JP2005042777A

JP2005042777A - 直動軸受

Info

Publication number: JP2005042777A
Application number: JP2003201284A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Takahashi; 義孝高橋; Kazunori Hayashida; 一徳林田; Akihiko Kamimura; 明彦上村
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd; Nippon Thompson Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd; Nippon Thompson Co Ltd
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2005-02-17

Abstract

【課題】多孔質体の両端面から外部側への潤滑油の流出防止を図ることができ、よって転動体への供給油量不足が早期に発生するのを防ぐことができる直動軸受を提供する。
【解決手段】通路孔４ａ２内を通過するボール（転動体）３に対し、含浸されたフッ素系オイル（潤滑油）を供給する筒状の多孔質体５において、その多孔質体５の両端部に上記オイルとの親和性がよいフッ素系化合物からなるフッ素系被膜（封止手段）７を形成して、この被膜７によって多孔質体５の両端面５ａ１、５ｅ１から外部側にオイルが滲み出るのを防止する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置等に使用される直動軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直動軸受は、複数のボールと、これらのボールによって案内軸に移動自在に配置された移動部材とを備えており、移動部材及びこの部材に連結された機械部品が案内軸に沿って移動するのを支承する。ところで、このような直動軸受では、その案内軸は通常、外部に露出した状態で設けられており、案内軸から潤滑剤（潤滑油）が流出して潤滑油の減少を生じ易く、潤滑油の補給を繰り返し行う必要があった。そこで、従来の直動軸受には、上記移動部材の内部に形成した貫通孔内に、ボールが通過できる通路孔を備えた多孔質状の樹脂製パイプ材を挿入するとともに、このパイプ材に潤滑油を含浸させ、上記通路孔内を通過するボールに対して含浸された潤滑油を当該パイプ材から供給するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１６１９１６号公報（第２頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の直動軸受では、樹脂製パイプ材（多孔質体）の両端面からその外部側に潤滑油が滲み出るため、当該パイプ材の通路孔側からボールに供給される潤滑油量の不足を早期に生じることがあった。
したがって、本発明は、上記のような従来の問題点に鑑み、多孔質体の両端面から外部側への潤滑油の流出防止を図ることができ、よって転動体への供給油量不足が早期に発生するのを防ぐことができる直動軸受を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の直動軸受は、複数の転動体を介して案内軸に移動自在に支持された移動部材と、前記移動部材内に設けられ、前記転動体が通過するとともに、通過する転動体に対し、含浸された潤滑油を供給する多孔質体によって構成された通路孔とを備えた直動軸受であって、
前記多孔質体の両端部側に、その多孔質体の両端面から前記潤滑油が滲み出るのを防止する封止手段を設けたことを特徴とするものである。
【０００６】
上記のように構成された直動軸受における多孔質体では、上記封止手段により、その両端面から潤滑油が滲み出るのを防止されるので、上記従来例と異なり、当該両端面からのオイル流出防止を図ることができる。この結果、多孔質体の通路孔側から転動体に供給されるオイルの供給量が早期に不足するのを防ぐことができる。
【０００７】
また、上記直動軸受において、前記潤滑油にフッ素系オイルを用いるとともに、前記封止手段が、前記多孔質体の少なくとも両端面に設けられたフッ素系化合物からなる被膜により構成されていることが好ましい。
この場合、多孔質体の少なくとも両端面にフッ素系オイルとの親和性がよいフッ素系被膜が設けられることとなり、上記両端面から外部側に滲み出ようとするオイルを当該被膜によって保持させることができる。
【０００８】
また、上記直動軸受において、前記封止手段が、前記多孔質体の両端面に施した封孔処理部により構成されてもよい。
この場合、潤滑油が両端面から多孔質体の外部側に滲み出るのを防ぐことができる。
【０００９】
また、上記直動軸受において、前記フッ素系オイルの動粘度が、１０００〜２２００（ｃＳｔ）であることが好ましい。
この場合、上記フッ素系オイルの動粘度を１０００（ｃＳｔ）以上とすることによって当該オイルの飛散及び発塵性を抑えることができる。また、動粘度を２２００（ｃＳｔ）以下とすることにより、必要な流動性を確保しつつ、当該オイルの粘性抵抗を制限して転動体の移動を円滑に行わせることができる。
【００１０】
また、上記直動軸受において、前記多孔質体が、その気孔容積に対して３０〜５０％のフッ素系オイルを含んでいることが好ましい。
この場合、上記フッ素系オイルのオイル容積率を上記気孔容積の３０％以上とすることによって必要な潤滑性を確保しつつ、５０％以下に制限することで当該オイルの発塵性を抑えることができる。
【００１１】
また、上記直動軸受において、前記多孔質体を、セラミックス材、カーボン材、及びフッ素樹脂の少なくとも１つを用いて構成してもよい。
