JP7157509B2 - 運動案内装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、運動案内装置及びその製造方法に関し、特に減衰機能を有する運動案内装置及びその製造方法に関するものである。

軌道部材に沿った移動部材の直線往復運動を転動体の回転を介して案内する運動案内装置は、現在あらゆる分野の機械装置で使用されている。このような運動案内装置は、移動部材の案内精度の更なる高精度化が望まれており、種々の構成が提案されている。

このような案内精度の向上のための改良として、下記特許文献１に記載された運動案内装置は、緩衝部材が縦方向でみて移動部材の前方または後方に設けられていて、しかも軌道部材を取り囲むスライダとして形成されており、このスライダが軌道部材に関して移動部材の固定面と面一の固定面を有しており、スライダの内輪郭はその大部分にわたって軌道部材の輪郭に、０から４０μｍまでの緩衝ギャップが形成されるように適合しているという構成を備えている。この緩衝ギャップに油膜を形成し、該油膜の作用によって制振作用を発揮させるものである。

特公平６－１０２２８８号公報

しかし、上述した特許文献１に記載された運動案内装置は、移動部材の前方または後方にスライダを取り付けるという構成を備えていることにより、制振を行うスライダと案内を行う移動部材と、各部材がそれぞれの作用を奏する構成となっており、移動部材を直接制振することができないという問題があった。また、移動部材にスライダを取り付ける構成であるため、運動案内装置の小型化を図ることが難しいという問題もあった。さらに、従来の緩衝部材を備えた運動案内装置においては、緩衝ギャップを０から４０μｍに設定する必要があり、軌道部材に転動体を介して移動部材を組付けている構成上、移動部材に取り付けられたスライダと軌道部材の間の緩衝ギャップを上述した範囲に設定するために、転動体の径を調整したり、軌道部材とスライダの対向面を加工するなど、この緩衝ギャップの寸法の調整を厳しく管理する必要があり、工数の削減を図ることが難しく、これに伴って製造コストの抑制を図ることが難しいという問題もあった。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、案内精度を向上させると共に、複雑な加工を必要とせずに所定の寸法管理を行うことができる運動案内装置及び運動案内装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明に係る運動案内装置は、長手方向に沿って転動体転走面が形成される軌道部材と、前記転動体転走面と対向する位置に形成された負荷転動体転走面と、前記負荷転動体転走面と平行して形成された無負荷転動体転走路が形成された移動部材と、前記転動体転走面と前記負荷転動体転走面とによって形成される負荷転走路内に転走自在に配置される複数の転動体を介して前記移動部材が前記軌道部材の長手方向に往復移動可能に組み付けられ、前記移動部材は、前記負荷転動体転走面と前記無負荷転動体転走路が形成されると共に、前記軌道部材の上面と対向する中央部と前記軌道部材の左右両側面にそれぞれ対向する一対の脚部を有する移動部材本体と、前記負荷転走路と前記無負荷転動体転走路の端同士を連通する方向転換路が形成されると共に前記移動部材本体の両端にそれぞれ装着される一対の側蓋と、を備え、前記負荷転走路、前記無負荷転動体転走路及び一対の前記方向転換路によって形成される無限循環路を有する運動案内装置において、前記中央部の前記軌道部材の上面との対向部分には、前記上面と第１の所定の隙間を有する減衰材が取り付けられ、前記減衰材は、前記移動部材本体の長手方向の両端部及び幅方向の両端部にそれぞれ第２の所定の隙間を介して取り付けられ、前記減衰材の少なくとも幅方向の両端に密封部材が配置されることを特徴とする。

また、本発明に係る運動案内装置の製造方法は、軌道部材と、複数の転動体を介して前記軌道部材に対して相対移動可能に組み付けられる移動部材と、前記移動部材に一体に設けられる減衰材を備える転がり案内装置の製造方法であって、平滑な転写面を有する基準軌道部材に基準転動体を組付けた移動部材本体を組付ける第１の工程と、前記移動部材本体と前記転写面の間に前記減衰材を注入し、固化させる第２の工程を有することを特徴とする。

