JP2004232655A - 転がり案内装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精度がよく、移動部材の製造が容易で安価な転がり案内装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】長手方向に沿って転動体転走溝が形成された軌道部材と、転動体転走溝に対応する負荷転動体転走溝を含む無限循環路を有し、軌道部材と相対運動自在に組まれた移動部材２と、無限循環路に配列収容されて軌道部材および移動部材の相対運動に伴って循環する複数の転動体とを備え、その移動部材２が、負荷転動体転走溝９および負荷転動体転走溝９に略平行な転動体戻り通路１１が形成された移動部材本体６と、負荷転動体転走溝９および転動体戻り通路１１の端同士を連通する方向転換路が形成されており、移動部材本体６の端部に装着された側蓋７、８とからなる転がり案内装置の製造方法であって、断面凹形状となる溝が形成された圧延素材を準備し、その溝が形成された側の法線方向からファインブランキング法により打ち抜き加工する工程を有する製造方法により、上記課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり案内装置およびその製造方法に関し、更に詳しくは、ファインブランキング法により製造された、精度がよく且つ安価な小型の転がり案内装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械等に組み込まれて工作物担持用のテーブル等を案内する転がり案内装置１０１は、図６に示すように、長手方向に向かって形成された転動体転走溝１０５を有する軌道部材１０４と、その転動体転走溝１０５に対応する負荷転動体転走溝１０９を含む無限循環路を有し、その無限循環路に配列収容された多数の転動体１０３を介して軌道部材１０４に装着される移動部材１０２とから構成されている。そして、その軌道部材１０４と移動部材１０２とは、転動体１０３の転がりにより自在に相対運動するように構成されている。
【０００３】
こうした転がり案内装置において、その移動部材は、図７に示すように、断面凹形状の移動部材本体１０６と、この移動部材本体１０６の両端に設けられた断面凹形状の側蓋１０７、１０８とからなっている。移動部材本体１０６は、通常、その凹形状の底面部にあたる水平部１０６ａと、その凹形状の左右側部にあたる一対の脚部１０６ｂとを備えている。一対の脚部１０６ｂの内側面には、軌道部材１０４の左右側面１０４ａに設けられた転動体転走溝１０５に対応する負荷軌道としての負荷転走溝１０９が形成されている。
【０００４】
側蓋１０７、１０８には、負荷転走溝１０９を転がる転動体１０３を掬い上げて転動体戻り通路１１１に案内し、また逆に転動体戻り通路１１１から負荷転走溝１０９へと転動体１０３を案内する方向転換路外周部１１２が形成されている。また、移動部材本体１０６の両端には、この方向転換路外周部１１２と共に方向転換路を構成する方向転換路内周部１１３が装着されている。そして、側蓋０７、１０８を移動部材本体１０６に結合させることで、方向転換路内周部１１３と方向転換路外周部１１２との間で方向転換路が構成されている。
【０００５】
こうした一般的な転がり案内装置を構成する移動部材においては、側蓋と方向転換路内周部の２部品を組み合わせ、それを移動部材本体に取り付けた構造となっている。
【０００６】
また、他の構造としては、移動部材本体と方向転換路内周部を一体化する方法が提案されている。例えば、移動部材本体の両端を切削して方向転換路内周部を形成する方法、金属射出成形（ＭＩＭ）で移動部材本体と方向転換路内周部を一体成形する方法（例えば、特許文献１参照）、および樹脂材料をインサート成形して移動部材本体と方向転換路内周部を一体成形する方法（例えば、特許文献２を参照）、が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−６５０５３号公報（段落番号００３４）
【特許文献２】
特開平７−３１７７６２号公報（段落番号００７６）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、側蓋と方向転換路内周部の２部品を組み合わせ、それを移動部材本体に取り付けた構造においては、特に小型の移動部材を形成する場合において、その方向転換路内周部の製造が極めて困難になると共に、組み立て性が悪くなるという問題があった。
【０００９】
また、移動部材本体の両端を切削して方向転換路内周部を形成する方法においては、特殊工具が必要となるという製造上の難点があると共に、特に小型の移動部材を形成する場合においてその加工精度をだすのが難しいという問題があった。
【００１０】
また、金属射出成形（ＭＩＭ）で移動部材本体と方向転換路内周部を一体成形する方法においては、成形時に生じた歪みによる寸法精度のばらつきの問題や、後加工が難しいという問題があり、特に小型の移動部材の場合においてはその成形が困難になるという問題があった。
