JP3240311U - ローラー型線形スライドレールとそのローラー - Google Patents

Abstract

【課題】ローラー型線形スライドレールを提供する。【解決手段】スライドレール及びスライドレールにスライド可能に覆設されているスライダーを含んで構成される。ローラーの断面の輪郭はローラーアキシャルに沿って延伸されている第一直線部分３２と、第一直線部分の端点から延伸されている第一円弧部分３４と、第一円弧部分の第一直線部分から離れる端点から延伸されている第二円弧部分３５と、を含む。ローラー本体３１は第一直線部分の直径が最大であり、第一円弧部分の曲率半径が第二円弧部分の曲率半径より大きく、第一円弧部分と第一直線部分とが接触している。【選択図】図５

Description

本考案は、ローラー型線形スライドレールに関し、更に詳しくは、ローラーの辺縁に応力が集中するのを効果的に低下させるローラー型線形スライドレールとそのローラーに関する。

従来のローラー型線形スライドレールのローラーの多くは図１に示す如く、断面の輪郭に２つの水平直線部分Ｓ１と、２つの垂直直線部分Ｓ２と、隣接する水平直線部分Ｓ１と垂直直線部分Ｓ２との間に連接されていると共に単一の曲率のみを有している曲線部分Ｓ３と、のみを有している。

特開２００２－００５１７５号公報 特開２００５－１６３８８２号公報 特開１９９０－２６６１１１号公報

しかしながら、前述した従来のローラー型線形スライドレール技術では、ローラーをローラー型線形スライドレール中で転動させると、水平直線部分Ｓ１と曲線部分Ｓ３との接触箇所に応力が集中し易く、スライドレール及びスライダー上で圧痕が残り、ローラー型線形スライドレールの耐用年数が短縮した。

従来の特許文献、例えば、特許文献１と特許文献２には共に応力が一点に集中する問題があり、特許文献３はローラー表面の弧度に応じて軌道面の弧度に特殊な設計を施させねばならないという問題があった。

本考案者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本考案の提案に至った。

本考案は上述の事情に鑑みてなされたものであり、上述のような問題点を解決することを課題の一例とする。すなわち、本考案は、上記課題解決のため、ローラーの辺縁への応力の集中を効果的に低下させるローラー型線形スライドレールとそのローラーを提供することを主目的とする。

本考案の一実施態様によれば、ローラー型線形スライドレールのローラーが提供される。ローラー型線形スライドレールはスライドレール及び前記スライドレールにスライド可能に覆設されているスライダーを含んで構成されている。前記ローラーは、断面の輪郭がローラーアキシャルに沿って延伸されている第一直線部分と、前記第一直線部分の端点から延伸されている第一円弧部分と、前記第一円弧部分の前記第一直線部分から離れる端点から延伸されている第二円弧部分と、を含むローラー本体であって、前記ローラー本体は前記第一直線部分の直径が最大であり、前記第一円弧部分の曲率半径が前記第二円弧部分の曲率半径より大きく、前記第一円弧部分と前記第一直線部分とが接触しているローラー本体を備えている。

選択的に、他の実施例では、前記ローラー本体は前記ローラーアキシャル上の全長をＬとし、前記第一直線部分の長さをＭとし、且つ０．４５＊Ｌ≦Ｍ≦０．５５＊Ｌという条件を満たす。或いは、前記第一円弧部分と前記第二円弧部分との接点はローラーラジアルから前記第一直線部分の延長線までの垂直距離をＣとし、前記第一直線部分の長さをＭとし、且つＣ＝Ｍ＊ａ及び０．００１６≦ａ≦０．００２２という条件を満たす。または、前記ローラー本体は前記ローラーアキシャル上の全長をＬとし、前記第一直線部分の長さをＭとし、且つ０．４５＊Ｌ≦Ｍ≦０．５５＊Ｌ、Ｃ＝Ｍ＊ａ、及び０．００１６≦ａ≦０．００２２という条件を満たす。もしくは、前記垂直距離Ｃは０．００６ｍｍ≦Ｃ≦０．０１２ｍｍという条件を満たす。または、前記第二円弧部分の曲率半径はｒとし、且つ０．７ｍｍ≦ｒ≦０．９ｍｍという条件を満たす。或いは、前記ローラー型線形スライドレールは前記スライダーに設置されているローラーケージを更に備え、前記ローラーケージは前記ローラーを前記スライドレールと前記スライダーとの間で直線運動を行うようにガイドし、前記ローラーケージは前記ローラーに対し位置を限定するためのローラー溝を有し、前記第二円弧部分は前記ローラー溝により被覆されている。もしくは、前記第二円弧部分は前記ローラー溝により被覆される長さが前記第二円弧部分の曲率半径の３０％以上である。または、前記第一円弧部分の円の中心角は前記第二円弧部分の円の中心角より小さい。

