(57)【要約】【課題】油膜が形成され難い条件下で使用された場合であっても、必要な耐久性を備えた直動装置を提供する。【解決手段】直動装置用セパレータ１の少なくとも凹面（保持面）１ａをなす表面に、面積率で７５％以上の固体潤滑材を有する固体潤滑被膜１Ａを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する軌道面を有する第１部材と第２部材との間に転動自在に配置される複数の転動体間に介装され、前記転動体との対向面に前記転動体の転動面を保持する保持面を備えた直動装置用セパレータにおいて、
少なくとも保持面をなす表面に、面積率で７５％以上の固体潤滑材を有する固体潤滑被膜が形成されていることを特徴とする直動装置用セパレータ。
【請求項２】
前記固体潤滑被膜は、面積率で９５％以下の固体潤滑材を有することを特徴とする請求項１に記載の直動装置用セパレータ。
【請求項３】
前記固体潤滑被膜は、０．１０μｍ以上８μｍ以下の厚さで形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の直動装置用セパレータ。
【請求項４】
前記固体潤滑被膜は、０．１０μｍ以上５μｍ以下の微小くぼみを有する表面に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の直動装置用セパレータ。
【請求項５】
前記固体潤滑被膜は、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１０μｍ以上０．５０μｍの表面に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の直動装置用セパレータ。
【請求項６】
互いに対向配置される軌道面を有する第１部材及び第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に転動自在に配置される複数の転動体と、前記複数の転動体間に介装され、前記転動体の転動面を保持する保持面を有するセパレータと、を備え、前記転動体が転動することにより、前記第１部材及び前記第２部材のうち一方が他方に対して相対的に直動する直動装置において、
前記セパレータは、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の直動装置用セパレータであることを特徴とする直動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直動装置（例えば、ボールねじ、リニアガイド、リニアボールベアリング）において複数の転動体間に介装されるセパレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
マシニングセンタの工作機械や産業用ロボット等の機械装置では、回転運動を直線運動に変換させたり、ワークテーブル等の直線運動を円滑に行わせたりするために、ボールやローラを転動体として備える直動装置が多く用いられている。
直動装置の一例であるボールねじは、外周面にねじ溝（軌道面）が形成されたねじ軸と、内周面にねじ溝（軌道面）が形成されたナットと、これらのねじ溝間に形成されるボール転動路に転動自在に配置される複数のボール（転動体）と、ナットの外周面に形成されて、ボール転動路の一端側から他端側にボールを循環させる循環通路（例えば、チューブやコマ）と、を備えており、ボールが転動することにより、ナットがねじ軸に対して相対的に直動するようになっている。
【０００３】
このようなボールねじでは、作動時の摩擦損失がほとんど無視できることから、駆動効率が極めて高く、また、ねじ軸とナットとの相対回転時に摺動を伴わないことから、構成部品の摩擦が極めて少ないという利点がある。一方、ボールねじでは、隣接するボール同士が接触して、その接触面ではボールの転動速度の２倍の速度で相対滑りが生じるため、ボールねじの駆動速度が速くなると、ボールの表面が比較的短時間で許容限度以上に摩耗したり、摩擦熱によりボールの表面やねじ溝に焼付きが生じたりする場合がある。
そこで、ボールとこのボールよりも若干小径のスペーサーボールとを交互に配置し、スペーサーボールをボールと逆方向に回転させることで、上述した相対滑りを抑制する技術が提案されている。
【０００４】
