CN105917127A - 直线运动引导装置 - Google Patents

Abstract

提供一种直线运动引导装置，其规定了设置于导轨的端部的楔形部的符合使用条件的适当的长度和深度，并且能够可靠地抑制连接部的耐久性降低。为此，在直线运动引导装置(1)中，导轨(10)的端部沿着长度方向逐渐缩小从而构成楔形部(10B)，楔形部(10B)的长度L在滚动体(30)的直径r的0.5倍以上且1.5倍以下，楔形部(10B)的深度t、一个导轨(10)与其他导轨(10)在宽度方向上的连接阶梯差量A、滚动体弹性变形量B以及滚动体(30)相对于滚道面(11)的接触角α满足「t≥A+(B/cosα)」。

Description

直线运动引导装置

技术领域

本发明涉及直线运动引导装置，尤其涉及具有端部形成为楔形状的导轨的直线运动引导装置。

背景技术

以往，在将机床等中使用的直线运动引导装置的导轨连接进行使用的情况下，当将各自的端面彼此连接而构成的连接部的连接精度较低时，有时在上述连接部产生在宽度方向上偏移的阶梯差。当产生这样的阶梯差时，有时滑动体在通过连接部时产生动作不良、滚珠受损，由此引起作为直线运动引导装置的耐久性降低。

因此，以往，通过使用手摇砂轮机进行手工作业来在滚动体的滚道面的端部形成倒角。

然而，关于通过手工作业在滚动体的滚道面的端部形成倒角，加工工时较多，并且很难形成平滑的倾斜部。因此，很难解决在滑动体通过导轨的连接部时产生的上述问题。

并且，在具有在滚动体的滚道面的端部形成有倒角的导轨的现有的直线运动引导装置中，当滚动体与倒角局部碰撞时，在滚动体上产生压痕，从而滑动体在导轨上行进期间，可能在滚动体上出现剥离。并且，每当滚动体与导轨的倒角部分碰撞时，该倒角部分有可能出现缺损。而且，有可能由于滚动体与倒角局部碰撞而产生相连的导轨彼此的位置偏移。

因此，出于防止上述连接部的耐久性的降低的目的，在专利文献1和专利文献2中公开有在连接部设置了倾斜的技术。

专利文献1中公开的发明是如下的技术：通过从设置于导轨的连接部的切槽中去除楔部件，消除导轨的端部的弹性变形，由此将导轨的端部的滚动体的滚道面形成为平滑地倾斜的滚动体的滚道面。

另一方面，专利文献2中公开的发明是在圆弧轨道的连接部设置凸面的技术。该凸面的长度被规定为滑动体的长度的1/2，凸面的深度设定为静额定载荷负载时的滚珠变形量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平5-32610号公报

专利文献2：日本专利第4259857号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在专利文献1中公开的技术中，同样地，在生产现场等安装导轨、使导轨端面彼此抵靠时，有时由于导轨的对接面的平面度和直线度、导轨对接面的尺寸公差等而产生阶梯差。

并且，在通过螺栓将导轨安装到基台等时，有时由于螺栓通孔的设置位置的精度而导轨的端面偏移，因此产生了阶梯差。

另一方面，在专利文献2中公开的实施例中，举出了作为用于防止滚动体受损的倾斜部深度为1μm～50μm的例子，但由于连接部的宽度方向的偏移和载荷条件，而倾斜部的深度也可能过大或不足，防止耐久性的降低的效果令人担忧。

