ころがり軸受及び装置
【課題】ころがり軸受の潤滑剤によるミストの発生や増稠剤の飛散を防止し、真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を防止し、また、長期間に亘って良好な潤滑を維持することのでき、さらに、簡単な構造でころがり軸受を寸法精度良く設置することのできるころがり軸受を提供する。
【解決手段】機内側と機外側との間で回転力等の動力を伝達するための動力伝達装置に使用されるころがり軸受において、該ころがり軸受の潤滑部を潤滑するための潤滑性磁性流体を前記潤滑部に保持するところの磁気回路に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴としている。
【解決手段】機内側と機外側との間で回転力等の動力を伝達するための動力伝達装置に使用されるころがり軸受において、該ころがり軸受の潤滑部を潤滑するための潤滑性磁性流体を前記潤滑部に保持するところの磁気回路に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般産業用のころがり軸受、例えば、半導体、ＦＰＤ及び太陽電池などの製造装置における真空場で使用されるのに好適な磁性流体を利用したころがり軸受及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置等においては、例えば、真空ポンプによって高真空状態に保持された反応室内にウェーハを配置して反応ガスを導入してＣＶＤ法等によって薄膜の形成を行なっている。反応室内でのワークの搬送は気密状態のままで行う必要があり、そのための搬送機構においては、反応室内においてワークを実際に把持するアーム部分と、反応室の外部からアーム部分に動力を伝達するための駆動機構との間が気密状態で完全に仕切られている必要がある。また、反応室の側は塵等の発生を極力抑える必要がある。このために、反応室内のアーム部分の駆動機構は摩耗粉、潤滑剤のミスト等が発生しない機構が望ましい。
【０００３】
上記のような半導体製造装置等にあっては、例えば、図７に示すような磁性流体シール装置が使用されている。この磁性流体シール装置は、一対の磁極片としてのポールピース１０２，１０３と、この一対のポールピース１０２，１０３に挟まれた磁力発生手段としての磁石１０４と、で構成される磁気回路形成手段を用いている。そして、ハウジング１１２に一対のポールピース１０２，１０３が密封性を向上させるＯリング１０５，１０６を介して装着され、ポールピース１０２，１０３と磁石１０４と磁性流体１０７と磁性材製である軸１１１とで磁気回路を形成して、磁性流体１０７をポールピース１０２，１０３と軸１１１に形成された複数の環状突起先端との間に保持して密封対象側である真空側を真空状態に保持する密封機能を備えるものである（以下、「従来技術１」という。）。
【０００４】
そして、このような磁性流体シール装置１０１の大気側に、軸受部としてのベアリング１１０が配置されている。このベアリング１１０は、一般にベアリング１１０から発生するダストが嫌われて、磁性流体シール装置１０１の大気側に配置される。ベアリング１１０には、アンギュラベアリング等が用いられ、このベアリング１１０の潤滑には、グリースを使用することが多い。
【０００５】
しかし、上記従来技術１では、グリースは、一般にベースオイルに増稠剤を混合したものであり、多少ならずとも油分離は起こしてしまう。この状況は、温度が高くなる程顕著となり、図７の構造の場合、分離したオイルがベアリング１１０から流れ出し、磁性流体１０７中に混入し、磁性流体１０７の劣化が生じ、耐圧性及び真空性に悪影響を及ぼし磁性流体シール装置１０１の寿命を短くする問題があった（以下「第１の問題」という。）。
一方、磁性流体シール装置を使用しない装置にあっては、ベアリングに塗布されたグリース中に含まれている気泡や水分が真空中に放出され真空チャンバー内の真空の質を低下させたり、圧力変動が起こること、また、大気中で使用される一般産業用のころがり軸受においても、潤滑剤としてのグリースの量が多いと、ころがり抵抗が大きくなり、また、グリースの粘度によりころがり抵抗が大きく変化し、高温時には垂れが発生することも問題視されている（以下「第２の問題」という。）。
【０００６】
上記第１の問題に鑑み、大気側のポールピースの上面に、ハウジング側に下方へ凹むオイル受け部を備え、ベアリングでグリースが多少ならずとも油分離を起こし、分離したオイルがベアリングから流れ出した場合に、ベアリングの下部にあるオイル受け部に溜め、オイルが磁性流体中に混入することを防止するようにした装置が知られている（以下「従来技術２」という。例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、上記第２の問題におけるグリース中に含まれている気泡や水分が真空中に放出され真空チャンバー内の真空の質を低下させたり、圧力変動が起こることに鑑み、図８に示すように、仕切り壁１２０により気密状態で仕切られた真空側と大気側との間で回転力等の動力を伝達するための回転伝達装置に関して、回転出力軸１２１を回転自在に支持している第１および第２のボールベアリング１１３、１１４と、これら第１および第２のボールベアリング１１３、１１４の外輪の間に挟まれた円環状の第１のスペーサ１１５と、第１および第２のボールベアリング１１３、１１４の内輪の間に挟まれた円環状の第２のスペーサ１１６と、第２のボールベアリングの内輪は回転出力軸１２１の軸部分１２２の端に形成した円環状段面１２２ａに当接し、さらに、第１のボールベアリングの内輪は回転出力軸１２１の軸部分１２２の外周に固定したナット１１７に当接し、第２のスペーサ１１６、円環状段面１２２ａ、およびナット１１７によって、第１および第２のボールベアリング１１３、１１４の内輪の軸線方向の位置を規定し、磁気回路を構成するために、第１のスペーサ１１５はフェライト系あるいはマルテンサイト系ステンレス等の強磁性体から形成し、また、軸線方向の端がＮ極、Ｓ極となるように着磁し、さらに、回転出力軸１２１の少なくとも軸部分１２２は磁性体から形成し、これに加えて、ボールベアリング１１３、１１４も一般的に使用されている金属製の磁性体とし、第２のスペーサ１１６を非磁性体とし、ボールベアリング１１３、１１４の接触部分の周囲を磁性流体で覆われた状態に形成し、潤滑剤としてグリースを用いる場合に比べて潤滑剤のミストの発生や増稠剤の飛散を防止し、当該接触部分で発生した微小な摩耗粉等の塵を磁性流体によって捕捉し、ミスト、塵等が真空側の空間に漏れ出ることを防止した装置が知られている（以下「従来技術３」という。例えば、特許文献２参照。）。 稠稠
【０００８】
また、上記第２の問題における一般産業用のころがり軸受のグリースの問題に鑑み、潤滑剤として潤滑磁性流体を利用したころがり軸受として、図９に示すように、ころがり軸受の外輪１３１、内輪１３２及び転動体１３３を強磁性体で形成し、リング状の磁石１３４の一方の磁極Ｎを外輪１３１の側面に密接させ、他方の磁極Ｓを内輪１３２の側面に接近するように取り付け、磁石１３４の一方の磁極Ｎから外輪１３１、転動体１３３、内輪１３２を順次経て他方の磁極Ｓに帰る磁気回路を形成し、潤滑磁性流体を転動体の転動接触面に保持させるようにしたものが知られている（以下「従来技術４」という。例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２５４４４６号公報
【特許文献２】特開平１１−１６６５９７号公報
【特許文献３】実開平３−１２１２２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来技術２においては、オイルの混入が防止された磁性流体には劣化が生じず、耐圧性及び真空性に影響が及ばず、磁性流体シール装置の長寿命化が図れるという効果はあるが、真空中の場合、オイル受け部に溜められたオイルに含まれている気泡や水分が真空中に放出され真空チャンバー内の真空の室を低下させるという問題があった。
また、上記従来技術３においては、２つのボールベアリングの外輪の位置決めスペーサとして磁石自身を用い、内輪のスペーサとして別の専用スペーサを用いる構造であるため、材質の異なる磁石と専用スペーサとを同時加工する必要があり、少しでも両部材の長さがずれると、ころがり軸受の寸法精度上の要求から、使用することができないという問題があった。
さらに、上記従来技術４においては、リング状の磁石１３４を用い、磁石の一方の磁極Ｎを外輪の側面に密接させ、他方の磁極Ｓを内輪の側面に接近するように取り付ける構造であるため、リング状の磁石１３４を寸法精度良く形成するのが難しいとともに、寸法精度が悪い場合、円周全体に均一な磁力線が形成できないという問題があった。また、リング状の磁石１３４をころがり軸受のスペーサとして兼用させた場合、外輪及び内輪を寸法精度良く設置するのが困難であるという問題もあった。
