TW201443349A - 線性導引裝置 - Google Patents

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TW201443349A TW103111222A TW103111222A TW201443349A TW 201443349 A TW201443349 A TW 201443349A TW 103111222 A TW103111222 A TW 103111222A TW 103111222 A TW103111222 A TW 103111222A TW 201443349 A TW201443349 A TW 201443349A
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Abstract

線性導引裝置由導軌4與滑件10構成。導軌4之槽與滑件10之槽中之至少1個槽，係組合2個剖面形狀為圓弧之曲面構成之剖面形狀略V字狀之槽，2個曲面係由使用狀態下球7接觸之一方曲面與使用狀態下球7非接觸之另一方曲面構成，一方曲面從周方向之端部至槽底之深度形成為較另一方曲面從周方向之端部至槽底之深度深。

Description

線性導引裝置
本發明係關於線性導引裝置，特別係關於具備球作為滾動體之線性導引裝置。
一直以來，於搬送裝置及半導體製造裝置等中以低摩擦支承直線運動之物體的線性導引裝置廣為人知。線性導引裝置係由導軌、與跨於導軌能以於導軌長邊方向相對移動之方式嵌裝之滑件構成，藉由多數之球滾動於由在導軌側面延伸於長邊方向設置之供球滾動的滾動槽、與相對導軌之滾動槽設於滑件供球滾動之滾動槽構成之滾動路，以實現導軌與滑件之圓滑地的相對移動。
此種線性導引裝置中，有一種係將導軌側之滾動槽與滑件側之滾動槽中之至少一方之滾動槽組合2個曲面構成，將該滾動槽之剖面作成略V字狀。
日本特開昭61-241526號公報及日本特開昭63-180437號公報中，於一般之使用時球與滾動槽之2個曲面中之其中一方之曲面接觸而不與另一方曲面接觸。另一方面，於測定滾動槽之位置時，測定用球則與2個曲面之雙方接觸。藉由作成此種構成，能以良好精度測定滾動槽之位置。
先行技術文獻
特許文獻1：特開昭61-241526號公報
特許文獻2：特開昭63-180437號公報
線性導引裝置之使用時若於滑件施加負載，則在導軌及滑件之各滾動槽中與球之接觸部，會因該負載而產生接觸應力。於日本特開昭61-241526號公報及日本特開昭63-180437號公報之構成中，當特別是在滑件施加大的負載時，有時會因球跑到各滾動槽之槽肩而導致接觸應力產生之範圍，會大到較各滾動槽緣部外方之導軌之部分或滑件之部分。此場合，會於該導軌或滑件之部分作用大的應力、亦即產生邊緣負載(edge load)，而有可能因此邊緣負載而於滾動槽產生壓痕。當滾動槽產生壓痕匙，球之圓滑地循環即受到阻礙，其結果，線性導引裝置之功能降低。
本發明有鑑於此問題而生，其目的在提供一種即使於滑件施加大的負載，亦不易於滾動槽產生壓痕之線性導引裝置。
為解決上述課題，本發明之線性導引裝置，具備直線狀導軌，具有複數條用以使滾動體滾動之直線狀之槽；滑件，具有與前述導軌之前述複數條槽一對一對向、用以使前述滾動體滾動之槽；以及複數個滾動體，在對向之前述導軌之槽與前述滑件之槽之間配置成滾動自如、將前述滑件相對前述導軌支承為於長邊方向移動自如；前述導軌之槽與前述滑件之槽中之至少1個槽，係組合2個剖面形狀為圓弧之曲面構成之剖面形狀略V字狀之槽，前述2個曲面係在使用狀態下前述滾動體接觸之一方之曲面與使用狀態下前述滾動體非接觸之另一方之曲面，其特徵在於：前述剖面形狀略V字狀之槽，其前述一方曲面從周方向端部至槽底之深度、與前述另一方曲面從周方向端部至前述槽底之深度，係形成為不同深度。
較佳的是，本發明之線性導引裝置中，前述剖面形狀略V字狀之槽，其前述一方曲面從周方向端部至槽底之深度較前述另一方曲面 從周方向端部至前述槽底之深度，形成的較深。
較佳的是，本發明之線性導引裝置中，對向之前述導軌之槽與前述滑件之槽之對中、至少一對係前述導軌之槽與前述滑件之槽皆為前述剖面形狀略V字狀之槽。
較佳的是，本發明之線性導引裝置中，係前述剖面形狀略V字狀之槽的前述導軌之槽中前述一方曲面從周方向端部至槽底之深度、與係前述剖面形狀略V字狀之槽之前述滑件之槽中前述一方曲面從周方向端部至槽底之深度，形成為略同一深度。
較佳的是，本發明之線性導引裝置中，前述導軌之槽係在前述導軌側面之上下方向中間部延伸於長邊方向設置且係前述剖面形狀略V字狀之槽，前述一方曲面構成前述導軌之槽之上側部分，在較前述導軌之槽下方側之前述側面之部分，形成有與較前述導軌之槽上方側之前述側面之部分在同一平面上的部分、與較該平面於前述導軌之寬度方向位於內方側的部分。
