(57)【要約】  強度と軽量化を両立させ、さらには量産性に優れた運動案内装置を提供する。  運動案内装置は、転動体転走部１ａを有する軌道レール１と、転動体転走部１ａに対向する負荷転動体転走部８ｃを有すると共に、負荷転動体転走部８ｃと略平行に伸びる転動体戻し通路１０ａを含む転動体循環経路を有する移動ブロック２と、転動体循環経路に配列される複数の転動体３と、を備える。移動ブロック２は、負荷転動体転走部８ｃを有する鋼製の転動部分８と、転動部分８に結合されると共に、移動ブロック２を相手部品に取り付けるための取付け面９ａを有し、転動部分８よりも比重が小さい金属製の取付け部分９と、転動体戻し通路１０ａを有する樹脂製の戻し部分１０と、を含む。強度・比重の異なる三つの材料を移動ブロックの適切な場所に配置するので、強度と軽量化を両立させた移動ブロック２が得られる。
2008123371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動体転走部を有する軌道部材と、前記転動体転走部に対向する負荷転動体転走部を有すると共に、前記負荷転動体転走部と略平行に伸びる転動体戻し通路を含む転動体循環経路を有する移動ブロックと、前記転動体循環経路に配列される複数の転動体と、を備える運動案内装置において、
前記移動ブロックは、
前記負荷転動体転走部を有する鋼製の転動部分と、
前記転動体戻し通路を有する樹脂製の戻し部分と、
前記転動部分に結合されると共に、前記移動ブロックを相手部品に取り付けるための取付け面を有し、前記転動部分よりも比重が小さく、前記戻し部分よりも剛性のある材質でできた取付け部分と、
を含む運動案内装置。
【請求項２】
前記取付け部分は、複数のボルト又は接着剤によって前記転動部分に結合されることを特徴とする請求項１に記載の運動案内装置。
【請求項３】
前記戻し部分は、前記転動部分及び前記取付け部分に一体に樹脂成形されることを特徴とする請求項１又は２に記載の運動案内装置。
【請求項４】
前記取付け部分は、複数のボルトによって前記転動部分に結合され、
前記移動ブロックの平面図において、
前記取付け部分の前記取付け面には、前記移動ブロックを相手部品に取り付けるための複数の取付けねじが、前記移動ブロックの進行方向の中心線から左右対称に配列され、
前記転動部分と前記取付け部分とを結合する前記複数のボルトは、前記複数の取付けねじに近づくように、前記移動ブロックの進行方向の中心線から左右対称に配列されることを特徴とする請求項２に記載の運動案内装置。
【請求項５】
前記転動部分は、前記軌道部材の上面に対向する中央部と、前記軌道部材の側面に対向して前記中央部の幅方向の両側から垂れ下がる一対の脚部と、を有し、
前記脚部の基部は、前記脚部の先端部よりも肉が厚いことを特徴とする請求項１又は２に記載の運動案内装置。
【請求項６】
前記取付け部分には、前記移動ブロックの進行方向に伸びる貫通孔が開けられ、
前記貫通孔内に前記戻し部分の少なくとも一部が設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の運動案内装置。
【請求項７】
前記取付け部分は、アルミニウム製、アルミニウム合金製、セラミックス製、又はＦＲＰ製であることを特徴とする請求項１又は２に記載の運動案内装置。
【請求項８】
前記取付け部分は、複数のボルトによって前記転動部分に結合され、
前記運動案内装置はさらに、
互いに接触する前記取付け部分と前記転動部分の接合面を水平面内に配置した状態で、前記軌道部材の長手方向からみて、前記取付け部分が前記転動部分に対して左右方向にずれるのを防止する位置ずれ防止手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の運動案内装置。
【請求項９】
前記位置ずれ防止手段は、前記取付け部分及び前記転動部分の接合面の少なくも一方に設けられる接着溝と、この接着溝に充填される接着剤と、を有することを特徴とする請求項８に記載の運動案内装置。
【請求項１０】
前記位置ずれ防止手段は、前記取付け部分及び前記転動部分のそれぞれの接合面に位置を合わせて設けられる孔と、これらの孔に嵌められるピンと、を有することを特徴とする請求項８に記載の運動案内装置。
【請求項１１】
前記位置ずれ防止手段は、前記取付け部分の接合面から垂直方向に張り出し、前記転動部分の側面に当接する突き当て部を有することを特徴とする請求項８に記載の運動案内装置。
【請求項１２】
前記戻し部分に接合される前記取付け部分の樹脂接合面には、成型後の樹脂の収縮によって前記樹脂接合面と前記戻し部分との間にすきまが空くのを防止できるように、成型時に樹脂が流れ込む溝が設けられることを特徴とする請求項３に記載の運動案内装置。
【請求項１３】
転動体転走部を有する軌道部材と、前記転動体転走部に対向する負荷転動体転走部を有すると共に、前記負荷転動体転走部と略平行に伸びる転動体戻し通路を含む転動体循環経路を有する移動ブロックと、前記転動体循環経路に配列される複数の転動体と、を備える運動案内装置の製造方法において、
前記負荷転動体転走部を有する鋼製の転動部分に、前記移動ブロックを相手部品に取り付けるための取付け面を有して、前記転動部分よりも比重が小さく、前記転動体戻し通路を有する樹脂製の戻し部分よりも剛性のある材質でできた取付け部分を結合する第一の結合工程と、
前記転動体戻し通路を有する樹脂製の戻し部分を、前記転動部分及び前記取付け部分に結合する第二の結合工程と、
を備える運動案内装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第一の結合工程において、
複数のボルト又は接着剤を用いて、前記転動部分に前記取付け部分を結合することを特徴とする請求項１３に記載の運動案内装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第二の結合工程において、
