JP2007127154A

JP2007127154A - Linear guide

Info

Publication number: JP2007127154A
Application number: JP2005318321A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Kasai; 忠笠井; Tadashi Mitamura; 正三田村
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2007-05-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a slide type linear guide capable of maintaining smooth operation even if a lubricant is not interposed. <P>SOLUTION: The slide type linear guide 10 is provided with a rail 11 having track surfaces 12, 13; and a slider 1 having a sliding surface slide-contacted with the track surfaces 12, 13. In the linear guide 10, the slider 1 is movably supported along the rail 11. A DLC coating film comprising an amorphous structure body having carbon as a main component is formed on the sliding surface of the slider 1. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば工作機械のテーブル等を移動可能に支持するのに用いられるリニアガイドの改良に関するものである。 The present invention relates to an improvement of a linear guide used to movably support, for example, a table of a machine tool.

従来、この種のリニアガイドは、軌道面を有するレールと、この軌道面に摺接する摺動面を有するスライダとを備え、スライダがレールに沿って移動可能に支持されるようになっている。
特開昭６０−２６３７２４号公報 Conventionally, this type of linear guide includes a rail having a raceway surface and a slider having a sliding surface slidingly contacting the raceway surface, and the slider is supported so as to be movable along the rail.
JP-A-60-263724

しかしながら、従来のリニアガイドにあっては、リニアガイドの摺接部に潤滑剤の介在が不可欠であり、頻繁に給油等を行う必要があり、例えばクリーンルーム内で使用する場合に潤滑剤が周囲に飛散して汚れが生じるという問題点があった。 However, in the conventional linear guide, it is indispensable that the lubricant is interposed in the sliding contact portion of the linear guide, and it is necessary to frequently supply oil.For example, when used in a clean room, the lubricant is present in the surrounding area. There was a problem that it was scattered to cause dirt.

従来、滑り式リニアガイドの摺動面をセラミック材で形成するものがあったが、この場合も例えば米ぬか等の潤滑剤が使用されていた。 Conventionally, some sliding linear guides have a sliding surface made of a ceramic material. In this case, a lubricant such as rice bran has been used.

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、潤滑剤を介在させなくても円滑な作動を維持できる滑り式リニアガイド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, and an object of the present invention is to provide a sliding linear guide capable of maintaining a smooth operation without interposing a lubricant.

本発明は、軌道面を有するレールと、この軌道面に摺接する摺動面を有するスライダとを備え、このスライダがレールに沿って移動可能に支持される滑り式リニアガイドにおいて、摺動面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜を形成したことを特徴とするものとした。 The present invention includes a rail having a raceway surface and a slider having a slide surface slidably contacting the raceway surface, and the slider is supported on the slide surface so as to be movable along the rail. A DLC coating film made of an amorphous structure mainly composed of carbon was formed.

本発明によると、スライダの摺動面に高硬度のＤＬＣコーティング膜を形成する構造のため、摩擦係数が低い平滑なＤＬＣコーティング膜によってリニアガイドの摺接部に働く摩擦力を低減し、リニアガイドが動力を伝達する機械効率を高められるとともに、リニアガイドの寿命延長がはかれる。さらに、リニアガイドから生じる騒音を減らすことができる。 According to the present invention, since the DLC coating film having a high hardness is formed on the sliding surface of the slider, the friction force acting on the sliding contact portion of the linear guide is reduced by the smooth DLC coating film having a low friction coefficient. Increases the mechanical efficiency of transmitting power and extends the life of the linear guide. Furthermore, noise generated from the linear guide can be reduced.

さらに、リニアガイドは潤滑油を供給しなくても円滑な作動性が確保されるため、無給油状態で作動させることが可能となる。この結果、リニアガイドは潤滑油が飛散したり、潤滑油から塵埃が発生することを回避し、例えばクリーンルーム内で使用することが可能となる。 Furthermore, since the linear guide can ensure smooth operability without supplying lubricating oil, it can be operated in an oil-free state. As a result, the linear guide can be used in a clean room, for example, by preventing the lubricating oil from splashing or generating dust from the lubricating oil.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１に示すように、リニアガイド１０は、軌道面１２を有するレール１１と、この軌道面１２に摺接する摺動面を有する鞍状のスライダ１とを備え、スライダ１がレール１１に沿って移動可能に支持される。 As shown in FIG. 1, the linear guide 10 includes a rail 11 having a raceway surface 12 and a hook-shaped slider 1 having a sliding surface that is in sliding contact with the raceway surface 12, and the slider 1 extends along the rail 11. It is supported movably.

