JP4919958B2 - 運動案内装置用の保持器及びその製造方法 - Google Patents

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Description

軌道部材と移動部材との間に転がり運動可能に複数の転動体を介在させた運動案内装置用の保持器及びその製造方法に関する。
リニアガイド、ボールスプライン、軸受け等の運動案内装置は、移動体の直線運動や回転運動を案内するのに用いられる。運動案内装置には、軌道部材と移動部材との間に転がり運動可能にボール又はローラからなる複数の転動体を介在させている転がり型の運動案内装置が多用される。転がり型の運動案内装置には、転動体を保持する保持器が組み込まれる。
保持器は、個々の転動体が互いに接触することなく滑らかに回転するように転動体を保持する役割をもつ。保持器には、連結タイプとセパレートタイプがある。連結タイプの保持器は、複数の転動体間に介在される複数のスペーサと、これらの複数のスペーサを連結する連結部材と、から構成される。この連結タイプの保持器は、セパレートタイプの保持器に比べて、転動体をその進行方向に向かって一定の間隔を保ったまま誘導するので、転動体が詰まるのを防止できるという利点や、転動体とスペーサとの間の潤滑剤が流れ落ち難くなるので、潤滑剤を供給する間隔が延長される、等の利点をもつ。
連結タイプの保持器は、例えば特許文献1に記載されているように、加熱流動化した樹脂を金型中に押し込む射出成形により製造される。
特開2005−69444号公報
保持器は、運動案内装置のサーキット状の転動体循環路に挿入される。このとき、一本の細長い連結タイプの保持器は、撓まされて転動体循環路に挿入される。運動案内装置が大型化すると、転動体循環路も長くなり、必然的に一本の保持器の長さも長くなる。
しかし、射出成形される保持器の長さには制限がある(なぜならば、保持器は細長く伸ばした状態で射出成形されるので、保持器の長さに合せた巨大な金型が必要になってしまう)ので、転動体循環路が長くなると、複数本(例えば二本)の保持器を挿入することが行なわれていた。複数本の保持器を転動体循環路に挿入すると、転動体を円滑に循環させるという面で一本の細長い連結タイプの保持器にかなわなくなる。このため、たとえ転動体循環路が長くなったとしても、転動体循環路の長さに合せた一本の細長い連結タイプの保持器を挿入するのが望まれる。
そこで本発明は、一本の細長い保持器を容易に製造することができる保持器及びその製造方法を提供することを目的とする。
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、軌道部材(1)とこの軌道部材(1)に対してスライドする移動部材(2)との間に転がり運動可能に複数の転動体(3)を介在させた運動案内装置用の保持器(8)の製造方法であって、複数の転動体(3)間に介在される複数のスペーサ(12)と、これらの複数のスペーサ(12)を連結する連結部材(13)と、を有する二本以上の樹脂製の分割保持器(11)を成形する成形工程と、前記二本以上の樹脂製の分割保持器(11)を治具(17)にセットし、前記二本以上の分割保持器(11)の端部(16)を重ねて溶着する溶着工程と、を備え、前記治具(17)には、前記二本以上の分割保持器(11)を位置決めできるように、前記転動体(3)の外形形状に合せた凹み(18)が形成されることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、軌道部材(1)とこの軌道部材(1)に対してスライドする移動部材(2)との間に転がり運動可能に複数の転動体(3)を介在させた運動案内装置用の保持器(8)の製造方法であって、複数の転動体(3)間に介在される複数のスペーサ(12)と、これらの複数のスペーサ(12)を連結する連結部材(13)と、を有する二本以上の樹脂製の分割保持器(11)を成形する成形工程と、前記二本以上の樹脂製の分割保持器(11)を治具(17)にセットし、前記二本以上の分割保持器(11)の端部(16)を重ねて溶着する溶着工程と、を備え、前記治具(17)には、溶着時に前記分割保持器(11)の端部(16)から溶融した樹脂が流れ出るのを制限するこま部材(20)が取り付けられることを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