CN1789760A - 直进装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动注射成型机及电动压力机在高负荷荷重断续作用下，在短冲程往返运动部位所用的长寿命直进装置。本发明的直进装置的球螺纹1，在相邻的滚动体9之间分别设置面对滚动体9分别有2个凹面23的保持件21，同时，在滚动体9的表面层设置残留的奥氏体达到15～40体积％的氰化层。

Description

直进装置

本发明专利申请是于2003年4月11日提交的申请号为：“03110126.7”、发明名称为“直进装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及直进装置，特别是涉及球螺纹，详细地说，涉及电动注射成型机及电动压力机等在断续高负荷荷重作用下，进行短冲程往复运动时使用的频率高的摇动部位用的长寿命直进装置。

背景技术

近几年来，作为代替油压气缸的直进装置，使电动注射成型机及电动压力机等的旋转运动变换成直进运动，以及为了使直进移动无摩擦损失而平稳进行，多数采用球或滚筒作滚动体的直进装置。

例如，作为直进装置一例的总体球形的球螺纹，其构成是：在外周部位形成阳螺纹槽的螺纹轴、与该阳螺纹槽同样螺距的在内周部位形成的阴螺纹槽的螺母和在该阳螺纹槽和阴螺纹槽之间安装的滚动自如的多个球。在螺母上阴螺纹槽的一端和另一端连通，形成循环通路。

当螺纹轴和螺母相对旋转时，球在阳螺纹槽和阴螺纹槽形成的滚动路线中在滚动的同时在阴螺纹槽内前进，到达阴螺纹槽一端的球，通过循环通路，从该阴螺纹槽一端向另一端循环，再次到达阳螺纹槽和阴螺纹槽之间，发生滚动。

在阳螺纹槽和阴螺纹槽之间滚动的球，在同一方向旋转，当该球彼此直接接触时，在作为接触部分的球表面，作相对的反向运动。因此，以滚动速度2倍的速度发生相对滑移，产生称为球摩擦的现象，球表面发生早期磨耗，或在摩擦热作用下，球和螺纹槽发生烧结等不良现象。

球和螺纹轴，或球和螺母的接触点，通过润滑脂或润滑剂，形成称为接触椭圆的非常小的椭圆形，该接触点的面压成为极高。

原来的球螺纹，为了耐这种高面压，用特殊材料制造。即，螺纹轴及螺母采用SCM420等渗炭轴承钢，或SAE4150等高频淬火用钢，使用热处理使表面硬度调整到HRC56～63左右后的材料。

另外，对于球可以采用SUJ2等高碳铬轴承钢，进行淬火，使表面硬度达到HRC60以上。

电动注射成型机及电动压力机等使用的球螺纹，在施加瞬间高负荷的短冲程下使用，在最大负荷的作用状态下一端停止后，在反旋转往复运动的严格条件下进行使用。

因此，在球的滚动面上刮取油膜，润滑剂难以进入螺纹槽和球的接触面上，油膜的形成不充分，在螺纹轴、螺母及球的滚动面上，由于表面损伤而使磨耗、剥离易于发生，这是个问题。

特别是以滚动速度的2倍速度产生相对滑移，在球的彼此接触面上，由于球的摩擦而使损伤显著。

另外，由于高负荷的作用，机台的变形或安装时的失调等，使上述球的摩擦更加显著，使寿命进一步下降。

为了防止球的磨耗、提高耐久性，例如，在特开平10-103445号公报、特开平11-300803号公报中，提出球的表面进行氰化处理，以提高球寿命的球螺纹。该球螺纹通过球表面进行氰化处理，在该表面上析出许多马氏体组织，球的表面硬度提高，而使龟裂敏感性降低。

然而，在球产生摩擦时，即使球表面进行氰化处理，提高硬度，但仍不能避免球表面的损伤，而且润滑不良是造成螺纹轴或螺母产生早期破损的一个原因。

作为解决球摩擦的手段，特开2000-291770号公报中提出在支撑负荷荷重的负荷球之间，插入比该负荷球直径小数μm～数十μm左右的隔离球形式的球螺纹。

通过隔离球的插入，可以消除球之间的摩擦，然而，隔离球不承受负荷，实际上承受负荷的球数减少，球螺纹的允许负荷荷重降低，这是个问题。

作为允许负荷荷重不发生降低、并且防止球摩擦的球螺纹，例如，特开平11-315835号公报、特开2000-199556号公报、特开2001-21018号公报、特开2001-124172号公报、特开平13-124172，公开了在各球之间插入保持件的球螺纹，该保持件面对各球之间具有2个凹面。

使保持件的凹面分别接触球而配置，与采用隔离球的球螺纹相比，以配置更多个负荷球，可抑制允许负荷容量的下降。

另外，还有的优点是，球之间不发生摩擦、在保持件的凹面内的润滑剂也可以保持、润滑不良得到显著减轻。

为了降低球和螺纹轴，或球和螺母的接触点的接触椭圆的面压，有人提出把所谓哥德式(ゴシツク)尖拱形的螺纹槽曲率半径减小。

例如，特开2000-39052号公报中公开了通过把螺纹轴的阳螺纹槽的曲率半径降到比螺母的阴螺纹槽曲率半径小，使阳螺纹槽和球的接触面压降低，易受螺母损伤的螺纹轴条件缓和，以达到长寿命的球螺纹。

但是，球螺纹在高负荷条件下使用时，在接触椭圆下的材料内部有很大的剪切力作用，所以，可以消除采用保持件的球摩擦，但螺纹轴的阳螺纹槽曲率半径减小，不仅使阳螺纹槽和球的接触面压降低，而且，螺纹轴或螺母产生剥离，这是个问题。

因此，插入保持件、防止球之间的摩擦，阳螺纹槽的曲率半径变小，仅使接触面压下降，难以承受高速、高负荷、短冲程往复运动的严格使用条件，为了达到球螺纹的长寿命，还有很多改善的余地。

本发明人检测插入保持件的球螺纹的破损模型的结果发现，由于润滑不良而产生以表面作为起点的剥离，所以，变成该表面起点型剥离和以内部作为起点的内部起点型剥离混合存在的混合剥离。，通过润滑剂仅提高润滑性能，该内部起点型剥离不能完全回避，而只要不能防止内部起点型剥离，具有保持件的球螺纹的寿命就不可能达到最大。

另一方面，一般在球螺纹中封入锂皂-矿物油系润滑脂或锂复合皂-矿物油系润滑脂。然而，由于增稠剂的强度不足，耐热性及油膜保持性欠缺，特别是对于施加高负荷用途的电动注射成型机及压力机，其寿命不能得到满足。

发明内容

鉴于上述实际情况，本发明的目的是提供一种寿命长的直进装置(alinear motion device)(球螺纹(a ball screw))，特别是提供一种即使施以高荷重负荷也能保持长寿命的直进装置(球螺纹)。

本发明第1方面的直进装置，其中包括：轴(shaft)、安装在轴上、可引导该轴在轴线方向作直线移动的直进体(a linear motion body)、在该直进体的内周面上形成的滚动体槽和上述轴之间设置的滚动自如的多个滚动体(rolling element)、在上述直进体上形成的使上述滚动体从所述滚动体槽一端向另一端循环的循环回路(a circulation path)，其特征是，在该直进装置中，与上述滚动体分别面对的具有2个凹面的保持件(retaining pieces)，分别设置在相邻的上述滚动体之间、同时在上述滚动体的表面层设置残留的奥氏体(residual austenite)达到15～40体积％的氰化层(a carbonitrided layer)。

按照上述结构的直进装置，由于把分别面对滚动体具有2个凹面的保持件分别设置在相邻的滚动体之间，滚动体，例如，对保持件的哥德式尖拱形凹面在以极小的摩擦接触的同时，与该保持件一起在滚动体槽内循环滚动，可以防止滚动体之间的摩擦，从而可以防止由于摩擦所造成的动作不良、噪音及异常声音的发生，以及由于滚动体的摩擦所造成的损伤。

与采用隔离球的直进装置比较，可以配置更多的负荷滚动体，不会使允许负荷容量降低，可谋求长寿命。

另外，由于在滚动体表面层设置了残留奥氏体达15～40体积％的氰化层，可使该滚动体具有高的表面硬度和适当的柔软度，在滚动体于滚动体槽及循环回路内滚动时，使该滚动体槽及循环回路接触时的冲击得到缓和，滚动体槽及循环回路，特别是从承受大冲击荷重的滚动体槽至循环回路的连接部，或从循环回路至滚动体槽的连接部所形成的角隅，可以防止大的剥离片的脱落，可以长期保持良好的润滑条件。

另外，直进装置在承受最大负荷后停止，可以缓和反转时产生的冲击荷重，使轴及直进体的内部疲劳减轻，防止后述内部起点型剥离的发生，寿命可以很长。

本发明第2方面的直进装置，其中包括：安装在轴上、引导该轴在轴线方向作直线移动的直进体、设置在该直进体的内周面上形成的滚动体槽和上述轴之间的滚动自如的多个滚动体、在上述直进体上形成的上述滚动体从所述滚动体槽一端向另一端循环的循环回路，其特征是，在该直进装置中，把与上述滚动体分别面对的具有2个凹面的保持件，分别设置在相邻的上述滚动体之间，同时，上述轴、上述直进体及上述滚动体中的至少1种是由具有下列成分的钢形成的：

炭(C)：0.4～0.9重量％

铬(Cr)：2.5～8.5重量％

硅(Si)：0.1～2.0重量％

锰(Mn)：0.1～2.0重量％，并且C重量％≤-0.05×Cr重量％+1.41重量％，其余为铁(Fe)和不可避免的杂质。

按照上述结构的直进装置，由于使面对滚动体具有2个凹面的保持件分别设置在相邻的滚动体之间，所以，滚动体，例如保持件的哥德式尖拱形的凹面以极小的摩擦接触的同时与该保持件一起在滚动体槽内循环滚动，可以防止滚动体之间的摩擦，从而可以防止因摩擦所造成的动作不良、噪音及异常声音的发生，以及由于滚动体的摩擦所造成的损伤。

另外，与采用隔离球的直进装置比较，可以配置更多的负荷滚动体，不会使允许负荷容量降低，可谋求长寿命。

另外，由于轴、直进体及滚动体中的至少1种是由具有下列成分的钢形成的：

C：0.4～0.9重量％

Cr：2.5～8.5重量％

Si：0.1～2.0重量％

Mn：0.1～2.0重量％，并且C重量％≤-0.05×Cr重量％+1.41重量％，其余为铁(Fe)和不可避免的杂质，所以，金属组织稳定，因大剪切力作用的接触椭圆正下面的材料内部滚动疲劳所生成的异常组织可以得到抑制。因此，可以阻止内部起点型剥离。

