JP2014001847A - Slide nut and slide screw device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a slide nut of a slide screw device, and the slide screw device superior in sliding properties such as seizure resistance and abrasion resistance even under a high load condition.SOLUTION: The slide nut relatively moves while sliding on a shaft of a screw shaft in accompany with rotation of the screw shaft in the slide screw device, a nut body 3a is composed of ingot metal, and a resin layer 3b of a resin composition applying a synthetic resin as a base resin, is superposed and formed as a groove portion, on a surface of a female screw portion engaged with the screw shaft of the nut body by injection molding. A prescribed chemical surface treatment is executed on a joint face with the resin layer 3b, of the nut body 3a.

Description

本発明は、すべりねじ装置の摺動ナット、および該摺動ナットを用いたすべりねじ装置に関する。   The present invention relates to a sliding nut for a sliding screw device and a sliding screw device using the sliding nut.

回転運動を直線運動に変換するすべりねじ装置は、ボールねじ装置と比較してコンパクトに設計できるという利点があり、産業機械の送り装置や位置決め装置などに多用されている。銅合金などの金属製ナットを用いたすべりねじ装置では、塗布した油またはグリース切れによるトルク上昇、焼付きが懸念されるため、定期的なメンテナンスが必要となる。また、真空中、水中などの油またはグリースを塗布できない環境では使用できない。そこで、無潤滑でも使用可能、メンテナンスフリー等の目的で樹脂製ナットを用いたすべりねじ装置などが開発されている。   A slide screw device that converts a rotational motion into a linear motion has an advantage that it can be designed more compactly than a ball screw device, and is often used for a feed device or a positioning device of an industrial machine. In a sliding screw device using a metal nut such as a copper alloy, there is a concern about torque increase and seizure due to the application of oil or grease being applied, so regular maintenance is required. Also, it cannot be used in an environment where oil or grease such as water cannot be applied in vacuum. Therefore, a sliding screw device using a resin nut has been developed for the purpose of being usable without lubrication and maintenance-free.

ナット全体または摺動部分となるねじ溝部を樹脂製にしたものとして、例えば、ねじ軸に螺合するねじ溝部(またはナット全体)が、ポリフェニレンサルファイド(以下、PPSと記す)樹脂に少なくともポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEと記す)樹脂と280℃で非溶融の有機樹脂粉末とを配合してなるPPS樹脂組成物から形成されてなる樹脂製ナットが提案されている(特許文献1参照)。また、ねじ軸と、このねじ軸の回転に伴い、該ねじ軸の軸上を摺動しながら相対的に移動するナットとを備えてなり、ナットの少なくともめねじ部に芳香族ポリイミド樹脂の粉体塗装膜が形成されてなるすべりねじ装置が提案されている(特許文献2参照)。   For example, a screw groove portion (or the entire nut) that is screwed onto a screw shaft is made of a polyphenylene sulfide (hereinafter referred to as PPS) resin at least polytetrafluoro. There has been proposed a resin nut formed from a PPS resin composition obtained by blending an ethylene (hereinafter referred to as PTFE) resin and a non-melted organic resin powder at 280 ° C. (see Patent Document 1). The screw shaft and a nut that moves relatively while sliding on the shaft of the screw shaft as the screw shaft rotates, and at least the female screw portion of the nut has an aromatic polyimide resin powder. A sliding screw device in which a body coating film is formed has been proposed (see Patent Document 2).

また、金属部分と樹脂部分とからなるものとして、例えば、ねじ軸に螺合され、ねじ軸と軸方向に相対移動するフランジ付きナットであり、フランジを含む外周部を金属で形成し、ねじ軸に螺合される内周部を潤滑性樹脂で形成して、これらの外周部と内周部との間の回り止めと抜け止めをする手段を設けたフランジ付きナットが提案されている(特許文献3参照)。   Moreover, as a thing which consists of a metal part and a resin part, for example, it is a nut with a flange that is screwed to a screw shaft and moves relative to the screw shaft in the axial direction. The outer periphery including the flange is made of metal, and the screw shaft A flanged nut has been proposed in which an inner peripheral portion to be screwed to the inner peripheral portion is formed of a lubricating resin, and a means for preventing rotation and retaining between the outer peripheral portion and the inner peripheral portion is provided (patent) Reference 3).

その他、樹脂製ナットの製造方法として、樹脂ナットの一端面、または一端面およびその付近を成形する型面を有する固定型と、樹脂ナットの残りの外形面を成形するキャビティを有し固定型に対して軸方向に移動可能な可動型と、上記可動型に設けられて外径面にねじ溝成形用の螺旋溝が形成されたコアピンとを備える射出成形金型を用い、この金型内に溶融樹脂を充填して樹脂ナットを成形した後、金型を型開きしてコアピンを回転させることにより樹脂ナットを取り出す製造方法が提案されている(特許文献4参照)。   In addition, as a method for manufacturing a resin nut, a fixed mold having a mold surface that molds one end surface of the resin nut, or one end surface thereof and the vicinity thereof, and a cavity that molds the remaining outer surface of the resin nut are used. In contrast, an injection mold having a movable mold movable in the axial direction and a core pin provided on the movable mold and formed with a spiral groove for forming a thread groove on the outer diameter surface is used. There has been proposed a manufacturing method in which a resin nut is formed by filling a molten resin and then opening a mold and rotating a core pin (see Patent Document 4).

特開2003−239932号公報JP 2003-239932 A 特開2004−204989号公報JP 2004-204989 A 特開2006−138405号公報JP 2006-138405 A 特開2004−25527号公報JP 2004-25527 A

しかしながら、特許文献1の樹脂製ナットは、無潤滑で使用できるものの、高負荷ではフランジなどの取り付け部、または、めねじ部の歯元が破壊するため、使用困難である。   However, although the resin nut of Patent Document 1 can be used without lubrication, it is difficult to use because the attachment portion such as the flange or the tooth base of the female screw portion is broken at a high load.

一方、特許文献2のすべりねじ装置では、本体が金属あるいはセラミックスであるため、高負荷でもナットの破壊は起こらない。しかし、芳香族ポリイミド樹脂の粉体塗装膜の形成において、樹脂は完全溶融あるいは溶融流動しておらず、高温状態で高い圧力を加えることも困難であるため、緻密な樹脂膜とはならない。そのため、高負荷で使用した場合、樹脂膜の摩耗が大きく、ナット本体との密着性(せん断接着強さ)が十分でない可能性がある。また、樹脂の粉体塗装膜を、ナットのめねじ部に精度良く均一に形成することが容易でない。   On the other hand, in the sliding screw device of Patent Document 2, since the main body is made of metal or ceramics, the nut does not break even under a high load. However, in the formation of a powder coating film of an aromatic polyimide resin, the resin is not completely melted or melt-flowed, and it is difficult to apply a high pressure at a high temperature, so that it does not become a dense resin film. Therefore, when used under a high load, the resin film is greatly worn, and there is a possibility that the adhesiveness (shear adhesive strength) with the nut body is not sufficient. Further, it is not easy to form a resin powder coating film on the female screw portion of the nut with high accuracy and uniformity.

また、特許文献3のフランジ付きナットは、ナットの外周部が金属であるが、めねじ部を含む内周部が合成樹脂製であるため、めねじ部の歯元の機械的強度は特許文献1の樹脂製ナットと同等であり、高負荷での使用において、めねじ部や、金属と樹脂の接合部が破壊するおそれがある。   Further, in the nut with flange of Patent Document 3, the outer peripheral part of the nut is made of metal, but the inner peripheral part including the female screw part is made of a synthetic resin. This is equivalent to the resin nut No. 1, and there is a possibility that the female screw part or the joint part of the metal and the resin may be broken when used under a high load.

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、高負荷条件でも耐焼き付き性や耐摩耗性などの摺動特性に優れるすべりねじ装置の摺動ナットおよびすべりねじ装置の提供を目的とする。   The present invention has been made to cope with such problems, and provides a sliding nut and a sliding screw device of a sliding screw device which are excellent in sliding characteristics such as seizure resistance and wear resistance even under high load conditions. Objective.

本発明の摺動ナットは、すべりねじ装置において、ねじ軸の回転に伴い、該ねじ軸の軸上を摺動しながら相対的に移動する摺動ナットであって、上記摺動ナットは、ナット本体が溶製金属からなり、該ナット本体における上記ねじ軸に螺合するめねじ部表面に、ねじ溝部として合成樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の樹脂層が射出成形により重ねて形成されていることを特徴とする。   The sliding nut of the present invention is a sliding nut that moves relatively while sliding on the shaft of the screw shaft as the screw shaft rotates in the sliding screw device, and the sliding nut is a nut The main body is made of a molten metal, and a resin layer of a resin composition having a synthetic resin as a base resin as a thread groove is formed on the surface of the female thread portion screwed into the screw shaft of the nut body by injection molding. It is characterized by that.

上記ナット本体は、前記樹脂層との接合面に化学表面処理が施されてなることを特徴とする。また、上記化学表面処理は、上記接合面に微細凹凸形状が形成される処理、または、上記接合面に上記樹脂層と化学反応する接合膜が形成される処理であることを特徴とする。   The nut body is characterized in that a chemical surface treatment is applied to a joint surface with the resin layer. Further, the chemical surface treatment is characterized in that a fine uneven shape is formed on the bonding surface or a bonding film that chemically reacts with the resin layer is formed on the bonding surface.

上記樹脂層の層厚が、0.1〜1mmであることを特徴とする。また、上記樹脂層において、ねじ溝底部の層厚が、ねじ溝山部の層厚よりも厚いことを特徴とする。   The resin layer has a layer thickness of 0.1 to 1 mm. Further, the resin layer is characterized in that the layer thickness of the bottom portion of the thread groove is thicker than the layer thickness of the thread groove portion.

上記合成樹脂が、芳香族ポリエーテルケトン(以下、PEKと記す)系樹脂、熱可塑性ポリイミド(以下、熱可塑性PIと記す)樹脂、およびPPS樹脂から選ばれる少なくとも1つの合成樹脂であることを特徴とする。また、上記樹脂組成物が、繊維状充填材を含まずに、樹脂組成物全体に対してPTFE樹脂を10〜30体積%、黒鉛を2〜10体積%含むことを特徴とする。   The synthetic resin is at least one synthetic resin selected from an aromatic polyether ketone (hereinafter referred to as PEK) resin, a thermoplastic polyimide (hereinafter referred to as thermoplastic PI) resin, and a PPS resin. And Moreover, the said resin composition is characterized by including 10-30 volume% of PTFE resin and 2-10 volume% of graphite with respect to the whole resin composition, without including a fibrous filler.

