JPH02129406A - 直線摺動用ベアリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えば、ＮＣマシン等の工作機械や工業月
日ボッ１−等のスライド部において、摺動させるべき可
動体を直線的に案内する直線病動用ベアリングに関する
ものである。

［従来の技術］ 例えば、工作機械等を使用して被加工物を加工する場合
、切削、研磨、その他の加工の種類、被加工−の材質、
加工条件等によっても異なるが、一般に、工作機械側の
工具と被加工物との間に加工に伴う種々の方向の荷重が
作用する。そして、この荷重は、工作機械側の工具及び
被加工物にそれぞれ反力として作用するが、この反力に
抗して工作機械側及び被加工物側がそれぞれ加工の瞬間
において完全に固定された関係にあれば理想的な加工を
行うことができ、その加工精度が飛躍的に向上すること
になる。

ところで、このような工作機械等による被加工物の加工
を行う場合、工作機械側かあるいは被加工物側のいずれ
か一方を固定し、他方を移動させながら行うが、この移
動の機構としては通常直線摺動用ベアリングが使用され
ている。

この目的で使用する直線摺動用ベアリングとしては、例
えば、軸方向に沿ってローラー又はボール等の転動体の
転走する転走面を有して機械装置等に固定される軌道台
と、上記転走面に相対面する負荷転走面を有する負荷域
とこの負荷域の両端を通過連結する無負荷域とからなる
無限軌道を備え、上記軌道台に沿って移動する摺動台と
、上記無限軌道内を循環して摺動台の負荷転走面と軌道
台の転走面との間で荷重を負荷する多数の転動体とから
なるものが知られており、そのラジアル方向、逆ラジア
ル方向、及び左右横方向の四方向の荷重を負荷すること
ができるようになっている。

そして、この種の直線摺動用ベアリングにおいては、そ
の転動体に予圧を付与することにより上記四方向の剛性
を高め、これによって加工時に工作機械側の工具と被加
工物との間に発生するビビリや撮動を可及的に抑制して
加工精度の向上を図る一方、軌道台軸方向に関しては、
移動における摩擦の発生を抑止し、その送りを行う送り
ねじ・ナツト装置やモーター装置等の送り駆動系の負担
の軽減にその主眼が置かれ、加工に必要な軌道台軸方向
の剛性については専ら送り駆動系の剛性に頼っている。

ところが、送り駆動系の剛性は、例えばそれが送りねじ
・ナツト装置である場合には、送りねじや送りナツトそ
れ自体の剛性、これら送りねじや送りナツトのサポート
部の剛性、送りねじに回転力を与えるモーターの剛性等
によって決まるが、この送り駆動系の剛性を高くするこ
とについては、送りねじや送りナツトのサイズを大きく
したり、モーターの出力をアップさせる等の必要が生じ
、装置の大型化や送り駆動系のコストアップ等の問題が
生じ、自ずとその限界がある。

しかるに、近年の産業界においては、種々の生産品にお
いてますますその精密化が要求されるようになり、これ
らの生産品を加工する工作機械等の機械装置についても
ますますその加工精度の向上が要求されるようになって
いる。このため、種々の機械装置においてその加工精度
の中心を担う直線摺動用ベアリングについても、これら
の要請に応えるべく加工精度の向上を図ることができる
ものが要請されている。

［発明が解決しようとする課題］ 従って、本発明の目的は、単にラジアル方向、逆ラジア
ル方向及び左右横方向の四方向の剛性を有するだけでな
く、軌道台軸方向についても所定の剛性を付与すること
ができる直線摺動用ベアリングを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、軌道台軸方向の剛性を必要
に応じて付与し、また、その大きさを調整することがで
きる直線摺動用ベアリングを提供することにある。

