(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも転動体と、この転動体の転走を案内する軌道部とを有する軸受部材の前記軌道部に、溶剤に分散させた平均分子量２５０００以下のポリテトラフルオロエチレン粒子を塗布し、
この軸受部材を加熱乾燥することで前記溶剤を揮散し、
前記転動体と前記軌道部との間にアキシャル荷重をかけてなじみ回転させることでポリテトラフルオロエチレン粒子を前記軌道部の表面に押しつぶして付着させることを特徴とする軸受部材への潤滑膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり軸受、ボールねじ軸受、ボールスプライン軸受、直動軸受等の軸受部材への潤滑膜の製造方法に関し、より詳しくは高真空下、高温下、クリーン環境下等で使用される軸受部材への潤滑膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に真空機器、半導体および液晶基板製造装置等に使用される転がり軸受、ボールねじ軸受等の軸受部材には潤滑剤が用いられており、特に低発塵性の固体潤滑剤としては、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）が用いられ、これをポリアミド、ポリイミド等のバインダーに分散させて、軸受部材の転動体や軌道部に塗布し、焼き付けて潤滑膜を形成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような軸受部材に使用される潤滑膜には、高い潤滑特性と共に、高温下での潤滑膜の剥離による発塵がない、いわゆるクリーン性に優れていることが要求される。
【０００４】
しかし、ＰＴＦＥの耐熱温度よりもバインダーの耐熱温度のほうが低いため、焼成して形成された潤滑膜の耐熱温度は、バインダーの耐熱温度で決まり、ＰＴＦＥの優れた耐熱性（最大約３３０℃）を利用することができない。
また、バインダーに分散されるＰＴＦＥは粒径が約５μｍの粒子であるため、このＰＴＦＥ粒子をバインダーに分散させ塗布・焼き付けする方法では、１μｍ以下の薄膜を形成することが困難であった。
【０００５】
このように、従来の潤滑膜は厚みがあり、かつ耐熱性が充分でないため、高温下での使用時に剥離しやすく、その結果、発塵と潤滑性能の低下という問題をひき起していた。
本発明は、耐熱性およびクリーン性に優れた潤滑膜を軸受部材に製造する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１記載の軸受部材への潤滑膜の製造方法は、少なくとも転動体と、この転動体の転走を案内する軌道部とを有する軸受部材の前記軌道部に、溶剤に分散させた平均分子量２５０００以下のポリテトラフルオロエチレン粒子を塗布し、この軸受部材を加熱乾燥することで前記溶剤を揮散し、前記転動体と前記軌道部との間にアキシャル荷重をかけてなじみ回転させることでポリテトラフルオロエチレン粒子を前記軌道部の表面に押しつぶして付着させることを特徴とする。
【０００７】
このように、本発明の方法により軸受部材に潤滑膜を製造すれば、潤滑膜をバインダーを使用せずに平均分子量２５０００以下のフッ素樹脂のみで構成し、しかも厚さ１μｍ以下に薄膜化することができるので、耐熱性およびクリーン性に優れ、高温下での使用による発塵と潤滑性能の低下を有効に防止することができる軸受部材が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の方法を用いて潤滑膜を製造した転がり軸受の断面図である。この転がり軸受は、内輪１および外輪２が同心状に配置されており、内輪１と外輪２との間には、転動体としての複数のボール３とこのボール３を保持する保持器４とが介装されている。ボール３、保持器４のポケット、ボール３が転動する内輪１および外輪２の軌道部１１および２１にはＰＴＦＥからなる潤滑膜５がそれぞれ形成されている。
【００１２】
前記内輪１、外輪２、複数のボール３および保持器４はいずれも軸受鋼、ステンレス鋼、セラミックス等から形成されている。
潤滑膜５は、例えば図２に示すような方法によって製造される。図２は内輪１の軌道部１１に潤滑膜５を形成する場合の例を示している。図２に示すように、まず、母材となる内輪１の少なくとも軌道部１１の表面にＰＴＦＥ粒子を塗布する。このＰＴＦＥ粒子は粒径が約５μｍで、平均分子量が２５０００以下、好ましくは８０００〜２５０００である。これをＣＨ３ＣＣｌ２Ｆ等の代替フロン等の溶剤に分散させて、軌道部１１の表面に塗布する。塗布方法は特に限定されるものではなく、例えば滴下、浸漬、スプレー等の種々の方法が挙げられる。この状態では、図２(a) に示すように、ＰＴＦＥ粒子６同士の重なり等によって膜厚（ｔ１）は約5 〜15μｍ程度となる。
【００１３】
図２(a) に示す状態で、図１に示す転がり軸受を組立て、ボール３にて軌道部１１に荷重をかけてなじみ回転させ、ＰＴＦＥ粒子６を軌道部１１の表面に押しつぶし、膜厚１μｍ以下の潤滑膜５を付着させる。荷重は約１〜２ＧＰａでなじみ回転は約３〜８回転が適当である。潤滑膜５の膜厚は１〜０．１μｍ程度であるのが好ましい。
【００１４】
荷重は半径方向および軸方向の少なくとも一方に沿って軌道部１１の表面全体に均一に荷重がかかるようにして行う。特に軸方向に荷重をかけるのが好ましい。
