(57)【要約】【課題】長寿命化を確保し、メンテナンスフリー又はメンテナンス期間の延長を実現するとともに、外部環境への汚染を抑制可能な転動装置及び転動装置用セパレータを提供する。【解決手段】隣接するボール３間に介装されるセパレータ１０を、金属材料又は体積比で１０〜４０％の気孔を有するポリイミド樹脂粉末の焼結体から形成された多孔質体から構成するとともに、この多孔質体に、液体フッ素化ポリマー油又はアルキル化シクロペンタンを主成分とする潤滑油や、フッ素系グリースを含浸させる。【選択図】　図１
2004036788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外方部材と、内方部材と、前記外方部材及び内方部材の間に転動自在に配設される複数の転動体と、当該複数の転動体間に介装される複数のセパレータと、を備えた転動装置において、
前記セパレータが、多孔質体から構成されていることを特徴とする転動装置。
【請求項２】
前記多孔質体が、金属材料から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の転動装置。
【請求項３】
前記多孔質体が、ポリイミド樹脂粉末の焼結体であることを特徴とする請求項１に記載の転動装置。
【請求項４】
前記ポリイミド樹脂粉末の焼結体は、体積比で１０〜４０％の気孔を有していることを特徴とする請求項３に記載の転動装置。
【請求項５】
前記多孔質体に、潤滑剤が含浸されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の転動装置。
【請求項６】
前記潤滑剤が、液体フッ素化ポリマー油又はアルキル化シクロペンタンを主成分とした潤滑油であることを特徴とする請求項５に記載の転動装置。
【請求項７】
前記潤滑剤が、フッ素系グリースであることを特徴とする請求項５に記載の転動装置。
【請求項８】
前記外方部材、前記内方部材、及び前記転動体の少なくともいずれか一つが、セラミックス、超硬合金、ステンレス鋼及びサーメットから選択される一種或いは二種以上を組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の転動装置。
【請求項９】
転動装置を構成する複数の転動体間に介装され、金属材料又は体積比１０〜４０％の気孔を有するポリイミド樹脂粉末の焼結体から形成された多孔質体からなることを特徴とする転動装置用セパレータ。
【請求項１０】
前記多孔質体に、潤滑剤を含浸させたことを特徴とする請求項９に記載の転動装置用セパレータ。
【請求項１１】
前記潤滑剤が、液体フッ素化ポリマー油又はアルキル化シクロペンタンを主成分とした潤滑油であることを特徴とする請求項１０に記載の転動装置用セパレータ。
【請求項１２】
前記潤滑剤が、フッ素系グリースであることを特徴とする請求項１０に記載の転動装置用セパレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用機械などに組み込まれるリニアガイドやボールねじなどの転動装置及び転動装置用セパレータに関し、特に、クリーンルーム、半導体製造装置、液晶パネル製造装置、ハードディスク製造装置などのように清浄環境下でも好適に使用可能とするために有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールねじなどの転動装置においては、転動体が転動するナット（外方部材）及びねじ軸（内方部材）の軌道面に、グリースなどの潤滑剤を供給することで、転がり摩擦を減少させ、転動装置の耐久性（寿命）を向上させる手段が提案されている。
【０００３】
ところが、このような転動装置を、例えば半導体製造装置や液晶パネル製造装置などの真空下で使用すると、潤滑剤の蒸気がその使用環境を汚染してしまうという問題があった。
このため、真空下で用いられる転動装置には、潤滑剤として、低蒸気圧の潤滑油や固体潤滑剤などが用いられている。この固体潤滑剤としては、一般的に、二硫化モリブデンなどの層状物質、金、銀、鉛などの軟質金属系固体潤滑剤や、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの高分子系固体潤滑剤などが挙げられる。
【０００４】
しかしながら、上述した固体潤滑剤は、摩耗粉（パーティクル）が発生してしまうため、導電性のある軟質金属系の固体潤滑剤を真空下で用いる転動装置に適用すると、この摩耗粉が半導体素子のパターン上に付着し、回路を短絡させるという不具合があった。
また、二硫化モリブデン、ＰＴＦＥなどの固体潤滑剤は、摺動相手剤に転移しがたく、且つ、耐摩耗性が低いため、耐久性が不十分であるという不具合があった。
【０００５】
そこで、本出願人は、特開２００１−２４８７０８号公報において、緻密な窒化層を形成し、且つ、官能基を有する含フッ素重合体とパーフロロポリエーテル（ＰＦＰＥ）とからなる潤滑剤で、軌道面を被覆した転動装置を提案している。
また、本出願人は、特開２００１−７２９８７号公報において、２０℃における蒸気圧が１０−１１　Ｔｏｒｒ以下であるアルキル化シクロペンタンを主成分とする潤滑剤で、軌道面を被覆した転動装置を提案している。
【０００６】
このような潤滑剤で軌道面を被覆した転動装置によれば、発塵性やアウトガスを抑制し、且つ、固体潤滑剤を用いた転動装置と比べて、長寿命化を実現することが可能となった。