項1又は2に記載の運動案内装置用の保持器(8)の製造方法において、前記溶着工程で互いに溶着される一対の前記分割保持器(11)のうち、一方の分割保持器(11)の端部(16b)に溶着時に溶融する溶着代(23)が形成され、他方の分割保持器(11)の端部(16a)に、溶融した樹脂が逃げ込むスリット(24)が形成されることを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の運動案内装置用の保持器(8)の製造方法において、溶着される前記分割保持器(11)の前記端部(16)は、前記分割保持器(11)の幅方向に離れて少なくとも二つ設けられ、溶着される少なくとも二つの前記端部(16)の間には隙間が空くことを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の運動案内装置用の保持器(8)の製造方法により製造された運動案内装置用の保持器(8)である。
請求項に記載の発明は、請求項に記載の運動案内装置用の保持器(8)において、前記保持器(8)の溶着された溶着部(8a)には、溶着によってあや目模様が施されることを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項5又は6に記載の運動案内装置用の保持器(8)において、溶着される前記分割保持器(11)の前記端部(16)は、前記分割保持器(11)の幅方向に離れて少なくとも二つ設けられ、溶着される少なくとも二つの前記端部(16)の間には隙間が空けられることを特徴とする。
請求項に記載の発明は、軌道部材(1)とこの軌道部材(1)に対してスライドする移動部材(2)との間に転がり運動可能に複数の転動体(3)を介在させた運動案内装置用の保持器(8)を製造するための溶着機であって、複数の転動体(3)間に介在される複数のスペーサ(12)と、これらの複数のスペーサ(12)を連結する連結部材(13)と、を有する二本以上の樹脂製の分割保持器(11)がセットされる治具(17)と、振動エネルギを与えて、前記二本以上の分割保持器(11)の端部(16)を溶着するホーン(26)と、を備え、前記治具(17)には、前記二本以上の分割保持器(11)を位置決めできるように、前記転動体(3)の外形形状に合せた凹み(18)が形成されることを特徴とする。
請求項に記載の発明は、軌道部材(1)とこの軌道部材(1)に対してスライドする移動部材(2)との間に転がり運動可能に複数の転動体(3)を介在させた運動案内装置用の保持器(8)を製造するための溶着機であって、複数の転動体(3)間に介在される複数のスペーサ(12)と、これらの複数のスペーサ(12)を連結する連結部材(13)と、を有する二本以上の樹脂製の分割保持器(11)がセットされる治具(17)と、振動エネルギを与えて、前記二本以上の分割保持器(11)の端部(16)を溶着するホーン(26)と、を備え、前記治具(17)には、溶着時に前記分割保持器(11)の端部(16)から溶融した樹脂が流れ出るのを制限するこま部材(20)が取り付けられることを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、請求項8又は9に記載の溶着機において、前記治具(17)の前記分割保持器(11)の端部(16)に接触する部分、及び前記ホーン(26)の前記分割保持器(11)の端部(16)に接触する部分に、あや目加工が施されることを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、成形機のサイズに関係なく、一本の連結された保持器を製造できる。また、分割保持器を溶着しても、所定の転動体ピッチを保つことができる。
請求項2に記載の発明によれば、成形機のサイズに関係なく、一本の連結された保持器を製造できる。また、溶着時に分割保持器の端部から融けた樹脂が流れ出るのを制限することができる。
請求項に記載の発明によれば、溶融した樹脂がスリットに逃げ込むので、溶融した樹脂の接触面積が増える。このため、保持器の溶着部の強度を高くすることができる。
請求項に記載の発明によれば、分割保持器の端部間に隙間を空けているので、溶着時に分割保持器の端部に振動エネルギを集中させることができ、保持器の接合部の強度を高くすることができる。これに対して、分割保持器の端部間に隙間を空けずに、分割保持器の端部の幅方向の全長を溶着しようとすると、逆に上手く溶着できないことがある。
