JPH11201175A

JPH11201175A - 転がり軸受

Info

Publication number: JPH11201175A
Application number: JP143798A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Hayashida; 一徳林田; Hiroshi Ono; 小野　　浩
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1998-01-07
Filing date: 1998-01-07
Publication date: 1999-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】真空環境下で低速で揺動運動しても、寿命
の長い転がり軸受を提供する。【解決手段】含フッ素重合体から成る表面層１ａ,２
ａ,３ａが、玉１と内輪２と外輪３に形成されている。
また、フッ素系グリース６の皮膜が軸受け内部空間容積
の５％以下の容積を占めるように充填する。上記含フッ
素重合体の表面層１ａ,２ａ,３ａとフッ素系グリース６
とは、共にフッ素系であるので、濡れ性が良い。また、
フッ素系グリース６がなくなっても、表面層１ａ,２ａ,
３ａにより、金属同士の接触が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば真空用ロ
ボットの関節等のように真空中で低速で揺動する箇所に
使用すれば好適な転がり軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、真空中で使用される転がり軸受と
しては、内輪と外輪との間の空間に真空用グリースを封
入したものがある。

【０００３】また、真空中で使用される今１つの転がり
軸受としては、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)
で保持器を形成して、この保持器からＰＴＦＥを玉さら
に内外輪の軌道面に転着させるようにしたものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
真空用グリースを用いた転がり軸受では、真空用ロボッ
トの関節等の転がり軸受のように低速で揺動運動をする
場合、回転運動の場合に比較して、グリースの油膜が生
成しにくい。このために、上記内輪,外輪の軌道面と玉
とが金属接触して、寿命が比較的短くなるという問題が
ある。一方、これを補うためにグリースの量を増やす
と、転がり軸受のトルクが大きくなり、転がり軸受の回
転性能が損なわれるという問題が生じる。

【０００５】一方、保持器をＰＴＦＥで形成した転がり
軸受では、低速で揺動運動を行う場合、回転運動の場合
に比較してＰＴＦＥが保持器から玉への転着が少なく、
また軌道面のＰＴＦＥが揺動起点で比較的早期に摩耗し
て、軸受の寿命が短くなるという問題がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、真空環境下で低
速で揺動運動しても、寿命の長い転がり軸受を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の転がり軸受は、軌道輪と転動体とを備
え、少なくとも上記軌道輪の軌道面にフッ素樹脂または
含フッ素重合体から成る表面層が形成されていると共
に、軸受内部空間にフッ素系潤滑剤が充填されているこ
とを特徴としている。

【０００８】上記構成の転がり軸受において、フッ素系
潤滑剤が軌道面上からなくなって油膜切れが生じても、
上記表面層がフッ素樹脂または含フッ素重合体からでき
ているから、金属やセラミックス等が直接互いに接触す
ることはない。したがって、この転がり軸受けは長寿命
となる。

【０００９】また、上記表面層と潤滑剤が共にフッ素系
材料から出来ているから、フッ素潤滑剤の表面層への濡
れ性がよくて、少量の潤滑剤であっても、軌道面または
転動体全体に拡がって寿命が長くなり、また、潤滑剤の
封入量が少ないため、潤滑剤による撹拌抵抗が減少し、
トルクが小さくなる。さらに、表面層が摩耗しても、グ
リースで摩耗粉がトラップされて、発塵量が少なくな
る。

【００１０】請求項２の転がり軸受は、請求項１に記載
の転がり軸受において、上記フッ素系潤滑剤は、上記軸
受内部空間の容積の５％以下の容積を占めることを特徴
としている。

【００１１】請求項２の発明によれば、上記フッ素系潤
滑剤の容積が、上記軸受内部空間の容積の５％以下であ
るから、軸受のトルクが極めて小さく、かつ、グリース
に起因する発塵量も極めて小さい。上記フッ素樹脂の容
積が軸受け内部空間の容積の５％以下、たとえば２.５
％,３％,４％でも、トルクおよび発塵量についての効果
は変わらなく、また上記フッ素樹脂の容積が軸受け内部
空間の５％を越えるとトルクおよび発塵量が急激に増え
ることが分かった。

