JP2009058072A - 運動装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体と蓋体との位置決めを精度よく行い、移動体と軌道体とを円滑に相対移動させることができる運動装置及びその製造方法を提供することにある。
【解決手段】軌道体２と、この軌道体２に挿通され該軌道体２の延在方向Ｌに往復移動可能に案内される移動体３とを備えた運動装置１であって、前記移動体３は、内部に転動体を保持しており、前記転動体は、前記移動体３の前記延在方向Ｌの両端部に配置される蓋体４によって、該移動体３に封止されており、前記移動体３には、前記延在方向Ｌに貫通する位置決め孔３ｄが設けられており、前記移動体３と前記蓋体４とが、前記位置決め孔３ｄを用いて位置決めされていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボールスプライン、ガイド等、延在する軌道体に沿って移動体を相対移動させる運動装置及びその製造方法に関する。

従来、工作機械や各種産業機械等の機械設備において、ワークやツールを精度よく送り移動させたり、或いは精密機器等において、可動部材を精度よく可動させたりするために、種々の用途に合わせ、様々なボールスプライン、ガイド等の運動装置が用いられている。

一般に、運動装置は、延在して設けられる軌道体と、該軌道体に挿通され、その延在方向に移動可能に支持される移動体とから構成されている。この移動体の内部には、多数のボール等からなる転動体が保持されており、これら転動体を介し、移動体と軌道体とが滑らかに相対移動可能なようになっている。そして、これら移動体と軌道体とを相対移動させることにより、運動装置に取り付けられる部材を可動させるようになっている。

前記移動体は、内部に転動体を保持するために、その軌道体の延在方向の両端の部分が二つの蓋体に狭まれるように当接されて封止され、これらが一体に形成されている。また、この蓋体としては、転動体の内方を支持するターンプレート（転動体方向転換内周案内部材）と、該転動体の外方を支持するエンドキャップ（転動体方向転換外周案内部材）とから構成されているものも知られている。

一般に、これら蓋体の移動体への固定は、ネジ止め等により行われている。この固定は、移動体に予めネジ穴を設けておき、蓋体側からネジを螺合して行われるようになっている。このようにして移動体及び蓋体の内部に封止された転動体は、これら移動体及び蓋体に形成されている転動体転走路の路内を転走するようになっている。

運動装置の移動体と軌道体との相対移動を滑らかに行わせるためには、移動体及び蓋体の内部に保持される転動体を円滑に転走させる必要がある。そのため、これら移動体及び蓋体の内部に形成される転動体転走路に極力段差を設けないよう、従来より様々な提案がなされている（例えば特許文献１参照）。
特開２００７−１０７６４８号公報

しかしながら、移動体と蓋体とを精度よく位置決めして固定することは難しく、これら移動体及び蓋体の夫々の内部に形成され一体とされている転動体転走路は、これら移動体と蓋体とが固定される際、互いの当接面が周方向・面方向に若干ずれることによって路内に多少の段差を形成させられることがあった。この段差によって、転動体の円滑な転走が妨げられ、移動体と軌道体との相対移動が滑らかに行われなくなるという課題があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、移動体と蓋体との位置決めを精度よく行い、移動体と軌道体とを円滑に相対移動させることができる運動装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。すなわち本発明は、軌道体と、この軌道体に挿通され該軌道体の延在方向に往復移動可能に案内される移動体とを備えた運動装置であって、前記移動体は、内部に転動体を保持しており、前記転動体は、前記移動体の前記延在方向の両端部に配置される蓋体によって、該移動体に封止されており、前記移動体には、前記延在方向に貫通する位置決め孔が設けられており、前記移動体と前記蓋体とが、前記位置決め孔を用いて位置決めされていることを特徴とする。

この発明に係る運動装置によれば、移動体には、前記延在方向に貫通する位置決め孔が設けられており、この位置決め孔を用いて、該移動体とその両端部に配置される蓋体との位置決めが行われている。従って、これら移動体及び蓋体の固定の際、互いの当接面における周方向・面方向の位置がずらされることなく精度よく位置決めされて連結されるので、転動体を転走させるためこれら移動体及び蓋体の内部に夫々形成される転動体の通路同士は、連結に際しその路内に段差が形成されることが極力防止されるようになっている。よって、転動体を円滑に転走させることができるとともに、移動体と軌道体との相対移動を滑らかに行わせることができる。

