運動案内装置、及びこれに用いられるシール部材
【課題】摺動抵抗値が小さい値を示すゴム材料製のシール部材を実現する。
【解決手段】運動案内装置１０は、長手方向に転動体転走面１１ａを有する軌道部材１１と、転動体転走面１１ａに対向する負荷転動体転走面１３ａと、当該負荷転動体転走面１３ａと平行な無負荷転動体転走路２３とを有する移動部材１３と、転動体転走面１１ａと負荷転動体転走面１３ａとで構成される負荷転動体転走路２２と、無負荷転動体転走路２３とをつなぐ方向転換路２５を有する蓋部１７と、負荷転動体転走路２２と無負荷転動体転走路２３と一対の方向転換路２５，２５とに転動自在に配設される複数の転動体１２と、を備える。蓋部１７あるいは移動部材１３には、軌道部材１１に対して隙間なく摺接するシール部材１５が設置されており、シール部材１５は、水素添加アクリロニトリルゴム組成物に対してハロゲン化処理を施したゴム材料を備える。
【解決手段】運動案内装置１０は、長手方向に転動体転走面１１ａを有する軌道部材１１と、転動体転走面１１ａに対向する負荷転動体転走面１３ａと、当該負荷転動体転走面１３ａと平行な無負荷転動体転走路２３とを有する移動部材１３と、転動体転走面１１ａと負荷転動体転走面１３ａとで構成される負荷転動体転走路２２と、無負荷転動体転走路２３とをつなぐ方向転換路２５を有する蓋部１７と、負荷転動体転走路２２と無負荷転動体転走路２３と一対の方向転換路２５，２５とに転動自在に配設される複数の転動体１２と、を備える。蓋部１７あるいは移動部材１３には、軌道部材１１に対して隙間なく摺接するシール部材１５が設置されており、シール部材１５は、水素添加アクリロニトリルゴム組成物に対してハロゲン化処理を施したゴム材料を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動案内装置、及びこれに用いられるシール部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、長手方向に転動体転走面を有する軌道部材と、前記転動体転走面に対向する負荷転動体転走面と、当該負荷転動体転走面と平行な無負荷転動体転走路とを有する移動部材と、前記移動部材の両端部に設置されるとともに、前記転動体転走面と前記負荷転動体転走面とで構成される負荷転動体転走路と、前記無負荷転動体転走路とをつなぐ方向転換路をそれぞれ有する一対の蓋部と、前記負荷転動体転走路と前記無負荷転動体転走路と一対の前記方向転換路とで構成される無限循環路に転動自在に配設される複数の転動体と、を備える運動案内装置が知られている。この種の運動案内装置には、軌道部材に対して隙間なく摺接するシール部材が、蓋部もしくは移動部材の側に設置されている。このシール部材は、エンドシールやサイドシール、インナシール、ダブルシール、あるいはスクレーパなどと呼ばれるゴム材料からなる部材であり、主として軌道部材と移動部材との間での防塵性能を付加するために用いられるものである。
【０００３】
運動案内装置の技術分野で用いられる上記ゴム材料からなるシール部材には、例えば、水素添加アクリロニトリルゴム組成物（以下、「Ｈ−ＮＢＲ」と記す場合がある。）が用いられる場合がある。この水素添加アクリロニトリルゴム組成物（Ｈ−ＮＢＲ）は、耐油性のゴムであるＮＢＲ（ニトリルゴム）の改良グレードとして開発されたゴム材料である。すなわち、ＮＢＲには、そのポリマーの主鎖に不飽和結合（炭素・炭素二重結合）を含むため、耐熱性、耐候性、耐オゾン性などの化学的安定性には限界があった。そこで、その不安定な不飽和結合（二重結合）を飽和結合に変化させるために、不飽和結合部分を水素化することによって飽和結合へと変化させたものが、Ｈ−ＮＢＲである。Ｈ−ＮＢＲでは、水素化反応により、ポリマーの主鎖中に含まれる残存二重結合の量が少なくなるほど、つまり水素化率が高くなるほど、耐熱性、耐化学薬品性、耐候性などの改良効果が高くなるとされている。そして、一般的に、ポリマー主鎖中に残留している二重結合量を表す指標として、水素化率［％］が用いられており、現在、水素化率８０％〜９９％のものや、９９％以上のほぼ完全水素化したものまでが市販されている。
【０００４】
なお、ゴム製摺動部材の改良技術を開示した先行技術文献として、例えば、下記特許文献１が存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２４０８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、運動案内装置の技術分野で用いられる上記ゴム材料からなるシール部材に対しては、摩擦特性を向上させたいとする要請が存在していた。そして、ゴム材料に対してその表面に滑性処理を施すことで摩擦特性を向上させる従来の手段としては、コーティング処理を施すことでゴム材料の表面に滑性皮膜を形成する手法と、化学反応処理を施すことでゴム材料の表面近傍自体に滑性層を形成する手法が存在していた。しかしながら、コーティング処理によって滑性皮膜を形成する手法は、皮膜が剥離してしまう虞があり、特に、繰り返しの摺動抵抗が加わることとなる運動案内装置のシール部材には、適さない手法である。
【０００７】
一方、化学反応処理を施すことでゴム材料自体に滑性層を形成する手法は、運動案内装置のシール部材に適用するには好ましいが、しかしながら、従来から運動案内装置のシール部材に用いられている水素添加アクリロニトリルゴム組成物（Ｈ−ＮＢＲ）には、滑性層が形成できないとするのがゴム業界での一般的な考えであった。すなわち、ゴム材料に滑性層を形成する化学反応処理としては、リン酸塩処理などといった塩素を付加するハロゲン化処理が考えられるが、Ｈ−ＮＢＲは耐オゾン性などの向上のために水素が添加されており、不安定な不飽和結合（二重結合）が安定化した飽和結合に変化しているので、塩素が添加し難く、滑性層を形成できないとするのがこの技術分野での技術常識であった。
【０００８】
以上のように、良好な性能を有するＨ−ＮＢＲではあるが、運動案内装置の技術分野では、従来のＨ−ＮＢＲに比べてさらに良好な摺動抵抗値を有するゴム材料を開発することで、運動案内装置の性能をさらに向上させたいとする要請が存在していた。しかしながら、かかる要請を満足できるゴム材料は、従来は存在していなかった。特に、潤滑剤としてのオイルなどを用いることができない悪潤滑環境下や、より高い摺動性を求められるマイクロガイドなどといった非常に小さなサイズの運動案内装置では、従来用いられていたものよりも摺動抵抗値が非常に小さい値を示すシール部材の実現が求められており、このような用途に用いることのできるゴム材料の実現が切に求められていた。
【０００９】
本発明は、上述した課題の存在に鑑みて成されたものであって、その目的は、従来用いられていたものよりも摺動抵抗値が非常に小さい値を示すゴム材料製のシール部材を実現することにより、製品性能を向上させた運動案内装置と、この運動案内装置に用いられるシール部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る運動案内装置は、長手方向に転動体転走面を有する軌道部材と、前記転動体転走面に対向する負荷転動体転走面と、当該負荷転動体転走面と平行な無負荷転動体転走路とを有する移動部材と、前記移動部材の両端部に設置されるとともに、前記転動体転走面と前記負荷転動体転走面とで構成される負荷転動体転走路と、前記無負荷転動体転走路とをつなぐ方向転換路をそれぞれ有する一対の蓋部と、前記負荷転動体転走路と前記無負荷転動体転走路と一対の前記方向転換路とで構成される無限循環路に転動自在に配設される複数の転動体と、を備える運動案内装置であって、前記蓋部あるいは前記移動部材には、前記軌道部材に対して隙間なく摺接するシール部材が設置されており、前記シール部材が、水素添加アクリロニトリルゴム組成物に対してハロゲン化処理を施したゴム材料を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係るシール部材は、長手方向に転動体転走面を有する軌道部材と、前記転動体転走面に対向する負荷転動体転走面と、当該負荷転動体転走面と平行な無負荷転動体転走路とを有する移動部材と、前記移動部材の両端部に設置されるとともに、前記転動体転走面と前記負荷転動体転走面とで構成される負荷転動体転走路と、前記無負荷転動体転走路とをつなぐ方向転換路をそれぞれ有する一対の蓋部と、前記負荷転動体転走路と前記無負荷転動体転走路と一対の前記方向転換路とで構成される無限循環路に転動自在に配設される複数の転動体と、を備える運動案内装置に用いられるシール部材であって、前記軌道部材に対して隙間なく摺接するように前記蓋部あるいは前記移動部材に設置されるとともに、水素添加アクリロニトリルゴム組成物に対してハロゲン化処理を施したゴム材料を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来用いられていたものよりも摺動抵抗値が非常に小さい値を示すまったく新しいゴム材料製のシール部材を提供することができるので、従来よりも製品性能をさらに向上させた運動案内装置と、この運動案内装置に用いられるシール部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明品によって構成されるエンドシールを備える本実施形態に係るリニアガイド装置の一形態を例示する外観斜視図である。
