(57)【要約】【課題】  ヒートパイプを用いて効率的に冷却又は加熱の温度制御を行うことができ、数ｍに及ぶ長尺なものであっても当該温度制御を確実に行うことが可能な転がり案内装置の軌道部材を提供する。【解決手段】  複数のヒートパイプ７を内蔵し、これらヒートパイプ７は当該軌道部材１の長手方向に沿って少なくとも二列で配列されると共に、いずれかの一列に属する1本のヒートパイプ７の両端は当該軌道部材１の幅方向に関して他の一列に属する異なる2本のヒートパイプ７と重複して配列されており、当該軌道部材１の長手方向の端部に位置するヒートパイプ７は一端が当該軌道部材１から突出すると共に、当該突出端には冷却装置又は加熱装置が接続されるように構成されている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり案内装置の軌道部材であって、
複数のヒートパイプを内蔵し、これらヒートパイプは当該軌道部材の長手方向に沿って少なくとも二列で配列されると共に、いずれかの一列に属する1本のヒートパイプの両端は当該軌道部材の幅方向に関して他の一列に属する異なる2本のヒートパイプと重複して配列されており、
当該軌道部材の長手方向の端部に位置するヒートパイプは一端が当該軌道部材から突出すると共に、当該突出端には冷却装置又は加熱装置が接続されることを特徴とする軌道部材。
【請求項２】
前記ヒートパイプを固定する収容溝が設けられ、当該ヒートパイプと前記収容溝の間には熱伝導性物質が介在していることを特徴する請求項１記載の軌道部材。
【請求項３】
各ヒートパイプの端部は前記軌道部材の幅方向の中央に向けて屈曲していることを特徴とする請求項１又は２記載の軌道部材
【請求項４】
転がり案内装置の軌道部材を固定部に敷設する際に、当該軌道部材と固定部との間に固定される取付けプレートであって、
複数のヒートパイプを内蔵し、これらヒートパイプは当該軌道部材の長手方向に沿って少なくとも二列で配列されると共に、いずれかの一列に属する1本のヒートパイプの両端は当該軌道部材の幅方向に関して他の一列に属する異なる2本のヒートパイプと重複して配列されており、
当該取付けプレートの長手方向の端部に位置するヒートパイプは一端が当該取付けプレートから突出すると共に、当該突出端には冷却装置又は加熱装置が接続されることを特徴とする取付けプレート。
【請求項５】
前記ヒートパイプを固定する収容溝が設けられ、当該ヒートパイプと前記収容溝の間には熱電導性物質が介在していることを特徴する請求項４記載の取付けプレート。
【請求項６】
各ヒートパイプの端部は前記取付けプレートの幅方向の中央に向けて屈曲していることを特徴とする請求項４又は５記載の取付けプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械や各種産業用ロボットの直線案内部や曲線案内部に使用される転がり案内装置において、移動ブロックを直線状又は円弧状に案内する軌道部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械や各種産業ロボットの案内部を構成する転がり案内装置としては、長手方向に沿ってボール転走面が形成された直線状又は円弧状の軌道部材と、この軌道部材に対して多数のボールを介して組付けられた移動ブロックとから構成されるものが知られている。前記移動ブロックは軌道部材のボール転走面に対向する負荷転走面を具備すると共に、この負荷転走面と軌道部材の転走面との間で荷重を負荷しながら転走する多数のボールを無限循環させる循環路を具備しており、ボールを無限循環路内で循環させることにより、移動ブロックが軌道部材の全長にわたって自在に移動することが可能となっている。
【０００３】
通常、前記軌道部材は工作機械等のベッドやコラムといった固定部に対して固定ボルトを締結することで固定されている。一般的に、前記軌道部材は前記転走面に焼き入れ処理を施すために炭素鋼から形成されているが、前記固定部の材質は転がり案内装置の用途に応じて様々であり、両者の熱膨張係数は相違する。近年では前記固定部として繊維強化プラスチックが用いられる場合があり、当該固定部の熱膨張係数が前記軌道部材に比べて著しく小さいこともある。このため、前記固定部に対して軌道部材を締結した後に温度変化が生じると、熱膨張係数の差によっては、前記軌道部材の伸縮量と前記固定部の伸縮量に大きな相違が生じ、当該軌道部材の変形が誘因され、前記移動ブロックの走行精度が損なわれる懸念がある。
【０００４】
