JP2009030628A - Rectilinear drive device - Google Patents

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Masaru Konno
大 金野
Masaharu Imai
正治 今井
Hiroyuki Uchida
啓之 内田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rectilinear drive device having no harmful substance and hard to cause rusting. <P>SOLUTION: This rectilinear drive device comprises a guide rail 1 having an axially extending rolling element rolling groove 10, a slider 2 having a rolling element rolling groove 11 opposed to the rolling element rolling groove 10, and a plurality of rolling elements 3 rollingly charged in a rolling element rolling passage 14 formed by the rolling element rolling grooves 10, 11. The slider 2 is rectilinearly moved through the rolling of the rolling elements 3 in the axial direction along the guide rail 1. At least one of the guide rail 1 and the slider 2 is coated, at least partly on the surface thereof, with a rust preventive film containing zinc, tin, and triiron tetroxide. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ボールねじ,直動案内装置,直動ベアリング,ボールスプライン等の直動装置に関する。   The present invention relates to a linear motion device such as a ball screw, a linear motion guide device, a linear motion bearing, and a ball spline.

前述のような直動装置を構成する部材は、通常は、浸炭鋼(SCR420相当)やSAE1055,S45C,S58Cに相当する鋼のような鉄鋼材料で構成されており、防錆のために表面にメッキが施されている(例えば特許文献1,2を参照)。
この場合に採用されるメッキ法としては、硬質クロムメッキ,無電解ニッケルメッキ,低温電解クロムメッキ等があげられる。特に、直動装置が光学系機械装置に用いられる場合には、前記部材の表面が光を乱反射しないことが求められるため、黒色系の低温電解クロムメッキが採用される。
The members constituting the linear motion device as described above are usually made of a steel material such as carburized steel (equivalent to SCR 420) or steel equivalent to SAE 1055, S45C, S58C, and on the surface for rust prevention. Plating is performed (for example, refer to Patent Documents 1 and 2).
Examples of plating methods employed in this case include hard chrome plating, electroless nickel plating, and low-temperature electrolytic chrome plating. In particular, when the linear motion device is used in an optical mechanical device, the surface of the member is required not to reflect light irregularly, and therefore, black low temperature electrolytic chrome plating is employed.

また、取り付け精度を維持したまま防錆性を付与する方法が、特許文献3に開示されている。すなわち、低温電解クロムメッキ及びフッ素樹脂コーティング処理を行って防錆層を被覆した後に基準面や軌道面等に研削加工を行う方法や、基準面や軌道面等に研削加工を行った後に低温電解クロムメッキ及びフッ素樹脂コーティング処理を行って防錆層を被覆し、さらに圧力を掛けて前記防錆層を押圧する方法である。
特開平1−96394号公報 特開2005−195165号公報 特開平6−66319号公報
Further, Patent Document 3 discloses a method for imparting rust prevention while maintaining the mounting accuracy. In other words, low-temperature electrolytic chromium plating and fluororesin coating are applied to coat the rust-preventive layer and then grinding is performed on the reference surface and raceway surface, or low-temperature electrolysis is performed after grinding is performed on the reference surface and raceway surface. In this method, the rust prevention layer is coated by performing chromium plating and fluororesin coating treatment, and further, pressure is applied to press the rust prevention layer.
JP-A-1-96394 JP 2005-195165 A JP-A-6-66319

しかしながら、低温電解クロムメッキは、RoHS指令で使用が禁止されている六価クロムを使用し、これが製品に残存するという問題があった。また、無電解ニッケルメッキは、鉛化合物の含有など、環境負荷物質に関する問題が従来から指摘されていた。
さらに、他の化学メッキは、数μmの膜厚のメッキ層が形成されるため、転がり摺動部材の取り付け精度が低下するという問題があった。メッキ層を薄くすると、メッキ層にクラックやビットが生じやすくなるため防錆性が不十分となり、メッキ層を厚くすると、転動体の転動により面圧が負荷された際に剥がれやすくなる。化学メッキについては、これらの問題を有しているものの、転がり摺動部材には防錆性が要求されることから、転がり摺動部材の防錆処理として採用される場合が多かった。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、有害な物質を含有しないことに加えて錆が生じにくい直動装置を提供することを課題とする。
However, low-temperature electrolytic chrome plating uses hexavalent chrome, which is prohibited by the RoHS directive, and has a problem that it remains in the product. In addition, electroless nickel plating has been pointed out for problems related to environmentally hazardous substances such as the inclusion of lead compounds.
Furthermore, another chemical plating has a problem that the mounting accuracy of the rolling sliding member is lowered because a plating layer having a thickness of several μm is formed. If the plating layer is thin, cracks and bits are likely to be generated in the plating layer, resulting in insufficient rust prevention. If the plating layer is thick, it is easily peeled off when a surface pressure is applied by rolling of the rolling elements. Although chemical plating has these problems, it is often used as a rust-proofing treatment for rolling and sliding members because the rolling and sliding members are required to have rust prevention properties.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and to provide a linear motion device in which rust is not easily generated in addition to containing no harmful substances.

