TW201604430A - 直線導引裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種不會招致短壽命化且可抑制動摩擦力之增大的直線導引裝置。為此，直線導引裝置，其特徵為：於導引軌道的長度方向相對移動的滑動件，具備滑動件本體，該滑動件本體具有與前述導引軌道上所形成之複數個轉動體軌道槽各自對向之複數個轉動體軌道槽，將轉動體軌道槽(4、6)的槽面中央部形成為第一圓弧(8)，並將鄰接於前述槽面中央部的轉動體軌道槽(4、6)的槽面側部形成為曲率半徑比第一圓弧(8)還大的第二圓弧(9)，使第一圓弧部(8)與第二圓弧部(9)的連接部(10)，互相在切線(T)共有。

Description

直線導引裝置

本發明係關於直線導引裝置。

直線導引裝置，具有：直線地延伸的導引軌道、以及可在導引軌道之長度方向移動之組裝在導引軌道的滑動件。於導引軌道的表面，形成有往導引軌道之長度方向延伸之凹槽所構成的轉動體軌道槽，於滑動件的表面，形成有與導引軌道之轉動體軌道槽相對向之凹槽所構成的轉動體軌道槽。此外，在導引軌道的轉動體軌道槽與滑動件的轉動體軌道槽之間，形成有供轉動體亦即滾珠轉動用的轉動通路，該轉動通路係沿著導引軌道的長度方向延伸。於該轉動通路內轉動自如地配置有複數個滾珠，透過該等複數個滾珠之轉動通路內的轉動，可使滑動件在導引軌道一邊被導引一邊移動。

作為如上述般之轉動體軌道槽的形狀，可舉出剖面形狀(在與導引軌道之長度方向正交的平面處切斷時的剖面形狀)為單一圓弧狀的圓弧狀槽，或是剖面形狀為大致V字狀的哥德式圓弧形狀槽。轉動體軌道槽的形狀 為單一圓弧狀的圓弧狀槽，係揭示於例如專利文獻1。又，採用哥德式圓弧形狀槽作為轉動體軌道槽時，有著容易確保轉動體軌道槽的尺寸、形狀等之精度的優點。

在此，轉動體軌道槽的剖面形狀為單一的圓弧形狀時，當對轉動體施加大量負荷荷重時，轉動體軌道槽與轉動體的接觸寬度會變大。因此，在轉動體與轉動體軌道槽的接觸部所產生的滾動摩擦力(動摩擦力)會增大，有著使滑動件動作時需要大動力等缺點。在此，提案有使轉動體軌道槽的槽面中央部形成為第一圓弧，並將鄰接於槽面中央部的轉動體軌道槽的槽面側部形成為曲率半徑比第一圓弧還大的第二圓弧之直線導引裝置(參照專利文獻2)。

根據上述般的直線導引裝置，將轉動體軌道槽的剖面形狀與單一之圓弧形狀的情況相比較時，由於轉動體軌道槽與轉動體的接觸寬度不會變得太大，故可抑制動摩擦力的增大。

[先前技術文獻] [特許文獻]

[專利文獻1]日本特開平7-35136號公報

[專利文獻2]日本特公昭62-44130號公報

但是，上述之直線導引裝置中，在將轉動體的直徑定為Da時，係將第一圓弧的曲率半徑R1設定為R1≒0.56Da，並且將第二圓弧的曲率半徑R2設定為R2≒0.70Da。因此，雖可抑制動摩擦力的增大，但會提高轉動體的接觸面壓，導致直線導引裝置的短壽命化，而有著改善的餘地。

本發明係著眼於上述的問題點而完成者，其目的係提供一種不會招致短壽命化且可抑制動摩擦力之增大的直線導引裝置。

為了達成上述的目的，直線導引裝置的形態為：於導引軌道的長度方向相對移動的滑動件，具備滑動件本體，該滑動件本體具有與前述導引軌道上所形成之複數個轉動體軌道槽各自對向之複數個轉動體軌道槽， 將前述轉動體軌道槽的槽面中央部形成為第一圓弧，並將鄰接於前述槽面中央部的前述轉動體軌道槽的槽面側部形成為曲率半徑比前述第一圓弧還大的第二圓弧， 使前述第一圓弧部與前述第二圓弧部的連接部，互相在切線共有。

