直動装置
【課題】ハイスループットによる高速搬送や更なる清浄度向上が要求される場所においても、ナットの内部で発生した微粒子が外部に漏れることを防ぐことができる直動装置を提供する。
【解決手段】ねじ軸１０と、ねじ軸１０の軸方向に相対移動するナット２０と、ナット２０の上記軸方向の両端部に設けられた１対のシールキャップ３０，３０と、１対のシールキャップ３０，３０のそれぞれに形成された第１の貫通穴３１，３１に連通する管形状の接続部材５０とを有する直動装置である。ナット２０が進行する向きと反対側の向き側に設置されたシールキャップ３０に形成された接続部材５０の開口面積は、シールキャップ３０の第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま面積よりも大きい。
【解決手段】ねじ軸１０と、ねじ軸１０の軸方向に相対移動するナット２０と、ナット２０の上記軸方向の両端部に設けられた１対のシールキャップ３０，３０と、１対のシールキャップ３０，３０のそれぞれに形成された第１の貫通穴３１，３１に連通する管形状の接続部材５０とを有する直動装置である。ナット２０が進行する向きと反対側の向き側に設置されたシールキャップ３０に形成された接続部材５０の開口面積は、シールキャップ３０の第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま面積よりも大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置や液晶表示パネル製造装置等のクリーン環境に用いられる直動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじやリニアガイドなどの直動装置は、軌道部材と、移動部材と、転動体転送部を有する軌道部材と、上記転動体転走部に対向する負荷転動体転走部を含む転動体循環路を有し、上記軌道部材に対して相対的に移動可能な移動部材と、上記転動体循環路に配列される複数の転動体とを備える。ボールねじを例に説明をすると、上記軌道部材がねじ軸、上記移動部材がナット、転動体がボールに該当し、上記ねじ軸と該ねじ軸を挿通したナットとの間に形成される螺旋状のボール循環路に複数のボールを配される。そして、上記ボールの転動循環を介して上記ねじ軸と上記ナットとの間で動力の伝達が行われる。
【０００３】
上記ボールは、回転方向と軸方向との合成力を受けて滑りを伴いながら転動するため、上記ボールと上記ボール循環路との接触部では、転がり摩擦と滑り摩捺とが同時に生じる。また、上記ボール同士が衝突すると、隣接する上記ボール同士の回転方向が逆になるため、上記ボール間の相対滑り速度が２倍となって大きな摩擦力が生じる。このため、グリースや油などの潤滑剤を用いて、上記摩擦力の軽滅が行われてきた。
【０００４】
ここで、上記直動装置が、半導体製造設備等のような清浄度が必要とされる装置に用いられる場合は、上記潤滑剤として、クリーン・真空グリース（流体潤滑剤）や固体潤滑剤などが使用される。これらの潤滑剤は、ボールとボール接触部にある潤滑剤から発生する微粒子（油分）が一般のグリースよりも少なくなるように構成されている。
このような、半導体等の製造設備、搬送設備、真空機器等に用いられる直動装置の例として、特許文献１に開示された真空環境用運動案内装置がある。特許文献１に開示された真空環境用運動案内装置は、真空環境用に限定した構造として、軌道部材とシール部材のすきま量を最も接近した位置で０．２５ｍｍ以下にシールの構造を規定している。また、複数枚のシールを重ねたときに軸方向に対して、そのすきまを凹凸形状にしている。
【０００５】
一方、軌道部材に接触することなく、軌道部材と移動部材との間のすきまを塞ぐすきまシールを備えた技術として、特許文献２に開示されたボールねじが挙げられる。このボールねじは、ナット端面とシールとの間にグリース溜りを形成することによって塵挨等を外部に漏らさない構成を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００６／０５４４３９号
【特許文献２】特開２０１０−１６９１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、半導体製造装置や液晶パネル製造装置等の駆動部に用いられているボールねじやリニアガイドなどの直動装置においては、上記転動体の転がり運動により、ねじ軸又はナットと、転動体との間に塗布されたグリース中の油分が微粒子（パーティクル）となり、飛散し得る。
近年では、半導体分野では高集積化が進み、導電パターンの線幅はさらに微細化している。それゆえ、半導体の製造工程中、シリコンウエハーを製作する工程から該シリコンウエハーに回路を形成し、その回路の通電パターンを検査する工程までの工程において、上記シリコンウエハー上に上記微粒子が付着することは製品不具合の原因となり得るため、その対策が講じられてきた。さらに、高集積化に加えて、スループット（生産性）向上を目的としたウエハーの搬送装置の高速化に伴って、パーティクルの発生量も増加するため、上記対策は一層強く求められている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された技術では、ハイスループットによる高速搬送や更なる清浄度向上の要求に応えるには、改善の余地があった。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、ハイスループットによる高速搬送や更なる清浄度向上が要求される場所においても、ナットの内部で発生した微粒子が外部に漏れることを防ぐことができる直動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の請求項１に係る直動装置は、外周面に転動溝が形成されたねじ軸と、
前記転動溝に対応する転動溝が内周面に形成され、該転動溝と前記ねじ軸の転動溝とによって形成される転動体転動路に配設された複数の転動体を介して前記ねじ軸の軸方向に相対移動し、前記ねじ軸の外周面に接するか又は所定の間隔を有して前記軸方向の両端部に第１のシール部材がそれぞれ１つ以上設けられたナットと、
筒形状をなし、前記ねじ軸の外周面に所定の間隔を有して内周面側に１つ以上設けられた第２のシール部材を備え、前記ナットの前記軸方向の両端部に設けられた１対のシールキャップと、
前記ねじ軸の外周面、前記シールキャップの内周面、一方の第１のシール部材、及び一方の第２のシール部材との間に形成される第１の空間と、前記ねじ軸の外周面、前記シールキャップの内周面、他方の第１のシール部材、及び他方の第２のシール部材との間に形成される第２の空間とを接続する接続部材とを有し、
混和ちょう度２５０以下のクリーングリースが前記転動体転動路に充填され、
前記接続部材の第１の空間及び第２の空間の少なくともいずれか一方に対する開口面積が、上記シールキャップの第２のシール部材と前記ねじ軸の外周面とのすきま面積よりも大きいことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係る直動装置は、請求項１に記載の直動装置において、前記シールキャップの外周面と内周面とを貫通する第１の貫通穴が前記シールキャップに形成され、
前記接続部材が、前記シールキャップのそれぞれの第１の貫通穴、及びこれらの第１の貫通穴に連通する管とからなることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の請求項３に係る直動装置は、請求項１に記載の直動装置において、前記シールキャップの前記ナットの端面に対向する側面と内周面とを貫通する第２の貫通穴が前記シールキャップに形成され、
前記接続部材が、前記シールキャップのそれぞれの第２の貫通穴と、これらの第２の貫通穴に連結され、前記ナットの軸方向に貫通して設けられた第３の貫通穴とからなることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の請求項４に係る直動装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の直動装置において、上記シールキャップの第２のシール部材と上記ねじ軸の外周面との間隔が、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍであることを特徴としている。
また、本発明の請求項５に係る直動装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の直動装置において、上記ナットの上記軸方向の両端部に、上記ねじ軸の外周面に接するか又は所定の間隔を有してそれぞれ１つ以上設けられた第１のシール部材と、第２のシール部材との上記軸方向の距離が、上記シール部材の１枚の厚さ以上の寸法であることを特徴としている。