前記転動部分及び前記取付け部分を中子として金型にインサートし、金型に樹脂を射出成形することで、樹脂製の前記戻し部分を前記転動部分及び前記取付け部分に一体に樹脂成形することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の運度案内装置の製造方法。
【請求項１６】
前記運動案内装置の製造方法はさらに、
前記取付け部分を前記転動部分に結合する前記第一の結合工程の後、
前記転動部分の前記負荷転動体転走部を研削加工する転走部仕上げ工程を備えることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の運動案内装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テーブルなどの案内対象が直線又は曲線運動するのを案内するリニアガイド、スプラインなどの運動案内装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テーブルなどの案内対象の直線運動や曲線運動を案内するための機械要素として、案内部分にボール、ローラなどの転動体を介在させた運動案内装置が知られている。軽快な動きが得られるので、ロボット、工作機械、半導体・液晶製造装置、医療機器などのさまざまな分野で利用されている。【０００３】
運動案内装置の一種のリニアガイドは、ベースに取り付けられる軌道レールと、軌道レールに相対運動可能に組み付けられる移動ブロックとを有する。軌道レールには、長手方向に沿って伸びる転動体転走部が形成される。移動ブロックには、転動体転走部に対向する負荷転動体転走部が形成されると共に、転動体を循環させる転動体循環経路が設けられる。軌道レールの転動体転走部と移動ブロックの負荷転動体転走溝との間には、転動体が介在される。軌道レールに対して移動ブロックが相対的に直線運動すると、軌道レールと移動ブロックとの間に介在された転動体が転がり運動する。【０００４】
近年、機械要素である運動案内装置にも軽量化が望まれつつある。特に、高荷重がかからない民生用や、多間接ロボットに組み込まれる場合や、ＸＹテーブルに組み込まれる場合などに、軽量化が望まれている。【０００５】
運動案内装置の移動ブロックの軽量化を図った技術として、特許文献１には、図２３に示すように、転動体転走部２１ａが形成される中子２１を金型にインサートし、中子２１の周囲に樹脂又はアルミニウムからなる成形体２２を一体に成形した移動ブロックが開示されている。【０００６】
特許文献２には、図２４に示すように、転動体転走部３１ａが形成される中空ブロック３１内に樹脂又はアルミニウムの充填材３２を充填した移動ブロックが開示されている。【０００７】
特許文献３には、図２５に示すように、転動体転走部４１ａが形成される転走プレート４１と、移動ブロックを相手部品に取り付けるための取付けプレート４２をステンレス製とし、これらのプレート４１，４２に樹脂の成形体４３を一体に成形した移動ブロックが開示されている。
【特許文献１】特許第３５５０２０８号公報
【特許文献２】特開平８−３２６７４７号公報
【特許文献３】特公平７−１８４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、一つの移動ブロックをその内部の機能に着目すると、以下の三つの部分に区分けすることができる。一つは、転動体が転がり運動する転動体転走部である。強度が必要になるので、熱処理できる鋼材から製造される。二つ目は、相手部品に取り付けられる取付け面である。相手部品の荷重を受けるので、ある程度の強度は必要になるが、転動体が転がり運動するわけではないので、熱処理をする必要はない。三つ目は、転動体を循環させる転動体戻し通路である。転動体が通過するだけであるので、前二者ほど強度が必要なく、形状だけ作れればよい。【０００９】
上記三つの部分に着目すると、従来の軽量化を図った移動ブロックには以下の問題点がある。特許文献１に記載の移動ブロックにあっては、取付け面及び転動体戻し通路の両方が樹脂製又はアルミニウム製である。しかし、樹脂製にしたときには、取付け面の強度が不足するし、取付け面及び転動体戻し通路をアルミニウム製にしたときには、ある程度の軽量化は図れるものの、量産性が低くなる。また特許文献２及び３に記載の移動ブロックにあっては、取付け面が転動体転走部と同じ鋼材であるので、十分な軽量化が図れない。【００１０】
つまり、いずれの移動ブロックにあっても、三つの部分を二つの材料から製造している。それゆえ、三つの部分のうちの二つの部分が同じ材料になる。軽量化を図ろうとした場合には強度が十分であるとはいえなくなるし、強度を保とうとしたら軽量化が不十分になる。【００１１】
そこで本発明は、強度と軽量化を両立させ、さらには量産性も優れた運動案内装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以下、本発明について説明する。
上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、転動体転走部を有する軌道部材と、前記転動体転走部に対向する負荷転動体転走部を有すると共に、前記負荷転動体転走部と略平行に伸びる転動体戻し通路を含む転動体循環経路を有する移動ブロックと、前記転動体循環経路に配列される複数の転動体と、を備える運動案内装置において、前記移動ブロックは、前記負荷転動体転走部を有する鋼製の転動部分と、前記転動体戻し通路を有する樹脂製の戻し部分と、前記転動部分に結合されると共に、前記移動ブロックを相手部品に取り付けるための取付け面を有し、前記転動部分よりも比重が小さく、前記戻し部分よりも剛性のある材質でできた取付け部分と、を含む運動案内装置である。【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の運動案内装置において、前記取付け部分は、複数のボルト又は接着剤によって前記転動部分に結合されることを特徴とする。