為了達成上述的目的，直線導引裝置的其他形態為：於導引軌道的長度方向相對移動的滑動件，具備滑動件本體，該滑動件本體具有與前述導引軌道上所形成 之複數個轉動體軌道槽各自對向之複數個轉動體軌道槽，將前述轉動體軌道槽的槽面中央部形成為第一圓弧，並將鄰接於前述槽面中央部的前述轉動體軌道槽的槽面側部形成為曲率半徑比前述第一圓弧還大的第二圓弧，前述第一圓弧部與前述第二圓弧部，以成為相同的切線在連接部被連接。

根據本發明的一形態，可提供一種直線導引裝置，係即使對轉動體施加大負荷荷重，轉動體的接觸面壓不會過度變大，故不會招致短壽命化，可抑制動摩擦力的增大。

1‧‧‧導引軌道

2‧‧‧滑動件

3‧‧‧滾珠

4、6‧‧‧轉動體軌道槽

5‧‧‧滑動件本體

7‧‧‧端蓋

8‧‧‧第一圓弧

9‧‧‧第二圓弧

10‧‧‧連接部

圖1為表示直線導引裝置之實施形態之構造的圖。

圖2為圖1所示之直線導引裝置的剖面圖。

圖3為表示直線導引裝置之實施形態之重要部之構造的圖，(a)為表示轉動體軌道槽之剖面形狀的圖、(b)為表示第一圓弧與第二圓弧之曲率中心的圖。

圖4為表示轉動體之接觸面壓分布的圖。

圖5為表示轉動體接觸面壓之最大值與動摩擦力之間關係的圖。

圖6為表示轉動體軌道槽之形成槽面中央部的第一圓 弧之曲率半徑與轉動體最大接觸面壓之間關係的圖。

圖7為表示轉動體軌道槽之形成槽面側部的第二圓弧之曲率半徑與轉動體最大接觸面壓之間關係的圖。

圖8為表示轉動體軌道槽之形成槽面側部的第二圓弧之曲率半徑與動摩擦力之間關係的圖。

圖9為表示轉動體軌道槽之形成槽面中央部的第一圓弧之圓弧角度與轉動體最大接觸面壓之間關係的圖。

圖10為表示轉動體軌道槽之形成槽面中央部的第一圓弧之圓弧角度與動摩擦力之間關係的圖。

在以下的詳細說明中，記載著許多的特定的細節，以供完全理解本發明的實施形態。但是，即便沒有該特定的細節，亦明顯地可以一個以上的實施態樣來實施。還有，為了使圖式簡潔化，周知的構造及裝置係以簡圖表示。

以下，根據圖式來說明本發明的實施形態。又，往後之說明中所參照的各圖，係在相同或相當的部分標記相同的符號。且，往後之說明中記載著「剖面」的情況，若無特別說明，則代表著在與導引軌道之長度方向正交的平面來切斷時的剖面。此外，往後之說明中，關於「上」、「下」、「左」、「右」等之表示方向的用語，若無特別說明，則為了便於說明，代表著圖2中各自的方向。

將直線導引裝置的實施形態示於圖1~圖3。圖1所示的直線導引裝置，係由：形成為直線狀的導引軌道1、在該導引軌道1的長度方向上相對移動的滑動件2、以及在該滑動件2內組裝成轉動自如之作為轉動體的多數個滾珠3(參照圖2)所成，滑動件2係構成為具備滑動件本體5以及一對的端蓋7、7，該滑動件本體5具有：與在導引軌道1之左右側面部各形成兩條的轉動體軌道槽4各自相對向之四條的轉動體軌道槽6，該一對的端蓋7、7，係安裝在該滑動件本體5的一端與另一端。

