JP5375166B2

JP5375166B2 - 直動案内装置の製造方法

Info

Publication number: JP5375166B2
Application number: JP2009036983A
Authority: JP
Inventors: ▲うぇい▼ 徐
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-02-19
Also published as: JP2010190358A

Description

本発明は、直動案内装置の製造方法に関する。

従来、直動案内装置は、注文を受けた後に受注内容に応じた仕様の製品を製造し出荷していた。詳述すると、完成品のスライダと略同一の断面形状（軸方向に直交する平面で破断した断面の形状）を有する長尺の柱状素材を引き抜き加工により製作し、これを前記仕様を満たす長さ（完成品のスライダの長さ）に切断する。次に、切断した柱状素材に高精度の切削加工を施して、転動体転動溝となる溝を形成するとともに外形を整える。

さらに、スライダを軸方向に貫通する貫通孔（スライダの転動体転動溝と案内レールの転動体転動溝との間に形成される転動体転動路の終点から始点へ転動体を送り循環させる転動体戻し路の一部を構成する孔）、取り付け穴（スライダに別部材を取り付けるための穴）、位置決め穴（スライダの軸方向両端部に着脱可能に取り付けられるエンドキャップを固定するための穴）などを加工する。

そして、浸炭焼入れを施して、転動体転動溝を含む必要な面を硬化した後に、転動体転動溝、取り付け面（別部材を取り付けるための面）、位置決め面（スライダの位置決めのための基準面）などに研削加工を施してスライダを完成する。
このようにして得られたスライダと、別途製作した案内レール，転動体，エンドキャップ等の部品とを組み立てて、直動案内装置を完成させる。

特開２０００−８０４４６号公報

しかしながら、上記のような従来の製造方法の場合は、受注後の工程数が多いため（切断，切削加工，焼入れ，研削加工等）、受注から納品までに要する時間（以降はリードタイムと記す）が長かった。
また、切断した柱状素材の長さが短いため、焼入れ法としては浸炭焼入れしか採用できず、高周波焼入れを用いることは困難であった。そのため、リードタイムは長くなり、コストは高くなる傾向にあった。

さらに、前述の貫通孔，取り付け穴，位置決め穴は焼入れの前に加工しているため、焼入れにおいて熱変形が生じ、前記各穴の位置の精度や位置決め面のような基準面との位置関係の精度が低下するおそれがあった。これらの精度が低下すると、組み立て精度が低下し、ひいては直動案内装置の性能が低下するおそれがあった。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、リードタイムが短い直動案内装置の製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明の直動案内装置の製造方法は、軸方向に延びる転動体転動溝を外面に有する案内レールと、該案内レールの転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有するとともに軸方向に相対移動可能に前記案内レールに取り付けられたスライダと、前記両転動体転動溝の間に形成される転動体転動路内に転動自在に装填された複数の転動体と、を備える直動案内装置を製造するに際して、前記スライダと略同一の断面形状を有する長尺の柱状素材に焼入れを施して、前記転動体転動溝に相当する部分を硬化した前記柱状素材を製造しておき、直動案内装置の注文を受けた後に、その受注内容に応じた長さに前記硬化した柱状素材を切断して前記スライダを得ることを特徴とする。

本発明の直動案内装置の製造方法においては、前記焼入れを高周波焼入れ又は浸炭焼入れとすることができる。また、切断した前記柱状素材に穴開け加工を施して、前記転動体を前記転動体転動路の終点から始点へ送る転動体戻し路の一部をなし且つ前記スライダを軸方向に貫通する貫通孔を形成してもよい。さらに、前記スライダに形成される全ての穴の穴開け加工を、前記焼入れ以降に行ってもよい。

本発明の直動案内装置の製造方法は、短いリードタイムで直動案内装置を製造することができる。

本発明に係る直動案内装置の製造方法により製造された直動案内装置の構造を示す斜視図である。図１の直動案内装置を軸方向から見た正面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。長尺の柱状素材の正面図及び上面図である。長尺の柱状素材を切断して得た短尺素材の正面図及び上面図である。

本発明に係る直動案内装置の製造方法の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る直動案内装置の製造方法により製造された直動案内装置の構造を示す斜視図である。また、図２は、図１の直動案内装置を軸方向から見た正面図（ただし、エンドキャップを省略して図示している）であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。

