(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対応する二面のそれぞれに転造によって軌道溝が成形されるとともに、これら軌道溝が前記二面間の他の二面のうちの一方の面に寄せて設けられるリニアガイドのレールの素材であって、
前記一方の面の幅方向両側部を、前記軌道溝を転造した際における前記幅方向両側部の変形に対応して予め取り除いて、前記一方の面を凸形状としたことを特徴とするリニアガイドのレールの素材。
【請求項２】
前記請求項１に記載の素材を用い、その対応する二面に、これら二面間の他の二面のうちの一方の面に寄せて転造により前記軌道溝を設けることによって、前記一方の面を平坦としたことを特徴とするリニアガイドのレール。
【請求項３】
対応する二面の間の他の二面のうちの一方の面に寄せて前記対応する二面のそれぞれに転造で軌道溝を形成することで前記一方の面の幅方向両端部に生じる変形部分を、予め取り除いたレールの素材を用い、
前記対応する二面に前記軌道溝を転造した後、
前記他の二面の内の少なくとも取付面に開口する取付穴を加工したことを特徴とするリニアガイドのレール。
【請求項４】
対応する二面の間の他の二面のうちの一方の面に寄せて前記対応する二面のそれぞれに転造で軌道溝を形成することで前記一方の面の幅方向両端部に生じる変形部分を予め取り除いたレールの素材を用意する準備工程と、
前記素材の前記対応する二面に前記軌道溝を形成する転造工程と、
この転造工程よりも後に前記他の二面の内の少なくとも取付面に開口する取付穴を加工する穴あけ工程と
を有することを特徴とするリニアガイドのレールの製造方法。
【請求項５】
対応する二面の間の他の二面のうちの一方の面に寄せて前記対応する二面のそれぞれに転造で軌道溝を形成することで前記一方の面の幅方向両端部に生じる変形部分を予め取り除いた形状の素材を用い、前記対応する二面に前記軌道溝を転造した後、前記他の二面の内の少なくとも取付面に開口する取付穴を加工したレールと、
複数の転動体を循環させる経路を備え、前記転動体を介して前記レールに沿ってこのレールと相対的に移動する可動体と
を具備することを特徴とするリニアガイド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業機器や装置などに適用され、転造によって成形されるリニアガイドのレールの素材と、その素材を用いたリニアガイドのレールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業機械や装置などの直線運動をする軸に使用されるリニアガイドは、互いに平行な二面である両側面に軌道溝が形成されたレールと、この軌道溝に転接するボールと、このボールを介してレールに沿って移動するスライダーとを備えている。レールは、矩形断面の部材を引抜き加工することによって、外径形状及び軌道溝を一次加工する。軌道溝は、ワイヤ保持器を通すためのワイヤ溝が底部に切削加工された後、軌道溝などの熱処理（焼入れ）が施される。熱処理の後、レールは、固定するための取付穴が加工される。そして、レールの設置面及び上面を研削加工によって仕上げた後、レールは、取付穴を利用して定盤などに固定され、最後に軌道溝が研削加工で仕上げられる。引抜き加工したレールは、外形が整っているため、その後の研削加工を少なくすることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、引抜き加工で軌道溝を精度よく成形する場合、レールは、複数の段階に分けて引抜き加工を行わなければならないとともに、素材を引抜き加工のダイスに通すための先付加工や、熱処理（焼き鈍し）など、引抜き加工に付随する工程が多いため、生産コストがかかる。また、軌道溝を研削加工で仕上げる場合、レールの取付穴を利用して、レールは、研削盤に取り付けられる。したがって、取付穴の加工は、軌道溝の仕上げ加工前に施工される必要がある。
【０００４】
また、特開２００１−２２７５３９に開示したように、転造でレールの軌道溝を成形する方法がある。この場合、１回の転造で軌道溝を成形することが可能である。しかし、ローラダイスによって素材の互いに平行な二面である側部に軌道溝が成形されたことで押しやられた部分が、両側面の間の他の二面である上下面の幅方向両側部に盛り上がる膨らみとなって現れる。そして、軌道溝は、レールの上面側に偏った側部に形成されるので、下面側よりも上面側により大きく突出する。
【０００５】
