JP2008032179A - 直動案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化と圧縮方向負荷能力の向上を可能とする直動案内装置の提供。
【解決手段】案内レール１２と、案内レール１２上を相対移動可能に跨設したスライダ２８と、を備える直動案内装置１０において、スライダ２８の内側面３２と案内レール１２の上面１４Ｔとの間に、ころ形転動体５０Ｔを転動しつつ移動させるとともに、案内レール１２を基台上に固定するボルトのボルト挿通穴４０が開口する面と、案内レール１２の上面１４Ｔとを、互いに別の面によって形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、案内レールと、案内レール上に跨設したスライダと、を備え、案内レールとスライダとの間における転動体の転動と移動とを介して、案内レール上をスライダが相対移動する直動案内装置に関する。

従来ある直動案内装置は、軸方向に延長された案内レールと、この案内レール上に跨設されたスライダとを備えている。案内レールとスライダとの間で、転動体が転動しつつ移動し、この転動体の転動と移動とを介して、案内レール上をスライダが相対移動する。転動体には、球形転動体ところ形転動体とがある。
多くの案内レールは、その上面から底面まで貫通するボルト挿通穴を有し、ボルト挿通穴の一端が案内レールの上面の幅方向中央に開口している（例えば、特許文献１、２を参照）。このボルト挿通穴に挿通したボルトが、案内レールを基台上にボルト止めしている。なお、以下の説明において、ボルト挿通穴とは、螺子穴と段部とを有し、螺子穴にボルトの螺子部が螺合し、段部にボルトの頭部が納まるものをいうこととする。

ボルト挿通穴が案内レールの上面の幅方向中央部分に開口していれば、転動体はこの幅方向中央部分を転動しつつ移動できない。かかる案内レールを有する直動案内装置においては、転動体が案内レールの側面上や、案内レールの上面の幅方向両端部分を転動しつつ移動する構成となっている。
また、ボルト挿通穴を案内レールに形成する代わりに、底面にタップを形成した案内レールも存在する。以下の説明において、タップとは、ボルトの螺子部が螺合する螺子穴のみを有し、ボルトの頭部が納まる段部を有しないものをいうこととする。タップを形成した案内レールにおいても、転動体が案内レールの側面上や、案内レールの上面の幅方向両端部分を転動しつつ移動する構成となっている。
実用新案登録第３０６４４５２号公報 特開２０００−５５０４７号公報

上記した従来の直動案内装置には以下の問題が存在する。
直動案内装置においては、スライダが案内レール上を軽快に相対移動することが求められる。例えば、直動案内装置のスライダに機械のテーブルを載せて固定し、直動案内装置によってテーブルの位置を精密に制御するような場合、スライダが案内レール上を軽快に相対移動可能であることは必須の条件である。

スライダに固定されるテーブルの質量が重い場合、大きな圧縮方向の負荷がテーブルから直動案内装置に働く。直動案内装置を大型化すれば、大きな圧縮方向の負荷に容易に耐えることができる。しかし、大型化した直動案内装置を使用すると、直動案内装置の質量が重くなるとともに、直動案内装置を設置するために大きなスペースが必要になるといった問題が生じる。
小型の直動案内装置を使用し、重量やスペース上の問題を解消したとしても、直動案内装置の負荷能力が小さくなってしまい、直動案内装置の寿命が短くなるという問題が新たに生じる。

転動体が球形転動体である場合、直動案内装置の基本動定格加重（すなわち、直動案内装置の圧縮方向負荷能力）は転動体の直径の３５／２７乗に比例する。また、転動体がころ形転動体である場合、直動案内装置の圧縮方向負荷能力は転動体の直径の２．１乗に比例する。直動案内装置の圧縮方向負荷能力を効率よく向上させようとするならば、転動体の直径を大きくしてやればよい。しかし、転動体の直径を大きくすると、スライダの高さが高くなり、直動案内装置全体が大型化してしまう。
本発明は、上記問題を解決するものであり、小型化と圧縮方向負荷能力の向上を可能とする直動案内装置を提供することである。

本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明に係る直動案内装置は、案内レールと、案内レール上を相対移動可能に跨設したスライダと、を備え、前記スライダの内側面と、この内側面に対向する前記案内レールの上面と、の間を、転動体が転動しつつ移動し、前記案内レールを基台上に固定するボルトのボルト穴が開口する面と、前記案内レールの上面と、が、互いに異なる面である。