また、本発明の請求項６に係る直動装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の直動装置において、第１のシール部材及び第２のシール部材の少なくともいずれかの材料が、樹脂材料又は金属材料を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ハイスループットによる高速搬送や更なる清浄度向上が要求される場所においても、ナットの内部で発生した微粒子が外部に漏れることを防ぐことができる直動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る直動装置の第１の実施形態における構成を示す部分断面図である。
【図２】本発明に係る直動装置の第１の実施形態におけるシール部材の設置態様と微粒子（パーティクル）量との関係を示すグラフである。
【図３】すきま量が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍとなるシール部材に挟まれた空間を接続部材で繋がれた直動装置におけるグリースの混和ちょう度別のすきま量と微粒子（パーティクル量）との関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係る直動装置の第２の実施形態における構成を示す部分断面図である。
【図５】従来の直動装置における微粒子の漏れについて説明する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る直動装置の実施形態について図面を参照して説明する。
本発明に係る直動装置は、前記ねじ軸の外周面、前記シールキャップの内周面、一方の第１のシール部材、及び一方の第２のシール部材との間に形成される第１の空間と、前記ねじ軸の外周面、前記シールキャップの内周面、他方の第１のシール部材、及び他方の第２のシール部材との間に形成される第２の空間とを連通する接続部材を設けたことが特徴である。その接続部材の具体的な実施形態として、前記接続部材が、第１の貫通穴と、前記１対のシールキャップのそれぞれの第１の貫通穴に連通する管とからなるとした第１の実施形態と、前記接続部材が、第２の貫通穴と、該第２の貫通穴に連結され、前記ナットの軸方向に貫通して設けられた第３の貫通穴とからなるとした第２の実施形態とについて以下に説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の直動装置の構成を示す部分断面図である。図１に示すように、本実施形態の直動装置は、ねじ軸１０と、ナット２０と、シールキャップ３０と、接続部材５０とを有する。ねじ軸１０及びナット２０は、複数の転動体（図示せず）を介して螺合している。ナット２０は、ねじ軸１０の外径より大きい内径で筒状に形成されている。ナット２０の内周面には、ねじ軸１０の外周面に螺旋状に形成された転動溝１０ａに対向するように転動溝（図示せず）が形成されている。これらねじ軸１０の転動溝１０ａと、ナット２０の転動溝とによって形成された転動路において転動体は転動可能とされている。
ここで、ナット２０の上記軸方向の両端部２０ａ，２０ｂには、ねじ軸１０の外周面（転動溝１０ａを含む）に接するか又は所定の間隔を有してそれぞれ１つ以上設けられた第１のシール部材４１，４１が設けられている。
【００１７】
＜シールキャップ＞
シールキャップ３０は筒形状をなす。シールキャップ３０の形状は円環形状が好ましい。シールキャップ３０は、その円環形状の軸方向と、ナット２０の軸方向とがほぼ一致するように、固定ビスなどでナット２０の軸方向の両端部に取付けられている。
［シール部材］
シールキャップ３０の内周面３０ａには、ねじ軸１０の外周面に所定の間隔を有する環状の第２のシール部材４２が軸方向に１つ以上設けられている。このように、第２のシール部材４２は、ねじ軸１０に非接触であるため、発塵はしない。第２のシール部材４２の形状は、シールキャップ３０の内周面３０ａの形状に合わせて形成されることが好ましく、円環形状が好ましい。第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま量（オフセット量）は０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍが好ましい。以下、第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま量（オフセット量）は、第２のシール部材４２と、転動溝１０ａの底部との距離を指すものとする。
【００１８】
ここで、第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま量（オフセット量）を０．０５ｍｍ以上と規定したのは、ねじ軸１０と第２のシール部材４２とのすきまを規定する上で、「第２のシール部材４２の取付公差範囲（ねじ軸の寸法公差＋第２のシール部材４２の寸法公差）」を０．０５ｍｍ以下とすることが難しく、実現可能な最小すきまが０．０５ｍｍだからである。また、第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま量（オフセット量）を０．３ｍｍ以下と規定したのは、１μｍ以下の微粒子をナット内に保持するためである。ここで、半導体分野の洗浄度は、「クリーンルームの空気清浄度の評価方法（ＪＩＳ Ｂ ９９２０，ＩＳＯ１４６４４−１）」に示されるように、粒子径０．１μｍ以上の塵の数で規定されている。具体的には、「０．１μｍ以上の塵の数」や、「０．５μｍ以上の塵の数」といったように、粒子径ごとに規定されている。すなわち、およそ１μｍを超える粒子径の微粒子はクリーン環境ではほとんど存在しないのが一般的であり、これが、ナット内に保持する微粒子のサイズ（最大径）を１μｍ以下に規定した理由である。
【００１９】
本実施形態では、ナット２０内で発生した微粒子を、接続部材５０を構成する管５１に誘導するために、管５１の開口部であるシールキャップ３０の第１の貫通穴３１の開口面積が、すきま面積よりも大きいことを規定した。このとき、すきま面積は、ねじ軸１０の外周長×すきま量（オフセット量）で表すことができる。ここで、ねじ軸１０の外周長とは、転動溝１０ａの底部の外周長である。そして、第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま量（オフセット量）を０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍと規定することで、１μｍ以下の微粒子をナット内に確実に保持することができ、結果として、ナット２０の内部で発生した微粒子が外部に漏れることをより確実に防ぐことができる。なお、第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面（転動溝１０ａの底部）とのすきま量（オフセット量）は、０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍとされることがより好ましい。
【００２０】
一方、上述したように、第１のシール部材４１は、ねじ軸１０の外周面に接触して設けられても、非接触で設けられてもよい。第１のシール部材４１がねじ軸１０の外周面に接触するシールとされる場合には、ねじ軸１０の転動溝１０ａに摺接する溝摺接部（図示せず）が当該第１のシール部材４１に設けられることが好ましい。そして、この溝摺接部の前記転動溝の円弧面に摺接する側には、略円弧状のシール片（図示せず）が形成されることがより好ましい。さらに、第１のシール部材４１には、前記転動溝をねじ軸１０の軸方向に２つの円弧面として分けた場合、それぞれの円弧面に摺接するように２つのシール片が前記軸方向に形成されることが好ましい。具体的には、第１のシール部材４１の形状が、特開２００５−２１４４０７号公報に記載されたシール体の形状を採用することが好ましい。
【００２１】
また、第１のシール部材４１と第２のシール部材４２との上記軸方向の距離は、第２のシール部材４２の１枚の厚さ以上の寸法であることが好ましい。このようにすることで、ラビリンス効果を奏する。
また、第１のシール部材４１及び第２のシール部材４２の少なくともいずれかの材料は、寸法安定性がよい材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、樹脂材料又は金属材料を含むことが好ましい。ここで、「寸法安定性がよい」とは、打ち抜きの普通寸法許容差（ＪＩＳ Ｂ ０４０８：１９９１準拠）の三次元（画像）測定機（又は、非接触式三次元測定機）検査で輪郭測定を行ったときに公差が±５０μｍ以下を示すものであればよい。
