 베어링 륜(내륜, 외륜) 상에 고체 윤활막의 코팅 층이 형성되는 롤링 베어링으로서는, 예를 들어, 터보 분자 펌프에 사용되는 터치다운 베어링(touchdown bearing)이 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
터치다운 베어링은 자기 베어링과 함께 제공되고, 회전 축은 회전 축의 정상 회전 중에 자기 베어링에 의해 지지되며, 터치다운 베어링은 회전 축과 접촉하지 않는다. 이와 반대로, 예를 들어, 자기 베어링이 제어 불가능하게 되는 경우, 회전 축은 터치다운 베어링의 베어링 륜과 접촉(터치-다운)하게 되고 회전을 멈출 때까지 지지되며, 그로 인해 자기 베어링 및 회전 축이 보호된다.
터보 분자 펌프의 터치다운 베어링과 같이 베어링이 진공 하에서 사용되는 경우, 그리스 또는 오일은 윤활제로 사용될 수 없기 때문에 고체 윤활제가 사용된다. 또한, 베어링 륜에 녹 방지 오일이 사용될 수 없기 때문에, 스테인리스 강이 자주 베어링 륜으로 사용된다.
JP-A-2009-024846
베어링 륜의 표면을 고체 윤활막으로 코팅하는 경우, 접착성을 증가시키는 것이 바람직하다. 그러나, 베어링 륜이 스테인리스 강으로 이루어진 경우에는 코팅에 대한 전처리로 인산염 처리가 수행될 수 없다. 따라서, 관련 기술분야에서는, 베어링 륜에 대한 전처리로 샷 블라스팅(shot blasting)이 수행된다. 이 방식으로, 베어링 륜의 표면 상에, 특히 롤링 요소와 롤링 접촉하는 궤도면 상에 고체 윤활막으로 코팅 층을 형성함으로써 롤링 베어링(터치다운 베어링)의 윤활이 보장된다.
터보 분자 펌프에 사용되는 터치다운 베어링을 대표로 하는 다양한 롤링 베어링의 반복 수명을 개선시키는 것이 바람직하다. 이러한 이유로, 고체 윤활막에 의한 코팅 층의 접착성을 개선시키기 위한 연구가 수행되고 있다.
본 발명의 양태의 목적은 새로운 기술적 수단에 의해 코팅 층의 접착성을 증가시킬 수 있고 또한 롤링 베어링의 기본 성능을 가질 수 있는 롤링 베어링 및 롤링 베어링 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 발명자는, 베어링 륜(내륜, 외륜)의 궤도면이 슈퍼피니싱 가공면(superfinished surface)이라 하더라도, 표면 거칠기를 어느 정도로 증가시킴으로써(거친 경면으로 만듦으로써) 고체 윤활막에 의한 코팅 층의 접착성이 증가될 수 있음을 발견하였다. 본 발명의 양태는 이 지식에 기초하여 완성된다.
즉, 본 발명의 양태에 따른 롤링 베어링은 내륜; 외륜; 및 내륜과 외륜 사이에 개재된 복수의 롤링 요소를 포함하고, 내륜 및 외륜은 스테인리스 강으로 이루어지며, 롤링 요소와 롤링 접촉하는 궤도면은 내륜 및 외륜 각각에 제공되고 슈퍼피니싱 가공면이며, 또한 슈퍼피니싱 가공면 상에 고체 윤활막으로 이루어진 코팅 층이 형성된다.
이 롤링 베어링에 따르면, 궤도면 상에서 코팅 층의 접착성이 높고, 따라서 롤링 베어링의 수명이 연장될 수 있다. 또한, 궤도면은 그 표면 거칠기가 어느 정도 높다 하더라도, 슈퍼피니싱 가공면이기 때문에 회전 중 진동 발생과 같은 문제를 억제하는 것이 가능하고 롤링 베어링으로서의 기본 성능을 가지는 것이 가능하다.
이 롤링 베어링과는 다르게, 궤도면이 블라스트면(blast surface)[새틴 마무리 면[(satin-finished surface)]이고, 블라스트면 상에 고체 윤활막에 의한 코팅 층이 형성되는 예가 있다. 그러나, 이 롤링 베어링(본 발명의 양태)의 경우에는, 코팅 층이 높은 접착성을 갖는 이유가 슈퍼피니싱 가공면[미경면(微鏡面, fine mirror surface)]의 표면 조건이 블라스트면과 동일한 방식 또는 블라스트면보다 더 양호한 방식으로 고체 윤활막과의 상용성이 높기 때문이라고 추정된다.
