JP2017110751A - Linear guide device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear guide device of a longer service life in comparison with a conventional one, even under foreign matter mixed-lubrication but also under clean lubrication, by finding an optimum relation of a residual austenite amount of a rolling surface layer of a bearing body and a surface hardness, and optimizing an average particle diameter of carbide or carbonitride present on the rolling surface layer.SOLUTION: A rolling surface layer is formed by using alloy steel including C of 0.3-0.7 wt.% and Cr of 1-3 wt.%, and performing hardening heat treatment by carburizing or carbonitriding the same. A residual austenite amount of the rolling surface layer is 20-45 vol.%, and the rolling surface layer is dispersion-strengthened with fine carbide or carbonitride of average particle size of 0.5-1.5 μm.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、直動案内装置に関する。   The present invention relates to a linear motion guide device.

従来、直動案内装置の構成要素の一つであるベアリング本体の寿命の低下をもたらす要因の一つとして、潤滑油中の異物混入があげられる。潤滑油中には金属の切粉，削り屑，バリ及び摩耗粉等が混入していることが知られいる。このような異物は混入している直動案内装置の使用環境下では、当該異物がベアリング本体の転動溝または転動体に損傷を与え直動案内装置の寿命を低下させていた。そして、この直動案内装置の寿命低下は、潤滑油中に異物が混入していない場合に比べ1/10まで低下するという課題があった。   Conventionally, as one of the factors that cause a reduction in the life of a bearing main body, which is one of the components of a linear motion guide device, contamination of foreign matter in the lubricating oil can be cited. It is known that metal chips, shavings, burrs, wear powder, etc. are mixed in the lubricating oil. Under the usage environment of the linear motion guide device in which such foreign matter is mixed, the foreign matter damages the rolling groove or the rolling element of the bearing body, thereby reducing the life of the linear motion guide device. And the lifetime reduction of this linear motion guide apparatus had the subject that it fell to 1/10 compared with the case where the foreign material is not mixed in lubricating oil.

また、自動車の変速機用歯車等に生じるピッチングのように、軸受の軌道面又は転動面が転がり疲れにより、斑点状の微孔を生じ、転がり軸受の寿命を低下させていた。そこで、特開昭６２−２４４９９号及び特開平２−３４７６６7号に開示されているように、浸炭等の熱処理により低中炭素低合金鋼表面に球状化炭化物を析出させることで、鋼表面の硬さを向上させ、耐ピッチング性を向上した低中炭素低合金鋼を提供する従来例が知られている。 Further, like the pitching that occurs in a transmission gear of an automobile or the like, the raceway surface or rolling surface of the bearing is caused by rolling fatigue, resulting in spotted microholes, thereby reducing the life of the rolling bearing. Therefore, as disclosed in JP-A-62-24499 and JP-A-2-347667, the spheroidized carbides are precipitated on the surface of the low-medium carbon low alloy steel by heat treatment such as carburizing, so that the hardness of the steel surface is reduced. Conventional examples are known which provide a low-medium carbon low alloy steel with improved pitting resistance and improved pitting resistance.

しかしながら、前記従来例のように、前記軌道輪及び転動体の表面硬さを向上すると異物による圧痕の付き方は軽くなるが、その反面、当該軌道輪及び転動体の靱性が乏しくなり潤滑油中に存在する異物により引き起こされる損傷箇所からクラックが発生し、それは起点となって早期にフレーキングが生じ、転がり軸受の寿命を向上するには限界があった。 However, as in the conventional example, when the surface hardness of the raceway and rolling element is improved, the indentation due to foreign matter becomes lighter, but on the other hand, the toughness of the raceway and rolling element becomes poor and the lubricating oil is in a lubricating oil. Cracks were generated from the damaged parts caused by the foreign matter present in the steel, which caused flaking at an early stage, and there was a limit in improving the life of the rolling bearing.

そこで、特開昭６４−５５４２３号に開示されているように、異物が混入している潤滑下で転がり軸受を使用する場合でも、軸受の転がり表面層のＣの含有量、残留オーステナイト量、及び炭窒化物の含有量を適性値にすることで、異物により生じる圧痕のエッジ部における応力の集中を緩和し、クラックの発生を抑え、転がり軸受の寿命を向上する従来例が存在する。 Therefore, as disclosed in JP-A-64-55423, even when a rolling bearing is used under lubrication mixed with foreign matter, the content of C in the rolling surface layer of the bearing, the amount of retained austenite, and There is a conventional example in which the concentration of carbonitride is adjusted to an appropriate value, stress concentration at the edge portion of the indentation caused by the foreign matter is alleviated, crack generation is suppressed, and the life of the rolling bearing is improved.