【００２２】
［接続部材］
ナット２０の軸方向の両端部２０ａ，２０ｂにそれぞれ取り付けられたシールキャップ３０，３０には、それぞれ、内周面３０ａと外周面３０ｂとを貫通する第１の貫通穴３１が１つ以上穿孔されている。第１の貫通穴３１が複数形成される場合には、ナット２０の径方向に対称となるように形成されることが好ましい。
【００２３】
また、第１の貫通穴３１は、ねじ軸１０の外周面と、ナット２０の内周面２０ｃと、第２のシール部材４２と、第１のシール部材４１とによって形成される空間に連通されるように形成されればよい。前記空間が、ナット２０の両端に形成される第１の空間Ｓ１及び第２の空間Ｓ２である（図１参照）。なお、本実施形態では、ナット２０の両端に形成される１つ以上の対をなす空間のうち、ナット２０が進行する向き（図１に矢印Ａで表示）と反対側に位置する空間を第１の空間Ｓ１とし、ナット２０が進行する向きと同じ側に位置する空間を第２の空間Ｓ２とする。すなわち、図１に示すナット２０の端部２０ｂ側に設置されたシールキャップ３０内に形成される空間を第１の空間Ｓ１とし、ナット２０の端部２０ａ側に設置されたシールキャップ３０内に形成される空間を第２の空間Ｓ２とする。
ここで、第２のシール部材４２がナット２０の軸方向に複数設けられる場合、第１の貫通穴３１は、最も外側の第２のシール部材４２（ナット２０の端面２０ａ，２０ｂから最も遠い位置に設置された第２のシール部材４２）と、該第２のシール部材４２とナット２０の向きに隣接する第２のシール部材４２との間に形成されることが好ましい。
【００２４】
そして、シールキャップ３０，３０には、それぞれの第１の貫通穴３１，３１に連通する管形状の管５１が設けられている。すなわち、本実施形態の接続部材５０は、シールキャップ３０，３０のそれぞれに形成された第１の貫通穴３１，３１、及びこれらの第１の貫通穴３１，３１に連通する管５１とからなる。管５１は、シールキャップ３０，３０に形成された第１の貫通穴３１，３１の数に応じて複数設けられてもよく、その場合は、ナット２０の軸方向から見て、等配の位相で設置されることが好ましい。すなわち、ナット２０の端部に設置された第１のシール部材４１（接触シール）と、シールキャップ３０の最も外側に設置された第２のシール部材４２（非接触シール）との間に形成されて、ナット２０の軸方向に対をなす第１の空間Ｓ１及び第２の空間Ｓ２が、管５１によってつながれることとなる。
【００２５】
ここで、第１の貫通穴３１の内周面３０ａ側の開口面積は、「接続部材５０の第１の空間Ｓ１及び第２の空間Ｓ２の少なくともいずれか一方に対する開口面積」に相当する。この開口面積は、シールキャップ３０の第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま面積よりも大きく規定される。ここで、複数の接続部材５０（管５１及び第１の貫通穴３１）がシールキャップ３０，３０間に接続される場合には、複数の第１の貫通穴３１のうち、最小の開口面積を有する第１の貫通穴３１の開口面積が、第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま面積よりも大きく規定されればよい。
【００２６】
第２のシール部材４２のすきま量は、ねじ軸１０及びナット２０の径方向において、ねじ軸１０の断面形状を軸芯から数十〜数百μｍだけ外側にオフセットした形状で規定している。ねじ軸１０の径方向の断面形状には溝部と軸外径部が存在するが、この規定に沿えば一律にシールのすきまを形成することができる。また、本実施形態における第２のシール部材４２のすきま量は、オフセット量０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの一般的なすきま量をいう。
【００２７】
ここで、第１のシール部材４１及び第２のシール部材４２の設置態様と微粒子（パーティクル）量との関係について説明する。
図２は、本実施形態の直動装置におけるシール部材の設置態様と微粒子量との関係を示すグラフである。このグラフは、図１に示す直動装置において、「条件１」〜「条件３」の各条件における発塵試験結果を示すものである。具体的には、「条件１」は、シール部材を一切設置せずに、ちょう度２５０以下のグリースを用いたときに発生した粒子径０．１μｍ以上の微粒子量を測定したものである。また、「条件２」は、第２のシール部材４２を１対設置して、ちょう度２５０以下のグリースを用いたときに発生した粒子径０．１μｍ以上の微粒子量を測定したものである。また、「条件３」は、第１のシール部材４１及び第２のシール部材４２をそれぞれ１対ずつ設置して、ちょう度２５０以下のグリースを用いたときに発生した粒子径０．１μｍ以上の微粒子量を測定したものである。なお、「条件２」及び「条件３」においては、シール部材のすきま量を０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍとした。また、この直動装置の諸元及び発塵試験の運転条件は以下の通りである。
［諸元］：軸径１５ｍｍ、リード１０ｍｍのボールねじ
［運転条件］：最高回転数２０００ｍｉｎ−１、平均回転数６４５ｍｉｎ−１（６．５ｍ／ｍｉｎ）、ストローク２００ｍｍ、時定数０．２６ａ
【００２８】
また、上記「条件１」〜「条件３」において、直動装置１が静止している状態で、エアを給脂穴２５から入れて、ナット２０外からナット２０内の圧力を測定した。その結果、「条件２」におけるナット２０内の圧力は、−４．８ｋＰａ〜−５．０ｋＰａであったのに対し、「条件３」におけるナット２０内の圧力は−７．９ｋＰａ〜−９．１ｋＰａまで達した。したがって、１対の第２のシール部材４２，４２を設置した態様よりも、第１のシール部材４１及び第２のシール部材４２をそれぞれ１対ずつ設置した態様の方が圧力は高く、最も外側の第２のシール部材４２，４２からエアが外部へ漏れにくくなることがわかった。さらに、管５１の開口面積の方が上記すきま面積より大きいため、直動装置１の駆動中はエアが管５１へ流れやすくなり、図２に示すように、パーティクル量もさらに抑えられる結果が得られた。
【００２９】
さらに、発塵を抑えるために、ナット２０の内周面２０ｃと外周面２０ｄとを貫通する給脂穴２５から転動体転動路に混和ちょう度２５０以下のクリーングリースを充填することが好ましい。２５０以下の混和ちょう度のクリーングリースを用いるのは、このような硬いグリースは、第２のシール部材４２とねじ軸１０との微小すきまに介在し、シールすきまをさらに狭める効果があるためである。このようにすることで、さらにグリース膜が入って狭くなり、ねじ軸１０と第２のシール部材４２との上記すきま量が更に小さくなるため、第２のシール部材４２の外側へ微粒子が漏れる量は少なくなる。
【００３０】
ここで、グリースの混和ちょう度と微粒子量（パーティクル量）との関係について説明する。
図３は、すきま量が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍとなるシール部材に挟まれた空間を接続部材で繋がれた直動装置におけるグリースの混和ちょう度別のシールすきま量とパーティクル量との関係を示すグラフである。このグラフは、すきま量が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍとなるシール部材に挟まれた空間を接続部材で繋がれた直動装置において、混和ちょう度が２８０のグリースを用いた場合と、混和ちょう度が２５０以下のグリースを用いた場合とで発生した微粒子量を測定したものである。図３に示すように、混和ちょう度が２８０のグリースを用いた直動装置よりも、混和ちょう度が２５０以下のグリースを用いた直動装置のほうが微粒子量は少ない。特に、混和ちょう度が２５０以下のグリースを用いた直動装置は、微粒子量が激減している（図３中、斜線で表示）。
【００３１】
このようなことから、本実施形態の直動装置は、混和ちょう度２５０以下のグリースを転動体転動路に充填することがより好ましく、第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面との間隔（すきま量）が、０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍであることがさらに好ましいことがわかる。
【００３２】
＜微粒子の流れ＞
次に、上述のように構成された直動装置１のナット２０内で発生した微粒子（塵埃）の流れについて説明する。図５に示すように、ナット２０内で発生した微粒子は、ナット２０が移動する向き（図１及び図５中、矢印Ａで表示）とは反対の向きに位置する端部から漏れる傾向がある。このときの微粒子Ｐの漏れる向きを図１及び図５中、矢印Ｂで示す。
