特許 6333489 ガイドレール、移動ブロックおよび直線往復動装置ならびにこれらの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6333489

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】ガイドレール、移動ブロックおよび直線往復動装置ならびにこれらの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16C 29/04 20060101AFI20180521BHJP

   F16C 33/12 20060101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   F16C29/04

   F16C33/12 A

【請求項の数】9

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-567828(P2017-567828)

(86)(22)【出願日】2017年9月6日

(86)【国際出願番号】JP2017032044

【審査請求日】2018年1月30日

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2016/086756

(32)【優先日】2016年12月9日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000145611

【氏名又は名称】株式会社コガネイ

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】特許業務法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】浅井 丈昭

(72)【発明者】

【氏名】小松 英寿

【審査官】 渡邊 義之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３５１４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１８９１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−８３４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１２０１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／０２３６３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−１０７８３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ １９／００− １９／５６

Ｆ１６Ｃ ２９／００− ３１／０６

Ｆ１６Ｃ ３３／３０− ３３／６６

Ｃ２３Ｃ ４／００− ６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動ブロックを直線方向に往復動自在に支持するガイドレールであって、
前記ガイドレールに設けられ、前記移動ブロックの移動方向に伸びる案内面に設けられたステンレス、または鉄系材料により生成される溶射皮膜と、
前記溶射皮膜に形成された転動体案内面と、を有し、
前記移動ブロックと前記ガイドレールとの間に配置される転動体が、前記転動体案内面に接触するガイドレール。

【請求項2】

請求項１記載のガイドレールにおいて、前記ガイドレールは、アルミニウム合金製、マグネシウム合金製、または樹脂製の基材からなるガイドレール。

【請求項3】

ガイドレールに直線方向に往復動自在に装着される移動ブロックであって、
前記ガイドレールのレール側の対向面に対向する移動ブロック側の対向面に設けられたステンレス、または鉄系材料により生成される溶射皮膜と、
前記溶射皮膜に形成された転動体案内面と、を有し、
前記ガイドレールと前記移動ブロックとの間に配置される転動体が、前記転動体案内面に接触する移動ブロック。

【請求項4】

請求項３記載の移動ブロックにおいて、前記移動ブロックはアルミニウム合金製、マグネシウム合金製または樹脂製の基材からなる移動ブロック。

【請求項5】

ガイドレールと、前記ガイドレールのレール側の対向面に対向する移動ブロック側の対向面を備え前記ガイドレールに直線方向に往復動自在に装着される移動ブロックとからなる直線往復動装置であって、
前記レール側の対向面に形成される第１の溶射皮膜と、
前記移動ブロック側の対向面に形成される第２の溶射皮膜と、
前記第１の溶射皮膜から形成される第１の転動体案内面と、前記第２の溶射皮膜から形成される第２の転動体案内面との間に配置される転動体と、
を有し、
前記第１の溶射皮膜と前記第２の溶射皮膜の少なくとも一方がステンレス、または鉄系材料により生成される直線往復動装置。

【請求項6】

請求項５記載の直線往復動装置において、前記ガイドレールと前記移動ブロックはアルミニウム合金製、マグネシウム合金製または樹脂製の基材からなる直線往復動装置。

【請求項7】

移動ブロックを直線方向に往復動自在に支持するガイドレールの製造方法であって、
前記移動ブロックの移動ブロック側の対向面に対向するレール側の対向面が設けられたガイドレールを、アルミニウム合金製、マグネシウム合金製または樹脂製の基材から製造する工程と、
前記レール側の対向面にステンレス製粉末、鉄系材料粉末、サーメット製粉末、超硬合金製粉末またはセラミックス製粉末を溶射して溶射皮膜を形成する溶射工程と、
前記溶射皮膜に転動体案内面を加工する加工工程と、
を有するガイドレールの製造方法。

【請求項8】

ガイドレールに直線方向に往復動自在に装着される移動ブロックの製造方法であって、
前記ガイドレールのレール側の対向面に対向する移動ブロック側の対向面が設けられた移動ブロックを、アルミニウム合金製、マグネシウム合金製または樹脂製の基材から製造する工程と、
前記移動ブロック側の対向面にステンレス製粉末、鉄系材料粉末、サーメット製粉末、超硬合金製粉末またはセラミックス製粉末を溶射して溶射皮膜を形成する溶射工程と、
前記溶射皮膜に転動体案内面を加工する加工工程と、
を有する移動ブロックの製造方法。

【請求項9】

ガイドレールと、前記ガイドレールのレール側の対向面に対向する移動ブロック側の対向面を備え前記ガイドレールに直線方向に往復動自在に装着される移動ブロックとからなる直線往復動装置の製造方法であって、
前記ガイドレールおよび前記移動ブロックを、アルミニウム合金製、マグネシウム合金製または樹脂製の基材から製造する工程と、
前記レール側の対向面にステンレス製粉末、鉄系材料粉末、サーメット製粉末、超硬合金製粉末またはセラミック製粉末を溶射して第１の溶射皮膜を形成する第１の溶射工程と、
前記移動ブロック側の対向面にステンレス製粉末、鉄系材料粉末、サーメット製粉末、超硬合金製粉末またはセラミック製粉末を溶射して第２の溶射皮膜を形成する第２の溶射工程と、
前記第１の溶射皮膜に第１の転動体案内面を加工する第１の案内面加工工程と、
前記第２の溶射皮膜に第２の転動体案内面を加工する第２の案内面加工工程と、
を有する直線往復動装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガイドレールと、ガイドレールに往復動自在に装着される移動ブロックと、ガイドレールおよび移動ブロックを有する直線往復動装置、ならびにこれらの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

