JP5263352B2 - Linear guide device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工作機械や製造装置、射出成形機、測定機器等の機械装置の案内部に設けられ、テーブル等の移動台を直線的に移動させるためのリニアガイド装置に関する。 The present invention relates to a linear guide device that is provided in a guide unit of a machine device such as a machine tool, a manufacturing apparatus, an injection molding machine, or a measuring instrument, and moves a moving table such as a table linearly.
従来のリニアガイド装置は、スライダに設けた戻り路と、エンドキャップに設けた方向転換路と、レールに設けたレール軌道溝とスライダに設けたスライダ軌道溝とを対向させて形成した負荷路とを連通した循環路に複数のボールを装填し、負荷路を転動したボールをエンドキャップの方向転換路に掬上げ、戻り路を経由して他方の方向転換路から再び負荷路へ戻して循環させ、スライダをレール上で直線的に往復移動させている(例えば、特許文献1参照。)。 A conventional linear guide device includes a return path provided in a slider, a direction changing path provided in an end cap, a load path formed by opposing a rail track groove provided in a rail and a slider track groove provided in a slider, and A plurality of balls are loaded into a circulation path that communicates with each other, the ball that has rolled on the load path is lifted to the direction change path of the end cap, and then returned to the load path from the other direction change path via the return path and circulated. The slider is linearly reciprocated on the rail (see, for example, Patent Document 1).
上記のようなスライダは、一般に焼入れ性が保証された構造用鋼材であるH鋼を用い、これに焼入れ焼戻し処理を行って硬さを調整し、機械加工によりスライダ軌道溝等を形成して製作される。
また、エンドキャップは、樹脂材料や金属粉末を用いた射出成形により製作され、金属粉末を用いた金属粉末射出成形で製作された場合には、焼入れ焼戻し処理を行わないのが一般的である。
The sliders as described above are manufactured by using H steel, which is generally a structural steel material with guaranteed hardenability, and adjusting the hardness by quenching and tempering, and then forming slider track grooves and the like by machining. Is done.
In addition, the end cap is generally manufactured by injection molding using a resin material or metal powder. When the end cap is manufactured by metal powder injection molding using a metal powder, the quenching and tempering treatment is generally not performed.
しかしながら、上述した一般的な製作技術を用いて特許文献1の構成を有するリニアガイド装置を製作した場合には、スライダは機械加工により製作しているため、製造コストが増加すると共に、量産効果を得ることが難しいという問題がある。
また、エンドキャップは比較的硬さの低い材料で製作されているため、リニアガイド装置を高速で運転した場合には、負荷路を転動したボールをエンドキャップの方向転換路に掬上げる際に、その掬上部にボールが高速で衝突して掬上部に損傷が生じ、これが進行するとボールの脱落が生じてリニアガイド装置の機能を損なう可能性があるという問題がある。
However, when the linear guide device having the configuration of
In addition, since the end cap is made of a material with relatively low hardness, when the linear guide device is operated at a high speed, the ball that rolls on the load path is lifted to the direction change path of the end cap. There is a problem that the ball collides with the upper part of the hook at a high speed and damages the upper part of the hook, and if this progresses, the ball may drop off and the function of the linear guide device may be impaired.
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、高速運転に耐えることができるエンドキャップを備えたリニアガイド装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a linear guide device including an end cap that can withstand high-speed operation.
本発明は、上記課題を解決するために、レール軌道溝を有するレールと、前記レール軌道溝と対向するスライダ軌道溝と戻り路とを有し、前記レールを直線的に往復移動するスライダと、前記スライダの移動方向の前後端部に配置され、方向転換路を有するエンドキャップと、前記レール軌道溝とスライダ軌道溝とにより形成される負荷路と、前記負荷路を前記方向転換路と戻り路とにより連通した循環路を循環するボールとを備えたリニアガイド装置において、前記エンドキャップの方向転換路の前記レール軌道溝側に、前記負荷路から前記ボールを掬上げる、前記エンドキャップとは別体に形成した掬上部を設け、前記エンドキャップを金属粉末をステンレス鋼とした金属粉末射出成形で形成すると共に、前記掬上部をセラミック材料で形成し、前記掬上部の硬さを、ロックウェル硬さで35HRC以上としたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention includes a rail having a rail track groove, a slider track groove facing the rail track groove and a return path, and a slider that linearly reciprocates the rail; End caps disposed at front and rear end portions in the moving direction of the slider and having a direction change path, a load path formed by the rail raceway groove and the slider raceway groove, and the load path as the direction change path and the return path And a ball that circulates in a circulation path that communicates with each other, and lifts the ball from the load path to the rail track groove side of the direction change path of the end cap. the scooping section formed in the body provided with said end caps is formed by metal powder injection molding a metallic powder and stainless steel, the scooping section of a ceramic material Form, the hardness of the scooping section, is characterized in that not less than 35HRC by Rockwell hardness.
