(57)【要約】【課題】安価に製造することが可能な運動案内装置を得る。【解決手段】この運動案内装置１０は、長手方向に沿って転動体転走面１５が形成される軌道部材１１と、前記軌道部材１１に複数の転動体１２を介して相対移動自在に組み付けられる移動部材１３と、を備えるものであって、前記軌道部材１１又は前記移動部材１３は、複数の板材４１を積層して接続した積層体であり、前記複数の板材４１は、前記軌道部材１１に形成される前記転動体転走面１５又は当該転動体転走面１５と協働して負荷転動体転走路２１を形成するとともに前記移動部材１１に形成される負荷転動体転走面１９のいずれか一方の転走面と対応する位置に凹部２５を備え、さらに、前記凹部２５を接合することにより前記複数の板材４１が接続されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に沿って転動体転走面が形成される軌道部材と、
前記軌道部材に複数の転動体を介して相対移動自在に組み付けられる移動部材と、
を備える運動案内装置において、
前記軌道部材又は前記移動部材は、複数の板材を積層して接続した積層体であり、
前記複数の板材は、前記軌道部材に形成される前記転動体転走面又は当該転動体転走面と協働して負荷転動体転走路を形成するとともに前記移動部材に形成される負荷転動体転走面のいずれか一方の転走面と対応する位置に凹部を備え、さらに、
前記凹部を接合することにより前記複数の板材が接続されることを特徴とする運動案内装置。
【請求項２】
請求項１に記載の運動案内装置において、
前記凹部を接合することにより形成される接合面は、切削加工又は研削加工が施されることで前記転動体転走面又は前記負荷転動体転走面のいずれか一方となることを特徴とする運動案内装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の運動案内装置において、
前記移動部材を構成する前記複数の板材は、前記負荷転動体転走面に対して平行配置される無負荷転動体転走孔を備え、
前記無負荷転動体転走孔に挿入されて前記複数の板材の位置決めを行うとともに、その内部を前記複数の転動体が負荷を伴わずに転走する無負荷転動体転走路として機能する中空管を備えることを特徴とする運動案内装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の運動案内装置において、
前記積層体は、二種類以上の異種材料で形成された前記複数の板材を積層したものであることを特徴とする運動案内装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の運動案内装置において、
前記複数の板材の前記凹部が、当該複数の板材を構成する材料とは異なる材料からなる接合材料により接合されることを特徴とする運動案内装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動案内装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば軸受などがプレートを積層して形成されることが知られている。例えば、下記の特許文献１には、三種類の所定寸法に抜き孔を形成したプレートを案内支持する軸の軸線方向に積層して本体を形成し、本体の中央案内孔の周囲に形成した複数の空間部に回転子を回転自在に配設して形成されるスライドベアリングが開示されている。また、下記の特許文献２には、溶着ビードを積み重ねて型素材を造形して当該型素材に仕上げ加工を施すことにより金型を製造する方法が開示されている。
【０００３】
一方、テーブル等の移動体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、案内部分にボールやローラ等の転動体を介在させた運動案内装置が公知であり、ロボット、工作機械、半導体・液晶製造装置、医療機器等、様々な分野で利用されている。この種の運動案内装置は、長手方向に沿って転動体転走面が形成される軌道部材と、軌道部材に複数の転動体を介して相対移動自在に組み付けられる移動部材と、を備える。移動部材は、軌道部材の転動体転走面と協働して負荷転動体転走路を形成する負荷転動体転走面と、負荷転動体転走面と平行に対して平行配置される無負荷転動体転走路と、を備える。負荷転動体転走路と無負荷転動体転走路とは、一対の方向転換路によって接続される。そして、１つの負荷転動体転走路と１つの無負荷転動体転走路と一対の方向転換路の組み合わせによって１つの無限循環路が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭６２−２９６５０号公報
