JPH1130233A - 直線運動案内装置 - Google Patents
直線運動案内装置Info
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- JPH1130233A JPH1130233A JP9199338A JP19933897A JPH1130233A JP H1130233 A JPH1130233 A JP H1130233A JP 9199338 A JP9199338 A JP 9199338A JP 19933897 A JP19933897 A JP 19933897A JP H1130233 A JPH1130233 A JP H1130233A
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Abstract
運動案内装置を提供する。 【解決手段】軌道レール2上面と移動ブロック3の水平
部8下面の対応するローラ転走面41,42間に転動自
在に介装される2列の上面部ローラ4,4と、軌道レー
ル2左右側面と移動ブロック3の左右袖部9,9内側面
の対応するボール転走溝51,52;61,62間に転
動自在に介装される左右2列ずつの側面部ボール5,6
と、を備えたことを特徴とする。
Description
とボールを組み合わせた重荷重用の直線運動案内装置に
関する。
ては、たとえば図5(a)に示されるように、複数列の転
動体をすべてローラ101によって構成した直線ローラ
案内装置が知られている。
は、軌道レール102の左右に上下2列ずつ計4列に配
列されたローラ101,101,101,101を介し
て、移動ブロック103が軌道レール102に沿って移
動自在に案内されるようになっていた。
ーラタイプの直線運動案内装置は、ローラ101に加え
るプリロード(予圧)、移動ブロック103を軌道レー
ル102上面から引き離す方向の逆ラジアル荷重(浮き
上がり荷重)、移動ブロック103を軌道レール102
に対して水平方向にずらす方向の横方向荷重を受ける
と、左右袖部104,104がモーメントを受けて開く
方向に変形し、図5(b)に誇張して示すように、ローラ
101を挟んでいる軌道レール102と移動ブロック1
03のローラ転走面105,106の平行度がずれてロ
ーラ101の直線的な接触がくずれ、ローラ端101a
に荷重が集中する端荷重となり、許容荷重,剛性も低下
してローラ101の機能が十分発揮できないという問題
があった。
101にプリロードを付与すると、ローラ101の予圧
反力Fiによって移動ブロック103の両袖部104の
内側面が押され、袖部104,104を開く方向のモー
メントMiが作用して袖部104,104が変形してし
まう。
荷重FUは被案内部材107に固定するボルト108を
介して移動ブロック103に作用し左右下側のローラ1
01によって受けられるが、荷重が作用するボルト10
8の位置とローラ101の間に水平方向の距離があるの
で、逆ラジアル荷重FUとローラ101接触部の反力NU
が隅力となって両袖部104,104を開く方向のモー
メントMUが作用して袖部104,104が変形してし
まう。
FTはボルト108を通じて移動ブロック103に作用
し片側の袖部104の2列のローラ101によって受け
られるが、荷重が作用するボルト108とローラ101
間に垂直方向の距離があるので、片側の袖部104を開
く方向のモーメントMTが作用して袖部104が変形す
ることになる。
形に対応し得る重荷重用の直線運動案内装置を提供する
ことにある。
に、本発明の直線運動案内装置にあっては、上面に2条
のローラ転走面と、左右側面にそれぞれ2条ずつのボー
ル転走溝とが設けられた軌道レールと、前記軌道レール
上面に対向する水平部と、軌道レール左右側面に対向す
る左右袖部とを備え、前記水平部下面に前記軌道レール
上面のローラ転走面と対応する2条のローラ転走面が設
けられ、前記軌道レール左右側面に対向する凹所左右内
側面に各2条のボール転走溝に対応する2条ずつのボー
ル転走溝が設けられた移動ブロックと、前記軌道レール
上面と移動ブロックの水平部下面の対応するローラ転走
面間に転動自在に介装される2列の上面部ローラと、前
記軌道レール左右側面と移動ブロックの凹所左右内側面
の対応するボール転走溝間に転動自在に介装される左右
2列ずつの側面部ボールと、を備えたことを特徴とす
る。
ボールの軌道レールおよび移動ブロック側の対向するボ
ール転走溝との接点を結ぶ接触角線が軌道レール側に向
かって上方に傾斜する構造となっていることが好適であ
る。さらに、側面部ボールの接触角線とボール中心を通