較佳的是，本發明之線性導引裝置中，前述2個曲面各個之前述剖面之圓弧中心互異，前述略V字狀之剖面形狀為略哥德式拱形。
根據本發明，可提供一種即使於滑件施加大的負載，亦不易於滾動槽產生壓痕之線性導引裝置。
1、101、201‧‧‧線性導引裝置
4‧‧‧導軌
4a、4b‧‧‧導軌之側面
4c‧‧‧導軌之上面
7‧‧‧球
10‧‧‧滑件
13‧‧‧凹部
16‧‧‧上側滾動槽
16a‧‧‧曲面
17、117、217‧‧‧下側滾動槽
17a、117a、217a‧‧‧上側腹
17b、117b、217b‧‧‧下側腹
18‧‧‧底切
19‧‧‧滑件本體部
22a、22b‧‧‧端蓋
25a、25b‧‧‧腳部
28‧‧‧胴體部
31a、31b‧‧‧側封件
34‧‧‧上側滾動槽
34a‧‧‧上側腹
34b‧‧‧下側腹
35、135、235‧‧‧下側滾動槽
35a、135a、235a‧‧‧上側腹
35b、135b、235b‧‧‧下側腹
37‧‧‧上側滾動路
38‧‧‧下側滾動路
40‧‧‧上側返回路
41‧‧‧下側返回路
43‧‧‧上側方向轉換路
44‧‧‧下側方向轉換路
46、52‧‧‧球保持器
54‧‧‧螺栓孔
56‧‧‧上側島部
58‧‧‧下側島部
60‧‧‧上側導部
62‧‧‧下側島部
64‧‧‧測定用球
68‧‧‧成形磨石
c1、c2‧‧‧去角部
E‧‧‧中心
HR‧‧‧球高度
FR1、FR2‧‧‧有效深度
FS1、FS2‧‧‧有效深度
J‧‧‧交點
r1、r2‧‧‧去角部
S、T‧‧‧直線
圖1係顯示本發明之實施形態之線性導引裝置之構成的部分剖面圖。
圖2A係本實施形態之線性導引裝置從長邊方向所見的前視圖，圖2B係該線性導引裝置主要部位的俯視圖、部分以剖面顯示。
圖3係一方側之上側滾動路及下側滾動路從長邊方向所見的放大剖面圖。
圖4係導軌之下側滾動槽近旁從長邊方向所見的放大剖面圖。
圖5係滑件之下側滾動槽近旁從長邊方向所見的放大剖面圖。
圖6係將導軌之下側滾動槽與滑件之下側滾動槽加以組合之使用狀態從長邊方向所見的放大剖面圖。
圖7係導軌之上側滾動槽與滑件之上側滾動槽加以組合之使用狀態從長邊方向所見的放大剖面圖。
圖8係導軌之下側滾動槽及滑件之下側滾動路之近旁從長邊方向所見的剖面圖。
圖9A、9B係顯示將導軌裝載於平台等之狀態的概念圖，圖9A係顯示下部側面與上側島部在同一平面之情形、圖9B則顯示下部側面與上側島部不在同一平面之情形。
圖10係顯示在導軌之槽位置之測定方法的概念圖。
圖11係顯示在滑件之槽位置之測定方法的概念圖。
圖12係顯示導軌之上側滾動槽及下側滾動槽之加工方法的概念圖。
圖13係用於實驗之比較例1之線性導引裝置之主要部位的剖面圖。
圖14係用於實驗之比較例2之線性導引裝置之主要部位的剖面圖。
圖15A、15B、15C係顯示於滑件施加負載時之接觸應力分布範圍之變化的概念圖，圖15A顯示負載小之情形、圖15B顯示負載增加之情形、圖15C顯示負載進一步增加之情形。
圖16A、16B係顯示比較例1之實驗結果的圖表，圖16A顯示導軌側之上側腹之面壓分布、圖16B則顯示滑件側之下側腹之面壓分布。
圖17A、17B係顯示比較例2之實驗結果的圖表，圖17A顯示導軌側上側腹之面壓分布、圖17B顯示滑件側下側腹之面壓分布。
圖18A、18B係顯示實施例之實驗結果的圖表，圖18A顯示導軌側上側腹之面壓分布、圖18B顯示滑件側下側腹之面壓分布。
以下，就本發明實施形態之線性導引裝置，一邊參照圖式一邊加以說明。本說明書中，在將導軌設置成一般水平狀態下，以相對導軌之長邊方向於水平方向直角交叉之方向為寬度方向、以相對長邊方向及寬度方向垂直交叉之方向為上下方向。又，此時，將延伸於長邊方向之上側之面、下側之面、及兩側之面分別稱為上面、下面、及側面，並以長邊方向端部側之面為端面。又，此等方向及各面之稱呼，於滑件中，在滑件組裝於導軌之狀態下，是相同的。
圖1係顯示本發明實施形態之線性導引裝置之構成的部分剖面圖。又，圖2A係從長邊方向所見之線性導引裝置的前視圖，圖2B係該線性導引裝置之主要部位的俯視圖，一部分以剖面顯示。此外，圖2A係顯示取下端蓋的狀態。
如圖1及2A、2B所示，線性導引裝置1具備直線狀延伸之剖面略角型的導軌4、與透過滾動體球7以能移動於長邊方向之方式組裝於該導軌4的滑件10。滑件10，於下面側形成有延伸於長邊方向之凹部13，從長邊方向所見之剖面形狀為略倒U字狀。凹部13貫穿滑件10之兩端面形成。滑件10係以凹部13跨於導軌4之方式配置在該導軌4上。
於導軌4一側之側面4a與上面4c交叉之稜線部，形成有供球7滾動之延伸於長邊方向之上側滾動槽16。於導軌4另一側之側面4b與上面4c之稜線部亦同樣的形成有上側滾動槽16。又，於導軌4之側面4a之上下方向略中間位置，形成有供球7滾動之延伸於長邊方向之下側滾動槽17。在下側滾動槽17之底部，於下側滾動槽17之全長形成有底切18。於導軌4另一側側面4b之上下方向略中間位置亦同樣的形成有下側滾動槽17及底切18。如以上所述，於導軌4在各側面4a、4b分別於上側及下側形成有各2條、合計4條滾動槽16、17。
