(57)【要約】【課題】従来よりも発塵し難く耐摩耗性が高いリニアガイドを提供する。【解決手段】案内レール１の転動溝１１、スライダ２の転動溝２１ａ、およびボール３の表面全体に、ＤＬＣ膜を形成する。グリースとして、トリス（２−オクチルドデシル）シクロペンタンを基油として含有し、金属石けん系、ウレア系、ウレタン系、ベントナイト系、およびシリカ系の少なくともいずれかの増ちょう剤を含有し、増ちょう剤の含有率が１質量％以上２０質量％以下であるものを使用する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置される軌道溝を備えた第１部材および第２部材と、両部材の軌道溝間に転動自在に配設された複数個の転動体と、を少なくとも備え、転動体が転動することにより第１部材および第２部材の一方が他方に対して相対移動する転がり支持装置において、
前記第１部材の軌道溝、第２部材の軌道溝、および転動体の表面のうちの少なくとも一つに、ダイヤモンドライクカーボン層が形成され、
アルキル化シクロペンタンを基油とするグリースで潤滑されていることを特徴とする転がり支持装置。
【請求項２】
前記グリースは、トリス（２−オクチルドデシル）シクロペンタンを基油として含有し、金属石けん系、ウレア系、ウレタン系、ベントナイト系、およびシリカ系の少なくともいずれかの増ちょう剤を含有し、増ちょう剤の含有率が１質量％以上２０質量％以下である請求項１記載の転がり支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに対向配置される軌道溝を備えた第１部材および第２部材と、両部材の軌道溝間に転動自在に配設された複数個の転動体と、を少なくとも備え、転動体が転動することにより第１部材および第２部材の一方が他方に対して相対移動する転がり支持装置（すなわち、転がり軸受、ボールねじ、およびリニアガイド等）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子や液晶装置の製造装置においても、転がり軸受、ボールねじ、リニアガイド等が使用されるが、このような用途では、潤滑剤から揮発したガスが半導体素子や液晶装置の性能を低下させるという問題点がある。そのため、このような用途での潤滑剤としては、フッ素グリース（基油がフッ素油からなり、増ちょう剤がフッ素樹脂からなるグリース）が使用されている。フッ素グリースは蒸発し難いため、発塵性が低い。
【０００３】
また、下記の特許文献１および２には、上記用途で使用する転がり軸受用のグリースとして、基油がシクロペンタン油であるものを使用することが開示されている。
なお、下記の特許文献３には、転がり軸受の保持器の外周面もしくは外輪の内周面および／または保持器の内周面もしくは内輪の外周面に、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜等からなる摺動性低減膜を形成することが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１４−２６６８７５号公報
【特許文献２】
特開平１４−３１０１６８号公報
【特許文献３】
特開２００２−２２７８４５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体素子や液晶装置の製造装置用の転がり軸受等、および宇宙空間で使用される各種機械設備用の転がり軸受等には、発塵性が低いことと耐摩耗性が高いことについて、より一層の改善が求められている。
本発明は、互いに対向配置される軌道溝を備えた第１部材および第２部材と、両部材の軌道溝間に転動自在に配設された複数個の転動体と、を少なくとも備え、転動体が転動することにより第１部材および第２部材の一方が他方に対して相対移動する転がり支持装置において、従来よりも発塵し難く耐摩耗性が高いもの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】
上記目的を達成するため、本発明は、互いに対向配置される軌道溝を備えた第１部材および第２部材と、両部材の軌道溝間に転動自在に配設された複数個の転動体と、を少なくとも備え、転動体が転動することにより第１部材および第２部材の一方が他方に対して相対移動する転がり支持装置において、前記第１部材の軌道溝、第２部材の軌道溝、および転動体の表面のうちの少なくとも一つに、ダイヤモンドライクカーボン（以下「ＤＬＣ」と略称する。）層が形成され、アルキル化シクロペンタンを基油とするグリースで潤滑されていることを特徴とする転がり支持装置を提供する。