しかしながら、スペーサーボールを配置したボールねじでは、ボールの表面の摩耗や焼付きは防止できるようになるが、スペーサーボールを介装した分、ボールの個数が約半分になることから、各ボールが受ける軸方向荷重が約２倍になり、ボールねじの許容荷重及び剛性が、スペーサーボールを介装しない場合と比べて約半分になる。よって、ボールねじの高速駆動を円滑に行うためには、ナットの軸方向寸法を大きくしてボールの個数を増やす必要があり、製品コストの上昇や機械装置全体の大型化を招いたり、ナットの慣性質量の増大により起動時や停止時の制御が困難になったりする場合がある。また、ボールねじを高速駆動した場合には、起動時や停止時等にボールとスペーサーボールとが衝突するため、ボールの表面に圧痕や剥離等の摩耗が生じたり、駆動騒音が生じたりする場合もある。
【０００５】
そこで、許容荷重を大幅に低減することなく、ボールの表面の摩耗や駆動騒音を生じ難くするための方法として、特許文献１〜特許文献３では、複数のボール間に、これらのボールの転動面を保持する保持面を備えたセパレータを介装する方法が提案されている。
特許文献１では、セパレータの保持面を、ボールの半径よりも曲率半径の大きな凹面とすることが提案されている。
【０００６】
特許文献２では、セパレータの保持面に、複数の突起をその先端がボールの球面に倣うように分散形成することが提案されている。
特許文献３では、セパレータの外径をボールの外径よりも小さく、且つ、ボールとセパレータとの外径差を許容荷重が加わった場合にボールが生じる弾性変形量よりも大きくすることが提案されている。
【０００７】
このような特許文献１〜特許文献３に記載のボールねじでは、上述したスペーサーボールを配置したボールねじと比べて、軸方向荷重を受けるボールを多く配置できることから、許容荷重や剛性の低下を抑制できるとともに、ボール同士が接触し難くなり、且つ、セパレータの保持面に潤滑材を保持できることから、ボールの表面に摩耗を生じ難くできる。
【０００８】
ところで、セパレータを介装せずに、ボールの表面に摩耗を生じ難くするための方法として、特許文献４では、ボールの表面に、二硫化モリブデンの微粒子を噴射して衝突固着させることにより、厚さが０．５μｍ以下の固体潤滑被膜を形成する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−３１５８３５号公報
【特許文献２】特開２０００−１９９５５６号公報
【特許文献３】特開２００１−２１０１８号公報
【特許文献４】特開２００４−６０７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した機械装置の更なる高性能化を図るために、この機械装置で用いられる直動装置を、高温・高負荷下で短ストローク往復運動が行われる等、油膜が形成され難い条件下（例えば、油膜パラメータが３以下）で使用すると、上述した特許文献１〜特許文献３に記載の技術では、ボールの表面に摩耗が生じて、直動装置に必要な耐久性が得られなくなる場合がある。
【００１０】
一方、ボールの表面に摩耗を生じ難くするために、特許文献１〜特許文献３に記載のセパレータを配置した直動装置において、ボールの表面に特許文献４に記載の固体潤滑被膜を形成することが考えられる。しかしながら、特許文献４に記載の固体潤滑被膜をボールの表面に形成すると、ボールの真球度が十分ではなくなるため、駆動騒音が生じ易くなる場合がある。また、特許文献４に記載の固体潤滑被膜は、上述した油膜が形成され難い条件下で使用されると剥離し易いため、この固体潤滑被膜をボールの表面に形成しても、直動装置に必要な耐久性が得られなくなる場合がある。
【００１１】
そこで、本発明は、油膜が形成され難い条件下で使用された場合であっても、必要な耐久性を備えた直動装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を解決するために、互いに対向する軌道面を有する第１部材と第２部材との間に転動自在に配置される複数の転動体間に介装され、前記転動体との対向面に前記転動体の転動面を受ける保持面を備えた直動装置用セパレータにおいて、少なくとも前記保持面をなす表面に、面積率で７５％以上の固体潤滑材を有する固体潤滑被膜が形成されていることを特徴とする直動装置用セパレータを提供する。
【００１３】
本発明の直動装置用セパレータによれば、セパレータの少なくとも保持面をなす表面に、特定面積率以上の固体潤滑材を有する固体潤滑被膜を形成したことにより、その表面に固体潤滑被膜が密着して維持されるため、保持する転動体の転動面に摩耗を生じ難くできる。よって、この直動装置用セパレータを、直動装置の第１部材及び第２部材間に配置される複数の転動体間に介装することにより、油膜が形成され難い条件下（例えば、油膜パラメータが３以下）で使用された場合であっても、直動装置に必要な耐久性が得られる。
