TWI438351B - 運動裝置 - Google Patents

Description

運動裝置

本發明係關於一種線性滑軌、滾珠花鍵、滾珠襯套或滾珠螺桿等使移動體沿延伸之軌道體而相對移動之運動裝置。

本申請案係基於2008年2月28日於日本提出申請之特願2008-047628號申請案且主張其優先權，將其內容援用於本文中。

先前，於工作機械或搬送裝置等中，為了高精度地搬送、移動工件或物品，可根據各種用途而採用線性滑軌、滾珠花鍵、滾珠襯套或滾珠螺桿等之運動裝置。

例如專利文獻1中所揭示之線性滑軌包括：延伸之軌道狀之軌道台(軌道體)、及可於該軌道台之延伸方向上相對移動之大致長方體狀之滑塊(移動體)。又，於滑塊之內部配設有複數個滾珠(滾動體)，從而形成有用以使該等滾珠循環之無限循環路徑。而且，該等滾珠介於滑塊與軌道台之間並於負載滾動體之滾動路徑上滾動，藉此，使得滑塊與軌道台能以低摩擦、低噪音而平滑地相對移動。又，滑塊之外表面上安裝有欲運動之目標構件。

又，當欲運動之目標構件例如較大或為平板狀時，為了穩定且高精度地進行運動，有時會準備2組之上述線性滑軌，平行地配設軌道台，並且將該目標構件一體地安裝並配設於兩個滑塊。

[先行技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2007-285359號公報

然而，上述運動裝置中，藉由目標構件之運動內容、重量平衡、或安裝面誤差等，有時會產生作用於旋轉方向、縱搖方向或者平擺方向之力矩荷重。亦即，於專利文獻1之線性滑軌中，會產生以滑塊為中心之圍繞XYZ座標軸之力矩荷重，但該等負載之大部分係由負載滾動體滾動路徑及於該路徑內滾動之滾珠來負載。於此種構成中，有時於移動體之複數個滾珠之局部會施加有超負載，從而阻礙該等滾珠之循環，使運動本身無法順利地進行。又，有時因施加於滾珠或負載滾動體滾動路徑之內表面之此種不均等的超負載，於該等構件產生魚鱗狀之剝脫，或於形成無限循環路徑之端板中產生龜裂或斷裂，從而導致構件破損。

又，當如上所述使用2組線性滑軌，且平行地配設軌道台時，必需高精度地決定兩個滑塊之相對位置關係。然而，當無法確保該精度時，會於運動裝置中產生過大之力矩荷重。亦即，當例如藉由螺合作用而將兩個滑塊與目標構件嵌合，藉此一體地安裝時，由於兩個滑塊之安裝部分之高度或斜度之微小誤差，導致於緊固時產生扭曲而產生過大之力矩荷重，從而對裝置產生負載。

又，近年來，為了縮小組裝運動裝置之各種裝置之外形，要求使運動裝置進一步小型化。

本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於消除作用於裝置上之滾動、縱搖及平擺方向之所有的力矩荷重，藉由滾珠(滾動體)負載均勻化，提供一種剛性及耐久性高之運動裝置。

為達成上述目的，本發明提出以下手段。

亦即，本發明之運動裝置，其特徵在於：包括延伸之軌道體、可沿上述軌道體之延伸方向相對移動之移動體、及保持於上述移動體且用於上述相對移動之複數個滾動體，且上述移動體具有：內罩構件，其係具備朝與上述軌道體側相反側隆起之凸球面部；及外罩構件，其係配設於上述內罩構件之外表面側，並且具有對應於上述凸球面部而凹陷之凹球面部，形成具有上述內罩構件及上述外罩構件之球面軸承機構。

根據本發明之運動裝置，移動體中形成有具有內罩構件之凸球面部及外罩構件之凹球面部之球面軸承機構，因此當滾動、縱搖或者平擺方向之力矩荷重施加於運動裝置時，該等內罩構件與外罩構件會相對滑動，從而消除起因於力矩荷重之對裝置之負載。因此，可防止運動裝置之破損，可長期穩定且順利地進行運動。

又，當排列有複數個運動裝置，並將欲運動之目標構件一體地固定於複數個移動體而使用時，即便在該等移動體之固定部分之高度或傾斜之狀態存在少許誤差，當施加固定時之緊固應力等時，亦會隨著該應力等而內罩構件與外罩構件逐漸相對滑動，自動地調心，以修正彼此之扭曲。因此，無需如先前，為了調整並高精度地決定安裝位置而要求作業者熟練操作，或進行需要長時間之複雜作業，設置之作業性顯著提高。又，無需如上所述之較高之精度而可粗略地設置，故而裝置之安裝自由度增加，可對應於各種要求。

根據本發明之運動裝置，消除作用於裝置上之滾動、縱搖及平擺方向之所有之力矩荷重而使對滾動體之負載均勻化，剛性及耐久性提高。

以下，參照圖式，對本發明之第1實施形態之運動裝置進行說明。

圖1係表示作為本發明之第1實施形態之運動裝置之線性滑軌的概略構成之局部透視立體圖，圖2係表示作為本發明之第1實施形態之運動裝置之線性滑軌的概略構成之剖面圖。

如圖1所示，作為第1實施形態之運動裝置之線性滑軌10具有沿水平方向延伸之軌道狀之軌道台(軌道體)1，於該軌道台1之外周形成有沿該軌道台1延伸之凹槽狀之複數個滾動體滾動面1a。又，於軌道台1之上方(圖1中的上方側)，形成有可沿該軌道台1之延伸方向相對移動之滑塊(移動體)2。

滑塊2具有大致長方體狀之滑塊本體3、以及大致平板狀的端板4，該端板4係自供滑塊本體3移動之軌道台1之延伸方向之兩側夾持該滑塊本體3。又，於滑塊本體3之上方，配設有沿與軌道台1之延伸方向正交的水平方向延伸之大致矩形板狀的上方外罩構件5，而且，於滑塊本體3之側方(圖1中的左右側)配設有沿鉛直方向延伸之大致矩形板狀之側方外罩構件6。

又，該等上方外罩構件5及側方外罩構件6係使用複數個螺栓7而固定為一體，從而形成為正視時大致呈π字狀之外罩構件8。又，於上方外罩構件5之兩端附近，形成有貫通於鉛直方向之複數個貫通孔9，利用該等貫通孔9，藉由未圖示之螺栓等而將欲運動之目標構件安裝於該方外罩構件5之上表面部分。

