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JP2001254803A - Ball screw - Google Patents

Ball screw

Info

Publication number
JP2001254803A
JP2001254803A JP2000065437A JP2000065437A JP2001254803A JP 2001254803 A JP2001254803 A JP 2001254803A JP 2000065437 A JP2000065437 A JP 2000065437A JP 2000065437 A JP2000065437 A JP 2000065437A JP 2001254803 A JP2001254803 A JP 2001254803A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
screw
ball
ball screw
screw shaft
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000065437A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Saito
剛 齋藤
Hiroyuki Ito
裕之 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2000065437A priority Critical patent/JP2001254803A/en
Publication of JP2001254803A publication Critical patent/JP2001254803A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空環境下で使用されて、低発塵で耐久性に
優れたボールねじを提供する。 【解決手段】 螺旋状のねじ溝2aを外周面に有するね
じ軸2と、該ねじ軸2のねじ溝2aに対応するねじ溝3
aを内周面に有していて、両ねじ溝2a,3a間に形成
された螺旋状のボール転動空間内に転動自在に嵌合され
た複数のボール4を介してねじ軸2に螺合されるボール
ねじナット3と、を備えるとともに、少なくともねじ軸
2とボールねじナット3とが金属からなるボールねじ1
を、ねじ軸2のねじ溝2aの軌道面2b及びボールねじ
ナット3のねじ溝3aの軌道面3bに、官能基を有する
含ふっ素重合体とPFPEとを含有する潤滑膜6を備え
た構成とした。
(57) [Problem] To provide a ball screw which is used in a vacuum environment and has low dust generation and excellent durability. A screw shaft (2) having a spiral screw groove (2a) on the outer peripheral surface, and a screw groove (3) corresponding to the screw groove (2a) of the screw shaft (2).
a to the screw shaft 2 via a plurality of balls 4 which are rotatably fitted in a helical ball rolling space formed between the two screw grooves 2a, 3a. And a ball screw nut 3 to be screwed, and at least the screw shaft 2 and the ball screw nut 3 are made of metal.
A lubricating film 6 containing a fluoropolymer having a functional group and PFPE on the raceway surface 2b of the thread groove 2a of the screw shaft 2 and the raceway surface 3b of the thread groove 3a of the ball screw nut 3; did.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置内
の搬送系及び位置決め装置や、液晶,半導体,太陽電池
製造設備のスパッタリング装置,プラズマCVD装置、
イオン注入装置等において使用されるボールねじに係
り、特に、真空環境下で好適に使用される低発塵で耐久
性に優れたボールねじに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transfer system and a positioning device in a semiconductor manufacturing apparatus, a sputtering apparatus for a liquid crystal, semiconductor, and solar cell manufacturing equipment, a plasma CVD apparatus,
The present invention relates to a ball screw used in an ion implantation apparatus and the like, and more particularly to a low dust generation and excellent durability ball screw suitably used in a vacuum environment.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にボールねじは、ねじ軸のねじ溝と
ボールねじナットのねじ溝との間に形成される螺旋状の
空間(以降は、ボール転動空間と記す)に複数のボール
を配し、ボールの転動循環を介してねじ軸とボールねじ
ナットとの間で動力伝達を行なうものであるが、ボール
は回転方向の力と軸方向の力との合成力を受けて滑りを
伴いながら転動するため、ボールとボール転動空間を形
成する両ねじ溝との接触部では、転がり摩擦と滑り摩擦
とが同時に生じる。
2. Description of the Related Art Generally, a ball screw has a plurality of balls arranged in a spiral space (hereinafter referred to as a ball rolling space) formed between a screw groove of a screw shaft and a screw groove of a ball screw nut. Then, power is transmitted between the screw shaft and the ball screw nut through the rolling circulation of the ball, but the ball is subject to sliding due to the combined force of the rotational force and the axial force. As the ball rolls, rolling friction and sliding friction occur simultaneously at the contact portion between the ball and the two thread grooves forming the ball rolling space.

【0003】そのため、ボールねじの内部にはグリース
や固体潤滑剤等の潤滑剤が使用されており、この潤滑剤
でねじ軸及びボールねじナットとボールとの間の摩擦係
数を低減させて、ボールねじの耐久性(寿命)を向上さ
せている。ところが、真空環境下において使用されるボ
ールねじの潤滑剤としてグリースを使用すると、グリー
スの油分の蒸発やグリース自体の飛散等により、潤滑性
能の劣化や使用環境の汚染等の不都合が生じる場合があ
る。
[0003] Therefore, a lubricant such as grease or solid lubricant is used inside the ball screw, and the lubricant reduces the coefficient of friction between the screw shaft and the ball screw nut and the ball, thereby reducing the ball screw. Improves screw durability (life). However, when grease is used as a lubricant for a ball screw used in a vacuum environment, inconveniences such as deterioration of lubrication performance and contamination of the use environment may occur due to evaporation of grease oil and scattering of the grease itself. .

【0004】そのため、グリースを使用する代わりに、
ねじ軸のねじ溝及びボールねじナットのねじ溝の各軌道
面並びにボールの表面の少なくともいずれかに、金,
銀,鉛などの軟質金属、カーボン,二硫化モリブデンな
どの固体潤滑剤を膜状にコーティングすることにより、
潤滑性を付与していた。また、特開平8−226516
号公報には、官能基を有する含ふっ素重合体からなる
0.2μm以下の膜厚の潤滑膜を有していて、真空環
境、清浄環境、及び腐食環境において使用されるボール
ねじが開示されている。
Therefore, instead of using grease,
At least one of the raceway surfaces of the thread groove of the screw shaft and the thread groove of the ball screw nut and the surface of the ball,
By coating soft metals such as silver and lead, solid lubricants such as carbon and molybdenum disulfide in a film form,
Lubricity was imparted. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-226516
In Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-157, a ball screw having a lubricating film having a thickness of 0.2 μm or less made of a fluoropolymer having a functional group and used in a vacuum environment, a clean environment, and a corrosive environment is disclosed. I have.