被加工物や治工具等の被搬送物を直線往復動させるために、直線往復動装置が使用されている。直線往復動装置は、被搬送物が装着されるスライダやテーブル等としての移動ブロックと、この移動ブロックを往復動自在に支持するガイドレールとを有している。直線往復動装置のガイドレールには、レール部がレール台から突出して設けられる形態があり、その形態の直線往復動装置のレール台にはその長手方向に往復動自在に駆動ロッドが設けられる。駆動ロッドの突出端は移動ブロックの先端部に連結され、駆動ロッドの往復動により移動ブロックは直線往復動される。駆動ロッドは、空気圧シリンダや電動モータを駆動源として駆動される。

【0003】

一方、ガイドレールや移動ブロックに駆動源を組み込むことができない形態の直線往復動装置においては、外部から移動ブロックまたはガイドレールが駆動される。ガイドレールが駆動される形態の直線往復動装置においては、移動ブロックはガイドレールを支持することになり、移動ブロックはガイドレールに相対的に往復動される。

【0004】

移動ブロックとガイドレールとの間に多数のボールつまり鋼球またはローラ等の転動体を介在させて移動ブロックをガイドレールに装着すると、ガイドレールに沿って往復動する移動ブロックを小さな転がり抵抗で駆動させることができる。多数の転動体は、移動ブロックに設けられた転動体案内面とガイドレールに設けられた転動体案内面とにより形成される転動体通路内に組み込まれており、移動ブロックが駆動されると転動体は転動体通路内で回転しながら移動する。

【0005】

ボールを介して移動ブロックをガイドレールに装着するようにしたボール移動ブロックとしては、以下の２つのタイプがある。その一つは、転動体通路とは別にリターンホールつまりボール循環孔を設けて、ボールをボール循環孔と転動体通路の間で循環させる無限ガイドタイプである。他の一つは、ボールが転動体通路を往復移動する有限ガイドタイプである。

【0006】

特許文献１は、それぞれ鋼材からなる案内レールと移動ブロックとこれらの間に配置されるボールとを備えたリニアガイドが記載されている。このリニアガイドにおいては、案内レールと移動ブロックの軌道面に硬質膜が溶射により形成され、硬質膜は潤滑油からなる潤滑膜により被覆される。硬質膜は、超硬合金、サーメットおよびセラミックスのいずれかからなり、気孔を有しており、潤滑膜を構成する潤滑油が硬質膜に保持される。

【0007】

特許文献２には、無限ガイドタイプの直動装置が記載されている。この直動装置は、ステンレス鋼からなる案内レールと移動ブロックとを有し、ボールはステンレス鋼等からなる。案内レールの転動溝の表面と移動ブロックの転動溝の表面とボールの表面には、硬質層が研磨材を噴射して形成される。

【0008】

特許文献３には、物品を把持する開閉チャックが記載されている。ケーシングに設けられたガイドレールにフィンガーとしての２つの移動ブロックが相互に接近離反移動自在に装着されている。２つのピストンがケーシング内に組み込まれ、それぞれのピストンに設けられたラックが対向する位置で同一のピニオンに噛み合っている。また、それぞれのピストンは、連結片を介しネジと圧入ピンにより、移動ブロックに連結されている。この構造により、フィンガーは同期して開閉動作を行う。移動ブロックつまりフィンガーの摺動抵抗を小さくするために、ボールが移動ブロックとガイドレールとの間に配置されている。このような開閉チャックにおける移動ブロックとガイドレールは直線往復動装置を構成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００５−３５１４４３号公報

【特許文献2】特開２００６−１８９１３１号公報

【特許文献3】特開平９−３８８８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

移動ブロックとガイドレールとの間に多数のボールを介在させて移動ブロックをガイドレールに沿って案内するようにした従来の直線往復動装置においては、直線往復動装置の耐荷重性、耐久性を確保するために、ガイドレールと移動ブロックの素材としては、焼き入れ鋼が用いられており、焼き入れ研磨して製造されるのが主流である。このため、直線往復動装置の高重量化が避けられず、ガイドレールと移動ブロックの加工性が悪いという問題点がある。

【0011】

空気圧シリンダを駆動源とする直線往復動装置においては、空気圧シリンダの機能を有する本体部分をアルミニウム合金とし、合金鋼やステンレス鋼からなるリニアガイドを本体部分に取り付けるようにしたタイプも開発されている。しかしながら、このタイプでは、直線往復動装置を軽量化することができない。

【0012】

また、ガイドレール本体の素材としてアルミニウム合金を使用したタイプも開発されている。しかしながら、このタイプにおいては、ボールが転動接触する転動体案内面が形成された焼き入れ鋼製の細長いレールを、ガイドレール本体に形成されたレール取付溝に取り付けており、鋼製のレールを接着剤やカシメ等によりガイドレール本体に固定する必要がある。ガイドレールを本体に固定するためには、接着剤塗布やカシメのためのスペースが必要になるので、直線往復動装置を小型化することができない。

【0013】

本発明の目的は、直線往復動装置およびこれを構成するガイドレールと移動ブロックの耐久性を図りつつ軽量化を達成することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明のガイドレールは、移動ブロックを直線方向に往復動自在に支持するガイドレールであって、前記ガイドレールに設けられ、前記移動ブロックの移動方向に伸びる案内面に設けられたステンレス、または鉄系材料により生成される溶射皮膜と、前記溶射皮膜に形成された転動体案内面と、を有し、前記移動ブロックと前記ガイドレールとの間に配置される転動体が、前記転動体案内面に接触する。

【0015】

本発明の移動ブロックは、ガイドレールに直線方向に往復動自在に装着される移動ブロックであって、前記ガイドレールのレール側の対向面に対向する移動ブロック側の対向面に設けられたステンレス、または鉄系材料により生成される溶射皮膜と、前記溶射皮膜に形成された転動体案内面と、を有し、前記ガイドレールと前記移動ブロックとの間に配置される転動体が、前記転動体案内面に接触する。

