JP2009505014A - 静圧異形レールガイド - Google Patents

Abstract

ガイドレール（２）の上に静圧で支えられたガイドキャリッジ（１）を有し、ガイドレール（２）が異形レールガイドの縦軸に沿って伸びる中心面（３）及び中心面（３）の両方の縦側に配置された２つの上側支持面（５）を有し、上側支持面（５）が中心面（３）に対して斜めに設けられ、各上側支持面（５）の下側に、上側支持面（５）及び中心面（３）に対して斜めに下側支持面（６）が設けられ、異形レールガイドの横断面で見て中心面（３）と平行な第１の仮想直線（Ｇ１）、上側支持面（５）に平行な第２の仮想直線（Ｇ２）及び下側支持面（６）に平行な第３の仮想直線（Ｇ３）が三角形を成し、この三角形の第１及び第２の直線（Ｇ１、Ｇ２）の間に角アルファ（α）が、第１及び第３の直線（Ｇ１、Ｇ３）の間に角ガンマ（γ）が形成され、角アルファ（α）が１０°〜４５°の値、角ガンマ（γ）が２０°〜５５°の値を有する静圧異形レールガイド。

Description

本発明はガイドレール上に静圧で支えられたガイドキャリッジを有する静圧異形レールガイドに関する。

ガイドキャリッジがガイドレール上に静圧で支えられた静圧異形レールガイドは、例えばドイツ特許ＤＥ３８３１６７６Ｃ１により公知である。ガイドレールはその縦軸に沿って伸びる中心面及び中心面の両方の縦側に配置された２つの上側支持面を備えており、上側支持面は中心面に対して斜めに設けられている。各上側支持面の下側に、この上側支持面及び中心面に対して斜めに下側支持面が設けられる。異形レールガイドの横断面で見て、ガイドレールの中心面に平行な第１の仮想直線、上側支持面に平行な第２の仮想直線及び下側支持面に平行な第３の仮想直線が三角形を成す。この三角形の第１及び第２の直線の間に角αが形成される。さらにこの三角形の第１及び第３の直線の間に角γが形成される。

ガイドレールの頭部区域に設けられたこれらの２つの上側及び下側支持面の下側で、ガイドレールの脚部区域の両側の縦方向に２つの摩損防止面が設けられる。摩損防止面は頭部区域の下側支持面との間に最大９０°の角βを成す。

ガイドレール上に載置されたガイドキャリッジも上側及び下側支持面を備えており、これらの支持面はガイドレールの上側及び下側支持面と協動する。ガイドレール及びガイドキャリッジの各支持面の間に圧力ポケットが形成され、ここに静圧を形成することができる。静圧はガイドレール上のガイドキャリッジの十分な支承を可能にする。

ガイドキャリッジの側辺部が荷重の作用でたわむ可能性があるため、この種の静圧異形レールガイドの使用可能性は限られている。この場合圧力ポケットに形成される圧力クッションが場合によっては維持されないため、静圧異形レールガイドの十分な使用が保証されない。例えばガイドキャリッジの外側プロポーションを大きくして、ガイドキャリッジの側辺部の剛性を増すことによって、このような問題を取り除くことができる。ところがこのような変更は、異形レール転がりガイドと静圧異形レールガイドの交換が不可能であるという欠点を伴う。ＤＩＮ６４５−１により異形レール転がりガイドの外側形状寸法が指定されている。この静圧異形レールガイドの同等の荷重のもとで十分な使用を保証するには外側プロポーションの変更が必要であるため、ＤＩＮ６４５−１に合致しないから、公知の静圧異形レールガイドを慣用の異形レール転がりガイドの代替品として使用することはできない。

本発明の課題は、十分な使用が保証され、かつ異形レール転がりガイドの代替品として適している、請求項１の上位概念の特徴に基づく静圧異形レールガイドを提示することである。

本発明に基づきこの課題は上記の角αが１０°〜４５°の値、上記の角γが２０°〜５５°の値を有することによって解決される。この２つの角度範囲α及びγが本発明に基づき協動すれば、一方では静圧異形レールガイドの十分な剛性が保証され、他方ではＤＩＮ６４５−１による外側プロポーションが守られるように、ガイドレールとガイドキャリッジを互いに適応させることができ。