レール１１は、その両側部に溝状の軌道面１２がそれぞれ形成されるとともに、その上部に軌道面１３が形成され、各軌道面１２、１３がレール１１の長手方向に延びている。 The rail 11 has a groove-like raceway surface 12 formed on both sides thereof, and a raceway surface 13 formed on the upper portion thereof. The raceway surfaces 12, 13 extend in the longitudinal direction of the rail 11.

各軌道面１２は垂直面に対して傾斜し、下方を向くように、互いに対称的に形成される。軌道面１３は水平に延びている。 The raceway surfaces 12 are formed symmetrically with respect to each other so as to be inclined with respect to the vertical plane and to face downward. The raceway surface 13 extends horizontally.

スライダ１は、鞍状の本体５と、この本体５とレール１１の左右軌道面１２の間に介装される摺動部材２と、本体５とレール１１の上部軌道面１３の間に介装される摺動部材３とを備える。 The slider 1 includes a bowl-shaped main body 5, a sliding member 2 interposed between the main body 5 and the left and right raceway surfaces 12 of the rail 11, and an interposition between the main body 5 and the upper raceway surface 13 of the rail 11. The sliding member 3 is provided.

スライダ１は、左右摺動部材２が各軌道面１２、１３にそれぞれ摺接し、上部摺動部材３がレール１１の軌道面１３に摺接することにより、レール１１に沿って移動するようになっている。 The slider 1 moves along the rail 11 when the left and right sliding members 2 are in sliding contact with the raceway surfaces 12 and 13, and the upper sliding member 3 is in sliding contact with the raceway surface 13 of the rail 11. Yes.

そして本発明の要旨とするところであるが、レール１１に対するスライダ１の各摺動面に炭素を主成分としたアモルファス構造体からなるＤＬＣコーティング膜２０を形成する。ＤＬＣコーティング膜２０の厚さは、例えば数μ程度以下の寸法である。 As a gist of the present invention, a DLC coating film 20 made of an amorphous structure mainly composed of carbon is formed on each sliding surface of the slider 1 with respect to the rail 11. The thickness of the DLC coating film 20 is, for example, about several μm or less.

ＤＬＣコーティング膜２０は、アンバランスマグネトロンスパッタ法（以下、「ＵＢＭスパッタ法」と称する）によって形成される。 The DLC coating film 20 is formed by an unbalanced magnetron sputtering method (hereinafter referred to as “UBM sputtering method”).

スパッタの原理は、図３に示すように、アルゴン等の不活性ガスを導入した真空中でターゲット４１を陰極として陽極の間でグロー放電させてプラズマを形成し、このプラズマ中のイオンをターゲット４１に衝突させてターゲット４１の原子を弾き飛ばし、この原子をターゲット４１と対向して配置されたワーク（各摺動部材２、３）２１上に堆積させて皮膜を形成するようになっている。 As shown in FIG. 3, the principle of sputtering is that a plasma is formed by glow discharge between an anode and a target 41 in a vacuum into which an inert gas such as argon is introduced. The atoms of the target 41 are blown off by being collided with each other, and the atoms are deposited on the work (each sliding member 2, 3) 21 arranged to face the target 41 to form a film.

ＵＢＭスパッタ法は、スパッタ蒸発源４０ａ〜４０ｄにターゲット４１の中心部と周辺部で異なる磁気特性を有する磁場４２，４３が配置されて、プラズマを形成しつつ強力な磁場４２により発生する磁力線の一部がワーク２１の近傍に達し、ワーク２１にバイアス電圧を印加することによって、ターゲット材４１を構成する物質がワーク２１上に堆積される。 In the UBM sputtering method, magnetic fields 42 and 43 having different magnetic characteristics in the central portion and the peripheral portion of the target 41 are arranged in the sputter evaporation sources 40a to 40d, and one of the lines of magnetic force generated by the strong magnetic field 42 while forming plasma. When the part reaches the vicinity of the workpiece 21 and a bias voltage is applied to the workpiece 21, the substance constituting the target material 41 is deposited on the workpiece 21.

