JP4166123B2

JP4166123B2 - 直動軸受

Info

Publication number: JP4166123B2
Application number: JP2003201274A
Authority: JP
Inventors: 義孝高橋; 一徳林田; 明彦上村
Original assignee: Nippon Thompson Co Ltd; JTEKT Corp
Current assignee: Nippon Thompson Co Ltd; JTEKT Corp
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2023-07-24
Also published as: JP2005042776A

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】
ところが、上記従来の直動軸受では、その樹脂製パイプ材が長大になるため、押出成形によって製造する必要があり、当該パイプ材、ひいては直動軸受のコストが高くつくとともに、生産性が悪いという問題があった。また、上記通路孔の長さ寸法に応じて、上記パイプ材の長さを変更する必要があるので、パイプ材の種類数が増加するのを防げずに、その生産性が一層悪くなっていた。
【０００５】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、生産性を向上させることができるとともに、低コスト化を図ることができる直動軸受を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、含浸された潤滑剤を供給する通路孔とを備えた直動軸受であって、
前記通路孔が、その軸方向に直列に配列された多孔質の複数の筒体によって構成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
上記のように構成された直動軸受では、その通路孔が上記多孔質の複数の筒体により構成されているので、通路孔の長さに対して各筒体の長さ寸法を短くすることができる。この結果、上記従来例と異なり、上記通路孔を構成する各筒体を押出成形以外の例えばプレス成形を用いて成形することができ、当該筒体及び直動軸受の低コスト化を図ることができ、かつ直動軸受の生産性を向上させることができる。しかも、筒体数を増減することにより、上記通路孔の長さ寸法を変更することが可能となるので、当該長さ寸法に応じてパイプ材を製作していた上記従来例と比べて、さらに直動軸受の生産性を向上させることができる。
【０００８】
また、上記直動軸受において、前記複数の筒体のうちの少なくとも１つの筒体の内径寸法を他の筒体の内径寸法よりも小さい場合、上記他の筒体がその内部で複数の転動体が詰まるのを防ぎ、内径寸法を小さくした筒体がその内部を通過する各転動体の挙動を安定させることができる。
【０００９】
また、上記直動軸受において、前記複数の筒体のうちの少なくとも１つの筒体の気孔率が他の筒体の気孔率よりも高い場合、気孔率が高められた筒体に多量の潤滑剤を含浸させることができ、長期間にわたって潤滑性を維持することができる。
【００１０】
また、上記直動軸受において、前記潤滑剤が、フッ素系オイルを主成分とするとともに、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つを用いて前記筒体が構成されている場合、潤滑剤及び筒体が耐熱性に優れた材料により構成されることとなり、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。
【００１１】
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。
【００１２】
また、上記直動軸受において、前記筒体が、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を３０％以上含浸させ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。
【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、その軸方向に直列に配列された複数、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、その内部を通過するボール３に対して、潤滑剤（潤滑油）を供給する潤滑剤供給手段を構成するものであり、多孔質に形成されている。各筒体５ａ〜５ｅ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。
上記筒体５ａ〜５ｅは、ハウジング４ａ内部の貫通孔４ａ３に取外し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。
また、各筒体５ａ〜５ｅは、耐熱温度が２００℃以上の耐熱性に優れた材料、例えばＳｉＣ系のセラミックス材により構成されたものであり、ボール３の直径よりも大きい所定の内径寸法を有するよう形成されている。また、各筒体５ａ〜５ｅは、同一の長さ寸法を有している。
【００１６】
また、上記各筒体５ａ〜５ｅは、プレス成形によって上記セラミックス素材が固められた後、焼結されたものであり、１０〜３０％程度の気孔率を有するよう形成されている。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。
また、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、各筒体５ａ〜５ｅ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。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、各筒体５ａ〜５ｅ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。
【００１７】
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各筒体５ａ〜５ｅ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、各筒体５ａ〜５ｅの気孔容積に対して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、オイル容積率を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。
【００１８】
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、各筒体５ａ〜５ｅ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、オイル容積率が５０％を超える場合では、オイル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。
【００１９】
