JPS61286608A - 直線運動用玉軸受の軌道溝 - Google Patents

直線運動用玉軸受の軌道溝

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JPS61286608A
JPS61286608A JP60126357A JP12635785A JPS61286608A JP S61286608 A JPS61286608 A JP S61286608A JP 60126357 A JP60126357 A JP 60126357A JP 12635785 A JP12635785 A JP 12635785A JP S61286608 A JPS61286608 A JP S61286608A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は直線運動用玉軸受の軌道溝の形状に関するもの
でらシ、剛性を維持しっつ摺動抵抗を小さくすることの
できる軌道溝に関するものである。
従来の技術 この種の輪受の軌道溝形状には、大別するとサーキュラ
−アーク溝形状と、コ９シックアーチ溝形状とに分けら
れる。
この２つの軌道溝形状は、軸受性能の点でそれぞれ長所
と短所を有しておシ、使用条件にょシ使い分けられてい
る。
一般に、２つの弾性体Ｉ、ＩＩが接触するとき、接触点
で互いに直角をなす２組の曲率〔；１／半径〕（ρＩＩ
、ρＩ２）、（ρｎｉ、ρ…２）を持つが、ヘルツの理
論によると圧縮接触面の形状は楕円でその長径を２１．
短径を２ｂとすると次式で表される。
々お、Ｐは圧縮荷重、θ■とθ■は各弾性体Ｉ。
■の弾性定数である。
一−−−−−−−−　■ この式から第４図に示す軸受の構成を代入する。
、１７１１＝ρ１２　＝２／Ｄａ　　ｐＨｌ＝１／ｃｏ
＝０ρｌｌ２＝−１／ｆ　−Ｄａ また、？アンン比＝　１／ｍ　＝　ｏ、ａ　　縦弾性係
数＝Ｅ＝２．１２Ｘ　１０　〜．会　とし、さらに、θ
■＝θＩ［＝４Ｘ（ｍ２−１）／ｍ２ＸＫ＝１．７２Ｘ
１０’となる。
これらから、■及び０式は、■及び■となる。
そして、μ及びνは、補助変数〔＝■τ＝１／（４Ｘｆ
−１））の値から、換算表によって求められる９μは補
助変数に比例し、νは補助変数に逆比例する。
以上の関係から、ａ及びｂとｆとの関係はｆが増加する
と、ａ及びｂも増加する。
発明が解決しようとする問題点 このように基本的な弾性論を基にしてボールと軌道溝と
の弾性接触の状況を考えてみると、従来の各軌道溝形状
では、第５図（ｆ−キュラアーク溝の例）、第６図（ゴ
シックアーチ溝のからボールの差動すべ）などが発生す
るという欠点があった。この現象は通常、多くの使用条
件下では潤滑材の介在により、特に問題になるほどの摺
動抵抗の増加でほないが、摺動抵抗を極力弁えたい測定
器の駆動部分や検出部分の軸受なと、特に厳しい条件で
はこの増加量は不利であった。
問題点を解決するための手段 本発明の直線運動用玉軸受の軌道溝は上記の問題を解決
する九めに、　＆−ルと接する軌道溝の円弧を荷重条件
によって段階的に変化させるように設定し、実用の荷重
下（軽荷重下又は重荷重下）で摺動抵抗の小さな軸受を
提供するもので、下記の構成を具えるものである。
（１）軌道部材及び軌道部材を挾むように配された摺動
部材の両側部に互いに対向する軌道溝を形成し、対向す
る各軌道溝に多数のボールが転動自在に嵌合され、摺動
部材が軌道部材に沿って直線状に摺動するようにされた
直線運動用玉軸受において、軌道部材と摺動部材とに形
成された軌道溝のボールとの接触部分が、少なくとも、
二つ以上の種類の円弧によって形成されていて、軽荷重
