JPH0251618A - 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用
ロボット等のスライド部において、開動させるべき可動
体をぬ縮約に案内する百線摺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、被加工物の材質、
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、この荷車は、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、上記荷重に
抗して工作機械及び被加工物がそれぞれの加工の瞬間に
６３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、その加工粘度も飛躍的に向トすること
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、！！！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−動用ベアリングとしては、例
えば、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、且つ、上記各袖
部にはその内面長手方向に沿って上下一対の負荷ボール
溝を有すると共にこれら各負荷ボール溝に対応した逃げ
ボール軌道を有する断面略倒Ｃ形状の摺動台と、上部が
上記）Ｓ動台の凹部内に互いに所定の間隔を維持して嵌
合すると共に上記各負荷ボール溝に相対応する転走溝を
有する軌道台と、上記円動台の前後両端面に取付けられ
、内面側には摺動台の負荷ボール溝と逃げボール軌道の
各端部間を互いに連通連結してボール無限軌道を形成す
る案内溝を備えた一対の蓋体と、上記各ボール無限軌道
内を循環し、摺動台の負荷ボール溝と軌道台の転走溝と
の間で荷重を負荷する多数のボールとからなり、上記摺
動台と軌道台との間の隙間を調整する隙間調整手段を有
して予圧の付与及び調整をするようにしたものが知られ
ており（特公昭６１−３４．９３４号及び特公昭６１−
４８．００９＠の公報等）、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、この種の直線店
動用ベアリングにおいては、その隙間調整手段により予
圧を付与しまた調整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
物との間に発生づるこれら四方向の荷重を負荷し、これ
によって加工に伴うビビリや振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ｒＩＪ擦の発生を抑止し、その送りを行う送り
ネジ・ナツト装置やリニヤモーター装置等の送り駆動系
の負Ｉｐを軽減すること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。

ところで、必要とする工作物に切削加工を施す際には、
切削抵抗に応じた３次元各方向の荷重が工具を介して工
作機械に作用するが、この荷重は工作機械を正確な切削
位置より変位させ、工作物の加工精度を悪化させる原因
となっている。そのため、１作物の加工精度を向上させ
るには、工作機械自体の剛性を高めると共に、工作機械
の保持手段の剛性を高め工作機械を切削位置に確実に保
持する必要がある。

ところが、送り駆動系の剛性は、例えばそれが送りネジ
・ナツト装置である場合には、送りネジや送りナツトそ
れ自体の剛性、これら送りネジや送りナツトのサポート
部の剛性、送りネジに回転力を与える９−ホモ−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、送りネジや送りナツトのサイズを
大きくしたり、勺−ホモ−ターの駆動力をアップさせる
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、近年の産業界に置いては、種々の生産品に置
いてまづ′ますその精密化が要求されるようになり、こ
れら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ｌ言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覆るこ
とができる直線摺動用ベアリングを提供することである
。

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である。

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摺動用ベアリ
ングを提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成ツるために、本発明における直線席勤用
ベアリングは、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、且つ、
上記両袖部にはその内面長手方向に沿って上下一対の負
荷ボール溝を有すると共に、これらの負荷ボール溝に対
応した逃げボール軌道を有する断面略倒Ｃ形状の摺動台
と、上部が上記摺動台の凹部内に互いに所定の間隔を維
持して嵌合すると共に上記各負荷ボール溝に相対応する
転走溝を有する軌道台と、上記摺動台の前後両瑞面に取
付けられ、内面側には上記負荷ボール溝と逃げボール軌
道の各端部問を互いに連通連結して、ボール無限軌道を
形成する案内溝を有する一対の蓋体と、上記各ボール無
限軌道内を循環し、Ｐｊａ台の負荷ボール溝と軌道台の
転走溝との間で荷重を負荷する多数のボールとからなり
、上記摺動台と軌道台との間の隙間を調整する隙間調整
手段を有して予圧の付与及び調整をするようにした直線
摺動用ベアリングであり、上記摺動台の各袖部内面側の
上下一対の負荷ボール溝のうちその上方に位置する上方
負荷ボール溝を２点接触型のサーキュラ−溝に形成する
と共にその下方に位置する下方負荷ボール溝を４点接触
型のゴシックアーチ溝に形成し、且つ、上記軌道台側の
上下一対の転走溝をそれぞれ上記摺動台の各負荷ボール
満に対応させてその上方に位置する上方転走溝を２点接
触型のサーキュラ−溝に形成すると共にその下方に位置
する下方転走溝を４点接触型のゴシックアーチ溝に形成
し、上記摺動台の下方負荷ボール溝及び軌道台の下方転
走溝については摺動台の上方負荷ボール溝と軌道台の上
方転走溝とが形成する荷重作用線の傾斜方向と同じ傾斜
方向の荷重作用線上に位置する各接触面間の間隔を他方
の荷重作用線上に位置する各接触面間の間隔より若干大
ぎめに形成し、上記隙間調整手段で摺動台と軌道台との
間の隙間を調整することにより、上記摺動台の下方９萄
ボール溝及び軌道台の下方転走溝との間を転走するボー
ルに作用する予圧が所定値より小さいときはにはこのボ
ールが２点接触状態で転走し、また、予圧が所定値以上
の際には４点接触状態で転走するようにしたことを特徴
とするものである。

