(57)【要約】【課題】潤滑油を使用できない直動案内装置において、長期間にわたって安定した良好な潤滑特性と高精度の動作とを共に実現する。【解決手段】直動案内装置の移動ブロック内に組み込まれる鋼製ボールの一部を、金属基固体潤滑材料製ボールで置換する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状のガイドレールと移動ブロックとからなる直動案内装置において、移動ブロック内に組み込まれた複数の鋼製ボールの一部を、金属基固体潤滑材料で作製したボールで置換したことを特徴とする無潤滑油直動案内装置。
【請求項２】
上記金属基固体潤滑材料製ボールの鋼製ボールに対する置換量を、鋼製ボール総数の１／２〜１／１０とすることを特徴とする請求項１に記載の無潤滑油直動案内装置。
【請求項３】
上記金属基固体潤滑材料製ボールの寸法を、鋼製ボールより１〜３０％小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の無潤滑油直動案内装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種々の装置の直線運動を案内する直動案内装置において、半導体製造装置などのような清浄性が求められる装置や、真空中で使用されるためグリースのような潤滑油を用いることができない装置などに適した直動案内装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の直動案内装置の基本的な構造は、直線状のガイドレールとそれに沿って摺動可能な移動ブロックとからなる。この移動ブロックは、ガイドレールの側面部を抱えるように一対の脚状部を有し、その脚状部の内側に設けられたボール循環路内に組み込まれた複数の鋼製ボールと、ガイドレールの両側面に設けられたボール軌道面との摺動により、移動ブロックが滑らかに直線運動する構造とされている（例えば、特許文献１参照）。このような直動案内装置のボール、その循環路およびガイドレールのボール軌道面との間の潤滑には、一般にグリースなどの潤滑油が用いられている。
【０００３】
しかし、半導体製造装置などのような清浄性が求められる装置や、真空中で使用される装置などの直動案内装置に対しては潤滑油を使用できない。その対策としては、移動ブロックのボール循環路やガイドレールのボール軌道面に固体潤滑剤を被覆する方法が開示されている（例えば、特許文献２、３参照）。
【特許文献１】特開平５−２４８４３３号公報
【特許文献２】特開平１０−１４１３７２号公報
【特許文献３】特開２０００−１２０６７８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の先行技術において、移動ブロックのボール循環路やガイドレールのボール軌道面に固体潤滑剤を被覆するために、スパッタリング法やイオンプレーティング法を用いる場合は、被覆面全面にわたって被膜厚さを均一にすることが難しく、また、メッキ法や塗布法を用いる場合にも、被膜厚さを均一にかつ薄く被覆することが困難であり、いずれの場合も高精度で動作する直動案内装置は得にくいという問題がある。また、被膜の剥離や消失により、潤滑特性が早期に劣化するという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解決した無潤滑油直動案内装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る直動案内装置においては、移動ブロック内に組み込まれる複数の鋼製ボールの一部を金属基固体潤滑材料製ボール（以下、潤滑材製ボールという）で置換し、それらを鋼製ボール間に均等割りに組み込む。その置換量は、鋼製ボール総数の１／２〜１／１０が好ましく、１／２より多いと鋼製ボール１個当たりに作用する荷重が過大となるため、滑らかな動作が得られにくくなり、１／１０より少ないと潤滑効果が得られにくくなる。金属基固体潤滑材料の形状は、必ずしも球形でなくともよいが、ボール循環路内で滑らかに動くようにするためには球形とすることが望ましい。その寸法は、鋼製ボールより大きいと潤滑材製ボールに負荷が作用して破壊するので、鋼製ボールと等しいかまたはやや小さいことが必要であるが、小さすぎると鋼製ボールと干渉してそれらのボールが滑らかに動きにくくなる。したがって、潤滑材製ボールの寸法は、鋼製ボールより１〜３０％小さい程度が好適である。
【０００７】
潤滑材製ボールの材料としては、公知の、例えば黒鉛、ＷＳ２、ＭｏＳ２、六方晶窒化ホウ素（Ｂ２Ｏ３、ＣａＯを含有する場合も含む）などの層状物質から選ばれる１種以上の固体潤滑剤を、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｚｎなどから選ばれる１種以上の金属中に分散させた金属基焼結固体潤滑材料や、これらに更にＣｒＢ、ＴｉＢ、ＴｉＢ２、ＺｒＢ２、ＮｂＢ２、ＴａＢ２、ＭｏＢ、ＷＢ、ＬａＢ、ＨｆＢ２、ＶＢ２から選ばれる１種以上のホウ化物を添加した複合材料を用いることができる。
