JP5909869B2

JP5909869B2 - リニアガイド装置

Info

Publication number: JP5909869B2
Application number: JP2011099338A
Authority: JP
Inventors: 狩野　健司; 健司狩野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2031-04-27
Also published as: JP2012229771A

Description

本発明は、案内レールとスライダに転動体の転動体循環路を形成し、この転動体循環路を転動体が転動しながら循環することで案内レールに沿ってスライダが滑らかに直動するリニアガイド装置に関するものである。

このようなリニアガイド装置では、一般的に、案内レールとスライダの対向面に当該案内レールの長手に沿って転動体転動路を形成し、スライダの内部には転動体戻し路を形成し、それら転動体転動路と転動体戻し路の長手方向両端部に湾曲路を形成し、これらによって転動体の無限転動体循環路を形成し、その転動体循環路を転動体が転動しながら循環することで案内レールに沿ってスライダが滑らかに直動する。下記特許文献１では、例えば案内レールの転動体転動路の継ぎ目をシール兼潤滑部材が通過する際、当該シール潤滑部材の損傷を防止するため、継ぎ目近傍の転動体転動路を円弧形状、楕円形状、クロソイド曲線形状で形成することが記載されている。

特開２０１０−２６１４８３号公報

ところで、リニアガイド装置の転動体循環路は、直線部と曲線部で構成されるのが一般的である。曲線部は、一般的に曲率半径が一つの単一円弧で形成されているので、直線部から曲線部に侵入した転動体には移動速度による遠心力が急激に生じる。この遠心力によって転動体循環路の曲線部と転動体の間に急激に摩擦力が増大し、作動性に悪影響を及ぼす恐れがある。また、転動体がころである場合、転動体循環路の曲線部との間で生じる急激な摩擦力の増大によってころにスキューが生じ、作動性が悪化する恐れがある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、転動体循環路の曲線部での急激な摩擦力の増大を抑制し、作動性を確保することができるリニアガイド装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明のリニアガイド装置は、転動体を循環する転動体循環路が直線部と曲線部とを有するリニアガイド装置において、案内レールと、前記案内レールの長手方向に相対移動可能に上に跨架されたスライダと、前記スライダの本体の長手方向両端部に着脱可能に固着されたエンドキャップとを有し、前記案内レールに形成された転動体転動溝と前記スライダに形成された転動体転動溝とで構成された負荷転動体転動路と、前記スライダに設けられ、前記案内レールの長手方向に沿う貫通穴からなる転動体戻し路と、前記負荷転動体転動路及び前記転動体戻し路に連通し、前記エンドキャップに形成された湾曲路とにより転動体循環路が構成され、前記転動体循環路内を転動体が循環するリニアガイド装置において、前記転動体がころであり、前記負荷転動体転動路及び前記転動体戻し路のそれぞれの両端に連通する前記湾曲路が、前記負荷転動体転動路又は前記転動体戻し路の端部にそれぞれ連通する２つの曲線部とこれら２つの曲線部の間に設けられる直線部とからなり、前記２つの曲線部は、前記直線部から前記ころが移動直後に生じる遠心力を小さくするクロソイド曲線で形成されていることを特徴とするものである。
本発明のクロソイド曲線は、緩和曲線とも呼ばれ、直線部から連続する曲線部にあって、直線部に近い部分から次第に曲率が大きくなる（曲率半径が小さくなる）曲線である。

而して、本発明のリニアガイド装置によれば、転動体循環路の曲線部の少なくとも一部がクロソイド曲線で形成されているため、転動体循環路の曲線部での急激な摩擦力の増大を抑制し、作動性を確保することができる。
また、転動体循環路の曲線部のうち、少なくともころにスキューが生じやすい領域をクロソイド曲線で形成したため、ころのスキューを抑制防止して作動性を確保することができる。

本発明のリニアガイド装置の一実施形態を示す斜視図である。図１のリニアガイド装置のエンドキャップを取り外した正面図である。図１のリニアガイド装置のエンドキャップの背面図である。図１のリニアガイド装置の転動体循環路の平面図である。図５の転動体循環路の詳細説明図である。図５の転動体循環路の変形例の詳細説明図である。従来のリニアガイド装置の転動体循環路の平面図である。図７の転動体循環路の詳細説明図である。

