JPWO2006112214A1 - 安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置及びその製造方法 - Google Patents

安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2006112214A1
JPWO2006112214A1 JP2007521138A JP2007521138A JPWO2006112214A1 JP WO2006112214 A1 JPWO2006112214 A1 JP WO2006112214A1 JP 2007521138 A JP2007521138 A JP 2007521138A JP 2007521138 A JP2007521138 A JP 2007521138A JP WO2006112214 A1 JPWO2006112214 A1 JP WO2006112214A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stainless steel
austenitic stainless
stable austenitic
solid solution
carbon solid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2007521138A
Other languages
English (en)
Inventor
山下　直樹
直樹 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
THK Co Ltd
Original Assignee
THK Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by THK Co Ltd filed Critical THK Co Ltd
Publication of JPWO2006112214A1 publication Critical patent/JPWO2006112214A1/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/64—Special methods of manufacture
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10—Oxidising
    • C23C8/16—Oxidising using oxygen-containing compounds, e.g. water, carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/20—Carburising
    • C23C8/22—Carburising of ferrous surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/36—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers
    • F16C19/361—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers with cylindrical rollers
    • F16C19/362—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers with cylindrical rollers the rollers being crossed within the single row
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/005—Guide rails or tracks for a linear bearing, i.e. adapted for movement of a carriage or bearing body there along
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings
    • F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/0602—Details of the bearing body or carriage or parts thereof, e.g. methods for manufacturing or assembly
    • F16C29/0604—Details of the bearing body or carriage or parts thereof, e.g. methods for manufacturing or assembly of the load bearing section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • F16H2025/249—Special materials or coatings for screws or nuts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

