(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道レールと、該軌道レールに沿って移動自在に設けられる移動ブロックと、該移動ブロックと軌道レールの対向面間に設けられる負荷転動体転走溝間に介装される多数のボールと、前記負荷転動体転走溝と並行して移動ブロックに設けられる無負荷転動体逃げ通路と、該移動ブロックの両端に設けられ前記負荷転動体転走溝間に介装される負荷域の転動体を無負荷転動体逃げ通路に方向転換して転動体を無限循環させる方向転換路を備えた側蓋と、前記軌道レールを外した際に負荷転動体転走溝に位置する転動体が移動ブロックから脱落するのを防止する転動体保持部材と、を備えた直線運動案内装置において、
前記移動ブロックを、該移動ブロック外周部全周を構成する閉断面構造の中空構造部材と、該中空構造部材の中空内部に充填される充填部材と、から構成するとともに、
前記方向転換路内周部及び前記転動体保持部材のうち少なくとも前記転動体保持部材が、前記充填部材と同一材料を用い型成形により前記中空構造部材と一体成形されていることを特徴とする直線運動案内装置。
【請求項２】
パイプ素材を移動ブロックの断面形状でもって引抜き、引抜き成形品を所定長さに切断して中空構造部材を成形し、その後、前記中空構造部材の中空内部に無負荷転動体逃げ通路を形成するためのピンを有する金型内に、該中空構造部材が配置された状態で、該中空構造部材の中空内部に充填部材を充填する直線運動案内装置の移動ブロックの成形方法において、
充填部材の充填は、負荷転動体転走溝を基準にして中空構造部材を金型内に配置し、流動化した成形材料を流し込むことによって行うことを特徴とする直線運動案内装置の移動ブロックの成形方法。
【請求項３】
パイプ素材を移動ブロックの断面形状でもって引抜き、引抜き成形品を所定長さに切断して中空構造部材を成形し、その後、前記中空構造部材内部に充填部材を充填する直線運動案内装置の移動ブロックの成形方法において、
充填部材の充填は、負荷転動体転走溝を基準にして中空構造部材を金型内に配置し、流動化した成形材料を流し込むことによって行うことを特徴とする直線運動案内装置の移動ブロックの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、工作機械等の各種産業機械の直線案内部に用いられる直線運動案内装置に関し、特に、軽量化，成形容易化の技術に関する。また、この直線運動案内装置の移動ブロック及び軌道レール並びにそれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の直線運動案内装置としては、たとえば図６に示すようなものがある（特公平５ー３６６４８号参照）。すなわち、軌道レール１００と、この軌道レール１００に沿って移動自在に設けられる移動ブロック１０１と、移動ブロック１０１と軌道レール１００の対向面間に設けられる負荷転動体転走溝１０１ａ，１００ａ間に介装される多数のボール１０２と、を備えている。そして、この従来例では、移動ブロック１０１外周をフレーム１０３によって構成し、軽量化を図っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来技術の場合には、移動ブロック１０１が軽量化されているものの、外周フレーム１０３がスリット１０３ａによって一部開いた開断面形状となっているために剛性が低く、重荷重を支持した場合には大きく変形してしまい、テーブル等の支持物体の送り精度が悪くなるという問題があった。
【０００４】
また、従来技術の場合には、フレーム構造を開示しているだけで、移動ブロック１０１に支持されるボール１０２の循環路の構成が記載されておらず、具体的にどのようにボール循環路を構成して成形するかが大きな課題であった。
【０００５】
このような直線運動案内装置のボール循環路の構成として、たとえば、図７に示すような一体成形方法が知られている（ＵＳＰ．４，１２８，２７９号参照）。
