JP2915278B2 - 転がり案内装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直線あるいは円弧状等
の曲線路を案内する転がり接触タイプの案内装置に関
し、特にミスアライメント吸収性に優れた転がり案内装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の転がり案内装置として
は、たとえば図２２に示すようなものがある。すなわ
ち、この転がり案内装置１００は、固定台１０１に対し
てテーブル１０２を案内支持する例を示している。

【０００３】転がり案内装置１００の構成は、側方に延
びる上下一対の支持片部１０３を備えた断面コ字形の移
動部材１０４を、移動部材１０４の支持片部１０３によ
って案内レール１０５の上下両側面を上下２列づつのボ
ール１０６を介して挟むようにして組付けられている。

【０００４】このような転がり案内装置に要求される基
本的な性能は高剛性であり、ボール１０６に予圧を付与
すると共に、案内レール１０５の上下側面に上下に突出
する突堤１０７を設け、この突堤１０７を２列のボール
１０６で上下から挟み込むようにして、上下左右あらゆ
る方向の剛性を高めていた。特に、図示例では、ボール
１０６を挟む２つのボール転走溝におけるボール接触点
を結ぶ線Ｘと、仮想の水平線Ｈとのなす角度である接触
角αを４５度にとって、上下左右あらゆる方向の荷重を
均等に支持している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の転がり
案内装置は、剛性が高いために、移動部材１０４の取付
面の加工誤差、たとえば角度誤差θや水平方向の寸法誤
差Δがあると、テーブル１０２および固定台１０１間に
転がり案内装置１００を締め付け固定した際に、案内レ
ール１０５と移動部材１０４間のミスアライメントが生
じ、案内レール１０５と移動部材１０４に無理な力が加
わって、摺動抵抗の増大，ボール１０６やボール転走溝
の早期摩耗の発生等の問題が生じる。

【０００６】このようなミスアライメントを防止するた
めには、加工精度を高めればよいが、コストが嵩むと共
に加工精度を高めるにも限界がある。

【０００７】一方、ボール１０６自体に付与する予圧を
小さくすればミスアライメントはいくらか吸収可能では
あるものの、転がり案内装置本来の高剛性の特性が無く
なってしまう。

【０００８】このように、支持剛性の要求と、ミスアラ
イメント吸収性の要求は相反するものであり、従来の転
がり案内装置では両方の要求を同時に満足させることが
できなかった。

【０００９】本発明は、上記要請に応えるべくなされた
もので、上下剛性を保持しつつ水平方向のミスアライメ
ントを吸収させ得、かつ許容負荷能力を落とさない転が
り案内装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、案内レールに、側方に延びる上
下一対の支持片部を備えた移動部材を、該移動部材の支
持片部で前記案内レールの上下両側面を挟むようにして
相対移動自在に組付け、前記案内レールの上下両側面と
移動部材の上下支持片部の対向面には、互いに対応する
転動体転走溝を形成し、該転動体転走溝間に荷重を負荷
する多数の転動体を介装した転がり案内装置において、
前記転動体転走溝を転動体よりも曲率半径の大きい断面
円弧形状として転動体の接触点を転動体転走溝の円弧形
状に沿って移動可能とし、上下剛性を保持しつつ水平方
向のミスアライメントを吸収可能としたことを特徴とす
る。

【００１１】ここで、移動部材の支持片部は、一体構成
でも別体構成でもよい。

【００１２】また、断面が円弧状の転動体とは、ボー
ル，球面ローラおよびび中央が円弧状に膨らんだ樽型ロ
ーラ等を含むものとする。

【００１３】転動体転走溝の溝深さは転動体の直径の略
１／４〜１／２程度に設定することがことが好ましい。

【００１４】また、案内レールの上下両側面の少なくと
もいずれか一方の側面側に介装される転動体を複数列設
けることが好ましい。

【００１５】転動体と転動体転走溝との接触点を結ぶ線
と転動体の中心を通る水平線のなす角である初期接触角
は略９０度に設定することを特徴とする。

【００１６】複数列の転動体の少なくとも一つの転動体
列における転動体と転動体転走溝との接触点を結ぶ線と
転動体の中心を通る水平線のなす角である初期接触角
を、９０度を基準にして所定角度だけ傾斜させたことを
特徴とする。

【００１７】複数列の転動体の接触構造が、すべての転
動体列とも同方向に傾斜する接触角を有することを特徴
とする。

【００１８】複数列の転動体の接触構造が、少なくとも
一対の互いに反対に傾斜する接触角を有することを特徴
とする。

【００１９】案内レールの上下両側面の少なくともいず
れか一方の側面側に介装される転動体を複数列設け、該
複数列の転動体の内一部の列の転動体として、ボール等
の断面円弧状の転動体に代えて円筒状の転動体を用い、
円筒状転動体の転動体転走溝の溝底を平坦面としたこと
を特徴とする。

【００２０】案内レールは、断面四角形状の曲線状のレ
ールであることを特徴とする。

【００２１】また、案内レールは直線状レールであるこ
とを特徴とする。

【００２２】

【作用】本発明にあっては、上下に加わる荷重は、上下
支持片部と案内レールの間に介装された転動体によって
大荷重を負荷する。

【００２３】特に、初期接触角を略９０度に予め設定し
た場合には、転動体によって上下方向の大荷重を負荷す
ることができる。

【００２４】また、水平方向から荷重が負荷した場合、
上下荷重と左右荷重の負荷バランスによって転動体転走
溝内の転動体の接触点が移動して接触角が変化し、両方
向の荷重を受ける。