又，如圖2所示，於滑塊本體3之下方(圖2中之下方側)設有凹狀之凹部3a，該凹部3a係以覆蓋軌道台1之上方(圖2中之上方側)之方式而開口，且沿該軌道台1之延伸方向而形成。又，於凹部3a上之與軌道台1之滾動體滾動面1a相對向之位置，形成有凹槽狀之負載滾動體滾動面11。

又，將由軌道台1之滾動體滾動面1a、及與該滾動體滾動面1a相對向地配置之負載滾動體滾動面11所形成之空間設為負載滾動體滾動路徑12，該負載滾動體滾動路徑12中配設並填滿有複數個滾珠(滾動體)13。該等負載滾動體滾動路徑12形成設於滑塊2內之未圖示之大致呈橢圓環狀或者環道狀之複數個無限循環路徑的一部分，滾珠13於無限循環路徑內自如地循環。繼而，經由該等滾珠13，將軌道台1與滑塊2以可彼此相對地移動之方式而嵌合。亦即，藉由滾珠13之滾動及循環而使軌道台1與滑塊2能夠相對移動。

又，於滑塊本體3之上表面部分配設有大致圓盤狀之上方內罩構件14。又，於滑塊本體3之兩側面部分(圖2中之左右側面部分)分別配設有大致圓盤狀之側方內罩構件15，從而形成由該等上方內罩構件14及側方內罩構件15所構成之內罩構件16。又，內罩構件16係一體地形成於滑塊本體3。

又，於上方內罩構件14之大致中央部分形成有第1凸球面(凸球面)17，該第1凸球面(凸球面)17係由朝與軌道台1側之相反側隆起或突出之球面之一部分所構成。又，以於水平方向上包圍第1凸球面17之周圍之方式，設有環狀之第2凸球面(凸球面)18。對於第2凸球面18而言，其中心實質上與第1凸球面17之球面之中心點P相同，且係由具有比第1凸球面17之半徑D1大之半徑D2之球面的一部分所形成。此處，所謂「中心實質上相同」，包括後述之相對向地配置之各個球面於可相對滑動之程度下，其等之中心彼此少許偏離之狀態。

又，第1凸球面17與第2凸球面18係藉由沿該等凸球面之半徑方向所形成之面19而彼此連接。

又，於側方內罩構件15、15上分別形成有第3凸球面(凸球面)20，該第3凸球面(凸球面)20係由朝與軌道台1側之相反側隆起或突出之球面的一部分所構成。第3凸球面20之球面中心亦設定為實質上與中心點P相同，而且該第3凸球面20之半徑D3設定為與半徑D1、D2不同之值。繼而，形成將包括該等第1凸球面17、第2凸球面18及第3凸球面20之複數個凸球面加以組合而成之凸球面部21。

又，於外罩構件8之上方外罩構件5上形成有第1凹球面(凹球面)22，該第1凹球面(凹球面)22係對向地配置於與內罩構件16之第1凸球面17相對應之位置，且由朝與軌道台1側之相反側凹陷或下沉之球面之一部分所構成，第1凸球面17與第1凹球面22配置成可沿彼此之球面相對滑動地滑接。

亦即，第1凹球面22係設定為與第1凸球面17之半徑D1大致相同之半徑，並且該球面之中心實質上與中心點P相同，而且，於該等第1凸球面17及第1凹球面22進行滑接之至少任一方之面上，形成有包含具有自潤滑性之氟樹脂、二硫化鉬或者石墨等之潤滑膜(未圖示)，使得第1凸球面17及第1凹球面22能相互順利地滑動。

又，上方外罩構件5上形成有環狀之第2凹球面(凹球面)23，該第2凹球面(凹球面)23與內罩構件16之第2凸球面18相對向地配置，且於水平方向上包圍第1凹球面22之周圍。第2凹球面23之球面之中心實質上與中心點P相同，且設定為與第2凸球面18之半徑D2大致相同之半徑，該等第2凸球面18與第2凹球面23配置成可沿彼此之球面相對滑動地滑接。亦即，於該等第2凸球面18及第2凹球面23進行滑接之至少任一方之面上，亦形成有上述潤滑膜。

又，第1凹球面22與第2凹球面23係藉由沿該等凹球面之半徑方向所形成之面24而彼此連接。

又，內罩構件16之面19與外罩構件8之面24係彼此分離且相對向地配置，藉由設置於該等面19、24之間之間隙，使內罩構件16與外罩構件8能夠相對滑動並搖動。

又，於側方外罩構件6、6上分別形成有第3凹球面(凹球面)25，該第3凹球面(凹球面)25係與側方內罩構件15、15各自之第3凸球面20相對向地配置，且由朝與軌道台1側之相反側凹陷或下沉之球面之一部分所構成。第3凹球面25之球面之中心亦實質上與中心點P相同，且設定為與第3凸球面20之半徑D3大致相同之半徑，該等第3凸球面20與第3凹球面25配置成能沿彼此之球面相對滑動地滑接。亦即，於該等第3凸球面20及第3凹球面25進行滑接之至少任一方之面上亦形成有上述潤滑膜。

繼而，形成將包括該等第1凹球面22、第2凹球面23及第3凹球面25之複數個凹球面加以組合而成之凹球面部26。

藉此，形成具備內罩構件16之凸球面部21與外罩構件8之凹球面部26且實質上以中心點P為中心之球面軸承機構。

又，中心軸配置成與球面軸承機構之中心點P重合，該中心軸係將與複數個負載滾動體滾動路徑12相距均等距離之中央位置沿軌道台1延伸而形成者。亦即，自中心點P至各個負載滾動體滾動路徑12之中心為止之距離、即半徑D4均設定為相同的尺寸。

繼而，對第1實施形態中之線性滑軌10之動作進行說明。

若於滑塊2之上方外罩構件5之上表面部分，安裝欲運動之目標構件，或使該線性滑軌10運動而使目標構件移動，則根據目標構件之重量平衡之偏向或運動之內容、種類，於線性滑軌10上之該滑塊2之部分產生圍繞XYZ座標軸之力矩荷重。亦即，產生以圖1中之滑塊2為中心之圍繞X軸之旋轉方向P、圍繞Y軸之縱搖方向Q、或者圍繞Z軸之平擺方向R的力矩荷重。

