JP4049677B2 - リニアガイド - Google Patents

Description

本発明は、複数の走行用トラックを有する１本のレールと、走行用トラック上にスライド可能に配置されてレール側とは反対側の面が走行用トラックの長手方向に対して傾いた傾斜面となっている少なくとも１つのスライド要素を有するキャリッジとを備え、スライド要素とキャリッジとの間に前記長手方向へ変位可能な調整要素が配置され、この調整要素がスライド要素の傾斜面に変位可能に当接しているリニアガイドに関する。

冒頭に述べた形式のリニアガイドは本出願人の下記非特許文献１により公知である。この公知のリニアガイドは、ほぼＴ形のレール及び対応形状の走行溝を有するキャリッジとを備えている。レールは、キャリッジの通常の荷重方向と直交するトラック面を有して互いに向かい合う２対の第１走行用トラックと、第１走行用トラックとは直交する方向のトラック面を有して互いに向かい合う１対の第２走行用トラックとを有している。キャリッジ内には、低摩擦係数の高耐摩耗性プラスチックからなるスライド要素が各走行用トラックに対向して設けられている。キャリッジの通常の荷重方向並びにこれを横切る方向のいずれについてもクリアランスを調整する目的で、トラック面が法線方向でキャリッジの通常の荷重方向に対向しているほうの２つの走行用トラックに対置されるスライド要素と、トラック面の法線がキャリッジの通常の荷重方向に直交する走行用トラックの１つに対置されるスライド要素は、それぞれ楔状の構成となっており、それらに付属する調整要素も逆方向の楔状の構成となっている。各調整要素は調整ねじによってスライド要素の傾斜面を押圧可能であり、これにより付属するスライド要素は調整ねじの反対側の厚い方の端部でキャリッジの受け部に当接支承されると楔による分力でレールへ向けて動かされ、その結果、支承部におけるキャリッジとレールとの間のクリアランスが減少する。この支承部におけるキャリッジとレールとの間のクリアランスは、調整ねじを緩めれば増大させることができる。この場合、調整ねじを緩めた際に調整要素が圧縮ばねで復帰するようにしておくことが好ましい。
「ドライリン（DryLin：登録商標）」カタログ8/98、ドイツ連邦共和国、イグス・シュプリッツグスタイレ・フュア・ディー・インドゥストリー・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング（Igus Spritzgussteile fur die Industrie GmbH）、1998年08月

低荷重用のリニアガイドの場合、レールにはトラック面の法線がキャリッジの通常の荷重方向で互いに対向する２対の第１走行用トラックに代えて中央に配置した単一の第１走行用トラックと対応するスライド要素を配置してもよい。また前述の構成から離れて楔状スライド要素はリニアガイドのクリアランス調整を要する他の個所に配置してもよい。

公知のリニアガイドでは、クリアランス調整は製造業者の工場で行われるのが通常である。このような予備調整はキャリッジの摺動に必要な力の大きさに基づいて行うことができる。しかしながら、多くの場合は軸受クリアランスの再調整が必要であり、この再調整は顧客側で行う必要がある。それぞれ別々の調整ねじにより３箇所の支承個所が再調整可能となっているので、この調整及び点検は極めて精確に行う必要がある。つまり、再調整時に他のどこかの支承個所でクリアランスが過度に増大又は縮小する虞がある。

本発明で解決すべき課題は、冒頭に述べた形式のリニアガイドを更に改良して、調整ねじ或いは製造業者及び／又は顧客による操作が必要なその他の調整要素によるリニアガイド軸受クリアランスの調整を不要とすることにある。

この課題は、本発明によれば、冒頭に述べた形式のリニアガイドにおいて、スライド要素に対面する走行用トラックに対して垂直な分力がスライド要素に生じるように調整要素をスライド要素の傾斜面に向かって予め付勢しておき、調整要素とスライド要素との間の各当接面には互いに対応する段差部を設け、調整要素が予付勢でレールの走行用トラックの長手方向に変位するに従い所要のクリアランスを残して調整要素の当接面の段差部がスライド要素の傾斜面の段差部の上で滑動できるようにしたことによって解決される。