ガイドキャリッジではこの角α及びγが適当に変換される。ガイドキャリッジはベース部によって連結された２つの側辺部を有する。ガイドキャリッジはこの２つの側辺部でガイドレールを抱囲する。ベース部は一方でその外側に例えば工具のためのクランプ面を、他方ではクランプ面に対して斜めに設けられ、異形レールガイドの縦軸に沿って伸びる上側支持面を備えている。この上側支持面はクランプ面に対して斜めに設けられている。ガイドキャリッジのこの上側支持面はガイドレールの上側支持面と平行に形成されている。ガイドキャリッジの上側支持面の下方には、上側支持面及びクランプ面に対して斜めに設けられた下側支持面がガイドキャリッジの各側辺部に設けられている。異形レールガイドの横断面で見て、クランプ面に平行な第１の仮想直線、上側支持面に平行な第２の仮想直線及び下側支持面に平行な第３の仮想直線が三角形を成し、この三角形の第１及び第２の直線の間に角α、第１及び第３の直線の間に角γが形成される。従ってガイドキャリッジの角α及びγの値はガイドレールと同様に形成される。

本発明をさらに発展させて、静圧異形レールガイドの高さに対するガイドキャリッジの幅の比の値は、１．８なしい２．２となるような比をなす。幅はガイドキャリッジの幅で決まり、高さはガイドレールの基底面とガイドキャリッジの上面との間隔で決まる。ガイドキャリッジの上面は同時にガイドキャリッジのクランプ面である。

また本発明に基づき提案される角度範囲α及びβは、ガイドキャリッジの包囲範囲内のガイドレールの幅に対するガイドキャリッジの幅の比の値も上記と同じ値 − 即ち１．８〜２．２ − の値とすることを可能にする。包囲範囲内のガイドレールの幅とは、ガイドキャリッジが抱囲するガイドレールの区域内で最大のガイドレールの幅がこの比の値の決定の基礎となるものと定義される。１．８〜２．２の数値範囲は、本発明に基づく静圧異形レールガイドでＤＩＮ６４５−１の要求する外部数値を守ると同時に高い剛性を得るために特に好適である。

本発明をさらに発展させて、ガイドキャリッジが取り囲む範囲内のガイドレールの有効高さに対する静圧異形レールガイドの高さの比の値もまた上記の値と同じ１．８〜２．２に設定することによって、剛性の一層の最適化が得られる。有効高さとは、この場合ガイドキャリッジが抱囲する高さが基礎になっていることを意味する。

換言すれば、ガイドレールの有効高さは、ガイドレールの全高の値からガイドレールの脚部高さを差し引いた差で決まり、脚部高さはガイドキャリッジの側辺部の下面からガイドレールの基底面に至る間隔で決まる。

ガイドキャリッジ及びガイドレールの対応する上側及び下側支持面の間に圧力ポケットが形成されていることはすでに前に述べた。本発明に基づく改良によれば、すべての圧力ポケットは圧力ポケットの静圧の調整のための調整可能なスロットルをそれぞれ備えている。この本発明に基づく改良は、ガイドキャリッジの弾性変形による圧力変動をスロットルの調整によって修正できるから、例えば圧力ポケットの軽微な圧力降下の場合にスロットルを一層開くことによって所望の圧力増加を再調整することができる利点がある。

ガイドレールの中心面は同時に静圧異形レールガイドの支持面ではないから、本発明に基づく改良においては、固定ねじを通すための多数の貫通穴をこの中心面に沿って設けるようにした。こうしてガイドレールを機械の一部に問題なく螺着することができ、中心面の表面が特別な要求を満たす必要はない。

次に全体で４つの図に示した実施例に基づき発明を説明する。

図１ないし４に示す本発明の異形レールガイドは、ガイドレール２の上に静圧で支えたガイドキャリッジ１を含む。ガイドレール２はガイドキャリッジ１に面した頭部と、ここに図示しない機械部分に面した脚部を有する。この機械部分にガイドレール２が固定される。ガイドレール２は頭部に異形レールガイドの縦軸に沿う中心面３を備えている。ガイドレール２はこのガイドレールに沿って配置された多数の貫通穴４を備え、ガイドレールを上記の機械部分に固定するための、ここに図示しない固定ねじがこの貫通穴に通される。この貫通穴４はガイドレール２の中心面３を貫通する。

