JP2015121237A - ガイド部材、リニアガイド及びガイド部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い耐摩耗性を備える溝を有し、かつ、反りの防止された、オーステナイト系またはフェライト系のステンレス鋼製のガイド部材、リニアガイド及びガイド部材の製造方法を提供する。【解決手段】ガイド部材２００は、ボール３００をｘ軸方向に案内するオーステナイト系またはフェライト系のステンレス鋼製である。ガイド部材２００は、溝２０２を備えている。溝２０２は、ｘ軸方向に延在し、ボール３００をｘ軸方向に案内している。そして溝２０２の表面から１０μｍの深さにおける表面硬度は３００ＨＶ以上４５０ＨＶ以下となっている。【選択図】図１

Description

本発明は、ガイド部材、リニアガイド及びガイド部材の製造方法に関する。

移動部材を所定の方向に案内する部材として、ガイド部材が利用されている。ガイド部材には、溝が形成されている。移動部材は、少なくとも一部がガイド部材の溝にはまり、この溝に沿って移動する。このようなガイド部材は、例えば、特許文献１に記載されているように、リニアガイドに用いられている。特許文献１のリニアガイドでは、ガイド部材の溝に沿って移動部材が移動している。

特開２０１３−２３４６８６号公報

ガイド部材の溝には、移動部材からの荷重が大きく加わるため、耐摩耗性が要求される。さらにガイド部材の移動部材によって覆われていない部分は、外部雰囲気からの腐食の影響を受けやすい。このためガイド部材には、耐摩耗性だけでなく、耐食性も要求される。このような要請から、ガイド部材の材料としては、腐食性の高い雰囲気ではステンレス鋼が用いられることが多い。

そしてステンレス鋼の中でも、耐摩耗性の高さから、マルテンサイト系のステンレス鋼が用いられることが多い。一方でマルテンサイト系のステンレス鋼は、耐食性に劣っている。

そのため耐食性の向上の観点からは、マルテンサイド系のステンレス鋼よりも耐食性に優れるオーステナイト系のステンレス鋼またはフェライト系のステンレス鋼をガイド部材に用いることが望まれる。しかしながら、オーステナイト系のステンレス鋼またはフェライト系のステンレス鋼は、マルテンサイト系のステンレス鋼と比較して、耐摩耗性に劣っている。

以上に加えて、移動部材を高精度に案内するには、ガイド部材の反りを防止する必要がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高い耐摩耗性を備える溝を有し、かつ、反りの防止された、オーステナイト系またはフェライト系のステンレス鋼製のガイド部材、リニアガイド及びガイド部材の製造方法を提供することにある。

本発明によれば、
移動部材を第１方向に案内するオーステナイト系またはフェライト系のステンレス鋼製のガイド部材であって、
前記第１方向に延在し、前記移動部材を前記第１方向に案内する溝を備え、
前記溝の表面から１０μｍの深さにおける表面硬度が３００ＨＶ以上４５０ＨＶ以下であるガイド部材が提供される。

本発明によれば、
オーステナイト系またはフェライト系のステンレス鋼製のガイド部材と、
前記ガイド部材に形成され、第１方向に延在する溝と、
少なくとも一部が前記溝にはまって、前記溝に沿って移動する移動部材と、
を備え、
前記溝の表面から１０μｍの深さにおける表面硬度が３００ＨＶ以上４５０ＨＶ以下であるリニアガイドが提供される。

本発明によれば、
オーステナイト系またはフェライト系のステンレス鋼製の部材に溝を形成し、
前記溝の表面を加工硬化して、前記溝の前記表面から１０μｍの深さにおける表面硬度が３００ＨＶ以上４５０ＨＶ以下となるようにする、ガイド部材の製造方法が提供される。

本発明によれば、高い耐摩耗性を備える溝を有し、かつ、反りの防止された、オーステナイト系またはフェライト系のステンレス鋼製のガイド部材が提供される。

実施形態に係るリニアガイドの部分縦断面斜視図である。 図１のＡ−Ａ´における断面図である。 図１に示すガイド部材の製造方法を説明するための図である。 図１に示すガイド部材の製造方法を説明するための図である。 溝の表面の深さ方向の硬度分布を示すグラフである。 溝の表面から１０μｍの深さにおける表面硬度と、溝の表面の耐荷重比と、の関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、実施形態に係るリニアガイド１００の部分縦断面斜視図である。リニアガイド１００は、ガイド部材２００と、溝２０２と、ボール（移動部材）３００と、を備えている。ガイド部材２００は、オーステナイト系またはフェライト系のステンレス鋼製である。溝２０２は、ガイド部材２００に形成され、第１方向（本図に示す例では、ｘ軸方向）に延在している。ボール３００は、少なくとも一部が溝２０２にはまって、溝２０２に沿って移動する。そして溝２０２の表面から１０μｍの深さにおける表面硬度が３００ＨＶ以上４５０ＨＶ以下となっている。以下、詳細に説明する。