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項1の直動装置は、軸方向に延びる軌道面を有する第一部材と、前記第一部材の軌道面に対向する軌道面を有する第二部材と、前記両軌道面の間に転動自在に配された複数の転動体と、を備え、前記転動体の転動を介して前記第一部材及び前記第二部材が軸方向に相対直線移動するようになっている直動装置において、前記第一部材及び前記第二部材の少なくとも一方は、その表面の少なくとも一部に、亜鉛,錫,及び四酸化三鉄を含有する防錆被膜が被覆されていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is, the linear motion device according to claim 1 of the present invention includes a first member having a raceway surface extending in the axial direction, a second member having a raceway surface facing the raceway surface of the first member, and both the raceways. A plurality of rolling elements arranged between the surfaces so as to be freely rollable, and the first member and the second member move relative to each other in the axial direction through the rolling of the rolling elements. In the linear motion device, at least one of the first member and the second member is such that at least a part of the surface thereof is coated with a rust-preventing film containing zinc, tin, and triiron tetroxide. Features.

また、本発明に係る請求項2の直動装置は、請求項1に記載の直動装置において、前記防錆被膜の被覆量は0.3g/m2 以上3g/m2 未満であることを特徴とする。
なお、本発明は種々の直動装置に適用することができる。例えば、ボールねじ,直動案内装置,直動ベアリング等である。また、本発明における第一部材及び第二部材とは、直動装置がボールねじの場合にはねじ軸及びナット、同じく直動案内装置の場合には案内レール及びスライダ、同じく直動ベアリングの場合には軸及び外筒をそれぞれ意味する。
The linear motion device according to claim 2 of the present invention is the linear motion device according to claim 1, wherein the coating amount of the rust preventive coating is 0.3 g / m 2 or more and less than 3 g / m 2. Features.
The present invention can be applied to various linear motion devices. For example, a ball screw, a linear motion guide device, a linear motion bearing and the like. The first member and the second member in the present invention are a screw shaft and a nut when the linear motion device is a ball screw, a guide rail and a slider when the linear motion guide device is the same, and a linear motion bearing. Means a shaft and an outer cylinder, respectively.

本発明の直動装置は、有害な物質を含有しないことに加えて錆が生じにくい。   In addition to containing no harmful substances, the linear motion device of the present invention is less susceptible to rust.

本発明に係る直動装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
〔第一実施形態〕
図1は、本発明に係る直動装置の一実施形態である直動案内装置を示す斜視図であり、図2は、図1の直動案内装置を軸方向から見た正面図(ただし、エンドキャップを省略して図示している)である。
軸方向に延びる横断面略角形の案内レール1上に、横断面形状が略コ字状のスライダ2が軸方向に相対直線移動可能に取り付けられている。なお、案内レール1及びスライダ2は鋼で構成されている。
An embodiment of a linear motion device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a linear motion guide device that is an embodiment of the linear motion device according to the present invention, and FIG. 2 is a front view of the linear motion guide device of FIG. The end cap is omitted in the figure).
On a guide rail 1 having a substantially square cross section extending in the axial direction, a slider 2 having a substantially U-shaped cross section is mounted so as to be capable of relative linear movement in the axial direction. The guide rail 1 and the slider 2 are made of steel.

この案内レール1の上面と両側面1a,1aとが交差する稜線部には、軸方向に延びる断面ほぼ1/4円弧形状の凹溝からなる転動体転動溝10,10が形成され、また、案内レール1の両側面1a,1aの中間位置には、軸方向に延びる断面ほぼ半円形の凹溝からなる転動体転動溝10,10が形成されている。この転動体転動溝10の内面が、後述する転動体3が転動する軌道面を形成している。   Rolling element rolling grooves 10 and 10 each formed of a concave groove having a substantially arc-shaped cross section extending in the axial direction are formed at a ridge line portion where the upper surface of the guide rail 1 and both side surfaces 1a and 1a intersect. Rolling element rolling grooves 10 and 10 each having a substantially semicircular cross section extending in the axial direction are formed at intermediate positions of both side surfaces 1a and 1a of the guide rail 1. The inner surface of the rolling element rolling groove 10 forms a raceway surface on which a rolling element 3 described later rolls.