運動案内装置の構成部材に適用する安定型オーステナイト系ステンレス鋼は、素材を機械加工することによって所定の形状に成形する成形加工工程（ステップＳ１０〜ステップＳ１８）と、この成形加工工程（ステップＳ１０〜ステップＳ１８）によって成形された安定型オーステナイト系ステンレス鋼成品の表面に炭素固溶拡散層を形成する炭素固溶拡散処理工程（ステップＳ１９）と、炭素固溶拡散層が形成された安定型オーステナイト系ステンレス鋼成品の表面を清浄化する清浄化工程（ステップＳ２０）と、を実施することによって製造される。この安定型オーステナイト系ステンレス鋼は、オーステナイト組織が安定しているので、鋼材の深い位置まで炭素が侵入し、５０μｍ以上の炭素固溶拡散層を形成できる。これによって、耐食性、高硬度、耐摩耗性、長寿命、非磁性という優れた特性を兼備する運動案内装置の提供が可能となる。

Description

本発明は、深い炭素固溶拡散層を形成することができる安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置及びその製造方法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。
一方、近年の運動案内装置の適用範囲拡大の要請から、例えば、液晶・半導体製造設備や食品機械、医療分野で用いられる機械装置類などのように、腐食環境下において運動案内装置を利用する機会が増加している。しかしながら、このような腐食環境下で使用される運動案内装置にあっては、その構成材料に軸受鋼等を用いたのでは早期に発錆して短寿命に終わることがある。そこで、耐食性や耐薬品性が要求される場合の構成材料には、ステンレス鋼などの耐食性の良い材料が用いられている。
例えば、下記特許文献１には、耐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置を供給することを目的として、かかるオーステナイト系ステンレス鋼に対して炭素固溶拡散処理を行って、高い表面硬さと耐食性を兼ね備えた材料を得る技術が開示されている。そして、このような高硬度・高耐食性のオーステナイト系ステンレス鋼を構成部品に用いることによって、転動体により応力が集中してもクラックが発生せず、長期にわたり表面硬化層を維持でき、ひいては長寿命化が達成できる高耐食性の運動案内装置を安価に供給することができるとされている。
特開２００１−２７１８３４号公報
ところで、上記特許文献１に記載の炭素固溶拡散処理には、エア・ウォーター株式会社（旧社名：大同ほくさん株式会社）が開発したパイオナイト（登録商標）と呼ばれる処理プロセスが採用されている。
しかしながら、かかる処理プロセスでは、汎用的で処理し易いという理由からＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト系ステンレス鋼を処理対象とするのが一般的であった。そして、このようなオーステナイト系ステンレス鋼に対して炭素固溶拡散処理を行った場合には、炭素固溶拡散層の深さが２０〜４０μｍ程度しか形成できないという問題があった。形成される炭素固溶拡散層の深さは、運動案内装置の耐摩耗性や寿命に影響を与えるものであるため、より深い炭素固溶拡散層を形成することができる技術の開発が求められていた。
本発明は、上述した課題に鑑みて成されたものであって、従来技術では不可能であった深さの炭素固溶拡散層を形成することができる手法に基づいて、高硬度・高耐食性を備えるとともに、耐摩耗性の向上によって長寿命化を実現し、さらには非磁性の特性をも有する安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置とその製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置は、軌道部材と、前記軌道部材に複数の転動体を介して設置され、且つ、前記軌道部材の軸線方向又は周方向に往復運動自在又は回転運動自在に設置される移動部材と、を備え、前記軌道部材及び前記移動部材の少なくとも一方が、安定型オーステナイト系ステンレス鋼によって構成されており、前記安定型オーステナイト系ステンレス鋼は、その表面に炭素固溶拡散層を備えていることを特徴とする。
本発明に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置において、前記炭素固溶拡散層は、前記転動体の直径の１％以上、１７％以下の深さに形成することができる。
また、本発明に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置において、前記炭素固溶拡散層の硬度は、ビッカース硬さＨＶで６５０〜９００の範囲内であることとすることができる。
本発明に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置の製造方法は、軌道部材と、前記軌道部材に複数の転動体を介して設置され、且つ、前記軌道部材の軸線方向又は周方向に往復運動自在又は回転運動自在に設置される移動部材と、を備え、前記軌道部材及び前記移動部材の少なくとも一方が、安定型オーステナイト系ステンレス鋼によって構成される安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置の製造方法であって、安定型オーステナイト系ステンレス鋼素材を機械加工することによって所定の形状に成形する成形加工工程と、前記成形加工工程によって成形された安定型オーステナイト系ステンレス鋼成品の表面に炭素固溶拡散層を形成する炭素固溶拡散処理工程と、を含む処理を実施することを特徴とする。
