JP2000320641A - 直動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】揺動運動を行う直動装置において、安価な一般
のグリースを潤滑に使用してもフレッチング摩耗を抑え
て装置の長寿命化を図る。 【解決手段】案内レール１に沿ってスライダ２を転がり
案内するリニアガイド装置と、テーブル等５を通じて上
記スライダ２を案内レール１に沿って移動させるボール
ねじ６及びモータ７を備え、設定された揺動ストローク
量で上記スライダ２を連続して揺動させる際に、所定サ
イクル毎に上記揺動ストローク量よりも大きなストロー
ク量で上記スライダ２をストロークさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械や一般産
業機械に使用されて、移動体が連続して揺動運動を行う
直動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】直動案内軸受装置、例えばリニアガイド
装置は、案内要素である案内レールを跨いで、断面略コ
字状のスライダ（移動体）が篏め込まれることで構成さ
れ、上記スライダは、ボールやローラ等の転動体の転動
を介して、案内レールに沿って滑らかに移動する。すな
わち、案内レールとスライダとの相対する側面に対し、
直動方向にそれぞれ延在する転動体案内溝が対向して設
けられ、その転動体溝内に挿入された転動体が転動する
ことで、スライダが案内レールに沿って移動する。

【０００３】上記案内レールは、例えば、機械ベッド上
に二基を一対として平行に固定されると共に各案内レー
ルにそれぞれ二台ずつスライダが装着され、その計四台
のスライダにテーブルが支持され、ボールねじなどの送
り要素を介してアクチュエータの駆動力が伝達されて、
上記テーブルやスライダが案内レールに沿って移動す
る。

【０００４】そして、上記のような直動装置を備えた工
作機械の中には、スライダで支持されるテーブル等を、
一般走行とは別に、決まった位置で且つ所定揺動ストロ
ーク量（転動体径の２π倍以下）で連続して揺動運動を
させるように設定されている場合がある。ここで、直動
装置を使用して揺動運動させる機械及び部位等として
は、例えば旋盤の楕円加工における刃物台軸、放電加工
機の電極軸、ＭＣなどの切削機を使用して同一の小さな
ワークを加工する場合（例えば型掘り加工）などが例示
できる。

【０００５】上記揺動運動を行うと、転動体溝に位置す
る転動体が循環せず、案内レール及びスライダに設けら
れた転動体案内溝と当該転動体案内溝間に介挿された転
動体との接触部にあった潤滑剤が所定箇所に掻き寄せら
れることで、当該転動体溝と上記転動体との接触部の潤
滑剤が排除されて潤滑不良が生じ、その接触部分でフレ
ッチング摩耗を生じ易い。

【０００６】このため、従来にあっては、例えば、潤滑
がオイル潤滑の場合には、案内部をオイルバス内に埋め
込んでしまったり、また、潤滑がグリース潤滑の場合に
は、耐フレッチング用グリースを用いることで上記フレ
ッチング摩耗を防止している。ここで、上記耐フレッチ
ング用グリースは、増ちょう剤の影響が大きい。また、
同じ増ちょう剤の場合には、ベースオイルの粘度が小さ
い方がオイルの浸み出しが大きいため、耐フレッチング
には優れた結果が得られる。

【０００７】また、同一条件で連続して揺動運動を行っ
た場合に、上記潤滑として一般のグリースを使用した場
合と耐フレッチング用グリースを使用した場合における
転動体案内溝の表面粗さを、図７及び図８に示す。図７
が一般のグリースを使用した場合であり、図８が耐フレ
ッチング用グリースを使用した場合である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図７及び図８のよう
に、耐フレッチング用グリースを使用することで、揺動
運動に対する耐フレッチング性能は向上するが、耐フレ
ッチング性能を高くするために耐フレッチング用グリー
スのベースオイルの粘度が小さいと、一般走行（揺動ス
トローク以上の直進走行）の場合に、油膜が出来にくく
なるため、通常の直進走行に対する耐久性の点で不利で
あるという問題がある。