【特許文献２】特許第３７８４５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば高耐食、非磁性又は高減衰性などの機能を有する素材を運動案内装置に用いる場合、当該素材の加工が容易でなく加工コストが高くなってしまうという課題があった。また、運動案内装置が大きくなれば運動案内装置の素材のコストが高くなり、運動案内装置の製造コストが高くなってしまうという課題があった。つまり、従来の運動案内装置に対して高耐食、非磁性又は高減衰性などといった機能を有する素材を適用して運動案内装置を量産化することは、コスト面の要因によって困難が伴うものであった。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、例えば高耐食、非磁性又は高減衰性などの機能を有する素材を用いる場合であっても安価に製造することが可能な運動案内装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る運動案内装置は、長手方向に沿って転動体転走面が形成される軌道部材と、前記軌道部材に複数の転動体を介して相対移動自在に組み付けられる移動部材と、を備えるものであって、前記軌道部材又は前記移動部材は、複数の板材を積層して接続した積層体であり、前記複数の板材は、前記軌道部材に形成される前記転動体転走面又は当該転動体転走面と協働して負荷転動体転走路を形成するとともに前記移動部材に形成される負荷転動体転走面のいずれか一方の転走面と対応する位置に凹部を備え、さらに、前記凹部を接合することにより前記複数の板材が接続されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば高耐食、非磁性又は高減衰性などの機能を有する素材を用いる場合であっても安価に製造することが可能な運動案内装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る運動案内装置の基本的な構成例を説明するための部分縦断面外観斜視図である。
【図２】本実施形態に係る運動案内装置の無限循環路を説明するための断面概略図である。
【図３】本実施形態に係る移動ブロックの構成例を説明するための図であり、図３中の分図（ａ）は、複数の板材を並べた状態を示す部分横断面平面図であり、図３中の分図（ｂ）は、図３中の分図（ａ）に示される複数の板材を積層した状態を示す部分横断面平面図である。
【図４】本実施形態に係る移動ブロックを例示する平面側斜視図である。
【図５】本実施形態に係る移動ブロックを例示する底面側斜視図である。
【図６】変形例に係る積層体を示す図であって、複数の板材を積層した状態を示す図である。
【図７】本発明に係る移動部材を構成する移動ブロック本体部を金属積層造形法により造形した場合の外観を示す図である。
【図８】図７で示した移動ブロック本体部の外周に対して切削加工を施すことで、外郭形状が整えられた状態の移動ブロック本体部を示した外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１１】
まず、本実施形態に係る運動案内装置１０の基本的な構成例について、図１および図２を用いて説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る運動案内装置の基本的な構成例を説明するための部分縦断面外観斜視図であり、図２は、本実施形態に係る運動案内装置の無限循環路を説明するための断面概略図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態に係る運動案内装置１０は、軌道部材としての軌道レール１１と、軌道レール１１に複数の転動体としてのボール１２を介して相対移動自在に組み付けられる移動部材としての移動ブロック１３とを備える。
【００１３】
軌道レール１１は、その長手方向と直交する断面が概略矩形状に形成された長尺の部材である。軌道レール１１には、ボール１２が転がる際の軌道となる転動体転走面としてのボール転走溝１５がその長手方向の全長に亘って形成される。なお、図１において例示するボール転走溝１５の本数は、左右で２条ずつ合計４条設けられているが、その条数は運動案内装置の用途等に応じて任意に変更することができる。また、軌道レール１１は、図１に示すように直線的に伸びるように形成しても良いし、曲線的に伸びるように形成しても良い。
【００１４】
図２に示すように、移動ブロック１３は、移動ブロック本体部１７と、移動ブロック本体部１７における相対移動方向の両端面に設置される一対の蓋部材としてのエンドプレート３０と、を備えて構成される。
