(57)【要約】【課題】  発塵やアウトガスが生じにくく、且つ潤滑剤の漏出も生じにくく、耐久性に優れメンテナンスフリー化が可能な薄肉転がり軸受を提供する。【解決手段】  軸受断面比が０．２以下である薄肉転がり軸受１において、内輪１１の軌道面１１ａ及び外輪１２の軌道面１２ａに、フッ素油，アルキル化シクロペンタン，ポリフェニルエーテル，及びエステル油の少なくとも１種を含有する基油にフッ素樹脂を混合した潤滑剤からなる潤滑膜を被覆した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、を備え、軸受断面比が０．２以下の薄肉転がり軸受において、
前記内輪の軌道面及び前記外輪の軌道面の少なくとも一方に、フッ素油，アルキル化シクロペンタン，ポリフェニルエーテル，及びエステル油の少なくとも１種を含有する基油にフッ素樹脂を混合した潤滑剤からなる潤滑膜を被覆したことを特徴とする薄肉転がり軸受。
【請求項２】
前記潤滑膜の膜厚が０．１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の薄肉転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄肉転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体関連装置やロボット等に使用されている薄肉転がり軸受は、開放型のものが多く使用され、一部に密封型のもの等も使用されていた。なお、薄肉転がり軸受とは、軸受断面比αが０．２以下のものをいう。軸受断面比αは、下記の数式によって定義される。
α＝（Ｄ−ｄ）／（２×ＤPW）
ただし、上記数式中のＤは軸受外径、ｄは軸受内径、ＤPWは軸受の転動体の中心径である。
【０００３】
このような薄肉転がり軸受の潤滑には主にグリースが使用されているが、開放型の薄肉転がり軸受の場合は、軌道面上に存在するグリースが軸受の回転時に保持器や転動体によって軸受内部から押し出されたり、遠心力によって漏出するおそれがあった。また、密封型の薄肉転がり軸受の場合でも、シールリップと内輪の外径面との間からグリースが漏出するおそれがあった。
【０００４】
そこで、特許文献１には、内部に固体潤滑剤を封入することによって、上記のような問題点を解決してメンテナンスフリーとした薄肉転がり軸受が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−３２９０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ポリオレフィンを主成分とする高分子材料と潤滑油との混合物を焼成して製造したもの等を潤滑剤として使用する場合は、潤滑剤の漏出は生じにくいが、潤滑剤成分の絶対量が多いため、アウトガスが多量に発生しやすいという問題を有していた。また、固体状の潤滑剤の場合は、潤滑剤が転動体や軌道面と摺接することによって潤滑油が供給されることとなるが、この摺接により発塵量が増加するという問題を併せて有していた。
【０００６】
二硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ），グラファイト，六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ），フッ化黒鉛等の固体潤滑剤からなる潤滑膜を軌道面に被覆した場合は、アウトガスは少ないが、摩耗が生じやすく耐久性が不十分となるおそれがあった。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、発塵やアウトガスが生じにくく、且つ潤滑剤の漏出も生じにくく、耐久性に優れメンテナンスフリー化が可能な薄肉転がり軸受を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の薄肉転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、を備え、軸受断面比が０．２以下の薄肉転がり軸受において、前記内輪の軌道面及び前記外輪の軌道面の少なくとも一方に、フッ素油，アルキル化シクロペンタン，ポリフェニルエーテル，及びエステル油の少なくとも１種を含有する基油にフッ素樹脂を混合した潤滑剤からなる潤滑膜を被覆したことを特徴とする。
【０００８】
このような潤滑膜を備えていれば、転動体の転がり作動時に金属同士の接触が抑制されるとともに、低発塵性と安定した潤滑性が発揮される。すなわち、潤滑膜は、基油にフッ素樹脂を混合した潤滑剤からなるので、軌道面から潤滑油（基油）が枯渇することがなく、安定した潤滑性が発揮される。しかも、余剰の潤滑油（基油）はフッ素樹脂にトラップされるので、低発塵であり、潤滑剤の漏出も生じにくい。なお、フッ素樹脂は粉末状とすることがより好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る請求項２の薄肉転がり軸受は、請求項１に記載の薄肉転がり軸受において、前記潤滑膜の膜厚が０．１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする。