また、スライダ2は、スライダ本体2Aと、その軸方向両端部に着脱可能に取り付けられたエンドキャップ2B,2Bと、で構成されており、さらに、スライダ2の両端部(各エンドキャップ2Bの端面)には、案内レール1とスライダ2との間の隙間の開口部をシールするサイドシール5,5が装着されている。
さらに、スライダ本体2Aの両袖部6,6の内側面の角部には、案内レール1の転動体転動溝10,10に対向する断面ほぼ半円形の転動体転動溝11,11が形成され、両袖部6,6の内側面の中央部には、案内レール1の転動体転動溝10,10に対向する断面ほぼ半円形の転動体転動溝11,11が形成されている。この転動体転動溝11の内面が、後述する転動体3が転動する軌道面を形成している。
The slider 2 includes a slider body 2A and end caps 2B and 2B that are detachably attached to both ends in the axial direction. Further, both ends of the slider 2 (end surfaces of the end caps 2B). ) Are provided with side seals 5 and 5 for sealing the opening of the gap between the guide rail 1 and the slider 2.
Furthermore, rolling element rolling grooves 11 and 11 having a substantially semicircular cross section facing the rolling element rolling grooves 10 and 10 of the guide rail 1 are formed at the corners of the inner surfaces of both sleeve portions 6 and 6 of the slider body 2A. Formed at the center of the inner surface of the sleeves 6 and 6 are rolling element rolling grooves 11 and 11 having a substantially semicircular cross section facing the rolling element rolling grooves 10 and 10 of the guide rail 1. Yes. The inner surface of the rolling element rolling groove 11 forms a raceway surface on which a rolling element 3 described later rolls.

そして、案内レール1の転動体転動溝10,10,10,10と両袖部6,6の転動体転動溝11,11,11,11とで、断面ほぼ円形の転動体転動路14,14,14,14が形成されていて、これらの転動体転動路14は軸方向に延びている。なお、案内レール1及びスライダ2が備える転動体転動溝10,11の数は片側二列に限らず、例えば片側一列又は三列以上などであってもよい。また、転動体転動溝10,11の断面形状は、前述したように単一の円弧からなる円弧状でもよいが、曲率中心の異なる2つの円弧を組合せてなる略V字状(ゴシックアーク形状溝)でもよい。   The rolling element rolling grooves 10, 10, 10, 10 of the guide rail 1 and the rolling element rolling grooves 11, 11, 11, 11 of both sleeve portions 6, 6 have a substantially circular cross section. 14, 14, 14, and 14 are formed, and these rolling element rolling paths 14 extend in the axial direction. The number of rolling element rolling grooves 10 and 11 provided in the guide rail 1 and the slider 2 is not limited to two rows on one side, and may be one row on one side or three rows or more, for example. Moreover, the cross-sectional shape of the rolling element rolling grooves 10 and 11 may be an arc shape formed of a single arc as described above, but is substantially V-shaped (Gothic arc shape) formed by combining two arcs having different centers of curvature. Groove).

さらにまた、スライダ2は、スライダ本体2Aの袖部6,6の肉厚部分の上部及び下部に、転動体転動路14と平行をなして軸方向に貫通する断面円形の貫通孔からなる転動体戻し路13,13,13,13を備えている。
一方、図示はされていないが、断面略コ字状のエンドキャップ2B,2Bは、スライダ本体2Aとの当接面(裏面)に、転動体転動路14とこれに平行な転動体戻し路13とを連通させる半ドーナッツ状の湾曲路を有しており、これら転動体転動路14と転動体戻し路13と両端の湾曲路とで、略環状の転動体循環路が形成されている。この転動体循環路内には、例えば鋼球からなる多数の転動体(ボール)3が転動自在に装填されている。
Furthermore, the slider 2 is formed of a through-hole having a circular cross-section that penetrates in the axial direction in parallel to the rolling element rolling path 14 at the upper and lower portions of the thick portions of the sleeve portions 6 and 6 of the slider body 2A. A moving body return path 13, 13, 13, 13 is provided.
On the other hand, although not shown, the end caps 2B and 2B having a substantially U-shaped cross section have a rolling element rolling path 14 and a rolling element return path parallel to the rolling element rolling path 14 on the contact surface (back surface) with the slider body 2A. The rolling element rolling path 14, the rolling element return path 13, and the curved paths at both ends form a substantially annular rolling element circulation path. . In this rolling element circulation path, a large number of rolling elements (balls) 3 made of, for example, steel balls are loaded so as to freely roll.

