(57)【要約】【課題】装置毎の発塵量のばらつきが少なく、クリーンルーム等での使用に適した低発塵転がり軸受装置を提供する。【解決手段】ハウジング１内の同軸上に２個の密封形転がり軸受２，２が組み込まれた転がり軸受装置において、これら２個の転がり軸受２，２を、それぞれ冠型保持器１０４の柱部（基体）１０４ａが軸方向外側を向くように配置する。この構成により、本発明の転がり軸受装置は、転がり軸受装置全体としての発塵が抑制されるとともに、発塵量のばらつきを低減させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状の柱部とこの柱部より軸方向に突出する爪部とから形成されたポケットを有する冠型保持器によって、内輪と外輪の間の環状空間内に、複数のボールを転動自在に保持するとともに、前記環状空間の両端開口部に配設されたシール部材によって、この環状空間内部に充填されたグリースを密封した転がり軸受が、ハウジング内の同軸上に２個組み込まれた転がり軸受装置において、
前記２個の転がり軸受は、冠型保持器のポケット開口側が互いに向き合うように、それぞれ前記柱部を前記ハウジングの軸方向外側に向けて配置されていることを特徴とする転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２個の転がり軸受を同軸に配置した軸受装置に関し、更に詳しくは、発塵量が少なく、クリーンルーム等での使用に適した長寿命な転がり軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クリーンルーム内など、大気中ではあるが所要のクリーン度が要求される環境において使用される機器類は、軸受からの発塵が少ないことが求められる。従来、このような用途の機器に用いられている転がり軸受には、軌道輪や転動体にセラミックス材料を採用して、グリースを使用しない軸受か、あるいはグリースの代わりに、軌道面や転動体の表面に金、銀、鉛、銅などの軟質金属、カーボンや二硫化モリブデン等の固体潤滑剤等を膜状に被覆した軸受が使用されている。（例えば、特許文献１あるいは特許文献２等を参照。）。
【０００３】
しかしながら、半導体製造工程におけるスピンドライヤー等、高速で回転する機器に、前述のグリースを使用しない軸受や固体潤滑の軸受を用いた場合は、グリースを用いた軸受に比べ、どうしても寿命が短くなってしまうという問題があった。そこで、このようなクリーンな環境下で長寿命が必要とされる機器には、潤滑剤に比較的発塵量の少ない種類のグリースを使用するとともに、この軸受の開口を、発塵のない非接触ゴムシールにより密封した密封形転がり軸受が採用されている。
【０００４】
図５は、この種の密封形転がり軸受の構造を示す断面図である。
この転がり軸受は、内輪側軌道溝１０１ｕが形成された内輪１０１と、外輪側軌道溝１０２ｕが形成された外輪１０２と、これら内外輪の間の環状空間内に配置された複数のボール１０３を主体として構成されている。これらのボール１０３は、複数のポケット１０４ｐを有する冠型保持器１０４によって、内外輪の軌道溝間に、周方向に所定の間隔で転動自在に保持されている。
【０００５】
冠型保持器１０４は、図６にその外観図を例示するように、軸方向に非対称に形成されており、環状の基体（柱部１０４ａ）の軸方向片側に、周方向に一定のピッチでポケット１０４ｐを形成したものである。各ポケット１０４ｐは、柱部１０４ａの基部の所定位置に形成された凹部１０４ｑと、その両側に一定の高さで突出する一対の爪部１０４ｂの片側面１０４ｒによって、ボール１０３の表面に略沿った凹球面に形成されている。
【０００６】
また、この転がり軸受の環状空間内には、例えばフッ素系油を基油とするグリース等の発塵量の少ない潤滑剤（図示省略）が充填されているとともに、その両端開口部は、非接触タイプのゴムシール１０５によって密封され、このグリースの外部への漏出防止が図られている。
【０００７】
以上の構造の転がり軸受は、スピンドライヤー等の機器に使用される場合、図７に示すように、２個の転がり軸受２，２が、ハウジング１内の同軸上に距離を開けて配置され、この機器の回転軸３を支持する転がり軸受装置として一体に組み込まれることとなる。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２３３８１８号公報
【特許文献２】特許第３００２９５７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような転がり軸受装置を用いた機器においては、機器毎あるいは軸受装置毎に発塵量がばらつき、発塵の少ないグリースを使用しても、十分な発塵抑制効果が得られない場合があった。また、発塵量の多い転がり軸受装置は、クリーンルーム等、清浄さが要求される環境においては、発塵が不純物として混入することによって、その環境下で製造される商品の歩留まりにまで影響を与えてしまうことも考えられる。