また、本発明に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置の製造方法では、前記炭素固溶拡散処理工程によって炭素固溶拡散層が形成された安定型オーステナイト系ステンレス鋼成品の表面を清浄化する清浄化工程を実施することができる。
なお上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。
本発明によれば、従来技術では不可能であった深さの炭素固溶拡散層を形成されたステンレス鋼を運動案内装置に適用することができるので、高硬度・高耐食性を備えるとともに、耐摩耗性に優れ、長寿命化をも実現する安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置及びその製造方法を提供することができる。また、本発明に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置の製造方法によれば、非磁性の運動案内装置を提供することができる。
図１は、本実施形態に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置をボールねじ装置として構成した場合の一形態を例示する縦断面側面図である。 図２は、本実施形態に係るねじ軸の製造工程を示すフローチャートである。 図３は、本実施形態に係るナット部材の製造工程を示すフローチャートである。 図４Ａは、本発明に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置をリニアガイド装置として構成した場合の一形態を例示する外観斜視図である。 図４Ｂは、図４Ａで示したリニアガイド装置が備える無限循環路を説明するための断面図である。 図５は、本発明に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置をスプライン装置として構成した場合の一形態を例示する外観斜視図である。 図６Ａは、本発明に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた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６Ｂは、図６Ａに示す回転ベアリング装置の縦断面を示す図である。
符号の説明
１０ ボールねじ装置、１１ ねじ軸、１１ａ 転動体転走溝、１２，４２，６２ ボール、２０ 負荷転走路、３１ ナット部材、３２ ナット本体、３２ａ フランジ、３２ｂ 負荷転走溝、３３ 側蓋、３４ 戻し通路、３５ リターンピース、３６ カバー、３７ 方向転換路、３８ 無負荷転走路、３９ 無限循環路、４０ リニアガイド装置、４１ 軌道レール、４１ａ 転動体転走溝、４３ 移動ブロック、４３ａ 負荷転動体転走溝、５２ 負荷転走路、５３ 無負荷転走路、５５ 方向転換路、６０ スプライン装置、６１ スプライン軸、６１ａ 転動体転走溝、６３ 外筒、６４ 保持器、７０ 回転ベアリング装置、７１ 内輪、７２ 内側軌道溝、７３ 外輪、７４ 外側軌道溝、７５ 軌道路、７７ ローラ。
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。
ボールねじ装置への適用例
本実施形態に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置については、図１に示すようなボールねじ装置として構成することが可能である。なお、図１は、本実施形態に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置をボールねじ装置として構成した場合の一形態を例示する縦断面側面図である。
図１に示すように、本実施形態に係るボールねじ装置１０は、軌道部材としてのねじ軸１１と、そのねじ軸１１に複数の転動体であるボール１２…を介して移動自在に取り付けられる移動部材としてのナット部材３１とを有している。ねじ軸１１の外周面には、螺旋状の転動体転走溝１１ａ，１１ａが２条形成されている。本実施形態に係るボールねじ装置１０では、ねじ軸１１とナット部材３１を構成するナット本体３２との両部材が、後述する処理を受けた安定型オーステナイト系ステンレス鋼によって構成されている。
ナット部材３１は、ナット本体３２と、その両端に装着される樹脂製の側蓋３３，３３とを備えている。ナット本体３２の外周には、ナット部材３１をその相手部品に対して取り付けるためのフランジ３２ａが形成されている。また、ナット本体３２の内周面には、転動体転走溝１１ａ，１１ａに対応して螺旋状に延びる負荷転走溝３２ｂ，３２ｂが２条形成されている。これら転動体転走溝１１ａ，１１ａと負荷転走溝３２ｂ，３２ｂとの組み合わせによって、螺旋状の負荷転走路２０，２０が形成されている。
ナット部材３１が有するナット本体３２の内部には、ナット本体３２を軸方向に貫く２本の戻し通路３４，３４が形成されている。側蓋３３は、リターンピース３５とその外側に被せられるカバー３６とを有しており、左右のリターンピース３５，３５によって、それぞれ戻し通路３４，３４と負荷転走路２０，２０とを結ぶ方向転換路３７，３７が形成されている。戻し通路３４，３４と方向転換路３７，３７との組み合わせによって、ボール１２の無負荷転走路３８，３８が構成され、それら無負荷転走路３８，３８と負荷転走路２０，２０との組み合わせによって無限循環路３９，３９が構成される。
