JP2017155773A - Rolling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は転がり装置に関する。 The present invention relates to a rolling device.
従来、転がり装置として、直線状の案内レールを有する直動案内装置(リニアガイド装置)、曲線状の案内レールを有する曲線運動案内装置、及びボールねじ装置が知られている。 Conventionally, a linear motion guide device (linear guide device) having a linear guide rail, a curved motion guide device having a curved guide rail, and a ball screw device are known as rolling devices.
転がり装置のうち例えば直動案内装置には、案内レールに設けられた転動溝とスライダ本体に設けられた転動溝とからなる転動体の転走路と、転走路の始点と終点を連結して転動体を循環させるための循環路が備えられている。循環路はスライダ本体に設けられた戻し路とエンドキャップに設けられた方向転換路とからなる。 Among rolling devices, for example, a linear motion guide device connects a rolling path of a rolling element including a rolling groove provided on a guide rail and a rolling groove provided on a slider body, and a starting point and an end point of the rolling path. Thus, a circulation path for circulating the rolling elements is provided. The circulation path includes a return path provided in the slider body and a direction changing path provided in the end cap.
このような直動案内装置では、スライダを走行させた際に循環路から転走路へ進入する転動体が循環路の出口付近、即ちエンドキャップの方向転換路内の出口付近で過密状態になりやすい。方向転換路内で転動体が過密状態になると、転動体どうしの押し合いによって逃げ場を失った転動体が方向転換路をすべりながら転動する、所謂玉すべりが生じてしまう。これにより、転動体と方向転換路の間の摩擦力が突発的に増大するため、直動案内装置の作動性が悪化したり、方向転換路や転動体に損傷が生じて直動案内装置の故障を招くおそれがあった。 In such a linear motion guide device, when the slider travels, the rolling elements that enter the rolling path from the circulation path are likely to be congested near the exit of the circulation path, that is, near the exit in the direction change path of the end cap. . When the rolling elements become overcrowded in the direction change path, a so-called ball slide occurs in which the rolling elements that have lost their refuge due to the pressing of the rolling elements roll along the direction change path. As a result, the frictional force between the rolling element and the direction change path suddenly increases, so that the operability of the linear motion guide device is deteriorated, or the direction change path and the rolling element are damaged and the linear motion guide device is damaged. There was a risk of failure.
斯かる背景の下、スライダ本体の転動溝の長さやエンドキャップのタング部の形状を最適な寸法に設計すること、転動体どうしの間に最適な寸法の保持ピースを配置すること等により、転動体の玉すべりを抑制して作動性の向上を図った直動案内装置が提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。 Under such a background, by designing the length of the rolling groove of the slider body and the shape of the tongue portion of the end cap to the optimum dimensions, by arranging the holding piece of the optimum dimension between the rolling elements, etc. A linear motion guide device has been proposed in which the ball sliding of the rolling element is suppressed to improve the operability (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上述のような従来の直動案内装置では、各部品の寸法や取り付け位置を最適に設計する必要がある。このため、高い部品精度及び各部品の高い位置合わせ精度が必要であり、生産性やコストの面で不利であった。 However, in the conventional linear motion guide device as described above, it is necessary to optimally design the dimensions and mounting positions of each component. For this reason, high component accuracy and high alignment accuracy of each component are required, which is disadvantageous in terms of productivity and cost.
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、生産性が高く低コストで作動性の良好な転がり装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a rolling device with high productivity, low cost and good operability.
上記課題を解決するために本発明は、
第1部材と、第2部材と、前記第1部材と前記第2部材の間に配置された転動体とを有し、前記転動体の転動により前記第2部材が前記第1部材に沿って移動可能な転がり装置において、
前記第1部材に形成された転動溝と前記第1部材の転動溝に対向して前記第2部材に形成された転動溝とからなる転走路と、前記第2部材に備えられており前記転走路に連通して前記転動体を循環させる循環路とを有し、
弾性材料からなり前記転動体に接触して前記転動体の速度を制御する速度制御部材が前記循環路内に備えられていることを特徴とする転がり装置を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention
A first member; a second member; and a rolling element disposed between the first member and the second member. The second member is moved along the first member by rolling of the rolling element. In a movable rolling device,
A rolling path comprising a rolling groove formed in the first member and a rolling groove formed in the second member so as to face the rolling groove of the first member; and provided in the second member. A circulation path that circulates the rolling elements in communication with the rolling path,
There is provided a rolling device characterized in that a speed control member made of an elastic material and controlling the speed of the rolling element in contact with the rolling element is provided in the circulation path.