さらに、本発明の他の目的は、工作機械等の機械装置に
採用して精度の高い加工を可能とする直線情動用ベアリ
ングを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の直線摺動用ベアリ
ングは、軸方向に沿ってローラー又はボール等の転動体
の転走する転走面を有して機械装置等に固定される軌道
台と、上記転走面に相対面する負荷転走面を有する負荷
域とこの負荷域を通過連結する無負荷域とからなる無限
軌道を有する摺動台と、上記無限軌道内を循環して摺動
台の負荷転走面と軌道台の転走面との間で荷重を負荷す
る多数の転動体とで構成され、上記摺動台は、圧電アク
チュエータの作動により軌道台表面を押圧する制動板を
摺動台と軌道台どの間隙に有すると共に、この押圧方向
と逆方向に作用４−る荷重を０荷可能であることを特徴
としている。

この様な技術的手段において、上記震動台としては、転
動体の循環する無限軌道を有して軌道台上を自在に回動
可能であり、１つ、制動板が軌道台を押圧する方向と逆
方向の荷重を負荷可能であるならば、構造等を適宜選択
して差支えなく、例えばその構造としては、水平部とそ
の両側より下方に向１プｒ：垂下する一対の袖部とをｈ
　シーＵ下面側に四部を備え、上記各袖部にはその内向
長子方向に沿って負荷域を６して？Ａ道台を跨ぐように
配設されるものや、水平部とその一端より垂下づ−る袖
部とを有して断面路傍１−形状に形成され、水平部下面
側と袖部内面側と１ζその長子方向に沿って負荷域を有
して軌道台上面に垂下するように配設されるものや、略
矩形条に形成されその側面長手方向に沿って負荷域を有
し、軌道台の側面に配設されるもの等、各種構造のもの
が考えられる。

また、上記無限軌道としては、その条数や負荷転走面の
傾斜角度等をベアリングの使用用途や摺動台の構造等１
．′、よって適宜設計変更して差支えなく、さらに、無
負ｖＩ域の形成方法としても、摺動台に無負荷転走孔を
形成ターるものや、外部から摺動台に取付けられる転動
体保持器によって無角伯転走軌道を形成り゛るもの等適
宜選択設計して差支えない。

また、上記無限軌道内を循環する転動体としては、円筒
ローラー、樽型ローラー、ボール等適宜選択して差支え
なく、円筒ローラーを使用する場合には摺動台の負荷転
走面と軌道台の転走面は平面とし、樽形ローラー及びボ
ールを使用する場合には、上記内向転走面及び転走面は
ローラー及びボールの軸方向の曲率より若干人きい曲率
で形成された曲面にするのが好ましい。

また、上記υｊ動板としては、摺動台との間に介設され
た圧電アクデクニー夕の動作ａに応じて軌道台表面を押
圧膚゛るものであるなら構成や形状等適宜設に１変更し
て差支えないが、装置構成を簡略化するために、ｉｌＪ
勅板は、その−面をＳ限軌道に有される負荷域の側面と
４゛るように震動台に取付けられると共に、この負荷域
の開［１幅が少なくとら転動体の回転軸方向長さよりも
小さくなるように形成され、この４荷域を転勤する負荷
転動体の保持器と（〕での１機を有するのが好ま（）い
、また、コンバク１−な直線虐動用ベアリングをｔする
ために、あ１１動根は軌道台と）ぎ動台との間に形成さ
れた間隙に位置するように摺動台に取付けられるのが好
ましい。更に、制動板は軌道台表面のいかなる場所を押
圧しても差支えないが、摺動台に大きなラジアル荷巾が
作用する１４合は、ベアリングのラジアル方向と逆ラジ
アル方向の剛性値を接近させるために軌道台上面を押圧
（）て摺動台に逆ラジアル方向の荷重を作用させるのが
好ましく、また、１ｉｌｌ勤板が軌道台の側面を押圧す
る場合は、摺動台が軌道台に対して横方向に変位量るの
を防１１ニするために軌道台の左右両側面を同時に押圧
するのが好ましい。

