JP2017120107A - 運動案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化を実現する新たな運動案内装置を提供する。【解決手段】この運動案内装置１０は、軌道部材１１と、軌道部材１１に複数の転動体１５を介して移動自在に取り付けられる移動部材１３と、を備えるものであって、軌道部材１１又は移動部材１３は、軌道部材１１又は移動部材１３の母材を形成する非鉄金属又は樹脂から成る軌道本体部２０又は移動本体部３０と、軌道本体部２０又は移動本体部３０の表層のうち少なくとも複数の転動体１５が転走する転走部２１，３１に形成される金属皮膜部２１ａ，３１ａと、から構成され、金属皮膜部２１ａ，３１ａが、ヘルツ（Ｈｅｒｔｚ）の理論によって求まる最大剪断応力深さ以上の厚さを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、運動案内装置に関するものである。

従来から、リニアガイドや直線案内装置、ボールスプライン装置、ボールねじ装置などのような運動案内装置においては、かかる装置を構成する部材が繰り返し転動・摺動動作を伴うことから、その構成部材には、一般的に、高炭素クロム軸受鋼やステンレス鋼、肌焼鋼のような硬度の高い金属材料が採用されている。

しかし、近年の運動案内装置の適用範囲拡大の要請から、特に、軽量化した装置の実現が求められており、この要請に応えるために軽量化のためのアイデアが提案されてきている。例えば、下記特許文献１には、リニアガイド装置の軽量化を目的として、軌道部材としてのガイドレールを構成する部材にアルミニウム合金を用いたことを特徴とする発明が開示されている。

特開平０２−３０９０１１号公報

ところが、上記特許文献１に記載の発明では、軽量化材料の適用範囲が明確に示されていないので、開示されているガイドレール以外の形状を有するものや、リニアガイド装置以外の運動案内装置（例えば、直動案内装置、ボールスプライン装置、ボールねじ装置など）に対して上記特許文献１に係る発明を適用することが困難となっている。

軽量化を実現する材料として、例えばアルミニウム合金などの非鉄金属や樹脂が知られている。しかしながら、アルミニウム合金は、鋼と比較して硬度が劣るため、これまで運動案内装置の主要な部材に採用することが困難であった。また、例えば、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ：繊維強化プラスチック）などの樹脂は、金属材料と比較して耐摩耗性が劣るため、これまで運動案内装置に採用することが難しかった。

そこで本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであって、運動案内装置に非鉄金属又は樹脂を適用することによって、軽量化を実現する新たな運動案内装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る運動案内装置は、軌道部材と、前記軌道部材に複数の転動体を介して移動自在に取り付けられる移動部材と、を備える運動案内装置であって、前記軌道部材又は前記移動部材は、前記軌道部材又は前記移動部材の母材を形成する非鉄金属又は樹脂から成る軌道本体部又は移動本体部と、前記軌道本体部又は前記移動本体部の表層のうち少なくとも前記複数の転動体が転走する転走部に形成される金属皮膜部と、を備え、前記金属皮膜部が、ヘルツ（Ｈｅｒｔｚ）の理論によって求まる最大剪断応力深さ以上の厚さを有することを特徴とするものである。

本発明に係る運動案内装置によれば、軽量化を実現する運動案内装置を提供することができる。

本実施形態に係る運動案内装置の構成例を説明するための部分断面斜視図である。 本実施形態に係る運動案内装置の構成例を説明するための縦断面図である。 本実施形態に係る軌道レールの構造を説明するための図であり、図３中の分図（ａ）は、本実施形態に係る軌道レールの縦断面図であり、図３中の分図（ｂ）は、本実施形態に係る軌道レールの要部を拡大した部分拡大図である。 本実施形態に係る移動ブロックの構造を説明するための図であり、図４中の分図（ａ）は、本実施形態に係る移動ブロックの縦断面図であり、図４中の分図（ｂ）は、本実施形態に係る移動ブロックの要部を拡大した部分拡大図である。 軸受鋼の動的剪断応力分布図の一例を示す図である。 軸受鋼の静的剪断応力分布図の一例を示す図である。 軸受鋼のミーゼス応力分布図の一例を示す図である。 本実施形態に係る運動案内装置をボールねじ装置として構成した場合を例示する図である。 本実施形態に係る運動案内装置をスプライン装置として構成した場合を例示する図である。 本実施形態に係る運動案内装置を回転ベアリング装置として構成した場合の一形態を例示する部分縦断斜視図である。 図１０に示す回転ベアリング装置の部分縦断面を示す図である。 本発明の多様な適用事例を説明するための図であり、リニアモーションガイドとボールねじが組み合わされて一体構造となっている形式の運動案内装置を示す外観斜視部分断面図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

