JPH09229062A - 滑り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 潤滑油の保持性を改善する。 【解決手段】 キャリッジ３は、その摺動部４を主軸１
および補助軸２の外周面に摺動案内されて軸方向に直線
移動する。キャリッジ３は全体を含油樹脂で形成したも
ので、主軸１および補助軸２を挿通する貫通穴が摺動部
４になっている。キャリッジ３の摺動部４の相手面とな
る主軸１および補助軸２の外周面1a、2aには、それぞれ
多数の微小凹部が形成されている。これら微小凹部はそ
れぞれに独立したくぼみ状をなし、上記外周面1a、2aに
ランダムに分布している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１又は２以上の軸
に沿って滑り部材（例えば、直線移動用キャリッジ）を
軸方向に往復動させる滑り装置に関し、光学式ディスク
装置、磁気記録装置等の平行送り機構に利用することが
できる。

【０００２】

【従来の技術】例えば光学式ディスク装置等のキャリッ
ジには、大別して、次のようなものがある。 （１）軸の外周面、キャリッジの摺動部に潤滑油もしく
はグリースを塗布したもの。 （２）キャリッジの摺動部にポリテトラフルオロエチレ
ン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂を含むポリアセタール樹
脂のような自己潤滑性樹脂を用いたもの。 （３）上記（２）の構成におけるポリアセタール樹脂等
の自己潤滑性樹脂の代わりに含油樹脂を用いたもの。 （４）上記（３）の構成における含油樹脂の代わりに含
油焼結合金を用いたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記（１）の潤滑油も
しくはグリースを塗布する構成では、定期的な給脂が必
要であり、また組立時に油脂を塗布する時間がかかりコ
ストアップになる。

【０００４】上記（２）のポリアセタール樹脂等の自己
潤滑性樹脂を用いる構成では、要求される摩擦、摩耗特
性が得られない。

【０００５】上記（３）（４）の含油樹脂又は含油焼結
合金を用いる構成は、摺動部の表層部の油が潤滑に寄与
しスムーズに摺動するが、相手軸に油の保持性がないた
め、摺動抵抗が不安定になり、特に起動時の摺動抵抗が
大きくなり、要求される特性が得られない。

【０００６】そこで、本発明は上記（３）（４）の構成
における潤滑油の保持性を改善することにより、摺動部
における油膜形成力を高め、長時間の低摩擦、低摩耗特
性をが得られる直線運動用キャリッジ等の滑り部材を提
供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、軸と、この軸の外周面に摺動案内され
る摺動部を有する滑り部材とを備えた滑り装置におい
て、軸の外周面および滑り部材の少なくとも摺動部のう
ち一方を含油樹脂又は含油焼結合金で形成し、他方の表
面に多数の微小凹部を形成した。

【０００８】ここでいう滑り部材は、直線運動用の滑り
部材であり、例えば直線運動用キャリッジが該当する。

【０００９】上記含油樹脂としては、例えば、合成樹脂
２０〜４０重量％、無機充填材２０〜６０重量％、繊維
状補強材１０〜３０重量％、潤滑油１〜７重量％、油保
持材１〜５重量％の樹脂組成物を用いることができる。
ここでの合成樹脂は、特にその種類を限定するものでは
なく、例えば６６ポリアミド樹脂、４６ポリアミド樹脂
等のポリアミド系樹脂（ＰＡ）、熱硬化性ポリイミド樹
脂、熱可塑性ポリイミド樹脂等のポリイミド系樹脂（Ｐ
Ｉ）、ポリアミドイミド系樹脂（ＰＡＩ）、ポリフェニ
レンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等のポリアリーレンサ
ルファイド系樹脂（ＰＡＳ）、ポリシアノアリールエー
テル系樹脂（ＰＥＮ）、ポリエーテルエーテルケトン樹
脂（ＰＥＥＫ）等のポリエーテルケトン系樹脂（ＰＥ
Ｋ）、液晶ポリエステル樹脂（ＬＣＰ）等の芳香族系ポ
リエステル樹脂、ポリアセタール系樹脂（ＰＯＭ）、ポ
リオレフィン系樹脂などであっても良いが、製造工程を
簡略化するため、射出成形が容易な結晶性の熱可塑性樹
脂を採用することが好ましい。また、耐久性、耐熱性を
備えた樹脂を採用することは製品の品質を長時間維持す
ることからも好ましく、ＰＰＳやＰＯＭは比較的、摺動
性と価格の点で平均して優れており、これらの条件を満
足する樹脂といえる。また、このような合成樹脂のう
ち、熱可塑性のものは射出成形による製造工程の簡略化
が図れて好ましい。上記合成樹脂の配合量は、全樹脂組
成物量の２０〜４０重量％であることが好ましい。

