(57)【要約】【課題】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を提供する。【解決手段】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、ねじ軸の軸上を摺動しながら相対的に移動するものであり、ナット本体３ａが焼結金属からなり、該ナット本体における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３ｂが形成され、ナット本体３ａは、樹脂層３ｂとの接合面に所定の化学表面処理が施されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、ナット本体が焼結金属からなり、
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形成されており、
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いることを特徴とする摺動ナット。
【請求項２】
前記樹脂層は、前記ナット本体に重ねて射出成形された樹脂層であることを特
徴とする請求項１記載の摺動ナット。
【請求項３】
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１または請求項２記載の摺動ナット。
【請求項４】
前記樹脂層の層厚が、０.１〜１．５ｍｍ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。
【請求項５】
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から請求項４のいずれか１項記載の摺動ナット。
【請求項６】
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から請求項５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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【０００４】
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）。
【０００５】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２３９９３２号公報
【特許文献２】特開２００４−２０４９８９号公報
【特許文献３】特開２００６−１３８４０５号公報
【特許文献４】特開２００４−０２５５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、１ｋＰａ以上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。
【０００８】
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、１ｋＰａ以上の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く、また、芳香族ポリイミド樹脂の粉体塗装膜の形成において、構造的に樹脂が完全溶融あるいは溶融流動することは困難であり、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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、ナット本体が焼結金属からなり、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形成されており、上記ナット本体は、上記樹脂層との接合面に化学表面処理が施されていることを特徴とする。特に、上記樹脂層は、上記ナット本体に重ねて射出成形された樹脂層であることを特徴とする。
【００１２】
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。
【００１３】
上記樹脂層の層厚が、０.１〜１．５ｍｍであることを特徴とする。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の摺動ナットは、ナット本体が焼結金属からなり、該ナット本体における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。ナット本体が焼結金属からなるので、放熱特性に優れるとともに、樹脂層が焼結金属の空孔（表面の凹凸）に食い込み、通常の金属やセラミックス製の本体とする場合よりも、樹脂層とナット本体とを強固に密着することができる。
【００１７】
さらに、上記ナット本体は、樹脂層との接合面に化学表面処理、より詳しくは、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さらに向上するとともに、樹脂層の熱が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。これらにより、摩擦面における真実接触面積も小さくなり、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。
【００１８】
ねじ溝部である樹脂層が、ナット本体に重ねて射出成形された樹脂層であるので、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、ねじ溝部である樹脂層が、緻密な樹脂膜として形成することができ、めねじ部表面に容易に精度よく形成することができる。また、射出成形時に樹脂層が焼結金属表面の空孔に深く食い込んで、真の接合面積が増大し、樹脂層とナット本体との密着強さがより向上する。また、樹脂層とめねじ部（焼結金属）との接合面に隙間がなく、樹脂層の熱がナット本体により伝わりやすくなり、高負荷で使用した場合でも摩耗が小さい。
【００１９】
上記樹脂層が、層厚０.１〜１．５ｍｍ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。
【００２０】
上記合成樹脂が、芳香族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。
【００２１】
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。特に、樹脂層を射出成形で形成することで、製造も容易で安価となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のすべりねじ装置の斜視図である。
【図２】摺動ナットの軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