また本発明の運動装置において、前記蓋体は、前記転動体の内方を支持する転動体方向転換内周案内部材と、該転動体の外方を支持する転動体方向転換外周案内部材とを備えていることとしてもよい。これによれば、蓋体はその内部に形成され転動体を転走させるための通路を該転動体の内方側と外方側とに分けるようにして、転動体方向転換内周案内部材と転動体方向転換外周案内部材とに分割されている。そして、これら二つの案内部材によって転動体を方向転換させるようになされているので、移動体に設けられ該転動体を転走させるための通路には、転動体を方向転換させるための湾曲部分を形成させる必要がない。これにより、前記通路をより精度よく形成することができる。

また本発明の運動装置において、前記転動体方向転換内周案内部材に形成された第一係合部と、前記転動体方向転換外周案内部材に形成された第二係合部とにより、前記転動体方向転換内周案内部材及び前記転動体方向転換外周案内部材が互いに位置決めされる位置合わせ部が形成されることとしてもよい。

これによれば、これら転動体方向転換内周案内部材及び転動体方向転換外周案内部材に設けられる第一係合部と第二係合部とは、夫々が係合するようにして位置合わせ部を形成している。この位置合わせ部は、例えば、第一係合部と第二係合部とを、突出部と受け部とにより形成して構成することができる。そして、これら転動体方向転換内周案内部材及び転動体方向転換外周案内部材は、前記係合によって互いに位置決めされ、周方向・面方向の位置がずらされることなく、精度よく位置決めされるようになっている。

また本発明は、延在して設けられる軌道体に挿通され、前記軌道体の延在方向に往復移動可能に案内される移動体を有する運動装置の製造方法であって、前記移動体の前記延在方向の両端部に配置されてこの移動体の内部に転動体を封止する蓋体を、前記移動体に対して位置決めするための位置決め孔を、該移動体を貫通するように、ワイヤ放電加工によって形成することを特徴とする。

この発明に係る運動装置の製造方法によれば、移動体と、その両端部に配置され転動体を封止する蓋体との位置決めを行う位置決め孔が、該移動体を貫通して設けられているので、これら移動体と蓋体との固定の際、両端部の蓋体同士の周方向・面方向の位置がずらされることがなく、これら移動体と蓋体とを極めて精度よく位置決めすることができる。

また、この位置決め孔がワイヤ放電加工により形成されているので、例えば、この位置決め孔を、切削工具等を用いて貫通させて形成し、該切削工具の先端が振れるなどしてその寸法精度を低下させてしまうような虞がない。従って、その寸法精度がさらに向上される。

また本発明の運動装置の製造方法において、前記移動体の内部に前記転動体を転走させるための負荷転動体転走面と転動体戻り通路とを、該移動体を貫通するように、前記位置決め孔と同時にワイヤ放電加工によって形成することとしてもよい。これによれば、移動体に貫通して設けられ、転動体を転走させるための負荷転動体転走面と転動体戻り通路とは、ワイヤ放電加工によって形成されている。従って、従来のように、これら負荷転動体転走面及び転動体戻り通路を、切削工具等を用いて貫通させて形成し、該切削工具の先端が振れるなどしてその寸法精度を低下させてしまう虞がない。よって、極めて精度よくこれらの加工を行うことができる。

また、移動体とその両端部に配置される蓋体との夫々の内部に形成され一体とされる転動体を転走させるための通路は、その路内に段差が形成される虞がなく、転動体を円滑に転走させることができる。さらに、これら負荷転動体転走面、転動体戻り通路、位置決め孔は、ワイヤ放電加工で同時に形成されているので、これらの加工を容易且つ短時間に、精度よく行うことができる。

本発明に係る運動装置及びその製造方法によれば、移動体と蓋体との位置決めを容易且つ精度良好に確実に行うことができるとともに、移動体と軌道体とを円滑に相対移動させることができる。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態の運動装置としてのボールスプラインの概略構成を示す分解斜視図、図２は図１のボールスプラインの概略構成を示す側面図、図３は移動体を示す正面図、図４は蓋体を示す分解斜視図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の運動装置としてのボールスプライン１は、延在する丸棒状或いはパイプ状のスプライン軸（軌道体）２を備えており、このスプライン軸２の外周面には、その軸線Ｌ方向（延在方向）に沿って延びこのスプライン軸２の直径方向に対向配置される、２条の転動体転走溝（転動体転走面）２ａが形成されている。そして、このスプライン軸２に挿通されるようにして、円筒状の移動体３が設けられている。この移動体３には、その内周面に、転動体転走溝２ａに夫々対向するようにして２条の負荷転動体転走溝（負荷転動体転走面）３ａが形成されている。

