WO2021235075A1 - 運動案内装置 - Google Patents

運動案内装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2021235075A1
WO2021235075A1 PCT/JP2021/011892 JP2021011892W WO2021235075A1 WO 2021235075 A1 WO2021235075 A1 WO 2021235075A1 JP 2021011892 W JP2021011892 W JP 2021011892W WO 2021235075 A1 WO2021235075 A1 WO 2021235075A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rolling groove
ball
ball rolling
path
peripheral side
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/011892
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
拓磨 角田
健太郎 彦本
弘幸 岸
Original Assignee
Thk株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thk株式会社 filed Critical Thk株式会社
Priority to US17/925,496 priority Critical patent/US20230184291A1/en
Priority to CN202180036879.3A priority patent/CN115667740A/zh
Priority to KR1020227043081A priority patent/KR20230011973A/ko
Priority to DE112021002855.3T priority patent/DE112021002855T5/de
Publication of WO2021235075A1 publication Critical patent/WO2021235075A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings
    • F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/068—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with the bearing body fully encircling the guide rail or track
    • F16C29/0692—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with the bearing body fully encircling the guide rail or track the bearing body encircles a guide rail or track of non-circular cross-section, e.g. with grooves or protrusions, i.e. the linear bearing is suited to transmit torque
    • F16C29/0695—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with the bearing body fully encircling the guide rail or track the bearing body encircles a guide rail or track of non-circular cross-section, e.g. with grooves or protrusions, i.e. the linear bearing is suited to transmit torque with balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings
    • F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings
    • F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/0602—Details of the bearing body or carriage or parts thereof, e.g. methods for manufacturing or assembly
    • F16C29/0611—Details of the bearing body or carriage or parts thereof, e.g. methods for manufacturing or assembly of the return passages, i.e. the passages where the rolling elements do not carry load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/50—Other types of ball or roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings
    • F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/0602—Details of the bearing body or carriage or parts thereof, e.g. methods for manufacturing or assembly
    • F16C29/0609—Details of the bearing body or carriage or parts thereof, e.g. methods for manufacturing or assembly of the ends of the bearing body or carriage where the rolling elements change direction, e.g. end caps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings
    • F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/0633—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides
    • F16C29/0635—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end
    • F16C29/0638—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end with balls
    • F16C29/0642—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end with balls with four rows of balls
    • F16C29/0647—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end with balls with four rows of balls with load directions in X-arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings
    • F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/0633—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides
    • F16C29/0652—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are at least partly defined by separate parts, e.g. covers attached to the legs of the main body of the U-shaped carriage
    • F16C29/0654—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are at least partly defined by separate parts, e.g. covers attached to the legs of the main body of the U-shaped carriage with balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/583—Details of specific parts of races
    • F16C33/585—Details of specific parts of races of raceways, e.g. ribs to guide the rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap

Definitions

  • the present invention relates to a movement guidance device that guides the movement of a movable body such as a table.
  • a motion guidance device for guiding the motion (linear motion or curved motion) of a movable body such as a table is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the motion guidance device includes a track member and a moving member that is movably assembled to the track member.
  • a movable body such as a table is attached to a moving member.
  • a plurality of balls are interposed between the track member and the moving member so that they can roll and move.
  • a ball rolling groove is formed in the track member.
  • the moving member includes a moving member main body and a lid member.
  • a load ball rolling groove facing the ball rolling groove and a return path substantially parallel to the load ball rolling groove are formed.
  • the lid member is formed with a turning path connected to a load path and a return path between the ball rolling groove and the load ball rolling groove.
  • the lid member includes a lid main body on which the outer peripheral side of the turning path is formed, and an inner peripheral side component on which the inner peripheral side of the turning path is formed.
  • a circulation path is composed of a load path, a return path, and a turning path.
  • a plurality of balls are arranged in the circulation path. When the moving body moves relative to the orbital member, a plurality of balls circulate in the circulation path.
  • the conventional motion guidance device has a structure in which the ball comes into contact with the edge of the ball rolling groove of the track member when the ball is transferred from the rolling surface on the inner peripheral side (inner peripheral side component) of the turning path to the track member. Is. Therefore, although this is not usually a problem, when the motion guide device is used in a high speed range, high stress is generated at the contact portion between the ball and the edge of the ball rolling groove, and indentations may be generated at the contact portion.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and when the ball is transferred from the rolling surface on the inner peripheral side of the turning path to the track member, the ball comes into contact with the edge of the ball rolling groove of the track member. It is an object of the present invention to provide an exercise guidance device capable of preventing the above.
  • one aspect of the present invention includes a track member having a ball rolling groove and a moving member that is movably assembled to the track member, and the moving member is the ball rolling.
  • a moving member main body having a load ball rolling groove facing the running groove and a return path substantially parallel to the load ball rolling groove, a load path between the ball rolling groove and the load ball rolling groove, and the above.
  • a motion guidance device in which a plurality of balls are arranged in a circulation path including the load path, the return path, and the circulation path including the cover member having a direction change path connected to the return path.
  • the motion guidance device In the cross-sectional view of the motion guide device perpendicular to the length direction of the track member, the radius of curvature of the ball rolling groove is R, and the distance from the center of the ball to the rolling surface on the inner peripheral side of the turning path is defined as When r is set, the motion guidance device is characterized in that R> r is set.
  • the rolling surface is arranged inside the extension line of the ball rolling groove, when the ball is transferred from the rolling surface to the track member, the ball comes into contact with the edge of the ball rolling groove of the track member. Can be prevented.
  • FIG. 3 (a) is a perspective view of a lid member
  • FIG. 3 (b) is an enlarged view of part b of FIG. 3 (a)
  • FIG. 3 (b) is an enlarged view of part b of FIG. 3 (a)
  • FIG. 8 (a) is a cross-sectional view of the motion guide device perpendicular to the length direction of the rail (FIG. 8 (a) shows the present embodiment, and FIG. 8 (b) shows the prior art). It is sectional drawing of the motion guide device of this embodiment perpendicular to the length direction of a rail.
  • the motion guidance device of the present invention can be embodied in various forms, and is not limited to the embodiments described in the present specification.
  • the present embodiment is provided with the intention of allowing a person skilled in the art to fully understand the scope of the invention by adequately disclosing the specification.
  • FIG. 1 shows an external perspective view (including a partial cross-sectional view) of the motion guidance device 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the motion guidance device 1 is arranged on a horizontal plane, and the configuration of the motion guidance device 1 is configured using the directions when the motion guidance device 1 is viewed from the front, that is, the vertical, horizontal, and front-back directions of FIG. explain.
  • the arrangement of the motion guidance device 1 is not limited to this.
