JP2002357221A - Linear guide bearing unit - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、清浄環境下及び真
空環境下で好適に使用される低発塵で耐久性に優れた直
動案内軸受装置に係り、特に、半導体製造装置内の搬送
用テーブル，位置決め装置等において好適に使用される
直動案内軸受装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low-dust, high-durability linear motion guide bearing device suitably used in a clean environment and a vacuum environment. The present invention relates to a linear guide bearing device suitably used in a table, a positioning device, and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】清浄環境下及び真空環境下においては、
直動案内軸受装置の潤滑剤にグリースを用いると、グリ
ースの油分の蒸発やグリース自体の飛散等によって、潤
滑機能の劣化や使用環境の汚染といった不都合が発生す
るおそれがある。そのため、前述のような環境下におい
ては、従来は、レール，スライダの軌道面及び転動体の
表面の少なくとも一方に、金，銀，鉛等の軟質金属や、
グラファイト，二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を膜状
にコーティングすることによって、潤滑を行っていた。2. Description of the Related Art In a clean environment and a vacuum environment,
If grease is used as a lubricant for the linear motion guide bearing device, problems such as deterioration of the lubrication function and contamination of the use environment may occur due to evaporation of the grease oil and scattering of the grease itself. Therefore, under the above-mentioned environment, conventionally, at least one of the rail, the raceway surface of the slider, and the surface of the rolling element has a soft metal such as gold, silver, or lead,
Lubrication has been achieved by coating a film of a solid lubricant such as graphite or molybdenum disulfide.
【０００３】例えば、特開２０００−２０５２７８号公
報には、フッ素系高分子成分からなる固形膜の表面にフ
ッ素系油成分からなる油膜を付着させた皮膜を、潤滑膜
として接触面に備えたボールねじが開示されている。[0003] For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-205278 discloses a ball provided with a lubricating film on a contact surface as an oil film composed of a fluorine-based oil component adhered to the surface of a solid film composed of a fluorine-based polymer component. A screw is disclosed.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような固体潤滑剤等からなるコーティング膜では、ボー
ルが転動することによる負荷により該コーティング膜が
わずかずつ剥離，欠落し、発塵を生じることがあった。
特に、高荷重条件下においては発塵量が増大するため、
半導体製造装置等に使用される直動案内軸受装置のよう
な、パーティクルを極端に嫌う環境下において使用され
る直動案内軸受装置に適用することは困難であった。However, in the case of a coating film made of a solid lubricant or the like as described above, the coating film peels off or falls off little by little due to the load caused by the rolling of the ball, and generates dust. was there.
In particular, under high load conditions, the amount of dust increases,
It has been difficult to apply the present invention to a linear guide bearing device used in an environment where particles are extremely disliked, such as a linear guide bearing device used in a semiconductor manufacturing device or the like.
【０００５】しかも、前述のようにコーティング膜の剥
離や欠落が発生すると、転動，摺接する部位での潤滑作
用が低下する。その結果、金属同士が接触することとな
って、凝着しやすくなったり前記転動，摺接する部位で
の摩耗が促進されたりするので、直動案内軸受装置の寿
命が低下するという問題点も併せて有していた。また、
特開２０００−２０５２７８号公報に記載のフッ素系高
分子成分からなる固形膜の表面にフッ素系油成分からな
る油膜を付着させた潤滑膜は、特に高面圧の場合にフッ
素系高分子成分からなる固形膜がせん断を受けて軌道面
から排出されるため、発塵性が十分ではないという問題
点を有している。[0005] In addition, when the coating film is peeled or dropped as described above, the lubricating action at the rolling or sliding contact portion is reduced. As a result, the metals come into contact with each other, so that they tend to adhere to each other and wear at the rolling and sliding contact portions is promoted, so that the life of the linear motion guide bearing device is shortened. It also had it. Also,
A lubricating film in which an oil film composed of a fluorine-based oil component is adhered to the surface of a solid film composed of a fluorine-based polymer component described in JP-A-2000-205278, particularly when a high surface pressure is applied, Since the solid film is discharged from the raceway surface due to shearing, there is a problem that dust generation is not sufficient.
【０００６】そこで、本発明は、上記のような従来技術
が有する問題点を解決し、清浄環境下及び真空環境下に
おいても発塵量が少なく、且つ高面圧下においても耐久
性に優れた直動案内軸受装置を提供することを課題とす
る。Accordingly, the present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and has a small dust generation amount even in a clean environment and a vacuum environment, and has a superior durability even under a high surface pressure. It is an object to provide a dynamic guide bearing device.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発
明の直動案内軸受装置は、軸方向に延びる転動体転動溝
を外面に有する案内レールと、該案内レールに組み付け
られるとともに前記転動体転動溝に対向する負荷転動体
転動溝を有するスライダと、前記転動体転動溝及び前記
負荷転動体転動溝から形成される転動体転動路の中に転
動自在に装填された複数の転動体と、を備える直動案内
軸受装置において、前記転動体転動溝，前記負荷転動体
転動溝，及び前記転動体のうち少なくとも一つの表面
を、官能基を有する含フッ素重合体とパーフルオロポリ
エーテル（ＰＦＰＥ）とを含有する潤滑膜で覆ったこと
を特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has the following arrangement. That is, the linear motion guide bearing device of the present invention includes a guide rail having a rolling element rolling groove extending in the axial direction on an outer surface, a load rolling element rolling mounted on the guide rail and facing the rolling element rolling groove. A linear guide comprising: a slider having a groove; and a plurality of rolling elements rotatably mounted in rolling element rolling paths formed by the rolling element rolling grooves and the load rolling element rolling grooves. In the bearing device, at least one surface of the rolling element rolling groove, the load rolling element rolling groove, and the rolling element contains a fluoropolymer having a functional group and perfluoropolyether (PFPE). It is characterized by being covered with a lubricating film.
