TWI482913B - 運動導引裝置及其製造方法 - Google Patents

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Description

運動導引裝置及其製造方法
本發明係關於一種對平台等導引對象引導進行直線或曲線運動的線性導軌、栓槽等運動導引裝置及其製造方法。
作為用以對平台等導引對象引導進行直線運動或曲線運動的機械要件，習知有如在導引部分介設有滾珠、滾子等滾動體的運動導引裝置。因為可獲得輕快的動作，因而利用在諸如機器人、工具機、半導體·液晶製造裝置、醫療機器等各種領域中。
就運動導引裝置之一種的線性導軌，係設置有：在基座上所安裝的軌道滑軌、以及組裝成可對軌道滑軌進行相對運動的移動塊。在軌道滑軌中形成沿長邊方向延伸的滾動體滾走部。在移動塊形成與滾動體滾走部相對向的負載滾動體滾走部，且設有使滾動體進行循環的滾動體循環路徑。在軌道滑軌的滾動體滾走部、與移動塊的負載滾動體滾走溝槽之間，介設滾動體。若移動塊對軌道滑軌進行相對直線運動，則在軌道滑軌與移動塊之間所介設的滾動體便進行滾動運動。
近年，機械要件的運動導引裝置亦被要求輕量化。特別係當未施加高載重的民生用、或組裝於多關節機器人的情況、或組裝於XY平台中的情況等，均要求輕量化。
達運動導引裝置的移動塊輕量化之技術，在專利文獻1 中有揭示如圖23所示，將形成滾動體滾走部21a的砂芯21內插於模具中，並在砂芯21周圍一體成形由樹脂或鋁構成之成形體22的移動塊。
專利文獻2有揭示如圖24所示，在形成滾動體滾走部31a的中空塊31內，填充有樹脂或鋁等填充材32的移動塊。
專利文獻3有揭示如圖25所示，將形成滾動體滾走部41a的滾走平板41，與用以將移動塊安裝於對象零件的安裝平板42設為不銹鋼製，且在該等平板41、42上一體形成有樹脂成形體43的移動塊。
(專利文獻1)日本專利第3550208號公報(專利文獻2)日本專利特開平8－326747號公報(專利文獻3)日本專利特公平7－18448號公報
但是，若就單一移動塊著眼於其內部功能，便可區分為以下三部分。其一，滾動體進行滾動運動的滾動體滾走部。因為需要強度，因而由可熱處理的鋼材製成。其二，安裝於對象零件上的安裝面。因為承受對象零件的載重，因而需要某程度的強度，但因滾動體並非進行滾動運動，因而並不需要進行熱處理。其三，使滾動體進行循環的滾動體返回通道。因為滾動體僅通過，因而並不需要如前二者的強度，只要做出形狀便可。
若著眼於上述第3部分，習知達輕量化的移動塊有以下 的問題。就專利文獻1所記載的移動塊中，安裝面與滾動體返回通道二者均屬於樹脂製或鋁製。但是，當設為樹脂製時，安裝面的強度不足，若將安裝面與滾動體返回通道設為鋁製時，雖可達某程度的輕量化，但是量產性低。此外，就專利文獻2與3所記載的移動塊，因為安裝面係與滾動體滾走部同屬於鋼材，因而並無法達到足夠的輕量化。
即，任一移動塊係屬於三個部分由二種材料製成。故，三個部分中二個部分屬於相同材料。當欲達輕量化時難謂強度足夠，且若欲保有強度便造成輕量化不足。
因此，本發明之目的在於提供一種兼顧強度與輕量化，且量產性亦優異的運動導引裝置及其製造方法。
以下，針對本發明進行說明。
為解決上述問題，申請專利範圍第1項所記載發明的運動導引裝置，係包括有：軌道構件、移動塊及複數滾動體；而該軌道構件係具有滾動體滾走部；該移動塊係具有與上述滾動體滾走部相對向的負載滾動體滾走部，同時具有包含與上述負載滾動體滾走部大略平行延伸之滾動體返回通道的滾動體循環路徑；該等複數滾動體係排列於上述滾動體循環路徑；如此之運動導引裝置中，上述移動塊係包括有：鋼製滾動部分、樹脂製返回部分及安裝部分；而該滾動部分係具有上述負載滾動體滾走部；該返回部分係具有上述滾動體返回通道；該安裝部分係結合於上述滾動部 分，具有用以將上述移動塊安裝於對象零件的安裝面，且由比重較小於上述滾動部分、比上述返回部分更具有剛性的材質構成。
申請專利範圍第2項所記載的發明，係就申請專利範圍第1項所記載的運動導引裝置，其中，上述安裝部分係利用複數螺栓或黏著劑結合於上述滾動部分。
申請專利範圍第3項所記載的發明，係就申請專利範圍第1或2項所記載的運動導引裝置，其中，上述返回部分係一體樹脂成形於上述滾動部分與上述安裝部分。
申請專利範圍第4項所記載的發明，係就申請專利範圍第2項所記載的運動導引裝置，其中，上述安裝部分係利用複數螺栓結合於上述滾動部分，且上述移動塊的俯視圖中，在上述安裝部分的上述安裝面，用以將上述移動塊安裝於對象零件的複數安裝螺紋，相對於上述移動塊行進方向的中心線成左右對稱排列，而將上述滾動部分與上述安裝部分結合的上述複數螺栓，依接近上述複數安裝螺紋的方式，相對於上述移動塊行進方向的中心線成左右對稱排列。
