(57)【要約】【課題】簡易な手段によって孔あけ加工で形成される戻し通路の加工精度を向上した直動装置を提供することを課題としている。【解決手段】ボール２が循環する循環路の戻し通路５をボールナット３に備える。その戻し通路５はボールナット３内を軸方向に貫通する。そして、戻し通路形成位置の軸線Ｓが通過するボールナット３の両端面３ａ、３ｂ側からそれぞれ個別にドリルによって孔あけ加工を施して１つの戻し通路用の貫通孔５を形成する。符号４はエンドキャップであり、４ａは循環溝部である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
案内要素に沿って移動体が相対的に移動する直動装置であって、転動体が循環する循環路の戻し通路を移動体に備え、その戻し通路は移動体内を直線状に延在する直動装置において、
戻し通路形成位置の軸線が通過する移動体の両端面側からそれぞれ孔あけ加工を施して貫通孔を形成し、さらに、その貫通孔の内面に対し合成樹脂を被着して戻し通路用の貫通孔としたことを特徴とする直動装置。
【請求項２】
案内要素に沿って移動体が相対的に移動する直動装置であって、転動体が循環する循環路の戻し通路を移動体に備え、その移動体を、上記戻し通路用の貫通孔を通し加工で形成可能な長さとし、その戻し通路は移動体内を直線状に延在する直動装置において、
戻し通路形成位置の軸線が通過する移動体の両端面側からそれぞれ同一径のドリルを使用して孔あけ加工を施して貫通孔を形成し、上記両端面側から孔あけ加工が施された貫通孔の繋ぎ部には段差が設けられていることを特徴とする直動装置。
【請求項３】
上記貫通孔の内面に対し合成樹脂を被着して戻し通路用の貫通孔としたことを特徴とする請求項２に記載した直動装置。
【請求項４】
上記被着する合成樹脂に固体潤滑剤が混合されていることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載した直動装置。
【請求項５】
上記固体潤滑剤は、黒鉛及び二硫化モリブデンの少なくとも一方からなることを特徴とする請求項１、請求項３又は請求項４のいずれか１項に記載した直動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械や産業ロボットなどの直線運動機構部等に使用される転がり案内方式の直動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじやリニアガイドなどの循環式転がり案内の直動装置では、ボールナットやスライダ等の移動体に対し、循環路の戻し通路を設ける。
例えば、転動体が循環する循環路がエンドキャップ方式では、移動体内に転動体の戻し通路となる貫通孔を形成し、その貫通孔の両端部にそれぞれ、エンドキャップに設けた転動体循環溝が接続するように、当該エンドキャップを上記移動体の両端面にそれぞれ取り付ける。
【０００３】
上記貫通孔の形成は、従来、ドリルによって、移動体の長手方向（移動体の移動方向）一端面から他端面に向けて通し加工を施すことで設けられている。
なお、特許文献１に記載されているように、型成形によって戻し通路を形成するものや、本体側面に切り欠きを設け、その切り欠き部を樹脂製のカバーで覆うことによって戻し通路を形成するものもある。
【特許文献１】特開平７−３１７７６２号公報
【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、上記戻し通路となる貫通孔の加工は深孔加工となるため、ドリルに曲がりが生じ易く、加工能率が低いと共に加工精度も悪くなりやすい。また、貫通孔に曲りが生じた場合には、戻し通路である貫通孔の端部と、エンドキャップに設けられた転動体循環溝部との間に段差が生じ、転動体の循環不良が発生するおそれがあるという問題がある。特に、上記他端面側に開口した貫通孔の端部側で転動体溝部との間に段差が生じ易い。
【０００５】
このような現象は、形成する戻し通路の径が小径となるほど上記ドリルの径が小さくなって発生しやすくなる。
本発明は、上記のような問題点に着目して行われたもので、簡易な手段によって孔あけ加工で形成される戻し通路の加工精度を向上した直動装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、案内要素に沿って移動体が相対的に移動する直動装置であって、転動体が循環する循環路の戻し通路を移動体に備え、その戻し通路は移動体内を直線状に延在する直動装置において、