滑件10，由滑件本體部19、與在滑件本體部19之長邊方向各端部分別以可裝拆之方式安裝之端蓋22a、22b構成。滑件本體部19，由沿著導軌4之各側面4a、4b分別延伸於長邊方向及下方配置之一對腳部25a、25b、與將一對腳部25a、25b在導軌4之上面4c側加以連結之胴體部28構成。
在各端蓋22a、22b之與滑件本體部19側相反側之長邊方向端部、亦即在滑件10之長邊方向最外側之各端部，分別安裝有作為防塵元件之側封件31a、31b。此等側封件31a、31b將導軌4與滑件10間之間隙加以密封，以防止來自外部之灰塵等異物之入侵。
於滑件本體部19之一腳部25a之內側面、亦即在與導軌4之一側之側面4a對向之面，在與形成在該一側側面4a之上側滾動槽16及下側滾動槽17分別對向，形成有供球7滾動之上側滾動槽34及下側滾動槽35。於滑件本體部19之另一腳部25b之內側面亦同樣的形成有上側滾動槽34及下側滾動槽35(參照圖2A)。形成有供球7在導軌4之上側滾動槽16與滑件本體部19之上側滾動槽34滾動之上側滾動路37。又，形成有供球7在導軌4之下側滾動槽17與滑件本體部19之下側滾動槽35滾動之下側滾動路38。如以上所述，於導軌4及滑件10，於單側分別於上側及下側各2條、一共形成有4條滾動路。
此外，於滑件10之一腳部25a，與上側滾動路37及下側滾動路38之各個平行的、形成有將腳部25a之較厚部分於長邊方向貫通之上側返回路40及下側返回路41。亦即，於一腳部25a形成2條返回路40、41。於滑件10之另一腳部25b亦同樣的形成有上側返回路40及下側返回路41(參照圖2A)。
各端蓋22a、22b，在與滑件本體部19之抵接面側之與滑件本體部19之一對腳部25a、25b對應之部分，形成有使球7之上側滾動路37與上側返回路40連通的半圓形上側方向轉換路43(參照圖2B，腳部25b側未圖示)、以及使下側滾動路38與下側返回路41連通之未圖示的半圓形下側方向 轉換路44。於端蓋22a、22b，形成有單側2個、合計4個方向轉換路。
以上側返回路40與兩端之上側方向轉換路43、43將球7從上側滾動路37之一側端部送至另一側端部使之循環。如圖2B所示，由上側返回路40與兩端之上側方向轉換路43、43與上側滾動路37形成環狀的上側循環路。同樣的，以下側返回路41與兩端之未圖示之下側方向轉換路44、44將球7從下側滾動路38之一側端部送至另一側端部使之循環。由下側返回路41與兩端之未圖示之下側方向轉換路44、44與下側滾動路38形成環狀的下側循環路。亦即，於導軌4及滑件10，形成有合計4條環狀的循環路。
於環狀的上側循環路及環狀的下側循環路，分別裝填有滾動自如之多數個球7。滑件10透過此等多數個球7於導軌4上移動於軸方向。
當使滑件10沿導軌4之長邊方向移動時，分別位在上側滾動路37及下側滾動路38之球7，即分別在上側滾動路37、下側滾動路38內滾動移動、一邊相對導軌4與滑件10往相同方向移動。當各球7分別到達上側滾動路37、下側滾動路38之一側端部時，即分別進入設在端蓋22a(或22b)內之上側方向轉換路43、未圖示之下側方向轉換路44。進入上側方向轉換路43、未圖示之下側方向轉換路44之球7迴轉後分別進入上側返回路40及下側返回路41，在此等返回路40、41滾動而到達設在相反側端蓋22b(或22a)內之上側方向轉換路43、未圖示之下側方向轉換路44。接著，於此等相反側之方向轉換路43、44再度迴轉後回到上側滾動路37、下側滾動路38之另一側端部。球7隨著滑件10之移動，在環狀的上側循環路及環狀的下側循環路內分別重複此種循環。
於滑件10之凹部13，如圖1及圖2A所示，與導軌4之上面4c平行的配置有球保持器46。又，於滑件10，配置有用以支承位在下側滾動路38之球7之棒狀的球保持器52。球保持器52，其兩端部被端蓋22a、22b分別支承，其他部分則被收容在導軌4之底切18。
又，於導軌4，設有用以將該導軌4安裝於工作機械等被安裝部之螺栓孔54。
圖3係從長邊方向所見之一方側、亦即圖2A之紙面右側之上側滾動路37及下側滾動路38的放大剖面圖。
如圖3所示，導軌4之上側滾動槽16之剖面形狀，係形成為單一曲率之圓弧形狀。亦即，上側滾動槽16係以單一曲率延伸於長邊方向之曲面16a形成。曲面16a之曲率形成的較球7之曲率小。
導軌4之下側滾動槽17，係藉由將2個壁面、亦即上側腹(flank)17a與下側腹17b加以組合而構成。上側腹17a、下側17b分別是剖面形狀形成為凹狀圓弧形之曲面。上側腹17a之剖面圓弧之中心與下側腹17b之剖面圓弧之中心位於不同位置。因此，下側滾動槽17之剖面形狀係形成為略V字狀之所謂的哥德式拱形。詳言之，上側腹17a之剖面圓弧之一端與下側腹17b之剖面圓弧之一端位於同一點，上側腹17a之剖面圓弧之另一端與下側腹17b之剖面圓弧之另一端則位於不同位置。以下，本實施形態中，將構成剖面略V字形狀之滾動槽、剖面形狀形成為凹狀圓弧形之曲面稱為腹(flank)。
