JP2008175363A - リニアガイド - Google Patents

Abstract

【課題】方向転換路の半径を大きくとりつつ、製造コストを低減すること。
【解決手段】案内レール２の転動体転動溝の断面の円弧の中心を上部突出部６の幅方向端部よりも幅方向内側に形成したため、方向転換路の半径を大きくとることができ、また、上部突出部６及び下部突出部７の外形を全ての部位において幅方向端部に向かって水平方向と１０°以上の角度をなすように形成することで、リニアガイドの製造時に、案内レール２の外形を総形砥石で研削する行程において、案内レール２と総形砥石との接触面積を狭めて、研削部の摩擦や発熱を抑制することができ、案内レール２の加工性を向上することができ、製造コストを低減することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、案内レールとスライダとの間に形成された複数の転動体転動路に転動自在な複数の転動球を有するリニアガイドに関する。

従来、この種のリニアガイドとしては、例えば、直線状に伸びている案内レールと、その案内レールの転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し、前記案内レールに跨架されたスライダと、それら案内レールの転動体転動溝とスライダの転動体転動溝とで構成された転動体転動路の間に挿入された複数の転動球と、を含んで構成され、それら複数の転動球を介してスライダを案内レールの長手方向に沿って相対移動可能としたものがある。
このようなリニアガイドにあっては、通常、スライダは、端面間を貫通する転動体戻り路を有するスライダ本体と、転動体転動路と転動体戻り路との間を連通する湾曲状の方向転換路を有してスライダ本体の軸方向の端面に固定されたエンドキャップと、を備える。

また、このようなリニアガイドにあっては、例えば、方向転換路の半径が大きくなるように、案内レールの上部レール幅よりも下部レール幅が広く形成され、案内レールの下部幅方向端部が、転動体転動溝の断面の中心よりも案内レールの幅方向外側に突き出すように形成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
さらに、例えば、案内レールの上部レール幅と下部レール幅とが同じ幅に形成され（案内レールの上部幅方向端部と下部幅方向端部とが同一平面内に形成され）、案内レールの上部幅方向端部と下部幅方向端部とが、転動体転動溝の断面の中心よりも案内レールの幅方向外側に突き出すように形成されたものもある（例えば、特許文献２参照）。

また、この特許文献２に記載されているリニアガイドにあっては、案内レールの上部の一部（案内レールの幅方向外側に突き出している部分の一部）が、案内レールの幅方向外側に近づくにつれて厚みが増す形状となっている。
特開平０３−０１４９０８号公報 特開平０５−０８７１３６号公報

しかしながら、上記従来のリニアガイドのうち、特許文献１に記載されているものにあっては、転動体転動溝の中心を案内レールの下部幅方向端部よりも幅方向内側に形成しているので、転動体転動溝の断面の中心を案内レールの幅方向端部と同一平面状に形成する方法に比べ、方向転換路の半径を大きくすることができるものの、案内レールの上部と下部とでレール幅が異なっているため、搬送時の案内レールの把持が難しい。

一方、特許文献２に記載されているものにあっては、案内レールの上部レール幅と下部レール幅とを同じ幅に形成し、また、転動体転動溝の断面の中心を案内レールの案内レールの幅方向端部よりも幅方向内側に形成しているので、搬送時の案内レールの把持が比較的容易であるが、案内レールの上部の一部が案内レールの幅方向外側に近づくにつれて厚みが増す形状となっているため、総形砥石による案内レールの研削が難しい。
本発明は、上記従来の技術に鑑みてなされたものであって、方向転換路の半径を大きくとりつつ、製造コストを低減できるリニアガイドを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のリニアガイドは、直線状に伸びている案内レールと、その案内レールの断面円弧状の転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し、前記案内レールに跨架されたスライダと、それら案内レールの転動体転動溝とスライダの転動体転動溝とで構成された転動体転動路の間に挿入された複数の転動体と、を備え、前記スライダは、端面間を貫通する転動体戻り路を有するスライダ本体と、前記転動体転動路と前記転動体戻り路との間を連通する湾曲状の方向転換路を有して前記スライダ本体の軸方向の端面に固定されたエンドキャップと、を備え、前記案内レールの側面の上部には、前記案内レールの長手方向に沿って前記案内レールの幅方向外側に突き出し、且つ、幅方向外側にいくほど薄くなる上部突出部が形成され、前記案内レールの側面の下部には、前記案内レールの長手方向に沿って前記案内レールの幅方向外側に突き出し、且つ、幅方向端部が前記上部突出部の幅方向端部と同一平面内にある下部突出部が形成され、前記上部突出部及び前記下部突出部は、前記転動体転動溝の前記円弧の中心よりも前記案内レールの幅方向外側に突き出しており、前記上部突出部及び前記下部突出部の外形は、全ての部位において幅方向外側に向かって水平方向と１０°以上の角度をなしていることを特徴とする。

