JP5408346B2 - 直動案内装置 - Google Patents

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Description

本発明は、案内レール上に跨設されるとともに、転動体を介して案内レールに沿ってスライド移動可能なスライダを備える直動案内装置に係る。特に、駅のホームドア用の案内軸や、一般搬送装置の送り機構等の用途に好適に用いうる直動案内装置に関する。
この種の直動案内装置を使用する分野においては、産業機器等の装置のコンパクト化が進んでいる。その一方、直動案内装置に対して幅広い荷重条件への対応が求められるとともに、一層の高負荷容量の要求がある。そのため、近年、工作機械だけでなく一般搬送装置においても、転動体を「ころ」とした直動案内装置を組み込む例が増えている。転動体を「ころ」とすれば、転動体をボールとしたものに比べ、一層の高負荷容量・高剛性となるからである。
しかし、転動体に「ころ」を採用すると、転動体をボールとしたものに比べ、直動案内装置が取付け誤差に対して敏感となる。そのため、従来の「ころ」を組み込んだ直動案内装置においては、耐久性等の機能低下を回避するために、転動体をボールとした場合よりも高精度な取付け面精度を求めることが一般的である。
一方、一般搬送装置のなかには、コストの制約等により直動案内装置用の取付け面の精度や組付精度が十分に確保されないまま直動案内装置が使用され、これにより、騒音発生や早期破損等が生じる場合がある。そこで、例えば特許文献1では、直動案内装置を構成する案内レールを、弾性変形する形状とした柔構造(変形吸収構造)としている。同文献によれば、この柔構造によって直動案内装置の取付け誤差を吸収し、直動案内装置を高負荷容量化し得るとされる。
特開2004−44770号公報 特開昭61−274118号公報 特開2000−161354号公報
しかしながら、特許文献1記載の技術では、柔構造とした案内レールの強度確保については考慮されていない。そのため、柔構造とした案内レールに応力が集中すれば、大荷重作用時や繰返し荷重作用時に、強度不足によって「ころ」の定格荷重よりも小さな負荷で早期破損となり、「ころ」を使って高負荷容量とした効果が十分に得られないおそれがある。
さらに、特許文献1記載の技術では、長尺な案内レールを柔構造としたので、引抜等の生産性が悪化するため、製造コストが増大する。また、案内レールを柔構造にすると多数の取付けボルトが必要になる。そのため、コストアップになるとともに、案内レールの取付け性が低下する。また、柔構造の案内レールを真っ直ぐに取り付けることは難しい。そのため、取付け誤差が大きくなるおそれがある。
一方、従来から、スライダ本体とエンドキャップとの寸法差および組付け誤差を吸収する方法が提案されている。特許文献2には、組立時の誤差を吸収するために、戻し通路を形成する部品(スライダ本体)の方向転換路を形成する部品(側蓋)との境界面に、面取り凹部を形成するとともに、面取り凹部に嵌合する側蓋位置決め用の周縁突条部を側蓋に設けることが記載されている。
この例では、戻し通路および方向転換路のスライダ幅方向外側で転動体を案内する外側案内部で、方向転換路を形成する部品(側蓋)の前記戻し通路を形成する部品(スライダ本体)との境界面に、斜面を有する突起(周縁突条部)が形成され、前記戻し通路を形成する部品に、前記突起の斜面を受ける斜面状の切欠き面(面取り凹部)が形成されている。
特許文献3には、方向転換路を形成する部品(エンドキャップ)のスライダ本体(戻し通路を形成する部品)との境界面に略円筒状の凸部を設け、凸部は分割されて変形し易く形成され、戻し通路を形成する部品(スライダ本体)の方向転換路を形成する部品(エンドキャップ)との境界面に、前記凸部が嵌まる略円筒状の凹部を設けることで、組立時に位置寸法に生じた誤差を吸収することが記載されている。
しかしながら、特許文献2および3共に、いずれも転動体の遊び量の分だけしか誤差やずれを吸収することができない。さらに、スライダの脚部の変形にエンドキャップが追従するような嵌合部を有する仕様となっていない。そのため、スライダの脚部が大きく変形した場合、両部品(エンドキャップとスライダ本体)の継ぎ部に段差が発生し、転動体の円滑な循環が阻害されることとなる。さらに、両文献共に、スライダの脚部が大きく変形する(転動体と転動溝との接触部の剛性よりもスライダの両脚部の部材剛性の方を小さくする)ことは想定していない。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、案内レールを柔構造にする特許文献1の技術とは異なる技術によって、安価な構成としつつも、調芯性(取付け誤差の吸収)と高負荷容量を両立させ得る直動案内装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明のうち、第一態様に係る直動案内装置は、左右外側面に転動溝を有する案内レールと、該案内レールの転動溝に対向する転動溝を左右脚部の内側面に有するとともに前記案内レールの転動溝と自身の転動溝との間に介装される転動体を介して前記案内レールにスライド移動可能に跨設されるスライダとを備える直動案内装置であって、前記スライダは、前記転動体と前記転動溝との接触部の剛性よりも、前記案内レールに跨設されるスライダの両脚部の剛性の方が小さいことを特徴とする。
本発明の第一態様に係る直動案内装置によれば、スライダの両脚部を柔構造部としている。つまり、このスライダは、転動体と転動溝との接触部の剛性よりも、スライダの両脚部の剛性の方が小さいので、この低剛性としたスライダの両脚部の弾性変形によって取付け誤差の多くを吸収して、調芯性を確保することができる。そして、スライダの両脚部を柔構造部としているので、長尺な案内レールの方に柔構造部を設けた場合に比べ、コストアップを抑制して安価なものとすることができる。
また、本発明の第二態様は、本発明の第一態様に係る直動案内装置において、前記スライダの転動溝は、当該転動溝と前記転動体とが接触する面が、前記脚部が負荷を受けて開き変形する際に生じる当該転動溝の傾く方向とは逆の方向に予め傾斜して設けられ、且つ、前記スライダと前記案内レールの転動溝の断面方向両端部にクラウニングが設けられていることを特徴とする。このような構成であれば、転動体の片当たり(肩当たり)が緩和される。また、案内レールおよびスライダの転動溝断面方向両端にクラウニングを設けることで、高荷重が作用した際のエッジロードの発生を防ぐことができるので、耐久性を向上させる上で好適である。
本発明の一態様に係る直動案内装置において、スライダの両脚部は、柔構造とするために薄肉部となる。そこで、大荷重が作用した際に一発破壊や繰返し疲労による破損の防止に留意した断面形状とすれば、部材強度の問題なく直動案内装置を構成する上で好適である。
また、本発明の第三態様は、第一または第二態様に係る直動案内装置において、前記転動体と前記転動溝との接触部剛性に対して、前記スライダの両脚部の部材剛性を1/12〜1/1.5としたことを特徴とする。このような構成であれば、後述のように、実用範囲における狙うべき数値範囲として好ましい。
