JP2003254335A - Rolling device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling device having excellent abrasion resistance and corrosion resistance and possible to be appropriately used in non-lubrication condition and drying-up condition. <P>SOLUTION: This rolling bearing is formed of an outer ring 1, an inner ring 2 and a plurality of rolling bodies 3 arranged between both the rings 1 and 2 freely to roll. The rolling body 3 is formed from silicon nitride containing molybdenum oxide as a solid lubrication component and iron oxide as an oil adsorption component. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、優れた耐摩耗性と
耐食性を有する転動装置に係り、特に、潤滑油，グリー
ス等の潤滑剤が枯渇するような条件下（高速又は高荷
重，低速）や、無潤滑下で好適に使用可能な転動装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rolling device having excellent wear resistance and corrosion resistance, and particularly to a condition where a lubricant such as lubricating oil or grease is exhausted (high speed or high load, low speed). ) And a rolling device that can be preferably used without lubrication.

【０００２】[0002]

【従来の技術】転がり軸受，リニアガイド装置，ボール
ねじ等の転動装置においては、接触する２面間で微小す
べりが生じるため、無潤滑下又は枯渇潤滑下では摩耗が
生じて、比較的短期間で寿命に至る場合がある。また、
摩耗がたびたび生じるため、接触表面が原因となって破
壊する場合がある。したがって、転動装置の接触表面
は、硬くて負荷に耐え、転がり疲労寿命やすべりに対す
る耐摩耗性が良好である材料で構成されている必要があ
る。2. Description of the Related Art In a rolling device such as a rolling bearing, a linear guide device, and a ball screw, a slight slip occurs between two surfaces that come into contact with each other. It may reach the end of its life. Also,
Frequent wear causes the contact surfaces to cause damage. Therefore, the contact surface of the rolling device must be made of a material that is hard and bears a load, and has good rolling fatigue life and wear resistance against sliding.

【０００３】従来、転動装置の材料としては鋼材（例え
ば、軸受鋼ではＳＵＪ２、肌焼鋼ではＳＣＲ４２０、ス
テンレス鋼ではＳＵＳ４４０Ｃ等があげられる）が使用
されており、これらは焼入れ又は浸炭及び窒化処理が施
されているので、優れた転がり疲労寿命と転動装置に必
要なＨＲＣ５８以上の硬度とを有している。しかしなが
ら、転動装置の使用環境は近年ますます過酷化してお
り、上記のような従来の材料を用いた転動装置では、例
えば無潤滑下及び枯渇潤滑下においては満足な耐久性が
得られない場合がある。そこで、近年においては、無潤
滑下又は枯渇潤滑下での使用にも耐えうるセラミックス
材料が、転動装置の材料として適用されるようになって
きている。Conventionally, steel materials (for example, SUJ2 for bearing steel, SCR420 for case hardening steel, SUS440C for stainless steel, etc.) have been used as materials for rolling devices, and these are hardened or carburized and nitrided. Therefore, it has an excellent rolling fatigue life and a hardness of HRC58 or higher required for a rolling device. However, the operating environment of rolling devices has become more and more severe in recent years, and rolling devices using conventional materials such as those described above cannot provide satisfactory durability under unlubricated and exhausted lubrication conditions, for example. There are cases. Therefore, in recent years, a ceramic material that can withstand use without lubrication or under exhausted lubrication has been applied as a material for rolling devices.

【０００４】窒化ケイ素，炭化ケイ素，ジルコニア，サ
イアロン等のセラミックスは、耐食性，耐摩耗性に優れ
た特性を有しているので、従来の転動装置用材料では考
えられないような過酷な環境下でも使用可能である。Since ceramics such as silicon nitride, silicon carbide, zirconia, and sialon have excellent corrosion resistance and wear resistance, they are used in a harsh environment that cannot be considered with conventional rolling device materials. But it can be used.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなセラミックスは、無潤滑下では摩擦係数μが大き
い（０．３〜０．５）。また、潤滑油との濡れ性が金属
よりも劣っているため、潤滑下では油膜が保持されにく
く潤滑油が枯渇しやすい。そのため、可動子，支持体と
転動体との間に摩耗が生じて、転動装置の運転時に振動
やトルクが大きくなる場合があるという問題があった。However, the above ceramics have a large coefficient of friction μ (0.3 to 0.5) in the absence of lubrication. Further, since the wettability with the lubricating oil is inferior to that of the metal, the oil film is difficult to be held under lubrication and the lubricating oil is easily depleted. Therefore, there is a problem that wear may occur between the mover, the support and the rolling element, and vibration and torque may increase during operation of the rolling device.

【０００６】そこで、本発明は、上記のような従来の転
動装置が有する問題点を解決し、耐摩耗性及び耐食性に
優れ、無潤滑下や枯渇潤滑下においても好適に使用可能
な転動装置を提供することを課題とする。Therefore, the present invention solves the problems of the conventional rolling device as described above, is excellent in wear resistance and corrosion resistance, and can be suitably used even under non-lubricated or exhausted lubrication. An object is to provide a device.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】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
明に係る転動装置は、回転運動可能又は直線運動可能な
可動子と、該可動子を回転運動可能又は直線運動可能に
支持する支持体と、前記可動子と前記支持体との間に介
在し前記可動子の運動に伴って転動する複数の転動体
と、を備える転動装置において、前記可動子，前記支持
体，及び前記転動体のうち少なくとも前記転動体を、固
体潤滑性を有する相及び油吸着性を有する相の少なくと
も一方を含有するセラミックスで構成したことを特徴と
する。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has the following constitution. That is, the rolling device according to the present invention includes a movable element capable of rotational movement or linear movement, a support body that supports the movable element such that rotational movement or linear movement is possible, and the movable element and the support body. In a rolling device comprising a plurality of rolling elements interposed between and rolling with the movement of the movable element, at least the rolling element among the movable element, the support, and the rolling element is solid-lubricated. It is characterized in that it is made of a ceramic containing at least one of a phase having a property and a phase having an oil adsorption property.

