运动引导装置以及促动器的制作方法

本发明涉及运动引导装置，尤其是涉及能够进行稳定的引导动作的运动引导装置。另外，本发明涉及利用所述运动引导装置而构成的促动器。

背景技术：

作为运动引导装置中的一种的直线导轨具备：形成有沿着长度方向平行地延伸的多条滚珠滚行槽的轨道导轨；借助多个滚珠而相对移动自如地组装于轨道导轨的移动块。移动块通过移动块主体部、返回构件以及一对端盖来构成，其中，移动块主体部具有与滚珠滚行槽协同作用来形成负载滚珠滚行路的负载滚珠滚行槽，并且具有相对于该负载滚珠滚行槽平行配置的无负载滚珠滚行路，返回构件安装在移动块主体部的相对移动方向上的两端面，并且形成有将负载滚珠滚行路的一部分与无负载滚珠滚行路的一部分连结的内周侧方向转换槽，一对端盖以覆盖返回构件的方式安装于移动块主体部的相对移动方向上的两端面，并且在向移动块主体部安装的安装面侧形成有外周侧方向转换槽。

在形成于轨道导轨的多条滚珠滚行槽上进行滚行的滚珠在端盖下端的铲取部被从滚珠滚行槽铲起，而进入由内周侧方向转换槽和外周侧方向转换槽形成的方向转换路。经由一方的方向转换路而在无负载滚珠滚行路上循环的滚珠被后续的滚珠按压而进入另一方的方向转换路，之后再次进入负载滚珠滚行路(轨道导轨的滚珠滚行槽与移动块的负载滚珠滚行槽之间)。

就这样的直线导轨而言，在欲使移动块以高速(例如2.5m/s以上)移动时，端盖下端的铲取部可能会发生破损。为了解决该问题，已知有专利文献1所记载的即便以高速移动也不易发生铲取部的破损的运动引导装置。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2004-68880号公报

技术实现要素：

【发明所要解决的课题】

在近年来的工业界，存在想要扩大上述的运动引导装置的适用范围的要求、以及实现移动块的进一步高速化(例如5m/s以上)的要求。然而，就现有的技术而言，很难实现能够在维持现有的装置形状或者实现装置的小型化的同时、稳定地进行上述高速移动的运动引导装置。

本发明鉴于上述课题的存在而提出，其目的在于通过提供能够实现运动引导装置的高速引导化的新型改良技术，从而提供现有技术无法实现的、在达成装置的小型化的同时实现了引导运动的高速化及高精度化的新型运动引导装置。

【用于解决课题的方案】

本发明中的运动引导装置具备：沿着长度方向形成有滚动体滚行槽的轨道导轨；借助多个滚动体相对移动自如地组装于所述轨道导轨的移动块，所述移动块具备：移动块主体部，其具有与所述滚动体滚行槽协同作用来形成负载滚动体滚行路的负载滚动体滚行槽，并且具有与该负载滚动体滚行槽平行配置的无负载滚动体滚行路；返回构件，其安装于所述移动块主体部的相对移动方向上的两端面，并且形成有将所述负载滚动体滚行路的一部分与所述无负载滚动体滚行路的一部分连结的内周侧方向转换槽；一对端盖，其以覆盖所述返回构件的方式安装于所述移动块主体部的相对移动方向上的两端面，并且在向所述移动块主体部安装的安装面侧形成有外周侧方向转换槽，所述运动引导装置的特征在于，所述端盖具有向与所述移动块主体部连接的连接面方向突出的滚动体铲取臂部，在该滚动体铲取臂部形成有与所述外周侧方向转换槽连续的滚动体铲取槽。