【０００８】このような構成であれば、清浄環境下及び
真空環境下においても発塵量が少なく、且つ高面圧下に
おいても耐久性に優れていて長寿命である。本発明の直
動案内軸受装置においては、官能基を有する含フッ素重
合体とＰＦＰＥとを含有する潤滑膜を潤滑剤として、前
記転動体転動溝，前記負荷転動体転動溝，及び前記転動
体のうち少なくとも一つの表面を、前記潤滑膜で覆うこ
とにより潤滑を行っている。With such a configuration, the amount of dust generation is small even under a clean environment and a vacuum environment, and the durability is excellent and the life is long even under a high surface pressure. In the linear motion guide bearing device according to the present invention, the rolling element rolling groove, the load rolling element rolling groove, and the rolling element include a lubricating film containing a fluoropolymer having a functional group and PFPE as a lubricant. Lubrication is performed by covering at least one surface of the moving body with the lubricating film.
【０００９】前記潤滑膜は、上記のように官能基を有す
る含フッ素重合体とＰＦＰＥとを含有しているので、流
動性を有している。よって、比較的大きな荷重が作用す
るような場合でも、従来の固体潤滑剤等のコーティング
膜のように転動体が転動することによる負荷により剥離
や欠落が生じる可能性が低いので、発塵量が少なく、半
導体製造装置等に使用される直動案内軸受装置のよう
な、パーティクルを極端に嫌う環境下において使用され
る直動案内軸受装置に適用可能である。Since the lubricating film contains the fluorinated polymer having a functional group and PFPE as described above, it has fluidity. Therefore, even when a relatively large load is applied, the likelihood of peeling or dropping due to the load caused by rolling of the rolling element as in the case of a coating film of a conventional solid lubricant or the like is low. Therefore, the present invention can be applied to a linear guide bearing device used in an environment where particles are extremely disliked, such as a linear guide bearing device used in a semiconductor manufacturing apparatus or the like.
【００１０】また、含フッ素重合体だけでなくＰＦＰＥ
が配合されているためアウトガスが少ない。よって、特
にウェハの処理プロセスのような、有機物による汚染を
極端に嫌う用途に適している。さらに、比較的大きな荷
重が作用するような場合でも、直動案内軸受装置の転
動，摺接する部位において金属同士が無潤滑で接触する
状態となりにくく、該部位に常に潤滑剤が付着している
状態が維持される。よって、該部位において凝着や摩耗
が起こる可能性が低いので、耐久性に優れ且つ低発塵で
ある。[0010] Not only fluoropolymers but also PFPE
Low outgassing due to blending Therefore, it is particularly suitable for applications that extremely dislike organic contamination, such as a wafer processing process. Further, even when a relatively large load is applied, it is difficult for the metal to be in a non-lubricated state at the rolling and sliding contact portions of the linear motion guide bearing device, and the lubricant always adheres to the portion. The state is maintained. Therefore, since the possibility of adhesion or abrasion at the site is low, the durability is excellent and the dust generation is low.
【００１１】前記潤滑膜の膜厚は特に限定されるもので
はないが、０．３〜２．０μｍとすれば、発塵特性及び
耐久性がより良好となる。０．３μｍ未満では潤滑性が
不十分となり、直動案内軸受装置の耐久性に問題が生じ
るおそれがある。また、２．０μｍを超えると潤滑性は
十分となるが、発塵量が多くなるという問題が生じるお
それがある。The thickness of the lubricating film is not particularly limited, but if it is 0.3 to 2.0 μm, the dust generation characteristics and the durability will be better. If it is less than 0.3 μm, the lubricating property becomes insufficient, and a problem may occur in the durability of the linear motion guide bearing device. On the other hand, if the thickness exceeds 2.0 μm, the lubricating property is sufficient, but there is a possibility that a problem of increasing the amount of dust may occur.
【００１２】また、前記潤滑膜で覆われた前記表面に硬
質層を形成すれば、耐摩耗性，耐焼付き性，耐凝着性が
向上して耐久性がより良好となる。さらに、摩耗によっ
て新生面が露出した金属表面は触媒的な作用を有してい
るので、ＰＦＰＥを分解してアウトガスが発生する場合
がある。しかし、金属化合物等からなる硬化層が表面に
形成されていれば、前述のような不都合が生じにくく、
アウトガスの発生を抑制できる。Further, if a hard layer is formed on the surface covered with the lubricating film, wear resistance, seizure resistance and adhesion resistance are improved, and the durability is further improved. Furthermore, since the metal surface on which the new surface is exposed due to abrasion has a catalytic action, PFPE may be decomposed to generate outgas. However, if a cured layer made of a metal compound or the like is formed on the surface, the above-described inconvenience is unlikely to occur,
Outgassing can be suppressed.
