JP2007107683A - 直動案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スライダの作動性向上を図ることのできる直動案内装置を提供する。
【解決手段】 スライダ本体上に形成されたスライダ側軌道面１４に対して緩やかに傾斜した面取り部２１（例えば傾斜角度αが１４度以下）をスライダ側軌道面１４の長手方向端部に形成し、面取り部２１の傾斜面２１ａ上を転動体１５が滑らかに転動させるようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、直線運動する物体をその移動方向に案内する手段として産業機械などで用いられる直動案内装置に関する。

工作機械などの産業機械で用いられる直動案内装置は、案内レールと、この案内レール上に形成された直線状のレール側軌道面と対向するスライダ側軌道面を有するスライダ本体と、このスライダ本体の端面部に接合された一対のエンドキャップとを備えており、上記レール側軌道面とスライダ側軌道面との間には、球状あるいは円筒状に形成された多数の転動体が転動自在に組み込まれている。これらの転動体はスライダ本体とエンドキャップとからなるスライダが案内レールの長手方向に相対移動することによってレール側軌道面及びスライダ側軌道面を転動するようになっており、これらの軌道面を転動した転動体は、エンドキャップ内に形成された転動体方向転換路を転動し、さらにスライダ本体内に形成された転動体戻し用貫通路を転動して循環するようになっている。

このような直動案内装置では、スライダ側軌道面と転動体方向転換路との継ぎ部に段差が生じると、この段差に転動体が衝突することによってスライダの騒音特性が低下したり、転動体にエッジロードが発生したりするなどの難点がある。そこで、図９に示すようなクラウニング部２２を熱処理が施されたスライダ側軌道面１４の長手方向端部に形成して、スライダ側軌道面１４と転動体方向転換路との継ぎ部に段差が発生することを抑制した直動案内装置が知られている（特許文献１−３及び非特許文献１参照）。
特開平４−１０２７１５号公報 特開２００１−２７１８３５号公報 特開２００３−３５３１４号公報 NSK Technical Journal No. 669(2000)

しかしながら、上述した直動案内装置では、図９に示すクラウニング部２２の傾斜角度αがスライダ側軌道面１４に対してほぼ４５度となっている。このため、エンドキャップの転動体方向転換路を転動した転動体がレール側軌道面とスライダ側軌道面との間に形成された負荷側転動路に入ろうとすると、クラウニング部２２の傾斜面に転動体が衝突することによってスライダの摺動抵抗が大きく変動することから、スライダの作動性を大きく低下させるおそれがあった。
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、スライダの作動性向上を図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ものである。

上記の目的を達成するために、本発明に係る直動案内装置は、案内レールと、該案内レール上に形成された直線状のレール側軌道面と対向するスライダ側軌道面を有するスライダ本体と、該スライダ本体の端面部に接合された一対のエンドキャップと、前記スライダ本体及び前記エンドキャップからなるスライダの相対的直線運動に伴って前記レール側軌道面及び前記スライダ側軌道面上を転動すると共に前記スライダ本体内に形成された転動体戻し用貫通路および前記エンドキャップ内に形成された転動体方向転換路を転動する多数の転動体とを備えた直動案内装置であって、前記スライダ側軌道面に対して緩やかに傾斜した面取り部を前記スライダ側軌道面の長手方向端部に形成したことを特徴とする。

本発明に係る直動案内装置において、前記面取り部は前記スライダ本体を切削加工して形成することが好ましい。この場合の切削加工は、スライダ側軌道面を熱処理する前に行なうのが望ましい。また、前記スライダ側軌道面の長手方向に沿う前記面取り部の長さをＬｍ、前記多数の転動体のうち隣り合う二つの転動体の中心間距離をＳとしたとき、前記面取り部は０．２５Ｓ≦Ｌｍ≦Ｓの関係を満たすように前記スライダ側軌道面の長手方向端部に形成されていることが好ましい。さらに、前記面取り部は前記スライダ側軌道面に対して１４度以下の傾斜角度を有することが好ましい。また、前記スライダ本体は前記スライダ側軌道面の長手方向端部にクラウニング部を有する構成であってもよい。

本発明に係る直動案内装置では、スライダ側軌道面に対して緩やかに傾斜した面取り部をスライダ側軌道面の長手方向端部に形成したことにより、転動体が面取り部の傾斜面に衝突することがなく、転動体が面取り部の傾斜面上を滑らかに転動する。したがって、スライダの摺動抵抗の変化を小さく抑えることができ、スライダの作動性向上を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る直動案内装置の概略構成を示す一部断面平面図、図２は図１のII−II断面図である。図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る直動案内装置１０は案内レール１１、スライダ本体１３及びエンドキャップ１６Ａ，１６Ｂを備えており、案内レール１１の左右側面部には、レール側軌道面１２が案内レール１１の長手方向に沿って二つずつ形成されている。