本発明に係る運動案内装置によれば、移動部材本体の長手方向の両端部及び幅方向の両端部にそれぞれ所定の隙間を介して減衰材が取り付けられているので、直接移動部材を制振することができ、減衰材と軌道部材の間に形成された油膜を密封する密封手段を減衰材の周囲に形成された隙間に形成することができるので、油膜を形成する油が移動部材本体に形成された負荷転動体転走面に侵入して転動体の円滑な転走に悪影響を与えることなく高精度の案内を実現することが可能となる。

また、本発明に係る運動案内装置の製造方法によれば、軌道部材と、複数の転動体を介して前記軌道部材に対して相対移動可能に組み付けられる移動部材と、前記移動部材に一体に設けられる減衰材を備える転がり案内装置の製造方法であって、平滑な転写面を有する基準軌道部材に基準転動体を組付けた移動部材本体を組付ける第１の工程と、前記移動部材本体と前記転写面の間に前記減衰材を注入し、固化させる第２の工程を有するので、手間のかかる加工を行うことなく、軌道部材と減衰材の間に形成される隙間を精度良く形成することができる。

本発明の実施形態に係る運動案内装置の斜視図。 図１におけるＡ－Ａ断面図。 本発明の実施形態に係る運動案内装置の移動部材本体の底面図。 本発明の実施形態に係る運動案内装置の移動部材本体の変形例を示す底面図。 本発明の実施形態に係る運動案内装置の製造方法における基準転動体及び仮循環部材を取り付けた移動部材本体を基準軌道部材に組み付けた状態を示す断面図。 本発明の実施形態に係る運動案内装置の製造方法における基準転動体及び仮循環部材を取り付けた移動部材本体を基準軌道部材に組み付けた状態を示す斜視図。 本発明の実施形態に係る運動案内装置の製造方法における領域制限部材を取り付ける工程を説明するための斜視図。 本発明の実施形態に係る運動案内装置の製造方法における端部治具を取り付ける工程を説明するための斜視図。 図８におけるＢ－Ｂ断面図。 本発明の実施形態に係る運動案内装置の製造方法における減衰材を注入する工程を説明するための斜視図。 本実施形態に係る運動案内装置の転動体の変形例を示す断面図。

以下、本発明に係る運動案内装置及びその製造方法の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係る運動案内装置の斜視図であり、図２は、図１におけるＡ－Ａ断面図であり、図３は、本発明の実施形態に係る運動案内装置の移動部材本体の底面図であり、図４は、本発明の実施形態に係る運動案内装置の移動部材本体の変形例を示す底面図であり、図５は、本発明の実施形態に係る運動案内装置の製造方法における基準転動体及び仮循環部材を取り付けた移動部材本体を基準軌道部材に組み付けた状態を示す断面図であり、図６は、本発明の実施形態に係る運動案内装置の製造方法における基準転動体及び仮循環部材を取り付けた移動部材本体を基準軌道部材に組み付けた状態を示す斜視図であり、図７は、本発明の実施形態に係る運動案内装置の製造方法における領域制限部材を取り付ける工程を説明するための斜視図であり、図８は、本発明の実施形態に係る運動案内装置の製造方法における端部治具を取り付ける工程を説明するための斜視図であり、図９は、図８におけるＢ－Ｂ断面図であり、図１０は、本発明の実施形態に係る運動案内装置の製造方法における減衰材を注入する工程を説明するための斜視図であり、図１１は、本実施形態に係る運動案内装置の転動体の変形例を示す断面図である。

図１及び２に示すように、本実施形態に係る運動案内装置１は、長手方向に転動体転走面１１を有する軌道部材１０と、複数の円柱状の転動体３０を介して前記軌道部材１０に組み付けられると共に前記転動体転走面１１に沿って直線状に往復移動する移動部材２０とを備えている。

