(57)【要約】【課題】リニアガイド等の直動転がり支持装置において、金属製の軌道溝の防錆性能が長期に渡って持続されるようにする。【解決手段】リニアガイドの案内レールの軌道溝１１とスライダ本体２Ａの軌道溝２１を、防錆処理層を介して、有機リン化合物、脂肪酸、および脂肪酸誘導体から選択された化合物を一種類、もしくは複数種類の合計で０．５質量％以上１０．０質量％以下の割合で含有するフッ素樹脂層で被覆する。【選択図】図１
2008151301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置される軌道面を備えた第１部材および第２部材と、両部材の軌道面間に転動自在に配設された複数個の転動体と、を少なくとも備え、転動体が転動することにより第１部材および第２部材の一方が他方に対して相対的に直線移動する直動転がり支持装置において、
前記第１部材および第２部材の少なくともいずれかは、
金属製であり、
前記軌道面を含む面が、防錆処理層を介して、有機リン化合物、脂肪酸、および脂肪酸誘導体から選択された化合物を一種類、もしくは複数種類の合計で０．５質量％以上１０．０質量％以下の割合で含有するフッ素樹脂層で被覆されていることを特徴とする直動転がり支持装置。
【請求項２】
前記フッ素樹脂層は、前記防錆処理層の表面粗さ（Ｒａ）の３倍以上５０倍以下の厚さで形成されている請求項１記載の直動転がり支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直動転がり支持装置（互いに対向配置される軌道面を備えた第１部材および第２部材と、両部材の軌道面間に転動自在に配設された複数個の転動体と、を少なくとも備え、転動体が転動することにより第１部材および第２部材の一方が他方に対して相対的に直線移動する装置）、具体的には、ボールねじ、リニアガイド、ボールスプライン、リニアボールベアリング等に関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアガイドは、図１に示すように、案内レール１とスライダ（「ベアリング」とも称される。）２と複数個のボール（転動体）３とを備えている。案内レール１およびスライダ２は、互いに対向配置されてボール３の転動通路を形成する転動溝（転動面）１１，２１を有する。スライダ２は、本体２Ａとその両端面に固定されるエンドキャップ２Ｂとを備え、ボール３の戻し通路２２と、この戻し通路２２と前記転動通路とを連通させる方向転換路を有する。そして、前記転動通路、戻し通路、および方向転換路で転動体の循環経路が構成され、この循環経路内をボール３が循環することにより、案内レール１およびスライダ２の一方が他方に対して相対的に直線移動する。
【０００３】
リニアガイドのスライダは、通常、浸炭鋼（ＳＣＲ４１５、ＳＣＭ４２０相当）、ＳＡＥ１０５５、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５８Ｃ等の鉄鋼材料で形成されており、防錆を目的として表面にめっきを施すことが行われている（例えば、特許文献１参照）。この場合に採用されるめっき法としては、一般に、硬質クロムめっき、無電解ニッケルめっき、低温電解クロムめっき等が挙げられる。
【０００４】
このような一般的なめっき法では、めっき層が薄いと、均一なめっき処理がなされなかったり、めっき層にクラックやピットが生じ易くなったりするため、防錆性能向上効果が不十分な場合がある。めっき層が厚いと防錆性能は高くなるが、厚さが不均一になり易い。転動体は面圧が付与された状態で軌道面を転動するため、厚さが不均一なめっき層は軌道面から剥がれ易くなる。したがって、厚いめっき層を設けた場合でも、防錆性能を長期に渡って持続することは困難である。
【０００５】
下記の特許文献２には、案内レールの軌道面を含む全面に、防錆皮膜を介してフッ素樹脂コーティング層を形成することが記載されている。この文献の実施例では、フッ素樹脂コーティング層を、フッ素２５％含有の樹脂塗料を吹き付け、１５０〜１８０℃で約１０分間焼き付け、１０μｍ以内の厚さで形成している。
【特許文献１】特開平１−９６３９４号公報
【特許文献２】特開平６−６６３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の一般的なめっき法では、めっき層が薄いと、均一なめっき処理がなされなかったり、めっき層にクラックやピットが生じ易くなったりするため、防錆性能向上効果が不十分な場合がある。めっき層が厚いと防錆性能は高くなるが、厚さが不均一になり易い。転動体は面圧が付与された状態で軌道面を転動するため、厚さが不均一なめっき層は軌道面から剥がれ易くなる。したがって、厚いめっき層を設けた場合でも、防錆性能を長期に渡って持続することは困難である。
【０００７】
なお、特許文献２では、フッ素樹脂コーティング層を金属粉末の付着防止のために設けている。