【０００８】
上記のように構成した直動案内装置では、その摺動時に潤滑材製ボールから鋼製ボールの表面、移動ブロックのボール循環路内壁およびガイドレールのボール軌道面に固体潤滑剤が継続的に均一に移着され、長期間にわたってそれらの間に良好な潤滑状態が保たれると共に、高精度の動作が安定して得られるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図３によって本発明に係る直動案内装置の実施形態をより詳細に説明する。ガイドレール１０には、その両肩部および両側面部それぞれに円弧状のボール軌道面１０ａ、１０ｂが長手方向に互いに平行に設けられている。移動ブロック２０には、ガイドレールのボール軌道面１０ａ、１０ｂに対応して、内部に複数のボール３を収納できる循環路２２および２３がそれぞれ設けられている。循環路２２および２３は、それぞれボールの往路２２ａおよび２３ａ、復路２２ｂおよび２３ｂ、反転路２２ｃおよび２３ｃにより構成されている。移動ブロック２０の移動方向両側面部には、合成樹脂製の反転路２２ｃおよび２３ｃを有するエンドキャップ２１ａおよび２１ｂがねじＳによって取り付けられている。移動ブロック２０は、一対の脚状部２０ａおよび２０ｂによってガイドレールの両側面部を抱えるように配置される。直動案内装置をこのような構成にすることにより、移動ブロック２０に作用する外部荷重は、ボール３を介して移動ブロック２０のボール往路２２ａ、２３ａの内壁およびガイドレール１０のボール軌道面１０ａ、１０ｂによって支持される。移動ブロック２０がガイドレール１０に沿って移動するときには、ボール３は移動ブロック２０の循環路２２、２３内をそれぞれ循環しつつ、ボール往路２２ａ、２３ａとガイドレール１０のボール軌道面１０ａ、１０ｂとの間を転動して移動ブロック２０とガイドレール１０との間に発生する摩擦抵抗を低減する。ボールの材料には、一般に鋼が用いられる。
【００１０】
本発明に係る直動案内装置おいては、鋼製ボール３ａの一部を潤滑材製ボール３ｂで置換し、その置換量が１／２〜１／１０となるように潤滑材製ボール３ｂを鋼製ボールの１個おき乃至９個おきに均等に組み込むことにより、潤滑材製ボール３ｂ中の固体潤滑剤を鋼製ボール３ａの表面、移動ブロックのボール循環路２２、２３の内壁およびガイドレールのボール軌道面１０ａ、１０ｂに均一に移着させ、移動ブロックの摺動に伴う摩擦抵抗を更に低減させることができる。
【００１１】
潤滑材製ボールに用いられる材料は、既述の通りであるが、半導体製造装置や真空中で使用される装置などの直動案内装置に対してはＷＳ２−Ｗ系の、高温で使用される装置のそれに対しては黒鉛−Ｎｉ系または黒鉛−六方晶窒化ホウ素−Ｎｉ系の、その他大気中で使用される無潤滑油装置のそれに対しては黒鉛−ＷＳ２−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｓｎ系の金属基固体潤滑材料が適している。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る直動案内装置は、移動ブロック内に組み込まれた鋼製ボールの一部を潤滑材製ボールで置換することにより、半導体製造装置や真空中で使用される装置などの潤滑油を使用できない装置の直動案内装置において、良好な潤滑特性と高精度の動作とを共に長期間にわたって安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】直動案内装置の外観を示す斜視図である。
【図２】ガイドレールの長手方向に垂直方向の要部断面図である。
【図３】図２におけるＸ−Ｘ部の断面図である。
【符号の説明】
３  ボール
３ａ  鋼製ボール
３ｂ  潤滑材製ボール
１０  ガイドレール
１０ａ  ガイドレール肩部のボール軌道面
１０ｂ  ガイドレール側面部のボール軌道面
２０  移動ブロック
２０ａ、２０ｂ  移動ブロックの脚状部
２１ａ、２１ｂ  エンドキャップ
２２  ガイドレール肩部のボール軌道面に対応する移動ブロックのボール循環路
２２ａ  ボール循環路２２の往路
２２ｂ  ボール循環路２２の復路
２２ｃ  ボール循環路２２の反転路
２３  ガイドレール側面部のボール軌道面に対応する移動ブロックのボール循環路
２３ａ  ボール循環路２３の往路
２３ｂ  ボール循環路２３の復路
２３ｃ  ボール循環路２３の反転路
Ｓ  ねじ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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