【００１１】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであって、第１に、ころがり軸受の潤滑剤として潤滑性磁性流体を用い、該潤滑性磁性流体を固定するための磁気を発生させる磁石をスペーサの凹部に保持する構造とすることにより、グリースの使用による抵抗の増大・変動及び高温時の垂れ及びを防止し、また、長期間に亘って良好な潤滑を維持することのでき、さらに、簡単な構造でころがり軸受を寸法精度良く設置することのできるとともに既存のころがり軸受にも容易に適用でき、真空場に用いた場合には、ミストの発生や増稠剤の飛散を防止して真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を防止を図ることのできるころがり軸受を提供することを目的としている。
また、本発明は、第２に、ころがり軸受の潤滑剤として潤滑性磁性流体を用いるとともに磁性流体シール装置を併用することにより、グリースの使用による抵抗の増大・変動及び高温時の垂れを防止し、また、長期間に亘って良好な潤滑を維持することのでき、さらに、磁性流体シール装置の寿命を延ばすことができ、真空場に用いた場合には、ミストの発生や増稠剤の飛散を防止して真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を完全に防止できるころがり軸受装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するために本発明のころがり軸受は、第１に、機内側と機外側との間で回転力等の動力を伝達するための動力伝達装置に使用されるころがり軸受において、該ころがり軸受の潤滑部を潤滑するための潤滑性磁性流体を前記潤滑部に保持するところの磁気回路に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受は、第２に、第１の特徴において、スペーサを外輪の側面に密接可能にリング状に形成し、該リング状のスペーサに、その外輪側に開口する筒状又は矩形状の凹部を円周方向に複数設け、該凹部に磁石を嵌入させてなることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受は、第３に、第２の特徴において、スペーサを内輪の側面に密接可能にリング状に形成し、該リング状のスペーサに、その内輪側に開口する筒状又は矩形状の凹部を円周方向に複数設け、該凹部に磁石を嵌入させてなることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受は、第４に、第１乃至第３のいずれかの特徴において、外輪、内輪及び転動体を強磁性材料から形成し、スペーサを非磁性材料から形成することを特徴としている。
【００１３】
本発明のころがり軸受の上記第１乃至第４の特徴によれば、グリースの使用による抵抗の増大・変動及び高温時の垂れを防止し、また、長期間に亘って良好な潤滑を維持することのでき、さらに、簡単な構造でころがり軸受を寸法精度良く設置することのできるとともに既存のころがり軸受にも容易に適用でき、真空場に用いた場合には、ミストの発生や増稠剤の飛散を防止して真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を防止を図ることのできるころがり軸受を提供することができる。
【００１４】
また、本発明のころがり軸受装置は、第１に、機内側と機外側との間で回転力等の動力を伝達するための動力伝達装置に使用されるころがり軸受装置において、ハウジング内に磁性流体シール及びころがり軸受を設け、該ころがり軸受の潤滑部を潤滑するための潤滑性磁性流体を前記潤滑部に保持するところの磁気回路に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受装置は、第２に、第１の特徴において、ハウジング内の機内側に磁性流体シールを配置するとともに機外側にころがり軸受を配置し、磁性流体シールところがり軸受との間に非磁性材料からなるスペーサを設けることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受装置は、第３に、第２の特徴において、大気側に配置されたころがり軸受をアンギュラ玉軸受とし、該アンギュラ玉軸受の外輪又は内輪を大気側から押圧するように磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受装置は、第４に、第１の特徴において、ハウジング内の中央部に磁性流体シールを配置するとともに該磁性流体シールの両側に深溝玉軸受を配置し、該機内側の深溝玉軸受の外輪又は内輪と磁性流体シールとの間に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設け、機外側の深溝玉軸受と磁性流体シールとの間には非磁性材料からなるスペーサを介在させ、機外側の深溝玉軸受の外輪又は内輪の機外側に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受装置は、第５に、第１の特徴において、ハウジング内の中央部に磁性流体シールを配置するとともに該磁性流体シールの両側に深溝玉軸受を配置し、機内側の深溝玉軸受と磁性流体シールとの間に磁性材料からなるスペーサを介在させ、機外側の深溝玉軸受と磁性流体シールとの間には非磁性材料からなるスペーサを介在させ、機外側の深溝玉軸受の外輪又は内輪の機外側には磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴としている。
【００１５】
本発明のころがり軸受装置の上記第１乃至第５の特徴によれば、グリースの使用による抵抗の増大・変動及び高温時の垂れを防止し、また、長期間に亘って良好な潤滑を維持することのでき、さらに、簡単な構造でころがり軸受を寸法精度良く設置することのできるとともに既存のころがり軸受にも容易に適用でき、真空場に用いた場合には、ミストの発生や増稠剤の飛散を防止して真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を完全に防止できるころがり軸受装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のころがり軸受は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）ころがり軸受の潤滑部を潤滑するための潤滑性磁性流体を前記潤滑部に保持するところの磁気回路に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることにより、グリースの使用による抵抗の増大・変動及び高温時の垂れを防止し、また、長期間に亘って良好な潤滑を維持することのでき、さらに、簡単な構造でころがり軸受を寸法精度良く設置することのできるとともに既存のころがり軸受にも容易に適用でき、真空場に用いた場合には、ミストの発生や増稠剤の飛散を防止して真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を防止することができる。
【００１７】
本発明のころがり軸受装置は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）ハウジング内に磁性流体シール及びころがり軸受を設け、該ころがり軸受の潤滑部を潤滑するための潤滑性磁性流体を前記潤滑部に保持するところの磁気回路に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることにより、グリースの使用による抵抗の増大・変動及び高温時の垂れを防止し、また、長期間に亘って良好な潤滑を維持することのでき、さらに、簡単な構造でころがり軸受を寸法精度良く設置することのできるとともに既存のころがり軸受にも容易に適用でき、真空場に用いた場合には、及びミストの発生や増稠剤の飛散して真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を完全に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１に係るころがり軸受及び装置を示す正面断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るころがり軸受に設けられるところの磁石を凹部に保持してなるスペーサの一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るころがり軸受に設けられるところの磁石を凹部に保持してなるスペーサの他の例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態２に係るに係るころがり軸受及び装置を示す正面断面図である。
【図５】本発明の実施形態３に係るに係るころがり軸受及び装置を示す正面断面図である。
【図６】本発明の実施形態２及び３に係るころがり軸受に設けられるところの磁石を凹部に保持してなるスペーサの一例を示す斜視図である。
【図７】従来技術１を示す正面断面図である。
【図８】従来技術３を示す正面断面図である。
【図９】従来技術４を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のころがり軸受及び装置を実施するための形態を、真空場に使用された例を用いて説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、大気中で使用される一般の産業用ころがり軸受に適用できることはいうまでもないことである。
