曲線運動装置
【課題】曲線軌道レールの腐食又は錆のおそれを低減できる曲線運動装置を提供する。
【解決手段】曲線運動装置は、レール台座と、レール台座と一体形成又は一体に金属接合された無端環状の曲線軌道レールと、曲線軌道レールを摺動するスライダーと、を含む。例えば、レール台座と曲線軌道レールとは、鍛造によりレール台座から曲線軌道レールを突出させる。又は、レール台座と曲線軌道レールとは、溶接によりレール台座と曲線軌道レールとを接合して一体とする。
【解決手段】曲線運動装置は、レール台座と、レール台座と一体形成又は一体に金属接合された無端環状の曲線軌道レールと、曲線軌道レールを摺動するスライダーと、を含む。例えば、レール台座と曲線軌道レールとは、鍛造によりレール台座から曲線軌道レールを突出させる。又は、レール台座と曲線軌道レールとは、溶接によりレール台座と曲線軌道レールとを接合して一体とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲線運動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、光学測定装置やレントゲン装置、ＣＴスキャナ、舞台装置、アミューズメント機器、工作機械などのように所定の回転運動や曲線運動を伴う機器に適用される曲線運動装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１から３には、複数の一定曲率の円弧状の曲線軌道レールをレール台座状に配置した曲線運動装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０２４８４２号公報
【特許文献２】特開２００９−１２７６４７号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２７３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１から３に記載の曲線運動装置は、風雨に曝される又は薬液で腐食又は発錆するといった過酷環境での耐久性を考慮していなかった。曲線運動装置は、複数の曲線軌道レール同士の継ぎ目、レール台座と曲線軌道レールとの締結ボルト座面、レール台座と曲線軌道レールとの間の微小隙間等組み立て上形成される隙間又は座面を有している。隙間又は座面は、水分、塵、薬液が浸入又は堆積しやすく、曲線軌道レールの腐食又は錆につながるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、曲線軌道レールの腐食又は錆のおそれを低減できる曲線運動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の曲線運動装置は、レール台座と、前記レール台座と一体形成又は一体に金属接合された無端環状の曲線軌道レールと、前記曲線軌道レールを摺動するスライダーと、を含むことを特徴とする。
【０００８】
これにより、レール台座と円弧状軌道との締結ボルト座面、レール台座と曲線軌道レールとの間の微小隙間等組み立て上形成される隙間又は座面が低減されている。このため、隙間又は座面に水分、塵、薬液が浸入又は堆積するおそれが低減される。その結果、曲線軌道レールが腐食して、あるいは曲線軌道レールに錆が生じて、スライダーが曲線軌道レールを滑走する障害となることが低減される。また、腐食又は錆による周囲の汚染が低減される。また、風雨に曝される又は薬液で腐食又は発錆するといった過酷環境での耐久性が向上する。
【０００９】
本発明の望ましい態様として前記曲線軌道レールは、径の異なる複数の曲線軌道レールが同心円状に配置され、前記スライダーを移動台で連結することが好ましい。これにより、曲線軌道レールの軌道面の真円度又は曲線軌道レール同士の軌道面の同軸度を高精度とすることができる。このため、径の異なる複数の曲線軌道レールに配置されたスライダーを移動台で連結できる。また、移動台にかかる荷重（モーメント荷重又はアキシャル荷重）は、径の異なる複数の曲線軌道レールに分散してかかる。その結果、曲線軌道レールの寿命を延ばすことができる。
【００１０】
本発明の望ましい態様として、前記レール台座と前記曲線軌道レールとは、鍛造により前記レール台座から前記曲線軌道レールを突出させることが好ましい。これにより、曲線軌道レールが鍛錬され、剛性が高まる。また、曲線軌道レールとレール台座との間に隙間がなくなり、ボルトで組み付ける必要もないことからボルト座面も低減できる。その結果、曲線軌道レールの腐食又は発錆のおそれが低減される。
【００１１】
本発明の望ましい態様として、前記レール台座と前記曲線軌道レールとは、溶接により前記レール台座と前記曲線軌道レールとを接合して一体とすることが好ましい。これにより、曲線軌道レールとレール台座との間に隙間がなくなり、ボルトで組み付ける必要もないことからボルト座面も低減できる。その結果、曲線軌道レールの腐食又は発錆のおそれが低減される。
【００１２】
本発明の望ましい態様として、前記レール台座と前記曲線軌道レールとは炭素鋼により形成されていることが好ましい。これにより、焼き入れ時に高い硬度がえられる。
【００１３】
本発明の望ましい態様として、前記レール台座と前記曲線軌道レールとは、防錆処理が施されていることが好ましい。これにより、発錆のおそれが低減される。また、継ぎ目、隙間又は座面が低減されているので、防錆処理を施す前の洗浄処理の薬液が残留してしまうおそれが低減されている。このため防錆処理の品質が向上する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、曲線軌道レールの腐食又は錆のおそれを低減できる曲線運動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施形態１の曲線運動装置の全体斜視図である。
【図２】図２は、実施形態１の曲線運動装置のスライダーを示す部分破断斜視図である。
【図３】図３は、実施形態１の曲線運動装置の曲線軌道レールに対する高周波焼入れ工程の一例を示す概念図である。
【図４】図４は、実施形態１の曲線運動装置の曲線軌道レールの一部を示す斜視図である。
【図５】図５は、実施形態１の曲線運動装置の曲線軌道レールの一部にスライダーの逃げ部を形成した一例を示す斜視図である。
【図６】図６は、実施形態２の曲線運動装置の全体斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１７】
（実施形態１）
図１は、実施形態１の曲線運動装置の全体斜視図である。図２は、実施形態１の曲線運動装置のスライダーを示す部分破断斜視図である。図１に示す曲線運動装置１００は、レール台座３０と、複数の曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂと、複数のスライダー２０、２０と、移動台４０と、を含んでいる。なお、非焼入部Ａについては、後述する。
【００１８】
レール台座３０は、ドーナツ円板状をしている。レール台座３０の形状はこれに限られず、円盤状であっても、矩形の板状であってもよい。曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂとは逆のレール台座３０の裏面には、タップ穴加工が施されていることが好ましい。このタップ穴は、レール台座裏面にある機台からのボルトが締結可能となっており、固定が容易である。また、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂとは逆の裏面に設けたので、例え錆が発生しても曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂへの影響を低減できる。なお、タップ穴の下穴は、止まり穴になっていることがより好ましい。
【００１９】
曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂは、径の異なる２つの無端環状に形成されている。曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂは、レール台座３０上に配置され、同心円状に配置されている。スライダー２０、２０は、各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂに沿って摺動できるように取り付けられている。移動台４０は、内外のスライダー２０、２０を移動台４０で連結した構造となっている。
【００２０】
曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂは、図２に示すように断面矩形状かつ円形状に形成されたレール本体１１を有している。レール本体１１は、レール台座３０と一体に形成された一体構造となっている。これにより、一般的な直動ガイドのレール上面にあるようなボルト沈頭穴を低減できる。曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０は、構造用の炭素鋼で形成されている。曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０は、例えば高炭素鋼（例えば、ＪＩＳ規格Ｓ５５Ｃ等）で形成する。
【００２１】
