JP2007032715A - 直動装置 - Google Patents
直動装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007032715A JP2007032715A JP2005217204A JP2005217204A JP2007032715A JP 2007032715 A JP2007032715 A JP 2007032715A JP 2005217204 A JP2005217204 A JP 2005217204A JP 2005217204 A JP2005217204 A JP 2005217204A JP 2007032715 A JP2007032715 A JP 2007032715A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rolling
- linear motion
- rolling element
- oil
- motion device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
- Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Lubricants (AREA)
Abstract
【課題】発塵性,アウトガス性,耐荷重性,及び耐久性に優れる直動装置を提供する。
【解決手段】直動案内装置は、転動体転動溝10を有し軸方向に延びる案内レール1と、転動体転動溝10に対向する転動体転動溝11を有するスライダ2と、転動体転動溝10,11で形成される転動体転動路14内に転動自在に装填された多数の転動体3と、を備えており、転動体3の転動を介してスライダ2が軸方向に直線移動可能とされている。転動体転動溝10の内面,転動体転動溝11の内面,転動体3の表面の少なくとも1つには、オイルプレーティング処理により、20℃における蒸気圧が1×10-5Pa以下の炭化水素油系の潤滑油,分子構造中に官能基を有する潤滑油,及びフッ素樹脂を含有する潤滑剤からなる潤滑膜が形成されている。
【選択図】 図1
【解決手段】直動案内装置は、転動体転動溝10を有し軸方向に延びる案内レール1と、転動体転動溝10に対向する転動体転動溝11を有するスライダ2と、転動体転動溝10,11で形成される転動体転動路14内に転動自在に装填された多数の転動体3と、を備えており、転動体3の転動を介してスライダ2が軸方向に直線移動可能とされている。転動体転動溝10の内面,転動体転動溝11の内面,転動体3の表面の少なくとも1つには、オイルプレーティング処理により、20℃における蒸気圧が1×10-5Pa以下の炭化水素油系の潤滑油,分子構造中に官能基を有する潤滑油,及びフッ素樹脂を含有する潤滑剤からなる潤滑膜が形成されている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、直動案内装置,ボールねじ等の直動装置に関する。
真空下において使用される直動装置の潤滑剤としては、20℃における蒸気圧が1×10-5Pa以下の潤滑油や該潤滑油を基油とするグリースが一般的である(特許文献1,2を参照)。また、前述のような潤滑油やグリースをフェルト,多孔質樹脂に含浸させたものや、樹脂と混合して固化させたものもある(特許文献3を参照)。さらに、直動装置の摺動面(軌道面や転動体の転動面)に、オイルプレーティング処理により、前述のような潤滑油及びフッ素樹脂を含有する潤滑剤からなる潤滑膜を形成する場合もある(特許文献4を参照)。
特開2001−152175号公報
特開2001−72987号公報
特開2001−59094号公報
特開2005−36959号公報
しかしながら、特許文献1,2において潤滑油又はグリースの基油としてフッ素油又は炭化水素油を使用した場合は、直動装置の耐荷重性や耐久性は優れているものの、発塵やアウトガスが問題となるおそれがあった。また、特許文献3においてフッ素油又は炭化水素油を使用した場合は、直動装置の耐荷重性や耐久性が不十分となるおそれや、発塵が問題となるおそれがあった。
さらに、特許文献4において2種類のフッ素油及びフッ素樹脂を含有する潤滑剤からなる潤滑膜を形成した場合は、発塵性やアウトガス性は問題ないが、直動装置の耐荷重性や耐久性が不十分となるおそれがあった。さらに、特許文献4において炭化水素油及びフッ素樹脂を含有する潤滑剤からなる潤滑膜を形成した場合は、直動装置の摺動面に対する潤滑膜の付着性が不十分となるおそれがあった。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、発塵性,アウトガス性,耐荷重性,及び耐久性に優れる直動装置を提供することを課題とする。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、発塵性,アウトガス性,耐荷重性,及び耐久性に優れる直動装置を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項1の直動装置は、軌道面を有し軸方向に延びる案内部材と、前記案内部材の軌道面に対向する軌道面を有するとともに前記両軌道面の間に転動自在に配された複数の転動体の転動を介して軸方向に直線移動可能に前記案内部材に支持された可動部材と、を備える直動装置において、前記案内部材の軌道面,前記可動部材の軌道面,及び前記転動体の転動面の少なくとも1つに、オイルプレーティング処理により、20℃における蒸気圧が1×10-5Pa以下の炭化水素油系の潤滑油,分子構造中に官能基を有する潤滑油,及びフッ素樹脂を含有する潤滑剤からなる潤滑膜を形成したことを特徴とする。