【0016】

本発明の直線往復動装置は、ガイドレールと、前記ガイドレールのレール側の対向面に対向する移動ブロック側の対向面を備え前記ガイドレールに直線方向に往復動自在に装着される移動ブロックとからなる直線往復動装置であって、前記レール側の対向面に形成される第１の溶射皮膜と、前記移動ブロック側の対向面に形成される第２の溶射皮膜と、前記第１の溶射皮膜から形成される第１の転動体案内面と、前記第２の溶射皮膜から形成される第２の転動体案内面との間に配置される転動体と、を有し、前記第１の溶射皮膜と前記第２の溶射皮膜の少なくとも一方がステンレス、または鉄系材料により生成される。

【0017】

本発明のガイドレールの製造方法は、移動ブロックを直線方向に往復動自在に支持するガイドレールの製造方法であって、前記移動ブロックの移動ブロック側の対向面に対向するレール側の対向面が設けられたガイドレールを、アルミニウム合金製、マグネシウム合金製または樹脂製の基材から製造する工程と、前記レール側の対向面にステンレス製粉末、鉄系材料粉末、サーメット製粉末、超硬合金製粉末またはセラミックス製粉末を溶射して溶射皮膜を形成する溶射工程と、前記溶射皮膜に転動体案内面を加工する加工工程と、を有する。

【0018】

本発明の移動ブロックの製造方法は、ガイドレールに直線方向に往復動自在に装着される移動ブロックの製造方法であって、前記ガイドレールのレール側の対向面に対向する移動ブロック側の対向面が設けられた移動ブロックを、アルミニウム合金製、マグネシウム合金製または樹脂製の基材から製造する工程と、前記移動ブロック側の対向面にステンレス製粉末、鉄系材料粉末、サーメット製粉末、超硬合金製粉末またはセラミックス製粉末を溶射して溶射皮膜を形成する溶射工程と、前記溶射皮膜に転動体案内面を加工する加工工程と、を有する。

【0019】

本発明の直線往復動装置の製造方法は、ガイドレールと、前記ガイドレールのレール側の対向面に対向する移動ブロック側の対向面を備え前記ガイドレールに直線方向に往復動自在に装着される移動ブロックとからなる直線往復動装置の製造方法であって、前記ガイドレールおよび前記移動ブロックを、アルミニウム合金製、マグネシウム合金製または樹脂製の基材から製造する工程と、前記レール側の対向面にステンレス製粉末、鉄系材料粉末、サーメット製粉末、超硬合金製粉末またはセラミック製粉末を溶射して第１の溶射皮膜を形成する第１の溶射工程と、前記移動ブロック側の対向面にステンレス製粉末、鉄系材料粉末、サーメット製粉末、超硬合金製粉末またはセラミック製粉末を溶射して第２の溶射皮膜を形成する第２の溶射工程と、前記第１の溶射皮膜に第１の転動体案内面を加工する第１の案内面加工工程と、前記第２の溶射皮膜に第２の転動体案内面を加工する第２の案内面加工工程と、を有する。

【発明の効果】

【0020】

移動ブロックを往復動自在に支持するガイドレールは、アルミニウム合金等の軽量な基材により形成され、ガイドレールに往復動自在に装着される移動ブロックもアルミニウム合金等の軽量な基材により形成されるので、ガイドレールおよび移動ブロックの軽量化が達成される。

【0021】

また、ガイドレール側の対向面には溶射皮膜が設けられ、溶射皮膜に形成された転動体案内面と移動ブロックとの間には転動体案内面に接触する転動体が配置される。移動ブロック側の対向面には溶射皮膜が設けられ、溶射皮膜に形成された転動体案内面とガイドレールとの間には転動体案内面に接触する転動体が配置される。溶射皮膜はステンレス製等の硬質材料なので、溶射皮膜に形成される転動体案内面の磨耗が抑制される。その結果、直線往復動装置の耐久性を高めることができる。また、溶射皮膜を基材表面に直接形成するため、接着剤塗布やカシメのためのスペースが不要となるので、直線往復動装置の小型化が達成される。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施の形態である直線往復動装置を示す斜視図である。

【図2】図１の側面図である。

【図3】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図4】図３の一部の拡大断面図である。

【図5】（Ａ）〜（Ｃ）は図１に示された直線往復動装置のガイドレールの製造方法における加工工程を示す断面図である。

【図6】（Ａ）〜（Ｃ）は図１に示された直線往復動装置の移動ブロックの製造方法における加工工程を示す断面図である。

【図7】（Ａ）〜（Ｌ）は、それぞれガイドレールの対向面形状の変形例を示す断面図である。

【図8】（Ａ）〜（Ｉ）は、それぞれ移動ブロックの対向面形状の変形例を示す断面図である。

【図9】他の実施の形態である直線往復動装置を示す側面図である。

【図10】図９におけるＢ−Ｂ線断面図である。

【図11】図１０におけるＣ−Ｃ線拡大断面図である。

【図12】ガイドレールの他の変形例を示す断面図である。

【図13】さらに他の実施の形態である直線往復動装置を示す平面図である。

【図14】図１３の右側面図である。

【図15】端板を外した状態における図１４のＤ部拡大右側面図である。

【図16】さらに他の実施の形態である直線往復動装置の右側面図である。

【図17】端板を外した状態における図１６のＥ部拡大右側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。それぞれの図面においては、共通性を有する部材には同一の符号が付されており、共通した説明は省略されている。