【００３３】
本実施形態では、この点に着目し、ナット２０が移動する向きとは反対の向きに位置する端部から漏れようとする微粒子の流れを制御することによって外部に微粒子を漏らさない構成を採用した。
一般に、ナット２０内で発生した微粒子は、すきまがあればそこから漏れ出すが、そのすきまよりもすきま量（すきま部分の面積）が大きい箇所があれば、そちらに流れる。つまり、微小なすきまによってシールキャップ３０内に漂っていた微粒子が拡散していくときには、圧力損失が小さいほうに流れる。
【００３４】
そこで、本実施形態では、第１の貫通穴３１の開口面積が、その第１の貫通穴３１が形成されたシールキャップ３０の第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま面積よりも大きくした。
このようにすることで、ナット２０が進行する向きと反対側の向き側に設置されたそのシールキャップ３０内の第１の空間Ｓ１から第１の貫通穴３１を経て管５１に流れこみ、再び第１の貫通穴３１を経て第２の空間Ｓ２に達する。これは、第１の空間Ｓ１を構成する第２のシール部材４２の微小なすきまから漏れ出す微粒子の量よりも当該第１の空間Ｓ１から第１の貫通穴３１に流れこむ微粒子の量の方が圧倒的に多くなるからである。その結果、ナット２０内から漏れる微粒子を循環させることができる（図１中、矢印Ｃで表示）。
【００３５】
（第２の実施形態）
図４は、本実施形態の直動装置の構成を示す部分断面図である。図４は、上述した第１の実施形態に対して、接続部材の構成が相違するだけであるので、上述した第１の実施形態と同様の構成については説明を省略し、相違点についてのみ説明する。なお、図４では給脂穴２５を示していない。
【００３６】
図４に示すように、本実施形態の直動装置１は、接続部材５０が、シールキャップ３０，３０のそれぞれに形成された第２の貫通穴３２，３２と、これらの第２の貫通穴３２，３２に連結された第３の貫通穴２６とからなる。ここで、第２の貫通穴３２，３２は、シールキャップ３０，３０のナット２０の端面２０ａ，２０ｂに対向する側面３０ｃと内周面３０ａとを貫通する貫通穴である。また、第３の貫通穴２６は、ナット２０の軸方向に貫通して設けられた貫通穴である。この第３の貫通穴２６は、転動体を循環させる循環路（図示せず）とはナット２０の軸方向から見て、異なる位相で１つ以上形成される。そして、ナット２０に形成された第３の貫通穴２６の両端部に、該ナット２０の両端に配設されるシールキャップ３０，３０のそれぞれに形成された第２の貫通穴３２，３２が連通されることによって、第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２とを接続部材５０が連通する形態をなす。
【００３７】
なお、本実施形態においても、第１の空間Ｓ１は、ねじ軸１０の外周面１０ａと、シールキャップ３０の内周面３０ａと、一方の第１のシール部材４１と、一方の第２のシール部材４２との間に形成される空間である。また、同様に、第２の空間Ｓ２は、ねじ軸１０の外周面１０ａと、シールキャップ３０の内周面３０ａと、他方の第１のシール部材４１と、他方の第２のシール部材４２との間に形成される空間である。
【００３８】
さらに、本実施形態では、上述の第１の実施形態と同様に、第２の貫通穴３２の内周面３０ａ側の開口面積（接続部材５０の第１の空間Ｓ１及び第２の空間Ｓ２の少なくともいずれか一方に対する開口面積）が、シールキャップ３０の第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま面積よりも大きく規定される。ここで、複数の接続部材５０（第２の貫通穴３２及び第３の貫通穴２６）が第１の空間Ｓ１及び第２の空間Ｓ２に接続される場合には、複数の第２の貫通穴３２のうち、最小の開口面積を有する第２の貫通穴３２の開口面積が、第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま面積よりも大きく規定されればよい。
【００３９】
このように構成された本実施形態の直動装置でも、上述の第１の実施形態と同様に、以下のように微粒子が流れる。すなわち、図４に示すように、ナット２０内で発生した微粒子は、ナット２０が進行する向き（図４及び図５中、矢印Ａで表示）と反対側の向き側に設置されたシールキャップ３０内の第１の空間Ｓ１から第２の貫通穴３２を経て第３の貫通穴２６に流れこみ、再び第２の貫通穴３２を経て第２の空間Ｓ２に達する。これは、第１の空間Ｓ１を構成する第２のシール部材４２の微小なすきまから漏れ出す微粒子の量よりも当該第１の空間Ｓ１から第２の貫通穴３２に流れこむ微粒子の量の方が圧倒的に多くなるからである。その結果、ナット２０内から漏れる微粒子を循環させることができる（図４中、矢印Ｃで表示）。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態の直動装置は、ナット２０の両端面２０ａ，２０ｂに、ねじ軸１０に非接触の第２のシール部材４２を備えたシールキャップ３０，３０を取付け、シールキャップ３０，３０内にそれぞれ形成された第１の空間Ｓ１及び第２の空間Ｓ２を接続部材５０で連結している。このとき、接続部材５０の開口面積を、シールキャップ３０に備えられた第２のシール部材４２のすきま量よりも大きくすることで、第２のシール部材４２よりも外へ微粒子が漏れることを防ぐことができる。その結果、ハイスループットによる高速搬送や更なる清浄度向上が要求される場所においても、ナットの内部で発生した微粒子が外部に漏れることを防ぐことができる直動装置を提供することができる。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。例えば、本実施形態の直動装置は、上述したボールねじ装置に限られず、ボールスプライン、リニアガイド等の直動装置や、ねじ軸とナットとの間にボールやローラ等の転動体を介在させた上記以外の直動装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１ 直動装置
１０ ねじ軸
２０ ナット
２６ 第３の貫通穴
３０ シールキャップ
３１ 第１の貫通穴
３２ 第２の貫通穴
４１ 第１のシール部材
４２ 第２のシール部材
５０ 接続部材
５１ 管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置や液晶表示パネル製造装置等のクリーン環境に用いられる直動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじやリニアガイドなどの直動装置は、軌道部材と、移動部材と、転動体転送部を有する軌道部材と、上記転動体転走部に対向する負荷転動体転走部を含む転動体循環路を有し、上記軌道部材に対して相対的に移動可能な移動部材と、上記転動体循環路に配列される複数の転動体とを備える。ボールねじを例に説明をすると、上記軌道部材がねじ軸、上記移動部材がナット、転動体がボールに該当し、上記ねじ軸と該ねじ軸を挿通したナットとの間に形成される螺旋状のボール循環路に複数のボールを配される。そして、上記ボールの転動循環を介して上記ねじ軸と上記ナットとの間で動力の伝達が行われる。
【０００３】
上記ボールは、回転方向と軸方向との合成力を受けて滑りを伴いながら転動するため、上記ボールと上記ボール循環路との接触部では、転がり摩擦と滑り摩捺とが同時に生じる。また、上記ボール同士が衝突すると、隣接する上記ボール同士の回転方向が逆になるため、上記ボール間の相対滑り速度が２倍となって大きな摩擦力が生じる。このため、グリースや油などの潤滑剤を用いて、上記摩擦力の軽滅が行われてきた。
【０００４】
ここで、上記直動装置が、半導体製造設備等のような清浄度が必要とされる装置に用いられる場合は、上記潤滑剤として、クリーン・真空グリース（流体潤滑剤）や固体潤滑剤などが使用される。これらの潤滑剤は、ボールとボール接触部にある潤滑剤から発生する微粒子（油分）が一般のグリースよりも少なくなるように構成されている。
このような、半導体等の製造設備、搬送設備、真空機器等に用いられる直動装置の例として、特許文献１に開示された真空環境用運動案内装置がある。特許文献１に開示された真空環境用運動案内装置は、真空環境用に限定した構造として、軌道部材とシール部材のすきま量を最も接近した位置で０．２５ｍｍ以下にシールの構造を規定している。また、複数枚のシールを重ねたときに軸方向に対して、そのすきまを凹凸形状にしている。
【０００５】
