JPH08270747A

JPH08270747A - 直動装置

Info

Publication number: JPH08270747A
Application number: JP6988695A
Authority: JP
Inventors: Michiharu Naka; 道治中; Atsushi Kuraishi; 淳倉石; Takeshi Namimatsu; 健並松; Koji Sato; 幸治佐藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 1996-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】直動装置に格別に追加工を施すことなく発塵量
をクリーンルーム仕様レベルにまで抑制し、且つトルク
を低減した直動装置を提供する。【構成】４０℃において８〜１８０ｍｍ²／Ｓの動粘度
を有する鉱油および合成炭化水素油から選ばれた少なく
とも１種の基油７０〜８０重量％と、Ｃ₁₂〜Ｃ₂₄の高級
ヒドロキシ脂肪酸のリチウム塩及びＣ₁₂〜Ｃ₂₄の高級脂
肪酸のリチウム塩からなる増ちょう剤２０〜３０重量％
とを含有するグリースを封入した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直動駆動装置であるボ
ールねじ装置や、直動案内装置であるリニアガイド装置
などに代表される直動装置に関し、特に半導体・液晶製
造装置などのようにクリーンな環境を必要とする装置に
好適に使用できるように低発塵性能及びトルク性能を改
良したものである。

【０００２】

【従来の技術】ボールねじ装置やリニアガイド装置など
の直動装置を、特にクリーンな環境が必要とされる半導
体・液晶製造装置などに組み込んで使用する場合は、直
動装置からのグリースの飛散による発塵が少ないことが
重要である。グリースの発塵粒子が周辺機器に飛散して
汚損するとトラブル発生の原因となるためである。

【０００３】また、直動装置を高速回転で使用する場合
には低トルクであることも重要である。高トルクの直動
装置では、回転速度の上昇に伴い直動装置の摩擦・トル
クが増大して、発熱やモータ過負荷が発生するためであ
る。従来、半導体・液晶製造装置などのようにクリーン
な環境下で使用される装置に組み込まれた直動装置の潤
滑には、基油にパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）
を用いるとともに増ちょう剤にポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）を用いたフッ素系グリースが多く使用
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のフッ素系グリー
スは、一般的に高粘度のＰＦＰＥが基油として用いられ
ているのでトルクが大きい。このため、トルク低減の目
的で直動装置の封入グリース量を減らすことが行われ
る。しかし、フッ素系グリースは鉱油やポリαオレフィ
ン（ＰＡＯ）などの合成潤滑油を使用したグリースに比
べると流動性に乏しくて潤滑性能が劣る。このため封入
グリース量を減らすと潤滑不良の原因となる場合がある
という問題点がある。

【０００５】一方、直動装置に従来の鉱油やＰＡＯなど
の潤滑性の良い合成潤滑油を基油として使用したグリー
スを封入した場合は、一般的にグリースの飛散量すなわ
ち発塵量が多く、クリーン環境下での使用には適してい
ない。そのため、発塵対策として、例えば直動装置を二
重シール構造にするなど、格別に追加工を施さなければ
ならないという問題点がある。

【０００６】もっとも、中には、本出願人が先に出願し
た特開平５−９４８９号及び特開平６−３３００７０号
に示されるように、基油に鉱油および合成炭化水素油を
使用し、増ちょう剤にリチウム石けんを使用した低発
塵，低トルク性能を有する電子計算機軸受用グリースも
知られている。そこで本発明は、このような従来の問題
点に着目してなされたものであり、上記低発塵，低トル
クの電子計算機軸受用グリースに準じて組成を限定した
グリースを直動装置に封入したことにより、直動装置に
格別に追加工を施すことなく発塵量をクリーンルーム仕
様レベルにまで抑制し且つトルクを低減した直動装置を
提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の直動
装置は、４０℃において８〜１８０ｍｍ²／Ｓの動粘度
を有する鉱油および合成炭化水素油から選ばれた少なく
とも１種の基油７０〜８０重量％と、Ｃ₁₂〜Ｃ₂₄の高級
ヒドロキシ脂肪酸のリチウム塩及びＣ₁₂〜Ｃ₂₄の高級脂
肪酸のリチウム塩からなる増ちょう剤２０〜３０重量％
とを含有するグリースを封入したことを特徴とする。