【００２０】
〔実施の形態１〕
図１は、本発明の実施形態１に係るころがり軸受及び装置を示す正面断面図、図２及び３は、実施形態１に係るころがり軸受に設けられるところの磁石を凹部に保持してなるスペーサの例を示した斜視図である。
図１において、参照符号１は、真空側（機内側）と大気側（機外側）との間で回転力等の動力を伝達するための動力伝達装置に使用されるころがり軸受装置のハウジング、参照符号２は動力伝達用の回転軸である。また、図中左側が真空側（機内側）、図中右側が大気側（機外側）である。
【００２１】
この実施の形態１に係るころがり軸受び装置は、ハウジング１と回転軸２との間に装着されて、ハウジング１と回転軸２との間をシールするととも回転軸２を回転自在に支持するものである。
図１に示すように、ハウジング１と回転軸２との間には、真空側に磁性流体シール１０が配置され、大気側にころがり軸受２０が配置されている。
【００２２】
磁性流体シール１０は、一対の磁極片としてのポールピース１２、１３と、この一対のポールピース１２、１３に挟まれた磁力発生手段としての磁石１１と、で構成される磁気回路形成手段を備えている。
一対のポールピース１２、１３は、ハウジング１に密封性を向上させるためのOリング１４、１５を介して装着され、磁石１１とポールピース１２、１３と磁性材料からなる回転軸２とで磁気回路を形成して、磁性流体１６をポールピース１２、１３と回転軸２に形成された複数の環状突起４の先端との間に保持して密封対象側である真空側を真空状態に保持する密封機能を果たすものである。
【００２３】
磁性流体シールに用いられる磁性流体としては、大別して、水ベース磁性流体、炭化水素油ベース磁性流体及びふっ素油ベース磁性流体の３種類あるが、本発明の磁性流体シール１０では、蒸気圧が低く、高温・高真空中において蒸発しにくい炭化水素油ベース磁性流体及びふっ素油ベース磁性流体を用いている。また、後述するように、本発明のころがり軸受２０も同様の磁性流体を用いている。
そのため、本発明においては、軸受に使用する炭化水素油ベース磁性流体及びふっ素油ベース磁性流体を、特に、潤滑性磁性流体と呼ぶこととする。
また、磁石としては、例えば、金属又は磁石粉を充填した有機材料等からなる永久磁石が用いられる。
【００２４】
ころがり軸受２０は、玉軸受あるいはローラ軸受等の転動体のころがりを利用した軸受であり、外輪２１がハウジング１に固定され、内輪２２が回転軸２に固定されるようになっている。図１では、２個の単列アンギュラ玉軸受を背面組合せした形式のものが示されており、真空側の外輪２１と磁性流体シール１０の大気側のポールピース１３との間には非磁性材料からなるスペーサ５が設けられ、また、真空側の内輪２２の真空側側面は回転軸２の段部３に当接して位置決めされる。
【００２５】
ころがり軸受２０の潤滑剤としては、グリースの代わりに、潤滑性磁性流体１７が用いられ、被潤滑部分に対する潤滑が行われる。被潤滑部分の潤滑を長期間に亘って適切に行うために、潤滑性磁性流体を被潤滑部分に保持するための磁気回路を形成する必要がある。
磁気回路の形成のため、ころがり軸受２０の大気側の外輪２３及び内輪２４の大気側側面には、外輪２３及び内輪２４を真空側にを押圧するようにして、後述する磁石２８を凹部に保持してなるスペーサ２６、２７が設けられている。
外輪２３側のスペーサ２６は、ボルト２９によりハウジング１に締め込み固定され、また、内輪２４側のスペーサ２７は回転軸２の螺子部６への螺合により締め込み固定される。
【００２６】
磁石２８としては、サマリウムコバルト磁石あるいはネオジウム磁石などの永久磁石が用いられ、また、外輪２３側のスペーサ２６の磁石と、内輪２７側のスペーサ２７の磁石とは、図１に示すようなＮ極、Ｓ極となるように着磁されている。
さらに、回転軸２は磁性体から形成され、ころがり軸受２０も一般的に使用されている金属製であり、磁性体である。
したがって、図１の例では、磁束が矢印で示す方向の磁気回路が形成される。すなわち、スペーサ２６の永久磁石である磁石２８から、外輪２３、ボール２５内輪２４、スペーサ２７の永久磁石である磁石２８を経由して再びスペーサ２６の磁石２８に戻る磁気回路と、スペーサ２６の永久磁石である磁石２８から、外輪２３及び２１、ボール２５、内輪２２及び２４、スペーサ２７の永久磁石である磁石２８を経由して再びスペーサ２６の磁石２８に戻る磁気回路とが形成される。
【００２７】
図２は、図１の実施形態１に係るころがり軸受に設けられるところの磁石を凹部に保持してなるスペーサの一例を示す斜視図である。
外輪側のスペーサ２６及び内輪側のスペーサ２７は、それぞれ独立しており、全体としてリング状をしており、断面は矩形形状で、オーステナイト系ステンレス、アルミニウム等の非磁性材から形成されている。
また、これらのスペーサ２６、２７には、外輪又は内輪に接する側に開口する円筒状の凹部３１が円周方向に等間隔に複数設けられている。図１の例では、スペーサ２６に１２個、スペーサ２７に８個の円筒状の凹部３１が形成されているが、個数については、適宜、設計的に決められるものである。これらの円筒状凹部３１には、凹部３１の径より若干小径の円筒状の磁石２８が嵌入され、保持される。円筒状の磁石２８の長さは円筒状凹部３１の深さとほぼ同じであり、嵌入保持された場合、磁石２８の露出面が外輪２３又は内輪２４と接するようになっている。
【００２８】
外輪側のスペーサ２６の外周側には、ボルト２９の嵌入するボルト穴３２が円周方向に等間隔に複数設けられ、ボルト２９によりハウジング１に固定される。
また、内輪側のスペーサ２７の内周面には、回転軸の螺子部６に螺合するための螺子部３３が形成され、回転軸２に螺合して固定される。
外輪側のスペーサ２６の固定により外輪２１及び２３は真空側に押圧されてスペーサ４との間で挟着され、また、内輪側のスペーサ２７の固定により内輪２２及び２４も真空側に押圧されて突起３との間で挟着される。
【００２９】
図３は、図１の実施形態１に係るころがり軸受に設けられるところの磁石を凹部に保持してなるスペーサの他の例を示す斜視図である。
図３に示すスペーサは、磁石２８を嵌入保持するところの外輪側のスペーサ２６の凹部３４の形状が、図２の凹部３１と異なるが他の構成は図２に示すものと同じである。
すなわち、外輪側のスペーサ２６の凹部３４は、スペーサ２６の内周側に面して切り欠き形成された矩形状をしている。外輪側のスペーサ２６の矩形状の凹部３４及び内輪側のスペーサ２７の円筒状の凹部３１内に円筒状の磁石２８が嵌入・保持されるものである。なお、凹部３４の断面形状は矩形状に限らず半円筒状でもよい。
【００３０】
上記のように構成された実施の形態１によれば、ころがり軸受の潤滑剤として潤滑性磁性流体が使用されることから、潤滑剤からのミストの発生や増稠剤の飛散が防止され、真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を防止でき、また、長期間に亘ってころがり軸受の良好な潤滑を維持することのできる。さらに、磁石を凹部に保持してなるスペーサを用いることにより、磁石の寸法を精度良く仕上げる必要はなく、スペーサを精度良く仕上げることにより、簡単な構造でころがり軸受を寸法精度良く設置することができる。
さらにまた、ハウジング内に磁性流体シール及びころがり軸受を併設することにより、万一、ころがり軸受側から潤滑性磁性流体が真空側に溶け出したり移動するようなことがあっても、真空側に配置された磁性流体シールにより潤滑性磁性流体が捕捉されるため、真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を完全に防止することができる。
また、ころがり軸受からミストの発生や増稠剤の飛散が防止されることから、磁性流体シール側の磁性流体に不純物が混入することがないため、磁性流体シール装置の寿命を延ばすことができるという効果もある。
【００３１】
図４は、本発明の実施形態２に係るに係るころがり軸受及び装置を示す正面断面図である。
この実施の形態２に係るころがり軸受び装置は、ハウジング１と回転軸２との間に装着されて、ハウジング１と回転軸２との間をシールするととも回転軸２を回転自在に支持するものにであるが、図４に示すように、ハウジング１内の中央部に磁性流体シール１０を配置するとともに該磁性流体シール１０の両側に深溝玉軸受３５、３５を配置し、該真空側の深溝玉軸受３５の外輪３６又は内輪３７と磁性流体シール１０との間に、磁石を凹部に保持してなるスペーサ３８、３９を設け、大気側の深溝玉軸受３５と磁性流体シール１０との間には非磁性材料からなるスペーサ４０を介在させ、大気側の深溝玉軸受３５の外輪４１又は内輪４２の大気側に、磁石２８を凹部に保持してなるスペーサ４３、４４を設けるものである。
【００３２】