  • the motion guidance device 1 includes a rail 2 as a track member and a block 3 as a moving member that is relatively movablely assembled to the rail 2.
  • the movement of the block 3 with respect to the rail 2 is relative, and the block 3 may move or the rail 2 may move.
  • Rail 2 extends in a straight line.
  • a through hole 2b for a bolt for attaching the rail 2 to the base is formed on the upper surface of the rail 2.
  • Four ball rolling grooves 2a extending in the length direction of the rail 2 are formed on the left and right sides of the rail 2.
  • a pair of projecting portions 20 projecting in the left-right direction are formed on the upper portion of the rail 2, and two ball rolling grooves 2a are formed above and below each projecting portion 20.
  • the cross-sectional shape of the ball rolling groove 2a is a circular arc or a Gothic arch.
  • the rail 2 may extend in a curved shape.
  • the number and arrangement of the ball rolling grooves 2a can be appropriately changed depending on the application of the motion guidance device 1.
  • the block 3 has an inverted U shape when viewed from the front, and is assembled so as to straddle the rail 2.
  • the block 3 includes a block main body 4 as a moving member main body, and a pair of lid members 5a and 5b attached to both end faces of the block main body 4 in the moving direction.
  • a load ball rolling groove 4a facing the ball rolling groove 2a of the rail 2 is formed, and a return path 12 parallel to the load ball rolling groove 4a is formed.
  • the cross-sectional shape of the load ball rolling groove 4a is a circular arc or a Gothic arch.
  • Reference numeral 4c is a screw hole for attaching a movable body such as a table to the block main body 4, and 6a and 6b are sealing members.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the circulation path.
  • the circulation path is composed of a load path 11, a return path 12, a load path 11, and a U-shaped turning path 13 connected to the load path 11 and the return path 12.
  • a plurality of balls 7 are arranged in the circulation path.
  • the load path 11 is formed between the ball rolling groove 2a and the load ball rolling groove 4a.
  • the return path 12 is formed in the block body 4.
  • the turning path 13 is formed in the lid members 5a and 5b.
  • the inner diameters of the return path 12 and the turning path 13 are slightly larger than the diameter of the ball 7. In the return path 12 and the turning path 13, the ball 7 is in a no-load state.
  • FIGS. 3 and 4 show perspective views of the lid member 5a as seen from the block body 4 side.
  • the viewing direction of the lid member 5a is changed for easy understanding.
  • four turning paths 13 are formed in the lid member 5a. 13a is one end of the turning path 13 connected to the load path 11, and 13b is the other end of the turning path 13 connected to the return path 12.
  • the lid member 5a and the lid member 5b (see FIG. 1) have the same shape.
  • the lid member 5a includes a lid main body 8 on which the outer peripheral side of the turning path 13 is formed, and inner peripheral side parts 9a and 9b on which the inner peripheral side of the turning path 13 is formed.
  • the lid main body 8 has an inverted U shape when viewed from the front like the block main body 4 of the block 3.
  • the inner peripheral side parts 9a and 9b are fitted into the recesses of the left and right sleeve portions 8-1 of the lid main body 8.
  • FIG. 5 shows a perspective view of the inner peripheral side component 9a.
  • the inner peripheral side component 9a is formed with the inner peripheral side of the two upper and lower turning paths 13.
  • the inner peripheral side of the direction change path 13 is formed in an arc shape in cross section, and is formed in an inverted U shape as a whole.
  • a rolling surface 21 made of a flat surface is formed in a portion close to the ball rolling groove 2a (see FIG. 3B).
  • the inner peripheral side component 9a is vertically symmetrical.
  • a turning surface 21 is also formed at the end portion 13a of the lower turning path 13 on the load path 11 side.
  • the inner peripheral side component 9a and the inner peripheral side component 9b are symmetrical.
  • the inner peripheral side component 9b is also formed with a rolling surface 21 similar to the inner peripheral side component 9a.
  • FIG. 3 (b) is an enlarged view of part b of FIG. 3 (a).
  • 2 is a rail
  • 2a is a ball rolling groove
  • 8 is a lid main body
  • 9a is an inner peripheral side component
  • 21 is a rolling surface.
  • the ball 7 enters the load path 11 from the turning path 13
  • the ball 7 transfers from the rolling surface 21 of the inner peripheral side component 9a to the ball rolling groove 2a of the rail 2.
  • the ball 7 comes into contact with the contact portion 8a (see also FIG. 4) of the lid main body 8 and is guided to the rolling surface 21 side by the contact portion 8a.
  • a wedge-shaped scooping portion may be provided on the lid main body 8 within the width of the ball rolling groove 2a, and the ball 7 may be scooped up by the scooping portion.
  • the edge 22 is the edge of the ball rolling groove 2a.
  • the ball rolling groove 2a is formed on a concave curved surface having an arcuate cross section up to its edge 22.
