JPH0686884B2 - リニアガイド装置 - Google Patents

リニアガイド装置

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JPH0686884B2
JPH0686884B2 JP60080342A JP8034285A JPH0686884B2 JP H0686884 B2 JPH0686884 B2 JP H0686884B2 JP 60080342 A JP60080342 A JP 60080342A JP 8034285 A JP8034285 A JP 8034285A JP H0686884 B2 JPH0686884 B2 JP H0686884B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、機械、装置等の可動部材例えばテーブルを
直線的に案内支持するためのリニアガイド装置に関す
る。
[従来の技術] リニアガイド装置は、軸方向の転動体転動溝を外面に設
けた長尺のレールと、このレールの転動体転動溝に対向
する転動体転動溝を設けた鞍形状の摺動体と、この摺動
体の転動体転動溝と上記レールの転動体転動溝との間に
多数の転動体を転動自在に配し、この転動体の転動を介
して摺動体がレールに支持された状態で軸方向に移動可
能とされたもので、摺動体に転動体を循環させる機能を
持たせたものである。一般に転動体としてはボールが、
転動体転動溝としては単一円弧溝が用いられ、ボールは
二点接触状態で負荷荷重を支持するようになっている。
このようなリニアガイド装置の従来例を第6図及び第7
図により説明する。
このリニアガイド装置においては、50は長尺のレール、
51は鞍形状の摺動体で、レール50の両側部には突出部5
2,52が形成されている。
摺動体51にはレールのボール転動溝53に対向する円弧状
断面のボール転動溝54が形成され、両ボール転動溝53,5
4の間には多数のボール55が転動自在に嵌合され、ボー
ル55は貫通孔として形成された再循環通路56により循環
可能とされている。
これにより摺動体51はボール55の転動を介してレール50
に支持され、レール50の軸方向に移動自在とされてい
る。(例えば特公昭55−38307) このリニアガイド装置においては、レールのボール転動
溝53とボール55の接触及び摺動体のボール転動溝54とボ
ール55の接触は各々一点となっており、ボール55は単一
円弧溝にはさまれた二点接触状態で負荷荷重を支持する
ようになっている。
[発明が解決しようとする問題点] 上述のリニアガイド装置は、ボールに対する荷重支持線
(ボール転動溝に接するボールの二つの接点を結んだ
線)が約45度傾いたものとなっている。このためボール
と接するレール及び摺動体のボール転動溝の部分は約45
度傾斜した面部分となるため左右のボール転動溝の溝と
溝の間隔寸法を測定する場合、測定子としてレールと摺
動体の間に組込まれる負荷ボールと同じ寸法のボールを
測定子に用い45度傾斜した面にのみ接触させていた従来
の測定(第5図参照)では溝寸法を測定する測定子の安
定が悪く正確な測定が困難である。このためリニアガイ
ド装置のレールと摺動体のボール転動溝寸法のバラツキ
が大きくなり、レールと摺動体をボールを介して組み立
てる場合嵌合不良が生じやすかった。
[問題点を解決するための手段] この発明は叙上の問題点に注目してなされたもので、両
外側面に軸方向に延びる2条のボール転動溝が夫々互い
に平行に形成されている長尺のレールと、該レールのボ
ール転動溝に夫々対向する軸方向のボール転動溝を凹所
の内側面に形成した鞍形状の摺動体と、該摺動体のボー
ル転動溝とこれに対向する前記レールのボール転動溝と
の間に嵌合され前記摺動体の荷重を支持する多数の負荷
ボールとを具え、前記摺動体が循環する前記負荷ボール
の転動を介して前記レールに沿って軸方向に摺動自在と
されたリニアガイド装置において、前記レールの外側面
の同じ側にある2条のボール転動溝の内少なくとも1条
の溝が二つの凹状の曲面を有する断面ほぼV字状の溝と
されると共に前記摺動体の内面側の同じ側にある2条の
ボール転動溝の内少なくとも1条の溝が二つの凹状の曲
面を有する断面ほぼV字状の溝とされ、前記ボールは前
記レールのボール転動溝に1点接触前記摺動体のボール
転動溝に1点接触の2点接触で夫々前記レールと前記摺
動体に嵌合されており、かつ前記負荷ボールが前記ボー
ル転動溝と接触する2つの接触点を結ぶ荷重支持線は一
方の側面側の負荷ボール列同士が夫々前記レールの内部
側において互いに直角に交差し、前記両V字状の溝の二
つの凹状の曲面は前記負荷ボールの径寸法より僅か大径
とされて前記ボール転動溝の溝幅寸法を測定する測定用
のボールと夫々1点接触する2点で接触しかつその接触