本発明によれば、生産性が高く低コストで作動性の良好な転がり装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a rolling device with high productivity, low cost, and good operability.
本発明の実施形態に係る転がり装置を添付図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1(a)に示す本実施形態に係る転がり装置である直動案内装置10は、工作機械、搬送装置、その他の生産設備に用いられるものであり、直線状の案内レール1と、案内レール1に沿って移動可能なスライダ2とからなる。
A rolling device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
A linear
案内レール1は、略四角柱形状の金属製部材からなり、その両側面には長手方向へ延びる転動溝1aが2本ずつ形成されている。
The
スライダ2は、スライダ本体3と、スライダ本体3の長手方向の両端部に取り付けられたエンドキャップ4、4とからなる。
スライダ本体3は、案内レール1の長手方向へ延在し断面が略コ字状をした金属製部材からなり、案内レール1に跨嵌されている。スライダ本体3において案内レール1の両側面に対向する部分、即ち両側の脚部の内側面には、案内レール1の転動溝1aに対向して長手方向へ延びる転動溝3aが2本ずつ形成されている。
スライダ本体3の転動溝3aと案内レール1の転動溝1aとは、転動体5の転走路(負荷転動路)を構成している。
スライダ本体3の両側の脚部には、転動溝3aと平行にスライダ本体3の長手方向へ貫通した直線状の戻し路3bが2本ずつ形成されている。
The
The
The
Two
エンドキャップ4は、略コ字状の樹脂製部材からなる。図1(b)にも示すように、エンドキャップ4のスライダ本体3側の面には、方向転換路6が両側の脚部に2箇所ずつ形成されている。方向転換路6は、図1(a)及び図2(a)に示すように上記転走路と戻し路3bとを連通するものであり半円弧状をしている。なお、方向転換路6については後に詳述する。エンドキャップ4は樹脂製に限らず金属製でもよい。
The
スライダ本体3の戻し路3bとエンドキャップ4の方向転換路6とは、転動体5を転走路へ循環させるための循環路を構成している。図1(a)に示すように、循環路及び転走路には転動体5として金属製のボールが多数装填されている。
The
以上の構成により、スライダ2は転動体5が上記転走路を転動することによって案内レール1上を直線運動することができる。なお、転走路内を転動した転動体5は、循環路を経て再度転走路へ導かれ、転走路と循環路を循環することができる。
With the above configuration, the
図1(b)に示すようにエンドキャップ4のスライダ本体3側の面には、各脚部に半円弧状の2つの転動溝(上側転動溝、下側転動溝)4a、4bが形成されており、これらに交差するように半円柱状の凹部4cがさらに形成されている。凹部4cには、図2(a)に示すように上側転動溝4a、下側転動溝4bに対向する2つの転動溝7a、7b(7aは不図示)が形成された半円柱状のリターンガイド7が取り付けられている。このようなエンドキャップ4の上側転動溝4a、下側転動溝4bとリターンガイド7の2つの転動溝7a、7bとによって上述の方向転換路6、6が構成されている。なお、図1(b)に示すようにエンドキャップ4の各脚部の内側面には、転走路を転動した転動体5をすくい上げて方向転換路6へ導くためのタング部8が2箇所ずつ一体的に形成されている。
As shown in FIG. 1B, on the surface of the
本実施形態では、図2(a)及び図2(b)に示すようにリターンガイド7の転動溝7bに速度制御部材20が備えられている。速度制御部材20は方向転換路6を転動する転動体5に直接接触して転動体5の速度を制御するものである。速度制御部材20は弾性材料からなるブラシであって、図2(a)に示すように方向転換路6の径方向内側へ延在しており、図2(b)に示すように方向転換路6の進行方向から見て全体として長方形をなしている。斯かる速度制御部材20は転動溝7bの溝底において転走路側の出入口付近に接着剤で取り付けられている。
In this embodiment, the
なお、速度制御部材20はブラシに限られず、図2(c)に示す一枚の薄板や、図2(d)に示すのれん状に配置した複数の薄板等としてもよい。速度制御部材20の転動溝7bへの取り付けは接着剤に限られず、転動溝7bに凹み部を設けて速度制御部材20を嵌め込む構成や、速度制御部材20とリターンガイド7を一体成形する構成等としてもよい。
Note that the
速度制御部材20には曲げ弾性率が80〜1000MPaの弾性材料を用いることが望ましい。これを満足する弾性材料として、熱可塑性エラストマー、軟質塩化ビニル、軟質ポリエチレン、フッ素樹脂、合成ゴム等が挙げられる。
具体的には、熱可塑性エラストマー(TPE)としてはポリアミド(PA)6、PA66、PA11、PA12等をハードセグメントとするポリアミド系エラストマー、ポリブチレンテレフタレート(PBT)やポリエチレンナフタレート(PBN)等をハードセグメントとするポリエステル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ニトリルゴム系エラストマー等が好ましい。
フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン(FEP)、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)等が好ましく、中でも射出成形可能なPFA、FEP、ECTFEが特に好ましい。
It is desirable to use an elastic material having a flexural modulus of 80 to 1000 MPa for the
