JP5929247B2

JP5929247B2 - 直動装置

Info

Publication number: JP5929247B2
Application number: JP2012018405A
Authority: JP
Inventors: 佳佑田中
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2032-01-31
Also published as: JP2013155833A

Description

本発明は、リニアガイド装置等の直動装置に関する。

従来より、簡便にかつ安価に製造するために、スライダ本体に転動体転動溝（転動面）を設けず、スライダ本体とは別の部材に転動体転動溝を形成した構成を有する直動装置として、特許文献１及び特許文献２に開示されたものが知られている。
特許文献１に開示された直動装置（転がり案内装置）は、軌道レールのボール転走面と共にボール（転動体）の無限循環路を構成する負荷直線溝が移動ブロック（スライダ）に設けられず、移動ブロックとは別の部材のボール循環プレートに負荷直線溝が形成されている。すなわち、移動ブロックに設けられた取付溝に嵌合されたボール循環プレートは、負荷直線溝に配設されたボールの押圧力によって移動ブロックに固定される。また、移動ブロックに取り付けられたボール循環プレートは、移動ブロックの軸方向の両端部にサイドシール又はエンドキャップを取付けることによって軸方向の固定がなされる。このボール循環プレートは切削、研削加工にて加工される。

特許文献１に開示された直動装置によれば、移動ブロックとは別部材のボール循環プレートを設けることで、熱処理工程で移動ブロック全体を熱処理する必要がなく、ボール循環プレートのみ熱処理すればよく、コストが低減されるとしている。また、硬度が必要なのは負荷直線溝（ボール循環プレート）であるため、移動ブロックを安価な材料に変更できるという利点があるとしている。

一方、特許文献１と同様に、ボール溝をスライダ本体には設けず、スライダ本体とは別の部材にボール溝が形成された直動装置（直線転がり案内装置）が特許文献２に開示されている。
特許文献２に開示された直動装置（直線転がり案内装置）は、Ｖ字形状のボール溝が形成された別部材は、板金にて略Ｕ字形状に成形され、上記ボール溝がスライダ側に設けられた凹部に嵌合することで固定される。

特許文献２に開示された直動装置によれば、スライダ本体とボール溝部は別の部材であるため、熱処理工程でスライダ本体全体を熱処理する必要がなく、熱処理は上記別部材だけで済むためコスト低減が可能になる、としている。さらに、別部材は板金によって成形されるため、特許文献１に開示された直動装置よりも材料費や熱処理費がかからない、としている。

国際公開第２００６／０６４７３４号特許第４３３２４０８号

しかしながら、特許文献１に記載の直動装置においては、ボール溝が形成された別部材のスライダ本体に対する固定は、ボールによる押圧力、並びにエンドキャップもしくはサイドシールによる嵌合のみである。従って、スライダと上記別部材との間にボールが設置される前段階では、上記別部材がスライダに固定されておらず、上記別部材の設置状態は不安定であり、組立が困難であるという問題があった。また、上記別部材は、上記スライダに対して長手方向に対する固定力が弱いため、上記スライダが高速で動く場合、エンドキャップ又はサイドシールが破損する可能性がある。

一方、特許文献２に記載の直動装置においては、上記別部材が、スライダ断面の左右溝が一枚の板金にて構成されているため、幅広のスライダが用いた場合、幅が広い分だけ板金が大きくなり、材料費や熱処理費が嵩む問題がある。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、材料や熱処理に要するコストを低減するだけでなく、組立性及び耐久性を向上させた直動装置を提供する直動装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の請求項１に係る直動装置は、軸方向に沿って転動体転動面が両側面に１対以上設けられた案内レールと、
前記転動体転動面のそれぞれに対向して当該転動体転動面とともに転動体転走路を構成する負荷転動体転動面を１条以上ずつ有して前記案内レールに対して相対移動可能に配設された１対の溝部材と、
Ｕ字形状をなし、前記軸方向に沿って相対移動可能に前記案内レールに跨架されると共に、前記溝部材が前記両側面に対向する内壁面にそれぞれ固定されたスライダと、
前記転動体転走路を転走する複数の転動体とを備え、
凸部が前記転動体転送路の形成によって形成される前記負荷転動体転動面とは別に前記溝部材に１つ以上設けられ、前記凸部に嵌合可能な凹部が前記スライダに１つ以上設けられ、前記凸部が前記凹部に嵌合することによって前記溝部材が前記スライダに固定され、前記凸部が弾性変形する形状に成形されたことを特徴としている。

