(57)【要約】【課題】大幅な軽量化を実現する構造を有する従来にはない転動装置および転動装置の製造方法を得る。【解決手段】この転動装置１００は、外面に軌道面を有する内方部材と、内方部材の軌道面に対向する軌道面を有して内方部材の外側に配置された外方部材と、両軌道面間に転動自在に配置された転動体と、を備えるものであって、内方部材および外方部材のうちの少なくとも１つが内部に空間１０を有して構成されている。また、この転動装置の製造方法は、外面に軌道面を有する内方部材と、内方部材の軌道面に対向する軌道面を有して内方部材の外側に配置された外方部材と、両軌道面間に転動自在に配置された転動体と、内方部材および外方部材のうちの少なくとも１つの内部に形成される空間と、を備える転動装置を３Ｄプリンターにより製造するものである。【選択図】図１１
2015230011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面に軌道面を有する内方部材と、
前記内方部材の軌道面に対向する軌道面を有して前記内方部材の外側に配置された外方部材と、
前記両軌道面間に転動自在に配置された転動体と、
を備える転動装置において、
前記内方部材および前記外方部材のうちの少なくとも１つが内部に空間を有して構成されていることを特徴とする転動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の転動装置において、
前記空間には、前記内方部材又は前記外方部材の強度を保持する空間強度保持機構が形成されていることを特徴とする転動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の転動装置において、
前記空間強度保持機構は、トラス構造、ラーメン構造又はハニカム構造であることを特徴とする転動装置。
【請求項４】
請求項１に記載の転動装置において、
前記空間には、伸縮構造からなる外力吸収機構が形成されていることを特徴とする転動装置。
【請求項５】
請求項１に記載の転動装置において、
前記空間には、前記転動体に潤滑剤を供給する潤滑剤供給機構が形成され、
前記潤滑剤供給機構は、
潤滑剤を保持する潤滑剤保持空間と、
前記潤滑剤保持空間と前記転動体が無負荷の状態で転走する無負荷転動体転走路とを接続する小径の孔と、を備え、
毛細管現象により前記潤滑剤保持空間から前記無負荷転動体転走路を転走する前記転動体に潤滑剤を供給することを特徴とする転動装置。
【請求項６】
外面に軌道面を有する内方部材と、
前記内方部材の軌道面に対向する軌道面を有して前記内方部材の外側に配置された外方部材と、
前記両軌道面間に転動自在に配置された転動体と、
前記内方部材および前記外方部材のうちの少なくとも１つの内部に形成される空間と、
を備える転動装置を３Ｄプリンターにより製造することを特徴とする転動装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転動装置の構造および転動装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
転動装置は、外面に軌道面を有する内方部材と、内方部材の軌道面に対向する軌道面を有して内方部材の外側に配置された外方部材と、を備える。内方部材と外方部材の間に複数の転動体が介在しており、内方部材に対する外方部材の相対的な移動が自在となる。この種の転動装置の基本構成については、例えば、下記特許文献１などに開示されている。下記特許文献１には内方部材としての移動ブロックが可動側とされて、固定部に取り付けられる外方部材としての案内レール上を移動する構成が記載されている。
【０００３】
下記特許文献１に例示される転動装置は、内方部材と外方部材の間に複数の転動体を介在させることにより、軽快な動きが得られるので、ロボット、工作機械、医療機器、航空機材等、様々な分野で利用されている。そして、転動装置を様々な分野で利用するために、転動装置の軽量化が図られている。転動装置の軽量化の対策として、従来から、転動装置に切削加工を施すことにより転動装置の減肉・薄肉化や穴あけを行ったり、転動装置の構成材料として、例えばチタン材料を用いたりすること等が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２０２０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、転動装置に切削加工を施しても、転動装置の大幅な軽量化が困難であるという課題があった。また、転動装置の構成材料は、転動装置の使用環境や使用用途等により決定される場合があるため、転動装置の軽量化のために、転動装置の構成材料を変更することが難しい場合があるという課題があった。
【０００６】
本発明は上述した課題の存在に鑑みて成されたものであり、その目的は、大幅な軽量化を実現する構造を有する、従来にはない転動装置および転動装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る転動装置は、外面に軌道面を有する内方部材と、前記内方部材の軌道面に対向する軌道面を有して前記内方部材の外側に配置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配置された転動体と、を備える転動装置であって、前記内方部材および前記外方部材のうちの少なくとも１つが内部に空間を有して構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明に係る転動装置の製造方法は、外面に軌道面を有する内方部材と、前記内方部材の軌道面に対向する軌道面を有して前記内方部材の外側に配置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配置された転動体と、前記内方部材および前記外方部材のうちの少なくとも１つの内部に形成される空間と、を備える転動装置を３Ｄプリンターにより製造することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大幅な軽量化を実現する構造を有する従来にはない転動装置および転動装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一の実施形態に係る転動装置の構成例を説明するための部分破断斜視外観図である。