また、ボールねじなどの転動装置においては、低騒音化及び長寿命化を実現させるために、隣接するボール間にセパレータ（保持ピース）を介装し、このセパレータをボールの転動に伴って移動させることで、隣接するボール同士の競り合いを回避する手段も提案されている。
【０００７】
このセパレータは、例えば、略円柱形状を有し、その円柱の両底面にボールを保持する凹面が形成されている。また、セパレータは、非強化或いは適当な補強材を含有する樹脂組成物の成型体から構成されており、この樹脂組成物の形成材料として、例えば、６６ナイロンなどのポリアミド樹脂が適用されている。
【０００８】
【発明の解決しようとする課題】
ところで、近年、半導体素子を始め各種デバイスの高集積化、微細化が進むにつれ、製造過程中に半導体素子などの表面に微細な粒子やガスが付着し、製品性能、信頼性、歩留まりなどに及ぼす影響が懸念されてきている。このため、転動装置の長寿命化を実現させるのみならず、転動装置から外部に飛散・蒸発する粒子やガスなどを低減させることが切望されている。
【０００９】
ここで、上述した潤滑剤で軌道面を被覆した転動装置においては、発塵性やアウトガスを抑制することができるが、薄い潤滑膜によって潤滑しているため、いずれ潤滑膜がなくなることで寿命に達する。このため、近年、切望されているメンテナンスフリー化やメンテナンス期間の延長を実現するためには、未だ解決の余地があった。
【００１０】
一方、上述したセパレータを介装した転動装置においては、セパレータの形成材料として適用されているポリアミド樹脂が、吸水してガスを放出してしまうというおそれがあった。
また、セパレータの形成材料として適用されているポリアミド樹脂は、無潤滑或いは潤滑剤が微量である場合、摩耗が著しく発生し、短期間で寿命に至ってしまうとともに、摩耗粉によって転動装置の外部環境を汚染してしまうおそれがあった。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、転動装置の長寿命化を実現し、メンテナンスフリー又はメンテナンス期間を大幅に延長するとともに、外部環境への粒子やガスの飛散・蒸発を抑制し、清浄環境下において好適に使用可能な転動装置及び転動装置用セパレータを提供することを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の転動装置は、外方部材と、内方部材と、前記外方部材及び内方部材の間に転動自在に配設される複数の転動体と、当該複数の転動体間に介装される複数のセパレータと、を備えた転動装置において、前記セパレータが、多孔質体から構成されていることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の転動装置は、前記多孔質体が、金属材料から形成されているようにしてもよい。
さらに、本発明の転動装置は、前記多孔質体が、ポリイミド樹脂粉末の焼結体であるようにしてもよい。このとき、ポリイミド樹脂粉末の焼結体は、体積比で１０〜４０％の気孔を有していることが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明の転動装置は、前記多孔質体に、潤滑剤が含浸されていることが好ましい。
さらに、本発明の転動装置は、前記潤滑剤が、液体フッ素化ポリマー油又はアルキル化シクロペンタンを主成分とした潤滑油であるようにしてもよい。
さらに、本発明の転動装置は、前記潤滑剤が、フッ素系グリースであるようにしてもよい。
【００１５】
さらに、本発明の転動装置は、前記外方部材、前記内方部材、及び前記転動体の少なくともいずれか一つが、セラミックス、超硬合金、ステンレス鋼及びサーメットから選択される一種或いは二種以上を組み合わせて構成されていることが好ましい。
本発明の転動装置用セパレータは、転動装置を構成する複数の転動体間に介装され、金属材料又は体積比で１０〜４０％の気孔を有するポリイミド樹脂粉末の焼結体から形成された多孔質体からなることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の転動装置用セパレータは、前記多孔質体に、潤滑剤が含浸されていることが好ましい。
さらに、本発明の転動装置用セパレータは、前記潤滑剤が、液体フッ素化ポリマー油又はアルキル化シクロペンタンを主成分とする潤滑油であるようにしてもよい。
【００１７】
さらに、本発明の転動装置用セパレータは、前記潤滑剤が、フッ素系グリースであるようにしてもよい。
本発明の転動装置によれば、セパレータを多孔質体から構成することによって、セパレータとして十分な機能を備えつつ、見かけ上の密度が小さく軽量になるため、安定した作動性を確保することができる。
【００１８】
また、セパレータを多孔質体から構成することによって、セパレータの表面及び内部に存在する多数の細孔に潤滑剤が効果的に保持されるようになるため、耐摩耗性及び耐焼き付き性を向上させ、転動装置の長寿命化を実現させることが可能となる。
さらに、セパレータの表面及び内部に存在する多数の細孔に潤滑剤が効果的に保持されることによって、転動装置の作動中に潤滑剤が外部に飛散しにくくなるため、転動装置の外部環境への汚染を抑制することが可能となる。
【００１９】
特に、セパレータを構成する多孔質体を金属材料から形成することによって、耐久性をさらに向上させるとともに、従来のポリアミド樹脂からなるセパレータで問題視されていた外部環境へのガス発生を抑制することが可能となる。