本発明は、リニアガイド等の直動転がり支持装置において、金属製の軌道溝の防錆性能が長期に渡って持続されるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、互いに対向配置される軌道溝を備えた第１部材および第２部材と、両部材の軌道溝間に転動自在に配設された複数個の転動体と、を少なくとも備え、転動体が転動することにより第１部材および第２部材の一方が他方に対して相対的に直線移動する直動転がり支持装置において、前記第１部材および第２部材の少なくともいずれかは、金属製であり、前記軌道面を含む面が、防錆処理層を介して、有機リン化合物、脂肪酸、および脂肪酸誘導体から選択された化合物を一種類、もしくは複数種類の合計で０．５質量％以上１０．０質量％以下の割合で含有するフッ素樹脂層で被覆されていることを特徴とする直動転がり支持装置を提供する。
【０００９】
前記第１部材および第２部材の少なくともいずれかが、金属製であり、前記軌道面を含む面が防錆処理層を介して、有機リン化合物を含有するフッ素樹脂層で被覆されていると、有機リン化合物が防錆処理層と反応して、極圧性および耐摩耗性に優れた薄膜が形成された状態となる。また、軌道面に関しては、フッ素樹脂の性質により転動体の円滑な転動性が確保される。
【００１０】
前記第１部材および第２部材の少なくともいずれかが、金属製であり、前記軌道面を含む面が防錆処理層を介して、脂肪酸または脂肪酸誘導体を含有するフッ素樹脂層で被覆されていると、脂肪酸または脂肪酸誘導体が防錆処理層に吸着して、耐摩耗性に優れた薄膜が形成された状態となる。また、軌道面に関しては、フッ素樹脂の性質により転動体の円滑な転動性が確保される。
【００１１】
前記化合物（有機リン化合物、脂肪酸、または脂肪酸誘導体）のフッ素樹脂に対する含有率が（複数種類含有する場合には合計で）０．５質量％未満であると、前記化合物による薄膜の形成が不十分となる。前記含有率が１０．０質量％を超えると、フッ素樹脂の含有率が不十分となって、転動体の円滑な転動性が確保されなくなるとともに、防錆処理層に対する密着性が低下して、防錆処理層が剥がれやすくなる。
【００１２】
前記フッ素樹脂層は、前記防錆処理層の表面粗さ（Ｒａ）の３倍以上５０倍以下の厚さで形成されていることが好ましい。前記フッ素樹脂層の厚さが防錆処理層の表面粗さ（Ｒａ）の３倍以上にすることで、防錆処理層の微細な凹凸のほぼ全ての凹部が前記フッ素樹脂層で埋まり、防錆処理層が露出しない状態になる。前記フッ素樹脂層の厚さが防錆処理層の表面粗さ（Ｒａ）の５０倍を超えると、摺動抵抗が著しく増大し、軌道面の形状精度が著しく低下し、防錆処理層に対する密着性が著しく低下する。
【００１３】
本発明で使用可能なフッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等が挙げられる。
【００１４】
フッ素樹脂に含有させる有機リン化合物としては、亜リン酸エステルが好ましく、特に、炭素数１〜１８の炭化水素系亜リン酸エステルが好適であり、その例としてトリオオクチルフォスファイト、トリクレジルフォスファイト等が挙げられる。
フッ素樹脂に含有させる脂肪酸としては、オレイン酸、ナフテン酸、アビエチン酸、ラノリン酸、コハク酸が挙げられる。
フッ素樹脂に含有させる脂肪酸誘導体としては、コハク酸誘導体が好ましく、アルケルコハク酸、アルケルコハク酸ハーフエーテル、アルケニルコハク酸などが挙げられる。
【００１５】
前記フッ素樹脂層の形成方法としては、フッ素樹脂を含有する塗料に、有機リン化合物、脂肪酸、脂肪酸誘導体の少なくともいずれかを添加して、塗布した後に、焼成する方法が挙げられる。この塗布液としては、フッ素樹脂と、ポリアミドイミド樹脂やエポキシ樹脂などからなる結合材を含有する分散液に、有機リン化合物、脂肪酸、脂肪酸誘導体の少なくともいずれかを添加した液体を使用してもよい。
防錆処理層の形成方法としては、従来より公知の硬質クロムめっき法、低温クロムめっき法、無電解ニッケルめっき法、チタン酸化物やジルコニウム酸化物による化学処理法などのいずれの方法も採用できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の直動転がり支持装置によれば、防錆性能と摺動性能（転動体の円滑な転動性）が長期に渡って持続される。よって、本発明の直動転がり支持装置は、高湿度の環境下で使用される直動転がり支持装置として好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に示すリニアガイドの案内レール１とスライダ２の本体２Ａを以下の方法で作製した。
案内レール１については、先ず、特殊高炭素鋼（ＬＧ５７）からなる素材を所定形状に加工した後に、通常の熱処理を施した。軌道溝１１の表面粗さ（Ｒａ）は０．５μｍとした。次に、案内レール１の全表面に防錆処理として、低温クロムめっき処理を施した。この処理後の軌道溝１１の表面粗さ（Ｒａ）は０．５μｍであった。
【００１８】
次に、案内レール１の軌道溝１１が形成されている両側面の全体に、下記のコーティング液を吹き付け塗布した後に、１８０℃で２時間焼成した。これにより、案内レール１の軌道溝１１が形成されている両側面の全体に、亜リン酸エステルを３質量％含有するフッ素樹脂層が厚さ５μｍで形成された。この厚さは、防錆処理層の表面粗さ（Ｒａ）の１０倍である。