【００１０】上記無機充填材は、樹脂組成物の成形収縮
率および成形時の異方性を低減させるために添加される
もので、後述する油保持材とは吸油性の点で異なるもの
である。このような無機充填材としては、ガラスフレー
ク、マイカ、グラファイト、ウォラスナイト、カーボン
などを例示することができる。配合に際しては、これら
をそれぞれ単独で用いる他、２種以上を混合して用いて
も良い。特に、マイカ、グラファイトをそれぞれ単独ま
たは２種以上を混合して用いると好ましい結果が得られ
る。このような無機充填材の配合量は、全樹脂組成物量
の２０〜６０重量％好ましくは４０〜６０重量％とす
る。

【００１１】上記繊維補強材は、上述した熱可塑性樹脂
を補強可能なものであれば、特にその種類を限定するも
のでなく、例えば炭素繊維（ＣＦ）、ガラス繊維（Ｇ
Ｆ）、芳香族ポリアミド、アルミナ繊維、ウォラスナイ
ト、チタン酸カリウムウィスカー等の短繊維などを例示
することができる。そして、より機械的強度の優れた成
形品を得るためには、引張り弾性率が２００ＧＰａ以上
の繊維補強材を採用することが好ましい。このような繊
維補強材の配合量は、全樹脂組成物量の１０〜３０重量
％であることが好ましい。

【００１２】上記潤滑油は、石油系潤滑油、合成潤滑油
などの液体潤滑剤であれば特に限定して使用されるもの
ではなく、例えばシリコーン油、脂肪酸エステル油など
を用いることができる。潤滑油は、ポリマー型として、
ポリグリコール、オレフィンのオリゴマー、シリコー
ン、パーフルオロアルキルエーテル、パーフルオロポリ
エーテル、クロロフルオロカーボン、ポリフェニルエー
テルなどが挙げられ、非ポリマー型として、アルキルベ
ンゼン、リン酸エステル、ポリオールエステル、ジエス
テル、ケイ酸エステル、合成ナフタリンなどが挙げられ
る。以上に例示した潤滑油の中から適度な粘度を有する
潤滑油（例えば、見かけの粘度が１〜１０００ポイズ、
具体的には、１〜１００ポイズの粘度を有する潤滑油）
を選択使用することで、潤滑油の早期滲み出しを極力抑
制することが可能となり、潤滑寿命の向上を図ると同時
に、周囲環境の汚染も防止することができる。このよう
な潤滑油の配合量は、全樹脂組成物量の１〜７重量％好
ましくは３〜５重量％とする。

【００１３】上記油保持材は、無機化合物であって、特
に多孔質のものであり、特に大きな比表面積を有するこ
とによる油保持性又は吸湿性が大きいという物性を有す
るものである。このような油保持材は、その気孔に上記
潤滑油を含浸させて適当な保油性を維持させるために、
気孔率２０〜８０重量％好ましくは４０〜６０重量％の
ものを用いる。油保持材としては、タルク、クレイ、炭
酸カルシウム、カーボン、活性炭など挙げられる。この
ような油保持材の配合量は、全樹脂組成物量の１〜５重
量％である。

【００１４】上記含油焼結合金としては、例えば、多孔
質焼結体の細孔内に、基油に石けん増稠剤を０．１重量
％以上（上限は、例えば５０重量％以下）添加してなる
グリースを充填したものを用いることができる。