【０００８】また、本発明の請求項２の直動装置は、請
求項１のグリースにおける増ちょう剤中のＣ₁₂〜Ｃ₂₄の
高級ヒドロキシ脂肪酸のリチウム塩の含有量を４０重量
％以下としたグリースを封入したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の直動装置に用いるグリースの基油を鉱
油および合成炭化水素油の群の中から選定したものとす
るのは、それらの優れた潤滑性で直動装置のトルクを効
果的に低減するためである。また、それらの基油の動粘
度を、４０℃において８〜１８０ｍｍ²／Ｓとしたの
は、８ｍｍ²／Ｓ未満の基油では高温で蒸発しやすくて
グリースの製造が困難であり、一方、１８０ｍｍ²／Ｓ
を超えると摩擦トルクを増大させるだけでなく飛散量
（発塵量）も急増するためである。

【００１０】本発明の直動装置には、従来のリチウム石
けんグリースにおける増ちょう剤量（一般に８〜１８重
量％である）よりも増ちょう剤量を多く配合したグリー
スを封入し、これによりグリースからの発塵量を減少さ
せる。本発明者らは、その配合量を２０〜３０重量％の
範囲にするのが適当であることを実験的に見いだした。
３０重量％を上回ったり２０重量％を下回った場合には
高温時の発塵量が増大する。

【００１１】更に、この封入グリースの増ちょう剤に化
学構造式中に水酸基を含まないリチウム石けんである高
級脂肪酸のリチウム塩（リチウム石けんＡと呼ぶ）およ
び化学構造式中に水酸基を含むリチウム石けんである高
級ヒドロキシ脂肪酸のリチウム塩（リチウム石けんＢと
呼ぶ）を混合することにより、リチウム石けんと基油に
よるミセル構造がより安定して緻密な構造が得られて、
発塵量をさらに減少させることができる。

【００１２】また、本発明の直動装置には、各種増ちょ
う剤の中でもことに潤滑性に優れたリチウム石けんと、
潤滑性に優れた鉱油および合成炭化水素油を単独あるい
は混合して使用したグリースを封入することにより、ト
ルクを低減させる。直動装置に封入したグリースの発塵
を抑え且つ優れたトルク性能を得るためには、グリース
を上記の組成とした上に、更に適度な硬さが求められ
る。封入グリースが軟らかすぎると発塵量が増加し、反
対に硬すぎるとトルクが増大してしまうためである。そ
こで、本発明の直動装置に封入するグリースの硬さにつ
いて検討を重ねた結果、不混和ちょう度を１９０〜２５
０（２５℃）の範囲内とすることが望ましいとの結論を
得た。不混和ちょう度が１９０未満では硬すぎてトルク
が大きくなり、２５０を越えると軟らかすぎて発塵量が
多くなる。

【００１３】また、グリースのトルク性能及び発塵量に
関しては、増ちょう剤中のリチウム石けんＢの含有比率
にも左右され、リチウム石けんＢが４０重量％を越える
とグリースが硬くなりすぎてトルク性能が悪化すると共
に発塵量も増大してしまうため好ましくない。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１は、この発明の直動装置の一実施例で、半
導体・液晶製造装置などに組み込んで使用するボールね
じ装置の断面図である。このボールねじ装置は、外周面
にらせん状のボールねじ溝１２が形成されたボールねじ
軸１０と、そのねじ軸１０のボールねじ溝１２に対向す
るらせん状のボールねじ溝２４が内周面２２に形成され
たボールナット２０と、ねじ軸１０のボールねじ溝１２
とボールナット２０のボールねじ溝２４とが対向するら
せん状のボール転動空間に転動自在に介装された多数の
ボール３０と、それらのボール３０を循環させるチュー
ブ式循環路４０とを備えている。チューブ式循環路４０
は外形略コ字状のチューブからなり、その両端部４２を
それぞれボールナット２０を径方向に貫通するチューブ
取付け孔２９からボールナット２０内のボール転動空間
に差し込み、止め金４６でボールナット２０の外面に固
定されている。らせん状のボール転動空間内を転動する
ボール３０は、ボールねじ溝１２，２４を複数回回って
移動してから、チューブ式循環路４０の一方の端部４２
ですくい上げられてチューブ式循環路４０の中を通り、
他方の端部４２からボールナット２０内のボール転動空
間に戻る循環を繰り返すようになっている。

【００１５】ボールナット２０の両端の開口部には円形
の凹部２６が形成してあり、これに嵌着した円板形のシ
ール部材２８の内周面がボールねじ軸１０の外周面およ
びボールねじ溝１２の面に摺接してボールねじ装置内部
をシールしている。かかる直動装置によれば、ボールね
じ軸１０とボールナット２０とはボール３０の転がりを
介して接触するから、ボールナット２０をボールねじ軸
１０に対して小さい駆動力で相対的にらせん運動させる
ことができる。