【发明效果】

根据本发明，能够提供在达成装置的小型化的同时实现了引导运动的高速化及高精度化的新型运动引导装置。另外，根据本发明，能够提供利用该运动引导装置而构成的促动器。

附图说明

图1是表示本实施方式中的运动引导装置的一种形式的图，尤其是用于说明本实施方式中的运动引导装置的简要结构的立体图。

图2是表示本实施方式中的运动引导装置的一种形式的图，尤其是本实施方式中的运动引导装置的主要部分放大分解图。

图3是用于说明本实施方式中的运动引导装置的无限循环路的示意图。

图4是用于说明本实施方式中的端盖的结构的图，是从斜上方观察端盖的与移动块主体部连接的连接面侧时的立体图。

图5是表示本实施方式中的滚动体铲取臂部铲取滚珠的形态的图。

图6是用于说明本实施方式中的滚动体铲取臂部能够发挥的作用效果的图，其中，(a)表示现有技术，(b)表示本实施方式，(c)表示用于说明作用效果的补充图。

图7是用于说明本实施方式中的滚动体铲取臂部进一步能够发挥的作用效果的图，其中，(a)表示现有技术，(b)表示本实施方式。

图8是用于说明本实施方式中的滚动体铲取臂部的形成条件的示意图。

图9是表示本发明中的端盖可采用的多种变形方式中的一例的图。

图10是表示本实施例中的促动器的整体结构的立体图。

图11是本实施例中的促动器的分解立体图。

具体实施方式

以下，使用附图对用于实施本发明的优选的实施方式进行说明。需要说明的是，本发明并不局限于以下的实施方式，另外，在实施方式中说明的特征的全部组合也并非是本发明的必要技术手段。

图1及图2是表示本实施方式中的运动引导装置的一种形式的图，尤其是，图1是用于说明本实施方式中的运动引导装置的简要结构的立体图，图2是本实施方式中的运动引导装置的主要部分放大分解图。另外，图3是用于说明本实施方式中的运动引导装置的无限循环路的示意图。

本实施方式中的运动引导装置10表示通过组合线性运动导轨与滚珠丝杠而成为一体结构这种形式的运动引导装置10。作为主要结构，具备作为轨道构件的轨道导轨11、以及借助作为滚动体的滚珠12…而移动自如地安装于该轨道导轨11的移动块13。另外，在移动块13的中央部设有形成有螺旋状的螺纹槽的开口部13b，在该开口部13b设有未图示的丝杠轴，该丝杠轴与该开口部13b导通且借助未图示的滚珠旋转移动自如地安装于该开口部13b。

轨道导轨11为具有大致U字形状的截面的长条的构件，在其内侧两侧面遍及轨道导轨11的全长地分别形成有两条能够收容滚珠12的作为滚动体滚行槽的滚珠滚行槽11a…。即，本实施方式中的轨道导轨11是以覆盖后述的移动块13的下方侧的方式设置的作为外轨道而构成的构件。需要说明的是，在该轨道导轨11上沿着其长度方向隔开适当间隔地形成有多个螺栓安装孔(未图示)。通过螺接在上述未图示的螺栓安装孔中的螺栓(未图示)，而使轨道导轨11固定在规定的安装面、例如机床的床身的上表面上。另外，图示的轨道导轨11呈直线状，但也可以使用曲线状的轨道。

另一方面，移动块13具有在钢等强度高的金属材料上开设有孔这种结构的移动块主体部14(参照图2)。在该移动块主体部14上设有与轨道导轨11所具有的4条滚珠滚行槽11a…分别对置的4条作为负载滚动体滚行槽的负载滚珠滚行槽13a…。通过滚珠滚行槽11a与负载滚珠滚行槽13a的组合，而在轨道导轨11与移动块13之间形成4条作为负载滚动体滚行路的负载滚珠滚行路15…。

另外，在移动块主体部14上形成有与4条负载滚珠滚行槽13a…并行配置的4条作为无负载滚动体滚行路的无负载滚珠滚行路16…。并且，在移动块主体部14上，在该移动块主体部14的两端面上安装形成有用于将负载滚珠滚行路15的一部分与无负载滚珠滚行路16的一部分连结的内周侧方向转换槽17a的作为返回构件的返回件14a，而且，以覆盖这一对返回件14a的方式将一对端盖14b安装于移动块主体部14的两端面。在该端盖14b的向移动块主体部14安装的安装面侧形成有呈拱形凹陷的外周侧方向转换槽17b，通过内周侧方向转换槽17a与外周侧方向转换槽17b协同作用来形成方向转换路17。如图3中示意性地示出那样，该方向转换路17是在负载滚珠滚行路15与无负载滚珠滚行路16之间呈拱形突出而形成的滚行路，承担着将在负载滚珠滚行路15内一边承受负载一边进行直线移动的多个滚珠12…铲起、在无负载状态下进行方向转换而向无负载滚珠滚行路16送出的作用。另外，方向转换路17还承担着将在无负载滚珠滚行路16内以无负载的状态进行直线移动的多个滚珠12…在无负载状态下进行方向转换而向成为负载区域的负载滚珠滚行路15送出的作用。

