(57)【要約】  ボール(3)の無限循環路となるトラック溝(30,70)を切削加工又は研削加工を用いて高精度に形成することができ、簡便に且つ安価に製造することが可能な直線案内装置であり、両側面には１条ずつのボール転走溝(10,50)が形成された軌道レール(1,5)と、基部(20,60)及び一対のフランジ部(21,61)を有して案内溝(22,62)を備えたチャネル状に形成され、前記トラック溝を軌道レール(1,5)に面した案内溝内に有する移動ブロック(2,6)とから構成され、前記トラック溝は、前記フランジ部の内側面に形成された負荷直線溝(31,71)と、前記フランジ部と基部が交わった前記案内溝の隅角部又は前記基部に設けられて前記軌道レールと対向する無負荷直線溝(32,72)と、これら負荷直線溝と無負荷直線溝とを連通連結してこれらの間でボールを往来させるボール偏向溝(33,73)とから構成されている。
2008038674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面略矩形状に形成され、両側面には長手方向に沿って１条ずつのボール転走溝(10,50)が形成された軌道レール(1,5)と、基部(20,60)及びこの基部から突設された一対のフランジ部(21,61)を有して案内溝(22,62)を備えたチャネル状に形成され、前記案内溝(22,62)に遊嵌する軌道レール(1,5)に対して多数のボール(3)を介して組付けられると共に、前記ボール(3)が循環する複数のトラック溝(30,70)を軌道レール(1,5)に面した案内溝(22,62)内に有する移動ブロック(2,6)とから構成され、
各トラック溝(30,70)は、軌道レール(1,5)のボール転走溝(10,50)と対向して前記フランジ部(21,61)の内側面に形成された負荷直線溝(31,71)と、この負荷直線溝(31,71)と平行に設けられると共に、前記フランジ部(21,61)と基部(20,60)が交わった前記案内溝(22,62)の隅角部又は前記基部(20,60)に設けられて前記軌道レール(1,5)と対向する無負荷直線溝(32,72)と、これら負荷直線溝(31,71)と無負荷直線溝(32,72)とを連通連結してこれらの間でボール(3)を往来させるボール偏向溝(33,73)とから構成されていることを特徴とする直線案内装置。
【請求項２】
前記移動ブロック(2,6)は焼入れ処理された鋼から形成されており、前記トラック溝(30,70)は切削加工によって形成されていることを特徴とする請求項１記載の直線案内装置。
【請求項３】
前記軌道レール(1,5)の長手方向垂直な断面における前記方向転換溝(33,73)の軌跡は、前記無負荷直線溝(32,72)が移動ブロック(2,6)の基部(20,60)に設けられる場合、前記移動ブロック(2,6)の案内溝(22,62)の隅角部に対向する軌道レール(1,5)の角部を中心とした単一円弧として形成されていることを特徴とする請求項１記載の直線案内装置。
【請求項４】
前記軌道レール(1,5)は前記移動ブロック(2,6)の案内溝(22,62)の隅角部に対向する角部を曲面状に形成したことを特徴とする請求項３記載の直線案内装置。
【請求項５】
前記無負荷直線溝(32,72)は前記フランジ部(21,61)と基部(20,60)が交わった前記案内溝(22,62)の隅角部に設けられる一方、前記軌道レール(1,5)にはボール転走溝(10,50)が形成された側面と前記基部(20,60)に対向する上面(11)との間に前記無負荷直線溝(32,72)と対向する無負荷ボール補助面(53)が形成されていることを特徴とする請求項１記載の直線案内装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動ブロックが無限循環する多数のボールを介して軌道レールに組みつけられ、前記移動ブロックに固定された被搭載物を軌道レールに沿って自在に往復運動させることが可能な直線案内装置に係り、特に、ボールの無限循環路が前記移動ブロックに対して軌道レールに面したトラック溝として形成された簡易な構造の直線案内装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械のワークテーブルや各種搬送装置の直線案内部では、テーブル等の可動体を搭載した移動ブロックが軌道レールに沿って連続的に移動する転がり案内装置を多用している。