尚、上記記述に４３いて、転動体の回転軸方向長さとは
、ローラーにおいてはその軸方向長さのことであり、ボ
ール（、二おいてはその直径のことである。

［作用１ 震動台と＆ｌＩ動板との間に介在する圧電アクヂＪエー
タの電極に一定方向の電圧を印加すると、圧電気逆効果
によってアクヂコエータの圧電素子が仲良し制Ｃ）板が
ｉＡ道台表面を押圧ダる。摺動台はｖＩＤ板が軌道台を
抑圧１′る方向と逆方向の荷重を負荷可能なので、制動
板が軌道台の表面に圧接し制動板と軌道台との間に［９
！擦力が生じて、摺動台が軌道台上を連動４る際の（雪
動抵抗が増加する。

この場合、圧電アクヂｊエータの電極に印加される電圧
と圧電素子の変位量とは比例関係にあるの【、印加電圧
の電位を制御覆ることによって摺動台の軌道台に対する
潜動抵抗を無段階に１１にとができる。

〔実施例１ 以下、添附図面に基いて本発旧の直線摺動用ベアリング
を詳細に説明する。

◎第１実施例 本実施例における直線摺動用ベアリングは、第４図ない
し第５図に示すように、水平部１ａとその両端から垂下
する左右袖部１ｂを有して断面路側Ｃ形状に形成され下
面部に凹部を備えた震動台１と、この摺動台１の左右袖
部１ｂ下端に取付けられた一対のボール保持器６と、機
械装置等に固定手段である固定ボルトで固定される軌道
台２と、上記摺動台１に形成されたボール無限軌道内を
循環して震動台１と軌道台２との間で荷重を負荷する多
数のボール４と、上記水平部１ａ下面と上記軌道台２上
面との間隙に位置し、その上面に作用する圧力に応じて
適宜上下に移動して軌道台２表面を押圧する制動板５と
、水平部下面１ａと制動板５上面との間隙に位置し、印
加される電圧の電位に応じて制動板５に下向きの圧力を
与える圧電アクチュエータ７とで構成されている。

上記摺動台１は、第５図及び第６図に示すように、その
水平部１ａの下面側と左右袖部１ｂの内面側とにそれぞ
れ軸方向に沿って上部ボール無限軌道及び下部ボール無
限軌道の負荷域が構成され、この負荷域にはボール４が
転走する負荷転走面がボール半径よりも大きい曲率半径
で曲面状に形成されている。又、左右袖部１ｂには上部
ボール無限軌道及び下部ボール無限軌道の負荷域に対応
した無負荷転走孔１１が形成されている。尚、上記負荷
域は、その４つの負荷転走面がこのベアリング組立て時
に軌道台２の上部転走面及び下部転走面に相対面するよ
うに所定角度に傾斜して設けられている。又、摺動台１
の幅方向両端部には取付部１Ｃが突設されており、取付
部１Ｃの下面から上面に向けて取付はボルトが貫通する
取付孔１３が形成されている。又、摺動台１の水平部１
ａの下面は震動台１の制動板である制動板５の取付部と
なっており、制動板５に圧力を付与する圧電アクチュエ
ータ７が凹設される円柱状のポケットと、制動板５を貫
通するビス９が係合する取付孔とが夫々二箇所ずつ形成
されている。尚、符号１４はポケットに凹設された圧電
アクチュエータ７に電圧を印加するリード線が配設され
る配線穴である。

上記摺動台１の長手方向各端部には合成樹脂製の蓋体３
が固定ボルト３１をもって固定されている、又、この蓋
体３には、摺動台１に形成された負荷域とこれに対応す
る無負荷転走孔とを通過連結する溝条のボール旋回部が
形成されている。

又、上記ボール保持器６は、金属板のプレス成形や硬質
合成樹脂の射出成形等により断面略し字状に形成されて
おり、その先端部には、下部ボール無限軌道の負荷域に
置いてボール４が脱落するのを防止する係止爪が設けら
れている。そして、このボール保持器６はビスによって
摺動台１の左右袖部１ｂ下端にねじ結合され、左右袖部
１ｂ下端にそれぞれ形成された負荷域及び無負荷転走孔
と、蓋体３に形成されたボール旋回部と相俟ってボール
無限軌道を形成し各ボール４を案内するように成ってい
る。