【００１５】
移動ブロック本体部１７は、軌道レール１１のボール転走溝１５に対応する位置に、軌道面となる負荷転動体転走面としての負荷ボール転走溝１９を備える。軌道レール１１のボール転走溝１５と移動ブロック１３の負荷ボール転走溝１９とによって負荷転動体転走路としての負荷ボール転走路２１が形成され、当該負荷ボール転走路２１には複数のボール１２が配置される。また、移動ブロック本体部１７には、転動体転走溝としてのボール転走溝１５に対して平行配置される無負荷転動体転走路としての無負荷ボール転走路２３がその内部に形成される。
【００１６】
エンドプレート３０には、負荷転動体転走路としての負荷ボール転走路２１と無負荷転動体転走路としての無負荷ボール転走路２３とをつなぐ方向転換路３１が形成される。図２に示すように、１つの負荷ボール転走路２１および１つの無負荷ボール転走路２３と、それらをつなぐ一対の方向転換路３１との組み合わせによって、１つの無限循環路が構成される。
【００１７】
運動案内装置１０は、複数のボール１２が、負荷ボール転走路２１と無負荷ボール転走路２３と一対の方向転換路３１とから構成される無限循環路に無限循環可能に設置されることにより、移動ブロック１３が軌道レール１１に対して相対移動自在になっている。
【００１８】
以上、本実施形態に係る運動案内装置１０の基本的な構成例について説明したが、本実施形態に係る運動案内装置１０は、移動ブロック本体部１７が複数の板材４１を積層して接続した積層体として形成される構成を採用している。そこで次に、この特徴的な構成について図３ないし図５を用いて説明する。ここで、図３は、本実施形態に係る移動ブロックの構成例を説明するための図であり、図３中の分図（ａ）は、複数の板材を並べた状態を示す部分横断面平面図であり、図３中の分図（ｂ）は、図３中の分図（ａ）に示される複数の板材を積層した状態を示す部分横断面平面図である。また、図４は、本実施形態に係る移動ブロックを例示する平面側斜視図であり、図５は、本実施形態に係る移動ブロックを例示する底面側斜視図である。
【００１９】
図３に示すように、本実施形態に係る移動ブロック１３は、複数の板材４１を積層して接続した積層体として形成される移動ブロック本体部１７と、移動ブロック本体部１７における相対移動方向の両端面に設置される一対のエンドプレート３０と、を備えて構成される。
【００２０】
板材４１は、例えば、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）などから構成される板状の部材を打ち抜いて形成される。本実施形態に係る運動案内装置１０は、板材４１が板状の部材を打ち抜いて形成されることにより、運動案内装置１０を構成する部材の材料費、加工費を削減することができる。複数の板材４１には、同じ材料で形成された板材４１だけを用いても良いし、二種類以上の異種材料で形成された板材４１を組み合わせて用いても良い。例えば、異なる材料で形成された板材４１を交互に配置し、後述するように積層するとともに接続して移動ブロック本体部１７を形成することによって、運動案内装置１０の減衰性や静音性を向上させることが可能である。なお、複数の板材４１の枚数は、運動案内装置の用途等に応じて適宜に変更可能である。このように、本実施形態によれば、板材４１の枚数を変えることによって移動ブロック１３の相対移動方向の長さを自在に変更することができる。
【００２１】
また、本実施形態に係る板材４１は、図３ないし図５に示すように、軌道レール１１に形成されるボール転走溝１５と対応する位置に形成される凹部２５と、負荷転動体転走面としての負荷ボール転走溝１９に対して平行配置される無負荷転動体転走孔としての無負荷ボール転走孔２７と、積層した複数の板材４１を接続するための接続凹部４７と、複数の板材４１が互いに接触する接触面に形成される位置決め凹部４３と、位置決め凹部４３に対応する位置決め凸部４５と、を備える。
【００２２】
図３中の分図（ａ）に示されるように、本実施形態に係る複数の板材４１は、位置決め凹部４３と、当該位置決め凹部４３に対応して設けられる位置決め凸部４５とを嵌合することによって、図３中の分図（ｂ）に示すように複数の板材４１を積層する際、複数の板材４１の位置決めを容易にすることができるようになっている。
【００２３】
