JP6119146B2

JP6119146B2 - リニアガイド及びその製造方法

Info

Publication number: JP6119146B2
Application number: JP2012185781A
Authority: JP
Inventors: 匠中川
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2012-08-24
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2032-08-24
Also published as: JP2014043878A

Description

本発明は、案内レールとスライダーとの間に多数のボールを介装するリニアガイド装置及びその製造方法に関するものである。

このようなリニアガイド装置では、案内レールとスライダーとの間でボールが転動するボール溝部は高い機械的強度が必要とされるが、その他の部位はさほど機械的強度が必要とされない。そのため、下記特許文献１では、スライダーの本体と案内レールの本体の夫々に、別体のボール溝部材を取付ける構成とし、ボール溝部材には機械的強度の高い材料を用い、その他の部材には機械的強度のさほど高くない材料を用いてコストの低廉化を図っている。また、下記特許文献２でも、スライダーの本体と案内レールの本体の夫々に、別体のボール溝部材を取付ける構成としている。その際、特許文献１では、例えば案内レールを挟んだ両側のボール溝に対し、夫々の側のボール溝を単独で構成するボール溝部材を用い、それらをスライダーの本体の案内レールを挟んだ両側及び案内レール自体の案内レールを挟んだ両側に独立して取付ける。一方、特許文献２では、案内レールを挟んだ両側のボール溝を一体に構成するボール溝部材を用い、そのボール溝部材をスライダーの本体の案内レール収容部及び案内レールの外形部に嵌め込み、ボール溝部材の弾性力でそれ自体がスライダーの本体及び案内レールに固定するようにしている。

特許３６７０６６３号公報特許４３３２４０８号公報

前記特許文献１のリニアガイド装置では、前記特許文献２にも指摘されるように、案内レールを挟んだ両側の夫々の側のボール溝を単独で構成するボール溝部材を、スライダーの本体の案内レールを挟んだ両側及び案内レール自体の案内レールを挟んだ両側に独立して取付けるため、それらボール溝部材の組付作業性に改善の余地がある。これに対し、前記特許文献２のリニアガイドでは、案内レールを挟んだ両側のボール溝を一体に構成するボール溝部材を用い、そのボール溝部材をスライダーの本体の案内レール収容部及び案内レールの外形部に嵌め込み、ボール溝部材の弾性力でそれ自体がスライダーの本体及び案内レールに固定するようにしている。そのため、ボール溝部材の組付作業性としては改善されているが、ボール溝部材は、案内レールを挟んだ両側の夫々の側で２箇所ずつ、計４箇所で支持され、しかも支持箇所の精度及びボール溝部材の精度でボール溝自体の精度が凡そ決定する。従って、ボール溝部材の部品形状精度や組付精度の誤差を取り除くことができず、ボール溝部材の部品形状精度や組付精度を管理する必要がある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、ボール溝部材の組付作業性に優れ、しかもボール溝部材の部品形状や組付精度の誤差を除去してそれらの管理を容易化することが可能なリニアガイド装置及びその製造方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明に係るリニアガイド装置の一態様は、案内レールとスライダーとの間に多数のボールを介装するリニアガイド装置において、前記スライダーの本体を構成し、一般構造用圧延鋼材、機械構造用炭素鋼材、クロムモリブデン鋼鋼材、及びステンレス鋼鋼材の何れかから構成されるスライダー本体と、前記案内レールの周囲を覆うように前記スライダー本体に形成された収納部と、前記スライダー本体とは別体に構成され、必要な機械的強度が付与されるように炭素工具鋼鋼材、及びクロムモリブデン鋼鋼材の何れかから前記案内レールを覆う形状に構成され、前記案内レールとの間のボールが収納されるボール溝を有するボール溝部材と、を備える。そして、前記ボール溝部材は、前記スライダー本体の収納部に収納されて弾性力によってスライダー本体の収納部内に固定されると共にスライダー本体の収納部に窪ませて形成されたスライダー中央腹受部及びスライダー下側ボール溝受部の夫々にスライダー中央腹部及び左右下側ボール溝部の三点で支持されることを特徴とするものである。

