JP6118779B6 - リニアボールガイドウエー - Google Patents
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Description
本発明は、リニア駆動装置に関し、より詳しくは、高い圧下剛性を有するリニア伝動装置に関する。
リニアボールガイドウエーは重要なリニア伝動装置であり、高効率及び高精度の伝動特性を具備し、様々な運搬機械に運用されている。リニアボールガイドウエーを選ぶ上で重要なのは、許容可能な静定格荷重及び剛性であり、特に圧下方向の静定格荷重及び剛性が重要である。
一般的なリニアボールガイドウエーが許容可能な静定格荷重の数値とボールの列数及びボール径とは2乗に正比例するため、業界ではボール径或いはボールの列数を増加させる方法で静定格荷重能力を高めている。但し、一般的なリニアボールガイドウエーの設計上特に圧下方向の静定格荷重及び剛性が強化されるわけではなく、圧下方向の静定格荷重及び剛性は低いままである。
一般的なリニアボールガイドウエーが許容可能な静定格荷重の数値とボールの列数及びボール径とは2乗に正比例するため、業界ではボール径或いはボールの列数を増加させる方法で静定格荷重能力を高めている。但し、一般的なリニアボールガイドウエーの設計上特に圧下方向の静定格荷重及び剛性が強化されるわけではなく、圧下方向の静定格荷重及び剛性は低いままである。
しかしながら、前述した従来のリニア駆動装置では、例えば、特許文献1に示すリニアボールガイドウエー10は従来の技術により圧下方向の静定格荷重及び剛性が強化されている。ガイドウエー12に滑動するように覆設されるスライドブロック11を備え、且つガイドウエー12とスライドブロック11との間には四列のボール13が設置され、リニアボールガイドウエー10のボール13の列数を一般的な二列から四列に増加させている。この内の二列はガイドウエー12の上面に位置され、他の二列はガイドウエー12の両側にそれぞれ位置される。ボール13の列数を増加させることでリニアボールガイドウエー10が許容できる静定格荷重を高める。
しかし、リニアボールガイドウエー10の四列のボール13の配置方式では、ガイドウエー12の上面に位置する二列のボール13は圧下の負荷のみを許容できるが、横方向の負荷には全く耐えられず、両側に位置される二列のボールも横方向の負荷は耐えられるが、圧下の負荷には全く耐えられない。総合的には、圧下及び横方向の負荷能力を全体的に高めているとは言えず、局部的に圧下方向の負荷能力を高めているが、横方向の負荷能力は好ましくない。このため負荷能力は不足し多数の機構が適用されている。
また、ガイドウエー12の上面及び側面にはボール13を納置させるための滑動溝が均しく設置されるため、ガイドウエー12の加工には一回の上方の研磨及び一回の横方向の研磨が必要であり、二回の加工工程によって加工コストが大幅に上昇すると同時に製造効率も落ち、経済効果も低いといった欠点があった。さらに、二回の加工工程の加工基準が統一されていないため、上面及び側面の滑動溝の対向する位置に誤差が生まれ、ボールガイドウエーの精度が低下した。
しかし、リニアボールガイドウエー10の四列のボール13の配置方式では、ガイドウエー12の上面に位置する二列のボール13は圧下の負荷のみを許容できるが、横方向の負荷には全く耐えられず、両側に位置される二列のボールも横方向の負荷は耐えられるが、圧下の負荷には全く耐えられない。総合的には、圧下及び横方向の負荷能力を全体的に高めているとは言えず、局部的に圧下方向の負荷能力を高めているが、横方向の負荷能力は好ましくない。このため負荷能力は不足し多数の機構が適用されている。
また、ガイドウエー12の上面及び側面にはボール13を納置させるための滑動溝が均しく設置されるため、ガイドウエー12の加工には一回の上方の研磨及び一回の横方向の研磨が必要であり、二回の加工工程によって加工コストが大幅に上昇すると同時に製造効率も落ち、経済効果も低いといった欠点があった。さらに、二回の加工工程の加工基準が統一されていないため、上面及び側面の滑動溝の対向する位置に誤差が生まれ、ボールガイドウエーの精度が低下した。
また、特許文献2に示すリニアボールガイドウエー20は同様に、ガイドウエー22に滑動するように覆設されるスライドブロック21を備える。且つ、リニアボールガイドウエー20はボール23の列数を一般的な二列から八列に増加させている(ガイドウエー22の両側にそれぞれ四列設置される)。