また、本発明のリニアガイドは、直線状に伸びている案内レールと、その案内レールの断面円弧状の転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し、前記案内レールに跨架されたスライダと、それら案内レールの転動体転動溝とスライダの転動体転動溝とで構成された転動体転動路の間に挿入された複数の転動体と、を備え、前記スライダは、端面間を貫通する転動体戻り路を有するスライダ本体と、前記転動体転動路と前記転動体戻り路との間を連通する湾曲状の方向転換路を有して前記スライダ本体の軸方向の端面に固定されたエンドキャップと、を備え、前記案内レールの側面の上部には、前記案内レールの長手方向に沿って前記案内レールの幅方向外側に突き出し、且つ、幅方向外側にいくほど薄くなる上部突出部が形成され、前記案内レールの側面の下部には、前記案内レールの長手方向に沿って前記案内レールの幅方向外側に突き出し、且つ、幅方向端部が前記上部突出部の幅方向端部と同一平面内にある下部突出部が形成され、前記上部突出部及び前記下部突出部は、前記転動体転動溝の前記円弧の中心よりも前記案内レールの幅方向外側に突き出しており、前記上部突出部及び前記下部突出部の少なくとも一方には、幅方向端部と前記案内レールの前記転動体転動溝との間に幅方向外側に向かって水平方向と６０°以下の角度をなす傾斜面が形成されていることを特徴とする。

さらに、本発明のリニアガイドは、直線状に伸びている案内レールと、その案内レールの断面円弧状の転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し、前記案内レールに跨架されたスライダと、それら案内レールの転動体転動溝とスライダの転動体転動溝とで構成された転動体転動路の間に挿入された複数の転動体と、を備え、前記スライダは、端面間を貫通する転動体戻り路を有するスライダ本体と、前記転動体転動路と前記転動体戻り路との間を連通する湾曲状の方向転換路を有して前記スライダ本体の軸方向の端面に固定されたエンドキャップと、を備え、前記案内レールの側面の上部には、前記案内レールの長手方向に沿って前記案内レールの幅方向外側に突き出し、且つ、幅方向外側にいくほど薄くなる上部突出部が形成され、前記案内レールの側面の下部には、前記案内レールの長手方向に沿って前記案内レールの幅方向外側に突き出し、且つ、幅方向端部が前記上部突出部の幅方向端部と同一平面内にある下部突出部が形成され、前記上部突出部及び前記下部突出部は、前記転動体転動溝の前記円弧の中心よりも前記案内レールの幅方向外側に突き出しており、且つ、前記上部突出部及び前記下部突出部の外形は、全ての部位において幅方向外側に向かって水平方向と１０°以上の角度をなしており、且つ、前記上部突出部及び前記下部突出部の少なくとも一方には、幅方向端部と前記案内レールの前記転動体転動溝との間に幅方向外側に向かって水平方向と６０°以下の角度をなす傾斜面が形成されていることを特徴とする。

本発明のリニアガイドにあっては、案内レールの転動体転動溝の断面の円弧の中心を上部突出部の幅方向端部（下部突出部の幅方向端部）よりも幅方向内側に形成したため、方向転換路の半径を大きくとることができる。
また、上部突出部及び下部突出部の外形を全ての部位において幅方向端部に向かって水平方向と１０°以上の角度をなすように形成することで、リニアガイドの製造時に、案内レールの外形を総形砥石で研削する行程において、案内レールと総形砥石との接触面積を狭めて、研削部の摩擦や発熱を抑制することができ、案内レールの加工性を向上し、製造コストを低減することができる。
また、上部突出部及び下部突出部の少なくとも一方には、幅方向端部と転動溝との間に幅方向に向かって傾斜する傾斜面を設けた。このため、転動溝と突出部先端とを滑らかに連結できる。そして、傾斜面が水平方向と６０°以上の角度をなすように形成することでリニアガイドの搬送時に十分なつかみしろをとることができる。

