JPH07217662A - 固体潤滑転がり軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 塵埃の発生が少なく、半導体製造装置等清浄
な雰囲気を必要とする装置に好適に使用でき、真空状態
でも使用可能な固体潤滑転がり軸受を提供する。 【構成】 内輪２と外輪３との間に、冠形保持器５を介
して複数の転動体４を回動自在に保持し、更に外輪３の
両端部にシールド板６を冠形保持器５と接触するように
配設して、転がり軸受１を構成する。冠形保持器５また
はシールド板６の一方は、フッ素樹脂を含む材料からな
り、転がり軸受１の回転に伴いフッ素樹脂を含む摩耗粒
子が発生し、この摩耗粒子が内外輪の軌道面や保持器５
のポケット内周面、転動体４の転走面に転移して、これ
らの部位に潤滑被膜を形成する。更に、保持器５及びシ
ールド板６は、帯電列において互いに対極となる材料か
ら形成されており、転がり軸受１の回転に伴い前記両部
材が摺動して静電気が発生し、静電気によるシールド効
果により前記摩耗粒子が該軸受１の内部空間に保持され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体潤滑転がり軸受に関
し、特に半導体製造装置等清浄な雰囲気を必要とする装
置に好適に使用でき、また真空状態でも使用可能な固体
潤滑転がり軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】潤滑剤として油やグリースを使用する構
造の転がり軸受は、潤滑性に優れるために高速回転や大
きな負荷にも対処できる反面、軸受の回転に伴い油やグ
リースが飛散したり、あるいは温度上昇による気化等に
より軸受の外部環境を汚染してしまうため、クリーンル
ームや半導体製造装置等の清浄な環境を必要とする装置
や、真空状態に晒される場合には使用できないという欠
点を抱えている。

【０００３】そこで、クリーンルームや半導体製造装
置、あるいは真空状態においては、軌道面や転動体の表
面に固体潤滑膜を形成した軸受が使用されている。固体
潤滑膜としては、金、銀、鉛、二硫化モリブデン、二硫
化タングステンやフッ素樹脂が一般に使用されている。
これらの潤滑膜のうち金、銀、鉛やフッ素樹脂は、軸受
の回転に伴って発生する摩擦力によって前記潤滑物質が
元の被膜形成面から徐々に削り取られ、この削り取られ
た摩耗粒子が相手面に転移してその表面に薄い被膜を形
成することにより潤滑を行なうものである。

【０００４】一方、二硫化モリブデンや二硫化タングス
テンは層状をなし、それ自体劈開面を持っているため、
この劈開面が少しずつ摩耗しながら潤滑性を発現するも
のである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年半導体
素子をはじめとして各種電子素子の微細化や高集積化の
傾向にあり、それに伴って微量のパーティクルが製品の
性能、信頼性に及ぼす影響が大きくなっている。そのた
め、半導体製造装置等の清浄な環境で使用される軸受に
対して、低発塵性の要求が益々高まる傾向にある。

【０００６】しかしながら、上記固体潤滑膜は何れも自
己犠牲型の潤滑であり、磨耗粒子の発生は避けられず、
前記の要求に充分対応できていない状況にある。そこで
本発明は、塵埃の発生が少なく、半導体製造装置等清浄
な雰囲気を必要とする装置に好適に使用でき、また真空
状態でも使用可能な固体潤滑転がり軸受を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、一対の軌
道輪の間に、保持器を介して複数の転動体を回動自在に
保持し、更に一方の軌道輪の両端部にシールド板を取り
付けてなる転がり軸受であって、前記シールド板は、少
なくとも前記保持器あるいは他方の軌道輪のいずれか一
つに接触して配置されるとともに、前記シールド板と前
記保持器あるいは他方の軌道輪の少なくとも接触部分と
が帯電列において互いに対極となる材料から形成されて
いることを特徴とする固体潤滑転がり軸受により達成さ
れる。

【０００８】また、同様の目的は、前記固体潤滑転がり
軸受において、前記シールド板あるいは保持器の少なく
とも一方がフッ素樹脂を含む材料からなり、転がり軸受
の回転に伴い該シールド板あるいは保持器から削り取ら
れた磨耗粒子が、前記軌道輪の軌道面、前記保持器のポ
ケット内周面並びに前記転動体の転走面に転移して潤滑
被膜を形成することを特徴とする固体潤滑転がり軸受に
よっても達成される。