図４は、ＵＢＭスパッタ装置５０の基本構成を示す。真空チャンバ５１に４つのスパッタ蒸発源４０ａ〜４０ｄが設けられ、その中央に配置された自公転式ワークテーブル５６上にワーク２１が置かれ、ワーク２１にコーティングが行われる。スパッタ蒸発源４０ａ〜４０ｄには皮膜材料となる平板状ターゲットが取り付けられる。真空チャンバ５１にはアルゴン等の不活性ガスとメタンガス等の炭化水素ガスが所定量充填される。 FIG. 4 shows a basic configuration of the UBM sputtering apparatus 50. Four sputter evaporation sources 40 a to 40 d are provided in the vacuum chamber 51, the work 21 is placed on a self-revolving work table 56 disposed at the center thereof, and the work 21 is coated. A flat target as a film material is attached to the sputter evaporation sources 40a to 40d. The vacuum chamber 51 is filled with a predetermined amount of an inert gas such as argon and a hydrocarbon gas such as methane gas.

スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃにはターゲットとしてグラファイトを使用し、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄにはターゲットとして金属を使用する。 Sputter evaporation sources 40a and 40c use graphite as a target, and sputter evaporation sources 40b and 40d use metal as a target.

ＤＬＣコーティング膜２０は、図２に示すように、ステンレス製ワーク２１の表面にニッケルメッキ層６１を形成し、このニッケルメッキ層６１の表面にボンド層６２、中間層６３、トップ層６４が順に積層して形成される。 As shown in FIG. 2, the DLC coating film 20 has a nickel plating layer 61 formed on the surface of the stainless steel workpiece 21, and a bond layer 62, an intermediate layer 63, and a top layer 64 are sequentially laminated on the surface of the nickel plating layer 61. Formed.

図５は、上記ＤＬＣコーティング膜２０を形成するのにあたって、ターゲット出力が変化する様子を示している。 FIG. 5 shows how the target output changes when the DLC coating film 20 is formed.

ボンド層６２は、金属ターゲット４０ｂ，４０ｄのみをスパッタして、金属膜として形成される。このボンド層６２を形成するのにあたって、図５に示すように、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲット出力を１００％とし、スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲット出力を０％と一定にして、所定時間だけスパッタが行われる。 The bond layer 62 is formed as a metal film by sputtering only the metal targets 40b and 40d. In forming the bond layer 62, as shown in FIG. 5, the metal target output of the sputter evaporation sources 40b and 40d is set to 100%, and the graphite target output of the sputter evaporation sources 40a and 40c is kept constant at 0%. Sputtering is performed for a predetermined time.

中間層６３は、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲットを同時にスパッタし、ターゲット出力を次第に変化させて金属と炭素の傾斜組成膜として形成される。この中間層６３を形成するのにあたって、図５に示すように、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲット出力を１００％から一次的に減少させる一方、スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲット出力を０％から一次的に増加させて、所定時間だけスパッタが行われる。 The intermediate layer 63 is formed as a gradient composition film of metal and carbon by simultaneously sputtering the metal target of the sputter evaporation sources 40b and 40d and the graphite target of the sputter evaporation sources 40a and 40c, and gradually changing the target output. In forming the intermediate layer 63, as shown in FIG. 5, the metal target output of the sputter evaporation sources 40b and 40d is temporarily reduced from 100%, while the graphite target output of the sputter evaporation sources 40a and 40c is reduced to 0. Sputtering is performed for a predetermined time with a primary increase from%.

トップ層６４は、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲットを同時にスパッタし、ターゲット出力を略一定にしてスパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲットとスパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲットのスパッタ率を所定範囲に保って、所定時間だけスパッタが行われる。 The top layer 64 simultaneously sputters the metal target of the sputter evaporation sources 40b and 40d and the graphite target of the sputter evaporation sources 40a and 40c to make the target output substantially constant, and the sputter evaporation sources 40b and 40d and the sputter evaporation source 40a. , 40c, sputtering is performed for a predetermined time while keeping the sputtering rate of the graphite target within a predetermined range.