なお、本明細書における「運動案内装置」は、例えば、工作機械などに用いられる転がり軸受全般や真空中で使用される無潤滑軸受、リニアガイドや直線案内装置、ボールスプライン装置、ボールねじ装置、ローラねじ装置、クロスローラリングなどのような、あらゆる転動・摺動動作を伴う装置を含むものである。

［直線型の運動案内装置への適用例］
図１および図２は、本実施形態に係る運動案内装置の一形態を示す図であり、特に、図１は、本実施形態に係る運動案内装置の構成例を説明するための部分断面斜視図であり、図２は、本実施形態に係る運動案内装置の構成例を説明するための縦断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る運動案内装置１０は、軌道部材としての軌道レール１１と、軌道レール１１に複数の転動体としてのボール１５を介して移動自在に取り付けられる移動部材としての移動ブロック１３と、を備えている。

軌道レール１１は、その長手方向と直交する断面が略矩形状もしくは略台形状に形成された長尺の部材であり、その表面には、ボール１５が転がる軌道面としての転動体転走面１２が軌道レール１１の全長にわたって形成されている。ここで、軌道レール１１は、直線的に伸びるように形成されることもあれば、曲線的に伸びるように形成されることもある。また、図１において例示する転動体転走面１２の本数は左右で１条ずつ合計２条設けられている構成となっているが、その条数は運動案内装置１０の用途等に応じて任意に変更することができる。さらに、図１において例示する運動案内装置１０は、複数の転動体としてのボール１５のみが整列して転走する、いわゆる総ボールタイプの運動案内装置が例示されているが、例えば、ローラにすることができる。また、ボール１５を保持するリテーナによってボール１５が保持されて整列される形式の運動案内装置に対しても、本発明は適用可能である。

一方、移動ブロック１３には、軌道レール１１の転動体転走面１２とそれぞれ対応する位置にボール１５が転がる軌道面としての負荷転動体転走面１４が設けられている。軌道レール１１の転動体転走面１２と移動ブロック１３の負荷転動体転走面１４とによって負荷転動体転走路１７が形成され、複数のボール１５が負荷を受けた状態で転走可能に配置されている。さらに、図２に示すように、移動ブロック１３には、負荷転動体転走路１７と所定間隔を隔てて平行に伸びる無負荷戻し通路１８と、負荷転動体転走路１７と無負荷戻し通路１８とを結ぶ方向転換路１９が設けられている。１つの負荷転動体転走路１７および無負荷戻し通路１８と、それらを結ぶ一対の方向転換路１９，１９との組み合わせによって、１つの無限循環路が形成される。そして、複数のボール１５が、負荷転動体転走路１７と無負荷戻し通路１８と一対の方向転換路１９，１９とから構成される無限循環路に無限循環可能に設置されることにより、移動ブロック１３が軌道レール１１に対して相対的に往復運動自在となっている。

ここで、本実施形態に係る運動案内装置１０の特徴的な点として、軌道部材としての軌道レール１１又は移動部材としての移動ブロック１３が、軌道レール１１又は移動ブロック１３の母材を形成する非鉄金属又は樹脂から成る軌道本体部２０又は移動本体部３０と、この軌道本体部２０又は移動本体部３０の表層のうち少なくとも複数の転動体としてのボール１５が転走する転走部２１（転動体転走面１２），３１（負荷転動体転走面１４）に形成される金属皮膜部としてのめっき皮膜部２１ａ，３１ａと、によって構成されていることが挙げられる。かかる特徴を有することによって、本実施形態に係る運動案内装置１０は、従来の運動案内装置と同等以上の強度および剛性を維持し、且つ、軽量化をも実現することができる。

