JP4292782B2 - 直動装置の予圧調整方法、直動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアガイド装置、ボールスプライン装置、ボールねじ一体型リニアガイド装置等の、転動体の転動通路を複数有する直動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リニアガイド装置の従来例を図８に示す。この図に示すように、リニアガイド装置は、案内レール１（内方部材）とスライダ（外方部材）２とボール（転動体）３とで構成される。
案内レール１は、長手方向に平行に延びる軌道溝１１を両側面に有する。スライダ２は、本体２１とエンドキャップ２２とで構成され、案内レール１に跨がるように係合され、スライダ２の両内側面が案内レール１の両側面に対向配置されている。スライダ２の本体２１の両内側面に、案内レール１の軌道溝１１と対向する軌道溝２３が形成されている。これらの軌道溝１１，２３でボール３の転動通路が形成される。
【０００３】
スライダ２の本体２１の軌道溝２３より外側に、直線状の戻し通路２４が形成されている。エンドキャップ２２の案内レール１の両側面に配置される部分に、半円弧状の方向転換路２５が形成されている。この方向転換路２５で軌道溝１１，２３からなる転動通路と戻し通路２４とが連通され、これら各路でボール３を無限に循環させる循環経路が構成されている。このリニアガイド装置は転動通路を四個（二対四列）備えており、各転動通路をボール３が転がることによって、スライダ２が案内レール１に沿ってスライドする。
【０００４】
このようなリニアガイド装置は、予圧を付与することにより、隙間をなくし、剛性を向上することがなされている。多くの場合、予圧の調整は、付与する予圧量に応じて転動体の径を選定することにより行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のリニアガイド装置では、複数の転動通路の全てに同じ径の転動体を組み込んでいる。したがって、多種類の予圧量に対応するためには、多種類の径の転動体を用意しておく必要があり、コストの点で改善の余地がある。
特に、転動体がころの場合には、ころの接触部の剛性が高いため、寸法（径）差の小さいころを使用しても予圧の変化量が大きく、微細な予圧調整に対応するために寸法差が微細なころを多数用意することは困難である。
【０００６】
また、近年、リニアガイド装置は、真空環境や非磁性環境で使用されることが増えているが、このような環境ではセラミックス製の転動体を使用することが有効である。しかし、セラミックス製の転動体は高価であるため、多種類の予圧に対応させて多種類の径のセラミックス製転動体を用意しておくことは大幅なコストアップにつながる。
本発明は、リニアガイド装置等の転動通路を複数有する直動装置を、コストの低い方法で、多種類の予圧量に調整できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、相対的に内側に配置された内方部材および外側に配置された外方部材と、両部材の互いに対向する位置に形成された軌道溝と、両部材の軌道溝で形成される転動通路内に転動自在に配設された複数個のセラミックス製の転動体（ボール、または、ころ）と、を少なくとも備え、前記転動通路を複数有し、前記転動通路内を転動体が転動することにより内方部材および外方部材の一方が他方に対して相対的に直動する直動装置の予圧を、転動体の径の選定により調整する方法において、前記転動通路の長さ方向に垂直な断面は、複数の転動通路の全てで、予圧が０となる転動体径が同一となる形状であり、各転動通路毎の転動体の径は同じとし、複数の転動通路の少なくとも一つに配設される転動体の径を、他のいずれか一つの転動通路に配設される転動体の径と異なるものとすることで、用意した転動体の種類より多い種類の予圧調整を行うことを特徴とする直動装置の予圧調整方法を提供する。
【０００８】
本発明はまた、相対的に内側に配置された内方部材および外側に配置された外方部材と、両部材の互いに対向する位置に形成された軌道溝と、両部材の軌道溝で形成される転動通路内に転動自在に配設された複数個のセラミックス製の転動体（ボール、または、ころ）と、を少なくとも備え、前記転動通路を複数有し、前記転動通路内を転動体が転動することにより内方部材および外方部材の一方が他方に対して相対的に直動する直動装置において、前記転動通路の長さ方向に垂直な断面は、複数の転動通路の全てで、予圧が０となる転動体径が同一となる形状であり、各転動通路毎の転動体の径は同じであり、複数の転動通路の少なくとも一つに配設された転動体の径は、他のいずれか一つの転動通路に配設された転動体の径と異なり、本発明の方法で予圧が調整されたことを特徴とする直動装置を提供する。
本発明の直動装置としては、リニアガイド装置、ボールスプライン装置、ボールねじ一体型リニアガイド装置等が挙げられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、転動通路を二個（一対二列）有するリニアガイド装置の例であり、案内レール１の両側面に一個ずつの軌道溝１１が形成され、これに対向する軌道溝２３がスライダ２に内側面に形成されている。両軌道溝１１，２３で形成される転動通路は、図８に示す従来のリニアガイド装置と同様に、方向転換路２５により戻し通路２４と連通されて循環経路を構成している。ここで、一方の転動通路をＲ１、他方の転動通路をＲ２とする。また、この例では転動体としてボール３を用いている。両軌道溝１１，２３はゴシックアーク溝となっており、各ボール３は両軌道溝１１，２３に対して接触角βで４点接触する。