又，將圖3中上側滾動槽16與下側滾動槽17間之直線部稱為上側島部56、將從下側滾動槽17往下方延伸之直線部稱為下側島部58。上側島部56及下側島部58，係導軌4之側面4a(參照圖1、2A)的部分。
滑件10之上側滾動槽34，與導軌4之下側滾動槽17同樣的，藉由剖面形狀分別形成為凹狀圓弧形之上側腹34a與下側腹34b，形成剖面形狀為略V字狀。上側腹34a之剖面圓弧之中心與下側腹34b之剖面圓弧之中心位於不同位置。因此，上側滾動槽34之剖面形狀，係形成為略V字狀之所謂的哥德式拱形。詳言之，上側腹34a之剖面圓弧之一端與下側腹34b之剖面圓弧之一端位於同一點，而上側腹34a之剖面圓弧之另一端與下側腹34b之剖面 圓弧之另一端則位於不同位置。
又，滑件10之下側滾動槽35，亦同樣的係藉由剖面形狀分別形成為凹狀圓弧形之上側腹35a與下側腹35b，形成剖面形狀為略V字狀。上側腹35a之剖面圓弧之中心與下側腹35b之剖面圓弧之中心位於不同位置。因此，下側滾動槽35之剖面形狀係形成為略V字狀之所謂的哥德式拱形。詳言之，上側腹35a之剖面圓弧之一端與下側腹35b之剖面圓弧之一端位於同一點，而上側腹35a之剖面圓弧之另一端與下側腹35b之剖面圓弧之另一端則位於不同位置。
又，將上側滾動槽34與下側滾動槽35間之直線部分稱為上側島部60，將從下側滾動槽35往下方延伸之直線部稱為下側島部62。上側島部60及下側島部62，係滑件10之腳部25a之內側面(參照圖1、2A)的部分。
在使用狀態下，於上側滾動路37，球7係與滑件10之上側滾動槽34之上側腹34a、與導軌4之上側滾動槽16之曲面16a接觸。上側腹34a及曲面16a，係形成為球7對上側腹34a及曲面16a之接觸角θ分別為30°~60°之既定角度。例如，本實施形態中為50°。圖3中，通過上側腹34a之與球7之接點、與曲面16a之與球7之接點，貫穿球7之直線係球7在上側滾動路37之負載支承線。
此處，球7對某一面之接觸角，係指通過球7中心之水平線、與將該面之與球7之接點與球中心加以連結之線所夾的角度。於上側腹34a，係通過球7中心之水平線、與連結上側腹34a之與球7之接點與球7中心之直線所夾的角度，於曲面16a，則係通過球7中心之水平線、與連結曲面16a之與球7之接點與球7中心之直線所夾的角度。
使用狀態下，於下側滾動路38，球7係與滑件10之下側滾動槽35之下側腹35b、與導軌4之下側滾動槽17之上側腹17a接觸。下側腹35b及上側腹17a，係形成為與球7之接觸角θ分別在30°~60°之既定角度。例如， 本實施形態中為50°。圖3中，通過上側腹17a之與球7之接點、與下側腹35b之與球7之接點，貫穿球7之直線，係球7在下側滾動路38之負載支承線。
球7在上側滾動路37之負載支承線與球7在下側滾動路38之負載支承線，係以接近直角之角度交叉，此外，與另一側亦即圖2A之紙面左側之各負載支承線(圖示省略)成對稱，因此，球7可支承上下左右任何方向之負載。
如圖3所示，使用狀態下，滑件10之上側滾動槽34之下側腹34b未與球7接觸。又，導軌4之下側滾動槽17之下側腹17b、及滑件10之下側滾動槽35之上側腹35a皆未與球7接觸。此等腹34b、17b、35a與球7之間，分別存在數μm~數十μm之間隙。
圖4係從長邊方向所見之導軌4之下側滾動槽17近旁的放大剖面圖。下側滾動槽17之上側腹17a之剖面形狀之圓弧1與下側腹17b之剖面形狀之圓弧2係以相同曲率形成，較球7之曲率略小。亦即，上側腹17a及下側腹17b之剖面形狀之圓弧1、2之半徑較球7之半徑略大，為球7之直徑之51~60%程度之大小。又，圓弧1之中心與圓弧2之中心位於不同位置。
於下側滾動槽17之上側緣部、亦即上側腹17a之上端，形成有連接上側腹17a與上側島部56之去角部r1。同樣的，於下側緣部、亦即下側腹17a之下端，亦形成有連接下側腹17a與下側島部58之去角部r2。去角部r1及r2係R角。藉由形成去角部r1及r2，防止於導軌4形成下側滾動槽17時之毛邊殘留。去角部r1及r2之半徑，係形成為約球7之直徑之10%程度的大小。
測定下側滾動槽17之槽位置、亦即寬度或高度位置等時，使用測定用之球64。測定用球64與一般使用之滾動用之球7同一直徑。測定用球64，如圖4之2點鍊線所示，與上側腹17a及下側腹17b之兩方同時接觸。因此，與使之接觸單一曲率之腹部之情形相較，測定用球64之位置安定。其結果，能以良好精度測定槽位置。又，本實施形態中，係形成為測定用 球64對上側腹17a之接觸角a1與對下側腹17b之接觸角a2為相同角度。
