(57)【要約】【課題】リニアガイド装置の製造コストを低減する手段を提供する。【解決手段】リニアガイド装置１が、レール軌道溝４を有するレール２と、レール軌道溝４と対向するスライダ軌道溝７と戻り路９とを有するスライダ５と、レール軌道溝４とスライダ軌道溝７とにより形成される負荷路１２と、スライダ５の前後端部に配置され、方向転換路１３を有するエンドキャップ１１と、負荷路１２を方向転換路１３と戻り路９とにより連通した循環路１８を循環するボール８とを備え、スライダ５の少なくとも一部を、金属粉末射出成形で形成する。【選択図】        図１
2008261402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レール軌道溝を有するレールと、前記レール軌道溝と対向するスライダ軌道溝と戻り路とを有し、前記レールを直線的に往復移動するスライダと、前記スライダの移動方向の前後端部に配置され、方向転換路を有するエンドキャップと、前記レール軌道溝とスライダ軌道溝とにより形成される負荷路と、該負荷路を前記方向転換路と戻り路とにより連通した循環路を循環するボールとを備えたリニアガイド装置において、
前記スライダの少なくとも一部が、金属粉末射出成形で形成されていることを特徴とするリニアガイド装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記金属粉末射出成形に用いる金属粉末の材料が、ステンレス鋼であることを特徴とするリニアガイド装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記スライダを、焼入れ焼戻し処理、または時効処理により、ロックウェル硬さで３５ＨＲＣ以上としたことを特徴とするリニアガイド装置。
【請求項４】
レール軌道溝を有するレールと、前記レール軌道溝と対向するスライダ軌道溝と戻り路とを有し、前記レールを直線的に往復移動するスライダと、前記スライダの移動方向の前後端部に配置され、方向転換路を有するエンドキャップと、前記レール軌道溝とスライダ軌道溝とにより形成される負荷路と、該負荷路を前記方向転換路と戻り路とにより連通した循環路を循環するボールとを備えたリニアガイド装置において、
前記エンドキャップの少なくとも一部が、ロックウェル硬さで３５ＨＲＣ以上の材料により形成されていることを特徴とするリニアガイド装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記エンドキャップを、金属粉末を材料とした金属粉末射出成形で形成したことを特徴とするリニアガイド装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記金属粉末射出成形に用いる金属粉末の材料が、ステンレス鋼であることを特徴とするリニアガイド装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６において、
前記エンドキャップに、焼入れ焼戻し処理、または時効処理を施したことを特徴とするリニアガイド装置。
【請求項８】
請求項４において、
前記エンドキャップの材料を、セラミック材料としたことを特徴とするリニアガイド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械や製造装置、射出成形機、測定機器等の機械装置の案内部に設けられ、テーブル等の移動台を直線的に移動させるためのリニアガイド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のリニアガイド装置は、スライダに設けた戻り路と、エンドキャップに設けた方向転換路と、レールに設けたレール軌道溝とスライダに設けたスライダ軌道溝とを対向させて形成した負荷路とを連通した循環路に複数のボールを装填し、負荷路を転動したボールをエンドキャップの方向転換路に掬上げ、戻り路を経由して他方の方向転換路から再び負荷路へ戻して循環させ、スライダをレール上で直線的に往復移動させている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記のようなスライダは、一般に焼入れ性が保証された構造用鋼材であるＨ鋼を用い、これに焼入れ焼戻し処理を行って硬さを調整し、機械加工によりスライダ軌道溝等を形成して製作される。
また、エンドキャップは、樹脂材料や金属粉末を用いた射出成形により製作され、金属粉末を用いた金属粉末射出成形で製作された場合には、焼入れ焼戻し処理を行わないのが一般的である。
【特許文献１】特開２００２−２３０２７２号公報（第２頁段落０００２−第３頁段落０００５、第１３図、第２１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した一般的な製作技術を用いて特許文献１の構成を有するリニアガイド装置を製作した場合には、スライダは機械加工により製作しているため、製造コストが増加すると共に、量産効果を得ることが難しいという問題がある。