【００２５】また、水平方向のミスアライメントに対し
ては、案内レール上下の転動体転走溝内の転動体の接触
点が溝の円弧形状に沿って移動し、ミスアライメントが
吸収される。

【００２６】一方、転動体転走溝は断面円弧形状なの
で、許容荷重は接触角を変数とするｓｉｎ関数となる。
本発明では、接触角をｓｉｎカーブの変化が緩やかな９
０度付近に設定しているので、接触角が変動しても許容
荷重の変動は小さい。

【００２７】転動体転走溝の溝を転動体の直径の略１／
４〜１／２の深さに設定しておけば、接触点が移動して
も転動体が溝のエッジに接触せず、エッジロードが防止
できる。

【００２８】また、従来のように案内レールを突堤を有
する複雑な断面形状にする必要はなく、溝の研削加工を
水平研削でできる。

【００２９】特に、案内レールを曲線状に成形する場合
には、突堤がなく単純な四角形状でよいので、均一に曲
げ加工ができる。

【００３０】接触角が９０°の場合、水平方向から荷重
を受けると転動体の接触点が変動するので、初期接触角
を外部荷重条件に応じて変化させることにより、接触点
の変動を可及的に防止できる。接触角を変化させる方法
としては水平方向に所定の荷重をかけることによって任
意の角度に設定でき、外部荷重条件に応じて接触角をた
とえば３０度，４５度等に設定することによって水平方
向荷重を受けることができる。

【００３１】この場合でも、水平方向のミスアライメン
トに対しては、案内レール上下の転動体転走溝内の転動
体の接触点が溝の円弧形状に沿って移動可能であり、ミ
スアライメントが吸収できる。

【００３２】

【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。

【００３３】図１及び図２は本発明の一実施例に係る転
がり案内装置を示している。この実施例では、図３及び
図４に示すような、振り子式の鉄道車両の案内等に用い
られる曲線上を案内する転がり案内装置を例にとって説
明するものとする。

【００３４】図３及び図４に示すように、この転がり案
内装置１は曲線案内をするもので、一対の転がり案内装
置１，１を対向配置して台車２上に車両３を揺動可能に
支持している。

【００３５】転がり案内装置１の構成は、図１及び図２
に示すように、概略、案内レール４と、案内レール４に
球面状の転動体としてのボール５を介して移動自在に組
み付けられる移動部材６とから構成されている。

【００３６】案内レール４は、図２(ａ)に示すように、
断面略四角形状で、所定の曲率半径を有する円弧状に曲
げられている。そして、この案内レール４の上下両側面
には、ボール転走溝７が全長にわたって形成されてい
る。このボール転走溝７は、図示例では上下３条づつ形
成されている。もちろん、３条に限定されるものではな
く、１条，２条あるいは４条以上設けてもよい。

【００３７】ボール転走溝７の断面形状は、ボール５の
曲率半径より大きい曲率半径を有する円弧形状で、その
深さｈはボール５の直径の略１／４〜１／２程度の深溝
に形成されている。

【００３８】移動部材６は側方に延びる上下一対の支持
片部６１，６２を備えた断面コ字形のブロック体で、こ
の支持片部６１，６２でもって案内レール４の上下両側
面を挟むようにして案内レール４に沿って移動自在に組
付けられている。

【００３９】そして、移動部材６の上下支持片部６１，
６２内側の、案内レール４との対向面には、案内レール
４に設けたボール転走溝７に対応するボール転走溝８が
形成されている。このボール転走溝８も、その断面形状
が、ボール５の曲率半径より大きい曲率半径を有する円
弧形状で、その深さｈはボール５の直径の略１／４〜１
／２程度の深溝に形成されている。

【００４０】そして、各ボール転走溝７，８間に介装さ
れるボール５は、各ボール転走溝７，８の溝底付近に接
触し、ボール５が挟まれる両転動体転走溝７，８との２
つの接触点ＣＰを結ぶ線Ｘと仮想の水平線Ｈとのなす角
である接触角αが略９０度に設定されている。したがっ
て、ボール５の接触点ＣＰは、ボール転走溝７，８の円
弧形状に沿って、初期接触角９０度の位置を中心にして
左右に移動可能となっている。

【００４１】移動部材６は、ボール転走溝８，８が形成
される共にボール５を循環させるべく無負荷域にリター
ン通路９が形成された移動部材本体１０と、移動部材本
体１０の前後端に取付られボール５の方向転換路１１が
形成された側蓋１２と、から構成されている。

【００４２】なお、この実施例では移動部材６の図中右
側面が取付面１３となっており、この取付面１３に固定
用のボルト用タップ穴１４が穿設されている。また、案
内レール４については、図中左側面が取付面１６となっ
ており、不図示のボルト等の固定部材にて固定される。
一方、移動部材６の上下支持片部６１，６２の内側面と
案内レール４上下側面との隙間にはシール部材１５が設
けられ、さらに、図２(ｃ)に示すように、ボール５を保
持する保持器２４が適宜設けられる。

【００４３】また、ボール５には適宜予圧が付与され
る。

【００４４】上記構成の転がり案内装置にあっては、上
下方向に加わる荷重Ｆａは、初期接触角９０度に設定し
た３列のボール５によって大荷重を負荷する。

【００４５】一方、水平方向から荷重Ｆｂが負荷した場
合、図１(ｃ)に示すように、ボール転走溝７，８内のボ
ール５の接触点ＣＰを結ぶ線Ｘ´が上下荷重Ｆａと左右
荷重Ｆｂの合成ベクトルＦの方向に一致するように接触
角がα´に変化し、両方向の荷重を受ける。