另外，本发明第2方面的直进装置，其上述轴、上述直进体及上述滚动体中的至少1种可以含有下列至少1种成分：

钼(Mo)：0.1～1.5重量％

钒(V)：0.1～1.5重量％。

上述结构的直进装置，由于含有至少下列1种成分，在形成精细的碳化物的同时，可以防止热处理时晶粒变粗。

钼(Mo)：0.1～1.5重量％

钒(V)：0.1～1.5重量％。

另外，金属组织稳定，可以大幅度抑制异常组织的生成，由于高负荷作用部位滚动疲劳引起的内部起点型剥离可以防止，球螺纹的寿命延长。

本发明第3方法的球螺纹，其特征是，由在外周面上形成螺旋状阳螺纹槽的螺纹轴，在内周面上形成螺旋状阴螺纹槽的螺母、由上述阳螺纹槽和阴螺纹槽形成的滚动自如的滚动路内设置的多个球构成，在该球螺纹内，把分别面对球的具有2个凹面的保持件，分别设置在相邻的上述球之间，同时，沿着上述阳螺纹槽或上述阴螺纹槽的至少一种螺纹槽的轴线断面的曲率半径，为上述球直径的52.5～55％。

按照上述结构的球螺纹，由于具有分别面对球的2个凹面的保持件，分别设置在相邻球之间，所以，球，例如对保持件的哥德式尖拱形的凹面在以极小的摩擦接触的同时与该保持件一起在滚动体槽内循环滚动，可以防止滚动体之间的摩擦。

从而可以防止由于摩擦所造成的动作不良、噪音及异常声音的发生，以及由于摩擦造成的损伤。

另外，与采用隔离球的球螺纹比较，可以配置更多的负荷滚动体，不会使允许负荷容量降低，可达到长寿命。

另外，沿着阳螺纹槽或阴螺纹槽的至少一种螺纹槽的轴线的断面曲率半径，为上述球直径的52.5～55％，所以，可以抑制由于滚动疲劳引起的异常组织生成，可以防止伴随着该异常组织所产生的剥离。

本发明的第3方面的球螺纹，是上述球螺纹，所述阳螺纹槽及阴螺纹槽的上述断面也可以形成哥德式尖拱形。

按照上述结构的球螺纹，由于螺纹槽的断面形状是哥德式尖拱形，所以，接触椭圆面积减小，在该接触点的滑移减少，螺纹槽曲率半径比通常的大，可以防止螺纹槽边缘和球的间隙过大，可把螺纹轴和螺母的位置确定精度保持在良好的状态。

本发明人对内部起点型剥离悉心研究的结果发现，起因于该内部起点型剥离的异常组织，是金属组织中渗碳体中所含的碳原子扩散而形成的，一般在金属间的接触区域因静电作用而产生，它与称为“白色组织”同类。这里，在所封入的润滑脂组合物中混入导电性物质，所以，所产生的静电可经常有效地去除，而完成本发明。

即，为了达到上述目的，本发明第4方面提供的一种球螺纹，其特征是具有：在外周面上形成螺旋状阳螺纹槽的螺纹轴、在内周面上形成与阳螺纹槽相对的螺旋状阴螺纹槽的螺母、插在上述阳螺纹槽和阴螺纹槽之间滚动自如的多个球、与相邻球之间配置的与球连接的具有1对凹面的保持件，并封入了含有0.1～10质量％比例导电性物质的润滑脂组合物。

球螺纹，在回路机理作用下，由于球从负荷状态向无负荷状态的变化而使球动作变得复杂。另外，螺母或螺纹的溜放面成哥德式尖拱形，球、螺纹轴和螺母，其接点因负荷状态而变化，以2点、3点或4点接触，另外，溜放面也以连续成螺旋状相互作用，不是理想的滚动状态，对球产生旋转滑动。另外，球和螺纹轴或球和螺母的接触点，通过润滑脂或润滑油的油膜，形成称为“接触椭圆”的狭小的椭圆状，通常也产生非常高的面压。因此，安装在电动注射成型机或压力机等中的高荷重负荷的球螺纹，在该接触椭圆中的差动滑动非常大。

由于这种旋转滑动及差动滑动大，在球和螺纹轴、球和螺母之间产生强烈摩擦，在其接触区域易产生静电，结果是在静电作用下易于产生白色组织(异常组织)。在本发明中，把导电性物质混入所封入的润滑脂组合物中，借此，可经常除去静电，抑制异常组织的发生，防止内部起点型剥离。

本发明人对内部起点型剥离悉心研究的结果发现，起因于该内部起点型剥离的异常组织，是金属组织的渗炭体中所含的碳原子扩散所形成的，一般在金属间的接触区域因静电的作用而产生，它与称为“白色组织”的同类。这里，封入不含磺酸盐的润滑脂组合物可有效地将其去除，完成本发明。

即，为了达到上述目的，本发明第5方面提供的一种球螺纹，其特征是具有：在外周面上形成螺旋状阳螺纹槽的螺纹轴、配合在所述螺纹轴上，在内周面上形成与阳螺纹槽相对的螺旋状阴螺纹槽的螺母、插在上述阳螺纹槽和阴螺纹槽之间滚动自如的多个球和在相邻球之间配置的具有1对与球面相对的凹面的保持件，并封入了不含磺酸盐的润滑脂组合物。

特别是上述润滑脂组合物，以脲化合物作增稠剂，以0.1～10质量％的比例选自环烷酸盐及琥珀酸衍生物中的至少1种作为防锈剂，或者，以脲化合物作增稠剂，以0.1～10质量％的比例含有机金属盐是更优选的，由此可得到寿命更长的球螺纹。

球螺纹，在回路机理作用下，由于球从负荷状态向无负荷状态的变化而使球动作变得复杂。另外，螺母或螺纹的溜放面成哥德式尖拱形，球、螺纹轴和螺母，其接点因负荷状态而变化，以2点、3点或4点接触，另外，溜放面以连续成螺旋状形互作用，不是理想的滚动状态，球产生旋转滑动。另外，球和螺纹轴或球和螺母的接触点，通过润滑脂或润滑油的油膜，形成称为“接触椭圆”的狭小的椭圆状，通常也产生非常高的面压。因此，安装在电动注射成型机或压力机等中的高荷重负荷的球螺纹，在该接触椭圆中差动滑动非常大。

这种旋转滑动及差动滑动的加大，借此，在所有由金属构成的球和螺纹轴、球和螺母之间易发生机械化学反应，结果易于发生白色组织(异常组织)的状况。

另外，在电动注射成型机及压力机等中使用的球螺纹，多数封入含有防锈添加剂的润滑脂组合物。本发明人研究了防锈添加剂的种类和产生白色组织的相关性的结果发现，防锈性能优良而广泛采用的磺酸金属盐，比其他防锈添加剂更易于产生机械化学反应。认为，这是因为磺酸盐易于附着在金属表面所致。另外，通过采用脲化合物作为增稠剂，可以形成牢固的油膜，金属接触难以发生。本发明是基于这种发现而完成的。

根据本发明，提供了如下的技术方案：

1.一种直进装置，其特征是包括：

轴；

配合在轴内，引导该轴在轴线方向可作直线移动的直进体；

在该直进体的内周面上形成的滚动体槽和上述轴之间设置的滚动自如的多个滚动体；

在该直进体中形成的使上述滚动体从所述滚动体槽一端向另一端循环的循环回路；

在该直进装置中，在相邻的上述滚动体间分别设置分别面对所述滚动体的具有2个凹面的保持件，

同时，在所述滚动体的表面层设置残留的奥氏体达到15～40体积％的氰化层。

2.按照实施方案1的直进装置，其特征是，其中所含的每个滚动体含有轴承钢，所述轴承钢含有0.35％或以下的硅含量，以及Cr+2.5Mo的总含量为2.0或以下。

3.一种直进装置，其特征是包括：

轴；

配合在轴内，引导该轴在轴线方向可作直线移动的直进体；

在该直进体的内周面形成的滚动体槽和上述轴之间设置的滚动自如的多个滚动体；

在该直进体内形成的使上述滚动体从所述滚动体槽一端向另一端循环的循环回路；

在该直进装置中，在相邻的上述滚动体之间分别设置面对所述滚动体的具有2个凹面的保持件，

同时，所述轴、所述直进体及所述滚动体的至少一种是由含有下列的钢制造的：

碳(C)：0.4～0.9重量％

铬(Cr)：2.5～8.5重量％

硅(Si)：0.1～2.0重量％

锰(Mn)：0.1～2.0重量％，其余为铁(Fe)和不可避免的杂质；

并且满足下列关系：C重量％≤-0.05×Cr重量％+1.41重量％。

4.按照实施方案3中记载的直进装置，其特征是，所述轴、上述直进体及上述滚动体的至少一种含有至少一种选自下列的成分：

钼(Mo)：0.1～1.5重量％；

钒(V)：0.1～1.5重量％。

5.一种球螺纹，其特征是含有：

在外周面上形成的具有螺旋状阳螺纹槽的螺纹轴；

在内周面上形成的对着阳螺纹槽的螺旋状阴螺纹槽的螺母；

在所述阳螺纹槽和所述阴螺纹槽之间设置的自由滚动的多个球；

在相邻的球之间设置的与球连接的具有一对凹面的保持件，

其中封入含有0.1～10质量％比例的导电性物质的润滑脂组合物。

6.一种球螺纹，其特征是含有：

在外周面上形成螺旋状阳螺纹槽的螺纹轴；

配合在上述螺纹轴上并在内周面上形成与上述阳螺纹槽相对的螺旋状阴螺纹槽的螺母；

插在上述阳螺纹槽及上述阴螺纹槽之间的滚动自如的多个球；配置在相邻球之间并具有与球面对的1对凹面的保持件，

并且，封入不含有磺酸盐的润滑脂组合物。

7.按照实施方案6中记载的球螺纹，其特征是，所述润滑脂组合物中含有脲化合物作为增稠剂，0.1～10质量％比例的至少一种选自环烷酸盐及琥珀酸衍生物中的防锈添加剂。

8.按照实施方案6中记载的球螺纹，其特征是，所述润滑脂组合物含有脲化合物作为增稠剂，0.1～10质量％比例的有机金属盐。

9.一种球螺纹，其特征是含有：在外周面上形成螺旋状阳螺纹槽的螺纹轴、在内周面上形成螺旋状阴螺纹槽的螺母、包含由上述阳螺纹槽和上述阴螺纹槽形成的在滚动路线中设置的滚动自如的多个球，在该球中，在相邻的上述球之间分别设置分别面对所述球的具有2个凹面的保持件，同时，上述阳螺纹槽和上述阴螺纹槽的至少一个沿螺纹槽的轴线的断面曲率半径为所述球直径的52.5～55％。