这样，移动块13通过组合移动块主体部14、一对返回件14a和一对端盖14b而构成，进而，通过将移动块13组装于轨道导轨11，而形成作为负载滚动体滚行路的负载滚珠滚行路15、作为无负载滚动体滚行路的无负载滚珠滚行路16及方向转换路17，通过上述负载滚珠滚行路15、无负载滚珠滚行路16及一对方向转换路17的组合，来构成本实施方式中的无限循环路20。

需要说明的是，在移动块13的上表面形成有多个内螺纹13c…。利用这些内螺纹13c…，而使移动块13固定在规定的安装面、例如机床的溜板或工作台的下表面上。需要说明的是，就移动块13而言，不仅可以是仅由金属材料构成的结构，也可以是包括通过与钢等强度高的金属材料一体地注射成形而得到的合成树脂制的模具成形体在内的结构。

以上，对本实施方式中的运动引导装置10的基本结构进行说明。接着，使用图4～图8来说明本实施方式中的运动引导装置10的特征事项。这里，图4是用于说明本实施方式中的端盖14b的结构的图，是从斜上方观察端盖14b的与移动块主体部14连接的连接面侧时的立体图。

如图4所示，本实施方式中的端盖14b具有向与移动块主体部14连接的连接面方向突出的滚动体铲取臂部41。在该滚动体铲取臂部41形成有与外周侧方向转换槽17b连续的滚动体铲取槽42。因而，滚动体铲取臂部41以向移动块主体部14的内部插入的方式设置，另外，形成于滚动体铲取臂部41的滚动体铲取槽42起到将在负载滚珠滚行路15上滚行而来的多个滚珠12向方向转换路17铲起的功能。

图4所示的本实施方式中的滚动体铲取臂部41发挥着各种优异的作用效果。因此，为了说明该作用效果，一并参照图5～图8。图5是表示本实施方式中的滚动体铲取臂部41铲取滚珠12的形态的图。另外，图6是用于说明本实施方式中的滚动体铲取臂部41能够发挥的作用效果的图，其中，(a)表示现有技术，(b)表示本实施方式，(c)表示用于说明作用效果的补充图。另外，图7是用于说明本实施方式中的滚动体铲取臂部41进一步能够发挥的作用效果的图，其中，(a)表示现有技术，(b)表示本实施方式。而且，图8是用于说明本实施方式中的滚动体铲取臂部41的形成条件的示意图。

首先，如图5及图6的(b)所示，本实施方式中的端盖14b具备滚动体铲取臂部41，由此该滚动体铲取臂部41插入到移动块主体部14的内部而向负载滚珠滚行路15内突出设置。即，在负载滚珠滚行路15上滚行的多个滚珠12被形成于滚动体铲取臂部41的滚动体铲取槽42铲起，这些滚珠12被滚动体铲取臂部41铲取的铲取开始点S成为与现有技术相比更靠移动块主体部14的内部侧的位置。此时，若考虑铲取开始点S处的滚珠的行进方向L2相对于滚珠的切线方向L1所成的角度、即滚珠的铲取角θ，则可知，铲取开始点S存在于偏靠移动块主体部14的内部侧的位置处的本实施方式与铲取开始点S位于端盖14b内的现有技术相比铲取角θ更小。更具体而言，在将本实施方式的情况下的铲取角设为θ2，将现有技术的情况下的铲取角设为θ1时，θ2＜θ1。

使用图6的(c)，来验证铲取角θ的不同对向端盖14b施加的冲击载荷会产生何种程度的影响。向端盖14b施加的冲击载荷F可以由下式(1)来表示：

F＝P×sinθ…(1)

