JP2002213445A - ガイド装置 - Google Patents

ガイド装置

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JP2002213445A JP2001012708A JP2001012708A JP2002213445A JP 2002213445 A JP2002213445 A JP 2002213445A JP 2001012708 A JP2001012708 A JP 2001012708A JP 2001012708 A JP2001012708 A JP 2001012708A JP 2002213445 A JP2002213445 A JP 2002213445A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガイド装置において、接触面の摩耗を防止
し、さらに、穴加工の精度を確保しつつ長尺のスライド
ベース（コラム）を容易に製作できるようにする。 【解決手段】 コラム３は貫通穴３ａを有し、軸状部材
２は貫通穴３ａを挿通している。コラム３の貫通穴３ａ
の内周面には、軸方向と直交する平面内で整列した複数
のポケット穴４が軸方向に複数段形成されている。各ポ
ケット穴４には、軸状部材２の外周面２ａの上を軸方向
に転動する外輪（転動体）５０と、外輪５０を軸支する
支軸６とが設けられている。コラム３は、軸方向と直交
しかつ支軸６の中心線を通る断面で分割された複数の割
型コラム３１，３２，３３から構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガイド装置に関
し、詳細には、軸方向に延びる軸状部材とこれに外挿さ
れたコラムとを相対移動可能に支持するガイド装置すな
わち直動軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】物品の搬送装置として、従来よりリニア
ガイドが用いられている。従来のリニアガイドは、図１
１の一部断面図に示すように、紙面垂直方向に延びる直
線状のレール１０１と、レール１０１の上方に配置され
たスライドベース１０２と、スライドベース１０２の下
面に植設された支軸１０３に回転自在に支持されたトラ
ッキングプーリ１０４とを備えている。レール１０１の
凸条部１０１ａには、トラッキングプーリ１０４の係合
凹部１０４ａが係合している。
【０００３】このようなリニアガイド１００の運転時に
は、トラッキングプーリ１０４の係合凹部１０４ａがレ
ール１０１の凸条部１０１ａに係合した状態で、トラッ
キングプーリ１０４が支軸１０３の回りを回転しつつレ
ール１０１の凸条部１０１ａの係合面上を転動すること
により、スライドベース１０２がレール１０１に沿って
移動するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のリニアガイドで
は、図１２の拡大図に示すように、トラッキングプーリ
１０４の係合凹部１０４ａとレール１０１の凸条部１０
１ａとの接触面が、トラッキングプーリ１０４の中心線
からの距離すなわち接触半径が変化する位置に形成され
ている。
【０００５】したがって、図１２において、半径ｒ1 の
接触点と半径ｒ2 （＞ｒ1 ）の接触点とでは、トラッキ
ングプーリ１０４の周速が異なっている。このため、ト
ラッキングプーリ１０４がレール１０１の凸条部１０１
ａ上を転動しつつレール１０１に沿って移動する際に、
このように周速が異なる位置で差動すべりが発生する。
その結果、レール１０１の凸条部１０１ａとトラッキン
グプーリ１０４の係合凹部１０４ａとの接触面が摩耗す
ることになる。
【０００６】本発明は、このような従来の実情に鑑みて
なされたもので、接触面の摩耗を防止できるとともに、
スライドベースとして、長尺のものを精度よく容易に製
作できるガイド装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るガ
イド装置は、軸方向に延びる軸状部材とこれに外挿する
コラム（スライドベースに相当）とを相対移動可能に支
持するガイド装置であって、前記コラムは軸方向に延び
る貫通穴または貫通溝を有しており、前記軸状部材は前
記コラムの前記貫通穴または貫通溝を挿通している。そ
して、前記コラムの前記貫通穴または貫通溝の内側面に
は、前記軸方向と直交する平面内で整列した複数のポケ
ット穴が前記軸方向に複数段形成されており、前記各ポ
ケット穴には、前記軸状部材の外側面の上を軸方向に転
動するころ状の転動体と、前記転動体を回転自在に軸支