【００１３】硬質層としては、例えば、窒化層や、ＤＬ
Ｃ（ダイヤモンドライクカーボン），ＴｉＮ，ＣｒＮ等
からなる硬質膜があげられる。なお、本発明の直動案内
軸受装置における前記潤滑膜は、前述のように官能基を
有する含フッ素重合体とＰＦＰＥとを含有しているもの
であるが、前記両者を混合したもので前記潤滑膜を形成
してもよいし、官能基を有する含フッ素重合体の層とＰ
ＦＰＥの層とからなる二層構造としてもよい。As the hard layer, for example, a nitride layer, DL
A hard film made of C (diamond-like carbon), TiN, CrN, or the like can be given. The lubricating film in the linear motion guide bearing device of the present invention contains the fluorinated polymer having a functional group and PFPE as described above. A film may be formed, or a layer of a fluoropolymer having a functional group and P
It may have a two-layer structure including an FPE layer.
【００１４】後者の場合には、前記転動体転動溝，前記
負荷転動体転動溝，及び前記転動体のうち少なくとも一
つの表面に、官能基を有する含フッ素重合体の層を設
け、その上にＰＦＰＥの層を設けた二層構造とする必要
がある。そうすれば、下層の含フッ素重合体と上層のＰ
ＦＰＥとの濡れ性が良好であるため、ＰＦＰＥが薄く均
一に被覆され、直動案内軸受装置の駆動によってＰＦＰ
Ｅが飛散しにくい（低発塵である）。金属面に直接ＰＦ
ＰＥを被覆すると、金属とＰＦＰＥとの濡れ性が悪いの
で、ＰＦＰＥを均一に被覆することが困難である。In the latter case, a layer of a fluorine-containing polymer having a functional group is provided on at least one of the rolling element rolling grooves, the load rolling element rolling grooves, and the rolling elements. It is necessary to have a two-layer structure in which a layer of PFPE is provided. Then, the lower layer fluoropolymer and the upper layer P
Since the wettability with the FPE is good, the PFPE is coated thinly and uniformly, and the PFP is driven by driving the linear motion guide bearing device.
E is not easily scattered (low dust generation). PF directly on metal surface
When PE is coated, the wettability between the metal and the PFPE is poor, so that it is difficult to uniformly coat the PFPE.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】本発明に係る直動案内軸受装置の
実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、
本発明の一実施形態である直動案内軸受装置の断面図で
あり、図２はその要部の拡大断面図である。なお、本発
明は本実施形態に限定されるものではない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a linear guide bearing device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a linear motion guide bearing device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part thereof. Note that the present invention is not limited to this embodiment.
【００１６】この直動案内軸受装置は、軸方向に延びる
断面円弧状の転動体転動溝１ａ，１ａ，１ａ，１ａを両
側面に有する角形の案内レール１と、軸方向に相対移動
可能に案内レール１に組み付けられた横断面形状が略コ
字状のスライダ２と、を備えている。スライダ２の内側
両側面には、案内レール１の転動体転動溝１ａ，１ａ，
１ａ，１ａに対向する断面円弧状の負荷転動体転動溝２
ａ，２ａ，２ａ，２ａが備えられており、案内レール１
の転動体転動溝１ａとスライダ２の負荷転動体転動溝２
ａとから、断面略円形の直線状の転動体転動路４が形成
されている。This linear motion guide bearing device is capable of moving relatively in the axial direction with a rectangular guide rail 1 having rolling element rolling grooves 1a, 1a, 1a, 1a extending in the axial direction and having a circular arc cross section on both side surfaces. And a slider 2 having a substantially U-shaped cross section mounted on the guide rail 1. On both inner side surfaces of the slider 2, the rolling element rolling grooves 1a, 1a,
1a, load rolling element rolling groove 2 having an arc-shaped cross section facing to 1a
a, 2a, 2a, 2a, and the guide rail 1
Rolling element rolling groove 1a and load rolling element rolling groove 2 of slider 2
a, a linear rolling element rolling path 4 having a substantially circular cross section is formed.
【００１７】さらに、スライダ２は、両側の肉厚部分の
上部及び下部に、軸方向に貫通する断面円形の貫通孔か
らなる転動体戻し路５，５，５，５を計４本備えてい
る。スライダ２の軸方向両端に備えられた図示しないエ
ンドキャップには、転動体転動路４とこれに平行な転動
体戻し路５とを連通させる図示されない湾曲路を有して
おり、これら転動体転動路４と転動体戻し路５と両端の
前記湾曲路とで、転動体の循環路が形成されている。こ
の転動体の循環路内には、例えば鋼球からなる多数の転
動体３が転動自在に装填されている。Further, the slider 2 is provided with a total of four rolling element return paths 5, 5, 5, 5 comprising through holes having a circular cross section which penetrate in the axial direction at the upper and lower portions of the thick portions on both sides. . End caps (not shown) provided at both ends in the axial direction of the slider 2 have curved paths (not shown) for connecting the rolling element rolling paths 4 and the rolling element return paths 5 parallel thereto. The rolling path 4, the rolling element return path 5, and the curved paths at both ends form a circulating path for the rolling elements. In the circulation path of the rolling elements, a large number of rolling elements 3 made of, for example, steel balls are rotatably mounted.