【００１５】上記多孔質焼結体は 鉄、銅、亜鉛、ニッ
ケル等またはこれらを組み合わせた合金の微粉末に混
合、圧縮成形、焼成、表面硬化処理等の処理を施して得
られる均一な多孔質組織を有する焼結体であって、およ
び５０μｍ以下（多くは１０μｍ以下）で、例えば０．
１μｍ以上の細孔が分布しているのが一般的である。

【００１６】上記石けん増稠剤は、相転移温度に加熱す
ることによって液状化し、冷却することによって結晶化
して保油性を発揮するものである。このような石けん増
稠剤としては高級脂肪酸の金属塩、特にリチウム塩又は
マグネシウム塩が好ましい。これら増稠剤は、基油例え
ば石油系潤滑油、合成潤滑油（例えばシリコーン油、ジ
エステル油、ポリ−α−オレフィンなど）に、通常の潤
滑グリースに使用される各種添加剤を必要に応じて共存
させながら加えられる。増稠剤とは、潤滑油を常温で自
由表面を作らない半固形状または固形状のグリースに変
化させるものであるが、このような特性を発揮させるに
必要な増稠剤の添加量は０．１重量％以上であり、１０
０°Ｃにおいても流動しないグリースとするためには例
えば０．２重量％以上（上限は、例えば５０重量％以
下）とすることが好ましい。

【００１７】上記のような含油焼結合金は、通常の作動
時の温度範囲における潤滑油流出を極力抑制することが
可能であるから、潤滑寿命の向上、周囲環境の汚染防止
に有効である。

【００１８】また、上記含油焼結合金として、例えば、
多孔質焼結体に油又は増稠剤濃度３重量％未満のグリー
スでなる潤滑油を含浸させると共に、この多孔質焼結体
の外表面に増稠剤濃度３重量％以上５０重量％以下のグ
リースでなる潤滑油を所要厚さに含浸させたものを用い
ることもできる。このような含油焼結合金によれば、特
別なシール構造を用いることなく、内部の軟らかい潤滑
油（油又は増稠剤濃度３重量％未満のグリースでなる潤
滑油）の外表面からの流出を抑制することができる。ま
た、外表面の潤滑油（増稠剤濃度３重量％以上５０重量
％以下のグリースでなる潤滑油）は、内部に含浸させた
潤滑油の体積膨張を吸収するので、軸穴側への流出も抑
制することができる。

【００１９】上記「微小凹部」には、くぼみ状、軸方向
溝状、円周方向溝状、傾斜溝状、交差溝状、軸方向又は
円周方向の断続溝状等の種々の形状のものが含まれる
が、ランダムな独立したくぼみ状とするのが好ましい。
その場合、微小凹部を形成する他方の表面は、微小凹部
以外の部分を滑らかな平滑面とし、かつ、表面粗さの大
きさを軸方向と円周方向とで同程度にすると良い。さら
に、上記他方の表面は、表面粗さを軸方向と円周方向の
ぞれぞれについて求めてパラメータＲＭＳで表示したと
き、軸方向表面粗さＲＭＳ（Ｌ）と円周方向表面粗さＲ
ＭＳ（Ｃ）との比ＲＭＳ（Ｌ）／ＲＭＳ（Ｃ）が１．０
以下（下限値は、例えば０．１以上）であり、かつ、表
面粗さのパラメータＳＫ値が軸方向及び円周方向のいず
れもマイナスであり、微小凹部の占める表面積比率が１
〜４０％、諸条件によっては１０〜４０％であるように
すると良い。一方、別に諸種条件によっては、上記のよ
うな含油焼結合金の軸部との摺動面（軸受面）の表面開
口率は、面積比で１〜１５％、好ましくは１〜１０％と
しても良い。この種の滑り軸受における軸受面の表面開
口率は通常１５〜３５％程度であるが、これでは、軸受
隙間に引き込まれた油が軸受面から軸受内部に逃げ込み
やすく、良好な油膜が形成されにくいので、回転精度の
劣化につながる可能性もある。これに対して、表面開口
率か１〜１５％、好ましくは１〜１０％であれば、油が
軸受内部に逃げ込みにくく、良好な油膜が形成されやす
いので、軸振れが小さく安定した回転精度をえることが
できることも考えられる。

