JPH0364948B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】

この発明は、走行台をある範囲について直線的
に送る装置の中で、この走行台を案内レールに沿
つて直線的に案内する機構、つまり走行台の案内
機構に関するものである。

【従来技術とその問題点】

一般的に、走行台を案内レールに沿つて直線的
に案内する機構においては、案内する方向、つま
り送り方向以外の走行台の遊びが極めて厳重に抑
制されるのが普通である。また、送るときの負荷
をできるだけ軽くすることが要求される。とくに
磁気デイスク装置に用いられる場合には、磁気ヘ
ツドを搭載した走行台の案内機構に要求される送
り方向以外の遊びと送りに要する負荷、ないしは
磁気ヘツドを含めた走行台の質量は、極めて厳し
い制限を受ける。 磁気デイスク装置の中で用いられている案内機
構の従来例について、第６図を参照しながら説明
する。第６図ａは従来例の平面図を、同ｂはその
正面図を、同ｃはその側面図をそれぞれ示す。 １はステツプモータ、２はキヤプスタンでステ
ツプモータ１の軸に取り付けられている。スチー
ルベルト３が前記キヤプスタン２に１巻され、同
時にずれないように１箇所でピンないしねじで止
められる。一方、図示していない磁気ヘツドを搭
載した走行台４は、後述するように２個の平行に
配置された、円形断面の案内レール１０Ａ，１０
Ｂの軸方向に沿つて案内されている。走行台４の
送りは、該走行台４のスチールベルト取付部４
Ａ，４Ｂに前記スチールベルト３の両端部を固定
し、ステツプモータ１の回転によつておこなう。
走行台４の片側の面に配置した、三角形の各頂点
に相当する位置A1、A2、Ｂに軸１４を圧入固定
し、この軸１４の他方の端部に図示してないラジ
アル玉軸受６の内輪を圧入し、このラジアル玉軸
受６の外輪にＶ溝付車輪７を圧入する。前記位置
A1、A2、を結ぶ方向は、前記スチールベルト３
の両端部がステツプモータ１の回転によつて移動
する方向と平行にとつてある。前記Ｖ溝付車輪７
の溝面に接触して前記案内レール１０Ａ，１０Ｂ
が配置される。そして、このとき案内レール１０
Ａ，１０Ｂの一方の案内レール１０Ａは両端にお
いて固定保持されるが、他方の案内レール１０Ｂ
には模型図式に示したスプリング８によつて、あ
る予荷重が案内レール１０Ａに向い、かつ該案内
レール１０Ａの軸方向に直角に与えられている。
前記予荷重は、前記Ｖ溝付車輪７の中心部に圧入
されているラジアル玉軸受６の、内、外輪の間に
ある遊びのうちラジアル方向のものを除去する働
きをもつものである。また、走行台４にはラジア
ル玉軸受１３が取付金具１１、軸１２によつて設
けられている。すなわち、前記取付金具１１は、
ほぼ直角に曲げられたもので、その一方の面で走
行台４の表面にねじ締めにより固定され、他方の
面の端部にこの面に直交して軸１２が固着され、
この軸１２の端部に前記ラジアル玉軸受１３が圧
入されている。また、取付金具１１は、ラジアル
玉軸受１３の半径方向にばね性をもつている。前
記ラジアル玉軸受１３は案内レール１０Ａを下方
から支持するかたちで配置され、上述した取付金
具１１のばね作用により、前記案内レール１０Ａ
に上向きの力を与える。したがつて、ラジアル玉
軸受１３には前記の上向きの力の反力が作用する
ことになり、この反力によつて、ラジアル玉軸受
１３のラジアル方向の遊びを除去する。また、前
記のラジアル玉軸受１３から案内レール１０Ａに
働く上向きの力によつて、案内レール１０Ａ，１
０Ｂは、その接触点においてＶ溝付車輪７に垂直
方向に分力をもつ力を加える。この力によつて、
前記ラジアル玉軸受６の内、外輪の間にある遊び
のうちのスラスト方向のものが除去されることに
なる。 以上のように、従来例による走行台４の案内構
造においては、その転動部分であるラジアル玉軸
受６の内、外輪の間にあるスラスト方向の遊びを
除去するために、ラジアル玉軸受１３を用いて、
スラスト方向に分力をもつ、ある力を与える必要
がある。このことは、単に追加部品による購入費
増のみならず組立て調整のための工数増につなが
る。さらに、とくに磁気デイスク装置の場合に
は、走行台の質量が増すことによつて高速アクセ
スという磁気デイスク装置の基本機能にたいする
障害となる欠点がある。