案内レール1に組みつけられたスライダ2を案内レール1に沿って軸方向に移動させると、転動体転動路14内に装填されている転動体3は、転動体転動路14内を転動しつつ案内レール1に対してスライダ2と同方向に移動する。そして、転動体3が転動体転動路14の一端に達すると、エンドキャップ2B内に備えられたタング部によって転動体転動路14からすくい上げられ、湾曲路へ送られる。
湾曲路に入った転動体3はUターンして転動体戻し路13に導入され、転動体戻し路13を通って反対側の湾曲路に至る。ここで再びUターンして転動体転動路14に戻り、このような転動体循環路内の循環を無限に繰り返す。
When the slider 2 assembled to the guide rail 1 is moved in the axial direction along the guide rail 1, the rolling element 3 loaded in the rolling element rolling path 14 rolls in the rolling element rolling path 14. It moves in the same direction as the slider 2 with respect to the guide rail 1 while moving. When the rolling element 3 reaches one end of the rolling element rolling path 14, it is scooped up from the rolling element rolling path 14 by the tongue provided in the end cap 2B and sent to the curved path.
The rolling element 3 having entered the curved path makes a U-turn and is introduced into the rolling element return path 13, and reaches the opposite curved path through the rolling element return path 13. Here, the U-turn is performed again to return to the rolling element rolling path 14, and the circulation in the rolling element circulation path is repeated infinitely.

このような直動案内装置の案内レール1及びスライダ2の少なくとも一方は、その表面の少なくとも一部に、亜鉛,錫,及び四酸化三鉄を含有する防錆被膜(図示せず)が被覆されている。よって、案内レール1やスライダ2は錆が生じにくい。表面の少なくとも一部に防錆被膜を被覆すれば、発錆が抑制される効果が得られるが、より優れた防錆性を付与するためには、表面の全面に防錆被膜を被覆することが好ましい。また、この防錆被膜は有害物質を含有していないので、直動案内装置の周辺の環境が有害物質で汚染されるおそれがない。   At least one of the guide rail 1 and the slider 2 of such a linear motion guide device is coated with a rust preventive film (not shown) containing zinc, tin, and triiron tetroxide on at least a part of its surface. ing. Therefore, the guide rail 1 and the slider 2 are not easily rusted. If at least part of the surface is coated with a rust preventive film, the effect of suppressing rusting can be obtained, but in order to give better rust preventive properties, the entire surface should be coated with a rust preventive film. Is preferred. Moreover, since this rust preventive film does not contain a harmful substance, there is no possibility that the environment around the linear motion guide device is contaminated with the harmful substance.

亜鉛は、酸化還元電位が鋼よりも小さいので(すなわち、鋼よりも卑な金属なので)、異種金属間の局部電池作用によって亜鉛が選択的に酸化されることとなる。すなわち、自己犠牲的防食作用によって、鋼で構成された案内レール1,スライダ2の発錆や腐食が抑制される。なお、鋼よりも卑な金属であれば自己犠牲的防食作用が得られるので、亜鉛の代わりにアルミニウム,バナジウム,ビスマス等を用いることもできる。   Since zinc has a redox potential lower than that of steel (ie, it is a base metal rather than steel), zinc is selectively oxidized by local cell action between different metals. That is, rusting and corrosion of the guide rail 1 and the slider 2 made of steel are suppressed by the self-sacrificial anticorrosive action. In addition, since a self-sacrificial anticorrosive action can be obtained if the metal is baser than steel, aluminum, vanadium, bismuth, or the like can be used instead of zinc.

また、錫は、酸化還元電位が鋼よりも大きいので(すなわち、鋼よりも貴な金属なので)、局部電池作用を緩慢にする作用を有している。そのため、亜鉛の酸化,溶出が制御され、防錆性が長期間にわたって維持される。なお、鋼よりも貴な金属であれば上記のような作用が得られるので、鋼よりも貴な他種の金属を錫の代わりに用いてもよい。特に、不動態を形成しやすい(酸化物に変化して不活性になる)銅,クロム等が好ましいが、有害物質ではない錫が最も好ましい。   In addition, since tin has a higher oxidation-reduction potential than steel (that is, it is a noble metal than steel), it has an action of slowing down the local battery action. Therefore, oxidation and elution of zinc are controlled, and rust prevention is maintained for a long period. In addition, since the above effects can be obtained if the metal is nobler than steel, other types of metals nobler than steel may be used instead of tin. In particular, copper, chromium, and the like that easily form a passivity (becomes inactive by changing to an oxide) are preferable, but tin that is not a harmful substance is most preferable.

さらに、防錆被膜は四酸化三鉄により黒色を呈しているので、光を乱反射することがない。よって、直動案内装置を光学系機械装置に用いることができる。なお、四酸化三鉄の代わりに酸化鉄,硫化銅,酸化銅等を用いても、黒色の防錆被膜を形成することが可能である。
この防錆被膜の被覆量は、0.3g/m2 以上3g/m2 未満であることが好ましい。0.3g/m2 未満であると、被覆量が少なすぎて防錆性が不十分となるおそれがある。一方、3g/m2 以上であると、防錆被膜の剥落が生じやすくなる。なお、この被覆量を防錆被膜の厚さに換算すると、0.04μm以上0.43μm未満である。
Furthermore, since the anticorrosive film is black due to triiron tetroxide, it does not diffusely reflect light. Therefore, the linear motion guide device can be used for the optical system device. In addition, it is possible to form a black rust preventive film even if iron oxide, copper sulfide, copper oxide, or the like is used instead of triiron tetroxide.
The coating amount of the rust preventive coating is preferably 0.3 g / m 2 or more and less than 3 g / m 2 . If it is less than 0.3 g / m 2 , the coating amount is too small and the rust prevention property may be insufficient. On the other hand, if it is 3 g / m 2 or more, the rust-proof coating is easily peeled off. In addition, when this coating amount is converted into the thickness of the antirust coating, it is 0.04 μm or more and less than 0.43 μm.