【０００６】
すなわち、一部が切り欠かれた外筒１２０と、外筒１２０内に挿入される軸１２１と、から構成されている。この外筒１２０内周と軸１２１の間に、軸方向に配列された多数のボール１２２が介装され、ボール１２２を介して、外筒１２０が軸１２１に沿って直線運動するようになっている。ボール１２２は、外筒１２０の円周方向に複数列設けられ、各ボール列は、外筒１２０両端の方向転換路１２３及び外筒１２０外周側に設けられた複数の無負荷ボール逃げ通路１２４を通じて循環するようになっている。外筒１２０と軸１２１の間に介装される負荷域のボール１２２は、ボール列の両端に軸方向に沿って延びるボール保持部１２５によって保持されている。
【０００７】
そして、前記ボール保持部１２５、方向転換路１２３の内周部１２３ａ及び無負荷ボール逃げ通路１２４が、インサート成形にて外筒１２０と一体成形されていた。
【０００８】
しかしながら、上記した従来の一体成形方法は、インサート成形する際に、図７(ｃ)に示すように、たとえば、外筒１２０の外周を第１の金型１２６に、外筒１２０の内周を第２の金型１２７に密着させて、ボール保持部１２５及び無負荷ボール逃げ通路１２４成形用のキャビティ１２５ａ，１２４ａが形成されることになるが、外筒１２０の内外周を第１，第２の金型１２６，１２７に正確に密接させることが困難であり、接触面間に隙間ができてバリが発生するという問題があった。
【０００９】
特に、外筒１２０内周と第２の金型１２７との接触面間に成形樹脂が流れ込むと負荷ボール転走面にバリが発生することになり、バリを除去する必要がある。しかし、このようなボール保持部１２５，１２５間の奥に発生するバリを除去することは非常に困難であり、事実上不可能である。
【００１０】
本発明は上記した従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、高剛性を保ちつつ軽量化を図ることができ、しかも成形が容易にできる直線運動案内装置及び移動ブロックの成形方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の直線運動案内装置にあっては、軌道レールと、軌道レールに沿って移動自在に設けられる移動ブロックと、移動ブロックと軌道レールの対向面間に設けられる負荷転動体転走溝間に介装される多数のボールと、前記負荷転動体転走溝と並行して移動ブロックに設けられる無負荷転動体逃げ通路と、該移動ブロックの両端に設けられ前記負荷転動体転走溝間に介装される負荷域の転動体を無負荷転動体逃げ通路に方向転換して転動体を無限循環させる方向転換路を備えた側蓋と、前記軌道レールを外した際に負荷転動体転走溝に位置する転動体が移動ブロックから脱落するのを防止する転動体保持部材と、を備えた直線運動案内装置において、前記移動ブロックを、該移動ブロック外周部全周を構成する閉断面構造の中空構造部材と、該中空構造部材の中空内部に充填される充填部材と、から構成したことを特徴とする。
【００１２】
中空構造部材には耐圧性を有する鋼等の硬質材が用いられ、充填部材としては、熱可塑性の樹脂、ダイカスト、グラナイト、アルミニウム（Ａｌ）系の軽金属等が用いられる。ここで、グラナイトの語自体の意味は花こう岩であるが、ここではエポキシ系の樹脂と花こう岩等の砕石を混合し、金型に流し込み成形する構造材の意味として用いるものとする。
【００１３】
移動ブロックの充填部材に無負荷転動体逃げ通路が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
方向転換路内周部及び転動体保持部材の少なくとも一つが中空構造部材と一体成形されていることを特徴とする。
【００１５】
また、移動ブロックの成形方法は、パイプ素材を移動ブロックの断面形状でもって引抜き、引抜き成形品を所定長さに切断して中空構造体を成形し、その後、中空構造体内部に充填部材を充填することを特徴とする。
【００１６】
