JP2003343565A - Linear motion apparatus - Google Patents

Linear motion apparatus

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JP2003343565A
JP2003343565A JP2002159476A JP2002159476A JP2003343565A JP 2003343565 A JP2003343565 A JP 2003343565A JP 2002159476 A JP2002159476 A JP 2002159476A JP 2002159476 A JP2002159476 A JP 2002159476A JP 2003343565 A JP2003343565 A JP 2003343565A
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JP
Japan
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separator
titanium
linear motion
balls
ball
Prior art date
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Application number
JP2002159476A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Shinoda
治 篠田
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/37Loose spacing bodies
    • F16C33/3706Loose spacing bodies with concave surfaces conforming to the shape of the rolling elements, e.g. the spacing bodies are in sliding contact with the rolling elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C2204/40Alloys based on refractory metals
    • F16C2204/42Alloys based on titanium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C2220/20Shaping by sintering pulverised material, e.g. powder metallurgy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H25/22Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F16H25/2233Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls with cages or means to hold the balls in position
    • F16H25/2238Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls with cages or means to hold the balls in position using ball spacers, i.e. spacers separating the balls, e.g. by forming a chain supporting the balls

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear motion apparatus operating favorably for a long stretch of time by using a separator with high corrosion, high wear and high burn-in resistances. <P>SOLUTION: The separator inside the linear motion apparatus is made of titanium or a titanium alloy, and includes a plurality of recess portions independent from each other in its surface. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、産業機械などに用
いられる直動装置に係り、詳しくは転動体溝に沿って転
動し循環する各転動体間に改装されたセパレータを軽
量、高強度、高耐食とすることで、長時間に渡り作動性
を良好に維持できる直動装置に関する。特に、食品機械
や半導体製造装置など、特殊環境用途で用いられる直動
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear motion device used for industrial machines and the like, and more specifically to a lightweight and high-strength separator which is refurbished between rolling elements that roll along a rolling element groove and circulate. The present invention relates to a linear motion device that can maintain good operability for a long time by having high corrosion resistance. In particular, the present invention relates to a linear motion device used for special environment applications such as food machinery and semiconductor manufacturing equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】マシニングセンタ等の工作機械や産業ロ
ボットでは、回転運動から直進運動への変換、ワークテ
ーブル等の直進移動を摩擦損失なく円滑に行うため、ボ
ールやローラを転動体として用いた直動装置が多用され
ている。直動装置の一種である総ボール形のボールねじ
は、ネジ軸とナットとの間に転動体としてボール(一般
的には鋼球)を介装したものであり、作動時の摩擦損失
が殆ど無視できることから駆動効率が極めて高い、ネジ
軸とナットとの相対回転に摺動を伴わないために構成要
素の摩耗が極めて少ない等の利点をもつ。
2. Description of the Related Art A machine tool such as a machining center or an industrial robot uses a ball or a roller as a rolling element in order to smoothly convert a rotary motion into a straight motion and a straight motion of a work table without friction loss. The device is heavily used. A full-ball type ball screw, which is a type of linear motion device, has balls (generally steel balls) as rolling elements between the screw shaft and the nut, which causes almost no friction loss during operation. Since it can be ignored, it has an extremely high driving efficiency, and because the relative rotation between the screw shaft and the nut does not involve sliding, the wear of the constituent elements is extremely small.

【0003】総ボール型のボールねじは、雄ねじ溝がそ
の外周に形成されたねじ軸と、雄ねじ溝と対向する雌ね
じ溝がその内周に形成されたナットと、雄ねじ溝と雌ね
じ溝との間に介装された多数のボールと、ナットに形成
され雌ねじ溝の一端側から他端側へボールを移動させる
循環通路(チューブやコマ等)と、を有する。ねじ軸と
ナットの相対回転時、ボールは雄ねじ軸と雌ねじ軸に対
して転動し、循環通路を通って雌ねじ溝の一端側から他
端側へ移動する。
A full-ball type ball screw has a screw shaft formed with an external thread groove on its outer circumference, a nut formed with an internal thread groove facing the male thread groove on its inner circumference, and a male screw groove and an internal thread groove. And a circulation passage (tube, top, etc.) formed in the nut for moving the ball from one end side to the other end side of the female thread groove. When the screw shaft and the nut rotate relative to each other, the ball rolls with respect to the male screw shaft and the female screw shaft, and moves from one end side to the other end side of the female screw groove through the circulation passage.

【0004】上述した総ボール型のボールねじでは、両
ねじ溝間で同一方向に転動するボール同士が接触した場
合、その接触面では転動速度の2倍の速度をもって相対
すべりが生じる。特に、機械の性能を向上させるために
ボールねじの駆動速度を高めた場合、ボール表面の摩
耗、トルク変動、騒音増大など種々の問題が生じる。
In the above-described full ball type ball screw, when balls rolling in the same direction contact each other between the thread grooves, relative sliding occurs at the contact surface at a speed twice as high as the rolling speed. In particular, when the driving speed of the ball screw is increased in order to improve the performance of the machine, various problems such as wear of the ball surface, torque fluctuation, and noise increase occur.