また、エンドキャップは比較的硬さの低い材料で製作されているため、リニアガイド装置を高速で運転した場合には、負荷路を転動したボールをエンドキャップの方向転換路に掬上げる際に、その掬上部にボールが高速で衝突して掬上部に損傷が生じ、これが進行するとボールの脱落が生じてリニアガイド装置の機能を損なう可能性があるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、リニアガイド装置の製造コストを低減する手段を提供することを目的とする。
また、高速運転に耐えることができるエンドキャップを備えたリニアガイド装置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】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、レール軌道溝を有するレールと、前記レール軌道溝と対向するスライダ軌道溝と戻り路とを有し、前記レールを直線的に往復移動するスライダと、前記スライダの移動方向の前後端部に配置され、方向転換路を有するエンドキャップと、前記レール軌道溝とスライダ軌道溝とにより形成される負荷路と、該負荷路を前記方向転換路と戻り路とにより連通した循環路を循環するボールとを備えたリニアガイド装置において、前記スライダの少なくとも一部が、金属粉末射出成形で形成されていることを特徴とする。
【０００７】
また、レール軌道溝を有するレールと、前記レール軌道溝と対向するスライダ軌道溝と戻り路とを有し、前記レールを直線的に往復移動するスライダと、前記スライダの移動方向の前後端部に配置され、方向転換路を有するエンドキャップと、前記レール軌道溝とスライダ軌道溝とにより形成される負荷路と、該負荷路を前記方向転換路と戻り路とにより連通した循環路を循環するボールとを備えたリニアガイド装置において、前記エンドキャップの少なくとも一部が、ロックウェル硬さで３５ＨＲＣ以上の材料により形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
このように、本発明は、金属粉末射出成形によりスライダを製作するので、金属粉末射出成形後に仕上げ加工をするだけでスライダを製作することができ、スライダの製造コストを低減してリニアガイド装置の製造コストを低減することができるという効果が得られる。
また、エンドキャップの方向転換路をロックウェル硬さで３５ＨＲＣ以上としたので、高速運転時における高速のボールの衝突による掬上部への損傷を防止することができ、リニアガイド装置の高速運転における耐久性を向上させることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、図面を参照して本発明によるリニアガイド装置の実施例について説明する。
【実施例】
【００１０】
図１は実施例のリニアガイド装置を示す斜視図、図２は実施例の負荷路を示す説明図である。
図１において、１はリニアガイド装置である。
２はリニアガイド装置１のレールであり、合金鋼等の鋼材で製作された長尺の棒状部材であって、その上面（レール上面２ａという。）にはレール２の長手方向に沿って機械装置の基台等にレール２を取付けるための段付ボルト穴であるレール取付穴３が所定のピッチで複数設けられている。
【００１１】
４はレール軌道溝であり、両側のレール２の側面の長手方向に沿って形成された略円弧状断面の溝である。
５はスライダであり、バインダと金属粉末とを混練したペレットを射出成形して焼成する金属粉末射出成形により成形されたＳＵＳ４４０Ｃ等の金属粉末の材料とした成形品の焼入れ焼戻し処理や、ＳＵＳ６３０Ｌ等の析出硬化型のステンレス鋼の金属粉末の材料とした成形品の時効処理により、硬さをロックウェル硬さのＣスケールで３５（３５ＨＲＣと記す。）以上に調整して製作された略コの字状の断面形状を有する鞍状部材であって、その上面（スライダ上面５ａという。）には取付ねじ穴６が設けられており、この取付ねじ穴６を用いて図示しない機械装置の移動台等がボルト等により取付けられる。
【００１２】
７はスライダ軌道溝であり、スライダ５の両方の袖壁５ｂの内側にレール軌道溝４に対向して設けられた略円弧状断面の溝である。
８は転動体としてのボールであり、合金鋼等の鋼材で製作された球体である。
９は戻り路であり、スライダ５の袖壁５ｂの厚肉部に形成されたボール８を循環させるためのボール８の直径より大きい直径を有し、スライダ５の移動方向（スライダ移動方向という。）に袖壁５ｂを貫通する貫通穴であって、それぞれのスライダ軌道溝７に対応して設けられている。
【００１３】