【図２】図１で示したリニアガイド装置が備える無限循環路を説明するための断面図である。
【図３】本実施形態に係るリニアガイド装置が備える軌道レールの外観形状を示す斜視図である。
【図４】本発明を検証する実験の実験結果を示す図である。
【図５】無潤滑環境下での比較例の実験データを示す図である。
【図６】無潤滑環境下での実施例１の実験データを示す図である。
【図７】無潤滑環境下での実施例２の実験データを示す図である。
【図８】図５〜図７で示された波形データの比較を容易化するために数値化されたデータをグラフ化した図である。
【図９】無潤滑環境下で、比較例における摺動抵抗値の平均値を１００％としたときに、実施例１及び実施例２における摺動抵抗値の平均値がどの程度減少しているかを百分率で表示した数値をグラフ化した図である。
【図１０】無潤滑環境下で、比較例における摺動抵抗値の変動幅を１００％としたときに、実施例１及び実施例２における摺動抵抗値の変動幅がどの程度減少しているかを百分率で表示した数値をグラフ化した図である。
【図１１】オイル潤滑環境下での比較例の実験データを示す図である。
【図１２】オイル潤滑環境下での実施例１の実験データを示す図である。
【図１３】オイル潤滑環境下での実施例２の実験データを示す図である。
【図１４】図１１〜図１３で示された波形データの比較を容易化するために数値化されたデータをグラフ化した図である。
【図１５】オイル潤滑環境下で、比較例における摺動抵抗値の平均値を１００％としたときに、実施例１及び実施例２における摺動抵抗値の平均値がどの程度減少しているかを百分率で表示した数値をグラフ化した図である。
【図１６】オイル潤滑環境下で、比較例における摺動抵抗値の変動幅を１００％としたときに、実施例１及び実施例２における摺動抵抗値の変動幅がどの程度減少しているかを百分率で表示した数値をグラフ化した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明者は、鋭意検討の結果、Ｈ−ＮＢＲに対して添加される水素の量を低減し、不安定な不飽和結合（二重結合）部分を残存させた状態でハロゲン化処理を行えば、その不飽和結合（二重結合）部分にハロゲン元素が結合して滑性層が形成されるのではないかとの着想を得た。そして、以下で説明する実験に基づく検証の結果、Ｈ−ＮＢＲにおいて一般的な水素添加率である８０％〜９９％以上ではなく、水素添加率が８０％より小さい水素添加アクリロニトリルゴム組成物（以下、説明の便宜上、「ｌｏｗＨ−ＮＢＲ」と記す。）に対して所定のハロゲン化処理を行えば、従来にはない非常に好適な摩擦特性を有するゴム材料を得られることを確認したのである。そこで、以下に、本発明を適用可能な運動案内装置の形態例と、本発明者が行った検証実験の内容及び結果について、説明を行うこととする。
【００１５】
［本発明を適用可能な運動案内装置の形態例］
まず、本発明品であるハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）をシール部材として用いた運動案内装置の具体的な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下で例示する運動案内装置の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１６】
本実施形態に係る運動案内装置は、図１〜図３に示すようなリニアガイド装置１０として構成することが可能であり、かかるリニアガイド装置１０の一部材、例えばエンドシール１５を上述したハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）によって構成することにより、摺動特性の優れたリニアガイド装置１０を提供することが可能となる。かかるリニアガイド装置１０は、従来用いられていたものよりも摺動抵抗値が非常に小さい値を示すまったく新しいゴム材料製のシール部材を備えるものであり、リニアガイド装置１０に初めて適用することが実現されたゴム材料である。
【００１７】
ここで、図１は、本発明品によって構成されるエンドシール１５を備える本実施形態に係るリニアガイド装置の一形態を例示する外観斜視図である。また、図２は、図１で示したリニアガイド装置が備える無限循環路を説明するための断面図である。さらに、図３は、本実施形態に係るリニアガイド装置が備える軌道レールの外観形状を示す斜視図である。
【００１８】
まず、図１及び図２に例示するリニアガイド装置１０の構成について説明する。本実施形態に係る運動案内装置としてのリニアガイド装置１０は、軌道部材としての軌道レール１１と、軌道レール１１に多数の転動体として設置されるボール１２…を介してスライド可能に取り付けられた移動部材としての移動ブロック１３とを備えている。軌道レール１１はその長手方向と直交する断面が概略矩形状に形成された長尺の部材であり、その表面（上面及び両側面）には、ボール１２…が転がる際の軌道になる軌道面としての転動体転走面１１ａ…が軌道レール１１の全長に亘って形成されている。
【００１９】
軌道レール１１については、直線的に伸びるように形成されることもあるし、曲線的に伸びるように形成されることもある。また、図１及び図２において例示する転動体転走面１１ａ…の本数は左右で２条ずつ合計４条設けられているが、その条数はリニアガイド装置１０の用途等に応じて任意に変更することができる。
【００２０】
さらに、軌道レール１１には、図３にてより詳細に示すように、取り付けのためのボルト孔１１ｂが等間隔で形成されており、このボルト孔１１ｂを利用することで、軌道レール１１が基準面に固定設置できるようになっている。
【００２１】
一方、移動ブロック１３には、転動体転走面１１ａ…とそれぞれ対応する位置に軌道面としての負荷転動体転走面１３ａ…が設けられている。軌道レール１１の転動体転走面１１ａ…と移動ブロック１３の負荷転動体転走面１３ａ…とによって負荷転動体転走路２２…が形成され、複数のボール１２…が挟まれている。また、移動ブロック１３には、各転動体転走面１１ａ…と平行に伸びる４条の無負荷転動体転走路２３…がその内部に形成されている。さらに、移動ブロックの両端部には、一対の蓋部１７，１７が設置されている。この一対の蓋部１７，１７には、それぞれに方向転換路２５が設けられている。この方向転換路２５は、無負荷転動体転走路２３…の端と負荷転動体転走路２２…の端とを結ぶことができるように構成されている。したがって、１つの負荷転動体転走路２２及び無負荷転動体転走路２３と、それらを結ぶ一対の方向転換路２５，２５との組み合わせによって、１つの無限循環路が構成されている（図２参照）。
【００２２】
そして、複数のボール１２…が、負荷転動体転走路２２と無負荷転動体転走路２３と一対の方向転換路２５，２５とから構成される無限循環路に無限循環可能に設置されることにより、移動ブロック１３が軌道レール１１に対して相対的に往復運動可能となっている。
【００２３】
また、一対の蓋部１７，１７のそれぞれには、一対の方向転換路２５，２５の外側において移動ブロック１３と軌道レール１１との隙間を塞ぐように、シール部材としての一対のエンドシール１５，１５が設置されている。このエンドシール１５は、軌道レール１１との接触箇所にリップ部を備えており、軌道レール１１に対して隙間なく摺接することで、リニアガイド装置１０に対して防塵効果を付与することができるようになっている。
【００２４】
以上のような構成を備える本実施形態に係るリニアガイド装置１０において、シール部材としての一対のエンドシール１５，１５を、本発明品であるハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）によって構成することにより、摺動特性の優れたリニアガイド装置１０を提供することが可能となるのである。
【００２５】
なお、本発明品であるハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）によって構成できる部材については、上述した一対のエンドシール１５，１５に限られるものではない。例えば、リニアガイド装置１０などの運動案内装置に用いられるゴム材料製の摺動部材には、蓋部１７に設置されるエンドシールの他にも、蓋部１７あるいは移動部材である移動ブロック１３に設置されるサイドシールやインナシール、ダブルシール、あるいはスクレーパなどと呼ばれる部材が存在しており、これらの部材についても上述した本発明品に係るゴム材料にて構成することが可能である。
