JP2003278763A

JP2003278763A - 直動装置

Info

Publication number: JP2003278763A
Application number: JP2002086166A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Yabe; 俊一矢部; Toshimi Takagi; 敏己高城; Yasuyuki Matsumoto; 靖之松本
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2003-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】ポリアミド製セパレータの吸水による寸法変
化を抑制し、水がかかるような条件でも長期にわたり良
好で、安定した作動性を示す低騒音の直動装置を提供す
る。【解決手段】軸に外嵌するとともに、該軸に沿って相
対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
セパレータがポリアミド樹脂組成物からなり、かつ、表
面に防湿被膜が形成されていることを特徴とする直動装
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
ミド樹脂が一般的に使用されている。しかし、ポリアミ
ド樹脂は吸水性が大きく、吸水状態によって寸法が変化
する。リニアガイド装置１０やボールねじ装置２０等の
直動装置は、切削クーラント等水分がかかる条件で使用
されることが多いため、ポリアミド製のセパレータ１０
０は寸法変化を起こしやすい。吸水量が多くなると、セ
パレータ１００は外形方向に膨潤し、ボールＢとの接触
位置が球面状の凹面１０１の中心部分にずれるようにな
る。その結果、ボールＢとセパレータ１００とからなる
ボール列全体の隙間が初期に比べて大きくなり、騒音レ
ベルが上昇したり、作動性が低下する等の不具合を誘発
する。

【０００６】そこで本発明の目的は、ポリアミド製セパ
レータの吸水による寸法変化を抑制し、水がかかるよう
な条件でも長期にわたり良好で、安定した作動性を示す
低騒音の直動装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【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、該軸に沿って相対直進移動
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
タがポリアミド樹脂組成物からなり、かつ、表面に防湿
被膜が形成されていることを特徴とする直動装置により
達成される。

【０００８】

【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。

【０００９】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、ポリアミド樹脂組成物で形成
する。

【００１０】ポリアミド樹脂組成物のベース樹脂となる
ポリアミド樹脂としては、特に制限はなく、ポリアミド
（ＰＡ）６、ＰＡ１２、ＰＡ１１、ＰＡ６１２等が挙げ
られるが、コストを考慮すればＰＡ６６やＰＡ６が好適
であり、また吸水性を考慮すればアミド結合の相対量が
少ないＰＡ１２、ＰＡ１１、ＰＡ６１２が好適であると
いえる。これらのポリアミド樹脂は単独でもよいし、混
合して使用してもよい。

【００１１】上記ポリアミド樹脂には、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２０〜３０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。

【００１２】また、上記ポリアミド樹脂には、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。

【００１３】上記ポリアミド組成物からなるセパレータ
１００の凹面１０１を除く部分には、防湿被膜が形成さ
れる。この防湿被膜は、水分の透過を防ぐ機能を有する
被膜であれば制限されるものではないが、非晶性フッ素
樹脂、硬化型ウレタン樹脂、硬化型アクリル樹脂、硬化
型エポキシ樹脂等の樹脂系被膜の他、アルミニウム等の
金属蒸着被膜等とすることができる。中でも、撥水性を
有する非晶性フッ素樹脂被膜及び水分の透過を防ぐ効果
の高い金属蒸着被膜が好ましい。

【００１４】非晶性フッ素樹脂は、主鎖に含フッ素脂肪
族エーテル環構造を有する重合体であり、具体的には、
パーフルオロ（アリルビニルエーテル）やパーフルオロ
（ブテニルビニルエーテル）等のアルケニルビニルエー
テルからなるモノマーを環化重合したり、これらのモノ
マーをテトラフルロエチレンやクロロトリフルオロエチ
レン、パーフルオロ（メチルビニルエーテル）等のラジ
カル重合性モノマーと共重合することにより得られる。
この非晶性フッ素樹脂は、ポリアミド樹脂との接着性を
向上させるために、カルボキシル基等の官能基を末端等
に導入した構造のものが好ましい。また、この非晶性フ
ッ素樹脂は、パーフルオロ（２−ブチルテトラヒドロフ
ラン）等のパーフルオロ系溶剤に溶解する性質を有して
おり、この溶剤に非晶性フッ素樹脂を１〜１０重量％溶
解させた溶液中に、凹面１０１にマスキングを施したセ
パレータ１００を浸漬した後、あるいは前記溶液をセパ
レータ１００の凹面１０１を除く部分に塗布した後、乾
燥することにより容易に防湿被膜を形成できる。

