JP2014098488A - ローラ及びローラ案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中央凹部面と端部凸面部との差動すべりを解消し得るローラおよびそれを用いたローラ案内装置を提供する。
【解決手段】ローラ中心軸線で切断した断面形状が、ローラ中心軸線Ｎに対してローラ中心軸線Ｎ側向かって円弧状に凹形状となっている中央凹面部３と、中央凹面部３の軸方向端部側に連続しローラ中心軸線Ｎに対して円弧状に凸形状となっている端部凸面部５と、を備えているローラ１において、中央凹面部３の軸方向中央位置におけるローラ中心軸線Ｎからの半径Ｍ３ｒと、端部凸面部５の軸方向の中央位置におけるローラ中心軸線Ｎからの半径Ｍ５ｒとが、同一半径に設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ローラおよびこれを用いたローラ案内装置に関する。

従来のローラを用いたローラ案内装置として、たとえば、特開昭６２−２２７５３２号公報に記載のようなものが知られている。すなわち、丸軸状のガイド軸と、ガイド軸に嵌合され、ガイド軸に沿って直線案内されるブッシュとの間に、転動体としてローラを介装されている。
このローラガイドに使用されるローラは、軸の外周面に接触する中央凹面部と、この中央凹面部のローラ軸方向両端側に延びてブッシュの内周面に線接触する端部凸面部とを備えた特殊形状のローラが使用されていた。
しかし、このローラは、高剛性の転がり案内機構を提供するが、この特殊形状のローラは、中央凹面部と端部凸面部との間に周速差があるために、中央凹面部と端部凸面部の転動面の間で差動すべりが生じ、摺動による早期摩耗を招来するという問題があった。

特開昭６２−２２７５３２号公報

本発明は上記した従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、中央凹部面と端部凸面部との差動すべりを解消し得るローラおよびそれを用いたローラ案内装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、ローラ中心軸線で切断した断面形状が、ローラ中心軸線に対してローラ中心軸線側向かって円弧状に凹形状となっている中央凹面部と、中央凹面部の軸方向端部側に連続しローラ中心軸線に対して円弧状に凸形状となっている端部凸面部と、を備えているローラにおいて、
前記中央凹面部の軸方向中央位置におけるローラ中心軸線からの半径と、前記端部凸面部の軸方向の中途位置におけるローラ中心軸線からの半径とが、同一半径に設定されていることを特徴とする。

また、本発明のローラ案内装置は、円弧状のガイド面を備えた第１のガイド部材と、該第１のガイド部材のガイド面と対向し第１のガイド部材のガイド面よりも曲率半径が大きい円弧状のガイド面を備えた第２のガイド部材と、前記第１のガイド部材と第２のガイド部材のガイド面間に転動自在に介装されるローラとを備え、該ローラを介して第１のガイド部材と第２のガイド部材が相対的に移動自在となっており、
前記ローラは、ローラ中心軸線で切断した断面形状が、ローラ中心軸線に対してローラ中心軸線側向かって円弧状に凹形状となっており、前記第１のガイド部材のガイド面に接触する中央凹面部と、中央凹面部の軸方向端部側に連続しローラ中心軸線に対して円弧状に凸形状となっており、前記第２のガイド部材のガイド面に接触する端部凸面部と、を備えているローラ案内装置において、
前記中央凹面部の第１のガイド部材に接触する接触部におけるローラ中心軸線からの半径と、両端部凸面部の第２のガイド部材に接触する両接触部におけるローラ中心軸線からの半径とが、同一半径に設定されていることを特徴とする。
また、前記ローラ中心軸線を通る平面で中央凹面部を切断した円弧形状を中央凹円弧と
すると、この中央凹円弧の曲率中心からの曲率半径は、第１のガイド部材のガイド面の曲率中心からの曲率半径よりも若干大径に設定されており、前記中央凹円弧の曲率中心は第１のガイド部材のガイド面の曲率中心よりも所定距離だけ離れており、一方、両端部凸面部のローラ中心軸線Ｎを通る平面で切断した円弧を両端部凸円弧とすると、この端部凸円弧の曲率中心からの曲率半径は、第２のガイド部材の凹形状のガイド面の曲率中心からの曲率半径に対して若干小径となっており、前記端部凸円弧の曲率中心は、第２のガイド部材のガイド面の曲率中心を通り、ローラ中心軸線と直交する直交線に対して、所定寸法だけずれている構成とすることができる。