充填部材の充填は、中空構造部材を負荷転動体転走溝を基準にして金型内に配置し、流動化した成形材料を流し込むことによって行うことを特徴とする。
【００１７】
また、他の移動ブロックの成形方法は、パイプ素材を該パイプ素材よりも軟質の材料を芯金として引き抜き、前記パイプ素材を所定断面形状に成形すると共に軟質材の芯金をパイプ素材の断面形状に倣って塑性変形させ、引き抜き成形品を所定寸法で切断することによって移動ブロックを成形することを特徴とする。
【００１８】
【作用】
本発明にあっては、中空構造部材は移動ブロックの全周を取り囲む閉断面構成をとっているので、従来の開断面のフレーム構造の移動ブロックに比べて剛性が高く、高剛性でしかも軽量化を図ることができる。
【００１９】
また、充填部材によって中空構造部材が補強され、剛性がより増大する。
【００２０】
充填部材に無負荷転動体逃げ通路を設ければ、従来のように硬いブロックに無負荷転動体逃げ通路を設ける場合に比べて成形が容易にできる。
【００２１】
方向転換路内周部及び転動体保持部材についても中空構造部材と一体成形すれば、組み付け工程を削減できる。特に、型成形によって充填部材，方向転換路内周部あるいは転動体保持部材を一体成形すれば、加工工程が簡単になる。
【００２２】
中空構造部材を、パイプ素材を引き抜くことによって所定の断面形状に成形すれば、歩留りがよく、成形を極めて効率的に行える。
【００２３】
充填部材を型成形によって成形する場合に、負荷転動体転走溝を基準にして中空構造部材を金型内に位置決めすれば、負荷転動体転走溝と金型との間のバリの発生が防止できる。
【００２４】
ここで、バリを防止するためには、外筒と金型との接触面が完全に密着している必要はなく、隙間が開いていても、成形材料の浸入を阻止できる程度の大きさであればよい。
【００２５】
さらに、パイプ素材を引抜く際に、軟質材を芯金として用いれば、引き抜きと同時に充填部材の充填ができ、より工程数を削減できる。
【００２６】
【実施例】
以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
【００２７】
図１及び図２は本発明の第１実施例に係る直線運動案内装置が示されている。
【００２８】
この直線運動案内装置１は、移動ブロック２を多数の転動体としてのボール３を介して軌道レール４に沿って移動自在に支持した構成となっている。転動体としては円筒状，円錐状等の種々の形態のローラも含まれる。
【００２９】
移動ブロック２は断面コ字形状で、軌道レール４を挟み込むような一対の脚部５，５と、この脚部５，５を剛結する水平部６とを備えている。
【００３０】
移動ブロック２には、多数のボール３を循環案内する４条のボール循環路７が設けられている。この例では、左右の脚部５，５に上下２条ずつのボール循環路７が形成されている。
【００３１】
各ボール循環路７は、移動ブロック２と軌道レール４の対向面に形成される負荷転動体転走溝としての負荷ボール転走溝８ａ，８ｂの負荷ボール通路８と、負荷ボール通路８の一端から他端側にボール３を戻す無負荷域の無負荷転動体逃げ通路としての無負荷ボール逃げ通路１０と、前記負荷ボール通路８と無負荷ボール逃げ通路１０の端部間を、移動ブロック２の両端位置にて接続する方向転換路１１とから構成されている。
【００３２】
方向転換路１１はＵ字状の通路で、その内周部１１ａが移動ブロック２の端面に一体的に接合され、外周部が移動ブロック２とは別体の側蓋１４によって構成される。
【００３３】
４条の負荷ボール３の接触角の方向を示す接触角線Ｌ1は、軌道レール４の中心に向かって水平線Ｈに対して閉じる方向に傾斜する構造となっている。ここで、接触角線Ｌ1とは各列の負荷ボール３の移動ブロック２側および軌道レール１側のボール転走溝８ａ，８ｂとの接点を結んだ線をいうものとし、以下同様とする。
【００３４】
この実施例では、ボール循環路７の無負荷ボール逃げ通路１０が形成される充填部材１５、方向転換路内周部１１ａおよび負荷ボール通路８に沿って延びる転動体保持部材としてのリテーナ部１７が、移動ブロック２と一体成形されている。
