WO2013035769A1 - 運動案内装置 - Google Patents

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rolling element
rolling surface
element rolling
drum
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高橋　徹
喜大 濱田
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Thk株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a motion guide device.
  • a motion guide device includes a moving member, and a plurality of rolling elements that roll between a rolling element rolling surface and a loaded rolling element rolling surface, for example, a ball or a cylindrical roller.
  • the motion guide device When the motion guide device receives a load, the moving member is displaced relative to the track member.
  • a ball is used as a rolling element when this relative displacement is performed, contact fluctuations occur and contact angle changes occur, but the contact structure between the moving member and the ball, such as a circular arc contact structure, does not change. Rolling can be realized.
  • the rolling element rolling surface or the load rolling element rolling surface can be brought into line contact with the roller, so that the rigidity can be improved.
  • the moving member receives, for example, an excessive moment load, so that the relative position between the moving member and the roller changes, and the rolling element rolling surface and the roller are not parallel.
  • a component force is generated in the axial direction of the roller.
  • the rollers are unevenly contacted, and the contact structure between the rollers and the moving member cannot be maintained, and the function of the motion guide device may not be sufficiently exhibited. That is, it is known that a cylindrical roller has poor automatic adjustment capability. Further, when a component force is generated in the axial direction of the roller, the roller moves in the axial direction of the roller.
  • a positioning portion such as a positioning wall or a hook at the end of the moving member in the axial direction of the roller.
  • the positioning portions such as the wall and the heel have to be manufactured with very high dimensional accuracy. From the above, when a cylindrical roller is applied to the rolling element, it is difficult not only to reduce the manufacturing cost, but also the smooth roller circulation may be hindered.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and can smoothly circulate the rollers infinitely without using roller positioning means such as walls and scissors, and can suppress the manufacturing cost.
  • An object is to provide a motion guide device.
  • the motion guide device includes a raceway member having a rolling element rolling surface formed along a longitudinal direction, a load rolling element rolling surface facing the rolling element rolling surface, and the raceway member.
  • a moving member assembled to be movable via a rolling element between the rolling member rolling surface and the load rolling member rolling surface in a cross-sectional shape in a direction opposite to each other.
  • the rolling elements are gradually reduced in diameter along the axial direction from both ends so as to correspond to the cross-sectional shapes of the rolling element rolling surface and the loaded rolling element rolling surface.
  • the rolling element rolling surface and the loaded rolling element rolling surface form an angular contact structure through the rolling element.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a motion guide device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a front view showing a drum-shaped roller used in the motion guide device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the structure of the motion guide apparatus according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a motion guide apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • Fig. 5 is a conceptual diagram for explaining the operation of each member in Fig. 5.
  • Fig. 5 is an explanatory diagram for explaining a motion guide device using a barrel roller which is a comparative example of the present invention.
  • FIG. 7 demonstrates the modification of the motion guide apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is explanatory drawing for. In the following description, as shown in FIG. 3, the vertical direction of FIG. 3 is defined as the vertical direction of the drawing.
  • the motion guide device 1 includes a raceway member 10 having a plurality of rolling element rolling surfaces 11 formed on the outer surface along the longitudinal direction, and the rolling element rolling surface 11. Is formed between the rolling member rolling surface 11 and the loaded rolling element rolling surface 23, which is assembled so as to be capable of reciprocating with respect to the raceway member 10.
  • a plurality of rolling elements (drum rollers) 30 are provided.
  • the rolling element 30 is formed in a drum shape that gradually decreases in diameter along the axial direction from both end portions 31a and 31b in the axial direction, and has a radius of curvature R in the cross section. It is formed in a curved shape.
  • the race member 10 has a plurality of bolt holes 12 drilled from the top surface to the bottom surface.
  • bolts are inserted into the plurality of bolt holes 12 formed in the track member 10 and fastened to the base.
  • the track member 10 is a long member formed in a substantially rectangular cross section. For example, a total of four rolling element rolling surfaces 11 are formed apart from each other on each of the left and right sides.
  • the moving member 20 has a substantially U-shaped cross section so as to straddle the upper surface of the track member 10, and the side cover 22 attached to the moving member main body 21 and both end faces in the reciprocating direction of the moving member main body 21. And.
  • the moving member main body 21 and the side lid 22 have a central portion facing the upper surface of the track member 10 and a pair of leg portions facing the left and right side surfaces of the track member 10.
  • a total of four loaded rolling element rolling surfaces 23 extending in the longitudinal direction of the race member 10 are formed on the moving member main body 21 so as to face the rolling element rolling surface 11 of the race member 10.
  • the moving member main body 21 is formed with four rolling element return passages 24 extending in parallel with the load rolling element rolling surface 23.
  • the side lid 22 is formed with a pair of U-shaped direction change paths 29 that connect the load rolling element rolling surface 23 and the rolling element return path 24.
  • An infinite circuit consisting of a loaded rolling element rolling path composed of the rolling element rolling surface 11 and a loaded rolling element rolling surface 23, a pair of direction changing paths 29 and a rolling element return path 24 is formed.
  • the drum-shaped roller 30 is interposed between the rolling element rolling surface 11 and the loaded rolling element rolling surface 23, so that the moving member 20 is moved in the longitudinal direction of the track member 10. If it is moved along, a rolling motion can be performed.
  • the drum-shaped roller 30 that has rolled to one end of the loaded rolling element rolling path is scooped up by the scooping portion of the side lid 22 and guided to one direction changing path 29.
  • the drum-shaped roller 30 rolls to realize infinite circulation. As shown in FIG.
  • the rolling element return passage 24 is formed in a circular cross section, and a hollow circular pipe 24 a is inserted therein.