これにより、本発明は、高速運転時における高速のボールの衝突による掬上部への損傷を防止することができ、リニアガイド装置の高速運転における耐久性を向上させることができるという効果が得られる。 Thus, the present invention can prevent damage to the scooping section due to the collision of the fast ball at high speed during operation, there is an advantage that it is possible to improve the durability in high-speed operation of the linear guide device .
以下に、図面を参照して本発明によるリニアガイド装置の実施例について説明する。 Embodiments of a linear guide device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は実施例のリニアガイド装置を示す斜視図、図2は実施例の負荷路を示す説明図である。
図1において、1はリニアガイド装置である。
2はリニアガイド装置1のレールであり、合金鋼等の鋼材で製作された長尺の棒状部材であって、その上面(レール上面2aという。)にはレール2の長手方向に沿って機械装置の基台等にレール2を取付けるための段付ボルト穴であるレール取付穴3が所定のピッチで複数設けられている。
FIG. 1 is a perspective view showing a linear guide device of an embodiment, and FIG. 2 is an explanatory view showing a load path of the embodiment.
In FIG. 1,
4はレール軌道溝であり、両側のレール2の側面の長手方向に沿って形成された略円弧状断面の溝である。
5はスライダであり、バインダと金属粉末とを混練したペレットを射出成形して焼成する金属粉末射出成形により成形されたSUS440C等の金属粉末を材料とした成形品の焼入れ焼戻し処理や、SUS630L等の析出硬化型のステンレス鋼の金属粉末を材料とした成形品の時効処理により、硬さをロックウェル硬さのCスケールで35(35HRCと記す。)以上に調整して製作された略コの字状の断面形状を有する鞍状部材であって、その上面(スライダ上面5aという。)には取付ねじ穴6が設けられており、この取付ねじ穴6を用いて図示しない機械装置の移動台等がボルト等により取付けられる。
5 is a slider, binder and kneaded and pelletized and injection molded to quenching and tempering of the molded article and the metal powder such as SUS440C which has been molded with the material of a metal powder injection molding to burning treatment and the metal powder, such as SUS630L a metal powder material and the molded article of the aging process of precipitation hardened stainless steel (referred to as 35 HRC.) 35 hardness in C scale of Rockwell hardness shaped substantially U fabricated by adjusting the above The upper surface (referred to as the slider
7はスライダ軌道溝であり、スライダ5の両方の袖壁5bの内側にレール軌道溝4に対向して設けられた略円弧状断面の溝である。
8は転動体としてのボールであり、合金鋼等の鋼材で製作された球体である。
9は戻り路であり、スライダ5の袖壁5bの厚肉部に形成されたボール8を循環させるためのボール8の直径より大きい直径を有し、スライダ5の移動方向(スライダ移動方向という。)に袖壁5bを貫通する貫通穴であって、それぞれのスライダ軌道溝7に対応して設けられている。
A
11はエンドキャップであり、金属粉末射出成形により成形され、焼入れ焼戻し処理により硬さをロックウェル硬さで35HRC以上に調整して製作され、スライダ5のスライダ移動方向の前後端部に配置され、そのスライダ5側には対向配置されたスライダ軌道溝7とレール軌道溝4とにより形成される負荷路12(図2参照)とスライダ5の戻り路9とをそれぞれ接続するU字状に湾曲した通路である方向転換路13がそれぞれの負荷路12に対応して設けられている。
11 is an end cap, which is formed by metal powder injection molding, and is manufactured by adjusting the hardness to 35 HRC or more by Rockwell hardness by quenching and tempering treatment, and is disposed at the front and rear ends of the