ＰＴＦＥ粒子６を分散させた溶剤はなじみ回転の前および後のいずれかに加熱して揮散させ、ＰＴＦＥ粒子６を乾燥させる。乾燥は、例えば約１００℃の熱風乾燥により行う。
【００１５】
この実施形態では、潤滑膜５はＰＴＦＥ粒子６をバインダーを用いずに塗布されているので、ＰＴＦＥ粒子６のもつ優れた耐熱性を具備すると共に、塗布したＰＴＦＥ粒子６を厚さ１μｍ以下に押しつぶして薄膜化してあるので、高い潤滑特性を有する。その結果、高真空下において３００℃程度まで使用可能であり、しかも発塵が少なく優れたクリーン性能を示す。
【００１６】
このように潤滑膜５が良好な耐熱性、潤滑性および低発塵性を有するので、この潤滑膜５を備えた転がり軸受は高真空下、高温下でのクリーン性が要求される特殊環境下での使用が可能となる。
なお、潤滑膜５はボール３、保持器４のポケット、軌道部１１および軌道部２１の少なくとも１つに付着させてあればよい。また、この実施形態に示す転がり軸受は保持器４を備えているが、保持器のない総玉軸受等の転がり軸受にも適用できることはいうまでもない。
【００１７】
図３は本発明の方法を用いて潤滑膜を製造したボールねじ軸受の断面図である。このボールねじ軸受は、ハウジング３５の上面にボール３４の還流路３６を設け、ねじ３１のねじ溝３２およびボール溝３３にてボール３４を案内するように構成されており、このボールねじ軸受のボール３４、ねじ溝３２およびボール溝３３の少なくとも１つに潤滑膜を付着させている。この潤滑膜は上記転がり軸受における潤滑膜と同様にして形成される。
このボールねじ軸受についても、図１に示す転がり軸受と同様に高真空下、高温下でのクリーン性が要求される特殊環境下での使用が可能となる。
【００１８】
図４は本発明の方法を用いて潤滑膜を製造したボールスプライン軸受の断面図である。このボールスプライン軸受は、外筒４１の内壁にボール４２を案内する外筒軌道部４３を設け、その内側にボール４２を保持するための保持器４４およびスプラインシャフト４５を挿入しており、このボールスプライン軸受のボール４２および外筒軌道部４３の少なくとも一方に潤滑膜を付着させている。この潤滑膜は上記転がり軸受における潤滑膜と同様にして形成される。
このボールスプライン軸受についても、図１に示す転がり軸受と同様に高真空下、高温下でのクリーン性が要求される特殊環境下での使用が可能となる。
【００１９】
図５は本発明の方法を用いて潤滑膜を製造した直動軸受の斜視図である。この直動軸受は、直線レール５１の両側にブロック５３を案内する軌道部５２を設け、ブロック５３の両端部５４に前記軌道部５２に係合して転走する転動体（図示せず）が設けられた直動軸受である。前記軌道部５２および転動体の少なくとも一方には潤滑膜が付着されている。この潤滑膜は上記転がり軸受における潤滑膜と同様にして形成される。
この直動軸受についても、図１に示す転がり軸受と同様に高真空下、高温下でのクリーン性が要求される特殊環境下での使用が可能である。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例および比較例をあげて本発明の軸受部材への潤滑膜の製造方法を説明する。
実施例
平均分子量８０００〜２５０００、平均粒子径５μｍ、耐熱温度３３０℃のＰＴＦＥ粒子を代替フロンに分散させた分散液を軸受の軌道部に塗布し、熱風乾燥した後、ボールに１〜２ＧＰａのアキシャル荷重をかけてなじみ回転（５回転）させることにより、前記ＰＴＦＥ粒子を押しつぶして軌道部に厚さ１μｍの潤滑膜を付着させた。
【００２１】
比較例
荷重をかけてなじみ回転しなかった他は実施例と同様にして厚さ５〜１５μｍの潤滑膜を付着させた。
【００２２】
実施例および比較例の各軸受について、高真空下、高温での初期１０時間運転における発塵量を調べた。その結果を図６に示す。同図に示すように、なじみ処理した潤滑膜（実施例）は、なじみ処理していない潤滑膜（比較例）に比して発塵量がきわめて低減されていることがわかる。
【００２３】
一方、実施例および比較例の各軸受において、回転トルクを比較した。その結果を図７に示す。同図に示すように、なじみ処理した潤滑膜（実施例）は、なじみ処理していない潤滑膜（比較例）に比して回転トルクが低くかつ測定のばらつきが小さいことがわかる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１の方法を用いて軸受部材に潤滑膜を製造することにより、耐熱性およびクリーン性に優れ、高温下での使用による発塵と潤滑性能の低下を有効に防止することができる軸受部材が得られる。
【００２６】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の方法を用いて潤滑膜を製造した転がり軸受の断面図である。
【図２】  本発明における潤滑膜の形成方法を示す説明図である。
【図３】  本発明の方法を用いて潤滑膜を製造したボールねじ軸受の断面図である。
【図４】  本発明の方法を用いて潤滑膜を製造したボールスプライン軸受の断面図である。
【図５】  本発明の方法を用いて潤滑膜を製造した直動軸受の断面図である。
【図６】  実施例と比較例との発塵量を比較したグラフである。
【図７】  実施例と比較例との回転トルクを比較したグラフである。
【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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