一方、軌道部材に接触することなく、軌道部材と移動部材との間のすきまを塞ぐすきまシールを備えた技術として、特許文献２に開示されたボールねじが挙げられる。このボールねじは、ナット端面とシールとの間にグリース溜りを形成することによって塵挨等を外部に漏らさない構成を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００６／０５４４３９号
【特許文献２】特開２０１０−１６９１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、半導体製造装置や液晶パネル製造装置等の駆動部に用いられているボールねじやリニアガイドなどの直動装置においては、上記転動体の転がり運動により、ねじ軸又はナットと、転動体との間に塗布されたグリース中の油分が微粒子（パーティクル）となり、飛散し得る。
近年では、半導体分野では高集積化が進み、導電パターンの線幅はさらに微細化している。それゆえ、半導体の製造工程中、シリコンウエハーを製作する工程から該シリコンウエハーに回路を形成し、その回路の通電パターンを検査する工程までの工程において、上記シリコンウエハー上に上記微粒子が付着することは製品不具合の原因となり得るため、その対策が講じられてきた。さらに、高集積化に加えて、スループット（生産性）向上を目的としたウエハーの搬送装置の高速化に伴って、パーティクルの発生量も増加するため、上記対策は一層強く求められている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された技術では、ハイスループットによる高速搬送や更なる清浄度向上の要求に応えるには、改善の余地があった。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、ハイスループットによる高速搬送や更なる清浄度向上が要求される場所においても、ナットの内部で発生した微粒子が外部に漏れることを防ぐことができる直動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の請求項１に係る直動装置は、外周面に転動溝が形成されたねじ軸と、
前記転動溝に対応する転動溝が内周面に形成され、該転動溝と前記ねじ軸の転動溝とによって形成される転動体転動路に配設された複数の転動体を介して前記ねじ軸の軸方向に相対移動し、前記ねじ軸の外周面に接するか又は所定の間隔を有して前記軸方向の両端部に第１のシール部材がそれぞれ１つ以上設けられたナットと、
筒形状をなし、前記ねじ軸の外周面に所定の間隔を有して内周面側に１つ以上設けられた第２のシール部材を備え、前記ナットの前記軸方向の両端部に設けられた１対のシールキャップと、
前記ねじ軸の外周面、前記シールキャップの内周面、一方の第１のシール部材、及び一方の第２のシール部材との間に形成される第１の空間と、前記ねじ軸の外周面、前記シールキャップの内周面、他方の第１のシール部材、及び他方の第２のシール部材との間に形成される第２の空間とを接続する接続部材とを有し、
混和ちょう度２５０以下のクリーングリースが前記転動体転動路に充填され、
前記接続部材の第１の空間及び第２の空間の少なくともいずれか一方に対する開口面積が、上記シールキャップの第２のシール部材と前記ねじ軸の外周面とのすきま面積よりも大きいことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係る直動装置は、請求項１に記載の直動装置において、前記シールキャップの外周面と内周面とを貫通する第１の貫通穴が前記シールキャップに形成され、
前記接続部材が、前記シールキャップのそれぞれの第１の貫通穴、及びこれらの第１の貫通穴に連通する管とからなることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の請求項３に係る直動装置は、請求項１に記載の直動装置において、前記シールキャップの前記ナットの端面に対向する側面と内周面とを貫通する第２の貫通穴が前記シールキャップに形成され、
前記接続部材が、前記シールキャップのそれぞれの第２の貫通穴と、これらの第２の貫通穴に連結され、前記ナットの軸方向に貫通して設けられた第３の貫通穴とからなることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の請求項４に係る直動装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の直動装置において、上記シールキャップの第２のシール部材と上記ねじ軸の外周面との間隔が、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍであることを特徴としている。
また、本発明の請求項５に係る直動装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の直動装置において、上記ナットの上記軸方向の両端部に、上記ねじ軸の外周面に接するか又は所定の間隔を有してそれぞれ１つ以上設けられた第１のシール部材と、第２のシール部材との上記軸方向の距離が、上記シール部材の１枚の厚さ以上の寸法であることを特徴としている。
また、本発明の請求項６に係る直動装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の直動装置において、第１のシール部材及び第２のシール部材の少なくともいずれかの材料が、樹脂材料又は金属材料を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ハイスループットによる高速搬送や更なる清浄度向上が要求される場所においても、ナットの内部で発生した微粒子が外部に漏れることを防ぐことができる直動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る直動装置の第１の実施形態における構成を示す部分断面図である。
【図２】本発明に係る直動装置の第１の実施形態におけるシール部材の設置態様と微粒子（パーティクル）量との関係を示すグラフである。
【図３】すきま量が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍとなるシール部材に挟まれた空間を接続部材で繋がれた直動装置におけるグリースの混和ちょう度別のすきま量と微粒子（パーティクル量）との関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係る直動装置の第２の実施形態における構成を示す部分断面図である。
【図５】従来の直動装置における微粒子の漏れについて説明する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る直動装置の実施形態について図面を参照して説明する。
本発明に係る直動装置は、前記ねじ軸の外周面、前記シールキャップの内周面、一方の第１のシール部材、及び一方の第２のシール部材との間に形成される第１の空間と、前記ねじ軸の外周面、前記シールキャップの内周面、他方の第１のシール部材、及び他方の第２のシール部材との間に形成される第２の空間とを連通する接続部材を設けたことが特徴である。その接続部材の具体的な実施形態として、前記接続部材が、第１の貫通穴と、前記１対のシールキャップのそれぞれの第１の貫通穴に連通する管とからなるとした第１の実施形態と、前記接続部材が、第２の貫通穴と、該第２の貫通穴に連結され、前記ナットの軸方向に貫通して設けられた第３の貫通穴とからなるとした第２の実施形態とについて以下に説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の直動装置の構成を示す部分断面図である。図１に示すように、本実施形態の直動装置は、ねじ軸１０と、ナット２０と、シールキャップ３０と、接続部材５０とを有する。ねじ軸１０及びナット２０は、複数の転動体（図示せず）を介して螺合している。ナット２０は、ねじ軸１０の外径より大きい内径で筒状に形成されている。ナット２０の内周面には、ねじ軸１０の外周面に螺旋状に形成された転動溝１０ａに対向するように転動溝（図示せず）が形成されている。これらねじ軸１０の転動溝１０ａと、ナット２０の転動溝とによって形成された転動路において転動体は転動可能とされている。
ここで、ナット２０の上記軸方向の両端部２０ａ，２０ｂには、ねじ軸１０の外周面（転動溝１０ａを含む）に接するか又は所定の間隔を有してそれぞれ１つ以上設けられた第１のシール部材４１，４１が設けられている。
【００１７】
＜シールキャップ＞
シールキャップ３０は筒形状をなす。シールキャップ３０の形状は円環形状が好ましい。シールキャップ３０は、その円環形状の軸方向と、ナット２０の軸方向とがほぼ一致するように、固定ビスなどでナット２０の軸方向の両端部に取付けられている。
