(57)【要約】  樹脂製のエンドキャップを使用することができない高温や真空環境下における用途において好適に使用し得る直動案内装置であって、エンドキャップを、金属粉末を原料として射出成形により製造した直動案内装置において、エンドキャップの掬い上げ部のような薄肉で鋭利な部分における金属粉末同士の密着度を向上させて摩耗や変形を抑制する。このエンドキャップ（７）は、２０μｍ以下の金属粉末を原料として射出成形（ＭＩＭ（Metal Injection Molding：金属粉末射出成形））されたものであり、さらに、掬い上げ部（９）に、ＨＩＰ処理（Hot-Isostatic-Pressing：熱間静水圧圧縮成形）および熱処理が施されている。
2012144118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側面に転動体転動溝を有する案内レールと、該案内レールの転動体転動溝に対向する転動体転動溝を内側面に有するとともに前記対向する転動体転動溝同士からなる負荷軌道に装填された複数の転動体を介してスライド移動可能に跨設されるスライダと、該スライダの両端に前記複数の転動体の無限循環路を構成するように配設された一対のエンドキャップとを備え、前記スライダには、前記負荷軌道に沿って前記無限循環路を構成する転動体戻し通路が形成されており、前記エンドキャップには、前記負荷軌道を転動する転動体を掬い上げる掬い上げ部と、前記負荷軌道と前記転動体戻し通路とを繋ぐ方向転換路とが前記無限循環路を構成するように形成されている直動案内装置であって、
前記エンドキャップは、粒径が２０μｍ以下の金属粉末を原料として射出成形されたものであり、さらに、前記掬い上げ部に、ＨＩＰ処理および熱処理が施されていることを特徴とする直動案内装置。
【請求項２】
前記掬い上げ部の焼入れ硬さが、前記スライダまたは案内レールの転動体転動溝の硬さと同じ且つロックウェル硬さがＨＲＣ５８〜６２の範囲になっていることを特徴とする請求項１に記載の直動案内装置。
【請求項３】
前記金属粉末原料の粒径は、１０μｍ〜２０μｍの範囲のものであることを特徴とする請求項１または２に記載の直動案内装置。
【請求項４】
前記金属粉末原料が、ＳＫＤ材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の直動案内装置。
【請求項５】
前記掬い上げ部に施す熱処理の条件は、焼入れを１０００℃〜１０５０℃（大気）によって行うとともに、焼き戻しを１５０〜２５０℃（大気）によって行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の直動案内装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直動案内装置に係り、特に、真空環境を含み８０℃以上からスライダの熱処理におけるテンパー温度以下の高温環境下且つ２ｍ／ｓｅｃ以上の高速走行環境下で好適に使用し得る直動案内装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直動案内装置は、外側面に転動体転動溝を有する案内レールと、この案内レールの転動体転動溝に対向する転動体転動溝を内側面に有するとともに前記対向する転動体転動溝同士からなる負荷軌道に装填された複数の転動体を介してスライド移動可能に跨設されるスライダと、このスライダの両端に前記複数の転動体の無限循環路を構成するように配設された一対のエンドキャップとを備えている。スライダには、前記負荷軌道に沿って前記無限循環路を構成する転動体戻し通路が形成されている。エンドキャップには、前記負荷軌道を転動する転動体を掬い上げる掬い上げ部（タング部）と、前記負荷軌道と転動体戻し通路とを繋ぐ方向転換路とが前記無限循環路を構成するように形成されている。【０００３】
ここで、直動案内装置の用途として、高温や真空環境下における用途においては、樹脂製のエンドキャップを使用することができない。そのため、この種の用途に使用される直動案内装置においては、エンドキャップを、金属粉末を原料とした射出成形（ＭＩＭ（Metal Injection Molding：金属粉末射出成形））により製造することが行われている（例えば特許文献１参照）。【０００４】
ところで、従来、寸法安定性を向上させるために、金属粉末原料として低カーボン材のオーステナイト系ステンレス材が使用されている。オーステナイト系ステンレス材は低カーボン材であるため、硬度を上げることができない。そのため、エンドキャップの掬い上げ部に、転動体の衝突により、徐々に変形や摩耗が発生するという問題があった。