この場合、上記多孔質体が耐熱性に優れた材料により構成されることとなり、優れた耐熱性を有する上記フッ素系オイルを用いた場合には、直動軸受の耐熱温度を上昇させて、高温環境下で使用することができる直動軸受を構成することができる。
【００１２】
また、上記直動軸受において、前記潤滑油を溜めたスリーブ部材を、前記多孔質体の外周面に接触させた状態で当該多孔質体の外周外方に設けてもよい。
この場合、上記スリーブ部材から多孔質体に潤滑油を漸次補給することができ、多孔質体の潤滑油補給時期を長くすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の直動軸受の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、高温、真空環境下で使用される半導体製造装置に組み込まれた直動軸受を例示して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る直動軸受の縦断面図であり、図２は図１に示した直動軸受の要部構成を示す同図のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。図１及び図２において、本実施形態の直動軸受１は、案内軸２と、この案内軸２に複数のボール（転動体）３を介して移動自在に支持された移動部材の移動部材４とを備えたものであり、直動軸受１はその移動部材４側に接続された上記半導体製造装置の可動部品（図示せず）が案内軸２に沿って直線的に移動できるように支承する。
上記移動部材４は、ハウジング４ａと、このハウジング４ａの図の左右側方側にそれぞれ着脱可能に取り付けられた側板４ｂ、４ｃとを備えている。これらのハウジング４ａ及び各側板４ｂ、４ｃには、ボール循環路が設けられており、ボール３が上記可動部品及び移動部材４の移動に応じてボール循環路内を移動することによってこれら可動部品及び移動部材４が円滑に移動可能になっている。
【００１４】
詳細にいえば、上記ハウジング４ａには、案内軸２の表面に対向して配置され、その案内軸表面との間でボール３が転がる負荷転走部４ａ１（図１）と、当該ハウジング４ａを図の左右方向に例えば断面円形状で貫通するように形成され、上記負荷転走部４ａ１にボール３を戻すリターン通路を構成する第１の通路孔４ａ２とが設けられている。
また、上記側板４ｂ、４ｃには、図１に示すように、半円状に湾曲された第２の通路孔４ｂ１、４ｃ１がそれぞれ形成されている。そして、負荷転走部４ａ１の左右の端部側が上記通路孔４ｂ１、４ｃ１の各一端側に繋がれ、通路孔４ａ２の左右の端部側が通路孔４ｂ１、４ｃ１の各他端側に繋がれて上記ボール循環路が形成されている。
【００１５】
また、上記第１の通路孔４ａ２は、内部を通過するボール３に対して、潤滑油を供給する潤滑油供給手段としての中空円筒状の多孔質体５によって構成されている。この多孔質体５には潤滑油が含浸されており、上記ボール循環路内を循環するボール３に潤滑油を逐次与えて当該ボール３での潤滑性を維持するようになっている。また、多孔質体５の外周外方には、当該多孔質体５に潤滑油を漸次補給するスリーブ部材６が設けられている。
上記多孔質体５及びスリーブ部材６は、ハウジング４ａ内部の貫通孔４ａ３に交換可能に取り付けられたものであり、潤滑油が案内軸表面等の移動部材外部に飛散するのを極力抑えることができるとともに、潤滑油の補給を適宜行うことが可能となっている。
【００１６】
また、上記多孔質体５は、複数、例えば５つの筒体５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅにより構成されている。これらの各筒体５ａ〜５ｅは、耐熱温度が２００℃以上の耐熱性に優れた材料を用いて構成されたものであり、所定の気孔率（例えば１０〜３０％程度）を有するよう形成されている。具体的には、筒体５ａ、５ｃ、５ｅはフッ素樹脂によって同一寸法形状に構成され、筒体５ｂ、５ｄはＳｉＣ系のセラミックス材を用いて同一寸法形状に構成されている。また、筒体５ａ、５ｃ、５ｅでは、その内径寸法（すなわち、通路孔４ａ２の孔径）が残りの筒体５ｂ、５ｄのものより数百ミクロン程度小さく、かつボール３の直径よりも百〜数百ミクロン程度大きい寸法で形成されたものであり、このように異なる内径を有する筒体５ａ〜５ｅを用いることにより、多孔質体５では、その通路孔４ａ２内でボール３が詰まるのを防ぎつつ、ボール３の挙動を安定させることができるようになっている。
また、各筒体５ａ〜５ｅには、高温（例えばＭａｘ２６０℃）、真空環境においても油分が蒸発し難い潤滑油として、例えばフッ素系オイルが含浸されており、各筒体５ａ〜５ｅは、ボール３が通過するのを許容しつつ、毛細管現象によって内部空間側に上記オイルをしみださせて、当該筒体５ａ〜５ｅ内を通過するボール３上に付着させ油膜を形成させる。
【００１７】
また、上記スリーブ部材６は、その内周面が上記筒体５ａ〜５ｅの各外周面に接触するように多孔質体５の外周外方に設けられたものであり、多孔質体５と同様に、耐熱性に優れた多孔質状の材料、例えばフッ素樹脂を用いて構成されている。また、スリーブ部材６は、その気孔率が５０％以上（好ましくは５０％〜６０％程度）となるよう形成されたものであり、多孔質体５の含油量よりも多くの上記オイルを溜めることができるようになっている。そして、このスリーブ部材６は、筒体５ａ〜５ｅでのオイル保持量の減少に応じて、筒体５ａ〜５ｅとの各接触面から溜めているオイルを毛細管現象で適宜補充し、多孔質体５のオイル補給時期（取外し時期）を長くすることができる。
【００１８】
また、図にクロスハッチ部にて示す上記多孔質体５及びスリーブ部材６の両端部には、多孔質体５の両端面から潤滑油が滲み出るのを防止する封止手段としてのフッ素系被膜７が設けられている。詳細には、この被膜７は、上記筒体５ａの左端部、筒体５ｅの右端部、及びスリーブ部材６の左右端部に上記フッ素系化合物を塗布することによって形成されたものであり、優れた耐熱性及び自己潤滑性を有している。また、フッ素系被膜７は、上記フッ素系オイルとの親和性がよいものであり、成膜された上記の各端部において、その内部側へのオイル浸透性及び当該内部側でのオイル保持性を高めている。