【００１０】
ボール３として、直径がＤ0 であるもの、直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」であるもの、直径が「Ｄ0 ＋２ΔＤ」であるものの３種類を用意した。両転動通路Ｒ１，Ｒ２の長さ方向に垂直な断面は、直径がＤ0 のボール３を入れた時に予圧が０となる形状である。したがって、両転動通路Ｒ１，Ｒ２に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れた時に予圧は玉径相当値でΔＤとなり、直径が「Ｄ0 ＋２ΔＤ」のボール３を入れた時に予圧は玉径相当値で２ΔＤとなる。
【００１１】
そして、一方の転動通路Ｒ１に直径がＤ0 のボール３を入れ、他方の転動通路Ｒ２に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れると、転動通路Ｒ２のボール３の方が大きいため、案内レール１がスライダ２に対して相対的に転動通路Ｒ１側に（ΔＤ／２）／ｃｏｓβだけ移動して、転動通路Ｒ１側の予圧と転動通路Ｒ２側の予圧が釣り合う。これにより、両転動通路Ｒ１，Ｒ２に、玉径相当値で０．５ΔＤの予圧がそれぞれ付与されることになる。
【００１２】
また、一方の転動通路Ｒ１に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れ、他方の転動通路Ｒ２に直径が「Ｄ0 ＋２ΔＤ」のボール３を入れると、転動通路Ｒ２のボール３の方が大きいため、案内レール１はスライダ２に対して相対的に転動通路Ｒ１側に（（２ΔＤ−ΔＤ）／２）／ｃｏｓβだけ移動して、転動通路Ｒ１側の予圧と転動通路Ｒ２側の予圧が釣り合う。これにより、両転動通路Ｒ１，Ｒ２に、玉径相当値で１．５ΔＤの予圧がそれぞれ付与されることになる。
【００１３】
したがって、直径がＤ0 であるもの、直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」であるもの、直径が「Ｄ0 ＋２ΔＤ」であるものの３種類のボール３を用意することで、０、０．５ΔＤ、ΔＤ、１．５ΔＤ、２ΔＤの５種類の予圧を付与することができる。これに対して、両転動通路Ｒ１，Ｒ２に同じ直径のボール３を入れる従来の方法では、直径がＤ0 であるもの、直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」であるもの、直径が「Ｄ0 ＋２ΔＤ」であるものの３種類のボール３を用意した場合、付与できる予圧量は、０、ΔＤ、２ΔＤの３種類である。
【００１４】
すなわち、この実施形態の方法では、転動通路Ｒ１，Ｒ２毎のボール３の直径は同じとし、各転動通路Ｒ１，Ｒ２に異なる直径のボールを入れることによって、用意したボール３の種類より多い種類の予圧調整が可能となる。したがって、従来の方法よりも低いコストで多種類の予圧調整に対応できる。
図２は、転動通路を四個（二対四列）有するリニアガイド装置の例であり、案内レール１の両側面に二個ずつの軌道溝１１が形成され、これに対向する軌道溝２３がスライダ２に内側面に形成されている。両軌道溝１１，２３で形成される転動通路は、図８に示す従来のリニアガイド装置と同様に、方向転換路２５により戻し通路２４と連通されて循環経路を構成している。
【００１５】
ここで、四つの転動通路を、第一転動通路Ｒ１、第二転動通路Ｒ２、第三転動通路Ｒ３、第四転動通路Ｒ４とする。第一転動通路Ｒ１と第二転動通路Ｒ２、第三転動通路Ｒ３と第四転動通路Ｒ４はそれぞれ同じ側に形成され、各側で、第一転動通路Ｒ１および第三転動通路Ｒ３が上側（案内レール１の上角部）に、第二転動通路Ｒ２と第四転動通路Ｒ４が下側に配置されている。また、この例では転動体としてボール３を用いている。両軌道溝１１，２３は単一円弧からなる溝となっており、各ボール３は両軌道溝１１，２３に対して接触角βで２点接触する。
【００１６】
ボール３として、直径がＤ0 であるものと、直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」であるものの２種類を用意した。各転動通路Ｒ１〜Ｒ４の長さ方向に垂直な断面は、直径がＤ0 のボール３を入れた時に予圧が０となる形状である。したがって、各転動通路Ｒ１〜Ｒ４に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れた時に、予圧は玉径相当値でΔＤとなる。
【００１７】
例えば、第一及び第二転動通路Ｒ１，Ｒ２に直径がＤ0 のボール３を入れ、第三および第四転動通路Ｒ３，Ｒ４に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れると、転動通路Ｒ３，Ｒ４のボール３が他より大きいため、案内レール１がスライダ２に対して相対的に転動通路Ｒ１，Ｒ２側に（ΔＤ／２）／ｃｏｓβだけ移動して、転動通路Ｒ１〜Ｒ４間の予圧が釣り合う。これにより、転動通路Ｒ１〜Ｒ４に、玉径相当値で０．５ΔＤの予圧がそれぞれ付与されることになる。
【００１８】
例えば、第一及び第三転動通路Ｒ１，Ｒ３に直径がＤ0 のボール３を入れ、第二および第四転動通路Ｒ２，Ｒ４に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れると、転動通路Ｒ２，Ｒ４のボール３が他より大きいため、案内レール１がスライダ２に対して相対的に転動通路Ｒ１，Ｒ３側に（ΔＤ／２）／ｓｉｎβだけ移動して、転動通路Ｒ１〜Ｒ４間の予圧が釣り合う。これにより、転動通路Ｒ１〜Ｒ４に、玉径相当値で０．５ΔＤの予圧がそれぞれ付与されることになる。