戻し通路形成位置の軸線が通過する移動体の両端面側からそれぞれ孔あけ加工を施して貫通孔を形成し、さらに、その貫通孔の内面に対し合成樹脂を被着して戻し通路用の貫通孔としたことを特徴とするものである。
【０００７】
次に、請求項２に記載した発明は、案内要素に沿って移動体が相対的に移動する直動装置であって、転動体が循環する循環路の戻し通路を移動体に備え、その移動体を、上記戻し通路用の貫通孔を通し加工で形成可能な長さとし、その戻し通路は移動体内を直線状に延在する直動装置において、
戻し通路形成位置の軸線が通過する移動体の両端面側からそれぞれ同一径のドリルを使用して孔あけ加工を施して貫通孔を形成し、上記両端面側から孔あけ加工が施された貫通孔の繋ぎ部には段差が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
次に、請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した構成に対し、上記貫通孔の内面に対し合成樹脂を被着して戻し通路用の貫通孔としたことを特徴とするものである。
次に、請求項４に記載した発明は、請求項１又は請求項３に記載した構成に対し、上記被着する合成樹脂に固体潤滑剤が混合されていることを特徴とするものである。
次に、請求項５に記載した発明は、請求項１、請求項３又は請求項４のいずれか１項に記載した構成に対し、上記固体潤滑剤は、黒鉛及び二硫化モリブデンの少なくとも一方からなることを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、上記孔あけ加工は、例えば、ドリル加工で行えば良い。
本発明によれば、１つの戻し通路のための貫通孔が、両端面（エンドキャップ等の取付け面）からそれぞれ個別に孔あけ加工を施すことで形成されるため、各孔あけ加工による穿孔の深さは、例えばそれぞれ戻し通路の長さの半分程度となる。この結果、ドリルなどに曲がりが生じにくくなり、戻し通路用の貫通孔の曲がり発生が少なくなると共に発生してもその曲がりの度合いは小さくなる。
【００１０】
しかも、エンドキャップ等に設けられた転動体循環溝部との接合面位置からそれぞれ孔あけ加工が施されるため、戻し通路両端部の孔位置は高い精度に設定され、当該戻し通路の各端部とエンドキャップ等に設けた転動体循環溝部との間の接続部の段差は常に小さく若しくは無くなる。この結果、当該接続部に形成される段差等に起因する転動体循環の作動不良発生も抑えることができる。
【００１１】
なお、上記両孔あけ加工は、ともに上記転動体循環溝部と接続する位置から開始するので、両孔あけ加工による各孔の軸線同士が同軸にならず、つまり戻し通路形成位置の軸線から若干それぞれ傾いていても（図５参照）、エンドキャップ等に設けた転動体循環溝部との間の接続部の段差は常に小さくなる。このとき両孔の繋ぎ部で所定の角度がついても（貫通孔がくの字状となっても）、転動体の循環が阻害しない程度の角度（傾き）であれば問題とならない。
【００１２】
ここで、上記孔あけ加工では、戻し通路形成位置の両端部側からそれぞれ孔あけが行われるため、移動体内の途中位置で、両側から加工した孔が繋がり一つの貫通孔となる。このため、その孔の繋ぎ部に段差が生じるおそれがある。
したがって、上記孔あけ加工により貫通孔を形成した後、当該形成した貫通孔の径よりも若干，大径（設計で狙う戻し通路の径）の第２のドリルによって一方の端面側から通し加工を施すと良い。
【００１３】
この場合には、先に加工した貫通孔に倣ってドリル加工が行われるから、通し加工の加工精度も良く且つエンドキャップの循環溝部との間の段差を小さく抑えることができるか当該孔の繋ぎ部の段差をなくすことができる。
また、上記第２のドリルによる通し加工に替えて又は上記通し加工の後に、リーマで通し加工を施すと、上記と同様の効果を特つと共に、戻し通路内の表面の粗さも小さくすることができる。この結果、戻し通路と循環する転動体との間の接触による摩擦抵抗が小さくなり、戻し通路内の転動体の循環がより良好となる。
【００１４】
また、請求項１，請求項３〜４のように、孔あけ加工を施して形成された貫通孔の内面に対し、合成樹脂を被着させて戻し通路表面を合成樹脂で形成した場合には、合成樹脂によって戻し通路の表面が形成されるので、戻し通路の径が同じであっても、孔あけ加工の径、つまりドリルなどの孔あけ用の加工具の径を大きく設定できるため、孔あけ加工の加工精度が向上する。
【００１５】
