JP2010090920A - 曲線運動案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】曲線軌道レールの軌道面に割れなどが生じない曲線運動案内装置の提供。
【解決手段】軌道面１２に沿ってスライダー２０が摺動する曲線軌道レール１０を備えた曲線運動案内装置１００であって、前記曲線軌道レール１０は、無端環状の一体構造となっていると共に、少なくとも前記スライダー２０が摺動する軌道面１２に高周波焼入による焼入部が連続して形成されており、かつ、前記焼入部の始点と終点との間に非焼入部を有する。これによって、軌道面１２に形成された焼入部の始点と終点とが重ならないため、軌道面１２の割れの発生を防止できる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば、光学測定装置やレントゲン装置、ＣＴスキャナ、舞台装置、アミューズメント機器、工作機械などのように所定の回転運動や曲線運動を伴う機器に適用される曲線運動案内装置に関する。

係る従来の曲線運動案内装置としては、例えば以下の特許文献１〜３などに示すように、リング状をした断面矩形の曲線軌道レールと、この曲線軌道レールを跨ぐように組み付けられる下向きコ字形のスライダーとからなっている。
そして、この曲線軌道レール両側にそれぞれ形成された溝状の軌道面とスライダーの内側との間に、そのスライダー内部を循環する多数の転動体を転動自在に配設することでそのスライダーが曲線軌道レール上を円滑に摺動（曲線運動）するようになっている。

そして、一般にこのような従来の曲線運動案内装置にあっては、曲線軌道レールの軌道面の耐摩耗性た疲労強度などの機械的強度を向上するために、予めその軌道面を含む表面に対して所定の熱処理（表面硬化処理）が施されている。
この熱処理は、鋼材に対する一般的な熱処理である浸炭焼入れやスブ焼入れなどによって行われているが、その曲線軌道レールの径が大きい場合には、その大きさに対応した大型の熱処理設備（熱処理炉）を用いることになるため、莫大な設備投資が必要となってくる。

なお、前記特許文献１のように曲線軌道レールをその周方向に沿って分割した複数のレール部材で構成し、個々のレール部材に対して熱処理を行うようにすれば、小型の熱処理設備でもその熱処理を行うことが可能となる。しかし、このように１つの曲線軌道レールを複数のレール部材で構成した場合では、レール上に継ぎ目が発生するために、スライダーの円滑な摺動を損なうおそれがあり、好ましくない。

そのため、径が大きい曲線軌道レールの熱処理には、局部的な連続加熱が可能な高周波（誘電加熱）コイルを用いた高周波焼入れによる熱処理が適している。
例えば、以下の特許文献４では、環状のワークの内周面および外周面を熱処理するに際してそのワークの内側及び外側に配置した円弧状の誘電加熱コイルによる高周波焼入れ方法が開示されている。
特開昭６３−１８６０２８号公報 特開平８−２１４４０号公報 特開２００１−２４１４３７号公報 特開２００５−１３３１２３号公報

ところで、前記特許文献４などに示すような高周波焼入れによる熱処理の場合、焼入れの始点と終点が重なってしまうと、その焼入れが重なった部分から割れが発生してしまうことがある。
そこで、本発明は前記のような従来技術が有する問題点を解決するために案出されたものであり、その主な目的は曲線軌道レールの軌道面などに割れが生じない新規な曲線運動案内装置を提供するものである。

前記課題解決するために第１の発明は、
軌道面に沿ってスライダーが摺動する曲線軌道レールを備えた曲線運動案内装置であって、前記曲線軌道レールは、無端環状の一体構造となっていると共に、少なくとも前記スライダーが摺動する軌道面に高周波焼入れによる焼入部が連続して形成されており、かつ、前記焼入部の始点と終点との間に非焼入部を有することを特徴とする曲線運動案内装置である。

このような構成によれば、軌道面に形成された焼入部の始点と終点とが重ならないため、焼入れの重なりを原因とする割れの発生を防止できる。
ここで、本発明でいう「焼入部の始点と終点」とは、必ずしも時間を伴う概念でなく、単に連続した１つの焼入部の一端と他端、あるいは隣接する２つ以上の焼入部の端部と端部との意味を含み、非焼入部とは不完全焼入部の意味も含む。

また、第２の発明は、
第１の発明において、前記軌道面は、前記曲線軌道レールの内周側と外周側とに形成されていると共に、前記非焼入部は、それぞれ前記曲線軌道レールの内周側と外周側とでほぼ同位相に形成されていることを特徴とする曲線運動案内装置である。
このような構成によれば、熱処理時における前記曲線軌道レールの変形を考慮することがなくなるため、熱処理が容易となる。

また、第３の発明は、
第１または第２の発明において、前記非焼入部の周方向長さは、前記スライダーの周方向の長さよりも短いことを特徴とする曲線運動案内装置である。
このような構成によれば、焼入部に比べて機械的強度が低い非焼入部にスライダーが達したときでも、その非焼入部に対してスライダーの全荷重が掛かることがなくなる。これによって、その非焼入部の早期剥離や摩耗を防止することができる。