以下、本実施形態に係る軌道レール１１および移動ブロック１３の構造を、図３および図４を用いてより詳細に説明する。ここで、図３は、本実施形態に係る軌道レールの構造を説明するための図であり、図３中の分図（ａ）は、本実施形態に係る軌道レールの縦断面図であり、図３中の分図（ｂ）は、本実施形態に係る軌道レールの要部を拡大した部分拡大図である。また、図４は、本実施形態に係る移動ブロックの構造を説明するための図であり、図４中の分図（ａ）は、本実施形態に係る移動ブロックの縦断面図であり、図４中の分図（ｂ）は、本実施形態に係る移動ブロックの要部を拡大した部分拡大図である。

本実施形態に係る軌道レール１１は、軌道レール１１の母材を形成する非鉄金属であるアルミニウム合金から成る軌道本体部２０と、当該軌道本体部２０の表層のうち少なくとも複数のボール１５が転走する転走部２１に形成される金属皮膜部としてのめっき皮膜部２１ａと、を有して構成される。

本実施形態に係る軌道本体部２０は、非鉄金属であるアルミニウム合金によって形成されており、本実施形態に係る運動案内装置１０の軽量化を実現している。採用される非鉄金属の種類は、アルミニウム合金の他にもマグネシウム合金などを用いることが可能である。また、採用される樹脂の種類は、ナイロンやＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ：炭素繊維強化プラスチック）などを用いることが可能である。本実施形態に係る運動案内装置１０は、軌道本体部２０を非鉄金属又は樹脂で形成することにより軽量化を実現することができるようになっている。

一方、本実施形態に係るめっき皮膜部２１ａは、図３に示すように、母材となるアルミニウム合金から成る軌道本体部２０の転走部２１を有する軌道レール１１の両側面に対して、従来技術であるめっき処理を施すことにより形成されためっき皮膜部２１ａとして構成されている。めっき皮膜部２１ａが形成される転走部２１は、高い強度と剛性が求められるとともに耐摩耗性をも必要とされる部分であり、本実施形態に係るめっき皮膜部２１ａは、無電解ニッケル被膜によって形成されている。めっき皮膜部２１ａに用いられるめっきとしては、無電解ニッケル被膜の他にも硬質クロム被膜などを採用することが可能である。なお、めっき皮膜部２１ａは、複数種のめっきを積層することとしても良く、例えば無電解ニッケル被膜と硬質クロム被膜とを積層して形成しても良い。

一方、本実施形態に係る移動ブロック１３は、図４に示すように、移動ブロック１３の母材を形成する非鉄金属であるアルミニウム合金から成る移動本体部３０と、当該移動本体部３０の表層のうち少なくとも複数のボール１５が転走する転走部３１に形成される金属皮膜部としてのめっき皮膜部３１ａと、を有して構成される。

本実施形態に係る移動本体部３０は非鉄金属であるアルミニウム合金によって形成されており、本実施形態に係る運動案内装置１０の軽量化を実現している。採用される非鉄金属の種類は、上述した場合と同様に、アルミニウム合金の他にもマグネシム合金などを用いることが可能である。また、採用される樹脂の種類は、上述した場合と同様に、ナイロンやＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ：炭素繊維強化プラスチック）などを用いることが可能である。

また、本実施形態に係るめっき皮膜部３１ａは、図４に示すように、母材となるアルミニウム合金から成る移動本体部３０の転走部３１を有する移動ブロック１３の内側に対して、従来技術であるめっき処理を施すことにより形成されためっき皮膜部３１ａとして構成されている。めっき皮膜部３１ａが形成される転走部３１は、高い強度と剛性が求められるとともに耐摩耗性をも必要とされる部分であり、本実施形態に係るめっき皮膜部３１ａは無電解ニッケル被膜によって形成される。めっき皮膜部３１ａに用いられるめっきとしては、上述した場合と同様に、無電解ニッケル被膜の他にも硬質クロム被膜などを採用することが可能である。なお、上述した場合と同様に、めっき皮膜部３１ａは、複数種のめっきを積層することとしても良く、例えば無電解ニッケル被膜と硬質クロム被膜とを積層して形成しても良い。