この種の転がり案内装置では、前記移動ブロックが多数のボールを介して軌道レールに組付けられており、ボールが移動ブロックと軌道レールとの間で荷重を負荷しながら転走することにより、移動ブロックに搭載した可動体を軌道レールに沿って極僅かな抵抗で軽く運動させることが可能となっている。また、移動ブロックにはボールの無限循環路が具備されており、ボールをこの無限循環路内で循環させることにより、前記移動ブロックが軌道レールに沿って連続的に移動することが可能となっている。【０００３】
従来、前記移動ブロックとしては、金属製のブロック本体と、このブロック本体の両端に結合される合成樹脂製のエンドキャップとから構成されたものが主流であった。前記ブロック本体には、軌道レールのボール転走溝との間でボールが荷重を負荷しながら転走する負荷転走溝が形成されると共に、この負荷転走溝と平行に無負荷ボール通路が穿設されており、ボールの転走に対する経時的な摩耗を抑えるべく、例えば焼入れが可能な鋼から形成されていた。また、前記エンドキャップには方向転換路が形成されており、複雑な形状を実現するために、合成樹脂の射出成形で形成されていた。そして、一対のエンドキャップをブロック本体の前後両端面に対して正確に固定することにより、負荷転走通路の端部と無負荷ボール通路の端部とが方向転換路で連結され、ボールの無限循環路を具備した移動ブロックが完成するようになっていた。【０００４】
しかし、このような従来の移動ブロックは加工及び組み立てに手間がかかり、製造コストが嵩むといった問題点があった。【０００５】
一方、ＷＯ２００６／０２２２４２−Ａ１には、移動ブロックの構成を極めて簡易化した直線案内装置が開示されている。この直線案内装置ではボールの無限循環路が金属製の移動ブロックに対してトラック溝として形成されており、移動ブロックは単一の金属ピースから構成されている。前記トラック溝は、軌道レールのボール転走溝との間でボールが荷重を負荷しながら転走する負荷直線溝と、この負荷直線溝の両端部に夫々設けられ、かかる負荷直線溝を転走してきたボールの転走方向を変化させて、該ボールを前記軌道レールのボール転走溝から離脱させる一対のボール偏向溝と、一方のボール偏向溝から他方のボール偏向溝へ無負荷状態のボールを移送する無負荷直線溝とから構成されている。このトラック溝は前記移動ブロックの軌道レールと対向する位置に形成されており、これによってボール偏向溝及び無負荷直線溝の内部を無負荷状態で転走するボールがトラック溝から離脱しないようになっている。【０００６】
また、ＷＯ２００６／０６４７３４−Ａ１にも同様の直線案内装置が開示されている。この直線案内装置では、前記トラック溝を移動ブロックと別個のボール循環プレートに形成しており、このボール循環プレートを移動ブロックに嵌合させることで、トラック溝を軌道レールに面した位置に具備させることが可能となっている。【０００７】
前記トラック溝はエンドミルを用いた切削加工によって移動ブロック又はボール循環プレートに対して連続的に形成することが可能であり、この点においてエンドキャップを必要としていた従来の直線案内装置よりも生産コストの低減化に寄与するものとなっている。
【特許文献１】ＷＯ２００６／０２２２４２−Ａ１
【特許文献２】ＷＯ２００６／０６４７３４−Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ＷＯ２００６／０２２２４２−Ａ１に開示される直線案内装置では、軌道レールを断面略矩形状に、移動ブロックを該軌道レールに跨がるチャネル状に形成した場合に、前記トラック溝が移動ブロックのチャネル溝の内側面に位置しており、チャネル溝の奥にまでエンドミルを挿入してトラック溝の切削加工を行おうとすると、エンドミルをチャネル溝の内側面に対して大きく傾けることが必要でとなり、トラック溝の全体を精度良く連続的に形成することが困難であった。【０００９】