本発明は、中央凹面部の軸方向中央位置におけるローラ中心軸線からの半径と、端部凸面部の軸方向の中央位置におけるローラ中心軸線からの半径とを同一に設定しているので、ローラ回転時に、中央凹面部の軸方向中央位置と、端部凸面部の軸方向の中央位置における周速は同一となる。
したがって、このローラを使用して組み立てたローラ案内装置化を図ることができる。

図１は、本発明の一実施例に係るローラを示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。 図２は、図１のローラを用いたローラ案内装置の一例を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面断面図である。

以下に本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るローラを示している。
図において、符号１はローラ全体を示すもので、このローラ１は、第１のガイド部材２１０の円弧状に凸形状となっているガイド面Ｃ１と、このガイド面Ｃ１に対向する第２のガイド部材２２０の円弧状に凹形状となっているガイド面Ｃ２間に介装されるものである。第１のガイド部材２１０のガイド面Ｃ１と、第２のガイド部材２２０のガイド面Ｃ２は、同一の曲率中心Ｏを有し、同心円上に位置している。
ローラ１は、ローラ中心軸線Ｎを通る面で切断した断面形状が、円弧状に凹形状となっており前記第１のガイド部材２１０の凸形状のガイド面Ｃ１に接触する中央凹面部３と、中央凹面部３の軸方向両端側に連続しローラ中心軸線Ｎを通る面で切断した断面形状が円弧状に凸形状となっており第２のガイド部材２２０の凹形状のガイド面Ｃ２に接触する端部凸面部５、５と、を備えている。

ローラ中心軸線Ｎを通る平面で中央凹面部３を切断した円弧形状を中央凹円弧３１とすると、この中央凹円弧３１の曲率半径Ｒ３は、凸形状のガイド面Ｃ１の曲率半径Ｒ１よりも若干大径に設定されており、ガイド面Ｃ１との接触部Ｍ３は、幾何学的に点接触となる。実際には接触部は幅があり、幾何学的な接点を面圧のピークとする面圧分布を有する接触構造となる。この曲率半径Ｒ３の大きさは、このような部分接触となるように、ガイド面Ｃ１の半径Ｒ１よりもやや大きくなっている。この曲率半径Ｒ３の大きさは、たとえば、ガイド面Ｃ１の半径Ｒ１の１０２％程度、あるいはその近辺に設定すれば部分接触構造とすることができる。もちろん、１０２％に限定されるものではない。

一方、両端部凸面部５，５のローラ中心軸線Ｎを通る平面で切断した円弧を両端部凸円弧５１、５１とすると、この端部凸円弧５１の曲率半径Ｒ５は、凹形状のガイド面Ｃ２の曲率半径Ｒ２に対して若干小径となっており、ガイド面Ｃ２との接触部Ｍ５は、幾何学的に点接触となる。実際には接触部は幅があり、幾何学的な接点を面圧のピークとする面圧
分布を有する接触構造となる。この曲率半径Ｒ５の大きさは、このような部分接触となるように、ガイド面Ｃ２の半径Ｒ２よりもやや小さくなっている。この曲率半径Ｒ５の大きさも、ローラ径や予圧の大きさ等によって適宜設定されるが、たとえば、ガイド面Ｃ２の半径Ｒ２の９８％程度、あるいはその近辺に設定すれば部分接触構造とすることができる。もちろん、９８％に限定されるものではない。