軌道部材１０には、複数のボルト孔が上面１２から底面に向かって形成されている。本実施形態に係る運動案内装置１は、軌道部材１０に形成されたこれら複数のボルト孔にボルトを挿通し基台等の相手部品に締結されている。この軌道部材１０は、断面略矩形状に形成された長尺部材であり、その表面に長手方向に延びる転動体転走面１１が形成された部材であり、転動体転走面１１は、後述する移動部材２０との間に配置された複数の転動体３０からの負荷を受けることができるようになっている。なお、転動体３０は、軌道部材１０の両側面に上下一対となるように、転動体転走面１１が合計４条形成されている。

移動部材２０は、軌道部材１０の上面１２及び左右両側面１３，１３に跨るように、断面略コ字状をしており、移動部材本体２１と、この移動部材本体２１の往復移動方向である両端面に取り付けられた一対の側蓋２２とを備えている。なお、移動部材本体２１は、鋼などの強度の高い材料で構成されており、好ましくは鍛造によって構成されると好適である。また、側蓋２２は、合成樹脂などによって構成されると好適である。なお、側蓋２２の移動部材本体２１との組付け面には、図示しない方向転換路が形成されており、転動体転走面１１と負荷転動体転走面２３とからなる負荷転走路と無負荷転動体転走路２４の端部同士を連通させて転動体転走路、無負荷転動体転走路及び方向転換路からなる無限循環路を構成している。

移動部材本体２１及び側蓋２２は、軌道部材１０の上面１２に対向する中央部２１ａと、軌道部材１０の左右両側面１３，１３に対向する一対の脚部２１ｂ，２１ｂとを有している。図２に示すように、移動部材本体２１には、軌道部材１０の転動体転走面１１と対向するように軌道部材１０の長手方向に延びる例えば合計４条の負荷転動体転走面２３が形成されている。

また、移動部材本体２１には、負荷転動体転走面２３と平行に延びる無負荷転動体転走路２４が合計４条形成されている。無負荷転動体転走路２４には、循環する転動体３０を案内することができる案内部材２５が組み付けられている。この場合、移動部材本体２１に無負荷転動体転走路２４を加工し、無負荷転動体転走路２４に合成樹脂等で形成した案内部材２５を組付けることで、簡単な加工で容易に無負荷転動体転走路２４内に転動体を案内することが可能となる。

また、移動部材本体２１の中央部２１ａにおける軌道部材１０の上面１２との対向面には、減衰材４０が上面１２と所定の隙間を介して取り付けられている。減衰材４０と上面１２との隙間は、２０～４０μｍに設定すると好適である。図３に示すように、減衰材４０は、移動部材本体２１の中央部２１ａの長手方向の両端部及び幅方向の両端部にそれぞれ所定の隙間を介して取り付けられており、該隙間には、減衰材４０の外周縁に沿うように密封部材４２が取り付けられている。密封部材４２は、図２に示すように、減衰材４０の両側面から軌道部材１０の上面に向かって延びると共に、移動部材本体２１の長手方向に沿って延設されており、移動部材２０の移動方向に沿って連続して形成されている。密封部材４２の先端は先細り状に形成されて軌道部材１０の上面に接触しており、軌道部材１０に接した際の面圧の上昇が抑えられている。このように密封部材４２を備えることで減衰材４０と上面１２の間に介在させた油膜を保持している。減衰材４０は、低摩擦摺動面材料として用いられる合成樹脂材を用いると好適である。

なお、減衰材４０の上面１２との対向面は、図３に示すように平滑に形成しても構わないが、図４に示すように、互いに交差する複数の溝４１からなる幾何学的な模様を付した凹凸形状としても構わない。この場合、複数の溝４１内に上述した油膜を保持することができるので、より多くの油を保持して油膜を形成することが可能となる。この場合、減衰材４０´に凹凸形状を形成する方法としては、減衰材４０´にきさげ加工を施しても構わないし、後述する基準軌道部材５１の上面に形成する凹凸形状を転写することによって形成しても構わない。

