JP2006105197A - リニアガイド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リニアガイド装置のスライダの走行に伴う騒音に含まれる１５００Ｈｚ以上の帯域の騒音を低減してスライダの騒音の低減を図ると共にその音質を向上させる手段を提供する。
【解決手段】レール軌道溝を備えたレールと、レール軌道溝に対向するスライダ軌道溝を有し、レールを直線的に移動する鞍状のスライダと、レール軌道溝とスライダ軌道溝とにより形成される負荷路を転動する転動体とを備えたリニアガイド装置において、スライダ軌道溝および／もしくはレール軌道溝の転動体が転動する転動面の軸方向の表面粗さを算術平均粗さＲａで０．０２５μｍ未満として形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機械や製造装置、射出成形機、測定機器等の機械装置の案内部に設けられ、テーブル等の移動台を直線的に移動させるためのリニアガイド装置に関する。

従来のリニアガイド装置は、レールに設けたレール軌道溝と鞍状のスライダに設けたスライダ軌道溝とを対向させて形成した負荷路にボールを装填し、ボールを負荷路で転動させてスライダをレール上で直線運動可能に構成し、レール軌道溝とスライダ軌道溝との表面粗さを算術平均粗さＲａで０．２０μｍ以下として初期摩耗に伴う摺動抵抗の変化の抑制を図ると共にスライダの走行に伴う騒音の低減を図っている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１３０２７１号公報（第３頁段落００１３−段落００２１および第４頁段落００２８、第４図）

一般に、スライダの走行に伴う騒音を構成する周波数に１５００Ｈｚ以上の帯域が含まれると、人はこれを通常の走行音よりも高い音で周期性がある耳障りな音として不快に感じる場合が多い。
しかしながら、上述した従来の技術においては、レール軌道溝とスライダ軌道溝との表面粗さを算術平均粗さＲａで０．２０μｍ以下としてスライダの走行に伴う騒音の低減を図ることができるもののレール軌道溝とスライダ軌道溝との表面粗さに起因するスライダの走行音を低減させ、その音質を向上させる技術は十分な検討がなされていないのが現状である。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、スライダの走行に伴う騒音に含まれる１５００Ｈｚ以上の帯域の騒音を低減してスライダの騒音の低減を図ると共にその音質を向上させる手段を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、レール転動体ガイド面を備えたレールと、前記レール転動体ガイド面に対向するスライダ転動体ガイド面を有し、前記レールを直線的に移動する鞍状のスライダと、前記レール転動体ガイド面とスライダ転動体ガイド面とにより形成される負荷路を転動する転動体とを備えたリニアガイド装置において、前記スライダ転動体ガイド面の転動体が転動する転動面の軸方向の表面粗さを、算術平均粗さＲａで０．０２５μｍ未満としたことを特徴とする。

これにより、本発明は、リニアガイド装置のスライダの走行に伴う騒音を低減することができると共に、リニアガイド装置の騒音の１５００Ｈｚ以上の周波数帯域での放射強度を低下させることができ、騒音の音質を向上させることができるという効果が得られる。

以下に、図面を参照して本発明によるリニアガイド装置の実施例について説明する。

図１は実施例のリニアガイド装置を示す斜視図である。
図１において、１はリニアガイド装置である。
２はリニアガイド装置１のレールであり、合金鋼等の鋼材で製作された長尺の棒状部材であって、その上面には機械装置の基台等にレール２を固定するための段付ボルト穴３が所定のピッチで複数設けられている。

４はレール転動体ガイド面としてのレール軌道溝であり、レール２の両方の側面の長手方向（軸方向という。）に沿って形成された略円弧状断面の溝であって、超仕上加工により軸方向の表面粗さを算術平均粗さＲａで０．０２５μｍ未満として形成されている。
５はスライダであり、合金鋼等の鋼材で製作された略コの字状の断面形状を有する鞍状部材であって、その上面にはねじ穴５ａが設けられており、このねじ穴５ａを用いて機械装置の移動台等がボルト等により締結される。

６はスライダ転動体ガイド面としてのスライダ軌道溝であり、スライダ５の両方の袖壁５ｂの内側にレール軌道溝４に対向して設けられ、超仕上加工により軸方向の表面粗さを算術平均粗さＲａで０．０２５μｍ未満として形成されている。
７は転動体としてのボールであり、合金鋼等の鋼材で製作された球体である。
８はエンドキャップであり、金属材料や樹脂材料等で製作され、スライダ５の移動方向の前後端に配置され、ボルト等によりスライダ５に締結される。