【００３５】
方向転換路内周部１１ａは、図１(ｂ)に示すように、無負荷ボール逃げ通路１０と接続される。
【００３６】
無負荷ボール逃げ通路１０とボール方向転換路１１は一体成形されるので、負荷ボール逃げ通路１０とボール方向転換路１１の接続部に段差がなく連続した案内面が構成されるのでボール３の円滑な循環が保障される。
【００３７】
一方、リテーナ部１７は、軌道レール４を移動ブロック２から抜いた時にボール３が移動ブロック２から脱落しないように保持するもので、軌道レール４と移動ブロック２が組み立てられている状態では、負荷ボール通路８を転走するボール３の動きを阻害しないようにリテーナ部１７とボール３との間に隙間ができるように寸法設定される。
【００３８】
この実施例では、左右の脚部５，５の上下２条の負荷ボール３の間に配置されて上方のボール３の下縁と下方のボール３の上縁を保持する第１リテーナ３０と、上方のボール３の上縁を保持する第２リテーナ３１と、下方のボール３の下縁を保持する第３リテーナ３２と、から構成されている。上記第１リテーナ３０と第２リテーナ３１によって上方のボール列が保持され、第１リテーナ３０と第３リテーナ３２によって下方のボール列が保持されている。そして、第１乃至第３リテーナ３０，３１，３２の間からボール３露出して軌道レール４側の負荷ボール転走溝８ｂに転動自在に接触する。
【００３９】
これら第１乃至第３リテーナ３０，３１，３２の両端部が方向転換路内周部１１ａと一体的に接続されている。
【００４０】
移動ブロック２は、図１(ａ)に示すように、移動ブロック２の外周部全周を構成する閉断面構造の中空構造部材２００と、中空構造部材２００の中空内部に充填される充填部材１５と、から構成されている。
【００４１】
中空構造部材２００は鋼等の硬質材料が用いられ、移動ブロック２の水平部６の上面を構成する第１フレーム２０１と、水平部６の下面を構成する第２フレーム２０２と、第１フレーム２０１の左右両側縁から下方に延びて脚部５の外側面を構成する左右の第３フレーム２０３，２０３と、第２フレーム２０２の左右両側縁から下方に延びて下端が第３フレーム２０３，２０３下端に連結され、脚部５の内側面を構成する左右の第４フレーム２０４，２０４と、脚部５の下面を構成する第５フレーム２０５，２０５と、から構成されている。これら第１〜第５フレーム２０１〜２０５は互いに離間していて接触せず、内部に断面コ字形状の空間が形成されている。
【００４２】
一方、充填部材１５は、熱可塑性の樹脂，ダイカスト，グラナイト，アルミニウム（Ａｌ）系の軽金属等が用いられ、第１，第２フレーム２０１，２０２の間及び第３，第４フレーム２０３，２０４間の空間に密に充填される。この充填部材１５の成形は、熱可塑性の樹脂成形、ダイカスト成形、あるいはグラナイト流し込み、また、Ａｌ系の軽金属を芯金としてパイプ引抜きによって容易に成形することができる。
【００４３】
グラナイトとは、上述したように、エポキシ系の樹脂と花こう岩等の砕石とを混合し金型に流し込んで成形する構造材であって、減衰性及び熱変形が小さい利点がある。移動ブロック２内は無負荷状態のボールが循環するためにボールの循環音が問題となっており、グラナイトを用いれば、静粛性を高めることができる。
【００４４】
この実施例では、充填部材１５の材料としてリテーナ部１７およびボール方向転換路内周部１１ａと同一の樹脂材料が用いられ、充填部材１５，リテーナ部１７及びボール方向転換路内周部１１ａが中空構造部材２００と一体成形されている。
【００４５】
次に、図３及び図４を用いて、この移動ブロックの成形方法を説明する。
【００４６】
まず、図３に示すように、中空構造部材２００を、パイプの引抜きあるいはパイプ鍛造成形によって成形する。
【００４７】