这里，滚珠12的滚行方向的载荷即P在同一型号的运动引导装置中是相同的，因此向端盖14b施加的冲击载荷会因铲取角θ的不同而受到影响。

并且，在将本实施方式的情况与现有技术的情况进行比较时，

(sinθ2)/(sinθ1)＜1

因此可知，与现有技术相比铲取角θ更小的本实施方式能够降低向端盖14b施加的冲击载荷F。即，本实施方式中的运动引导装置10通过具备滚动体铲取臂部41而能够减小滚珠12的铲取角θ，能够利用该结构而相较于现有技术而言大幅地减少向端盖14b施加的冲击载荷，因此能够提供例如可满足移动块的高速化(例如5m/s以上)的要求的运动引导装置10。因而，根据本实施方式，能够提供实现了现有技术无法实现的引导运动的高速化及高精度化的新型运动引导装置。

另外，如图6的(a)及(b)所示，在形成于移动块主体部14的负载滚珠滚行槽13a的端部形成有被实施了缓面加工的缓面加工部61，以避免在负载滚珠滚行槽13a与形成于返回件14a的内周侧方向转换槽17a的连接点处产生不合适的高低差。因而，在现有技术中，在负载滚珠滚行槽13a与方向转换路17的交界部的附近，由于缓面加工部61的存在，而产生如下课题：在滚行路内在滚珠12与缓面加工部61之间产生比较大的间隙δ1，从而在缓面加工部61附近产生滚珠12的游隙动作。然而，在本实施方式中，形成于滚动体铲取臂部41的滚动体铲取槽42与缓面加工部61在负载滚珠滚行路15中对置配置。即，由于向负载滚珠滚行路15内突出设置的滚动体铲取臂部41的存在，而能够减小缓面加工部61附近处的滚珠12与滚行路之间的间隙δ2。即，在本实施方式中，由于以满足δ1＞δ2这样的条件的方式构成，因此缓面加工部61附近处的滚珠12的游隙动作的发生频率与现有技术相比变少，能够实现多个滚珠12的稳定的整列滚行动作。

进而可知，由于本实施方式中的滚动体铲取臂部41的存在，能够获得适合于滚珠12的方向转换动作的作用。即，如图7所示，在将滚珠12从负载滚珠滚行路15向方向转换路17滚行时的滚珠中心点的滚行轨迹设定为假想线K时，在图7的(a)所示的现有技术的情况下，可知图中单点划线所示的假想线K由负载滚珠滚行路15中能设定为直线的第一假想线Ka以及方向转换路17中能设定为具有固定曲率的曲线的第二假想线Kb来构成。然而，就这样的现有技术而言，滚珠12以滚珠中心点从能设定为直线的第一假想线Ka突然沿着能设定为具有固定曲率的曲线的第二假想线Kb绘制滚行轨迹的方式进行滚行动作，因此多个滚珠12被强行进行急剧的方向转换。就该现有的结构而言，尤其是会妨碍高速移动时的顺畅且稳定的滚行动作，因此在现有技术中，难以提供满足了移动块的高速化(例如5m/s以上)的要求的运动引导装置10。

然而，在图7的(b)所示的本实施方式的情况下，可知图中单点划线所示的假想线K由负载滚珠滚行路15中能设定为直线的第一假想线K1、方向转换路17中能设定为具有固定曲率的曲线的第二假想线K2、以及第三假想线K3来构成，其中第三假想线K3跨越移动块主体部14与端盖14b的连接面且作为将第一假想线K1与第二假想线K2连结的直线而连续，并且朝向与所述第一假想线K1不同的方向。另外，第三假想线K3以与形成有缓面加工部61的位置重叠的方式构成。即，在本实施方式的情况下，假想线K并非是从能设定为直线的第一假想线K1突然连到能设定为具有固定曲率的曲线的第二假想线K2地形成，而是通过滚动体铲取臂部41的存在，而形成将第一假想线K1与第二假想线K2连结的第三假想线K3。通过该结构，在本实施方式中，滚珠中心点所绘制的滚行轨迹即假想线K成为光滑的移动轨迹。因而，根据本实施方式，进行方向转换的多个滚珠12不会被强制进行急激的方向转换，而能够进行沿着三个线段(K1-K3-K2)的多阶段的方向转换动作，因此尤其是能实现高速移动时的顺畅且稳定的滚行动作。因而，根据本实施方式，能够提供满足了移动块的高速化(例如5m/s以上)的要求的运动引导装置10。