또한, 내륜 및 외륜에서, 궤도면 이외의 표면이고 또 다른 부재와 접촉하는 접촉면이 블라스트면이고, 블라스트면 상에 고체 윤활막에 의한 코팅 층이 형성되는 것이 바람직하다. 이 구성에 따르면, 궤도면 이외의 표면 상에서도 코팅 층의 접착성이 증가한다. 궤도면 이외 및 접촉면 이외의 표면 또한 블라스트면이고, 블라스트면 상에 고체 윤활막으로 이루어진 코팅 층이 형성될 수 있다.
코팅 층이 이황화몰리브덴 막 또는 이황화텅스텐 막을 포함하는 것이 바람직하다. 그로 인해, 그리스 및 오일이 사용될 수 없는 진공 하에서도 롤링 베어링의 윤활이 보장될 수 있다.
슈퍼피니싱 가공면의 표면 거칠기(Ra)는 0.1 이상 0.8 이하인 것이 바람직하다. 그 결과로, 궤도면은 슈퍼피니싱 가공면이지만, 표면 거칠기가 비교적 높기 때문에 코팅 층의 접착성이 증가된다. 궤도면에 대한 마무리 가공은 거친 슈퍼피니싱 가공일 수 있다. 따라서, 예를 들어, 공작 기계 또는 그와 유사한 것에 사용되는 롤링 베어링의 궤도면 상에 필요한 경면 마무리(mirror-surface finishing)를 위한 슈퍼피니싱 가공이 필요하지 않아, 가공 비용을 절감할 수 있다.
바람직한 적용예로서, 이 롤링 베어링은 터보 분자 펌프에 사용되는 터치다운 베어링이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 내륜; 외륜; 및 내륜과 외륜 사이에 개재된 복수의 롤링 요소를 포함하는 롤링 베어링 제조 방법이 제공되고, 방법은 환형 스테인리스 강 재료를 선삭 가공함으로써 내륜 또는 외륜이 될 중간품을 획득하고 중간품을 가공하는 가공 단계; 및 가공 단계를 마무리한 후에 제조된 내륜 및 외륜을 롤링 요소와 함께 조립하는 조립 단계를 포함하고, 가공 단계는 중간품의 표면에 대한 연마 가공을 수행하는 단계; 연마 가공을 마무리한 후의 중간품에 제공되고 롤링 요소와 롤링 접촉하게 되는 궤도면이 될 표면에 대한 슈퍼피니싱 가공 단계; 및 슈퍼피니싱 가공면 상에 고체 윤활막의 코팅 층을 형성하는 단계를 포함한다.
이 제조 방법에 따르면, 궤도면이 될 표면에 대해 슈퍼피니싱 가공이 수행될 때, 표면 거칠기를 어느 정도로 증가시킴으로써 고체 윤활막의 코팅 층의 접착성을 증가시키는 것이 가능하다. 그 결과로, 롤링 베어링의 수명이 연장될 수 있다. 또한, 궤도면은 그 표면 거칠기가 어느 정도 높다 하더라도, 슈퍼피니싱 가공면이기 때문에, 회전 중 진동 발생과 같은 문제를 억제하는 것이 가능하게 된다. 그 결과로, 제조된 롤링 베어링은 기본 성능을 가질 수 있다.
본 발명의 양태의 롤링 베어링에 따르면, 고체 윤활막에 의한 코팅 층의 접착성이 높고, 따라서 수명이 연장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태의 제조 방법에 따르면, 상술된 롤링 베어링을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 롤링 베어링이 제공되는 터보 분자 펌프의 예를 도시하는 단면도이다.
도 2는 롤링 베어링의 단면도이다.
도 3은 롤링 베어링의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 롤링 베어링이 제공되는 터보 분자 펌프의 예를 도시하는 단면도이다. 터보 분자 펌프(10)는 펌프 하우징(11), 펌프 하우징(11) 내에 제공되는 로터 날개(12), 로터 날개(12)와 일체로 회전하는 회전 축(로터 축)(13), 축방향 자기 베어링(14), 제1 반경방향 자기 베어링 및 제2 반경방향 자기 베어링(15 및 16), 제1 롤링 베어링(17), 및 제2 롤링 베어링(18)을 포함한다.