また、ドリルで加工した場合、貫通孔の壁面は一般に粗くなっているので貫通孔と合成樹脂の密着性が良いばかりか、本発明のように両側から加工した際の孔の繋ぎ部に形成された微小な段差によって、更に貫通孔と当該貫通孔に被着した合成樹脂全体との結合力を高めることができる。この結果、合成樹脂が貫通孔から剥がれたり貫通孔に対し動いたりすることもない。
また、合成樹脂で戻し通路の表面を形成することから、戻し通路の断面形状の自由度も高くなる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明してきたように、本発明を採用すると、孔あけ加工で循環路の戻し通路用の貫通孔が形成される直動装置であっても、戻し通路の孔位置精度が向上し、しかも、戻し通路と、エンドキャップ等に設ける転動体循環溝（循環路の一部）との接続部の段差を確実に小さく若しくは無くすことができるため、戻し通路の加工精度に起因する転動体の循環不良発生を防止できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態の直動装置は、図１に示すように、エンドキャップ方式の循環路を持ったボールねじである。すなわち、案内要素であるねじ軸１の外周に転動体である複数のボール２を介して移動体であるボールナット３が螺合し、当該ねじ軸１又はボールナット３の一方が相対回転することで、ボールナット３がねじ軸１に対し相対的に直線運動を行う。
【００１８】
ねじ軸１の外周面には、雌ねじ状のボールねじ溝１ａが設けられ、また、ボールナット３の内周面にも、上記ねじ軸１のボールねじ溝１ａに径方向で対向する位置に雌ねじ状のボールねじ溝３ｃが設けられる。その両ボールねじ溝１ａ、３ｃによって形成される螺旋状通路内に複数のボール２が介挿され、そのボール２は、ボールねじ溝１ａに沿って転動し、転動体循環溝部４ａ及び戻し通路５（貫通孔）を通じて戻されることで循環運動を行う。なお、上記螺旋状通路、転動体循環溝部４ａ及び戻し通路５によって転動体の循環路が形成される。
【００１９】
上記戻し通路５は、ボールナット３を軸方向に貫通した貫通孔５であって、その戻し通路５の両端部はそれぞれ、上述のようにボールナット３の軸方向両端部に装着されたエンドキャップ４内の転動体循環溝部４ａに連通している。
その戻し通路５となる貫通孔５の形成について、概略図である図２を参照しつつ説明する。
【００２０】
戻し通路５形成位置の軸線Ｓが通過する、ボールナット３の長手方向両端面３ａ、３ｂのうち一方の端面３ａ側から、上記軸線Ｓに沿ってボールナット３の軸方向中央付近まで、ドリルによって孔あけ加工を行った後に、他方の端面３ｂ側から上記軸線Ｓに沿ってドリル６による孔あけ加工を行い（図２（ａ）参照）、先に明けた孔５ａに繋げることで孔５ｂが貫通し貫通孔５となる（図２（ｂ）参照）。これによって、ボールナット３内に１つの戻し通路５が形成される（図２（ｃ）参照）。この加工を要求される戻し通路５の数だけ行う。
【００２１】
このような孔あけ加工はマシニングセンター等の一般のドリル加工を用いれば良い。また、孔位置の精度はワークの外形寸法が所定の形状を成していれば、その外形から、孔の穿孔位置（戻し通路５形成位置の軸線Ｓ）を追って孔あけを行うことで実現できる。
上記構成の直動装置の戻し通路５にあっては、ボールナット３の両端面３ａ、３ｂからそれぞれ個別に孔あけ加工を行って戻し通路となる貫通孔５を形成するため、各孔あけ加工による穿孔の深さは、それぞれボールナット３の長さＬの半分程度となる。この結果、加工中のドリルの曲がりによる戻し通路５の曲がり発生が少なくなる共に発生してもその曲がりは小さくなる。つまり、貫通孔５からなる戻し通路５の加工が容易であるにもかかわらず、その加工性が向上する。
【００２２】
しかも、エンドキャップ４が装着されるボールナット３の各端面３ａ、３ｂからそれぞれ孔あけ加工を開始するので、エンドキャップ４との接合面に設けられた戻し通路５両端部の各孔位置は、非常に高い精度に設定できる。このため、戻し通路５と、左右のエンドキャップ４の各転動体循環溝部４ａとの間の接続部の位置ずれ（段差）を無くすことができるか、あっても小さく抑えることができる。
【００２３】
したがって、転動体循環溝部４ａと戻し通路５との間のボール２の流れが良好となり、転動体循環溝部４ａと戻し通路５との間でのボール２の循環不良を確実に防止することができる。