上記ナット本体の溶製金属の熱伝導率が、50W/(m・K)以上であることを特徴とする。また、上記ナット本体の溶製金属が、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、または銅合金であることを特徴とする。   The heat conductivity of the molten metal of the nut body is 50 W / (m · K) or more. The molten metal of the nut body is aluminum, an aluminum alloy, copper, or a copper alloy.

本発明のすべりねじ装置は、ねじ軸と、このねじ軸の回転に伴い、該ねじ軸の軸上を摺動しながら相対的に移動する摺動ナットとを備えるすべりねじ装置であって、上記摺動ナットが、本発明の摺動ナットであることを特徴とする。また、上記ナット本体の最小部内径が、上記ねじ軸の最大部外径よりも小さいことを特徴とする。   The sliding screw device of the present invention is a sliding screw device comprising a screw shaft and a sliding nut that moves relatively while sliding on the shaft of the screw shaft as the screw shaft rotates. The sliding nut is the sliding nut of the present invention. Further, the minimum inner diameter of the nut body is smaller than the maximum outer diameter of the screw shaft.

本発明の摺動ナットは、ナット本体が溶製金属からなり、該ナット本体における上記ねじ軸に螺合するめねじ部表面に、ねじ溝部として合成樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の樹脂層が射出成形により重ねて形成されているので、ナットのフランジなどの取り付け部、めねじ部の歯元の機械的強度が高く、高負荷でも破壊されることがない。また、放熱特性に優れるため、摩擦面における真実接触面積が小さくなり、摩擦力、摩擦発熱が低減され、摩耗の軽減、摩擦面温度の上昇を抑えるという利点がある。   In the sliding nut of the present invention, the nut body is made of molten metal, and a resin layer of a resin composition having a synthetic resin as a base resin as a thread groove is formed on the surface of the female thread portion that is screwed to the screw shaft in the nut body. Since they are formed by injection molding, the mechanical strength of the base of the mounting portion such as the flange of the nut and the female screw portion is high, and it is not broken even under high loads. In addition, since the heat dissipation characteristics are excellent, there is an advantage that the real contact area on the friction surface is reduced, the frictional force and the frictional heat generation are reduced, the wear is reduced, and the increase in the friction surface temperature is suppressed.

特に、ねじ溝部である樹脂層が、射出成形により溶融流動させた樹脂に圧力を加えナット本体に重ねて形成された樹脂層であるので、緻密な樹脂膜として形成することができ、高負荷で使用した場合でも摩耗が小さい。また、樹脂層が溶製金属表面の粗さに食い込んで、接合面積が増大し、樹脂層とナット本体との密着強さも向上する。また、樹脂層とめねじ部(溶製金属)との接合面に隙間がなく、樹脂層の熱がナット本体に伝わりやすくなる。   In particular, since the resin layer that is the thread groove is a resin layer formed by applying pressure to the resin melted and flown by injection molding and overlapping the nut body, it can be formed as a dense resin film with high load. Less wear even when used. Further, the resin layer bites into the roughness of the molten metal surface, the bonding area is increased, and the adhesion strength between the resin layer and the nut body is also improved. Moreover, there is no gap in the joint surface between the resin layer and the internal thread portion (melted metal), and the heat of the resin layer is easily transmitted to the nut body.

上記ナット本体は、樹脂層との接合面に化学表面処理、さらに詳しくは、微細凹凸形状が形成される処理、または、樹脂層と化学反応する接合膜が形成される処理が施されるので、樹脂層とナット本体の密着強さが向上するとともに、樹脂層の熱が溶製金属ナット本体へ伝わり易くなり、ねじ軸との摩擦力により樹脂層が剥がれることなく、耐荷重性が高く、高負荷でも摩擦摩耗特性に優れた摺動ナットになる。   The nut body is subjected to a chemical surface treatment on the joint surface with the resin layer, more specifically, a treatment to form a fine uneven shape, or a treatment to form a joining film that chemically reacts with the resin layer. The adhesion strength between the resin layer and the nut body is improved, the heat of the resin layer is easily transmitted to the molten metal nut body, the resin layer is not peeled off due to the frictional force with the screw shaft, and the load resistance is high. A sliding nut with excellent friction and wear characteristics even under load.

上記樹脂層が、層厚0.1〜1mmの薄肉であるので、摩擦発熱による熱が摩擦面からナット本体に逃げ易く、蓄熱し難く、耐荷重性が高く、高面圧下でも変形量が小さくなる。また、上記樹脂層において、ねじ溝底部の層厚が、ねじ溝山部の層厚よりも厚いので、層厚が均一な場合と比較して樹脂層とナット本体との接合面積が増し、接合力(荷重)が増加するので、樹脂層の剥がれに対する安全率が増し、より高負荷条件でも使用できる。   Since the resin layer is thin with a layer thickness of 0.1 to 1 mm, heat from frictional heat easily escapes from the friction surface to the nut body, is difficult to store heat, has high load resistance, and has a small deformation amount even under high surface pressure. Become. Further, in the above resin layer, since the layer thickness at the bottom of the thread groove is thicker than the layer thickness at the thread groove portion, the joint area between the resin layer and the nut body is increased compared with the case where the layer thickness is uniform, Since the force (load) increases, the safety factor against peeling of the resin layer increases and it can be used even under higher load conditions.

上記樹脂層を形成する樹脂組成物のベース樹脂が、PEK系樹脂、熱可塑性PI樹脂、およびPPS樹脂から選ばれる少なくとも1つの合成樹脂であるので、耐荷重性、耐熱性、低摩擦特性、および耐摩耗特性に優れる。   Since the base resin of the resin composition forming the resin layer is at least one synthetic resin selected from PEK-based resin, thermoplastic PI resin, and PPS resin, load resistance, heat resistance, low friction characteristics, and Excellent wear resistance.

また、上記樹脂組成物に繊維状充填材を含まないことで、摺動ナットが、ねじ軸の回転に伴い該ねじ軸の軸上を摺動しながら相対的に往復移動した際、繊維の端部がエッジとなって相手ねじ軸を摩耗損傷するという問題が起こらず、摩擦係数が低く安定する。また、摺動ナットの往復移動時において、繊維の端部が繰り返しの応力を受け樹脂の疲労摩耗が発生するという問題も起こらず、高負荷でも耐摩耗性に優れる。   Further, since the resin composition does not include a fibrous filler, when the sliding nut relatively reciprocates while sliding on the axis of the screw shaft as the screw shaft rotates, the end of the fiber The problem that the part becomes an edge and wears and damages the mating screw shaft does not occur and the friction coefficient is low and stable. Further, during the reciprocating movement of the sliding nut, the problem that the end of the fiber is subjected to repeated stress and fatigue wear of the resin does not occur, and the wear resistance is excellent even under a high load.

さらに、上記樹脂組成物にPTFE樹脂を含むことで、低摩擦係数となり、摩擦発熱が軽減され、高負荷でも摩擦摩耗特性に優れた摺動ナットになる。また、無潤滑でも使用可能となる。特に、上記樹脂組成物について、繊維状充填材を含まずに、樹脂組成物全体に対してPTFE樹脂を10〜30体積%、黒鉛を2〜10体積%含む組成とすることで、高負荷においても樹脂層の変形および摩耗、相手材の損傷が小さく、無潤滑で使用できるとともに、油、グリースなどに対する耐性も高くなる。また、黒鉛は熱伝導率が高いため、摩擦熱を放熱し易い。   Further, by including PTFE resin in the resin composition, a low friction coefficient is obtained, frictional heat generation is reduced, and a sliding nut having excellent frictional wear characteristics even at high loads is obtained. Also, it can be used without lubrication. In particular, with respect to the resin composition described above, without including a fibrous filler, a composition containing 10 to 30% by volume of PTFE resin and 2 to 10% by volume of graphite with respect to the entire resin composition allows high load. In addition, deformation and wear of the resin layer and damage to the mating material are small, and the resin layer can be used without lubrication, and also has high resistance to oil, grease and the like. Moreover, since graphite has high thermal conductivity, it is easy to dissipate frictional heat.

上記ナット本体の溶製金属の熱伝導率が、50W/(m・K)以上であるので、樹脂層の熱が溶製金属ナット本体から外部に伝わり易くなり、さらに摩擦面における真実接触面積が小さくなり、摩擦力、摩耗の軽減、摩擦面温度の上昇を抑えることができる。さらに、該ナット本体の溶製金属の材質が、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、または銅合金であるので、所要の機械的強度、熱伝導性、耐荷重性を確保することができる。   Since the heat conductivity of the molten metal of the nut body is 50 W / (m · K) or more, the heat of the resin layer is easily transmitted from the molten metal nut body to the outside, and the real contact area on the friction surface is further increased. It becomes smaller and can reduce frictional force, wear, and increase in friction surface temperature. Furthermore, since the material of the molten metal of the nut main body is aluminum, an aluminum alloy, copper, or a copper alloy, required mechanical strength, thermal conductivity, and load resistance can be ensured.

本発明のすべりねじ装置は、ねじ軸と、このねじ軸の回転に伴い、該ねじ軸の軸上を摺動しながら相対的に移動する本発明の摺動ナットとを備えてなるので、高負荷条件でも耐焼き付き性や耐摩耗性などの摺動特性に優れる。また、上記すべりねじ装置は、ナット本体の最小部内径(ナット内径への凸部)が、ねじ軸の最大部外径(軸外径への凸部)よりも小さいので、衝撃荷重などにて想定以上の高負荷になった場合でも、ナットのめねじ部の歯元が破壊してねじ軸から外れることがなく、使用時の安全性を増すことができる。   The sliding screw device of the present invention comprises the screw shaft and the sliding nut of the present invention that moves relatively while sliding on the shaft of the screw shaft as the screw shaft rotates. Excellent sliding characteristics such as seizure resistance and wear resistance even under load conditions. In the above-mentioned sliding screw device, the minimum inner diameter of the nut body (projection to the nut inner diameter) is smaller than the maximum outer diameter of the screw shaft (convex to the shaft outer diameter). Even when the load is higher than expected, the tooth base of the female screw portion of the nut is not broken and detached from the screw shaft, so that the safety during use can be increased.

本発明のすべりねじ装置の斜視図である。It is a perspective view of the slide screw device of the present invention. 摺動ナットの軸方向断面図である。It is an axial sectional view of a sliding nut. 実施例等のナット試験片を示す図である。It is a figure which shows nut test pieces, such as an Example. 摺動ナットの軸方向断面図である。It is an axial sectional view of a sliding nut.

