JP2005530119A - リニア回転ベアリング - Google Patents

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マーティン メンゲス、
トーマス エリッカー、
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アイエヌエイ−シャエフラー カーゲー
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Abstract

リニア回転ベアリングを開示する。この回転ベアリングは、ガイドレール(2)上にローラ(7)を介して摩擦を生じないように取り付けられることができるガイドキャリッジ(1)を含み、ガイドキャリッジ(1)には、ローラ(7)のための少なくとも1つの連続ローラダクト(8)が設けられている。前記ローラダクト(8)は、ローラ(7)を支持するためのベアリングダクト(9)、ローラ(7)を戻すための戻りダクト(10)、及び、ベアリングダクト(9)と戻りダクト(10)を互いに連結する2つの方向変換ダクト(11)を含む。ガイドキャリッジ(1)は、戻りダクト(10)及びベアリングダクト(9)を含む支持要素(3)と、支持要素(3)の両側に配置され、方向変換ダクト(11)を含む端部部材(4)と、を包含する。戻りダクト(10)は戻りパイプ(27)を含み、一方、ローラダクト(8)に、ローラ(7)のため軌道(12,13,14,15,16,17)、及び、ローラダクト(8)を横方向に画定するための側面(18,19,20,21,22,23)が設けられている。端部部材(4)は、方向変換ダクト(11)の凹状の外側軌道(15)を、端部部材(4)の対向する面(32)の間に含む。戻りパイプ(27)が、端部部材(4)に嵌め込まれるタング(33)を含み、前記タング(33)の対向する面(34)が、端部部材の対向する面(32)と共に、方向変換ダクト(11)を横方向に画定するための横方向面(22)を形成している。タング(33)の対向する面(34)は、位置決め装置(38)により、端部部材(4)の対向する面(32)と共通の面に維持される。

Description

本発明は、例えば工作機械の構成に用いられるリニア回転ベアリングに関する。より詳細には、本発明は、このようなリニア回転ベアリングがガイドレール上にスライド可能に取り付けられたリニアガイドユニットに関する。上記のタイプのリニアガイドユニットにおいて、少なくとも1つの回転要素循環路が、リニア回転ベアリングのガイドキャリッジとガイドレールの間で、ガイドレールの長い側部の各々に配置されている。断面図に見られるように、例えば、荷重を支持する4列の回転要素を、正面合わせ、又は背面合わせの配列で配置することができる。このような配置において、ガイドキャリッジは、ガイドレールの長手方向軸を中心とするトルクも支持できる。
例えば、DE4139026A1は、ガイドレール上に回転ベアリングローラを介して取り付けることができるガイドキャリッジを含むリニア回転ベアリングを開示している。ガイドキャリッジは、ガイドレールを2つの脚部により取り囲み、これらの脚部の各々に、ローラのための2つのローラ循環チャネル(路)が配置されている。各ローラチャネルは、荷重支持(ロードベアリング)ローラのための荷重支持チャネル、戻りローラのための戻りチャネル、及び、荷重支持チャネルと戻りチャネルを相互連結する2つの偏向(方向変換)チャネルを含む。ガイドキャリッジが、戻りチャネル及び荷重支持チャネルを含む。キャリア本体の2つの前端に配置された端部部材が偏向チャネルを含む。キャリア本体は、戻り管が内部に配置された穴を含む。ローラのための戻りチャネルはこれらの戻り管内に形成されている。
ローラチャネルは、ローラのためのレースウェイ(軌道)、及び、ローラチャネルを横方向に画定するための側面を含む。端部部材は、対向する端部部材面の間に、偏向チャネルの凹状の外側レースウェイを含む。戻り管を端部部材と完全に位置合わせするために、また、戻り管が端部部材の穴内で自由回転することを防止するために、戻り管はその端部に凹部及び突出部を含み、端部部材は、これらの部分に対して相補的な第2の輪郭構造を含む。2つのブッシュ構造の半分の部分から成る戻り管は、三日月形状又は扇形状の突出部を含み、凹状の端面は、馬蹄形の凹んだショルダ又はセクションを画成している。