此處，設上側腹17a與下側腹17b之交點為交點J。又，設與兩腹17a、17b接觸之狀態之測定用球64之中心為中心E。又，設連結交點J與中心E之直線、亦即通過中心E之水平線為直線T。另設與直線T正交、通過交點J之直線為直線S。以直線S為基準位置，從直線S拉一條至腹17a之去角部r1側端部的垂線時，將此垂線之直線距離定義為腹17a之有效深度FR1。同樣的，當從直線S拉一條至腹17b之去角部r2側端部的垂線時，將此垂線之直線距離定義為腹17b之有效深度FR2。此外，將從直線S至中心E之直線距離定義為球高度HR。
本實施形態中，係設定為FR1>FR2。亦即，設定成上側腹17a較下側腹17b之有效深度大。換言之，下側滾動槽17中，從上側腹17a端部至槽底之深度，較下側腹17b端部至槽底之深度形成的深。
圖5係從長邊方向所見之滑件10之下側滾動槽35近旁的放大剖面圖。下側滾動槽35之上側腹35a之剖面形狀的圓弧1與下側腹35b之剖面形狀的圓弧2，係與導軌4之上側腹17a及下側腹17b以相同曲率形成。亦即，各腹35a及35b之剖面形狀之圓弧1、2之半徑較球7之半徑略大，約為球7之直徑之51~60%程度之大小。又，圓弧1之中心與圓弧2之中心位於不同位置。
於下側滾動槽35之上側緣部、亦即於上側腹35a之上端，形成有連接上側腹35a與上側島部60之去角部c1。同樣的，於下側緣部、亦即於下側腹35a之下端，形成有連接下側腹35a與下側島部62之去角部c2。去角部c1及c2係C角。當然，去角部c1及c2亦可與導軌4側同樣的形成為R角。
測定下側滾動槽35之槽位置時，與導軌4側之下側滾動槽17同樣的，係使用測定用之球64。測定用球64，如圖5之2點鍊線所示，與上側腹35a及下側腹35b之兩方同時接觸。其結果，能以良好精度測定槽位置。又， 本實施形態中，測定用球64對上側腹35a之接觸角b1與對下側腹35b之接觸角b2，係形成為相同角度。
此處，設上側腹35a與下側腹35b之交點為交點J。又，設與兩腹35a、35b接觸狀態之測定用球64之中心為中心E。又，設連結交點J與中心E之直線、亦即通過中心E之水平線為直線T。又，設與直線T正交、通過交點J之直線為直線S。當以直線S為基準位置，從直線S拉一條至腹35a之去角部c1側端部之垂線時，將此垂線之直線距離定義為腹35a之有效深度FS1。同樣的，當從直線S拉一條至腹35b之去角部c2側端部之垂線時，將此垂線之直線距離定義為腹35b之有效深度FS2。另將從直線S至中心E之直線距離定義為球高度HS。
本實施形態中，係設定為FS2>FS1。亦即，下側腹35b較上側腹35a之有效深度設定得較大。換言之，下側滾動槽35，其從下側腹35b端部至槽底之深度，較從上側腹17a端部至槽底之深度形成的較深。
圖6係從長邊方向所見之將導軌4之下側滾動槽17與滑件10之下側滾動槽35加以組合之使用狀態的放大剖面圖。
如圖6所示，於使用狀態下在下側滾動槽17與下側滾動槽35之間裝填有滾動用之球7。又，下側滾動槽17與下側滾動槽35係配置成在上下方向相對位置錯開。具體而言，下側滾動槽17較下側滾動槽35配置在略下側。因此，如上所述，球7與下側滾動槽17之上側腹17a及下側滾動槽35之下側腹35b接觸，而不與下側滾動槽17之下側腹17b及下側滾動槽35之上側腹35a接觸。接觸角θ分別為30°~60°之既定角度。例如，本實施形態中係50°。此外，當該接觸角θ係與配置測定用球64時之接觸角a1、a2及b1、b2(參照圖4及圖5)不同之大小。
本實施形態中，關於各腹之有效深度，如上所述，於下側滾動槽17係FR1>FR2、亦即與下側腹17b相較上側腹17a形成得較大，且於 下側滾動槽35係FS2>FS1、亦即與上側腹35a相較下側腹35b形成得較大。也就是說，使用狀態下與球7接觸之腹17a、35b，較不與球7接觸之腹17b、35a其有效深度形成的較大。
由於作成此種構成，因此本實施形態之線性導引裝置1，即使於滑件10施加大的負載，球7亦不至上升到下側滾動槽17及下側滾動槽35之槽肩。具體而言，球7不易從下側滾動槽17之上側腹17a之上端突出，同樣的，亦不易從下側滾動槽35之下側腹35b之下端突出。
其結果，可抑制在較上側腹17a之上端上方之導軌4的部分及較下側腹35b之下端下方之滑件10的部分產生之邊緣負載，而能防止在下側滾動槽17及下側滾動槽35產生壓痕。此處所指之邊緣負載，係指在構件之角部等產生之過大的應力集中現象。又，關於本實施形態之該效果，將使用實施例及比較例留待後敘。
又，本實施形態中，上側腹17a之有效深度FR1與下側腹35b之有效深度FS2，係形成為略同一尺寸。如此，導軌4之負荷能力與滑件10之負荷能力即大致相同。
