(57)【要約】【課題】軌道軸と移動ブロックの滑らかなすべり運動が得られると共に、移動ブロックに機械加工を容易に行うことができる運動案内装置を提供する。【解決手段】長手方向に伸びる軌道軸１に、軌道軸１に接触しながら軸線方向にスライドできる樹脂製の滑り部４をアウトサート成形し、ダイカストにより滑り部４に金属製の外装部５を一体に成形する。移動ブロック２の内側の滑り部４がすべり性能のよい樹脂であり、外側の外装部５が金属であるので、滑り部４で滑らかな案内を行えると共に、外装部５に機械加工を容易に行える。滑り部４と軌道軸１との接触がすべり接触でありながら、ほとんどすきまがないので、運動案内装置が移動体を案内するときの位置決め精度も向上する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に伸びる軌道軸に、軌道軸に接触しながら軸線方向にスライドできる樹脂製の滑り部を設け、ダイカストにより前記滑り部に金属製の外装部を一体に成形することを特徴とする運動案内装置。
【請求項２】
前記樹脂製の滑り部は、射出成形されるものであり、型枠内にあらかじめ設置された前記軌道軸を中子として成形されるものであ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】
前記樹脂は、耐摩耗性及び耐熱性をもつＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの熱可塑性のエンジニアリングプラスチック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４】
前記軌道軸の外周面には、前記軌道軸の軸線方向に伸びる回転止め部が形成され、
前記滑り部の内周面は、前記回転止め部を有する前記軌道軸の外周面に対応する形状に形成され、
前記軌道軸又は、前記滑り部及び前記外装部で構成される移動ブロックの一方にかかるトルクを、前記軌道軸又は前記移動ブロックの他方に伝動することができることを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の運動案内装置。
【請求項５】
前記外装部が前記滑り部に対して軸線方向にずれないように、
前記外装部の軸線方向の両端部には、前記滑り部の軸線方向の両端面に接触して前記滑り部を軸線方向に挟むと共に、前記軌道軸に接触しない抜け止め部が設けられることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載の運動案内装置。
【請求項６】
前記外装部が前記滑り部に対して周方向にずれないように、
前記滑り部の外周面には、軸線方向に伸びる凹部又は凸部が設けられ、前記外装部の内周面には、前記凹部又は前記凸部に対応する凸部又は凹部が設けられることを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載の運動案内装置。
【請求項７】
直線状に伸びる軌道軸に、軌道軸の軸線方向に移動できる移動ブロックを組み付けてなる運動案内装置の製造方法において、
軌道軸に接触しながら軸線方向にスライドできる樹脂製の滑り部に、ダイカストにより金属製の外装部を一体に成形することを特徴とする運動案内装置の製造方法。
【請求項８】
前記樹脂製の滑り部は、型枠内にあらかじめ設置された前記軌道軸を中子として射出成形されることを特徴とする請求項７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、長手方向に伸びる軌道軸に、軌道軸の軸線方向に滑る移動ブロックを組み付けてなるすべりスプライン装置、すべりリニアガイド、すべりリニアブッシュなどの運動案内装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
すべりタイプの運動案内装置の一例として、直線状に伸びるスプライン軸に、スプライン軸の軸線方向に滑るスプラインナットを組み付けてなるすべりスプライン装置が知られている。すべりスプライン装置において、スプライン軸とスプラインナットとはすべり接触する。
【０００３】
スプライン軸の材質は主に金属である。一方、スプラインナットの材質については、主に以下の三種類がある。金属製のもの、樹脂製のもの、樹脂製の部分と金属製の部分を結合させたもの。
【０００４】
スプラインナットが金属製の場合、スプライン軸とスプラインナットとの接触が、金属同士のすべり接触になる。スプラインナットには、磨耗に強い砲金などが使用される。
【０００５】
スプラインナットが樹脂製の場合、スプライン軸とスプラインナットとの接触が、金属と樹脂とのすべり接触になる。
【０００６】
