JP2001012453A

JP2001012453A - ローラ案内装置

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Publication number: JP2001012453A
Application number: JP11375937A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Teramachi; 博寺町
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2001-01-16
Anticipated expiration: 2019-11-25
Also published as: JP3416813B2

Abstract

(57)【要約】【課題】重荷重用に好適なローラを使用し、しかも自動
調芯性を備え、さらに減衰性の高いローラ案内装置を提
供する。【解決手段】ローラ４を、中央部から左右両端に向かっ
て徐々に小径となる円弧部４ｂ，４ｂを備えた形状と
し、ローラ転動面５，６の前記ローラ４の左右円弧部４
ｂ，４ｂと対応する領域は、前記ローラ４の左右円弧部
４ｂ，４ｂよりもやや大きい曲率半径を有し前記ローラ
４の左右円弧部４ｂ，４ｂが接触して差動すべりを生じ
させる円弧面５ｂ，５ｂ；６ａ，６ｂとなっていること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は工作機械等の各種
産業機械の直線案内部等に用いられるローラ案内装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の工作機械においては高速化が進ん
だ結果、摺動抵抗が小さいと切削時の振動等が大きくな
って加工精度に悪影響を与えるという問題が生じてい
る。この対策として、ボールを用いた転がり案内装置の
場合には、接触部の中央と周辺部でのボール径の差に起
因する差動すべりを積極的に利用して減衰性を高めるこ
とがなされている（たとえば特開平７−３５１３６号公
報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ボール
の場合には、重切削や大型機械等に適用しようとする
と、負荷容量が不足がちとなる。一方、ボールに代えて
ローラを用いることも考えられるが、円筒ローラでは負
荷容量の増大は見込めるものの、ボールのような自動調
芯性が無く、また、ボールのように差動すべりが無いた
めに、減衰性が期待できない。

【０００４】本発明は上記した従来技術の問題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、ボ
ールに比べて高剛性のローラを使用し、しかも自動調芯
性、さらに減衰性も兼ね備えたローラ案内装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、ローラ転動面が形成された
長尺状の軌道レールと、該軌道レールのローラ転動面と
対応する位置にローラ転動面が形成された移動体と、前
記軌道レールと移動体との対応するローラ転動面間に転
動自在に介装される多数のローラと、を備え、該ローラ
を、中央部から左右両端に向かって徐々に小径となる円
弧部を備えた形状とし、前記ローラ転動面の前記ローラ
の左右円弧部と対応する領域は、前記ローラの左右円弧
部よりもやや大きい曲率半径を有し前記ローラの左右円
弧部が接触して差動すべりを生じさせる円弧面となって
いることを特徴とする。

【０００６】請求項２に係る発明は、前記ローラの中央
部は円筒形状の中央円筒部によって構成されていること
を特徴とする。

【０００７】請求項３に係る発明は、ローラ転動面の前
記ローラの中央円筒部に対応する領域が、前記左右円弧
面に連続する円弧面によって構成されていることを特徴
とする。

【０００８】請求項４に係る発明は、ローラ転動面の前
記ローラの中央円筒部に対応する領域が平坦な直線部と
なっていることを特徴とする。

【０００９】請求項５に係る発明は、前記ローラの中央
部は円弧形状の中央円弧部によって構成されていること
を特徴とする。

【００１０】請求項６に係る発明は、前記ローラ転動面
の前記ローラの中央円弧部に対応する領域が、中央円弧
部よりもやや大きい曲率半径を有する中央円弧面となっ
ていることを特徴とする。

【００１１】請求項７に係る発明は、前記ローラ転動面
の前記ローラの中央円弧部に対応する領域が、中央円弧
部とほぼ同一の曲率半径を有する中央円弧面となってい
ることを特徴とする。

【００１２】請求項８に係る発明は、前記ローラ転動面
は前記左右円弧面のみによって構成され、前記ローラの
左右円弧部がローラ転動面の左右円弧面に４点接触する
構成となっていることを特徴とする。