このトップ層６４を形成するのにあたって、図５に示すように、スパッタ蒸発源４０ｂ，４０ｄの金属ターゲット出力を１０％程度とし、スパッタ蒸発源４０ａ，４０ｃのグラファイトターゲット出力を９０％程度と一定にして、トップ層６４に含まれる金属の比率は３〜１８％の範囲に設定する。さらに望ましくは、トップ層６４に含まれる金属の比率を３〜１２％の範囲に設定する。 In forming the top layer 64, as shown in FIG. 5, the metal target output of the sputter evaporation sources 40b and 40d is about 10%, and the graphite target output of the sputter evaporation sources 40a and 40c is kept constant at about 90%. The ratio of the metal contained in the top layer 64 is set in the range of 3 to 18%. More desirably, the ratio of the metal contained in the top layer 64 is set in the range of 3 to 12%.

以上のように構成されて、次に作用について説明する。 Next, the operation will be described.

ステンレス製のワーク２１の表面にニッケルメッキ層６１を形成した後、金属の比率を１００％にしたボンド層６２を設けることにより、母材に対するＤＬＣコーティング膜２０の結合強度を高められる。 After forming the nickel plating layer 61 on the surface of the work 21 made of stainless steel, the bond strength of the DLC coating film 20 with respect to the base material can be increased by providing the bond layer 62 with a metal ratio of 100%.

金属の比率を１００％にしたボンド層６２上に金属の比率を次第に減らす金属と炭素の傾斜組成膜からなる中間層６３を設け、中間層６３の上に炭素を主成分とするトップ層６４を設けることにより、ＤＬＣコーティング膜２０におけるトップ層６４の結合強度を高められる。 An intermediate layer 63 made of a gradient composition film of metal and carbon that gradually reduces the metal ratio is provided on the bond layer 62 having a metal ratio of 100%, and a top layer 64 mainly composed of carbon is formed on the intermediate layer 63. By providing, the bonding strength of the top layer 64 in the DLC coating film 20 can be increased.

トップ層６４の金属の比率を３〜１８％の範囲に設定することにより、トップ層６４の密着性や靱性を高められ、高荷重によってワーク２１が変形するような場合、割れや、剥離が生じることを防止できる。そして、トップ層６４の硬度の低下を抑えられ、耐摩耗性を確保できる。 By setting the metal ratio of the top layer 64 in the range of 3 to 18%, the adhesion and toughness of the top layer 64 can be improved, and cracking or peeling occurs when the workpiece 21 is deformed by a high load. Can be prevented. And the fall of the hardness of the top layer 64 can be suppressed and abrasion resistance can be ensured.

図６にトップ層６４に含まれる金属の比率と靱性及び硬度の関係を示すように、金属の比率を３〜１８％の範囲に設定することにより、トップ層６４の靱性と硬度の両方を高められる。さらにトップ層６４に含まれる金属の比率を３〜１２％の範囲に設定することにより、トップ層６４の靱性と硬度の両方を著しく高められる。 As shown in FIG. 6, the relationship between the ratio of the metal contained in the top layer 64 and the toughness and hardness increases the toughness and hardness of the top layer 64 by setting the metal ratio in the range of 3 to 18%. It is done. Furthermore, by setting the ratio of the metal contained in the top layer 64 within a range of 3 to 12%, both the toughness and hardness of the top layer 64 can be remarkably increased.

これに対して従来は、トップ層に含まれる金属の比率が０％になっていたため、密着性や靱性が不足し、トップ層に割れや剥離が生じやすいという問題点があった。 On the other hand, conventionally, since the ratio of the metal contained in the top layer was 0%, there was a problem that adhesion and toughness were insufficient, and the top layer was likely to be cracked or peeled off.

この結果、高荷重を受けるワーク２１の表面にＤＬＣコーティング膜２０を形成しても、ＤＬＣコーティング膜２０の割れや剥離が生じることを回避し、実用化が可能となる。 As a result, even if the DLC coating film 20 is formed on the surface of the workpiece 21 that receives a high load, the DLC coating film 20 is prevented from being cracked or peeled off, and can be put to practical use.

