JP7259051B2 - 正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペア - Google Patents

Description

本発明は、リニアガイドレール装置の技術分野、特に正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペアに関し、機械部品の組み合わせの新しい概念であり、用途が非常に幅広く、具体的には、新しいタイプのリニアローリング機能コンポーネントである。

人類の機械工学の発展歴史は、技術進歩の歴史でもある。従来では、２つの機械部品の平面における相互運動を、ローペアガイドレールと呼ぶ（図１参照）。ローペアガイドレール運動は、静止摩擦係数が比較的に大きく、動力源の駆動出力が大きいため、運動中部品の表面が熱くなったり、摩耗したりしやすく、生産ニーズを満たすことができない。その後、絶えずに生産、実践、模索することで、二つの部品の間に転がりが現れ、即ち二つ部品の運動平面にボールやローラーを加えて転動体とするのをハイペアガイドレールと呼ぶ（図２を参照）。ハイペアガイドレール運動の動摩擦係数と静摩擦係数が小さいため、駆動出力が小さく、且つ部品の発熱や摩耗が起こりにくい。典型的なケースは、以前に使用されていたリニア運動のローペアガイドレールが普遍的にリニアローリングのハイペアガイドレールに変更されることであり、また、多くのハイペアガイドレールのメーカーが出現したことである。これにより、機械工学におけるリニア運動技術は大きな一歩を踏み出し、優れた応用効果を達成した。

更に詳しく説明すると、リニアローリングガイドレールには、ボールとローラーの２種類がある。１つは、転動体として、鋼球を使用したリニアローリングガイドレールである（図３を参照）。支えるレースウェイが点接触であるため、支える能力が低くなっている。作業の動作中に振動が発生しやすく、高い切削抵抗加工に耐えられず、これも、同様に日々高まる機械製品の使用要件に対応できない。その後、ガイドレールの形式は、転動体としてローラーを使用したリニアローラーガイドレールに進化した（図４を参照）。即ち、ガイドレールの両側に４５度に配置された４本の平面レースウェイが加工され、４列のローラーがそれらに接触している。ボールローリングガイドレールと比較して、確かにガイドレールペアの支える能力が向上した。ただし、パフォーマンスの問題が続いて発生した。スライダーの受力により、レースウェイの表面がスライダーの開口部にあり、荷重が一定値に達すると、４５度方向に水平方向の分力があり、スライダーの開口部を強制的に拡張及び変形させる。その結果、ガイドレールペアのローリング性能と耐荷重能力が大幅に低下する。特定の条件下では、転動体が運動中に滑ることさえある。スライドすると、必然的にガイドレール表面に深い抜け跡ができて廃棄される。

上記の問題を解決するために、本出願の発明者は、新しいタイプのリニアローラーローリング重荷重ガイドレールを設計した（図５を参照）。スライダーの重荷重を受けるローラーをガイドレールの上部の平面に配置し、ガイドレールの両側に２本のローラーレースウェイ平面を保ち、「正圧重荷重ローラーローリングガイドレールペア」と呼ばれる本当の意味での「重荷重」を実現する。

本発明は、現在市場におけるリニアローリングガイドレールペアの性能における不十分問題に対し、新しいタイプの重荷重、超重荷重リニアローリングガイドレールを発明及び設計し、さまざまなユーザーのより良い、より高い使用ニーズを満たすことを目的とする。

本発明の技術的解決策は、ガイドレール（１）とそれに合わせたスライダー（２）を含み、前記ガイドレール（１）の上面は、運動する重荷重物体の正圧力を受ける主な運動面であり、前記ガイドレール（１）の上面には１列のビックローラー（３）が配置されており、ガイドレール（１）の両側は、支持力のガイド面であり、２列のスモールローラー（４）がそれぞれ両側に配置されて、運動する物体の左右への偏位傾向と半径方向の回転の偏位傾向を制限し、前記スライダー（２）の２つの翼にはフランジ（５）が設けられ、３列のローラーがスライダー（２）の３つの研磨された平面に配置され、リターナー（６）を介して無限ループを実行することを含む正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペアを提供することである。