本発明のすべりねじ装置の一実施例を図1および図2により説明する。図1はすべりねじ装置の斜視図であり、図2は摺動ナットの軸方向断面図である。本発明のすべりねじ装置1は、ねじ軸2と、このねじ軸2のねじ溝に螺合し、このねじ軸上を摺動しながら相対的に移動する本発明の摺動ナット3とから構成される。ねじ軸2の回転運動が、摺動ナット3の直線運動に変換される。その他に、摺動ナット3を同じ位置で回転させることにより、ねじ軸2に直線運動を付与する使い方もできる。   An embodiment of the sliding screw device of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view of a sliding screw device, and FIG. 2 is an axial sectional view of a sliding nut. A sliding screw device 1 according to the present invention comprises a screw shaft 2 and a sliding nut 3 according to the present invention which is screwed into a screw groove of the screw shaft 2 and moves relatively while sliding on the screw shaft. Is done. The rotational movement of the screw shaft 2 is converted into the linear movement of the sliding nut 3. In addition, by rotating the sliding nut 3 at the same position, it is possible to apply a linear motion to the screw shaft 2.

ねじ軸2としては、ステンレス鋼、炭素鋼等もしくはこれらに亜鉛メッキ、ニッケルメッキ、鋼質クロムメッキ等を施した鉄系金属、アルミニウム合金などの金属軸や、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂などの樹脂軸を用いることができる。ステンレス鋼やアルミニウム合金類などの耐蝕性金属類は、強度が高いので高負荷にて使用可能で、錆が発生しないので好ましく、防錆処理を省略できる点からも好適である。本発明においては、寸法精度を確保でき、耐久性に優れている耐蝕性金属類が最も好ましい。   The screw shaft 2 includes stainless steel, carbon steel, etc., or a metal shaft made of galvanized, nickel plated, steel chrome plated, etc., a metal shaft such as an aluminum alloy, or a resin shaft such as a polyimide resin or a phenol resin. Can be used. Corrosion-resistant metals such as stainless steel and aluminum alloys are preferable because they are high in strength and can be used at high loads, and do not generate rust. In the present invention, corrosion-resistant metals that can ensure dimensional accuracy and have excellent durability are most preferable.

ねじ軸2の加工方法としては転造、切削、研削などがあり、いずれの加工方法であってもよい。高負荷条件での耐摩耗性などの摺動特性を考慮すると、ねじ軸の摺動ナットとの接触面の表面粗さは小さい方が好適である。ねじ軸の表面粗さ0.1μmRa以下では、ねじ軸面の凸による摺動ナットの掘り起こし摩耗が非常に少ない。特に表面粗さ0.05μmRa以下が最適である。   The processing method of the screw shaft 2 includes rolling, cutting, grinding and the like, and any processing method may be used. In consideration of sliding characteristics such as wear resistance under high load conditions, it is preferable that the surface roughness of the contact surface of the screw shaft with the sliding nut is smaller. When the surface roughness of the screw shaft is 0.1 μmRa or less, the wear of the sliding nut due to the convexity of the screw shaft surface is very small. In particular, a surface roughness of 0.05 μmRa or less is optimal.

ねじ軸2は、無潤滑での使用が可能である。また、メンテナンスフリーよりも低摩擦性などを重視する場合は、油またはグリースなどの潤滑剤をねじ軸2と摺動ナット3との摺動部に使用してもよい。この場合、摺動ナットのめねじ部の軸方向に直線状の溝を形成して、そこに摩耗紛が保持されるようにしてアブレッシブ摩耗が抑えられるように対策することが好ましい。油またはグリースで潤滑することで、無潤滑の場合よりも、さらに高い荷重に耐えるとともに、高精度の回転安定性を確保できる。   The screw shaft 2 can be used without lubrication. Further, when importance is attached to low friction rather than maintenance-free, a lubricant such as oil or grease may be used for the sliding portion between the screw shaft 2 and the sliding nut 3. In this case, it is preferable to take a countermeasure so as to suppress the abrasive wear by forming a linear groove in the axial direction of the female thread portion of the sliding nut so as to hold the wear powder there. By lubricating with oil or grease, it is possible to withstand a higher load than with no lubrication and to ensure high-precision rotational stability.

図2に示すように、摺動ナットは、ナット本体3aが溶製金属からなり、該ナット本体3aにおけるねじ軸に螺合するめねじ部の表面に、ねじ溝部として、後述する合成樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の樹脂層3bが形成されている。めねじ部は、ナット本体3aの一部であってナット本体3aの内径部に形成されており、ねじ溝部である樹脂層3bは、このめねじ部の表面を覆うように形成されている。ねじ溝部である樹脂層3bが、ねじ軸2(図1参照)と直接に摺動接触する。なお、樹脂層3bは、少なくともめねじ部の表面に形成されていればよく、ナット本体3aのそれ以外の表面に形成されていてもよい。   As shown in FIG. 2, the sliding nut has a nut body 3a made of a molten metal, and a synthetic resin, which will be described later, is used as a thread groove on the surface of a female thread portion that is screwed onto a screw shaft in the nut body 3a. A resin layer 3b of the resin composition is formed. The female thread portion is a part of the nut main body 3a and is formed in the inner diameter portion of the nut main body 3a, and the resin layer 3b which is a thread groove portion is formed so as to cover the surface of the female thread portion. The resin layer 3b, which is a screw groove, is in direct sliding contact with the screw shaft 2 (see FIG. 1). In addition, the resin layer 3b should just be formed in the surface of the internal thread part at least, and may be formed in the surface other than that of the nut main body 3a.

ナット本体3aの溶製金属の表面粗さに、射出成形により樹脂層3bが食い込むことで、樹脂層3bとナット本体3aとが密着する。さらに、樹脂層3bとナット本体3aの真の接合面積が増え、樹脂層とめねじ部(溶製金属)との接合面に隙間がないため、樹脂層3bの熱がナット本体3aへ伝わりやすくなる。   The resin layer 3b and the nut body 3a are brought into close contact with each other by the injection of the resin layer 3b into the surface roughness of the molten metal of the nut body 3a. Further, the true bonding area between the resin layer 3b and the nut body 3a is increased, and there is no gap in the bonding surface between the resin layer and the female screw portion (melted metal), so that the heat of the resin layer 3b is easily transmitted to the nut body 3a. .

ねじ部形状は、例えば、ミニチュアねじ、メートル並目ねじ、メートル細目ねじ、ユニファイ並目ねじ、ユニファイ細目ねじ等の三角ねじや、30度台形ねじ、メートル台形ねじ等の台形ねじ、丸ねじ、ゴシックアーク形状であってもよく、あらゆるねじ形状が適用できる。また、一条ねじ、二条ねじ、もしくは多条ねじであってもよい。   The thread shape is, for example, a triangular screw such as a miniature screw, metric coarse screw, metric fine screw, unified coarse screw, or unified fine screw, trapezoidal screw such as 30 degree trapezoidal screw, metric trapezoidal screw, round screw, gothic An arc shape may be used, and any screw shape can be applied. Further, it may be a single thread, a double thread, or a multiple thread.

ナット本体3aの最小部内径(ナット内径への凸部)が、ねじ軸の最大部外径(軸外径への凸部)よりも小さい形状とすることが好ましい。本発明の摺動ナットは、ナット本体3aのめねじ部自体は溶製金属製であり、この表面に沿って薄肉で樹脂層3bを形成しているため、上記形状を実現できる。この形状により、ねじ軸からの荷重を溶製金属のナット本体が受けることができ、衝撃荷重などにて想定以上の高負荷になった場合でも、ナットのめねじ部の歯元が破壊すること等を防止できる。   It is preferable that the minimum inner diameter of the nut body 3a (projection toward the nut inner diameter) be smaller than the maximum outer diameter (projection toward the shaft outer diameter) of the screw shaft. In the sliding nut of the present invention, the female thread portion of the nut body 3a itself is made of molten metal, and the resin layer 3b is formed thinly along this surface, so that the above shape can be realized. With this shape, the molten metal nut body can receive the load from the screw shaft, and even if the impact load becomes higher than expected, the tooth base of the nut's internal thread can be destroyed. Etc. can be prevented.

ナット本体を構成する溶製金属の材質としては、鉄、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、または銅合金であることが好ましい。これらの材質を採用することで、溶製金属ナット本体において、所要の熱伝導性、耐荷重性を確保することができ、樹脂層から溶製金属ナット本体、溶製金属ナット本体から外部に放熱し易く、高負荷でも使用可能となる。   The material of the molten metal constituting the nut body is preferably iron, aluminum, aluminum alloy, copper, or copper alloy. By adopting these materials, it is possible to ensure the required thermal conductivity and load resistance in the molten metal nut body, and heat radiation from the resin layer to the molten metal nut body and from the molten metal nut body to the outside. It can be used easily even at high loads.

鉄としては、一般構造用炭素鋼(SS400など)、機械構造用炭素鋼(S45Cなど)、ステンレス鋼(SUS303、SUS316など)などが使用できる。また、これらの鉄に、亜鉛、ニッケル、銅などのめっきを施してもよい。   As iron, general structural carbon steel (SS400, etc.), mechanical structural carbon steel (S45C, etc.), stainless steel (SUS303, SUS316, etc.) can be used. Further, these irons may be plated with zinc, nickel, copper or the like.

アルミニウムとしてはA1050、A1100などが、アルミニウム合金としてはA2017、A2024、A5056、A6061などが使用できる。切削加工性に優れることから、A2017、A2024が好ましい。また、アルミニウム合金ダイカスト(ADC12など)、アルミニウム合金鋳物(AC4Bなど)も使用できる。また、アルミニウムの耐食性、耐摩耗性の向上のために、アルマイト処理品としてもよい。   A1050, A1100, etc. can be used as aluminum, and A2017, A2024, A5056, A6061, etc. can be used as aluminum alloys. Since it is excellent in cutting workability, A2017 and A2024 are preferable. Moreover, aluminum alloy die casting (ADC12 etc.) and aluminum alloy casting (AC4B etc.) can also be used. Moreover, it is good also as an anodized article for the improvement of the corrosion resistance of aluminum, and abrasion resistance.

銅としてはC1100などが、銅合金としてはC3604などが使用できる。切削加工性および環境性の観点から、鉛0.1%以下およびカドミウム0.0075%以下のC6801、C6802などが好ましい。また、銅合金鋳物(CAC406など)も使用できる。   C1100 or the like can be used as copper, and C3604 or the like can be used as a copper alloy. From the viewpoints of cutting workability and environmental properties, C6801 and C6802 containing 0.1% or less of lead and 0.0075% or less of cadmium are preferable. A copper alloy casting (such as CAC406) can also be used.