発塵量やアウトガス量を少なくするためには、潤滑膜の膜厚は小さい方が好ましいが、薄肉転がり軸受の耐久性を優れたものとするためには、膜厚は大きい方が好ましい。両者のバランスを考慮すると、潤滑膜の膜厚は０．１μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の薄肉転がり軸受は、発塵やアウトガスが生じにくく、且つ潤滑剤の漏出も生じにくく、耐久性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る薄肉転がり軸受の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る薄肉転がり軸受の一実施形態を示す縦断面図である。
図１の薄肉転がり軸受１は、外周面に軌道面１１ａを有する内輪１１と、軌道面１１ａに対向する軌道面１２ａを内周面に有する外輪１２と、両軌道面１１ａ，１２ａ間に転動自在に配された複数の転動体（玉）１３と、内輪１１と外輪１２との間に複数の転動体１３を保持する保持器１４と、を備えている。また、この薄肉転がり軸受１は、前述の数式によって表される軸受断面比αが０．２以下である。
【００１２】
さらに、両軌道面１１ａ，１２ａの少なくとも一方には、フッ素油，アルキル化シクロペンタン，ポリフェニルエーテル，及びエステル油の少なくとも１種を含有する基油にフッ素樹脂を混合した潤滑剤からなる潤滑膜（図示せず）が被覆されている。
本実施形態の薄肉転がり軸受１は、前述のような潤滑膜で潤滑されているので、シール等を備えていなくても発塵やアウトガスが生じにくく、且つ潤滑剤の漏出も生じにくい。さらに、耐久性に優れメンテナンスフリー化が可能である。よって、真空環境下，清浄環境下においても好適に使用可能である。また、グリースを用いて潤滑を行う場合と比較して、軸受の回転抵抗が極めて小さいので、高精度な回転性能が得られる。
【００１３】
なお、内輪の軌道面，外輪の軌道面，転動体の転動面，及び保持器の摺動部位には、必要最小限の潤滑膜を形成することが好ましい。そうすれば、余分な潤滑油（基油）の飛散等による発塵を抑制することができる。また、蒸気圧の低い潤滑油（基油）を使用すれば、アウトガスの発生を抑えることができる。
フッ素樹脂の種類は特に限定されるものではないが、ポリテトラフルオロエチレン（以降はＰＴＦＥと記す），テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ），テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ），テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ），ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）が好ましく、これらの中でもＰＴＦＥが最も好ましい。
【００１４】
また、フッ素樹脂は粉末状であることがより好ましく、その粒径はサブミクロンオーダーからミクロンオーダーが好ましい。さらに、この潤滑膜の膜厚は特に限定されるものではないが、発塵及びアウトガスの抑制と軸受の耐久性のバランスを考慮すると、０．１μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましい。
次に、基油について説明する。フッ素油としては、フルオロポリエーテル重合体，ポリフルオロアルキル重合体があげられ、さらにこれらの誘導体（官能基を有するもの）を含有していてもよい。
【００１５】
フルオロポリエーテル重合体としては、下記の化学式（Ｉ）で示される繰り返し単位を有する重合体が好ましい。そして、その数平均分子量は１０００以上５００００以下が好ましい。フルオロポリエーテル重合体の誘導体としては、上記のフルオロポリエーテル重合体に、金属に対して親和性の高い官能基が結合したものが好ましい。官能基の例としては、エポキシ基，アミノ基，カルボキシル基，水酸基，メルカプト基，スルフォン基，エステル基があげられる。
【００１６】
【化１】
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（Ｉ）
【００１７】
また、ポリフルオロアルキル重合体としては、下記の化学式（II）に示すものがあげられる。式中のＹは、前述と同様の金属に対して親和性の高い官能基である。
【００１８】
【化２】
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（II）