【００１９】
例えば、第一転動通路Ｒ１に直径がＤ0 のボール３を入れ、第二乃至第四転動通路Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れると、転動通路Ｒ１のボール３が他より小さいため、案内レール１がスライダ２に対して、相対的に転動通路Ｒ１，Ｒ２側に移動するとともに、図２で右回りに回転する。これにより、転動通路Ｒ１〜Ｒ４に、玉径相当値で略０．７５ΔＤの予圧がそれぞれ付与される。
【００２０】
例えば、第一転動通路Ｒ１に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れ、第二乃至第四転動通路Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に直径がＤ0 のボール３を入れると、転動通路Ｒ１のボール３が他より大きいため、案内レール１がスライダ２に対して、相対的に転動通路Ｒ３，Ｒ４側に移動するとともに、図２で左回りに回転する。これにより、転動通路Ｒ１〜Ｒ４に、玉径相当値で略０．２５ΔＤの予圧がそれぞれ付与される。
【００２１】
したがって、直径がＤ0 であるものと直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」であるものの２種類のボール３を用意することで、０、０．２５ΔＤ、０．５ΔＤ、０．７５ΔＤ、ΔＤの５種類の予圧を付与することができる。これに対して、両転動通路Ｒ１，Ｒ２に同じ直径のボール３を入れる従来の方法では、直径がＤ0 であるものと直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」であるものの２種類のボール３を用意した場合、付与できる予圧量は、０、ΔＤの２種類である。
【００２２】
すなわち、この実施形態の方法では、転動通路Ｒ１〜Ｒ４毎のボール３の直径は同じとし、転動通路Ｒ１〜Ｒ４の少なくとも一つに入れるボール３の直径を、他のいずれか一つの転動通路に入れるボール３の直径と異なるものとすることによって、用意したボール３の種類より多い種類の予圧調整が可能となる。したがって、従来の方法よりも低いコストで多種類の予圧調整に対応できる。
【００２３】
なお、転動通路を四個（二対四列）有するリニアガイド装置の例としては、図３および４に示すものも挙げられる。
図３のリニアガイド装置は、案内レール１の断面形状が左右対称な八角形であり、軌道溝１１，２３で形成される四つの転動通路（第一乃至第四の両転動通路Ｒ１〜Ｒ４）が、案内レール１の両側部と上部に対応する位置に設けられている。また、転動体３としてボールを用いている。
【００２４】
図４のリニアガイド装置は、軌道溝１１，２３で形成される四つの転動通路（第一乃至第四の両転動通路Ｒ１〜Ｒ４）が案内レール１の両側部に対応する位置に設けられている。また、転動体３としてころを用いている。
図３および４に示すリニアガイド装置も、図２のリニアガイド装置と同様の効果が得られる。特に、転動体３がころの場合には、ころの接触部の剛性が高いため、径の差が小さいころを使用しても予圧の変化量が大きく、微細な予圧調整に対応するために径の差が微細なころを多数用意することは困難である。そのため、転動体３としてころを用いた図４のリニアガイド装置の場合には、本発明の方法により予圧の調整を行うことで得られる効果が高い。
【００２５】
なお、転動通路を四個（二対四列）有するボールスプライン装置の例としては、図５に示すものが挙げられる。このボールスプライン装置は、断面が円形の軸（内方部材）４と、この軸４が内挿される筒体（外方部材）５と、ボール３とからなる。軸４の外周面の四箇所に、軸方向に延びる半円弧状の溝（軌道溝）４１が形成されている。また、筒体５の内周面の溝４１と対向する位置にも、軸方向に延びる半円弧状の溝（軌道溝）５１が形成されている。
【００２６】
これらの対向する溝４１，５１で四つの転動通路（第一乃至第四の両転動通路Ｒ１〜Ｒ４）が形成される。四つの転動通路は、軸４の中心を通る二本の線Ｌ１，Ｌ２に沿って配置されている。このボールスプライン装置でも、図２のリニアガイド装置と同様の効果が得られる。
図６および７は、転動通路を六個（三対六列）有するリニアガイド装置の例であり、案内レール１の各側面に三個ずつの軌道溝１１が形成され、これに対向する軌道溝２３がスライダ２に内側面に形成されている。両軌道溝１１，２３で形成される転動通路は、図８に示す従来のリニアガイド装置と同様に、方向転換路２５により戻し通路２４と連通されて循環経路を構成している。
【００２７】
ここで、六個の転動通路を、第一転動通路Ｒ１、第二転動通路Ｒ２、第三転動通路Ｒ３、第四転動通路Ｒ４、第五転動通路Ｒ５、第六転動通路Ｒ６とする。第一転動通路Ｒ１乃至第三転動通路Ｒ３、第四転動通路Ｒ４乃至第六転動通路Ｒ６はそれぞれ同じ側に形成され、各側で、第一転動通路Ｒ１および第四転動通路Ｒ４が案内レール１の上角部に、第二転動通路Ｒ２と第五転動通路Ｒ５がその下に、第三転動通路Ｒ３および第六転動通路Ｒ６が最下部に配置されている。また、この例では転動体としてボール３を用いている。なお、図６と図７では、第二転動通路Ｒ２と第五転動通路Ｒ５でのボール３との接触点の数が異なり、図６では４であって、図７では２である。すなわち、図６の第二転動通路Ｒ２と第五転動通路Ｒ５の両軌道溝１１，２３は、ゴシックアーク溝となっている。
【００２８】