また、第４の発明は、
第１〜３のいずれかの発明において、前記軌道面の非焼入部を含む範囲に、前記スライダーの荷重が作用しない逃げ部が形成されていることを特徴とする曲線運動案内装置である。
焼入部に比べて機械的強度が低い非焼入部をスライダーの転動体が荷重を支持しながら転動すると、その硬さや強度不足によって、この非焼入部に早期に剥離や摩耗が生ずる。従って、本発明のように前記軌道面の非焼入部を含む範囲に、前記スライダーの荷重が作用しない逃げ部が形成すれば、非焼入部にスライダーが達したときでも、その非焼入部に対してスライダーの全荷重が作用することがなくなる。これによって、さらにその非焼入部の剥離や摩耗を防止することができる

本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮できる。
軌道面に形成された焼入部の始点と終点とが重ならないため、焼入れの重なりを原因とする割れの発生を防止することができる。
また、熱処理時における前記曲線軌道レールの変形を考慮することがなくなるため、熱処理が容易となる。
また、さらに非焼入部の早期剥離や摩耗を防止することができる。
また、さらに膨大な設備投資が不要となると共に、生産場所の省スペース化も図ることができる。

次に、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。
図１〜図３は、本発明に係る曲線運動案内装置１００の実施の一形態を示したものである。
図示するようにこの曲線運動案内装置１００は、無端環状をした鋼製の曲線軌道レール１０と、この曲線軌道レール１０上にこれを跨ぐようにスライド移動自在に係合された下向きコ字形のスライダー２０とから構成されている。
この曲線軌道レール１０は、図２に示すように断面矩形状に形成されたレール本体１１の両側面、すなわちレール本体１１の内周面と外周面とに、それぞれ断面円弧溝状をしたレール側上段軌道面１２ａ、１２ａと、レール側下段軌道面１２ｂ、１２ｂとがそれぞれその長手方向に沿って連続かつ平行に形成されている。

一方、スライダー２０は、従来の一般的なリニアガイド装置で用いられているスライダーとほぼ同様な構造となっており、曲線軌道レール１０を跨ぐように下向きコ字形をしたスライダー本体２１と、このスライダー本体２１の摺動方向両端面にそれぞれ取り付けられる下向きコ字形をしたエンドキャップ２２，２２と、複数個の転動体（ボール）Ｂとから主に構成されている。

このスライダー本体２１の内面両側部には、前記曲線軌道レール１０側の上段軌道面１２ａ、１２ａおよび下段軌道面１２ｂ、１２ｂとそれぞれ対向するように、同じく断面円弧状をしたスライダ側上段軌道面２３ａ、２３ａ（図２では一方のみ図示）と、スライダ側下段軌道面２３ｂ、２３ｂ（同じく図２では一方のみ図示）とが上下に形成されている。
また、このスライダー本体２０内には、その長手方向に貫通するように上段通過孔２４ａ、２４ａ（同じく図２では一方のみ図示）と、下段通過孔２４ｂ、２４ｂ（同じく図２では一方のみ図示）が形成されている。

また、この上段通過孔２４ａ、２４ａと前記スライダ側上段軌道面２３ａ、２３ａ、およびこの下段通過孔２４ｂ、２４ｂと前記スライダ側下段軌道面２３ｂ、２３ｂとがエンドキャップ２２，２２内にそれぞれ４つずつ形成された図示しない曲線路状の方向転換孔とによって連通されている。これによって、合計４つ（左右上下２つずつ）の循環路２５，２５，２５、２５（図２では２つのみ図示）が形成されている。

そして、図示するように、これら４つの循環路２５，２５，２５、２５には、鋼製の転動体Ｂが複数数珠繋ぎ状に配列されており、これらの転動体Ｂがその内部を転動しながら循環することで、曲線軌道レール１０上をスライダー２０が円滑に摺動するようになっている。
さらに、このような構成をした曲線運動案内装置１００にあっては、図３に示すように曲線軌道レール１０の少なくともスライダー２０が摺動する軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂを含む部分には、熱処理による焼入部がその周方向に沿って連続して形成されていると共に、この焼入部の始点と終点との間には熱処理が行われていない非焼入部を有する構造となっている。

この焼入部は、例えば図４に示すような構成をした高周波焼入装置２００による高周波焼入れによって形成することができる。
この高周波焼入装置２００は、曲線軌道レール１０をその周方向に沿って移動する移送ローラ３０，３０，３０，３０と、この曲線軌道レール１０の内側および外側であって曲線軌道レール１０の中心からみてその同位相上に配置される少なくとも一対の高周波（誘電加熱）コイル４０，４０と、この高周波コイル４０，４０の移送方向下流に配置された少なくとも一対の冷却手段と５０，５０と、これらを制御する図示しないコントローラとから構成されている。