また、ＷＯ２００６／０６４７３４−Ａ１に開示される直線案内装置では、移動ブロックと別個のボール循環プレートに対してトラック溝を形成していることから、かかるトラック溝の形成そのものに不都合はないが、完成したボール循環プレートを移動ブロックに嵌合させる作業が必要となり、移動ブロックの組み立てに手間がかかるといった問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、軌道レールを跨ぐチャネル状に形成された移動ブロックに対し、ボールの無限循環路となるトラック溝を切削加工又は研削加工を用いて高精度に形成することができ、簡便に且つ安価に製造することが可能な直線案内装置を提供することにある。【００１１】
前記目的を達成するために、本発明の直線案内装置は、断面略矩形状に形成され、両側面には長手方向に沿って１条ずつのボール転走溝が形成された軌道レールと、基部及びこの基部から突設された一対のフランジ部を有して案内溝を備えたチャネル状に形成され、前記案内溝に遊嵌する軌道レールに対して多数のボールを介して組付けられると共に、前記ボールが循環する複数のトラック溝を軌道レールに面した案内溝内に有する移動ブロックとから構成されている。また、前記トラック溝は、軌道レールのボール転走溝と対向して前記フランジ部の内側面に形成された負荷直線溝と、この負荷直線溝と平行に設けられると共に、前記フランジ部と基部が交わった前記案内溝の隅角部又は前記基部に設けられて前記軌道レールと対向する無負荷直線溝と、これら負荷直線溝と無負荷直線溝とを連通連結してこれらの間でボールを往来させるボール偏向溝とから構成されている。【００１２】
このような本発明の直線案内装置によれば、移動ブロックは基部及びこの基部から突設された一対のフランジ部を有し、軌道レールが遊嵌する案内溝を備えてチャネル状に形成されている。また、移動ブロックは多数のボールを介して軌道レールに組付けられると共にこれらボールが循環するトラック溝を有しており、かかるトラック溝は移動ブロックの案内溝の内部に形成されている。トラック溝の一部を構成する負荷直線溝は軌道レールの側面に形成されたボール転走溝と対向しており、かかる負荷直線溝は移動ブロックのフランジ部に形成されている。一方、トラック溝の一部を構成すると共に前記負荷直線溝と平行に設けられる無負荷直線溝は、前記フランジ部と基部が交わった前記案内溝の隅角部又は前記基部に位置している。【００１３】
このため、前記トラック溝をエンドミルによって切削加工する場合に、かかるトラック溝の全体がフランジ部に形成される場合と比較して、移動ブロックの案内溝に対してエンドミルを差しこむ量を軽減することができ、トラック溝の形成部位に対してエンドミルを容易にアプローチさせることが可能となる。すなわち、無負荷直線溝を形成する場合には、基部に対してエンドミルを大きく傾けることなくアプローチ可能である。また、フランジ部には負荷直線溝のみ形成されるので、基部に対するフランジ部の突設高さは低く設定することが可能であり、かかる負荷直線溝を形成する場合にも、フランジ部に対してエンドミルを大きく傾けることなくアプローチ可能である。これにより、トラック溝の全体を精度良く連続的に形成することが可能である。【００１４】
更に、前記負荷直線溝は移動ブロックの案内溝の隅角部に近接した位置で前記フランジ部の内側面に形成することが可能であり、ボールを介して移動ブロックにそのフランジ部を押し拡げるような力が作用した場合であっても、かかる移動ブロックの変形を最小限に抑えることが可能となる。また、前記トラック溝を構成する無負荷直線溝は負荷直線溝よりも深溝に形成する必要があるが、かかる無負荷直線溝は案内溝の隅角部から基部にかけての何処かに形成されているので、無負荷直線溝をフランジ部に形成する場合と比較して、該フランジ部を薄く形成することが可能となり、移動ブロックの幅を最小限に抑えることができる。加えて、前記移動ブロックでは基部に対するフランジ部の突設高さを低く設定しうることから、かかる移動ブロックが跨がる軌道レールの高さを低く設定することも可能となる。【００１５】
すなわち、本発明の直線案内装置では、軌道レールの長手方向と垂直な方向における移動ブロック及び軌道レールの断面積を最小限に抑えつつも、これら移動ブロック及び軌道レールの剛性を確保することができ、更には軽量化を実現することが可能である。従って、高精度の直線往復運動を得ることが可能となる。【００１６】