分子構造中に官能基を有する潤滑油は、官能基の作用により、軌道面や転動面を構成する材料(金属等)に対する親和性が高いので、軌道面や転動面に強固に付着する潤滑膜が形成される。その結果、強固に付着した潤滑膜中の炭化水素油系の潤滑油及びフッ素樹脂(潤滑油が含浸している)の作用により、優れた耐久性と低発塵,低アウトガスが実現する。
炭化水素油系の潤滑油の20℃における蒸気圧は、低いほどアウトガスが少なく好ましい。20℃における蒸気圧が1×10-5Paを超えると、低アウトガス性が損なわれるおそれがある。
ここで、オイルプレーティング処理とは、前記案内部材の軌道面、前記可動部材の軌道面、又は、前記転動体の転動面に、潤滑剤の薄膜を付着させるための処理である。例えば、後述するように、希釈した潤滑剤を前記転動面等に付着させ、熱処理により希釈溶剤を除去することにより、本発明に係る潤滑膜を形成することができる。このようなオイルプレーティング処理により形成された潤滑膜は、高真空下においてもアウトガスが生じにくく、周辺環境を汚染しにくい。
ここで、オイルプレーティング処理とは、前記案内部材の軌道面、前記可動部材の軌道面、又は、前記転動体の転動面に、潤滑剤の薄膜を付着させるための処理である。例えば、後述するように、希釈した潤滑剤を前記転動面等に付着させ、熱処理により希釈溶剤を除去することにより、本発明に係る潤滑膜を形成することができる。このようなオイルプレーティング処理により形成された潤滑膜は、高真空下においてもアウトガスが生じにくく、周辺環境を汚染しにくい。
また、本発明に係る請求項2の直動装置は、請求項1に記載の直動装置において、前記潤滑膜の下層にダイヤモンドライクカーボン被膜を形成したことを特徴とする。
ダイヤモンドライクカーボン被膜により、軌道面や転動面に極微細な凹凸が形成されるため(ポーラス構造)、潤滑剤の保持性が向上して直動装置の耐久性が向上する。
さらに、本発明に係る請求項3の直動装置は、請求項1又は請求項2に記載の直動装置において、前記炭化水素油系の潤滑油を平均分子量2000以下のアルキル化シクロペンタンとしたことを特徴とする。
ダイヤモンドライクカーボン被膜により、軌道面や転動面に極微細な凹凸が形成されるため(ポーラス構造)、潤滑剤の保持性が向上して直動装置の耐久性が向上する。
さらに、本発明に係る請求項3の直動装置は、請求項1又は請求項2に記載の直動装置において、前記炭化水素油系の潤滑油を平均分子量2000以下のアルキル化シクロペンタンとしたことを特徴とする。
平均分子量が小さい潤滑油は、流動性に優れているため潤滑性が高い。その反面、蒸気圧が高いために、真空下においては揮発しやすい。しかしながら、アルキル化シクロペンタンは、分子量が小さくても環状の分子構造の作用により蒸気圧が低いため好ましく、特に、高度に精製されたアルキル化シクロペンタンがより好ましい。このようなアルキル化シクロペンタンの中で、平均分子量が2000以下であるにもかかわらず20℃における蒸気圧が1×10-5Pa以下のものは、高真空下においても優れた流動性を有している。また、蒸発速度も小さいため、長期間にわたって潤滑油の揮発が抑制される。その結果、直動装置が長寿命となる。
さらに、本発明に係る請求項4の直動装置は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の直動装置において、前記フッ素樹脂は、粒径が10μm以下で密度が3g/cm3 以下であることを特徴とする。
微細で非晶質なフッ素樹脂は、潤滑油が含浸してゲル状に膨潤する。その結果、軌道面や転動面における潤滑油の保持性が向上し、潤滑寿命が向上する。ただし、フッ素樹脂の粒径が大きいと、直動装置に対して異物として作用するおそれがあるため、安定した駆動が妨げられ、動摩擦力に異常変動が生じるおそれがある。また、フッ素樹脂の密度が大きいと結晶質となり、潤滑油が含浸しにくくなって、潤滑性が低下するおそれがある。
フッ素樹脂の粒径が10μm以下で、密度が3g/cm3 以下であれば、直動装置の駆動の安定性,摺動性,潤滑性が優れている。なお、フッ素樹脂が鱗片状である場合は、最大長さを粒径とする。
微細で非晶質なフッ素樹脂は、潤滑油が含浸してゲル状に膨潤する。その結果、軌道面や転動面における潤滑油の保持性が向上し、潤滑寿命が向上する。ただし、フッ素樹脂の粒径が大きいと、直動装置に対して異物として作用するおそれがあるため、安定した駆動が妨げられ、動摩擦力に異常変動が生じるおそれがある。また、フッ素樹脂の密度が大きいと結晶質となり、潤滑油が含浸しにくくなって、潤滑性が低下するおそれがある。
フッ素樹脂の粒径が10μm以下で、密度が3g/cm3 以下であれば、直動装置の駆動の安定性,摺動性,潤滑性が優れている。なお、フッ素樹脂が鱗片状である場合は、最大長さを粒径とする。
さらに、本発明に係る請求項5の直動装置は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の直動装置において、前記案内部材,前記可動部材,及び前記転動体の少なくとも1つを、ステンレス鋼で構成したことを特徴とする。
このような構成であれば、防錆が困難な真空下においても直動装置の耐食性が優れている。