レール本体１１とレール台座３０とを一体に形成するには、金属の母材を熱間鍛造（鍛造加工）して形成することが好ましい。例えば、合わせるとレール本体１１とレール台座３０との形状となるような空隙をもつ上下一対の金型の間で、ハンマ又はプレスにより、金属の母材を圧縮し、金型内に充填することにより造形を行うことで形成することができる。あるいは、金型による三次元的な拘束をせずに、金属の母材はハンマにより圧縮加工され、レール台座３０からレール本体１１を突出させてもよい。これにより、レール本体１１は、鍛造によりレール台座３０から迫り上げて一体構造としている。つまり、一体構造とは、鍛造加工によりレール台座３０からレール台座３０の同一材料でレール本体１１が突出した構造である。
【００２２】
また、レール本体１１とレール台座３０とを一体に熱間鍛造（鍛造加工）して形成することで、レール本体１１が鍛錬され、レール本体１１の剛性が高まる。また、レール本体１１とレール台座３０との間に隙間がなくなり、ボルトで組み付ける必要もないことからボルト座面も低減できる。その結果、腐食又は発錆のおそれが低減される。また部品点数が減り、安価に曲線運動装置１００を提供できる。
【００２３】
レール本体１１とレール台座３０とを一体に形成するには、金属の母材を鋳造して形成してもよい。例えば、合わせるとレール本体１１とレール台座３０との形状となるような空隙をもつ上下一対の金型の間に金属の母材を金型内に充填することにより造形を行うことで形成することができる。鋳造加工によりレール台座３０からレール台座３０の同一材料でレール本体１１が突出した構造となる。
【００２４】
レール本体１１には、両側面、すなわちレール本体１１の内周面と外周面とに、それぞれ断面円弧溝状をしたレール側上段の軌道面１２ａ、１２ａと、レール側下段の軌道面１２ｂ、１２ｂとがそれぞれその長手方向に沿って連続かつ平行に形成されている。
【００２５】
曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂは、それぞれレール本体１１をレール台座３０上に一体形成した後に、各軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂが研削加工又は切削加工されている。これにより、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの真円度及び同軸度を調整している。
【００２６】
曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０は、応力除去のため熱処理を施すことが好ましい。レール本体１１は、鍛造によりレール台座３０から迫り上げて一体構造としているので、熱膨張差が生じにくく、剛性が高い。熱処理後、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂは、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）刃先による軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂの仕上げ切削加工が施される。これにより、軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂは、精度が高くなり好ましい。
【００２７】
仕上げ加工後、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０は、防錆処理が施される。例えば、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０の全体に、フッ化低温クロムめっきを施すことが好ましい。これにより、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの発錆のおそれを低減できる。
【００２８】
また、スライダー２０、２０は、一般的なリニアガイド装置で用いられているスライダーと同様な構造である。スライダー２０、２０は、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂのレール本体１１をそれぞれ跨ぐように下向きコ字形をしたスライダー本体２１と、このスライダー本体２１の摺動方向両端面にそれぞれ取り付けられる下向きコ字形をしたエンドキャップ２２、２２と、複数個の転動体（ボール）Ｂと、を含んでいる。
【００２９】
なお、スライダー２０、２０は防錆処理が施されることが好ましい。これにより、スライダー２０、２０の発錆のおそれが低減される。例えば、スライダー２０、２０には、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０と同様に、フッ化低温クロムめっきを施すことが好ましい。
【００３０】
スライダー本体２１の内面両側部には、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ側の上段の軌道面１２ａ、１２ａ及び下段の軌道面１２ｂ、１２ｂとそれぞれ対向するように、同じく断面円弧状をしたスライダー側上段の軌道面２３ａ、２３ａ（図２では一方のみ図示）と、スライダー側下段の軌道面２３ｂ、２３ｂ（同じく図２では一方のみ図示）とが上下に形成されている。
【００３１】
また、スライダー本体２１内には、その長手方向に貫通するように上段通過孔２４ａ、２４ａ（同じく図２では一方のみ図示）と、下段通過孔２４ｂ、２４ｂ（同じく図２では一方のみ図示）が形成されている。
【００３２】
また、上段通過孔２４ａ、２４ａとスライダー側上段の軌道面２３ａ、２３ａ、及びこの下段通過孔２４ｂ、２４ｂとスライダー側下段の軌道面２３ｂ、２３ｂとがエンドキャップ２２、２２内にそれぞれ４つずつ形成された図示しない曲線路状の方向転換孔によって連通されている。これによって、合計４つ（左右上下２つずつ）の循環路２５、２５、２５、２５（図２では２つのみ図示）が形成されている。
【００３３】
そして、図示するように、これら４つの循環路２５、２５、２５、２５には、鋼製の転動体Ｂが複数数珠繋ぎ状に配列されており、これらの転動体Ｂがその内部を転動しながら循環することで、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ上をそれぞれスライダー２０、２０が円滑に摺動するようになっている。
【００３４】
また、これら内外のスライダー２０、２０を連結する移動台４０は、例えば上面が平坦な矩形状の金属板などから構成されている。移動台４０は、図１及び図２に示すように、内外のスライダー２０、２０の上面間に架け渡すように設置されている。移動台４０は、スライダー本体２１の上面に形成されたボルト孔２１ａを利用してその上面から図示しないボルトを締結することで内外のスライダー２０、２０を一体的に連結する。移動台４０は、上部に図示しない所定の機器（環状可動機器）を取り付け可能となっている。
【００３５】
図３は、実施形態１の曲線運動装置の曲線軌道レールに対する高周波焼入れ工程の一例を示す概念図である。図４は、実施形態１の曲線運動装置の曲線軌道レールの一部を示す斜視図である。本実施形態の曲線運動装置１００は、図３に示すように曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂに焼き入れを施すことが好ましい。図４に示すように、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの少なくともスライダー２０が摺動する軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂを含む部分には、熱処理による焼入部Ｑがその周方向に沿って連続して形成されている。また、焼入部Ｑの始点Ｓと終点Ｔとの間には、図１及び図４に示す熱処理が行われていない非焼入部Ａを有する構造となっている。
【００３６】
焼入部Ｑは、例えば図３に示すような構成をした高周波焼入装置２００による高周波焼入れによって形成することができる。高周波焼入装置２００は、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの内側及び外側であって曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの中心からみてその同位相上に配置される少なくとも一対の高周波（誘電加熱）コイル６０、６０と、この高周波コイル６０、６０の移送方向下流に配置された少なくとも一対の冷却手段７０、７０と、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂをそれぞれその周方向に沿って移動させながら高周波焼入を制御する図示しないコントローラとから構成されている。
【００３７】
コントローラによって各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂをその周方向に沿ってゆっくりと回転走行させながら高周波コイル６０、６０に誘導加熱Ｈを加える。誘導加熱Ｈは、図４に示す軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂを含む各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの両側面をその鋼のＡ１変態点以上（約７００℃以上）に加熱する。図３に示すように、加熱した直後、冷却手段７０、７０によってその加熱部分に冷却液Ｃを吹き付けて急冷する。これにより、図４に示す軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂには、耐摩耗性や機械的強度に優れた焼入部Ｑが形成される。
【００３８】
図４に示すように各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの焼入部Ｑの始点Ｓと終点Ｔとが重なり合わないように、始点Ｓと終点Ｔの間に非焼入部Ａを形成する。非焼入部Ａは、焼入れの重なりを原因とする割れの発生を抑制することができる。
