(57)【要約】【課題】潤滑油の流動性が低い場合でも、多孔質体の含油量を増加させることができ、多孔質体での油補給間隔を長くすることができるメンテナンス性に優れた直動軸受を提供する。【解決手段】通路孔４ａ２内を通過するボール（転動体）３に対し、含浸されたフッ素系オイル（潤滑油）を供給する多孔質体５において、その多孔質体５の通路孔表面に上記オイルとの親和性がよいフッ素系化合物からなるフッ素系被膜６を形成する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の転動体を介して案内軸に移動自在に支持された移動部材と、前記移動部材内に設けられ、前記転動体が通過するとともに、通過する転動体に対し、含浸された潤滑油を供給する多孔質体によって構成された通路孔とを備えた直動軸受であって、
前記潤滑油にフッ素系オイルを用いるとともに、
前記通路孔の少なくとも表面にフッ素系化合物からなる被膜を形成したことを特徴とする直動軸受。
【請求項２】
前記多孔質体を、セラミックス材、カーボン材、及びフッ素樹脂の少なくとも１つを用いて構成したことを特徴とする請求項１に記載の直動軸受。
【請求項３】
前記フッ素系オイルの動粘度が、１０００〜２２００（ｃＳｔ）であることを特徴とする請求項１または２に記載の直動軸受。
【請求項４】
前記多孔質体が、その気孔容積に対して３０〜５０％のフッ素系オイルを含んでいることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の直動軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置等に使用される直動軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直動軸受は、複数のボールと、これらのボールによって案内軸に移動自在に配置された移動部材とを備えており、移動部材及びこの部材に連結された機械部品が案内軸に沿って移動するのを支承する。ところで、このような直動軸受では、その案内軸は通常、外部に露出した状態で設けられており、案内軸から潤滑剤（潤滑油）が流出して潤滑油の減少を生じ易く、潤滑油の補給を繰り返し行う必要があった。そこで、従来の直動軸受には、上記移動部材の内部に形成した貫通孔内に、ボールが通過できる通路孔を備えた多孔質状の樹脂製パイプ材を挿入するとともに、このパイプ材に潤滑油を含浸させ、上記通路孔内を通過するボールに対して含浸された潤滑油を当該パイプ材から供給するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１６１９１６号公報（第２頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の直動軸受では、一般に、その樹脂製パイプ材の含油量を十分に確保するのが困難であった。詳細にいえば、上記パイプ材の肉厚寸法を大きくしたり、気孔率を高めたりすることにより、当該パイプ材の含油容量を増加することは可能である。ところが、上記のようにパイプ材の含油容量を増加したときでも、粘性などで規定される潤滑油の流動性によっては、当該油がパイプ材の通路孔表面から奥深くに存在する気孔まで浸透することができずに、パイプ材にその含油容量まで潤滑油を含浸できないことがあり、当該パイプ材の含油量増加を行えないことがあった。この結果、上記通路孔側からボールに潤滑油を供給できる期間が短くなって樹脂製パイプ材（多孔質体）の取付・取外し作業を含むパイプ材への油補給作業を頻繁に行う必要が生じることがあり、直動軸受のメンテナンス性が低下することがあった。
【０００５】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、潤滑油の流動性が低い場合でも、多孔質体の含油量を増加させることができ、多孔質体での油補給間隔を長くすることができるメンテナンス性に優れた直動軸受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】
本発明の直動軸受は、複数の転動体を介して案内軸に移動自在に支持された移動部材と、前記移動部材内に設けられ、前記転動体が通過するとともに、通過する転動体に対し、含浸された潤滑油を供給する多孔質体によって構成された通路孔とを備えた直動軸受であって、
前記潤滑油にフッ素系オイルを用いるとともに、前記通路孔の少なくとも表面にフッ素系化合物からなる被膜を形成したことを特徴とするものである。