【0005】特願平11−315835号公報は、各隣
接するボール間に合成樹脂からなるセパレータが介装さ
れた直動装置を開示している。この直動装置は、ボール
の個数をあまり減らすことなく(負荷容量の低減を抑
え)ボール同士の接触を防ぐ。
Japanese Patent Application No. 11-315835 discloses a linear motion device in which a separator made of synthetic resin is interposed between adjacent balls. This linear motion device prevents contact between balls without significantly reducing the number of balls (suppressing reduction in load capacity).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、合成樹脂から
なるセパレータは、ボールとのすべりにより摩耗した
り、起動および停止時にボールに挟まれて圧縮応力を受
け変形したりする可能性がある。摩耗や変形によりボー
ルとセパレータ間の隙間が大きくなると、セパレータが
倒れて直動装置がロックしてしまうため、合成樹脂製の
セパレータには使用条件の限界がある。合成樹脂製のセ
パレータは潤滑油により膨張するため、ボールとの隙間
が過小になりセパレータが異常摩耗する等の問題もあ
る。
However, the separator made of synthetic resin may be worn by slipping with the ball or may be pinched by the ball at the time of starting and stopping and deformed by receiving compressive stress. If the gap between the ball and the separator becomes large due to wear or deformation, the separator falls down and the linear motion device is locked, so that the separator made of a synthetic resin has a limit of usage conditions. Since the separator made of synthetic resin expands due to the lubricating oil, there is a problem that the clearance between the separator and the ball becomes too small and the separator wears abnormally.

【0007】合成樹脂材料は耐食性に優れているが、上
述の諸問題を解決するためには金属製のセパレータを使
用する必要がある。耐食性に優れる金属製材料としては
オーステナイト系ステンレス鋼が挙げられる。しかし、
オーステナイト系ステンレス鋼は、極めて腐食性が強い
半導体製造装置のような装置に適用する場合には耐腐食
性が十分でなく、また比重も大きいため、直動装置の作
動トルクが増大してしまうという問題点もある。
Although the synthetic resin material has excellent corrosion resistance, it is necessary to use a metallic separator in order to solve the above problems. Austenitic stainless steel is mentioned as a metal material having excellent corrosion resistance. But,
Austenitic stainless steel has insufficient corrosion resistance when applied to equipment such as semiconductor manufacturing equipment that is extremely corrosive, and also has a large specific gravity, which increases the operating torque of linear motion equipment. There are also problems.

【0008】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、セパレータに起因する諸問題を解決し、耐食
性が高く、かつ耐摩耗性および耐焼付性が高いセパレー
タを用いて長時間に渡り良好に作動する直動装置を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, solves various problems caused by a separator, and uses a separator having high corrosion resistance, abrasion resistance and seizure resistance for a long time. It is an object of the present invention to provide a linear motion device that works well in crossing.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、軸に外嵌するとともに、当該軸に沿って直進移
動する直動体と、前記軸の外面および前記直動体の内面
に形成されたボール溝に保持され、当該ボール溝と前記
軸との間で転動する多数のボールと、前記直動体に形成
され、前記ボール溝の一端側から他端側へ前記ボールを
移動させる循環通路と、前記各ボール間に介装されたセ
パレータと、を有する直動装置において、前記セパレー
タは、チタン又はチタン合金からなり、互いに独立した
複数の凹みを前記セパレータの表面に有することを特徴
とする直動装置が与えられている。
In order to achieve the object of the present invention, a linear moving body which is fitted onto a shaft and linearly moves along the shaft, and an outer surface of the shaft and an inner surface of the linear moving body are formed. A plurality of balls held in a ball groove formed in the ball groove and rolling between the ball groove and the shaft; and a circulation formed in the linear motion body to move the ball from one end side to the other end side of the ball groove. In a linear motion device having a passage and a separator interposed between the balls, the separator is made of titanium or a titanium alloy and has a plurality of recesses independent of each other on the surface of the separator. A linear motion device is provided.

【0010】本直動装置によれば、耐食性の高いチタン
を素材とするセパレータの表面に複数の凹みが与えられ
ている。グリース,潤滑油等の潤滑剤がこの凹みに溜ま
り、セパレータと転動体との潤滑を向上させる。したが
って、セパレータの耐食性および耐摩耗性が向上し、焼
き付き等の問題を解消することができる。
According to this linear motion device, a plurality of dents are provided on the surface of the separator made of titanium having high corrosion resistance. Lubricants such as grease and lubricating oil collect in the recesses to improve the lubrication between the separator and the rolling elements. Therefore, the corrosion resistance and wear resistance of the separator are improved, and problems such as seizure can be solved.

【0011】また前記セパレータの前記凹みは、チタン
またはチタン合金粉末とバインダの混合物を射出成型
し、前記混合物からバインダを除去し、焼結することに
より形成されている。このいわゆる金属粉末射出成型に
より製造されたチタン製セパレータは、溶製等により作
成されたチタン製セパレータに比べ、はるかに高い耐摩
耗性,耐焼付製を有しており、直動装置の信頼性をより
一層高めることが可能である。
The recess of the separator is formed by injection molding a mixture of titanium or titanium alloy powder and a binder, removing the binder from the mixture, and sintering the mixture. Titanium separators manufactured by this so-called metal powder injection molding have much higher wear resistance and seizure resistance than titanium separators manufactured by melting, etc. Can be further increased.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形
態のボールねじ(直動装置)10を示す。ボールねじ1
0は、雄ねじ溝12がその外周に形成されたねじ軸11
と、雄ねじ溝12と対向する雌ねじ溝がその内周に形成
された円筒形状のナット13と、雄ねじ溝12と雌ねじ
溝との間に介装された多数のボール21(転動体)とを
主要構成部材としている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a ball screw (linear motion device) 10 according to a first embodiment of the present invention. Ball screw 1
0 is a screw shaft 11 having a male screw groove 12 formed on the outer periphery thereof.
And a cylindrical nut 13 having a female thread groove facing the male thread groove 12 formed on the inner circumference thereof, and a large number of balls 21 (rolling elements) interposed between the male thread groove 12 and the female thread groove. It is a component.