ガイドウエー22の滑動溝の配置は四列がガイドウエー22の上面に位置されるほか、他の四列はガイドウエー22の側面に位置され、且つガイドウエーの対向する2つの側面は底面に向けて近接する傾斜態様となる。これにより同様に、ガイドウエー22の製造には一回の上方の研磨及び一回の横方向の研磨加工が必要になり、同様に加工コストが高く、製造効率が低く、経済効果に優れず、精度が低いという欠点を有する。リニアボールガイドウエー20は設計を八列のボールにしているためサイズが大きくなり、一般的な使用要求に符合しなくなる。
ガイドウエー22の滑動溝の配置は四列がガイドウエー22の上面に位置されるほか、他の四列はガイドウエー22の側面に位置され、且つガイドウエーの対向する2つの側面は底面に向けて近接する傾斜態様となる。これにより同様に、ガイドウエー22の製造には一回の上方の研磨及び一回の横方向の研磨加工が必要になり、同様に加工コストが高く、製造効率が低く、経済効果に優れず、精度が低いという欠点を有する。リニアボールガイドウエー20は設計を八列のボールにしているためサイズが大きくなり、一般的な使用要求に符合しなくなる。
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明のリニアボールガイドウエーの提案に到った。
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明は、リニアボールガイドウエーを提供することを主目的とする。即ち、全体的に静定格荷重を強化させることで、一般的なボールガイドウエーの負荷能力を強化させる構造形態では加工工程が増えて製造効率が落ちるという欠点を改善させ、二回の加工工程の加工基準が異なるために滑動溝の対向する位置の誤差が生まれ、ボールガイドウエーの精度に問題が出ることを回避させる。また、リニアボールガイドウエーの剛性を高め、特に高い圧下剛性を有するほか、サイズを大きくさせないことで一般的な使用要求に符合するようにする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るリニアボールガイドウエーは、X方向に沿って長さが延長される長方形のブロック体構造であり、前記X方向の垂直方向はY方向及びZ方向と定義され、且つ前記Y方向は前記Z方向に垂直になるガイドウエーであって、前記ガイドウエーが前記X方向の両端の端面から見ると、全体は対称軸に対し対称に設置される構造体で、前記ガイドウエーの前記Z方向は上から順にヘッド部、頚部、及び底部と区分され、前記ヘッド部は前記底部の前記Z方向に比べて上方向になり、前記底部は前記ヘッド部の前記Z方向に比べて下方向になり、前記ヘッド部の前記Y方向の最大幅をヘッド部幅W1とし、前記頚部の前記Y方向の最小幅を頚部幅W2とし、前記底部の前記Y方向の最大幅を底部幅W3とした場合、前記頚部幅W2は前記ヘッド部幅W1及び前記底部幅W3より小さく、即ちW2<W1、W3となり、且つ前記ガイドウエーの上面を除いた対称軸の両側にはX方向に沿って3つの滑動溝がそれぞれ設置されるガイドウエーと、前記ガイドウエーに滑動するように覆設され、且つ前記ガイドウエーの各滑動溝に対向する位置に6つの滑動溝が設置されるスライドブロックと、各前記滑動溝と前記滑動溝との間に回転するように納置され、且つ各々はボール径Dを有する複数のボールと、を備えるリニアボールガイドウエーにおいて、前記ガイドウエーの前記ヘッド部にある対称軸の両側には上部滑動溝、中部滑動溝、及び下部滑動溝がそれぞれ設置され、且つ各上部滑動溝の前記ガイドウエーにある前記Z方向の位置は各中部滑動溝の前記ガイドウエーの前記Z方向の位置より高く、且つ各中部滑動溝の前記ガイドウエーにある前記Z方向の位置は各下部滑動溝の前記ガイドウエーの前記Z方向の位置より高く、各ボール及び各部滑動溝はそれぞれ法線を有する接触点を発生させ、各上部滑動溝及び各中部滑動溝の前記法線とZ方向の上方向の間の狭角は20〜70度であり、且つ各下部滑動溝の前記法線とZ方向の下方向の間の狭角は20〜70度であり、前記上部滑動溝内の2つの前記ボールの中心間のY方向に対する距離を第一ボール中心距離d1とし、前記中部滑動溝内の2つの前記ボールの中心間のY方向に対する距離を第二ボール中心距離d2とし、前記下部滑動溝内の2つの前記ボールの中心間のY方向に対する距離を夫々第二ボール中心距離d3とした場合、前記頚部幅W2は前記第二ボール中心距離d2及び第三ボール中心距離d3より小さく、即ちW2<d2、d3となると共に、前記頚部幅W2は前記第一ボール中心距離d1から1つの前記ボールのボール径Dを引いた数値より大きく、即ちW2>d1−Dとなることを特徴とする。