請求項に記載の発明によれば、成形機のサイズに関係なく、一本の連結された保持器が得られる。
請求項に記載の発明によれば、たとえ保持器が柔らかく振動を吸収し易い例えばエラストマのような弾力性をもった材質であっても、溶着部に溶着のための振動エネルギを集中させることができる。
請求項に記載の発明によれば、分割保持器の端部間に隙間を空けているので、溶着時に分割保持器の端部に振動エネルギを集中させることができ、保持器の接合部の強度を高くすることができる。これに対して、分割保持器の端部間に隙間を空けずに、分割保持器の端部の幅方向の全長を溶着しようとすると、逆に上手く溶着できないことがある。
請求項に記載の発明によれば、成形機のサイズに関係なく、一本の連結された保持器が製造できる。また、分割保持器を溶着しても、所定の転動体ピッチを保つことができる。
請求項9に記載の発明によれば、成形機のサイズに関係なく、一本の連結された保持器が製造できる。また、溶着時に分割保持器の端部から融けた樹脂が流れ出るのを制限することができる。
請求項10に記載の発明によれば、たとえ保持器が柔らかく振動を吸収し易い例えばエラストマのような弾力性をもった樹脂であっても、溶着部に溶着のための振動エネルギを集中させることができる。
本発明の一実施形態における保持器が組み込まれるリニアガイドを示す斜視図 サーキット状の循環路に組み込まれた保持器を示す断面図 分割保持器がセットされる溶着機の治具を示す斜視図 こま部材が取り付けらた溶着機の治具を示す斜視図 ボールが入れられた一対の分割保持器を示す斜視図 一対の分割保持器を治具にセットした状態を示す斜視図 治具にセットされた一対の分割保持器を示す斜視図 ボールを外した分割保持器の斜視図 分離させた一対の分割保持器を示す斜視図 治具にセットされた分割保持器の側面図 分割保持器を押さえ治具で固定した状態を示す斜視図 溶着機のホーンを分割保持器に押し当てた状態を示す斜視図 押さえ治具を治具から取り外した状態を示す斜視図 溶着された保持器を示す斜視図
符号の説明
1…軌道レール(軌道部材)
2…移動ブロック(移動部材)
3…ボール(転動体)
8…保持器
8a…溶着部
9,12…スペーサ
10,13…ベルト(連結部材)
11…分割保持器
16…端部
17…治具
18…球面状凹み(凹み)
20,21,22…こま部材
23…溶着代
24…スリット
26…ホーン
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態における保持器が組み込まれる運動案内装置としてリニアガイドを示す。はじめにリニアガイドの構成について簡単に説明する。リニアガイドは、細長く延びる軌道部材としての軌道レール1と、この軌道レール1に対してスライド可能に組み付けられる移動部材としての鞍形状の移動ブロック2とを備えている。軌道レール1と移動ブロック2との間には、転がり運動可能に複数のボール3が介在される。
軌道レール1の左右側面及び上面には、軌道レール1の長手方向に沿って伸びる複数条の例えば四条のボール転走溝1aが形成される。このボール転走溝1aの断面形状は、例えば単一の円弧からなるサーキュラーアーク溝形状に形成される。
移動ブロック2は、移動ブロック本体4と、移動ブロック本体4の進行方向の両端に装着される一対のエンドプレート5とを備える。移動ブロック本体4には、軌道レール1のボール転走溝1aに対向する例えば四条の負荷ボール転走溝4aが形成される。この負荷ボール転走溝4aも、例えば単一の円弧からなるサーキュラーアーク溝形状に形成される。軌道レール1に対して移動ブロック2が相対的に移動するのに伴って、ボール3が軌道レール1のボール転走溝1aと移動ブロック本体4の負荷ボール転走溝4aとの間の負荷ボール転走路を転がり運動する。
移動ブロック本体4には、負荷ボール転走溝4aと所定間隔を隔てて平行に伸びるボール逃げ通路7が形成される。負荷ボール転走路とボール逃げ通路7とはU字状の方向転換路で接続される。移動ブロック本体4には、U字状の方向転換路の内周側が形成され、エンドプレート5には、U字状の方向転換路の外周側が形成される。これら負荷ボール転走路、ボール逃げ通路7及びU字状の方向転換路によりサーキット状のボール循環路が構成される。
