JPH0451687B2 - - 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フシン等の工作機械
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、軸方向に沿つ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
を連通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
つている。

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
応えるべき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
線摺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、軸方向に沿つてローラー又はボ
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連
通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、上記無限軌道内の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
電アクチユ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している。

この様な技術的手段において、上記摺動台とし
ては、転動体の循環する無限軌道を有して軌道台
上を自在に摺動可能であり、且つ、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、上記各袖部にはその内面長手方向
に沿つて負荷域を有して軌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する袖
部とを有して断面略倒Ｌ形状に形成され、水平部
下面側と袖部内面側とにその長手方向に沿つて負
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
向に沿つて負荷域を有し、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
動台の構造等によつて適宜設計変更して差支えな
く、さらに、無負荷域の形成方法としても、摺動
台に無負荷転走孔を形成するものや、外部から摺
動台に取付けられる転動体保持器によつて無負荷
転走軌道を形成す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、上記負荷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大きい曲率で形成
された曲面にするのが好ましい。

また、上記制動板としては、摺動台との間に介
設された圧電アクチユエータの動作量に応じて軌
道台表面を押圧するものであるなら構成や形状等
適宜設計変更して差支えないが、装置構成を簡略
化するために、制動板は、その一面を無限軌道に
有される負荷域の側面とするように摺動台に取付
けられると共に、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なるよう
に形成され、この負荷域を転動する負荷転動体の
保持器としての機能を有するのが好ましい。ま
た、コンパクトな直線摺動用ベアリングを得るた
めに、制動板は軌道台と摺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
なラジアル荷重が作用する場合は、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して摺動台に逆ラジ
アル方向の荷重を作用させるのが好ましく、ま
た、制動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するのを防止
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、上記記述において、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、ボールにおいてはその直径のことであ
る。

［作用］ 摺動台と制動板との間に介在する圧電アクチユ
エータの電極に一定方向の圧電を印加すると、圧
電気逆効果によつてアクチユエータの圧電素子が
伸長し制動板が軌道台表面を押圧する。摺動台は
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摩擦力が生じて、摺動台
が軌道台上を摺動する際の摺動抵抗が増加する。
この場合、圧電アクチユ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
で、印加電圧の電位を制御することによつて摺動
台の軌道台に対する摺動抵抗を無段階に調整する
ことができる。

［実施例］ 以下、添附図面に基いて本発明の直線摺動用ベ
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を有して断面略
倒Ｃ形状に形成され下面部に凹部を備えた摺動台
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、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
圧電アクチユエータ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つて上部ボール無限
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け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の下面は摺動台１の制動板である制動板５の取
付部となつており、制動板５に圧力を付与する圧
電アクチユエータ７が凹設される円柱状のポケツ
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はポケツトに凹設された圧電アクチユエータ
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をもつて固定されてい
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連通連
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Ｌ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はビスによつて摺動台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つて
ボール無限軌道を形成し各ボール４を案内するよ
うに成つている。

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と成つている。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
圧電アクチユエータ７の伸縮量に応じた押圧力で
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、この制動板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ユ
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の下面に適宜接触する押圧面５２とな
つている。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が貫通する貫
通孔５４が下面から上面に向かつて垂直に穿設さ
れている。

又、上記圧電アクチユエータ７は、円柱状の圧
電素子の両側に電極を設けたものであり、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
電圧電位に比例してその厚さ方向に伸長を生じる
ものである。尚、電圧が印加されていない状態で
の伸長方向の長さは、摺動台１に形成されたポケ
ツトの深さと同一に形成されている。