また、セパレータを構成する多孔質体をポリイミド樹脂粉末の焼結体から形成することによって、耐熱性をさらに向上させることが可能となる。
【００２０】
本発明における転動装置によれば、セパレータに潤滑剤が含浸されていることによって、転動体とセパレータとの接触面に潤滑剤が供給されにくくなった状況や一時的に潤滑剤の供給が遮断された状況となった場合であっても、このセパレータに含浸された潤滑剤が転動体に移着するため、安定した作動性を確保することが可能となる。このため、転動装置の耐摩耗性及び耐焼き付き性をさらに向上させることができ、さらなる長寿命化を実現することが可能となる。
【００２１】
特に、潤滑剤として、液体フッ素化ポリマー油又はアルキル化シクロペンタンを主成分とした潤滑油を用いると、単分子被膜程度の厚さでも潤滑効果を有するとともに、低蒸気圧であるから短時間で揮発せず、アウトガスの発生を低く抑えることが可能となる。
また、液体フッ素化ポリマー油又はアルキル化シクロペンタンを主成分とした潤滑油は、耐熱性に優れたものであるため、特に、転がり軸受に比べて摩擦発熱が大きいボールねじやリニアガイドなどの転動装置においても、問題なく適用することができる。ここで、アルキル化シクロペンタンを主成分とした潤滑油は、液体フッ素化ポリマー油よりも潤滑性に優れているため、さらなる長寿命化を実現することができる。
【００２２】
本発明における転動装置によれば、外方部材、内方部材、及び転動体の少なくともいずれか一つが、セラミックス、超硬合金、ステンレス鋼及びサーメットから選択される一種或いは二種以上を組み合わせて構成されていることによって、セパレータとの衝突力が大幅に低減され、安定した作動性を確保できるため、転動装置のさらなる長寿命化を実現することが可能となる。
【００２３】
本発明の転動装置用セパレータによれば、本発明の転動装置を容易に実現することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
〔第一実施形態〕
図１は、本発明における転動装置の一例としてリニアガイドの一構成例を示す一部断面斜視図である。図２は、図１におけるセパレータの一構成例を示す断面図である。
【００２５】
リニアガイド１００は、図１に示すように、略四角柱状の案内レール（内方部材）１と、この案内レール１に対して相対移動可能に跨設され、横断面略コ字状のスライダ（外方部材）２と、案内レール１の両側面に形成される第一のボール軌道溝１ａとスライダ２の両袖部内側に形成される第二のボール軌道溝２ａとで形成されたボール転動路に転動自在に配設された複数のボール（転動体）３とから構成されている。
【００２６】
また、スライダ２には、その軸方向両端部に、エンドキャップ固定ボルト４ａによって着脱自在にエンドキャップ４が設けられている。このエンドキャップ４内には、ボール転動路及びこのボール転動路の一端側から転動してくるボール３を他端側に戻すボール循環路を連結させる略Ｕ字状のボール戻し通路が備えられており、ボール３は、ボール循環路を経て、ボール転動路を繰り返し転動可能となっている。
【００２７】
そして、このボール３が、ボール転動路に沿って転がり運動をすることによって、スライダ２が案内レール１の長手方向　（図１におけるＸ方向）に直線運動を行うようになっている。
ここで、このリニアガイド１００において、隣接するボール３間には、セパレータ１０が介装され、ボール３間の競り合いが抑制されている。また、セパレータ１０には、潤滑剤（図示せず）が含浸されている。
【００２８】
次に、リニアガイド１００を構成する構成部材について詳細に説明する。
案内レール１、スライダ２及びボール３の少なくともいずれか一つは、セラミックス材料、各種超硬合金、ステンレス鋼及び各種サーメットから選択される一種或いは二種以上の組み合わせから構成されている。特に、耐摩耗性を向上させるために、セラミックス材料から構成することが好ましい。
【００２９】
セラミックス材料としては、例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ３　Ｎ４　）系、ジルコニア（ＺｒＯ２　）系、アルミナ（Ａｌ２　Ｏ３　）系、炭化ケイ素（ＳｉＣ）系、窒化アルミ（ＡｌＮ）系、炭化ホウ素（Ｂ４　Ｃ）系、ホウ化チタン（ＴｉＢ２　）系、窒化ホウ素（ＢＮ）系、炭化チタン（ＴｉＣ）系、窒化チタン（ＴｉＮ）系を単独或いはこれらの化合物を複合させたセラミックス系複合材料などが挙げられる。特に、軽量で、且つ、高い破壊靭性値を有する窒化ケイ素を用いることが好ましい。また、比強度や破壊靭性などを向上させるために、例えば、炭化ケイ素ウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、アルミナウィスカー、窒化アルミニウムウィスカーなどの繊維状充填材を配合するようにしてもよい。
【００３０】