する支軸とがそれぞれ設けられている。さらに、前記コ
ラムは、前記軸方向と直交しかつ前記支軸の中心線を通
る断面で分割された複数の割型コラムから構成されてい
る。
【０００８】請求項２の発明に係るガイド装置は、請求
項１において、前記軸状部材が円形断面の外周面を有す
るとともに、前記転動体が凹状に湾曲する円筒面を有し
ており、該円筒面の曲率半径ｒが、前記軸状部材の前記
外周面の直径をＤとするとき、０．５２Ｄ≦ｒ≦０．５
８Ｄの関係を有していることを特徴としている。
【０００９】請求項３の発明に係るガイド装置は、請求
項１において、前記軸状部材が軸方向に延びる平坦状の
外側面を有しており、前記転動体が凸状に湾曲する円筒
面または直線状の円筒面を有していることを特徴として
いる。
【００１０】請求項４の発明に係るガイド装置は、請求
項１において、隣り合う前記各割型コラムが、前記支軸
によりセンタリングされていることを特徴としている。
【００１１】請求項５の発明に係るガイド装置は、請求
項１において、前記各割型コラムに形成される前記支軸
の支持穴が、前記各割型コラムを軸方向に貫通していな
い盲穴であることを特徴としている。
【００１２】請求項６の発明に係るガイド装置は、請求
項１において、前記各ポケット穴が、前記各割型コラム
を軸方向に貫通していない盲穴であることを特徴として
いる。
【００１３】請求項７の発明に係るガイド装置は、請求
項１において、前記割型コラムの前記貫通穴または貫通
溝の内側面に、ラジアル荷重を支持し得る筒状部材が装
着されていることを特徴としている。
【００１４】請求項１の発明によれば、軸状部材の外側
面の上を軸方向に転動する転動体が、ころ状の形状すな
わち概略円柱形状を有し、その円柱面が転動面を構成し
ており、転動体と軸状部材の外側面との接触面は、転動
体の中心線からの距離すなわち接触半径が実質的に一定
の位置に形成されている。このため、転動体と軸状部材
の外側面との接触面において差動すべりは実質上発生し
ない。これにより、軸状部材の外側面と転動体との接触
面における摩耗を防止できる。
【００１５】さらに、請求項１の発明によれば、コラム
全体が、軸方向と直交しかつ支軸の中心線を通る断面で
分割された複数の割型コラムから構成されている。これ
により、長尺のコラムを容易に製作できるようになる。
【００１６】コラムには、貫通穴を形成するための穴加
工を施す必要があるが、一体物のコラムに穴加工を施す
場合、コラムがある長さ以上になると実際上の加工が困
難であり、また長尺のコラムに対して穴加工の精度を上
げようとするとコスト高になるという欠点があった。こ
れに対して、請求項１の発明では、軸方向に積層された
複数の割型コラムからコラムが構成されるので、割型コ
ラムの長さを高精度の穴加工が可能な適当な長さに適宜
設定することにより、各割型コラムへの穴加工を精度よ
く行うことができるとともに、このような割型コラムを
適宜組み合わせることにより、コラム全体の長さを可能
な限り長くすることができるようになる。
【００１７】請求項２の発明によれば、軸状部材が円形
断面の外周面を有するとともに、転動体が凹状に湾曲す
る円筒面を有し、該円筒面の曲率半径ｒが軸状部材の外
周面の直径をＤとするとき、０．５２Ｄ≦ｒ≦０．５８
Ｄの関係を有している。これにより、軸状部材の外周面
との接触面積が増加して、転動面の面圧を低減でき、耐
摩耗性を向上できるとともに、耐負荷荷重を増大でき、
さらに転動体の円滑な回転を確保しつつ転動体のスキュ
ーを防止できる。
【００１８】なお、転動体の円筒面の曲率半径ｒが０．
５２Ｄよりも小さい場合には、転動体の円滑な回転が阻
害され、差動すべりが発生しやすくなるため好ましくな
く、また曲率半径ｒが０．５８Ｄよりも大きい場合に
は、接触面積が小さくなって、耐負荷荷重が低下するた
め好ましくない。
【００１９】請求項３の発明によれば、軸状部材が軸方
向に延びる平坦状の外側面を有しており、転動体が凸状
に湾曲する円筒面または直線状の円筒面を有している。
この場合には、転動体の円滑な回転を確保しつつ転動体
のスキューを防止できる。とくに、円筒面が直線状にな
っている場合には、転動体の加工が容易になる。
【００２０】請求項４の発明によれば、隣り合う各割型
コラムが支軸によりセンタリング（心出し）されている
ので、各割型コラムのセンタリングのために、別個の部
材を設ける必要がなく、部品点数を削減でき、構造を簡
略化できる。
【００２１】請求項５および６の発明にそれぞれ記載さ
れているように、各割型コラムに形成される支軸支持穴
およびポケット穴は、各割型コラムを軸方向に貫通して
