JPH06300039A - 直動案内軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同一軌道内にローラ部材を複数条列配設して
スキュー、微小振動の発生を抑制する。 【構成】 軸受本体２５の軸受凹部２６に２条列のロー
ラコロ２７ａ、２７ｂをそれぞれ無限循環させるように
した軌道２８ａ、２８ｂ並びに軌道２９ａ、２９ｂを形
成し、軸２１と軸受本体２５とを互いに直動運動可能に
構成する。前記２条列のローラコロ２７ａ、２７ｂは、
軌道２８ａ、２８ｂ並びに軌道２９ａ、２９ｂにおいて
条列毎に互いにローラコロ２７ａ、２７ｂの半径分ずら
して配置し、互いに独立して自在に移動可能な構成であ
る。 【効果】 スキューの発生を抑えることができ、ローラ
部材が負荷領域に出入りする際の通過間隔が狭まり、微
妙な振動を緩和することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は大型の超精密加工機械や
超精密測定機器に適用可能な直動案内軸受に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】ローラ部材、すなわちローラコロを無限
循環させる直動案内軸受は、数値制御工作機械、自動制
御機器等の機能、位置決め精度に大きな影響を与える重
要な機械要素の一つである。図６に示すように、直動案
内軸受１は、単列のローラコロ２と、ローラコロ２を介
して負体を支持する本体３と、本体３の両端で負荷領域
との間にローラコロ２を方向転換させるローラコロ旋回
部４とを備えた構造を有している。かかる直動案内軸受
１においては、自転軸に対して傾くスキューを防ぐため
に、ローラコロ２の幅を直径とほぼ同寸法として、両端
面をクラウニング加工している。そして、このローラコ
ロ２の端部を大きく面取りし、この面取部ｅを抑えてロ
ーラコロ２の脱落を防止している（図７参照）。

【０００３】さらに、直動案内軸受５には、図８に示す
ように、軸受本体６に形成された軸受凹部７に軌道８を
形成して多数のローラコロ９を無限循環させるようにし
た構造のものがある。この直動案内軸受５は、軸１０に
おける凹溝１１の斜面部１２に、軸受凹部７における軌
道８の多数のローラコロ９を当接させつつ軌道８を無限
循環させることで軸１０に対して軸方向に移動自在に構
成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
直動案内軸受１、後者の直動案内軸受５のいずれにして
も、荷重の位置、方向によってはローラコロ２、ローラ
コロ９の接触面にかかる荷重が偏在してしまう。前者の
直動案内軸受１において、図９に示すように、ローラコ
ロ２にかかる荷重の差は、ローラコロ２の左右端でＡと
なる。この荷重、すなわち、負荷の差によってスキュー
が生じ、摩擦力が増加して負体の円滑な運動が阻害され
る。一方、後者の直動案内軸受５では、ローラコロ９
は、軸１０における凹溝１１の斜面部１２を接触面とし
ているので、斜面部１２にかかる荷重は偏在してしま
う。

【０００５】前記スキューは、ローラコロ２、ローラコ
ロ９と案内面の接触点のそれぞれの表面状態、及びこの
点における荷重分布の状態等によって、起こると考えら
れているので、対策として、ローラコロ２、ローラコロ
９と、案内面の表面をできるだけ滑らかに、且つ均一に
加工することが重要であるが、荷重分布は前述したよう
に、各使用条件によって変化するので、如何に加工精度
が高くとも解決にはならない。また、図１０に示すよう
に、ローラコロ２が無負荷領域Ｆから負荷領域Ｌに出入
りする度毎に、ローラコロ２はわずかに（１ミクロン程
度の振幅で）振動する。この振動は、前記ローラコロ２
が、相互にほぼ接して並んでいるので、ローラコロ２が
Ｋ点を通過する度に、ローラコロ２の直径ピッチで発生
し、その振幅は、コロの荷重に比例して大きくなるので
問題がある。本発明は以上のような不都合を改善するた
めに、スキュー、微小振動の発生を抑制した直動案内軸
受を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために、本発明は軸を移動自在に支持するようにする
か、又は軸に、軸方向に移動自在に装着した直動案内軸
受において、この直動案内軸受は、軸受凹部を形成した
軸受本体を有し、前記軸受凹部に、多数のローラ部材を
無限循環させるようにした軌道を形成して、前記多数の
ローラ部材を軸表面に対して当接するようにし、前記多
数のローラ部材を、一軌道に対して複数条列配設したこ
とを特徴とする。前述の構成において、ローラ部材を各
条列毎に独立して自在に移動可能に構成することができ
る。