溶製金属ナット本体を金型にインサートし、樹脂を射出成形する工程において、金型とナット本体間にはクリアランスが必要となる。例えば、ナット本体を金型にインサートし、内径に樹脂を射出成形した際には、射出成形圧力によりナット本体はクリアランス分だけ外径側に伸ばされるので、ナット本体の溶製金属の伸びが小さいと、破断する可能性がある。そのため、溶製金属の伸びは5%以上が好ましく、アルミニウム合金ダイカスト、アルミニウム合金鋳物、銅合金鋳物以外が好ましい。   In the process of inserting the molten metal nut body into the mold and injection molding the resin, a clearance is required between the mold and the nut body. For example, when a nut body is inserted into a mold and resin is injection molded into the inner diameter, the nut body is stretched to the outer diameter side by the clearance due to the injection molding pressure, so the elongation of the molten metal in the nut body is small. And may break. Therefore, the elongation of the molten metal is preferably 5% or more, and other than aluminum alloy die casting, aluminum alloy casting, and copper alloy casting is preferable.

ナット本体の溶製金属は、その熱伝導率が50W/(m・K)以上であることが好ましい。熱伝導率50W/(m・K)以上の材質を採用することで、樹脂層から溶製金属ナット本体、溶製金属ナット本体から外部に放熱し易く、より高負荷で使用可能となる。熱伝導率が50W/(m・K)以上の材質としては、上述のアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金が挙げられる。溶製金属ナットの熱伝導率は、高いほど摩擦熱を放熱し易いため、100W/(m・K)以上がより好ましい。   The molten metal of the nut body preferably has a thermal conductivity of 50 W / (m · K) or more. By adopting a material having a thermal conductivity of 50 W / (m · K) or more, heat is easily radiated from the resin layer to the molten metal nut main body and from the molten metal nut main body to the outside, and it can be used at a higher load. Examples of the material having a thermal conductivity of 50 W / (m · K) or more include the above-described aluminum, aluminum alloy, copper, and copper alloy. The higher the thermal conductivity of the molten metal nut, the easier it is to dissipate frictional heat, so 100 W / (m · K) or more is more preferable.

溶製金属ナット本体における樹脂層との接合面は、射出成形時の樹脂層との密着性を高めるために、ショットブラスト、タンブラー、機械加工などにより、凹凸形状などに荒らすことが好ましい。その際の表面粗さはRa4μm以上が好ましい。また、溶製金属ナット本体の表面に、金属めっきなどの表面処理を施すこともできる。   In order to improve the adhesiveness with the resin layer at the time of injection molding, it is preferable to roughen the joint surface with the resin layer in the molten metal nut main body to an uneven shape by shot blasting, tumbler, machining or the like. The surface roughness at that time is preferably Ra 4 μm or more. Moreover, surface treatments, such as metal plating, can also be given to the surface of a molten metal nut main body.

溶製金属ナット本体と樹脂層との密着性を高めるには、溶製金属ナット本体における樹脂層の接合面に、化学表面処理を施すことが好ましい。化学表面処理としては、(1)接合面に微細凹凸形状が形成される処理、または、(2)接合面に樹脂層と化学反応する接合膜が形成される処理、を施すことが好ましい。   In order to improve the adhesion between the molten metal nut body and the resin layer, it is preferable to perform a chemical surface treatment on the joint surface of the resin layer in the molten metal nut body. As the chemical surface treatment, it is preferable to perform (1) a process in which a fine uneven shape is formed on the bonding surface, or (2) a process in which a bonding film that chemically reacts with the resin layer is formed on the bonding surface.

接合面を微細凹凸形状とすることで、真の接合面積が増大し、樹脂層と溶製金属ナット本体との密着強さが向上するとともに、樹脂層の熱が溶製金属ナット本体へ伝わり易くなる。また、接合面において樹脂層と化学反応する接合膜を介在させることで、樹脂層と溶製金属ナット本体との密着強さが向上するとともに、樹脂層と溶製金属ナット本体にミクロな隙間がなくなり、樹脂層の熱が溶製金属ナット本体へ伝わり易くなる。   By making the joining surface into a fine concavo-convex shape, the true joining area is increased, the adhesion strength between the resin layer and the molten metal nut body is improved, and the heat of the resin layer is easily transmitted to the molten metal nut body. Become. Also, by interposing a bonding film that chemically reacts with the resin layer on the bonding surface, the adhesion strength between the resin layer and the molten metal nut body is improved, and a micro gap is formed between the resin layer and the molten metal nut body. The heat of the resin layer is easily transferred to the molten metal nut body.

微細凹凸形状となる表面粗化処理としては、酸性溶液処理(硫酸、硝酸、塩酸など、もしくは他の溶液との混合)、アルカリ性溶液処理(水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど、もしくは他の溶液との混合)により、溶製金属ナット本体の表面を溶かす方法が挙げられる。微細凹凸形状は、濃度、処理時間、後処理などによって異なるが、アンカー効果による密着性を高めるためには、凹ピッチが数nm〜数十μmの微細な凹凸にすることが好ましい。また、一般的な酸性溶液処理、アルカリ性溶液処理以外に、特殊なメック社製アマルファ処理、大成プラス社製NMT処理などが例示できる。   Surface roughening treatment that results in fine irregularities includes acidic solution treatment (sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, etc., or mixed with other solutions), alkaline solution treatment (sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc., or other solutions) The method of melting the surface of the melted metal nut main body by mixing). Although the fine uneven shape varies depending on the concentration, processing time, post-treatment, etc., in order to improve the adhesion due to the anchor effect, it is preferable to make the fine unevenness with a concave pitch of several nanometers to several tens of micrometers. Further, in addition to general acidic solution treatment and alkaline solution treatment, a special Amalfa treatment manufactured by Mech, an NMT treatment manufactured by Taisei Plus, etc. can be exemplified.

樹脂層を射出成形で形成する際には、樹脂材が高速で流し込まれるため、該樹脂材が、せん断力により凹ピッチが数nm〜数十μmである上記微細凹凸形状にも深く入り込むことができる。これにより、溶製金属ナット本体と樹脂層との密着強度が確保できる。また、化学表面処理により形成された上記微細凹凸形状は、機械的に単純に荒らした形状とは異なり、多孔質のような複雑な立体構造となっているため、アンカー効果を発揮しやすく、強固な密着が可能となる。   When the resin layer is formed by injection molding, since the resin material is poured at a high speed, the resin material can penetrate deeply into the fine concavo-convex shape having a concave pitch of several nanometers to several tens of micrometers by a shearing force. it can. Thereby, the adhesive strength of a molten metal nut main body and a resin layer is securable. In addition, the fine irregularities formed by chemical surface treatment have a complex three-dimensional structure such as porous, unlike mechanically roughened shapes. Is possible.

樹脂層と化学反応する接合膜が形成される表面処理としては、トリアジンジヂオール誘導体、s−トリアジン化合物などの溶液への浸漬処理が挙げられる。これら表面処理は、処理した溶製金属ナット本体を金型に入れ射出成形する際に、熱と圧力により樹脂材と反応し、樹脂層と溶製金属ナット本体との密着性が高まる。このような表面処理としては、例えば、東亜電化社製TRI処理などが例示できる。   Examples of the surface treatment for forming a bonding film that chemically reacts with the resin layer include an immersion treatment in a solution of a triazinedidiol derivative, an s-triazine compound, or the like. These surface treatments react with the resin material by heat and pressure when the treated molten metal nut main body is put into a mold and injection molded, and the adhesion between the resin layer and the molten metal nut main body is increased. Examples of such surface treatment include TRI treatment manufactured by Toa Denka Co., Ltd.

化学表面処理のうち、メック社製アマルファ処理、大成プラス社製NMT処理、東亜電化社製TRI処理などの特殊表面処理は、アルミニウム、銅に適している。このため、これらの処理を施す場合は、少なくとも溶製金属ナット本体の表面がアルミニウムまたは銅であることが好ましい。   Among the chemical surface treatments, special surface treatments such as Amalfa treatment manufactured by Mec, NMT treatment manufactured by Taisei Plus, and TRI treatment manufactured by Toa Denka are suitable for aluminum and copper. For this reason, when performing these processes, it is preferable that the surface of a molten metal nut main body is aluminum or copper at least.

溶製金属ナット本体と樹脂層とのせん断接着強さは、2MPa以上であることが好ましい。この範囲であれば、使用中の摩擦力に対して充分な密着強さを得ることができ、高負荷で使用しても、樹脂層が溶製金属ナット本体から剥離することはない。更に安全率を高めるためには、4MPa以上が好ましい。物理固定、機械的な粗面化処理、化学的な粗面化処理などの密着性向上手段は、上記せん断接着強さを確保できるよう、適宜選択して組み合わせて用いることが好ましい。   The shear bond strength between the molten metal nut body and the resin layer is preferably 2 MPa or more. If it is this range, sufficient adhesive strength with respect to the friction force in use can be obtained, and even if it uses by high load, a resin layer does not peel from a molten metal nut main body. In order to further increase the safety factor, 4 MPa or more is preferable. The adhesion improving means such as physical fixation, mechanical roughening treatment, and chemical roughening treatment are preferably selected and used in combination so as to ensure the shear bond strength.

