JP2003148465A - 直動装置 - Google Patents

直動装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸音性や組立性に優れるとともに、耐グリー
ス性にも優れるセパレータを備え、低騒音で長寿命の直
動装置を提供する。 【解決手段】 ポリブチレンナフタレートからなるハー
ド成分と、2,6−ナフタレンジカルボン酸とポリテト
ラメチレンエーテルグリコールとの重縮合物からなるソ
フト成分とから構成されるポリブチレンナフタレート系
エラストマーを樹脂成分とするセパレータを備える直動
装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用機械等に組
み込まれるリニアガイド装置やボールねじ装置等の直動
装置に関し、特に低騒音化及び長寿命化を図る技術に関
する。
【0002】
【従来の技術】例えば図1に示すように、リニアガイド
装置10は、外面に転動溝3を有する案内レール1と、
その案内レール1を跨いで組み付けられたスライダ2と
を備えている。スライダ2の案内レール1の転動溝3と
対向する面は一部開口しており、案内レール1の転動溝
3とともに断面略トラック状のボール循環経路4を形成
している。そして、このボール循環経路4の内部に、多
数のボールBが転動自在に収容される。
【0003】また、例えば図2に示すように、ボールね
じ装置20は、ボールナット12がねじ軸11を内包す
るように配置されており、ボールナット12の内周に螺
旋状に形成されたねじ溝12aと、それに対向するねじ
軸11の外周に螺旋状に形成されたねじ溝11aとで形
成される空間に、複数のボールBが転動自在に配置され
ている。また、ボールナット12には、外形略コ字状の
ボールチューブ13が、その両端をねじ軸11のねじ溝
11aに臨むように装着されている。そして、ボールB
は、ボールナット12の内部で、ねじ軸11を複数回周
回した後ボールチューブ13の一端から掬い上げられ、
ボール循環経路18を通った後、ボールチュープ13の
他端からねじ軸11のねじ溝11aに戻される循環を繰
り返す。
【0004】このようなリニアガイド装置10やボール
ねじ20では、駆動時におけるボール同士の衝突音を無
くするために、ボールBの間にセパレータを介装させる
のが一般的である。例えば、図3はリニアガイド装置1
0のボール循環経路4の内部を拡大して示す図である
が、ボールBとボールBとの間にセパレータ100が介
装されたボール列が形成されている。このセパレータ1
00は、両側にボールBの外周面に対応して断面円弧状
の凹面101が形成されており、ボールBはボール循環
経路4の循環時にこの凹面101により転動自在に保持
される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】セパレータ100は非
強化あるいは適当な補強材を含有する樹脂組成物の成形
体であり、樹脂として、従来は66ナイロン等のポリア
ミド樹脂製が一般的に使用されている。また、最近で
は、組立性や吸音性を考慮して、ポリブチレンテレフタ
レート(PBT)をハード成分とするポリエステル系エ
ラストマーが主流になりつつある。
【0006】しかし、このPBTをハード成分とするポ
リエステル系エラストマーは、ポリアミドに比べて吸水
性が低いため寸法安定性に優れ、また組立性や吸音性に
優れるものの、潤滑のために充填されるグリースに対す
る耐性(耐グリース性)に劣るという欠点を有する。そ
のため、セパレータ100は、経時的に外径方向に膨潤
し、それとともに凹面101のボールBと接触する位置
が凹面101の中心方向にずれるようになり、ボールB
とセパレータ100との隙間が徐々に広がって騒音レベ
ルも大きくなる。また、場合によっては、図4に示すよ
うに、セパレータ100がボール間から外れることもあ
り、転倒したセパレータ100がボールBの循環を妨害
して駆動できなくなることもある。
【0007】そこで本発明の目的は、吸音性や組立性に
優れるとともに、耐グリース性にも優れるセパレータを