本発明に係る構成によれば、クリアランスが過大な場合は、予め付勢されている調整要素の当接面の段差部がスライド要素とレール走行用トラックとの間のクリアランスを最小値に低下させるまでスライド要素の対応する段差部の上で滑動し、双方の当接面の段差部同士が互いの稜部で当接するようになる。これにより過大なクリアランスが自動的に小さくなり、調整ねじ又はその他の調整装置を利用した調整作業は不要となる。

尚、調整要素によるクリアランスの自動調整には、付属するスライド要素とレールの走行用トラックとの間に既存のクリアランスが生じているようにキャリッジが荷重を受ける必要がある。

本発明による好適な一実施形態においては、スライド要素の傾斜面の段差部はガイド方向と実質的に平行に延在する平行部分と、調整要素の付勢方向で９０°未満の角度で上り傾斜となる斜面部分とを有している。この場合、スライド要素の傾斜面に当接する調整要素側の当接面の段差部はスライド要素の傾斜面上の段差部に対応する形状でよい。

段差部の上り傾斜面部分の傾斜角度は、自己ロック角度よりも大きく但し楔角度よりも小さくなるように選択することが好ましい。

本発明による更に好適な一実施形態においては、リニアガイドのガイド方向である走行トラックの長手方向と実質的に平行に延在する平行部分が調整要素の付勢方向で僅かに下降傾斜している。この部分の下降勾配により、スライド要素とその付属レール走行用トラックとの間に常に最小クリアランスが生じることになる。調整要素が予め付勢されていることによってスライド要素とその付属レール走行用トラックとの間の残存クリアランスに等しい段差高さに亘って滑動すると、調整要素の段差部がスライド要素の段差部に当接するまで調整要素が変位するのでクリアランスは増加する。従って自動調整で得られる最小クリアランスはリニアガイドのガイド方向と直交する方向に関する段差部の下降傾斜の勾配深さに等しい。

スライド要素とレールの走行用トラックとの間の最小クリアランスのこのような自動調整は、クリアランスを保証するための或る限定的弾性特性を有する付加的要素が設けられていない場合に特に有利である。これとは対照的に、システムによって補償されている場合には、スライド要素及び調整要素の各段差部の実質的に平行な平行部分に下降勾配を付けることは省いてもよい。

段差部の平行部分に下降勾配が付されている場合、下降傾斜はガイド方向と垂直な方向に関して０．０１〜０．１ｍｍの高さ範囲とすることができる。

この高さ範囲は、０．０１〜０．０５ｍｍとすることが特に好ましい。

段差部におけるガイド機構の自己ロック現象を避けるため、スライド要素もしくは調整要素の傾斜面における各段差部の上り傾斜面部分はガイド方向と垂直な方向に関して０．０２〜０．２ｍｍの高低差を有することが好ましい。

この高低差は、特に０．０２〜０．１ｍｍとすることが好ましい。

調整要素を予付勢するために、リニアガイドのガイド方向と平行に調整要素に作用する圧縮ばねを設けておくことができる。スペース節約を目的に圧縮ばねは調整要素の側部に配置し、調整要素から側方に突出する突起に作用させることが好ましい。

キャリッジと調整要素及び／又はスライド要素との各接触面は、軸受の平行度誤差の補償を可能とするために半円筒形に構成しておくことができる。例えば、スライド要素の傾斜面を半円筒形に構成し、調整要素の対応する凹面に形成された当接面に当接させる。

別の一形態として、調整要素のスライド要素との当接面又は該当接面とは反対側でキャリッジに当接する面を半円筒形に構成してもよい。

スライド要素は、低摩擦係数の高耐摩耗性プラスチック材で作成することが好ましい。最適な組み合わせは、スライド要素に係るプラスチック材を用い、レールに陽極酸化アルミニウム材を用いることである。