る水平線とのなす角である接触角がほぼ45度に設定さ
れることが好ましい。
を軌道レール上面に対して押し付ける方向のラジアル荷
重は主として軌道レール上面の2列の上面部ローラによ
って受けられる。したがって、小形で重荷重を受けるこ
とができる。
上面から離間させる方向の逆ラジアル荷重は、軌道レー
ル両側面の2列ずつの側面部ボールによって受けられ
る。
方向のモーメントを受けて袖部の変形は避けられない
が、袖部が変形しても側面部の転動体はボールなので、
接触角が僅かに変位するだけである。
を軌道レールの側面に押し付ける方向の横方向荷重が作
用した場合、主として軌道レール側面の2列の側面部ボ
ールによって受けられ、袖部が開く方向のモーメントを
受けて袖部が変形するが、袖部が変形しても側面部の転
動体はボールなので、接触角が僅かに変位するだけであ
る。
にも、袖部を開く方向のモーメントが作用して袖部が変
形するが、袖部が変形してもボールの接触角が僅かに変
位するだけである。
重および横方向荷重が作用した場合や側面部ボールに予
圧を付与した場合に、袖部が変形して開いても、ボール
の接触角が僅かに変位するだけなので、ボールが受け持
つ荷重の方向性が維持される。したがって、ボールの負
荷能力は変わらないし、ボールの転がりの円滑さも維持
できる。すなわち、逆ラジアル荷重によって袖部が変形
しても、その変形はボールの僅かな接点移動(接触角の
僅かな変位)によって吸収され、ボールの負荷能力およ
びボールの転がりの円滑さに影響を与えることがない。
した場合、同時に水平部に対しては水平部の中央部位を
相手部材から引き離す方向に変形させるモーメントが作
用するが、水平部の上面は相手部材に強固に固定される
ので、モーメントによって変形しにくい。したがって、
上面部ローラと水平部下面に設けられたローラ転走面と
の軸方向の直線的な接触状態が維持され、ローラの端部
に応力が集中する端荷重の発生が防止される。
ルの許容荷重よりも大きいが、側面部ボールを左右2列
ずつ配列することにより、逆ラジアル荷重は左右計4列
のボールで受けることができ、ラジアル荷重に対する2
列の上面部ローラと同等の負荷能力を有する。また、横
方向荷重については2列の側面部ボールによって受ける
ので、逆ラジアル方向荷重に対する負荷能力ほどではな
いが高い剛性を有し、ラジアル方向,逆ラジアル方向お
よび左右横方向の4方向荷重に対して負荷能力を有す
る。
ボールの逆ラジアル方向の許容荷重の2〜3倍に設定し
ておけば、4列のボールによる逆ラジアル荷重の負荷能
力を、2列のローラによるラジアル荷重に対する荷重負
荷能力とほぼ等しく設定でき、また、横方向の荷重負荷
能力は2列のボールによっているだけなので、逆ラジア
ル荷重の半分程度となるものの、近似的に4方向等荷重
構造を得ることができる。したがって、あらゆる方向か
らの荷重に対して剛性を有し、どんな姿勢でも使用可能
で幅広い用途に利用できる。
装置として利用する場合、加工テーブルが複数の移動ブ
ロックで支持されており、単なる平面案内であっても一
部の移動ブロックに対しては逆ラジアル荷重が加わって
いる。したがって、逆ラジアル荷重に対してラジアル荷
重に対する負荷能力と同等の負荷能力を有する構成とな
っていると、剛性,寿命計算が単純になり機械構造の設
定に便利となり、使い易い。
部ローラ列の中間位置と、各2条のローラ列を挟んで左
右両側位置との3位置に、移動ブロック取付け用のボル
ト穴が設けられていることを特徴とする。
圧や、移動ブロックに作用する逆ラジアル荷重あるいは
横方向荷重といった袖部を開く方向に作用する力は、同
時に水平部の中央部をテーブル等の相手部材から離間さ
せるように凹状に曲げる方向のモーメントを生じさせる
が、水平部の中央部をボルトによって相手部材に固定す
ることによって水平部の変形が防止され、ローラ転走面
とローラの直線的な接触がくずれることを確実に防止す
ることができる。
をボールの直径の0.52パーセントより小さい範囲に
設定したことを特徴とする。
て減衰特性を持たせることができる。
に基づいて説明する。
係る直線運動案内装置を示している。
すもので、概ね、軌道レール2と、軌道レール2に沿っ
て移動自在に組み付けられる移動ブロック3と、軌道レ
ール2の上面に配置される左右2列の上面部ローラ4,
4と、軌道レール2の左右側面に配置される上下2列ず
つの側面部ボール5,6;5,6とを備えている。
条のローラ転走面41,41が設けられ、左右右側面に
それぞれ上下2条ずつのボール転走溝51,61;5
1,61が設けられている。上面の2条のローラ転走面