【０００８】固体潤滑性を有する相としては、例えば、
固体潤滑性を有する金属酸化物があげられ、油吸着性を
有する相としては、例えば、油吸着性を有する金属酸化
物及び金属ケイ化物の少なくとも一方があげられる。固
体潤滑性を有する相を含有するセラミックスを使用すれ
ば、無潤滑下又は枯渇潤滑下においても可動子，支持体
と転動体との間に生じる摩耗が低減され、転動装置の運
転時に振動やトルクが大きくなることが抑制される。Examples of the phase having solid lubricity include:
Examples of the metal oxide having solid lubricity include the oil-adsorptive phase, and examples thereof include at least one of an oil-adsorptive metal oxide and a metal silicide. By using a ceramic containing a phase having a solid lubricity, the wear generated between the mover, the support and the rolling element is reduced even under non-lubrication or under depleted lubrication, and vibration or vibration during operation of the rolling device is reduced. The increase in torque is suppressed.

【０００９】また、油吸着性を有する相を含有するセラ
ミックスを使用すれば、該セラミックスが油を吸着しや
すいため、高速又は高荷重，低速のような油膜が形成さ
れにくい条件下においても、油が枯渇しにくい。よっ
て、摩耗や焼付きが低減されて、転動装置の運転時に振
動やトルクが大きくなることが抑制される。なお、前記
セラミックスは、その曲げ強度が７５０ＭＰａ以上であ
ることが好ましい。曲げ強度が７５０ＭＰａ以上であれ
ば、上記効果がより一層奏されることとなる。Further, when a ceramic containing a phase having an oil-adsorbing property is used, the ceramic easily adsorbs oil, so that the oil can be used even under conditions such as high speed, high load, and low speed at which an oil film is difficult to form. Is hard to run out. Therefore, wear and seizure are reduced, and vibration and torque are prevented from increasing during operation of the rolling device. The ceramic preferably has a bending strength of 750 MPa or more. If the bending strength is 750 MPa or more, the above effect will be further enhanced.

【００１０】また、転動体の表面粗さＲａは０．００５
〜０．０４μｍであることが好ましい。そうすれば、可
動子，支持体と転動体との接触表面で十分な油膜が形成
されやすいため、転動装置が長寿命となる。表面粗さＲ
ａが０．０４μｍ超過であると、寿命が急激に低下する
場合がある。一方、表面粗さＲａを０．００５μｍ未満
としても、転動装置の長寿命化はそれ以上は期待でき
ず、むしろ高コストとなる。The surface roughness Ra of the rolling element is 0.005.
It is preferably about 0.04 μm. Then, a sufficient oil film is likely to be formed on the contact surface between the mover, the support and the rolling element, so that the rolling device has a long life. Surface roughness R
If a exceeds 0.04 μm, the life may be sharply reduced. On the other hand, even if the surface roughness Ra is less than 0.005 μm, the rolling device cannot be expected to have a long life, and the cost is rather high.

【００１１】さらに、セラミックス中の固体潤滑性を有
する相の含有量は１〜４５質量％であり、且つ固体潤滑
性を有する相の粒子の大きさは５０μｍ以下であること
が好ましい。そうすれば、無潤滑下又は枯渇潤滑下にお
いても、可動子，支持体と転動体との間に生じる摩耗が
低減され、転動装置の運転時に振動やトルクが大きくな
ることが抑制される。Further, it is preferable that the content of the phase having solid lubricity in the ceramic is 1 to 45% by mass, and the particle size of the phase having solid lubricity is 50 μm or less. By doing so, even under non-lubrication or under depletion lubrication, the wear generated between the mover, the support and the rolling elements is reduced, and the vibration and torque are suppressed from increasing during the operation of the rolling device.

【００１２】固体潤滑性を有する相の含有量が１質量％
未満であると、無潤滑下又は枯渇潤滑下において、可動
子，支持体の表面と転動体の表面との間の摩擦係数が
０．３以上と非常に大きくなり、可動子，支持体と転動
体との間に摩耗が生じて、転動装置の運転時に振動やト
ルクが大きくなる場合がある。一方、４５質量％超過で
あると、可動子，支持体と転動体との間に比較的高い接
触応力が繰り返し負荷された場合に、転動体の表面及び
転走面に微小なクラックが生じ、寿命や音響特性が低下
する場合がある。The content of the phase having solid lubricity is 1% by mass.
If it is less than 0, the coefficient of friction between the surface of the mover and the support and the surface of the rolling element becomes very large at 0.3 or more under unlubricated condition or under the depleted condition, and the mover and the support and the rolling condition become very large. Wear may occur between the rolling elements and vibrations and torque may increase during operation of the rolling device. On the other hand, when it exceeds 45% by mass, when relatively high contact stress is repeatedly applied between the mover, the support and the rolling element, minute cracks occur on the surface and rolling surface of the rolling element, The life and acoustic characteristics may be reduced.

