JPS59103018A - 無限直線運動用ころ軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＭ線状のトラックレールに跨架されるケーシン
グが無限に循環する多数のころを介して無限直線運動を
行いうる無限直線運動用ころ軸受に関するものであり、
無限直線運動を行いつつ、上下左右前後のあらゆる方向
からの荷重を支承することができる円筒状のころを転動
体として用いたころ軸受であって、しかも従来のころ軸
受に比べて、同一負荷に対し、軸受としての断面の高き
および幅の両寸法とも出来るだけより小型な無限直線運
動用ころ軸受を提供することを目的としている。

従来の無限直線運動用ころ軸受は、例えば、第２５図、
第２６図に示すごとく、トランクレール４０に跨架され
るケーシング４１が多数のころ４２を介して無限直線運
動を行いうるものであるが、負荷軌道４３を転動するこ
ろ４２を方向転換路を介して循環せしめるリターン孔４
４の位置が、第６図の１ａに示すごとく、負荷軌道２の
直角７字溝３の二等分゛面上に中心を有するものであり
、この位置にリターン孔１ａが設けられていると、第２
６図に示すごとく、直角７字溝４５の設けられているベ
アリングプレート４６を軸受の使用条件に応じて予圧負
荷しうる予圧装置であるところの予圧ボルト４７を設け
るべき直角７字溝４５の二等分面近傍の位置にリターン
孔が設けられることとなるため、予圧装置は、負荷軌道
４３、リターン孔およびその両端の方向転換路よりなる
、ころ４２の無限循環路を外れた位置すなわちケージ・
ング４１の直線運動方向の前後端の２個所のみにしふ設
けられす、負荷軌道の全長にわたって適正な予圧が印加
されず、このため予圧装置の充分な機能が発揮されず、
またケーシング４１の幅のみならず、予圧装置の設けら
れる長さだけ前後方向の長さも大となり、軸受の小型化
を妨げるものであった。

また、第２６図に示す構成のものは、先に特願昭５７−
’１２３＋４−２７号として、本発明と同一の出願人に
よって出願されたものであり、水平面への投影形状も、
垂直面への投影形状も円弧状曲線に形成式れる方向転換
路４８を介して、負荷軌道４３より斜上方に位置するリ
ターン孔４４へころ４２の方向転換を行わせるものであ
るが、前述の従来のものに比べ予圧ボルト４７を負荷軌
道４３の直角７字溝４５の略二等分面上に複数個所設け
ることができ、かつリターン孔４４の近傍に設けること
ができるため、小型な軸受を実現することが可能となっ
たものであるが、第３図に示すＡ部分にリターン孔４４
が穿設されるため、ケーシング４の４部分付近の強度を
低下させる恐れがあり、このため、予圧装置の取付けら
れるケーシング４の垂下部５の厚みｂをより厚く形成す
る必要かあり、トラックレール４０に跨架されるケーシ
ング４の高さモリターン孔が斜上方に穿設される分だけ
高くなり、前述の従来例に比べて軸受の小型化を招来し
得たものの依然として小型化に限度があり、方向転換路
４８の立体曲線形状も複雑で、方向転換路４８の工作も
困難であった。

なお、直線運動用ころ軸受は、工作機械等に用いられる
場合、左右両側の負荷軌道の間に、駆動操作用のボール
ねじ、流体シリンダ等が組込まれることが多く、この場
合、第１図８第２６図に示すごときケーシングの内法幅
Ｂ１を広くしたい希望があり、しかも、軸受としての幅
寸法は、取付けられるべき装置全体の幅寸法に影響し、
第１図、第２６図に示すごときケーシングの外法幅Ｂ２
を大にすると軸受設置面積が大と　　゛なるため、前記
幅Ｂ２をなるべく狭くしたい希望があり、ケーシングの
左右雨垂下部分の幅だ。

本発明叫ま、直線状のトラックレールに跨架されるケー
シングが無限に循環する多数のころを介して無限直線運
動を行いうる無限直線運動用ころ軸受において、ころの
循環路が、前記トラックレールの側面と該側面に対峙す
るケーシングの内側面とに形成される直角７字溝よりな
る負荷軌道と、該負荷軌道と平行で力１つ該負荷軌道の
７字溝の三等分面上に中心を有しないリターン孔との両
直線路、および前記両直線路の両端を連通式せてころの
方向転換運動を円滑に行わせる円弧曲線状の方向転換路
とよりなり、前記リターン孔は、軸受の直線運動方向と
直角な断面における形状が、前記リターン孔および負荷
軌道を転動するころの中心点間を結ぶ直線の垂直２等分
線に対し、負荷軌道と対称な略正方形の形状であり、前
記方向転換路は、前記垂直２等分線を回動軸として負荷
軌道とリターン孔の間を１８００回動して形成される断
面が略正方形の形状である回転筒面である構成とするこ
とにより、前述の各種小型化および工作容易化の阻害要
因を克服し得たものであり、その構成について、以下図
面ば示す実施例により説明する。

