JP2005083416A - 転動体循環式転がり案内装置、該装置に用いられる案内レール及びベアリングブロック - Google Patents

Abstract

【課題】転動面の硬度を十分に確保しつつ、非磁性かつ加工容易を同時に実現できる転動体循環式転がり案内装置を提供することを目的とする。
【解決手段】レール２０を、非磁性金属製のレール母材２１と、セラミックス製のレール転動面部材２２と、を含んで構成する。また、ベアリングブロック３０を、非磁性金属製のベアリングブロック母材３１と、セラミックス製のベアリングブロック転動面部材３２と、を含んで構成する。このように構成すると、転動体１が転動する転動面の硬度を十分に確保しつつ、非磁性かつ加工容易を同時に実現できる転動体循環式転がり案内装置の提供が可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、転動体循環式転がり案内装置、該装置に用いられる案内レール及びベアリングブロックに関する。

電子ビーム露光装置のテーブル等、真空かつ非磁性性能が要求される環境で使用される転がり案内装置として、セラミックス材料で形成され、転動体が循環しない転がり案内装置（セラミックス製クロスローラガイド）が用いられている。

しかし、このタイプの転がり案内装置（セラミックス製クロスローラガイド）は転動体が非循環であるため、転がり案内装置の大きさに対してストローク量が小さく、例えば、真空槽の中の限られたスペースなどにおいては、転がり案内装置自体を大型化することが制限されるため充分なストローク量を確保することが難しいといった実情がある。

この解決策として、転動体循環型の転がり案内装置をセラミックス材料で製造することが考えられるが、形状の複雑さ故、セラミックス材料で転動体循環型の転がり案内装置を製造することは困難である。

この一方で、セラミックス以外の非磁性材料としてチタン合金を用いて転動体循環型転がり案内装置を製造することが考えられている。チタン合金製の転動体循環型転がり案内装置は実現可能であるが、チタン合金の硬さが通常の転がり案内装置に用いられる合金鋼やセラミックスと比較して低いために、負荷容量が小さく、摩耗し易いといった問題や、チタン合金が難削材であるために転動溝を精度よく加工することが困難であるといった問題や、熱処理の際にレールに曲がりが発生し易いといった問題などがある。

本発明は、上記従来の実情に鑑みなされたもので、転動体循環式転がり案内装置、該装置に用いられる案内レール及びベアリングブロックにおいて、加工性延いては生産性を現実的なものとしながら、特定の部位に要求されるそれぞれの特性を満たすことができるように、特定の部位に対して材料を選択的に用いるようにする。特に、転動部延いては転動面の硬度を十分に確保しつつ、非磁性かつ加工容易を同時に実現できる転動体循環式転がり案内装置、該装置に用いられる案内レール及びベアリングブロックを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、転動体と、案内レールと、転動体を介して案内レールに移動自在に配設されるベアリングブロックと、を含んで構成される転動体循環式転がり案内装置において、前記案内レールと前記ベアリングブロックの少なくとも一方を、非磁性金属材料或いは樹脂材料からなる部材と、セラミックス材料からなる部材と、を組み合わせて構成するようにした。

請求項２に記載の発明は、前記非磁性金属材料或いは樹脂材料からなる部材が、前記案内レールと前記ベアリングブロックの少なくとも一方の母材であり、前記セラミックス材料からなる部材が、前記少なくとも一方の転動体が転動する転動面を含む部材であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、転動体と、案内レールと、転動体を介して案内レールに移動自在に配設されるベアリングブロックと、を含んで構成される転動体循環式転がり案内装置の案内レールであって、前記案内レールを、非磁性金属材料或いは樹脂材料からなる部材と、セラミックス材料からなる部材と、を組み合わせて構成した。

請求項４に記載の発明は、前記非磁性金属材料或いは樹脂材料からなる部材が、前記案内レールの母材であり、前記セラミックス材料からなる部材が、前記案内レールの転動体が転動する転動面を含む部材であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、転動体と、案内レールと、転動体を介して案内レールに移動自在に配設されるベアリングブロックと、を含んで構成される転動体循環式転がり案内装置のベアリングブロックであって、前記ベアリングブロックを、非磁性金属材料或いは樹脂材料からなる部材と、セラミックス材料からなる部材と、を組み合わせて構成した。

請求項６に記載の発明は、前記非磁性金属材料或いは樹脂材料からなる部材が、前記ベアリングブロックの母材であり、前記セラミックス材料からなる部材が、前記ベアリングブロックの転動体が転動する転動面を含む部材であることを特徴とする。

請求項１，３，５に記載の発明のように、特定の部位に対して材料を選択的に用いるようにすれば、転動体循環式転がり案内装置、案内レール及びベアリングブロックにおいて、加工性延いては生産性を現実的なものとしながら、特定の部位に要求されるそれぞれの特性を比較的容易に満たすことができ、以って要求特性を満たした転動体循環式転がり案内装置を比較的容易に提供することができる。

