JPH06341443A - 非磁性軌道体及びその製造方法 - Google Patents

非磁性軌道体及びその製造方法

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JPH06341443A
JPH06341443A JP5156316A JP15631693A JPH06341443A JP H06341443 A JPH06341443 A JP H06341443A JP 5156316 A JP5156316 A JP 5156316A JP 15631693 A JP15631693 A JP 15631693A JP H06341443 A JPH06341443 A JP H06341443A
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magnetic
raceway
track
orbital
layer
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Haruyasu Kitayama
東康 北山
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Nippon Thompson Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、軌道体そのものを非磁性体に構
成すると共に、軌道面の摺動特性及び強度を改善した非
磁性軌道体及びその製造方法を提供する。 【構成】 本発明は、転動体６、該転動体６のための軌
道面５ａを有する内輪１及び外輪７を有する軸受に関す
る。内輪１を構成する内輪本体１ａと外輪７を構成する
外輪本体７ａ，７ｂは、非磁性材料のステンレス鋼で作
製されている。内輪本体１ａの軌道形成面２及び外輪本
体７ａ，７ｂの軌道形成面２には、少なくとも非磁性セ
ラミックスを含む多孔質構造の軌道層５が被覆されてい
る。軌道層５の多孔質構造は、潤滑剤を保持することが
でき、摺動特性を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ボールやころの転動
体が転走する軌道面を備えた非磁性軌道体及びその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、家電製品、半導体製造装置、画像
処理、検査装置等の機器において、耐食性、耐面圧性等
と共に、非磁性の軸受等の非磁性軌道体が望まれてき
た。従来、軸受等の非磁性軌道体を作製する材料とし
て、ステンレス鋼、Ａｌ、ベリリウム銅等の材料が使わ
れている。
【０００３】また、特開平３−２５５２２４号公報に開
示された真空用軸受は、転動体を炭化ケイ素や窒化ケイ
素のセラミックスで形成し、その表面に二硫化モリブデ
ンをスパッタコーテイングを施して作製し、また、内輪
及び外輪を炭化ケイ素や窒化ケイ素のセラミックスある
いはステンレス鋼で形成し、その表面に二硫化モリブデ
ンのスパッタコーテイングを施して作製されている。そ
して、保持器はポリテトラフルオロエチレンで作製され
ている。該真空用軸受は、人工衛星への搭載機器や半導
体製造装置、あるいは医療用Ｘ線管等の軸受のように油
やグリースでは潤滑できない条件下で使用されるもので
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、軸受等
の軌道体を非磁性体に作製する材料として、ステンレス
鋼、Ａｌ、ベリリウム銅等の材料で作製した場合には、
軌道体そのものの硬さ，耐摩耗性，耐焼き付き性、耐久
性等で十分満足できるものではなく、しかも、その製造
コストを低減できるものではなかった。そこで、軸受等
の軌道体を作製する材料として、硬さ、耐摩耗性、耐焼
付き性、耐久性、耐食性等の特性を有するセラミックス
が注目されている。
【０００５】ところで、セラミックスは、金属材料と比
較して、耐熱性、耐食性、耐摩耗性、安定性等の優れた
