JP2000227116A - リニアボールベアリング機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、簡易な構成で、潤滑寿命の長寿命
化を図り得るようにすることにある。 【解決手段】底面に案内窓１１１が設けられたリング状
の複数のボール案内溝１１が所定の間隔に配設される保
持体１０をＰＴＦＥ系複合材料で形成して、この保持体
１０のボール案内溝１１に複数のボール１２を転がり循
環自在に収容した状態で、保持体１０を外筒１３内に収
容して組付けると共に、少なくとも固体潤滑膜を、外筒
１３及び固定軸１５のボール摺動部位、ボール１２に被
着するように構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば宇宙空間
や真空環境等の極限環境下における使用に好適するリニ
アボールベアリング機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、宇宙空間においては、そ
の環境が熱真空環境であることから地上で使用されるオ
イルやグリースを用いた潤滑が困難なために、宇宙ステ
ーション等の宇宙航行体に設けられる各種の駆動機構部
等を構成するリニアボールベアリング機構に二硫化モリ
ブデン等の固体潤滑膜を摺動部位に被着形成して、この
固体潤滑膜を用いて潤滑する固体潤滑方式が採用されて
いる。

【０００３】即ち、リニアボールベアリング機構は、筒
状の保持体の周囲にリング状の複数のボール案内溝を設
けて、これらボール案内溝の一部に案内窓を軸方向（直
線案内方向）に形成する。この保持体は、そのボール案
内溝に複数のボールを転がり循環自在に収容した状態
で、直線移動側の外筒に内挿される。そして、この保持
体の内部には、固定側の軸体が移動自在に内挿される。

【０００４】これにより、例えば外筒側が軸方向に移動
付勢されると、複数のボールが保持体のボール案内溝を
循環移動して、その循環移動に連動して、これら複数の
ボールがボール案内溝の案内窓からを露出して軸体に摺
動されて軸体に対して直線移動される。

【０００５】このようなリニアボールベアリング機構の
固体潤滑方式としては、その保持体のボール案内溝、外
筒のボール摺動部位及びボールに固体潤滑膜をスパッタ
リング法、メッキ法、イオンプレーティング法等により
形成したり、あるいは塗布被膜法により形成して、この
固体潤滑膜で転移膜潤滑される。

【０００６】ところが、上記固体潤滑方式では、前者の
場合、固体潤滑膜を比較的薄く形成することが可能であ
るが、その絶対量が少ないために、潤滑寿命が短命であ
るという問題を有する。

【０００７】また、後者の場合には、固体潤滑膜の膜厚
を薄く形成することが困難であり、その膜厚が厚くなる
ために、その摩耗により潤滑部位に「がた」が発生する
という問題を有する。

【０００８】このように従来のリニアボールベアリング
機構では、いずれの場合においても固体潤滑膜の絶対量
が少なく潤滑寿命が短命であったり、潤滑部位に「が
た」が発生し易いという問題を有しており、保守点検が
困難で長寿命の要請される宇宙環境における使用におい
て満足行くものでなかった。

【０００９】なお、係る事情は、宇宙環境に限ることな
く、地上環境における真空環境等の極限環境においても
同様である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のリニアボールベアリング機構では、潤滑寿命が短命
であったり、潤滑部位に「がた」が発生し易いという問
題を有する。

【００１１】この発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、構成簡易にして、潤滑寿命の長寿命化を図り得
るようにしたリニアボールベアリング機構を提供するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、固体潤滑膜
が被着された複数のボールと、これら複数のボールが転
がり循環自在に収容され、その底面に案内窓が設けられ
たリング状の複数のボール案内溝が所定の間隔に配設さ
れたフッ素系樹脂材料で形成された筒状の保持体と、こ
の保持体内に軸方向に移動自在に内挿され、前記複数の
ボール案内溝の案内窓から露出した前記複数のボールが
摺動自在に当接されるものであって、少なくともボール
摺動部位に固体潤滑膜が被着された第１の取付体と、前
記保持体の周囲に装着され、少なくとも前記複数のボー
ルの摺動部位に固体潤滑膜が被着された外筒と、この外
筒に装着される第２の取付体とを備えてリニアボールベ
アリング機構を構成したものである。