超硬合金としては、例えば、ＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＮｂＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴａＣ−ＮｂＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−ＮｂＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＺｒＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−ＺｒＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴａＣ−ＶＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−Ｃｒ３　Ｃ２　−ＶＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ系、ＷＣ−Ｃｏ−Ｎｉ系等が挙げられる。また、非磁性であり、耐食性を向上させた超硬合金として、ＷＣ−Ｎｉ系、ＷＣ−Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＷＣ−Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−ＴａＣ系、ＷＣ−Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）系、Ｃｒ３　Ｃ２　−Ｎｉ系などが挙げられる。
【００３１】
なお、ＷＣ−Ｃｏ系の代表的な組成は、Ｗ：Ｃｏ：Ｃ＝（７０．４１〜９１．０６）：（３．００〜２５．００）：（４．５９〜５．９４）である。また、ＷＣ−ＴａＣ−ＮｂＣ−Ｃｏ系の代表的な組成は、Ｗ：Ｃｏ：Ｔａ：Ｎｂ：Ｃ＝（６５．７〜８６．３）：（５．８〜２５．０）：（１．４〜３．１）：（　０．　３〜１．５）：（４．７〜５．８）である。さらに、ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−ＮｂＣ−Ｃｏ系の代表的な組成は、Ｗ：Ｃｏ：Ｔａ：Ｔｉ：Ｎｂ：Ｃ＝（６５．０〜７５．３）：（６．０〜１０．７）：（５．２〜７．２）：（３．２〜１１．０）：（１．６〜２．４）：（６．２〜７．６）である。さらに、ＷＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系の代表的な組成は、Ｗ：Ｃｏ：Ｔａ＝（５３．５１〜９０．３０）：（３．５０〜２５．００）：（０．３０〜２５．３３）である。さらに、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系の代表的な組成は、Ｗ：Ｃｏ：Ｔｉ＝（５７．２７〜７８．８６）：（４．００〜１３．００）：（３．２０〜２５．５９）である。さらに、ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系の代表的な組成は、Ｗ：Ｃｏ：Ｔａ：Ｔｉ：Ｃ＝（４７．３８〜８７．３１）：（３．００〜１０．００）：（０．９４〜９．３８）：（０．１２〜２５．５９）：（５．９６〜１０．１５）である。
【００３２】
ステンレス鋼としては、例えば、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＪＩＳ　ＳＵＳ４４０Ｃ、１３Ｃｒ系ステンレス鋼など）、オーステナイト系ステンレス鋼（ＪＩＳ　ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６Ｌなど）、このオーステナイト系ステンレス鋼に表面硬化処理を施したもの、析出硬化型ステンレス鋼（ＪＩＳ　ＳＵＳ６３０など）が挙げられる。
【００３３】
サーメットとしては、例えば、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｍｏ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＴｉＣ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｍｏ２　Ｃ−ＺｒＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｃｏ系、Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｃｏ系、ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２　Ｃ−ＴａＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｍｏ２　Ｃ−ＷＣ−ＴａＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＷＣ−Ｎｉ系、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−ＷＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｍｏ系、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−Ｍｏ系、ホウ化物系（ＭｏＢ−Ｎｉ系、Ｂ４　Ｃ／（Ｗ，Ｍｏ）Ｂ２　系など）が挙げられる。ここで、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−ＷＣ−Ｎｉ系、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−Ｍｏ系は、ＴｉＣ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−ＷＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｍｏ系を窒素ガス（Ｎ２　）中で焼結した合金である。
