JP2010185517A - 直動案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保持器がスライダ本体から浮き上がった場合でも、ローラのスキューを防止し得る直動案内装置を提供する。
【解決手段】この直動案内装置は、上列のローラ８の自転軸が案内レールから離れるにつれて下方に向かい、下列のローラ８の自転軸が案内レールから離れるにつれて上方に向かうように形成された４列の転動体循環路を有し、また、スライダ本体の内面部に組み付けられて、ローラ８の端面を案内する軌道つば面２３を有する保持器２０を備えている。そして、この保持器２０は、軌道つば面２３がローラ８の両端面に沿って設けられ、上列のローラ８の上側および下列のローラ８の下側に設けられた軌道つば面２３の長手方向の両端には、第一の面取り部２３ｍが形成され、この第一の面取り部２３ｍは、ローラ８の端面の対向方向の深さＬＤよりも長手方向の長さＬＭが長くなっている。
【選択図】図４

Description

本発明は、工作機械や製造装置、測定機器等の機械装置の案内部に設けられ、テーブル等の移動対象を直線的にスライド移動させるための直動案内装置に係り、特に、転動体としてローラ（ころ）を用いた直動案内装置に関する。

案内レールと、その案内レール上を、転動体を介してスライド移動するスライダとを有する直動案内装置のうち、転動体としてローラを用いた直動案内装置は剛性が高く、耐荷重性を高くすることができるため、特に工作機械に用いられる場合が多い。
この種の直動案内装置において、ローラは、ローラ循環路を無限循環しながらその負荷軌道において案内レールの軌道面とスライダの軌道面との間を転動する。この際、ローラの軸線が転動方向と直交せずに斜めに傾いて斜行するスキューが生じると、ローラと各軌道面に滑りが生じ、その滑り摩擦力によって、スライダが案内レール上をスライド移動するときの摺動抵抗や変動を増大させるとともに、各軌道面やローラの転動面に摩耗が生じやすくなり、直動案内装置の寿命を低下させる原因となる。そのため、この種の直動案内装置においては、ローラの端面を案内する保持器をスライダ本体の内面部に組み付けて、スキューの発生を防止している（例えば特許文献１ないし２参照）。

特開２００１−２２７５４１号公報 特開２００５−２５６９６２号公報

しかしながら、例えば特許文献１に記載の技術では、保持器がローラの両端面を押圧する押圧部を有し、この押圧部がローラによる繰り返し荷重を受ける構造になっている。そのため、押圧部の摩耗により早期にその機能を維持できなくなる場合がある。したがって、この特許文献１に記載の技術では、スキューを防止する効果が直動案内装置の使用の初期に限られることになる。また、この押圧部は、ローラの転がり運動を阻害しないように、適度な押圧力でローラを押圧する必要がある。そのため、押圧部の寸法精度を厳しく管理しなければならず、管理コストが増すことになる。

これに対し、例えば特許文献２に記載の技術は、４列のローラ循環路を有するスライダを備えるものであるが、例えば、図７にスライダ本体の右側半断面の模式図を示すように、このスライダ本体５に組み込まれる保持器１２０において、その保持器１２０の製造時の形状誤差や、スライダ本体５への組み込み時の取付け誤差によって、保持器１２０がスライダ本体５から浮き上がる場合がある（図７での符号Ｆ参照）。

この場合、図８に負荷軌道を模式図で示すように、当初は図８（ａ）に示すように、方向転換路１４ａに対して滑らかに連通していたものが、保持器１２０がスライダ本体５から浮き上がると、４列の負荷軌道のうち、図７に示すように、上列の上側および下列の下側に位置した、ローラ８を案内する鍔部（軌道つば面）１４０ｂが、ローラ端面側に向けて突出するように位置してしまう（図７での符号Ｇ参照）。

そのため、図８（ｂ）に示すように、この突出された軌道つば面１４０ｂにローラ８の端面が押され、ローラ８の軸線が転動方向と直交せずに斜めに傾いてスキューしてしまう場合が生じる。ローラ８がスキューすると、ローラ８と負荷軌道との間に滑りが発生する。そのため、直動案内装置の作動の悪化や、案内レールやスライダの軌道面、ローラの転動面に摩耗が生じることになる。