また、本発明の第四態様は、第一〜第三態様のいずれか一に係る直動案内装置において、前記スライダの両脚部の外側面が、前記転動体を無限循環させるための転動体戻り路の一部を形成していることを特徴とする。このような構成であれば、従来設けていた転動体戻り路のための穴加工が不要となる。そのため、低コストとする上でより好適である。
また、本発明の第五態様は、第一から第四態様のいずれか一に係る直動案内装置において、前記案内レールは、その転動溝が転造加工で作られており、前記スライダの転動溝の溝幅は、前記案内レールの転動溝の溝幅の最小値に対して当該案内レールの転造加工による転動溝の溝幅の変動分以上の差巾を盛り込むことによって、前記案内レールと前記スライダ間で負荷を受ける負荷転動体との隙間を零としていることを特徴とする。
このような構成であれば、(案内レールの転動溝の溝幅)−(スライダの転動溝の溝幅)の最大値が大きくなっても、スライダの両脚部が変形して過大予圧となることを回避することができる。そのため、転動体の径(例えば「ころ」の径)のゲージサイズを、加工したスライダと案内レールの転動溝にあわせて変えることなく上記隙間を零とすることができる。そのため、複数のゲージサイズを準備する必要がない。したがって、一層安価で生産性よく直動案内装置を製作できる。さらに、案内レールとスライダ間に介装される負荷転動体との隙間が大きくなることによる異音や騒音、振動の発生を防止または抑制することができる。
また、本発明の第六態様は、第一態様または第三〜第五態様のいずれか一に係る直動案内装置において、前記転動体が「ころ」であることを特徴とする。このような構成であれば、負荷容量を大きくする上で好適である。特に、第六態様に係る直動案内装置によれば、転動溝での「ころ」の片当りを緩和して耐久性等に及ぼす悪影響を可及的に低減することができる。したがって、調芯性と高負荷容量を両立させる上でより好適である。
また、本発明の第七態様は、第二または第六態様に係る直動案内装置において、前記ころがDB接触構造(各脚部の二列の転動通路を転動するころ列の荷重作用線の交点が、転動通路よりも幅方向で外側に存在している構造)によって組み込まれていることを特徴とする。このような構成であれば、負荷側および戻り通路側共に、それぞれ一つのカバー部品で両溝の循環路を構成することができる。したがって、DF接触構造(各脚部の二列の転動通路を転動するころ列の荷重作用線の交点が、転動通路よりも幅方向で内側に存在している構造)とした場合に比べて部品点数が減るので、生産性を向上させる上で一層有利となる。
さらに、このような構成であれば、転動体の戻り通路の一部をカバー部材で構成する場合、このカバー部材を、転動体を組み込んだ後で取り付けることができる。これにより、転動体を循環路側から組み込むことができる。そのため、組み立てが容易となり、生産性の面で有利である。
さらに、上記課題の解決に加え、上記発明を実施することで懸念される直動案内装置の性能低下を抑制することができればより望ましい。
すなわち、本発明のうち、第八態様に係る直動案内装置は、下記の構成(A)〜(D)を有することを特徴とする。
(A)案内レールとスライダと複数個の転動体とを備え、案内レールおよびスライダは、互いに対向配置されて転動体の転動通路を形成する転動面を有し、スライダは、さらに、転動体の戻し通路と、前記戻し通路と前記転動通路とを連通させる方向転換路を有し、前記転動通路、戻し通路、および方向転換路で転動体の循環経路が構成され、この循環経路内を転動体が循環することにより、案内レールおよびスライダの一方が他方に対して相対的に直動する装置である。
(B)前記スライダは、(1) 案内レールの幅方向両側に配置される脚部と、両脚部を連結する胴部と、からなり、前記脚部の内側に転動面が形成されている本体、(2) 前記本体の直動方向両端に固定され、前記方向転換路を形成する外側案内面を有するエンドキャップ、および(3) 前記方向転換路を形成する内側案内面を有するリターンガイドを備える。
(C)前記スライダの本体は、前記転動体と前記転動面との接触部の剛性(接触部剛性)よりも前記脚部の剛性(部材剛性)の方が小さい。
(D)下記の構成(4)および(5)の少なくともいずれかを有すること。
(4)前記戻し通路および方向転換路のスライダ幅方向外側で転動体を案内する外側案内部では、前記戻し通路を形成する部品の前記方向転換路を形成する部品(エンドキャップまたはリターンガイド)との境界面の外側案内面の周縁部に、断面が三角形でスライダ幅方向外側が斜面である突起が形成され、前記方向転換路を形成する部品に、前記突起の斜面を受ける斜面状の切欠き面が形成されていること。
(5)前記戻し通路および方向転換路のスライダ幅方向内側で転動体を案内する内側案内部では、前記方向転換路を形成する部品の前記戻し通路を形成する部品との境界面の内側案内面の周縁部に、断面が三角形でスライダ幅方向内側が斜面である突起が形成され、前記戻し通路を形成する部品に、前記突起の斜面を受ける斜面状の切欠き面が形成されていること。
第八態様に係る直動案内装置は、前記構成(C)を有することで、スライダ本体の両脚部を柔構造としている。そして、低剛性とされたスライダ本体の両脚部が弾性変形することにより、取付け誤差の多くが吸収されるため、調芯性を確保することができる。また、スライダ本体の両脚部を柔構造部としているので、長尺な案内レールを柔構造にした場合と比較して安価に製造できる。
また、前記構成(C)を有することで、高負荷作用時にスライダ本体の脚部が大きく変形する。その際に、この変形に、方向転換路を形成する部品(エンドキャップおよびリターンガイド)が追従できないと、この部品とスライダ本体の間に段差が生じて転動体の円滑な循環が阻害され、作動性の悪化や騒音の発生、早期破損が生じることが懸念される。これに対しては、前記構成(D)を有することで、前記突起が撓み変形し、前記切欠き面が前記突起を受けることにより、方向転換路を形成する部品が、高負荷作用時に生じたスライダ本体の脚部の変形に追従することができる。
特許文献2および3に記載された方法では、誤差の吸収量が転動体の遊び量以内と少ないため、スライダ本体の脚部が大きく変形した場合に対応できない。
この発明の直動案内装置においては、スライダ本体の脚部のスライダ幅方向寸法を小さくする(脚部を薄肉にする)ことで、前記転動体と前記転動面との接触部の剛性よりも前記脚部の剛性の方を小さくできる。その場合、例えば、下記の構成(E)を採用することができる。
(E)前記本体は、金属製で、前記脚部の側面に戻し通路の内側案内面を有し、前記スライダの幅方向外側部分は、前記本体とは別体の、少なくとも一部が合成樹脂製で、戻し通路の外側案内面を有する戻し通路形成部材で形成されている。
これにより、戻し通路形成のための穴加工が不要になるため、生産性が向上し、コスト面でも有利になる。また、前記突起は金属製にするよりも合成樹脂製にすることで撓み変形し易くなるため、前記構成(4) の場合には、前記構成(E)を採用し、前記突起を前記戻し通路形成部材に合成樹脂で一体に形成することが好ましい。