【００１４】
また、本発明に係る直動装置用セパレータにおいて、前記固体潤滑被膜は、面積率で９５％以下の固体潤滑材を有することが好ましい。
これによれば、セパレータの表面に固体潤滑被膜がさらに密着して形成されるため、保持する転動体の転動面にさらに摩耗を生じ難くできる。ここで、固体潤滑被膜をなす固体潤滑材が面積率で９５％よりも多く存在すると、固体潤滑被膜により得られる効果が飽和するとともに、固体潤滑被膜が剥離して、異物の発生、音響不良、及び振動の上昇が生じ易くなる。
【００１５】
さらに、本発明に係る直動装置用セパレータにおいて、前記固体潤滑被膜は、０．１０μｍ以上８μｍ以下の厚さで形成されていることが好ましい。
ここで、固体潤滑被膜の厚さが０．１０μｍ未満であると、摩耗の発生を効果的に抑制できなくなる。一方、固体潤滑被膜の厚さが８μｍを超えると、固体潤滑被膜の付着強度が得られなくなるため、異物の発生、音響不良、及び振動の上昇が生じ易くなる。
【００１６】
さらに、本発明に係る直動装置用セパレータにおいて、前記固体潤滑被膜は、０．１０μｍ以上５μｍ以下の微小くぼみを有する表面に形成されていることが好ましい。
これによれば、セパレータの表面に形成された微小くぼみに固体潤滑被膜が充填されて、表面に固体潤滑被膜がさらに密着して形成される。ここで、表面の微小くぼみが０．１０μｍ未満であると、表面に固体潤滑被膜が密着して形成されなくなり、一方、５μｍを超えると、微小くぼみにより得られる効果が飽和する。
【００１７】
さらに、本発明に係る直動装置用セパレータにおいて、前記固体潤滑被膜は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定された算術平均粗さ（Ｒａ）が０．１０μｍ以上０．５０μｍの表面に形成されていることが好ましい。
さらに、本発明に係る直動装置用セパレータにおいては、潤滑材を保持し易くするとともに、組み立て時に転動体への弾性予圧を付与し易く、且つ、セパレータの転動体に対するセンタリング作用を得るために、セパレータの保持面の外周縁に、転動体に当接するリップ部を形成することが好ましい。
【００１８】
なお、本発明において固体潤滑被膜をなす固体潤滑材の面積率とは、形成された固体潤滑被膜の全表面に固体潤滑材が存在する場合を１００％とした時の面積率を指す。例えば、固体潤滑材が面積率で７５％存在する固体潤滑被膜とは、形成された固体潤滑被膜の表面の７５％に固体潤滑材が存在し、残りの２５％には固体潤滑材が形成されずに、空孔部が存在している状態を指す。
【００１９】
また、本発明における固体潤滑被膜をなす固体潤滑材としては、セパレータの表面に必要な強度が得られ、且つ、表面との密着性がよいものであれば特に限定されない。例えば、二硫化モリブデン、ポリエチレン、フッ素樹脂、ナイロン、ポリアセタール、ポリオレフィン、ポリエステル、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、金属石けん、二硫化タングステン、窒化ホウ素、黒鉛、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、スズ、スズ合金、酸化金属、銅、銅合金、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛、亜鉛合金等が挙げられる。
【００２０】
また、本発明において固体潤滑被膜を形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、固体潤滑材をショット材として表面に噴射固着させるショットピーニング加工により固体潤滑被膜を形成する方法や、固体潤滑材を塑性変形させることにより固体潤滑被膜を形成する方法や、固体潤滑材とパラフィンワックス等の熱可塑性樹脂とを高温で混練して半溶融状の液体を得た後、焼成することにより、固体潤滑被膜を形成する方法が挙げられる。特に、固体潤滑被膜をより密着して表面に形成するためには、ショットピーニング加工を用いることが好ましい。
【００２１】
さらに、本発明において表面に微小くぼみを形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、セパレータの作製時に予め微小くぼみが形成された金型を用いて、転写させることで微小くぼみを形成してもよいし、セパレータの成形後にショットピーニング加工や、バレル加工や、レーザ加工を用いて微小くぼみを形成してもよい。