また、複数の転動体３０は、隣り合う転動体３０間に配置された図示しない間座部と、その長手方向に沿って配列された間座部を繋ぐ図示しない帯状の連結部とからなる連結帯により保持されていると好適である。このように、転動体３０間に配置された間座部により転動体３０同士の衝突を防止することができる。また、転動体３０は、連結帯によって一連に連結保持することができるので、転動体３０を整列させたまま、回転軸に傾きを生じさせることなく円滑に転走させることができる。

このように構成された本実施形態に係る運動案内装置１は、移動部材２０が軌道部材１０と所定の隙間を有する減衰材４０を備えているので、運動案内装置１を大型にすることなく運動案内装置１本来の構成部材である移動部材２０に制振機能を持たせることができ、減衰材４０と上面１２との間に適切な油膜を形成することができるので、制振精度を向上させることが可能となる。

次に、図５から図１０を参照して本実施形態に係る運動案内装置１の製造方法について説明を行う。図５に示すように、まず、移動部材本体２１を準備する。移動部材本体２１は、上述したように、平板状の中央部２１ａと中央部２１ａの幅方向の両端から垂下して延設される一対の脚部２１ｂ，２１ｂを備えている。また、一対の脚部２１ｂには、長手方向に沿って負荷転動体転走面２３が形成されている。なお、移動部材本体２１は、鍛造によって形成されると、後述する減衰材の注入の際に減衰材の食いつきが良くなるため、好適である。

次に、移動部材本体２１の負荷転動体転走面２３に基準転動体５２を取り付ける。基準転動体５２は、運動案内装置１に組み込まれる転動体３０と同様の転動体を用いても構わないが、移動部材本体２１を軌道部材１０に組み付けた際の移動部材本体２１と軌道部材１０の相対的な位置を規定できればよいので、無限循環路を構成する必要はなく、負荷転動体転走面２３のみに基準転動体５２を配置しても構わない。

その後、図６に示すように、基準転動体５２が脱落しないように、脚部２１ｂの長手方向に沿った端部に仮循環部材５３をそれぞれ取り付ける。仮循環部材５３は、上述した側蓋２２の脚部２１ｂに対応する部分のみで構成した分割体として構成すると好適である。このように構成することで、左右の仮循環部材５３の間、側蓋２２の中央部２１ａに対応する部分は後述する端部治具５５ａ，５５ｂを組付けることが可能となる。

次に、基準転動体５２及び仮循環部材５３を組付けた移動部材本体２１を基準軌道部材５１に組み付ける（第１の工程）。基準軌道部材５１は、軌道部材１０と同様に長手方向に沿って転動体転走面が形成された部材であるが、軌道部材１０とは異なり、上面５１ａに取付孔が形成されておらず、平滑に形成されている。また、上面５１ａには、図４に示した凹凸形状に対応した凹凸形状を形成した転写面を形成することで、減衰材を注入した際に、該凹凸形状を減衰材４０の表面に転写することが可能となっている。また、基準軌道部材５１の上面５１ａは、減衰材を注入した後に減衰材４０の軌道部材１０との対向面と同位置になるため、減衰材４０と軌道部材１０の上面１２に所定の隙間を形成するために、基準軌道部材５１の上面５１ａは、軌道部材１０の上面１２よりも高く形成すると好適である。なお、この隙間の調整方法は、基準軌道部材５１の上面５１ａ位置による調整方法の他、例えば、基準転動体５２を転動体３０よりも小径にして減衰材４０と軌道部材１０の上面１２との隙間を調整しても構わない。

その後、基準軌道部材５１と移動部材本体２１の間に領域制限部材５４を挿入して取り付ける。領域制限部材５４は、中央部２１ａと一対の脚部２１ｂの連続部分に取り付けられる。この領域制限部材５４によって、減衰材を注入した際に、減衰材が基準軌道部材５１の側面側まで漏れ出すことを防止すると共に、減衰材４０の幅方向の両端部に所定の隙間を形成することが可能となる。