次に、本発明のリニアガイド装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態のリニアガイド装置では、図１、図２に示すように、角形の案内レール１上に横断面形状がほぼコ字状のスライダ２が案内レール１の長手方向に相対移動可能に跨架されている。スライダ２の本体２Ａの長手方向両端部にはエンドキャップ２Ｂが着脱可能に固着されている。本実施形態の場合、案内レール１の上面１ａと両側面１ｂが交差する稜線部に、断面ほぼ１／４円弧形状の凹溝からなる第１の転動体転動溝１３が形成されると共に、案内レール１の両側面１ｂの中間位置に断面ほぼ半円形状の第２の転動体転動溝３が形成されている。第２の転動体転動溝３の溝底には、スライダ２を案内レール１に組付けない状態での転動体（ボール）Ｂの脱落を防ぐ保持器１４の逃げ溝１６が形成されている。

これに対して、スライダ２の本体２Ａの両袖部４の内側の角隅部下方に、案内レール１の第１の転動体転動溝１３に対向する断面ほぼ半円形状の第１の負荷転動体転動溝１８が形成されている。また、スライダ２の本体２Ａの両袖部４の内側面中央部には、案内レール１の第２の転動体転動溝３に対向する断面ほぼ半円形状の第２の負荷転動体転動溝１９が形成されている。前記案内レール１の第１の転動体転動溝１３とスライダ２の第１の負荷転動体転動溝１８とで第１の負荷転動体転動路２１が構成され、案内レール１の第２の転動体転動溝３とスライダ２の第２の負荷転動体転動溝１９とで第２の負荷転動体転動路２２が構成されている。

また、スライダ２の本体２Ａの袖部４の上部には、第１の負荷転動体転動溝１８と平行で案内レール１の長手方向に開設された断面円形の貫通穴からなる第１の転動体戻し路２３が形成されている。また、スライダ２の本体２Ａの袖部４の下部には、第２の負荷転動体転動溝１９と平行で案内レール１の長手方向に開設された断面円形の貫通穴からなる第２の転動体戻し路２４が形成されている。なお、図中の符号２５は、エンドキャップ２Ｂを取付けるためのねじ穴である。

エンドキャップ２Ｂは、図３に示すように、断面ほぼコ字状の合成樹脂射出成形部材である。このエンドキャップ２Ｂのスライダ当接面（裏面）２Ｂｂには、両袖部分に斜めに傾斜したほぼ半円状の上凹部３１と下凹部３２が上下に形成されると共に、夫々のほぼ半円状の凹部３１、３２の中心部を横断して半円柱状の凹溝３３が形成されている。この半円柱状の凹溝３３に、図示しない半円筒状のリターンガイドを嵌合することにより、エンドキャップ２Ｂの裏面にほぼ半ドーナツ状の湾曲路が上下二段に形成される。そのエンドキャップ２Ｂをスライダ２の本体２Ａに取付け、前記半ドーナツ状の湾曲路で、本体２Ａの第１の負荷転動体転動溝１８と第１の転動体戻し路２３を連通すると共に第２の負荷転動体転動溝１９と第２の転動体戻し路２４を連通する。

前記第１の負荷転動体転動溝１８、第１の転動体戻し路２３、及びその両端の湾曲路で第１の転動体循環路が構成され、第２の負荷転動体転動溝１９、第２の転動体戻し路２４、及びその両端の湾曲路で第２の転動体循環路が構成され、それらの経路内に多数の転動体Ｂが転動自在に挿入され、それらの転動体Ｂが転動体循環路に沿って転動することでスライダ２が案内レール１に沿って滑らかに直動する。エンドキャップ２Ｂには、スライダ２と案内レール１の間の隙間の両サイドの開口をシールするサイドシール４０が取付けられている。

図４は、前記第１及び第２の転動体循環路を模式的に表した平面図である。前記エンドキャップ２Ｂ内に形成される湾曲路は、厳密には半ドーナツ状でもないし、半円弧状でもない。この湾曲路は、例えば第１及び第２の転動体戻し路２３、２４と直線上に連続する直線部５０、この直線部５０から直交方向まで曲がる曲線部５１、前記転動体戻し路２３、２４と直交する直線部５０、その直線部５０に連続し、第１及び第２の負荷転動体転動路２１、２２に連通する曲線部５１の順に連続している。

図５には、前記エンドキャップ２Ｂ内に形成される湾曲路の詳細を示す。この湾曲路を構成する前記２つの曲線部５１はクロソイド曲線で形成されている。クロソイド曲線は、例えば直線に連続する場合、直線に近いほど曲率が小さく、即ち曲率半径が大きく、直線から遠ざかるほど曲率が大きく、即ち曲率半径が小さくなる曲線である。例えば二つの直線を接続するクロソイド曲線は、両直線に近い部分で夫々曲率が小さく、即ち曲率半径が大きく、中間部分で最も曲率が大きい、即ち曲率半径が小さい。そのため、直線路５０からクロソイド曲線で形成される曲線路５１に転動体Ｂが移動する場合、移動直後に生じる遠心力が小さく、従って摩擦力が急激にかからず、作動性を確保することができる。また、特に転動体Ｂがころである場合、曲線部５１に移動した直後の摩擦力の急激な増大を低減することができるので、ころのスキュー、即ち姿勢乱れを抑制防止することができる。