また、本考案の一実施態様によれば、ローラー型線形スライドレールが提供される。このローラー型線形スライドレールは、スライドレールと、前記スライドレールにスライド可能に覆設されているスライダーと、上述のローラーと、スライダーに設置され、前記ローラーを前記スライドレールと前記スライダーとの間で直線運動を行うようにガイドするためのローラーケージと、を含んで構成されている。

本考案は上述のとおり構成されているので、以下に記載する効果を奏する。

従来のローラー型線形スライドレールのローラーを模式的に示した断面図である。 本考案の一実施例に係るローラー型線形スライドレールを示す概略構成図である。 図２のローラー型線形スライドレールを模式的に示した断面図である。 本考案の一実施例に係るローラーを模式的に示した断面図である。 図４のローラー部分拡大図である。 図３のローラー型線形スライドレールの部分拡大図である。 従来の技術と本考案の一実施例に係るローラーの断面の輪郭が応力集中値に対するスライダー軌道面に接触する長さのシミュレーション試験のグラフである。 本考案の異なる実施例に係るローラーの断面の輪郭が応力集中値に対するスライダー軌道面に接触する長さのシミュレーション試験のグラフである。 本考案の異なる実施例に係るローラーの断面の輪郭が応力集中値に対するスライダー軌道面に接触する長さのシミュレーション試験のグラフである。

以下、本考案の実施形態について具体的に説明するが、本考案はこれに限定されるものではない。

適宜添付の図２～６を参照しながら、本考案に係るローラー型線形スライドレールを詳しく説明する。このローラー型線形スライドレールは、第一軸方向Ｄ１に沿って延伸されているスライドレール１０と、スライドレール１０にスライド可能に覆設されているスライダー２０と、複数のローラー３０と、を含んで構成されている。
スライダー２０はスライドレール１０を収容可能なスライド及びスライドの第二軸方向Ｄ２上の対向する両側にそれぞれ位置している２つの内壁２１を備えている。第一軸方向Ｄ１は第二軸方向Ｄ２に対し垂直になっている。ローラー型線形スライドレールは各内壁２１に設置されている２つのローラーケージ４０及びローラーケージ５０を更に含む。同じ一側にある２つのローラーケージ４０はそれぞれ上下のケージであり、この２つのローラーケージ４０の間にあるローラーケージ５０は中間ケージである。各ローラーケージはローラー３０をスライドレール１０とスライダー２０との間で直線運動を行うようにガイドする。

各ローラー３０は、ローラーアキシャルＤ３に沿った断面の輪郭が、ローラーアキシャルＤ３に沿って延伸されていると共にローラーラジアルＤ４上で対向している２つの第一直線部分３２と、ローラーラジアルＤ４に沿って延伸されていると共にローラーアキシャルＤ３上で対向している２つの第二直線部分３３と、各第一直線部分３２の対向する端点から単一の曲率でそれぞれ延伸されている２つの第一円弧部分３４と、各第一円弧部分３４の第一直線部分３２から離れる端点から単一の曲率で延伸されている第二円弧部分３５と、を含むローラー本体３１を備えている。
ローラーアキシャルＤ３はローラーラジアルＤ４に対し垂直になっている。１つの第二直線部分３３がローラーアキシャルＤ３上の同じ一側にある２つの第二円弧部分３５の間に位置していると共にこの２つの第二円弧部分３５に連接され、他の１つの第二直線部分３３がローラーアキシャルＤ３上の同じ一側にある他の２つの第二円弧部分３５の間に位置していると共にこの２つの第二円弧部分３５に連接されている。

ローラー３０は第一直線部分３２及び第二直線部分３３の領域の表面が平面となっており、ローラー３０は第一円弧部分３４及び第二円弧部分３５の領域の表面が凸面となっている。
ローラー本体３１は第一直線部分３２の直径が最大となっており、且つ第一円弧部分３４の曲率半径は第二円弧部分３５の曲率半径より大きい。各第一直線部分３２は隣接する第一円弧部分３４に接触している。すなわち、各第一直線部分３２の端点Ｐ１及び隣接する第一円弧部分３４の円の中心Ｏは共に端点Ｐ１を経ると共に第一直線部分３２の仮想線３２２に対し垂直になっている。第一円弧部分３４と隣接する第二円弧部分３５との接点Ｐ２はローラーラジアルＤ４上から第一直線部分３２の延長線３２１までの垂直距離をＣとし、Ｃ＞０を満たす。第一円弧部分３４の円の中心角は、例えば、第二円弧部分３５の円の中心角より小さいが、これに限られない。