実施の形態２に係るころがり軸受び装置では、磁性流体シール１０は実施の形態１と同じものであるが、ころがり軸受として深溝玉軸受３５、３５を用いていることから、それらの外輪３６、４１又は内輪３７、４２を軸方向に押圧する必要がなく、スペーサ３８、３９、４３及び４４は、外輪３６、４１又は内輪３７、４２に磁力により密接する状態で取り付けられれば良い。このため、真空側の深溝玉軸受３５の外輪３６又は内輪３７に密接するスペーサ３８、３９は磁性流体シール１０のポールピース１２との間に挟着により固定されるようになっている。また、大気側の深溝玉軸受３５の外輪４１の大気側に密接するスペーサ４３はハウジング１に螺子止めされたカバーリング４５で係止され、また、同じく内輪４２の大気側に密接するスペーサ４４は回転軸２に固定されたスナップリング４９により係止されるようになっている。
【００３３】
したがって、図４の例では、真空側の深溝玉軸受３５においては、スペーサ３８の永久磁石である磁石２８から、外輪３６、ボール４６、内輪３７、スペーサ３９の永久磁石である磁石２８を経由して再びスペーサ３８の磁石２８に戻る磁気回路が形成され、また、大気側の深溝玉軸受３５においては、スペーサ４３の永久磁石である磁石２８から、外輪４１、ボール４６、内輪４２、スペーサ４４の永久磁石である磁石２８を経由して再びスペーサ４３の磁石２８に戻る磁気回路とが形成される。
【００３４】
図５は、本発明の実施形態３に係るに係るころがり軸受及び装置を示す正面断面図である。
この実施の形態３に係るころがり軸受び装置は、ハウジング１内の中央部に磁性流体シール１０を配置するとともに該磁性流体シール１０の両側に深溝玉軸受３５、３５を配置し、真空側の深溝玉軸受３５と磁性流体シール１０との間に磁性材料からなるスペーサ４７を介在させ、大気側の深溝玉軸受３５と磁性流体シール１０との間には非磁性材料からなるスペーサ４８を介在させ、大気側の深溝玉軸受３５の外輪４１又は内輪４２の大気側には磁石を凹部に保持してなるスペーサ４３、４４を設けるものである。
【００３５】
実施の形態３に係るころがり軸受び装置では、磁性流体シール１０及びころがり軸受３５は実施の形態２と同じものであるが、真空側の深溝玉軸受３５には磁石を凹部に保持してなるスペーサではなく単に磁性材料からなるスペーサ４７を設け、磁性流体シール１０の磁石１１の磁力利用して磁気回路を形成するようにしている点が異なっている。
【００３６】
すなわち、真空側の深溝玉軸受３５においては、磁性流体シール１０の永久磁石である磁石１１から、ポールピース１３、磁性体である回転軸２、内輪３７、ボール４６、外輪３６、磁性材料からなるスペーサ４７、ポールピース１２を経由して再び磁性流体シール１０の磁石１１に戻る磁気回路が形成され、また、大気側の深溝玉軸受３５においては、スペーサ４３の永久磁石である磁石２８から、外輪４１、ボール４６、内輪４２、スペーサ４４の永久磁石である磁石２８を経由して再びスペーサ４３の磁石２８に戻る磁気回路とが形成される。
【００３７】
図６は、実施の形態２に用いられる図４の真空側の深溝玉軸受３５に用いられる磁石２８を凹部に保持してなるスペーサ３８、３９と、実施の形態２及び３に用いられる図４及び図５の大気側の深溝玉軸受３５に用いられる磁石２８を凹部に保持してなるスペーサ４３、４４を示す斜視図である。
スペーサ３８、３９、及び、スペーサ４３、４４は、同じものであり、外輪側のスペーサ３８、４３及び内輪側のスペーサ３９、４４は、それぞれ独立しており、全体としてリング状をしており、断面は矩形形状で、オーステナイト系ステンレス、アルミニウム等の非磁性材から形成されている。
図６（ａ）では、これらの外輪側のスペーサ３８、４３及び内輪側のスペーサ３９、４４には、外輪又は内輪に接する側に開口する円筒状の凹部３１が円周方向に等間隔に複数設けられている。図６（ａ）の例では、外輪側のスペーサ３８、４３に１２個、内輪側のスペーサ３９、４４に８個の円筒状の凹部３１が形成され、これらの円筒状凹部３１には、凹部３１の径より若干小径の円筒状の磁石２８が嵌入され、保持される。円筒状の磁石２８の長さは円筒状凹部３１の深さとほぼ同じであり、嵌入保持された場合、磁石２８の露出面が外輪３６又は内輪３７と接するようになっている。
【００３８】
図６（ｂ）では、磁石２８を嵌入保持するところの凹部３４の形状が、図６（ａ）の凹部３１と異なっているが他の構成は同じである。
すなわち、外輪側のスペーサ３８、４３の凹部３４は、外周側に面して切り欠き形成された矩形状をしている。また、内輪側スペーサ３９、４４の凹部３４は、内周側に面して切り欠き形成された矩形状をしている。この矩形状の凹部３４内に円筒状の磁石２８が嵌入・保持される。
なお、凹部３４の断面形状は、矩形状に限らず半円筒状でもよい。
【００３９】
上記の図１乃至６に示した実施の形態１乃至３は、本発明のころがり軸受装置の好適な例を示したに過ぎず、流体シール及びころがり軸受の配置並びに流体シール及びころがり軸受の形式において、図１乃至図６に示したものに限定されるものではなく、その他種々の形態が採用できることはいうまでもない。
また、上記の図１乃至６に示した実施の形態１乃至３は、真空場に使用された例を示したものであるが、本発明はこれに限定されることなく、大気中で使用される一般の産業用ころがり軸受に適用できることはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００４０】
１ ハウジング
２ 回転軸
３ 回転軸の段部
４ 回転軸の環状突起
５ スペーサ
６ 回転軸の螺子部
１０ 磁性流体シール
１１ 磁石
１２ ポールピース
１３ ポールピース
１４ Oリング
１５ Oリング
１６ 磁性流体
１７ 潤滑性磁性流体
２０ ころがり軸受（アンギュラ玉軸受）
２１ 外輪
２２ 内輪
２３ 外輪
２４ 内輪
２５ ボール
２６ 外輪側のスペーサ
２７ 内輪側のスペーサ
２８ 磁石
２９ ボルト
３１ 円筒状の凹部
３２ ボルト穴
３３ 螺子部
３４ 矩形状の凹部
３５ ころがり軸受（深溝玉軸受）
３６ 外輪
３７ 内輪
３８ スペーサ
３９ スペーサ
４０ スペーサ
４１ 外輪
４２ 内輪
４３ スペーサ
４４ スペーサ
４５ カバーリング
４６ ボール
４７ スペーサ
４８ スペーサ
４９ スナップリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般産業用のころがり軸受、例えば、半導体、ＦＰＤ及び太陽電池などの製造装置における真空場で使用されるのに好適な磁性流体を利用したころがり軸受及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置等においては、例えば、真空ポンプによって高真空状態に保持された反応室内にウェーハを配置して反応ガスを導入してＣＶＤ法等によって薄膜の形成を行なっている。反応室内でのワークの搬送は気密状態のままで行う必要があり、そのための搬送機構においては、反応室内においてワークを実際に把持するアーム部分と、反応室の外部からアーム部分に動力を伝達するための駆動機構との間が気密状態で完全に仕切られている必要がある。また、反応室の側は塵等の発生を極力抑える必要がある。このために、反応室内のアーム部分の駆動機構は摩耗粉、潤滑剤のミスト等が発生しない機構が望ましい。
【０００３】
上記のような半導体製造装置等にあっては、例えば、図７に示すような磁性流体シール装置が使用されている。この磁性流体シール装置は、一対の磁極片としてのポールピース１０２，１０３と、この一対のポールピース１０２，１０３に挟まれた磁力発生手段としての磁石１０４と、で構成される磁気回路形成手段を用いている。そして、ハウジング１１２に一対のポールピース１０２，１０３が密封性を向上させるＯリング１０５，１０６を介して装着され、ポールピース１０２，１０３と磁石１０４と磁性流体１０７と磁性材製である軸１１１とで磁気回路を形成して、磁性流体１０７をポールピース１０２，１０３と軸１１１に形成された複数の環状突起先端との間に保持して密封対象側である真空側を真空状態に保持する密封機能を備えるものである（以下、「従来技術１」という。）。
【０００４】
そして、このような磁性流体シール装置１０１の大気側に、軸受部としてのベアリング１１０が配置されている。このベアリング１１０は、一般にベアリング１１０から発生するダストが嫌われて、磁性流体シール装置１０１の大気側に配置される。ベアリング１１０には、アンギュラベアリング等が用いられ、このベアリング１１０の潤滑には、グリースを使用することが多い。
【０００５】
しかし、上記従来技術１では、グリースは、一般にベースオイルに増稠剤を混合したものであり、多少ならずとも油分離は起こしてしまう。この状況は、温度が高くなる程顕著となり、図７の構造の場合、分離したオイルがベアリング１１０から流れ出し、磁性流体１０７中に混入し、磁性流体１０７の劣化が生じ、耐圧性及び真空性に悪影響を及ぼし磁性流体シール装置１０１の寿命を短くする問題があった（以下「第１の問題」という。）。
一方、磁性流体シール装置を使用しない装置にあっては、ベアリングに塗布されたグリース中に含まれている気泡や水分が真空中に放出され真空チャンバー内の真空の質を低下させたり、圧力変動が起こること、また、大気中で使用される一般産業用のころがり軸受においても、潤滑剤としてのグリースの量が多いと、ころがり抵抗が大きくなり、また、グリースの粘度によりころがり抵抗が大きく変化し、高温時には垂れが発生することも問題視されている（以下「第２の問題」という。）。
