JP2002005161A - 転がり案内ユニット - Google Patents

転がり案内ユニット

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Abstract

(57)【要約】 【課題】直径の異なる多数種の転動体を用意するような
ことなく、簡単に予圧量を調整して所定の予圧を保持す
ることができる転がり案内ユニットを提供する。 【解決手段】互いに対向する壁部２を有する第１のスラ
イドユニット１と、この第１のスライドユニット１に組
み合わされ、その第１のスライドユニット１の壁部２と
の間に装填された複数の転動体８を介してその第１のス
ライドユニット１に対して相対的に直線運動が可能な第
２のスライドユニット３とを備える転がり案内ユニット
において、第１のスライドユニット１の前記壁部２間の
内面に機械加工を施してその内面の残留応力を除去する
ことにより転動体８に対する予圧を調整する。

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、直動案内軸受や
曲線案内軸受等の転がり案内ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の転がり案内ユニットは、互いに
対向する壁部を有する第１のスライドユニットと、この
第１のスライドユニットに組み合わされ、その第１のス
ライドユニットの壁部との間に装填された複数の転動体
を介してその第１のスライドユニットに対して相対的に
直線運動または円弧運動が可能な第２のスライドユニッ
トとを備えている。
【０００３】具体的に述べると、例えば転がり案内ユニ
ットとしての直動案内軸受にあっては、図１１に示すよ
うに、第１のスライドユニット１が互いに対向する一対
の壁部２を有する断面コ字状をなし、この第１のスライ
ドユニット１の壁部２間に一方向に長いレール状の第２
のスライドユニット３が組み合わされている。
【０００４】第２のスライドユニット３の両側面にはそ
の長手方向に沿って延びる転動溝４が形成され、また第
１のスライドユニット１における壁部２の内側面には第
２のスライドユニット３の転動溝４に対向する転動溝５
が形成されている。さらに第１のスライドユニット１に
は前記転動溝５に連なる戻し路６が形成され、この戻し
路６と前記転動溝５とで無端状の循環路７が構成され、
この循環路７内に鋼球等からなる多数の転動体８が装填
されている。
【０００５】そして第１のスライドユニット１が第２の
スライドユニット３の長手方向に沿って相対的に移動す
る際に、第１のスライドユニット１の転動溝５と第２の
スライドユニット３の転動溝４との間の転動体８が転動
しながら移動して循環路７内を無限循環し、これにより
第２のスライドユニット３に対する第１のスライドユニ
ット１の相対的な直線運動が軽快に行なわれる。
【０００６】図１２（Ａ），（Ｂ）には、転がり案内ユ
ニットとしての直動案内軸受の他の例を示してあり、こ
の直動案内軸受においては、互いに対向する一対の壁部
２を有する断面コ字状の第１のスライドユニット１が一
方向に長いレール状をなし、その壁部２の内側面に転動
溝５が形成されている。そしてこの第１のスライドユニ
ット１の壁部２間に第２のスライドユニット３が組み合
わされ、この第２のスライドユニット３の両側部に転動
体８を無限循環させる循環路７が形成され、第１のスラ
イドユニット１の壁部２と第２のスライドユニット３と
の間に装填された転動体８が、第１のスライドユニット
１に対して第２のスライドユニット３が相対的に移動す
る際に前記循環路７を無限循環するようになっている。
【０００７】図１３には、転がり案内ユニットとして直
動案内軸受のさらに異なるの他の例を示してあり、この
直動案内軸受は第１のスライドユニット１が第２のスラ
イドユニット３に対して相対的に直線運動をするもので
あって、第１のスライドユニット１は互いに対向する壁
部２を有する断面コ字状をなしている。第１のスライド
ユニット１は平面形状が長方形であって、その側縁に沿
って壁部２が形成されている。
【０００８】第１のスライドユニット１には長尺な第２
のスライドユニット３が組み合わされ、この第２のスラ
イドユニット３と第１のスライドユニット１との間にこ
ろからなる複数の転動体８が装填されている。
【０００９】第１のスライドユニット１および第２のス
