(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面に軌道面を有する内方部材と、
前記内方部材の軌道面に対向する軌道面を有して前記内方部材の外側に配置された外方部材と、
前記両軌道面間に転動自在に配置された転動体と、
を備える転動装置の製造方法であって、
前記内方部材、前記外方部材及び前記転動体のうちの少なくとも１つが、
溶体化処理と時効処理を実施したＴｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ合金から成り、
前記溶体化処理と前記時効処理とを実施したトータルの処理時間が１６０ｈｒｓ以内であり、
前記Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ合金は、電子顕微鏡法によって得られた電子回折図形上で、隣り合う母相の回折斑点の略中心を結ぶ仮想線上から逸れた位置に回折斑点が存在する新相を有するとともに、前記仮想線上の位置にω相の回折斑点が存在せず、
前記Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ合金に対して、β変態温度以上１０００℃以下の処理温度から冷却速度を３０℃／ｓｅｃ以上９５℃／ｓｅｃ以下で常温まで冷却する溶体化処理を施し、処理温度３００〜５００℃の時効処理を施されることで、前記Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ合金のビッカース硬さＨｖを４００以上とするとともに、平均粒径を８０〜２００μｍとすることを特徴とする転動装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタン材料を構成部材に含む転動装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
チタン材料は、一般に、純チタン、α型チタン合金、α＋β型チタン合金、β型チタン合金に大別されることが従来から知られている。このうちの純チタンは、常温で稠密六方晶（α相）であるが、約８８５℃で体心立方晶（β相）に同素変態（または、相変態ともいう。）する。このような純チタンに合金元素を添加すると、元素の種類や添加量によりβ変態点が変化し、α相及びβ相と呼ばれる２相領域が出現する。そして、合金化しても、常温においてα単相のものがα型チタン合金、α相とβ相の２相が存在するものがα＋β型チタン合金と一般に呼ばれている。また、β変態点以上の温度から焼き入れで純安定的にβ単相となり得る合金が、β型チタン合金と呼ばれている。
【０００３】
以上のようなチタン材料は、鉄鋼材料に比べて比強度（＝引張強さ／比重）に優れることから、古くから航空、軍事、宇宙、海洋探査等の分野で使用されてきた。特に、β型チタン合金は、高強度、軽量性、耐食性を併せ持つ優れた材料であるため、その用途は広く、最近では、人工骨等の生体材料、眼鏡フレームなどの装身具、ゴルフクラブ等のスポーツ用品などにも使用分野が広がりつつある。
【０００４】
ただし、β型チタン合金には、β相が不安定なために、急冷によってマルテンサイト変態を起こしたり、急冷や時効によってω相と呼ばれる準安定相が析出し、硬化と脆化を起こしたりするといった問題が存在していた。ここで、ω相とは、六方晶構造を持つ相であり、体心立方晶構造を持つβ相とともに連続した結晶格子上に共存するものである。チタン合金におけるω相変態の発現は、チタン合金の強度や靭性、電気抵抗等の物理的性質に影響を与えるものである。また、β相は比較的柔らかく、ω相は非常に硬いので、これら２相の共存組織が系全体の強度を規定することとなる。
【０００５】
発明者らは、ω相変態機構を解明するための研究の中で、従来では知られていなかった新たな構造未決定相（以下、「新相」と記す。）を発見するに至った。すなわち、発明者らは、ω相変態についての電子論的知見を得るために、透過電子顕微鏡（Transmission Electron Microscopy, ＴＥＭ）に電子エネルギー損失分光法（Electron Energy-Loss Spectroscopy, ＥＥＬＳ）を組み合わせたＴＥＭ−ＥＥＬＳ（以下、単に「電子顕微鏡法」と記す。）を用いて、変態進行に伴う母相とω相の電子状態密度変化を定量的評価するデータの収集を行ったところ、採用した二段時効法の時効過程において、チタン材料の新しい析出形態を観察するに至った。具体的には、従来の学説では、「β−ω−α」の相変態が進行すると考えられていたが、時効条件によっては、新相の出現があることを確認したのである（下記特許文献１参照）。
【０００６】