10.按照实施方案5中记载的球螺纹，其特征是，上述阳螺纹槽和上述阴螺纹槽的上述断面形成哥德式尖拱形。

附图的简单说明

图1是本发明直进装置的一实施方案的球螺纹平面图。

图2是图1中A-A线的纵剖面图。

图3是沿图2螺纹槽的纵剖面图。

图4是图3中保持件的放大剖面图。

图5是有无保持件、残留奥氏体量和球螺纹寿命关系的试验结果图。

图6是本发明使用的直线导轨侧视图。

图7是本发明采用的直线球轴承侧视图。

图8是第2实施方案的球螺纹钢材中所含的Cr成分和寿命关系的试验结果图。

图9是第3实施方案的沿球螺纹轴向的剖面放大图。

图10是第3实施方案的螺纹轴阳螺纹槽曲率半径/球直径和寿命比关系的相关图。

图11是第4实施例中表示耐久寿命试验结果图。

图12是第5实施例中得到的环烷酸盐或琥珀酸衍生物的配合量和剥离寿命的关系图。

图13是第5实施例中得到的有机金属盐配合量和剥离寿命的关系图。

本发明的实施方案

下面按照图1～图7说明本发明的直进装置的一实施方案。图1是本发明直进装置一实施方案的球螺纹平面图，图2是图1中A-A向视的纵剖面图，图3是沿图2螺纹槽的纵剖面图，图4是图3中保持件的放大剖面图，图5是有无保持件及残留奥氏体量和寿命关系图，图6是适于本发明直进装置的直线导轨侧视图，图7是适于本发明直进装置的直线球轴承侧视图。

如图1～图4所示，本实施方案直进装置之一例的球螺纹1，其结构是：在阳螺纹槽3a外周部形成的螺纹轴3、在阴螺纹槽5内周面部位形成的直进体圆筒状螺母7和插在阳螺纹槽3a和阴螺纹槽5之间的多个球9。

螺纹轴3是用于沿该螺纹轴3的轴线方向引导螺母7的，例如，使AISI5140等进行高频淬火，或使SCM 420等渗炭钢通过渗炭或氰化使其表面硬度调整至HRC56～63左右而制成的。

另外，在外周面的全长范围内，具有和球9的半径r近似相同曲率半径的断面半圆形，或具有比球9半径r稍大的曲率半径的圆孤彼此在中间部位交叉，形成所谓哥德式尖拱形阳螺纹槽3a。

阳螺纹槽3a的螺距，是附合设置球螺纹1的装置(图中未示出)的形态的任意螺距。

螺母7沿着螺纹轴3的轴线方向作直线移动，为圆柱形，其一端是用于固定装置的工作台(图中未示出)等而形成凸缘11，外周面的一部分制成切口，形成平面部13。

螺母7，例如，把SCM 420等渗炭钢加以渗炭淬火，或把SUJ2或SUJ3等高碳铬轴承钢加以淬火、回火，借此，把表面硬度调整至HRC56～63左右而制造的。

另外，为了得到耐腐蚀性时，也可以使用马氏体系的不锈钢。

在螺母7的内周面形成与阳螺纹槽3a形状相同、螺距相同的阴螺纹槽5，该阴螺纹槽5的一端与另一端连通，作为循环回路的钢管15，通过钢管压板17固定在平面部13。

而且，从通过钢管15内移送球9，从阴螺纹槽5的一端向另一端循环球9。

另外，在螺母7的两端设置塑料制成的防尘罩19，以防止杂质从外部侵入螺母7内。

球9，由于滚动而无摩擦损失，所以，螺母7平滑地作直线移动，在阳螺纹槽3a和阴螺纹槽5构成的滚动路线中滚动自如地设置几个。

本实施方案的球螺纹1使用的球9材料，使用的是其中Si含量在0.35％以下，Cr+2.5Mo的总量在2.0％以下，优选在1.8以下的例如SUJ2等高碳铬轴承钢，表面经过氰化处理后，进行转筒加工或喷丸加工，使表面层残留的奥氏体量达到15～40体积％，并且，表面硬度调整至HRC62～67(Hv746～900)后而制造的。

如图3及图4所示，保持件21由于可防止球9彼此直接接触，所以，在各个球9之间插入多个。保持件21，例如由本身具有润滑作用的聚酰胺或氟树脂，或浸渍润滑油的聚苯乙烯等构成，两端具有曲率半径R比球9半径r大的凹球面23形成的圆盘状。

因此，对全长L来说，中央部的厚度t小，可设置多个球9，同时，该球9和保持件21的接触面积变小，可使滑动阻抗达到最小。

另外，凹球面23的形状不限于球面形，也可2个圆孤在中间部位交叉、形成哥德式尖拱形凹面，而圆锥形凹面也可。

另外，在凹面上设置贯通孔，使该贯通孔内保持润滑剂，以降低与球9的接触阻抗。

保持件21的外径尺寸(ds)，设定比球9的直径D及在该球9上作用最大负荷所发生弹性变形时的球9直径小，保持件21，在阳螺纹槽3a和阴螺纹槽5构成的滚动路线及循环路线管道15内通过时，不干涉该滚动路线、管道15及连接部位，以能够平滑循环。

具体的说，外径尺寸为球9的直径尺寸的0.5～0.9倍(ds＝0.5D～0.9D)是优选的。

另外，设在滚动路线内的球9和保持件21的间隙，当该间隙过大时，保持件21歪斜，不能发挥功能，而当过小时，保持件21和球9的摩擦力加大，造成动作不良，所以，要设定适当的间隙。

具体的说，设置在滚动路线内的全部球9及保持件21假定集聚在一方时，位于开头的球9和位于最后端的保持件21之间存在的间隙作为总间隙S1，当假定总间隙S1大于0(S1＞0)、并且除去位于最后端的1个保持件21时，使开头的球9和最后端的球9的间隙(S2)比保持件21的直径(ds)小0.8倍(S2＜0.8×ds)而设定球9及保持件21的个数。

因此，保持件21在滚动路线内的歪钭小于约60°以上，可以充分发挥良好的机能。

下面说明本实施方案直进装置的作用。

如图1～图3所示，本实施方案的球螺纹1当用马达(图中未示出)使螺纹轴3旋转时，通过多个球9螺合的螺母7，在该螺纹轴3的轴线方向螺旋前进。此时，阳螺纹槽3a和阴螺纹槽5，由于在反向相对旋转，所以，球9对着阳螺纹槽3a和阴螺纹槽5滚动。

球螺纹1，除了在由阳螺纹槽3a和阴螺纹槽5构成的滚动路线以螺旋状连续以外，在该滚动路线和循环回路管道15的连接部位运动方向变化，另外，在该连接部位作用于球9的负荷，从负荷状态向无负荷状态，或反之，从无负荷状态向负荷状态急剧变化，球9的动作变得复杂。

阳螺纹槽3a和阴螺纹槽5形成哥德式尖拱形时，(参照附图9)，该阳螺纹槽3a及阴螺纹槽5和球9的接触状态，因负荷而变化，以2点接触、3点接触或4点接触变化的同时进行滚动。

另外，由于滚动路线是连续螺旋状，不能以理想的滚动状态进行滚动，在阳螺纹槽3a及阴螺纹槽5和球9之间，由于旋转运动而发生滑移。

阳螺纹槽3a及阴螺纹槽5和球9的接触点，通过润滑脂或润滑油产生称为接触椭圆的细小面积椭圆状，在该接触椭圆部位产生非常高的面压。另外，高荷重作用的球螺纹1，由于接触椭圆加大，所以，接触椭圆内的差动滑移加大。

特别是，在注射成型机和压力机等高负荷断续作用条件下使用的球螺纹1，发生球螺纹特有的球摩擦，有促进球9磨耗的倾向。

然而，由于在各球9之间插入了保持件21，所以，可以防止球9彼此的直接接触。另外，保持件21和球9的相对滑动速度达到球9彼此直接接触时的1/2速度。

因此，保持件21和球9的摩擦减少，而且，由于保持件21的原材料本身具有的润滑性及在保持件21和球9间的间隙内保持的润滑脂的润滑性，可以防止保持件21和球9的磨耗，也不会发生由于球9彼此的摩擦所造成的动作不良、噪音的发生、音质的恶化等，在滚动路线内可以顺利的进行循环，可以长时间的平滑、安静的进行运行。

另外，如图4所示，由于在保持件21的中央部位形成的凹球面23的厚度t小，与采用作隔离球的球螺纹比较，可以设置更多个球9。借此，可以制造耐大负荷容量、具有更大刚性的球螺纹1。

另外，凹球面23的曲率半径R，由于可以设定比球9半径r小，所以，球9和保持件21的接触面积变小，滑动阻力就较小，同时，在球9和凹球面23的间隙可容易地渗入润滑脂，使驱动阻力变小。

另外，保持件21的外径尺寸ds，由于为球9直径尺寸r的0.5～0.9倍的外径尺寸，所以，保持件21和球9一起，在通过滚动路线及管道15时，在该滚动路线、管道15及它们的连接部位不发生干涉，平滑地循环，可抑制转矩的变动及保持件21的磨耗。

另外，在滚动路线、管道15内的球9及保持件21的间隙，在假定总间隙S1＞0、并且除去处于最后端的1个保持件21时，由于设定使开头的球9和最后端的球9的间隙达到S2＜0.8×ds，所以，滚动路线内的保持件21不发生歪钭，可以保持良好的运动。

本发明人确认，在球9之间插入保持件21，球9彼此的摩擦不会发生，球9表面的损伤显著减少，球螺纹的寿命可大幅度延长。然而，即使插入保持件21的球螺纹，在高负荷条件下使用也会受到损伤。然而，详细研究该损伤的结果发现，在损伤模型内，除了原来考虑的由于润滑不良的表面起点型剥离以外，还有内部起点型剥离。

内部起点型剥离，是在球螺纹1高负荷作用的材料内部有大剪切力作用，材料内部疲劳，就会产生剥离。这表示，在球9之间插入保持件，借此，因上述球的摩擦而产生的表面起点型剥离可完全不用采取对策，暗示存在改善的余地。

在球螺纹1的滚动路线及循环回路15中，必须避免使球9循环的急剧的方向改变的部分。即，在连接滚动路线和循环回路的管道15的连接部位，用于从滚动路线捞起球9而发生急剧的方向变化。

另外，在该连接部位，急剧除去了作用于球9的负荷(从滚动路线向循环回路滚动时)，反之，从无负荷状态急剧地进入高负荷状态(从循环回路向滚动路线滚动时)。

这时，球9碰撞连接部位的角隅，妨碍球9的平滑循环，同时，断续的高负荷作用于该角隅，在反复剥离和脱落的同时慢慢地适应。

当发生上述剥离及脱落时，剥离片咬入高负荷的滚动路线内，再次使润滑条件恶化。对连接部位的角隅施以大的R加工，可使负荷的大小降低，这也是有效的对策，然而，加工成本上升，管理有问题，所以，彻底的对策还存在问题。

球9的表面进行氰化处理，使表面层残留的奥氏体量达到15～40体积％，再对表面施以滚筒加工或喷丸加工，使表面硬度调整到HRC 62～67(Hv746～900)的球9安装到球螺纹1中，可以大幅降低损伤。

即，通过使残留的奥氏体量达到15～40体积％，与原有的马氏体组织的球9比较，残留柔软的组织，由于在球9碰撞连接部的角隅时，缓和碰撞，所以，可以防止由于咬合大的剥离片而使寿命降低。