【発明の目的】

この発明の目的は、以上のような従来例のもつ
欠点を除去し、走行台の案内系を、より簡単な構
造によつて遊びのないものにし、同時に走行台質
量の軽量化をはかることにある。

【発明の要点】

上述の目的を達成するための本発明の要点はつ
ぎのようである。 中心部にラジアル玉軸受を嵌挿し、外周にＶ溝
を有する３個の車輪を、三角形の各頂点位置にそ
の中心を一致させ、かつ該三角形の面にそのすべ
ての車輪面を一致させて配置する。この３個の車
輪のうちの２個のもののＶ溝に共通に接触する、
円柱状の第１案内レールを設置する。そして、第
３の車輪をその軸方向に、つまり前記三角形の面
に直角方向にある距離だけ平行移動する。この第
３の車輪のＶ溝に接触し、かつ前記第１案内レー
ルに平行な円柱状の第２案内レールを設置する。
上述の３個の車輪の中心部に嵌挿したラジアル玉
軸受の内輪にそれぞれ車軸を嵌挿し、この車軸の
端部を走行台に固着する。さて、前記第１案内レ
ールはその両端で固定され、前記第２案内レール
はその両端で、第１案内レールに平行にかつ最初
に想定した三角形の面にも平行に移動可能なよう
に支持されている。そして、この第２の案内レー
ルの両端部には上述の移動可能な方向で第１案内
レールに接近する向きの力（以下これを予荷重と
呼ぶことにする）が常時加えられている。 したがつて、前記走行台は、該走行台に取り付
けられた３個の車輪のＶ溝に作用する、第１およ
び第２案内レールからの力によつて平衡する。こ
のことから、走行台に作用する重力を無視すれ
ば、前記の第１および第２案内レールから前記走
行台に作用する力は、第１および第２案内レール
の中心を結ぶ方向でそれぞれ向い合う同じ大きさ
の力であると考えられる。この力によつて、前記
車輪の中心部に嵌挿さたラジアル玉軸受はモーメ
ントを受け、その内輪と外輪との間に存在する遊
びは除去されることになる。 上述した作用力の関係は、次項の実施例の説明
において具体的に述べる。