ここで、新たに発見された新相とω相との相違点を説明するために、下記特許文献１の図１及び図２を参照して説明を行うと、下記特許文献１の図１及び図２において、電子回折図形の四隅に位置する強度の大きな斑点は、母相であるβ相（１１）の斑点を示している。そして、下記特許文献１における図１中の小さい斑点がω相（１２）を示しており、この従来から知られるω相（１２）の回折斑点は、電子回折図形上で対角に隣り合うβ相（１１）の回折斑点の略中心を結ぶ仮想線（Ｉ）の線上と重なる位置に現れるとともに、仮想線（Ｉ）の線分の長さの三分の一と三分の二の長さの位置に出現することが知られている。
【０００７】
一方、下記特許文献１における図２中の小さい斑点は、発明者らによって発見された新相（２２）を示している。この新相（２２）については、電子回折図形上で対角に隣り合うβ相（１１）の回折斑点の略中心を結ぶ仮想線（ＩＩ）の線上から逸れた位置に出現することが確認されている。
【０００８】
また、新相（２２）については、ω相（１２）と比較して硬度がほぼ同程度であり、延性が優れていることが確認された。そこで、発明者らは、新相（２２）に関する研究を鋭意行った結果、ω相（１２）及び新相（２２）の変態過程を明確にし、新相（２２）を有するチタン材料を安定して生産できる製造条件を見出すことに成功した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−１７４１２０号公報（図１及び図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上掲した特許文献１において開示した新相（２２）を有するチタン材料の製造条件には、改良の余地が残されていた。すなわち、上記新相（２２）を有する新たなチタン材料を工場等の生産ラインにて量産化するに当たっては、安定して新相（２２）を析出させるとともにω相（１２）を確実に消失させることのできる製造条件を確立することが必須となる。また、製造時間の短縮等といった製造コスト削減の面でより好ましい製造条件を見出すことも必要となる。
【００１１】
具体的には、発明者らが新相（２２）を発見した時点では、時効時間に最短で４０ｈｒｓ程度、長いものでは４００ｈｒｓ以上を要する製造条件が見出されたのみであった。したがって、短い処理時間で安定かつ確実に新相（２２）を有するチタン材料を製造するための条件を見出すことができれば、新相（２２）を有するチタン材料の利用価値は飛躍的に拡大するものと予想できる。特に、ω相（１２）が有していた脆化の問題を解消しつつも高い硬度を備える新相（２２）を有するチタン材料を安定かつ安価に量産できる技術を確立できれば、例えば、高い信頼性が要求される転がり摺動部材にこの新相（２２）を有するチタン材料を適用することができ、さらには、従来にはない好適な性能を有する転動装置を提供することが可能となる。
【００１２】
本発明は、上記のような課題の存在に鑑みて成されたものであり、その目的は、発明者らが見出した新相を有するチタン材料を、安定かつ安価に量産することのできる新たな製造条件を見出すことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る転動装置の製造方法は、外面に軌道面を有する内方部材と、前記内方部材の軌道面に対向する軌道面を有して前記内方部材の外側に配置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配置された転動体と、を備える転動装置の製造方法であって、前記内方部材、前記外方部材及び前記転動体のうちの少なくとも１つが、溶体化処理と時効処理を実施したＴｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ合金から成り、前記溶体化処理と前記時効処理とを実施したトータルの処理時間が１６０ｈｒｓ以内であり、前記Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ合金は、電子顕微鏡法によって得られた電子回折図形上で、隣り合う母相の回折斑点の略中心を結ぶ仮想線上から逸れた位置に回折斑点が存在する新相を有するとともに、前記仮想線上の位置にω相の回折斑点が存在せず、前記Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ合金に対して、β変態温度以上１０００℃以下の処理温度から冷却速度を３０℃／ｓｅｃ以上９５℃／ｓｅｃ以下で常温まで冷却する溶体化処理を施し、処理温度３００〜５００℃の時効処理を施されることで、前記Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ合金のビッカース硬さＨｖを４００以上とするとともに、平均粒径を８０〜２００μｍとすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、発明者らが見出した新相を有するチタン材料と、このチタン材料を構成部材に含む転動装置とを、安定かつ安価に量産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るチタン材料の新たな製造条件を示す処理パターン図である。