【００２６】
次に、本発明品であるハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）の製造条件について、本発明者が行った実験結果を示すことで説明を行うこととする。
【００２７】
［検証実験及び結果］
検証実験は、水素添加率が８０％よりも小さい水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）をテストピースとして準備し、このテストピースに対してハロゲン化処理を実施することで行われた。その実験結果を図４に示す。
【００２８】
図４において、横軸はハロゲン化処理が行われた処理時間を表しており、原点から右に行くほど時間が経過していることを示している。すなわち、処理条件Ｎｏ．０が処理時間ゼロの状態である。また、処理条件Ｎｏ．１１で過剰なゴムの硬化と亀裂破損が発生したため、この時点で実験を終了した。したがって、処理条件Ｎｏ．１〜１０は、実験開始から硬化亀裂破損までの時間を均等に１１分割した条件箇所であることを示している。一方、図４における縦軸は、摩擦力比の推移を示したものである。実際には、処理時間ゼロ、つまり未処理の状態での摩擦力（ｋｇｆ）を基準値１とし、ハロゲン化処理が進行する時間経過とともに各時間帯での始動摩擦力（ｋｇｆ）がどのように推移したかを絶対値表示で示している。
【００２９】
この実験から、発明者は、まずは水素添加率が８０％よりも小さい水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）に対してハロゲン化処理を行えば、Ｈ−ＮＢＲの一形態であるｌｏｗＨ−ＮＢＲであっても表面近傍に滑性層を形成することが可能であることを確認することができた。この事実は、Ｈ−ＮＢＲにはハロゲン化処理を実施することができないと考えられていたゴム業界の常識を覆すものであった。なお、発明者は、Ｈ−ＮＢＲにおける水素添加率が８０％以上であると、ハロゲン化処理を行ったとしても、このようなＨ−ＮＢＲは水素添加率が高いため、滑性層の形成が阻害され、滑性層が十分に形成できないことを確認している。また、発明者は、水素添加率が８０％よりも小さい水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）に対してハロゲン化処理を行った場合に形成される滑性層の成分についても解析しており、この滑性層の成分として、ハロゲン元素が含まれることを確認している。
【００３０】
また、図４で示す実験結果からは、ハロゲン化処理の初期段階においては時間の経過とともに摩擦力が低下して行く傾向にあるものの、実験開始から硬化亀裂破損までの時間の約中間点以降では、摩擦力が上昇して行くことが確認できた。この結果からは、ハロゲン化処理による摩擦力の低下がピークを迎えて以降については、ハロゲン化処理が進むにつれてゴムの劣化硬化が進行するとともにゴムの剛性が向上してしまうので、その影響で摩擦力が徐々に上昇して行くことが予想できる。
【００３１】
以上の結果を得た発明者は、続いて、ハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）を実際に運動案内装置のシール部材に適用した場合に、どの様な摺動抵抗値を示すかについての確認実験を行った。この実験は、図４において符号Ａで示されるハロゲン化処理の処理時間が実験開始から硬化亀裂破損までの時間の約中間点である処理条件Ｎｏ．５のサンプル（以下、「実施例１」と記す。）と、符号Ｂで示される処理時間が４分の３経過した処理条件Ｎｏ．８のサンプル（以下、「実施例２」と記す。）を用いて行われた。
【００３２】
また、この実験は、運動案内装置の一つであるリニアガイド装置を用いて行われた。効果の比較のために、エンドシールについては、比較例として従来からの一般的なＨ−ＮＢＲと、本発明品としてハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）の２種類のゴム材料を設置した場合における摺動抵抗値を測定した。なお、ハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）については、実施例１と実施例２を図４で示した同一条件で複数製作しておき、無作為に選択された２枚のエンドシールを１セットとし、リニアガイド装置の移動ブロックに対してこのエンドシールを組み込んで、３セット分の実験データを収集した。また、比較例である従来の一般的なＨ−ＮＢＲについても、任意に２枚３セット分を用意した。
【００３３】
摺動抵抗値の測定は、リニアガイド装置の移動ブロックに対してロードセルを取り付け、比較例、実施例１、及び実施例２が取り付けられた移動ブロックを、例えば３００ｍｍのストローク幅でストロークさせ、かつ、測定速度１０ｍｍ／ｓｅｃにて測定を行った。
【００３４】
さらに、上述した実験は、無潤滑環境下での場合と、オイルを付与したオイル潤滑環境下での場合とで実施した。これにより、本発明品がどのような潤滑環境下であっても使用できるものであるか否かを確認することとした。なお、実験で使用されたオイルは、例えばエクソンモービル社が販売する工業用潤滑油（Ｍｏｂｉｌ ＤＴＥ２６（ＶＧ６８））を使用し、エンドシールが接触する軌道レール表面、及びエンドシールのリップ部に斑無く滴下することで付与された。
【００３５】
まず、無潤滑環境下での実験データを図５〜図７に示す。図５〜図７において、図中（ａ）には、取得した摺動抵抗値の生データが示されている。一方、図中（ｂ）には、取得した摺動抵抗値の生データにフィルタ処理を行うことで、摺動抵抗値成分とノイズ成分とに分離した結果が示されている。なお、フィルタ処理後の摺動抵抗値成分に対しては、説明の便宜のために３００ｍｍストロークの範囲内における最大値と最小値を示すための線が引かれている。また、図５において顕著に表れ、図６にもわずかに表れているが、定期的に摺動抵抗値が上下に波打つ傾向がある。これは、実験で使用したリニアガイド装置の軌道レール１１には取り付けのためのボルト孔１１ｂが開いており（例えば、図３参照）、この箇所をエンドシールが通過する際に、軌道レール表面とエンドシールとの接触面積が変化することに起因して生じる現象である。
【００３６】
ここで、図５〜図７で示された波形データの比較を容易化するために、波形データを数値化したものとして表１を示す。また、表１をグラフ化したものとして図８を示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】
表１及び図８から分かることとして、比較例として採用された一般的なＨ−ＮＢＲをエンドシールに用いた場合の摺動抵抗値は、実験セットごとの平均値で１３．７０〜２２．７０Ｎ（ニュートン）を示しているが、本発明品であるハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）については、実験セットごとの平均値で、実施例１で５．５１〜８．８０Ｎ、実施例２で６．３０〜７．５８Ｎを示していた。つまり、本発明品の方が、比較例に比べて摺動抵抗値が大きく減少しており、摺動性能が飛躍的に改善されていることが確認できた。また、３００ｍｍストロークの範囲内における摺動抵抗値の変動幅で比較しても、明らかに本発明品の方がその数値が小さくなっており、安定した摺動性能を得られていることが示されている。
【００３９】
以上の効果をより明確に示すため、比較例に対する本発明品の摺動抵抗値の平均値、及び摺動抵抗変動幅の平均値を百分率で示し、比較することとした。この結果を、表２及び図９、並びに表３及び図１０に示す。ここで、表２は、比較例における摺動抵抗値の平均値を１００％としたときに、実施例１及び実施例２における摺動抵抗値の平均値がどの程度減少しているかを百分率で表示したものであり、図９は、数値で示された表２の値をグラフ化したものである。一方、表３は、比較例における摺動抵抗値の変動幅を１００％としたときに、実施例１及び実施例２における摺動抵抗値の変動幅がどの程度減少しているかを百分率で表示したものであり、図１０は、数値で示された表３の値をグラフ化したものである。
【００４０】
【表２】
【００４１】
【表３】
【００４２】
表２及び図９から、摺動抵抗値の平均値については、本発明品の方が比較例に対して約４１〜４２％程度の改善効果が認められることが明らかとなった。また、表３及び図１０から、摺動抵抗値の変動幅についても、本発明品の方が比較例に対して約３３〜３５％程度の改善効果が認められることが明らかとなった。これらの結果から、本発明品であるハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）については、従来の比較例であるＨ−ＮＢＲに比べて摺動抵抗値が大きく減少し、摺動特性が大幅に改善されることが明らかとなった。また、本発明品を適用したシール部材によれば、無潤滑環境下であっても摺動抵抗値が少なくとも１０Ｎ以下となることが確認され、従来にはない良好な摺動特性を得られることが明らかとなった。