下では単一の円弧、重荷重下では複数の円弧と接するよ
うにしたこと。
（２）前記軌道溝に形成された円弧において、少なくと
も、ボールの接触中心点付近では？−ル半径に近い半径
の円弧を形成し、それ以外では接触中心点付近よりも大
きな円弧が形成されていること。
（３）前記軌道溝く形成された円弧において、少なくと
も、ボールの接触中心点付近では大きい円弧を形成し、
それ以外では接触中心点付近よりも小さな円弧が形成さ
れていること。
作用 本発明の軌道溝は、？−ルとの接触中心点付近の溝（第
一の軌道溝）と、それ以外の溝部分（第二又は第三の軌
道溝）を別の円弧で形成するものである。つまシ、ボー
ルの差動すベシや旋回すベクの影響を防ぎたい通常の使
用条件下で、よシ大きな円弧とが一ルとを接触させて接
触幅の増加率を抑えて、Ｒ１と８２の差を少なくし、摺
動抵抗を小さくすると共に他の条件下では剛性の低下が
ない軸受を提供できる。
この軌道溝に複数の円弧を形成する加工技術は特に難し
いものではなく、容易に、そして安価に、摺動抵抗の小
さな直線運動用玉軸受を提供することができる。
実施例 第１図（Ａ）は本発明の第１実施例を示すが一ル１と軌
道溝２との拡大図でちる。この例ではボール１との接触
中心点付近の第一の軌道溝が、それ以外の第二の軌道溝
よシ小さな円弧（Ｒ１〈Ｒ，）としたものである。軽荷
重下ではボール半径に近い小さな円弧（Ｒ４）でボール
と接触し、重荷重下では小さな円弧と共にその外側にあ
る大きな円弧（Ｒ２）とも接触するように形成されてい
る。大きな円弧と接触し始めると、荷重に対する接触幅
の増加率は減少するため、差動すべりの増加も少ない。
円弧の各半径の関係はＲ〈Ｒ１＜Ｒ２であって、各数値
の１例は次の通シである。
ゲール直径Ｄａ＝５．５５５鵡 Ｒ＝　Ｄａ／２　＝　２．７７８　ｍ Ｒ１＝０．５６×Ｄａ＝３．１１Ｉ１１１＋Ｒ２＝　０
．７０ＸＤａ　＝　３．８９　ｍａ　＝　６．６゜ ここに、θの値６．６°は特に根拠のあるものではない
。またｆの０．５６や０．７０の数値も一般的な０．５
〜０．７程度の範囲から使用条件に応じて決定すればよ
い。
第１図（Ｂ）は本発明の第２実施例を示すボールと軌道
溝との拡大図である。（６）が重荷重下の摺動抵抗を減
少させるものであるのに対し、（Ｂ）は軽荷重下の摺動
抵抗を減少させるものである。
つまシ、第一の軌道溝を大きな円弧Ｒ１で形成し第二の
軌道溝をそれよシ小さな円弧Ｒ２で形成する。ボールと
の接触中心点付近で軌道溝の円弧が大きいため、軽荷重
下での接触幅の荷重に対する増加率が抑えられ、差動す
ベシ等を減少させる。円弧の各半径の関係はＲ＜Ｒ２〈
Ｒ１である。
第１図（Ｑは本発明の第３実施例を示すものである。■
及び（Ｂ）は、円弧と円弧の境目が出来ないように隣接
する各円弧の中心点は境界点を通る同一直線上に形成さ
、れているが、との例は円弧の中心点が接触中心点とボ
ール中心点とを通る直線上にある。よって、隣接する円
弧の境界線が明確に現れるため、この凸部（又は凹部）
を境目のない面（平面又は円弧面）の補正溝にしたもの
である。補正溝の幅はできるだけ狭い方がよい。この場
合はＲ（Ｒ，（Ｒ２でらる。
第１図（ロ）は本発明の第４実施例である。（ｑはボー
ルとの接触中心点付近の円弧の方が小さく形成されてい
るが、（ロ）は逆に接触中心点付近の円弧の方が大きく
形成されている。すなわち、Ｒ（Ｒ２（Ｒ１である。ま
た、補正溝も円弧（Ｒ３）で形成している。
第１図（ト）は本発明の第５実施例で、円弧の数が二つ
でなく、三つとなった例である。図示のものは各円弧の
関係がＲ，（Ｒ２（Ｒ３であるが、逆にＲ１〉Ｒ２〉Ｒ
３であってもよい。