如此，當於線性滑軌10之滑塊2上產生旋轉方向P、縱搖方向Q或者平擺方向R之力矩荷重時，相對於任一方向之力矩荷重，球面軸承機構之外罩構件8均以中心點P為中心而旋轉，沿內罩構件16之球面滑動。

如上所述，根據第1實施形態之線性滑軌10，滑塊2上形成有具有內罩構件16之凸球面部21及外罩構件8之凹球面部26的球面軸承機構，因此，當旋轉方向、縱搖方向或者平擺方向之力矩荷重施加於線性滑軌10時，該等內罩構件16與外罩構件8會相對滑動而消除力矩荷重，並且抑制該力矩荷重對裝置產生之負載。因此，可防止線性滑軌10之破損，從而可長期穩定且順利地進行運動。

又，當排列複數個線性滑軌10，且將欲運動之目標構件一體地固定於複數個滑塊2而使用時，即便該等滑塊2之用於固定目標構件之部分之高度或傾斜的狀態存在少許誤差(安裝面誤差)，當施加用於固定之緊固應力等時，內罩構件16及外罩構件8會因該應力而逐步相對滑動，自動地調心，以修正彼此之扭曲。

因此，無需如先前般，為了高精度地決定該等線性滑軌10之相對安裝位置而要求作業者熟練操作、或長時間地進行複雜之作業，故設置之作業性顯著提高。又，如此，無需較高之精度便可粗略地進行設置，藉此，裝置之安裝自由度提高，從而可對應於各種要求。

又，內罩構件16之凸球面部21之複數個凸球面17、18、20之各中心係設定為實質上相同之中心點P，且外罩構件8之凹球面部26之複數個凹球面22、23、25對向地配置於與該等凸球面17、18、20分別對應之位置，並且各中心設定為中心點P，故而內罩構件16可相對於外罩構件8搖動。

又，根據以上述方式組合地使用球面之結構，可將該等凸球面部21及凹球面部26之形成部位之厚度尺寸抑制得更薄、更平、更小。再者，所謂上述厚度尺寸，係表示與排列有第1凸球面17與第2凸球面18之大致水平方向(圖2中之左右方向)正交之大致鉛直方向(圖2中之上下方向)的尺寸。因此，可縮小滑塊2之外形尺寸，尤其可縮小高度方向(圖1、圖2中之上下方向)之外形尺寸，從而增加設置之自由度。

又，對構成凸球面部21及凹球面部26之複數個球面進行各種設定，藉此亦可對施加於滑塊2之徑向負載及相對於推力負載之耐負載設定進行各種調整。進而，可將內罩構件16之面19與外罩構件8之面24相隔之間隙設定為各種類型，從而對該等內罩構件16與外罩構件8之滑動之限度範圍進行設定。

又，滑塊2之球面軸承機構之球面之中心點P係重合於設定為與複數個負載滾動體滾動路徑12相距相同距離之中心軸上，複數個滾珠13分別配置於與該中心軸相距均等距離之負載滾動體滾動路徑12，因此，當力矩荷重施加於該線性滑軌10時，施加於滾珠13或負載滾動體滾動路徑12之負載會以大致均等地分配之方式而分散，從而防止局部性之超負載施加於各構件。因此，防止滾珠13、滾動體滾動面1a、負載滾動體滾動面11及端板4等之構件之破損，從而提高線性滑軌10之強度並提高耐久性。

又，當於線性滑軌10上施加圖2中之半徑D1、D2、D3方向之負載或軌道台1之延伸方向之推力負載時，亦可充分地確保凸球面部21與凹球面部26之滑接面積，因此可確保強度。

繼而，對本發明之第2實施形態之運動裝置進行說明。

圖3係表示作為本發明之第2實施形態之運動裝置之線性滑軌的概略構成之剖面圖。

再者，例如對與上述第1實施形態之線性滑軌10相同之構件附上相同的符號，並省略其說明。

如圖3所示，作為第2實施形態之運動裝置之線性滑軌30中，將與軌道台(軌道體)31之延伸方向正交之水平方向之寬度設定得小於上述線性滑軌10之寬度。又，對應於軌道台31之寬度，滑塊32之滑塊本體33之凹部33a亦形成為較窄之寬度。繼而，於軌道台31之外周與滑塊本體33之凹部33a之間設置複數個負載滾動體滾動路徑12，各個具有負載滾動體滾動路徑12之無限循環路徑(未圖示)分別形成於滑塊本體33內，於該等無限循環路徑內設滿有複數個滾珠13。

又，於滑塊本體33之上表面部分，配設有大致圓盤狀之上方內罩構件14。又，於滑塊本體33之兩側面部分，分別配設有大致圓盤狀之側方內罩構件35，從而形成由該等上方內罩構件14及側方內罩構件35所構成之內罩構件36。又，內罩構件36一體地形成於滑塊本體33。

又，於側方內罩構件35、35各自之鉛直方向之大致中央部分形成有第3凸球面(凸球面)37，該第3凸球面(凸球面)37係由朝與軌道台31側之相反側隆起或突出之球面之一部分而構成。又，以於鉛直方向上包圍第3凸球面37之周圍之方式，分別設有環狀之第4凸球面(凸球面)38。對於第4凸球面38而言，其中心實質上與第3凸球面37之球面之中心點P相同，且係由具有大於第3凸球面37之半徑D33之半徑D34之球面的一部分所形成。又，第3凸球面37與第4凸球面38係藉由沿該等凸球面之半徑方向形成之面39而彼此連接。

繼而，形成將包括第1凸球面17、第2凸球面18、第3凸球面37及第4凸球面38之複數個凸球面加以組合而成之凸球面部41。又，於外罩構件58之側方外罩構件56、56上形成有第3凹球面(凹球面)47，該第3凹球面(凹球面)47係對向地配置於與內罩構件36之第3凸球面37相對應之位置，且由朝與軌道台31側之相反側凹陷或下沉之球面之一部分所構成，該等第3凸球面37與第3凹球面47配置成可沿彼此之球面相對滑動地滑接。

亦即，第3凹球面47係設定為與第3凸球面37之半徑D33大致相同之半徑，並且該凹球面47之中心實質上與中心點P相同，又，於該等第3凸球面37及第3凹球面47進行滑接之至少任一方之面上，形成有具有自潤滑性之潤滑膜(未圖示)，使得第3凸球面37及第3凹球面47能相互順利地滑動。