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等の合金類などの耐蝕性金属類または樹脂類は、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
図２に示すように、摺動ナットは、ナット本体３ａが焼結金属からなり、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。
【００２８】
ナット本体３ａの焼結金属の空孔に、樹脂層３ｂが食い込むことで、樹脂層３ｂとナット本体３ａとが強固に密着する。特に、インサート成形による射出成形を行なった場合、射出成形時に樹脂層３ｂがナット本体（焼結金属）表面の凹凸に深く食い込んで、真の接合面積が増大するため、樹脂層３ｂとナット本体３ａとの密着強さが向上する。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（焼結金属）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。
【００２９】
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、２９度台形ねじ、メートル台形ねじ等の台形ねじ、丸ねじであってもよく、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。
【００３０】
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のめねじ部自体は焼結金属製であり、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焼結金属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。
【００３１】
ナット本体を構成する焼結金属の材質としては、鉄系、銅鉄系、銅系、ステンレス系などが挙げられる。これらの材質を採用することで、焼結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、樹脂層から焼結金属ナット本体、焼結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。
【００３２】
樹脂層とナット本体との密着性を高めることができることから、鉄が主成分の焼結金属、さらには銅の含有量が１０重量％以下の鉄系焼結金属とすることが好ましい。なお、銅は、鉄よりも樹脂との密着性（接着性）に劣るため、銅の含有量は１０重量％以下が好ましい。さらに好ましくは、銅の含有量は５重量％以下である。
【００３３】
ナット本体を構成する焼結金属に油などの付着、含油がある場合、樹脂層の射出成形時において分解・ガス化する油残分が界面に介在するため、樹脂層と摺動ナット本体の密着性が低下してしまうおそれがある。そのため、ナット本体には、油を含浸しない焼結金属を使用することが好ましい。また、焼結金属の成形または再圧（サイジング）の工程内にて油を使用する場合は、溶剤洗浄などで油を除去した非含油焼結金属にすることが好ましい。
【００３４】
ナット本体において、焼結金属（焼結体）の密度が、材質の理論密度比０.７〜０.９であることが好ましい。材質の理論密度比とは、材質の理論密度（気孔率０％の場合の密度）を１としたときのナット本体の密度の比である。理論密度比０.７未満では焼結金属の機械的強度が低くなり、インサート成形時の射出成形圧力により焼結金属が割れるおそれがある。理論密度比０.９をこえると、凹凸が小さくなるため、表面積、アンカー効果が低下し、樹脂層との密着性が低くなる。さらに好ましくは、材質の理論密度比０.７２〜０.８４である。
【００３５】
鉄を主成分とする焼結金属は、スチーム処理を施すことで、成形または再圧（サイジング）工程時に意図せず焼結表面に付着、または内部に浸透した油分、付着物などを除去する効果があるため、樹脂層との密着性のばらつきが小さく、安定する。また、ナット本体に防錆も付与することができる。スチーム処理の条件は特に限定するものではないが、５００℃程度に加熱したスチームを吹きかける方法が一般的である。
【００３６】
樹脂層の形成方法としては、ディッピングによる塗装や、射出成形が挙げられる。ねじ寸法精度や、樹脂層とナット本体との密着性、製造の容易性などを考慮すると、ナット本体に重ねて射出成形する方法、すなわち、ナット本体に対して樹脂層をインサート成形する射出成形が好ましい。
【００３７】
焼結金属ナット本体と樹脂層との密着性を高めるには、焼結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。なお、ここでの接合面とは、微視的には、焼結金属の空孔を構成する凹凸表面も含む。
【００３８】
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、樹脂層と焼結金属ナット本体との密着強さが向上するとともに、樹脂層の熱が焼結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、樹脂層と焼結金属ナット本体との密着強さが向上するとともに、樹脂層と焼結金属ナット本体にミクロな隙間がなくなり、樹脂層の熱が焼結金属ナット本体へ伝わり易くなる。
【００３９】
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、焼結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。ここで、ＮＭＴ処理は、基材に対して、アルカリ性溶液による脱脂処理、酸性溶液による中和処理、特殊溶液による浸漬処理、水洗・乾燥等の後処理を順に施し、基材表面に上記の微細凹凸形状を形成する処理である。
【００４０】
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、焼結金属の空孔および凹ピッチが数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、焼結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。
【００４１】
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、処理した焼結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、樹脂層と焼結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。
【００４２】
化学表面処理のうち、メック社製アマルファ処理、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、少なくとも焼結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。