スプラインナットが樹脂製の部分と金属製の部分を組み合わせた場合も、金属と樹脂のすべり接触になる。特許文献１には、雄スプライン軸と雌スプライン軸との間に樹脂製スリーブを介在させ、樹脂製スリーブを雄スプライン軸の外周又は雌スプライン軸の内周に着脱自在に嵌め合わせたスプライン装置が開示されている。
【特許文献１】特開2000-74081号公報（１頁、図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、スプラインナットが金属製の場合、金属同士のすべり接触になるので、潤滑や磨耗対策などのメンテナンスが必要になる。スプラインナットに磨耗に強い砲金などの金属を用いたとしても、金属と樹脂とがすべり接触するときほどのメンテナンスのし易さは得られない。
【０００８】
スプラインナットが樹脂製の場合、金属と樹脂とのすべり接触になるので、滑らかなすべり運動が得られる一方で、強度、硬度が不足するので、スプラインナットの外径に研削加工などの機械加工を施すのに制限がある。
【０００９】
スプラインナットが樹脂の部分と金属の部分を組み合わせたものの場合、雄スプライン軸又は雌スプライン軸と樹脂製スリーブとを結合させるための結合用凹凸が必要になり、スプラインナットをコンパクトにできなかったり、スプラインナットの構造が複雑になったりするという問題がある。
【００１０】
そこで本発明は、滑らかな案内、すなわち軌道軸と移動ブロックの滑らかなすべり運動が得られると共に、移動ブロックに機械加工を容易に行うことができる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】
【００１１】
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、長手方向に伸びる軌道軸に、軌道軸に接触しながら軸線方向にスライドできる樹脂製の滑り部を設け、ダイカストにより前記滑り部に金属製の外装部を一体に成形することを特徴とする運動案内装置である。
【００１２】
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、前記樹脂製の滑り部は、射出成形されるものであり、型枠内にあらかじめ設置された前記軌道軸を中子として成形されるものであることを特徴とする。
【００１３】
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、前記樹脂は、耐摩耗性及び耐熱性をもつＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの熱可塑性のエンジニアリングプラスチックであることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３いずれかに記載の運動案内装置において、前記軌道軸の外周面には、前記軌道軸の軸線方向に伸びる回転止め部が形成され、前記滑り部の内周面は、前記回転止め部を有する前記軌道軸の外周面に対応する形状に形成され、前記軌道軸又は、前記滑り部及び前記外装部で構成される移動ブロックの一方にかかるトルクを、前記軌道軸又は前記移動ブロックの他方に伝動することができることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４いずれかに記載の運動案内装置において、前記外装部が前記滑り部に対して軸線方向にずれないように、前記外装部の軸線方向の両端部には、前記滑り部の軸線方向の両端面に接触して前記滑り部を軸線方向に挟むと共に、前記軌道軸に接触しない抜け止め部が設けられることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５いずれかに記載の運動案内装置において、前記外装部が前記滑り部に対して周方向にずれないように、前記滑り部の外周面には、軸線方向に伸びる凹部又は凸部が設けられ、前記外装部の内周面には、前記凹部又は前記凸部に対応する凸部又は凹部が設けられることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、直線状に伸びる軌道軸に、軌道軸の軸線方向に移動できる移動ブロックを組み付けてなる運動案内装置の製造方法において、軌道軸に接触しながら軸線方向にスライドできる樹脂製の滑り部に、ダイカストにより金属製の外装部を一体に成形することを特徴とする運動案内装置の製造方法である。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の運動案内装置の製造方法において、前記樹脂製の滑り部は、型枠内にあらかじめ設置された前記軌道軸を中子として射出成形されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、移動ブロックの内側の滑り部がすべり性能のよい樹脂であり、外側の外装部が金属であるので、滑り部で滑らかな案内を行えると共に、外装部に機械加工を容易に行える。