【００１８】案内レール１に組み付けたスライダ２は、
転動体転動路４内の転動体３の転動を介して案内レール
１に沿って滑らかに移動し、その移動中、転動体３はス
ライダ２内の前記循環路を転動しつつ無限循環する。案
内レール１，スライダ２，及び転動体３は、いずれも耐
食性材料で構成されている。案内レール１及びスライダ
２の材料としては、例えば、ＪＩＳ規格ＳＵＳ４４０
Ｃ，１３Ｃｒ系ステンレス鋼等のマルテンサイト系ステ
ンレス鋼に適当な硬化熱処理を施したものや、析出硬化
型ステンレス鋼ＳＵＳ６３０，ＳＵＳ３１６に表面硬化
処理を施したものがあげられる。The slider 2 assembled on the guide rail 1
The rolling element 3 smoothly moves along the guide rail 1 through the rolling of the rolling element 3 in the rolling element rolling path 4, and during the movement, the rolling element 3 rolls in the circulation path in the slider 2 while infinitely circulating. I do. The guide rail 1, slider 2, and rolling element 3 are all made of a corrosion-resistant material. As a material of the guide rail 1 and the slider 2, for example, JIS standard SUS440
Examples thereof include those obtained by subjecting a martensitic stainless steel such as C, 13Cr stainless steel to appropriate hardening heat treatment, and those obtained by subjecting precipitation hardening type stainless steels SUS630 and SUS316 to surface hardening.
【００１９】また、転動体３の材料としては、前述の案
内レール１及びスライダ２の材料と同様の鋼材の他、セ
ラミックス材や超硬合金等のサーメットがあげられる。
なお、セラミックス材としては、窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ
4 ）を主体とするものの他、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ），
炭化ケイ素（ＳｉＣ），ジルコニア（ＺｒＯ2 ）等を主
体とするものが好ましい。Examples of the material of the rolling element 3 include a cermet such as a ceramic material and a cemented carbide, in addition to the same steel material as the material of the guide rail 1 and the slider 2 described above.
In addition, as the ceramic material, silicon nitride (Si 3 N
4) others mainly composed of alumina (Al 2 O 3),
Those mainly composed of silicon carbide (SiC), zirconia (ZrO 2 ) and the like are preferable.
【００２０】このような直動案内軸受装置は、案内レー
ル１の転動体転動溝１ａと転動体３との接触面、スライ
ダ２の負荷転動体転動溝２ａと転動体３との接触面、及
び転動体３の転動面３ａに、官能基を有する含フッ素重
合体とＰＦＰＥとの混合物からなる潤滑膜６が被覆され
ている（図２を参照）。官能基を有する含フッ素重合体
としては、フルオロポリエーテル重合体やポリフルオロ
アルキル重合体が好ましい。フルオロポリエーテル重合
体としては、−ＣX Ｆ2XＯ−という一般式（Ｘは１〜４
の整数）で示される繰り返し単位を有する、数平均分子
量が１０００〜５００００の重合体があげられる。な
お、このフルオロポリエーテル重合体は、少なくとも一
方の分子末端に、後述する官能基を有している。Such a linear guide bearing device has a contact surface between the rolling element rolling groove 1a of the guide rail 1 and the rolling element 3, and a contact surface between the load rolling element rolling groove 2a of the slider 2 and the rolling element 3. The rolling surface 3a of the rolling element 3 is covered with a lubricating film 6 made of a mixture of a fluorinated polymer having a functional group and PFPE (see FIG. 2). As the fluorine-containing polymer having a functional group, a fluoropolyether polymer or a polyfluoroalkyl polymer is preferable. As the fluoropolyether polymer, a general formula of —C X F 2X O— (X is 1 to 4)
And a polymer having a number average molecular weight of 1,000 to 50,000 having a repeating unit represented by the following formula: In addition, this fluoropolyether polymer has a functional group described later on at least one molecular terminal.
【００２１】また、ポリフルオロアルキル重合体として
は、下記の化１に示すものがあげられる。化１のＹは金
属に対して親和性の高い官能基であり、例えば、エポキ
シ基，アミノ基，カルボキシル基，水酸基，メルカプト
基，イソシアネート基，スルフォン基，エステル基等が
好ましい。ポリフルオロアルキル重合体としては、化１
の他、例えば、化２，３に示すものも好適に使用するこ
とができる。Examples of the polyfluoroalkyl polymer include those represented by the following chemical formula 1. Y in Chemical Formula 1 is a functional group having a high affinity for a metal, and is preferably, for example, an epoxy group, an amino group, a carboxyl group, a hydroxyl group, a mercapto group, an isocyanate group, a sulfone group, an ester group, or the like. As polyfluoroalkyl polymer,
In addition, for example, those shown in Chemical formulas 2 and 3 can also be suitably used.
【００２２】[0022]
【化１】 Embedded image
【００２３】[0023]
【化２】 Embedded image
【００２４】[0024]
【化３】 Embedded image
【００２５】このような官能基は、潤滑膜６が転動体転
動溝１ａ，負荷転動体転動溝２ａ，転動体３の表面に被
覆された際に、これらの部材を構成する金属と結合する
ので、前記表面と強く結合した潤滑膜６が形成される。
なお、一つの分子に官能基を複数有する含フッ素重合体
の場合は、そのうち少なくとも一つが金属と結合してい
ればよい。When the lubricating film 6 is coated on the surfaces of the rolling element rolling grooves 1a, the load rolling element rolling grooves 2a, and the rolling elements 3, such functional groups are bonded to the metal forming these members. Therefore, a lubricating film 6 strongly bonded to the surface is formed.