申請專利範圍第5項所記載的發明，係就申請專利範圍第1或2項所記載的運動導引裝置，其中，上述滾動部分係具有：與上述軌道構件的上面相對向之中央部、以及與上述軌道構件的側面相對向且從上述中央部的寬度方向二側下垂的一對腳部；而上述腳部之基部係壁厚較厚於上述腳部之前端部。
申請專利範圍第6項所記載的發明，係就申請專利範圍第1或2項所記載的運動導引裝置，其中，在上述安裝部分開穿朝上述移動塊行進方向延伸的貫通孔，在上述貫通孔內將設置上述返回部分的至少其中一部分。
申請專利範圍第7項所記載的發明，係就申請專利範圍第1或2項所記載的運動導引裝置，其中，上述安裝部分係鋁製、鋁合金製、陶瓷製或FRP製。
申請專利範圍第8項所記載的發明，係就申請專利範圍第2項所記載的運動導引裝置，其中，上述安裝部分係由複數螺栓而結合於上述滾動部分，上述運動導引裝置係更進一步包括有：在將相互接觸的上述安裝部分與上述滾動部分之黏著面配置於水平面內的狀態下，當從上述軌道構件的長邊方向觀看時，防止上述安裝部分對上述滾動部分朝左右方向之偏移的防止位置偏移手段。
申請專利範圍第9項所記載的發明，係就申請專利範圍第8項所記載的運動導引裝置，其中，上述防止位置偏移手段係具有：在上述安裝部分與上述滾動部分的黏著面之至少其中一者設置的黏著溝槽、以及填充於該黏著溝槽的黏著劑。
申請專利範圍第10項所記載的發明，係就申請專利範圍第8項所記載的運動導引裝置，其中，上述防止位置偏移手段係具有：使位置分別對準於上述安裝部分與上述滾動部分的各自黏著面而設置的孔、以及嵌入於該等孔的銷。
申請專利範圍第11項所記載的發明，係就申請專利範圍第8項所記載的運動導引裝置，其中，上述防止位置偏移手段係具有：從上述安裝部分的黏著面朝垂直方向伸出，且抵接於上述滾動部分的側面之突抵部。
申請專利範圍第12項所記載的發明，係就申請專利範圍第3項所記載的運動導引裝置，其中，在黏著於上述返回部分的上述安裝部分之樹脂黏著面，為可防止因成形後的樹脂收縮而在上述樹脂黏著面與上述返回部分之間出現間隙而設置在成形時流入樹脂的溝槽。
申請專利範圍第13項所記載發明的運動導引裝置之製造方法，係具備有：軌道構件、移動塊及複數滾動體的運動導引裝置之製造方法，該軌道構件係具有滾動體滾走部；該移動塊係具有與上述滾動體滾走部相對向的負載滾動體滾走部，且具有包含與上述負載滾動體滾走部大略平行延伸之滾動體返回通道的滾動體循環路徑；該複數滾動體係排列於上述滾動體循環路徑中；其係包括有第1結合步驟與第2結合步驟；而，該第1結合步驟係在具有上述負載滾動體滾走部的鋼製滾動部分具有用以將上述移動塊安裝於對象零件的安裝面，並結合由比重較小於上述滾動部分、比具有上述滾動體返回通道的樹脂製滾動體返回部分更具有剛性之材質構成的安裝部分；該第2結合步驟係將具有上述滾動體返回通道的樹脂製返回部分，結合於上述滾動部分與上述安裝部分。
申請專利範圍第14項所記載的發明，係就申請專利範 圍第13項所記載的運動導引裝置之製造方法，其中，上述第1結合步驟係使用複數螺栓或黏著劑，將上述安裝部分結合於上述滾動部分。
申請專利範圍第15項所記載的發明，係就申請專利範圍第13或14項所記載的運動導引裝置之製造方法，其中，上述第2結合步驟中，以上述滾動部分與上述安裝部分為砂芯而內插於模具中，藉由將樹脂射出成形於模具中，而將樹脂製上述返回部分一體樹脂成形於上述滾動部分與上述安裝部分。
申請專利範圍第16項所記載的發明，係就申請專利範圍第13或14項所記載的運動導引裝置之製造方法，其中，上述運動導引裝置之製造方法係更進一步包括有：在將上述安裝部分結合於上述滾動部分的上述第1結合步驟後，再對上述滾動部分的上述負載滾動體滾走部施以研削加工的滾走部精整步驟。
根據申請專利範圍第1項所記載的發明，移動塊具有滾動體滾走部的滾動部分係使用可熱處理的鋼材，而用以安裝於對象零件上且具有安裝面的安裝部分(不需要熱處理的部分)係使用比重較小於鋼的材料，而僅需形成形狀便可的返回部分則使用樹脂。因為將強度、比重不同的三種材料配置於移動塊的適當處，因此可獲得兼顧強度與輕量化的移動塊。
根據申請專利範圍第2項所記載的發明，將鋼製滾動部 分內插於模具中，即使未使用將金屬製安裝部分進行壓鑄的壓鑄法，仍可將滾動部分與安裝部分相結合。若使用壓鑄法，滾動部分的負載滾動體滾走部之熱處理趨於困難。理由係在將滾動部分的負載滾動體滾走部施以熱處理後，若將安裝部分施行壓鑄，便因壓鑄導致經熱處理過的滾動部分之負載滾動體滾走部鈍化。反之，若在將安裝部分施行壓鑄後，才對滾動部分的負載滾動體滾走溝槽施行熱處理，則經壓鑄過的安裝部分便因熱處理而熔融。