案内レールを基台上に固定するボルトのボルト穴が開口する面と、案内レールの上面とが、互いに異なる面によって形成されているので、ボルト穴が案内レールの上面に開口することがない。したがって、案内レールの上面の幅方向にわたって、転動体の転動と移動を妨げるものがない。転動体は、案内レールの上面の幅方向のいずれの部分をも転動しつつ移動できる。
また、転動体は、案内レールの上面の幅方向のいずれの部分をも転動しつつ移動できるので、案内レールの上面の球形転動体の列の数を増やすことができる。また、案内レールの上面のころ形転動体の列の数を増やしたり、ころ形転動体の胴長を長くすることもできる。

転動体が球形転動体である場合、直動案内装置の圧縮方向負荷能力は転動体の列の数の０．７乗に比例する。転動体がころ形転動体である場合、直動案内装置の圧縮方向負荷能力は転動体の胴長の７／９乗に比例し、転動体の列の数の７／９乗に比例する。したがって、球形転動体やころ形転動体の列の数を増やしたり、ころ形転動体の胴長を長くすれば、直動案内装置を大型化することなく、直動案内装置の圧縮方向負荷能力を向上させることができる。また、圧縮方向負荷能力が向上した分だけ、転動体の直径を小さくすれば、圧縮方向負荷能力を維持しつつ直動案内装置を小型化することができる。
なお、ボルト穴は、ボルト挿通穴とタップの両方を含むものとする。

請求項２の発明に係る直動案内装置は、請求項１に記載の直動案内装置であって、前記案内レールの上面の幅方向において、前記スライダの内側面と前記案内レールの上面との間で転動しつつ移動する転動体を、前記案内レールの上面に投影した影の長さの合計が、前記案内レールの上面の幅方向の長さの６０％以上である。

案内レールの上面の幅方向において、スライダの内側面と案内レールの上面との間で転動しつつ移動する転動体を、案内レールの上面に投影した影の長さの合計が、案内レールの上面の幅方向の長さの６０％未満である場合、球形転動体やころ形転動体の列の数を増やすことには限界がある。また、ころ形転動体の胴長を長くすることにも限界がある。このため、直動案内装置を大型化することなしに、直動案内装置の圧縮方向負荷能力を向上させることが困難である。圧縮方向負荷能力を低下させることなく直動案内装置を小型化することも困難である。

案内レールの上面の幅方向において、スライダの内側面と案内レールの上面との間で転動しつつ移動する転動体を、案内レールの上面に投影した影の長さの合計が、案内レールの上面の幅方向の長さの６０％以上である場合、球形転動体やころ形転動体の列の数を増やすことが容易である。また、ころ形転動体の胴長を長くすることも容易である。このため、直動案内装置を大型化することなしに、直動案内装置の圧縮方向負荷能力を向上させることが容易になる。圧縮方向負荷能力を低下させることなく直動案内装置の小型化することも容易になる。
したがって、案内レールの上面の幅方向において、スライダの内側面と案内レールの上面との間で転動しつつ移動する転動体を、案内レールの上面に投影した影の長さの合計が、案内レールの上面の幅方向の長さの６０％以上である。

請求項３の発明に係る直動案内装置は、請求項１又は請求項２に記載の直動案内装置であって、前記案内レールが、この案内レールの両側面のうちの少なくともいずれか一方の側面から側方に向かって張り出した縁部を有し、当該縁部に、前記案内レールを基台上に固定するボルトのボルト穴が形成されている。
ボルト穴が案内レールの両側面のうちの少なくともいずれか一方の面から側方に向かって張り出した縁部に形成されるので、ボルト穴が案内レールの上面に開口することがなくなる。案内レールの上面の幅方向にわたって、転動体の転動と移動を妨げるものは存在せず、転動体は案内レールの上面の幅方向のいずれの部分においても転動し移動できる。

請求項４の発明に係る直動案内装置は、請求項１又は請求項２に記載の直動案内装置であって、前記案内レールを基台上に固定するボルトのボルト穴が、前記案内レールの両側面のうちの少なくともいずれか一方の側面に開口している。
ボルト穴が案内レールの両側面のうちの少なくともいずれか一方の面に開口しており、案内レールの側面を基台上に密着させて固定することができる。基台上に案内レールを固定する際に、案内レールがとり得る姿勢の自由度が大きくなる。