そこで、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って、保持器がスライダ本体から浮き上がった場合でも、ローラのスキューを防止し得る直動案内装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、左右側面部の上下に計４列の転動面を有する案内レールと、該案内レールの転動面のそれぞれに対向して４列の負荷軌道を構成する計４列の転動面が内面部に形成されたスライダ本体を有するとともに、前記４列の負荷軌道に介装される複数のローラをそれぞれ無限循環させる４列のローラ循環路を有するスライダと、前記４列の負荷軌道に介装される複数のローラを保持するように前記スライダ本体に組み付けられる左右一対の保持器とを備え、前記４列のローラ循環路が、上列を循環するローラの自転軸が前記案内レールから離れるにつれて下方に向かい、下列を循環する複数のローラの自転軸が前記案内レールから離れるにつれて上方に向かうように形成されたローラ配置になっている直動案内装置であって、前記保持器は、各ローラ循環路を循環するローラの端面に沿って形成された軌道つば面を有し、該軌道つば面のうち、上列を循環するローラの上側および下列を循環するローラの下側に設けられた軌道つば面は、その長手方向の両端に第一の面取り部が形成されており、該第一の面取り部は、各ローラ循環路を循環するローラの端面との対向方向の深さよりも前記長手方向の長さが長くなっていることを特徴としている。

本発明に係る直動案内装置によれば、保持器がスライダ本体から浮き上がった場合でも、上列を循環するローラの上側および下列を循環するローラの下側に設けられた軌道つば面に、その長手方向の両端に第一の面取り部を形成しており、この第一の面取り部が、各ローラ循環路を循環するローラの端面との対向方向の深さよりも前記長手方向の長さが長くなっているので、上列の上側および下列の下側に位置する軌道つば面が、方向転換路側の端面よりも、ローラの端面に向けて突出することを防止することができる。したがって、突出した軌道つば面にローラの端面が押されることがなく、ローラのスキューを防止することができる。

ここで、本発明に係る直動案内装置において、例えば、前記スライダ本体の転動面の端部にクラウニングが施される場合には、前記第一の面取り部の前記長手方向の長さが、当該クラウニングの長さと同じまたは当該クラウニングの長さよりも長いことが望ましい。このような構成であれば、クラウニングの範囲に位置する不安定なローラが軌道つば面によって押されることをなくして、スキューを防止する上で好適である。

上述のように、本発明に係る直動案内装置によれば、保持器がスライダ本体から浮き上がった場合でも、ローラのスキューを防止することができる。

本発明の一実施形態の直動案内装置を示す斜視図である。 図１のＺ−Ｚ断面での右側半断面図である。 本発明の一実施形態の保持器を図２の符号Ａ側から見た斜視図である。 本発明の一実施形態の直動案内装置の負荷軌道を説明する模式図である。 本発明の一実施形態の直動案内装置の変形例を説明する模式図である。 本発明の一実施形態の直動案内装置の変形例を説明する模式図である。 従来の直動案内装置のスライダ本体の右側半断面の模式図である。 従来の直動案内装置の負荷軌道を説明する模式図（（ａ）、（ｂ））である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１に斜視図を示すように、この直動案内装置１は、案内レール２と、この案内レール２上に跨設されたスライダ３とを有する。
案内レール２は、横断面が略Ｉ字状をなす長尺の棒状部材であって、その上面２ａには固定用のボルト穴２ｂが所定のピッチで複数設けられている。また、案内レール２の左右側面部には、上下に一対の軌道面４ａ、４ｂを有する略Ｖ字状の凹部２ｃがそれぞれ形成されている。左右側面部の軌道面４ａ、４ｂは、案内レール２の両側面の長手方向に沿って形成されている。

また、スライダ３は、横断面が略コの字状をなすスライダ本体５と、そのスライダ本体５のスライド方向の両側にそれぞれ付設された略コの字状の一対のエンドキャップ６とを有する。各エンドキャップ６の外側の端面にはサイドシール１５が付設されている。各サイドシール１５は、案内レール２外面に摺接するシール部１６を有している。
図２に要部断面を示すように、上記スライダ本体５は、その両袖部５ｂの内面部に、上記案内レール２の軌道面４ａ、４ｂとそれぞれ対向する一対の軌道面９ａ、９ｂを有する。そして、この対向配置されたスライダ３の軌道面９ａ、９ｂと案内レール２の軌道面４ａ、４ｂとによって計４列の負荷軌道１０ａ、１０ｂが構成されている。そして、各負荷軌道１０ａ、１０ｂには、複数の転動体として、円柱状をなす鋼製のローラ８が保持器２０に保持されつつ介装され、上記案内レール２上をスライド移動するスライダ３の荷重を支えている。なお、隣接するローラ８同士の間には、保持ピース（不図示）が間装されている。

また、スライダ本体５の両袖部５ｂには、左右計４箇所にスライド方向に沿って貫通穴が設けられ、各貫通穴には、樹脂材料からなる円柱状のホルダ１２がそれぞれ嵌装されている。このホルダ１２は、その内部に、保持ピースのガイド腕部を案内する案内溝１３が形成された長方形断面の貫通孔を有する。そして、このホルダ１２内の貫通孔がローラ戻し路１１ａ、１１ｂになっており、このローラ戻し路１１ａ、１１ｂによって、転動するローラ８（および保持ピース）の無限循環時の移動を円滑に案内している。なお、上記ホルダ１２の両端と一対のエンドキャップ６との接合部には相互に係合する凹部と凸部（不図示）が設けられており、各ローラ戻し路１１ａ、１１ｂが所定の角度に位置決めされている。