【図２】図１で示された転動装置の内部構成を説明するための縦断面図である。
【図３】第一の実施形態に係る外方部材の構成例を説明するための概略図である。
【図４】第一の実施形態に係る内方部材の構成例を説明するための概略図である。
【図５】第二の実施形態に係る外方部材の構成例を説明するための縦断面概略図である。
【図６】第三の実施形態に係る外方部材の構成例を説明するための概略図である。
【図７】実施例に係る転動装置を示す外観正面図である。
【図８】実施例に係る転動装置を示す外観側面図である。
【図９】実施例に係る転動装置を示す外観上面図である。
【図１０】実施例に係る転動装置を示す外観斜視図である。
【図１１】実施例に係る転動装置を分解した状態を示す分解図である。
【図１２】実施例に係る軌道レールの外観を示す図であり、図中の分図（ａ）は、実施例に係る軌道レールを示す外観正面図であり、図中の分図（ｂ）は、実施例に係る軌道レールを示す外観側面図であり、図中の分図（ｃ）は、実施例に係る軌道レールを示す外観上面図であり、図中の分図（ｄ）は、実施例に係る軌道レールを示す外観底面図である。
【図１３】実施例に係る軌道レールを示す外観斜視図である。
【図１４】実施例に係る軌道レールの一部を拡大した拡大斜視図である。
【図１５】図１２の分図（ｂ）に示されたＡ−Ａ断面図である。
【図１６】実施例に係る移動ブロックの外観を示す図であり、図中の分図（ａ）は、外観正面図であり、図中の分図（ｂ）は、実施例に係る移動ブロックを示す外観側面図であり、図中の分図（ｃ）は、実施例に係る移動ブロックを示す外観上面図であり、図中の分図（ｄ）は、実施例に係る移動ブロックを示す外観底面図である。
【図１７】実施例に係る移動ブロックを示す斜視図であり、図中の分図（ａ）は、実施例に係る移動ブロックを示す上面側斜視図であり、図中の分図（ｂ）は、実施例に係る移動ブロックを示す底面側斜視図である。
【図１８】図１６の分図（ｂ）に示されたＢ−Ｂ断面図である。
【図１９】本実施形態に係る転動装置をボールねじ装置として構成した場合を例示する図である。
【図２０】本実施形態に係る転動装置をスプライン装置として構成した場合を例示する図である。
【図２１】本実施形態に係る転動装置を回転ベアリング装置として構成した場合の一形態を例示する部分縦断斜視図である。
【図２２】図２１に示す回転ベアリング装置の縦断面を示す図である。
【図２３】本実施形態に係る転動装置を滑りねじ装置として構成した場合の一形態を例示する外観斜視図である。
【図２４】本発明の多様な適用事例を説明するための図であり、リニアモーションガイドとボールねじが組み合わされて一体構造となっている形式の転動装置を示す外観斜視部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
［第一の実施形態］
まず、第一の実施形態に係る転動装置１００の構成例について、図１〜図４を用いて説明する。ここで、図１は、第一の実施形態に係る転動装置の構成例を説明するための部分破断斜視外観図であり、図２は、図１で示された転動装置の内部構成を説明するための縦断面図である。また、図３は、第一の実施形態に係る外方部材の構成例を説明するための概略図であり、図４は、第一の実施形態に係る内方部材の構成例を説明するための概略図である。
【００１３】
第一の実施形態に係る転動装置１００は、外面に軌道面を有する内方部材としての軌道レール１１と、内方部材の軌道面に対向する軌道面を有して内方部材の外側に配置された外方部材としての移動ブロック１３と、両軌道面間に転動自在に配置された転動体としてのボール１５と、を備えている。
【００１４】
軌道レール１１は、その長手方向と直交する断面が略矩形状に形成された長尺の部材であり、その表面には、ボール１５が転がる軌道面としての転動体転走面１２が軌道レール１１の全長に亘って形成されている。ここで、軌道レール１１は、直線的に伸びるように形成されることもあれば、曲線的に伸びるように形成されることもある。また、図１〜図４において例示する転動体転走面１２の本数は左右で２条ずつ合計４条設けられている構成となっているが、その条数は転動装置１００の用途等に応じて任意に変更することができる。
【００１５】
一方、移動ブロック１３には、軌道レール１１の転動体転走面１２とそれぞれ対応する位置にボール１５が転がる軌道面としての負荷転動体転走面１４が設けられている。軌道レール１１の転動体転走面１２と移動ブロック１３の負荷転動体転走面１４とによって負荷転動体転走路１７が形成され、複数のボール１５が負荷を受けた状態で挟まれている。さらに、移動ブロック１３には、負荷転動体転走路１７と所定間隔を隔てて平行に伸びる無負荷転動体転走路１８と、負荷転動体転走路１７と無負荷転動体転走路１８とを結ぶ方向転換路１９が設けられている。１つの負荷転動体転走路１７および無負荷転動体転走路１８と、それらを結ぶ一対の方向転換路１９，１９との組み合わせによって１つの無限循環路が形成される。そして、複数のボール１５が、負荷転動体転走路１７と無負荷転動体転走路１８と一対の方向転換路１９，１９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に対して相対的に往復運動自在になっている。