【００４６】また、ボール転走溝７，８を断面円弧形状
とし、ボール５の接触角αを９０度付近に設定している
ので、接触角αが変動しても許容荷重の変動は小さい。

【００４７】すなわち、許容荷重は、式 Ｃｏ＝ｆ（Ｄａ・ｚ・ｉ・ｓｉｎα） Ｄａ：ボールの直径 ｚ ：ボールの個数 ｉ ：ボールの条数 α ：接触角（垂直の場合 ９０°）
で計算される。

【００４８】このように許容荷重は、図５(ｂ)に示すよ
うにｓｉｎ関数となる。ｓｉｎカーブは、９０度付近で
は、図５(ｃ)に示すように変化が緩やかで、接触角αが
９０°で１、８７°で０．９９８、８５°で０．９９
６、８３°でも０．９９２程度である。すなわち、接触
角が９０度±７度の範囲でも、許容荷重Ｃｏの減少率は
１％以下にとどまり極めて少ない。もちろん、許容し得
る接触角の移動範囲は適宜選択し得る。

【００４９】また、ボール転走溝７，８の深さｈが深溝
になっているので、図５(ａ)に示すように、接触点ＣＰ
が移動してもボール５がボール転走溝７のエッジＥに接
触せず、エッジロードの発生が防止できる。この溝深さ
ｈについては、エッジロードを考慮して選択されるが、
ボール５の直径の略１／４〜１／２程度に設定すること
が好ましい。

【００５０】本発明で吸収するミスアライメントは、基
本的には案内レールと移動部材の水平方向のずれであ
り、図６に示すように、案内レール４の中心軸線回りに
回転させる方向（図中Ｍｃ方向）のミスアライメント
（図６(ａ)参照）、移動部材６の前後端を上下逆向きに
変位させるような回転方向（図中ＭA方向）のミスアラ
イメント（図６(ｃ)参照）、移動部材６を水平方向に変
位させる方向（Ｚ方向）のミスアライメント（図６(ａ)
参照）の吸収が可能である。

【００５１】ミスアライメントの原因は、たとえば、図
３に示すような、移動部材６の取付面の加工誤差、たと
えば角度誤差θや水平方向の寸法誤差Δに起因するもの
が挙げられる。その他、左右の案内レール４，４の平行
度の狂いや固定ボルトの締めすぎ等種々の要因がある。

【００５２】図６(ｄ)〜(ｈ)には、ミスアライメントを
吸収した場合の接触角の変化を示している。図６(ｄ)は
予め設定された基準となる初期接触角αが９０°の位置
である。

【００５３】図６(ｅ)，(ｆ)は、上記Ｍｃ方向のミスア
ライメントを吸収した状態で、接触角がそれぞれ回転方
向とは逆側に変位する。

【００５４】図６(ｇ)，(ｈ)は、上記Ｚ方向のミスアラ
イメントを吸収した状態であり、接触角がずれた方向と
逆方向に変位する。

【００５５】一方、上記Ｍｂ方向のミスアライメントを
吸収した場合は、移動部材６の前後端が互いに逆向きに
水平方向に変位し、その接触角は、移動部材６の前後端
に位置するボールが、図６(ｇ)，(ｈ)のように互いに逆
向きに変位する。

【００５６】一方、このように、接触角を略９０度に設
定しているので、従来のように案内レールの形状を、突
堤を有する複雑な断面形状にする必要はなく、ボール転
走溝７の研削が水平研削でできるので、その製造が容易
である。複数条のボール転走溝７を形成する場合には、
ボール転走溝７間のピッチ精度も出しやすい。また、案
内レール４の全長にわたって研削代が一定で測定しやす
いために、高精度で仕上げ面の滑らかなボール転走溝７
を形成できる。

【００５７】特に、案内レール４を曲線状に成形する場
合には、図１０に示すような突堤１０７がなく単純な四
角形状でよいので、曲げ加工の際に塑性変形が均一に進
行して反り等が生じず製造が極めて容易にできる。した
がって、仕上げ時の研削代を最小限に抑えることができ
生産効率がよい。

【００５８】図７は、本発明の他の実施例を示してい
る。

【００５９】図７(ａ)は、移動部材６及び案内レール４
の取付面を、それぞれ移動部材６の上端面１７及び案内
レール４の下端面１８とし、固定ボルト１９によって上
下方向に締付けて固定したものである。同図(ｂ)は、固
定ボルト１９の本数を２本づつにした例である。

【００６０】図７(ｃ)は、固定ボルト１９の本数を、移
動部材６側を２本、案内レール４側を１本としたもの
で、さらに、ボール５の列数を上側と下側で変えたもの
で、この例では上側３列，下側２列に構成している。

【００６１】図８は、本願発明のさらに他の実施例を示
している。

【００６２】この実施例の基本的な構成は、図１に示し
た実施例と全く同一であり、異なる点は、上下３列のボ
ールの内、中央のボールに代えて円筒状のローラを用い
た点のみである。それに伴って、移動部材６の支持片部
６１，６２の内側面に形成されるローラ２０の転走溝２
１の断面形状をローラ２０の形状に合わせて断面矩形状
とし、その溝底を平坦面としている。一方、案内レール
４上下側面にはローラ２０の転走溝を設けずに、直接レ
ール４側面をローラ転走面として用いている。