【００１９】
ポリフルオロアルキル重合体としては、化学式（II）に示すものの他、例えば、下記の化学式（III ），（IV）に示すものも好適に使用することができる。
【００２０】
【化３】
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（III ）
【００２１】
【化４】
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（IV）
【００２２】
このような官能基を有するフッ素油の市販品の例としては、デュポン株式会社製のクライトックス１５７ＦＳＬ，１５７ＦＳＭ，１５７ＦＳＨ、ダイキン工業株式会社製のデムナム変性品ＳＡ，ＳＨ，ＳＹ−３，ＳＰ、ソルベイソレクシス株式会社製のフォンブリンＺ  ＤＥＡＬ，Ｚ  ＤＩＡＣ，Ｚ  ＤＩＳＣＯ，Ｚ  ＤＯＬ，Ｚ  ＤＯＬ  ＴＸ２０００等があげられる。
【００２３】
また、フルオロポリエーテル重合体の一種であるパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）油としては、市販品を使用することが可能であり、例えば、ダイキン工業株式会社製のＳ−６５，Ｓ−１００，Ｓ−２００や、ソルベイソレクシス株式会社製のフォンブリンＺ−２５，Ｚ−６０，４０／１１や、デュポン株式会社製のクライトックス１６１４０等があげられる。
【００２４】
さらに、アルキル化シクロペンタンとしては、例えば、トリ（２−オクチルドデシル）シクロペンタン（例えばＮｙｅ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ社製のＳｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｏｉｌ  ２００１Ａ），トリ−ｎ−オクチルシクロペンタン，テトラ−ｎ−オクチルシクロペンタン，ペンタ−ｎ−オクチルシクロペンタン，トリ−ｎ−ノニルシクロペンタン，ペンタ−ｎ−デシルシクロペンタン，ペンタ−ｎ−ドデシルシクロペンタン，テトラ−２−エチルヘキシルシクロペンタンがあげられる。このようなアルキル化シクロペンタンは真空中においても蒸気圧が低いので、本発明の薄肉転がり軸受を真空中で使用しても、基油が蒸発しにくく低アウトガスである。
【００２５】
さらに、ポリフェニルエーテルとしては、例えば、テトラフェニルエーテル，ペンタフェニルエーテル，アルキルジフェニルエーテル，モノアルキルトリフェニルエーテル，モノアルキルテトラフェニルエーテル，ジアルキルテトラフェニルエーテルがあげられる。このようなポリフェニルエーテルは、蒸気圧が低く耐熱性も優れているため、本発明の薄肉転がり軸受を真空中や高温環境下で使用することができる。
さらに、エステル油としては、例えば、Ｎｙｅ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ社製のＮｙｅＴｏｒｒ５１０１があげられる。
【００２６】
内輪１１，外輪１２，転動体１３，及び保持器１４は、いずれも軸受用材料として一般的に用いられている金属材料を問題なく使用可能である。例えば、ＪＩＳ規格ＳＵＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系ステンレス鋼やＪＩＳ規格ＳＵＳ６３０等の析出硬化型ステンレス鋼のような耐食性金属材料に適当な硬化熱処理を施したものがあげられる。また、軽荷重用途であれば、ＪＩＳ規格ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６等のオーステナイト系ステンレス鋼やチタン合金に表面硬化処理を施したものが好適である。
【００２７】
なお、保持器１４は、上記金属材料の他、黄銅，チタン等が好適に用いられるが、樹脂材料を用いることもできる。樹脂材料としては、例えば、ＰＴＦＥ，ＥＴＦＥ等のフッ素樹脂や、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ），ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ），ポリエーテルスルホン樹脂（ＰＥＳ），ポリアミド樹脂等のエンジニアリングプラスチックがあげられる。
【００２８】
これらの樹脂材料は、機械的強度，耐熱性，寸法安定性等を向上させる繊維状充填材を含有していてもよい。繊維状充填材の種類は特に限定されるものではないが、例えば、ホウ酸アルミニウムウィスカー，チタン酸カリウムウィスカー，カーボンウィスカー，アラミド繊維，芳香族ポリイミド繊維，液晶性ポリエステル繊維，グラファイトウィスカー，ガラス繊維，炭素繊維，ボロン繊維，炭化ケイ素ウィスカー，窒化ケイ素ウィスカー，アルミナウィスカー，窒化アルミニウムウィスカー，ウォラストナイトがあげられる。