特開昭６２−２４４９９号公報JP 62-24499 A 特開平２−３４７６６7号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-347667 特開昭６４−５５４２３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 64-55423

特開昭６４−５５４２３号に開示されている従来例では、適当量の残留オーステナイトにより異物混入潤滑下での寿命向上を図ることができるものであるが、一方で、残留オーステナイトにより表面硬さが低下して耐疲労性が下がるという課題があった。即ち、残留オーステナイト量と表面硬さとの適性な関係についての改良の余地があった。特開昭６４−５５４２３号に開示されている従来例では、ベアリング本体においても当てはまる。
また、従来のベアリング本体の材料において、ベアリングの寿命を向上する上での炭化物，炭窒化物の粒径をいかなる値にすれば良いかについての配慮がないと言う課題もあった。大型炭化物が繰り返し応力を受けると、当該大型炭化物は疲労起点となりクラック，フレーキングが発生するという問題がある。
そこで、本発明は、このような課題を解決するために、ベアリング本体の転がり表面層の残留オーステナイト量と表面硬さとの最適な関係を見いだし、さらに、転がり表面層に存在する炭化物，炭窒化物の平均粒径を最適な値にすることで、異物混入潤滑下ばかりでなくクリーンな潤滑下でも、従来品よりも寿命な直動案内装置を提供することを目的とする。 In the conventional example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-55423, an appropriate amount of retained austenite can improve the life under lubrication mixed with foreign matter. On the other hand, the retained austenite reduces surface hardness. There was a problem that the fatigue resistance decreased due to the decrease. That is, there is room for improvement in the appropriate relationship between the amount of retained austenite and surface hardness. In the conventional example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-55423, the same applies to the bearing body.
In addition, in the conventional bearing body material, there is a problem that there is no consideration as to what value should be used for the particle size of carbide and carbonitride for improving the life of the bearing. When a large carbide is repeatedly subjected to stress, the large carbide becomes a fatigue starting point, and there is a problem that cracks and flaking occur.
Therefore, the present invention has found an optimum relationship between the amount of retained austenite of the rolling surface layer of the bearing body and the surface hardness in order to solve such problems, and further, carbides and carbonitrides existing in the rolling surface layer. It is an object of the present invention to provide a linear motion guide device that has a lifespan that is longer than that of a conventional product, not only under foreign matter lubrication but also under clean lubrication.

この目的を達成するために本発明は、ベアリング本体に転動溝、直線路及び転動体を備えた直動案内装置において、前記転動溝、直線路及び転動体の少なくとも一つが、主として、C;0.3〜0.7重量％及びCr;1〜３重量％を含有する合金鋼からなり、しかも浸炭または浸炭窒化されて硬化熱処理されることにより転がり表面層が形成されており、その転がり表面層の残留オーステナイト量が20〜45vol％であり、且つ、平均粒径0.5〜1.5μｍの微細炭化物又は炭窒化物の分散強化したことを特徴とする直動案内装置である。   In order to achieve this object, the present invention provides a linear motion guide device in which a bearing body includes a rolling groove, a straight path, and a rolling element, wherein at least one of the rolling groove, the straight path, and the rolling element is mainly C. Made of alloy steel containing 0.3-0.7 wt% and Cr; 1-3 wt%, and a rolling surface layer is formed by carburizing or carbonitriding and hardening heat treatment, and the remaining rolling surface layer The linear guide device is characterized in that the amount of austenite is 20 to 45 vol%, and fine carbides or carbonitrides having an average particle size of 0.5 to 1.5 μm are dispersed and strengthened.

本発明によれば、炭化物形成元素を積極的に添加し、微細炭化物の析出強化により、残留
オーステナイトの存在による状面硬さの低下を補償するものであり、しかも残留オーステナイト量と表面の硬さの関係を最適な範囲にすることにより、異物混入潤滑下ばかりでなく、クレーンな潤滑下でも長寿命な転がり軸受を提供することができるという効果を達成することができる。 According to the present invention, a carbide forming element is positively added, and precipitation reduction of fine carbide compensates for a decrease in surface hardness due to the presence of residual austenite, and the amount of retained austenite and surface hardness are compensated. By making the relationship in the optimal range, it is possible to achieve an effect that it is possible to provide a rolling bearing having a long life not only under foreign matter lubrication but also under crane lubrication.

実施形態に係るリニアガイド装置の構成を、一部を切り欠いて示す斜視図である。1 is a perspective view showing a configuration of a linear guide device according to an embodiment with a part cut away. 実施形態に係るリニアガイド装置の要部の側面図であり、一部を切り欠いて示している。It is a side view of the principal part of the linear guide apparatus which concerns on embodiment, and has shown it notching one part.

以下、この発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るリニアガイド装置１の構成を、一部を切り欠いて示す斜視図である。また、図２は、リニアガイド装置１の要部の側面図であり、一部を切り欠いて示している。   Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a linear guide device 1 according to the present embodiment with a part thereof cut away. FIG. 2 is a side view of the main part of the linear guide device 1, with a part cut away.