点の一方は荷重を支持して前記ボール転動溝に接触する
前記負荷ボールの接触点に一致し他方は該接触点と対称
の位置で夫々前記測定用のボールと接触するV字状に形
成することとしたのである。
[作用] この発明はボール転動溝を二つの曲面よりなる断面ほぼ
V字状のみぞとし、該溝が負荷ボールの径寸法より僅か
大径とされた測定用のボールと夫々1点接触する2点で
接触し、その接触点は負荷ボールの接触点とそれと対称
の位置とされているから測定用のボールを安定させるこ
とができる。
[実施例] この発明の一実施例を第1図乃至第4図により説明す
る。
レール1は角形断面の長尺の軸で、両側面には二つの凹
状の円弧面2,3よりなる断面ほぼV字状の溝45が夫々二
条軸方向に形成されている。
摺動体10は摺動体本体11と二つのエンドキャップ12より
なり、エンドキャップ12はねじ13により摺動体本体11の
両端に夫々取り付けられている。
摺動体10にはレール1の上部を受入れる軸方向の凹所14
が設けられ、摺動体10は鞍形状をなしている。
摺動体本体11の凹所14の内側面には、レールのボール転
動溝4に夫々対向するV字条の断面のボール転動溝15が
形成されている。このボール転動溝15は二つの凹状の円
弧面22,23よりなる断面ほぼV字状の溝とされ、この転
動溝15の後方の肉厚内には摺動体本体11を軸方向に貫通
するボール戻り通路16が形成されている。このボール戻
り通路16とボール転動溝15はエンドキャップ12に形成さ
れた湾曲通路17により連結されループ状のボール循環通
路を形成している。
18はエンドキャップ12に取付けられたかまぼこ状のリタ
ーンガイドで、湾曲通路17を移動するボールの内側を案
内するものである。摺動体のボール転動溝15とレールの
ボール転動溝4との間には多数のボール30が転動自在に
嵌合されている。ループ状のボール通路の湾曲通路17及
びボール戻り通路16にも多数のボール30が配されてい
る。これら通路はボール30に対してすきまを持たせたも
のとなっている。
レールの上側のボール転動溝4は、V字状の二つの面の
うち下側の面2がボール30に接し、上側の面3はボール
30に対しすきまを有している。レールの下側のボール転
動溝4では、V字状の二つの面のうち上側の面がボール
30に接し、下側の面はボール30に対し隙間を有してい
る。
摺動体本体のボール転動溝15では、レールの場合とは逆
に、上側のボール転動溝15では、V字状の二つの面のう
ち上側の面22がボール30に接し、下側の面23はボール30
に接触しないようになっている。
摺動体本体の下側のボール転動溝15では、V字状の二つ
の面のうち下側の面23がボール30に接し、上側の面22は
ボール30に接触しないようになっている。
このようにボール30はレール1と摺動体本体11に二点接
触状態で嵌合され、レール1と摺動体11との間に嵌合さ
れたボール30は負荷を支持する負荷ボールとなってい
る。
一方の側面側の負荷ボール列同士の上下の荷重支持線は
レール1の内部側においてほぼ直交するようになってお
り、また左右対称になっているので上下左右あらゆる方
向の荷重を支承することができる。
レール1に対して摺動体10が軸方向に移動すると、レー
ルのボール転動溝4と摺動体本体のボール転動溝15との
間に嵌合されたボール30は転動し、摺動体の移動量の1/
2だけ移動する。ボール30が摺動体本体のボール転動溝
4を移動するとき前方のボール30が押し進め、全体とし
てボール30はループ状のボール循環通路を循環する。
5はレール1を取付けるためのボルト孔、19は摺動体10
に設けた取付けねじ穴である。
V字形状のボール転動溝(4,15)は同じ半径を有する二
つの凹状円弧を組合わせV形状となした所謂ゴシックア
ーチ状の断面を有している。
今、ボール転動溝の半径をR、このボール転動溝の円弧
の二つの中心O1,O2間の隔たりを2aとし、V字状のボー
ル転動溝の一方の円弧面に接触角θでボール30が接触す
るよう組込まれている場合、このV字状の溝にボール30
側の接する位置Pで接触しかつ他方の円弧面のP′点で
も接触する円の半径SはS=R−a/Sinθとして計算さ
れる(第8図参照)ので半径寸法Sなる測定用のボール
32を用いてボール転動溝の寸法測定を行えば測定用のボ
ールはV字状の溝に2点で接触し安定しているから左右
のボール転動溝間の寸法及び上下のボール転動溝の間隔
を容易かつ正確に測定することができる。第4図にはボ
ール転動溝を測定用のボール32がレールのボール転動溝
4に当接されたところが示してある。
リニアガイド装置のボール転動溝の測定に用いる測定用
のボール32は、リニアガイド装置に使用されるボール30
より僅か径が大きくなっている。
測定用のボール32の径を負荷支持用のボール30の径より
大きくする量はボール転動溝の形状と負荷支持用のボー