ライドユニット３にはそれぞれレール９，１０が設けら
れ、これらレール９，１０を介して前記転動体８が支持
されている。ころからなる転動体８はその中心軸を交互
にほぼ直角に変えるように傾斜して配列され、第１のス
ライドユニット１が第２のスライドユニット３に対して
相対的に直線運動する際に各転動体８が転動してその直
線運動が軽快に行なわれるようになっている。
【００１０】このような転がり案内ユニットにおいて
は、所要の動摩擦力や剛性等を得るために転動体８を加
圧して弾性的に変形させる予圧が加えられている。従
来、この予圧の調整は、転動体８の大きさを選ぶことに
よって行なっている。すなわち、直径の異なる多数種の
転動体８が用意されていて、そのうちの適当な直径の転
動体８を選んでユニットに組み入れることにより予圧を
加えるようにしている。一般に、用意されている転動体
８としては、その直径が１μｍごとに異なる寸法に分け
られている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな予圧の調整手段では、直径の異なる多数種の転動体
８を予め用意しておかなければならないためその管理が
面倒となるばかりでなく、用意する転動体８の寸法の範
囲には限りがあるから、予圧量の調整にも限界が生じて
しまう。
【００１２】この発明はこのような点に着目してなされ
たもので、直径の異なる多数種の転動体を用意するよう
なことなく、簡単に予圧量を調整して所定の予圧を保持
することができる転がり案内ユニットを提供することに
ある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、互いに対向する壁部を有する第１のスライドユニッ
トと、この第１のスライドユニットに組み合わされ、そ
の第１のスライドユニットの壁部との間に装填された複
数の転動体を介してその第１のスライドユニットに対し
て相対的に直線運動または円弧運動が可能な第２のスラ
イドユニットとを備える転がり案内ユニットにおいて、
第１のスライドユニットの前記壁部間の内面に機械加工
を施してその内面の残留応力を除去することにより転動
体に対する予圧を調整してあることを特徴としている。
【００１４】請求項２に記載の発明は、互いに対向する
壁部を有する第１のスライドユニットと、この第１のス
ライドユニットに組み合わされ、その第１のスライドユ
ニットの壁部との間に装填された複数の転動体を介して
その第１のスライドユニットに対して相対的に直線運動
または円弧運動をする第２のスライドユニットとを備え
る転がり案内ユニットにおいて、第１のスライドユニッ
トの前記壁部間の内面の反対側である外面に機械加工を
施してその外面の残留応力を除去することにより転動体
に対する予圧を調整してあることを特徴としている。
【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２の転がり案内ユニットにおいて、第１のスライドユニ
ットの残留応力は、焼入れや焼戻し等の熱処理、または
引き抜き加工やショットピーニング等の塑性加工、ある
いはその他の機械的または化学的な方法により生じさせ
てあることを特徴としている。
【００１６】請求項４に記載の発明は、請求項１または
２の転がり案内ユニットにおいて、第１のスライドユニ
ットに施す機械加工は、切削加工、研削加工、磨き加工
等の除去加工、あるいはプレス加工、圧延加工等の塑性
加工であることを特徴としている。
【００１７】請求項５に記載の発明は、請求項１または
２の転がり案内ユニットにおいて、機械加工を第１のス
ライドユニットと第２のスライドユニットを組み合わせ
た状態で行なうことを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。
【００１９】次の各実施形態は、この発明を図１１に示
す転がり案内ユニットとしての直動案内軸受に適用する
場合の例である。
【００２０】［実施形態１］図１には直動案内軸受の第
１のスライドユニット１を示してあり、この実施形態１
においては、その第１のスライドユニット１における壁
部２の内側面に連なる壁部２間の内面１ａに所定の機械
加工を施す。この機械加工の例を挙げると、 （１）スライドユニット１の内面１ａに、除去加工とし
て、振動ペンを用いてほぼ同一形状の直線状の溝を複数
別々の個所に分けて加工する。
【００２１】振動ペンとは、超鋼等からなるペンの先端