防錆被膜を被覆する方法は特に限定されるものではないが、粉末の投射が好ましい。すなわち、亜鉛,錫,及び四酸化三鉄の各粉末を案内レール1,スライダ2の表面に噴射して、防錆被膜を形成するとよい。このような方法で防錆被膜を被覆すれば、ピンホールやクラックのほとんどない被膜を形成することができるので、少ない被覆量で優れた防錆性を有する防錆被膜を得ることができる。粉末の噴射圧力は0.2MPa以上0.7MPa以下が好ましく、噴射時間は5分以上30分以下が好ましい。   The method for coating the anticorrosive film is not particularly limited, but powder projection is preferred. That is, it is good to inject | pour each powder of zinc, tin, and ferric tetroxide on the surface of the guide rail 1 and the slider 2, and to form a rust prevention film. If a rust preventive film is coated by such a method, a film having almost no pinholes or cracks can be formed, so that a rust preventive film having excellent rust preventive properties can be obtained with a small amount of coating. The spraying pressure of the powder is preferably 0.2 MPa or more and 0.7 MPa or less, and the spraying time is preferably 5 minutes or more and 30 minutes or less.

投射を行う際には、亜鉛の粉末と錫の粉末とを別々に噴射してもよいし、同時に噴射してもよい。この時、四酸化三鉄の粉末は、亜鉛の粉末及び錫の粉末の少なくとも一方に混合しておくとよい。ただし、亜鉛の粉末を噴射して亜鉛の被膜を形成した後に、その被膜に錫の粉末を噴射して錫の被膜を形成し、2層構造の防錆被膜を形成すれば、亜鉛の酸化反応速度を遅くすることが可能である。また、亜鉛の粉末と錫の粉末とを混合して噴射すれば、亜鉛と錫との合金からなる防錆被膜を形成することができる。より均一な合金被膜を形成するためには、亜鉛と錫との合金の粉末を噴射することが好ましい。   When projecting, the zinc powder and the tin powder may be sprayed separately or simultaneously. At this time, the triiron tetroxide powder is preferably mixed with at least one of zinc powder and tin powder. However, if zinc powder is sprayed to form a zinc coating, then tin powder is sprayed onto the coating to form a tin coating, and then a two-layer anticorrosive coating is formed. It is possible to slow down the speed. Moreover, if zinc powder and tin powder are mixed and sprayed, a rust preventive film made of an alloy of zinc and tin can be formed. In order to form a more uniform alloy film, it is preferable to spray a powder of an alloy of zinc and tin.

なお、直動案内装置が酸性雰囲気中で使用される場合には、防錆被膜の上にさらに保護膜を被覆して、防錆性をさらに高めてもよい。保護膜としては、例えばフッ素樹脂等の樹脂からなる被膜があげられる。フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE),四フッ化エチレンパーフルオロビニルエーテル共重合体(PFA),フッ化エチレンプロピレン共重合体(FEP)等が好ましい。   In addition, when a linear motion guide apparatus is used in an acidic atmosphere, you may coat | cover a protective film further on a rust prevention film, and may improve rust prevention property further. Examples of the protective film include a film made of a resin such as a fluororesin. As the fluororesin, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene perfluorovinyl ether copolymer (PFA), fluorinated ethylene propylene copolymer (FEP) and the like are preferable.

〔第二実施形態〕
図3は、本発明に係る直動装置の一実施形態であるボールねじの断面図である。ボールねじは、断面円弧状の螺旋状のねじ溝21aを外周面に有するねじ軸21と、ねじ軸21のねじ溝21aに対向する断面円弧状の螺旋状のねじ溝22aを内周面に有しねじ軸21に螺合される円筒状のナット22と、ねじ軸21のねじ溝21aとナット22のねじ溝22aとで形成される断面ほぼ円形の螺旋状のボール転動路26に転動自在に装填された多数のボール23と、を備えている。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a cross-sectional view of a ball screw which is an embodiment of the linear motion device according to the present invention. The ball screw has a screw shaft 21 having a spiral thread groove 21a having an arcuate cross section on the outer peripheral surface and a spiral screw groove 22a having an arc cross section facing the screw groove 21a of the screw shaft 21 on the inner peripheral surface. Rolling into a spiral ball rolling path 26 having a substantially circular cross section formed by a cylindrical nut 22 screwed to the internal thread shaft 21, a thread groove 21 a of the screw shaft 21, and a thread groove 22 a of the nut 22. And a large number of balls 23 loaded freely.