本発明によれば、ガイドウエーとスライドブロックとの間に設置される六列のボールにより全体的な静定格荷重を高め、同時に頚部の幅を適度に配置させてガイドウエーの剛性を維持させる。特に高い圧下剛性があり、且つ本発明では、ボールが納置される滑動溝はガイドウエーのヘッド部の両側に対称に設置され、横方向に一回研磨加工を行うのみで加工が完了するため、加工工程が簡略化されて製造効率及び経済効果が高まる。
また、二回の加工工程の加工基準が異なるために上面及び側面の滑動溝の対向に誤差が生まれ、ボールガイドウエーの精度に問題が出るのを回避させる。このほか、空間の設計及び最適化された設計により、サイズを大きくさせないことで一般的な使用要求に符合させる。
また、二回の加工工程の加工基準が異なるために上面及び側面の滑動溝の対向に誤差が生まれ、ボールガイドウエーの精度に問題が出るのを回避させる。このほか、空間の設計及び最適化された設計により、サイズを大きくさせないことで一般的な使用要求に符合させる。
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
(第1実施形態)
まず、本発明のリニアボールガイドウエーを図3〜9を参照しながら説明する。本発明のリニアボールガイドウエーは、X方向に沿って長さが延長される長方形のブロック体構造のガイドウエー30を備え、X方向に垂直になる方向はY方向及びZ方向と定義され、且つY方向はZ方向に垂直になる。ガイドウエー30はX方向の両端の端面から見ると、全体は対称軸Lに対して対称に設置される構造体となる。ガイドウエー30のZ方向はヘッド部31、頚部32、及び底部33に区分され、ヘッド部31は底部33のZ方向上に比べて上方向になり、底部33はヘッド部31のZ方向に比べて下方向になる。ヘッド部31のY方向の最大幅はヘッド部の幅W1であり、頚部32のY方向の最小幅は頚部の幅W2であり、底部33のY方向の最大幅は底部の幅W3であり、頚部の幅W2はヘッド部の幅W1及び底部の幅W3より小さい。このほか、ガイドウエー30の対称軸Lにある両側には3つの滑動溝がそれぞれ設置され、ガイドウエー30の両側の滑動溝は対称軸Lに対して対称に設置される。
本実施形態では、ガイドウエー30のヘッド部31にある対称軸Lの両側には上部滑動溝311、中部滑動溝312、及び下部滑動溝313がそれぞれ設置され、且つ各上部滑動溝311のガイドウエー30にあるZ方向の位置は各中部滑動溝312のガイドウエー30にあるZ方向の位置より高く、各中部滑動溝312のガイドウエー30にあるZ方向の位置は各下部滑動溝313のガイドウエー30にあるZ方向の位置より高い。なお、本発明の各上部滑動溝311及び各中部滑動溝312はヘッド部31の上半部に設けられ、各下部滑動溝313はヘッド部31の下半部に設けられる。
まず、本発明のリニアボールガイドウエーを図3〜9を参照しながら説明する。本発明のリニアボールガイドウエーは、X方向に沿って長さが延長される長方形のブロック体構造のガイドウエー30を備え、X方向に垂直になる方向はY方向及びZ方向と定義され、且つY方向はZ方向に垂直になる。ガイドウエー30はX方向の両端の端面から見ると、全体は対称軸Lに対して対称に設置される構造体となる。ガイドウエー30のZ方向はヘッド部31、頚部32、及び底部33に区分され、ヘッド部31は底部33のZ方向上に比べて上方向になり、底部33はヘッド部31のZ方向に比べて下方向になる。ヘッド部31のY方向の最大幅はヘッド部の幅W1であり、頚部32のY方向の最小幅は頚部の幅W2であり、底部33のY方向の最大幅は底部の幅W3であり、頚部の幅W2はヘッド部の幅W1及び底部の幅W3より小さい。このほか、ガイドウエー30の対称軸Lにある両側には3つの滑動溝がそれぞれ設置され、ガイドウエー30の両側の滑動溝は対称軸Lに対して対称に設置される。
本実施形態では、ガイドウエー30のヘッド部31にある対称軸Lの両側には上部滑動溝311、中部滑動溝312、及び下部滑動溝313がそれぞれ設置され、且つ各上部滑動溝311のガイドウエー30にあるZ方向の位置は各中部滑動溝312のガイドウエー30にあるZ方向の位置より高く、各中部滑動溝312のガイドウエー30にあるZ方向の位置は各下部滑動溝313のガイドウエー30にあるZ方向の位置より高い。なお、本発明の各上部滑動溝311及び各中部滑動溝312はヘッド部31の上半部に設けられ、各下部滑動溝313はヘッド部31の下半部に設けられる。