【００６３】このようにすれば、ローラ２０が案内レー
ル４の上下側面にそって水平方向に移動可能であり、基
本的に図１の構成と同様の水平方向のミスアライメント
吸収能力を備える。しかも、このようにローラ２０を用
いれば、さらに大きな上下方向荷重を負荷することがで
き有利である。

【００６４】ミスアライメント吸収性については、図６
(ｂ)，(ｃ)に示した、水平方向（Ｚ方向）及びＭｂ方向
のミスアライメントについては、図１の例と全く同様に
吸収でき、図６(ａ)に示すＭｃ方向についても、ローラ
２０が中央にあるので変位が両側に比べて微小であり問
題はない。

【００６５】ただし、ローラ２０端部においてエッジロ
ードが発生するおそれがあるので、必要に応じ、図８
(ｃ)に示すようにエッジ部２１をクラウニングしたり、
図８(ｄ)に示すような中央が円弧状に膨らんだ樽型ロー
ラ２２を適宜用いればよい。樽型ローラ２０を用いる場
合には、ローラ転走溝の断面形状を、樽型ローラ２０よ
りも曲率半径が大きい断面円弧状に成形する必要があ
る。

【００６６】また、ボール５の代わりに、すべて樽型ロ
ーラ２０あるいは図８(ｅ)に示すような球面ローラ２３
を用いてよい。

【００６７】なお、上記実施例では、曲線案内を例にと
って説明したが、本発明は曲線案内に限定されるもので
はなく、図９に示すような直線案内用の転がり案内装置
１Ａについても全く同様に適用できる。その構成は、上
記図１〜図８の曲線状の案内レール４を直線状のレール
４Ａにし、それに合わせて各ボール転走溝を直線状に形
成するだけであり、その他の構成は全く同一なので説明
は省略する。

【００６８】また、上記実施例においては、上下の支持
片部６１，６２が一体構成となっているが、例えば図１
０に示すように別体構成としてもよい。すなわち、ボル
ト等の固着具６４を介して、支持片部６１を移動部材本
体６３に対して一体的に固定するもので、上下両方の支
持片部を別体構成してもよいし、片方の支持片部だけを
別体構成としてもよい。

【００６９】ところで、本発明の転がり案内装置は、上
記したようにミスアライメントを吸収するべく、ボール
とボール転走溝の間に水平方向の隙間を形成している
が、水平方向の予圧を付与して隙間を無くせば、水平方
向の支持剛性についても高めることができる。

【００７０】図１１には、このような水平方向の支持剛
性を高くした使用例を示している。

【００７１】この使用例は、対向使用される一対の転が
り案内装置１，１を介して、固定台３０に移動台３１を
移動自在に支持し、移動台３１にはその左右両端部に下
方に延びるスカート部３２，３３が設けられており、一
対の転がり案内装置１，１はこの左右スカート部３２，
３３と固定３０台の左右両側面間に装着されている。

【００７２】そして、移動台３１の一方のスカート部３
２には、図示するような予圧調整ボルト３４、あるいは
図示しないがスカート部３２と移動部材６の対向面間に
介挿されるテーパくさび等により、一方の転がり案内装
置１の移動部材６の側面を固定台３０に取り付けられた
案内レール４に向かって押圧して、図１０(ｂ)に示すよ
うに、ボール５とボール転走溝７，８との水平方向の隙
間をなくして水平方向に対しても予圧を付与する。

【００７３】すなわち、予圧調整ボルト３４等によって
一方の移動部材６を押圧すると、その押圧力の反力が移
動台３１を介して他方のスカート部３３に伝達され、他
方のスカート部３３を介して他方の転がり案内装置１の
移動部材６が、固定台３０に取り付けられた案内レール
４に向かって押圧される。そして、右の転がり案内装置
１の上下のボールの接触角αが、図示するように初期接
触角９０度の位置から上側のボール５Ｒ１が図中時計回
り方向に、下側のボール５Ｒ２が図中反時計回り方向に
変化し、一方、左の転がり案内装置１の上下のボール５
の接触角は、初期接触角９０度の位置から上側のボール
５Ｌ１が図中反時計回り方向に、下側のボール５Ｌ２の
接触角が図中時計回り方向に変化して、各ボールの水平
方向の隙間をなくすことができる。

【００７４】各ボール５Ｒ１，５Ｒ２，５Ｌ１，５Ｌ２
が挟まれるボール転走溝との接触点を結ぶ線を接触角線
ＸＲ１，ＸＲ２，ＸＬ１，ＸＬ２とすると、左右の転が
り案内装置１の上下のボールの接触角線ＸＲ１，ＸＲ
２，ＸＬ１，ＸＬ２は、外側に開く方向に傾斜する外開
き方向となる。

【００７５】ボールの接触角の構成をこのような配置関
係とすれば、上下方向のみならず、左右方向の支持剛性
についても向上させることができることになる。

【００７６】したがって、本発明の転がり案内装置は、
ミスアライメント吸収能力があるばかりか、使い方によ
って上下左右あらゆる方向の負荷能力の高い支承構造を
得ることもできる。

【００７７】図１２乃至図２１には、このような複数列
のボール列の接触角構造の各種構成例を、上下３列の場
合を例にとって図示したものである。

【００７８】図１２は図１１と同様に、上下各３列の計
６列のボール列共、同方向の接触角を有するタンデムタ
イプを示している。

【００７９】すなわち、一対の転がり案内装置２０１，
２０１を介して、図３と同様に台車２０２に車両２０３
が移動自在に支持されている。一対の転がり案内装置２
０１，２０１は、その案内レール２０４，２０４が内側
（車両側）に、移動部材２０６，２０６が外側に位置す
るように対向して配置され、案内レール２０４，２０４
の内側面が車両２０３の取付け面に固定され、移動部材
２０６，２０６の外側面及び下側面が、台車２０２側に
設けられた取付け段部２０２Ａに固定される。