【００２０】軸の材質は特に限定されず、ＳＳ鋼、Ｓ−
Ｃ鋼、ＳＣＭ鋼、ＳＵＪ鋼、ＳＵＳ鋼など種々の材料を
用いることができる。鋼の硬度は、ＨＲＣ３０〜６０程
度、あるいは、ＨＢ１４０〜２２０程度で良く、また、
焼き入れ処理後の硬度はＨＲＣ５５〜７０程度好ましく
はＨＲＣ６０〜６５程度とすると良い。

【００２１】以上の構成は、軸と、軸の外周面に摺動案
内される摺動部を有する滑り部材とを備えた滑り装置を
対象とするが、平面状の摺動面を有する相手部材と、こ
の摺動面に摺動案内される滑り部材とを備えた滑り装置
にも、以上の構成が同様に適用できる。この場合、上記
における「軸方向」と「円周方向」は、「摺動方向」と
「摺動方向と直角方向」、あるいはその逆の関係に置き
換えることができ、これに対応して上記のＲＭＳ
（Ｌ）、ＲＭＳ（Ｃ）、ＳＫ値を規定することができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、直線移動用の滑
り部材として光学式ディスク装置のキャリッジを例示し
ている。主軸１と補助軸２にキャリッジ３が装着されて
いる。キャリッジ３は、その摺動部４を主軸１および補
助軸２の外周面に摺動案内されて軸方向に直線移動す
る。図１に示すキャリッジ３は全体を上述した含油樹脂
で形成したもので、主軸１および補助軸２を挿通する貫
通穴が摺動部４になっている。図２に示すキャリッジ３
は、主軸１および補助軸２を挿通する貫通穴に上述した
含油樹脂又は含油焼結合金からなる筒状の摺動部４を固
着したものである。主軸１および補助軸２はスタンド６
に固定され、キャリッジ３には光学レンズ５が装着され
る。

【００２３】キャリッジ３の摺動部４の相手面となる主
軸１および補助軸２の外周面１ａ、２ａには、それぞれ
多数の微小凹部が形成されている。これら微小凹部はそ
れぞれに独立したくぼみ状をなし、上記外周面１ａ、２
ａにランダムに分布している。上記外周面１ａ、２ａの
微小凹部以外の部分は滑らかな平滑面に形成されてい
る。このようにして、多数の微小凹部によってランダム
な方向の微小粗面に形成された上記外周面１ａ、２ａの
表面粗さは、軸方向と円周方向のぞれぞれについて求め
てパラメータＲＭＳで表示したとき、軸方向表面粗さＲ
ＭＳ（Ｌ）と円周方向表面粗さＲＭＳ（Ｃ）との比ＲＭ
Ｓ（Ｌ）／ＲＭＳ（Ｃ）が１．０以下例えば０．７〜
１．０であり、かつ、表面粗さのパラメータＳＫ値が軸
方向及び円周方向のいずれもマイナス例えば―１．６に
なっている。

【００２４】上記のような外周面１ａ、２ａの粗面条件
を得るための表面加工処理は、特殊なバレル研磨によっ
て所望する仕上げ面を得ることができる。

【００２５】上記パラメータＳＫ値とは、表面粗さの分
布曲線の歪み度（ＳＫＥＷＮＥＳＳ）を指し、ガウス分
布のような対称形状分布はＳＫ値が０となるが、パラメ
ータＳＫ値を円周方向、軸方向とも―１．６以下とした
設定値は、微小凹部の形状、分布がキャリッジ３の摺動
部４の油膜形成に有利な範囲である。

【００２６】外周面１ａ、２ａに占める微小凹部の表面
積比率は各々の仕様、条件により１〜１０％のものや、
また１０〜４０％であると共に、微小凹部の等価円直径
は１５０μｍφ以下であり、微小凹部の平均面積は等価
円直径３μｍφ以下を除いて整理したとき、３５〜１５
０μｍ² である。等価円直径は、例えば３〜１５０μｍ
φであってもよい。