【００１３】ただし、セラミックス中の固体潤滑性を有
する相の含有量は、２０〜４２質量％であることがより
好ましい。そうすれば、可動子，支持体と転動体とが接
触する楕円面積中の固体潤滑性を有する相の量が増え、
靱性の低下が防げるので、摩耗と微細なクラックの発生
をより効果的に抑制することができる。また、固体潤滑
性を有する相の粒子の大きさが５０μｍ以下であると、
応力が集中しにくくクラックが生じにくいため、表面部
分に存在する該粒子が離脱しにくい。このような効果を
より十分に得るためには、固体潤滑性を有する相の粒子
の大きさは２０μｍ以下であることがより好ましい。However, the content of the phase having solid lubricity in the ceramics is more preferably 20 to 42 mass%. Then, the amount of the phase having solid lubricity in the elliptical area where the mover, the support and the rolling element contact each other increases,
Since deterioration of toughness can be prevented, abrasion and generation of fine cracks can be suppressed more effectively. Further, when the size of the particles of the phase having solid lubricity is 50 μm or less,
Since stress is less likely to be concentrated and cracks are less likely to occur, the particles existing on the surface portion are less likely to separate. In order to obtain such effects more sufficiently, it is more preferable that the particle size of the phase having solid lubricity is 20 μm or less.

【００１４】さらにまた、セラミックス中における油吸
着性を有する相の含有量は１〜２３質量％であり、且つ
油吸着性を有する相の粒子の大きさは５０μｍ以下であ
ることが好ましい。そうすれば、高速又は高荷重，低速
のような油膜が形成されにくい条件下においても、油が
吸着されやすいので油が枯渇しにくい。よって、摩耗や
焼付きが低減されて、転動装置の運転時に振動やトルク
が大きくなることが抑制される。Further, it is preferable that the content of the oil-adsorptive phase in the ceramics is 1 to 23% by mass, and the particle size of the oil-adsorptive phase is 50 μm or less. Then, even under conditions such as high speed, high load, and low speed at which an oil film is hard to be formed, the oil is easily adsorbed and the oil is hard to run out. Therefore, wear and seizure are reduced, and vibration and torque are prevented from increasing during operation of the rolling device.

【００１５】油吸着性を有する相の含有量が１質量％未
満であると、高速又は高荷重，低速のような油膜が形成
されにくい条件下において油が吸着されにくくなり、油
が枯渇しやすい。よって、摩耗や焼付きが生じやすく、
転動装置の運転時に振動やトルクが大きくなりやすい。
一方、２３質量％超過であると、可動子，支持体と転動
体との間に比較的高い接触応力が繰り返し負荷された場
合に、転動体の表面及び転走面に微小なクラックが生
じ、寿命や音響特性が低下する場合がある。When the content of the oil-adsorptive phase is less than 1% by mass, it becomes difficult for the oil to be adsorbed under the condition that an oil film is difficult to be formed such as high speed, high load and low speed, and the oil is easily exhausted . Therefore, wear and seizure are likely to occur,
Vibration and torque tend to increase during operation of the rolling device.
On the other hand, when it exceeds 23% by mass, when relatively high contact stress is repeatedly applied between the mover, the support and the rolling element, minute cracks are generated on the surface and rolling surface of the rolling element, The life and acoustic characteristics may be reduced.

【００１６】ただし、セラミックス中における油吸着性
を有する相の含有量は、１０〜２１質量％であることが
より好ましい。そうすれば、可動子，支持体と転動体と
が接触する楕円面積中の油吸着性を有する相の量が増
え、靱性の低下が防げるので、摩耗と微細なクラックの
発生をより効果的に抑制することができる。また、油吸
着性を有する相の粒子の大きさが５０μｍ以下である
と、応力が集中しにくくクラックが生じにくいため、表
面部分に存在する該粒子が離脱しにくい。このような効
果をより十分に得るためには、油吸着性を有する相の粒
子の大きさは２０μｍ以下であることがより好ましい。However, the content of the oil-adsorptive phase in the ceramic is more preferably 10 to 21% by mass. This increases the amount of oil-adsorptive phases in the elliptical area where the mover, support and rolling elements contact each other, and prevents deterioration of toughness, so that wear and fine cracks are more effectively generated. Can be suppressed. Further, when the size of the particles of the oil-adsorptive phase is 50 μm or less, stress is less likely to concentrate and cracks are less likely to occur, so that the particles existing on the surface portion are less likely to separate. In order to obtain such an effect more sufficiently, it is more preferable that the particle size of the oil-adsorptive phase is 20 μm or less.