さらに、本発明に係る請求項6の直動装置は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の直動装置において、前記案内部材,前記可動部材,及び前記転動体の少なくとも1つを、非磁性材で構成したことを特徴とする。
このような構成であれば、防錆が困難な真空下においても直動装置の耐食性が優れている。また、半導体製造装置にも好適に使用可能であり、微細加工を行うのに適した半導体製造装置とすることができる。さらに、リニアモータに使用した場合に、磁化が抑制される。
このような構成であれば、防錆が困難な真空下においても直動装置の耐食性が優れている。
さらに、本発明に係る請求項6の直動装置は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の直動装置において、前記案内部材,前記可動部材,及び前記転動体の少なくとも1つを、非磁性材で構成したことを特徴とする。
このような構成であれば、防錆が困難な真空下においても直動装置の耐食性が優れている。また、半導体製造装置にも好適に使用可能であり、微細加工を行うのに適した半導体製造装置とすることができる。さらに、リニアモータに使用した場合に、磁化が抑制される。
本発明の直動装置は、発塵性,アウトガス性,耐荷重性,及び耐久性が優れている。
本発明に係る直動装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
〔第一実施形態〕
図1は、本発明に係る直動装置の一実施形態である直動案内装置を示す斜視図であり、図2は、図1の直動案内装置を軸方向から見た正面図(ただし、エンドキャップを省略して図示している)である。
軸方向に延びる横断面略角形の案内レール1上に、横断面形状が略コ字状のスライダ2が軸方向に相対直線移動可能に取り付けられている。なお、案内レール1が本発明の構成要件である案内部材に相当し、スライダ2が本発明の構成要件である可動部材に相当する。
〔第一実施形態〕
図1は、本発明に係る直動装置の一実施形態である直動案内装置を示す斜視図であり、図2は、図1の直動案内装置を軸方向から見た正面図(ただし、エンドキャップを省略して図示している)である。
軸方向に延びる横断面略角形の案内レール1上に、横断面形状が略コ字状のスライダ2が軸方向に相対直線移動可能に取り付けられている。なお、案内レール1が本発明の構成要件である案内部材に相当し、スライダ2が本発明の構成要件である可動部材に相当する。
この案内レール1の上面と両側面1a,1aとが交差する稜線部には、軸方向に延びる断面ほぼ1/4円弧形状の凹溝からなる転動体転動溝10,10が形成され、また、案内レール1の両側面1a,1aの中間位置には、軸方向に延びる断面ほぼ半円形の凹溝からなる転動体転動溝10,10が形成されている。この転動体転動溝10の内面が、後述する転動体3が転動する軌道面を形成している。
また、スライダ2は、スライダ本体2Aと、その軸方向両端部に着脱可能に取り付けられたエンドキャップ2B,2Bと、で構成されており、さらに、スライダ2の両端部(各エンドキャップ2Bの端面)には、案内レール1とスライダ2との間の隙間の開口をシールするサイドシール5,5が装着されている。
また、スライダ2は、スライダ本体2Aと、その軸方向両端部に着脱可能に取り付けられたエンドキャップ2B,2Bと、で構成されており、さらに、スライダ2の両端部(各エンドキャップ2Bの端面)には、案内レール1とスライダ2との間の隙間の開口をシールするサイドシール5,5が装着されている。
さらに、スライダ本体2Aの両袖部6,6の内側面の角部には、案内レール1の転動体転動溝10,10に対向する断面ほぼ半円形の転動体転動溝11,11が形成され、両袖部6,6の内側面の中央部には、案内レール1の転動体転動溝10,10に対向する断面ほぼ半円形の転動体転動溝11,11が形成されている。この転動体転動溝11の内面が、後述する転動体3が転動する軌道面を形成している。
そして、案内レール1の転動体転動溝10,10,10,10と両袖部6,6の転動体転動溝11,11,11,11とで、断面ほぼ円形の転動体転動路14,14,14,14が形成されていて、これらの転動体転動路14は軸方向に延びている。なお、案内レール1及びスライダ2が備える転動体転動溝10,11の数は片側二列に限らず、例えば片側一列又は三列以上などであってもよい。
さらにまた、スライダ2は、スライダ本体2Aの袖部6,6の肉厚部分の上部及び下部に、転動体転動路14と平行をなして軸方向に貫通する断面円形の貫通孔からなる転動体戻し路13,13,13,13を備えている。
さらにまた、スライダ2は、スライダ本体2Aの袖部6,6の肉厚部分の上部及び下部に、転動体転動路14と平行をなして軸方向に貫通する断面円形の貫通孔からなる転動体戻し路13,13,13,13を備えている。
一方、図示はされていないが、断面略コ字状のエンドキャップ2B,2Bは、スライダ本体2Aとの当接面(裏面)に、転動体転動路14とこれに平行な転動体戻し路13とを連通させる半ドーナッツ状の湾曲路を有しており、これら転動体転動路14と転動体戻し路13と両端の湾曲路とで、略環状の転動体循環路が形成されている。この転動体循環路内には、例えば鋼球からなる多数の転動体(ボール)3が転動自在に装填されている。