【０００６】
上記第１の問題に鑑み、大気側のポールピースの上面に、ハウジング側に下方へ凹むオイル受け部を備え、ベアリングでグリースが多少ならずとも油分離を起こし、分離したオイルがベアリングから流れ出した場合に、ベアリングの下部にあるオイル受け部に溜め、オイルが磁性流体中に混入することを防止するようにした装置が知られている（以下「従来技術２」という。例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、上記第２の問題におけるグリース中に含まれている気泡や水分が真空中に放出され真空チャンバー内の真空の質を低下させたり、圧力変動が起こることに鑑み、図８に示すように、仕切り壁１２０により気密状態で仕切られた真空側と大気側との間で回転力等の動力を伝達するための回転伝達装置に関して、回転出力軸１２１を回転自在に支持している第１および第２のボールベアリング１１３、１１４と、これら第１および第２のボールベアリング１１３、１１４の外輪の間に挟まれた円環状の第１のスペーサ１１５と、第１および第２のボールベアリング１１３、１１４の内輪の間に挟まれた円環状の第２のスペーサ１１６と、第２のボールベアリングの内輪は回転出力軸１２１の軸部分１２２の端に形成した円環状段面１２２ａに当接し、さらに、第１のボールベアリングの内輪は回転出力軸１２１の軸部分１２２の外周に固定したナット１１７に当接し、第２のスペーサ１１６、円環状段面１２２ａ、およびナット１１７によって、第１および第２のボールベアリング１１３、１１４の内輪の軸線方向の位置を規定し、磁気回路を構成するために、第１のスペーサ１１５はフェライト系あるいはマルテンサイト系ステンレス等の強磁性体から形成し、また、軸線方向の端がＮ極、Ｓ極となるように着磁し、さらに、回転出力軸１２１の少なくとも軸部分１２２は磁性体から形成し、これに加えて、ボールベアリング１１３、１１４も一般的に使用されている金属製の磁性体とし、第２のスペーサ１１６を非磁性体とし、ボールベアリング１１３、１１４の接触部分の周囲を磁性流体で覆われた状態に形成し、潤滑剤としてグリースを用いる場合に比べて潤滑剤のミストの発生や増稠剤の飛散を防止し、当該接触部分で発生した微小な摩耗粉等の塵を磁性流体によって捕捉し、ミスト、塵等が真空側の空間に漏れ出ることを防止した装置が知られている（以下「従来技術３」という。例えば、特許文献２参照。）。 稠稠
【０００８】
また、上記第２の問題における一般産業用のころがり軸受のグリースの問題に鑑み、潤滑剤として潤滑磁性流体を利用したころがり軸受として、図９に示すように、ころがり軸受の外輪１３１、内輪１３２及び転動体１３３を強磁性体で形成し、リング状の磁石１３４の一方の磁極Ｎを外輪１３１の側面に密接させ、他方の磁極Ｓを内輪１３２の側面に接近するように取り付け、磁石１３４の一方の磁極Ｎから外輪１３１、転動体１３３、内輪１３２を順次経て他方の磁極Ｓに帰る磁気回路を形成し、潤滑磁性流体を転動体の転動接触面に保持させるようにしたものが知られている（以下「従来技術４」という。例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２５４４４６号公報
【特許文献２】特開平１１−１６６５９７号公報
【特許文献３】実開平３−１２１２２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来技術２においては、オイルの混入が防止された磁性流体には劣化が生じず、耐圧性及び真空性に影響が及ばず、磁性流体シール装置の長寿命化が図れるという効果はあるが、真空中の場合、オイル受け部に溜められたオイルに含まれている気泡や水分が真空中に放出され真空チャンバー内の真空の室を低下させるという問題があった。
また、上記従来技術３においては、２つのボールベアリングの外輪の位置決めスペーサとして磁石自身を用い、内輪のスペーサとして別の専用スペーサを用いる構造であるため、材質の異なる磁石と専用スペーサとを同時加工する必要があり、少しでも両部材の長さがずれると、ころがり軸受の寸法精度上の要求から、使用することができないという問題があった。
さらに、上記従来技術４においては、リング状の磁石１３４を用い、磁石の一方の磁極Ｎを外輪の側面に密接させ、他方の磁極Ｓを内輪の側面に接近するように取り付ける構造であるため、リング状の磁石１３４を寸法精度良く形成するのが難しいとともに、寸法精度が悪い場合、円周全体に均一な磁力線が形成できないという問題があった。また、リング状の磁石１３４をころがり軸受のスペーサとして兼用させた場合、外輪及び内輪を寸法精度良く設置するのが困難であるという問題もあった。
【００１１】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであって、第１に、ころがり軸受の潤滑剤として潤滑性磁性流体を用い、該潤滑性磁性流体を固定するための磁気を発生させる磁石をスペーサの凹部に保持する構造とすることにより、グリースの使用による抵抗の増大・変動及び高温時の垂れ及びを防止し、また、長期間に亘って良好な潤滑を維持することのでき、さらに、簡単な構造でころがり軸受を寸法精度良く設置することのできるとともに既存のころがり軸受にも容易に適用でき、真空場に用いた場合には、ミストの発生や増稠剤の飛散を防止して真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を防止を図ることのできるころがり軸受を提供することを目的としている。
また、本発明は、第２に、ころがり軸受の潤滑剤として潤滑性磁性流体を用いるとともに磁性流体シール装置を併用することにより、グリースの使用による抵抗の増大・変動及び高温時の垂れを防止し、また、長期間に亘って良好な潤滑を維持することのでき、さらに、磁性流体シール装置の寿命を延ばすことができ、真空場に用いた場合には、ミストの発生や増稠剤の飛散を防止して真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を完全に防止できるころがり軸受装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するために本発明のころがり軸受は、第１に、機内側と機外側との間で回転力等の動力を伝達するための動力伝達装置に使用されるころがり軸受において、該ころがり軸受の潤滑部を潤滑するための潤滑性磁性流体を前記潤滑部に保持するところの磁気回路に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受は、第２に、第１の特徴において、スペーサを外輪の側面に密接可能にリング状に形成し、該リング状のスペーサに、その外輪側に開口する筒状又は矩形状の凹部を円周方向に複数設け、該凹部に磁石を嵌入させてなることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受は、第３に、第２の特徴において、スペーサを内輪の側面に密接可能にリング状に形成し、該リング状のスペーサに、その内輪側に開口する筒状又は矩形状の凹部を円周方向に複数設け、該凹部に磁石を嵌入させてなることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受は、第４に、第１乃至第３のいずれかの特徴において、外輪、内輪及び転動体を強磁性材料から形成し、スペーサを非磁性材料から形成することを特徴としている。
【００１３】
本発明のころがり軸受の上記第１乃至第４の特徴によれば、グリースの使用による抵抗の増大・変動及び高温時の垂れを防止し、また、長期間に亘って良好な潤滑を維持することのでき、さらに、簡単な構造でころがり軸受を寸法精度良く設置することのできるとともに既存のころがり軸受にも容易に適用でき、真空場に用いた場合には、ミストの発生や増稠剤の飛散を防止して真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を防止を図ることのできるころがり軸受を提供することができる。
【００１４】
また、本発明のころがり軸受装置は、第１に、機内側と機外側との間で回転力等の動力を伝達するための動力伝達装置に使用されるころがり軸受装置において、ハウジング内に磁性流体シール及びころがり軸受を設け、該ころがり軸受の潤滑部を潤滑するための潤滑性磁性流体を前記潤滑部に保持するところの磁気回路に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受装置は、第２に、第１の特徴において、ハウジング内の機内側に磁性流体シールを配置するとともに機外側にころがり軸受を配置し、磁性流体シールところがり軸受との間に非磁性材料からなるスペーサを設けることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受装置は、第３に、第２の特徴において、大気側に配置されたころがり軸受をアンギュラ玉軸受とし、該アンギュラ玉軸受の外輪又は内輪を大気側から押圧するように磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受装置は、第４に、第１の特徴において、ハウジング内の中央部に磁性流体シールを配置するとともに該磁性流体シールの両側に深溝玉軸受を配置し、該機内側の深溝玉軸受の外輪又は内輪と磁性流体シールとの間に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設け、機外側の深溝玉軸受と磁性流体シールとの間には非磁性材料からなるスペーサを介在させ、機外側の深溝玉軸受の外輪又は内輪の機外側に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴としている。
また、本発明のころがり軸受装置は、第５に、第１の特徴において、ハウジング内の中央部に磁性流体シールを配置するとともに該磁性流体シールの両側に深溝玉軸受を配置し、機内側の深溝玉軸受と磁性流体シールとの間に磁性材料からなるスペーサを介在させ、機外側の深溝玉軸受と磁性流体シールとの間には非磁性材料からなるスペーサを介在させ、機外側の深溝玉軸受の外輪又は内輪の機外側には磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴としている。
【００１５】
本発明のころがり軸受装置の上記第１乃至第５の特徴によれば、グリースの使用による抵抗の増大・変動及び高温時の垂れを防止し、また、長期間に亘って良好な潤滑を維持することのでき、さらに、簡単な構造でころがり軸受を寸法精度良く設置することのできるとともに既存のころがり軸受にも容易に適用でき、真空場に用いた場合には、ミストの発生や増稠剤の飛散を防止して真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を完全に防止できるころがり軸受装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のころがり軸受は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）ころがり軸受の潤滑部を潤滑するための潤滑性磁性流体を前記潤滑部に保持するところの磁気回路に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることにより、グリースの使用による抵抗の増大・変動及び高温時の垂れを防止し、また、長期間に亘って良好な潤滑を維持することのでき、さらに、簡単な構造でころがり軸受を寸法精度良く設置することのできるとともに既存のころがり軸受にも容易に適用でき、真空場に用いた場合には、ミストの発生や増稠剤の飛散を防止して真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を防止することができる。
【００１７】
本発明のころがり軸受装置は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）ハウジング内に磁性流体シール及びころがり軸受を設け、該ころがり軸受の潤滑部を潤滑するための潤滑性磁性流体を前記潤滑部に保持するところの磁気回路に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることにより、グリースの使用による抵抗の増大・変動及び高温時の垂れを防止し、また、長期間に亘って良好な潤滑を維持することのでき、さらに、簡単な構造でころがり軸受を寸法精度良く設置することのできるとともに既存のころがり軸受にも容易に適用でき、真空場に用いた場合には、及びミストの発生や増稠剤の飛散して真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を完全に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１に係るころがり軸受及び装置を示す正面断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るころがり軸受に設けられるところの磁石を凹部に保持してなるスペーサの一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るころがり軸受に設けられるところの磁石を凹部に保持してなるスペーサの他の例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態２に係るに係るころがり軸受及び装置を示す正面断面図である。
【図５】本発明の実施形態３に係るに係るころがり軸受及び装置を示す正面断面図である。
【図６】本発明の実施形態２及び３に係るころがり軸受に設けられるところの磁石を凹部に保持してなるスペーサの一例を示す斜視図である。
【図７】従来技術１を示す正面断面図である。
【図８】従来技術３を示す正面断面図である。
【図９】従来技術４を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のころがり軸受及び装置を実施するための形態を、真空場に使用された例を用いて説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、大気中で使用される一般の産業用ころがり軸受に適用できることはいうまでもないことである。
【００２０】
〔実施の形態１〕
図１は、本発明の実施形態１に係るころがり軸受及び装置を示す正面断面図、図２及び３は、実施形態１に係るころがり軸受に設けられるところの磁石を凹部に保持してなるスペーサの例を示した斜視図である。
図１において、参照符号１は、真空側（機内側）と大気側（機外側）との間で回転力等の動力を伝達するための動力伝達装置に使用されるころがり軸受装置のハウジング、参照符号２は動力伝達用の回転軸である。また、図中左側が真空側（機内側）、図中右側が大気側（機外側）である。
【００２１】
この実施の形態１に係るころがり軸受び装置は、ハウジング１と回転軸２との間に装着されて、ハウジング１と回転軸２との間をシールするととも回転軸２を回転自在に支持するものである。
図１に示すように、ハウジング１と回転軸２との間には、真空側に磁性流体シール１０が配置され、大気側にころがり軸受２０が配置されている。
【００２２】
磁性流体シール１０は、一対の磁極片としてのポールピース１２、１３と、この一対のポールピース１２、１３に挟まれた磁力発生手段としての磁石１１と、で構成される磁気回路形成手段を備えている。
一対のポールピース１２、１３は、ハウジング１に密封性を向上させるためのOリング１４、１５を介して装着され、磁石１１とポールピース１２、１３と磁性材料からなる回転軸２とで磁気回路を形成して、磁性流体１６をポールピース１２、１３と回転軸２に形成された複数の環状突起４の先端との間に保持して密封対象側である真空側を真空状態に保持する密封機能を果たすものである。
【００２３】
磁性流体シールに用いられる磁性流体としては、大別して、水ベース磁性流体、炭化水素油ベース磁性流体及びふっ素油ベース磁性流体の３種類あるが、本発明の磁性流体シール１０では、蒸気圧が低く、高温・高真空中において蒸発しにくい炭化水素油ベース磁性流体及びふっ素油ベース磁性流体を用いている。また、後述するように、本発明のころがり軸受２０も同様の磁性流体を用いている。
そのため、本発明においては、軸受に使用する炭化水素油ベース磁性流体及びふっ素油ベース磁性流体を、特に、潤滑性磁性流体と呼ぶこととする。
また、磁石としては、例えば、金属又は磁石粉を充填した有機材料等からなる永久磁石が用いられる。
【００２４】
ころがり軸受２０は、玉軸受あるいはローラ軸受等の転動体のころがりを利用した軸受であり、外輪２１がハウジング１に固定され、内輪２２が回転軸２に固定されるようになっている。図１では、２個の単列アンギュラ玉軸受を背面組合せした形式のものが示されており、真空側の外輪２１と磁性流体シール１０の大気側のポールピース１３との間には非磁性材料からなるスペーサ５が設けられ、また、真空側の内輪２２の真空側側面は回転軸２の段部３に当接して位置決めされる。
【００２５】
ころがり軸受２０の潤滑剤としては、グリースの代わりに、潤滑性磁性流体１７が用いられ、被潤滑部分に対する潤滑が行われる。被潤滑部分の潤滑を長期間に亘って適切に行うために、潤滑性磁性流体を被潤滑部分に保持するための磁気回路を形成する必要がある。
磁気回路の形成のため、ころがり軸受２０の大気側の外輪２３及び内輪２４の大気側側面には、外輪２３及び内輪２４を真空側にを押圧するようにして、後述する磁石２８を凹部に保持してなるスペーサ２６、２７が設けられている。
外輪２３側のスペーサ２６は、ボルト２９によりハウジング１に締め込み固定され、また、内輪２４側のスペーサ２７は回転軸２の螺子部６への螺合により締め込み固定される。
【００２６】
磁石２８としては、サマリウムコバルト磁石あるいはネオジウム磁石などの永久磁石が用いられ、また、外輪２３側のスペーサ２６の磁石と、内輪２７側のスペーサ２７の磁石とは、図１に示すようなＮ極、Ｓ極となるように着磁されている。
さらに、回転軸２は磁性体から形成され、ころがり軸受２０も一般的に使用されている金属製であり、磁性体である。