【００１７】固体潤滑性を有する相の粒子や油吸着性を
有する相の粒子の大きさは、離脱しにくさの点からは小
さいほど良好であるが、コストや製造の容易さ等も考慮
して決定される。なお、本発明の転動装置としては、転
がり軸受，リニアガイド装置，ボールねじ，直動ベアリ
ング等があげられる。転動装置が転がり軸受の場合は、
回転輪が可動子に相当し、固定輪が支持体に相当する。
また、転動装置がリニアガイド装置の場合は、スライダ
が可動子に相当し、案内レールが支持体に相当する。ま
た、転動装置がボールねじの場合は、ナットが可動子に
相当し、ねじ軸が支持体に相当する。そして、転動装置
が直動ベアリングの場合は、外筒が可動子に相当し、軸
が支持体に相当する。The size of the particles of the phase having a solid lubricity and the particles of the phase having an oil-adsorbing property are preferably smaller from the viewpoint of difficulty in separation, but in consideration of cost and ease of production. Will be decided. Examples of the rolling device of the present invention include rolling bearings, linear guide devices, ball screws, linear motion bearings, and the like. If the rolling device is a rolling bearing,
The rotating wheel corresponds to the mover, and the fixed wheel corresponds to the support.
When the rolling device is a linear guide device, the slider corresponds to the mover and the guide rail corresponds to the support. When the rolling device is a ball screw, the nut corresponds to the mover and the screw shaft corresponds to the support. When the rolling device is a linear motion bearing, the outer cylinder corresponds to the mover and the shaft corresponds to the support.

【００１８】[0018]

【発明の実施の形態】本発明に係る転動装置の実施の形
態を、図面等を参照しながら以下に詳細に説明する。ま
ず、本発明の転動装置の材料として用いるセラミックス
の製造方法について、その一例を説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a rolling device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, an example of a method for manufacturing ceramics used as a material for a rolling device of the present invention will be described.

【００１９】固体潤滑性を有する金属である高融点のモ
リブデンと、Ｆｅ₃ Ｏ₄ ，ＦｅＳｉ等の油吸着性を有す
る金属酸化物及び金属ケイ化物と、Ａｌ₂ Ｏ₃ ，Ｙ₂ Ｏ
₃ 等の焼結助剤と、を窒化ケイ素粉末に配合し、この配
合粉末を焼成することにより所定形状の部品を製造し
た。なお、モリブデンと油吸着性を有する金属酸化物及
び金属ケイ化物とは、粒径５０μｍ以下のものを用い
た。また、母相であるセラミックスは窒化ケイ素に限定
されるものではなく、炭化ケイ素，ジルコニア，サイア
ロン等も問題なく使用可能である。Molybdenum having a high melting point, which is a metal having solid lubricity, metal oxides and metal silicides having an oil adsorbing property such as Fe ₃ O ₄ and FeSi, and Al ₂ O ₃ and Y ₂ O.
_A sintering aid such as ₃ was blended with the silicon nitride powder, and the blended powder was fired to manufacture a component having a predetermined shape. The molybdenum and the metal oxide and metal silicide having an oil adsorbing property had a particle size of 50 μm or less. Further, the ceramic as the matrix phase is not limited to silicon nitride, and silicon carbide, zirconia, sialon, etc. can be used without any problem.

【００２０】次に、この部品を大気中で６００℃に保持
して、表面近傍に存在するモリブデンのみを選択的に酸
化させた（このとき、母相を構成する窒化ケイ素は酸化
されない）。このようにして生成した酸化モリブデン
（ＭｏＯ₃ ）は、固体潤滑性を有している。なお、この
部品を高温雰囲気下で使用した場合には、摩耗により新
生面が露出しても該新生面は酸素と反応し、新たな固体
潤滑性を有する相が表面に形成される。つまり、部品の
表面のモリブデンは常に選択的に酸化され酸化モリブデ
ンとなって、固体潤滑性を発現する。Next, this part was kept at 600 ° C. in the atmosphere to selectively oxidize only molybdenum existing in the vicinity of the surface (at this time, the silicon nitride constituting the mother phase was not oxidized). The molybdenum oxide (MoO ₃ ) thus produced has solid lubricity. When this component is used in a high temperature atmosphere, even if the new surface is exposed due to wear, the new surface reacts with oxygen and a new phase having solid lubricity is formed on the surface. That is, molybdenum on the surface of the component is always selectively oxidized to molybdenum oxide, and solid lubricity is exhibited.

【００２１】また、モリブデンの代わりに酸化モリブデ
ンをはじめに配合すれば、上記のような酸化は行わなく
てもよい。また、常温雰囲気下で使用して摩耗により新
生面が露出した場合でも、酸化モリブデンが表面に露出
するので、常に固体潤滑性が維持される。 〔焼付き性の評価〕本発明の転動装置の材料として用い
るセラミックスにおける油吸着性を有する相の効果を調
査するため、四球式摩耗試験により前記セラミックスの
摺動特性（焼付き性）を評価した。試験材としては、表
１に示すような原料（母相となるセラミックス，固体潤
滑性成分，及び油吸着性成分）を混合し焼成により製造
したセラミックス球を用いた。If molybdenum oxide is first mixed instead of molybdenum, the above-mentioned oxidation need not be performed. Further, even when a new surface is exposed due to wear when used in a normal temperature atmosphere, molybdenum oxide is exposed on the surface, so that solid lubricity is always maintained. [Evaluation of seizure property] In order to investigate the effect of the oil-adsorptive phase in the ceramics used as the material for the rolling device of the present invention, the sliding characteristics (seizure property) of the ceramics were evaluated by a four-ball abrasion test. did. As the test material, ceramic spheres produced by mixing the raw materials shown in Table 1 (ceramics serving as a mother phase, a solid lubricating component, and an oil adsorbing component) and firing were used.