【００８０】取付け段部２０２Ａは断面Ｌ字状に成形さ
れたもので、移動部材２０６の下側面が固定される水平
取付け面２１８と、移動部材２０６の外側面が固定され
る垂直取付け面２１３と、から構成されている。

【００８１】移動部材２０６は水平方向に延びる上下一
対の支持片部２６１，２６２を有する断面コ字形状の部
材で、断面略矩形状の案内レール２０４がコ字形の四角
形状の凹所内に水平方向に挿入されている。

【００８２】上，下支持片部２６１，２６２と案内レー
ル２０４の対向面間に、それぞれ３列ずつ転動体として
のボールが転動自在に介装されている。上下３列のボー
ルを、内側から外側に向けて上，下第１，第２，第３ボ
ール５Ａ1，５Ａ2，５Ａ3；５Ｂ1，５Ｂ2，５Ｂ3と呼ぶ
とすると、上下３列のボールは、案内レール２０４の中
心Ｏを通る水平軸線Ｈに対して互いに線対象に配置さ
れ、それぞれ同一のボール径を有する。

【００８３】上第１，第２，第３；下第１，第２，第３
ボール５Ａ1，５Ａ2，５Ａ3；５Ｂ1，５Ｂ2，５Ｂ3は、
移動部材２０６の上下支持片部２６１，２６２と案内レ
ール２０４の上下側面に互いに対応して形成された上第
１，第２，第３ボール転走溝２０７Ａ1，２０８Ａ1；２
０７Ａ2，２０８Ａ2；２０７Ａ3，２０８Ａ3間、及び下
第１，第２，第３ボール転走溝２０７Ｂ1，２０８Ｂ1；
２０７Ｂ2，２０８Ｂ2；２０７Ｂ3，２０８Ｂ3間に転動
自在に介装されている。

【００８４】このタンデムタイプの場合には、上支持片
部２６１と案内レール２０４上側面に形成された上第
１，第２，第３ボール転走溝２０７Ａ1，２０８Ａ1；２
０７Ａ2，２０８Ａ2；２０７Ａ3，２０８Ａ3が、さらに
下支持片部２６２と案内レール２０４下側面に形成され
た下第１，第２，第３ボール転走溝２０７Ｂ1 ，２０８
Ｂ1；２０７Ｂ2，２０８Ｂ2；２０７Ｂ3，２０８Ｂ3
が、同一位相，同一ピッチで設けられており、自由状態
では図１に示したように、上第１，上第２，上第３ボー
ル５Ａ1，５Ａ2，５Ａ3及び下第１，第２，第３ボール
５Ｂ1，５Ｂ2，５Ｂ3の初期接触角は９０度となってい
る。

【００８５】そして、この使用例では、図６に示したよ
うな予圧調整ボルトあるいは図示しないがテーパくさび
等により、一方の転がり案内装置２０１の移動部材２０
６の外側側面を車両側に取り付けられた案内レール２０
４に向かって押圧し、ボール５Ａ1，・・５Ｂ1，・・と
ボール転走溝２０７Ａ1，２０８Ａ1；２０７Ｂ1，２０
８Ｂ1；・・・との水平方向の隙間をなくして水平方向
に対して予圧を付与することによって、初期接触角９０
度に対して所定角度だけ傾斜させている。

【００８６】すなわち、右の転がり案内装置２０１の上
下のボールの接触角αが、初期接触角９０度の位置か
ら、上側の上第１，第２，第３ボール５Ａ1，５Ａ2，５
Ａ3の接触角については、図中時計回り方向に、下側の
下第１，第２，第３ボール５Ｂ1，５Ｂ2，５Ｂ3の接触
角が図中反時計回り方向に変化する。一方、左の転がり
案内装置２０１の上下のボール５の接触角は、左右の転
がり案内装置２０１，２０１の間の中央垂直線に対して
線対称の関係にあり、上側の上第１，第２，第３ボール
５Ａ1，５Ａ2，５Ａ3のボール接触角が図中反時計回り
方向に、下側のボール５Ｂ1，５Ｂ2，５Ｂ3の接触角が
図中時計回り方向に変化して、各ボールの水平方向の隙
間をなくすことができる。

【００８７】そして左右の転がり案内装置１の上下のボ
ールの接触角線ＸＲ１，ＸＲ２，ＸＲ３，ＸＬ１，ＸＬ
２，ＸＬ３は、外側に開く方向に傾斜する外開き方向と
なる。

【００８８】このように、図１２に示す例では、上下各
３列の計６列のボール列共、同方向の接触角を有するタ
ンデムタイプを示している。このタンデムタイプとして
は、図１３に示すように、図１２とは逆方向の傾斜に設
定することも可能である。

【００８９】すなわち、左右の転がり案内装置１の上下
のボールの接触角線ＸＲ１，ＸＲ２，ＸＲ３；ＸＬ１，
ＸＬ２，ＸＬ３を、内側の案内レール２０４に向かって
開く内開き形状となるように設定したものである。この
ような接触構造としては、移動部材を案内レール２０４
から外側に抜き出す方向に力を加えることにより簡単に
実施することができる。