以上の構成を有することによって、本実施形態に係るボールねじ装置１０は、ねじ軸１１のナット部材３１に対する相対的な回転運動に伴って、ナット部材３１がねじ軸１１に対して相対的に往復運動できるようになっている。
なお、ナット部材３１が有する２つの側蓋３３，３３については、樹脂によって構成する場合を例示したが、ナット本体３２やねじ軸１１と同様に、後述する処理を受けた安定型オーステナイト系ステンレス鋼によって構成することが可能である。
次に、図１において示したねじ軸１１とナット本体３２の製造方法を例示することによって、本実施形態に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置の製造方法を説明する。
本実施形態に係る製造方法で処理対象とされる金属材料には、以下に示す表において例示するような、安定型オーステナイト系ステンレス鋼が採用されている。これらの鋼種は、加工等の影響を受けてもオーステナイト相が極めて安定した状態に保たれることも理由の一つとして、非磁性の状態を維持することができる。また、本実施形態に係る製造方法で採用される炭素固溶拡散処理では、オーステナイト組織中に炭素を固溶拡散させることになるが、本実施形態に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼は、オーステナイト組織が安定しているので、鋼材の深い位置まで炭素が侵入し、５０μｍ以上の炭素固溶拡散層が形成可能となる。なお、従来から多用されているＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼の場合は、加工によって金属の結晶構造が一部変化してマルテンサイト組織になってしまうので、磁性をも持ち、さらに、炭素固溶拡散層の形成深さは２０〜４０μｍ程度にとどまる。
Figure 2006112214
以上説明したように、安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた場合には、炭素固溶拡散処理を行うことによって、従来では実現できなかった深い炭素固溶拡散層を得ることができるという利点が得られる。以下、その製造方法を説明する。
安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いたねじ軸の製造工程
図２は、本実施形態に係るねじ軸の製造工程を示すフローチャートである。本実施形態に係るねじ軸１１の製造は、安定型オーステナイト系ステンレス鋼素材を機械加工することによって所定の形状に成形する成形加工工程（ステップＳ１０〜ステップＳ１８）と、この成形加工工程（ステップＳ１０〜ステップＳ１８）によって成形された安定型オーステナイト系ステンレス鋼成品の表面に対して、炭素固溶拡散層を形成する炭素固溶拡散処理工程（ステップＳ１９）と、炭素固溶拡散処理工程（ステップＳ１９）によって炭素固溶拡散層が形成された安定型オーステナイト系ステンレス鋼成品の表面を清浄化する清浄化工程（ステップＳ２０）と、を実施することによって行われる。
具体的には、安定型オーステナイト系ステンレス鋼の素材を入手し、まず、リダクション処理を行う（ステップＳ１０）。このリダクション処理は、後に転造加工を受ける素材を物理的に安定させるために行われるものであり、本実施形態の場合は、２５〜４５％程度のリダクション処理が実施される。
続いて、素材は加工を受ける前段階としての荒加工を受けることになり、センタレス研削によって大まかな外郭形状が削り出され（ステップＳ１１）、面取り加工によってその外郭形状を整えられる（ステップＳ１２）。
素材の荒加工が完了すると、続いて素材に対する仕上げ加工が施される。この仕上げ加工では、まず、荒加工後の素材表面に転造加工が行われて転動体転走溝１１ａが形成される（ステップＳ１３）。そして、所定の長さに切断を行うことによってねじ軸１１の軸長を規定し（ステップＳ１４）、中間矯正（ステップＳ１５）、仕上げ矯正前の端末加工（ステップＳ１６）、仕上げ矯正（ステップＳ１７）という加工工程を経て、仕上げとしての端末加工が行われる（ステップＳ１８）。以上説明した処理・加工工程を行うことによって、ねじ軸１１の成形が完了する。
ねじ軸１１の成形が完了すると、続いて炭素固溶拡散処理が実施される（ステップＳ１９）。本実施形態に係る炭素固溶拡散処理の具体的な内容を説明すると、この処理では、浸炭処理の前処理として、まずＮＦ３（三フッ化窒素）等のフッ素ガスを用い、２００〜４００℃程度（より好ましくは３００〜３５０℃程度）でフッ化処理が行われる。このフッ化処理は、安定型オーステナイト系ステンレス鋼の表層に形成されているＣｒ酸化層を除去するために行われる処理である。すなわち、フッ化処理が行われることによって、浸炭反応を阻害するＣｒ酸化層が除去されるとともに表層にごく薄いフッ化層が形成され、その表面が極めて活性化する。安定型オーステナイト系ステンレス鋼の表面が活性化することによって、その後の侵炭処理が好適に実施されることになる。