14は掬上部であり、図2に示すようにエンドキャップ11の方向転換路13のレール軌道溝4側に形成されてレール軌道溝4に遊嵌しており、負荷路12を転動したボール8を掬い上げて方向転換路13へ導く機能を有している。
本実施例の掬上部14は、金属粉末射出成形によりエンドキャップ11と一体に形成されている。
A ball
The
15はサイドシールであり、合金鋼等の板材で製作された芯金とこの芯金のレール2側に設けられた天然ゴムや合成ゴム等のゴム材料で製作されたシール体16とにより構成されてエンドキャップ11の外側の端面に配置され、ボルト等の締結手段によりエンドキャップ11と共にスライダ5に取付けられている。
17はグリースニップルであり、エンドキャップ11のスライダ5側の端面に形成された図示しない潤滑剤供給溝に接続し、方向転換路13に潤滑剤としてのグリースを補充するときに用いられる。
A
上記の負荷路12の両端部はエンドキャップ11の方向転換路13とスライダ5の戻り路9とによりそれぞれ連通されて循環路18が形成され、この循環路18には複数のボール8が装填され、循環路18に封入された所定の量のグリースにより潤滑されながらスライダ5の移動に伴って負荷路12を転動したボールが、一方の方向転換路13の掬上部14に掬上げられて方向転換路13に導かれ、戻り路9を経由して他方の方向転換路13の掬上部14から負荷路に戻されながら循環路18を循環し、負荷路12を転動するボール8がスライダ5に加えられた荷重を往復動自在に支持し、スライダ5がレール2の長手方向に沿った直線往復移動可能に支持される。
Both ends of the
本実施例のリニアガイド装置1には、片側に2つ、両側で4つの循環路18が形成されている。
上記のスライダ5およびエンドキャップ11を形成する金属粉末射出成形品の硬さを他の材料による成形品の硬さと比較した比較表を図3に示す。
図3に示すように、焼入れ焼戻し処理を行った金属粉末射出成形品(SUS440C)の硬さは、焼入れ焼戻し処理を行ったH鋼(SCr430H)による成形品の硬さと同レベルの56HRCであり、スライダ5を製作する場合に金属粉末射出成形を用いて製作することが可能であることが判る。
In the
FIG. 3 shows a comparison table in which the hardness of the metal powder injection molded product forming the
As shown in FIG. 3, the hardness of the metal powder injection molded product (SUS440C) subjected to quenching and tempering treatment is 56 HRC of the same level as the hardness of the molded product made of H steel (SCr430H) subjected to quenching and tempering treatment, It can be seen that the
また、図3に示すように、本実施例の焼入れ焼戻し処理を行った金属粉末射出成形品(SUS440C)の硬さは、従来のエンドキャップの形成に用いられていた樹脂成形品(ポリアセタール樹脂)や、焼入れ焼戻し処理を行わない金属粉末射出成形品(SUS316L)の硬さに比べて硬いことが判る。
なお、樹脂成形品(ポリアセタール樹脂)、および焼入れ焼戻し処理を行わない金属粉末射出成形品(SUS316L)の硬さは、ロックウェル硬さのCスケールでは測定不可能、つまりHRC0未満であるので、それぞれロックウェル硬さのMスケールおよびBスケールで測定した硬さで示してある。
Also, as shown in FIG. 3, the hardness of the metal powder injection molded product (SUS440C) subjected to the quenching and tempering treatment of this example is a resin molded product (polyacetal resin) used for forming a conventional end cap. It can also be seen that it is harder than the hardness of the metal powder injection molded product (SUS316L) that is not subjected to quenching and tempering treatment.
In addition, since the hardness of the resin molded product (polyacetal resin) and the metal powder injection molded product (SUS316L) not subjected to quenching and tempering treatment is not measurable on the C scale of Rockwell hardness, that is, less than HRC0, It is shown by the hardness measured by M scale and B scale of Rockwell hardness.