【００４３】
次に、オイル潤滑環境下での実験データを図１１〜図１３に示す。図１１〜図１３において、図中（ａ）には、取得した摺動抵抗値の生データが示されている。一方、図中（ｂ）には、取得した摺動抵抗値の生データにフィルタ処理を行うことで、摺動抵抗値成分とノイズ成分とに分離した結果が示されている。なお、フィルタ処理後の摺動抵抗値成分に対しては、説明の便宜のために３００ｍｍストロークの範囲内における最大値と最小値を示すための線が引かれている。また、図１１において顕著に表れているが、オイル潤滑環境下の場合にも、無潤滑環境下の場合と同様に、リニアガイド装置１０の軌道レール１１に形成された取り付けのためのボルト孔１１ｂ（例えば、図３参照）の影響に起因する定期的な摺動抵抗値の上下方向での波打ち傾向が表れている。
【００４４】
ここで、図１１〜図１３で示された波形データの比較を容易化するために、波形データを数値化したものとして表４を示す。また、表４をグラフ化したものとして図１４を示す。
【００４５】
【表４】
【００４６】
表４及び図１４から分かることとして、従来の比較例であるＨ−ＮＢＲをエンドシールに用いた場合の摺動抵抗値は、実験セットごとの平均値で５．６６〜６．３２Ｎを示しているが、本発明品であるハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）については、実験セットごとの平均値で、実施例１で３．０４〜３．２８Ｎ、実施例２で３．０９〜３．２２Ｎを示していた。つまり、本発明品の方が、比較例に比べて摺動抵抗値が約半分程度減少しており、摺動性能が飛躍的に改善されていることが示されている。また、３００ｍｍストロークの範囲内における摺動抵抗値の変動幅で比較しても、明らかに本発明品の方がその数値が小さくなっており、安定した摺動性能を得られていることが示されている。
【００４７】
以上の効果をより明確に示すため、比較例に対する本発明品の摺動抵抗値の平均値、及び摺動抵抗変動幅の平均値を百分率で示し、比較することとした。この結果を、表５及び図１５、並びに表６及び図１６に示す。ここで、表５は、比較例における摺動抵抗値の平均値を１００％としたときに、実施例１及び実施例２における摺動抵抗値の平均値がどの程度減少しているかを百分率で表示したものであり、図１５は、数値で示された表５の値をグラフ化したものである。一方、表６は、比較例における摺動抵抗値の変動幅を１００％としたときに、実施例１及び実施例２における摺動抵抗値の変動幅がどの程度減少しているかを百分率で表示したものであり、図１６は、数値で示された表６の値をグラフ化したものである。
【００４８】
【表５】
【００４９】
【表６】
【００５０】
表５及び図１５から、摺動抵抗値の平均値については、本発明品の方が比較例に対して約５３％程度の改善効果が認められることが明らかとなった。また、表６及び図１６から、摺動抵抗値の変動幅についても、本発明品の方が比較例に対して約２２〜２３％程度の改善効果が認められることが明らかとなった。
【００５１】
なお、表５及び図１５、並びに表６及び図１６で示された結果は、潤滑剤としてのオイルが機能している状態に加えて更に本発明品の効果が発揮されていることを示しており、本発明品が摺動特性の改善効果に大いに寄与していることを示すものである。
【００５２】
これらの結果から、本発明品であるハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）については、オイル潤滑環境下であっても、従来の比較例であるＨ−ＮＢＲに比べて摺動抵抗値が大きく減少し、摺動特性が大幅に改善されることが明らかとなった。つまり、本発明品によれば、どのような潤滑環境下であっても、摺動特性が改善されることが明らかとなった。なお、本発明品を適用したシール部材によれば、オイル潤滑環境下においては、摺動抵抗値が少なくとも４Ｎ以下となることが確認され、従来にはない良好な摺動特性を得られることが明らかとなった。
【００５３】
なお、本発明におけるハロゲン化処理については、例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、次亜塩素酸ソーダ、塩化カルシウム、過塩化鉄液、硝酸ソーダ、重クロム酸ソーダ、リン酸塩などを含む液体に、被処理材料を所定時間浸漬し、当該被処理材料の表層に対して滑性層を形成する処理や、上記の液体を気化させたハロゲンガスが充満している密閉容器中に被処理材料を一定時間保持させ、当該被処理材料の表層に対して滑性層を形成する処理を含むものとする。
【００５４】
また、ハロゲン化処理の具体的な手法については、例えば、
（１）被処理材料を上記の液体を気化させたハロゲンガスが充満している密閉容器中に一定時間保持させる。あるいは、別法として被処理材料を上記の液体を含むハロゲン化水素水溶液中に浸漬させる。
（２）水洗いして、被処理材料の表面に付着したハロゲン化成分を取り除く。
（３）被処理材料中のハロゲン化成分を中和するために、炭酸水素ナトリウム溶液等のアルカリ溶液に浸し中和処理する。
（４）被処理材料に付着している炭酸水素ナトリウム溶液等のアルカリ溶液を水洗いする。
（５）被処理材料を乾燥する。
という工程を実行することにより、行うことができる。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。
【００５６】
例えば、上述した実施形態では、本発明に係るハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）の運動案内装置への適用例として、リニアガイド装置１０を例示して説明を行った。しかしながら、本発明に係るゴム材料は、あらゆる形式の運動案内装置に対して適用可能であり、例えば、転がり軸受や無潤滑軸受、リニアブッシュ、ボールスプライン装置、転動体にローラを使用した運動案内装置、ボールねじ装置、ローラねじ装置、クロスローラリングなどのような、あらゆる転動動作及び摺動動作を伴う装置に対して適用可能である。
【００５７】
その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５８】
なお、本検証実験の実施例では、ハロゲン化処理した２枚のエンドシールを１セットとして摺動抵抗値を測定したが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、ハロゲン化処理したエンドシールとハロゲン化処理していないエンドシールとを１セットとして用いた場合であっても、本発明の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０ リニアガイド装置、１１ 軌道レール、１１ａ 転動体転走面、１１ｂ ボルト孔、１２ ボール、１３ 移動ブロック、１３ａ 負荷転動体転走面、１５ エンドシール、１７ 蓋部、２２ 負荷転動体転走路、２３ 無負荷転動体転走路、２５ 方向転換路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動案内装置、及びこれに用いられるシール部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、長手方向に転動体転走面を有する軌道部材と、前記転動体転走面に対向する負荷転動体転走面と、当該負荷転動体転走面と平行な無負荷転動体転走路とを有する移動部材と、前記移動部材の両端部に設置されるとともに、前記転動体転走面と前記負荷転動体転走面とで構成される負荷転動体転走路と、前記無負荷転動体転走路とをつなぐ方向転換路をそれぞれ有する一対の蓋部と、前記負荷転動体転走路と前記無負荷転動体転走路と一対の前記方向転換路とで構成される無限循環路に転動自在に配設される複数の転動体と、を備える運動案内装置が知られている。この種の運動案内装置には、軌道部材に対して隙間なく摺接するシール部材が、蓋部もしくは移動部材の側に設置されている。このシール部材は、エンドシールやサイドシール、インナシール、ダブルシール、あるいはスクレーパなどと呼ばれるゴム材料からなる部材であり、主として軌道部材と移動部材との間での防塵性能を付加するために用いられるものである。
【０００３】
運動案内装置の技術分野で用いられる上記ゴム材料からなるシール部材には、例えば、水素添加アクリロニトリルゴム組成物（以下、「Ｈ−ＮＢＲ」と記す場合がある。）が用いられる場合がある。この水素添加アクリロニトリルゴム組成物（Ｈ−ＮＢＲ）は、耐油性のゴムであるＮＢＲ（ニトリルゴム）の改良グレードとして開発されたゴム材料である。すなわち、ＮＢＲには、そのポリマーの主鎖に不飽和結合（炭素・炭素二重結合）を含むため、耐熱性、耐候性、耐オゾン性などの化学的安定性には限界があった。そこで、その不安定な不飽和結合（二重結合）を飽和結合に変化させるために、不飽和結合部分を水素化することによって飽和結合へと変化させたものが、Ｈ−ＮＢＲである。Ｈ−ＮＢＲでは、水素化反応により、ポリマーの主鎖中に含まれる残存二重結合の量が少なくなるほど、つまり水素化率が高くなるほど、耐熱性、耐化学薬品性、耐候性などの改良効果が高くなるとされている。そして、一般的に、ポリマー主鎖中に残留している二重結合量を表す指標として、水素化率［％］が用いられており、現在、水素化率８０％〜９９％のものや、９９％以上のほぼ完全水素化したものまでが市販されている。