なお、ねじ軸21及びナット22は鋼で構成されている。また、ねじ溝21a,22aの内面が、ボール23が転動する軌道面を形成している。さらに、ボール転動路26内には、潤滑油,グリース等の潤滑剤を配してもよい。さらに、ねじ軸21の外周面とナット22の内周面との間の隙間の開口部を密封するシールを、前記開口部近傍に設けてもよい。ボール転動路26内に潤滑剤を配した場合には、シールを設けて潤滑剤をボールねじ内部に密封することが好ましい。   The screw shaft 21 and the nut 22 are made of steel. Further, the inner surfaces of the thread grooves 21a and 22a form a raceway surface on which the ball 23 rolls. Further, a lubricant such as lubricating oil or grease may be disposed in the ball rolling path 26. Further, a seal for sealing the opening of the gap between the outer peripheral surface of the screw shaft 21 and the inner peripheral surface of the nut 22 may be provided in the vicinity of the opening. When a lubricant is disposed in the ball rolling path 26, it is preferable to provide a seal to seal the lubricant inside the ball screw.

また、ナット22には略コ字状に屈曲したリターンチューブ27が備えられていて、ボール転動路26内のボール23がリターンチューブ27を通って循環されるようになっている。すなわち、ボール転動路26内を転動するボール23は、該ボール転動路26内を移動しねじ軸21の回りを複数回回ってから、ボール転動路26の一端でリターンチューブ27の一方の端部にすくい上げられる。すくい上げられたボール23は、リターンチューブ27の中を通って、リターンチューブ27の他方の端部からボール転動路26の他端に戻される。
そして、ボール23を介してねじ軸21に螺合されているナット22と、ねじ軸21とが、この多数のボール23の転動を介して相対回転運動することにより、ねじ軸21とナット22とが軸方向に相対移動するようになっている。
The nut 22 is provided with a return tube 27 bent in a substantially U-shape so that the ball 23 in the ball rolling path 26 is circulated through the return tube 27. That is, the ball 23 rolling in the ball rolling path 26 moves in the ball rolling path 26 and rotates around the screw shaft 21 a plurality of times, and then the return tube 27 of one end of the ball rolling path 26 is Scooped up at one end. The scooped ball 23 passes through the return tube 27 and is returned from the other end of the return tube 27 to the other end of the ball rolling path 26.
Then, the nut 22 screwed into the screw shaft 21 via the ball 23 and the screw shaft 21 perform relative rotational movement through the rolling of the many balls 23, whereby the screw shaft 21 and the nut 22 are moved. And move relative to each other in the axial direction.

このようなボールねじのねじ軸21及びナット22の少なくとも一方は、その表面の少なくとも一部に、亜鉛,錫,及び四酸化三鉄を含有する防錆被膜(図示せず)が被覆されている。よって、ねじ軸21及びナット22は錆が生じにくい。表面の少なくとも一部に防錆被膜を被覆すれば、発錆が抑制される効果が得られるが、より優れた防錆性を付与するためには、表面の全面に防錆被膜を被覆することが好ましい。また、この防錆被膜は有害物質を含有していないので、ボールねじの周辺の環境が有害物質で汚染されるおそれがない。さらに、防錆被膜は四酸化三鉄により黒色を呈しているので、光を乱反射することがない。よって、直動案内装置を光学系機械装置に用いることができる。その他の点については、第一実施形態と同様であるので、その説明は省略する。   At least one of the screw shaft 21 and the nut 22 of such a ball screw is coated with a rust preventive film (not shown) containing zinc, tin, and triiron tetroxide on at least a part of its surface. . Therefore, the screw shaft 21 and the nut 22 are not easily rusted. If at least part of the surface is coated with a rust preventive film, the effect of suppressing rusting can be obtained, but in order to give better rust preventive properties, the entire surface should be coated with a rust preventive film. Is preferred. Moreover, since this rust preventive film does not contain harmful substances, the environment around the ball screw is not likely to be contaminated with harmful substances. Furthermore, since the anticorrosive film is black due to triiron tetroxide, it does not diffusely reflect light. Therefore, the linear motion guide device can be used for the optical system device. Since other points are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