【０００７】
アルキル化シクロペンタンは下記の化学式（１）で示される化合物であって、具体的には、トリス（２−オクチルドデシル）シクロペンタン、トリス（２−ヘキシルドデシル）シクロペンタン、トリ−ｎ−オクチルシクロペンタン、テトラ−ｎ−オクチルシクロペンタン、ペンタ−ｎ−オクチルシクロペンタン、トリ−ｎ−ノニルシクロペンタン、ペンタ−ｎ−ノニルシクロペンタン、ペンタ−ｎ−デシルシクロペンタン、ペンタ−ｎ−ドデシルシクロペンタン、テトラ−２−エチルシクロペンタンが挙げられる。
【０００８】
【化１】
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【０００９】
（Ｒはアルキル基）
本発明の転がり支持装置において、前記グリースは、トリス（２−オクチルドデシル）シクロペンタンを基油として含有し、金属石けん系、ウレア系、ウレタン系、ベントナイト系、およびシリカ系の少なくともいずれかの増ちょう剤を含有し、増ちょう剤の含有率が１質量％以上２０質量％以下であることが好ましい。
【００１０】
トリス（２−オクチルドデシル）シクロペンタンは、流動点：−５７℃、２０℃での蒸気圧：１０−１２  Ｔｏｒｒの特性を有する合成油である。なお、トリス（２−オクチルドデシル）シクロペンタンは、例えばＮＹＥＬＵＢＲＩＣＡＮＴＳ社から「Ｎｙｅ  Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｏｉｌ  ２００１Ａ」「Ｐｅｎｎｚａｎｅ  ＳＨＦ  Ｘ２０００」という商品名で販売されている。
【００１１】
本発明の転がり支持装置においては、フッ素グリースではなくアルキル化シクロペンタンを基油とするグリースで潤滑するとともに、前記第１部材の軌道溝、第２部材の軌道溝、および転動体の表面のうちの少なくとも一つにＤＬＣ層を形成することによって、フッ素グリースで潤滑された転がり支持装置よりも発塵し難く耐摩耗性を高くすることができる。
【００１２】
ＤＬＣ層による耐摩耗性の向上効果を得るために、ＤＬＣ層の厚さは０．５μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましい。１０μｍを超えると内部応力が増大して自己破壊に至る恐れがある。０．５μｍ未満であるとＤＬＣ層が部分的に形成されない恐れがある。
また、ＤＬＣ層とこれを設ける構成部材の面との間に、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、珪素（Ｓｉ）等からなる中間層を設けることにより、ＤＬＣ層とこれを設ける構成部材の面との密着性を高くすることができる。さらに、硼素（Ｂ）や窒素（Ｎ）が添加されてＤＬＣ層を形成することで、耐摩耗性をさらに向上できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に相当するリニアガイドを示す部分破断斜視図である。このリニアガイドは、案内レール（第１部材）１とスライダ（第２部材）２と複数個のボール（転動体）３とで構成されている。
【００１４】
案内レール１は、長手方向に平行に延びる転動溝１１を両側面に有する。スライダ２は、案内レール１の幅方向両側に配置される脚部２Ａと、両脚部２Ａを連結する水平部２Ｂとからなる。そして、スライダ２の両内側面が案内レール１の両側面に対向配置されている。
スライダ２は、直動方向で本体２１とエンドキャップ２２とに分割され、エンドキャップ２２が本体２１の直動方向両端に配置されている。この本体２１の両内側面に、案内レール１の転動溝１１と対向する転動溝２１ａが形成されている。これらの転動溝１１，２１ａでボール３の転動通路１２が形成される。
【００１５】
スライダ２の本体２１の転動溝２１ａより外側に、直線状の戻し通路２１ｂが形成されている。エンドキャップ２２の案内レール１の両側面に配置される部分（脚部２Ａの外側部分）に、半円弧状の方向転換路２２ａが形成されている。この方向転換路２２ａで転動通路１２と戻し通路２１ｂとが連通され、これら各路でボール３を無限に循環させる循環経路２５が構成される。