このように幅方向両側部が膨らみ中央部が落ち込んだ凹状の上面は、リニアガイドの動作精度には影響がないものの、ごみなどが堆積しやすい。そのため、堆積した粉塵などのごみによって、スライダーに取り付けられたシールが磨耗し、シール性が悪くなる場合がある。また、上面にごみが堆積しないように平坦になるまで転造の後で加工すると、転造時に付与された残留応力が開放されてレール及び軌道溝の真直度が低下する。このため、残留応力のバランスを考慮してほかの部分を加工したり、歪取りを別途実施したりしなければならず、生産コストがかかる。
【０００６】
レールの下面は、転造によって多少膨らんでもレールを据える際に安定性がよければそのまま使用することもできる。しかし、中央部が浮いた状態となってしまうので、リニアガイドの動作精度を満足させるために、レールを取り付けるボルトの締付けトルクの管理が重要となる。また、突出量が大きいと、下面の平坦度にばらつきが生じ、レールを据える際に不安定となるので、研削或いは切削によって再度平坦加工を施す必要がある。このとき、加工量が多いと、転造によって加えられた歪みが開放されるため、加工後の歪取りが新たに必要となる。
【０００７】
そこで、本発明では、転造後の加工が少ないリニアガイドのレールの素材を提供するとともに、この素材を用いた安価なリニアガイドのレール、リニアガイドのレールの製造方法、及びリニアガイドを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るリニアガイドのレールの素材は、対応する二面のそれぞれに転造によって軌道溝が成形されるとともに、これら軌道溝が前記二面間の他の二面のうちの一方の面に寄せて設けられることを前提とする。そして、前記軌道溝を転造することでできる幅方向両側部の変形に対応して、この素材の前記一方の面の幅方向両側部を予め取除くことで、凸形状に前記一方の面を形成する。
【０００９】
また、本発明に係るリニアガイドのレールは、前述の素材を用い、その対応する二面に、これら二面間の他の二面のうちの一方の面に寄せて前記軌道溝を転造によって設けることで、前記一方の面を平坦にする。
【００１１】
本発明に係るリニアガイドのレールは、対応する二面に軌道溝が転造された後、対応する二面の間の他の二面の内の少なくとも一方に開口する取付穴が加工される。レールに用いられる素材は、対応する二面の間の他の二面のうちの一方の面に寄せて対応する二面のそれぞれに転造で軌道溝を形成することで一方の面の幅方向両端部に生じる変形部分を予め取り除いたものである。
【００１２】
本発明に係るリニアガイドのレールの製造方法は、準備工程と、転造工程と、この転造工程よりも後に実施される穴あけ工程とを有する。準備工程では、対応する二面の間の他の二面のうちの一方の面に寄せて前記対応する二面のそれぞれに転造で軌道溝を形成することで前記一方の面の幅方向両端部に生じる変形部分を予め取り除いたレールの素材を用意する。転造工程では、この素材の対応する二面に軌道溝を転造加工によって成形する。穴あけ工程では、他の二面の内の少なくとも取付面に開口する取付穴を加工する。
【００１４】
本発明に係るリニアガイドは、レールの素材の対応する二面に軌道溝を転造した後、対応する二面の間の他の二面の内の少なくとも取付面に開口する取付穴を設ける穴あけ加工を行ったレールと、複数の転動体が循環する経路を備えて転動体を介してレールに沿ってこのレールと相対的に移動する可動体とを具備する。レールの素材には、対応する二面の間の他の二面のうちの一方の面に寄せて対応する二面のそれぞれに転造で軌道溝を形成することで前記一方の面の幅方向両端部に生じる変形部分を予め取り除いた形状の素材を用いる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る一実施形態について、リニアガイド５１を一例に図１から図１１を参照して説明する。図１に示すリニアガイド５１は、スライダー５２と、レール８と、ボール５３とを備える。
【００１７】
スライダー５２は、可動体の一例であって、本体５４と、セパレータ５５と、カバー５６と、エンドキャップ５７とを備えている。本体５４は、鋼材を引抜き加工で成形されたビームを所定の長さに切断して造られている。本体５４は、レール８の上面５と両側面６とを覆うように形成されている。本体５４には、レール８の側面６に面した内面５８に軌道溝５９が形成されている。この軌道溝５９は、レール８の側面６に形成された軌道溝３と対を成し、研削加工により仕上げられている。
【００１８】
レール８の上面５に面した面と反対側の本体５４の上面デッキ６０には、返還路６１が形成されている。この返還路６１は、引抜き加工時と同時に溝状に形成されており、中央にセパレータ５５が取付けられ、カバー５６で閉じられている。なお、セパレータ５５を設ける代わりに、２列の溝を返還路６１として形成してもよい。
