JP2808785B2 - Linear motion rolling guide device - Google Patents

Linear motion rolling guide device

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JP2808785B2
JP2808785B2 JP2802890A JP2802890A JP2808785B2 JP 2808785 B2 JP2808785 B2 JP 2808785B2 JP 2802890 A JP2802890 A JP 2802890A JP 2802890 A JP2802890 A JP 2802890A JP 2808785 B2 JP2808785 B2 JP 2808785B2
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linear motion
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rolling guide
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ベッドに対して移動テーブルを直動可能
に支持する送りテーブル装置等に使用される直動転がり
案内装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear motion rolling guide device used for a feed table device or the like that supports a moving table so as to be able to linearly move with respect to a bed.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3,4図に示すように、一方の案内レール1がベッド
2側に固定され且つ他方の案内レール3が移動テーブル
4側に固定され、これら両レール1,3間に多数のローラ
5が介在されて、前記ローラ5の転動により両案内レー
ル1,3を介して移動テーブル4をベッド2に対して円滑
に直動させる直動転がり案内装置は公知である。両案内
レール1,3間で前記多数のローラ5は保持器6により保
持されている。なお、第3,4図のローラ5は、隣合うど
うしの軸線が90度の角度で交差しているクロスローラ式
のものであるが、各ローラの軸線が平行をなすリニアロ
ーラ式のものも公知である。
As shown in FIGS. 3 and 4, one guide rail 1 is fixed to the bed 2 and the other guide rail 3 is fixed to the moving table 4 side. A linear motion rolling guide device is known in which the movable table 4 is smoothly linearly moved relative to the bed 2 via the two guide rails 1 and 3 by the rolling of the roller 5 interposed therebetween. The rollers 5 are held between the guide rails 1 and 3 by a holder 6. The rollers 5 in FIGS. 3 and 4 are of a cross-roller type in which adjacent axes intersect at an angle of 90 degrees, but linear rollers in which the axes of the rollers are parallel are also available. It is known.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、案内レール1,2とローラ5との間は、
案内レール1,3の長手方向には拘束されていないため、
移動テーブル4の往復移動により、前記レール1,3と保
持器6の相対位置が少しづつずれて、最終的に保持器6
がレール1,3から外れてしまう現象(ミクロスリップ現
象)が生じる。このため、前記ミクロスリップ現象を防
止することを目的として案内レール1,3にラック歯を形
成するとともにローラ5の外周にピニオンのような歯を
形成して両者を噛合させたり、ワイヤ等によってこれら
の動きを矯正する手段が周知となっているが、これらは
構造を複雑にしてコスト高になるほか、各部を過拘束す
ることになるという問題点がある。
However, between the guide rails 1, 2 and the roller 5,
Since it is not constrained in the longitudinal direction of the guide rails 1, 3,
Due to the reciprocating movement of the moving table 4, the relative positions of the rails 1 and 3 and the cage 6 slightly shift, and finally the cage 6
Occurs from the rails 1 and 3 (microslip phenomenon). Therefore, for the purpose of preventing the microslip phenomenon, rack teeth are formed on the guide rails 1 and 3 and teeth such as pinions are formed on the outer periphery of the roller 5 so that the two mesh with each other. Means for correcting the movement of the above are well known, but these have the problems that they complicate the structure, increase the cost, and over-constrain each part.

発明者らは、前記ミクロスリップ現象の原因を究明す
るために各種の実験と解析とを行った結果、前記現象の
原因は、ローラとこれに転がり接触する両案内レールと
の間のすべりにあることを知見した。
The present inventors have conducted various experiments and analyzes to determine the cause of the microslip phenomenon, and as a result, the cause of the phenomenon is a slip between the roller and the two guide rails that are in rolling contact with the roller. I found that.

そこでこの発明は、前記知見に基づいて、格別の部材
を付加することなくして構造の複雑化やコスト高を防止
し、且つ各部材の構造に大規模な変更を生じることなく
して、前記ミクロスリップを防止することを目的として
いる。
Therefore, the present invention, based on the above findings, prevents the structure from becoming complicated and costly without adding extra members, and without causing a large-scale change in the structure of each member, the microslip The purpose is to prevent.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この発明の直動転がり案内装置は、ローラの外周面に
おける円周方向の面粗さを、同外周面における軸方向の
面粗さとほぼ等しくするか前者を僅かに大きくしてい
る。
In the linear motion rolling guide device according to the present invention, the circumferential surface roughness of the outer peripheral surface of the roller is made substantially equal to or slightly larger than the axial surface roughness of the outer peripheral surface.