本実施形態に係る運動案内装置１０は、軌道本体部２０および移動本体部３０を非鉄金属であるアルミニウム合金で形成し、当該軌道本体部２０および当該移動本体部３０の表層のうち少なくとも複数のボール１５が転走する転走部２１，３１に高強度、高剛性および耐摩耗性を有するめっき皮膜部２１ａ，３１ａを形成することとしたので、転走部は、従来の運動案内装置と同等以上の強度および剛性を維持し、且つ、軽量化をも実現することが可能である。また、めっき皮膜部２１ａ，３１ａを形成するめっきとして、硬質クロム被膜を用いることにより硬度および成膜速度に優れためっき皮膜部２１ａ，３１ａが得られる。さらに、めっき皮膜部２１ａ，３１ａを形成するめっきとして、無電解ニッケル被膜を用いることにより形状制御性に優れためっき皮膜部２１ａ，３１ａが得られる。さらにまた、めっき皮膜部２１ａ，３１ａを形成するめっきとして、硬質クロム被膜および無電解ニッケル被膜を積み重ねて積層することにより、両被膜の特性を持ち合わせためっき皮膜部２１ａ，３１ａが得られる。

以上、図１〜図４を用いることによって、本実施形態に係る運動案内装置１０の構造上の特徴点を説明したが、次に、本発明に係る非鉄金属又は樹脂とめっき被膜の設置基準について説明する。

［めっき被膜の厚さについて］
運動案内装置では、転がり軸受の寿命理論に基づき、ある深さで疲労が起こり、その部分が起点となって剥離が起こると考えられている。そのため、金属材料のみで構成する場合には、その深さをカバーする焼入れ深さが必要とされている。そこで、本実施形態に係る運動案内装置１０の母材を構成する非鉄金属又は樹脂に形成されるめっき被膜の厚さについては、この最大剪断応力深さをカバーする深さ以上とすれば良い。具体的には、ヘルツ（Ｈｅｒｔｚ）の理論から、二物体が接触する場合の曲率半径、荷重、材料特性が分かると、接触楕円半径の半径（長軸および短軸）が計算できる。その半径から最大剪断応力深さが計算できる。

まず、本実施形態に係る運動案内装置１０のように、転動体がボールの場合について説明する。すなわち、ヘルツ（Ｈｅｒｔｚ）の理論において二物体が円接触する場合である。円接触の場合の接触楕円の短軸半径ｂは、下記数式（数１）によって求まる。下記数式（数１）に示すように、接触楕円の短軸半径ｂは、補助変数ｃｏｓτの値により求められる係数ν、主曲率和Σρ、２個の回転楕円体が互いに押しつけられている荷重Ｑ、転動体のポアソン比１／ｍ_１、転動体のヤング率Ｅ_１、軌道面のポアソン比１／ｍ_２、および軌道面のヤング率Ｅ_２によって求まる。

さらに、運動案内装置の転動体がボールの場合、すなわち、二物体が円接触の場合の最大剪断応力深さｚ_０は、下記数式（数２）に示すように、上記数式（数１）によって求められた接触楕円の短軸半径ｂに０．３５３を乗じた値となる。本実施形態に係る運動案内装置１０において、母材を構成する非鉄金属又は樹脂に形成されるめっき被膜の厚さは、ヘルツ（Ｈｅｒｔｚ）の理論から求められる最大剪断応力深さ以上とすることが必要である。

一方、運動案内装置の転動体がローラの場合、すなわち、ヘルツ（Ｈｅｒｔｚ）の理論において二物体が線接触の場合、接触楕円の短軸半径ｂは、下記数式（数３）によって求まる。下記数式（数３）に示すように、接触楕円の短軸半径ｂは、補助変数ｃｏｓτの値により求められる係数ν、主曲率和Σρ、２個の回転楕円体が互いに押しつけられている荷重Ｑ、有効ころ長さｌ、転動体のポアソン比１／ｍ_１、転動体のヤング率Ｅ_１、軌道面のポアソン比１／ｍ_２、および軌道面のヤング率Ｅ_２によって求まる。

さらに、運動案内装置の転動体がローラの場合、すなわち、二物体が線接触の場合の最大剪断応力深さｚ_０は、下記数式（数４）に示すように、上記数式（数３）によって求められた接触楕円の短軸半径ｂに０．５を乗じた値となる。転動体がローラの場合も転動体がボールの場合と同様に、運動案内装置の母材を構成する非鉄金属又は樹脂に形成されるめっき被膜の厚さは、ヘルツ（Ｈｅｒｔｚ）の理論から求められる最大剪断応力深さ以上とすることが必要である。

以上、ヘルツ（Ｈｅｒｔｚ）の理論を用いて、本実施形態に係る運動案内装置１０の母材を構成する非鉄金属又は樹脂に形成されるめっき被膜の厚さについて、その基本的な設計思想を説明した。次に、剪断応力分布図を用いて、本実施形態に係る運動案内装置１０の母材を構成する非鉄金属又は樹脂に形成されるめっき被膜の厚さのより具体的な決定方法について説明する。