次に、スライドブロック40は係合間隙41を有すると共に係合間隙41によりガイドウエー30に滑動するように覆設され、且つ係合間隙41の各上部滑動溝311に対応し、各中部滑動溝312及び各下部滑動溝313の位置には6つの滑動溝411が設置される。
複数のボール50は各部滑動溝411と滑動溝311、滑動溝312、及び滑動溝313との間に回転するように納置され、各ボール50はボール径Dを有し、且つ各ボール50が各部滑動溝311、滑動溝312、及び滑動溝313内に納置されると、2つの上部滑動溝311内に納置される2つのボール50の中心のY方向にある距離は第一ボール中心距離d1となり、2つの中部滑動溝312内に納置される2つのボール50の中心のY方向にある距離は第2つのボール中心距離d2となり、2つの下部滑動溝313内に納置される2つのボール50の中心のY方向にある距離は第三ボール中心距離d3となる。頚部の幅W2は第2つのボール中心距離d2及び第三ボール中心距離d3より小さく、構造設計の需要に符合する。また、リニアボールガイドウエーの剛性及び断面積の関係で、頚部32はガイドウエー30の断面積の最小領域となり、構造の剛性に影響を与える重要な領域であり、リニアボールガイドウエーの剛性を高める。
本実施形態による設計頚部の幅W2は第一ボール中心距離d1(W2>d1)より大きく、最も好ましい剛性結果をもたらす。当然ながら、構造に特に空間に制限がある場合、頚部の幅W2を第一ボール中心距離d1から1つのボール50の直径を引いた数値(W2>d1−D)に設計すると2番目に好ましい剛性結果をもたらす。第三ボール中心距離d3を高めて下部滑動溝313及び頚部32が製造時に干渉し合うのを防ぐ。故に設計上、第三ボール中心距離d3を大きくして頚部の幅W2を第三ボール中心距離d3から1つのボールの直径を引いた数値より小さくするのがより好ましい。
複数のボール50は各部滑動溝411と滑動溝311、滑動溝312、及び滑動溝313との間に回転するように納置され、各ボール50はボール径Dを有し、且つ各ボール50が各部滑動溝311、滑動溝312、及び滑動溝313内に納置されると、2つの上部滑動溝311内に納置される2つのボール50の中心のY方向にある距離は第一ボール中心距離d1となり、2つの中部滑動溝312内に納置される2つのボール50の中心のY方向にある距離は第2つのボール中心距離d2となり、2つの下部滑動溝313内に納置される2つのボール50の中心のY方向にある距離は第三ボール中心距離d3となる。頚部の幅W2は第2つのボール中心距離d2及び第三ボール中心距離d3より小さく、構造設計の需要に符合する。また、リニアボールガイドウエーの剛性及び断面積の関係で、頚部32はガイドウエー30の断面積の最小領域となり、構造の剛性に影響を与える重要な領域であり、リニアボールガイドウエーの剛性を高める。
本実施形態による設計頚部の幅W2は第一ボール中心距離d1(W2>d1)より大きく、最も好ましい剛性結果をもたらす。当然ながら、構造に特に空間に制限がある場合、頚部の幅W2を第一ボール中心距離d1から1つのボール50の直径を引いた数値(W2>d1−D)に設計すると2番目に好ましい剛性結果をもたらす。第三ボール中心距離d3を高めて下部滑動溝313及び頚部32が製造時に干渉し合うのを防ぐ。故に設計上、第三ボール中心距離d3を大きくして頚部の幅W2を第三ボール中心距離d3から1つのボールの直径を引いた数値より小さくするのがより好ましい。
このほか、各ボール50が各部滑動溝311、滑動溝312、及び滑動溝313内に納置されると、本発明のボール50と部滑動溝311、滑動溝312、及び滑動溝313とはヘルツの接触応力(Hertz contact theory)に符合するという仮説及び定義により、ボール50と各部滑動溝311、滑動溝312、及び滑動溝313とは接触点Tをそれぞれ発生させ、ボール50と各部滑動溝311、滑動溝312、及び滑動溝313との接触面の接触点Tを通過させる法線Nを有し、各上部滑動溝311及び各中部滑動溝312のボール50の法線NとZ方向の上方向の間の狭角は接触角αと定義され、各上部滑動溝311及び各中部滑動溝312にそれぞれ接触するボール50の接触角αは20〜70度である。
製造方向を考慮すると、接触角αが20度より小さい場合、ボール50或いは各部滑動溝311、滑動溝312、及び滑動溝313の接触面は小さくなり、接触面の負荷能力が低下する。反対に、接触角αが70度より大きい場合、ボール50と各部滑動溝311、滑動溝312、及び滑動溝313とのZ方向の負荷能力が低下して本発明の目的である高い圧下剛性が得られない。