いない盲穴であるのが好ましい。これにより、各割型コ
ラムの剛性を向上できる。
【００２２】請求項７の発明では、ラジアル荷重を支持
し得る筒状部材が割型コラムの貫通穴または貫通溝に装
着されているので、該筒状部材により、過大なラジアル
荷重を支持できるようになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施態様を添付図
面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施態様に
よるガイド装置の正面断面図、図２はそのII-II 線断面
図、図３は図２の一部拡大図、図４は図３の一部詳細拡
大図、図５は割型コラムの斜視部分図、図６は図２のVI
-VI 線断面部分図、図７はガイド装置に使用される薄肉
円筒状部材の全体斜視図、図８は図１のガイド装置の変
形例を示す側面概略図、図９および図１０は、本発明の
他の実施態様によるガイド装置の全体斜視図である。
【００２４】図１および図２に示すように、このガイド
装置１は、軸方向に延びる円柱形状の軸状部材２と、こ
れに外挿され、軸状部材２に対して軸方向に相対移動可
能な円筒形状のコラム３とを有している。
【００２５】軸状部材２は、円形断面の外周面２ａを有
している。コラム３は、軸状部材２の外周に配置されて
おり、円形断面を有する軸方向の貫通穴３ａを有してい
る。貫通穴３ａの内周面には、周方向に整列した複数の
ポケット穴４が軸方向に複数段形成されている。各ポケ
ット穴４には、コラム３を軸状部材２に対して軸方向に
スライド自在に支持するニードルベアリング５が収容さ
れている。
【００２６】ここでは、ポケット穴４が周方向に６０度
間隔で６個形成された例を示しているが、１２０間隔で
３個のポケット穴を設けるようにしてもよく、または６
０度間隔で６個のポケット穴を設けるようにしてもよ
く、ポケット穴の個数は、軸状部材の直径やガイド装置
の負荷荷重などに応じて、適宜設定される。
【００２７】ニードルベアリング５は、図３の拡大図に
示すように、軸状部材２の外周面２ａの上を軸方向（同
図紙面垂直方向）に転動する、ころ状すなわち円筒状の
外輪（転動体）５０と、その内周側に各々回転自在に支
持された複数のニードルローラ５１とから構成されてい
る。ニードルベアリング５は支軸６により軸支されてお
り、これにより、外輪５０は支軸６の回りを回転自在に
なっている。各支軸６は、コラム３の内部において各ポ
ケット穴４に形成された支持穴３０内にそれぞれ挿入さ
れている。
【００２８】外輪５０は、図４の詳細拡大図に示すよう
に、好ましくは、凹状に湾曲する円筒面５０ａを有して
いる。すなわち、円筒面５０ａの母線は凹状に湾曲して
いる。外輪５０の円筒面５０ａは、軸状部材２の外周面
２ａよりも若干大きな曲率半径を有しており、円筒面５
０ａの曲率半径をｒ、円筒面５０ａと接触する軸状部材
２の外周面２ａの直径をＤ（すなわち、曲率半径Ｒ＝Ｄ
／２）とするとき０．５２Ｄ≦ｒ≦０．５８Ｄの関係が
ある。
【００２９】これにより、軸状部材２の外周面２ａとの
接触面積が増加して、転動面の面圧を低減でき、耐摩耗
性を向上できるとともに、耐負荷荷重を増大できる。さ
らに、外輪５０の円滑な回転を確保しつつ外輪５０のス
キューを防止できる。また、この場合には、外輪５０の
円筒面５０ａと軸状部材２の外周面２ａとの接触面Ｃ
は、円筒面５０ａの中央部に形成されているので、外輪
５０の中心線から接触面Ｃまでの距離である接触半径が
接触面Ｃの各部において実質的に等しくなり、これによ
り、外輪５０の回転にともなって接触面Ｃで差動すべり
が発生するのを防止でき、その結果、接触面Ｃの摩耗を
防止できる。
【００３０】なお、外輪５０の円筒面５０ａの曲率半径
ｒが０．５２Ｄよりも小さい場合には、外輪５０の円滑
な回転が阻害され、差動すべりが発生しやすくなるため
好ましくなく、また曲率半径ｒが０．５８Ｄよりも大き
い場合には、接触面積が小さくなって、耐負荷荷重が低
下するため好ましくない。
【００３１】コラム３は、図１に示すように、支軸６の
中心線を通りかつ軸方向と直交する断面で分割された複
数の割型コラム３１，３２，３３から構成されている。
各割型コラムは、図示しない通しボルトにより互いに締
付固定されている。各割型コラムには、該通しボルトが
挿入される軸方向の貫通孔３８が形成されている（図２
参照）。
【００３２】割型コラム３１，３２，３３にそれぞれ形
成される各ポケット穴４および各支持穴３０は、該各割
型コラムを軸方向に貫通しない盲穴になっている（図５
参照）。これにより、各割型コラムの剛性が確保されて