【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の運動案内装置において、前記戻し部分は、前記転動部分及び前記取付け部分に一体に樹脂成形されることを特徴とする。【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の運動案内装置において、前記取付け部分は、複数のボルトによって前記転動部分に結合され、前記移動ブロックの平面図において、前記取付け部分の前記取付け面には、前記移動ブロックを相手部品に取り付けるための複数の取付けねじが、前記移動ブロックの進行方向の中心線から左右対称に配列され、前記転動部分と前記取付け部分とを結合する前記複数のボルトは、前記複数の取付けねじに近づくように、前記移動ブロックの進行方向の中心線から左右対称に配列されることを特徴とする。【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の運動案内装置において、前記転動部分は、前記軌道部材の上面に対向する中央部と、前記軌道部材の側面に対向して前記中央部の幅方向の両側から垂れ下がる一対の脚部と、を有し、前記脚部の基部は、前記脚部の先端部よりも肉が厚いことを特徴とする。【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１又は２に記載の運動案内装置において、前記取付け部分には、前記移動ブロックの進行方向に伸びる貫通孔が開けられ、前記貫通孔内に前記戻し部分の少なくとも一部が設けられることを特徴とする。【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項１又は２に記載の運動案内装置において、前記取付け部分は、アルミニウム製、アルミニウム合金製、セラミックス製又はＦＲＰ製であることを特徴とする。【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項２に記載の運動案内装置において、前記取付け部分は、複数のボルトによって前記転動部分に結合され、前記運動案内装置はさらに、互いに接触する前記取付け部分と前記転動部分の接合面を水平面内に配置した状態で、前記軌道部材の長手方向からみて、前記取付け部分が前記転動部分に対して左右方向にずれるのを防止する位置ずれ防止手段を含むことを特徴とする。【００２０】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の運動案内装置において、前記位置ずれ防止手段は、前記取付け部分及び前記転動部分の接合面の少なくも一方に設けられる接着溝と、この接着溝に充填される接着剤と、を有することを特徴とする。【００２１】
請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の運動案内装置において、前記位置ずれ防止手段は、前記取付け部分及び前記転動部分のそれぞれの接合面に位置を合わせて設けられる孔と、これらの孔に嵌められるピンと、を有することを特徴とする。【００２２】
請求項１１に記載の発明は、請求項８に記載の運動案内装置において、前記位置ずれ防止手段は、前記取付け部分の接合面から垂直方向に張り出し、前記転動部分の側面に当接する突き当て部を有することを特徴とする。【００２３】
請求項１２に記載の発明は、請求項３に記載の運動案内装置において、前記戻し部分に接合される前記取付け部分の樹脂接合面には、成型後の樹脂の収縮によって前記樹脂接合面と前記戻し部分との間にすきまが空くのを防止できるように、成型時に樹脂が流れ込む溝が設けられることを特徴とする。【００２４】
請求項１３に記載の発明は、転動体転走部を有する軌道部材と、前記転動体転走部に対向する負荷転動体転走部を有すると共に、前記負荷転動体転走部と略平行に伸びる転動体戻し通路を含む転動体循環経路を有する移動ブロックと、前記転動体循環経路に配列される複数の転動体と、を備える運動案内装置の製造方法において、前記負荷転動体転走部を有する鋼製の転動部分に、前記移動ブロックを相手部品に取り付けるための取付け面を有して、前記転動部分よりも比重が小さく、前記転動体戻し通路を有する樹脂製の転動体戻し部分よりも剛性のある材質でできた取付け部分を結合する第一の結合工程と、前記転動体戻し通路を有する樹脂製の戻し部分を、前記転動部分及び前記取付け部分に結合する第二の結合工程と、を備える運動案内装置の製造方法である。【００２５】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の運動案内装置の製造方法の前記第一の結合工程において、複数のボルト又は接着剤を用いて、前記転動部分に前記取付け部分を結合することを特徴とする。【００２６】
請求項１５に記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の運動案内装置の製造方法の前記第二の結合工程において、前記転動部分及び前記取付け部分を中子として金型にインサートし、金型に樹脂を射出成形することで、樹脂製の前記戻し部分を前記転動部分及び前記取付け部分に一体に樹脂成形することを特徴とする。【００２７】
請求項１６に記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の運動案内装置の製造方法において、前記運動案内装置の製造方法はさらに、前記取付け部分を前記転動部分に結合する前記第一の結合工程の後、前記転動部分の前記負荷転動体転走部を研削加工する転走部仕上げ工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１に記載の発明によれば、移動ブロックの転動体転走部を有する転動部分に熱処理が可能な鋼材を使用し、相手部品に取り付けるための取付け面を有する取付け部分（熱処理の必要ない部分）に鋼よりも比重の小さい材料を使用し、形状だけを形作ればよい戻し部分に樹脂を使用している。強度・比重の異なる三つの材料を移動ブロックの適切な場所に配置するので、強度と軽量化を両立させた移動ブロックが得られる。【００２９】