特に、ローラの外周面における円周方向の面粗さを、
中心線平均粗さにおいて0.05〜0.10μmにすると好適で
ある。
In particular, the circumferential surface roughness of the outer peripheral surface of the roller,
It is preferable that the center line average roughness is 0.05 to 0.10 μm.

〔作用〕[Action]

ところで、案内レール間に保持されたローラと保持器
の移動時には、重力や慣性等により外部荷重及び予圧に
不均一が生起され、これに基づく抵抗差によってミクロ
スリップが発生するものであるが、案内レールとローラ
は接触しているために、その摩擦力によってこれらの間
において前記ミクロスリップを抑制する力も作用してい
る。この抑制力を模式的に示したのが第1図であって、
説明の便宜上、ローラ5をモデル化してピニオンの形状
で示し且つ案内レール1,3を同様にラックの形状で示し
ている。
By the way, when the roller and the retainer held between the guide rails move, the external load and the preload become uneven due to gravity, inertia, etc., and micro slip occurs due to the resistance difference based on this. Since the rail and the roller are in contact with each other, a force for suppressing the micro-slip is also exerted between the rail and the roller due to the frictional force. FIG. 1 schematically shows this suppressing force,
For convenience of explanation, the roller 5 is modeled and shown in a pinion shape, and the guide rails 1 and 3 are similarly shown in a rack shape.

そもそもミクロスリップは往復運動の往時と復時のロ
ーラ5と案内レール1,3との相対移動量が異なるときに
発生する。このような現象は、ローラ5が所定の転がり
運動のみを行い、ローラ5と案内レール1,3との間に滑
りを生じなければ防止することができる。したがって、
第1図に示すようにローラ5と案内レール1,3との接触
部が噛み合っていれば相対滑りは発生しない。このよう
にローラ5と案内レール1,3との接触部における滑り摩
擦力を大きくすれば、その摩擦力がミクロスリップの抑
制力となる。
In the first place, the microslip occurs when the relative movement amounts of the roller 5 and the guide rails 1 and 3 at the time of forward and backward reciprocation are different. Such a phenomenon can be prevented if the roller 5 performs only a predetermined rolling motion and no slippage occurs between the roller 5 and the guide rails 1 and 3. Therefore,
As shown in FIG. 1, if the contact portions between the roller 5 and the guide rails 1 and 3 are engaged, no relative slip occurs. If the sliding frictional force at the contact portion between the roller 5 and the guide rails 1 and 3 is increased as described above, the frictional force becomes a micro-slip suppressing force.

しかしながら、直動転がり案内装置としては、ローラ
5と案内レール1,3との間で摩擦力を大きくするほか
に、両者間でローラ5のラジアル方向の荷重を支持しな
ければならないし、さらに転がり案内の円滑性も確保し
なければならないから、ローラ5と案内レール1,3との
間に第1図のように歯を噛み合わせることはできない。
However, as a linear motion rolling guide device, in addition to increasing the frictional force between the roller 5 and the guide rails 1, 3, the radial load of the roller 5 must be supported between the two, and furthermore, the rolling must be performed. As shown in FIG. 1, the teeth cannot be engaged between the roller 5 and the guide rails 1 and 3 because the smoothness of the guide must be ensured.

かくして、この発明は、ローラの外周面における円周
方向の面粗さを、同外周面における軸方向の面粗さとほ
ぼ等しくするか前者を僅かに大きくして、ローラの転が
りに対する摩擦力を増加させるとともに、ラジアル方向
の荷重の支持と転がり案内の円滑性を確保したのであ
る。
Thus, the present invention increases the frictional force against the rolling of the roller by making the circumferential surface roughness on the outer peripheral surface of the roller substantially equal to or slightly larger than the axial surface roughness on the outer peripheral surface. At the same time, the support of the radial load and the smoothness of the rolling guide were ensured.