いる。
【００３３】隣り合う各割型コラムにおいては、図６に
示すように、軸方向の中心線ｍから互いに等しい距離Ｌ
の位置に、互いに支持穴３０を構成することになる断面
略半円形状の溝がそれぞれ形成されている。これによ
り、各溝内に支軸６を挿入して各割型コラムを接触させ
ることにより、支軸６がノックピンと同様の機能を発揮
して、隣り合う各割型コラムがセンタリング（心出し）
されることになる。この場合には、各割型コラムのセン
タリングのために、別個の部材を設ける必要がなく、部
品点数を削減でき、構造を簡略化できる。
【００３４】コラム３の貫通穴３ａの両端開口部に配置
された割型コラム３１には、貫通穴内部への塵埃の進入
を防止するためのダストシール８が取り付けられてい
る。また、割型コラム３２には、図示しないベース部材
を取付ボルトにより締付固定するためのフランジ部が形
成されており、該フランジ部には取付ボルト挿入用のボ
ルト穴３２ａが形成されている。
【００３５】軸状部材２の外周面２ａとコラム３の貫通
穴３ａ内周面との間には、薄肉円筒状部材７が介装され
ている。薄肉円筒状部材７には、各ポケット穴４に対応
する複数の穴７０が形成されている（図７参照）。薄肉
円筒状部材７は、軸状部材２およびコラム３間に作用す
るラジアル荷重を支持するためのものであって、支軸６
の曲げ変形をともなうような過大なラジアル荷重が作用
した場合、このような過大なラジアル荷重は該薄肉円筒
状部材７により支持される。薄肉円筒状部材７は、潤滑
性および耐摩耗性の観点から、含油メタルまたは樹脂な
どの軸受用材料から構成されているのが好ましいが、軸
受用材料の中でもテフロン（登録商標）系のドライメタ
ルは、潤滑油が不用となる点でとくに好ましい。
【００３６】上述のように構成されるガイド装置の運転
時において、コラム３が軸状部材２に沿って軸方向に移
動する際には、各ニードルベアリング５の各外輪５０が
それぞれ支軸６の回りを回転しつつ、軸状部材２の外周
面２ａ上をそれぞれ軸方向に転動する。
【００３７】この場合には、上述のように、外輪５０の
円筒面５０ａと軸状部材２の外周面２ａとの接触面にお
ける差動すべりが実質上発生しないので、該接触面にお
ける摩耗を防止できる。
【００３８】また、コラム全体が複数の割型コラムから
構成されるので、貫通穴の穴加工の精度を確保しつつ、
長尺のコラムを容易に製作できるようになる。
【００３９】なお、組み合わされる割型コラムはすべて
短尺のものにする必要はなく、図８の変形例に示すよう
に、割型コラム３３′のようにやや長尺のものを組み合
わせるようにしてもよい。このとき、割型コラム３３′
の長さとしては、一体物として高精度の穴加工が可能な
適当な長さに設定すればよく、このようにして、貫通穴
の穴加工の精度を確保しつつ、コラム全体が長尺のもの
を容易に製作できる。なお、図８において、図１と同一
符号は、同一または相当部分を示している。
【００４０】次に、図９は、本発明の他の実施態様によ
るガイド装置を示している。このガイド装置１１は、四
角柱状すなわち断面矩形状の軸状部材２１に対して、角
筒形状の複数の割型コラム３５からなるコラムがスライ
ド移動するように構成されている。各割型コラム３５
は、通しボルト８により締付固定されている。また、各
割型コラム３５内には、前記実施態様と同様のニードル
ベアリング５が設けられている。
【００４１】このガイド装置１１においては、各ニード
ルベアリング５の外輪が軸方向に平行な円筒面を有して
いる。すなわち、外輪の円筒面の母線が直線になってい
る。この場合には、外輪の円滑な回転を確保しつつ外輪
のスキューを防止できるとともに、外輪の加工を容易に
行えるようになる。
【００４２】図１０は、本発明のさらに他の実施態様に
よるガイド装置を示している。このガイド装置１２は、
断面略Ｉ字状のレール部材２２に対して、コ字状または
門型の断面を有する複数の割型コラム３６，３７からな
るコラムがスライド移動するように構成されている。こ
れらの割型コラム３６，３７も同様に通しボルト８によ
り締付固定されており、また各割型コラム３６，３７内
には、ニードルベアリング５が設けられている。
【００４３】このガイド装置１２においては、各ニード
ルベアリングの外輪の円筒面が凸状に湾曲している。す
なわち、外輪の円筒面の母線が凸状に湾曲している。こ
の場合には、外輪の円滑な回転を確保しつつ外輪のスキ
ューを防止できる。
【００４４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、軸状部材
の外側面上を転動する転動体がころ状の形状を有してい