【0005】さらに、特開平8−4878号公報には、
複数のボールのうち一部をPTFE系の高分子材料から
なる非負荷ボールとし、さらに、負荷ボールの表面に結
晶性のPTFE被膜を備えた構成のボールねじが開示さ
れている。
Further, JP-A-8-4878 discloses that
A ball screw is disclosed in which a part of a plurality of balls is a non-loaded ball made of a PTFE-based polymer material, and further, a crystalline PTFE coating is provided on the surface of the loaded ball.

【0006】[0006]

【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ボールねじのような、パ
ーティクルを極端に嫌う環境下において使用されるボー
ルねじ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 ball screw used in an environment where particles are extremely disliked, such as a ball screw used in a semiconductor manufacturing apparatus or the like.

【0007】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、ねじ軸及びボールねじナットと
ボールとが転動,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、ボールねじの寿命が低下するとい
う問題点も併せて有していた。
Further, when the coating film is peeled or dropped as described above, the lubricating action at the portion where the ball and the screw shaft and the ball screw nut roll and slidably contact with each other 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 ball screw is shortened. Was.

【0008】また、官能基を有する含ふっ素重合体から
なる潤滑膜は流動性を有しているため、固体潤滑剤等の
コーティング膜のように剥離や欠落が起こりにくい。よ
って、このような潤滑膜を有しているボールねじは、固
体潤滑剤等のコーティング膜を有しているボールねじと
比較して摩耗が生じにくい。しかしながら、ボールが転
動した際にボール同士が衝突すると、隣接のボール同士
の回転方向が逆になるため(逆作動)、ボール間の滑り
相対速度がボール1個の時の2倍となって大きな摩擦力
が発生する。そのため、ボールねじにおいては、ボール
同士の接触がその耐久性に大きな影響を与え、寿命低下
を引き起こす可能性がある。
Further, since a lubricating film made of a fluorine-containing polymer having a functional group has fluidity, it does not easily peel off or drop off unlike a coating film of a solid lubricant or the like. Therefore, a ball screw having such a lubricating film is less likely to wear than a ball screw having a coating film of a solid lubricant or the like. However, if the balls collide with each other when the balls roll, the rotational directions of the adjacent balls are reversed (reverse operation), so that the relative sliding speed between the balls is twice that of one ball. Large friction force is generated. Therefore, in the ball screw, the contact between the balls has a great effect on the durability, and the life may be shortened.

【0009】さらに、非負荷ボールがPTFE系の高分
子材料からなる場合には、相転移による寿命向上が期待
できるものの、非負荷ボールが摩耗することにより摩耗
粉が排出される可能性があるため、シリコンウェハの処
理プロセスのような清浄な環境が要求される用途には使
用することは困難である。本発明は、上記のような従来
のボールねじが有する問題点を解決し、真空環境下で使
用されて、発塵量が少なく耐久性に優れたボールねじを
提供することを課題とする。
Further, when the non-loaded ball is made of a PTFE-based polymer material, the life can be expected to be improved by the phase transition, but abrasion of the non-loaded ball may result in discharge of abrasion powder. However, it is difficult to use it in an application requiring a clean environment such as a silicon wafer processing process. An object of the present invention is to solve the problems of the conventional ball screw as described above, and to provide a ball screw which is used in a vacuum environment and has a small amount of dust generation and excellent durability.

【0010】[0010]

【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
のボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ
軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有
していて、前記両ねじ溝間に形成された螺旋状の空間内
に転動自在に嵌合された複数のボールを介して前記ねじ
軸に螺合されるボールねじナットと、を備えるととも
に、少なくとも前記ねじ軸と前記ボールねじナットとが
金属からなるボールねじにおいて、前記ねじ軸のねじ溝
の軌道面及び前記ボールねじナットのねじ溝の軌道面の
うち少なくとも一方に、官能基を有する含ふっ素重合体
とパーフルオロポリエーテル(PFPE)とを含有する
潤滑膜を備え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 ball screw of the present invention has a screw shaft having a spiral screw groove on the outer peripheral surface, and a screw groove corresponding to the screw groove of the screw shaft on the inner peripheral surface, and is formed between the two screw grooves. A ball screw nut screwed into the screw shaft via a plurality of balls that are rollably fitted into the formed spiral space, and at least the screw shaft and the ball screw nut In a ball screw made of metal, at least one of the raceway surface of the thread groove of the screw shaft and the raceway surface of the thread groove of the ball screw nut has a fluorine-containing polymer having a functional group and a perfluoropolyether (PFPE). And a lubricating film containing

【0011】このような構成のボールねじであれば、真
空環境下において使用されても発塵量が少なく耐久性に
優れている。本発明のボールねじにおいては、官能基を
有する含ふっ素重合体とPFPEとを含有する潤滑膜を
潤滑剤として、前記ねじ軸のねじ溝の軌道面及び前記ボ
ールねじナットのねじ溝の軌道面のうち少なくとも一方
に設けることにより、ボールねじの潤滑を行っている。
[0011] The ball screw having such a configuration has a small amount of dust generation and excellent durability even when used in a vacuum environment. In the ball screw of the present invention, the lubricating film containing a fluoropolymer having a functional group and PFPE is used as a lubricant, and the raceway surface of the thread groove of the screw shaft and the raceway surface of the thread groove of the ball screw nut are formed. By providing at least one of them, the ball screw is lubricated.

【0012】前記潤滑膜は、上記のように官能基を有す
る含ふっ素重合体とPFPEとを含有しているので、流
動性を有している。よって、比較的大きなアキシャル荷
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、ボール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ボールねじのよ
うな、パーティクルを極端に嫌う環境下において使用さ
れるボールねじに適用可能である。
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 axial load is applied, unlike a coating film of a conventional solid lubricant or the like, the possibility of peeling or dropping due to the load caused by the rolling of the ball is low. The present invention is applicable to a ball screw used in an environment where particles are extremely disliked, such as a ball screw used in a semiconductor manufacturing apparatus or the like.