ガイドレール１は頭部に２つの上側支持面５と２つの下側支持面６を備えている。上側支持面５は平坦に形成され、中心面３に対して斜めに設けられており、一方の上側支持面５は中心面３の一方の側に、他方の上側支持面５は中心面３の他方の縦側に配置されている。下側支持面６は上側支持面５の下側に配置される。この下側支持面６は中心面３に対しても、上側支持面５に対しても斜めに設けられている。

図３は本発明に基づく静圧異形レールガイドの横断面図を示す。中心面３がガイドレール２の基底面７と平行に配置され、この基底面７がここに図示しない機械部分のためのガイドレール２の支え面であることが図で明らかである。

中心面３に平行な第１の仮想直線Ｇ１及び上側支持面５に平行な第２の仮想直線Ｇ２及び下側支持面６に平行な第３の仮想直線Ｇ３は三角形を成す。この三角形の第１の直線Ｇ１と第２の直線Ｇ２の間に角αが形成される。第１の直線Ｇ１と第３の直線Ｇ３の間に角γが形成される。本発明に基づき角αは１０°〜４５°の値に、角γは２０°〜５５°の値に設定される。第２及び第３の直線Ｇ２、Ｇ３の交点に角δが形成される。角δは前述の角α及びγから純計算的に決定される。本発明に基づき設定されるこれらの角度範囲によって、一方ではガイドレール２及びガイドキャリッジ１への最適な力配分が調整される。他方ではこの提案の角度範囲で、ＤＩＮ６４５−１の指示を守ることができるようにガイドキャリッジ及びガイドレールのプロポーションを調整することができ、その場合本発明に基づく静圧異形レールガイドの負荷容量は同じ大きさの異形レール転がりガイドと同等であることが判明した。

さらに図３で分かるように、直線Ｇ１はガイドキャリッジ１のクランプ面８とも平行に配置されており、このクランプ面８に例えば工具を載置して、ガイドキャリッジ１に固定することができる。

ガイドキャリッジ１のその他の細部は図３で明らかである。ガイドキャリッジ１はベース部９によって一体に連結された２つの側辺部１０を有する。側辺部１０はガイドレール９を抱囲する。ベース部９は一方でガイドレール２に面した側に２つの上側支持面１１を備えており、これらの上側支持面１１はガイドレール２の２つの上側支持面５と完全に相対し、ガイドレール２の上側支持面５と平行に配置されている。これらの上側支持面１１はガイドキャリッジ１のクランプ面８に対して逆の傾きで配置されている。他方ではベース部９は前述のクランプ面８を備えている。

またガイドキャリッジ１の各側辺部１０は下側支持面１２を備えている。この下側支持面１２はガイドレール２の下側支持面６に完全に相対して、これと平行に配置されている。２つの下側支持面１２は上側支持面１１に対しても、クランプ面８に対しても、それぞれ逆の傾きで配置されている。

ガイドレール２についてすでに前述した直線Ｇ２及びＧ３は明らかに上側支持面１１と平行に、かつガイドキャリッジ１の下側支持面１２と平行に配置されている。クランプ面と平行な仮想直線Ｇ１とともに、これらの直線Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３は三角形を作る。この三角形は角度関係から見て、ガイドレール２について前述した三角形と一致する。

本発明に基づき提案する角度範囲でガイドレール２及びガイドキャリッジ１を形成した場合、静圧異形レールガイドの高さに対するガイドキャリッジの幅の比の値が１．８〜２．２となるように、ガイドキャリッジ１の幅と静圧異形レールガイドの全高を調整すれば、最適な剛性が得られる。

図４はガイドキャリッジ１の幅ｂ及び異形レールガイドの全高Ｈを示す。この高さＨはガイドキャリッジ１のクランプ面８とガイドレール２の基底面７の間の間隔で決まる。

この本発明に基づく静圧異形レールガイドにおいて、頭部区域内のガイドレール２の幅に対するガイドキャリッジ１の幅の比の値も、上記の値である１．８ないし２．２の値をとることができるように調整することが好ましい。幅ｂ０は、下側及び上側支持面５、６が共通の中心で交わる所で測定される。

