JPH0331934B2 - - Google Patents

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
や工業用ロボツト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、加工条件等によつても異なるが、
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
れぞれ応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
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、その加工精度も飛躍的に向
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、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
沿つ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61−34934号及び特公昭
61−48009号の公報等）、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つている。そして、
この種の直線摺動用ベアリングにおいては、その
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、これによつて
加工時に工作機械側の工具と被加工物との間に発
生するこれら四方向の荷重を負荷し、これによつ
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
は移動における摩擦の発生を抑止し、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担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つている。

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つている。その
ため、工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
力を与えるサーボモーターの剛性等によつて決ま
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、サーボモーターの駆動力をアツプさせる
等の必要が生じ、装置の大型化や送り駆動系のコ
ストアツプ等の問題が生じ、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
産品に置いてます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つている。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］ 従つて、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］ 上記目的を達成するために、本発明における直
線摺動用ベアリングは、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
手方向に沿つ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
後両端面に取付けられ、内両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
のサーキユ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点接触型のゴシツク
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点接触型のサーキユ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
ツ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予圧が所
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、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、サーキユラー溝とはボールの
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、ゴシツ
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つ繁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
向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つて一対の取付面を
形成し、これら一対の取付面上に複数の締結ボル
ト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
吊上げ又は押圧手段を設け、この吊上げ又は押圧
手段によつ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溝と
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きくなるように
形成されているので、上記各溝間を転走するボー
ルに与える予圧が所定値より低くボールの弾性変
形量が少ないときには、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
つ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
ルにはより大き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
摺動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
直線摺動用ベアリング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軌道内
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
方向に沿つて上下一対の負荷ボール溝１１，１２
が形成されていると共にこれら各負荷ボール溝１
１，１２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１１，１２に相対応する
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つている。

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ユラー溝
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有するゴシツクア
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上方転走溝２１は上記上
方負荷ボール溝１１に対応したサーキユラー溝に
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に対応したゴシツク
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１１
と上方転走溝２１とに有されるボール接触面が相
対面する傾斜方向と同じ傾斜方向に相対面するボ
ール接触面間の間隔l₁は、上記傾斜方向と直交す
る方向に相対面するボール接触面間の間隔l₂より
も若干大きくなるように形成されている。

さらに、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
間には、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
で摺動台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つている。

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
手方向に沿つて一対の取付面１５を形成し、これ
ら一対の取付面１５上に複数の締付ボルト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１
５の間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１６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１ａに吊上げ力を作用させ、こ
れによつてこの水平部１ａに弾性変形を与え、こ
の弾性変形に基いて摺動台１と軌道台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中央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。

このとき、吊上げボルト６の回動量が少なく下
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ｌ２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１１
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の回動量を多くし下方
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の弾性変形量が徐々に大
きくなり、第９図に示すように、下方負荷ボール
４ｂは間隔l₁で相対面する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
ルの転走は回転における内側接触径d₁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するので、この場合、下
方負荷ボール４ｂ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摺動抵抗
が作用するようになる。

従つて、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を締結け摺動台
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つて、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つて直線摺動用ベ
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、これに伴い摺動台の下方負荷
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
と略同一である。

従つて、本実施例における直線摺動用ベアリン
グＢにおいても、吊上げボルト６を締付け摺動台
１の下方負荷ボール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つて、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事によつ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、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つて、
摺動台を軌道台上の一箇所に継続的に固定可能で
あり、隙間調整手段をロツ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実施例に係る直線摺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
直線摺動用ベアリングの摺動台を示す断面図、第
７図は第１実施例に係る直線摺動用ベアリングの
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示す
要部断面図、第１０図は相対面するゴシツクアー
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
示す正面断面図、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、２：軌道台、３：
蓋体、４：ボール、４ａ：上方負荷ボール、４
ｂ：下方負荷ボール、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、１
５：取付面、２１：上方転走溝、２２：下方転走
溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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つて上
   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点接触型のサーキユ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
   触型のゴシツ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点接触型のサーキユラー溝に形
   成すると共にその下方に位置する下方転走溝を４
   点接触型のゴシツ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 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。