尚、キャリッジとすべり軸受の構成、並びにレールの走行用トラックとキャリッジのスライド要素との対で構成されるスライド部の構成自体に関しては、本発明によるリニアガイドにおいても公知のリニアガイドについて先に述べた通りの構成を採用することができる。特にレールは、キャリッジの通常の荷重方向と直交するトラック面を有して互いに向かい合う２対の第１走行用トラックと、第１走行用トラックとは直交する方向のトラック面を有して互いに向かい合う１対の第２走行用トラックとを備えたものとすることができる。レールの横断面形状はキャリッジの対応する走行溝に収まるほぼＴ形に構成することができ、一般的には上記対構成の各スライド部をリニアガイドの中央縦断軸線に対して対称配置とすることが望ましい。特殊な形態で荷重が加わるリニアガイドでは、レール及びキャリッジ走行溝の構成と対構成のスライド部の配置を上記以外の別の形態にしてもよいことは述べるまでもない。

標準的な仕様のリニアガイドにおいては、レールの複数対の走行用トラックのうち、トラック面の法線がキャリッジの通常の荷重方向に向かい合うほうの２つの走行用トラックと、トラック面の法線が上記２つの走行用トラックのトラック面の法線と直交する１つの走行用トラックとに、傾斜面を有する各１つずつのスライド要素と対応構造の各１つずつの調整要素とが割当てられ、個々に配置される。

このような配置構成においてクリアランスの自動調整を果たすためには、キャリッジをレールに対して通常の荷重方向とは逆方向に持ち上げる必要があり、それによって傾斜面付きスライド要素とそれに対面するレールの走行用トラックとの間に既存のクリアランスが生じるようにする。

本発明の一実施例を図面に基づいて詳述すれば以下の通りである。

図１及び図５に特に示したように、図示の実施例によるリニアガイドは、複数の走行用トラック２を有するレール１と、走行用トラック２上にスライド可能に配置されてレール１側とは反対側の面が走行用トラックの長手方向に対して傾いた傾斜面５となっているスライド要素４を有するキャリッジ３とを備えている。各スライド要素４とキャリッジ３との間にはリニアガイドの長手方向へ変位可能な調整要素６が配置されており、この調整要素はスライド要素４と同様に楔状に構成され、１つの面７でスライド要素４の傾斜面５に摺動可能に当接する。

図面からさらに明らかとなるように、キャリッジ３はスライド要素４及び調整要素６を支承するためにリニアガイドの長手方向に延在する実質的に直方体状の凹部８を有する。この凹部８内には楔状スライド要素４と調整要素６が配置され、この場合、それらの傾斜面５、７が互いに当接し且つ調整要素６の上面とスライド要素４の下面が互いに平行となるように夫々の形状寸法が定められている。

スライド要素４は、その厚いほうの端部がキャリッジ３内で図示しない受け部によって支承されており、一方、調整要素６は、圧縮ばね９によってリニアガイドの長手方向でスライド要素４の厚いほうの端部へ向う方向に予付勢されている。調整要素６の予付勢に基づいて、レール１の走行用トラック２に対して垂直作用する分力がスライド要素４に生じている。

図２及び図６に詳しく示したように、スライド要素４と調整要素６との相互の当接面５及び７には互いに対応する形状の段差部が設けられており、調整要素６の当接面７の段差部は、適当なクリアランスが存在する条件下において、その予付勢に基づいてスライド要素４の傾斜面５の段差部の上を滑動することができるようになっている。キャリッジに対して図１に矢印Ａで示した方向に荷重が作用した場合、調整要素６は、このすべり軸受構造に残留するクリアランスが段差部の高さよりも小さくなるまで予付勢で押されてスライド要素４の段差部の上を摺動する。この場合、調整要素６は、自身に許容されている変位ストローク長に亘って自身の下部がレール１に当たったり、或いはその薄いほうの先端部でスライド要素４のための図示しない受け部に突き当たったりすることがないように構成されている。