【0013】図2は、図1におけるA−A線断面図であ
る。図2に示すように、ナット13の内周(内面側)に
は、ねじ軸11の雄ねじ溝12に対向するボール溝であ
る雌ねじ溝18が螺旋状に形成されている。ナット13
の軸方向一端部には、図示しないテーブル等に固定する
ためのフランジ14が形成されている。ナット13の外
周面の一部(図2中の上方)には、平面部(切欠き面)
15が切削加工されている。この平面部15には、ねじ
止めされたチューブ押え16によって一対の鋼管製のチ
ューブ17,17が軸方向に並べて固定されている。雌
ねじ溝18の軸方向両側には、防塵用のプラスチック製
シール19,20が固定されている。
FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG. As shown in FIG. 2, an internal thread groove 18 that is a ball groove that opposes the external thread groove 12 of the screw shaft 11 is spirally formed on the inner circumference (inner surface side) of the nut 13. Nut 13
A flange 14 for fixing to a table or the like (not shown) is formed at one axial end of the. A part of the outer peripheral surface of the nut 13 (upper side in FIG. 2) has a flat surface portion (notched surface).
15 is cut. A pair of steel tubes 17, 17 are fixed to the flat surface portion 15 by axially arranging them by means of a tube holder 16 screwed. Dustproof plastic seals 19 and 20 are fixed to both axial sides of the female thread groove 18.

【0014】雌ねじ溝18と雄ねじ溝12との間には、
多数のボール21が介装されている。ボール21として
は鋼球を採用できる。そして、ボール21のそれぞれの
間には、セパレータ22が配置されている。それぞれの
チューブ17,17の一端部、他端部は、雄ねじ溝12
のつるまき線における3.5回転分に相当する位置に配
置されており、ボール21及びセパレータ22はねじ軸
11の雄ねじ溝12上を3.5回転したところでチュー
ブ17,17によって循環移動される。
Between the female thread groove 18 and the male thread groove 12,
A large number of balls 21 are interposed. A steel ball can be used as the ball 21. A separator 22 is arranged between each of the balls 21. One end portion and the other end portion of each of the tubes 17 and 17 have a male thread groove 12
The ball 21 and the separator 22 are circulated by the tubes 17 and 17 when the ball 21 and the separator 22 have rotated 3.5 times on the male screw groove 12 of the screw shaft 11 at a position corresponding to 3.5 rotations on the spiral line. .

【0015】図3は、雌ねじ溝18と雄ねじ溝12とに
沿った断面図である。各ボール21間に介装されたセパ
レータ22は、雌ねじ溝18、雄ねじ溝12及びボール
21よりも軟質な金属材料であるチタンを素材として、
略円柱形状に形成されている。セパレータ22の一端
部、他端部には、ボール21に対し比較的小さい面積で
もって面接触する凹球面状のボール接触面22a、22
bがそれぞれ形成されている。
FIG. 3 is a sectional view taken along the internal thread groove 18 and the external thread groove 12. The separator 22 interposed between the balls 21 is made of titanium, which is a softer metal material than the female thread groove 18, the male thread groove 12 and the balls 21, as a raw material.
It is formed in a substantially cylindrical shape. One end and the other end of the separator 22 have concave spherical ball contact surfaces 22a, 22 which are in surface contact with the ball 21 with a relatively small area.
b are formed respectively.

【0016】チタンは、軽くて強度があり、耐食性も強
い金属であり、ほとんどすべての金属と合金をつくる。
一方、非常に活性な金属であるため他の金属と接触する
と凝着が生じやすく、鋼よりも耐摩耗性および耐焼付性
に劣る。したがって、チタンをセパレータ22として用
いる場合、ボール21との接触によるすべり摩擦により
セパレータ22が摩耗したり、焼き付いたりする危険が
ある。一般に、チタンは表面処理を施すことにより、耐
摩耗性,耐焼付性は向上する。しかし、この表面処理は
特殊なものであるため、セパレータ22の製造コストの
増大を招くこととなる。
Titanium is a metal that is light, strong and has strong corrosion resistance, and forms an alloy with almost all metals.
On the other hand, since it is a very active metal, it tends to cause adhesion when it comes into contact with other metals, and is inferior in wear resistance and seizure resistance to steel. Therefore, when titanium is used as the separator 22, there is a risk that the separator 22 may be worn or seized due to sliding friction caused by contact with the balls 21. Generally, titanium is subjected to a surface treatment to improve wear resistance and seizure resistance. However, since this surface treatment is special, it causes an increase in the manufacturing cost of the separator 22.

