(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸に外嵌するとともに、該軸に沿って直進移動する直動体と、前記直動体の内面側に形成されたボール溝に保持され、該ボール溝と前記軸との間で転動する複数のボールと、前記ボールの間に介装されるセパレータと、前記直動体に形成され、前記ボール溝の一端側から他端側に前記ボールを循環させる循環経路とを有し、グリースを封入してなる直動装置において、
前記セパレータが、ポリブチレンナフタレートからなるハード成分と、２，６−ナフタレンジカルボン酸とポリテトラメチレンエーテルグリコールとの重縮合物からなるソフト成分とから構成されるポリブチレンナフタレート系エラストマーを樹脂成分とする成形体であり、かつ、鉱油、ポリα−オレフィン油またはアルキルジフェニルエーテル油を基油とするグリースを封入したことを特徴とする直動装置。
【請求項２】
セパレータのボールを保持するための凹面が粗面化されていることを特徴とする請求項１記載の直動装置。
【請求項３】
セパレータのボールを保持するための凹面に同心状または螺旋状に溝が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の直動装置。
【請求項４】
セパレータは、一方の凹面から他方の凹面に貫通する貫通孔を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の直動装置。
【請求項５】
セパレータの表面硬度が、デュロメータＤスケールで４５〜７５であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の直動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用機械等に組み込まれるリニアガイド装置やボールねじ装置等の直動装置に関し、特に低騒音化及び長寿命化を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば図１に示すように、リニアガイド装置１０は、外面に転動溝３を有する案内レール１と、その案内レール１を跨いで組み付けられたスライダ２とを備えている。スライダ２の案内レール１の転動溝３と対向する面は一部開口しており、案内レール１の転動溝３とともに断面略トラック状のボール循環経路４を形成している。そして、このボール循環経路４の内部に、多数のボールＢが転動自在に収容される。
【０００３】
また、例えば図２に示すように、ボールねじ装置２０は、ボールナット１２がねじ軸１１を内包するように配置されており、ボールナット１２の内周に螺旋状に形成されたねじ溝１２ａと、それに対向するねじ軸１１の外周に螺旋状に形成されたねじ溝１１ａとで形成される空間に、複数のボールＢが転動自在に配置されている。また、ボールナット１２には、外形略コ字状のボールチューブ１３が、その両端をねじ軸１１のねじ溝１１ａに臨むように装着されている。そして、ボールＢは、ボールナット１２の内部で、ねじ軸１１を複数回周回した後ボールチューブ１３の一端から掬い上げられ、ボール循環経路１８を通った後、ボールチュープ１３の他端からねじ軸１１のねじ溝１１ａに戻される循環を繰り返す。
【０００４】
このようなリニアガイド装置１０やボールねじ２０では、駆動時におけるボール同士の衝突音を無くするために、ボールＢの間にセパレータを介装させるのが一般的である。例えば、図３はリニアガイド装置１０のボール循環経路４の内部を拡大して示す図であるが、ボールＢとボールＢとの間にセパレータ１００が介装されたボール列が形成されている。このセパレータ１００は、両側にボールＢの外周面に対応して断面円弧状の凹面１０１が形成されており、ボールＢはボール循環経路４の循環時にこの凹面１０１により転動自在に保持される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
セパレータ１００は非強化あるいは適当な補強材を含有する樹脂組成物の成形体であり、樹脂として、従来は６６ナイロン等のポリアミド樹脂製が一般的に使用されている。また、最近では、組立性や吸音性を考慮して、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）をハード成分とするポリエステル系エラストマーが主流になりつつある。
【０００６】
しかし、このＰＢＴをハード成分とするポリエステル系エラストマーは、ポリアミドに比べて吸水性が低いため寸法安定性に優れ、また組立性や吸音性に優れるものの、潤滑のために充填されるグリースに対する耐性（耐グリース性）に劣るという欠点を有する。そのため、セパレータ１００は、経時的に外径方向に膨潤し、それとともに凹面１０１のボールＢと接触する位置が凹面１０１の中心方向にずれるようになり、ボールＢとセパレータ１００との隙間が徐々に広がって騒音レベルも大きくなる。また、場合によっては、図４に示すように、セパレータ１００がボール間から外れることもあり、転倒したセパレータ１００がボールＢの循環を妨害して駆動できなくなることもある。
【０００７】