【０００９】また、耐フレッチング用グリースは、高価
であるという問題もある。本発明は、上記のような問題
点に着目してなされたもので、揺動運動を行う直動装置
において、安価な一般のグリースを潤滑に使用してもフ
レッチング摩耗を抑えて装置の長寿命化を図ることがで
きる直動装置を提供することを課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の直動装置は、案内要素に沿って移動体を転
がり案内する直動案内軸受装置と、上記移動体を案内要
素に沿って相対的に移動させる送り装置と、当該送り装
置を介して上記移動体を揺動運動させる揺動制御手段
と、を備える直動装置において、上記揺動制御手段は、
設定された揺動ストローク量で上記移動体を連続して揺
動させると共に所定サイクル毎に上記揺動ストローク量
と異なるストローク量で上記移動体をストロークさせる
ことを特徴とするものである。

【００１１】ここで、上記揺動時の揺動ストローク量と
は、直動案内軸受装置に用いられる転動体径Ｄｗの２π
倍以下のストローク量をいう。この揺動運動状態では、
転動体の転動は１回転以下となり、転動体からみると移
動体及び案内要素の移動量はπ・Ｄｗとなる。また、上
記揺動ストローク量と異なるストローク量は、揺動スト
ローク量よりも大きく且つ２π・Ｄｗ以上であることが
好ましい。また、上記揺動ストローク量と異なるストロ
ークは、１回当たりサイクル数は１往復以上で有れば良
い。

【００１２】本発明によれば、短いストロークでの往復
運動を繰り返す揺動運動によって、転動体と転動体案内
溝との接触部にあった潤滑剤が所定位置に掻き寄せられ
ても、定期的に揺動ストロークとは異なるストローク量
でストロークさせることで、上記掻き寄せられた潤滑剤
を、上記潤滑剤切れを生じていた転動体と転動溝との接
触部に巻き込み、これによって潤滑不良が低減する。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図面を
参照しつつ説明する。図１は、本実施形態の直動装置を
示す図である。本実施形態の直動案内軸受装置は、図２
に示すようなリニアガイド装置であって、案内要素であ
る案内レール１を跨いで、移動体である断面略コ字状の
スライダ２が篏め込まれることで構成されて、上記スラ
イダ２は、ボールが転動することで、案内レール１に沿
って滑らかに移動する。

【００１４】案内レール１の左右両側面には、軸方向か
ら見た図３のように、それぞれ対称位置に断面円弧状の
２つのボール転動溝１ａが軸方向に沿って形成されてい
る。また、案内レール１の上面から下面に貫通する取付
けボルト孔１ｂを介して当該案内レール１は機械ベース
などに固定される。スライダ２は、下方に開口する凹所
を有するコ字状に形成され、その凹部の内側面には、案
内レール１のボール転動溝１ａに対向配置される断面円
弧状のボール転動溝２ａが形成されている。そのスライ
ダ２のボール転動溝２ａと案内レール１のボール転動溝
１ａの間にはボール３が転動自在に介挿され、そのボー
ル３は、スライダ２の移動につれて、上記ボール転動溝
に沿って転動する。そして上記ボール３は、スライダ２
のボール転動溝２ａの一端まで移動すると、上記図３及
び図４に示すように、エンドキャップ４に設けた転動体
循環溝４ａに掬い上げられ、スライダ２内に設けた戻り
路２ｂを介して上記スライダ２のボール転動溝２ａの他
端側に戻されることで無限循環する。

【００１５】本実施形態の直動装置では、図１に示すよ
うに、機械ベースなどに対して、２基の案内レール１が
横方向に所定の間隔を隔てて平行に取り付けられ、各案
内レール１には、２台のスライダ２がそれぞれ設置され
ている。その計４台のスライダ２に機械のテーブル等５
がボルトで固定されて取り付けられている。また、上記
二基の案内レール１間に送り要素としてボールねじ６が
配設され、そのボールナット６ｂが上記テーブル等５に
固定されている。そのボールねじ６のねじ軸６ａは、モ
ータ７に連結し当該モータ７の駆動によって駆動されて
上記テーブル等５が移動する。上記ボールねじ６及びモ
ータ７によって送り装置が構成される。

【００１６】上記モータ７は、コントローラ８からの指
令によって駆動される。コントローラ８は、不図示の位
置検出手段からの信号に基づき上記テーブル等５の位置
を判断し、設定された指令値通りにモータ７を介してテ
ーブル等５を移動させる。本実施形態では、コントロー
ラ８に対して、所定位置まで直進走行させた後、その位
置で所定の揺動ストローク量で所定サイクルだけ連続し
て揺動運動を行うように設定されている。例えば１０mm
のストローク量で連続した揺動運動を行うように設定さ
れている。