【００２７】図３に、キャリッジを案内する相手軸の外
周面の一般的な仕上げ面（鏡面加工）の状況を示し、図
４に、上記のような微小粗面加工を施した主軸１および
補助軸２の外周面１ａ、２ａの仕上げ面の状況を示す。

【００２８】本発明は、上記キャリッジに限らず、軸
と、この軸の外周面に摺動案内される摺動部を有する滑
り部材とを備えた滑り装置、例えば送りねじ装置やワッ
クス封入型サーモバルブ等においても適用可能である。

【００２９】

【実施例】図３、図４に示す仕上げ面に加工した相手軸
に種々の供試キャリッジを組み込み、下記の試験条件に
て摺動抵抗測定試験および耐久試験を行なった。その結
果を図６に示す。

【００３０】摺動抵抗測定試験：図５に示すように、供
試キャリッジ３’の摺動部４’（φ５×２３．５）を、
スタンド６’に固定した相手軸１’（ＳＵＳ３０３、φ
５×５４．５）に組み込んだ試験部と、ロードセル７を
介して供試キャリッジ３’を往復動させるクランク機構
部８とで構成される往復型摩擦摩耗試験機を用い、 周速１００ｍｍ／ｓｅｃ、面圧１．７ｋｇｆ／ｃｍ²、
振幅１０ｍｍ の条件にて、供試キャリッジ３を駆動させたときの経時
変化とロードセルにより摺動抵抗（摩擦抵抗）の変化を
調べた。 耐久試験：上記の往復型摩擦摩耗試験機を用い、摺動抵
抗測定試験と同条件による連続耐久試験を行ない、耐久
時間を調べた。

【００３１】［実施例１］ 供試キャリッジ：全体を下記成分の含油樹脂で形成（図
１に示す構成） 合成樹脂；ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ） ＰＰＳ−Ｔ４（トープレン社製） 配合量４０重量％ 無機充填材；マイカ フロゴパイトマイカ（カナダマイカ社製） 配合量２０重量％ 繊維状充填材；炭素繊維（ＣＦ） ベスファイトＨＭ（東邦レーヨン社製） 平均繊維径７μｍ、平均繊維長６ｍｍ 配合量３０重量％ 潤滑油；脂肪酸エステル油 ニッサンユニスターＨ（日本油脂社製） 配合量５重量％ 油保持材；クレイ ハードトップクレイ（白石工業社製） 配合量３重量％ 活性炭 リノベス−ＡＤＯＬ−Ａ１０（大阪ガスケミカル社製） 配合量２重量％ 相手軸：表面粗度０．２Ｓ（図４）

【００３２】［実施例２］ 供試キャリッジ：含油樹脂からなる筒状の摺動部４を固
着（図２に示す構成） 含油樹脂の成分は実施例１と同じ 相手軸：表面粗度０．２Ｓ（図４）

【００３３】［実施例３］ 供試キャリッジ：含油焼結合金からなる筒状の摺動部４
を固着（図２に示す構成） 基油として無添加多目的油（ＦＢＫ１５０：日本石油社
製）を、また増稠剤として１〜２５重量％の濃度になる
ようにステアリン酸リチウムを、さらに酸化防止剤とし
てフエニル−α−ナフチルアミンを１．０重量％配合し
て混合液（グリース原液）を調整し、焼結銅合金体に含
浸させた。含浸の手順は、上記混合液を２００°Ｃに加
熱し、充分に溶解させ均一相の液状にした後、これに、
別途２００°Ｃの恒温槽中で加熱しておいた焼結銅合金
体を浸漬し、減圧含浸により細孔内に溶融グリースを含
浸させた後、浸漬したまま冷却した。 相手軸：表面粗度０．２Ｓ（図４）

【００３４】［比較例１］ 供試キャリッジ：含油樹脂からなる筒状の摺動部４を固
着（図２に示す構成） 含油樹脂の成分は実施例１と同じ 相手軸：表面粗度０．８Ｓ以下に鏡面加工（図３）