１１はエンドキャップであり、金属粉末射出成形により成形され、焼入れ焼戻し処理により硬さをロックウェル硬さで３５ＨＲＣ以上に調整して製作され、スライダ５のスライダ移動方向の前後端部に配置され、そのスライダ５側には対向配置されたスライダ軌道溝７とレール軌道溝４とにより形成される負荷路１２（図２参照）とスライダ５の戻り路９とをそれぞれ接続するＵ字状に湾曲した通路である方向転換路１３がそれぞれの負荷路１２に対応して設けられている。
【００１４】
１４は掬上部であり、図２に示すようにエンドキャップ１１の方向転換路１３のレール軌道溝４側に形成されてレール軌道溝４に遊嵌しており、負荷路１２を転動したボール８を掬い上げて方向転換路１３へ導く機能を有している。
本実施例の掬上部１４は、金属粉末射出成形によりエンドキャップ１１と一体に形成されている。
【００１５】
１５はサイドシールであり、合金鋼等の板材で製作された芯金とこの芯金のレール２側に設けられた天然ゴムや合成ゴム等のゴム材料で製作されたシール体１６とにより構成されてエンドキャップ１１の外側の端面に配置され、ボルト等の締結手段によりエンドキャップ１１と共にスライダ５に取付けられている。
１７はグリースニップルであり、エンドキャップ１１のスライダ５側の端面に形成された図示しない潤滑剤供給溝に接続し、方向転換路１３に潤滑剤としてのグリースを補充するときに用いられる。
【００１６】
上記の負荷路１２の両端部はエンドキャップ１１の方向転換路１３とスライダ５の戻り路９とによりそれぞれ連通されて循環路１８が形成され、この循環路１８には複数のボール８が装填され、循環路１８に封入された所定の量のグリースにより潤滑されながらスライダ５の移動に伴って負荷路１２を転動したボールが、一方の方向転換路１３の掬上部１４に掬上げられて方向転換路１３に導かれ、戻り路９を経由して他方の方向転換路１３の掬上部１４から負荷路に戻されながら循環路１８を循環し、負荷路１２を転動するボール８がスライダ５に加えられた荷重を往復動自在に支持し、スライダ５がレール２の長手方向に沿った直線往復移動可能に支持される。
【００１７】
本実施例のリニアガイド装置１には、片側に２つ、両側で４つの循環路１８が形成されている。
上記のスライダ５およびエンドキャップ１１を形成する金属粉末射出成形品の硬さを他の材料による成形品の硬さと比較した比較表を図３に示す。
図３に示すように、焼入れ焼戻し処理を行った金属粉末射出成形品（ＳＵＳ４４０Ｃ）の硬さは、焼入れ焼戻し処理を行ったＨ鋼（ＳＣｒ４３０Ｈ）による成形品の硬さと同レベルの５６ＨＲＣであり、スライダ５を製作する場合に金属粉末射出成形を用いて製作することが可能であることが判る。
【００１８】
また、図３に示すように、本実施例の焼入れ焼戻し処理を行った金属粉末射出成形品（ＳＵＳ４４０Ｃ）の硬さは、従来のエンドキャップの形成に用いられていた樹脂成形品（ポリアセタール樹脂）や、焼入れ焼戻し処理を行わない金属粉末射出成形品（ＳＵＳ３１６Ｌ）の硬さに比べて硬いことが判る。
なお、樹脂成形品（ポリアセタール樹脂）、および焼入れ焼戻し処理を行わない金属粉末射出成形品（ＳＵＳ３１６Ｌ）の硬さは、ロックウェル硬さのＣスケールでは測定不可能、つまりＨＲＣ０未満であるので、それぞれロックウェル硬さのＭスケールおよびＢスケールで測定した硬さで示してある。
【００１９】
図４は、本実施例の金属粉末射出成形により成形した各種のエンドキャップ１１を用いたリニアガイド装置１の高速運転による試験結果を示す表、図５は本実施例のエンドキャップ１１の掬上部１４の磨耗量の測定結果を示すグラフである。
なお、図４に示す△印は運転後の観察において、掬上部１４に損傷が生じていたことを示し、○印は運転後に掬上部１４に損傷が観察されなかったことを示す。
【００２０】
また、図５は、運転速度を２５０ｍ／ｍｉｎとしたときの掬上部１４の磨耗量を示す。
図４に示すように、本実施例の焼入れ焼戻し処理を行って硬さを５６ＨＲＣとした金属粉末射出成形（ＳＵＳ４４０Ｃ）によるエンドキャップ１１の掬上部１４への損傷は、３００ｍ／ｍｉｎの高速運転においても生じないことが判る。
また、図５に示すように、運転速度を２５０ｍ／ｍｉｎとしたときの掬上部１４の磨耗量は、時効処理を行って硬さを３５ＨＲＣ（ビッカース硬さに換算した硬さで、３４０〜３５０Ｈｖ）とした金属粉末射出成形（ＳＵＳ３１６Ｌ）を境にして急激に増加することが判る。
【００２１】
このように、金属粉末射出成形によりスライダ５を製作するようにすれば、金属粉末射出成形後に仕上げ加工をするだけでスライダ５を製作することができ、スライダ５の製造コストを低減することができると共に、金型による製造が可能になるので量産によるコスト削減の効果を得ることができる。
また、金属粉末射出成形後に、スライダ５に焼入れ焼戻し処理を行って硬さを３５ＨＲＣ以上に高めたので、スライダ軌道溝７に損傷が生ずることはない。
【００２２】
更に、エンドキャップ１１の方向転換路１３のレール軌道溝４側に設けた掬上部１４の硬さをロックウェル硬さで３５ＨＲＣ以上としたので、高速運転時における高速のボールの衝突による掬上部１４への損傷を防止することができ、リニアガイド装置１の高速運転における耐久性を向上させることができる。