【００４３】
焼結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、樹脂層が焼結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。また、ナット本体の焼結金属と樹脂層のせん断密着強さを更に高めるために、樹脂層を形成する焼結金属面に、凹凸、溝などの物理的な抜け止め、周り止めを施してもよい。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。
【００４４】
樹脂層の層厚は、０.１〜１．５ｍｍが好ましい。樹脂厚みが０.１ｍｍ未満では、インサート成形が困難である。また、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１．５ｍｍをこえると、ヒケが発生し寸法精度が低下するおそれがある。また、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、耐焼付き性が低下するおそれがある。なお、樹脂厚みはナット内径寸法により決定する。
【００４５】
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０.２〜０.７ｍｍがより好ましい。高寸法精度である焼結金属からなるナット本体の内径めねじ部表面に、樹脂層を薄肉（０.１〜１．５ｍｍ）でインサート成形することで、寸法精度の高い摺動ナットとすることができる。また、厚肉に射出成形（インサート成形）し、その後に機械加工にて所要の樹脂厚みに仕上げてもよい。
【００４６】
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。
【００４７】
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、焼結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。
【００４８】
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。
【００４９】
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：ＶＩＣＴＲＥＸ  ＰＥＥＫ（９０Ｐ、１５０Ｐ、３８０Ｐ、４５０Ｐ、９０Ｇ、１５０Ｇなど）、ソルベイスペシャルティポリマーズ社製：Ｋｅｔａ  Ｓｐｉｒｅ  ＰＥＥＫ（ＫＴ−８２０Ｐ、ＫＴ−８８０Ｐなど）、ダイセル・エボニック社製：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。
【００５０】
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あるが、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。
【００５１】
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、ＤＩＣ社製Ｔ４ＡＧ、ＬＲ−２Ｇなどが挙げられる。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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において凝集、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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％未満では組成物への低摩擦特性、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。
【００５９】
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％未満では組成物への耐摩耗性、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。
【００６０】
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。
【００６１】
上記樹脂組成物は、樹脂温度３８０℃、せん断速度１０００ｓ−１における溶融粘度を５０〜２００Ｐａ・ｓの範囲に調整することにより、焼結金属からなるナット本体の表面に樹脂層の層厚が０.１〜１．５ｍｍの薄肉インサート成形が円滑に行なうことができるため望ましい。
【００６２】
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。
【実施例】
【００６３】
評価試験には、鉄が主成分で密度が６．２ｇ／ｃｍ３（基材の理論密度比０．７９）の焼結金属を本体用材料に用いた。また、樹脂層の材料には、ＰＰＳ樹脂（東ソー社製：サスティールＢ０６３）に、ＰＴＦＥ樹脂（喜多村社製：ＫＴＬ６１０）を２５重量％（２０．６体積％）、燐片状黒鉛（ティムカルジャパン社製：ＴＩＭＲＥＸ  ＫＳ６）を５重量％（３．９体積％）、それぞれ配合した樹脂組成物を用いた。
【００６４】
本体用材料からなる焼結金属素材を機械加工して円筒体（φ１２×φ１８×２５ｍｍ）を形成し、円筒体の全面に大成プラス社のＮＭＴ処理を施したもの（実施例用サンプル）と、未処理のもの（比較例用サンプル）を製造した。次に、円筒体の内径部（ストレート）に、上記した樹脂組成物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。
【００６５】
せん断接着強さ試験は、円筒状試験片を固定し、内径樹脂層に軸方向のせん断力を加え、円筒状試験片から樹脂層が剥離する荷重を測定した。この荷重を、樹脂層と円筒状試験片の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た。
【００６６】
せん断接着強さ試験の結果、実施例のせん断接着強さは６．７ＭＰａであり、比較例のせん断接着強さは３．２ＭＰａであり、樹脂層との接合面に化学表面処理を施した実施例は、未処理の比較例の２倍以上のせん断接着強さを有していた。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の摺動ナットを備えたすべりねじ装置は、製造が容易であり、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。
【符号の説明】
【００６８】
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
【図１】
2014152802.tif 000003
【図２】
2014152802.tif 000004