(57)【要約】【課題】優れた疲労強度を有する案内レールを備えたリニアガイド装置を提供する。【解決手段】リニアガイド装置は、転動体転動溝１０を有する案内レール１と、案内レール１の転動体転動溝１０に対向する転動体転動溝１１を有するとともに軸方向に相対移動可能に案内レール１に取り付けられたスライダ２と、両転動体転動溝１０，１１の間に転動自在に配された複数の転動体３と、を備えている。案内レール１は、両側面１ａ，１ａに高周波焼入れが施されていて、転動体転動溝１０の溝面を含む両側面１ａ，１ａの全面には、硬化層２０が形成されている。この硬化層２０の表面硬さはＨｖ６７４以上（ＨＲＣ５９以上）であり、その有効硬化層深さは転動体３の直径の１０％以上５０％以下である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びる転動体転動溝を外面に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有するとともに前記軸方向に相対移動可能に前記案内レールに取り付けられたスライダと、前記両転動体転動溝の間に転動自在に配された複数の転動体と、を備えるリニアガイド装置において、
前記転動体転動溝の溝面に、高周波焼入れによる表面硬さＨｖ６７４以上の硬化層を形成し、その有効硬化層深さを前記転動体の直径の１０％以上５０％以下としたことを特徴とするリニアガイド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリニアガイド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、側面全域に高周波焼入れが施された案内レールが記載されている。そして、高周波焼入れにより形成された硬化層の深さをほぼ均一とすることによって、案内レールの疲労強度の向上が図られている。
【特許文献１】特開平８−８６３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１においては、硬化層の硬さや焼入れ硬化層深さについては十分に検討されていない。高周波焼入れにおいては硬化層の硬さや焼入れ硬化層深さは比較的容易に変わってしまうため、形成された硬化層が実用上十分な焼入れ硬化層深さを有していない場合がある。また、高周波焼入れの際に部分的にオーバーヒート状態を生じて、その領域の強度が低下してしまうおそれがある。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、優れた疲労強度を有する案内レールを備えたリニアガイド装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係るリニアガイド装置は、軸方向に延びる転動体転動溝を外面に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有するとともに前記軸方向に相対移動可能に前記案内レールに取り付けられたスライダと、前記両転動体転動溝の間に転動自在に配された複数の転動体と、を備えるリニアガイド装置において、前記転動体転動溝の溝面に、高周波焼入れによる表面硬さＨｖ６７４以上の硬化層を形成し、その有効硬化層深さを前記転動体の直径の１０％以上５０％以下としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のリニアガイド装置は、優れた疲労強度を有する案内レールを備えているので、耐久性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明に係るリニアガイド装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係るリニアガイド装置の一実施形態を示す斜視図であり、図２は、図１のリニアガイド装置を軸方向から見た正面図（ただし、エンドキャップを省略して図示している）である。
まず、本実施形態のリニアガイド装置の構成を説明する。軸方向に延びる横断面略角形の案内レール１上に、横断面形状が略コ字状のスライダ２が軸方向に相対移動可能に組み付けられている。
【０００７】
この案内レール１の上面と両側面１ａ，１ａとが交差する稜線部には、軸方向に延びる断面ほぼ１／４円弧形状の凹溝からなる転動体転動溝１０，１０が形成され、また、案内レール１の両側面１ａ，１ａの中間位置には、軸方向に延びる断面ほぼ半円形の凹溝からなる転動体転動溝１０，１０が形成されている。
また、スライダ２は、スライダ本体２Ａと、その軸方向両端部に着脱可能に取り付けられたエンドキャップ２Ｂ，２Ｂと、で構成されており、さらに、スライダ２の両端部（各エンドキャップ２Ｂの端面）には、案内レール１とスライダ２との間の隙間の開口をシールするサイドシール５，５が装着されている。
【０００８】
さらに、スライダ本体２Ａの両袖部６，６の内側面の角部には、案内レール１の転動体転動溝１０，１０に対向する断面ほぼ半円形の転動体転動溝１１，１１が形成され、両袖部６，６の内側面の中央部には、案内レール１の転動体転動溝１０，１０に対向する断面ほぼ半円形の転動体転動溝１１，１１が形成されている。
そして、案内レール１の転動体転動溝１０，１０，１０，１０と両袖部６，６の転動体転動溝１１，１１，１１，１１とで、断面ほぼ円形の転動体転動路１４，１４，１４，１４が形成されていて、これらの転動体転動路１４は軸方向に延びている。なお、案内レール１及びスライダ２が備える転動体転動溝１０，１１の数は片側二列に限らず、例えば片側一列又は三列以上などであってもよい。
【０００９】
さらにまた、スライダ２は、スライダ本体２Ａの袖部６，６の肉厚部分の上部及び下部に、転動体転動路１４と平行をなして軸方向に貫通する断面円形の貫通孔からなる転動体戻し路１３，１３，１３，１３を備えている。
一方、図示はされていないが、断面略コ字状のエンドキャップ２Ｂ，２Ｂは、スライダ本体２Ａとの当接面（裏面）に、転動体転動路１４とこれに平行な転動体戻し路１３とを連通させる半ドーナッツ状の湾曲路を有しており、これら転動体転動路１４と転動体戻し路１３と両端の湾曲路とで、略環状の転動体循環路が形成されている。この転動体循環路内には、例えば鋼球からなる多数の転動体（ボール）３が転動自在に装填されている。