を空気圧等で振動させて金属の表面を削り取り、文字等
を描く工具である。
【００２２】（２）スライドユニット１の内面１ａに、
除去加工として、振動ペンを用いてほぼ同一形状の直線
状の溝を同一個所に繰り返して加工する。
【００２３】（３）スライドユニット１の内面１ａに、
塑性加工として、ポンチにより圧痕を複数別々の個所に
分けて加工する。
【００２４】図２には、スライドユニット１の内面１ａ
に複数の溝を複数個所に分けて加工したときにおけるそ
の加工個所数と転がり案内ユニットの動摩擦力の変化と
の関係を、図３にはスライドユニット１の内面１ａの同
一個所に溝を繰り返して加工したときにおけるその加工
の繰り返し回数と転がり案内ユニットの動摩擦力の変化
との関係を、図４にはスライドユニット１の内面１ａに
複数の圧痕を複数個所に分けて加工したときにおけるそ
の加工個所数と転がり案内ユニットの動摩擦力の変化と
の関係をそれぞれ示してある。
【００２５】転がり案内ユニットの動摩擦力と予圧量と
の間には一定の関係があり、予圧量が大きいほど動摩擦
力が高くなることが知られている。
【００２６】図２に示すように、スライドユニット１の
内面１ａに溝を加工すると動摩擦力が変化し、溝の加工
個所数が増えるほど動摩擦力が減少する。すなわち、予
圧量が低下する。
【００２７】また、図３に示すように、スライドユニッ
ト１の内面１ａに施す溝の加工回数が増えるほど動摩擦
力が減少する。すなわち、予圧量が低下する。
【００２８】さらに、図４に示すように、スライドユニ
ット１の内面１ａに施す圧痕の加工個所数が増えるほど
動摩擦力が減少する。すなわち、予圧量が低下する。
【００２９】このように、スライドユニット１の内面１
ａに除去加工や塑性加工等の機械加工を施して内面１ａ
の肉の体積を変えることにより、転がり案内ユニットの
予圧量を調整することが可能である。
【００３０】スライドユニット１は、その製造工程中に
おける引き抜き加工やショットピーニング等の塑性加
工、焼入れや焼戻し等の熱処理、あるいは他の機械的ま
たは化学的な処理によって、表面付近に圧縮応力が残留
した組織になっているのが普通である。
【００３１】スライドユニット１の内面１ａに上述のよ
うな除去加工や塑性加工等の加工を行なうと、その加工
がなされた部分で圧縮応力の残留した組織が破壊され、
この部分の残留圧縮応力が解放される。
【００３２】このような残留圧縮応力の解放により、除
去加工や塑性加工等の加工がなされていない場合に比
べ、スライドユニット１の内面１ａが伸長する。そして
この伸長によりスライドユニット１の全体の形状が、除
去加工や塑性加工等の加工がなされていない場合に比
べ、図５に鎖線で模式的に示すように、壁部２が外方向
に開くように変形し、このような変形で転動体８の弾性
変形量すなわち予圧量が低下する。
【００３３】転がり案内ユニットを実際に使用する際に
は、図６に示すように、スライドユニット１における内
面１ａの反対側である外面１ｂに、スライドユニット１
の厚さに対して十分に厚さが大きい構造部材１１をボル
トによる締結、あるいは他の手段で取り付ける場合があ
る。
【００３４】この場合、スライドユニット１の変形は構
造部材１１によってある程度矯正される。通常、構造部
材１１のスライドユニット１と接する面は平面であるの
で、スライドユニット１の外面１ｂは平面に近い形状に
矯正される。
【００３５】図７には、スライドユニット１の内面１ａ
の複数の個所に振動ペンにより溝を加工したときの転が
り案内ユニットの動摩擦力の変化と溝の加工個所数との
関係を、スライドユニット１の外面１ｂにそのスライド
ユニット１と接する部分が平面である構造部材１１を取
り付けた場合と、取り付けなかった場合とについて示し
てある。
【００３６】この図から明らかなように、構造部材１１
を取り付けることにより予圧量の調整効果は多少低下す
るが、その効果は十分に残存している。
【００３７】［実施形態２］壁部２を有するスライドユ
ニット１の内面１ａの反対側である外面１ｂに除去加工
や塑性加工等の加工を施す。
【００３８】図８にはスライドユニット１の外面１ｂ
に、振動ペンを用いて同一形状の直線状の複数の溝を複
数個所に分けて加工したときにおけるその加工個所数と
転がり案内ユニットの動摩擦力の変化との関係を示して
ある。
【００３９】この場合には、外面１ｂに施す溝の加工個
所数が増えるほど動摩擦力が増加している。すなわち、
