(57)【要約】【課題】より高い非磁性が要求される環境下であっても、好適に用いることを可能としたボールねじを提供する。【解決手段】ねじ軸１、ナット２、リターンチューブ４、及び循環路固定ボルト６をチタン合金から構成し、ボール３をセラミックスから構成するとともに、チューブ止め具５はアルミ合金から構成し、さらにラビリンスシール７はフッ素樹脂から構成する。【選択図】　図１
2004069012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に第一のねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸に形成された第一のねじ溝に対向する内周面に第二のねじ溝を有するナットと、前記第一及び第二のねじ溝間に転動自在に配設された複数のボールとを備え、前記ねじ軸及び前記ナットがチタン合金製であるボールねじにおいて、
前記ボールが、セラミックス製であることを特徴とするボールねじ。
【請求項２】
前記ねじ軸、前記ナット、及び前記ボール以外に具備された構成部品の全てが、チタン合金、アルミ合金、及びりん青銅から選択された金属材料製もしくはピーク材及びフッ素樹脂から選択された樹脂材料製のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置、液晶製造装置、Ｘ線や電子線を使用した計測装置などの非磁性が要求される環境下で用いられる機械装置に好適に用いられるボールねじに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ボールねじを構成するナットやねじ軸は、主に高炭素クロム軸受鋼や肌焼鋼などの鉄鋼材料が一般的に使用されている。このボールねじの使用環境は多種多用であり、近年、半導体製造装置、液晶製造装置、Ｘ線や電子線を使用した測定装置などのように、磁場を利用した装置や磁場によって測定精度が低下する装置における使用が増大している。
【０００３】
このような装置において適用される構成部品としては、回転及び移動によって周辺の磁場を乱さないように非磁性が要求されるため、非磁性ステンレス鋼やベリリウム銅から構成されたものが使用されている。
しかし、この非磁性ステンレス鋼の透磁率は、１．００２〜１．０４０程度であるが、この程度の透磁率でも、構成部品がわずかに磁化するだけでも精度不良の原因となるような電子線などを用いた分析装置や測定装置において適用することは困難である。
【０００４】
そこで、より完全に近い非磁性が要求される場合には、透磁率が１．００１以下であるベリリウム銅から構成されたボールねじが使用されている。ところが、このベリリウム銅を構成する元素であるベリリウムやその化合物の一部は、環境負荷物質として認識されているため、ベリリウム銅以外の材料から非磁性能力に優れたボールねじを形成することが切望されている。
【０００５】
このような状況から、特開２００１−２２７５５０号公報において、ねじ軸とナットとを、耐食性、非磁性能力に優れるチタン合金製とした手段が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この手段によると、ねじ軸及びナットにおける非磁性を確保できるようになったが、さらなる非磁性が要求される環境下では、このねじ軸及びナット以外の構成部品であるボールなどの磁性が問題となる場合があった。
ここで、ボールもチタン合金製とすることが考えられるが、難削材であるチタン合金から、ボールねじに要求される高精度なボールを数多く製造することは非常に困難であった。
【０００７】
また、ボールねじの構成部品としては、ボールを循環させるチューブ、エンドキャップ、コマなどの循環部品や、それらを取り付けるボルト、止め具などの取り付け部品なども挙げられる。これらの構成部品は、通常、ステンレス材などの金属材料や、ポリアセタールなどの樹脂材から構成されている。
ここで、上述の構成部品をステンレス材から構成すると、さらなる非磁性が要求される環境下においては、上述のボールと同様に磁性が問題となる場合があった。また、上述の構成部品をポリアセタールから構成すると、真空環境下で使用される半導体製造装置などにおいて、より高い真空度が要求される場合には、アウトガスの発生が問題となる場合があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、より高い非磁性及び真空度が要求される環境下であっても、好適に用いることを可能としたボールねじを提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明のボールねじは、外周面に第一のねじ溝を有するねじ軸と、このねじ軸に形成された第一のねじ溝に対向する内周面に第二のねじ溝を有するナットと、前記第一及び第二のねじ溝間に転動自在に配設された複数のボールとを備え、前記ねじ軸及び前記ナットがチタン合金製であるボールねじにおいて、前記ボールが、セラミックス製であることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明のボールねじにおいて、前記ねじ軸、前記ナット、及び前記ボール以外に具備された構成部品の全てを、チタン合金、アルミ合金、及びりん青銅から選択された金属材料製もしくはピーク材及びフッ素樹脂から選択された樹脂材料製のいずれかで構成されていることが好ましい。