另外，因同样的理由，球9承受最大负荷后，可以缓和停止反转时的冲击荷重，螺纹轴3及螺母7的内部疲劳可以减轻。

要求残留奥氏体量达到15～40体积％的原因是，当残留奥氏体量在15体积％以下时，得不到充分的缓冲效果，而在40体积％以上时，得不到必要的表面硬度。

要求表面硬度达到62～67的原因是，当表面硬度低于HRC62时，因球9的磨耗而使寿命缩短，而在HRC67以上时，残留的奥氏体量必然少，缓冲效果少。为了得到优选的结果，表面碳浓度应达1.2～1.6重量％，表面氮浓度应达0.1～0.6重量％左右。

另外，球9的原材料，使用的是其中Si含量在0.35％以下，Cr+2.5Mo的总量在2.0％以下、优选在1.8以下的例如SUJ2等高碳铬轴承钢，然而，当Si含量增多时，氰化受阻，无法得到碳及氮的浸渍深度，热处理时间加长，无法得到热处理后研磨加工必要的处理层厚度。

另外，当Si含量多时，生成明显的晶粒边界氧化层，必须进行过量的研磨加工，因此，担心产生加工残留。

Cr+2.5Mo的总量要求在2.0％以下的原因是，当Cr+2.5Mo的总量多时，氰化处理时会生成粗大的碳化物，球9的寿命显著降低，所以，优选在1.8或以下。

还有，本发明的直进装置，在上述实施方案中以球螺纹之一例进行说明，但又不限于球螺纹，如图6所示，在导轨31的两侧面形成的滚动槽32、设在滑块35内部的滚动槽及球循环回路间的多个球(图中未示出)也可设置在滚动自如的线性导轨30上。

另外，如图7所示，由外筒41、设在该外筒41内的沿轴线方向延伸的近似履带状的导槽所形成的保持器42、在该导槽和线性旋转轴45之间设置的滚动自如的、通过循环回路进行循环的多个球43。所构成的线性球轴承40等那样的球体适用于转动的直进体的直线移动装置。

实施例

对涉及本发明直进装置的实施例和与该实施例进行比较的比较例加以说明。即，对用于确认本发明直进装置效果的实施例1～7及用于与该实施例进行比较的比较例1～11的试验进行说明。

在试验中采用JIS1192的公称号数25×10×500-C5的球螺纹，在下列试验条件下采用NSK制造的球螺纹耐久寿命试验机，记录磨耗或剥离等损伤发生时的时间。

采用威伯尔函数分布，在10个试样内，求出从寿命短的一侧开始达到10％球螺纹寿命的时间，以此作为试验寿命。

算出各试验条件下的理论寿命时间，用试验时间对该理论寿命时间之比表示试验结果。但是，在试验时间达到理论寿命时间的3倍时，作为充分的耐久寿命而停止试验。

螺纹轴，使用经高频淬火的SAE5140、螺母采用经过渗炭处理的SCM420渗炭轴承钢。

另外，球，是把表1中所记载的钢材通过镦锻机加工及粗加工制造的，在820～840℃、1～3小时、RX气+浓缩气+氨气(1.5～5％)的条件下，进行氰化处理后，进行油冷的淬火处理，于160～180℃进行1.5～2小时回火，施以粗加工后，进行滚筒加工，精加工至相当于G20。

                                           表1

材料	C	Si	Mn	Cr	Mo	Cr+2.5Mo
							A-1	1.02	1.25	0.30	1.49	-	1.49
A-2	0.98	0.35	0.28	1.45	-	1.45
							A-3	1.02	0.29	0.28	1.06	-	1.60
A-4	1.03	0.57	1.04	1.08	-	1.08
							A-5	1.02	0.28	0.31	1.51	0.21	2.04

保持件用合成树脂制造，与球面对的凹面呈圆锥状，外径尺寸为球直径的0.8倍。另外，假定总间隙S1大于0(S1＞0)，并且，除去处于最后端的1个保持件时，设定使开头的球和最后端的球的间隙S2，比保持件的外径ds的0.8倍小(S2＜0.8xds)。

试验条件

公称号数：NSK球螺纹25×10×500-C5(球径3/16英寸)

试验机：NSK制造，球螺纹耐久寿命试验机

试验负荷：轴向负荷  5800N(P/C＝0.5)

          力矩负荷  15N·m

转数：100～200rpm

冲程：60mm

润滑剂：アルバニアNo.2(昭和シエル石油)

试验结果示于表2。

                                                        表2

实施例/比较例	No.	材质	氰化处理	滚筒加工	表面硬度(HRC)	残留奥氏体(％)	其他	有无保持件	寿命比
										实施例	实施例1	A-1	有	有	62.0	40		有	3.0
实施例2	A-1	有	有	63.2	32		有	3.0
									实施例3		A-1	有	有	67.0	15		有	2.8
实施例4	A-2	有	有	62.3	38		有	3.0
									实施例5		A-2	有	有	63.4	30		有	3.0
实施例6	A-3	有	有	63.7	27		有	3.0
									实施例7		A-3	有	有	65.2	16		有	3.0
比较例	比较例1	A-1	无	无	62.2	8		有											1.4
									比较例2	A-1	有	有	63.7	3		有	1.2
	比较例3	A-1	有	无	59.2	46		有										1.2
									比较例4	A-1	有	无	61.8	13		有	1.4
	比较例5	A-1	有	有	67.2	12		有										1.6
									比较例6	A-4	有	无	-	-	产生加工残留	-	-
	比较例7	A-5	有	有	63.4	27		有										1.6
									比较例8	A-1	无	无	62.2	8		无	0.2
	比较例9	A-1	无	有	63.7	3		无										0.4
									比较例10	A-1	有	无	61.8	13		无	0.3
	比较例11	A-2	有	有	63.4	30		无										0.8

实施例1～7，任何一种都有保持件插入球间，并且，设置表面层残留的奥氏体达到15～40体积％的氰化层，因此，不会因球的摩擦而造成损伤，并且可以缓和滚动路线和对连接部的角隅冲击，同时，也可以缓和球反转时的冲击，除实施例3的寿命比为2.8以外，其余任何一种的寿命比均可以达到3.0的长寿命，实际证明本发明的有效性。

还有，在实施例3以外的所有实施例中，寿命比达3.0的试验在此时停止，试验后分解内部损伤程度，确认损伤程度低，仍处于可以使用的状态。

与其相反，比较例1及比较例2采用的是使SUJ2的轴承钢进行淬火、回火，使表面硬度调整至约HRC62～63左右而制造的球，插入了保持件，但与本发明的任何实施例相比，轴、螺母、球的任何一种损伤明显、寿命短。

比较例3，采用的是SUJ2轴承钢经氰化处理的球，插入了保持件，但球表面残留的奥氏体量多达46体积％，因此，表面硬度低至约HRC59，由此使球寿命缩短。

比较例4及比较例5，是采用SUJ2轴承钢经氰化处理的球，并插入有保持件的实例，表面硬度较高，球表面残留的奥氏体少到约12体积％，残留的奥氏体量不能充分确保，因此，比本发明的实施例表面损伤激烈，寿命缩短。

比较例6，氰化层的厚度不充分，不能确保取代，由于晶粒边界氧化层的加工发生残留，以后中止评价。

比较例7，材料成分中的Cr、Mo量多，Cr+2.5Mo达到2.04(参照表1)，因此，在氰化处理时，生成稍大的碳化物，球寿命降低。

比较例8～11，是采用表2所示各种条件的球，并无保持件的原有球螺纹，由于无保持件防止球彼此摩擦的功能，球表面损伤显著，润滑不良的螺纹轴、螺母及球的所有部位己确证发生剥离，寿命变得极短。

上述实施例及比较例的各种试验结果，与残留奥氏体量和寿命比的关系示于图5，但是，保持件及通过氰化处理的残留奥氏体量对寿命影响大，使用残留奥氏体量达到15～40体积％、且使用保持件的球螺纹的寿命非常长，证明本发明的有效性。

发明的效果

按照上述本发明的第1实施方案的直进装置，由于在相邻的滚动体之间分别设置了具有分别面对滚动体的2个凹面的保持件，所以，滚动体例如在以极低的摩擦接触保持件的哥德式尖拱形凹面的同时在滚动体槽内循环滚动，可防止滚动体彼此摩擦，从而可防止因摩擦的动作不良、噪音及异常声音的产生，以及由于滚动体的摩擦造成的损伤。

另外，与采用隔离球的直进装置相比，可以配置更多个负荷滚动体，可以使负荷容量不降低，可达到长寿命。

另外，在滚动体表面层设置残留的奥氏体达15～40体积％的氰化层，使该滚动体具有高表面硬度和适度的柔软性，滚动体在滚动体槽及循环回路内滚动时缓和该滚动体槽及循环回路相接触时的冲击滚动体及循环回路，特别是从滚动体槽至循环回路的连接部，或从循环回路至滚动体槽的连接部形成的角隅，可以防止大型剥离片的脱落，并长期保持良好的润滑条件。

另外，直进装置停止承受最大负荷后，在反转时可以缓和作用于滚动体的冲击负荷，减轻轴及直进体的内部疲劳，寿命延长。

下面对本发明直进装置的第2实施方案加以说明。

在第2实施方案中，在构成球螺纹1的螺纹轴3、螺母7及球9内，至少1种是由具有下列成分的钢制造。即：

C：0.4～0.9重量％

Cr：2.5～8.5重量％

Si：0.1～2.0重量％

Mn：0.1～2.0重量％，并且，C重量％≤-0.05×Cr重量％+1.41重量％，其余为铁(Fe)和不可避免的杂质，进行热处理，把表面硬度调整至最合适的硬度，例如HRC56～63左右。

或者，采用在上述成分中添加至少下列1种成分的钢来制造：

Mo：0.1～1.5重量％

V：0.1～1.5重量％

第2实施方案的直进装置的其他结构及作用与第1实施方案相同。

在第2实施方案中，保持件21插在滚动的球9之间，不仅可以消除球9彼此的摩擦，而且，有关高速、高负荷使用条件下发生的疲劳损伤，长年的研究结果发现，对马达的损伤，除原来考虑的起因于润滑不良的表面起点型剥离以外，还有内部起点型剥离。

即，在接触椭圆正下面的材料内部有大的剪切力作用，伴随着材料内部的滚动疲劳，生成异常组织，检测得知这是剥离的一个原因。这表明仅通过在球9之间插入保持件21仍存在未解决的问题。

所谓异常组织，意指由于滚动疲劳含在金属组织的渗炭体中伴随着碳扩散的组织，称为白色组织。异常组织的发生机理，现在还不清楚，但是，在滑移大，高负荷条件下易于发生，其原因认为是机械化学反应或渗入钢中的氢所致。