不安定な製造が引き起こす問題を回避し、本発明の目的である高い圧下剛性という特色を獲得するため、接触角αは30〜50度がより好ましい。最も好ましい設計角度は40度である。また、各ボール50、各滑動溝311、及び滑動溝312が受力した後の変形量を一致させることを考慮し、各上部滑動溝311及び各中部滑動溝312の接触角αは同値に設計されるのが好ましい。同様に、各下部滑動溝313のボール50の法線NとZ方向の下方向の間の狭角は同様に接触角αと定義され、各下部滑動溝313とボール50との接触角αは20〜70度であり、30〜50度がより好ましく、40度が最も好ましい。
製造方向を考慮すると、接触角αが20度より小さい場合、ボール50或いは各部滑動溝311、滑動溝312、及び滑動溝313の接触面は小さくなり、接触面の負荷能力が低下する。反対に、接触角αが70度より大きい場合、ボール50と各部滑動溝311、滑動溝312、及び滑動溝313とのZ方向の負荷能力が低下して本発明の目的である高い圧下剛性が得られない。
不安定な製造が引き起こす問題を回避し、本発明の目的である高い圧下剛性という特色を獲得するため、接触角αは30〜50度がより好ましい。最も好ましい設計角度は40度である。また、各ボール50、各滑動溝311、及び滑動溝312が受力した後の変形量を一致させることを考慮し、各上部滑動溝311及び各中部滑動溝312の接触角αは同値に設計されるのが好ましい。同様に、各下部滑動溝313のボール50の法線NとZ方向の下方向の間の狭角は同様に接触角αと定義され、各下部滑動溝313とボール50との接触角αは20〜70度であり、30〜50度がより好ましく、40度が最も好ましい。
以上が本発明に係るリニアボールガイドウエーの構造形態及び特徴である。本発明の各滑動溝311、滑動溝312、及び滑動溝313はガイドウエー30の両側に対称に設置され、ガイドウエー30の上方の上面には滑動溝が設けられない。このためガイドウエー30の研磨時には、図6に示すように、ガイドウエー30の両側は側面がそれぞれ研磨材Aで同時に一回研磨されるのみで加工が即完了し、上方或いは他の方向の研磨が不要であり、製造工程が簡略化され、製造効率が高まると共により高い経済効果が得られる。
また、従来の技術では二回の加工工程の加工基準が異なるため、上面及び側面の滑動溝の対向に誤差が生まれ、ボールガイドウエーの精度が低下した問題を回避させる。
また、従来の技術では二回の加工工程の加工基準が異なるため、上面及び側面の滑動溝の対向に誤差が生まれ、ボールガイドウエーの精度が低下した問題を回避させる。
さらに、本発明の静定格荷重能力については、静定格荷重の数値は各列のボールの総数量及びボールガイドウエー全体のボールの列数と正比例する。本発明は合計六列のボールを有し、一般的な二列や四列のボールガイドウエーに比較してより高い静定格荷重を有し、且つ構造の断面積も構造の剛性に影響する。
本発明ではボール50の列数を増加させると同時に特に頚部の幅W2を上述のように制限し、頚部の幅W2がボール50の列数が増加することで幅が縮小してガイドウエー30の剛性に影響を与えることがないようにする。本発明ではボール50の列数を増加させながら頚部の幅W2を維持させ、ガイドウエー30の剛性を確実に高め、製品の耐用年数を延長させる。また、特に圧下剛性を向上させる効果、及び圧下方向の静定格荷重の効果を達成させる。
本発明に係るヘッド部31の上半部には4つの滑動溝311及び滑動溝312が設けられ(両側に2つずつ滑動溝が設けられて合計4つになる)、ヘッド部31の下半部には2つの滑動溝313のみが設けられる(図4参照)。即ち、上部滑動溝311及び中部滑動溝312はヘッド部31の上半部に設けられ、下部滑動溝313はヘッド部31の下半部に設けられる。
本発明の静定格荷重が2種類の従来の製品より優れていることを示す比較データ図を図7に示す。図7の縦軸は圧下方向の静定格荷重を表し、最も左側の棒グラフAは本発明の圧下方向の静定格荷重の数値を表し、中間の棒グラフBは本発明と同一の大きさの一般的なリニアボールガイドウエーの圧下方向の静定格荷重の数値を表し、最も右側の棒グラフCは従来の圧下方向の静定格荷重が強化されたリニアボールガイドウエーの圧下方向の静定格荷重の数値を表す。
図7から分かるように、本発明の圧下方向の静定格荷重の数値は一般的なリニアボールガイドウエーよりはるかに高く、且つ従来の圧下方向の静定格荷重が強化されたリニアボールガイドウエーの静定格荷重の数値より明確に高い(在相同サイズ制限下での比較)。