図２に示すように、これら転動体転走溝２ａと負荷転動体転走溝３ａとによって軸線Ｌ方向に形成される直線状の空間は負荷転動体転走路３ｂとされており、移動体３を軸線Ｌ方向に貫通している。また、図３に示すように、移動体３の内周面３ｅと外周面との間には、負荷転動体転走溝３ａと平行に延びる直線状の転動体戻り通路３ｃが設けられており、同様に移動体３を貫通している。

また、これら負荷転動体転走溝３ａと転動体戻り通路３ｃとの間には、これらと平行に延びるようにして、位置決め孔３ｄが該移動体３を貫通して設けられている。図３に示すように、これら負荷転動体転走溝３ａ、転動体戻り通路３ｃ、位置決め孔３ｄは、夫々この移動体３の内周面３ｅとともに、予め一度のワイヤ放電加工で全て同時に形成されている。すなわち、夫々の貫通孔の断面形状の外周の一部同士が結ばれるようにして、繋がって形成されている。なお、これらを繋ぐための加工幅ｈは極力小さく形成されることが好ましい。

また、図２に示すように、移動体３の軸線Ｌ方向の両端部には、リング状の形状を有するとともに組体として形成される蓋体４が、夫々スプライン軸２に挿通されて配置され、該移動体３に当接されて固定されている。これらの固定は、不図示の螺合或いは接着等により行われている。図１に示すように、蓋体４は、その移動体３側に配置されるターンプレート（転動体方向転換内周案内部材）６と、移動体３側と反対側に配置されるエンドキャップ（転動体方向転換外周案内部材）７とが組体として嵌め合わされて、構成されている。また蓋体４の外径寸法は、移動体３の外形寸法と略同一に形成されている。

また、図２に示すように、蓋体４は、その移動体３の端面と当接する面の近傍に、負荷転動体転走路３ｂと、該負荷転動体転走路３ｂに隣接して配置される転動体戻り通路３ｃとを繋ぐとともに転動体を方向転換させる半円環状空間の転動体方向転換路４ａを備えている。そして、これら負荷転動体転走路３ｂ、転動体戻り通路３ｃ、転動体方向転換路４ａによって一体に形成される略楕円環状若しくはサーキット状の循環通路が転動体転走路８とされており、この転動体転走路８内には、ボールからなる複数の転動体５が循環自在に収容されている。

これにより、負荷転動体転走路３ｂを転走した転動体５は、負荷転動体転走路３ｂの一端側から転動体方向転換路４ａに導入され向きを反転されて方向転換した後、転動体戻り通路３ｃを転走し、他端側の転動体方向転換路４ａに導入されて方向転換され、再び負荷転動体転走路３ｂの他端側に入り転走するという無限循環が可能になっている。そして、これら転動体５が転動体転走路８内を転走することによって、移動体３とスプライン軸２とが軸線Ｌ方向に滑らかに相対移動可能なように構成されている。

また、蓋体４の転動体方向転換路４ａは、図４の(ａ)、(ｂ)に夫々示すように、この蓋体４を構成するターンプレート６の転動体方向転換内周案内部６ａと、エンドキャップ７の転動体方向転換外周案内部７ａとが対向配置されて形成されている。ターンプレート６は、略Ｃ字状をなしており、その転動体方向転換内周案内部６ａの径方向外方側に形成される凸曲面状の外方当接面６ｂと、径方向内方側に形成される凸曲面状の内方当接面６ｃとを備えている。これら外方当接面６ｂと内方当接面６ｃとにより、第一係合部９が構成されている。また外方当接面６ｂは、その径方向外方の端部の稜線６ｄが、このターンプレート６の外周面上に形成されている。

また、エンドキャップ７は、略リング状をなしており、その転動体方向転換外周案内部７ａの径方向外方側に形成される凹曲面状の外方当接面７ｂと、内方側に形成される凹曲面状の内方当接面７ｃとを備えている。これら外方当接面７ｂと内方当接面７ｃとにより、第二係合部１０が構成されている。また外方当接面７ｂは、その径方向外方の端部の稜線７ｄが、このエンドキャップ７の外周面上に形成されている。