本発明によれば、材料や熱処理に要するコストを低減するだけでなく、組立性及び耐久性を向上させた直動装置を提供することができる。

本発明に係る直動装置の第１の実施形態における構成を示す斜視図である。本発明に係る直動装置の第１の実施形態における構成を示す図であり、（ａ）はスライダの正面図、（ｂ）は溝部材の斜視図、（ｃ）は溝部材の正面図、（ｄ）は直動装置の正面図である。本発明に係る直動装置の第２の実施形態における構成を示す図であり、（ａ）はスライダの正面図、（ｂ）は溝部材の斜視図、（ｃ）は溝部材の正面図、（ｄ）は直動装置の正面図である。本発明に係る直動装置の第３の実施形態における構成を示す図であり、（ａ）はスライダの正面図、（ｂ）は溝部材の斜視図、（ｃ）は溝部材の正面図、（ｄ）は直動装置の正面図である。

以下、本発明に係る直動装置の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における直動装置の構成を示す斜視図である。また、図２は、本実施形態における直動装置の構成を示す図であり、（ａ）はスライダの正面図、（ｂ）は溝部材の斜視図、（ｃ）は溝部材の正面図、（ｄ）は直動装置の正面図である。なお、図２（ｄ）では、溝部材を強調するためにハッチング表示している。
＜構成＞
図１及び図２（ｄ）に示すように、本実施形態の直動装置（リニアガイド）１は、案内レール１０と、この案内レール１０に対して、ボールなどの転動体３０を介して軸方向に相対移動可能に跨設されたスライダ２０とを備えている。
＜案内レール＞
案内レール１０は、軸方向の両側面１０ｂ，１０ｂにそれぞれ２条ずつ計４条の転動体転動溝１１，１２が、前記軸方向（長手方向）に沿って形成されている。なお、本実施形態では、転動体３０をボールとし、４条の転動体転動溝が形成された案内レール１０を備えたリニアガイド（直動装置）として説明するが、転動体３０はころでもよく、転動体転動溝は各側面１０ｂ，１０ｂにそれぞれ１条ずつ計２条形成された案内レールでもよい。
＜スライダ＞
図１に示すように、スライダ２０は、スライダ本体２１と、スライダ本体２１の軸方向の両端部にそれぞれ固定されたエンドキャップ２２，２２とを有する。

ここで、案内レール１０の軸方向に直交する面におけるスライダ本体２１及びエンドキャップ２２の断面形状は、ともに略Ｕ字形状をなす。すなわち、スライダ本体２１は、本体部２１ａと、該本体部２１の幅方向（案内レール１０の軸方向に直交する方向）の両端部からそれぞれ案内レール１０の転動体転動溝１１，１２を覆うように設けられた袖部２１ｂ，２１ｂとを有する。

また、図２（ｄ）に示すように、スライダ本体２１には、案内レール１０の各転動体転動溝１１にそれぞれ対向する転動体転動面４１が２条ずつ形成された１対の溝部材４０，４０が袖部２１ｂ，２１ｂのそれぞれの内壁面２１ｄ，２１ｄに互いに対向して配置されるように固定されている。
また、スライダ本体２１の本体部２１ａには、案内レール１０の上面１０ａに対向する凹部２１ｅがスライダ本体２１の軸方向（案内レール１０の軸方向）に沿って所定の間隔を有して２条形成されている。この凹部２１ｅの断面形状は、図２（ｄ）に示すように、案内レール１０の向きに開口した略半円形状をなしている。