【図２】冷却速度の異なる３つの条件を検証するために、第一実施例である冷却媒体としての油を用いた冷却と、第二実施例である冷却媒体としての水を用いた冷却と、比較例である冷却媒体を用いない室温での大気冷却とを行った場合に、それぞれの冷却条件において新相が析出するまでの時間を計測した図である。
【図３】表１で示される結果のうち、冷却媒体ごとの総平均粒径を明確化するために示された図である。
【図４Ａ】本発明の比較例である冷却媒体を用いない室温での大気冷却を行った場合のミクロ写真である。
【図４Ｂ】本発明の比較例である冷却媒体を用いない室温での大気冷却を行った場合のミクロ写真である。
【図５Ａ】本発明の第一実施例である冷却媒体として油を用いた場合のミクロ写真である。
【図５Ｂ】本発明の第一実施例である冷却媒体として油を用いた場合のミクロ写真である。
【図５Ｃ】本発明の第一実施例である冷却媒体として油を用いた場合のミクロ写真である。
【図６Ａ】本発明の第二実施例である冷却媒体として水を用いた場合のミクロ写真である。
【図６Ｂ】本発明の第二実施例である冷却媒体として水を用いた場合のミクロ写真である。
【図６Ｃ】本発明の第二実施例である冷却媒体として水を用いた場合のミクロ写真である。
【図７Ａ】チタン材料からなる転がり摺動部材によって構成される本実施形態に係るリニアガイド装置の一形態を例示する外観斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａ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８】本実施形態に係る転動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。
【図９】本実施形態に係る転動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。
【図１０Ａ】本実施形態に係る転動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１０Ｂ】図１０Ａに示す回転ベアリング装置の縦断面を示す図である。
【図１１】本実施形態に係る転動装置を滑りねじ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１２】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転動装置を示す外観斜視部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
発明者らは、上述した課題の解決のために鋭意研究を行った結果、新相を有するチタン材料を安定かつ安価に量産できる製造条件を見出すことに成功した。そこで、以下に記す実施形態では、発明者らが見出した製造条件と、かかる製造条件によって製造された新相を有するチタン材料の特徴を示す分析結果について説明することとする。
【００１８】
発明者らは、新相が出現するとともにω相が消失し、しかもビッカース硬さＨｖが少なくとも４００以上を確保できる製造条件を見出すことを実験の目的とした。この実験において採用された実験試料は、鋼種名ＫＳ１５−３−３−３として知られる高成形性高強度チタン合金であり、その外郭形状については、例えばドーナツ形を採用することとした。
【００１９】
すなわち、本実験は、上記ドーナツ形からなる外郭形状を有するＫＳ１５−３−３−３製の実験試料を用意し、この実験試料に種々の処理を行いながら、任意の処理条件ごとにおけるビッカース硬さＨｖを確認するとともに、電子顕微鏡法によって得られる電子回折図形を観察することで、ビッカース硬さＨｖが少なくとも４００以上を確保でき、かつ、ω相が消失して新相が析出する条件を見出すことで行われた。
【００２０】
なお、ＫＳ１５−３−３−３の物性については、組成がＴｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ、密度が４．７６ｇ／ｃｍ３、β変態温度が７６０℃となっている。また、実験試料の厚みＷについては、０．６ｍｍとした。
【００２１】
次に、上記実験によって見出された好適な製造条件を、図１に示す。図１は、新相が出現するとともにω相が消失し、しかもビッカース硬さＨｖが少なくとも４００以上を確保できる本発明に係るチタン材料を、安定かつ安価に量産することのできる新たな製造条件を示した処理パターン図である。なお、図１で示すグラフ図では、横軸に処理時間（ｈｒｓ）が、縦軸に温度（℃）がとられている。