樹脂層の層厚について図4により説明する。図4は、図2と同様の摺動ナットの軸方向断面図である。溶製金属からなるナット本体3aにおけるめねじ部の表面に、ねじ溝部として樹脂層3bが形成されている。樹脂層の層厚は、ねじ軸方向の同位置における、ナット本体表面から樹脂層表面までの距離である。図4(a)では、ねじ溝山部3cの層厚(t)と、ねじ溝底部3dの層厚(t)とが同一(t=t)であり、樹脂層全体にわたって略均一な層厚となっている。これに対して図4(b)では、ナット本体のねじ溝底が深く、ねじ溝底部3dの層厚(t)が、ねじ溝山部3cの層厚(t)よりも厚くなっている(t>t)。なお、ねじ溝底部の層厚は、図に示すようにねじ軸方向で変化するが、ここでの層厚(t)は、ねじ溝底部の樹脂層表面から、ナット本体のねじ溝底部表面の最深位置までの距離である。図4(b)の構造とすることで、図4(a)の構造の場合と比較して、ねじ溝底部において樹脂層とナット本体との接合面積が増し、接合力が増加する。このため、樹脂層の剥がれに対する安全率が増し、より高負荷条件でも使用できる。なお、溝底部の形状は特に限定されるものではなく、t>tであれば、V字やU字など、いずれの形状であってもよい。 The layer thickness of the resin layer will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an axial sectional view of a sliding nut similar to FIG. A resin layer 3b is formed as a thread groove on the surface of the female thread in the nut body 3a made of molten metal. The layer thickness of the resin layer is the distance from the nut body surface to the resin layer surface at the same position in the screw axis direction. Figure 4 (a), the layer thickness of the screw Mizoyama portion 3c (t 1), a thickness of the thread groove bottom 3d (t 2) and the same (t 1 = t 2), substantially over the entire resin layer The layer thickness is uniform. On the other hand, in FIG. 4B, the screw groove bottom of the nut body is deep, and the layer thickness (t 3 ) of the screw groove bottom 3d is thicker than the layer thickness (t 1 ) of the screw groove crest 3c. (T 3 > t 1 ). The layer thickness at the bottom of the thread groove varies in the screw axis direction as shown in the figure, but the layer thickness (t 3 ) here varies from the resin layer surface at the bottom of the thread groove to the thread groove bottom surface of the nut body. It is the distance to the deepest position. By adopting the structure of FIG. 4B, as compared with the structure of FIG. 4A, the joining area between the resin layer and the nut body is increased at the bottom of the thread groove, and the joining force is increased. For this reason, the safety factor against peeling of the resin layer is increased, and the resin layer can be used even under higher load conditions. In addition, the shape of the groove bottom is not particularly limited, and any shape such as a V shape or a U shape may be employed as long as t 3 > t 1 .

樹脂層の層厚は、0.1〜1mmが好ましい。樹脂厚みが0.1mm未満では、長期使用時の耐久性、すなわち寿命が短くなるおそれがある。一方、樹脂厚みが1mmをこえると、摩擦による熱が摩擦面からナット本体側に逃げ難く、摩擦面温度が高くなる。また、荷重による変形量が大きくなるとともに、摩擦面における真実接触面積も大きくなり、摩擦力、摩擦発熱が高くなり、摩耗が大きくなるおそれがある。なお、樹脂厚みはナット内径寸法により決定する。また、図4(b)のような構造とする場合、ねじ溝底部(t)以外の部分の厚みが、上記範囲であることが好ましい。 The layer thickness of the resin layer is preferably 0.1 to 1 mm. If the resin thickness is less than 0.1 mm, durability during long-term use, that is, life may be shortened. On the other hand, if the resin thickness exceeds 1 mm, heat due to friction is difficult to escape from the friction surface to the nut body, and the friction surface temperature increases. In addition, the amount of deformation due to the load increases, the true contact area on the friction surface also increases, the frictional force and the heat generated by friction increase, and the wear may increase. The resin thickness is determined by the nut inner diameter. In the case of the structure shown in FIG. 4 (b), it is preferable that the thickness of the portion other than the thread groove bottom (t 3) is within the above range.

摩擦発熱のナット本体への放熱を考慮すると、樹脂厚みは0.2〜0.5mmがより好ましい。射出成形により所要の厚みにしても、射出成形(インサート成形)後に機械加工にて所要の樹脂厚みに仕上げてもよい。   In consideration of the heat radiation of the frictional heat to the nut body, the resin thickness is more preferably 0.2 to 0.5 mm. The required thickness may be obtained by injection molding, or the required resin thickness may be finished by machining after injection molding (insert molding).

樹脂層を形成する樹脂組成物は、射出成形可能な合成樹脂をベース樹脂とするものである。合成樹脂としては、潤滑特性に優れた合成樹脂が好ましい。また、摺動ナットを雰囲気温度の高い部位に使用可能なように耐熱性の高い合成樹脂が好ましい。このような合成樹脂としては、例えば、PEK系樹脂、ポリアセタール(POM)樹脂、PPS樹脂、射出成形可能な熱可塑性PI樹脂、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、ポリアミド(PA)樹脂、射出成形可能なフッ素樹脂などが挙げられる。これらの各合成樹脂は単独で使用してもよく、2種類以上混合したポリマーアロイであってもよい。   The resin composition for forming the resin layer is based on a synthetic resin that can be injection-molded. As the synthetic resin, a synthetic resin excellent in lubricating properties is preferable. Further, a synthetic resin having high heat resistance is preferable so that the sliding nut can be used in a part having a high ambient temperature. Examples of such synthetic resins include PEK-based resins, polyacetal (POM) resins, PPS resins, injection-moldable thermoplastic PI resins, polyamide-imide (PAI) resins, polyamide (PA) resins, and injection-moldable fluorine. Resin etc. are mentioned. Each of these synthetic resins may be used alone or may be a polymer alloy in which two or more kinds are mixed.

これらの合成樹脂の中でも、PEK系樹脂、熱可塑性PI樹脂、PPS樹脂を用いることが好ましい。樹脂層を形成する樹脂組成物のベース樹脂として、これらの合成樹脂を使用することで、耐熱性、耐油性、耐クリープ特性、耐荷重性、摩擦摩耗特性に優れた摺動ナットになる。また、溶製金属からなるナット本体との密着強度が高く、ナット本体からの剥離の心配がない。   Among these synthetic resins, it is preferable to use PEK-based resins, thermoplastic PI resins, and PPS resins. By using these synthetic resins as the base resin of the resin composition for forming the resin layer, a sliding nut having excellent heat resistance, oil resistance, creep resistance characteristics, load resistance, and friction and wear characteristics is obtained. Moreover, the adhesion strength with the nut body made of molten metal is high, and there is no worry of peeling from the nut body.

PEK系樹脂は、融点が340℃、ガラス転移点が143℃、連続使用温度が260℃の結晶性の熱可塑性樹脂であり、優れた耐熱性、耐油・耐薬品性、耐クリープ性、耐荷重性、耐摩耗性、摺動特性などに加え、靭性、高温時の機械物性が高く、耐疲労特性、耐衝撃性に優れ、成形性も良好であるため、すべりねじ装置の摺動ナットのベース樹脂に適している。   PEK resin is a crystalline thermoplastic resin with a melting point of 340 ° C, a glass transition point of 143 ° C, and a continuous use temperature of 260 ° C. Excellent heat resistance, oil / chemical resistance, creep resistance, load resistance In addition to durability, wear resistance, sliding characteristics, etc., it has high toughness, mechanical properties at high temperatures, fatigue resistance, impact resistance, and good moldability. Suitable for resin.

本発明で使用できるPEK系樹脂としては、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリエーテルケトン(PEK)樹脂、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン(PEKEKK)樹脂などがある。本発明で使用できるPEEK樹脂の市販品としては、ビクトレックス社製:PEEK(90P、150P、380P、450P、90G、150Gなど)、ソルベイアドバンストポリマーズ社製:キータスパイア(KT−820P、KT−880Pなど)、ダイセルデグザ社製:VESTAKEEP(1000G、2000G、3000G、4000Gなど)などが挙げられる。また、PEK樹脂としては、ビクトレックス社製:VICTREX−HTなどが、PEKEKK樹脂としてはビクトレックス社製:VICTREX−STなどが、それぞれ挙げられる。   Examples of the PEK resin that can be used in the present invention include polyetheretherketone (PEEK) resin, polyetherketone (PEK) resin, and polyetherketoneetherketoneketone (PEKEKK) resin. Examples of commercially available PEEK resins that can be used in the present invention include: Victorex: PEEK (90P, 150P, 380P, 450P, 90G, 150G, etc.), Solvay Advanced Polymers: KetaSpire (KT-820P, KT-880P) Etc., manufactured by Daicel Degussa, Inc .: VESTAKEEEP (1000G, 2000G, 3000G, 4000G, etc.). Examples of the PEK resin include Victrex-HT manufactured by Victrex, and examples of the PEKKK resin include Victrex-ST manufactured by Victrex.

熱可塑性PI樹脂は、融点が388℃、ガラス転移点が250℃、連続使用温度が240℃の結晶性の熱可塑性樹脂であり、耐熱性、耐油性、耐荷重性、摩擦摩耗特性などに優れているため、すべりねじ装置の摺動ナットのベース樹脂に適している。射出成形時の金型内結晶化速度が遅いため、成形品は非晶質の状態でるが、熱処理にて結晶化度を高めることができる。本発明で使用できる熱可塑性PI樹脂の市販品としては、三井化学社製オーラム(PD450、PD6200など)が挙げられる。   Thermoplastic PI resin is a crystalline thermoplastic resin having a melting point of 388 ° C., a glass transition point of 250 ° C., and a continuous use temperature of 240 ° C., and is excellent in heat resistance, oil resistance, load resistance, friction wear characteristics, etc. Therefore, it is suitable for the base resin of the sliding nut of the sliding screw device. Since the in-mold crystallization speed during injection molding is slow, the molded product is in an amorphous state, but the crystallinity can be increased by heat treatment. Examples of commercially available thermoplastic PI resins that can be used in the present invention include Aurum (PD450, PD6200, etc.) manufactured by Mitsui Chemicals.

PPS樹脂は、融点が280℃、ガラス転移点が88℃、連続使用温度が240℃の結晶性の熱可塑性樹脂であり、極めて高い剛性と、優れた耐熱性、寸法安定性、耐摩耗性、摺動特性、高流動性などを有するため、すべりねじ装置の摺動ナットのベース樹脂に適している。PPS樹脂は、その分子構造により、架橋型、半架橋型、直鎖型、分岐型等などのタイプがあるが、本発明ではこれらの分子構造や分子量に限定されることなく使用できる。本発明で使用できるPPS樹脂の市販品としては、東ソー社製#160、B−063、大日本インキ社製T4AG、LR−2Gなどが挙げられる。   PPS resin is a crystalline thermoplastic resin having a melting point of 280 ° C, a glass transition point of 88 ° C, and a continuous use temperature of 240 ° C. It has extremely high rigidity, excellent heat resistance, dimensional stability, wear resistance, Since it has sliding characteristics, high fluidity, etc., it is suitable as a base resin for sliding nuts in sliding screw devices. Depending on the molecular structure of the PPS resin, there are types such as a crosslinked type, a semi-crosslinked type, a linear type, and a branched type. In the present invention, the PPS resin can be used without being limited to these molecular structures and molecular weights. Examples of commercially available PPS resins that can be used in the present invention include Tosoh Corp. # 160, B-063, Dainippon Ink Corp. T4AG, LR-2G, and the like.