ボール３として、直径がＤ0 であるものと、直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」であるものの２種類を用意した。各転動通路Ｒ１〜Ｒ６の長さ方向に垂直な断面は、直径がＤ0 のボール３を入れた時に予圧が０となる形状である。したがって、転動通路Ｒ１〜Ｒ６に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れた時に、予圧は玉径相当値でΔＤとなる。
【００２９】
例えば、図６で、第一乃至第三転動通路Ｒ１〜Ｒ３に直径がＤ0 のボール３をれ、第四乃至第六転動通路Ｒ４〜Ｒ６に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れれると、転動通路Ｒ４〜Ｒ６のボール３が他より大きいため、案内レール１がスライダ２に対して相対的に転動通路Ｒ１〜Ｒ３側に（ΔＤ／２）／ｃｏｓβだけ移動して、転動通路Ｒ１〜Ｒ６間の予圧が釣り合う。なお、βは接触角を示す。これにより、転動通路Ｒ１〜Ｒ６に玉径相当値で０．５ΔＤの予圧がそれぞれ付与されることになる。
【００３０】
例えば、図７で、第一、第二、第四、および第五転動通路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５に直径がＤ0 のボール３を入れ、第三および第六転動通路Ｒ３，Ｒ６に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れると、転動通路Ｒ３，Ｒ６のボール３が他より大きいため、案内レール１がスライダ２に対して相対的に上側（転動通路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５側）に移動する。これにより、転動通路Ｒ１〜Ｒ６に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ／２」のボールを入れたときと同様の予圧状態が得られる。
【００３１】
すなわち、この実施形態の方法では、転動通路Ｒ１〜Ｒ６毎のボール３の直径は同じとし、転動通路Ｒ１〜Ｒ６の少なくとも一つに入れるボール３の直径を、他のいずれか一つの転動通路に入れるボール３の直径と異なるものとすることによって、用意したボール３の種類より多い種類の予圧調整が可能となる。したがって、従来の方法よりも低いコストで多種類の予圧調整に対応できる。
【００３２】
なお、転動体としてボールを用いた場合、ボール直径の違いによって接触角が僅かに変化するが、予圧を付与するためのボール直径の違いは大きくても１０μｍ、通常は５μｍ以下であるため、接触角の変化は無視できるほど小さいものであり、直動装置としての性能に影響が及ぶことはない。
また、本発明の予圧調整方法は、前記転動体が高価なセラミックス製である場合の方法であり、コストダウンの効果が高い。
【００３３】
また、前記実施形態の直動装置は、戻し通路２４と方向転換路２５を備えて転動通路にボール３を循環させる方式の直動装置であるが、本発明の方法は、ボールを循環させる機構を備えない非循環方式の直動装置にも適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の予圧調整方法によれば、リニアガイド装置等の転動通路を複数有する直動装置を、従来の方法よりも低いコストで、多種類の予圧量に調整できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】転動通路を二個（一対二列）有するリニアガイド装置の例を示す図である。
【図２】転動通路を四個（二対四列）有するリニアガイド装置の例を示す図である。
【図３】転動通路を四個（二対四列）有するリニアガイド装置の例を示す図である。
【図４】転動通路を四個（二対四列）有するリニアガイド装置の例を示す図である。
【図５】転動通路を四個（二対四列）有するボールスプライン装置の例を示す図である。
【図６】転動通路を六個（三対六列）有するリニアガイド装置の例を示す図である。
【図７】転動通路を六個（三対六列）有するリニアガイド装置の例を示す図である。
【図８】リニアガイド装置の全体構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 案内レール（内方部材）
１１ 軌道溝
２ スライダ（外方部材）
２１ 本体
２２ エンドキャップ
２３ 軌道溝
２４ 戻し通路
２５ 方向転換路
３ ボール（転動体）
４ ボールスプライン装置の軸（内方部材）
４１ 半円弧状の溝（軌道溝）
５ ボールスプライン装置の筒体（外方部材）
５１ 半円弧状の溝（軌道溝）
Ｒ１ 第一転動通路
Ｒ２ 第二転動通路
Ｒ３ 第三転動通路
Ｒ４ 第四転動通路
Ｒ５ 第五転動通路
Ｒ６ 第六転動通路
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアガイド装置、ボールスプライン装置、ボールねじ一体型リニアガイド装置等の、転動体の転動通路を複数有する直動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リニアガイド装置の従来例を図８に示す。この図に示すように、リニアガイド装置は、案内レール１（内方部材）とスライダ（外方部材）２とボール（転動体）３とで構成される。
案内レール１は、長手方向に平行に延びる軌道溝１１を両側面に有する。スライダ２は、本体２１とエンドキャップ２２とで構成され、案内レール１に跨がるように係合され、スライダ２の両内側面が案内レール１の両側面に対向配置されている。スライダ２の本体２１の両内側面に、案内レール１の軌道溝１１と対向する軌道溝２３が形成されている。これらの軌道溝１１，２３でボール３の転動通路が形成される。