図１に示すように、リニアガイド装置１は長手方向に延在する断面略角型の案内レール４
と、該案内レール４に転動体である転動体７を介して長手方向に移動可能に組付けられたベアリング１０とを備えている。ベアリング１０は、下面側に長手方向に延在する凹部１３が形成され、長手方向から見た断面形状は略コ字状となっている。凹部１３はベアリング１０の両端面を貫いて形成されている。ベアリング１０は凹部１３が案内レール４を跨いで該案内レール４上に配置されている。 As shown in FIG. 1, the linear guide device 1 includes a guide rail 4 having a substantially square cross section extending in the longitudinal direction.
And a bearing 10 assembled to the guide rail 4 so as to be movable in the longitudinal direction via a rolling element 7 which is a rolling element. The bearing 10 is formed with a recess 13 extending in the longitudinal direction on the lower surface side, and the cross-sectional shape viewed from the longitudinal direction is substantially U-shaped. The recess 13 is formed through both end faces of the bearing 10. In the bearing 10, the recess 13 is disposed on the guide rail 4 across the guide rail 4.

案内レール４の一方側の側面４ａと上面４ｃとが交差する稜線部には、転動体７が転動するための上側転動溝１６が長手方向に延在して形成されている。上側転動溝１６は断面形状が略１／４円弧状に形成されている。案内レール４の他方側の側面４ｂと上面４ｃとの稜線部にも同様の上側転動溝１６が形成されている。また、案内レール４の一方側の側面４ａの上下方向略中間位置には、転動体７が転動するための下側転動溝１７が長手方向に延在して形成されている。下側転動溝１７は断面形状が略１／２円弧状に形成されている。下側転動溝１７の底部には、下側転動溝１７の全長に亘って逃げ溝１８が形成されている。案内レール４の他方側の側面４ｂの上下方向略中間位置にも、同様の下側転動溝１７および逃げ溝１８が形成されている。このように、案内レール４には各側面４ａ、４ｂにそれぞれ上側および下側の２本ずつ、計４本の転動溝１６、１７が形成されている。 An upper rolling groove 16 for rolling the rolling element 7 extends in the longitudinal direction at a ridge line where the side surface 4a and the upper surface 4c on one side of the guide rail 4 intersect. The upper rolling groove 16 is formed in a substantially arc shape in cross section. A similar upper rolling groove 16 is also formed in the ridge line portion between the side surface 4b and the upper surface 4c on the other side of the guide rail 4. Further, a lower rolling groove 17 for rolling the rolling element 7 is formed extending in the longitudinal direction at a substantially intermediate position in the vertical direction of the side surface 4a on one side of the guide rail 4. The lower rolling groove 17 is formed in a substantially ½ arc shape in cross section. An escape groove 18 is formed at the bottom of the lower rolling groove 17 over the entire length of the lower rolling groove 17. A similar lower rolling groove 17 and escape groove 18 are formed at a substantially intermediate position in the vertical direction of the other side surface 4 b of the guide rail 4. As described above, the guide rail 4 is formed with four rolling grooves 16 and 17 in total on the side surfaces 4a and 4b, two on each of the upper and lower sides.

ベアリング１０は、ベアリング本体部１９と、ベアリング本体部１９の長手方向の各端部
にそれぞれ着脱可能に取付けられたエンドキャップ２２ａ、２２ｂとから構成されている。ベアリング本体部１９は、案内レール４の各側面４ａ、４ｂに沿ってそれぞれ下方に延在して配置される一対の脚部２５ａ、２５ｂと、一対の脚部２５ａ、２５ｂを案内レール４の上面４ｃ側で連結する胴体部２８とから構成されている。各エンドキャップ２２ａ、２２ｂのベアリング本体部１９側とは反対側の長手方向端部、すなわちベアリング１０の長手方向の最も外側となる各端部には、防塵部品であるサイドシール３１ａ、３１ｂがそれぞれ装着されている。これらのサイドシール３１ａ、３１ｂは、案内レール４とベアリング１０との隙間を密封し、外部から塵等の異物が侵入することを防止している。 The bearing 10 includes a bearing main body 19 and end caps 22 a and 22 b that are detachably attached to respective end portions in the longitudinal direction of the bearing main body 19. The bearing main body 19 includes a pair of leg portions 25 a and 25 b arranged to extend downward along the side surfaces 4 a and 4 b of the guide rail 4, and a pair of leg portions 25 a and 25 b on the upper surface of the guide rail 4. It is comprised from the trunk | drum 28 connected on the 4c side. Side seals 31a and 31b, which are dust-proof parts, are provided at the longitudinal ends of the end caps 22a and 22b opposite to the bearing body 19 side, that is, at the outermost ends of the bearing 10 in the longitudinal direction, respectively. It is installed. These side seals 31a and 31b seal the gap between the guide rail 4 and the bearing 10, and prevent foreign matters such as dust from entering from the outside.