제1 반경방향 자기 베어링 및 제2 반경방향 자기 베어링(15 및 16) 각각은 비접촉 상태로 반경방향으로부터 회전 축(13)을 지지할 수 있다. 플랜지(19)가 회전 축(13)의 단부(도 1에서 하단)에 제공되고 축방향 자기 베어링(14)은 한 쌍의 전자석(14a 및 14b)을 갖는다. 이들 전자석(14a 및 14b)은 축방향으로부터 플랜지(19)를 개재한다. 그로 인해, 축방향 자기 베어링(14)은 플랜지(19)[회전 축(13)]와 비접촉 상태로 축방향에서 회전 축(13)을 지지할 수 있다.
제1 롤링 베어링(17)은 축방향에서 회전 축(13)의 일 측면(도 1에서 상부측)에 제공된다. 제1 롤링 베어링(17)은 내륜(21), 외륜(22), 및 복수의 볼(롤링 요소)(23)을 포함하는 깊은 홈 볼 베어링이고 회전 축(13)의 반경방향 하중을 지지할 수 있다. 내륜(21)과 회전 축(13) 사이에 반경방향으로의 간극이 제공되며, 이 간극은 반경방향 자기 베어링(15)(16)의 회전 축(13)에 대한 반경방향 간극보다 더 작다. 외륜(22)은 펌프 하우징(11)의 일부에 부착된다.
제2 롤링 베어링(18)은 회전 축(13)의 다른 축방향 측면(도 1에서 하부측)에 제공된다. 제2 롤링 베어링(18)은 내륜(31), 외륜(32), 및 복수의 볼(롤링 요소)(33)을 포함하는 조합 앵귤러 볼 베어링이고 회전 축(13)의 반경방향 하중 및 축방향 하중을 지지할 수 있다. 내륜(31)과 회전 축(13) 사이에 반경방향으로의 간극이 제공되며, 이 간극은 반경방향 자기 베어링(15)(16)의 회전 축(13)에 대한 반경방향 간극보다 더 작다. 외륜(32)은 펌프 하우징(11)의 일부에 부착된다.
상술된 구성에 따르면, 회전 축(13)은 정상 회전 중에[터보 분자 펌프(10)의 정상 작동 중에] 축방향 자기 베어링(14) 및 반경방향 자기 베어링(15 및 16)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 이들 자기 베어링(14, 15, 및 16)이 제어 불가능하게 되는 경우, 회전 축(13)은 제1 롤링 베어링 및 제2 롤링 베어링(17 및 18)의 내륜(21 및 31)과 접촉(터치 다운)하게 되고, 회전하는 회전 축(13)은 제1 롤링 베어링 및 제2 롤링 베어링(17 및 18)에 의해 지지된다. 이 방식으로, 제1 롤링 베어링 및 제2 롤링 베어링(17 및 18)은 터보 분자 펌프(10)를 위한 터치다운 베어링으로서 기능한다.
도 2는 제2 롤링 베어링(18)의 단면도이다. 상술된 바와 같이, 제2 롤링 베어링(18)은 조합 앵귤러 볼 베어링이고 2개의 앵귤러 볼 베어링(29 및 30)의 조합으로 구성된다. 하나의 앵귤러 볼 베어링(30)과 다른 앵귤러 볼 베어링(29)은 유사하다. 이하에서, 하나의 앵귤러 볼 베어링(30)[이하에서 단순히 베어링(30)으로 지칭함]을 설명하지만, 다른 앵귤러 볼 베어링(29)의 구성은 동일하다. 제1 롤링 베어링(17)(도 1 참조)에서, 내륜(21) 및 외륜(22)에 대한 볼(23)의 접촉각은 0이다. 따라서, 이는 베어링 륜[내륜(21) 및 외륜(22)]의 궤도면이 깊은 홈 형상을 갖는다는 점에서 베어링(30)과 상이하지만, 그 외에는 베어링(30)과 동일한 구성이고 동일한 제조 방법으로 제조된다. 이러한 이유로, 제1 롤링 베어링(17)에 대한 상세 설명은 생략한다.