本発明に基づくガイドレール２の有効高さに対する異形レールガイドの全高Ｈの比は、その比の値が上記の値である１．８〜２．２の値となるように調整されている。その場合有効高さｈｗはガイドレールの全高からガイドレール２の自由脚部高さを差し引いた差で決まり、ガイドレール２の自由脚部高さは側辺部１０の下面からガイドレール２の基底面７に至る間隔で決まる。

ここに示した本発明に基づく角度範囲で、ここに示すすべての比に対して統一的な値の範囲を提案する。この比の値の範囲と本発明に基づくこの角度範囲によって、本発明に基づく異形レールガイドはＤＩＮ６４５−１の異形レール転がりガイドの規格化された寸法に問題なく適応させられ、ここで提案した本発明の異形レールガイドは比較可能な異形レール転がりガイドと同じ荷重が可能である。このことは、本発明に基づく静圧異形レールガイドは問題なく異形レール転がりガイドの代替品とみなすことができることを意味する。

ＤＩＮ６４５−１は規格化されたシリーズ１５、２０、２５、３０、３５、４５、５５、６５を規定する。１５〜３０の小型シリーズでは、特に種々の幅・高さ比に対して上記の比の値１．８〜１．９が挙げられる本発明の静圧異形レールガイドが考えられる。シリーズ６５に至る大型シリーズでは、この比の値は２．０〜２．２の値になる。意外なことに、ここに示す比の値が数値から見てＤＩＮ６４５−１の当該のサイズ又はシリーズの比Ｂ／Ｈに相当するようにこの比の値を調整すれば、ここで提案した本発明の静圧異形レールガイドは最適に設計されることが判明した。例えばＤＩＮ６４５−１による寸法シリーズ４５の代替品とみなされる本発明の静圧異形レールガイドを設計しようとするならば、本発明に基づき提示された幅・高さ比を、その値が２をとるように調整する。この値２はＤＩＮ６４５−１により指定された比にまさに相当する。この比はガイドキャリッジの幅Ａと異形レール転がりガイドの全高の比（１２０/６０）から出てくる。

図２は本発明に基づく静圧異形レールガイドの横断面図を示す。ここで断面図はガイドキャリッジ１及びガイドレール２の上側及び下側支持面５、６、１１、１２の間に形成された圧力ポケット１３、１４を示す。これらの４つの圧力ポケット１３、１４はそれぞれ、ここに図示しないスロットルを備えている。各圧力ポケット１３、１４の圧力を個別に調整できることを保証する制御装置を、この本発明に基づく静圧異形レールガイドに接続することができる。特に静圧異形レールガイドの非対称な又は過大な荷重の結果、ガイドレール２とガイドキャリッジ１の間に僅かな傾きが生じた場合に、この個別の調整が好都合である。この傾いた状態で圧力ポケット１３，１４の圧力条件が変化する。例えばガイドレールとガイドキャリッジの当該の支持面の間隔の増加により、圧力ポケットからオイルがあまりに急激に流出し、このため圧力が消失することがある。こうした状況で圧力ポケットの油圧が、異形レールガイドの完全な機能が保証される値に再び達するまで、この圧力ポケットのために設けられたスロットルを開くことができる。

本発明に基づく静圧異形レールガイドの斜視図である。 図１の本発明に基づく静圧異形レールガイドの横断面図である。 本発明に基づく異形レールガイドの別の横断面図である。 本発明に基づく異形レールガイドの別の横断面図である。

符号の説明

１ ガイドキャリッジ
２ ガイドレール
３ 中心面
４ 貫通穴
５ 上側支持面
６ 下側支持面
７ 基底面
８ クランプ面
９ 底部
１０ 側辺部
１１ 上側支持面
１２ 下側支持面
１３ 圧力ポケット
１４ 圧力ポケット

Claims (9)