案内レール1に組みつけられたスライダ2を案内レール1に沿って軸方向に移動させると、転動体転動路14内に装填されている転動体3は、転動体転動路14内を転動しつつ案内レール1に対してスライダ2と同方向に移動する。そして、転動体3が転動体転動路14の一端に達すると、エンドキャップ2B内に備えられたタング部によって転動体転動路14からすくい上げられ、湾曲路へ送られる。
湾曲路に入った転動体3はUターンして転動体戻し路13に導入され、転動体戻し路13を通って反対側の湾曲路に至る。ここで再びUターンして転動体転動路14に戻り、このような転動体循環路内の循環を無限に繰り返す。
このような直動案内装置の転動体転動溝10の内面,転動体転動溝11の内面,転動体3の表面(転動面)の少なくとも1つには、オイルプレーティング処理により、20℃における蒸気圧が1×10-5Pa以下の炭化水素油系の潤滑油,分子構造中に官能基を有する潤滑油,及びフッ素樹脂を含有する潤滑剤からなる潤滑膜(図示せず)が形成されている。
このような直動案内装置の転動体転動溝10の内面,転動体転動溝11の内面,転動体3の表面(転動面)の少なくとも1つには、オイルプレーティング処理により、20℃における蒸気圧が1×10-5Pa以下の炭化水素油系の潤滑油,分子構造中に官能基を有する潤滑油,及びフッ素樹脂を含有する潤滑剤からなる潤滑膜(図示せず)が形成されている。
このような潤滑膜により、転動体3が転動する軌道面には潤滑剤が常に供給されて軌道面と転動面との直接的な接触が抑制される。また、余分な潤滑油は、フッ素樹脂に吸収されトラップされる。さらに、分子構造中に官能基を有する潤滑油により、軌道面や転動面に強固に付着する潤滑膜が形成される。その結果、高真空下においても低発塵及び低アウトガスが実現されるとともに、優れた潤滑性,耐荷重性,及び耐久性が得られる。
ここで、オイルプレーティング処理の一例を示す。20℃における蒸気圧が1×10-5Pa以下の炭化水素油系の潤滑油,分子構造中に官能基を有する潤滑油,及びフッ素樹脂を、ヘキサン等の溶剤で希釈し、転動体転動溝10の内面,転動体転動溝11の内面,転動体3の表面に薄く付着させる。付着の方法は、塗布,噴霧,浸漬等があげられる。そして、熱処理を施して溶剤を揮発させ焼き付けることにより、潤滑剤からなる潤滑膜が形成する。
熱処理の温度は、溶剤の沸点以上である必要がある。ただし、温度が高すぎると直動案内装置の精度低下を引き起こすおそれがあるため、案内レール1,スライダ2,及び転動体3を構成する母材の焼鈍し温度以下が好ましい。溶剤がヘキサンである場合は、60℃以上の温度で30分程度加熱すれば十分である。このようにして焼き付けられた潤滑膜は、分子構造中に官能基を有する潤滑油の作用により、金属表面に強固に付着している。
20℃における蒸気圧が1×10-5Pa以下の炭化水素油系の潤滑油の種類は、特に限定されるものではないが、アルキル化シクロペンタンが好ましく、平均分子量2000以下のアルキル化シクロペンタンが特に好ましい。また、分子構造中に官能基を有する潤滑油としては、金属との親和性が高い官能基であるエポキシ基,アミノ基,カルボキシル基,ヒドロキシル基,メルカプト基,スルフォン基,エステル基等を有する合成油が好ましい。この合成油についても、20℃における蒸気圧は1×10-5Pa以下であることが好ましい。
さらに、フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE),四フッ化エチレンパーフルオロビニルエーテル共重合体(PFA),フッ化エチレンプロピレン共重合体(FEP)等を好適に使用できるが、粒径が10μm以下で密度が3g/cm3 以下であることが好ましい。
さらに、案内レール1,スライダ2,及び転動体3の少なくとも1つは、ステンレス鋼で構成されていることが好ましい。ステンレス鋼としては、例えば、マルテンサイト系ステンレス鋼であるSUS440Cや、オーステナイト系ステンレス鋼であるSUS316,SUS304があげられる。また、ステンレス鋼として焼結金属(MIM)を用いてもよい。さらに、転動体3を循環させる転動体戻し路13と湾曲路についてもステンレス鋼で構成し、オイルプレーティング処理により前記潤滑膜を形成すれば、転動体3が転動する前記転動体循環路全域において潤滑性が向上するので、直動案内装置の耐久性がより向上する。
さらに、案内レール1,スライダ2,及び転動体3の少なくとも1つは、ステンレス鋼で構成されていることが好ましい。ステンレス鋼としては、例えば、マルテンサイト系ステンレス鋼であるSUS440Cや、オーステナイト系ステンレス鋼であるSUS316,SUS304があげられる。また、ステンレス鋼として焼結金属(MIM)を用いてもよい。さらに、転動体3を循環させる転動体戻し路13と湾曲路についてもステンレス鋼で構成し、オイルプレーティング処理により前記潤滑膜を形成すれば、転動体3が転動する前記転動体循環路全域において潤滑性が向上するので、直動案内装置の耐久性がより向上する。
さらに、案内レール1,スライダ2,及び転動体3の少なくとも1つは、非磁性材で構成してもよい。非磁性材としては、例えば、チタン合金があげられ、表面硬化処理を施されたものが好ましい。また、窒化ケイ素,アルミナ,部分安定化ジルコニア等のセラミックスでもよい。案内レール1,スライダ2,及び転動体3の全てを非磁性材で構成してもよいが、例えば耐久性及び高速性の観点から、転動体3のみを非磁性材で構成し、他はステンレス鋼で構成してもよい。転動体のみを異種材料で構成することにより、摩耗抑制効果が得られるとともに、比重が軽いため転動体3の衝突エネルギーが小さくなり、高速性が向上する。