第１図、第２図に示すごとく、直線状のトラックレール
６に跨架されるケーシング４が、無限に循環する多数の
ころ７，７を介して、トラックレール６の長手方向に無
限直線運動を行いうる無限直線運動用ころ軸受であり、
ころ７の循環路は、前記トランクレール６の外側面８と
該外側面８に対峙するケーシング４の内側面９とにそれ
ぞれ形成されている直角７字溝１ｏおよび３によって構
成されている直線路である負荷軌道２と、該負荷軌道２
と平行でかつ該負荷軌道２の直角７字溝３の二等分面・
（第３図に１１で示されている面）上に中心を有しない
直線路であるリターン孔１と、前記負荷軌道２およびリ
ターン孔１の面直線路の両端をケーシング４の進退方向
の両端においてそれぞれ連通させてころ７の方向転換運
動を円滑に行わせる円弧曲線状の方向転換路１２とより
なる。

前記リターン孔１は、ケーシング４の直線運動方向と直
角な断面における形状が、第１図に示すごとく、前記負
荷軌道２を転動するころ７の中心およびリターン孔１を
転動するころ７の中心を結ぶ直線の垂直二等分線に対し
、前記負荷軌道２と対称な略正方形状である。

なお、リターン孔１は、無負荷域にあるから、ころ７と
リターン孔１が全面にわたって接触する必要はなく、第
１図に示すごとく、下孔５１を穿設した後、ころ７の端
面を案内する程度の正方形断面の４隅を形成する浅い４
本の隅溝５２を形成することにより、低コストでかつ容
易に工作することができる。

また、前記方向転換路１２は、リターン孔１と同様無負
荷域にあり、前記垂直二等分線を回動軸として負荷軌道
２とリターン孔１０間を１８００回動して形成され、前
記負荷軌道２とリターン孔１の間をころ７を円滑に転勤
せしめうるごとく、断面が略正方形状の回転筒面により
形成されている。

前記リターン孔１の位置および姿勢は次のごとくして求
められる。

第う図に示すごとく、負荷軌道２上を転勤するころ７の
ころ中心１３は直角７字溝Ｓ３および１０の二等分面１
１上にある。前記負荷軌道２上を転勤するころ７を二等
分面１１からθの角度だけ下方にころ中心１４を有する
位置に無限循環用のリターン孔１が設けられるものとす
る。

前記リターン孔１のころ中心１４と、負荷軌道２のころ
中心１３とを含む前記直線運動の方向に平行なかつ前記
二等分面１１とθの角度をなす平面１１ｂ上にころ７の
中心が位置しつつ無限循環を行う循環路が形成される。

前記ころ中心１３．１４を結ぶ線分の垂直二等分線を１
５ｂとすれば、リターン孔１は、前記垂直二等分線１５
ｂに対し負荷軌道２と対称形状である前記負荷軌道２と
リターン孔１との間を転勤するころ７は、前記平面１１
ｂと平行な曲線を描きながら循環する。前記曲線は、こ
ろ７が負荷軌道２とリターン孔１との間を転動する軌跡
によって表わされ、この軌跡が第１図に示すごとき、方
向転換路１２となる。ころ７が負荷軌道２とリターン孔
１との間を最短経路で円滑に転勤するた〜めには、方向
転換路１２は、半円曲線状であればよく、この必要最小
限の半円曲線の直径が、第３図に示されるごとく、負荷
軌道２のころ中心１３とリターン孔１のころ中心１４と
の距離ｒである。したがって前記角度〃を異にする位置
にリターン孔１を求めるには、前記ころ中心１３を中心
とし、半径が前記ｒである円弧を画き、該円弧上にリタ
ーン孔の中心を求めればよい。第３図におけるθを異に
するリターン孔１の位置がＩａ、ｌｂ、ｌｃ、　１ａと
して求められる。１ｂは垂直三等分Ｎ　１５　ｂに対し
負荷軌道２と対称であり、１Ｃは垂直二等分線１５ｃに
対し、１ｄは垂直二等分線１５ｄに対しそれぞれ負荷軌
道２と対称である。

前記θを大にして行けばリターン孔１の位置は負荷軌道
２より下に位置して行くと共にリターン孔１の前記三等
分面１１（通常水平面である）への投影位置は、負荷軌
道２に接近して行く。従って、軸受として、より小型化
なものを得る条件は、次のごとくである。