【００１２】請求項３の転がり軸受は、請求項１または
２に記載の転がり軸受において、上記表面層は３次元網
状構造を有する含フッ素ポリウレタン分子化合物からな
る固体膜であることを特徴としている。

【００１３】請求項３の発明によれば、上記表面層は３
次元網状構造を有する含フッ素ポリウレタン分子化合物
からなる固体膜であるから、剥離や摩耗が発生しにく
く、また、回転抵抗が軽減する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
により詳細に説明する。

【００１５】図１は、この発明の転がり軸受の実施の一
形態を示す断面図である。この転がり軸受は、真空用ロ
ボットの関節に使用される軸受として、転動体としての
ステンレス鋼ＳＵＳ４４０Ｃ製の玉１と、軌道輪として
のステンレス鋼ＳＵＳ４４０Ｃ製の内輪２および外輪３
と、ステンレス鋼ＳＵＳ３０４製の保持器４とを備えて
いる。上記玉１と内輪２と外輪３と保持器４の表面上に
は、含フッ素重合体の表面層１ａ,２ａ,３ａ,４ａを形
成している。さらに、内輪２と外輪３の間には、フッ素
系潤滑剤としてのフッ素系グリース６が充填されてい
る。上記フッ素系グリースは、軸受内部空間の５％以下
の容積を占めるようにしている。

【００１６】上記転がり軸受が低速で揺動運動をする
と、フッ素系グリース６が、潤滑剤として機能し、転が
り軸受の揺動抵抗を減少させる。但し、回転運動する場
合と比較して、揺動運動の場合は、揺動部分に油膜が形
成されにくい。ところが、油膜切れとなっても、上記フ
ッ素系グリース６の皮膜の下の含フッ素重合体の表面層
１ａ,２ａ,３ａ,４ａによって、玉１と内輪２または玉
１と外輪３が金属接触するという事態が回避される。上
記含フッ素重合体は潤滑性を有する。

【００１７】また、上記含フッ素重合体である表面層１
ａ,２ａ,３ａ,４ａの摩耗粉または金属の摩耗粉が生じ
ても、その摩耗粉が残存するフッ素系グリース６によっ
てトラップされるために、含フッ素重合体または金属の
摩耗粉による発塵は押さえられる。

【００１８】一方、上記含フッ素重合体の表面層１ａ,
２ａ,３ａ,４ａとフッ素系グリース６は、共にフッ素系
であるので濡れ性がよく相互によく馴染む。このため、
フッ素系グリース６は少量であっても、油膜が薄くなっ
て軌道面あるいは玉１全体に拡がって、軸受け寿命が長
くなる。

【００１９】図２は、軸受空間容積に対するフッ素系グ
リースの封入量とトルク比との関係およびフッ素系グリ
ースの封入量と発塵量比との関係を示す。図中、□印を
結ぶ直線が、グリース封入量に対するトルク比を示す。
□印の直線が示すように、グリース封入量が３０％のと
きのトルク比を１として、グリース封入量が軸受け内部
空間の容積の２.５％と５％では、トルク比はそれぞれ
約０.１２と０.１５という値になって、グリース封入量
が５％以下ではトルク比は殆ど変化しない低い値となっ
た。また、グリース封入量が５％を越えると、図２に示
すように、トルク比が急激に増加した。一方、図２の○
印を結ぶ直線は、フッ素系グリース封入量に対する発塵
量比を示している。グリース封入量が３０％のときの発
塵量比を１として、グリース封入量が軸受内部空間の容
積の２.５％と５％では、発塵量比は約０.１１と０.１
３という低い値を示した。グリース封入量が５％を越え
ると、図２に示すように、発塵量比が急激に増大した。
このように、グリース封入量が５％以下では、トルク比
および発塵量比が共に極めて小さく、かつ、殆ど変化し
ないということが分かった。

【００２０】上記本実施の形態では、表面層１ａ,２ａ,
３ａ,４ａを含フッ素重合体で形成しているが、含フッ
素重合体の代わりに、３次元網状構造を有する含フッ素
ポリウレタン分子化合物からなる固体膜で形成してもよ
い。この３次元網状構造の含フッ素ポリウレタン分子化
合物の場合、分子間がウレタン結合された３次元の網状
構造となっていて、分子間が蜜に詰まって結合している
ので、転がり軸受の剥離や摩耗がさらに発生しにくくな
るとともに、転動抵抗や摺動抵抗が軽減される。このた
め、発塵寿命と潤滑性を向上でき、転がり軸受の寿命を
極めて延ばすことができる。