【0013】また、ボールねじの転動,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。さらに、従来
のコーティング膜と比べてボールの転動抵抗が小さくな
るとともに、ボールをねじ軸とボールねじナットとの間
に、ある程度の負の隙間で配設することが可能となるか
ら、ボールねじの動作を高精度とすることができる。
[0013] Further, it is difficult for the metal to be in a non-lubricated contact state at the portion where the ball screw rolls and slides,
The state where the lubricant is always adhered to the site 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. Further, the rolling resistance of the ball is smaller than that of the conventional coating film, and the ball can be arranged with a certain negative gap between the screw shaft and the ball screw nut. Operation can be performed with high precision.

【0014】官能基を有する含ふっ素重合体とPFPE
とを含有する前記潤滑膜の膜厚は、0.3μm〜2μm
であることが好ましい。0.3μm未満ではボールねじ
の耐久性に問題を生じる。すなわち、ボールねじは転が
り軸受に比べて軌道面の表面粗さが悪いため、転動体と
軌道面の凸部との金属接触が生じ易く、したがって、そ
の分潤滑膜の厚さを大きくする必要がある。また、2μ
mを越えると発塵量が多いという問題が生じる。2μm
以下であれば問題ないが、前記潤滑膜の膜厚が薄いほど
発塵量が少ない傾向があることを考慮すると、より0.
3μmに近い方が好ましい。
Fluoropolymer having functional group and PFPE
The thickness of the lubricating film containing 0.3 μm to 2 μm
It is preferred that If it is less than 0.3 μm, a problem occurs in the durability of the ball screw. In other words, since the ball screw has a lower surface roughness of the raceway surface than the rolling bearing, metal contact between the rolling element and the convex portion of the raceway surface easily occurs. Therefore, it is necessary to increase the thickness of the lubricating film accordingly. is there. Also, 2μ
If it exceeds m, there is a problem that the amount of generated dust is large. 2 μm
There is no problem as long as the thickness is less than or equal to 0.
It is preferable to be closer to 3 μm.

【0015】なお、本発明のボールねじにおける前記潤
滑膜は、前述のように官能基を有する含ふっ素重合体と
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
有する含ふっ素重合体の層とPFPEの層とからなる二
層構造としてもよい。後者の場合には、前記ねじ軸のね
じ溝の軌道面及び前記ボールねじナットのねじ溝の軌道
面のうち少なくとも一方に、官能基を有する含ふっ素重
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、下層の含ふっ素重合
体と上層のPFPEとの濡れ性が良好であるため、PF
PEが薄く均一に被覆され、ボールねじの回転によって
PFPEが飛散しにくい(低発塵である)。金属面に直
接PFPE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。
The lubricating film in the ball screw of the present invention contains the fluorinated polymer having a functional group and PFPE as described above. A film may be formed, or a two-layer structure including a layer of a fluoropolymer having a functional group and a layer of PFPE may be used. In the latter case, a layer of a fluorine-containing polymer having a functional group is provided on at least one of the raceway surface of the thread groove of the screw shaft and the raceway surface of the thread groove of the ball screw nut, and PFPE of PFPE is provided thereon. It is necessary to have a two-layer structure in which layers are provided. If so, the wettability between the lower layer of the fluoropolymer and the upper layer of PFPE is good.
PE is thinly and uniformly coated, and PFPE is not easily scattered by the rotation of the ball screw (low dust generation). If the metal surface is directly coated with PFPE, it is difficult to uniformly coat the PFPE because the wettability between the metal and the PFPE is poor.

【0016】さらに、前記ねじ軸のねじ溝及び前記ボー
ルねじナットのねじ溝の各軌道面の表面粗さは、それぞ
れ0.05Ra以下であることが好ましい。そうすれ
ば、潤滑性の向上をさらに図ることができて、耐久性が
さらに向上する。
Further, the surface roughness of each raceway surface of the screw groove of the screw shaft and the screw groove of the ball screw nut is preferably 0.05 Ra or less. Then, the lubricity can be further improved, and the durability can be further improved.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明に係るボールねじの実施の
形態を、図面を参照して説明する。なお、本発明は本実
施形態に限定されるものではない。図1は、ボールねじ
ナット3とサーキュレータチューブ5の一部とを破断し
て示したボールねじ1の断面図である(なお、ねじ溝2
a、3a及びボール4のうち、ねじ軸2及びボールねじ
ナット3の中央部分に位置しているものについては、図
示を省略してある)。また、図2は、図1のボールねじ
1のA部分を拡大し、さらに、ねじ軸2とボール4の一
部とを破断して示した拡大断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a ball screw according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to this embodiment. FIG. 1 is a cross-sectional view of a ball screw 1 in which a ball screw nut 3 and a part of a circulator tube 5 are cut away (a screw groove 2).
a, 3a and the ball 4 which are located at the center of the screw shaft 2 and the ball screw nut 3 are not shown). FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a portion A of the ball screw 1 in FIG. 1 in an enlarged manner, and further showing a part of the screw shaft 2 and the ball 4 in a cutaway manner.

【0018】ボールねじ1(日本精工株式会社製、軸径
15mm、リード10mm)は、外周面に螺旋状のねじ
溝2aを有するねじ軸2と、ねじ軸2のねじ溝2aに対
応する螺旋状のねじ溝3aを内周面に有していて、ねじ
軸2のねじ溝2aとボールねじナット3のねじ溝3aと
から形成される螺旋状のボール転動空間に転動自在に嵌
合される複数のボール4(一部のみ図示した)を介して
ねじ軸2に螺合されるボールねじナット3と、サーキュ
レータチューブ5(ボール循環路)とを備えている。
A ball screw 1 (manufactured by Nippon Seiko Co., Ltd., shaft diameter 15 mm, lead 10 mm) has a screw shaft 2 having a spiral screw groove 2 a on the outer peripheral surface, and a spiral shaft corresponding to the screw groove 2 a of the screw shaft 2. Of the screw shaft 2 and the screw groove 3a of the ball screw nut 3, and is rotatably fitted into a spiral ball rolling space formed by the screw groove 2a of the screw shaft 2 and the screw groove 3a of the ball screw nut 3. A ball screw nut 3 screwed to the screw shaft 2 via a plurality of balls 4 (only some of which are shown), and a circulator tube 5 (ball circulation path).