【００１０】
本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、装置毎の発塵量のばらつきが少なく、クリーンルーム等での使用に適した低発塵転がり軸受装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、円環状の柱部とこの柱部より軸方向に突出する爪部とから形成されたポケットを有する冠型保持器によって、内輪と外輪の間の環状空間内に、複数のボールを転動自在に保持するとともに、前記環状空間の両端開口部に配設されたシール部材によって、この環状空間内部に充填されたグリースを密封した転がり軸受が、ハウジング内の同軸上に２個組み込まれた転がり軸受装置において、前記２個の転がり軸受は、冠型保持器のポケット開口側が互いに向き合うように、それぞれ前記柱部を前記ハウジングの軸方向外側に向けて配置されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、同軸上に２個の転がり軸受を配置した転がり軸受装置において、転がり軸受の方向と総発塵量の関係に着目し、ハウジングに対する軸受の組み込み方向を規定することによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１３】
通常、前述したような冠型保持器を用いた密封形転がり軸受を組み立てる場合、グリースＧの充填は、図８に示すように、冠型保持器１０４のポケット１０４ｐの開口部位に向かって行なわれる。また、この転がり軸受が回転した場合、グリースＧは、ボール１０３と各軌道溝１０１ｕ，１０２ｕとの間に油膜を形成するとともに、図９に示すように、ポケット開口側のゴムシール１０５の内面や、内輪１０１の外周面および外輪１０２の外周面に滞留することが知られている。
【００１４】
そこで、本発明者らは、ハウジングへの組み込み後における軸受内部の冠型保持器の方向と発塵量の関係に注目し、鋭意研究の結果、軸受における冠型保持器のポケット開口側を、ハウジングの内側に向けることによって、軸受装置からの発塵の抑制が可能なことを見出した。
【００１５】
すなわち、本発明の転がり軸受装置によれば、２個の転がり軸受のそれぞれを、冠型保持器の柱部がハウジングの軸方向外側を向くように組み込むことにより、比較的発塵量の多いポケット開口側がハウジング内側を互いに向き合い、この転がり軸受装置全体としての発塵が抑制されるとともに、発塵量のばらつきを低減させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつこの発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態における転がり軸受装置の構造を示す断面図である。なお、この実施の形態において使用される個々の転がり軸受の構造は、図５に示す従来例と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００１７】
この転がり軸受装置は、略筒状のハウジング１の内周に、２つの密封形転がり軸受２，２を組み込んで形成されている。これら２つの軸受は、軸方向に距離を開けて配置されているとともに、これらの内周には、スピンドライヤー等の回転軸３が挿通されている。
【００１８】
この軸受装置の特徴は、図１のように、ハウジング１内周に嵌合された２個の転がり軸受２，２が、それぞれ冠型保持器１０４の柱部１０４ａが軸方向外側を向くように配置されている点である。すなわち、これらの軸受は、発塵の可能性の高い冠型保持器１０４のポケット１０４ｐの開口側が、お互いに軸方向内側に向き合うように組み込まれている。
【００１９】
以上の構成により、本実施の形態における転がり軸受装置は、転がり軸受装置全体としての発塵が抑制されるとともに、発塵量のばらつきを低減させることができる。
【００２０】
なお、個々の転がり軸受における冠型保持器やシール部材の材質・形状は、以上の実施の形態での例に限定されるものではない。しかしながら、シール部材には、発塵のない非接触タイプのゴムシールが好適である。
【００２１】
また、環状空間内に充填されているグリースは、使用される環境に合わせて適宜選定すれば良い。ただし、発塵が少なく化学的に安定なグリースが必要な場合には、フッ素系油を基油とするグリースを使用することが望ましい。
【００２２】
次に、以上の実施の形態における転がり軸受装置の効果を確認すべく、本発明の軸受配置を採用した実施例と、冠型保持器のポケット開口側がそれぞれハウジングの外側を向くように配置した比較例を用いて、実際に発塵量を測定した実験結果について述べる。
【００２３】