なお、左右下側ボール溝部は、スライダーの内側両側面に形成された複数列のボール溝部のうち、案内レール搭載面から遠い側のボール溝部を意味する。
また、上記課題を解決するために、本発明に係るリニアガイド装置の製造方法一態様は、案内レールとスライダーとの間に多数のボールを介装し、前記スライダーの本体を構成し、一般構造用圧延鋼材、機械構造用炭素鋼材、クロムモリブデン鋼鋼材、及びステンレス鋼鋼材の何れかから構成されるスライダー本体と、前記案内レールの周囲を覆うように前記スライダー本体に形成された収納部と、前記スライダー本体とは別体に構成され、炭素工具鋼鋼材、及びクロムモリブデン鋼鋼材の何れかから前記案内レールを覆う形状に構成されて必要な機械的強度が付与され、前記スライダー本体の収納部に収納されて弾性力によってスライダー本体の収納部内に固定されると共にスライダー本体の収納部に窪ませて形成されたスライダー中央腹受部及びスライダー下側ボール溝受部の夫々にスライダー中央腹部及び左右下側ボール溝部の三点で支持され、前記スライダー本体に組み込まれた状態でボール溝が研削加工され、前記案内レールとの間のボールが前記ボール溝に収納されるボール溝部材とを備えたリニアガイド装置の製造方法において、前記ボール溝部材は、素材をプレス加工で成形し、プレス成形後、熱処理により前記必要な機械的強度が付与されることを特徴とするものである。

而して、本発明に係るリニアガイド装置及びその製造方法の一態様によれば、スライダーのスライダー本体とボール溝部材とを別体とする。スライダー本体は一般構造用圧延鋼材、機械構造用炭素鋼材、クロムモリブデン鋼鋼材、及びステンレス鋼鋼材の何れかから構成する。ボール溝部材は炭素工具鋼鋼材、及びクロムモリブデン鋼鋼材の何れかから案内レールを覆う形状に構成して必要な機械的強度を付与する。また、案内レールの周囲を覆うようにスライダー本体に収納部を形成する。このスライダー本体の収納部にボール溝部材を収納するとボール溝部材は自身の弾性力によって収納部内に固定し、スライダー本体の収納部に窪ませて形成されたスライダー中央腹受部及びスライダー下側ボール溝受部の夫々にスライダー中央腹部及び左右下側ボール溝部の三点で支持される。そして、ボール溝部材がスライダー本体の収納部内に組み込まれた状態で形成されたボール溝に、案内レールとの間のボールが収納される。そのため、ボール溝部材の組付作業性に優れ、しかもボール溝部材の部品形状や組付精度の誤差を解消することができるので、それらの管理を容易化することができる。
また、本発明に係るリニアガイド装置の製造方法の一態様によれば、ボール溝部材は、素材をプレス加工で成形し、プレス成形後、熱処理によって必要な機械的強度を付与する。そのため、ボール溝部材の加工コストを低廉化し、安価なリニアガイド装置を提供することができる。

本発明のリニアガイド装置の一実施形態を示す斜視図である。図１のリニアガイド装置の縦断面図である。図２のスライダーの縦断面図である。図３のスライダー本体の縦断面図である。図３のボール溝部材の縦断面図である。

次に、本発明のリニアガイド装置及びその製造方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態のリニアガイド装置の全体構成を示す斜視図、図２は、図１のリニアガイド装置の縦断面図である。このリニアガイドは、断面が略方形で長手の案内レール１と、この案内レール１の長手方向にスライド可能に跨設された断面略コ字状のスライダー２とを備えて構成される。スライダー２が搭載される案内レール１の面を上面とし、その両側に連続する面を側面とすると、前記案内レール１は両側面上下方向中央部に断面略半円弧の案内レール下側ボール溝３が長手方向に沿って形成されている。また、この案内レール１の両側面上端縁部に断面略１／４円弧の案内レール上側ボール溝４が長手に沿って形成されている。一方、スライダー２の内側両側面には、前記案内レール下側ボール溝３に対向するスライダー下側ボール溝５、及び前記案内レール上側ボール溝４に対向するスライダー上側ボール溝６が形成されている。そして、案内レール下側ボール溝３とスライダー下側ボール溝５の間、及び案内レール上側ボール溝４とスライダー上側ボール溝６の間の夫々にボール転動路が形成され、それらのボール転動路に多数のボール８が転動自在に介装されている。なお、スライダー下側ボール溝５及びスライダー上側ボール溝６の案内レール１と反対側には循環路７が形成されており、この循環路７とボール転動路をボール８が循環する。