对异常组织更详细的研究结果得到的结论是，金属中的成分，特别是Cr成分含量的最佳化，借此，可以抑制该异常组织的生成，并使球螺纹寿命加长。

下面对本发明所用合金成分的作用及成分范围的限定理由进行说明。

碳(C)：0.4～0.9重量％

碳在基体中固溶，淬火、回火后提高硬度，增加强度，同时，与Cr等碳化物形成元素结合，生成碳化物，具有提高耐磨耗性的作用。

当C含量低于0.4重量％时，固溶在基体中的碳量不足，淬火、回火后不能确保充分的硬度。

当C含量高于0.9重量％时，在炼钢时易生成粗大的共晶碳化物，使疲劳寿命及强度有时明显受损。

另外，冷加工性及切削性下降，成本上升。优选的是0.5～0.8重量％。

铬(Cr)：2.5～8.5重量％

铬是起最重要作用的元素，使金属组织稳定化，借此，可以大幅度抑制从马氏体及渗炭体生成异常组织。另外，通过稳定化钢表面生成的氧化膜，可以抑制机械化学反应及氢的渗入。

Cr固溶在基体中，进行淬火、回火，提高耐软化性、耐腐蚀性等，形成更精细的碳化物，防止热处理时结晶粒子的粗大化，具有提高疲劳寿命特性及耐磨耗性的作用。

当Cr的含量低于2.5重量％时，抑制异常组织的生成效果小。另外，当Cr的含量高于8.5重量％时，冷加工性及切削性下降，有时成本上升。另外，生成粗大的共晶碳化物，疲劳寿命及强度明显受损。

当考虑异常组织抑制效果和疲劳寿命时，3.0～7.5重量％是优选的。

锰(Mn)：0.1～2.0重量％

锰在炼钢时是作为脱氧剂的必要元素，添加量在0.1重量％以上，固溶在基体中，具有提高淬火性的作用。

当添加量在2.0重量％以上时，不仅冷加工性及切削性下降，而且，使马氏体开始变态的温度降低，有时得不到充分的硬度。优选的是0.2～1.5重量％。

硅(Si)：0.1～2.0重量％

硅和Mn同样，在炼钢时作为脱氧剂，其添加量在0.1重量％以上，Cr和Mn同样，可以提高淬火性，同时，提高回火的耐软化性，强化基体马氏体，有效延长轴承寿命。

当添加量在2.0重量％以上时，切削性和锻造性、冷加工性下降。优选的是0.5～～1.5重量％。

各成分的含量应为：C重量％≤-0.05×Cr重量％+1.41重量％时，即使在上述范围内，当C及Cr含量不满足上述关系式时，在炼钢时生成粗大的共晶碳化物，由于应力集中在该共晶碳化物上，疲劳寿命及强度有时明显受损。

共晶碳化物的大小优选为20μm。

钼(Mo)：0.1～1.5重量％

钼和Cr同样，固溶在基体中，提高淬火性、回火的耐软化性、耐腐蚀性，另外，形成精细的碳化物，防止热处理时的晶粒变粗，具有提高疲劳寿命特性及耐磨耗性的作用。另外，使组织稳定，可以大幅度抑制向异常组织的变化。

由于上述理由，可在成本允许范围内选择添加，但是，当过量添加时，冷加工性及切削性降低，引起成本的显著上升，生成粗大的共晶碳化物，疲劳寿命及强度有时明显受损。

当考虑到耐磨耗性及成本时，优选0.3～1.0重量％。

钒(V)：0.1～1.5重量％

钒是生成牢固的碳化物、氮化物的元素，具有显著提高强度、耐磨耗性的作用。另外，使组织稳定，大幅度抑制向异常组织的变化。

由于上述理由，可在成本允许范围内选择添加，但是，当过量添加时，冷加工性及切削性降低，引起成本显著上升，生成粗大的共晶碳化物，疲劳寿命及强度有时显著受损。

当考虑到耐磨耗性及成本时，优选0.3-1.0重量％。

还有，第2实施方案的直进装置也不限定于球螺纹，图6的线性导轨30及图7的线性球轴承40也适用。

另外，作为球9的原材料，除了采用本发明规定的合金钢以外，也可采用SUJ2等高碳铬轴承钢或经过氰化硬化处理的高碳铬轴承钢。

实施例

对涉及本发明直进装置的实施例和与该实施例进行比较的比较例加以说明。即，对用于确认本发明直进装置效果的实施例8-16及用于与该实施例进行比较的比较例12-17的试验进行说明。

在试验中采用JIS1192的公称号数25×10×500-C5的球螺纹，在下列试验条件下采用NSK制造的球螺纹耐久寿命试验机，每隔一定时间中断试验，确认螺纹轴有无剥离，把发生剥离前的试验时间作为寿命时间。

螺纹轴及螺母，采用表3所示合金成分构成的钢材，该钢材退火后采用车削加工进行粗加工，淬火、回火后进行磨削加工的精加工。

螺纹轴的淬火，采用高频淬火。螺母的淬火采用真空炉，在840～1060℃的温度进行完全淬火。另外，用于比较的SCM420进行渗炭、淬火，SAE4150采用高频淬火进行处理。球采用SUJ2高碳铬轴承钢制造。

还有，材料A～材料G是含有本发明规定的合金成分的钢材。

                                            表3

	C重量％	Cr重量％	Si重量％	Mn重量％	Mo重量％	V重量％	C≤-0.05×Cr+1.41
								材料A	0.9	2.5	1.4	1.1			是
材料B	0.7	3.0	0.9	0.3			是
								材料C	0.9	5.1	0.5	1.0			是
材料D	0.5	7.5	1.0	0.4			是
								材料E	0.7	8.5	0.4	0.3			是
材料F	0.7	3.1	1.1	0.3	1.1		是
								材料G	0.4	6.9	0.5	0.4		0.6	是
材料H	0.7	2.1	1.1	0.4			是
								材料I	1.1	7.1	0.4	0.3			否
材料J	1.0	8.9	0.4	0.3			否
								SCM420	0.2	0.2	0.3	1.4			-
SAE4150	0.5	1.0	0.3	0.8	0.2		-

保持件用尼龙制造，面对球的凹面为圆锥状，外径尺寸为球直径的0.8倍。另外，当假定总间隙S1大于0(S1＞0)、并且除去位于最后端的1个保持件时，设定开头的球和最后端的球的间隙(S2)比保持件的外径(ds)小0.8倍(S2＜0.8×ds)。

供作试验的球螺纹，是以按上述顺序制造的螺纹轴、螺母、球及保持件作为试样，分别具有按表2所示组合物的组成制造的。

试验条件

公称号数：NSK球螺纹25×10×500-C5(球径3/16英寸)

试验机：NSK制造，球螺纹耐久寿命试验机

试验负荷：轴向负荷5800N(P/C＝0.5)

转数：200rpm

冲程：60mm

润滑剂：矿物油润滑脂

试验结果示于表4。

表4所示的寿命比，以比较例12的寿命时间为基准(1.0)，与它进行对比而表示。还有，作为比较例12的基准是组合螺纹轴及螺母，并采用原来一般采用的钢材SCM420。

                         表4

	螺纹轴	螺母轴	寿命比	保持件
					实施例8	材料A	材料A	3.9	有
实施例9	材料B	材料B	5.1
				实施例10	材料C	材料C	6.2
实施例11	材料D	材料D	7.0
				实施例12	材料E	材料E	6.8
实施例13	材料F	材料F	6.4
				实施例14	材料G	材料G	7.8
实施例15	材料B	SCM420	4.3
				实施例16	材料D	SCM420	6.0
比较例12	SCM420	SCM420	1.0
				比较例13	SAE4150	SAE4150	0.8
比较例14	材料H	材料H	1.3
				比较例15	材料I	材料I	2.9
比较例16	材料J	材料J	2.5
				比较例17	材料C	材料C	0.6	无

任何的螺纹轴或螺母，采用含有本发明规定合金成分的钢材的实施例8～实施例16的球螺纹，任何一种的寿命均大幅度提高。

特别是，实施例13及实施例14，由于成分中含有Mo或V，所以，效果显著。

实施例15及实施例16，只有螺纹轴，采用含有本发明规定的合金成分钢材的球螺纹，在该寿命试验中，特别是在螺纹轴易发生滚动疲劳的试验条件下，可以得到寿命提高的效果。

该结果表示，根据螺纹轴的使用条件，螺纹轴、螺母及球，至少在最容易产生滚动疲劳的部件，通过采用含有本发明规定的合金成分的钢材，可以得到寿命提高的效果。

另一方面，采用原来一般使用的钢的比较例12、比较例13及比较例14，由于Cr含量少，抑制异常组织的效果小，结果是寿命缩短。

比较例15及比较例16，Cr含量在本发明的规定范围内，但Cr含量和C含量的关系不满足：C重量％≤-0.05×Cr重量％+1.41重量％的关系式，所以，在钢中生成巨大的共晶碳化物，产生局部的应力集中，促进滚动疲劳，寿命缩短。

比较例17，是采用含有本发明规定的合金成分钢材的螺纹轴及螺母的组合，但是，由于不使用保持件，相邻的球彼此发生摩擦，由于球表面的磨耗而损伤激烈。由于球表面粗糙度降低及润滑脂进入磨耗粉，润滑状态显著恶化，产生早期表面疲劳，寿命最短。

如图8所示，上述试验结果给出Cr含量和寿命时间的关系。采用Cr含量2.5～8.5重量％的钢材的球螺纹寿命显著提高。特别是采用成分中含Mo或V的钢材的球螺纹寿命，可以显著提高。由此证明本发明的有效性。

发明的效果

按照上述本发明的第2实施方案的直进装置，由于在相邻的滚动体之间分别设置了保持件，而该保持件具有分别面对滚动体的2个凹面，所以，滚动体在以极低的摩擦接触保持件的凹面的同时和该保持件在滚动体槽内循环滚动，可防止滚动体彼此摩擦，从而可防止因摩擦的动作不良、噪音及异常声音的产生，以及由于滚动体的摩擦造成的损伤。

另外，与采用隔离球的直进装置相比，可以配置更多个负荷滚动体，允许负荷容量不会降低，可达到长寿命。

另外，轴、直进体及滚动体的至少1种是由具有下列成分的钢制造。即

C：0.4～0.9重量％

Cr：2.5～8.5重量％

Si：0.1～2.0重量％

Mn：0.1～2.0重量％，并且，C重量％≤-0.05×Cr重量％+1.41重量％，其余为铁(Fe)和不可避免的杂质，使金属组织稳定，可以抑制由于大剪切力作用的接触椭圆正下面材料内部的滚动疲劳所引起的异常组织的生成，可以阻止内部起点型剥离。

另外，按照本发明第2观点的直进装置，在含有实施方案1中所述成分的钢中，还含下列至少1种成分：

钼(Mo)：0.1～1.5重量％

钒(V)：0.1～1.5重量％。

在形成精细的炭化物的同时，可以防止热处理时结晶粒子变粗大，金属组织稳定，异常组织的生成被大幅度抑制。由此，因高负荷作用部位的滚动疲劳所引起的内部起点型剥离可以防止，球螺纹的寿命加长。

下面对本发明第3实施方案的球螺纹加以说明。

如图9所示，螺纹轴3用于引导螺母7沿该螺纹轴3的轴线方向，在外周面的全长，具有球9直径D的52.5～55％的曲率半径Rg的圆孤彼此在中间部分交叉以螺旋状形成所谓哥德式尖拱形的阳螺纹槽3a。

