(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道レールと、この軌道レールに沿って移動する摺動台と、これら軌道レールと摺動台との間で荷重を負荷しながら転送する転動体とで構成されており、また、上記摺動台が、転動体の負荷転走路、無負荷転走路及び方向転換路からなる無限軌道を有すると共に、少なくとも転動体の負荷転走面を有するベアリングレースと、このベアリングレースを中子とするインサート成形で成形されて無負荷転走路、方向転換路の内周部及び負荷転走路の転動体保持部の少なくとも１つを有する合成樹脂製の転動体案内部材と、この転動体案内部材が設けられたベアリングレースの前後両端に取り付けられ、内面側には上記内周部と相俟って方向転換路を形成する外周部を有する一対の合成樹脂製の蓋体とで構成されている無限摺動用案内装置において、上記転動体案内部材の成形材料が、熱可塑性樹脂に無機質繊維フィラーとしてチタン酸カリウム・ウイスカーを添加してなるメルトインデックス１５〜３５の熱可塑性樹脂組成物であり、かつ、引張強度ａ（MPa）、引張伸びｂ（%）及び成形収縮率ｃ（%）に関して関係式（ａ×ｂ）÷ｃ≧７００MPaを満たすことを特徴とする無限摺動用案内装置。
【請求項２】
転動体案内部材は、無負荷転走路、方向転換路の内周部及び負荷転走路の転動体保持部を有する請求項１に記載の無限摺動用案内装置。
【請求項３】
転動体案内部材の成形材料を形成する熱可塑性樹脂が、ポリブチレンテレフタレートである請求項１又は２に記載の無限摺動用案内装置。
【請求項４】
転動体案内部材の成形材料を構成する熱可塑性樹脂組成物が、無機質繊維フィラーとしてチタン酸カリウム・ウイスカーを２〜５重量%の範囲で添加して得られた熱可塑性樹脂組成物である請求項３に記載の無限摺動用案内装置。
【請求項５】
熱可塑性樹脂組成物の成形収縮率が１．３%以上である請求項４に記載の無限摺動用案内装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無限摺動用の直線案内装置、曲線案内装置、旋回ベアリング等の無限摺動用案内装置に係り、特に軌道レールと、この軌道レールに沿って移動する摺動台と、これら軌道レールと摺動台との間で荷重を負荷しながら転送する転動体とを備え、摺動台においてその無限軌道を構成する無負荷転走路、方向転換路の内周部及び負荷転走路の転動体保持部のうちの少なくとも１つがベアリングレースを中子とするインサート成形で成形された合成樹脂製の転動体案内部材により形成されている無限摺動用案内装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベアリングを備えた種々の無限摺動用案内装置においては、その軌道レールと摺動台との間に挟み込まれたボールやローラー等の転動体の転がり運動を利用して軌道レールと摺動台との間の直線運動や回転運動を可能にしているが、▲１▼軌道レールから摺動台を切り離した際における転動体の脱落を防止する、▲２▼各転動体相互の接触を防止して摩擦抵抗の低減を図る、▲３▼各転動体を所定の位置に整列させて円滑な運動を得る等の目的で、金属薄板製や合成樹脂製のリテーナーやケージを用いて多数の転動体をこれら軌道レールと摺動台との間に組み込むことが行われている。
【０００３】
しかしながら、リテーナーを用いる方法では、このリテーナーを摺動台側に組み付けて転動体の無限軌道を形成し、この無限軌道内に転動体を組み込む必要があるが、特に軌道レールと摺動台との間で転動体が荷重を負荷する負荷領域において、リテーナーを正確に組み付けなければならず、このリテーナーの組み付け作業に熟練を要するほか、自動化が困難であるという問題があり、しかも、騒音の発生という問題もある。また、ケージを用いる方法においては、多数の転動体がケージに回転可能に保持された状態で摺動台に組み込まれるので、この摺動台に多数の転動体を組み込む作業は容易になるものの、ケージの各ポケット内に予め多数の転動体を組み込むことが必要になり、多数の転動体が組み込まれたケージを作製するのに多大な手間とコストを要するという別の問題がある。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するために、負荷転走路、無負荷転走路及び方向転換路からなる転動体の無限軌道を有する摺動台を、少なくとも転動体の負荷転走面を有するベアリングレースと、このベアリングレースを中子とするインサート成形で成形されて無負荷転走路、方向転換路の内周部及び負荷転走路の転動体保持部の少なくとも１つを有する合成樹脂製の転動体案内部材と、この転動体案内部材が設けられたベアリングレースの前後両端に取り付けられ、内面側には上記内周部と相俟って方向転換路を形成する外周部を有する一対の合成樹脂製の蓋体とで構成された無限摺動用案内装置を提案した。