続いて行われる侵炭処理は、４５０〜６００℃程度の低温で２２時間前後行われることになる。浸炭処理には、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２等の混合ガスやアセチレンあるいはエチレン等の不飽和炭化水素ガスが使用される。本処理を行った後は、安定型オーステナイト系ステンレス鋼の最表面層にＣＯ２ガスによるＦｅの酸化が起こり、Ｆｅ３Ｏ４からなる黒色の酸化層が形成されることになるが、本実施形態に係る製造方法では、後に清浄化処理工程（ステップＳ２０）が実施されるので、かかる清浄化処理工程（ステップＳ２０）によって、安定型オーステナイト系ステンレス鋼の表面を清浄化することができる。なお、この清浄化処理には、フッ酸、硝酸、塩酸、硫酸、第二塩化鉄あるいはこれらの混合液などを用いた化学的な酸洗処理を行っても良いし、ショットブラストなどの機械的な除去処理を行っても良い。
ステップＳ１９で示す炭素固溶拡散処理が行われた安定型オーステナイト系ステンレス鋼には、深さ５０μｍ以上の炭素固溶拡散層を形成することが可能である。ただし、本実施形態に係るねじ軸１１では、ボール１２の直径の規格が０．３ｍｍ以上、４．７６３ｍｍ以下に設定されているので、炭素固溶拡散層をボール１２の直径の１％以上、１７％以下の深さで形成した。なお、炭素固溶拡散層の深さについては、ヘルツの理論から導出される最大剪断応力の深さに基づいて設定すれば良い。また、本実施形態で形成した炭素固溶拡散層の硬さは、ビッカース硬さＨＶで７００〜９００の硬度を示した。このことから、炭素固溶拡散処理（ステップＳ１９）によって炭素固溶拡散層が形成された安定型オーステナイト系ステンレス鋼製のねじ軸１１は、高い硬度を有するという性質のほか、耐食性、耐摩耗性に優れ、さらに非磁性をも維持しているので、特に、特殊環境下で用いられるボールねじ装置１０の構成部材として、好適に適用することが可能である。
安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いたナット部材の製造工程
次に、図３を用いることによって、安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いたナット部材３１の製造工程について説明する。図３は、本実施形態に係るナット部材の製造工程を示すフローチャートである。本実施形態に係るナット部材３１の製造は、安定型オーステナイト系ステンレス鋼素材を機械加工することによって所定の形状に成形する成形加工工程（ステップＳ３０〜ステップＳ３６）と、この成形加工工程（ステップＳ３０〜ステップＳ３６）によって成形された安定型オーステナイト系ステンレス鋼成品の表面に炭素固溶拡散層を形成する炭素固溶拡散処理工程（ステップＳ３７）と、炭素固溶拡散処理工程（ステップＳ３７）によって炭素固溶拡散層が形成された安定型オーステナイト系ステンレス鋼成品の表面を清浄化する清浄化工程（ステップＳ３８）と、を実施することによって行われる。
具体的には、本実施形態に係るナット部材３１の製造工程は、まず、安定型オーステナイト系ステンレス鋼の素材を入手した上で、この素材を好適な大きさに切断することから始まる（ステップＳ３０）。そして、荒加工としての内径ドリル加工と外形形状加工が行われる（ステップＳ３１，ステップＳ３２）。
こうして荒加工された素材には、次に、コマ孔加工（ステップＳ３３）、フランジ３２ａ形成のためのフランジ加工（ステップＳ３４）、負荷転走溝３２ｂ形成のための転造タップ加工（ステップＳ３５）が施された上で、成形の仕上げ工程である円筒加工（ステップＳ３６）が実施される。このような処理・加工工程を経ることによって、ナット部材３１の成形が完了する。
ナット部材３１の成形が完了すると、炭素固溶拡散処理が行われることによって炭素固溶拡散層が形成され（ステップＳ３７）、続いて清浄化処理工程（ステップＳ３８）が実施されることによってナット部材３１が完成する。なお、ステップＳ３７及びステップＳ３８において行われる炭素固溶拡散処理の具体的内容と効果については、上述したねじ軸１１の場合と同様であるから、説明を省略する。
ちなみに、上述したねじ軸１１と同様、本実施形態に係るナット部材３１の場合もボール１２の直径の規格は０．３ｍｍ以上、４．７６３ｍｍ以下に設定されているので、炭素固溶拡散層をボール１２の直径の１％以上、１７％以下の深さで形成することが好適である。そして、ナット部材３１に形成された炭素固溶拡散層についても、ビッカース硬さＨＶで６５０〜９００の硬度を示している。したがって、炭素固溶拡散処理（ステップＳ３７）によって炭素固溶拡散層が形成された安定型オーステナイト系ステンレス鋼製のナット部材３１は、高い硬度を有するという性質のほか、耐食性、耐摩耗性に優れ、さらに非磁性をも維持しているので、特に、特殊環境下で用いられるボールねじ装置１０の構成部材として、好適に適用することが可能である。
本実施形態では、ねじ軸１１とナット本体３２という２つの部材を安定型オーステナイト系ステンレス鋼によって構成したが、転動体からの転動・摺動動作を繰り返し受ける螺旋状の負荷転走路２０，２０近傍のみを本実施形態に係る処理を行った安定型オーステナイト系ステンレス鋼によって構成することも可能である。すなわち、軌道部材であるねじ軸１１又は移動部材を構成するナット本体３２は、少なくとも複数のボール１２…と接する負荷転走路２０などの転動体転走面近傍が安定型オーステナイト系ステンレス鋼によって構成されていることとすることができる。さらには、運動案内装置を構成する全ての部材を、本実施形態に係る製造方法で製造した安定型オーステナイト系ステンレス鋼製の部材とすることも可能である。