【0017】本発明のチタンを素材とするセパレータ2
2は、その表面に各々独立した複数の微細な窪み(凹
部)を有している。この窪みは、雄ねじ溝および雌ねじ
溝間に注入されている潤滑剤を保持する。特に、セパレ
ータ22のボール21との接触面22a,22bに形成
された窪みに保持された潤滑剤は、セパレータ22とボ
ール21との潤滑性を著しく向上させる働きをする。そ
の結果、耐摩耗性,耐焼付性に優れたチタン合金製セパ
レータとすることができる。
Separator 2 made of titanium according to the present invention
2 has a plurality of independent fine recesses (recesses) on its surface. The recess holds the lubricant injected between the external thread and the internal thread. In particular, the lubricant retained in the depressions formed in the contact surfaces 22a and 22b of the separator 22 with the balls 21 has a function of significantly improving the lubricity of the separator 22 and the balls 21. As a result, a titanium alloy separator having excellent wear resistance and seizure resistance can be obtained.

【0018】本発明の表面に窪みを有するセパレータ2
2は、圧粉−焼結法や金属粉末射出成型法等の粉末治金
法を用いて製造される。金属粉末射出成型法は、金属粉
末とバインダを混合し、その混合物を射出成型し、その
混合物からバインダを蒸発させ除去(脱脂)し、焼結す
ることにより最終成型品を得る製造方法である。
Separator 2 having a depression on the surface of the present invention
2 is manufactured using a powder metallurgy method such as a powder compaction-sintering method and a metal powder injection molding method. The metal powder injection molding method is a manufacturing method in which a metal powder and a binder are mixed, the mixture is injection-molded, the binder is evaporated and removed (defatted) from the mixture, and the final molded product is obtained by sintering.

【0019】金属粉末射出成型法では、まずチタン粉末
とバインダを混合して混合物を作成する。チタン粉末と
しては、ガスアトマイズ粉末または水素化・脱水素(H
DH)粉末が使用可能である。これらのチタン粉末は、
含有酸素量が高いため、焼結後の最終成型物は、溶製の
チタン材よりも酸素濃度が高い。バインダは、熱可塑性
の合成樹脂である。金属粉末とバインダの混合比率は、
6:4〜7:3程度の範囲で行うのが好ましい。
In the metal powder injection molding method, first, titanium powder and a binder are mixed to prepare a mixture. As titanium powder, gas atomized powder or hydrogenation / dehydrogenation (H
DH) powder can be used. These titanium powders are
Since the oxygen content is high, the final molded product after sintering has a higher oxygen concentration than the molten titanium material. The binder is a thermoplastic synthetic resin. The mixing ratio of metal powder and binder is
It is preferably performed in the range of about 6: 4 to 7: 3.

【0020】その後、混合物を射出成型器に入れ、射出
成型を行う。射出成型時に用いられる射出成型器は、従
来のプラスチック射出成型器でよい。金属粉末射出成型
法では、金属粉末とバインダの混合物の射出成型は、プ
ラスチックよりも、成型温度が高く、射出圧力が低く、
そして射出速度が遅い条件で行う。
Then, the mixture is put into an injection molding machine and injection molding is performed. The injection molding machine used at the time of injection molding may be a conventional plastic injection molding machine. In the metal powder injection molding method, the injection temperature of the mixture of the metal powder and the binder is higher than that of plastic, and the injection pressure is lower,
Then, the injection speed is slow.

【0021】射出成型により成型された成型物は、有機
溶剤の気相中に入れられ抽出脱脂される。脱脂条件は、
金属粉末とバインダの種類により異なるが、例えば、成
型物は、ヘキサンの気相中に50〜70#Cの雰囲気温
度下で20〜40分間保持される。
The molded product molded by injection molding is put into the gas phase of an organic solvent and extracted and degreased. The degreasing conditions are
For example, the molded product is held in a gas phase of hexane for 20 to 40 minutes at an ambient temperature of 50 to 70 #C, depending on the kinds of the metal powder and the binder.

【0022】抽出脱脂が行われた成型物は450〜60
0#Cの窒素雰囲気下20〜40分間保持され、加熱脱
脂が行われる。加熱脱脂後、成型物には、真空下で1時
間程度の間仮焼結が行われる。仮焼結温度は、1050
〜1150#C程度である。これらの脱脂行程を経てバ
インダは、成型物から除去される。
The molded product subjected to the extraction degreasing is 450 to 60
It is held for 20 to 40 minutes in a nitrogen atmosphere of 0 # C to perform heat degreasing. After degreasing by heating, the molded product is subjected to temporary sintering under vacuum for about 1 hour. Temporary sintering temperature is 1050
It is about 1150 # C. The binder is removed from the molded product through these degreasing processes.

【0023】脱脂が完了した後、成型物の本焼結が行わ
れ最終成型物が得られる。本焼結の温度は、1100#
C以上かつ成型物を構成するチタンの融点未満である。
本焼結は、この温度範囲内に調整された大気炉にて行わ
れる。本焼結により、隣接した粒子が互いに強固に結合
し、強度が増す。この得られた最終成型物は、適宜切削
等によりサイズが調整され、最終的なセパレータが得ら
れる。本方法で作成された最終成型物の表面には、複数
の窪みが形成されている。
After the degreasing is completed, the molded product is finally sintered to obtain a final molded product. Main sintering temperature is 1100 #
It is C or higher and lower than the melting point of titanium constituting the molded product.
The main sintering is performed in an atmospheric furnace adjusted within this temperature range. By the main sintering, adjacent particles are firmly bonded to each other, and the strength is increased. The size of the final molded product thus obtained is appropriately adjusted by cutting or the like to obtain a final separator. A plurality of dents are formed on the surface of the final molded product produced by this method.