【０００４】
なお、ゴム製摺動部材の改良技術を開示した先行技術文献として、例えば、下記特許文献１が存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２４０８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、運動案内装置の技術分野で用いられる上記ゴム材料からなるシール部材に対しては、摩擦特性を向上させたいとする要請が存在していた。そして、ゴム材料に対してその表面に滑性処理を施すことで摩擦特性を向上させる従来の手段としては、コーティング処理を施すことでゴム材料の表面に滑性皮膜を形成する手法と、化学反応処理を施すことでゴム材料の表面近傍自体に滑性層を形成する手法が存在していた。しかしながら、コーティング処理によって滑性皮膜を形成する手法は、皮膜が剥離してしまう虞があり、特に、繰り返しの摺動抵抗が加わることとなる運動案内装置のシール部材には、適さない手法である。
【０００７】
一方、化学反応処理を施すことでゴム材料自体に滑性層を形成する手法は、運動案内装置のシール部材に適用するには好ましいが、しかしながら、従来から運動案内装置のシール部材に用いられている水素添加アクリロニトリルゴム組成物（Ｈ−ＮＢＲ）には、滑性層が形成できないとするのがゴム業界での一般的な考えであった。すなわち、ゴム材料に滑性層を形成する化学反応処理としては、リン酸塩処理などといった塩素を付加するハロゲン化処理が考えられるが、Ｈ−ＮＢＲは耐オゾン性などの向上のために水素が添加されており、不安定な不飽和結合（二重結合）が安定化した飽和結合に変化しているので、塩素が添加し難く、滑性層を形成できないとするのがこの技術分野での技術常識であった。
【０００８】
以上のように、良好な性能を有するＨ−ＮＢＲではあるが、運動案内装置の技術分野では、従来のＨ−ＮＢＲに比べてさらに良好な摺動抵抗値を有するゴム材料を開発することで、運動案内装置の性能をさらに向上させたいとする要請が存在していた。しかしながら、かかる要請を満足できるゴム材料は、従来は存在していなかった。特に、潤滑剤としてのオイルなどを用いることができない悪潤滑環境下や、より高い摺動性を求められるマイクロガイドなどといった非常に小さなサイズの運動案内装置では、従来用いられていたものよりも摺動抵抗値が非常に小さい値を示すシール部材の実現が求められており、このような用途に用いることのできるゴム材料の実現が切に求められていた。
【０００９】
本発明は、上述した課題の存在に鑑みて成されたものであって、その目的は、従来用いられていたものよりも摺動抵抗値が非常に小さい値を示すゴム材料製のシール部材を実現することにより、製品性能を向上させた運動案内装置と、この運動案内装置に用いられるシール部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る運動案内装置は、長手方向に転動体転走面を有する軌道部材と、前記転動体転走面に対向する負荷転動体転走面と、当該負荷転動体転走面と平行な無負荷転動体転走路とを有する移動部材と、前記移動部材の両端部に設置されるとともに、前記転動体転走面と前記負荷転動体転走面とで構成される負荷転動体転走路と、前記無負荷転動体転走路とをつなぐ方向転換路をそれぞれ有する一対の蓋部と、前記負荷転動体転走路と前記無負荷転動体転走路と一対の前記方向転換路とで構成される無限循環路に転動自在に配設される複数の転動体と、を備える運動案内装置であって、前記蓋部あるいは前記移動部材には、前記軌道部材に対して隙間なく摺接するシール部材が設置されており、前記シール部材が、水素添加アクリロニトリルゴム組成物に対してハロゲン化処理を施したゴム材料を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係るシール部材は、長手方向に転動体転走面を有する軌道部材と、前記転動体転走面に対向する負荷転動体転走面と、当該負荷転動体転走面と平行な無負荷転動体転走路とを有する移動部材と、前記移動部材の両端部に設置されるとともに、前記転動体転走面と前記負荷転動体転走面とで構成される負荷転動体転走路と、前記無負荷転動体転走路とをつなぐ方向転換路をそれぞれ有する一対の蓋部と、前記負荷転動体転走路と前記無負荷転動体転走路と一対の前記方向転換路とで構成される無限循環路に転動自在に配設される複数の転動体と、を備える運動案内装置に用いられるシール部材であって、前記軌道部材に対して隙間なく摺接するように前記蓋部あるいは前記移動部材に設置されるとともに、水素添加アクリロニトリルゴム組成物に対してハロゲン化処理を施したゴム材料を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来用いられていたものよりも摺動抵抗値が非常に小さい値を示すまったく新しいゴム材料製のシール部材を提供することができるので、従来よりも製品性能をさらに向上させた運動案内装置と、この運動案内装置に用いられるシール部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明品によって構成されるエンドシールを備える本実施形態に係るリニアガイド装置の一形態を例示する外観斜視図である。
【図２】図１で示したリニアガイド装置が備える無限循環路を説明するための断面図である。
【図３】本実施形態に係るリニアガイド装置が備える軌道レールの外観形状を示す斜視図である。
【図４】本発明を検証する実験の実験結果を示す図である。
【図５】無潤滑環境下での比較例の実験データを示す図である。
【図６】無潤滑環境下での実施例１の実験データを示す図である。
【図７】無潤滑環境下での実施例２の実験データを示す図である。
【図８】図５〜図７で示された波形データの比較を容易化するために数値化されたデータをグラフ化した図である。
【図９】無潤滑環境下で、比較例における摺動抵抗値の平均値を１００％としたときに、実施例１及び実施例２における摺動抵抗値の平均値がどの程度減少しているかを百分率で表示した数値をグラフ化した図である。
【図１０】無潤滑環境下で、比較例における摺動抵抗値の変動幅を１００％としたときに、実施例１及び実施例２における摺動抵抗値の変動幅がどの程度減少しているかを百分率で表示した数値をグラフ化した図である。
【図１１】オイル潤滑環境下での比較例の実験データを示す図である。
【図１２】オイル潤滑環境下での実施例１の実験データを示す図である。
【図１３】オイル潤滑環境下での実施例２の実験データを示す図である。
【図１４】図１１〜図１３で示された波形データの比較を容易化するために数値化されたデータをグラフ化した図である。
【図１５】オイル潤滑環境下で、比較例における摺動抵抗値の平均値を１００％としたときに、実施例１及び実施例２における摺動抵抗値の平均値がどの程度減少しているかを百分率で表示した数値をグラフ化した図である。
【図１６】オイル潤滑環境下で、比較例における摺動抵抗値の変動幅を１００％としたときに、実施例１及び実施例２における摺動抵抗値の変動幅がどの程度減少しているかを百分率で表示した数値をグラフ化した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明者は、鋭意検討の結果、Ｈ−ＮＢＲに対して添加される水素の量を低減し、不安定な不飽和結合（二重結合）部分を残存させた状態でハロゲン化処理を行えば、その不飽和結合（二重結合）部分にハロゲン元素が結合して滑性層が形成されるのではないかとの着想を得た。そして、以下で説明する実験に基づく検証の結果、Ｈ−ＮＢＲにおいて一般的な水素添加率である８０％〜９９％以上ではなく、水素添加率が８０％より小さい水素添加アクリロニトリルゴム組成物（以下、説明の便宜上、「ｌｏｗＨ−ＮＢＲ」と記す。）に対して所定のハロゲン化処理を行えば、従来にはない非常に好適な摩擦特性を有するゴム材料を得られることを確認したのである。そこで、以下に、本発明を適用可能な運動案内装置の形態例と、本発明者が行った検証実験の内容及び結果について、説明を行うこととする。
【００１５】
［本発明を適用可能な運動案内装置の形態例］