外装部に機械加工を行うと、樹脂そのものに機械加工を行うよりも、信頼性の高い構造にできる。また、無駄な締結や結合部が無いため、移動ブロックがコンパクトかつシンプルな形状になる。よって、スプラインナットの製造コストを低減できる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、樹脂製の滑り部の内側の形状が軌道軸の外形形状に完全に一致し、滑り部と軌道軸との間のすきまがなくなる。そして、滑り部を軌道軸に対して移動させれば、きわめてわずかなすきまが生じ、滑り部が軌道軸に対してすべり運動できるようになる。滑り部と軌道軸との接触がすべり接触でありながら、ほとんどすきまがないので、運動案内装置が移動体を案内するときの位置決め精度が向上する。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、滑り部の材質が耐熱性を持つエンジニアリングプラスチックであるので、ダイカストにより滑り部に金属製の外装部を成形しても、滑り部が変形することがない。また、エンジニアリングプラスチックは耐摩耗性も高いので、長期にわたって高精度のすべり案内が可能になる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、移動体の直線運動を案内できると共にトルクを負荷できる運動案内装置が得られる。特に滑り部を軌道軸にアウトサート成形した場合、樹脂製の滑り部の内側の形状が軌道軸の外形形状に一致するので、軌道軸に回転止め部を形成するだけで、自然にトルクを負荷できるようになる。そして、滑り部と軌道軸との間のすきまがほとんどゼロであるので、トルクを伝える際にバックラッシが生ずることもない。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、移動体の直線運動を案内するとき、滑り部と外装部とが軸線方向にずれることがない。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、トルクを伝えるときに、滑り部と外装部とが周方向にずれることがない。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、移動ブロックの内側がすべり性能のよい樹脂であり、外側が金属であるので、滑らかな案内を行うと共に、移動ブロックの外側に機械加工を容易に行える。また、無駄な締結や結合部が無いため、移動ブロックがコンパクトかつシンプルな形状になる。よって、スプラインナットの製造コストを低減できる。
【００２６】
請求項８に記載の発明によれば、滑り部と軌道軸との接触がすべり接触でありながら、ほとんどすきまがないので、運動案内装置が移動体を案内するときの位置決め精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面に基づいて、本発明の運動案内装置の一実施形態（スプライン装置）を説明する。図１はスプライン装置の斜視図を示し、図２はスプライン装置の軸線に沿った断面図（一部側面図を含む）を示し、図３は軸線方向と直交するスプライン装置の断面図を示す。
【００２８】
直線状に伸びる軌道軸の一例としてのスプライン軸１には、移動ブロックの一例としてスプラインナット２が軸線方向に相対的に移動可能に組み付けられる。スプライン軸１又はスプラインナット２のいずれか一方が移動体に取り付けられ、他方がベースに取り付けられる。スプライン軸１に対するスプラインナット２の直線運動は相対的なものであり、スプラインナット２が移動することもあれば、スプライン軸１が移動することもある。スプライン装置は、ベースに対して移動体が直線運動するのを案内する。スプライン装置は、移動体を案内すると共に、案内している間にスプライン軸１にかかるトルクを移動体に伝動する。
【００２９】
スプライン軸１は中実丸棒又は中空丸棒からなる。スプライン軸１の断面形状は、円形断面を基礎とすると共に、周方向の一部に切り欠いた平坦面１ａを有する。平坦面１ａが、スプラインナット２がスプライン軸１の回りを回転するのを防止する回り止め部である。平坦面１ａはスプライン軸１の軸線方向に伸びる。スプライン軸１の外周面をスプラインナット２の滑り部が直接滑るので、スプライン軸１は硬さ、表面粗さ、及び寸法精度に注意して製作される。軸の材質には、好ましくは軸受け鋼、炭素工具鋼等の焼入れに適した材質が用いられ、焼入れなどの熱処理を経て所定の硬度に加工される。表面粗さを低減するために、スプライン軸１の外周面が研削加工されることもある。
【００３０】