【００１３】請求項９に係る発明は、上記した上面側お
よび側面側の各ローラはローラ連結体によって保持連結
されていることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を図示の実施の形
態に基づいて詳細に説明する。図１乃至図６には、本発
明の実施の形態１に係るローラ案内装置が示されてい
る。図において、１はローラ案内装置全体を示すもの
で、このローラ案内装置１は、ローラ転動面５が形成さ
れた長尺状の軌道レール２と、この軌道レール２のロー
ラ転動面５と対応する位置にローラ転動面６が形成され
た移動体３と、軌道レール２と移動体３との対応するロ
ーラ転動面５，６間に転動自在に介装される多数のロー
ラ４と、を備えている。各ローラ４はローラ連結体２０
によって保持連結されている。

【００１５】このローラ連結体２０は、図３に示すよう
に、ローラ４が保持される収納穴２４がスペーサ部２５
を介して所定ピッチで設けられた帯状のベルト本体２６
と、このベルト本体２６の各収納穴２４の幅方向端縁に
設けられる端面保持板２７と、から構成されている。ま
た、収納穴２４の穴縁にローラ４の外周に係合してロー
ラ４の外周面を保持する係合片を設けてもよい。端面保
持板２７は各ローラ４のローラ端面に接触して各ローラ
４の軸を移動体３の移動方向に対して直交する方向に安
定して保持するもので、その中央にはローラ４の端面に
設けられたセンタ穴４ａに回転摺動自在に係合する係合
凸部２８が設けられている。この端面保持板２７はロー
ラ軌道溝６の内側壁に案内される。センタ穴４ａは断面
三角形状の円錐穴等によって構成される。

【００１６】軌道レール２の上面は平面構成で、中央部
を隔てて左右に２条のローラ転動面５，５が設けられて
いる。また、左右の側面には上端付近から下方に向かっ
て軌道レール２の中心側に鋭角的に傾斜する傾斜面９が
設けられ、この傾斜面９にそれぞれ１条ずつ上記樽形ロ
ーラ転動面５が設けられている。軌道レール２には上下
に貫通するボルト孔が設けられている。

【００１７】移動体３は、ブロック本体部７とこのブロ
ック本体部７の左右両端部から下方に突出する左右脚部
８とによって形成されるブロック体１０と、このブロッ
ク体１０の軸方向両端に取り付けられる一対の側蓋１１
とから構成されている。ブロック本体部７と左右脚部８
にはそれぞれローラ転動面６と平行に延びるボール戻し
通路１２が設けられ、ローラ転動面６とボール戻し通路
１２の両端部が側蓋１１に設けられたＵ字形状の方向転
換路１３を介して接続されて樽形ローラ４の循環路が構
成されている。荷重を負荷するローラ転動面６は金属面
によって構成されているが、それ以外の部分が樹脂によ
って成形され、金属ブロックと一体成形されている。こ
のローラ転動面６は、断面矩形状の軌道溝の底面に形成
され、その内側壁が端面保持板２７を介して樽形ローラ
４の端面を案内する案内壁となっている。

【００１８】ここで、上記軌道レール２の上面側のロー
ラ４の接触角α１は９０度、側面側の樽形ローラ４の接
触角α２が略３０度に設定されている。この接触角は荷
重条件に応じて適宜選択することができる。たとえば、
図８に示す例は、上面側のローラ４の接触角α３を４５
度、側面側の樽形ローラ４の接触角α４も４５度に設定
した例である。ここで、接触角α１〜α４は、樽形ロー
ラ４の中心軸Ｏと直交する線である接触角線Ｌ１〜Ｌ４
と水平軸Ｈとのなす角である。