なお、潤滑膜の下層に、ダイヤモンドライクカーボン被膜を形成してもよい。また、各転動体3の間にスペーサーを介装してもよい。そうすれば、転動体3同士の競り合いや摩耗が抑制され、直動案内装置の寿命が向上する。スペーサーとしては、転動体3よりも直径が10〜30μm小さいボールが好ましい。スペーサーの使用個数は、直動案内装置の使用条件によっても異なるが、1個又は2個の転動体3につき1個が好ましい。
〔第二実施形態〕
図3は、本発明に係る直動装置の一実施形態であるボールねじの断面図である。ボールねじは、断面円弧状の螺旋状のねじ溝21aを外周面に有するねじ軸21と、ねじ軸21のねじ溝21aに対向する断面円弧状の螺旋状のねじ溝22aを内周面に有しねじ軸21に螺合される円筒状のナット22と、ねじ軸21のねじ溝21aとナット22のねじ溝22aとで形成される断面ほぼ円形の螺旋状のボール転動路26に転動自在に装填された多数のボール23と、を備えている。なお、ねじ軸21が本発明の構成要件である案内部材に相当し、ナット22が本発明の構成要件である可動部材に相当する。また、ねじ溝21a,22aの内面が、ボール23が転動する軌道面を形成している。
図3は、本発明に係る直動装置の一実施形態であるボールねじの断面図である。ボールねじは、断面円弧状の螺旋状のねじ溝21aを外周面に有するねじ軸21と、ねじ軸21のねじ溝21aに対向する断面円弧状の螺旋状のねじ溝22aを内周面に有しねじ軸21に螺合される円筒状のナット22と、ねじ軸21のねじ溝21aとナット22のねじ溝22aとで形成される断面ほぼ円形の螺旋状のボール転動路26に転動自在に装填された多数のボール23と、を備えている。なお、ねじ軸21が本発明の構成要件である案内部材に相当し、ナット22が本発明の構成要件である可動部材に相当する。また、ねじ溝21a,22aの内面が、ボール23が転動する軌道面を形成している。
また、ナット22には略コ字状に屈曲したリターンチューブ27が備えられていて、ボール転動路26内のボール23がリターンチューブ27を通って循環されるようになっている。すなわち、ボール転動路26内を転動するボール23は、該ボール転動路26内を移動しねじ軸21の回りを複数回回ってから、ボール転動路26の一端でリターンチューブ27の一方の端部にすくい上げられる。すくい上げられたボール23は、リターンチューブ27の中を通って、リターンチューブ27の他方の端部からボール転動路26の他端に戻される。
そして、ボール23を介してねじ軸21に螺合されているナット22と、ねじ軸21とが、この多数のボール23の転動を介して相対螺旋運動することにより、ねじ軸21とナット22とが軸方向に相対移動するようになっている。
このようなボールねじのねじ溝21aの内面,ねじ溝22aの内面,ボール23の表面(転動面)の少なくとも1つには、オイルプレーティング処理により、20℃における蒸気圧が1×10-5Pa以下の炭化水素油系の潤滑油,分子構造中に官能基を有する潤滑油,及びフッ素樹脂を含有する潤滑剤からなる潤滑膜(図示せず)が形成されている。
このようなボールねじのねじ溝21aの内面,ねじ溝22aの内面,ボール23の表面(転動面)の少なくとも1つには、オイルプレーティング処理により、20℃における蒸気圧が1×10-5Pa以下の炭化水素油系の潤滑油,分子構造中に官能基を有する潤滑油,及びフッ素樹脂を含有する潤滑剤からなる潤滑膜(図示せず)が形成されている。
このような潤滑膜により、ボール23が転動する軌道面には潤滑剤が常に供給されて軌道面と転動面との直接的な接触が抑制される。また、余分な潤滑油は、フッ素樹脂に吸収されトラップされる。さらに、分子構造中に官能基を有する潤滑油により、軌道面や転動面に強固に付着する潤滑膜が形成される。その結果、高真空下においても低発塵及び低アウトガスが実現されるとともに、優れた潤滑性,耐荷重性,及び耐久性が得られる。
オイルプレーティング処理の内容や、20℃における蒸気圧が1×10-5Pa以下の炭化水素油系の潤滑油,分子構造中に官能基を有する潤滑油,及びフッ素樹脂については、第一実施形態と同様であるので、その説明は省略する。また、案内レール1,スライダ2,及び転動体3の母材についても、第一実施形態と同様であるので、その説明は省略する。さらに、第一実施形態と同様に、潤滑膜の下層にダイヤモンドライクカーボン被膜を形成してもよいし、各ボール23の間にスペーサーを介装してもよい。
〔実施例〕
以下に、さらに具体的な実施例を示して、本発明を説明する。第一実施形態の直動案内装置及び第二実施形態のボールねじとほぼ同様の構成を有する直動案内装置及びボールねじについて、その耐久性とアウトガス性を評価した。
直動案内装置は、案内レール及びスライダがSUS440C相当のステンレス鋼、転動体(直径2.778mm)がSUS440C、エンドキャップ(湾曲路)がSUS316相当のステンレス鋼で構成されており、予圧によって負荷が与えられている。
以下に、さらに具体的な実施例を示して、本発明を説明する。第一実施形態の直動案内装置及び第二実施形態のボールねじとほぼ同様の構成を有する直動案内装置及びボールねじについて、その耐久性とアウトガス性を評価した。
直動案内装置は、案内レール及びスライダがSUS440C相当のステンレス鋼、転動体(直径2.778mm)がSUS440C、エンドキャップ(湾曲路)がSUS316相当のステンレス鋼で構成されており、予圧によって負荷が与えられている。
