JPH0228731B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多数のころが無限に循環されて軸受
が直線運動を行なう無限直線運動用クロスローラ
ベアリングユニツトに関するものであり、特に小
型化された無限直線運動用クロスローラベアリン
グユニツトを提供することを目的とする。

従来、工作機械等の特に重量物の直線運動体に
は、直線運動用のころ軸受が用いられている。そ
のうち、板状の保持器にころが順次回転自在に並
んで保持係止されている有限の直線運動用のころ
軸受を用いるものは直線運動体のストロークに限
度があり、ストロークを大としようとすると直線
運動用ころ軸受が保持器に保持拘束されているこ
ろの数の増大と共に、特に長さ方向で大型化する
欠点があつた。

また保持器に係止されない多数のころが無限に
循環されて直線運動を行ないうるころ軸受を用い
るものでは、例えば第１２図に示すごとく、隣接
するころ３０が交互にその軸心を90゜異にする所
謂クロスローラを用いる無限直線運動用ころ軸受
においては、負荷軌道３１とリターン軌道３２と
の両直線路の両端を連通させて、ころ３０の方向
転換運動を円滑に行なわせる円弧状の方向転換路
３３，３３が、第１１図、第１２図に示すごと
く、前記両軌道３１，３２と同一平面上に配列さ
れており、在来のすべり軸受に比べて軸受の運動
方向と直角な断面で考えると、軸受に剛性を持た
せるための予圧装置を設けることができず、断面
高さＨと幅Ｗとが大となり、重量も増加し、この
ため直線運動用クロスローラベアリングの特徴で
ある負荷能力が大であること、起動抵抗が小さい
こと、保守が比較的簡単なこと、予圧のできるこ
と等の特性が必ずしも生かしきれず、しかも上か
らの荷重は受支できるが、下からの荷重を受支す
ることができず、使用分野、用途にも限界があ
り、無限直線運動用クロスローラベアリングとし
て小型化への要望が大であつた。

特に、第１図に示すごとく、トラツクレール１
の垂直な外側面２と、前記トラツクレール１に跨
架されて直線運動を行なうケーシング３の垂直な
内側面４とに、それぞれ負荷域である直角Ｖ溝状
の軌道面５，６が設けられ、ころ７が無限循環を
行なう無限直線運動用クロスローラベアリング
は、垂直上方および下方へのいずれの方向の負荷
も等しく有効に受支しうるものであるが、この軸
受においては、正方形孔状のリターン孔８は、８
ａに示す0゜すなわち直角Ｖ溝状の軌道面５，６の
直角二等分面である前記両軌道面５，６と同一水
平面上に設けなければならず、このため、ケーシ
ング３の幅Ｗは最も大となる欠点を生じ、しかも
この位置は軌道面６の設けられているベアリング
プレート９を水平方向に押圧する予圧ベルト１０
の位置と重なるため、垂直な外側面２に軌道面５
を設け、垂直な内側面４に軌道面６を設ける前述
の優れた負荷受支性を有する軸受は実現すること
ができなかつた。

本発明は、直線運動の軸受としての性能が従来
のものより優れ、かつ前述の諸欠点のないより小
型の無限直線運動用クロスローラベアリングユニ
ツトを提供するものであり、その構成について以
下図面により説明する。