以下、本発明のリニアガイドの実施形態を図面に基づいて説明する。
＜リニアガイドの構成＞
以下、本発明のリニアガイドの一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態のリニアガイドを一部破断して示す側面図である。
この図１に示すように、リニアガイド１は、直線状に伸びている案内レール２と、案内レール２に跨架されたスライダ３と、案内レール２側面に形成された転動体転動溝（断面が円弧状の溝）及びその転動体転動溝に対向するようにスライダ３の内側側面に形成された転動体転動溝で構成された転動体転動路４と、それら転動体転動路４に転動自在に挿入された複数の転動球５（多数の転動球を所定の間隔で且つ回転自在に保持する転動体収容ベルトに保持された転動球）と、を含んで構成され、それら複数の転動球５を介してスライダ３を案内レール２の長手方向に沿って相対移動可能としている。

また、案内レール２の側面の上部には、案内レール２の長手方向に沿って案内レール２の幅方向外側に突き出し、上下面それぞれに案内レール２の転動体転動溝（断面の円弧の中心が前記突き出した幅方向端部よりも幅方向内側にある溝）が形成され、且つ、幅方向外側にいくほど薄くなる上部突出部６が形成されている。
案内レール２の側面の下部には、案内レール２の長手方向に沿って案内レール２の幅方向外側に突き出し、且つ、幅方向端部が上部突出部６の幅方向端部と同一平面内にある下部突出部７が形成されている。

ここで、上部突出部６及び下部突出部７の外形は、図２に示すように、幅方向端部に向かって水平方向と１０°以上の角度をなすように形成されている。具体的には、図３に示すように、転動体転動溝の幅方向端部側の縁部と転動体転動溝の断面の円弧の中心とを結んだ線分が垂直方向となす角γを１０°とした。そのようにすることで、上部突出部６及び下部突出部７の外形は、案内レール２の幅方向外側にいくほど薄くなっているので、転動体転動溝から幅方向端部にかけての傾斜角θは常に１０°以上となる。

また、上部突出部６の幅方向端部と案内レール２の転動体転動溝との間には、幅方向外側に向かって水平方向と５５°の角度をなす傾斜面８が形成されている。
このような傾斜面を設けることで、転動体転動溝の断面の円弧の中心と上部突出部の先端の距離が大きくなっても、無理なく滑らかに転動体転動溝と上部突出部の先端面とを連結することができる。なお、本実施例では、傾斜面と先端面とを半径０．５ｍｍ程度の円弧形状の面取り部で連結している。

また、スライダ３は、端面間を貫通する転動体戻り路９（対応する転動体転動路４と互いに高さが異なる貫通穴）を有するスライダ本体３ａと、対応する転動体転動路４と転動体戻り路９との間を連通する湾曲状の方向転換路を有してスライダ本体３ａの軸方向の端面に固定されたエンドキャップ３ｂと、を含んで構成される。
さらに、転動体戻り路９の内周の案内レール２側には、長手方向に沿って半分に切断され、切断面で転動体収容ベルトの鍔部を支持する半パイプ状部材１０が挿入されている。

＜リニアガイドの作用・効果＞
このように、本実施形態のリニアガイドにあっては、図４に示すように、案内レール２の転動体転動溝の断面の円弧の中心（転動体転動溝を転動する転動球５の中心）を上部突出部６の幅方向端部よりも幅方向内側に形成した。そのため、転動球５の直径Ｄａに対する方向転換路の半径Ｒの比Ｒ／Ｄａを増大でき、動摩擦力の変動を低減し、転動球５の作動性を向上することができる。
ちなみに、案内レール２の転動体転動溝の断面の円弧の中心を上部突出部６の幅方向端部よりも幅方向外側に形成したものにあっては、転動球５の直径Ｄａに対する方向転換路の半径Ｒの比Ｒ／Ｄａは小さくなってしまい、良好な作動性の確保が難しい。