  • a drum-shaped roller rolls in the hollow portion of the pipe 24a, and a gap 24b is formed at a position facing the vicinity of the center of the rolling surface of the drum-shaped roller.
  • the gap 24b has a function of holding a lubricant such as grease and can improve the lubricity of the drum roller 30.
  • the plurality of drum-shaped rollers 30 is formed by a band-shaped retainer including a spacer portion disposed between the drum-shaped rollers 30 and a band-shaped connecting band 32 that connects the spacer portions via both end surfaces of the drum-shaped roller 30. Is retained. In this way, the drum-shaped rollers 30 are connected and held in series by the connection band 32, so that the collision between the drum-shaped rollers 30 can be prevented.
  • the moving member 20 includes a first connection band guide part 26a, a second connection band guide part 26b, and a second connection band guide part 26b that extend along the longitudinal direction on both sides of the load rolling element rolling surface 23. 3 connecting band guides 26c.
  • the motion guide device 1 has a structure in which the moving member 20 does not contact the end surface of the drum-shaped roller 30 in the roller axial direction. That is, the positioning means for restricting the movement of the hourglass roller 30 in the roller axial direction is not formed.
  • a first sealing means 27a for preventing dust and the like from entering the load rolling element rolling surface 23 from the upper surface of the track member 10 is provided so as to be adjacent to the first coupling band guide portion 26a.
  • the second seal means 27b for preventing dust and the like from entering the load rolling element rolling surface 23 from the side surface of the track member 10 is provided at the lower end of the three connection band guide portions 26c.
  • the cross-sectional shapes of the rolling element rolling surface 11 and the loaded rolling element rolling surface 23 correspond to the drum shape of the drum-shaped roller 30, so that the loaded rolling element rolling surface 23 or the rolling element rolling surface. It is formed in an arc shape that is convex toward the surface 11. Further, the rolling element rolling surface 11 and the load rolling element rolling surface 23 via the drum-shaped roller 30 have, for example, an angular contact structure in which an initial contact angle is formed at 45 °.
  • the contact angle lines L2 and L3 of the drum-shaped roller 30 that rolls on the lower pair of rolling element rolling surfaces 11 on the base side are the center in the width direction of the arc shape of these rolling element rolling surfaces 11
  • the lines L1 and L4 have, for example, an intersection P1 that intersects with the lower side of the track member 10 at an angle of 45 ° downward from the upper horizontal line H1 that connects the center of the arcuate width direction of the rolling element rolling surface 11 thereof.
  • the contact angle line refers to a line connecting points where the rolling element rolling surface 11 and the load rolling element rolling surface 23 come into contact with each other via the drum-shaped roller 30.
  • a vertically and horizontally symmetrical DF structure in which an action point Q1 where the contact angle lines L1 and L2 intersect and an action point Q2 where the contact angle lines L3 and L4 intersect is located in the cross section of the raceway member 10 is a four-way equivalent load. It is.
  • the motion guide device 1 according to the present embodiment can absorb attachment errors even if a preload is applied to the drum-shaped roller 30 due to the effect of the automatic adjustment capability described later, and can be smooth with high accuracy. It is possible to realize simple exercise guidance.
  • the cross-sectional shapes of the rolling element rolling surface 11 and the loaded rolling element rolling surface 23 can be set to, for example, single R (curvature) and R / (2f) substantially the same as the drum shape of the drum roller 30.
  • f represents the groove suitability, and is represented by a ratio between the radius of curvature of the cross section of the rolling element rolling surface 11 and the loaded rolling element rolling surface 23 and the single R of the drum-shaped roller 30. .50 ⁇ f ⁇ 0.55.
  • the contact structure between the drum-shaped roller 30, the rolling element rolling surface 11, and the loaded rolling element rolling surface 23 can be a circular arc contact structure.
  • the rolling surface 34 of rolling elements, the rolling element rolling surface 11, and the load rolling element rolling surface 23 are formed in the circular arc shape with the single curvature, when loading a load, it mentions later automatic The adjustment ability can be exhibited effectively.
  • the contact state of the rolling element rolling surface 11 and the loaded rolling element rolling surface 23 with the drum-shaped roller 30 interposed when the moving member 20 receives an excessive moment load MX for example.
  • MX an excessive moment load
  • the moving member 20 is displaced in the horizontal direction, the vertical direction, and the Mx direction.
  • the center C1 of the arc of the load rolling element rolling surface 23 moves by ⁇ z and ⁇ y in the vertical and horizontal directions to C1 ′.
  • the drum-shaped roller 30 moves on a line connecting the center of the arc of the rolling element rolling surface 11 and the center C2 of the arc of the loaded rolling element rolling surface 23.
  • the relative slip amount between the center point A1 in the width direction of the loaded rolling element rolling surface 23 and the center point Rc in the axial direction of the drum roller 30 is equal to the center point A2 in the width direction of the rolling element rolling surface 11. It becomes smaller than the relative slip amount between the center points Rc in the axial direction of the drum-shaped roller 30.
  • the drum-shaped roller 30 is elastically deformed and in contact at the contact portion where the distance between the centers approaches ⁇ , there is no change in the contact structure before and after the displacement of the moving member 20.
  • the drum-shaped roller 30 When the drum-shaped roller 30 is disposed between the main driving side (moving member 20) and the driven side (track member 10), the drum-shaped roller 30 receives a moment centering on the lower point on the driven side.
  • the driving side of the contact point is subjected to a force that bites into the hourglass roller 30, and the driven side is subjected to a force that escapes along the arc of the rolling element rolling surface 11. This is because the drum-shaped roller 30 slides in the S direction by the force escaping along the arc of the rolling element rolling surface 11.