  • a convex curved surface 23 having an arcuate cross section continuous with the edge 22 is formed.
  • An inclined surface 24 is formed on the outside of the convex curved surface 23 (lower side of FIG. 3B).
  • FIG. 6 is a diagram (cross-sectional view of the rail 2 and the block body 4) showing the contact angle lines L1 and L2 of the motion guide device 1.
  • the contact angle lines L1 and L2 represent the directions in which the motion guide device 1 can load a load.
  • the contact angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are angles formed by the contact angle lines L1 and L2 and the horizontal line H.
  • the contact angles ⁇ 1 and ⁇ 2 can be appropriately changed according to the application of the motion guidance device 1.
  • the direction of the direction change path 13 is different from the direction of the contact angle lines L1 and L2. This is to reduce the vertical dimension of the block body 4.
  • the directions of the contact angle lines L1 and L2 may be aligned with the direction of the turning path 13.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view of the motion guide device 1 perpendicular to the length direction of the rail 2 (cross-sectional view of the motion guide device 1 at the boundary X (see FIG. 2) between the block body 4 and the lid member 5a).
  • 2 is a rail
  • 2a is a ball rolling groove
  • 9a is an inner peripheral side component
  • 21 is a rolling surface.
  • R> r When the radius of curvature of the ball rolling groove 2a is R and the distance from the ball center O to the rolling surface 21 of the inner peripheral side component 9a is r, R> r is set.
  • R> r means that the rolling surface 21 exists inside the extension line 2a1 of the ball rolling groove 2a. This is to prevent the ball from coming into contact with the edge 22 of the ball rolling groove 2a.
  • FIG. 8A shows the present embodiment set to R> r
  • FIG. 8B shows the prior art set to R ⁇ r.
  • the rolling surface 21 is located outside the extension line 2a1 of the ball rolling groove 2a (lower side of FIG. 8B). exist. Therefore, when the ball 7 is transferred from the rolling surface 21 to the ball rolling groove 2a, the ball 7 comes into contact with the edge 22 of the ball rolling groove 2a. At this time, the ball 7 is supported by the contact point 31 and the edge 22 of the rolling surface 21.
  • FIG. 8A in this embodiment, since R> r is set, the rolling surface 21 exists inside the extension line 2a1 of the ball rolling groove 2a.
  • the rolling surface 21 existing inside is shown by diagonal lines.
  • the ball 7 is transferred from the rolling surface 21 to the ball rolling groove 2a, the ball 7 is supported by the contact point 31 on the rolling surface 21 and the contact point 32 on the ball rolling groove 2a, so that the ball rolling groove 2a It is possible to prevent the ball from coming into contact with the edge 22 of the ball.
  • the ball center O is the center O of the ball 7 in the unloaded state in contact with the ball rolling groove 2a, and is on the contact angle line L1. Since the radius of curvature R of the ball rolling groove 2a is often set to 51 to 53% of the diameter of the ball 7, the curvature center C and the ball center O of the ball rolling groove 2a are slightly deviated from each other. FIG. 7 exaggerates this deviation.
  • FIG. 9 shows a cross-sectional view of the motion guide device 1 perpendicular to the length direction of the rail 2 as in FIG. 7.
  • 2 is a rail
  • 2a is a ball rolling groove
  • 9a is an inner peripheral side component
  • 21 is a rolling surface.
  • the angle formed by the straight line L3 connecting the center of curvature C of the ball rolling groove 2a and the edge 22 of the ball rolling groove 2a and the vertical straight line V is ⁇ , and the inner circumference is set.
  • ⁇ > ⁇ is set. This is to secure the clearance between the ball 7 at the nominal position and the rolling surface 21.
  • the inner peripheral side component 9a is often a molded resin product, and dimensional errors inevitably occur. By setting ⁇ > ⁇ and ensuring this clearance, the dimensional error of the inner peripheral side component 9a can be tolerated.
  • FIG. 9 shows a state in which the ball 7 moves from the nominal position to the vicinity of the edge 22 of the ball rolling groove 2a while in contact with the ball rolling groove 2a.
  • the nominal position is the position when the center O of the ball is on the contact angle line L1 (see FIG. 7).
  • R> r when R> r is set, the ball 7 contacts the rolling surface 21 before the ball 7 moves from the nominal position to the edge 22 of the ball rolling groove 2a (to the right of FIG. 9). do.
  • the ball 7 moves from the front of the edge 22 of the ball rolling groove 2a to the nominal position (to the left in FIG. 9), a clearance is generated between the ball 7 and the rolling surface 21.
  • the reason for setting ⁇ > ⁇ and increasing the angle of ⁇ is to secure this clearance.
  • the present invention is not limited to being embodied in the present embodiment, and can be embodied in other embodiments without changing the gist of the present invention.
  • the inner peripheral side of the turning path is formed on the inner peripheral side component, but it can also be formed on the lid main body.