如以上所说明的那样，本实施方式中的滚动体铲取臂部41的存在能起到各种优异的作用效果。需要说明的是，若增长滚动体铲取臂部41的长度而将滚动体铲取臂部41向移动块主体部14的插入量取得过大，则会导致在负载滚珠滚行路15上进行滚行的滚珠12的个数减少，运动引导装置10自身的负载允许量降低。因此，滚动体铲取臂部41的长度需要设为适度的长度。因此，接着使用图8来说明本实施方式中的滚动体铲取臂部41的形成条件。

如图8中示意性地示出那样，将形成有缓面加工部61的长度设为Δ，将从在负载滚珠滚行路15上进行滚行的滚珠12被滚珠铲取臂部41铲取的铲取开始点S至移动块主体部14与端盖14b的连接面为止的距离设为δ时，在本实施方式中，需要以满足如下不等式的方式构成。

Δ≥δ

通过具备满足上述条件的结构，由此不会过度减少在负载滚珠滚行路15上进行滚行的滚珠12的个数，能够实现可优异地实施滚珠12的铲起动作的运动引导装置10。另外，通过将适度的长度的滚动体铲取臂部41向移动块主体部14插入，由此能够达成装置的小型化并实现移动块的高速化。即，根据本实施方式，能够实现在达成装置的小型化的同时满足移动块的高速化(例如5m/s以上)的要求的运动引导装置10。

以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明的技术范围并不局限于上述实施方式所记载的范围。能够对上述实施方式实施多种变更或改良。

例如，就上述的本实施方式中的移动块13而言，移动块主体部14、一对返回件14a及一对端盖14b为不同体构件，通过组合这些不同体构件而构成该移动块13。然而，这些构件也可以使用注射成型技术等而构成为一体结构。例如，也可以将返回件和端盖作为一个构件来构成。

另外，在上述的本实施方式中，示出以一个滚动体铲取槽42与一个外周侧方向转换槽17b连续的方式配置滚动体铲取臂部41的结构。即，在本实施方式中的滚动体铲取臂部41中，采用了将多个滚珠12在一点处铲起的结构、即所谓的单臂铲取的结构。需要说明的是，就本实施方式所采用的单臂铲取的结构而言，其特征在于即便滚珠12的接触角的方向与回转的方向不相同也无妨，通过该特征，能够获得提高设计自由度的效果。然而，本发明的范围并不局限于这样的单臂铲取的结构。例如图9所示那样，也可以采用如下的端盖94b，该端盖94b具有以两个滚动体铲取槽92与一个外周侧方向转换槽97b连续的方式配置多个滚动体铲取臂部91的结构。图9所示的实施例示出了所谓的双臂铲取的结构例，该结构例能够获得与上述的实施方式同样的作用效果。另外，由于能够将多个滚珠12在两点处铲起，因此在刚性方面是有利的。

需要说明的是，本说明书中的“运动引导装置”包括例如用于机床等中的所有滚动轴承或在真空中使用的无润滑轴承、直线导轨或直线引导装置、滚珠花键装置、滚珠丝杠装置等所有的伴有滚动·滑动动作的装置。

实施了这样的变更或改良的方式当然也包含在本发明的技术范围之内。

[向促动器的适用例]

以上，说明了本发明中的运动引导装置。就本发明中的运动引导装置而言，可以通过利用该运动引导装置来构成促动器。因此，以下使用图10及图11对将本发明中的运动引导装置利用于促动器的情况下的实施例进行说明。这里，图10是表示本实施例中的促动器的整体结构的立体图。另外，图11是本实施例中的促动器的分解立体图。

如图10所示，本实施例中的促动器101形成为细长的箱型，具有：沿着长度方向延伸且架设在第一端部构件131与第二端部构件132之间的一对侧面罩140；由设置在该侧面罩140的两端的第一端部构件131及第二端部构件132构成的一对端部构件；将在侧面罩140的对置面之间沿着长度方向形成的开口部151闭塞的上面罩150。需要说明的是，第二端部构件132由侧盖133覆盖，形成本实施例中的促动器101的外形形状。另外，沿着开口部151往复移动的作为移动块的内部块120借助未图示的绕开机构来安装，该绕开机构用于绕开位于与该内部块120重叠的位置处的上面罩150。