さらに、本発明におけるセパレータの材料としては、特に限定されないが、例えば、ナイロン６６、ナイロン４６、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の樹脂が挙げられる。
【００２２】
本発明はまた、互いに対向配置される軌道面を有する第１部材及び第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に転動自在に配置される複数の転動体と、前記複数の転動体間に介装され、前記転動体との対向面に前記転動体の転動面を受ける保持面を有するセパレータと、を備え、前記転動体が転動することにより、前記第１部材及び前記第２部材のうち一方が他方に対して相対的に直動する直動装置において、前記セパレータは、本発明に係る直動装置用セパレータであること特徴とする直動装置を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の直動装置用セパレータによれば、少なくとも保持面をなす表面に、面積率で７５％以上の固体潤滑材を有する固体潤滑被膜を形成したことにより、固体潤滑被膜が密着して形成されるため、その表面に保持される転動体の転動面に摩耗を生じ難くできる。
よって、本発明の直動装置用セパレータを、直動装置の第１部材及び第２部材の間に配置する複数の転動体間に介装させることにより、油膜が形成され難い条件下で使用された場合であっても、転動体の転動面に摩耗が生じ難くなるため、直動装置に必要な耐久性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る直動装置用セパレータの一例を示す斜視図である。
このセパレータ１は、略円柱形状であり、この円柱の両底面にボール（転動体）２の表面（転動面）を保持する凹面（保持面）１ａが形成されている。この凹面１ａは、保持するボール２の半径rも大きな曲率半径Ｒを有するゴシックアーチ形状となっている。このような凹面１ａを有することにより、セパレータ１をなす円柱の最大長さLに対して、中央部の厚みtが小さくなるため、複数のボール２を配置できるとともに、ボール２とセパレータ１との接触面積が小さくなり、摺動抵抗を低減できる。
【００２５】
このセパレータ１の凹面１ａを含む全表面には、０．１０〜５μｍの深さの微小くぼみ（ディンプル）が形成されているとともに、その全表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は０．１０〜０．５０μｍとなっている。そして、セパレータ１の凹面１ａを含む全表面には、面積率で７５％以上の二硫化モリブデン（固体潤滑材）を有する固体潤滑被膜１Ａが、０．１０〜８μｍの厚みで形成されている。
【００２６】
本実施形態のセパレータ１によれば、凹面１ａを含む全表面に、所定面積率の固体潤滑材を有する固体潤滑被膜１Ａが形成されているため、高温・高負荷下で短ストローク往復運動を行う等、油膜が形成され難い条件下で使用される直動装置に組み込まれた場合であっても、凹面１ａで保持されるボール２の表面に摩耗を生じ難くできる。
このセパレータ１を組み込む直動装置としては、図２〜図６に示すものが挙げられる。
【００２７】
図２は、本発明に係る直動装置として、ボールねじの一例を示す正面図である。図３は、図２におけるボールねじのナットのみを図２のA−Aに沿って切断した状態を示す断面図である。図４は、図３におけるボールとセパレータを示す拡大断面図である。
このボールねじ１０は、外周面に螺旋状のねじ溝 (軌道面)１１ａを有するねじ軸（第１部材）１１と、内周面に螺旋状のねじ溝(軌道面)１２aを有するナット（第２部材）１２と、これらのねじ溝１１a
，１２ａ間に形成されるボール転動路に転動自在に配置される複数のボール（転動体）２と、ボール２間に介装される複数のセパレータ１と、を備えている。
【００２８】
また、ナット１２の外周面には、切り欠き部１２Ａが設けられている。この切り欠き部１２Ａには、ボール転動路の一端側から他端側にボールを循環させるリターンチューブ１３がチューブ押さえ１４により固定されている。