Specifically, polyamide elastomer (PA) 6, PA66, PA11, PA12, etc. as hard segments as thermoplastic elastomer (TPE), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene naphthalate (PBN), etc. are hard. Polyester elastomers, olefin elastomers, urethane elastomers, styrene elastomers, nitrile rubber elastomers, and the like are preferred as the segment.
Examples of fluororesins include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene (FEP), and ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE). In particular, PFA, FEP, and ECTFE, which can be injection molded, are particularly preferable.
速度制御部材20は以下の条件式(1)を満足することが望ましい。
(1) E−d/2<D
ただし、
D:方向転換路6の径方向における速度制御部材20の長さ
E:方向転換路6の直径
d:転動体5の直径
It is desirable that the
(1) E−d / 2 <D
However,
D: Length of the
条件式(1)は方向転換路6の径方向における速度制御部材20の長さを規定する条件式である。速度制御部材20の長さが条件式(1)の下限値を下回ると、方向転換路6を転動する転動体5の速度を十分に低下させることができなくなってしまうので好ましくない。
Conditional expression (1) is a conditional expression that defines the length of the
以上、リターンガイド7の転動溝7bに設けた速度制御部材20について説明したが、リターンガイド7の転動溝7aにも同様に速度制御部材20(不図示)が設けられている。
The
上記構成の速度制御部材20をリターンガイド7の転動溝7a、7bに設けたことにより、転走路へ向かって方向転換路6を転動する転動体5が速度制御部材20に接触する。速度制御部材20に接触した転動体5は速度制御部材20を押し退けて弾性変形させながら方向転換路6を転動し、タング部8によって転走路内へ導かれる。なお、弾性変形した速度制御部材20は転動体5の通過後、元の形状に復帰する。
By providing the
上記のように転動体5が速度制御部材20に接触することで、転動体5の速度が略一定の値まで低下する。このように速度制御部材20によって1つ1つの転動体5の速度を制御することにより、方向転換路6内の速度制御部材20からタング部8の先端までの空間における転動体5の充填率を常に略一定に維持することができる。これにより、方向転換路6内の出口付近で転動体5が過密状態になることを防ぎ、玉すべりの発生を抑制することができる。したがって、転動体5と方向転換路6の間の摩擦力が突発的に増大することを防止できるため、方向転換路6や転動体5の損傷による直動案内装置10の故障を防ぎながら、直動案内装置10の良好な作動性を達成することができる。
When the rolling
本実施形態に係る直動案内装置10は、先に述べた従来の直動案内装置のように各部品の寸法や取り付け位置を最適に設計する必要も、高い部品精度及び各部品の高い位置合わせ精度も必要としないため、高い生産性と低コスト化を達成することができる。
なお、従来の直動案内装置はスライダ本体の転動溝における長手方向の両端部にクラウニングを設ける場合、クラウニング周辺の転動体の充填率の変動を抑制するために、転走路の予圧仕様に合わせて最適なクラウニングの形状を定めることが必要であり、生産性やコストの面で一層不利であった。斯かる場合でも本実施形態に係る直動案内装置10は、クラウニングの形状を厳密に定める必要がなくなるため、高い生産性と低コスト化を達成することができる。
The linear
In addition, when the conventional linear motion guide device is provided with crowning at both ends in the longitudinal direction of the rolling groove of the slider body, in order to suppress fluctuations in the filling rate of the rolling elements around the crowning, it is adapted to the preload specification of the rolling path. It was necessary to determine the optimum crowning shape, which was further disadvantageous in terms of productivity and cost. Even in such a case, the linear
ここで、本実施形態において速度制御部材20は上述のようにリターンガイド7の転動溝7a、7bに設けられているが、速度制御部材20の位置はこれに限られず、以下の第1、第2変形例のような構成にすることもできる。
Here, in this embodiment, the
(第1変形例)
