JP2004060869A

JP2004060869A - リニアガイド用案内レールの製造方法

Info

Publication number: JP2004060869A
Application number: JP2002223903A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Kawai; 河合　英典
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】多くの時間と費用を要することなくリニアガイドの案内レールを転造加工により容易に製造することのできるリニアガイド用案内レールの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】鉄鋼材料からなる案内レール素材１７に転動体軌道溝１３を転造加工した後、案内レール素材１７に熱処理を施してリニアガイドの案内レールを製造するときに、案内レール素材１７の炭素含有量を０．４０重量％以上とし、かつ案内レール素材１７の硬さをＨＲＣ３５以下にして案内レールを製造する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアガイドの案内レールを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械の可動テーブル等を一軸方向に案内する直動案内手段として用いられるリニアガイドは、例えば図５に示されるように、案内レール１１と、この案内レール１１の長手方向に相対移動するスライダ１２とからなり、案内レール１１の左右両側面には転動体軌道溝１３が形成されている。これらの転動体軌道溝１３はスライダ１２に形成された転動体軌道溝１４と対向しており、スライダ１２が案内レール１１の長手方向に相対移動するとスライダ１２に組み込まれた多数の球状転動体１５がスライダ１２の移動に伴って転動体軌道溝１３，１４間を転動し、さらにスライダ１２内に形成された転動体戻し路１６に入り、上述した経路を無限循環するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなリニアガイドの案内レールは、従来、鉄鋼材料からなる案内レール素材を所定の形状に引抜加工して製造されている。このため、引抜加工によって形成された転動体軌道溝を所要の精度に研削加工する必要があり、案内レールの製造に多くの時間と費用を要していた。また、これに代わる方法として、案内レール素材に転動体軌道溝を転造加工して案内レールを製造する方法もあるが、所要のレール硬さを得るために、案内レール素材を熱処理した後、案内レール素材に転動体軌道溝を転造加工すると案内レール素材の表面が硬くなり過ぎてしまい、熱処理後の転造加工が困難になるという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、多くの時間と費用を要することなくリニアガイドの案内レールを転造加工により容易に製造することのできるリニアガイド用案内レールの製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るリニアガイド用案内レールの製造方法は、鉄鋼材料からなる案内レール素材に転動体軌道溝を転造加工した後、前記案内レール素材に熱処理を施して製造されるリニアガイド用案内レールの製造方法であって、前記案内レール素材の炭素含有量を０．４０重量％以上にして前記リニアガイド用案内レールを製造することを特徴とする。
【０００６】
このような方法でリニアガイドの案内レールを製造すると、引抜加工に比べて形状精度の高い転動体軌道溝を案内レール素材に加工することができる。したがって、前述した従来方法のように、案内レール素材に加工された転動体軌道溝を所要の精度に研削加工する必要がないので、案内レールの製造に多くの時間と費用を低減することができる。また、転動体軌道溝の転造加工時に案内レール素材の表面が硬くなり過ぎることがないので、リニアガイドの案内レールを転造加工により容易に製造することができる。さらに、案内レール素材の炭素含有量を０．５０重量％以上にすることによって、転造加工後の熱処理時に案内レール素材の表面硬さをＨＲＣ４５以上の硬さとすることができ、耐久性に優れたリニアガイド用案内レールを得ることができる。
【０００７】
この場合、請求項２記載の発明のように、案内レール素材の炭素含有量を０．５０重量％以上にしてリニアガイド用案内レールを製造することによって、より耐久性に優れたリニアガイド用案内レールを得ることができる。また、請求項３記載の発明のように、案内レール素材の硬さをＨＲＣ３５以下にしてリニアガイド用案内レールを製造することによって、案内レール素材に転動体軌道溝を容易に転造加工でき、作動性に優れたリニアガイド用案内レールを得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るリニアガイド用案内レールの製造方法を示す図である。同図において、１７は鉄鋼材料からなる案内レール素材を示しており、このような案内レール素材１７からリニアガイドの案内レールを製造する場合は、例えば図２に示すような転造加工装置１８に案内レール素材１７をセットし、転造加工装置１８の転造ダイス１９，１９を案内レール素材１７の両側面に押し当てる。次に、この状態で転造ダイス１９を回転させ、案内レール素材１７を転造ダイス１９，１９間から引き抜くと案内レール素材１７の両側面に転動体軌道溝１３が転造加工される。
【０００９】
このとき、本実施形態では、炭素含有量が０．４０重量％以上（好ましくは０．５０重量％以上）、硬さがＨＲＣ３５以下の案内レール素材１７を使用して転動体軌道溝１３を転造加工する。なお、案内レール素材１７に転動体軌道溝１３を転造加工した後は、案内レール素材１７の表面をＨＲＣ４５以上の硬さとするために、案内レール素材１７に熱処理を施す。
【００１０】
このような方法でリニアガイドの案内レールを製造すると、引抜加工に比べて形状精度の高い転動体軌道溝１３を案内レール素材１７に加工することができる。したがって、前述した従来方法のように、案内レール素材に加工された転動体軌道溝を所要の精度に研削加工する必要がないので、案内レールの製造に多くの時間と費用を低減することができる。
【００１１】
また、転動体軌道溝１３の転造加工時に案内レール素材１７の表面が硬くなり過ぎることがないので、リニアガイドの案内レールを転造加工により容易に製造することができる。さらに、案内レール素材１７の炭素含有量を０．４０重量％以上にすることによって、転造加工後の熱処理時に案内レール素材の表面硬さをＨＲＣ４５以上の硬さすることができ、耐久性に優れたリニアガイド用案内レールを得ることができる。また、案内レール素材の硬さをＨＲＣ３５以下にしてリニアガイド用案内レールを製造することによって、案内レール素材に転動体軌道溝を容易に転造加工でき、作動性に優れたリニアガイド用案内レールを得ることができる。
【００１２】
上述した効果を確認するために、本発明者らは、炭素含有量が０．２５重量％、０．３０重量％、０．３５重量％、０．４０重量％、０．４５重量％、０．５０重量％、０．５５重量％、０．６０重量％の案内レール素材を使用して案内レールを転造加工により製造し、各案内レールの耐久性を負荷荷重：基本定格荷重の４６％、スライダ走行速度：６０ｍ／ｍｉｎの条件で試験した。そして、各案内レールの転動体軌道溝が破損するまでのスライダの走行距離ＳＭを測定し、この走行距離ＳＭを下式（１）で計算された基準スライダ走行距離ＳＭ_Ｂで割った値（ＳＭ／ＳＭ_Ｂ）を各案内レールの製品寿命として評価した。
【００１３】
ＳＭ_Ｂ＝５０×（基本動定格荷重／負荷荷重）^３　　　（１）
上述した評価結果を案内レール素材の炭素含有量と共に表１に示す。
【００１４】
【表１】