また、案内レールの軌道面,スライダの軌道面,転動体の転動面,転動体戻し路及び湾曲路の内面に、それぞれオイルプレーティング処理による潤滑膜が形成されている。20℃における蒸気圧が1×10-5Pa以下の炭化水素油系の潤滑油としては、アルキル化シクロペンタン(Nye Lubricants社製のNye Synthetic Oil 2001)を使用し、分子構造中に官能基を有する潤滑油としては、エステル基を有する合成油を使用し、フッ素樹脂としては、PTFEパウダー(デュポン社製のドライフィルムRA/IPA)を使用した。
これらをヘキサンで5質量%の濃度に希釈し、得られた希釈液に前述の各部品を浸漬した。そして、0.1Paの減圧下で80℃で30分間加熱して、ヘキサンを飛散させて、潤滑膜を形成した。
一方、ボールねじは、ねじ軸及びナットがSUS440C相当のステンレス鋼、ボールがSUS440C、ボールを循環させるリターンチューブがSUS304で構成されており、予圧によって負荷が与えられている。
一方、ボールねじは、ねじ軸及びナットがSUS440C相当のステンレス鋼、ボールがSUS440C、ボールを循環させるリターンチューブがSUS304で構成されており、予圧によって負荷が与えられている。
また、ねじ軸の軌道面,ナットの軌道面,ボールの転動面,リターンチューブの内面に、それぞれオイルプレーティング処理による潤滑膜が形成されている。20℃における蒸気圧が1×10-5Pa以下の炭化水素油系の潤滑油としては、アルキル化シクロペンタン(Nye Lubricants社製のNye Synthetic Oil 2001)を使用し、分子構造中に官能基を有する潤滑油としては、エステル基を有する合成油を使用し、フッ素樹脂としては、PTFEパウダー(デュポン株式会社製のドライフィルムRA/IPA)を使用した。
なお、ねじ軸の軌道面のみに、オイルプレーティング処理の前にダイヤモンドライクカーボン処理が施されていて、潤滑膜の下層にダイヤモンドライクカーボン被膜が形成されている。
なお、ねじ軸の軌道面のみに、オイルプレーティング処理の前にダイヤモンドライクカーボン処理が施されていて、潤滑膜の下層にダイヤモンドライクカーボン被膜が形成されている。
直動案内装置及びボールねじのいずれにおいても、下記のような潤滑剤を用いたものを比較例として評価した。まず、比較例Aは、フッ素油及びフッ素樹脂を含有する潤滑剤からなる潤滑膜を、オイルプレーティング処理によって形成したものである。フッ素油としては、ダイキン工業株式会社製のフッ素系高性能オイルS−200を用い、フッ素樹脂としては、デュポン株式会社製のクライトックスFSHを用いた。次に、比較例Bは、フッ素グリース(ダイキン工業株式会社製のデムナムL200)1cm3 を封入したものである。
耐久性の評価は、以下のようにして行った。3×10-4Paの減圧下で直動案内装置又はボールねじを駆動し、その際のスライダの動摩擦力又はナットのトルクを測定した。そして、駆動開始時と比べて2倍となった時点で寿命とした。直動案内装置の結果を図4に、ボールねじの結果を図5に、それぞれ示す。なお、図4,5のグラフに示した寿命の数値は、寿命に達するまでのスライダ又はナットの走行距離が100kmである場合の寿命を1とした相対値である。例えば、寿命が10である場合は、寿命に達するまでのスライダ又はナットの走行距離が1000kmである。
直動案内装置及びボールねじのいずれにおいても、本発明に係る潤滑膜を備えた実施例は、比較例A,Bよりも長寿命であることが分かる。また、図4から分かるように、最大接触面圧が高いほど長寿命化効果が大きく、耐荷重性も優れていた。
直動案内装置及びボールねじのいずれにおいても、本発明に係る潤滑膜を備えた実施例は、比較例A,Bよりも長寿命であることが分かる。また、図4から分かるように、最大接触面圧が高いほど長寿命化効果が大きく、耐荷重性も優れていた。
次に、アウトガス性の評価方法について説明する。アウトガス性の評価は、図6に示すようなアウトガス速度評価試験装置を用いて行った。試料90が収容される試料室92と、ターボ分子ポンプ96及びロータリーポンプ97が接続された分析室91とが、直径Rが2〜3mmの円形の断面を有するオリフィス93により連通している。そして、ターボ分子ポンプ96及びロータリーポンプ97によって分析室91内の気体を吸引すると、分析室91の気圧は試料室92内よりも低くなるので、試料室92内の気体がオリフィス93を通って分析室91内へ流れ込む。なお、分析室91には、四重極質量分析計98も設置されており、試料室92で発生し分析室91に流入した気体の種類を分析可能になっている。
この試料室92から分析室91へ気体が流れ込む状態において、試料室92及び分析室91にそれぞれ設置されたイオンゲージ94,95により気圧を測定して、試料90からのアウトガスの発生速度(アウトガス速度)を測定する。アウトガス速度は、Qb=C(P2−P1)−Qcなる式によって求められる。ここで、式中の各値は、以下の通りである。
Qb:試料のアウトガス速度(Pa・m3 /s)
Qc:チャンバーのアウトガス速度(Pa・m3 /s)
C :オリフィスのコンダクタンス(定数)(m3 /s)
P1:分析室チャンバー圧力(Pa)
P2:試料室チャンバー圧力(Pa)
Qb:試料のアウトガス速度(Pa・m3 /s)
Qc:チャンバーのアウトガス速度(Pa・m3 /s)
C :オリフィスのコンダクタンス(定数)(m3 /s)