根據申請專利範圍第3項所記載的發明，可將返回部分一體結合於滾動部分與安裝部分。另外，在樹脂成形中，因為成形溫度並未如壓鑄時的高溫，因而即使內插入滾動部分與安裝部分，經熱處理過的滾動部分之負載滾動體滾走部仍不會鈍化。
根據申請專利範圍第4項所記載的發明，因為將滾動部分與安裝部分相結合的螺栓位置、與用以將對象零件安裝於安裝部分上的安裝螺紋位置相接近，因此當欲將移動塊從軌道構件朝上方向拉取而施以反徑向載重時，便可防止安裝部分發生變形。
根據申請專利範圍第5項所記載的發明，即使將移動塊朝軌道構件推擠的徑向載重、或施加欲從軌道構件中拉取移動塊的反徑向載重時，仍可防止滾動部分的腳部變形。
根據申請專利範圍第6項所記載的發明，因為藉由在比重較大的安裝部分中開鑿貫通孔，並在貫通孔內設置返回部分的至少其中一部分，因而可將移動塊更輕量化。
根據申請專利範圍第7項所記載的發明，可獲得具有鋼材與樹脂之中間比重、強度的金屬。
根據申請專利範圍第8項所記載的發明，即使承受對移動塊所施加的水平方向載重，仍可防止安裝部分與滾動部分發生偏移。對運動導引裝置的移動塊不僅施加徑向方向(垂直上方向)與反徑向方向(垂直下方向)的載重，亦施加水平方向載重。相較於承受僅利用螺栓座面的摩擦力而對移動塊施加水平方向載重的情況下，可提升製品的安全‘性。
根據申請專利範圍第9項所記載的發明，藉由將安裝部分與滾動部分利用剪切強度較高的黏著劑進行黏著，便可防止該等發生偏移。藉由適當設定黏著劑本身的強度、黏著面積，便可確保強度(對偏移的反抗力)。
根據申請專利範圍第10項所記載的發明，藉由在安裝部分與滾動部分間介設銷，便可利用銷的剪切力而防止該等發生偏移。藉由適當設定孔徑、銷徑，便可確保強度(對偏移的反抗力)。
根據申請專利範圍第11項所記載的發明，因為在安裝部分中設有抵接於滾動部分的突抵部，因而可防止該等偏移。藉由適當設定突抵部的尺寸，便可確保突抵部的剪切強度與彎曲強度。此外，相較於利用黏著劑、銷進行結合的情況下，可減少加工步驟，因而使製造容易。
根據申請專利範圍第12項所記載的發明，可防止因成形後的樹脂收縮導致在安裝部分與返回部分之間發生間 隙，可防止滾動體返回通道的位置偏移。
根據申請專利範圍第13項所記載的發明，因為將強度、比重不同的三種材料配置於移動塊的適當處，因而可獲得兼顧強度與輕量化的移動塊。
根據申請專利範圍第14項所記載的發明，即使未使用熱處理較為困難的壓鑄法，仍可將滾動部分與安裝部分相結合。
根據申請專利範圍第15項所記載的發明，可將返回部分一體結合於滾動部分與安裝部分。另外，在樹脂成形中，因為成形溫度不如壓鑄般高溫，因而即使內插滾動部分與安裝部分，經熱處理過的滾動部分之負載滾動體滾走部仍不會鈍化。
根據申請專利範圍第16項所記載的發明，以對象零件上所安裝的安裝部分為基準，可將負載滾動體滾走部形成於正確位置處。
圖1所示係本發明第1實施形態的運動導引裝置之立體圖。該運動導引裝置係具備有：軌道構件的軌道滑軌1、以及沿軌道滑軌1進行滑動的移動塊2。軌道滑軌1係安裝於基座上，移動塊2安裝於導引對象的對象零件上。在軌道滑軌1與移動塊2之間可滾動運動地介設滾動體的滾珠3。
圖2所示係中空軌道滑軌1。軌道滑軌1係異形截面，呈細長直線狀延伸。在軌道滑軌1上面的左右二端部朝長 邊方向延伸加工為滾動體滾走部，例如二條滾珠滾走溝槽1a。於軌道滑軌1的左右二側面上端部，亦朝長邊方向延伸加工為滾動體滾走部，例如二條滾珠滾走溝槽1a。即，在本實施形態中合計有四條滾珠滾走溝槽1a。滾珠滾走溝槽1a的截面形狀係由單一圓弧構成的圓拱溝槽形狀、或由二個圓弧構成的哥德式溝槽形狀。滾珠滾走溝槽1a的條數、滾珠滾走溝槽1a與滾珠3的接觸角等，配合運動導引裝置的負載載重而有各種設定。因為滾珠3進行滾動運動，因而滾珠滾走溝槽1a被加工成表面粗度較小且強度較強。在中空軌道滑軌1的上平板1c與下平板1d中，開穿供將軌道滑軌1固定於基座上之安裝孔1e。在上平板1c上所開穿孔的直徑，僅些微大於將軌道滑軌1安裝於基座上的螺栓頭部直徑。在下平板1d上所開穿孔的直徑小於螺栓的頭部直徑，且較大於螺栓的螺紋部直徑。
針對軌道滑軌1之製造方法進行說明。首先，準備經熱軋擠出過的圓形或方形管。管的材質係碳鋼、鉻鋼或不銹鋼等鋼。然後，為調整管的壁厚、或將表面的缺陷去除，便對管施行通過模具的抽伸。接著，對管施行通過異形模具的異形抽伸。藉由異形抽伸，圓形或多角形的管截面形狀便塑性變形為軌道滑軌1的截面形狀。在施行該異形抽伸的同時，亦對軌道滑軌1的滾珠滾走溝槽1a施行加工。其次，施行滾珠滾走溝槽1a的淬火。經淬火後，便矯正軌道滑軌1的彎曲，並在軌道滑軌1的上平板1c與下平 板1d上開鑿安裝孔。最後再對滾珠滾走溝槽1a施行研削加工。
如圖1所示，在軌道滑軌1中組裝移動塊2。移動塊2係整體形成鞍形狀，將由移動塊本體6、以及分別設置於移動塊本體6之移動方向二端部的樹脂製端板13構成。圖1所示係將靠眼前側的端板13拆卸之狀態。
