(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道の間に配置されたボールと、ボールを軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動するボールねじであって、
前記ナットの内部の塵埃が外部に出る経路が、前記ナットの軸方向両端のみに設けられ、
前記ナットの軸方向両端に、それぞれ複数枚のリング状の非接触シールが所定の空間を介して配置され、
前記空間内の空気を吸引する吸引機構を有し、
前記吸引機構は、
前記ナットに形成された軸方向に貫通する通気穴と、
前記ナットの各端部の最も内側に配置された内側シールに設けた、前記通気穴と前記空間を連通させる連通穴と、を有し、
前記吸引機構の吸引穴は、ナットの外面から前記通気穴に至るまで径方向に延び、前記ナットの軸方向で前記内側シール同士の間となる位置に配置されていることを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
前記ボール戻し経路がナットの内部に形成されている請求項１記載のボールねじ。
【請求項３】
前記ナットには、その内部に潤滑剤を供給する給脂穴が形成され、
前記吸引穴が前記給脂穴とは別の位置に形成されている請求項１または２記載のボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や液晶表示パネルを製造する環境に塵埃が存在すると歩留まり低下の原因になるため、これらの製造はクリーンルーム等の清浄な環境下で行われている。よって、半導体素子や液晶表示パネルの製造に使用される装置（製造装置や搬送装置）を構成するボールねじには、使用状態で塵埃が発生しないことが求められている。
下記の特許文献１には、ボールねじのボール戻し経路が、ボールを循環チューブのタングに衝突させてナットの外部にすくい上げる構造であると、衝突の際にボール等に付着しているグリースの油分が飛散して、ねじ軸とナットの間から外部に微粒子として放出されるため、発塵の原因になることが記載されている。この原因をなくすために、ボールねじのボール戻し経路を、ナットの軸方向に延びる貫通穴（ボール戻し通路）と、これに連続するボール循環コマで形成し、ボール循環コマを、ボールがタングに衝突しない状態で循環できる形状にすることが記載されている。
【０００３】
また、特許文献１に記載されたボールねじは、低発塵性グリースで潤滑され、ねじ軸とナットの環状隙間が、ナットの軸方向両端に配置されたリング状の接触シールで塞がれている。
下記の特許文献２には、ボールねじのナットに設けた給油孔に吸引配管を接続して、ナットの内部に発生した塵埃を吸引除去することが記載されている。また、ねじ軸にグリースプレーティング（潤滑剤含有溶液に浸漬後、乾燥することで潤滑剤被膜を形成する方法）を施すことで、潤滑剤からの発塵を抑制することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１２５１７号公報
【特許文献２】特許第２６３８９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１および２に記載されたボールねじには、発塵低減効果の点でさらなる改善の余地がある。
この発明の課題は、ボールねじのナット内部に発生した塵埃を外部に極力出さないようにして、従来のボールねじよりも高い発塵低減効果を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明のボールねじは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道（転動路）の間に配置されたボールと、ボールを軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動するボールねじであって、前記ナットの内部の塵埃が外部に出る経路が、前記ナットの軸方向両端に限定され、前記ナットの軸方向両端に、それぞれ複数枚のリング状の非接触シールが所定の空間を介して配置され、前記空間内の空気を吸引する吸引機構を有し、前記吸引機構は、前記ナットに形成された軸方向に貫通する通気穴と、前記ナットの各端部の最も内側に配置された内側シールに設けた、前記通気穴と前記空間を連通させる連通穴と、を有し、前記吸引機構の吸引穴（吸引手段に接続する開口）は、ナットの外面から前記通気穴に至るまで径方向に延び、前記ナットの軸方向で前記内側シール同士の間となる位置に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