41,41はレール上面の左右側縁に片寄せて形成され
ており、中央部には軌道レール2を固定するためのボル
ト取付け穴7が長手方向に沿って複数設けられている。
なっている。一方、ボール転走溝51,61;51,6
1は断面単一円弧形状のいわゆるサーキュラアーク溝に
よって構成されている。
面に対向する水平部8と、水平部8から垂下し軌道レー
ル2左右側面に対向する左右袖部9,9とを備えてい
る。
道レール2上面のローラ転走面41,41と対応する2
条のローラ転走面42,42が設けられ、軌道レール2
左右側面に対向する両袖部9,9内側面には各2条のボ
ール転走溝51,61に対応する2条ずつのボール転走
溝52,62が設けられている。
2,42は水平部8下面に設けられた断面矩形状のロー
ラ溝10,10の溝上底面によって構成されている。ま
た、矩形状のローラ溝10の左右内側面は互いに平行で
上面部ローラ4の端面と僅少な隙間を介して対向してお
り、ローラ端面案内壁10a,10aを構成している。
この溝深さは上面部ローラ4の半径よりも小さく、図示
例では上面部ローラ4の半径の半分程度となっている。
面の2条のボール転走溝52,62も断面単一円弧形状
のいわゆるサーキュラアーク溝によって構成されてい
る。もっとも、軌道レール2と移動ブロック3の対応す
るボール転走溝51,52;61,62の断面形状とし
ては、2つの円弧を組み合わせたいわゆるゴシックアー
チ形状としてもよい。
3の水平部8下面の対応するローラ転走面41,42間
に2列の上面部ローラ4が、軌道レール2左右側面と移
動ブロック3の左右両袖部9,9内側面の対応するボー
ル転走溝51,61;52,62間に2列ずつの計4列
の側面部ボール5,6が転動自在に介装されている。
示すように、各上面部ローラ4をローラ転走面42の一
端から他端側に循環させる無負荷域のローラ戻し通路4
3が、また、各側面部ボール5,6をボール転走溝5
2,62の一端から他端側に循環させる無負荷域のボー
ル戻し通路53,63が、それぞれ設けられている。
は、負荷域のローラ転走面41と平行に形成される直線
状のローラ逃げ穴44と、ローラ転走面41の端部とロ
ーラ逃げ穴44の端部を接続するU字状に方向転換する
方向転換路45,45と、から構成されており、移動ブ
ロック3と軌道レール2の対向するローラ転走面41,
42間の負荷ローラ転走路と、方向転換路45と、ロー
ラ逃げ穴44とによって無限循環路が構成されている。
(c)に示すように、ボール転走溝52,62と平行に形
成される直線状に延びるボール逃げ穴54,64と、ボ
ール転走溝52,62の端部とボール逃げ穴54,64
の端部を接続しU字状に方向転換する方向転換路55,
65と、から構成されており、移動ブロック3と軌道レ
ール2の対向するボール転走溝51,52;61,62
間の負荷ボール転走路と、方向転換路55,65と、ボ
ール逃げ穴55,65とによって無限循環路が構成され
ている。
31と、このブロック本体31の両端に装着されるエン
ドプレート32と、から構成されるもので、ブロック本
体31の水平部8にローラ転走面42とローラ逃げ穴4
4が、ブロック本体31の両袖部9,9にボール転走溝
52,62とボール逃げ穴54,64がそれぞれ形成さ
れ、エンドプレート32にローラ方向転換路45および
ボール方向転換路55,65がそれぞれ形成されてい
る。ローラ逃げ穴44は水平部8に直線状に貫通形成さ
れ、ボール逃げ穴54,64は両袖部9,9に直線状に
貫通形成されている。
は、左右の上面部ローラ4,4の間の水平部8中央位置
と、左右側面部ボール5,6のボール転走溝52,62
とボール逃げ穴54,64の間の両袖部9の付け根位置
との3位置において、固定用のボルト穴33,33,3
3が軌道レール2の長さ方向に沿って複数設けられてい
る。
転動するローラ転走面41,42の法線である接触角線
S1とローラ中心軸を通る水平線H1とのなす角であるロ
ーラ接触角α1は、水平線H1に対してほぼ90度に設定
されている。ローラ逃げ穴44はローラ4の接触角線S
1上に設けられている。もっとも、このローラ接触角α1
は90度に対して角度を持たせてもよい。また、上面部
ローラ4については平面上を転動する円筒ローラに限ら
れず、中心軸を通る断面形状が円弧形状となった樽形ロ
ーラとしてもよい。
5,6のボール転走溝51,52;61,62との接触
構造は、左右2列の各側面部ボール5,6が転動する互
いに対向する一対のボール転走溝51,52;61,6
2のボール接点を結ぶ接触角線S2,S3がボール中心を
通る水平線H2,H3に対して軌道レール2の中心側に向