更に、仕様が４５型であるガイドレールを例にとると、前記ビックローラー（３）の直径が６ｍｍ、長さが３０ｍｍである。

更に、前記ビックローラー（３）の両端には小さな階段が設計されており、小さな階段の直径が２ｍｍ、長さが２ｍｍである。

更に、前記スモールローラー（４）の中心は垂直支持力の方向との間の角度が４５度である。

更に、前記スモールローラー（４）の直径が４．５ｍｍ、長さが６ｍｍである。

更に、前記ガイドレール（１）の主運動面溝の幅と長さが３０ｍｍであるビックローラー（３）の間に、０．１ｍｍの隙間がある。

更に、前記ガイドレール（１）の両側にある４５度夾角を持つガイド面及び上面がガイドレール削正車で１回のクランプで研削され、３本のガイドレールのレースウェイ面の真直度が一致する。

従来技術と比較して、本発明の有益な効果は、従来のローラーガイドレールスライダーの開口端にある２列のローラーを、一列の大きなローラーに併合して、ガイドレールの上部のスライダー溝内に配置して（図５を参照）、どんな状況でも大きなローラーがスライダーから外れないようにする。荷重はローラーを介して重力Ｐをガイドレールの上面に垂直に伝え、その受力がＰであり、分力が０である。図４では、ローラーローリングガイドレールの荷重は、重力Ｐをスライダーの開口部にある２列のローラーを介してガイドレール４５度方向に配置された両側のガイドレールに作用し、受力がＰ×ｓｉｎ４５°であり、スライダーには横方向の分力が存在する。ローラーローリングガイドレールの支持力が大きいほど、スライダーの開口部の横方向の分力が大きくなって、開口部が拡張及び変形し、スライダーの通常の動作に深刻な影響を及ぼし、更にはローラーが滑る現象が現れる。

本発明の現在の市場にあるガイドレールの様々な性能欠如問題に対して、設計された正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペアは、主な支持力はガイドレールの上部平面にあるビックローラーに作用し、接触幅が図４のローラーローリングガイドレールの４５度方向ローラーの接触幅より大きい。正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペアの静的定格荷重は、図４のローラーローリングガイドレールの静的定格荷重よりもはるかに大きくなっている。仕様が直径４．５ｍｍであるローラーガイドレールペアを例にとると、図４の直径４．５ｍｍローラーは、２列のローラーであり、ガイドレール面と接触する長さの合計が１２ｍｍである。図５のローラーローリングガイドレールの主支えローラーとガイドレール平面と接触する長さは３０ｍｍで、図４のローラーローリングガイドレールの２．５倍であり、且つ横方向の分力がない。それが受ける重荷重は正圧力であり、その効果は図４のローラーローリングガイドの効果よりもはるかに大きい。

以上の利点により、本発明の定格動荷重及び作業時の有効荷重（加工部品における切削抵抗荷重）の剛性も大幅に向上する。したがって、図５の正圧力及び重荷重ローラーローリングガイドレールペアの作業性能は、工作機械のハードレールに近い。スライドレールの軽快な動作とハードレールの硬い切削効果を達成する。

本発明のガイドレールの高さは、従来のガイドレールの高さよりも低く、動作はより安定している。

本発明の主受力面は、ガイドレールの平面で動作し、４５度の傾斜面方向を動作する従来のガイドレールと比較して、スライダーのローリング性能がより優れている。本発明は、従来のローラーガイドレールと比較して、リターナーの設計がよりシンプルである。従来のスライダーは４５度方向に４列のローラーがあるが、リターナーの構造上の制限により、リターナーのレースウェイが重なって構造が複雑で、仕上がりが良くない。本発明のスライダーは、４５度方向に２列のレースウェイのみを有し、ローラー循環がよりスムーズになる。

本発明に必要な装置のガイドレールは、設置適合性が良好である。特に、図４のローラーローリングガイドの装置を共有することができ、交換と改善のプロセスはより迅速かつ簡単であり、適用性はより優れている。