図2に示されるように、サーキット状のボール循環路には、全体として有端帯状の保持器8が組み込まれる。保持器8は、複数のボール3間に介在される複数のスペーサ9と、これら複数のスペーサ9を連結する連結部材としての可撓性のベルト10と、から構成される。この例では、ベルト10はボール3の両側に二つ設けられる。ボール3間にスペーサ9を介在させることで、ボール3同士の衝突を防止することができ、走行音が静かになる。そのうえ、スペーサ9をベルト10で連結すると、ボール3が進行方向に向かって一定の間隔を保ったまま誘導されるので、より移動ブロック2の動きがスムーズになる。さらに、連結タイプの保持器8により、潤滑剤が流れ落ちにくくなるため、潤滑剤を供給する間隔が延長される。
リニアガイドによっては大型のものがあり、ボール循環路の長さも例えば700mmを超えるものがある。保持器8は細長く伸ばした状態で射出成形されるので、保持器8が長くなると、一本ものの保持器8を成形するのは困難になる。このため本実施形態では、短い二本以上の分割保持器を射出成形し、これらの分割保持器の端部を重ねて溶着し、細長い一本の保持器を製造する。
以下に、保持器の製造方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。まず、短い二本以上の分割保持器11を射出成形する(図5参照)。各分割保持器11は、複数のスペーサ12とスペーサ12を連結する連結部材としての可撓性のベルト13で構成される。各分割保持器11の長手方向の両端以外のスペーサ12aには、その進行方向の両側にボール3の外形形状に合せた二つの球面状凹部15が形成される。他方、各分割保持器11の長手方向の両端のスペーサ12bには、端に位置するボール3の外形形状に合せた一つの球面状凹部15が形成される。そして、各分割保持器11の長手方向の両端には、幅方向に離れて二つの端部16が形成される。射出成形工程後の溶着工程では、この端部16を重ね合わせて溶着する。
射出成形は、加熱したシリンダ中で熱可塑性樹脂を加熱流動化し、これを射出ラムにより金型中にプランジャで押し込む成形法である。金型には、各分割保持器11の形状に合せたキャビティが形成され、このキャビティに溶融した樹脂が射出される。分割保持器11がボール循環路で容易に撓むことができるように、樹脂にはエラストマ等の弾性を有する樹脂が用いられる。なお、ボールの径が大きくなると、射出成形される分割保持器11も大型化し、分割保持器11のベルト13の肉厚も厚くなる。ベルト13の可撓性を上げるために、ベルト13に肉ぬすみをいれてベルト13の肉厚を薄くしている。
射出成形された分割保持器11は、溶着機にて超音波溶着される。溶着機は、二つの分割保持器がセットされる治具と、重ねあわされた二つの分割保持器の端部に振動エネルギを与えて該端部を溶着するホーンと、を備える。超音波溶着の原理は、ホーンと呼ばれる共振体を利用して振動エネルギを溶着部に集中させ、振動エネルギから変換された摩擦熱によって溶着部の樹脂を溶融させ、その後、振動エネルギの付与を止めて溶融した樹脂を冷却・固化させて溶着部を接合する。
図3は、分割保持器11がセットされる溶着機の治具17を示す。治具17には、分割保持器11を位置決めできるように、所定のピッチでボールの外形形状に合せた球面状凹み18が形成されている。ここで、球面状凹み18の数は、分割保持器11に入れられるボール3の数未満に形成される。この例の治具17では、溶着部(分割保持器11の端部16(図5参照))の両サイドの二個ずつのボールの位置を位置決めできるように、合計四個の球面状凹み18が形成される。球面状凹み18の数を分割保持器11に入れられるボール3の数未満にしたのは、分割保持器11に入れられた全てのボールの位置を位置決めしなくても、溶着部に近い位置のボール3だけを位置決めすれば、溶着部を位置決めできるからである。
治具17の分割保持器11の端部16に接触する部分19には、振動エネルギを集中させるために、あや目加工が施される。具体的には、接触面をフラットにせず、山切りにする。あや目加工の模様は、この例では平行な複数の筋が交差するように形成されている。あや目加工により、柔らかい樹脂において超音波溶着をする際、治具17のあや目の山部に振動エネルギを集中することができる。