【００２２】
発明者らの実験によって、実験試料に対して、β変態温度である７６０℃以上の処理温度、例えば処理温度約１０００℃を、約１ｈｒｓ程度維持した後に、冷却速度３０℃／ｓｅｃ以上で常温まで冷却を行う溶体化処理を実施し、その後、処理温度３００〜５００℃、時効時間２０ｈｒｓ以上の時効処理を施すことで、ビッカース硬さＨｖが４００以上であり、さらに、電子顕微鏡法によって得られた電子回折図形上で、隣り合う母相の回折斑点の略中心を結ぶ仮想線上から逸れた位置に回折斑点が存在する新相を有するとともに、仮想線上の位置にω相の回折斑点が存在しないチタン材料を、安定かつ確実に製造できることが明らかとなった。また、図１で示す製造条件の場合、本発明に係るチタン材料を製造するために必要となるトータルの処理時間を、最短で約４０ｈｒｓ以内、最長でも約１６０ｈｒｓ以内とすることが可能であることが明らかとなった。
【００２３】
なお、発明者らが見出した上記のチタン材料の製造条件からは、以下の事項を把握することができる。すなわち、発明者らの実験では、時効処理の処理温度を３００〜５００℃としているが、時効処理の処理温度が３００℃を越えない場合には、新相が析出しないことが明らかとなった。また、時効処理の処理温度が５００℃を越えてしまった場合には、新相ではないω相が析出することが明らかとなった。また、発明者らの実験では、時効処理の時効時間を２０ｈｒｓ以上としているが、時効処理の時効時間が２０ｈｒｓより短い場合には、ω相が析出してしまう可能性が高いことが明らかとなった。さらに、発明者らの実験では、溶体化処理と時効処理を含むトータルの処理時間を最長でも約１６０ｈｒｓ以内としているが、溶体化処理と時効処理を含むトータルの処理時間が約１６０ｈｒｓを越えた場合には、Ｔｉ粒子が粗大化することが懸念されることが明らかとなった。また、トータルの処理時間が長くなることは、コストが嵩むことにもつながるため、従来技術に比べてトータルの処理時間が短い本発明は、従来技術に比べてコスト的にも優れていることが明らかとなった。
【００２４】
また、発明者らは、図１で示した処理パターンのうち、いずれの条件が本発明に係るチタン材料を製造することに対して好適に貢献しているのかを確認することとした。そして、図２に示すように、溶体化処理で実施される冷却の際の冷却速度が、本発明に係るチタン材料を安定かつ確実に製造するために寄与する条件であることを見出した。すなわち、図２は、冷却速度の異なる３つの条件を検証するために、第一実施例である冷却媒体としての油を用いた冷却と、第二実施例である冷却媒体としての水を用いた冷却と、比較例である冷却媒体を用いない室温での大気冷却とを行った場合に、それぞれの冷却条件において新相が析出するまでの時間を計測した図である。なお、図２では、横軸にトータル処理時間（ｈｒｓ）が、縦軸にビッカース硬さ（Ｈｖ）がとられている。
【００２５】
この実験で、第二実施例である冷却媒体として水を用いた場合の冷却速度は９５．０℃／ｓｅｃであり、第一実施例である冷却媒体として油を用いた場合の冷却速度は３０．０℃／ｓｅｃであり、比較例である冷却媒体を用いない室温での大気冷却を行った場合の冷却速度は１．９℃／ｓｅｃであった。そして、図２に示すように、各条件で新相が析出するまでのトータルの処理時間（溶体化処理と時効処理を含むトータルの処理時間）は、第二実施例である冷却媒体として水を用いた場合では約４０ｈｒｓであり、第一実施例である冷却媒体として油を用いた場合では約１６０ｈｒｓであるのに対し、比較例である冷却媒体を用いない室温での大気冷却を行った場合では約４００ｈｒｓであった。
【００２６】
このことから、溶体化処理で実施される冷却の際の冷却速度が、本発明に係るチタン材料を安定かつ確実に製造するために寄与する条件であることが確認できた。なお、図２で示す実験では、新相が析出するまでのトータルの処理時間（溶体化処理と時効処理を含むトータルの処理時間）が最も短い条件は、第二実施例である冷却媒体として水を用いる場合であることが確認されているが、さらに冷却速度を高めることのできる冷却媒体、例えば氷水などを本実施形態に係るチタン材料の製造方法に用いることも可能である。
【００２７】
さらに、発明者らは、冷却速度の異なる３つの条件でチタン材料を製造した際に、チタン材料自体に出現する組織構造の違いを確認するために、各冷却条件が結晶粒径に及ぼす影響を確認した。その結果を、表１に示す。なお、この実験は、冷却が完了した溶体化処理完了直後の実験試料を樹脂に埋め込み、樹脂に埋め込まれた実験試料を研磨によって鏡面仕上げすることで観察表面を形成し、その観察表面を顕微鏡でミクロ観察することで行われた。そして、平均粒子数は、顕微鏡視野を撮影した結晶組織写真を観察して結晶粒の数量を計測することで求められ、平均粒径は、顕微鏡視野内で観察された結晶粒数を観察領域面積で割ることで算出され、総平均粒径は、複数回の観察によって算出された平均粒径の平均値を求めることで算出されたものである。