  • the drum-shaped roller 30 has an automatic adjustment ability to follow the moving member 20 without any change in the contact structure before and after the displacement of the moving member 20 as described above. Therefore, the drum-shaped roller 30 can be smoothly circulated indefinitely without providing the moving member 20 with positioning means for the drum-shaped roller 30.
  • the drum-shaped roller 30 does not change in the contact structure before and after the displacement of the moving member 20 as described above, it can be positioned autonomously. That is, even if the moving member 20 receives a moment load and the drum-shaped roller 30 and the moving member 20 are relatively displaced, the drum-shaped roller circulates following the moving member 20, so that the moving member 20 is provided with positioning means. Infinite circulation of the drum-shaped roller 30 can be performed.
  • the motion guide device 1 it is not necessary to provide positioning portions such as walls and scissors that restrict the positions of both ends of the conventionally used cylindrical roller, thereby reducing the manufacturing cost.
  • the motion guide device 1 can be manufactured.
  • this comparative example has a barrel-shaped roller 130, and a track having a rolling element rolling surface and a loaded rolling element rolling surface having an arcuate recess so as to correspond to the barrel-shaped roller.
  • the motion guide device 100 includes a member 110 and a moving member 120.
  • the rolling-element rolling surface is formed in the DF structure by which two each on the both sides
  • the driven side of the contact point of the barrel roller 130 receives the force that bites into the track member 110, and the main driving side is the arc of the moving member 120.
  • the moving member 120 on the main drive side moves in the T direction, and the barrel roller 130 relatively moves from the state indicated by the dotted line to the state indicated by the solid line so as to follow the track member 110.
  • slip occurs between the center point A1 ′ in the width direction of the loaded rolling element rolling surface 123 and the center point Rc ′ in the axial direction of the barrel roller 130, and the width direction of the rolling element rolling surface 111 increases. This is because almost no slip occurs between the center point A2 ′ and the center point Rc ′ of the barrel roller 130 in the axial direction.
  • the barrel-shaped roller 130 when the barrel-shaped roller 130 is used, since the rolling roller rolling surface 111 and the loaded rolling member rolling surface 123 hold the barrel roller 130, the axial positioning of the roller is more than the cylindrical roller. As in the case of the drum-shaped roller, it is not necessary to provide a flange on the moving member. However, the barrel-shaped roller exhibits an automatic adjustment ability to follow the track member 110, so that it is positioned in the roller axial direction with respect to the moving member 120. Is not fixed. At this time, when the moving member 120 receives a moment load, the barrel roller 130 moves following the track member 110, and the relative position of the barrel roller 130 with respect to the moving member 120 changes. Therefore, it interferes when trying to scoop up the barrel roller 130 that rolls on the rolling surface of the loaded rolling element at the scooping portion formed on the side lid, and smooth infinite circulation cannot be realized. As a result, positioning means are required.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the motion guide apparatus 2 according to the second embodiment.
  • the motion guide apparatus 2 according to the second embodiment has a structure in which drum-shaped rollers are arranged in a double row.
  • the track member 10 ′ includes a first rolling element rolling surface 11 a and a second rolling element rolling surface 11 b, and the drum-shaped rollers 30 a and 30 b are moved to the first rolling element rolling surface.
  • the drum-shaped rollers 30a and 30b are formed in a drum shape like the motion guide device 1 according to the first embodiment, and gradually decrease in diameter from both axial end portions along the axial direction. Is formed. Furthermore, the 1st rolling-element rolling surface 11a and the 2nd rolling-element rolling surface 11b, the 1st load rolling-element rolling groove 23a, and the 2nd loading rolling-element rolling surface 23b are the drum-shaped rollers 30a, The first loaded rolling element rolling surface 23a, the second loaded rolling element rolling surface 23b or the first rolling element rolling surface 11a, the second rolling element rolling surface 11b so as to correspond to the hourglass shape of 30b. It is formed in a circular arc shape that is convex toward.
  • the drum-shaped rollers 30a and 30b rolling on the first rolling element rolling surface 11a and the second rolling element rolling surface 11b formed on both the left and right side surfaces each have an angular contact structure.
  • a DF structure is formed in the same manner as the motion guide device 1 according to the first embodiment.
  • the drum-shaped roller 30a and the drum-shaped roller 30b are connected to each other by a connecting band 32 'made of synthetic resin.
  • the axial direction of the drum-shaped rollers 30a and 30b is Rolling so as to face the same direction, the first rolling element rolling surface 11a, the second rolling element rolling surface 11b, the first loaded rolling element rolling surface 23a, and the second loaded rolling, which are load areas.
  • the rolling element rolling surfaces 23b following the shape of the first rolling element rolling surface 11a and the second rolling element rolling surface 11b, it is bent so that the axial directions intersect each other. And can roll.
  • the initial contact angles can be set to 37.5 ° for the drum-shaped roller 30a and 52.5 ° for the drum-shaped roller 30b, for example.
  • the drum-shaped roller has an automatic adjustment ability to follow the moving member. Therefore, the moving member 20 ′ has a positioning means for restricting the movement of the drum-shaped roller in the axial direction. There is no need to provide.
  • the motion guide apparatus 2 which concerns on this embodiment has arrange
  • the rigidity of the entire motion guide device can be improved.
  • the motion guide apparatus 1 is a flat formed parallel to the axial direction along the circumferential direction at both ends in the axial direction, like a drum-shaped roller 30c. You may form so that the surface 35 may be provided. By forming the flat surface 35 in this way, the flat surface 35 can be used as a reference surface for processing when the drum-shaped roller 30c is manufactured, and high-precision processing can be easily performed.
