JP5494850B2

JP5494850B2 - 直動装置

Info

Publication number: JP5494850B2
Application number: JP2013023596A
Authority: JP
Inventors: 利明山口; 総一郎加藤; 美典水村; 瞬森山
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2028-11-04
Also published as: JP2013083358A

Description

本発明は、案内レールの断面がＵ字状に形成された直動装置（断面がＵ字状に形成された案内レールと、そのＵ字状の凹部内に配置されたスライダと、複数個の転動体と、を有し、転動体の転動により、案内レールに対してスライダが相対的に直線運動する直動装置）に関する。

案内レールの断面がＵ字状に形成された直動装置の従来例としては、例えば特許文献１〜３に記載されたものが挙げられる。
特許文献１の直動装置（直動案内ユニット）は、断面がＵ字状に形成された案内レール（トラックレール）と、そのＵ字状の凹部内に配置されたスライダと、複数個のボールと、を有し、ボールの転動により、案内レールに対してスライダが相対的に直線運動する。案内レールは、スライダの各側面と対向配置される各袖部の内側面に、ボールの転動通路を構成する転動溝を有する。スライダは、案内レールの転動溝に対向配置されてボールの転動通路を構成する転動溝と、ボールの戻し通路と、ボールの方向転換路を有する。また、この直動装置は一対二列の転動通路を有する。

特許文献２の直動装置（テーブル移送装置）は、ねじ軸とナットを有するボールねじと、案内レールとスライダを有するリニアガイドとが一体化され、スライダにボールねじ孔（ナット）が直接形成され、案内レールの長手方向に垂直な断面は凹状（Ｕ字状）で、スライダをこの凹部に収納した状態でねじ軸の軸方向に沿って案内するものである。
この装置の案内レールは、スライダの各側面と対向配置される各袖部の内側面に、転動体の転動通路を構成する転動面を有する。スライダは、案内レールの前記転動面に対向配置されて前記転動通路を構成する転動面と、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する。転動体はボールであり、二対四列の転動通路を有し、各袖部の二列の転動通路を転動するボール列の荷重作用線の交点が、幅方向で前記転動通路より内側に存在している。

特許文献３の直動装置（直線案内装置）は、ねじ軸とナットを有するボールねじと、案内レールとスライダを有するリニアガイドとが一体化され、スライダにボールねじ孔（ナット）が直接形成され、案内レールの長手方向に垂直な断面は凹状（Ｕ字状）で、スライダをこの凹部に収納した状態でねじ軸の軸方向に沿って案内するものである。
この装置の案内レールは、スライダの各側面と対向配置される各袖部の内側面に、転動体の転動通路を構成する転動面を有する。スライダは、案内レールの前記転動面に対向配置されて前記転動通路を構成する転動面と、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する。転動体はころであり、一対二列の転動通路を有する。

特開２００７−３０９３７３号公報特開平２−２９８４４６号公報特開２０００−２９７８５３号公報

特許文献１の直動装置は、特許文献２および３の直動装置のようなボールねじ機構を有さないため、スライダおよび案内レールの取付誤差が大きいと寿命が低下するという問題点を有する。
本発明の課題は、案内レールの断面がＵ字状に形成され、ボールねじ機構を有さない直動装置の取付誤差に伴う寿命低下を防止することである。

上記課題を解決するために、本発明の一態様の直動装置は、下記の構成(1) および(2) を有する。
(1) 断面がＵ字状に形成された案内レールと、前記案内レールのＵ字状の凹部内に配置されたスライダと、複数個の転動体と、を有し、前記案内レールは、前記スライダの各側面と対向配置される各袖部の内側面に、前記転動体の転動通路を構成する転動面を有し、前記スライダは、案内レールの前記転動面に対向配置されて前記転動通路を構成する転動面と、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、前記転動体はころであり、二対四列の転動通路を有し、各袖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、幅方向で前記転動通路より内側に存在し、前記両ころ列の荷重作用線の角度は９０°より小さく、前記ころの転動により、前記案内レールに対してスライダが相対的に直線運動する。
(2) 前記案内レールの各袖部の内側面に凹部が形成され、この凹部の断面形状は開口側の底辺が底面側の底辺より大きい等脚台形であり、この台形の両脚をなす面にころの軌道面が形成され、前記スライダは、各側面から案内レールの前記凹部側に突出する凸部を有し、この凸部の先端は前記凹部内に配置され、前記凸部は前記凹部をなす台形の各脚をなす面と平行に対向する対向面を有し、前記対向面にころの転動面が形成され、前記スライダの案内レールの長手方向に延びる貫通穴は前記戻し通路のみである。

本発明の直動装置によれば、各袖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、幅方向で前記転動通路より内側に存在している（ＤＦ接触構造である）ため、前記交点が幅方向で前記転動通路より外側に存在している（ＤＢ接触構造である）場合や一対二列の転動通路を有する場合と比較して、調心性に優れる。したがって、スライダおよび案内レールの取付誤差が大きい場合でも、取付誤差に伴う寿命低下が防止される。

また、転動体としてころを用いることにより、ボールを使用した場合よりも負荷容量が大きくなる。
さらに、案内レールの断面がＵ字状であり、両袖部の内側面に転動面を有しているため、案内レールの袖部が開きやすい形状となっており、この袖部が逃げることでも取付誤差を吸収することができる。