【発明の実施例】

この発明の１実施例について、第１図ないし第
３図を参照しながら説明する。 第１図において、ａはこの実施例の平面図を、
ｂはその側面図を示している。４は走行台で、磁
気デイスク装置の場合にはこれに磁気ヘツドが搭
載される。この走行台４上の位置A1、A2、Ｂに
車軸５が固着され、この車軸５の他の端部にラジ
アル玉軸受６の内輪が嵌挿され、かつこのラジア
ル玉軸受６の外輪に、その外周にＶ溝を有する車
輪７が嵌挿される。 なお、すべての車軸５、ラジアル玉軸受６、車
軸７は、それぞれ同じであり、車軸５の方向はす
べて同じで、かつ位置A1、A2に取り付けられた
車輪７は同一平面上にある。また第１図ａにおい
て、A1・Ｂ＝A2・Ｂであるとする。このＶ溝に
後述の案内レールが接触して設置される。すなわ
ち、第１案内レール１０Ａは位置A1、A2に固着
された２個の車輪７のＶ溝に、第２案内レール１
０Ｂは前記第１案内レールに平行で、かつ位置Ｂ
に固着された車輪７のＶ溝にそれぞれ接触してい
る。そして、前記第１案内レールはその両端で固
定されている。第２案内レールはその両端におい
て、第２案内レールに接触している車輪７の面に
平行にかつ第１案内レールにも平行に移動可能な
ように支持されている。そして、この第２案内レ
ールの両端部にスプリング８によつてある力、こ
れを予荷重という、が常時加えられている。 この実施例の主要な構成は上述の通りである
が、つぎに各構成要素にどのように力が作用し、
その力がどのような働きをするかについて第２図
を参照しながら詳細に説明する。 第２図ａは、第１案内レール１０Ａと第２案内
レール１０Ｂに作用する外力について、第２図ｂ
は、走行台４と車軸５、ラジアル玉軸受６、車輪
７のなす系にたいし、第１案内レール１０Ａに接
触している車輪７と第２案内レール１０Ｂに接触
している車輪７とから作用する外力について、そ
れぞれ説明するためのものである。 第２図ａは前記実施例の側面図に相当するもの
である。まず第２案内レール１０Ｂに作用する外
力を考えてみる。この第２案内レールには上述し
たようにスプリング８による力、すなわち予荷重
Ｐが水平方向に作用している。なお、スプリング
８による力は第２案内レール１０Ｂの両端に作用
しているので、その合力をこの予荷重Ｐは示して
いる。第２案内レール１０Ｂの両端において上下
方向に移動しないように支持されているので、こ
の支持面からの力をＮとする。なお、前記支持面
はなめらかな面であり、第２案内レール１０Ｂの
自重は無視できるものとする。また、第２案内レ
ール１０Ｂにはこれと接触している車輪７Ｂから
の力Ｑが作用している。このＱの作用線は、後に
述べるように第１案内レール１０Ａの中心Oaと
第２案内レール１０Ｂの中心Obを結ぶ線である。
したがつて、上記３つの力、Ｐ、Ｎ、Ｑが平衡し
ていることを条件にＱ、Ｎを求めることができ
る。なお、θはOa・Obが水平方向となす角度で
ある。 水平方向について、Ｑ cosθ＝Ｐ 垂直方向について、Ｑ sinθ＝Ｎ したがつて、Ｑ＝Ｐ／cosθ、Ｎ＝Ｐ tanθ つぎに、第１案内レール１０Ａに作用する外力
を考えてみる。 すなわち、第１案内レール１０Ａがその両端の
支持部から受ける力の合力の水平方向、垂直方向
の分力をそれぞれPa、Naとすると、走行台４の
系が平衡する条件からこれの力の作用線は、第１
図の線分Ａ１・Ａ２を垂直に２等分する面が第１
案内レール１０Ａの中心軸を切る点、Oaを通る。
つまり、Ｐの作用線と一致する。また、第１案内
レール１０Ａが位置A1、A2にある２個の車輪７
Ａから受ける合力をQaとすると、このQaも上記
のOaを通る。したがつて、 水平方向について、Qa cosθ＝Pa 垂直方向について、Qa sinθ＝Na 一方、走行台４、車軸５、ラジアル玉軸受６、
車軸７からなる系に作用する外力は、第２図ｂに
示すように第１案内レール１０Ａから車輪７Ａに
作用する力の合力、Qaと第２案内レール１０Ｂ