【００９０】このタンデムタイプは、基本的には図６で
示した左右単列ずつの場合と同様であり、特に取付け誤
差及び偏心荷重によって生ずるモーメント荷重を負荷せ
ず、モーメントによる内部荷重が発生しない利点があ
る。すなわち、モーメント荷重Ｍｃが作用すると、移動
ブロックは図中矢印方向に傾斜して移動するため、ボー
ルは接触点から離れモーメント荷重を負荷しない。

【００９１】また、案内レール２軸間の平行度が狂って
いる場合でも、ボールの接触点が変動するだけで、ボー
ルに無理な力が作用せず、案内レール２軸間の平行度の
狂いを吸収できる。

【００９２】一方、上下方向及び水平方向荷重に対して
均等に負荷しやすい。

【００９３】ボールの接触角の構成をこのような配置関
係とすれば、上下方向のみならず、左右方向の支持剛性
についても向上させることができることになる。

【００９４】したがって、本発明の転がり案内装置は、
ミスアライメント吸収能力があるばかりか、使い方によ
って上下左右あらゆる方向の負荷能力の高い支承構造を
得ることもできる。

【００９５】図１４乃至図１９は、上下各３列のボール
の接触構造を、上側あるいは下側の少なくとも一対のボ
ールの接触角が互いに反対に傾斜する接触角を有する複
合接触タイプとした例である。この複合接触タイプの場
合には、取付け誤差及び偏心荷重によって生じるモーメ
ント荷重を移動部材１個で負荷することができる。

【００９６】基本的な構成は図１２に示した転がり案内
装置と同一なので、同一の主要構成部分について同一の
符号を付し、ここでは接触角の方向についてのみ説明す
る。

【００９７】台車側の取付け段部の水平取付け面２１８
と移動部材２０６の下側面との間、及び垂直取付け面２
１３と移動部材２０６の外側面との間には適宜ゴム状弾
性材等の弾性部材２５０，２５１が介装され、取付け誤
差の吸収等を図っている。もちろん、弾性部材２５０，
２５１を介在させないで直接固定するようにしてもよ
い。

【００９８】図１４に示す例は、上第１，上第２ボール
５Ａ1，５Ａ2の接触角線ＸＡ1，ＸＡ2が上方に向かって
開いた外開き形状となるように、また、下第１，下第２
ボール５Ｂ1，５Ｂ2の接触角線ＸＢ1，ＸＢ2が下に向か
って開く外開き形状となるように、９０度に対して所定
角度だけ対称的に傾斜している。上第３ボール５Ａ3，
下第３ボール５Ｂ3の接触角線ＸＡ3，ＸＢ3は、それぞ
れ上第２ボール５Ａ2，下第２ボール５Ｂ2の接触角線Ｘ
Ａ2，ＸＢ2とほぼ平行に設定されている。

【００９９】このようなボール接触構造は、たとえば
上，下支持片部２６１，２６２側の上，下第１ボール転
走溝２０７Ａ1，２０７Ｂ1と上，下第２ボール転走溝２
０７Ａ2，２０７Ｂ2間のピッチＰ１よりも、案内レール
２０４側の上，下第１ボール転走溝２０８Ａ1，２０８
Ｂ1と上，下第２ボール転走溝２０８Ａ2，２０８Ｂ2間
のピッチＰ２の方を広くし、さらに上，下支持片部２６
１，２６２側の上，下第２ボール転走溝２０７Ａ2，２
０７Ｂ2と上，下第３ボール転走溝２０７Ａ3，２０７Ｂ
3間のピッチと案内レール２０８側の上，下第２ボール
転走溝２０７Ｂ1，２０７Ｂ2と上，下第３ボール転走溝
２０７Ａ3，２０７Ｂ3間のピッチを同一ピッチとするこ
とにより実現できる。

【０１００】このように、一対のアンギュラコンタクト
構造のボール接触構造があれば、案内レール２０４と移
動部材２０６とを組み合わせた時点で、隙間調整がで
き、初期接触角が安定する。

【０１０１】接触角線が上，下外開きとなる構成例とし
ては、図１５に示すように上第２，第３ボール５Ａ2，
５Ａ3の接触角線ＸＡ2，ＸＡ3間；下第２，第３ボール
５Ｂ2，５Ｂ3の接触角線ＸＢ2，ＸＢ3間が外開きとなる
構成としてもよい。

【０１０２】図１６に示す例は、上第１，上第２ボール
５Ａ1，５Ａ2の接触角線ＸＡ1，ＸＡ2が内側の案内レー
ル２０４に向かって開いた内開き形状となるように、ま
た、下第１，下第２ボール５Ｂ1，５Ｂ2の接触角線ＸＢ
1，ＸＢ2が内側の案内レール２０４側に向かって開いた
内開き形状となるように、９０度に対して所定角度だけ
対称的に傾斜している。上第３，下第３ボール５Ａ3，
５Ｂ3の接触角線ＸＡ3，ＸＢ3は、それぞれ上第２，下
第２ボール５Ａ2，５Ｂ2の接触角線ＸＡ2，ＸＢ2とほぼ
平行に形成されている。