【００１９】ローラ４は、図６（Ａ）に示すように、円
筒形状の中央円筒部４ａから左右両端に向かって徐々に
小径となる円弧部４ｂ，４ｂを備えた形状となってい
る。ローラ転動面５，６はローラ４の左右円弧部４ｂ，
４ｂよりもやや大きい曲率半径の単一円弧形状で、ロー
ラ４の左右円弧部４ｂ，４ｂと対応する領域は、ローラ
４の左右円弧部４ｂ，４ｂよりもやや大きい曲率半径を
有し左右円弧部４ｂ，４ｂが接触して差動すべりを生じ
させる凹状の円弧面５ｂ，５ｂ；６ｂ，６ｂとなってい
る。この実施例では、ローラ転動面５，６の前記ローラ
４の中央円筒部４ａと対応する領域が前記左右円弧面５
ｂ，５ｂ；６ｂ，６ｂと連続する中央円弧面５ａ，６ａ
となっている。したがって、軽荷重時にはローラ４の中
央円筒部４ａの両端部がローラ転動面５，６に２点接触
し、中央円筒部４ａと対応する中央円弧面５ａ，６ａと
の間には少し隙間がある。ローラ４の左右円弧部４ｂ，
４ｂは、心が異なる同一の曲率半径の円弧か、またはロ
ーラ転動面５，６の曲率半径よりもやや小さい同心の円
弧によって構成される。

【００２０】この実施の形態によれば、ボールに比較し
てローラ転動面との接触面積が大きくなり、荷重を支持
する負荷容量が大きくなる。また、軽荷重作用時にはロ
ーラ４の中央円筒部４ａの両端部がローラ転動面５，６
にそれぞれ２点接触して軽快に転動移行し、切削時等の
重荷重作用時にはローラ４の左右円弧部４ｂ，４ｂがロ
ーラ転動面５，６の左右円弧面５ｂ，５ｂ；６ｂ，６ｂ
に接触して差動すべりが生じ減衰性が高まる。ローラ４
のすべり摩擦力は、対応する樽形ローラ転動面５，６の
接触面圧に比例するが、ローラ４の左右円弧部４ｂ，４
ｂはその両端においても面圧が高くすべり摩擦抵抗が大
きい。

【００２１】また、ローラ４の中央円筒部４ａは作りや
すく、測定も楽である。すなわち、移動体３上面の高さ
を所定の寸法公差の範囲に設定する場合、一般には軌道
レール２を基準にし、移動体３およびローラ４を実際に
測定して等級をつけ、これらを組み合わせて所定の寸法
精度の高さに設定している。ローラ４の中央部が円弧状
の場合には、その外径を正確に測定することが困難であ
るが、この実施例のように中央円筒部４ａを形成してお
けば測定が簡単にできる。また、循環路形成位置のず
れ、移動体３の軌道レール２への取り付け面の平行度の
誤差、大荷重や熱変形によるねじれや変形が生じても、
ローラ４の左右円弧部４ｂ，４ｂと円弧状のローラ転動
面５，６間の自動調整作用に基づき、ローラ４が片当た
りすることなく、ローラ転動面５，６に対してバランス
よく接触し円滑に転動する。

【００２２】上記したローラ転動面５，６の左右円弧面
５ｂ，５ｂ；６ｂ，６ｂの曲率半径Ｒは、ローラ４の左
右円弧部４ｂ，４ｂの曲率半径をＲ０としたとき、Ｒ≧
Ｒ０×１．０２程度に設定することが好ましい。逆に、
ローラ転動面５，６の左右円弧面５ｂ，５ｂ；６ｂ，６
ｂの曲率半径Ｒを基準にすると、樽形ローラ４の曲率半
径Ｒ０はローラ転動面５，６の曲率半径Ｒのほぼ０．９
５〜０．９９の範囲に設定することが好ましい。