一方、上記軌道台２は、矩形の両側面を台形状に切欠く
と共に左右の両肩部を切欠いた断面形状であり、これら
台形状切欠部の下向き傾斜面は摺動台袖部１ｂの内面側
に設けられる下部ボール無限軌道に対応した下部転走面
２１と成る一方、両肩切欠部の上向き傾斜面は摺動台水
平部１ａの下面側に設けられた上部ボール無限軌道に対
応した上部転走面２２と成っている。更に、軌道台２の
中央部には固定部にねじ結合する固定ボルトが貫通する
固定ボルト取付孔２３が軌道台２上面に垂直に、且つ、
軌道台２の長手方向に適宜間隔をおいて穿設されている
。

上記制動板５は、第５図及び第６図に示すように、組立
て時に摺動台水平部１ａの下面と軌道台２上面との間隙
に位置し、摺動台１に凹設された圧電アクチュエータ７
の伸縮Ｇに応じた押圧力で軌道台２表面を押圧する機能
と、軌道台２の左右上部転走面２２を転走する負荷ボー
ル４ａの脱落を防止し保持する機能とを有している。第
７図、第８図及び第９図に示すように、このｉｊＪ　ｌ
ｌ＋板５は軌道台よりも柔かい真鍮等の材質で形成され
た長方形状の略平板であり、その上面は圧電アクチュエ
ータ７が接触する受圧面５１となる一方、下面は軌道台
２の上面に適宜接触する押圧面５２となっている。

又、その幅方向中央には、摺動台水平部１ａの下面にね
じ結合するビス９が貫通する１通孔５４が下面から上面
に向かって垂直に穿設されている。

又、−Ｆ記圧電アクヂ１１−夕７は、円柱状の圧電素子
の両側に電極を設けたノー）のであり、この両電極間に
一定方向の電圧を印加すると圧電素子が電圧電位に比例
しＣその厚さ方向に伸長を生じるものである９、尚、電
圧が印加されていない状態ぐの伸長１う向の長さは、（
習動台１（、二形成されたポケットの深ざと同一に形成
されている４３このように形成されｔ、＝　ｆｌｎ　’
ｉ’ｊＪ　’ｒ反５及び！３Ｅ電７クチ１１−タフは摺
動台への取付けに当たつＵ１先ず、電圧印加による伸長
方向がボケツ１−の１ｍ目方向（、ニ一致するように圧
電アクチ］１−タフを摺動台１のボケツｌ＝に嵌合さｌ
旦た優、第１０図（乏示寸ように、皿バネ座金８を介装
置）だビス９を一１＝記ｎ通孔５４にその下面側から賞
通さぜ、摺動台水平部１ａの下面に没４′１られた取付
孔にこのビス９＄：係合ざｔ４る。′どによ−フてＭ釣
台１に取付けられ７．、、’：のどきＩでス９は、ビス
９頭頂部とλり動板１下面との閂に介装されている朋バ
才、座金８が制動板５に作用４−る下向きの加圧力によ
って自在に弾性変形を行える程度に、１つ、制動板５の
受圧部５１が摺Ｏ台水平部１ａ下面に常時密着４る程廓
に締付け、制動板５に加圧力が作用していないときには
、冊バネ座金８の弾性力によ’）て制旬根！ｊが（Ｓ動
台水平部１ａの下面側に押しトげら１また状（ハ；１こ
（ｒるよう１．；：　Ｆｊる４、尚、制＠根５を摺動０
１に取付けることにより、１１部ボール無限軌道の負荷
域のｎｕ幅がこの負荷域を転動づ−るボール４の直（Ｙ
よりも小さく形成・ｙれ、７０３台１を軌）０台２から
取外し７た際の／１クール４の脱落が防止される。

上記の梯（に溝成される本実施例の直線摺動用ベアリン
グは、軌道台２を鼾械装置等に固定ポル１−で固定し・
、この軌道台２（、二沿って摺動りる（習勤台１−ｌｘ
に種々の（思械器具をヘトズしたデープルを取付はボル
トｒ取付げるど共に、制御装置（図示ｔ！、ず）から出
力されイ）指令信号’、％Ｍいた元圧をＬＬ電アクチｌ
エータ７に印加し、圧電素子の伸長を利用して軌道台２
１の必要どされる場所でｆｉ！１動板５に任意の下向き
の圧力を作用さ１！で使用されろ。