すなわち、図３(ａ)に示すように、パイプ素材２１０を所定形状のダイス２１１を通して引き抜く。パイプ素材２１０の断面形状は、同図(ｂ)に示すような円形等の閉断面形状となっている。引抜かれた成形品２１２は、同図(ｃ)に示すように、中空構造部材２００の断面形状を有する長尺体として成形され、同図(ｄ)に示すように、成形品２１２を所定長さで切断することによって、所定寸法の中空構造部材２００を切り出す。
【００４８】
このように、複雑な移動ブロック２の形状を引抜き加工によって極めて容易に成形することができ、大幅なコスト削減を図ることができる。もちろん、引抜き加工や鍛造成形の他にプレス成形によっても成形することができる。
【００４９】
次いで、図４に示すように、型成形によって、中空構造部材２００に充填部材１５を充填する。
【００５０】
図４は金型の模式的な構成図であり、中空構造部材２００の中空内部に充填部材形成用のキャビテイ４１が、脚部の内周部にリテーナ１７を成形するためのキャビテイ４２が、脚部の前後両端に方向転換路内周部１１ａを成形するためのキャビテイ４３がそれぞれ設けらている。そして、固定型４４には負荷ボール転走溝８ａが嵌合して位置決めするための凸条４５が設けられ、可動型４６には無負荷ボール逃げ通路１０を成形するためのピン４７が設けられている。
【００５１】
インサート成形時には、図４(ｃ)に示すように、移動ブロック２の負荷ボール転走溝８ａを基準にして金型４０内の位置決めをする。このように、負荷ボール転走溝８ａを基準にしてインサート成形を行えば、負荷ボール転走溝８ａを基準にして無負荷ボール逃げ通路１０の位置及びリテーナ部１７の位置が定まるので、ボール循環路７を構成する負荷ボール転走路８，方向転換路１１及び無負荷ボール逃げ通路１０間の相対的位置関係を正確に設定することができる。
【００５２】
また、中空構造部材２００の金型４０内での位置決めに当たって、負荷ボール転走溝８ａを基準にして位置決めを行っているので、中空構造部材２００との接触部分は負荷ボール転走溝８ａのみでよく、金型４０の他の部分は非接触状態でよいので精密な加工が必要なく、製作が非常に容易になる。
【００５３】
これにより、充填部材１５の充填、充填部材１５への無負荷ボール逃げ通路１０の成形、リテーナ１７及びボール方向転換路内周部１１ａの成形を、同時に行うことができる。
【００５４】
その後、移動ブロック２のボール循環路７にボール３を収納して側蓋１４を取り付ける。
【００５５】
本発明にあっては、充填部材１５をインサート成形により移動ブロック２と一体成形したので、無負荷ボール逃げ通路１０の穴明け加工が不要となって製作が非常に簡単になる。インサート成形としては、樹脂成形の他にダイカスト成形品、焼結金属等により構成してもよい。
【００５６】
また、他の移動ブロックの成形方法として、図４に示すように、充填部材１５を型成形で充填するのではく、図３のパイプ素材２１０を引き抜く際に、パイプ素材２１０よりも軟質の材料を芯金として引き抜き、パイプ素材２１０を所定断面形状に成形すると共に軟質材の芯金をパイプ素材の断面形状に倣って塑性変形させ、引き抜き成形品を所定寸法で切断すれば、充填部材１５の充填を引抜き工程と同時に行うことができる。
【００５７】
このように芯金を用いて引抜き充填を行った場合、無負荷ボール逃げ通路の成形は、別途行う必要がある。
【００５８】
図５(ａ)は移動ブロック２の脚部５の内側面を構成する左右の第４フレーム２０４，２０４を、上下２条のボール転走溝８ａに対応して上下２条の円弧状断面部２０４ａを設け、この円弧状断面部２０４ａ内周にボール転走溝８ａを形成したものである。
【００５９】
この第４フレーム２０４の構造と、図１の左右の第２リテーナ３１を第２フレーム２０２の下側面に接合された樹脂部３１ａを介して一体化している点以外は、図１の構成と基本的に同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
図５(ｂ)は、４条の負荷ボール３の接触角の方向を示す接触角線Ｌ2を、軌道レール４の中心に向かって水平線Ｈに対して開く方向に傾斜する構造としたものである。このような接触構造は、移動ブロック２の脚部５内側面を構成する左右の第４フレーム２０４ａにボール転走溝８ａを形成すべき円弧状断面部２０４ａを設けることによって可能となる。