請求項２に記載の発明によれば、鋼製の転動部分を金型にインサートし、金属製の取付け部分をダイカストするダイカスト法を用いなくても、転動部分と取付け部分とを結合することができる。ダイカスト法を用いると、転動部分の負荷転動体転走部の熱処理が困難になる。なぜならば、転動部分の負荷転動体転走部を熱処理した後、取付け部分をダイカストすると、ダイカストによって熱処理された転動部分の負荷転動体転走部がなまる。逆に、取付け部分をダイカストした後、転動部分の負荷転動体転走溝を熱処理すると、ダイカストされた取付け部分が熱処理によって溶融する。【００３０】
請求項３に記載の発明によれば、戻し部分を転動部分及び取付け部分に一体に結合することができる。なお、樹脂成形においてはダイカストほど成形温度が高くならないので、転動部分及び取付け部分をインサートしても、熱処理された転動部分の負荷転動体転走部がなまることはない。【００３１】
請求項４に記載の発明によれば、転動部分と取付け部分とを結合するボルトの位置と、相手部品を取付け部分に取り付けるための取付けねじの位置が近いので、移動ブロックを軌道部材から上方向に引っ張ろうとする逆ラジアル荷重がかかったとき、取付け部分が変形するのを防止することができる。【００３２】
請求項５に記載の発明によれば、移動ブロックを軌道部材に押し付けるラジアル荷重や、軌道部材から移動ブロックを引っ張ろうとする逆ラジアル荷重がかかったとしても、転動部分の脚部が変形するのを防止することができる。【００３３】
請求項６に記載の発明によれば、より比重の大きい取付け部分に貫通孔を開け、貫通孔内に戻し部分の少なくとも一部を設けているので、移動ブロックをより軽量化することができる。【００３４】
請求項７に記載の発明によれば、鋼材と樹脂の中間の比重・強度を持つ金属が得られる。【００３５】
請求項８に記載の発明によれば、移動ブロックにかかる水平方向の荷重を受けても取付け部分と転動部分がずれるのを防止することができる。運動案内装置の移動ブロックには、ラジアル方向（垂直上方向）及び逆ラジアル方向（垂直下方向）の荷重だけでなく、水平方向の荷重もかかる。ボルトの座面の摩擦力だけで移動ブロックにかかる水平方向の荷重を受ける場合に比べ、製品の安全性を向上させることができる。【００３６】
請求項９に記載の発明によれば、取付け部分と転動部分とをせん断強度が高い接着剤で接着することで、これらがずれるのを防止することができる。接着剤自体の強度や接着面積を適宜設定することで、強度（ずれに対する抵抗力）を確保することができる。【００３７】
請求項１０に記載の発明によれば、取付け部分と転動部分との間にピンを介在させることで、ピンのせん断力を利用してこれらがずれるのを防止することができる。孔の径やピンの径を適宜設定することで、強度（ずれに対する抵抗力）を確保することができる。【００３８】
請求項１１に記載の発明によれば、取付け部分に転動部分に当接する突き当て部を設けるので、これらがずれるのを防止することができる。突き当て部の寸法を適宜設定することで、突き当て部のせん断強度及び曲げ強度を確保することができる。また、接着剤やピンで結合する場合に比べて、加工工数を少なくすることができるので、製造が容易になる。【００３９】
請求項１２に記載の発明によれば、成型後の樹脂の収縮によって、取付け部分と戻し部分との間にすきまが空くのを防止でき、転動体戻し通路の位置がずれるのを防止することができる。【００４０】
請求項１３に記載の発明によれば、強度・比重の異なる三つの材料を移動ブロックの適切な場所に配置するので、強度と軽量化を両立させた移動ブロックが得られる。【００４１】
請求項１４に記載の発明によれば、熱処理が困難になるダイカスト法を用いなくても、転動部分と取付け部分とを結合することができる。【００４２】
請求項１５に記載の発明によれば、戻し部分を転動部分及び取付け部分に一体に結合することができる。なお、樹脂成形においてはダイカストほど成形温度が高くならないので、転動部分及び取付け部分をインサートしても、熱処理された転動部分の負荷転動体転走部がなまることはない。【００４３】
請求項１６に記載の発明によれば、相手部品に取り付けられる取付け部分を基準にして、負荷転動体転走部を正確な位置に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第一の実施形態における運動案内装置の斜視図（一部断面図を含む）
【図２】軌道レールの斜視図
【図３】移動ブロックの側面図（一部断面図を含む）
【図４】移動ブロックの斜視図（図中（Ａ）は第一の実施形態の移動ブロックを示し、図中（Ｂ）は第二の実施形態の移動ブロックを示す）
【図５】転動部分を取付け部分に結合した状態を示す側面図
【図６】本発明の第二の実施形態における運動案内装置の斜視図（一部断面図を含む）
【図７】運動案内装置の正面図（エンドプレートを取り外した状態）
【図８】転動部分の斜視図
【図９】取付け部分の斜視図
【図１０】戻し部分の分割ピースの斜視図
【図１１】戻し部分の分割ピースの斜視図
【図１２】転動部分と取付け部分をボルトで結合した状態を示す側面図
【図１３】戻し部分を転動部分及び取付け部分に組み込んだ状態を示す斜視図
【図１４】本発明の第三の実施形態の運動案内装置を示す斜視図（一部断面図を示す）
【図１５】本発明の第四の実施形態の運動案内装置を示す斜視図（一部断面図を示す）
【図１６】第四の実施形態の運動案内装置の正面図（エンドプレートを取り外した状態）
【図１７】取付け部分と転動部分を示す図
【図１８】位置ずれ防止手段の他の例を示す図（取付け部分と転動部分を反転させた状態）