円筒形のスプラインナット２は、内径側の樹脂製の滑り部と、外形側の合金製の外装部とで構成される。滑り部がスプライン軸１の外周面にすべり接触するので、樹脂製の滑り部は耐摩耗性を持つ必要がある。滑り部の外周にはダイカストにより外装部が一体に成形される。ダイカストのとき、滑り部は溶融金属で覆われるので、滑り部は耐熱性を持つ（すなわち熱変形温度が高い）必要がある。このため、滑り部の材質には、耐摩耗性及び耐熱性をもつＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）が使用される。ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）の替わりに、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの熱可塑性のエンジニアリングプラスチックが使用されてもよい。
【００３１】
滑り部４は、あらかじめスプライン軸１を中子として金型にインサートし、スプライン軸１の周囲に樹脂を射出成形、すなわちアウトサート成形することで製造される。アウトサート成形した直後に、滑り部４がスプライン軸１に付着する。滑り部４をスプライン軸１の軸線方向に移動させることによって、滑り部４とスプライン軸１との間にきわめてわずかなすきまができ、滑り部４がスプライン軸１の軸線方向にすべり運動できるようになる。スプライン軸１の周囲に滑り部４をアウトサート成形すると、スプライン軸１と滑り部４との間のすきまをほぼ無くすことができる。
【００３２】
スプライン軸１には、回り止め部が形成されているので、アウトサート成形により、滑り部４にも平坦面１ａの回り止め部に対応する凸状の回り止め部４ａ（図３参照）が形成される。スプライン軸１にトルクがかかると、スプライン軸１の平坦面１ａと、滑り部４の回り止め部４ａとが係合するので、トルクを伝動することができる。
【００３３】
スプライン軸１と滑り部４との間のわずかなすきまが許容されるときは、生産性を上げるために、滑り部４をスプライン軸１とは別に射出成形してもよい。この場合には、スプライン軸１と同径かわずかに大きいシャフトが中子として使用される。
【００３４】
滑り部４の周囲には、ダイカストにより金属製の外装部５が一体に成形される。ダイカストは、アルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合金、銅合金などの溶融金属を、圧力によって精密な金型に圧し込んで鋳物を得る鋳造法である。滑り部４が付着したスプライン軸１をインサートし、溶融金属を金型に圧入することで、樹脂製の滑り部４の周囲に金属製の外装部５が成形される。ダイカストの際、滑り部４は溶融した金属の熱によって高温になる。しかし、滑り部４の材質を熱変形温度の高いＰＥＥＫにすることで、熱によって滑り部４が変形するのを防止でき、滑り部４を鋳物でくるむことが可能になる。
【００３５】
外装部５は、略円筒形状である。外装部５の軸線方向の両端には、内側に突出したリング状の一対の抜け止め部５ａ（図２参照）が設けられる。抜け止め部５ａは、滑り部４の軸線方向の両端面４ｂに接触して、滑り部４を軸線方向に挟む。抜け止め部５ａは、外装部５が滑り部４に対して軸線方向にずれるのを防止する。この抜け止め部５ａは、スプライン軸１には接触することがないので、金属同士がすべり接触することはない。
【００３６】
外装部５には、移動体に締結するためのキー溝や、止めねじが螺合する雌ねじが加工される。移動体に取り付けるためのフランジが必要になるときは、フランジが切削又は研削加工されることもある。移動体もアルミ製で線膨張係数が等しければ、外装部５の外周面に雄ねじを加工してもよい。
【００３７】
外装部５を成形後、スプラインナット２をスプライン軸１に沿って移動させれば、滑り部４とスプライン軸１との間にわずかなすきまが生じ、滑り部４がスプライン軸１に対してすべり運動できるようになる。滑り部４とスプライン軸１との接触がすべり接触でありながら、ほとんどすきまがないので、移動体を案内するときの位置決め精度を上げることができる。また、滑り部４とスプライン軸１との間のすきまがほとんどないので、トルクを伝える際にバックラッシが生ずることもない。
【００３８】
本実施形態によれば、スプラインナット２の外側の外装部５が金属であるので、外装部５に機械加工を容易に行える。外装部５に機械加工を行うと、樹脂そのものに機械加工を行うよりも、信頼性の高い構造にできる。そして、滑り部４に外装部５と一体に成形すると、無駄な締結や結合部が必要なくなるので、スプラインナット２がコンパクトかつシンプルな形状になる。アルミの比重は鉄の約１／３であり、樹脂の比重は鉄の約１／７であるから、質量も大幅に低減することができる。
【００３９】
図４は、スプライン装置の製造工程図を示す。まず、円形断面のスプライン軸１を用意し、スプライン軸１の周方向の一部に軸線方向に伸びる平坦面１ａを形成する（Ｓ１）。平坦面１ａの加工後、スプライン軸１を熱処理すると所定の硬度になる。
【００４０】
次に、スプライン軸１を金型にインサートし、金型内に溶融したＰＥＥＫなどのエンジニアリングプラスチックを射出成形する（Ｓ２）。スプライン軸１の周囲には、樹脂製の滑り部４がアウトサート成形される。
