(57)【要約】【課題】  低発塵性且つ低アウトガスの転動装置を提供する。【解決手段】  転がり軸受の内輪１，外輪２，転動体３，及び保持器４の表面に、シラハイドロカーボン油を基油とする潤滑油を、薄膜状に均一に塗布した。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、を備える転動装置において、
前記内方部材の前記転動体との接触面、前記外方部材の前記転動体との接触面、及び前記転動体の転動面の少なくとも一つを、下記の化学式（Ｉ）で表されるシラハイドロカーボン油を基油とする潤滑油で覆ったことを特徴とする転動装置。
【化１】
2005233239.tif 000009
なお、化学式（Ｉ）中のＲ1 ，Ｒ2 ，及びＲ3 は、相互に同種又は異種の炭化水素基であり、ｎは０〜２の整数である。
【請求項２】
外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内方部材及び前記外方部材の間に前記転動体を保持する保持器と、を備える転動装置において、
前記内方部材の前記転動体との接触面、前記外方部材の前記転動体との接触面、前記転動体の転動面、及び前記保持器の表面の少なくとも一つを、下記の化学式（Ｉ）で表されるシラハイドロカーボン油を基油とする潤滑油で覆ったことを特徴とする転動装置。
【化２】
2005233239.tif 000010
なお、化学式（Ｉ）中のＲ1 ，Ｒ2 ，及びＲ3 は、相互に同種又は異種の炭化水素基であり、ｎは０〜２の整数である。
【請求項３】
前記シラハイドロカーボン油の４０℃における動粘度は３０ｍｍ2 ／ｓ以上２５０ｍｍ2 ／ｓ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の転動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受，ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等の転動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
転動装置は、高速回転，高荷重等の厳しい条件下でも作動するように、潤滑油，グリース等の潤滑剤で潤滑されているものが多い。しかしながら、潤滑剤が使用されている転動装置は、作動に伴って潤滑剤が飛散したり（発塵）、温度上昇によって潤滑剤の基油が気化して（アウトガス）、周辺環境を汚染する場合があるため、クリーンルーム，半導体製造装置，液晶パネル製造装置等のような清浄な環境を必要とする装置には使用できないという問題があった。また、同様の理由から、真空環境下においても使用できないという問題があった。
【０００３】
特に、半導体素子を始めとする各種電子素子や液晶パネルの駆動回路は、近年ますます微細化，高集積化の傾向にあるため、それに伴って微量の粒子（パーティクル）が製品の性能や信頼性に及ぼす影響が大きくなってきている。そのため、清浄な環境を必要とする半導体製造装置，液晶パネル製造装置等に使用される転動装置に対しては、低発塵性の要求がますます高まる傾向にある。
【０００４】
このようなことから、上記のような清浄な環境を必要とする装置や真空環境下にも適用可能な転動装置が提案されている。例えば、軌道面や転動体の表面に固体潤滑膜を形成した転動装置や、低発塵性で且つ基油の蒸発性が低い潤滑剤を用いた転動装置（特許文献１を参照）が提案されている。また、転動装置のうち転がり軸受については、フッ素樹脂製の保持器を備えるものが提案されている。
【０００５】
固体潤滑膜としては、軟質金属（金，銀，鉛等），層状化合物（二硫化モリブデン，二硫化タングステン等），フッ素樹脂等が一般的である。軟質金属及びフッ素樹脂の場合は、転動装置の作動に伴って発生する摩擦力によって、潤滑物質の粒子が固体潤滑膜の表面から徐々に削り取られ、この摩耗粒子が相手面に転移して薄い被膜を形成することによって潤滑が行われる。また、層状化合物の場合は、劈開性を有しているため、劈開面が少しずつ摩耗することにより潤滑性を発現するものである。
【０００６】
さらに、フッ素樹脂製の保持器の場合は、転がり軸受の回転に伴って保持器と転動体との摺接によりフッ素樹脂の摩耗粒子が発生し、軌道輪の軌道面や転動体の転動面に転移して潤滑膜を形成することによって潤滑が行われる。
【特許文献１】特開２００１−７２９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、固体潤滑膜はいずれも自己犠牲型の潤滑機構を有するものであるから、摩耗粒子の発生は避けられず、優れた低発塵性は期待できなかった。
また、フッ素樹脂製の保持器の場合は、保持器を構成する材料の摩擦摩耗特性が摩耗粒子の転移性に影響する。すなわち、摩耗しやすい材料の場合は、摩耗粒子の転移が過多となって発塵の原因となるばかりでなく、摩耗粒子の噛み込みにより転がり軸受の回転が停止するおそれがある。逆に、摩耗しにくい材料の場合は、摩耗粒子の転移が少なく潤滑不足となるため、軌道輪の軌道面や転動体の転動面が摩耗して発塵の原因となるおそれがある。さらに、フッ素樹脂は成形性が低いので、削り加工により保持器を製造しなければならず、コスト高になってしまうという問題点も有している。