【００１６】
そして、第一の実施形態に係る転動装置１００では、内方部材としての軌道レール１１又は外方部材としての移動ブロック１３のうちの少なくとも１つが、内部に空間１０を有して構成されている。なお、第一の実施形態では、外方部材としての移動ブロック１３の内部に空間１０が形成される場合を例示して、説明を行うこととする。
【００１７】
第一の実施形態に係る空間１０は、移動ブロック１３を軌道レール１１に対して相対的に往復運動自在とさせる部分以外の転動装置１００の任意の場所に設けることができる。ここで、移動ブロック１３を軌道レール１１に対して相対的に往復運動自在とさせる部分（転動装置１００の機能を発揮させる部分）とは、例えば、複数のボール１５が転動する負荷転動体転走路１７および無負荷転動体転走路１８とそれらを結ぶ一対の方向転換路１９，１９で構成される無限循環路などのことを言う。このように、内方部材としての軌道レール１１又は外方部材としての移動ブロック１３の内部に空間１０を設けることによって、第一の実施形態に係る転動装置１００は、転動装置１００の機能を維持したまま大幅な軽量化を実現することが可能となる。
【００１８】
また、空間１０の内部には、内方部材又は外方部材の強度を保持する空間強度保持機構２０を形成することができる。なお、この空間強度保持機構２０については、後述する実施例において詳細な説明を行うが、例えば、トラス構造、ラーメン構造又はハニカム構造等を採用することができる。トラス構造とは、節点がすべて滑節すなわち回転自在の結合から成る構造を言い、一般的に三角形を繋いだ構造である。ラーメン構造とは、節点がすべて剛節すなわち変形しにくい結合から成る構造を言い、一般的に矩形を繋いだ構造である。また、ハニカム構造とは、２枚の板状外皮の間に蜂の巣状の芯材を挟んだ構造を言い、一般的に六角形状を繋いだ構造である。
【００１９】
上述したように、第一の実施形態に係る転動装置１００では、内方部材としての軌道レール１１又は外方部材としての移動ブロック１３のうちの少なくとも１つが内部に空間１０を有し、さらに、空間１０の内部に空間強度保持機構２０が形成されることにより、転動装置１００の軽量化および強度の保持を実現できる。さらに、転動装置１００の機能を発揮させる部分を肉厚にし、機能を発揮させる部分以外の部分に対して空間１０を形成することで、転動装置１００の機能を維持したまま大幅な軽量化を実現できる。したがって、第一の実施形態に係る転動装置１００によれば、転動装置１００を構成する材料を減らすことができ、安価で転動装置１００を製造できる。また、第一の実施形態に係る転動装置１００によれば、例えば高価な材料であるチタン材料などを転動装置１００の構成材料として用いた場合も、従来技術に比べて転動装置の構成材料を減らすことができるので、コストを抑えることができる。さらに、第一の実施形態に係る転動装置１００は、例えば軽量化が要求される航空機器や、安価であることが要求される場合が多い民生品等、広い分野に利用されることにつながることとなる。
【００２０】
なお、第一の実施形態に係る転動装置１００の内方部材については、図４中の分図（ａ）に示すように、複数の内方部材としての軌道レール１１の端部に凹部１１ａ又は凸部１１ｂを形成することができる。図４中の分図（ｂ）に示すように、当該凹部１１ａおよび当該凸部１１ｂを嵌合することにより、複数の軌道レール１１を簡単かつ正確に接続することができる。このような構成により、軌道レール１１の位置決めが容易になり、転動装置１００の組立てを容易にかつ迅速に行うことができるようになる。
【００２１】
以上、第一の実施形態に係る転動装置１００の構成例について、説明した。次に、第二の実施形態に係る転動装置２００の構成例について、図５を用いて、説明する。ここで、図５は、第二の実施形態に係る外方部材の構成例を説明するための概略図である。なお、上述した実施形態と同一又は類似する構成については、同一符号を付して、説明を省略する場合がある。
【００２２】
［第二の実施形態］
第二の実施形態に係る転動装置２００は、外面に軌道面を有する内方部材としての軌道レール１１と、内方部材の軌道面に対向する軌道面を有して内方部材の外側に配置された外方部材としての移動ブロック１３と、両軌道面間に転動自在に配置された転動体としてのボール１５と、内方部材としての軌道レール１１又は外方部材としての移動ブロック１３のうちの少なくとも１つの内部に形成される空間１０と、伸縮構造からなる外力吸収機構３０と、を有して構成される。
【００２３】
空間１０は、内方部材としての軌道レール１１又は外方部材としての移動ブロック１３のうちの少なくとも１つに形成され、例えば、軌道面としての転動体転走面１２又は負荷転動体転走面１４の近傍に配置される。そして、空間１０の内部には、伸縮構造からなる外力吸収機構３０が形成される。
【００２４】