圖3所示係從軌道滑軌1之軸方向所觀看到的移動塊本體6之側視圖(含部分截面)。移動塊本體6係由三個部分構成，即，由：加工作為負載滾動體滾走部之負載滾珠滾走溝槽的鋼製滾動部分8、具有供將移動塊2安裝於對象零件上之安裝面的鋁製安裝部分9、以及加工作為滾動體返回通道之滾珠返回通道10a的樹脂製返回部分10所構成。
滾動部分8所示係碳鋼、鉻鋼或不銹鋼等鋼製。滾動部分8係具備有：與軌道滑軌1上面相對向的中央部8a、以及對應於軌道滑軌1的側面並從中央部8a的寬度方向二側下垂的一對腳部8b。腳部8b的基部係形成壁厚較厚於前端部。在C形形狀的滾動部分8內側所形成的負載滾動體滾走部，係與軌道滑軌1的滾珠滾走溝槽1a相對向之合計四條負載滾珠滾走溝槽8c。在滾動部分8的中央部形成二條負載滾珠滾走溝槽8c，於一對腳部分別形成一條負載滾珠滾走溝槽8c。因為滾珠3將進行滾動運動，因而負載滾珠滾走溝槽8c被加工成表面粗度較小、且強度較大。在滾動部分8的中央部8a，加工出螺合螺栓12(其 係用以將安裝部分9安裝於滾動部分8上，參照圖1)的螺紋部。在安裝部分9加工螺栓12所插入的衝孔9b。此外，在滾動部分8的腳部二端面，加工供將端板13安裝於滾動部分8上的螺紋部8d。
安裝部分9係鋁製。安裝部分9的形狀係如單片板般的非常簡單化形狀。安裝部分9的上面成為供將移動塊2安裝於對象零件上的安裝面9a。在安裝部分9的上面，加工螺合於螺栓(其係供將移動塊2安裝於對象零件用)的複數安裝螺紋9c。安裝螺紋9c上下方向貫通移動塊2。此外，於安裝部分9加工衝孔9b(參照圖l)。在衝孔9b中插入供將滾動部分8結合於安裝部分9用的螺栓12。此外，在安裝部分9中開穿朝移動塊2之行進方向延伸的貫通孔9d。在該貫通孔9d內設置樹脂製返回部分10的其中一部分。
如圖4(A)所示，在安裝部分9的安裝面上，四個安裝螺紋9c相對於移動塊2的中心線呈左右對稱排列。四個安裝螺紋9c係排列於偏離移動塊2之中心線的位置處。此外，插入螺栓12的四個衝孔9b亦是相對於移動塊之中心線呈左右對稱排列。衝孔9b的位置如圖4(B)所示，並非在移動塊2行進方向的中心線上，而是如圖4(A)所示，配置於靠近安裝螺紋9c的位置處(本實施形態係在距移動塊2之中心線的左右方向相同距離處，設置安裝螺紋9c與衝孔9b)。
如圖4(B)所示，若將衝孔9b的位置配置於移動塊2的 中心線上，當負載圖中箭頭所示反徑向載重時，因為安裝部分9被拉取，因而安裝部分9的寬度方向端部發生變形。藉由使安裝部分9被拉取處的安裝螺紋9c位置、與螺栓所插入衝孔9b位置相靠近，便可縮小安裝部分9的變形。
返回部分10係屬於東麗碳纖維等樹脂製。返回部分10並不需要求如滾動部分8、安裝部分9般的強度與精度，只要可做出形狀便可。如圖3所示，在返回部分10形成平行於負載滾珠滾走溝槽8c且呈直線狀延伸之滾動體返回通道的滾珠返回通道10a。在返回部分10中形成與負載滾珠滾走溝槽8c相同數量的四條滾珠返回通道10a。四條滾珠返回通道10a中，上側的二條滾珠返回通道10a形成於安裝部分9的貫通孔內部，下側的二條單獨形成於返回部分10內部。因為滾珠返回通道10a的直徑大於滾珠3的直徑，因此在滾珠返回通道10a中滾珠3不會承受載重。在被後續的滾珠3推擠之情況下，滾珠3在滾珠返回通道10a中進行移動。平行延伸的負載滾珠滾走溝槽8c與滾珠返回通道10a由U字狀方向轉換路徑相連接。方向轉換路徑的內周側10b亦形成於返回部分10。方向轉換路徑的外周側將形成於端板13。
如圖1所示，由負載滾珠滾走溝槽8c、滾珠返回通道10a及U字狀方向轉換路徑所構成的迴圈狀滾珠循環路徑中，排列複數滾珠3。複數滾珠3利用帶狀扣件7而一連串保持。扣件7係由：為防止相鄰滾珠3間發生接觸用的 複數墊片7a、以及連結複數墊片7a的帶狀連結部7b所構成。在返回部分10形成供導引扣件7之連結部7b用的導引溝槽10c(參照圖3)。
當使移動塊2對軌道滑軌1進行相對移動，在該等之間所介設的複數滾珠3便進行滾動運動。滾動至移動塊2的負載滾珠滾走溝槽8c一端之滾珠3，由端板13的撈起部被撈起於U字狀方向轉換路徑內。利用方向轉換路徑反轉行進方向的滾珠3進入滾珠返回通道10a中。通過滾珠返回通道10a的滾珠3在經由對向側的方向轉換路徑之後，再度進入軌道滑軌1與移動塊2之間。
移動塊本體6係經由以下的步驟製造。首先，利用抽伸加工或切削加工製作出滾動部分8的形狀。在製作滾動部分8形狀之同時，亦對滾動部分8進行負載滾珠滾走溝槽8c的加工。接著，在滾動部分8的中央部8a與腳部8b處加工螺紋部8d。然後，將滾動部分8施行淬火。若施行熱處理，因為滾動部分8出現應變，因而可利用研削加工將應變去除。