In the case of a fluorine-containing polymer having a plurality of functional groups in one molecule, at least one of them may be bonded to a metal.
【００２６】前記含フッ素重合体は、上に例示したもの
を単独で用いてもよいし２種以上を併用してもよい。２
種以上を併用する場合は、その官能基同士が反応して前
記含フッ素重合体がより高分子量化するように、前記含
フッ素重合体の組み合わせ（官能基の組み合わせ）を選
択することが好ましい。前記含フッ素重合体がより高分
子量化すれば、より耐摩耗性の優れた潤滑膜６を得るこ
とができる。The above-mentioned fluoropolymers may be used alone or in combination of two or more. 2
When two or more species are used in combination, it is preferable to select a combination (combination of functional groups) of the fluorinated polymer so that the functional groups react with each other and the fluorinated polymer has a higher molecular weight. If the fluorinated polymer has a higher molecular weight, a lubricating film 6 having more excellent wear resistance can be obtained.
【００２７】このような官能基を有する含フッ素重合体
の具体例としては、例えば、デュポン社のクライトック
ス１５７ＦＳＬ，１５７ＦＳＭ，１５７ＦＳＨ、ダイキ
ン工業社製のデムナム変性品ＳＡ，ＳＨ，ＳＹ−３，Ｓ
Ｐ、アウジモント社のフォンブリンＺ ＤＥＡＬ，Ｚ
ＤＩＡＣ，Ｚ ＤＩＳＣＯ，Ｚ ＤＯＬ，Ｚ ＤＯＬＴ
Ｘ２０００等があげられる。Specific examples of such a fluoropolymer having a functional group include, for example, Krytox 157FSL, 157FSM, 157FSH manufactured by DuPont, and Demnum modified products SA, SH, SY-3, S manufactured by Daikin Industries, Ltd.
P, Faubulin Z DEAL, Z from Audimont
DIAC, Z DISCO, Z DOL, Z DOLT
X2000 and the like.
【００２８】また、ＰＦＰＥの種類は特に限定されるも
のではないが、アウトガスを低く抑えるためには、でき
るだけ蒸気圧の低いものを使用することが好ましい。具
体的には、デュポン社のクライトックス１４３ＡＢ，１
４３ＡＣ，１４３ＡＤ、アウジモント社のフォンブリン
ＹＨＶＡＣ１８／８，２５／９，４０／１１，１４０／
１３，Ｚ２５，Ｚ６０、ダイキン工業社のＳ−６５，Ｓ
−１００，Ｓ−２００があげられる。Although the type of PFPE is not particularly limited, it is preferable to use a PFPE having as low a vapor pressure as possible to suppress outgassing. Specifically, Krytox 143AB, 1 of DuPont
43AC, 143AD, Fomblin YHVAC 18/8, 25/9, 40/11, 140 /
13, Z25, Z60, Daikin Industries S-65, S
-100 and S-200.
【００２９】次に、潤滑膜６の形成方法の一例を説明す
る。直動案内軸受装置を完成状態に組み立て、有機溶剤
（石油ベンジン，メタノール，アセトン等）で洗浄，乾
燥する。そして、潤滑膜６を形成するための潤滑油を直
動案内軸受装置の転動体転動路４にスポイド等を用いて
数滴注入する。そして、スライダ２を数回往復運動させ
ることにより、転動体転動溝１ａ，負荷転動体転動溝２
ａ，及び転動体３の表面に潤滑油が塗布される。なお、
この潤滑油の塗布は、潤滑油の噴霧や、潤滑油への直動
案内軸受装置の浸漬により行ってもよく、前記潤滑油の
塗布方法は特に限定されるものではない。Next, an example of a method for forming the lubricating film 6 will be described. The linear motion guide bearing device is assembled in a completed state, and washed and dried with an organic solvent (petroleum benzene, methanol, acetone, etc.). Then, a few drops of lubricating oil for forming the lubricating film 6 are injected into the rolling element rolling path 4 of the linear motion guide bearing device using a spoiler or the like. By reciprocating the slider 2 several times, the rolling element rolling groove 1a and the load rolling element rolling groove 2a are formed.
a, and the surface of the rolling element 3 is coated with lubricating oil. In addition,
The application of the lubricating oil may be performed by spraying the lubricating oil or immersing the linear guide bearing device in the lubricating oil, and the method of applying the lubricating oil is not particularly limited.
【００３０】潤滑油としては、例えば、ＰＦＰＥとして
ダイキン工業社製Ｓ−２００を用い、これに官能基を有
する含フッ素重合体としてデュポン社製のクライトック
ス１５７ＦＳＨを５％添加し、この混合物をフッ素系の
溶剤（例えば、旭化学工業社製ＡＫ２２５）で２％に希
釈したもの等が好適である。次に、潤滑油を塗布した直
動案内軸受装置の全体を常温乾燥させた後、恒温槽等に
入れ１００〜２００℃で３０分間熱処理を施すことによ
って、転動体転動溝１ａ，負荷転動体転動溝２ａ，及び
転動体３の表面に潤滑膜を形成させる。As the lubricating oil, for example, S-200 manufactured by Daikin Industries, Ltd. is used as PFPE, and 5% of Krytox 157FSH manufactured by DuPont is added as a fluorine-containing polymer having a functional group. Those diluted to 2% with a system solvent (for example, AK225 manufactured by Asahi Chemical Industry Co., Ltd.) are suitable. Next, after the entire linear motion guide bearing device coated with the lubricating oil is dried at room temperature, it is placed in a constant temperature bath or the like and subjected to a heat treatment at 100 to 200 ° C. for 30 minutes, so that the rolling element rolling groove 1a, the load rolling element A lubricating film is formed on the rolling grooves 2 a and the surfaces of the rolling elements 3.