リニアガイド１０はスライダ１の摺動面に高硬度のＤＬＣコーティング膜２０を形成する構造のため、摩擦係数が低い平滑なＤＬＣコーティング膜２０によって摺接部に働く摩擦力を低減し、リニアガイド１０が動力を伝達する機械効率を高められるとともにリニアガイド１０の寿命延長がはかれる。さらに、リニアガイド１０の噛み合い部から生じる騒音を減らすことができる。 Since the linear guide 10 has a structure in which the DLC coating film 20 having a high hardness is formed on the sliding surface of the slider 1, the friction force acting on the sliding contact portion is reduced by the smooth DLC coating film 20 having a low friction coefficient. As a result, the mechanical efficiency of transmitting power can be increased and the life of the linear guide 10 can be extended. Furthermore, noise generated from the meshing portion of the linear guide 10 can be reduced.

さらに、リニアガイド１０は潤滑剤を供給しなくても円滑な作動性が確保されるため、無給油状態で作動させることが可能となる。この結果、スライダ１とレール１１の間から潤滑剤が飛散したり、塵埃が発生することを回避し、例えばクリーンルーム内で使用することが可能となる。 Furthermore, the linear guide 10 can be operated in an oil-free state because smooth operability is ensured without supplying a lubricant. As a result, it is possible to avoid the scattering of the lubricant and the generation of dust from between the slider 1 and the rail 11, and it can be used, for example, in a clean room.

他の実施の形態として、レール１１の軌道面１２の表面に前記のＤＬＣコーティング膜２０を形成しても良く、同様の効果が得られる。 As another embodiment, the DLC coating film 20 may be formed on the surface of the raceway surface 12 of the rail 11, and the same effect can be obtained.

本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

本発明は、搬送装置、工作機械、他の機械に用いられるリニアガイドに利用できる。 The present invention can be used for a linear guide used in a conveyance device, a machine tool, and other machines.

本発明の実施形態を示し、リニアガイドの斜視図。The perspective view of the linear guide which shows embodiment of this invention. 同じくＤＬＣコーティング膜の断面図。Sectional drawing of a DLC coating film similarly. 同じくスパッタ法の原理を示す説明図。Explanatory drawing which similarly shows the principle of a sputtering method. 同じくＵＢＭスパッタ装置の構成図。The block diagram of a UBM sputtering device similarly. 同じくターゲット出力が変化する様子を示す特性図。The characteristic view which shows a mode that a target output similarly changes. 同じくトップ層に含まれる金属の比率と靱性及び硬度の関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between the ratio of the metal contained in a top layer, toughness, and hardness similarly.

Explanation of symbols

１スライダ
２、３摺動部材
１０リニアガイド
１１レール
１２、１３軌道面
２０ＤＬＣコーティング膜
２１ワーク
４０ａ〜４０ｄスパッタ蒸発源
５０ＵＢＭスパッタ装置
６１メッキ層
６２ボンド層
６３中間層
６４トップ層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Slider 2, 3 Sliding member 10 Linear guide 11 Rail 12, 13 Track surface 20 DLC coating film 21 Workpiece 40a-40d Sputter evaporation source 50 UBM sputtering apparatus 61 Plating layer 62 Bond layer 63 Intermediate layer 64 Top layer

Claims

In a sliding linear guide comprising a rail having a raceway surface and a slider having a sliding surface in sliding contact with the raceway surface, the slider being supported so as to be movable along the rail.
A linear guide characterized in that a DLC coating film made of an amorphous structure mainly composed of carbon is formed on the sliding surface.

The linear guide according to claim 1, wherein a nickel plating layer is formed on the sliding surface, and the DLC coating film is formed on a surface of the nickel plating layer.

The DLC coating film forms a bond layer by sputtering only a metal target on the sliding surface, and simultaneously sputters a metal target and a graphite target on the bond layer and gradually changes the target output to form an intermediate layer. A top layer having a metal ratio in the range of 3 to 18% is formed on the intermediate layer by simultaneously sputtering a metal target and a graphite target and making the target output substantially constant. Item 3. The linear guide according to item 1 or 2.