本発明ではボール50の列数を増加させると同時に特に頚部の幅W2を上述のように制限し、頚部の幅W2がボール50の列数が増加することで幅が縮小してガイドウエー30の剛性に影響を与えることがないようにする。本発明ではボール50の列数を増加させながら頚部の幅W2を維持させ、ガイドウエー30の剛性を確実に高め、製品の耐用年数を延長させる。また、特に圧下剛性を向上させる効果、及び圧下方向の静定格荷重の効果を達成させる。
本発明に係るヘッド部31の上半部には4つの滑動溝311及び滑動溝312が設けられ(両側に2つずつ滑動溝が設けられて合計4つになる)、ヘッド部31の下半部には2つの滑動溝313のみが設けられる(図4参照)。即ち、上部滑動溝311及び中部滑動溝312はヘッド部31の上半部に設けられ、下部滑動溝313はヘッド部31の下半部に設けられる。
本発明の静定格荷重が2種類の従来の製品より優れていることを示す比較データ図を図7に示す。図7の縦軸は圧下方向の静定格荷重を表し、最も左側の棒グラフAは本発明の圧下方向の静定格荷重の数値を表し、中間の棒グラフBは本発明と同一の大きさの一般的なリニアボールガイドウエーの圧下方向の静定格荷重の数値を表し、最も右側の棒グラフCは従来の圧下方向の静定格荷重が強化されたリニアボールガイドウエーの圧下方向の静定格荷重の数値を表す。
図7から分かるように、本発明の圧下方向の静定格荷重の数値は一般的なリニアボールガイドウエーよりはるかに高く、且つ従来の圧下方向の静定格荷重が強化されたリニアボールガイドウエーの静定格荷重の数値より明確に高い(在相同サイズ制限下での比較)。
また、ボールガイドウエーのガイドウエーの剛性もボールの列数と正比例する。このため本発明では六列のボールを設置させており、一般的な二列や四列のボールガイドウエーに比べてより高い剛性を有する。
本発明の圧下及び横方向の剛性値が従来の製品よりも優れていることを示す比較データ図を図8に図示する。図中の縦軸はリニアボールガイドウエーの圧下方向或いは横方向の剛性を表し、棒グラフAは本発明のリニアボールガイドウエーの剛性値を表し、棒グラフBは一般的なリニアボールガイドウエーの剛性値を表し、棒グラフCは従来の圧下方向の剛性が強化されたリニアボールガイドウエーの剛性値を表す。
本発明の圧下方向の剛性値は同一の大きさの一般的なリニアボールガイドウエーよりはるかに高く、且つ従来の圧下方向の剛性が強化されたリニアボールガイドウエーの圧下方向の剛性値より明確に高い。また、横方向の剛性値から評価すると、本発明の横方向の剛性値は同一の大きさの一般的なリニアボールガイドウエーよりはるかに高いのみならず、従来の圧下方向の剛性が強化されたリニアボールガイドウエーの剛性値よりも高い(同一サイズに制限しての比較)。
本発明の圧下及び横方向の剛性値が従来の製品よりも優れていることを示す比較データ図を図8に図示する。図中の縦軸はリニアボールガイドウエーの圧下方向或いは横方向の剛性を表し、棒グラフAは本発明のリニアボールガイドウエーの剛性値を表し、棒グラフBは一般的なリニアボールガイドウエーの剛性値を表し、棒グラフCは従来の圧下方向の剛性が強化されたリニアボールガイドウエーの剛性値を表す。
本発明の圧下方向の剛性値は同一の大きさの一般的なリニアボールガイドウエーよりはるかに高く、且つ従来の圧下方向の剛性が強化されたリニアボールガイドウエーの圧下方向の剛性値より明確に高い。また、横方向の剛性値から評価すると、本発明の横方向の剛性値は同一の大きさの一般的なリニアボールガイドウエーよりはるかに高いのみならず、従来の圧下方向の剛性が強化されたリニアボールガイドウエーの剛性値よりも高い(同一サイズに制限しての比較)。
さらに、本発明では、各ボール50と滑動溝312の接触角αの角度を20〜70度にし、本発明の接触角αの改変と圧下及び横方向の静定格荷重のデータ図を図9に示す。
図9の縦軸はリニアボールガイドウエーの静定格荷重を表し、実線(三角形のデータ点)は圧下方向の静定格荷重を表し、破線(円形のデータ点)は横方向の静定格荷重を表す。接触角αの角度が小さくなると圧下方向の静定格荷重は上昇し、但し相対的に横方向の静定格荷重が大幅に低下する。図9は、接触角αの角度が20度より小さくなると、横方向の負荷の静定格荷重が持続的に低下していることを示し、圧下方向の静定格荷重の上昇効果は低下する。同様に、接触角αの角度が70度より大きくなると、圧下方向の静定格荷重が持続的に低下し、横方向の負荷の静定格荷重が上昇する効果も小さくなる。接触角αの角度が20度より小さいか、或いは70度より大きい場合、静定格荷重は理想通りに増加せず、反対に他の方向の静定格荷重が明確に減少する。