ここで、浸炭歯車の硬化層の設計では、残留応力により修正した剪断応力分布に対して、硬化層の剪断強さを対比させて、その比が０．５５以下になるように硬化層の硬さ勾配を設定するとされている。なぜならば、剪断応力と剪断強さの比の最大値が０．５５を超えると浸炭層と非浸炭層との境界に亀裂が生じる可能性があるためである。

発明者らは、上記の硬化層の設計から、本実施形態に係る運動案内装置１０において非鉄金属又は樹脂に形成されるめっき被膜の厚さは、軸受鋼を用いたときの表面からの深さにおける剪断応力を示す剪断応力分布図を想定したときに、非鉄金属又は樹脂の剪断応力強さに０．５５を乗じた値との交点によって求められる表面からの深さ値より大きくすることが好適であることを見出した。具体的には、まず、所定の荷重Ｑを加えて軸受鋼の剪断応力分布を測定し、表面からの深さに対する剪断応力を示す剪断応力分布図を得る。そして、当該剪断応力分布図において、非鉄金属又は樹脂の剪断強さに０．５５を乗じた値との交点によって求められる表面からの深さ値より大きい厚さを有するめっき被膜を当該非鉄金属又は樹脂に形成することが好適であることが分かった。

また、剪断応力には動的剪断応力と静的剪断応力とがある。転がり軸受の寿命理論では、動的剪断応力が疲労に関与するという動的剪断応力説と静的剪断応力が疲労に関与するとする静的剪断応力説などがある。そこで、発明者らは、動的剪断応力分布図と静的剪断応力分布図とを用いて、好適なめっき被膜の厚さを得た。

図５は、軸受鋼の動的剪断応力分布図の一例を示す図である。図５は、ニッケルにヤング率とポアソン比が近い値であるので軸受鋼のＳＵＪ２を用い、ＳＵＪ２に対して荷重Ｑを３２．７Ｎ加えることで動的剪断応力分布を計算し、得られたものである。例えば、非鉄金属であるアルミニウム合金種Ａ５０５２にめっき被膜を形成する場合には、まず、Ａ５０５２の剪断強さ１４０ＭＰａに０．５５を乗じた値７７ＭＰａを得る。そして、図５において、動的剪断応力分布図と当該値７７ＭＰａとの交点によって求められる表面からの深さ約０．２０ｍｍよりも大きい厚さを有するめっき被膜をアルミニウム合金Ａ５０５２に形成すれば良いことが分かる。

一方、図６は、軸受鋼の静的剪断応力分布図の一例を示す図である。ニッケルにヤング率とポアソン比が近い値であるので軸受鋼のＳＵＪ２を用い、ＳＵＪ２に対して荷重Ｑを３２．７Ｎ加えて静的剪断応力分布を計算し、得られたものである。例えば、非鉄金属であるアルミニウム合金種Ａ５０５２にめっき被膜を形成する場合には、上述した場合と同様に、Ａ５０５２の剪断強さ１４０ＭＰａに０．５５を乗じた値７７ＭＰａを得て、図６において、静的剪断応力分布図と当該値７７ＭＰａとの交点によって求められる表面からの深さ約０．３０ｍｍよりも大きい厚さを有するめっき被膜をアルミニウム合金Ａ５０５２に形成すれば良いことが分かる。

以上、動的剪断応力分布図と静的剪断応力分布図とを用いて、本実施形態に係る運動案内装置１０の母材を構成する非鉄金属又は樹脂に形成されるめっき被膜の厚さの求め方について説明した。次に、ミーゼス応力分布図を用いて、本実施形態に係る運動案内装置１０の母材を構成する非鉄金属又は樹脂に形成されるめっき被膜の厚さについて説明する。