ローラー３０はローラーアキシャルＤ３に沿った断面の輪郭の第二円弧部分３５以外に第一円弧部分３４が更に増設され、ローラー３０の動作時の辺縁の応力を低下させるか消除し、ローラー３０がスライドレール１０またはスライダー２０上に圧痕を形成しないようにし、ローラー型線形スライドレールの耐用年数を延長させている。第一円弧部分３４を増設することでローラーの辺縁に対する応力の影響は、図７に示す如くローラーの断面の輪郭がスライダー軌道面に接触する長さ（即ち、断面の輪郭の接触長さ）の応力集中値に対する模擬試験により確証が得られる。
図７において、曲線Ｔ１は図１に示す従来技術によるローラーの断面の輪郭がスライダー軌道面に接触する長さと応力集中値との対応関係を示し、曲線Ｔ２は本考案のローラー３０の断面の輪郭がスライダー軌道面（図６に示すスライダー軌道面２２）に接触する長さと応力集中値との対応関係を示す。曲線Ｔ１は長さ約０．９ｍｍに対応する箇所にサージ波が発生する。これは従来技術のローラーの辺縁に応力集中問題が存在することを示し、スライドレールまたはスライダー上に圧痕が形成され易くなり、ローラー型線形スライドレールの耐用年数が短縮する。
曲線Ｔ１に比べ、曲線Ｔ２は長さ約０．９ｍｍに対応する応力値が約５０％低下している。ここから分かるように、本考案のローラー３０は第一直線部分３２と同じ一側にある第二円弧部分３５との間に第一円弧部分３４を増設し、ローラーの辺縁に応力が集中するのを低減させるか回避している。

また、各第一直線部分３２と隣接する第一円弧部分３４とを接触させることでローラーの辺縁に集中する応力を更に効果的に消除している。第一直線部分３２と隣接する第一円弧部分３４とを接触させることによるローラーの辺縁に対する応力の影響は、図８に示す如くローラーの断面の輪郭がスライダー軌道面に接触する長さの応力集中値に対する模擬試験により確証が得られる。
図８において、曲線Ｔ３は第一直線部分３２と隣接する第一円弧部分３４とが接するのみで接触しないローラーの断面の輪郭がスライダー軌道面に接触する長さと応力集中値との対応関係を示し、曲線Ｔ４は第一直線部分３２と隣接する第一円弧部分３４とが接するのみならず更に接触するローラー３０の断面の輪郭がスライダー軌道面に接触する長さと応力集中値との対応関係を示す。曲線Ｔ３の長さ約０．８ｍｍ及び４．７ｍｍに対応する箇所には僅かにサージ波が発生し、これは第一直線部分３２と隣接する第一円弧部分３４とが微小の応力尖点を発生させていることを示す。
曲線Ｔ３と比べ、曲線Ｔ４は長さ約０．８ｍｍ及び４．７ｍｍに対応する応力集中値が明確に減少している。ここから分かるように、本考案のローラー３０は、第一直線部分３２と隣接する第一円弧部分３４とを接触させることでローラーの辺縁に集中する応力を減少させる効果が更に向上している。

また、本実施例では、ローラー本体３１のローラーアキシャルＤ３上での全長はＬとし、第一直線部分３２の長さはＭとし、且つ０．４５＊Ｌ≦Ｍ≦０．５５＊Ｌという条件を満たす。しかし、本考案はこれに限定されるものではない。

本実施例では、ローラー３０はＣ＝Ｍ＊ａ及び０．００１６≦ａ≦０．００２２という条件を満たす。しかし、本考案はこれに限定されるものではない。

本実施例では、ローラー３０は０．００６ｍｍ≦Ｃ≦０．０１２ｍｍという条件を満たす。しかし、本考案はこれに限定されるものではない。

以下、表１の例１～３を挙げて異なる全長Ｌ、異なる長さＭ、異なる垂直距離Ｃ、及び異なる第一円弧部分３４の曲率半径Ｒのローラー３０の応力の分布について説明する。この３つの例のローラー３０の断面の輪郭がスライダー軌道面に接触する長さの応力集中値に対する模擬試験の結果を図９に示す。