レール側軌道面１２はスライダ本体１３に形成されたスライダ側軌道面１４（図２参照）と各々対向しており、レール側軌道面１２とスライダ側軌道面１４との間には、球状に形成された多数の転動体１５（図１参照）が転動自在に設けられている。なお、レール側軌道面１２及びスライダ側軌道面１４は、本実施形態では、その断面が円弧形状をなしているが、転動体１５が円筒状に形成されている場合には、レール側軌道面１２及びスライダ側軌道面１４は平面状であってもよい。

スライダ本体１３はエンドキャップ１６Ａ，１６Ｂと共にリニアガイド装置１０のスライダ１７を構成しており、エンドキャップ１６Ａ，１６Ｂには、複数の転動体方向転換路１８がレール側軌道面１２及びスライダ側軌道面１４に対応して形成されている。これらの転動体方向転換路１８はほぼＵ字状に湾曲しており、スライダ１７の相対的直線運動に伴ってレール側軌道面１２及びスライダ側軌道面１４を転動した転動体１５は、転動体方向転換路１８を経由してスライダ本体１３内に形成された転動体戻し用貫通路１９（図１参照）に導入されるようになっている。

エンドキャップ１６Ａ，１６Ｂは複数のボルト（図示せず）によりスライダ本体１３の端面部に接合されており、これらエンドキャップ１６Ａ，１６Ｂの正面部には、案内レール１１とスライダ１７との間に形成された間隙をシールするサイドシール２０が取り付けられている。
図３は図１に示すスライダ本体の正面図、図４は図３のIV−IV断面図であり、これらの図に示すように、各スライダ側軌道面１４の長手方向端部には面取り部２１が形成されている。この面取り部２１はスライダ側軌道面１４に対して緩やかに傾斜しており、その傾斜角度αはα≦１４°（例えばα＝８°）となっている。

また、面取り部２１は熱処理が施される前のスライダ側軌道面１４を切削加工して形成されており、スライダ側軌道面１４の長手方向に沿う面取り部２１の長さをＬｍ、隣り合う二つの転動体１５の中心間距離をＳとしたとき、面取り部２１は０．２５Ｓ≦Ｌｍ≦Ｓ（例えばＬｍ＝０．４４Ｓ）の関係を満たすようにスライダ側軌道面１４の長手方向端部に形成されている。

このように構成される直動案内装置では、スライダ側軌道面１４に対して緩やかに傾斜した面取り部２１をスライダ側軌道面１４の長手方向端部に形成したことにより、転動体方向転換路１８を通過した転動体１５が面取り部２１の傾斜面２１ａ上を滑らかに転動する。したがって、図７に示すようなクラウニング部２２（Ｌｍ＝０．０６Ｓ、α＝４５°）をスライダ側軌道面１４の長手方向端部に形成したものと比較して、スライダ１７の作動抵抗の変化を小さく抑えることができるので、スライダ１７の作動性向上を図ることができる。
また、熱処理が施される前のスライダ本体１３を切削加工して面取り部２１をスライダ側軌道面１４の長手方向端部に形成したことにより、安定した品質の面取り部２１を低コストで形成することができる。

図５は図１〜図４に示した直動案内装置（Ｌｍ＝０．４４Ｓ、α＝８°）を用いてスライダの摺動抵抗の変化をストローク長：１００ｍｍ、スライダ移動速度：１ｍ／ｍｉｎ、使用潤滑剤：ＡＳ２グリースの試験条件で測定した結果を示す図で、図６は図９に示した従来の直動案内装置（Ｌｍ＝０．０６Ｓ、α＝４５°）を用いてスライダの摺動抵抗の変化をストローク長：１００ｍｍ、スライダ移動速度：１ｍ／ｍｉｎ、使用潤滑剤：ＡＳ２グリースの試験条件で測定した結果を示す図である。これらの図から明らかなように、スライダ側軌道面の長手方向端部に形成される面取り部２１の長さをＬｍ＝０．４４Ｓにすると共に面取り部２１の傾斜角度をα＝８°にすると、面取り部の長さＬｍと傾斜角度αがＬｍ＝０．０６Ｓ、α＝４５°であるものと比較して、スライダの摺動抵抗の変化が小さくなることがわかる。