【００１１】
また、樹脂材料をインサート成形して移動部材本体と方向転換路内周部を一体成形する方法においては、複雑な形状の金型が必要となり、樹脂の流れの制御が難しいという問題があり、特に小型の移動部材の場合においてはその成形が困難になるという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、精度がよく、移動部材の製造が容易で安価な転がり案内装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１の発明は、長手方向に沿って転動体転走溝が形成された軌道部材と、前記転動体転走溝に対応する負荷転動体転走溝を含む無限循環路を有し、前記軌道部材と相対運動自在に組まれた移動部材と、前記無限循環路に配列収容されて前記軌道部材および移動部材の相対運動に伴って循環する複数の転動体とを備え、前記移動部材が、前記負荷転動体転走溝および当該負荷転動体転走溝に略平行な転動体戻り通路が形成された移動部材本体と、前記負荷転動体転走溝および前記転動体戻り通路の端同士を連通する方向転換路が形成されており、前記移動部材本体の端部に装着された側蓋とからなり、前記方向転換路が、前記移動部材本体の側部両端に形成された方向転換路内周部と、前記側蓋に形成された方向転換路外周部とからなる、転がり案内装置の製造方法であって、断面凹形状となる溝が形成された圧延素材を準備し、当該溝が形成された側の法線方向からファインブランキング法により打ち抜き加工する工程を有することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、予め溝を形成した圧延素材を準備し、その溝が形成された側からファインブランキング加工で打ち抜き加工する工程により移動部材本体を加工するので、寸法精度に優れた移動部材本体およびその移動部材本体を備える転がり案内装置を極めて効率的に製造することができる。この方法においては、移動部材本体の側部両端に形成される方向転換路内周部と移動部材本体とを一体成形できるので、特に小型の転がり案内装置を構成する移動部材の加工に関し、従来のような切削、鍛造、焼結、射出成形などの方法に比べて極めて有効な方法である。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１に記載の転がり案内装置の製造方法において、前記打ち抜き加工する工程により、前記方向転換路内周部が移動部材本体と一体成形されることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、方向転換路内周部と移動部材本体とが一体成形されるので、従来のような切削、鍛造、焼結、射出成形などの方法に比べて極めて有効な方法である。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の転がり案内装置の製造方法において、前記打ち抜き加工が、断面凹形状と略同一形状の打ち抜き先端を有するパンチで行われることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、断面凹形状と略同一形状の打ち抜き先端を有するパンチで打ち抜き加工するので、断面凹形状を構成する凹部の形状および寸法の乱れが少なく、優れた寸法精度の移動部材本体およびそれを備える転がり案内装置を安定して製造することができる。
【００１９】
上記課題を解決するための請求項４の発明は、長手方向に沿って転動体転走溝が形成された軌道部材と、前記転動体転走溝に対応する負荷転動体転走溝を含む無限循環路を有し、前記軌道部材と相対運動自在に組まれた移動部材と、前記無限循環路に配列収容されて前記軌道部材および移動部材の相対運動に伴って循環する複数の転動体と、を備える転がり案内装置であって、前記移動部材は、前記負荷転動体転走溝および当該負荷転動体転走溝に略平行な転動体戻り通路が形成された移動部材本体と、前記負荷転動体転走溝および前記転動体戻り通路の端同士を連通する方向転換路が形成され、前記移動部材本体の端部に装着された側蓋とからなり、当該方向転換路が、前記移動部材本体の側部両端に形成された方向転換路内周部と、前記側蓋に形成された方向転換路外周部とからなるものであり、前記移動部材本体は、前記方向転換路内周部が、当該移動部材本体と共にファインブランキング法により打ち抜き加工されて一体化していることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、方向転換路内周部が移動部材本体と共にファインブランキング法により打ち抜き加工されて一体化しているので、上述した従来の問題がなく、精度のよい移動部材およびそれを備える転がり案内装置を提供できる。さらに、加工が容易で加工時間も短いので、安価な移動部材およびそれを備える転がり案内装置とすることができる。また、ファインブランキング法で打ち抜き加工されて作製されているものなので、均質で精度のよい移動部材およびそれを備える転がり案内装置とすることができる。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項４に記載の転がり案内装置において、前記方向転換路内周部が、転動体転走溝を有しない半円柱形状であることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の転がり案内装置およびその製造方法について図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