特許文献１には、前記軌道部材の温度変化を積極的に制御して当該軌道部材の変形の防止を図る転がり案内装置が開示されている。この転がり案内装置では、前記軌道部材の長手方向の全長にわたって熱媒体の流路が設けられると共に、当該流路には熱媒体を循環させるためのチラーが接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１７５４２２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、物体の冷却や加熱といった熱の移動を効率的に行う仕組みとしてヒートパイプが知られており、前記軌道部材の温度制御をより効率的に行うことを考慮すると、前記熱媒体の流路に代えてヒートパイプを使用することが考えられる。
【０００７】
しかし、ヒートパイプはその内部構造の関係上、製作できる長さに制限があり、数ｍに及ぶ長尺な軌道部材の全長にわたって１本のヒートパイプを設けることは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ヒートパイプを用いて効率的に冷却又は加熱の温度制御を行うことができ、数ｍに及ぶ長尺なものであっても当該温度制御を確実に行うことが可能な転がり案内装置の軌道部材を提供することにある。
【０００９】
すなわち、本発明は、転がり案内装置の軌道部材であって、複数のヒートパイプを内蔵し、これらヒートパイプは当該軌道部材の長手方向に沿って少なくとも二列で配列されると共に、いずれかの一列に属する1本のヒートパイプの両端は当該軌道部材の幅方向に関して他の一列に属する異なる2本のヒートパイプと重複して配列されており、当該軌道部材の長手方向の端部に位置するヒートパイプは一端が当該軌道部材から突出すると共に、当該突出端には冷却装置又は加熱装置が接続される
ように構成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、軌道部材には当該軌道部材の長手方向に沿ってヒートパイプが少なくとも二列で配列されると共に、いずれかの一列に属する1本のヒートパイプの両端は当該軌道部材の幅方向に関して他の一列に属する異なる2本のヒートパイプと重複して配列されていることから、いずれかの一列に属するヒートパイプから他の一列に属するヒートパイプへの伝熱が容易に行われ、長さの短い複数のヒートパイプを組み合わせて使用しつつも、軌道部材の全体の温度が均一化し易くなる。加えて、当該軌道部材の長手方向の端部から突出したヒートパイプに対して冷却装置又は加熱装置を接続することにより、当該軌道部材の温度を任意に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用した転がり案内装置の軌道部材の第一実施形態を示す斜視図である。
【図２】第一実施形態に係る軌道部材の底面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】第二実施形態に係る軌道部材の取付けプレートの底面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を用いて本発明の転がり案内装置の軌道部材を詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明を適用可能な軌道部材の第一実施形態を示すものである。この軌道部材１は直線状に形成されると共に、当該軌道部材１に沿って自在に移動可能な移動ブロック２が転動体としての多数のボール３を介して組付けられている。ベッド、コラム等の固定部に前記軌道部材１を敷設すると共に、前記移動ブロック２に対して各種の可動体を搭載することで、かかる可動体を軌道部材１に沿って往復移動自在に案内することができるようになっている。
【００１４】
前記軌道部材１は略断面四角形状の長尺体に形成されている。この軌道部材１には長手方向に所定の間隔をおいて上面から底面に貫通するボルト取付け孔１２が複数形成されており、これらボルト取付け孔１２に挿入した固定ボルトを用いて、軌道部材１をベッド、コラム等の固定部に対して強固に固定することができるようになっている。前記軌道部材１の左右両側面には長手方向に沿って突部がそれぞれ設けられると共に、これら突部の上下にはボール３の転走面１１が１条ずつ設けられ、軌道部材１の全体としては４条の転走面１１が設けられている。尚、前記軌道部材１に設けられる転走面１１の条数はこれに限られるものではなく、また、前記転動体はボールではなくローラであってもよい。
【００１５】