【００１３】上記構成によれば、第１及び第２の取付体
相互間が直線移動付勢されると、複数のボールが保持体
のボール案内溝内を転がり循環されることにより、相互
間が直線移動される。この際、複数のボールは、その表
面の固体潤滑膜上に保持体を構成するフッ素系樹脂材料
が転移膜され、この転移膜が潤滑膜として供される。従
って、複数のボールは、保持体のボール案内溝を転がり
循環される度毎に、該保持体のフッ素系樹脂材料が、そ
の固体潤滑膜が摩耗した分だけ繰返し供給され、長期間
に亙る潤滑機能が確保される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。

【００１５】図１及び図２は、この発明の一実施の形態
に係るリニアボールベアリング機構を示すもので、保持
体１０は、保持器を構成し、フッ素系樹脂材料、例えば
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系複合材料で
筒状に形成される。そして、この保持体１０の周壁に
は、図３及び図４に示すようにリング状の複数のボール
案内溝１１が所定の間隔を有して形成される。

【００１６】これら複数のボール案内溝１１は、軸方向
（移動方向）に対応してボール案内用の案内窓１１１が
それぞれ形成される。そして、これら複数のボール案内
溝１１には、複数のボール１２が転がり循環自在に収容
される（図１参照）。これら複数のボール１２は、軸受
鋼、ステンレス鋼、耐熱鋼、合金工具鋼等の金属材料で
形成され、その表面には、二硫化モリブデン等の固体潤
滑膜が被着される。

【００１７】上記保持体１０は、筒状の外筒１３に内挿
されて止め輪１４を介して略筒状に組付けられる。そし
て、このうち保持体１０の内壁部には、固定軸１５が軸
方向に移動自在に内挿されて該固定軸１５に組付けられ
る。ここで、保持体１０の複数のボール案内溝１１に収
容された複数のボール１２は、外筒１３との間に介在さ
れ、その一部がボール案内溝１１の案内窓１１１から突
出されて、該保持体１０内に内挿された固定軸１５に対
して転がり循環自在に当接して摺動される。この固定軸
１５には、少なくとも保持体１０のボール案内溝１１の
案内窓１１１に対向する部位に、二硫化モリブデン等の
固体潤滑膜が、例えばスパッタリング法等により被着さ
れる。

【００１８】上記外筒１３は、例えば軸受鋼、ステンレ
ス鋼、耐熱鋼、合金工具鋼等の金属材料で形成され、そ
の内壁における保持体１０のボール案内溝１１の複数の
ボール１２の摺動部位に二硫化モリブデン等の固体潤滑
膜が、例えばスパッタリング法等により被着される。そ
して、この外筒１３の外周部には、上記固定軸１５に対
して軸方向に直線移動される図示しない直線移動体が組
付けられる。

【００１９】上記構成により、上記直線移動体（図示せ
ず）が軸方向に移動付勢されると、外筒１３が保持体１
０とともに同方向に移動付勢される。すると、保持体１
０のボール案内溝１１のボール１２は、回転力が付与さ
れて、ボール案内溝１１内を転がりながら循環移動され
る。これにより、保持体１０及び外筒１３は、上記直線
移動体（図示せず）の直線移動に対応して固定軸１５に
対して複数のボール１２を介して軸方向に直線移動され
る。

