JPH06646Y2 - リニアガイド装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、案内レールとその上を自在に走行するスラ
イダとの間を転動しつつ無限循環する多数のボールを介
して負荷を受けるようにしたリニアガイド装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来のこの種のリニアガイド装置は、軸方向に長く延び
る案内レールの両側面に片面で１列ないし２列づつのボ
ール転動溝を形成し、その案内レール上に移動可能に跨
架させたスライダの両袖部に前記ボール転動溝に対向す
るボール転動溝及びこれに平行するボール循環路を設
け、スライダの移動に伴いボール転動溝内を転動する多
数のボールをボール循環路に導いて無限循環させるよう
にしている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来のリニアガイド装置は、案内レ
ールとスライダとの側面両側に対向して設けたボール転
動溝を片面１〜２列としたため、その溝内を転動するボ
ールが負担する荷重に対して剛性が十分に大きいとはい
えず、ボール転動溝面の損傷や変形を来す場合がある。
そこで動きが軽く且つ高剛性のリニアガイド装置が強く
望まれていた。

また、リニアガイド装置を工作機械やロボット或いは計
測機械等に用いた場合、スライダにかかる荷重の大きさ
が上下方向で異なることが一般的であるが、これに対処
するのに、リニアガイド装置の剛性を単に大きくするの
みでは、全体の動摩擦力が過大となり動力の損失をもた
らし不経済となる。こうした点から、使用時の負荷方向
に応じて適切な負荷容量を選択できるリニアガイド装置
が要望されていた。

この考案は、このような従来の問題点に着目してなされ
たものであり、負荷方向に応じて適切な負荷容量を選択
し高剛性を発揮できるリニアガイド装置を提供すること
を目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するこの考案は、軸方向に長く延びる
案内レールの両側面に少なくとも３列づつのボール転動
溝を形成し、その案内レール上に移動可能に跨架させた
スライダの両袖部に前記ボール転動溝に対向するボール
転動溝及びこれに平行するボール循環路を設け、そのボ
ール循環路内をスライダの移動に伴って循環する多数の
ボールを備え、それらのボールは前記対向した案内レー
ル側のボール転動溝とスライダ側のボール転動溝との溝
面間で２点接触せしめ、その両接触点同士を結ぶ延長線
がそれぞれ案内レールの内側に収束するように構成し
た。

〔作用〕

従来の１〜２列のボール転動溝を少なくとも３列とする
ことで、案内レールとスライダとの間で荷重を支えて転
動するボールの数を増やし、全体の剛性を高めた。ま
た、対向させたボール転動溝内のボールと溝面間とで２
点接触せしめ、その両接触点同士を結ぶ延長線がそれぞ
れ案内レールの内側に収束させる構成としたため、上下
のボール列に対してその中間のボール列の接触点の方向
を、レール中心部に対して上または下向きの何れかに選
択的に設定できて、スライダへの上下方向負荷の差に応
じた適切な剛性を選択できる。

〔実施例〕

以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第３図はこの考案の一実施例を示すもので
あり、案内レール２１上に、横断面形状が略コ字形をな
すスライダ２２が相対移動可能に跨架されている。案内
レール２１には、その両側面２１ａ、２１ｂに上中下３
列のボール転動溝２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃが軸方向に延
長して形成されている。そのうち中段と下段のボール転
動溝２３Ｂ、２３Ｃは、横断面が中心の異なる２つの同
一曲率の円弧面でＶ字形に形成した所謂ゴシックアーチ
状の溝とされている。また、上段のボール転動溝２３Ａ
は、ゴシックアーチ状溝の上半部を不要部分として省
き、下半部のみが側面と上面とのコーナ部に横断面円弧
状に設けられている（もっとも、案内レール２１の上部
を上に延長して、上段のボール転動溝２３Ａをゴシック
アーチ状の溝として形成してもよい）。そして中下段の
ボール転動溝２３Ｂ、２３Ｃの溝底にはワイヤー逃げ溝
３４、３５が軸方向に沿つて併設されている。一方、ス
ライダ２２の本体２２Ａの両袖部２４の内面側に、上段
のボール転動溝２３Ａに対向させたボール転動溝２５ａ
と、中段のボール転動溝２３Ｂに対向させたボール転動
溝２５ｂと、下段のボール転動溝２３Ｃに対向させたボ
ール転動溝２５ｃとがそれぞれ形成され、これらの上中
下３列の対向溝同士でボール転動路２６Ａと２６Ｂと２
６Ｃとが構成されている。スライダ本体２２Ａの両袖部
２４には、更にそのボール転動路２６Ａに平行な断面円
形のボール通路孔２７Ａと、同じくボール転動路２６Ｂ
に平行したボール通路孔２７Ｂと、ボール転動路２６Ｃ
に平行したボール通路孔２７Ｃとが軸方向に貫通させて
形成されている。