安裝部分9係利用鋁的擠出成形而製作形狀。因為若僅依賴擠出成形則形狀的精度降低，因而在擠出成形之後，便對外形施行切削加工。安裝面9a係安裝於對象零件上的面，因為成為負載滾珠滾走溝槽8c的基準面，因而可精度佳地施行切削加工。為提升強度，亦可對安裝部分9的表面施行鋁陽極(alumite)處理。
在將滾動部分8的應變去除之後，便如圖5所示，將滾 動部分8利用螺栓12結合於安裝部分9。藉由將滾動部分8與安裝部分9利用螺栓12進行結合，即使未使用壓鑄法仍可進行滾動部分8與安裝部分9的結合。若使用壓鑄法，滾動部分8的負載滾珠滾走溝槽8c之熱處理趨於困難。理由係在將滾動部分8的負載滾珠滾溝槽8c施行熱處理後，若對安裝部分9施行壓鑄，因200℃的熔融金屬溫度，導致經熱處理過的滾動部分8之負載滾珠滾走溝槽8c呈鈍化。反之，在將安裝部分9施行壓鑄後，若對滾動部分8的負載滾珠滾走溝槽8c施行熱處理，便因1100℃~1200℃的熱處理溫度，使經壓鑄過的安裝部分9熔融。
將滾動部分8結合於安裝部分9之後，再度對滾動部分8的負載滾珠滾走溝槽8c施行研削加工。以安裝部分9的安裝面為基準，可對滾動部分8的負載滾珠滾走溝槽8c施行加工。
將滾動部分8結合於安裝部分9之後，再將該等內插於模具中。然後，樹脂射出成形於模具中，將返回部分10一體結合於滾動部分8與安裝部分9。返回部分10雖屬複雜的形狀，但是藉由將樹脂流入模具中便可輕易地進行製造。因為樹脂成形的成形溫度係100℃以下，因而經熱處理過的滾動部分8之負載滾珠滾走溝槽8c不會鈍化。
鋼雖具有剛性並可淬火的優點，但是卻有比重較大的缺點。樹脂雖具有較輕且容易成形的優點，但是相反的卻具有剛性弱、容易變形的缺點。鋁係就剛性、比重的觀點，具有鋼與樹脂的中間性質。本實施形態的移動塊2，因為 該等三種材料係使用於適材適地，因而在保留承受負載並精度佳地進行移動之運動導引裝置特徵，亦可達輕量化。例如相較於鋼製移動塊，剛性並未有太大的變差，而可將質量減輕達40%左右。
圖6與圖7所示係本發明第2實施形態的運動導引裝置。圖6所示係運動導引裝置的立體圖，圖7所示係運動導引裝置的前視圖(將端板13拆卸的狀態)。就由軌道滑軌1、扣件7所保持的複數滾珠3、分別在移動塊本體6二端面所設置的端板13構造，因為均與上述第1實施形態的運動導引裝置相同，因而賦予相同的元件符號並省略說明。
移動塊本體6係由：加工負載滾珠滾走溝槽8c的滾動部分8、具有安裝面9a的安裝部分9、以及形成滾珠返回通道10a的返回部分10所構成。
圖8所示係滾動部分的立體圖。滾動部分8係鋼製且截面呈字狀。本實施形態的滾動部分8係形成壁厚較薄於第1實施形態的滾動部分8。在滾動部分8的內側加工四條負載滾珠滾走溝槽8c。在滾動部分8的中央部8a之中心線上加工複數螺紋部8e。在該螺紋部8e中螺合供將安裝部分9安裝於滾動部分8用的螺栓。滾動部分8的製造步驟係如同上述實施形態的滾動部分8。
圖9所示係安裝部分9的立體圖。安裝部分9係屬於鋁製。不同於上述實施形態的安裝部分9，安裝部分9係由：板狀中央部9f、以及從中央部9f寬度方向二端部朝下方 向下垂的一對腳部9e構成。在安裝部分9的下端形成插入滾動部分8的溝槽9g。在安裝部分9的上面加工供將移動塊2安裝於對象零件用的安裝螺紋9c，並加工供將安裝部分9安裝於滾動部分8的衝孔9b。衝孔9b係在安裝部分9之中心線上排列配置。安裝部分9的製造步驟係與上述實施形態的安裝部分9相同。
圖10與圖11所示係樹脂製返回部分10。本實施形態的返回部分10係由朝移動塊2行進方向二分割的分割片14構成。在各分割片14中形成滾珠返回通道10a、及方向轉換路徑的內周側10b。在各分割片14中形成用以與對象側的分割片14定位的凹凸形狀定位部14a、14b。
圖12所示係將滾動部分8與安裝部分9利用螺栓12結合的狀態。然後，如圖13所示，將分割片14插入於滾動部分8與安裝部分9中，並利用螺絲將分割片14固定於該等上。接著，將其餘的分割片14從對向側插入，而將對象側的分割片進行定位後，利用螺絲將剩餘的分割片14固定於滾動部分8與安裝部分9上。如本實施形態，樹脂製返回部分10並非內插成形，亦可組裝於滾動部分8與安裝部分9上。
圖14所示係本發明第3實施形態的運動導引裝置。本實施形態中，安裝部分9的衝孔9b位置、及滾動部分8的螺紋部8e位置不同於上述第1實施形態。因為其他構造與第1實施形態的運動導引裝置相同，因而賦予相同的元件符號並省略說明。本實施形態中，就安裝部分9的四 個衝孔9b中，二處的衝孔9b配置於移動塊2的中心線上。剩餘的二個衝孔9b離開移動塊2之中心線一定間隔配置。滾動部分8的螺紋部8e位置係對應於安裝部分9的衝孔9b位置。如本實施形態，安裝部分9的衝孔9b位置、及滾動部分8的螺紋部8e位置可有各種變更。