〔実施例〕
以下に、さらに具体的な実施例を示して、本発明を説明する。第一実施形態の直動案内装置及び第二実施形態のボールねじとほぼ同様の構成を有する直動案内装置及びボールねじを製造した。
直動案内装置の場合は、案内レール及びスライダの全面(転動体転動溝を含む)に、ショットピーニングにより防錆被膜を被覆した。ショットピーニングは、図4に示すようなショットピーニング装置30を用いて、亜鉛粉末と錫粉末と四酸化三鉄粉末との混合粉末を、噴射圧力0.7MPaで10分間吹き付けることにより行った。すなわち、タンク32内の投射材(混合粉末)35を、圧縮された気体34によって金属管33の先端のノズル33aから噴射し、案内レール及びスライダ(図4では案内レールを図示してある)に吹き付けて、表面に防錆被膜を被覆した。案内レールの表面に防錆被膜を被覆する際には、案内レールの側方にノズル33aを配し、ノズル33aを案内レールの長手方向に移動させながらショットピーニングを行うとよい。
〔Example〕
Hereinafter, the present invention will be described with reference to more specific examples. A linear motion guide device and a ball screw having substantially the same configuration as the linear motion guide device of the first embodiment and the ball screw of the second embodiment were manufactured.
In the case of the linear motion guide device, the entire surface of the guide rail and the slider (including the rolling element rolling groove) was coated with a rust preventive coating by shot peening. Shot peening was performed by spraying a mixed powder of zinc powder, tin powder, and triiron tetroxide powder for 10 minutes at an injection pressure of 0.7 MPa using a shot peening apparatus 30 as shown in FIG. That is, the projection material (mixed powder) 35 in the tank 32 is sprayed from the nozzle 33a at the tip of the metal tube 33 by the compressed gas 34, and is applied to the guide rail and the slider (the guide rail is shown in FIG. 4). The surface was coated with a rust-proof coating. When the surface of the guide rail is coated with a rust-proof coating, it is preferable to perform shot peening while arranging the nozzle 33a on the side of the guide rail and moving the nozzle 33a in the longitudinal direction of the guide rail.

なお、混合粉末中の亜鉛粉末と錫粉末と四酸化三鉄粉末との混合比率は、亜鉛粉末が20質量%、錫粉末が60質量%、四酸化三鉄粉末が20質量%である。また、各粉末の平均粒径(JIS R6001の規定による)は、いずれも45μmである。さらに、気体34としては、空気,窒素等を使用することができる。
ボールねじの場合も、直動案内装置の場合と同様に図4に示すようなショットピーニング装置30を用いて、ねじ軸及びナットの全面(ねじ溝の内面を含む)に防錆被膜を被覆した。なお、混合粉末中の亜鉛粉末と錫粉末と四酸化三鉄粉末との混合比率は、亜鉛粉末が30質量%、錫粉末が30質量%、四酸化三鉄粉末が40質量%である。また、噴射圧力は0.4MPaで、噴射時間は10分間である。
The mixing ratio of the zinc powder, tin powder and triiron tetroxide powder in the mixed powder is 20% by mass for zinc powder, 60% by mass for tin powder and 20% by mass for triiron tetroxide powder. The average particle size of each powder (according to JIS R6001) is 45 μm. Furthermore, air, nitrogen, or the like can be used as the gas 34.
In the case of a ball screw as well, in the same way as in the case of a linear motion guide device, a shot peening device 30 as shown in FIG. . The mixing ratio of the zinc powder, tin powder and triiron tetroxide powder in the mixed powder is 30% by mass for zinc powder, 30% by mass for tin powder and 40% by mass for triiron tetroxide powder. The injection pressure is 0.4 MPa and the injection time is 10 minutes.

次に、防錆性の評価方法について説明する。上記のようにして得られた直動案内装置の案内レール及びボールねじのねじ軸を、温度70℃,湿度95%の環境下に放置して、発錆の状況を目視により観察した。そして、発錆の状況を下記のようにランク付けした。
発錆が全くない場合を「0ランク」、酸化亜鉛や酸化錫からなる白錆が全面の20%未満の部分に見られた場合を「1ランク」、白錆が全面の20%以上100%以下の部分に見られた場合を「2ランク」とした。また、錆がさらに進行し、酸化鉄からなる赤錆が全面の20%未満の部分に見られた場合を「3ランク」、赤錆が全面の20%以上50%未満の部分に見られた場合を「4ランク」、赤錆が全面の50%以上100%以下の部分に見られた場合を「5ランク」とした。赤錆がさらに進行し、盛り上がった層状錆となった場合を「6ランク」、孔あき,折損等の損傷が生じた場合を「7ランク」とした。
Next, a method for evaluating rust resistance will be described. The guide rail of the linear guide device obtained as described above and the screw shaft of the ball screw were left in an environment of a temperature of 70 ° C. and a humidity of 95%, and the state of rusting was visually observed. And the situation of rusting was ranked as follows.
When there is no rusting at "0 rank", when white rust consisting of zinc oxide or tin oxide is found in less than 20% of the entire surface, it is "1 rank", white rust is 20% or more of the entire surface and 100% The case where it was seen in the following part was set to "2 ranks". In addition, when the rust further progresses and the red rust made of iron oxide is found in less than 20% of the entire surface, “3 rank”, the case where the red rust is found in the entire surface of 20% or more and less than 50% The case where “4 ranks” and red rust were found in the portion of 50% or more and 100% or less of the entire surface was designated as “5 ranks”. The case where red rust further progressed and the layered rust was raised was designated as “6 rank”, and the case where damage such as perforation or breakage occurred was designated as “7 rank”.