【００３４】
なお、サーメットの代表的な組成は、ＴｉＣ−３０％Ｍｏ２　Ｃ−２０％Ｎｉ、ＴｉＣ−１９％Ｍｏ２　Ｃ−２４％Ｎｉ、ＴｉＣ−８％Ｍｏ２　Ｃ−１５％Ｎｉ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−２５％Ｍｏ２　Ｃ−１５％Ｎｉ、ＴｉＣ−１４％ＴｉＮ−１９％Ｍｏ２　Ｃ−２４％Ｎｉ、ＴｉＣ０．７　Ｎ０．３　−１１％Ｍｏ２　Ｃ−２４％Ｎｉ、ＴｉＣ０．７　Ｎ０．３　−１９％Ｍｏ２　Ｃ−２４％Ｎｉ、ＴｉＣ０．７　Ｎ０．３　−２７％Ｍｏ２　Ｃ−２４％Ｎｉ、ＴｉＣ−２０％Ｍｏ−１５％Ｎｉ、ＴｉＣ−３０％Ｍｏ−１５％Ｎｉなどである。
【００３５】
セパレータ１０は、図２に示すように、表面及び内部に複数の気孔を有する多孔質体からなる略円柱形状を有し、その両底面に、ボール３の転動面を保持するゴシックアーチ形状の凹面１０ａが形成された構成をしている。なお、ゴシックアーチ形状とは、凹面１０ａを形成する曲率半径Ｒの中心Ｏが、ボールの中心Ｏ１　から変位させて二箇所に設けられた形状を示す。
【００３６】
この多孔質体を形成する多孔質材料としては、特に限定されないが、金属材料やポリイミド樹脂粉末の焼結体などが好適に用いられる。
ここで、金属材料としては、特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、銅、鉄、アルミニウム及びこれらの合金などが挙げられる。
また、ポリイミド樹脂（以下、ＰＩ樹脂と称す）は、芳香族カルボン酸と芳香族アミンを縮合重合させて得られるものであって、優れた耐熱性、耐薬品性、機械的性質及び電気絶縁性を有する合成樹脂を指す。なお、この発明に用いられるＰＩ樹脂は、主鎖にイミド結合を有するが、主鎖にイミド結合とアミド結合とを有するポリアミドイミド樹脂は含まない。このようなＰＩ樹脂は、耐熱性が高く、真空中のように放熱がない状況でも溶融しないので、広範囲の温度条件で良好な摩擦・摩耗特性を示すことが可能である。そして、ＰＩ樹脂は、熱可塑性樹脂のように溶解しないので、その粒界に存在させる気孔率を自在にコントロールし、気孔を有するように調整できる。
【００３７】
このようなＰＩ樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ＵＩＰ−Ｓ，Ｒ（宇部興産社製、商品名）、ＴＩ−３０００（東レ社製、商品名）、べスペル（デュポン社製、商品名）、或いはオーラム（三井化学社製、商品名）などが挙げられる。
なお、ＰＩ樹脂には、成形性や摺動性特性を改良するために、ＰＴＦＥ、グラファイト、二硫化モリブデン、或いは窒化ホウ素などの固体潤滑剤を添加するようにしてもよい。
【００３８】
なお、金属材料からなる金属多孔質材料の形成方法は、特に限定されないが、その一例として以下の方法が挙げられる。例えば、まず、上述した金属材料を酸化雰囲気中で酸化して、金属化合物間に酸化物を成長させることで、膨張した粒界にクラックを発生させる。次いで、この金属化合物間に成長した酸化物をガス還元し、共有結合を金属結合に変えることで、Ｈ２　Ｏガスが結晶粒界に発生して抜けることにより、金属多孔質材料を得ることができる。
【００３９】
また、金属多孔質材料の他の製造方法として、以下の方法も挙げられる。まず、金属粉末を含有する水系スラリーに界面活性剤と蒸発型発泡剤（疎水性の揮発性有機溶剤）を添加し、ドクターブレイド法により薄膜に成型する。次いで、温度を上昇して蒸発型発泡剤を揮発させ、その蒸気圧により直接スラリーを発泡させた後、乾燥、脱脂、焼結を行い、金属多孔質材料を得ることもできる。
【００４０】
さらに、金属多孔質材料の他の方法として、金属繊維を焼結することで金属多孔質材料を形成する方法や、発泡ウレタンに導電性処理を施し、メッキを行った後、ウレタンを加熱除去することで金属多孔質材料を形成する方法や、上述したメッキの替わりに金属粉末スラリーを塗布し、焼結とともにウレタンを除去することで金属多孔質材料を形成する方法などいずれの方法を用いるようにしてもよい。
【００４１】
一方、樹脂材料からなる樹脂多孔質材料の形成方法は、上述の樹脂材料を室温での加圧成形後、不活性ガス又は加圧雰囲気で焼成する方法の他、加熱圧縮成形、ラム押し出し、ＣＩＰなどによる成形方法などが挙げられる。このとき、原料となる樹脂材料の平均粒径や圧力などを適時調整することで、ポリイミド樹脂粉末の焼結体を形成することができる。特に、発塵量を低減し、長寿命化を実現させるために、体積比で１０〜４０％の気孔を形成することが好ましい。
【００４２】
なお、材料となるＰＩ樹脂粉末の粒径は、４０μｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは５〜３０μｍとするのがよい。ここで、ＰＩ樹脂粉末の粒径が４０μｍを超えると、粒子間の気孔が大きくなり、含浸油の保持率（保油率）が低下するため好ましくない。
このセパレータ１０に含浸される潤滑剤としては、例えば、潤滑油や半固体状潤滑油（グリース）などが挙げられる。
【００４３】
潤滑油としては、液体フッ素化ポリマー油や、アルキル化シクロペンタンを主成分とした潤滑油などが好適に用いられる。
