JPH06272713A - 直動案内装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 差動滑りを小さなものとし、動作を円滑なも
のとするとともに、部品の消耗を少なくして寿命の延長
を図ることが可能な直動案内装置を提供することを目的
とする。 【構成】 転動体と転動体溝との接触角（θ）を、３０
≦θ≦４０°の範囲で設定するようにしたものである。
但し、接触角（θ）は、転動体の中心を通る水平線と、
転動体と転動体溝との接触点と転動体の中心とを結ぶ線
とのなす角度とする。その際、接触角（θ）を３５°と
することが考えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直動案内装置に係り、
特に、転動体と転動体溝との接触角（θ）を最適な値に
設定することにより、差動滑りを低減させて円滑な動作
及び寿命の延長を図るように工夫したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、いわゆるゴシックアーチ溝を使
用した直動案内装置としては、図６及び図７に示すよう
な構成のものがある。まず、レール１０１があり、この
レール１０１は、図７に示すように、横断面形状がＵ字
型をしていて、その両内側部には一対の溝１０３、１０
３（図７では片側のみを示している）が形成されてい
る。一方、上記レール１０１の内側にはスライダ１０５
がレール１０１の長手方向に沿って移動可能に収容され
ている。上記スライダ１０５の両側部には一対の溝１０
７、１０７（図７では片側のみ示している）が形成され
ている。これら一対の溝１０７、１０７は上記一対の溝
１０３、１０３に対向する位置に形成されている。

【０００３】又、上記スライダ１０５の両側には、上記
溝１０７、１０７に連通するリターン溝（図示せず）が
形成されている。そして、溝１０３と溝１０７の間には
複数個のボール１０９が配置されていて、スライダ１０
５はこれら複数個のボール１０９を介して移動すること
になり、又、ボール１０９は、溝１０３、１０５の間を
転動しながらリターン溝に入り、そこから、再度、溝１
０３、１０５の間に反対側より入るルートで循環するこ
とになる。又、図では省略してあるが、スライダ１０５
をレール１０１の長手方向に沿って移動させるためのボ
ールネジ機構とサーボモータが設けられている。すなわ
ち、サーボモータを任意量だけ正転・逆転させることに
より、ボールネジを回転させ、それによって、ボールネ
ジに螺合するナットを備えたスライダ１０５が、レール
１０１に沿って移動することになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成による
と、いわゆる差動滑りの問題があった。差動滑りが発生
した場合には、ボール１０９の円滑な転動ひいてはスラ
イダ１０５の円滑な移動が損なわれることになり、又、
溝１０３、１０７、ボール１０９等がいたずらに消耗し
てしまうことになる。ここで、上記差動滑りについて詳
しく解析してみる。まず、図６に示すように、直動案内
装置に垂直方向（図中矢印で示す方向）の荷重が作用し
た場合には、ボール１０９に対して、図７に矢印で示す
ような方向の荷重が作用することになる。この場合に
は、差動滑りは比較的小さなものとなる。次に、図８に
示すように、直動案内装置に水平方向から荷重が作用し
た場合には、ボール１０９に対して、図９に示すような
方向から荷重が作用することになる。この場合には、差
動滑りが比較的大きくなる。

【０００５】次に、図１０に示すように、直動案内装置
に対して、図中矢印で示すような方向のモーメント荷重
が作用した場合には、ボール１０９には図１１に示すよ
うな方向の荷重が作用し、この場合には、差動滑りは比
較的小さなものとなる。次に、図１２に示すように、直
動案内装置に対して、図中矢印で示すような方向のモー
メント荷重が作用した場合には、ボール１０９には図１
３に示すような方向の荷重が作用し、この場合には、差
動滑りは比較的大きなものとなる。さらに、図１４に示
すように、直動案内装置に対して、図中矢印で示すよう
な方向のモーメント荷重が作用した場合には、ボール１
０９には図１５に示すような方向の荷重が作用し、この
場合には、差動滑りは比較的小さなものとなる。つま
り、直動案内装置に対して、水平方向からの荷重が作用
した場合、水平方向のモーメントが作用した場合に、差
動滑りが大きくなることが判明した。

【０００６】本発明はこのような点に基づいてなされた
ものでその目的とするところは、上記したような差動滑
りを小さなものとし、動作を円滑なものとするととも
に、部品の消耗を少なくして寿命の延長を図ることが可
能な直動案内装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本願発明による直動案内装置は、横断面形状がＵ字状を
なしその両内側面に少なくとも複数個の円弧からなり上
下対称形の転動体溝を各一条備えた軌道構成体と、上記
軌道構成体の内側に移動可能に設置されその両側面に上
記軌道構成体の各一条の転動体溝に対向する各一条の転
動体溝を備えるとともにそれぞれの転動体溝に対応する
無負荷循環路を備え転動体を介して上記軌道構成体に沿
って移動する移動体と、を具備した直動案内装置におい
て、上記転動体と各転動体溝との接触角（θ）を下記の
ような範囲で設定するようにしたことを特徴とするもの
である。。 ３０≦θ≦４０° 但し、接触角（θ）は、転動体の中心を通る水平線と、
転動体と転動体溝との接触点と転動体の中心とを結ぶ線
とのなす角度とする。その際、接触角（θ）を３５°と
することが考えられる。