又，側方外罩構件56、56上設有環狀之第4凹球面(凹球面)48，該第4凹球面(凹球面)48係與內罩構件36之第4凸球面38相對向地配置，且於鉛直方向上包圍第3凹球面47之周圍。對於第4凹球面48而言，其球面之中心實質上與中心點P相同，且半徑設定成與第4凸球面38之半徑D34大致相同，該等第4凸球面38與第4凹球面48配置成可沿彼此之球面而相對滑動地滑接。亦即，於該等第4凸球面38及第4凹球面48進行滑接之至少任一方之面上亦形成有上述潤滑膜。

又，第3凹球面47與第4凹球面48係藉由沿該等凹球面之半徑方向形成之面49而彼此連接。

又，內罩構件36之面39與外罩構件58之面49係彼此隔開而相對向地配置，藉由設於該等面39、49之間之間隙，使內罩構件36與外罩構件58能相對滑動並搖動。

繼而，形成將包括第1凹球面22、第2凹球面23、第3凹球面47及第4凹球面48之複數個凹球面加以組合而成之凹球面部46。

藉此，形成具備內罩構件36之凸球面部41與外罩構件58之凹球面部46且實質上以中心點P為中心之球面軸承機構。

如上所述，根據第2實施形態之線性滑軌30，具有與第1實施形態之線性滑軌10同樣之效果，並且會產生如下所述之效果。亦即，側方內罩構件35、35之凸球面37、38與側方外罩構件56、56之凹球面47、48分別相對向地配置而形成複合性之球面構造，可充分確保滑接面積，因此能夠更可靠地消除施加於該線性滑軌30之力矩荷重，並且亦能進一步提高相對於徑向負載及推力負載之強度。

又，根據以上述方式組合地使用球面之構成，可將該等凸球面37、38及凹球面47、48之形成部位之厚度尺寸抑制得更薄、更平、更小。再者，所謂上述厚度尺寸，係指與排列有第3凸球面37與第4凸球面38之大致鉛直方向(圖3中之上下方向)正交之大致水平方向(圖3中之左右方向)的尺寸。因此，可縮小側方外罩構件56之厚度，形成更薄之側方外罩構件56，從而縮小裝置之外形。

繼而，對本發明之第3實施形態之運動裝置進行說明。

圖4係表示作為本發明之第3實施形態之運動裝置之滾珠螺桿的概略構成之剖面圖。

再者，例如對與上述第1、第2實施形態之線性滑軌10、30相同之構件附上相同之符號，並省略其說明。

如圖4所示，作為第3實施形態之運動裝置即滾珠螺桿60具有沿水平方向延伸之圓桿狀或管狀之軌道軸(軌道體)61，於該軌道軸61之外周設有以該軌道軸61之中心軸為中心而形成為螺旋狀之凹槽狀的滾動體滾動面61a。又，於軌道軸61上，設置有貫通於中心軸方向而可沿該中心軸方向相對移動之滑塊(移動體)62。

滑塊62具有大致長方體狀之滑塊本體63，該滑塊本體63中形成有供軌道軸61插入且貫通於上述中心軸方向之孔部63a。又，於孔部63a之內周面之與滾動體滾動面61a相對向之位置，設有對應於該滾動體滾動面61a而形成為螺旋狀之凹槽狀之負載滾動體滾動面71。

又，由軌道軸61之滾動體滾動面61a及與該滾動體滾動面61a相對向地配置之負載滾動體滾動面71所形成之空間係成為負載滾動體滾動路徑72，於該負載滾動體滾動路徑72中設滿有複數個滾珠(未圖示)。又，負載滾動體滾動路徑72形成設於滑塊62內之未圖示之無限循環路徑的一部分，滾珠於無限循環路徑內自如地循環。而且，經由該等滾珠，使軌道軸61與滑塊62藉由螺合作用而嵌合，從而彼此可相對移動。亦即，藉由滾珠之滾動及循環，使軌道軸61與滑塊62可沿軸方向及圍繞軸之圓周方向而相對移動。

又，軌道軸61之中心軸係與由內罩構件16及外罩構件8構成之球面軸承機構之中心點P相重合。亦即，自中心點P至圖4中之一點鎖線所示之負載滾動體滾動路徑72之中心為止的距離、即半徑D74，係設定成在以中心軸為中心之所有直徑向上成為相同之尺寸。

如上所述，根據第3實施形態之滾珠螺桿60，產生與第1實施形態之線性滑軌10同樣之效果，並且滑塊62之球面軸承機構之球面的中心點P係設定成重合於軌道軸61之中心軸上，且複數個滾珠配置於與該中心軸相距均等距離之負載滾動體滾動路徑72上，因此，當力矩荷重施加於該滾珠螺桿60時，施加於滾珠或負載滾動體滾動路徑72之內表面之負載會以大致均等地分配之方式而分散，從而防止局部性之超負載施加於構件。因此，防止構件之破損，從而提高滾珠螺桿60之強度並提高耐久性。

繼而，對本發明之第4實施形態中之運動裝置進行說明。

圖5係表示作為本發明之第4實施形態之運動裝置之線性滑軌的概略構成之剖面圖。

再者，對與上述第1至第3實施形態中所說明之構件相同之構件附上相同符號，並省略其說明。

如圖5所示，作為第4實施形態之運動裝置之線性滑軌80具有配置於軌道台1之上方(圖5中之上方側)的滑塊(移動體)82。又，滑塊82可沿上述延伸方向而相對於軌道台1移動。

滑塊82具有：外罩構件88，其與上述延伸方向正交之剖面大致呈C字狀；以及滑塊本體83，其設於該外罩構件88之內側，且上述剖面大致呈C字狀。又，於滑塊本體83之外周面，具有複數個凸球面之內罩構件86一體地形成於該滑塊本體83。

詳細而言，於滑塊本體83之外周面上，在朝向與上述延伸方向正交之水平方向之外側的部分，分別形成有側方內罩構件15，該等側方內罩構件15之外表面成為第3凸球面20。再者，該等第3凸球面20之朝向水平方向之外側之頂部彼此之間的距離，係設定為外罩構件88之下端開口緣部間之距離略小於朝向水平方向上之內側的各個內壁面間的距離。