備え、低騒音で長寿命の直動装置を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明に係
る、軸に外嵌するとともに、該軸に沿って直進移動する
直動体と、前記直動体の内面側に形成されたボール溝に
保持され、該ボール溝と前記軸との間で転動する複数の
ボールと、前記ボールの間に介装されるセパレータと、
前記直動体に形成され、前記ボール溝の一端側から他端
側に前記ボールを循環させる循環経路とを有し、グリー
スを封入してなる直動装置において、前記セパレータ
が、ポリブチレンナフタレートからなるハード成分と、
2,6−ナフタレンジカルボン酸とポリテトラメチレン
エーテルグリコールとの重縮合物からなるソフト成分と
から構成されるポリブチレンナフタレート系エラストマ
ーを樹脂成分とする成形体であることを特徴とする直動
装置により達成される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の直動装置に関して
詳細に説明する。
【0010】本発明において、直動装置はセパレータを
備える構成であれば制限されるものではなく、例えば図
1に示したリニアガイド装置10、図2に示したボール
ねじ装置20を例示することができる。そして、それぞ
れのセパレータ100を下記に詳述するポリブチレンナ
フタレート系エラストマーを樹脂成分とする成形体とす
る。
【0011】ポリブチレンナフタレート系エラストマー
は、下記化学式Iで表される化学構造を有しており、結
晶性のハード成分であるポリブチレンナフタレート(式
中、部分A)と、ポリテトラメチレンエーテル鎖(式
中、部分B)を含むソフト成分(式中、部分C)とから
構成される。また、ソフト成分は、2,6−ナフタレン
ジカルボン酸とポリテトラメチレンエーテルグリコール
とを重縮合させて得られる。
【0012】
【化1】
【0013】ハード成分とソフト成分との比率(x:
y)によりセパレータの硬さが変化し、ソフト成分の比
率が多くなるほど、セパレータが柔らかくなり、それに
伴って耐グリース性も低下する。本発明においては、セ
パレータの表面硬度はデュロメータDスケールで45〜
75、特に50〜65の範囲が好ましい。この表面硬度
が45未満の場合は、耐グリース性に劣ることに加え
て、弾性が強すぎて保持したボールが振動しやすくな
る。また、表面硬度が75を超える場合には、弾性が低
すぎて吸音性に劣るようになり、また組立性の点でも好
ましくない。従って、この表面硬度を考慮して、化学式
Iにおけるa及びbを適宜選択する。
【0014】下記化学式IIに、従来よりセパレータ材料
に使用されているポリブチレンテレフタレートをハード
成分とするポリエステル系エラストマーを示すが、これ
と比較すると、本発明で用いるポリブチレンナフタレー
ト系エラストマーは構造中にナフタレン環を有してお
り、これにより耐グリース性が向上するものと考えられ
る。
【0015】
【化2】
【0016】上記ポリブチレンナフタレート系エラスト
マーには、必要に応じて、ガラス繊維、炭素繊維、チタ
ン酸カリウムウィスカー等の補強作用のある充填材を配
合してもよい。これらの充填材を配合することにより、
セパレータの強度や耐摩耗性、耐衝撃性が向上してボー
ル等との衝突による破損が防止され、低騒音化を長期間
にわたり維持できるようになる。中でも、炭素繊維、チ
タン酸カリウムウィスカーは、それ自体が制振性を有す
るため特に好ましい。また、これら充填材の配合量は、
セパレータ全体として10〜40重量%、特に20〜3
0重量%とすることが好ましい。配合量が10重量%未
満の場合、上記した強度等を向上させる効果が不十分と
なり、一方、40重量%を超える場合には成形性が低下
して好ましくない。
【0017】更に、上記ポリブチレンナフタレート系エ
ラストマーには、酸化防止剤や紫外線吸収剤等の劣化を
防止する添加剤を配合してもよい。
【0018】セパレータを得るには、上記のポリブチレ
ンナフタレート系エラスマー、もしくは充填材や添加剤
を配合した組成物を成形原料とし、好ましくは射出成形
により所定形状に成形する。
【0019】図5はセパレータ100の好ましい例を示