本発明は、上記のような直動案内装置であるので、小型化と圧縮方向負荷能力の向上とが可能になる。

本発明を実施するための最良の形態を図１を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る直動案内装置の構成図である。
直動案内装置１０は、案内レール１２と、案内レール１２上を相対移動可能に跨設したスライダ２８と、を備えている。
案内レール１２は、その左右の側面１４Ｓにそれぞれ１条の転動体転動面１８Ｓを有し、上面１４Ｔに１条の転動体転動面１８Ｔを有している。転動体転動面１８Ｓ、１８Ｔは案内レール１２の軸方向にそれぞれ延びている。案内レール１２の上面１４Ｔの幅方向の長さはＷ１である。

案内レール１２の左右の側面１４Ｓの下部から側方に向かって縁１６がそれぞれ張り出している。縁１６には上下方向に貫通するボルト挿通穴４０がボルト穴として形成されている。案内レール１２は、ボルト挿通穴４０に挿通したボルト（図示せず）によって基台（図示せず）の上にボルト止めされている。ボルト挿通穴４０に挿通したボルトの頭部はボルト挿通穴４０の段部に納まっており、ボルト挿通穴４０の外には突出していない。

スライダ２８は「コ」の字形の断面が軸方向に連続する形状を有する。スライダ２８の「コ」の字形の内側面３２が案内レール１２の上面１４Ｔ及び側面１４Ｓの上側部分に対向している。内側面３２上には、転動体転動面１８Ｓに対向する転動体転動面３６Ｓと、転動体転動面１８Ｔに対向する転動体転動面３６Ｔと、が形成されている。
スライダ２８の「コ」の字形の袖部３０の下面は、案内レール１２の縁１６の上面とわずかな隙間をあけて対向している。

互いに対向する転動体転動面１８Ｓと転動体転動面３６Ｓとの間に挟まれてできる空間が、スライダ２８内に形成された転動体無限循環回路（図示せず）の一部をなしている。この転動体無限循環回路内には、多数のころ形転動体５０Ｓが転動可能かつ移動可能に装填されており、ころ形転動体５０Ｓが転動体無限循環回路を無限循環する構成となっている。

同様に、互いに対向する転動体転動面１８Ｔと転動体転動面３６Ｔとの間に挟まれてできる空間が、スライダ２８内に形成された他の転動体無限循環回路（図示せず）の一部をなしている。この転動体無限循環回路内には、多数のころ形転動体５０Ｔが転動可能かつ移動可能に装填されており、ころ形転動体５０Ｔが転動体無限循環回路を無限循環する構成となっている。
ころ形転動体５０Ｔの胴長はＷ２である。ころ形転動体５０Ｔを案内レール１２の上面１４Ｔに投影した影の長さはＷ２であり、次式（１）の関係が成立している。
Ｗ１≧Ｗ２≧０．６・Ｗ１ ・・・（１）

このように構成された直動案内装置１０では、ボルト挿通穴４０が縁１６に形成されており、ボルト挿通穴４０が案内レール１２の上面１４Ｔに開口していない。すなわち、案内レール１２の上面１４Ｔの幅方向のいずれの部分にも、ころ形転動体５０Ｔの転動と移動を妨げる穴が存在しない。転動体転動面１８Ｔを案内レール１２の上面１４Ｔの幅方向のいずれの部分に形成することも可能である。式（１）が成立する範囲内でころ形転動体５０Ｔの胴長Ｗ２を長くすることが可能である。

直動案内装置１０の圧縮方向負荷能力はころ形転動体５０Ｔの胴長Ｗ２の７／９乗に比例するので、ころ形転動体５０Ｔの胴長Ｗ２を最大Ｗ１まで増加させれば、胴長Ｗ２の増加分だけ直動案内装置１０の圧縮方向負荷能力が向上する。式（１）の範囲内で胴長Ｗ２を増加させるのであれば、ころ形転動体５０Ｔが無限循環する転動体無限循環回路の幅もＷ１以内に収まり、スライダ２８が幅方向に大型化することを防止できる。

また、直動案内装置１０の圧縮方向負荷能力が向上した分だけ、ころ形転動体５０Ｔの直径を小さくすることができる。ころ形転動体５０Ｔの直径を小さくすれば、ころ形転動体５０Ｔが無限循環する転動体無限循環回路の高さを低くできる。この結果、スライダ２８の高さを低くでき、圧縮方向負荷能力を維持しながら直動案内装置１０を小型化できる。

なお、本発明に係る直動案内装置の構成は上記した実施形態に限定されるものではないことは勿論である。例えば、図２の変形例１から図１８の変形例１７に示すような直動案内装置の構成とすることが可能である。
図２の変形例１、図３の変形例２において、案内レール１２の上面１４Ｔに、複数条の転動体転動面１８Ｔが形成されている。スライダ２８の「コ」の字形の内側面３２上には、複数条の転動体転動面３６Ｔが形成されている。