圖15與圖16所示係本發明第4實施形態的運動導引裝置。圖15所示係運動導引裝置的立體圖，圖16所示係前視圖。任一圖所示均係將端板13拆卸的狀態。本實施形態中，在安裝部分9上設有突抵部16，該突抵部16係當從軌道滑軌1的長邊方向觀看時，防止安裝部分9對滾動部分8朝左右方向偏移的防止位置偏移手段。
圖1所示第1實施形態的運動導引裝置中，安裝部分9係為提升加工性而形成平板狀。在平板狀安裝部分9的下面設置螺栓結合的滾動部分8。對移動塊2不僅施加徑向方向(垂直上方向)與反徑向方向(垂直下方向)的載重，且亦施加水平方向的載重。當水平方向的載重較大時，亦有僅依靠螺栓12的座面摩擦力而較難承受水平方向載重的情況。因而，本實施形態便設有限制安裝部分9與滾動部分8在水平方向移動的突抵部16。
如圖16所示，在從軌道滑軌1長邊方向所觀看到的安裝部分9左右方向端部，設置從安裝部分9與滾動部分8的黏著面9h朝垂直方向伸出的突抵部16。滾動部分8係具有：與軌道滑軌1上面相對向的中央部8a、以及從中央部8a的左右方向端部朝下垂的一對腳部8b(參照圖 15)。滾動部分8的中央部8a上面成為與安裝部分9間的黏著面8f。突抵部16抵接於滾動部分8的側面。突抵部16係在將安裝部分9與滾動部分8的黏著面8f、9h配置於水平面內之狀態下，當從軌道滑軌1的長邊方向觀看時，防止安裝部分9對滾動部分8朝左右方向偏移。
圖17所示係從軌道滑軌1長邊方向所觀看到的安裝部分9與滾動部分8。藉由突抵部16的設置，便可防止滾動部分8對安裝部分9朝左右方向偏移。對偏移的反抗力依照突抵部16本身的剪切、彎曲強度而定。藉由適當設定突抵部16的尺寸，便可確保對偏移的反抗力。
為將滾動部分8嵌入於安裝部分9中，若將一對突抵部16的內寸設為僅略大於滾動部分8的外寸，在突抵部16與滾動部分8之間便空出些微的間隙。通常的運動導引裝置大多將二條軌道滑軌1採平行並排使用(所謂雙軸使用)，且對移動塊2亦是大多未施加左右方向任一方向載重的情況。所以，實際上，亦可將滾動部分8僅突抵於其中一突抵部16，而在與其餘突抵部16之間則空出間隙。但，當運動導引裝置係使用單軸情況等，於對移動塊2施加左右方向載重時，最好將滾動部分8擠入於一對突抵部間、或將間隙利用黏著劑填充。
圖18所示係防止位置偏移手段的另一例。該圖18所示係使安裝部分9與滾動部分8翻轉，且將滾動部分8切剖的狀態。在安裝部分9的黏著面9h中，加工具有既定面積的黏著溝槽9i。在黏著溝槽9i中填充將安裝部分9與 滾動部分8黏著的黏著劑17。黏著劑17係屬於高剪切強度。藉由適當設定黏著劑17本身的強度、黏著面積，便可確保對偏移的反抗力。
圖19所示係防止位置偏移手段的再另一例。在安裝部分9與滾動部分8的各自黏著面8f、9h中，開穿位置對準用的孔8g、9j。在該等孔8g、9j中嵌入共通的銷18。藉由在安裝部分9與滾動部分8之間介設共通的銷18，便可防止該等發生偏移情形。藉由適當設定孔8g、9j的直徑、銷18的直徑，便可確保對偏移的反抗力。反抗力係依照銷18的剪切力、剛性較低之安裝部分9的孔9j容許面壓而決定。
圖20所示係安裝部分9與滾動部分8的詳細圖。在屬於安裝部分9的突抵部16下面之樹脂黏著面19上，加工成形時供樹脂流入用的溝槽20。在將安裝部分9與滾動部分8進行螺栓結合後，便於該等一體嵌入射出成形(insert molding)樹脂製返回部分10。樹脂在成形後將收縮。樹脂的收縮係屬於物理現象，通稱樹脂之收縮凹陷(sink)。在返回部分10中形成屬於滾動體返回通道的滾珠返回通道10a。若樹脂出現收縮，則成形後的滾珠返回通道10a位置便會偏移。因為在移動塊2端面所安裝的端板13上，形成有連接滾珠返回通道10a的方向轉換路徑，因而若滾珠返回通道10a的位置出現偏移，便對滾珠3的循環造成影響、或在與端板13間的嵌合無法順暢完成。實際上，雖將安裝部分9的樹脂黏著面19設為平面，並 施行樹脂成形，但在樹脂黏著面19與返回部分10之間發生間隙，滾珠返回通道10a亦朝下方向位移。整體呈現沿滾動部分8的腳部外側面朝斜下方向位移狀態。此現象可認為是經成形後的樹脂朝樹脂比例較多的方向(樹脂重心)收縮之原因所致。
所以，本實施形態中便在安裝部分9的樹脂黏著面19上，設置成形時供樹脂流入用的溝槽20，並藉由與溝槽20間的掛勾而抑制樹脂在下方向被拉取。如圖21所示，實際上加工溝槽20，在樹脂成形返回部分10時，可防止發生因樹脂收縮導致在安裝部分9與返回部分10之間出現間隙的情形，且可防止滾珠返回通道10a之位置偏移情形。
圖22所示係在安裝部分9的樹脂黏著面上所設置溝槽20的另一例。該例子的溝槽20係形成蟻溝形狀。對於溝槽20只要設置當成形後於樹脂朝下方向被拉取時，可限制樹脂的掛勾便可。