【００３９】
また、焼入部Ｑの始点Ｓと終点Ｔとの間に形成される非焼入部Ａは、それぞれ曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの内周側と外周側とでほぼ同位相に形成されている。これは、同じ位相に配置することで両側軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂに焼入れを同時に行うことができるだけでなく、焼入れによる変形を無視することができるからである。すなわち、片面ごとに焼入れを行ってもよいが、焼入れによって曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂが変形するため、他方の面を焼入れする際に再度高周波コイル６０とのキャップ調整が必要となり、処理が面倒となるからである。
【００４０】
また、焼入部Ｑを形成するための熱処理として高周波焼入れを用いることにより、局部的な連続焼入れが可能である。これにより、浸炭焼入れやズブ焼入れのような大きな熱処理炉が不要となる。その結果、膨大な設備投資が不要となり、また、生産場所の省スペース化も図ることができる。局部的な連続焼入れは、火炎焼入れによっても可能であるため、上述したような高周波焼入装置２００に代えて火炎焼入れ装置を用いることも可能である。
【００４１】
また、この非焼入部Ａの周方向長さは、スライダー２０の周方向の長さよりも短くすることが好ましい。すなわち、焼入部Ｑに比べて機械的強度が低い非焼入部Ａにスライダー２０が達したときでも、非焼入部Ａに対してスライダー２０の全荷重がかかるおそれが低減される。このため、非焼入部Ａの早期剥離や摩耗を低減することができる。
【００４２】
また、図５に示すように、非焼入部Ａを含む範囲にスライダー２０の荷重が殆ど作用しない逃げ部Ｒ（緩やかな凹み）を形成してもよい。焼入部Ｑに比べて機械的強度が低い非焼入部Ａに対して、スライダー２０の転動体Ｂが荷重を支持しながら転動すると、その硬さや強度不足によってこの非焼入部Ａに早期に剥離又は摩耗が生ずるおそれがある。これに対して、この非焼入部Ａを含む範囲にスライダー２０の荷重が作用しない逃げ部Ｒが形成すれば、非焼入部Ａにスライダー２０が達したときでも、非焼入部Ａに対してスライダー２０の全荷重がかかるおそれが低減される。このため、非焼入部Ａの剥離又は摩耗を低減することができる。
【００４３】
本実施形態１の曲線運動装置１００は、移動台４０のスライダー２０、２０にかかる大きな荷重（モーメント荷重やアキシアル荷重）を、径の異なる２つの無端環状の曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂによって分散して受けることができる。この結果、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂを幅広化又はスライダー２０、２０を大型化する必要を低減でき、曲線運動装置１００全体の軽量化や製造コストの削減などが可能となる。
【００４４】
また、各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ間やその周辺に駆動用のリニアモータや位置センサなどを配置することが容易となる。
【００４５】
なお、本実施形態１の曲線運動装置１００は、内外一対（２つ）の曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂを備えた例で説明した。さらに曲線軌道レールを３重以上の同心円状に設け、内外の各スライダー２０を１つの移動台４０で纏めて連結するようにしてもよい。また、内外のスライダー２０、２０を連結する移動台４０を同一曲線軌道レール上に複数独立して備えてもよい。
【００４６】
上述したように本実施形態の曲線運動装置１００は、各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂがレール台座３０上に一体形成されている。これにより、本実施形態１の曲線運動装置１００は、複数の曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ同士の継ぎ目、レール台座３０と曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂとの締結ボルト座面、レール台座３０と曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂとの間の微小隙間等組み立て上形成される隙間又は座面が低減されている。このため、隙間又は座面に水分、塵、薬液が浸入又は堆積するおそれが低減される。その結果、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂが腐食又は発錆して、スライダー２０、２０が曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂを滑走する障害となることが低減される。また、腐食又は錆による周囲の汚染が低減される。また、風雨に曝される又は薬液で腐食又は発錆するといった過酷な環境での耐久性が向上する。
【００４７】
また、曲線運動装置１００は、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂに、継ぎ目、隙間又は座面が低減されているので、防錆処理を施す前の洗浄処理の薬液が残留してしまうおそれが低減されている。このため防錆処理の品質が向上する。
【００４８】
また、曲線運動装置１００は、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０を締結するボルトが不要であるので、ボルト締結時に防錆処理を剥離してしまうおそれが低減されている。
【００４９】
また、各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂがレール台座３０上に一体形成されて一体構造となっているので、従来ボルトにて組み付けられていた曲線運動装置と比較して、剛性が高い。
【００５０】
また、本実施形態１の曲線運動装置１００は、複数の曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂをレール台座３０上に同心円状に多重に一体構造としている。これにより、移動台４０の動きをよりスムーズにすることが可能となる。従来、移動台４０によって連結された内外のスライダー２０、２０が円滑に動作するためには、各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂをその真円度と同軸度とが極めて小さくなるようにレール台座３０上に組み付ける必要があるが、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂのような薄肉輪状の部材を高度な真円度を保ち、かつ互いの同軸度を維持しながら組み付けることは難しい。
【００５１】
これに対して、本実施形態１の曲線運動装置１００は、レール台座３０上に一体形成された各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂを有する。その結果、レール台座３０を基準として軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂを加工できる。よって、回転中心と曲線運動装置１００の中心とを合わせる作業を短縮でき、かつ高精度な真円軌跡がえられる。レール台座３０上の多重の曲線軌道レールの軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂを同時加工してもよい。
【００５２】
ワンチャックで同時加工することができるので、高精度な同軸性がえられる。また、同時加工により、軌道面１２ａ、１２ａ又は軌道面１２ｂ、１２ｂを同一平面上とすることができるため、各スライダー２０、２０は、全て同一平面上を走行できる。よって、スライダー２０、２０同士を連結しても回転力や捻れが生じ難く、移動台４０の姿勢精度を保つことができる効果も発揮できる。
【００５３】
また、移動台４０でスライダー２０を連結すると、互いのスライダー２０、２０内部の転動体Ｂの予圧量がミスアライメントにより変化するおそれがある。本実施形態１の曲線運動装置１００は、スライダー２０、２０内部の転動体Ｂの予圧量がミスアライメントにより変化するおそれを低減できる。その結果、曲線運動装置１００の寿命を延ばすことができる。
【００５４】
本実施形態の曲線運動装置１００は、図１に示すように、各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの各非焼入部Ａが内側に配置された曲線軌道レールと外側に配置された曲線軌道レールとでほぼ同位相に位置しないように配置されている。この結果、移動台４０で連結された各スライダー２０、２０が各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの非焼入部Ａに同時に位置することを避けることができるため、曲線運動装置１００の寿命を延ばすことができる。
【００５５】