一般的な運搬装置ではリニアボールガイドウエーに対して圧下方向及び横方向の静定格荷重を兼ね備えるように要求しているため、接触角αの角度は20〜70度に設計するのが好ましい。また、図9に示す曲線から見ると、接触角αが50度の場合、圧下方向の静定格荷重は横方向の静定格荷重にほぼ等しい。本発明の圧下の剛性を高める目標に照らし、接触角αは50度より小さくして圧下方向の静定格荷重が横方向の静定格荷重より大きくなるようにするのがより好ましい。
さらに、横方向の静定格荷重の曲線から見ると、接触角αの角度が30度の場合、横方向の静定格荷重の数値は横方向の静定格荷重の最大値の半分以上に達し、即ち相当な横方向の静定格荷重を有していると言える。よって、接触角αの角度を30度より大きくして横方向の静定格荷重の効果を達成させる。接触角αの角度を30度より大きく設計するのがより好ましく、即ち接触角αの角度は30〜50度が好ましい。最も好ましい実施形態では接触角αを40度にする。この状態では圧下方向の静定格荷重は横方向の静定格荷重より明確に高く、圧下負荷能力を高め、且つ良好な横方向の負荷能力も有し、高い圧下剛性の特性を提供し、圧下負荷に対する高い要求に応える。
図9の縦軸はリニアボールガイドウエーの静定格荷重を表し、実線(三角形のデータ点)は圧下方向の静定格荷重を表し、破線(円形のデータ点)は横方向の静定格荷重を表す。接触角αの角度が小さくなると圧下方向の静定格荷重は上昇し、但し相対的に横方向の静定格荷重が大幅に低下する。図9は、接触角αの角度が20度より小さくなると、横方向の負荷の静定格荷重が持続的に低下していることを示し、圧下方向の静定格荷重の上昇効果は低下する。同様に、接触角αの角度が70度より大きくなると、圧下方向の静定格荷重が持続的に低下し、横方向の負荷の静定格荷重が上昇する効果も小さくなる。接触角αの角度が20度より小さいか、或いは70度より大きい場合、静定格荷重は理想通りに増加せず、反対に他の方向の静定格荷重が明確に減少する。
一般的な運搬装置ではリニアボールガイドウエーに対して圧下方向及び横方向の静定格荷重を兼ね備えるように要求しているため、接触角αの角度は20〜70度に設計するのが好ましい。また、図9に示す曲線から見ると、接触角αが50度の場合、圧下方向の静定格荷重は横方向の静定格荷重にほぼ等しい。本発明の圧下の剛性を高める目標に照らし、接触角αは50度より小さくして圧下方向の静定格荷重が横方向の静定格荷重より大きくなるようにするのがより好ましい。
さらに、横方向の静定格荷重の曲線から見ると、接触角αの角度が30度の場合、横方向の静定格荷重の数値は横方向の静定格荷重の最大値の半分以上に達し、即ち相当な横方向の静定格荷重を有していると言える。よって、接触角αの角度を30度より大きくして横方向の静定格荷重の効果を達成させる。接触角αの角度を30度より大きく設計するのがより好ましく、即ち接触角αの角度は30〜50度が好ましい。最も好ましい実施形態では接触角αを40度にする。この状態では圧下方向の静定格荷重は横方向の静定格荷重より明確に高く、圧下負荷能力を高め、且つ良好な横方向の負荷能力も有し、高い圧下剛性の特性を提供し、圧下負荷に対する高い要求に応える。
上述の実施形態は本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当該技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とし、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、後述の請求項に含まれるものとする。
10 リニアボールガイドウエー
11 スライドブロック
12 ガイドウエー
13 ボール
20 リニアボールガイドウエー
21 スライドブロック
22 ガイドウエー
23 ボール
30 ガイドウエー
31 ヘッド部
311 上部滑動溝
312 中部滑動溝
313 下部滑動溝
32 頚部
33 底部
40 スライドブロック
41 係合間隙
411 滑動溝
50 ボール
X X方向
Y Y方向
Z Z方向
W1 ヘッド部の幅
W2 頚部の幅
W3 底部の幅
L 対称軸
d1 第一ボール中心距離
d2 第二ボール中心距離
d3 第三ボール中心距離
T 接触点
Α 接触角
N 法線
A 側面研磨材
11 スライドブロック
12 ガイドウエー
13 ボール
20 リニアボールガイドウエー
21 スライドブロック
22 ガイドウエー
23 ボール