ベアリング本体部１９の一方の脚部２５ａの内側面、すなわち案内レール４の一方側の側面４ａと対向する面には、該一方側の側面４ａに形成された上側転動溝１６および下側転動溝１７のそれぞれと対向する位置に、転動体７が転動するための上側転動溝３４および下側転動溝３５が形成されている。ベアリング本体部１９の他方の脚部２５ｂの内側面にも同様の上側転動溝３４（図示省略）および下側転動溝３５（図示省略）が形成されている。案内レール４の上側転動溝１６とベアリング本体部１９の上側転動溝３４とで転動体７が転動するための上側転動路３７が形成されている。また、案内レール４の下側転動溝１７とベアリング本体部１９の下側転動溝３５とで、転動体７が転動するための下側転動路（図示省略）が形成されている。このように、案内レール４およびベアリング１０には、片側にそれぞれ上側および下側の２本ずつ、全部で４本の転動路が形成されている。 On the inner side surface of one leg portion 25a of the bearing body 19, that is, the surface facing the side surface 4a on one side of the guide rail 4, the upper rolling groove 16 and the lower side rolling formed on the side surface 4a on the one side are formed. An upper rolling groove 34 and a lower rolling groove 35 for rolling the rolling element 7 are formed at positions facing each of the rolling grooves 17. A similar upper rolling groove 34 (not shown) and lower rolling groove 35 (not shown) are also formed on the inner surface of the other leg portion 25b of the bearing body 19. An upper rolling path 37 for rolling the rolling element 7 is formed by the upper rolling groove 16 of the guide rail 4 and the upper rolling groove 34 of the bearing body 19. Further, the lower rolling groove (not shown) for rolling the rolling element 7 is formed by the lower rolling groove 17 of the guide rail 4 and the lower rolling groove 35 of the bearing body 19. . Thus, the guide rail 4 and the bearing 10 are formed with four rolling paths in total, two on each side, one on the upper side and the other on the lower side.

また、ベアリング１０の一方の脚部２５ａには、上側転動路３７および下側転動路のそ
れぞれと平行に脚部２５ａの肉厚部分を長手方向に貫通する上側直線路４０および下側直線路４１が形成されている。つまり、一方の脚部２５ａには２本の直線路４０、４１が形成されている。ベアリング１０の他方の脚部２５ｂにも同様に上側直線路４０（図示省略）および下側直線路４１（図示省略）が形成されている。 Further, one leg portion 25a of the bearing 10 has an upper straight path 40 and a lower straight line penetrating in a longitudinal direction through a thick portion of the leg portion 25a in parallel with the upper rolling path 37 and the lower rolling path, respectively. A path 41 is formed. That is, two straight paths 40 and 41 are formed on one leg portion 25a. Similarly, an upper straight path 40 (not shown) and a lower straight path 41 (not shown) are formed on the other leg 25b of the bearing 10 as well.

各エンドキャップ２２ａ、２２ｂは、ベアリング本体部１９との当接面側であってベアリ
ング本体部１９の一対の脚部２５ａ、２５ｂに対応する部分に、転動体７の上側転動路３７と上側直線路４０とを連通させる半ドーナツ状の上側湾曲路（図示省略）と、下側転動路（図示省略）と下側直線路４１とを連通させる半ドーナツ状の下側湾曲路（図示省略）とが形成されている。各エンドキャップ２２ａ、２２ｂには、片側２つで計４つの湾曲路が形成されている。そして上側直線路４０と両端の上側湾曲路とで転動体７を上側転動路３７の一方側の端部から他方側の端部へ送り循環させる上側戻し路が形成され、該上側戻し路と上側転動路３７とで環状の上側循環路４３が形成されている。同様に、下側直線路４１と両端の下側湾曲路とで転動体７を図示しない下側転動路の一方側の端部から他方側の端部へ送り循環させる下側戻し路が形成され、該下側戻し路と図示しない下側転動路とで環状の下側循環路（図示省略）が形成されている。すなわち、案内レール４およびベアリング１０には、全部で４本の循環路が形成されている。環状の上側循環路４３および下側循環路には、それぞれ多数の転動体７が転動自在に装填されている。ベアリング１０は、これら多数の転動体７を介して案内レール４上を長手方向に移動する。 The end caps 22 a and 22 b are on the contact surface side with the bearing body 19 and correspond to the pair of legs 25 a and 25 b of the bearing body 19, and the upper rolling path 37 and the upper side of the rolling element 7. A semi-doughnut-shaped upper curved path (not shown) that communicates with the straight path 40, and a semi-doughnut-shaped lower curved path (not shown) that communicates the lower rolling path (not shown) and the lower straight path 41. ) And are formed. Each end cap 22a, 22b is formed with a total of four curved paths with two on one side. The upper straight path 40 and the upper curved path at both ends form an upper return path that feeds and circulates the rolling element 7 from one end of the upper rolling path 37 to the other end. An annular upper circulation path 43 is formed by the upper rolling path 37. Similarly, a lower return path that feeds and circulates the rolling elements 7 from one end of the lower rolling path (not shown) to the other end is formed by the lower straight path 41 and the lower curved path at both ends. An annular lower circulation path (not shown) is formed by the lower return path and a lower rolling path (not shown). That is, a total of four circulation paths are formed in the guide rail 4 and the bearing 10. A large number of rolling elements 7 are slidably loaded in the annular upper circulation path 43 and the lower circulation path, respectively. The bearing 10 moves in the longitudinal direction on the guide rail 4 via these many rolling elements 7.