【０００５】
この無限摺動用案内装置は、摺動台の無限軌道の一部あるいはそのほとんどがベアリングレースを中子とするインサート成形で成形される合成樹脂製の転動体案内部材により形成されるので、この無限軌道を正確に形成することができ、これによって転動体の無限軌道内での転走を極めて円滑にすることができ、軌道レールに対する摺動台の摺動運動を円滑にすることができるほか、騒音の発生も低減することができ、しかも、転動体が組み込まれた摺動台を製造する際の作業が容易になり、その自動化も可能になるという利点がある。
【０００６】
しかしながら、この方法で無限摺動用案内装置の摺動台を製造した場合、ベアリングレースを中子とするインサート成形で成形された転動体案内部材の、特にベアリングレースの角部を被覆する部分にひび割れ（以下、単に「角部の割れ」ということがある）が生じ易く、時として製品不良を起こしたり、あるいは、製品寿命を低下させるという問題を引き起こす場合がある。
【０００７】
そこで、この角部の割れが発生する原因について検討した結果、ベアリングレースを中子として転動体案内部材をインサート成形する際に、樹脂の冷却過程でベアリングレースの角部を覆う部分に不可避的に応力が集中し、このために樹脂の冷却過程で、あるいは、冷却後にこのベアリングレースの角部を覆う部分に割れが発生し易くなることを突き止めた。
【０００８】
すなわち、金型内にベアリングレースを中子として配置し、この金型内に溶融樹脂を射出して転動体案内部材をインサート成形した場合、特にベアリングレースの角部の近傍に樹脂の肉厚部分が存在すると、この問題が顕著になる。これは、始めにベアリングレースの角部を覆う部分の溶融樹脂が冷却されて固化し、次いでこの角部の近傍に位置する樹脂の肉厚部分が冷却されて固化する際に、ベアリングレースや金型の金属部分に接した面から溶融樹脂が固化し、次第にその内部に固化が進むが、この際に樹脂の収縮が起こっていわゆる「引け」の問題が発生し、先に固化した角部を覆う部分の樹脂が引っ張られ、結果としてこの角部を覆う樹脂に過大な応力が生じ、角部の割れが発生する原因になる。
【０００９】
この問題を解決する方法として、樹脂の肉厚を均一にして全体が一定の速度で冷却されるようにしたり、保圧をかけながら金型内でゆっくりと冷却したり（すなわち、型内冷却時間を長くとる）、更には、冷却速度を遅くする等の方法が考えられるが、樹脂の肉圧を均一にしても角部の割れの問題を完全には解消することができず、また、型内冷却の時間を長くしたり冷却速度を遅くしてこの問題の解決を図るには余りにも長時間を要して生産性が極端に低下し、いずれの方法も満足できる解決方法であるとはいえない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、この問題を解決することができる手段について鋭意検討した結果、転動体案内部材を特定の成形材料で成形することにより、ベアリングレースを中子とするインサート成形で転動体案内部材を成形した際に、上述した角部の割れという問題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
従って、本発明の目的は、ベアリングレースを中子とするインサート成形によりこのベアリングレースに合成樹脂製の転動体案内部材を設け、これによって摺動台の無限軌道の一部又はそのほとんどを形成することの利点、すなわち、転動体の無限軌道が正確に形成されてその転走が極めて円滑になり、騒音の発生も低減され、しかも、転動体が組み込まれた摺動台製造の作業性にも優れ、また、摺動台製造の自動化も可能になるという利点を損なうことなく、転動体案内部材の「角部の割れ」の問題を解消し、これによって製品不良を可及的に低減できるほか、製品寿命をも向上せしめることができる無限摺動用案内装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、軌道レールと、この軌道レールに沿って移動する摺動台と、これら軌道レールと摺動台との間で