JP6557997B2

JP6557997B2 - 直動案内装置

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Publication number: JP6557997B2
Application number: JP2015045996A
Authority: JP
Inventors: 狩野　健司; 健司狩野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2035-03-09
Also published as: JP2016166634A

Description

本発明は、直動案内装置に関する。

従来より、直動案内装置は、長手方向に延びる転動体軌道面を有する案内レールと、案内レールの転動体軌道面に対向する転動体軌道面を有するスライダと、案内レールの転動体軌道面及びスライダの転動体軌道面の間に形成される転動体転動路内に転動自在に配された複数の転動体とを備えている。そして、スライダが転動体の転動を介して長手方向に相対移動可能に案内レールに支持されている。
ここで、案内レールは、１つの部材で構成されている場合もあるが、長尺な場合には、長手方向に一直線状に連結された複数のレール部品で構成される。

このような態様の直動案内装置においては、図１０に示すように、隣接するレール部品１２０Ａ，１２０Ｂの取付精度が好ましくない場合、それぞれの端部１２０Ａａ，１２０Ｂａ同士に段差が発生することがある。そして、隣接するレール部品１２０Ａからレール部品１２０Ｂへ転動する転動体１０３が端部１２０Ｂａに衝突して表面剥離が生じる可能性がある。その結果、表面剥離が生じた転動体が転動することによって転動面に応力が集中し、直動案内装置としての耐久性が低下する可能性があった。

そこで、レール部品１２０Ａとレール部品１２０Ｂとの継ぎ部で転動体１０３が落ち込むことによる応力集中を防止し、転動体１０３がスムーズにレール部品１２０Ａからレール部品１２０Ｂに移動できるように構成した直動案内装置（転がり案内装置）が開示されている（特許文献１及び特許文献２参照）。

特許文献１に開示された転がり案内装置は、長手方向に沿ってローラ転走面を持つ軌道レールと、該軌道レールに相対移動自在に組み込まれた移動台と、無限循環路内を循環する複数のローラから構成され、軌道レールは複数本の軌道レール体が直列に連接された構造をなす。そして、互いに連なる軌道レール体どうしの継ぎ目がローラ転走面を転走するローラの回転軸に対して交差するように構成されている。

また、特許文献２に開示された直動案内装置は、案内レールの一端面に突起部を設けるとともに、案内レールの一端面に突起部と嵌合する穴部を設けた直動案内装置が開示されている。案内レールの端面同士を突き合わせ、突起部と穴部を嵌合することにより固定するので、複数本の案内レールを１本のレールとして精度良く固定することができるとともに、許容範囲を超える位置ずれが案内レールの端面間に発生することを防止することができる。

特開２００２−５１６２号公報特開２００５−２３３２４７号公報

しかしながら、特許文献１，２に開示された技術は、隣接するレール部品同士のずれを未然に防止するための構成であり、隣接するレール部品がそれぞれ設置された際に生じたずれに対して補償する構成について改善の余地があった。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、隣接するレール部品がずれて連結されていた場合でも、転動体の軌道を補償してスライダの移動をスムーズにして耐久性を向上させた直動案内装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための直動案内装置のある態様は、長手方向に延びる転動体軌道面を有する案内レールと、上記案内レールの転動体軌道面に対向する転動体軌道面を有するスライダと、上記案内レールの転動体軌道面及び上記スライダの転動体軌道面の間に形成される転動体転動路内に転動自在に配された複数の転動体とを備え、
上記スライダが上記転動体の転動を介して長手方向に相対移動可能に上記案内レールに支持され、
上記案内レールは、同軸かつ一直線状に配置されて連結された複数のレール部品からなり、
上記レール部品の長手方向の少なくとも一方の端部には、長手方向に沿って突出する２つの突出部を形成する１つのスリットが設けられている。

また、上記直動案内装置においては、上記スリットが、上記レール部品の上面と下面とを貫通して設けられることが好ましい。

また、上記直動案内装置においては、上記レール部品には、上記レール部品の幅方向の外側に向かって切り欠かれた第２スリットが上記スリットに連通して設けられることが好ましい。