そしてこれらターンプレート６とエンドキャップ７とが、夫々の第一係合部９と第二係合部１０とを隙間無く当接させるようにして、嵌め合わされるようになっている。なお、図１に示すように、これら嵌め合わされる第一係合部９と第二係合部１０とによって、位置合わせ部１１が形成されている。

また、図４の(ａ)において、ターンプレート６の移動体３側の面には、該移動体３の位置決め孔３ｄに対応するようにして突出する二つの突起６ｅが設けられている。これら突起６ｅは、切頭円錐状の形状を有しており、その底部の直径寸法が、位置決め孔３ｄの内周の直径寸法と略同一とされている。なお、これらターンプレート６及びエンドキャップ７は、例えば樹脂等を成形加工した成形品とされており、その寸法精度が良好に形成されている。

そして、図１、図２に示すように、これら移動体３及び蓋体４をスプライン軸２に挿通し、これら移動体３及び蓋体４の内部に形成される転動体転走路８に複数の転動体５を封止するようにして、軸線Ｌ方向に互いに密着させて固定し、ボールスプライン１が製造されるようになっている。

本実施形態のボールスプライン１によれば、移動体３には、スプライン軸２の軸線Ｌ方向に貫通する位置決め孔３ｄが設けられており、蓋体４の移動体３側にはこの位置決め孔３ｄに対応するようにして突起６ｅが設けられており、これら位置決め孔３ｄと突起６ｅとを嵌合させるようにして、移動体３と蓋体４との位置決めが行われている。従って、これら移動体３及び蓋体４の固定の際、互いの当接面における周方向・面方向の位置がずらされることなく精度よく位置決めされて連結される。

また、転動体５を転走させるためこれら移動体３及び蓋体４の内部に夫々形成され、前記固定により一体とされる転動体転走路８は、前記連結に際しその路内に段差が形成されることが極力防止されるようになっている。よって、転動体５を円滑に転走させることができるとともに、移動体３とスプライン軸２との相対移動を滑らかに行わせることができる。

また、蓋体４はその内部に形成される転動体方向転換路４ａを転動体５の内方側と外方側とに分けるようにして、ターンプレート６とエンドキャップ７とに分割されて構成されている。そして、これらターンプレート６及びエンドキャップ７によって転動体５を方向転換させるので、移動体３に設けられる転動体転走路８の部分には転動体５を方向転換させるための湾曲部分を形成させる必要がない。これにより、転動体転走路８をより精度よく形成することができる。

また、蓋体４を構成するターンプレート６とエンドキャップ７とは、夫々に設けられる第一係合部９と第二係合部１０とを隙間無く当接させるようにして嵌め合わされており、これら第一係合部９及び第二係合部１０によって位置合わせ部１１が形成されている。これらの嵌合は第一係合部９及び第二係合部１０の凸曲面と凹曲面とを用いて行われるので、これらターンプレート６とエンドキャップ７とは、周方向・面方向の位置が互いにずれることなく、精度よく位置決めされるようになっている。

また、これらターンプレート６及びエンドキャップ７の外方当接面６ｂ，７ｂの径方向外方の稜線６ｄ，７ｄは、夫々ターンプレート６及びエンドキャップ７の外周面上の一部を形成するようにして設けられている。従って、従来のように、ターンプレート６及びエンドキャップ７の嵌合する部分を、これらの径方向内方に内蔵させるようにして設けて、ターンプレート６及びエンドキャップ７の径方向の寸法をその分大きく形成させる必要がない。よって、これらターンプレート６及びエンドキャップ７はその径方向の寸法を極力コンパクトに形成することができるので、このボールスプライン１自体の小型化が可能となり、種々の用途や様々な要望に対応することができる。

また、移動体３と、その両端部に配置され転動体５を封止する蓋体４との位置決めを行う位置決め孔３ｄが、該移動体３を貫通して設けられているので、これら移動体３と蓋体４との固定の際、両端部の蓋体４同士の周方向・面方向の位置がずらされることがなく、これら移動体３と蓋体４とを極めて精度よく位置決めすることができる。