【００１９】
エンドキャップ５７は、本体５４の移動方向の両端に取付けられている。エンドキャップ５７の内部には、昇降路６２が形成されている。昇降路６２は、軌道溝３，５９と返還路６１とともに循環路を形成する。
【００２０】
転動体の一例であるボール５３は、循環路に装填され、レール８の軌道溝３と本体５４の軌道溝５９とのそれぞれに転接する。軌道溝３，５９の間から転がり出たボール５３は、昇降路６２によって返還路６１に送られ、返還路６１から転がり出たボール５３は、昇降路６２によって軌道溝３，５９の間に戻される。
【００２１】
レール８は、図２に示す素材１を用い、図６に示す転造工程によって軌道溝３が成形される。レール８の素材１は、図２に示すように、対応する二面の一例である互いに平行な二面の側面６と、この側面６の間の他の二面である上面５及び下面７とを備えている。側面６の間の他の二面のうちの一方の面である上面５によって形成される上部２は、素材１の状態で幅方向の中央が膨らんだ凸形状である。この上部２の形状は、図３（ａ）の２点鎖線で示す矩形断面の部材１１の側部１２に、ボール５３が転接する軌道溝３を転造したときに得られる上面１４の形状（図３（ｂ）の２点鎖線）に基づき決定される。
【００２２】
つまり、軌道溝３を側面６に転造した際に、上部２の幅方向両側部１５ａ，１５ｂの変形に対応してこの幅方向両側部１５ａ，１５ｂを予め取り除いた形状、すなわち、図３（ｂ）の２点鎖線で示すように部材１１の側部１２に軌道溝３を転造した場合に、部材１１の上面１４から突出する部分１５ａ’，１５ｂ’を取り除くことで得られる凸形状（図３（ａ）の実線）である。
【００２３】
そして、この素材１の側部４の上面５よりの位置に軌道溝３を転造すると、図３（ｂ）の実線で示すように上部２の幅方向両側部が盛り上がるように変形されて、上面５が平坦になる。
【００２４】
なお、本実施形態では、上部２が幅方向に円弧形に突出した凸形状で示したが、素材１の材質や軌道溝３を転造する位置や数、および軌道溝３の形状などにともなって突出する部分１５ａ’，１５ｂ’の大きさは異なるので、各レールの仕様に合わせてそれぞれ素材１の凸形状の細部を決定する。このとき、素材１の凸形状は、実際に矩形断面の試験片を用いて突出する部分１５ａ’，１５ｂ’を計測し、それを差し引いた形状としてもよいし、有限要素法を用いた数値解析などによって逆演算して求めた形でもよい。
【００２５】
また、本実施形態中においては、素材１の上部２の形状を幅方向に円弧形に突出した凸形状とし、軌道溝３を側部４に転造することによって上面５が平坦面となる一例を示したが、上面５は完全な平端面でなくてもよい。つまり、図４に示すように上部２の角部２ａ，２ｂが丸みを帯び、かつ全体的に凸形状であってもよい。また、図５に示すように上面５が多少凹形状であってもよい。ただし、異物が溜まり難いこと、シールによって異物を排除しやすいことなどを考慮すると、図５に示す凹形状のレール８よりも図４に示す凸形状のレール８の方が好ましい。すなわち、素材１の両側部４に軌道溝３を転造することによって、レール８が最終的に求められる形とほぼ同じ形に成形されるように、素材１の外形を準備工程によって予め加工しておく。
【００２６】
以上のように形成された素材１は、図６に示すように、素材１の側面６を上下方向に向けた状態で所定の間隔で配置されたロールダイス２１の間に通され、軌道溝３が形成される、いわゆる通し転造が行われる。このとき、軌道溝３を転造する位置がずれないように素材１の上下面５，７を側方から位置決めローラ２２で支持する。図示しない送りローラで素材１をロールダイス２１の間に押し込むと、側面６に軌道溝３が転造されるとともに、凸形状であった上面５が下面７と平行な平坦面に変形する。そして、図７に示す側面６からへこんだ軌道溝３が転造されたレール８が得られる。
【００２７】
このレール８は、上面５が平坦であるので、ごみが堆積することが少ない。したがって、転造後に上面５を平坦に仕上げるための切削加工を不要にでき、もしくは、切削加工が必要であっても軽微にできる。また、転造によって軌道溝３を成形するので、仕上りの面粗度がよく、要求される仕様によっては、真直度の歪み修正を行なうだけで、軌道溝３の仕上げ研削が不要である。
【００２８】