これに対して、スライダ本体２２Ａの前後両端にそれぞ
れ接合される側板としてのエンドキャップ２８には、半
ドーナッツ状のボール循環路２９Ａと２９Ｂと２９Ｃと
が上中下３段に形成されている。上段のボール循環路２
９Ａは、スライダ本体２２Ａのボール転動路２６Ａとボ
ール通路孔２７Ａとを連通させる。中段のボール循環路
２９Ｂは、スライダ本体２２Ａのボール転動路２６Ｂと
ボール通路孔２７Ｂとを連通させる。下段のボール循環
路２９Ｃは、スライダ本体２２Ａのボール転動路２６Ｃ
とボール通路孔２７Ｃとを連通させるものである。

そして、各ボール転動路２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃと、対
応するボール循環路２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃと、ボール
通路孔２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃで形成される各ボール無
限循環経路には、それぞれ多数のボール３０が装填され
ている。

ここで更に、案内レール２１とスライダ２２との間に形
成された上記ボール転動路２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの構
成を第３図を参照して詳述する。上段のボール転動路２
６Ａにあっては、案内レール側のボール転動溝２３Ａに
対して、スライダ側のボール転動溝２５ａは厳密には僅
かに下方にオフセット（δ）して対向させている。中段
のボール転動路２６Ｂにあっても同じく、案内レール側
のボール転動溝２３Ｂに対してスライダ側のボール転動
溝２５ｂを僅かに下方にオフセット（δ）して対向させ
ている。一方、下段のボール転動溝２６Ｃにあっては、
案内レール側のボール転動溝２３Ｃに対してスライダ側
のボール転動溝２５ｃを僅かに上方にオフセット（γ）
して対向させている。このため、各ボール転動路２６
Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ内のボール３０は、スライダ側のボ
ール転動溝２５ａ、２５ｂ、２５ｃの溝面とは点Ｔ１で
接触する。また案内レール側のボール転動溝２３Ａ、２
３Ｂ、２３Ｃの溝面とは点Ｔ２で接触する。すなわち各
ボール転動溝２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃで２点接触して、
その２点の接触点Ｔ１、Ｔ２を結ぶ延長線Ｌ１、Ｌ２、
Ｌ３がそれぞれ案内レール２１の内側の点Ｏ１及びＯ２
に収束することとなる。

なお、エンドキャップ２８に設けられた半ドーナッツ状
のボール循環路２９Ａと２９Ｂと２９Ｃに於けるボール
３０の外方を案内する部分の先端部は鋭角をなしてボー
ル掬い上げ部Ｓを形成しており、ボール３０を確実に掬
いあげてボールの循環を円滑に行わせるようになってい
る。

３３はワイヤー保持器で、スライダ２２の本体２２Ａの
内面側に形成されたボール転動溝２５ａ、２５ｂ、２５
ｃ内に充填されたボール３０を溝内に保持するものであ
る。

なお、第１図において、４０はリニアガイド装置の使用
にあたって案内レール２１を図外の基台等に固定するた
めのボルトの挿通孔、４１はスライダ２２にテーブル等
の被駆動体を固定するボルト用のねじ穴である。また、
４２は案内レール２１のボール転動溝２３Ａ、２３Ｂ、
２３Ｃを払拭して異物の侵入を阻止するべくエンドキャ
ップ２８にねじ４３、４４で取付けられた合成ゴム製ワ
イパーシールで、金型成形されている。４５はねじ４３
のねじ穴であり、４６はねじ４４のねじ穴である。

次に、上記実施例の動作を説明する。

案内レール２１上のスライダ２２を軸方向に移動させる
と、ボール転動路２６Ａ（２６Ｂ、２６Ｃ）に挿入され
たボール３０はスライダ２２の移動に伴って転動し、ス
ライダ２２に対してスライダ２２の移動方向と逆方向に
移動する。そしてスライダ２２の端部において、エンド
キャップ２８に設けたボール掬い上げ部Ｓに導かれて方
向を変更され、ボール循環路２９Ａ（２９Ｂ、２９Ｃ）
に沿ってＵターンする。続いてスライダ本体２２Ａのボ
ール通路孔２７Ａ（２７Ｂ，２７Ｃ）を通って反対側の
エンドキャップ２８のボール循環路２９Ａ（２９Ｂ、２
９Ｃ）により再度Ｕターンされてボール転動路２６Ａ
（２６Ｂ、２６Ｃ）に戻り転動を続行しつつ移動する循
環を繰り返す。