【００１５】この非晶性フッ素樹脂被膜の膜厚は、十分
な防湿性を維持できることを考慮すると、０．１〜１０
μｍ、好ましくは０．３〜２μｍである。膜厚が０．１
μｍ未満の場合には、十分な防湿性を確保できず、また
このような薄い被膜を安定して成膜するのが困難であ
る。膜厚が１０μｍを越える場合には、それ以上厚く成
膜しても防湿性の更なる向上は見込めず、コストアップ
を招くだけであり、更には厚く均一に成膜するのが困難
となる。尚、防湿被膜とポリアミド樹脂との接着性（密
着性）を向上させるために、成膜後に１００〜１２０℃
程度で０．５〜２時間程度熱処理を施したり、防湿被膜
形成面にプライマー処理を施すことも有効である。

【００１６】硬化型ウレタン樹脂や硬化型アクリル樹
脂、硬化型エポキシ樹脂は、構造中に熱あるいは紫外線
照射により硬化する官能基を有しており、これらの樹脂
をセパレータ１００の凹面１０１を除く部分に塗布した
後、加熱または紫外線照射することにより硬化被膜を形
成することができる。膜厚は非晶性フッ素樹脂被膜と同
様で構わない。また、これらの樹脂は撥水性を備えてお
らず、防湿性能が非晶性フッ素樹脂よりも高くないた
め、金属蒸着被膜を介在させることが好ましい。但し、
金属蒸着被膜はポリアミド樹脂との接着性が低く、セパ
レータ１００の表面に直接成膜しても十分な膜強度及び
接着性が得られないため、硬化型ウレタン樹脂や硬化型
アクリル樹脂、硬化型エポキシ樹脂を下地層として介在
させる必要がある。

【００１７】尚、金属の種類としては、アルミニウムの
他、クロムやニッケルが好ましく、その金属蒸着膜厚は
０．００８〜０．１μｍ、特に０．０１〜０．０５μｍ
とすることが好ましい。金属蒸着被膜の膜厚が０．００
８μｍ未満の場合には、十分な防湿性が確保させず、ま
たこのような薄い被膜を安定して成膜するのが困難にな
る。また、膜厚が０．１μｍを越える場合には、それ以
上厚く成膜しても防湿性の更なる向上は見込めず、コス
トアップを招くだけであり、更には重量の増加を招き好
ましくない。

【００１８】尚、金属蒸着被膜は非常に薄いので、その
保護を行うために、更にその上に同様の樹脂硬化被膜を
施す必要がある。その膜厚は、通常の樹脂被膜単独のも
のと同程度で良い。

【００１９】本発明において、セパレータ１００の形状
は制限されるものではないが、下記に例示する形状とす
ることにより、吸音性や耐久性、作動性、組立性等が向
上する。

【００２０】例えば、図４に断面図にて示すように、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（ゴシックアーチ形状）、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Ｒ_max
で５〜５０μｍ程度が適当である。

【００２１】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５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。

【００２２】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。

【００２３】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５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。

【００２４】また、図示は省略するが、円筒状のセパレ
ータとすることもでき、更にセパレータの凹面の形状を
上記のゴシックアーチ状の他にも、ボールの半径に近似
した曲率半径によるＲ形状や円錐状等としてもよい。