保持器の種類は特に限定されるものではなく、波形保持器，冠形保持器，もみ抜き形保持器等とすることができる。なお、保持器１４は備えていないくてもよい。
【００２９】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては薄肉転がり軸受の例として深溝玉軸受をあげて説明したが、本発明は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受，自動調心玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。
【００３０】
〔実施例〕
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。前述の薄肉転がり軸受１とほぼ同様の構成の転がり軸受（実施例）と、フッ素グリースを封入した従来の薄肉転がり軸受（比較例）とを用意して、それぞれの発塵性を評価し比較した。なお、実施例及び比較例の薄肉転がり軸受は、日本日本精工株式会社製の呼び番号ＮＢＸ１５２０６（内径ｄ：１５２．４ｍｍ、外径Ｄ：１６５．１ｍｍ、幅：６．３５ｍｍ、転動体の中心径ＤPW：１５８．７５ｍｍ）である。
【００３１】
まず、実施例の薄肉転がり軸受について説明する。内輪，外輪，転動体，及び保持器を組み立てて転がり軸受とし、脱脂洗浄する。そして、後述する潤滑剤をスポイト等で転動体の近傍に供給し、転がり軸受を数回転回転させて、内輪の軌道面，外輪の軌道面，転動体の転動面，及び保持器の摺動部位に潤滑剤を塗布する。なお、潤滑剤を付着させる方法は、上記のような塗布法に限定されるものではなく、スプレー法や浸漬法により付着させてもよい。
【００３２】
潤滑剤を塗布した転がり軸受を１００〜１４０℃で３０分間加熱して、潤滑剤に含まれる希釈溶媒を除去すると、内輪の軌道面，外輪の軌道面，転動体の転動面，及び保持器の摺動部位に、潤滑剤からなる潤滑膜が形成される。なお、さらにベーキング処理を行うと、アウトガス量をより低減できるため好ましい。ベーキング処理の条件は、例えば、圧力１０Ｐａ以下、温度１００℃以上、処理時間４時間以上である。
【００３３】
次に、実施例の薄肉転がり軸受に使用した潤滑剤について説明する。潤滑剤は、トリ（２−オクチルドデシル）シクロペンタン（Ｎｙｅ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ社製のＳｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｏｉｌ  ２００１Ａ）６０質量部と、粒径１μｍ以下のＰＴＦＥ粉末４０質量部とを混合し、この混合物１質量部とヘキサン，アサヒクリンＡＫ−２２５（旭硝子株式会社製）等の希釈溶媒９９質量部とを混合したものである。なお、ＰＴＦＥ粉末としては、溶媒中にＰＴＦＥ粉末が分散した分散物（デュポン社製のドライフィルムＲＡ／ＩＰＡ）を用い、ＰＴＦＥ粉末の量が上記の数値となるような量のＰＴＦＥ粉末分散物を使用した。
【００３４】
次に、発塵性の評価方法について説明する。実施例及び比較例の薄肉転がり軸受を、図２に示すような装置に組み込んで、下記の条件で２４時間にわたって駆動し、その間に生じた発塵の量を測定した。
アキシアル荷重：１８Ｎ
モーメント荷重：１Ｎ・ｍ
アクチュエータの揺動角度：−６０°〜＋６０°
アクチュエータの揺動速度：４０サイクル／ｍｉｎ
試験結果を図３のグラフに示す。なお、グラフに示した発塵量の数値は、実施例の薄肉転がり軸受の発塵量を１とした場合の相対値で示してある。グラフから分かるように、実施例の薄肉転がり軸受は、フッ素グリースを封入した比較例の薄肉転がり軸受と比べて、発塵量が１／２０と極めて低発塵性であった。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の薄肉転がり軸受は、真空環境下，清浄環境下においても好適に使用可能であるので、例えば半導体製造設備，液晶パネル製造設備，ハードディスク製造設備等の搬送装置，搬送ロボットに好適に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る薄肉転がり軸受の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】発塵性を評価する装置の構造を説明する概略図である。
【図３】発塵性の評価結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１      薄肉転がり軸受
１１      内輪
１１ａ    軌道面
１２      外輪
１２ａ    軌道面
１３      転動体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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