本発明の転がり案内装置は、図１に示すように、転がり案内装置を構成する移動部材本体６に特徴を有するものである。その特徴的な移動部材本体６を有する移動部材２、およびその移動部材２を備える転がり案内装置は、図６に示すような一般的な転がり案内装置と同様の構成をなしている。
【００２４】
転がり案内装置１は、図６に示すように、長手方向に沿って転動体転走溝５が形成された軌道部材４と、その転動体転走溝５に対応する負荷転動体転走溝９を含む無限循環路を有し、軌道部材４と相対運動自在に組まれた移動部材２と、無限循環路に配列収容されて軌道部材４および移動部材２の相対運動に伴って循環する複数の転動体３とを備えている。
【００２５】
本発明において、その移動部材２は、負荷転動体転走溝９および負荷転動体転走溝９に略平行な転動体戻り通路１１が形成された移動部材本体６と、その移動部材本体６の両端に装着され、負荷転動体転走溝９および転動体戻り通路１１の端同士を連通して方向転換路を構成する側蓋７、８とから構成されている。方向転換路は、移動部材本体６に一体成形された方向転換路内周部１３と、側蓋７、８に形成された方向転換路外周部１２とからなるものである。
【００２６】
こうした転がり案内装置１は、図６に示すような直線タイプの軌道部材４を有するものでも、曲線タイプの軌道部材を有するものでもよく、特に限定されない。また、転動体についても、図６に示すようなボール状の転動体３を有する転がり案内装置であっても、ローラ状の転動体を有する転がり案内装置であってもよく特に限定されない。したがって、本発明の転がり案内装置は、各種のタイプの軌道部材４や転動体３を有するものに好ましく適用することができる。
【００２７】
本発明の転がり案内装置において、その移動部材は、図１に示すように、断面凹形状の移動部材本体６と、この移動部材本体６の両端に設けられた断面凹形状の側蓋７、８とからなっている。移動部材本体６は、その凹形状の底面部にあたる水平部６ａと、その凹形状の左右側部にあたる一対の脚部６ｂとを備えている。一対の脚部６ｂの内側面には、軌道部材４の左右側面４ａに設けられた転動体転走溝５に対応する負荷軌道としての負荷転走溝９が形成されている。断面凹形状の移動部材本体とは、軌道部材の長手方向に直交する断面の形状が、その軌道部材を一対の脚部６ｂ、６ｂで挟む形態からなる凹形または略凹形であるものをいい、一般的な移動部材本体の形態と同様の形態のものを含む。なお、そうした移動部材本体には、凹形状の底面部にあたる水平部６ａおよびその凹形状の左右側部にあたる一対の脚部６ｂ、６ｂ以外の形状が施されていてもよく、例えば側蓋装着時のネジ穴１４、移動部材装着時のネジ穴１５、他の溝、面取り部などが加工されているものであっても構わない。
【００２８】
そして、本発明の特徴とするところは、その移動部材本体６の側部両端に形成された方向転換路内周部１３が、その移動部材本体６と共にファインブランキング法により打ち抜き加工されて一体化していることにある。
【００２９】
図２および図３は、本発明に係る転がり案内装置の製造方法の各工程を示す説明図である。本発明の転がり案内装置の製造方法は、その転がり案内装置を構成する移動部材本体の製造工程に特徴を有している。
【００３０】
移動部材２の製造工程は、先ず、図２（ａ）に示すように、移動部材本体形成用に通常使用される鉄鋼製の圧延素材２１を準備する。この圧延素材２１の厚さは、その後引き続いて行われる引抜加工の回数により任意に設定される。例えば、引抜加工の回数が１回のときと複数回のときとでは、準備する圧延素材２１の厚さが異なってくる。なお、本発明の製造方法は、小型の転がり案内装置を構成する移動部材の製造により好ましく適用されるので、例えばＳＵＳ４４０Ｃを圧延素材２１として用いた場合には、厚さがおよそ４〜５ｍｍ以下程度であることが好ましい。
【００３１】
次に、その圧延素材２１を引抜加工する。引抜加工については、所定寸法の異形ダイスを用いて図２（ｂ）に示すような溝２４（符号２２は底面部であり、符号２３は側面部である。）を形成し、最終的な移動部材本体の断面凹形状の凹部寸法と同一または略同一となるように形成する。ここで形成した溝２４は、その後の打ち抜き工程での基準溝となる。引抜加工の回数は特に限定されないが、通常１回から４、５回程度であり、工程の簡素化の観点からは１回または２回がより好ましい。