［シール部材］
シールキャップ３０の内周面３０ａには、ねじ軸１０の外周面に所定の間隔を有する環状の第２のシール部材４２が軸方向に１つ以上設けられている。このように、第２のシール部材４２は、ねじ軸１０に非接触であるため、発塵はしない。第２のシール部材４２の形状は、シールキャップ３０の内周面３０ａの形状に合わせて形成されることが好ましく、円環形状が好ましい。第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま量（オフセット量）は０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍが好ましい。以下、第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま量（オフセット量）は、第２のシール部材４２と、転動溝１０ａの底部との距離を指すものとする。
【００１８】
ここで、第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま量（オフセット量）を０．０５ｍｍ以上と規定したのは、ねじ軸１０と第２のシール部材４２とのすきまを規定する上で、「第２のシール部材４２の取付公差範囲（ねじ軸の寸法公差＋第２のシール部材４２の寸法公差）」を０．０５ｍｍ以下とすることが難しく、実現可能な最小すきまが０．０５ｍｍだからである。また、第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま量（オフセット量）を０．３ｍｍ以下と規定したのは、１μｍ以下の微粒子をナット内に保持するためである。ここで、半導体分野の洗浄度は、「クリーンルームの空気清浄度の評価方法（ＪＩＳ Ｂ ９９２０，ＩＳＯ１４６４４−１）」に示されるように、粒子径０．１μｍ以上の塵の数で規定されている。具体的には、「０．１μｍ以上の塵の数」や、「０．５μｍ以上の塵の数」といったように、粒子径ごとに規定されている。すなわち、およそ１μｍを超える粒子径の微粒子はクリーン環境ではほとんど存在しないのが一般的であり、これが、ナット内に保持する微粒子のサイズ（最大径）を１μｍ以下に規定した理由である。
【００１９】
本実施形態では、ナット２０内で発生した微粒子を、接続部材５０を構成する管５１に誘導するために、管５１の開口部であるシールキャップ３０の第１の貫通穴３１の開口面積が、すきま面積よりも大きいことを規定した。このとき、すきま面積は、ねじ軸１０の外周長×すきま量（オフセット量）で表すことができる。ここで、ねじ軸１０の外周長とは、転動溝１０ａの底部の外周長である。そして、第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま量（オフセット量）を０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍと規定することで、１μｍ以下の微粒子をナット内に確実に保持することができ、結果として、ナット２０の内部で発生した微粒子が外部に漏れることをより確実に防ぐことができる。なお、第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面（転動溝１０ａの底部）とのすきま量（オフセット量）は、０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍとされることがより好ましい。
【００２０】
一方、上述したように、第１のシール部材４１は、ねじ軸１０の外周面に接触して設けられても、非接触で設けられてもよい。第１のシール部材４１がねじ軸１０の外周面に接触するシールとされる場合には、ねじ軸１０の転動溝１０ａに摺接する溝摺接部（図示せず）が当該第１のシール部材４１に設けられることが好ましい。そして、この溝摺接部の前記転動溝の円弧面に摺接する側には、略円弧状のシール片（図示せず）が形成されることがより好ましい。さらに、第１のシール部材４１には、前記転動溝をねじ軸１０の軸方向に２つの円弧面として分けた場合、それぞれの円弧面に摺接するように２つのシール片が前記軸方向に形成されることが好ましい。具体的には、第１のシール部材４１の形状が、特開２００５−２１４４０７号公報に記載されたシール体の形状を採用することが好ましい。
【００２１】
また、第１のシール部材４１と第２のシール部材４２との上記軸方向の距離は、第２のシール部材４２の１枚の厚さ以上の寸法であることが好ましい。このようにすることで、ラビリンス効果を奏する。
また、第１のシール部材４１及び第２のシール部材４２の少なくともいずれかの材料は、寸法安定性がよい材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択されるが、樹脂材料又は金属材料を含むことが好ましい。ここで、「寸法安定性がよい」とは、打ち抜きの普通寸法許容差（ＪＩＳ Ｂ ０４０８：１９９１準拠）の三次元（画像）測定機（又は、非接触式三次元測定機）検査で輪郭測定を行ったときに公差が±５０μｍ以下を示すものであればよい。
【００２２】
［接続部材］
ナット２０の軸方向の両端部２０ａ，２０ｂにそれぞれ取り付けられたシールキャップ３０，３０には、それぞれ、内周面３０ａと外周面３０ｂとを貫通する第１の貫通穴３１が１つ以上穿孔されている。第１の貫通穴３１が複数形成される場合には、ナット２０の径方向に対称となるように形成されることが好ましい。
【００２３】
また、第１の貫通穴３１は、ねじ軸１０の外周面と、ナット２０の内周面２０ｃと、第２のシール部材４２と、第１のシール部材４１とによって形成される空間に連通されるように形成されればよい。前記空間が、ナット２０の両端に形成される第１の空間Ｓ１及び第２の空間Ｓ２である（図１参照）。なお、本実施形態では、ナット２０の両端に形成される１つ以上の対をなす空間のうち、ナット２０が進行する向き（図１に矢印Ａで表示）と反対側に位置する空間を第１の空間Ｓ１とし、ナット２０が進行する向きと同じ側に位置する空間を第２の空間Ｓ２とする。すなわち、図１に示すナット２０の端部２０ｂ側に設置されたシールキャップ３０内に形成される空間を第１の空間Ｓ１とし、ナット２０の端部２０ａ側に設置されたシールキャップ３０内に形成される空間を第２の空間Ｓ２とする。
ここで、第２のシール部材４２がナット２０の軸方向に複数設けられる場合、第１の貫通穴３１は、最も外側の第２のシール部材４２（ナット２０の端面２０ａ，２０ｂから最も遠い位置に設置された第２のシール部材４２）と、該第２のシール部材４２とナット２０の向きに隣接する第２のシール部材４２との間に形成されることが好ましい。
【００２４】
そして、シールキャップ３０，３０には、それぞれの第１の貫通穴３１，３１に連通する管形状の管５１が設けられている。すなわち、本実施形態の接続部材５０は、シールキャップ３０，３０のそれぞれに形成された第１の貫通穴３１，３１、及びこれらの第１の貫通穴３１，３１に連通する管５１とからなる。管５１は、シールキャップ３０，３０に形成された第１の貫通穴３１，３１の数に応じて複数設けられてもよく、その場合は、ナット２０の軸方向から見て、等配の位相で設置されることが好ましい。すなわち、ナット２０の端部に設置された第１のシール部材４１（接触シール）と、シールキャップ３０の最も外側に設置された第２のシール部材４２（非接触シール）との間に形成されて、ナット２０の軸方向に対をなす第１の空間Ｓ１及び第２の空間Ｓ２が、管５１によってつながれることとなる。
【００２５】
ここで、第１の貫通穴３１の内周面３０ａ側の開口面積は、「接続部材５０の第１の空間Ｓ１及び第２の空間Ｓ２の少なくともいずれか一方に対する開口面積」に相当する。この開口面積は、シールキャップ３０の第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま面積よりも大きく規定される。ここで、複数の接続部材５０（管５１及び第１の貫通穴３１）がシールキャップ３０，３０間に接続される場合には、複数の第１の貫通穴３１のうち、最小の開口面積を有する第１の貫通穴３１の開口面積が、第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま面積よりも大きく規定されればよい。
【００２６】
第２のシール部材４２のすきま量は、ねじ軸１０及びナット２０の径方向において、ねじ軸１０の断面形状を軸芯から数十〜数百μｍだけ外側にオフセットした形状で規定している。ねじ軸１０の径方向の断面形状には溝部と軸外径部が存在するが、この規定に沿えば一律にシールのすきまを形成することができる。また、本実施形態における第２のシール部材４２のすきま量は、オフセット量０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの一般的なすきま量をいう。