樹脂層を形成する樹脂組成物は、ガラス繊維、炭素繊維、ウィスカなどの繊維状の無機充填材を含まないことが好ましい。樹脂層に繊維状充填材を含む場合、摺動ナットがねじ軸の回転に伴い、該ねじ軸の軸上を摺動しながら相対的に往復移動した際、繊維の端部がエッジとなって相手ねじ軸を摩耗損傷するおそれや、摺動ナットの往復移動時において、繊維の端部が繰り返しの応力を受け樹脂の疲労摩耗が発生するおそれ等がある。繊維状充填材を含まない構成とすることで、これらの懸念を排除できる。   It is preferable that the resin composition forming the resin layer does not contain a fibrous inorganic filler such as glass fiber, carbon fiber, or whisker. When the resin layer includes a fibrous filler, when the sliding nut relatively reciprocates while sliding on the axis of the screw shaft as the screw shaft rotates, the end of the fiber becomes an edge. There is a possibility that the mating screw shaft may be worn and damaged, or that the end of the fiber is subjected to repeated stress during the reciprocating movement of the sliding nut, and the fatigue wear of the resin may occur. These concerns can be eliminated by adopting a configuration that does not include a fibrous filler.

樹脂層を形成する樹脂組成物は、PTFE樹脂を含むことが好ましい。PTFE樹脂を含むことで、低摩擦化が図れ、摩擦発熱が軽減され、高負荷でも摩擦摩耗特性に優れる。PTFE樹脂としては、懸濁重合法によるモールディングパウダー、乳化重合法によるファインパウダー、再生PTFEのいずれを採用してもよい。再生PTFEとは、熱処理(熱履歴が加わったもの)粉末、γ線または電子線などを照射した粉末のことである。例えば、モールディングパウダーまたはファインパウダーを熱処理した粉末、また、この粉末をさらにγ線または電子線を照射した粉末、モールディングパウダーまたはファインパウダーの成形体を粉砕した粉末、また、その後γ線または電子線を照射した粉末、モールディングパウダーまたはファインパウダーをγ線または電子線を照射した粉末などのタイプがある。   The resin composition forming the resin layer preferably contains a PTFE resin. By including PTFE resin, the friction can be reduced, the frictional heat generation can be reduced, and the friction and wear characteristics are excellent even at high loads. As the PTFE resin, any of molding powder by suspension polymerization, fine powder by emulsion polymerization, and recycled PTFE may be used. Regenerated PTFE is a powder that has been irradiated with a heat-treated powder (heated history added), γ-rays or electron beams. For example, a powder obtained by heat-treating molding powder or fine powder, a powder obtained by further irradiating this powder with γ-rays or an electron beam, a powder obtained by pulverizing a molding powder or a molded product of fine powder, and then a γ-ray or electron beam. There are types such as irradiated powder, molding powder or fine powder irradiated with gamma rays or electron beams.

樹脂層の耐摩耗性を向上させるには、分子量が高いモールディングパウダー、あるいはモールディングパウダーの再生PTFE(熱処理粉末、γ線または電子線などを照射した粉末)が好ましい。モールディングパウダーの再生PTFEの中でγ線または電子線などを照射した粉末が、樹脂の射出成形温度おいて凝集、繊維化せず、内部潤滑効果があり、樹脂組成物の流動性を安定して向上させることが可能なことからより好ましい。   In order to improve the abrasion resistance of the resin layer, molding powder having a high molecular weight or recycled PTFE of the molding powder (heat treated powder, powder irradiated with γ rays or electron beams) is preferable. Molded powder recycled PTFE irradiated with γ-rays or electron beams does not agglomerate and fiberize at the resin injection molding temperature, has internal lubrication effect, and stabilizes the fluidity of the resin composition. It is more preferable because it can be improved.

本発明で使用できるPTFE樹脂の市販品としては、喜多村社製:KTL−610、KTL−450、KTL−350、KTL−8N、KTL−400H、三井・デュポンフロロケミカル社製:テフロン(登録商標)7−J、TLP−10、旭硝子社製:フルオンG163、L150J、L169J、L170J、L172J、L173J、ダイキン工業社製:ポリフロンM−15、ルブロンL−5、ヘキスト社製:ホスタフロンTF9205、TF9207などが挙げられる。また、パーフルオロアルキルエーテル基、フルオルアルキル基、またはその他のフルオロアルキルを有する側鎖基で変性されたPTFE樹脂であってもよい。上記の中で熱処理した再生PTFE樹脂としては、喜多村社製:KTL−400Hなどが、γ線または電子線などを照射した再生PTFE樹脂としては、喜多村社製:KTL−610、KTL−450、KTL−350、KTL−8N、KTL−8F、旭硝子社製:フルオンL169J、L170J、L172J、L173Jなどが挙げられる。   Examples of commercially available PTFE resins that can be used in the present invention include Kitamura Co., Ltd .: KTL-610, KTL-450, KTL-350, KTL-8N, KTL-400H, Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd .: Teflon (registered trademark). 7-J, TLP-10, Asahi Glass Co., Ltd .: Fullon G163, L150J, L169J, L170J, L172J, L173J, Daikin Industries, Ltd .: Polyflon M-15, Lubron L-5, Hoechst: Hostaflon TF9205, TF9207, etc. Can be mentioned. Further, it may be a PTFE resin modified with a perfluoroalkyl ether group, a fluoroalkyl group, or another side chain group having a fluoroalkyl group. The regenerated PTFE resin heat-treated in the above is made by Kitamura KKT-400H, and the regenerated PTFE resin irradiated by γ-ray or electron beam is made by Kitamura KKT-610, KTL-450, KTL. -350, KTL-8N, KTL-8F, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd .: Full-on L169J, L170J, L172J, L173J and the like.

樹脂層を形成する樹脂組成物は、黒鉛を含むことが好ましい。黒鉛を含むことで、摩擦摩耗特性の向上が図れる。また、熱伝導率が高いため、摩擦熱を放熱し易くなる。黒鉛は、天然黒鉛と人造黒鉛に大別され、さらに燐片状、粒状、球状などがあり、いずれであっても使用できる。樹脂組成物の弾性率を高め、耐摩耗性、耐クリープ性を向上させ、さらに安定した低摩擦特性を得るためには、燐片状黒鉛が好ましい。   The resin composition forming the resin layer preferably contains graphite. By including graphite, the friction and wear characteristics can be improved. Moreover, since heat conductivity is high, it becomes easy to radiate frictional heat. Graphite is roughly classified into natural graphite and artificial graphite, and further includes flakes, granules and spheres, and any of them can be used. In order to increase the elastic modulus of the resin composition, improve the wear resistance and creep resistance, and obtain stable low friction characteristics, flake graphite is preferred.

樹脂層を形成する樹脂組成物は、繊維状充填材を含まずに、樹脂組成物全体に対してPTFE樹脂を10〜30体積%、黒鉛を2〜10体積%含む組成とすることが特に好ましい。この配合割合とすることで、高負荷においても、低摩擦係数で、樹脂層の変形および摩耗、相手ねじ軸の損傷が少なく、油などに対する耐性も高くなる。   It is particularly preferable that the resin composition forming the resin layer has a composition containing 10 to 30% by volume of PTFE resin and 2 to 10% by volume of graphite with respect to the entire resin composition without including a fibrous filler. . By adopting this blending ratio, even at high loads, with a low coefficient of friction, there is little deformation and wear of the resin layer, damage to the mating screw shaft, and resistance to oil and the like is increased.

PTFE樹脂の配合割合が30体積%をこえると、耐摩耗性、耐クリープ性が所要の程度より低下するとともに、ナット本体との密着強さ、溶融流動性が著しく低下するおそれがある。また、PTFE樹脂の配合割合が10体積%未満では組成物に低摩擦特性、摩耗特性の付与効果に乏しく、充分な摺動特性が得られない場合がある。   When the blending ratio of the PTFE resin exceeds 30% by volume, the wear resistance and creep resistance are lowered from the required levels, and the adhesion strength with the nut body and the melt fluidity may be significantly lowered. Further, if the blending ratio of PTFE resin is less than 10% by volume, the effect of imparting low friction characteristics and wear characteristics to the composition is poor, and sufficient sliding characteristics may not be obtained.

黒鉛の配合割合が10体積%をこえると、耐摩耗性、摩擦特性、相手ねじ軸の損傷が所要の程度より低下するとともに、溶融流動性が著しく低下し、成形困難となるおそれがある。また、黒鉛の配合割合が2体積%未満では組成物に耐摩耗性、耐クリープ性、熱伝導特性の付与効果に乏しく、充分な摺動特性が得られない場合がある。   When the blending ratio of graphite exceeds 10% by volume, the wear resistance, friction characteristics, and damage to the mating screw shaft are lowered from the required levels, and the melt fluidity is remarkably lowered, which may make molding difficult. Further, if the blending ratio of graphite is less than 2% by volume, the composition is poor in the effect of imparting abrasion resistance, creep resistance and heat conduction characteristics, and sufficient sliding characteristics may not be obtained.

なお、この発明の効果を阻害しない程度に、樹脂組成物に対して周知の樹脂用添加剤を配合してもよい。この添加剤としては、例えば、窒化ホウ素、二硫化モリブデン、二硫化タングステンなどの摩擦特性向上剤、炭素粉末、金属酸化物粉末などの熱伝導性向上剤、炭素粉末、酸化鉄、酸化チタンなどの着色剤が挙げられる。また、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、マイカ、タルクなどの粒状無機充填剤、熱硬化性PI樹脂、全芳香族ポリエステル樹脂、アラミド繊維などの上記樹脂の射出成形温度においても不溶融の有機充填材などの耐摩耗性向上材が挙げられる。   In addition, you may mix | blend a well-known resin additive with respect to a resin composition to such an extent that the effect of this invention is not inhibited. Examples of the additive include friction property improvers such as boron nitride, molybdenum disulfide, and tungsten disulfide, thermal conductivity improvers such as carbon powder and metal oxide powder, carbon powder, iron oxide, and titanium oxide. Coloring agents are mentioned. In addition, particulate inorganic fillers such as calcium carbonate, calcium sulfate, mica and talc, thermosetting PI resins, wholly aromatic polyester resins, and non-melting organic fillers even at the injection molding temperature of the above resins such as aramid fibers Abrasion resistance improving material is mentioned.