又，本實施形態，如圖6所示，導軌4之上側島部56(參照圖3)與滑件10之上側島部60(參照圖3)間之距離S1、與導軌4之下側島部58(參照圖3)與滑件10之下側島部62(參照圖3)間之距離S2，係形成為略相同距離。為增加上側腹17a之有效深度FR1及下側腹35b之有效深度FS2，只要縮小上述S1及S2之距離即可，可增加該縮小分之有效深度。然而，當S1及S2之距離過小德化，即有可能因製造誤差使得導軌4與滑件10接觸。因此，S1及S2，較佳是分別以0.1~0.5mm程度之距離形成。本實施形態中，S1及S2分別為0.25mm。
本實施形態，係在確保適正當之S1及S2之同時，加大上側腹17a之有效深度FR1及下側腹35b之有效深度FS2。亦即，為增加FR1，而使 導軌4之上側島部56突出至滑件10之上側島部60側，以使滑件10之上側島部60之部分之寬度方向厚度減少使該導軌4之上側島部56突出之分。同樣的，為增加FS2，使滑件10之下側島部62突出至導軌4之下側島部58側，以使導軌4之下側島部58之部分之寬度方向厚度減少使該滑件10之下側島部62突出之分。
圖7係從長邊方向所見之將導軌4之上側滾動槽16與滑件10之上側滾動槽34加以組合之使用狀態的放大剖面圖。
如圖7所示，於使用狀態下在上側滾動槽16與上側滾動槽34之間裝填有滾動用之球7。球7與上側滾動槽16之曲面16a與上側滾動槽34之上側腹34a接觸，而不與下側滾動槽34之下側腹34b接觸。接觸角θ分別為30°~60°之既定角度。例如，本實施形態中為50°。此外，上側滾動槽16僅以曲面16a構成，無上側腹。
與導軌4之下側滾動槽17及滑件4之下側滾動槽35中之定義同樣的，針對滑件4之上側滾動槽34，亦將上側腹34a之有效深度定義為FS1、將下側腹34b之有效深度定義為FS2。上側滾動槽34係設定為FS1>FS2。亦即，與導軌4之下側滾動槽17及滑件4之下側滾動槽35同樣的，係加大使用時與球7接觸之上側腹34a之有效深度。因此，即使於滑件10施加大的負載，球7亦不易從上側腹34a之上端突出。其結果，在較上側腹34a之上端上方之滑件10之部分的邊緣負載之發生受到抑制，能防止上側滾動槽34產生壓痕。
圖8係從長邊方向所見之導軌4之下側滾動槽17及滑件10之下側滾動路35近旁的剖面圖。
如圖8所示，於導軌4之寬度方向，下側島部58之位置與導軌4之上側島部56之位置相較，位於導軌4之內方側、亦即位於圖8之左側。此係由於下側滾動槽17之下側腹17b之有效深度FR2形成得較上側腹17a之有效深度FR1小之故。
本實施形態中，較導軌4之下側島部58下方之側面4a之部分(以下，稱下部側面66)係形成為與上側島部56在同一平面上。如此，下部側面66即具有測定基準用平面之功能。
亦即，如圖9A所示，在側定導軌4之下側滾動槽17之槽位置時，可將導軌4之側面4a安定的裝載於平台等之基準面。其結果，可如圖9A所示的，以良好精度測定槽位置W。
圖9B係為與圖9A進行比較，而顯示下部側面66與上側島部56不在同一平面時的導軌4。下部側面66與上側島部56不在同一平面之場合，將導軌4之側面4a置於平台等之基準面時，導軌4之側面4a與平台之間會產生間隙，而無法安定的固定在平台上。因此，欲以良好精度測定槽位置W變得非常困難。
圖10係顯示在導軌4之槽位置之測定方法的概念圖。測定導軌4之下側滾動槽17之槽位置時，使用測定用之球64。測定用球64，如圖10所示，由於與上側腹17a及下側腹17b之兩方同時接觸，因此測定用球64之位置安定。其結果，可如圖10所示的，以良好精度側定兩側之槽間之寬度W、及高度Ha、Hb。又，測定用球64與滾動用球7之直徑相同。
又，圖11亦係顯示在滑件10之槽位置之測定方法的概念圖。於滑件10，與導軌4同樣的，可藉由測定用球64之使用以良好精度測定上側滾動槽34及下側滾動槽35。
圖12係顯示導軌4之上側滾動槽16及下側滾動槽17之加工方法的概念圖。本實施形態中，上側滾動槽16係單一曲率之曲面16a，下側滾動槽17則係剖面略V字狀之槽。因此，欲直接以良好精度測定上側滾動槽16之尺寸是困難的。從而，本實施形態，係使用如圖12所示之成形磨石(formed grindstone)68同時研磨上側滾動槽16及下側滾動槽17。成形磨石68較易保證尺寸之正確度。因此，若僅將下側滾動槽17之槽位置如圖10所示的 以良精度加以測定的話，亦能保證上側滾動槽16之槽位置亦是正確的。
其次，針對用以驗證本實施形態之線性導引裝置1之效果的實驗及其結果加以說明。
本實驗，係使用本實施形態之線性導引裝置1之實施例與比較例1及比較例2，為比較於滑件10施加負載之情形下，在導軌4之下側滾動槽17之上側腹17a及滑件10之下側滾動槽35之下側腹36b的面壓分布。
本實驗所使用之實施例之線性導引裝置1，如上所述，與下側腹17b之有效深度FR2相較上側腹17a之有效深度FR1形成得較大、且與上側腹35a之有效深度FS1相較下側腹35b之有效深度FS2形成得較大。此外，FR1與FS2大致相同。亦即，係以下關係。