更に、エンドキャップ１１の方向転換路１３に形成された掬上部１４は、硬さを３５ＨＲＣ以上に高めてあるので、掬上部１４の耐摩耗性を向上させることができ、過酷な環境、例えば真空中における耐久性を向上させるも可能になる。
【００２３】
更に、金属粉末射出成形に用いる金属粉末をステンレス鋼で形成すれば、耐水性に優れた掬上部１４を有するエンドキャップ１１およびスライダ５を製作することができる。
上記の焼入れ焼戻し処理を行った金属粉末射出成形によるスライダ５や掬上部１４の硬さは、ロックウェル硬さで３５ＨＲＣ以上とすることが望ましい。
つまり、図３に示すように、従来の焼入れ焼戻し処理を行わない金属粉末射出成形による成形品の硬さが３４ＨＲＣ以下であるのに対して、焼入れ焼戻し処理を行った金属粉末射出成形による成形品の硬さは３５ＨＲＣ以上であり、図４に示すようにこの硬さ、つまり３４ＨＲＣ〜３５ＨＲＣの間の硬さを境にして２５０ｍ／ｍｉｎの高速運転に耐える掬上部１４が得られ、また、図５に示すように、ＨＲＣ３５（３４０〜３５０Ｈｖ）以上にすることで、運転速度を２５０ｍ／ｍｉｎとしたときの掬上部１４の磨耗量を大幅に改善することができるからである。
【００２４】
上記の焼入れ焼戻し処理を行う金属粉末射出成形に用いる金属粉末の材料は、ＳＵＳ４１０等のフェライト系ステンレス鋼やＳＵＳ４４０等のマルテンサイト系ステンレス鋼、ダイス鋼、高速度鋼等の金属粉末が好適である。
なお、本実施例では、成形後の焼入れ焼戻し処理、または時効処理により金属粉末射出成形で成形されたスライダ５やエンドキャップ１１の硬さを高めるとして説明したが、焼入れ焼戻し処理等により３５ＨＲＣ以上の硬さとすることが可能な鋼材や、セラミック材料による成形品でスライダ５やエンドキャップ１１を形成するようにしてもよい。
【００２５】
以上説明したように、本実施例では、スライダを金属粉末射出成形により形成するようにしたことによって、金属粉末射出成形後に仕上げ加工をするだけでスライダを製作することができ、スライダの製造コストを低減することができると共に、金型による製造が可能になるので量産によるコスト削減の効果を得ることができる。
また、金属粉末射出成形に用いる金属粉末の材料を、ステンレス鋼で形成したことによって、耐水性を有するリニアガイド装置を得ることができる。
【００２６】
更に、スライダを、焼入れ焼戻し処理、または時効処理により、ロックウェル硬さで３５ＨＲＣ以上としたことによって、スライダ軌道溝の損傷を防止することができる。
更に、エンドキャップの方向転換路の硬さをロックウェル硬さで３５ＨＲＣ以上としたことによって、高速運転時における高速のボールの衝突による掬上部への損傷を防止することができ、リニアガイド装置の高速運転における耐久性を向上させることができる。
【００２７】
なお、本実施例においては、スライダを金属粉末射出成形により一体に形成するとして説明したが、スライダ軌道溝および／もしくは戻り路を金属粉末射出成形により形成し、別に形成したスライダに組込むようにしてもよい。
また、方向転換路の掬上部をエンドキャップと一体に形成するとして説明したが、掬上部単体を金属粉末射出成形で形成し、別に形成したエンドキャップに組込むようにしてもよい。このようにすれば、掬上部の高速運転に対する耐久性を確保しながら、エンドキャップの製造コストの低減を図ることができる。
【００２８】
更に、本実施例においては、スライダを金属粉末射出成形し、焼入れ焼戻し処理により硬度を高めて用いるとして説明したが、スライダを焼入れ焼戻し処理を施したＨ鋼で形成して、硬さを３５ＨＲＣ以上とした掬上部と組合せて用いるようにしてもよい。このようにしても高速運転における耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例のリニアガイド装置を示す斜視図
【図２】実施例の循環路を示す説明図
【図３】各種の成形品の硬さの比較表
【図４】実施例のリニアガイド装置の高速運転試験結果を示す表
【図５】実施例のエンドキャップの掬上部の磨耗量の測定結果を示す
【符号の説明】
【００３０】
１    リニアガイド装置
２    レール
２ａ  レール上面
３    レール取付穴
４    レール軌道溝
５    スライダ
５ａ  スライダ上面
５ｂ  袖壁
６    ねじ穴
７    スライダ軌道溝
８    ボール
９    戻り路
１１  エンドキャップ
１２  負荷路
１３  方向転換路
１４  掬上部
１５  サイドシール
１６  シール体
１７  グリースニップル
１８  循環路
【図１】
2008261402.tif 000003
【図２】
2008261402.tif 000004
【図３】
2008261402.tif 000005
【図４】
2008261402.tif 000006
【図５】
2008261402.tif 000007