まず、本発明品であるハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）をシール部材として用いた運動案内装置の具体的な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下で例示する運動案内装置の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１６】
本実施形態に係る運動案内装置は、図１〜図３に示すようなリニアガイド装置１０として構成することが可能であり、かかるリニアガイド装置１０の一部材、例えばエンドシール１５を上述したハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）によって構成することにより、摺動特性の優れたリニアガイド装置１０を提供することが可能となる。かかるリニアガイド装置１０は、従来用いられていたものよりも摺動抵抗値が非常に小さい値を示すまったく新しいゴム材料製のシール部材を備えるものであり、リニアガイド装置１０に初めて適用することが実現されたゴム材料である。
【００１７】
ここで、図１は、本発明品によって構成されるエンドシール１５を備える本実施形態に係るリニアガイド装置の一形態を例示する外観斜視図である。また、図２は、図１で示したリニアガイド装置が備える無限循環路を説明するための断面図である。さらに、図３は、本実施形態に係るリニアガイド装置が備える軌道レールの外観形状を示す斜視図である。
【００１８】
まず、図１及び図２に例示するリニアガイド装置１０の構成について説明する。本実施形態に係る運動案内装置としてのリニアガイド装置１０は、軌道部材としての軌道レール１１と、軌道レール１１に多数の転動体として設置されるボール１２…を介してスライド可能に取り付けられた移動部材としての移動ブロック１３とを備えている。軌道レール１１はその長手方向と直交する断面が概略矩形状に形成された長尺の部材であり、その表面（上面及び両側面）には、ボール１２…が転がる際の軌道になる軌道面としての転動体転走面１１ａ…が軌道レール１１の全長に亘って形成されている。
【００１９】
軌道レール１１については、直線的に伸びるように形成されることもあるし、曲線的に伸びるように形成されることもある。また、図１及び図２において例示する転動体転走面１１ａ…の本数は左右で２条ずつ合計４条設けられているが、その条数はリニアガイド装置１０の用途等に応じて任意に変更することができる。
【００２０】
さらに、軌道レール１１には、図３にてより詳細に示すように、取り付けのためのボルト孔１１ｂが等間隔で形成されており、このボルト孔１１ｂを利用することで、軌道レール１１が基準面に固定設置できるようになっている。
【００２１】
一方、移動ブロック１３には、転動体転走面１１ａ…とそれぞれ対応する位置に軌道面としての負荷転動体転走面１３ａ…が設けられている。軌道レール１１の転動体転走面１１ａ…と移動ブロック１３の負荷転動体転走面１３ａ…とによって負荷転動体転走路２２…が形成され、複数のボール１２…が挟まれている。また、移動ブロック１３には、各転動体転走面１１ａ…と平行に伸びる４条の無負荷転動体転走路２３…がその内部に形成されている。さらに、移動ブロックの両端部には、一対の蓋部１７，１７が設置されている。この一対の蓋部１７，１７には、それぞれに方向転換路２５が設けられている。この方向転換路２５は、無負荷転動体転走路２３…の端と負荷転動体転走路２２…の端とを結ぶことができるように構成されている。したがって、１つの負荷転動体転走路２２及び無負荷転動体転走路２３と、それらを結ぶ一対の方向転換路２５，２５との組み合わせによって、１つの無限循環路が構成されている（図２参照）。
【００２２】
そして、複数のボール１２…が、負荷転動体転走路２２と無負荷転動体転走路２３と一対の方向転換路２５，２５とから構成される無限循環路に無限循環可能に設置されることにより、移動ブロック１３が軌道レール１１に対して相対的に往復運動可能となっている。
【００２３】
また、一対の蓋部１７，１７のそれぞれには、一対の方向転換路２５，２５の外側において移動ブロック１３と軌道レール１１との隙間を塞ぐように、シール部材としての一対のエンドシール１５，１５が設置されている。このエンドシール１５は、軌道レール１１との接触箇所にリップ部を備えており、軌道レール１１に対して隙間なく摺接することで、リニアガイド装置１０に対して防塵効果を付与することができるようになっている。
【００２４】
以上のような構成を備える本実施形態に係るリニアガイド装置１０において、シール部材としての一対のエンドシール１５，１５を、本発明品であるハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）によって構成することにより、摺動特性の優れたリニアガイド装置１０を提供することが可能となるのである。
【００２５】
なお、本発明品であるハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）によって構成できる部材については、上述した一対のエンドシール１５，１５に限られるものではない。例えば、リニアガイド装置１０などの運動案内装置に用いられるゴム材料製の摺動部材には、蓋部１７に設置されるエンドシールの他にも、蓋部１７あるいは移動部材である移動ブロック１３に設置されるサイドシールやインナシール、ダブルシール、あるいはスクレーパなどと呼ばれる部材が存在しており、これらの部材についても上述した本発明品に係るゴム材料にて構成することが可能である。
【００２６】
次に、本発明品であるハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）の製造条件について、本発明者が行った実験結果を示すことで説明を行うこととする。
【００２７】
［検証実験及び結果］
検証実験は、水素添加率が８０％よりも小さい水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）をテストピースとして準備し、このテストピースに対してハロゲン化処理を実施することで行われた。その実験結果を図４に示す。
【００２８】
図４において、横軸はハロゲン化処理が行われた処理時間を表しており、原点から右に行くほど時間が経過していることを示している。すなわち、処理条件Ｎｏ．０が処理時間ゼロの状態である。また、処理条件Ｎｏ．１１で過剰なゴムの硬化と亀裂破損が発生したため、この時点で実験を終了した。したがって、処理条件Ｎｏ．１〜１０は、実験開始から硬化亀裂破損までの時間を均等に１１分割した条件箇所であることを示している。一方、図４における縦軸は、摩擦力比の推移を示したものである。実際には、処理時間ゼロ、つまり未処理の状態での摩擦力（ｋｇｆ）を基準値１とし、ハロゲン化処理が進行する時間経過とともに各時間帯での始動摩擦力（ｋｇｆ）がどのように推移したかを絶対値表示で示している。
【００２９】
この実験から、発明者は、まずは水素添加率が８０％よりも小さい水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）に対してハロゲン化処理を行えば、Ｈ−ＮＢＲの一形態であるｌｏｗＨ−ＮＢＲであっても表面近傍に滑性層を形成することが可能であることを確認することができた。この事実は、Ｈ−ＮＢＲにはハロゲン化処理を実施することができないと考えられていたゴム業界の常識を覆すものであった。なお、発明者は、Ｈ−ＮＢＲにおける水素添加率が８０％以上であると、ハロゲン化処理を行ったとしても、このようなＨ−ＮＢＲは水素添加率が高いため、滑性層の形成が阻害され、滑性層が十分に形成できないことを確認している。また、発明者は、水素添加率が８０％よりも小さい水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）に対してハロゲン化処理を行った場合に形成される滑性層の成分についても解析しており、この滑性層の成分として、ハロゲン元素が含まれることを確認している。
【００３０】
また、図４で示す実験結果からは、ハロゲン化処理の初期段階においては時間の経過とともに摩擦力が低下して行く傾向にあるものの、実験開始から硬化亀裂破損までの時間の約中間点以降では、摩擦力が上昇して行くことが確認できた。この結果からは、ハロゲン化処理による摩擦力の低下がピークを迎えて以降については、ハロゲン化処理が進むにつれてゴムの劣化硬化が進行するとともにゴムの剛性が向上してしまうので、その影響で摩擦力が徐々に上昇して行くことが予想できる。
【００３１】
以上の結果を得た発明者は、続いて、ハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）を実際に運動案内装置のシール部材に適用した場合に、どの様な摺動抵抗値を示すかについての確認実験を行った。この実験は、図４において符号Ａで示されるハロゲン化処理の処理時間が実験開始から硬化亀裂破損までの時間の約中間点である処理条件Ｎｏ．５のサンプル（以下、「実施例１」と記す。）と、符号Ｂで示される処理時間が４分の３経過した処理条件Ｎｏ．８のサンプル（以下、「実施例２」と記す。）を用いて行われた。