第１図、第９図、第１０図に示す実施例は、左
右に垂直な外側面２を有する断面が略矩形状のト
ラツクレール１上に跨架されて直線運動を行なう
ケーシング３が設けられている無限直線運動用ク
ロスローラベアリングユニツトであり、前記ケー
シング３の跨架のための垂直な内側面４には、長
方板状のベアリングプレート９が複数の螺止ボル
ト１１により螺締され、前記ベアリングプレート
９の垂直な内側面１２と、これと対峙する前記ト
ラツクレール１の垂直な外側面２とには、相対峙
する位置にそれぞれ直角Ｖ溝状の直線状である軌
道面６，５が形成され、前記両軌道面６，５によ
り形成される負荷域には、直径および高さが略等
しく軸心断面形状が略正方形とされる円筒状の多
数のころ７が、相隣接するころ７の軸心を90゜異
にしてクロスローラ状に装着され、前記軌道面６
の斜上外方には、該軌道面６と平行してリターン
孔８が穿設され、前記ケーシング３の前後の両端
には側板１３が螺止ボルト１４により螺締されて
いる。前記側板１３は、第７図、第８図、第１０
図に示されるごとく、上側板１３ａおよび下側板
１３ｂよりなり、前記上下両側板１３ａ，１３ｂ
の当接面１５の位置に、軌道面５，６とリターン
孔８との平行な両直線路の両端を連通させて、こ
ろ７の方向転換運動を円滑に行なわせるための、
軸方向すなわちころ軸受の進行方向に対し円弧曲
線状の方向転換路１６が形成されている。前記当
接面１５は、ころ軸受の進行方向と直角な面への
投影形状が第７図、第１０図に示すごとく円弧曲
線状とされており、前記方向転換路１６も、ころ
軸受の進行方向と直角な面への投影形状も、前記
当接面１５と同様に円弧曲線状とされている。

前述のごとく側板１３が上側板１３ａと下側板
１３ｂとに分けて形成されているのは、軸方向お
よび軸と直角方向のいずれに対しても円弧曲線
状、すなわち立体円弧曲線状の方向転換路１６の
工作を容易とするためのものであり、該方向転換
路１６の形成が可能であれば、側板１３は一体形
成されたものでよいことは勿論である。

前記上側板１３ａと下側板１３ｂとは、当接面
１５において当接され、ボルト１７により螺締さ
れる。

負荷域内を転動するクロスローラ状のころ７の
予圧調整、従つてベアリングプレート９のケーシ
ング３に対する位置調整は、予圧調整装置により
行なわれ、負荷域を形成する前記直角Ｖ溝状の両
軌道面６，５の直角二等分面内の方向に行なわれ
るのが最も好ましく、第１図に示される実施例に
おいては、予圧ボルト１０および楔１８により、
楔１８を昇降することによりベアリングプレート
９を押圧して行なわれ、第１０図に示す実施例に
おいて、予圧ボルト１０によりベアリングプレー
ト９を直接押圧することにより行なわれる。前記
軌道面６に対するリターン孔８の位置および姿勢
ならびに方向転換路１６の経路決定は次のごとく
にして行なわれる。

第１図、第１０図に示すごとく、ケーシング３
の下端付近には、ベアリングプレート９の予圧用
の予圧ボルト１０が、ケーシング３の側面からベ
アリングプレート９に達するように設けられてお
り、該予圧ボルト１０の軸心は、軌道面６と略同
一水面、従つて前記直角Ｖ溝状の両軌道面６，５
の直角二等分面上にある。

またケーシング３の上部には、第１図、第９
図、第１０図に示すごとく、該ケーシング３を水
平方向に略貫徹してグリース孔１９が穿設され、
一端にグリースニツプル２０が係止され、前記グ
リース孔１９はリターン孔８に給油のため、枝管
２１で連通されている。

前記予圧ボルト１０が存在するため、リターン
孔は、第１図の８ａに示すごとく、予圧ボルト１
０と重合する位置には形成することができない。
同様に、８ｆ，８ｇ，８ｈのごとく、グリース孔
１９と重合する位置にも形成することができな
い。すなわちリターン孔８の形成位置は、予圧ボ
ルト１０とグリース孔１９との中間の位置に制限
される。