第２図は本発明を実施したゴシックアーチ溝の直線運動
用玉軸受の例である。この溝は第６図に示すように、一
つの軌道溝内に二つの接触点を有するので、例えば円弧
の数は四つとなる。
第３図は本発明を実施したサーキュラ−アーク溝の直線
運動用玉軸受の例である。この溝は第５図に示すように
一つの軌道溝内に一つの接触点を生ずるため、例えば円
弧の数は二つとなる。
第４図は本発明に関する軸受の構成と、ヘルツの理論の
関係を示す図である。
第５図はサーキュラ−アーク溝における差動すベシを示
す図である。回転軸心に対してｙＮ　−ルと軌道とはｄ
、とｄ２の接触距離の差を生じ、周速の差から差動すベ
シを起こす。
第６図はゴシックアーチ溝における差動すベシを示す図
である。第５図と同様Ｋｄ、とｄ２の接触距離の差を生
じ、周速の差から差動すベシを起こす。
第７図は本発明の実験例である。軸受のタイグは第２図
に示すものである。この例ではほぼ３０チの摺動抵抗の
低下という効果があった。
なお、本発明は第２図および第３図に示す軸受形式以外
でも、カ！ルプツシングやボールスプライン軸受など、
各種の類似軸受に実施可能である。
発明の効果 （１）軸受の使用条件にろじて、摺動抵抗の小さな直線
運動用玉軸受を提供することができる。
（２）各軌道溝を複数の円弧に形成するだけでよく、容
易に製造できる。
（３）加工が容易で、その他の部品も不必要であるため
、安価に製作できる。
【図面の簡単な説明】
第１図囚〜（ト）はそれぞれ本発明実施の１例を示すポ
ールと軌道溝との拡大図、第２，３図はゴシックアーチ
溝、およびサーキュラ−アーク溝の直線運動用玉軸受の
例、第４図は本発明に関する軸受の構成と、ヘルツの理
論の関係を示す図、第５，６図はサーキュラ−アーク溝
、およびゴシックアーチ溝における差動すベシを示す図
、第７図は本発明の実験例を示すものである。 図中の符号はそれぞれ下記部材を示す。 １：ボール　　　　　２：軌道溝 特許出願人　　日本トムソン株式会社 第一の軌道溝幅 矛１　　ｍＥ） 矛２　図 トラックレ−７ 倉４　図 牙５　面

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、軌道部材及び軌道部材を挾むように配された摺動部
    材の両側部に互いに対向する軌道溝を形成し、対向する
    各軌道溝に多数のボールが転動自在に嵌合され、摺動部
    材が軌道部材に沿つて直線状に摺動するようにされた直
    線運動用玉軸受において、軌道部材と摺動部材とに形成
    された軌道溝のボールとの接触部分が、少くとも、二つ
    以上の種類の円弧によつて形成されていて、軽荷重下で
    は単一の円弧、重荷重下では複数の円弧と接するように
    したことを特徴とする直線運動用玉軸受の軌道溝。 ２、前記軌道溝に形成された円弧において、少なくとも
    、ボールの接触中心点付近ではボール半径に近い半径の
    円弧を形成し、それ以外では接触中心点付近よりも大き
    な円弧が形成されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項に記載の直線運動用玉軸受の軌道溝。 ３、前記軌道溝に形成された円弧において、少なくとも
    、ボールの接触中心点付近では大きい円弧を形成し、そ
    れ以外では接触中心点付近よりも小さな円弧が形成され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
    直線運動用玉軸受の軌道溝。
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