また、上記直動案内装置においては、上記スリットが、上記レール部品の両側面を貫通して設けられることが好ましい。

また、上記直動案内装置においては、上記突出部の角部に面取り加工がされることが好ましい。

また、上記直動案内装置においては、上記角部の４５°面取り寸法が転動体の直径よりも小さいことが好ましい。

本発明によれば、隣接するレール部品がずれて連結されていた場合でも、転動体の軌道を補償してスライダの移動をスムーズにして耐久性を向上させた直動案内装置を提供することができる。

直動案内装置の第１実施形態の構成を示す斜視図である。図１の直動案内装置を長手方向から見た正面図である。直動案内装置の第１実施形態において対向する２つのレール部品の構成及び位置関係を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。直動案内装置の第１実施形態において対向する２つのレール部品の動作を示す図である。直動案内装置の第１実施形態の変形例において対向する２つのレール部品の構成及び位置関係を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。直動案内装置の第２実施形態の構成を示す平面図である。直動案内装置の第２実施形態における動作を示す要部拡大図である。直動案内装置の第３実施形態の構成を示す図である。直動案内装置の第３実施形態における動作を示す要部拡大図である。直動案内装置の従来の構成及び動作を示す側面図である。

以下、本発明に係る直動案内装置の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において参照する各図においては、同一又は相当する部分には、同一の符号を付してある。また、各実施形態の説明において「断面」と記した場合は、特に断りがない限り、長手方向に直交する平面で切断した場合の断面を意味する。さらに、各実施形態の説明における上，下，左，右等の方向を示す用語は、特に断りがない限り、説明の便宜上、図２におけるそれぞれの方向を意味するものである。

（第１実施形態）
＜構成＞
図１は、直動案内装置の第１実施形態の構成を示す斜視図である。また、図２は、図１の直動案内装置を長手方向から見た正面図（ただし、エンドキャップを省略して図示している）である。
図１に示すように、本実施形態の直動案内装置は、長手方向（ｘ方向）に延びる断面形状略四角形の案内レール１の上に、スライダ２が長手方向に相対移動可能に支持されている。

［案内レール］
案内レール１は、長手方向両端面の他に、長手方向に延びる４つの外面を有するが、上記４つの外面のうち上面１ｂと左右両側面１ａ，１ａとが交差する稜部には、長手方向に延びる断面ほぼ１／４円弧形状の凹溝からなる転動体転動溝（本発明の構成要件である転動体軌道面に相当する）１０，１０が形成されている。また、案内レール１の左右両側面１ａ，１ａの上下方向中間位置には、長手方向に延びる断面ほぼ１／２円弧形状（半円形）の凹溝からなる転動体転動溝１０，１０が形成されている。さらに、案内レール１には、上面１ｂから下面にわたって貫通する複数の取付け孔４，４が形成されている。

［スライダ］
スライダ２は、案内レール１が有する上記４つの外面のうち上面１ｂに沿う平板部７と、平板部７の左右両側部からそれぞれ下方に延び側面１ａに沿う２つの腕部６，６と、からなる。平板部７と腕部６，６とのなす角度は直角であり、スライダ２の断面形状は、案内レール１の上面１ｂ及び左右両側面１ａ，１ａに沿う形状をなしている。そして、スライダ２は、両腕部６，６の間に案内レール１を挟むようにして、案内レール１の上に相対移動可能に組み付けられている。

このようなスライダ２は、スライダ本体２Ａと、その長手方向両端部に着脱可能に取り付けられたエンドキャップ２Ｂ，２Ｂと、で構成されている。さらに、スライダ２の長手方向両端部（各エンドキャップ２Ｂの端面）には、案内レール１とスライダ２との間の隙間の開口部分のうち長手方向に向く開口部分を密封するサイドシール５，５が装着されている。さらに、スライダ２の下部には、案内レール１とスライダ２との間の隙間の開口部分のうち下方向に向く開口部分をシールするアンダーシール８が装着されている。このサイドシール５，５及びアンダーシール８により、外部から上記隙間への異物の侵入や、上記隙間から外部への潤滑剤の流出が防止されている。