【0024】この金属粉末射出成型により得られたセパ
レータは、溶製法等により製造されたセパレータと比較
して、ほぼ同等の機械的性質を有している。さらに、本
方法に従って作成されたセパレータは、溶製のチタン材
よりも酸素濃度が高くなっている。また、バインダを使
用して作成されるため、セパレータは通常よりも多くの
炭素を含有している。
The separator obtained by this metal powder injection molding has substantially the same mechanical properties as the separator manufactured by the melting method or the like. Furthermore, the separator produced according to this method has a higher oxygen concentration than the melted titanium material. Also, because it is made using a binder, the separator contains more carbon than usual.

【0025】一般に、チタンは、水素,酸素,炭素,窒
素,などの侵入型固溶元素が不純物として作用し、機械
的性質、特に延性が著しく低下するため、溶製材におい
ては、これらの元素を可能な限り除去する努力が為され
ている。しかし、金属粉末射出成型法では、これら侵入
型固溶元素(酸素、炭素等)を固溶強化元素として積極
的に利用する。従って、得られたチタン製のセパレータ
は、剛性に優れたセパレータとなる。
Generally, in titanium, interstitial solid solution elements such as hydrogen, oxygen, carbon, nitrogen, etc. act as impurities, and mechanical properties, particularly ductility, are remarkably deteriorated. Efforts are being made to eliminate as much as possible. However, in the metal powder injection molding method, these interstitial solid solution elements (oxygen, carbon, etc.) are positively utilized as solid solution strengthening elements. Therefore, the obtained titanium separator is a separator having excellent rigidity.

【0026】セパレータ22の表面に形成された窪みの
大きさは、平均直径で2μm以上かつ30μm以下であ
り、好ましくは2μm以上かつ10μm以下である。窪
みの平均直径が2μmを下回ると、窪み一個に保持され
る潤滑剤の量が少なくなるためセパレータの耐摩耗性,
耐焼付性が低下してしまう。一方、窪みの平均直径が3
0μmを超えあまり大きくなると、セパレータ表面に接
触応力が集中的に加えられた場合、セパレータ表面の窪
みが変形してしまう恐れがある。ここで、窪みの平均直
径は、ワーク表面を光学顕微鏡にて観察・撮影し得られ
た画像を画像処理することにより得られる。
The size of the depressions formed on the surface of the separator 22 is 2 μm or more and 30 μm or less in average diameter, and preferably 2 μm or more and 10 μm or less. If the average diameter of the depressions is less than 2 μm, the amount of lubricant retained in each depression is reduced, so that the wear resistance of the separator,
The seizure resistance will decrease. On the other hand, the average diameter of the depressions is 3
If it exceeds 0 μm and becomes too large, when the contact stress is intensively applied to the separator surface, the dent on the separator surface may be deformed. Here, the average diameter of the depressions is obtained by observing and photographing the surface of the work with an optical microscope and subjecting the obtained image to image processing.

【0027】セパレータ22の表面に形成された窪みの
存在割合(気孔率)は、セパレータの表面積に対し2%
以上かつ10%である。気孔率が2%を下回ると、窪み
の数が不足してしまい、十分に潤滑剤を保持しセパレー
タの潤滑性を高めることが不可能となる。一方、気孔率
が10%を超えると、チタンの焼結が十分に進行してい
ない状態であり、個々の窪みが独立せずに連結した状態
となってしまうため、窪みが潤滑剤を保持する油溜まり
として機能しない。ここで、気孔率は、アルキメデス法
を用いて測定される。具体的には、被測定物の体積と重
量を測定し、算出した密度と、理論密度との比が気孔率
となる。
The existence ratio (porosity) of the depressions formed on the surface of the separator 22 is 2% of the surface area of the separator.
It is above and 10%. When the porosity is less than 2%, the number of depressions becomes insufficient, and it becomes impossible to sufficiently retain the lubricant and improve the lubricity of the separator. On the other hand, when the porosity exceeds 10%, the titanium is not sufficiently sintered, and the individual depressions are not independent but are connected to each other, so that the depressions hold the lubricant. Does not function as an oil sump. Here, the porosity is measured using the Archimedes method. Specifically, the volume and weight of the object to be measured are measured, and the ratio of the calculated density and the theoretical density is the porosity.