以上、本発明の好適な実施形態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。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。すなわち、本発明に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置は、軌道部材と、軌道部材に複数の転動体を介して設置され、且つ、軌道部材の軸線方向又は周方向に往復運動自在又は回転運動自在に設置される移動部材と、を備え、軌道部材及び移動部材の少なくとも一方が、安定型オーステナイト系ステンレス鋼によって構成されており、この安定型オーステナイト系ステンレス鋼が、その表面に炭素固溶拡散層を備えているという構成を有するものであれば、どのような装置にも適用することができる。
本発明を適用可能なリニアガイド装置の構成
例えば、本発明に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置は、図４Ａ及び図４Ｂに示すようなリニアガイド装置として構成することが可能である。ここで、図４Ａは、本発明に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置をリニアガイド装置として構成した場合の一形態を例示する外観斜視図である。また、図４Ｂは、図４Ａで示したリニアガイド装置が備える無限循環路を説明するための断面図である。
図４Ａ及び図４Ｂに例示するリニアガイド装置４０は、軌道部材としての軌道レール４１と、軌道レール４１に多数の転動体として設置されるボール４２…を介してスライド可能に取り付けられた移動部材としての移動ブロック４３とを備えている。軌道レール４１はその長手方向と直交する断面が概略矩形状に形成された長尺の部材であり、その表面（上面及び両側面）にはボールが転がる際の軌道になる転動体転走溝４１ａ…が軌道レール４１の全長に渡って形成されている。
ここで軌道レール４１は、直線的に伸びるように形成されることもあるし、曲線的に伸びるように形成されることもある。また、転動体転走溝４１ａ…の本数は左右で２条ずつ合計４条設けられているが、その条数はリニアガイド装置４０の用途等に応じて変更することができる。
一方、移動ブロック４３には、転動体転走溝４１ａ…とそれぞれ対応する位置に負荷転動体転走溝４３ａ…が設けられている。軌道レール４１の転動体転走溝４１ａ…と移動ブロック４３の負荷転動体転走溝４３ａ…とによって負荷転走路５２…が形成され、複数のボール４２…が挟まれている。さらに、移動ブロック４３には、各転動体転走溝４１ａ…と平行に伸びる４条の無負荷転走路５３…と、各無負荷転走路５３…と各負荷転走路５２…とを結ぶ方向転換路５５…が設けられている。１つの負荷転走路５２及び無負荷転走路５３と、それらを結ぶ一対の方向転換路５５との組み合わせによって、１つの無限循環路が構成される（図４Ｂ参照）。
そして、複数のボール４２…が、負荷転走路５２と無負荷転走路５３と一対の方向転換路５５，５５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４３が軌道レール４１に対して相対的に往復運動可能となっている。
このようなリニアガイド装置４０を構成する部材のうち、軌道レール４１及び移動ブロック４３の少なくとも一方を、本発明に係る製造方法によって成形された安定型オーステナイト系ステンレス鋼によって構成することが可能である。このような安定型オーステナイト系ステンレス鋼を構成部材に用いることによって、従来にない耐食性、高硬度、耐摩耗性、長寿命、非磁性という優れた特性を兼備するリニアガイド装置４０を実現することができる。
本発明を適用可能なスプライン装置の構成
また、本発明に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置は、図５に示すようなスプライン装置として構成することが可能である。ここで、図５は、本発明に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置をスプライン装置として構成した場合の一形態を例示する外観斜視図である。
図５に示されるスプライン装置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２１の軸線方向に延びる転動体転走溝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、転動体転走溝６１ａに対応する負荷転動体転走溝が形成される。これらの負荷転動体転走溝には、転動体転走溝６１ａ…が伸びる方向に伸びる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溝とスプライン軸６１に形成した転動体転走溝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の負荷転動体転走溝とスプライン軸６１の転動体転走溝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って、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。