【０００８】
さらに、特許文献１に記載の転動装置は低発塵性且つ低アウトガスであるが、近年ますます高まる傾向にある低発塵性，低アウトガスの要求に対応するためには、さらなる改善が必要である。  
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、低発塵性且つ低アウトガスの転動装置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】
【０００９】
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の転動装置は、外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、を備える転動装置において、前記内方部材の前記転動体との接触面、前記外方部材の前記転動体との接触面、及び前記転動体の転動面の少なくとも一つを、下記の化学式（Ｉ）で表されるシラハイドロカーボン油を基油とする潤滑油で覆ったことを特徴とする。
【００１０】
【化１】
2005233239.tif 000003
【００１１】
なお、化学式（Ｉ）中のＲ1 ，Ｒ2 ，及びＲ3 は、相互に同種又は異種の炭化水素基であり、ｎは０〜２の整数である。
また、本発明に係る請求項２の転動装置は、外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外方に配置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内方部材及び前記外方部材の間に前記転動体を保持する保持器と、を備える転動装置において、前記内方部材の前記転動体との接触面、前記外方部材の前記転動体との接触面、前記転動体の転動面、及び前記保持器の表面の少なくとも一つを、下記の化学式（Ｉ）で表されるシラハイドロカーボン油を基油とする潤滑油で覆ったことを特徴とする。
【００１２】
【化２】
2005233239.tif 000004
【００１３】
なお、化学式（Ｉ）中のＲ1 ，Ｒ2 ，及びＲ3 は、相互に同種又は異種の炭化水素基であり、ｎは０〜２の整数である。
さらに、本発明に係る請求項３の転動装置は、請求項１又は請求項２に記載の転動装置において、前記シラハイドロカーボン油の４０℃における動粘度は３０ｍｍ2 ／ｓ以上２５０ｍｍ2 ／ｓ以下であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の転動装置は、シラハイドロカーボン油を基油とする潤滑油で、該転動装置を構成する部材の摺動面を覆ったことを特徴としている。シラハイドロカーボン油は飛散しにくく且つ蒸気圧が低いので、本発明の転動装置は低発塵性且つ低アウトガスである。
シラハイドロカーボン油の４０℃における動粘度が３０ｍｍ2 ／ｓ未満であると、潤滑油の潤滑性が不十分となり、転動装置を構成する前述の各部品に摩耗が生じて摩耗粉が発生するおそれがある。一方、２５０ｍｍ2 ／ｓ超過であると、撹拌抵抗による発熱によって潤滑油の蒸発が促進されるおそれがある。
【００１５】
なお、本発明は種々の転動装置に適用することができる。例えば、転がり軸受，ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等である。また、本発明における前記内方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には内輪、同じくボールねじの場合にはねじ軸、同じくリニアガイド装置の場合には案内レール、同じく直動ベアリングの場合には軸をそれぞれ意味する。また、前記外方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には外輪、同じくボールねじの場合にはナット、同じくリニアガイド装置の場合にはスライダ、同じく直動ベアリングの場合には外筒をそれぞれ意味する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の転動装置は、シラハイドロカーボン油を基油とする潤滑油で潤滑されているので、低発塵性且つ低アウトガスである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る転動装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る転動装置の一実施形態である転がり軸受の構造を示す部分縦断面図である。この転がり軸受（深溝玉軸受）は、外周面に軌道面１ａを有する内輪１と、軌道面１ａに対向する軌道面２ａを内周面に有する外輪２と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の転動体（玉）３と、内輪１及び外輪２の間に複数の転動体３を保持する保持器４と、を備えている。なお、保持器４は備えていなくてもよい。