【００２２】[0022]

【表１】 [Table 1]

【００２３】まず、四球式摩耗試験の方法について説明
する。３個の球を相互に接するように正三角形状に配置
して試料容器内に固定し、これら３個の固定球の中心に
形成された凹部に１個の試験球を載置した。この試験球
に回転を与えると同時に、下方から荷重を負荷した。そ
して、この荷重を段階的に大きくしていき、トルクが上
昇して回転が止まった時点の荷重（焼付き荷重）によっ
て焼付き性を評価した。各荷重での保持時間は３０分程
度とした。First, the method of four-ball type wear test will be described. Three spheres were arranged in an equilateral triangle so as to be in contact with each other and fixed in a sample container, and one test sphere was placed in a recess formed in the center of these three fixed spheres. At the same time as the test ball was rotated, a load was applied from below. Then, this load was increased stepwise, and the seizure property was evaluated by the load (seizure load) at the time when the torque increased and the rotation stopped. The holding time under each load was about 30 minutes.

【００２４】なお、該摩耗試験は、炭化水素系潤滑油
（日石三菱株式会社製スーパーマルパス、粘度２）中で
行った。また、試験条件は、回転速度が５０００ｍｉｎ
^-1で、温度が室温である。さらに、試験球の直径は３／
８インチであり、試験球及び固定球は同種の素材で構成
した。試験結果を表１に併せて示す。なお、表１の焼付
き性の数値は、比較例１の焼付き荷重を１とした場合の
相対値で示してある。また、試験球の表面平均粗さを表
１に併せて示した。The wear test was carried out in a hydrocarbon-based lubricating oil (Super Malpas, manufactured by Nisseki Mitsubishi Corp., viscosity 2). The test condition is that the rotation speed is 5000 min.
^-1, at room temperature. Furthermore, the diameter of the test sphere is 3 /
It is 8 inches, and the test ball and the fixed ball are made of the same material. The test results are also shown in Table 1. The seizure values in Table 1 are shown as relative values when the seizure load in Comparative Example 1 is 1. The average surface roughness of the test balls is also shown in Table 1.

【００２５】表１から分かるように、実施例１〜７のセ
ラミックスは、比較例１，２と比べて焼付き性が格段に
優れていた。これは、試験球が固定球に固体接触してい
ないときは、油吸着性成分が潤滑油を吸収することによ
り潤滑特性が向上し、固体接触しているときは、固体潤
滑性成分の潤滑作用により摩擦係数が低減され、摩耗が
抑制されるからである。As can be seen from Table 1, the ceramics of Examples 1 to 7 were remarkably excellent in seizure property as compared with Comparative Examples 1 and 2. This is because when the test ball is not in solid contact with the fixed ball, the oil-adsorptive component absorbs the lubricating oil to improve the lubrication characteristics, and when it is in solid contact, the lubrication action of the solid lubricating component is This reduces the friction coefficient and suppresses wear.

【００２６】〔耐久性の評価〕本発明の転動装置の材料
として用いるセラミックスにおける固体潤滑性を有する
相の効果を調査するため、回転試験により前記セラミッ
クスの耐久性を評価した。試験材としては、表２に示す
ような原料（母相となるセラミックス，固体潤滑性成
分，及び油吸着性成分）を混合し焼成により製造したセ
ラミックス球を転動体とする転がり軸受を用いた。[Evaluation of Durability] In order to investigate the effect of the phase having solid lubricity on the ceramics used as the material for the rolling device of the present invention, the durability of the ceramics was evaluated by a rotation test. As a test material, a rolling bearing having ceramic balls produced by mixing raw materials (ceramics as a mother phase, a solid lubricating component, and an oil adsorbing component) as shown in Table 2 and firing the rolling bearings was used.

【００２７】[0027]

【表２】 [Table 2]

【００２８】まず、回転試験に用いた転がり軸受の構成
について、図１を参照しながら説明する。この転がり軸
受（呼び番号６０００相当、外径２６ｍｍ、内径１０ｍ
ｍ、幅８ｍｍ）は、外輪１と、内輪２と、両輪１，２の
間に転動自在に配設された複数の転動体３と、転動体３
を両輪１，２の間に保持する保持器４と、で構成されて
いる。First, the structure of the rolling bearing used in the rotation test will be described with reference to FIG. This rolling bearing (Nominal number 6000 equivalent, outer diameter 26 mm, inner diameter 10 m
m, width 8 mm) is an outer ring 1, an inner ring 2, a plurality of rolling elements 3 rotatably arranged between the two wheels 1 and 2, and a rolling element 3
And a retainer 4 that holds between the two wheels 1 and 2.

【００２９】ここで、両輪１，２はＳＵＳ４４０Ｃで構
成されており、保持器４は冠形保持器で、ポリフッ化ビ
ニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）をチタン酸カリウム繊維（含
有量は２０質量％）で強化した組成物で構成されてい
る。なお、冠形保持器ではなく揉み抜き保持器を用いて
もよい。揉み抜き保持器を用いた場合は、軸受の組立性
から考えて深溝軸受よりもアンギュラ軸受とする方が好
ましい。Here, the both wheels 1 and 2 are made of SUS440C, the cage 4 is a crown cage, and polyvinylidene fluoride resin (PVDF) is reinforced with potassium titanate fiber (content is 20% by mass). The composition comprises Instead of the crown-shaped cage, a kneaded cage may be used. When using a kneading cage, it is preferable to use an angular bearing rather than a deep groove bearing in consideration of the assemblability of the bearing.