本発明は、構造がシンプルであり、使いやすく、良好な適用の見通しを有する。

本発明の実施形態における技術的解決策をより明確に説明するために、以下は、実施形態の説明において使用される必要がある図面を簡単に紹介する。以下の図面は、本発明の特定の実施形態を示すだけであり、したがって、範囲を限定するものと見なされるべきではなく、当業者にとって、創造的な作業なしに、これらの図面に基づいて他の関連する図面を入手することもまた、本発明の保護範囲内であることを理解されたい。

リニア運動ローペアガイドレールの概略図であり、 リニアローリングハイガイドレールの概略図であり、 ボールローリングガイドレールの概略図であり、 ローラーローリングガイドレールの概略図であり、 正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペア断面図であり、 正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペア構造概略図である。

従来技術の欠点を考慮して、長期の研究と多くの実践を経て、本発明の技術的解決策を提案することができた。以下は、本発明の実施形態における図面と組み合わせて、本発明の実施形態における技術的解決策を、明確且つ完全に説明する。

本発明の実施例で提供される正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペアには、ガイドレール（１）とそれに合わせたスライダー（２）を含み、前記ガイドレール（１）の上面は、運動する重荷重物体の正圧力を受ける主な運動面であり、ガイドレール（１）の上面には１列のビックローラー（３）が配置されており、ガイドレール（１）の両側は、支持力のガイド面であり、２列のスモールローラー（４）がそれぞれ両側に配置されて、運動物体の左右への偏位傾向と半径方向の回転の偏位傾向を制限し、前記スライダー（２）の２つの翼にはフランジ（５）が設けられ、３列のローラーがスライダー（２）の３つの研磨された平面に配置され、リターナー（６）を介して無限ループを実行する。

本発明の実施例によって提供される正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペアは、仕様が４５型であるガイドレールを例にとると、前記ビックローラー（３）の直径が６ｍｍ、長さが３０ｍｍである。

本発明の実施例によって提供される正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペアでは、前記ビックローラー（３）の両端には小さな階段が設計されており、小さな階段の直径が２ｍｍ、長さが２ｍｍである。

本発明の実施例によって提供される正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペアは、前記スモールローラー（４）の中心は垂直支持力の方向との間の角度が４５度である。

本発明の実施例によって提供される正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペアは、前記スモールローラー（４）の直径が４．５ｍｍ、長さが６ｍｍである。

本発明の実施例によって提供される正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペアでは、前記ガイドレール（１）の主運動面溝の幅と長さが３０ｍｍであるビックローラー（３）の間に、０．１ｍｍの隙間がある。

本発明の実施例によって提供される正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペアは、前記ガイドレール（１）の両側にある４５度夾角を持つガイド面及び上面がガイドレール削正車で１回のクランプで研削され、３本のガイドレールのレースウェイ面の真直度が一致する。

従来技術と比較して、本発明の有益な効果には、従来のローラーガイドレールスライダーの開口端にある２列のローラーを、一列の大きなローラーに併合して、ガイドレールの上部のスライダー溝内に配置し（図５を参照）、どんな状況でも大きなローラーがスライダーから外れないようにする。荷重はローラーを介して重力Ｐをガイドレールの上面に垂直に伝え、その受力がＰであり、分力が０である。図４では、ローラーローリングガイドレールの荷重は、重力Ｐをスライダーの開口部にある２列のローラーを介してガイドレール４５度方向に配置された両側のガイドレールに作用し、受力がＰ×ｓｉｎ４５°であり、スライダーには横方向の分力が存在する。ローラーローリングガイドレールの支持力が大きいほど、スライダーの開口部の横方向の分力が大きくなって、開口部が拡張及び変形し、スライダーの通常の運動に深刻な影響を及ぼし、更にはローラーが滑る現象が現れる。

本発明の現在の市場にあるガイドレールの様々な性能欠如問題に対して、設計された正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペアは、主な支持力はガイドレールの上部平面にあるビックローラーに作用し、接触幅が図４のローラーローリングガイドレールの４５度方向ローラーの接触幅より大きい。正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペアの静的定格荷重は、図４のローラーローリングガイドレールの静的定格荷重よりもはるかに大きくなっている。仕様が直径４．５ｍｍであるローラーガイドレールペアを例にとると、図４の直径４．５ｍｍローラーは、２列のローラーであり、ガイドレール面と接触する長さの合計が１２ｍｍである。図５のローラーローリングガイドレールの主支えローラーとガイドレール平面と接触する長さは３０ｍｍで、図４のローラーローリングガイドレールの２．５倍であり、且つ横方向の分力がない。それが受ける重荷重は正圧力であり、その効果は図４のローラーローリングガイドの効果よりもはるかに大きい。