【0019】サーキュレータチューブ5は、ねじ軸2又
はボールねじナット3のいずれか一方の回転によりボー
ル4を転動循環させるためのもので、ボールねじナット
3に取り付けられている。このような構成から、前記ボ
ール転動空間を転動するボール4は、該ボール転動空間
内を移動しねじ溝2の回りを複数回回ってから、サーキ
ュレータチューブ5の一方の端部ですくい上げられてサ
ーキュレータチューブ5の中を通り、他方の端部から前
記ボール転動空間に戻る循環を繰り返すようになってい
る。
The circulator tube 5 rolls and circulates the ball 4 by rotation of either the screw shaft 2 or the ball screw nut 3, and is attached to the ball screw nut 3. With such a configuration, the ball 4 rolling in the ball rolling space moves in the ball rolling space, turns around the screw groove 2 a plurality of times, and then picks up at one end of the circulator tube 5. Then, circulation is repeated through the circulator tube 5 and returning to the ball rolling space from the other end.

【0020】なお、両ねじ溝2a,3aの断面形状はゴ
シックアーチ状、すなわち二つの曲率中心の異なる円弧
の組み合わせによる略V字形である。この断面形状は、
円弧状としてもよい。また、ねじ軸2、ボールねじナッ
ト3、ボール4、及びサーキュレータチューブ5は、耐
食性材料により構成されている。ねじ軸2及びボールね
じナット3の材質としては、例えば、JIS規格のSU
S440C、合金成分がC:0.65%,Cr:13.
0%の鋼材、合金成分がC:0.45%,Cr:13.
0%,N:0.14%の鋼材など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等があげられる。
The cross-sectional shape of the two screw grooves 2a and 3a is a Gothic arch shape, that is, a substantially V-shape formed by combining two arcs having different centers of curvature. This cross-sectional shape is
The shape may be an arc. The screw shaft 2, ball screw nut 3, ball 4, and circulator tube 5 are made of a corrosion-resistant material. The material of the screw shaft 2 and the ball screw nut 3 is, for example, JIS SU
S440C, alloy component: C: 0.65%, Cr: 13.
0% steel material, alloy component: C: 0.45%, Cr: 13.
0%, N: 0.14% of a martensitic stainless steel such as a steel material subjected to an appropriate hardening heat treatment, and precipitation hardening stainless steel SUS630.

【0021】また、ボール4の材質は上記と同様の鋼材
の他、セラミックス材や超硬合金等のサーメットとする
ことができる。セラミックス材としては、窒化ケイ素
(Si 3 4 )を主体とするものの他、アルミナ(Al
2 3 )、炭化ケイ素(SiC)、ジルコニア(ZrO
2 )等を主体とするものが好ましい。さらに、サーキュ
レータチューブ5の材質は、例えば、SUS304など
のオーステナイト系ステンレス鋼とすることができる。
The material of the ball 4 is the same steel material as described above.
In addition to cermets such as ceramic materials and cemented carbide
be able to. As a ceramic material, silicon nitride
(Si ThreeNFour) As well as alumina (Al
TwoOThree), Silicon carbide (SiC), zirconia (ZrO
Two) Etc. are preferred. In addition, circu
The material of the generator tube 5 is, for example, SUS304 or the like.
Austenitic stainless steel.

【0022】このようなボールねじ1は、軌道面2bを
含むねじ軸2の外周面、軌道面3bを含むボールねじナ
ット3の内周面、ボール4の表面、及びサーキュレータ
チューブ5の内面に、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を備えている。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、下記の化学
式1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 ball screw 1 is provided on the outer peripheral surface of the screw shaft 2 including the raceway surface 2b, the inner peripheral surface of the ball screw nut 3 including the raceway surface 3b, the surface of the ball 4, and the inner surface of the circulator tube 5. A lubricating film 6 made of a mixture of a fluorinated polymer having a functional group and PFPE is provided. As the fluorine-containing polymer having a functional group, a fluoropolyether polymer or a polyfluoroalkyl polymer is preferable. Examples of the fluoropolyether polymer include a polymer having a repeating unit represented by the following chemical formula 1 and having a number average molecular weight of 1,000 to 50,000. In addition, this fluoropolyether polymer has a functional group described later on at least one molecular terminal.

【0023】[0023]

【化1】 Embedded image

【0024】また、ポリフルオロアルキル重合体として
は、化学式2に示すものがあげられる。なお、化学式2
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
テル基などが好ましい。ポリフルオロアルキル重合体と
しては、化学式2の他、例えば、化学式3,4に示すも
のも好適に使用することができる。
Further, as the polyfluoroalkyl polymer, those represented by the following chemical formula 2 can be mentioned. In addition, chemical formula 2
Y is a functional group having a high affinity for a metal, for example, an epoxy group, an amino group, a carboxyl group, a hydroxyl group,
Preferred are a mercapto group, an isocyanate group, a sulfone group, an ester group and the like. As the polyfluoroalkyl polymer, in addition to chemical formula 2, for example, those represented by chemical formulas 3 and 4 can be suitably used.

【0025】[0025]

【化2】 Embedded image

【0026】[0026]

【化3】 Embedded image

【0027】[0027]

【化4】 Embedded image

【0028】このような官能基は、潤滑膜6がねじ軸2
及びボールねじナット3の表面に被覆された際に、ねじ
軸2及びボールねじナット3を構成する金属と結合する
ので、ねじ軸2及びボールねじナット3の表面と強く結
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。
Such a functional group includes a lubricating film 6 formed on the screw shaft 2.
And when coated on the surface of the ball screw nut 3, it is combined with the metal constituting the screw shaft 2 and the ball screw nut 3, so that a lubricating film 6 strongly bonded to the surface of the screw shaft 2 and the ball screw nut 3 is formed. Is done. 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.

【0029】前記含フッ素重合体は、上に例示したもの
等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.
When two or more kinds are used in combination, it is preferable to select a combination (combination of functional groups) of the fluoropolymer so that the functional groups react with each other and the fluoropolymer 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.

【0030】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、モンテカチーニ社のフォンブリンZ DEAL,Z
DIAC,Z DISCO,Z DOL,Z DOL
TX2000等があげられる。
Specific examples of such a fluorine-containing polymer having a functional group include, for example, Krytox 157FSL, 157FSM, and 157FSH manufactured by DuPont, and Demnum-modified products SA, SH, SY-3, and S manufactured by Daikin Industries, Ltd.
P, Fomblin Z DEAL, Z of Montecatini
DIAC, Z DISCO, Z DOL, Z DOL
TX2000 and the like.