次に、移動部材本体２１の長手方向の両端に一組の端部治具５５ａ，５５ｂを取り付ける。図９に示すように、端部治具は、移動部材本体２１の一方端に取り付けられると共に、注入口５６を備えた第１の端部治具５５ａと、移動部材本体２１の他方端に取り付けられる第２の端部治具５５ｂとから構成されている。第１の端部治具５５ａは、上述したように、減衰材原料を注入する注入器４３を組付ける挿入孔を有する注入口５６と、移動部材本体２１と基準軌道部材５１の上面５１ａに形成された転写面の間に挿入されると共に注入口５６と連通する注出口５８が形成された挿入片５７を備えている。第２の端部治具５５ｂは、減衰材が漏れ出さないように移動部材本体２１の端部を閉塞できる部材であり、第１の端部治具５５ａと同様に、移動部材本体２１と基準軌道部材５１の上面５１ａの間に挿入される挿入片５７が形成されている。このように、端部治具５５ａ，５５ｂが挿入片５７を有しているので、減衰材が固化した際に、減衰材４０の長手方向の両端に所定の隙間を形成することが可能となる。

次に、図１０に示すように、第１の端部治具５５ａの注入口５６に減衰材原料が封入された注入器４３を取り付けて注出口５８から減衰材原料を基準軌道部材５１の上面に形成された転写面と移動部材本体２１の間に注入する。注入器４３は、ピストンとシリンダとから成る従来周知の注入器を適宜採用することが可能であり、減衰材原料は、所定の時間で固化する粘性のある原料であると好適である。また、第２の端部治具５５ｂには、確認孔５９が形成されており、注出口５８から注出された減衰材原料が確認孔５９から排出されるまで注入することで基準軌道部材５１の上面５１ａと移動部材本体２１の間に隙間なく減衰材原料を注入することができる。

その後、基準転動体５２，仮循環部材５３、領域制限部材５４及び端部治具５５ａ，５５ｂを取り付けた移動部材本体２１を基準軌道部材５１に組み付けたままの状態で、減衰材原料が固化するまでの間保持する（第２の工程）。なお、第２の工程の前に、第１の端部治具５５ａを注入器４３と共に移動部材本体２１から取り外し、基準軌道部材５１に付着した減衰材原料を拭き取ったうえで、第２の端部治具５５ｂと同様の部材を第１の端部治具５５ａと組み替えて減衰材原料の固化まで保持しても構わない。

減衰材原料が固化したところで、移動部材本体２１を基準軌道部材５１から取り外し、後、基準転動体５２，仮循環部材５３、領域制限部材５４及び端部治具５５ａ，５５ｂを取り外すことで、移動部材本体２１の中央部２１ａにおける軌道部材１０の上面１２との対向面に軌道部材１０の上面１２から所定の隙間を有すると共に、外周縁に所定の隙間を有する減衰材４０を有する移動部材本体２１を製造することができる。その後、当該移動部材本体２１に転動体３０や側蓋２２などを取り付けて移動部材２０を構成し、この移動部材２０を軌道部材１０に組み付けて運動案内装置１を製造することができる。

このように、運動案内装置１を製造することで、減衰材４０と軌道部材１０の上面１２との間の隙間寸法を調整するために、減衰材４０の研削や運動案内装置１に組み込まれる転動体３０の直径の調整といった、煩雑な調整工程を削減することができ、複雑な加工を必要とせずに所定の寸法管理を行うことができる。また、減衰材４０の注入以外の工程は、既存の運動案内装置の製造方法と同一であるので、既存の製造工程に大幅な変更を加えることなく容易に本実施形態に係る運動案内装置１を製造することが可能となる。

また、上述した実施形態においては、転動体３０に円柱状のローラを用いた場合について説明を行ったが、転動体はローラに限らず、図１１に示すように、球状のボール３００を用いても構わない。