【００６１】
この場合には、上下の円弧状断面部２０４ａ，２０４ａの間に、軌道レール４側に向かって突出する突堤２０４ｂが設けられ、この突堤２０４ｂの上下両傾斜面にボール転走溝８ａが設けられる。また、この突堤２０４ｂ先端に、移動ブロック６を軌道レール４から外した際にボール３の脱落を防止するための樹脂製のリテーナ３３が設けられている。
【００６２】
一方、軌道レール４の左右両側面には、前記移動ブロック６側の突堤３３に対応して凹溝４ａが形成され、この凹溝４ａの上下偶角部に、移動ブロック６側のボール転走溝８ａに対向するボール転走溝８ｂが設けられ、この移動ブロック６と軌道レール４のボール転走溝８ａ，８ｂ間にボール３が転動自在に介装されている。
【００６３】
その他の構成及び作用は図１の構成と同様であり、同一の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
なお、上記実施例では直線状の軌道レールを有する直線運動案内装置について説明したが、曲線状の軌道レールに対して摺動自在に組み付けられる直線運動案内装置について適用できることはもちろんである。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、中空構造部材は移動ブロックの全周を取り囲む閉断面構成をとっているので、従来の開断面のフレーム構造の移動ブロックに比べて剛性が高く、高剛性でしかも軽量化を図ることができる。
【００６６】
また、充填部材によって中空構造部材が補強され、剛性がより増大する。
【００６７】
充填部材に無負荷転動体逃げ通路を設ければ、従来のように硬いブロックに無負荷転動体逃げ通路を設ける場合に比べて成形が容易にできる。
【００６８】
方向転換路内周部及び転動体保持部材についても中空構造部材と一体成形すれば、組み付け工程を削減できる。特に、型成形によって充填部材，方向転換路内周部あるいは転動体保持部材を一体成形すれば、加工工程が簡単になる。
【００６９】
中空構造部材を、パイプ素材を引き抜くことによって所定の断面形状に成形すれば、歩留りがよく、成形を極めて効率的に行える。
【００７０】
充填部材を型成形によって成形する場合に、負荷転動体転走溝を基準にして中空構造部材を金型内に位置決めすれば、負荷転動体転走溝と金型との間のバリの発生が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例に係る直線運動案内装置を示すもので、図１(ａ)は縦断面図、図１(ｂ)，(ｃ)はボール循環路の構成を示す図である。
【図２】図２は図１の直線運動案内装置の外観斜視図である。
【図３】図３は移動ブロックの製造方法の一例を示す図である。
【図４】図４は本発明の直線運動案内装置の移動ブロックのインサート成形工程を示す図である。
【図５】図５(ａ)，(ｂ)は本発明の他の実施例に係る直線運動案内装置を示す図である。
【図６】図６は従来の直線運動案内装置の断面図である。
【図７】図７は従来の直線運動案内装置のインサート成形方法を示す図である。
【符号の説明】
１  直線運動案内装置
２  移動ブロック
３  ボール（転動体）
４  軌道レール
７  ボール循環路
８  負荷ボール通路
１０  無負荷ボール逃げ通路
１１  方向転換路
１１ａ  方向転換路内周部
１４  側蓋
１５  充填部材
１７  リテーナ部
２００  中空構造部材
２０１〜２０５  第１〜第５フレーム
【図１】
0003898240.tif 000002
【図２】
0003898240.tif 000003
【図３】
0003898240.tif 000004
【図４】
0003898240.tif 000005
【図５】
0003898240.tif 000006
【図６】
0003898240.tif 000007
【図７】
0003898240.tif 000008