【００２１】また、上記含フッ素重合体の表面層１ａ,
２ａ,３ａ,４ａの代わりに、フッ素樹脂の固体膜を用い
てもよい。この場合、固体膜は、フッ素樹脂をバインダ
ーと混合し、その混合物を軌道や保持器の外表面にコー
ティングして形成する。

【００２２】さらに、上記転がり軸受はラジアル軸受で
あるが、スラスト軸受であってもよく、また、上記実施
の形態の転がり軸受には保持器が備わっているが、保持
器がなくてもよい。また、玉に代えてころを用いてもよ
い。また、保持器には含フッ素重合体からなる表面層を
設けなくてもよい。

【００２３】また、上記本実施の形態では、玉１と内輪
２と外輪３として、ステンレス鋼ＳＵＳ４４０Ｃを用い
ているが、Ｓｉ₃Ｎ₄等のセラミック材やＳＵＪ２等の軸
受鋼を用いてもよい。また、保持器の材料として、ステ
ンレス鋼ＳＵＳ３０４を用いているが、ＰＴＦＥ等のフ
ッ素樹脂等のプラスチックであってもよい。

【００２４】一方，上記実施の形態では、フッ素系潤滑
剤としてフッ素系グリースを用いているが、フッ素系油
を使用してもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１の転がり軸受は、軌道輪と転動体とを備え、少なくと
も上記軌道輪の軌道にフッ素樹脂または含フッ素重合体
から成る表面層が形成されていると共に、軸受内部空間
にフッ素系潤滑剤が充填されているので、フッ素系潤滑
剤が軌道面上からなくなって油膜切れが生じても、フッ
素系潤滑剤に代わって上記表面層が潤滑剤として機能
し、軌道輪と転動体の金属やセラミックス等が直接接触
するのを回避でき、この転がり軸受けの寿命は延ばすこ
とができる。

【００２６】また、上記表面層が摩耗しても、グリース
が上記表面層の摩耗粉をトラップして、発塵量を少なく
することができる。

【００２７】さらに、上記表面層と潤滑剤が共にフッ素
系材料から出来ているので、フッ素潤滑剤の表面層への
濡れ性がよくて、少量のフッ素系グリースであっても軌
道面または転動体全体にフッ素系グリースを拡げること
ができて、軸受の寿命が長くなる。また、潤滑剤の封入
量が少ないため、潤滑剤による撹拌抵抗が減少し、トル
クが小さくなる。

【００２８】請求項２の転がり軸受は、フッ素系潤滑剤
の容積が軸受内部空間の容積の５％以下であるから、軸
受のトルクが極めて小さく、かつ、グリースに起因する
発塵量も極めて小さくすることができる。

【００２９】請求項３の転がり軸受は、上記表面層は３
次元網状構造を有する含フッ素ポリウレタン分子化合物
からなる固体膜であるので、剥離や摩耗が発生しにく
い。したがって、転がり軸受からの発塵量を低減でき、
かつ、転がり軸受の寿命を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る転がり軸受の断
面図である。

【図２】軸受内部空間容積に対するグリースの封入量
とトルク比および発塵量比との関係を示す図である。

【符号の説明】

１…玉、２…内輪、３…外輪、４…保持器、１
ａ,２ａ,３ａ,４ａ…含フッ素重合体の表面層、６…フ
ッ素系グリース。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軌道輪と転動体とを備え、少なくとも上
記軌道輪の軌道面にフッ素樹脂または含フッ素重合体か
ら成る表面層が形成されていると共に、軸受内部空間に
フッ素系潤滑剤が充填されていることを特徴とする転が
り軸受。
【請求項２】請求項１に記載の転がり軸受において、
上記フッ素系潤滑剤は、上記軸受内部空間の容積の５％
以下の容積を占めることを特徴とする転がり軸受。
【請求項３】請求項１または２に記載の転がり軸受に
おいて、上記表面層は３次元網状構造を有する含フッ素
ポリウレタン分子化合物からなる固体膜であることを特
徴とする転がり軸受。