荷重を負荷しながら転送する転動体とで構成されており、また、上記摺動台が、転動体の負荷転走路、無負荷転走路及び方向転換路からなる無限軌道を有すると共に、少なくとも転動体の負荷転走面を有するベアリングレースと、このベアリングレースを中子とするインサート成形で成形されて無負荷転走路、方向転換路の内周部及び負荷転走路の転動体保持部の少なくとも１つを有する合成樹脂製の転動体案内部材と、この転動体案内部材が設けられたベアリングレースの前後両端に取り付けられ、内面側には上記内周部と相俟って方向転換路を形成する外周部を有する一対の合成樹脂製の蓋体とで構成されている無限摺動用案内装置において、上記転動体案内部材の成形材料が、熱可塑性樹脂に無機質繊維フィラーとしてチタン酸カリウム・ウイスカーを添加してなるメルトインデックス１５〜３５の熱可塑性樹脂組成物であり、かつ、引張強度ａ（MPa）、引張伸びｂ（%）及び成形収縮率ｃ（%）に関して関係式（ａ×ｂ）÷ｃ≧７００MPaを満たすことを特徴とする無限摺動用案内装置である。
【００１３】
本発明において、転動体案内部材を成形するために用いられる成形材料は、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８に従って測定された引張強度ａ（ＭＰａ）、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８に従って測定された引張伸びｂ（％）、及びスクリュー・インライン射出成形機を用い、射出圧力５００ｋｇｆ／ｃｍ2 、シリンダー温度２４０℃、金型温度７０℃、射出速度３．５ｍ／分、サイクル：保圧２５秒及び冷却１０秒、ゲート４Ｗ２ｔの標準的な成形条件で成形された１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×２ｍｍの大きさの試験片を用い、金型寸法と成形品寸法とを測定することで得られる成形収縮率ｃ（％）に関して、関係式（ａ×ｂ）÷ｃ≧７００ＭＰａを満たすものである必要があり、好ましくは関係式（ａ×ｂ）÷ｃ≧８００ＭＰａを満たすものであるのがよい。この｛（ａ×ｂ）÷ｃ｝の値が７００ＭＰａより低いと、ベアリングレースを中子としてインサート成形により転動体案内部材を成形した際に、あるいは、成形した後に、角部の割れが発生し易く、また、角部から割れが生じ易くなり、製品寿命を長くすることができない。
【００１４】
このような条件を満たす成形材料としては、基本的には、例えばポリオレフィン、ＡＢＳ、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、変性ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルファイド等の熱可塑性樹脂に例えばガラス繊維、ロックウール繊維、炭素繊維、チタン酸カリウム・ウイスカー等の種々の鉱物繊維をフィラーとして所定の割合で配合した熱可塑性樹脂組成物を挙げることができる。なお、この樹脂組成物中には、必要により顔料等の着色剤、熱安定剤、難燃剤、帯電防止剤等の添加剤が添加される。
【００１５】
このような熱可塑性樹脂組成物として好ましいのは、転動体案内部材が比較的複雑な形状を有し、また、比較的過酷な条件下に晒されるものであるから、その成形性や耐熱性、耐薬品性、摺動性、ヤング率等を考慮し、熱可塑性樹脂としてはナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン等がよく、また、フィラーとしてはチタン酸カリウム・ウイスカー、炭素繊維、ガラス繊維等がよく、更に、特に成形性という観点からメルトインデックス（ＭＩ）が１５以上、より好ましくは２５以上のものがよい。そして、この熱可塑性樹脂組成物として特に好ましいのは、ポリブチレンテレフタレートにチタン酸カリウム・ウイスカーを２〜５重量％の範囲で配合して得られたメルトインデックス１５〜３５の熱可塑性樹脂組成物である。このような熱可塑性樹脂組成物を転動体案内部材の成形材料として用いることにより、製造された無限摺動用案内装置の摺動台に発生する転動体案内部材の角部の割れ等の問題を未然に防止することができるほか、その製品寿命を顕著に改善することができる。
【００１６】