戻り管は端部部材に差し込まれる。不都合な許容差状況のために、ローラチャネル内で、戻り管と端部部材の間の接合部にずれ(オフセット)が生じることがある。これは、例えば、偏向チャネルから出て回転しながら戻りチャネル内に入るローラが、このずれにより形成されたエッジ上で傾くことがあることを意味する。このエッジ又はずれは、ローラの前端がこのエッジ上で傾くことがあるため、ローラチャネルを横方向に画定する側面において特に重大である。この領域においては、ローラに荷重がかけられないため、このような引っ掛かり又は傾きがローラを、意図された位置から容易にずらすことになり、最悪の場合、ローラが詰って動かなくなり、ローラの滑らかな循環が可能でなくなる。
本発明の目的は、上記のタイプのリニア回転ベアリングであって、傾きまたは引っ掛かりの危険性が明らかに減じられたリニア回転ベアリングを提供することにある。
本発明は、上記の目的を、戻り管が、端部部材に嵌り込むタングを含み、タングの対向するタング面が、端部部材の対向する端部部材面と共に、偏向チャネルを横方向に画定するための側面を形成し、且つ、位置決め装置が、タングの対向するタング面が端部部材の対向する端部部材面と共通の面に保持されることを保証するという事実により達成する。こうして、本発明は、ローラが偏向チャネルから出て戻りチャネルに入るときに、どのような位置においてもローラの前縁を引っ掛けることや傾けることがないことを保証する。
製造の観点から特に好ましい位置決め装置は、以下のものを含む。すなわち、タングの、対向するタング側部に配置された支持部、対向するタング側部に配置された位置決め部、端部部材上に位置する止め部であって、タングの前記位置決め部が押し当てられる止め部、及び、端部部材上に位置するベアリング(支持)部であって、タングの前記支持部を支持するベアリング部である。言い換えれば、タングは、端部部材の止め部とベアリング部の間に配置され、好ましくは、端部部材の止め部とベアリング部の間に締め付けられる。こうしてタングはこれらの部分の間に挿入され、これにより、対向するタング面が、端部部材の対向する端部部材面と共通の面に配置される。
知られた方法において、端部部材は、端部部材面が形成された側方部分を含み得る。
位置決め部から、各タングの対向するタング面までの距離と、止め部から、側方部分の対向する端部部材面までの距離とは一致しており、従って、対向する端部部材面と対向するタング面とは共通の面に配置される。これは、ローラが偏向チャネルから戻りチャネルに移行するときの傾きを防止するために、本発明のリニア回転ベアリングの製造中に上記の2つの距離を正確に順守しさえすればよいことを意味する。
タングの位置決め部が端部部材の止め部に完全に接触することを保証するために、端部部材のベアリング部とタングの支持部との間に、弾性的に、又は、塑性的に変形可能な手段を配置し、この手段の変形によりタングの接触が達成されることが特に有利である。
知られた方法において、この手段は、戻り管と端部部材が互いに差込連結されたときに塑性的に変形される押し潰し可能なリブの形態で、好ましく形成されることができる。この塑性変形によりタングが止め部に押し当てられる。このような押し潰し可能なリブは、タング上又は端部部材上に一体的に形成されることができる。端部部材又は戻り管を、タングと共にプラスチックから射出成形により一体的に形成するならば、このような押し潰し可能なリブを金型に形成するための対策が何の問題もなく講じられる。
押し潰し可能なリブは、好ましくは楔形である。この楔形の構造は、戻り管と端部部材が互いに差込連結されるときに、戻り管と端部部材のキー締めが生じ、これによりタングの位置決め部が端部部材の止め部に押し当てられるための構造である。
ここで、本発明を、全部で16個の図に例示された実施形態の一例を参照しつつ、より詳細に記載する。