すなわち、各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂと同様に、焼入部Ｑに比べて機械的強度が低い非焼入部Ａにスライダー２０が達したときでも、その各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの非焼入部Ａに対して２つのスライダー２０、２０が同時に達して全荷重が同時にかかることがなくなるため、その非焼入部Ａの早期剥離や摩耗を低減することができる。
【００５６】
（実施形態２）
図６は、実施形態２の曲線運動装置の全体斜視図である。本実施形態では、曲線軌道レールと、レール台座とが溶接により一体に金属接合されている点に特徴がある。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５７】
曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂは、図６に示すように断面矩形状かつ円形状に形成されたレール本体１５を有している。レール本体１５は、レール台座３０と、別体に形成されている。実施形態２の曲線運動装置は、レール本体１５とレール台座３０とが一体に金属接合されている。例えば、実施形態２の曲線運動装置は、溶接により接合Ｍを形成し、レール本体１５とレール台座３０とを一体とする。接合Ｍは、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの周方向に沿って、連続して形成することが好ましい。また、接合Ｍは、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの周方向に沿って、連続して全周に渡って形成することが好ましい。レール本体１５の両側面、すなわちレール本体１５の内周面と外周面とに、接合Ｍがそれぞれレール本体１５の長手方向に沿って連続かつ平行に形成されていることがより好ましい。
【００５８】
曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０は、後述する溶接の応力緩和の熱処理により熱膨張差が生じるおそれを低減するため、同じ材料、例えば同じ炭素鋼を使用することが好ましい。曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０は高炭素鋼（例えば、ＪＩＳ規格Ｓ５５Ｃ等）で形成する場合、溶接棒はオーステナイト系ステンレス鋼（例えば、ＪＩＳ規格ＳＵＳ３０９等）を用いて、溶接し、接合Ｍを形成することが好ましい。これにより、水素拡散による割れを抑制することができる。
【００５９】
曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂは、それぞれレール本体１５をレール台座３０上に溶接し一体構造とした後に、各軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂが研削加工又は切削加工されている。これにより、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの真円度及び同軸度を調整している。
【００６０】
曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０は、応力除去のため熱処理を施すことが好ましい。熱処理後、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂは、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）刃先による軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂの仕上げ切削加工が施される。これにより、軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂは、精度が高くなり好ましい。
【００６１】
仕上げ加工後、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ、レール台座３０、接合Ｍは、防錆処理が施される。例えば、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ、レール台座３０、接合Ｍの全体に、フッ化低温クロムめっきを施すことが好ましい。これにより、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの発錆のおそれを低減できる。
【００６２】
実施形態２の曲線運動装置は、上述したように、図４に示す軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂに耐摩耗性や機械的強度に優れた焼入部Ｑが形成されることがより好ましい。図４に示すように各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの焼入部Ｑの始点Ｓと終点Ｔとが重なり合わないように、始点Ｓと終点Ｔの間に非焼入部Ａを形成する。非焼入部Ａは、焼入れの重なりを原因とする割れの発生を抑制することができる。
【００６３】
また、図５に示すように、非焼入部Ａを含む範囲にスライダー２０の荷重が殆ど作用しない逃げ部Ｒ（緩やかな凹み）を形成してもよい。焼入部Ｑに比べて機械的強度が低い非焼入部Ａに対して、スライダー２０の転動体Ｂが荷重を支持しながら転動すると、その硬さや強度不足によってこの非焼入部Ａに早期に剥離又は摩耗が生ずるおそれがある。これに対して、この非焼入部Ａを含む範囲にスライダー２０の荷重が作用しない逃げ部Ｒが形成すれば、非焼入部Ａにスライダー２０が達したときでも、非焼入部Ａに対してスライダー２０の全荷重がかかるおそれが低減される。このため、非焼入部Ａの剥離又は摩耗を低減することができる。
【００６４】
上述したように実施形態２の曲線運動装置は、溶接により各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂがレール台座３０上に一体形成されて一体構造となっている。これにより、実施形態２の曲線運動装置は、複数の曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ同士の継ぎ目、レール台座３０と曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂとの締結ボルト座面、レール台座３０と曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂとの間の微小隙間等組み立て上形成される隙間又は座面が低減されている。このため、隙間又は座面に水分、塵、薬液が浸入又は堆積するおそれが低減される。その結果、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂが腐食又は発錆して、スライダー２０、２０が曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂを滑走する障害となることが低減される。また、腐食又は錆による周囲の汚染が低減される。また、ボルト等の部品点数が減り、安価に曲線運動装置を提供できる。
【００６５】
また、実施形態２の曲線運動装置は、溶接により各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂがレール台座３０上に一体形成されて一体構造となっている。このため、実施形態２の曲線運動装置は、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂをボルトでレール台座３０に組み付ける場合に比較して、剛性を高めることができる。
【００６６】
また、実施形態２の曲線運動装置は、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂに、継ぎ目、隙間又は座面が低減されているので、防錆処理を施す前の洗浄処理の薬液が残留してしまうおそれが低減されている。このため防錆処理の品質が向上する。
【００６７】
また、実施形態２の曲線運動装置は、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０を締結するボルトが不要であるので、ボルト締結時に防錆処理を剥離してしまうおそれが低減されている。
【００６８】
上述した実施形態１及び２の曲線運動装置は、光学測定装置、レントゲン装置、ＣＴスキャナ、舞台装置、アミューズメント機器、工作機械などのように所定の回転運動や曲線運動を伴うあらゆる機器への適用が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１００ 曲線運動装置
２００ 高周波焼入装置
１０Ａ、１０Ｂ 曲線軌道レール
１１ レール本体
１２ａ、１２ｂ 軌道面
２０ スライダー
３０ レール台座
４０ 移動台
６０ 高周波コイル
７０ 冷却手段
Ｂ 転動体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲線運動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、光学測定装置やレントゲン装置、ＣＴスキャナ、舞台装置、アミューズメント機器、工作機械などのように所定の回転運動や曲線運動を伴う機器に適用される曲線運動装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１から３には、複数の一定曲率の円弧状の曲線軌道レールをレール台座状に配置した曲線運動装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０２４８４２号公報