また、スライダ本体２１の袖部２１ｂ，２１ｂのそれぞれの肉厚部分には、各溝部材４０，４０のそれぞれの転動体転動面４１，４１に所定の間隔を隔ててほぼ平行に延びてスライダ本体２１を軸方向に貫通する転動体戻し通路２１ｃ，２１ｃが形成されている（図２（ａ）参照）。
そして、エンドキャップ２２には、ほぼ同じ高さに配設された負荷転動体転動面４１及び転動体戻し通路２１ｃの両端部にそれぞれ連通する一対の方向転換溝（図示せず）が、スライダ本体２１のそれぞれの端部に対向する面に形成されている。
ここで、スライダ本体２１の材料は、鉄材、ステンレス、アルミ、樹脂等、スライダ本体２１としての機能を発揮できる材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択される。

＜溝部材＞
溝部材４０はスライダ本体２１の正面における左右の袖部２１ｂ，２１ｂの内面側に対向するように対をなして複数設けられる。
溝部材４０は、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、金属板を打抜き及び曲げ加工することによって形成された負荷転動体転動面４１と凸部４２とを有する。具体的には、溝部材４０の母材である金属板を打抜いた後、スライダ本体２１の本体部２１ａの一部及び一方の袖部２１ｂの内面形状に沿うように曲げ加工され、その後、負荷転動体転動面４１と凸部４２とを曲げ加工して成形する。

溝部材４０は、スライダ本体２１の本体部２１ａに形成された凹部２１ｅに、溝部材４０に形成された凸部４２を嵌合させることで、スライダ本体２１（スライダ２０）の負荷転動体転動面を形成する。
ここで、溝部材４０の材料は、該溝部材４０を熱処理した後に十分な硬さを有する材料（例えば、ＨＲＣ５８以上）であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択され、例えば、鉄材やステンレス等が挙げられる。

［負荷転動体転動面］
負荷転動体転動面４１は、スライダ本体２１の本体部２１ａの一部及び一方の袖部２１ｂの内面形状に沿うように曲げ加工された金属板を、案内レール１０の転動体転動溝１１，１２に対向するように溝形状に複数条形成してなる。
［凸部］
溝部材４０のそれぞれに形成された凸部４２は、開口した略半円形状をしており、半円の内側（図２（ｃ）中、矢印で表示）に向かって力を加えると弾性変形する。凸部４２が弾性変形している間に、スライダ本体２１の凹部２１ｅに挿入する。挿入された凸部４２は、凹部２１ｅ内で変形が開放され、凸部４２は凹部２１ｅ内で固定される。
このように構成された溝部材４０は、スライダ本体２１の凹部２１ｅに凸部４２を弾性変形させてスライダ本体２１に固定される。従って、組立時に構成部材（特に溝部材）が不安定な状態になることがなく、軸方向にも強固に固定することができる。

このように、本実施形態の直動装置によれば、スライダ本体に転動体転動溝（転動面）を設けず、転動体転動溝が形成された溝部材をスライダ本体とは別の分離された部材としてスライダ本体に固定する構成を採用したため、溝部材のみに硬度を要すればよく、スライダ本体を安価な材料とすることができる。ここで、本実施形態の直動装置の「溝部材」のように、引用文献２の直動転がり案内装置において、「別部材」を分割する構成を採用しても、製造上の煩雑さや製造精度の低下を招くため、現実的ではない。これは、分割された「別部材」をそれぞれ固定するための「位置決めピン」を、軌道レールに新たに設ける必要が生じてしまうためである。

また、溝部材がスライダ本体から分離できるので、スライダ全体を熱処理する必要がなく、溝部材のみを熱処理すればよいため、熱処理に要するコストを低減できる。
また、スライダ本体２１（スライダ２０）の負荷転動体転動面が、スライダ本体２１の袖部２１ｂの内面側に片側ずつ設けることが可能であるので、溝部材４０自体を小さくできる。従って、スライダ本体２１が幅広の場合でも材料費や熱処理費を低減できる。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る直動装置の第２の実施形態について説明する。
図３は、本実施形態における直動装置の構成を示す図であり、（ａ）はスライダの正面図、（ｂ）は溝部材の斜視図、（ｃ）は溝部材の正面図、（ｄ）は直動装置の正面図である。
なお、本実施形態は、スライダ本体に対する溝部材の固定態様が異なる以外は、第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態と同じ符号を付した同様の構成については説明を省略する。