また、図７に示すように、面取り部２１の長さを０．２５Ｓ≦Ｌｍ≦Ｓにすると、面取り部の長さがＬｍ＜０．２５Ｓの場合と比較して、スライダの摺動抵抗の変化率が小さくなることがわかる。さらに、図７に示すように、面取り部２１の傾斜角度をα≦１４°にすると、面取り部の傾斜角度がα＞１４°の場合と比較して、スライダの摺動抵抗の変化率が小さくなることがわかる。
したがって、スライダ側軌道面の長手方向端部に形成される面取り部の長さＬｍを０．２５Ｓ≦Ｌｍ≦Ｓとし、かつ面取り部の傾斜角度αをα≦１４°とすることにより、スライダの摺動抵抗の変化率が小さくなるので、スライダの作動性を高めることができる。

図１に示した実施形態では転動体が球状のものを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば転動体が円筒状に形成された直動案内装置についても本発明を適用することができる。
また、上述した実施形態ではスライダ本体を切削加工して面取り部をスライダ側軌道面の長手方向端部に形成したが、切削加工以外の方法（たとえば手加工、専用治具による機械加工）でも面取り部をスライダ側軌道面の長手方向端部に形成することが可能であるが、品質安定性および加工コストなどを考慮すると切削加工により面取り部を形成することが望ましい。

図８は本発明の第２の実施形態に係る直動案内装置の要部を示す図であり、この第２の実施形態が図４に示した第１の実施形態と異なる点は、面取り長さがＬｍの面取り部２１とクラウニング長さがＬｃのクラウニング部２２とをスライダ側軌道面１４の長手方向端部に形成した点である。
このように、スライダ側軌道面１４の長手方向端部に面取り部２１とクラウニング部２２の両方を形成することにより、スライダ側軌道面１４に対する面取り部２１の傾斜角度αがより緩やかな傾斜角度となるので、スライダ１７の作動抵抗の変化をより小さく抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る直動案内装置の概略構成を示す一部断面平面図である。 図１のII−II断面図である。 図１に示すスライダ本体の正面図である。 図３のIII−III断面図である。 面取り部の傾斜角度が８度の直動案内装置を用いてスライダの摺動抵抗の変化を測定した結果を示す図である。 クラウニング部の傾斜角度が４５度の直動案内装置を用いてスライダの摺動抵抗の変化を測定した結果を示す図である。 スライダ側軌道面の長手方向端部に形成される面取り部の長さ及び傾斜角度とスライダの摺動抵抗の変化率との関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る直動案内装置の要部を示す図である。 従来の直動案内装置の一部を示す断面図である。

符号の説明

１０ 直動案内装置
１１ 案内レール
１２ レール側軌道面
１３ スライダ本体
１４ スライダ側軌道面
１５ 転動体
１６ エンドキャップ
１７ スライダ
１８ 転動体方向転換路
１９ 転動体戻し用貫通路
２０ サイドシール
２１ 面取り部

Claims (5)

1. 案内レールと、該案内レール上に形成された直線状のレール側軌道面と対向するスライダ側軌道面を有するスライダ本体と、該スライダ本体の端面部に接合された一対のエンドキャップと、前記スライダ本体及び前記エンドキャップからなるスライダの相対的直線運動に伴って前記レール側軌道面及び前記スライダ側軌道面上を転動すると共に前記スライダ本体内に形成された転動体戻し用貫通路および前記エンドキャップ内に形成された転動体方向転換路を転動する多数の転動体とを備えた直動案内装置であって、
   前記スライダ側軌道面に対して緩やかに傾斜した面取り部を前記スライダ側軌道面の長手方向端部に形成したことを特徴とする直動案内装置。
2. 前記面取り部は、前記スライダ本体を切削加工して形成されていることを特徴とする請求項１記載の直動案内装置。
3. 前記スライダ側軌道面の長手方向に沿う前記面取り部の長さをＬｍ、前記多数の転動体のうち隣り合う二つの転動体の中心間距離をＳとしたとき、前記面取り部は０．２５Ｓ≦Ｌｍ≦Ｓの関係を満たすように前記スライダ側軌道面の長手方向端部に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の直動案内装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項記載の直動案内装置において、前記スライダ側軌道面に対する前記面取り部の傾斜角度を１４度以下としたことを特徴とする直動案内装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項記載の直動案内装置において、前記スライダ本体は前記スライダ側軌道面の長手方向端部にクラウニング部を有することを特徴とする直動案内装置。

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