【００２８】
【表１】
0005908715.tif 000002
【００２９】
表１で示される結果のうち、冷却媒体ごとの総平均粒径を明確化するために、図３を示す。図３からも明らかな通り、第一実施例である冷却媒体として油を用いて溶体化処理が実施された場合のチタン材料の結晶粒の平均粒径は、８０〜１４１μｍであり、比較例である大気冷却の場合よりも、その平均粒径が大きくなる結果が得られた。また、第二実施例である冷却媒体として水を用いて溶体化処理が実施された場合のチタン材料は、結晶粒の平均粒径が１１１〜２００μｍとなり、他の冷却条件の場合に比べて最も結晶粒径が大きくなるという特徴を示すことが確認できた。このことは、結晶粒の平均粒径が８０〜２００μｍであり、かつ、ω相を消失させながらも新相を析出させたチタン材料が発見された場合には、そのチタン材料は本実施形態に係る製造方法を用いて製造されたものであると認定することができることを示している。
【００３０】
また、発明者らが見出したチタン材料の結晶粒の平均粒径が８０〜２００μｍという条件値からは、次の事項を把握することができる。すなわち、チタン材料の結晶粒の平均粒径が８０μｍより小さい場合には、新相の析出時間が長期化することが明らかとなった。また、チタン材料の結晶粒の平均粒径が２００μｍより大きい場合には、脆性化が進行することが予想される。したがって、発明者らが見出したチタン材料の結晶粒の平均粒径が８０〜２００μｍという条件値を満足すれば、少なくとも繰り返しの転がり負荷や摺動負荷を受けることとなる転がり摺動部材として、本発明に係るチタン材料を好適に用いることができることが明らかである。
【００３１】
なお、表１で示された実験データの根拠となった、顕微鏡でのミクロ観察が行われた写真を、図４Ａ〜図６Ｃに示しておく。ちなみに、図４Ａ及び図４Ｂは、比較例である冷却媒体を用いない室温での大気冷却を行った場合のミクロ写真であり、図５Ａ〜図５Ｃは、第一実施例である冷却媒体として油を用いた場合のミクロ写真であり、図６Ａ〜図６Ｃは、第二実施例である冷却媒体として水を用いた場合のミクロ写真である。図４Ａ〜図６Ｃのミクロ写真にも示されているように、本発明方法である水及び油を冷却媒体として用いた場合の処理の方が、比較例である大気冷却の場合に比べて、チタン材料の結晶粒の平均粒径が大きくなっていることが明らかである。
【００３２】
以上、発明者らが見出した、本実施形態に係るチタン材料の好適な製造条件についての説明を行った。なお、本実施形態に係るチタン材料は、ω相を消失させながらも新相を析出させたものなので、高い硬度を有しながらも脆性が改善されている。また、ω相が消失して新相が出現した際にも高い硬度が得られる理由として、本発明者らは、新相とα相との協働した作用によるものであると考えている。以上のことから、本実施形態に係るチタン材料は、繰り返しの転がり負荷や摺動負荷を受けることとなる転がり摺動部材として、好適に用いることが可能である。そこで、次に、本実施形態に係るチタン材料を転動装置へ適用した場合の事例について、説明を行う。
【００３３】
［転動装置への適用例］
本実施形態に係るチタン材料を転がり摺動部材として用いた転動装置の具体的な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下で例示する転動装置の実施形態は、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。また、本明細書における「転動装置」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。
【００３４】
（リニアガイド装置への適用例）
本実施形態に係る転動装置は、図７Ａ及び図７Ｂ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り、かかるリニアガイド装置を上述したチタン材料によって構成することにより、高強度、軽量性、耐食性といったチタン材料が有する有意な特性を併せ持つ優れた転動装置を実現することができる。ここで、図７Ａは、チタン材料によって構成される本実施形態に係るリニアガイド装置の一形態を例示する外観斜視図である。また、図７Ｂは、図７Ａ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。
【００３５】
まず、図７Ａ及び図７Ｂに例示するリニアガイド装置４０の構成について説明すると、本実施形態に係る転動装置としてのリニアガイド装置４０は、内方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外方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４２…が転がる際の軌道になる軌道面としての転動体転走面４１ａ…が軌道レール４１の全長に渡って形成されている。