【０００７】
上記のように構成された直動軸受における多孔質体では、その上記通路孔の表面にフッ素系オイルとの親和性がよいフッ素系被膜が形成されているので、当該多孔質体での上記オイルに対する浸透性を高めることができる。この結果、オイルは多孔質体の通路孔表面側から内部側に浸透し易くなり、当該オイルの流動性が低い場合でも、上記従来例と異なり、多孔質体はその通路孔表面から奥深くに存在する気孔内で当該オイルを確実に保持することができ、当該多孔質体の含油量を増加することができる。従って、転動体への通路孔側からの潤滑油を供給できる期間を長くすることができ、よって多孔質体に対する油補給の間隔も長期間なものとして、直動軸受のメンテナンス性を向上させることができる。
【０００８】
また、上記直動軸受において、前記多孔質体を、セラミックス材、カーボン材、及びフッ素樹脂の少なくとも１つを用いて構成してもよい。
この場合、上記多孔質体が耐熱性に優れた材料により構成されることとなり、優れた耐熱性を有する上記フッ素系オイルを用いた点とも相まって、直動軸受の耐熱温度を上昇させて、高温環境下で使用することができる直動軸受を構成することができる。
【０００９】
また、上記直動軸受において、前記フッ素系オイルの動粘度が、１０００〜２２００（ｃＳｔ）であることが好ましい。
この場合、上記フッ素系オイルの動粘度を１０００（ｃＳｔ）以上とすることによって当該オイルの飛散及び発塵性を抑えることができる。また、動粘度を２２００（ｃＳｔ）以下とすることにより、必要な流動性を確保しつつ、当該オイルの粘性抵抗を制限して転動体の移動を円滑に行わせることができる。
【００１０】
また、上記直動軸受において、前記多孔質体が、その気孔容積に対して３０〜５０％のフッ素系オイルを含んでいることが好ましい。
この場合、上記フッ素系オイルのオイル容積率を上記気孔容積の３０％以上とすることによって必要な潤滑性を確保しつつ、５０％以下に制限することで当該オイルの発塵性を抑えることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の直動軸受の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、高温、真空環境下で使用される半導体製造装置に組み込まれた直動軸受を例示して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る直動軸受の縦断面図である。図２（ａ）は図１に示した直動軸受の要部構成を示す同図のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大断面図である。図１及び図２において、本実施形態の直動軸受１は、案内軸２と、この案内軸２に複数のボール（転動体）３を介して移動自在に支持された移動部材４とを備えたものであり、直動軸受１はその移動部材４側に接続された上記半導体製造装置の可動部品（図示せず）が案内軸２に沿って直線的に移動するのを支承する。
上記移動部材４は、ハウジング４ａと、このハウジング４ａの図の左右側方側にそれぞれ着脱可能に取り付けられた側板４ｂ、４ｃとを備えている。これらのハウジング４ａ及び各側板４ｂ、４ｃには、ボール循環路が設けられており、ボール３が上記可動部品及び移動部材４の移動に応じてボール循環路内を移動することによってこれら可動部品及び移動部材４が円滑に移動可能になっている。
【００１２】
詳細にいえば、上記ハウジング４ａには、案内軸２の表面に対向して配置され、その案内軸表面との間でボール３が転がる負荷転走部４ａ１（図１）と、当該ハウジング４ａを図の左右方向に例えば断面円形状で貫通するように形成され、上記負荷転走部４ａ１にボール３を戻すリターン通路を構成する第１の通路孔４ａ２とが設けられている。
また、上記側板４ｂ、４ｃには、図１に示すように、半円状に湾曲された第２の通路孔４ｂ１、４ｃ１がそれぞれ形成されている。そして、負荷転走部４ａ１の左右の端部側が上記通路孔４ｂ１、４ｃ１の各一端側に繋がれ、通路孔４ａ２の左右の端部側が通路孔４ｂ１、４ｃ１の各他端側に繋がれて上記ボール循環路が形成されている。
【００１３】
また、上記第１の通路孔４ａ２は、内部を通過するボール３に対して、潤滑油を供給する潤滑油供給手段としての中空円筒状の多孔質体５によって構成されている。この多孔質体５には潤滑油が含浸されており、上記ボール循環路内を循環するボール３に潤滑油を逐次与えて当該ボール３での潤滑性を維持するようになっている。