【００１７】コントローラ８は、揺動運動を制御する揺
動制御手段８ａを備え、その揺動制御手段８ａは、設定
されたサイクルだけ揺動運動する指令値をモータ７に出
力する。但し、本実施形態の揺動制御手段８ａでは、上
記揺動運動が所定サイクル、例えば３０００サイクル行
う度に、上記揺動ストロークよりも大きなストローク
量、例えば、転動体径の２π倍以上のダミーストローク
量でストロークするように設定されている。上記制御
は、揺動運動のサイクルをカウントすることで行うこと
ができる。

【００１８】上記構成の作用などを、次に説明する。コ
ントローラ８からの指令によってモータ７及びボールね
じ６を介してテーブル等５が移動し、当該テーブル等５
は案内レール１に案内されて所定位置まで直動する。そ
して、所定位置で上記テーブル等５は連続して揺動運動
を行う。この揺動運動の揺動ストロークは小さいため、
ボール転動溝１ａ、２ａ内のボール３に循環運動が発生
せず、ボール転動溝１ａ、２ａのボール３が同一ボール
となり当該ボール３がボール転動溝１ａ、２ａ内の所定
位置で揺動するだけとなる。この結果、当該ボール３と
ボール転動溝１ａ、２ａとの接触部にあった潤滑剤が、
隣合うボール３とボール転動溝１ａ、２ａとの間に出来
る空間等、ボール３とボール転動溝１ａ、２ａとの非接
触部分に掻き寄せられて、当該ボール３とボール転動溝
１ａ、２ａとの接触部で潤滑切れを生じる。しかし、所
定サイクル単位に、つまり定期的に設定された揺動スト
ロークよりも大きなダミーストローク量でストロークす
ることで上記揺動状態よりも大きくボール３が転動し、
上記掻き寄せられた潤滑剤が上記ストロークによる転動
体の転動に巻き込まれて、上記潤滑切れのボール３とボ
ール転動溝１ａ、２ａとの接触部に潤滑剤が供給され
る。

【００１９】これによって、連続した揺動運動の際にボ
ール転動溝１ａ、２ａ内にあるボール３と当該ボール転
動溝１ａ、２ａとの間の接触部における摩耗が低減して
フレッチングが防止される。また、上記揺動運動によっ
てボールねじ６においても、ねじ軸６ａ及びボールナッ
ト６ｂに設けられた転動体案内溝と、当該転動体案内溝
に介挿したボールとの間について、揺動時に上記リニア
ガイドのボール３と同様な現象が発生するが、上記ダミ
ーストロークを行うことによって、当該ボールねじ６に
おけるフレッチング摩耗の発生も防止される。

【００２０】このように潤滑剤の種類に関係なくフレッ
チングが防止できるので、上記直動案内軸受及び送り装
置の潤滑剤として、耐フレッチング用グリースを使用す
ることなく、一般のグリースを使用することができる。
勿論、耐フレッチング用グリースを使用しても良く、こ
の場合であってもベースオイルの粘度を小さく設定する
必要がない。

【００２１】ここで、上記実施形態では、転動体として
ボール３（玉）を例に挙げたがローラ（ころ）であって
も良い。また、直動案内軸受装置は、上記形式のリニア
ガイド装置に限定されず、クロスローラ方式など他の形
式の直動案内軸受装置であっても良いし、転動体が循環
しない方式の直動案内軸受装置であっても良い。転がり
案内方式の直動案内軸受装置であれば、本発明の適用対
象となる。

【００２２】また、送り要素も、上記ボールねじ６に限
定されず、ローラねじやすべりねじ、静圧ねじなど、他
の送り要素であっても良い。また、上記実施形態の直動
装置では、２基の案内レール１と４台のスライダ２を備
えた場合を例示したがこれに限定されず、１基の案内レ
ールと１台のスライダだけから構成するなど、案内レー
ル１とスライダ２の数に限定はない。

【００２３】また、上記実施形態では、揺動運動時に、
所定サイクル単位でダミーストロークを行う自動制御回
路をコントローラ８に持たせた場合を例に説明している
が、これに限定されず、コントローラ８への設定の際
に、所定サイクル単位でダミーストロークをするように
毎回設定しても良い。