ここで、液体フッ素化ポリマー油としては、例えば、パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）、パーフルオロポリアルキルエーテル（ＰＦＡＥ）、トリフルオロエチレンのテロマー、フルオロシリコーンのポリマーなどが挙げられる。具体的には、フォンブリン（アウジモント社製、商品名）や、クライトックス（デュポン社製、商品名）、デムナム（ダイキン社製、商品名）などが用いられる。
【００４４】
また、アルキル化シクロペンタンを主成分とした潤滑油としては、例えば、トリ（２−オクチルドデシル）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−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−エチルヘキシルシクロペンタンなどが挙げられる。具体的には、ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　Ｏｉｌ　２００１Ａ（Ｎｙｅ　Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ社製、商品名）などが用いられる。
【００４５】
グリースとしては、液体フッ素化ポリマーからなる基油と、固体フッ素化ポリマーからなる増ちょう剤との混合物であるフッ素化ポリマーが好適に用いられる。具体的には、固体フッ素化ポリマーとして、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロペンとのコポリマーや、テトラフルオロエチレンとペルプルオロプロピルビニルエーテルとのコポリマー、及びこれらのポリマーの混合物などが挙げられる。
【００４６】
ここで、上述した多孔質体から構成されるセパレータ１０に、潤滑剤を含浸させる方法としては、特に限定されないが、気孔内の空気や水分の排除を容易にするために、減圧雰囲気下で操作することが好ましい。また、含浸を効率よく行うために、加熱しながら行うようにしてもよい。
このように、本実施形態のリニアガイド１００によれば、セパレータ１０を金属多孔質材料や体積比１０〜４０％の気孔を有するポリイミド樹脂粉末の焼結体からなる多孔質体から構成したことによって、セパレータ１０として十分な機能を備えつつ、見かけ上の密度が小さく軽量になるため、作動性を向上させることが可能となる。
【００４７】
特に、セパレータ１０を構成する多孔質体を金属材料から形成することによって、耐久性をさらに向上させるとともに、従来のポリアミド樹脂からなるセパレータで問題視されていた外部環境へのガス発生を抑制することが可能となる。
また、セパレータ１０を構成する多孔質体を体積比１０〜４０％のポリイミド樹脂粉末の焼結体から形成することによって、耐熱性をさらに向上させるとともに、焼結粒子の粒界に存在させる気孔率を自在に調整でき、含浸させる潤滑剤の含有量やしみだし速度をコントロールできるため、さらなる長寿命化を実現させることが可能となる。
【００４８】
さらに、セパレータ１０を多孔質体から構成することによって、セパレータ１０に含浸させた潤滑剤が、セパレータ１０の表面及び内部に存在する多数の気孔に効果的に保持されるようになるため、耐焼き付き性を向上させ、転動装置の長寿命化を実現することが可能となる。
さらに、セパレータ１０の表面及び内部に存在する多数の気孔に潤滑剤が効果的に保持されるようになることによって、リニアガイド１００の作動中に潤滑剤が飛散しにくくなるため、外部環境への汚染を抑制することが可能となる。
【００４９】
さらに、セパレータ１０に潤滑剤を含浸させたことによって、例えば、リニアガイド１００の運転時にボール３とセパレータ１０との接触面に潤滑剤が供給されにくい状況や一時的に潤滑剤の供給が遮断された状況となった場合においても、セパレータ１０に含浸された潤滑剤がボール３に移着するため、安定した作動性を確保することができる。このため、リニアガイド１００における耐摩耗性及び耐焼き付き性をさらに向上させ、さらなる長寿命化を実現することが可能となる。
【００５０】
さらに、セパレータ１０に含浸させる潤滑剤として、液体フッ素化ポリマー油又はアルキル化シクロペンタンを主成分とする潤滑油や、フッ素化グリースなどを適用することによって、極めて揮発性が低く、真空或いは高温環境下でも比較的蒸発が少ないため、粒子やガスの飛散・蒸発による外部環境への汚染を最小限に抑制することが可能となる。
【００５１】
さらに、案内レール１、スライダ２及びボール３の少なくともいずれか一つを、セラミックス材料、各種超硬合金、ステンレス鋼及び各種サーメットから選択される一種或いは二種以上の組み合わせから構成したことによって、セパレータ１０との衝突力を大幅に低減させ、安定した作動性を確保できるため、リニアガイド１００の長寿命化を実現することが可能となる。
〔第二実施形態〕
図３は、本発明における転動装置の他の例としてボールねじの一構成例を示す断面図である。
【００５２】
本実施形態におけるボールねじ２００は、図３に示すように、外周面に螺旋状の第一のねじ溝１１ａを有するねじ軸（内方部材）１１と、この第一のねじ溝１１ａと対向する内周面に第二のねじ溝１２ａを有するナット（外方部材）１２と、この第一のねじ溝１１ａと第二のねじ溝１２ａとの間に形成されたボール転動路に転動自在に配設された複数のボール（転動体）３とから構成されている。
【００５３】
