JP2003148466A

JP2003148466A - 直動装置

Info

Publication number: JP2003148466A
Application number: JP2001348394A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Yabe; 俊一矢部
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-11-14
Filing date: 2001-11-14
Publication date: 2003-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】長期にわたり低騒音を維持できる直動装置を
提供する。【解決手段】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
転動体溝に保持され、該転動体溝と前記軸との間で転動
する複数の転動体と、前記転動体の間に介装されるセパ
レータと、前記直動体に形成され、前記転動体溝の一端
側から他端側に前記転動体を循環させる循環経路とを有
する直動装置において、前記セパレータが、潤滑油を３
〜２５容量％含有する合成樹脂からなる成形体であるこ
とを特徴とする直動装置。

Description

【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１
０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１
００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】上記セパレータ１００
は適当な補強材を含有する樹脂組成物の成形体であり、
従来は６６ナイロン等のポリアミド樹脂をベース樹脂と
したものが一般的にである。しかし、ポリアミド樹脂は
それ自体の摺動性が良くないため、グリースが十分な量
存在している間はこのグリースによる潤滑作用により、
直動装置は安定に作動するものの、水によるグリースの
流出などが起こり、グリースの充填量が微量になると、
急激に直動装置の作動性が悪くなり、走行による騒音が
上昇することがある。

【０００６】そこで本発明の目的は、長期にわたり低騒
音を維持できる直動装置を提供することにある。

【０００７】

【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転動体溝に
保持され、該転動体溝と前記軸との間で転動する複数の
転動体と、前記転動体の間に介装されるセパレータと、
前記直動体に形成され、前記転動体溝の一端側から他端
側に前記転動体を循環させる循環経路とを有する直動装
置において、前記セパレータが、潤滑油を３〜２５容量
％含有する合成樹脂からなる成形体であることを特徴と
する直動装置により達成される。

【０００８】

【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。

【０００９】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を下記に詳述する潤滑油含有合成
樹脂からなる成形体とする。

【００１０】潤滑油を含有させる合成樹脂としては、例
えば、ポリアセタール、ポリアミド６、ポリアミド６
６、ポリアミド１２、ポリブチレンテレフタレート、ポ
リエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリウレタ
ンエラストマー等の熱可塑性樹脂を使用することができ
る。中でも、吸水による寸法変化を考慮すると、ポリア
セタール、ポリアミド１２、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリ
ウレタンエラストマーが好適である。また、ポリアミド
１２は、ポリアミド１２をハード成分とし、ポリエーテ
ルをソフト成分とするエラストマーであってもよい。更
に、これら合成樹脂は単独でもよいし、複数種を組み合
わせて使用してもよい。

【００１１】潤滑油としては、例えば、鉱油、エステル
油、シリコン油等が好適である。これら潤滑油は、潤滑
油含有合成樹脂全量の３〜２５容量％の割合となるよう
にその含有量が調整される。潤滑油の含有量が３容量％
未満であると、潤滑性を改善する効果が殆ど無く、好ま
しくない。一方、潤滑油の含有量が２５容量％を超える
と、得られるセパレータが強度不足となり、直動装置の
走行によってボールとの接触により破損しやすくなる。

【００１２】合成樹脂に潤滑油を含有させるには、合成
樹脂中に、潤滑油を含有させた油保持材の粉末を均一に
分散させる方法を採ることが好ましい。油保持材として
は、例えば、活性炭、パーミキュライト（特公平４−５
１５８１号公報参照）、超高分子量ポリエチレン、ポリ
塩化ビニル、ポリウレタン、シリコーン等の粉末を使用
することができ、合成樹脂や潤滑油の種類に応じて適宜
選択される。尚、ポリエチレンのように高い吸油性を有
する合成樹脂の場合は、油保持材を用いることなく、潤
滑油を直接接触させることもできる。

【００１３】上記の潤滑油含有合成樹脂には、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。

【００１４】また、上記充填材の一部に代えて、固体潤
滑剤を配合することもでき、それにより得られるセパレ
ータの静摩擦係数を下げることができる。固体潤滑剤は
公知のものでかまわず、例えば、ＭｏＳ₂、ＷＳ₂、グラ
ファイト、ＰＴＦＥ等を用いることができる。