そこで本発明の目的は、吸音性や組立性に優れるとともに、耐グリース性にも優れるセパレータを備え、低騒音で長寿命の直動装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明に係る、軸に外嵌するとともに、該軸に沿って直進移動する直動体と、前記直動体の内面側に形成されたボール溝に保持され、該ボール溝と前記軸との間で転動する複数のボールと、前記ボールの間に介装されるセパレータと、前記直動体に形成され、前記ボール溝の一端側から他端側に前記ボールを循環させる循環経路とを有し、グリースを封入してなる直動装置において、前記セパレータが、ポリブチレンナフタレートからなるハード成分と、２，６−ナフタレンジカルボン酸とポリテトラメチレンエーテルグリコールとの重縮合物からなるソフト成分とから構成されるポリブチレンナフタレート系エラストマーを樹脂成分とする成形体であり、かつ、鉱油、ポリα−オレフィン油またはアルキルジフェニルエーテル油を基油とするグリースを封入したことを特徴とする直動装置により達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の直動装置に関して詳細に説明する。
【００１０】
本発明において、直動装置はセパレータを備える構成であれば制限されるものではなく、例えば図１に示したリニアガイド装置１０、図２に示したボールねじ装置２０を例示することができる。そして、それぞれのセパレータ１００を下記に詳述するポリブチレンナフタレート系エラストマーを樹脂成分とする成形体とする。
【００１１】
ポリブチレンナフタレート系エラストマーは、下記化学式Ｉで表される化学構造を有しており、結晶性のハード成分であるポリブチレンナフタレート（式中、部分Ａ）と、ポリテトラメチレンエーテル鎖（式中、部分Ｂ）を含むソフト成分（式中、部分Ｃ）とから構成される。また、ソフト成分は、２，６−ナフタレンジカルボン酸とポリテトラメチレンエーテルグリコールとを重縮合させて得られる。
【００１２】
【化１】
0004282924.tif 000002
【００１３】
ハード成分とソフト成分との比率（ｘ：ｙ）によりセパレータの硬さが変化し、ソフト成分の比率が多くなるほど、セパレータが柔らかくなり、それに伴って耐グリース性も低下する。本発明においては、セパレータの表面硬度はデュロメータＤスケールで４５〜７５、特に５０〜６５の範囲が好ましい。この表面硬度が４５未満の場合は、耐グリース性に劣ることに加えて、弾性が強すぎて保持したボールが振動しやすくなる。また、表面硬度が７５を超える場合には、弾性が低すぎて吸音性に劣るようになり、また組立性の点でも好ましくない。従って、この表面硬度を考慮して、化学式Ｉにおけるａ及びｂを適宜選択する。
【００１４】
下記化学式IIに、従来よりセパレータ材料に使用されているポリブチレンテレフタレートをハード成分とするポリエステル系エラストマーを示すが、これと比較すると、本発明で用いるポリブチレンナフタレート系エラストマーは構造中にナフタレン環を有しており、これにより耐グリース性が向上するものと考えられる。
【００１５】
【化２】
0004282924.tif 000003
【００１６】
上記ポリブチレンナフタレート系エラストマーには、必要に応じて、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカー等の補強作用のある充填材を配合してもよい。これらの充填材を配合することにより、セパレータの強度や耐摩耗性、耐衝撃性が向上してボール等との衝突による破損が防止され、低騒音化を長期間にわたり維持できるようになる。中でも、炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカーは、それ自体が制振性を有するため特に好ましい。また、これら充填材の配合量は、セパレータ全体として１０〜４０重量％、特に２０〜３０重量％とすることが好ましい。配合量が１０重量％未満の場合、上記した強度等を向上させる効果が不十分となり、一方、４０重量％を超える場合には成形性が低下して好ましくない。
【００１７】
更に、上記ポリブチレンナフタレート系エラストマーには、酸化防止剤や紫外線吸収剤等の劣化を防止する添加剤を配合してもよい。
【００１８】
セパレータを得るには、上記のポリブチレンナフタレート系エラスマー、もしくは充填材や添加剤を配合した組成物を成形原料とし、好ましくは射出成形により所定形状に成形する。
【００１９】
図５はセパレータ１００の好ましい例を示す断面図であるが、図示されるセパレータ１００は、凹面１０１を形成する曲率半径Ｒの中心ＯをボールＢの中心ＯBから変位させて２箇所に設けており、それによりセパレータ１００の凹面１０１とボールＢとの間に隙間Ｓが形成され、この隙間Ｓにグリース（図示せず）が流入してボールＢの転動が円滑に行なわれる。また、凹面１０１の表面は平坦でもよいが、粗面である方がグリースを保持できることから好ましい。粗面の程度は、面粗さＲmaxで５〜５０μｍ程度が適当である。
【００２０】