【００２７】
ここで、第１のシール部材４１及び第２のシール部材４２の設置態様と微粒子（パーティクル）量との関係について説明する。
図２は、本実施形態の直動装置におけるシール部材の設置態様と微粒子量との関係を示すグラフである。このグラフは、図１に示す直動装置において、「条件１」〜「条件３」の各条件における発塵試験結果を示すものである。具体的には、「条件１」は、シール部材を一切設置せずに、ちょう度２５０以下のグリースを用いたときに発生した粒子径０．１μｍ以上の微粒子量を測定したものである。また、「条件２」は、第２のシール部材４２を１対設置して、ちょう度２５０以下のグリースを用いたときに発生した粒子径０．１μｍ以上の微粒子量を測定したものである。また、「条件３」は、第１のシール部材４１及び第２のシール部材４２をそれぞれ１対ずつ設置して、ちょう度２５０以下のグリースを用いたときに発生した粒子径０．１μｍ以上の微粒子量を測定したものである。なお、「条件２」及び「条件３」においては、シール部材のすきま量を０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍとした。また、この直動装置の諸元及び発塵試験の運転条件は以下の通りである。
［諸元］：軸径１５ｍｍ、リード１０ｍｍのボールねじ
［運転条件］：最高回転数２０００ｍｉｎ−１、平均回転数６４５ｍｉｎ−１（６．５ｍ／ｍｉｎ）、ストローク２００ｍｍ、時定数０．２６ａ
【００２８】
また、上記「条件１」〜「条件３」において、直動装置１が静止している状態で、エアを給脂穴２５から入れて、ナット２０外からナット２０内の圧力を測定した。その結果、「条件２」におけるナット２０内の圧力は、−４．８ｋＰａ〜−５．０ｋＰａであったのに対し、「条件３」におけるナット２０内の圧力は−７．９ｋＰａ〜−９．１ｋＰａまで達した。したがって、１対の第２のシール部材４２，４２を設置した態様よりも、第１のシール部材４１及び第２のシール部材４２をそれぞれ１対ずつ設置した態様の方が圧力は高く、最も外側の第２のシール部材４２，４２からエアが外部へ漏れにくくなることがわかった。さらに、管５１の開口面積の方が上記すきま面積より大きいため、直動装置１の駆動中はエアが管５１へ流れやすくなり、図２に示すように、パーティクル量もさらに抑えられる結果が得られた。
【００２９】
さらに、発塵を抑えるために、ナット２０の内周面２０ｃと外周面２０ｄとを貫通する給脂穴２５から転動体転動路に混和ちょう度２５０以下のクリーングリースを充填することが好ましい。２５０以下の混和ちょう度のクリーングリースを用いるのは、このような硬いグリースは、第２のシール部材４２とねじ軸１０との微小すきまに介在し、シールすきまをさらに狭める効果があるためである。このようにすることで、さらにグリース膜が入って狭くなり、ねじ軸１０と第２のシール部材４２との上記すきま量が更に小さくなるため、第２のシール部材４２の外側へ微粒子が漏れる量は少なくなる。
【００３０】
ここで、グリースの混和ちょう度と微粒子量（パーティクル量）との関係について説明する。
図３は、すきま量が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍとなるシール部材に挟まれた空間を接続部材で繋がれた直動装置におけるグリースの混和ちょう度別のシールすきま量とパーティクル量との関係を示すグラフである。このグラフは、すきま量が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍとなるシール部材に挟まれた空間を接続部材で繋がれた直動装置において、混和ちょう度が２８０のグリースを用いた場合と、混和ちょう度が２５０以下のグリースを用いた場合とで発生した微粒子量を測定したものである。図３に示すように、混和ちょう度が２８０のグリースを用いた直動装置よりも、混和ちょう度が２５０以下のグリースを用いた直動装置のほうが微粒子量は少ない。特に、混和ちょう度が２５０以下のグリースを用いた直動装置は、微粒子量が激減している（図３中、斜線で表示）。
【００３１】
このようなことから、本実施形態の直動装置は、混和ちょう度２５０以下のグリースを転動体転動路に充填することがより好ましく、第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面との間隔（すきま量）が、０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍであることがさらに好ましいことがわかる。
【００３２】
＜微粒子の流れ＞
次に、上述のように構成された直動装置１のナット２０内で発生した微粒子（塵埃）の流れについて説明する。図５に示すように、ナット２０内で発生した微粒子は、ナット２０が移動する向き（図１及び図５中、矢印Ａで表示）とは反対の向きに位置する端部から漏れる傾向がある。このときの微粒子Ｐの漏れる向きを図１及び図５中、矢印Ｂで示す。
【００３３】
本実施形態では、この点に着目し、ナット２０が移動する向きとは反対の向きに位置する端部から漏れようとする微粒子の流れを制御することによって外部に微粒子を漏らさない構成を採用した。
一般に、ナット２０内で発生した微粒子は、すきまがあればそこから漏れ出すが、そのすきまよりもすきま量（すきま部分の面積）が大きい箇所があれば、そちらに流れる。つまり、微小なすきまによってシールキャップ３０内に漂っていた微粒子が拡散していくときには、圧力損失が小さいほうに流れる。
【００３４】
そこで、本実施形態では、第１の貫通穴３１の開口面積が、その第１の貫通穴３１が形成されたシールキャップ３０の第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま面積よりも大きくした。
このようにすることで、ナット２０が進行する向きと反対側の向き側に設置されたそのシールキャップ３０内の第１の空間Ｓ１から第１の貫通穴３１を経て管５１に流れこみ、再び第１の貫通穴３１を経て第２の空間Ｓ２に達する。これは、第１の空間Ｓ１を構成する第２のシール部材４２の微小なすきまから漏れ出す微粒子の量よりも当該第１の空間Ｓ１から第１の貫通穴３１に流れこむ微粒子の量の方が圧倒的に多くなるからである。その結果、ナット２０内から漏れる微粒子を循環させることができる（図１中、矢印Ｃで表示）。
【００３５】
（第２の実施形態）
図４は、本実施形態の直動装置の構成を示す部分断面図である。図４は、上述した第１の実施形態に対して、接続部材の構成が相違するだけであるので、上述した第１の実施形態と同様の構成については説明を省略し、相違点についてのみ説明する。なお、図４では給脂穴２５を示していない。
【００３６】
図４に示すように、本実施形態の直動装置１は、接続部材５０が、シールキャップ３０，３０のそれぞれに形成された第２の貫通穴３２，３２と、これらの第２の貫通穴３２，３２に連結された第３の貫通穴２６とからなる。ここで、第２の貫通穴３２，３２は、シールキャップ３０，３０のナット２０の端面２０ａ，２０ｂに対向する側面３０ｃと内周面３０ａとを貫通する貫通穴である。また、第３の貫通穴２６は、ナット２０の軸方向に貫通して設けられた貫通穴である。この第３の貫通穴２６は、転動体を循環させる循環路（図示せず）とはナット２０の軸方向から見て、異なる位相で１つ以上形成される。そして、ナット２０に形成された第３の貫通穴２６の両端部に、該ナット２０の両端に配設されるシールキャップ３０，３０のそれぞれに形成された第２の貫通穴３２，３２が連通されることによって、第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２とを接続部材５０が連通する形態をなす。
【００３７】
なお、本実施形態においても、第１の空間Ｓ１は、ねじ軸１０の外周面１０ａと、シールキャップ３０の内周面３０ａと、一方の第１のシール部材４１と、一方の第２のシール部材４２との間に形成される空間である。また、同様に、第２の空間Ｓ２は、ねじ軸１０の外周面１０ａと、シールキャップ３０の内周面３０ａと、他方の第１のシール部材４１と、他方の第２のシール部材４２との間に形成される空間である。
【００３８】
さらに、本実施形態では、上述の第１の実施形態と同様に、第２の貫通穴３２の内周面３０ａ側の開口面積（接続部材５０の第１の空間Ｓ１及び第２の空間Ｓ２の少なくともいずれか一方に対する開口面積）が、シールキャップ３０の第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま面積よりも大きく規定される。ここで、複数の接続部材５０（第２の貫通穴３２及び第３の貫通穴２６）が第１の空間Ｓ１及び第２の空間Ｓ２に接続される場合には、複数の第２の貫通穴３２のうち、最小の開口面積を有する第２の貫通穴３２の開口面積が、第２のシール部材４２とねじ軸１０の外周面とのすきま面積よりも大きく規定されればよい。