図4は、溶融した樹脂が流れ出るのを制限するこま部材20を治具17に取り付けた状態を示す。こま部材20は、あや目加工が施された部分19の内側に取り付けられる内側こま部材22と、外側に配置される外側こま部材21とに分けられる。内側及び外側こま部材21,22は、あや目加工が施された部分19に対面するように立ち上がる壁21a,22aを有する。内側及び外側こま部材21,22は、分割保持器11を治具17にセットしたときに、分割保持器11の端部16の幅方向の両側にできるスペースを埋める。そして、内側及び外側こま部材21,22の壁21a,22aは、分割保持器11の端部16から溶融した樹脂が流れ出るのを制限する。これらのこま部材21,22には、溶着機のホーンを傷付けないために、樹脂製のものが使用される。
こま部材20を治具17に取り付けたら、図5及び図6に示されるように、ボール3が入れられた一対の分割保持器11の端部16を重ねて、治具17にセットする。すると、治具17上にボール3が位置決めされ、位置決めされたボール3により分割保持器11が位置決めされる。
図7ないし図10は、分割保持器11の端部の詳細図を示す。溶着させる前の一対の分割保持器11の端部16の詳細図を示す。端部16の形状をわかり易く示すために、図7ないし図9では、治具17にセットされる一対の分割保持器11を反転させている。図7は、治具17にセットされた一対の分割保持器11を示し、図8は、ボール3を外した分割保持器11の斜視図を示し、図9は、分離させた一対の分割保持器11を示す。
一対の分割保持器11の端部16は、互いに重ね合わされる。一対の分割保持器11の端部16のうち、上側(図7ないし図9中では下側)の分割保持器11の端部16bには、山なりの突起からなる溶着代23が形成される。溶着代23を設けたのは、超音波振動を溶着代23の先端に部分的に集中させ、樹脂を溶融させ易くするためである。他方、下側(図7ないし図9中では上側)の分割保持器11の端部16aには、分割保持器11の長手方向に伸びるスリット24が形成される。このスリット24が、溶着代23の溶融した樹脂の逃げ場となる。スリット24を設けることで、溶融した樹脂の接触面積が増えるので、溶着部の強度を高くすることができる。なお、スリット24の数は中央一箇所よりも数箇所の方が、仕上がりがきれいになる。
図10は、治具17にセットされた分割保持器11の側面図を示す。一方の分割保持器11の端部16aと他方の分割保持器11の端部16bとの間には、わずかに隙間27が空けられる。溶融した樹脂はこの隙間27にも流れ込む。
治具17に一対の分割保持器11をセットした後、図11に示されるように、分割保持器11の上面を押さえ治具25で固定する。これにより、超音波振動を与えたときに分割保持器11が動かなくなる。
次に、図12に示されるように、溶着機のホーン26を下げて分割保持器11の端部16の上面に押し当てる。ホーン26の分割保持器11に接触する部分には、あや目加工が施されている。ホーン26の材質には超音波を伝え易いチタン等が用いられる。ホーン26を例えば図中上下方向に超音波振動させると、熱が発生して分割保持器11の端部16の樹脂が溶融する。溶融した溶着代23の樹脂は、スリット24に流れ込み、冷却・固化することで、一対の分割保持器11の端部同士が強固に接合される。このとき、溶融した樹脂はこま部材20により、端部16の幅方向の外側に流れ出るのが制限されている。なお、ホーン26の超音波振動は、分割保持器11の端部16のみに伝わり、ボール3には伝わらない。
一対の分割保持器11を溶着した後、図13に示されるように、押さえ治具25を治具17から取り外す。その後、図14に示されるように、溶着された保持器8を治具から取り外し、保持器8からボール3を取り外す。保持器8の溶着部8aには、ホーン26及び治具17のあや目加工の模様が転写される。
なお、本発明は上記実施形態に限られることなく、様々に変更可能である。例えば、上記実施形態では、リニアガイドに組み込まれる保持器について説明したが、保持器はリニアガイド以外に運動案内装置としてのボールスプライン、軸受け等に組み込まれてもよい。この他にもボールねじに組み込まれてもよい。ボールねじの場合、運動案内装置の軌道部材がねじ軸に、移動部材がナットにそれぞれ相当する。また、保持器にはボール以外に転動体としてのローラが入れられてもよい。