そこで、特許文献１に記載の技術では、ショットピーニング等により加工硬化を利用して必要部分の硬度を増し、摩耗や変形を抑制する提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３０９３６３号公報（段落００２５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この種の直動案内装置が使用される装置に対して更なるスループット向上（コストダウン）が年々進められており、従来は送り速度が１．７ｍ／ｓｅｃ程度であったものが、２．５ｍ／ｓｅｃ程度にまで速められて使用されるようになってきた。送り速度が約１．５倍に向上すれば、エネルギーは速度の二乗に比例するため、転動体が掬い上げ部に衝突するエネルギーは約２倍となる。そのため、特許文献１に記載の技術をもっても、エンドキャップの掬い上げ部の変形や摩耗を避けることができなくなってきている。【０００７】
ここで、焼入れにより硬さを向上させるという手段はあるものの、焼入れして硬度を上げるためには、所要のカーボン量が材料に含まれていなければならない。しかし、金属粉末成形において金属粉末原料中のカーボン量が増えてくると、寸法安定性に問題が生じることが知られており、単純に焼入れをして硬度を上げればよいというものではない。
また、特に掬い上げ部先端は転動体転動溝に入り込みながら転動体を接線上で掬い上げる部分なので、先端を鋭利に成形する必要がある。そのため、単に硬度を上げると、薄肉な掬い上げ部先端の靱性が低くなることから、欠損につながるという問題がある。【０００８】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、樹脂製のエンドキャップを使用することができない高温や真空環境下における用途において好適に使用し得る直動案内装置であって、エンドキャップを、金属粉末を原料として射出成形により製造した直動案内装置において、エンドキャップの掬い上げ部のような薄肉で鋭利な部分における金属粉末同士の密着度を向上させて摩耗や変形を抑制することができる直動案内装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る直動案内装置は、外側面に転動体転動溝を有する案内レールと、該案内レールの転動体転動溝に対向する転動体転動溝を内側面に有するとともに前記対向する転動体転動溝同士からなる負荷軌道に装填された複数の転動体を介してスライド移動可能に跨設されるスライダと、該スライダの両端に前記複数の転動体の無限循環路を構成するように配設された一対のエンドキャップとを備え、前記スライダには、前記負荷軌道に沿って前記無限循環路を構成する転動体戻し通路が形成されており、前記エンドキャップには、前記負荷軌道を転動する転動体を掬い上げる掬い上げ部と、前記負荷軌道と前記転動体戻し通路とを繋ぐ方向転換路とが前記無限循環路を構成するように形成されている直動案内装置であって、前記エンドキャップは、粒径が２０μｍ以下の金属粉末を原料として射出成形（ＭＩＭ（Metal Injection Molding：金属粉末射出成形））されたものであり、さらに、前記掬い上げ部に、ＨＩＰ処理（Hot-Isostatic-Pressing：熱間静水圧圧縮成形）および熱処理が施されていることを特徴とする。【００１０】
本発明の一態様に係る直動案内装置によれば、エンドキャップは、粒径が２０μｍ以下の金属粉末を原料として射出成形したものなので、成形時にできるだけ密度を上げ、強度を確保させ、炭化物を均一に分散させることが可能である。特に、このエンドキャップは、薄肉である掬い上げ部に対し、ＨＩＰ処理を施しているので、通常の鋼材とほぼ同等（例えば、引っ張り強度が１５５０Ｎ／ｍ２程度、０．２％耐力が１２００Ｎ／ｍｍ２程度）の値を得ることができる。したがって、掬い上げ部のような薄肉で鋭利な部分における金属粉末同士の密着度を向上させて摩耗や変形を抑制することができる。【００１１】
ここで、本発明の一態様に係る直動案内装置において、掬い上げ部の焼入れ硬さを、当該使用している金属粉末原料によって通常得られる焼入れ硬さに比べてロックウェル硬さで１から３ポイント低い設定にすることは好ましい。このような構成であれば、靱性を向上させることができるため、掬い上げ部に対して転動体の衝突による影響を緩和して、掬い上げ部先端の欠損対策に一層有効である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、エンドキャップを、金属粉末を原料として射出成形により製造した直動案内装置において、エンドキャップの掬い上げ部のような薄肉で鋭利な部分における金属粉末同士の密着度を向上させて摩耗や変形を抑制することができる。そのため、樹脂製のエンドキャップを使用することができない高温や真空環境下における用途において好適に使用し得る直動案内装置を提供することができる。例えば、この直動案内装置の用途としては、真空環境を含み８０℃以上からスライダの熱処理におけるテンパー温度以下の高温環境下且つ２ｍ／ｓｅｃ以上の高速走行環境下で好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る直動案内装置の一実施形態であるリニアガイドの斜視図であり、同図では、一部を破断して示している。