ここで、上記両側からの孔あけ加工では、ボールナット３の軸方向中央付近で両側から穿孔した孔５ａ、５ｂが繋がり、孔５ａ、５ｂの真直性や反対の面から各々加工するための加工誤差から、図３に示すように、孔の継ぎ部で段差１３が生じることがある。
【００２４】
この繋ぎ部の段差１３の発生を回避するために、次のような加工で戻し通路となる貫通孔５を形成しても良い。
例えば、戻し通路５の設計で狙う孔径よりもわずかに小さな径のドリルを使用して、一方の端面３ａ側から、戻し通路５形成位置の軸線Ｓに沿ってボールナット３の軸方向中央付近まで孔あけ加工を行った後に、戻し通路５の設計で狙う孔径のドリルを使用して、他方の端面３ｂ側から上記軸線Ｓに沿ってドリルによる孔あけ加工を行う。このとき、先にあけた孔５ａと繋がった後も、続けて一方の端面３ａ側まで通し加工を続行することで、上記繋ぎ部の段差１３が低減若しくは無くすことができる。
【００２５】
この場合には、他方の端面３ｂ側からの孔あけは通し加工となるが、先にあけた孔５ａと繋がった後は、当該先にあけた孔５ａに倣ってドリル加工が行われるため、貫通孔５が曲がることは低減し精度良く孔をあけることができる。
又は、設計で狙う孔径よりもわずかに小さい径のドリルを用いて、上述のように、ボールナット３の軸方向両側端面３ａ、３ｂからそれぞれ孔加工を行って両孔５ａ、５ｂを繋いで貫通させた後に（図３の状態）、図４（ａ）のように、設計で狙う径の第２のドリル７で通し加工を行い、戻し通路５用の貫通孔５とする（図４（ｂ）参照）。
【００２６】
このようにしても、第２のドリル７による通し加工で孔の継ぎ部で生じた段差１３を小さく、あるいは無くすことができる。この場合でも、ワークの外形からの孔位置は先にあけた孔５ａ、５ｂに倣って第２のドリル７による通し加工となるため、戻し通路５の孔位置精度が落ちることはない。本方式では、先にあけた貫通孔５全体について設計で狙う径の第２ドリル７で通し加工行うため、上記方法による段差１３の解消法よりも、より有効に当該繋ぎ部の段差１３を解消すると共に貫通孔５の加工精度が向上する。
【００２７】
このとき、設計で狙う径の第２のドリル７で通し加工を行う替わりに、又は第２のドリル径７を設計で狙う径よりも若干小さいものを使用して通し加工を行った後に、設計で狙う径のリーマで通し加工を行うことで戻し通路となる貫通孔５を形成するようにしても良い。
リーマで通し加工を行うことで、更に貫通孔５の内面の粗さを抑えることができる。このことは、戻し通路５と循環するボール２との間の摩擦抵抗が小さくなり、より良好にボール２が循環するようになる。
【００２８】
ここで、上記実施形態では、直動装置としてボールねじを例に挙げて説明したが、リニアガイド装置のスライダ（移動体）に上記加工法で戻し通路５を形成するなど、他の構成の直動装置であっても良い。要は、移動体内に貫通孔を設けて戻し通路を形成する直動装置であれば本発明の適用対象となる。
また、上記実施形態では、転動体としてボール２（玉）を例に挙げたがローラ（ころ）であっても良い。
【００２９】
また、上記実施形態では、戻し通路５がボールナット３の軸方向に延在する場合を例に説明しているが、軸に対して斜め方向等に戻し通路の軸線が設計されている直動装置にも適用可能である。
また、上記両端面３ａ、３ｂから明ける孔５ａ、５ｂの繋ぎ部が軸方向中央付近となる場合を例に説明しているが、一方の端面側に偏心した位置で両方の孔５ａ、５ｂを繋ぐように設定しても良い。
【００３０】
なお、本実施形態の孔加工では、エンドキャップ４に設ける転動体循環溝部４ａとの接合面からそれぞれ孔あけ加工を施すため、上記両端面３ａ、３ｂから明ける２つの孔５ａ、５ｂの軸線Ｓ１，Ｓ２が必ずしも同軸である必要はない（図５参照）。要は、両方から穿孔した孔５ａ、５ｂがボール２の循環を阻害しない程度の角度内で繋がれば良い。
また、戻し通路５の断面形状を矩形形状などに設定する場合には、上記形成した貫通孔５に対し、内径面の断面形状が矩形形状などとなっている円筒部材を、篏挿して戻し通路５の内面を形成すればよい。
【００３１】
次に、第２の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態と同様な部品などについては同一の符号を付して説明する。
本実施形態は、設計で狙う孔径よりも大径のドリルを用いて、上記実施形態と同様に、ボールナット３の両側端面からそれぞれ孔加工を施して戻し通路５となる貫通孔５を形成した後に（図６（ａ）〜（ｃ）参照）、その貫通孔５内に合成樹脂９を注入して貫通孔５壁面に当該合成樹脂９を被着して合成樹脂９で戻し通路５の表面を成形したものである（図６（ｄ）参照）。