もっとも本発明におけるトラック溝は必ずしもエンドミルを用いた切削加工で形成せずとも、例えば金属射出成形を用い、移動ブロックの成形と同時にトラック溝を形成してしまうことも可能である。しかし、移動ブロックの堅牢性、負荷直線溝の耐摩耗性、トラック溝の加工の容易性を考慮した場合、移動ブロックは焼入れ処理が可能な鋼材から製作し、焼入れ処理を行った後に、エンドミルを用いた切削加工によってトラック溝を形成するのが好ましい。【００１７】
前記無負荷直線溝は移動ブロックの案内溝の一方の隅角部から他方の隅角部までの間であれば、かかる隅角部も含めて何処に形成しても、前述した加工の容易性を獲得することができる。【００１８】
特に、案内溝の隅角部に対して無負荷直線溝を形成した場合には、ボールを負荷直線溝と無負荷直線溝との間で往来させるボール偏向溝の長さを最短にすることができるので、トラック溝を切削加工する場合にその加工時間の短縮化を図ることが可能となる。また、無負荷直線溝を基部に対して形成する場合と比較し、案内溝の隅角部に対して無負荷直線溝を形成した場合には、基部の肉厚を薄くすることが可能となり、移動ブロックの小型化、軽量化の要求に応えることが可能となる。更に、無負荷直線溝を案内溝の隅角部に形成すれば、移動ブロックをテーブル等の可動体に固定するにあたり、固定ボルトが螺合するタップ孔を設けるスペースを基部に対して確保し易くなる。【００１９】
また、前記ボール偏向溝は負荷直線溝と無負荷直線溝との間でボールを往来させることができるものであれば、その具体的形状は適宜設計変更して差し支えない。【００２０】
但し、無負荷直線溝を移動ブロックの基部に形成して軌道レールの上面と対向させる場合には、ボールが前記案内溝の隅角部と対向する軌道レールの角部を回り込むようにして負荷直線溝と無負荷直線溝との間を移動するので、これらの間におけるボールの往来の円滑性を考慮すると、前記ボール偏向溝は軌道レールの長手方向と垂直な断面における軌跡が、前記移動ブロックの案内溝の隅角部に対向する軌道レールの角部を中心とした単一円弧として形成されていることが好ましい。すなわち、このような軌跡でボール偏向溝を形成すれば、かかるボール偏向溝内におけるボールの挙動が安定し、ボールを負荷直線溝と無負荷直線溝との間で円滑に往来させることが可能となる。【００２１】
その場合、ボールは前記案内溝の隅角部と対向する軌道レールの角部を回り込むようにして負荷直線溝と無負荷直線溝との間を移動するので、前記ボール偏向溝内におけるボールの転走の円滑化を図るためには、軌道レールの当該角部を曲面状に形成するのが好ましい。【００２２】
また更に、前記無負荷直線溝及びボール偏向溝としては、ボールがその内部を無負荷状態で転走するものであれば、その溝深さは適宜調整して差し支えないが、ボールがこれらの溝内を蛇行することなく整列して転走するといった観点からすれば、これら無負荷直線溝及びボール偏向溝はボール径の１／２以上の深さで形成されているのが好ましい。このような深さで無負荷直線溝及びボール偏向溝が形成されれば、ボールはその赤道が没した状態で無負荷直線溝及びボール偏向溝内を転走し、転走するボールの中心を蛇行させることなく所定の軌跡に沿って案内することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明を適用した直線案内装置の第１の実施形態を示す正面断面図である。
【図２】図１に示す直線案内装置の軌道レールを示す正面断面図である。
【図３】図１に示す直線案内装置の移動ブロックを示す正面断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】移動ブロックのトラック溝を平面上に展開した様子を示す図である。
【図７】移動ブロックにおけるトラック溝の加工の様子を示す図である。
【図８】本発明を適用した直線案内装置の第２の実施形態を示す正面断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の直線案内装置を詳細に説明する。【００２５】
図１は本発明を適用した直線案内装置の第１の実施形態を示すものである。この直線案内装置は、断面略矩形状に形成された長尺な軌道レール１と、チャネル状に形成されると共に多数のボール３を介して前記軌道レール１に組付けられた移動ブロック２とから構成されており、前記移動ブロック２が軌道レール１に跨がるようにして該軌道レール１上を自在に往復運動するように構成されている。【００２６】