図1は、ガイドキャリッジ1を含む本発明のリニアガイドの断面を示しており、ガイドキャリッジ1はガイドレール2上に回転ベアリングを介して取り付けられている。ガイドキャリッジ1は、キャリア本体3、及び、キャリア本体3の2つの前端に固定された端部部材4(図4参照)を含む。キャリア本体3は、2つのガイド脚部5、及び、これらのガイド脚部5を一体的に連結する連結バー6を含み、これによりU字状のキャリア本体3を形成している。ガイドキャリッジ1はガイドレール2上にローラ7を介してスライド可能に取り付けられている。ローラ7はローラチャネル8内に配置されている。各ローラチャネル8は、荷重支持ローラ7のための荷重支持チャネル9、戻りローラ7のための戻りチャネル10、及び、荷重支持チャネル9と戻りチャネル10を互いに連結する2つの偏向チャネル11を含む。ローラチャネル8は、ローラ7のためのレースウェイ(軌道)12,13,14,15,16,17を含む。レースウェイ12はガイドレール2上に形成されている。これらのレースウェイ12の2つが、ガイドレール2の長い側部の各々に、互いに対して約90度の角度で配置されている。これに対応するレースウェイ13が、キャリア本体3の2つのガイド脚部5上に構成されている。このようなローラ7の配置により、ガイドキャリッジ1は、ガイドレール2の長手方向に対して直交する方向に作用する力とトルクの両方を伝達することができる。ローラ7のための凹状の外側レースウェイ15及び凸状の内側レースウェイ14が偏向チャネル11内に形成されている。ローラ7のためのレースウェイ16及び17が、戻りチャネル10の対向する側部に形成されている。ローラチャネル8は、さらに、ローラチャネル8を横方向に画定するための側面18,19,20,21,22,23,54を含む。側面18は、戻りチャネル10の対向する側部に形成されている。側面22,23,54は偏向チャネル11内に形成され、側面19,20,21は荷重支持チャネル9内に形成されている。
保持バー24,25,26が、荷重支持チャネル9内にてローラ7の2つの前端に配置され、これらのバーは、上側保持バー24、中間保持バー25、及び下側保持バー26のように区別される。側面19は上側保持バー24上に形成され、側面20は、上側保持バー24に面した側で中間保持バー25上に形成されている。側面21は下側保持バー26上に形成され、さらなる側面が、下側保持バー26に面した側で中間保持バー25上に形成されている。保持バー24,25,26は、ローラ7を、ローラ7がキャリッジ1上で紛失しないよう確保しておくように取り囲んでいる。これは、ガイドキャリッジ1をガイドレール2から取り外すときに特に有利である。
本発明は、さらに、実質的に滑らかな外側円筒面を有する戻り管27を備え、この戻り管27内に、戻りチャネル10を形成するための輪郭が形成されている。キャリア本体3は、全部で4つの通し穴28を含み、それの各々に1つの戻り管27が挿入されている。
端部部材4(図4)は、キャリア本体3に固定されたヘッドピース29を含む。ヘッドピース29内に偏向シェル30が配置されており、シェル30の側方部分31が端部部材面32を、対向する側に含み、前記端部部材面32は、偏向チャネル11の前記側面22を構成している。偏向シェル30の2つの側方部分31の間には、シェル30上に外側凹状レースウェイ15が形成されている。
図2及び3は、2つの同一の長手方向部品28を含む戻り管27を示す。2つのタング33が戻り管27の各端部に一体的に形成されている。対向するタング面34が偏向チャネル11の前記側面23を形成している。これは図4に明確に見ることができる。これらのタング33は端部部材4に嵌め込まれる。図5は、戻り管27及びヘッドピース29を示し、戻り管27が、ヘッドピース29に対して、タング33がヘッドピース29に挿入されることができるように方向を合わせられている。
図7は、タング33が挿入された状態のヘッドピース29及び戻り管27を示す。
図8により、偏向シェル30が、戻り管27のタング33のための受容部36を形成する開口部35を含む様子が見られる。
図6は、端部部材4に嵌め込まれた戻り管27の概略図である。この図に、凹状の外側レースウェイ15を有する偏向チャネル30が概略的に示されており、戻り管27のタング33の1つが点線で示されている。タング33は、凹状の外側レースウェイ15が配置されている面と交差している。これは、タング33の自由端がこのレースウェイ15を超えて配置されることを意味する。図6は、さらに、分割ジョイント(接続継目)37が、各タング33と端部部材4の間に、戻り管27に平行に配置されている様子を示す。この実施形態において、分割ジョイント37は、タング33と、偏向シェル30の側部31とにより画成される。