【００１８】
内輪１及び外輪２は、軸受鋼，ステンレス鋼等の金属材料で構成されているが、所望により、その表面全面をセラミックスの被膜で被覆してもよい。セラミックスの種類は、内輪１及び外輪２を構成する金属材料（母材）に対する密着性が優れていることから、窒化チタン，炭窒化チタン，窒化クロム等が好ましい。なお、転がり軸受が特に腐食性の高い環境下で使用される場合には、内輪１及び外輪２全体を、窒化ケイ素，炭化ケイ素，部分安定化ジルコニア，アルミナ等のセラミックスで構成してもよい。
【００１９】
転動体３も、軸受鋼，ステンレス鋼等の金属材料で構成されているが、窒化ケイ素，炭化ケイ素，部分安定化ジルコニア，アルミナ等のセラミックスで構成してもよい。
内輪１，外輪２，及び転動体３をセラミックスで構成すれば（あるいは、金属材料で構成し表面にセラミックスの被膜を設れば）、耐食性が優れているため、腐食性の高い環境下においても低発塵性が優れている。また、転動体３を構成するセラミックスと内輪１及び外輪２を構成するセラミックスとを異なる種類とすれば（あるいは、転動体３を構成するセラミックスと内輪１及び外輪２の表面に設けられた被膜を構成するセラミックスとを異なる種類とすれば）、同種のセラミックスとした場合と比べて凝着摩耗が生じにくくなるため、それによる発塵を抑制することができる。
【００２０】
このような転がり軸受の内輪１，外輪２，転動体３，及び保持器４の表面には、シラハイドロカーボン油を基油とする潤滑油が、薄膜状に均一に塗布されていて（図示せず）、転がり軸受が潤滑されている。なお、内輪１，外輪２，転動体３，及び保持器４の全てについて、表面に前記潤滑油を塗布することが最も好ましいが、前記軸受部品のうち少なくとも一つの表面に前記潤滑油を塗布すれば、転がり軸受の潤滑を行うことができる。また、潤滑油の塗布は、内輪１，外輪２，転動体３，及び保持器４の表面全体に対して施してもよいが、内輪１の転動体３との接触面（軌道面）、外輪２の転動体３との接触面（軌道面）、転動体３の転動面（玉の表面）、保持器４の摺動面（内輪１，外輪２，転動体３との接触面）に前記潤滑油を塗布すれば、転がり軸受の潤滑を行うことができる。
【００２１】
このような本実施形態の転がり軸受には、潤滑剤としてシラハイドロカーボン油を基油とする潤滑油が用いられているが、シラハイドロカーボン油は飛散しにくく且つ蒸気圧が低いので、本実施形態の転がり軸受は低発塵性且つ低アウトガスである。また、本実施形態の転がり軸受は、長期間にわたって内輪１，外輪２，転動体３，及び保持器４に摩耗が生じにくいので、摩耗粉の発生に起因する発塵も生じにくい。
【００２２】
シラハイドロカーボン油の種類は、前述の化学式（Ｉ）で表されるシラハイドロカーボン油であれば特に限定されるものではない。例えば、化学式（Ｉ）中のＲ1 ，Ｒ2 ，及びＲ3 は、脂肪族炭化水素基，脂環式炭化水素基，芳香族炭化水素基等のいずれの炭化水素基でもよい。そして、１種のシラハイドロカーボン油を用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。また、本発明の目的が損なわれない程度の量であれば、シラハイドロカーボン油に他種の基油を混合してもよい。
【００２３】
また、シラハイドロカーボン油を基油とする潤滑油には、その各種性能をさらに向上させるために、所望により種々の添加剤を添加してもよい。使用される添加剤としては、例えば、酸化防止剤，防錆剤，極圧剤，油性剤，及び金属不活性化剤等があげられ、これらは単独又は２種以上を混合して用いることができる。
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転動装置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。また、本発明は、転がり軸受に限らず、他の種類の様々な転動装置に対して適用することができる。例えば、ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等である。
【００２４】
〔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。図１の転がり軸受とほぼ同様の構成の転がり軸受（呼び番号６０８）において、各軸受部品（内輪，外輪，転動体，保持器）の材質、被膜の有無及び種類、並びに、潤滑油の種類及び４０℃における動粘度を、表１〜３に示すように種々変更したものを用意した。
なお、各転がり軸受は、内輪，外輪，転動体，保持器を完全脱脂し、潤滑油を塗布した後に組み立てて製造したものである。潤滑油の塗布は、以下のようにして行った。内輪の軌道面，外輪の軌道面，転動体の転動面，及び保持器の摺動面に、潤滑油０．０３ｍｌを塗布した後、遠心分離器に装着し、５００Ｇの遠心力が作用するように回転させて（５分間）、余分な潤滑油を取り除いた。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
【表２】