性質を有すると共に、軽量であるという特質を有してい
るが、引張り強度、曲げ強度等の強度が小さく、脆性で
ある。そのため、軸受等の軌道体の材料として、セラミ
ックスが金属材料に取って代わるには種々の問題があ
る。即ち、軸受の軌道面を構成する材料としては、該軌
道面には負荷が加わるので、強度の小さい材料は好まし
くないため、軸受をセラミックスで作製することには問
題がある。また、軸受等の軌道体をセラミックスで作製
した場合に、該軸受が破損した時には、単に軸受の破損
にとどまらず、装置そのものに損害、悪影響を及ぼすと
いう問題が発生する。
【０００６】前掲特開平３−２５５２２４号公報に開示
された真空用軸受は、人工衛星への搭載機器や半導体製
造装置、あるいは医療用Ｘ線管等の軸受のように油やグ
リースでは潤滑できない条件下で使用されるものであっ
て、潤滑油を使用するものでなく、セラミックスの脆性
を改良するものでもない。
【０００７】そこで、この発明の目的は、上記課題を解
決することであり、軌道体本体を非磁性金属材料で作製
し、軌道体本体の軌道形成面に少なくとも非磁性セラミ
ックスを含む非磁性複合材で作製した多孔質構造の軌道
層を被覆し、セラミックスの長所を活かし、軌道体その
ものを非磁性体に構成すると共に、耐食性、耐面圧、強
度、軌道面の摺動特性を改善した非磁性軌道体及びその
製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、ステンレス鋼等の非磁性金属材料で作製し
た軌道形成面を備えた軌道体本体、及び前記軌道形成面
に固着された少なくとも非磁性セラミックスを含んでい
る非磁性複合材から作製された多孔質構造の軌道面を備
えた軌道層から構成したことを特徴とする非磁性軌道体
に関する。
【０００９】また、この非磁性軌道体において、前記軌
道層に含まれる前記セラミックスはＳｉ3 Ｎ4 ，ＺｒＯ
2 ，ＳｉＣから選択される非磁性セラミックスである。
【００１０】あるいは、この発明は、ステンレス鋼等の
非磁性材料で軌道形成面を備えた軌道体本体を作製し、
少なくとも非磁性セラミックスの粉末を含んでいる非磁
性複合材を作製し、前記非磁性複合材を溶融して圧縮空
気でノズルより噴出させて前記軌道形成面に対して吹き
付けて複合材皮膜を形成して前記軌道形成面に多孔質構
造の軌道層を形成し、前記軌道層の表面を加工して軌道
面に形成したことを特徴とする非磁性軌道体の製造方法
に関する。
【００１１】また、この非磁性軌道体の製造方法におい
て、前記非磁性複合材は非磁性セラミックスの粉末と非
磁性金属粉末とを混合して作製したものである。
【００１２】
【作用】この発明による非磁性軌道体及びその製造方法
は、上記のように構成されており、次のような作用をす
る。即ち、この非磁性軌道体は、軌道形成面を備えた軌
道体本体を非磁性金属材料で作製し、前記軌道形成面に
固着した軌道層を少なくとも非磁性セラミックスを含ん
でいる非磁性複合材から多孔質構造に構成したので、軌
道体そのものを非磁性体に構成でき、多孔質構造には潤
滑油及び潤滑剤を保持でき、摺動特性を向上できる。し
かも、この非磁性軌道体は、硬質なステンレス鋼から成
る軌道体本体に少なくともセラミックスを含む複合材が
一体に積層されているため、耐面圧、強度、耐食性等の
特性が改善される。
【００１３】また、この非磁性軌道体の製造方法は、少
なくとも非磁性セラミックスの粉末を含んでいる非磁性
複合材を溶融し、圧縮空気でノズルより噴出させて軌道
形成面に対して吹き付けて複合材被膜を形成して軌道層
を形成したので、前記軌道層は、溶射被覆における圧縮
空気の存在によって被覆時に多孔質構造に構成され、該
多孔質構造が潤滑油、潤滑剤の保持領域を形成する。
【００１４】
【実施例】以下、この発明による非磁性軌道体及びその
製造方法の実施例を説明する。この発明による非磁性軌
道体は、ステンレス鋼等の非磁性金属材料で作製した軌
道形成面を備えた軌道体本体、及び軌道形成面に固着さ