因此，本发明是着眼于上述课题而完成的，其目的在于，提供能够可靠地抑制在端部设置有楔形部的导轨的耐久性降低的直线运动引导装置。

用于解决课题的手段

用于达成上述目的的直线运动引导装置的一个方式具有导轨、滑动体以及多个滚动体，

上述导轨和上述滑动体在彼此面对的位置分别具有滚道面，该滚道面形成上述滚动体的滚动通路，

上述滚道面在上述导轨的长度方向上延伸，

上述滚动体被配置于上述滚动通路中，

上述滑动体借助于上述滚动体而相对于上述导轨移动，

在该直线运动引导装置中，

上述导轨的端部沿着上述长度方向逐渐缩小宽度方向的尺寸从而构成楔形部，

上述楔形部的长度L为上述滚动体的直径r的0.5倍以上且1.5倍以下，

上述楔形部的深度t、一个导轨与其他导轨在宽度方向上的阶梯差量A、滚动体弹性变形量B以及上述滚动体相对于上述滚道面的接触角α满足下述(1)。

【数学式1】

$t\≥A+\frac{B}{cos\mathrm{\α}}\mathrm{...}\left(1\right)$

这里，在上述直线运动引导装置中，设上述导轨的宽度尺寸为S(mm)，设径向方向的外部载荷为F(N)，设动态额定载荷为C(N)，在上述滚动体是滚珠时，上述滚动体弹性变形量B(mm)可以用下述(2)表示。

【数学式2】

$B=0.001\×\{2S\left(\frac{F}{C}\right)+0.35S\}\mathrm{...}\left(2\right)$

并且，在上述直线运动引导装置中，设上述导轨的宽度尺寸为S(mm)，设径向方向的外部载荷为F(N)，设动态额定载荷为C(N)，在上述滚动体是滚柱时，上述滚动体弹性变形量B(mm)可以用下述(4)表示。

【数学式3】

$B=0.001\×\{0.55S\left(\frac{F}{C}\right)+0.06S\}\mathrm{...}\left(4\right)$

发明效果

根据本发明的一个方式，能够提供能够可靠地抑制在端部设置有楔形部的导轨的耐久性降低的直线运动引导装置。

附图说明

图1是示出直线运动引导装置的一个实施方式的结构的立体图。

图2是示出直线运动引导装置的一个实施方式中的导轨的结构的俯视图。

图3中，(a)～(d)是示出在直线运动引导装置的一个实施方式中楔形部的长度与滚动体的关系的俯视图。

图4中，(a)是沿图1的IVa-IVa线的剖视图，(b)、(c)是示出滚动体相对于边界的动作的侧视图。

图5是示出连接后的导轨的位置偏移时的结构的俯视图。

具体实施方式

在以下的详细说明中，描述了较多的特定细节以提供对本发明的实施方式的充分理解。但是，可以明确即使没有这些特定细节也能够实施一个以上的实施方式。此外，为了使附图简洁，用简图示出公知的结构和装置。

以下，参照附图对直线运动引导装置的实施方式进行说明。

图1是示出直线运动引导装置的一个实施方式的结构的立体图。并且，图2是示出直线运动引导装置的一个实施方式中的导轨的结构的俯视图。并且，图3(a)～(d)是示出在直线运动引导装置的一个实施方式中楔形部的长度与滚动体的关系的俯视图。并且，图4(a)是沿图1的IVa-IVa线的剖视图，图4(b)、(c)是示出滚动体相对于边界的动作的侧视图。

＜直线运动引导装置的结构＞

如图1所示，本实施方式的直线运动引导装置1具有导轨10和滑动体20，该滑动体20跨设并组装在导轨10上。在导轨10的两侧面形成有在导轨10的长度方向上延伸的两条滚道面11、11。滑动体20形成U字形的截面形状，并且滑动体20以跨设的形态位于配置在其开口侧的导轨10上。

并且，如图4(a)所示，在滑动体20的内侧面具有与滚道面11面对的滚道面21、21，由滚道面11和滚道面21形成滚动通路。该滚动通路与未图示的滚动体返回通路和方向转换通路连通而形成无限轨道，在滚动通路内装填了多个滚动体30。该多个滚动体30伴随着滑动体20相对于导轨10的相对移动而在滚动通路内滚动并且无限循环。