轉動體軌道槽4、6的槽面，係如圖3所示般，藉由第一圓弧8與第二圓弧9所形成。該等之圓弧8、9之中，第一圓弧8係形成轉動體軌道槽4、6的槽面中央部，若將滾珠3的直徑設為Da時，第一圓弧8係將該曲率半徑r1設定成滿足下式(1)的值，且將該圓弧角201設定成滿足下式(2)的值。

0.50Da<r1≦0.52Da．．．．(1)

10°≦θ1≦20°．．．．(2)

另一方面，第二圓弧9係形成與槽面中央部鄰接之轉動體軌道槽4、6的槽面側部，若將滾珠3的直徑設為Da時，第二圓弧9係將該曲率半徑r2設定成滿足下式(3)的值。

0.54Da≦r2≦0.60Da．．．．(3)

此外，使第一圓弧8與第二圓弧9之間的連接部10，在切線T共有。具體而言，係如圖3(a)、圖 3(b)所示般，設定第一圓弧8之中心及第二圓弧9之中心的位置，使第一圓弧8與第二圓弧9之間的連接部10，在連結第一圓弧8之中心與第二圓弧9之中心之直線的延長線上。

在此，本實施形態中，如圖3(a)、(b)所示般，使第一圓弧部8與第二圓弧部9的連接部10互相在切線T上共有，而設定有第一圓弧8之中心及第二圓弧9之中心的位置。亦即，本實施形態中，第一圓弧部8與第二圓弧部9呈相同切線T而在連接部10連接。且，如圖3(a)所示般，轉動體軌道槽4、6與轉動體3在連接部10接觸。

以使用影響係數的應力分析法將滾珠的接觸面壓示於表1的數值條件來進行計算，將根據該計算結果所製作之滾珠的接觸面壓分布示於圖4。且，將由圖4之接觸面壓分佈所得的接觸面壓之最大值與將滑動摩擦係數作為0.1所計算之動摩擦力之間的關係示於圖5。又，圖4中，曲線L1、L2、L3、L4係表示著直線導引裝置之規格為表1之實施例1a、實施例1b、比較例1、比較例2之情況之滾珠的接觸面壓分布。

由圖4及圖5可明瞭，轉動體軌道槽的剖面為單一的圓弧形狀，該圓弧的曲率半徑與滾珠直徑的比f1(=r1/Da)為f1=0.51時(表1的比較例1)，得知可使滾珠的最大接觸面壓變小，但動摩擦力會變大。且，第一圓弧8的曲率半徑與滾珠直徑的比f1為f1=0.56，且第二圓弧9的曲率半徑與轉動體直徑的比f2(=r2/Da)為f2=0.70時(表1的比較例2)，得知可使動摩擦力變小，但滾珠的最大接觸面壓會變大。

相對於此，當f1為f1=0.515且f2為f2=0.54時(表1的實施例1a)或f1為f1=0.51且f2為f2=0.56時(表1的實施例1b)的情況時，相較於表1的比較例1及比較例2，得知可使滾珠的最大接觸面壓變小，並可使動摩擦力變小。

在Da=4.7625mm、f2=0.54、θ1=20°的條件下，使f1在0.505~0.56的範圍變化的情況中，將計算滾珠之最大接觸面壓的結果示於圖6。由同圖可明瞭，為了抑制動摩擦力的增大並有效地減低滾珠的最大接觸面壓，得知只要將f1設為0.52以下即可。但是，f1成為0.50以下時，會因為在研削加工轉動體軌道槽時的加工誤差等，使滾珠部分抵接於轉動體軌道槽，而有著接觸面壓會部分增大的可能性，因此將f1設為0.50<f1≦0.52、較佳為0.505<f1≦0.52為佳。

接著，在Da=4.7625mm、f1=0.51、θ1=10°的條件下，使f2在0.51~0.70的範圍變化的情況中，將計算 滾珠之最大接觸面壓與動摩擦力的結果示於圖7及圖8。由圖7及圖8可明瞭，為了有效地降低滾珠的最大接觸面壓，得知只要將f2設為0.60以下即可。且，為了有效地抑制動摩擦力的增大，得知只要將f2設為0.54以上即可。