螺纹轴3采用SCM420等的渗炭轴承用钢或SAE4150等高频淬火用钢，进行热处理，使表面硬度调整至HRC56～63左右。另外，阳螺纹槽3a的螺距，可按照安装球螺纹1的装置(未图示)的形状采用任意的螺距。

螺母7，沿螺纹轴3的轴线方向作直线移动，呈圆筒形，其一端形成用于固定装置的工作台(未图示)等的凸缘11，其外周面的一部分切口，形成平面部13。

螺母7，采用SCM420等渗炭轴承用钢或SAE4150等高频淬火用钢制造，进行热处理，使表面硬度调整至HRC56～63左右。

在螺母7的内周面形成与阳螺纹槽3a形状相同、螺距相同的，即具有球9直径D的52.5～55％的曲率半径Rg的圆孤并彼此在中间部交叉的所谓哥德式尖拱形阴螺纹槽5。另外，球9采用SUJ2等高碳铬轴承钢，进行淬火，把表面硬度调整至HRC60以上。

在第3实施方案的球螺纹中，其他结构与第1实施方案相同。

在第3实施方案中，本发明使保持件21插在滚动的球9之间，不仅可以消除球9间的摩擦，而且，在高速旋转、高负荷使用条件下发生的疲劳损伤，多年的研究结果发现，在损伤模型中，在原来考虑的起因于润滑不良的表面起点型剥离以外，还有内部起点型剥离。

即，大剪切力作用于接触椭圆正下面的材料内部，伴随着材料内部的滚动疲劳，产生异常组织，其成为剥离的原因之一。

所谓异常组织，意指由于滚动疲劳使含在金属组织的渗炭体中伴随着碳扩散的组织，是称为白色组织。异常组织的发生机理，现在还不清楚，但是，负荷状态变动所产生的滑移、接触椭圆中的差动滑移及旋转滑移大，在高负荷条件下易于发生，其原因认为是机械化学反应或渗入钢中的氢所致。

如图9所示，本实施方案的球螺纹1，其阳螺纹槽3a及阴螺纹槽5的至少1种螺纹槽的曲率半径Rg为球9直径D的52.5～55％。因此，由于曲率半径Rg比原来采用的曲率半径大，所以，接触椭圆的面积变小，在接触点的滑移小，可以抑制异常组织的生成，达到长寿命。

当螺纹槽的曲率半径Rg小于52.5％时，由于滑移小，效果差，异常组织的抑制效果小。另外，当螺纹槽的曲率半径Rg大于55％时，接触椭圆的面积过小，面压升高，球螺纹1的寿命降低。另外，球螺纹1的刚性下降，对位置决定精度有不良影响。

当考虑异常组织的抑制效果和接触椭圆面压时，球螺纹的曲率半径Rg为球9直径D的52.5～55％，优选53～54％。

实施例

对涉及本发明球螺纹的实施例和与该实施例进行比较的比较例加以说明。即，对用于确认本发明球螺纹效果的实施例17～实施例24及用于与各实施例进行比较的比较例18～22的试验进行说明。

在试验中，采用JIS1192的公称号数25×10×500-C5的球螺纹，在下列试验条件下，采用NSK制造的球螺纹耐久寿命试验机，每隔一定时间中断试验，确证螺纹轴有无剥离，发生剥离前的试验时间作为寿命时间。

螺纹轴及螺母，采用SCM420渗炭轴承用钢，进行渗炭淬火后制造。

另外，阳螺纹槽及阴螺纹槽的形状，是制成哥德式尖拱形，其曲率半径为表5所示球直径D的％。

球直径为4.76mm(3/16英寸)，是采用SUJ2制成的钢球。

还有，实施例17～实施例22，螺纹轴及螺母同时具有本实施方案规定范围的曲率半径的螺纹槽。

实施例23及实施例24，螺纹轴的阳螺纹槽具有本实施方案规定范围的曲率半径，但是，螺母的阴螺纹槽曲率半径小于本实施方案规定范围的曲率半径。

表5

	螺纹轴的曲率半径/球直径(％)
					螺纹轴	螺母	寿命比
实施例17	52.5	52.5	2.0
				实施例18	53.0	53.0	2.7
实施例19	53.5	53.5	2.8
				实施例20	54.0	54.0	2.8
实施例21	54.5	54.5	2.1
				实施例22	55.0	55.0	1.7
实施例23	53.0	52.0	2.5
				实施例24	54.0	52.0	2.4
比较例18	51.5	51.5	0.8
				比较例19	52.0	52.0	1.0
比较例20	55.5	55.5	0.8
				比较例21	56.0	56.0	0.7
比较例22	53.0	53.0	0.4

保持件用尼龙制造，面对球的凹面为圆锥状，外径尺寸为球直径的0.8倍。另外，当假定总间隙S1大于0(S1＞0)、并且除去位于最后端的1个保持件时，设定开头的球和最后端的球的间隙(S2)比保持件的外径(ds)小0.8倍(S2＜0.8×ds)。

比较例22，为了证明保持件的效果，不使用保持件，以紧密配置球作为总球螺纹。

润滑脂，由于易发生机械化学反应，所以，采用在矿物油润滑脂中添加了耐高压剂及防绣剂的润滑脂。

试验条件

公称号数：NSK球螺纹25×10×500-C5(球径3/16英寸)

试验机：NSK制造的球螺纹耐久寿命试验机

试验负荷：轴向负荷5800N(P/C＝0.5)

转数：500rpm

冲程：40mm

润滑剂：矿物油系润滑脂

试验结果示于表5，而示于图10的该试验结果表示螺纹轴的阳螺纹槽的曲率半径/球直径与寿命比的相关关系。还有，示于表5及图10的寿命以比较例19寿命时间作为基准(1.0)，使用与它的比表示。

实施例17～实施例22的球螺纹，其螺纹轴及螺母的螺纹槽的曲率半径处于本实施方案规定的范围内。在球和阳螺纹槽、球和阴螺纹槽的接触点滑移少，所以，抑制异常组织的生成，寿命比最低的实施例22为1.7，显示最高值的实施例19及实施例20达2.8，大幅度提高。

实施例23及实施例24，只有螺纹轴的阳螺纹槽达到本实施方案规定范围的曲率半径，螺母的阴螺纹槽曲率半径低于本实施方案规定范围的曲率半径。

这里进行的寿命试验，是螺纹轴易发生疲劳损伤的试验，然而，在具有本实施方案规定范围的曲率半径的螺纹轴接触点滑移小，抑制异常组织的生成，寿命提高。

结果表明，取决于球螺纹的使用条件，螺纹轴、螺母内最易发生滚动疲劳，通过把哪种部件的螺纹槽的曲率半径制成本实施方案规定范围的曲率半径，可以期待寿命的提高。

另一方面，比较例18、比较例19，螺纹轴及螺母的螺纹槽曲率半径比本实施方案规定范围的曲率半径小。因此，在球和阳螺纹槽、球和阴螺纹槽的接触点，滑移加大，异常组织易于生成，发生剥离，寿命缩短。

另外，比较例20、比较例21，螺纹轴及螺母的螺纹槽曲率半径比本实施方案规定范围的曲率半径大。因此，在球和阳螺纹槽、球和阴螺纹槽的接触点，滑移变小，但接触椭圆面积变小，面压升高，滚动疲劳易于发生，寿命缩短。

比较例22，螺纹轴及螺母的曲率半径均处于本实施方案规定范围内，但由于不使用保持件，相邻的球彼此发生摩擦，球表面磨耗、损伤明显，寿命最短。

上述试验结果，作为螺纹轴的螺纹槽曲率半径/球直径与寿命比的相关关系示于图10。

已知螺纹槽的曲率半径在球直径D的52.5～55％范围内时，球螺纹的寿命大大提高。特别是在53～54％范围内时，显著提高。

由上述试验结果可知，螺纹轴及螺母的螺纹槽中至少一种螺纹槽的曲率半径，处于本实施方案规定的范围内可达到最佳化，借此可以提高球螺纹的寿命。

发明的效果

如上所述，按照本发明第3实施方案的球螺纹，把分别面对球有2个凹面的保持件，分别配置在相邻的球之间。

因此，球，例如对保持件的哥德式尖拱形的凹面以极小的摩擦接触的同时与该保持件一起在滚动体槽内循环滚动，可以防止球之间的摩擦，从而可以防止因摩擦所造成的动作不良、噪音及异常声音的发生，以及由于球的摩擦所造成的损伤。

另外，与采用隔离球的球螺纹比较，可以配置更多的负荷球，并不会使允许负荷容量降低，从而可达到长寿命化。

另外，阳螺纹槽或阴螺纹槽中至少一种沿螺纹槽轴线的断面曲率半径达到球直径的52.5～55％时，可以抑制滚动疲劳产生的异常组织，从而可以防止伴随着该异常组织的剥离发生。

另外，因为螺纹槽的断面形状为哥德式尖拱形，所以，接触椭圆的面积减小，在该接触点滑移小，通常设定比该螺纹槽曲率半径大，但螺纹槽的边缘和球的间隙未达到过大，螺纹轴和螺母的位置决定精度仍可保持在良好的状态。其次，对第4实施方案的球螺纹加以说明。第4实施方案的特征是涉及在球螺纹内封入的润滑脂组合物，球螺纹的结构及作用与第1

实施方案同样。

还有，在第4实施方案中，对构成球螺纹1的各部件材料未作特别限定，可以使用任何已知的材料。例如，螺纹轴3及螺母7，使用进行渗炭、淬火的SCM420，而球9等使用SUJ2等的高碳铬轴承钢或进行氰化等硬化处理的高碳铬轴承钢等。

在上述球螺纹1中，在阳螺纹槽3a和阴螺纹槽5之间可以封入润滑脂组合物。润滑脂组合物通过设在螺母两端的密封垫19加以密封。对润滑脂的封入量未作特别限定，只要是通常球螺纹封入量即可。下面，对润滑脂组合物加以详细说明。

基油

对润滑脂组合物中使用的基油未作特别限定，所有在润滑剂中使用的基油均可以使用。当考虑到要避免低温环境下起动时产生的异常声音以及高温时油膜不充分形成时产生的烧结，希望采用40℃时的动粘度达到50～600mm/s的基油，更优选70～500mm/s(40℃)，特别优选100～450mm/s(40℃)。

基油的种类，矿物油、合成润滑油、天然润滑油的任何一种均可。作为矿物油，优选的是把经过减压蒸馏、脱除油剂、溶剂萃取、加氢分解、溶剂脱蜡、硫酸洗涤、白土精制、加氢精制等进行适当组合的精制工序的矿物油。对合成润滑油也未作限定，然而，可以采用下面分别列举的具体实例，如烃系油、芳香系油、酯系油、醚系油等。