本発明によれば、案内レールを柔構造にする特許文献1の技術とは異なる技術によって、安価な構成としつつも、調芯性(取付け誤差の吸収)と高負荷容量を両立させ得る直動案内装置を提供することができる。
本発明の一態様に係る直動案内装置の第一実施形態(DB接触構造)を説明する斜視図であり、同図では、一部を破断した状態で示している。なお、同図中、符号Mを付した矢印は、スライダの「スライド移動方向」を表している。 図1のZ−Z断面図である。 第一実施形態の直動案内装置の各部の寸法(肉厚)の関係と動作を説明する図であり、同図は、図2のスライダ本体の横断面形状を示している。なお、同図中、符号Hを付した矢印は、「スライダ(スライダ本体)の転動溝の溝幅」を表している。 第一実施形態のスライダの転動溝の一実施形態を説明する図であって、同図は、図3のA部拡大図を示す。なお、同図中、符号Cは「クラウニング部分」、符号Stは「直線部分」、符号θは「転動体の接触角方向(この例ではθ=45°)」、符号Fnは「傾斜補正がないときの転動溝の位置」、符号Fsは「傾斜補正があるときのスライダ側の下側転動溝の位置」、符号Fuは「傾斜補正があるときのスライダ側の上側転動溝の位置」をそれぞれ示している。 20%C50km負荷作用時における、接触部変形量に対する部材変形量の比とスライダの転動溝の傾き角と接触部最大面圧との関係を示すグラフである。 接触部変形量に対する部材変形量の比と取付誤差許容値(2軸の平行度)との関係を示すグラフである。 本発明の一態様に係る直動案内装置の一実施形態の変形例(DB接触構造の他の例)を説明する図である。 本発明の一態様に係る直動案内装置の他の実施形態(DF接触構造)を説明する図であり、同図は上記図2に対応する図を示している。 第二実施形態の直動案内装置を示す部分破断斜視図である。 第二実施形態の直動案内装置からエンドキャップを外した状態を示す一部断面正面図である。 スライダ本体の寸法を示し、作用を説明する図である。 第二実施形態の直動案内装置のエンドキャップを示す図である。 第二実施形態の直動案内装置の戻し通路を形成する部材と方向転換路を形成する部材との境界部分を示す図である。 第二実施形態の直動案内装置の作用を説明する図である。 第三実施形態の直動案内装置の戻し通路を形成する部材と方向転換路を形成する部材との境界部分を示す図である。 第四実施形態の直動案内装置を示す部分破断斜視図である。 第四実施形態の直動案内装置からエンドキャップを外した状態を示す一部断面正面図である。 第四実施形態の直動案内装置のエンドキャップを示す図である。 第四実施形態の直動案内装置の戻し通路を形成する部材と方向転換路を形成する部材との境界部分を示す図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
[第一実施形態]
図1に示すように、第一実施形態の直動案内装置1は、横断面が略I字形状の案内レール2と、この案内レール2にスライド移動可能に跨設されるスライダ3とを備えている。
この案内レール2は、転造加工で製作されており、案内レール2の長手方向に沿って2条の転動溝2aが左右両側面にそれぞれ形成されている。案内レール2上面には、その長手方向に沿って複数の取付け穴2hが所定間隔に離間して形成されている。
スライダ3は、スライダ本体4と、このスライダ本体4の両端面(スライド移動方向の両側)に付設された一対のエンドキャップ5とを有する。スライダ3は、その横断面が略逆U字状をなしており、略逆U字状の左右が脚部4sになっている。なお、エンドキャップ5の両端面には、塵埃などの異物がスライダ3の内部に侵入するのを防止するサイドシール6がそれぞれ取り付けられている。
そして、スライダ本体4には、その両脚部4sの内側面に、案内レール2側の2条の転動溝2aと対向する2条の転動溝4aを有する。そして、これら転動溝2a、4aによって負荷転動路9が構成されている。
ここで、両脚部4sの外側面には、図2に示すように、案内レール2の長手方向(スライダ3のスライド移動方向でもある)に沿って形成された転動体戻り路8の一部が形成されている。そして、転動体戻り通路8の一部を形成する転動体案内コマ13がエンドキャップ5間に装着され、転動体戻り路8側から転動体を組み込むことができるように、この転動体案内コマ13の外側に、循環路カバー7が循環路カバー固定ねじ14で後付け可能とされている。なお、本実施形態の例では、ころ12の端面には面取りを施すだけでクラウニングを設けず、スライダ3の転動溝4aおよび案内レール2の転動溝2aそれぞれの両端部には、クラウニング(図4参照)を設けている。なお、調芯性を増しつつ接触部でのエッジロードの発生を抑えるように、本実施形態の例では、転動溝2a、4aのクラウニングの大きさは、ころ12の軸方向の長さの約60%の直線部分の両側に、R100(ころ直径の約30倍)の大きさで形成している。これにより、静定格荷重の1/2の負荷が作用してもエッジロードが発生しない形状となっている。
また、図1に戻って、一対のエンドキャップ5は、U字状の方向転換路(不図示)をそれぞれ有し、この方向転換路の両端部が、上記転動体戻り路8及び負荷転動路9に対して連通している。そして、これら転動体戻り路8、負荷転動路9及び方向転換路によって、略楕円環状の無限循環路10が形成され、この無限循環路10内に、ころ(ローラ)12が複数の転動体として装填されている。
ここで、本実施形態の例では、図2に示すように、ころ12をDB接触構造(各脚部4sの二列の負荷転動路9を転動するころ列の荷重作用線の交点が、負荷転動路9よりも幅方向で外側に存在している構造)としている。そのため、図2に示すように、負荷側は、一つの保持器15、16で両溝の無限循環路10を構成可能としている。また、転動体戻り通路8の一部を形成する上記循環路カバー7および転動体案内コマ13についても、一つの循環路カバー7(および転動体案内コマ13)によって両溝の転動体戻り通路8の一部を形成可能としている。これに対し、図7に例示するように、ころ12をDF接触構造(各脚部の二列の転動通路を転動するころ列の荷重作用線の交点が、転動通路よりも幅方向で内側に存在している構造)によって組み込む構成を採用した場合には、各無限循環路10それぞれに対し、保持器15、16および循環路カバー7が必要となる。
これにより、この直動案内装置1は、充填された複数のころ12が、案内レール2に対するスライダ3の相対移動に伴って各無限循環路10内を転動し、一方のエンドキャップ5内の方向転換路で方向転換した後、転動体戻り路8に導入されて反対側の方向転換路から再び負荷転動路9に戻るという循環をしつつ、複数のころ12を介してスライダ3が案内レール2の長手方向に沿って円滑にスライド移動するようになっている。
次に、この直動案内装置1のスライダ3の両脚部4sについてより詳しく説明する。
図2に横断面形状を示すように、このスライダ3の両脚部4sは、その肉厚を、ころ12と転動溝4aとの接触部の剛性よりも両脚部4sの部材の剛性が小さくなるように、外側面の側の肉を削り落とすことによって薄肉にしている。
本実施形態では、図3に示すスライダ本体4の横断面形状において、スライダ3(スライダ本体4)の組み付け時における左右の脚部4s全体の弾性変形量Ds(同図に一点鎖