1. 静圧異形レールガイドであって、ガイドレール（２）の上に静圧で支えられたガイドキャリッジ（１）を有し、ガイドレール（２）が異形レールガイドの縦軸に沿って伸びる中心面（３）と、中心面（３）の両側の縦方向に配置された２つの上側支持面（５）とを有し、上側支持面（５）が中心面（３）に対して斜めに設けられ、各上側支持面（５）の下側に、上側支持面（５）及び中心面（３）に対して斜めに下側支持面（６）が設けられ、異形レールガイドの横断面で見た場合に、中心面（３）に平行な第１の仮想直線（Ｇ１）、上側支持面（５）に平行な第２の仮想直線（Ｇ２）及び下側支持面（６）に平行な第３の仮想直線（Ｇ３）が三角形を成し、この三角形の第１及び第２の直線（Ｇ１、Ｇ２）の間に角アルファ（α）が形成されるとともに第１及び第３の直線（Ｇ１、Ｇ３）の間に角ガンマ（γ）が形成される静圧異形レールガイドにおいて、
   角アルファ（α）が１０°〜４５°の値、角ガンマ（γ）が２０°〜５５°の値を有することを特徴とする静圧異形レールガイド。
2. 静圧異形レールガイドであって、ベース部（９）により連結された２つの側辺部（１０）でガイドレール（２）を抱囲することができるとともにガイドレール（２）に静圧で支えられるガイドキャリッジ（１）を有し、ベース部（９）が、一方ではクランプ面（８）を有するとともに、他方ではクランプ面（８）に対して斜めに設けられて異形レールガイドの縦軸に沿って伸びる上側支持面（１１）を有しており、上側支持面（１１）の下方において各側辺部（１０）に、上側支持面（１１）及びクランプ面（８）に対して斜めに設けられた下側支持面（６）が設けられ、異形レールガイドの横断面で見てクランプ面（８）に平行な第１の仮想直線（Ｇ１）、上側支持面に平行な第２の仮想直線（Ｇ２）及び下側支持面に平行な第３の仮想直線（Ｇ３）が三角形を成し、この三角形の第１及び第２の直線（Ｇ１、Ｇ２）の間に角アルファ（α）が形成されるとともに第１及び第３の直線（Ｇ１、Ｇ３）の間に角ガンマ（γ）が形成される静圧異形レールガイドにおいて、
   角アルファ（α）が１０°〜４５°の値、角ガンマ（γ）が２０°〜５５°の値を有することを特徴とする静圧異形レールガイド。
3. ガイドキャリッジ（１）がガイドレール（２）の上に載置され、ガイドレール（２）がガイドレール（２）の支え面として中心面（３）と平行な基底面（７）を備えており、静圧異形レールガイドの高さ（Ｈ）に対する幅（Ｂ）の比の値が１．８〜２．２に設定され、幅（Ｂ）がガイドキャリッジ（１）の幅で決まり、高さ（Ｈ）がガイドレール（２）の基底面（７）とガイドキャリッジ（１）のクランプ面（８）との間隔で決まる、請求項１及び２に記載の静圧異形レールガイド。
4. ガイドキャリッジ（１）の包囲範囲内のガイドレール（２）の幅（ｂ０）に対するガイドキャリッジ（１）の幅（Ｂ）の比の値が１．８〜２．２に設定されている、上記請求項のいずれか１項又は数項に記載の静圧異形レールガイド。
5. ガイドキャリッジ（１）が取り囲む区域内のガイドレール（２）の有効高さ（ｈｗ）に対する静圧異形レールガイドの高さ（Ｈ）の比の値が１．８ないし２．２に設定されている、上記請求項のいずれか１項又は数項に記載の静圧異形レールガイド。
6. ガイドレール（２）の有効高さ（ｈｗ）がガイドレールの全高からガイドレール（２）の脚部高さを差し引いた差で決まり、ガイドレール（２）の脚部高さがガイドキャリッジ（１）の側辺部（１０）の下面からガイドレール（２）の基底面（７）までの間隔で決まる、請求項５に記載の静圧異形レールガイド。
7. ガイドキャリッジ（１）の上側及び下側支持面（１１、１２）がガイドレール（２）の上側及び下側支持面（５，６）と協動し、ガイドキャリッジ（１）及びガイドレール（２）の相対応する支持面（５、６、１１、１２）の間に静圧を形成するために、ガイドキャリッジ（１）の上側及び下側支持面（１１、１２）に圧力ポケット（１３、１４）が設けられている、請求項１及び２に記載の静圧異形レールガイド。
8. すべての圧力ポケット（１３、１４）が圧力ポケット（１３、１４）の静圧の調整のための各々１個の調整可能なスロットルを備えている、請求項７に記載の静圧異形レールガイド。
9. ガイドレールに沿って配置された、固定ねじを通すための多数の貫通穴（４）がガイドレール（２）の中心面（３）を貫通する、請求項１に記載の静圧異形レールガイド。

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