JP2005036831A

JP2005036831A - 直動案内装置

Info

Publication number: JP2005036831A
Application number: JP2003197363A
Authority: JP
Inventors: Soichiro Kato; 総一郎加藤; Masaru Akiyama; 勝秋山
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】スライダの内側面に鍔部をスライダの軌道面と同材料で一体に形成しなくても円筒ころのスキューを抑制することのできる直動案内装置を提供する。
【解決手段】円筒ころ１８の軸長Ｌと直径Ｄｗｅとの比をＬ／Ｄｗｅ＝１．０〜２．０に設定し、かつスライダの転動体軌道面に該軌道面と一体の鍔部を設けずに別体の鍔部を設ける。
【選択図】図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直線運動する物体をその移動方向に案内する直動案内装置に関するものであり、特に、案内レールの側面に形成された転動体軌道面とスライダの内側面に形成された転動体軌道面との間を転動する転動体として円筒ころを用いた直動案内装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
案内レールの側面に形成された転動体軌道面とスライダの内側面に形成された転動体軌道面との間を転動する転動体として円筒ころを用いた直動案内装置は、転動体としてボールを用いたものに比べて大きな剛性を得ることができるため、例えば工作機械などの高負荷・高剛性用途に有効とされている。しかし、転動体として円筒ころを用いると、円筒ころが所謂スキューを起し、円筒ころ等の摩耗を促進させる要因となる。そこで、円筒ころのスキューを抑制するために、スライダの内側面に図１２に示すような鍔部３０をスライダ１２の転動体軌道面１７ａ，１７ｂに隣接して設けたものが知られている（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２８０５３７号公報
【特許文献２】
実開平６−５６５１５号公報
【特許文献３】
特開平９−７２３３５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記文献に開示された直動案内装置では、鍔部がスライダと一体に形成されているため、鍔部を持たないものに比べてスライダの内側面が複雑な断面形状となる。このため、例えば図１３に示すような砥石３１を使用してスライダ１２の転動体軌道面１７ａ，１７ｂを研削加工する際に、ワークであるスライダの送り速度を速くして研削効率を上げようとすると、砥石の脱落や加工面のビレなどが発生する虞があった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、スライダの内側面に鍔部をスライダと一体に形成しなくても円筒ころのスキューを抑制することのできる直動案内装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、案内レールの側面に形成された転動体軌道面とスライダの内側面に形成された転動体軌道面との間を転動する転動体として円筒ころを用いた直動案内装置において、前記円筒ころの軸長と直径との比を１〜２に設定し、かつ前記スライダの転動体軌道面に該軌道面と一体の鍔部を設けずに別体の鍔部を設けたことを特徴とする。
【０００６】
このような構成によると、円筒ころのスキュー角がそれほど大きくならないので、スライダの内側面に鍔部をスライダと一体に形成しなくても円筒ころのスキューを抑制することができる。これにより、砥石の脱落や加工面のビレ等を招くことなくスライダの転動体軌道面を高効率で研削加工することができるとともに、スライダと別体の鍔部をスライダの内側面に形成することができる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載の直動案内装置において、前記円筒ころの間に樹脂製セパレータを設けたことを特徴とするものであり、このような構成とすることで、円筒ころ同士の衝突を樹脂製セパレータによって防止することができる。