【００１９】
上記オイルには、そのオイル動粘度が１０００〜２２００（ｃＳｔ；センチストークス）のものが選択されている。また、このオイルは、溶媒によって希釈したものであり、多孔質体５の気孔容積に対して３０〜５０％のフッ素系オイルを容易に含浸できるようにされている。このように、オイル動粘度及びオイル容積率を選定することにより、上記高温真空環境下でも、多孔質体５がボール３に対して適量の油分を供給できるようになっている。
詳細には、１０００（ｃＳｔ）以上の動粘度を選択することにより、ボール３の表面に対するフッ素系オイルの付着力（保持性）を高めて、高温真空環境下でも当該オイルの飛散及び発塵性を抑えることができ、オイルによる外部汚染の発生を抑制することができる。また、動粘度を２２００（ｃＳｔ）以下とすることにより、必要な流動性を確保してボール表面上に付着される供給油量が低下するのを防ぐことができるとともに、オイルの粘性抵抗を制限して当該オイルが多孔質体５内を転動するボール動作を阻害するのを極力抑えることができる。
また、３０％以上のオイル容積率を選択することにより、必要な潤滑性を確保して、焼付きなどの発生を防ぐことができ、直動軸受１の寿命を延ばすことができる。また、５０％以下に制限することで当該オイルの発塵性を抑えることができる。
【００２０】
尚、動粘度を１０００（ｃＳｔ）未満とした場合や３０％未満のオイル容積率を選択した場合では、上記高温真空環境下ではボール表面上で適切な厚みの油膜が形成または維持され難くなって、油分が飛散したり、軸受寿命の低下を招いたりする。また、２２００（ｃＳｔ）を超える動粘度を選択した場合では、多孔質体５からボール表面側にオイルが供給され難くなって、軸受寿命が低下する。また、５０％を超えるオイル容積率の場合では、そのオイル供給量が多くなりオイル飛散による外部汚染が生じ易くなる。
【００２１】
以上のように構成された本実施形態の直動軸受１では、筒体５ａの左端部及び筒体５ｅの右端部に設けたフッ素系被膜（封止手段）７により、各端部におけるオイル浸透性及びオイル保持性が高められているので、多孔質体５の両端面を構成する筒体５ａの左端面５ａ１及び筒体５ｅの右端面５ｅ１から対応する通路孔４ｂ１、４ｃ１内側にオイルが滲み出るのを極力防ぐことができ、上記両端面５ａ１、５ｅ１からのオイル流出防止を図ることができる。この結果、ボール３に供給される潤滑油量の不足が早期に生じるのを防止することができ、ボール３上の油膜形成不良に起因する焼付きなどの早期不具合の発生を防ぐことができる。また、多孔質体５では、その外部側にオイルが滲み出るのを極力防ぐことができるので、上記従来例と異なり、当該多孔質体５に含浸されたオイルを無駄なく通路孔４ａ２側からボール３に与えることが可能となり、多孔質体のサイズが制限されてオイル（初期）保持量の少ない小型の直動軸受に好適な多孔質体５を構成することができる。
【００２２】
尚、上記の説明では、高温真空環境下で使用される半導体製造装置に組み込まれた直動軸受に適用した場合について説明したが、本発明は転動体が通過する通路孔側から潤滑油を当該転動体に逐次供給する多孔質体において、その両端部側に、当該多孔質体の両端面から潤滑油が滲み出るのを防止する封止手段を設けたものであればよく、半導体製造装置以外に組み込まれた各種直動軸受に適用することができる。
【００２３】
具体的にいえば、上記フッ素系被膜に代えて、多孔質体の両端面に開口する気孔を塞ぐように、当該両端面に施した封孔処理部により上記封止手段を構成してもよい。
また、上記の説明では、フッ素系被膜を多孔質体の両端部に設けた構成について説明したが、上記被膜は多孔質体の少なくとも両端面に形成されればよい。
また、上記の説明以外に、潤滑油を含浸させていない空の多孔質状の筒体にフッ素系被膜を設けて上記封止手段を構成して、上記多孔質体の両端面と接触した状態で当該多孔質体の両端部側に上記筒体を隣接配置する構成でもよい。
【００２４】
また、上記のセラミックス材及びフッ素樹脂以外の耐熱性に優れた材料には、カーボン（グラファイト）材やセラミックス材とカーボン材との複合材があり、セラミックス材、カーボン材、及びフッ素樹脂の少なくとも１つを用いて多孔質体を構成し、その多孔質体の両端面にフッ素系被膜を形成してもよい。上記セラミックス材を用いた場合には、耐摩耗性を向上させて多孔質体の寿命を延ばすことができる。また、カーボン材またはフッ素樹脂を用いた場合には、多孔質体の自己潤滑性を高めることができる。しかも、上記セラミックス材などの低摩擦材料を用いた多孔質体に自己潤滑性を有するフッ素系被膜を形成することにより、上記ボール循環経路上において、ボールが金属接触する面積を低減することができ、さらには潤滑油の不足が生じたとしても、ボールの金属接触面積が低減されていることから、潤滑油不足に起因する金属材料の凝着（焼付き）を防止できる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の直動軸受によれば、多孔質体の両端部側に設けたフッ素系被膜により、上記多孔質体の両端面から外部側へのフッ素系オイル（潤滑油）の流出防止を図ることができるので、通路孔側から転動体に供給される潤滑油量不足が早期に生じるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る直動軸受の縦断面図である。
【図２】図１に示した直動軸受の要部構成を示す同図のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。
【符号の説明】
１直動軸受
２案内軸
３ボール（転動体）
４移動部材
４ａ２通路孔
５多孔質体
５ａ１、５ｅ１端面
６スリーブ部材
７フッ素系被膜（封止手段）