【００２４】

【実施例】上記構成のリニアガイド装置について、ボー
ル３として鋼球を採用し、揺動ストロークを色々と変更
し且つ連続して揺動運動を起こさせた後、ボール転動溝
１ａ、１ｂ内の鋼球の摩耗量を測定したところ、図５及
び図６に示す結果を得た。ここで、本実施例の試験条件
は、鋼球の素材として、ＳＵＪ２を使用し、潤滑剤とし
て、一般のグリースであるアルバニアNO. ２を使用し
て、連続揺動回数を１０⁷ サイクルに設定した。そし
て、図５では、３０００サイクル毎にダミーストローク
を行い、図６では、５０００サイクル毎にダミーストロ
ークを行ったものである。ダミーストロークのサイクル
数は１往復とした。

【００２５】また、ダミーストロークは、（揺動ストロ
ーク／鋼球径）が１又は０．８の場合に実施し、（揺動
ストローク／鋼球径）が１の場合にダミーストローク量
を１００mm、（揺動ストローク／鋼球径）が０．８の場
合にダミーストローク量を３０mmとした。この場合の鋼
球径は４．７６２mmである。図５及び図６中、■、▲は
本発明に基づく場合であり、◆は、比較のためにダミー
ストロークを行わなかった場合の例である。

【００２６】この図から分かるように、鋼球径前後の揺
動ストロークで揺動運動した場合に、一番鋼球の摩耗が
大きくなり、その際に、ダミーストロークを行うこと
で、鋼球の摩耗量が大幅に低減して耐フレッチング摩耗
性が向上している。また、上記図５及び図６から分かる
ように、揺動ストロークが鋼球径の２倍以内程度の範
囲、特に鋼球径と同程度の大きさの揺動ストロークの際
に従来摩耗量が大きいので、この範囲の揺動ストローク
量に設定されている場合に、本発明が特に有効に作用す
ることが分かる。

【００２７】なお、揺動ストロークを鋼球径と同じに設
定し、上記ダミーストロークを１００００サイクル毎に
実施した場合には、０．５μｍ程度の摩耗を生じてい
た。このことから、上記ダミーストロークのサイクルを
１００００サイクル以上とすると摩耗は低減するものの
所定以上の摩耗量となるため、上記ダミーストロークは
１００００サイクル以下毎に行うことが好ましい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の直動
装置を採用すると、連続して揺動運動を行う装置に組み
込まれた場合に、転がり案内を行う部分の潤滑剤とし
て、安価な一般のグリースを使用しても、耐フレッチン
グ性能が向上し、装置の耐久性及び寿命が向上するとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく実施形態に係る直動装置を示す
構成図である。

【図２】本発明に基づく実施形態に係るリニアガイド装
置を示す図である。

【図３】本発明に基づく実施形態に係るリニアガイド装
置におけるエンドキャップを外した状態の図である。

【図４】本発明に基づく実施形態に係るリニアガイド装
置のボールの循環路を示す図である。

【図５】揺動と鋼球の摩耗量との関係を示す図である。

【図６】揺動と鋼球の摩耗量との関係を示す図である。

【図７】直動案内軸受において一般のグリースを使用し
た場合のフレッチング摩耗状態を示す図である。

【図８】直動案内軸受において耐フレッチング用グリー
スを使用した場合のフレッチング摩耗状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 案内レール（案内要素） １ａ ボール転動溝 ２ スライダ（移動体） ２ａ ボール転動溝 ２ｂ 戻り路 ３ ボール（転動体） ４ エンドキャップ ５ テーブル等 ６ ボールねじ（送り要素） ７ モータ ８ コントローラ ８ａ 揺動制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 案内要素に沿って移動体を転がり案内す
   る直動案内軸受装置と、上記移動体を案内要素に沿って
   相対的に移動させる送り装置と、当該送り装置を介して
   上記移動体を揺動運動させる揺動制御手段と、を備える
   直動装置において、 上記揺動制御手段は、設定された揺動ストローク量で上
   記移動体を連続して揺動させると共に所定サイクル毎に
   上記揺動ストローク量と異なるストローク量で上記移動
   体をストロークさせることを特徴とする直動装置。