【００３０】次に、回転試験の方法について説明する。
回転試験は、図２に示すような日本精工株式会社製の軸
受回転試験機を用い、この軸受回転試験機に転がり軸受
１２を取り付けて、潤滑下及び無潤滑下において行っ
た。なお、図２中、符号１０は回転軸を示し、図示しな
いモータによって回転される。また、玉軸受１１は、こ
の回転軸１０を支持するための支持軸受である。さら
に、試験軸受１２は回転軸１０によって内輪回転で回転
され、図示しない外部の負荷装置によって試験荷重がラ
ジアル方向に負荷される。Next, the rotation test method will be described.
The rotation test was carried out under lubrication and non-lubrication by using a bearing rotation tester manufactured by NSK Ltd. as shown in FIG. 2 with the rolling bearing 12 attached to the bearing rotation tester. In FIG. 2, reference numeral 10 indicates a rotating shaft, which is rotated by a motor (not shown). The ball bearing 11 is a support bearing for supporting the rotating shaft 10. Further, the test bearing 12 is rotated by the rotating shaft 10 by inner ring rotation, and a test load is radially applied by an external load device (not shown).

【００３１】以下に、試験条件を記す。潤滑下の場合
は、ラジアル荷重１９６Ｎ、回転速度３００ｍｉｎ^-1、
雰囲気温度常温の条件下、容器１３に満たした潤滑油１
４（日石三菱株式会社製スーパーマルパス、粘度２）に
試験軸受１２を浸漬した状態で、回転試験を行った。無
潤滑下の場合は、ラジアル荷重４９Ｎ、回転速度３００
ｍｉｎ^-1、雰囲気温度常温の条件下、潤滑油１４は使用
せずに回転試験を行った。The test conditions are described below. In the case of lubrication, radial load 196N, rotation speed 300min ^-1 ,
Lubricating oil 1 filled in the container 13 under conditions of ambient temperature and room temperature
A rotation test was carried out in a state where the test bearing 12 was immersed in 4 (Super Malpass, manufactured by Nisseki Mitsubishi Corporation, viscosity 2). Under unlubricated condition, radial load 49N, rotation speed 300
A rotation test was conducted without using the lubricating oil 14 under the condition of min ⁻¹ and ambient temperature of room temperature.

【００３２】そして、回転時の試験軸受１２の振動を測
定し、振動値が初期値の２倍に上昇した時点を転がり軸
受の回転寿命とした。無潤滑下における回転試験の結果
を表２にまとめて示す。なお、各実施例及び比較例にお
ける転がり軸受の耐久性（回転寿命）は、比較例３の耐
久性を１とした場合の相対値で示してある。また、転動
体３の表面平均粗さ及び転動体３を構成するセラミック
スの曲げ強度を、表２に併せて示した。Then, the vibration of the test bearing 12 during rotation was measured, and the time when the vibration value increased to twice the initial value was defined as the rotational life of the rolling bearing. The results of the rotation test without lubrication are summarized in Table 2. The durability (rotational life) of the rolling bearing in each of the examples and comparative examples is shown as a relative value when the durability of comparative example 3 is 1. Table 2 also shows the average surface roughness of the rolling elements 3 and the bending strength of the ceramics forming the rolling elements 3.

【００３３】表２から分かるように、実施例８〜１２の
軸受は、比較例３，４と比べて耐久性が格段に優れてい
た。これは、固体潤滑性成分の潤滑作用により摩擦係数
が低減され、摩耗が抑制されるからである。次に、上記
と同様に潤滑下において転がり軸受の回転試験をした際
の、転動体を構成するセラミックス中の油吸着性成分で
ある酸化鉄（Ｆｅ₃ Ｏ₄ ）の含有量と軸受の耐久性との
相関性を調査した。なお、転動体の表面粗さＲａは、
０．０１μｍで一定とした。また、内輪及び外輪はＳＵ
Ｓ４４０Ｃで構成し、転動体を構成するセラミックスの
母相は窒化ケイ素とした。As can be seen from Table 2, the bearings of Examples 8 to 12 were remarkably excellent in durability as compared with Comparative Examples 3 and 4. This is because the frictional coefficient of the solid lubricating component reduces the friction coefficient and wear is suppressed. Next, when a rolling bearing was tested for rotation under lubrication in the same manner as above, the content of iron oxide (Fe ₃ O ₄ ) as an oil-adsorptive component in the ceramics forming the rolling elements and the durability of the bearing The correlation with was investigated. The surface roughness Ra of the rolling element is
It was fixed at 0.01 μm. The inner and outer rings are SU
The mother phase of the ceramic composed of S440C and constituting the rolling element was silicon nitride.