又，於滑塊本體83之外周面上，在朝向與上述延伸方向正交之鉛直方向之上方之部分，形成有大致呈圓盤狀之上方內罩構件84。上方內罩構件84係以自滑塊本體83之上表面隆起或突出之方式而形成，且形成為球體之一部分缺失之形狀。又，上方內罩構件84之外表面成為第1凸球面(凸球面)87。實質上將第1凸球面87之中心設定於中心點P。又，圖示之例中，第1凸球面87之半徑D81係設定為小於第3凸球面20之半徑D3之值。

如上所述，內罩構件86係由上方內罩構件84及側方內罩構件15所構成，於內罩構件86上形成有包括第1凸球面87及第3凸球面20之凸球面部91。

又，外罩構件88上形成有在與上述延伸方向正交之方向上貫通該外罩構件88之複數個螺孔。詳細而言，外罩構件88上形成有一對螺孔88A及螺孔88B，該一對螺孔88A係沿與上述延伸方向正交之水平方向而貫通該外罩構件88，且已於該螺孔88A之內周面上加工出了內螺紋，該螺孔88B係沿與上述延伸方向正交之鉛直方向而貫通該外罩構件88，且已於該螺孔88B之內周面上加工出了內螺紋。

又，於螺孔88A中，朝滑動本體83側開口之部分係分別對應於側方內罩構件15之第3凸球面20而配置。又，於螺孔88B中，朝滑動本體83側開口之部分係對應於上方內罩構件84之第1凸球面87而配置。

又，凹球面部96藉由螺合作用而嵌合於外罩構件88之螺孔88A、88B。亦即，形成為圓柱狀且外周面已加工出外螺紋之插栓96A藉由螺合作用而嵌合於螺孔88A，形成為圓柱狀且外周面已加工出外螺紋之插栓96B藉由螺合作用而嵌合螺孔88B，該等插栓96A、96B成為凹球面部96。又，該等插栓96A、96B可相對於螺孔88A、88B裝卸。

該等插栓96A之朝向第3凸球面20側之面分別成為第3凹球面(凹球面)98A。第3凹球面98A之中心實質上設定於中心點P，該第3凹球面98A具有與第3凸球面20之半徑D3大致相同之半徑。又，第3凹球面98A與第3凸球面20相抵接，且可沿球面方向相對滑動。

詳細而言，於插栓96A之朝向水平方向之內側的面上形成有凹部97A，凹部97A中分別收容有例如包含氟樹脂等之滑動材98。而且，該滑動材98之朝向第3凸球面20側之面成為上述第3凹球面98A。

又，於插栓96A之朝向水平方向之外側的面上分別形成有工具孔97C，該工具孔97C供工具等之前端插入且使該插栓96A相對於螺孔88A緊固或旋鬆。亦即，於工具孔97C內插入有工具等之狀態下，使插栓96A圍繞其軸旋轉，藉此能使該插栓96A之第3凹球面98A相對於側方內罩構件15之第3凸球面20而進退。

又，插栓96B之朝向第1凸球面87側之面成為第1凹球面(凹球面)99B。第1凹球面99B之中心實質上設定於中心點P，該第1凹球面99B具有與第1凸球面87之半徑D81大致相同之半徑。又，第1凹球面99B與第1凸球面87相抵接，且可沿球面方向相對滑動。

詳細而言，於插栓96B之朝向鉛直方向之下方之面上形成有凹部97B，凹部97B中收容有例如包含氟樹脂等之滑動材99。繼而，該滑動材99之朝向第1凸球面87側之面成為上述第1凹球面99B。

又，於插栓96B之朝向鉛直方向之上方之面上形成有工具孔97D，該工具孔97D供工具等之前端插入且使該插栓96B相對於螺孔88B緊固或旋鬆。亦即，於工具孔97D內插有工具等之狀態下，使插栓96B圍繞其軸旋轉，藉此能使該插栓96B之第1凹球面99B相對於上方內罩構件84之第1凸球面87而進退。

如上所述，凹球面部96之插栓96A、96B能分別朝向凸球面部91之第3凸球面20、第1凸球面87而進退。

又，形成包括內罩構件86之凸球面部91與外罩構件88之凹球面部96且實質上以中心點P為中心之球面軸承機構。

如上所述，根據第4實施形態之線性滑軌80，外罩構件88之凹球面部96可朝向內罩構件86之凸球面部91而進退，因此，可調整凹球面部96與凸球面部91之相對位置，從而可使球面軸承機構以更高之精度動作。因此，能夠可靠地消除作用於線性滑軌80之力矩荷重，從而使該線性滑軌80穩定地運動。

又，凹球面部96之插栓96A、96B藉由螺合作用而分別嵌合於外罩構件88之螺孔88A、88B內，因此藉由緊固或旋鬆螺桿，可簡便且高精度地使上述凹球面部96相對於凸球面部91而進退。

又，尤其可朝向水平方向上之內側將插栓96A擰緊而固定於側方內罩構件15，因此，該線性滑軌80可確保相對於負載之剛性。

又，插栓96A、96B可相對於螺孔88A、88B而裝卸，因此，容易對滑塊82進行組裝。亦即，於組裝時，首先，準備未安裝插栓96A、96B之狀態下之外罩構件88，自上方將該外罩構件88覆蓋於滑塊本體83之後，將插栓96A、96B擰入至螺孔88A、88B即可。再者，亦可在插栓96B安裝於外罩構件88之狀態下進行組裝。如此，藉由將插栓96A、96B安裝於外罩構件88，能簡便且高精度地形成上述球面軸承機構。

再者，亦可於已將插栓96A、96B安裝於外罩構件88且已調整了上述進退之狀態下，以使該等插栓96A、96B不會相對於外罩構件88進退之方式加以固定。亦即，例如亦可使用接著劑或固定銷機構等作為插栓96A、96B之止轉機構，限制插栓96A、96B之上述進退，於該情形時，插栓96A、96B與螺孔88A、88B利用螺合作用進行嵌合之狀態較穩定而不會變動，因此，上述球面軸承機構可長期穩定且高精度地動作。

又，本實施形態中，如上所述，外罩構件88之剖面大致呈C字狀，且以覆蓋滑塊本體83之外側之方式而形成為一體，因此可充分地確保外罩構件88之剛性。詳細而言，該外罩構件88如上述實施形態所述，不僅可由包括上方外罩構件5及一對側方外罩構件6之複數個構件所形成，而且亦可由單一之構件所形成，因此製造上比較容易，且可充分地確保機械強度。