互いに対向する転動体転動面１８Ｔと転動体転動面３６Ｔとの間に挟まれてできる空間が、それぞれ、スライダ２８内に形成された転動体無限循環回路の一部をなし、この転動体無限循環回路内に多数のころ形転動体５０Ｔが転動可能かつ移動可能に装填されている。
ころ形転動体５０Ｔの列の数を増やすことにより、直動案内装置１０の圧縮方向負荷能力が向上する。また、ころ形転動体５０Ｔを案内レール１２の上面１４Ｔに投影した影の長さの合計を長くすることによっても、直動案内装置１０の圧縮方向負荷能力が向上する。圧縮方向負荷能力が向上した分だけ、ころ形転動体５０Ｔの直径を小さくすれば、圧縮方向負荷能力を維持しつつ直動案内装置１０を小型化できる。

図４の変形例３、図５の変形例４において、案内レール１２の左右の側面１４Ｓには、それぞれ１条の転動体転動溝２０Ｓが形成されており、案内レール１２の上面１４Ｔには複数条の転動体転動溝２０Ｔが形成されている。スライダ２８の「コ」の字形の内側面３２上には、転動体転動溝２０Ｓに対向する転動体転動溝３８Ｓと、転動体転動面１８Ｔに対向する転動体転動溝３８Ｔと、が形成されている。

互いに対向する転動体転動面２０Ｓと転動体転動面３８Ｓとの間に挟まれてできる空間が、スライダ２８内に形成された転動体無限循環回路の一部をなし、この転動体無限循環回路内に多数の球形転動体５２が装填されている。同様に、互いに対向する転動体転動面１８Ｔと転動体転動面３６Ｔとの間に挟まれてできる空間が、スライダ２８内に形成された他の転動体無限循環回路の一部をなし、この転動体無限循環回路内に多数のころ形転動体５０Ｔが転動可能かつ移動可能に装填されている。

球形転動体５２の列の数を増やすことにより、直動案内装置１０の圧縮方向負荷能力が向上する。圧縮方向負荷能力が向上した分だけ、球形転動体５２の直径を小さくすれば、圧縮方向負荷能力を維持しつつ直動案内装置１０を小型化できる。
図６の変形例５、図７の変形例６、図８の変形例７において、案内レール１２の上面１４Ｔとスライダ２８の内側面３２との間をころ形転動体５０Ｔが転動しつつ移動し、案内レール１２の側面１４Ｓとスライダ２８の内側面３２との間を球形転動体５２が転動しつつ移動する。

ころ形転動体５０Ｔの列の数を増やすことにより、直動案内装置１０の圧縮方向負荷能力が向上する。また、ころ形転動体５０Ｔを案内レール１２の上面１４Ｔに投影した影の長さの合計を長くすることによっても、直動案内装置１０の圧縮方向負荷能力が向上する。圧縮方向負荷能力が向上した分だけ、ころ形転動体５０Ｔの直径を小さくすれば、圧縮方向負荷能力を維持しつつ直動案内装置１０を小型化できる。

図９の変形例８、図１０の変形例９において、案内レール１２の各縁１６にボルト穴として上下に貫通するタップ４２Ｔが形成されている。
図１１の変形例１０、図１２の変形例１１において、案内レール１２の左右の側面１４Ｓの下部に、側方に向かって張り出す縁が形成されてはおらず、代わりに、案内レール１２の底面１４Ｂにボルト穴としてタップ４２Ｃが形成されている。タップ４２Ｃは案内レール１２の上面１４Ｔまで貫通してはおらず、案内レール１２の上面１４Ｔにタップ４２Ｃは開口していない。

図１３の変形例１２において、案内レール１２の一方の側面１４Ｓから他方の側面１４Ｓまで、ボルト挿通穴４０が貫通している。ボルト挿通穴４０を用いて、案内レール１２の側面１４Ｓを基台上に密着させて固定することができる。
図１４の変形例１３において、案内レール１２は、一方の側面１４Ｓのみに１条の転動体転動面１８Ｓを有する。スライダ２８は、「Ｌ」の字形の断面が軸方向に連続する形状を有し、スライダ２８の「Ｌ」の字形の内側面３４が案内レール１２の上面１４Ｔ及び一方の側面１４Ｓに対向している。スライダ２８の内側面３４上には、転動体転動面１８Ｓに対向する転動体転動面３６Ｓと、転動体転動面１８Ｔに対向する転動体転動面３６Ｔと、が形成されている。