戻り管27と端部部材4の上記の連結は、大きい寸法の部品に特に好適である。既知のリニア回転ベアリングにおいては、戻り管と端部部材の間の分割ジョイントが、戻り管の長手方向軸と直交するように配置されているため、分割ジョイントはタングの自由端により画成される。このような先行技術の構造においては、不都合な許容差状況が原因で、管の長さが要求される長さよりも幾分短くなると、分割ジョイントの継目は、回転ベアリングの循環中の望ましくない走行ノイズ及び他の騒音を発生するほどに幅広になることがある。本発明のリニア回転ベアリングにおいては、このような許容差変化は分割ジョイントに影響を与えない。なぜなら、ジョイントは戻り管27の長手方向に延在するからである。いかなる場合にも、タング33の自由端が偏向チャネル11を超えて配置されることが保証される。
対向するタング面34が、端部部材4の対向する端部部材面32と共通の面に配置されることを保証するために、位置決め装置38が設けられ、前記対向するタング面34と前記対向する端部部材面32とが、偏向チャネル11の側面22及び23を形成する。
図9は、位置決め装置38の実施可能な実施形態を示す。この配置において、位置決め装置は、タング33の対向するタング側面に配置された支持部39、対向するタング側面に配置された位置決め部40、タング33の位置決め部40が押し当てられる端部部材4の止め部41、及び、端部部材4のベアリング(支持)部42を含み、タング33の前記支持部39が端部部材4の前記ベアリング部42に支持されている。
本発明の場合、支持部39は端部部材4のベアリング部42上に、端部部材4上に一体的に形成された押し潰し可能なリブ43を介して間接的に支持される。押し潰し可能なリブ43は楔形であり、従って、タング33は、押し込まれているときに、端部部材4の位置決め部41と押し込み可能なリブ43の間で徐々に楔止めされる。
タング33の位置決め部40からタング面34の距離と、端部部材4の止め部41から端部部材4の端部部材面32の距離とは一致しており、従って、端部部材面32とタング面34は共通の面に延在する。これは、偏向チャネル11の側面22と側面23が共通の面にあることを保証する。ローラ7は、引っ掛かることも傾斜することもなく、偏向チャネル11内を滑らかに循環する。側面22及び23を形成するときに必要なことは、上記の距離を正確に順守することだけである。端部部材4又は戻り管27の他の地点における許容差変化は、タング面34と端部部材面32との互いに対する位置に影響しない。
図11〜13は、特別に形成された中間保持バー25を示す。このバーは、2つの同一の長手方向の部品44から形成されている。この2部品(ツーピース)構造は、大きい構造物用に保持バーを設けなくてはならないときに特に有利である。このような場合、保持バーの長さは200mm以上、保持バーの断面の長さは7mm以上であることがある。このような保持バーは、好ましくは、プラスチックから射出成形によりつくられる。1ピースの保持バーの場合、射出成形における冷却プロセス中、プラスチックの塊りが不都合に不規則に凝固し、保持バーを不都合に変形させることがある。本発明により提供される保持バーは、2ピース、或いは3ピース、4ピースの構造であっても、望ましくない変形が生じないようにツールの金型の断面を選択できるため、これらの欠点を排除する。好ましい方法において、これらの2つの長手方向の部品44は、それらの全長に沿って中空の空間45を取り囲むため、部品44の長さに沿った壁の厚さは実質的に一定であり、いかなる場合においても不都合な変形を生じない完全な冷却が保証されるように寸法決定される。中空の空間は、長手方向部品44の対向する分割側面47に配置された凹部46により形成されている。図12に最良に見られるように、長手方向部品44はウェブ48を含み、プラグ連結49を形成するために、2つの長手方向部品44のウェブ48が嵌り合って保持バー25を形成している。
2つの長手方向部品44が、対向する分割側面47に突出部及び凹部を含むならば、1つの突出部と1つの凹部が長手方向部品の各々に、保持バー25の横方向中央線に対して対称に配置される。この対称的配置により、2つの長手方向部品44は同一に構成されることができ、全く問題なく嵌め合わされる。
各長手方向部品44は、その両端の各々に部分ペグ50を含む。2つの長手方向部品44を連結させるとき、部分ペグ50は、各端部にペグ51を形成する。ペグ51は、端部部材4の対応するペグ受入れ部に挿入される。ペグのこの構造、及び、ペグの受入れ部への挿入が、保持バーの2つの長手方向部品の完全な連結をもたらす。