さらに、ローラの外周面における円周方向の面粗さ
を、中心線平均粗さにおいて0.05〜0.10μmとすること
によってローラと案内レールとの接触点におけるすべり
摩擦力を必要最大限にするとともに、転がり案内装置と
しての真直度を確保できる。
Furthermore, by making the surface roughness in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the roller 0.05 to 0.10 μm in the center line average roughness, the sliding friction force at the contact point between the roller and the guide rail is maximized, Straightness as a rolling guide device can be secured.

〔実施例〕〔Example〕

第3図に示すローラ5は、前記従来の技術の項で説明
したクロスローラ式やリニアローラ式の直動転がり案内
装置に用いられ、これはタンブリングにより表面処理し
たものであって、この表面の円周方向及び軸方向の中心
線平均粗さを0.07μm程度の均一なものとしている。
The roller 5 shown in FIG. 3 is used in a cross-roller type or linear roller type linear rolling guide device described in the section of the prior art, which is surface-treated by tumbling. The center line average roughness in the circumferential direction and the axial direction is uniform at about 0.07 μm.

これに対して従来のローラ表面は、軸方向の中心線平
均粗さが0.06μm程度で且つ円周方向の中心線平均粗さ
はその1/3程度の0.02μmとなっている。すなわち、従
来のローラ表面の加工方法によれば、研削加工やこれに
加える超仕上げ加工によっても軸方向の面粗さに対して
円周方向の面粗さは1/3程度になることが余儀なくされ
ている。これは、ローラを円周方向に回転させながら前
記加工を施すことに起因しているものと推定できる。
In contrast, the conventional roller surface has an axial centerline average roughness of about 0.06 μm and a circumferential centerline average roughness of about 1/3 of 0.02 μm. In other words, according to the conventional roller surface processing method, the circumferential surface roughness is inevitably reduced to about 1/3 of the axial surface roughness by grinding and superfinishing in addition thereto. Have been. This can be presumed to be caused by performing the processing while rotating the roller in the circumferential direction.

前記のように、ミクロスリップの抑制力は、ローラ5
表面の円周方向の滑り摩擦力が関係している。ところ
が、前記従来のローラは、軸方向の中心線平均粗さに対
して円周方向の中心線平均粗さが極端に小になっている
ため、そのすべり摩擦力も小さいから、ミクロスリップ
を抑制する機能はこの実施例のローラ5のほうが一段と
優れたものとなっている。
As described above, the micro-slip suppressing force is controlled by the roller 5.
The circumferential sliding friction of the surface is relevant. However, the conventional roller has an extremely small center line average roughness in the circumferential direction with respect to the center line average roughness in the axial direction. The function of the roller 5 of this embodiment is more excellent.

ところで、軸方向の面粗さはミクロスリップの抑制力
には殆ど影響しないが、軸方向の面粗さが大になるとロ
ーラ5と案内レール1,3との接触状態が不均一となり、
ローラ5への予圧の不均一やスキューを生じやすく、こ
れがミクロスリップ発生の原因となる。このため軸方向
の面粗さを著しく大にすることができない。これらの条
件から、ローラ5表面の粗さは、軸方向と円周方向とに
おいて大差ないことが望ましい。
By the way, the surface roughness in the axial direction hardly affects the suppressing force of the microslip, but when the surface roughness in the axial direction is large, the contact state between the roller 5 and the guide rails 1 and 3 becomes uneven,
The preload applied to the roller 5 is likely to be uneven or skewed, which causes micro-slip. For this reason, the surface roughness in the axial direction cannot be significantly increased. From these conditions, it is desirable that the surface roughness of the roller 5 does not greatly differ between the axial direction and the circumferential direction.

さらに、面粗さを軸方向と円周方向とのいずれにおい
ても過大にすると、ミクロスリップ抑制力は向上するも
のの、前記のようにローラ5と案内レール1,3との接触
状態が不均一となって、逆にミクロスリップ発生を促し
たり、進退軌道の真直度等の性能や耐久性の低下をもた
らすため、直動転がり案内装置として適当ではない。
Further, when the surface roughness is excessively large in both the axial direction and the circumferential direction, the microslip suppressing force is improved, but the contact state between the roller 5 and the guide rails 1 and 3 is not uniform as described above. On the contrary, micro-slip is promoted, and performance such as straightness of the forward / backward trajectory and durability are lowered. Therefore, it is not suitable as a linear motion rolling guide device.