請求項３の発明は、請求項２記載の直動案内装置において、前記樹脂製セパレータを、前記円筒ころの軸長とほぼ同じ幅寸法を有するセパレータ本体と、このセパレータ本体の左右側面部から前後方向に延出する左右一対の腕部とから構成したことを特徴とするものであり、このような構成とすることで、円筒ころにスキューが発生することをセパレータによって防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１乃至図７は本発明の一実施形態を示す図で、図１は本発明の一実施形態に係る直動案内装置の斜視図、図２はその正面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図、図４は図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図１及び図２において、符号１１は本発明の一実施形態に係る直動案内装置の案内レール、１２は案内レール１１の長手方向に相対移動するスライダ、１３ａ及び１３ｂはスライダ１２の両端面に装着されたエンドキャップであって、案内レール１１の左右両側面には、転動体軌道凹部１４が案内レール１１の長手方向に沿って直線状に形成されている。この転動体軌道凹部１４は案内レール１１の幅方向に沿う断面が台形状に形成されており、その上側傾斜面と下側傾斜面にはレール側転動体軌道面１５ａ，１５ｂ（図２参照）が形成されている。
【０００９】
スライダ１２は案内レール１１の側面と対向する内側面を左右に有しており、このスライダ１２の内側面には、転動体軌道凸部１６（図２参照）がスライダ１２の相対移動方向に沿って直線状に形成されている。この転動体軌道凸部１６はスライダ１２の幅方向に沿う断面が台形状に形成されており、その上側傾斜面と下側傾斜面にはスライダ側転動体軌道面１７ａ，１７ｂが形成されている。
【００１０】
レール側転動体軌道面１５ａ，１５ｂ及びスライダ側転動体軌道面１７ａ，１７ｂは互いに対向しており、これらの転動体軌道面１５ａ，１５ｂ及び１７ａ，１７ｂ間には、多数の転動体１８（図２参照）が転動自在に設けられている。
転動体１８は円筒ころ状に形成されており、これらの転動体（以下「円筒ころ」と記す）１８は、スライダ１２の内側面に設けられた樹脂製の保持部材１９ａ〜１９ｃ（図２参照）によってスライダ側転動体軌道面１７ａ，１７ｂに転動自在に保持されている。また、円筒ころ１８は、スライダ１２が案内レール１１の長手方向に相対移動すると、これに伴ってレール側転動体軌道面１５ａ，１５ｂとスライダ側転動体軌道面１７ａ，１７ｂとの間を転動するようになっており、各円筒ころ１８の間には樹脂製のセパレータ２０（図３及び図４参照）が設けられている。
【００１１】
エンドキャップ１３ａ，１３ｂは円筒ころ１８を方向転換させるための方向転換路２１（図３及び図４参照）を有しており、レール側転動体軌道面１５ａ，１５ｂとスライダ側転動体軌道面１７ａ，１７ｂとの間を転動した円筒ころ１８は、エンドキャップ１３ａ又は１３ｂの方向転換路２１を転動した後、スライダ１２に形成された転動体戻し通路２２（図３及び図４参照）を通って循環するようになっている。
【００１２】
セパレータ２０の側面図と平面図を図５及び図６に示す。これらの図に示すように、セパレータ２０は、二つの円筒ころ１８，１８間に配置されるセパレータ本体２３と、このセパレータ本体２３の左右側面部から前後方向に延出する左右一対の腕部２４とからなり、セパレータ本体２３の前端面と後端面には、円筒ころ１８と接触する凹状の転動体接触面２５が形成されている。この転動体接触面２５は円筒ころ１８の直径とほぼ同じ曲率半径で円弧状に形成されており、その中央部には潤滑剤溜り溝２６（図６参照）が形成されている。また、セパレータ本体２３は円筒ころ１８の軸長とほぼ同じ幅寸法で形成されており、従って、左右一対の腕部２４のうち少なくとも一方の腕部には、円筒ころ１８の端面が接触するようになっている。また、円筒ころ１８の端面と接触する位置は、円筒ころ１８の中心に近い側を接触させることで、円筒ころ１８の運動時のモーメントを小さくでき、ひいては、スライダの摩擦力を小さくできるという効果を持つ。
【００１３】
図７は円筒ころ１８の正面図であり、同図に示すように、円筒ころ１８は、その軸長Ｌと直径Ｄｗｅとの比がＬ／Ｄｗｅ＝１〜２に設定されている。
このような構成において、円筒ころ１８がスキューを起した状態を図８に示す。同図において、βは円筒ころ１８のスキュー角（ｒａｄ）を示しており、このスキュー角βは、円筒ころ１８の軸長をＬ、円筒ころ１８の直径をＤｗｅ、転動体軌道面１７ａ，１７ｂの幅寸法をκＬ、円筒ころ１８と鍔部との接触幅をｍとすると、次式から算出される。
【００１４】
Ｌ・ｃｏｓβ＋ｍ・ｓｉｎβ−κＬ＝０ ‥‥（１）
式（１）において、κ＝１．０１５、ｍ＝Ｄｗｅ／２、Ｄｗｅ＝４．５ｍｍとした場合における円筒ころ１８のスキュー角βとＬ／Ｄｗｅとの関係を図９に示す。同図から明らかなように、Ｌ／Ｄｗｅが２．０以下ではスキュー角βはそれほど大きくならないが、Ｌ／Ｄｗｅが２．０を超えると、スキュー角βが急激に大きくなることがわかる。
【００１５】