【図１９】位置ずれ防止手段のさらに他の例を示す図（取付け部分と転動部分を反転させた状態）
【図２０】取付け部分及び転動部分の詳細図
【図２１】取付け部分及び転動部分に戻し部分を樹脂成型した状態を示す図
【図２２】溝の他の例を示す図（取付け部分及び転動部分に戻し部分を樹脂成型した状態を示す図）
【図２３】従来の運動案内装置を示す断面図
【図２４】従来の運動案内装置を示す断面図
【図２５】従来の運動案内装置を示す断面図
【符号の説明】
【００４５】
１…軌道レール（軌道部材）
１ａ…ボール転走溝（転動体転走部）
２…移動ブロック
３…ボール（転動体）
８…転動部分
８ａ…中央部
８ｂ…脚部
８ｃ…負荷ボール転走溝（負荷転動体転走部）
８ｅ…ねじ部
８ｆ…接合面
８ｇ…孔（位置ずれ防止手段）
９…取付け部分
９ａ…取付け面
９ｂ…座ぐり孔
９ｄ…貫通孔
９ｉ…接着溝（位置ずれ防止手段）
９ｈ…接合面
９ｊ…孔（位置ずれ防止手段）
１０…戻し部分
１０ａ…ボール戻し通路（転動体戻し通路）
１２…ボルト
１６…突き当て部（位置ずれ防止手段）
１７…接着剤（位置ずれ防止手段）
１８…ピン（位置ずれ防止手段）
１９…取付け部分の樹脂接合面
２０…樹脂が流れ込む溝
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
図１は、本発明の第一の実施形態における運動案内装置の斜視図を示す。この運動案内装置は、軌道部材である軌道レール１と、軌道レール１に沿ってスライドする移動ブロック２と、を備える。軌道レール１がベースに取り付けられ、移動ブロック２が案内対象である相手部品に取り付けられる。軌道レール１と移動ブロック２との間には、転動体であるボール３が転がり運動可能に介在される。【００４７】
図２は、中空の軌道レール１を示す。軌道レール１は異形断面であり、細長く直線状に伸びる。軌道レール１の上面の左右両端部には、転動体転走部として、長手方向に伸びる例えば二条のボール転走溝１ａが加工される。軌道レール１の左右両側面の上端部にも、転動体転走部として、長手方向に伸びる例えば二条のボール転走溝１ａが加工される。すなわち、この実施形態では合計四条のボール転走溝１ａがある。ボール転走溝１ａの断面形状は単一の円弧からなるサーキュラーアーチ溝形状であるか、又は二つの円弧からなるゴシックアーチ溝形状である。ボール転走溝１ａの条数、ボール転走溝１ａとボール３との接触角などは、運動案内装置の負荷荷重に応じてさまざまに設定される。ボール３が転がり運動するので、ボール転走溝１ａは表面粗さが小さくかつ強度が強くなるように加工される。中空の軌道レール１の上部プレート１ｃ及び下部プレート１ｄには、軌道レール１をベースに固定するための取付け孔１ｅが開けられる。上部プレート１ｃに開けられる孔の径は、軌道レール１をベースに取り付けるためのボルトの頭部の径よりもわずかに大きい。下部プレート１ｄに開けられる孔の径は、ボルトの頭部の径よりも小さく、ボルトのねじ部の径よりも大きい。【００４８】
軌道レール１の製造方法について説明する。まず、熱間押出しされた丸い又は角のあるパイプを用意する。パイプの材質は、炭素鋼、クロム鋼、又はステンレス鋼などの鋼である。そして、パイプの肉厚を調整したり、表面の欠陥を除去したりするために、パイプをダイスに通す引き抜きを加工する。次に、パイプを異形ダイスに通す異形引き抜きをする
。異形引き抜きによって、丸又は多角形のパイプの断面形状が軌道レール１の断面形状に塑性変形する。この異形引き抜きと同時に軌道レール１のボール転走溝１ａが加工される。次に、ボール転走溝１ａの焼き入れをする。焼き入れ後、軌道レール１の曲がりを矯正し、軌道レール１の上部プレート１ｃ及び下部プレート１ｄに取付け孔を開ける。最後にボール転走溝１ａを研削加工する。【００４９】
図１に示されるように、軌道レール１には移動ブロック２が組み付けられる。移動ブロック２は、その全体が鞍形状に形成され、移動ブロック本体６と、移動ブロック本体６の移動方向の両端部それぞれに設けられる樹脂製のエンドプレート１３と、から構成される。図１には、手前側のエンドプレート１３を取り外した状態が示されている。【００５０】
図３は、軌道レール１の軸方向からみた移動ブロック本体６の側面図を示す（一部断面を含む）。移動ブロック本体６は三つの部分から、すなわち、負荷転動体転走部である負荷ボール転走溝が加工される鋼製の転動部分８と、移動ブロック２を相手部品に取り付けるための取付け面を有するアルミニウム製の取付け部分９と、転動体戻し通路であるボール戻し通路１０ａが加工される樹脂製の戻し部分１０と、から構成される。【００５１】
転動部分８は、炭素鋼、クロム鋼、又はステンレス鋼などの鋼製である。転動部分８は、軌道レール１の上面に対向する中央部８ａと、軌道レール１の側面に対応して中央部８ａの幅方向の両側から垂れ下がる一対の脚部８ｂと、を有する。脚部８ｂの基部は先端部よりも肉厚に形成される。Ｃ形形状の転動部分８の内側には、負荷転動体転走部として、軌道レール１のボール転走溝１ａに対向する合計四条の負荷ボール転走溝８ｃが形成される。転動部分８の中央部に二条の負荷ボール転走溝８ｃが形成され、一対の脚部それぞれに一条の負荷ボール転走溝８ｃが形成される。ボール３が転がり運動するので、負荷ボール転走溝８ｃは表面粗さが小さくかつ強度が大きくなるように加工される。転動部分８の中央部８ａには、取付け部分９を転動部分８に取り付けるためのボルト１２（図１参照）が螺合するねじ部が加工される。取付け部分９には、ボルト１２が挿入される座ぐり孔９ｂが加工される。また、転動部分８の脚部の両端面には、エンドプレート１３を転動部分８に取り付けるためのねじ部８ｄが加工される。【００５２】