  • the flat surface 35 is the rolling element rolling surface. 11 and the loaded rolling element rolling surface 23, so that when the rolling element applies a load, the stress does not concentrate on the place where the flat surface 35 and the curvature R are continuous. Since the flat surface 35 is formed as a reference surface for processing as described above, it is preferable that the width along the axial direction is formed to be about 0.3 to 0.5 mm, for example.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
  • the raceway member is formed in a rectangular cross section has been described, but the shape of the raceway member is not limited to this, and can be appropriately changed according to required rigidity and workability.
  • the movement guide apparatuses 1 and 2 which concern on this embodiment demonstrated the case where a strip

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Abstract

　壁や鍔といった転動体の位置決め手段を用いることなく、移動部材と転動体の位置を正確に位置決めすることで、円滑な転動体の転走と製造コストの抑制を図ることができ、転動体による移動部材の自動調整能力を的確に発揮することができる運動案内装置を提供する。　転動体転走面及び負荷転動体転走面の断面形状は、前記負荷転動体転走面又は前記転動体転走面に向かって凸となる円弧状に形成され、転動体は、前記転動体転走面及び前記負荷転動体転走面の断面形状に対応するように、両端部から軸方向に沿って徐々に縮径する鼓形に形成され、前記転動体転走面及び前記負荷転動体転走面は、アンギュラコンタクト構造をなす。

Description

運動案内装置
　本発明は、運動案内装置に関する。
　従来より、長手方向に沿って転動体転走面が形成された軌道部材と、転動体転走面に対向する負荷転動体転走面が形成され、軌道部材に対して移動可能に組み付けられた移動部材と、転動体転走面と負荷転動体転走面の間を転走する複数の転動体、例えばボールや円筒状のローラを備えた運動案内装置が知られている。
　運動案内装置は、荷重を受けると移動部材が軌道部材に対して相対変位をする。この相対変位をした際に、転動体としてボールを用いると、接点変動を起こし接触角の変化をもたらすが、例えばサーキュラアーク接触構造のような移動部材とボールの接触構造は変化しないので、円滑な転走を実現できる。一方、円筒状のローラを用いると、転動体転走面や負荷転動体転走面とローラを線接触させることができるので、剛性の向上を図ることができる。
特許第３４９３５１７号公報
　しかしながら、円筒状のローラを用いた運動案内装置では、移動部材が例えば過大なモーメント荷重を受けることで、移動部材とローラとの相対位置が変化し、転動体転走面とローラは平行でなくなり、ローラの軸方向に分力が生じる。そのため、ローラが偏当りして、ローラと移動部材の接触構造が保たれなくなり、運動案内装置の機能を十分に発揮することができないおそれがある。即ち、円筒状のローラは自動調整能力に乏しいことが知られている。また、ローラの軸方向に分力が生じると、ローラはローラ軸方向に移動するため、移動部材のローラ軸方向の端部に位置決め用の壁や鍔などの位置決め部を形成する必要があった。該壁や鍔などの位置決め部は、非常に高い寸法精度で製造を行う必要があった。以上のことから、転動体に円筒状のローラを適用した場合、製造コストを抑制することが難しいだけでなく、円滑なローラの循環に支障が生じる場合があった。
　本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、壁や鍔といったローラの位置決め手段を用いることなく、ローラを円滑に無限循環させることができ、且つ、製造コストを抑えた運動案内装置を提供することを目的とする。
　本発明に係る運動案内装置は、長手方向に沿って転動体転走面が形成された軌道部材と、前記転動体転走面に対向する負荷転動体転走面が形成され、前記軌道部材との間に転動体を介して移動可能に組み付けられた移動部材と、を備える運動案内装置において、前記転動体転走面及び前記負荷転動体転走面の断面形状は、互いに対向する方向に向かって凸となる円弧状に形成され、前記転動体は、前記転動体転走面及び前記負荷転動体転走面の断面形状に対応するように、両端部から軸方向に沿って徐々に縮径する断面鼓状に形成され、前記転動体転走面及び前記負荷転動体転走面は、前記転動体を介してアンギュラコンタクト構造をなすことを特徴とする。