剪断応力は作用面に対して平行方向の応力である。一方、ミーゼス応力は方向を持たない応力である。発明者らは、このミーゼス応力に着目して、本実施形態に係る運動案内装置１０の母材を構成する非鉄金属又は樹脂に形成されるめっき被膜の厚さは、軸受鋼を用いたときの表面からの深さにおけるミーゼス応力を示すミーゼス応力分布図を想定したときに、非鉄金属又は樹脂の耐力値との交点によって求められる表面からの深さ値より大きくすることが好適であることを見出した。具体的には、上述した場合と同様に、所定の荷重Ｑを加えて軸受鋼のミーゼス応力分布を測定し、表面からの深さに対するミーゼス応力を示すミーゼス応力分布図を得る。そして、当該ミーゼス応力分布図において、非鉄金属又は樹脂の耐力値との交点によって求められる表面からの深さ値より大きい厚さを有するめっき被膜を、当該非鉄金属又は樹脂に形成することが好適であることが分かった。

図７は、軸受鋼のミーゼス応力分布図の一例を示す図である。図７は、ニッケルにヤング率とポアソン比が近い値であるので軸受鋼のＳＵＪ２を用い、ＳＵＪ２に対して荷重Ｑを３２．７Ｎ加えてミーゼス応力分布を計算したものである。例えば、非鉄金属であるアルミニウム合金種Ａ５０５２にめっき被膜を形成する場合には、まず、Ａ５０５２の耐力１９０ＭＰａを得る。そして、図７において、ミーゼス応力分布図と当該値１９５ＭＰａとの交点によって求められる表面からの深さ約０．２５ｍｍよりも大きい厚さを有するめっき被膜を、アルミニウム合金Ａ５０５２に形成すれば良いことが分かる。

以上より、本実施形態に係る運動案内装置の母材を構成する非鉄金属又は樹脂に形成されるめっき被膜の厚さについては、ヘルツ（Ｈｅｒｔｚ）の理論から求められる最大剪断応力深さ以上とすることが必要である。また、本実施形態に係る運動案内装置１０の母材を構成する非鉄金属又は樹脂に形成されるめっき被膜の厚さは、動的剪断応力、静的剪断応力又はミーゼス応力に着目して、軸受鋼を用いたときの表面からの深さにおける剪断応力又はミーゼス応力を示す動的剪断応力分布図、静的剪断応力分布図又はミーゼス応力分布図を想定したときに、当該非鉄金属又は当該樹脂の剪断強さに０．５５を乗じた値又は耐力値との交点によって求められる表面からの深さ値より大きくすることが好適である。

以上、本実施形態に係る運動案内装置１０について、説明した。次に、本実施形態に係る運動案内装置１０の他の適用例について、図面を用いて説明する。なお、以下で例示する運動案内装置の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

［運動案内装置の他の適用例］
（転動体ねじ装置への適用例）
本実施形態に係る運動案内装置１０は、例えば、図８において示されるようなボールねじ装置５０として構成することが可能である。図８は、本実施形態に係る運動案内装置をボールねじ装置として構成した場合を例示する図である。かかるボールねじ装置５０は、軌道部材としてのねじ軸５７と、このねじ軸５７に複数のボール５８を介して相対回転可能に取り付けられる移動部材としてのナット部材５９とを備えた装置である。

ねじ軸５７は、外周面に螺旋状の軌道面としての転動体転走溝５７ａが形成される部材であり、一方、ナット部材５９は、内周面に転動体転走溝５７ａに対応する螺旋状の軌道面としての負荷転走溝が形成される部材である。ねじ軸５７のナット部材５９に対する相対的な回転運動に伴って、ナット部材５９がねじ軸５７に対して相対的に往復運動可能となっている。

そして、本発明では、このようなボールねじ装置５０を構成するねじ軸５７やナット部材５９の母材を非鉄金属又は樹脂で形成し、少なくとも複数のボール５８が転走する転走部（転動体転走溝５７ａ，負荷転走溝）に所定の厚さを有するめっき皮膜部を形成する。ボールねじ装置５０をこのように構成することによって、上述した場合と同様に、転走部は、従来のボールねじ装置と同等以上の強度および剛性を維持し、且つ、軽量化をも実現するボールねじ装置５０を提供することができる。

（スプライン装置への適用例）
さらに、本実施形態に係る運動案内装置１０は、例えば、図９において示されるようなスプライン装置６０として構成することが可能である。図９は、本実施形態に係る運動案内装置をスプライン装置として構成した場合を例示する図である。