【００２５】尚、上記の何れのセパレータ１００におい
ても、表面に防湿被膜（図４、図５には図示せず）が形
成される。

【００２６】上記の各セパレータ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。

【００２７】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。

【００２８】

【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。

【００２９】（実施例１）ＰＡ６６（ＢＡＳＦジャパン
（株）製「未強化ウルトラミットＡ」）を用い、射出成
形機により図５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基材を作製した。そし
て、このセパレータ基材の凹面をマスキングし、プライ
マー剤（旭硝子（株）製「サイトップＣＴ−Ｐ１０」）
をイソプロピルアルコールで１００倍希釈した溶液に浸
漬し、室温で１５分間乾燥してプライマー処理を施し
た。次いで、非晶性フッ素樹脂（旭硝子（株）製「サイ
トップＣＴＸ−１０７ＡＰ」、樹脂濃度７重量％）をセ
パレータの凹面を除く部分に刷毛塗りし、乾燥後、更に
１００℃で１時間熱処理して試験体を得た。被膜の膜厚
は０．８μｍであった。

【００３０】（実施例２）実施例１と同様のセパレータ
基材の凹面を除く部分に、紫外線硬化型アクリルウレタ
ン樹脂（オリジン電気商事（株）製「プラネットＰＨ−
２」）を刷毛塗りし、紫外線を照射して１μｍの膜厚の
下地層を形成した。次いで、この下地層の上に、アルミ
ニウム蒸着被膜を０．０１μｍの膜厚で蒸着し、更にそ
の上に紫外線硬化型アクリル樹脂（オリジン電気商事
（株）製「ＵＶコートＭ−３１」）を刷毛塗りし、紫外
線を照射して２μｍの膜厚の被膜を形成して試験体を得
た。

【００３１】（実施例３）実施例１と同様のセパレータ
基材の凹面を除く部分に、紫外線硬化型アクリル樹脂
（オリジン電気商事（株）製「オリジキャストＡ−７１
０１」）を刷毛塗りし、紫外線を照射して３μｍの膜厚
の被膜を形成して試験体を得た。

【００３２】（比較例１）比較のために、実施例１と同
様のセパレータ基材（被膜無し）を試験体とした。

【００３３】（耐久性試験）得られた試験体をリニアガ
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について、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。尚、セ
パレータの耐水性を評価するために、試験用リニアガイ
ド装置は１日１回1分間停止状態で水没させた。結果を
表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】実施例１〜３の試験用リニアガイド装置で
は、防湿被膜を形成したことにより、耐水性に優れ、何
れも３０００ｋｍ走行後も隙間変化が少なく、安定な走
行が維持された。特に、実施例１及び実施例２の試験用
リニアガイド装置では、隙間変化が少なく、優れた防湿
性を有することが判明した。これに対し、比較例１の試
験用リニアガイド装置では隙間変化が大きく、１１００
時間走行後に走行不能となり、試験を中止した。

【００３６】尚、以上の実施形態では何れも何れもセパ
レータの凹面を除く部分に防湿被膜を形成した例を示し
たが、凹面を含む全表面に防湿被膜を形成してもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、ポリアミド製セパ
レータの表面に防湿被膜を形成したことにより、ポリア
ミド樹脂が吸水して膨潤することによる寸法変化が抑制
される。従って、この防湿被膜を形成したセパレータを
組み込んだ本発明の直動装置は、水がかかるような条件
で使用しても、低騒音で、走行不良等の不具合を起こす
こともなく、高い信頼性が得られる。

【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
の内部を示す拡大図である。

【図４】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５】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)発明者松本靖之神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内Ｆターム(参考） 3J062 AB22 AC07 BA16 BA18 BA26 CD08 CD63 3J101 AA02 AA33 AA64 BA13 EA36 FA01 3J104 AA02 AA23 AA57 AA63 CA16 DA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸に外嵌するとともに、該軸に沿って相
対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アミド樹脂組成物からなり、か
つ、表面に防湿被膜が形成されていることを特徴とする
直動装置。
【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。
【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。
【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。