　本発明によれば、ローラの位置決め手段を用いることなく、鼓状ローラを円滑に無限循環させることができ、且つ、製造コストを抑えた運動案内装置を提供することができる。
本発明の第１の実施形態に係る運動案内装置を示す斜視図。 本発明の第１の実施形態に係る運動案内装置に用いられる鼓状ローラを示す正面図。 本発明の第１の実施形態に係る運動案内装置の構造を説明するための断面図。 本発明の第１の実施形態に係る運動案内装置における各部材の動作を説明するための概念図。 本発明の比較例である樽状ローラを用いた運動案内装置を説明するための説明図。 本発明の比較例である樽状ローラを用いた運動案内装置の動作を説明するための概念図。 本発明の第１の実施形態に係る運動案内装置の変形例を説明するための説明図。 本発明の第２の実施形態に係る運動案内装置を示す断面図。 本発明の第１の実施形態に係る運動案内装置に用いられる鼓状ローラの変形例を説明するための正面図。
　［第１の実施形態］
　以下、本発明に係る運動案内装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る運動案内装置を示す斜視図であり、図２は、本発明の第１の実施形態に係る運動案内装置に用いられる鼓状ローラを示す正面図であり、図３は、本発明の第１の実施形態に係る運動案内装置の構造を説明するための断面図であり、図４は、本発明の第１の実施形態に係る運動案内装置における各部材の動作を説明するための概念図であり、図５は、本発明の比較例である樽状ローラを用いた運動案内装置を説明するための説明図であり、図６は、本発明の比較例である樽状ローラを用いた運動案内装置の動作を説明するための概念図であり、図７は、本発明の第１の実施形態に係る運動案内装置の変形例を説明するための説明図である。なお、以下の説明において、図３に示すように、図３の上下方向を図面の上下方向として定義する。
　図１に示すように、本実施形態に係る運動案内装置１は、長手方向に沿って複数の転動体転走面１１がその外表面に形成された軌道部材１０と、転動体転走面１１に対向する負荷転動体転走面２３が形成され、軌道部材１０に対して往復運動可能に組み付けられた移動部材２０と、転動体転走面１１と負荷転動体転走面２３の間を転走する複数の転動体（鼓状ローラ）３０を備えている。また、図２に示すように転動体３０は軸方向の両端部３１ａ，３１ｂから中央部に向かって軸方向に沿って徐々に縮径する鼓状に形成されており、断面において曲率半径Ｒの曲線状に形成されている。
　軌道部材１０には、複数のボルト孔１２が上面から底面に向かって穿孔されている。本実施形態に係る運動案内装置１は、軌道部材１０に形成されたこれら複数のボルト孔１２にボルトを挿通し基台に締結している。さらに、軌道部材１０は、断面略矩形状に形成された長尺部材であり、例えば、左右両側に２条ずつ合計４条の転動体転走面１１が互いに離れて形成されている。
　移動部材２０は、軌道部材１０の上面に跨るように、断面略コ字状をしており、移動部材本体２１とこの移動部材本体２１の往復運動方向である両端面に取り付けられた側蓋２２とを備えている。
　移動部材本体２１及び側蓋２２は、軌道部材１０の上面に対向する中央部と、軌道部材１０の左右両側面に対向する一対の脚部とを有している。移動部材本体２１には、軌道部材１０の転動体転走面１１と対向するように軌道部材１０の長手方向に延びる例えば合計４条の負荷転動体転走面２３が形成されている。
　また、移動部材本体２１には、負荷転動体転走面２３と平行に延びる転動体戻し通路２４が合計４条形成されている。
　また、側蓋２２には、負荷転動体転走面２３と転動体戻し通路２４とをつなぐ一対のＵ字形状の方向転換路２９が形成されている。転動体転走面１１と負荷転動体転走面２３からなる負荷転動体転走路，一対の方向転換路２９及び転動体戻し通路２４とからなる無限循環路を形成している。
　本実施形態に係る運動案内装置１は、転動体転走面１１と負荷転動体転走面２３との間に鼓状ローラ３０が介在されているので、移動部材２０を軌道部材１０の長手方向に沿って移動させると、転がり運動を行わせることができる。負荷転動体転走路の一端まで転走した鼓状ローラ３０は、側蓋２２の掬い上げ部で掬い上げられ、一方の方向転換路２９に導かれる。方向転換路２９で進行方向を転換させた鼓状ローラ３０は、転動体戻し通路２４を転走して、他方の方向転換路２９を経由した後、再び負荷転動体転走路に戻される。このように鼓状ローラ３０が転走することで無限循環を実現している。なお、図３に示すように、転動体戻し通路２４は、断面円形状に形成されており、そこに中空円形のパイプ２４ａが挿入されている。このパイプ２４ａの中空部分には鼓状ローラが転走するが、鼓状ローラの転走面の中央部近傍と対向する位置には隙間２４ｂが形成されている。この隙間２４ｂはグリース等の潤滑剤を保持する機能を奏し、鼓状ローラ３０の潤滑性を向上させることができる。
　また、複数の鼓状ローラ３０は、鼓状ローラ３０間に配置された間座部と、鼓状ローラ３０の両端面を介してその間座部を繋ぐ帯状の連結帯３２とからなる帯状リテーナにより保持されている。このように、鼓状ローラ３０は連結帯３２によって一連に連結保持されているので、鼓状ローラ３０同士の衝突を防止することができる。
　また、図３に示すように、移動部材２０は、負荷転動体転走面２３の両側部に長手方向に沿って延びる第１の連結帯案内部２６ａ，第２の連結帯案内部２６ｂ及び第３の連結帯案内部２６ｃを備えている。また、本実施形態に係る運動案内装置１では鼓状ローラ３０のローラ軸方向の端面に移動部材２０が接しない構造となっている。即ち、ローラ軸方向に鼓状ローラ３０が移動することを規制する位置決め手段が形成されていない構造となっている。なお、第１の連結帯案内部２６ａに隣接するように、軌道部材１０の上面から負荷転動体転走面２３に塵埃等が侵入することを防止する第１のシール手段２７ａが設けられ、第３の連結帯案内部２６ｃの下端には、それぞれ軌道部材１０の側面から負荷転動体転走面２３に塵埃等が侵入することを防止する第２のシール手段２７ｂが設けられている。