さらに、上記一対のエンドキャップ６には、方向転換路１４ａ、１４ｂがそれぞれ設けられている。各方向転換路１４ａ、１４ｂは、略長方形断面を有する湾曲した通路であり、上下の負荷軌道１０ａ、１０ｂとローラ戻し路１１ａ、１１ｂとの交差を避けるために相互が襷掛けに立体交差して形成されるとともに、負荷軌道１０ａ、１０ｂとローラ戻し路１１ａ、１１ｂとを相互に連通させており、ローラ８（および保持ピース）を案内してその循環方向を転向させるようになっている。

これにより、上述した負荷軌道１０ａ、１０ｂ、ローラ戻し路１１ａ、１１ｂ、および方向転換路１４ａ、１４ｂによって、負荷軌道１０ａ、１０ｂに介装される複数のローラ８をそれぞれ無限循環させる上下４列のローラ循環路が略楕円環状に構成されている。ここで、本実施形態でのこれら４列のローラ循環路は、上列を循環するローラ８の自転軸が案内レール２から離れるにつれて下方に向かい、下列を循環するローラ８の自転軸が案内レール２から離れるにつれて上方に向かうように形成されたローラ配置（以下、「ＤＢ配置」ともいう）になっている。

ここで、上記保持器２０は、図２に示すように、上下の斜め方向に延びる二つのアーム部２１と、その２つのアーム部２１相互をつなぐ中央のコネクタ部２２と、複数のローラ８の両端面に沿って形成された二つの鍔部（軌道つば面）２３とを有して構成されている。二つの鍔部（軌道つば面）２３は、保持ピースを案内するための案内溝によってスライダ軌道側とレール軌道側とに分離されている。

この保持器２０は、各部が同一材料で製作されており、その材料は、黄銅や青銅等の金属材料またはポリアセタール樹脂やポリアミド樹脂等の樹脂材料の中から１種類の材料を選択する。本実施形態の例では樹脂材料であるポリアセタール樹脂を射出成形等の成形手段により成形して保持器２０が製作されている。なお、保持器２０は、一部品から構成することができ、また、複数の部品を組み合わせて構成してもよい。

一方、スライダ本体５には、その軌道面９ａ、９ｂの同士の間に内側係合溝４５が形成されており、また、その外側（上下の端部）に二つの外側係合溝４６が形成されている。そして、上記保持器２０のコネクタ部２２は、その外側の凸部２２ａが内側係合溝４５に係合され、また、二つのアーム部２１は、その上下端部に組付けられた各鍔部２３が各外側係合溝４６にそれぞれ係合される。さらに、保持器２０は、スライダ本体５の両端の一対のエンドキャップ６によって長手方向の移動が拘束され、スライダ本体５に密着するように固定される。

これにより、左右の負荷軌道１０ａ、１０ｂに保持器２０がそれぞれ装着され、図２に示すように、その案内溝４１ａ、４１ｂにより保持ピースのガイド腕部の移動を案内すると共に、対向する案内面４０ａ、４０ｂにより負荷軌道１０ａ、１０ｂを転動するローラ８の側面を保持してその脱落が防止される。
そして、図２および図３に示すように、この保持器２０は、その二つのアーム部２１に設けられた２つの鍔部２３に、上列を循環するローラ８の上側および下列を循環するローラ８の下側に、且つ、長手方向の両端（方向転換路１４ａ、１４ｂとの連接部）に、第一の面取り部２３ｍが形成されている。この第一の面取り部２３ｍは、図４に示すように、ローラ８の端面との対向方向の深さＬＤよりもスライダ本体５に沿った長手方向の長さＬＭが長くなっている（ＬＭ＞ＬＤ）。

つまり、この第一の面取り部２３ｍは、傾斜が緩やかな面取りになっている。ここで、本実施形態の例では、第一の面取り部２３ｍは、長手方向の長さ（ＬＭ）が２０ｍｍ、ローラ８の端面との対向方向の深さ（ＬＤ）が０．５ｍｍである。また、ローラ８の端面と鍔部２３との対向方向での隙間が０．１ｍｍ（保持器２０に浮き上がりがない場合）である。なお、鍔部２３のうち、案内レール２の軌道面４ａ、４ｂ側に位置する部分は、長手方向に連続している。そのため、保持器２０がスライダ本体５から浮き上がる場合であっても、ローラ８の側に突出してスキューを生じさせる心配がないため、面取りを設けていない。