導軌4側：FR1>FR2
滑件10側：FS1<FS2
FR1≒FS2
圖13係用於本實驗之比較例1之線性導引裝置101之主要部位的剖面圖，具體而言，係從長邊方向所見之導軌4及滑件10之各下側轉動槽117、135近旁的剖面圖。
比較例1之線性導引裝置101，導軌4側之上側腹117a之有效深度FR1、導軌4側之下側腹117b之有效深度FR2、滑件10側之上側腹135a之有效深度FS1、以及滑件10側之下側腹135b之有效深度FS2，具有以下關係。
導軌4側：FR1≒FR2
滑件10側：FS1≒FS2
FS1<FR1
亦即，於所有腹中，與導軌4側之腹之有效深度相較，滑件10側之腹之有效深度形成得較小。其他構成與實施例相同。
圖14係用於本實驗之比較例2之線性導引裝置201之主要部 位的剖面圖，具體而言，係從長邊方向所見之導軌4及滑件10之各下側滾動槽217、235近旁的剖面圖。
比較例2之線性導引裝置201，導軌4側之上側腹217a之有效深度FR1、導軌4側之下側腹217b之有效深度FR2、滑件10側之上側腹235a之有效深度FS1、以及滑件10側之下側腹235b之有效深度FS2，具有以下關係。
導軌4側：FR1≒FR2
滑件10側：FS1≒FS2
FS1≒FR1
亦即，於所有腹中，腹之有效深度接形成為大致相同。其他構成與實施例相同
於以下表1中，顯示實施例、比較例1及比較例2之共通規格及個別規格。
(表1)
[共通規格]
‧軌寬度：25mm
‧球直徑：4.7625mm
‧槽半徑：2.429mm(球直徑之51%)
‧承受負載之球數：11個×2列
‧接觸角：50°
‧負載：20kN、以向上方式賦予滑件
[個別規格]
(1)實施例
‧FR1=2.0mm
‧FR2=1.8mm
‧FS1=1.8mm
‧FS2=2.0mm
(2)比較例1
‧FR1=2.0mm
‧FR2=2.0mm
‧FS1=1.8mm
‧FS2=1.8mm
(2)比較例2
‧FR1=1.9mm
‧FR2=1.9mm
‧FS1=1.9mm
‧FS2=1.9mm
其次，以比較例1之線性導引裝置101為例，說明於滑件10施加負載時，在導軌4側之上側腹117a及滑件10側之下側腹135b，球7之接觸應力之分布範圍之變化。
圖15A、15B、15C係顯示於滑件10施加負載時之接觸應力之分布範圍之變化的概念圖，圖15A顯示負載小時、圖15B係顯示負載增加時、圖15C則顯示負載進一步增加時的情形。
本實驗，係將導軌4固定，對滑件10向上施加拉起方向之負載。亦即，如圖15A所示，於導軌4及滑件10產生往彼此分離方向之力。
當負載施加至滑件10時，導軌4側之上側腹117a及滑件10側之下側腹135b，即分別在與球7之接觸部承受負載。由於此負載，在與球7之接觸部產生接觸應力。接觸應力，如圖15A之斜線所示，從長邊方向觀察，以與球7之接點為中心，於沿著負載支承線之方向且沿各著腹之圓周方向之方向，作用於略半橢圓形狀之範圍。
當施加於滑件10之負載增加時，因與球7之接觸部之彈性變 形，上側腹117a及下側腹135b之承受接觸應力之範圍，如圖15B之斜線所示，往略半橢圓形狀平均變大之方向擴張。圖15B中，下側腹135b之承受接觸應力之範圍達到去角部c2之附近。
當施加於滑件10之負載進一步增加時，承受接觸應力之範圍進一步變大，如圖15C所示，以斜線所示之略半橢圓形狀變大。而於圖15C中，下側腹135b之承受接觸應力之範圍以到達去角部c2。承受接觸應力之範圍，如上所述，從長邊方向觀察雖為略半橢圓形狀，但於去角部c2無法承受負載。因此，於去角部c2，如圖15C所示，產生釘狀之壓力峰值。亦即，產生邊緣負載。
由於邊緣負載係顯著的壓力峰值，會成為材料塑性變形之原因。當因邊緣負載而使得滾動槽塑性變形時，球之圓滑的循環即受到阻礙，導致線性導引裝置性能降低。因此，不期望產生邊緣負載。
以此方式對實施例及各比較例進行了實驗之結果，說明如下。面壓分布係從接觸解析理論，以數值計算加以求出。
圖16A、16B係顯示比較例1之實驗結果的圖表，圖16A顯示導軌4側之上側腹117a之面壓分布、圖16B則顯示滑件10側之下側腹135b之面壓分布。
比較例1，導軌4側之上側腹117a之面壓分布，如圖16A所示，是良好的。於上側腹117a之上端、亦即與去角部r1之連接部雖觀察到些微之邊緣負載，但較接觸部中央部之接觸面壓小，不成問題。
然而，滑件10側之面壓分布則無法稱為良好。亦即，於下側腹135b之下端、亦即與去角部c2之連接部觀察到顯著的邊緣負載，接觸面壓超過4GPa(giga-pascal)。接觸面壓超過4GPa時，即有可能使腹產生塑性變形而生壓痕。
由圖16A、圖16B可知，比較例1，作為線性導引裝置，係 以滑件10之接觸面壓決定可使用之負載範圍。此係因滑件10側之下側腹135b之有效深度較導軌4側之上側腹117a之有效深度小之故。