かって徐々に上方に傾斜する下開き構成となっている。
各ボール逃げ穴54,64はボール転走溝52,62と
同一高さ、すなわち水平線H2,H3上に位置している。
のなす角度として定義される接触角α2,α3は同一で、
本実施の形態ではほぼ45度に設定されている。もっと
も、接触角α2,α3は45度に限定されるものではな
く、たとえば30〜60度等種々の角度に設定すること
ができる。接触角α2,α3を大きくとるために、ボール
転走溝51,52;61,62は深溝となっている。
2の溝断面の曲率半径は側面部ボール5,6の直径の
0.52より小さい範囲、好ましくは0.51程度に設
定することが好ましい。このようにすれば、差動すべり
が大きくなって減衰性を高めることができる。この実施
の形態では上下の側面部ボール5,6のボール径は同一
径となっており、左右のボール転走溝51,52;6
1,62の曲率半径は同一径に加工されている。
転走溝51,52;61,62の溝底間の隙間寸法より
も大径とすることによって、各側面部ボール5,6に対
して予圧が付与されている。一方、上面部ローラ4にも
予圧が付与されるが、この上面部ローラ4に対する予圧
反力は、側面部ボール5,6によって受けられる。すな
わち、上面部ローラ4によって水平部8を軌道レール2
から引き離す方向に作用する予圧反力は、側面部ボール
5,6の移動ブロックの袖部に形成されたボール転走溝
51,52;61,62との接点に接触角線S2,S3方
向に作用している予圧反力の垂直分力とつりあって所定
の接触角α2,α3が保たれている。換言すれば、ボール
接触角α2,α3は、軌道レール2上面と移動ブロック3
の水平部8間に転動自在に介装される上面部ローラ4に
よって軌道レール2側のボール転走溝51,61に対す
る移動ブロック3の両袖部9内側面のボール転走溝5
2,62の位置を上方に変位させることによって設定さ
れる。
れる予圧反力によって、両袖部9,9にモーメントが作
用して開き方向に僅かに変形し各ボール5,6がボール
転走溝51,52;61,62内で微小に変位する。接
触角α2,α3の設定は、この予圧が付与された状態の角
度である。もっとも、予圧が付与されない場合を想定し
てボール5,6の接触角を設定しておいて、実際に予圧
を付与するようにしてもよい。このようにしても、接触
角α2,α3は僅かに変化するだけで荷重特性に支障はな
い。
ル方向と横方向荷重のみが作用する使用箇所では、接触
角α2,α3を0度とすることもできるし、場合によって
は接触角線S2,S3を水平線H2,H3に対して軌道レー
ル2の中心に向かって徐々に下方に傾斜する上開き構造
とすることもできる。また、場合によっては、α2とα3
を別々の角度に設定することもできる。
では、上面部ローラ4は可撓性のローラ連結体40によ
って、また、側面部ボール5,6はボール連結体50,
60によってそれぞれ鎖状に連ねられている。
すように、両側の可撓性ベルト40bと、これらベルト
40b間にあって個々のローラ4が挿入されるローラ穴
40aを形成する多数のスペーサ部40cとを備えた構
成となっている。スペーサ部40cの各ローラ4外周と
の接触面はローラ4を保持可能なようにローラ4の円筒
面に倣った円筒状の凹面に成形されている。
(e)〜(g)に示すように、両側の可撓性ベルト50b,
60bと、これらベルト50b,60bの間にあって個
々の側面部ボール5,6が挿入されるボール穴50a,
60aを形成するスペーサ部50c,60cとを備えた
構成となっている。このスペーサ部50c,60cの各
ボール5,6との接触面はボール5,6を保持可能なよ
うにボール5,6の球面に倣った球冠状の凹面に成形さ
れている。
50,60は、その両端が切れていて帯状となっている
が、無端状に連結されていてもよい。
0,60は、基本的にはローラ4およびボール5,6を
静粛にスムースに転動移行させるためのものである。
ロック3を軌道レール2に対して移動すると、負荷域の
ローラ転走面41,42間の上面部ローラ4はローラ連
結体40によって保持されながら軌道レール2のローラ
転走面41上を移動ブロック3の進行方向に転動移行
し、ブロック本体31のローラ転走面42の後端から無
負荷域の方向転換路45に押し出され、ローラ逃げ穴4
4内にその進行方向後端側から進入し、ローラ逃げ穴4
4内を移動ブロック3の進行方向に押されていく。そし
てローラ逃げ穴44の進行方向前端から方向転換路45
に移行し、移動ブロック3の進行方向前端側から負荷域
のローラ転走面41,42に移行していく。
ローラ転走面41,42の後端からローラ3が押し出さ