線のイメージで示す)は、転動体であるころ12と転動溝4aとの接触部での弾性変形量Dt(同図に破線のイメージで示す)の約2倍(FEM解析に基づく結果より)としてい
る。このとき、スライダ3の脚部4sの最薄肉部Sが、脚部4sの基端部肉厚Kに対して極端に小さくなることがないように、脚部4sの基端部肉厚Kに対して、最薄肉部Sに1/2以上の厚みを持たせている。なお、同図で符号Tはスライダ本体4の上面部の肉厚である。
ここで、このスライダ3の薄肉部となる両脚部4sは、大荷重が作用した際に一発破壊や繰返し疲労による破損の防止に留意した断面形状とすることが好ましい。つまり、スライダ3の脚部4sの肉厚を薄くすればするほど、スライダ3の部材剛性が低下し、取付け誤差吸収等の調芯性は増す。しかし、その一方で荷重負荷時の応力が増して部材の強度が低下する。この強度低下が著しいと、転動体としてころを使用して転動体部で負荷容量を大きくしたにもかかわらず、脚部4sの強度の制約から高負荷容量を生かすことができなくなる。そこで、本実施形態では、スライダ3の脚部4sの基端部肉厚Kは、転動体としたころ12の直径の約2倍としており、これにより調芯性と高負荷容量の両立をはかっている。
また、本実施形態では、図3に示すように、転動体12の負荷側ピッチPfと戻り側ピッチPmとを負荷側ピッチPf>戻り側ピッチPmとなるように不等としている。これにより、スライダ3の脚部4sの最薄肉部Sの肉厚を、可及的に大きくして応力集中を緩和し、スライダ3の部材強度を確保している。なお、本実施形態では、図3に示す横断面の左右方向で負荷側ピッチPfと戻り側ピッチPmとを不等(負荷側ピッチPf>戻り側ピッチPm)としたが、断面上下方向では負荷側と戻り側でのころ位置を上下対称とした。
さらに、本実施形態では、図4に要部を拡大図示するように、スライダ3の転動溝4aは、当該転動溝4aところ12が相互に接触する面が、脚部4sが負荷を受けて開き変形する際に生じる当該転動溝4aの傾く方向とは逆の方向に予め傾斜して設けられている。
詳しくは、案内レール2の側の転動溝2aは、転動体であるころ12との接触角方向(本実施形態では、同図の上下の転動溝共に45°)に対して直交しているが、スライダ3の側の転動溝4aは、脚部4sが負荷を受けて開き変形する際に生じる当該転動溝4aの傾く方向とは逆の方向に予め傾斜して設けられている。さらに、スライダ3の側の転動溝4aは、ころ12の接触角方向に対して、上側の転動溝4aでは、90°よりも小さな角度α°となっており、また、下側の転動溝4aでは、90°よりも大きな角度β°となっている。
本実施形態の例では、動定格荷重の20%の負荷が作用した際に、ころ12の片当たりが最も緩和されるように、上側の転動溝4aでは、角度α°が89.2°となっており、また、下側の転動溝4aでは、角度β°が90.2°となっている。市場での稼働時の負荷の上限は、概ね動定格荷重の20%であることから、実用範囲においては最も耐久性に有利(ころ12の片当たりが小さい=寿命の低下が小さい)な形状となっている。
ここで、本発明の特徴は、転動体と転動溝との接触部の剛性よりもスライダ本体の両脚部の部材剛性の方を小さくすることである。しかし、スライダ本体の両脚部の部材剛性を小さくしすぎると、負荷荷重に対するスライダ本体の両脚部の開き変形の程度が大きくなりすぎる。そのため、予め、脚部が開き変形する際に生じる傾き方向と逆方向に転動溝に傾斜を設けていても負荷荷重を吸収しきれず、著しい偏荷重が「ころ」に発生することとなる(なお、ユーザーの使用条件にあわせて転動溝の傾斜角を個別に設定することは、生産性を著しく阻害するため実用上問題がある。)。一方で、転動体と転動溝との接触部の剛性に対して、スライダ本体の両脚部の部材剛性が十分に小さくないと、調芯性が不足することとなる。
図5に、動定格荷重の20%の荷重が作用したとき(一般的に運動時における実用上の上限の負荷荷重とされる)の、転動体と転動溝との接触部の変形量に対するスライダ本体の両脚部の部材変形量の比と、スライダ本体の転動溝の傾き角及び転動体と転動溝との接触部の最大面圧との関係を示す。
同図に示すように、転動体と転動溝との接触部剛性よりもスライダ本体の両脚部の部材剛性の方を小さくするに従い、「部材変形量/接触部変形量」は大きな値となる。一方で、その値が大きくなる程、同じ負荷荷重を受けてもスライダ本体両脚部の部材が変形し易くなる(つまり、スライダ本体の転動溝の傾きが大きくなる)。そのため、「ころ」に偏荷重が発生し、転動体と転動溝との接触部の面圧も大きくなる。
ここで、「ころ」に生じる偏荷重を緩和するために、脚部が開き変形する際に生じる傾き方向と逆方向に、予め転動溝に傾斜を設ける(=傾斜補正)ことは有効となる。しかし、実用範囲(動定格荷重の0〜20%)におけるスライダ本体の転動溝の傾き角の変化量が大きい場合、1種類の傾斜補正では偏荷重の発生を緩和することができない。そのため、ユーザーでの使用条件にあわせて複数種類の傾斜補正を設ける必要が生じ、生産性やコストに悪影響を及ぼす。
そこで、実用範囲において、接触部の最大面圧が上限の目安(一般的には2000MPa)を大きく超えることがなく、1種類の傾斜補正とすることができるスライダ本体の転動溝の傾き角0.004rad以下となる「部材変形量/接触部変形量」として、同図より「12以下」を得る。
図6に、転動体と転動溝との接触部変形量に対するスライダ本体の両脚部の部材変形量の比と、従来品(転動体をボールとした案内であり、部材の変形が小さい場合)に対する2軸の平行度の取付誤差許容値の大きさとの関係を示す。同図より、「部材変形量/接触部変形量」の値が小さくなるに従い取付誤差許容値において従来品との差がなくなっており(「1」に近づく)、従来品よりも取付誤差許容値が大きくなる「部材変形量/接触部変形量」として、「1.5以上」を得る。
以上より、本発明における「部材変形量/接触部変形量」の適正な値は、1.5〜12の範囲であるといえる。ここで、「剛性=荷重/変位量」であることから、本発明において、転動体と転動溝との接触部剛性よりも、スライダ本体の両脚部の部材剛性の方を小さくする際に狙うべき数値範囲は、1/12〜1/1.5となる。
次に、第一実施形態の直動案内装置1の作用・効果について説明する。
直動案内装置1によれば、図3にスライダ3(スライダ本体4)の横断面形状を示したように、スライダ3の脚部4sが、ころ12と転動溝4aとの接触部よりも大きく変形して誤差を吸収できるように薄肉とした柔構造部になっている(この例では、スライダ3の脚部4sの弾性変形量は、転動溝4aの部分での弾性変形量の約2倍(FEM解析の結果より))ので、取付け面や組付け面の精度が十分確保できない場合にあっても、その組み付け誤差を吸収することができる。
また、直動案内装置1によれば、スライダ3の脚部4sの最薄肉部Sが、脚部4sの基端部肉厚Kに対して極端に小さくなることがないように、脚部4sの基端部肉厚Kに対して、最薄肉部Sは1/2以上の厚みを持たせているので、スライダ3の脚部4sの最薄肉部Sに極端に応力が集中することを防止できる。そのため、スライダ3の脚部4s全体で極力負荷を受けることができる。これにより、低剛性の柔構造部としたスライダ3の脚部4sの弾性変形によって取付け誤差を吸収できる。そのため、大荷重作用時であってもスライダ3の脚部4sの最薄肉部Sに極端な応力集中を生じることなく負荷を受けることができる。したがって、一発破壊や繰返し疲労による破損に対して有利となる。
