JPH0514637U - リニアガイド装置のボール転動溝構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】四点接触と二点接触とを併用したボール転動溝
構造とすることにより、振動減衰能や剛性，負荷容量，
耐衝撃性等の面と、微細で精密な作動への追従性の面と
の両面においてバランスのとれた性能を発揮できるリニ
アガイド装置を提供する。 【構成】上下二列のボール転動溝３Ａ，５Ａ，３Ｂ，５
Ｂのうちの一方の列のボール転動溝は四点接触溝、他方
の列のボール転動溝は二点接触溝とするようにして、目
的を達した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、案内レールと、その上を自在に走行するスライダとの両側面に、 相対して形成されたボール転動溝内を転動しつつ無限循環する多数のボールを介 して負荷を受けるようにしたリニアガイド装置のボール転動溝構造に関し、特に 、微細で精密な作動が要求される工作機械主要部の案内軸受用に好適なものであ る。

【０００２】

【従来の技術】

リニアガイド装置は、図４ないし図６に示すように、軸方向に長く延びる案内 レール１の両側面に片面で二列づつのボール転動溝３を形成し、その案内レール １上に移動可能に跨架させたスライダ２の両袖部に前記ボール転動溝３に対向す るボール転動溝５及びこれに平行するボール戻り通路７を設け、スライダ３の移 動に伴い両ボール転動溝３，５内を転動する多数のボールＢをボール戻り通路７ に導いて無限循環させるようにしている。しかして、従来のリニアガイド装置の 場合、そのボール転動溝の構造は、四点接触タイプか二点接触タイプのいずれか 一方のみに限られている。

【０００３】 すなわち、図４に示すものは四点接触タイプのもので、相対する両ボール転動 溝３，５の溝面とボールＢとが上下いずれの溝にあっても四点で接触しており、 両ボール転動溝３，５の接触点同士を結んだ接触線が溝中心位置で十字に交差し ている。 一方、図５及び図６に示すものは二点接触タイプのもので、どちらも、相対す る両ボール転動溝３，５の溝面とボールＢとが上下のいずれの溝においても二点 で接触している。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上下の全てのボール転動溝において、ボールＢが四点接触しているタイプは、 摩擦力が二点接触の場合より大きいことによる振動減衰能や、剛性，負荷容量， 耐衝撃性等の面では優れているが、反面、極めて微細で精密な作動を要求される 場合には追従性に劣るという問題点があった。

【０００５】 一方、上下の全てのボール転動溝において、ボールＢが二点接触しているタイ プは、ボールの転がり摩擦が小さくて軽作動の用途に適しているが、反面、振動 減衰能や剛性，負荷容量，耐衝撃性等の面で劣るという問題点があった。 そこでこの考案は、従来の二点接触タイプと四点接触タイプとのそれぞれの問 題点を解決することを課題としてなされたものであり、四点接触と二点接触とを 併用したボール転動溝構造とすることにより、振動減衰能や剛性，負荷容量，耐 衝撃性等の面と、微細で精密な作動への追従性の面との両面においてバランスの とれた性能を発揮できるリニアガイド装置のボール転動溝構造を提供することを 目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案リニアガイド装置は、左右に対をなす上下二列のボール転動溝のうち の一方の列のボール転動溝は四点接触溝、他方の列のボール転動溝は二点接触溝 とするように構成したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】

上下二列のうちの一方のボール転動溝が四点接触溝であることによって、従来 の二点接触タイプに比べて振動減衰能や剛性，負荷容量，耐衝撃性等の機能が高 く、また、他方のボール転動溝が二点接触溝であることによって、従来の四点接 触タイプに比べて微細で精密な追従機能に優れる。しかしてバランスのとれた性 能が発揮できる。

【０００８】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図面を参照して説明する。なお、従来と同一または 相当部分には同一の符号を付してある。 図１ないし図３はこの考案の一実施例を示すものであり、案内レール１上に、 横断面形状が略コ字形をなすスライダ２が相対移動可能に跨架されている。案内 レール１の両側面には、上段と下段との二列のボール転動溝３Ａ，３Ｂが軸方向 に延長して形成されている。ボール転動溝３Ａは、中心の異なる二つの同一曲率 の円弧面で横断面Ｖ字形に形成したいわゆるゴシックアーク状の溝、ボール転動 溝３Ｂは、単一の円弧面で形成したいわゆるサーキュラ状の溝とされている。そ れらの各溝底には、ワイヤー保持器逃げ溝３ａ、３ｂが軸方向に沿って併設され ている。