図２は前記軌道レール１の長手方向に直交する断面を示すものである。前記軌道レール１の両側面には長手方向に沿ってボール３の転走溝１０が各１条ずつ形成されている。これらの転走溝１０は軌道レール１の上面から僅かに離れた位置、具体的には軌道レール１の上面１１からボール３の半径にも満たない距離で離れた位置に形成されている。前記転走溝１０はボール３が転走する２つの凹曲面１０ａ，１０ｂから構成されており、その断面は所謂ゴシックアーチ状をなしている。従って、ボール３は前記凹曲面１０ａ，１０ｂに対して２点で接触し、その接触方向は軌道レール１の底面に対して４５度の角度を夫々有している。また、軌道レール１には長手方向に所定の間隔をおいて複数のボルト取付孔１２が貫通形成されており、かかるボルト取付孔１２を利用して軌道レール１を各種機械装置のベッドやコラム等の固定部に取り付けることができるようになっている。【００２７】
また、この軌道レール１の上面１１と側面とが交わる上角部１３は曲面状に形成されており、前記転走溝１０の凹曲面１０ａから前記上面１１へと連続する凸曲面をなしている。これは、後述するように、移動ブロック２におけるボール３の無限循環を円滑化するためである。【００２８】
一方、図３に示すように、前記移動ブロック２は基部２０及びこの基部２０と直交する一対のフランジ部２１を有してチャネル状に形成されており、これら一対のフランジ部２１の間に案内溝２２を有している。そして、図１に示すように、この移動ブロック２は前記案内溝２２に軌道レール１の上部を遊嵌させ、僅かな隙間を介して軌道レール１に跨がっている。すなわち、軌道レール１の両側面は移動ブロック２のフランジ部２１の内側面と互いに対向している。また、前記基部２０の上面はテーブル等の可動体の取付面２３となっており、かかる基部２０には取付ねじを螺合させるタップ穴２４が形成されている。【００２９】
この移動ブロック２は前記ボール３が無限循環するトラック溝３０を有している。このトラック溝３０は、軌道レール１の転走溝１０と対向して前記フランジ部２１の内側面に形成された負荷直線溝３１と、この負荷直線溝３１と平行に形成されると共に軌道レール１の上面１１と対向して前記基部２０に形成された無負荷直線溝３２と、これら負荷直線溝３１と無負荷直線溝３２との間でボール３を往来させるボール偏向溝３３とから構成されている。このトラック溝３０はその全域において軌道レール１に向けて開放されており、トラック溝３０に配列されたボール３は軌道レール１と面した状態で該トラック溝３０内を循環する。【００３０】
図４及び図５は図３に示した移動ブロックのＩＶ−ＩＶ線断面図及びＶ−Ｖ線断面図であるが、前記トラック溝は移動ブロックの案内溝２２の隅角部を挟み、基部とフランジ部に跨がるようにして形成されているため、図４及び図５ではトラック溝の全体の形状は把握し難くなっている。図６は前記トラック溝を平面上に展開した様子を示すものである。【００３１】
前記トラック溝３０の一部を構成する負荷直線溝３１は、その断面が軌道レール１側の転走溝１０と同様にゴシックアーチ状に形成されており、ボール３は負荷直線溝３１に対して２点で接触している。従って、ボール３と負荷直線溝３１との接触方向はフランジ部２１の内側面の法線方向（図３の紙面左右方向）に対して上下に４５度ずつ傾斜している。ボール３は軌道レール１の転走溝１０と移動ブロック２の負荷直線溝３１との間で荷重を負荷しながら転動し、移動ブロック２はその移動方向以外に作用するあらゆる荷重を負荷しながら軌道レール１に沿って往復動することが可能となっている。【００３２】
一方、前記トラック溝３０の一部を構成する無負荷直線溝３２はボール３の直径よりも僅かに大きな通路として形成されており、軌道レール１の上面１１に向けた開口幅はボール３の直径よりも僅かに狭く設定されている。従って、ボール３は無負荷状態、すなわち自由に回転し得る状態のまま無負荷転走溝３２内に収容されている。また、ボール３は無負荷直線溝３２に包持された状態となるが、これはボール３と軌道レール１との接触を避けるように意図されたものではなく、ボール３は軌道レール１と接触しながら無負荷直線溝３２の内部を転動する。【００３３】