さらに、ナット１２の軸方向一端には、ナット１２をテーブル等に固定するためのフランジ１５が設けられている。さらに、フランジ１５とねじ軸１１との間、及び、ナット１２の軸方向他端部とねじ軸１１との間は、防塵用シール１６で閉塞されている。そして、ボール２が転動することにより、ナット１２がねじ軸１１に対して相対的に直動するようになっている。
【００２９】
図５は、本発明に係る直動装置として、リニアガイドの一例を示す一部断面斜視図である。
このリニアガイド２０は、断面が略矩形状の案内レール（第１部材）２１と、この案内レール２１の長手方向に移動可能で、且つ、横断面が略コ字状のスライダ（第２部材）２２と、案内レール２１に設けられたボール転動溝２１ａとスライダ２２に設けられたボール転動溝２２ａとで形成されたボール転動路に転動自在に配置された複数のボール（転動体）２と、このボール２の間に介装された複数のセパレータ１と、を備えている。
【００３０】
また、スライダ２２には、その軸方向両端部に、エンドキャップ２３がエンドキャップ固定ボルト２３ａにより着脱自在に設けられている。このエンドキャップ２３内には、ボール転動路の一端側から他端側にボール２を循環させるボール戻し路が設けられており、このボール戻り路は略Ｕ字状のボール通路孔を介してボール転動路と連結されている。そして、ボール２が転動することにより、スライダ２２が案内レール２１に対して相対的に直動するようになっている。
【００３１】
図６は、本発明に係る直動装置として、リニアボールベアリングの一例を示す正面図である。
このリニアボールベアリング３０は、リニアシャフト（第１部材）３１に外嵌させることで使用され、外筒（第２部材）３２と、外筒３２の内周面に止め輪３３により固定された円筒状の保持器３４と、保持器３４の周面に軸方向に延びる長円状に設けられたボール転動溝に転動自在に配置された複数のボール（転動体）２と、これらのボール２間に介装された複数のセパレータ１と、を備えている。
【００３２】
また、保持器３４の内周面側のボール転動溝には切り欠き部３４ａが設けられており、ボール２は、この切り欠き部３４ａにおいて保持器３４の内周面より突出した状態で存在する。そして、ボール２が転動することにより、外筒３２がリニアシャフト３１に対して相対的に直動するようになっている。
これらの直動装置１０，２０，３０に上述したセパレータ１を組み込むことにより、セパレータ１の表面に固体潤滑被膜１Ａを形成しない場合と比べて、セパレータ１の凹面１ａで保持されるボール２の表面に摩耗が生じ難くなる。よって、高温・高負荷下で短ストローク往復運動を行う等、油膜が形成され難い条件下で使用された場合であっても、直動装置に必要な耐久性が得られる。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明の効果を実施例に基づいて検証した結果について説明する。
本実施形態では、  Ｊ  Ｉ  Ｓ  Ｂ  １１９２に規定された呼び番号Ｃ５のボールねじ（ねじ軸径：２５ｍｍ，リード：１０ｍｍ，ねじ軸全長：５００ｍｍ，ボール径：４．７６２ｍｍ）を、以下に示す手順で作製した。
本実施形態では、４種類のセパレータＡ〜Ｄを以下に示す手順で作製した。このセパレータＡ〜Ｄは、上述したセパレータ１と同様の構成とし、その外径寸法は転動体の直径の０．８倍とした。
【００３４】
セパレータＡは、まず、ナイロン６６からなる素材を用いてセパレータの形状に加工した。次に、その凹面を含む全表面にバレル加工によりディンプルを形成した後、ショットピーニング加工により固体潤滑被膜を形成することで作製した。
セパレータＢは、セパレータＡと同様に所定形状に加工した後、その凹面を含む全表面にディンプルを形成せずに、ショットピーニング加工により直接固体潤滑被膜を形成することで作製した。
【００３５】
セパレータＣは、セパレータＡと同様に所定形状に加工した後、その凹面を含む全表面にバレル加工によりディンプルを形成することで作製した。
セパレータＤは、セパレータＡと同様に所定形状に加工した後、その凹面を含む全表面にディンプルも固体潤滑被膜も形成せずに作製した。
なお、ディンプルを形成するためのバレル加工は、研磨材としてＳｉＣを用いることで行った。また、固体潤滑被膜を形成するためのショットピーニング加工は、噴射圧力０．２〜０．５ＭＰａで、噴射時間５〜１５分の条件下、ショット材として二硫化モリブデンを噴射させることで行った。
【００３６】
このようにして得られたセパレータの破壊検査用サンプルを用いて、固体潤滑被膜をなす固体潤滑材の面積率と、固体潤滑被膜の厚さとを測定した。