【００１６】
このリニアガイドは循環経路を四本（二対四列）備えており、各循環経路２５をボール３が転がることによって、スライダ２が案内レール１に沿ってスライドする。
このような構成のリニアガイドとして、日本精工（株）の「ＬＳ１５ＡＬ」を作製した。先ず、案内レール１、スライダ２、およびボール３を、ＳＵＪ２からなる素材を用いて通常の方法により作製した後、案内レール１の転動溝１１、スライダ２の転動溝２１ａ、およびボール３の表面全体に、以下の方法でＤＬＣ膜を形成した。すなわち、（株）神戸製鋼所のアンバランスドマグネトロンスパッタリング装置「５０４」を用い、中間層としてＣｒ層を約１．０μｍの厚さで形成した上に、ＤＬＣ層を２．０μｍの厚さで形成した。
【００１７】
このリニアガイドを表１に示す構成の各グリースで潤滑して、発塵試験および摩耗試験を行った（サンプルＮｏ．  １，２，５）。なお、サンプルＮｏ．  ３，４，６については、上述の中間層およびＤＬＣ層の形成を行わずに作製したリニアガイドを、表１に示す構成の各グリースで潤滑して、発塵試験および摩耗試験を行った
【００１８】
【表１】
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【００１９】
発塵試験は、図２に示すように、密閉された空間内に試験装置を置いて行った。この試験装置は、ボールねじ４と、サポートユニット５１，５２と、回り止め用リニアガイド５３と、コイルばね５４と、磁気シールユニット５５とからなる。ボールねじ４のねじ軸４１の両端は、サポートユニット（自由側）５１とサポートユニット（固定側）５２との間に固定されている。
【００２０】
二体の試験用リニアガイド５６のスライダは、ボールねじ４のナット４２と一体に移動する移動部材４５に固定されている。移動部材４５には回り止め用リニアガイド５３のスライダも固定されている。上側の試験用リニアガイド５６のスライダと移動部材４５との間にコイルばね５４が介装されている。
このコイルばね５４により、試験用リニアガイド５６に面圧：１ＧＰａをかけて、速度：０．３ｍ／ｓｅｃ、ストローク：３００ｍｍ、圧力：大気圧の条件で、試験用リニアガイド５６を１００時間往復運動させた。
【００２１】
そして、この空間内に空気導入口５７からクリーンエアを導入し、空気導出口５８から導出された気体に含まれる塵埃をパーティクルモニターで計測した。その結果を図３にグラフで示す。
なお、試験用リニアガイド５６の往復運動に伴って、ボールねじ４および回り止め用リニアガイド５３も往復運動するため、計測される塵埃値はこれら全てから発生した塵埃の合計値である。ここで、ボールねじ４および回り止め用リニアガイド５３は各サンプルで同じものを使用しているため、各サンプルの前記塵埃値の差が、試験用リニアガイド５６から発生する塵埃量の差となる。
【００２２】
図３のグラフから分かるように、パーフルオロポリエーテルを基油としＰＴＦＥを増ちょう剤としたフッ素グリースを用いたＮｏ．  ５および６と比較して、トリス（２−オクチルドデシル）シクロペンタンを基油としてリチウム石鹸または芳香族ジウレアを増ちょう剤としたグリースを用いたＮｏ．  １〜４の発塵量が少なくなっている。
【００２３】
Ｎｏ．  １〜４のうち、案内レール１の転動溝１１、スライダ２の転動溝２１ａ、およびボール３の表面全体にＤＬＣ膜が形成されているＮｏ．  １と２は、ＤＬＣ膜が形成されていないＮｏ．  ３と４の１／１０以下の発塵量であった。また、Ｎｏ．  １と２の発塵量はフッ素グリースを用いたＮｏ．  ５および６の１／１００以下であった。すなわち、本発明の構成とすることで、良好な低発塵性が得られることが分かる。
【００２４】
次に、Ｎｏ．  １〜６のリニアガイドについて、真空環境下での摩耗試験を行った。この摩耗試験は、図４に示すように、密閉された空間内に試験装置を置いて行った。この試験装置は、ボールねじ４と、サポートユニット５１，５２と、回り止め用リニアガイド５３と、コイルばね５４と、磁気シールユニット５５とからなる。ボールねじ４のねじ軸４１の両端は、サポートユニット（自由側）５１とサポートユニット（固定側）５２との間に固定されている。
【００２５】