P1:分析室チャンバー圧力(Pa)
P2:試料室チャンバー圧力(Pa)
なお、チャンバーのアウトガス速度Qcは、試料室92に試料90を収容しない時に測定されるアウトガス速度であり、気圧の測定値に基づいてQc=C(P2’−P1’)なる式により求められるものである。ここで、P1’,P2’は、それぞれ試料90を収容しない時に測定される分析室チャンバー圧力及び試料室チャンバー圧力である。
各温度でアウトガス性の評価を行った結果を、図7のグラフに示す。なお、評価した試料は、前述の耐久性の試験に用いた潤滑剤を備えた金属片とした。すなわち、実施例は、本発明に係る潤滑膜をオイルプレーティング処理によって形成した金属片を試料とした。また、比較例Aは、前述と同様の潤滑剤からなる潤滑膜をオイルプレーティング処理によって形成した金属片を試料とし、比較例Bは、前述と同様のフッ素グリースを塗布した金属片を試料とした。さらに、図7中の「BG」とはバックグラウンドのことであり、試料を用いずにアウトガス性の評価を行った場合の結果である。
図7から分かるように、本発明に係る潤滑膜を備えた実施例は、比較例A,Bよりもアウトガス性が良好であった。
図7から分かるように、本発明に係る潤滑膜を備えた実施例は、比較例A,Bよりもアウトガス性が良好であった。
1 案内レール
2 スライダ
2A スライダ本体
2B エンドキャップ
3 転動体
10 転動体転動溝
11 転動体転動溝
21 ねじ軸
21a ねじ溝
22 ナット
22a ねじ溝
23 ボール
2 スライダ
2A スライダ本体
2B エンドキャップ
3 転動体
10 転動体転動溝
11 転動体転動溝
21 ねじ軸
21a ねじ溝
22 ナット
22a ねじ溝
23 ボール
Claims (6)
- 軌道面を有し軸方向に延びる案内部材と、前記案内部材の軌道面に対向する軌道面を有するとともに前記両軌道面の間に転動自在に配された複数の転動体の転動を介して軸方向に直線移動可能に前記案内部材に支持された可動部材と、を備える直動装置において、
前記案内部材の軌道面,前記可動部材の軌道面,及び前記転動体の転動面の少なくとも1つに、オイルプレーティング処理により、20℃における蒸気圧が1×10-5Pa以下の炭化水素油系の潤滑油,分子構造中に官能基を有する潤滑油,及びフッ素樹脂を含有する潤滑剤からなる潤滑膜を形成したことを特徴とする直動装置。 - 前記潤滑膜の下層にダイヤモンドライクカーボン被膜を形成したことを特徴とする請求項1に記載の直動装置。
- 前記炭化水素油系の潤滑油を平均分子量2000以下のアルキル化シクロペンタンとしたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の直動装置。
- 前記フッ素樹脂は、粒径が10μm以下で密度が3g/cm3 以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の直動装置。
- 前記案内部材,前記可動部材,及び前記転動体の少なくとも1つを、ステンレス鋼で構成したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の直動装置。
- 前記案内部材,前記可動部材,及び前記転動体の少なくとも1つを、非磁性材で構成したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の直動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005217204A JP2007032715A (ja) | 2005-07-27 | 2005-07-27 | 直動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005217204A JP2007032715A (ja) | 2005-07-27 | 2005-07-27 | 直動装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007032715A true JP2007032715A (ja) | 2007-02-08 |
Family
ID=37792208
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005217204A Pending JP2007032715A (ja) | 2005-07-27 | 2005-07-27 | 直動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007032715A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008261402A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Nsk Ltd | リニアガイド装置 |
KR100901162B1 (ko) | 2008-01-31 | 2009-06-04 | (주)팜코 | 예압조절형 프로파일 리니어 가이드시스템 |
JP2016145602A (ja) * | 2015-02-06 | 2016-08-12 | 日本精工株式会社 | 水素供給システム |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0883478A (ja) * | 1994-06-16 | 1996-03-26 | Minnesota Mining & Mfg Co <3M> | 優れた摩擦抵抗力特性を提供するローラー潤滑剤を有するデータ記憶装置 |