【図２】図１の要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る直動案内装置の一実施形態であるリニアガイドについて、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１および図２に示すように、このリニアガイド（直動案内装置）１０は、案内レール１と、この案内レール１上をスライド移動するスライダ２とを有する。案内レール１には、自身の左右の外側面に複数の転動体転動溝４が形成されている。スライダ２は、左右に袖部２ａ，２ｂを有することでコ字状をなしている。そして、スライダ２は、そのコ字状の凹部側を案内レール１側に対向させた姿勢で案内レール１に跨設されており、左右の袖部２ａ，２ｂには、案内レール１の転動体転動溝４に対向する転動体転動溝６が内側面に形成されている。
【００１５】
また、このスライダ２は、スライダ本体５と、その両端面部に装着された一対のエンドキャップ７とを有している。各エンドキャップ７それぞれの外側には、エンドキャップ７と略相似形状をなす保護カバー１９が取り付けられている。保護カバー１９は、金属板（鋼材、アルミ材など）から製作される。各エンドキャップ７は、保護カバー１９とスライダ本体５の間に挟みこまれ、不図示のねじで締結されることで、スライダ本体５に固定される。
【００１６】
スライダ本体５には、転動体戻し通路１１がスライド移動方向に沿って貫通形成されている。各エンドキャップ７の内部には、略Ｕ字状の方向転換路８（図２参照）がそれぞれに形成されている。そして、各方向転換路８は、転動体戻し通路１１、および負荷軌道１２（案内レール１とスライダ本体５との両転動体転動溝４，６からなる）の端部同士を繋いで円環状の無限循環路を複数構成している。そして、各無限循環路内には、エンドキャップ７の方向転換路８およびスライダ本体５の転動体戻し通路１１に遊嵌するとともに負荷軌道１２に介装された状態に複数の転動体３が充墳されている。また、図２に示すように、エンドキャップ７には、負荷軌道１２を転動する転動体３を、転動体転動溝４に入り込みながら接線上で掬い上げる掬い上げ部９が形成されている。
【００１７】
これにより、このリニアガイド１０は、充填された複数の転動体３が案内レール１に対するスライダ２の相対移動に伴って各無限循環路内を転動し、負荷軌道１２上の転動体３は、掬い上げ部９先端により掬い上げられて、一方のエンドキャップ７内の方向転換路８で方向転換した後、転動体戻し通路１１に導入されて反対側の方向転換路８から再び負荷軌道１２に戻るという循環をしつつ、これら複数の転動体３を介してスライダ２が案内レール１の長手方向に沿って円滑に相対移動するようになっている。
【００１８】
ここで、このリニアガイド１０は、上記エンドキャップ７が、２０μｍ以下の金属粉末を原料として射出成形されたものである。なお、金属粉末原料の粒径を小さくすれば（例えば１０μｍ以下）、成形時の一層の密度向上が狙える。しかし、金属粉末原料の粒径を小さくすればするほど、まとまり難くなるため、成形が困難となる。また、表面積が増えるため取り扱いも難しくなる。そのため、金属粉末原料の粒径は、１０μｍ〜２０μｍの範囲とすることが好ましい。
【００１９】
さらに、前記掬い上げ部９には、ＨＩＰ処理および熱処理が施されている。使用する材料としては、ＳＫＤ材が望ましく、特に、刃物などに多く使用されるＳＫＤ１１やＳＫＤ６１が望ましい。本実施形態では、ＳＫＤ１１を使用した。
ＨＩＰ処理の条件としては、最高温度を１０００℃とし、最高圧力を１００ＭＰａ、封入ガスをアルゴン（Ａｒ）として被処理物を等方的にガス圧で圧縮して緻密化した。ＨＩＰ処理することにより、組織が緻密化され、理論密度近くにまで緻密になることにより、焼結品を高密度化させて高硬度を確保することができる。また、焼結品中に残留した気孔が排除されるため、表面の面粗度が大幅に改善される。また、内部組織が均質化し、機械的性質が改善されるので信頼性が高まる。
【００２０】