【００１５】
また、本発明者らは、硬さがＨＲＣ２５、ＨＲＣ３０、ＨＲＣ３５、ＨＲＣ３７．５、ＨＲＣ４０の案内レール素材を使用して案内レールを転造加工した。そして、転造加工後に加工割れ試験を行い、各案内レールの加工割れの発生率について評価した。その評価結果を案内レール素材の硬さと共に表２に示す。
【００１６】
【表２】

【００１７】
表１に示す各案内レールの製品寿命と案内レール素材の炭素含有量との関係を図３に示す。同図から明らかなように、案内レール素材の炭素含有量が０．４０重量％以上の場合は案内レールの製品寿命が０．４０以上の値となるが、案内レール素材の炭素含有量が０．４０重量％を下回ると案内レールの製品寿命が０．４０より小さい値となり、案内レールの耐久寿命が低下することがわかる。また、案内レール素材の炭素含有量が０．５０重量％以上の場合は案内レールの製品寿命が１．０に近い値となることがわかる。したがって、案内レール素材を転造加工してリニアガイドの案内レールを製造するときには、案内レール素材の炭素含有量を０．４０重量％以上、好ましくは０．５０重量％以上とすることが望ましい。
【００１８】
次に、表２に示す割れ発生率と素材硬さとの関係を図４に示す。同図から明らかなように、案内レール素材の硬さがＨＲＣ３５以下の場合は割れ発生率が０％であるが、案内レール素材の硬さがＨＲＣ３５を超えると割れ発生率が急激に上昇し、転造加工された転動体軌道溝に加工割れが発生しやすくなることがわかる。したがって、案内レール素材を転造加工してリニアガイドの案内レールを製造するときには、案内レール素材の硬さをＨＲＣ３５以下とすることが望ましい。
【００１９】
以上のことから、案内レール素材の炭素含有量を０．４０重量％以上、好ましくは０．５０重量％以上とし、かつ案内レール素材の硬さをＨＲＣ３５以下にしてリニアガイド用案内レールを製造することによって、耐久性および作動性に優れたリニアガイド用案内レールを得ることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、多くの時間と費用を要することなく耐久性に優れたリニアガイドの案内レールを転造加工により容易に製造することができる。
請求項２の発明によれば、より耐久性に優れたリニアガイド用案内レールを製造することができる。
請求項３の発明によれば、耐久性および作動性に優れたリニアガイド用案内レールを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るリニアガイド用案内レールの製造方法を示す図である。
【図２】リニアガイドの案内レールを製造するときに使用される転造ダイスを示す図である。
【図３】表１に示される各案内レールの製品寿命と炭素含有量との関係を示す図である。
【図４】表２に示される各案内レールの割れ発生率と素材硬さとの関係を示す図である。
【図５】リニアガイドの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１１　　案内レール
１２　　スライダ
１３，１４　　転動体軌道溝
１５　　転動体
１６　　転動体戻し路
１７　　案内レール素材
１８　　転造加工装置
１９　　転造ダイス

Claims

鉄鋼材料からなる案内レール素材に転動体軌道溝を転造加工した後、前記案内レール素材に熱処理を施して製造されるリニアガイド用案内レールの製造方法であって、前記案内レール素材の炭素含有量を０．４０重量％以上にして前記リニアガイド用案内レールを製造することを特徴とするリニアガイド用案内レールの製造方法。
前記案内レール素材の炭素含有量を０．５０重量％以上にして前記リニアガイド用案内レールを製造することを特徴とする請求項１記載のリニアガイド用案内レールの製造方法。
前記案内レール素材の硬さをＨＲＣ３５以下にして前記リニアガイド用案内レールを製造することを特徴とする請求項１または２記載のリニアガイド用案内レールの製造方法。
請求項１乃至３のいずれかに記載の製造方法により製造された案内レールを有することを特徴とするリニアガイド。