図２は、この実験に用いた測定装置の概略を示す説明図である。
この図２中の符号１２は試験対象となる軸受装置であり、集塵管２２を備えたカバー（アクリル製）２１内に配置されている。この軸受装置１２には、２個の密封形転がり軸受１１ａ，１１ｂが装着されており、モータ等の駆動源に連結された回転軸１４に嵌め入れられた状態で、コイルばね１３によりアキシアル方向の荷重が与えられる。また、集塵管２２は、発塵個数計測装置（パーティクルカウンター）２３に接続されており、その計測結果がレコーダ等に記録されるようになっている。なお、測定装置全体はクリーンベンチ内に置かれ、図示上方からクリーンエアーが常に供給される構造である。
【００２４】
試験に用いた転がり軸受１１は、呼び番号６００３（φ１７×φ３５×φ１０）で、内外輪とボールは軸受鋼製、保持器はポリアミド樹脂製の冠型である。また、シール部材には、ニトリルゴム製の非接触タイプが用いられている。なお、軸受内部に封入されるグリースには、一般的な炭化水素系合成油を基油とするグリースＡと、比較的発塵が少ないとされるフッ素系油を基油とするグリースＢを用いた。
【００２５】
試験は、次の４種類の転がり軸受装置について行なった。
▲１▼実施例１：グリースＡ（炭化水素系）を使用した２個の軸受のそれぞれを、冠型保持器の柱部がハウジング外側を向くように配置。
▲２▼比較例１：グリースＡ（炭化水素系）を使用した２個の軸受のそれぞれを、冠型保持器のポケット開口がハウジング外側を向くように配置。
▲３▼実施例２：グリースＢ（フッ素系）を使用した２個の軸受のそれぞれを、冠型保持器の柱部がハウジング外側を向くように配置。
▲４▼比較例２：グリースＢ（フッ素系）を使用した２個の軸受のそれぞれを、冠型保持器のポケット開口がハウジング外側を向くように配置。
【００２６】
試験条件
雰囲気：大気中、クリーンベンチ内（クラス１）
環境温度：室温
荷重：アキシアル荷重（４９Ｎ）
回転速度：２０００ｒｐｍ
測定：１０分間隔
発塵量は、回転開始後、粒子径０．１μｍ以上の発塵について記録した。
なお、測定１回あたりの発塵量は、計測１５回の平均値である。
【００２７】
グリースＡ（炭化水素系）を使用した軸受装置に関する測定結果を図３に、グリースＢ（フッ素系）を使用した軸受装置に関する測定結果を図４に示す。
【００２８】
これらのグラフから明らかなように、本発明を適用した実施例の軸受装置は、グリースＡおよびグリースＢのどちらを使用した場合でも、比較例に比べ軸受装置全体としての発塵が大幅に低減されている。また、測定回毎の増減も少なく、発塵量のばらつきが緩和されていることが見てとれる。
【００２９】
なお、軌道輪およびボールを構成する材料は、以上の実施例における軸受鋼に限定されることなく、使用される環境に応じて適宜選定すれば良い。例えば、軸受の耐食性を高めるために、ステンレス鋼あるいはセラミックス材料等で構成することもできる。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の転がり軸受装置によれば、２個の転がり軸受のそれぞれを、冠型保持器の柱部がハウジングの軸方向外側を向くように組み合わせることにより、この転がり軸受装置全体としての発塵が抑えられ、発塵量のばらつきを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における転がり軸受装置の構造を示す断面図である。
【図２】転がり軸受装置の発塵量測定に用いる試験装置の説明図である。
【図３】転がり軸受に炭化水素系グリースＡを用いた場合の発塵量の測定結果を示すグラフである。
【図４】転がり軸受にフッ素系グリースＢを用いた場合の発塵量の測定結果を示すグラフである。
【図５】従来の密封形転がり軸受の構造を示す断面図である。
【図６】冠型保持器の外観斜視図である。
【図７】従来の転がり軸受装置の構成例を示す模式的断面図である。
【図８】従来の密封形転がり軸受におけるグリースＧの充填位置を示す説明図である。
【図９】従来の密封形転がり軸受における回転時のグリースＧの滞留位置を示す説明図である。
【符号の説明】
１  ハウジング
２  転がり軸受
３  回転軸
１１ａ，１１ｂ  転がり軸受
１２  軸受装置
１３  コイルばね
１４  回転軸
２１  カバー
２２  集塵管
２３  発塵個数計測装置
１０１  内輪
１０１ｕ  内輪側軌道溝
１０２  外輪
１０２ｕ  外輪側軌道溝
１０３  ボール
１０４  冠型保持器
１０４ａ  柱部（基体）
１０４ｂ  爪部
１０４ｐ  ポケット
１０４ｑ  凹部
１０４ｒ  側面
１０５  ゴムシール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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