Abstract

方向転換路の内周側（内周側部品）の転走面から軌道部材にボールが乗り移る際、ボールが軌道部材のボール転走溝の縁に接触するのを防止できる運動案内装置を提供する。 運動案内装置は、ボール転走溝（２ａ）を有する軌道部材（２）と、軌道部材（２）に相対移動可能に組み付けられる移動部材と、を備える。移動部材は、ボール転走溝（２ａ）に対向する負荷ボール転走溝と負荷ボール転走溝に略平行な戻し路を有する移動部材本体と、方向転換路を有する蓋部材と、を含む。軌道部材（２）の長さ方向と直角な運動案内装置の断面視において、ボール転走溝（２ａ）の曲率半径をＲとし、ボール中心（Ｏ）から方向転換路の内周側（内周側部品（９ａ））の転走面（２１）までの距離をｒとするとき、Ｒ＞ｒに設定する。

Description

運動案内装置
　本発明は、テーブル等の可動体の運動を案内する運動案内装置に関する。
　テーブル等の可動体の運動（直線運動又は曲線運動）を案内する運動案内装置が知られている（例えば特許文献１参照）。運動案内装置は、軌道部材と、軌道部材に相対移動可能に組み付けられる移動部材と、を備える。テーブル等の可動体は、移動部材に取り付けられる。軌道部材と移動部材との間には、転がり運動可能に複数のボールが介在する。ボールの転がり運動を利用して可動体の運動を案内することで、可動体を高精度にかつ高剛性で案内することができる。
　軌道部材には、ボール転走溝が形成される。移動部材は、移動部材本体と、蓋部材と、を備える。移動部材本体には、ボール転走溝に対向する負荷ボール転走溝と負荷ボール転走溝に略平行な戻し路が形成される。蓋部材には、ボール転走溝と負荷ボール転走溝との間の負荷路と戻し路に接続される方向転換路が形成される。蓋部材は、方向転換路の外周側が形成される蓋本体と、方向転換路の内周側が形成される内周側部品と、を備える。負荷路、戻し路、及び方向転換路によって循環路が構成される。循環路には、複数のボールが配列される。軌道部材に対して移動体が相対移動する際、複数のボールが循環路を循環する。
特開２００４－６８８８０号公報
　しかしながら、従来の運動案内装置は、方向転換路の内周側（内周側部品）の転走面から軌道部材にボールが乗り移る際、ボールが軌道部材のボール転走溝の縁に接触する構造である。このため、通常は問題にならないが、運動案内装置を高速域で使用すると、ボールとボール転走溝の縁との接触部に高い応力が発生し、接触部に圧痕が発生することがある。
　本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、方向転換路の内周側の転走面から軌道部材にボールが乗り移る際、ボールが軌道部材のボール転走溝の縁に接触するのを防止できる運動案内装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の一態様は、ボール転走溝を有する軌道部材と、前記軌道部材に相対移動可能に組み付けられる移動部材と、を備え、前記移動部材は、前記ボール転走溝に対向する負荷ボール転走溝と前記負荷ボール転走溝に略平行な戻し路を有する移動部材本体と、前記ボール転走溝と前記負荷ボール転走溝との間の負荷路と前記戻し路に接続される方向転換路を有する蓋部材と、を含み、前記負荷路、前記戻し路、及び前記方向転換路によって構成される循環路に複数のボールが配列される運動案内装置において、前記軌道部材の長さ方向と直角な前記運動案内装置の断面視において、前記ボール転走溝の曲率半径をＲとし、ボール中心から前記方向転換路の内周側の転走面までの距離をｒとするとき、Ｒ＞ｒに設定することを特徴とする運動案内装置である。
　本発明によれば、ボール転走溝の延長線の内側に転走面が配置されるので、転走面から軌道部材にボールが乗り移る際、ボールが軌道部材のボール転走溝の縁に接触するのを防止できる。
本発明の一実施形態の運動案内装置の外観斜視図（一部断面図を含む）である。 本実施形態の運動案内装置の循環路の断面図である。 本実施形態の運動案内装置の蓋部材の斜視図である（図３（ａ）は蓋部材の斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のｂ部拡大図である）。 本実施形態の運動案内装置の蓋部材の斜視図である（図３とは見る方向を変えている）。 本実施形態の運動案内装置の内周側部品の斜視図である。 本実施形態の運動案内装置の接触角線を示す図である。 本実施形態の運動案内装置の、レールの長さ方向に直角な断面図である。 運動案内装置の、レールの長さ方向に直角な断面図である（図８（ａ）は本実施形態を示し、図８（ｂ）は従来技術を示す）。 本実施形態の運動案内装置の、レールの長さ方向に直角な断面図である。
　以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態の運動案内装置を説明する。ただし、本発明の運動案内装置は種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