【０００３】
スライダ２の本体２１の軌道溝２３より外側に、直線状の戻し通路２４が形成されている。エンドキャップ２２の案内レール１の両側面に配置される部分に、半円弧状の方向転換路２５が形成されている。この方向転換路２５で軌道溝１１，２３からなる転動通路と戻し通路２４とが連通され、これら各路でボール３を無限に循環させる循環経路が構成されている。このリニアガイド装置は転動通路を四個（二対四列）備えており、各転動通路をボール３が転がることによって、スライダ２が案内レール１に沿ってスライドする。
【０００４】
このようなリニアガイド装置は、予圧を付与することにより、隙間をなくし、剛性を向上することがなされている。多くの場合、予圧の調整は、付与する予圧量に応じて転動体の径を選定することにより行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のリニアガイド装置では、複数の転動通路の全てに同じ径の転動体を組み込んでいる。したがって、多種類の予圧量に対応するためには、多種類の径の転動体を用意しておく必要があり、コストの点で改善の余地がある。
特に、転動体がころの場合には、ころの接触部の剛性が高いため、寸法（径）差の小さいころを使用しても予圧の変化量が大きく、微細な予圧調整に対応するために寸法差が微細なころを多数用意することは困難である。
【０００６】
また、近年、リニアガイド装置は、真空環境や非磁性環境で使用されることが増えているが、このような環境ではセラミックス製の転動体を使用することが有効である。しかし、セラミックス製の転動体は高価であるため、多種類の予圧に対応させて多種類の径のセラミックス製転動体を用意しておくことは大幅なコストアップにつながる。
本発明は、リニアガイド装置等の転動通路を複数有する直動装置を、コストの低い方法で、多種類の予圧量に調整できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、相対的に内側に配置された内方部材および外側に配置された外方部材と、両部材の互いに対向する位置に形成された軌道溝と、両部材の軌道溝で形成される転動通路内に転動自在に配設された複数個のセラミックス製の転動体（ボール、または、ころ）と、を少なくとも備え、前記転動通路を複数有し、前記転動通路内を転動体が転動することにより内方部材および外方部材の一方が他方に対して相対的に直動する直動装置の予圧を、転動体の径の選定により調整する方法において、前記転動通路の長さ方向に垂直な断面は、複数の転動通路の全てで、予圧が０となる転動体径が同一となる形状であり、各転動通路毎の転動体の径は同じとし、複数の転動通路の少なくとも一つに配設される転動体の径を、他のいずれか一つの転動通路に配設される転動体の径と異なるものとすることで、用意した転動体の種類より多い種類の予圧調整を行うことを特徴とする直動装置の予圧調整方法を提供する。
【０００８】
本発明はまた、相対的に内側に配置された内方部材および外側に配置された外方部材と、両部材の互いに対向する位置に形成された軌道溝と、両部材の軌道溝で形成される転動通路内に転動自在に配設された複数個のセラミックス製の転動体（ボール、または、ころ）と、を少なくとも備え、前記転動通路を複数有し、前記転動通路内を転動体が転動することにより内方部材および外方部材の一方が他方に対して相対的に直動する直動装置において、前記転動通路の長さ方向に垂直な断面は、複数の転動通路の全てで、予圧が０となる転動体径が同一となる形状であり、各転動通路毎の転動体の径は同じであり、複数の転動通路の少なくとも一つに配設された転動体の径は、他のいずれか一つの転動通路に配設された転動体の径と異なり、本発明の方法で予圧が調整されたことを特徴とする直動装置を提供する。
本発明の直動装置としては、リニアガイド装置、ボールスプライン装置、ボールねじ一体型リニアガイド装置等が挙げられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、転動通路を二個（一対二列）有するリニアガイド装置の例であり、案内レール１の両側面に一個ずつの軌道溝１１が形成され、これに対向する軌道溝２３がスライダ２に内側面に形成されている。両軌道溝１１，２３で形成される転動通路は、図８に示す従来のリニアガイド装置と同様に、方向転換路２５により戻し通路２４と連通されて循環経路を構成している。ここで、一方の転動通路をＲ１、他方の転動通路をＲ２とする。また、この例では転動体としてボール３を用いている。両軌道溝１１，２３はゴシックアーク溝となっており、各ボール３は両軌道溝１１，２３に対して接触角βで４点接触する。
【００１０】
ボール３として、直径がＤ0 であるもの、直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」であるもの、直径が「Ｄ0 ＋２ΔＤ」であるものの３種類を用意した。両転動通路Ｒ１，Ｒ２の長さ方向に垂直な断面は、直径がＤ0 のボール３を入れた時に予圧が０となる形状である。したがって、両転動通路Ｒ１，Ｒ２に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れた時に予圧は玉径相当値でΔＤとなり、直径が「Ｄ0 ＋２ΔＤ」のボール３を入れた時に予圧は玉径相当値で２ΔＤとなる。
【００１１】