Claims

複数の転動体を介して案内軸に移動自在に支持された移動部材と、前記移動部材内に設けられ、前記転動体が通過するとともに、通過する転動体に対し、含浸された潤滑油を供給する多孔質体によって構成された通路孔とを備えた直動軸受であって、
前記多孔質体の両端部側に、その多孔質体の両端面から前記潤滑油が滲み出るのを防止する封止手段を設けたことを特徴とする直動軸受。
前記潤滑油にフッ素系オイルを用いるとともに、
前記封止手段が、前記多孔質体の少なくとも両端面に設けられたフッ素系化合物からなる被膜により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の直動軸受。
前記封止手段が、前記多孔質体の両端面に施した封孔処理部により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の直動軸受。
前記フッ素系オイルの動粘度が、１０００〜２２００（ｃＳｔ）であることを特徴とする請求項２に記載の直動軸受。
前記多孔質体が、その気孔容積に対して３０〜５０％のフッ素系オイルを含んでいることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の直動軸受。
前記多孔質体を、セラミックス材、カーボン材、及びフッ素樹脂の少なくとも１つを用いて構成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の直動軸受。
前記潤滑油を溜めたスリーブ部材を、前記多孔質体の外周面に接触させた状態で当該多孔質体の外周外方に設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の直動軸受。