如图11所示，在本实施例中的促动器101的内部，在外表面上形成有螺旋状的丝杠轴用滚动体滚行槽111且沿着长度方向延伸的丝杠轴110以旋转自如的状态支承在第一端部构件131与第二端部构件132之间，丝杠轴110的一端与在形成于第一端部构件131的驱动机构收纳部134内配置的未图示的驱动电动机连结。而且，丝杠轴110穿过在内部块120的下端形成的滚珠丝杠螺母122，丝杠轴110与内部块120之间借助未图示的滚珠丝杠用滚动体来卡合。另外，内部块120在两侧面分别形成有两条、共计四条与丝杠轴110平行形成的第二负载滚动体滚行槽125。而且，与丝杠轴110平行地穿设而成的无负载滚动体滚行路126与第二负载滚动体滚行槽125对应地形成。另外，在内部块120的两端面安装有一对端盖124。

内部块120由配置在下端的作为轨道导轨的外轨道180引导进行往复运动，外轨道180具有沿着长度方向延伸的底部183、以及从底部183的两端竖立设置而与滚珠丝杠螺母122的两侧面对置的一对侧壁部82。而且，在内部块120上安装有移动板121，内部块120及移动板121以从上下夹入上面罩150的方式设置。另外，在侧壁部182以与第二负载滚动体滚行槽125对置的方式形成有滚动体滚行槽182a，通过第二负载滚动体滚行槽125和滚动体滚行槽182a来构成负载滚动体滚行路。而且，在端盖124上形成有供丝杠轴110穿过的贯通孔124a、以及用于将负载滚动体滚行路125、182a与无负载滚动体滚行路126连结的方向转换路124b。

内部块120借助未图示的多个滚动体组装于外轨道180，滚动体通过在由负载滚动体滚行路125、182a、方向转换路124b以及无负载滚动体滚行路126构成的无限循环路内进行滚动而进行无限循环，从而引导内部块120沿着外轨道180自如地进行往复运动。

侧面罩140具有与上面罩150平行地延伸的上板141、以及从该上板141垂下的侧板142。另外，在上板141的端部形成有与上面罩150接触的密封部143。需要说明的是，密封部143只要能够密封上面罩150即可，无论与上面罩以何种程度接触都是可以的，例如优选通过组装永磁铁等而与上面罩150磁性接触。需要说明的是，上面罩150优选适用具有磁性的不锈钢带等。进而，侧面罩140通过将侧板142利用紧固螺栓181紧固于外轨道180而被安装固定。

如以上说明的那样，能够实现利用了本发明中的运动引导装置的促动器101。该促动器101是具备防尘机构的所谓的全罩型的促动器101，即便在恶劣环境下也能够对运动引导装置赋予防尘性，能够提供长期稳定的引导动作。

符号说明：

10运动引导装置、11轨道导轨、11a滚珠滚行槽、12滚珠、13移动块、13a负载滚珠滚行槽、13b开口部、13c内螺纹、14移动块主体部、14a返回件、14b、94b端盖、15负载滚珠滚行路、16无负载滚珠滚行路、17方向转换路、17a内周侧方向转换槽、17b、97b外周侧方向转换槽、20无限循环路、41、91滚动体铲取臂部、42、92滚动体铲取槽、61缓面加工部、S铲取开始点、L1铲取开始点处的滚珠的切线方向、L2铲取开始点处的滚珠的行进方向、θ、θ1、θ2滚珠的铲取角、P滚珠的滚行方向的载荷、F向端盖施加的冲击载荷、δ1、δ2基于缓面加工部的存在而在滚珠与滚行路之间产生的间隙、Ka、K1第一假想线、Kb、K2第二假想线、K3第三假想线、Δ形成有缓面加工部的长度、δ从铲取开始点至移动块主体部与端盖的连接面为止的距离、101促动器、110丝杠轴、111丝杠轴用滚动体滚行槽、120内部块、121移动板、122滚珠丝杠螺母、124端盖、124a贯通孔、124b方向转换路、125第二负载滚动体滚行槽、126无负载滚动体滚行路、131第一端部构件、132第二端部构件、133侧盖、134驱动机构收纳部、140侧面罩、141上板、142侧板、143密封部、150上面罩、151开口部、180外轨道、181紧固螺栓、182侧壁部、182a滚动体滚行槽、183底部。