【０１０３】このようなボール接触構造は、たとえば
上，下支持片部２６１，２６２側の上，下第１ボール転
走溝２０７Ａ1，２０７Ｂ1と上，下第２ボール転走溝２
０７Ａ2，２０７Ｂ2間のピッチＰ１よりも、案内レール
２０４側の上，下第１ボール転走溝２０８Ａ1，２０８
Ｂ1と上，下第２ボール転走溝２０８Ａ2，２０８Ｂ2間
のピッチＰ２の方を狭くし、さらに上，下支持片部２６
１，２６２側の上，下第２ボール転走溝２０７Ａ2，２
０７Ｂ2と上，下第３ボール転走溝２０７Ａ3，２０７Ｂ
3間のピッチと、案内レール２０４２０８上下面の上，
下第２ボール転走溝２０８Ａ2，２０８Ｂ2と上，下第３
ボール転走溝２０８Ａ3，２０８Ｂ3間のピッチを同一ピ
ッチとすることにより実現できる。

【０１０４】接触角線が内開きとなる構成例としては、
図１７に示すように上第２，第３ボールの接触角線ＸＡ
2，ＸＡ3間；下第２，第３ボールの接触角線ＸＢ2，Ｘ
Ｂ3間が内開きとなる構成としてもよい。

【０１０５】図１８，図１９に示す例は、上下第１，第
２，第３ボール５Ａ1，５Ａ2，５Ａ3，５Ｂ1，５Ｂ2，
５Ｂ3の各接触角線ＸＡ1，ＸＡ2，ＸＡ3，ＸＢ1，ＸＢ
2，ＸＢ3を、隣同士交互に外開き，内開きとなるように
した構成である。

【０１０６】図１８に示す例は、上下第１，第２ボール
５Ａ1，５Ａ2；５Ｂ1，５Ｂ2の接触角線ＸＡ1，ＸＡ2；
ＸＢ1，ＸＢ2が内開き形状に、上下第２，第３ボール５
Ａ2，５Ａ3；５Ｂ2，５Ｂ3の各接触角線ＸＡ2，ＸＡ3；
ＸＢ2，ＸＢ3が外開き形状となるように構成したもので
ある。

【０１０７】図１９に示す例は、上下第１，第２ボール
５Ａ1，５Ａ2；５Ｂ1，５Ｂ2の接触角線ＸＡ1，ＸＡ2；
ＸＢ1，ＸＢ2が外開き形状に、上下第２，第３ボール５
Ａ2，５Ａ3；５Ｂ2，５Ｂ3の各接触角線ＸＡ2，ＸＡ3；
ＸＢ2，ＸＢ3が内開き形状となるように構成したもので
ある。

【０１０８】ボール列数，各列のボール個数，ボール径
等は負荷荷重に併せて任意に選択でき、ボール列数とし
ては、たとえば図２０に示すように、上下第１，第３ボ
ール５Ａ1，５Ａ3；５Ｂ1，５Ｂ3に対応する２個のボー
ル転走溝を使用してもよい。

【０１０９】また、上下支持片部２６１，２６２の各ボ
ールの接触構造として水平軸線に対して線対称となるよ
うな構成としたが、必ずしも対称とする必要はなく、負
荷荷重に応じて、図２１に示すように、上側を第２，第
３ボール５Ａ2，５Ａ3の２列、下側を第１，第２，第３
ボール５Ｂ1，５Ｂ2，５Ｂ3の３列というようにボール
の列数を異ならしておいてもよい。

【０１１０】なお、上記実施例では鉄道車両の案内支持
機構に適用した場合を示したが、このような鉄道車両の
案合支持機構に限定されるものではなく、工作機械，測
定装置，各種ロボット等種々の案内機構に適用できるこ
とはもちろんである。

【０１１１】

【発明の効果】本発明は以上の構成および作用を有する
もので、転動体転走溝を曲率半径が転動体より大径の断
面円弧形状として溝断面に沿って転動体の移動を許容す
る構成としたので、上下剛性を保持しつつ水平方向のミ
スアライメントを吸収することできる。

【０１１２】また、転動体の初期接触角を略９０度に設
定しておけば、許容荷重は接触角を変数とするｓｉｎ関
数となるので、略９０度を中心に接触角が変動しても許
容荷重の変動を少なくできる。

【０１１３】また、水平方向から荷重が負荷した場合で
も、上下荷重と左右荷重の負荷バランスによって転動体
転走溝内の転動体の接触点が移動して接触角が変化し、
両方向の荷重を受け得る。

【０１１４】転動体転走溝の溝を転動体の直径の略１／
４〜１／２の深さに設定しておけば、接触点が移動して
も転動体が溝のエッジに接触せず、エッジロードが防止
できる。

【０１１５】また、複数列の転動体のうち一部の列の転
動体を円筒状の転動体とすることにより、荷重の負荷能
力をより大きくすることができる。

【０１１６】また、接触角を略９０度に設定しているの
で、従来のように案内レールを突堤を有する複雑な断面
形状にする必要はなく、溝の研削が水平研削でできるの
で、案内レールの製造が容易である。特に、案内レール
を曲線状に成形する場合には、突堤がなく単純な四角形
状でよいので、曲げ加工の際に反り等が生じない等の製
造上の副次的な効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係る転がり案内装置
を示すもので、同図(ａ)は概略縦断面図、同図(ｂ)はボ
ールの接触状態を示す拡大図、同図(ｃ)は上下方向と水
平方向の２方向から荷重が作用した場合のボールの接触
状態を示す図である。