また、本発明において、上記成形材料を用いてベアリングレース上に一体的に成形される転動体案内部材は、無負荷転走路、方向転換路の内周部及び負荷転走路の転動体保持部のうちの少なくとも１つを有するものであればよいが、好ましくはこれら無負荷転走路、方向転換路の内周部及び負荷転走路の転動体保持部の全てを有するものであるのがよく、これによって転動体の無限軌道全体をより精度良く形成することができる。
【００１７】
本発明が適用される無限摺動用案内装置としては、具体的には、直線状の軌道レール上を荷重を負荷しながら摺動台が直線往復運動をする直線摺動用案内装置や、所定の曲率で曲線状に形成された軌道レール上を荷重を負荷しながら摺動台が曲線往復運動をする無限摺動用曲線案内装置や、円形状の軌道レールに沿ってブロック状の摺動台や円形状に構成された摺動台が旋回する旋回ベアリング等を挙げることができ、また、軌道レールと摺動台との間で荷重を負荷しながら転走する転動体としてはボールやローラー等が挙げられる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施例に基づいて、本発明の最適な実施の形態を具体的に説明する。
【００１９】
実施例１
図１及び図２において、この発明の実施例１にかかる無限摺動用直線案内装置が示されている。この直線案内装置は、基本的には、軌道レール１と、この軌道レール１に沿って移動する摺動台２と、これら軌道レール１と摺動台２との間で荷重を負荷しながら転走するボール（転動体）３とで構成されている。
【００２０】
そして、上記軌道レール１には摺動台２との間で荷重を負荷しながら転走する負荷ボール３ａの円弧状ボール転走溝１ａが形成されており、また、上記摺動台２は、軌道レール１のボール転走溝１ａに相対面して負荷ボール３ａが転走する円弧状負荷ボール溝（負荷転走面）４ａを有するベアリングレース４と、このベアリングレース４を中子とするインサート成形により成形された合成樹脂製のボール案内部材（転動体案内部材）５と、このボール案内部材５が設けられたベアリングレース４の前後両端に取り付けられる一対の合成樹脂製の蓋体６とで形成されている。
【００２１】
そして、上記ボール案内部材５には、その成形時にベアリングレース４に設けられた無負荷ボール３ｂ用の透孔４ｂ内周壁に沿って形成された逃げボール孔（無負荷転走路）５ａと、無負荷ボール３ｂの転走方向を負荷領域から無負荷領域へとあるいは無負荷領域から負荷領域へと転換させる方向転換路を形成する略半円形状の内周部５ｂと、上記ベアリングレース４の負荷ボール溝４ａの両側に沿って形成され、摺動台２から軌道レール１が引き抜かれた際にこの負荷ボール溝４ａを転走する負荷ボール３ａが脱落するのを防止するボール保持部（転動体保持部）５ｃとが形成されており、また、上記蓋体６にはその内面側に形成され、上記ボール案内部材５の内周部５ｂと相俟って無負荷ボール３ｂの方向転換路を構成する略半円形状の外周部６ａが形成されており、これによって、上記逃げボール孔５ａが形成する無負荷転走路と、ボール案内部材５の内周部５ｂと各蓋体６の外周部６ａとが形成する方向転換路と、ベアリングレース４の負荷ボール溝４ａとボール案内部材５のボール保持部５ｃとが形成する負荷転走路とによりボール３の無限軌道が構成されている。
【００２２】
この実施例１において、上記ボール案内部材５は、熱可塑性樹脂としてポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を使用し、これにチタン酸カリウム・ウイスカー〔大塚化学（株）製商品名：ＴＩＳＭＯ〕３．５重量％を添加して得られ、かつ、表１に示す物性を有する熱可塑性樹脂組成物により製造されており、その製造方法は次の通りである。
【００２３】
先ず、図４に示すように、４条の負荷ボール溝４ａと２条の無負荷ボール３ｂ用の透孔４ｂとを有するベアリングレース４を鋼材で形成し、次に図５に示すように、一対の金型７ａ，７ｂが形成するキャビティ内には、支持部８を介して上記ベアリングレース４を支持すると共に、逃げボール孔５ａを形成するための４本の棒状型体９を所定の位置に配設し、これによって上記熱可塑性樹脂組成物の溶融物、すなわち溶融樹脂が充填される空隙１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄを形成し、これらの空隙１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄ内に溶融樹脂を所定の条件で射出し、これによって、図６に示すように、ベアリングレース４の所定の位置に合成樹脂製のボール保持部材５が一体的に設けられる。