す断面図であるが、図示されるセパレータ100は、凹
面101を形成する曲率半径Rの中心OをボールBの中
心O Bから変位させて2箇所に設けており、それにより
セパレータ100の凹面101とボールBとの間に隙間
Sが形成され、この隙間Sにグリース(図示せず)が流
入してボールBの転動が円滑に行なわれる。また、凹面
101の表面は平坦でもよいが、粗面である方がグリー
スを保持できることから好ましい。粗面の程度は、面粗
さRmaxで5〜50μm程度が適当である。
【0020】また、セパレータ100の凹面101の表
面には同心状もしくは螺旋状の溝が形成されていてもよ
く、更にセパレータ100の凹面101とボールBとの
隙間にグリースが流入し易いようにセパレータ100に
貫通孔を設けることもできる。例えば、図6に示される
セパレータ100では、凹面101の中心部に貫通孔1
02が貫通され、その周囲に同心状に複数の溝103が
形成されており、貫通孔102から流入したグリース
(図示せず)が溝103に保持され、良好な潤滑が維持
される。また、凹面101の外周端部100aが円弧状
に面取りされており、グリースがより流入し易くなって
いる。尚、貫通孔102の直径や、溝103の深さ、
幅、数等は制限されるものはなく、セパレータ100の
大きさや機械的強度等に応じて適宜設定される。例え
ば、溝103の深さは5〜30μm程度が適当である。
【0021】また、上記に挙げた凹面101における粗
面化、貫通孔102や溝103の形成、外周端部100
aの面取りは、複数を適宜組み合わせることもできる。
【0022】尚、用いる射出成形機のゲート形状はピン
ゲートでよいが、ゲートの位置はセパレータ100の凹
面101以外、例えば図6に示すように、セパレータ1
00の外周面にゲートGを臨ませることが好ましい。あ
るいは、図示は省略するが、貫通孔102の内周面にゲ
ート位置を設けることもできる。
【0023】上記のセパレータ100は、例えば図1に
示すようなリニアガイド装置10、図2に示すようなボ
ールねじ装置20のボールBの間に介装される。そし
て、潤滑のためのグリースをボール循環経路4,18に
封入して本発明の直動装置が完成する。
【0024】尚、封入グリースは公知のもので構わない
が、セパレータ100の膨潤をより少なく抑えるため
に、鉱油やポリα−オレフィン油、アルキルジフェニル
エーテル油等を基油とするグリースを用いることが好ま
しい。
【0025】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更
に説明する。
【0026】(セパレータの作製)ポリブチレンナフタ
レート系エラストマー(東洋紡績(株)製「ペルプレン
EN2000」)を射出成形し、図6に示すような貫通
孔及び深さ30μmの同心状の溝を備えるセパレータA
(実施例)を作製した。得られたセパレータAの表面硬
さはデュロメータDスケールで55であった。また、従
来のポリブチレンテレフタレート系エラストマー(東洋
紡績(株)製「ペルプレンP−150B」)を射出成形
して同様のセパレータB(比較例)を作製した。得られ
たセパレータBの表面硬さはデュロメータDスケールで
57であった。
【0027】(耐グリース性試験)上記セパレータA、
Bをリニアガイド装置(日本精工製「LH30」)のボ
ール間に介装させ、鉱油−リチウム石けん系のアルバニ
アNo.2グリースをボール循環経路に充填封止して試
験用リニアガイド装置A(実施例)、B(比較例)を作
製した。尚、作製当初における全てのボール・セパレー
タ間の合計隙間を、ボール直径の50%とした。そし
て、試験用リニアガイド装置A、Bを、送り速度1m/
s、ストローク1000mmの条件で走行させ、走行距
離500km毎に分解して合計隙間を測定し、作製当初
の合計隙間からの変化率を求めた。結果を下記の表1に
示すが、本発明に従う試験用リニアガイド装置Aでは、
3000km走行後も隙間変化が少なく、セパレータの
転倒等もなく、安定な走行が維持された。これに対し、
試験用リニアガイド装置Bでは隙間変化が大きく、13
00km走行後に走行不能となり、試験を中止した。