互いに対向する転動体転動面１８Ｓと転動体転動面３６Ｓとの間に挟まれてできる空間が、スライダ２８内に形成された転動体無限循環回路の一部をなし、この転動体無限循環回路内に多数のころ形転動体５０Ｓが装填されている。
同様に、互いに対向する転動体転動面１８Ｔと転動体転動面３６Ｔとの間に挟まれてできる空間が、スライダ２８内に形成された他の転動体無限循環回路の一部をなし、この転動体無限循環回路内には多数のころ形転動体５０Ｔが装填されている。

図１５の変形例１４、図１６の変形例１５において、案内レール１２の一方の側面１４Ｓの下部に、側方に向かって張り出す縁１６が形成されている。そして、この縁１６に上下方向に貫通するボルト挿通穴４０が形成されている。
図１７の変形例１６において、案内レール１２の一方の側面１４Ｓの下部に、側方に向かって張り出す縁１６が形成されている。縁１６には、上下方向に貫通するボルト挿通穴４０がボルト穴として形成されている。案内レール１２の底面１４Ｂには、タップ４２Ｃがボルト穴として形成されている。タップ４２Ｃは案内レール１２の上面１４Ｔまで貫通してはおらず、案内レール１２の上面１４Ｔにタップ４２Ｃは開口していない。

図１８の変形例１７において、案内レール１２の一方の側面１４Ｓの下部に、側方に向かって張り出す縁１６が形成されている。縁１６には、上下方向に貫通するタップ４２Ｔがボルト穴として形成されている。案内レール１２の底面１４Ｂには、タップ４２Ｃがボルト穴として形成されている。タップ４２Ｃは案内レール１２の上面１４Ｔまで貫通してはおらず、案内レール１２の上面１４Ｔにタップ４２Ｃは開口していない。

本発明に係る直動案内装置の構成図である。 変形例１に係る直動案内装置の構成図である。 変形例２に係る直動案内装置の構成図である。 変形例３に係る直動案内装置の構成図である。 変形例４に係る直動案内装置の構成図である。 変形例５に係る直動案内装置の構成図である。 変形例６に係る直動案内装置の構成図である。 変形例７に係る直動案内装置の構成図である。 変形例８に係る直動案内装置の構成図である。 変形例９に係る直動案内装置の構成図である。 変形例１０に係る直動案内装置の構成図である。 変形例１１に係る直動案内装置の構成図である。 変形例１２に係る直動案内装置の構成図である。 変形例１３に係る直動案内装置の構成図である。 変形例１４に係る直動案内装置の構成図である。 変形例１５に係る直動案内装置の構成図である。 変形例１６に係る直動案内装置の構成図である。 変形例１７に係る直動案内装置の構成図である。

符号の説明

１０ 直動案内装置
１２ 案内レール
１４Ｔ 案内レールの上面
１４Ｓ 案内レールの側面
１４Ｂ 案内レールの底面
１６ 縁
１８Ｓ、１８Ｔ 案内レールの転動体転動面
２０Ｓ、２０Ｔ 案内レールの転動体転動溝
２８ スライダ
３０ スライダの袖部
３２、３４ スライダの内側面
３６Ｓ、３６Ｔ スライダの転動体転動面
３８Ｓ、３８Ｔ スライダの転動体転動溝
４０ ボルト挿通穴
４２Ｃ、４２Ｔ タップ
５０Ｓ、５０Ｔ ころ形転動体
５２ 球形転動体

Claims (4)

1. 案内レールと、案内レール上を相対移動可能に跨設したスライダと、を備え、
   前記スライダの内側面と、この内側面に対向する前記案内レールの上面と、の間を、転動体が転動しつつ移動し、
   前記案内レールを基台上に固定するボルトのボルト穴が開口する面と、前記案内レールの上面と、が、互いに異なる面であることを特徴とする直動案内装置。
2. 前記案内レールの上面の幅方向において、前記スライダの内側面と前記案内レールの上面との間で転動しつつ移動する転動体を、前記案内レールの上面に投影した影の長さの合計が、前記案内レールの上面の幅方向の長さの６０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の直動案内装置。
3. 前記案内レールが、この案内レールの両側面のうちの少なくともいずれか一方の側面から側方に向かって張り出した縁部を有し、当該縁部に、前記案内レールを基台上に固定するボルトのボルト穴が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の直動案内装置。
4. 前記案内レールを基台上に固定するボルトのボルト穴が、前記案内レールの両側面のうちの少なくともいずれか一方の側面に開口していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の直動案内装置。

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