図14は、中間保持バー25の斜視図である。保持バー25は、その端部にタング52を含み、各タング52のタング面53が、それぞれの偏向チャネル11の側面54を形成している。戻り管27のタング33と同様に、タング52は、端部部材4の凹状の外側レースウェイ15が配置されている面と交差する。これは、タング52の自由端がこのレースウェイ15を超えて配置されることを意味する。この場合も、タング52と端部部材4の間の分割ジョイント55が、保持バー25に対して平行に配置される。この実施形態において、分割ジョイント55は、タング52と、偏向シェル30の側部31により画成される。この場合も、保持バー25の長さの許容差の変化が分割ジョイント55の幅に影響しないという本発明の利点が得られる。従って、ローラ7の前端が偏向チャネル11を滑らかに通過することができる。
タング面53が端部部材面32と共通の面に配置され、前記タング面53及び前記端部部材面32が偏向チャネル11の側面54及び22を形成することを保証するために、本発明は、さらなる位置決め装置56を有する。
図15は、保持バー25のタング52が、端部部材4内に、位置決め装置56を用いて配置された様子を概略的に示す。この位置決め装置56は、タング面53の反対側のタング52の側面に配置された支持部57と、タング面53を含むタング52の側面に配置された位置決め部58と、端部部材4の止め部59であって、タング52の前記位置決め部58が押し当てられる止め部59と、端部部材4のベアリング(支持)部60とを含み、タング52の前記支持部57が端部部材4のベアリング部60に支持されている。この例において、支持部57は端部部材4のベアリング部60上に、押し潰し可能なリブ61を介して間接的に支持されており、リブ61は、この例において、端部部材4上に一体的に形成されている。押し潰し可能なリブ61は楔形であり、従って、タング52は、押し込まれるときに、端部部材4の位置決め部58と押し潰し可能なリブ61の間で徐々に楔止めされる。
タング52の位置決め部58からタング面53までの距離と、端部部材4の止め部59から端部部材4の端部部材面32までの距離とは一致しており、従って、端部部材面32とタング面53は共通の面に延在する。これは、偏向チャネル11の側面22,23,54が共通の面に延在することを保証する。ローラ7は、引っ掛かることも傾斜することもなく、偏向チャネル11内を滑らかに循環する。側面22,23,54を形成するときに必要なことは、上記の距離を正確に順守することだけである。端部部材4又は保持バー25の他の地点における許容差変化は、タング面53と端部部材面32との互いに対する位置に影響しない。
図1は、本発明のリニア回転ベアリングの断面図である。 図2は、本発明のリニア回転ベアリングの戻り管を詳細に示す斜視図である。 図3は、図2の戻り管の半分の部分を示す。 図4は、図1のリニア回転ベアリングの長手方向断面の一部を示す。 図5は、図1のリニア回転ベアリングの戻り管の一部及び端部部材の一部を示す斜視図である。 図6は、端部部材に連結された戻り管の簡略図である。 図7は、端部部材及び戻り管の部分斜視図である。 図8は、端部部材のさらなる斜視図である。 図9は、端部部材内に配置された戻り管のタングの簡略図である。 図10は、図9の線X−Xに沿った断面を示す。 図11は、中間保持バーを独立した部品として示した斜視図である。 図12は、中間保持バー半分の部分の斜視図で示す。 図13は、中間保持バーを図11の線XIII−XIIIに沿って切断した断面の簡略図である。 図14は、変更された中間保持バーの斜視図である。 図15は、端部部材内に配置された図14の中間保持バーのタングの簡略図である。 図16は、端部部材内に配置された中間保持バーの長手方向断面の概略図である。
符号の説明
1 ガイドキャリッジ
2 ガイドレール
3 キャリア本体
4 端部部材
5 ガイド脚部
6 連結バー
7 ローラ
8 ローラチャネル
9 荷重支持チャネル
10 戻りチャネル
11 偏向チャネル
12 レースウェイ
13 レースウェイ
14 レースウェイ
15 レースウェイ
16 レースウェイ
17 レースウェイ
18 側面
19 側面
20 側面
21 側面
22 側面
23 側面
24 保持バー
25 保持バー
26 保持バー
27 戻り管
28 通し穴