さらに、スライダ本体２Ａの左右両腕部６，６の内側面の角部及び上下方向中央部には、案内レール１の転動体転動溝１０，１０，１０，１０に対向する断面ほぼ１／２円弧形状（半円形）の転動体転動溝１１，１１，１１，１１（本発明の構成要件である転動体軌道面に相当する）が形成されている。そして、案内レール１の転動体転動溝１０，１０，１０，１０とスライダ２の転動体転動溝１１，１１，１１，１１との間に、断面ほぼ円形の転動体転動路１４，１４，１４，１４が形成されていて、これらの転動体転動路１４は長手方向に延びている。なお、案内レール１及びスライダ２が備える転動体転動溝１０，１１の数は片側二列に限らず、例えば片側一列又は三列以上などであってもよい。
さらにまた、スライダ２は、スライダ本体２Ａの左右両腕部６，６の肉厚部分の上部及び下部に、転動体転動路１４と平行をなして長手方向に貫通する貫通孔からなる直線路１３，１３，１３，１３を備えている。

一方、エンドキャップ２Ｂは、例えば樹脂材料の射出成形品からなり、スライダ本体２Ａとの当接面（裏面）の左右両側に、転動体転動路１４とこれに平行な直線路１３とを連通させる半ドーナッツ状の湾曲路を上下に有している。そして、直線路１３と両端の湾曲路とで、転動体３を転動体転動路１４の終点から始点へ送り循環させる転動体戻し路が構成され（転動体戻し路は、転動体転動路１４と同数設けられている）、この転動体戻し路と転動体転動路１４とで、略環状の転動体循環路が形成されている。この略環状の転動体循環路は、案内レール１を挟んで左右両側に形成される。この転動体循環路内には、例えば鋼球からなる多数の転動体３が転動自在に装填されていて、これらの転動体３の転動を介してスライダ２が案内レール１に沿って長手方向に相対移動するようになっている。

案内レール１に組み付けられたスライダ２を案内レール１に沿って長手方向に移動させると、転動体転動路１４内に装填されている転動体３は、転動体転動路１４内を転動しつつ案内レール１に対してスライダ２と同方向に移動する。そして、転動体３が転動体転動路１４の終点に達すると、エンドキャップ２Ｂ内に備えられたタング部（すくい上げ部）によって転動体転動路１４からすくい上げられ、湾曲路へ送られる。湾曲路に入った転動体３はＵターンして直線路１３に導入され、直線路１３を通って反対側の湾曲路に至る。転動体３は、ここで再びＵターンして転動体転動路１４の始点に戻り、このような転動体循環路内の循環を無限に繰り返す。

［レール部品］
本実施形態の直動案内装置においては、図３（ａ），（ｂ）に示すように、複数の略棒状のレール部品２０Ａ，２０Ｂが、それぞれの長手方向の端面２０Ａａ，２０Ｂａを対向させつつ同軸かつ一直線状に基台（図示せず）に配置されて、一直線状の案内レール１が構成されている。

［スリット］
そして、レール部品２０Ａ，２０Ｂの長手方向の少なくとも一方の端部（端面２０Ａａ，２０Ｂａを含むことがある）には、長手方向に沿って突出する２つの突出部２２，２２を形成する１つのスリット２１が設けられている。
例えば、レール部品２０Ａの端面２０Ａａには、長手方向に沿って突出する２つの突出部２２Ａ_１，２２Ａ_２を形成する１つのスリット２１Ａが設けられている。一方、レール部品２０Ｂの端面２０Ｂａには、長手方向に沿って突出する２つの突出部２２Ｂ_１，２２Ｂ_２を形成する１つのスリット２１Ｂが設けられている。これらスリット２１Ａ，２１Ｂは、レール部品２０Ａ，２０Ｂの上面と下面とを貫通して設けられる。すなわち、レール部品２０Ａ，２０Ｂの長手方向の少なくとも一方の端部には、レール部品２０Ａ，２０Ｂの厚み方向（ｚ方向）に肉抜きされることによってスリット２１Ａ，２１Ｂがそれぞれ設けられている。

＜動作＞
図４（ａ）に示すように、本実施形態のレール部品２０Ａ（２０Ｂ）は、スリット２１Ａ（２１Ｂ）がそれぞれ設けられているため、幅方向の内側に可撓性の突出部２２Ａ（２２Ｂ）を２つずつ有している。そして、図４（ｂ）に示すように、レール部品２０Ａとレール部品２０Ｂとが幅方向（図１におけるｙ方向）にずれて設置された場合、図４（ｃ）に示すように、レール部品２０Ａの突出部２２Ｂ_１は、転動体３がレール部品２０Ｂに衝突することを契機として幅方向の内側に撓む。このとき、レール部品２０Ａとレール部品２０Ｂとの間には多少の段差があってもよい。

