JPH0454358Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、特に真空中にて使用される機器や高
低温用機器などにおける搬送装置用機器としての
真空用ボールねじに関する。

＜従来の技術＞ 従来、真空中にて用いられるボールねじにおい
ては、そのねじ軸およびナツトなどの素材は、ス
テンレス鋼が一般的に採用されている。

＜考案が解決しようとする問題点＞ しかしながら、このような構成を有する従来例
の場合には、次のような問題点がある。

即ち、ねじ軸やナツトの素材であるステンレス
鋼は、機械的強度、耐熱性、溶接性などに優れて
いる反面、重量の軽量化で不利であり、しかも真
空や高温環境下での使用においては水素や窒素な
どの気体の放出量が多くなるといつた欠点が指摘
される。

もともと真空のような環境下では気体を混在さ
せないようにしているのであるから、前述のよう
に、気体を放出することは、使用上、好ましくな
いことは言うまでもない。

また、例えば半導体製造には欠かせない膜生成
装置などにおいて、膜を生成すべき半導体ウエハ
などの素材を真空中のチヤンバ内に出し入れする
Ｘ−Ｙテーブルなどに前述のようなボールねじが
用いられている場合には、前記チヤンバ内に、あ
る種のガスや金属などが入れられているので、こ
れらに前記ステンレス鋼から気体が放出される
と、生成膜の性質が所望のものとは異なつてしま
うおそれがあるなどの不具合が生ずることとな
る。

以上、述べたように、ステンレス鋼を素材とし
た構成部品を有するボールねじは、真空中や高温
中などの環境下での使用に適していないことが明
確であつて、そのような環境下での使用に好まし
い諸特性を発揮することができるボールねじが要
求されている。

なお、近年において開発されている高強度なア
ルミニウム合金をボールねじの構成部品の素材と
すれば、軽量化、完全非磁性および熱伝導性など
の点ではステンレス鋼のものに比べて勝るものと
なるが、このアルミニウム合金の場合、機械的強
度という点で若干劣るだけでなく、前記ステンレ
ス鋼の場合とほぼ同様に、真空環境下において気
体の放出量が多いことも確認されているので、真
空用ボールねじの各構成部品の素材として単にア
ルミニウム合金を採用できるまでには至つていな
かつた。

本考案はこのような事情に鑑みて創案されたも
ので、アルミニウム合金を用いて、その軽量性を
有効に利用しつつ真空中などでの気体放出量を大
幅に抑制できるようにし、かつ、その合金がステ
ンレス鋼との比較で劣るとされる機械的強度を補
うようにして、真空環境下での使用に好ましい特
性を発揮できる真空用ボールねじを提供すること
を目的としている。

＜問題点を解決するための手段＞ 本考案はこのような目的を達成するために、次
のような構成をとる。

即ち、本考案にかかる真空用ボールねじは、ね
じ軸と、ボールの循環機能を有するナツトとの間
に、多数のボールを循環可能に介装した構成のも
のであつて、 前記ねじ軸およびナツトがアルミニウム合金で
構成されているとともに、それらの鏡面加工され
た表面には緻密な酸化膜が形成され、さらに少な
くともボール転走面の前記酸化膜上には硬質膜が
形成されており、前記ボールがステンレス鋼また
はセラミツクで構成されるとともに、前記ボール
の表面には、固体潤滑剤もしくは軟質金属の皮膜
処理が施されていることに特徴を有するものであ
る。

＜作用＞ 本考案の構成による作用は次のとおりである。

ねじ軸やナツトの素材としたアルミニウム合金
は、既に述べたように、軽量化、安全非磁性およ
び熱伝導性などの点でステンレス鋼のものに比べ
て優れている。

また、このアルミニウム合金で構成されるねじ
軸やナツトの表面に形成の緻密な酸化膜で、後述
する実施例より明らかなように、アルミニウム合
金を素材とする各部品からの気体の放出量が大幅
に抑えられる。

そして、ねじ軸やナツトのボール転走面の前記
緻密な酸化膜上に形成の硬質膜で、ボール転走面
の表面硬度が向上される。

とくに本考案では、ボールがステンレス鋼また
はセラミツクで構成されて硬度が大きいものであ
るので、使用に際しての変形等がなくてボールね
じの機能が安定的に果たされるとともに、かつ、
腐食の恐れがないのでグリースやオイルが使用で
きない真空環境下においても支障なく使用でき
る。くわえて、そのボールの表面には、固体潤滑
剤もしくは軟質金属の皮膜処理が施されていて、
これにより、ボールとしてステンレス鋼が用いら
れる場合には、ステンレス鋼からのガス放出も抑
制され、雰囲気汚染がより効果的に抑制される。
なお、ボールをステンレス鋼とすると重量は大き
くなるが、ボールねじ全体重量に占めるボール重
量の割合は非常に小さいのでなんら問題となるこ
とはない。

＜実施例＞ 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図および第２図に本考案の一実施例を示し
ている。これらの図において、符号１は高強度な
アルミニウム合金（例えばJIS規格A2219−T87）
よりなるねじ軸であり、このねじ軸１にはナツト
２が外嵌されている。ねじ軸１の外周面に形成の
螺旋状の凹溝３と、ナツト２の内周面に形成の螺
旋状の凹溝４との間には複数のボール５が介装さ
れている。