このとき、圧電アタブーユー丁−タが伸長ｔ！で１ｉｉ
ｌ　ｇ力板５もニ下向き圧力が作用し・でいない場合に
は、冊バネ座金８の弾性力によって制動板５が忍勤台水
平部１ａの上面に向けて押し上げられており、制動板５
下面の押圧面５２は軌道台２−１面（こ接触１−・に：
ｇいので、軌道台２十を摺動する信勤台１の落動抵抗１
、Ｔ、負荷ボール４０転がり抵抗のみどなり、ＩＮ初台
１が僅かなｌと動抵抗で軌道台２Ｌを）８動可能と（ｋ
る（第１１図デを照）。■、ｊ］Ｆ電ｉ今了二＋１−夕
７が伸長して、ｌりりｌ１ＩｉＩ勤仮５に［向さ圧力が
作用１．τい６　％　合に’ｌ　Ｌに、制動４Ｊ２　ｂ
　カ１１”　Ｌ７下’＋ｒ　ｅ、ｙ　ｉｔ、Ｉｌｆ’　
ｆ’Ｅ　１ｆｆｌ　５２が軌道台２上面に１１−接づイ
）の−（、″、押圧面５２と軌道台２　、、ｔ−ｔｉｉ
との間し丁摩涼力が生じ、（二の１〒１ｖ力が（；ｑ動
抵抗に加わって、因り１台１が軌道台２上を摺動する際
ぐ人♂な層りＪ抵抗が作用４６様になる（第１２図参照
）。

従って、本実施例にＪＨノる直線）Ｓ動用ベアリングに
おいてＧＪｌ、圧電アクテＪエータに電圧を印加Ｊ−る
Ｊとによつ−ＣＳ層仙台１の摺勅低抗を増１」（ｌさせ
ることが可能であり、この摺、＋ｙＪｉ氏抗を高め６゜
どによって直線治動用ベアリングにおける軌道台軸方向
の剛性強化を図ることが可能であう。

また、本実施例のみ線摺紡用ベアリング（、ニおいてＧ
、１、圧用アクヂュエータに印加する電Ｌ１を適宜調整
可能なので、軌道台軸方向の剛性を必要に応じで付りし
、また、イの大きざを任意に調整リ−ることができる１
゜ 尚、本実施例における直線摺動用ベアリングでは、その
転動体としｒボールを使用し１．：ｌが、第１３図（二
示４ように、円筒ローラーを転動体とし−Ｕ使用しでｂ
同様の効果を得る４−どがｉｉＪ能である。

◎第２実施例 人実施ＩＱＩ　（乏、（りはイ）自線贋１ｊ川ベアリン
グは、第１４図に示すように、制動板５を摺動台１の袖
部１ｂ内面側ｋＸ、設け、軌道台２の上部側面を押１−
「す゛る。未うに配置した以外は第１実、！ｌ＃ｉ例（
、：係る直線店仙用ベアリングど路間−である。

この３４合、Ｊ圧電アク％ｒＸ−夕７を凹５２するｉド
ケッ（・及げり−１：線を配設する配線穴１４は１習仙
Ｒ袖部１１）に水平トニ形成され、９Ｌだ、摺動台水平
部１ａの下面には上部ボール無限４！／１道の負荷域を
転勤する負荷ボール４ａの脱落を防止するボール保持器
１０が取付けられている。

このため、第１実施例と同様に、圧電アクチュエータ７
に制御装置からのリード線を接続し、圧電アクチュエー
タ７に任意の電圧を作用させると圧電素子が電圧に比例
して伸長し、制動板５が軌道台２の上部側面を押圧し、
摺動台１が軌ｊｄ台２上を摺動する際に大きな摺動抵抗
が作用するようになる。