そして、一方の転動通路Ｒ１に直径がＤ0 のボール３を入れ、他方の転動通路Ｒ２に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れると、転動通路Ｒ２のボール３の方が大きいため、案内レール１がスライダ２に対して相対的に転動通路Ｒ１側に（ΔＤ／２）／ｃｏｓβだけ移動して、転動通路Ｒ１側の予圧と転動通路Ｒ２側の予圧が釣り合う。これにより、両転動通路Ｒ１，Ｒ２に、玉径相当値で０．５ΔＤの予圧がそれぞれ付与されることになる。
【００１２】
また、一方の転動通路Ｒ１に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れ、他方の転動通路Ｒ２に直径が「Ｄ0 ＋２ΔＤ」のボール３を入れると、転動通路Ｒ２のボール３の方が大きいため、案内レール１はスライダ２に対して相対的に転動通路Ｒ１側に（（２ΔＤ−ΔＤ）／２）／ｃｏｓβだけ移動して、転動通路Ｒ１側の予圧と転動通路Ｒ２側の予圧が釣り合う。これにより、両転動通路Ｒ１，Ｒ２に、玉径相当値で１．５ΔＤの予圧がそれぞれ付与されることになる。
【００１３】
したがって、直径がＤ0 であるもの、直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」であるもの、直径が「Ｄ0 ＋２ΔＤ」であるものの３種類のボール３を用意することで、０、０．５ΔＤ、ΔＤ、１．５ΔＤ、２ΔＤの５種類の予圧を付与することができる。これに対して、両転動通路Ｒ１，Ｒ２に同じ直径のボール３を入れる従来の方法では、直径がＤ0 であるもの、直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」であるもの、直径が「Ｄ0 ＋２ΔＤ」であるものの３種類のボール３を用意した場合、付与できる予圧量は、０、ΔＤ、２ΔＤの３種類である。
【００１４】
すなわち、この実施形態の方法では、転動通路Ｒ１，Ｒ２毎のボール３の直径は同じとし、各転動通路Ｒ１，Ｒ２に異なる直径のボールを入れることによって、用意したボール３の種類より多い種類の予圧調整が可能となる。したがって、従来の方法よりも低いコストで多種類の予圧調整に対応できる。
図２は、転動通路を四個（二対四列）有するリニアガイド装置の例であり、案内レール１の両側面に二個ずつの軌道溝１１が形成され、これに対向する軌道溝２３がスライダ２に内側面に形成されている。両軌道溝１１，２３で形成される転動通路は、図８に示す従来のリニアガイド装置と同様に、方向転換路２５により戻し通路２４と連通されて循環経路を構成している。
【００１５】
ここで、四つの転動通路を、第一転動通路Ｒ１、第二転動通路Ｒ２、第三転動通路Ｒ３、第四転動通路Ｒ４とする。第一転動通路Ｒ１と第二転動通路Ｒ２、第三転動通路Ｒ３と第四転動通路Ｒ４はそれぞれ同じ側に形成され、各側で、第一転動通路Ｒ１および第三転動通路Ｒ３が上側（案内レール１の上角部）に、第二転動通路Ｒ２と第四転動通路Ｒ４が下側に配置されている。また、この例では転動体としてボール３を用いている。両軌道溝１１，２３は単一円弧からなる溝となっており、各ボール３は両軌道溝１１，２３に対して接触角βで２点接触する。
【００１６】
ボール３として、直径がＤ0 であるものと、直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」であるものの２種類を用意した。各転動通路Ｒ１〜Ｒ４の長さ方向に垂直な断面は、直径がＤ0 のボール３を入れた時に予圧が０となる形状である。したがって、各転動通路Ｒ１〜Ｒ４に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れた時に、予圧は玉径相当値でΔＤとなる。
【００１７】
例えば、第一及び第二転動通路Ｒ１，Ｒ２に直径がＤ0 のボール３を入れ、第三および第四転動通路Ｒ３，Ｒ４に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れると、転動通路Ｒ３，Ｒ４のボール３が他より大きいため、案内レール１がスライダ２に対して相対的に転動通路Ｒ１，Ｒ２側に（ΔＤ／２）／ｃｏｓβだけ移動して、転動通路Ｒ１〜Ｒ４間の予圧が釣り合う。これにより、転動通路Ｒ１〜Ｒ４に、玉径相当値で０．５ΔＤの予圧がそれぞれ付与されることになる。
【００１８】
例えば、第一及び第三転動通路Ｒ１，Ｒ３に直径がＤ0 のボール３を入れ、第二および第四転動通路Ｒ２，Ｒ４に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れると、転動通路Ｒ２，Ｒ４のボール３が他より大きいため、案内レール１がスライダ２に対して相対的に転動通路Ｒ１，Ｒ３側に（ΔＤ／２）／ｓｉｎβだけ移動して、転動通路Ｒ１〜Ｒ４間の予圧が釣り合う。これにより、転動通路Ｒ１〜Ｒ４に、玉径相当値で０．５ΔＤの予圧がそれぞれ付与されることになる。
【００１９】
例えば、第一転動通路Ｒ１に直径がＤ0 のボール３を入れ、第二乃至第四転動通路Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れると、転動通路Ｒ１のボール３が他より小さいため、案内レール１がスライダ２に対して、相対的に転動通路Ｒ１，Ｒ２側に移動するとともに、図２で右回りに回転する。これにより、転動通路Ｒ１〜Ｒ４に、玉径相当値で略０．７５ΔＤの予圧がそれぞれ付与される。
【００２０】