ガイド部材２００は、オーステナイト系またはフェライト系のステンレス鋼製である。オーステナイト系のステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３０４が用いられる。フェライト系のステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ４３０が用いられる。

本図に示す例において、ガイド部材２００はｘ軸方向に長手方向を有している。ただし、ガイド部材２００の形状は本図に示す例に限定されず、ｚ軸方向（ｘｙ平面）から見た場合正方形であってもよいし、ｙ軸方向に長手方向を有していてもよい。さらに本図に示す例では、ガイド部材２００のｚ軸方向の厚みが、ガイド部材２００のｙ軸方向の幅よりも小さい。すなわち、ガイド部材２００の厚みが薄い。ただし、ガイド部材２００のｚ軸方向の厚みは、ガイド部材２００のｙ軸方向の幅よりも大きくてもよいし、当該幅と等しくてもよい。

ガイド部材２００には、溝２０２が形成されている。溝２０２は、ガイド部材２００の一端から他端にかけて、ｘ軸方向に延在している。本図に示す例では、複数の溝２０２がガイド部材２００の表面（ｘｙ平面）に形成さている。ただし、ガイド部材２００の表面の溝２０２の数は、本図に示す例に限定されず、例えば、ガイド部材２００の表面に１のみの溝２０２が形成されていてもよい。さらに本図に示す例では、溝２０２は、ガイド部材２００の側面（ｚｘ平面）にも形成されている。ガイド部材２００の側面の溝２０２の数も、本図に示す例に限定されない。例えば、複数の溝２０２がガイド部材２００の側面に形成されていてもよい。さらに溝２０２は、ガイド部材２００の側面に形成されていなくてもよいし、ガイド部材２００の側面にのみ形成されていてもよい。

また溝２０２の表面は、加工硬化されている。この結果、溝２０２の表面から１０μｍの深さにおける表面硬度は３００ＨＶ以上４５０ＨＶ以下となっている。

ガイド部材２００には、スライダ４００が搭載されている。スライダ４００はガイド部材２００によってｘ軸方向に案内される。本図に示す例において、スライダ４００は、複数のボール３００を支持している。スライダ４００は、複数のボール３００の転動によってｘ軸方向に往復することができる。

複数のボール３００は、例えば図２に示すように、溝２０２に沿って転動する。本図に示す例では、個々のボール３００が、ガイド部材２００との接触面との摩擦により、矢印の方向に回転する。そして接触面における個々のボール３００の回転が複数のボール３００の全体に伝わる。このようにして、複数のボール３００の全体が、矢印の方向に周回する。結果、スライダ４００がｘ軸方向に移動することができる。

なお、ボール３００およびスライダ４００は、例えば、オーステナイト系、フェライト系またはマルテンサイト系のステンレス鋼製である。オーステナイト系のステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３０４が用いられる。フェライト系のステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ４３０が用いられる。マルテンサイト系のステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ４１０が用いられる。

さらに本図に示す例では、移動部材としてボール３００が用いられていたが、移動部材はこれに限定されない。例えば、移動部材は、ローラ状の形状を有していてもよい。さらに移動部材には、ボール３００または上記したローラのように転動によって移動する部材（転動部材）だけでなく、溝２０２を滑りながら移動する部材（摺動部材）も含まれる。

次に、ガイド部材２００の製造方法について図３および図４を用いて説明する。図３および図４は、図１に示すガイド部材２００の製造方法を説明するための図である。

まず、図３に示すように、部材２５０を準備する。部材２５０は、オーステナイト系またはフェライト系のステンレス鋼製である。オーステナイト系のステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３０４が用いられる。フェライト系のステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ４３０が用いられる。

次に、図４に示すように、部材２５０に溝２０２を形成する。溝２０２は、例えば、研削により形成される。ただし、溝２０２の形成方法は研削に限定されず、他の方法（例えば、押出成形法）を用いてもよい。

次に、溝２０２の表面を加工硬化する。加工硬化には、例えば、バニシング（Ｂｕｒｎｉｓｈｉｎｇ）またはショットピーニング（Ｓｈｏｔ Ｐｅｅｎｉｎｇ）が用いられる。加工硬化は、溝２０２の表面から１０μｍの深さにおける表面硬度が３００ＨＶ以上４５０ＨＶ以下となるように条件を適宜調整して行う。例えば、バニシングであれば、１パス当たりの押し込み深さを調整してもよい。またショットピーニングであれば、溝２０２に投射する材料の投射速度を調整してもよい。さらにショットピーニングを用いる場合は、ショットピーニングを施した後に、溝２０２の表面を平坦化してもよい。なお、加工硬化は、ガイド部材２００の溝２０２以外の表面には適用しなくてもよい。