れる推力で、ローラ戻し通路43内のローラ3が順次押
されてローラ転走面42の前端側に押し込まれていくこ
とになる。ローラ連結体40があると、各ローラ4間が
スペーサ部40cによって離れているので、ローラ4同
士がぶつかり合うことなくローラ連結体40を介して整
列して押し出される。また、負荷域のローラ転走面4
1,42の前端側にはローラ4はローラ連結体40によ
って引張り込まれてスムースに負荷域に移行していく。
ボール連結体50,60も基本的に同様である。
下面の2条の各ローラ転走面41,42の両側縁には、
図1(a)および図3(d)に示すようにローラ連結体40
を案内するローラ連結体保持部46が、また、図1(a)
および図3(h)に示すように、両袖部9,9内側面の各
2条のボール転走溝51,52;61,62の両側縁に
は、ボール連結体50,60を案内するボール連結体保
持部56,66が設けられている。
31の水平部8下面に一体的に接合される樹脂によって
成形されるもので、ベルト40bのローラ4端面から両
側に突出する側縁部が挿入されるガイド溝47が設けら
れている。図示例ではガイド溝47がすべて樹脂によっ
て成形されている。無負荷域のローラ方向転換路44お
よびローラ逃げ穴45にも、図2(b)に示すように、ロ
ーラ連結体40の側縁部を案内するガイド溝47が全周
にわたって連続的に形成されている。
3を軌道レール2から抜き出した際に移動ブロック3か
らのローラ連結体40の垂れ下がりを防止するものであ
る。ローラ4はローラ連結体40のスペーサ部40c,
40cによって脱落が防止されている。
的には面取りしたローラの端部を保持するように構成さ
れるが、面取り分だけローラの接触長が短くなり耐負荷
荷重が小さくなってしまう。この実施の形態のように、
ローラ連結体保持部46によってローラ連結体40を保
持し、ローラ連結体40を介してローラ4の脱落を防止
するようにすれば、ローラの全長を有効に利用すること
ができ、耐負荷荷重特性を向上することができる。
ロック本体31の左右両袖部9,9内側面に一体的に接
合される樹脂によって成形されるもので、ベルト50
b,60bのボール5,6の両側に突出する側縁部が挿
入されるガイド溝57,67が設けられている。図示例
ではガイド溝57,67の内周側は金属製のブロック本
体31によって構成されている。無負荷域のボール逃げ
穴54,64および方向転換路55,65にも、図2
(d)に示すように、ボール連結体50,60の側縁部を
案内するガイド溝57,67が全周にわたって連続的に
形成されている。
ール2から移動ブロック3を取り外した際にボール連結
体50,60の垂れ下がりを防止するためのもので、ボ
ール5,6はボール連結体50,60のスペーサ部50
c,60cによって保持されている。そして、軌道レー
ル2の左右側面と移動ブロック3の両袖部9,9の内側
面との間隔をスペーサ部50c,60cの径よりも小さ
くすることによって、ボール転走溝51,52;61,
62の溝深さを可及的に深くして接触角α2,α3を可及
的に大きくとれるようにしている。
内装置は、軌道レール2をボルト11によって基台12
に固定し、移動ブロック3上面にテーブル等の被案内部
材13をボルト14a,14b,14cによって固定し
て使用される。
用した場合の説明図である。
軌道レール2に押し付ける方向のラジアル荷重FRが作
用した場合には、このラジアル荷重FRは高剛性の2列
の上面部ローラ4,4によって受けられる。したがっ
て、ラジアル方向の重荷重を受けることができる。特
に、本実施の形態では接触角α1を90度に設定し、し
かもローラ連結体40によって保持することによってロ
ーラ転走面41,42とのローラ4の接触長をほぼロー
ラ4全長分としているので、ローラ4,4の高剛性を最
大限に活用することができる。このラジアル荷重は、接
触角の関係で側面部ボ−ル5,6;5,6は受けない。
2から引き離す方向の逆ラジアル荷重FUが作用した場
合を示している。この逆ラジアル荷重FUは左右の計4
列の側面部ボール5,6;5,6によって受けられる。
ロック3を被案内部材13に取り付ける左右のボルト1
4a,14cの位置とボール5,6との間に水平方向に
距離があるので、ボルト14a,14cを介して作用す
る浮き上がり荷重FUとボール5,6の接触部の反力NU
が隅力となって袖部9を開く方向のモーメントMUが作
用して袖部9,9が変形する。このように袖部9が開い
ても、袖部9内側面に設けられているのはボール5,6
なので、接触角α2,α3が変化するだけである。すなわ
ち、袖部9の変形によるボール転走溝51,52;6