また、前記ボール偏向溝３３は負荷直線溝３１と無負荷直線溝３２とを連結する略Ｕ字状の軌道を有しており、荷重を負荷しながら負荷直線溝３１を転走してきたボール３を荷重から解放すると共に、かかるボール３の転走方向を徐々に変化させ、１８０度方向転換させて前記無負荷直線溝３２に送り込むように構成されている。このボール偏向溝３３は負荷直線溝３１との連結部位においてもっとも浅く、無負荷直線溝３２との連結部位においてもっとも深くなるように形成されている。ボール偏向溝３３が徐々に深くなることにより、負荷直線溝３１を転走して生きたボール３がボール偏向溝３３に進入すると、かかるボール３は荷重から解放され、無負荷状態となってボール偏向溝３３内を無負荷直線溝３２へ向けて進行し、そのままの状態で無負荷直線溝３２に進入するようになっている。【００３４】
移動ブロック２を軌道レール１に沿って移動させると、軌道レール１のボール転走溝１０と移動ブロック２の負荷直線溝３１との間に挟まれているボール３は、軌道レール１に対する移動ブロック２の移動速度Ｖの半分の速度０．５Ｖで負荷直線溝３１内を移動する。負荷直線溝３１内を転走するボール３はボール偏向溝３３に到達すると、前述の如くボール偏向溝３３の深さが徐々に深くなることから、次第に荷重から解放される。荷重から解放されたボール３は後続のボール３に押されるようにしてそのまま軌道レール１の転走溝１０内を進行するが、ボール偏向溝３３は転走溝１０におけるボール３の転走を遮り、ボール３の進行方向を強制的に変化させるので、ボール３はボール偏向溝３３によって転走溝１０の凹曲面１０ａへ寄せられ、この凹曲面１０ａを這い上がるようにして軌道レール１の側面にまで持ち上がる。これにより、ボール３は軌道レール１の転走溝１０から完全に離脱し、移動ブロック２のボール偏向溝３３に完全に収容される。【００３５】
図６に示すように、平面上に展開したボール偏向溝３３は略Ｕ字状の軌道を有していることから、かかるボール偏向溝３３内に収容されたボール３はその転走方向を逆転させ、軌道レール１の上面と対向する移動ブロック２の無負荷直線溝３２内に進入する。また、無負荷直線溝３２内を進行したボール３は反対側のボール偏向溝３３に進入し、再び転走方向を逆転させた後、軌道レール１の転走溝１０と移動ブロック２の負荷直線溝３１との間に進入する。この際、ボール３は転走溝１０の凹曲面１０ａを側方から這い降りるようにして軌道レール１と移動ブロック２との間に進入し、ボール偏向溝３３が徐々に浅くなるにつれ、無負荷状態から荷重の負荷状態へと移行する。【００３６】
ボール３はこのようにして移動ブロック２のトラック溝３０内を循環し、これに伴って移動ブロック２が軌道レール１に沿って間断なく連続的に移動することが可能となっている。【００３７】
前記トラック溝３０の負荷直線溝３１と無負荷直線溝３２は移動ブロック２の案内溝２２の隅角部を挟んで形成されており、ボール偏向溝３３を転動するボール３は前記隅角部と対向する軌道レール１の上角部１３の周囲を回り込むようにして負荷直線溝３１と無負荷直線溝３２との間を往来する。トラック溝３０の全体を平面上に展開した場合、図６に示すように、ボール偏向溝３３は略Ｕ字状に形成されているが、軌道レール１の長手方向と垂直な断面に関してボール偏向溝３３を観察した場合、図７に示すように、かかるボール偏向溝３３は軌道レール１の上角部１３を中心とした一定半径Ｒの単一円弧に形成されている。すなわち、ボール偏向溝３３はこのような図６及び図７に示す形状が組み合わされた軌跡を有している。このように、軌道レール１の長手方向と垂直な断面におけるボール偏向溝３３の軌跡を軌道レール１の上角部１３を中心とした単一円弧に形成すると、軌道レール１の上角部１３の周囲を回り込むようにして負荷直線溝３１と無負荷直線溝３２との間を往来するボール３の挙動が安定し、ボール偏向溝３３内におけるボール３の転動を円滑なものにすることが可能となる。【００３８】
また、前述のように、軌道レール１の上角部１３は前記転走溝１０の凹曲面１０ａから前記上面１１へと連続する凸曲面をなしているので、この点においても負荷直線溝３１を離脱したボール３が無負荷直線溝３２に向けて軌道レール１の上角部１３を回り込む挙動が安定し、ボール偏向溝３３内におけるボール３の転動を円滑なものにすることが可能となる。【００３９】
次に、前記移動ブロック２の製造方法について説明する。【００４０】