【０００９】更に、同様の目的は、前記シールド板が他
方の軌道輪と接触する場合、該他方の軌道輪は前記シー
ルド板と接触する部分に、帯電列において前記シールド
板と対極となる材料からなる環状部材が取り付けられて
いることを特徴とする固体潤滑転がり軸受によっても達
成される。

【００１０】

【作 用】本発明によれば、軸受内部に発生した磨耗粒
子を軌道輪の両端部に配置したシールド板により軸受外
部への飛散を防止できるとともに、保持器とシールド板
とを帯電列の対極にある材料で形成することにより、軸
受の回転に伴って前記両部材が摺動して静電気が発生
し、この静電気によるシールド効果により磨耗粒子を軸
受内部に保持することができる。そのため、磨耗粒子が
軸受外部の環境を汚染することがなく、清浄な雰囲気を
必要とする装置等にも好適に使用できる。

【００１１】また、保持器あるいはシールド板の少なく
とも一方をフッ素樹脂を含む材料で形成することによ
り、軸受の回転に伴って前記両部材が摺動して潤滑性を
有する磨耗粒子が発生し、この磨耗粒子が軌道輪の軌道
面や保持器のポケット内周面、転動体の転走面に転移し
て潤滑被膜を形成するため、前もってこれらの部位に潤
滑膜を形成しなくても優れた潤滑性が得られ、軸受の製
造工程を簡略化することができる。

【００１２】更に、磨耗粒子は軸受の回転に伴い徐々に
発生し、しかもシールド板並びに静電気によるシールド
効果により軸受内部に保持されるため、より長期間にわ
たり潤滑性を維持できる。

【００１３】

【実施例】本発明に関して、実施例を基により詳細に説
明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるもの
ではない。図１は、本発明に係わる固体潤滑転がり軸受
の第１実施例を示す要部断面図である。転がり軸受１
は、内輪２と外輪３との間に複数の転動体４を配すると
ともに、冠形保持器５により前記転動体４を円周に沿っ
て等間隔に保持して構成される。

【００１４】本発明においては、更にシールド板６が冠
形保持器５と接触するように付設される。シールド板６
は、図示されるように、内輪２及び外輪３との径差を幅
とする環状の板状部材であり、外輪３の両端部に固定さ
れている。また、本発明に係る転がり軸受１は、従来の
軸受と同様に内輪２の外周面（軌道面）や外輪３の内周
面（軌道面）、転動体４の表面（転走面）に固体潤滑膜
を形成してもよいし、前記冠形保持器５またはシールド
板６の少なくとも一方を、フッ素樹脂を含有する材料で
形成することもできる。その場合、転がり軸受１の回転
に伴って冠形保持器５とシールド板６とが摺動してフッ
素樹脂を含有する磨耗粒子が発生し、この磨耗粒子が内
輪２や外輪３の軌道面、冠形保持器５のポケットの内周
面、転動体４の転走面に転移してこれらの部位に潤滑性
被膜を形成する。この磨耗粒子は、転がり軸受１の回転
に伴い徐々に、しかも連続的に発生するため、潤滑作用
を長期間にわたり維持することができる。

【００１５】更に、本発明においては、冠形保持器５及
びシールド板６を構成する材料が、帯電列において互い
に対極にある物質となるように、前記両部材の材料の組
み合わせを規定することを特徴とする。例えば、シール
ド板６をフッ素樹脂を含有する材料で形成した場合、冠
形保持器５を帯電列においてフッ素樹脂の対極となる物
質、例えばガラス繊維やポリアミド、ポリアセタール、
ポリイミド、ポリアミドイミド等を含む材料、あるいは
これら樹脂とガラス繊維との混合物で形成することがで
きる。

【００１６】また、シールド板６及び冠形保持器５の両
部材ともフッ素樹脂含有材料で形成することも可能であ
るが、その場合前記両部材が帯電列において互いに対極
となるように、フッ素樹脂と混合される物質を変える必
要がある。尚、冠形保持器５及びシールド板６を形成す
る材料を、上記とは逆にすることもできる。

【００１７】冠形保持器５及びシールド板６を形成する
材料の組み合わせを上記の如く規定することにより、転
がり軸受１の回転により前記両部材が摺動して摩擦によ
る帯電現象が生起し、それにより生成した静電気が軸受
１のシールド板６に囲まれた内部空間にチャージされ、
この静電気によるシールド効果により磨耗粒子の外部へ
の飛散をより効果的に抑制することができる。尚、シー
ルド板６の内輪２側端部と内輪２との間に微小幅の隙間
７が存在しているが、この隙間７も静電気によるシール
ド効果によりシールされるため、磨耗粒子が隙間７を通
じて外部に漏れることもない。