【００２３】次に本発明の他の実施の形態について説明
する。以下の説明では、実施の形態１と異なる点のみに
ついて説明するものとし、同一の構成部分については同
一の符号を付してその説明は省略する。図６（Ｂ）は実
施の形態２に係る樽形ローラの接触構造を示している。
この例では、ローラ転動面５，６の前記ローラ４の中央
円筒部４ａに対応する領域が、平坦な中央直線部５ｃ，
６ｃとなっている。この実施の形態によれば、ローラ転
動面５，６の直線部５ｃ，６ｃにローラ４の中央円筒部
４ａが線接触するので、接触面積が大きく荷重負荷容量
が大きい。そして、軽荷重作用時にはローラ４の中央円
筒部４ａがローラ転動面５，６の中央直線部５ｃ，６ｃ
に接触して軽快に転動移行し、切削時等の重荷重作用時
にはローラ４の左右円弧部４ｂ，４ｂがローラ転動面
５，６の左右円弧部５ｂ，５ｂ；６ｂ，６ｂに接触し差
動すべりが作用して減衰性が高まる。

【００２４】図６（Ｃ）は本発明の実施の形態３に係る
ローラの接触構造を示している。この例では、ローラ４
の中央部が左右の円弧部４ｂ，４ｂに連続する円弧状に
成形された樽形状となっており、ローラ転動面５，６の
中央部も左右円弧面５ｂ，５ｂ；６ｂ、６ｂと連続する
単一の円弧形状となっている。この実施の形態３の場
合、軽荷重の接触点はローラ転動面５，６の左右の円弧
面の底部であり、高荷重を受けると、接触面はローラ転
動面５，６中央円弧部から左右円弧面５ｂ，５ｂ；６
ｂ，６ｂに広がり、差動すべりが生じて減衰性が高ま
る。

【００２５】図６（Ｄ）は本発明の実施の形態４に係る
樽形ローラの接触構造を示している。この例では、ロー
ラ４の中央部は円弧状の中央円弧部であり、ローラ転動
面の前記中央円弧部に対応する領域が、左右の円弧面よ
り曲率半径が小さくローラの中央円弧部とほぼ同一の曲
率半径を有する中央円弧面となっている。このようにす
れば、図６（Ｃ）と異なり作用荷重が小さいときでも中
央円弧部４ｃが全面接触しているので僅かに差動すべり
が発生し、小さい荷重でも減衰効果がある。したがっ
て、作用荷重が小さい場合でも適度の減衰性が必要な場
合に有効である。たとえば、工作機械において、振動を
限りなく小さくしたい場合に有効である。また、作用荷
重が大きいときには、左右円弧部４ｂ，４ｂも全面接触
となって差動すべりが大きくなり、その結果、大きな減
衰特性が得られる。

【００２６】図７は、本発明の実施の形態５に係るロー
ラの接触構造が示されている。この実施の形態では、
ローラ４の左右円弧部４ｂ，４ｂがローラ転動面５，６
の左右円弧面５ｂ，５ｂ；６ｂ，６ｂに４点接触する構
成となっている。この実施の形態では、ローラ転動面
５，６が曲率中心の異なる２つの円弧面５ｂ，５ｂ；６
ｂ，６ｂによって構成され、前記ローラ４の左右円弧部
４ｂ，４ｂの曲率半径を、前記ローラ転動面５，６の左
右２つの円弧面５ｂ，５ｂ；６ｂ，６ｂの曲率よりも僅
かに大きく設定したものである。

【００２７】この実施の形態でも、ローラ転動面５，６
の左右各円弧面５ｂ，５ｂ；６ｂ，６ｂの曲率半径Ｒ
は、樽形ローラ４の左右円弧部４ｂ，４ｂの曲率半径を
Ｒ０としたとき、Ｒ≧Ｒ０×１．０２程度に設定するこ
とが好ましい。また、ローラ転動面５，６の左右各円弧
面５ｂ，６ｂの曲率半径Ｒを基準にすると、ローラ４の
左右円弧部４ｂ，４ｂの曲率半径Ｒ０はローラ転動面
５，６の左右円弧面５ｂ，５ｂ；６ｂ，６ｂの曲率半径
Ｒのほぼ０．９５〜０．９９の範囲に設定することが好
ましい。ローラ４の各ローラ転動面５，６との接触部
は、中央部を隔てて左右の円弧部４ｂ，４ｂの２カ所に
あるので、負荷容量は１カ所の接触部に比べて大きい。
また、軽荷重の接触点は樽形ローラ転動面５，６の左右
円弧面５ｂ，５ｂ；６ｂ，６ｂのそれぞれ中央部であ
り、高荷重を受けると、接触面はローラ転動面５，６の
２つの円弧面５ｂ，５ｂ；６ｂ，６ｂの各中央部から左
右に広がるので、負荷能力が増大すると共に、差動すべ
りにより減衰性が高まる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、転動体として樽形ローラを使用したのでボ
ールに比較して接触長さが長くなることにより、荷重を
支持する負荷容量が大きくなると共に、調心性をも合わ
せもつ。また、転動時に樽形ローラの左右円弧部がロー
ラ転動面の左右円弧面に接触して差動すべりが生じ、そ
のすべり摩擦抵抗によって減衰性が高まる。