【００１０】
案内レール１に組みつけられたスライダ２を案内レール１に沿って軸方向に移動させると、転動体転動路１４内に装填されている転動体３は、転動体転動路１４内を転動しつつ案内レール１に対してスライダ２と同方向に移動する。そして、転動体３が転動体転動路１４の一端に達すると、エンドキャップ２Ｂ内に備えられたタング部によって転動体転動路１４からすくい上げられ、湾曲路へ送られる。
【００１１】
湾曲路に入った転動体３はＵターンして転動体戻し路１３に導入され、転動体戻し路１３を通って反対側の湾曲路に至る。ここで再びＵターンして転動体転動路１４に戻り、このような転動体循環路内の循環を無限に繰り返す。
このようなリニアガイド装置の案内レール１は、両側面１ａ，１ａに高周波焼入れが施されている。その結果、転動体転動溝１０の溝面を含む両側面１ａ，１ａの全面には、硬化層２０が形成されている（図３を参照）。この硬化層２０の表面硬さはＨｖ６７４以上（ＨＲＣ５９以上）であり、その有効硬化層深さ（硬化層２０の表面からＨｖ５００の位置までの距離）は転動体３の直径の１０％以上５０％以下である。
【００１２】
硬化層２０の表面硬さがＨｖ６７４未満（ＨＲＣ５９未満）であると、転がり疲れ寿命が短くなり、転動体転動溝１０の溝面に早期に剥離が生じて、異音や振動が発生するおそれがある。
また、有効硬化層深さが転動体３の直径の１０％未満であると、リニアガイド装置の使用時に負荷される荷重によって、転動体３との接触部に塑性変形や疲労が発生するおそれがある。
【００１３】
この点について、図４，５を用いて説明する。図４には、案内レール１の硬さ（単位はｋｇｆ／ｍｍ2 である）の分布と、リニアガイド装置の使用時に案内レール１の内部に発生する剪断応力σ（単位はｋｇｆ／ｍｍ2 である）の分布とが示してあるが、剪断応力σの６倍の値（６×σ）が硬さの分布を超えると、塑性変形や疲労が発生しやすくなる。例えば、図５の硬さ１のように焼入れ硬さが低い場合や、硬さ２のように焼入れ深さが十分ではない場合には、剪断応力σの６倍の値が硬さの分布を超えてしまう場合があり、塑性変形や疲労が発生しやすくなる。よって、このようなことを防止するためには、硬化層２０の表面硬さをＨｖ６７４以上（ＨＲＣ５９以上）とする必要があり、また、焼入れ深さは、有効硬化層深さを基準とすると転動体３の直径の１０％以上とする必要がある。
【００１４】
一方、焼入れ深さを深くするような条件で高周波焼入れを施すと、部分的にオーバーヒート状態を生じてその領域の強度が低下してしまうおそれがあるので、焼入れ深さは転動体３の直径の５０％以下とする必要がある。
なお、案内レール１の素材は特に限定されるものではないが、０．５質量％以上０．８質量％以下の炭素、０．１質量％以上０．４質量％以下のケイ素、０．５質量％以上２質量％以下のマンガン、及び０．５質量％以下のクロムを、合金成分として含有する鋼が好ましい。
【００１５】
炭素の含有量が０．５質量％未満であると、高周波焼入れ及び焼戻しを施した後の表面硬さがＨｖ６７４以上（ＨＲＣ５９以上）となることが困難であり、０．８質量％超過であると、冷間加工性が不十分となるおそれがある。また、ケイ素は焼入れ性を向上させる元素であり、０．１質量％以上必要であるが、０．４質量％を超えると冷間加工性が不十分となるおそれがある。
さらに、マンガンは焼入れ性を向上させる元素であり、０．５質量％必要であるが、２質量％を超えると冷間加工性が不十分となるおそれがある。さらに、クロムはマンガンと同様に焼入れ性を向上させる元素であるが、０．５質量％を超えると冷間加工性が不十分となるおそれがある。
【００１６】
〔実施例〕
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。前述した図１〜３のリニアガイド装置と同様の構成を有するリニアガイド装置を用意した。そして、このリニアガイド装置を駆動させて、案内レールの耐久性を評価した。なお、案内レールは、表１に示す合金成分を含有する鋼で構成されている。また、スライダは、ＳＣＭ４２０で構成され浸炭処理が施されたものである。
案内レールに形成された硬化層の表面硬さ及び有効硬化層深さは、表１に示す通りである。なお、有効硬化層深さは、転動体の直径に対する比率で示してある。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
耐久性の評価結果を表１に示す。硬化層の表面硬さがＨｖ６７４以上で且つ有効硬化層深さが転動体の直径の１０％以上５０％以下である実施例１〜６は、耐久性が優れていた。これに対して、比較例１〜５は、硬化層の表面硬さ又は有効硬化層深さが上記の条件を満たしていないので、耐久性が不十分であった。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るリニアガイド装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１のリニアガイド装置を軸方向から見た正面図である。
【図３】硬化層を説明する案内レールの断面図である。
【図４】案内レールの硬さの分布と、案内レールの内部に発生する剪断応力σの分布とを示すグラフである。
【図５】案内レールの硬さの分布と、案内レールの内部に発生する剪断応力σの分布とを示すグラフである。
【符号の説明】
【００２０】
１      案内レール
１ａ    側面
２      スライダ
３      転動体
１０      転動体転動溝
２０      硬化層
【図１】
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【図２】
2008089028.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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