도 2에서, 베어링(30)은, 상술된 바와 같이, 내륜(31), 외륜(32) 및 내륜(31)과 외륜(32) 사이에 개재된 복수의 볼(33)(롤링 요소)을 포함한다. 내륜(31)의 외부 주연면 상에 내륜 궤도면(34)이 형성되고 외륜(32)의 내부 주연면 상에 외륜 궤도면(35)이 형성된다. 베어링(30)[본 실시예에서 내륜(31)]이 회전할 때, 볼(33)은 내륜 궤도면(34) 및 외륜 궤도면(35)과 롤링 접촉하게 된다.
내륜(31) 및 외륜(32)은 스테인리스 강(예를 들어, SUS440C)으로 이루어진다. 볼(33)은 스테인리스 강 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다. 내륜 궤도면(34)은 슈퍼피니싱 가공면이고, 슈퍼피니싱 가공면 상에 고체 윤활막으로 이루어진 코팅 층(36)이 형성된다. 유사하게, 외륜 궤도면(35)은 슈퍼피니싱 가공면이고, 슈퍼피니싱 가공면 상에 고체 윤활막으로 이루어진 코팅 층(37)이 형성된다. 본 실시예의 코팅 층(36 및 37)은 유사하고 이황화몰리브덴 막을 포함한다. 이황화몰리브덴 막 대신에 이황화텅스텐 막이 사용될 수 있다.
상술된 바와 같이, 내륜 궤도면(34)은 슈퍼피니싱 가공면이다. 그러나, 표면 거칠기를 어느 정도로 높이고, 내륜 궤도면(34)을 미경면[마이크로 경면 마무리 면(micromirror-surface finish surface)]으로 한다. 유사하게, 외륜 궤도면(35)은 슈퍼피니싱 가공면이다. 그러나, 표면 거칠기를 어느 정도로 높이고, 외륜 궤도면(35)을 미경면(마이크로 경면 마무리면)으로 한다.
표면 거칠기의 구체적 예를 설명한다. 내륜 궤도면(34) 및 외륜 궤도면(35) 각각의 슈퍼피니싱 가공면의 표면 거칠기(중심선 평균 거칠기)(Ra)는 0.1 이상 0.8 이하로 설정되는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 표면 거칠기(Ra)의 상한은 0.6이고 하한은 0.2이다. 표면 거칠기(Ra)가 하한보다 더 낮은 경우, 고체 윤활막에 의한 코팅 층(36 및 37)의 접착성이 약간 저하될 수 있다. 또한, 표면 거칠기(Ra)가 상술된 상한을 초과하는 경우, 볼(33)이 롤링 접촉할 때의 진동이 약간 증가될 수 있다.
내륜(31)에서, 내륜 궤도면(34) 이외에, 다른 부재와 접촉하는 표면은 블라스트면이고, 블라스트면 상에 [내륜 궤도면(34)의 경우와 동일한] 고체 윤활막으로 이루어진 코팅 층(36)이 형성된다. 베어링(30)이 터치다운 베어링으로서 기능하는 경우, 내륜(31)의 내부 주연면(38) 및 축방향 측부 표면(39)은 회전 축(13)(도 1 참조)과 접촉(미끄럼 접촉)하게 될 수 있다. 따라서, 내부 주연면(38) 및 측부 표면(39)이 상술된 "다른 부재와 접촉하게 되는 접촉면"이며, 이들 내부 주연면(38) 및 측부 표면(39)은 블라스팅(샷 블라스팅)되고 고체 윤활제로 코팅된다. 본 실시예의 베어링(30)에서는, 내륜(31)에서, 내륜 궤도면(34) 이외 그리고 접촉면[내부 주연면(38) 및 측부 표면(39)] 이외의 표면도 블라스트면이며, 블라스트면 상에 고체 윤활막으로 이루어진 코팅 층(36)이 형성된다. 즉, 내륜(31)의 전체 표면 상에 코팅 층(36)이 형성된다. 그러나, 고체 윤활막을 코팅하기 위한 전처리는 내륜 궤도면(34)과 다른 표면 사이에 상이하고, 따라서 다른 표면은 블라스팅되는 반면 내륜 궤도면(34)은 슈퍼피니싱 가공된다.