このように形成された制動板５及び圧電アクチ
ユエータ７は摺動台への取付けに当たつて、先
ず、電圧印加による伸長方向がポケツトの開口方
向に一致するように圧電アクチユエータ７を摺動
台１のポケツトに嵌合させた後、第１０図に示す
ように、皿バネ座金８を介装したビス９を上記貫
通孔５４にその下面側から貫通させ、摺動台水平
部１ａの下面に設けられた取付孔にこのビス９を
係合させることによつて摺動台１に取付けられ
る。このときビス９は、ビス９頭頂部と制動板１
下面との間に介装されている皿バネ座金８が制動
板５に作用する下向きの加圧力によつて自在に弾
性変形を行える程度に、且つ、制動板５の受圧面
５１が摺動台水平部１ａ下面に常時密着する程度
に締付け、制動板５に加圧力が作用していないと
きには、皿バネ座金８の弾性力によつて制動板５
が摺動台水平部１ａの下面側に押し上げられた状
態になるようにする。尚、制動板５を摺動台１に
取付けることにより、上部ボール無限軌道の負荷
域の開口幅がこの負荷域を転動するボール４の直
径よりも小さく形成され、摺動台１を軌動台２か
ら取外した際のボール４の脱落が防止される。

上記の様に構成される本実施例の直線摺動用ベ
アリングは、軌道台２を機械装置等に固定ボルト
で固定し、この軌道台２に沿つ摺動する摺動台１
上に種々の機械器具を載置したテーブルを取付け
ボルトで取付けると共に、制御装置（図示せず）
から出力される指令信号に基いた電圧を圧電アク
チユエータ７に印加し、圧電素子の伸長を利用し
て軌道台２上の必要とされる場所で制動板５に任
意の下向きの圧力を作用させて使用される。

このとき、圧電アクチユエータが伸長せず制動
板５に下向き圧力が作用していない場合には、皿
バネ座金８の弾性力によつて制動板５が摺動台水
平部１ａの下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上面に接触し
ないので、軌道台２上を摺動する摺動台１の摺動
抵抗は負荷ボール４の転がり抵抗のみとなり、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（第１１図参照）。又、圧電アクチユエー
タ７が伸長しており制動板５に下向き圧力が作用
している場合には、制動板５が押し下げられ、押
圧面５２が軌道台２上面に圧接するので、押圧面
５２と軌道台２上面との間に摩擦力が生じ、この
摩擦力が摺動抵抗に加わつて、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様
になる（第１２図参照）。

従つて、本実施例における直線摺動用ベアリン
グにおいては、圧電アクチユエータに電圧を印加
することによつて、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におい
ては、圧電アクチユエータに印加する電圧を適宜
調整可能なので、軌道台軸方向の剛性を必要に応
じて付与し、また、その大きさを任意に調整する
ことができる。

尚、本実施例における直線摺動用ベアリングで
は、その転動体としてボールを使用したが、第１
３図に示すように、円筒ローラーを転動体として
使用しても同様の効果を得ることが可能である。

◎ 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
１４図に示すように、制動板５を摺動台１の袖部
１ｂ内面側に設け、軌道台２の上部側面を押圧す
るように配置した以外は第１実施例に係る直線摺
動用ベアリングと略同一である。

この場合、圧電アクチユエータ７を凹設するポ
ケツト及びリード線を配設する配線穴１４は摺動
台袖部１ｂに水平に形成され、また、摺動台水平
部１ａの下面には上部ボール無限軌道の負荷域を
転動する負荷ボール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、圧電アクチユ
エータ７に制御装置からのリード線を接続し、圧
電アクチユエータ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、本実施例の直線摺動用ベアリングにお
いても、圧電アクチユエータに任意の電圧を印加
することによつて、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、制動板を直線摺動用
ベアリングのロツ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−断面図、第６図は第３図の−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
−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け状態を示す斜視
分解図、第１１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
状態を示す要部断面図、第１３図は第１実施例に
係る直線摺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、３…
…蓋体、４……ボール、５……制動板、６……ボ
ール保持器、７……圧電アクチユエータ、８……
皿バネ座金、９……ビス、１４……配線穴、５２
……押圧面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸方向に沿つ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連通連結
   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、圧電アクチユ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 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 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。