以上のように構成された本実施形態の直動軸受１では、通路孔４ａ２を構成する上記複数の各筒体５ａ〜５ｅを、プレス成形を用いて形成しているので、押出成形によってパイプ材を形成していた上記従来例に比べて、多孔質の筒体５ａ〜５ｅ及び直動軸受１の低コスト化を図ることができるとともに、当該軸受１の生産性を向上させることができる。しかも、筒体５ａ〜５ｅの設置数を増加または減少させることにより、その１つの筒体長さ寸法のｎ倍（ｎは１以上の整数）の長さ寸法を有する通路孔４ａ２を構成することができる。それ故、通路孔４ａ２の長さ寸法に応じてパイプ材を製作していた上記従来例と比べて、通路孔４ａ２を形成するための部品の種類を削減することができ、ひいては直動軸受１の生産性を向上させることができる。
【００２０】
尚、耐熱性に優れた材料としては、上記のセラミックス材以外に、カーボン（グラファイト）材、これらセラミックス材とカーボン材との複合材やフッ素樹脂があり、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、各筒体５ａ〜５ｅを構成してもよい。上記セラミックス材を用いた場合には、各筒体５ａ〜５ｅの耐摩耗性を向上させて通路孔４ａ２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、各筒体５ａ〜５ｅ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非金属材料を用いて各筒体５ａ〜５ｅを構成したことから、移動部材４内の上記ボール循環路上において、ボール３との金属接触面積を低減することによって凝着（焼付き）を防止することができる。
【００２１】
図３は別の実施形態に係る直動軸受の縦断面図であり、図４は図３に示した直動軸受の要部構成を示す同図のIV−IV線拡大断面図である。この実施形態と図１及び図２に示した実施形態との主な相違点は、上記筒体５ａ〜５ｅに代えて、内径寸法及び気孔率が異なる筒体１５ａ〜１５ｅを用いて通路孔４ａ２を構成したことである。
図３及び図４において、通路孔４ａ２は、上記フッ素樹脂によって同一寸法形状に構成された３つの筒体１５ａ、１５ｃ、１５ｅと、上記セラミックス材によって同一寸法形状に構成され、上記筒体１５ａ、１５ｃ、１５ｅよりも長さ寸法が若干長く形成された２つの筒体１５ｂ、１５ｄとを備えており、これらの筒体１５ａ〜１５ｅをこの順番で一列に並べて上記貫通孔４ａ３内に挿入している。
【００２２】
上記３つの筒体１５ａ、１５ｃ、１５ｅは、その内径寸法（すなわち、通路孔４ａ２の孔径）が残りの筒体１５ｂ、１５ｄのものより数百ミクロン程度小さく形成されたものであり、ボール３の直径よりも百〜数百ミクロン程度大きい寸法に設定されている。これにより、各筒体１５ａ、１５ｃ、１５ｅでは、ボール３がその内部を通過するときに当該ボール表面と筒体内面とが確実に転がり接触するようになっており、通過する各ボール３の挙動を安定させることができる。一方、上記２つの筒体１５ｂ、１５ｄの各内径寸法は、ボール径よりも百〜数百ミクロン程度大きい値に設定されており、通路孔４ａ２内で複数のボール３が詰まるのを防げるようになっている。具体的には、ボール３が例えば筒体１５ｃ内に詰まった場合でも、その詰まったボール３は直動軸受１の動作に応じて、後方のボール３により筒体１５ｃ内からボール循環方向下流側の筒体１５ｂまたは１５ｄ側に押し出され、その筒体１５ｂまたは１５ｄが、押し出されたボール３を内部に確実に受け入れることができ、通路孔４ａ２内で複数のボール３が詰まるのを防止することができる。
【００２３】
また、各筒体１５ａ、１５ｃ、１５ｅは、その気孔率が５０％以上（好ましくは５０％〜６０％程度）となるように構成されたものであり、１０〜３０％程度の他の筒体１５ｂ、１５ｄに比べて気孔率が高められている。このように、気孔率を高めることにより、各筒体１５ａ、１５ｃ、１５ｅでのフッ素系オイルの含有量を増加させることができ、長期間にわたって同オイルを供給することができる。この結果、ハウジング４ａから筒体１５ａ〜１５ｅを取外して、それら筒体１５ａ〜１５ｅにオイル補給を必要とする期間を長期間とすることができる。
【００２４】
以上のように構成された本実施形態では、通路孔４ａ２を構成する５つの筒体のうち、３つの筒体１５ａ、１５ｃ、１５ｅの内径寸法を他の筒体１５ｂ、１５ｄの内径寸法よりも小さくすることにより、当該通路孔４ａ２内での複数のボール３が詰まるのを防止しつつ、ボール３の挙動を安定させることができるので、直動軸受１に生じる振動を抑制することができ、軸受ノイズを低レベルなものとすることができる。また、上記筒体１５ａ、１５ｃ、１５ｅでは、当該筒体表面とボール表面との離間距離が非常に小さくなることから、気孔率をアップすることで含浸油量を高めた点とも相まって、ボール表面に対するフッ素系オイル（潤滑油）の供給圧を大きくさせることができ、ボール３に潤滑油を効率よく供給することができる。
【００２５】
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、本発明は多孔質の複数の筒体により通路孔を構成し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。具体的には、例えば軸受使用温度が８０℃以下である場合には、上記カーボン材またはフッ素樹脂に代えて、ポリエチレン樹脂を母材とした筒体に、またフッ素系オイルを主成分とする潤滑油に代えて、グリース等の潤滑剤を用いてもよい。
【００２６】
また、図３及び図４に示した実施形態では、上記筒体１５ａ〜１５ｅのうち、３つの筒体１５ａ、１５ｃ、１５ｅの内径寸法を他の２つの筒体１５ｂ、１５ｄに比べて小さくした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の筒体のうち、少なくとも１つの筒体の内径寸法を他の筒体の内径寸法より小さくする構成であればよい。
また、同実施形態では、上記筒体１５ａ、１５ｃ、１５ｅの気孔率を高めた場合について説明したが、複数の筒体のうち、少なくとも１つの筒体の気孔率を他の筒体のものより高めて多孔質の筒体における潤滑剤の含浸量を増やしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の直動軸受によれば、押出成形を用いることなく、通路孔を構成する多孔質の筒体を形成しているので、当該軸受の生産性の向上及び低コスト化を図ることができる。
【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。
【図３】別の実施形態に係る直動軸受の縦断面図である。
【図４】図３に示した直動軸受の要部構成を示す同図のIV−IV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
５ａ〜５ｅ、１５ａ〜１５ｅ筒体

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、含浸された潤滑剤を供給する通路孔とを備えた直動軸受であって、
前記通路孔が、その軸方向に直列に配列された多孔質の複数の筒体によって構成され、複数の筒体のうちの少なくとも１つの筒体の内径寸法が他の筒体の内径寸法よりも小さいことを特徴とする直動軸受。
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、含浸された潤滑剤を供給する通路孔とを備えた直動軸受であって、
前記通路孔が、その軸方向に直列に配列された多孔質の複数の筒体によって構成され、前記複数の筒体のうちの少なくとも１つの筒体の気孔率が他の筒体の気孔率よりも高いことを特徴とする直動軸受。