したがって、円筒ころ１８の軸長Ｌと直径Ｄｗｅとの比をＬ／Ｄｗｅ＝１．０〜２．０に設定することにより、スキュー角βがそれほど大きくならないので、図１０に示すように、スライダ１２の内側面に図１２のような鍔部３０をスライダ１２の軌道面１７ａ，１７ｂと同材料で一体に形成しなくても円筒ころ１８のスキューを抑制することができる。これにより、図１１に示すように、スライダ１２の軌道面１７ａ，１７ｂを砥石３１で研削する際に、砥石の脱落や加工面のビレ等を招くことなくスライダ１２の転動体軌道面１７ａ，１７ｂを高効率で研削加工することができる。
【００１６】
また、直動案内装置の転動体公転速度はころ軸受などに比べて１／５〜１／１０程度であることから、このような条件の下ではスライダ１２の内側面に鍔部が形成されていなくても円筒ころ１８のスキューを抑制することができる。さらに、円筒ころ１８のスキューを抑制するために、鍔部をスライダの軌道面と同材料で一体に形成する必要がなく、鍔部を保持部材１９ａ〜１９ｃのようにスライダと別体に形成することもできる。
【００１７】
また、上述した実施形態においては、円筒ころ１８の間に樹脂製セパレータ２０を設けたことで、円筒ころ同士の衝突を樹脂製セパレータ２０によって防止することができる。さらに、樹脂製セパレータ２０を、円筒ころ１８の軸長とほぼ同じ幅寸法を有するセパレータ本体２３と、このセパレータ本体２３の左右側面部から前後方向に延出する左右一対の腕部２４とから構成したことで、円筒ころ１８にスキューが発生することをセパレータ２０によって防止することができる。
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が実施可能であることは勿論である。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に係る直動案内装置によれば、円筒ころのスキュー角がそれほど大きくならないので、スライダの内側面に鍔部をスライダの軌道面と同材料で一体に形成しなくても円筒ころのスキューを抑制することができる。これにより、砥石の脱落や加工面のビレ等を招くことなくスライダの転動体軌道面を高効率で研削加工することができるとともに、スライダと別体の鍔部をスライダの内側面に形成することができる。
請求項２の発明に係る直動案内装置によれば、上述した効果に加え、円筒ころ同士の衝突を樹脂製セパレータによって防止することができる。
請求項３の発明に係る直動案内装置によれば、上述した効果に加え、円筒ころにスキューが発生することをセパレータによって防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る直動案内装置の斜視図である。
【図２】図１に示す直動案内装置の正面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図３に示すセパレータの側面図である。
【図６】図３に示すセパレータの平面図である。
【図７】図２に示す円筒ころの正面図である。
【図８】円筒ころがスキューを起した状態を示す図である。
【図９】円筒ころの軸長対直径比とスキュー角との関係を示す線図である。
【図１０】図１に示すスライダの正面図である。
【図１１】鍔部を持たないスライダの軌道面を研削加工する際に使用する砥石を示す図である。
【図１２】従来技術を説明するための図である。
【図１３】図１０に示すスライダの転動体軌道面を研削加工する際に使用する砥石を示す図である。
【符号の説明】
１１案内レール
１２スライダ
１３ａ，１３ｂエンドキャップ
１４転動体軌道凹部
１５ａ，１５ｂレール側転動体軌道面
１６転動体軌道凸部
１７ａ，１７ｂスライダ側転動体軌道面
１８円筒ころ
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ保持部材
２０セパレータ
２１方向転換路
２２転動体戻し通路
２３セパレータ本体
２４腕部
２５転動体接触面
２６潤滑剤溜り溝

Claims

案内レールの側面に形成された転動体軌道面とスライダの内側面に形成された転動体軌道面との間を転動する転動体として円筒ころを用いた直動案内装置において、
前記円筒ころの軸長と直径との比を１〜２に設定し、かつ前記スライダの転動体軌道面に該軌道面と一体の鍔部を設けずに別体の鍔部を設けたことを特徴とする直動案内装置。
請求項１記載の直動案内装置において、前記円筒ころの間に樹脂製セパレータを設けたことを特徴とする直動案内装置。
請求項２記載の直動案内装置において、前記樹脂製セパレータを、前記円筒ころの軸長とほぼ同じ幅寸法を有するセパレータ本体と、このセパレータ本体の左右側面部から前後方向に延出する左右一対の腕部とから構成したことを特徴とする直動案内装置。