まず、図１〜３に示す直動案内装置の構造を説明する。軸方向に延びる横断面略角形の案内レール１上に、横断面形状が略コ字状のスライダ２が軸方向に相対移動可能に組み付けられている。なお、前記横断面形状とは、軸方向に直交する平面で破断した断面の形状を意味する。
この案内レール１の上面と両側面１ａ，１ａとが交差する稜線部には、軸方向に延びる断面ほぼ１／４円弧形状の凹溝からなる転動体転動溝１０，１０が形成され、また、案内レール１の両側面１ａ，１ａの中間位置には、軸方向に延びる断面ほぼ半円形の凹溝からなる転動体転動溝１０，１０が形成されている。

また、スライダ２は、スライダ本体２Ａと、その軸方向両端部に着脱可能に取り付けられたエンドキャップ２Ｂ，２Ｂと、で構成されており、さらに、スライダ２の両端部（各エンドキャップ２Ｂの端面）には、案内レール１とスライダ２との間の隙間の開口をシールするサイドシール５，５が装着されている。
さらに、スライダ本体２Ａの両袖部６，６の内側面の角部には、案内レール１の転動体転動溝１０，１０に対向する断面ほぼ半円形の転動体転動溝１１，１１が形成され、両袖部６，６の内側面の中央部には、案内レール１の転動体転動溝１０，１０に対向する断面ほぼ半円形の転動体転動溝１１，１１が形成されている。

そして、案内レール１の転動体転動溝１０，１０，１０，１０と両袖部６，６の転動体転動溝１１，１１，１１，１１とで、断面ほぼ円形の転動体転動路１４，１４，１４，１４が形成されていて、これらの転動体転動路１４は軸方向に延びている。なお、案内レール１及びスライダ２が備える転動体転動溝１０，１１の数は片側二列に限らず、例えば片側一列又は三列以上などであってもよい。

さらにまた、スライダ２は、スライダ本体２Ａの袖部６，６の肉厚部分の上部及び下部に、転動体転動路１４と平行をなして軸方向に貫通する貫通孔からなる直線路１３，１３，１３，１３を備えている。
一方、図３に示すように、断面略コ字状のエンドキャップ２Ｂ，２Ｂは、スライダ本体２Ａとの当接面（裏面）に、転動体転動路１４とこれに平行な直線路１３とを連通させる半ドーナッツ状の湾曲路１５を有している。そして、直線路１３と両端の湾曲路１５，１５とで、転動体３を転動体転動路１４の終点から始点へ送り循環させる転動体戻し路１６が構成され、この転動体戻し路１６と転動体転動路１４とで、略環状の転動体循環路が形成されている。この転動体循環路内には、例えば鋼球からなる多数の転動体３が転動自在に装填されている。

案内レール１に組みつけられたスライダ２を案内レール１に沿って軸方向に移動させると、転動体転動路１４内に装填されている転動体３は、転動体転動路１４内を転動しつつ案内レール１に対してスライダ２と同方向に移動する。そして、転動体３が転動体転動路１４の一端（終点）に達すると、エンドキャップ２Ｂ内に備えられたタング部１７によって転動体転動路１４からすくい上げられ、湾曲路１５へ送られる。

湾曲路１５に入った転動体３はＵターンして直線路１３に導入され、直線路１３を通って反対側の湾曲路１５に至る。ここで再びＵターンして転動体転動路１４に戻り、このような転動体循環路内の循環を無限に繰り返す。
このような直動案内軸受装置は、以下のようにして製造されている。完成品のスライダ２と略同一の断面形状（軸方向に直交する平面で破断した断面の形状）を有する長尺の柱状素材２０、すなわち横断面形状が略コ字状である長尺の柱状素材２０を、引き抜き加工により製作する（第一工程）。次に、この長尺の柱状素材２０に対して、研削代を残しつつ高精度の切削加工を施し、転動体転動溝１１となる溝を内側面に形成するとともに外形を整える（第二工程）。

この切削加工を施した長尺の柱状素材２０に対して、高周波焼入れを施す（第三工程）。高周波焼入れは、長尺の柱状素材２０の内側面に施し、転動体転動溝１１となる溝の表面及びその周囲を硬化する（図４の（ａ）のハッチングを施した部分）。この焼入れが施され硬化した部分の硬さは、ＨＲＣ５８以上であることが好ましい。また、この部分の有効硬化層深さは、０．１５ｍｍ以上であることが好ましい。さらに、焼入れを施した後の長尺の柱状素材２０は、長手方向のどの位置で破断して調べたとしても、破断面上の硬さ分布がほぼ同一であることが好ましい。

長尺の柱状素材２０の表面のうち内側面以外の部分については、高周波焼入れを施さないので、硬化していない。この焼入れが施されていない部分の硬さは、穴開け加工等の加工のやりやすさを考えると、ＨＲＣ４０以下であることが好ましい。なお、この焼入れが施されていない部分であっても、前記硬化した部分に接する部位については硬さが若干向上しているため、硬さはＨＲＣ４０超過であってもよい。