また、上部突出部６及び下部突出部７の外形を全ての部位において幅方向端部に向かって水平方向と１０°以上の角度をなすように形成した。そのため、リニアガイドの製造時に、図５に示すように、案内レール２の外形を総形砥石で研削する行程において、案内レール２と総形砥石との接触面積を狭め、研削部の摩擦や発熱を抑制することで、案内レール２の材料の変質や砥石の欠けを防止することができ、案内レール２の加工性を向上することができ、製造コストを低減できる。

すなわち、図６に示すように、研削部が水平方向となす角をθ、研削部の高さをＨ、切り込み量をΔとすると、研削部の幅Ｗは、Ｈ／sinθで表され、また、その関係に従って、研削部が水平方向となす角θと研削部の幅Ｗ／研削部の高さＨとの関係を示すと図７のグラフが得られる。そして、このグラフによれば、図８に示すように、研削部が水平方向となす角θが１０°未満の場合に、研削部の幅Ｗが急激に増大することがわかる。そのため、研削部が水平方向となす角θ＜１０°の範囲では加工性が著しく悪化する。つまり、加工性を向上するためには、θ≧１０°とすることが好適であることがわかる。

すなわち、本実施形態のリニアガイドにあっては、案内レール２の転動体転動溝の断面の円弧の中心を上部突出部６の幅方向端部よりも幅方向内側に形成し、且つ、上部突出部６及び下部突出部７の外形が全ての部位において幅方向端部に向かって水平方向と１０°以上の角度をなすようにしたため、方向転換路の半径Ｒを大きくとりつつ、製造コストを低減することができる、という効果を奏することができる。

さらに、上部突出部６及び下部突出部７を幅方向外側にいくほど薄くなるように形成した。そのため、リニアガイドの製造時に、案内レール２の外形を総形砥石で研削する行程において、図８に示すように、上部突出部６及び下部突出部７に厚みが一定の部分があるものや幅方向外側にいくほど厚くなる部分があるものと比べ、案内レール２の加工性を向上することができ、製造コストをより低減することができる。

また、上部突出部６の幅方向端部と案内レール２の転動体転動溝との間には、傾斜面８を形成するようにした。そのため、転動体転動溝と上部突出部の先端面とを無理なく連結できる。また、傾斜部は、幅方向外側に向かって水平方向と５５°の角度をなすようにした。このため、リニアガイドの製造時に、案内レール２の左右を搬送用アームで掴んで搬送する行程において、案内レール２と搬送用アームとの接触面積を広げて、案内レール２を確実に把持することで、案内レール２の落下を防止でき、案内レール２を十分な速度で運搬することができ、製造コストを低減することができる。

すなわち、図３に示すように、傾斜面８が水平方向となす角をφ、傾斜面８の幅方向長さをｄとすると、傾斜面８によって減少する上部突出部６の幅方向端部の幅ｈは、ｈ／ｄ＝tanφで表され、また、その関係に従って、傾斜面８が水平方向となす角φとｈ／ｄとの関係を示すと図９のグラフが得られる。そして、このグラフによれば、傾斜面が水平方向となす角φが６０°より大きい場合に、傾斜面８によって減少する上部突出部６の幅方向端部の幅ｈが急激に増大することがわかる。そのため、傾斜面８が水平方向となす角φ＞６０°の範囲では上部突出部６の幅方向端部の幅が急激に減少する。つまり、搬送アームのつかみ代を確保するためには、φ≦６０°とすることが好適であることがわかる。

さらに、図１０に示すように、上部突出部６の幅方向端部と下部突出部７の幅方向端部とを同一平面内に形成した。そのため、リニアガイドの製造時に、案内レール２の左右を搬送用アームで掴んで搬送する行程において、案内レール２の上部突出部６及び下部突出部７の両方を把持し、案内レール２と搬送用アームとの接触面積を広げて、案内レール２をより確実に把持することで、案内レール２の落下を防止でき、案内レール２を十分な速度で運搬することができ、製造コストをより低減することができる。