本発明では、中央凹面部３の第１のガイド部材２１０のガイド面Ｃ１に接触する接触部М３におけるローラ中心軸線Ｎからの半径Ｍ３Ｒと、両端部凸面部５，５の第２のガイド部材２２０のガイド面Ｃ２に接触する両接触部Ｍ５、Ｍ５におけるローラ中心軸線Ｎからの半径Ｍ５ｒとが、同一半径に設定されている。

接触部Ｍ３、Ｍ５は、幾何学的な接点として設定されるもので、図示例では、接触部Ｍ３は中央凹面部３の軸方向中点位置にあり、中央凹面部３の最小径部である。半径曲率中心Ｏ３は、ガイド面Ｃ１から見て、曲率中心Ｏよりも所定距離離れた位置となる。
一方、両端部凸面部５，５の接触部Ｍ５，Ｍ５は、中央凹面部３の接触部Ｍ３を通るローラ中心軸線Ｎと平行な線Ｎ３上に位置し、その曲率中心Ｏ５、Ｏ５は接触部Ｍ５の接線と直交する法線上に位置する。この曲率中心Ｏ５、Ｏ５は、ガイド面Ｃ１、Ｃ２の曲率中心Ｏを通り、ローラ中心軸線Ｎと直交する直交線Ｑに対して、所定寸法δだけずれており、かつ、ガイド面Ｃ２から見て曲率中心Ｏに近い位置にある。

なお、左右の両端部凸面部５、５のローラ中心軸線方向の長さは、この実施の形態では同一長さに設定されているが、左右で異なる長さであってもよい。

図２は、上記ローラ１を用いたローラ案内装置の一例を示している。
このローラ案内装置１００は、有限摺動タイプで、円弧状のガイド面を備えた第１のガイド部材としての円形のガイド軸１１０と、このガイド軸１１０のガイド面１１１と対向しガイド軸１１０のガイド面１１１よりも曲率半径が大きい円弧状のガイド面１２１を備えた第２のガイド部材としての筒状体１２０と、ガイド軸１１０のガイド面１１１と筒状体１２０のガイド面１２１間に転動自在に介装され本発明のローラ１とを備えた構成となっている。

このローラ１はローラリテーナ１３０に保持され、ローラ１を介して、ガイド軸１１０に対して筒状体１２０が相対的移動自在となっている。ローラ１の直径は、ガイド面１１１，１２１間の間隔よりも大径にして与圧が付与される。
ローラ１は、軸方向および周方向に複数配置されている。周方向の配置は軸方向同一位相に複数配置するようにしてもよいし、位相を異ならせてもよい。また、軸方向の配置についても、周方向同一位相に並べてもよいが、位相を異ならせて配置することもできる。

ローラリテーナ１３０は円筒状部材で、ガイド軸１１０の外周と筒状体１２０の内周の間の円環状の空間に挿入され、ローラ１はローラリテーナ１３０に設けられた保持穴１３１に回転自在に保持されている。この保持穴１３１での保持は、ローラリテーナ１３０を引き出した際にローラ１が脱落しないようになっており、その保持は各ローラ１の周面を保持するように構成される。

移動範囲は、ローラリテーナ１３０によって筒状体１２０が保持される範囲である。もっとも、筒状体１２０にローラの循環路を設ければ、無限摺動タイプのローラガイドを実現できる。
ガイド軸１１０のガイド面１１１は、円筒状のガイド軸１１０の円筒状の外周面であり、筒状体１２０のガイド面１２１は、筒状体１２０の円筒状の内周面である。
このガイド軸１１０のガイド面１１１の円筒を構成する円が、図１で示すローラ１の第
１基準円Ｃ１に対応し、筒状体１２０のガイド面１２１の円筒を構成する円が、ローラ１の第２基準円Ｃ２に対応するように構成されている。