【００３２】
次に、圧延素材２１の溝形成面の法線方向からファインブランキング法により打ち抜き加工し、所望の形状からなる移動部材本体２６を成形する（図３（ｃ）を参照）。この打ち抜き加工は、溝２４が形成された圧延素材２５を順次送りながら、連続的に行われる。ファインブランキング法は、図４に例示するようなファインブランキング装置４１を使用し、ナイフエッジ状の突起４４を有する板押さえ治具４３（圧力Ｐｆ）と、逆押さえ治具４５（圧力Ｐｒ）とで被加工物（本願では圧延素材２５）を押さえ、クリアランスの小さいパンチ４６とダイ４２とにより、被加工物の内部に高い圧縮応力を生じさせ、材料の延性を高めて割れの発生を防ぎ、破断のない垂直で美しいせん断面を得る方法である。本発明の移動部材本体の製造にこのファインブランキング法を適用することにより、高精度で極めて短時間に、移動部材本体形状に打ち抜くことができる。その結果、従来のような複雑で困難な加工を大幅に省略することができると共に、合理的で精度の高い打ち抜き製品を製造することができる。本発明において、クリアランスは通常のファインブランキング加工と同程度、例えば０〜数μｍ（例えば、５、６μｍ程度）で行うことができる。
【００３３】
なお、本発明の製造方法において、パンチ４６の打ち抜き先端には、圧延素材２５の溝２４の底面幅と側面高さからなる断面凹形状と略同一形状の凸部４７が形成されている。そして、その凸部４７を、圧延素材２５に形成されている溝２４に合致させて打ち抜いている。したがって、圧延素材２５の溝２４は、パンチ４６の凸部４７に相対する基準溝としての役割を担っている。本発明の製造方法においては、こうしたパンチ４６でファインブランキング加工を行うので、脚部６ｂの寸法に乱れがなく、優れた寸法精度の移動部材本体を安定して製造することができる。
【００３４】
図３（ａ）は、ファインブランキング法で打ち抜き加工された素形状の移動部材本体６’の一例を示している。この素形状の移動部材本体６’は、その側部両端の脚部６ｂに形成された略半円柱状の方向転換路内周部１３が、素形状の移動部材本体６’と共にファインブランキング法により打ち抜き加工されて一体化している。そして、その方向転換路内周部１３は、図３（ａ）を正面視すると明らかなように、上下方向（打ち抜き方向のこと。以下同じ。）の全長にわたって形成されている。このファインブランキング加工の際には、移動部材取り付け穴３１を併せて形成してもよく、その後の穴空け加工を省略することができる。
【００３５】
図３（ｂ）は、ファインブランキング加工された素形状の移動部材本体６’を加工して所望の移動部材本体６としたときの形態を示している。素形状の移動部材本体６’の加工は、先ず、上下方向に延びる略半円柱状の方向転換路内周部１３の脚部６ｂ側に位置する転走体転走領域を残し、それ以外の部分を切削により除去する。
【００３６】
その後、成形された移動部材本体６’の脚部６ｂに形成された方向転換路内周部１３の横に、転動体の循環路である転走体戻り通路１１を形成する。この転走体戻り通路１１の形成において、打ち抜き加工された後の素形状の移動部材本体６’は溝形成面の側からパンチで打ち抜き加工されるので、成形された素形状の移動部材本体６’の脚部６ｂ側の端部３３に「ダレ」が生じることがない。そのため、脚部６ｂには、転動体の循環路である転走体戻り通路１１を穴空けするためのスペースが確保されることになり、問題なく穴空け加工することができる。このとき、その転動体戻り通路１１を形成した後またはそれと同時に、側蓋の装着ネジ穴３２を形成してもよい。
【００３７】
なお、「ダレ」が生じない脚部６ｂ側の端部３３とは反対側の端部３４においては、パンチの打ち抜かれる方向に起因したダレが生じる。しかしながら、この部分に生じたダレが、面取りを省略することができるという利点を発生し、面取り作業の省略または面取り作業の軽減を図ることができる。
【００３８】
図５は、本発明の転がり案内装置を構成する移動部材の転動体の循環路を示す平面図である。略半円柱状の方向転換路内周部１３と移動部材本体とが一体化しているので、方向転換路内周部１３と移動部材本体とが別体で設けられた場合のような段差による転動体の転走障害のようなものがなく、極めてスムースに転がることができる。なお、略半円柱状の方向転換路内周部１３は、転動体転走溝を有していないが、その状態であっても転走体の転がりには影響がなかった。なお、方向転換路内周部１３には、その後の加工により、転動体の径等に対応した任意の転走溝を形成してもよい。
【００３９】
以上のように作製された移動部材本体６にはその後側蓋７、８が装着され、移動部材２が製造され、その移動部材２を構成部材とする転がり案内装置が製造される。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の転がり案内装置によれば、その転がり案内装置を構成を構成する移動部材の方向転換路内周部が、移動部材本体と共にファインブランキング法により打ち抜き加工されて一体化しているので、上述した従来の問題がなく、精度のよい移動部材を提供でき、さらに、加工が容易で加工時間も短いので安価な移動部材とすることができる。また、移動部材本体がファインブランキング法で打ち抜き加工されて作製されたので、均質で精度のよい移動部材とすることができ、転がり案内装置の品質向上に寄与できる。