このように、本実施形態の直動案内装置は、可撓性の２つの突出部を形成するために１つのスリットを設けたので、隣接するレール部品がずれて連結されていた場合でも、転動体の軌道を補償し、転動体の剥離を抑えることができる。その結果、転動体に傷をつけることもなく（表面剥離の抑制）、スライダの移動をスムーズにすることができ、直動案内装置の耐久性が向上する。

（第１実施形態の変形例）
［第２スリット］
第１実施形態の変形例として、図５（ａ），（ｂ）に示すように、レール部品２０（２０Ｂ）には、そのレール部品２０Ｂの幅方向（ｙ方向）の外側に向かって切り欠かれた第２スリット２３，２３（２３Ｂ_１，２３Ｂ_２）がスリット２１（２１Ｂ）に連通して設けられてもよい。これら第２スリット２３，２３（２３Ｂ_１，２３Ｂ_２）は、スリット２１（２１Ｂ）の長手方向に沿って開口側とは反対側の角部でスリット２１（２１Ｂ）と連通して設けられることがより好ましく、長手方向を基準として所定の角度で傾斜するように切り欠かれていることがさらに好ましい。また、第２スリット２３，２３（２３Ｂ_１，２３Ｂ_２）は、レール部品２０の上面と下面とを結ぶ厚さ方向（ｚ方向）に貫通してもしなくてもよいが、レール部品２０の強度が損なわれない範囲で貫通していることが好ましい。

このように第２スリット２３が設けられることにより、突出部２２がレール部品２０の幅方向の内側に撓みやすくなり、転動体３をよりスムーズに転動させることができる。

（第２実施形態）
図６は、直動案内装置の第２実施形態の構成を示す平面図である。また、図７（ａ），（ｂ）は、直動案内装置の第２実施形態における動作を示す要部拡大図である。
なお、本実施形態の直動案内装置は、上記スリットによって形成される２つの突出部の形状が上述した第１実施形態と異なるだけであるため、第１実施形態と重複又は相当する部材等については図に同一符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、本実施形態の直動案内装置は、突出部２２の角部２４に面取り加工がされている。具体的には、レール部品２０Ａの突出部２２Ａ_１の角部２４Ａ_１と、レール部品２０Ｂの突出部２２Ｂ_２の角部２４Ｂ_２とに面取り加工がされている。面取り加工がされる突出部２２の角部は、スリット２１が形成される側（内側）の角部ではなく、レール部品２０の幅方向の外側の角部に設けられる。
なお、案内レール１を構成するレール部品２０Ａ，２０Ｂのどの角部２４に面取り加工がなされるかは、転動体３の移動する向き等に応じて適宜設定される。
このように、突出部２２の角部２４に面取り加工がされることによって、突出部２２の撓みに加えて、転動体３の突出部２２に対する衝突を可能な限り抑制できるため、転動体の表面剥離を防ぎ、直動案内装置の耐久性を向上させることができる。

また、突出部２２の角部２４に施される面取り加工は、角部２４の４５°面取り寸法が転動体の直径よりも小さく設定されることが好ましい。
例えば、角部２４の４５°面取り寸法Ｃが転動体３の直径Ｄよりも大きく設定された場合、レール部品２０Ａ上を転動した後、角部２４Ａ_１を通過（図７（ａ）参照）した転動体３が、図７（ｂ）に示すように、レール部品２０Ｂの角部２４Ｂ_１を乗り上げることができない。したがって、角部２４の４５°面取り寸法Ｃは、転動体３の直径Ｄよりも小さく設定されることが好ましい。

（第３実施形態）
図８は、直動案内装置の第３実施形態の構成を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。また、図９は、直動案内装置の第３実施形態における動作を示す要部拡大図である。なお、本実施形態の直動案内装置は、上記スリットの設置態様が上述した第１実施形態と異なるだけであるため、第１実施形態と重複又は相当する部材等については図に同一符号を付して説明を省略する。

