JP2008106873A - リニアガイド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レール軌道面やスライダ軌道面にクラウニングを設けた場合においてもフレーキングの発生を防止してリニアガイド装置の寿命を向上させる手段を提供する。
【解決手段】レール軌道面４を有するレール２と、レール軌道面４と対向するスライダ軌道面６を有し、レール２を直線的に往復移動するスライダ５と、レール軌道面４とスライダ軌道面６とにより形成される負荷路１０と、負荷路１０を転動する複数のころ７とを備えたリニアガイド装置１において、負荷路１０を転動するころ７の両側の側面７ｂを案内する案内面１８を備えた保持器１７を設け、レール軌道面４および前記スライダ軌道面６に、フルクラウニングを設ける。
【選択図】 図３

Description

本発明は、産業機械や搬送装置等の機械装置の案内部に設けられ、テーブル等の移動台の直線的な移動を案内するリニアガイド装置に関する。

従来のリニアガイド装置は、スライダに設けた戻り路と、エンドキャップに設けた方向転換路と、レールに設けたレール軌道面とスライダに設けたスライダ軌道面とを対向させて形成した負荷路とを連通した循環路に複数のころを装填し、保持板と、スライダ軌道面の保持板と反対側の端部に一体に設けた鍔部との案内面にころの両側の側面を案内させて負荷路を転動させ、レール軌道面の負荷分布荷重が大きくかかる側の片側端部に部分的なクラウニングを施してエッジロードによるフレーキング等を防止している（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−２８０５３７号公報（第５頁段落００２２−００２７、第１図、第２図）

しかしながら、上述した従来の技術においては、レール軌道面の負荷分布荷重が大きくかかる側の片側端部に部分的なころ側に凸のクラウニングを施しているため、レール軌道面のクラウニングが始まる部位、つまりクラウニングが施された面とクラウニングが施されていない平面との境界部に高い接触面圧が発生しやすく、フレーキング発生の起点となる虞があるという問題がある。

また、産業機械等のように組立時のアライメント誤差が発生しやすい機械装置においては、ころの傾きが大きくなり、クラウニングが小さ過ぎると、エッジロードが生じてリニアガイド装置の寿命を低下させる虞があるという問題がある。
更に、産業機械等の機械装置においては、ころの傾きが大きくなるために、ころの側面とこれを案内する鍔部の案内面とが干渉する場合があり、干渉が生じた場合には、その部分での摩擦力の増大や磨耗の発生が危惧され、リニアガイド装置の寿命を低下させる虞があるという問題がある。

このため、産業機械等の機械装置においては、組立時のアライメント誤差を吸収させるために、一般的にころに大きなクラウニングを設けることが行われているが、そのためにはころの外周面に超仕上げ加工やバレル加工により大きなクラウニングを加工する必要があり、加工時間が大幅に延びてころの製造コストを増加させ、このころを一つのスライダに２００個近く用いるリニアガイド装置の製造コストを増大させるという問題がある。

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、レール軌道面やスライダ軌道面にころ側に凸のクラウニングを設けた場合においてもフレーキングの発生を防止してリニアガイド装置の寿命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、レール軌道面を有するレールと、前記レール軌道面と対向するスライダ軌道面を有し、前記レールを直線的に往復移動するスライダと、前記レール軌道面とスライダ軌道面とにより形成される負荷路と、該負荷路を転動する複数のころとを備えたリニアガイド装置において、前記負荷路を転動するころの両側の側面を案内する案内面を備えた保持器を設け、前記レール軌道面および前記スライダ軌道面に、フルクラウニングを設けたことを特徴とする。

これにより、本発明は、レール軌道面および前記スライダ軌道面にフルクラウニング設けたことにより、ころの外周面を常にクラウニングが形成された面と接触させて接触面圧を安定させることができ、エッジロードによる応力を抑制することができ、フレーキングの発生を防止してリニアガイド装置の寿命を向上させることができると共に、レール軌道面およびスライダ軌道面を研削する砥石の形状を単純化して研削加工における加工効率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、図２は図１のＡ−Ａ断面線に沿った右側半断面図、図３は実施例のフルクラウニングを示す説明図、図４は実施例の循環路を示す説明図、図５は実施例の保持ピースを示す説明図である。
なお、図２はエンドキャップを取外した状態を示し、図３は図２のＢ−Ｂ断面線に沿った断面図を示したものである。

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、そのレール２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であるレール取付穴３が所定のピッチで複数設けられている。
４はレール軌道面であり、レール２の両方のレール側面の長手方向に沿って略Ｖ字状に形成された一対の傾斜面である。

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、そのスライダ上面には取付ねじ穴５ａが設けられており、この取付ねじ穴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。
図２において、６はスライダ軌道面であり、スライダ５の両方の袖壁５ｂの内側にレール軌道面４に対向する一対の傾斜面として形成される。