本発明の直動装置によれば、案内レールの断面がＵ字状に形成され、ボールねじ機構を有さない直動装置の取付誤差に伴う寿命低下が防止される。

本発明の参考例に相当する直動装置を示す断面図である。本発明の一実施形態に相当する直動装置を示す断面図である。本発明の参考例に相当する直動装置を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に相当する直動装置を示す断面図である。
この直動装置は、案内レール１と、スライダ２と、ころ５とを備えている。
案内レール１の長手方向に垂直な断面は、開口側を上にしたコの字状（Ｕ字状）で、この凹部１１にスライダ２が収納されている。案内レール１には、スライダ２の各側面と対向配置される各袖部１２の内側面に、ころ５の転動通路を構成する転動面１２ａが形成されている。

スライダ２の各側面には、案内レール１の転動面１２ａと対向する位置に、転動面２２ａが形成されている。これらの対向する転動面１２ａ，２２ａが、ころ５の転動通路を構成する。この転動通路を二対四列有し、各袖部１２の二列の転動通路を転動するころ列の荷重作用線Ｌ１，Ｌ２の交点Ｃが、幅方向で転動通路の内側に存在している。交点Ｃを通る水平線ＬＣと荷重作用線Ｌ１，Ｌ２との角度（接触角）は４５°である。スライダ２には、また、戻し通路５１と方向転換路が形成されている。

案内レール１には、また、両袖部１２で挟まれた底部１３に、取付ボルトを挿入するための貫通穴１５が形成されている。貫通穴１５は、幅方向で底部１３の各袖部１２との境界位置に形成されている。案内レール１の底部１３の底面には、両貫通穴１５間に肉盗み部１６が形成されている。スライダ２の上面には、取付ボルトの先端を螺合する雌ねじ穴２５が形成されている。
この直動装置の案内レール１を、貫通穴１５を利用したボルト止めでテーブル６に固定し、スライダ２の上に、雌ねじ穴２５を利用したボルト止めでワークを固定する。そして、モータなどの駆動源を作動してスライダ２を駆動させることにより、スライダ２を案内レール１に対して軸方向に沿って移動させる。

この実施形態の直動装置によれば、各袖部１２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Ｃが、幅方向で転動通路の内側に存在している（ＤＦ接触構造）ため、調心性に優れる。したがって、スライダ２および案内レール１の取付誤差が大きい場合でも、取付誤差に伴う寿命低下が防止される。
また、案内レール１の断面がＵ字状であり、両袖部１２の内側面に転動面１２ａを有しているため、袖部１２が開きやすい形状となっており、この袖部１２が逃げることでも取付誤差を吸収することができる。

図１の直動装置では接触角を４５°として、両ころ列の荷重作用線Ｌ１，Ｌ２の角度を９０°にしているが、両ころ列の荷重作用線Ｌ１，Ｌ２の角度を９０°より小さくすると、荷重作用線Ｌ１，Ｌ２の交点Ｃが幅方向でより内側に存在するため、より高い調心性が得られる。図２は、接触角を３５°として、両ころ列の荷重作用線Ｌ１，Ｌ２の角度を７０°にした例である。図１と図２で上下のころ５の中心位置を同じにしてある。左右の交点Ｃ間の距離Ｋを比較すると、図１より図２の方が短くなっており、交点Ｃが幅方向でより内側に存在することが分かる。

また、図３に示すように、スライダ２の幅方向中央部（左右の戻し通路５１の間）に、転動面２２ａより高い位置まで凹部２６を設けると、スライダ２の剛性が低下して、このような凹部２６がない場合よりも取付誤差の影響を受けないようにできる。また、この凹部２６内に駆動源を配置することで直動装置のコンパクト化が図れる。

１案内レール
１１凹部
１２袖部
１２ａ案内レールの転動面
１３底部
１５貫通穴
１６肉盗み部
２スライダ
２２ａスライダの転動面
２５雌ねじ穴
２６凹部
５ころ
６テーブル

Claims

断面がＵ字状に形成された案内レールと、
前記案内レールのＵ字状の凹部内に配置されたスライダと、
複数個の転動体と、
を有し、
前記案内レールは、前記スライダの各側面と対向配置される各袖部の内側面に、前記転動体の転動通路を構成する転動面を有し、
前記スライダは、案内レールの前記転動面に対向配置されて前記転動通路を構成する転動面と、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、
前記転動体はころであり、二対四列の転動通路を有し、各袖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、幅方向で前記転動通路より内側に存在し、
前記両ころ列の荷重作用線の角度は９０°より小さく、
前記案内レールの各袖部の内側面に凹部が形成され、この凹部の断面形状は開口側の底辺が底面側の底辺より大きい等脚台形であり、この台形の両脚をなす面にころの軌道面が形成され、
前記スライダは、各側面から案内レールの前記凹部側に突出する凸部を有し、この凸部の先端は前記凹部内に配置され、前記凸部は前記凹部をなす台形の各脚をなす面と平行に対向する対向面を有し、前記対向面にころの転動面が形成され、
前記スライダの案内レールの長手方向に延びる貫通穴は前記戻し通路のみであり、
前記ころの転動により、前記案内レールに対してスライダが相対的に直線運動する直動装置。
前記交点を通る水平線と前記各ころ列の荷重作用線との角度が３５°である請求項１記載の直動装置。