予圧量が増加している。
【００４０】外面１ｂに除去加工や塑性加工等の加工を
施した場合には、その加工がなされた部分で圧縮応力の
残留した組織が破壊され、この部分の残留圧縮応力が解
放され、この解放により除去加工や塑性加工等の加工が
なされていない場合に比べ、スライドユニット１の外面
１ｂが伸長する。
【００４１】そしてこの伸長によりスライドユニット１
の全体の形状が、除去加工や塑性加工等の加工がなされ
ていない場合に比べ、図９に鎖線で模式的に示すよう
に、壁部２が内方向に狭まるように変形し、この変形で
転動体８の弾性変形量すなわち予圧量が増加する。
【００４２】前記実施形態１および２において、第１の
スライドユニット１に機械加工を施す際には、その第１
のスライドユニット１に第２のスライドユニット３を組
み合わせた状態でその加工を行なうことが可能である。
【００４３】予圧量の調整の程度を確認するためには、
第１のスライドユニット１と第２のスライドユニット３
とを組み合わせて動摩擦力等の特性を測定する必要があ
る。第１のスライドユニット１と第２のスライドユニッ
ト３とを分離した状態で、その第１のスライドユニット
１に機械加工を施すような場合、予圧量を適当な値に調
整するためには、第１のスライドユニット１と第２のス
ライドユニット３との組み合わせおよび分離とを数回行
なわなければならないが、第１のスライドユニット１と
第２のスライドユニット３とを予め組み合わせた状態で
機械加工を施せば、その第１のスライドユニット１と第
２のスライドユニット３との組み合わせと分離の手間を
省くことができる。
【００４４】［実施形態３］第１のスライドユニット１
に第２のスライドユニット３を組み合わせた状態で、そ
の第１のスライドユニット１の外面１ｂに切削加工また
は研削加工等を施す。
【００４５】スライドユニット１の外面１ｂに、除去加
工または塑性加工を施して予圧量の調整を行なったとき
には、加工の適用個所や方法によっては、スライドユニ
ット１の外面１ｂの変形が比較的大きくなる場合があ
る。
【００４６】図１０には、スライドユニット１の外面１
ｂの複数の個所に振動ペンにより溝を加工したときの転
がり案内ユニットの動摩擦力の変化とその溝の加工個所
数との関係を、スライドユニット１の外面１ｂにそのス
ライドユニット１と接する部分が平面である構造部材１
１を取り付けた場合と、取り付けなかった場合とについ
て示してある。この図に示すように、構造部材１１を取
り付けた場合には予圧量の調整効果がほとんどなくなっ
てしまう。
【００４７】このように、スライドユニット１の外面１
ｂに除去加工や塑性加工による機械加工を施して予圧量
の調整を行ない、かつその外面１ｂに構造部材を取り付
けたような場合には、その外面１ｂの変形が矯正されて
予圧の調整効果を維持することができなくなる場合があ
る。
【００４８】このような場合には、第１のスライドユニ
ット１に第２のスライドユニット３を予め組み合わせた
状態で切削加工または研削加工を適用すれば、第１のス
ライドユニット１の外面１ｂを平面に保つことができ、
構造部材１１の取り付けによる予圧量の変化を防ぐこと
ができる。この加工によれば、その削り取る体積によっ
て予圧量の調整を行なうことができる。
【００４９】なお、以上の説明は、この発明を図１１に
示す構造の転がり案内ユニットに適用する場合の例であ
るが、図１２に示す構造の転がり案内ユニット、あるい
は図１３に示す構造の転がり案内ユニットにおいても同
様に適用することが可能である。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし５の
発明によれば、従来のように直径の異なる多数種の転動
体を用意するようなことなく、単に第１のスライドユニ
ットに機械加工を施すという簡単な手段で予圧量を調整
することができる。
【００５１】そして特に請求項５の発明によれば、第１
のスライドユニットと第２のスライドユニットとを予め
組み合わせた状態で機械加工を施すようにしているか
ら、その第１のスライドユニットと第２のスライドユニ
ットとの組み合わせや分離の手間を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を適用する転がり案内ユニットの第１
のスライドユニットを示す正面図。
【図２】そのスライドユニットの内面に複数の溝を複数