【００１６】このボールねじ装置にグリースを封入して
実際の使用に供するが、ここでは、封入するグリースの
組成・性状を実施例，比較例毎に種々変えて、封入グリ
ースの不混和ちょう度を測定すると共に、直動装置であ
るボールねじ装置からの発塵量およびトルクの測定を行
って比較検討した。被検体として、発塵量の測定には軸
径１５ｍｍ，リード１０ｍｍのボールねじ装置を使用
し、トルクの測定には軸径２５ｍｍ，リード５．０８ｍ
ｍのボールねじ装置を使用した。

【００１７】次に、本発明の実施例と比較例について説
明する。表１，表２に示す実施例１〜１６のグリース組
成物と表３に示す比較例１〜９のグリース組成物を用い
て、ちょう度，発塵量，トルク等を測定した。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】ちょう度は不混和ちょう度をＪＩＳＫ２
２２０（５．３）により測定した。発塵量の測定には図
２の発塵量測定装置を使用した。このものは、ボールね
じ軸１０にボールナット２０を取り付けてなるボールね
じ装置Ｗを被検体として、そのボールねじ軸１０の両端
部を支持軸受２で回転自在に支持し、ボールねじ軸１０
の一端を継ぎ手５を介して駆動モータ４の出力軸４ａに
連結し、全体を密閉された容器６（クリーンルーム）内
に設置したものである。支持軸受２および駆動モータ４
の出力軸４ａの軸受シールには磁性流体シールを使用し
て、被検体以外のそれらの軸受からの発塵を防止してい
る。

【００２２】被検体のボールねじ装置Ｗのボールナット
２０に試験用グリースを２．２ｍｌ封入し、ボールねじ
軸１０を駆動モータ４により１０００ｒｐｍの回転速度
で回転させる。この状態で容器６内に清浄空気を流し、
取り出した空気の体積１ｃｆ中に含まれる０．５μｍ以
上の発塵粒子数を光散乱式のパーティクルカウンタで測
定する。４０時間運転後の測定値を上記表１，２及び３
中に示した。

【００２３】トルクの測定には図３のトルク測定装置を
使用した。この場合は、被検体ボールねじ装置Ｗのボー
ルナット２０に試験用グリースを５ｍｌ封入し、ボール
ねじ軸１０をスピンドルＢにより５００ｒｐｍで回転さ
せ、荷重検出器Ｃを用いて測定した動トルク値をレコー
ダに記録する。回転１０分後の動トルクがほぼ安定した
時の値を表１，表２および表３に示した。

【００２４】実施例１〜１８のグリースは、どのグリー
ス組成物も全て低発塵性，トルク性能ともに良好であっ
たのに対して、比較例１〜９のグリースは低発塵性，ト
ルク性能の少なくともいずれかに問題があった。以下、
使用したグリース組成物の増ちょう剤，基油の動粘度，
基油の種別，基油と増ちょう剤との比率，不混和ちょう
度等と、直動装置であるボールねじ装置の発塵量，動ト
ルク等の値について、各表中のデータを比較検討してみ
る。なお、以下の基油動粘度は全て４０℃における値で
ある。

【００２５】本発明の直動装置に封入した「グリースの
基油動粘度」に関しては、動粘度が８〜１８０ｍｍ²／
Ｓの鉱油を用いた実施例５〜７と、２００ｍｍ²／Ｓの
鉱油を使用した比較例３とを比べると、１８０ｍｍ²／
Ｓを越えた比較例は実施例に比べて発塵量，トルクとも
に急増している。これから、基油動粘度の発塵及びトル
ク性能への関与が示唆される。

【００２６】「封入グリースの基油の種別」に関して
は、動粘度が８〜１８０ｍｍ²／Ｓの鉱油またはＰＡＯ
を用いた実施例１〜１０を見ると、基油と増ちょう剤の
配合量，基油動粘度が同じであれば略同程度の発塵量お
よびトルクを示しており、鉱油，ＰＡＯの種別は問わな
いことがわかる。「封入グリースの増ちょう剤」に関し
ては、ステアリン酸リチウムと１２ヒドロキシステアリ
ン酸リチウムとを混合して使用し、増ちょう剤中の１２
ヒドロキシステアリン酸リチウム量を４０重量％以下と
した実施例１１〜１３と、増ちょう剤中の１２ヒドロキ
システアリン酸リチウム量を５０重量％とした比較例４
とを比べると、比較例４は発塵量，トルク共に急増して
いる。さらに、実施例１１〜１３と１２ヒドロキシステ
アリン酸リチウムを単独で使用した比較例７とを比べる
と比較例７は発塵量が多く、１２ヒドロキシステアリン
酸リチウム単独では本発明の直動装置に封入するグリー
スには適していない。このことから、ステアリン酸リチ
ウムと１２ヒドロキシステアリン酸リチウムの混合比率
の低発塵性能への関与が示唆され、両者を所定の範囲で
混合して使用すると発塵量を減少させることができるこ
とがわかる。