【００４１】
また、本発明の転がり案内装置の製造方法によれば、寸法精度に優れた移動部材本体を極めて効率的に製造することができる。この方法は、特に小型の転がり案内装置を構成する移動部材の製造に関し、従来のような切削、鍛造、焼結、射出成形などの方法に比べて極めて有効な方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の転がり案内装置を構成する移動部材の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の転がり案内装置を構成する移動部材の製造工程を示す説明図である。
【図３】本発明の転がり案内装置を構成する移動部材の製造工程を示す説明図である。
【図４】本発明に適用したファインブランキング装置の一例を示す原理図である。
【図５】移動部材の転動体の循環路を示す平面図である。
【図６】転がり案内装置の一例を示す斜視図である。
【図７】一般的な移動部材の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 転がり案内装置
２ 移動部材
３ 転動体
４ 軌道部材
４ａ 軌道部材の左右側面
５ 転動体転走溝
６ 移動部材本体
６’ 素形状の移動部材本体
６ａ 水平部
６ｂ 脚部
７、８ 側蓋
９ 負荷転動体転走溝
１１ 転動体戻り通路
１２ 方向転換路外周部
１３ 方向転換路内周部
１４ 側蓋装着時のネジ穴
１５ 移動部材装着時のネジ穴
２１ 圧延素材
２２ 底面部
２３ 側面部
２４ 溝
２５ 溝形成後の圧延素材
２６ 移動部材本体
３１ 移動部材取り付け穴
３２ 側蓋の装着ネジ穴
３３、３４ 端部
４１ ファインブランキング装置
４２ ダイ
４３ 板押さえ治具
４４ ナイフエッジ状の突起
４５ 逆押さえ治具
４６ パンチ
４７ パンチの凸部
Ｐ、Ｐｆ、Ｐｒ 圧力

Claims (5)

1. 長手方向に沿って転動体転走溝が形成された軌道部材と、前記転動体転走溝に対応する負荷転動体転走溝を含む無限循環路を有し、前記軌道部材と相対運動自在に組まれた移動部材と、前記無限循環路に配列収容されて前記軌道部材および移動部材の相対運動に伴って循環する複数の転動体とを備え、前記移動部材が、前記負荷転動体転走溝および当該負荷転動体転走溝に略平行な転動体戻り通路が形成された移動部材本体と、前記負荷転動体転走溝および前記転動体戻り通路の端同士を連通する方向転換路が形成されており、前記移動部材本体の端部に装着された側蓋とからなり、
   前記方向転換路が、前記移動部材本体の側部両端に形成された方向転換路内周部と、前記側蓋に形成された方向転換路外周部とからなる、転がり案内装置の製造方法であって、
   断面凹形状となる溝が形成された圧延素材を準備し、当該溝が形成された側の法線方向からファインブランキング法により打ち抜き加工する工程を有することを特徴とする転がり案内装置の製造方法。
2. 前記打ち抜き加工する工程により、前記方向転換路内周部が移動部材本体と一体成形されることを特徴とする請求項１に記載の転がり案内装置の製造方法。
3. 前記打ち抜き加工が、断面凹形状と略同一形状の打ち抜き先端を有するパンチで行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の転がり案内装置の製造方法。
4. 長手方向に沿って転動体転走溝が形成された軌道部材と、前記転動体転走溝に対応する負荷転動体転走溝を含む無限循環路を有し、前記軌道部材と相対運動自在に組まれた移動部材と、前記無限循環路に配列収容されて前記軌道部材および移動部材の相対運動に伴って循環する複数の転動体と、を備える転がり案内装置であって、
   前記移動部材は、前記負荷転動体転走溝および当該負荷転動体転走溝に略平行な転動体戻り通路が形成された移動部材本体と、前記負荷転動体転走溝および前記転動体戻り通路の端同士を連通する方向転換路が形成され、前記移動部材本体の端部に装着された側蓋とからなり、当該方向転換路が、前記移動部材本体の側部両端に形成された方向転換路内周部と、前記側蓋に形成された方向転換路外周部とからなるものであり、
   前記移動部材本体は、前記方向転換路内周部が、当該移動部材本体と共にファインブランキング法により打ち抜き加工されて一体化していることを特徴とする転がり案内装置。
5. 前記方向転換路内周部が、転動体転走溝を有しない半円柱形状であることを特徴とする請求項４に記載の転がり案内装置。

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