【０００９】 一方、スライダ２の本体２Ａの両袖部４の内面側に、上段のボール転動溝３Ａ に対向させたボール転動溝５Ａと、下段のボール転動溝３Ｂに対向させたボール 転動溝５Ｂとがそれぞれ形成され、これら上下二列の対向溝同士でボール転動路 ６Ａと６Ｂとが構成されている。スライダ本体２Ａの両袖部４には、更にそのボ ール転動路６Ａに平行な断面円形のボール戻り通路７Ａと、同じくボール転動路 ６Ｂに平行したボール戻り通路７Ｂとが軸方向に貫通させて形成されている。 これに対して、スライダ本体２Ａの前後両端にそれぞれ接合されたエンドキャッ プ８には、半ドーナッツ状のボール循環路９Ａと９Ｂとが上下二段に形成されて いる。上段のボール循環路９Ａはボール転動路６Ａとボール戻り通路７Ａとを連 通させ、下段のボール循環路９Ｂはボール転動路６Ｂとボール戻り通路７Ｂとを 連通させている。そして、各ボール転動路６Ａ，６Ｂと、これに対応するボール 循環路９Ａ，９Ｂと、ボール戻り通路７Ａ，７Ｂで形成される各ボール無限循環 経路には、それぞれ多数のボールＢが装填されている。

【００１０】 ここで更に、案内レール１とスライダ２との間に形成された上記ボール転動路 ６Ａ，６Ｂの構造を図３を参照して詳述する。 上段のボール転動路６Ａにあっては、案内レールのボール転動溝３Ａの溝中心 に対してスライダのボール転動溝５Ａの溝中心が僅かに上方にオフセットして対 向する。これにより、ボール転動路６Ａ内のボールＢは、スライダ側のボール転 動溝５Ａの溝面と点Ｔ１及びＴ３で接触すると同時に、案内レール側のボール転 動溝３Ａの溝面とも点Ｔ２及びＴ４で接触して、ボール転動路６Ａの溝面に四点 接触している。接触点Ｔ１，Ｔ２を結ぶ接触線Ｌ１と、接触点Ｔ３，Ｔ４を結ぶ 接触線Ｌ２とは、ボール転動路６Ａの中心位置で直交している。

【００１１】 一方、下段のボール転動溝６Ｂにあっては、案内レールのボール転動溝３Ｂに 対してスライダのボール転動溝５Ｂは上段のボール転動溝におけるよりも大きく 下方にオフセット（γ）して対向する。ボール転動路６Ｂ内のボールＢは、スラ イダ側のボール転動溝５Ｂの溝面とは点Ｔ５で接触し、また案内レール側のボー ル転動溝３Ｂの溝面とは点Ｔ６で接触して、ボール転動路６Ｂの溝面に二点接触 している。ボール転動路６Ｂにおける接触点Ｔ５，Ｔ６を結ぶ接触線Ｌ３は、ボ ール転動路６Ａにおける接触線Ｌ１と平行している。

【００１２】 しかして、上記各接触点Ｔ１〜Ｔ６にそれぞれ作用する接触力（予圧荷重）Ｓ の大きさの関係は、作用線が同一方向の接触力の和が、これに直交する方向の接 触力の和と等しくなるように設定され、接触方向の異なるものの負荷分布が釣り 合っている。 すなわち、いま上段のボール転動路６Ａ内にあって接触点Ｔ１における接触力 をＳ１，接触点Ｔ２における接触力をＳ２，接触点Ｔ３における接触力をＳ３， 接触点Ｔ４における接触力をＳ４とし、下段のボール転動路６Ｂ内にあって接触 点Ｔ５における接触力をＳ５，接触点Ｔ６における接触力をＳ６とすると、作用 線が平行して同一方向になるＳ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ６を１としたとき、これに直 交する方向のＳ３，Ｓ４は２になっている。この接触力の調整は、転動溝のそれ ぞれの曲率及び案内レールとスライダの前記曲率中心間の距離を研削にて高精度 にコントロールし、また、必要により、介在するボールの寸法を選択することに より行う。