　図１は、本発明の一実施形態の運動案内装置１の外観斜視図（一部断面図を含む）を示す。なお、以下では、説明の便宜上、運動案内装置１を水平面に配置し、運動案内装置１を正面視したときの方向、すなわち図１の上下、左右、前後を用いて運動案内装置１の構成を説明する。もちろん、運動案内装置１の配置はこれに限られるものではない。
　図１に示すように、運動案内装置１は、軌道部材としてのレール２と、レール２に相対移動可能に組み付けられる移動部材としてのブロック３と、を備える。レール２に対するブロック３の移動は相対的なものであり、ブロック３が移動してもよいし、レール２が移動してもよい。
　レール２は、直線状に延びる。レール２の上面には、レール２をベースに取り付けるためのボルトの通し穴２ｂが形成される。レール２の左右には、レール２の長さ方向に延びる４条のボール転走溝２ａが形成される。この実施形態では、レール２の上部に左右方向に突出する一対の突出部２０が形成されていて、各突出部２０の上下に２条のボール転走溝２ａが形成される。ボール転走溝２ａの断面形状は、サーキュラーアーク又はゴシックアーチである。なお、レール２は曲線状に延びていてもよい。ボール転走溝２ａの数、配置は、運動案内装置１の用途によって適宜変更することができる。
　ブロック３は、正面視で逆Ｕ字状であり、レール２に跨るように組み付けられる。ブロック３は、移動部材本体としてのブロック本体４と、ブロック本体４の移動方向の両端面に取り付けられる一対の蓋部材５ａ，５ｂと、を備える。ブロック本体４には、レール２のボール転走溝２ａに対向する負荷ボール転走溝４ａが形成されると共に、負荷ボール転走溝４ａと平行な戻し路１２が形成される。負荷ボール転走溝４ａの断面形状は、サーキュラーアーク又はゴシックアーチである。４ｃはテーブル等の可動体をブロック本体４に取り付けるためのねじ穴であり、６ａ，６ｂはシール部材である。
　図２は、循環路の断面図を示す。循環路は、負荷路１１、戻し路１２、負荷路１１と戻し路１２に接続されるＵ字状の方向転換路１３によって構成される。循環路には、複数のボール７が配列される。レール２に対してブロック３が相対移動する際、ボール７が循環路を循環する。負荷路１１は、ボール転走溝２ａと負荷ボール転走溝４ａとの間に形成される。負荷路１１では、ボール７が負荷状態にあり、予圧、可動体の荷重等を受ける。戻し路１２は、ブロック本体４に形成される。方向転換路１３は、蓋部材５ａ，５ｂに形成される。戻し路１２、方向転換路１３の内径は、ボール７の直径よりも僅かに大きい。戻し路１２、方向転換路１３では、ボール７は無負荷状態にある。
　図３及び図４は、ブロック本体４側から見た蓋部材５ａの斜視図を示す。図３と図４では、わかり易く示すために蓋部材５ａを見る方向を変えている。図３に示すように、蓋部材５ａには、４つの方向転換路１３が形成される。１３ａは負荷路１１に接続される方向転換路１３の一端部であり、１３ｂは戻し路１２に接続される方向転換路１３の他端部である。蓋部材５ａと蓋部材５ｂ（図１参照）は同一形状である。
　蓋部材５ａは、方向転換路１３の外周側が形成される蓋本体８と、方向転換路１３の内周側が形成される内周側部品９ａ，９ｂと、を備える。蓋本体８は、ブロック３のブロック本体４と同様に正面視で逆Ｕ字状である。内周側部品９ａ，９ｂは、蓋本体８の左右の袖部８－１の凹部に嵌められる。
　図５は、内周側部品９ａの斜視図を示す。内周側部品９ａには、上下２つの方向転換路１３の内周側が形成される。方向転換路１３の内周側は、断面円弧状に形成されると共に、全体が逆Ｕ字状に形成される。上側の方向転換路１３の負荷路１１側の端部１３ａには、ボール転走溝２ａに近接する部分（図３（ｂ）参照）に、平面からなる転走面２１が形成される。内周側部品９ａは、上下対称である。下側の方向転換路１３の負荷路１１側の端部１３ａにも、転走面２１が形成される。内周側部品９ａと内周側部品９ｂ（図３（ａ）参照）とは、左右対称である。内周側部品９ｂにも、内周側部品９ａと同様な転走面２１が形成される。
　図３（ｂ）は、図３（ａ）のｂ部拡大図である。２がレール、２ａがボール転走溝、８が蓋本体、９ａが内周側部品、２１が転走面である。方向転換路１３から負荷路１１にボール７が入る際、ボール７は内周側部品９ａの転走面２１からレール２のボール転走溝２ａに乗り移る。一方、負荷路１１から方向転換路１３にボール７が入る際、ボール７は、蓋本体８の接触部８ａ（図４も参照）に接触し、接触部８ａによって転走面２１側に誘導され、ボール転走溝２ａから転走面２１に乗り移る。なお、ボール転走溝２ａの幅内の蓋本体８に楔状の掬い部を設け、掬い部でボール７を掬い上げてもよい。
　２２はボール転走溝２ａの縁である。ボール転走溝２ａは、その縁２２まで断面円弧状の凹曲面に形成される。縁２２の外側（図３（ｂ）の下側）には、縁２２に連続する断面円弧状の凸曲面２３が形成される。凸曲面２３の外側（図３（ｂ）の下側）には、傾斜面２４が形成される。
　図６は、運動案内装置１の接触角線Ｌ１、Ｌ２を示す図（レール２とブロック本体４の断面図）である。接触角線Ｌ１，Ｌ２は、運動案内装置１が荷重を負荷できる方向を表す。接触角δ１，δ２は、接触角線Ｌ１，Ｌ２と水平線Ｈとのなす角度である。接触角δ１，δ２は、運動案内装置１の用途に合わせて適宜変更可能である。なお、方向転換路１３の方向は、接触角線Ｌ１，Ｌ２の方向と異なる。ブロック本体４の上下方向の寸法を小さくするためである。接触角線Ｌ１，Ｌ２の方向と方向転換路１３の方向とを一致させてもよい。