このように、直動案内装置1によれば、スライダ3の両脚部4sを柔構造部としているので、安価な構成としつつも、調芯性(取付け誤差吸収)と高負荷容量を両立させることが可能である。
ここで、スライダ3の脚部4sの肉厚を薄くするにつれて、スライダ3の部材の剛性が低下するため、取付け誤差吸収等の調芯性は増すものの、その一方で荷重負荷時の応力が増して部材の強度が低下する。この強度低下が著しいと、転動体としてころ12を使用して負荷容量を大きくしたにもかかわらず、脚部4sの強度の制約から高負荷容量を生かすことができなくなる。そこで、本実施形態では、スライダ3の脚部4sの基端部肉厚Kは、ころ12の直径の約2倍とすることで、調芯性と高負荷容量の両立をはかっている。
また、直動案内装置1では、薄肉としたスライダ3の両脚部4sの外側面に、転動体戻り路8の一部を形成している。これにより、従来設けていたスライダ3への戻り穴加工が不要となるため、低コストになる。
一方で、本実施形態では、転動体12に「ころ」を用いている。そのため、図3に示すように、スライダ3の脚部4sに肉厚の不均一が生じ、最薄肉部Sのエッジに応力が集中する傾向が見られる。しかし、本実施形態では、転動体12の負荷側ピッチPfと戻り側ピッチPmとを負荷側ピッチPf>戻り側ピッチPmとなるように不等としたので、スライダ3の脚部4sの最薄肉部Sの肉厚を可及的に大きくして応力集中を緩和することができる。そのため、スライダ3の部材強度を確保することができる。
ここで、本実施形態では、横断面の左右方向では負荷側ピッチPfと戻り側ピッチPmとを負荷側ピッチPf>戻り側ピッチPmとなるように不等としたが、横断面の上下方向では負荷側と戻り側でのころ位置を上下対称とした。これにより、本実施形態によれば、スライダ3の両端に装着するエンドキャップ5(あるいはリターンガイド)を共通で使用できる。また、上下の無限循環路10の経路長も同一となるため、生産性に有利であり、また設計も容易である。
また、この直動案内装置1は、図4にスライダ3(スライダ本体4)の横断面形状の要部を拡大図示したように、スライダ3の転動溝4aは、当該転動溝4aところ12とが接触する面が、脚部4sが負荷を受けて開き変形する際に生じる当該転動溝4aの傾く方向とは逆の方向に予め傾斜して設けられている(転動溝4aによる傾斜補正)ので、ころ12の片当たりが緩和され、耐久性を向上させる上で好適である。
さらに、この直動案内装置1は、転動体戻り路8の一部(外周側)を形成する循環路カバー7を後付け可能としたので、スライダ3を横置き(壁掛け姿勢)にすれば、重力によりスライダ3側に構成した転動体戻り路8上に転動体のころ12を保持できる。そのため、転動体戻り路8側から転動体12を組み込むことができる。したがって、組立が容易となり生産性を向上させる上で好適である。
また、本実施形態では、ころ12をDB接触構造で組み込んでいるので、負荷側および戻り側共に一つの保持器15、16で両溝の無限循環路10を構成することができる。そのため、DF接触構造(各脚部4sの二列の無限循環路10を転動するころ列の荷重作用線の交点が、負荷転動路9よりも幅方向で内側に存在している構造)とした場合に比べて部品点数が減る。したがって、生産性を向上させる上で一層有利となる。
特に、本実施形態では、上述した、スライダ3の転動溝4aによる傾斜補正によってころ12の片当たりを緩和して高面圧化を抑制し、さらに、転動溝2a、4aの断面方向の両端に設けたクラウニングによってエッジロードの発生を防ぐことができる。そのため、耐久性等に及ぼす悪影響を著しく低減することができる。これにより、取り付け誤差が大きく且つ高負荷を受ける条件下で使用しても、耐久性の大きな低下を招くことがない。したがって、この直動案内装置1によれば、調芯性(取付誤差吸収)と高負荷容量を両立させる上で特に好適である。
また、本実施形態の案内レール2の転動溝2aは、生産コストを抑えることができる転造加工で作られているが、その転造加工による転動溝2aの溝幅の変動もスライダ3の低剛性とした脚部4sの弾性変形によって吸収できるので、案内レール2とスライダ3間に介装される負荷転動体12との隙間を、案内レール2の溝幅が最小値の時に零とし、案内レール2の溝幅が最大値に変動した場合であってもスライダ3の脚部4sが弾性変形して過大予圧となることを回避することができる。
その際、案内レール2の転動溝2aの溝幅(最小値)に、その溝幅の変動分以上の差巾を盛り込んでスライダ3の転動溝4aの溝幅とすることによって、転動体となるころ径のゲージサイズを変えることなく隙間を零とすることができる。そのため、複数のゲージサイズを準備する必要がない。したがって、一層安価で生産性よく直動案内装置1を製作できる。さらに、案内レール2とスライダ3間に介装される負荷転動体12との隙間が大きくなることによる異音や騒音、振動の発生を防止または抑制することができる。
以上説明したように、この直動案内装置1によれば、安価な構成としつつも、調芯性(取付誤差吸収)と高負荷容量を両立させることができる。なお、本発明に係る直動案内装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、転動体12が「ころ」である例で説明したが、これに限らず、転動体12をボールとして構成してもよい。しかし、転動体が「ころ」であれば、負荷容量を大きくする上で好適である。特に、上記実施形態によれば、転動溝での「ころ」の片当りを緩和して耐久性等に及ぼす悪影響を可及的に低減することができる。そのため、調芯性と高負荷容量を両立させる上で好適である。
また、例えば上記実施形態では、スライダ3の両脚部4sを薄肉にするに際し、スライダ3の両脚部4sの外側面が、転動体12を無限循環させるための転動体戻り路8の一部を形成している例で説明したが、これに限定されず、例えば図1と異なる断面形状としてもよい。スライダ3の脚部4sの部材強度を確保しつつ、スライダ3の脚部4sの剛性を小さくすることが重要である。しかし、従来設けていたスライダ3への戻り穴加工を不要として低コストとする上では、上記実施形態のように、スライダ3の両脚部4sの外側面に、転動体12を無限循環させるための転動体戻り路8の一部を形成することは好ましい。
また、例えば上記実施形態では、横断面の左右方向では負荷側ピッチPfと戻り側ピッチPmとを負荷側ピッチPf>戻り側ピッチPmとなるように不等とした例で説明したが、これに限らず、例えば図7に示すDB接触構造のように、負荷側ピッチPf<戻り側ピッチPmとすることもできる。しかし、スライダ3の脚部4sの最薄肉部の肉厚を、可及的に大きくして応力集中を緩和し、スライダ3の部材強度を確保する上では、横断面の左右方向では負荷側ピッチPfと戻り側ピッチPmとを負荷側ピッチPf>戻り側ピッチPm、となるように設定することが好ましい。