【0031】次に、潤滑膜6の形成方法の一例を説明す
る。ボールねじ1を完成状態に組み立ててから、このね
じ軸2とボールねじナット3との間のボール4の存在す
る箇所に、官能基を有する含フッ素重合体とPFPEと
の混合物(以降は潤滑油と記す)をスポイト等により数
滴注入し、ボールねじ1を数回回転させることにより、
ねじ軸2、ボールねじナット3、ボール4、及びサーキ
ュレータチューブ5の転動,摺接部位に、前記潤滑油を
膜状に被覆させる(供給処理)。この潤滑油の被覆は、
スプレーによる塗布により行ってもよいし、ボールねじ
1を前記潤滑油に浸漬することによって行ってもよく、
前記潤滑油の被覆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. After assembling the ball screw 1 in a completed state, a mixture of a fluorinated polymer having a functional group and PFPE (hereinafter referred to as lubricating oil) is provided at a position where the ball 4 exists between the screw shaft 2 and the ball screw nut 3. A few drops) with a dropper or the like, and by rotating the ball screw 1 several times,
The rolling and sliding contact portions of the screw shaft 2, the ball screw nut 3, the ball 4, and the circulator tube 5 are coated with the lubricating oil in a film form (supply process). This lubricating oil coating
The coating may be performed by spraying, or may be performed by immersing the ball screw 1 in the lubricating oil.
The method of coating the lubricating oil is not particularly limited.

【0032】なお、この潤滑油としては、例えば、PF
PE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%添加したものを、ふっ
素系の溶剤(例えば、旭化学工業製AK225)で2%
に希釈したもの等が好適である。次に、前記潤滑油を塗
布したボールねじ1の全体を常温乾燥させた後、恒温槽
等に入れて100〜200℃で30分間熱処理を行う。
The lubricating oil is, for example, PF
A PE-based S-200 manufactured by Daikin Industries, Ltd., to which 5% of Krytox 157FSH manufactured by DuPont as a fluoropolymer having a functional group is added, is added to a fluorine-based solvent (for example, AK225 manufactured by Asahi Chemical Industry). ) At 2%
And the like are preferably used. Next, the whole of the ball screw 1 coated with the lubricating oil is dried at room temperature, and then heat-treated at 100 to 200 ° C. for 30 minutes in a thermostat.

【0033】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、最終的に潤滑
膜6を、例えば0.3μm以上の膜厚に形成する。この
膜厚は、官能基を有する含フッ素重合体及びPFPEの
前記ふっ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、ボールねじ1の
各構成要素(ねじ軸2、ボールねじナット3、ボール
4、及びサーキュレータチューブ5)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 μm or more. This film thickness can be controlled by the concentration of the fluorine-containing polymer having a functional group and PFPE dissolved in the fluorine-based solvent. By such a method, a lubricating film 6 is formed at a suitable thickness on the rolling and sliding contact portions of the components of the ball screw 1 (the screw shaft 2, the ball screw nut 3, the ball 4, and the circulator tube 5). can do.

【0034】また、前述のように溶媒を除去しておけ
ば、ボールねじ1の動作時に不要な発塵が発生すること
がない。特に、最終の熱処理により使用環境での発塵や
アウトガスを抑制できる。なお、官能基を有する含ふっ
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使用量を少
量とすることが好ましい。
If the solvent is removed as described above, unnecessary dust generation does not occur when the ball screw 1 is operated. In particular, dust generation and outgassing in the use environment can be suppressed by the final heat treatment. Since the fluorine-containing polymer having a functional group generally has a higher vapor pressure than that of PFPE, it is preferable to use a small amount when the demand for outgassing is severe.

【0035】なお、官能基を有する含ふっ素重合体をふ
っ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ふっ素
重合体が有する官能基を反応させて、金属と結合した官
能基を有する含ふっ素重合体の層を形成し、その後にP
FPEをふっ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ふっ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 then 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 metal-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 fluorine-containing polymer layer having the functional group.

【0036】以上説明したように、本実施形態のボール
ねじ1は流動性を有する潤滑膜6を備えていて、比較的
大きなアキシャル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、ボールが転動
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
れるボールねじのような、パーティクルを極端に嫌う環
境下において使用されるボールねじに適用可能である
(半導体製品の歩留まり向上に寄与する)。
As described above, the ball screw 1 of the present embodiment is provided with the lubricating film 6 having fluidity, so that even if a relatively large axial load is applied, a conventional coating film of a solid lubricant or the like is applied. In this environment, the amount of dust generated is small because particles are unlikely to be separated or dropped due to the load caused by rolling of the ball, and the particle is extremely disliked, such as a ball screw used in semiconductor manufacturing equipment. It can be applied to a ball screw used below (contributing to an improvement in the yield of semiconductor products).

【0037】また、ボールねじの転動,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(潤滑膜6から
の発塵だけでなく、前記各構成要素からの発塵をも抑制
できる)。
In addition, it is difficult for the metal to be in a state in which the metal contacts each other without lubrication at a portion where the ball screw rolls and slides.
The state where the lubricant is always adhered to the site is maintained.
Therefore, adhesion and wear are less likely to occur at the site, so that the durability is excellent and the generation of dust is low (not only the generation of dust from the lubricating film 6 but also the generation of dust from each of the constituent elements described above is suppressed). it can).

【0038】さらに、従来のコーティング膜と比べてボ
ールの転動抵抗が小さくなるとともに、ボールをねじ軸
とボールねじナットとの間に、ある程度の負の隙間で配
設することが可能となるから、ボールねじの動作を高精
度とすることができる。 (実施例1〜6及び比較例1〜4)次に、上述のような
ボールねじについて、潤滑剤の種類、潤滑膜の膜厚、ボ
ールの材質、及びねじ軸のねじ溝及びボールねじナット
のねじ溝の各軌道面の表面粗さを種々変えて、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
した結果について説明する。
Furthermore, the rolling resistance of the ball is smaller than that of the conventional coating film, and the ball can be disposed between the screw shaft and the ball screw nut with a certain negative gap. The operation of the ball screw can be made highly accurate. (Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4) Next, for the above-described ball screw, the type of lubricant, the film thickness of the lubricating film, the material of the ball, and the screw groove of the screw shaft and the ball screw nut The results of testing the durability and outgassing properties (out particles) in vacuum by varying the surface roughness of each raceway surface of the screw groove in various ways will be described.