【００３５】［比較例２］ 供試キャリッジ：含油焼結合金からなる筒状の摺動部４
を固着（図２に示す構成） 含油焼結合金は実施例２と同じ 相手軸：表面粗度０．８Ｓ以下に鏡面加工（図３）

【００３６】［比較例３］ 供試キャリッジ：ポリフェニレンサルファイド樹脂（Ｐ
ＰＳ）からなる筒状の摺動部４を固着（図２に示す構
成） 相手軸：表面粗度０．８Ｓ以下に鏡面加工（図３） 相手軸の外周面および摺動部４にタービン油（ダフニー
スーパータービン：出光社製）を塗布

【００３７】［比較例４］ 供試キャリッジ：ポリフェニレンサルファイド樹脂（Ｐ
ＰＳ）を基材とし、これに自己潤滑性樹脂としてポリテ
トラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を１０重量％配
合した樹脂組成物からなる筒状の摺動部４を固着（図２
に示す構成） 相手軸：表面粗度０．８Ｓ以下に鏡面加工（図３）

【００３８】図６に示す試験結果から明らかなように、
実施例１、実施例２、実施例３は２００ｈｒ経過後も極
めて良好な摺動特性を示した。これに対し、比較例１、
比較例２では、初期の摺動抵抗は実施例品と同等であっ
たが、１００ｈｒ経過後、摺動抵抗が徐々に増大した。
また、比較例３、比較例４では、１００ｈｒ経過前に摺
動抵抗が増大した。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
滑り部材の摺動部における油膜形成率が向上するので、
摺動抵抗が小さく、かつ、長時間安定した摺動特性が得
られる。また、微小凹部を形成する表面はバレル加工
（タンブラー加工）等で仕上げることができるので、鏡
面加工する場合に比べ、コスト低減を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例を示す斜視図である。

【図２】実施例を示す斜視図である。

【図３】相手軸の一般的な仕上げ面（鏡面加工）の状況
を示す図である。

【図４】実施例の微小粗面加工を施した相手軸の仕上げ
面の状況を示す図である。

【図５】往復型摩擦摩耗試験機を示す断面図である。

【図６】摺動抵抗測定試験および耐久試験の結果を示す
図である。

【符号の説明】

１ 主軸 ２ 補助軸 ３ 滑り部材（キャリッジ） ４ 摺動部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸と、この軸の外周面に摺動案内される
   摺動部を有する滑り部材とを備えた滑り装置において、 軸の外周面および滑り部材の少なくとも摺動部のうち一
   方を含油樹脂又は含油焼結合金で形成し、他方の表面に
   多数の微小凹部を形成したことを特徴とする滑り装置。
2. 【請求項２】 上記微小凹部は、上記他方の表面にラン
   ダムに分布する独立したくぼみ状のものであることを特
   徴とする請求項１記載の滑り装置。
3. 【請求項３】 上記他方の表面は、上記微小凹部以外の
   部分が滑らかな平滑面であり、かつ、表面粗さの大きさ
   が軸方向と円周方向とで同程度であることを特徴とする
   請求項２記載の滑り装置。
4. 【請求項４】 上記他方の表面は、その表面粗さを軸方
   向と円周方向のぞれぞれについて求めてパラメータＲＭ
   Ｓで表示したとき、軸方向表面粗さＲＭＳ（Ｌ）と円周
   方向表面粗さＲＭＳ（Ｃ）との比ＲＭＳ（Ｌ）／ＲＭＳ
   （Ｃ）が１．０以下であり、かつ、表面粗さのパラメー
   タＳＫ値が軸方向及び円周方向のいずれもマイナスであ
   り、上記微小凹部の占める表面積比率が１〜４０％であ
   ることを特徴とする請求項３記載の滑り装置。
5. 【請求項５】 滑り部材が、直線運動用滑り部材である
   請求項１乃至４何れか記載の滑り装置。
6. 【請求項６】 滑り部材が直線運動用キャリッジである
   請求項１乃至４何れか記載の滑り装置。