従って、本実施例の直線摺動用ベアリングにおいてら、
圧電アクチュエータに任意の電圧を印加することによっ
て、摺動台１の摺動抵抗を増加させることが可能であり
、この摺動抵抗を＾めることによって直線摺動用ベアリ
ングにおける軌道台軸方向の剛性強化を図ることが可能
である。

［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明に係る直線摺動用ベアリ
ングによれば、摺動台が軌道台上を摺動する際の摺動抵
抗を調整することが可能なので、この摺動抵抗を調整す
ることにより必要に応じて軌道台軸方向の剛性を付与し
、あるいはこれを調整することが可能である。

また、制動板で軌道台表面に大きな押圧力を作用させる
ことにより、摺動台を軌道台上の一箇所に継続的に固定
可能であり、制動板を直線震動用ベアリングのロック装
置として機能させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における直線摺動用ベアリングの第１実
施例を示す正面図、第２図及び第３図は第１実施例に係
る直線摺動用ベアリングを示す側面図及び平面図、第４
図は第１実施例に係る直線摺動用ベアリングを示す斜視
透視図、第５図は第３図のＩ−ｎ断面図、第６図は第３
図のｆｆ−ｎ断面図、第７図は第１実施例に係る直線摺
動用ベアリングの制動板である制動板を示す平面図、第
８図は第７図の■〜■断面図、第９図は第７図の■−Ｉ
Ｖ断面図、第１０図は第１実施例に係る直線摺動用ベア
リングの制動板の組付は状態を示す斜視分解図、第１１
図は第１実施例に係る直線溜動用ベアリングの使用時に
おいて制動板に下向き圧力が作用していない状態を示す
要部断面図、第１２図は第１実施例に係る直線摺動用ベ
アリングの使用時において制動板に下向き圧力が作用し
ている状態を示ず要部断面図、第１３図は第１実施例に
係る直線震動用ベアリングにおいてその転動体としてロ
ーラーを使用した場合について示す正面断面図、第１４
図は本発明における直線摺動用ベアリングの第２実施例
を示す正面断面図である。 ［符号説明］ １−摺動台　　　　　２：軌道台 ３３：４体　　　　　　４：ボール ５：制動板　　　　　６：ボール保持器ｌ：圧電アクチ
ュエータ ８：皿バネ座金　　　９：ビス １４：配線穴　　　　　５２：押圧面 特許出願人　　　　　　　ティエチケー株式会社代　　
理　　人　　　弁理士　　　成　　瀬　　　勝　　夫（
外３名） 第２図 第 図 第 図 第 図 第１０ 図 第１１ 図 第１２ 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸方向に沿ってボール又はローラー等の転動体の
   転走する転走面を有して機械装置等に固定される軌道台
   と、上記転走面に相対面する負荷転走面を有する負荷域
   とこの負荷域の両端を通過連結する無負荷域とからなる
   無限軌道を備え、上記軌道台に沿つて移動する摺動台と
   、上記無限軌道内を循環して摺動台の負荷転走面と軌道
   台の転走面との間で荷重を負荷する多数の転動体とで構
   成される直線摺動用ベアリングにおいて、上記摺動台は
   、圧電アクチュエーターの作動により軌道台表面を押圧
   する制動板を摺動台と軌道台との間隙に有すると共に、
   この押圧方向と逆方向に作用する荷重を負荷可能である
   ことを特徴とする直線摺動用ベアリング。
2. （２）摺動台が、水平部とその両側より下方に向けて垂
   下する一対の袖部とを有して下面側に凹部を備え、上記
   両袖部にはその内面長手方向に沿つて左右一対の上部負
   荷域及び下部負荷域を有する一方、制動板が少なくとも
   上記水平部の下面側及び左右袖部の内面側のいずれか一
   箇所に配設され、相対面する軌道台表面を押圧すること
   を特徴とする請求項１記載の直線摺動用ベアリング。
3. （３）無限軌道を構成する負荷域が、制動板の一面をそ
   の側面として溝状に形成されると共に、この負荷域の開
   口幅が少なくとも転動体の回転軸方向長さよりも小さく
   形成されることを特徴とする請求項１及び２記載の直線
   摺動用ベアリング。