【００３２】
また、この実験は、運動案内装置の一つであるリニアガイド装置を用いて行われた。効果の比較のために、エンドシールについては、比較例として従来からの一般的なＨ−ＮＢＲと、本発明品としてハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）の２種類のゴム材料を設置した場合における摺動抵抗値を測定した。なお、ハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）については、実施例１と実施例２を図４で示した同一条件で複数製作しておき、無作為に選択された２枚のエンドシールを１セットとし、リニアガイド装置の移動ブロックに対してこのエンドシールを組み込んで、３セット分の実験データを収集した。また、比較例である従来の一般的なＨ−ＮＢＲについても、任意に２枚３セット分を用意した。
【００３３】
摺動抵抗値の測定は、リニアガイド装置の移動ブロックに対してロードセルを取り付け、比較例、実施例１、及び実施例２が取り付けられた移動ブロックを、例えば３００ｍｍのストローク幅でストロークさせ、かつ、測定速度１０ｍｍ／ｓｅｃにて測定を行った。
【００３４】
さらに、上述した実験は、無潤滑環境下での場合と、オイルを付与したオイル潤滑環境下での場合とで実施した。これにより、本発明品がどのような潤滑環境下であっても使用できるものであるか否かを確認することとした。なお、実験で使用されたオイルは、例えばエクソンモービル社が販売する工業用潤滑油（Ｍｏｂｉｌ ＤＴＥ２６（ＶＧ６８））を使用し、エンドシールが接触する軌道レール表面、及びエンドシールのリップ部に斑無く滴下することで付与された。
【００３５】
まず、無潤滑環境下での実験データを図５〜図７に示す。図５〜図７において、図中（ａ）には、取得した摺動抵抗値の生データが示されている。一方、図中（ｂ）には、取得した摺動抵抗値の生データにフィルタ処理を行うことで、摺動抵抗値成分とノイズ成分とに分離した結果が示されている。なお、フィルタ処理後の摺動抵抗値成分に対しては、説明の便宜のために３００ｍｍストロークの範囲内における最大値と最小値を示すための線が引かれている。また、図５において顕著に表れ、図６にもわずかに表れているが、定期的に摺動抵抗値が上下に波打つ傾向がある。これは、実験で使用したリニアガイド装置の軌道レール１１には取り付けのためのボルト孔１１ｂが開いており（例えば、図３参照）、この箇所をエンドシールが通過する際に、軌道レール表面とエンドシールとの接触面積が変化することに起因して生じる現象である。
【００３６】
ここで、図５〜図７で示された波形データの比較を容易化するために、波形データを数値化したものとして表１を示す。また、表１をグラフ化したものとして図８を示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】
表１及び図８から分かることとして、比較例として採用された一般的なＨ−ＮＢＲをエンドシールに用いた場合の摺動抵抗値は、実験セットごとの平均値で１３．７０〜２２．７０Ｎ（ニュートン）を示しているが、本発明品であるハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）については、実験セットごとの平均値で、実施例１で５．５１〜８．８０Ｎ、実施例２で６．３０〜７．５８Ｎを示していた。つまり、本発明品の方が、比較例に比べて摺動抵抗値が大きく減少しており、摺動性能が飛躍的に改善されていることが確認できた。また、３００ｍｍストロークの範囲内における摺動抵抗値の変動幅で比較しても、明らかに本発明品の方がその数値が小さくなっており、安定した摺動性能を得られていることが示されている。
【００３９】
以上の効果をより明確に示すため、比較例に対する本発明品の摺動抵抗値の平均値、及び摺動抵抗変動幅の平均値を百分率で示し、比較することとした。この結果を、表２及び図９、並びに表３及び図１０に示す。ここで、表２は、比較例における摺動抵抗値の平均値を１００％としたときに、実施例１及び実施例２における摺動抵抗値の平均値がどの程度減少しているかを百分率で表示したものであり、図９は、数値で示された表２の値をグラフ化したものである。一方、表３は、比較例における摺動抵抗値の変動幅を１００％としたときに、実施例１及び実施例２における摺動抵抗値の変動幅がどの程度減少しているかを百分率で表示したものであり、図１０は、数値で示された表３の値をグラフ化したものである。
【００４０】
【表２】
【００４１】
【表３】
【００４２】
表２及び図９から、摺動抵抗値の平均値については、本発明品の方が比較例に対して約４１〜４２％程度の改善効果が認められることが明らかとなった。また、表３及び図１０から、摺動抵抗値の変動幅についても、本発明品の方が比較例に対して約３３〜３５％程度の改善効果が認められることが明らかとなった。これらの結果から、本発明品であるハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）については、従来の比較例であるＨ−ＮＢＲに比べて摺動抵抗値が大きく減少し、摺動特性が大幅に改善されることが明らかとなった。また、本発明品を適用したシール部材によれば、無潤滑環境下であっても摺動抵抗値が少なくとも１０Ｎ以下となることが確認され、従来にはない良好な摺動特性を得られることが明らかとなった。
【００４３】
次に、オイル潤滑環境下での実験データを図１１〜図１３に示す。図１１〜図１３において、図中（ａ）には、取得した摺動抵抗値の生データが示されている。一方、図中（ｂ）には、取得した摺動抵抗値の生データにフィルタ処理を行うことで、摺動抵抗値成分とノイズ成分とに分離した結果が示されている。なお、フィルタ処理後の摺動抵抗値成分に対しては、説明の便宜のために３００ｍｍストロークの範囲内における最大値と最小値を示すための線が引かれている。また、図１１において顕著に表れているが、オイル潤滑環境下の場合にも、無潤滑環境下の場合と同様に、リニアガイド装置１０の軌道レール１１に形成された取り付けのためのボルト孔１１ｂ（例えば、図３参照）の影響に起因する定期的な摺動抵抗値の上下方向での波打ち傾向が表れている。
【００４４】
ここで、図１１〜図１３で示された波形データの比較を容易化するために、波形データを数値化したものとして表４を示す。また、表４をグラフ化したものとして図１４を示す。
【００４５】
【表４】
【００４６】
表４及び図１４から分かることとして、従来の比較例であるＨ−ＮＢＲをエンドシールに用いた場合の摺動抵抗値は、実験セットごとの平均値で５．６６〜６．３２Ｎを示しているが、本発明品であるハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）については、実験セットごとの平均値で、実施例１で３．０４〜３．２８Ｎ、実施例２で３．０９〜３．２２Ｎを示していた。つまり、本発明品の方が、比較例に比べて摺動抵抗値が約半分程度減少しており、摺動性能が飛躍的に改善されていることが示されている。また、３００ｍｍストロークの範囲内における摺動抵抗値の変動幅で比較しても、明らかに本発明品の方がその数値が小さくなっており、安定した摺動性能を得られていることが示されている。
【００４７】
以上の効果をより明確に示すため、比較例に対する本発明品の摺動抵抗値の平均値、及び摺動抵抗変動幅の平均値を百分率で示し、比較することとした。この結果を、表５及び図１５、並びに表６及び図１６に示す。ここで、表５は、比較例における摺動抵抗値の平均値を１００％としたときに、実施例１及び実施例２における摺動抵抗値の平均値がどの程度減少しているかを百分率で表示したものであり、図１５は、数値で示された表５の値をグラフ化したものである。一方、表６は、比較例における摺動抵抗値の変動幅を１００％としたときに、実施例１及び実施例２における摺動抵抗値の変動幅がどの程度減少しているかを百分率で表示したものであり、図１６は、数値で示された表６の値をグラフ化したものである。
【００４８】
【表５】
【００４９】
【表６】
【００５０】
表５及び図１５から、摺動抵抗値の平均値については、本発明品の方が比較例に対して約５３％程度の改善効果が認められることが明らかとなった。また、表６及び図１６から、摺動抵抗値の変動幅についても、本発明品の方が比較例に対して約２２〜２３％程度の改善効果が認められることが明らかとなった。
【００５１】
なお、表５及び図１５、並びに表６及び図１６で示された結果は、潤滑剤としてのオイルが機能している状態に加えて更に本発明品の効果が発揮されていることを示しており、本発明品が摺動特性の改善効果に大いに寄与していることを示すものである。
【００５２】