【００１５】更に、熱による劣化を防ぐために、フェノ
ール系、アミン系等の酸化防止剤を配合してもよい。

【００１６】セパレータを得るには、上記の潤滑油含有
合成樹脂を成形原料とし、好ましくは射出成形により所
定形状に成形する。得られたセパレータは、その表面に
極微量の潤滑油が存在しており、動摩擦係数を低下させ
る。また、この潤滑油は徐々にセパレータの表面に滲み
出し、長期にわたりセパレータに潤滑性を付与する。下
記表１に、ポリアセタール（ＰＯＭ）またはポリブチレ
ンテレフタレート（ＰＢＴ）に、含有量を変えて潤滑油
（鉱油）を配合して潤滑油含有合成樹脂を調製し、成形
体としたサンプルの動摩擦係数を示す。尚、動摩擦係数
の測定は、鈴木松原式スラスト摩耗摩擦試験機を用い、
相手材をＳ４５Ｃ（９．６φ〜１１．６φ）とし、荷重
４．４ＭＰａ、速度１８．２ｍ／ｍｉｎ、表面粗さ３
Ｓ、時間１０分の条件にて行った。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１に示されるように、潤滑油を含有する
ことにより、両合成樹脂とも動摩擦係数が低下してお
り、また、潤滑油の含有量が増すのに従って動摩擦係数
の低下量も大きくなっている。

【００１９】尚、セパレータの形状は従来と同様でかま
わないが、例えば、図４に示すような形状とすることが
好ましい。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Ｏ_B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Ｒ_max
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５に示される
セパレータ１００では、凹面１０１の中心部に貫通孔１
０２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１００
ａ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５に示すように、セパレータ１
００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。尚、封入グリー
スは公知のもので構わず、鉱油−リチウム石けん系グリ
ース等を用いることができる。

【００２４】上記実施の形態では転動体としてボールを
用いた例を示したが、ボールではなく、ころであっても
よい。

【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）潤滑油（鉱油）を５
容量％含有するポリアミド１２（住友電気工業（株）製
ガンプラ、グレードＮ１２−Ｌ）を用い、射出成形して
図５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。また、比
較のために、ポリアミド６６（ＢＡＳＦジャパン（株）
製未強化ウルトラミットＡ）を用いて同形状のセパレー
タＢ（比較例）を作製した。

【００２７】（作動性試験）試験リニアガイド装置とし
てリニアガイド装置（日本精工製「ＬＨ３０」）を用
い、上記セパレータＡをボール間に、全てのボール・セ
パレータ間の合計隙間がボール直径の５０％となるよう
に介装し、更に鉱油−リチウム石けん系のアルバニアＮ
ｏ．２グリースをボール循環経路にフル充填し、送り速
度１ｍ／ｓで走行させた時の動摩擦力を測定した。ま
た、グリースをフル充填の１％相当量充填して同様に動
摩擦力を測定した。

【００２８】また、同様に、上記セパレータＢを介装
し、グリースのフル充填時及び１％充填時における動摩
擦力を測定した。

【００２９】測定結果を、フル充填時の動摩擦力を１と
し、１％充填時の動摩擦力をその相対値にて下記表２に
示すが、潤滑油含有ポリアミド製セパレータを用いた実
施例では、グリース量が少なくなっても動摩擦力の上昇
が小さいのに対し、潤滑油を含有しないポリアミド製セ
パレータを用いた比較例では、動摩擦力が大きく上昇し
ている。

【００３０】

【表２】

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の直動装置
は、潤滑油を３〜２５容量％含有する合成樹脂からなる
セパレータを具備することにより、充填グリースが減少
した場合でも作動性・潤滑性が維持され、それにより低
騒音も長期にわたり維持でき、より信頼性の高い直動装
置とすることができる。

【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】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５】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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J062 AB22 AC07 BA26 BA31 BA32 CD04 CD14 CD22 CD42 CD63 3J101 AA03 AA33 AA42 AA64 BA13 BA15 BA20 CA11 EA32 EA36 EA37 EA67 FA01 FA32 GA60 3J104 AA03 AA20 AA23 AA69 AA74 AA75 BA11 CA13 DA05 EA04

Claims

【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
転動体溝に保持され、該転動体溝と前記軸との間で転動
する複数の転動体と、前記転動体の間に介装されるセパ
レータと、前記直動体に形成され、前記転動体溝の一端
側から他端側に前記転動体を循環させる循環経路とを有
する直動装置において、前記セパレータが、潤滑油を３〜２５容量％含有する合
成樹脂からなる成形体であることを特徴とする直動装
置。
【請求項２】セパレータの転動体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】セパレータの転動体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。