れた少なくとも非磁性セラミックスを含んでいる非磁性
複合材から作製された多孔質構造の軌道面を備えた軌道
層から構成されている。この非磁性軌道体は、転がり軸
受における内輪及び外輪、直動転がり案内ユニットにお
ける軌道レール及び該軌道レールに跨架して摺動するス
ライダのケーシング、あるいはボールスプラインのスラ
イダ及び軌道軸として適用できるものである。軌道層に
含まれるセラミックスはＳｉ3 Ｎ4 ，ＺｒＯ2 ，ＳｉＣ
等の非磁性セラミックスから選択されるものである。
【００１５】まず、この非磁性軌道体をころ軸受に適用
した実施例を図１及び図４を参照して説明する。図１は
この発明による非磁性軌道体の一実施例である軸受を示
す部分断面図、及び図２はこの非磁性軌道体における軌
道層の組織の一例を示す拡大断面図である。
【００１６】ころ軸受は、転動体を構成する円筒ころ
６、該円筒ころ６のための軌道面５ａを有する内輪１及
び外輪７を有している。内輪１を構成する内輪本体１ａ
と外輪７を構成する外輪本体７ａ，７ｂは、非磁性材料
のステンレス鋼で作製されている。また、内輪本体１ａ
の外周中央には、環状の溝から成る逃げ部４が形成され
ている。内輪本体１ａの外周には、逃げ部４の両側の傾
斜面が形成され、多数の円筒ころ６が転動即ち転走する
Ｖ字溝の軌道形成面２が形成される。
【００１７】外輪７は、幅の中央で軸方向に二分割され
た一対の外輪本体７ａ，７ｂを有しており、外輪本体７
ａ，７ｂは非磁性材料のステンレス鋼で作製されてお
り、ボルト・ナット等で一体に組み立てられている。各
外輪本体７ａ，７ｂの内周側には、それぞれ傾斜面が形
成され、多数の円筒ころ６が転走するＶ字溝の軌道形成
面２が形成されている。
【００１８】更に、内輪本体１ａの軌道形成面２及び外
輪本体７ａ，７ｂの軌道形成面２には、少なくとも非磁
性セラミックスを含む多孔質構造の軌道層５が被覆され
ている。軌道層５の多孔質構造は、潤滑剤を保持するこ
とができる多数の微細なオープンポア３を有しており、
摺動体の摺動特性を向上できる。軌道層５は、転動体で
ある円筒ころ６が転走する面即ち軌道面５ａに形成され
ている。
【００１９】この非磁性軌道体は、上記実施例では、転
動体として円筒ころ６を使用しているが、円すいころを
使用した円すいころクロスローラ軸受にも同様に適用で
きるものである。又は、この非磁性軌道体は、多数の円
筒ころ６が軌道面５ａ間に順次交互に交差させて配置さ
れているクロスローラ軸受に適用することができる。こ
のクロスローラ軸受では、総ころ軸受のほか、隣接する
ころ同士の間にはセパレータを配置するタイプや保持器
付き軸受にも構成することができる。
【００２０】次に、図３を参照して、この非磁性軌道体
の別の実施例を説明する。この実施例では、非磁性軌道
体を玉軸受に適用したものである。図３はこの非磁性軌
道体を適用した玉軸受を示す部分断面図である。図３に
示す玉軸受では、図１に示すころ軸受と比較して同様な
機能を果たす部品には同一の符号を付している。図３に
示す玉軸受は、図１に示すころ軸受と基本的には同等の
構成を有しているものである。内輪１の内輪本体１ａ及
び外輪７の外輪本体７ａは、非磁性体のステンレス鋼で
作製されており、多数のボール１０が転動する軌道形成
面である円弧状の軌道溝９が形成されている。各軌道溝
９の表面には、上記実施例と同様に、多孔質構造の軌道
層５が被覆されており、軌道層５には潤滑剤を保持する
多数の微細なオーンポア３が形成されている。
【００２１】次に、図４を参照して、この非磁性軌道体
の更に別の実施例を説明する。この実施例では、非磁性
軌道体を別のタイプの玉軸受に適用したものである。図
４はこの非磁性軌道体を適用した玉軸受を示す部分断面
図である。図４に示す玉軸受では、図１に示すころ軸受
と比較して同様な機能を果たす部品には同一の符号を付
している。図４に示す玉軸受は、図１に示すころ軸受と
基本的には同等の構成を有しているものである。この玉