ボールねじの発塵源は潤滑剤であり、ボールが軌道を転動する際に潤滑剤を飛び散らすことによって塵埃が生じる。ねじ軸のナットの外側にある部分にも潤滑剤は付着しているが、その部分の螺旋溝にはボールが存在しないため、ねじ軸が回転していてもその部分からの発塵は少ない。すなわち、ボールねじにおいては、主にナット内部の軌道の範囲（ボールが転動する範囲）内で塵埃が発生している。
【０００８】
この発明のボールねじでは、前記ナットの内部の塵埃が外部に出る経路が、前記ナットの軸方向両端にのみ設けられ、前記ナットの軸方向両端に、それぞれ複数枚の非接触シールが所定の空間を介して配置されているため、ナット内部の塵埃は軌道の範囲に存在するだけでなく、隣り合う非接触シールで挟まれた前記空間にも溜まるようになる。
この空間内の空気を吸引機構で吸引することにより、この空間内の塵埃が除去される。吸引機構で吸引している間、外部の空気が非接触シールとねじ軸との隙間を通って前記空間に入り、ナット内部の空気が非接触シールとねじ軸との隙間を通って外部に向かうことを妨げる。
【０００９】
また、この吸引により、ナット内部の軌道の範囲に存在する空気が、非接触シールとねじ軸との隙間を通って前記空間に導入される。よって、ナット内部の軌道の範囲に存在した塵埃と前記空間に溜まった塵埃の両方が、前記空間から吸引除去されるため、ナット内部全体の塵埃が効率的に除去される。
さらに、非接触シールを配置することで、ねじ軸とシールとの接触による発塵が防止される。
【００１０】
この発明のボールねじは、前記ボール戻し経路がナットの内部に形成されていることが好ましい。これにより、前記ナットの内部の塵埃が外部に出る経路が、前記ナットの軸方向両端にのみ設けられた構造にすることが容易に行える。なお、前記ボール戻し経路が循環チューブを用いて形成されている場合は、循環チューブを差し込むナットの穴と、その穴に差し込まれた循環チューブの脚部との隙間を塞ぐことで、前記ナットの内部の塵埃が外部に出る経路が、前記ナットの軸方向両端にのみ設けられた構造にすることができる。
【００１１】
この発明のボールねじの前記吸引機構は、前記ナットに形成された軸方向に貫通する通気穴と、前記ナットの各端部の最も内側に配置された内側シールに設けた、前記通気穴と前記空間を連通させる連通穴と、を有し、前記吸引機構の吸引穴は、ナットの外面から前記通気穴に至るまで径方向に延び、前記ナットの軸方向で前記内側シール同士の間となる位置に配置されている。
【００１２】
これにより、前記吸引穴から吸引することで、ナットの軸方向両端で、隣り合う非接触シールで挟まれた前記空間の空気が前記内側シールの連通穴から前記通気穴に入るため、ナット内部の塵埃の除去が軸方向両端から効率よく行われる。また、吸引穴が、ナットの外面から前記通気穴に至るまで径方向に延びていて、ナットの内面には開口していないため、吸引穴が潤滑剤で詰まりにくいとともに、潤滑剤が吸引穴から排出されにくい。
【００１３】
また、この発明のボールねじが、前記ナットに、その内部に潤滑剤を供給する給脂穴が形成され、前記吸引穴が前記給脂穴とは別の位置に形成されているものであると、前記給脂穴からナット内部へ潤滑剤を供給してボールねじの潤滑を行うことができる。すなわち、この構成の場合、ボールねじの潤滑をナット内部へ潤滑剤を供給することで行いながら、ナットの内部に発生した塵埃のほとんどが、外部に向かわず吸引除去される。
【発明の効果】
【００１４】
この発明のボールねじによれば、ナットの内部に発生した塵埃のほとんどが、外部に向かわず吸引除去されるため、従来のボールねじよりも高い発塵低減効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施形態のボールねじを示す一部破断正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１のボールねじを構成するナットのＢ−Ｂ断面図である。
【図５】この発明の実施形態のボールねじを示す一部破断正面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】この発明の実施形態のボールねじを示す一部破断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の実施形態について説明する。
図１〜３に示すように、このボールねじは、ナット１と、ねじ軸２と、ボール３と、リング状の非接触シール４１，４２と、エンドデフレクタ５と、円板状支持部材６と、Ｃ形止め輪７で構成されている。ナット１の内周面に螺旋溝１ａが形成され、ねじ軸２の外周面に螺旋溝２ａが形成されている。ナット１の螺旋溝１ａとねじ軸２の螺旋溝２ａで形成される軌道の間に、ボール３が配置されている。
【００１７】