本発明において、サーキュラ−溝とはボールの曲率半径
より大きい曲率半径を有する円弧状の溝で構成されてそ
こを転走するボールが１点で接するようにしたボール転
走溝であり、また、ゴシックアーチ溝とはボールの曲率
半径よりも大きい曲率半径を有する円弧を２つ繋ぎ合せ
た形状の溝で構成されてそこを転走するボールが２点で
接触するようにしたボール転走溝である。

上記記述において、若干大きめとは、ボールの弾性変形
領域内でこのボールをある方向に圧縮したとき、この圧
縮方向と直交する方向のボール径が大きくなる範囲内の
大きさということである。

また、上記記述において予圧の所定値とは、ボールの弾
性変形領域内で機械装置の構成や使用態様等に応じて適
宜決定されるものである。

このような技術的手段において、隙間調整手段としては
、軌道台と摺動台との隙間を調整し、軌道台と摺動台と
の間で荷重を負荷しているボールに予圧を与えるもので
あるならば、その構成や方法等適宜設計変更して差支え
ないが、その具体的構成としては、例えば、摺動台の水
平部上面にその両袖部の上方長手方向に沿って一対の取
付面を形成し、これら一対の取付面上に複数の締結ポル
１〜によりテーブルを取付けると共に、上記水平部上面
とテーブル下面との間には上記各取付面の間に位置する
所定の間隔を形成し、上記テーブルにはこのテーブルを
貫通して上記一対の取付面の中間位置で水平部に吊上げ
力又は押圧力を作用する吊上げ又は抑圧手段を設け、こ
の吊上げ又は抑圧手段によって摺動台の水平部に弾性変
形を与え、この弾性変形に基いて摺動台と軌道台との間
の隙間を調整するようにしたものがある。この場合、上
記吊上げ又は押圧手段としては、ボルトの締結力等を利
用して継続的に摺動台水平部に弾性変形を与えるものや
、油圧シリンダー等を利用して必要に応じ瞬間的に摺動
台水平部に弾性変形を与えるもの等が考えられる。

また、摺動台の下方負荷ボール溝と軌道台の下方転走溝
とが構成する２組の相対面するボール接触面のうち、一
方のボール接触面間の間隔を他方のボール接触面間の間
隔よりも若干大きく形成する方法としては、相対面する
下方負荷ボール満と下方転走溝のうちどちらか一方を他
方に対して僅かに上方又は下方にずらして形成する方法
が考えられる。