ベアリング１０の凹部１３には、図１および２に示すように、案内レール４の上面４ｃと
平行にボール保持器４６が配置されている。ボール保持器４６の長手方向の両端部には、図２に示すように、長手方向に突出する突起部４８がそれぞれ形成されている。また、エンドキャップ２２ａ、２２ｂのベアリング本体部１９との当接面側には、ボール保持器４６の各突起部４８と係合する凹部５０がそれぞれ形成されている。ボール保持器４６は、両端部の突起部４８がエンドキャップ２２ａ、２２ｂの凹部５０にそれぞれ係合することで、ベアリング１０に支持されている。ボール保持器４６は上側転動路３７に位置する転動体７を支持し、これら転動体７の上側転動路３７からの脱落を防止している。当該ボール保持器４６の詳細な構成については後述する。 As shown in FIGS. 1 and 2, a ball cage 46 is disposed in the recess 13 of the bearing 10 in parallel with the upper surface 4 c of the guide rail 4. As shown in FIG. 2, projections 48 projecting in the longitudinal direction are formed at both ends in the longitudinal direction of the ball cage 46, respectively. In addition, on the contact surface side of the end caps 22a and 22b with the bearing main body 19, recesses 50 that engage with the protrusions 48 of the ball cage 46 are formed. The ball holder 46 is supported by the bearing 10 by engaging the protrusions 48 at both ends with the recesses 50 of the end caps 22a and 22b. The ball cage 46 supports the rolling elements 7 located on the upper rolling path 37 and prevents the rolling elements 7 from falling off the upper rolling path 37. The detailed configuration of the ball holder 46 will be described later.

また、ベアリング１０には、下側転動路に位置する転動体７を支持するための棒型のボール保持器５２が配置されている。棒型のボール保持器５２は両端部がエンドキャップ２２ａ、２２ｂにそれぞれ支持され、他の部分は案内レール４の逃げ溝１８に収容されている。 Further, the bearing 10 is provided with a rod-shaped ball cage 52 for supporting the rolling elements 7 located in the lower rolling path. Both ends of the rod-shaped ball cage 52 are supported by the end caps 22 a and 22 b, and the other portions are accommodated in the escape grooves 18 of the guide rail 4.

ベアリング１０を案内レール４の長手方向に沿って移動させると、上側転動路３７および
下側転動路（図示省略）にそれぞれ位置する転動体７は、それぞれ上側転動路３７および下側転動路内を転がり移動しつつ案内レール４に対してベアリング１０と同じ方向へ移動する。そして各転動体７が上側転動路３７および下側転動路の一方側の端部にそれぞれ到達すると、エンドキャップ２２ａ（または２２ｂ）内に設けられた上側湾曲路（図示省略）および下側湾曲路（図示省略）へそれぞれ入っていく。各湾曲路に入った転動体７はＵターンしてそれぞれ上側直線路４０および下側直線路４１に入り、これら直線路４０、４１を転動して反対側のエンドキャップ２２ｂ（または２２ａ）内に設けられた上側湾曲路（図示省略）、下側湾曲路（図示省略）に到達する。そしてこれらの反対側の湾曲路で再度Ｕターンして上側転動路３７および下側転動路の他方側の端部に戻る。転動体７は、ベアリング１０の移動に伴い、上側循環路４３および下側循環路内でそれぞれこのような循環を繰り返す。 When the bearing 10 is moved along the longitudinal direction of the guide rail 4, the rolling elements 7 positioned on the upper rolling path 37 and the lower rolling path (not shown) respectively move to the upper rolling path 37 and the lower rolling path, respectively. It moves in the same direction as the bearing 10 with respect to the guide rail 4 while rolling in the moving path. When each rolling element 7 reaches one end of the upper rolling path 37 and the lower rolling path, an upper curved path (not shown) and a lower side provided in the end cap 22a (or 22b) are provided. Each enters a curved path (not shown). The rolling elements 7 that have entered each curved path make a U-turn to enter the upper straight path 40 and the lower straight path 41, respectively, and roll on the straight paths 40, 41 to enter the end cap 22b (or 22a) on the opposite side. To the upper curved path (not shown) and the lower curved path (not shown). Then, the U-turn is made again on the curved path on the opposite side, and the upper rolling path 37 and the lower rolling path are returned to the other ends. The rolling element 7 repeats such circulation in the upper circulation path 43 and the lower circulation path as the bearing 10 moves.

また、案内レール４には、該案内レール４を工作機械等の被取付け部に取付けるためのボ
ルト穴５４が設けられている。 Further, the guide rail 4 is provided with a bolt hole 54 for attaching the guide rail 4 to a mounting portion such as a machine tool.