また、この位置決め孔３ｄがワイヤ放電加工により形成されているので、例えば、この位置決め孔を、切削工具等を用いて貫通させて形成し、該切削工具の先端が振れるなどしてその寸法精度を低下させてしまうような虞がない。従って、その寸法精度がさらに向上される。

また、移動体３に貫通して設けられ、転動体５を転走させるための負荷転動体転走溝３ａ及び転動体戻り通路３ｃも、ワイヤ放電加工によって位置決め孔３ｄと同時に形成されている。従って、従来のように、これら負荷転動体転走溝３ａ及び転動体戻り通路３ｃを、切削工具等を用いて貫通させて形成し、該切削工具の先端が振れるなどしてその寸法精度を低下させてしまうような虞がない。よって、極めて精度よくこれらの加工を行うことができる。

また、移動体３とその両端部に配置される蓋体４との夫々の内部に形成され一体とされる転動体転走路８は、その路内に段差が形成される虞がなく、転動体５を円滑に転走させることができる。さらに、これら負荷転動体転走溝３ａ、転動体戻り通路３ｃ、位置決め孔３ｄは、ワイヤ放電加工で同時に形成されているので、これらの加工を容易且つ短時間に、精度よく行うことができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本実施形態においては、運動装置としてボールスプライン１を用いて説明したが、これに限らず、ガイド等、その他の運動装置であっても構わない。

また、本実施形態では、転動体５が無限循環する形式の運動装置を用いて説明したが、これに限らず、転動体５が循環しない、所謂有限形式の運動装置にも適用可能である。また、転動体５としてボールを用いて説明したがこれに限らず、ローラ等を用いても構わない。

また、スプライン軸（軌道体）２は直線状でなくてもよく、曲線状に形成されていても構わない。さらに、その断面形状及び転動体転走溝２ａの条数も、本実施形態に限定されるものではない。

本発明の一実施形態の運動装置としてのボールスプラインの概略構成を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態の運動装置としてのボールスプラインの概略構成を示す側面図である。 移動体を示す正面図である。 蓋体を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ ボールスプライン（運動装置）
２ スプライン軸（軌道体）
３ 移動体
３ａ 負荷転動体転走溝（負荷転動体転走面）
３ｃ 転動体戻り通路
３ｄ 位置決め孔
４ 蓋体
５ 転動体
６ ターンプレート（転動体方向転換内周案内部材）
７ エンドキャップ（転動体方向転換外周案内部材）
９ 第一係合部
１０ 第二係合部
１１ 位置合わせ部
Ｌ スプライン軸の軸線方向（延在方向）

Claims (5)

1. 軌道体と、この軌道体に挿通され該軌道体の延在方向に往復移動可能に案内される移動体とを備えた運動装置であって、
   前記移動体は、内部に転動体を保持しており、
   前記転動体は、前記移動体の前記延在方向の両端部に配置される蓋体によって、該移動体に封止されており、
   前記移動体には、前記延在方向に貫通する位置決め孔が設けられており、
   前記移動体と前記蓋体とが、前記位置決め孔を用いて位置決めされていることを特徴とする運動装置。
2. 請求項１記載の運動装置であって、
   前記蓋体は、前記転動体の内方を支持する転動体方向転換内周案内部材と、該転動体の外方を支持する転動体方向転換外周案内部材とを備えていることを特徴とする運動装置。
3. 請求項２記載の運動装置であって、
   前記転動体方向転換内周案内部材に形成された第一係合部と、
   前記転動体方向転換外周案内部材に形成された第二係合部とにより、
   前記転動体方向転換内周案内部材及び前記転動体方向転換外周案内部材が互いに位置決めされる位置合わせ部が形成されることを特徴とする運動装置。
4. 延在して設けられる軌道体に挿通され、前記軌道体の延在方向に往復移動可能に案内される移動体を有する運動装置の製造方法であって、
   前記移動体の前記延在方向の両端部に配置されてこの移動体の内部に転動体を封止する蓋体を、前記移動体に対して位置決めするための位置決め孔を、該移動体を貫通するように、ワイヤ放電加工によって形成することを特徴とする運動装置の製造方法。
5. 請求項４記載の運動装置の製造方法であって、
   前記移動体の内部に前記転動体を転走させるための負荷転動体転走面と転動体戻り通路とを、該移動体を貫通するように、前記位置決め孔と同時にワイヤ放電加工によって形成することを特徴とする運動装置の製造方法。
   
   

Images