＜楔形部＞

如图1所示，本实施方式的直线运动引导装置1的导轨10具有主体部10A和楔形部10B，该楔形部10B设置于该主体部10A的端部，并且其宽度方向的尺寸沿着长度方向缩小。这里，上述“宽度方向”是指与长度方向和高度方向(以导轨10为基准，滑动体20和基台(未图示)所设置的方向)垂直的方向。并且，主体部10A是在与长度方向垂直的面上的截面形状几乎相同的部分。并且，将主体部10A与楔形部10B之间的边界部分称作边界部10C。

如图2所示，本实施方式的直线运动引导装置1是将导轨10的端面(也是楔形部10B的端面)10a彼此对合连接而进行应用的，其中，导轨10在主体部10A的端部设置有楔形部10B。

[楔形部的长度L]

楔形部10B的长度(楔形部10B的长度方向的尺寸)L在滚动体30的直径r的0.5倍以上且1.5倍以下。这里，参照图3(a)～(d)，对楔形部的长度与滚动体的关系进行说明。另外，作为滚动体，举出了“滚珠”和“滚柱(roller)”，其中，滚动体是“滚柱(roller)”的情况下的直径r是指以其(旋转)轴线为中心的圆形的面的直径。

首先，在长度L为直径r的0.5倍的情况下，如图3(a)所示，滚动体30在楔形部10B被减速，因此，不会强烈地与作为主体部10A与楔形部10B之间的边界的边界部10C碰撞。由此，滚动体30不会受损伤。

接着，在长度L为直径r的1.5倍的情况下，如图3(b)所示，在楔形部10B、10B仅存在三个滚动体30，因此，滚动体30不会在滚动通路内堵塞。

接着，在长度L不到直径r的0.5倍的情况下，如图3(c)所示，滚动体30与边界10C强烈地碰撞，有时滚动体30受损伤。

接着，在长度L超过直径r的1.5倍的情况下，如图3(d)所示，滚动体30在冲上楔形部10B时减速。因此，有可能滚动体30在滚动通路内堵塞，从而滑动体20不行进。

[楔形部的深度t]

楔形部10B的深度(从边界部10C到端面10a的范围内的一个侧面在宽度方向上减小的尺寸)t满足下述(1)。这里，在下述(1)中，A是一个导轨和其他导轨的宽度方向的连接部阶梯差量(mm)，B是滚动体弹性变形量(mm)。接触角α优选为45°～50°。

【数学式4】

$t\≥A+\frac{B}{cos\mathrm{\α}}\mathrm{...}\left(1\right)$

[连接部阶梯差量A]

如图5所示，连接部阶梯差量A(mm)是指两个导轨10、10的端面10a、10a彼此抵靠时在宽度方向上产生的阶梯差的尺寸。该阶梯差例如是由于螺栓通孔12的位置精度、导轨10的端面10a的平面度和直线度、导轨10的端面10a的尺寸公差等而产生的，其中，螺栓通孔12用于使用螺栓将导轨10固定于基台(未图示)。

[滚动体弹性变形量B]

如图4(a)～(c)所示，滚动体弹性变形量B是滚动通路内的滚动体30受到径向载荷时的弹性变形量(mm)。这里，如图4(a)所示，受到径向载荷F时的滚动体30的弹性变形量的水平成分(图中“A”的朝向)能够用B/tanα表示。但是，如图4(b)、(c)所示，如果不将水平方向的弹性变形量考虑得较大，则滚动体30在发生了变形的状态下与边界10C碰撞，滚动体30从边界10C受到的应力变大。由此，在将滚动体30的弹性变形量的水平成分估算得较大的意图下，将其设为滚动体弹性变形量B/cosα。

这里，根据滚动体30是“滚珠”还是“滚柱”，滚动体弹性变形量B的规定不同。

在滚动体30是“滚珠”的情况下，滚动体弹性变形量B用下述(2)表示。

【数学式5】

$B=0.001\×\{2S\left(\frac{F}{C}\right)+0.35S\}\mathrm{...}\left(2\right)$

即，在滚动体30是“滚珠”的情况下，楔形部10B的深度t被规定为下述(3)那样。

【数学式6】

$t\≥A+\frac{0.001}{\cos \mathrm{\α}}\{2S\left(\frac{F}{C}\right)+0.35S\}\mathrm{...}\left(3\right)$