このようなスプライン装置６０を構成する部材のうち、スプライン軸６１及び外筒６３の少なくとも一方を、本発明に係る製造方法によって成形された安定型オーステナイト系ステンレス鋼によって構成することが可能である。このような安定型オーステナイト系ステンレス鋼を構成部材に用いることによって、従来にない耐食性、高硬度、耐摩耗性、長寿命、非磁性という優れた特性を兼備するスプライン装置６０を実現することができる。
本発明を適用可能な回転ベアリング装置の構成
さらに、本発明に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置は、図６Ａ及び図６Ｂに示すような回転ベアリング装置として構成することが可能である。ここで、図６Ａは、本発明に係る安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた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６Ｂは、図６Ａに示す回転ベアリング装置の縦断面を示す図である。
図６Ａ及び図６Ｂ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字形状の内側軌道溝７２を有する内輪７１と、内周面に断面Ｖ字形状の外側軌道溝７４を有する外輪７３と、内側軌道溝７２と外側軌道溝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及び外輪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を構成する部材のうち、内輪７１及び外輪７３の少なくとも一方を、本発明に係る製造方法によって成形された安定型オーステナイト系ステンレス鋼によって構成することが可能である。このような安定型オーステナイト系ステンレス鋼を構成部材に用いることによって、従来にない耐食性、高硬度、耐摩耗性、長寿命、非磁性という優れた特性を兼備する回転ベアリング装置７０を実現することができる。
なお、本発明は、上述したリニアガイド装置、スプライン装置、ボールねじ装置、回転ベアリング装置だけでなく、直線案内装置や転がり軸受などのあらゆる運動案内装置に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。

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設置され、且つ、前記軌道部材の軸線方向又は周方向に往復運動自在又は回転運動自在に設置される移動部材と、
    を備え、
    前記軌道部材及び前記移動部材の少なくとも一方が、安定型オーステナイト系ステンレス鋼によって構成されており、
    前記安定型オーステナイト系ステンレス鋼は、その表面に炭素固溶拡散層を備えていることを特徴とする安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置。
  2. 請求項１に記載の安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置において、
    前記炭素固溶拡散層は、前記転動体の直径の１％以上、１７％以下の深さに形成されていることを特徴とする安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置。
  3. 請求項１又は２に記載の安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置において、
    前記炭素固溶拡散層の硬度は、ビッカース硬さＨＶで６５０〜９００の範囲内であることを特徴とする安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置。
  4. 軌道部材と、
    前記軌道部材に複数の転動体を介して設置され、且つ、前記軌道部材の軸線方向又は周方向に往復運動自在又は回転運動自在に設置される移動部材と、
    を備え、
    前記軌道部材及び前記移動部材の少なくとも一方が、安定型オーステナイト系ステンレス鋼によって構成される安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置の製造方法であって、
    安定型オーステナイト系ステンレス鋼素材を機械加工することによって所定の形状に成形する成形加工工程と、
    前記成形加工工程によって成形された安定型オーステナイト系ステンレス鋼成品の表面に炭素固溶拡散層を形成する炭素固溶拡散処理工程と、
    を含む処理を実施することを特徴とする安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置の製造方法。
  5. 請求項４に記載の安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置の製造方法において、
    前記炭素固溶拡散処理工程によって炭素固溶拡散層が形成された安定型オーステナイト系ステンレス鋼成品の表面を清浄化する清浄化工程を実施することを特徴とする安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置の製造方法。