図２に詳細を示したように、スライド要素４の傾斜面５もしくは調整要素６の当接面７に設けられている段差部は、図示の配置姿勢においてリニアガイドの長手方向と実質的に平行に延在する平行部分１０と調整要素６の付勢方向で９０°未満の角度で上り傾斜となった斜面部分１１とを有している。上り傾斜面部分の傾斜角は、リニアガイドの自己フロック角度よりも大きく但しスライド要素及び調整要素の楔形状の角度よりも小さくなるように選択されている。

図６の詳細図から判るように、各段差部の平行部分１０は調整要素６の付勢方向で僅かに下降傾斜している。その結果、すべり軸受機構としての残存クリアランスがゼロで且つ調整要素６の当接面７の段差部の稜部がスライド要素４の傾斜面５の段差部の稜部の上を滑動する場合、調整要素６が予付勢で更に次の段差部に変位すると図６に示す最小クリアランスＳが生じることになる。これにより、本リニアガイドの自動クリアランス調整時には値Ｓの最小クリアランスが常に保証されることになる。

図３と図４及び図７と図８は、スライド要素４とレール１の走行用トラック２とからなる複数対のすべり軸受のレール１及びキャリッジ３における配置を示している。レール１とキャリッジ３はそれぞれ実質的に対称構造に構成されており、レール１は実質的にＴ形断面形状のものであり、キャリッジ３はこのＴ形に対応する穴形形状の走行溝１２を有している。レール１は、キャリッジ３の通常の荷重方向Ａと直交する２つトラック面をそれぞれ互いに向かい合わせに有する２対の第１走行用トラック２と、第１走行用トラックのトラック面とは直交する２つのトラック面を向かい合わせに有する１対の第２走行用トラック２とを有している。このようなすべり軸受構造の横断面における垂直方向及び横方向クリアランスを自動調整するために、第１走行用トラックのうちでそのトラック面の法線がキャリッジ３の通常の荷重方向Ａに向かい合うほうの２つの走行用トラック２と、第２走行用トラックのうちの１つとに、前述のように傾斜面５を有する各１つずつのスライド要素４とそれに対応する調整要素６が割当てられている。残りの走行用トラックには実質的に直方体状のスライド要素１３が割当てられており、これらのスライド要素１３はキャリッジ３内で変位しないよう固定されている。

キャリッジ３に当接する調整要素６の背面１４と、同じくキャリッジ３に当接するスライド要素１３の背面１５は、リニアガイドにおけるスライド要素４及び１３の相応の回動によってすべり軸受構造の平行度誤差を補償するために半円筒形に構成されている。

図３と図７におけるＦ−Ｆ線矢視断面図が図１と図５に相当する。

キャリッジが矢印Ａ方向に荷重を受けている場合の本発明によるリニアガイドの長手方向に沿った断面図である。 図１のＢ部拡大断面図である。 図１のリニアガイドを矢印Ｃ方向に見た正面図である。 図１のリニアガイドのＤ−Ｄ線矢視断面図である。 キャリッジが矢印Ｅ方向に荷重を受けている場合の上記リニアガイドの長手方向に沿った断面図である。 図５のＢ部拡大断面図である。 図５のリニアガイドを矢印Ｃ方向に見た正面図である。 図５のリニアガイドのＤ−Ｄ線矢視断面図である。

符号の説明

１ レール
２ 走行用トラック
３ キャリッジ
４ スライド要素
５ 傾斜面
６ 調整要素
７ 当接面
８ 凹部
９ 圧縮ばね
１０ 平行部分
１１ 斜面部分
１２ 走行溝
１３ スライド要素
１４ 調整要素６の背面
１５ スライド要素１３の背面