【００３６】
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、図７Ａ及び図７Ｂにおいて例示する転動体転走面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の用途等に応じて任意に変更することができる。
【００３７】
一方、移動ブロック４３には、転動体転走面４１ａ…とそれぞれ対応する位置に軌道面としての負荷転動体転走面４３ａ…が設けられている。軌道レール４１の転動体転走面４１ａ…と移動ブロック４３の負荷転動体転走面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、各転動体転走面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７Ｂ参照）。
【００３８】
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。
【００３９】
以上のような構成を備える本実施形態に係るリニアガイド装置４０においては、内方部材としての軌道レール４１、外方部材としての移動ブロック４３、及び、複数の転動体として設置されるボール４２…の少なくとも１つを、上述した本実施形態に係るチタン材料によって構成することができる。
【００４０】
なお、本実施形態に係るリニアガイド装置４０は、全ての構成部材をチタン材料によって構成することもできるし、一部の構成部材をチタン材料によって構成することもできる。この選択は、リニアガイド装置４０の使用環境等に応じて行えばよい。
【００４１】
（転動体ねじ装置への適用例）
また、本実施形態に係る転動装置は、例えば、図８において示されるようなボールねじ装置５６として構成することが可能である。図８は、本実施形態に係る転動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５６は、内方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外方部材としてのナット部材５９とを備えた装置である。
【００４２】
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が形成される内方部材であり、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外方部材である。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。
【００４３】
そして、ボールねじ装置５６を構成するねじ軸５７やナット部材５９、ボール５８及びその他の部材を本発明のチタン材料とすることができる。ボールねじ装置５６をこのように構成することによって、例えば、高強度、軽量性、耐食性といったチタン材料が有する有意な特性を併せ持つ優れたボールねじ装置５６を実現することができる。
【００４４】
（スプライン装置への適用例）
さらに、本実施形態に係る転動装置は、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、本実施形態に係る転動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。
【００４５】
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、内方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外方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。
【００４６】
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、ボール６２及びその他の部材を本実施形態に係るチタン材料によって構成することが可能である。スプライン装置６０をこのように構成することによって、例えば、高強度、軽量性、耐食性といったチタン材料が有する有意な特性を併せ持つ、優れたスプライン装置６０を実現することができる。
【００４７】
（回転ベアリング装置への適用例）
またさらに、本実施形態に係る転動装置は、例えば、図１０Ａ及び図１０Ｂ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１０Ａは、本実施形態に係る転動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１０Ｂは、図１０Ａに示す回転ベアリング装置の縦断面を示す図である。