圖17A、17B係顯示比較例2之實驗結果的圖表，圖17A顯示導軌4側之上側腹217a之面壓分布、圖17B則顯示滑件10側之下側腹235b之面壓分布。
比較例2，如圖17A、17B所示，導軌4側與滑件10側為大致相同之面壓分布。然而，在導軌4側之上側腹217a之上端、亦即與去角部r1之連接部、及在滑件10側之下側腹235b之下端、亦即與去角部c2之連接部，分別觀察到不小的邊緣負載。由於各邊緣負載之接觸面壓未超過4GPa，因此與比較例1相較產生壓痕之疑慮較小。然而，各邊緣負載皆超過接觸部之中央部之接觸面壓。因此，若負載進一步增加的話，即有可能立即產生壓痕。
圖18A、18B係顯示實施例之實驗結果的圖表，圖18A顯示導軌4側之上側腹17a之面壓分布，圖18B則顯示滑件4側之下側腹35b之面壓分布。
實施例1，如圖18A、18B所示，導軌4側與滑件10側之面壓分布皆是良好的。在上側腹17a之上端及下側腹35b之下端雖分別觀察到些微的邊緣負載，但皆是較接觸部之中央部之接觸面壓小、不成問題之大小。
又，實施例1中，導軌4側與滑件10側係大致相同之面壓分布。此係因導軌4側之上側腹17a之有效深度與滑件10側之下側腹35b之有效深度形成為大致相同之故。因此，不會有上側腹17a與下側腹35b中之一方先產生壓痕的情形。因此，作為線性導引裝置，可使用至承受更高負載為止。
從圖16A、16B~圖18A、18B所示之實驗結果明顯可知，本實施形態之線性導引裝置1，即使於滑件10施加大的負載亦不易於滾動槽產生壓痕。因此，可使用至承受更高負載為止。
4‧‧‧導軌
7‧‧‧球
10‧‧‧滑件
16‧‧‧上側滾動槽
16a‧‧‧曲面
17‧‧‧下側滾動槽
17a‧‧‧上側腹
17b‧‧‧下側腹
34‧‧‧上側滾動槽
34a‧‧‧上側腹
34b‧‧‧下側腹
35‧‧‧下側滾動槽
35a‧‧‧上側腹
37‧‧‧上側滾動路
38‧‧‧下側滾動路
56‧‧‧上側島部
58‧‧‧下側島部
60‧‧‧上側導部
62‧‧‧下側島部

Claims (8)

  1. 一種線性導引裝置，具備直線狀導軌，具有複數條用以使滾動體滾動之直線狀之槽；滑件，具有與該導軌之該複數條槽一對一對向、用以使該滾動體滾動之槽；以及複數個滾動體，在對向之該導軌之槽與該滑件之槽之間配置成滾動自如、將該滑件相對該導軌支承為於長邊方向移動自如；該導軌之槽與該滑件之槽中之至少1個槽，係組合2個剖面形狀為圓弧之曲面構成之剖面形狀略V字狀之槽，該2個曲面係在使用狀態下該滾動體接觸之一方之曲面與使用狀態下該滾動體非接觸之另一方之曲面，其特徵在於：該剖面形狀略V字狀之槽，其該一方曲面從周方向端部至槽底之深度、與該另一方曲面從周方向端部至該槽底之深度，係形成為不同深度。
  2. 如申請專利範圍第1項之線性導引裝置，其中，該剖面形狀略V字狀之槽，其該一方曲面從周方向端部至槽底之深度較該另一方曲面從周方向端部至該槽底之深度，形成的較深。
  3. 如申請專利範圍第2項之線性導引裝置，其中，對向之該導軌之槽與該滑件之槽之對中、至少一對係該導軌之槽與該滑件之槽皆為該剖面形狀略V字狀之槽。
  4. 如申請專利範圍第3項之線性導引裝置，其中，係該剖面形狀略V字狀之槽的該導軌之槽中該一方曲面從周方向端部至槽底之深度、與係該剖面形狀略V字狀之槽之該滑件之槽中該一方曲面從周方向端部至槽底之深度，形成為略同一深度。
  5. 如申請專利範圍第2項之線性導引裝置，其中，該導軌之槽係在該導軌側面之上下方向中間部延伸於該長邊方向設置且係該剖面形狀略V字 狀之槽，該一方曲面構成該導軌之槽之上側部分，在較該導軌之槽下方側之該側面之部分，形成有與較該導軌之槽上方側之該側面之部分在同一平面上的部分、與較該平面於該導軌之寬度方向位於內方側的部分。
  6. 如申請專利範圍第3項之線性導引裝置，其中，該導軌之槽係在該導軌側面之上下方向中間部延伸於該長邊方向設置且係該剖面形狀略V字狀之槽，該一方曲面構成該導軌之槽之上側部分，在較該導軌之槽下方側之該側面之部分，形成有與較該導軌之槽上方側之該側面之部分在同一平面上的部分、與較該平面於該導軌之寬度方向位於內方側的部分。
  7. 如申請專利範圍第4項之線性導引裝置，其中，該導軌之槽係在該導軌側面之上下方向中間部延伸於該長邊方向設置且係該剖面形狀略V字狀之槽，該一方曲面構成該導軌之槽之上側部分，在較該導軌之槽下方側之該側面之部分，形成有與較該導軌之槽上方側之該側面之部分在同一平面上的部分、與較該平面於該導軌之寬度方向位於內方側的部分。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之線性導引裝置，其中，該2個曲面各個之該剖面之圓弧中心互異，該略V字狀之剖面形狀為略哥德式拱形。
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