次に方向転換路１６は、前述のごとく、負荷域
である軌道面５，６に挟持されているころ７を導
いて、第２図に示すごとく、リターン孔８にまで
180゜方向転換させる通路であり、ころ７を円滑に
方向転換せしめうるためには、方向転換路１６は
円弧状とする必要があり、その軸心半円弧の半径
をｒとすれば、実験上ころ７の形状、大小によ
り、ｒの最小値に限度がある。方向転換路１６中
のころ７の中心の方向転換の移動長をＬとすれ
ば、 Ｌ＝πr であり、前記方向転換路１６の軸受の進行方向と
直角な面への前記移動長さの投影長は略2rであ
る。

前述のごとくリターン孔８の穿設位置は予圧ボ
ルト１０およびグリース孔１９に重合しない中間
位置、すなわち第１図に示す８ｃ，８ｄ，８ｅの
間に示される位置に定められなければならない。
しかも、方向転換路１６により転動するころ７が
上下方向にも円滑に方向転換せしめられなければ
ならない。従つて方向転換路１６のころ軸受の進
行方向と直角な面への投影形状も、第１図、第３
図に示すごとく、投影長を略2rとする円弧曲線状
に形成されなければならない。

前述の円弧曲線状の方向転換路１６中のころ７
の方向転換に必要なころ７の中心の最小移動長
は、リターン孔８の位置如何に拘らず略一定長Ｌ
であると考えられる。従つて方向転換路１６のこ
ろ軸受の進行方向と直角な面への投影長さも同長
の略2rである。

方向転換路１６は、第３図に示すごとく、ころ
７の中心の位置で、CD間の水平転換部分、DE間
の立体転換部分およびEF間の平面転換部分とよ
りなる。

第１図に示すごとく、負荷域のころ７は、負荷
域の両端付近においては、第５図、第６図に示さ
れる保持器２３の離脱部２４に案内されて水平方
向に移動し、軌道面５から離れ、その中心位置が
垂線Ａ上のＣ位置から垂線Ｂ上のＤの位置に進行
方向と直角な面への投影が直線で、水平面への投
影が半径ｒの円弧曲線状に移動する。ころ７の径
および高さｄとすれば、第３図に示すごとく、垂
線ＡおよびＢ間の距離すなわち前記Ｃ，Ｄ間の距
離は略ｄ／√２である。前記垂線Ｂ上のＤの位置
に中心が達したころ７は、保持器２３から離れ、
第７図、第８図に示すごとき側板１３の方向転換
路１６により案内されて、第３図に示すごとく、
次第に軸心方向を転換し、ころ７の中心位置がＥ
点に至るまで立体円弧曲線上を移動する。

立体円弧曲線および同曲線上の点Ｅは次のごと
くして求められる。

前述のごとくころ７の中心に移動経路の、第３
図に示す円弧DE（の進行方向と直角な面への投影
長をＫとすれば Ｋ≒2r−２×ｄ／√２ は一定であり、Ｅ点は垂線Ｂ上に中心Ｏを有する
半径Ｒの円弧上にある。該円弧DE（の中心角をθ゜
とすれば、 Ｋ＝πθR／180 Ｋは一定であるから、 Ｒ＝180K／πθ 例えば、Ｋ＝55mmとすれば θ゜ Ｒmm 10：314.880 15：209.920 20：157.440 25：125.952 30：104.960 35：89.966 40：78.720 45：69.973 50：62.976 55：57.251 60：52.480 65：48.443 70：44.983 75：41.984 80：39.360 85：37.045 90：34.987 前述のごとくして求められたθ、Ｒにより点Ｄ
より円弧を画けば、各円弧の終点が点Ｅとなる。
点Ｅにおいて、各中弧の切線方向に対角線の一つ
を有し、一辺がｄの長さの正方形であるリターン
孔を画けば、第１図に示すごとく、リターン孔８
ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈ
が10゜おきの角度で求められる。

第１図、第３図に示すリターン孔８（８ｄ）は
θ゜＝45゜の場合であり、該リターン孔８（８ｄ）
は正方形状断面を有し、その対角線の一つが水平
面と45゜の角度を有している。前記対角線はそれ
ぞれの円弧の点Ｅにおける切線であり、該対角線
と水平面とのなす角度は各円弧の中心角θ゜に等し
い。第１図に示す各リターン孔８ａ…８ｈには前
記角度θ゜を傍記してある。