図3(a)及び図3(b)に示すようにエンドキャップ4の下側転動溝4bに速度制御部材20を設けてもよい。具体的には、速度制御部材20は下側転動溝7bの溝底において転走路側の出入口付近に設けてもよい。この場合、エンドキャップ4の上側転動溝4aにも同様に速度制御部材20(不図示)を設ける。斯かる構成により、上記第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
(First modification)
As shown in FIGS. 3A and 3B, a
(第2変形例)
上記第1実施形態と上記第1変形例を組み合わせてもよい。即ち、図4(a)及び図4(b)に示すようにリターンガイド7の転動溝7bとエンドキャップ4の下側転動溝4bの両方に速度制御部材20どうしが対向するように設けてもよい。この場合、リターンガイド7の転動溝7aとエンドキャップ4の上側転動溝4aにも同様に速度制御部材20(不図示)を設ける。斯かる構成により、上記第1実施形態と同様の効果を奏することができ、特に方向転換路6を転動する転動体5の速度をより良好に制御することができる。
(Second modification)
The first embodiment and the first modification may be combined. That is, as shown in FIGS. 4A and 4B, the
以上、第1実施形態では転動体としてボールを備えた直動案内装置を示している。しかしながら本発明はこれに限られず、転動体としてころを備えた直動案内装置に適用することもできる。また、本発明は直動案内装置に限られず、曲線運動案内装置に適用することもできる。 As described above, in the first embodiment, the linear motion guide device including the ball as the rolling element is shown. However, the present invention is not limited to this, and can also be applied to a linear guide device provided with rollers as rolling elements. Further, the present invention is not limited to a linear motion guide device, but can also be applied to a curved motion guide device.
(第2実施形態)
図5(a)に示す第2実施形態に係る転がり装置であるボールねじ装置30は、ねじ軸31と、ねじ軸31に転動体34を介して螺合したナット32とからなる。
(Second Embodiment)
A
ねじ軸31は、細長い円柱形状の金属製部材からなる。ねじ軸31の外周面には転動溝31aが螺旋状に形成されている。
ナット32は、ねじ軸31の外径よりも大きな円形の貫通口が形成された略円筒形状の金属製部材からなる。ナット32の内周面には、ねじ軸31の転動溝31aに対応するように転動溝32aが螺旋状に形成されている。
ねじ軸31はナット32の貫通口に挿入されており、互いの転動溝31a、32aが対向して転走路を構成している。この転走路には、転動体34が装填されており、これによってねじ軸31とナット32は螺合している。
The
The
The
ナット32には、軸方向へ貫通した直線状の戻し路32bが形成されている。ナット32の軸方向の両端部にはコマ部材35、35が埋設されている。
コマ部材35は、図5(b)に示すように略三角柱状の樹脂製部材からなり、方向転換路35aが形成されている。方向転換路35aは、図5(a)に示すように上記転走路と戻し路32bとを連通するものであり略円弧状をしている。なお、コマ部材35は樹脂製に限らず金属製でもよい。
The
As shown in FIG. 5B, the
ナット32の戻し路32bとコマ部材35の方向転換路35aとは、転動体34を転走路へ循環させるための循環路を構成している。循環路と転走路には、転動体34として金属製のボールが多数装填されている。
The
以上の構成により、ねじ軸31とナット32のいずれか一方を回転させることで、転動体34が転走路内を転動し、他方を軸方向へ直線移動させることができる。なお、転走路内を転動した転動体34は、循環路を経て再び転走路へ導かれ、転走路と循環路を循環することができる。
With the above configuration, by rotating one of the
本実施形態では、図5(b)に示すようにコマ部材35の方向転換路35aに速度制御部材21が備えられている。速度制御部材21は方向転換路35aを転動する転動体34に接触して転動体34の速度を制御するものであり、方向転換路35aの中心へ向かって延びた弾性変形可能なブラシからなる。速度制御部材21は方向転換路35aの溝底において転走路側の出入口付近、即ちタング部35b付近に接着剤で取り付けられている。なお、速度制御部材21の構成は上記第1実施形態における速度制御部材20と同様である。
In the present embodiment, the
斯かる構成により、本実施形態のボールねじ装置30は上記第1実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、本発明は本実施形態のようなコマ部材35を備えたボールねじ装置30に限られず、転動体34を循環させるためのその他の循環部材(例えばリターンチューブやガイドプレート)を備えたボールねじ装置に適用することも可能である。
With this configuration, the
以上、各実施形態によれば、生産性が高く低コストで作動性の良好な転がり装置を実現することができる。 As described above, according to each embodiment, it is possible to realize a rolling device with high productivity, low cost, and good operability.