以上の諸原材料を混合し、混練する手段は、特に限定するものではなく、粉末原料のみをヘンシェルミキサー、ボールミキサー、リボンブレンダー、レディゲミキサー、ウルトラヘンシェルミキサーなどにて乾式混合し、さらに二軸押出し機などの溶融押出し機にて溶融混練し、成形用ペレット(顆粒)を得ることができる。また、充填材の投入は、二軸押出し機などで溶融混練する際にサイドフィードを採用してもよい。また、物性改善のためにアニール処理等の処理を採用してもよい。本発明の摺動ナットは、該成形用ペレットを用いて、ナット本体に対して樹脂層をインサート成形により射出成形する。この具体的方法としては、例えば、特許文献4に記載した製造方法や、ナット本体に対して樹脂層を射出成形後、機械加工にて所定のめねじ形状にする製造方法を利用することができる。   The means for mixing and kneading the above raw materials is not particularly limited, and only the powder raw material is dry-mixed with a Henschel mixer, ball mixer, ribbon blender, ladyge mixer, ultra Henschel mixer, etc. Melting and kneading can be performed with a melt extruder such as an extruder to obtain molding pellets (granules). In addition, a side feed may be used for charging the filler when melt kneading with a twin screw extruder or the like. Moreover, you may employ | adopt treatments, such as an annealing process, for physical property improvement. In the sliding nut of the present invention, the resin layer is injection-molded by insert molding on the nut body using the molding pellets. As this specific method, for example, a manufacturing method described in Patent Document 4 or a manufacturing method in which a resin layer is injection-molded on a nut body and then machined into a predetermined female thread shape can be used. .

[実施例1〜16、比較例1〜3、参考例1〜7]
実施例、比較例および参考例に用いた溶製金属ナット本体の材料および表面処理を表1にまとめて示す。表1において、酸処理(硝酸)は、試験片を20%硝酸水溶液に、室温(20〜30℃程度)で、30秒〜1分間浸漬処理したものである。酸処理(硫酸)は、24%硫酸水溶液に、室温(20〜30℃程度)で、30秒〜1分間浸漬処理したものである。アマルファ処理は、室温(20〜30℃程度)で、1分〜5分間浸漬の条件で行なった。NMT処理は、温度75℃で、5分間浸漬の条件で行なった。また、TRI処理は、温度60℃、1〜10分間浸漬・通電の条件で行なった。なお、処理前には脱脂洗浄、処理後には水洗、乾燥を行った。
[Examples 1 to 16, Comparative Examples 1 to 3, Reference Examples 1 to 7]
Table 1 summarizes the materials and surface treatments of the molten metal nut bodies used in Examples, Comparative Examples, and Reference Examples. In Table 1, acid treatment (nitric acid) is obtained by immersing a test piece in a 20% nitric acid aqueous solution at room temperature (about 20 to 30 ° C.) for 30 seconds to 1 minute. The acid treatment (sulfuric acid) is obtained by immersing in a 24% aqueous sulfuric acid solution at room temperature (about 20 to 30 ° C.) for 30 seconds to 1 minute. The amalfa treatment was performed at room temperature (about 20 to 30 ° C.) under conditions of immersion for 1 to 5 minutes. The NMT treatment was performed at a temperature of 75 ° C. for 5 minutes. The TRI treatment was performed under conditions of immersion and energization at a temperature of 60 ° C. for 1 to 10 minutes. In addition, degreasing washing was performed before the treatment, and washing and drying were performed after the treatment.

Figure 2014001847
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また、実施例、比較例および参考例に用いる樹脂層の原材料を一括して以下に示す。これらの原材料を表2および表3に示す配合割合(体積%)でヘンシェル乾式混合機を用いてドライブレンドし、二軸押出し機を用いて溶融混練しペレットを作製した。
(1)ポリエーテルケトン系樹脂[PEK] ビクトレックス社製:PEEK 150P
(2)熱可塑性ポリイミド樹脂[PI] 三井化学社製:オーラム PD450
(3)ポリフェニレンサルファイド樹脂[PPS] 東ソー社製:サスティールB063
(4)PTFE樹脂[PTFE] 喜多村社製:KTL610(再生PTFE)
(5)黒鉛[GRP] ティムカルジャパン社製:TIMREX KS6(燐片状)
(6)炭素繊維[CF] クレハ社製:クレカ M−101S(平均繊維長100μm、平均繊維径14.5μm)
(7)ガラス繊維[GF] 旭ファイバーグラス社製:MF06JB1−20(平均繊維長30〜100μm、平均繊維径10μm)
Moreover, the raw material of the resin layer used for an Example, a comparative example, and a reference example is shown collectively below. These raw materials were dry-blended using a Henschel dry mixer at the blending ratio (volume%) shown in Tables 2 and 3, and melt-kneaded using a twin-screw extruder to produce pellets.
(1) Polyetherketone resin [PEK] manufactured by Victrex: PEEK 150P
(2) Thermoplastic polyimide resin [PI] manufactured by Mitsui Chemicals: Aurum PD450
(3) Polyphenylene sulfide resin [PPS] manufactured by Tosoh Corporation: Sustain B063
(4) PTFE resin [PTFE] manufactured by Kitamura Co., Ltd .: KTL610 (regenerated PTFE)
(5) Graphite [GRP] manufactured by Timcal Japan Co., Ltd .: TIMREX KS6 (flakes)
(6) Carbon fiber [CF] Kureha Co., Ltd .: Kureka M-101S (average fiber length 100 μm, average fiber diameter 14.5 μm)
(7) Glass fiber [GF] manufactured by Asahi Fiber Glass Co., Ltd .: MF06JB1-20 (average fiber length 30 to 100 μm, average fiber diameter 10 μm)

Figure 2014001847
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Figure 2014001847
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(1)せん断接着強さ試験
表1の溶製金属素材からなる円筒体(φ12×φ18×25mm)の内径部(ストレート)に、表2の樹脂組成a〜cのペレットを用いて、樹脂層を1mmの厚みでインサート成形し、せん断接着強さ試験片を作製した。なお、上記円筒体は、溶製金属素材を機械加工して製作し、全面に表1に示す表面処理を施してある(金属H、I以外)。せん断接着強さ試験は、試験用円筒体を固定し、内径樹脂層に軸方向のせん断力を加え、試験用円筒体から樹脂層が剥離する荷重を測定した。この荷重を、樹脂層と試験用円筒体内径部の見かけの接合面積で割った値を、せん断接着強さとし、表4に示した。また、表4中の表面粗さRaは、円筒体における樹脂層の接合面の表面処理後(金属H、I以外)の表面粗さである。
(1) Shear bond strength test Resin layer using pellets of resin compositions a to c in Table 2 on the inner diameter portion (straight) of the cylindrical body (φ12 × φ18 × 25 mm) made of the molten metal material of Table 1 Was insert-molded with a thickness of 1 mm to prepare a shear bond strength test piece. The cylindrical body is manufactured by machining a molten metal material, and the entire surface is subjected to the surface treatment shown in Table 1 (other than metals H and I). In the shear bond strength test, the test cylinder was fixed, an axial shear force was applied to the inner diameter resin layer, and the load at which the resin layer peeled from the test cylinder was measured. Table 4 shows the value obtained by dividing this load by the apparent bonding area between the resin layer and the inner diameter portion of the test cylindrical body as the shear bond strength. Further, the surface roughness Ra in Table 4 is the surface roughness after the surface treatment (other than the metals H and I) of the joint surface of the resin layer in the cylindrical body.

Figure 2014001847
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表4に示すように、実施例1〜7は円筒体と樹脂層とのせん断接着強さが2MPa以上であり、使用中の摩擦力に対して充分な密着強さを得ることができた。   As shown in Table 4, in Examples 1 to 7, the shear bond strength between the cylindrical body and the resin layer was 2 MPa or more, and a sufficient adhesion strength against the frictional force during use could be obtained.

(2)静的破壊試験
実施例8〜10については、表5に示す組み合わせで、溶製金属素材からなるナット試験片用ナット本体の内径部(めねじ)に、樹脂組成のペレットを用いて樹脂層をインサート成形後、ナット本体のめねじに沿って樹脂を機械加工することで、上記樹脂層の厚みを0.3mm(均一)としたナット試験片(図3(a)参照)を作製した。ねじはゴシックアーク形状、リード2mm、一条ねじとした。このナット試験片の樹脂層以外の形状・寸法については、図3(a)に示すとおりである。静的破壊試験は、ナット試験片の内径にねじ軸を通した状態で、ナット試験片を固定し、ねじ軸に軸方向の荷重を加えたときの破壊荷重を測定し、結果を表5に示した。
(2) Static fracture test About Examples 8-10, the pellet shown in Table 5 is used for the inner diameter portion (female thread) of the nut body for a nut test piece made of a molten metal material. After insert molding of the resin layer, the nut test piece (see FIG. 3 (a)) with a thickness of 0.3 mm (uniform) is produced by machining the resin along the female screw of the nut body. did. The screw was a gothic arc shape, a lead of 2 mm, and a single thread. The shape and dimensions of the nut test piece other than the resin layer are as shown in FIG. In the static destructive test, the nut test piece was fixed with the screw shaft passed through the inner diameter of the nut test piece, and the destructive load when an axial load was applied to the screw shaft was measured. Indicated.

比較例1の樹脂製ナット(溶製金属なし)は、表2の樹脂組成cのペレットを用いて、射出成形・機械加工にて図3(a)の形状・寸法とした。また、比較例2の溶製金属と樹脂からなるナットは、図3(b)に示すように、ナットの外周部4(内径に回り止めと抜け止め有)をステンレス鋼(SUS303)、めねじ部を含む内周部5を樹脂組成cのインサート成形とした。内径部の樹脂厚み(最大部)は10mm、ねじはゴシックアーク形状、リード2mm、一条ねじとした。このナット試験片の他の寸法については、図3(b)に示すとおりである。これら比較例1および2のナット試験片についても、実施例8と同じ静的破壊試験を行ない破壊荷重を測定し、結果を表5に示した。   The resin nut (without melted metal) of Comparative Example 1 was formed into the shape and dimensions shown in FIG. 3A by injection molding / machining using pellets of the resin composition c shown in Table 2. Further, as shown in FIG. 3 (b), the nut made of the molten metal and the resin of Comparative Example 2 is made of stainless steel (SUS303), the outer periphery 4 of the nut (with a detent and a retainer on the inner diameter), and a female screw. The inner peripheral part 5 including the part was formed by insert molding of the resin composition c. The resin thickness (maximum portion) of the inner diameter portion was 10 mm, the screw was a gothic arc shape, the lead was 2 mm, and the single screw. The other dimensions of the nut test piece are as shown in FIG. The nut test pieces of Comparative Examples 1 and 2 were also subjected to the same static fracture test as in Example 8, and the fracture load was measured. The results are shown in Table 5.