軸受は、図３に示された玉軸受と異なったタイプであ
り、ボール１０の軌道面５ａがボール１０の曲率より大
きな曲率を有しており、ボール１０を軌道面５ａの４点
で支持するタイプである。内輪本体１ａの軌道溝として
形成されたＶ字型の内輪１の軌道形成面８には、多孔質
構造の軌道層５が被覆されている。また、外輪７は、二
分割の外輪本体７ａ，７ｂから形成され、各外輪本体７
ａ，７ｂの内周面には外輪７の軌道形成面８がそれぞれ
形成され、該外輪７の軌道形成面８には、多孔質構造の
軌道層５が被覆されている。多孔質構造の軌道層５は、
ボール１０が転走する軌道面５ａが形成され、多孔質構
造のオープンポア３には、上記各実施例と同様に、潤滑
剤がしみ込ませられて保持される。軌道層５に潤滑剤が
保持されていることによって、軸受の耐面圧と摺動特性
とを向上させることができる。
【００２２】次に、図５、図６及び図７を参照して、こ
の発明による非磁性軌道体を直動転がり案内ユニットに
適用した実施例を説明する。図５はこの非磁性軌道体を
適用した直動転がり案内ユニットを示す側面図、図６は
この非磁性軌道体を適用した直動転がり案内ユニットを
示す断面図、及び図７は図５の直動転がり案内ユニット
の軌道面を示す拡大断面図である。
【００２３】この直動転がり案内ユニットは、ベース上
に配置された軌道レール１２及び軌道レール１２に跨架
して摺動するスライダ１１を有している。軌道レール１
２の長手方向両側壁面２１に軌道形成面１５が形成され
ている。スライダ１１は、ケーシング１３、該ケーシン
グ１３の長手方向両端に固定したエンドキャップ１６及
びエンドキャップ１６の端面に取り付けた側面シール１
４を有する。ケーシング１３及びエンドキャップ１６の
各下面には、軌道レール１２が挿通してケーシング１３
とエンドキャップ１６とが軌道レール１２上を摺動する
レール挿通凹部２０が各々形成されている。スライダ１
１は、軌道レール１２に対して相対摺動可能であり且つ
各軌道形成面１５に対向する位置に軌道形成面１９を備
えたケーシング１３、軌道形成面１５と軌道形成面１９
と間に嵌合して相対移動可能な多数のボール又は円筒こ
ろの転動体１７（図ではボール）、軌道レール１２とケ
ーシング１３との間のシールを達成する下面シール１
８、及びケーシング１３の摺動方向即ち長手方向両端に
それぞれ取り付けたエンドキャップ１６を有している。
更に、ケーシング１３から転動体１７が脱落するのを防
止するため、保持バンド２３が多数の転動体１７を保持
してケーシング１３に取り付けられている。
【００２４】エンドキャップ１６には、軌道レール１２
とスライダ１１との間のシールを達成する側面シール１
４が取り付けられると共に、軌道レール１２とスライダ
１１間の摺動面に潤滑剤を供給するため、グリースニッ
プル２６が設けられている。エンドキャップ１６は、ケ
ーシング１３の両端面に複数の取付孔にねじ２２等を貫
通させて取り付けられている。エンドキャップ１６に
は、転動体１７の循環のため転動体１７を方向転換させ
る方向転換路（図示せず）が形成されている。
【００２５】この直動転がり案内ユニットは、上記のよ
うに構成され、スライダ１１を軌道レール１２を跨がっ
た状態で載置し、軌道レール１２の軌道面１５に沿って
循環する複数の転動体１７の介在で自在に摺動するもの
である。軌道レール１２の軌道形成面１５を走行する負
荷域の転動体１７は、エンドキャップ１６内に形成され
た方向転換路に導かれ、次いで、ケーシング１３の軌道
形成面１９と平行に上部に形成されたリターン通路孔に
移動し、多数の転動体１７は無限循環路内を無限循環す
るものである。このように、ケーシング１３に形成され
た軌道面１９と軌道レール１２の軌道形成面１５との間
に位置する負荷された転動体１７の転動により、軌道レ
ール１２とスライダ１１とが摺動自在に相対運動するこ
とができる。
【００２６】この直動転がり案内ユニットは、特に、図
７に示すように、軌道レール１２の軌道形成面１９に軌
道層５及び／又はケーシング１３の軌道形成面１９に軌