1,62間の相対変位はボール5,6の接点移動によっ
て吸収される。
ロック3の水平部8も同時にその中央部が被案内部材1
3から離れる方向に凹状に変形しようとするが、水平部
8の中央部がボルト14bによって被案内部材13に締
結されているので、水平部8のローラ転走面41は水平
に保たれ、上面部ローラ4の接触状態が変化しない。し
たがって、上面部ローラ4と水平部8下面に設けられた
ローラ転走面41との軸方向の直線的な接触状態が維持
され、上面部ローラ4の端部に応力が集中する端荷重の
発生が防止される。
道レール2に対して横方向に押し付ける横方向荷重FT
が作用した場合を示している。この横方向荷重FTは被
案内部材13からボルト14を介して移動ブロック3に
作用するもので、片側2列の側面部ボール5,6によっ
て受けられる。横方向荷重FTはボルト14を通じて移
動ブロック3に作用するので、側面部ボール5,6に作
用する反力が隅力となって、袖部9をボルト14aの締
結部付近を中心にして外側に開く方向のモーメントMT
が作用して袖部9が若干開く。このように袖部9が開い
ても、袖部9内側面に設けられているのはボール5,6
なので、ボール5,6がボール転走溝51,52;6
1,62内で微小に変位して接触角α2,α3が変化する
だけである。すなわち、袖部9の変形によるボール転走
溝51,52;61,62間の相対変位をボール5,6
の接点移動によって吸収している。
ロック3の水平部8も同時にその中央部が被案内部材1
3から離れる方向に凹状に変形しようとするが、水平部
8の中央部がボルト14bによって被案内部材13に締
結されているので、水平部8の変形が防止される。した
がって、水平部8下面に形成されているローラ転走面4
2は水平に保たれ、上面部ローラ4の接触状態が変化し
ない。
荷重FUおよび横方向荷重FTが作用した場合や側面部ボ
ール5,6に予圧を付与した場合に、袖部9,9が変形
して開いても、側面部ボール5,6の接触角α2,α3が
僅かに変位するだけなので、側面部ボール5,6が受け
持つ荷重の方向性が維持される。したがって、側面部ボ
ール5,6の負荷能力は変わらないし、側面部ボール
5,6の転がりの円滑さも維持できる。すなわち、逆ラ
ジアル荷重FUによって袖部9,9が変形しても、その
変形は側面部ボール5,6の僅かな接点移動(接触角の
僅かな変位)によって吸収され、側面部ボール5,6の
負荷能力および側面部ボール5,6の転がりの円滑さに
影響を与えることがない。
ル5,6の許容荷重よりも大きく、上面部ローラ4のラ
ジアル方向の許容荷重を側面部ボール5,6の逆ラジア
ル方向の許容荷重の2〜3倍に設定しておけば、逆ラジ
アル荷重(浮き上がり)および横方向荷重に対向する側
面部ボール5,6を左右各2列ずつ配列することによっ
て、近似的に4方向等荷重構造を得ることができ、あら
ゆる方向からの荷重に対して剛性を有するので、どんな
姿勢でも使用可能で、幅広い用途に利用できる。
ローラ4,4で、逆ラジアル荷重FUは左右2列ずつ計
4列の側面部ボール5,6;5,6で、横方向荷重FT
は片側2列の側面部ボール5,6で受けている。したが
って、ラジアル荷重FRと逆ラジアル荷重FUはほぼ均等
に負荷することができ、横方向荷重FTの許容荷重は半
分程度となるものの左右均等に受けることができる。
手方向を軸にして回転させるローリング方向のモーメン
ト荷重については、一方の一列の上面部ローラ4と、他
方の2列の側面部ボール5,6によって左右均等に受け
られる。
を中心にして移動ブロック3の前後を上下逆方向に回転
させるピッチング方向のモーメント荷重については、前
後いずれか一方の逆ラジアル(浮きが上がり)荷重は左
右2列ずつ計4列の側面部ボール5,6;5,6によっ
て受けられ、他方のラジアル荷重は2列の上面部ローラ
4,4によって均等に受けられる。
を中心にして移動ブロックの前後端側を左右逆方向に回
転させるヨーイング方向のモーメント荷重については、
前後いずれか一方の横方向荷重を左右いずれか一方の2
列の側面部ボール5,6によって受けられ、他方の横方
向荷重を他方の2列の側面部ボール5,6によって均等
に受けられる。
して剛性を有し、どんな姿勢でも使用可能で幅広い用途
に利用できる。
工作機械の案内装置として利用する場合を例示してい
る。
が、基台201上に互いに平行に固定された一対の軌道
レール2,2に、複数の移動ブロック3,3,3,3を
介して固定されており、ボールねじ等の送り機構202
によって直線送りされるようになっている。加工テーブ
ル200上にはワーク203が固定され、スピンドル2