［作用］ 摺動台の下方負荷ボール溝と軌道台の下方転走溝とで構
成された相対面する２組のボール接触面は、相対面する
一方の接触面間の間隔が相対面する他方の接触面間の間
隔よりも大ぎくなるように形成されているので、上記各
満開を転走するボールに与える予圧が所定値より低くボ
ールの弾性変形凹が少ないときには、このボールが全て
の接触面に接触せず、小さい間隔で相対面する接触面の
みに接触して転走する。一方、隙間調整手段によって摺
動台と軌道台との間の隙間を狭め、上記ボールに与える
予圧を徐々に高くすると、その弾性変形量が大きくなり
、ボール外周面が４面ある接触面全面に接触して転走す
るようになり、その結果ボール外周面と下方負荷ボール
溝及び下方転走溝との間に滑りが発生し、これを原因と
して下方負荷ボール溝と下方転走溝との間を転走するボ
ールにはより大ぎな転がり抵抗が作用し、これに応じて
摺動台が軌道台上を摺動する際により大きなＭ＃Ｊ抵抗
が作用するようになる。

［実施例］ 以下、添附図面に示す実施例に基いて、本発明の直線摺
動用ベアリングを具体的に説明する。

◎第１実施例 第１図ないし第４図に示すように、本実施例の直線虐動
用ベアリングＢは、水平部１ａとその両端より垂下する
左右袖部１ｂとを有して下面側に凹部を備えて断面略倒
Ｃ形状に形成される摺動台１と、上部が上記摺動台１の
凹部内に互いに所定の隙間を維持して嵌合する軌道台２
と、上記摺動台１の前後両端面に取付けられた一対の蓋
体３と、上記摺動台１に形成されたボール無限１７１通
内を循環して摺動台１と軌道台２との間で荷重を負荷す
る多数のボール４とで構成されている。

上記摺動台１は、その各袖部１ｂの内面側長手方向に沿
って上下一対の負荷ボール満１１．１２が形成されてい
ると共にこれら各負荷ボールｆｉｌｌ、　１２に対応し
た逃げボール軌道を構成する無負荷ボール孔１３が穿設
され、また、上記軌道台２の左右両側面には上記摺動台
１側に形成された上下一対の負荷ボール溝ｉｔ、　１２
に相胃応する転走溝２１．２２が形成され、さらに、上
記各蓋体３の内面側には摺動台１の負荷ボール溝１１．
１２と無負荷ボール孔１３の各端部間を連通連結して無
限軌道を形成する案内溝が形成されており、上記多数の
ボール４はこれら各無限軌道内を循環し、摺動台１の負
荷ボール溝１１．１２と軌道台２の転走溝２１．２２と
の間で荷重を負荷しながら転走するようになっている。

そして、第６図に示すように、摺動台１に形成された上
記負荷ボール溝１１．１２のうち上方に位置する上方負
荷ボール溝１１はボール４が接触転走する接触面を一面
のみ有するサーキュラ−溝に形成される一方、下方に位
置する下方負荷ボール溝１２はボール接触面を二面者す
るゴシックアーチ溝に形成されており、また、第７図に
示すように、軌道台２に形成された上記転走溝２１．２
２のうち上方に位置する下方転走溝２１は上記上方負荷
ボール溝１１に対応したサーキュラ−溝に形成される一
方、下方に位置する下方転走溝２２は上記下方負荷ボー
ル溝１２に対応したボッシフアーチ溝に形成されている
。なお、第８図に示すように、摺動台１の下方負荷ボー
ル溝１２と軌道台２の下方転走溝２２とが構成する２組
の相対面するボール接触面のうち、上方負荷ボール溝１
１と上方転走溝２１とに有されるボール接触面が相対而
する傾斜方向と同じ傾斜方向に相対面するボール接触面
間のｌ！ＩＩ隔１１は、上゛記傾斜り向と直交する方向
に相対面するボール接触面間の間隔１２杏りも若干大き
くなるように形成されている。

ざらに、第５図に示すように、上記摺動台１とこの摺動
台１上面に取付けられるテーブルＴとの聞には、摺動台
水平部１ａに弾性変形を与える隙間調整手段が介装され
ており、この隙間調整手段て゛摺動台１と軌道台２との
間の隙間を狭めることにより、下方負荷ボール溝１２と
下方転走溝２２との間を転走する下方負荷ボール４ｂに
与える予圧を増加させられるようになっている。