ここで、エンドキャップ７の掬い上げ部９の焼入れ硬さは、当該金属粉末原料によって通常得られる焼入れ硬さに比べてロックウェル硬さで１から３ポイント低い設定にすることは好ましい。このような構成であれば、掬い上げ部９の靱性を向上させることができるため、掬い上げ部９に対して転動体３の衝突による影響を緩和して、掬い上げ部９の欠損対策に有効である。この際の硬さの狙い値は、リニアガイド１０を構成するスライダ本体５や案内レール１の転動体転動溝４，６の硬さと同等に設定することが望ましい。すなわち、その焼き入れ硬さが、スライダ本体５または案内レール２の転動体転動溝４，６の硬さと同じ且つロックウェル硬さがＨＲＣ５８〜６２の範囲になっていることが好ましい。なお、ＨＲＣ５８〜６２の範囲とする意味は、ころがり製品の焼入れ硬さの範囲で、ＨＲＣ５８以上の硬さであると、疲れ寿命への硬さの影響がなく、また、ＨＲＣ６２を超える硬さであると、焼入れの割れの原因にもなり得ることと、靱性を向上させることを目的としている。
【００２１】
本実施形態の例では、硬さの狙い値を、リニアガイド１０を構成するスライダ本体５や案内レール１の転動体転動溝４，６の硬さと同等に設定し、掬い上げ部９に施す熱処理の条件として、焼入れを１０００℃〜１０５０℃（大気）によって行うとともに、焼き戻しを１５０〜２５０℃（大気）によって行った。これにより、本実施形態では、ＳＫＤ１１によって通常得られる焼入れ硬さに比べてロックウェル硬さで１から３ポイント低い設定にすることができた。
【００２２】
次に、このリニアガイド１０の作用・効果について説明する。
このリニアガイド１０によれば、エンドキャップ７は、粒径が２０μｍ以下の金属粉末を原料として射出成形したものなので、炭化物を均一に分散させることが可能である。特に、このエンドキャップ７は、薄肉である掬い上げ部９に対し、ＨＩＰ処理を施しているので、通常の鋼材とほぼ同等（例えば、引っ張り強度が１５５０Ｎ／ｍ２程度、０．２％耐力が１２００Ｎ／ｍｍ２程度）の値を得ることができる。
【００２３】
さらに、ＨＩＰ処理を施しているので、掬い上げ部９のような薄肉で鋭利な部分における金属粉末同士の密着度を向上させて摩耗や変形を抑制することができる。そのため、樹脂製のエンドキャップを使用することができない高温や真空環境下における用途において好適に使用し得るリニアガイド（直動案内装置）を提供することができる。例えば、このリニアガイド１０の用途としては、真空環境を含み８０℃以上からスライダの熱処理におけるテンパー温度以下の高温環境下且つ２ｍ／ｓｅｃ以上の高速走行環境下で好適に使用することができる。
【００２４】
さらに、このリニアガイド１０においては、掬い上げ部９の焼入れ硬さを、当該使用している金属粉末原料（この例ではＳＫＤ１１）によって通常得られる焼入れ硬さに比べてロックウェル硬さで１から３ポイント低い設定にしたので、靱性を向上させることができるため、掬い上げ部９に対して転動体３の衝突による影響を緩和して、掬い上げ部９の欠損対策に一層有効である。
【００２５】
なお、本発明に係る直動案内装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
例えば、通常のオーステナイト系ステンレス材から製作したものと比較して防錆面で不十分な場合には、エンドキャップ７に、酸化クロム系やその他、直動案内装置に用いられる表面処理を施してもよい。
同様に、ボールねじの掬い上げ部品（エンドデフレクターなど）をＭＩＭによって製作する場合にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
上述のように、本発明によれば、エンドキャップを、金属粉末を原料として射出成形により製造した直動案内装置において、エンドキャップの掬い上げ部のような薄肉で鋭利な部分における金属粉末同士の密着度を向上させて摩耗や変形を抑制することができる。そのため、樹脂製のエンドキャップを使用することができない高温や真空環境下における用途において好適に使用し得る直動案内装置を提供することができる。例えば、この直動案内装置の用途としては、真空環境を含み８０℃以上からスライダの熱処理におけるテンパー温度以下の高温環境下且つ２ｍ／ｓｅｃ以上の高速走行環境下で好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１    案内レール
２    スライダ
３    転動体
４    転動体転動溝
５    スライダ本体
６    転動体転動溝
７    エンドキャップ
８    方向転換路
９    掬い上げ部
１０    リニアガイド（直動案内装置）
１２    負荷軌道
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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