【００２０】そして、上記複数のボール１２は、その固
体潤滑膜が摩耗すると、その転がり循環に伴って保持体
１０のボール案内溝１１の壁面に摺動すると、該ボール
案内溝１１の壁面のＰＴＦＥ系複合材料が転移膜され、
この転移膜された膜を潤滑膜として固体潤滑が実行され
る。この複数のボール１２の固体潤滑膜上への転移膜
は、該ボール１２が保持体１０のボール案内溝１１内を
循環移動する度毎に、該ボール案内溝１１の壁面のＰＴ
ＦＥ系複合材料が繰返し供給される如く転移膜されて直
線駆動部の潤滑に供される。

【００２１】このように、上記リニアボールベアリング
機構は、底面に案内窓１１１が設けられたリング状の複
数のボール案内溝１１が所定の間隔に配設される保持体
１０をＰＴＦＥ系複合材料で形成して、この保持体１０
のボール案内溝１１に複数のボール１２を転がり循環自
在に収容した状態で、保持体１０を外筒１３内に収容し
て組付けると共に、少なくとも固体潤滑膜を、外筒１３
及び固定軸１５のボール摺動部位、ボール１２に被着す
るように構成した。

【００２２】これによれば、直線移動体（図示せず）が
軸方向に移動付勢されると、複数のボール１２が保持体
１０のボール案内溝１１を転がり循環されることによ
り、保持体１０及び外筒１３が固定軸１５に対して直線
移動され、その固体潤滑膜が摩耗すると、複数のボール
１２の表面部に保持体１０を構成するフッ素系樹脂材料
が転移膜されて、この転移膜された膜が、直線駆動部の
潤滑膜として供される。

【００２３】このように複数のボール１２が、保持体１
０のボール案内溝１１を転がり循環される度毎に、保持
体１０のＰＴＦＥ系複合材料が該複数のボール１２に繰
返し転移膜されて供給されることにより、その直線駆動
部の潤滑膜の不足による寿命終焉の長寿命化が図れる。

【００２４】なお、上記実施の形態では、外筒１３を直
線移動体（図示せず）に組付けて、保持体１０を固定軸
１５に組付けるように構成した場合で説明したが、この
構成に限ることなく、略逆に外筒１３を固定体側に組付
けて、保持体１０を直線移動体側に組付けるように構成
することも可能である。

【００２５】よって、この発明は、上記実施の形態に限
ることなく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変形を実施し得ることは勿論である。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、構成簡易にして、潤滑寿命の長寿命化を図り得るよ
うにしたリニアボールベアリング機構を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係るリニアボールベ
アリング機構を断面して示した図である。

【図２】図１の一方から見た状態を示した図である。

【図３】図１の保持体を取出して示した図である。

【図４】図３の保持体を一方から見た状態を示した図で
ある。

【符号の説明】

１０ … 保持体。 １１ … ボール案内溝。 １１１ … 案内窓。 １２ … ボール。 １３ … 外筒。 １４ … 止め輪。 １５ … 固定軸。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体潤滑膜が被着された複数のボール
   と、 これら複数のボールが転がり循環自在に収容され、その
   底面に案内窓が設けられたリング状の複数のボール案内
   溝が所定の間隔に配設されたフッ素系樹脂材料で形成さ
   れた筒状の保持体と、 この保持体内に軸方向に移動自在に内挿され、前記複数
   のボール案内溝の案内窓から露出した前記複数のボール
   が摺動自在に当接されるものであって、少なくともボー
   ル摺動部位に固体潤滑膜が被着された第１の取付体と、 前記保持体の周囲に装着され、少なくとも前記複数のボ
   ールの摺動部位に固体潤滑膜が被着された外筒と、 この外筒に装着される第２の取付体とを具備したことを
   特徴とするリニアボールベアリング機構。
2. 【請求項２】 前記フッ素系樹脂材料は、ポリテトラフ
   ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系複合材料であることを特
   徴とする請求項１記載のリニアボールベアリング機構。
3. 【請求項３】 前記第１の取付体は、固定体であり、前
   記第２の取付体は、直線移動体であることを特徴とする
   請求項１又は２記載のリニアボールベアリング機構。