【００２４】
そして、このボール案内部材５の射出成形は、スクリュー・インライン射出成形機を用い、溶融樹脂温度２４０℃、射出圧力４００〜７００ｋｇｆ／ｃｍ2 、金型温度４０〜８０℃、射出速度２．５〜６．０ｍ／分の条件で行った。
【００２５】
更に、この実施例１で製造されたボール案内部材５について、佐竹化学機械工業（株）製サーマルショック試験機を用い、−２０℃〜＋６０℃の高温／低温に１時間曝し、この間の昇温／降温時間をおよそ１０分以内とする条件で熱衝撃試験を行い、また、佐竹化学機械工業（株）製熱風循環恒温乾燥機を用い、１００±２℃の温度に制御して高温ソーク試験を行い、これらの試験結果を下記の４段階の基準で評価した。結果を表１に示す。
◎：角部の割れ、微小クラック発生等の欠陥が全く認められない。
○：角部の割れ、微小クラック発生等の欠陥が全く認められないが、微小な寸法変化が認められる。
△：表面に白化が認められるが、割れやクラック等は認められない。
×：角部の割れ、微小クラック発生等の欠陥が認められる。
【００２６】
実施例２
チタン酸カリウム・ウイスカー（ＴＩＳＭＯ）の添加量を３．０重量％とし、表１に示す物性を有する熱可塑性樹脂組成物を用い、上記実施例１と同様にして摺動台のボール案内部材を成形し、熱衝撃試験及び高温ソーク試験を行って評価した。結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
0004118362.tif 000002
【００２８】
上記表１の結果から、引張強度ａ、引張伸びｂ及び成形収縮率ｃから得られる関係式（ａ×ｂ）÷ｃの値が７００ＭＰａ以上の熱可塑性樹脂組成物を用いてボール案内部材を製造すれば、角部の割れ、微小クラックの発生等に関する性能や製品寿命について、実用上問題のない製品を製造できることができることが判明した。
【００２９】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の無限摺動用案内装置は、ベアリングレースを中子としてインサート成形により成形される転動体案内部材が、引張強度ａ（ＭＰａ）、引張伸びｂ（％）及び成形収縮率ｃ（％）に関して関係式（ａ×ｂ）÷ｃ≧７００ＭＰａを満たす成形材料で成形されているので、摺動台の無限軌道の一部又はそのほとんどが正確に形成されて転動体の転走が極めて円滑であり、騒音の発生も低減され、しかも、転動体が組み込まれた摺動台製造の作業性にも優れ、また、摺動台製造の自動化も可能になるという利点を損なうことなく、転動体案内部材の「角部の割れ」の問題が解消され、これによって製品不良を可及的に低減できるほか、製品寿命を顕著に向上せしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の実施例１に係る無限摺動用直線案内装置を示す部分断面正面説明図である。
【図２】  図２は、図１の部分断面側面説明図である。
【図３】  図３は、図１の無限摺動用直線案内装置において摺動台を構成する一体化されたベアリングレース及び転動体案内部材と一方の蓋体とを示す斜視説明図である。
【図４】  図４は、図１のベアリングレースを示す断面説明図である。
【図５】  図５は、図４のベアリングレースを金型内に配設した状態を示す断面説明図である。
【図６】  図６は、図５の金型によりベアリングレースに設けられたボール保持部材を示す横断面説明図である。
【符号の説明】
１…軌道レール、１ａ…ボール転走溝、２…摺動台、３…ボール（転動体）、３ａ…負荷ボール、３ｂ…無負荷ボール、４…ベアリングレース、４ａ…負荷ボール溝（負荷転走面）、５…ボール案内部材（転動体案内部材）、６…蓋体、４ｂ…透孔、５ａ…逃げボール孔（無負荷転走路）、５ｂ…方向転換路の内周部、５ｃ…ボール保持部（転動体保持部）、６ａ…方向転換路の外周部、７ａ，７ｂ…金型、８…支持部、９…棒状型体、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ，１０ｄ…空隙。
【図１】
0004118362.tif 000003
【図２】
0004118362.tif 000004
【図３】
0004118362.tif 000005
【図４】
0004118362.tif 000006
【図５】
0004118362.tif 000007
【図６】
0004118362.tif 000008