図３は、図２のスライダーの縦断面図、図４は、図３のスライダー本体の縦断面図、図５は、図３のボール溝部材の縦断面図である。本実施形態では、スライダー２は、スライダー２の本体を構成するスライダー本体９と、スライダー本体９に固定されて前記スライダー下側ボール溝５及びスライダー上側ボール溝６を構成するボール溝部材１０に分割される。つまり、スライダー２をスライダー本体９とボール溝部材１０に別体化する。スライダー２が案内レール１に沿って滑らかに移動するためには、ボール８がスライダー下側ボール溝５及びスライダー上側ボール溝６内で滑らかに転動する必要があり、従ってスライダー下側ボール溝５及びスライダー上側ボール溝６は高い加工精度が要求される。また、多数のボール８が転動するため、スライダー下側ボール溝５及びスライダー上側ボール溝６は高い機械的強度も要求される。これに対し、スライダー２の本体自体には、さほど高い加工精度も機械的強度も要求されない。

そのため、本実施形態では、スライダー本体９は、一般構造用圧延鋼材、機械構造用炭素鋼材、クロムモリブデン鋼鋼材、及びステンレス鋼鋼材の何れか、好ましくは一般構造用圧延鋼材、機械構造用炭素鋼材の何れかを用いて構成する。一方、ボール溝部材１０は、炭素工具鋼鋼材、及びクロムモリブデン鋼鋼材の何れか、好ましくは炭素工具鋼鋼材を用いて構成する。スライダー本体９は、前述した循環路７などが必要であるため、素材を機械加工して成形する。一方、ボール溝部材１０は、スライダー下側ボール溝５及びスライダー上側ボール溝６は高い加工精度が要求されるものの、それ以外の部分はさほど高い加工精度が要求されない。そのため、ボール溝部材１０は板金素材をプレス加工して、案内レール１を覆う形状に成形する。プレス成形時には、スライダー下側ボール溝５を形成するためのスライダー下側ボール溝部１１、スライダー上側ボール溝６を形成するためのスライダー上側ボール溝部１２、及び案内レール１の上面中央に相当するスライダー中央腹部１３を、夫々、内側から外側に膨出するように形成する。ボール溝部材１０は、プレス成形後、予め設定された熱処理を施して、必要な機械的強度が付与される。

このボール溝部材１０を収納固定するため、スライダー本体９には、案内レール１を覆う形状の収納部１４を形成する。収納部１４には、ボール溝部材１０の外側に膨出するスライダー下側ボール溝部１１の収納されるスライダー下側ボール溝受部１５やスライダー中央腹部１３の収納されるスライダー中央腹受部１６を窪ませて形成する。この収納部１４内にプレス成形後のボール溝部材１０を嵌め込むと、ボール溝部材１０の弾性力によってボール溝部材１０は収納部１４内に固定される。その際、ボール溝部材１０は、左右のスライダー下側ボール溝部１１が左右のスライダー下側ボール溝受部１５によって支持されると共に、スライダー中央腹部１３がスライダー中央腹受部１６によって支持される。つまり、ボール溝部材１０は３点でスライダー本体９に支持されるため、ガタが生じにくく、固定状態も安定している。なお、これら３点及びスライダー上側ボール溝部１２以外の部分は、収納部１４との間に隙間があり、この隙間によってボール溝部材１０の部品形状や組付精度の誤差が吸収される。また、スライダー２にローリング方向のこじりがあった場合、隙間の部分が撓むことによって取付誤差が吸収されて調心性が高くなる。

スライダー下側ボール溝５やスライダー上側ボール溝６は、ボール溝部材１０を収納部１４内に収納固定してスライダー本体９に取付けた後、研削加工によって高精度に作成される。スライダー下側ボール溝５及びスライダー上側ボール溝６は、図示しない加工基準を基準として研削加工されるので、スライダー本体９やボール溝部材１０の部品形状や組付精度の誤差に関わらず、高精度の作成されるため、スライダー下側ボール溝５及びスライダー上側ボール溝６に関するスライダー本体９やボール溝部材１０の部品形状や組付精度の誤差は解消される。

例えば、図３に示すように、左右のスライダー下側ボール溝部１１を支持するスライダー下側ボール溝受部１５の支持面の垂線及びスライダー中央腹部１３を支持するスライダー中央腹受部１６の支持面の垂線の交点における角度をθとしたとき、３つの支持点におけるボール溝部材１０の弾性力の釣り合いを考慮すると、９０°≦θ＜１８０°がよい。また、支持点における接触角は、スライダー２の寿命にも影響するため、７０°≦θ≦３８°がよく、３つの支持点におけるボール溝部材１０の弾性力の均等な釣り合いを考慮するとθ＝６０°が一番よい。