一方、前記移動ブロック２は、大きく分けて、金属製のブロック本体２１と、このブロック本体２１の移動方向の両端に装着される一対の合成樹脂製のエンドプレート２２とから構成されている。この移動ブロック２は前記軌道部材の各転走面１１に対応してボール３の無限循環路を複数備えており、かかる無限循環路は前記移動ブロック２の両端に前記一対のエンドプレートを固定することによって完成している。各無限循環路には可撓性の保持ベルト３０が組み込まれており、かかる保持ベルト３０には多数のボール３が一列に配列されている。従って、前記移動ブロックが２前記軌道部材１の長手方向へ動かされ、前記ボール３が前記軌道部材１の転走面を転がると、前記保持ベルト３０がボール３と一緒に前記無限循環路を循環する。
【００１６】
尚、図１に示した移動ブロック２の形状及び構造は、あくまでも本発明を適用可能な転がり案内装置における例示であり、転動体の無限循環路の有無も含め、これに限定されるものではない。また、各無限循環路には前記保持ベルト３０を用いることなく、転動体としてのボール３のみを配列しても差し支えない。
【００１７】
また、前記移動ブロックには当該移動ブロックと軌道部材との隙間を密閉する各種シール部材４，５，６が固定されており、軌道部材１に付着した塵芥などが前記無限循環路の内部に侵入するのを防止している。尚、図１は前記無限循環路内におけるボール３及び保持ベルト３０の存在を把握できるように、前記移動ブロック２の全体の１／４を切り欠いて描いてある。
【００１８】
前記軌道部材１には当該軌道部材１の長手方向に沿って延びるヒートパイプが内蔵されている。図１に示すように、前記軌道部材１の長手方向の端部からはヒートパイプ７の端部が突出している。図示はしていないが、このヒートパイプ７の突出端には、例えば、冷却装置としてのヒートシンクや加熱装置としてのヒータが接続され、前記ヒートパイプ７を介して前記軌道部材１の熱を外部に移送し、あるいは外部から前記軌道部材１に対して熱を移送することが可能である。これによって前記軌道部材１の温度を管理している。
【００１９】
図２は固定部と接する前記軌道部材１の底面を示す図であり、また、図３は前記軌道部材１を長手方向と直交する面で切断した断面図である。一般的にヒートパイプは構造上の理由から全長数ｍのものを製造するのが難しく、仮に製造できたとしても製造コストが嵩んでしまう。これに対し、前記軌道部材は用途によってその全長は異なるが、全長数ｍに及ぶ場合もある。
【００２０】
このため、本発明では前記軌道部材１の長手方向に沿って複数のヒートパイプ７を一定の間隔で配列している。また、前記ヒートパイプ７は前記軌道部材１に対して一列で配列するのではなく、当該軌道部材１の幅方向の両側から前記ボルト取付け孔１２を挟むようにして二列で配列している。一方の列のヒートパイプ７は前記軌道部材の幅方向に関して他方の列のヒートパイプ７と完全には重複しておらず、当該軌道部材の長手方向に関して位置ずれを有している。
【００２１】
図２は前記軌道部材１の全長を示しておらず、長手方向の一端から所定の長さのみを示している。同図において、前記軌道部材の一端から突出しているヒートパイプ７ａの端部は、当該軌道部材の幅方向に関してヒートパイプ７ｂの一方の端部と重複している。また、ヒートパイプ７ｂの他方の端部は当該軌道部材の幅方向に関して別のヒートパイプ７ｃの一方の端部と重複している。また、前記軌道部材の一方の側面に位置する前記ヒートパイプ７ａとヒートパイプ７ｂとは、その端部同士は接触しておらず、一定の間隔をおいて配列されている。すなわち、複数のヒートパイプ７ａ，７ｂ，７ｃは軌道部材１の長手方向に沿って二列に千鳥配列されており、この配列が当該軌道部材１の全長にわたって繰り返されている。尚、この第一実施形態では前記軌道部材１に対してヒートパイプ７を二列で配列したが、当該軌道部材１の大きさ等に応じて、ヒートパイプ７を三列以上で千鳥配列しても差し支えない。
【００２２】
また、図２に示す実施形態において、各ヒートパイプ７の端部は前記軌道部材１の幅方向の中央に向けて屈曲している。すなわち、前記軌道部材１の一方の側面に配置されたヒートパイプ７の端部は、当該軌道部材１の他方の側面に配置された別のヒートパイプ７に向けて屈曲しており、屈曲したヒートパイプ７の先端が他のヒートパイプ７に一層接近した配置となっている。
【００２３】
図３に示すように、各ヒートパイプ７は前記軌道部材１の底面に設けられた収容溝１３に固定されている。前記収容溝１３は前記軌道部材１の底面側の両角部を切り欠くようにして設けられており、当該軌道部材１の底面と側面に開放されている。また、前記収容溝１３と前記ヒートパイプ７との間の伝熱を良好なものにするため、当該収容溝１３の内部には断面円形状に形成された前記ヒートパイプ７の外形に沿う凹溝１４が形成されている。このため、前記収容溝１３に対してヒートパイプ７を挿入し、前記軌道部材１を固定部に固定すると、当該固定部と前記凹溝１４との間にヒートパイプ７が挟まれ、かかるヒートパイプ７が収容溝１３の内部に固定される。