【００１９】
コーティング液は以下のようにして調製した。亜リン酸エステルとして、城北化学工業（株）のジフェニルハイドロゲンホスファイト「ＪＰ２６０」を用意した。また、フッ素樹脂塗料として、ダイキン工業（株）の「タフコート（登録商標）エナメル」を用意した。「タフコート（登録商標）エナメル」に含有されているフッ素樹脂はＰＴＦＥである。そして、「タフコート（登録商標）エナメル」１００ｇに対して「ＪＰ２６０」を３ｇ添加して攪拌することでコーティング液を得た。
【００２０】
スライダ本体２Ａについては、先ず、ＳＣＭ４２０Ｈからなる素材を所定形状に加工した後に、通常の熱処理を施した。軌道溝２１の表面粗さ（Ｒａ）は０．５μｍとした。次に、スライダ本体２Ａの全表面に防錆処理として、低温クロムめっき処理を施した。この処理後の軌道溝２１の表面粗さ（Ｒａ）は０．５μｍであった。
【００２１】
次に、スライダ本体２Ａの軌道溝２１が形成されている両内側面の全体に、前述のコーティング液を吹き付け塗布した後に、１８０℃で２時間焼成した。これにより、スライダ本体２Ａの軌道溝２１が形成されている両内側面の全体に、亜リン酸エステルを３質量％含有するフッ素樹脂層が厚さ５μｍで形成された。この厚さは、防錆処理層の表面粗さ（Ｒａ）の１０倍である。
ボール３は、高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２で形成し、従来と同じ熱処理を行った。ボール３の直径は３．１７５ｍｍとした。
【００２２】
このようにして得られた案内レール１、スライダ本体２Ａ、およびボール３と、従来品のエンドキャップ２Ｂ等を用いて、サンプルNo. １のリニアガイドを組み立てた。
サンプルNo. ２のリニアガイド用の案内レール１およびスライダ本体２Ａを、以下の方法で作製した。先ず、全表面に防錆処理を行うところまでは、前記と同じ方法を採用して行った。次に、案内レール１の軌道溝１１が形成されている両側面の全体と、スライダ本体２Ａの軌道溝２１が形成されている両内側面の全体に、前述のコーティング液に代えて、ダイキン工業（株）の「タフコート（登録商標）エナメル」のみを、吹き付け塗布した後に、１８０℃で２時間焼成した。
【００２３】
これにより、案内レール１の軌道溝１１が形成されている両側面の全体と、スライダ本体２Ａの軌道溝２１が形成されている両内側面の全体に、フッ素樹脂層が厚さ５μｍで形成された。この厚さは、防錆処理層の表面粗さ（Ｒａ）の１０倍である。
このようにして得られた案内レール１およびスライダ本体２Ａを用いた以外は、No. １と同様にして、サンプルNo. ２のリニアガイドを組み立てた。
【００２４】
また、前記と同じ方法で全表面に防錆処理がなされた案内レール１およびスライダ本体２Ａをそのまま用いて、サンプルNo. ３のリニアガイドを組み立てた。すなわち、サンプルNo. ３のリニアガイドの軌道溝１１，２１には、防錆処理層は形成されているが、フッ素樹脂層は形成されていない。
No. １〜３のリニアガイドについて、潤滑剤として昭和シェル石油（株）製の基油が鉱油であるグリース「ＡＳ２」を用い、動定格荷重の１０％の荷重を掛け、速度６０ｍ／ｍｉｎで、ストローク６００ｍｍで２０００ｋｍ往復移動させる走行試験を行った。グリースの供給は、５００ｋｍ毎に一回、９ｍｌを補充（フルパック補充）することで行った。試験環境は、塩素系クーラント１０ｍｌを２４時間毎に一回の頻度で案内レール１の軌道溝１１にスプレー塗布する腐食環境とし、温度は室温とした。
【００２５】
この走行試験の前後に、フォームタリサーフ（テーラーホブソン社）の「ＰＧＩ８２０」にて、スライダ本体２Ａの軌道溝２１の形状を測定し、変化量の最大値を摩耗量とした。
この試験の結果、軌道溝２１の摩耗量は、本発明の実施例に相当するNo. １のリニアガイドで１．０μｍであったが、本発明の比較例に相当するNo. ２およびNo. ３では１．７５μｍおよび５．０μｍであった。
【００２６】
この実施形態では、直動転がり支持装置としてリニアガイドを例示しており、案内レール１およびスライダの一方が第１部材、他方が第２部材に相当し、ボール３が転動体に相当し、軌道溝１１，２１が軌道面に相当する。なお、直動転がり支持装置がボールねじの場合には、ねじ軸およびナットの一方が第１部材、他方が第２部材に相当し、ボールが転動体に相当し、ねじ軸およびナットの螺旋溝が軌道面に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の直動転がり支持装置の一実施形態に相当するリニアガイドを示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  案内レール（第１部材）
１１  転動溝（転動面）
２  スライダ（第２部材）
２Ａ  スライダ本体
２Ｂ  エンドキャップ
２１  転動溝（転動面）
２２  戻し通路
３  ボール（転動体）
【図１】
2008151301.tif 000003