したがって、ローラ１の中央凹面部３の接触部Ｍ３を中心として所定幅分が、ガイド軸１１０のガイド面１１１に接触し、両端部凸面部５の接触部Ｍ５を中心とする所定幅が筒状体１２０の内周面のガイド面１２１に接触する。
この中央凹面部３と両端部凸面部５の両接触部Ｍ３，Ｍ５の、ローラ中心軸線Ｎからの半径が同一半径となっているので、転動時の周速は同じとなり、差動すべりが小さくなり、中央凹面部３と両端部凸面部５のガイド面１１１，１２１の摺動摩耗を最小に維持することができ、長寿命化を図ることができる。
なお、ローラ案内装置としては、このような筒状体とガイド軸を備えたローラブッシュだけでなく、曲率中心が同一の凸円弧形状のガイド面と凹円弧形状のガイド面の間に、本発明のローラが転動自在に介装されるような構造であればよく、筒状に限らない。

１ ローラ
Ｎ ローラ中心軸線
３ 中央凹面部
５ 端部凸面部
Ｃ１ 第１基準円
Ｃ２ 第２基準円
３１ 中央凹円弧
Ｒ３ 曲率半径（中央凹円弧）
５１ 端部凸円弧
Ｒ５ 曲率半径Ｒ５
Ｒ２ 第２基準円の半径
Ｍ３ 中央凹面部３の軸方向中央位置
Ｍ５ 端部凸面部５の軸方向の中央位置
Ｍ５ｒ 半径
１００ ローラ案内装置
１１０ ガイド軸（第１のガイド部材）
１１１ ガイド面
１２０ 筒状体
１２１ ガイド面
１３０ ローラリテーナ
１３１ 保持孔

Claims (3)

1. ローラ中心軸線で切断した断面形状が、ローラ中心軸線に対してローラ中心軸線側向かって円弧状に凹形状となっている中央凹面部と、中央凹面部の軸方向端部側に連続しローラ中心軸線に対して円弧状に凸形状となっている端部凸面部と、を備えているローラにおいて、
   前記中央凹面部の軸方向中央位置におけるローラ中心軸線からの半径と、前記端部凸面部の軸方向の中途位置におけるローラ中心軸線からの半径とが、同一半径に設定されていることを特徴とするローラ。
2. 円弧状のガイド面を備えた第１のガイド部材と、該第１のガイド部材のガイド面と対向し第１のガイド部材のガイド面よりも曲率半径が大きい円弧状のガイド面を備えた第２のガイド部材と、前記第１のガイド部材と第２のガイド部材のガイド面間に転動自在に介装されるローラとを備え、該ローラを介して第１のガイド部材と第２のガイド部材が相対的に移動自在となっており、
   前記ローラは、ローラ中心軸線で切断した断面形状が、ローラ中心軸線に対してローラ中心軸線側向かって円弧状に凹形状となっており、前記第１のガイド部材のガイド面に接触する中央凹面部と、中央凹面部の軸方向端部側に連続しローラ中心軸線に対して円弧状に凸形状となっており、前記第２のガイド部材のガイド面に接触する端部凸面部と、を備えているローラ案内装置において、
   前記中央凹面部の第１のガイド部材に接触する接触部におけるローラ中心軸線からの半径と、両端部凸面部の第２のガイド部材に接触する両接触部におけるローラ中心軸線からの半径とが、同一半径に設定されていることを特徴とするローラ案内装置。
3. 前記ローラ中心軸線を通る平面で中央凹面部を切断した円弧形状を中央凹円弧とすると、この中央凹円弧の曲率中心からの曲率半径は、第１のガイド部材のガイド面の曲率中心からの曲率半径よりも若干大径に設定されており、前記中央凹円弧の曲率中心は第１のガイド部材のガイド面の曲率中心よりも所定距離だけ離れており、
   一方、両端部凸面部のローラ中心軸線を通る平面で切断した円弧を両端部凸円弧とすると、この端部凸円弧の曲率中心からの曲率半径は、第２のガイド部材の凹形状のガイド面の曲率中心からの曲率半径に対して若干小径となっており、
   前記端部凸円弧の曲率中心は、第２のガイド部材のガイド面の曲率中心を通り、ローラ中心軸線と直交する直交線に対して、所定寸法だけずれている請求項２に記載のローラ案内装置。

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