結果を図5のグラフに示す。実施例1は、防錆被膜を被覆した後に、接触面圧1.5GPa,スライダー速度0.6m/sで4時間慣らし運転を行った直動案内装置の案内レールであり、実施例2は、防錆被膜を被覆した後に、接触面圧1.2GPa,ナット速度0.2m/sで2時間慣らし運転を行ったボールねじのねじ軸である。また、比較例1は、低温電解クロムメッキにより被膜を被覆した鋼材である。
比較例1は赤錆が発生するまでの時間が72時間未満であったのに対して、実施例1,2は、長期間にわたって防錆性が優れていた。特に、案内レールの転動体転動溝やねじ軸のねじ溝のような凹部においても発錆が抑制されており、従来の低温電解クロムメッキに比べて格段に防錆性が優れていた。
The results are shown in the graph of FIG. Example 1 is a guide rail of a linear motion guide device that is subjected to a running-in operation for 4 hours at a contact surface pressure of 1.5 GPa and a slider speed of 0.6 m / s after coating with a rust-proof coating. Example 2 This is a screw shaft of a ball screw that was subjected to a running-in operation for 2 hours at a contact surface pressure of 1.2 GPa and a nut speed of 0.2 m / s after coating with a rust-proof coating. Moreover, the comparative example 1 is the steel material which coat | covered the film by the low temperature electrolytic chromium plating.
In Comparative Example 1, the time until red rust was generated was less than 72 hours, while Examples 1 and 2 were excellent in rust prevention properties over a long period of time. In particular, rusting is also suppressed in concave portions such as rolling elements rolling grooves of the guide rail and screw grooves of the screw shaft, and the rust prevention property is remarkably superior to conventional low-temperature electrolytic chrome plating.

本発明に係る直動装置の一実施形態である直動案内装置の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the linear motion guide apparatus which is one Embodiment of the linear motion apparatus which concerns on this invention. 図1の直動案内装置を軸方向から見た正面図である。It is the front view which looked at the linear motion guide apparatus of FIG. 1 from the axial direction. 本発明に係る直動装置の一実施形態であるボールねじの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the ball screw which is one Embodiment of the linear motion apparatus which concerns on this invention. ショットピーニング装置の説明図である。It is explanatory drawing of a shot peening apparatus. 防錆性の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of rust prevention property.

符号の説明Explanation of symbols

1 案内レール
2 スライダ
2A スライダ本体
2B エンドキャップ
3 転動体
10 転動体転動溝
11 転動体転動溝
21 ねじ軸
21a ねじ溝
22 ナット
22a ねじ溝
23 ボール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Guide rail 2 Slider 2A Slider main body 2B End cap 3 Rolling body 10 Rolling body rolling groove 11 Rolling body rolling groove 21 Screw shaft 21a Screw groove 22 Nut 22a Screw groove 23 Ball

Claims (2)

軸方向に延びる軌道面を有する第一部材と、前記第一部材の軌道面に対向する軌道面を有する第二部材と、前記両軌道面の間に転動自在に配された複数の転動体と、を備え、前記転動体の転動を介して前記第一部材及び前記第二部材が軸方向に相対直線移動するようになっている直動装置において、前記第一部材及び前記第二部材の少なくとも一方は、その表面の少なくとも一部に、亜鉛,錫,及び四酸化三鉄を含有する防錆被膜が被覆されていることを特徴とする直動装置。   A first member having a raceway surface extending in the axial direction, a second member having a raceway surface facing the raceway surface of the first member, and a plurality of rolling elements arranged to be freely rollable between the both raceway surfaces A linear motion device in which the first member and the second member are relatively linearly moved in the axial direction through the rolling of the rolling element, the first member and the second member At least one of the linear motion apparatus is characterized in that at least a part of the surface thereof is coated with a rust-preventing film containing zinc, tin, and triiron tetroxide. 前記防錆被膜の被覆量は0.3g/m2 以上3g/m2 未満であることを特徴とする請求項1に記載の直動装置。 The linear motion device according to claim 1, wherein a coating amount of the rust preventive coating is 0.3 g / m 2 or more and less than 3 g / m 2 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113757255A (en) * 2021-10-13 2021-12-07 中南大学 Steel wire driven bearing arc guide rail

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