【0039】耐久性試験は、図3に示す装置を用いて行
った。すなわち、真空槽40の中に取り付けたボールね
じ30をACサーボモータ41により回転させて、その
寿命を評価した。なお、図3中の符号31はボールねじ
30のねじ軸、32はボールねじ30のボールねじナッ
ト、42はアキシャル荷重を負荷する重り、43はボー
ルねじナット32の回転止め、44は磁性流体シールユ
ニット、45は真空槽40の内部の観察用窓、46はレ
ーザー式のパーティクルカウンター、47は集塵ロート
である。
The durability test was performed using the apparatus shown in FIG. That is, the ball screw 30 mounted in the vacuum chamber 40 was rotated by the AC servomotor 41, and the life thereof was evaluated. 3, reference numeral 31 denotes a screw shaft of the ball screw 30, reference numeral 32 denotes a ball screw nut of the ball screw 30, reference numeral 42 denotes a weight for applying an axial load, reference numeral 43 denotes a rotation stop of the ball screw nut 32, reference numeral 44 denotes a magnetic fluid seal. A unit, 45 is an observation window inside the vacuum chamber 40, 46 is a laser type particle counter, and 47 is a dust collecting funnel.

【0040】試験条件を以下に示し、試験結果を表1に
示す。 ボールねじ:軸径15mm、リード10mm ボールねじの材質:ねじ軸、ボールねじナット、ボール
はSUS440C サーキュレータチューブはSUS304 回転速度:1000rpm 荷重:アキシャル荷重(Fa)120N ストローク:120mm 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. Ball screw: shaft diameter 15 mm, lead 10 mm Ball screw material: screw shaft, ball screw nut, SUS304C circulator tube for SUS304 Rotation speed: 1000 rpm Load: axial load (Fa) 120N Stroke: 120 mm Atmosphere: vacuum (10 -4) Pa or lower) Environmental temperature: room temperature

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】表1からわかるように、実施例1〜6のボ
ールねじは優れた寿命を有していた。特に、ボールを窒
化ケイ素で構成したものは、大変優れた寿命を有してい
た。それに対して、潤滑膜が官能基を有する含ふっ素重
合体及びPFPEの一方のみで構成される場合(比較例
1及び2)は、実施例1〜6と比べてボールねじの寿命
が劣っていた。
As can be seen from Table 1, the ball screws of Examples 1 to 6 had excellent life. In particular, the ball composed of silicon nitride had a very excellent life. In contrast, when the lubricating film was composed of only one of the fluorine-containing polymer having a functional group and PFPE (Comparative Examples 1 and 2), the life of the ball screw was inferior to those of Examples 1 to 6. .

【0043】また、潤滑膜の膜厚が不十分である場合
(比較例3)は、同様に寿命が劣っていて、潤滑膜の膜
厚が過剰である場合(比較例4)は、寿命は優れている
ものの後述するように発塵性が劣っていた。なお、ねじ
軸のねじ溝及びボールねじナットのねじ溝の各軌道面の
表面粗さに関しては、ボールねじは軸受と比較するとす
べりが大きいので、ねじ溝の軌道面の表面粗さができる
だけ小さい方が好ましい。本実施例では、Ra0.05
以下とすると、寿命向上に効果が認められた。
When the thickness of the lubricating film is insufficient (Comparative Example 3), the life is similarly inferior. When the thickness of the lubricating film is excessive (Comparative Example 4), the life is reduced. Although excellent, dust generation was inferior as described later. Regarding the surface roughness of each raceway surface of the thread groove of the screw shaft and the thread groove of the ball screw nut, since the ball screw has a larger slip compared to the bearing, the surface roughness of the raceway surface of the thread groove should be as small as possible. Is preferred. In this embodiment, Ra0.05
In the following cases, the effect of improving the life was recognized.

【0044】次に、発塵性試験について説明する。発塵
性試験も図3に示す装置を用いて行った。その試験条件
のうち耐久性試験における条件と異なる部分のみを以下
に示し、試験結果を図4に示す。 回転速度:300rpm 荷重:アキシャル荷重(Fa) 50N ストローク:200mm 発塵量の評価:2×l06 回転させたときの粒子径0.
21μm以上の発塵粒子数により評価した。
Next, the dusting test will be described. The dusting test was also performed using the apparatus shown in FIG. Only the portions of the test conditions that differ from those in the durability test are shown below, and the test results are shown in FIG. Rotation speed: 300 rpm Load: Axial load (Fa) 50N Stroke: 200 mm Evaluation of dust generation: 2 × 10 6 Particle diameter when rotated 6 times.
The evaluation was based on the number of dust particles having a size of 21 μm or more.

【0045】耐久性に関しては膜厚の大きい方が有利で
あったが、発塵量に関しては最適な値が存在し、図4か
らその値は0.24〜2.0μmであることがわかる。 (実施例7、8及び比較例5)次に、ボールとボールと
の間にスペーサを挿入して隣接するボール同士の逆作動
を防止可能なボールねじについて、図5を参照しつつ説
明する。ただし、スペーサ7を有することを除いては、
前述の実施形態のボールねじ1とほぼ同様の構成である
ので、異なる部分のみ説明し同様の部分の説明は省略す
る。なお、説明の便宜上、図1及び図2の符号を用いて
説明する。
As for the durability, the larger the film thickness, the more advantageous. However, there is an optimum value for the amount of generated dust, and it can be seen from FIG. 4 that the value is 0.24 to 2.0 μm. (Embodiments 7 and 8 and Comparative Example 5) Next, a ball screw which can prevent a reverse operation of adjacent balls by inserting a spacer between the balls will be described with reference to FIG. However, except for having the spacer 7,
Since the configuration is substantially the same as that of the ball screw 1 of the above-described embodiment, only different portions will be described, and description of the same portions will be omitted. In addition, for convenience of description, the description will be made using the reference numerals in FIGS.