【００２７】「封入グリースの基油と増ちょう剤の比
率」に関しては、増ちょう剤を２０〜３０重量％，基油
を７０〜８０重量％使用した実施例３，４と、増ちょう
剤を１５重量％，基油を８５重量％使用した比較例１及
び増ちょう剤を３５重量％，基油を６５重量％とした比
較例２とを比べると、比較例１はトルクは小さいが発塵
量が多く、比較例２は発塵量は少ないがトルクが大き
い。これから増ちょう剤量の低発塵性能，トルク性能へ
の関与が示唆され、低発塵性能，トルク性能共に満足す
るためには、封入グリースの増ちょう剤量を所定の範囲
内とすることが必要なことがわかる。

【００２８】また、封入グリースの増ちょう剤にステア
リン酸リチウムと１２ヒドロキシステアリン酸リチウム
とを混合し、基油に鉱油とＰＡＯとを混合して使用した
実施例１４〜１６は、実施例１１〜１３よりもさらに発
塵量が少なくなっていた。「封入グリースのちょう度」
に関しては、不混和ちょう度が１９０〜２５０の実施例
１，２と、不混和ちょう度が２５０を超えた比較例５お
よび１９０未満の比較例６とを比べると、比較例５はグ
リースが軟らかすぎて発塵量が多く、比較例６は硬すぎ
てトルクが大きくなっている。これから、封入グリース
の硬さが低発塵性能，トルク性能に関与していることが
示唆される。

【００２９】また、実施例とＰＦＰＥ／ＰＴＦＥを使用
したグリースを封入した比較例８，９とを比べると、比
較例は発塵量，動トルク値が共に大きく、本発明の直動
装置には好ましくないことがわかる。なお、上記実施例
は直動装置としてボールねじ装置を示したが、本発明は
これに限られず、リニアガイド装置，リニアボールベア
リング，リニアローラベアリング，リニアボールスプラ
イン等のその他の直動装置にも適用可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の発明によれば、直動装置に封入するグリースの動粘度
を８〜１８０ｍｍ²／Ｓ（４０℃）とし、基油の種類は
鉱油および合成炭化水素油から選ばれた少なくとも１種
でその含有率を７０〜８０重量％とした上で、増ちょう
剤はＣ₁₂〜Ｃ₂₄の高級脂肪酸のリチウム塩とＣ₁₂〜Ｃ₂₄
の高級ヒドロキシ脂肪酸のリチウム塩とを含有するもの
としその含有率を２０〜３０重量％と特定したことによ
り、従来の直動装置に格別に追加工を施すことなく発塵
量をクリーンルーム仕様レベルにまで抑制し、且つトル
クを低減した直動装置を提供できるという効果を奏す
る。

【００３１】また、本発明の請求項２の発明によれば、
請求項１の発明における増ちょう剤中のＣ₁₂〜Ｃ₂₄の高
級ヒドロキシ脂肪酸のリチウム塩の含有率を増ちょう剤
の全体量の４０重量％以下としたことにより、直動装置
の低発塵性能とトルク性能を一層向上させることができ
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の直動装置の一実施例であるボールねじ
装置の断面図である。

【図２】直動装置の発塵量測定装置の概略図である。

【図３】直動装置の動トルク測定装置の概略図である。

【符号の説明】

１０ボールねじ軸１２ボールねじ溝（ボールねじ軸の）２０ボールナット２４ボールねじ溝（ボールナットの）３０ボール４０チューブ式循環路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｍ 101:00 105:02 117:02）Ｃ１０Ｎ 20:02 40:02 40:04 50:10 (72)発明者佐藤幸治群馬県前橋市鳥羽町78番地日本精工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】４０℃において８〜１８０ｍｍ²／Ｓの
動粘度を有する鉱油および合成炭化水素油から選ばれた
少なくとも１種の基油７０〜８０重量％と、Ｃ₁₂〜Ｃ₂₄
の高級脂肪酸のリチウム塩とＣ₁₂〜Ｃ₂₄の高級ヒドロキ
シ脂肪酸のリチウム塩とからなる増ちょう剤２０〜３０
重量％とを含有するグリースを封入したことを特徴とす
る直動装置。
【請求項２】前記増ちょう剤中のＣ₁₂〜Ｃ₂₄の高級ヒ
ドロキシ脂肪酸のリチウム塩の含有率を４０重量％以下
としたグリースを封入したことを特徴とする請求項１記
載の直動装置。