道層５が固着され、各軌道層５上に軌道面５ａが形成さ
れている。軌道層５及び軌道面５ａについては、上記各
実施例のものと同様であるので、ここではその説明は省
略する。
【００２７】更に、図８はこの直動転がり案内ユニット
の他の実施例を説明する。この直動転がり案内ユニット
は、軌道レール１２、該軌道レール１２に跨架されたス
ライダを構成するケーシング１３、軌道レール１２の軌
道形成面２４とケーシング１３の軌道形成面２５との間
に形成された軌道路を転走する円筒ころ６、及びケーシ
ング１３の下面に配置した下面シール１８を有してい
る。円筒ころ６は、ケーシング１３に取り付けた保持体
２７によってケーシング１３に保持されている。この直
動転がり案内ユニットは、特に、ケーシング１３の軌道
形成面２５及び軌道レール１２の軌道形成面２４に軌道
層５がそれぞれコーティングされ、軌道層５上に軌道面
５ａが形成されている。軌道層５及び軌道面５ａについ
ては、上記各実施例のものと同様であるので、ここでは
その説明は省略する。
【００２８】次に、この発明による非磁性軌道体の製造
方法について説明する。この非磁性軌道体の製造方法
は、ステンレス鋼等の非磁性材料で軌道形成面を備えた
軌道体本体を作製すると共に、少なくとも非磁性セラミ
ックスの粉末を含んでいる非磁性複合材を作製する。非
磁性セラミックスとしては、Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＺｒＯ2 〔部
分安定化ジルコニア（Ｙ−ＰＳＺ）〕，ＳｉＣから選定
できる。上記のようにして作製した非磁性複合材を、ア
ーク、プラズマアーク、火炎等によって溶融し、溶融し
た非磁性複合材を圧縮空気でノズルより噴出させて軌道
体本体の軌道形成面に対して吹き付け、軌道形成面上に
複合材被膜を形成する。非磁性複合材の作製では、非磁
性セラミックスの粉末と非磁性金属粉末とを混合して作
製することもできる。非磁性金属粉末としては、Ａｌ，
Ｎｉ，Ｃｒ等を使用できる。非磁性複合材に非磁性金属
粉末を加えることによって、軌道体本体に対する軌道層
の溶射被覆に固着状態を強固にすることができる。勿
論、非磁性複合材は、異なる非磁性セラミックスを混合
して作製することもできる。
【００２９】この被覆時に、軌道層は、溶射被覆におけ
る圧縮空気の存在によって多孔質構造に構成される。次
いで、軌道層の表面を機械加工し、転動体が転走できる
軌道面に形成する。軌道層の表面の研削、研磨等の機械
加工を行うことによって、表面に多数の微細な凹部即ち
オープンポアが露出するようになる。軌道層を構成する
多孔質構造は、潤滑油、潤滑剤をしみ込ませることがで
きるオープンポアを形成しており、該オープンポアに潤
滑油、潤滑剤をしみ込ませることによって、非磁性軌道
体の耐面圧及び潤滑性を向上させ、摺動特性を良好にす
る。
【００３０】この発明による非磁性軌道体の製造方法
は、転がり軸受における内輪及び外輪、直動転がり案内
ユニットにおける軌道レール及び該軌道レールに跨架し
て摺動するスライダのケーシング、或いはボールスプラ
インのスライダ及び軌道軸の製造方法に適用できるもの
である。
【００３１】
【発明の効果】この発明による非磁性軌道体及びその製
造方法は、上記のように構成されており、次のような効
果を有する。即ち、この非磁性軌道体は、ステンレス鋼
等の非磁性金属材料で作製した軌道形成面を備えた軌道
体本体、及び前記軌道形成面に固着された少なくとも非
磁性セラミックスを含んでいる非磁性複合材から作製さ
れた多孔質構造の軌道面を備えた軌道層から構成したの
で、軌道体自体を非磁性に構成でき、耐面圧に優れ、強
度をアップできる。しかも、前記軌道層の多孔質構造は
潤滑剤を保持することができ、潤滑性を向上でき、転動
体の転走がスムースになり、摺動特性を向上させること
ができる。更に、前記軌道層は、セラミックスを含んだ
複合材で構成されているので、軽量であり、耐摩耗性、
耐腐食性、耐熱性に富み、摩耗も少なくかじりや焼付き