前記対角線の中点をＦとすればはころ７の
中心の前述の平面転換部分である。従つてころ７
の中心位置は、Ｅ点からＦ点に至るまでは、水平
面と前記所定の角度θ゜を保つ平面上に画れる前記
CD間と略同一の曲率半径ｒを有する円弧曲線上
を、前記CD間の投影距離ｄ／√２に略等しい投
影距離だけ移動し、中心位置がＦ点に至つて、こ
ろ７はその軸心をθ゜だけ転換して、リターン孔８
に円滑に転動しつつ到達する。

第１図に示す実施例においては、θ＝０〜20゜
の範囲にリターン孔を穿設すると予圧ボルト１０
と重合し、θ＝70゜〜90゜の範囲にリターン孔を穿
設するとグリース孔１９と重合することが明らか
であり、この実施例においては、θ＝30゜〜60゜の
範囲がリターン孔の穿設位置として適当である。

前記θ＝30゜〜60゜の範囲にリターン孔が穿設さ
れれば、第１図に示す幅Ｗおよび断面高さＨをい
ずれも小とすることができ、無限直線運動用ころ
軸受ユニツトとしても小型にすることが可能とな
る。

前述のごとく、方向転換路１６は、水平面上の
円弧曲線よりなる水平転換部分と、立体円弧曲線
よりなる立体転換部分とθの角度をなす平面上の
円弧曲線よりなる平面転換部分とよりなり、前記
３部分の円弧曲線の長さ、半径を、ころの径、高
さに対応して、それぞれ適正なものを選択して組
合わせることにより位置および対角線の方向の異
なる軌道面５，６とリターン孔８とを連結してこ
ろ７を円滑に無限循環させることが可能である。

第１図、第５図、第６図、第９図、第１０図に
示す保持器２３は、トラツクレール１からケーシ
ング３を取り外した場合、該ケーシング３からの
ころ７の脱落を防止する役目と、前述のごとく軌
道面５，６間の負荷域に挟持されるころ７を離脱
部２４において水平円弧曲線状に離脱案内する役
目とを有する。

第７図、第８図、第９図、第１０図に示す側板
１３は、保持器２３の離脱部２４により負荷域か
ら離脱したころ７をリターン孔８に円滑に方向転
換しつつ案内する方向転換路１６が設けられ、ベ
アリングプレート９およびケーシング３のリター
ン孔８の両端部分に当接して取り付けられてい
る。

なお、第４図は前述のＲを一定とし、θのみを
変えた場合のリターン孔８の位置および姿勢の関
係を示し、正方形断面のリターン孔８の一方の対
角線は、方向転換路１６の中心円弧の接線方向に
あることを示している。

また第１０図に示すごとく、ケーシング３への
リターン孔８の穿設には、該リターン孔８の対角
線より小径の下孔３４を穿設した後、ブローチ等
によりリターン孔８を削成し形成しても良い。

なお、前述の実施例においては、トラツクレー
ルの外側面と、ケーシングの内側面とが、共に垂
直面として相対峙している無限直線運動用ころ軸
受ユニツトについて説明したが、前記相対峙する
両側面が減斜面とされているころ軸受ユニツトで
あり、リターン孔の位置が、ころの負荷域である
軌道面の位置に対し、前記両側面の垂直方向にな
い場合のころの方向転換路についても実施しうる
ことは勿論である。

前述の方向転換路の構成とすることにより、無
限直線運動用ころ軸受ユニツトとしては最も小型
なケーシングを実現することができ、軸受ユニツ
ト全体を負荷能力を変えることなく、コンパクト
にすることが可能となり、しかもころの方向転換
路における移動抵抗を極めて小さくすることがで
き、予圧装置を適確な位置に設けることにより剛
性の高い軸受となり、小型化したにも拘らず軸受
ユニツトとしての摺動抵抗、駆動トルクを極めて
小さくすることができたものである。