請求項２，４，６のように構成すると、転動部延いては転動面の硬度を十分に確保しつつ、非磁性かつ加工容易を同時に実現できる転動体循環式転がり案内装置、案内レール及びベアリングブロックを提供することができる。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明に係る一の実施の形態に係る転動体循環型転がり案内装置１００の外観を示す斜視図である。

図１に示すように、本実施形態に係る転動体循環型転がり案内装置１００においては、ベアリングブロック３０が直動可能にレール（案内レール）２０に跨るように配設される。符号７０はエンドキャップであり、符号８０はサイドシールである。

図２は、レール２０及びベアリングブロック３０を、直動方向（図１参照）から見た断面図であるが、該図２に示すように、レール２０は、非磁性金属（チタン、アルミニウム、銅等）製のレール母材２１と、該レール母材２１の両側に配されるセラミックス製のレール転動面部材２２と、を含んで構成されている。前記セラミックス製のレール転動面部材２２には、図２に示すように、例えば、セラミックス製の転動体（ボール）１を転動自在に収容する転動溝２３が設けられている。レール母材２１は、樹脂材料によって構成してもよい。

一方、図２平面に直交する方向に延伸するレール２０を収容する凹部３５を備えたベアリングブロック３０は、非磁性金属（チタン、アルミニウム、銅等）製のベアリングブロック母材３１と、レール２０に設けられた転動溝２３に対向してベアリングブロック母材３１の凹部３５の両側にセラミックス製の転動体（ボール）１を転動自在に収容する転動溝３３を備えたセラミックス製のベアリングブロック転動面部材３２と、を含んで構成されている。ベアリングブロック母材３１は、樹脂材料によって構成してもよい。転動体１は、セラミックス製に限定されるもののではない。

なお、図１において、符号２４はレール固定用ボルト穴、符号３４はボール循環穴、符号３６はベアリングブロック固定用タップ穴である。

ここで、本実施形態においては、レール２０のレール転動面部材２２およびベアリングブロック３０のベアリングブロック転動面部材３２を、セラミックス製としたので、転動面として充分な硬さ、精度を確保できる。

この一方で、本実施形態においては、レール母材２１及びベアリングブロック母材３１については、機械加工が容易な非磁性金属材料としたので、レール２０のボルト穴２４やベアリングブロック３０のボール循環穴３４、凹部３５、タップ穴３６等を容易かつ自在に設けることができる。

また、レール母材２１及びベアリングブロック母材３１については、当該レール母材２１及びベアリングブロック母材３１に転動面を直接的に設けなくて良いため、それ程大きな硬度を必要としない。このため、熱処理等を施す必要がないので、熱処理等のコストを不要にできると共に、熱処理等に伴い発生する曲がり、変形等のトラブルも回避することができる。

なお、図２に示すように、レール母材２１とレール転動面部材２２の合せ面に、座面２５を設けるようにすれば、ベアリングブロック３０を、図２において上方に引き上げる力が作用した場合においても、レール転動面部材２２がベアリングブロック３０に引っ張られて持ち上がってしまうという現象も防ぐことができる。

また、レール母材２１の底面２６を、レール転動面部材２２の底面２７よりも引っ込めておくことで（引っ込み量Δ；図２参照）、レール母材２１をボルト（図２の２点鎖線参照）でベース面に固定する際に、レール母材２１を介してレール転動面部材２２を押さえつけて固定するようになる。かかる構成にすると、締め付け変形等の影響を受け難くできるため、レール転動面部材２２の転動溝２３の高さ位置を、レール転動面部材２２の底面２７を基準として精度良く管理できることとなり、以って精度良く組み付けられたレールを提供することができる。

更に、ベアリングブロック母材３１とベアリングブロック転動面部材３２の合せ面においては、ベアリングブロック母材３１に抱え込み部３７を設けることで、該抱え込み部３７を介して、ベアリングブロック３０を図２において上方に持ち上げようとする力を、ベアリングブロック転動面部材３２側へ伝えることができるため、ベアリングブロック母材３１だけが上方に持ち上がり、ベアリングブロック母材３１とベアリングブロック転動面部材３２の合せ面において滑りが生じるといった現象を防ぐことができる。

ところで、ベアリングブロック３０には、転動体１を循環させるためのエンドキャップ７０が取り付けられるので、このエンドキャップ７０によってベアリングブロック母材３１とベアリングブロック転動面部材３２とを固定する構成とすることもできる。