ここで、本発明のボールねじにおいて「ねじ軸、ナット、及びボール以外に具備された構成部品」とは、例えばリターンチューブ、エンドキャップ、コマなどの循環部品や、ボルト、止め具などの取り付け部品などを指す。
【００１１】
本発明のボールねじによれば、ねじ軸及びナットがチタン合金製であるボールねじにおいて、ボールをセラミックス製としたことによって、さらなる非磁性が要求される環境下で適用された場合であっても、確実に非磁性を確保することが可能となる。
また、ボールを、容易且つ安価で入荷可能なセラミックス製としたことによって、低コストで非磁性を確保することが可能となる。
【００１２】
さらに、ねじ軸、ナット、及びボール以外に具備された構成部品の全てを、チタン合金、アルミ合金、及びりん青銅から選択された金属材料製もしくは、ピーク材及びフッ素樹脂から選択された樹脂材料製のいずれかで構成することによって、ボールねじ全体において、より確実に非磁性を確保することが可能となる。
さらに、ねじ軸、ナット、及びボール以外に具備された構成部品に樹脂材料が使用される場合に、この構成部品をピーク材及びフッ素樹脂から選択された樹脂材料から構成することによって、真空中におけるアウトガスを低下させることが可能となるため、より高い真空度が要求される環境下で用いられる機械装置にも好適に用いることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施例１）
図１は、本発明のボールねじの一構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正断面図である。
【００１４】
本実施例におけるボールねじ１０Ａは、外周面に螺旋状のねじ溝１ａを有するねじ軸１と、このねじ軸１のねじ溝１ａと対向する内周面にねじ溝２ａを有するナット２と、ねじ軸１とナット２との両ねじ溝１ａ、２ａ間に転動自在に配設された複数のボール３とを備えている。
また、ボールねじ１０Ａには、ナット２の外周に、リターンチューブ４と、このリターンチューブ４をナット２に固定するためのチューブ止め具５及び循環路固定ボルト６とを備えており、このリターンチューブ４の内部には、ねじ溝１ａ、２ａ間に形成されたボール転動路と連通するボール戻し路が形成されている。
【００１５】
ここで、本実施例におけるボールねじ１０Ａにおいて、ねじ軸１、ナット２、リターンチューブ４及び循環路固定ボルト６は、チタン合金から構成している。
また、ボール３は、セラミックスから構成している。
さらに、チューブ止め具５は、アルミ合金から構成し、ラビリンスシール７は、フッ素樹脂から構成している。
【００１６】
このように、本実施例におけるボールねじ１０Ａによれば、ねじ軸１及びナット２のみならず、それ以外の構成部材の全てを、チタン合金と同等以下の磁性の材料とすることによって、より非磁性を確保することが可能となるため、厳しい非磁性が要求される環境下で用いられる機械装置に好適に用いることができる。
また、本実施例におけるボールねじ１０Ａによれば、ラビリンスシール７をフッ素樹脂から構成することによって、真空中におけるアウトガスを低下させることが可能となるため、より高い真空度が要求される環境下で用いられる機械装置にも好適に用いることができる。
【００１７】
ここで、本実施例において、ボールねじ１０Ａ外部からの異物侵入を抑制するために、ナット２の端部にラビリンスシール７を設けたが、ボールねじ１０Ａの潤滑方法やボールねじ１０Ａ周辺の使用環境によっては、このラビリンスシール７を省略し、低コストを実現するようにしてもよい。
なお、循環路固定ボルト６の構成材料は、これに限らず、アルミ合金やりん青銅から構成するようにしてもかまわない。
【００１８】
また、チューブ止め具５の構成材料は、これに限らず、チタン合金やりん青銅から構成するようにしてもかまわない。
さらに、ラビリンスシール７の構成材料は、これに限らず、ピーク材から構成するようにしてもかまわない。
（実施例２）
図２は、本発明のボールねじの他の構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正断面図である。なお、本実施例におけるボールねじ１０Ｂは、実施例１で示すボールねじ１０Ａに対して、ボールの循環路の形成方式が相違するだけであるため、相違する部分についてのみ説明する。
【００１９】
本実施例におけるボールねじ１０Ｂは、実施例１で示したボールねじ１０Ａにおけるリターンチューブ４に代わって、ナット２の軸方向両端に設けられたエンドキャップ８と、ナット２の内周面に設けられた循環穴２Ａとにより、ボール３の循環を行うようになっている。このエンドキャップ８は、ラビシンスシールとしての機能と循環機能とを兼ね備えており、循環路固定ボルト６によってナット２に固定されている。
【００２０】
ここで、本実施例におけるボールねじ１０Ｂにおいて、ねじ軸１、ナット２、及び循環路固定ボルト６は、チタン合金から構成している。