９は戻り路であり、スライダ５の両方の袖壁５ｂに設けられた貫通穴であって、エンドキャップ８に設けられた湾曲した通路である方向転換路１０と接続している。
上記の対向配置されたスライダ軌道溝６とレール軌道溝４とによりボール７が転動してレール２を移動するスライダ５の荷重を支える負荷路が形成され、その両端部はエンドキャップ８の方向転換路１０とスライダ５の戻り路９とによりそれぞれ連結され、スライダ５の移動に伴ってボール７が循環する循環路が形成される。本実施例の循環路はレール２の両側に２本ずつ、合計４本設けられている。

循環路には、複数のボール７が所定の量の潤滑剤、例えばグリースとともに封入され、負荷路を転動するボール７がスライダ５に加えられた負荷を往復動自在に支持し、スライダ５がレール２に直線往復運動可能に支持される。
本実施例のレール軌道溝４およびスライダ軌道溝６の軸方向の表面粗さは、支持する荷重により負荷路を転動するボール７とレール軌道溝４およびスライダ軌道溝６との弾性変形により形成される転動面の軸方向の表面粗さが算術平均粗さＲａで０．０２５μｍ未満であれば足り、必ずしもレール軌道溝４とスライダ軌道溝６の略円弧状の溝の全てを前記表面粗さとする必要はない。

本実施例の表面粗さを向上させたリニアガイド装置１の音質の改善について以下に示す比較試験を行った。
図２は実施例のスライダ軌道溝６の軸方向の表面粗さの測定結果を示すグラフ、図３は通常のスライダ軌道溝６の軸方向の表面粗さの測定結果を示すグラフである。
図２、図３において、横軸は表面粗さを測定した軸方向長さ（単位ｍｍ）を、縦軸は各軸方向位置における表面形状の測定結果（単位μｍ）を示す。

図２に示すように超仕上研削等の超仕上加工により形成された本実施例のスライダ軌道溝６の表面形状から求められる軸方向の表面粗さは算術平均粗さＲａで０．００８μｍである。また図３に示すように研削加工仕上で形成された通常のスライダ軌道溝６の表面形状から求められる軸方向の表面粗さは算術平均粗さＲａで０．０２５μｍである。
このようなスライダ５を通常の研削加工仕上で形成したレール軌道溝４を有するレール２に取付けて行った周波数解析結果を図４、図５に示す。図４、図５において横軸は周波数（単位Ｈｚ）を、縦軸は各周波数における放射強度を示す。

図４に示すように超仕上加工により形成された本実施例のスライダ軌道溝６を有するスライダ５を用いた場合の放射強度の分布は、図５に示すように研削加工仕上で形成された通常のスライダ軌道溝６を有するスライダ５を用いた場合の放射強度の分布に較べて１５００Ｈｚ以上の周波数帯域での放射強度が低下していることが判る。
このような音質の改善は、軸方向の算術平均粗さＲａを０．０２５未満とすれば得ることができ、０．０２μｍ以下とした場合にその効果が顕著になる。

図６はスライダ軌道溝の表面粗さの相違による騒音を示すグラフ、図７はレール軌道溝の表面粗さの相違による騒音を示すグラフである。
図６、図７において、横軸は試験に用いたスライダ軌道溝６またはレール軌道溝４の軸方向の算術平均粗さＲａ（単位μｍ）を、縦軸はＡスケールで測定した騒音レベル（単位ｄｂ（Ａ））を示す。

図６は通常の研削加工仕上によるレール軌道溝４を有するレール２に軸方向の表面粗さの異なるスライダ軌道溝６を有するスライダ５を取付けて測定した騒音測定の結果であり、図に示すように軸方向の算術平均粗さＲａで０．０２５μｍ未満の領域において騒音レベルが低減し、０．００８μｍ以下とすれば約５ｄｂ騒音レベルが低下することが判る。
図７は通常の研削加工仕上によるスライダ軌道溝６を有するスライダ５に軸方向の表面粗さの異なるレール軌道溝４を有するレール２を取付けて測定した騒音測定の結果であり、図に示すように軸方向の算術平均粗さＲａで０．０２５μｍ未満の領域において騒音レベルが低減し、０．０１μｍ以下とすれば約５ｄｂ騒音レベルが低下することが判る。

このように、スライダ軌道溝６またはレール軌道溝４の軸方向の表面粗さを向上させ、その算術平均粗さＲａを０．０２５μｍ未満とすれば騒音レベルを低減させることができると共にその騒音の音質を向上させることができる。
この場合に、軸方向の表面粗さの下限は算術平均粗さＲａで０．００１μｍ以上とすることが望ましい。算術平均粗さＲａを０．００１μｍ未満とすれば製造コストを大幅に増加させてしまうからである。

なお、本実施例ではスライダ軌道溝６とレール軌道溝４のどちらか一方の軌道溝の表面粗さを向上させた場合について説明したが、両方の軌道溝の表面粗さを向上させた場合も同様である。
また、一つのリニアガイド装置１に形成される複数の軌道溝（本実施例ではスライダ軌道溝６とレール軌道溝４を合わせて８本）の内少なくとも１本の軌道溝の軸方向の表面粗さを本実施例と同様に向上させれば、騒音の低減効果を得ることができる。