るので、転動体と軸状部材の外側面との接触面において
実質上差動すべりは発生せず、接触面の摩耗を防止でき
る効果がある。しかも、本発明によれば、コラム全体を
複数の割型コラムから構成するようにしたので、穴加工
の精度を確保しつつ、長尺のコラムを容易に製作できる
ようになる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様によるガイド装置の正面断
面図であって、図２のI-I 線断面を示している。
【図２】図１のII-II 線断面図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】図４は図３の一部詳細拡大図である。
【図５】前記ガイド装置のコラムを構成する割型コラム
の斜視部分図である。
【図６】図２のVI-VI 線断面部分図である。
【図７】前記ガイド装置に使用される薄肉円筒状部材の
全体斜視図である。
【図８】図１のガイド装置の変形例を示す側面概略図で
ある。
【図９】本発明の他の実施態様によるガイド装置の全体
斜視図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施態様によるガイド装
置の全体斜視図である。
【図１１】従来のガイド装置（リニアガイド）の一部断
面正面図である。
【図１２】図１１の一部拡大図である。
【符号の説明】
１： ガイド装置 ２： 軸状部材 ２ａ： 外周面 ３： コラム ３ａ： 貫通穴 ３０： 支持穴 ３１〜３３： 割型コラム ４： ポケット穴 ５： ニードルベアリング ５０： 外輪（転動体） ５０ａ： 円筒面 ５１： ニードルローラ ６： 支軸 ７： 薄肉円筒状部材 ｒ，Ｒ： 曲率半径 Ｏr ，ＯR ： 曲率中心
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１月２６日（２００１．１．２
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１２】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸方向に延びる軸状部材とこれに外挿す
    るコラムとを相対移動可能に支持するガイド装置であっ
    て、 前記コラムが、軸方向に延びる貫通穴または貫通溝を有
    し、 前記軸状部材が前記コラムの前記貫通穴または貫通溝を
    挿通するとともに、 前記コラムの前記貫通穴または貫通溝の内側面には、前
    記軸方向と直交する平面内で整列した複数のポケット穴
    が前記軸方向に複数段形成されており、前記各ポケット
    穴には、前記軸状部材の外側面の上を軸方向に転動する
    ころ状の転動体と、前記転動体を回転自在に軸支する支
    軸とがそれぞれ設けられており、さらに、前記コラム
    が、前記軸方向と直交しかつ前記支軸の中心線を通る断
    面で分割された複数の割型コラムから構成されている、
    ことを特徴とするガイド装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 前記軸状部材が円形断面の外周面を有するとともに、前
    記転動体が凹状に湾曲する円筒面を有しており、該円筒
    面の曲率半径ｒが、前記軸状部材の前記外周面の直径を
    Ｄとするとき ０．５２Ｄ≦ｒ≦０．５８Ｄ の関係を有している、ことを特徴とするガイド装置。
  3. 【請求項３】 請求項１において、 前記軸状部材が軸方向に延びる平坦状の外側面を有して
    おり、前記転動体が凸状に湾曲する円筒面または直線状
    の円筒面を有している、ことを特徴とするガイド装置。
  4. 【請求項４】 請求項１において、 隣り合う前記各割型コラムが、前記支軸によりセンタリ
    ングされている、ことを特徴とするガイド装置。
  5. 【請求項５】 請求項１において、 前記各割型コラムに形成される、前記支軸の支持穴が前
    記各割型コラムを軸方向に貫通していない盲穴である、
    ことを特徴とするガイド装置。
  6. 【請求項６】 請求項１において、 前記各ポケット穴が、前記各割型コラムを軸方向に貫通
    していない盲穴である、ことを特徴とするガイド装置。
  7. 【請求項７】 請求項１において、 前記割型コラムの前記貫通穴または貫通溝の内側面に
    は、ラジアル荷重を支持し得る筒状部材が装着されてい
    る、ことを特徴とするガイド装置。
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