【0024】

図１〜図４に示される直線往復動装置１０ａは、アルミニウム合金製の基材からなるガイドレール１１と、ガイドレール１１に直線方向に往復動自在に装着されアルミニウム合金製の基材からなる移動ブロック１６を有している。ガイドレール１１は、レール台１２とこのレール台１２に一体に突設されるレール部１３とを備えている。レール部１３はレール台１２の幅方向中央部にレール台１２の表面１４から突出している。移動ブロック１６の移動方向に伸び、互いに向かいあうレール部１３の一対の側面には、レール側の第１の対向面１５が設けられている。

【0025】

移動ブロック１６は、図３及び図４に示されるように、レール部１３が入り込む凹部１７を有し、凹部１７は底面１８と、レール部１３のレール側の第１の対向面１５に対向する移動ブロック側の第２の対向面１９により形成される。レール側の第１の対向面１５と、移動ブロック側の第２の対向面１９は、移動ブロック１６の移動方向に延びている。

【0026】

ステンレス製の第１の溶射皮膜２１がレール部１３のレール側の第１の対向面１５に形成され、ステンレス製の第２の溶射皮膜２２が移動ブロック１６の移動ブロック側の第２の対向面１９に形成される。円弧面形状の第１の転動体案内面２３が第１の溶射皮膜２１に移動ブロック１６の移動方向に延びて形成され、円弧面形状の第２の転動体案内面２４が第２の溶射皮膜２２に第１の転動体案内面２３に沿って延びて形成されている。円弧面形状の例としては、ゴシックアーチ形状やサーキュラーアーク形状がある。図４に示されるように、第１の転動体案内面２３と第２の転動体案内面２４との間にボール転動通路２５が形成され、ボール転動通路２５には複数の鋼製の硬球２６が配置される。

【0027】

移動ブロック１６がガイドレール１１に対して直線往復動する際には、硬球２６が第１の転動体案内面２３と第２の転動体案内面２４との間のボール転動通路２５内を転がり移動する。これにより、移動ブロック１６は大きな摺動抵抗を受けることなく、円滑に往復動することができる。

【0028】

移動ブロック１６をガイドレール１１に対して往復動するために、図１に示されるように、シリンダ孔３０がレール台１２に設けられており、このシリンダ孔３０に図示しないピストンが設けられている。ピストンは図示しないピストンロッドにより移動ブロック１６に連結されている。したがって、シリンダ孔３０内の空気圧室に外部から圧縮空気を供給することにより、移動ブロック１６はガイドレール１１に対してレール部１３に沿って駆動される。被加工物や治具等の被搬送物を移動ブロック１６に搭載すると、移動ブロック１６により被搬送物は搬送される。このように、移動ブロック１６の駆動源をガイドレール１１に組み込むことができる。

【0029】

なお、移動ブロック１６を固定し、ガイドレール１１を駆動するようにしても良く、移動ブロック１６のガイドレール１１に対する直線往復動は相対的であれば良い。また、移動ブロック１６の駆動源としては、空気圧シリンダに代えて油圧シリンダや電動モータとしても良い。

【0030】

第１の溶射皮膜２１と第２の溶射皮膜２２は、ＳＵＳ４４０Ｃ相当のステンレス鋼粉末を素材とする溶射により形成される。それぞれの膜厚は０．１ｍｍ以上に形成される。このように、レール台１２およびこれに一体となったレール部１３を備えたガイドレール１１と、移動ブロック１６とをアルミニウム合金製の基材とすることにより、ガイドレール１１を軽量化できるとともに移動ブロック１６を軽量化することができ、これらを備えた直線往復動装置１０ａは軽量構造となる。第１の溶射皮膜２１と第２の溶射皮膜２２とをステンレス製とすることにより、移動ブロック１６の移動時に硬球２６が第１の溶射皮膜２１に形成される第１の転動案内面２３と第２の溶射皮膜２２に形成される第２の転動案内面２４に転がり接触しても、それぞれの皮膜の磨耗が抑制されるので、レール部１３と移動ブロック１６の耐久性を向上することができ、これらを備えた直線往復動装置１０ａの耐久性を向上させることができる。

【0031】

図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、直線往復動装置１０ａのガイドレール１１の製造方法を示す加工工程の断面図である。アルミニウム合金を素材として、図５（Ａ）に示されるように、レール台１２とレール部１３とが一体となったガイドレール１１が押出成形等により加工される。棒状に成形された素材は、所定の長さに切断されてガイドレール１１が加工される。このように、アルミニウム合金製の基材からなり、レール部１３が一体となったガイドレール１１が図５（Ａ）に示される工程により製造される。ガイドレール１１の加工工程においては、第１の転動体案内面２３の位置に対応させてレール部１３の第１の対向面１５には、図５（Ａ）に示されるように、円弧状のＲ面つまり凹面３１が形成され、凹面３１の円周面方向の両端部は凹面よりも曲率半径の小さなＲ面３２を介して第１の対向面１５の平坦部に連なっている。

【0032】

次いで、図５（Ｂ）に示される第１の溶射工程により、レール部１３の基材の第１の対向面１５にステンレス製の粉末を溶射して第１の溶射皮膜２１が形成される。第１の溶射皮膜２１は凹面３１に入り込んで噛み合った状態となり、付着される。第１の溶射皮膜２１は高速フレーム溶射法により形成される。高速フレーム溶射法は、溶射材料であるＳＵＳ４４０Ｃ相当の粉末を半溶融状態で高速でレール部１３の基材に衝突させて積層する溶射法であり、アルミニウム合金製の基材に過度な熱を加えることなく、緻密な皮膜を生成することができる。ＳＵＳ４４０Ｃ相当の粉末を溶射材料とする溶射皮膜はアルミニウム合金の基材に強力に密着し、緻密で厚い溶射皮膜が生成される。生成された溶射皮膜の気孔率は０〜５％、好ましくは０〜２％である。皮膜硬度は、５５０〜７５０ＨＶ、好ましくは６００〜７００ＨＶである。この硬度は、一般の研磨砥石により表面を加工することができる硬度であり、ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒等の超砥粒を使用することなく、表面を加工することができる。