29 ヘッドピース
30 偏向シェル
31 側部
32 端部部材面
33 タング
34 タング面
35 開口部
36 受容部
37 分割ジョイント
38 位置決め装置
39 支持部
40 位置決め部
41 止め部
42 ベアリング部
43 押し潰し可能なリブ
44 長手方向部品
45 中空の空間
46 凹部
47 分割側面
48 ウェブ
49 プラグ連結
50 部分ペグ
51 ペグ
52 タング
53 タング面
54 側面
55 分割ジョイント
56 位置決め装置
57 支持部
58 位置決め部
59 止め部
60 ベアリング部
61 押し潰し可能なリブ

Claims (8)

  1. リニア回転ベアリングであって、ガイドレール(2)上に回転ベアリングローラ(7)を介して取り付けられることができるガイドキャリッジ(1)を含み、前記ガイドキャリッジ(1)が、ローラ(7)のための少なくとも1つのローラ循環チャネル(8)を含み、前記ローラチャネル(8)が、荷重支持ローラ(7)のための荷重支持チャネル(9)、戻りローラ(7)のための戻りチャネル(10)、及び、荷重支持チャネル(9)と戻りチャネル(10)を互いに連結する2つの偏向チャネル(11)を含み、前記ガイドキャリッジ(1)が、さらにキャリア本体(3)を含み、キャリア本体(3)内に、前記戻りチャネル(10)及び前記荷重支持チャネル(9)が配置されており、キャリア本体(3)の2つの前端に端部部材(4)が配置され、端部部材(4)内に前記偏向チャネル(11)が配置されており、前記戻りチャネル(10)が戻り管(27)を含み、前記ローラチャネル(8)が、ローラ(7)のためレースウェイ(12、13、14、15、16、17)、及び、ローラチャネル(8)を横方向に画定するための側面(18、19、20、21、22、23)を含み、端部部材(4)の各々が、対向する端部部材面(32)の間に、偏向チャネル(11)の一方の凹状の外側レースウェイ(15)を含むリニア回転ベアリングにおいて、戻り管(27)が、端部部材(4)に嵌め込まれるタング(33)を含み、タングの対向するタング面(34)が、端部部材の対向する端部部材面(32)と共に、偏向チャネル(11)を横方向に画定するための側面(22)を形成し、位置決め装置(38)が、タング(33)の対向するタング面(34)が端部部材84)の対向する端部部材面(32)と共通の面に保持されることを保証する、リニア回転ベアリング。
  2. 位置決め装置(38)が、
    タング(33)の対向するタング側部に配置された支持部(39)と、
    対向するタング側部に配置された位置決め部(40)と、
    端部部材(4)上に位置する止め部(41)であって、タング(33)の前記位置決め部(40)が押し当てられる止め部(41)と、
    端部部材(4)上に位置するベアリング部(42)であって、タング(33)の前記支持部(39)を支持するベアリング部(42)と、
    を含む、請求項1に記載のリニア回転ベアリング。
  3. 止め部(41)とベアリング部(42)が、端部部材(4)の、端部部材面(32)を含む側方部分(31)に配置されている、請求項2に記載のリニア回転ベアリング。
  4. 位置決め部(40)から各タング(33)の対向するタング面(34)までの距離と、止め部(41)から側方部分(31)の対向する端部部材面(32)までの距離とが一致しており、従って、対向する端部部材面(32)と対向するタング面(34)とが共通の面に配置されている、請求項3に記載のリニア回転ベアリング。
  5. 弾性的又は塑性的に変形可能な手段(43)が、端部部材(4)のベアリング部(42)とタング(33)の支持部(39)の間に配置され、タング(33)の位置決め部(40)の、端部部材(4)の止め部(41)に対する押し当てが、前記変形可能な手段の変形により達成される、請求項2に記載のリニア回転ベアリング。
  6. 前記手段が押し潰し可能なリブ(43)の形態で構成される、請求項1に記載のリニア回転ベアリング。
  7. 押し潰し可能なリブ(43)がタング(33)上または端部部材(4)上に一体的に形成されている、請求項6に記載のリニア回転ベアリング。
  8. 押し潰し可能なリブ(43)が楔状である、請求項6に記載のリニア回転ベアリング。
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