この移動ブロック２の製作は、先ずは棒状鋼材に引き抜き加工を施してチャネル状の形を与えた後、基部２０に対してタップ孔２４の加工を行い、最後にボールエンドミルを用いた切削加工によってトラック溝３０を形成して行われる。また、トラック溝３０の切削加工に先立って、チャネル状に形成された棒状鋼材には焼入れ処理を施しておく。尚、棒状鋼材をチャネル状に形成する方法としては、移動ブロック２の材質に応じて適宜選択することができ、例えば鍛造加工を用いることも可能である。【００４１】
図７に示すように、前記トラック溝３０の切削加工は移動ブロック２の案内溝２２にボールエンドミル４を挿入して行われる。ボールエンドミル４の先端には転走溝１０の凹曲面１０ａ，１０ｂの曲率に合致した球状ヘッド４０が設けられており、この球状ヘッド４０はボール３の直径よりも僅かに大きな直径を具備している。負荷直線溝３１を切削する場合、ボールエンドミル４は一方の凹曲面１０ａを形成した後、フランジ部２１の内側面に沿って僅かにオフセットされて他方の凹曲面１０ｂを形成する。また、ボール偏向溝及び無負荷直線溝は負荷直線溝の形成と連続して一工程で切削加工することができる。【００４２】
例えば、複合旋盤のワーク主軸にチャネル状に形成した移動ブロック２を固定する一方、ミル主軸にボールエンドミル４を固定し、これらワーク主軸とミル主軸の連動によってトラック溝３０を一工程で形成することが可能となる。負荷直線溝３１及び無負荷直線溝３２を形成する際にはミル主軸を移動ブロック２の長手方向に移動させ、ボール偏向溝３３を形成する際にはミル主軸の移動に合わせてワーク主軸を所定角度だけ回転させながら切削加工を行う。尚、図７ではミル主軸に固定されたボールエンドミル４が所定角度だけ旋回してボール偏向溝３３を形成しているように描かれているが、実際には、ミル主軸は旋回させず、移動ブロック２が固定されたワーク主軸が所定角度回転してボール偏向溝３３の形成が行われる。また、トラック溝の形成は複合旋盤に限らず、マシニングセンタによっても加工することが可能である。【００４３】
トラック溝３０の一部が移動ブロック２の基部２０に形成されず、トラック溝３０の総てがフランジ部２１の内側面に対してのみ形成されていると、かかる移動ブロック２の小型化を図る場合に、移動ブロック２の案内溝２２に対するボールエンドミル４の挿入角度が制限され、トラック溝３０を精度良く形成することが困難になる可能性がある。しかし、この第１の実施形態のように、移動ブロック２の案内溝２２の隅角部を跨ぐようにしてトラック溝３０を形成すれば、トラック溝３０の形成部位に対するボールエンドミル４のアプローチが容易なものとなり、かかるトラック溝３０を移動ブロック２に対して高精度に加工することが可能となる。【００４４】
また、この移動ブロック２ではトラック溝３０が移動ブロック２の案内溝２２の隅角部を跨ぐようにして存在することから、基部２０に対するフランジ部２１の突設高さを低く設定することが可能となり、結果的に、移動ブロック２が跨がる軌道レール１の高さを低く設定することも可能となる。これにより、軌道レール１に沿って往復動する移動ブロック２の重心高さを低く抑えることができるので、移動ブロック２の走行時のピッチングの発生を抑え、速度リップルの小さい高精度の直線往復運動を得ることが可能となる。【００４５】
更に、移動ブロック２の生産性に着目すると、かかる移動ブロック２はチャネル状に形成された棒状鋼材に対してトラック溝３０を形成するのみで完成することから、トラック溝３０における負荷直線溝３１及び無負荷直線溝３２の長さを任意に変更すれば、同一の軌道レール１に対して負荷容量の異なる移動ブロック２を簡便に製作することが可能である。すなわち、所定幅の軌道レール１に合致したチャネル状に棒状鋼材を加工しておき、この棒状鋼材を前述の複合旋盤に装着して任意のサイズのトラック溝３０の加工を行った後、トラック溝３０のサイズに合わせて棒状鋼材を切断すれば、移動ブロック２が完成すのである。従って、このような移動ブロック２と軌道レール１を組み合わせた直線案内装置は受注生産によっても迅速に生産することができ、在庫管理によるコストの発生を抑え、より低価格での直線案内装置の提供を可能とするものである。【００４６】
次に、図８は本発明を適用した直線案内装置の第２の実施形態を示すものである。【００４７】