以上のようにして、ガイド部材２００が製造される。

次に、本実施形態の作用および効果について説明する。本実施形態では、溝２０２の表面から１０μｍの深さにおける表面硬度が３００ＨＶ以上となっている。このため、溝２０２の耐摩耗性が高いものとなる。さらに上記した表面硬度は４５０ＨＶ以下となっている。このため、ガイド部材２００の反りが防止される。これは、溝２０２に加工硬化を行いすぎると、ガイド部材２００の溝２０２の表面の近傍において歪みがたまることに基づく。このような歪みは、溝２０２の延在方向に沿ってガイド部材２００を反らせる応力の原因になり得る。これに対して本実施形態では、このような歪みを効果的に防止することができる。

さらに、上記したように、本実施形態では、溝２０２の耐摩耗性自体が高い。このため、溝２０２への荷重負荷を分散させるために、溝２０２の表面積を大きくする必要がない。結果、ガイド部材２００の小型化および軽量化を図ることができる。

さらに、上記したように、本実施形態では、溝２０２がガイド部材２００に反りを与えることが防止されている。この効果は、特に、ガイド部材２００が溝２０２の延在方向に長手方向を有する場合およびガイド部材２００の厚みが薄い場合に、有効に作用する。ガイド部材２００が溝２０２の延在方向に長手方向を有する場合およびガイド部材２００の厚みが薄い場合、溝２０２の延在方向に沿ってガイド部材２００に反りが生じやすい。しかしながら本実施形態では、このような反りを効果的に防止することができる。

さらに本実施形態では、ガイド部材２００にオーステナイト系またはフェライト系のステンレス鋼が用いられている。このため、ガイド部材２００は高い耐食性を有する。このような高い耐食性は、腐食を誘発しやすい物（例えば、医薬品または食料品）がスライダ４００に搭載される場合に、特に有効に作用する。このような物がスライダ４００に搭載される場合、溝２０２の表面は、腐食の影響を受けやすい雰囲気に曝されることになる。しかしながら、本実施形態では、このような腐食を効果的に防止することができる。

（実施例）
実施形態と同様にして、オーステナイト系（ＳＵＳ３０４）ステンレス鋼製のガイド部材２００を製造した。本実施例では、溝２０２を形成した後、溝２０２の表面にバニシングを施した。バニシングには、溝２０２の表面と同一の外形形状を有する直径３０ｍｍのローラを用いた。このローラを用いて、１パス当たり０．０２ｍｍ、計０．４ｍｍの押し込み深さまでバニシングを施した。

溝２０２の表面の深さ方向の硬度分布は、図５に示すようになった。硬度は、表面から０．３ｍｍの範囲で高いものとなった。また表面近傍の硬度は、母材の硬度の約１．４倍となった。

次に、溝２０２の表面から１０μｍの深さにおける表面硬度と、溝２０２の表面の耐荷重比と、の関係を調べた。結果は、図６に示すようになった。耐荷重比は、３００ＨＶ以上４５０ＨＶ以下において、著しく向上した。さらに本図に示すように、耐荷重比は、表面硬度を高い値（５５０ＨＶ程度）にまで引き上げる必要なく、良好なものとなった。

本実施例に示すように、溝２０２の表面硬度は、バニシングにより向上させることができた。さらに、ガイド部材２００が反るおそれのある程度（５５０ＨＶ程度）にまで溝２０２の表面硬度を引き上げる必要なく、溝２０２の表面は、良好な耐荷重比を得ることができた。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

例えば、本実施形態では、ガイド部材２００はリニアガイド１００に用いられていたが、ガイド部材２００の用途はこれに限定されない。ガイド部材２００は、リニアガイド１００だけでなく、搭載される部材を所定方向に案内する製品にも用いることができる。

１００ リニアガイド
２００ ガイド部材
２０２ 溝
２５０ 部材
３００ ボール
４００ スライダ

Claims (4)

1. 移動部材を第１方向に案内するオーステナイト系またはフェライト系のステンレス鋼製のガイド部材であって、
   前記第１方向に延在し、前記移動部材を前記第１方向に案内する溝を備え、
   前記溝の表面から１０μｍの深さにおける表面硬度が３００ＨＶ以上４５０ＨＶ以下であるガイド部材。
2. 請求項１に記載のガイド部材において、
   前記溝の前記表面は、加工硬化されているガイド部材。
3. オーステナイト系またはフェライト系のステンレス鋼製のガイド部材と、
   前記ガイド部材に形成され、第１方向に延在する溝と、
   少なくとも一部が前記溝にはまって、前記溝に沿って移動する移動部材と、
   を備え、
   前記溝の表面から１０μｍの深さにおける表面硬度が３００ＨＶ以上４５０ＨＶ以下であるリニアガイド。
4. オーステナイト系またはフェライト系のステンレス鋼製の部材に溝を形成し、
   前記溝の表面を加工硬化して、前記溝の前記表面から１０μｍの深さにおける表面硬度が３００ＨＶ以上４５０ＨＶ以下となるようにする、ガイド部材の製造方法。

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