取付け部分９は、アルミニウム製である。取付け部分９の形状は、一枚の板のような非常に簡素化した形状である。取付け部分９の上面は、移動ブロック２を相手部品に取り付けるための取付け面９ａになる。取付け部分９の上面には、移動ブロック２を相手部品に取り付けるためのボルトが螺合する複数の取付けねじ９ｃが加工される。取付けねじ９ｃは移動ブロック２を上下方向に貫通する。また取付け部分９には、座ぐり孔９ｂ（図１参照）が加工される。座ぐり孔９ｂには、転動部分８を取付け部分９に結合するためのボルト１２が挿入される。また取付け部分９には、移動ブロック２の進行方向に伸びる貫通孔９ｄが開けられる。この貫通孔９ｄ内に樹脂製の戻し部分１０の一部が設けられる。【００５３】
図４（Ａ）に示すように、取付け部分９の取付け面には、四つの取付けねじ９ｃが移動ブロック２の中心線から左右対称に配列される。四つの取付けねじ９ｃは、移動ブロック２の中心線からずれた位置に配列される。また、ボルト１２が挿入される四つの座ぐり孔９ｂも、移動ブロック２の中心線から左右対称に配列される。座ぐり孔９ｂの位置は、図４（Ｂ）に示すように、移動ブロック２の進行方向の中心線上ではなく、図４（Ａ）に示すように、取付けねじ９ｃの位置に近くに配置される（この実施形態では、移動ブロック２の中心線から左右方向の同じ距離に、取付けねじ９ｃ及び座ぐり孔９ｂがある）。【００５４】
図４（Ｂ）に示すように、座ぐり孔９ｂの位置を移動ブロック２の中心線上に配置すると、図中矢印で示す逆ラジアル荷重を負荷する際、取付け部分９が引っ張られるので、取付け部分９の幅方向の端部が変形する。取付け部分９が引っ張られる箇所である取付けねじ９ｃの位置と、ボルトが挿入される座ぐり孔９ｂの位置とを近づけることで、取付け部分９の変形を小さくすることができる。【００５５】
戻し部分１０は、トレカなどの樹脂製である。戻し部分１０は、転動部分８や取付け部分９ほど、強度も精度も要求されず、形状を作ることができればよい。図３に示されるように、戻し部分１０には、負荷ボール転走溝８ｃと平行に直線状に伸びる転動体戻し通路であるボール戻し通路１０ａが形成される。戻し部分１０には、負荷ボール転走溝８ｃと等しい数の四条のボール戻し通路１０ａが形成される。四条のボール戻し通路１０ａのうち、上側の二条のボール戻し通路１０ａが、取付け部分９の貫通孔の内部に形成され、下側の二条が戻し部分１０単独の内部に形成される。ボール戻し通路１０ａの直径はボール３の直径よりも大きいので、ボール戻し通路１０ａではボール３が荷重を受けることがない。後続のボール３に押されながらボール３はボール戻し通路１０ａを移動する。平行に伸びる負荷ボール転走溝８ｃとボール戻し通路１０ａとは、Ｕ字状の方向転換路で接続される。方向転換路の内周側１０ｂも戻し部分１０に形成される。方向転換路の外周側はエンドプレート１３に形成される。【００５６】
図１に示されるように、負荷ボール転走溝８ｃ、ボール戻し通路１０ａ、Ｕ字状の方向転換路で構成されるサーキット状のボール循環経路に、複数のボール３が配列される。複数のボール３は帯状のリテーナ７によって一連に保持される。リテーナ７は、隣り合うボール３同士の接触を防止するための複数のスペーサ７ａと、複数のスペーサ７ａを連結する帯状の連結部７ｂと、から構成される。戻し部分１０には、リテーナ７の連結部７ｂを案内するための案内溝１０ｃ（図３参照）が形成される。【００５７】
移動ブロック２を軌道レール１に対して相対的に移動させると、これらの間に介在される複数のボール３が転がり運動する。移動ブロック２の負荷ボール転走溝８ｃの一端まで転がったボール３は、エンドプレート１３の掬上げ部でＵ字状の方向転換路内に掬い上げられる。方向転換路で進行方向が反転したボール３は、ボール戻し通路１０ａに入る。ボール戻し通路１０ａを通過したボール３は、反対側の方向転換路を経由した後、再び軌道レール１と移動ブロック２との間に入る。【００５８】
移動ブロック本体６は、以下の工程を経て製造する。まず、引き抜き加工又は切削加工によって、転動部分８の形状を作る。転動部分８の形状を作るのと同時に、転動部分８に負荷ボール転走溝８ｃが加工される。次に、転動部分８の中央部８ａ及び脚部８ｂにねじ部８ｄを加工する。そして、転動部分８を焼き入れする。熱処理をすると、転動部分８がひずむので、歪を研削加工で除去する。【００５９】
取付け部分９は、アルミニウムの押出し成形によって形状が作られる。押出し成形だけだと形状の精度が落ちるので、押出し成形した後に、外形を切削加工する。取付け面９ａは、相手部品に取り付けられる面であるし、負荷ボール転走溝８ｃの基準面になったりするので、精度よく切削加工される。強度を上げるために、取付け部分９の表面をアルマイト処理してもよい。【００６０】
転動部分８の歪を除去した後、図５に示されるように、転動部分８をボルト１２によって取付け部分９に結合する。転動部分８と取付け部分９をボルト１２で結合することで、転動部分８と取付け部分９との結合にダイカスト法を用いなくてすむ。ダイカスト法を用いると、転動部分８の負荷ボール転走溝８ｃの熱処理が困難になる。なぜならば、転動部分８の負荷ボール転走溝８ｃを熱処理した後、取付け部分９をダイカストすると、２００℃になる溶融金属の温度によって、熱処理された転動部分８の負荷ボール転走溝８ｃがなまる。逆に、取付け部分９をダイカストした後、転動部分８の負荷ボール転走溝８ｃを熱処理すると、１１００℃〜１２００℃になる熱処理温度によってダイカストされた取付け部分９が溶融するからである。【００６１】
転動部分８を取付け部分９に結合した後、再度転動部分８の負荷ボール転走溝８ｃを研削加工する。取付け部分９の取付け面を基準にして、転動部分８の負荷ボール転走溝８ｃを加工することができる。【００６２】
転動部分８を取付け部分９に結合した後、これらを金型にインサートする。その後、金型に樹脂を射出成形して、戻し部分１０を転動部分８及び取付け部分９に一体に結合する。戻し部分１０は複雑な形状となるが、樹脂を金型に流し込むことで容易に製造することができる。樹脂成形の成形温度は１００℃以下であるので、熱処理された転動部分８の負荷ボール転走溝８ｃがなまることはない。【００６３】