７はころであり、合金鋼等の鋼材で製作された円柱体である。
８は保持ピースであり、樹脂材料等により射出成形等の成形手段で製作され、図５に示すように２点鎖線で示した隣合うころ７の円柱の外周面（円柱面７ａという。）の半径Ｒｋより大きい半径を有する円弧凹面を背面合せで配置した一対の保持面８ａが形成された転動体保持部８ｂと、ころ７の軸方向の両側の側面７ｂに沿って、ころ７の中心Ｃを結ぶ方向に転動体保持部８ｂから両側のころ７の中心Ｃに向かって伸長する一対のガイド腕部８ｃとが形成されており、ころ７を保持し、隣合うころ７を隔置してころ７同士の接触を防止する機能を有している。

９はエンドキャップ（図１参照）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（スライダ移動方向という。）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。
上記の対向配置されたスライダ軌道面６とレール軌道面４との間には、保持ピース８を間装したころ７が転動し、レール２上を移動するスライダ５の荷重を支える負荷路１０が形成される。

また、本実施例のスライダ軌道面６には、図３に示すように、スライダ軌道面６の傾斜面の全体にクラウニング半径Ｒで形成された単一の円弧形状からなる円弧凸面であるフルクラウニングが設けられている。
この場合に、フルクラウニングのクラウニング半径Ｒは、ころ７の直径Ｄｋ（図５参照）の５０倍以上、２００倍以下に形成される。これにより本実施例のスライダ軌道面６には比較的大きなクラウニングが施される。

レール軌道面４の場合も、その傾斜面には前記と同様のフルクラウニングが設けられている。
図２において、１１は戻り路であり、スライダ５の両方の袖壁５ｂに設けられた袖壁５ｂをスライダ移動方向に貫通する貫通穴に嵌合する樹脂製の円柱状のスリーブ１２に保持ピース８のガイド腕部８ｃを案内する案内溝１３を有する長方形断面の貫通穴として形成されており、内部を移動するころ７および保持ピース８を案内する。

図４において、１４はエンドキャップ９に設けられた方向転換路であり、対向配置されたレール軌道面４とスライダ軌道面６とにより形成される負荷路１０と戻り路１１とをそれぞれ接続するための長方形断面を有するＵ字状に湾曲した通路であって、それぞれの方向転換路１４の互いの交差を避けるために襷掛けに立体交差（図２参照）となるように形成され、保持ピース８のガイド腕部８ｃを案内するための湾曲した案内溝１３が形成されており、ころ７および保持ピース８を案内してその循環方向を転向させる機能を有している。

１７ａ、１７ｂ、１７ｃは保持器であり、樹脂材料等で製作され、図１に示すように、それぞれのころ７の側面７ｂとの対向面がころ７の側面７ｂを案内する案内面１８として機能すると共に、それぞれの案内面１８の中央部には、案内面１８に案内されて負荷路１０を転動するころ７の間に間装された保持ピース８のガイド腕部８ｃを案内するためのスライダ移動方向に沿った案内溝１３が設けられている。

従って、本実施例のスライダ軌道面６には、ころ７の側面７ｂの一方を案内する案内面を形成した鍔部は存在しない。
上記の負荷路１０の両端部は、図４に示すように、エンドキャップ９に形成された方向転換路１４とスライダ５に形成された戻り路１１とによりそれぞれ連通されて循環路２０が形成され、この循環路２０には保持ピース８を間装した複数のころ７が装填され、循環路２０に封入された所定の量の潤滑剤、例えばグリースにより潤滑されながらスライダ５の移動に伴ってころ７が循環路２０を循環し、負荷路１０を転動するころ７がその両側の側面７ｂを保持器１７の案内面１８に案内されながらスライダ５に加えられた荷重を往復動自在に支持し、スライダ５がレール２の長手方向に沿った直線往復移動可能に支持される。

本実施例のリニアガイド装置１には、片側に２つ、両側で４つの循環路２０が形成されている。
上記のように、本実施例のレール軌道面４およびスライダ軌道面６には、フルクラウニングが設けられおり、図３に示すように、平面とクラウニングの境界部は存在せず、ころ７の円柱面７ａが常にクラウニングが形成された面と接触するので、組立時のアライメント誤差によりスライダ５に傾きが生じたとしても、接触面圧を安定させると共にエッジロードによる応力を抑制することができ、フレーキングの発生を防止してリニアガイド装置の寿命を向上させることができる。

また、保持器１７にころ７の両側の側面７ｂを案内する案内面１８を設けて、スライダ軌道面６に一体に設ける鍔部を省略してあるので、スライダ軌道面６にフルクラウニングを設けたとしても、図３に示すようにその両端部の角部を鈍角にして砥石の形状を単純化することができ、砥石の欠け等を防止してスライダ軌道面６の研削加工における加工効率を向上させることができる。このことは図２に示すレール軌道面４の場合も同様である。