図4は、本実施例の金属粉末射出成形により成形した各種のエンドキャップ11を用いたリニアガイド装置1の高速運転による試験結果を示す表、図5は本実施例のエンドキャップ11の掬上部14の磨耗量の測定結果を示すグラフである。
なお、図4に示す△印は運転後の観察において、掬上部14に損傷が生じていたことを示し、○印は運転後に掬上部14に損傷が観察されなかったことを示す。
FIG. 4 is a table showing test results of the
In FIG. 4, Δ marks indicate that the heel
また、図5は、運転速度を250m/minとしたときの掬上部14の磨耗量を示す。
図4に示すように、本実施例の焼入れ焼戻し処理を行って硬さを56HRCとした金属粉末射出成形(SUS440C)によるエンドキャップ11の掬上部14への損傷は、300m/minの高速運転においても生じないことが判る。
また、図5に示すように、運転速度を250m/minとしたときの掬上部14の磨耗量は、時効処理を行って硬さを35HRC(ビッカース硬さに換算した硬さで、340〜350Hv)とした金属粉末射出成形(SUS316L)を境にして急激に増加することが判る。
FIG. 5 shows the wear amount of the
As shown in FIG. 4, damage to the
Further, as shown in FIG. 5, the wear amount of the heel
このように、金属粉末射出成形によりスライダ5を製作するようにすれば、金属粉末射出成形後に仕上げ加工をするだけでスライダ5を製作することができ、スライダ5の製造コストを低減することができると共に、金型による製造が可能になるので量産によるコスト削減の効果を得ることができる。
また、金属粉末射出成形後に、スライダ5に焼入れ焼戻し処理を行って硬さを35HRC以上に高めたので、スライダ軌道溝7に損傷が生ずることはない。
Thus, if the
Further, after the metal powder injection molding, the
更に、エンドキャップ11の方向転換路13のレール軌道溝4側に設けた掬上部14の硬さをロックウェル硬さで35HRC以上としたので、高速運転時における高速のボールの衝突による掬上部14への損傷を防止することができ、リニアガイド装置1の高速運転における耐久性を向上させることができる。
更に、エンドキャップ11の方向転換路13に形成された掬上部14は、硬さを35HRC以上に高めてあるので、掬上部14の耐摩耗性を向上させることができ、過酷な環境、例えば真空中における耐久性を向上させることも可能になる。
Further, since the hardness of the
Furthermore, since the
更に、金属粉末射出成形に用いる金属粉末をステンレス鋼で形成すれば、耐水性に優れた掬上部14を有するエンドキャップ11およびスライダ5を製作することができる。
上記の焼入れ焼戻し処理を行った金属粉末射出成形によるスライダ5や掬上部14の硬さは、ロックウェル硬さで35HRC以上とすることが望ましい。
つまり、図3に示すように、従来の焼入れ焼戻し処理を行わない金属粉末射出成形による成形品の硬さが34HRC以下であるのに対して、焼入れ焼戻し処理を行った金属粉末射出成形による成形品の硬さは35HRC以上であり、図4に示すようにこの硬さ、つまり34HRC〜35HRCの間の硬さを境にして250m/minの高速運転に耐える掬上部14が得られ、また、図5に示すように、HRC35(340〜350Hv)以上にすることで、運転速度を250m/minとしたときの掬上部14の磨耗量を大幅に改善することができるからである。
Furthermore, if the metal powder used for metal powder injection molding is made of stainless steel, the
It is desirable that the hardness of the
That is, as shown in FIG. 3, the hardness of a molded product by metal powder injection molding without performing conventional quenching and tempering treatment is 34 HRC or less, whereas the molded product by metal powder injection molding with quenching and tempering treatment. 4 has a hardness of 35 HRC or more, and as shown in FIG. 4, the heel
上記の焼入れ焼戻し処理を行う金属粉末射出成形に用いる金属粉末の材料は、SUS410等のフェライト系ステンレス鋼やSUS440等のマルテンサイト系ステンレス鋼、ダイス鋼、高速度鋼等の金属粉末が好適である。
なお、本実施例では、成形後の焼入れ焼戻し処理、または時効処理により金属粉末射出成形で成形されたスライダ5やエンドキャップ11の硬さを高めるとして説明したが、焼入れ焼戻し処理等により35HRC以上の硬さとすることが可能な鋼材や、セラミック材料による成形品でスライダ5やエンドキャップ11を形成するようにしてもよい。
As the material of the metal powder used for the metal powder injection molding for performing the quenching and tempering treatment, metal powder such as ferritic stainless steel such as SUS410, martensitic stainless steel such as SUS440, die steel, and high speed steel is preferable. .
In the present embodiment, it has been described that the hardness of the
以上説明したように、本実施例では、スライダを金属粉末射出成形により形成するようにしたことによって、金属粉末射出成形後に仕上げ加工をするだけでスライダを製作することができ、スライダの製造コストを低減することができると共に、金型による製造が可能になるので量産によるコスト削減の効果を得ることができる。
また、金属粉末射出成形に用いる金属粉末の材料を、ステンレス鋼で形成したことによって、耐水性を有するリニアガイド装置を得ることができる。
As described above, in this embodiment, since the slider is formed by metal powder injection molding, the slider can be manufactured only by finishing after metal powder injection molding. In addition to being able to reduce the cost, it is possible to manufacture with a mold, so that the effect of cost reduction by mass production can be obtained.
Moreover, the linear guide apparatus which has water resistance can be obtained by forming the metal powder material used for metal powder injection molding with stainless steel.
更に、スライダを、焼入れ焼戻し処理、または時効処理により、ロックウェル硬さで35HRC以上としたことによって、スライダ軌道溝の損傷を防止することができる。
更に、エンドキャップの方向転換路の硬さをロックウェル硬さで35HRC以上としたことによって、高速運転時における高速のボールの衝突による掬上部への損傷を防止することができ、リニアガイド装置の高速運転における耐久性を向上させることができる。
Furthermore, damage to the slider raceway groove can be prevented by setting the slider to a Rockwell hardness of 35 HRC or higher by quenching and tempering or aging.