【００１８】このように、磨耗粒子はシールド板６並び
に静電気によるシールド効果により転がり軸受１の外部
に飛散することが防止されるため、該軸受１外部の環境
を汚染することがない。尚、内輪２及び外輪３は、錆等
の発生を防止するためにステンレス合金から作成される
ことが多いが、ステンレス合金は種類により導電性の高
いものもあり、その場合冠形保持器５とシールド板６と
の摺動により発生した静電気が、内輪２及び外輪３を通
じて所謂放電現象を起こし、静電気によるシールド効果
が低減することがある。そこで、内輪２及び外輪３の軌
道面に絶縁性を有する被膜を形成することにより、前記
放電現象を抑制することができる。

【００１９】また、図１はシールド板６が外輪３に固定
されている例を示しているが、図２に示されるようにシ
ールド板６を内輪２に固定しても上記と同様の作用効果
が得られる。図３は、図１に示された固体潤滑転がり軸
受１の変形例を示す要部断面図である。図示されるよう
に、転がり軸受１の一対のシールド板６のうち、冠形保
持記５と接触しない側のシールド板６ａは断面略凸状を
呈し、転動体４と接触して配設されている。ここで、シ
ールド板６ａをフッ素樹脂を含む材料で形成することに
より、転がり軸受１の回転に伴って転動体４とシールド
板６ａとが摺動して、直接転動体４の転走面に潤滑性が
付与されるとともに、フッ素樹脂を含む磨耗粒子が発生
して内輪２や外輪３の軌道面、冠形保持器５のポケット
の内周面に転移し、これらの部位に潤滑性被膜が形成さ
れる。

【００２０】同時に、冠形保持器５とシールド板６とが
摺動することにより、静電気によるシールド効果が発現
するため、磨耗粒子の転がり軸受１の外部への飛散をシ
ールド板６，６ａとともに効果的に防止することができ
る。尚、図３はシールド板６が外輪３に固定されている
例を示しているが、図２と同様にシールド板６，６ａを
内輪２に固定してもよい。

【００２１】図４は、本発明に係わる固体潤滑転がり軸
受１の第２実施例を示す要部断面図である。この転がり
軸受１は、前記第１実施例における冠形保持器５に代え
て波型プレス保持器５ａとするとともに、シールド板６
が該波型プレス保持器５ａとは接触せずに、内輪２と接
触するように構成されている。内輪２は、周壁２ａの端
部が全周にわたり欠切されており、該欠切部には帯電列
においてシールド板６の材料と対極をなす材料からなる
帯電リング８が被嵌されている。そして、シールド板６
は、帯電リング８と接触するように外輪３に取り付けら
れている。

【００２２】ここで、シールド板６をフッ素樹脂を含む
材料で形成することにより、転がり軸受１の回転に伴っ
て帯電リング８と該シールド板６とが摺動してフッ素樹
脂を含む磨耗粒子が発生し、内輪２や外輪３の軌道面、
冠形保持器５のポケットの内周面、転動体４の転走面に
転移し、これらの部位に潤滑性被膜が形成される。同時
に、シールド板６と帯電リング８とが摺動することによ
り、静電気によるシールド効果が発現するため、磨耗粒
子の転がり軸受１の外部への飛散をシールド板６ととも
に効果的に防止することができる。

【００２３】尚、図４はシールド板６が外輪３に固定さ
れている例を示しているが、図２と同様にシールド板６
を内輪２に固定し、帯電リング８を外輪３に設けてもよ
い。更に、帯電リング８をフッ素樹脂含有材料とし、シ
ールド板６を該帯電リング８と帯電列において対極とな
る材料とすることも可能である。また、図５は本発明に
おいて使用したダスト試験装置の概略を示す図である。
試験軸受９は、スプリング１０を介してハウジング１１
内に２個対で装着されており、磁性流体シール付き回転
導入機１２により回転される。回転に伴い前記試験軸受
９より発生した塵埃は、装置下部に設けたロート１３に
集められ、次いで光散乱式のパーティクルカウンター１
４に送られて発塵個数が計数される。 （実施例１〜６並びに比較例１〜３）転がり軸受１を、
内輪２、外輪３及び転動体４を共通とし、保持器５及び
シールド板６の材質並びに保持器５とシールド板６との
接触の有無を表１に示す如く変えて作成し、図５に示し
たダスト試験装置を用いて発塵試験を行った。尚、実施
例２、３並びに比較例２、３については、内輪２、外輪
３及び転動体４に予めＭｏＳ₂ やＷＳ₂ からなる固体潤
滑膜を形成した。