そして、ナツト２の外周面にはボール循環機能
を有するサーキユレータチユーブ６が設けられて
いて、ねじ軸１またはナツト２の回転によりボー
ル５が凹溝３，４間を転動しながらサーキユレー
タチユーブ６を通つて凹溝３，４間に戻るという
循環を繰り返して、ナツト２またはねじ軸１が軸
方向に移動するのである。

前述のねじ軸１およびナツト２の表面には、緻
密な酸化膜７が形成されており、さらに両者のボ
ール転走面つまり凹溝３，４に形成の前記酸化膜
７上には例えばTiCやCrなどの硬質膜８（例えば
厚み1.2〜2.5μｍ程度）が形成されている。なお、
前述の表面とはナツト２の内周面も含んでいる。

より具体的には、ねじ軸１およびナツト２の表
面を、まず、すべて研磨（例えば、電解複合研磨
およびダイヤモンド切削による鏡面加工により面
粗さを1.0μｍ以下）または、いわゆるEX加工
（Ar＋O₂雰囲気中の加工）を施すことになり、ね
じ軸１およびナツト２の表面に緻密な酸化膜７を
形成する。なお、緻密な酸化膜７を得る方法とし
ては前記EX加工の他に例えばアルコール雰囲気
での加工などでも可能である。この場合、サーキ
ユレータチユーブ６の表面にも前記同様の緻密な
酸化膜（図示省略）が形成されている。

この後、ねじ軸１およびナツト２のボール転走
面つまり凹溝３，４に形成されている酸化膜７上
にスパツタリング法などによる被膜形成方法など
でもつて、所望の硬質膜８を形成する。

前記緻密な酸化膜７は、それで被覆されたアル
ミニウム合金よりなる各部品からの真空中への気
体放出を大幅に抑える作用を有する。ちなみに、
緻密な酸化膜７で被覆されたアルミニウム合金を
素材とするねじ軸１およびナツト２の場合、真空
中における気体放出量をステンレス鋼の場合の約
10分の１ないし100分の１以下に抑制できたこと
が本件考案者らにより確認されている。

このため、真空用ボールねじの構成部品として
ステンレス鋼に代えてアルミニウム合金を採用す
ることが実現でき、その結果として、アルミニウ
ム合金の持つ軽量化、完全非磁性および熱伝導性
などの優れた特性を生かすことができる。

なお、ボール転走面となる凹溝３，４部分に形
成の硬質膜８は、表面硬度を高めることができる
ので、アルミニウム合金がステンレス鋼に比べて
若干劣るとされる機械的強度が補われる。

ところで、前述のボール５の素材は、ステンレ
ス鋼よりなり、その表面には固体潤滑剤や軟質金
属を用いて被膜処理が行われている。具体的に例
えば銀イオンプレーテイング処理によれば、付着
強度が比較的高められるので、無給油、無潤滑で
あつても使用場所の雰囲気汚染を有効に防止でき
ることは勿論、寿命の延長にも貢献できる。な
お、ボール５の素材については上記実施例で説明
したものに限定されず、例えばセラミツクスとす
るも可能である。

このような構成の真空用ボールねじをアルミニ
ウム合金製のＸ−Ｙテーブルに用いた場合、Ｘ−
Ｙテーブルと真空用ボールねじの構成部品とが同
質材であるため、熱膨張差による歪みの発生を阻
止することができる。また、アルミニウム合金は
放射線の減衰率が高いため、この放射線を用いる
機器への適用が可能となる。

＜考案の効果＞ 本考案によれば、次の効果が発揮される。

アルミニウム合金で構成されるねじ軸やナツト
などの表面に形成の緻密な酸化膜が、アルミニウ
ム合金製の各部品からの気体の放出量を大幅に抑
制することができる。

このため、軽量化に優れ、完全非磁性および熱
伝導性などに優れた特性を持つアルミニウム合金
を真空用ボールねじの構成部品として採用できる
こととなる。しかも、ねじ軸やナツトのボール転
走面に形成されている前記緻密な酸化膜上の硬質
膜で、アルミニウム合金で構成するボール転走面
の表面硬度の向上が図られているので、ステンレ
ス鋼に比べて若干劣るとされる機械的強度も補わ
れている。

このように、ステンレス鋼製のものよりも格段
に優れた、真空などの環境下においての使用に好
ましい諸特性を有する真空用ボールねじを提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案の一実施例にかか
り、第１図は真空用ボールねじの概略を示す縦断
側面図、第２図は第１図のＡ部を拡大した断面図
である。 １……ねじ軸、２……ナツト、３，４……凹溝
（ボール転走面に相当）、５……ボール、６……サ
ーキユレータチユーブ（循環路）、７……酸化膜、
８……硬質膜。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ねじ軸と、ボールの循環機能を有するナツトと
   の間に、多数のボールを循環可能に介装した真空
   用ボールねじにおいて、 前記ねじ軸およびナツトがアルミニウム合金で
   構成されているとともに、それらの鏡面加工され
   た表面には緻密な酸化膜が形成され、さらに少な
   くともボール転送面の前記酸化膜上には硬質膜が
   形成されており、 前記ボールがステンレス鋼またはセラミツクで
   構成されるとともに、前記ボールの表面には、固
   体潤滑剤もしくは軟質金属の皮膜処理が施されて
   いることを特徴とする真空用ボールねじ。