【図２】図２(ａ)は図１(ａ)の案内レールの部分斜視
図、図２(ｂ)は図１(ａ)の一部破断部分側面図、同図
(ｃ)は保持器の装着例を示す部分断面図である。

【図３】図３は本発明の転がり案内装置が使用される鉄
道車両の車両支持部の模式図である。

【図４】図４(ａ)は本発明の転がり案内装置が使用され
る鉄道車両の全体構成を模式的に示す図、図４(ｂ)は図
４(ａ)の転がり案内装置の拡大図である。

【図５】図５(ａ)は図１(ａ)のボールの接触点移動を模
式的に示す図、同図(ｂ)は接触角を変数とするｓｉｎ関
数のグラフ、同図(ｃ)は同図(ｂ)の接触角９０°付近の
拡大図である。

【図６】図６(ａ)〜(ｈ)は本発明の転がり案内装置によ
るミスアライメント吸収性を説明するための説明図であ
る。

【図７】図７(ａ)〜(ｃ)は本発明の転がり案内装置の他
の実施例を示す概略構成図である。

【図８】図８(ａ)は本発明の転がり案内装置のさらに他
の実施例を示す縦断面図、同図(ｂ)〜(ｅ)は転動体の各
種態様を示す図である。

【図９】図９は本発明の転がり案内装置の直線案内タイ
プの実施例を示すもので、同図(ａ)は概略側面図、同図
(ｂ)は案内レールの部分斜視図である。

【図１０】図１０は、本発明の転がり案内装置の支持片
部を別体構成とした例を示す部分断面図である。

【図１１】図１１は本発明の転がり案内装置を用いて上
下方向だけでなく水平方向の支持剛性をも高めた移動台
の支承構造例を示す図である。

【図１２】図１２はタンデム接触構造例を示す図であ
る。

【図１３】図１３は他のタンデム接触構造例を示す図で
ある。

【図１４】図１４はＤＦタイプの複合接触構造例を示す
図である。

【図１５】図１５は他のＤＦタイプの複合接触構造例を
示す図である。

【図１６】図１６はＤＢタイプの複合接触構造例を示す
図である。

【図１７】図１７は他のＤＢタイプの複合接触構造例を
示す図である。

【図１８】図１８はＤＦタイプとＤＢタイプの両方の接
触構造を有する複合接触構造例を示す図である。

【図１９】図１９は他のＤＦタイプとＤＢタイプの両方
の接触構造を有する複合接触構造例を示す図である。

【図２０】図２０は他の接触構造例を示す図である。

【図２１】図２１はさらに他の接触構造例を示す図であ
る。

【図２２】図２２は従来の転がり案内装置を利用したテ
ーブル移送装置を示す断面図である。

【符号の説明】 １ 転がり案内装置 ４ 案内レール ５ ボール（転動体） ６ 移動部材 ６１，６２ 支持片部 ７，８ ボール転走溝 １０ 移動部材本体 Ｈ水平線 Ｘ接触点を結んだ線 α 接触角 ｈ 溝深さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭60−77811（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−25722（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−8037（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−102714（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16C 29/00 - 29/06

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】案内レールに、側方に延びる上下一対の支
   持片部を備えた移動部材を、該移動部材の支持片部で前
   記案内レールの上下両側面を挟むようにして相対移動自
   在に組付け、 前記案内レールの上下両側面と移動部材の上下支持片部
   の対向面には、互いに対応する転動体転走溝を形成し、 該転動体転走溝間に荷重を負荷する多数の転動体を介装
   した転がり案内装置において、 前記転動体転走溝を転動体よりも曲率半径の大きい断面
   円弧形状として転動体の接触点を転動体転走溝の円弧形
   状に沿って移動可能とし、上下剛性を保持しつつ水平方
   向のミスアライメントを吸収可能としたことを特徴とす
   る転がり案内装置。
2. 【請求項２】転動体転走溝の溝深さを転動体の直径の略
   １／４〜１／２程度に設定したことを特徴とする請求項
   １に記載の転がり案内装置。
3. 【請求項３】案内レールの上下両側面の少なくともいず
   れか一方の側面側に介装される転動体を複数列設けたこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の転がり案内装
   置。
4. 【請求項４】転動体と転動体転走溝との接触点を結ぶ線
   と転動体の中心を通る水平線のなす角である初期接触角
   を略９０度に設定したことを特徴とする請求項１，２ま
   たは３に記載の転がり案内装置。
5. 【請求項５】複数列の転動体の少なくとも一つの転動体
   列における転動体と転動体転走溝との接触点を結ぶ線と
   転動体の中心を通る水平線のなす角である初期接触角
   を、略９０度を基準にして所定角度だけ傾斜させたこと
   を特徴とする請求項１，２または３に記載の転がり案内
   装置。
6. 【請求項６】複数列の転動体の接触構造が、すべての転
   動体列とも同方向に傾斜する接触角を有する請求項５に
   記載の転がり案内装置。
7. 【請求項７】複数列の転動体の接触構造が、少なくとも
   一対の互いに反対に傾斜する接触角を有する請求項５に
   記載の転がり案内装置。
8. 【請求項８】案内レールの上下両側面の少なくともいず
   れか一方の側面側に介装される転動体を複数列設け、該
   複数列の転動体の内一部の列の転動体として、ボール等
   の断面円弧状の転動体に代えて円筒状の転動体を用い、
   円筒状転動体の転動体転走溝の溝底を平坦面としたこと
   を特徴とする請求項１または２に記載の転がり案内装
   置。
9. 【請求項９】 案内レールは断面四角形状で、曲線状に
   曲げられている請求項１，２，３，４，５，６，７また
   は８に記載の転がり案内装置。
10. 【請求項１０】 案内レールは直線状である請求項１，
    ２，３，４，５，６，７または８に記載の転がり案内装
    置。