図１〜４に示すように、ナット１は、円筒部１１と、円筒部１１の径方向外側に一体に形成されたフランジ１２と、からなる。フランジ１２は、円筒部１１の軸方向の一端部側であって、端面から少しずれた位置に配置されている。円筒部１１は、螺旋溝１ａが形成されている軌道部１１１と、その軸方向両端部に位置する、軌道部１１１より内径の大きいシール部１１２，１１３と、からなる。円筒部１１の軌道部１１１には、両端面（シール部１１２，１１３との境界面）１１１ａ間を軸方向に貫通する通気穴１１１ｂが形成されている。
【００１８】
ナット１には、また、吸引手段に接続する吸引穴１３が形成されている。この吸引穴１３は、フランジ１２の外周面から円筒部１１の通気穴１１１ｂに至るまで径方向に延びている。この吸引穴１３は、フランジ１２の円筒部１１との境界側で拡径され、大径部分が吸引配管の先端を挿入して取り付ける取り付け穴１３ａとなっている。
ナット１には、また、内部に潤滑剤を供給する給脂穴１４が形成されている。この給脂穴１４は、軸方向での位置が吸引穴１３と同じで、径方向で吸引穴１３の反対側となる位置に配置され、フランジ１２の外周面から円筒部１１の軌道部１１１の内周面まで径方向に貫通している。この給脂穴１４は、フランジ１２の円筒部１１との境界側で拡径され、大径部分が、給脂配管の先端を挿入して取り付ける取り付け穴１４ａとなっている。
ナット１のフランジ１２には、ナット１をハウジングに取り付ける取り付け穴１２ａが形成されている。
【００１９】
このボールねじのボール戻し経路は、軸方向に延びる貫通穴からなるボール戻し通路１１１ｃと、その両端に接続されたエンドデフラクタ５とにより、ナット１の内部に形成されている。ボール戻し通路１１１ｃは、ナット１の円筒部１１の軌道部１１１に、周方向で吸引穴１３に対して中心角が９０度となる位置に形成されている。軌道部１１１の両端面１１１ａのボール戻し通路１１１ｃの両端となる位置に、エンドデフレクタ５を配置する凹部１１１ｄが形成されている。
ナット１の円筒部１１のシール部１１２，１１３の内周面には、軸方向で軌道部１１１の端面１１１ａ側から順に、シール取り付け用の第１の溝１１２ａ，１１３ａ、第２の溝１１２ｂ，１１３ｂが、間隔を開けて形成されている。
【００２０】
第１の溝１１２ａ，１１３ａには、軌道部１１１の端面１１１ａを支持面として、第１の非接触シール（内側シール）４１がＣ形止め輪７を用いて取り付けられている。第１の非接触シール４１は通気穴１１１ｂの断面円と同じ径の連通穴４１ａを有し、この連通穴４１ａがナット１の通気穴１１１ｂと合うように取り付けられている。Ｃ形止め輪７も開口部７ａが連通穴４１ａと合うように配置されている。
【００２１】
第２の溝１１２ｂ，１１３ｂには、第１の溝１１２ａ，１１３ａ側から順に、円板状支持部材６、第２のシール４２、Ｃ形止め輪７が配置されている。すなわち、第２の溝１１２ｂ，１１３ｂには、円板状支持部材６の円板面を支持面として、第２の非接触シール４２がＣ形止め輪７を用いて固定されている。円板状支持部材６は、非接触シール４２と同じ内径の穴を有する円板に、周方向で通気穴１１１ｂの直径に対応する幅の欠円部（図１参照）が形成されたものである。この欠円部の端面６１が図２に表示されている。
これにより、この実施形態のボールねじは、ナット１の軸方向両端に、それぞれ２枚のリング状の非接触シール４１，４２が所定の空間Ｋ１，Ｋ２を介して配置され、これらの空間Ｋ１，Ｋ２と通気穴１１１ｂの両端が、それぞれ第１の非接触シール４１の連通穴４１ａで連通されている。
【００２２】
第１の非接触シール４１および第２の非接触シール４２を、ナット１の軸方向両端でそれぞれ同じものとし、ねじ軸２との隙間を両端で同じにすることで、両側からの発塵量が均一になって効率的な吸引ができる。第１の非接触シール（内側シール）４１のねじ軸２に対する径方向隙間は、グリース漏れを極力減らすために、０．１ｍｍ程度とすることが好ましい。第２の非接触シール４２のねじ軸２に対する径方向隙間は、良好な吸引効果を得るために、０．３ｍｍ程度とすることが好ましい。
このボールねじを使用する際には、先ず、ナット１の給脂穴１４の取り付け穴１４ａに、ちょう度が３００以下の低発塵グリースの給脂配管の先端を取り付け、ナット１の吸引穴１３の取り付け穴１３ａに吸引配管の先端を取り付ける。
【００２３】
次に、吸引配管の吸引源を作動させてボールねじの運転を開始する。これにより、外部の空気が第２の非接触シール４２とねじ軸２との隙間を通って前記空間Ｋ１，Ｋ２に入り、ナット１の内部の空気が第２の非接触シール４２とねじ軸２との隙間を通って外部に向かうことを妨げる。また、ナット１内部の軌道の範囲に存在する空気が、第１の非接触シール４１とねじ軸２との隙間を通って空間Ｋ１，Ｋ２に向かう。そして、各空間Ｋ１，Ｋ２内の空気が、第１の非接触シール４１の連通穴４１ａを通ってナット１の通気穴１１１ｂに入り、吸引穴１３から吸引除去される。
【００２４】