【0046】図5は、ねじ軸2のねじ溝2aとボールね
じナット3のねじ溝3aとから形成される螺旋状のボー
ル転動空間に転動自在に嵌合される複数のボール4と、
該ボール4間に介装されたスペーサ7との配設形態を説
明する図であって、ねじ軸2のねじ溝2aをねじ軸2に
垂直な方向から見た部分概略図である。なお、スペーサ
7とボール4の一部とを破断して示し、また、ボールね
じナット3の図示は省略してある。
FIG. 5 shows a plurality of balls 4 rotatably fitted in a helical ball rolling space formed by a screw groove 2a of a screw shaft 2 and a screw groove 3a of a ball screw nut 3.
FIG. 4 is a view for explaining an arrangement form with a spacer 7 interposed between the balls 4, and is a partial schematic view of a screw groove 2 a of the screw shaft 2 as viewed from a direction perpendicular to the screw shaft 2. Note that the spacer 7 and a part of the ball 4 are cut away, and the illustration of the ball screw nut 3 is omitted.

【0047】ねじ軸2のねじ溝2aの軌道面2b及びボ
ールねじナット3のねじ溝3aの軌道面3bには、官能
基を有する含ふっ素重合体を含有する潤滑膜6が備えら
れており、さらに、ボール4同士が直接接触しないよう
に、図5に示すようにボール4間にスペーサ7が介装さ
れている。すなわち、ボール4同士の間にスペーサ7を
介装してボール4同士が直接接触しないようになってい
るので、隣接のボール4同士の回転方向が逆になること
がない(隣接するボール4同士の逆作動が防止される)
ため、大きな摩擦力が発生せずボールねじが長寿命とな
る。
On the raceway surface 2b of the screw groove 2a of the screw shaft 2 and the raceway surface 3b of the screw groove 3a of the ball screw nut 3, a lubricating film 6 containing a fluorine-containing polymer having a functional group is provided. Further, a spacer 7 is interposed between the balls 4 as shown in FIG. 5 so that the balls 4 do not directly contact each other. That is, since the spacers 7 are interposed between the balls 4 so that the balls 4 do not directly contact each other, the rotation directions of the adjacent balls 4 are not reversed (the adjacent balls 4 are not rotated). Reverse operation is prevented)
Therefore, a large frictional force is not generated and the ball screw has a long life.

【0048】このようなスペーサ7の形状や大きさは、
ねじ軸2のねじ溝2aとボールねじナット3のねじ溝3
aとから形成されるボール転動空間内に配設可能な形
状,大きさであって、ボール4との接触面がボール4の
球面とほぼ同一形状の曲面で、ボール4間に安定して介
装されるような形状であるならば、特に限定されるもの
ではない。
The shape and size of the spacer 7 are as follows.
Screw groove 2a of screw shaft 2 and screw groove 3 of ball screw nut 3
a) and a shape that can be arranged in the ball rolling space formed by the ball 4a, the contact surface with the ball 4 is a curved surface having substantially the same shape as the spherical surface of the ball 4, There is no particular limitation as long as the shape is such that it is interposed.

【0049】また、スペーサ7の材質としては、樹脂、
金属、焼結物などが好適に用いられる。さらに、スペー
サ7をポーラス体で形成し、それに潤滑剤を含浸させて
もよい。なお、潤滑膜6は、ねじ軸2のねじ溝2aの軌
道面2b、ボールねじナット3のねじ溝3aの軌道面3
b、ボール4の表面、及びスペーサ7の表面のうち少な
くとも一つに設けてもよい。
The material of the spacer 7 is resin,
Metals, sintered products and the like are preferably used. Further, the spacer 7 may be formed of a porous body and impregnated with a lubricant. The lubricating film 6 has a raceway surface 2b of the thread groove 2a of the screw shaft 2 and a raceway surface 3b of the thread groove 3a of the ball screw nut 3.
b, at least one of the surface of the ball 4 and the surface of the spacer 7.

【0050】官能基を有する含ふっ素重合体としては、
前述の実施形態において例示したものが好ましく使用さ
れる。より具体的には、例えば、モンテカチーニ社の商
品名フォンブリン(FONBLIN)Yスタンダード,
フォンブリンエマルジョン(FE20,EM04な
ど),又はフォンブリンZ誘導体(FONBLIN Z
DEAL,FONBLIN Z DIAC,FONBL
IN Z DISOC,FONBLIN Z DOL,
FONBLIN Z DOLTX2000,FONBL
IN Z TETRAOLなど)、デュポン社の157
FSL,157FSM,157FSHなどが好適に用い
られる。
As the fluorine-containing polymer having a functional group,
Those exemplified in the above embodiment are preferably used. More specifically, for example, the brand name of FONBLIN Y Standard of Montecatini Co.,
Fomblin emulsion (FE20, EM04, etc.) or Fomblin Z derivative (FONBLIN Z)
DEAL, FONBLIN Z DIAC, FONBL
IN Z DISOC, FONBLIN Z DOL,
FONBLIN Z DOLTX2000, FONBL
INZ TETRAOL, etc.), 157 from DuPont
FSL, 157FSM, 157FSH and the like are preferably used.

【0051】なお、官能基を有する含ふっ素重合体は、
パーフルオロポリエーテル(PFPE)あるいはその誘
導体と混合して用いてもよい。次に、このようなスペー
サ7を備えたボールねじの耐久性試験の結果について説
明する。試験条件を以下に示す。 ボールねじ:軸径15mm、リード10mm 回転速度:1000rpm 荷重:アキシャル荷重 30N ストローク:200mm 雰囲気:真空(10-5Pa台) 本試験では、スペーサ7は樹脂製(実施例7)又は金属
製(実施例8)とし、樹脂製スペーサは6,6ナイロン
樹脂を射出成形して作製し、金属製スペーサはSUS3
04製の鋼板をプレス加工して作製した。なお、樹脂製
スペーサはポリイミド樹脂で作製してもよい。
The fluorine-containing polymer having a functional group is
It may be used by mixing with perfluoropolyether (PFPE) or a derivative thereof. Next, the results of a durability test of a ball screw provided with such a spacer 7 will be described. The test conditions are shown below. Ball screw: shaft diameter 15 mm, lead 10 mm Rotation speed: 1000 rpm Load: axial load 30 N Stroke: 200 mm Atmosphere: vacuum (on the order of 10 -5 Pa) In this test, the spacer 7 is made of resin (Example 7) or metal (implemented). Example 8), the resin spacer was made by injection molding of 6,6 nylon resin, and the metal spacer was SUS3.
It was manufactured by pressing a steel plate made of 04. The resin spacer may be made of a polyimide resin.