転動体７と上側転動溝３４と下側転動溝３５と上側直線路４０と下側直線路４１との転
がり表面層の残留オーステナイト量（γＲvol％）;20〜45vol％潤滑油中等に混入する異物により、転がり表面層に圧痕が発生する。この圧痕のエッジ部分に発生しやすいクラックは、残留オーステナイトと密接な関係がある。残留オーステナイトは、素材のＣ含有量により多少異なるが、通常は軟らかくて粘い。従って、この残留オーステナイトを所望の割合で転がり表面層に存在させると圧痕のエッジ部分における応力集中を緩和することができ、クラックの発生を抑制することができる。また、転がり表面層における残留オーステナイトは、転動時に圧痕を通過する部材（例えば、転動体に対して軌道輪）の相対通過回数が所定数を過ぎると、表面に加わる変形エネルギーによりマルテンサイト変態し、硬化するという効果により、異物混入潤滑下での直動案内装置の寿命を向上することができる。これらの効果を最大限発揮する転がり表面層における残留オーステナイト量は20〜45vol％である。 Residual austenite amount (γRvol%) of rolling surface layer of rolling element 7, upper rolling groove 34, lower rolling groove 35, upper straight path 40 and lower straight path 41; mixed in 20 to 45vol% lubricating oil, etc. An indentation is generated on the rolling surface layer by the foreign matter. Cracks that are likely to occur at the edge of the indentation are closely related to retained austenite. Residual austenite varies depending on the C content of the material, but is usually soft and viscous. Therefore, when the retained austenite is present in the rolling surface layer at a desired ratio, the stress concentration at the edge portion of the indentation can be relaxed, and the generation of cracks can be suppressed. In addition, the retained austenite in the rolling surface layer undergoes martensitic transformation due to deformation energy applied to the surface when the number of relative passages of the member that passes through the indentation during rolling (for example, the raceway relative to the rolling element) exceeds a predetermined number. Due to the effect of curing, the life of the linear motion guide device under the foreign matter mixed lubrication can be improved. The amount of retained austenite in the rolling surface layer that maximizes these effects is 20 to 45 vol%.

残留オーステナイト量が20vol％未満だと前記ごみ圧痕発生の際の応力集中効果を十分発揮することができない。
また、残留オーステナイト量が45vol％を越えると応力集中を緩和する効果は飽和し、かえって表面硬さを低下することにより耐疲労性が低下してしまう。
以上により、転がり表面層の残留オーステナイト量を20〜45vol％、好ましくは、25〜
40vol％とした。
ところで、この残留オーステナイト量は、焼入温度及び焼入法を選択すること、マトリ
ックスに固溶するＣ濃度を調整すること等により制御可能である。 If the amount of retained austenite is less than 20 vol%, the stress concentration effect when the dust indentation is generated cannot be sufficiently exhibited.
On the other hand, when the amount of retained austenite exceeds 45 vol%, the effect of relaxing the stress concentration is saturated, and on the contrary, the fatigue resistance is lowered by reducing the surface hardness.
As described above, the amount of retained austenite of the rolling surface layer is 20 to 45 vol%, preferably 25 to
40 vol%.
By the way, the amount of retained austenite can be controlled by selecting a quenching temperature and a quenching method, adjusting a C concentration dissolved in the matrix, and the like.

なお、本発明において、転がり「表面層」とは表面からある所望深さまでの範囲を言い、
例えばせん断応力が最大となる転動体平均直径の２％に対応する深さまでを言う。
転がり表面層に存在する微細炭化物及び／又は炭窒化物の平均粒径;0.5〜1.5μｍであるため、 残留オーステナイト量（γＲvol％）が増えるにしたがって、表面硬さ（Hv）が低下する。 In the present invention, the rolling “surface layer” means a range from the surface to a desired depth,
For example, it refers to a depth corresponding to 2% of the rolling element average diameter where the shear stress is maximum.
Since the average particle size of fine carbides and / or carbonitrides present in the rolling surface layer is 0.5 to 1.5 μm, the surface hardness (Hv) decreases as the amount of retained austenite (γRvol%) increases.

ここで、炭化物，炭窒化物の平均粒径は、0.5〜1.5μｍである。平均粒径が0.5μｍ未
満だと寿命向上が不十分であり、かつ、耐磨耗性が低下する。また、平均粒径が1.5μｍを越えると、前記炭化物，炭窒化物が応力の集中源となり、クラック等が発生し易くなり転がり軸受の寿命を低下する。 Here, the average particle size of the carbide and carbonitride is 0.5 to 1.5 μm. When the average particle size is less than 0.5 μm, the life is not improved sufficiently and the wear resistance is lowered. On the other hand, if the average particle size exceeds 1.5 μm, the carbides and carbonitrides become a concentrated source of stress, and cracks and the like are liable to occur, thereby reducing the life of the rolling bearing.

ところで、転がり表面層に含有する前記微細炭化物及び炭窒化物の含有量は、面積比で
10〜20％が望ましい。炭化物，炭窒化物が少ないと、残留オーステナイト量の増加に対する表面硬さの低下を補償することができない。一方、これらの量が多すぎると、炭化物が粗大化する他、マトリックスに固溶する炭素量が低下し必要な残留オーステナイト量を確保することができない。なお、炭化物，炭窒化物量は、炭化物形成元素量の調整，焼戻し温度の調整等により制御可能である。 By the way, the content of the fine carbide and carbonitride contained in the rolling surface layer is an area ratio.
10-20% is desirable. When there are few carbides and carbonitrides, it is not possible to compensate for a decrease in surface hardness with respect to an increase in the amount of retained austenite. On the other hand, if these amounts are too large, the carbides are coarsened and the amount of carbon dissolved in the matrix is lowered, and the necessary retained austenite amount cannot be ensured. The amounts of carbide and carbonitride can be controlled by adjusting the amount of carbide forming elements, adjusting the tempering temperature, and the like.