　図７は、レール２の長さ方向に直角な運動案内装置１の断面図（ブロック本体４と蓋部材５ａとの境界Ｘ（図２参照）における運動案内装置１の断面図）を示す。２がレール、２ａがボール転走溝、９ａが内周側部品、２１が転走面である。
　ボール転走溝２ａの曲率半径をＲとし、ボール中心Ｏから内周側部品９ａの転走面２１までの距離をｒとするとき、Ｒ＞ｒに設定される。ここで、Ｒ＞ｒは、ボール転走溝２ａの延長線２ａ１よりも内側に転走面２１が存在することを意味する。ボール転走溝２ａの縁２２にボールを接触させないためである。
　図８（ａ）は、Ｒ＞ｒに設定した本実施形態を示し、図８（ｂ）は、Ｒ＜ｒに設定した従来技術を示す。図８（ｂ）に示すように、従来技術では、Ｒ＜ｒに設定するので、ボール転走溝２ａの延長線２ａ１よりも外側（図８（ｂ）の下側）に転走面２１が存在する。このため、転走面２１からボール転走溝２ａにボール７が乗り移る際、ボール７がボール転走溝２ａの縁２２に接触する。このとき、ボール７は転走面２１の接触点３１と縁２２で支えられる。一方、図８（ａ）に示すように、本実施形態では、Ｒ＞ｒに設定するので、ボール転走溝２ａの延長線２ａ１よりも内側に転走面２１が存在する。内側に存在する転走面２１を斜線で示す。転走面２１からボール転走溝２ａにボール７が乗り移る際、ボール７が転走面２１上の接触点３１とボール転走溝２ａ上の接触点３２で支えられるので、ボール転走溝２ａの縁２２に接触するのを防止できる。
　なお、図７に示すように、ボール中心Ｏは、ボール転走溝２ａに接する無負荷状態のボール７の中心Ｏであり、接触角線Ｌ１上にある。ボール転走溝２ａの曲率半径Ｒは、ボール７の直径の５１～５３％に設定されることが多いので、ボール転走溝２ａの曲率中心Ｃとボール中心Ｏとは僅かにずれる。図７には、このずれを誇張して示している。
　図９は、図７と同様に、レール２の長さ方向に直角な運動案内装置１の断面図を示す。２がレール、２ａがボール転走溝、９ａが内周側部品、２１が転走面である。
　上記のＲ＞ｒの条件を満たした上で、ボール転走溝２ａの曲率中心Ｃとボール転走溝２ａの縁２２とを結ぶ直線Ｌ３と鉛直線Ｖとのなす角度をγとし、内周側部品９ａの転走面２１と水平線Ｈとのなす角度をθとするとき、θ＞γに設定される。ノミナルの位置にあるボール７と転走面２１とのクリアランスを確保するためである。内周側部品９ａは、樹脂の成型品であることが多く、不可避的に寸法誤差が発生する。θ＞γに設定し、このクリアランスを確保することで、内周側部品９ａの寸法誤差を許容することができる。
　これを詳述する。図９は、ボール７がボール転走溝２ａに接触しながらノミナルの位置からボール転走溝２ａの縁２２の近くまで移動した状態を示す。ノミナルの位置は、ボール中心Ｏが接触角線Ｌ１（図７参照）上にあるときの位置である。図９に示すように、Ｒ＞ｒに設定すると、ボール７がノミナルの位置からボール転走溝２ａの縁２２に（図９の右に）移動する前にボール７が転走面２１に接触する。逆に、ボール７がボール転走溝２ａの縁２２の手前からノミナルの位置に（図９の左に）移動すると、ボール７と転走面２１との間にクリアランスが発生する。θ＞γに設定し、θの角度を大きくするのは、このクリアランスを確保するためである。
　これに対し、θ＜γに設定する（転走面２１を水平又は水平近くにする）と、ボール７がボール転走溝２ａの縁２２の手前からノミナルの位置に（図９の左に）移動しても、ボール７と転走面２１とのクリアランスを確保することができない。転走面２１を水平又は水平近くにすると、転走面２１がボール７の最下点の近傍に存在するので、ボール７が図９の左に移動しても、クリアランスは略変わらないからである。この場合、内周側部品９ａに寸法誤差が発生すると、ボール７と転走面２１とが干渉し、ボール７が循環できなくなるおそれがある。
　以上に本実施形態の構成を説明した。ただし、本発明は、本実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態に具現化できる。例えば、本実施形態では、方向転換路の内周側を内周側部品に形成しているが、蓋本体に形成することもできる。
　本明細書は、２０２０年５月２０日出願の特願２０２０－０８７９００に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
１…運動案内装置、２…レール（軌道部材）、２ａ…ボール転走溝、３…ブロック（移動部材）、４…ブロック本体（移動部材本体）、４ａ…負荷ボール転走溝、５ａ，５ｂ…蓋部材、７…ボール、８…蓋本体、９ａ，９ｂ…内周側部品（方向転換路の内周側）、１１…負荷路、１２…戻し路、１３…方向転換路、２１…転走面、２２…ボール転走溝の縁、Ｏ…ボール中心、Ｃ…ボール転走溝の曲率中心、Ｌ３…ボール転走溝の曲率中心とボール転走溝の縁とを結ぶ直線、Ｖ…鉛直線、Ｈ…水平線