また、例えば上記実施形態では、「ころ」がDB接触構造によって組み込まれている例を説明したが、これに限らず、図8に例示するように、DF接触構造(各脚部の二列の転動通路を転動するころ列の荷重作用線の交点が、転動通路よりも幅方向で内側に存在している構造)としてもよい。しかし、部品点数が減るので、生産性を向上させる上では、DB接触構造を採用することは好ましい。
[第二実施形態]
図9〜14を用いて、第二実施形態の直動案内装置を説明する。
図9および10に示すように、この直動案内装置は、案内レール2とスライダ3と複数個の円筒ころ(転動体)12とを備えている。案内レール2およびスライダ3は、互いに対向配置されて円筒ころ12の転動通路を形成する転動面11,21を有する。スライダ3は、さらに、円筒ころ12の戻し通路22と、戻し通路22と転動通路とを連通させる方向転換路24(図12および図13参照)を有する。
そして、案内レール2の転動面11とスライダ3の転動面21からなる転動通路、戻し通路22、および方向転換路24で、円筒ころ12の循環経路が構成されている。この循環経路内を円筒ころ12が循環することにより、案内レール2およびスライダ3の一方が他方に対して相対的に直線運動する。
また、スライダ3は、金属製の本体210と、本体210の直動方向両端に固定される合成樹脂製のエンドキャップ220と、合成樹脂製の第1および第2のリターンガイド231,232(図12参照)と、合成樹脂製の保持器235と、合成樹脂製の戻し通路形成部材250を備えている。保持器235は、図9および10に示すように、上下の円筒ころ12の端面を支持する部材であって、直動方向に延びる略三角柱部材の両端面に突起235aが形成されている。
本体210は、図11に示すように、案内レール2の幅方向両側に配置される脚部211と、両脚部211を連結する胴部212と、からなり、脚部211の内側に転動面21が形成されている。本体210の両脚部211は、両側面間の寸法Lが胴部212の幅Wより小さく、通常の脚部211と比較すると、胴部212の側面から戻し通路22の中心付近の位置までの部分が切り落とされた形状である。そして、両脚部211の側面に戻し通路22の内側案内面22aが形成されている。
また、本体210の組み付け時における左右の脚部211の弾性変形量Ds (図11に二点鎖線のイメージで示す)が、円筒ころ12と転動面21との接触部での弾性変形量Dt (図11に破線のイメージで示す)の約2倍(FEM解析に基づく結果より)になっている。また、脚部211の最薄肉部の寸法Sが、基端部肉厚(胴部220との境界での厚さ)Kの1/2以上になっている。さらに、基端部肉厚Kが円筒ころ12の直径の約2倍になっている。
一方、本体210の両脚部211の直動方向(案内レールの長さ方向)両端面には、図9および10に示すように、戻し通路22の内側案内面22aを含む範囲で、略直方体状の凹部211aが形成されている。両脚部211の上下の内側案内面22aの間には、直動方向で離れた2箇所に雌ねじ211cが形成されている。
戻し通路形成部材250は、本体210の両脚部211の幅方向外側に配置される側部材251と、両脚部211の凹部211aに嵌まる端部材252とからなる。側部材251には、脚部211の上下の内側案内面22aと対向して戻し通路22を形成する上下の外側案内面22bが形成されている。側部材251の上下の外側案内面22bの間に、雌ねじ211cに対応するボルト挿入穴251cが形成されている。
戻し通路形成部材250は、側部材251を両脚部211の幅方向外側に配置し、両端部材252を両脚部211の凹部211aに嵌めた状態で、ボルト挿入穴251cからボルト14を挿入し、ボルト14の先端雄ねじを本体210の雌ねじ211cに螺合することで、本体210に固定される。
端部材252には、戻し通路22の端部をなす穴252aが形成されている。端部材252の穴252aは、側部材251の外側案内面22bから連続する部分と、脚部211の内側案内面22aに接続する部分とからなる。穴252aの外側案内面22bから連続する部分の周縁部には、断面が三角形でスライダ幅方向外側が斜面である突起26が形成されている。穴252aの内側案内面22aに接続する部分の周縁部には、斜面状の切欠き面27が形成されている。
エンドキャップ220は、図12に示すように、案内レール2の幅方向両側に配置される脚部221と、両脚部221と直交する方向に延びて両脚部221を連結する胴部222とからなる。
両脚部221の本体210側の面に、第1〜第3の凹部221a〜221cが形成されている。第3の凹部221cの最も深い部分は、第1および第2の凹部221a,221bより深い。脚部211の本体210側の面には、また、幅方向内側部の第1の凹部221aと第3の凹部221cとの間に、保持器235の突起235aが嵌まる凹部221dが形成されている。
また、エンドキャップ220の胴部222の中央部に、給油口222aが形成されている。さらに、エンドキャップ220の本体210側の面に、給油口222aから凹部221a,221cに向かう給油溝223が形成されている。
図12の右側の脚部221は、第1および第2のリターンガイド231,232が取り付けられた後の状態を、左側の脚部221は、第1および第2のリターンガイド231,232が取り付けられる前の状態を示している。
図12および11に示すように、エンドキャップ220の第1〜第3の凹部221a〜221cと第1および第2のリターンガイド231,232により、エンドキャップ220の両脚部221に上下二段の方向転換路24が形成されている。すなわち、第1〜第3の凹部221a〜221cの底面が、方向転換路24の外側案内面となっている。
また、第1のリターンガイド231は、第3の凹部221cの底面(外側案内面)と対向して、下側の方向転換路24を形成する内側案内面231bを有する。第2のリターンガイド232は、第1および第2の凹部221a,221bの底面(外側案内面)と対向して、上側の方向転換路24を形成する内側案内面232bを有する。
さらに、エンドキャップ220の脚部221およびリターンガイド231,232の本体210側の面に、エンドキャップ220の幅方向外側においては、戻し通路形成部材250の突起26の斜面を受ける斜面状の切欠き面28が形成されている。エンドキャップ220の幅方向内側においては、断面が三角形でスライダ幅方向内側が斜面である突起29が形成されている。戻し通路形成部材250の斜面状の切欠き面27は、この突起29の斜面を受ける。
図13は、戻し通路形成部材250を取り付けた本体210に、リターンガイド231,232を取り付けたエンドキャップ220を固定した状態の、方向転換路24と戻し通路22の境界部分を示す断面図である。図13において、通路形成部材250および本体210は図10のA−A断面図およびB−B断面図に相当し、リターンガイド232,231およびエンドキャップ220は図12のA−A断面図またはB−B断面図に相当する。