そして、このコントローラによって図示するように走行ローラ３０，３０，３０，３０によって曲線軌道レール１０をその周方向に沿ってゆっくりと回転走行させながら高周波コイル４０，４０によって軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂを含む曲線軌道レール１０の両側面をその鋼のＡ_１変態点以上（約７００°以上）に加熱した直後、冷却手段５０，５０によってその加熱部分に冷却液を吹き付けて急冷する。これによって、その軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂに沿って耐摩耗性や機械的強度に優れた焼入部を連続的に形成することができる。

そして、本発明においては前述したように、このようにして形成される曲線軌道レール１０の焼入部の始点と終点とが重なり合わないようにしたため、焼入れの重なりを原因とする割れの発生を防止することができる。
また、この焼入部の始点と終点との間に形成される非焼入部は、それぞれ曲線軌道レール１０の内周側と外周側とでほぼ同位相に形成されている。これは、同じ位相に配置することで両側軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂに焼入れを同時に行うことができるだけでなく、焼入れによる変形を無視することができるからである。すなわち、片面ごとに焼入れを行っても良いが、焼入れによって曲線軌道レール１０が変形するため、他方の面を焼入れする際に再度高周波コイル４０とのキャップ調整が必要となり、処理が面倒となるからである。

また、このように焼入部を形成するための熱処理として高周波焼入れを用いることにより、浸炭焼入れやズブ焼入れのような大きな熱処理炉が不要となるため、膨大な設備投資が不要となり、また、生産場所の省スペース化も図ることができる。
この高周波焼入れは、前述したように局部的な連続焼入れが可能であるため、浸炭焼入れやズブ焼入れのような大きな熱処理炉が不要となるものであるが、このような局部的な連続焼入れは、火炎焼入れによっても可能であるため、前述したような高周波焼入装置２００に代えて火炎焼入れ装置を用いることも可能である。

また、この非焼入部の周方向長さは、スライダー２０の周方向の長さよりも短くすることが望ましい。すなわち、焼入部に比べて機械的強度が低い非焼入部にスライダー２０が達したときでも、その非焼入部に対してスライダー２０の全荷重が掛かることがなくなるため、その非焼入部の早期剥離や摩耗を防止することができるからである。
また、さらに図５に示すように、この非焼入部を含む範囲にスライダー２０の荷重が殆ど作用しない逃げ部（緩やかな凹み）を形成しても良い。

すなわち、焼入部に比べて機械的強度が低い非焼入部に対して、スライダー２０の転動体Ｂが荷重を支持しながら転動すると、その硬さや強度不足によってこの非焼入部に早期に剥離や摩耗が生ずる。
従って、この非焼入部を含む範囲にスライダー２０の荷重が作用しない逃げ部が形成すれば、非焼入部にスライダー２０が達したときでも、その非焼入部に対してスライダー２０の全荷重が掛かることがなくなるため、さらにその非焼入部の剥離や摩耗を防止することができる

本発明に係る曲線運動案内装置１００の実施の一形態を示す全体斜視図である。 本発明に係る曲線運動案内装置１００のスライダー２０の構成を示す部分破断斜視図である。 本発明に係る曲線運動案内装置１００の曲線軌道レール１０の一部を示す斜視図である。 曲線軌道レール１０に対する高周波焼入れ工程の例を示す概念図である。 曲線軌道レール１０の一部にスライダー２０の逃げ部を形成した例を示す斜視図である。

符号の説明

１００…曲線運動案内装置
２００…高周波焼入装置
１０…曲線軌道レール
１１…レール本体
１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂ…軌道面
２０…スライダー
３０…送りローラ
４０…高周波コイル
５０…冷却手段
Ｂ…転動体

Claims (4)

1. 軌道面に沿ってスライダーが摺動する曲線軌道レールを備えた曲線運動案内装置であって、
   前記曲線軌道レールは、
   無端環状の一体構造となっていると共に、少なくとも前記スライダーが摺動する軌道面に高周波焼入れによる焼入部が連続して形成されており、かつ、前記焼入部の始点と終点との間に非焼入部を有することを特徴とする曲線運動案内装置。
2. 請求項１に記載の曲線運動案内装置において、
   前記軌道面は、前記曲線軌道レールの内周側と外周側とに形成されていると共に、前記非焼入部は、それぞれ前記曲線軌道レールの内周側と外周側とでほぼ同位相に形成されていることを特徴とする曲線運動案内装置。
3. 請求項１または２に記載の曲線運動案内装置において、
   前記非焼入部の周方向長さは、前記スライダーの周方向の長さよりも短いことを特徴とする曲線運動案内装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の曲線運動案内装置において、
   前記軌道面の非焼入部を含む範囲に、前記スライダーの荷重が作用しない逃げ部が形成されていることを特徴とする曲線運動案内装置。

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