ここで、固体潤滑被膜をなす潤滑材の面積率は、以下に示す手順で測定した。まず、ＥＰＭＡ（電子プローブマイクロアナライザ）を用いて、セパレータの表面の観察を２０００倍で３０視野分行った。次に、セパレータの表面の２００μｍ四方を１０００倍に拡大し、固体潤滑被膜が形成される前の元素特性Ｘ線強度の１０倍以上のＸ線強度が検出された部分を固体潤滑材が存在する領域として判定した。そして、３０視野分の結果を画像解析して、固体潤滑被膜をなす固体潤滑材の面積率の平均値を算出し、この結果を表1に示した。
【００３７】
また、固体潤滑被膜の厚さは、以下に示す手順で測定した。まず、セパレータを切断して、その切断面にバフ研磨で表面仕上げを施した後、電子顕微鏡を用いて５０００倍で３０視野分の観察を行った。このとき、それぞれ１視野中において、横方向に固体潤滑被膜の断面層が観察されるようにセパレータを配置し、縦方向（固体潤滑被膜の厚さ方向）に沿って６区間に分割して、各区間の被膜厚さを算出した。そして、６区間の被膜厚さの平均値から算出される１視野の平均被膜厚さを用いて、３０視野分の平均被膜厚さを算出し、この結果を表１に併せて示した。
【００３８】
同様に、得られたセパレータの破壊検査用サンプルを用いて、バレル加工後の表面のディンプル深さと算術平均粗さ（Ｒａ）とを測定した。
ここで、バレル加工後の表面のディンプル深さは、以下に示す手順で測定した。まず、三次元非接触表面形状測定機を用いて、１００倍で３０視野分の観察を行った。次に、得られた画像を断面プロファイルに変換して、ＸＹ方向のそれぞれ５断面を観察し、この結果をその平均値で表１に併せて示した。また、バレル加工後の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、公知の粗さ測定機により測定した。
【００３９】
本実施形態では、以下に示す手順でねじ軸及びナットを作製した。
まず、ＳＣＭ４３５（機械構造用合金鋼）からなる素材を所定形状に加工した後、混合ガス（Ｒｘガス＋エンリッチガス＋アンモニアガス）が導入された炉内において、９２０〜９４０℃で４〜６時間加熱保持することによる浸炭窒化処理と、油焼入れ処理と、１６０〜３２０℃で２時間加熱保持することによる焼戻し処理とを施した。これにより、このねじ軸及びナットのねじ溝をなす表層部（表面から５０μｍまでの部分）において、残留オーステナイト量を１５〜４０体積％とし、硬さをＨＲＣ６２〜６７（Ｈｖ７４６〜９００）とした。
【００４０】
本実施形態では、以下に示す手順でボールを作製した。
まず、高炭素クロム軸受鋼２種（ＳＵＪ２）からなる素材を所定形状に加工した後、混合ガス（ＲＸガス＋エンリッチガス＋アンモニアガス）が導入された炉内において、８４０℃で３時間加熱保持することによる浸炭窒化処理と、油焼入れ処理と、１８０〜２００℃で２時間加熱保持することによる焼戻し処理とを施して、粗加工を行った。これにより、ボールの転動面をなす表層部（表面から５０μｍまでの部分）において、残留オーステナイト量を１５〜４０％とし、硬さをＨＲＣ６２〜６７（Ｈｖ７４６〜９００）とした。次に、ボールの転動面にタンブラ−加工を行って、ＪＩＳに規定された等級Ｇ２０に相当するまで仕上げ加工を行った。
【００４１】
このようにして得られたボールねじ、ナット、ボール、及びセパレータの寿命試験用サンプルを用いて、ボールねじを組み立てた。この時、ボール転動路内の総隙間は０よりも大きく、且つ、最後尾にあたる１個のセパレータを除去したと仮定した時に先頭のボールと最後尾のボールとの隙間が、セパレータの外径寸法の０．８倍よりも小さくなるように設定した。
【００４２】
そして、このボールねじを、以下に示すように油膜が形成され難い条件下（油膜パラメータが３以下）で運転させることで、ボールねじの寿命試験を行った。この寿命試験は、理論寿命時間の３倍を上限としてボールねじを運転させることで行い、ナットの試験温度が初期温度に比べて１０℃上昇した時点で、又は、振動値が初期振動値に比べて３倍以上となった時点で、ボールねじの運転を停止させた。そして、ボールねじの運転を停止させるまでの時間を寿命として測定した。また、この寿命試験では、各実施例で１０回ずつ行って、ワイブル分布関数に基づくＬ１０寿命を算出した。そして、この結果を、セパレータＤを用いたＮｏ．２５の結果を１とした時の比で、表１に併せて示した。
＜寿命試験条件＞
試験機：日本精工株式会社製ボールねじ耐久寿命試験機
荷重：アキシャル荷重５８００Ｎ（Ｐ／Ｃ＝０．５）
回転速度：２００ｍｉｎ-1
ストローク：６０ｍｍ