から車輪７Ｂに作用する力、Ｑとの２つである。
ここで、走行台４の系は平衡しているわけである
から、QaとＱは大きさが等しく、かつ方向が、
第１案内レール１０Ａの中心Oaと第２案内レー
ル１０Ｂの中心Obとを結ぶ線に一致していなけ
ればならない。そうでなければ走行台４の系の平
衡はあり得ないからである。すなわち、Qa＝Ｑ
である。以下、同様に第２図ａによつて、Pa＝
Ｐ、Na＝Ｎである。 上述の説明でのQa＝Ｑの力を第１図の位置
A1、A2にある２個の車輪７に分解すると、それ
ぞれ上記のＱの値の半分になる。 また、上述の説明では第３図ａのように、
A1・Ｂ＝A2・Ｂの場合であつたが、A1・Ｂ≠
A2・Ｂの場合にはどうなるであろうか。なお、
第３図は第１図ａを模型図式にあらわしたもので
ある。これについて第３図ｂによつて説明する。
同図において、位置A1、A2の間隔を位置Ｂから
の垂線で分割したときｍ、ｎであつたとすると、
走行台４の系が受ける水平方向の力についての平
衡条件から、位置A1における車輪７Ａ１と位置
A2における車輪７Ａ２とに作用する力Ｐ１，Ｐ
２はそれぞれ、P1＝（ｎ／ｍ＋ｎ）Ｐ、P2＝
（ｍ／ｍ＋ｎ）Ｐとなる。 これからわかるように、位置A1、A2における
各車輪７Ａ１，７Ａ２が第１案内レールから受け
る力の合力はそれぞれ Q₁＝（ｎ／ｍ＋ｎ）Ｐ／
cosθ、Q₂＝（ｍ／ｍ＋ｎ）Ｐ／cosθである。要す
るに、上記各車輪の受ける力に差があるわけで、
このことは各車輪に嵌挿されているラジアル玉軸
受の寿命に差が生じるわけで、実用上は不都合で
ある。 さて、上記の力Ｑの働きについて第２図ｂに基
づいて説明する。この図において、各車輪７Ａ，
７Ｂの中心から第１案内レール１０Ａ、第２案内
レール１０Ｂの各中心までの距離をｒとすると、
前記Ｑが車輪７Ａ，７Ｂの中心部に嵌挿されてい
るラジアル玉軸受６Ａ，６Ｂ（図示してない）に
たいして働くモーメントＭは、Ｍ＝Qr sinθ＝Pr
tanθとなる。 上記のモーメントＭによつてラジアル玉軸受６
の遊びは除去されることになる。 しかも、このモーメントＭは上式から明らかな
ように、予荷重Ｐ、各車輪の中心から各案内レー
ルの中心までの距離ｒ、第１および第２案内レー
ルの中心を結ぶ線が車輪の面となす角度θに関係
することから、適切な値のモーメントＭを選択す
るための、設計上の自由度が非常に大きいといえ
る。 また、この実施例ではすでに述べたように、位
置A1、A2に取付けられた各車輪７Ａ１，７Ａ２
の中心部に嵌挿されているラジアル玉軸受６Ａ
１，６Ａ２に作用するモーメントの大きさは、位
置Ｂにおけるラジアル玉軸受６Ｂに作用するモー
メントのそれの半分である。このことは、ラジア
ル玉軸受の計算上の寿命にアンバランスがあるこ
とを示しており実用上不利である。 第４図および第５図のように要部側面図で示し
た第２、第３の実施例は、第１実施例のもつ上記
のラジアル玉軸受の寿命上の不利を改善したもの
である。なお、上記の図に記入した部品とその番
号は第１図ｂのものに対応してあるので詳細は省
略する。 すなわち、第４図においては、車輪の径はすべ
て共通であるが、中心部に嵌挿されるラジアル玉
軸受の大きさを、位置Ｂにおけるものは、位置
A1、A2におけるものより大きくとつて、ラジア
ル玉軸受の寿命を等しくするよう考慮されてい
る。 また、第５図の第３実施例は、各ラジアル玉軸
受の大きさはすべて共通にし、車輪の径、正確に
は車輪の中心からこれと接触する案内レールの中
心までの距離は、位置A1、A2におけるものを位
置Ｂにおけるそれの２倍にしてある。このように
して、各ラジアル玉軸受に作用するモーメントを
等しくし、ひいてはそれぞれの寿命のバランスを
とるよう工夫されている。 なお、ラジアル玉軸受の寿命のバランスをとる
ために第２、第３の実施例を説明したが、どちら
の実施例を選択するかは、設計上の制約条件によ
る。すなわち、スペース上の許容範囲とか関連す
る他部品との位置関係などによつて適宜決定され
ることになる。