例えば、第一転動通路Ｒ１に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れ、第二乃至第四転動通路Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に直径がＤ0 のボール３を入れると、転動通路Ｒ１のボール３が他より大きいため、案内レール１がスライダ２に対して、相対的に転動通路Ｒ３，Ｒ４側に移動するとともに、図２で左回りに回転する。これにより、転動通路Ｒ１〜Ｒ４に、玉径相当値で略０．２５ΔＤの予圧がそれぞれ付与される。
【００２１】
したがって、直径がＤ0 であるものと直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」であるものの２種類のボール３を用意することで、０、０．２５ΔＤ、０．５ΔＤ、０．７５ΔＤ、ΔＤの５種類の予圧を付与することができる。これに対して、両転動通路Ｒ１，Ｒ２に同じ直径のボール３を入れる従来の方法では、直径がＤ0 であるものと直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」であるものの２種類のボール３を用意した場合、付与できる予圧量は、０、ΔＤの２種類である。
【００２２】
すなわち、この実施形態の方法では、転動通路Ｒ１〜Ｒ４毎のボール３の直径は同じとし、転動通路Ｒ１〜Ｒ４の少なくとも一つに入れるボール３の直径を、他のいずれか一つの転動通路に入れるボール３の直径と異なるものとすることによって、用意したボール３の種類より多い種類の予圧調整が可能となる。したがって、従来の方法よりも低いコストで多種類の予圧調整に対応できる。
【００２３】
なお、転動通路を四個（二対四列）有するリニアガイド装置の例としては、図３および４に示すものも挙げられる。
図３のリニアガイド装置は、案内レール１の断面形状が左右対称な八角形であり、軌道溝１１，２３で形成される四つの転動通路（第一乃至第四の両転動通路Ｒ１〜Ｒ４）が、案内レール１の両側部と上部に対応する位置に設けられている。また、転動体３としてボールを用いている。
【００２４】
図４のリニアガイド装置は、軌道溝１１，２３で形成される四つの転動通路（第一乃至第四の両転動通路Ｒ１〜Ｒ４）が案内レール１の両側部に対応する位置に設けられている。また、転動体３としてころを用いている。
図３および４に示すリニアガイド装置も、図２のリニアガイド装置と同様の効果が得られる。特に、転動体３がころの場合には、ころの接触部の剛性が高いため、径の差が小さいころを使用しても予圧の変化量が大きく、微細な予圧調整に対応するために径の差が微細なころを多数用意することは困難である。そのため、転動体３としてころを用いた図４のリニアガイド装置の場合には、本発明の方法により予圧の調整を行うことで得られる効果が高い。
【００２５】
なお、転動通路を四個（二対四列）有するボールスプライン装置の例としては、図５に示すものが挙げられる。このボールスプライン装置は、断面が円形の軸（内方部材）４と、この軸４が内挿される筒体（外方部材）５と、ボール３とからなる。軸４の外周面の四箇所に、軸方向に延びる半円弧状の溝（軌道溝）４１が形成されている。また、筒体５の内周面の溝４１と対向する位置にも、軸方向に延びる半円弧状の溝（軌道溝）５１が形成されている。
【００２６】
これらの対向する溝４１，５１で四つの転動通路（第一乃至第四の両転動通路Ｒ１〜Ｒ４）が形成される。四つの転動通路は、軸４の中心を通る二本の線Ｌ１，Ｌ２に沿って配置されている。このボールスプライン装置でも、図２のリニアガイド装置と同様の効果が得られる。
図６および７は、転動通路を六個（三対六列）有するリニアガイド装置の例であり、案内レール１の各側面に三個ずつの軌道溝１１が形成され、これに対向する軌道溝２３がスライダ２に内側面に形成されている。両軌道溝１１，２３で形成される転動通路は、図８に示す従来のリニアガイド装置と同様に、方向転換路２５により戻し通路２４と連通されて循環経路を構成している。
【００２７】
ここで、六個の転動通路を、第一転動通路Ｒ１、第二転動通路Ｒ２、第三転動通路Ｒ３、第四転動通路Ｒ４、第五転動通路Ｒ５、第六転動通路Ｒ６とする。第一転動通路Ｒ１乃至第三転動通路Ｒ３、第四転動通路Ｒ４乃至第六転動通路Ｒ６はそれぞれ同じ側に形成され、各側で、第一転動通路Ｒ１および第四転動通路Ｒ４が案内レール１の上角部に、第二転動通路Ｒ２と第五転動通路Ｒ５がその下に、第三転動通路Ｒ３および第六転動通路Ｒ６が最下部に配置されている。また、この例では転動体としてボール３を用いている。なお、図６と図７では、第二転動通路Ｒ２と第五転動通路Ｒ５でのボール３との接触点の数が異なり、図６では４であって、図７では２である。すなわち、図６の第二転動通路Ｒ２と第五転動通路Ｒ５の両軌道溝１１，２３は、ゴシックアーク溝となっている。
【００２８】
ボール３として、直径がＤ0 であるものと、直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」であるものの２種類を用意した。各転動通路Ｒ１〜Ｒ６の長さ方向に垂直な断面は、直径がＤ0 のボール３を入れた時に予圧が０となる形状である。したがって、転動通路Ｒ１〜Ｒ６に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れた時に、予圧は玉径相当値でΔＤとなる。
【００２９】
例えば、図６で、第一乃至第三転動通路Ｒ１〜Ｒ３に直径がＤ0 のボール３をれ、第四乃至第六転動通路Ｒ４〜Ｒ６に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れれると、転動通路Ｒ４〜Ｒ６のボール３が他より大きいため、案内レール１がスライダ２に対して相対的に転動通路Ｒ１〜Ｒ３側に（ΔＤ／２）／ｃｏｓβだけ移動して、転動通路Ｒ１〜Ｒ６間の予圧が釣り合う。なお、βは接触角を示す。これにより、転動通路Ｒ１〜Ｒ６に玉径相当値で０．５ΔＤの予圧がそれぞれ付与されることになる。