ここで、図９に示されるスプライン装置６０の構成を簡単に説明すると、スプライン装置６０は、軌道部材としてのスプライン軸６１と、そのスプライン軸６１に多数の転動体としてのボール６２を介して移動自在に取り付けられた移動部材としての円筒状の外筒６３とを有している。スプライン軸６１の表面には、ボール６２の軌道となり、スプライン軸６１の軸線方向に延びる軌道面としての転動体転走面６１ａが形成されている。スプライン軸６１に取り付けられる外筒６３には、転動体転走面６１ａに対応する軌道面としての負荷転動体転走面が形成される。これらの負荷転動体転走面には、転動体転走面６１ａが伸びる方向に伸びて不図示の複数条の突起が形成されている。外筒６３に形成した負荷転動体転走面とスプライン軸６１に形成した転動体転走面６１ａとの間で負荷転走路が形成される。負荷転走路の隣には、荷重から解放されたボール６２が移動する無負荷戻し通路が形成されている。外筒６３には、複数のボール６２をサーキット状に整列・保持する保持器６４が組み込まれている。そして、複数のボール６２が、外筒６３の負荷転動体転走面とスプライン軸６１の転動体転走面６１ａとの間に転動自在に設置され、無負荷戻し通路を通って無限循環するように設置されることにより、外筒６３がスプライン軸６１に対して相対的に往復運動可能となっている。

そして、図９において示すスプライン装置６０の場合においても、スプライン装置６０を構成するスプライン軸６１や外筒６３の母材を非鉄金属又は樹脂で形成し、少なくとも複数のボール６２が転走する転走部（転動体転走面６１ａ、負荷転動体転走面）に所定の厚さを有するめっき皮膜部を形成する。スプライン装置６０をこのように構成することによって、上述した本実施形態の場合と同様に、転走部は、従来のスプライン装置と同等以上の強度および剛性を維持し、且つ、軽量化をも実現するスプライン装置６０を提供することができる。

（回転ベアリング装置への適用例）
またさらに、本実施形態に係る運動案内装置１０は、例えば、図１０および図１１において示されるような回転ベアリング装置７０として構成することが可能である。ここで、図１０は、本実施形態に係る運動案内装置を回転ベアリング装置として構成した場合の一形態を例示する部分縦断斜視図である。また、図１１は、図１０に示す回転ベアリング装置の部分縦断面を示す図である。

図１０および図１１に示すように、回転ベアリング装置７０として構成される運動案内装置は、外周面に断面Ｖ字形状の内側軌道面７２を有する軌道部材又は移動部材としての内輪７１と、内周面に断面Ｖ字形状の外側軌道面７４を有する移動部材又は軌道部材としての外輪７３と、内側軌道面７２と外側軌道面７４とによって形成される断面略矩形状の軌道路７５の間に転動可能にクロス配列される複数の転動体としてのローラ７７とを有することにより、内輪７１および外輪７３が周方向に相対的な回転運動を行うものである。

このような回転ベアリング装置７０を構成する内輪７１や外輪７３の母材を非鉄金属又は樹脂で形成し、少なくとも複数のローラ７７が転走する転走部（内側軌道面７２，外側軌道面７４）に所定の厚さを有するめっき皮膜部を形成する。回転ベアリング装置をこのように構成することによって、上述した本実施形態の場合と同様に、転走部は、従来の回転ベアリング装置と同等以上の強度および剛性を維持し、且つ、軽量化をも実現する回転ベアリング装置７０を提供することができる。なお、この適用例では、ローラを用いた場合を例示したが、ボールを用いても同様の効果が得られる。

以上、本発明の好適な実施形態および実施例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記各実施形態および実施例には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

例えば、図１２において示されるような、リニアモーションガイドとボールねじが組み合わされて一体構造となっている形式の運動案内装置９０について、本発明を適用することが可能である。図１２に例示される運動案内装置９０は、ねじ軸９１と移動ブロック９３とが複数のボール９５を介して設置されており、また、移動ブロック９３とアウターレール９７とが複数のボール９５を介して設置されている。そして、このような運動案内装置９０を構成するねじ軸９１や移動ブロック９３、アウターレール９７の母材を非鉄金属や樹脂、もしくはＦＲＰで形成し、少なくとも複数のボール９５が転走する転走部に所定の厚さを有するめっき皮膜部を形成することで、上述した本実施形態の場合と同様に、転走部は、従来の運動案内装置と同等以上の強度および剛性を維持し、且つ、軽量化をも実現する運動案内装置９０を提供することができる。