炭化物形成元素としては、Cr,Mo,V,W等公知の各種の元素がある。（Ｗは窒化物も形成
する）。特にCrが好ましい。
これらの炭化物形成元素のうち所望の一種以上を含有することにより、各種の炭化物が発生する。
また、炭窒化物は、浸炭に変えて浸炭窒化を行ったときの上記炭化物及びFe3（CN）等の窒化物を言う。
炭化物形成元素として好ましいのは、Crである。
このCrは、鋼の焼入性及び焼戻し抵抗性を向上すると伴に、微細な炭化物を析出して合
金鋼の硬さを向上するために必要な炭化物形成元素である。転がり表面層に析出する炭化物を微細化するのに適したCrの含有量は、１〜３重量％である。
Cr含有量が１重量％未満の鋼に対し浸炭等の処理によりＣ濃度を高め表面硬さのみ大き
くすることは可能であるが、これでは、炭化物の核発生が少なく炭化物が成長しやすい巨大炭化物が発生する。 As the carbide forming elements, there are various known elements such as Cr, Mo, V, and W. (W also forms nitrides). Particularly preferred is Cr.
Various carbides are generated by containing one or more desired carbide forming elements.
Carbonitride refers to nitrides such as the above carbide and Fe3 (CN) when carbonitriding is performed instead of carburizing.
A preferable carbide forming element is Cr.
This Cr is a carbide-forming element necessary for improving the hardenability and tempering resistance of the steel and for precipitating fine carbides to improve the hardness of the alloy steel. The Cr content suitable for refining the carbide deposited on the rolling surface layer is 1 to 3% by weight.
Although it is possible to increase the C concentration and increase the surface hardness only by carburizing the steel with a Cr content of less than 1% by weight, this is a huge carbide that is easy to grow with less carbide nucleation. Will occur.

SUP9（ばね鋼材；マンガンクロム鋼…C0.6％,Mn0.8％,Cr0.8％）を浸炭焼入した時に表層
部に析出した平均粒径５μｍ程度の巨大炭化物が炭化物は白斑状に示されている。
Cr含有量が３重量％を越えると、素材の段階で巨大炭化物が晶出してしまい、応力集中
により寿命が低下する。そして、コスト的にも不利であるとともに、巨大炭化物を微細化しようとすると炭化物をマトリックス中に固溶して再度析出させるための熱処理，高温焼入れ等が必要となり、熱処理生産性が低下する。 When SUP9 (spring steel material: manganese chromium steel ... C0.6%, Mn0.8%, Cr0.8%) is carburized and hardened, giant carbides with an average particle size of about 5μm precipitated on the surface layer are shown as white spots. Has been.
If the Cr content exceeds 3% by weight, giant carbides crystallize at the raw material stage, and the life is reduced due to stress concentration. In addition, it is disadvantageous in terms of cost, and if it is intended to refine the giant carbide, heat treatment, high-temperature quenching and the like are required for solid-dissolving the carbide in the matrix and reprecipitating, and heat treatment productivity is reduced.

なお、素材を作製する方法として、鋳造の他、公知の粉末焼結等があるが、この粉末焼結は、焼結する際、素材の段階で巨大炭化物，炭窒化物が晶出してしまうことがなく、好ましい方法である。  In addition to casting, known methods such as powder sintering are available as methods for producing the material. However, when this powder sintering is performed, giant carbides and carbonitrides crystallize at the material stage. This is the preferred method.

その他の炭化物形成元素として、例えば、Mo;8重量％以下、特に、2.0重量％以下,V;7重量％以下、特に、３重量％以下,W;15.0重量％以下を必要に応じて適宜含有することができる。 As other carbide forming elements, for example, Mo; 8% by weight or less, particularly 2.0% by weight or less, V; 7% by weight or less, particularly 3% by weight or less, W; can do.

本発明に使用する合金鋼としては、低中炭素（C;0.3〜0.7重量％）程度の肌焼鋼の他、
中高炭素（C;0.7〜1.2重量％）程度の高炭素クロム軸受鋼，高温軸受用高速度鋼を使用することができる。 As alloy steel used in the present invention, in addition to case-hardened steel of low to medium carbon (C; 0.3 to 0.7% by weight),
High carbon chromium bearing steel of medium to high carbon (C; 0.7 to 1.2% by weight) and high speed steel for high temperature bearings can be used.