本発明は、特許請求の範囲に記載された構成を
なすものであり、無限直線運動用クロスローラベ
アリングユニツトであつて、ころの方向転換路
が、ころ軸受のケーシングの進行方向と直角な面
への投影形状も円弧曲線状とされており、クロス
ローラ状のころの軌道面に対しリターン孔を同一
平面上と異なる位置である斜め上方に設けること
が可能となり、予圧装置およびグリース孔を設け
ることができる上に、ケーシングおよびトラツク
レールを含む無限直線運動用クロスローラベアリ
ングユニツトとしての幅および高さを、軸受ユニ
ツトとしての負荷能力を減ずることなく、小型化
することが可能となり、しかも摺動抵抗、駆動ト
ルクを極めて小さく保持することが可能となつた
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の部分立面断面図、第２図はθ
＝0゜のときの方向転換路平面図、第３図はθ＝
45゜のときの方向転換路立面図、第４図は軌道面
とリターン孔との立面位置説明図、第５図は保持
器側面図、第６図は第５図中−線断面図、第
７図は側板立面図、第８図は第７図中−矢視
側面図、第９図は左半分に第１０図中−線断
面および螺止ボルト部分断面を含む側面図、第１
０図は右半分に第９図中−線断面を含む立面
図、第１１図は従来例の断面図、第１２図は第１
１図中XII−XII線部分断面図である。 １：トラツクレール、３：ケーシング、５，
６：軌道面、７：ころ、８：リターン孔、１０：
予圧ボルト、１６：方向転換路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直径および高さが略等しく軸心断面形状が略
   正方形とされている円筒状の多数のころが相隣る
   ころの軸心を相互に90゜異にしてクロスローラ状
   にケーシングの進行方向左右に形成される無限循
   環路中に無限に循環可能に配列装着され、前記両
   無限循環路がそれぞれ、前記ケーシング側の軌道
   面と前記ケーシングが跨架されるトラツクレール
   側の軌道面との相対峙する直角Ｖ溝状の両軌道面
   により構成される直線路である負荷軌道と、前記
   ケーシング中に前記負荷軌道と平行に形成される
   直線路であるリターン孔と、前記両直線路の両端
   を連通させて前記クロスローラ状のころの方向転
   換を円滑に行なわせる方向転換路とよりなり、前
   記ケーシングが前記負荷軌道にクロスローラ状に
   配列されている多数のころを介して前記トラツク
   レール上で直線運動を行ないうる無限直線運動用
   クロスローラベアリングユニツトにおいて、前記
   リターン孔が前記ケーシングの負荷軌道を形成す
   る直角Ｖ溝状の軌道面の直角二等分面より上方に
   軸心が位置するごとく設けられ、前記両直線路の
   両端を連通させて、クロスローラ状のころの方向
   転換運動を円滑に行なわせるため、軸受の進行方
   向に対し円弧曲線状に反転する方向転換路がころ
   軸受の進行方向と直角な面への投影形状も円弧曲
   線状とされ、前記立体円弧曲線状の方向転換路の
   軸心曲線の前記投影形状は、該軸心曲線の下端で
   前記直角Ｖ溝状の軌道面の直角二等分面の投影形
   状である直角二等分線、すなわち負荷軌道の略正
   方形断面の一方の対角線に接し、かつ前記軸心曲
   線の上端で前記負荷軌道の斜上外方に位置する前
   記リターン孔の略正方形断面の一方の対角線に接
   する形状とされ、前記負荷軌道内を転動するクロ
   スローラ状のころに対し前記直角二等分面内の方
   向に予圧を負荷しうる予圧装置が形成可能とされ
   ていることを特徴とする無限直線運動用クロスロ
   ーラベアリングユニツト。