これらの結果から、本発明品であるハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）については、オイル潤滑環境下であっても、従来の比較例であるＨ−ＮＢＲに比べて摺動抵抗値が大きく減少し、摺動特性が大幅に改善されることが明らかとなった。つまり、本発明品によれば、どのような潤滑環境下であっても、摺動特性が改善されることが明らかとなった。なお、本発明品を適用したシール部材によれば、オイル潤滑環境下においては、摺動抵抗値が少なくとも４Ｎ以下となることが確認され、従来にはない良好な摺動特性を得られることが明らかとなった。
【００５３】
なお、本発明におけるハロゲン化処理については、例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、次亜塩素酸ソーダ、塩化カルシウム、過塩化鉄液、硝酸ソーダ、重クロム酸ソーダ、リン酸塩などを含む液体に、被処理材料を所定時間浸漬し、当該被処理材料の表層に対して滑性層を形成する処理や、上記の液体を気化させたハロゲンガスが充満している密閉容器中に被処理材料を一定時間保持させ、当該被処理材料の表層に対して滑性層を形成する処理を含むものとする。
【００５４】
また、ハロゲン化処理の具体的な手法については、例えば、
（１）被処理材料を上記の液体を気化させたハロゲンガスが充満している密閉容器中に一定時間保持させる。あるいは、別法として被処理材料を上記の液体を含むハロゲン化水素水溶液中に浸漬させる。
（２）水洗いして、被処理材料の表面に付着したハロゲン化成分を取り除く。
（３）被処理材料中のハロゲン化成分を中和するために、炭酸水素ナトリウム溶液等のアルカリ溶液に浸し中和処理する。
（４）被処理材料に付着している炭酸水素ナトリウム溶液等のアルカリ溶液を水洗いする。
（５）被処理材料を乾燥する。
という工程を実行することにより、行うことができる。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。
【００５６】
例えば、上述した実施形態では、本発明に係るハロゲン化処理が施された水素添加アクリロニトリルゴム組成物（ｌｏｗＨ−ＮＢＲ）の運動案内装置への適用例として、リニアガイド装置１０を例示して説明を行った。しかしながら、本発明に係るゴム材料は、あらゆる形式の運動案内装置に対して適用可能であり、例えば、転がり軸受や無潤滑軸受、リニアブッシュ、ボールスプライン装置、転動体にローラを使用した運動案内装置、ボールねじ装置、ローラねじ装置、クロスローラリングなどのような、あらゆる転動動作及び摺動動作を伴う装置に対して適用可能である。
【００５７】
その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５８】
なお、本検証実験の実施例では、ハロゲン化処理した２枚のエンドシールを１セットとして摺動抵抗値を測定したが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、ハロゲン化処理したエンドシールとハロゲン化処理していないエンドシールとを１セットとして用いた場合であっても、本発明の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０ リニアガイド装置、１１ 軌道レール、１１ａ 転動体転走面、１１ｂ ボルト孔、１２ ボール、１３ 移動ブロック、１３ａ 負荷転動体転走面、１５ エンドシール、１７ 蓋部、２２ 負荷転動体転走路、２３ 無負荷転動体転走路、２５ 方向転換路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に転動体転走面を有する軌道部材と、
前記転動体転走面に対向する負荷転動体転走面と、当該負荷転動体転走面と平行な無負荷転動体転走路とを有する移動部材と、
前記移動部材の両端部に設置されるとともに、前記転動体転走面と前記負荷転動体転走面とで構成される負荷転動体転走路と、前記無負荷転動体転走路とをつなぐ方向転換路をそれぞれ有する一対の蓋部と、
前記負荷転動体転走路と前記無負荷転動体転走路と一対の前記方向転換路とで構成される無限循環路に転動自在に配設される複数の転動体と、
を備える運動案内装置であって、
前記蓋部あるいは前記移動部材には、前記軌道部材に対して隙間なく摺接するシール部材が設置されており、
前記シール部材が、水素添加アクリロニトリルゴム組成物に対してハロゲン化処理を施したゴム材料を備えることを特徴とする運動案内装置。
【請求項２】
請求項１に記載の運動案内装置において、
前記水素添加アクリロニトリルゴム組成物の水素添加率が、８０％より小さいことを特徴とする運動案内装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の運動案内装置において、
前記シール部材の無潤滑環境下での摺動抵抗値が、１０Ｎ以下であることを特徴とする運動案内装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の運動案内装置において、
前記シール部材のオイル潤滑環境下での摺動抵抗値が、４Ｎ以下であることを特徴とする運動案内装置。
【請求項５】
長手方向に転動体転走面を有する軌道部材と、
前記転動体転走面に対向する負荷転動体転走面と、当該負荷転動体転走面と平行な無負荷転動体転走路とを有する移動部材と、
前記移動部材の両端部に設置されるとともに、前記転動体転走面と前記負荷転動体転走面とで構成される負荷転動体転走路と、前記無負荷転動体転走路とをつなぐ方向転換路をそれぞれ有する一対の蓋部と、
前記負荷転動体転走路と前記無負荷転動体転走路と一対の前記方向転換路とで構成される無限循環路に転動自在に配設される複数の転動体と、
を備える運動案内装置に用いられるシール部材であって、
前記軌道部材に対して隙間なく摺接するように前記蓋部あるいは前記移動部材に設置されるとともに、水素添加アクリロニトリルゴム組成物に対してハロゲン化処理を施したゴム材料を備えることを特徴とするシール部材。
【請求項１】
長手方向に転動体転走面を有する軌道部材と、
前記転動体転走面に対向する負荷転動体転走面と、当該負荷転動体転走面と平行な無負荷転動体転走路とを有する移動部材と、
前記移動部材の両端部に設置されるとともに、前記転動体転走面と前記負荷転動体転走面とで構成される負荷転動体転走路と、前記無負荷転動体転走路とをつなぐ方向転換路をそれぞれ有する一対の蓋部と、
前記負荷転動体転走路と前記無負荷転動体転走路と一対の前記方向転換路とで構成される無限循環路に転動自在に配設される複数の転動体と、
を備える運動案内装置であって、
前記蓋部あるいは前記移動部材には、前記軌道部材に対して隙間なく摺接するシール部材が設置されており、
前記シール部材が、水素添加アクリロニトリルゴム組成物に対してハロゲン化処理を施したゴム材料を備えることを特徴とする運動案内装置。
【請求項２】
請求項１に記載の運動案内装置において、
前記水素添加アクリロニトリルゴム組成物の水素添加率が、８０％より小さいことを特徴とする運動案内装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の運動案内装置において、
前記シール部材の無潤滑環境下での摺動抵抗値が、１０Ｎ以下であることを特徴とする運動案内装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の運動案内装置において、
前記シール部材のオイル潤滑環境下での摺動抵抗値が、４Ｎ以下であることを特徴とする運動案内装置。
【請求項５】
長手方向に転動体転走面を有する軌道部材と、
前記転動体転走面に対向する負荷転動体転走面と、当該負荷転動体転走面と平行な無負荷転動体転走路とを有する移動部材と、
前記移動部材の両端部に設置されるとともに、前記転動体転走面と前記負荷転動体転走面とで構成される負荷転動体転走路と、前記無負荷転動体転走路とをつなぐ方向転換路をそれぞれ有する一対の蓋部と、
前記負荷転動体転走路と前記無負荷転動体転走路と一対の前記方向転換路とで構成される無限循環路に転動自在に配設される複数の転動体と、
を備える運動案内装置に用いられるシール部材であって、
前記軌道部材に対して隙間なく摺接するように前記蓋部あるいは前記移動部材に設置されるとともに、水素添加アクリロニトリルゴム組成物に対してハロゲン化処理を施したゴム材料を備えることを特徴とするシール部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−１５１５３（Ｐ２０１３−１５１５３Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４６１６８（Ｐ２０１１−１４６１６８）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
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