【０００７】

【作用】直動案内軸受は、軸受本体の軸受凹部と軸と
が、多数のローラ部材を介して互いに移動自在に接触し
ている。すなわち、軸と軸受本体とは、軸表面に、軸受
本体の軸受凹部における軌道の複数条列のローラ部材を
当接させ、軌道においてローラ部材を無限循環させるこ
とで、互いに移動自在に構成することができる。その
際、同一軌道内にローラ部材が複数条列配設されてお
り、ローラ部材は径に比較して幅が狭であり、その軌道
における複数条列のローラ部材にかかる荷重が各条列の
ローラ部材に分割される。従って、荷重が偏在していて
も、各条列におけるローラ部材にかかる荷重の偏差は分
割された小さなものとなり、しかも、ローラ部材は各条
列ごとに独立して動くので、荷重の偏差による影響は抑
制されスキューは起きにくい。また、各条列ごとに独立
して動くのでローラ部材は無作為に並び、各条列のロー
ラ部材が横一列に並ぶ確率は極めて低く、ローラ部材が
無負荷領域に出入りする際の微妙な振動は緩和される。

【０００８】

【実施例】次に、本発明にかかる直動案内軸受の一実施
例を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。図１に
直動案内軸受２０を示し、この直動案内軸受２０は、軸
２１をガイドとして移動自在に構成するか、又は軸２１
を軸２１方向に直線移動自在に支持する構成としたもの
である。前記軸２１は、長手方向両側面に、軸方向に沿
った凹溝２２ａ、２２ｂを有するものである。かかる凹
溝２２ａは、両側壁を互いに９０度をなすように形成し
た、斜面部２３ｄ、２３ｕを有している。また、凹溝２
２ｂの両側壁も、同様に相対角度が９０度をなすように
形成した、斜面部２４ｄ、２４ｕを有している。

【０００９】前記直動案内軸受２０において、直動案内
軸受２０を構成する軸受本体２５には、前記軸２１の外
周に沿うような軸受凹部２６が形成されている。この軸
受凹部２６には、軸２１における凹溝２２ａの斜面部２
３ｄ、２３ｕに対してそれぞれ鉛直状に対峙するよう
に、２条列のローラコロ２７ａ、２７ｂをそれぞれ無限
循環させるようにした一対の軌道２８ａ、２８ｂが形成
されている。さらに、凹溝２２ｂの斜面部２４ｄ、２４
ｕに対してもそれぞれ鉛直状に対峙するように、２条列
のローラコロ２７ａ、２７ｂをそれぞれ無限循環させる
ようにした一対の軌道２９ａ、２９ｂが形成されてい
る。これら一対の軌道２８ａ、２８ｂはそれぞれ直角状
に交叉するように形成されている。また、一対の軌道２
９ａ、２９ｂもそれぞれ直角状に交叉するように形成さ
れている。前記２条列のローラコロ２７ａ、２７ｂは、
軌道２８ａ、２８ｂ並びに軌道２９ａ、２９ｂにおいて
条列毎に互いにローラコロ２７ａ、２７ｂの半径分ずら
して配置され、互いに独立して自在に移動可能な構成で
ある（図２参照）。

【００１０】かかる構成の直動案内軸受２０において
は、２条列のローラコロ２７ａ、２７ｂの脱落防止手段
として、鋼球３０を採用している。すなわち、前述の軌
道２８ａ、２８ｂ並びに軌道２９ａ、２９ｂに、鋼球３
０の移動溝（図示省略）を形成する一方、ローラコロ２
７ａ、２７ｂの中央部に鋼球３０の外周に対応した凹部
（図示省略）を形成し、鋼球３０を移動溝と凹部間に介
在させてローラコロ２７ａ、２７ｂを保持する構造であ
る。

【００１１】次に、本発明にかかる直動案内軸受２０の
作用を説明する。軸２１の凹溝２２ａの斜面部２３ｄ、
２３ｕに、軸受凹部２６における軌道２８ａ、２８ｂの
２条列のローラコロ２７ａ、２７ｂが当接する一方、凹
溝２２ｂの斜面部２４ｄ、２４ｕに、軸受凹部２６にお
ける軌道２９ａ、２９ｂの２条列のローラコロ２７ａ、
２７ｂが当接し、これら２条列のローラコロ２７ａ、２
７ｂを軌道２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂにおいて無
限循環させることで、軸受本体２５と軸２１とは軸２１
方向に互いに移動自在な構造とすることができる。

【００１２】軸２１と直動案内軸受２０とが相対的に移
動していくと、軌道２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂに
おける２条列のローラコロ２７ａ、２７ｂは、軸受本体
２５の軌道２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂに沿って、
矢印Ｖ方向に移動する。すなわち、ローラコロ２７ａ、
２７ｂは軌道２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂに沿っ
て、無負荷領域Ｆから負荷領域Ｌ、そして無負荷領域Ｆ
へ循環移動する（図３参照）。