【0052】樹脂製スペーサには潤滑膜6は被覆せず、
金属製スペーサには潤滑膜6を被覆して用いた。潤滑膜
6は、ねじ軸2、ボールねじナット3、サーキュレータ
チューブ4、及びボール4を、官能基を有する含ふっ素
重合体を含有する潤滑油に浸漬し、常温乾燥させた後、
恒温槽等により100〜200℃で30分間熱処理を行
って焼成することにより被覆した。このときの潤滑膜6
の膜厚は1μmであった。
The resin spacer is not covered with the lubricating film 6,
The lubricating film 6 was used to cover the metal spacer. The lubricating film 6 is formed by immersing the screw shaft 2, the ball screw nut 3, the circulator tube 4, and the ball 4 in a lubricating oil containing a fluorine-containing polymer having a functional group, and drying at room temperature.
The coating was performed by performing a heat treatment at 100 to 200 ° C. for 30 minutes in a constant temperature bath and baking. The lubricating film 6 at this time
Was 1 μm.

【0053】なお、前記潤滑油としては、例えば、PF
PE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%添加したものを、ふっ
素系の溶剤(例えば、旭化学工業製AK225)で5%
に希釈したもの等が好適である。試験結果を図6に示
す。なお、試験は各サンプルについて2点ずつ行い、図
6にはそれらの結果を示してある。
The lubricating oil is, for example, PF
A PE-based S-200 manufactured by Daikin Industries, Ltd., to which 5% of Krytox 157FSH manufactured by DuPont as a fluoropolymer having a functional group is added, is added to a fluorine-based solvent (for example, AK225 manufactured by Asahi Chemical Industry). ) At 5%
And the like are preferably used. The test results are shown in FIG. The test was performed for each sample at two points, and FIG. 6 shows the results.

【0054】図6から分かるように、スペーサ7を備え
たボールねじ(実施例7及び8)は、スペーサ7を備え
ていないもの(比較例5)と比べて耐久性が優れてい
た。また、金属製スペーサと樹脂製スペーサとを比較す
ると、ほぼ同レベルの耐久性であった。このように、ボ
ール4の間にスペーサ7を介装したボールねじは、ボー
ル4同士が直接接触することがなく、隣接するボール4
同士の逆作動を防止できるので、ボールねじを長寿命化
できる。
As can be seen from FIG. 6, the ball screws provided with the spacers 7 (Examples 7 and 8) were superior in durability to those without the spacers 7 (Comparative Example 5). When the metal spacer and the resin spacer were compared, the durability was almost the same level. As described above, the ball screw in which the spacers 7 are interposed between the balls 4 can prevent the balls 4 from directly contacting each other.
Since the reverse operation of each other can be prevented, the life of the ball screw can be extended.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上のように、本発明のボールねじは、
真空環境下で使用されて低発塵で耐久性に優れている。
As described above, the ball screw of the present invention
Used in a vacuum environment with low dust generation and excellent durability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のボールねじの一実施形態を示す断面図
である。
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a ball screw of the present invention.

【図2】図1のA部の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a portion A in FIG.

【図3】ボールねじ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. 3 is a schematic view of a testing machine for testing durability and dust generation of a ball screw.

【図4】官能基を有する含ふっ素重合体とPFPEとを
含有する潤滑膜の膜厚と発塵量との相関を示すグラフで
ある。
FIG. 4 is a graph showing a correlation between the thickness of a lubricating film containing a fluorinated polymer having a functional group and PFPE and the amount of dust generation.

【図5】ボールとスペーサとの配設形態を説明する部分
拡大図である。
FIG. 5 is a partially enlarged view illustrating an arrangement of balls and spacers.

【図6】スペーサの有無とボールねじの寿命との相関を
示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a correlation between the presence or absence of a spacer and the life of a ball screw.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ボールねじ 2 ねじ軸 2a ねじ溝 2b 軌道面 3 ボールねじナット 3a ねじ溝 3b 軌道面 4 ボール 5 サーキュレータチューブ 6 潤滑膜 Reference Signs List 1 ball screw 2 screw shaft 2a screw groove 2b raceway surface 3 ball screw nut 3a screw groove 3b raceway surface 4 ball 5 circulator tube 6 lubrication film

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸
と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有し
ていて、前記両ねじ溝間に形成された螺旋状の空間内に
転動自在に嵌合された複数のボールを介して前記ねじ軸
に螺合されるボールねじナットと、を備えるとともに、
少なくとも前記ねじ軸と前記ボールねじナットとが金属
からなるボールねじにおいて、 前記ねじ軸のねじ溝の軌道面及び前記ボールねじナット
のねじ溝の軌道面のうち少なくとも一方に、官能基を有
する含ふっ素重合体とパーフルオロポリエーテル(PF
PE)とを含有する潤滑膜を備えたことを特徴とするボ
ールねじ。
1. A screw shaft having a spiral screw groove on an outer peripheral surface and a screw groove corresponding to the screw groove of the screw shaft on an inner peripheral surface, and a spiral formed between the two screw grooves. A ball screw nut screwed to the screw shaft via a plurality of balls rotatably fitted in the space of the shape,
At least one of the raceway surface of the thread groove of the screw shaft and the raceway surface of the thread groove of the ball screw nut, wherein at least one of the raceway surface of the thread groove of the screw shaft and the raceway surface of the thread groove of the ball screw nut has a functional group. Polymer and perfluoropolyether (PF
And a lubricating film containing (PE).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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