また、軌道溝３を側面６に転造することによる下面７の側への影響、すなわち軌道溝３の中心位置と変形量σの関係を図８に示す。この図によると、図９に示す下面７から軌道溝３の中心位置までの距離ｈが大きくなるにしたがって、下面７の側に突出する変形量σが少なくなる傾向がある。そして、下面７から軌道溝３の中心位置までの距離ｈがある程度以上、具体的にはボール５３の直径Ｄの約２．２５倍以上になると、下面７はほとんど変形しないことが分かった。したがって、下面７から軌道溝３の中心位置までの距離ｈをボール５３の直径Ｄの２．２５倍以上にすることで、転造後の下面７に対する加工を省略することも可能である。
【００２９】
なお、レール８の高さが低く、下面７から軌道溝３の中心位置までの距離ｈが十分に、つまりボール５３の直径Ｄの２．２５倍以上取れない場合は、素材１の下部を上部２と同じように、軌道溝３を転造することで下面７から突出する部分を予め取り除いた下面７の方向に凸形状とすると、軌道溝３を転造した後で下面７を平坦にする加工を省略、あるいは軽微にできる。
【００３０】
軌道溝３が形成されたレール８は、図１０に示すように取付穴１６が加工される。取付穴１６は、上面５から下面７に貫通している。取付穴１６の上面側には、ざぐり１７が設けられている。ざぐり１７は、取付ボルトの頭がレール８の上面５から突出しない程度の深さである。このように、転造工程によって軌道溝３を形成した後、取付穴１６を穴あけ工程で加工する。
【００３１】
したがって、取付穴１６は、転造工程によるレール８の変形に影響されることがなく、ピッチの誤差が少ない。
【００３２】
また、レール８に設けられる取付穴１６は、図１０に示すような貫通穴の代わりに、図１１に示すように、レール８の取付面である下面７に開口するねじ穴１８であってもよい。この場合、上面５が塞がっているので、粉塵などの異物が堆積し難く、清掃も簡単である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明係るリニアガイドのレールの素材によれば、互いに平行な二面のそれぞれに軌道溝を転造すると、両側面の間の他の二面のうちの一方の面が平坦になるので、転造後の加工が少ないのでよい。また、本発明は、前記素材を用いることで、ごみの堆積を少なくでき、かつ、安価なリニアガイドのレールを提供することができるのでよい。
【００３４】
本発明に係るリニアガイドのレールの製造方法によれば、レールの軌道溝を転造工程で加工した後、穴あけ工程で取付穴を加工するので、製造工程が少なく、安価にリニアガイドを製造することができるとともに、取付穴の精度がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るリニアガイドの一部を切欠いて示す斜視図。
【図２】図１のリニアガイドのレールの素材を示す図。
【図３】  (ａ)，(ｂ)は、図２の素材と転造後のレールの形状を比較して示す図。
【図４】図２の素材を転造することで、上面が凸形状になるように設けられたレールを示す正面図。
【図５】図２の素材を転造することで、上面が凹形状になるように設けられたレールを示す正面図。
【図６】図２の素材の側部に軌道溝を形成する転造工程を示す斜視図。
【図７】図６の転造工程を経てできたレールを示す斜視図。
【図８】図２の素材の側面に軌道溝を転造したときの下面から軌道溝の中心位置までの距離と下面の変形量の関係を示す図。
【図９】図８のレールの寸法関係を示す正面図。
【図１０】図７のレールに取付穴を設けたレールの断面を一部切欠いて示す側面図。
【図１１】図７のレールにねじ穴を設けたレールの断面を一部切欠いて示す側面図。
【符号の説明】
１…素材
２…上部
３…軌道溝
５…上面
６…側面（対応する２面）
７…下面（取付面）
８…レール
１４…上面
１５ａ，１５ｂ…幅方向両側部
１５ａ’，１５ｂ’…突出する部分（変形部分）
１６…取付穴
１８…ねじ穴（取付穴）
５１…リニアガイド
５２…スライダー（可動体）
５３…ボール（転動体）
６１…返還路（循環路）
６２…昇降路（循環路）
Ｄ…ボールの直径（転動体の直径）
ｈ…下面から軌道溝の中心位置までの距離
σ…変形量
【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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【図６】
0004154931.tif 000007
【図７】
0004154931.tif 000008
【図８】
0004154931.tif 000009
【図９】
0004154931.tif 000010
【図１０】
0004154931.tif 000011
【図１１】
0004154931.tif 000012