【００４１】
次に、ダイカストにより滑り部４の周囲に外装部５を一体に成形する（Ｓ３）。ダイカストの金型は熱間工具鋼などで作られ、ダイカストマシンに取り付けられる。ダイカストの金型に、滑り部４が付着したスプライン軸１をインサートし、ダイカストマシンにより可動型を固定型に組み合わせて締め付ける。その後、溶融金属を金型に圧入し、外装部５を鋳造する。凝固が完了すると、可動型をスプライン軸１の軸線方向に動かして型を開く。以上により滑り部４の周囲に外装部５が一体に成形される。ダイカストされた製品を取り出したら、金型に剥離剤を塗布し、次のサイクルに入る。
【００４２】
図５は、スプライン軸の他の例を示す。この例では、平坦面１１ａがスプライン軸１１の周方向の二箇所に設けられる。平坦面１１ａは周方向の一箇所に設けられても充分に機能する。トルクが大きくかかるようであれば、平坦面１１ａの平坦面の数を増やせばよい。滑り部４はスプライン軸１１にアウトサート成形されるので、滑り部４の内径形状は、自然にスプライン軸１１の外形形状に合わせた形状になる。
【００４３】
図６は、スプライン軸のさらに他の例を示す。この例では、平坦面１２ａが六ヶ所設けられ、スプライン軸１２の断面形状が六角形になる。平坦面１２ａの数を増やすと、受けられるトルクも大きくなる。
【００４４】
図７は、スプライン軸のさらに他の例を示す。この例では、スプライン軸１３に回り止め部として軸線方向に伸びる溝１３ａが形成される。滑り部４には、溝１３ａに嵌まる回り止め部４ｂが形成される。回り止め部は平坦面でなく、溝１３ａでもよい。
【００４５】
図８は、滑り部の他の例を示す。この例では、滑り部１４の外周面に周方向に伸びる凸部１４ａが設けられる。外装部５の内周面には、自然に凸部１４ａに対応した凹部５ａが形成される。凸部１４ａが凹部５ａに係合するので、外装部５が滑り部１４に対して軸線方向にずれるのを防止することができる。勿論、滑り部１４に凹部が設けられ、外装部に滑り部１４に係合する凸部が設けられてもよい。
【００４６】
図９は、滑り部のさらに他の例を示す。この例では、滑り部１５の外周面には、軸線方向に伸びる凸部１５ａが設けられる。外装部５の内周面には、自然に凸部１５ａに対応した凹部５ｂが形成される。凸部１５ａが凹部５ｂに係合するので、外装部５が滑り部１５に対して周方向にずれるのを防止することができる。勿論、滑り部１５に凹部が設けられ、外装部に滑り部に係合する凸部が設けられてもよい。
【００４７】
なお、本発明は上記の実施形態に限られることなく、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、本発明はすべりスプライン装置の他、軌道軸としての軌道レールに沿って鞍形状の移動ブロックがすべり運動するすべりリニアガイドや、断面円形の軌道軸に沿ってブッシュが滑り運動するすべりリニアブッシュに適用することができる。リニアブッシュに適用する場合、図１０に示されるように軌道軸２１の外周面に潤滑剤保持溝又は潤滑剤保持ポケット２１ａを形成し、潤滑剤保持溝又は潤滑剤保持ポケット２１ａにグリースなどの潤滑剤２２を充填すれば、軌道軸２１とアウトサート成形された滑り部４との間の潤滑が容易に行える。また、軌道軸は直線状に伸びていなくても、曲線状に曲げられても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第一の実施形態のスプライン装置の斜視図
【図２】スプライン装置の軸線に沿った断面図（一部側面図を含む）
【図３】軸線方向に直交するスプライン装置の断面図
【図４】スプライン装置の製造工程図
【図５】スプライン軸の他の例を示す図（軸線と直交するスプライン装置の断面図）
【図６】スプライン軸のさらに他の例を示す図（軸線と直交するスプライン装置の断面図）
【図７】スプライン軸のさらに他の例を示す図（軸線と直交するスプライン装置の断面図）
【図８】滑り部の他の例を示す図（スプライン装置の軸線に沿った断面図）
【図９】滑り部のさらに他の例を示す図（軸線と直交するスプライン装置の断面図）
【図１０】本発明の運動案内装置をリニアブッシュに適用した例を示す図（軸線と直交する断面図）
【符号の説明】
【００４９】
１，１１，１２，１３…スプライン軸（軌道軸）
１ａ，１１ａ，１２ａ…平坦面（回り止め部）
１３ａ…溝（回り止め部）
２…スプラインナット（移動ブロック）
４，１４，１５…滑り部
５…外装部
５ａ，５ｂ…凹部
１５ａ…凸部
２１…軌道軸
【図１】
2008115874.tif 000003
【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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