本明細書は、2005年7月29日出願の特願2005−221072に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

Claims (10)

  1. 軌道部材とこの軌道部材に対してスライドする移動部材との間に転がり運動可能に複数の転動体を介在させた運動案内装置用の保持器の製造方法であって、
    複数の転動体間に介在される複数のスペーサと、これらの複数のスペーサを連結する連結部材と、を有する二本以上の樹脂製の分割保持器を成形する成形工程と、
    前記二本以上の樹脂製の分割保持器を治具にセットし、前記二本以上の分割保持器の端部を重ねて溶着する溶着工程と、を備え
    前記治具には、前記二本以上の分割保持器を位置決めできるように、前記転動体の外形形状に合せた凹みが形成される運動案内装置用の保持器の製造方法。
  2. 軌道部材とこの軌道部材に対してスライドする移動部材との間に転がり運動可能に複数の転動体を介在させた運動案内装置用の保持器の製造方法であって、
    複数の転動体間に介在される複数のスペーサと、これらの複数のスペーサを連結する連結部材と、を有する二本以上の樹脂製の分割保持器を成形する成形工程と、
    二本以上の樹脂製の分割保持器を治具にセットし、前記二本以上の分割保持器の端部を重ねて溶着する溶着工程と、を備え、
    前記治具には、溶着時に前記分割保持器の端部から溶融した樹脂が流れ出るのを制限するこま部材が取り付けられる運動案内装置用の保持器の製造方法。
  3. 前記溶着工程で互いに溶着される一対の前記分割保持器のうち、一方の分割保持器の端部に溶着時に溶融する溶着代が形成され、
    他方の分割保持器の端部に、溶融した樹脂が逃げ込むスリットが形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の運動案内装置用の保持器の製造方法。
  4. 溶着される前記分割保持器の前記端部は、前記分割保持器の幅方向に離れて少なくとも二つ設けられ、溶着される少なくとも二つの前記端部の間には隙間が空くことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の運動案内装置用の保持器の製造方法。
  5. 請求項1ないし4のいずれかに記載の運動案内装置用の保持器の製造方法により製造された運動案内装置用の保持器。
  6. 前記保持器の溶着された溶着部には、溶着によってあや目模様が施されることを特徴とする請求項に記載の運動案内装置用の保持器。
  7. 溶着される前記分割保持器の前記端部は、前記分割保持器の幅方向に離れて少なくとも二つ設けられ、溶着される少なくとも二つの前記端部の間には隙間が空けられることを特徴とする請求項5又は6に記載の運動案内装置用の保持器。
  8. 軌道部材とこの軌道部材に対してスライドする移動部材との間に転がり運動可能に複数の転動体を介在させた運動案内装置用の保持器を製造するための溶着機であって、
    複数の転動体間に介在される複数のスペーサと、これらの複数のスペーサを連結する連結部材と、を有する二本以上の樹脂製の分割保持器がセットされる治具と、
    振動エネルギを与えて、前記二本以上の分割保持器の端部を溶着するホーンと、を備え
    前記治具には、前記二本以上の分割保持器を位置決めできるように、前記転動体の外形形状に合せた凹みが形成される溶着機。
  9. 軌道部材とこの軌道部材に対してスライドする移動部材との間に転がり運動可能に複数の転動体を介在させた運動案内装置用の保持器を製造するための溶着機であって、
    複数の転動体間に介在される複数のスペーサと、これらの複数のスペーサを連結する連結部材と、を有する二本以上の樹脂製の分割保持器がセットされる治具と、
    振動エネルギを与えて、前記二本以上の分割保持器の端部を溶着するホーンと、を備え、
    前記治具には、溶着時に前記分割保持器の端部から溶融した樹脂が流れ出るのを制限するこま部材が取り付けられる溶着機。
  10. 前記治具の前記分割保持器の端部に接触する部分、及び前記ホーンの前記分割保持器の端部に接触する部分に、あや目加工が施されることを特徴とする請求項8又は9に記載の溶着機。
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