更に、本実施例では負荷路をレール２の両側にそれぞれ２本設けるとして説明したが、両側にそれぞれ１本または３本以上としたリニアガイド装置１に適用しても同様の効果を得ることができる。
更に、本実施例ではレール軌道溝および／もしくはスライダ軌道溝を超仕上加工により表面粗さを向上させるとして説明したが、表面粗さを向上させる方法は前記に限らず、工場出荷前の慣らし走行により表面粗さを向上させるようにしてもよい。この場合に慣らし走行は完成品の状態で行うようにしてもよく、レール２またはスライダ５を擦り合せ治具としたダミーレールまたはダミースライダを用いて行うようにしてもよい。このようにすれば、リニアガイド装置１の出荷時の騒音および音質の出荷品質を向上させることができる。

以上説明したように、本実施例では、レール軌道溝および／もしくはスライダ軌道溝の転動面の軸方向の表面粗さを算術平均粗さＲａで０．０２５μｍ未満としたことによって、リニアガイド装置のスライダの走行に伴う騒音を低減することができると共に、リニアガイド装置の騒音の１５００Ｈｚ以上の周波数帯域での放射強度を低下させることができ、騒音の音質を向上させることができる。

また、レール軌道溝および／もしくはスライダ軌道溝の軸方向の表面粗さを算術平均粗さＲａで０．０２μｍ以下とすれば、騒音の音質を更に向上させることができる。
上記実施例においては、転動体としてボールを用いたリニアガイド装置を例に説明したが、転動体としてころを用いたリニアガイド装置においても同様である。この場合に負荷路を形成するレール転動体ガイド面とスライダ転動体ガイド面はころが転動するレール軌道面とスライダ軌道面で構成され、レール軌道面および／もしくはスライダ軌道面の少なくともころの転動する転動面の軸方向の算術平均粗さＲａを上記実施例と同様の粗さに形成すれば同様の効果を得ることができる。

実施例のリニアガイド装置を示す斜視図 実施例のスライダ軌道溝の軸方向の表面粗さの測定結果を示すグラフ 通常のスライダ軌道溝の軸方向の表面粗さの測定結果を示すグラフ 実施例のリニアガイド装置の周波数解析結果を示すグラフ 通常のリニアガイド装置の周波数解析結果を示すグラフ スライダ軌道溝の表面粗さの相違による騒音を示すグラフ レール軌道溝の表面粗さの相違による騒音を示すグラフ

符号の説明

１ リニアガイド装置
２ レール
３ 段付ボルト穴
４ レール軌道溝
５ スライダ
５ａ ねじ穴
５ｂ 袖壁
６ スライダ軌道溝
７ ボール
８ エンドキャップ
９ 戻り路
１０ 方向転換路

Claims (6)

1. レール転動体ガイド面を備えたレールと、前記レール転動体ガイド面に対向するスライダ転動体ガイド面を有し、前記レールを直線的に移動する鞍状のスライダと、前記レール転動体ガイド面とスライダ転動体ガイド面とにより形成される負荷路を転動する転動体とを備えたリニアガイド装置において、
   前記スライダ転動体ガイド面の転動体が転動する転動面の軸方向の表面粗さを、算術平均粗さＲａで０．０２５μｍ未満としたことを特徴とするリニアガイド装置。
2. 請求項１において、
   前記スライダ転動体ガイド面の転動体が転動する転動面の軸方向の表面粗さを、算術平均粗さＲａで０．００１μｍ以上としたことを特徴とするリニアガイド装置。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記レール転動体ガイド面の転動体が転動する転動面の軸方向の表面粗さを、算術平均粗さＲａで０．０２５μｍ未満としたことを特徴とするリニアガイド装置。
4. 請求項３において、
   前記レール転動体ガイド面の転動体が転動する転動面の軸方向の表面粗さを、算術平均粗さＲａで０．００１μｍ以上としたことを特徴とするリニアガイド装置。
5. レール転動体ガイド面を備えたレールと、前記レール転動体ガイド面に対向するスライダ転動体ガイド面を有し、前記レールを直線的に移動する鞍状のスライダと、前記レール転動体ガイド面とスライダ転動体ガイド面とにより形成される負荷路を転動する転動体とを備えたリニアガイド装置において、
   前記レール転動体ガイド面の転動体が転動する転動面の軸方向の表面粗さを、算術平均粗さＲａで０．０２５μｍ未満としたことを特徴とするリニアガイド装置。
6. 請求項５において、
   前記レール転動体ガイド面の転動体が転動する転動面の軸方向の表面粗さを、算術平均粗さＲａで０．００１μｍ以上としたことを特徴とするリニアガイド装置。