【００３１】なお、このような潤滑膜６を設ける処理
は、必要に応じて数回繰り返してもよく、潤滑膜６を最
終的に、例えば０．３〜２．０μｍの膜厚に形成する。
この膜厚は、官能基を有する含フッ素重合体及びＰＦＰ
Ｅの前記フッ素系の溶剤への溶解濃度によって制御する
ことも可能である。このような方法により、直動案内軸
受装置の各構成要素（案内レール１，スライダ２，及び
転動体３）における転動，摺接部位に、潤滑膜６を好適
な膜厚で形成することができる。The process of providing the lubricating film 6 may be repeated several times as necessary, and the lubricating film 6 is finally formed to a thickness of, for example, 0.3 to 2.0 μm.
This film thickness is determined by a fluorine-containing polymer having a functional group and PFP.
It is also possible to control the concentration by dissolving E in the fluorine-based solvent. By such a method, it is possible to form the lubricating film 6 with a suitable thickness on the rolling and sliding contact portions of the components (the guide rail 1, the slider 2, and the rolling elements 3) of the linear motion guide bearing device. it can.
【００３２】また、前述のように熱処理によって溶媒を
除去しておけば、直動案内軸受装置の動作時に不要な発
塵が発生することがない。特に、最終の熱処理によっ
て、使用環境での発塵やアウトガスを抑制できる。な
お、官能基を有する含フッ素重合体は、一般に蒸気圧が
ＰＦＰＥに比べて高いので、アウトガスに対する要求が
厳しい場合は、含フッ素重合体とＰＦＰＥの合計量に対
する含フッ素重合体の量を１〜３０質量％とすることが
好ましい。Further, if the solvent is removed by the heat treatment as described above, unnecessary dust generation does not occur during the operation of the linear motion guide bearing device. In particular, dust generation and outgassing in the use environment can be suppressed by the final heat treatment. In addition, since the fluorine-containing polymer having a functional group generally has a higher vapor pressure than that of PFPE, if the demand for outgassing is severe, the amount of the fluorine-containing polymer is preferably 1 to the total amount of the fluorine-containing polymer and PFPE. It is preferably 30% by mass.
【００３３】なお、官能基を有する含フッ素重合体をフ
ッ素系溶剤で希釈したものを先に被覆し、恒温槽等で加
熱して前記各構成要素の母材である金属に前記含フッ素
重合体が有する官能基を反応させて、金属と結合した官
能基を有する含フッ素重合体の層を形成し、その後にＰ
ＦＰＥをフッ素系の溶剤で希釈したものを被覆して、前
記官能基を有する含フッ素重合体の層の上にＰＦＰＥの
層を形成して、潤滑膜６を二層構造としてもよい。A fluorine-containing polymer having a functional group diluted with a fluorine-based solvent is coated first, and heated in a constant temperature bath or the like, and the metal as a base material of each of the above-mentioned components is added to the fluorine-containing polymer. Are reacted with each other to form a fluoropolymer layer having a functional group bonded to a metal.
The lubricating film 6 may have a two-layer structure by coating FPE diluted with a fluorine-based solvent and forming a PFPE layer on the fluoropolymer layer having the functional group.
【００３４】以上説明したように、本実施形態の直動案
内軸受装置は流動性を有する潤滑膜６を備えていて、比
較的大きな荷重がかかるような場合でも、従来の固体潤
滑剤等のコーティング膜のように転動体が転動すること
による負荷により剥離や欠落が生じる可能性が低いの
で、発塵量が少なく、半導体製造装置等に使用される直
動案内軸受装置のようなパーティクルを極端に嫌う環境
下において使用される直動案内軸受装置に適用可能であ
る（半導体製品の歩留まり向上に寄与する）。As described above, the linear motion guide bearing device of the present embodiment is provided with the lubricating film 6 having fluidity, so that even when a relatively large load is applied, it is possible to coat a conventional solid lubricant or the like. Since the possibility of peeling or dropping due to the load caused by the rolling elements rolling like a film is low, the amount of dust generation is small and particles such as linear guide bearings used in semiconductor manufacturing equipment etc. The present invention is applicable to a linear motion guide bearing device used in an environment where it is difficult to use (contributing to an improvement in the yield of semiconductor products).