　図３に示すように、転動体転走面１１及び負荷転動体転走面２３の断面形状は、鼓状ローラ３０の鼓形に対応するように負荷転動体転走面２３又は転動体転走面１１に向かって凸となる円弧状に形成されている。また、鼓状ローラ３０を介する転動体転走面１１及び負荷転動体転走面２３は、例えば、初期接触角が４５°に形成されたアンギュラコンタクト構造を成しており、具体的には、基台側である下側の一対条の転動体転走面１１を転走する鼓状ローラ３０の接触角線Ｌ2，Ｌ3は、それらの転動体転走面１１の円弧形状の幅方向の中心を結んだ下側水平線Ｈ2から例えば上方に向かって４５°傾いて軌道部材１０の上方で交わる交差点Ｐ2と、上側の一対条の転動体転走面１１を転走する鼓状ローラ３０の接触角線Ｌ1，Ｌ4は、それらの転動体転走面１１の円弧形状の幅方向の中心を結んだ上側水平線Ｈ1から例えば下方に向かって４５°傾いて軌道部材１０の下方で交わる交差点Ｐ1とを有するアンギュラコンタクト構造を成している。なお、接触角線とは、転動体転走面１１及び負荷転動体転走面２３が鼓状ローラ３０を介して接触する点を結んだ線をいう。
　なお、交差点Ｐ1と交差点Ｐ2は、軌道部材１０の短手方向に対して鉛直方向に延びる中心線Ｃ上で交わっている。本実施形態では、接触角線Ｌ1とＬ2が交わる作用点Ｑ1と接触角線Ｌ3とＬ4が交わる作用点Ｑ2が軌道部材１０の断面内部に位置する４方向等価荷重となる上下左右対称のＤＦ構造である。本実施形態に係る運動案内装置１は、ＤＦ構造とすることで、後述する自動調整能力の効果により、鼓状ローラ３０に予圧を与えても取付誤差を吸収することができ、高精度で円滑な運動案内を実現することができる。
　さらに、転動体転走面１１及び負荷転動体転走面２３の断面形状は、例えば鼓状ローラ３０の鼓形状と略同一の単一Ｒ（曲率）、Ｒ／（２ｆ）とすることができる。ここで、ｆは、溝適合度を表しており、転動体転走面１１及び負荷転動体転走面２３の断面の曲率半径と鼓状ローラ３０の単一Ｒとの比で表され、０．５０＜ｆ≦０．５５に設定される。この範囲に溝適合度ｆを設定することで、鼓状ローラ３０と転動体転走面１１及び負荷転動体転走面２３の接触構造はサーキュラアーク接触構造とすることも可能である。なお、転動体の転走面３４及び転動体転走面１１並びに負荷転動体転走面２３は、単一の曲率で円弧状に形成されているので、荷重を負荷する際に、後述する自動調整能力を効果的に発揮することができる。
　次に、図３に示すように移動部材２０が例えば過大なモーメント荷重ＭXを受けた場合の鼓状ローラ３０を介在させた転動体転走面１１及び負荷転動体転走面２３の接触状態について説明を行う。図４に示すように、モーメント荷重ＭXを受けると、移動部材２０は、水平方向、鉛直方向及びＭx方向に変位する。この移動部材２０の変位に伴い、負荷転動体転走面２３の円弧の中心Ｃ1が鉛直方向及び水平方向にΔｚ及びΔｙ移動してＣ1´まで移動する。このとき、鼓状ローラ３０は、転動体転走面１１の円弧の中心と負荷転動体転走面２３の円弧の中心Ｃ2を結んだ線上に移動する。従って、負荷転動体転走面２３の幅方向の中心点Ａ1と鼓状ローラ３０の軸方向の中心点Ｒcの間の相対滑り量は、転動体転走面１１の幅方向の中心点Ａ2と鼓状ローラ３０軸方向の中心点Ｒcの間の相対滑り量よりも小さくなる。また、両中心間がδ分接近した接触部では鼓状ローラ３０が弾性変形して接触しているため、移動部材２０の変位前後において、接触構造に変化は生じない。これは鼓状ローラ３０が主動側（移動部材２０）と従動側（軌道部材１０）に挟まれて配置されている場合、従動側の下方点を中心としたモーメントを受けると、鼓状ローラ３０の接触点の主動側は鼓状ローラ３０に食い込む力を受け、従動側は転動体転走面１１の円弧に沿って逃げる力を受けることによる。この転動体転走面１１の円弧に沿って逃げる力によって、鼓状ローラ３０はＳ方向に滑ることとなるからである。
　本実施形態に係る運動案内装置１によれば、鼓状ローラ３０が上述したように移動部材２０の変位の前後において接触構造に変化が生じなく、移動部材２０に追従する自動調整能力を有しているので、移動部材２０に鼓状ローラ３０の位置決め手段を設けることなく鼓状ローラ３０を円滑に無限循環させることができる。
　また、鼓状ローラ３０は、このように移動部材２０の変位の前後において接触構造に変化が生じないので、自律して位置決めをすることができる。即ち、移動部材２０がモーメント荷重を受けて鼓状ローラ３０と移動部材２０が相対変位しても、鼓状ローラは移動部材２０に追従して循環するので、移動部材２０に位置決め手段を設けることなく鼓状ローラ３０の無限循環を行うことができる。
　したがって、本実施形態に係る運動案内装置１によれば、従来用いられていた円筒状ローラの両端部の位置を規制する壁や鍔などの位置決め部を設ける必要がないので、製造コストを抑えた運動案内装置１を製造することが可能となる。
　次に、比較例として図５及び図６を参照して、転動体として軸方向両端部から中央に向かって徐々に拡径した樽状ローラを用いた運動案内装置について説明する。
　図５に示すように、本比較例は、樽状のローラ１３０と、該樽状ローラに対応するように、円弧状の凹部を備える転動体転走面及び負荷転動体転走面を有する軌道部材１１０及び移動部材１２０を備える運動案内装置１００である。なお、転動体転走面は本実施形態に係る運動案内装置１と同様に、軌道部材１１０の両側面に各２条ずつ合計４条形成されたＤＦ構造に形成されている。