この実施例において、上記隙間調整手段は、摺動台水平
部１ａの上面にその両袖部１ｂの上方長手方向に沿って
一対の取付面１５を形成し、これら一対の取付面１５上
に複数の締結ボルト５によりテーブルＴを取付けると共
に、上記水平部１ａ上面とテーブルＴ下面との間には上
記各取付面１５の聞に位置する所定の間隔を形成し、上
記テーブルＴにはこのテーブルＴを貫通して上記一対の
取付面１５の中間位置に穿設された隙間調整用ねじ孔１
６に螺合する吊上げボルト６からなる隙間調整ボルトを
設け、この吊上げボルト６を回動させて摺動台水平部１
ａに吊上げ力を作用させ、これによってこの水平部１ａ
に弾性変形を与え、この弾性変形に基いて摺動台１と１
Ａ道台２との間の隙間を狭めるように構成されている（
第５図参照）。

上記のように構成される本実施例の直線摺動用ベアリン
グＢは、摺動台１の水平部１ａ上面にテーブルＴを取付
け、このテーブルＴを貫通して摺動台１の水平部１ａ中
夫に吊上げボルトを係合させ、この吊上げボルト６の回
動量を調整することにより下方負荷ボール４ｂに与える
予圧を調整して使用される。

このとぎ、吊上げボルト６の回１吊が少なく下方負荷ボ
ール４ｂに与えられる予圧が所定値より低い場合には、
第８図に示すように、下方負荷ボール４ｂは間隔１２で
相対面する２つの接触面のみに接して転走するので、下
方負荷ボール４ｂが摺動台１の下方負荷ボール溝１２と
軌道台２の下方転走溝２２との間を自在に転走し、摺動
台１が僅かな摺動抵抗で軌道台２上を摺動可能となる。

一方、吊上げボルト６の回動Ｒを多くし下方負荷ボール
４ｂに作用する予圧を徐々に高くすると、下方負荷ボー
ル４ｂの弾性変形ｍが徐々に大ぎくなり、第９図に示す
ように、下方角向ボール４ｂは間ｌＩ！Ｉ！１で相対而
する２つの接触面にも接触し４つの接触面全面に接して
転走するようになる。第１０図に示すように、４点接触
によるボールの転走は回転にＪ３ける内側接触径ｄ、と
外側接触径ｄ２の差が大きく、ボールが転がり運動を行
うと内側接触点Ａと外側接触点Ｂとの移動距離の差が大
きくなり、ボール外周面と負荷ボール溝及び転走溝との
間に滑りが発生ずるので、この場合、下方負荷ボール４
ｂの転がり抵抗が増加して、摺動台１が軌道台２上を摺
動する際に大きな１ｇ動抵抗が作用するようになる。

従って、本実施例における直線摺動用ベアリングＢにお
いては、吊上げボルト６を締付は摺初台１の下方負荷ボ
ール溝１２と軌道台２の下方転走溝２２との間を転走す
る下方負荷ボール４ｂに所定値以上の予圧を付与させる
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、この摺動抵抗を高めることによって直線摺
動用ベアリングＢ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。

また、本実施例の直線摺動用ベアリングＢにおいては、
吊上げボルト６の回動量を調整することにより下方負荷
ボール４ｂの転がり抵抗を自在に調整可能なので、これ
に応じてベアリングＢの軌道台軸方向の剛性の大きさを
任意に調整可能である。

◎第２実施例 本実施例における直線摺動用ベアリングは、第１１図及
び第１２図にに示すように、摺動台の上方負荷ボール溝
及び軌道台の上方転走溝の傾斜角度を変更すると共に、
これに伴い１勤台の下方負荷ボール溝と軌道台の転走溝
とが構成する２組の相対面する接触面間の間隔を第１実
施例と逆転させた以外は第１実施例に係る直線摺動用ベ
アリングと路間−である。