鋼は剛性があり焼入れできるというメリットがあるが、比重が重いというデメリットがある。樹脂は軽くて成形し易いというメリットがある反面、剛性が弱くて変形し易いというデメリットがある。アルミニウムは剛性、比重の面で鋼と樹脂の中間の性質をもつ。本実施形態の移動ブロック２においては、これら三つの材料を適材適所に用いるので、負荷を受けつつ精度よく動くという運動案内装置の特徴を残しつつ、軽量化も図ることが可能になる。例えば鋼製の移動ブロックに比べて、剛性をそれほど落とさずに４０％程度質量を低減することが可能になる。【００６４】
図６及び図７は、本発明の第二の実施形態の運動案内装置を示す。図６は運動案内装置の斜視図を示し、図７は運動案内装置の正面図（エンドプレート１３を取り外した状態）を示す。軌道レール１、リテーナ７に保持された複数のボール３、移動ブロック本体６の両端面それぞれに設けられるエンドプレート１３の構成は、上記第一の実施形態の運動案内装置と同一であるので同一の符号を附してその説明を省略する。【００６５】
移動ブロック本体６は、負荷ボール転走溝８ｃが加工される転動部分８と、取付け面９ａを有する取付け部分９と、ボール戻し通路１０ａが形成される戻し部分１０と、から構成される。【００６６】
図８は転動部分の斜視図を示す。転動部分８は、鋼製で断面コ字形状に形成される。この実施形態の転動部分８は、第一の実施形態の転動部分８よりも薄肉に形成される。転動部分８の内側には、四条の負荷ボール転走溝８ｃが加工される。転動部分８の中央部８ａの中心線上には複数のねじ部８ｅが加工される。このねじ部８ｅに、取付け部分９を転動部分８に取り付けるためのボルトが螺合する。転動部分８の製造工程は上記実施形態の転動部分８と同一である。【００６７】
図９は取付け部分９の斜視図を示す。取付け部分９はアルミニウム製である。上記実施形態の取付け部分９と異なり、取付け部分９は板状の中央部９ｆと、中央部９ｆの幅方向の両端部から下方向に垂れ下がる一対の脚部９ｅと、から構成される。取付け部分９の下部には、転動部分８が挿入される溝９ｇが形成される。取付け部分９の上面には、移動ブロック２を相手部品に取り付けるための取付けねじ９ｃが加工され、取付け部分９を転動部分８に取り付けるための座ぐり孔９ｂが加工される。座ぐり孔９ｂは取付け部分９の中心線上に並べて配置される。取付け部分９の製造工程は上記実施形態の取付け部分９と同一である。【００６８】
図１０及び図１１は、樹脂製の戻し部分１０を示す。この実施形態の戻し部分１０は、移動ブロック２の進行方向に二分割された分割ピース１４からなる。各分割ピース１４には、ボール戻し通路１０ａ、及び方向転換路の内周側１０ｂが形成される。各分割ピース１４には、相手側の分割ピース１４と位置決めするための、凹凸形状の位置決め部１４ａ，１４ｂが形成される。【００６９】
図１２は、転動部分８と取付け部分９をボルト１２で結合した状態を示す。この後、図１３に示されるように、分割ピース１４を転動部分８及び取付け部分９に挿入し、ねじで分割ピース１４をこれらに固定する。次に、残りの分割ピース１４を反対側から挿入し、相手側の分割ピースと位置決めした後、ねじで残りの分割ピース１４を転動部分８及び取付け部分９に固定する。この実施形態のように、樹脂製の戻し部分１０は、インサート成形でなく、転動部分８及び取付け部分９に組み込まれてもよい。【００７０】
図１４は、本発明の第三の実施形態の運動案内装置を示す。この実施形態では、取付け部分９の座ぐり孔９ｂの位置、及び転動部分８のねじ部８ｅの位置が上記第一の実施形態と相違する。その他の構成は、第一の実施形態の運動案内装置と同一であるので、同一の符号を附してその説明を省略する。この実施形態では、四つの取付け部分９の座ぐり孔９ｂのうち、二箇所の座ぐり孔９ｂが移動ブロック２の中心線上に配置される。残りの二つの座ぐり孔９ｂが移動ブロック２の中心線から一定の間隔を開けて配置されている。転動部分８のねじ部８ｅの位置は、取付け部分９の座ぐり孔９ｂの位置に対応する。この実施形態のように、取付け部分９の座ぐり孔９ｂの位置、及び転動部分８のねじ部８ｅの位置は様々に変更することが可能である。【００７１】
図１５及び図１６は、本発明の第四の実施形態の運動案内装置を示す。図１５は、運動案内装置の斜視図を示し、図１６は、正面図を示す。いずれの図においても、エンドプレート１３が取り外された状態が示されている。この実施形態では、取付け部分９には、軌道レール１の長手方向からみて、取付け部分９が転動部分８に対して、左右方向にずれるのを防止する位置ずれ防止手段である突き当て部１６が設けられる。【００７２】
図１に示される第一の実施形態の運動案内装置においては、取付け部分９は加工性を向上させるためにプレート状に形成される。プレート状の取付け部分９の下面には、ボルト結合された転動部分８が設けられる。移動ブロック２には、ラジアル方向（垂直上方向）及び逆ラジアル方向（垂直下方向）の荷重だけでなく、水平方向の荷重もかかる。水平方向の荷重が大きい場合、ボルト１２の座面の摩擦力だけで水平方向の荷重を受けるのが困難な場合もある。このため、この実施形態では、取付け部分９と転動部分８を水平方向に拘束する突き当て部１６を設けている。【００７３】
図１６に示されるように、軌道レール１の長手方向からみた取付け部分９の左右方向の端部には、取付け部分９と転動部分８との接合面９ｈから垂直方向に張り出す突き当て部１６が設けられる。転動部分８は、軌道レール１の上面に対向する中央部８ａと、中央部８ａの左右方向の端部から垂れ下がる一対の脚部８ｂとを有する（図１５参照）。転動部分８の中央部８ａの上面が取付け部分９との接合面８ｆになる。突き当て部１６は、転動部分８の側面に当接する。突き当て部１６は、取付け部分９と転動部分８の接合面８ｆ，９ｈを水平面内に配置した状態で、軌道レール１の長手方向からみて、取付け部分９が転動部分８に対して左右方向にずれるのを防止する。【００７４】