또한, 외륜(32)에서, 외륜 궤도면(35) 이외의 표면은 블라스트면이고, 블라스트면 상에 [외륜 궤도면(35)의 경우와 동일한] 고체 윤활막으로 이루어진 코팅 층(37)이 형성된다. 즉, 외륜(32)의 전체 표면 상에 코팅 층(37)이 형성된다. 그러나, 고체 윤활막을 코팅하기 위한 전처리는 외륜 궤도면(35)과 다른 표면 사이에 상이하고, 따라서 다른 표면은 블라스팅되는 반면 외륜 궤도면(35)은 슈퍼피니싱 가공된다.
베어링(30) 제조 방법을 설명한다. 도 3은 제조 방법을 도시하는 흐름도이다. 이 제조 방법은 가공 단계(S1) 및 조립 단계(S2)를 포함한다. 가공 단계(S1)에서, 내륜(31) 또는 외륜(32)이 되는 중간품은 환형 스테인리스 강 재료를 선삭 가공하고 각각의 중간품이 가공됨으로써 획득된다. 조립 단계(S2)에서, 가공 단계(S1)를 마무리한 후에 제조된 내륜(31) 및 외륜(32)은 볼(33)과 함께 조립된다.
가공 단계(S1)는 선삭 가공에 의해 중간품을 생산하기 위한 단계(S10)에 추가로 연마 가공 단계(S11), 슈퍼피니싱 가공 단계(S12), 및 코팅 단계(S14)를 포함한다. 또한, 본 실시예의 가공 단계(S1)는 블라스팅 단계(S13)를 포함한다.
선삭 가공에 의해 내륜(31) 또는 외륜(32)이 될 중간품을 제조하는 단계(S10)에서, 환형 스테인리스 강 재료의 외부 주연면, 내부 주연면, 및 축방향 단부 표면 모두는 미리 결정된 형상으로 선삭 가공되고 내륜 궤도면(34)(도 2 참조) 또는 외륜 궤도면(35)에 홈이 선삭 가공에 의해 형성된다.
연마 가공 단계(S11)에서, 중간품의 표면이 연마 가공된다. 본 실시예에서는, 중간품의 전체 표면에 대한 연마 가공이 수행된다.
슈퍼피니싱 가공(S12)에서, 연마 가공을 마무리한 후에 내륜(31)이 되는 중간품(내륜 중간품)에, 내륜 궤도면(34)이 되는 표면 상에 슈퍼피니싱 가공이 수행되고, 외륜(32)이 되는 중간품(외륜 중간품)에는, 외륜 궤도면(35)이 되는 표면 상에 슈퍼피니싱 가공이 수행된다. 내륜 궤도면(34) 및 외륜 궤도면(35) 각각에 수행되는 슈퍼피니싱 가공은 경면 마무리가 아니고 마이크로 경면 마무리이며, 마무리된 표면의 표면 거칠기는 특정 정도로 높도록 가공된다. 예를 들어, 슈퍼피니싱 가공면[내륜 궤도면(34) 및 외륜 궤도면(35)]의 표면 거칠기(Ra)는 0.1 이상 0.8 이하이다. 내륜 중간품에서 내륜 궤도면(34) 이외의 표면 및 외륜 중간품에서 외륜 궤도면(35) 이외의 표면은 슈퍼피니싱 가공되지 않고 연마 가공[연마 단계(S11)]에 의해 연마 가공된 표면으로 남는다.
슈퍼피니싱 가공(S12)은 내륜 궤도면(34) 및 외륜 궤도면(35)만을 대상으로 하는 것이다. 이들 궤도면이 슈퍼피니싱 가공면인 경우, 내륜 궤도면(34) 및 외륜 궤도면(35)은 슈퍼피니싱 가공면(미경면) 상에 미세한 산 골짜기 형상을 보장하도록 각각 마스킹된다(masked). 또한, 내륜 중간품 및 외륜 중간품 각각에 대해 블라스팅[블라스팅 단계(S13)]이 수행된다. 그 결과로, 내륜 궤도면(34) 및 외륜 궤도면(35) 이외의 표면 상에 미세한 불규칙성이 형성된다. 상술된 바와 같이, 본 실시예의 블라스팅 단계(S13)에서, 연마 가공된 내륜 중간품의 표면 중 내륜 궤도면(34)을 제외한 모든 표면 상에 블라스팅 가공이 수행되고, 연마 가공된 외륜 중간품의 표면 중 외륜 궤도면(35)을 제외한 모든 표면 상에 블라스팅 가공이 수행된다. 블라스팅된 표면의 표면 거칠기(Ra)는, 예를 들어, 0.1 이상 1.0 이하이다.