図９において、曲線Ｔ５は例１のローラー３０の断面の輪郭がスライダー軌道面に接触する長さと応力集中値との対応関係を示し、曲線Ｔ６は例２のローラー３０の断面の輪郭がスライダー軌道面に接触する長さと応力集中値との対応関係を示し、曲線Ｔ７は例３のローラー３０の断面の輪郭がスライダー軌道面に接触する長さと応力集中値との対応関係を示す。
図９から分かるように、例１～３は全てローラーの辺縁への応力の集中を効果的に低下させている。また、０．４５＊Ｌ≦Ｍ≦０．５５＊Ｌ、Ｃ＝Ｍ＊ａ、及び０．００１６≦ａ≦０．００２２を満たす場合、好ましい応力分布効果を達成している。ちなみに、垂直距離Ｃが過大であり、ローラー３の０辺縁とスライダー軌道面との間の隙間が過大になると、ローラー３０が受ける負荷面積が過小になるのみならず、ローラー３０の剛性も過剰に低下する。

また、本実施例では、各ローラーケージ４０がローラー３０に対し位置を限定するローラー溝４１を有し、第二円弧部分３５はローラー溝４１により被覆されている（図６参照）。一例を挙げると、第二円弧部分３５がローラー溝４１により被覆される長さは、例えば、第二円弧部分３５の曲率半径の３０％以上であるが、これに限られない。これにより、被覆範囲が過小になってローラー３０が脱線するのを回避している。

本実施例では、第二円弧部分３５の曲率半径はｒとし、且つ０．７ｍｍ≦ｒ≦０．９ｍｍという条件を満たす。しかし、本考案はこれに限定されるものではない。

本考案は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ考案された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本考案の技術的範囲に含まれる。

１０ スライドレール
２０ スライダー
２１ 内壁
２２ スライダー軌道面
３０ ローラー
３１ ローラー本体
３２ 第一直線部分
３２１ 延長線
３２２ 仮想線
３３ 第二直線部分
３４ 第一円弧部分
３５ 第二円弧部分
４０ ローラーケージ
４１ ローラー溝
５０ ローラーケージ
Ｃ 垂直距離
Ｄ１ 第一軸方向
Ｄ２ 第二軸方向
Ｄ３ ローラーアキシャル
Ｄ４ ローラーラジアル
Ｌ 全長
Ｍ 長さ
Ｏ 円の中心
Ｐ１ 端点
Ｐ２ 接点
Ｓ１ 水平直線部分
Ｓ２ 垂直直線部分
Ｓ３ 曲線部分
Ｔ１ 曲線
Ｔ２ 曲線
Ｔ３ 曲線
Ｔ４ 曲線
Ｔ５ 曲線
Ｔ６ 曲線
Ｔ７ 曲線

Claims (5)

1. スライドレール及び前記スライドレールにスライド可能に覆設されているスライダーを備えているローラー型線形スライドレールであって、
   前記ローラーは、断面の輪郭がローラーアキシャルに沿って延伸されている第一直線部分と、前記第一直線部分の端点から延伸されている第一円弧部分と、前記第一円弧部分の前記第一直線部分から離れる端点から延伸されている第二円弧部分と、を含んで構成されるローラー本体であって、前記ローラー本体は前記第一直線部分の直径が最大であり、前記第一円弧部分の曲率半径が前記第二円弧部分の曲率半径より大きく、前記第一円弧部分と前記第一直線部分とが接触しているローラー本体、を備えていることを特徴とする、
   ローラー型線形スライドレールのローラー。
2. 前記ローラー本体は前記ローラーアキシャル上の全長をＬとし、前記第一直線部分の長さをＭとし、且つ０．４５＊Ｌ≦Ｍ≦０．５５＊Ｌという条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載のローラー型線形スライドレールのローラー。
3. 前記第一円弧部分と前記第二円弧部分との接点はローラーラジアルから前記第一直線部分の延長線までの垂直距離をＣとし、前記第一直線部分の長さをＭとし、且つＣ＝Ｍ＊ａ及び０．００１６≦ａ≦０．００２２という条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載のローラー型線形スライドレールのローラー。
4. 前記第一円弧部分と前記第二円弧部分との接点はローラーラジアルから前記第一直線部分の延長線までの垂直距離をＣとし、且つ０．００６ｍｍ≦Ｃ≦０．０１２ｍｍという条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載のローラー型線形スライドレールのローラー。
5. 前記第二円弧部分の曲率半径はｒとし、且つ０．７ｍｍ≦ｒ≦０．９ｍｍという条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載のローラー型線形スライドレールのローラー。

Images