JP2007521138A 2005-03-31 2006-03-13 安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置及びその製造方法 Withdrawn JPWO2006112214A1 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005103935 2005-03-31
JP2005103935 2005-03-31
PCT/JP2006/304870 WO2006112214A1 (ja) 2005-03-31 2006-03-13 安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2006112214A1 true JPWO2006112214A1 (ja) 2008-12-04

Family

ID=37114946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007521138A Withdrawn JPWO2006112214A1 (ja) 2005-03-31 2006-03-13 安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置及びその製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2006112214A1 (ja)
WO (1) WO2006112214A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010002040A (ja) * 2008-06-23 2010-01-07 Ntn Corp ボールねじ
JP5957300B2 (ja) * 2012-06-01 2016-07-27 エア・ウォーター株式会社 浸炭部材の製造方法
JP6759918B2 (ja) * 2016-09-16 2020-09-23 株式会社ジェイテクト ハブユニットの製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61153051A (ja) * 1984-12-26 1986-07-11 Nippon Seiko Kk 機械的制振装置
JP3064938B2 (ja) * 1996-01-30 2000-07-12 エア・ウォーター株式会社 オーステナイト系ステンレスに対する浸炭処理方法およびそれによって得られたオーステナイト系ステンレス製品
JP2004307894A (ja) * 2003-04-03 2004-11-04 Air Water Inc 耐食耐摩耗非磁性金属製品の製法およびそれによって得られた耐食耐摩耗非磁性金属製品

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006112214A1 (ja) 2006-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7122086B2 (en) Rolling support device and method for manufacturing the same
EP2025765A1 (en) Rolling bearing
JP2006348342A (ja) 転がり支持装置
WO2014069068A1 (ja) 転がり軸受
KR20150036049A (ko) 롤링 베어링 요소, 특히 롤링 베어링 링
JP2012509447A (ja) リニアガイドレールおよびリニアガイドレールの製造のための方法
JP5275626B2 (ja) 運動案内装置
JP2014088893A (ja) 転がり軸受及びその製造方法
JP2002147467A (ja) 転がり支持装置
JPWO2006112214A1 (ja) 安定型オーステナイト系ステンレス鋼を用いた運動案内装置及びその製造方法
JPH07119750A (ja) 転がり軸受
KR20180091021A (ko) 베어링용 축 및 베어링
JP5598016B2 (ja) 針状スラスト軸受のスラストレースの製造方法
JP2008151236A (ja) 転がり軸受
JP2010025311A (ja) 転がり軸受及びその製造方法
JP2004052997A (ja) 転動装置及びその製造方法
JP5073488B2 (ja) オーステナイト系金属を用いた運動案内装置及びその製造方法
JPWO2007026702A1 (ja) 運動案内装置、およびこれに用いられる転動体
JP4857746B2 (ja) 転がり支持装置
JP2008150672A (ja) 転動軸
JP2007182926A (ja) 針状ころ軸受用軌道部材の製造方法、針状ころ軸受用軌道部材および針状ころ軸受
JP4186568B2 (ja) 転がり軸受及び転がり軸受の内輪の製造方法
KR20240012362A (ko) 궤도륜 및 샤프트
WO2019065622A1 (ja) 軸受部品及び転がり軸受
TWI575170B (zh) Ball screw device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20090602