Furthermore, by setting the hardness of the direction change path of the end cap to 35 HRC or more in Rockwell hardness, it is possible to prevent damage to the upper part of the heel due to high-speed ball collision during high-speed operation. Durability in high speed operation can be improved.
なお、本実施例においては、スライダを金属粉末射出成形により一体に形成するとして説明したが、スライダ軌道溝および/もしくは戻り路を金属粉末射出成形により形成し、別に形成したスライダに組込むようにしてもよい。
また、方向転換路の掬上部をエンドキャップと一体に形成するとして説明したが、掬上部単体を金属粉末射出成形で形成し、別に形成したエンドキャップに組込むようにしてもよい。このようにすれば、掬上部の高速運転に対する耐久性を確保しながら、エンドキャップの製造コストの低減を図ることができる。
In this embodiment, the slider is described as being integrally formed by metal powder injection molding. However, the slider raceway groove and / or the return path may be formed by metal powder injection molding and incorporated in a separately formed slider. Good.
In addition, although it has been described that the upper part of the reversing path is formed integrally with the end cap, the upper part of the reed channel may be formed by metal powder injection molding and incorporated into the separately formed end cap. In this way, it is possible to reduce the manufacturing cost of the end cap while ensuring durability against high-speed operation of the upper part of the heel.
更に、本実施例においては、スライダを金属粉末射出成形し、焼入れ焼戻し処理により硬度を高めて用いるとして説明したが、スライダを焼入れ焼戻し処理を施したH鋼で形成して、硬さを35HRC以上とした掬上部と組合せて用いるようにしてもよい。このようにしても高速運転における耐久性を向上させることができる。 Further, in the present embodiment, the slider is described as being formed by metal powder injection molding and having increased hardness by quenching and tempering treatment. However, the slider is formed of H steel subjected to quenching and tempering treatment, and the hardness is 35 HRC or more. You may make it use in combination with the upper part of the collar. Even in this way, durability in high-speed operation can be improved.
1 リニアガイド装置
2 レール
2a レール上面
3 レール取付穴
4 レール軌道溝
5 スライダ
5a スライダ上面
5b 袖壁
6 ねじ穴
7 スライダ軌道溝
8 ボール
9 戻り路
11 エンドキャップ
12 負荷路
13 方向転換路
14 掬上部
15 サイドシール
16 シール体
17 グリースニップル
18 循環路
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記エンドキャップの方向転換路の前記レール軌道溝側に、前記負荷路から前記ボールを掬上げる、前記エンドキャップとは別体に形成した掬上部を設け、
前記エンドキャップを金属粉末をステンレス鋼とした金属粉末射出成形で形成すると共に、前記掬上部をセラミック材料で形成し、
前記掬上部の硬さを、ロックウェル硬さで35HRC以上としたことを特徴とするリニアガイド装置。 A rail having a rail track groove, a slider track groove and a return path facing the rail track groove, and linearly reciprocatingly moving the rail; and disposed at the front and rear end portions of the slider in the moving direction. An end cap having a direction change path, a load path formed by the rail raceway groove and the slider raceway groove, and a ball that circulates in the circulation path that communicates the load path with the direction change path and the return path. In the linear guide device provided,
On the rail track groove side of the direction change path of the end cap, a ball upper portion formed separately from the end cap is provided to lift the ball from the load path,
The end cap is formed by metal powder injection molding in which the metal powder is stainless steel, and the upper part of the ridge is formed of a ceramic material.
The linear guide device characterized in that the hardness of the upper part of the collar is 35 HRC or more in terms of Rockwell hardness.
前記エンドキャップに、時効処理を施したことを特徴とするリニアガイド装置。 In claim 1,
Linear guide device, characterized in that said end cap, when subjected to aging treatment.
前記スライダをセラミック材料で形成したことを特徴とするリニアガイド装置。 In claim 1,
A linear guide device in which the slider is formed of a ceramic material.
前記スライダを焼入れ焼戻し処理を施したH鋼で形成したことを特徴とするリニアガイド装置。 In claim 1,
A linear guide device characterized in that the slider is formed of H steel subjected to quenching and tempering treatment.
前記スライダを金属粉末射出成形で形成し、前記金属粉末射出成形後に仕上げ加工を行うことを特徴とするリニアガイド装置。 In claim 1,
A linear guide device, wherein the slider is formed by metal powder injection molding, and finishing is performed after the metal powder injection molding.
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