【００３４】結果を図３のグラフに示す。グラフ上のプ
ロットは、比較例１のセラミックスで構成された転動体
を備える転がり軸受の耐久性を１とした場合の相対値で
示してある。図３のグラフから分かるように、酸化鉄の
含有量が１〜２３質量％の場合に、非常に優れた耐久性
を示した。次に、上記と同様に無潤滑下において転がり
軸受の回転試験をした際の、転動体を構成するセラミッ
クス中の固体潤滑性成分である酸化モリブデン（ＭｏＯ
₃）の含有量と軸受の耐久性との相関性を調査した。な
お、転動体の表面粗さＲａは、０．０１μｍで一定とし
た。また、内輪及び外輪はＳＵＳ４４０Ｃで構成し、転
動体を構成するセラミックスの母相は窒化ケイ素とし
た。The results are shown in the graph of FIG. The plots on the graph are shown as relative values when the durability of the rolling bearing including the rolling elements made of the ceramic of Comparative Example 1 is set to 1. As can be seen from the graph of FIG. 3, when the iron oxide content was 1 to 23 mass%, very excellent durability was exhibited. Next, in the same manner as described above, when a rolling bearing was subjected to a rotation test in the absence of lubrication, molybdenum oxide (MoO), which is a solid lubricating component in the ceramics forming the rolling elements,
The correlation between the content of ₃ ) and the durability of the bearing was investigated. The surface roughness Ra of the rolling element was constant at 0.01 μm. The inner ring and the outer ring were made of SUS440C, and the mother phase of the ceramics forming the rolling elements was silicon nitride.

【００３５】結果を図４のグラフに示す。グラフ上のプ
ロットは、比較例３の転がり軸受の耐久性を１とした場
合の相対値で示してある。図４のグラフから分かるよう
に、酸化モリブデンの含有量が１〜４５質量％の場合
に、良好な耐久性を示した。次に、上記と同様に無潤滑
下において転がり軸受の回転試験をした際の、固体潤滑
性成分を含有するセラミックスの曲げ強度と軸受の耐久
性との相関性を調査した。なお、内輪及び外輪はＳＵＳ
４４０Ｃで構成し、転動体を構成するセラミックスの母
相は窒化ケイ素とした。The results are shown in the graph of FIG. The plots on the graph are shown as relative values when the durability of the rolling bearing of Comparative Example 3 is 1. As can be seen from the graph of FIG. 4, good durability was exhibited when the content of molybdenum oxide was 1 to 45 mass%. Next, the correlation between the bending strength of the ceramic containing a solid lubricating component and the durability of the bearing was investigated when the rolling bearing was subjected to a rotation test in the same manner as above without lubrication. The inner and outer rings are made of SUS
The mother phase of the ceramics composed of 440C and constituting the rolling element was silicon nitride.

【００３６】結果を図５のグラフに示す。グラフ上のプ
ロットは、比較例３の転がり軸受の耐久性を１とした場
合の相対値で示してある。図５のグラフから分かるよう
に、曲げ強度が７５０ＭＰａ以上の場合に、良好な耐久
性を示した。次に、上記と同様に潤滑下において転がり
軸受の回転試験をした際の、油吸着性成分（Ｆｅ
₃ Ｏ₄ ）を含有するセラミックスで構成された転動体の
表面粗さＲａと軸受の耐久性との相関性を調査した。な
お、内輪及び外輪はＳＵＳ４４０Ｃで構成し、転動体を
構成するセラミックスの母相は窒化ケイ素とした。The results are shown in the graph of FIG. The plots on the graph are shown as relative values when the durability of the rolling bearing of Comparative Example 3 is 1. As can be seen from the graph of FIG. 5, good durability was exhibited when the bending strength was 750 MPa or more. Next, in the same manner as described above, the oil-adsorptive component (Fe
The correlation between the surface roughness Ra of the rolling element made of ceramics containing ₃ O ₄ ) and the durability of the bearing was investigated. The inner ring and the outer ring were made of SUS440C, and the mother phase of the ceramics forming the rolling elements was silicon nitride.

【００３７】結果を図６のグラフに示す。グラフ上のプ
ロットは、比較例１のセラミックスで構成された転動体
を備える転がり軸受の耐久性を１とした場合の相対値で
示してある。図６のグラフから分かるように、表面粗さ
Ｒａが０．０４μｍ以下の場合に、良好な耐久性を示し
た。ただし、表面粗さＲａを０．００５μｍ未満として
も軸受の耐久性はそれほど向上せず、むしろ高コストと
なるので、表面粗さＲａは０．００５μｍ以上とするこ
とが好ましい。The results are shown in the graph of FIG. The plots on the graph are shown as relative values when the durability of the rolling bearing including the rolling elements made of the ceramic of Comparative Example 1 is set to 1. As can be seen from the graph of FIG. 6, good durability was exhibited when the surface roughness Ra was 0.04 μm or less. However, even if the surface roughness Ra is less than 0.005 μm, the durability of the bearing does not improve so much and the cost becomes rather high. Therefore, the surface roughness Ra is preferably 0.005 μm or more.