Claims (13)

1. 複数の走行用トラック（２）を有する１本のレール（１）と、走行用トラック（２）上にスライド可能に配置されてレール（１）側とは反対側の面が走行用トラックの長手方向に対して傾いた傾斜面（５）となっている少なくとも１つのスライド要素（４）を有するキャリッジ（３）とを備え、スライド要素（４）とキャリッジ（３）との間に前記長手方向へ変位可能な調整要素（６）が配置され、この調整要素がスライド要素（４）の傾斜面（５）に変位可能に当接しているリニアガイドにおいて、
   スライド要素（４）に対面する走行用トラック（２）に対して垂直な分力がスライド要素（４）に生じるように調整要素（６）がスライド要素（４）の傾斜面（５）に向かって予め付勢されており、調整要素（６）とスライド要素（４）との間の各当接面（７、５）には互いに対応する段差部が設けられ、調整要素が予付勢でレール（１）の走行用トラックの長手方向に変位するに従い所要のクリアランスを残して調整要素（６）の当接面（７）の段差部がスライド要素（４）の傾斜面（５）の段差部の上を滑動可能であることを特徴とするリニアガイド。
2. スライド要素（４）の傾斜面（５）の段差部が前記長手方向と実質的に平行に延在する平行部分（１０）と、調整要素（６）の付勢方向で９０°未満の角度で上り傾斜となる斜面部分（１１）とを有することを特徴とする請求項１に記載のリニアガイド。
3. 前記長手方向と実質的に平行に延在する平行部分（１０）が調整要素（６）の付勢方向で僅かに下降傾斜していることを特徴とする請求項２に記載のリニアガイド。
4. 前記長手方向と実質的に平行に延在する平行部分（１０）が前記長手方向と垂直な方向に関して０．０１〜０．１ｍｍの高さ範囲で下降傾斜していることを特徴とする請求項３に記載のリニアガイド。
5. 前記長手方向と実質的に平行に延在する平行部分（１０）が前記長手方向と垂直な方向に関して０．０１〜０．０５ｍｍの高さ範囲で下降していることを特徴とする請求項４に記載のリニアガイド。
6. スライド要素（４）の傾斜面（５）の上り傾斜面部分（１１）が前記長手方向と垂直な方向に関して０．０２〜０．２ｍｍの高低差を有することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のリニアガイド。
7. スライド要素（４）の傾斜面（５）の上り傾斜面部分（１１）が前記長手方向と垂直な方向に関して０．０２〜０．１ｍｍの高低差を有することを特徴とする請求項６に記載のリニアガイド。
8. 調整要素（６）を前記長手方向と平行に予付勢する圧縮ばね（９）を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のリニアガイド。
9. スライド要素（４）の傾斜面（５）が半円筒形に構成され、調整要素（６）の対応する凹面に形成された当接面（７）に当接していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のリニアガイド。
10. 調整要素（６）のスライド要素（４）との当接面（７）又は該当接面とは反対側でキャリッジ（３）に当接する面が半円筒形に構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のリニアガイド。
11. スライド要素（４）が低摩擦係数の高耐摩耗性プラスチックからなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のリニアガイド。
12. レール（１）が、キャリッジ（３）の通常の荷重方向（Ｅ）と直交するトラック面を有して互いに向かい合う２対の第１走行用トラック（２）と、第１走行用トラックとは直交する方向のトラック面を有して互いに向かい合う１対の第２走行用トラック（２）とを有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のリニアガイド。
13. 第１走行用トラック（２）のうちトラック面がキャリッジ（３）の通常の荷重方向（Ｅ）に対向しているほうの２つの第１走行用トラック及び一方の第２走行用トラック（２）に、傾斜面（５）を有する各１つずつのスライド要素（４）と調整要素（６）とが配置されていることを特徴とする請求項１２に記載のリニアガイド。

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