【００３０】
例えば、図７で、第一、第二、第四、および第五転動通路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５に直径がＤ0 のボール３を入れ、第三および第六転動通路Ｒ３，Ｒ６に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ」のボール３を入れると、転動通路Ｒ３，Ｒ６のボール３が他より大きいため、案内レール１がスライダ２に対して相対的に上側（転動通路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５側）に移動する。これにより、転動通路Ｒ１〜Ｒ６に直径が「Ｄ0 ＋ΔＤ／２」のボールを入れたときと同様の予圧状態が得られる。
【００３１】
すなわち、この実施形態の方法では、転動通路Ｒ１〜Ｒ６毎のボール３の直径は同じとし、転動通路Ｒ１〜Ｒ６の少なくとも一つに入れるボール３の直径を、他のいずれか一つの転動通路に入れるボール３の直径と異なるものとすることによって、用意したボール３の種類より多い種類の予圧調整が可能となる。したがって、従来の方法よりも低いコストで多種類の予圧調整に対応できる。
【００３２】
なお、転動体としてボールを用いた場合、ボール直径の違いによって接触角が僅かに変化するが、予圧を付与するためのボール直径の違いは大きくても１０μｍ、通常は５μｍ以下であるため、接触角の変化は無視できるほど小さいものであり、直動装置としての性能に影響が及ぶことはない。
また、本発明の予圧調整方法は、前記転動体が高価なセラミックス製である場合の方法であり、コストダウンの効果が高い。
【００３３】
また、前記実施形態の直動装置は、戻し通路２４と方向転換路２５を備えて転動通路にボール３を循環させる方式の直動装置であるが、本発明の方法は、ボールを循環させる機構を備えない非循環方式の直動装置にも適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の予圧調整方法によれば、リニアガイド装置等の転動通路を複数有する直動装置を、従来の方法よりも低いコストで、多種類の予圧量に調整できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】転動通路を二個（一対二列）有するリニアガイド装置の例を示す図である。
【図２】転動通路を四個（二対四列）有するリニアガイド装置の例を示す図である。
【図３】転動通路を四個（二対四列）有するリニアガイド装置の例を示す図である。
【図４】転動通路を四個（二対四列）有するリニアガイド装置の例を示す図である。
【図５】転動通路を四個（二対四列）有するボールスプライン装置の例を示す図である。
【図６】転動通路を六個（三対六列）有するリニアガイド装置の例を示す図である。
【図７】転動通路を六個（三対六列）有するリニアガイド装置の例を示す図である。
【図８】リニアガイド装置の全体構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 案内レール（内方部材）
１１ 軌道溝
２ スライダ（外方部材）
２１ 本体
２２ エンドキャップ
２３ 軌道溝
２４ 戻し通路
２５ 方向転換路
３ ボール（転動体）
４ ボールスプライン装置の軸（内方部材）
４１ 半円弧状の溝（軌道溝）
５ ボールスプライン装置の筒体（外方部材）
５１ 半円弧状の溝（軌道溝）
Ｒ１ 第一転動通路
Ｒ２ 第二転動通路
Ｒ３ 第三転動通路
Ｒ４ 第四転動通路
Ｒ５ 第五転動通路
Ｒ６ 第六転動通路
Claims (2)
- 相対的に内側に配置された内方部材および外側に配置された外方部材と、両部材の互いに対向する位置に形成された軌道溝と、両部材の軌道溝で形成される転動通路内に転動自在に配設された複数個のセラミックス製の転動体と、を少なくとも備え、前記転動通路を複数有し、前記転動通路内を転動体が転動することにより内方部材および外方部材の一方が他方に対して相対的に移動する直動装置の予圧を、転動体の径の選定により調整する方法において、
前記転動通路の長さ方向に垂直な断面は、複数の転動通路の全てで、予圧が０となる転動体径が同一となる形状であり、
各転動通路毎の転動体の径は同じとし、複数の転動通路の少なくとも一つに配設される転動体の径を、他のいずれか一つの転動通路に配設される転動体の径と異なるものとすることで、用意した転動体の種類より多い種類の予圧調整を行うことを特徴とする直動装置の予圧調整方法。 - 相対的に内側に配置された内方部材および外側に配置された外方部材と、両部材の互いに対向する位置に形成された軌道溝と、両部材の軌道溝で形成される転動通路内に転動自在に配設された複数個のセラミックス製の転動体と、を少なくとも備え、前記転動通路を複数有し、前記転動通路内を転動体が転動することにより内方部材および外方部材の一方が他方に対して相対的に移動する直動装置において、
前記転動通路の長さ方向に垂直な断面は、複数の転動通路の全てで、予圧が０となる転動体径が同一となる形状であり、
各転動通路毎の転動体の径は同じであり、複数の転動通路の少なくとも一つに配設された転動体の径は、他のいずれか一つの転動通路に配設された転動体の径と異なり、請求項１の方法で予圧が調整されたことを特徴とする直動装置。
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