【0033】

図５（Ｃ）は、第１の案内面加工工程により第１の溶射皮膜２１に第１の転動体案内面２３が加工された状態を示す。第１の転動体案内面２３は、上述のように、一般の研磨加工により形成される。第１の転動体案内面２３が加工された後の第１の溶射皮膜２１の膜厚は、０．１ｍｍ以上、好ましくは０．４ｍｍ以上に設定される。研磨加工による第１の溶射皮膜２１の膜厚減少を考慮して、図５（Ｂ）に示される第１の溶射工程においては、第１の溶射皮膜２１は研磨加工後の膜厚よりも厚く形成される。

【0034】

図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、直線往復動装置１０ａの移動ブロック１６の製造方法を示す加工工程の断面図である。ガイドレール１１と同様にアルミニウム合金を素材として、図６（Ａ）に示されるように、移動ブロック１６が押出成形等により加工される。棒状に成形された素材は、所定の移動ブロック１６の長さに切断される。このように、アルミニウム合金製の基材からなる移動ブロック１６が図６（Ａ）に示される工程により製造される。移動ブロック１６の加工工程においては、移動ブロック側の第２の対向面１９の底面１８側には、傾斜面３３が形成される。

【0035】

次いで、図６（Ｂ）に示される第２の溶射工程により、移動ブロック１６の移動ブロック側の第２の対向面１９にステンレス製の粉末を溶射して第２の溶射皮膜２２が形成される。第２の溶射皮膜２２は第１の溶射皮膜２１と同様に高速フレーム溶射法により形成される。これにより、アルミニウム合金製の移動ブロック１６の基材に過度な熱を加えることなく、緻密な皮膜を生成することができる。生成された溶射皮膜は、第１の溶射皮膜２１と同様に、気孔率は０〜５％、好ましくは０〜２％である。皮膜硬度は、５５０〜７５０ＨＶ、好ましくは６００〜７００ＨＶである。

【0036】

図６（Ｃ）は、第２の案内面加工工程により第２の溶射皮膜２２に第２の転動体案内面２４が加工された状態を示す。第２の転動体案内面２４は、第１の転動体案内面２３と同様に、一般の研磨加工により形成される。第２の転動体案内面２４が加工された後の第２の溶射皮膜２２の膜厚は、０．１ｍｍ以上、好ましくは０．４ｍｍ以上に設定される。研磨加工による第２の溶射皮膜２２の膜厚減少を考慮して、図６（Ｂ）に示される第２の溶射工程においては、第２の溶射皮膜２２は研磨加工後の膜厚よりも厚く形成される。

【0037】

上述のように、第１の溶射皮膜２１と第２の溶射皮膜２２を、溶射材料であるＳＵＳ４４０Ｃ相当の粉末を高速フレーム溶射法により形成し、第１の転動体案内面２３と第２の転動体案内面２４の膜厚を０．４ｍｍとして直線往復動装置１０ａを組み立てた。その直線往復動装置１０ａの耐久性を試験したところ、所望の耐久性を得ることが確認できた。

【0038】

図７（Ａ）〜図７（Ｌ）は、それぞれレール部１３の側面つまり対向面形状の変形例を示す断面図であり、それぞれ図５におけるＧ部の拡大図である。

【0039】

図７（Ａ）に示されるレール部１３においては、第１の対向面１５は全体的に平坦となっており、第１の対向面１５とレール台１２の表面１４とが直角となっている。図７（Ｂ）に示されるレール部１３においては、第１の対向面１５は表面１４に凹面３４を介して連なっている。図７（Ｃ）に示されるレール部１３においては、図５に示されたものと同様に、第１の対向面１５に円弧状のＲ面つまり凹面３１が形成されている。ただし、図５に示されたものと相違して、凹面３１の円方向の両端部には、図５に示したＲ面３２は設けられていない。

【0040】

図７（Ｄ）に示されるレール部１３においては、図７（Ｃ）と同様に、第１の対向面１５には凹面３１が形成されており、第１の対向面１５と表面１４との交差部には凹面３４が形成されている。この凹面３４は、図７（Ｂ）に示される凹面３４よりも曲率半径が小さい。図７（Ｅ）に示されるレール部１３においては、図７（Ｄ）に示されたレール部１３の凹面３４に代えて、傾斜面３５が形成されており、傾斜面３５の角度はθとなっている。図７（Ｆ）に示されるレール部１３においては、図７（Ｃ）に示されたものと同様に凹面３１が第１の対向面１５に形成され、さらに、レール部１３の上面と第１の対向面１５との間にはチャンファー面つまり傾斜面３６が形成されており、傾斜面３６の角度はθとなっている。図７（Ｇ）に示されるレール部１３においては、第１の対向面１５に凹面３１が設けられるとともに、凹面３１の表面１４側は、レール台１２の表面１４に対して傾斜した傾斜面３７により表面１４に連なっている。