【００１３】ところで、負荷領域Ｌにおいてローラコロ
２７ａ、２７ｂは、荷重を受けるわけであるが、例え
ば、図４に示すような偏在した荷重がかかった場合、２
条列のローラコロ２７ａ、２７ｂの負荷面において幅方
向左右の負荷の差はＢである。これら２条列のローラコ
ロ２７ａ、２７ｂ双方の左右の負荷の差は２Ｂであるの
で、各条列のローラコロ２７ａ、２７ｂにおける負荷の
差はおおよそ半分に分割されたことになる。従って、各
条列のローラコロ２７ａ、２７ｂは、荷重の差による影
響が小さくなり、しかも、ローラコロ２７ａ、２７ｂは
各条列毎、互いに独立して動くので、ローラ相互間に速
度の差ができてもスキューが起きにくい。また、同一軌
道２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂ内の２条列のローラ
コロ２７ａ、２７ｂは、その前後位置が１／２ピッチず
れていて、各条列ごとに独立して動くのでローラコロ２
７ａ、２７ｂは無作為に並び、各条列のローラコロ２７
ａ、２７ｂが横一列に並ぶ確率は極めて低い。従って、
各ローラコロ２７ａ、２７ｂが、負荷領域Ｌと、無負荷
領域Ｆの境界Ｋを通過する度に発生する振動は、直径の
１／２ピッチで起こり、１条列のローラコロの軸受に比
較して振動の振幅が小さくなり、一層平均化されるの
で、スムーズな動きが得られる（図５参照）。

【００１４】このように同一軌道内に２条列のローラコ
ロ２７ａ、２７ｂを配設するようにすると、ローラコロ
２７ａ、２７ｂは径に比較して幅が狭であり、その軌道
におけるローラコロ２７ａ、２７ｂにかかる荷重が各条
列のローラコロ２７ａ、２７ｂに分割され、全体的な負
荷容量が減少することはない。その際、軸２１長手方向
両側面の凹溝２２ａの斜面部２３ｄ、２３ｕがローラコ
ロ２７ａ、２７ｂとの接触面であることから荷重が偏在
しても、各条列におけるローラコロ２７ａ、２７ｂにか
かる荷重の偏差は分割された小さなものとなり、しか
も、ローラコロ２７ａ、２７ｂは各条列ごとに独立して
動くので、荷重の偏差による影響は抑制されスキューは
起きにくい。また、各条列ごとに独立して動くのでロー
ラコロ２７ａ、２７ｂは無作為に並び、各条列のローラ
コロ２７ａ、２７ｂが横一列に並ぶ確率は極めて低く、
ローラコロ２７ａ、２７ｂが無負荷領域に出入りする際
の微妙な振動は緩和される。

【００１５】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、同一軌道
内にローラ部材を複数条列配設したので、その軌道にお
ける複数条列のローラ部材にかかる荷重が各条列のロー
ラ部材に分割され、全体的な負荷容量が減少することは
ない。その際、複数条列のローラ部材の当接面にかかる
荷重が偏在しても、各条列におけるローラ部材にかかる
荷重の偏差は分割された小さなものとなり、しかも、ロ
ーラ部材は各条列ごとに独立して動くので、荷重の偏差
による影響は抑制されスキューは起きにくく、各条列の
ローラ部材が横一列に並ぶ確率は極めて低く、ローラ部
材が無負荷領域に出入りする際の微妙な振動はより緩和
され、円滑な直動運動をもたらすことができる。

【００１６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる直動案内軸受の一実施例を示す
一部横断面説明図である。

【図２】図１に示す直動案内軸受の概略斜視説明図であ
る。

【図３】図１に示す直動案内軸受の一軌道を、軌道を含
む平面に沿って切断して見た断面説明図である。

【図４】図１に示す直動案内軸受のローラ部材にかかる
荷重分布を示した要部断面説明図である。

【図５】図３に示す一軌道において、ローラ部材の挙動
を説明するための要部拡大断面説明図である。

【図６】従来における直動案内軸受の一例を示す概略縦
断面説明図である。

【図７】図６に示す直動案内軸受の概略横断面説明図で
ある。

【図８】従来における直動案内軸受の別例を示す一部横
断面説明図である。

【図９】図６に示す直動案内軸受のローラ部材にかかる
荷重分布を示す要部断面説明図である。

【図１０】図６に示す直動案内軸受の要部拡大縦断面説
明図である。

【符号の説明】

２０ 直動案内軸受 ２１ 軸 ２２ａ、２２ｂ 凹溝 ２３ｄ、２３ｕ 斜面部 ２４ｄ、２４ｕ 斜面部 ２５ 軸受本体 ２６ 軸受凹部 ２７ａ、２７ｂ ローラコロ ２８ａ、２８ｂ 軌道 ２９ａ、２９ｂ 軌道 ３０ 鋼球 Ｆ 無負荷領域 Ｌ 負荷領域 Ｋ 境界

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸を移動自在に支持するようにする
   か、又は軸に、軸方向に移動自在に装着した直動案内軸
   受において、この直動案内軸受は、軸受凹部を形成した
   軸受本体を有し、前記軸受凹部に、多数のローラ部材を
   無限循環させるようにした軌道を形成して、前記多数の
   ローラ部材を軸表面に対して当接するようにし、前記多
   数のローラ部材を、一軌道に対して複数条列配設したこ
   とを特徴とする直動案内軸受。
2. 【請求項２】 請求項１記載のローラ部材を各条列毎
   に独立して自在に移動可能に構成したことを特徴とする
   直動案内軸受。