次に、転動体転動溝１１となる溝の表面、取り付け面（別部材をスライダ２に取り付けるための面であり、例えば図４において符号２ａを付した面である）、位置決め面（スライダ２の位置決めのための基準面であり、例えば図４において符号２ｂを付した面である）などに研削加工を施し、これら各面を仕上げる（第四工程）。続いて、長尺の柱状素材２０の表面全体に慣用の防錆処理を施して（第五工程）、倉庫等に保管しておく。倉庫の構造や保管方法については、特に限定されるものではない。

ここで、直動案内装置の注文を受けたら、受注内容（直動案内装置の形式等）に基づいてスライダ本体２Ａの軸方向長さを決定し、保管してあった長尺の柱状素材２０を切断して、上記の軸方向長さを有する短尺素材２１を得る（第六工程）。短型から長型まで種々の軸方向長さの短尺素材２１を自由に製作することができるので、受注内容がどのようなものであっても対応可能である。

そして、得られた短尺素材２１に、穴開け加工，面取り，クラウニング等の各種加工を施す（第七工程）。すなわち、短尺素材２１の軸方向端面に穴開け加工を施し、軸方向に貫通する貫通孔２３を形成する。この貫通孔２３は、転動体転動路１４の終点から始点へ転動体３を送り循環させる転動体戻し路１６の一部（すなわち直線路１３）を構成するものである。

また、短尺素材２１に穴開け加工を施し、取り付け穴２４（スライダ２に別部材を取り付けるための穴）、位置決め穴２５（スライダ本体２Ａの軸方向両端部に取り付けられるエンドキャップ２Ｂを固定するための穴）、給油穴、給脂穴、ねじ穴、座ぐり穴などの各種穴を形成する。これらの各種穴は、きり穴（ドリル等で穿設した貫通しない穴），テーパー穴，複雑断面形状穴等で構成されている。なお、スライダ２に設ける各種穴の穴開け加工の全てを、この第七工程で行ってもよいが、穴開け加工の一部（例えば、高精度を必要とされない穴の加工）を焼入れの前に行うこともできる。

さらに、短尺素材２１が有する角部に面取りを施す。さらに、転動体転動溝１１となる溝の軸方向両端部（例えば１ｃｍ程度の範囲）にクラウニングを施し、転動体転動溝１１の深さが軸方向端部に向かうにしたがって徐々に深くなるようにして（テーパー加工）、転動体転動路１４から湾曲路１５へ転動体３が滑らかに移動するようにする。なお、クラウニングは施さなくてもよい。

このようにして得られたスライダ本体２Ａと、別途製作した案内レール１，転動体３，エンドキャップ２Ｂ等の部品とを組み立てて、直動案内装置を完成させ、注文先に出荷する。
このようにしてスライダ本体２Ａを製作する直動案内装置の製造方法は、焼入れを受注前に行うことにより受注後の工程数が少ないため（切断及び切削加工）、短いリードタイムで直動案内装置を製造することができる。よって、従来よりも納期を大幅に短縮することが可能である。また、長尺の柱状素材２０に対して焼入れを施すため、焼入れ法としては浸炭焼入れに限らず高周波焼入れを採用することができる。高周波焼入れは、浸炭焼入れに比べて処理時間が短く且つ低コストであるので、直動案内装置を短いリードタイムで安価に製造することができる。

さらに、前述の貫通孔２３，取り付け穴２４，位置決め穴２５は焼入れの後に加工しているため、焼入れにおいて熱変形が生じることがない。よって、前記各穴２３，２４，２５の位置の精度や位置決め面２ｂのような基準面との位置関係の精度が低下するおそれがほとんどないので、組み立てを高精度で行うことが可能であり、直動案内装置の性能を高性能とすることが容易である。

さらに、研削加工は、作業台等に固定した長尺の柱状素材２０に対して行うため、一回の固定作業の後に全ての研削加工を行うことができる。よって、工数が少なく、研削加工を効率的に行うことが可能である。また、多数のスライダ本体２Ａに対して同時に研削加工を施していることと同じになるので、研削加工後の溝（転動体転動溝１１となる溝），取り付け面２ａ，位置決め面２ｂ等の精度も均一な品質となりやすい。従来は、切断後の短尺な部材に対して研削加工を行うため、各部材に対してそれぞれ固定作業を行い、その後にそれぞれ研削加工を行う必要があった。よって、研削加工に若干手間が掛かり、研削加工後の品質にもバラツキが生じやすかった。