코팅 단계(S14)에서, [내륜 궤도면(34) 또는 외륜 궤도면(35)이 되는] 슈퍼피니싱 가공면 상에 고체 윤활막으로 이루어진 코팅 층이 형성된다. 또한, 본 실시예의 코팅 단계(S14)에서는, 블라스팅 단계(13)에서 블라스팅 가공 처리된 표면 상에도 고체 윤활막으로 이루어진 코팅 층이 형성된다. 다시 말하자면, 내륜 중간품에서, 내륜 궤도면(34) 상의 코팅에 따라 내륜 궤도면(34) 이외의 표면(블라스트면) 상에 코팅이 수행된다. 그 다음, 외륜 중간품에서는, 외륜 궤도면(35) 상의 코팅에 따라 외륜 궤도면(35) 이외의 표면(블라스트면) 상에 코팅이 수행된다. 본 실시예에서는, 이황화몰리브덴의 코팅이 수행되고, 그 구체적 방향은 관련 기술분야에서 수행되는 방법에 따른다.
코팅 단계(S14)가 완료되면, 조립 단계(S2)가 수행된다. 조립 단계(S2)에서, 관련 기술분야의 방법에 의해 볼(33)이 내륜(31)과 외륜(32) 사이에 개재된다. 그 결과로, 베어링(30)이 완성된다.
상술된 바와 같이 제조된 베어링(30)(도 2 참조)은, 내륜(31) 및 외륜(32)은 스테인리스 강으로 이루어지고 볼(33)과 롤링 접촉하는 내륜 궤도면(34) 및 외륜 궤도면(35)은 슈퍼피니싱 가공면이며, 또한 슈퍼피니싱 가공면 상에 고체 윤활막으로 이루어진 코팅 층(36 및 37)이 형성되는 롤링 베어링이다.
베어링(30)에 따르면, 내륜 궤도면(34) 및 외륜 궤도면(35) 각각이 슈퍼피니싱 가공면이라 하더라도, 표면 거칠기가 어느 정도로 높고(미경면으로 이루어지고), 따라서 고체 윤활막에 의한 코팅 층(36 및 37)의 접착성이 증가된다. 즉, 본 실시예의 슈퍼피니싱 가공면은 경면 마무리 면일 필요가 없고, 코팅 층(36 및 37)의 접착성을 증가시키는 미경면일 수 있다. 그 결과로, 터보 분자 펌프(10)의 터치-다운 베어링으로서의 반복 성능(수명)이 연장될 수 있고 터보 분자 펌프(10)의 분해 검사(overhaul) 주기가 연장될 수 있다.
본 실시예의 베어링(30)에서, 표면 거칠기가 어느 정도 높다 하더라도 내륜 궤도면(34) 및 외륜 궤도면(35)은 슈퍼피니싱 가공면(미경면)이다. 따라서, 회전 중 진동 발생과 같은 문제를 억제하는 것이 가능하고, 따라서 롤링 베어링으로서의 기본 성능을 가지는 것이 가능하다. 본 실시예의 베어링(30)에서, 코팅 층(36 및 37)의 접착성이 높은 이유는 슈퍼피니싱 가공면(마이크로 경면)인 내륜 궤도면(34) 및 외륜 궤도면(35)의 표면 상태가 블라스트면과 동일한 방식 또는 블라스트면보다 더 양호한 방식으로 고체 윤활막과의 상용성이 높기 때문이라고 추정된다.
본 실시예에서, 연마 가공을 마무리한 후, 궤도면(34, 35)을 제외한 내륜 중간품 및 외륜 중간품의 표면 상에 블라스팅이 수행되고, 블라스팅된 표면 상에 고체 윤활막으로 이루어진 코팅 층(36, 37)이 형성된다. 이러한 이유로, 궤도면(34, 35) 이외의 표면 상의 코팅 층(36, 37)의 접착성을 증가시키는 것이 가능하다.