【0041】

図７（Ｈ）に示されるレール部１３の第１の対向面１５の基本形状は、図７（Ｄ）に示されるものと同様であり、凹面３１、３４がレール側の第１の対向面１５に形成されている。凹面３１の円周方向両端部にはＲ面３２が形成され、凹面３１はＲ面３２を介して凹面３４と連なっている。図７（Ｉ）に示されるレール部１３においては、凹面３１の円周方向両側に凹面３１に向けて傾斜した傾斜面３８が第１の対向面１５に形成されており、両方の傾斜面３８は角度θとなっている。図７（Ｊ）に示されるレール部１３においては、凹面３１からレール台１２の表面１４に向けて傾斜した傾斜面３９が第１の対向面１５に形成され、凹面３１からレール部１３の上面に向けて傾斜した傾斜面３６が側面に形成されている。傾斜面３９および傾斜面３６はレール部１３の表面に対して角度θとなっている。図７（Ｋ）に示されるレール部１３においては、第１の対向面１５は全体的に平坦となっており、第１の対向面１５はレール台１２の表面１４に対して角度θだけ傾斜している。図７（Ｌ）に示されるレール部１３においては、第１の対向面１５は、図７（Ｉ）に示された形状に類似し、傾斜面３８が第１の対向面１５の上下部に形成されている。両方の傾斜面３８の間はほぼ平坦な底面となっている。

【0042】

このように、レール部１３の第１の対向面１５の形状としては、種々のパターンとすることができる。

【0043】

図８（Ａ）〜図８（Ｉ）は、それぞれ移動ブロック１６の対向面形状の変形例を示す断面図であり、それぞれ図６のＳ部の拡大図である。

【0044】

図８（Ａ）に示される移動ブロック１６においては、第２の対向面１９は全体的に平坦となっており、第２の対向面１９と移動ブロック１６の底面１８とが直角となっている。図８（Ｂ）に示される移動ブロック１６においては、第２の対向面１９はＲ面つまり凹面４１を介して連なっている。図８（Ｃ）に示される移動ブロック１６においては、図８（Ｂ）に示された凹面４１よりも曲率半径が小さい凹面４２が第２の対向面１９に形成されている。図８（Ｄ）に示される移動ブロック１６においては、図８（Ｃ）に示された凹面４２に加えて、底面１８と第２の対向面１９との間に傾斜面４３が形成されており、傾斜面４３の角度はθとなっている。

【0045】

図８（Ｅ）に示される移動ブロック１６においては、図８（Ｄ）に示された傾斜面４３に代えて、底面１８と第２の対向面１９との間に凹面４１が形成されている。この凹面４１は、図８（Ｂ）に示された凹面４１よりも曲率半径が小さい。図８（Ｆ）に示される移動ブロック１６においては、第２の対向面１９は、底面１８から凹部１７の開口部側に向けて凹部１７の幅寸法が大きくなる方向に傾斜している。図８（Ｇ）に示される移動ブロック１６においては、第２の対向面１９は全体的に図８（Ｆ）と同様の方向に傾斜し、第２の対向面１９に凹面４４が形成されている。第２の対向面１９のうち、凹面４４を介して底面側の部分１９ａと、凹部１７の開口部側の部分１９ｂとは段差ｔを有している。図８（Ｈ）に示される移動ブロック１６においては、図８（Ｇ）に示されたものよりも段差ｔが小さく、しかも、凹面４４の円周方向の円弧面の長さは長い。図８（Ｉ）に示される移動ブロック１６においては、第２の対向面１９は全体的に平坦となっており、第２の対向面１９は移動ブロック１６の底面１８に対して角度θだけ傾斜している。

【0046】

このように、移動ブロック１６の第２の対向面１９の形状としては、種々のパターンとすることができる。

【0047】

転動体案内面を加工後の第１の溶射皮膜２１と第２の溶射皮膜２２の膜厚としては、直線往復動装置１０ａの耐久性を高めるには、上述したように０．１ｍｍ以上に設定する。直線往復動装置１０ａが種々の状況や環境で使用されることを考慮すると、耐久性を高めるには、膜厚としては０．４ｍｍ以上に設定することがより好ましい。

【0048】

図９は他の実施の形態である直線往復動装置１０ｂを示す側面図であり、図１０は図９におけるＢ−Ｂ線断面図である。図１１は図１０におけるＣ−Ｃ線拡大断面図である。

【0049】

この直線往復動装置１０ｂは、図９および図１０に示されるように、直線往復動装置１０ａのガイドレール１１をレール部１３のみによって構成し、レール部１３に取付孔２７を設けている。レール部１３は取付孔２７に取り付けられるねじ部材により、図示しない支持部材に固定される。

【0050】

移動ブロック１６は、外部に設けられた駆動部材により往復動される。この形態の直線往復動装置１０ｂにおいても、移動ブロック１６はレール部１３に対して相対移動自在であれば良い。したがって、移動ブロック１６を固定し、外部の駆動部材によりレール部１３を駆動することにより、移動ブロック１６はレール部１３に対して相対的に往復動される。また、レール部１３に凹部を設け、その凹部内に移動ブロック１６を入り込ませるようにした形態の直線往復動装置としても良い。

【0051】

図１１に示されるように、レール部１３は、上述した直線往復動装置１０ａと同様に、移動ブロック１６に形成された凹部１７内に配置される。移動ブロック１６に相互に対向して形成された移動ブロック側の第２の対向面１９には、レール部１３の両側面つまりレール側の第１の対向面１５が対向する。上述した直線往復動装置１０ａは、レール側の第１の対向面１５の全面に第１の溶射皮膜２１を形成するのに対し、直線往復動装置１０ｂは、対向面１５の一部を基材のまま残して第１の溶射皮膜２１を形成している。一方、第２の溶射皮膜２２は、直線往復動装置１０ａと同様に移動ブロック側の第２の対向面１９に形成される。