30 ガイドウエー
31 ヘッド部
311 上部滑動溝
312 中部滑動溝
313 下部滑動溝
32 頚部
33 底部
40 スライドブロック
41 係合間隙
411 滑動溝
50 ボール
X X方向
Y Y方向
Z Z方向
W1 ヘッド部の幅
W2 頚部の幅
W3 底部の幅
L 対称軸
d1 第一ボール中心距離
d2 第二ボール中心距離
d3 第三ボール中心距離
T 接触点
Α 接触角
N 法線
A 側面研磨材
Claims (3)
- X方向に沿って長さが延長される長方形のブロック体構造であり、前記X方向の垂直方向はY方向及びZ方向と定義され、且つ前記Y方向は前記Z方向に垂直になるガイドウエーであって、前記ガイドウエーが前記X方向の両端の端面から見ると、全体は対称軸に対し対称に設置される構造体で、前記ガイドウエーの前記Z方向は上から順にヘッド部、頚部、及び底部と区分され、前記ヘッド部は前記底部の前記Z方向に比べて上方向になり、前記底部は前記ヘッド部の前記Z方向に比べて下方向になり、前記ヘッド部の前記Y方向の最大幅をヘッド部幅W1とし、前記頚部の前記Y方向の最小幅を頚部幅W2とし、前記底部の前記Y方向の最大幅を底部幅W3とした場合、前記頚部幅W2は前記ヘッド部幅W1及び前記底部幅W3より小さく、即ちW2<W1、W3となり、且つ前記ガイドウエーの上面を除いた対称軸の両側にはX方向に沿って3つの滑動溝がそれぞれ設置されるガイドウエーと、
前記ガイドウエーに滑動するように覆設され、且つ前記ガイドウエーの各滑動溝に対向する位置に6つの滑動溝が設置されるスライドブロックと、
各前記滑動溝と前記滑動溝との間に回転するように納置され、且つ各々はボール径Dを有する複数のボールと、
を備えるリニアボールガイドウエーにおいて、
前記ガイドウエーの前記ヘッド部にある対称軸の両側には上部滑動溝、中部滑動溝、及び下部滑動溝がそれぞれ設置され、且つ各上部滑動溝の前記ガイドウエーにある前記Z方向の位置は各中部滑動溝の前記ガイドウエーの前記Z方向の位置より高く、且つ各中部滑動溝の前記ガイドウエーにある前記Z方向の位置は各下部滑動溝の前記ガイドウエーの前記Z方向の位置より高く、
各ボール及び各部滑動溝はそれぞれ法線を有する接触点を発生させ、各上部滑動溝及び各中部滑動溝の前記法線とZ方向の上方向の間の狭角は20〜70度であり、且つ各下部滑動溝の前記法線とZ方向の下方向の間の狭角は20〜70度であり、
前記上部滑動溝内の2つの前記ボールの中心間のY方向に対する距離を第一ボール中心距離d1とし、前記中部滑動溝内の2つの前記ボールの中心間のY方向に対する距離を第二ボール中心距離d2とし、前記下部滑動溝内の2つの前記ボールの中心間のY方向に対する距離を夫々第二ボール中心距離d3とした場合、前記頚部幅W2は前記第二ボール中心距離d2及び第三ボール中心距離d3より小さく、即ちW2<d2、d3となると共に、前記頚部幅W2は前記第一ボール中心距離d1から1つの前記ボールのボール径Dを引いた数値より大きく、即ちW2>d1−Dとなることを特徴とする、
リニアボールガイドウエー。 - 各上部滑動溝及び各中部滑動溝の前記法線とZ方向の上方向の間の狭角は30〜50度であり、且つ各下部滑動溝の前記法線とZ方向の下方向の間の狭角は30〜50度であることを特徴とする、請求項1記載のリニアボールガイドウエー。
- 各上部滑動溝及び各中部滑動溝の前記法線とZ方向の上方向の間の狭角は同値であることを特徴とする、請求項1記載のリニアボールガイドウエー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014211647A JP6118779B6 (ja) | 2014-10-16 | リニアボールガイドウエー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014211647A JP6118779B6 (ja) | 2014-10-16 | リニアボールガイドウエー |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016080060A JP2016080060A (ja) | 2016-05-16 |
JP6118779B2 JP6118779B2 (ja) | 2017-04-19 |
JP6118779B6 true JP6118779B6 (ja) | 2017-07-19 |
Family
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