【特許文献２】特開２００９−１２７６４７号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２７３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１から３に記載の曲線運動装置は、風雨に曝される又は薬液で腐食又は発錆するといった過酷環境での耐久性を考慮していなかった。曲線運動装置は、複数の曲線軌道レール同士の継ぎ目、レール台座と曲線軌道レールとの締結ボルト座面、レール台座と曲線軌道レールとの間の微小隙間等組み立て上形成される隙間又は座面を有している。隙間又は座面は、水分、塵、薬液が浸入又は堆積しやすく、曲線軌道レールの腐食又は錆につながるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、曲線軌道レールの腐食又は錆のおそれを低減できる曲線運動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の曲線運動装置は、レール台座と、前記レール台座と一体形成又は一体に金属接合された無端環状の曲線軌道レールと、前記曲線軌道レールを摺動するスライダーと、を含むことを特徴とする。
【０００８】
これにより、レール台座と円弧状軌道との締結ボルト座面、レール台座と曲線軌道レールとの間の微小隙間等組み立て上形成される隙間又は座面が低減されている。このため、隙間又は座面に水分、塵、薬液が浸入又は堆積するおそれが低減される。その結果、曲線軌道レールが腐食して、あるいは曲線軌道レールに錆が生じて、スライダーが曲線軌道レールを滑走する障害となることが低減される。また、腐食又は錆による周囲の汚染が低減される。また、風雨に曝される又は薬液で腐食又は発錆するといった過酷環境での耐久性が向上する。
【０００９】
本発明の望ましい態様として前記曲線軌道レールは、径の異なる複数の曲線軌道レールが同心円状に配置され、前記スライダーを移動台で連結することが好ましい。これにより、曲線軌道レールの軌道面の真円度又は曲線軌道レール同士の軌道面の同軸度を高精度とすることができる。このため、径の異なる複数の曲線軌道レールに配置されたスライダーを移動台で連結できる。また、移動台にかかる荷重（モーメント荷重又はアキシャル荷重）は、径の異なる複数の曲線軌道レールに分散してかかる。その結果、曲線軌道レールの寿命を延ばすことができる。
【００１０】
本発明の望ましい態様として、前記レール台座と前記曲線軌道レールとは、鍛造により前記レール台座から前記曲線軌道レールを突出させることが好ましい。これにより、曲線軌道レールが鍛錬され、剛性が高まる。また、曲線軌道レールとレール台座との間に隙間がなくなり、ボルトで組み付ける必要もないことからボルト座面も低減できる。その結果、曲線軌道レールの腐食又は発錆のおそれが低減される。
【００１１】
本発明の望ましい態様として、前記レール台座と前記曲線軌道レールとは、溶接により前記レール台座と前記曲線軌道レールとを接合して一体とすることが好ましい。これにより、曲線軌道レールとレール台座との間に隙間がなくなり、ボルトで組み付ける必要もないことからボルト座面も低減できる。その結果、曲線軌道レールの腐食又は発錆のおそれが低減される。
【００１２】
本発明の望ましい態様として、前記レール台座と前記曲線軌道レールとは炭素鋼により形成されていることが好ましい。これにより、焼き入れ時に高い硬度がえられる。
【００１３】
本発明の望ましい態様として、前記レール台座と前記曲線軌道レールとは、防錆処理が施されていることが好ましい。これにより、発錆のおそれが低減される。また、継ぎ目、隙間又は座面が低減されているので、防錆処理を施す前の洗浄処理の薬液が残留してしまうおそれが低減されている。このため防錆処理の品質が向上する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、曲線軌道レールの腐食又は錆のおそれを低減できる曲線運動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施形態１の曲線運動装置の全体斜視図である。
【図２】図２は、実施形態１の曲線運動装置のスライダーを示す部分破断斜視図である。
【図３】図３は、実施形態１の曲線運動装置の曲線軌道レールに対する高周波焼入れ工程の一例を示す概念図である。
【図４】図４は、実施形態１の曲線運動装置の曲線軌道レールの一部を示す斜視図である。
【図５】図５は、実施形態１の曲線運動装置の曲線軌道レールの一部にスライダーの逃げ部を形成した一例を示す斜視図である。
【図６】図６は、実施形態２の曲線運動装置の全体斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１７】
（実施形態１）
図１は、実施形態１の曲線運動装置の全体斜視図である。図２は、実施形態１の曲線運動装置のスライダーを示す部分破断斜視図である。図１に示す曲線運動装置１００は、レール台座３０と、複数の曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂと、複数のスライダー２０、２０と、移動台４０と、を含んでいる。なお、非焼入部Ａについては、後述する。
【００１８】
レール台座３０は、ドーナツ円板状をしている。レール台座３０の形状はこれに限られず、円盤状であっても、矩形の板状であってもよい。曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂとは逆のレール台座３０の裏面には、タップ穴加工が施されていることが好ましい。このタップ穴は、レール台座裏面にある機台からのボルトが締結可能となっており、固定が容易である。また、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂとは逆の裏面に設けたので、例え錆が発生しても曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂへの影響を低減できる。なお、タップ穴の下穴は、止まり穴になっていることがより好ましい。
【００１９】
曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂは、径の異なる２つの無端環状に形成されている。曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂは、レール台座３０上に配置され、同心円状に配置されている。スライダー２０、２０は、各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂに沿って摺動できるように取り付けられている。移動台４０は、内外のスライダー２０、２０を移動台４０で連結した構造となっている。
【００２０】
曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂは、図２に示すように断面矩形状かつ円形状に形成されたレール本体１１を有している。レール本体１１は、レール台座３０と一体に形成された一体構造となっている。これにより、一般的な直動ガイドのレール上面にあるようなボルト沈頭穴を低減できる。曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０は、構造用の炭素鋼で形成されている。曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０は、例えば高炭素鋼（例えば、ＪＩＳ規格Ｓ５５Ｃ等）で形成する。
【００２１】
レール本体１１とレール台座３０とを一体に形成するには、金属の母材を熱間鍛造（鍛造加工）して形成することが好ましい。例えば、合わせるとレール本体１１とレール台座３０との形状となるような空隙をもつ上下一対の金型の間で、ハンマ又はプレスにより、金属の母材を圧縮し、金型内に充填することにより造形を行うことで形成することができる。あるいは、金型による三次元的な拘束をせずに、金属の母材はハンマにより圧縮加工され、レール台座３０からレール本体１１を突出させてもよい。これにより、レール本体１１は、鍛造によりレール台座３０から迫り上げて一体構造としている。つまり、一体構造とは、鍛造加工によりレール台座３０からレール台座３０の同一材料でレール本体１１が突出した構造である。
【００２２】
また、レール本体１１とレール台座３０とを一体に熱間鍛造（鍛造加工）して形成することで、レール本体１１が鍛錬され、レール本体１１の剛性が高まる。また、レール本体１１とレール台座３０との間に隙間がなくなり、ボルトで組み付ける必要もないことからボルト座面も低減できる。その結果、腐食又は発錆のおそれが低減される。また部品点数が減り、安価に曲線運動装置１００を提供できる。
【００２３】
レール本体１１とレール台座３０とを一体に形成するには、金属の母材を鋳造して形成してもよい。例えば、合わせるとレール本体１１とレール台座３０との形状となるような空隙をもつ上下一対の金型の間に金属の母材を金型内に充填することにより造形を行うことで形成することができる。鋳造加工によりレール台座３０からレール台座３０の同一材料でレール本体１１が突出した構造となる。
【００２４】
レール本体１１には、両側面、すなわちレール本体１１の内周面と外周面とに、それぞれ断面円弧溝状をしたレール側上段の軌道面１２ａ、１２ａと、レール側下段の軌道面１２ｂ、１２ｂとがそれぞれその長手方向に沿って連続かつ平行に形成されている。
【００２５】
曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂは、それぞれレール本体１１をレール台座３０上に一体形成した後に、各軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂが研削加工又は切削加工されている。これにより、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの真円度及び同軸度を調整している。
【００２６】
曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０は、応力除去のため熱処理を施すことが好ましい。レール本体１１は、鍛造によりレール台座３０から迫り上げて一体構造としているので、熱膨張差が生じにくく、剛性が高い。熱処理後、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂは、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）刃先による軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂの仕上げ切削加工が施される。これにより、軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂは、精度が高くなり好ましい。
【００２７】
仕上げ加工後、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０は、防錆処理が施される。例えば、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０の全体に、フッ化低温クロムめっきを施すことが好ましい。これにより、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの発錆のおそれを低減できる。
【００２８】
また、スライダー２０、２０は、一般的なリニアガイド装置で用いられているスライダーと同様な構造である。スライダー２０、２０は、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂのレール本体１１をそれぞれ跨ぐように下向きコ字形をしたスライダー本体２１と、このスライダー本体２１の摺動方向両端面にそれぞれ取り付けられる下向きコ字形をしたエンドキャップ２２、２２と、複数個の転動体（ボール）Ｂと、を含んでいる。
【００２９】
なお、スライダー２０、２０は防錆処理が施されることが好ましい。これにより、スライダー２０、２０の発錆のおそれが低減される。例えば、スライダー２０、２０には、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０と同様に、フッ化低温クロムめっきを施すことが好ましい。
【００３０】
スライダー本体２１の内面両側部には、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ側の上段の軌道面１２ａ、１２ａ及び下段の軌道面１２ｂ、１２ｂとそれぞれ対向するように、同じく断面円弧状をしたスライダー側上段の軌道面２３ａ、２３ａ（図２では一方のみ図示）と、スライダー側下段の軌道面２３ｂ、２３ｂ（同じく図２では一方のみ図示）とが上下に形成されている。
【００３１】
また、スライダー本体２１内には、その長手方向に貫通するように上段通過孔２４ａ、２４ａ（同じく図２では一方のみ図示）と、下段通過孔２４ｂ、２４ｂ（同じく図２では一方のみ図示）が形成されている。
【００３２】
また、上段通過孔２４ａ、２４ａとスライダー側上段の軌道面２３ａ、２３ａ、及びこの下段通過孔２４ｂ、２４ｂとスライダー側下段の軌道面２３ｂ、２３ｂとがエンドキャップ２２、２２内にそれぞれ４つずつ形成された図示しない曲線路状の方向転換孔によって連通されている。これによって、合計４つ（左右上下２つずつ）の循環路２５、２５、２５、２５（図２では２つのみ図示）が形成されている。
【００３３】
そして、図示するように、これら４つの循環路２５、２５、２５、２５には、鋼製の転動体Ｂが複数数珠繋ぎ状に配列されており、これらの転動体Ｂがその内部を転動しながら循環することで、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ上をそれぞれスライダー２０、２０が円滑に摺動するようになっている。
【００３４】
また、これら内外のスライダー２０、２０を連結する移動台４０は、例えば上面が平坦な矩形状の金属板などから構成されている。移動台４０は、図１及び図２に示すように、内外のスライダー２０、２０の上面間に架け渡すように設置されている。移動台４０は、スライダー本体２１の上面に形成されたボルト孔２１ａを利用してその上面から図示しないボルトを締結することで内外のスライダー２０、２０を一体的に連結する。移動台４０は、上部に図示しない所定の機器（環状可動機器）を取り付け可能となっている。
【００３５】
図３は、実施形態１の曲線運動装置の曲線軌道レールに対する高周波焼入れ工程の一例を示す概念図である。図４は、実施形態１の曲線運動装置の曲線軌道レールの一部を示す斜視図である。本実施形態の曲線運動装置１００は、図３に示すように曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂに焼き入れを施すことが好ましい。図４に示すように、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの少なくともスライダー２０が摺動する軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂを含む部分には、熱処理による焼入部Ｑがその周方向に沿って連続して形成されている。また、焼入部Ｑの始点Ｓと終点Ｔとの間には、図１及び図４に示す熱処理が行われていない非焼入部Ａを有する構造となっている。
【００３６】
焼入部Ｑは、例えば図３に示すような構成をした高周波焼入装置２００による高周波焼入れによって形成することができる。高周波焼入装置２００は、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの内側及び外側であって曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの中心からみてその同位相上に配置される少なくとも一対の高周波（誘電加熱）コイル６０、６０と、この高周波コイル６０、６０の移送方向下流に配置された少なくとも一対の冷却手段７０、７０と、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂをそれぞれその周方向に沿って移動させながら高周波焼入を制御する図示しないコントローラとから構成されている。
【００３７】
コントローラによって各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂをその周方向に沿ってゆっくりと回転走行させながら高周波コイル６０、６０に誘導加熱Ｈを加える。誘導加熱Ｈは、図４に示す軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂを含む各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの両側面をその鋼のＡ１変態点以上（約７００℃以上）に加熱する。図３に示すように、加熱した直後、冷却手段７０、７０によってその加熱部分に冷却液Ｃを吹き付けて急冷する。これにより、図４に示す軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂには、耐摩耗性や機械的強度に優れた焼入部Ｑが形成される。
【００３８】
図４に示すように各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの焼入部Ｑの始点Ｓと終点Ｔとが重なり合わないように、始点Ｓと終点Ｔの間に非焼入部Ａを形成する。非焼入部Ａは、焼入れの重なりを原因とする割れの発生を抑制することができる。
【００３９】
また、焼入部Ｑの始点Ｓと終点Ｔとの間に形成される非焼入部Ａは、それぞれ曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの内周側と外周側とでほぼ同位相に形成されている。これは、同じ位相に配置することで両側軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂに焼入れを同時に行うことができるだけでなく、焼入れによる変形を無視することができるからである。すなわち、片面ごとに焼入れを行ってもよいが、焼入れによって曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂが変形するため、他方の面を焼入れする際に再度高周波コイル６０とのキャップ調整が必要となり、処理が面倒となるからである。
【００４０】
また、焼入部Ｑを形成するための熱処理として高周波焼入れを用いることにより、局部的な連続焼入れが可能である。これにより、浸炭焼入れやズブ焼入れのような大きな熱処理炉が不要となる。その結果、膨大な設備投資が不要となり、また、生産場所の省スペース化も図ることができる。局部的な連続焼入れは、火炎焼入れによっても可能であるため、上述したような高周波焼入装置２００に代えて火炎焼入れ装置を用いることも可能である。
【００４１】
また、この非焼入部Ａの周方向長さは、スライダー２０の周方向の長さよりも短くすることが好ましい。すなわち、焼入部Ｑに比べて機械的強度が低い非焼入部Ａにスライダー２０が達したときでも、非焼入部Ａに対してスライダー２０の全荷重がかかるおそれが低減される。このため、非焼入部Ａの早期剥離や摩耗を低減することができる。