第二の実施形態に係る外力吸収機構３０は、空間１０の内部であって、バネ状のように伸縮構造とすることができ、例えば軌道面としての転動体転走面１２又は負荷転動体転走面１４の近傍に配置される。外力吸収機構３０をバネ形状からなる伸縮構造とすることにより、ある方向の荷重に対しては剛性があり、ある方向の荷重に対しては内方部材又は外方部材の変位によって軌道面にかかる外力を吸収することができる。より詳しくは、外力吸収機構３０は、バネの弾性力の方向と軌道面にかかる外力の方向とが一致することにより、内方部材又は外方部材の変位によって軌道面にかかる外力を吸収することができる。すなわち、外力吸収機構３０は、軌道面にかかる外力のうち、少なくとも当該外力の分力の方向と同一方向に弾性方向を有するように構成される。
【００２５】
空間１０の内部に形成される外力吸収機構３０が、例えば図５に示すように、外方部材としての移動ブロック１３に形成された場合には、内方部材としての軌道レール１１から移動ブロック１３の負荷転動体転走面１４に向けて加わる外力を好適に吸収することができる。したがって、第二の実施形態に係る転動装置２００によれば、軌道レール１１を取付ける面のうねりや軌道レール１１を取付ける際の取付け誤差に起因した変位量を吸収することができる。また、例えば、内方部材としての軌道レール１１に、外力吸収機構３０が形成された場合にも、上述した場合と同様に、外力吸収機構３０により、外方部材としての移動ブロック１３から軌道レール１１の転動体転走面１２に対して及ぼされる外力を好適に吸収することができるようになる。なお、外力吸収機構３０としてのバネ形状からなる伸縮構造については、転動体としてのボール１５を介して軌道面としての転動体転走面１２又は負荷転動体転走面１４に掛かる外力を、適切に吸収することができるように、例えば、ボール１５および軌道面に対して弾性力の吸収方向が垂直方向となるようにするなど、転動装置の使用条件に応じたバネの適切な配置を行うことが好ましい。また、第二の実施形態に係る伸縮構造については、バネ形状をしたものには限られず、本発明に係る伸縮構造については、バネ形状と同様の作用効果を発揮できる形状であれば、どの様な形状を採用しても良い。
【００２６】
ところで、従来の転動装置では、例えば、民生品など高性能な転動装置が要求されない分野において転動装置を使用する場合であっても、転動装置を取り付けるために取付け面の加工精度が必要であり、転動装置を取り付ける際の取付け誤差を最小限に抑えたり、転動装置を取付ける際に細心の注意を払ったりする必要があった。その結果、転動装置の使用用途から要求される転動装置の性能と、転動装置の使用用途に対して提供される転動装置の性能が一致しない場合があるという課題があった。
【００２７】
上記の課題に対して、本実施形態に係る転動装置２００によれば、外力吸収機構３０が取付誤差等に基づく外力を適切に吸収することができるので、転動装置２００を取付ける面や取付ける方法等が粗雑であっても、取付け精度を確保できるので、移動ブロック１３が軌道レール１１に対して相対的に往復運動自在となる。したがって、本実施形態に係る転動装置２００によれば、例えば、民生品や航空機器、自動車分野など、転動装置２００を取付ける面や取付ける方法等が粗い市場においても、転動装置２００を使用することができる。
【００２８】
以上、第二の実施形態に係る転動装置２００の構成例について、説明した。次に、第三の実施形態に係る転動装置３００の構成例について、図６を用いて説明する。ここで、図６は、第三の実施形態に係る外方部材の構成例を説明するための概略図である。なお、上述した実施形態と同一又は類似する構成については、同一符号を付して、説明を省略する場合がある。
【００２９】
［第三の実施形態］
第三の実施形態に係る転動装置３００は、外面に軌道面を有する内方部材としての軌道レール１１と、内方部材の軌道面に対向する軌道面を有して内方部材の外側に配置された外方部材としての移動ブロック１３と、両軌道面間に転動自在に配置された転動体としてのボール１５と、内方部材としての軌道レール１１又は外方部材としての移動ブロック１３のうちの少なくとも１つの内部に形成される空間１０と、転動体としてのボール１５に潤滑剤を供給する潤滑剤供給機構４０と、を有して構成される。
【００３０】
空間１０は、内方部材としての軌道レール１１又は外方部材としての移動ブロック１３のうちの少なくとも１つに形成され、例えば図６に示すように、外方部材としての移動ブロック１３の内部に配置される。そして、空間１０の内部には、転動体としてのボール１５に潤滑剤を供給する潤滑剤供給機構４０が形成される。
【００３１】
第三の実施形態に係る潤滑剤供給機構４０は、潤滑剤を保持する潤滑剤保持空間４１と、小径の孔４３と、を備えて構成される。
【００３２】
潤滑剤保持空間４１は、潤滑剤を保持するための空間である。潤滑剤保持空間４１は、図６に示すように、例えば、移動ブロック１３の内部であって、無負荷転動体転走路１８の移動ブロック１３の幅方向外側に配置することができる。潤滑剤保持空間４１は、無負荷転動体転走路１８の体積よりも大きく形成されている。このような構成により、本実施形態に係る転動装置３００によれば、転動装置３００のメンテナンスの頻度を少なくできる。
【００３３】
また、図６に示すように、例えば、潤滑剤保持空間４１の上側には、潤滑剤を補充するための潤滑剤補充孔４２を形成することができる。本実施形態に係る転動装置３００の使用者は、潤滑剤補充孔４２から潤滑剤を補充し、例えば栓４２ａなどで潤滑剤補充孔４２の口を塞ぐことができる。
【００３４】
小径の孔４３は、潤滑剤保持空間４１と無負荷転動体転走路１８とを接続するものである。小径の孔４３の内部には、例えばフェルトなど潤滑剤を含むことができる潤滑剤含有体４５を詰めることができる。
【００３５】
