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機械制御

プラスチックベアリングの加工精度を向上させる軌道溝・リテーナーを開発

大阪府

鹿島化学金属株式会社

2020年4月10日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 位置決め装置用低発塵プロセッシングプラスチック軸受の開発
基盤技術分野 機械制御
対象となる産業分野 医療・健康・介護、環境・エネルギー、ロボット、産業機械、食品、半導体、工作機械、エレクトロニクス、光学機器、化学品製造
産業分野でのニーズ対応 高機能化(新たな機能の付与・追加)、高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(耐久性向上)、低コスト化
キーワード 耐水ベアリング、耐腐食ベアリング、非磁性ベアリング、絶縁ベアリング、グリスレスベアリング
事業化状況 事業化に成功し継続的な取引が続いている
事業実施年度 平成21年度~平成23年度

プロジェクトの詳細

事業概要

半導体製造では、部材の高耐摩耗・高精度化ととにも、小型化高速化が求められ、中でも位置決め装置にはクリーンルーム内での低発塵化の要求も強い。本課題では、射出成型素材を使用せず、これらを満たす高機能樹脂軸受を全機械加工により開発する。リテーナー・軌道輪の温度管理を行い、高精度・静音化・低発塵化を単一材料のプラスチック軸受で達成する。この位置決め用軸受はロボットの関節などの軽量装置にも適用可能である

開発した技術のポイント

軌道溝形状及びリテーナーの開発により、高精度・低発塵のプラスチックベアリングを実現
・軌道溝形状の開発耐荷重は従来比30%増加
・ベアリングの精度維持リテーナー回転振10μm以下、各材質の摩擦抵抗10%以下、振動10%以上低減
・疲労試験目標値精度要求10μmレベル達成、音・振動3%以上低減、発塵30%以上低減
(新技術)
<高精度・低発塵のプラスチックベアリング>
特徴
・プラスチックベアリング専用の軌道溝及びリテーナーを開発
・全機械加工
・高耐食性(メンテナンスフリー)
・高精度(10μmオーダー)
・低発塵(クラス1,000オーダー)

具体的な成果

・プラスチックベアリングの軌道溝の形状開発
-耐荷重を従来から30%増加することに成功
-軌道溝の形状を開発し、プラスチック材料の耐荷重を最大限活かすことに成功
-ボールの摩耗・変形・面租度を検証、また材料の加工条件と荷重が寿命に及ぼす影響などを確認
・リテーナーの形状設計
-実機試験の実施によりリテーナー形状と疲労強度との関係を実証。結果、振動荷重の変動は△0.01Nであり、摩擦抵抗と振動は約10%以下を達成
-音圧測定は、良好な測定因子となることを発見。音圧測定の結果をもとに、音圧と関係する自己発熱が起きない条件をもとめ、最終的に摩擦抵抗と振動を30%減少させることに成功
・軌道論・リテーナーの疲労測定
-軌道論・リテーナー形状設計による音・振動の測定結果を踏まえ、10μmの精度で加工した軸受を用いて、精度と疲労の関係性を確認
-樹脂転がり軸受の実用化の検討、寿命向上の検討のため、水中転がり疲労試験におけるスラストpEEKベアリングの表面起点き裂の開口効果を確認
-下軌道論の転動輪上に微小穴を加工して試験を実施した結果、はく離は摩耗ではなくき裂の発生・進展が原因で発生することなどが判明

知財出願や広報活動等の状況

出展:高機能プラスチック展(H24.4)、機械要素技術展(H23.6)

研究開発成果の利用シーン

金属ベアリングが使いづらい分野、例えば無人救助・探索ロボット等に広がる可能性がある

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・H22年度に実用化に成功
・プラスチックボールベアリングのサンプルあり(有償)

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作、製品製造

製品・サービスのPRポイント

・耐久性・耐摩耗性向上→特殊環境では金属ベアリングより2倍以上の長寿命
・精度向上→切削加工での製造により、精度10μmオーダーが可能

今後の実用化・事業化の見通し

継続的な研究によりデータを蓄積し、更なる商品開発を実施
・形状・摩耗特性等、引き続き実験を継続しており、各種データの蓄積を行っている
・条件を変えた摩耗実験を継続して行い、ユーザーの要望に応えられるデータを蓄積
・既に事業化に移行しているが、継続的な研究で得た成果を基に商品開発を行っていく

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 鹿島化学金属株式会社
事業管理機関 鹿島化学金属株式会社
研究等実施機関 国立大学法人九州大学 大学院工学研究院

サポイン事業者 企業情報

企業名 鹿島化学金属株式会社(法人番号:51200-01-049380)
事業内容 プラスチックベアリング、プラスチックギヤーなどプラスチックを用いた機械部品の製造販売
社員数 18 名
生産拠点 大阪
本社所在地 〒555-0025 大阪府大阪市西淀川区姫里2-9-21
ホームページ http://www.kashima-kagaku.com
連絡先窓口 代表取締役 鹿島祐二
メールアドレス mail@kashima-kagaku.com
電話番号 06-6472-0556