또한, 내륜 궤도면(34) 및 외륜 궤도면(35) 각각에 대한 마무리 가공은 거친 슈퍼피니싱 가공일 수 있다. 따라서, 예를 들어, 공작 기계 또는 그와 유사한 것에 사용되는 롤링 베어링의 궤도면 상에 필요한 경면 마무리를 위한 슈퍼피니싱 가공이 필요하지 않고, 따라서 가공 비용을 절감할 수 있다. 거친 슈퍼피니싱 가공을 달성하기 위해, 경면 마무리의 경우보다 더 거친 결정립을 갖는 연마석과 같은 연마 재료가 사용될 수 있다.
내륜(31) 및 외륜(32)이 스테인리스 강으로 이루어지기 때문에, 녹 방지 오일이 필요하지 않다. 또한, 코팅 층(36 및 37)이 이황화몰리브덴 막으로 이루어지기 때문에, 그리스 및 오일이 사용될 수 없는 진공 하에서도 베어링(30)의 윤활성이 보장될 수 있다. 즉, 본 실시예의 베어링(30)은 터보 분자 펌프(10)를 위한 터치다운 베어링으로 적합하다.
상기 개시된 실시예는 모든 측면에서 예시적이고 제한적인 것이 아니다. 즉, 본 발명의 롤링 베어링은 예시된 형태에 제한되지 않고, 본 발명의 범주 내의 또 다른 형태의 것일 수 있다. 상술된 실시예의 베어링(30)은 터보 분자 펌프(10)(도 1 참조)에 사용되는 터치다운 베어링이지만, 다른 적용예에 사용될 수 있다. 또한, 상술된 실시예는 롤링 요소가 볼인 경우를 입증하지만, 롤링 요소는 롤러일 수 있고 롤링 베어링은 롤러 베어링일 수 있다.
본 출원은 2017년 6월 9일에 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 2017-114051호)에 기초하고, 그 내용은 본원에 참조로 포함된다.
10: 터보 분자 펌프
31: 내륜
32: 외륜
33: 볼(롤링 요소)
34: 내륜 궤도면
35: 외륜 궤도면
36: 코팅 층
37: 코팅 층
38: 내부 주연면
39: 측부 표면

Claims (6)

  1. 내륜;
    외륜; 및
    내륜과 외륜 사이에 개재되는 복수의 롤링 요소를 포함하고,
    내륜 및 외륜은 스테인리스 강으로 이루어지며,
    롤링 요소와 롤링 접촉하는 궤도면은 내륜 및 외륜 각각에 제공되고 슈퍼피니싱 가공면이며, 슈퍼피니싱 가공면 상에 고체 윤활막으로 이루어진 코팅 층이 형성되는, 롤링 베어링.
  2. 제1항에 있어서, 내륜 및 외륜에서, 궤도면 이외의 표면이고 또 다른 부재와 접촉하는 접촉면이 블라스트면이고, 블라스트면 상에 고체 윤활막에 의한 코팅 층이 형성되는, 롤링 베어링.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 코팅 층은 이황화몰리브덴 막 또는 이황화텅스텐 막을 포함하는, 롤링 베어링.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 슈퍼피니싱 가공면의 표면 거칠기(Ra)가 0.1 이상 0.8 이하인, 롤링 베어링.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 롤링 베어링은 터보 분자 펌프에 사용되는 터치다운 베어링인, 롤링 베어링.
  6. 내륜, 외륜, 및 내륜과 외륜 사이에 개재되는 복수의 롤링 요소를 포함하는 롤링 베어링을 제조하는 방법이며, 방법은:
    가공 단계로서, 환형 스테인리스 강 재료를 선삭 가공함으로써 내륜 또는 외륜이 될 중간품을 획득하고 중간품을 가공하는, 가공 단계; 및
    조립 단계로서, 가공 단계를 마무리한 후에 제조된 내륜 및 외륜을 롤링 요소와 함께 조립하는, 조립 단계를 포함하고,
    가공 단계는:
    중간품의 표면에 대한 연마 가공을 수행하는 단계;
    연마 가공을 마무리한 후의 중간품에 제공되고 롤링 요소와 롤링 접촉하게 되는 궤도면이 될 표면에 대한 슈퍼피니싱 가공을 수행하는 단계; 및
    슈퍼피니싱 가공면 상에 고체 윤활막의 코팅 층을 형성하는 단계를 포함하는, 롤링 베어링 제조 방법.
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