【０００８】

【作用】すなわち、転動体と転動体溝との接触角（θ）
を、３０≦θ≦４０°の範囲で設定することにより、差
動滑りを小さくしようとするものである。その場合に、
接触角（θ）を上記のような範囲で設定することによ
り、許容垂直方向荷重が小さくなることを考慮して、接
触角（θ）を３５°に設定することが考えられる。それ
によって、差動滑りの低減効果と許容垂直方向荷重が小
さくなることを抑制する効果の両方をバランス良く提供
することができる。

【０００９】

【実施例】以下、図１乃至図５を参照して本発明の一実
施例を説明する。まず、本実施例による直動案内装置の
基本的な構成について説明する。まず、ベース１があ
り、このベース１は横断面形状がＵ字状になっている。
上記ベース１の内面であって両内側部には一対のレール
３、３’が取付けられている。上記ベース１と一対のレ
ール３、３’とによって軌道構成体を構成している。
尚、軌道構成体の全てをレールとして構成及び解釈して
もよい。これらレール３、３’には転動体溝としての溝
５、５’がそれぞれ形成されている。上記溝５、５’は
複数個の円弧を組み合わせることにより構成されていて
上下対称形になっている。又、上記ベース１の内側には
移動体としてのスライダ７がベース１の長手方向に移動
可能に取付けられている。上記スライダ７の両側部には
ガイド部材９、９’が取付けられている。これらガイド
部材９、９’にも、転動体溝としての溝１１、１１’が
形成されている。そして、上記溝５と溝１１との間、溝
５’と溝１１’との間には転動体としての複数個のボー
ル１３が転動可能に収容されている。又、スライダ７側
には、溝１１、１１’にそれぞれ連通する無負荷循環路
としてのリターン路１５、１５’がそれぞれ形成されて
いる。すなわち、ボール１３は、溝５と溝１１との間で
転動しながらリターン路１５に入り、又、溝５と溝１１
との間に反対側から入り込み、以下循環することにな
る。溝５’と溝１１’との間のボール１３の場合も同じ
である。

【００１０】上記スライダ７はボールネジ機構によって
移動する。すなわち、図示しないサーボモータが設けら
れていて、このサーボモータの出力軸にはボールネジ１
７が連結されている。一方、スライダ７側にはナット１
９が埋設・固定されていて、このナット１９に上記ボー
ルネジ１７が螺合する関係にある。よって、上記サーボ
モータを任意量だけ正転・逆転させることにより、ボー
ルネジ１７及びナット１９を介してスライダ７を任意の
方向に任意量だけ移動させることができる。

【００１１】次に、上記溝５、溝１１、ボール１３との
関係、及び、上記溝５’、溝１１’、ボール１３’との
関係、について詳しく説明する。本実施例においては、
ボール１３と各溝との接触角（θ）を３０乃至４０°の
範囲で任意に設定するようにしており、それによって、
差動滑りを小さくせんとするものである。尚、ここでボ
ール１３と各溝との接触角（θ）の定義について述べる
と、図２乃至図５に示すように、ボール１３の中心を通
る水平線ａに対し、ボール１３と溝との接触点とボール
１３の中心とを結ぶ線ｂのなす角度（θ）をボール１３
と各溝との接触角（θ）と称している。この接触角
（θ）を３０乃至４０°の範囲で任意に設定しているも
のである。

【００１２】ここで、接触角（θ）を３０乃至４０°の
範囲で任意に設定した場合と、接触角（θ）を４０°よ
り大きい値、例えば、４５°にした場合について、ボー
ル１３と各溝との接触点に作用する荷重（Ｐ’）、
（Ｐ”）及び差動滑り量（δ’）、（δ”）がどのよう
に違うかについて説明してみる。尚、本実施例の場合に
は接触角（θ）を３０°に設定したものとする。まず、
接触角（θ）を４５°にした場合には、図２及び図３に
示すようになり、水平方向の荷重を（Ｐ）とすると、接
触点に作用する荷重（Ｐ’）は次の式（Ｉ）に示すよう
なものとなる。 Ｐ’＝Ｐ／２・１／cos45 °＝０．７０７・Ｐ----（Ｉ） 又、差動滑り量（δ’）は下記の式（II）に示すような
ものとなる。 δ’＝Ａ’・sin45 °＝０．７０７・Ａ’----（II) 但し Ａ’：接触幅 これに対して、本実施例の場合には図４及び図５に示す
ようなものとなり、接触点に作用する力（Ｐ”）は次の
式（III)に示すようなものとなる。 Ｐ" ＝Ｐ／２・１／cos30 °＝０．５７７・Ｐ----（III) 又、差動滑り量（δ" ）は下記の式（IV）に示すような
ものとなる。 δ" ＝Ａ" ・sin30 °＝０．５・Ａ”----（IV) 但し Ａ”：接触幅 上記各式の値を比較すると、まず、接触点に作用する荷
重は式（Ｉ）及び式（III)より明らかなように、本実施
例の場合の方が小さなものとなり、その結果として、接
触幅Ａ”も接触幅Ａ’より小さなものととなる。さら
に、式( II) 及び式(IV)との比較より、本実施例におけ
る差動滑り量（δ”）は比較品の差動滑り量（δ’）よ
りも小さなものとなる。