【００３５】また、直動案内軸受装置の転動，摺接する
部位において金属同士が無潤滑で接触する状態となりに
くく、該部位に常に潤滑剤が付着している状態が維持さ
れる。よって、該部位において凝着や摩耗が起こる可能
性が低いので、耐久性に優れ且つ低発塵である。なお、
図３の拡大断面図に示すように、潤滑膜６で覆われた転
動体転動溝１ａ，負荷転動体転動溝２ａ，及び転動体３
の表面に窒化層，硬質膜等の硬質層７を形成すれば、耐
摩耗性，耐焼付き性，耐凝着性が向上して耐久性がより
良好となる。さらに、摩耗によって新生面が露出した金
属表面は触媒的な作用を有しているので、ＰＦＰＥを分
解してアウトガスが発生する場合があるが、金属化合物
等からなる硬化層が表面に形成されていれば、前述のよ
うな不都合が生じにくくアウトガスの発生を抑制でき
る。Further, it is difficult for the metal to come into contact with the non-lubricated portion at the portion where the rolling and sliding contact of the linear motion guide bearing device are in contact with each other, so that the state where the lubricant is always adhered to the portion is maintained. Therefore, since the possibility of adhesion or abrasion at the site is low, the durability is excellent and the dust generation is low. In addition,
As shown in the enlarged sectional view of FIG. 3, the rolling element rolling groove 1a, the load rolling element rolling groove 2a, and the rolling element 3 covered with the lubricating film 6.
If a hard layer 7 such as a nitride layer or a hard film is formed on the surface of the substrate, wear resistance, seizure resistance, and adhesion resistance are improved, and the durability is further improved. Furthermore, since the metal surface whose new surface is exposed due to abrasion has a catalytic action, outgas may be generated by decomposing PFPE, but a hardened layer made of a metal compound or the like may be formed on the surface. If this is the case, the above-described inconvenience is unlikely to occur, and the generation of outgas can be suppressed.
【００３６】次に、上記と同様の構成の直動案内軸受装
置（ＬＳ２０、案内レールの幅：１５ｍｍ）について、
潤滑膜の種類，潤滑膜の膜厚，硬化層の種類又は有無，
転動体の材質等を種々変更して、真空中における耐久性
及び発塵性（アウトパーティクル）を試験した。なお、
案内レールとスライダの材質は、ＳＵＳ４４０Ｃであ
る。Next, a linear guide bearing device (LS20, guide rail width: 15 mm) having the same configuration as above is described.
Type of lubricating film, thickness of lubricating film, type or presence of hardened layer,
The durability and dust generation (out-particle) in a vacuum were tested by variously changing the material and the like of the rolling elements. In addition,
The material of the guide rail and the slider is SUS440C.
【００３７】耐久性試験及び発塵性試験は、図４に示す
装置を用いて行った。すなわち、直動案内軸受装置を連
結したボールねじを、カップリングを介してモータで駆
動することにより、直動案内軸受装置を移動させた。そ
して、下記の条件で移動させたときの耐久性（寿命）と
発塵性（発塵量）を測定した。なお、発塵量は、光散乱
式のパーティクルカウンターを用いて０．５μｍ以上の
粒子の１立方メートル当たりの個数を測定した。また、
表１に示した寿命は、比較例１の寿命を１とした場合の
相対値で示している。The durability test and the dust generation test were performed using the apparatus shown in FIG. That is, the linear guide bearing device was moved by driving the ball screw connected to the linear guide bearing device by a motor via a coupling. Then, the durability (lifetime) and the dust generation (dust generation) when moved under the following conditions were measured. The number of particles generated was determined by measuring the number of particles of 0.5 μm or more per cubic meter using a light scattering type particle counter. Also,
The life shown in Table 1 is shown as a relative value when the life of Comparative Example 1 is set to 1.
【００３８】試験条件を以下に示し、試験結果を表１に
示す。 移動速度：１６０ｍｍ／ｓ 荷重：１００Ｎ 雰囲気：真空（１０-4Ｐａ以下） 環境温度：室温The test conditions are shown below, and the test results are shown in Table 1. Moving speed: 160 mm / s Load: 100 N Atmosphere: vacuum (10 -4 Pa or less) Environmental temperature: room temperature
【００３９】[0039]
【表１】 [Table 1]
【００４０】まず、耐久性について考察する。表１から
わかるように、実施例１〜９の直動案内軸受装置は優れ
た寿命を有していた。特に、案内レールの転動体転動溝
とスライダの負荷転動体転動溝の表面に硬化層（実施例
８はＤＬＣからなる硬質膜で、実施例９は窒化層）を備
えた実施例８，９は、大変優れた寿命を有していた。ま
た、潤滑膜の膜厚と寿命との相関を示した図５のグラフ
から分かるように、膜厚が０．３μｍ以上の場合に寿命
が優れていた。First, the durability will be considered. As can be seen from Table 1, the linear motion guide bearing devices of Examples 1 to 9 had an excellent life. In particular, in the eighth embodiment, the hardened layer (the eighth embodiment is a hard film made of DLC, and the ninth embodiment is a nitrided layer) is provided on the surfaces of the rolling element rolling grooves of the guide rail and the load rolling element rolling grooves of the slider. No. 9 had a very good life. Further, as can be seen from the graph of FIG. 5 showing the correlation between the thickness of the lubricating film and the life, the life was excellent when the film thickness was 0.3 μm or more.
【００４１】次に、発塵性について考察する。潤滑膜の
膜厚と発塵量との相関を示した図６のグラフから、膜厚
が２．０μｍ以下の場合には発塵量が少なく、２．０μ
ｍを超えると急激に発塵量が増加することが分かる。こ
れらの結果から、潤滑膜の膜厚は０．３〜２．０μｍが
好ましいことが分かる。Next, the dust generation will be considered. From the graph of FIG. 6 showing the correlation between the thickness of the lubricating film and the amount of dust generation, the amount of dust generation was small when the film thickness was 2.0 μm or less, and 2.0 μm.