繼而，對本發明之第5實施形態之運動裝置進行說明。

圖6係表示作為本發明之第5實施形態之運動裝置之線性滑軌的概略構成之剖面圖。

再者，對與上述第1至第4實施形態中所說明之構件相同的構件附上相同之符號，並省略其說明。

如圖6所示，作為第5實施形態之運動裝置之線性滑軌100，具有配置於軌道台1之上方(圖6中之上方側)之滑塊(移動體)102。又，滑塊102可相對於軌道台1而沿上述延伸方向移動。

滑塊102包括：外罩構件108，其與上述延伸方向正交之剖面大致呈C字狀；以及滑塊本體103，其配置於該外罩構件108之內側，且上述剖面大致呈C字狀。又，於滑塊本體103之外周面，包括複數個凸球面之內罩構件106一體地形成於該滑塊本體103。

詳細而言，滑塊本體103之外周面上，在朝向與上述延伸方向正交之水平方向之外側的部分，分別形成有側方內罩構件15，且該等側方內罩構件15之外表面形成第3凸球面20。

又，於滑塊本體103之外周面上，在朝向與上述延伸方向正交之鉛直方向之上方的部分，形成有大致呈圓盤狀之上方內罩構件84，該上方內罩構件84之外表面成為第1凸球面87。

又，於滑塊本體103之外周面上，在朝向與上述延伸方向正交之鉛直方向之下方的部分，詳細而言於圖6所示之滑塊本體103之下端開口緣部，分別形成有呈半圓盤狀之下方內罩構件104。該等下方內罩構件104分別以自上述下端開口緣部朝下方隆起或突出之方式而形成。

又，於該等下方內罩構件104之外表面形成有第5凸球面(凸球面)107。第5凸球面107之中點實質上設定於中心點P。又，圖示之例中，第5凸球面107之半徑D101係設定為小於第3凸球面20之半徑D3之值。

如此，內罩構件106包括上方內罩構件84、側方內罩構件15及下方內罩構件104，內罩構件106上形成有包括第1凸球面87、第3凸球面20及第5凸球面107之凸球面部111。

又，凸球面部111之第1凸球面87、第3凸球面20、第5凸球面107係沿圍繞中心點P(圖示之例中係圍繞與上述延伸方向正交之剖面中之中心點P)之圓周方向，彼此空出間隔地配置。詳細而言，凸球面部111具有以夾持軌道台1之方式沿水平方向背向配置之一對第3凸球面20、以及由以夾持軌道台1之方式沿鉛直方向背向配置之第1凸球面87及第5凸球面107所組成之對。亦即，於圖示之例中，一對第3凸球面20中之各個凸球面背向配置之方向、與由第1凸球面87及第5凸球面107組成之對中之各個凸球面背向配置之方向係設定為相正交。

又，外罩構件108包括上方外罩構件115、側方外罩構件116及下方外罩構件117。

上方外罩構件115大致呈矩形板狀，且配置於滑塊本體103之上方。又，於上方外罩構件115之下表面，在與上述延伸方向正交之水平方向之兩端部分別形成有沿上述延伸方向延伸之突條115A。

又，側方外罩構件116大致呈矩形板狀，且分別垂設於上方外罩構件115之下表面的兩端部。詳細而言，於側方外罩構件116之朝向水平方向之內側的內壁面上之上端部，與突條115A之朝向水平方向之外側的外壁面相抵接之狀態下，上方外罩構件115與側方外罩構件116藉由螺栓116A而連結。

又，下方外罩構件117大致呈矩形板狀，且分別配設於側方外罩構件116之下端部。詳細而言，於下方外罩構件117之上表面之水平方向之外側的端部，與側方外罩構件116之下端面相抵接之狀態下，下方外罩構件117與側方外罩構件116藉由螺栓117A而連結。

又，於上方外罩構件115之上表面，形成有用以安裝上述目標構件之複數個螺孔115B。又，於上方外罩構件115之下表面形成有第1凹球面(凹球面)112A。第1凹球面112A係對應於第1凸球面87而配置，其中心實質上設定為中心點P，且具有與第1凸球面87之半徑D81大致相同之半徑。又，第1凹球面112A與第1凸球面87相抵接，且可沿球面方向相對滑動。

詳細而言，於上方外罩構件115之下表面上，在與上方內罩構件84相對應之部分形成有凹部115C，於凹部115C內收容有例如包含氟樹脂等之滑動材112。又，該滑動材112之朝向第1凸球面87側之面成為上述第1凹球面112A。

又，於側方外罩構件116中，在朝向水平方向之內側之內壁面上分別形成有第3凹球面(凹球面)113A。該等第3凹球面113A係分別對應於第3凸球面20而配置，其中點實質上設定為中心點P，且具有與第3凸球面20之半徑D3大致相同之半徑。又，第3凹球面113A與第3凸球面20相抵接，且可沿球面方向相對滑動。

詳細而言，於該等側方外罩構件116之上述內壁面上，在與側方內罩構件15相對應之部分分別形成有凹部116B，於該等凹部116B中分別收容有例如包含氟樹脂等之滑動材113。又，該滑動材113之朝向第3凸球面20側之面成為上述第3凹球面113A。

又，於下方外罩構件117之上表面上之水平方向之內側的端部，分別形成有第5凹球面(凹球面)114A。該等第5凹球面114A係分別對應於第5凸球面107而配置，其中心實質上設定為中心點P，且具有與第5凸球面107之半徑D101大致相同之半徑。又，第5凹球面114A與第5凸球面107相抵接，且可沿球面方向相對滑動。

詳細而言，於該等下方外罩構件117之上表面上，在與下方內罩構件104相對應之部分，亦即在上述內側之端部分別形成有凹部117B，凹部117B內分別收容有例如包含氟樹脂等之滑動材114。而且，該滑動材114之朝向第5凸球面107側之面成為上述第5凹球面114A。

如此，外罩構件108上形成有包括第1凹球面112A、第3凹球面113A及第5凹球面114A之凹球面部118。又，凹球面部118之第1凹球面112A、第3凹球面113A、第5凹球面114A係分別與第1凸球面87、第3凸球面20、第5凸球面107相對向地配置。