【0028】さらに、セパレータ22の強度を向上させ
るためには、チタンに代えて、チタン合金を素材とする
セパレータを用いる。チタン合金としては、Ti-6Al-4
V,Ti-8Al-1V-1Mo,Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo,Ti-6Al-6V-2S
n,Ti-11Sn-5Zr-2.5Al-1Mo-0.25Si,Ti-13V-11Cr-3Al,
Ti-11.5Mo-4.5Sn-6Zr,Ti-4Mo-8V-6Cr-3Al-4Zr,Ti-15M
o-5Zr,Ti-15Mo-5Zr-3Al,Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al,Ti-22V-
6Al,Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al等を使用することが可能であ
る。
Further, in order to improve the strength of the separator 22, instead of titanium, a separator made of a titanium alloy is used. As a titanium alloy, Ti-6Al-4
V, Ti-8Al-1V-1Mo, Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-6Al-6V-2S
n, Ti-11Sn-5Zr-2.5Al-1Mo-0.25Si, Ti-13V-11Cr-3Al,
Ti-11.5Mo-4.5Sn-6Zr, Ti-4Mo-8V-6Cr-3Al-4Zr, Ti-15M
o-5Zr, Ti-15Mo-5Zr-3Al, Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al, Ti-22V-
It is possible to use 6Al, Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al, etc.

【0029】チタン合金を素材とするセパレータは、チ
タンの場合と同様、金属粉末射出成型法により製造され
る。チタン合金の場合、予めチタン合金とされたものの
粉末を使用する方法と、素粉末混合法と呼ばれる方法と
を用いることができる。合金の粉末から作成する方法
は、合金粉末自体のコストが高額となるため、あまり好
ましくない。
The separator made of titanium alloy is manufactured by the metal powder injection molding method as in the case of titanium. In the case of a titanium alloy, a method of using a powder of a titanium alloy in advance and a method called an elementary powder mixing method can be used. The method of preparing from alloy powder is not preferable because the cost of the alloy powder itself is high.

【0030】一方、素粉末混合法では、合金組成となる
ように予め各合金元素の粉末を所定量混合したものをバ
インダと混ぜ合わせ、射出成型・脱脂を行った後に、焼
結することにより表面に窪みを有する合金を得る方法で
ある。素粉末混合法は、合金の粉末から作成する方法に
比べ、低いコストで行えるため好ましい。さらに、素粉
末混合法を用いれば所望の元素組成比でチタン合金を作
成可能であるため好ましい。
On the other hand, in the elementary powder mixing method, a predetermined amount of powder of each alloying element is mixed so as to obtain an alloy composition, which is mixed with a binder, injection molded and degreased, and then sintered to obtain a surface. It is a method of obtaining an alloy having a depression. The elementary powder mixing method is preferable because it can be performed at a low cost as compared with the method of preparing from alloy powder. Furthermore, it is preferable to use the elementary powder mixing method because a titanium alloy can be produced with a desired elemental composition ratio.

【0031】以上のようなボールねじ10では、図示し
ないモータ等によりねじ軸11が回転駆動されると、ボ
ール21を介してねじ軸11に螺合したナット13が図
1中の左右方向である前後方向に螺進され、ねじ軸11
側の雄ねじ溝12とナット13側の雌ねじ溝18とが逆
回転方向に相対回転することから、ボール21のそれぞ
れが雄ねじ溝12、雌ねじ溝18に対して転動される。
そして、ボール21のそれぞれが転動する際に、セパレ
ータ22によってボール21同士の衝突が防止されると
同時に、ボール21とセパレータ22との相対滑り速度
も総ボール型のボールねじにおけるボール同士の相対滑
り速度の1/2になる。そのため、ボール21の摩耗が
極めて少なくなり、長期間の運転が行われた場合におい
ても、初期の(所望の)性能が維持される。
In the ball screw 10 as described above, when the screw shaft 11 is rotationally driven by a motor (not shown) or the like, the nut 13 screwed to the screw shaft 11 via the ball 21 is in the left-right direction in FIG. The screw shaft 11 is screwed forward and backward.
Since the male thread groove 12 on the side and the female thread groove 18 on the side of the nut 13 relatively rotate in the reverse rotation direction, each of the balls 21 rolls with respect to the male thread groove 12 and the female thread groove 18.
When each of the balls 21 rolls, the separators 22 prevent the balls 21 from colliding with each other, and at the same time, the relative sliding speed between the balls 21 and the separator 22 is also relative to each other in the total ball type ball screw. It becomes 1/2 of the sliding speed. Therefore, the wear of the balls 21 is extremely reduced, and the initial (desired) performance is maintained even when a long-term operation is performed.

【0032】また、このボールねじ10では、セパレー
タ22の中央部の幅寸法が比較的小さいので、スペーサ
ボールを用いるものと比べてボール21の個数がさほど
減少せず、それによって、負荷容量および剛性の低下を
抑えられる。そしてセパレータ22は、ボール接触面2
2a,22bの曲率半径寸法R1がボール21の半径寸
法R2よりも大きいため、ボール21の摺動抵抗が比較
的小さくなるとともに、ボール接触面22a,22bと
ボール21との間隙にグリース等の潤滑剤が浸入しやす
くなり、その結果、ねじ軸11の駆動抵抗が減少する。
Further, in this ball screw 10, since the width of the central portion of the separator 22 is relatively small, the number of balls 21 does not decrease so much as compared with the case where a spacer ball is used, which results in load capacity and rigidity. Can be suppressed. The separator 22 has a ball contact surface 2
Since the radius of curvature R1 of the balls 2a and 22b is larger than the radius R2 of the ball 21, the sliding resistance of the ball 21 is relatively small, and the gap between the ball contact surfaces 22a and 22b and the ball 21 is lubricated with grease or the like. The agent easily penetrates, and as a result, the driving resistance of the screw shaft 11 decreases.