【００１３】以上本実施例によると、接触角（θ）を３
０乃至４０°の範囲で任意に設定することにより、差動
滑りを小さなものにすることができ、それによって、円
滑な動作を提供するとともに、部品の消耗を軽減させ
て、寿命の延長を図ることができる。又、３０°乃至４
０°の範囲内では、３５°が好ましい接触角（θ）であ
る。すなわち、接触角（θ）を３０乃至４０°の範囲で
任意に設定する、すなわち、従来より小さな値にした場
合には、許容垂直方向荷重（図６及び図７で説明した荷
重）が小さなものとなる。つまり、差動滑りを低減させ
ることはできるものの、許容垂直方向荷重が小さくなっ
てしまうことになる。そこで、差動滑りを低減させると
ともに、ある程度の許容垂直方向荷重を確保することを
考慮すると、接触角（θ）を３５°にすることが好まし
いケースとして考えられるものである。尚、許容垂直方
向荷重を確保する手段としては、この他、ボール１３の
個数を増加させる、ボール１３の外径を大きくすること
が考えられる。

【００１４】尚、本発明は前記一実施例に限定されるも
のではない。例えば、接触角（θ）は、３０°乃至４０
°の範囲であれば、何度に設定しても本発明の範囲であ
る。その他、直動案内装置の構成、各溝の構成等につい
ては、本発明の要旨はを逸脱しない範囲で様々なものが
考えられる。

【００１５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明による直動案
内装置によると、接触角（θ）を３０乃至４０°の範囲
で任意に設定することにより、差動滑りを小さなものに
することができ、それによって、円滑な動作を提供する
とともに、ボールを始めとした部品の消耗を軽減させ
て、寿命の延長を図ることができる。又、接触角（θ）
を３５°にすることにより、差動滑りを低減させるとと
もに、ある程度の許容垂直方向荷重を確保することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図で直動案内装置の構
成を示す一部斜視図である。

【図２】本発明の一実施例を示す図で接触角（θ）を４
５°にした場合の接触点における荷重（Ｐ’）を示す図
である。

【図３】本発明の一実施例を示す図で接触角（θ）を４
５°にした場合の差動滑り（δ’）を示す図である。

【図４】本発明の一実施例を示す図で接触角（θ）を３
０°にした場合の接触点における荷重（Ｐ’）を示す図
である。

【図５】本発明の一実施例を示す図で接触角（θ）を３
０°にした場合の差動滑り（δ’）を示す図である。

【図６】従来例の説明に使用した図で直動案内装置の概
略を示す斜視図である。

【図７】従来例の説明に使用した図で直動案内装置の一
部の構成を示す断面図である。

【図８】従来例の説明に使用した図で直動案内装置の概
略を示す斜視図である。

【図９】従来例の説明に使用した図で直動案内装置の一
部の構成を示す断面図である。

【図１０】従来例の説明に使用した図で直動案内装置の
概略を示す斜視図である。

【図１１】従来例の説明に使用した図で直動案内装置の
一部の構成を示す断面図である。

【図１２】従来例の説明に使用した図で直動案内装置の
概略を示す斜視図である。

【図１３】従来例の説明に使用した図で直動案内装置の
一部の構成を示す断面図である。

【図１４】従来例の説明に使用した図で直動案内装置の
概略を示す斜視図である。

【図１５】従来例の説明に使用した図で直動案内装置の
一部の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ベース（軌道構成体の一部） ３ レール（軌道構成体の一部） ３’ レール（軌道構成体の一部） ５ 溝（転動体溝） ５’ 溝（転動体溝） ７ スライダ（移動体） ９ ガイド部材（移動体の一部） ９’ ガイド部材（移動体の一部） １１ 溝（転動体溝） １１’ 溝（転動体溝） １３ ボール（転動体）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 横断面形状がＵ字状をなしその両内側面
   に少なくとも複数個の円弧からなり上下対称形の転動体
   溝を各一条備えた軌道構成体と、上記軌道構成体の内側
   に移動可能に設置されその両側面に上記軌道構成体の各
   一条の転動体溝に対向する各一条の転動体溝を備えると
   ともにそれぞれの転動体溝に対応する無負荷循環路を備
   え転動体を介して上記軌道構成体に沿って移動する移動
   体と、を具備した直動案内装置において、上記転動体と
   各転動体溝との接触角（θ）を下記のような範囲で設定
   するようにしたことを特徴とする直動案内装置。 ３０≦θ≦４０° 但し、接触角（θ）は、転動体の中心を通る水平線と、
   転動体と転動体溝との接触点と転動体の中心とを結ぶ線
   とのなす角度とする。
2. 【請求項２】 請求項１記載の直動案内装置において、
   接触角（θ）は３５°であることを特徴とする直動案内
   装置。