次に、この直動案内装置の作用・効果について説明する。
上述した図７、図８（ｂ）に示した例と同様に、保持器２０は、製造時の反りなどの変形や、保持器２０の上下の棒状の部分のねじれ、あるいはスライダ本体５への固定時の組み付け誤差等によって、スライダ本体５から浮き上がる（例えば図７での符号Ｆ）場合がある。このような浮き上がりが生じると、上列の上側の軌道つば面２３と、下列の下側の軌道つば面２３とは、ローラ８の端面に近づく方向に移動する（例えば図７での符号Ｇ）。

しかし、この保持器２０によれば、ＤＢ配置される上列を循環するローラ８の上側および下列を循環するローラ８の下側に設けられた軌道つば面２３は、その長手方向の両端に第一の面取り部２３ｍが形成されているので、保持器２０がスライダ本体５から浮き上がった場合でも、上列の上側および下列の下側に位置する軌道つば面２３が、方向転換路１４ａ、１４ｂ側の端面よりも、ローラ８の端面に向けて突出することを防止することができる。そして、第一の面取り部２３ｍは、ローラ８の端面との対向方向の深さＬＤよりも長手方向の長さＬＭが長くなっているので、その傾斜が緩やかなため、ローラが緩やかに自転軸方向に移動する。したがって、ローラ８の端面が突出した軌道つば面２３に押されることがなく、ローラ８のスキューを防止することができる。
なお、本発明に係る直動案内装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、スライダ本体５の転動面の端部、つまり軌道面９ａ、９ｂの端部の構成については、特に言及しなかったが、例えば、図５に示すように、スライダ本体５の転動面９ａ、９ｂの端部に、負荷軌道１０ａ、１０ｂへのローラ８の出入りによる振動を緩和するためにクラウニングＣが施される場合には、保持器２０の第一の面取り部２３ｍの長手方向の長さＬＭが、このクラウニングＣの長さＬＣと同じまたは当該クラウニングＣの長さＬＣよりも長いことが望ましい。より好ましくは、第一の面取り部２３ｍの長手方向の長さＬＭを、クラウニングＣの長さＬＣの８０％以上とする（例えば上記実施形態に対して、クラウニングＣの長さＬＣを１５ｍｍとする。）。このような構成であれば、クラウニングＣの範囲（長さＬＣ）に位置する不安定なローラ８が二つの鍔部（軌道つば面）２３によって押されることをなくして、スキューを防止する上で好適である。

また、例えば、図６に変形例を示すように、ＤＢ配置される上列の下側および下列の上側の軌道つば面２３にも更に第二の面取り２３ｎを設けてもよい。この場合、上列の下側および下列の上側については、保持器２０が浮き上がっても、ローラ８の端面に向けて突出することはない。そのため、この第二の面取り２３ｎについては、その長さＬＮは短くてよい。この第二の面取り２３ｎは、保持器２０の浮き上がりが小さく、且つ方向転換路１４ａ、１４ｂ側の端面（鍔面）が、同図の下方に大きく位置ずれした場合に、方向転換路１４ａ、１４ｂ側の端面と保持器２０の鍔部（軌道つば面）２３との段差を緩和するのに役立つ。

１ 直動案内装置
２ 案内レール
３ スライダ
５ スライダ本体
６ エンドキャップ
８ ローラ（ころ）
１２ ホルダ
２０ 保持器
２１ アーム部
２２ コネクタ部
２３ 軌道つば面（鍔部）
４５ 内側係合溝
４６ 外側係合溝

Claims (2)

1. 左右側面部の上下に計４列の転動面を有する案内レールと、該案内レールの転動面のそれぞれに対向して４列の負荷軌道を構成する計４列の転動面が内面部に形成されたスライダ本体を有するとともに、前記４列の負荷軌道に介装される複数のローラをそれぞれ無限循環させる４列のローラ循環路を有するスライダと、前記４列の負荷軌道に介装される複数のローラを保持するように前記スライダ本体の内面部に組み付けられる左右一対の保持器とを備え、前記４列のローラ循環路が、上列を循環するローラの自転軸が前記案内レールから離れるにつれて下方に向かい、下列を循環するローラの自転軸が前記案内レールから離れるにつれて上方に向かうように形成されたローラ配置になっている直動案内装置であって、
   前記保持器は、各ローラ循環路を循環する複数のローラの端面に沿って形成された軌道つば面を有し、該軌道つば面のうち、上列を循環するローラの上側および下列を循環するローラの下側に設けられた軌道つば面は、その長手方向の両端に第一の面取り部が形成されており、該第一の面取り部は、各ローラ循環路を循環するローラの端面との対向方向の深さよりも前記長手方向の長さが長くなっていることを特徴とする直動案内装置。
2. 前記スライダ本体の転動面の端部には、クラウニングが施されており、
   前記第一の面取り部の前記長手方向の長さは、当該クラウニングの長さと同じまたは当該クラウニングの長さよりも長いことを特徴とする請求項１に記載の直動案内装置。

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