また、ボール３は、セラミックスから構成している。
さらに、エンドキャップ８は、ピーク材から構成している。
このように、本実施例におけるボールねじ１０Ｂによれば、実施例１と同様に、より非磁性を確保することが可能となるため、厳しい非磁性が要求される環境下で用いられる機械装置に好適に用いることができる。
【００２１】
また、本実施例におけるボールねじ１０Ｂによれば、実施例１に示すボールねじ１０Ａよりも構成部品の点数を少なくすることができるため、低コストを実現することが可能となる。
なお、循環路固定ボルト６の構成材料は、これに限らず、アルミ合金やりん青銅から構成するようにしてもかまわない。
【００２２】
また、エンドキャップ８の構成材料は、これに限らず、フッ素樹脂、チタン合金、アルミ合金、或いはりん青銅で構成するようにしてもかまわない。
（実施例３）
図３は、本発明のボールねじの他の構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正断面図である。なお、本実施例におけるボールねじ１０Ｃは、実施例１で示すボールねじ１０Ａに対して、ボールの循環路の形成方式が相違するだけであるため、相違する部分についてのみ説明する。
【００２３】
本実施例におけるボールねじ１０Ｃは、実施例１におけるボールねじ１０Ａのリターンチューブ４に代わって、ナット２に埋め込まれたコマ９により、ボール３の循環を行うようになっている。
ここで、本実施例におけるボールねじ１０Ｃにおいて、ねじ軸１、ナット２、及びコマ９は、チタン合金から構成している。
【００２４】
また、ボール３は、セラミックスから構成している。
さらに、ラビリンスシール７は、フッ素樹脂から構成している。
このように、本実施例におけるボールねじ１０Ｃによれば、実施例１と同様に、より高い非磁性及び真空度が要求される環境下で用いられる機械装置に好適に用いることができる。
【００２５】
また、本実施例におけるボールねじ１０Ｃによれば、実施例２と同様に、実施例１に示すボールねじ１０Ａよりも構成部品の点数を少なくすることができるため、低コストを実現することが可能となる。
ここで、本実施例においても、実施例１と同様に、ボールねじ１０Ｃの潤滑方法やボールねじ１０Ｃ周辺の使用環境によっては、ラビリンスシール７を省略し、低コストを実現するようにしてもよい。
【００２６】
また、コマ９の構成材料は、これに限らず、アルミ合金、りん青銅、ピーク材、或いはフッ素樹脂から構成するようにしてもかまわない。
さらに、ラビリンスシール７の構成材料は、これに限らず、ピーク材から構成するようにしてもかまわない。
実施例１〜実施例３におけるボールねじ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃによれば、ボール３をセラミックス製としたことによって、チタン合金から形成する場合と比べて、窒化珪素系、ジルコニア系などの高精度のボール３が軸受用として容易且つ安価で入手できるため、低コストで非磁性を確保したボールねじ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを提供することが可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
このように本発明のボールねじによれば、ねじ軸及びナットがチタン合金製から構成されたボールねじにおいて、ボールをセラミックス製とすることによって、高い非磁性が要求される環境下で使用される機械装置に好適に用いることが可能となる。
【００２８】
また、本発明のボールねじによれば、ねじ軸、ナット、及びボール以外に具備された構成部品の全ても、チタン合金、アルミ合金、及びりん青銅から選択される金属材料製もしくは、ピーク材及びフッ素樹脂製から選択される樹脂材料製のいずれかで構成したことによって、より高い非磁性及び真空度が要求される環境下で使用される機械装置に好適に用いることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のボールねじの一構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正断面図である。
【図２】本発明のボールねじの他の構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正断面図である。
【図３】本発明のボールねじの他の構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正断面図である。
【符号の説明】
１　　　　ねじ軸
２　　　　ナット
２Ａ　　　潤滑穴
３　　　　ボール
４　　　　リターンチューブ
５　　　　チューブ止め具
６　　　　循環路固定ボルト
７　　　　ラビリンスシール
８　　　　エンドキャップ
９　　　　コマ
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ　　　　ボールねじ
【図１】
2004069012.tif 000003
【図２】
2004069012.tif 000004
【図３】
2004069012.tif 000005