【００２９】また、請求項２に係る発明によれば、ロー
ラの中央部を円筒形状としたことにより、作りやすく、
また、測定も楽にできる。さらに、軽荷重作用時には中
央円筒部が接触しているので、差動すべりが生じること
なく軽快に移動し、切削時等の重荷重作用時にローラの
左右円弧部がローラ転動面の左右円弧面に接触し、差動
すべりが生じて減衰性が高まる。

【００３０】特に、請求項３に記載のように、ローラ転
動面の前記中央円筒部が接触する部分を平坦な直線部と
しておけば、接触面積が大きく荷重負荷容量が増大す
る。

【００３１】一方、請求項４に記載のように、ローラ転
動面の前記中央円筒部に対応する領域を円弧状の中央円
弧面としておけば、軽荷重作用時にローラの中央円筒部
の左右両端部が点接触状態となり、ローラがより一層軽
快に移動する。

【００３２】また、請求項５に記載のように、ローラの
中央部を中央円弧部としておけば調心性が高められる。

【００３３】特に、請求項６に記載のように、ローラ転
動面のローラの中央円弧部に対応する領域を中央円弧部
よりやや大きい曲率半径を有する中央円弧面としておけ
ば、より調心性を高めることができる。

【００３４】また、請求項７に記載のように、ローラ転
動面の前記ローラの中央円弧部に対応する領域を中央円
弧部とほぼ同一の曲率半径を有する中央円弧面としてお
けば負荷容量が増大すると共に、減衰効果を高めること
ができる。

【００３５】さらに、請求項８に記載のように、ローラ
転動面が前記左右円弧面のみによって構成され、ローラ
の左右円弧部がローラ転動面の左右円弧面に４点接触す
る構成となっていれば、ローラの各ローラ転動面との接
触部は、中央部を隔てて左右円弧面の２カ所にあるの
で、負荷容量は１カ所の接触部に比べて大きくなる。ま
た、軽荷重の接触点はローラ転動面の左右円弧面の底部
であり、高荷重を受けると、接触面はローラ転動面の２
つの円弧の各底部から左右に広がるので、負荷能力が増
大する。

【００３６】請求項９に係る発明は、軌道レールの上面
側および側面側の各樽形ローラはローラ連結体によって
保持連結されていることにより、転動時にローラの中心
軸を移動レールの移動方向に対して直交する方向に正確
に案内することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）はこの発明の実施の形態１に係る
ローラ案内装置の正面縦断面図、同図（Ｂ）は同図
（Ａ）の軌道レール上面側の樽形ローラ列における循環
路の断面図である。

【図２】図２（Ａ）は図１の装置の概略斜視図、同図
（Ｂ）は同図（Ａ）の装置の平面図、同図（Ｃ）は同図
（Ａ）の装置の側面図である。

【図３】図３（Ａ）は図１の装置に組み込まれるロー
ラ連結体の側面図、同図（Ｂ）はローラの一部破断上面
図、同図（Ｃ）は同図（Ａ）のローラのローラ連結体と
の係合状態を示す説明図、同図（Ｄ）は同図（Ａ）の端
末部を示す図である。