JP2003294042A (ja) * | 2002-04-01 | 2003-10-15 | Ntn Corp | 転がり軸受 |
JP2004036788A (ja) * | 2002-07-04 | 2004-02-05 | Nsk Ltd | 転動装置及び転動装置用セパレータ |
JP2004043537A (ja) * | 2002-07-09 | 2004-02-12 | Kyodo Yushi Co Ltd | 水溶性潤滑剤組成物 |
JP2005036959A (ja) * | 2003-06-24 | 2005-02-10 | Nsk Ltd | 転動装置 |
-
2005
- 2005-07-27 JP JP2005217204A patent/JP2007032715A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0883478A (ja) * | 1994-06-16 | 1996-03-26 | Minnesota Mining & Mfg Co <3M> | 優れた摩擦抵抗力特性を提供するローラー潤滑剤を有するデータ記憶装置 |
JP2003294042A (ja) * | 2002-04-01 | 2003-10-15 | Ntn Corp | 転がり軸受 |
JP2004036788A (ja) * | 2002-07-04 | 2004-02-05 | Nsk Ltd | 転動装置及び転動装置用セパレータ |
JP2004043537A (ja) * | 2002-07-09 | 2004-02-12 | Kyodo Yushi Co Ltd | 水溶性潤滑剤組成物 |
JP2005036959A (ja) * | 2003-06-24 | 2005-02-10 | Nsk Ltd | 転動装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008261402A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Nsk Ltd | リニアガイド装置 |
KR100901162B1 (ko) | 2008-01-31 | 2009-06-04 | (주)팜코 | 예압조절형 프로파일 리니어 가이드시스템 |
JP2016145602A (ja) * | 2015-02-06 | 2016-08-12 | 日本精工株式会社 | 水素供給システム |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6854351B2 (en) | Linear motion device, rolling device and separator for rolling device | |
KR100925071B1 (ko) | 박막 베어링 | |
JP2008185144A (ja) | 直動装置及びその使用方法 | |
JP4748069B2 (ja) | 直動装置 | |
JP2008039037A (ja) | 波動歯車装置用軸受 | |
JP2007032715A (ja) | 直動装置 | |
JP4476606B2 (ja) | 転動装置 | |
JP2007192354A (ja) | 転がり軸受 | |
JP2008138815A (ja) | 転がり軸受及び総転動体軸受 | |
JP2004036788A (ja) | 転動装置及び転動装置用セパレータ | |
JP2006242234A (ja) | 転動装置 | |
JP2002357225A (ja) | 転がり軸受 | |
JP2005097513A (ja) | 転動装置用フッ素系グリース組成物、及び、転動装置 | |
KR100718516B1 (ko) | 전동 장치 | |
JP6855974B2 (ja) | 転がり軸受及びその製造方法 | |
JP2006200733A (ja) | 転がり軸受 | |
JP2003343579A (ja) | 転動装置 | |
JP2005299923A (ja) | 転動装置 | |
JP2006250313A (ja) | 転動装置 | |
JP2008025672A (ja) | 玉軸受 | |
JP2005351443A (ja) | 転がり支持装置および真空搬送装置 | |
JP2005195165A (ja) | 転がり支持装置 | |
JP2003301920A (ja) | 転動装置 | |
JP3857449B2 (ja) | 低発塵転がり摺動部品 | |
JP2006046531A (ja) | 薄肉転がり軸受 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080305 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100325 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100420 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100914 |