従って、本実施例における直線摺動用ベア１ノングＢに
おいても、吊上げボルト６を締付は摺動台１の下方負荷
ボール溝１２と軌道台２の下方転走溝２２との間を転走
する下方負荷ボール４ｂに所定値以上の予圧を付与させ
ることによって、摺動台１の摺ａＫ抗を増加させること
が可能であり、この摺動抵抗を高める事によって直線摺
動用ベアリングＢ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［９１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、必要により隙間調整手段でボールに大きな予圧を
与え、その転走を妨げることによって、摺動台を軌道台
上の一箇所に継続的に固定可能であり、隙間調整手段を
ロック装置として作用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図はその側面図及び
平面図、第４図は第１実施例に係る直線摺動用ベアリン
グの斜視透視図、第５図は第１実施例に係る直線Ｍ動用
ベアリングの使用状態を示す正面断面図、第６図は第１
実施例に係る直線１習動用ベアリングの摺動台を示す断
面図、第７図は第１実施例に係る直線１習動用ベアリン
グの軌道台を示す斜視図、第８図は第１実施例に係る直
線摺動用ベアリングの下方負荷ボールが２点接触状態で
転走する様子を示す要部断面図、第９図は第１実施例に
係る直線摺動用ベアリングの下方負荷ボールが４点接触
状態で転走する様子を丞す要部断面図、第１０図は相対
面するゴシックアーチ溝の間を４点接触して転走するボ
ールの回転状態を説明する参考図、第１１図は本発明に
おける直線摺動用ベアリングの第２実施例の使用状態を
示す■面断面図、第１２図は第２実施例に係る直線摺動
用ベアリングの上方及び下方負荷ボールの接触状態を示
す要部断面図である。 ［符号説明］ １：摺動台 ３：Ｍ体 ４ａ：上方負荷ボール ６：吊上げボルト １１：上方負荷ボール溝 １２：下方負荷ボール溝 １５：取付面 ２２：下方転走溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）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、且つ、上記両袖
   部にはその内面長手方向に沿って上下一対の負荷ボール
   溝を有すると共にこれらの各負荷ボール溝に対応した逃
   げボール軌道を有する断面略倒Ｃ形状の摺動台と、上部
   が上記摺動台の凹部内に互いに所定の隙間を維持して嵌
   合すると共に上記各負荷ボール溝に相対応する転走溝を
   有する軌道台と、上記摺動台の前後両端面に取付けられ
   、内面側には上記負荷ボール溝と逃げボール軌道の各端
   部間を互いに連通連結して、ボール無限軌道を形成する
   案内溝を有する一対の蓋体と、上記各ボール無限軌道内
   を循環し、摺動台の負荷ボール溝と軌道台の転走溝との
   間で荷重を負荷する多数のボールとからなり、上記摺動
   台と軌道台との間の隙間を調整する隙間調整手段を有し
   てボールに作用する荷重の付与及び調整をするようにし
   た直線摺動用ベアリングにおいて、 上記摺動台の各袖部内面側の上下一対の負荷ボール溝の
   うちその上方に位置する上方負荷ボール溝を２点接触型
   のサーキュラー溝に形成すると共にその下方に位置する
   下方負荷ボール溝を４点接触型のゴシックアーチ溝に形
   成し、且つ、上記軌道台側の上下一対の転走溝をそれぞ
   れ上記摺動台の各負荷ボール溝に対応させてその上方に
   位置する上方転走溝を２点接触型のサーキュラー溝に形
   成すると共にその下方に位置する下方転走溝を４点接触
   型のゴシックアーチ溝に形成し、 上記摺動台の下方負荷ボール溝及び軌道台の下方転走溝
   については摺動台の上方負荷ボール溝と軌道台の上方転
   走溝とが形成する荷重作用線の傾斜方向と同じ傾斜方向
   の荷重作用線上に位置する各接触面間の間隔を他方の荷
   重作用線上に位置する各接触面間の間隔よりも若干大き
   めに形成し、上記隙間調整手段で摺動台と軌道台との間
   の隙間を調整することにより、上記摺動台の下方負荷ボ
   ール溝及び軌道台の下方転走溝との間を転走するボール
   に作用する荷重が所定値より小さいときにはこのボール
   が２点接触状態で転走し、また、ボールに作用する荷重
   が所定値以上の際には４点接触状態で転走するようにし
   たことを特徴とする直線摺動用ベアリング。
2. （２）隙間調整手段が、摺動台と摺動台上面に取付けら
   れたテーブルとの間に介在され、上記摺動台の水平部に
   弾性変形を与える吊上げ又は押圧手段である請求項１記
   載の直線摺動用ベアリング。