另外，本發明並不僅侷限於上述實施形態的具體化，舉凡在不變更本發明主旨的範疇內均可進行各種變更。例如在上述實施形態中，雖將安裝部分以螺栓結合而一體結合於滾動部分，但是亦可利用以滾動部分為砂芯的壓鑄，將安裝部分一體結合於滾動部分。但，必須注意滾動體滾走部的熱處理問題、安裝面的精度問題、以及容易發生氣孔的問題等。
再者，亦可將安裝部分的材料取代鋁，改為使用鋁合金 或陶瓷。
再者，亦可取代將滾動部分與安裝部分利用螺栓結合，改為使用黏著劑進行結合。
更進一步，移動塊本體、軌道滑軌的滾動體滾走部配置、構造均可進行各種變更，且滾動體亦可取代滾珠，改為使用滾子。
更進一步，上述實施形態中，針對運動導引裝置係以使用將導引對象的直線運動進行引導之線性導軌為例進行說明，但是本發明除適用於將曲線運動進行引導的曲線運動導引裝置之外，尚可適用於滾珠栓槽、滾子栓槽。
本說明書係以2007年3月29日申請的日本專利特願第2007－089736號、及2007年9月14日申請的日本專利特願第2007－240124號為基礎。其內容均全部涵蓋於本案中。
1‧‧‧軌道滑軌(軌道構件)
1a‧‧‧滾珠滾走溝槽(滾動體滾走部)
1c‧‧‧上平板
1d‧‧‧下平板
1e‧‧‧安裝孔
2‧‧‧移動塊
3‧‧‧滾珠(滾動體)
6‧‧‧移動塊本體
7‧‧‧扣件
7a‧‧‧墊片
7b‧‧‧連結部
8‧‧‧滾動部分
8a‧‧‧中央部
8b‧‧‧腳部
8c‧‧‧負載滾珠滾走溝槽(負載滾動體滾走部)
8d‧‧‧螺紋部
8e‧‧‧螺紋部
8f‧‧‧黏著面
8g‧‧‧孔(防止位置偏移手段)
9‧‧‧安裝部分
9a‧‧‧安裝面
9b‧‧‧衝孔
9c‧‧‧安裝螺紋
9d‧‧‧貫通孔
9e‧‧‧腳部
9f‧‧‧中央部
9g‧‧‧溝槽
9h‧‧‧黏著面
9i‧‧‧黏著溝槽(防止位置偏移手段)
9j‧‧‧孔(防止位置偏移手段)
9r‧‧‧安裝面
10‧‧‧返回部分
10a‧‧‧滾珠返回通道(滾動體返回通道)
10b‧‧‧內周側
10c‧‧‧導引溝槽
12‧‧‧螺栓
13‧‧‧銷(防止位置偏移手段)
14‧‧‧分割片
14a、14b‧‧‧定位部
16‧‧‧突抵部(防止位置偏移手段)
17‧‧‧黏著劑(防止位置偏移手段)
18‧‧‧銷(防止位置偏移手段)
19‧‧‧安裝部分的樹脂黏著面
20‧‧‧樹脂流入用溝槽
21‧‧‧砂芯
21a‧‧‧滾動體滾走部
22‧‧‧成形體
31‧‧‧中空區塊
31a‧‧‧滾動體滾走部
32‧‧‧填充材
41、42‧‧‧平板
43‧‧‧成形體
W‧‧‧基板
圖1為本發明第1實施形態的運動導引裝置之立體圖(含部分剖視圖)。
圖2為軌道滑軌的立體圖。
圖3為移動塊的側視圖(含部分剖視圖)。
圖4為移動塊的立體圖(圖中(A)係第1實施形態的移動塊，圖中(B)係第2實施形態的移動塊)。
圖5為將滾動部分結合於安裝部分的狀態側視圖。
圖6為本發明第2實施形態的運動導引裝置之立體圖(含部分剖視圖)。
圖7為運動導引裝置的前視圖(將端板拆卸的狀態)。
圖8為滾動部分的立體圖。
圖9為安裝部分的立體圖。
圖10為返回部分的分割片之立體圖。
圖11為返回部分的分割片之立體圖。
圖12為將滾動部分與安裝部分利用螺栓結合的狀態側視圖。
圖13為將返回部分組裝於滾動部分與安裝部分的狀態立體圖。
圖14為本發明第3實施形態的運動導引裝置之立體圖(含部分剖視圖)。
圖15為本發明第4實施形態的運動導引裝置之立體圖(含部分剖視圖)。
圖16為第4實施形態的運動導引裝置之前視圖(將端板拆卸的狀態)。
圖17為安裝部分與滾動部分的圖式。
圖18為防止位置偏移手段另一例圖(將安裝部分與滾動部分翻轉的狀態)。
圖19為防止位置偏移手段再另一例圖(將安裝部分與滾動部分翻轉的狀態)。
圖20為安裝部分與滾動部分的詳細圖。
圖21為在安裝部分與滾動部分上進行樹脂成形返回部分的狀態圖。
圖22為溝槽另一例圖(在安裝部分與滾動部分上進行 樹脂成形返回部分的狀態圖)。
圖23為習知運動導引裝置的剖視圖。
圖24為習知運動導引裝置的剖視圖。
圖25為習知運動導引裝置的剖視圖。
1‧‧‧軌道滑軌(軌道構件)
1a‧‧‧滾珠滾走溝槽(滾動體滾走部)
2‧‧‧移動塊
3‧‧‧滾珠(滾動體)
6‧‧‧移動塊本體
7‧‧‧扣件
7a‧‧‧墊片
7b‧‧‧連結部
8‧‧‧滾動部分
9‧‧‧安裝部分
9a‧‧‧安裝面
9b‧‧‧衝孔
9c‧‧‧安裝螺紋
9d‧‧‧貫通孔
10‧‧‧返回部分
12‧‧‧螺栓
13‧‧‧銷(防止位置偏移手段)

Claims (15)