Figure 2014001847
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表5に示すように、実施例8〜9は28kN以上と高い静的破壊荷重であった。樹脂のみの比較例1のナットは静的破壊荷重が極めて低く、溶製金属と樹脂からなる比較例2のナットであっても実施例の1/4程度であった。また、比較例2では破壊荷重を高めるためにナット外径が非常に大きくなり、実施例と同寸法のコンパクト設計は困難で、寸法を小さくすると破壊荷重は低下してしまう。   As shown in Table 5, Examples 8 to 9 had a high static fracture load of 28 kN or higher. The nut of Comparative Example 1 made only of resin had a very low static breaking load, and even the nut of Comparative Example 2 made of molten metal and resin was about 1/4 of the example. Further, in Comparative Example 2, the nut outer diameter becomes very large in order to increase the breaking load, and it is difficult to achieve a compact design with the same dimensions as in the example. If the dimensions are reduced, the breaking load decreases.

(3)摩耗試験
実施例8〜16および参考例3〜7については、表7および表8に示す組み合わせで、溶製金属素材からなるナット試験片用ナット本体の内径部(めねじ)に、樹脂組成のペレットを用いて樹脂層をインサート成形後、ナット本体のめねじに沿って樹脂を機械加工することで、上記樹脂層の厚みを0.3mm(均一)としたナット試験片(図3(a)参照)を作製した。ねじはゴシックアーク形状、リード2mm、一条ねじとした。このナット試験片の樹脂層以外の形状・寸法については、図3(a)に示すとおりである。なお、実施例8〜10のナット試験片は、静的破壊試験で用いた試験片(実施例8〜10)と構成が同じである。これらナット試験片について、表6の試験条件にてねじ摩耗試験を行ない、試験後の摩耗量(アキシャルすきま増加量)を測定し、結果を表7および表8に示した。
(3) Wear test For Examples 8 to 16 and Reference Examples 3 to 7, in the combinations shown in Table 7 and Table 8, the inner diameter portion (female thread) of the nut body for a nut test piece made of a molten metal material, After the resin layer is insert-molded using the pellet of the resin composition, the resin is machined along the female screw of the nut main body, so that the thickness of the resin layer is 0.3 mm (uniform). (See (a)). The screw was a gothic arc shape, a lead of 2 mm, and a single thread. The shape and dimensions of the nut test piece other than the resin layer are as shown in FIG. In addition, the nut test piece of Examples 8-10 has the same structure as the test piece (Examples 8-10) used in the static destructive test. These nut test pieces were subjected to a screw wear test under the test conditions shown in Table 6, and the amount of wear after the test (increase in axial clearance) was measured. The results are shown in Tables 7 and 8.

比較例1および2については、静的破壊試験で用いた試験片(比較例1および2)と構成が同じである。比較例3は、溶製金属素材(SUS303)から機械加工したナット試験片用ナット本体の内径部(めねじ)に、熱硬化性ポリイミド樹脂(黒鉛15%配合)からなる樹脂層を粉体塗装で形成後、ナット本体のめねじに沿って樹脂を機械加工することで上記樹脂層の厚みを0.3mm(均一)としたナット試験片である。これら比較例のナット試験片についても、実施例8と同じ摩耗試験を行ない試験後の摩耗量(アキシャルすきま増加量)を測定し、結果を表9に示した。   Comparative Examples 1 and 2 have the same configuration as the test pieces (Comparative Examples 1 and 2) used in the static fracture test. Comparative Example 3 is a powder coating of a resin layer made of a thermosetting polyimide resin (containing 15% graphite) on the inner diameter (female thread) of a nut body for a nut test piece machined from a molten metal material (SUS303). After the formation of the nut test piece, the resin layer is machined along the female screw of the nut main body so that the thickness of the resin layer is 0.3 mm (uniform). For the nut test pieces of these comparative examples, the same wear test as in Example 8 was performed, and the amount of wear after the test (increase in axial clearance) was measured. The results are shown in Table 9.

Figure 2014001847
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Figure 2014001847
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表7に示すように、溶製金属ナット本体に表面処理を施した実施例8〜16は、試験中に破壊、樹脂層の剥離がなく、摩耗量は0.1mm未満であった。ナット本体はステンレス鋼(実施例8)よりも熱伝導率が高いアルミニウム合金(実施例9)、銅合金(実施例10)の方が耐摩耗性に優れていた。   As shown in Table 7, Examples 8 to 16 in which the surface treatment was performed on the melted metal nut main body were not broken during the test and the resin layer was not peeled off, and the wear amount was less than 0.1 mm. As for a nut main body, the aluminum alloy (Example 9) and copper alloy (Example 10) whose heat conductivity is higher than stainless steel (Example 8) were excellent in abrasion resistance.

表9に示すように、樹脂のみの比較例1のナットは、試験中にフランジが破壊したため、摩耗試験が実施できなかった。溶製金属と樹脂からなる比較例2のナットは、摩耗量が非常に大きかった。溶製金属ナット本体に樹脂層を設けたが、樹脂層が粉体塗装した熱硬化性ポリイミド樹脂である比較例3のナットは、耐摩耗性に劣っていた。   As shown in Table 9, the nut of Comparative Example 1 containing only a resin could not be subjected to a wear test because the flange was broken during the test. The nut of Comparative Example 2 made of molten metal and resin had a very large amount of wear. Although the resin layer was provided in the molten metal nut main body, the nut of the comparative example 3 which is the thermosetting polyimide resin in which the resin layer was powder-coated was inferior in abrasion resistance.

本発明の摺動ナットを備えたすべりねじ装置は、高負荷条件でも耐焼き付き性や耐摩耗性などの摺動特性に優れるので、産業機械などにおいて高負荷・高温条件で用いるすべりねじ装置として好適に利用できる。   The sliding screw device provided with the sliding nut of the present invention has excellent sliding characteristics such as seizure resistance and wear resistance even under high load conditions, and is therefore suitable as a sliding screw device used under high load and high temperature conditions in industrial machinery. Available to:

1 すべりねじ装置
2 ねじ軸
3 摺動ナット
3a ナット本体
3b 樹脂層
3c ねじ溝山部
3d ねじ溝底部
4 ナットの外周部(溶製金属)
5 ナットの内周部(樹脂)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sliding screw apparatus 2 Screw shaft 3 Sliding nut 3a Nut main body 3b Resin layer 3c Thread groove crest 3d Thread groove bottom part 4 Nut outer periphery (melted metal)
5 Inner circumference of the nut (resin)

Claims (11)

すべりねじ装置において、ねじ軸の回転に伴い、該ねじ軸の軸上を摺動しながら相対的に移動する摺動ナットであって、
前記摺動ナットは、ナット本体が溶製金属からなり、該ナット本体における前記ねじ軸に螺合するめねじ部表面に、ねじ溝部として合成樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の樹脂層が射出成形により重ねて形成されていることを特徴とする摺動ナット。
In the sliding screw device, a sliding nut that moves relatively while sliding on the axis of the screw shaft as the screw shaft rotates,
In the sliding nut, the nut body is made of molten metal, and a resin layer of a resin composition having a synthetic resin as a base resin as a thread groove is injection-molded on the surface of the female thread portion that is screwed to the screw shaft in the nut body. A sliding nut characterized by being formed by overlapping.
前記ナット本体は、前記樹脂層との接合面に化学表面処理が施されてなることを特徴とする請求項1記載の摺動ナット。   The sliding nut according to claim 1, wherein the nut body is subjected to a chemical surface treatment on a joint surface with the resin layer. 前記化学表面処理は、前記接合面に微細凹凸形状が形成される処理、または、前記接合面に前記樹脂層と化学反応する接合膜が形成される処理であることを特徴とする請求項2記載の摺動ナット。   3. The chemical surface treatment is a process in which a fine uneven shape is formed on the joint surface, or a process in which a joint film that chemically reacts with the resin layer is formed on the joint surface. Sliding nut. 前記樹脂層の層厚が、0.1〜1mmであることを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載の摺動ナット。   The sliding nut according to claim 1, 2 or 3, wherein the resin layer has a thickness of 0.1 to 1 mm. 前記樹脂層において、ねじ溝底部の層厚が、ねじ溝山部の層厚よりも厚いことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項記載の摺動ナット。   5. The sliding nut according to claim 1, wherein in the resin layer, a layer thickness of a bottom portion of the thread groove is thicker than a layer thickness of the thread groove portion. 前記合成樹脂が、芳香族ポリエーテルケトン系樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、およびポリフェニレンサルファイド樹脂から選ばれる少なくとも1つの合成樹脂であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の摺動ナット。   6. The synthetic resin according to claim 1, wherein the synthetic resin is at least one synthetic resin selected from an aromatic polyether ketone resin, a thermoplastic polyimide resin, and a polyphenylene sulfide resin. Sliding nut. 前記樹脂組成物が、繊維状充填材を含まずに、樹脂組成物全体に対してポリテトラフルオロエチレン樹脂を10〜30体積%、黒鉛を2〜10体積%含むことを特徴とする請求項6記載の摺動ナット。   7. The resin composition contains 10 to 30% by volume of polytetrafluoroethylene resin and 2 to 10% by volume of graphite with respect to the whole resin composition without including a fibrous filler. The sliding nut described. 前記ナット本体の溶製金属の熱伝導率が、50W/(m・K)以上であることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項記載の摺動ナット。   The sliding nut according to any one of claims 1 to 7, wherein a thermal conductivity of the molten metal of the nut body is 50 W / (m · K) or more. 前記ナット本体の溶製金属が、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、または銅合金であることを特徴とする請求項8記載の摺動ナット。   The sliding nut according to claim 8, wherein the molten metal of the nut body is aluminum, an aluminum alloy, copper, or a copper alloy. ねじ軸と、このねじ軸の回転に伴い、該ねじ軸の軸上を摺動しながら相対的に移動する摺動ナットとを備えるすべりねじ装置であって、
前記摺動ナットが、請求項1ないし請求項9のいずれか1項記載の摺動ナットであることを特徴とするすべりねじ装置。
A sliding screw device comprising a screw shaft and a sliding nut that moves relatively while sliding on the shaft of the screw shaft as the screw shaft rotates.
The sliding screw device according to any one of claims 1 to 9, wherein the sliding nut is the sliding nut.
前記ナット本体の最小部内径が、前記ねじ軸の最大部外径よりも小さいことを特徴とする請求項10記載のすべりねじ装置。   The sliding screw device according to claim 10, wherein a minimum inner diameter of the nut body is smaller than a maximum outer diameter of the screw shaft.
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