したがって、図１の例では、磁束が矢印で示す方向の磁気回路が形成される。すなわち、スペーサ２６の永久磁石である磁石２８から、外輪２３、ボール２５内輪２４、スペーサ２７の永久磁石である磁石２８を経由して再びスペーサ２６の磁石２８に戻る磁気回路と、スペーサ２６の永久磁石である磁石２８から、外輪２３及び２１、ボール２５、内輪２２及び２４、スペーサ２７の永久磁石である磁石２８を経由して再びスペーサ２６の磁石２８に戻る磁気回路とが形成される。
【００２７】
図２は、図１の実施形態１に係るころがり軸受に設けられるところの磁石を凹部に保持してなるスペーサの一例を示す斜視図である。
外輪側のスペーサ２６及び内輪側のスペーサ２７は、それぞれ独立しており、全体としてリング状をしており、断面は矩形形状で、オーステナイト系ステンレス、アルミニウム等の非磁性材から形成されている。
また、これらのスペーサ２６、２７には、外輪又は内輪に接する側に開口する円筒状の凹部３１が円周方向に等間隔に複数設けられている。図１の例では、スペーサ２６に１２個、スペーサ２７に８個の円筒状の凹部３１が形成されているが、個数については、適宜、設計的に決められるものである。これらの円筒状凹部３１には、凹部３１の径より若干小径の円筒状の磁石２８が嵌入され、保持される。円筒状の磁石２８の長さは円筒状凹部３１の深さとほぼ同じであり、嵌入保持された場合、磁石２８の露出面が外輪２３又は内輪２４と接するようになっている。
【００２８】
外輪側のスペーサ２６の外周側には、ボルト２９の嵌入するボルト穴３２が円周方向に等間隔に複数設けられ、ボルト２９によりハウジング１に固定される。
また、内輪側のスペーサ２７の内周面には、回転軸の螺子部６に螺合するための螺子部３３が形成され、回転軸２に螺合して固定される。
外輪側のスペーサ２６の固定により外輪２１及び２３は真空側に押圧されてスペーサ４との間で挟着され、また、内輪側のスペーサ２７の固定により内輪２２及び２４も真空側に押圧されて突起３との間で挟着される。
【００２９】
図３は、図１の実施形態１に係るころがり軸受に設けられるところの磁石を凹部に保持してなるスペーサの他の例を示す斜視図である。
図３に示すスペーサは、磁石２８を嵌入保持するところの外輪側のスペーサ２６の凹部３４の形状が、図２の凹部３１と異なるが他の構成は図２に示すものと同じである。
すなわち、外輪側のスペーサ２６の凹部３４は、スペーサ２６の内周側に面して切り欠き形成された矩形状をしている。外輪側のスペーサ２６の矩形状の凹部３４及び内輪側のスペーサ２７の円筒状の凹部３１内に円筒状の磁石２８が嵌入・保持されるものである。なお、凹部３４の断面形状は矩形状に限らず半円筒状でもよい。
【００３０】
上記のように構成された実施の形態１によれば、ころがり軸受の潤滑剤として潤滑性磁性流体が使用されることから、潤滑剤からのミストの発生や増稠剤の飛散が防止され、真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を防止でき、また、長期間に亘ってころがり軸受の良好な潤滑を維持することのできる。さらに、磁石を凹部に保持してなるスペーサを用いることにより、磁石の寸法を精度良く仕上げる必要はなく、スペーサを精度良く仕上げることにより、簡単な構造でころがり軸受を寸法精度良く設置することができる。
さらにまた、ハウジング内に磁性流体シール及びころがり軸受を併設することにより、万一、ころがり軸受側から潤滑性磁性流体が真空側に溶け出したり移動するようなことがあっても、真空側に配置された磁性流体シールにより潤滑性磁性流体が捕捉されるため、真空側の真空の質の低下及び圧力変動の問題を完全に防止することができる。
また、ころがり軸受からミストの発生や増稠剤の飛散が防止されることから、磁性流体シール側の磁性流体に不純物が混入することがないため、磁性流体シール装置の寿命を延ばすことができるという効果もある。
【００３１】
図４は、本発明の実施形態２に係るに係るころがり軸受及び装置を示す正面断面図である。
この実施の形態２に係るころがり軸受び装置は、ハウジング１と回転軸２との間に装着されて、ハウジング１と回転軸２との間をシールするととも回転軸２を回転自在に支持するものにであるが、図４に示すように、ハウジング１内の中央部に磁性流体シール１０を配置するとともに該磁性流体シール１０の両側に深溝玉軸受３５、３５を配置し、該真空側の深溝玉軸受３５の外輪３６又は内輪３７と磁性流体シール１０との間に、磁石を凹部に保持してなるスペーサ３８、３９を設け、大気側の深溝玉軸受３５と磁性流体シール１０との間には非磁性材料からなるスペーサ４０を介在させ、大気側の深溝玉軸受３５の外輪４１又は内輪４２の大気側に、磁石２８を凹部に保持してなるスペーサ４３、４４を設けるものである。
【００３２】
実施の形態２に係るころがり軸受び装置では、磁性流体シール１０は実施の形態１と同じものであるが、ころがり軸受として深溝玉軸受３５、３５を用いていることから、それらの外輪３６、４１又は内輪３７、４２を軸方向に押圧する必要がなく、スペーサ３８、３９、４３及び４４は、外輪３６、４１又は内輪３７、４２に磁力により密接する状態で取り付けられれば良い。このため、真空側の深溝玉軸受３５の外輪３６又は内輪３７に密接するスペーサ３８、３９は磁性流体シール１０のポールピース１２との間に挟着により固定されるようになっている。また、大気側の深溝玉軸受３５の外輪４１の大気側に密接するスペーサ４３はハウジング１に螺子止めされたカバーリング４５で係止され、また、同じく内輪４２の大気側に密接するスペーサ４４は回転軸２に固定されたスナップリング４９により係止されるようになっている。
【００３３】
したがって、図４の例では、真空側の深溝玉軸受３５においては、スペーサ３８の永久磁石である磁石２８から、外輪３６、ボール４６、内輪３７、スペーサ３９の永久磁石である磁石２８を経由して再びスペーサ３８の磁石２８に戻る磁気回路が形成され、また、大気側の深溝玉軸受３５においては、スペーサ４３の永久磁石である磁石２８から、外輪４１、ボール４６、内輪４２、スペーサ４４の永久磁石である磁石２８を経由して再びスペーサ４３の磁石２８に戻る磁気回路とが形成される。
【００３４】
図５は、本発明の実施形態３に係るに係るころがり軸受及び装置を示す正面断面図である。
この実施の形態３に係るころがり軸受び装置は、ハウジング１内の中央部に磁性流体シール１０を配置するとともに該磁性流体シール１０の両側に深溝玉軸受３５、３５を配置し、真空側の深溝玉軸受３５と磁性流体シール１０との間に磁性材料からなるスペーサ４７を介在させ、大気側の深溝玉軸受３５と磁性流体シール１０との間には非磁性材料からなるスペーサ４８を介在させ、大気側の深溝玉軸受３５の外輪４１又は内輪４２の大気側には磁石を凹部に保持してなるスペーサ４３、４４を設けるものである。
【００３５】
実施の形態３に係るころがり軸受び装置では、磁性流体シール１０及びころがり軸受３５は実施の形態２と同じものであるが、真空側の深溝玉軸受３５には磁石を凹部に保持してなるスペーサではなく単に磁性材料からなるスペーサ４７を設け、磁性流体シール１０の磁石１１の磁力利用して磁気回路を形成するようにしている点が異なっている。
【００３６】
すなわち、真空側の深溝玉軸受３５においては、磁性流体シール１０の永久磁石である磁石１１から、ポールピース１３、磁性体である回転軸２、内輪３７、ボール４６、外輪３６、磁性材料からなるスペーサ４７、ポールピース１２を経由して再び磁性流体シール１０の磁石１１に戻る磁気回路が形成され、また、大気側の深溝玉軸受３５においては、スペーサ４３の永久磁石である磁石２８から、外輪４１、ボール４６、内輪４２、スペーサ４４の永久磁石である磁石２８を経由して再びスペーサ４３の磁石２８に戻る磁気回路とが形成される。
【００３７】
図６は、実施の形態２に用いられる図４の真空側の深溝玉軸受３５に用いられる磁石２８を凹部に保持してなるスペーサ３８、３９と、実施の形態２及び３に用いられる図４及び図５の大気側の深溝玉軸受３５に用いられる磁石２８を凹部に保持してなるスペーサ４３、４４を示す斜視図である。
スペーサ３８、３９、及び、スペーサ４３、４４は、同じものであり、外輪側のスペーサ３８、４３及び内輪側のスペーサ３９、４４は、それぞれ独立しており、全体としてリング状をしており、断面は矩形形状で、オーステナイト系ステンレス、アルミニウム等の非磁性材から形成されている。
図６（ａ）では、これらの外輪側のスペーサ３８、４３及び内輪側のスペーサ３９、４４には、外輪又は内輪に接する側に開口する円筒状の凹部３１が円周方向に等間隔に複数設けられている。図６（ａ）の例では、外輪側のスペーサ３８、４３に１２個、内輪側のスペーサ３９、４４に８個の円筒状の凹部３１が形成され、これらの円筒状凹部３１には、凹部３１の径より若干小径の円筒状の磁石２８が嵌入され、保持される。円筒状の磁石２８の長さは円筒状凹部３１の深さとほぼ同じであり、嵌入保持された場合、磁石２８の露出面が外輪３６又は内輪３７と接するようになっている。
【００３８】
図６（ｂ）では、磁石２８を嵌入保持するところの凹部３４の形状が、図６（ａ）の凹部３１と異なっているが他の構成は同じである。
すなわち、外輪側のスペーサ３８、４３の凹部３４は、外周側に面して切り欠き形成された矩形状をしている。また、内輪側スペーサ３９、４４の凹部３４は、内周側に面して切り欠き形成された矩形状をしている。この矩形状の凹部３４内に円筒状の磁石２８が嵌入・保持される。