【００１３】 なお、２０はワイヤー保持器で、スライダ２の本体２Ａの内面側に形成された ボール転動溝５Ａ，５Ｂ内に充填されたボールＢを溝内に保持するものである。 また、２１はリニアガイド装置の使用にあたって案内レール１を図外の基台等に 固定するためのボルトの挿通孔、２２はスライダ２にテーブル等の被駆動体を固 定するボルト用のねじ穴、２３は案内レール１のボール転動溝３Ａ．３Ｂを払拭 して異物の侵入を阻止するべくエンドキャップ８にねじ２４で取付けられた合成 ゴム製ワイパーシール、２５はねじ２４のねじ穴である。

【００１４】 次に、上記実施例の動作を説明する。 例えば機械ベースに固定した案内レール１上で、テーブルに取付けたスライダ ２を軸方向に移動させると、ボール転動路６Ａ（６Ｂ）に挿入されたボールＢは スライダ２の移動に伴って転動し、スライダ２に対してスライダ２の移動方向と 逆方向に移動する。そしてスライダ２の端部において、エンドキャップ８に設け たボール掬い上げ部２６に導かれて方向を変更され、ボール循環路９Ａ（９Ｂ） に沿ってＵターンする。続いてスライダ本体２Ａのボール戻り通路７Ａを通って 反対側のエンドキャップ８のボール循環路９Ａ（９Ｂ）により再度Ｕターンされ てボール転動路６Ａ（６Ｂ）に戻り、転動を続行しつつ移動する循環を繰り返す 。これにより、テーブルはスライダ２を介して滑らかに案内レール上を移動する ことができる。

【００１５】 そして本実施例は、上下二列のうちの一方のボール転動溝が四点接触溝である ことによって、従来の二点接触タイプに比べて振動減衰能や剛性，負荷容量，耐 衝撃性等の機能が高く、また、他方のボール転動溝が二点接触溝であることによ って、従来の四点接触タイプに比べて微細で精密な追従機能に優れる。しかして バランスのとれた性能が発揮できる効果がある。

【００１６】 更に、上下二列の各ボール転動溝面とボールとの接触点に作用する接触力の関 係を、上下二列の同一方向の作用線における各接触力をほぼ同じとしていること から、使用時における荷重変化に対して二列が均等に負荷を受ける効果を備えて いる。

【００１７】

【考案の効果】 以上説明したように、この考案は、２列のボール転動溝の一方を四点接触構造 とし、他方を２点接触構造としたため、負荷荷重に対する剛性が高く、振動減衰 能や負荷容量，耐衝撃性等の機能が優れていると共に、軽作動時の微細で精密な 追従性にも優れるバランスのとれた性能を有するリニアガイド装置を提供できる という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例を示すリニアガイド装置の
一部を切り欠いた正面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図１の要部の部分拡大図である。

【図４】従来のリニアガイド装置の一部を切り欠いた正
面図である。

【図５】従来の他のリニアガイド装置の一部を切り欠い
た正面図である。

【図６】従来の更に他のリニアガイド装置の一部を切り
欠いた正面図である。

【符号の説明】

１ 案内レール ２ スライダ ３Ａ （案内レール上段の）ボール転動溝 ３Ｂ （案内レール下段の）ボール転動溝 ５Ａ （スライダ上段の）ボール転動溝 ５Ｂ （スライダ下段の）ボール転動溝 Ｂ ボール

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 左右に対をなす上下二列のボール転動溝
   を有するリニアガイド装置において、一方の列のボール
   転動溝は四点接触溝、他方の列のボール転動溝は二点接
   触溝としたことを特徴とするリニアガイド装置のボール
   転動溝構造。
2. 【請求項２】 請求項１の溝構造において、各ボール転
   動溝面とボールとの接触点に作用する接触力の関係を、 前記二点接触溝における接触力と、該二点接触溝に作用
   する作用線と同一方向の前記四点接触溝における接触力
   とをほぼ同じ値とし、 それらの前記同一方向の各々の接触力の値が前記四点接
   触溝における前記作用線に交差する方向の接触溝におけ
   る接触力のほぼ半分になるように構成したことを特徴と
   する請求項１に記載のリニアガイド装置のボール転動溝
   構造。