二体の試験用リニアガイド５６のスライダは、ボールねじ４のナット４２と一体に移動する移動部材４５に固定されている。移動部材４５には回り止め用リニアガイド５３のスライダも固定されている。上側の試験用リニアガイド５６のスライダと移動部材４５との間にコイルばね５４が介装されている。
このコイルばね５４により、試験用リニアガイド５６に面圧：１ＧＰａをかけて、速度：１．０ｍ／ｓｅｃ、ストローク：３００ｍｍ、真空度（圧力）：２．０×１０−５Ｐａの条件で、試験用リニアガイド５６を走行距離が５００Ｋｍとなるまで往復運動させて、摩耗量を測定した。そして、Ｎｏ．  ５の摩耗量を「１」とした相対値を算出した。その結果を図５にグラフで示す。
【００２６】
図５のグラフに示すように、Ｎｏ．  １の摩耗量比は０．２、Ｎｏ．  ２の摩耗量比は０．２５であり、本発明の構成とすることで、良好な耐摩耗性が得られることが分かる。
次に、前述の方法でリニアガイドを作製し、トリス（２−オクチルドデシル）シクロペンタンを基油としてリチウム石鹸を増ちょう剤としたグリースを用い、この増ちょう剤の添加量を変化させた時の耐久性を調べる試験を行った。この試験は、図４の試験装置を用いて、面圧：１ＧＰａ、速度：１．０ｍ／ｓｅｃ、ストローク：３００ｍｍ、真空度（圧力）：２．０×１０−５Ｐａの条件で、試験用リニアガイド５６を（スライダにＫ型熱電対を取り付けて）往復運動させ、スライダの温度が急上昇するまでの走行距離を耐久寿命として測定した。その結果を図６にグラフで示す。
【００２７】
図６のグラフから、トリス（２−オクチルドデシル）シクロペンタンを基油としてリチウム石鹸を増ちょう剤としたグリースを用いた場合に、増ちょう剤の含有率を１質量％以上２０質量％以下とすることにより、良好な耐久性が得られることが分かる。増ちょう剤の含有率が１質量％未満であると、潤滑剤の流出が生じ易くなり、２０質量％を超えると潤滑不良が生じ易くなる。
【００２８】
なお、ＰＴＦＥ粉末を増ちょう剤として含有するグリースを使用すると、金属石けん系、ウレア系、ウレタン系、ベントナイト系、またはシリカ系の増ちょう剤を含有するグリースを使用した場合と比較して、音響特性の低下、回転トルクや摩擦力の変動、といった問題が生じる可能性が高くなる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、互いに対向配置される軌道溝を備えた第１部材および第２部材と、両部材の軌道溝間に転動自在に配設された複数個の転動体と、を少なくとも備え、転動体が転動することにより第１部材および第２部材の一方が他方に対して相対移動する転がり支持装置において、従来よりも発塵し難く耐摩耗性が高いものが提供される。
すなわち、本発明の転がり支持装置は、半導体素子や液晶装置の製造装置用、および宇宙空間で使用される各種機械設備用として有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に相当するリニアガイドを示す部分破断斜視図である。
【図２】実施形態で行った発塵試験で使用した試験装置を示す概略構成図である。
【図３】実施形態で行った発塵試験の結果を示すグラフである。
【図４】実施形態で行った摩耗試験で使用した試験装置を示す概略構成図である。
【図５】実施形態で行った摩耗試験の結果を示すグラフである。
【図６】実施形態で行った耐久試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  案内レール
１１  転動溝
１２  ボールの転動通路
２  スライダ
２Ａ  スライダの脚部
２Ｂ  スライダの水平部
２１ａ  転動溝
２１ｂ  ボールの戻し通路
２２ａ  方向転換路
２５  循環経路
３  ボール（転動体）
４  ボールねじ
４１  ねじ軸
４２  ナット
４５  移動部材
５１  サポートユニット（自由側）
５２  サポートユニット（固定側）
５３  回り止め用リニアガイド
５４  コイルばね
５５  磁気シールユニット
５６  試験用リニアガイド
５７  空気導入口
５８  空気導出口
【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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