このようにして、ナット１の内部の塵埃が、空間Ｋ１，Ｋ２を介して効率的に吸引除去される。また、両空間Ｋ１，Ｋ２がナット１の軸方向に延びる通気穴１１１ｂで接続されているため、このような通気穴１１１ｂを設けない場合と比較して、ナット内部の塵埃の除去効率が高くなる。さらに、非接触シール４１，４２を用いているため、ねじ軸２との接触による発塵が防止される。
【００２５】
したがって、この実施形態のボールねじによれば、ボールねじの潤滑をナット内部へ潤滑剤を供給することで行いながら、ナットの内部に発生した塵埃のほとんどが外部に向かわず吸引除去されるため、従来のボールねじよりも高い発塵低減効果が得られる。
なお、この実施形態では、ナット１の軸方向両端にそれぞれ２枚の非接触シール４１，４２を配置しているが、非接触シールをそれぞれ３枚以上配置してもよい。その場合も、ナット１の軸方向両側からの発塵量を均一にして効率的な吸引を行うために、各非接触シールをナット１の軸方向両端でそれぞれ同じものを配置することで、ねじ軸２との隙間が両端で同じになるようにする。
【００２６】
上記実施形態では、ナット１の吸引穴１３とは異なる位置に給脂穴１４が形成され、この給脂穴１４からグリースを供給しているが、図５に示すように、給脂穴１４を設けず、ねじ軸２にグリースプレーティングを施すことで潤滑を行ってもよい。図６は図５のＡ−Ａ断面図である。図５のＢ−Ｂ断面図は図３と同じであり、図５のボールねじを構成するナットのＢ−Ｂ断面図は図４と同じである。
【００２７】
図５のボールねじの潤滑は、ねじ軸２にグリースプレーティングを施すことで行われているため、シール４１，４２とねじ軸２との隙間がほぼ一定に保持されるとともに、通気穴１１１ｂにグリースが入らない。これに対して、図１のボールねじでは、給脂穴１４から供給したグリースが通気穴１１１ｂに入る可能性がないとは言えない。そして、通気穴１１１ｂにグリースが入ると吸引効果が低減する場合がある。よって、図５のボールねじは、図１のボールねじよりも高い発塵低減効果が得られる可能性がある。
【００２８】
ねじ軸２にグリースプレーティングを施すことに代えて、固体潤滑剤からなる被膜をねじ軸２の表面に形成することによっても、上記と同様の効果を得ることができる。前記被膜をなす固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン、有機モリブデン化合物、軟質金属（例えば、金、銀、鉛）、および高分子材料（例えば、ＰＴＦＥ、ポリイミド）の少なくとも１種からなるものが挙げられる。
図７のボールねじは、ボール戻し経路が循環チューブ８を用いて形成されている例である。図７のボールねじでは、ナット１の円筒部１１の軌道部１１１に、径方向に貫通するチューブ取付穴１１１ｅが形成され、図４に示すような、ボール戻し通路１１１ｃおよびエンドデフレクタ５を配置する凹部１１１ｄは形成されていない。
【００２９】
また、軌道部１１１の外周に、循環チューブ８を配置するための平面部１１１ｆが形成されている。そして、軌道部１１１のチューブ取付穴１１１ｅに、循環チューブ８の脚部が差し込まれている。また、循環チューブ８は軌道部１１１に対して、図示されないチューブ抑え金具で固定されている。さらに、チューブ取付穴１１１ｅと循環チューブ８の脚部との隙間がシーリング剤でシールされている。これにより、図７のボールねじは、ナット１の内部の塵埃が外部に出る経路が、ナット１の軸方向両端にのみ設けられた構造になっている。これ以外の点は図１のボールねじと同じである。
したがって、図７のボールねじによれば、ボールねじの潤滑をナット内部へ潤滑剤を供給することで行いながら、ナットの内部に発生した塵埃のほとんどが外部に向かわず吸引除去されるため、従来のボールねじよりも高い発塵低減効果が得られる。
【符号の説明】
【００３０】
１  ナット
１ａ  ナットの螺旋溝
１１  円筒部
１１１  軌道部
１１１ａ  軌道部の端面
１１１ｂ  通気穴
１１１ｃ  ボール戻し通路
１１１ｄ  エンドデフラクタ取り付け用の凹部
１１１ｅ  チューブ取付穴
１１１ｆ  循環チューブ配置用の平面部
１１２  シール部
１１２ａ  第１の溝
１１２ｂ  第２の溝
１２  フランジ
１３  吸引穴
１３ａ  吸引穴の取り付け部
１４  給脂穴
１４ａ  給脂穴の取り付け部
２  ねじ軸
２ａ  ねじ軸の螺旋溝
３  ボール
４１  第１の非接触シール（内側シール）
４１ａ  連通穴
４２  第２の非接触シール
５  エンドデフラクタ
６  円板状支持部材
６１  円板状支持部材の欠円部の端面
７  Ｃ形止め輪
７ａ  Ｃ形止め輪の開口部
８  循環チューブ
Ｋ１，Ｋ２  ２枚の非接触シールで挟まれた空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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