如上所述，根據第5實施形態之線性滑軌100，設置有以夾持軌道台1之方式而背向配置之2組成對之凸球面，相對於該等凸球面，分別相對向地配置有中心實質上相同之複數個凹球面，從而構成球面軸承機構。因此，該球面軸承機構係構成為容許來自作用於滑塊102之複數方向之負載，故而提高了線性滑軌100之剛性。詳細而言，該線性滑軌100大幅度地提高了相對於來自水平方向之左右及鉛直方向上之上下之外力的剛性。

尤其於該線性滑軌100中，相對於作用於滑塊102之外力中之自上述鉛直方向之下方朝向上方的外力、亦即作用於滑塊102之負載中之自鉛直方向之下方朝向上方的逆徑向負載，機械強度得到大幅提高。

再者，本發明並不限定於上述第1至第5實施形態，可於不脫離本發明之主旨之範圍內進行多種變更。

例如，於第1至第5實施形態中，使用線性滑軌或者滾珠螺桿作為運動裝置而進行了說明，但並不限定於此，本發明亦可使用於在滑塊沿軌道台之延伸方向上相對地平行移動之滾珠花鍵或滾珠襯套。又，亦可使用於除上述以外之各種運動裝置。

又，負載滾動體滾動路徑之設置數量或者形狀亦並不限定於本實施形態。

又，已對負載滾動體滾動路徑形成無限循環路徑之一部分之情形進行了說明，但並不限於此，例如亦可為無滾珠循環之所謂有限循環路徑之一部分。

又，已使用滾珠作為滾動體而進行了說明，但並不限定於此，例如亦可使用大致圓柱狀之輥、輥軸等其他滾動體。

又，軌道台1、31或軌道軸61並不限定於呈直線狀地延伸而配設者，亦可為呈曲線狀地延伸而配設者。

又，本實施形態中，已對將凸球面部之複數個凸球面與凹球面部之複數個凹球面相對向地配置而形成複合性之球面軸承構造進行了說明，但並不限於此，例如亦可為僅為凸球面與凹球面構成之一對組合。或者，亦可為2對以上之組合，其並不限定於本實施形態中所說明之構成，例如亦可將組合對設定為5對以上。

又，已對在球面軸承機構之進行滑接之面彼此之至少一方上設置潤滑膜或滑動材的情形進行了說明，但亦可為利用其他潤滑油等之潤滑劑而進行滑動之構成。又，亦可不設置潤滑膜或滑動材。

又，關於滑塊，考慮到外罩構件相對於滑塊本體而圍繞中心點P旋轉時，滑塊本體與外罩構件會彼此接觸，亦可於該等滑塊本體與外罩構件之間設置橡膠等之緩衝材。

又，第4實施形態中，插栓96A、96B利用螺合作用而嵌合於外罩構件88，藉此，凹球面部96可朝向凸球面部91進退，但並不限於此。亦即，亦可採用藉由螺合作用進行嵌合以外之方法而構成為使插栓96A、96B嵌入外罩構件88，並使凹球面部96朝向凸球面部91進退。

又，第5實施形態中，凸球面部111具有沿水平方向而背向配置之一對第3凸球面20、及由沿鉛直方向而背向配置之第1凸球面87及第5凸球面107所組成之對，但並不限於此。亦即，一對第3凸球面20、與由第1凸球面87及第5凸球面107所組成之對，亦可分別沿水平方向或鉛直方向而背向配置。

又，一對第3凸球面20中之各個凸球面所背向配置之方向、與第1凸球面87及第5凸球面107組成之對中之各個凸球面背所向配置之方向係設定為正交，但並不限定於正交。

另外，於不脫離本發明之主旨之範圍內，可將上述實施形態中所說明之各種構成要素彼此加以調換，且亦可適當地組合上述變形例。

[實施例]

以下，藉由實施例對本發明進行具體說明。然而，本發明並不限定於該實施例。

[實施例1]

首先，作為實施例1，準備一對軌道台1，如圖7(a)所示，將該等軌道台1彼此平行地設置於水平基台上。再者，軌道台1間之間距設定為260 mm。又，於各個軌道台1上，沿上述延伸方向空出間隔地配設兩個線性滑軌10(30、80、100)之滑塊2(32、82、102)。再者，排列於上述延伸方向之滑塊間之間距設定為352 mm。又，於一對軌道台1中之一方之軌道台1A之底面的端部設有填隙片S1。再者，填隙片S1之厚度設定為0.2 mm。

又，於以上述方式而配置之4個滑塊之外罩構件8(58、88、108)的上表面，使用螺栓等而固定有矩形板狀之平台T，該平台T構成為可相對於軌道台1而沿上述延伸方向移動。又，平台T之上述移動之行程設定為400 mm。再者，平台T係使用厚度形成為90 mm之剛性較高者。

繼而，以10 mm/S之速度，將配置於圖7(a)所示之位置之平台T沿上述延伸方向朝填隙片S1側推壓，使用測力計對其滾動阻力進行測定。將測定結果表示為圖8(a)中之圖表E1。

[實施例2]

又，作為實施例2，於一方之軌道台1A之側面之端部設置填隙片S2以代替上述填隙片S1。再者，填隙片S2之厚度設定為0.1 mm。除此以外，以與實施例1同樣之條件進行測定。將測定結果表示為圖8(b)中之圖表E2。

[比較例1]

又，比較例1中使用不具有球面軸承機構之公知之線性滑軌。除此以外，以與實施例1相同之條件進行測定。將測定結果表示為圖8(a)中之圖表C1。

[比較例2]

又，比較例2中使用不具有球面軸承機構之公知之線性滑軌，除此以外，以與實施例2相同之條件進行測定。將測定結果表示為圖8(b)中之圖表C2。

根據圖8(a)、(b)可知：於實施例1、2中，平台T之滾動阻力整體較穩定，尤其是當平台T到達填隙片S1、S2附近時，滾動阻力確實地受到了抑制。亦即，可確認藉由線性滑軌10(30、80、100)之球面軸承機構而可靠地消除了力矩荷重。

另一方面，可知於比較例1、2中，平台T之滾動阻力大幅度地產生變動，尤其是當平台T到達填隙片S1、S2附近時，滾動阻力明顯地增大。

1、31．．．軌道台(軌道體)