接著，在Da=4.7625mm、f1=0.51、f2=0.54的條件下，使θ1在0°~30°的範圍變化的情況中，將計算滾珠之最大接觸面壓與動摩擦力的結果示於圖9及圖10。由圖9及圖10可明瞭，為了抑制動摩擦力的增大且有效地降低轉動體的最大接觸面壓，得知只要將θ1設為10°以上20°以下即可。

因此，將第一圓弧8的曲率半徑r1設為0.50Da<r1≦0.52Da，並將第二圓弧9的曲率半徑r2設為0.54Da≦r2≦0.60Da，且將第一圓弧8的圓弧角2θ1設為10°≦θ1≦20°，進一步使第一圓弧8與第二圓弧9的連接部10互相在切線T上共有，藉此即使對滾珠施加大量負荷荷重，滾珠的接觸面壓亦不會過度變大，不會招致短壽命化且可抑制動摩擦力的增大。

上述之實施形態中，係將本發明適用於使用滾珠作為轉動體的直線導引裝置為例子，但例如日本特公昭62-24653號公報所示般之使用球面滾子來作為轉動體的直線導引裝置，當然亦可適用本發明。

以上，雖參照特定的實施形態來說明本發明，但並無藉由該等說明來限定發明的意圖。藉由參照本 發明的說明，該技術領域中具有通常知識者，可明瞭所揭示之實施形態的各種變形例以及本發明的其他實施形態。因此，申請專利範圍應理解為網羅本發明的範圍及要旨所包含之該等的變形例或實施形態。

3‧‧‧滾珠

4、6‧‧‧轉動體軌道槽

8‧‧‧第一圓弧

9‧‧‧第二圓弧

10‧‧‧連接部

r1、r2‧‧‧曲率半徑

T‧‧‧切線

Claims (5)

1. 一種直線導引裝置，其特徵為：於導引軌道的長度方向相對移動的滑動件，具備滑動件本體，該滑動件本體具有與前述導引軌道上所形成之複數個轉動體軌道槽各自對向之複數個轉動體軌道槽，將前述轉動體軌道槽的槽面中央部形成為第一圓弧，並將鄰接於前述槽面中央部的前述轉動體軌道槽的槽面側部形成為曲率半徑比前述第一圓弧還大的第二圓弧，使前述第一圓弧部與前述第二圓弧部的連接部，互相在切線共有。
2. 一種直線導引裝置，其特徵為：於導引軌道的長度方向相對移動的滑動件，具備滑動件本體，該滑動件本體具有與前述導引軌道上所形成之複數個轉動體軌道槽各自對向之複數個轉動體軌道槽，將前述轉動體軌道槽的槽面中央部形成為第一圓弧，並將鄰接於前述槽面中央部的前述轉動體軌道槽的槽面側部形成為曲率半徑比前述第一圓弧還大的第二圓弧，前述第一圓弧部與前述第二圓弧部，以成為相同的切線在連接部被連接。
3. 如請求項1或2所述之直線導引裝置，其中，將前述第一圓弧的曲率半徑定為r1、將前述第二圓弧的曲率半徑定為r2、將旋轉自如地組裝在前述滑動件內之轉動體的直徑定為Da時，將前述第一圓弧及前述第二圓弧的曲率半徑設定成滿足0.50Da<r1≦0.52Da及、0.54Da ≦r2≦0.60Da的值，且將前述第一圓弧的圓弧角度定為2θ1時，將前述第一圓弧的圓弧角度設定成滿足10°≦θ1≦20°的值。
4. 如請求項1或2所述之直線導引裝置，其中，前述轉動體軌道槽與轉動體，係在前述連接部接觸。
5. 如請求項3所述之直線導引裝置，其中前述轉動體軌道槽與轉動體，係在前述連接部接觸。