この第２の実施形態の直線案内装置も、断面略矩形状に形成された長尺な軌道レール５と、チャネル状に形成されると共に多数のボール３を介して前記軌道レール５に組付けられた移動ブロック６とから構成されており、前記移動ブロック６が軌道レール５上を自在に往復運動するように構成されている。【００４８】
前記軌道レール５の両側面には長手方向に沿ってボール３の転走溝５０が各１条ずつ形成されている。これらの転走溝５０の断面は所謂ゴシックアーチ状をなしており、この点は前述の第１の実施形態と同じである。また、軌道レール５には長手方向に所定の間隔をおいて複数のボルト取付孔５１が貫通形成されている。【００４９】
また、この軌道レール５の上面５２と側面とが交わる上角部は斜めに切り欠かれており、後述する無負荷ボール補助面５３が形成されている。従って、軌道レール５は前記ボール転走溝５０の形成部位よりも上方では略台形状をなしている。【００５０】
一方、前記移動ブロック６は基部６０及びこの基部６０と直交する一対のフランジ部６１，６１を有してチャネル状に形成されており、これら一対のフランジ部６１の間には前記軌道レール５の上部が遊嵌する案内溝６２を有している。また、前記基部６０の上面はテーブル等の可動体の取付面６３となっており、かかる基部６０には取付ねじを螺合させるタップ穴６４が形成されている。【００５１】
この移動ブロック６は前記ボール３が無限循環するトラック溝７０を有している。このトラック溝７０は、前述の第１の実施形態と同様に、軌道レール５の転走溝５０と対向して前記フランジ部６１の内側面に形成された負荷直線溝７１と、この負荷直線溝７１と平行に形成される無負荷直線溝７２と、これら負荷直線溝７１と無負荷直線溝７２との間でボール３を往来させるボール偏向溝７３とから構成されている。このトラック溝７０はその全域において軌道レール５に向けて開放されており、トラック溝７０に配列されたボール３は軌道レール５と面した状態で該トラック溝７０内を循環する。【００５２】
但し、この第２の実施形態において、前記無負荷直線溝７２は移動ブロック６の基部６０とフランジ部６１とが交わった案内溝６２の隅角部に形成されている。また、この無負荷直線溝７２は軌道レール５の上面５２に対向するのではなく、軌道レール５の上角部に形成された前記無負荷ボール補助面５３に対向している。【００５３】
この第２の実施形態のトラック溝７０も、移動ブロック６に対してボールエンドミルを用いた切削加工によって形成することが可能であり、負荷直線溝７１、ボール偏向溝７３及び無負荷直線溝７２を連続して一工程で切削加工することができる。また、無負荷直線溝を移動ブロックのフランジ部の内側面ではなく、移動ブロック６の案内溝６２の隅角部に形成しているので、トラック溝７０の形成部位に対するボールエンドミルのアプローチが容易なものとなり、かかるトラック溝７０を移動ブロック６に対して高精度に加工することが可能となる。【００５４】
特に、第１の実施形態と比較した場合に、この第２の実施形態では無負荷直線溝を案内溝６２の隅角部に形成したことから、負荷直線溝と無負荷直線溝とを連通連結するボール偏向溝の長さを短縮することができ、前述の如く切削加工でトラック溝を形成する際の加工時間の短縮化を図ることが可能となり、移動ブロック６の生産性を高めることができる。【００５５】
また、無負荷直線溝７２は軌道レール５の上角部を斜めに切り欠いて形成した無負荷ボール補助面５３に対向しているので、ボール３が軌道レール１の上角部を回り込むようにして負荷直線溝３１と無負荷直線溝３２との間を循環する第１の実施形態の場合と比較して、負荷直線溝７１と無負荷直線溝７２との間におけるボール３の往来、すなわちボール偏向溝７３内におけるボール３の転動を円滑化することができるものである。
【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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【図８】
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【国際調査報告】
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