【００３２】
上記合成樹脂９によって戻し通路５の表面を成形する方法は、例えば、次のようにして行えば良い。
上記のようにドリル加工によって戻し通路用の貫通孔５を形成したら（図６（ｃ）の状態）、図７のように、貫通孔５の軸が上下方向となるようにボールナット３の姿勢を設定し、貫通孔５の下側開口部を塞いだ状態で上側開口部から常温硬化型エポキシ樹脂等の合成樹脂９を所定量だけ注入する。
【００３３】
その後、戻し通路５の断面形状と同じ断面形状を持つ柱状のパンチ１０を用意し、そのパンチ１０の表面に離型剤を塗布した後、当該パンチ１０を、図８に示すように、貫通孔５内に上側から貫通孔５の下端位置まで挿入する。
なお、ボールナット３の長さＬ（戻し通路５の長さ）に合わせて上記パンチ１０に鍔１１を設け、当該鍔１１内に余剰の合成樹脂９の排出通路１２を形成している。これによって、貫通孔５とパンチとの間の全空間に合成樹脂９が充填されると共にパンチ１０の位置決め及び保持が容易となる。
【００３４】
そして、充填した合成樹脂９が硬化したら、パンチ１０を引き抜く。
これによって、合成樹脂９が貫通孔５の壁面全面に被着すると共に（図６（ｄ）の状態）、戻し通路５の断面形状が合成樹脂９によって成形される。
ここで、貫通孔５はドリルで加工して形成されたので、その壁面は一般に粗くなっているため合成樹脂９との密着性が良いばかりか、両側から孔あけ加工した孔５ａ、５ｂの繋ぎ部に形成された微小な段差１３によって、更に貫通孔５と合成樹脂９との結合力を高めることができる。この結果、合成樹脂９が貫通孔５から剥がれたり貫通孔５に対し動いたりすることもない。
【００３５】
また、合成樹脂９で戻し通路５の表面を形成することから、上記孔の繋ぎ部に形成される段差１３も解消し、且つ戻し通路５の断面形状の自由度も高くなる。したがって、パンチとして角柱パンチを使用すれば、断面矩形の戻し通路５を提供できる。その例を図９に示す。図９は、直動装置として、クロスローラ方式のリニアガイドを例示したもので、戻し通路５の断面形状が矩形形状に設定される。図９中、符号２０は案内要素である案内レールを、符号２１は移動体であるスライダを、符号２２は転動体であるローラを、符号２１ａ、２１ｂは循環路の一部を構成するローラ転動溝を、それぞれ表している。
【００３６】
ここで、上記合成樹脂９は、直動装置の使用温度で固化していれば、熱硬化性合成樹脂でも、熱可塑性合成樹脂であっても良い。また、合成樹脂９内に黒鉛や二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を混合しておくと、戻し通路５と転動体との摩擦抵抗を減少することができる。
他の構成や作用・効果は上記第１実施形態と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に基づく第１実施形態に係る直動装置の例を示す断面図である。
【図２】本発明に基づく第１実施形態に係る戻し通路となる貫通孔の加工を説明するための概略図である。
【図３】孔の繋ぎ部に形成される段差を示す図である。
【図４】孔の繋ぎ部に形成される段差の解消のための加工を説明する図である。
【図５】貫通孔の別例を示す図である。
【図６】本発明に基づく第２実施形態に係る戻し通路となる貫通孔の加工を説明する図である。
【図７】貫通孔内に合成樹脂を注入した状態を示す図である。
【図８】貫通孔内にパンチを挿入した状態を示す図である。
【図９】戻し通路の別の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    ねじ軸
２    ボール（転動体）
３    ボールナット
３ａ、３ｂ  端面
４    エンドキャップ
４ａ  循環溝部
５    戻し通路（貫通孔）
５ａ、５ｂ  孔
６    ドリル
９    合成樹脂
１３  段差
Ｓ    戻し通路形成位置の軸線
【図１】
2007170676.tif 000003
【図２】
2007170676.tif 000004
【図３】
2007170676.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007170676.tif 000007
【図６】
2007170676.tif 000008
【図７】
2007170676.tif 000009
【図８】
2007170676.tif 000010
【図９】
2007170676.tif 000011