また、セパレータ１００の凹面１０１の表面には同心状もしくは螺旋状の溝が形成されていてもよく、更にセパレータ１００の凹面１０１とボールＢとの隙間にグリースが流入し易いようにセパレータ１００に貫通孔を設けることもできる。例えば、図６に示されるセパレータ１００では、凹面１０１の中心部に貫通孔１０２が貫通され、その周囲に同心状に複数の溝１０３が形成されており、貫通孔１０２から流入したグリース（図示せず）が溝１０３に保持され、良好な潤滑が維持される。また、凹面１０１の外周端部１００ａが円弧状に面取りされており、グリースがより流入し易くなっている。尚、貫通孔１０２の直径や、溝１０３の深さ、幅、数等は制限されるものはなく、セパレータ１００の大きさや機械的強度等に応じて適宜設定される。例えば、溝１０３の深さは５〜３０μｍ程度が適当である。
【００２１】
また、上記に挙げた凹面１０１における粗面化、貫通孔１０２や溝１０３の形成、外周端部１００ａの面取りは、複数を適宜組み合わせることもできる。
【００２２】
尚、用いる射出成形機のゲート形状はピンゲートでよいが、ゲートの位置はセパレータ１００の凹面１０１以外、例えば図６に示すように、セパレータ１００の外周面にゲートＧを臨ませることが好ましい。あるいは、図示は省略するが、貫通孔１０２の内周面にゲート位置を設けることもできる。
【００２３】
上記のセパレータ１００は、例えば図１に示すようなリニアガイド装置１０、図２に示すようなボールねじ装置２０のボールＢの間に介装される。そして、潤滑のためのグリースをボール循環経路４，１８に封入して本発明の直動装置が完成する。
【００２４】
また、封入グリースは、セパレータ１００の膨潤をより少なく抑えるために、鉱油やポリα−オレフィン油、アルキルジフェニルエーテル油等を基油とするグリースを用いる。
【００２５】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明する。
【００２６】
（セパレータの作製）
ポリブチレンナフタレート系エラストマー（東洋紡績（株）製「ペルプレンＥＮ２０００」）を射出成形し、図６に示すような貫通孔及び深さ３０μｍの同心状の溝を備えるセパレータＡ（実施例）を作製した。得られたセパレータＡの表面硬さはデュロメータＤスケールで５５であった。また、従来のポリブチレンテレフタレート系エラストマー（東洋紡績（株）製「ペルプレンＰ−１５０Ｂ」）を射出成形して同様のセパレータＢ（比較例）を作製した。得られたセパレータＢの表面硬さはデュロメータＤスケールで５７であった。
【００２７】
（耐グリース性試験）
上記セパレータＡ、Ｂをリニアガイド装置（日本精工製「ＬＨ３０」）のボール間に介装させ、鉱油−リチウム石けん系のアルバニアＮｏ．２グリースをボール循環経路に充填封止して試験用リニアガイド装置Ａ（実施例）、Ｂ（比較例）を作製した。尚、作製当初における全てのボール・セパレータ間の合計隙間を、ボール直径の５０％とした。そして、試験用リニアガイド装置Ａ、Ｂを、送り速度１ｍ／ｓ、ストローク１０００ｍｍの条件で走行させ、走行距離５００ｋｍ毎に分解して合計隙間を測定し、作製当初の合計隙間からの変化率を求めた。結果を下記の表１に示すが、本発明に従う試験用リニアガイド装置Ａでは、３０００ｋｍ走行後も隙間変化が少なく、セパレータの転倒等もなく、安定な走行が維持された。これに対し、試験用リニアガイド装置Ｂでは隙間変化が大きく、１３００ｋｍ走行後に走行不能となり、試験を中止した。
【００２８】
【表１】
0004282924.tif 000004
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の直動装置は、ポリブチレンナフタレートからなるハード成分と、２，６−ナフタレンジカルボン酸とポリテトラメチレンエーテルグリコールとの重縮合物からなるソフト成分とから構成されるポリブチレンナフタレート系エラストマーを樹脂成分とするセパレータを備えることにより、耐グリース性が向上し、低騒音化とともに長寿命化を図ることができる。また、鉱油やポリα−オレフィン油、アルキルジフェニルエーテル油等を基油とするグリースを封入することで、セパレータの膨潤がより抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の直動装置の一例であるリニアガイド装置を示す一部切欠平面図である。
【図２】本発明の直動装置の他の例であるボールねじ装置を示す一部切欠斜視図である。
【図３】図１に示すリニアガイド装置のボール循環回路の内部を示す平面図である。
【図４】従来のセパレータの不具合を説明するための図３の部分拡大図である。
【図５】本発明において、好ましいセパレータの一例を示す断面図である。
【図６】本発明において、好ましいセパレータの他の例を示す断面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１  案内レール
２  スライダ
３  転動溝
４  ボール循環経路
１０  リニアガイド装置
１１  ねじ軸
１２  ボールナット
１３  ボールチューブ
１８  ボール循環経路
２０  ボールねじ装置
１００  セパレータ
１０１  凹面
１０２  貫通孔
１０３  溝
Ｂ  ボール
【図１】
0004282924.tif 000005
【図２】
0004282924.tif 000006
【図３】
0004282924.tif 000007
【図４】
0004282924.tif 000008
【図５】
0004282924.tif 000009
【図６】
0004282924.tif 000010