作为烃系油，可以举出正链烷、异链烷、聚丁烯、聚异丁烯、1-癸烯低聚物、1-癸烯和乙烯共低聚物等的聚α-烯烃，或它们的氢化物。

作为芳香系油，可以举出一烷基苯、二烷基苯等烷基苯类，一烷基萘、二烷基萘、多烷基萘等烷基萘类。

作为酯油系，可以举出癸二酸二丁酯、二-2-乙基己基癸二酸酯、己二酸二辛酯、己二酸二异癸酯、二(十三烷基)己二酸酯、二(十三烷基)戊二酸酯、甲基·乙酰基シノレ一ト酸酯等二酯类，三辛基苯三酸酯、三癸基苯三酸酯、四辛基苯均四酸酯等芳香族酯类，三羟甲基丙烷辛酸酯、三羟甲基丙烷壬酸酯、季戊四醇-2-乙基己酸酯、季戊四醇壬酸酯等多元醇酯类，多元醇和二元酸·一元酸的混合脂肪酸的低聚酯等复合酯类。

作为醚油，可以举出聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇单醚、聚丙二醇单醚等聚乙二醇类，单烷基三苯基醚、烷基二苯醚、二烷基二苯醚、五苯基醚、四苯基醚、单烷基四苯基醚、二烷基四苯基醚等苯基醚类。

另外，作为合成润滑油，除上述以外还可以举出三甲苯基磷酸酯、硅油、全氟烷基醚等。

作为天然润滑油，可以举出牛油、豕油、豆油、菜油、米糠油、椰子油、棕榈油、棕榈核油等油脂系油，或者，这些油的氢化物等。

这些基油，既可单独使用也可混合使用，适当调整至上述优选的基油粘度。

增稠剂

上述润滑脂中使用的增稠剂，形成凝胶结构，只要在该凝胶结构中保持上述基油功能的即可而未作特别限定。具体的可以举出含Li或Na的金属皂，选自Li、Na、Ba、Ca中的复合金属皂等金属皂类，以及，膨润土、硅胶、脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、氨基甲酸酯化合物等非皂类。当考虑到润滑脂组合物的耐热性时，希望采用脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、氨基甲酸酯化合物及它们的混合物。作为脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、氨基甲酸酯化合物的具体实例有二脲化合物、三脲化合物、四脲化合物、多脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、二氨基甲酸酯化合物及它们的混合物。特别优选的是二脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、二氨基甲酸酯化合物及其混合物是优选的，而配合二脲化合物是特别优选的。

润滑脂组合物中的增稠剂浓度，只要是形成上述基油和润滑脂的量即可而未作特别限定，达到润滑脂总量的3～35质量％是适当的。

导电性物质

润滑脂中使用的导电性物质，只要对润滑性能无不良影响、导电性良好的即可而未作特别限定，既可以是固体也可以是液体。其中，从价格便宜、易于得到等考虑，碳黑、石墨、碳纳米管、金属粉等是合适的。优选碳黑及碳钠米管。这些均可从市场购得，但平均粒径10～300nm的具有优良导电性及分散性等，是优选的。

导电性物质的添加量，对润滑脂总量为0.1～10质量％，优选0.5～5质量％。当该添加量低于0.1质量％时，有时不能使润滑脂组合物具有充分的导电性。另外，当大于10质量％时，润滑脂硬化，球螺纹的烧结寿命有时降低。

其他添加剂

在上述润滑脂组合物中，根据需要，例如可以添加胺系及酚系、硫系、硫代磷锌系等抗氧剂；氯系及硫系、磷系、二硫代磷系锌系、有机钼系等耐高压剂；脂肪酸及动植物油等油性剂；山梨糖醇酐酯等防锈剂；苯并三唑等金属钝化剂；聚甲基丙烯酸酯及聚异丁烯、聚苯乙烯等粘度脂数提高剂等通常在润滑脂组合物中添加的各种添加剂。

另外，上述润滑脂组合物的稠度，要求达到NLGI No.1～3。

实施例

下面给出实施例及比较例，更具体地说明本发明，但本发明又不受它们的局限。

制造球螺纹(日本精工(株)制造，公称号数25×10×500-C5)的螺纹轴及螺母，往里封入表6所示配制的润滑脂组合物，以准备实施例25及比较例23～25使用的试验用球螺纹。导电性物质中使用的是碳黑(ライオン(株)制造的ケツチエンブラツク，平均粒径30nm)。还有，螺纹轴及螺母中使用的是经过渗炭、淬火的SCM420，而球中使用的是球径为4.76mm的SUJ2制成的钢球。另外，实施例25及比较例24，在球之间插入尼龙制成的、形成图3所示的凹面的保持件，在比较例23及25中不使用保持件而只紧密配置球。

                                    表6

	实施例25	比较例23	比较例24	比较例25
					增稠剂	脲化合物
基油	聚α-烯烃
					基油动粘度(mm2/s，40℃)	200
炭黑量(质量％)	0.1～10	0	0.05	12

对各试验用的球螺纹，采用日本精工(株)制造的球螺纹耐久寿命试验机进行耐久寿命试验。试验条件如下，判断是每隔一定时间停止试验，确认螺纹轴有无剥离，发生剥离时的时间作为寿命时间。

轴向荷重：5800N(P/C＝0.5)

最大转数：500min^-1

冲程：40mm

试验结果示于图11，但剥离寿命比，以与比较例23中使用的试验用球螺纹的寿命时间作为1.0之比表示。另外，比较例25的剥离寿命比，不是确证螺纹轴剥离的寿命时间，而是根据产生烧结、试验终止时间求出。如图11所示，按照本发明，插入保持件，并且封入含0.1～10质量％导电性物质的润滑脂组合物的实施例25的试验用球螺纹，可以确证耐久寿命极长。

发明的效果

如上所述，本发明的球螺纹即使在负有高荷重的环境下使用也可以保持长寿命。

下面对第5实施方案的球螺纹加以说明。第5实施方案也与第4实施方案同样，在球螺纹中封入了润滑脂组合物，球螺纹的结构及作用也与第1

实施方案同样。

还有，对构成球螺纹1的各部件材料也未作特别限定，可以使用任何己知的材料。例如，螺纹轴3及螺母7是采用经过渗炭、淬火的SCM420，而球9是采用SUJ2等高碳铬轴承用钢或经过氰化等硬化处理的高碳铬轴承用钢。

上述球螺纹1，在阳螺纹槽3a和阴螺纹槽5之间封入润滑脂组合物。对润滑脂封入量未作特别限定，在这种球螺纹中可以采用通常的封入量。下面，对润滑脂组合物作详细说明。

基油

在润滑脂组合物中使用的基油未作特别限定，所有在润滑剂中使用的基油均可以使用。当考虑到要避免低温环境下起动时产生的异常声音以及高温时油膜不充分形成时产生的烧结，要求采用40℃时的动粘度为50～600mm²/s的基油，更优选70～500mm²/s(40℃)，特别优选100～450mm²/s(40℃)。

基油的种类，矿物油、合成润滑油、天然润滑油的任何一种均可。作为矿物油，例如经过减压蒸馏、脱除油剂、溶剂萃取、加氢分解、溶剂脱蜡、硫酸洗涤、白土精制、加氢精制等进行适当组合的精制工序的矿物油。对合成润滑油也未作限定，例如，可采用下面分别列举的烃系油、芳香系油、酯系油、醚系油等。

作为烃系油，可以举出正链烷、异链烷、聚丁烯、聚异丁烯、1-癸烯低聚物、1-癸烯和乙烯共低聚物等聚α-烯烃，或它们的氢化物。

作为芳香系油，可以举出一烷基苯、二烷基苯等烷基苯类，一烷基萘、二烷基萘、多烷基萘等烷基萘类。

作为酯油系，可以举出癸二酸二丁酯、二-2-乙基己基癸二酸酯、己二酸二辛酯、己二酸二己癸酯、二(十三烷基)己二酸酯、二(十三烷基)戊二酸酯、甲基·乙酰基シノレ一ト酸酯等二酯类，三辛基苯三酸酯、三癸基苯三酸酯、四辛基苯均六酸酯等芳香族酯类，三羟甲基丙烷辛酸酯、三羟甲基丙烷壬酸酯、季戊四醇-2-乙基己酸酯、季戊四醇壬酸酯等多元醇酯类，多元醇和二元酸·一元酸的混合脂肪酸的低聚酯等复合酯类。

作为醚油，可以举出聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇单醚、聚丙二醇单醚等聚乙二醇类，单烷基三苯基醚、烷基二苯醚、二烷基二苯醚、五苯基醚、四苯基醚、单烷基四苯基醚、二烷基四苯基醚等苯基醚类。

另外，作为合成润滑油，除上述以外还可以举出三甲苯基磷酸酯、硅油、全氟烷基醚等。

作为天然润滑油，可以举出牛油、豕油、豆油、菜油、米糠油、椰子油、棕榈油、棕榈核油等油脂系油，或者，这些油的氢化物等。

这些基油，既可单独使用也可混合使用，适当调整至上述优选的基油粘度。

增稠剂

上述润滑脂中使用的增稠剂形成凝胶结构，只要在该凝胶结构中保持上述基油功能的即可而未作特别限定。具体的可以适当选择含Li或Na的金属皂，选自Li、Na、Ba、Ca中的复合金属皂等金属皂类，以及，膨润土、硅胶、脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、氨基甲酸酯化合物等非皂类。当考虑得到牢固的油膜及润滑脂组合物的耐热性时，要求采用脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、氨基甲酸酯化合物及它们的混合物。作为脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、氨基甲酸酯化合物的具体例子，可以举出二脲化合物、三脲化合物、四脲化合物、多脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、二氨基甲酸酯化合物及它们的混合物。特别是二脲化合物、脲·氨基甲酸酯化合物、二氨基甲酸酯化合物及它们的混合物是优选的，而配合二脲化合物是特别优选的。

另外，为了使高温稳定性良好，采用以下式(1)～(3)表示的二脲化合物作为增稠剂。

化1

通式(1)

通式(2)

通式(3)

式中，R₁表示含碳原子7～12的芳香环的烃基，R₂表示含碳原子6～15的二价芳香环的的烃基，R₃表示环己基或碳原子7～12的烷基环己基。特别是，以通式(1)～(3)表示的二脲化合物中的[R₁的摩尔数/R₁的摩尔数+R₃的摩尔数]值为0～0.55的二脲化合物是优选的。

另外，脲化合物在润滑脂组合物总量中的配合量为10～35％是优选的。

添加剂

在润滑脂组合物中，根据需要可以配合各种添加剂。但是，在本发明中，为了抑制机械化学反应的发生，必须除去磺酸盐。即使在可以使用的添加剂中，为了保持防锈性能、提高耐剥离性，添加下列所示的环烷酸盐及琥珀酸衍生物是优选的。

环烷酸盐

只要是具有环烷核的饱和羧酸盐即可而未作特别限定。主要的可以举出饱和单环羧酸盐C_nH_2n-1COOM、饱和多环羧酸盐C_nH_2n-3COOM、脂肪族羧酸盐C_nH_2n+1COOM、及它们的衍生物。例如，以下列出单环的羧酸。

化2

上式中R₄表示烃基，可以举出烷基、链烯基、芳基、烷芳基、芳烷基等。另外，M表示金属元素，Co、Mn、Zn、Al、Ca、Ba、Li、Mg、Cu等。这些环烷酸盐既可单独使用，也可适当的组合后使用。