また、図４および図５に示される凹部２５は、複数の板材４１を積層した状態で長手方向に延びる溝を形成する部位であり、負荷転動体転走面としての負荷ボール転走溝１９が形成される部位ともなる形状である。この凹部２５によって形成される当該部位を接合加工することによって、複数の板材４１を分離不能な状態に接続することができる。接合加工は、例えば溶接によって行うこととすることができ、接合材料は、転動体が転走する軌道面として機能することができるように、疲労寿命や耐摩耗性に優れた溶接材料を用いることが好ましい。そして、凹部２５が接合されることにより形成される接合面は、焼入れが施された後、切削加工もしくは研削加工が施されることで、負荷転動体転走面としての負荷ボール転走溝１９となる。なお、接合加工の際、板材４１を構成する材料とは異なる材料からなる接合材料を用いて複数の板材４１を接合することができる。このような構成により、例えば高機能であるが耐摩耗性等を有しておらず、運動案内装置の素材として用いることができなかった材料を板材４１に対して適用し、一方、凹部２５の接合箇所には強度の高い材料を用いることで高い接合強度を得つつ負荷ボール転走溝１９としての機能を得ることができるので、運動案内装置としての機能を維持しつつも従来にはない高機能な性能を有する運動案内装置１０を実現することが可能となる。なお、複数の板材４１に対して接合加工を行う手段としてレーザー溶接を行う場合は、接合加工と同時に焼入れも施されるので、接合面に対する焼入れを省略することが可能となり、好ましい。
【００２４】
さらに、無負荷ボール転走孔２７には、複数の板材４１の位置決めを行うとともにその内部を複数の転動体としてのボール１２が負荷を伴わずに転走する無負荷転動体転走路としての無負荷ボール転走路２３として機能する中空管２９が挿入されて固定される。このような構成により、本実施形態では、複数の板材４１に形成される無負荷ボール転走孔２７を接続するための接合加工を施す必要がない。また、板状の部材を打ち抜いて板材４１を形成する際、同時に無負荷ボール転走孔２７を形成するので、無負荷ボール転走孔２７や無負荷ボール転走路２３を形成するための孔開け加工を必要としない。さらに、積層された複数の板材４１を貫く形で中空管２９が挿入固定されることになるので、積層体としての移動ブロック本体部１７の強度向上を図ることにもなり、本実施形態の構成によれば、組み立て作業の容易化や装置寿命の向上効果を得ることが可能となっている。したがって、本発明によれば、運動案内装置１０の加工工程を削減することができるので、運動案内装置の部材に加工コストが高い素材を用いた場合であっても従来技術よりも安価に運動案内装置を製造することができる。
【００２５】
またさらに、図４および図５に示される接続凹部４７は、複数の板材４１を積層した状態で長手方向に延びる溝を形成する部位であり、複数の板材４１に形成される当該接続凹部４７を接合することによって、複数の板材４１を強固に接続することができる。上述した凹部２５の場合と同様に、接合加工は、例えば溶接によって行うこととすることができる。なお、本実施形態では、凹部２５および接続凹部４７に接合加工を施して複数の板材４１を接続することとしているが、少なくとも凹部２５に接合加工を施して複数の板材４１を接続すれば良く、接続凹部４７の数は増減させることが可能である。
【００２６】
上述したように、本実施形態では、複数の板材４１が積層されて接続された積層体が、移動ブロック本体部１７となる。このような構成により、本実施形態では、移動ブロック本体部１７の材料費を削減することができ、安価に製造可能な運動案内装置１０を提供することができる。そして、移動ブロック本体部１７の相対移動方向の両端面に一対のエンドプレート３０が設置され、移動ブロック１３が形成される。
【００２７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。
【００２８】
例えば、上述した実施形態では、移動ブロック１３が複数の板材４１を積層して接続した積層体として構成されているが、軌道レール１１が複数の板材を積層して接続した積層体として構成されることとすることができる。
【００２９】
また、複数の板材４１に用いられる二種類以上の異種材料の接合性が悪い場合、複数の板材４１は、図６に示すように、隣り合う板材４１と対となる溝４９を端部に備えることとすることができる。ここで、図６は、変形例に係る積層体を示す図であって、複数の板材を積層した状態を示す図であるが、変形例として示される溝４９は、複数の板材の材質に応じて、図６中の分図（ａ）に示すように略Ｌ字形状としても良いし、図６中の分図（ｂ）に示すように隅切り形状としても良いし、他の形状としても良い。図６中の分図（ａ）で示す例の場合、隣り合う略Ｌ字形状をした溝４９の組み合わせによって略Ｔ字形状の溝部５０が形成され、図６中の分図（ｂ）で示す例の場合、隣り合う隅切り形状をした溝４９の組み合わせによって略三角形状の溝部５０が形成される。そして、これら溝部５０に対して溶接材料等の接合材料を流し込むことにより、たとえ接合性の悪い材質の板材４１であっても、隣り合う複数の板材４１同士を強固に接合することが可能となる。このように、板材４１のそれぞれに対して溝４９を形成することによって、複数の板材４１の接合性を向上させることが可能である。