このように本実施形態のリニアガイド装置及びその製造方法では、スライダー２のスライダー本体９とボール溝部材１０とを別体とする。スライダー本体９は一般構造用圧延鋼材、機械構造用炭素鋼材、クロムモリブデン鋼鋼材、及びステンレス鋼鋼材の何れかから構成する。ボール溝部材１０は炭素工具鋼鋼材、及びクロムモリブデン鋼鋼材の何れかから案内レール１を覆う形状に構成して必要な機械的強度を付与する。また、案内レール１の周囲を覆うようにスライダー本体９に収納部１４を形成する。このスライダー本体９の収納部１４にボール溝部材１０を収納するとボール溝部材１０は自身の弾性力によって収納部１４内に固定し、スライダー本体９の収納部１４にスライダー中央腹部１３及び左右下側ボール溝部１１の三点で支持される。そして、ボール溝部材１０がスライダー本体９の収納部１４内に組み込まれた状態でスライダー下側ボール溝５及びスライダー上側ボール溝６を研削加工し、案内レール１との間のボール８をスライダー下側ボール溝５及びスライダー上側ボール溝６に収納する。そのため、ボール溝部材１０の組付作業性に優れ、しかもボール溝部材１０の部品形状や組付精度の誤差を解消することができるので、それらの管理を容易化することができる。
また、ボール溝部材１０は、素材をプレス加工で成形し、プレス成形後、熱処理によって必要な機械的強度を付与する。そのため、ボール溝部材１０の加工コストを低廉化し、安価なリニアガイド装置及びその製造方法を提供することができる。

１は案内レール
２はスライダー
３は案内レール下側ボール溝
４は案内レール上側ボール溝
５はスライダー下側ボール溝
６はスライダー上側ボール溝
７は循環路
８はボール
９はスライダー本体
１０はボール溝部材
１１はスライダー下側ボール溝部
１２はスライダー上側ボール溝部
１３はスライダー中央腹部
１４は収納部
１５はスライダー下側ボール溝受部
１６はスライダー中央腹受部

Claims

案内レールとスライダーとの間に多数のボールを介装するリニアガイド装置において、
前記スライダーの本体を構成し、一般構造用圧延鋼材、機械構造用炭素鋼材、クロムモリブデン鋼鋼材、及びステンレス鋼鋼材の何れかから構成されるスライダー本体と、
前記案内レールの周囲を覆うように前記スライダー本体に形成された収納部と、
前記スライダー本体とは別体に構成され、必要な機械的強度が付与されるように炭素工具鋼鋼材、及びクロムモリブデン鋼鋼材の何れかから前記案内レールを覆う形状に構成され、前記案内レールとの間のボールが収納されるボール溝を有するボール溝部材と、を備え、
前記ボール溝部材は、前記スライダー本体の収納部に収納されて弾性力によってスライダー本体の収納部内に固定されると共にスライダー本体の収納部に窪ませて形成されたスライダー中央腹受部及びスライダー下側ボール溝受部の夫々にスライダー中央腹部及び左右下側ボール溝部の三点で支持されることを特徴とするリニアガイド装置。
案内レールとスライダーとの間に多数のボールを介装し、前記スライダーの本体を構成し、一般構造用圧延鋼材、機械構造用炭素鋼材、クロムモリブデン鋼鋼材、及びステンレス鋼鋼材の何れかから構成されるスライダー本体と、前記案内レールの周囲を覆うように前記スライダー本体に形成された収納部と、前記スライダー本体とは別体に構成され、炭素工具鋼鋼材、及びクロムモリブデン鋼鋼材の何れかから前記案内レールを覆う形状に構成されて必要な機械的強度が付与され、前記スライダー本体の収納部に収納されて弾性力によってスライダー本体の収納部内に固定されると共にスライダー本体の収納部に窪ませて形成されたスライダー中央腹受部及びスライダー下側ボール溝受部の夫々にスライダー中央腹部及び左右下側ボール溝部の三点で支持され、前記スライダー本体に組み込まれた状態でボール溝が研削加工され、前記案内レールとの間のボールが前記ボール溝に収納されるボール溝部材とを備えたリニアガイド装置の製造方法において、
前記ボール溝部材は、素材をプレス加工で成形し、プレス成形後、熱処理により前記必要な機械的強度が付与されることを特徴とするリニアガイド装置の製造方法。