研究開発された技術紹介

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

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)

・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

出展：高機能プラスチック展(H24.4)、機械要素技術展(H23.6)

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

・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)

・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

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