【００２４】試験結果を、表１に併記する。

【００２５】

【表１】

【００２６】尚、上記試験条件は次の通りである。 ・試験軸受 ６０８ ・アキシャル荷重 ９．８Ｎ ・回転数 ３００ｒｐｍ ・雰囲気 大気中 上記試験結果から、保持器５とシールド板６の材質を帯
電列において互いに対極となるように組み合わせ、しか
も保持器５とシールド板６とを接触させることにより
（実施例１〜６）、両部材の材質を帯電列において互い
に対極となる組み合わであっても両部材が接触しない場
合（比較例１及び２）や、両部材の材質が帯電列におい
て互いに対極とならない組み合わせであり、しかも両部
材が接触しない場合（比較例３）に比べて、発塵量並び
に軸受の耐久寿命とも格段に優れていることが判る。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば軸
受内部に発生した磨耗粒子を、軌道輪の両端部に配置し
たシールド板により軸受外部への飛散を防止できるとと
もに、保持器とシールド板とを帯電列の対極にある材料
で形成することにより、軸受の回転に伴って前記両部材
が摺動して静電気が発生し、この静電気によるシールド
効果により磨耗粒子を軸受内部に保持することができ
る。そのため、磨耗粒子が軸受外部の環境を汚染するこ
とがなく、清浄な雰囲気を必要とする装置等にも好適に
使用できる。

【００２８】また、保持器あるいはシールド板の少なく
とも一方をフッ素樹脂を含む材料で形成することによ
り、軸受の回転に伴って前記両部材が摺動して潤滑性を
有する磨耗粒子が発生し、この磨耗粒子が軌道輪の軌道
面や保持器のポケット内周面、転動体の転走面に転移し
て潤滑被膜を形成するため、前もってこれらの部位に潤
滑膜を形成しなくても優れた潤滑性が得られ、軸受の製
造工程を簡略化することができる。

【００２９】更に、磨耗粒子は軸受の回転に伴い徐々に
発生し、しかもシールド板並びに静電気によるシールド
効果により軸受内部に保持されるため、より長期間にわ
たり潤滑性を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる固体潤滑転がり軸受の第１実
施例を示す要部断面図である。

【図２】 図１に示される固体潤滑転がり軸受の変形例
を示す要部断面図である。

【図３】 図１に示される固体潤滑転がり軸受の他の変
形例を示す要部断面図である。

【図４】 本発明に係わる固体潤滑転がり軸受の第２実
施例を示す要部断面図である。

【図５】 本発明で使用したダスト試験装置を示す概略
図である。

【符号の説明】

１ 転がり軸受 ２ 内輪 ２ａ 周壁 ３ 外輪 ４ 転動体 ５ 保持機 ６ シールド板 ７ 隙間 ８ 帯電リング ９ 試験軸受 １０ スプリング １１ ハウジング １２ 磁性流体シール付き回転導入機 １３ ロート１３ １４ パーティクルカウンター１４

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の軌道輪の間に、保持器を介して複
   数の転動体を回動自在に保持し、更に一方の軌道輪の両
   端部にシールド板を取り付けてなる転がり軸受であっ
   て、 前記シールド板は、少なくとも前記保持器あるいは他方
   の軌道輪のいずれか一つに接触して配置されるととも
   に、前記シールド板と前記保持器あるいは他方の軌道輪
   の少なくとも接触部分とが帯電列において互いに対極と
   なる材料から形成されていることを特徴とする固体潤滑
   転がり軸受。
2. 【請求項２】 前記シールド板あるいは保持器の少なく
   とも一方がフッ素樹脂を含む材料からなり、転がり軸受
   の回転に伴い該シールド板あるいは保持器から削り取ら
   れた磨耗粒子が、前記軌道輪の軌道面、前記保持器のポ
   ケット内周面並びに前記転動体の転走面に転移して潤滑
   被膜を形成することを特徴とする請求項１記載の固体潤
   滑転がり軸受。
3. 【請求項３】 前記シールド板が他方の軌道輪と接触す
   る場合、該他方の軌道輪は前記シールド板と接触する部
   分に、帯電列において前記シールド板と対極となる材料
   からなる環状部材が取り付けられていることを特徴とす
   る請求項１記載の固体潤滑転がり軸受。