【発明の効果】

この発明は、上述のような構成と作用によつ
て、従来のものに比べてつぎのようなすぐれた効
果をもつものである。 (a) 走行台を精度よくかつ円滑に走行させるため
に最小限の車輪配置をとり、かつ単純な構成を
とつているので走行台の軽量化が実現でき、動
特性が改善できる。したがつて、たとえばこの
案内機構を磁気デイスク装置に用いたときに
は、アクセスタイムを短縮できる効果がある。 (b) ラジアル玉軸受の遊びをとるために働くモー
メントの大きさが少なくとも４つの要素から決
まるので、適切なモーメントを選ぶときの設計
上の自由度が大きい。このことは設計が非常に
楽になり、かつ理想に近い設計が可能となる効
果を生じる。 (c) 基本構成を変更しないで一部の部品寸法を変
更するだけで、この案内機構の寿命を決定する
ラジアル玉軸受の寿命を各車輪についてバラン
スのとれたものにすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図；本発明の第１実施例の平面図と側面
図、第２図；第１実施例の主要要素部品に働く力
についての説明図、第３図；第１実施例の別条件
における力についての説明図、第４図；第２実施
例を示す要部側面図、第５図；第３実施例を示す
要部側面図、第６図；従来例を示す３面図。 ４，１４，２４：走行台、５，１５Ａ，１５
Ｂ，２５Ａ，２５Ｂ：車軸、６，１６Ａ，１６
Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ：ラジアル玉軸受、７，１７
Ａ，１７Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ：車輪、８：スプリ
ング、１０Ａ，１０Ｂ：案内レール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに平行に配設されかつ互いに近付ける方
   向に付勢された１対の案内レール間に、それぞれ
   周面に該案内レールに係合する凹溝を備え遊隙を
   生じうる軸受により支承された複数個の車輪を備
   えた走行台を、１対の案内レール間に挟持される
   ように移動自在に案内する機構において、前記車
   輪を、その軸方向を１対の案内レールの軸心を含
   む平面と傾斜させた姿勢で走行台に取り付け、１
   対の案内レールに対する付勢力の前記傾斜に基づ
   く分力により前記車輪軸受の遊隙を消去しうるよ
   うにしたことを特徴とする走行台の案内機構。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
   案内レールが円形断面を有することを特徴とする
   走行台の案内機構。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載のも
   のにおいて、軸受がラジアル玉軸受であることを
   特徴とする走行台の案内機構。 ４ 特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
   かの項に記載のものにおいて、車輪周面の凹溝が
   Ｖ溝であることを特徴とする走行台の案内機構。 ５ 特許請求の範囲第１項ないし第４のいずれか
   の項に記載のものにおいて、車輪個数が３個で、
   かつ該車輪中心の形成する三角形が２等辺三角形
   であり、等辺でない１辺に平行に一方の案内レー
   ルが設置されたことを特徴とする走行台の案内機
   構。 ６ 特許請求の範囲第５項記載のものにおいて、
   車輪と軸受とがそれぞれ３個とも等しいことを特
   徴とする走行台の案内機構。 ７ 特許請求の範囲第５項記載のものにおいて、
   車輪径が３個とも等しく、前記三角形の等辺の両
   端位置にある２個の軸受が互いに等しく、かつ等
   辺の交点位置にある軸受が前記２個の軸受の寿命
   のほぼ２倍の寿命を有するものであることを特徴
   とする走行台の案内機構。 ８ 特許請求の範囲第５項記載のものにおいて、
   軸受がすべて等しく、前記三角形の等辺の両端位
   置にある２個の車輪径が互いに等しく、かつ等辺
   の交点位置にある車輪径が前記２個の車輪径のほ
   ぼ半分であることを特徴とする走行台の案内機
   構。