It can be seen that the amount of dust increases sharply when it exceeds m. From these results, it is understood that the thickness of the lubricating film is preferably 0.3 to 2.0 μm.
【００４２】[0042]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る請求
項１の直動案内軸受装置は、転動体転動溝，負荷転動体
転動溝，及び転動体のうち少なくとも一つの表面を、官
能基を有する含フッ素重合体とＰＦＰＥとを含有する潤
滑膜で覆ったので、清浄環境下及び真空環境下において
も発塵量が少なく、且つ高面圧下においても耐久性に優
れていて長寿命である。As described above, in the linear motion guide bearing device according to the first aspect of the present invention, at least one surface of the rolling element rolling groove, the load rolling element rolling groove, and the rolling element is formed. Because it is covered with a lubricating film containing a fluoropolymer having a functional group and PFPE, there is little dust generation even in a clean environment and a vacuum environment, and it has excellent durability even under high surface pressure and has a long life It is.
【００４３】また、本発明に係る請求項２の直動案内軸
受装置は、前記潤滑膜の膜厚を０．３〜２．０μｍとし
たので、発塵特性及び耐久性がより良好である。さら
に、本発明に係る請求項３の直動案内軸受装置は、前記
潤滑膜で覆われた前記表面に硬質層を形成したので、耐
摩耗性，耐焼付き性，耐凝着性が向上して耐久性がより
良好である。Further, in the linear motion guide bearing device according to claim 2 of the present invention, since the thickness of the lubricating film is set to 0.3 to 2.0 μm, dust generation characteristics and durability are more excellent. Furthermore, in the linear motion guide bearing device according to claim 3 of the present invention, since the hard layer is formed on the surface covered with the lubricating film, the wear resistance, seizure resistance, and adhesion resistance are improved. The durability is better.
【図１】本発明に係る直動案内軸受装置の一実施形態を
示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a linear motion guide bearing device according to the present invention.
【図２】図１の直動案内軸受装置の要部の拡大断面図で
ある。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of the linear guide bearing device of FIG. 1;
【図３】本発明に係る直動案内軸受装置の別の実施形態
の要部の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of another embodiment of the linear motion guide bearing device according to the present invention.
【図４】直動案内軸受装置の耐久性及び発塵性を試験す
る試験機の概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a tester for testing durability and dust generation of a linear motion guide bearing device.
【図５】潤滑膜の膜厚と寿命との相関を示すグラフであ
る。FIG. 5 is a graph showing a correlation between the thickness of a lubricating film and the life.
【図６】潤滑膜の膜厚と発塵量との相関を示すグラフで
ある。FIG. 6 is a graph showing a correlation between the thickness of a lubricating film and the amount of dust generation.
１ 案内レール １ａ 転動体転動溝 ２ スライダ ２ａ 負荷転動体転動溝 ３ 転動体 ３ａ 転動面 ４ 転動体転動路 ６ 潤滑膜 ７ 硬質層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Guide rail 1a Rolling element rolling groove 2 Slider 2a Load rolling element rolling groove 3 Rolling element 3a Rolling surface 4 Rolling element rolling path 6 Lubricating film 7 Hard layer
Claims (3)
する案内レールと、該案内レールに組み付けられるとと
もに前記転動体転動溝に対向する負荷転動体転動溝を有
するスライダと、前記転動体転動溝及び前記負荷転動体
転動溝から形成される転動体転動路の中に転動自在に装
填された複数の転動体と、を備える直動案内軸受装置に
おいて、 前記転動体転動溝，前記負荷転動体転動溝，及び前記転
動体のうち少なくとも一つの表面を、官能基を有する含
フッ素重合体とパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）
とを含有する潤滑膜で覆ったことを特徴とする直動案内
軸受装置。A guide rail having, on an outer surface thereof, a rolling element rolling groove extending in an axial direction; a slider assembled to the guide rail and having a load rolling element rolling groove opposed to the rolling element rolling groove; A plurality of rolling elements rotatably mounted in rolling element rolling paths formed by the rolling element rolling grooves and the load rolling element rolling grooves. The surface of at least one of the rolling groove, the load rolling element rolling groove, and the rolling element is made of a fluoropolymer having a functional group and a perfluoropolyether (PFPE).
A linear guide bearing device covered with a lubricating film containing:
としたことを特徴とする請求項１記載の直動案内軸受装
置。2. The thickness of the lubricating film is 0.3 to 2.0 μm.
The linear motion guide bearing device according to claim 1, wherein:
層を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２
に記載の直動案内軸受装置。3. The surface covered with the lubricating film includes a hard layer.
3. The linear motion guide bearing device according to 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001165622A JP2002357221A (en) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | Linear guide bearing unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001165622A JP2002357221A (en) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | Linear guide bearing unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002357221A true JP2002357221A (en) | 2002-12-13 |
Family
ID=19008270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001165622A Withdrawn JP2002357221A (en) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | Linear guide bearing unit |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002357221A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8033729B2 (en) | 2004-11-22 | 2011-10-11 | Thk Co., Ltd. | Movement guiding device for vacuum environment |
-
2001
- 2001-05-31 JP JP2001165622A patent/JP2002357221A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8033729B2 (en) | 2004-11-22 | 2011-10-11 | Thk Co., Ltd. | Movement guiding device for vacuum environment |
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