【００３８】以上説明したように、本実施形態の転がり
軸受は、上記のような優れた特性を有していることか
ら、潤滑油，グリース等の潤滑剤が枯渇するような条件
下（高速又は高荷重，低速）や、無潤滑下で好適に使用
可能である。特に、セラミックスが油吸着性成分を含有
するものは、潤滑剤の使用量を極力少なくする必要があ
る用途、例えばハードディスクドライブ，半導体製造機
器等に好適である。また、セラミックスが固体潤滑性成
分を含有するものは、無潤滑下や真空中で使用される用
途、例えば各種真空ポンプ，宇宙機器等に好適である。
さらに、潤滑剤が枯渇して焼付きが生じやすいような環
境下で使用される用途には、油吸着性成分と固体潤滑性
成分の両方を含有するセラミックスが好適である。As described above, the rolling bearing of this embodiment has the above-mentioned excellent characteristics, and therefore, the condition such that the lubricant such as lubricating oil or grease is exhausted (high speed or Suitable for use under high load and low speed) and without lubrication. In particular, ceramics containing an oil-adsorptive component are suitable for applications in which it is necessary to minimize the amount of lubricant used, such as hard disk drives and semiconductor manufacturing equipment. Further, ceramics containing a solid lubricating component are suitable for applications used without lubrication or in a vacuum, such as various vacuum pumps and space equipment.
Further, ceramics containing both an oil adsorbing component and a solid lubricating component are suitable for use in an environment where the lubricant is exhausted and seizure easily occurs.

【００３９】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、転動装置とし
て転がり軸受を例示して説明したが、本発明の転動装置
は、他の様々な種類の転動装置に対して適用することが
できる。例えば、リニアガイド装置，ボールねじ，直動
ベアリング等の他の転動装置にも好適に適用可能であ
る。The present embodiment is an example of the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the present embodiment, the rolling bearing has been described as an example of the rolling device, but the rolling device of the present invention can be applied to various other types of rolling devices. For example, it can be suitably applied to other rolling devices such as a linear guide device, a ball screw, and a linear motion bearing.

【００４０】また、本発明の転動装置のうち転がり軸受
は、様々な種類の転がり軸受に対して適用することがで
きる。例えば、深みぞ玉軸受，アンギュラ玉軸受，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。The rolling bearing of the rolling device of the present invention can be applied to various types of rolling bearings. For example, radial type rolling bearings such as deep groove ball bearings, angular ball bearings, cylindrical roller bearings, tapered roller bearings, needle roller bearings, self-aligning roller bearings and thrust type bearings such as thrust ball bearings and thrust roller bearings. It is a rolling bearing.

【００４１】[0041]

【発明の効果】以上のように、本発明の転動装置は、耐
摩耗性及び耐食性に優れ、無潤滑下や枯渇潤滑下におい
ても好適に使用可能である。INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the rolling device of the present invention has excellent wear resistance and corrosion resistance, and can be suitably used even under non-lubricated conditions or under depleted lubrication conditions.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の転動装置の一実施形態である転がり軸
受の構造を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a rolling bearing which is an embodiment of a rolling device of the present invention.

【図２】軸受回転試験機の構造を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a bearing rotation tester.

【図３】転動体を構成するセラミックス中の酸化鉄の含
有量と転がり軸受の耐久性との相関を示すグラフであ
る。FIG. 3 is a graph showing the correlation between the content of iron oxide in the ceramics forming the rolling elements and the durability of the rolling bearing.

【図４】転動体を構成するセラミックス中の酸化モリブ
デンの含有量と転がり軸受の耐久性との相関を示すグラ
フである。FIG. 4 is a graph showing the correlation between the content of molybdenum oxide in the ceramics forming the rolling elements and the durability of the rolling bearing.

【図５】固体潤滑性成分を含有するセラミックスの曲げ
強度と転がり軸受の耐久性との相関を示すグラフであ
る。FIG. 5 is a graph showing the correlation between the bending strength of ceramics containing a solid lubricating component and the durability of rolling bearings.

【図６】油吸着性成分を含有するセラミックスで構成さ
れた転動体の表面粗さＲａと転がり軸受の耐久性との相
関を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a correlation between the surface roughness Ra of a rolling element made of ceramics containing an oil-adsorptive component and the durability of a rolling bearing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 外輪 ２ 内輪 ３ 転動体 1 outer ring 2 inner ring 3 rolling elements

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 憲文 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J101 AA01 BA01 BA10 BA51 BA70 CA31 EA41 FA32 FA33    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Norifumi Ikeda             1-5-50 Kumei, Kugenuma, Fujisawa-shi, Kanagawa             Within NSK Ltd. F-term (reference) 3J101 AA01 BA01 BA10 BA51 BA70                       CA31 EA41 FA32 FA33

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 回転運動可能又は直線運動可能な可動子
と、該可動子を回転運動可能又は直線運動可能に支持す
る支持体と、前記可動子と前記支持体との間に介在し前
記可動子の運動に伴って転動する複数の転動体と、を備
える転動装置において、 前記可動子，前記支持体，及び前記転動体のうち少なく
とも前記転動体を、固体潤滑性を有する相及び油吸着性
を有する相の少なくとも一方を含有するセラミックスで
構成したことを特徴とする転動装置。1. A movable element capable of rotational movement or linear movement, a support for supporting the movable element so as to allow rotational movement or linear movement, and the movable element interposed between the movable element and the support. A rolling device comprising: a plurality of rolling elements that roll with the movement of a child, wherein at least the rolling element among the mover, the support, and the rolling element has a solid lubricating phase and an oil. A rolling device comprising a ceramic containing at least one of phases having adsorptivity. 【請求項２】 前記セラミックスの曲げ強度を７５０Ｍ
Ｐａ以上としたことを特徴とする請求項１に記載の転動
装置。2. The bending strength of the ceramic is 750M.
The rolling device according to claim 1, wherein the rolling device has Pa or more.