なお、凹部３４の断面形状は、矩形状に限らず半円筒状でもよい。
【００３９】
上記の図１乃至６に示した実施の形態１乃至３は、本発明のころがり軸受装置の好適な例を示したに過ぎず、流体シール及びころがり軸受の配置並びに流体シール及びころがり軸受の形式において、図１乃至図６に示したものに限定されるものではなく、その他種々の形態が採用できることはいうまでもない。
また、上記の図１乃至６に示した実施の形態１乃至３は、真空場に使用された例を示したものであるが、本発明はこれに限定されることなく、大気中で使用される一般の産業用ころがり軸受に適用できることはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００４０】
１ ハウジング
２ 回転軸
３ 回転軸の段部
４ 回転軸の環状突起
５ スペーサ
６ 回転軸の螺子部
１０ 磁性流体シール
１１ 磁石
１２ ポールピース
１３ ポールピース
１４ Oリング
１５ Oリング
１６ 磁性流体
１７ 潤滑性磁性流体
２０ ころがり軸受（アンギュラ玉軸受）
２１ 外輪
２２ 内輪
２３ 外輪
２４ 内輪
２５ ボール
２６ 外輪側のスペーサ
２７ 内輪側のスペーサ
２８ 磁石
２９ ボルト
３１ 円筒状の凹部
３２ ボルト穴
３３ 螺子部
３４ 矩形状の凹部
３５ ころがり軸受（深溝玉軸受）
３６ 外輪
３７ 内輪
３８ スペーサ
３９ スペーサ
４０ スペーサ
４１ 外輪
４２ 内輪
４３ スペーサ
４４ スペーサ
４５ カバーリング
４６ ボール
４７ スペーサ
４８ スペーサ
４９ スナップリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機内側と機外側との間で回転力等の動力を伝達するための動力伝達装置に使用されるころがり軸受において、該ころがり軸受の潤滑部を潤滑するための潤滑性磁性流体を前記潤滑部に保持するところの磁気回路に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴とするころがり軸受。
【請求項２】
スペーサを外輪の側面に密接可能にリング状に形成し、該リング状のスペーサに、その外輪側に開口する筒状又は矩形状の凹部を円周方向に複数設け、該凹部に磁石を嵌入させてなることを特徴とする請求項１記載のころがり軸受。
【請求項３】
スペーサを内輪の側面に密接可能にリング状に形成し、該リング状のスペーサに、その内輪側に開口する筒状又は矩形状の凹部を円周方向に複数設け、該凹部に磁石を嵌入させてなることを特徴とする請求項２記載のころがり軸受。
【請求項４】
外輪、内輪及び転動体を強磁性材料から形成し、スペーサを非磁性材料から形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のころがり軸受。
【請求項５】
機内側と機外側との間で回転力等の動力を伝達するための動力伝達装置に使用されるころがり軸受装置において、ハウジング内に磁性流体シール及びころがり軸受を設け、該ころがり軸受の潤滑部を潤滑するための潤滑性磁性流体を前記潤滑部に保持するところの磁気回路に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴とするころがり軸受装置。
【請求項６】
ハウジング内の機内側に磁性流体シールを配置するとともに機外側にころがり軸受を配置し、磁性流体シールところがり軸受との間に非磁性材料からなるスペーサを設けることを特徴とする請求項５記載のころがり軸受装置。
【請求項７】
機外側に配置されたころがり軸受をアンギュラ玉軸受とし、該アンギュラ玉軸受の外輪又は内輪を機外側から押圧するように磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴とする請求項６記載のころがり軸受装置。
【請求項８】
ハウジング内の中央部に磁性流体シールを配置するとともに該磁性流体シールの両側に深溝玉軸受を配置し、該機内側の深溝玉軸受の外輪又は内輪と磁性流体シールとの間に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設け、機外側の深溝玉軸受と磁性流体シールとの間には非磁性材料からなるスペーサを介在させ、機外側の深溝玉軸受の外輪又は内輪の機外側に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴とする請求項５記載のころがり軸受装置。
【請求項９】
ハウジング内の中央部に磁性流体シールを配置するとともに該磁性流体シールの両側に深溝玉軸受を配置し、機内側の深溝玉軸受と磁性流体シールとの間に磁性材料からなるスペーサを介在させ、機外側の深溝玉軸受と磁性流体シールとの間には非磁性材料からなるスペーサを介在させ、機外側の深溝玉軸受の外輪又は内輪の機外側には磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴とする請求項５記載のころがり軸受装置。
【請求項１】
機内側と機外側との間で回転力等の動力を伝達するための動力伝達装置に使用されるころがり軸受において、該ころがり軸受の潤滑部を潤滑するための潤滑性磁性流体を前記潤滑部に保持するところの磁気回路に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴とするころがり軸受。
【請求項２】
スペーサを外輪の側面に密接可能にリング状に形成し、該リング状のスペーサに、その外輪側に開口する筒状又は矩形状の凹部を円周方向に複数設け、該凹部に磁石を嵌入させてなることを特徴とする請求項１記載のころがり軸受。
【請求項３】
スペーサを内輪の側面に密接可能にリング状に形成し、該リング状のスペーサに、その内輪側に開口する筒状又は矩形状の凹部を円周方向に複数設け、該凹部に磁石を嵌入させてなることを特徴とする請求項２記載のころがり軸受。
【請求項４】
外輪、内輪及び転動体を強磁性材料から形成し、スペーサを非磁性材料から形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のころがり軸受。
【請求項５】
機内側と機外側との間で回転力等の動力を伝達するための動力伝達装置に使用されるころがり軸受装置において、ハウジング内に磁性流体シール及びころがり軸受を設け、該ころがり軸受の潤滑部を潤滑するための潤滑性磁性流体を前記潤滑部に保持するところの磁気回路に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴とするころがり軸受装置。
【請求項６】
ハウジング内の機内側に磁性流体シールを配置するとともに機外側にころがり軸受を配置し、磁性流体シールところがり軸受との間に非磁性材料からなるスペーサを設けることを特徴とする請求項５記載のころがり軸受装置。
【請求項７】
機外側に配置されたころがり軸受をアンギュラ玉軸受とし、該アンギュラ玉軸受の外輪又は内輪を機外側から押圧するように磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴とする請求項６記載のころがり軸受装置。
【請求項８】
ハウジング内の中央部に磁性流体シールを配置するとともに該磁性流体シールの両側に深溝玉軸受を配置し、該機内側の深溝玉軸受の外輪又は内輪と磁性流体シールとの間に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設け、機外側の深溝玉軸受と磁性流体シールとの間には非磁性材料からなるスペーサを介在させ、機外側の深溝玉軸受の外輪又は内輪の機外側に磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴とする請求項５記載のころがり軸受装置。
【請求項９】
ハウジング内の中央部に磁性流体シールを配置するとともに該磁性流体シールの両側に深溝玉軸受を配置し、機内側の深溝玉軸受と磁性流体シールとの間に磁性材料からなるスペーサを介在させ、機外側の深溝玉軸受と磁性流体シールとの間には非磁性材料からなるスペーサを介在させ、機外側の深溝玉軸受の外輪又は内輪の機外側には磁石を凹部に保持してなるスペーサを設けることを特徴とする請求項５記載のころがり軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１７４５４７（Ｐ２０１１−１７４５４７Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３９４５８（Ｐ２０１０−３９４５８）
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【出願人】（０００１０１８７９）イーグル工業株式会社 (119)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【出願人】（０００１０１８７９）イーグル工業株式会社 (119)
【Ｆターム（参考）】
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