が殆ど発生しない。従って、この非磁性軌道体を、家電
製品、半導体製造装置、画像処理、検査装置等の機器に
使用してきわめて好ましいものである。
【００３２】また、この非磁性軌道体は、ステンレス鋼
等の非磁性材料で軌道形成面を備えた軌道体本体を作製
すると共に、少なくとも非磁性セラミックスの粉末を含
んでいる非磁性複合材を作製し、前記非磁性複合材を溶
融して圧縮空気でノズルより噴出させて前記軌道形成面
に対して吹き付けて複合材被膜を形成して前記軌道形成
面に多孔質構造の軌道層を形成し、前記軌道層の表面を
加工して軌道面に形成したので、前記軌道体本体に対し
て前記軌道層の溶射皮覆によって、前記軌道層自体は多
孔質構造に構成され、製造コストを低減でき、軌道面と
して潤滑剤を保持するという好ましい構造を提供でき
る。また、非磁性複合材に非磁性金属粉末を加えること
によって、前記軌道体本体に対する前記軌道層の溶射被
覆の固着状態を強固にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による非磁性軌道体の一実施例である
ころ軸受を示す部分断面図である。
【図２】この非磁性軌道体における軌道層の組織の一例
を示す拡大断面図である。
【図３】この発明による非磁性軌道体の別の実施例であ
る玉軸受を示す部分断面図である。
【図４】この発明による非磁性軌道体の更に別の実施例
である玉軸受を示す部分断面図である。
【図５】この発明による非磁性軌道体を適用した直動転
がり案内ユニットを示す側面図である。
【図６】この非磁性軌道体を適用した直動転がり案内ユ
ニットを示す断面図である。
【図７】図５のこの直動転がり案内ユニットの軌道面の
一実施例を示す拡大断面図である。
【図８】この非磁性軌道体を適用した直動転がり案内ユ
ニットの軌道面の別の実施例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 内輪（非磁性軌道体） １ａ 内輪本体（軌道体本体） ２ 軌道形成面 ５ 軌道層 ５ａ 軌道面 ６ 円筒ころ（転動体） ７ 外輪（非磁性軌道体） ７ａ，７ｂ 外輪本体（軌道体本体） ８ 軌道形成面 １０ ボール（転動体） １１ スライダ １２ 軌道レール（軌道体本体） １３ ケーシング（軌道体本体） １５，１９，２４，２５ 軌道形成面

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ステンレス鋼等の非磁性金属材料で作製
    した軌道形成面を備えた軌道体本体、及び前記軌道形成
    面に固着された少なくとも非磁性セラミックスを含んで
    いる非磁性複合材から作製された多孔質構造の軌道面を
    備えた軌道層から構成したことを特徴とする非磁性軌道
    体。
  2. 【請求項２】 前記軌道層に含まれる前記セラミックス
    はＳｉ3 Ｎ4 ，ＺｒＯ2 ，ＳｉＣから選択される非磁性
    セラミックスであることを特徴とする請求項１に記載の
    非磁性軌道体。
  3. 【請求項３】 ステンレス鋼等の非磁性材料で軌道形成
    面を備えた軌道体本体を作製し、少なくとも非磁性セラ
    ミックスの粉末を含んでいる非磁性複合材を作製し、前
    記非磁性複合材を溶融して圧縮空気でノズルより噴出さ
    せて前記軌道形成面に対して吹き付けて複合材皮膜を形
    成して前記軌道形成面に多孔質構造の軌道層を形成し、
    前記軌道層の表面を加工して軌道面に形成したことを特
    徴とする非磁性軌道体の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記非磁性複合材は非磁性セラミックス
    の粉末と非磁性金属粉末とを混合して作製したことを特
    徴とする請求項３に記載の非磁性軌道体の製造方法。
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