個所に分けて加工したときにおけるその加工個所数と転
がり案内ユニットの動摩擦力の変化との関係を示す曲線
図。
【図３】そのスライドユニットの内面の同一個所に溝を
繰り返して加工したときにおけるその加工の繰り返し回
数と転がり案内ユニットの動摩擦力の変化との関係を示
す曲線図。
【図４】そのスライドユニットの内面に複数の圧痕を複
数個所に分けて加工したときにおけるその加工個所数と
転がり案内ユニットの動摩擦力の変化との関係を示す曲
線図。
【図５】そのスライドユニットの内面に機械加工を施し
たときのそのスライドユニットの変形の状態を模式的に
示す図。
【図６】そのスライドユニットを用いて構成された転が
り案内ユニットを構造部材に取り付けたときの状態を示
す正面図。
【図７】そのスライドユニットの内面の複数の個所に振
動ペンにより溝を加工したときの転がり案内ユニットの
動摩擦力の変化と溝の加工個所数との関係を、スライド
ユニットの外面に構造部材を取り付けた場合と、取り付
けなかった場合とについて示す曲線図。
【図８】そのスライドユニットの外面に複数の溝を複数
個所に分けて加工したときにおけるその加工個所数と転
がり案内ユニットの動摩擦力の変化との関係を示す曲線
図。
【図９】そのスライドユニットの外面に機械加工を施し
たときのそのスライドユニットの変形の状態を模式的に
示す図。
【図１０】そのスライドユニットの外面の複数の個所に
振動ペンにより溝を加工したときの転がり案内ユニット
の動摩擦力の変化と溝の加工個所数との関係を、スライ
ドユニットの外面に構造部材を取り付けた場合と、取り
付けなかった場合とについて示す曲線図。
【図１１】転がり案内ユニットの構造例を示す構成図。
【図１２】転がり案内ユニットの他の構造例を示す構成
図。
【図１３】転がり案内ユニットのさらに異なる他の構造
例を示す構成図。
【符号の説明】
１…第１のスライドユニット １ａ…スライドユニットの内面 １ｂ…スライドユニットの外面 ２…壁部 ３…第２のスライドユニット ８…転動体

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】互いに対向する壁部を有する第１のスライ
    ドユニットと、この第１のスライドユニットに組み合わ
    され、その第１のスライドユニットの壁部との間に装填
    された複数の転動体を介してその第１のスライドユニッ
    トに対して相対的に直線運動または円弧運動が可能な第
    ２のスライドユニットとを備える転がり案内ユニットに
    おいて、 第１のスライドユニットの前記壁部間の内面に機械加工
    を施してその内面の残留応力を除去することにより転動
    体に対する予圧を調整してあることを特徴とする転がり
    案内ユニット。
  2. 【請求項２】互いに対向する壁部を有する第１のスライ
    ドユニットと、この第１のスライドユニットに組み合わ
    され、その第１のスライドユニットの壁部との間に装填
    された複数の転動体を介してその第１のスライドユニッ
    トに対して相対的に直線運動または円弧運動をする第２
    のスライドユニットとを備える転がり案内ユニットにお
    いて、 第１のスライドユニットの前記壁部間の内面の反対側で
    ある外面に機械加工を施してその外面の残留応力を除去
    することにより転動体に対する予圧を調整してあること
    を特徴とする転がり案内ユニット。
  3. 【請求項３】第１のスライドユニットの残留応力は、焼
    入れや焼戻し等の熱処理、または引き抜き加工やショッ
    トピーニング等の塑性加工、あるいはその他の機械的ま
    たは化学的な方法により生じさせてあることを特徴とす
    る請求項１または２に記載の転がり案内ユニット。
  4. 【請求項４】第１のスライドユニットに施す機械加工
    は、切削加工、研削加工、磨き加工等の除去加工、ある
    いはプレス加工、圧延加工等の塑性加工であることを特
    徴とする請求項１または２に記載の転がり案内ユニッ
    ト。
  5. 【請求項５】機械加工を第１のスライドユニットと第２
    のスライドユニットを組み合わせた状態で行なうことを
    特徴とする請求項１または２に記載の転がり案内ユニッ
    ト。
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