更に、保持器１７に案内面１８を設けて、スライダ軌道面６に一体に設ける鍔部を省略してあるので、ころ７の側面７ｂと鍔部とが干渉することはなく、ころ７の側面７ｂが保持器１７の案内面１８に接触したとしても、保持器１７は樹脂材料で別体に形成されているので、接触に伴う押圧力は保持器１７の変形に伴う樹脂材料の弾性力のみとなり、摩擦力の増大や磨耗の発生を防止して、負荷路１０におけるころ７の転動を円滑なものとすることができる。

更に、本実施例のレール軌道面４およびスライダ軌道面６に設けるフルクラウニングは、断面形状を単一のクラウニング半径Ｒを有する円弧形状とし、そのクラウニング半径Ｒをころ７の直径Ｄｋの５０倍以上、２００倍以下として比較的大きなクラウニングとしてあるので、スライダ５の傾きが比較的大きい場合においても、エッジロードによりレール軌道面４やスライダ軌道面６に損傷が生じることはなく、リニアガイド装置の寿命を向上させることができる。

このことは、産業機械等のように組立時のアライメント誤差が発生しやすい機械装置の場合に、特に有効である。
また、レール軌道面４およびスライダ軌道面６に比較的大きなクラウニングを設けてあるので、大きなクラウニングを設けたころを用いる必要がなくなり、リニアガイド装置の製造コストを削減することができる。

更に、本実施例のころ７の間には樹脂製の保持ピース８を間装してあるので、ころ７同士の接触を防止して、リニアガイド装置の作動性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、リニアガイド装置の負荷路を転動するころの両側の側面を案内する案内面を備えた保持器を設けると共に、レール軌道面およびスライダ軌道面にフルクラウニングを設けたことによって、ころの外周面である円柱面を常にクラウニングが形成された面と接触させて接触面圧を安定させることができ、フレーキングの発生を防止してリニアガイド装置の寿命を向上させることができると共に、レール軌道面およびスライダ軌道面を研削する砥石の形状を単純化して研削加工における加工効率を向上させることができる。

また、レール軌道面およびスライダ軌道面のフルクラウニングを、ころの直径Ｄｋの５０倍以上、２００倍以下のクラウニング半径Ｒを有する単一の円弧形状としたことによって、レール軌道面およびスライダ軌道面のフルクラウニングを比較的大きなクラウニングとすることができ、組立時のアライメント誤差によりスライダに比較的大きい傾きが生じた場合においても、エッジロードによるレール軌道面やスライダ軌道面の損傷を防止してリニアガイド装置の寿命を向上させることができる他、ころの弾性変形量は、たかだか数μｍより小さく、各軌道面の形状を単一の円弧形状以外に設定した場合、砥石の形状誤差により仕上がった軌道面も誤差を生じ、部分接触して適さないという問題を避けることができる。

なお、上記実施例においては、ころは外周面を円柱面とした円柱体であるとして説明したが、ころの軸方向の中央部に円柱面を残し、その円柱面と側面との間の両端部に比較的小さいクラウニング部を施した台形クラウニングを設けたころを用いるようにしてもよい。このようにしても上記と同様の効果を得ることができる。
また、上記実施例においては、ころの間に保持ピースを間装するとして説明したが、ころをベルト状に連結して保持する保持ベルトとしてもよい。

実施例のリニアガイド装置を示す斜視図 図１のＡ−Ａ断面線の右側半断面図 実施例のフルクラウニングを示す説明図 実施例の循環路を示す説明図 実施例の保持ピースを示す説明図

符号の説明

１ リニアガイド装置
２ レール
３ レール取付穴
４ レール軌道面
５ スライダ
５ａ 取付ねじ穴
５ｂ 袖壁
６ スライダ軌道面
７ ころ
７ａ 円柱面
７ｂ 側面
８ 保持ピース
８ａ 保持面
８ｂ 転動体保持部
８ｃ ガイド腕部
９ エンドキャップ
１０ 負荷路
１１ 戻り路
１２ スリーブ
１３ 案内溝
１４ 方向転換路
１７ 保持器
１８ 案内面
２０ 循環路

Claims (3)

1. レール軌道面を有するレールと、前記レール軌道面と対向するスライダ軌道面を有し、前記レールを直線的に往復移動するスライダと、前記レール軌道面とスライダ軌道面とにより形成される負荷路と、該負荷路を転動する複数のころとを備えたリニアガイド装置において、
   前記負荷路を転動するころの両側の側面を案内する案内面を備えた保持器を設け、
   前記レール軌道面および前記スライダ軌道面に、フルクラウニングを設け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、
   前記ころの外周面に、台形クラウニングを設け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、
   前記レール軌道面および前記スライダ軌道面のフルクラウニングを、前記ころの直径の５０倍以上、２００倍以下のクラウニング半径を有する単一の円弧形状としたことを特徴とするリニアガイド装置。