ちなみに、上部突出部６の幅方向端部と下部突出部７の幅方向端部とが同一平面内にないものにあっては、案内レール２の上部突出部６及び下部突出部７のいずれか一方しか把持できず、案内レール２と搬送用アームとの接触面積が狭まって、案内レール２の把持が不完全になるため、案内レール２の落下を防ぐために案内レール２の運搬速度を低下させねばならず、製造に要する時間が増大し、製造コストが増大してしまう。

なお、搬送アームの形状を工夫することで、案内レール２の上部突出部６及び下部突出部７の両方を搬送用アームで把持することもできるが、案内レール２毎に形状の異なる搬送アームを準備せねばならず、やはり製造コストが増大してしまう。
また、転動体転動路４と転動体戻り路９とを互いに異なる高さに形成した。そのため、転動球５の直径Ｄａに対する方向転換路の半径Ｒの比Ｒ／Ｄａをより増大でき、動摩擦力の変動を低減し、転動球５の作動性をより向上することができる。

さらに、転動体戻り路９の内周の案内レール２側に半パイプ状部材１０を挿入した。そのため、転動体戻り路９を転動する転動球５の中心を案内レール２から遠ざけることができ、転動球５の直径Ｄａに対する方向転換路の半径Ｒの比Ｒ／Ｄａをより増大でき、動摩擦力の変動を低減し、転動球５の作動性をより向上することができる。

なお、本実施形態では、転動体戻り路９に半パイプ状部材１０を挿入する例を示したが、例えば、図１１に示すように、完全なパイプ状部材を挿入するようにしてもよい。そのようにすれば、スライダ３の強度を確保するためには、スライダ３の外面から転動体戻り路９までの肉厚が必要であるので、転動体戻り路９を転動する転動球５の中心は案内レール２よりとなるが、案内レール２の転動体転動溝の断面の円弧の中心を上部突出部６の幅方向端部よりも幅方向内側に形成したことで、単にパイプ状部材を用いたものに比べ、方向転換路の半径Ｒの減少を緩和でき、転動球５の作動性の悪化を防止することができる。

また、例えば、図１２に示すように、転動体戻り路９にパイプ状部材を挿入せず、転動体戻り路９として単に貫通穴を形成するだけでもよい。そのようにすれば、製造コストを低減でき、また、パイプ状部材のスペース確保のために、転動体戻り路９の中心を案内レール２よりとする必要がなく、方向転換路の半径Ｒを大きくし、作動性を向上できる。
さらに、本実施形態では、上部突出部６の上下面それぞれに案内レール２の転動体転動溝を形成する例を示したが、これに限られるものではない。例えば、図１２に示すように、上部突出部６の下面と下部突出部の上面とに転動体転動溝を形成してもよい。
また、例えば、図１３に示すように、上部突出部６と下部突出部７との間に転動体転動溝を形成するようにしてもよい。

本発明のリニアガイドの一実施形態の概略構成を示す構成図である。 上部突出部及び下部突出部の外形を示す外形図である。 上部突出部及び下部突出部の外形を拡大して示す要部拡大図である。 案内レールの転動体転動溝の断面の円弧の中心と上部突出部の幅方向端部との位置関係を説明するための説明図である。 案内レールを総形砥石で研削する行程を説明するための説明図である。 総形砥石による研削部を模式的に示す模式図である。 研削部が水平方向となす角と研削部の幅・研削部の高さとの関係を示すグラフである。 水平方向となす角が１０°未満の上部突出部の外形を示す外形図である。 傾斜面が水平方向となす角φとｈ／ｄとの関係を示すグラフである。 上部突出部の幅方向端部と下部突出部の幅方向端部との位置関係を説明するための説明図である。 本発明の変形例を説明するための説明図である。 本発明の変形例を説明するための説明図である。 本発明の変形例を説明するための説明図である。

符号の説明

１はリニアガイド、２は案内レール、３はスライダ、３ａはスライダ本体、３ｂはエンドキャップ、４は転動体転動路、５は転動球、６は上部突出部、７は下部突出部、８は傾斜面、９は転動体戻り路、１０は半パイプ状部材

Claims (3)