図13に示すように、戻し通路22および方向転換路24のスライダ幅方向外側で円筒ころ12を案内する外側案内部(戻し通路22の外側案内面22bとエンドキャップ220の凹部221b,221c)では、戻し通路形成部材250(戻し通路22を形成する部品)のエンドキャップ220およびリターンガイド231,232(方向転換路24を形成する部品)との境界面に、斜面を有する突起26が形成され、エンドキャップ220に、突起26を受ける斜面状の切欠き面28が形成されている。また、突起26と切欠き面28との間に隙間30aが設けてある。
戻し通路22および方向転換路24のスライダ幅方向内側で円筒ころ12を案内する内側案内部(戻し通路22の内側案内面22aとリターンガイド232の内側案内面231b,232b)では、リターンガイド231,232(方向転換路を形成する部品)の戻し通路形成部材250(戻し通路22を形成する部品)との境界面に、斜面を有する突起29が形成され、戻し通路形成部材250(戻し通路22を形成する部品)に、突起29を受ける斜面状の切欠き面27が形成されている。また、突起29と切欠き面27との間に隙間30bが設けてある。
この実施形態の直動案内装置によれば、前述のように、図11に示すDsがDtの約2倍になっていることにより、取付面や組み付け面の精度が十分確保できない場合に、脚部211が円筒ころ12と転動面21との接触部よりも大きく変形して誤差を吸収することができる。また、最薄肉部の寸法Sが基端部肉厚Kの1/2以上になっていることにより、脚部211の最薄肉部に極端な応力集中が生じることが防止され、極力、脚部211全体で負荷を受けることができる。
したがって、この実施形態の直動案内装置によれば、低剛性とした脚部211の変形で取付誤差が吸収できるとともに、大荷重作用時であっても、脚部211の最薄肉部に極端な応力集中が生じることなく負荷を受けることができるため、一発破壊や繰返し疲労による破損が防止できる。
また、スライダ3の本体210の脚部211の厚さを薄くすればするほど、脚部211の剛性が低下し、取付け誤差吸収等の調芯性が増すという点では有利であるが、荷重負荷時の応力が増して脚部211の強度が低下するという点で不利になる。この強度低下が著しいと、転動体として円筒ころ12を使用することで転動体部での負荷容量を大きくしたにもかかわらず、高負荷容量が実現できなくなる。すなわち、直動案内装置の高負荷容量化が、低剛性とした脚部211の強度確保に制約される。
これに対して、この実施形態の直動案内装置では、脚部211の基端部肉厚Kを、円筒ころ12の直径の約2倍とすることで、本体210の強度低下を抑え、調芯性と高負荷容量の両立を図っている。
したがって、この実施形態の直動案内装置によれば、取付け誤差吸収等の調芯性を有すると共に、低剛性とした脚部211の強度確保のための負荷容量の制約を受けることなく、高負荷容量を実現することができる。また、スライダ本体210の両脚部211を柔構造部としているので、長尺な案内レール2に柔構造部を設けた場合と比較して安価に製造できる。
さらに、この実施形態の直動案内装置によれば、高負荷作用時に、スライダ本体210の脚部211が図13の状態から大きく変形し、図14に示すように、脚部211の開き変形量(移動量d)が、通常の転動体の遊び量(0.1〜0.2mm)の2倍を超える大きさになった場合には、戻し通路形成部材250に形成された突起26が撓み変形し、この突起26をエンドキャップ220に形成された切欠き面28が受ける。これとともに、戻し通路形成部材250の切欠き面27にリターンガイド231,232の突起29が接触して、突起29が撓み変形する。図14において二点鎖線は図13の状態を示す。
このようにして、エンドキャップ220とリターンガイド231,232(方向転換路を形成する部品)が、高負荷作用時に生じたスライダ本体の脚部211の変形に追従することで、方向転換路24内に段差が生じないようにできる。これにより、エンドキャップ220およびリターンガイド231,232と戻し通路形成部材250との間で、円筒ころ12が円滑に移動するため、作動性の悪化や騒音の発生および早期破損が生じない。
また、隙間30b,31aの存在により、切欠き面27,28に過大な負荷を生じさせずに突起29,26を弾性変形させることができるため、隙間30b,31aがない場合と比較して突起29,26の耐久性が向上する。
したがって、この実施形態の直動案内装置によれば、調芯性と高負荷容量が両立されるとともに、良好な作動性および耐久性が得られる。
[第三実施形態]
図15を用いて、第三実施形態の直動案内装置を説明する。
この実施形態の直動案内装置は、図15に示すように、エンドキャップ220の脚部211の側面にスリット224が形成されている。また、通路形成部材250の突起26とエンドキャップ220の切欠き面28が接触していて、両者の間に隙間がない。これ以外の点は第二実施形態の直動案内装置と同じである。
よって、高負荷作用時に、スライダ本体210の脚部211が図15の状態から大きく変形し、図14に示すように、脚部211の開き変形量(移動量d)が、通常の転動体の遊び量(0.1〜0.2mm)の2倍を超える大きさになった場合には、戻し通路形成部材250に形成された突起26が撓み変形する。
この突起26の撓み変形にエンドキャップ220の切欠き面28が追従するとともに、エンドキャップ220がスリット224の位置で弾性変形する。これとともに、戻し通路形成部材250の切欠き面27にリターンガイド231,232の突起29が接触して、突起29が撓み変形する。
したがって、この実施形態の直動案内装置によれば、第二実施形態の直動案内装置と同様の効果が得られるとともに、第二実施形態の直動案内装置と比較して、合成樹脂製の突起26の耐久性が高いものとなる。
[第四実施形態]
図16〜19を用いて、第四実施形態の直動案内装置を説明する。
この実施形態の直動案内装置は、スライダの構成(特に、通路形成部材)を除いて第二実施形態の直動案内装置と同じである。
図16および17に示すように、この実施形態の直動案内装置において、スライダ3Aは、金属製の本体210Aと、本体210Aの直動方向両端に固定される合成樹脂製のエンドキャップ220Aと、第1および第2のリターンガイド231A,232A(図18参照)と、合成樹脂製の戻し通路形成部材250Aを備えている。
本体210Aは、直動方向端面に凹部211aを有さず、戻し通路22を形成する内側案内面22aの開口端が面取りされている。これ以外は第二実施形態の本体210と同じである。
戻し通路形成部材250Aは、本体210Aの両脚部211の幅方向外側に配置される部材であって、脚部211の上下の内側案内面22aと対向して戻し通路22を形成する上下の外側案内面22bが形成されている。戻し通路形成部材250Aの上下の外側案内面22bの間に、雌ねじ211cに対応するボルト挿入穴250cが形成されている。戻し通路形成部材250Aの端面253の外側案内面22bの周縁部には、斜面を有する突起26が形成されている。
戻し通路形成部材250Aは、両脚部211の幅方向外側に配置してボルト挿入穴250cからボルトを挿入し、ボルト先端を本体210の雌ねじ211cに螺合することで、本体210Aに固定される。