Claims (3)

  1. 　ボール転走溝を有する軌道部材と、
    　前記軌道部材に相対移動可能に組み付けられる移動部材と、を備え、
    　前記移動部材は、
    　前記ボール転走溝に対向する負荷ボール転走溝と前記負荷ボール転走溝に略平行な戻し路を有する移動部材本体と、
    　前記ボール転走溝と前記負荷ボール転走溝との間の負荷路と前記戻し路に接続される方向転換路を有する蓋部材と、を含み、
    　前記負荷路、前記戻し路、及び前記方向転換路によって構成される循環路に複数のボールが配列される運動案内装置において、
    　前記軌道部材の長さ方向と直角な前記運動案内装置の断面視において、
    　前記ボール転走溝の曲率半径をＲとし、ボール中心から前記方向転換路の内周側の転走面までの距離をｒとするとき、Ｒ＞ｒに設定することを特徴とする運動案内装置。
  2. 　前記ボール転走溝の曲率中心と前記ボール転走溝の縁とを結ぶ直線と鉛直線とのなす角度をγとし、前記転走面と水平線とのなす角度をθとするとき、θ＞γに設定することを特徴とする請求項１に記載の運動案内装置。
  3. 　前記蓋部材は、前記方向転換路の外周側が形成される蓋本体と、前記方向転換路の内周側が形成される内周側部品と、を備え、
    　前記方向転換路の内周側の前記転走面が前記内周側部品に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の運動案内装置。
PCT/JP2021/011892 2020-05-20 2021-03-23 運動案内装置 WO2021235075A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/925,496 US20230184291A1 (en) 2020-05-20 2021-03-23 Motion guide apparatus
CN202180036879.3A CN115667740A (zh) 2020-05-20 2021-03-23 运动引导装置
KR1020227043081A KR20230011973A (ko) 2020-05-20 2021-03-23 운동 안내 장치
DE112021002855.3T DE112021002855T5 (de) 2020-05-20 2021-03-23 Bewegungsführungsvorrichtung

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-087900 2020-05-20
JP2020087900A JP7471912B2 (ja) 2020-05-20 2020-05-20 運動案内装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021235075A1 true WO2021235075A1 (ja) 2021-11-25

Family

ID=78606204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/011892 WO2021235075A1 (ja) 2020-05-20 2021-03-23 運動案内装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230184291A1 (ja)
JP (1) JP7471912B2 (ja)
KR (1) KR20230011973A (ja)
CN (1) CN115667740A (ja)
DE (1) DE112021002855T5 (ja)
TW (1) TW202206715A (ja)
WO (1) WO2021235075A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024009925A1 (ja) * 2022-07-07 2024-01-11 Thk株式会社 運動案内装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016014456A (ja) * 2014-07-03 2016-01-28 日本精工株式会社 直動案内装置
JP2019044963A (ja) * 2017-08-29 2019-03-22 Thk株式会社 運動案内装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004068880A (ja) 2002-08-05 2004-03-04 Nsk Ltd 直動装置
JP6735010B2 (ja) 2018-11-22 2020-08-05 广州欧享科技有限公司 省エネ型の電気回路電源オン・オフ装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016014456A (ja) * 2014-07-03 2016-01-28 日本精工株式会社 直動案内装置
JP2019044963A (ja) * 2017-08-29 2019-03-22 Thk株式会社 運動案内装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024009925A1 (ja) * 2022-07-07 2024-01-11 Thk株式会社 運動案内装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021181813A (ja) 2021-11-25
CN115667740A (zh) 2023-01-31
KR20230011973A (ko) 2023-01-25
TW202206715A (zh) 2022-02-16
JP7471912B2 (ja) 2024-04-22
DE112021002855T5 (de) 2023-03-02
US20230184291A1 (en) 2023-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7159481B2 (en) Ball screw device and linear motion device
US7014364B2 (en) Linear guide bearing apparatus
US20070009188A1 (en) Linear guide apparatus
US9568078B2 (en) Screw device
JP4853254B2 (ja) 直動案内装置
WO2021235075A1 (ja) 運動案内装置
US6676295B2 (en) Linear guide bearing
US20090151493A1 (en) Rolling-element screw device and method of assembling the same
US4553794A (en) Linear slide roller bearing unit
US4515416A (en) Linear slide bearing
US7465093B2 (en) Linear guide apparatus
US4505521A (en) Linear slide roller bearing unit
JP6668652B2 (ja) 直動案内装置、直動案内装置用エンドキャップ
GB2142098A (en) Linear bearing
JP6981746B2 (ja) 直動案内ユニット
US6435720B1 (en) Linear guide device
WO2020209001A1 (ja) 運動案内装置
US4518206A (en) Linear slide roller bearing unit
JP6083146B2 (ja) ボールねじ用デフレクタ及びデフレクタ式ボールねじ
JPS61241526A (ja) リニアガイド装置
JP2020204387A (ja) 運動案内装置
JP7474199B2 (ja) 運動案内装置
WO2024009925A1 (ja) 運動案内装置
JP2005163909A (ja) 直動案内軸受装置
JP2003314657A (ja) 保持ピースおよびこれを備えた直動装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21808563

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20227043081

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21808563

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1