また、減衰材４０の取付位置は、移動部材本体２１の中央部２１ａにおける軌道部材１０の上面１２との対向面に形成した場合について説明を行ったが、減衰材の取り付ける位置は、軌道部材１０と対向する位置であれば、どのように形成してもよく、例えば、図２における脚部２１ｂの上下の転動体３０の間や、下側の転動体３０の下方に減衰材を取り付けても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ 運動案内装置、 １０ 軌道部材、 １１ 転動体転走面、 ２０ 移動部材、 ２１ 移動部材本体、 ２１ａ 中央部、 ２１ｂ 脚部、 ２３ 負荷転動体転走面、 ２４ 無負荷転動体転走路、 ３０ 転動体、 ４０ 減衰材、 ４１ 溝、 ５１ 基準軌道部材、 ５２ 基準転動体、 ５３ 仮循環部材、 ５４ 領域制限部材、 ５５ａ 第１の端部治具、 ５５ｂ 第２の端部治具。

Claims (7)

1. 長手方向に沿って転動体転走面が形成される軌道部材と、
   前記転動体転走面と対向する位置に形成された負荷転動体転走面と、前記負荷転動体転走面と平行して形成された無負荷転動体転走路が形成された移動部材と、
   前記転動体転走面と前記負荷転動体転走面とによって形成される負荷転走路内に転走自在に配置される複数の転動体を介して前記移動部材が前記軌道部材の長手方向に往復移動可能に組み付けられ、
   前記移動部材は、前記負荷転動体転走面と前記無負荷転動体転走路が形成されると共に、前記軌道部材の上面と対向する中央部と前記軌道部材の左右両側面にそれぞれ対向する一対の脚部を有する移動部材本体と、
   前記負荷転走路と前記無負荷転動体転走路の端同士を連通する方向転換路が形成されると共に前記移動部材本体の両端にそれぞれ装着される一対の側蓋と、を備え、
   前記負荷転走路、前記無負荷転動体転走路及び一対の前記方向転換路によって形成される無限循環路を有する運動案内装置において、
   前記中央部の前記軌道部材の上面との対向部分には、前記上面と第１の所定の隙間を有する減衰材が取り付けられ、
   前記減衰材は、前記移動部材本体の長手方向の両端部及び幅方向の両端部にそれぞれ第２の所定の隙間を介して取り付けられ、
   前記減衰材の少なくとも幅方向の両端に密封部材が配置されることを特徴とする運動案内装置。
2. 請求項１に記載の運動案内装置において、
   前記減衰材の前記上面との対向面には、凹凸形状が形成されることを特徴とする運動案内装置。
3. 請求項２に記載の運動案内装置において、
   前記凹凸形状は互いに交差する複数の溝からなる幾何学模様であることを特徴とする運動案内装置。
4. 軌道部材と、複数の転動体を介して前記軌道部材に対して相対移動可能に組み付けられる移動部材と、前記移動部材に一体に設けられる減衰材を備える運動案内装置の製造方法であって、
   平滑な転写面を有する基準軌道部材に基準転動体を組付けた移動部材本体を組付ける第１の工程と、
   前記移動部材本体と前記転写面の間に前記減衰材を注入し、固化させる第２の工程を有することを特徴とする運動案内装置の製造方法。
5. 請求項４に記載の運動案内装置の製造方法において、
   前記第２の工程は、前記移動部材本体の長手方向の両端に一組の端部治具を組み付ける工程を備えることを特徴とする運動案内装置の製造方法。
6. 請求項４又は５に記載の運動案内装置の製造方法において、
   前記第２の工程は、前記移動部材本体に領域制限部材を組み付ける工程を備えることを特徴とする運動案内装置の製造方法。
7. 請求項４から６の何れか１項に記載の運動案内装置の製造方法において、
   前記移動部材本体は、鍛造によって製造されることを特徴とする運動案内装置の製造方法。

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