1. 直線状に伸びている案内レールと、その案内レールの断面円弧状の転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し、前記案内レールに跨架されたスライダと、それら案内レールの転動体転動溝とスライダの転動体転動溝とで構成された転動体転動路の間に挿入された複数の転動体と、を備え、
   前記スライダは、端面間を貫通する転動体戻り路を有するスライダ本体と、前記転動体転動路と前記転動体戻り路との間を連通する湾曲状の方向転換路を有して前記スライダ本体の軸方向の端面に固定されたエンドキャップと、を備え、
   前記案内レールの側面の上部には、前記案内レールの長手方向に沿って前記案内レールの幅方向外側に突き出し、且つ、幅方向外側にいくほど薄くなる上部突出部が形成され、
   前記案内レールの側面の下部には、前記案内レールの長手方向に沿って前記案内レールの幅方向外側に突き出し、且つ、幅方向端部が前記上部突出部の幅方向端部と同一平面内にある下部突出部が形成され、
   前記上部突出部及び前記下部突出部は、前記転動体転動溝の前記円弧の中心よりも前記案内レールの幅方向外側に突き出しており、
   前記上部突出部及び前記下部突出部の外形は、全ての部位において幅方向外側に向かって水平方向と１０°以上の角度をなしていることを特徴とするリニアガイド。
2. 直線状に伸びている案内レールと、その案内レールの断面円弧状の転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し、前記案内レールに跨架されたスライダと、それら案内レールの転動体転動溝とスライダの転動体転動溝とで構成された転動体転動路の間に挿入された複数の転動体と、を備え、
   前記スライダは、端面間を貫通する転動体戻り路を有するスライダ本体と、前記転動体転動路と前記転動体戻り路との間を連通する湾曲状の方向転換路を有して前記スライダ本体の軸方向の端面に固定されたエンドキャップと、を備え、
   前記案内レールの側面の上部には、前記案内レールの長手方向に沿って前記案内レールの幅方向外側に突き出し、且つ、幅方向外側にいくほど薄くなる上部突出部が形成され、
   前記案内レールの側面の下部には、前記案内レールの長手方向に沿って前記案内レールの幅方向外側に突き出し、且つ、幅方向端部が前記上部突出部の幅方向端部と同一平面内にある下部突出部が形成され、
   前記上部突出部及び前記下部突出部は、前記転動体転動溝の前記円弧の中心よりも前記案内レールの幅方向外側に突き出しており、
   前記上部突出部及び前記下部突出部の少なくとも一方には、幅方向端部と前記案内レールの前記転動体転動溝との間に幅方向外側に向かって水平方向と６０°以下の角度をなす傾斜面が形成されていることを特徴とするリニアガイド。
3. 直線状に伸びている案内レールと、その案内レールの断面円弧状の転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し、前記案内レールに跨架されたスライダと、それら案内レールの転動体転動溝とスライダの転動体転動溝とで構成された転動体転動路の間に挿入された複数の転動体と、を備え、
   前記スライダは、端面間を貫通する転動体戻り路を有するスライダ本体と、前記転動体転動路と前記転動体戻り路との間を連通する湾曲状の方向転換路を有して前記スライダ本体の軸方向の端面に固定されたエンドキャップと、を備え、
   前記案内レールの側面の上部には、前記案内レールの長手方向に沿って前記案内レールの幅方向外側に突き出し、且つ、幅方向外側にいくほど薄くなる上部突出部が形成され、
   前記案内レールの側面の下部には、前記案内レールの長手方向に沿って前記案内レールの幅方向外側に突き出し、且つ、幅方向端部が前記上部突出部の幅方向端部と同一平面内にある下部突出部が形成され、
   前記上部突出部及び前記下部突出部は、前記転動体転動溝の前記円弧の中心よりも前記案内レールの幅方向外側に突き出しており、
   且つ、前記上部突出部及び前記下部突出部の外形は、全ての部位において幅方向外側に向かって水平方向と１０°以上の角度をなしており、
   且つ、前記上部突出部及び前記下部突出部の少なくとも一方には、幅方向端部と前記案内レールの前記転動体転動溝との間に幅方向外側に向かって水平方向と６０°以下の角度をなす傾斜面が形成されていることを特徴とするリニアガイド。

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