【0052】

円弧面形状の第１の転動体案内面２３が第１の溶射皮膜２１に移動ブロック１６の移動方向に延びて形成され、円弧面形状の第２の転動体案内面２４が第２の溶射皮膜２２に第１の転動体案内面２３に沿って延びて形成されている。第１の転動体案内面２３と第２の転動体案内面２４との間にボール転動通路２５が形成される。ボール循環通路４５がボール転動通路２５に平行となって移動ブロック１６に形成される。図１０においては、レール部１３の両側に形成されたボール循環通路４５の一方が示されている。

【0053】

ボール転動通路２５とボール循環通路４５とをそれぞれの両端部で連通させるために、端板４６が移動ブロック１６の一端面に固定され、端板４７が移動ブロック１６の他端面に固定されている。それぞれの端板４６、４７はねじ部材４８により移動ブロック１６に締結されている。図１０に示されるように、半円形状の連通通路４９がそれぞれの端板４６、４７に形成され、ボール転動通路２５とボール循環通路４５と連通通路４９とによりループ状の通路が形成される。ループ状の通路には、複数の硬球２６が配置される。これにより、移動ブロック１６の移動に伴って、硬球２６はボール転動通路２５とボール循環通路４５を循環移動する。このように、直線往復動装置１０ｂは、無限ガイドタイプである。

【0054】

直線往復動装置１０ｂのレール部１３の製造方法は、シリンダ孔３０を設けない点を除いて、直線往復動装置１０ａのガイドレール１３の加工工程と同一である。

【0055】

また、直線往復動装置１０ｂの移動ブロック１６の製造方法は、ボール循環通路４５を形成する貫通孔を、機械加工する点を除いて、直線往復動装置１０ａの移動ブロック１６の加工工程と同一である。

【0056】

図１２（Ａ）、（Ｂ）は、図９に示された直線往復動装置１０ｂにおけるレール部１３の他の変形例を示す断面図である。

【0057】

図１２（Ａ）に示されるレール部１３においては、レール側の第１の対向面１５は全体的に平坦となって、レール部１３の側面全体に形成される。図１２（Ｂ）に示されるレール部１３においては、レール側の第１の対向面１５は、円弧状のＲ面つまり凹面３１と、凹面３１の円周面の両端部に連なっている平坦部によって形成される。図１２（Ａ）、（Ｂ）ともにレール部１３の側面全体に第１の対向面１５を形成し、レール部１３の側面全体に第１の溶射皮膜２１を形成している点で図９に示された直線往復動装置１０ｂと異なる。

【0058】

なお、図９に示された直線往復動装置１０ｂにおけるレール部１３の両方のレール側の第１の対向面１５と、移動ブロック１６の両方の移動ブロック側の第２の対向面１９の形状としては、図７および図８に示される形状とすることができる。

【0059】

図１３は、さらに他の実施の形態である直線往復動装置１０ｃを示す平面図であり、図１４は図１３の右側面図であり、図１５は移動ブロックの端板を外した状態における図１４のＤ部拡大右側面図である。

【0060】

この直線往復動装置１０ｃは、開閉動作される２つの移動ブロック１６ａ、１６ｂを有し物品を把持する開閉チャックとして使用される。

【0061】

直線往復動装置１０ｃは、直線往復動装置１０ａと同様にレール台１２を有している。レール部１３はレール台１２の幅方向中央部にレール台１２の表面１４から突出し、レール側の第１の対向面１５がレール部１３の両側面に設けられる。

【0062】

２つの移動ブロック１６ａ、１６ｂがレール部１３に往復動自在に装着され、それぞれの移動ブロック１６ａ、１６ｂは、図１４及び図１５に示されるように、レール部１３が入り込む凹部１７を有し、凹部１７は底面１８と、レール部１３のレール側の第１の対向面１５に対向する移動ブロック側の第２の対向面１９により形成される。レール側の第１の対向面１５と、移動ブロック側の第２の対向面１９は、移動ブロック１６の移動方向に延びている。

【0063】

第１の溶射皮膜２１がレール部１３のレール側の第１の対向面１５に形成され、第２の溶射皮膜２２が移動ブロック１６ａ、１６ｂの移動ブロック側の第２の対向面１９に形成される。円弧面形状の第１の転動体案内面２３が第１の溶射皮膜２１に移動ブロック１６の移動方向に延びて形成され、円弧面形状の第２の転動体案内面２４が第２の溶射皮膜２２に第１の転動体案内面２３に沿って延びて形成される。図１５に示されるように、第１の転動体案内面２３と第２の転動体案内面２４との間にボール転動通路２５が形成され、ボール転動通路２５には複数の硬球２６が配置される。

【0064】

図１３に示されるように、止め板つまり端板４６ａが一方の移動ブロック１６ａの一端面に取り付けられ、端板４７ａが移動ブロック１６ａの他端面に取り付けられている。同様に、止め板つまり端板４６ｂが他方の移動ブロック１６ｂの一端面に取り付けられ、端板４７ｂが移動ブロック１６ｂの他端面に取り付けられている。それぞれの端板により、ボール転動通路２５の両端は閉じられている。

【0065】

図１４に示されるように、２つのシリンダ孔３０ａ、３０ｂがガイドレール１１に設けられる。それぞれのシリンダ孔３０ａ、３０ｂはガイドレール１１の長手方向に平行となって延びている。図示しないピストンがそれぞれのシリンダ孔３０ａ、３０ｂに往復動自在に装着される。

【0066】

一方のシリンダ孔３０ａに形成された空気圧室に圧縮空気を供給して一方のピストンが駆動されると、一方のピストンと連結した移動ブロック１６ａが移動する。他方のシリンダ孔３０ｂに形成された空気圧室に圧縮空気を供給して他方のピストンが駆動されると、他方のピストンと連結した移動ブロック１６ｂが移動する。