【００３９】
このように構成された本実施形態の直動装置でも、上述の第１の実施形態と同様に、以下のように微粒子が流れる。すなわち、図４に示すように、ナット２０内で発生した微粒子は、ナット２０が進行する向き（図４及び図５中、矢印Ａで表示）と反対側の向き側に設置されたシールキャップ３０内の第１の空間Ｓ１から第２の貫通穴３２を経て第３の貫通穴２６に流れこみ、再び第２の貫通穴３２を経て第２の空間Ｓ２に達する。これは、第１の空間Ｓ１を構成する第２のシール部材４２の微小なすきまから漏れ出す微粒子の量よりも当該第１の空間Ｓ１から第２の貫通穴３２に流れこむ微粒子の量の方が圧倒的に多くなるからである。その結果、ナット２０内から漏れる微粒子を循環させることができる（図４中、矢印Ｃで表示）。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態の直動装置は、ナット２０の両端面２０ａ，２０ｂに、ねじ軸１０に非接触の第２のシール部材４２を備えたシールキャップ３０，３０を取付け、シールキャップ３０，３０内にそれぞれ形成された第１の空間Ｓ１及び第２の空間Ｓ２を接続部材５０で連結している。このとき、接続部材５０の開口面積を、シールキャップ３０に備えられた第２のシール部材４２のすきま量よりも大きくすることで、第２のシール部材４２よりも外へ微粒子が漏れることを防ぐことができる。その結果、ハイスループットによる高速搬送や更なる清浄度向上が要求される場所においても、ナットの内部で発生した微粒子が外部に漏れることを防ぐことができる直動装置を提供することができる。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。例えば、本実施形態の直動装置は、上述したボールねじ装置に限られず、ボールスプライン、リニアガイド等の直動装置や、ねじ軸とナットとの間にボールやローラ等の転動体を介在させた上記以外の直動装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１ 直動装置
１０ ねじ軸
２０ ナット
２６ 第３の貫通穴
３０ シールキャップ
３１ 第１の貫通穴
３２ 第２の貫通穴
４１ 第１のシール部材
４２ 第２のシール部材
５０ 接続部材
５１ 管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に転動溝が形成されたねじ軸と、
前記転動溝に対応する転動溝が内周面に形成され、該転動溝と前記ねじ軸の転動溝とによって形成される転動体転動路に配設された複数の転動体を介して前記ねじ軸の軸方向に相対移動し、前記ねじ軸の外周面に接するか又は所定の間隔を有して前記軸方向の両端部に第１のシール部材がそれぞれ１つ以上設けられたナットと、
筒形状をなし、前記ねじ軸の外周面に所定の間隔を有して内周面側に１つ以上設けられた第２のシール部材を備え、前記ナットの前記軸方向の両端部に設けられた１対のシールキャップと、
前記ねじ軸の外周面、前記シールキャップの内周面、一方の第１のシール部材、及び一方の第２のシール部材との間に形成される第１の空間と、前記ねじ軸の外周面、前記シールキャップの内周面、他方の第１のシール部材、及び他方の第２のシール部材との間に形成される第２の空間とを接続する接続部材とを有し、
混和ちょう度２５０以下のクリーングリースが前記転動体転動路に充填され、
前記接続部材の第１の空間及び第２の空間の少なくともいずれか一方に対する開口面積が、前記シールキャップの第２のシール部材と前記ねじ軸の外周面とのすきま面積よりも大きいことを特徴とする直動装置。
【請求項２】
前記シールキャップの外周面と内周面とを貫通する第１の貫通穴が前記シールキャップに形成され、
前記接続部材が、前記シールキャップのそれぞれの第１の貫通穴、及びこれらの第１の貫通穴に連通する管とからなることを特徴とする請求項１に記載の直動装置。
【請求項３】
前記シールキャップの前記ナットの端面に対向する側面と内周面とを貫通する第２の貫通穴が前記シールキャップに形成され、
前記接続部材が、前記シールキャップのそれぞれの第２の貫通穴と、これらの第２の貫通穴に連結され、前記ナットの軸方向に貫通して設けられた第３の貫通穴とからなることを特徴とする請求項１に記載の直動装置。
【請求項４】
前記シールキャップの第２のシール部材と前記ねじ軸の外周面との間隔が、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の直動装置。
【請求項５】
前記ナットの前記軸方向の両端部に、前記ねじ軸の外周面に接するか又は所定の間隔を有してそれぞれ１つ以上設けられた第１のシール部材と、第２のシール部材との前記軸方向の距離が、第２のシール部材の１枚の厚さ以上の寸法であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の直動装置。
【請求項６】
第１のシール部材及び第２のシール部材の少なくともいずれかの材料が、樹脂材料又は金属材料を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の直動装置。
【請求項１】
外周面に転動溝が形成されたねじ軸と、
前記転動溝に対応する転動溝が内周面に形成され、該転動溝と前記ねじ軸の転動溝とによって形成される転動体転動路に配設された複数の転動体を介して前記ねじ軸の軸方向に相対移動し、前記ねじ軸の外周面に接するか又は所定の間隔を有して前記軸方向の両端部に第１のシール部材がそれぞれ１つ以上設けられたナットと、
筒形状をなし、前記ねじ軸の外周面に所定の間隔を有して内周面側に１つ以上設けられた第２のシール部材を備え、前記ナットの前記軸方向の両端部に設けられた１対のシールキャップと、
前記ねじ軸の外周面、前記シールキャップの内周面、一方の第１のシール部材、及び一方の第２のシール部材との間に形成される第１の空間と、前記ねじ軸の外周面、前記シールキャップの内周面、他方の第１のシール部材、及び他方の第２のシール部材との間に形成される第２の空間とを接続する接続部材とを有し、
混和ちょう度２５０以下のクリーングリースが前記転動体転動路に充填され、
前記接続部材の第１の空間及び第２の空間の少なくともいずれか一方に対する開口面積が、前記シールキャップの第２のシール部材と前記ねじ軸の外周面とのすきま面積よりも大きいことを特徴とする直動装置。
【請求項２】
前記シールキャップの外周面と内周面とを貫通する第１の貫通穴が前記シールキャップに形成され、
前記接続部材が、前記シールキャップのそれぞれの第１の貫通穴、及びこれらの第１の貫通穴に連通する管とからなることを特徴とする請求項１に記載の直動装置。
【請求項３】
前記シールキャップの前記ナットの端面に対向する側面と内周面とを貫通する第２の貫通穴が前記シールキャップに形成され、
前記接続部材が、前記シールキャップのそれぞれの第２の貫通穴と、これらの第２の貫通穴に連結され、前記ナットの軸方向に貫通して設けられた第３の貫通穴とからなることを特徴とする請求項１に記載の直動装置。
【請求項４】
前記シールキャップの第２のシール部材と前記ねじ軸の外周面との間隔が、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の直動装置。
【請求項５】
前記ナットの前記軸方向の両端部に、前記ねじ軸の外周面に接するか又は所定の間隔を有してそれぞれ１つ以上設けられた第１のシール部材と、第２のシール部材との前記軸方向の距離が、第２のシール部材の１枚の厚さ以上の寸法であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の直動装置。
【請求項６】
第１のシール部材及び第２のシール部材の少なくともいずれかの材料が、樹脂材料又は金属材料を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の直動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−６１０６０（Ｐ２０１３−６１０６０Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０６４３４（Ｐ２０１１−２０６４３４）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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