また例えば、上述した実施形態に係る運動案内装置では、転動体としてのボール１５，５８，６２，９５やローラ７７が無限循環路を無限に循環するように構成される場合について例示したが、転動体が無限に循環する形式のものだけではなく、有限タイプのものであっても良い。

また例えば、上述した本実施形態に係る運動案内装置１０の特徴的な点として、軌道部材としての軌道レール１１又は移動部材としての移動ブロック１３が、軌道レール１１又は移動ブロック１３の母材を形成する非鉄金属又は樹脂から成る軌道本体部２０又は移動本体部３０と、この軌道本体部２０又は移動本体部３０の表層のうち少なくとも複数の転動体としてのボール１５が転走する転走部２１（転動体転走面１２），３１（負荷転動体転走面１４）に形成される金属皮膜部としてのめっき皮膜部２１ａ，３１ａと、によって構成されていることが挙げられる。しかしながら、本発明に係る金属皮膜部については、めっき皮膜部２１ａ，３１ａとして構成されるものには限られず、その他の手法によって形成される金属皮膜部を適用することが可能である。なお、本発明において、めっき皮膜部２１ａ，３１ａとして構成される金属皮膜部の場合には、例えば、クロム系のめっきであれば硬質クロムが好ましく、ニッケル系のめっきであれば無電解ニッケルが好ましく、さらに、その他の手法としては、溶射等といった金属皮膜部の形成手段を適用することが可能である。

その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ 運動案内装置、１１ 軌道レール、１２ 転動体転走面、１３ 移動ブロック、１４ 負荷転動体転走面、１５ ボール、１７ 負荷転動体転走路、１８ 無負荷戻し通路、１９ 方向転換路、２０ 軌道本体部、２１，３１ 転走部、２１ａ，３１ａ めっき皮膜部、３０ 移動本体部、５０ ボールねじ装置、５７ ねじ軸、５７ａ 転動体転走溝、５８ ボール、５９ ナット部材、６０ スプライン装置、６１ スプライン軸、６１ａ 転動体転走面、６２ ボール、６３ 外筒、６４ 保持器、７０ 回転ベアリング装置、７１ 内輪、７２ 内側軌道面、７３ 外輪、７４ 外側軌道面、７５ 軌道路、７７ ローラ、９０ 運動案内装置、９１ ねじ軸、９３ 移動ブロック、９５ ボール、９７ アウターレール。

Claims (5)

1. 軌道部材と、
   前記軌道部材に複数の転動体を介して移動自在に取り付けられる移動部材と、
   を備える運動案内装置であって、
   前記軌道部材又は前記移動部材は、
   前記軌道部材又は前記移動部材の母材を形成する非鉄金属又は樹脂から成る軌道本体部又は移動本体部と、
   前記軌道本体部又は前記移動本体部の表層のうち少なくとも前記複数の転動体が転走する転走部に形成される金属皮膜部と、
   を備え、
   前記金属皮膜部が、ヘルツ（Ｈｅｒｔｚ）の理論によって求まる最大剪断応力深さ以上の厚さを有することを特徴とする運動案内装置。
2. 請求項１に記載の運動案内装置において、
   前記金属皮膜部の厚さは、
   軸受鋼を用いたときの表面からの深さにおける剪断応力を示す剪断応力分布図を想定したときに、前記非鉄金属又は前記樹脂の剪断応力強さに０．５５を乗じた値との交点によって求められる表面からの深さ値より大きくなることを特徴とする運動案内装置。
3. 請求項１又は２に記載の運動案内装置において、
   前記金属皮膜部の厚さは、
   動的剪断応力分布図を想定したときに、前記非鉄金属又は前記樹脂の剪断強さに０．５５を乗じた値との交点によって求められる表面からの深さ値より大きくなることを特徴とする運動案内装置。
4. 請求項１又は２に記載の運動案内装置において、
   前記金属皮膜部の厚さは、
   静的剪断応力分布図を想定したときに、前記非鉄金属又は前記樹脂の剪断強さに０．５５を乗じた値との交点によって求められる表面からの深さ値より大きくなることを特徴とする運動案内装置。
5. 請求項１に記載の運動案内装置において、
   前記金属皮膜部の厚さは、
   軸受鋼を用いたときの表面からの深さにおけるミーゼス応力を示すミーゼス応力分布図を想定したときに、前記非鉄金属又は前記樹脂の耐力値との交点によって求められる表面からの深さ値より大きくなることを特徴とする運動案内装置。