【００２４】
更に、前記収容溝１３と前記ヒートパイプ７との間の伝熱を良好なものにするため、これら両者の間には放熱グリース等の熱伝導性物質（図示せず）が介在しており、当該熱伝導性物質が前記収容溝１３と前記ヒートパイプ７との間の微小隙間を埋めている。これにより、前記軌道部材１と前記ヒートパイプ７との間における熱の移動を円滑に行うことができる。
【００２５】
この第一実施形態の軌道部材１では、例えば前記移動ブロック２が当該軌道部材１に沿って繰り返し移動した結果として、ボール３との摩擦熱で当該軌道部材１の長手方向の一部の部位のみが昇温した場合であっても、前記ヒートパイプ７を介して高温の部位から低温の部位へ熱が速やかに移送される。しかも複数のヒートパイプ７が軌道部材１に対して二列で配列されると共に、一方の列の1本のヒートパイプ７の両端は当該軌道部材１の幅方向に関して他方の列の異なる2本のヒートパイプ７と重複して配列されているので、当該軌道部材の高温部位からヒートパイプへ流入した熱は、このヒートパイプから当該軌道部材の低温の部位へと移送され、更に近接する他のヒートパイプを伝わって当該軌道部材の一層低温の部位へと移送される。このため、前記軌道部材の特定の部位のみが高温になることはなく、当該軌道部材の長手方向の全域にわたって温度を迅速に均一化することが可能となる。
【００２６】
また、前記軌道部材１に対して前記ヒートパイプ７を３列以上で配列した場合であっても、いずれかの一列に属する1本のヒートパイプの両端が当該軌道部材の幅方向に関して他の一列に属する異なる2本のヒートパイプと重複して配列されているのであれば、当該ヒートパイプ７を用いた熱の移送は円滑に行われ、当該軌道部材の長手方向の全域にわたって温度を迅速に均一化することが可能となる。
【００２７】
特に、図２に示した第一実施形態では、各ヒートパイプ７の端部が前記軌道部材１の幅方向の中央に向けて屈曲しており、屈曲したヒートパイプ７の先端が他のヒートパイプ７に接近した配置となっているので、当該軌道部材１の幅方向に隣接するヒートパイプ７同士の間での伝熱を円滑に行うことが可能である。従って、この点においても当該軌道部材１の長手方向の全域にわたって温度を迅速に均一化することができる。
【００２８】
そして、前記軌道部材１の一端から突出しているヒートパイプ７ａの一端に対して、例えばヒートシンク等の冷却装置を接続すれば、当該ヒートパイプ７ａが軌道部材１の端部から熱を奪い取ることになるので、前述した当該軌道部材１の長手方向の全域にわたる温度の均一化の効果と相まって、当該軌道部材１の全体を冷却することが可能となる。また、前記ヒートパイプ７ａ端部にヒータなどの加熱手段を接続すれば、同様にして、当該軌道部材１の全体を加熱することが可能となる。従って、温度センサー等の軌道部材１の温度を検知する手段を設け、その検知結果に基づいてヒートパイプ７ａの突出端を冷却又は加熱すれば、前記軌道部材１の全体を任意の温度に制御することがでる。
【００２９】
図４は本発明の転がり案内装置の軌道部材の第二実施形態を示すものである。
【００３０】
この第二実施形態は、既存の軌道部材Ｒの温度管理を容易に行うことができるよう、軌道部材Ｒに対してヒートパイプを直接に内蔵するのではなく、軌道部材Ｒと固定部との間に当該軌道部材Ｒの取付けプレート８を設け、前記ヒートパイプ７をこの取付けプレート８に内蔵している。
【００３１】
図４は前記取付けプレート８の平面図であり、また、図５は前記取付けプレート８を長手方向と直交する面で切断した断面図である。前記取付けプレート８は前記軌道部材Ｒと前記固定部との間に介在する板状部材であり、当該軌道部材Ｒと略同じ長さに形成されている。この取付けプレート８の上面は前記軌道部材Ｒの取付け面８０となっており、当該取付け面の一側には前記軌道部材の固定基準となる突き当て面８０ａが設けられている。また、この取付けプレート８は固定ボルトによって前記固定部に締結され、当該取付けプレート８にはそのための複数のボルト取付け孔８１が長手方向に一定の間隔をおいて貫通形成されている。互いに隣接するボルト取付け孔８１の間には前記軌道部材Ｒを当該取付けプレート８に締結するための雌ねじ穴８２が設けられている。
【００３２】