以上の利点により、本発明の定格動荷重及び作業時の有効荷重（加工部品における切削抵抗荷重）の剛性も大幅に向上する。したがって、図５の正圧力及び重荷重ローラーローリングガイドレールペアの作業性能は、工作機械のハードレールに近い。スライドレールの軽快な運動とハードレールの硬い切削効果を達成する。

本発明のガイドレールの高さは、従来のガイドレールの高さよりも低く、運動はより安定している。

本発明の主受力面は、ガイドレールの平面で運動し、４５度の傾斜面方向を運動する従来のガイドレールと比較して、スライダーのローリング性能がより優れている。本発明は、従来のローラーガイドレールと比較して、リターナーの設計がよりシンプルである。従来のスライダーは４５度方向に４列のローラーがあるが、リターナーの構造上の制限により、リターナーのレースウェイが重なって構造が複雑で、仕上がりが良くない。本発明のスライダーは、４５度方向に２列のレースウェイのみを有し、ローラー循環がよりスムーズになる。

本発明に必要な装置のガイドレールは、設置適合性が良好である。特に、図４のローラーローリングガイドの装置を共有することができ、交換と改善のプロセスはより迅速かつ簡単であり、適用性はより優れている。

本発明は、構造がシンプルであり、使いやすく、良好な適用の見通しを有する。

本発明によって提供される正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペアは、上記の実施形態は、本発明の技術的概念及び特徴を例示するだけであり、当技術分野に精通している人々が本発明の内容を理解し、それに応じてそれらを実施できるようにすることであり、本発明の保護範囲を制限するものではないことを理解されたい。本発明の精神に従って行われたすべての同等の変更または修正は、本発明の保護範囲に含まれるべきである。

１ ガイドレール
２ スライダー
３ ビックローラー
４ スモールローラー
５ フランジ
６ リターナー

Claims (6)

1. ガイドレール（１）と係合するスライダー（２）であって、前記ガイドレール（１）の上方に位置する本体と、前記ガイドレール（１）の両側と対向するように前記本体の両側に設けられた一対の翼とを有するスライダー（２）を含み、
   前記ガイドレール（１）の上面は、運動する重荷重物体の正圧力を受ける主な運動面であり、前記ガイドレール（１）の上面には１列のビックローラー（３）が配置されており、ガイドレール（１）の両側には、傾斜するガイド面が形成され、
   前記翼は、前記ガイド面と平行しかつ対向する対向面と、前記対向面の下端に形成された脱落規制面と、を有し、
   ２列のスモールローラー（４）は、それぞれ、一端面の全体が開放されるとともに前記一端面により下方に位置する他端面が前記脱落規制面と当接しないように、前記ガイド面と前記対向面との間に挟持され、
   前記スライダー（２）の２つの前記翼にはフランジ（５）が設けられ、３列のローラーがスライダー（２）の３つの研磨された平面に配置され、リターナー（６）を介して無限ループを実行することを特徴とする正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペア。
2. 前記ビックローラー（３）の直径が６ｍｍ、長さが３０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペア。
3. 前記ビックローラー（３）の両端には円柱形の突起が設けられ、前記突起は、直径が２ｍｍ、長さが２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペア。
4. 前記スモールローラー（４）の中心は垂直支持力の方向との間の角度が４５度であることを特徴とする請求項１に記載の正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペア。
5. 前記スモールローラー（４）の直径が４．５ｍｍ、長さが６ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペア。
6. 前記ガイドレール（１）の主運動面溝の幅と長さが３０ｍｍであるビックローラー（３）の間に、０．１ｍｍの隙間があることを特徴とする請求項１に記載の正圧力重荷重ローラーローリングガイドレールペア。

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