【００３０】
さらに、板状の部材を打ち抜いて板材を形成する際、移動ブロック１３又は軌道レール１１に潤滑油を供給するための潤滑油供給機構を構成する潤滑油供給機構孔を同時に形成することとすることができる。このような構成により、移動ブロック１３又は軌道レール１１の内部に潤滑油を保持することが可能となる。
【００３１】
さらにまた、板状の部材を打ち抜いて板材を形成する際、同時に肉抜き加工を施して肉抜部を形成することとすることができる。このような構成により、軽量化された運動案内装置を提供することができる。なお、肉抜部を形成することで、移動ブロック１３又は軌道レール１１を、例えばハニカム構造とすることが可能である。また、移動ブロック１３又は軌道レール１１を例えばハニカム構造とする場合、肉抜部が複数の板材毎にずらされて形成されることとすることができる。このような構成により、運動案内装置の強度を維持しながら軽量化を実現することが可能となる。
【００３２】
また、上述した実施形態では、移動ブロック１３の相対移動方向（縦方向）に複数の板材４１を積層する構成となっているが、移動ブロック１３の相対移動方向に直交する方向（横方向）に複数の板材４１を積層する構成とすることも可能である。なお、軌道レール１１が複数の板材４１を積層して形成される場合も同様である。
【００３３】
さらに、上述した実施形態では、複数の板材４１を積層して接続した積層体として移動ブロック１３又は軌道レール１１を形成しているが、運動案内装置１０を構成する素材の粉末体を用いて、金属積層造形法により積層体を造形しても良い。その構成例を、図７として示す。ここで、図７は、本発明に係る移動部材を構成する移動ブロック本体部１７を金属積層造形法により造形した場合の外観を示す図である。この造形された積層体は、上述した実施形態と同様に、凹部２５に対して、例えば溶接により接合加工が施された後、焼入れが施されるとともに切削加工が施されることで転動体が転走する負荷ボール転走溝が形成されている。なお、凹部２５に対して、例えばレーザー溶接により接合加工が施された場合、接合加工と同時に焼入れも施されるので、接合加工が施された接合面に切削加工が施されることで転走面が形成される。その後、図８のように、図７で示した移動ブロック本体部１７の外周を切削加工して、外郭形状を整えた移動ブロック本体部１７を形成してもよい。なお、図８は、図７で示した移動ブロック本体部の外周に対して切削加工を施すことで、外郭形状が整えられた状態の移動ブロック本体部を示した外観斜視図である。
【００３４】
また、本発明は、例えば、ボールねじ装置、ローラねじ装置、スプライン装置、回転ベアリング装置、滑りねじ装置など、あらゆる転動・摺動動作を伴う装置に適用することが可能である。これらの装置の軌道部材又は移動部材を複数の板材を積層して接続した積層体として構成することができる。この場合、上述した実施形態と同様に、複数の板材に対して凹部を形成し、少なくとも当該凹部に接合加工を施すことによって複数の板材を接続して積層体としての軌道部材又は移動部材を形成することが可能である。
【００３５】
その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  運動案内装置、１１  軌道レール、１２  ボール、１３  移動ブロック、１５  ボール転走溝、１７  移動ブロック本体部、１９  負荷ボール転走溝、２１  負荷ボール転走路、２３  無負荷ボール転走路、２５  凹部、２７  無負荷ボール転走孔、２９  中空管、３０  エンドプレート、３１  方向転換路、４１  板材、４３  位置決め凹部、４５  位置決め凸部、４７  接続凹部、４９  溝、５０  溝部。
【図１】
2018141528.tif 000003
【図２】
2018141528.tif 000004
【図３】
2018141528.tif 000005
【図４】
2018141528.tif 000006
【図５】
2018141528.tif 000007
【図６】
2018141528.tif 000008
【図７】
2018141528.tif 000009
【図８】
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