また、このボール転動路の一端には、転動してくるボール３をすくい上げ、他端に送るリターンチューブ（ボール循環路）１４がチューブ押さえ１４ａによって固定されている。さらに、ナット１２の軸方向一端には、ナット１２をテーブル等に固定するためのフランジ１５が形成されており、このフランジ１５とねじ軸１１との間、及びナット１２の軸方向他端側とねじ軸１１との間は、防塵用シール１６で閉塞されている。
【００５４】
そして、このボールねじ２００は、ねじ軸１１とナット１２とを相対的に回転させて一方を軸方向に移動させることで、複数のボール３の転動を介して、ねじ軸１１とナット１２との相対螺旋運動が行われるようになっている。
ここで、このボールねじ２００において、隣接するボール３間には、第一実施形態と同様のセパレータ１０が介装され、ボール３間の競り合いが抑制されている。また、セパレータ１０には、潤滑剤（図示せず）が含浸されている。
【００５５】
このボールねじ２００を構成するねじ軸１１、ナット１２、ボール３、及び潤滑剤は、上述した第一実施形態と同様の構成材料で形成されている。
このように、本実施形態のボールねじ２００によれば、上述の第一実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
なお、第一実施形態及び第二実施形態において、略円柱形状を有するセパレータ１０について説明したが、例えば、多角柱状などその他の形状としてもかまわない。また、セパレータ１０として、凹面１０ａがゴシックアーチ形状のものについて説明したが、これに限らず、例えば、ボール３の半径に近似した曲率のＲ形状や円錐形状などその他の形状としてもかまわない。さらに、セパレータ１０は、ボール３との対向面における縁部に丸みが形成されているものであってもかまわない。
【００５６】
また、第一実施形態及び第二実施形態においては、転動装置としてリニアガイド１００やボールねじ２００に適用した例について説明したが、これに限らず、その他の転動装置に適用することも可能である。
【００５７】
【実施例】
次に、本発明の効果を、以下の実施例に基づいて検証する。
〔第一実施例〕
表１に示す構成材料からボールねじ（ねじ軸直径：１５ｍｍ、リード：１０ｍｍ）を作製した。なお、セパレータは、図２に示すようなゴシックアーチ形状の凹面を有し、以下に説明した▲１▼〜▲５▼の形成材料を用いて、機械加工或いは射出成型により作製した。
▲１▼ニッケル−クロム系多孔質金属材料（住友電気工業製：セルメットＮｉ−Ｃｒ♯５、気孔率５０％、平均気孔直径０．６ｍｍ）
▲２▼ステンレス系多孔質金属材料（虹技製：ＫＣメタルファイバー焼結品、気孔率５０％、平均気孔直径０．６ｍｍ）
▲３▼ポリアミドＰＡ６６（ＢＡＳＦジャパン製：ウルトラミットＡ）
▲４▼ＰＦＰＥ油（ＮＯＫクリューバ製：バリエルタオイルＩＳ／Ｖ）
▲５▼フッ素系グリース（ダイキン工業製：Ｌ２００）
このように作製したボールねじにおいて、図４に示す真空ボールねじ試験装置を下記の条件下で運転し、耐久性試験及び発塵量測定試験を行った。なお、図４中の符号３００は真空ボールねじ試験装置、２１はＡＣターボモータ、２２は真空槽、２３はおもり、２４は回転止め、２５はナット、２６はボールねじ軸、２７はパーティクルセンサ、２８は集塵ロート、２９は観察用窓、３０は磁性流体シールユニットをそれぞれ示す。
〔真空ボールねじ試験装置運転条件〕
圧力：１×１０−４Ｐａ
温度条件：室温
回転速度：５００ｍｉｎ−１
負荷荷重：３９．２Ｎ
ストローク：２００ｍｍ
〔耐久性試験〕
真空ボールねじ試験装置がロックした時点を、寿命として判断した。
〔発塵量測定試験〕
真空ボールねじ試験装置におけるボールねじの下方に設置したレーザ光散乱型パーティクルカウンタを用いて、０．２１μｍ以上の発塵粒子の個数を測定した。ここで、発塵量の測定は、試験開始３０分後から３０分間隔で５回のサンプリング（サンプリング時間各３分）を行い、その平均値を発塵量として判断した。
【００５８】
なお、耐久性試験及び発塵量測定試験の結果はいずれも、比較例１の耐久性試験結果（寿命）及び発塵量測定結果を１とした場合の相対値として、表１に示した。
【００５９】
【表１】
2004036788.tif 000003
【００６０】
表１に示すように、セパレータとして多孔質体から構成した実施例１〜４においては、比較例１〜３と比べて、耐久性を向上させるとともに、発塵量を削減させていることが分かった。特に、実施例２及び実施例３の結果より、セパレータ以外の部材である転動体をセラミックスから構成したことによって、耐久性が大幅に向上していることが分かった。また、実施例２及び実施例４の結果より、セパレータを含浸させる潤滑剤として、液体フッ素化ポリマー油よりもフッ素系グリースを用いた方が、発塵量を大幅に低減させていることが分かった。
〔第二実施例〕
全芳香族ポリイミド（東レ社製、ＴＩ−３０００）を、成形圧力４０００ｋｇｆ／ｃｍ２　、窒素雰囲気下での焼成温度３５０℃、焼結時間２時間の条件下で、成形及び焼結した。そして、図５に示すように、転動体の半径に近似した曲率のＲ形状の凹面を有し、気孔率３０％の多孔質焼結体からなるセパレータを得た。
【００６１】
このセパレータを、フッ素油（ダイキン工業製、デムナムＳ−２００）及びアルキル化シクロペンタン（Ｎｙｅ　Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ社製、ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　Ｏｉｌ　２００１Ａ）中に浸漬し、１Ｔｏｒｒまで減圧して、気孔内に潤滑油を含浸させた。