その際、ボール３０の２点接触点Ｔ１、Ｔ２を結んだボ
ール軸線Ｌの延長は案内レール２１の中心側に向かい収
束しており、案内レール２１とスライダ２２に加わる荷
重により求心力が作用する。その結果、案内レール２１
とスライダ２２との間に偏荷重が負荷されて、センター
ずれ、捻り等が生じても自動的に調心される。

また、荷重と剛性との関係については、この実施例のリ
ニアガイド装置にあっては、上段と中段のボール転動路
２６Ａ、２６Ｂ内のボール３０の２点接触点Ｔ１、Ｔ２
を結ぶ延長線Ｌ１、Ｌ２が、共に案内レール２１の内側
に向かって斜め下方に延びており、スライダ２２に対し
下向きに作用する荷重Ｆに対する剛性（負荷容量）が大
きい。

第４図は他の実施例を示し、ボール転動路２６Ａ、２６
Ｂ、２６Ｃにおける各対向ボール転動溝の相対関係が上
記第１の実施例とは異なる。

すなわち、中段のボール転動路２６Ｂにあっては、案内
レール側のボール転動溝２３Ｂに対してスライダ側のボ
ール転動溝２５ｂを僅かに上方にオフセットして対向さ
せている。このため、ボール転動路２６Ｂ内のボール３
０は、ボール転動溝の溝面との２点接触点Ｔ１及びＴ２
を結ぶ延長線Ｌ２が、第１実施例とは逆に案内レール２
１の内側に向かって斜め上方に延びている。

つまりこの実施例の場合は、中段及び下段のボール転動
路２６Ｂと２６Ｃとにおいて、２点接触点Ｔ１、Ｔ２を
結ぶ延長線Ｌ２とＬ３とが、共に案内レール２１の内側
に向かって斜め上方に延びている。従ってスライダ２２
に対し上向きに作用する荷重ｆに対する剛性（負荷容
量）が大きい。

上記第１、第２実施例のいずれかを、上下方向負荷の相
対的な大きさに応じて選択することにより、使用状態に
最も適切な高剛性を有し且つ作動の軽快なリニアガイド
装置が得られる。

なお、上記各実施例では、案内レールの両側面に３列づ
つのボール転動溝を形成したものを述べたが、これに限
らず、要求される負荷容量に応じて４列以上のボール転
動溝を形成してもよい。

〔考案の効果〕

以上説明したように、この考案によれば、ボール転動溝
を少なくとも３列と溝列数を多くしたため、高い剛性が
得られた。また、対向させたボール転動溝内のボールと
溝面間とで２点接触せしめ、その両接触点同士を結ぶ延
長線をそれぞれ案内レールの内側に収束させるととも
に、上下のボール列に対してその中間のボール列の接触
点の方向を、レール中心部に対して上または下向きの何
れかに選択的に設定したため、スライダへの上下方向負
荷の大きさに応じて適切な剛性を選択できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの考案の一実施例の要部を示す
図であり、第１図はエンドキャップの右半分を削除して
示すリニアガイド装置の正面図、第２図は第１図のII−
II断面図、第３図はボール溝形状を説明する要部拡大模
式図、第４図は他の実施例のボール溝形状を説明する要
部拡大模式図である。 ２１は案内レール、２２はスライダ、２２Ａはスライダ
本体、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃは（案内レールの）ボー
ル転動溝、２４はスライダの袖部、２５ａ、２５ｂ、２
５ｃは（スライダの）ボール転動溝、２７Ａ、２７Ｂ、
２７Ｃはボール循環路、３０はボール、Ｔ１、Ｔ２は接
触点、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は延長線である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に長く延びる案内レールの両側面に
   少なくとも３列づつのボール転動溝を形成し、その案内
   レール上に移動可能に跨架させたスライダの両袖部に前
   記ボール転動溝に対向するボール転動溝及びこれに平行
   するボール循環路を設け、そのボール循環路内をスライ
   ダの移動に伴って循環する多数のボールを備え、それら
   のボールは前記対向した案内レール側のボール転動溝と
   スライダ側のボール転動溝との溝面間で２点接触せし
   め、その両接触点同士を結ぶ延長線がそれぞれ案内レー
   ルの内側に収束するように構成したことを特徴とするリ
   ニアガイド装置。