ここで、肌焼鋼の炭素量を前記値にした理由について説明する。
浸炭法では、マトリックスへのカーボンの固溶はマトリックスに最初から存在する
ベースカーボンと浸炭によりマトリックスに侵入固溶するカーンの両者により行われる
ので均一固溶が可能である。軸受鋼の焼入れでは、ベースカーボンがマトリックスに固溶する際のカーボン量は0.5重量％が限度であるが、浸炭法では、固溶限度が１重量％を越える範囲まで可能である。それによって、転がり疲労による転移の移動をカーボン原子が阻止し、転移の集積により塑性変形を防ぎ、従ってマイクロクラックの発生を遅延させ、リニアガイドの長寿命及び高信頼性が達成できる。 Here, the reason why the carbon content of the case hardening steel is set to the above value will be described.
In the carburizing method, the solid solution of carbon in the matrix is performed by both the base carbon existing in the matrix from the beginning and the Kahn that enters the solid solution by carburization, so that uniform solid solution is possible. In the quenching of the bearing steel, the carbon amount when the base carbon is dissolved in the matrix is limited to 0.5% by weight, but in the carburizing method, the solid solution limit is possible to a range exceeding 1% by weight. Thereby, the movement of the transition due to rolling fatigue is prevented by the carbon atoms, the plastic deformation is prevented by the accumulation of the transition, and thus the generation of the microcracks is delayed, and the long life and high reliability of the linear guide can be achieved.

前記浸炭又は浸炭窒化による表面硬化を行う際に、Ｃの含有量が0.3重量％未満である
と、本発明の目的とする表面硬さを得るためには、浸炭又は浸炭窒化により前記肌焼鋼
に侵入するＣ量又はＮ量を多くしなければならない。このため、浸炭，浸炭窒化熱処理時
間が長くなり、熱処理生産性が低下する。また、コア（芯部）の硬さが不足して、コアが
塑性変形し直動案内装置の寿命を低下する。 When the surface hardening by carburizing or carbonitriding is performed, if the C content is less than 0.3% by weight, the case-hardened steel is obtained by carburizing or carbonitriding in order to obtain the desired surface hardness of the present invention. It is necessary to increase the amount of C or N that penetrates the surface. For this reason, carburizing and carbonitriding heat treatment time is prolonged, and heat treatment productivity is reduced. Further, the hardness of the core (core part) is insufficient, the core is plastically deformed, and the life of the linear motion guide device is reduced.

逆に、Ｃの含有量が0.7重量％を越えると、浸炭又は浸炭窒化により前記肌焼鋼に侵入す
るＣ量,N量が少なくなる。このため、前記肌焼鋼に侵入固溶するC,Nの割合が低下し不均一固溶状態となり、この部分が応力集中源となってしまい、転がり軸受の寿命が低下してしまう。以上より、前記軌道輪及び転動体の少なくとも一つに使用する肌焼鋼のＣ含有量を0.3〜0.7重量％にすることが望ましい。 On the other hand, when the C content exceeds 0.7% by weight, the amounts of C and N entering the case-hardened steel due to carburizing or carbonitriding are reduced. For this reason, the ratio of C and N that penetrates and dissolves into the case-hardened steel is reduced, resulting in a non-uniform solid solution state, and this portion becomes a stress concentration source, and the life of the rolling bearing is reduced. From the above, it is desirable that the C content of the case hardening steel used for at least one of the raceway and the rolling element is 0.3 to 0.7% by weight.

１ 直動案内装置
４ 案内レール
７ 転動体
１０ ベアリング
１３ 凹部
１６、１７ （案内レールの）転動溝
１９ ベアリング本体部
２２ａ、２２ｂ エンドキャップ
２５ａ、２５ｂ （ベアリングの）脚部
２８ 胴体部
３１ａ、３１ｂ サイドシール
３４、３５ （ベアリングの）転動溝
３７ 転動路
４０、４１ 直線路
４３ 循環路
４６ ボール保持器、枠型保持器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Linear motion guide device 4 Guide rail 7 Rolling body 10 Bearing 13 Recess 16, 17 Rolling groove 19 (of guide rail) Bearing main-body part 22a, 22b End cap 25a, 25b Leg part 28 (Bearing) Body part 31a, 31b Side seal 34, 35 Rolling groove 37 (of bearing) Rolling path 40, 41 Straight path 43 Circulating path 46 Ball cage, frame type cage

Claims (1)

ベアリング本体に転動溝、直線路及び転動体を備えた直動案内装置において、前記転動溝、直線路及び転動体の少なくとも一つが、主として、C;0.3〜0.7重量％及びCr;1〜３重量％を含有する合金鋼からなり、しかも浸炭または浸炭窒化されて硬化熱処理されることにより転がり表面層が形成されており、その転がり表面層の残留オーステナイト量が20〜45vol％であり、且つ、平均粒径0.5〜1.5μｍの微細炭化物又は炭窒化物の分散強化したことを特徴とする直動案内装置。 In the linear motion guide device including a rolling groove, a straight path, and a rolling element in the bearing body, at least one of the rolling groove, the straight path, and the rolling element is mainly C: 0.3 to 0.7% by weight and Cr: 1 to A rolling surface layer is formed by alloying steel containing 3% by weight, carburized or carbonitrided and subjected to hardening heat treatment, and the amount of retained austenite of the rolling surface layer is 20 to 45 vol%, and A linear motion guide device characterized in that fine carbides or carbonitrides having an average particle size of 0.5 to 1.5 μm are dispersion strengthened.

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