【図４】図４は図１の装置の移動体のブロックを示す
もので、同図（Ａ）は上面図、同図（Ｂ）は正面図、同
図（Ｃ）は同図（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。

【図５】図５は図１の装置の側蓋を示すもので、同図
（Ａ）は裏面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ線断
面図、同図（Ｃ）は同図（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図、同図
（Ｄ）は正面図、同図（Ｅ）は同図（Ｄ）の一部破断側
面図である。

【図６】図６（Ａ）は図１の装置のローラとローラ転
動面との接触状態を示す断面図、同図（Ｂ）は本発明の
実施の形態２に係るローラの接触状態を示す断面図、同
図（Ｃ）は本発明の実施の形態３に係るローラの接触状
態を示す断面図、同図（Ｄ）は本発明の実施の形態４に
係るローラの接触状態を示す断面図、同図である。

【図７】図７は本発明の実施の形態５に係るローラの
接触状態を示す断面図である。

【図８】図８は図１の装置のローラの接触角の変形例
を示す図である。

【符号の説明】

１ローラ案内装置２軌道レール３移動体４ローラ４ａ中央円筒部４ｂ円弧部４ｃ中央円弧部５ローラ転動面６ローラ転動面５ａ，６ａ中央直線部５ｂ，６ｂ円弧面７ブロック本体部８脚部９傾斜面１０ブロック体１１側蓋１２ボール戻し通路１３方向転換路２０ローラ連結体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上面と左右側面にローラ転動面が形成され
た長尺状の軌道レールと、該軌道レールの上面と対向するブロック本体部と、該ブ
ロック本体部の幅方向両端部から下方に突出する左右一
対の脚部と、を備え、上記軌道レールのローラ転動面と
対応する位置にローラ転動面が形成された移動体と、前記軌道レールと移動体との対応するローラ転動面間に
転動自在に介装される多数のローラと、を備え、該ローラを、中央部から左右両端に向かって徐々に小径
となる円弧部を備えた形状とし、前記ローラ転動面の前記ローラの左右円弧部と対応する
領域は、前記ローラの左右円弧部よりもやや大きい曲率
半径を有し前記ローラの左右円弧部が接触して差動すべ
りを生じさせる円弧面となっていることを特徴とするロ
ーラ案内装置。
【請求項２】前記ローラの中央部は円筒形状の中央円筒
部によって構成されていることを特徴とする請求項１に
記載のローラ案内装置。
【請求項３】ローラ転動面の前記ローラの中央円筒部に
対応する領域が、前記左右円弧面に連続する円弧面によ
って構成されている請求項２に記載の直線ローラ案内装
置。
【請求項４】ローラ転動面の前記ローラの中央円筒部に
対応する領域が平坦な直線部となっていることを特徴と
する請求項２に記載の直線ローラ案内装置。
【請求項５】前記ローラの中央部は円弧形状の中央円弧
部によって構成されていることを特徴とする請求項１に
記載のローラ案内装置。
【請求項６】前記ローラ転動面の前記ローラの中央円弧
部に対応する領域が、中央円弧部よりもやや大きい曲率
半径を有する中央円弧面となっていることを特徴とする
請求項５に記載の直線ローラ案内装置。
【請求項７】前記ローラ転動面の前記ローラの中央円弧
部に対応する領域が、中央円弧部とほぼ同一の曲率半径
を有する中央円弧面となっていることを特徴とする請求
項５に記載の直線ローラ案内装置。
【請求項８】前記ローラ転動面は前記左右円弧面のみに
よって構成され、前記ローラの左右円弧部がローラ転動
面の左右円弧面に４点接触する構成となっていることを
特徴とする請求項１に記載の直線ローラ案内装置。
【請求項９】軌道レールの上面側および側面側の各ロー
ラはローラ連結体によって保持連結されていることを特
徴とする請求項１乃至７のいずれかの項に記載の直線ロ
ーラ案内装置。