図１７は、軌道レール１の長手方向からみた取付け部分９と転動部分８を示す。突き当て部１６を設けることで、取付け部分９に対して転動部分８が左右方向にずれるのを防止することができる。ずれに対する抵抗力は、突き当て部１６自体のせん断、曲げ強度によって決定される。突き当て部１６の寸法を適宜設定することで、ずれに対する抵抗力を確保することができる。【００７５】
転動部分８を取付け部分９に嵌めるために、一対の突き当て部１６の内法を転動部分８の外法よりも僅かに大きくすると、突き当て部１６と転動部分８との間には僅かなすきまが空く。通常の運動案内装置では、軌道レール１が二本平行に並べて使用される（所謂二軸で使用される）ことが多く、移動ブロック２にも左右方向のいずれか一方向の荷重しかかからない場合が多い。このため、現実的には、転動部分８を一方の突き当て部１６にのみ突き当て、残りの突き当て部１６との間にはすきまが空いてもよい。ただし、運動案内装置を一軸で使用する場合など、移動ブロック２に左右方向の荷重がかかるときは、転動部分８を一対の突き当て部間に圧入するか、すきまを接着剤で充填するのが望ましい。【００７６】
図１８は、位置ずれ防止手段の他の例を示す。この図１８には、取付け部分９と転動部分８を反転させ、かつ転動部分８を断面にした状態が示されている。取付け部分９の接合面９ｈには、所定の面積を有する接着溝９ｉが加工される。接着溝９ｉには、取付け部分９と転動部分８を接着する接着剤１７が充填される。接着剤１７は、せん断強度が高い。接着剤１７自体の強度や接着面積を適宜設定することで、ずれに対する抵抗力を確保することができる。【００７７】
図１９は、位置ずれ防止手段のさらに他の例を示す。取付け部分９及び転動部分８のそれぞれの接合面８ｆ，９ｈには、位置を合わせて孔８ｇ，９ｊが開けられる。これらの孔８ｇ，９ｊには、共通のピン１８が嵌められる。取付け部分９と転動部分８との間に共通のピン１８を介在させることで、これらがずれるのを防止することができる。孔８ｇ，９ｊの径やピン１８の径を適宜設定することで、ずれに対する抵抗力を確保することができる。抵抗力は、ピン１８のせん断力や、剛性の低い取付け部分９の孔９ｊの許容面圧によって決定される。【００７８】
図２０は、取付け部分９及び転動部分８の詳細図を示す。取付け部分９の突き当て部１６の下面である樹脂接合面１９には、成型時に樹脂が流れ込む溝２０が加工される。取付け部分９と転動部分８とをボルト結合した後、これらには樹脂製の戻し部分１０が一体にインサート成型される。樹脂は成型後に収縮する。樹脂の収縮は、物理現象であり、樹脂のひけと呼ばれる。戻し部分１０には、転動体戻し通路であるボール戻し通路１０ａが形成される。樹脂が収縮すると、成型後のボール戻し通路１０ａの位置がずれてくる。移動ブロック２の端面に取り付けられるエンドプレート１３には、ボール戻し通路１０ａに繋がる方向転換路が形成されているので、ボール戻し通路１０ａの位置がずれると、ボール３の循環に影響が出たり、エンドプレート１３との嵌め合いが上手くいかなかったりする。実際に取付け部分９の樹脂接合面１９をフラットにし、樹脂成型したところ、樹脂接合面１９と戻し部分１０との間にすきまが発生し、ボール戻し通路１０ａも下方向に変位した。全体的に、転動部分８の脚部の外側面に沿って斜め下方向に変位しているようであった。これは、樹脂の割合が多い方（樹脂の重心）に向かって、成型後に樹脂が収縮するのが原因だと思われる。【００７９】
そこで、この実施形態では、取付け部分９の樹脂接合面１９に、成型時に樹脂が流れ込む溝２０を設け、溝２０との引っ掛かりによって樹脂が下方向に引っ張られるのを抑える。図２１に示されるように、実際に溝２０を加工し、戻し部分１０を樹脂成型したところ、樹脂の収縮によって取付け部分９と戻し部分１０との間にすきまが空くのを防止でき、またボール戻し通路１０ａの位置がずれるのを防止することができた。【００８０】
図２２は、取付け部分９の樹脂接合面に設けられる溝２０の他の例を示す。この例の溝２０は、蟻溝形状に形成される。溝２０には、成型後に樹脂が下方向に引っ張られたときに、樹脂を拘束しようとする引っ掛かりが設けられればよい。【００８１】
なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変更可能である。例えば上記実施形態においては、取付け部分を転動部分にボルト結合によって一体に結合しているが、転動部分を中子としたダイカストによって取付け部分を転動部分に一体に結合することもできる。ただし、転動体転走部の熱処理の問題や、取付け面の精度の問題や、巣ができ易いという問題に留意する必要がある。【００８２】
また、取付け部分の材料をアルミニウムの替わりに、アルミニウム合金又はセラミックスにすることもできる。【００８３】
さらに、転動部分と取付け部分とをボルトで結合する替わりに、接着剤で結合してもよい。【００８４】
さらに、移動ブロック本体、軌道レールの転動体転走部の配置・構造は種々変更可能であり、転動体として、ボールの替わりにローラを用いることも可能である。【００８５】
さらに上記実施形態では、運動案内装置として、案内対象の直線運動を案内するリニアガイドを使用した例について説明したが、本発明は曲線運動を案内する曲線運動案内装置に適用することができるほか、ボールスプライン、ローラスプラインにも適用できる。【００８６】
本明細書は、２００７年３月２９日出願の特願２００７−０８９７３６、および２００７年９月１４日出願の特願２００７−２４０１２４に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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2008123371.tif 000029
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