また、図３に示すように、レール母材２１とレール転動面部材２２とを、ボルト止めによって固定してもよい。図３では、レール転動面部材２２にボルト・ナットのためのザグリ穴２８を、レール母材２１に貫通穴２９を設けておき、これを非磁性材料のボルト４０とナット４１を用いて固定した例を示している。

このように固定しておくことで、レール母材２１とレール転動面部材２２とを、組み立てた状態において１本のレールとして扱うことができるので、取り扱いが容易になる。ここでは、ボルトとナットを用いて固定する例を説明したが、レール母材２１にタップ加工を施したり、ヘリサートを埋め込む等しておき、これとボルトとを螺合することで、図２と同様、レール母材２１とレール転動面部材２２とを固定することができる。
更に、レール転動面部材２２をレール母材２１に固定する部品をレール端面に取り付け、それによりレール転動面部材２２をレール母材２１に固定する構成とすることもできる。

本実施形態においては、レール２０とベアリングブロック３０の双方について、転動面部材をセラミックス製とし、母材を非磁性金属材料で構成する例を示したが、レール２０或いはベアリングブロック３０の一方をセラミックス材料の単一材料で構成してもよい。

例えば、レールは長尺であるため、温度変化がある条件下では、セラミックス材と非磁性金属材料とでは熱膨張率の違いがあるため、熱による伸びの量がレール母材２１とレール転動面部材２２との間で異なることを考慮する必要があるが、単一のセラミックス材で作ることこととすれば、熱膨張率の違いによる影響を受けずに済むといった利点がある。

以上説明したように、本発明によれば、特定の部位に要求されるそれぞれの特性を満たすことができるように、特定の部位に対して材料を選択的に用いるようにしたので、転動体循環式転がり案内装置、案内レール及びベアリングブロックにおいて、加工性延いては生産性を現実的なものとしながら、要求特性を満たした転動体循環式転がり案内装置、案内レール及びベアリングブロックを容易に実現することができる。例えば、転動部延いては転動面をセラミックスで構成し、転動部以外の構造部材（母材）をチタン，アルミニウム，銅等の非礎性金属材料あるいは樹脂部材によって構成するようにすれば、高い非磁性性能を有しながら充分な負荷容量と耐久性をもつ循環式転がり案内装置、案内レール及びベアリングブロックを実現することができる。

本発明の一実施の形態に係る転動体循環型転がり案内装置の外観斜視図である。 同上一実施の形態に係る転動体循環型転がり案内装置の断面図である。 レール母材とレール転動面部材との組立例を示す断面図である。

符号の説明

１ 転動体（ボール）
２０ レール
２１ レール母材
２２ レール転動面部材
３０ ベアリングブロック
３１ ベアリングブロック母材
３２ ベアリングブロック転動面部材
１００ 転動体循環型転がり案内装置

Claims (6)

1. 転動体と、案内レールと、転動体を介して案内レールに移動自在に配設されるベアリングブロックと、を含んで構成される転動体循環式転がり案内装置において、
   前記案内レールと前記ベアリングブロックの少なくとも一方を、
   非磁性金属材料或いは樹脂材料からなる部材と、
   セラミックス材料からなる部材と、
   を組み合わせて構成したことを特徴とする転動体循環式転がり案内装置。
2. 前記非磁性金属材料或いは樹脂材料からなる部材が、前記案内レールと前記ベアリングブロックの少なくとも一方の母材であり、
   前記セラミックス材料からなる部材が、前記少なくとも一方の転動体が転動する転動面を含む部材であることを特徴とする請求項１に記載の転動体循環式転がり案内装置。
3. 転動体と、案内レールと、転動体を介して案内レールに移動自在に配設されるベアリングブロックと、を含んで構成される転動体循環式転がり案内装置の案内レールであって、
   前記案内レールを、
   非磁性金属材料或いは樹脂材料からなる部材と、
   セラミックス材料からなる部材と、
   を組み合わせて構成したことを特徴とする案内レール。
4. 前記非磁性金属材料或いは樹脂材料からなる部材が、前記案内レールの母材であり、
   前記セラミックス材料からなる部材が、前記案内レールの転動体が転動する転動面を含む部材であることを特徴とする請求項３に記載の転がり案内装置。
5. 転動体と、案内レールと、転動体を介して案内レールに移動自在に配設されるベアリングブロックと、を含んで構成される転動体循環式転がり案内装置のベアリングブロックであって、
   前記ベアリングブロックを、
   非磁性金属材料或いは樹脂材料からなる部材と、
   セラミックス材料からなる部材と、
   を組み合わせて構成したことを特徴とするベアリングブロック。
6. 前記非磁性金属材料或いは樹脂材料からなる部材が、前記ベアリングブロックの母材であり、
   前記セラミックス材料からなる部材が、前記ベアリングブロックの転動体が転動する転動面を含む部材であることを特徴とする請求項５に記載の転がり案内装置。
   

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