前記ヒートパイプ７は記取付け面８０に対して二列で配列され、一列に配列された複数のボルト取付け孔８１の両側に位置している。取付けプレートの長手方向の端部に位置するヒートパイプは、その一端が当該取付けプレートから突出しており、かかる突出端に対しては、例えば、冷却装置としてのヒートシンクや加熱装置としてのヒータが接続され、前記ヒートパイプ７を介して前記取付けプレート８の熱を外部に移送し、あるいは外部から前記取付けプレート８に対して熱を移送することが可能である。
【００３３】
前記取付け面８０には前記ヒートパイプ７を固定するための２本の収容溝８３ａ，８３ｂが設けられており、これら収容溝８３ａ，８３ｂは取付けプレート８の一端から他端まで連続している。各収容溝８３ａ，８３ｂの中には複数のヒートパイプ７が間隔を空けることなく連続的に並べられている。すなわち、収容溝８３ａ，８３ｂ内に配置されたヒートパイプ７の一端は他のヒートパイプ７の一端と接する程度に近接している。また、一方の収容溝８３ａ内のヒートパイプ７の継ぎ目は、他方の収容溝８３ｂ内のヒートパイプ７の継ぎ目に対して、前記軌道部材Ｒの長手方向に関して位置ずれを有している。すなわち、この第二実施形態においても複数のヒートパイプ７は軌道部材Ｒの長手方向に沿って二列で配列されており、一方の列の1本のヒートパイプ７の両端は当該軌道部材Ｒの幅方向に関して他方の列の異なる2本のヒートパイプ７と重複して配列されており、この配列が当該軌道部材Ｒの全長にわたって繰り返されている。尚、この第二実施形態では前記取付けプレート８に対してヒートパイプ７を二列で配列したが、当該取付けプレート８の大きさ等に応じて、ヒートパイプ７を三列以上で千鳥配列しても差し支えない。
【００３４】
また、前記収容溝１３と前記ヒートパイプ７との間の伝熱を良好なものにするため、前記収容溝８３の断面円形状は前記ヒートパイプ７の外形に沿う円弧状に形成されている。このため、前記収容溝８３に対してヒートパイプ７を配置し、前記軌道部材Ｒを取付けプレート８に固定すると、当該軌道部材と前記収容溝８３との間にヒートパイプ７が挟まれ、かかるヒートパイプ７が収容溝８３の内部に固定される。
【００３５】
更に、この実施形態においても、前記収容溝８３と前記ヒートパイプ７との間の伝熱を良好なものにするため、これら両者の間には放熱グリース等の熱伝導性物質（図示せず）が介在しており、当該熱伝導性物質が前記収容溝８３と前記ヒートパイプ７との間の微小隙間を埋めている。
【００３６】
この取付けプレート８を用いて軌道部材Ｒを固定部に敷設する際には、先ずは固定ボルトを用いて前記取付けプレート８を固定部に締結し、次いで、底面に熱伝導性物質を塗布した軌道部材Ｒを前記取付けプレート８に固定ボルトで締結する。これにより、前記軌道部材と取付けプレートの間における伝熱が良好に行われる。
【００３７】
前記取付けプレート８には第一実施形態の軌道部材１と同様に複数のヒートパイプ７が前記軌道部材Ｒの長手方向に沿って二列で配列されると共に、一方の列の1本のヒートパイプ７の両端は当該軌道部材Ｒの幅方向に関して他方の列の異なる2本のヒートパイプ７と重複して配列されているので、軌道部材Ｒの長手方向の一部の部位のみが昇温した場合であっても、当該軌道部材Ｒの熱は前記取付けプレート８に伝熱され、更に前記ヒートパイプ７を介して前記取付けプレート８内を長手方向に速やかに移送される。これにより、前記軌道部材１の特定の部位のみが高温になることはなく、当該軌道部材１の長手方向の全域にわたって温度を迅速に均一化することが可能となる。また、前記取付けプレート８の一端から突出しているヒートパイプ７の一端に冷却装置又は加熱装置を接続すれば、前記軌道部材Ｒの全体を任意の温度に制御することがでる。
【００３８】
また、前記取付けプレート８に対して前記ヒートパイプ７を３列以上で配列した場合であっても、いずれかの一列に属する1本のヒートパイプの両端が当該取付けプレート８の幅方向に関して他の一列に属する異なる2本のヒートパイプと重複して配列されているのであれば、当該ヒートパイプ７を用いた熱の移送は円滑に行われ、当該取付けプレート８の長手方向の全域にわたって温度を迅速に均一化することが可能となる。
【００３９】
従って、この第二実施形態に係る取付けプレート８を用いれば、ヒートパイプ７を内蔵しない従来の軌道レールであっても容易にその温度管理を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００４０】
１…軌道部材、２…移動ブロック、７…ヒートパイプ、８…取付けプレート、１３…収容溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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