潤滑材：鉱油系グリース
試験温度：１００℃
【００４３】
【表１】
2007218356.tif 000003
【００４４】
表１に示すように、セパレータの表面に面積率で７５％以上の固体潤滑材を有する固体潤滑被膜を形成したＮｏ．１〜Ｎｏ．２４では、それ以外のＮｏ．２５〜Ｎｏ．３０と比べて、寿命が長くなっていた。
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２４のうち、ディンプルを有する表面に固体潤滑被膜を形成したＮｏ．９〜Ｎｏ．１６とＮｏ．１９〜Ｎｏ．２４では、特に寿命が長くなっていた。
また、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６とＮｏ．７，８の結果、及び、Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１５とＮｏ．１６の結果から、固体潤滑被膜をなす固体潤滑材の面積率を９５％以下とすることで、特に寿命が長くなっていることが分かる。
【００４５】
さらに、Ｎｏ．３とＮｏ．１７，１８との結果、及びＮｏ．１１とＮｏ．１９，２０との結果から、固体潤滑被膜の厚さを０．１０〜８μｍとすることで、より寿命が長くなっていることが分かる。
さらに、Ｎｏ．１１とＮｏ．２１，２２との結果から、固体潤滑被膜を形成する表面のディンプルの深さを０．１０〜５μｍとすることで、より寿命が長くなっていることが分かる。
さらに、Ｎｏ．１１とＮｏ．２３，２４の結果から、固体潤滑被膜を形成する表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を０．１０〜０．５０μｍとすることで、より寿命が長くなっていることが分かる。
【００４６】
また、表１に示す結果のうち、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６の結果とＮｏ．２７〜Ｎｏ．３０の結果に基づいて、セパレータの表面に形成された固体潤滑被膜をなす固体潤滑材の面積率と、ボールねじの寿命との関係を示す図７のグラフを作成した。
図７のグラフから、セパレータの表面に面積率で７５％以上の固体潤滑材を有する固体潤滑被膜を形成することにより、Ｎｏ．２５の６．５倍以上の寿命が得られていることが分かる。また、深さが０．１０〜５μｍのディンプルを有する表面に面積率で７５％以上の固体潤滑材を有する固体潤滑被膜を形成することにより、Ｎｏ．２５の８．５倍以上の寿命が得られていることが分かる。
以上の結果から、面積率で７５％以上の固体潤滑材を有する固体潤滑被膜が全表面に形成されたセパレータを用いることにより、油膜が形成され難い条件下で使用された場合であっても、ボールねじの寿命を長くできることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る直動装置用セパレータの一例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る直動装置として、ボールねじの一例を示す正面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２におけるボールとセパレータとを示す拡大断面図である。
【図５】本発明に係る直動装置として、リニアガイドの一例を示す一部断面斜視図である。
【図６】本発明に係る直動装置として、リニアボールベアリングの一例を示す斜視図である。
【図７】セパレータの表面に形成された固体潤滑被膜をなす固体潤滑材の面積率と、ボールねじの寿命との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１      セパレータ
１ａ    凹面（保持面）
１Ａ    固体潤滑被膜
２      ボール（転動体）
１０    ボールねじ（直動装置）
１１    ねじ軸（第１部材）
１２    ナット（第２部材）
２０    リニアガイド（直動装置）
２１    案内レール（第１部材）
２２    スライダ（第２部材）
３０    リニアボールベアリング（直動装置）
３１    リニアシャフト（第１部材）
３２    外筒（第２部材）
３３    止め輪
３４    保持器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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