このようにして製造された直動案内装置は、安価で且つ高性能であるため、工作機械，射出成形機，半導体製造機械，運搬機械，産業用ロボット等に組み込まれ、直線運動する物体を案内する機械部品として好適である。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、焼入れ法として高周波焼入れを採用したが、浸炭焼入れを採用することも可能である。その場合には、穴開け加工のような後加工を焼入れ後に施す必要のある面（例えば、長尺の柱状素材２０の長手方向両端面）に対して、焼入れ防止剤でマスキングするなどして焼入れ防止処理を施す必要がある。

また、本実施形態においては、第四工程において取り付け面２ａ，位置決め面２ｂとともに溝の表面に研削加工を施し、第七工程において穴開け加工，面取りとともにクラウニングを行ったが、溝の表面の研削加工とクラウニングは第四工程，第七工程では行わず、第六工程と第七工程との間、又は、第七工程の後に、溝の表面の研削加工とクラウニングを同時に行ってもよい。すなわち、溝の表面の研削加工とクラウニングを、長尺の柱状素材２０の切断後に同時に行ってもよい。溝の表面の研削加工とクラウニングを同時に行わない場合は、溝の表面の研削加工は焼入れ後且つ切断前に行うとよい。

１案内レール
２スライダ
２Ａスライダ本体
２Ｂエンドキャップ
２ａ取り付け面
２ｂ位置決め面
３転動体
１０転動体転動溝
１１転動体転動溝
１３直線路
１４転動体転動路
１５湾曲路
１６転動体戻し路
２０長尺の柱状素材
２１短尺素材
２３貫通孔
２４取り付け穴
２５位置決め穴

Claims

軸方向に延びる転動体転動溝を外面に有する案内レールと、該案内レールの転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有するとともに軸方向に相対移動可能に前記案内レールに取り付けられたスライダと、前記両転動体転動溝の間に形成される転動体転動路内に転動自在に装填された複数の転動体と、を備える直動案内装置を製造するに際して、
前記スライダと略同一の断面形状を有する長尺の柱状素材に受注前に高周波焼入れ又は浸炭焼入れを施して、有効硬化層深さが０．１５ｍｍ以上となるように且つ長手方向のどの位置で破断した場合でも破断面上の硬さ分布が同一となるように前記転動体転動溝に相当する部分を硬化した前記柱状素材を製造しておき、直動案内装置の注文を受けた後に、その受注内容に応じた長さに前記硬化した柱状素材を切断し、切断した前記柱状素材に穴開け加工を施して、前記転動体を前記転動体転動路の終点から始点へ送る転動体戻し路の一部をなし且つ前記スライダを軸方向に貫通する貫通孔を形成して前記スライダを得るとともに、
前記スライダに形成される全ての穴の穴開け加工を、前記焼入れ以降に行うことを特徴とする直動案内装置の製造方法。
軸方向に延びる転動体転動溝を外面に有する案内レールと、該案内レールの転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有するとともに軸方向に相対移動可能に前記案内レールに取り付けられたスライダと、前記両転動体転動溝の間に形成される転動体転動路内に転動自在に装填された複数の転動体と、を備える直動案内装置を製造するに際して、
前記スライダと略同一の断面形状を有する長尺の柱状素材に受注前に高周波焼入れ又は浸炭焼入れを施して、有効硬化層深さが０．１５ｍｍ以上となるように且つ長手方向のどの位置で破断した場合でも破断面上の硬さ分布が同一となるように前記転動体転動溝に相当する部分を硬化した前記柱状素材を製造しておき、直動案内装置の注文を受けた後に、その受注内容に応じた長さに前記硬化した柱状素材を切断し、切断した前記柱状素材に穴開け加工を施して、前記転動体を前記転動体転動路の終点から始点へ送る転動体戻し路の一部をなし且つ前記スライダを軸方向に貫通する貫通孔を形成して前記スライダを得るとともに、
前記スライダに形成される全ての穴のうち一部の穴の穴開け加工を、前記焼入れの前に行うことを特徴とする直動案内装置の製造方法。
切断した前記柱状素材の前記転動体転動溝となる溝の軸方向両端部の１ｃｍの範囲にクラウニングを施すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の直動案内装置の製造方法。
前記焼入れを施した前記長尺の柱状素材を作業台に固定し、前記転動体転動溝となる溝の表面、取り付け面、及び位置決め面の少なくとも一つに研削加工を施し仕上げることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の直動案内装置の製造方法。