2、32、62、82、102．．．滑塊(移動體)

8、58、88、108．．．外罩構件

10、30、80、100．．．線性滑軌(運動裝置)

12、72．．．負載滾動體滾動路徑

13．．．滾珠(滾動體)

16、36、86、106．．．內罩構件

17、87．．．第1凸球面(凸球面)

18．．．第2凸球面(凸球面)

20、37．．．第3凸球面(凸球面)

21、41、91、111．．．凸球面部

22、99B、112A．．．第1凹球面(凹球面)

23．．．第2凹球面(凹球面)

25、47、98A、113A．．．第3凹球面(凹球面)

26、46、96、118．．．凹球面部

38．．．第4凸球面(凸球面)

48．．．第4凹球面(凹球面)

60．．．滾珠螺桿(運動裝置)

61．．．軌道軸(軌道體)

96A、96B．．．插栓(凹球面部)

107．．．第5凸球面(凸球面)

114A．．．第5凹球面(凹球面)

P．．．中心點

圖1係表示作為本發明之第1實施形態之運動裝置之線性滑軌的概略構成之局部透視立體圖；圖2係表示作為本發明之第1實施形態之運動裝置之線性滑軌的概略構成之剖面圖；圖3係表示作為本發明之第2實施形態之運動裝置之線性滑軌的概略構成之剖面圖；圖4係表示作為本發明之第3實施形態之運動裝置之滾珠螺桿的概略構成之剖面圖；圖5係表示作為本發明之第4實施形態之運動裝置之線性滑軌的概略構成之剖面圖；圖6係表示作為本發明之第5實施形態之運動裝置之線性滑軌的概略構成之剖面圖；圖7(a)、(b)係對線性滑軌之滾動阻力測試進行說明之圖；及圖8(a)、(b)係表示圖7中之滾動阻力測試之結果的圖表。

1．．．軌道台(軌道體)

1a．．．滾動體滾動面

2．．．滑塊(移動體)

3．．．滑塊本體

5．．．上方外罩構件

6．．．側方外罩構件

8．．．外罩構件

10．．．線性滑軌(運動裝置)

11．．．負載滾動體滾動面

12．．．負載滾動體滾動路徑

13．．．滾珠(滾動體)

14．．．上方內罩構件

15．．．側方內罩構件

16．．．內罩構件

17．．．第1凸球面(凸球面)

18．．．第2凸球面(凸球面)

19．．．(內罩構件16之)面

20．．．第3凸球面(凸球面)

21．．．凸球面部

22．．．第1凹球面(凹球面)

23．．．第2凹球面(凹球面)

24．．．(外罩構件8之)面

25．．．第3凹球面(凹球面)

26．．．凹球面部

D1、D2、D3、D4．．．半徑

P．．．中心點

Claims (11)

1. 一種運動裝置，其特徵在於：包括延伸之軌道體、可沿上述軌道體之延伸方向相對移動之移動體、及保持於上述移動體且用於上述相對移動之複數個滾動體，且上述移動體具有：移動體本體，其係經由上述滾動體與上述軌道體相對向；一對內罩構件，其係相對於上述移動體本體之外周以夾著上述軌道體之方式配置於兩側，並且各自具備朝與上述軌道體側相反之側隆起之凸球面部；及一對外罩構件，其係配設於上述一對內罩構件之外表面側，並且各自具有對應於上述凸球面部而凹陷之凹球面部；且形成有具有上述內罩構件及上述外罩構件之球面軸承機構；上述凸球面部具有實質上中心相同而半徑不同之複數個凸球面；上述凹球面部具有分別與上述複數個凸球面相對向配置，且實質上中心相同而半徑不同之複數個凹球面。
2. 如請求項1之運動裝置，其中上述複數個凸球面包括第1凸球面、及包圍上述第1凸球面且直徑大於該第1凸球面之第2凸球面；上述複數個凹球面包括與上述第1凸球面相對向配置之第1凹球面、及與上述第2凸球面相對向配置之第2凹 球面。
3. 一種運動裝置，其特徵在於：包括延伸之軌道體、可沿上述軌道體之延伸方向相對移動之移動體、及保持於上述移動體且用於上述相對移動之複數個滾動體，且上述移動體具有：移動體本體，其係經由上述滾動體與上述軌道體相對向；一對內罩構件，其係相對於上述移動體本體之外周以夾著上述軌道體之方式配置於兩側，並且各自具備朝與上述軌道體側相反之側隆起之凸球面部；及一對外罩構件，其係配設於上述一對內罩構件之外表面側，並且各自具有對應於上述凸球面部而凹陷之凹球面部；且具有上述一對內罩構件及上述一對外罩構件之一對球面軸承機構係以夾著上述軌道體之方式被配設，並且上述一對球面軸承機構係實質上中心相同。
4. 如請求項3之運動裝置，其中上述一對球面軸承機構係配設於上述移動體本體之外表面側中，與上述軌道體之寬度方向對應之外表面側。
5. 如請求項3之運動裝置，其中在與上述一對球面軸承機構所配置之方向正交的方向上，具有與上述一對球面軸承機構實質上中心相同之其他球面軸承機構。
6. 如請求項1或3之運動裝置，其中 上述凹球面部可朝向上述凸球面部進退。
7. 如請求項6之運動裝置，其中上述凹球面部藉由螺合作用而嵌合於上述外罩構件。
8. 如請求項1或3之運動裝置，其中沿上述軌道體之延伸方向，設有複數個使上述滾動體於上述軌道體與上述移動體之間滾動之負載滾動體滾動路徑；於自該等複數個負載滾動體滾動路徑起相同距離之中心軸上，配置有上述球面軸承機構之球面之中心。
9. 如請求項1或3之運動裝置，其中使上述滾動體於上述軌道體與上述移動體之間滾動之負載滾動體滾動路徑係設置為以上述軌道體之中心軸為中心之螺旋狀；於上述中心軸上配置有上述球面軸承機構之球面之中心。
10. 如請求項1或3之運動裝置，其中上述移動體係沿上述軌道體之延伸方向相對地平行移動之線性滑軌、滾珠花鍵或者滾珠襯套中之任一者。
11. 如請求項1或3之運動裝置，其中上述移動體係藉由螺合作用而嵌合於上述軌道體上，且沿上述軌道體之延伸方向相對地旋轉移動之滾珠螺桿。