【００４８】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、回転ベアリング装置７０として構成される転動装置は、外周面に断面Ｖ字形状の内側軌道面７２を有する（内方部材又は外方部材としての）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（外方部材又は内方部材としての）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。
【００４９】
このような回転ベアリング装置７０を構成する部材を、本実施形態に係るチタン材料によって構成することにより、例えば、高強度、軽量性、耐食性といったチタン材料が有する有意な特性を併せ持つ優れた回転ベアリング装置７０を実現することができる。
【００５０】
（滑りねじ装置への適用例）
上述した各装置については、内方部材と外方部材の間に複数の転動体が介装された形態の装置を例示して説明した。しかしながら、チタン材料によって転動装置を構成することを特徴とする本発明の適用範囲は、かかる転動体を用いたものには限られず、転動体を介さずに内方部材と外方部材とが直接接触して相対運動可能に構成される装置に対しても好適に用いることが可能である。
【００５１】
例えば、図１１に示すように、滑りねじ装置８０として構成される転動装置に対して、本発明を適用することも可能である。ここで、図１１は、本実施形態に係る転動装置を滑りねじ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。そして、図１１に示す滑りねじ装置８０は、外周面に螺旋状の軌道面としてのねじ溝が形成される内方部材としてのねじ軸８１と、内周面にねじ溝に対応する螺旋状の軌道面としてのナット溝が形成される外方部材としてのナット部材８３と、を有することにより、ねじ軸８１のナット部材８３に対する相対的な回転運動に伴って、ナット部材８３がねじ軸８１に対して相対的に往復運動することができるように構成されている。
【００５２】
また、図１１に示す滑りねじ装置８０についても、その構成部材であるねじ軸８１及びナット部材８３のいずれか一方又は全てを、本実施形態に係るチタン材料にて構成することが可能である。このような滑りねじ装置８０を構成する部材を、チタン材料によって構成することにより、例えば、高強度、軽量性、耐食性といったチタン材料が有する有意な特性を併せ持つ、優れた滑りねじ装置８０を実現することができる。
【００５３】
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。
【００５４】
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転動装置９０について、本発明を適用することが可能である。なお、図１２において示す転動装置９０の場合、ねじ軸９１と移動ブロック９３とは、複数のボール９５…を介して設置されているが、複数のボール９５…を介さずにねじ軸９１と移動ブロック９３とが滑りねじとして構成されるようにすることも可能である。
【００５５】
また、本実施形態では、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ｓｎ−３Ａｌ系のチタン合金であるＫＳ１５−３−３−３を用いて行った実験結果を示したが、本発明のチタン材料にはその他の種類のチタン合金を含むことができる。例えば、本発明者らは、Ｔｉ−１４Ｍｏ合金やＴｉ−２０Ｍｏ合金、ＳＰ−７００チタン合金等であっても、上述した製造条件、すなわち、溶体化処理と時効処理を含むトータルの処理時間が４０ｈｒｓ以内で、ω相を消失させて新相を析出させることができることを確認している。
【００５６】
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。
【符号の説明】
【００５７】
４０  リニアガイド装置、４１  軌道レール、４１ａ  転動体転走面、４２  ボール、４３  移動ブロック、４３ａ  負荷転動体転走面、４８，４９  ねじ孔、５２  負荷転走路、５３  無負荷転走路、５５  方向転換路、５６  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、８０  滑りねじ装置、８１  ねじ軸、８３  ナット部材、９０  転動装置、９１  ねじ軸、９３  移動ブロック、９５  ボール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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