【0033】また、金属粉末射出成型法により作成され
たセパレータ22は、チタンまたはチタン合金を素材と
している。そして、このセパレータ22は、溶製法によ
り作成されたセパレータとほぼ同等の機械的性質を有し
ている。さらに、金属粉末射出成型法により作成された
セパレータ22は、表面に微細かつ互いに独立した窪み
を有しているため、潤滑剤を保持することができる。よ
って、セパレータ22は、ボール21との耐摩耗性およ
び耐焼付性に優れている。
The separator 22 produced by the metal powder injection molding method is made of titanium or titanium alloy. The separator 22 has substantially the same mechanical properties as the separator manufactured by the melting method. Furthermore, since the separator 22 formed by the metal powder injection molding method has fine and independent dents on the surface, it can hold the lubricant. Therefore, the separator 22 has excellent wear resistance and seizure resistance with respect to the balls 21.

【0034】一般に、溶製法で造られたチタン製のセパ
レータは、特殊な溶解法を用いて作成されるため、コス
トが増大してしまう。さらに、チタンは、難削材料であ
るため、切削加工のためのコストも大きい。しかし、本
実施形態のセパレータは、金属粉末射出成型法により、
ニアネットシェイプ成型が行われるので、切削行程を減
らすことが可能である。これにより、材料の歩留が上昇
するため、コスト削減が可能となる。
In general, the titanium separator manufactured by the melting method is manufactured by using a special melting method, so that the cost is increased. Further, since titanium is a difficult-to-cut material, the cost for cutting is high. However, the separator of the present embodiment, by the metal powder injection molding method,
Since near net shape molding is performed, it is possible to reduce the cutting process. As a result, the yield of the material is increased, and the cost can be reduced.

【0035】次に、本発明の実施形態に係るセパレータ
を用いたボールねじを用意し、以下の条件にて耐久試験
を行い、発明の効果を確認した。実施例としては、粉末
射出成型を用いて製造され、純チタン、代表的なチタン
合金であるTi-6Al-4Vをそれぞれ素材とするセパレータ
と、チタン粉末を圧縮焼結して作成したセパレータを用
意した。比較のため 溶製により作成されたチタンおよ
び合成樹脂を素材としたセパレータもそれぞれ用意し
た。溶製によりチタンを素材として作成されたセパレー
タは、表面に微細な窪みを有していない。 <試験条件> 予圧荷重: 2kN ストローク: 700mm 回転数: 3000min−1 潤滑: グリース潤滑 試験温度: 80℃
Next, a ball screw using the separator according to the embodiment of the present invention was prepared and a durability test was conducted under the following conditions to confirm the effect of the invention. As an example, prepared by using powder injection molding, pure titanium, a separator made of Ti-6Al-4V, which is a typical titanium alloy, respectively, and a separator made by compressing and sintering titanium powder are prepared. did. For comparison, separators made of titanium and synthetic resin prepared by melting were also prepared. The separator made of titanium by melting has no fine dents on the surface. <Test conditions> Preload: 2kN Stroke: 700mm Rotation speed: 3000min-1 Lubrication: Grease lubrication test temperature: 80 ° C

【0036】上記試験の結果を表1に示す。The results of the above tests are shown in Table 1.

【表1】 [Table 1]

【0037】比較例1,2のセパレータを用いたボール
ねじは、3250kmおよび2650km走行したとこ
ろで破損し、走行不能となった。一方、実施例1〜3の
セパレータを用いたボールねじは、4000kmの走行
後においても破損することなく良好に作動した。
The ball screws using the separators of Comparative Examples 1 and 2 were damaged at the time of running at 3250 km and 2650 km, and the running became impossible. On the other hand, the ball screws using the separators of Examples 1 to 3 operated well without being damaged even after traveling for 4000 km.

【0038】以上のように、セパレータにチタンおよび
チタン合金を用いた本実施形態においては、セパレータ
に合成樹脂を用いた従来のボールねじに比べて、100
0km〜3000km程度長い距離を良好に作動するこ
とが可能であり、格段に耐久性が向上したことがわか
る。さらに溶製法により製造されたチタンを素材とする
セパレータよりも、圧粉−焼結法、特に金属粉末射出成
型等の粉末治金法に従い製造されたチタンを素材とする
セパレータのほうが、優れた耐久性を有していることが
わかる。
As described above, in the present embodiment in which titanium and titanium alloy are used for the separator, compared with the conventional ball screw using the synthetic resin for the separator, 100
It can be seen that it is possible to favorably operate a long distance of about 0 km to 3000 km, and the durability is significantly improved. Further, a separator made of titanium produced by a powder compaction-sintering method, particularly a powder metallurgy method such as metal powder injection molding has a better durability than a separator made of titanium produced by a melting method. It can be seen that it has the property.

【0039】なお、本発明は、上述した実施形態に限定
されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能であ
る。例えば本発明のボールねじ10は、図4に示すリニ
アガイド50等に適用することもできる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be appropriately modified and improved. For example, the ball screw 10 of the present invention can be applied to the linear guide 50 shown in FIG.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
転動装置のボール間にチタンを素材とし、表面に微細な
窪みを有するセパレータを用いたので、セパレータの耐
食性、耐摩耗性および耐焼付性が向上する。さらに、こ
のセパレータを組み込むことにより、長期間にわたって
良好に作動する転動装置を提供することができ、この転
動装置を組み込んだ機器の性能を向上することができ
る。
As described above, according to the present invention,
Since titanium is used as a material between the balls of the rolling device and a separator having fine dents on the surface is used, the corrosion resistance, wear resistance and seizure resistance of the separator are improved. Furthermore, by incorporating this separator, it is possible to provide a rolling device that operates well for a long period of time, and it is possible to improve the performance of equipment incorporating this rolling device.