ル30との接触状態により変わるが摺動体に負荷が加わり
弾性変形が生じた場合でもボール30が常に二点接触を保
つだけけのすきまがボール30と接触していない円弧面側
に設けられた設計の場合については負荷支持用のボール
30の半径をrとすると、この例の場合上下方向のすきま
Eは E=2(S−r)sinθ として計算される。
例えばすきまEを約70μとし接触角を45度とするとS−
r=50μとなる、通常この程度の半径差(S−r)があ
れば良い。
従来の例として単一円弧のボール転動溝の場合は第5図
に示すように、ボール転動溝42とボール40の接触点P,Q
のみを接触させた測定を行わなければならないが、この
ような測定では左右のボール転動溝間の寸法と上下のボ
ール転動溝の間隔の両方を測定することは困難である。
すなわち、基準となるマスターに対する比較測定におい
て、ボール転動溝の測定を行う場合、左右のボール転動
溝の間隔寸法に上下のボール転動溝の間隔寸法の影響が
入ってくるため、実際にレールと摺動体を組立てて見な
いとリニアガイド装置に用いるボール径が所望の予圧を
得る径となっているかわからず、ボールの嵌合不良が出
やすかった。
本実施例ではボール転動溝を左右対称の円弧面よりなる
V字状の溝を用いた。これはボール転動溝を研削する砥
石修正の点から望ましいことであるが、ボール転動面と
して使用するV字状の溝の一方の面を円弧面とし、他方
はこの円弧面内に張出した部分を有する曲面としても良
い。曲面としては曲率半径無限大の平面であっても良い
ことは言うまでもない。
[発明の効果] 以上のように構成した本発明のリニアガイド装置は、ボ
ール転動溝の正確な測定が容易にできるため、レール及
び摺動体のボール転動溝の研削加工における寸法調整が
適確にでき、その結果組立においてレールと摺動体に組
込むボール寸法の種類を少なくでき、リニアガイド装置
の組立におけるボールの嵌合不良を減少することができ
るという効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明に係るリニアガイド装置の横断面
図、第2図は、第1図のリニアガイド装置の縦断面図、
第3図は、第1図のリニアガイド装置の斜視図、第4図
はボール転動溝の測定を行う場合の説明図、第5図は、
従来のリニアガイド装置のボール転動溝を測定する場合
の説明図、第6図は従来のリニアガイド測定の一例の斜
視図、第7図は、第6図のリニアガイド装置の横断面
図、第8図は、第4図の要部を拡大した説明図である。 1……レール、4,15……ボール転動溝、10……摺動体、
11……摺動体本体、12……エンドキャップ、14……凹
所、16……ボール戻り通路、17……湾曲通路、30……ボ
ール、32……測定用ボール

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】両外側面に軸方向に延びる2条のボール転
    動溝が夫々互いに平行に形成されている長尺のレール
    と、該レールのボール転動溝に夫々対向する軸方向のボ
    ール転動溝を凹所の内側面に形成した鞍形状の摺動体
    と、該摺動体のボール転動溝とこれに対向する前記レー
    ルのボール転動溝との間に嵌合され前記摺動体の荷重を
    支持する多数の負荷ボールとを具え、前記摺動体が循環
    する前記負荷ボールの転動を介して前記レールに沿って
    軸方向に摺動自在とされたリニアガイド装置において、
    前記レールの外側面の同じ側にある2条のボール転動溝
    の内少なくとも1条の溝が二つの凹状の曲面を有する断
    面ほぼV字状の溝とされると共に前記摺動体の内側面の
    同じ側にある2条のボール転動溝の内少なくとも1条の
    溝が二つの凹状の曲面を有する断面ほぼV字状の溝とさ
    れ、前記ボールは前記レールのボール転動溝に1点接触
    前記摺動体のボール転動溝に1点接触の2点接触で夫々
    前記レールと前記摺動体に嵌合されており、かつ前記負
    荷ボールが前記ボール転動溝と接触する2つの接触点を
    結ぶ荷重支持線は一方の側面側の負荷ボール列同士が夫
    々前記レールの内部側において互いにほぼ直角に交差
    し、前記両V字状の溝の二つの凹状の曲面は前記負荷ボ
    ールの径寸法より僅か大径とされて前記ボール転動溝の
    溝幅寸法を測定する測定用のボールと夫々1点接触する
    2点で接触しかつその接触点の一方は荷重を支持して前
    記ボール転動溝に接触する前記負荷ボールの接触点に一
    致し他方は該接触点と対称の位置で夫々前記測定用のボ
    ールと接触するV字状に形成されていることを特徴とす
    るリニアガイド装置。
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