図18に示すように、この実施形態のエンドキャップ220Aは、突起29を有さない点と、戻し通路形成部材250Aの端部を嵌める切欠き部221eが形成されている点を除いて、第二実施形態のエンドキャップ220と同じである。また、第1および第2のリターンガイド231A,232Aは、突起29を有さない点を除いて、第二実施形態のリターンガイド231,232と同じである。
図19は、通路形成部材250Aを取り付けた本体210Aに、リターンガイド231A,232Aを取り付けたエンドキャップ220Aを固定した状態の、方向転換路24と戻し通路22の境界部分を示す断面図である。図19において、通路形成部材250Aおよび本体210Aは図17のA−A断面図およびB−B断面図に相当し、リターンガイド232A,231Aおよびエンドキャップ220Aは図18のA−A断面図またはB−B断面図に相当する。
図19に示すように、戻し通路22および方向転換路24のスライダ幅方向外側で円筒ころ12を案内する外側案内部(戻し通路22の外側案内面22bとエンドキャップ220Aの凹部221b,221c)では、戻し通路形成部材250A(戻し通路22を形成する部品)のエンドキャップ220A(方向転換路24を形成する部品)との境界面に、斜面を有する突起26が形成され、エンドキャップ220Aに、突起26を受ける斜面状の切欠き面28が形成されている。また、突起26と切欠き面28との間に隙間30aが設けてある。
また、戻し通路22および方向転換路24のスライダ幅方向内側で円筒ころ12を案内する内側案内部(戻し通路22の内側案内面22aとリターンガイド232Aの内側案内面231b,232b)では、本体210Aとリターンガイド231A,232Aとの間に、本体210Aに形成された内側案内面22aの面取り部27Aが存在する。本体210Aの面取り部27Aの位置は、通路形成部材250Aの突起26の先端位置から円筒ころ12の直径に相当する寸法以上離れている。
よって、高負荷作用時に、スライダ本体210Aの脚部211Aが図19の状態から大きく変形し、図14と同様に、脚部211Aの開き変形量(移動量d)が、通常の転動体の遊び量(0.1〜0.2mm)の2倍を超える大きさになった場合には、外側案内部では、第二実施形態と同様に、戻し通路形成部材250Aに形成された突起26が撓み変形し、この突起26をエンドキャップ220Aに形成された切欠き面28が受ける。内側案内部では、面取り部27Aの斜面が、リターンガイド231A,232Aと本体210Aの脚部211Aとの間を接続する。
このようにして、エンドキャップ220Aとリターンガイド231A,232A(方向転換路を形成する部品)が、高負荷作用時に生じたスライダ本体の脚部211の変形に追従することで、方向転換路24内に段差が生じないようにできる。これにより、エンドキャップ220およびリターンガイド231,232と戻し通路形成部材250Aとの間で、円筒ころ12が円滑に移動するため、作動性の悪化や騒音の発生および早期破損が生じない。
この実施形態の直動案内装置では、第二実施形態の戻し通路形成部材250よりも簡単な構造の戻し通路形成部材250Aを使用し、金属製の本体210Aの端面に凹部212dを形成する必要がない。よって、この実施形態の直動案内装置は、第二実施形態の直動案内装置と同様の効果が得られるとともに、第二実施形態の直動案内装置よりも安価に製造することができる。
上述したように、本発明によれば、案内レールを柔構造にする特許文献1の技術とは異なる技術によって、安価な構成としつつも、調芯性(取付け誤差の吸収)と高負荷容量を両立させ得る直動案内装置を提供することができる。
1 直動案内装置
2 案内レール
3 スライダ
4 スライダ本体
4s 脚部
5 エンドキャップ
6 サイドシール
7 循環路カバー
8 転動体戻り路
9 負荷転動路
10 無限循環路
12 ころ、円筒ころ(転動体)
13 転動体案内コマ
14 循環路カバー固定ねじ
15,16 保持器
22 戻し通路
22a 戻し通路の内側案内面
22b 戻し通路の外側案内面
24 方向転換路
210 本体
210A 本体
211 本体の脚部
211a 凹部
211c 雌ねじ
212 胴部
220 エンドキャップ
220A エンドキャップ
221 エンドキャップの脚部
222 エンドキャップの胴部
221a〜221c 第1〜第3の凹部
221e 切欠き部
222a 給油口
223 給油溝
231b,232b 内側案内面
231 第1のリターンガイド
231A 第1のリターンガイド
232 第2のリターンガイド
232A 第2のリターンガイド
250 戻し通路形成部材
250A 戻し通路形成部材
251 側部材
251c ボルト挿入穴
252 端部材
252a 戻し通路の端部をなす穴
26 斜面を有する突起
27 斜面状の切欠き面
27A 面取り部
28 斜面状の切欠き面
29 斜面を有する突起

Claims (3)

  1. 案内レールとスライダと複数個の転動体とを備え、
    案内レールおよびスライダは、互いに対向配置されて転動体の転動通路を形成する転動面を有し、
    スライダは、さらに、転動体の戻し通路と、前記戻し通路と前記転動通路とを連通させる方向転換路を有し、前記転動通路、戻し通路、および方向転換路で転動体の循環経路が構成され、この循環経路内を転動体が循環することにより、案内レールおよびスライダの一方が他方に対して相対的に直動する直動案内装置であって、
    前記スライダは、(1)案内レールの幅方向両側に配置される脚部と、両脚部を連結する胴部と、からなり、前記脚部の内側に転動面が形成されている本体、(2)前記本体の直動方向両端に固定され、前記方向転換路を形成する外側案内面を有するエンドキャップ、および(3)前記方向転換路を形成する内側案内面を有するリターンガイドを備え、
    前記スライダの本体は、前記転動体と前記転動面との接触部の剛性よりも前記脚部の部材剛性の方が小さく、
    (4)前記戻し通路および方向転換路のスライダ幅方向外側で転動体を案内する外側案内部では、前記戻し通路を形成する部品の前記方向転換路を形成する部品との境界面の外側案内面の周縁部に、断面が三角形でスライダ幅方向外側が斜面である突起が形成され、前記方向転換路を形成する部品に、前記突起の斜面を受ける斜面状の切欠き面が形成されていること、および(5)前記戻し通路および方向転換路のスライダ幅方向内側で転動体を案内する内側案内部では、前記方向転換路を形成する部品の前記戻し通路を形成する部品との境界面の内側案内面の周縁部に、断面が三角形でスライダ幅方向内側が斜面である突起が形成され、前記戻し通路を形成する部品に、前記突起の斜面を受ける斜面状の切欠き面が形成されていることの少なくともいずれかを有することを特徴とする直動案内装置。
  2. 前記本体は、金属製で、前記脚部の側面に戻し通路の内側案内面を有し、前記スライダの幅方向外側部分は、前記本体とは別体の、少なくとも一部が合成樹脂製で、戻し通路の外側案内面を有する戻し通路形成部材で形成されている請求項1に記載の直動案内装置。
  3. 前記構成(4)の前記突起が前記戻し通路形成部材に合成樹脂で一体に形成されている請求項2に記載の直動案内装置。
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