潤滑剤が入れられている潤滑剤保持空間４１に小径の孔４３が接続されることにより、毛細管現象により小径の孔４３の内部に潤滑剤が流入し、潤滑剤は、小径の孔４３の内部に詰められている潤滑剤含有体４５に浸透する。そして、潤滑剤含有体４５に浸透した潤滑剤が、無負荷転動体転走路１８を転走する転動体としてのボール１５又は軌道面に供給されるようになっている。
【００３６】
従来の転動装置では、例えば、グリースガンを用いて定期的に給脂を行ったり、また、移動ブロック１３の長手方向の端部に、転動体又は軌道面に潤滑剤を供給するための潤滑装置を設置して、転動体又は軌道面に潤滑剤を供給していた。したがって、グリースガンや潤滑装置を設置するための場所が必要となり、移動ブロック１３の全長が長くなってしまうという課題があった。
【００３７】
しかし、第三の実施形態に係る転動装置３００では、移動ブロック１３の内部に潤滑剤供給機構４０を備える構成を採っているため、第三の実施形態に係る転動装置３００によれば、軽量かつコンパクトであって、さらに、長期間に亘ってメンテナンスフリーの転動装置３００を提供することができるようになる。
【００３８】
以上、第三の実施形態に係る転動装置３００の構成例について、説明した。次に、第一の実施形態に係る転動装置１００の特徴事項を備えた具体的な実施例について、図７〜図１８を用いて説明する。ここで、図７は、実施例に係る転動装置を示す外観正面図であり、図８は、実施例に係る転動装置を示す外観側面図である。図９は、実施例に係る転動装置を示す外観上面図であり、図１０は、実施例に係る転動装置を示す外観斜視図である。図１１は、実施例に係る転動装置を分解した状態を示す分解図である。また、図１２は、実施例に係る軌道レールの外観を示す図であり、図中の分図（ａ）は、実施例に係る軌道レールを示す外観正面図であり、図中の分図（ｂ）は、実施例に係る軌道レールを示す外観側面図であり、図中の分図（ｃ）は、実施例に係る軌道レールを示す外観上面図であり、図中の分図（ｄ）は、実施例に係る軌道レールを示す外観底面図である。図１３は、実施例に係る軌道レールを示す外観斜視図であり、図１４は、実施例に係る軌道レールの一部を拡大した拡大斜視図である。図１５は、図１２の分図（ｂ）に示されたＡ−Ａ断面図である。さらに、図１６は、実施例に係る移動ブロックの外観を示す図であり、図中の分図（ａ）は、外観正面図であり、図中の分図（ｂ）は、実施例に係る移動ブロックを示す外観側面図であり、図中の分図（ｃ）は、実施例に係る移動ブロックを示す外観上面図であり、図中の分図（ｄ）は、実施例に係る移動ブロックを示す外観底面図である。図１７は、実施例に係る移動ブロックを示す斜視図であり、図中の分図（ａ）は、実施例に係る移動ブロックを示す上面側斜視図であり、図中の分図（ｂ）は、実施例に係る移動ブロックを示す底面側斜視図である。図１８は、図１６の分図（ｂ）に示されたＢ−Ｂ断面図である。なお、上述した実施形態と同一又は類似する構成については、同一符号を付して、説明を省略する場合がある。
【００３９】
［実施例］
まず、本実施例に係る転動装置４００の全体の構成例について、図７〜図１１を用いて説明する。本実施例に係る転動装置４００は、外面に軌道面を有する内方部材としての軌道レール１１と、内方部材の軌道面に対向する軌道面を有して内方部材の外側に配置された外方部材としての移動ブロック１３と、両軌道面間に転動自在に配置された転動体としてのボール１５と、を有して構成される。
【００４０】
軌道レール１１は、その長手方向と直交する断面が略矩形状に形成された長尺の部材であり、その表面には、ボール１５が転がる際の軌道になる軌道面としての転動体転走面１２が軌道レール１１の全長に亘って形成されている。本実施例に係る転動体転走面１２の本数は左右で１条ずつ合計２条設けられている構成となっているが、その条数は転動装置４００の用途等に応じて任意に変更することができる。
【００４１】
移動ブロック１３は、移動ブロック１３の構成部材である移動ブロック本体部１３ａと、移動ブロック本体部１３ａの移動方向の両端部に設置される一対の蓋部１３ｂ，１３ｂとから構成されている。移動ブロック本体部１３ａには、軌道レール１１の転動体転走面１２とそれぞれ対応する位置に軌道面としての負荷転動体転走面１４が形成されるとともに、この負荷転動体転走面１４と所定間隔を隔てて平行に伸びるとともに転動体としてのボール１５が無負荷の状態で転走する無負荷転動体転走路１８が設けられている。蓋部１３ｂには、負荷転動体転走路１７と無負荷転動体転走路１８とを結ぶ方向転換路１９が設けられている。そして、複数のボール１５が、負荷転動体転走路１７と無負荷転動体転走路１８と一対の方向転換路１９，１９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に対して相対的に往復運動自在になっている。
【００４２】
以上、本実施例に係る転動装置４００の全体の構成例について、説明した。次に、本実施例において特徴的な構成である軌道レール１１および移動ブロック１３の構造について、図１２〜図１８を用いて、詳細に説明する。
【００４３】
本実施例に係る転動装置４００は、軌道レール１１および移動ブロック１３の内部に空間１０を有して構成されている。空間１０は、例えば、本実施例に係る転動装置４００では、図１２〜図１８に示すように、転動体転走面１２および負荷転動体転走面１４から構成される複数のボール１５が転動する負荷転動体転走路１７と無負荷転動体転走路１８とそれらを結ぶ一対の方向転換路１９，１９で構成される無限循環路や、軌道レール１１又は移動ブロック１３を取付けるための取付けネジ部２７、蓋部１３ｂを除いた、軌道レール１１および移動ブロック１３の内部に形成されている。