  1. 一種運動導引裝置，係包括有：軌道構件，具有滾動體滾走部；移動塊，具有與上述滾動體滾走部相對向的負載滾動體滾走部，同時具有包含與上述負載滾動體滾走部大略平行延伸之滾動體返回通道的滾動體循環路徑；以及複數滾動體，排列於上述滾動體循環路徑；如此之運動導引裝置中，上述移動塊係包括有：鋼製滾動部分，具有上述負載滾動體滾走部；樹脂製返回部分，具有上述滾動體返回通道；以及安裝部分，結合於上述滾動部分，同時具有用以將上述移動塊安裝於對象零件的安裝面，且由比重較小於上述滾動部分、比上述返回部分更具有剛性的材質構成；上述滾動部分一體地具有：與上述軌道構件的上面相對向的中央部、以及與上述軌道構件的側面相對向且從上述中央部的寬度方向二側下垂的一對腳部，在上述滾動部分加工出可螺合用以將上述安裝部分安裝於上述滾動部分之螺栓的螺紋部，在上述安裝部分的上述安裝面，加工出供上述螺栓插入的衝孔。
  2. 如申請專利範圍第1項之運動導引裝置，其中，上述返回部分係一體地樹脂成形於上述滾動部分與上述安裝部分。
  3. 如申請專利範圍第1項之運動導引裝置，其中，上述安裝部分係利用複數螺栓結合於上述滾動部分；上述移動塊的俯視圖中，在上述安裝部分的上述安裝面，用以將上述移動塊安裝於對象零件的複數安裝螺紋，相對於上述移動塊行進方向的中心線成左右對稱排列，將上述滾動部分與上述安裝部分結合的上述複數螺栓，係依接近上述複數安裝螺紋的方式，相對於上述移動塊行進方向的中心線成左右對稱排列。
  4. 如申請專利範圍第1項之運動導引裝置，其中，上述腳部之基部，壁厚較厚於上述腳部之前端部。
  5. 如申請專利範圍第1項之運動導引裝置，其中，在上述安裝部分開穿朝上述移動塊行進方向延伸的貫通孔，在上述貫通孔內設置上述返回部分的至少其中一部分。
  6. 如申請專利範圍第1項之運動導引裝置，其中，上述安裝部分係鋁製、鋁合金製、陶瓷製或FRP製。
  7. 如申請專利範圍第1項之運動導引裝置，其中，上述安裝部分係由複數螺栓而結合於上述滾動部分；上述運動導引裝置係更進一步包括有：防止位置偏移手段，在將相互接觸的上述安裝部分與上述滾動部分之黏著面配置於水平面內的狀態下，當從上述軌道構件的長邊方向觀看時，防止上述安裝部分對上述滾動部分朝左右方向之偏移。
  8. 如申請專利範圍第7項之運動導引裝置，其中，上述 防止位置偏移手段係具有：在上述安裝部分與上述滾動部分的黏著面之至少其中一者設置的黏著溝槽、以及填充於該黏著溝槽的黏著劑。
  9. 如申請專利範圍第7項之運動導引裝置，其中，上述防止位置偏移手段係具有：使位置分別對準於上述安裝部分與上述滾動部分的各自黏著面而設置的孔、以及嵌入於該等孔的銷。
  10. 如申請專利範圍第7項之運動導引裝置，其中，上述防止位置偏移手段係具有：從上述安裝部分的黏著面朝垂直方向伸出，且抵接於上述滾動部分的側面之突抵部。
  11. 如申請專利範圍第2項之運動導引裝置，其中，在黏著於上述返回部分的上述安裝部分之樹脂黏著面，為可防止因成形後的樹脂收縮而在上述樹脂黏著面與上述返回部分之間出現間隙，而設置在成形時流入樹脂的溝槽。
  12. 一種運動導引裝置之製造方法，該運動導引裝置係具備有：軌道構件，具有滾動體滾走部；移動塊，具有與上述滾動體滾走部相對向的負載滾動體滾走部，同時具有包含與上述負載滾動體滾走部大略平行延伸之滾動體返回通道的滾動體循環路徑；及複數滾動體，排列於上述滾動體循環路徑；而如此的運動導引裝置之製造方法中；其包括有：第1結合步驟，在具有上述負載滾動體滾走部的鋼製滾動部分具有用以將上述移動塊安裝於對象零件的安裝面，並結合由比重較小於上述滾動部分、比具有上述滾動 體返回通道的樹脂製返回部分更具有剛性之材質構成的安裝部分；以及第2結合步驟，將具有上述滾動體返回通道的樹脂製返回部分，結合於上述滾動部分與上述安裝部分；上述滾動部分一體地具有：與上述軌道構件的上面相對向的中央部、以及與上述軌道構件的側面相對向且從上述中央部的寬度方向二側下垂的一對腳部，在上述第1結合步驟中，將螺栓插入上述安裝部分之上述安裝面所加工的衝孔，並將上述螺栓螺合於上述滾動部分所加工的螺紋部。
  13. 如申請專利範圍第12項之運動導引裝置之製造方法，其中，上述第1結合步驟中係使用複數螺栓或黏著劑，將上述安裝部分結合於上述滾動部分。
  14. 如申請專利範圍第12或13項之運動導引裝置之製造方法，其中，上述第2結合步驟中，以上述滾動部分與上述安裝部分為砂芯而內插於模具中，藉由將樹脂射出成形於模具中，而將樹脂製上述返回部分一體樹脂成形於上述滾動部分與上述安裝部分。
  15. 如申請專利範圍第12或13項之運動導引裝置之製造方法，其中，上述運動導引裝置之製造方法係更進一步包括有：在將上述安裝部分結合於上述滾動部分的上述第1結合步驟後，再對上述滾動部分的上述負載滾動體滾走部施以研削加工的滾走部精整步驟。
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