上記多孔質体５は、ハウジング４ａ内部の貫通孔４ａ３に取外し可能に取り付けられたものであり、潤滑油が案内軸表面等の移動部材外部に飛散するのを極力抑えることができるとともに、潤滑油の補給を適宜行うことが可能となっている。
また、上記多孔質体５は、耐熱温度が２００℃以上の耐熱性に優れた材料、例えばＳｉＣ系のセラミックス材により構成されたものであり、ボール３の直径よりも大きい所定の内径寸法を有するよう形成されている。また、この多孔質体５の長さ寸法は、上記通路孔４ａ２の長さ寸法と等しいものである。
【００１４】
また、上記多孔質体５は、プレス成形によって上記セラミックス素材が固められた後、焼結されたものであり、１０〜３０％程度の気孔率を有するよう形成されている。さらに、多孔質体５には、高温（例えばＭａｘ２６０℃）、真空環境においても油分が蒸発し難い潤滑油として、例えばフッ素系オイルが含浸されており、多孔質体５は、ボール３が通過するのを許容しつつ、毛細管現象によって内部空間側に上記オイルをしみださせて、当該多孔質体５内を通過するボール３上に付着させ油膜を形成させる。
また、上記多孔質体５の通路孔４ａ２の表面には、図２に示すように、優れた耐熱性を有するとともに、フッ素系オイルとの親和性がよいフッ素系被膜６が形成されており、当該被膜６は、多孔質体５での上記オイルに対する浸透性を向上させている。
【００１５】
具体的には、フッ素系被膜６は、液状の上記フッ素系化合物を満たした処理槽内に多孔質体５を所定時間漬けることによって形成されたものであり、サブミクロンオーダー（好ましくは、０．１〜０．３μｍ程度）の所定厚みを有するよう多孔質体５の全ての外表面（つまり、内外周面及び図の左右両側の軸方向端面）上に形成されている（但し、図２（ａ）では、内周面（通路孔４ａ２の表面）上に形成された被膜６のみ図示。）。
また、図２（ｂ）に示すように、上記被膜６は、多孔質体５の内周面近傍の気孔５ａの周囲表面だけでなく、当該多孔質体５内側の内周面から奥深くに存在する気孔５ｂの周囲表面にも設けられている。詳細には、上記気孔５ｂは、その一部分が多孔質体５の外部と連通しており（図示せず）、被膜形成時に上記フッ素系化合物が多孔質体外部から気孔５ｂに向かって成膜しつつ浸入し、被膜６が当該気孔５ｂを囲む多孔質体表面上に形成されている。このように、フッ素系被膜６は、外部と連通可能な全ての気孔５ａ、５ｂの周囲表面を含む多孔質体５の表面上に形成されており、上記オイルはその流動性にかかわらず被膜６に沿って多孔質体５の外部側から内部側にしみとおり易くなり、当該多孔質体５でのオイル浸透性が向上されている。
また、多孔質体５が上記ボール３にオイルを供給するときでも、毛細管現象によって適量のオイルを被膜６に沿ってスムーズにしみださせて通路孔４ａ２側から供給することができる。さらに、フッ素系被膜６は自己潤滑性を有しており、ボール３に対する多孔質体５の潤滑性を向上することができる。
【００１６】
また、上記オイルには、そのオイル動粘度が１０００〜２２００（ｃＳｔ；センチストークス）のものが選択されている。また、このオイルは、溶媒によって希釈したものであり、多孔質体５の気孔容積に対して３０〜５０％のフッ素系オイルを容易に含浸できるようにされている。このように、オイル動粘度及びオイル容積率を選定することにより、上記高温真空環境下でも、多孔質体５がボール３に対して適量の油分を供給できるようになっている。
詳細には、１０００（ｃＳｔ）以上の動粘度を選択することにより、ボール３の表面に対するフッ素系オイルの付着力（保持性）を高めて、高温真空環境下でも当該オイルの飛散及び発塵性を抑えることができ、オイルによる外部汚染の発生を抑制することができる。また、動粘度を２２００（ｃＳｔ）以下とすることにより、必要な流動性を確保してボール表面上に付着される供給油量が低下するのを防ぐことができるとともに、オイルの粘性抵抗を制限して当該オイルが多孔質体５内を転動するボール動作を阻害するのを極力抑えることができる。
また、３０％以上のオイル容積率を選択することにより、必要な潤滑性を確保して、焼付きなどの発生を防ぐことができ、直動軸受１の寿命を延ばすことができる。また、オイル容積率を５０％以下に制限することで当該オイルの発塵性を抑えることができる。
【００１７】
尚、動粘度を１０００（ｃＳｔ）未満とした場合や３０％未満のオイル容積率を選択した場合では、上記高温真空環境下ではボール表面上で適切な厚みの油膜が形成または維持され難くなって、油分が飛散したり、軸受寿命の低下を招いたりする。また、２２００（ｃＳｔ）を超える動粘度を選択した場合では、多孔質体５からボール表面側にオイルが供給され難くなって、軸受寿命が低下する。また、オイル容積率が５０％を超える場合では、そのオイル供給量が多くなりオイル飛散による外部汚染が生じ易くなる。