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【００２７】
【表３】
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【００２８】
表１〜３に記載の潤滑油のうち「ＳＨＣ１」とは、Ｓｉ（Ｃ3 Ｈ6 Ｓｉ（ｎ−Ｃ6 Ｈ13）3 ）4 なる化学構造のシラハイドロカーボン油であり、その蒸気圧は９．００×１０-9Ｐａである。「ＳＨＣ２」とは、ＣＨ3 Ｓｉ（ＣＨ2 ＣＨ2 Ｓｉ−（Ｃ10Ｈ21）3 ）3 なる化学構造のシラハイドロカーボン油である。「ＳＨＣ３」とは、ｎ−Ｃ8 Ｈ17Ｓｉ（Ｃ3 Ｈ6 Ｓｉ（ｎ−Ｃ12Ｈ25）3 ）3 なる化学構造のシラハイドロカーボン油であり、その蒸気圧は９．００×１０-7Ｐａである。「ＳＨＣ４」とは、（ｎ−Ｃ12Ｈ25）2 Ｓｉ（Ｃ8 Ｈ16Ｓｉ（ｎ−Ｃ12Ｈ25）3 ）2 なる化学構造のシラハイドロカーボン油であり、その蒸気圧は４．００×１０-7Ｐａである。また、表３のトリ（２−オクチルドデシル）シクロペンタンの蒸気圧は、１．３３×１０-6Ｐａである。
【００２９】
このようにして得られた１６種の転がり軸受の発塵性を、図２に示すような軸受発塵試験装置２０を用いて評価した。軸受発塵試験装置２０のシャフト１１とハウジング１２との間に、転がり軸受１０，１０が２個一組で取り付けられていて、この転がり軸受１０，１０にはコイルばね１３によってアキシアル荷重が負荷されている。そして、転がり軸受１０，１０は、ベルト１５及びプーリ１６を備えた磁性流体シール付き回転導入機１７を介して伝えられるモータ１４の動力によって回転駆動されるようになっている。
転がり軸受１０，１０を回転させると塵埃が発生し、該塵埃の粒子は転がり軸受１０，１０の外部に飛散して、軸受発塵試験装置２０の下部に備えられたロート１８に集められる。そして、塵埃粒子は光散乱式のパーティクルカウンタ１９に送られ、その数が計測される。
【００３０】
試験条件を以下に示し、試験結果を表１〜３に併せて示す。
回転速度：３００ｒｐｍ
アキシアル荷重：９．８Ｎ
表１〜３から分かるように、実施例１〜９の転がり軸受は、各軸受部品の材質やセラミックス被膜の有無にかかわらず、発塵量が少なかった。ただし、潤滑油（シラハイドロカーボン油）の動粘度が比較的低い実施例８と、比較的高い実施例９とについては、他の実施例よりも若干発塵量が多かった。低粘度の場合は、潤滑性が若干低いため、軸受部品に摩耗が生じて摩耗粉が発生したものと考えられる。また、高粘度の場合は、撹拌抵抗による発熱によって潤滑油の蒸発が促進され、転がり軸受から放出された潤滑油の蒸気が凝集して粒子となったものと考えられる。
【００３１】
これに対して、潤滑油の種類が異なる比較例１，２，７や、保持器をフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）製とした比較例３や、固体潤滑膜を設けた比較例４〜６は、実施例１〜９と比べて発塵量が多く、比較例７を除いて実施例１〜９の約１０倍以上であった。
次に、潤滑油の動粘度と発塵性との関係を調査した。４０℃における動粘度の異なる２種のシラハイドロカーボン油を種々の比率で混合して、動粘度の異なる９種の潤滑油を調整した。用いたシラハイドロカーボン油は、ＣＨ3 Ｓｉ（ＣＨ2 ＣＨ2 Ｓｉ−（Ｃ6 Ｈ13）3 ）3 と、Ｓｉ（Ｃ3 Ｈ6 Ｓｉ（ｎ−Ｃ12Ｈ25）3 ）4 である。前者の４０℃における動粘度は５７ｍｍ2 ／ｓであり、後者は２０６ｍｍ2 ／ｓである。
上記と全く同様にして、潤滑油を塗布した転がり軸受を得て、軸受発塵試験装置２０を用いてその発塵性を評価した。結果を表４に示す。
【００３２】
【表４】
2005233239.tif 000008
【００３３】
この結果から、潤滑油の４０℃における動粘度は、７０ｍｍ2 ／ｓ以上２０６ｍｍ2 ／ｓ以下が好ましく、８０ｍｍ2 ／ｓ以上１８０ｍｍ2 ／ｓ以下がより好ましく、９０ｍｍ2 ／ｓ以上１２０ｍｍ2 ／ｓ以下がさらに好ましいと言える。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の転動装置は、高い清浄性が要求される用途に好適である。例えば、半導体製造装置，液晶パネル製造装置等に好適に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る転動装置の一実施形態である転がり軸受の構造を示す部分縦断面図である。
【図２】転がり軸受の発塵量を測定する軸受発塵試験装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３６】
１        内輪
１ａ      軌道面
２        外輪
２ａ      軌道面
３        転動体
４        保持器
１０        転がり軸受
【図１】
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【図２】
2005233239.tif 000012