図６は、本実施形態のリニアガイド装置の変形例であり、転動体循環路の湾曲路の詳細を示すものである。この例は、エンドキャップ２Ｂには、第１及び第２の転動体戻し路２３、２４に連続する曲線部５１のみを形成し、その曲線部５１を、直線部である第１及び第２の転動体戻し路２３、２４、及び第１及び第２の負荷転動体転動路２１、２２から遠ざかるほど曲率の大きな、即ち曲率半径の小さな１つのクロソイド曲線で形成したものである。このような構成でも、曲線路５１に移動直後の転動体Ｂに生じる遠心力が小さく、従って摩擦力が急激にかからず、作動性を確保することができる。また、この例でも、転動体Ｂがころである場合のスキューを抑制防止することができる。

図７は、従来のリニアガイド装置の転動体循環路の模式的平面図である。例えば、この従来のリニアガイド装置の転動体循環路の湾曲部も、例えば第１及び第２の転動体戻し路２３、２４と直線上に連続する直線部５０、この直線部５０から直交方向まで曲がる曲線部５１、前記転動体戻し路２３、２４と直交する直線部５０、その直線部５０に連続し、第１及び第２の負荷転動体転動路２１、２２に連通する曲線部５１の順に連続している。

図８は、図７の転動体循環路の湾曲部の詳細を示す。従来のリニアガイド装置の転動体循環路の湾曲部は、曲線部５１が単一円弧で形成されている。直線部５０を移動している転動体Ｂの遠心力Ｆはむろん０であるが、その転動体Ｂが速度ｖで単一円弧Ｒで形成される曲線部５１に移動した直後に、移動速度ｖに依存する遠心力Ｆ＝ｍｖ／Ｒ²が作用する（ｍは転動体Ｂの質量）。このような急激な遠心力は、転動体Ｂと曲線部５１の外側壁との間で急激に摩擦力が増大し、作動性を悪化させる恐れがある。また、転動体Ｂがころである場合、急激な摩擦力の増大がスキュー、即ち姿勢乱れとなり、同じく作動性を悪化させる恐れがある。

本実施形態では、転動体循環路の曲線部５１をクロソイド曲線で形成することにより、急激な摩擦力の増大を抑制することができ、作動性を確保することができる。また、転動体Ｂがころである場合、転動体Ｂにスキューが生じやすい領域の曲線路５１をクロソイド曲線で形成することにより、スキューを抑制し、作動性を確保することができる。
なお、本発明のリニアガイド装置は前記実施形態に限定されるものではない。

１は案内レール
２はスライダ
３、１３は転動体転動溝
４は袖部
１４は保持器
１６は逃げ溝
１８、１９は負荷転動体転動溝
２１、２２は負荷転動体転動路
２３、２４は転動体戻し路
２５はねじ穴
３１、３２は凹部
３３は凹溝
４０はサイドシール
５０は直線部
５１は曲線部（クロソイド曲線部）
Ｂは転動体

Claims

案内レールと、前記案内レールの長手方向に相対移動可能に上に跨架されたスライダと、前記スライダの本体の長手方向両端部に着脱可能に固着されたエンドキャップとを有し、
前記案内レールに形成された転動体転動溝と前記スライダに形成された転動体転動溝とで構成された負荷転動体転動路と、
前記スライダに設けられ、前記案内レールの長手方向に沿う貫通穴からなる転動体戻し路と、
前記負荷転動体転動路及び前記転動体戻し路に連通し、前記エンドキャップに形成された湾曲路とにより転動体循環路が構成され、
前記転動体循環路内を転動体が循環するリニアガイド装置において、
前記転動体がころであり、
前記負荷転動体転動路及び前記転動体戻し路のそれぞれの両端に連通する前記湾曲路が、前記負荷転動体転動路又は前記転動体戻し路の端部にそれぞれ連通する２つの曲線部とこれら２つの曲線部の間に設けられる直線部とからなり、
前記２つの曲線部は、前記直線部から前記ころが移動直後に生じる遠心力を小さくするクロソイド曲線で形成されていることを特徴とするリニアガイド装置。