図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、本実施形態の直動装置１は、溝部材４０の凸部４２に嵌合する凹部２１ｅが、スライダ本体２１の本体部２１ａではなく、両袖部２１ｂ，２１ｂの下端面２１ｆに設けられている。そして、本実施形態の直動装置１の溝部材４０には、凹部２１ｅに対応する位置に凸部４２が設けられている。このような構成をなすことによって、凹部２１ｅに、各溝部材４０の凸部４２を嵌合させることによって、スライダ本体２１に１対の溝部材４０，４０が固定される。

このように、本実施形態の直動装置によれば、材料や熱処理に要するコストを低減するだけでなく、組立性及び耐久性を向上させた直動装置を提供することができる。特に、本実施形態では、溝部材４０の凸部４２に嵌合する凹部２１ｅを両袖部２１ｂの下端面２１ｆに設けたので、例えば、スライダ本体２１の本体部２１ａの肉厚が薄く、凹部２１ｅを設けることが困難であるときでも、スライダ本体２１に１対の溝部材４０，４０を確実に固定することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明に係る直動装置の第３の実施形態について説明する。
図４は、本実施形態における直動装置の構成を示す図であり、（ａ）はスライダの正面図、（ｂ）は溝部材の斜視図、（ｃ）は溝部材の正面図、（ｄ）は直動装置の正面図である。
なお、本実施形態も、スライダ本体に対する溝部材の固定態様が異なる以外は、第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態と同じ符号を付した同様の構成については説明を省略する。

図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、本実施形態では、溝部材４０の凸部４２に嵌合する凹部２１ｅが、スライダ本体２１の本体部２１ａと、両袖部２１ｂ，２１ｂの下端面２１ｆとに設けられている。そして、本実施形態の直動装置１の溝部材４０には、本体部２１ａ及び両袖部２１ｂに設けられたそれぞれの凹部２１ｅに対応する位置に凸部４２がそれぞれ設けられている。このような構成をなすことによって、凹部２１ｅに、各溝部材４０の凸部４２を嵌合させることによって、スライダ本体２１に１対の溝部材４０，４０が固定される。

このように、本実施形態の直動装置によれば、溝部材４０の凸部４２を複数設け、スライダ本体２１に対する溝部材４０の固定力を高めたため、上述の第１の実施形態及び第２の実施形態による効果に加え、高速駆動時における耐久性がさらに向上した直動装置を提供することができる。
以上説明したように、本発明の直動装置によれば、材料や熱処理に要するコストを低減するだけでなく、組立性及び耐久性を向上させた直動装置を提供することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。

１直動装置
１０案内レール
１１転動体転動面
２０スライダ
２１スライダ本体
２１ｅ凹部
３０転動体
４０溝部材
４１負荷転動体転動面
４２凸部

Claims

軸方向に沿って転動体転動面が両側面に１対以上設けられた案内レールと、
前記転動体転動面のそれぞれに対向して当該転動体転動面とともに転動体転走路を構成する負荷転動体転動面を１条以上ずつ有して前記案内レールに対して相対移動可能に配設された１対の溝部材と、
Ｕ字形状をなし、前記軸方向に沿って相対移動可能に前記案内レールに跨架されると共に、前記溝部材が前記両側面に対向する内壁面にそれぞれ固定されたスライダと、
前記転動体転走路を転走する複数の転動体とを備え、
凸部が前記転動体転送路の形成によって形成される前記負荷転動体転動面とは別に前記溝部材に１つ以上設けられ、前記凸部に嵌合可能な凹部が前記スライダに１つ以上設けられ、前記凸部が前記凹部に嵌合することによって前記溝部材が前記スライダに固定され、
前記凸部が弾性変形する形状に成形されたことを特徴とする直動装置。