【００４４】
なお、本発明に係る空間については、図１２〜図１８等で示される本実施例の空間１０からも明らかな通り、内方部材や外方部材内部の閉鎖した空間として設けられる必要は無く、外部に開放した空間であっても良い。つまり、本発明に係る空間については、内方部材および外方部材のうちの少なくとも１つに形成される空間であって、閉鎖空間および開放空間のいずれであっても良い。
【００４５】
また、軌道レール１１および移動ブロック１３に形成される空間１０の内部には、図１２〜図１８に示すように、内方部材又は外方部材の強度を保持する空間強度保持機構２０が形成されている。本実施例に係る転動装置４００では、空間強度保持機構２０は、トラス構造からなることとされている。そして、本実施例に係る空間強度保持機構２０は、斜めに配置される斜材２１と、水平方向に配置される水平材２３と、鉛直方向に配置される鉛直材２５とを有して構成されている。
【００４６】
すなわち、軌道レール１１に形成される空間強度保持機構２０は、図１２〜図１５に示すように、Ｘ字形状に組み合わされた２つの斜材２１と、軌道レール１１の上面側寄りに形成される水平材２３と、軌道レール１１の底面側寄りに形成される水平材２３と、を組み合わせることにより構成されている。そして、転動体としてのボール１５の接触角方向に伝達された移動ブロック１３の荷重による力を、斜材２１および水平材２３により分散することができるようになっている。したがって、本実施例に係る軌道レール１１によれば、軌道レール１１の軽量化と同時に、軌道レール１１の強度を維持することができる。
【００４７】
移動ブロック１３に形成される空間強度保持機構２０は、図１６〜図１８に示すように、軌道レール１１に形成される空間強度保持機構２０の構造の構成と同様に、斜材２１と鉛直材２５とを組み合わせて構成されている。本実施例に係る移動ブロック１３によれば、移動ブロック１３の軽量化と同時に、移動ブロック１３の強度を保持することができる。
【００４８】
以上より、本実施例に係る転動装置４００によれば、転動装置４００の機能を維持したまま大幅な軽量化を実現することができる。したがって、転動装置４００を構成する材料を減らすことができ、また、より安価に転動装置４００を製造することができる。また、本実施例に係る転動装置４００によれば、例えば高価な材料であるチタン材料などを転動装置４００の構成材料として用いた場合もコストを抑えることができるようになる。さらに、軽量化が実現され、より安価に製造することが可能となる本実施例に係る転動装置４００は、例えば軽量化が要求される航空機器や、安価であることが要求される場合が多い民生品等、広い分野に利用されることにつながることとなる。
【００４９】
以上、本実施例に係る転動装置４００の構成について、説明した。次に、上述した各実施形態および実施例に係る転動装置の製造方法について、説明する。
【００５０】
［転動装置の製造方法］
本実施形態および実施例に係る転動装置１００，２００，３００，４００は、３Ｄ（three-dimensional）プリンターにより製造することができる。３Ｄプリンターとは、例えば、合成樹脂や石膏などの粉末をノズルで吹き付けて積層にしたり、光硬化樹脂に紫外線などを照射して硬化させたりすることで、立体物を造形する装置である。３Ｄプリンターによれば、３Ｄのデータを元に立体を造形することができる。
【００５１】
本実施形態および実施例に係る転動装置１００，２００，３００，４００は、３Ｄプリンターを用いて、例えば、粉末状にした転動装置の構成材料を加熱して溶解し、ノズルで吹き付けて積層にしたり、粉末状にした転動装置の構成材料をレーザーなどで焼結したりすることにより、製造されることができる。構成材料としては、例えば、金属材料を用いることができる。本実施形態および実施例に係る転動装置１００，２００，３００，４００を３Ｄプリンターで製造することにより、転動装置に切削加工を施す場合よりも、より容易に軽量な転動装置を製造することができるようになる。
【００５２】
以上、本実施形態および実施例に係る転動装置１００，２００，３００，４００の製造方法について、説明した。次に、本実施形態および実施例に係る転動装置１００，２００，３００，４００の適用例について、図面を用いて説明する。なお、以下で例示する転動装置の実施形態は、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。また、本明細書における「転動装置」は、例えば、工作機械などに用いられる転がり軸受全般や真空中で使用される無潤滑軸受、リニアガイドや直線案内装置、ボールスプライン装置、ボールねじ装置、ローラねじ装置、クロスローラリングなどのような、あらゆる転動・摺動動作を伴う装置を含むものである。
【００５３】
［転動装置の他の適用例］
（転動体ねじ装置への適用例）
本実施形態および実施例に係る転動装置１００，２００，３００，４００は、例えば、図１９において示されるようなボールねじ装置５０として構成することが可能である。図１９は、本実施形態に係る転動装置をボールねじ装置として構成した場合を例示する図である。かかるボールねじ装置５０は、内方部材としてのねじ軸５７と、このねじ軸５７に複数のボール５８を介して相対回転可能に取り付けられる外方部材としてのナット部材５９とを備えた装置である。
【００５４】
ねじ軸５７は、外周面に螺旋状の軌道面としての転動体転走溝５７ａが形成される内方部材であり、一方、ナット部材５９は、内周面に転動体転走溝５７ａに対応する螺旋状の軌道面としての負荷転走溝が形成される外方部材である。ねじ軸５７のナット部材５９に対する相対的な回転運動に伴って、ナット部材５９がねじ軸５７に対して相対的に往復運動可能となっている。