【0028】
【表1】
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の直動装置
は、ポリブチレンナフタレートからなるハード成分と、
2,6−ナフタレンジカルボン酸とポリテトラメチレン
エーテルグリコールとの重縮合物からなるソフト成分と
から構成されるポリブチレンナフタレート系エラストマ
ーを樹脂成分とするセパレータを備えることにより、耐
グリース性が向上し、低騒音化とともに長寿命化を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の直動装置の一例であるリニアガイド装
置を示す一部切欠平面図である。
【図2】本発明の直動装置の他の例であるボールねじ装
置を示す一部切欠斜視図である。
【図3】図1に示すリニアガイド装置のボール循環回路
の内部を示す平面図である。
【図4】従来のセパレータの不具合を説明するための図
3の部分拡大図である。
【図5】本発明において、好ましいセパレータの一例を
示す断面図である。
【図6】本発明において、好ましいセパレータの他の例
を示す断面図(a)及び正面図(b)である。
【符号の説明】
1 案内レール 2 スライダ 3 転動溝 4 ボール循環経路 10 リニアガイド装置 11 ねじ軸 12 ボールナット 13 ボールチューブ 18 ボール循環経路 20 ボールねじ装置 100 セパレータ 101 凹面 102 貫通孔 103 溝 B ボール
フロントページの続き (72)発明者 山口 宏樹 埼玉県羽生市大沼1−1 日本精工株式会 社内 Fターム(参考) 3J062 AB22 AC07 BA16 BA26 BA27 CD04 CD42 CD63 CD75 3J101 AA03 AA33 AA42 AA64 AA71 AA85 BA12 BA13 BA15 BA20 CA15 DA14 EA32 EA63 FA01 FA32 GA60 3J104 AA03 AA19 AA23 AA69 AA74 AA75 BA21 CA13 DA02 DA05 DA06 EA04

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸に外嵌するとともに、該軸に沿って直
    進移動する直動体と、前記直動体の内面側に形成された
    ボール溝に保持され、該ボール溝と前記軸との間で転動
    する複数のボールと、前記ボールの間に介装されるセパ
    レータと、前記直動体に形成され、前記ボール溝の一端
    側から他端側に前記ボールを循環させる循環経路とを有
    し、グリースを封入してなる直動装置において、 前記セパレータが、ポリブチレンナフタレートからなる
    ハード成分と、2,6−ナフタレンジカルボン酸とポリ
    テトラメチレンエーテルグリコールとの重縮合物からな
    るソフト成分とから構成されるポリブチレンナフタレー
    ト系エラストマーを樹脂成分とする成形体であることを
    特徴とする直動装置。
  2. 【請求項2】 セパレータのボールを保持するための凹
    面が粗面化されていることを特徴とする請求項1記載の
    直動装置。
  3. 【請求項3】 セパレータのボールを保持するための凹
    面に同心状または螺旋状に溝が形成されていることを特
    徴とする請求項1または2に記載の直動装置。
  4. 【請求項4】 セパレータは、一方の凹面から他方の凹
    面に貫通する貫通孔を有することを特徴とする請求項1
    〜3の何れか1項に記載の直動装置。
  5. 【請求項5】 セパレータの表面硬度が、デュロメータ
    Dスケールで45〜75であることを特徴とする請求項
    1〜4の何れか1項に記載の直動装置。
  6. 【請求項6】 封入グリースが、鉱油、ポリα−オレフ
    ィン油またはアルキルジフェニルエーテル油を基油とす
    るグリースであることを特徴とする請求項1〜5の何れ
    か1項に記載の直動装置。
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