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

【図1】第1実施形態の平面図である。FIG. 1 is a plan view of a first embodiment.

【図2】図1のA−A線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【図3】第1実施形態における雌ねじ溝と雄ねじ溝とに
沿った断面図である。
FIG. 3 is a sectional view taken along a female screw groove and a male screw groove in the first embodiment.

【図4】本発明が適用されるリニアガイドの外観斜視図
である。
FIG. 4 is an external perspective view of a linear guide to which the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ボールねじ(直動装置) 11 ねじ軸(軸) 12 雄ねじ溝 13 ナット(直動体) 17 チューブ(循環通路) 18 雌ねじ溝(ボール溝) 21 ボール 22 セパレータ 10 Ball screw (direct acting device) 11 screw shaft 12 Male thread groove 13 Nut (direct acting body) 17 tube (circulation passage) 18 Female thread groove (ball groove) 21 balls 22 Separator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3J062 AA21 AA38 AB22 AC07 BA17 BA32 CD06 CD63 3J101 AA03 AA33 AA42 AA44 AA64 AA71 BA13 BA14 BA20 DA20 EA75 FA08 FA31 FA33 GA31 GA55 3J104 AA03 AA19 AA23 AA36 AA65 AA69 AA74 BA15 BA80 CA01 CA33 DA06 DA14 EA01 EA04 EA06 4K018 AA06 CA29 DA03 DA21 HA07 KA02    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 3J062 AA21 AA38 AB22 AC07 BA17                       BA32 CD06 CD63                 3J101 AA03 AA33 AA42 AA44 AA64                       AA71 BA13 BA14 BA20 DA20                       EA75 FA08 FA31 FA33 GA31                       GA55                 3J104 AA03 AA19 AA23 AA36 AA65                       AA69 AA74 BA15 BA80 CA01                       CA33 DA06 DA14 EA01 EA04                       EA06                 4K018 AA06 CA29 DA03 DA21 HA07                       KA02

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】軸に外嵌するとともに、当該軸に沿って直
進移動する直動体と、前記軸の外面および前記直動体の
内面に形成されたボール溝に保持され、当該ボール溝と
前記軸との間で転動する多数のボールと、前記直動体に
形成され、前記ボール溝の一端側から他端側へ前記ボー
ルを移動させる循環通路と、前記各ボール間に介装され
たセパレータと、を有する直動装置において、 前記セパレータは、チタン又はチタン合金からなり、互
いに独立した複数の凹みを前記セパレータの表面に有す
ることを特徴とする直動装置。
1. A linear motion body which is fitted onto a shaft and linearly moves along the shaft, and a ball groove formed on an outer surface of the shaft and an inner surface of the linear motion body, and the ball groove and the shaft. A plurality of balls rolling between the balls, a circulation passage formed in the linear motion body for moving the balls from one end side to the other end side of the ball groove, and a separator interposed between the balls. The linear motion device of claim 1, wherein the separator is made of titanium or a titanium alloy, and has a plurality of independent recesses on the surface of the separator.
【請求項2】前記セパレータは、前記各ボールとの接触
面に前記複数の凹みを有することを特徴とする請求の範
囲第1項記載の直動装置。
2. The linear motion device according to claim 1, wherein the separator has the plurality of recesses on a contact surface with the balls.
【請求項3】前記複数の凹みの平均直径は、2μm以上
かつ30μm以下であることを特徴とする請求の範囲第
1または2項記載の直動装置。
3. The linear motion device according to claim 1, wherein the average diameter of the plurality of recesses is 2 μm or more and 30 μm or less.
【請求項4】前記セパレータの前記凹みは、チタンまた
はチタン合金粉末とバインダの混合物を射出成型し、前
記混合物からバインダを除去し、焼結することにより形
成されたことを特徴とする請求の範囲第1〜3項記載の
直動装置。
4. The recess of the separator is formed by injection-molding a mixture of titanium or titanium alloy powder and a binder, removing the binder from the mixture, and sintering the mixture. The linear motion device according to any one of items 1 to 3.
【請求項5】前記焼結は、1100#C以上かつチタン
の融点未満の温度で行われることを特徴とする請求の範
囲第4項記載の直動装置。
5. The linear motion device according to claim 4, wherein the sintering is performed at a temperature of 1100 # C or higher and lower than the melting point of titanium.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007069392A1 (en) * 2005-12-16 2007-06-21 Ntn Corporation Roller bearing
JP2009293769A (en) * 2008-06-09 2009-12-17 Nsk Ltd Pulley bearing and its manufacturing method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007069392A1 (en) * 2005-12-16 2007-06-21 Ntn Corporation Roller bearing
US7963702B2 (en) 2005-12-16 2011-06-21 Ntn Corporation Roller bearing
JP2009293769A (en) * 2008-06-09 2009-12-17 Nsk Ltd Pulley bearing and its manufacturing method

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