　本比較例の移動部材１２０は、モーメント荷重ＭXを受けると、図６に示すように、樽状ローラ１３０の接触点の従動側が軌道部材１１０に食い込む力を受け、主動側は移動部材１２０の円弧形状に沿って滑りを生じる。これにより主動側である移動部材１２０はＴ方向に移動し、樽状ローラ１３０は軌道部材１１０に追従するように点線で示す状態から実線で示す状態まで相対的に移動する。上述したように、負荷転動体転走面１２３の幅方向の中心点Ａ1´と樽状ローラ１３０の軸方向の中心点Ｒc´の間に滑りが生じ、転動体転走面１１１の幅方向の中心点Ａ2´と樽状ローラ１３０の軸方向の中心点Ｒc´の間にほぼ滑りが生じないからである。
　即ち、樽状ローラ１３０を用いた場合、転動体転走面１１１及び負荷転動体転走面１２３で樽状ローラ１３０を抱える構造をしているため円筒状ローラよりもローラの軸方向の位置決めはされ易く、鼓状ローラと同様に移動部材に鍔部を設ける必要はないが、樽状ローラは軌道部材１１０に追従する自動調整能力を発揮するので、移動部材１２０に対してローラ軸方向に位置が定まらない。このとき、移動部材１２０がモーメント荷重を受けると、樽状ローラ１３０は軌道部材１１０に追従して移動してしまい、移動部材１２０に対して樽状ローラ１３０の相対位置が変化してしまう。そのため、負荷転動体転走面を転走する樽状ローラ１３０を側蓋に形成された掬い上げ部で掬い上げようとする際に干渉してしまい円滑な無限循環を実現することができない。このため、結果的に位置決め手段が必要となる。
　なお、本実施形態に係る運動案内装置１は、ＤＦ構造に構成した場合を説明したが、本発明はこのような場合に限られない。例えば、図７に示すように、上側の転動体転走面を転走する鼓状ローラ３０の接触角線Ｌ1´，Ｌ4´は、移動部材２０ａの上側に位置する交差点Ｐ1´で交わり、下側の転動体転走面を転走する鼓状ローラ３０の接触角線Ｌ2´，Ｌ3´は、移動部材２０ａの下側に位置する交差点Ｐ2´で交わるアンギュラコンタクト構造をした運動案内装置において、接触角線Ｌ1´と接触角線Ｌ2´が交わる作用点Ｑ1´と、接触角線Ｌ3´と接触角線Ｌ4´が交わる作用点Ｑ2´が軌道部材１０ａの断面外部に位置するＤＢ構造を成している。このように、ＤＢ構造とすることで、高剛性の運動案内装置を得ることができる。この変形例の場合であっても、移動部材２０ａとローラ３０の接触構造の変化が生じることなく、自動調整を行うことができ、円滑なローラの無限循環を実現することができる。
　［第２の実施形態］
　以上説明した第１の実施形態に係る運動案内装置１では、軌道部材の両側面に上下に２条ずつ合計４条の転動体転走面を形成した場合について説明を行った。次に説明する第２の実施形態に係る運動案内装置２は、第１の実施形態とは異なる形態を有する運動案内装置２の実施例について説明を行うものである。なお、上述した第１の実施形態の場合と同一又は類似する部材については、同一符号を付して説明を省略する。
　図８は、第２の実施形態に係る運動案内装置２を示す断面図である。図８に示すように第２の実施形態に係る運動案内装置２は、鼓状ローラが複列配置されている構造となっている。具体的には、軌道部材１０´は第１の転動体転走面１１ａと第２の転動体転走面１１ｂとを備えており、鼓状ローラ３０ａ，３０ｂは、第１の転動体転走面１１ａ及び第２の転動体転走面１１ｂと、これらの第１の転動体転走面１１ａ及び第２の転動体転走面１１ｂと対向する第１の負荷転動体転走面２３ａ及び第２の負荷転動体転走面２３ｂとの間を転走するように配置されている。即ち、本実施形態に係る運動案内装置２では、軌道部材１０´は８条の転動体転走面が形成されており、移動部材２０´には、同様に８条の負荷転動体転走面が形成されている。
　また、鼓状ローラ３０ａ，３０ｂは、上記第１の実施形態に係る運動案内装置１と同様に鼓形に形成されており、軸方向の両端部から軸方向に沿って徐々に縮径して形成されている。さらに、第１の転動体転走面１１ａ及び第２の転動体転走面１１ｂ並びに第１の負荷転動体転走溝２３ａ及び第２の負荷転動体転走面２３ｂは、鼓状ローラ３０ａ，３０ｂの鼓形に対応するように第１の負荷転動体転走面２３a，第２の負荷転動体転走面２３ｂ又は第１の転動体転走面１１ａ，第２の転動体転走面１１ｂに向かって凸となる円弧状に形成されている。また、左右両側面に形成された第１の転動体転走面１１ａ及び第２の転動体転走面１１ｂを転走する鼓状ローラ３０ａ，３０ｂはそれぞれ、アンギュラコンタクト構造を成しており、具体的には、第１の実施形態に係る運動案内装置１と同様にＤＦ構造を成している。
　なお、鼓状ローラ３０ａ及び鼓状ローラ３０ｂは、合成樹脂からなる連結帯３２´によって互いに連結されている。このように、合成樹脂によって隣り合う鼓状ローラ３０ａ，３０ｂを連結しているので、無負荷域である転動体戻し通路２４を転走する際には、鼓状ローラ３０ａ，３０ｂの軸方向が同一方向を向くように転走し、負荷域である第１の転動体転走面１１ａ，第２の転動体転走面１１ｂと第１の負荷転動体転走面２３ａ，第２の負荷転動体転走面２３ｂの間を転走する際には、第１の転動体転走面１１ａ及び第２の転動体転走面１１ｂの形状に倣って、互いに軸方向を交差させるように屈曲して転走することができる。
　ここで、本実施形態に係る運動案内装置２は、初期接触角を例えば鼓状ローラ３０ａについて３７．５°，鼓状ローラ３０ｂについて５２．５°とすることができる。なお、本実施形態に係る運動案内装置２においても、鼓状ローラは移動部材に追従する自動調整能力を有することから、移動部材２０´には鼓状ローラの軸方向の移動を規制する位置決め手段を設ける必要がない。