1 案内レール
1a 案内レールの転動溝
2 スライダ
3 スライダ本体
3a スライダ本体の転動溝
3b スライダ本体の戻し路
4 エンドキャップ
5、34 転動体
6 エンドキャップの方向転換路
10 直動案内装置(リニアガイド装置)
20、21 速度制御部材
30 ボールねじ装置
31 ねじ軸
31a ねじ軸の転動溝
32 ナット
32a ナットの転動溝
32b ナットの戻し路
35 コマ部材
35a コマ部材の方向転換路
DESCRIPTION OF
20, 21
Claims (7)
前記第1部材に形成された転動溝と前記第1部材の転動溝に対向して前記第2部材に形成された転動溝とからなる転走路と、前記第2部材に備えられており前記転走路に連通して前記転動体を循環させる循環路とを有し、
弾性材料からなり前記転動体に接触して前記転動体の速度を制御する速度制御部材が前記循環路内に備えられていることを特徴とする転がり装置。 A first member; a second member; and a rolling element disposed between the first member and the second member. The second member is moved along the first member by rolling of the rolling element. In a movable rolling device,
A rolling path comprising a rolling groove formed in the first member and a rolling groove formed in the second member so as to face the rolling groove of the first member; and provided in the second member. A circulation path that circulates the rolling elements in communication with the rolling path,
A rolling device comprising a speed control member made of an elastic material and controlling the speed of the rolling element in contact with the rolling element in the circulation path.
E−d/2<D
ただし、
D:前記循環路の径方向における前記速度制御部材の長さ
E:前記循環路の直径
d:前記転動体の直径 The rolling device according to any one of claims 1 to 3, wherein the speed control member extends inward in the radial direction of the circulation path and satisfies the following conditional expression.
E−d / 2 <D
However,
D: Length of the speed control member in the radial direction of the circulation path E: Diameter of the circulation path d: Diameter of the rolling element
前記第2部材は、スライダ本体と、エンドキャップと、リターンガイドとを有し、
前記循環路は、前記スライダ本体に形成された戻し路と、前記エンドキャップに形成された転動溝と前記エンドキャップの転動溝に対向して前記リターンガイドに形成された転動溝とからなる方向転換路とで構成されており、
前記速度制御部材は前記エンドキャップの転動溝と前記リターンガイドの転動溝の少なくとも一方に配置されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の転がり装置。 The first member comprises a guide rail;
The second member has a slider body, an end cap, and a return guide,
The circulation path includes a return path formed in the slider body, a rolling groove formed in the end cap, and a rolling groove formed in the return guide so as to face the rolling groove of the end cap. It consists of a turning path
The rolling device according to any one of claims 1 to 5, wherein the speed control member is arranged in at least one of a rolling groove of the end cap and a rolling groove of the return guide. .
前記第2部材は、ナットと、前記転動体を循環させるための循環部材とを有し、
前記循環路は前記循環部材に形成された方向転換路を含み、
前記速度制御部材は前記方向転換路に配置されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の転がり装置。 The first member comprises a screw shaft;
The second member has a nut and a circulation member for circulating the rolling element,
The circulation path includes a direction changing path formed in the circulation member,
The rolling device according to any one of claims 1 to 5, wherein the speed control member is disposed in the direction change path.
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