04に取り付けられた工具205によって切削等の加工
がなされる。
いた場合には、単なる平面案内であっても、たとえば工
具205からワーク203に水平方向の力が作用する
と、その加工反力によって一部の移動ブロック3,3に
はラジアル荷重FRが、他の移動ブロック3,3には逆
ラジアル荷重FUが作用するというように、ラジアル荷
重FRだけでなく、逆ラジアル荷重FUおよび図示しない
が横方向荷重FTも作用している。したがって、逆ラジ
アル荷重FUに対してラジアル荷重FRに対する負荷能力
と同等の近似的に4方向等荷重型の負荷能力を有する構
成となっていると、剛性,寿命計算が単純になり機械構
造の設定に便利となる。
軌道レール上面と移動ブロックの水平部下面との間に介
装される2列の上面部ローラによってラジアル方向の重
荷重を受けることができ、また、軌道レールの左右側面
に2列ずつの側面部ボールを介装することによって、横
方向および逆ラジアル方向の重荷重を受けることができ
る。
る予圧、移動ブロックに作用する逆ラジアル荷重や横方
向荷重によって移動ブロックの袖部が開く方向に変形し
ても、側面部ボールの場合には接触角が僅かに変位する
だけですみ、ボールが受け持つ荷重の方向性が維持され
る。したがって、接触角によって設定されたボールの負
荷能力はほとんど変わらないし、ボールの転がりの円滑
さも維持できる。すなわち、逆ラジアル荷重によって袖
部が変形しても、ボールの負荷能力や円滑な転がり特性
に何ら影響を与えることなく、その変形はボールの僅か
な接点移動(接触角の僅かな変位)によって吸収するこ
とができる。
の許容荷重よりも小さいが、側面部ボールを左右2列ず
つ配列することにより、逆ラジアル荷重についても2列
の上面部ローラと同等の負荷能力を有する。また、横方
向荷重については2列の側面部ボールによって受けるの
で、逆ラジアル方向荷重に対する負荷能力ほどではない
が高い剛性を有し、ラジアル方向,逆ラジアル方向およ
び左右横方向の4方向の重荷重を等しく受けることがで
きる。
ボールの逆ラジアル方向の許容荷重の2〜3倍に設定し
ておけば、4列のボールによる逆ラジアル荷重の負荷能
力を2列のローラによるラジアル荷重に対する荷重負荷
能力とほぼ等しく設定でき、横方向の荷重負荷能力は2
列のボールによっているだけなので、逆ラジアル荷重の
半分程度となるものの、近似的に4方向等荷重構造を得
ることができる。したがって、あらゆる方向からの荷重
に対して剛性を有し、どんな姿勢でも使用可能で幅広い
用途に利用できる。特に、ラジアル荷重と逆ラジアル荷
重が作用する工作機械のテーブル案内装置に用いれば、
その剛性計算・寿命計算において計算が単純になり、設
計が容易化される。
ボールの直径の0.52パーセントより小さい範囲に設
定すれば、ボールの差動すべりが大きくなって減衰特性
を持たせることができる。
動ブロックに作用する逆ラジアル荷重あるいは横方向荷
重といった袖部を開く方向に作用する力は、同時に水平
部の中央部をテーブル等の相手部材から離間させるよう
に凹状に曲げる方向のモーメントを生じさせるが、水平
部の中央部をボルトによって相手部材に固定することに
よって水平部の変形が防止され、ローラ転走面とローラ
の直線的な接触が維持されるので、ローラの高剛性,円
滑な転がり性能を維持することができる。
動案内装置の正面断面図、同図(b)は上面部ローラおよ
び側面部ボールの接触角の説明図である。
(b)は同図(a)の方向転換路近傍のローラを省略して示
す拡大断面図、同図(c)は図1の装置の一部破断平面
図、同図(d)は同図(c)の方向転換路近傍のボールを省
略して示す拡大断面図である。
連結体の説明図である。
の説明図である。
図、同図(b)はローラの端荷重作用状態を誇張して示す
説明図、同(c)乃至(e)は従来の直線ローラ案内装置の
荷重作用状態の説明図である。
Claims (5)
- 【請求項1】上面に2条のローラ転走面と、左右側面に
それぞれ2条ずつのボール転走溝とが設けられた軌道レ
ールと、 前記軌道レール上面に対向する水平部と、軌道レール左
右側面に対向する左右袖部とを備え、前記水平部下面に
前記軌道レール上面のローラ転走面と対応する2条のロ
ーラ転走面が設けられ、前記軌道レール左右側面に対向
する袖部左右内側面に各2条のボール転走溝に対応する
2条ずつのボール転走溝が設けられた移動ブロックと、 前記軌道レール上面と移動ブロックの水平部下面の対応
するローラ転走面間に転動自在に介装される2列の上面
部ローラと、 前記軌道レール左右側面と移動ブロックの凹所左右内側
面の対応するボール転走溝間に転動自在に介装される左