【００５５】
そして、ボールねじ装置５０を構成するねじ軸５７やナット部材５９、ボール５８およびその他の部材に空間１０を形成し、さらに、空間強度保持機構２０、外力吸収機構３０又は潤滑剤供給機構４０を有することとすることができる。ボールねじ装置５０をこのように構成することによって、上述した場合と同様に、例えば、軽量で幅広い分野に利用され得る優れたボールねじ装置５０を実現できる。
【００５６】
（スプライン装置への適用例）
さらに、本実施形態および実施例に係る転動装置１００，２００，３００，４００は、例えば、図２０において示されるようなスプライン装置６０として構成することが可能である。図２０は、本実施形態に係る転動装置をスプライン装置として構成した場合を例示する図である。
【００５７】
ここで、図２０に示されるスプライン装置６０の構成を簡単に説明すると、スプライン装置６０は、内方部材としてのスプライン軸６１と、そのスプライン軸６１に多数の転動体としてのボール６２を介して移動自在に取り付けられた外方部材としての円筒状の外筒６３とを有している。スプライン軸６１の表面には、ボール６２の軌道となり、スプライン軸２１の軸線方向に延びる軌道面としての転動体転走面６１ａが形成されている。スプライン軸６１に取り付けられる外筒６３には、転動体転走面６１ａに対応する軌道面としての負荷転動体転走面が形成される。これらの負荷転動体転走面には、転動体転走面６１ａが延びる方向に延びる不図示の複数条の突起が形成されている。外筒６３に形成した負荷転動体転走面とスプライン軸６１に形成した転動体転走面６１ａとの間で負荷転走路が形成される。負荷転走路の隣には、荷重から解放されたボール６２が移動する無負荷戻し通路が形成されている。外筒６３には、複数のボール６２をサーキット状に整列・保持する保持器６４が組み込まれている。そして、複数のボール６２が、外筒６３の負荷転動体転走面とスプライン軸６１の転動体転走面６１ａとの間に転動自在に設置され、無負荷戻し通路を通って無限循環するように設置されることによって、外筒６３がスプライン軸６１に対して相対的に往復運動可能となっている。
【００５８】
そして、図２０において示すスプライン装置６０の場合においても、スプライン装置６０を構成するスプライン軸６１や外筒６３、ボール６２およびその他の部材に空間１０を形成し、さらに、空間強度保持機構２０、外力吸収機構３０又は潤滑剤供給機構４０を有することとすることができる。スプライン装置６０をこのように構成することによって、上述した場合と同様に、例えば、軽量で幅広い分野に利用され得る優れたスプライン装置６０を実現することができる。
【００５９】
（回転ベアリング装置への適用例）
またさらに、本実施形態および実施例に係る転動装置１００，２００，３００，４００は、例えば、図２１および図２２において示されるような回転ベアリング装置７０として構成することが可能である。ここで、図２１は、本実施形態に係る転動装置を回転ベアリング装置として構成した場合の一形態を例示する部分縦断斜視図である。また、図２２は、図２１に示す回転ベアリング装置の縦断面を示す図である。
【００６０】
図２１および図２２に示すように、回転ベアリング装置７０として構成される転動装置は、外周面に断面Ｖ字形状の内側軌道面７２を有する内方部材としての内輪７１と、内周面に断面Ｖ字形状の外側軌道面７４を有する外方部材又は内方部材としての外輪７３と、内側軌道面７２と外側軌道面７４とによって形成される断面略矩形状の軌道路７５の間に転動可能にクロス配列される複数の転動体としてのローラ７７とを有することにより、内輪７１および外輪７３が周方向に相対的な回転運動を行うものである。
【００６１】
このような回転ベアリング装置７０を構成する部材に空間１０を形成し、さらに、空間強度保持機構２０、外力吸収機構３０および潤滑剤供給機構４０を有することにより、上述した場合と同様に、例えば、軽量で幅広い分野に利用され得る優れた回転ベアリング装置７０を実現することができる。
【００６２】
（滑りねじ装置への適用例）
上述した各装置については、内方部材と外方部材の間に複数の転動体が介装された形態の装置を例示して説明した。しかしながら、内方部材又は外方部材のうちの少なくとも１つの内部に空間１０を形成し、さらに、空間強度保持機構２０、外力吸収機構３０又は潤滑剤供給機構４０を有することを特徴とする本発明の適用範囲は、かかる転動体を用いたものには限られず、転動体を介さずに内方部材と外方部材とが直接接触して相対運動可能に構成される装置に対しても好適に用いることが可能である。
【００６３】
例えば、図２３に示すように、滑りねじ装置８０として構成される転動装置に対して、本発明を適用することも可能である。ここで、図２３は、本実施形態に係る転動装置を滑りねじ装置として構成した場合の一形態を例示する外観斜視図である。そして、図２３に示す滑りねじ装置８０は、外周面に螺旋状の軌道面としてのねじ溝が形成される内方部材としてのねじ軸８１と、内周面にねじ溝に対応する螺旋状の軌道面としてのナット溝が形成される外方部材としてのナット部材８３と、を有することにより、ねじ軸８１のナット部材８３に対する相対的な回転運動に伴って、ナット部材８３がねじ軸８１に対して相対的に往復運動することができるように構成されている。
【００６４】