図８に示すように、本実施形態の直動案内装置は、スリット２１が、レール部品２０の両側面を貫通して設けられている。具体的には、レール部品２０Ｃの両側面を結ぶ幅方向（ｙ方向）に下面を開口するように貫通するスリット２１Ｃがレール部品２０Ｃに設けられる。一方、レール部品２０Ｄの幅方向（ｙ方向）に下面を開口するように貫通するスリット２１Ｄがレール部品２０Ｄに設けられる。このようにスリット２１が設けられることにより、レール部品２０の上面側に突出部２２（２２Ｃ，２２Ｄ）が形成される。すなわち、レール部品２０Ｃ、２０Ｄのｙ方向に沿って下面側で肉抜きされることによって本実施形態のスリット２１Ｃ，２１Ｄがそれぞれ設けられている。

本実施形態の直動案内装置においては、図９に示すようにレール部品２０Ｃ，２０Ｄが、互いにそれぞれの厚さ方向（ｚ方向）にずれていた場合でも、スリット２１Ｃ，２１Ｄによって形成された突出部２２Ｃ，２２Ｄが下面側に撓み、転動体３をスムーズに転動させることができる。
すなわち、第１実施形態が図１におけるＦｙの力によって突出部２２を撓ませる態様であるのに対し、本実施形態は、図１におけるＦｚの力によって突出部２２を撓ませる態様である。なお、図１に示す力Ｆｙは、直動案内装置が駆動する際における転動体３が転動面１０に与える力Ｆのｙ方向の分力を表す。また、図１に示す力Ｆｚは、直動案内装置が駆動する際における転動体３が転動面１０に与える力Ｆのｚ方向の分力を表す。

以上説明したように、本発明の直動案内装置は、可撓性の２つの突出部を形成するために１つのスリットを設けたので、隣接するレール部品がずれて連結されていた場合でも、転動体の軌道を補償し、転動体の剥離を抑えることができる。その結果、スライダの移動をスムーズにすることができ、直動案内装置の耐久性が向上する。

以上、直動案内装置の実施形態について説明したが、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。

１案内レール
２スライダ
３転動体
１０転動体転動溝
１１転動体転動溝
１４転動体転動路
２０レール部品
２０Ａレール部品
２０Ｂレール部品
２０Ｃレール部品
２０Ｄレール部品
２０Ａａ端面
２０Ｂａ端面
２１スリット
２１Ａレール部品２０Ａのスリット
２１Ｂレール部品２０Ｂのスリット
２１Ｃレール部品２０Ｃのスリット
２１Ｄレール部品２０Ｄのスリット
２２Ａ_１，２２Ａ_２レール部品２０Ａの突出部
２２Ｂ_１，２２Ｂ_２レール部品２０Ｂの突出部
２２Ｃレール部品２０Ｃの突出部
２２Ｄレール部品２０Ｄの突出部
２３第２スリット
２３Ａ_１，２３Ａ_２レール部品２０Ａの第２スリット
２３Ｂ_１，２３Ｂ_２レール部品２０Ｂの第２スリット
２４角部（面取り部）
２４Ａ_１，２４Ａ_２レール部品２０Ａの角部（面取り部）
２４Ｂ_１，２４Ｂ_２レール部品２０Ｂの角部（面取り部）

Claims

長手方向に延びる転動体軌道面を有する案内レールと、前記案内レールの転動体軌道面に対向する転動体軌道面を有するスライダと、前記案内レールの転動体軌道面及び前記スライダの転動体軌道面の間に形成される転動体転動路内に転動自在に配された複数の転動体とを備え、
前記スライダが前記転動体の転動を介して長手方向に相対移動可能に前記案内レールに支持され、
前記案内レールは、同軸かつ一直線状に配置されて連結された複数のレール部品からなり、
前記レール部品の長手方向の少なくとも一方の端部には、長手方向に沿って突出する突出部を形成するスリットが前記レール部品の両側面を貫通して設けられたことを特徴とする直動案内装置。
前記突出部の角部に面取り加工がされる請求項１に記載の直動案内装置。
前記角部の４５°面取り寸法が前記転動体の直径よりも小さい請求項２に記載の直動案内装置。