右2列ずつの側面部ボールと、を備えたことを特徴とす
る直線運動案内装置。 - 【請求項2】側面部ボールの軌道レールおよび移動ブロ
ック側の対向するボール転走溝との接点を結ぶ接触角線
が軌道レール側に向かって上方に傾斜する構造となって
いる請求項1に記載の直線運動案内装置。 - 【請求項3】側面部ボールの接触角線とボール中心を通
る水平線とのなす角である接触角がほぼ45度に設定さ
れている請求項2に記載の直線運動案内装置。 - 【請求項4】移動ブロックの水平部の2条の上面部ロー
ラ列の中間位置と、各2条のローラ列を挟んで左右両側
位置との3位置に、移動ブロック取付け用のボルト穴が
設けられていることを特徴とする請求項1,2または3
に記載の直線運動案内装置。 - 【請求項5】ボール転走溝の溝断面の曲率半径をボール
の直径の0.52パーセントより小さい範囲に設定した
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかの項に記載
の直線運動案内装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9199338A JPH1130233A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 直線運動案内装置 |
| US09/105,194 US6049988A (en) | 1997-07-09 | 1998-06-26 | Linear motion guiding apparatus |
| DE19830578A DE19830578A1 (de) | 1997-07-09 | 1998-07-08 | Linearführungsapparat |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9199338A JPH1130233A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 直線運動案内装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1130233A true JPH1130233A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=16406136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9199338A Pending JPH1130233A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 直線運動案内装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6049988A (ja) |
| JP (1) | JPH1130233A (ja) |
| DE (1) | DE19830578A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102914238A (zh) * | 2012-11-15 | 2013-02-06 | 江苏鸿业重工有限公司 | 导轨滚道测量装置及其工作方法 |
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1997
- 1997-07-09 JP JP9199338A patent/JPH1130233A/ja active Pending
-
1998
- 1998-06-26 US US09/105,194 patent/US6049988A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-07-08 DE DE19830578A patent/DE19830578A1/de not_active Ceased
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| CN102914238A (zh) * | 2012-11-15 | 2013-02-06 | 江苏鸿业重工有限公司 | 导轨滚道测量装置及其工作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6049988A (en) | 2000-04-18 |
| DE19830578A1 (de) | 1999-02-04 |
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