また、図２３に示す滑りねじ装置８０についても、その構成部材であるねじ軸８１およびナット部材８３のいずれか一方又は全てに空間１０を形成し、さらに、空間強度保持機構２０、外力吸収機構３０および潤滑剤供給機構４０を有することが可能である。このような滑りねじ装置８０を構成する部材を、空間１０を形成し、さらに、空間強度保持機構２０、外力吸収機構３０および潤滑剤供給機構４０を有する構成とすることにより、上述した場合と同様に、例えば、軽量で幅広い分野に利用され得る、優れた滑りねじ装置８０を実現することができる。
【００６５】
以上、本発明の好適な実施形態および実施例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。上記各実施形態および実施例には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。
【００６６】
例えば、図２４において示されるような、リニアモーションガイドとボールねじが組み合わされて一体構造となっている形式の転動装置９０について、本発明を適用することが可能である。なお、図２４において示す転動装置９０の場合、ねじ軸９１と移動ブロック９３とは、複数のボール９５を介して設置されているが、複数のボール９５を介さずにねじ軸９１と移動ブロック９３とが滑りねじとして構成されるようにすることも可能である。
【００６７】
また例えば、転動装置に空間１０を形成しても所望の強度が得られている場合などにおいては、空間強度保持機構２０を形成しないこともできる。
【００６８】
さらに例えば、上述した実施形態では、空間強度保持機構２０、外力吸収機構３０および潤滑剤供給機構４０の構成のうちの１つを有することとしているが、空間強度保持機構２０、外力吸収機構３０および潤滑剤供給機構４０を組み合わせる構成とすることも可能である。
【００６９】
また例えば、上述した実施形態では、軌道レール１１又は移動ブロック１３の内部に空間１０が形成される構成としているが、ボール１５の内部に、空間１０を形成し、さらに、空間強度保持機構２０、外力吸収機構３０又は潤滑剤供給機構４０を形成することもできる。
【００７０】
また、上述した実施形態では、潤滑剤供給機構４０が、移動ブロック１３の内部に形成される構成としているが、潤滑剤供給機構４０を軌道レール１１の内部に形成することも可能である。このような構成により、潤滑剤を軌道面としての転動体転走面１２又は転動体としてのボール１５に供給することができるようになる。
【００７１】
さらに、本実施形態および本実施例に係る転動装置の製造方法として、３Ｄプリンターを用いた例を挙げたが、本発明方法の範囲は３Ｄプリンターを用いた製造方法には限定されず、上述した実施形態および本実施例に係る転動装置の構造を実現することができるものであれば、どのような製造方法でも良い。
【００７２】
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】
【００７３】
１００，２００，３００，４００  転動装置、１０  空間、１１  軌道レール、１１ａ  凹部、１１ｂ  凸部、１２  転動体転走面、１３  移動ブロック、１３ａ  移動ブロック本体部、１３ｂ  蓋部、１４  負荷転動体転走面、１５  ボール、１７  負荷転動体転走路、１８  無負荷転動体転走路、１９  方向転換路、２０  空間強度保持機構、２１  斜材、２３  水平材、２５  鉛直材、２７  取付けネジ部、３０  外力吸収機構、４０  潤滑剤供給機構、４１  潤滑剤保持空間、４２  潤滑剤補充孔、４２ａ  栓、４３  （小径の）孔、４５  潤滑剤含有体、５０  ボールねじ装置、５７  ねじ軸、５７ａ  転動体転走溝、５８  ボール、５９  ナット部材、６０  スプライン装置、６１  スプライン軸、６１ａ  転動体転走面、６２  ボール、６３  外筒、６４  保持器、７０  回転ベアリング装置、７１  内輪、７２  内側軌道面、７３  外輪、７４  外側軌道面、７５  軌道路、７７  ローラ、８０  滑りねじ装置、８１  ねじ軸、８３  ナット部材、９０  転動装置、９１  ねじ軸、９３  移動ブロック、９５  ボール。
【図１】
2015230011.tif 000003
【図２】
2015230011.tif 000004
【図３】
2015230011.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015230011.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015230011.tif 000009
【図８】
2015230011.tif 000010
【図９】
2015230011.tif 000011
【図１０】
2015230011.tif 000012
【図１１】
2015230011.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2015230011.tif 000015
【図１４】
2015230011.tif 000016
【図１５】
2015230011.tif 000017
【図１６】
2015230011.tif 000018
【図１７】
2015230011.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2015230011.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2015230011.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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