【0067】

２つの移動ブロック１６ａ、１６ｂが相互に接近する方向に駆動されると、図示しない物品は２つの移動ブロック１６ａ、１６ｂにより挟持される。

【0068】

図１６は、さらに他の実施の形態である直線往復動装置１０ｄを示す右側面図であり、図１７は端板を外した状態における図１６のＥ部拡大右側面図である。

【0069】

この直線往復動装置１０ｄも、直線往復動装置１０ｃと同様に、開閉動作する２つの移動ブロック１６ａ、１６ｂを有し、物品を把持する開閉チャックとして使用される。直線往復動装置１０ｃとは、ガイドレール１１の形状が異なる。直線往復動装置１０ｄは凹部１７が設けられたガイドレール１１を有し、凹部１７はガイドレール１１の長手方向に延びている。２つのレール部１３がガイドレール１１の両側に設けられ、両方のレール部１３は凹部１７を介して対向している。２つの移動ブロック１６ａ、１６ｂが凹部１７内に往復動自在に装着される。

【0070】

凹部１７は底面１８と移動ブロック１６ａ、１６ｂに対向するレール側の第１の対向面１５を有している。移動ブロック側の第２の対向面１９がそれぞれの移動ブロック１６ａ、１６ｂの側面に設けられている。

【0071】

第１の溶射皮膜２１がレール部１３のレール側の第１の対向面１５に形成され、第２の溶射皮膜２２が移動ブロック１６ａ、１６ｂの移動ブロック側の第２の対向面１９に形成される。円弧面形状の第１の転動体案内面２３が第１の溶射皮膜２１に移動ブロック１６ａ、１６ｂの移動方向に延びて形成され、円弧面形状の第２の転動体案内面２４が第２の溶射皮膜２２に第１の転動体案内面２３に沿って延びて形成されている。図１７に示されるように、第１の転動体案内面２３と第２の転動体案内面２４との間にボール転動通路２５が形成され、ボール転動通路２５には複数の硬球２６が配置される。

【0072】

上述した直線往復動装置１０ｃと同様に、２つのシリンダ孔３０ａ、３０ｂがガイドレール１１に設けられている。図示しないピストンがそれぞれのシリンダ孔３０ａ、３０ｂに往復動自在に装着される。両方の移動ブロック１６ａ、１６ｂを駆動するための構造は、上述した直線往復動装置１０ｃと同様であり、図１６，１７においては、図１４，１５に示した部材と共通性を有する部材には、同一の符号が付されている。

【0073】

この直線往復動装置１０ｄにおいても２つの移動ブロック１６ａ、１６ｂが相互に接近する方向に駆動されると、図示しない物品は２つの移動ブロック１６ａ、１６ｂにより挟持される。

【0074】

直線往復動装置１０ｃ、１０ｄのガイドレール１１および移動ブロック１６ａ、１６ｂも、上述したガイドレール１１および移動ブロック１６の製造方法により製造される。

【0075】

直線往復動装置１０ａ〜１０ｄの、ガイドレール１１、１３および移動ブロック１６、１６ａ、１６ｂの素材としては、アルミニウム合金に代えて、マグネシウム合金としたり、樹脂といった軽量基材を用いても良い。軽量基材にすることにより、鋼製とする場合に比してそれぞれを軽量化することができる。

【0076】

さらに、それぞれの溶射皮膜２１、２２としては、ステンレス製粉末に代えて鉄系材料、セラミックス、サーメット、超硬合金を用いてもよい。

【0077】

上述したそれぞれの直線往復動装置１０ａ〜１０ｄの転動体は、鋼製であるが、鉄系材料、セラミックス、サーメット、超硬合金を用いてもよい。また、転動体の形状を、硬球に代えてローラとし、転動体案内面を、Ｖ溝形状のような転動体の形状にあわせた形状としても良い。

【0078】

直線往復動装置１０ａ、１０ｃ、１０ｄは、転動体が循環移動しない有限タイプであるが、１０ｂのようにボール転動通路に加えてボール循環通路を設けて転動体を両方の通路を循環させると、無限ガイドタイプの直線往復動装置となる。

【0079】

直線往復動装置１０ａ〜１０ｄのボール転動通路は、レール部１３の第１の対向面１５に１本だけ設けられているが、レール部１３の第１の対向面１５に複数本設けてもよい。さらに、直線往復動装置１０ｂは、移動ブロック１６を一つだけ設けているが、複数設けてもよい。

【0080】

それぞれの溶射皮膜を高速フレーム溶射により形成したが、高速フレーム溶射に代えて、コールドスプレー、ウォームスプレーなどの他の溶射法により、それぞれの溶射皮膜を形成するようにしても良い。また、ガイドレール１１、１３と移動ブロック１６、１６ａ、１６ｂのどちらか一方に溶射皮膜を形成してから転動体案内面を形成し、他方を合金鋼またはステンレス鋼として溶射皮膜を形成することなく転動体案内面を形成しても良い。

【産業上の利用可能性】

【0081】

この発明は、被加工物や治工具等の被搬送物を直線往復動させるための直線往復動装置、および直線往復動装置を構成するガイドレールと移動ブロックとに適用される。

【要約】

直線往復動装置１０ａは、レール台１２およびこれに一体に突設されたレール部１３を備えるガイドレール１１と、レール部１３に往復動自在に装着される移動ブロック１６とを有している。ガイドレール１１と移動ブロック１６は、それぞれアルミニウム合金製の基材からなる。レール部１３の側面には、第１の溶射皮膜２１が形成され、移動ブロック１６の対向面には、第２の溶射皮膜２２が形成される。それぞれの溶射皮膜２１，２２はステンレス製である。第１の溶射皮膜２１に形成された第１の転動体案内面２３と、第２の溶射皮膜２２に形成された第２の転動体案内面２４との間に、硬球２６が配置される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】