琥珀酸衍生物

作为琥珀酸衍生物，具体的可以分别举出下列化合物。例如，琥珀酸、烷基琥珀酸、烷基琥珀酸半酯、链烯基琥珀酸、链烯基琥珀酸半酯、琥珀酸酰亚胺等。这些琥珀酸衍生物既可单独使用也可适当组合使用。

上述环烷酸盐及琥珀酸衍生物，既可单独使用，也可组合使用。在单独使用及并用时，其优选的添加量为对润滑脂总量的0.1～10质量％。当添加量少于此范围时，得不到充分的防锈性，当含量大于此范围时，润滑脂软化，有可能使润滑脂发生泄漏，是不理想的。为了确保防锈性，考虑到润滑剂泄漏的烧结寿命，要求对润滑脂组合物总量使用0.25～5质量％。

另外，为了提高剥离性能，更希望添加下列有机金属盐。

有机金属盐

作为有机金属盐，使用以下通式(4)表示的二烷基二硫代氨基甲酸(DTC)系化合物以及以下通式(5)表示的二烷基二硫代磷酸(DTP)系化合物是合适的。

化3

n＝2，3，4   x，y，z＝0，1，2，3，4

式中，M表示金属种类，具体的可以使用Sb、Bi、Sn、Ni、Te、Se、Fe、Cu、Mo、Zn。R₅、R₆，可以相同或不同，表示烷基、环烷基、链烯基、芳基、烷芳基或芳烷基。作为特别优选的基团，可以举出1，1，3，3-四甲基丁基、1，1，3，3-四甲基己基、1，1，3-三甲基己基、1，3-二甲基己基、1，3-二甲基丁基、1-甲基十一烷基、1-甲基己基、1-甲基戊基、2-乙基丁基、2-乙基己基、2-甲基环己基、3-庚基、4-甲基环己基、正丁基、异丁基、异丙基、异庚基、异戊基、十一烷基、二十烷基、乙基、十八烷基、辛基、环辛基、环十二烷基、环戊基、二甲基环己基、癸基、十四烷基、二十二烷基、十二烷基、十三烷基、三甲基环己基、壬基、丙基、十六烷基、己基、二十一烷基、十七烷基、庚基、十五烷基、戊基、甲基、叔丁基环己基、叔丁基、2-己烯基、2-甲代烯丙基、烯丙基、十一烯基、油酰基、癸酰基、乙烯基、丁烯基、己烯基、十七烯基、甲苯基、乙苯基、异丙苯基、叔丁苯基、仲戊基苯基、正己基苯基、叔辛基苯基、异壬基苯基、正十二烷基苯基、苯基、苄基、1-苯基甲基、2-苯基乙基、3-苯基丙基、1，1-二甲基苄基、2-苯基异丙基、3-苯基己基、二苯甲基、联苯基等，另外，这些基团还可以具有醚键。

作为其他的有机金属盐，还可以使用以下通式(6)-(8)表示的有机锌化合物。

化4

式中R₇、R₈表示碳C_n中n＝1-18的烃基或氢原子，R₇、R₈可以相同也可以相异。特别是，R₇、R₈可以同时为氢原子的巯基(メチルカプト)苯并噻唑锌(通式6)、苯并酰胺硫代苯酚锌(通式7)以及巯基苯并咪唑锌(通式8)。

另外，作为其他的有机金属盐，还可以使用以下通式(9)表示的烷基黄原酸锌。

化5

式中R₉表示碳原子数C_n的n＝1～18的烃基。

还有，用上述通式(4)～(9)表示的有机金属盐，可以分别单独使用或2种以上混合使用，但对其组合未作特别限定。另外，有机金属盐，在其微小空隙形成反应膜，具有抑制白色组织变化的剥离效果，但是，当添加量小于0.1质量％时，不能发挥充分的效果。另一方面，对添加量上限没有必要作出特别限定，但是，上述有机金属盐比较贵，并且，过量添加会促进和轴承材料的异常反应，反之，影响烧结性能，所以，添加量优选0.1-10质量，更优选0.5-10质量％。

其他添加剂

在上述润滑脂组合物中，根据需要，例如可以添加胺系及酚系、硫系、硫代磷锌系等抗氧剂；氯系及硫系、磷系、二硫代磷系锌系、有机钼系等耐高压剂；脂肪酸及动植物油等油性剂；苯并三唑等金属钝化剂；聚甲基丙烯酸酯及聚异丁烯、聚苯乙烯等粘度脂数的提高剂等通常在润滑脂组合物中添加的各种添加剂。

另外，上述润滑脂组合物的稠度，要求达到NLGI No.1～3。

实施例

下面给出实施例及比较例，更具体地说明本发明，但本发明又不受它们的局限。

制造球螺纹(日本精工(株)制造，公称号数25×10×500-C5)的螺纹轴及螺母，往里封入表7所示调制的润滑脂组合物，准备实施例26～28及比较例26，27所使用的试验用球螺纹。另外，螺纹轴及螺母使用的是经过渗炭、淬火的SCM420，而球使用的是球径4.76mm的SUJ2制钢球。另外，保持件使用的是尼龙制成的、形成如图3所示凹面的保持件。

                                                表7

	实施例26	实施例27	实施例28	比较例26	比较例27
						增稠剂	脲化合物
基油	矿物油	矿物油	醚油	矿物油	醚油
						基油动粘度(mm2/s、40℃)	400	400	200	400	200
磺酸钡(质量％)	0	0	0	2	2
						环烷酸锌(质量％)	0.05～12	0	0	2	0
琥珀酸半酯(质量％)	0	0.05～12	0	0	0
						二硫代氨基甲酸镍(质量％)	0	0	0.05～12	0	2
混合稠度	NLGL.No.1

对各试验用球螺纹采用日本精工(株)制造的球螺纹耐寿命试验机进行耐寿命试验。试验条件如下，判断是每隔一定时间停止试验，确认螺纹轴有无剥离，把发生剥离时的时间作为寿命时间。

轴向荷重：5800N(P/C＝0.5)

最大转数：500min^-1

冲程：40mm

实施例26的试验用球螺纹，封入含环烷酸锌量在0.05～12质量％范围内改变的润滑脂组合物，实施例27的试验用球螺纹，封入琥珀酸半酯的含量在0.05～12质量％范围内改变的润滑脂组合物，实施例28的试验用球螺纹，封入二硫代氨基甲酸镍的含量在0.05～12质量％范围内改变的润滑脂组合物。

在图12中示出采用实施例26及实施例27的试验用球螺纹的剥离寿命的测定结果，以比较例26中使用的试验用球螺纹的寿命时间作为1.0的剥离寿命比。由图12可知，通过封入含有环烷酸锌或琥珀酸半酯0.1～10质量的润滑脂组合物，球螺纹的剥离寿命可大大改善。

另外，在图13中示出采用实施例28的试验用球螺纹的剥离寿命测定结果，以比较例26及比较例27中使用的试验用球螺纹的寿命时间作为1.0的剥离寿命比。由图13可知，通过封入二硫代氨基甲酸镍0.1～10质量的润滑脂组合物，球螺纹的剥离寿命可大大改善。

发明的效果

如上所述，本发明的球螺纹即使在高负重的环境下使用也可以保持长寿命。

Claims (10)

1.一种直进装置，其特征是包括：

轴；

配合在轴内，引导该轴在轴线方向可作直线移动的直进体；

在该直进体的内周面上形成的滚动体槽和上述轴之间设置的滚动自如的多个滚动体；

在该直进体中形成的使上述滚动体从所述滚动体槽一端向另一端循环的循环回路；

在该直进装置中，在相邻的上述滚动体间分别设置分别面对所述滚动体的具有2个凹面的保持件，

同时，在所述滚动体的表面层设置残留的奥氏体达到15～40体积％的氰化层。

2.按照权利要求1的直进装置，其特征是，其中所含的每个滚动体含有轴承钢，所述轴承钢含有0.35％或以下的硅含量，以及Cr+2.5Mo的总含量为2.0或以下。

3.一种直进装置，其特征是包括：

轴；

配合在轴内，引导该轴在轴线方向可作直线移动的直进体；

在该直进体的内周面形成的滚动体槽和上述轴之间设置的滚动自如的多个滚动体；

在该直进体内形成的使上述滚动体从所述滚动体槽一端向另一端循环的循环回路；

在该直进装置中，在相邻的上述滚动体之间分别设置面对所述滚动体的具有2个凹面的保持件，

同时，所述轴、所述直进体及所述滚动体的至少一种是由含有下列的钢制造的：

碳(C)：0.4～0.9重量％

铬(Cr)：2.5～8.5重量％

硅(Si)：0.1～2.0重量％

锰(Mn)：0.1～2.0重量％，其余为铁(Fe)和不可避免的杂质；

并且满足下列关系：C重量％≤-0.05×Cr重量％+1.41重量％。

4.按照权利要求3中记载的直进装置，其特征是，所述轴、上述直进体及上述滚动体的至少一种含有至少一种选自下列的成分：

钼(Mo)：0.1～1.5重量％；

钒(V)：0.1～1.5重量％。

5.一种球螺纹，其特征是含有：

在外周面上形成的具有螺旋状阳螺纹槽的螺纹轴；

在内周面上形成的对着阳螺纹槽的螺旋状阴螺纹槽的螺母；

在所述阳螺纹槽和所述阴螺纹槽之间设置的自由滚动的多个球；

在相邻的球之间设置的与球连接的具有一对凹面的保持件，

其中封入含有0.1～10质量％比例的导电性物质的润滑脂组合物。

6.一种球螺纹，其特征是含有：

在外周面上形成螺旋状阳螺纹槽的螺纹轴；

配合在上述螺纹轴上并在内周面上形成与上述阳螺纹槽相对的螺旋状阴螺纹槽的螺母；

插在上述阳螺纹槽及上述阴螺纹槽之间的滚动自如的多个球；配置在相邻球之间并具有与球面对的1对凹面的保持件，

并且，封入不合有磺酸盐的润滑脂组合物。

7.按照权利要求6中记载的球螺纹，其特征是，所述润滑脂组合物中含有脲化合物作为增稠剂，0.1～10质量％比例的至少一种选自环烷酸盐及琥珀酸衍生物中的防锈添加剂。

8.按照权利要求6中记载的球螺纹，其特征是，所述润滑脂组合物含有脲化合物作为增稠剂，0.1～10质量％比例的有机金属盐。

9.一种球螺纹，其特征是含有：在外周面上形成螺旋状阳螺纹槽的螺纹轴、在内周面上形成螺旋状阴螺纹槽的螺母、在包含由上述阳螺纹槽和上述阴螺纹槽形成的在滚动路线中设置的滚动自如的多个球，在该球中，在相邻的上述球之间分别设置分别面对所述球的具有2个凹面的保持件，同时，上述阳螺纹槽和上述阴螺纹槽的至少一个沿螺纹槽的轴线的断面曲率半径为所述球直径的52.5～55％。

10.按照权利要求5中记载的球螺纹，其特征是，上述阳螺纹槽和上述阴螺纹槽的上述断面形成哥德式尖拱形。

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