另一方面，在滚动体30是“滚柱(roller)”的情况下，滚动体弹性变形量B用下述(4)表示。

【数学式7】

$B=0.001\×\{0.55S\left(\frac{F}{C}\right)+0.06S\}\mathrm{...}\left(4\right)$

即，在滚动体30是“滚柱(roller)”的情况下，楔形部10B的深度t被规定为下述(5)那样。

【数学式8】

$t\≥A+\frac{0.001}{\cos \mathrm{\α}}\{0.55S\left(\frac{F}{C}\right)+0.06S\}\mathrm{...}\left(5\right)$

这里，在上述式子(2)～(5)中，“S”是指导轨10的宽度尺寸(mm)，“F”是指径向方向的外部载荷(N)(参照图4(a))，“C”是指动态额定载荷(N)。另外，在滚动体30是滚珠的情况下，动态额定载荷C是指额定疲劳寿命为50km那样的方向和大小不变的滑动体20的来自上方向的载荷。并且，在滚动体30是滚柱(roller)的情况下，将额定疲劳寿命为100km那样的方向和大小不变的滑动体20的来自上方向的载荷规定为动态额定载荷C。

这样，根据滚动体30的种类以及连接阶梯差量A和载荷条件，来规定楔形部10B的深度t，由此，能够可靠地抑制连接部的耐久性的降低。

并且，通过在导轨的端部构成楔形部，滚动体通过两个导轨时对楔形部施加的冲击较弱，因此，能够降低滚动体的剥离、导轨的端部的缺损、导轨彼此的位置偏移等的产生。

以上，参照特定的实施方式对本发明进行了说明，但是意图不在于通过这些说明来限制发明。通过参照本发明的说明，本领域技术人员还可以明确公开的实施方式的各种变形例和本发明的其他实施方式。因此，权利要求书应该理解为还网罗了本发明的范围和主旨所包含的这些变形例或实施方式。

标号说明

10：导轨；10B：楔形部；11：(导轨侧)滚道面；20：滑动体；21：(滑动体侧)滚道面；30：滚动体。

Claims (3)

1.一种直线运动引导装置，其特征在于，

该直线运动引导装置具有导轨、滑动体以及多个滚动体，

所述导轨和所述滑动体在彼此面对的位置分别具有滚道面，该滚道面形成所述滚动体的滚动通路，

所述滚道面在所述导轨的长度方向上延伸，

所述滚动体被配置于所述滚动通路中，

所述滑动体借助于所述滚动体而相对于所述导轨移动，

所述导轨的端部沿着所述长度方向逐渐缩小宽度方向的尺寸从而构成楔形部，

所述楔形部的长度L为所述滚动体的直径r的0.5倍以上且1.5倍以下，

所述楔形部的深度t、一个导轨与其他导轨在宽度方向上的阶梯差量A、滚动体弹性变形量B以及所述滚动体相对于所述滚道面的接触角α满足下述(1)：

【数学式1】

$t\≥A+\frac{B}{cos\mathrm{\α}}...\left(1\right).$

2.根据权利要求1所述的直线运动引导装置，其中，

设所述导轨的宽度尺寸为S(mm)，设径向方向的外部载荷为F(N)，设动态额定载荷为C，在所述滚动体是滚珠时，所述滚动体弹性变形量B用下述(2)表示：

【数学式2】

$B=0.001\×\{2S\left(\frac{F}{C}\right)+0.35S\}...\left(2\right).$

3.根据权利要求1所述的直线运动引导装置，其中，

设所述导轨的宽度尺寸为S(mm)，设径向方向的外部载荷为F(N)，设动态额定载荷为C，在所述滚动体是滚柱时，所述滚动体弹性变形量B用下述(4)表示：

【数学式3】

$B=0.001\×\{0.55S\left(\frac{F}{C}\right)+0.06S\}...\left(4\right).$