そして、セパレータの表面に付着した余分な潤滑油を清浄な布で拭き取り、このセパレータをＳＵＳ４４０Ｃ製のボールねじ（日本精工株式会社製、Ｗ１５０３ＫＡ）に組み込んだ。
【００６２】
このように作製したボールねじにおいて、表２に示すように、セパレータの気孔率やねじ軸、ナット、転動体などの転動部材に被覆する潤滑被膜を様々変更し、第一実施例と同様の装置を用いて、下記の条件下で耐久性試験及び発塵量測定試験を行った。なお、耐久性試験及び発塵量測定試験の結果はいずれも、比較例１の耐久性試験結果（寿命）及び発塵量測定結果を１とした場合の相対値として、表２に示した。
〔耐久性試験条件〕
荷重：軸受方向荷重１１０Ｎ（ダブルナット方式）
ストローク：１８０ｍｍ
軸回転速度：２０００ｍｉｎ−１
真空度：２×１０−４Ｐａ
なお、耐久試験条件における寿命は、初期トルクの３倍になる時点で、寿命として判定した。
〔発塵量測定試験条件〕
荷重：デッドウェイト　５０Ｎ（シングルナット方式）
ストローク：３００ｍｍ
真空度：２×１０−４Ｐａ
試験時間：２４時間
【００６３】
【表２】
2004036788.tif 000004
【００６４】
なお、表２中の実施例１１、実施例１３〜１５、比較例１１、比較例１５〜１６では、含フッ素重合体（フォンブリン　Ｚ　ＤＩＡＣ）とフッ素油（デムナムＳ−２００）との混合物を、ねじ軸、ナット、転動体、循環チューブに１μｍの厚さで被覆した。また、表２中の実施例１２及び比較例１３においては、アルキル化シクロペンタン（Ｎｙｅ　Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ社製、ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　Ｏｉｌ　２００１Ａ）を、ねじ軸、ナット、転動体、循環チューブに１μｍの厚さで被覆した。さらに、表２中の実施例１６及び比較例１２では、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）をねじ軸に２μｍの厚さで被覆した。
【００６５】
図６は、ポリイミド樹脂粉末の焼結体から構成されたセパレータの有する気孔率と、寿命との関係を示す図である。
図７は、ポリイミド樹脂粉末の焼結体から構成されたセパレータの有する気孔率と、発塵量との関係を示す図である。
表２に示すように、セパレータとして、体積比で１０〜４０％の気孔率を有するポリイミド樹脂粉末の焼結体から構成された実施例１１〜１６においては、比較例と比べて、耐久性を向上させるとともに、発塵量を削減させていることが分かった。特に、実施例１６の結果より、体積比で３０％の気孔率を有するポリイミド樹脂粉末の焼結体からセパレータを構成するとともに、ねじ軸に２μｍの厚さのダイアモンドライクカーボンを被覆したことによって、寿命比を大幅に向上させるとともに、発塵量を大幅に低減させていることが分かった。
【００６６】
また、比較例１４〜１６の結果と、図６及び図７に示す結果より、気孔率が１０％未満であると発塵量は大幅に低減できるが、寿命比も大幅に低減してしまい、且つ、気孔率が４０％を超えると寿命比は向上できるが、発塵量は増加してしまうことが分かった。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の転動装置によれば、セパレータを多孔質体から構成したことによって、転動装置の長寿命化を確保できるとともに、転動装置の外部環境への汚染を抑制することが可能となる。
本発明の転動装置用セパレータによれば、本発明の転動装置を容易に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における転動装置の一例としてリニアガイドの一構成例を示す一部断面図である。
【図２】図１におけるセパレータの一構成例を示す拡大断面図である。
【図３】本発明における転動装置の他の例としてボールねじの一構成例を示す一部断面斜視図である。
【図４】真空ボールねじ試験装置を示す模式図である。
【図５】本発明におけるセパレータの他の構成例を示す拡大断面図である。
【図６】ポリイミド樹脂粉末の焼結体から構成されたセパレータの有する気孔率と、寿命との関係を示す図である。
【図７】ポリイミド樹脂粉末の焼結体から構成されたセパレータの有する気孔率と、発塵量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　案内レール（内方部材）
２　　　　スライダ（外方部材）
３　　　　ボール（転動体）
１０　　　セパレータ
１１　　　ねじ軸（内方部材）
１２　　　ナット（外方部材）
１００　リニアガイド（転動装置）
２００　ボールねじ（転動装置）
【図１】
2004036788.tif 000005
【図２】
2004036788.tif 000006
【図３】
2004036788.tif 000007
【図４】
2004036788.tif 000008
【図５】
2004036788.tif 000009
【図６】
2004036788.tif 000010
【図７】
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