発明者らは、実験と研究の結果、ローラの外周面にお
ける円周方向の面粗さを、前記例示したように、中心線
平均粗さにおいて0.05〜0.10μmにする一方、この面粗
さを、同外周面における軸方向の面粗さとほぼ等しくす
るか僅かに大きくすることによって、前記真直度や耐久
性等の性能を低下させることなくミクロスリップを通常
の使用範囲において完全に抑制させることに成功したも
のである。
As a result of experiments and research, the inventors set the surface roughness in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the roller to 0.05 to 0.10 μm in the center line average roughness as described above, while reducing this surface roughness. By making the surface roughness substantially equal to or slightly larger than the axial surface roughness of the outer peripheral surface, it is possible to completely suppress micro-slip in a normal use range without deteriorating performance such as the straightness and durability. Successful.

ちなみに、従来のローラを使用した直動転がり案内装
置では70%の割合でミクロスリップが発生したが、この
実施例のローラ5を使用した場合には全く発生しなかっ
たし、この実施例の前記面粗さの値の前後であっても、
円周方向の面粗さが中心線平均粗さにおいて0.05〜0.10
μmであればミクロスリップは同様に発生しなかった。
By the way, in the linear motion rolling guide device using the conventional roller, microslip occurred at a rate of 70%. However, when the roller 5 of this embodiment was used, no microslip occurred. Even before and after the surface roughness value,
Circumferential surface roughness is 0.05 to 0.10 in center line average roughness
If it was μm, microslip did not occur.

〔発明の効果〕 以上説明したように、この発明にあっては、ローラの
面粗さを特定することによって、格別な機構を付加する
ことなくミクロスリップを抑制することがきる。しか
も、ローラの表面加工は従来の表面加工にタンブリング
のような簡単な加工工程を追加するだけであるから、コ
スト高を抑制することができ、その結果、格別な機構を
付加するものに比較して安価に直動転がり案内装置を得
ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, by specifying the surface roughness of the roller, micro-slip can be suppressed without adding a special mechanism. In addition, roller surface processing simply adds a simple processing step such as tumbling to the conventional surface processing, which can reduce the cost and, as a result, compared to the case where a special mechanism is added. A linear motion rolling guide device can be obtained at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はミクロスリップの抑制力を説明する模式図、第
2図はこの発明のローラを示す斜視図、第3図はローラ
と案内レールとの関係を示す斜視図、第4図は直動転が
り案内装置の断面図である。 1,3……案内レール、5……ローラ。
FIG. 1 is a schematic view for explaining a micro-slip suppressing force, FIG. 2 is a perspective view showing a roller of the present invention, FIG. 3 is a perspective view showing a relationship between the roller and a guide rail, and FIG. It is sectional drawing of a rolling guide apparatus. 1,3 ... guide rail, 5 ... roller.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】軸方向に相対移動をする2つの平行な案内
レールと、両案内レール間で転動するローラとを備えた
直動転がり案内装置において、前記ローラの外周面にお
ける円周方向の面粗さを、同外周面における軸方向の面
粗さとほぼ等しくするか前者を僅かに大きくしたことを
特徴とする直動転がり案内装置。
1. A linear motion rolling guide device comprising two parallel guide rails relatively moving in an axial direction and a roller rolling between the two guide rails, wherein a circumferential direction of an outer peripheral surface of the roller is provided. A linear motion rolling guide device characterized in that the surface roughness is substantially equal to or slightly larger than the surface roughness in the axial direction of the outer peripheral surface.
【請求項2】ローラの外周面における円周方向の面粗さ
を、中心線平均粗さにおいて0.05〜0.10μmにしたこと
を特徴とする第1請求項記載の直動転がり案内装置。
2. The linear motion rolling guide device according to claim 1, wherein the surface roughness of the outer circumferential surface of the roller in the circumferential direction is 0.05 to 0.10 μm in center line average roughness.
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