【００１８】
以上のように構成された本実施形態の直動軸受１では、フッ素系被膜６が多孔質体５でのフッ素系オイルの浸透性を向上させているので、高い粘性などのために流動性が低いオイルを多孔質体５に含浸させる場合でも、多孔質体５はその気孔５ａ、５ｂ内に当該オイルを浸透させ保持することができる。この結果、オイルの流動性が低い場合でも、多孔質体５の含油量を増加させることができる。この結果、通路孔４ａ２側からボール３に潤滑油を供給できる期間を長くすることができる。従って、ハウジング４ａから多孔質体５を取外して、その多孔質体５にオイル補給を必要とする期間（油補給間隔）を長期間とすることができ、直動軸受１のメンテナンス性を向上させることができる。また、多孔質体５に存在するオイルを保持可能な全ての気孔５ａ、５ｂに対して、オイルが浸透し易く構成されているので、当該多孔質体５が含浸し得る含油容量まで短時間でオイルを含浸させることができる。
【００１９】
ここで、本願の発明者等が実施した含油量増加の検証試験及び結果例について説明する。
検証試験では、同一寸法形状で同じ気孔率の上記セラミックス材からなる多孔質体に対し、上記フッ素系被膜を表面に形成したものと形成していないものと２種類の試験品を用意した。そして、それらの各試験品に１５００（ｃＳｔ）程度の動粘度を有するフッ素系オイルを同一条件（常温、大気圧中で同じ時間オイル槽に漬ける条件）で含浸させた。この結果、被膜を施した試験品では、その含油容量のほぼ１００％のオイルを含んでいた。これに対して、被膜を施していない試験品では、その最大含油量の６０％程度のオイルしか含まれていなかった。また、この被膜を施していない試験品に、１００％のオイルを同じ時間で含浸させるには、真空含浸装置を用いてオイルの浸透圧を外的にアップさせる必要があった。
【００２０】
尚、上記の説明では、高温真空環境下で使用される半導体製造装置に組み込まれた直動軸受に適用した場合について説明したが、本発明は転動体が通過する通路孔側から潤滑油としてのフッ素系オイルを当該転動体に逐次供給する多孔質体において、その通路孔の少なくとも表面に、上記オイルとの親和性のよいフッ素系被膜を形成したものであればよく、半導体製造装置以外に組み込まれた各種直動軸受に適用することができる。
【００２１】
具体的にいえば、上記のセラミックス材以外の耐熱性に優れた材料には、カーボン（グラファイト）材、これらセラミックス材とカーボン材との複合材やフッ素樹脂があり、セラミックス材、カーボン材、及びフッ素樹脂の少なくとも１つを用いて多孔質体を構成し、その通路孔の表面にフッ素系被膜を設けてもよい。上記セラミックス材を用いた場合には、耐摩耗性を向上させて多孔質体の寿命を延ばすことができる。また、カーボン材またはフッ素樹脂を用いた場合には、多孔質体の自己潤滑性を高めることができる。しかも、上記セラミックス材などの低摩擦材料を用いた多孔質体の表面に、自己潤滑性を有するフッ素系被膜を形成することにより、上記ボール循環経路上において、ボールが金属接触する面積を低減することができ、さらには潤滑油の不足が生じたとしても、ボールの金属接触面積が低減されていることから、潤滑油不足に起因する金属材料の凝着（焼付き）を防止できる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の直動軸受によれば、フッ素系オイル（潤滑油）の流動性が低い場合でも、多孔質体の含油量を増加させて、多孔質体での油補給間隔を長くすることができ、当該軸受のメンテナンス性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る直動軸受の縦断面図である。
【図２】（ａ）は図１に示した直動軸受の要部構成を示す同図のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大断面図である。
【符号の説明】
１    直動軸受
２    案内軸
３    ボール（転動体）
４    移動部材
４ａ２  通路孔
５    多孔質体
６    フッ素系被膜
【図１】
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【図２】
2005042771.tif 000004