　このように、本実施形態に係る運動案内装置２は、転動体転走面に対して鼓状ローラを複列配置しているので、転動体１個当たりが負荷する荷重を低減することができ、運動案内装置全体の剛性を向上することができる。
　また、第１の実施移形態に係る運動案内装置１は、図９に示すように、鼓状ローラ３０ｃのように、軸方向の両端に周方向に沿って軸方向と平行に形成された平坦面３５を備えるように形成しても構わない。このように、平坦面３５を形成することで、鼓状ローラ３０ｃの製造時に平坦面３５を加工の基準面として用いることができ、高精度の加工を容易に行うことが可能となる。
　さらに、転動体転走面１１及び負荷転動体転走面２３は鼓状ローラ３０ｃの転走面３４の曲率Ｒと同一の曲率に形成されているので、平坦面３５は、転動体転走面１１及び負荷転動体転走面２３に接触することがないので、転動体が荷重を負荷する際に、平坦面３５と曲率Ｒの連続する箇所に応力が集中することがない。なお、平坦面３５は上述したように、加工上の基準面として形成されているので、軸方向に沿った幅は、例えば０．３～０．５ｍｍ程度に形成されると好適である。
　なお、本発明は、上記実施形態に限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲において、種々の変更が可能である。例えば、本実施形態では、軌道部材は断面矩形に形成した場合について説明したが、軌道部材の形状はこれに限られず、求められる剛性や加工性に応じて適宜変更することが可能である。また、本実施形態に係る運動案内装置１，２は帯状リテーナを適用した場合について説明をしたが、これに限られず、帯状リテーナを適用せずに総て鼓状ローラとして構成しても構わないし、隣り合う鼓状ローラ間にスペーサを介在させることもできる。
　また、総て鼓状ローラとした場合、隣り合う鼓状ローラ同志が接触しても鼓状ローラ３０ｃのように平坦面３５を形成していれば、夫々の平坦面３５が接触し、夫々の転走面３４が接触に伴う損傷を受けることがなく、鼓状ローラの長寿命を達成することができる。
　また、転動体転走面は合計４条又は８条形成した場合について説明したが、転動体転走面の数はこれに限られず、求められる剛性や荷重に応じて適宜変更することが可能である。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
　１，１ａ，２　運動案内装置，　　１０，１０´　軌道部材，　　１１，　転動体転走面，　　１１ａ　第１の転動体転走面，　　１１ｂ　第２の転動体転走面，　　２０，２０´　移動部材，　　２３　負荷転動体転走面，　２３ａ　第１の負荷転動体転走面，　　２３ｂ　第２の負荷転動体転走面，　　３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ　ローラ，　　３５　平坦面，　　Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4，Ｌ1´，Ｌ2´，Ｌ3´，Ｌ4´　接触角線。

Claims (7)

  1. 　長手方向に沿って転動体転走面が形成された軌道部材と、
    　前記転動体転走面に対向する負荷転動体転走面が形成され、前記軌道部材との間に転動体を介して移動可能に組み付けられた移動部材と、
    　を備える運動案内装置において、
    　前記転動体転走面及び前記負荷転動体転走面の断面形状は、互いに対向する方向に向かって凸となる円弧状に形成され、
    　前記転動体は、前記転動体転走面及び前記負荷転動体転走面の断面形状に対応するように、両端部から軸方向に沿って徐々に縮径する断面鼓状に形成され、
    　前記転動体転走面及び前記負荷転動体転走面は、前記転動体を介してアンギュラコンタクト構造をなすことを特徴とする運動案内装置。
  2. 　請求項１に記載の運動案内装置において、
    　前記転動体転走面及び前記負荷転動体転走面は、前記軌道部材の短手方向に対して鉛直方向に延びる中心線を挟む一対条が複数形成され、
    　一方の一対条における前記転動体を介して前記転動体転走面と前記負荷転動体転走面が接触する接触角線は、前記軌道部材の上方で交わる第一作用点と、
    　他方の一対条における接触角線は、前記軌道部材の下方で交わる第二作用点とを有し、前記第一作用点及び前記第二作用点は前記中心線上で交わることを特徴とする運動案内装置。
  3. 　請求項１または２に記載の運動案内装置において、
    　前記転動体転走面と前記負荷転動体転走面の溝適合度は、０．５０または０．５０を超え且つ０．５５以下のサーキュラアーク接触構造であることを特徴とする運動案内装置。
  4. 　請求項１から３のいずれか１項に記載の運動案内装置において、
    　前記移動部材は、前記転動体の軸方向の移動を規制する位置決め部を有さないことを特徴とする運動案内装置。
  5. 　請求項１から４のいずれか１項に記載の運動案内装置において、
    　前記転動体は、少なくとも軸方向の一端部に周方向に沿って軸方向と平行に形成された平坦面を備えることを特徴とする運動案内装置。
  6. 　請求項１から５のいずれか１項に記載の運動案内装置において、
    　前記転動体の転走面及び前記転動体転走面並びに前記負荷転動体転走面の断面形状は、単一の曲率で形成されていることを特徴とする運動案内装置。
  7. 　請求項１から６のいずれか１項に記載の運動案内装置において、
    　前記転動体は、複列配置されていることを特徴とする運動案内装置。
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