【００４２】
また、図５に示すように、非焼入部Ａを含む範囲にスライダー２０の荷重が殆ど作用しない逃げ部Ｒ（緩やかな凹み）を形成してもよい。焼入部Ｑに比べて機械的強度が低い非焼入部Ａに対して、スライダー２０の転動体Ｂが荷重を支持しながら転動すると、その硬さや強度不足によってこの非焼入部Ａに早期に剥離又は摩耗が生ずるおそれがある。これに対して、この非焼入部Ａを含む範囲にスライダー２０の荷重が作用しない逃げ部Ｒが形成すれば、非焼入部Ａにスライダー２０が達したときでも、非焼入部Ａに対してスライダー２０の全荷重がかかるおそれが低減される。このため、非焼入部Ａの剥離又は摩耗を低減することができる。
【００４３】
本実施形態１の曲線運動装置１００は、移動台４０のスライダー２０、２０にかかる大きな荷重（モーメント荷重やアキシアル荷重）を、径の異なる２つの無端環状の曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂによって分散して受けることができる。この結果、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂを幅広化又はスライダー２０、２０を大型化する必要を低減でき、曲線運動装置１００全体の軽量化や製造コストの削減などが可能となる。
【００４４】
また、各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ間やその周辺に駆動用のリニアモータや位置センサなどを配置することが容易となる。
【００４５】
なお、本実施形態１の曲線運動装置１００は、内外一対（２つ）の曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂを備えた例で説明した。さらに曲線軌道レールを３重以上の同心円状に設け、内外の各スライダー２０を１つの移動台４０で纏めて連結するようにしてもよい。また、内外のスライダー２０、２０を連結する移動台４０を同一曲線軌道レール上に複数独立して備えてもよい。
【００４６】
上述したように本実施形態の曲線運動装置１００は、各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂがレール台座３０上に一体形成されている。これにより、本実施形態１の曲線運動装置１００は、複数の曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ同士の継ぎ目、レール台座３０と曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂとの締結ボルト座面、レール台座３０と曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂとの間の微小隙間等組み立て上形成される隙間又は座面が低減されている。このため、隙間又は座面に水分、塵、薬液が浸入又は堆積するおそれが低減される。その結果、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂが腐食又は発錆して、スライダー２０、２０が曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂを滑走する障害となることが低減される。また、腐食又は錆による周囲の汚染が低減される。また、風雨に曝される又は薬液で腐食又は発錆するといった過酷な環境での耐久性が向上する。
【００４７】
また、曲線運動装置１００は、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂに、継ぎ目、隙間又は座面が低減されているので、防錆処理を施す前の洗浄処理の薬液が残留してしまうおそれが低減されている。このため防錆処理の品質が向上する。
【００４８】
また、曲線運動装置１００は、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０を締結するボルトが不要であるので、ボルト締結時に防錆処理を剥離してしまうおそれが低減されている。
【００４９】
また、各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂがレール台座３０上に一体形成されて一体構造となっているので、従来ボルトにて組み付けられていた曲線運動装置と比較して、剛性が高い。
【００５０】
また、本実施形態１の曲線運動装置１００は、複数の曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂをレール台座３０上に同心円状に多重に一体構造としている。これにより、移動台４０の動きをよりスムーズにすることが可能となる。従来、移動台４０によって連結された内外のスライダー２０、２０が円滑に動作するためには、各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂをその真円度と同軸度とが極めて小さくなるようにレール台座３０上に組み付ける必要があるが、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂのような薄肉輪状の部材を高度な真円度を保ち、かつ互いの同軸度を維持しながら組み付けることは難しい。
【００５１】
これに対して、本実施形態１の曲線運動装置１００は、レール台座３０上に一体形成された各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂを有する。その結果、レール台座３０を基準として軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂを加工できる。よって、回転中心と曲線運動装置１００の中心とを合わせる作業を短縮でき、かつ高精度な真円軌跡がえられる。レール台座３０上の多重の曲線軌道レールの軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂを同時加工してもよい。
【００５２】
ワンチャックで同時加工することができるので、高精度な同軸性がえられる。また、同時加工により、軌道面１２ａ、１２ａ又は軌道面１２ｂ、１２ｂを同一平面上とすることができるため、各スライダー２０、２０は、全て同一平面上を走行できる。よって、スライダー２０、２０同士を連結しても回転力や捻れが生じ難く、移動台４０の姿勢精度を保つことができる効果も発揮できる。
【００５３】
また、移動台４０でスライダー２０を連結すると、互いのスライダー２０、２０内部の転動体Ｂの予圧量がミスアライメントにより変化するおそれがある。本実施形態１の曲線運動装置１００は、スライダー２０、２０内部の転動体Ｂの予圧量がミスアライメントにより変化するおそれを低減できる。その結果、曲線運動装置１００の寿命を延ばすことができる。
【００５４】
本実施形態の曲線運動装置１００は、図１に示すように、各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの各非焼入部Ａが内側に配置された曲線軌道レールと外側に配置された曲線軌道レールとでほぼ同位相に位置しないように配置されている。この結果、移動台４０で連結された各スライダー２０、２０が各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの非焼入部Ａに同時に位置することを避けることができるため、曲線運動装置１００の寿命を延ばすことができる。
【００５５】
すなわち、各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂと同様に、焼入部Ｑに比べて機械的強度が低い非焼入部Ａにスライダー２０が達したときでも、その各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの非焼入部Ａに対して２つのスライダー２０、２０が同時に達して全荷重が同時にかかることがなくなるため、その非焼入部Ａの早期剥離や摩耗を低減することができる。
【００５６】
（実施形態２）
図６は、実施形態２の曲線運動装置の全体斜視図である。本実施形態では、曲線軌道レールと、レール台座とが溶接により一体に金属接合されている点に特徴がある。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５７】
曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂは、図６に示すように断面矩形状かつ円形状に形成されたレール本体１５を有している。レール本体１５は、レール台座３０と、別体に形成されている。実施形態２の曲線運動装置は、レール本体１５とレール台座３０とが一体に金属接合されている。例えば、実施形態２の曲線運動装置は、溶接により接合Ｍを形成し、レール本体１５とレール台座３０とを一体とする。接合Ｍは、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの周方向に沿って、連続して形成することが好ましい。また、接合Ｍは、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの周方向に沿って、連続して全周に渡って形成することが好ましい。レール本体１５の両側面、すなわちレール本体１５の内周面と外周面とに、接合Ｍがそれぞれレール本体１５の長手方向に沿って連続かつ平行に形成されていることがより好ましい。
【００５８】
曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０は、後述する溶接の応力緩和の熱処理により熱膨張差が生じるおそれを低減するため、同じ材料、例えば同じ炭素鋼を使用することが好ましい。曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０は高炭素鋼（例えば、ＪＩＳ規格Ｓ５５Ｃ等）で形成する場合、溶接棒はオーステナイト系ステンレス鋼（例えば、ＪＩＳ規格ＳＵＳ３０９等）を用いて、溶接し、接合Ｍを形成することが好ましい。これにより、水素拡散による割れを抑制することができる。
【００５９】
曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂは、それぞれレール本体１５をレール台座３０上に溶接し一体構造とした後に、各軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂが研削加工又は切削加工されている。これにより、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの真円度及び同軸度を調整している。
【００６０】
曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０は、応力除去のため熱処理を施すことが好ましい。熱処理後、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂは、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）刃先による軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂの仕上げ切削加工が施される。これにより、軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂは、精度が高くなり好ましい。
【００６１】
仕上げ加工後、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ、レール台座３０、接合Ｍは、防錆処理が施される。例えば、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ、レール台座３０、接合Ｍの全体に、フッ化低温クロムめっきを施すことが好ましい。これにより、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの発錆のおそれを低減できる。
【００６２】
実施形態２の曲線運動装置は、上述したように、図４に示す軌道面１２ａ、１２ａ、１２ｂ、１２ｂに耐摩耗性や機械的強度に優れた焼入部Ｑが形成されることがより好ましい。図４に示すように各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂの焼入部Ｑの始点Ｓと終点Ｔとが重なり合わないように、始点Ｓと終点Ｔの間に非焼入部Ａを形成する。非焼入部Ａは、焼入れの重なりを原因とする割れの発生を抑制することができる。
【００６３】
また、図５に示すように、非焼入部Ａを含む範囲にスライダー２０の荷重が殆ど作用しない逃げ部Ｒ（緩やかな凹み）を形成してもよい。焼入部Ｑに比べて機械的強度が低い非焼入部Ａに対して、スライダー２０の転動体Ｂが荷重を支持しながら転動すると、その硬さや強度不足によってこの非焼入部Ａに早期に剥離又は摩耗が生ずるおそれがある。これに対して、この非焼入部Ａを含む範囲にスライダー２０の荷重が作用しない逃げ部Ｒが形成すれば、非焼入部Ａにスライダー２０が達したときでも、非焼入部Ａに対してスライダー２０の全荷重がかかるおそれが低減される。このため、非焼入部Ａの剥離又は摩耗を低減することができる。
【００６４】
上述したように実施形態２の曲線運動装置は、溶接により各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂがレール台座３０上に一体形成されて一体構造となっている。これにより、実施形態２の曲線運動装置は、複数の曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ同士の継ぎ目、レール台座３０と曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂとの締結ボルト座面、レール台座３０と曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂとの間の微小隙間等組み立て上形成される隙間又は座面が低減されている。このため、隙間又は座面に水分、塵、薬液が浸入又は堆積するおそれが低減される。その結果、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂが腐食又は発錆して、スライダー２０、２０が曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂを滑走する障害となることが低減される。また、腐食又は錆による周囲の汚染が低減される。また、ボルト等の部品点数が減り、安価に曲線運動装置を提供できる。
【００６５】
また、実施形態２の曲線運動装置は、溶接により各曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂがレール台座３０上に一体形成されて一体構造となっている。このため、実施形態２の曲線運動装置は、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂをボルトでレール台座３０に組み付ける場合に比較して、剛性を高めることができる。
【００６６】
また、実施形態２の曲線運動装置は、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂに、継ぎ目、隙間又は座面が低減されているので、防錆処理を施す前の洗浄処理の薬液が残留してしまうおそれが低減されている。このため防錆処理の品質が向上する。
【００６７】
また、実施形態２の曲線運動装置は、曲線軌道レール１０Ａ、１０Ｂ及びレール台座３０を締結するボルトが不要であるので、ボルト締結時に防錆処理を剥離してしまうおそれが低減されている。
【００６８】
上述した実施形態１及び２の曲線運動装置は、光学測定装置、レントゲン装置、ＣＴスキャナ、舞台装置、アミューズメント機器、工作機械などのように所定の回転運動や曲線運動を伴うあらゆる機器への適用が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１００ 曲線運動装置
２００ 高周波焼入装置
１０Ａ、１０Ｂ 曲線軌道レール
１１ レール本体
１２ａ、１２ｂ 軌道面
２０ スライダー
３０ レール台座
４０ 移動台
６０ 高周波コイル
７０ 冷却手段
Ｂ 転動体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レール台座と、
前記レール台座と一体形成又は一体に金属接合された無端環状の曲線軌道レールと、
前記曲線軌道レールを摺動するスライダーと、
を含むことを特徴とする曲線運動装置。
【請求項２】
前記曲線軌道レールは、径の異なる複数の曲線軌道レールが同心円状に配置され、前記スライダーを移動台で連結する請求項１記載の曲線運動装置。
【請求項３】
前記レール台座と前記曲線軌道レールとは、鍛造により前記レール台座から前記曲線軌道レールを突出させる請求項１又は２に記載の曲線運動装置。
【請求項４】
前記レール台座と前記曲線軌道レールとは、溶接により前記レール台座と前記曲線軌道レールとを接合して一体とする請求項１又は２に記載の曲線運動装置。
【請求項５】
前記レール台座と前記曲線軌道レールとは炭素鋼により形成されている請求項１から４のいずれか１項に記載の曲線運動装置。
【請求項６】
前記レール台座と前記曲線軌道レールとは、防錆処理が施されている請求項１から５のいずれか１項に記載の曲線運動装置。
【請求項１】
レール台座と、
前記レール台座と一体形成又は一体に金属接合された無端環状の曲線軌道レールと、
前記曲線軌道レールを摺動するスライダーと、
を含むことを特徴とする曲線運動装置。
【請求項２】
前記曲線軌道レールは、径の異なる複数の曲線軌道レールが同心円状に配置され、前記スライダーを移動台で連結する請求項１記載の曲線運動装置。
【請求項３】
前記レール台座と前記曲線軌道レールとは、鍛造により前記レール台座から前記曲線軌道レールを突出させる請求項１又は２に記載の曲線運動装置。
【請求項４】
前記レール台座と前記曲線軌道レールとは、溶接により前記レール台座と前記曲線軌道レールとを接合して一体とする請求項１又は２に記載の曲線運動装置。
【請求項５】
前記レール台座と前記曲線軌道レールとは炭素鋼により形成されている請求項１から４のいずれか１項に記載の曲線運動装置。
【請求項６】
前記レール台座と前記曲線軌道レールとは、防錆処理が施されている請求項１から５のいずれか１項に記載の曲線運動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１７７４３６（Ｐ２０１２−１７７４３６Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４０８０２（Ｐ２０１１−４０８０２）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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