（１）三等分面１１上近傍に中心を有して設けられてい
る予圧装置である予圧ボルト１６と干渉しない程度にリ
ターン孔１の前記角度θを小さく取る。

（２）　　ころ７の負荷軌道２からリターン子Ｌ１まで
の転勤を円滑に行うことができる範囲で負荷軌道２とリ
ターン孔１との中心距離ｒを４＼さく取る。

（３）　　負荷軌道２からリターン孔１までのころ７の
運動を、前記垂直二等分線１５を中・ら・軸とし、負荷
軌道２かもリターン孔１に連結さｉする回転円筒面であ
る方向転換路１２に沿って移動させ、より円滑な運動と
する。

なお、第１図、第２図に示すごとく、ケーシング４を機
械に取付ける取付ボルトの挿着されるケーシング取付孔
１７、左右のリターン子Ｌ１にグリースを供給するグリ
ースニップルよびグリース孔１９、直角７字溝が設けら
れているケーシングイと別体の桿状体であるベアリング
プレート２０、該ベアリングプレート２０に予圧力を印
加する予圧ボルト１６、該予圧ボルトのロックナツト２
１、前記予圧ボルト１６の予圧力をベアリングプレート
２０に伝達する柱体２２、ベアリングプレート２０をケ
ーシング４に固定するベアリングプレート固定ねじ２３
、ケーシング４をトランクレール６から取外した場合、
負荷軌道２にあるころ７の落下を防止する保持器２４、
トランクレール６を機械本体に固定する固定ボルトの挿
入されるトラックレール固定ボルト２５、前述の方向転
換路１２の穿設されている側板２６、該側板２６の外端
面ば装着されるシール２７、該シール２７および側板２
６をケーシング４に締結する締結ねじ２８、グリース孔
１９の埋栓２９が設けられている。

前記角度σは、軸受の種類，大小等により適宜選定され
るが、通常１０−３００の角度の範囲に設定することに
より、軸受全体として最もコンパクトとなりうる。

第Ｌ１図にころ７が負荷軌道２から無負荷域である方向
転換路１２に転移する機構を示す。負荷軌道２にあるこ
ろγは、ころ７の脱落防止用の保持器２４が設けられて
いるので、ケーシング４をトランクレール６から取外し
ても、脱落しないように保持されている。

負荷軌道２を転動するころ７は、負荷軌道２を外れると
無負荷域に入り、僅かの間、第４図中７ａに示されるご
とく、側板２６に形成された方向転換路１２のうち断面
正方形状の外角の欠除した方向転換路端部１２ａにより
案内され゛、次いで、ころ７は７ｂに示されるごとく、
方向転換路１２に完全に転入して方向転換されリターン
孔１まで案内されて行く。

前述の方向転換路１２の形成される側板２６については
、方向転換路１２の形成工作を容易とするため、種々の
構成が考えられるが、第５図〜第１２図に示す実施例に
おいては、側板２６を、方向転換路１２の略中心面で上
側板３０と下側板３１の上下２部材に分割されたもので
ある。上側板３０と下側板３１どの分割個所は第８図に
示すごとく、負荷軌道２を転動するころ７の外端頂点３
２とリターン孔１を転動するころ７の外端頂点３３とを
結ぶ前記垂直二等分線１５ｂに直角な面で分割はれてい
る。前述のごとく上側板３０と下側板３１とに分割され
ることにより方向転換路１２は、上側板３０に形成され
る上転換路３４と、下側板３１に形成される下転換路３
５に分けられ、前記上下両転換路３４．３５は、それぞ
れ垂直二等分線１５ｂを回動軸とする回転筒面として旋
削加工により低コストかつ高精度に形成されうる。

前記上側板３０と下側板３１との結合は、前記垂直二等
分線１５ｂに平行方向にボルト締めをすることにより行
うことができ、両側板３０゜３１の位置決めは、例えば
上側板３０に上転換路３４と同心に凹設された嵌合用の
円錐凹部３６、および下側板３１に下転換路３５と同心
に突設された嵌合用の円錐台３７との嵌合により行うこ
とができ、上下両側板３０．３１の位置決め、固定は確
実に行われる。

前記上側板３０．下側板３１は、それぞれ射出成形、ダ
イキャスト等によって一体成形することも可能である。

勿論能の分割嵌合、結合の手段を用いることは可能であ
る。

前記保持器２４は、第１３図〜第１５図に示すごとき板
状体により形成され、ナイフェツジ状の案内溝３８と側
板嵌合孔３９とが穿設され両端においてそれぞれ側板２
６に螺締され、前述のごとくトラックレール６からケー
シング４を取外した場合、負荷軌道上にあるころ７の脱
落を防止する。

第２の実施例として、第３図に示すごとく、θ−２２５
°とすると、リターン孔１Ｃに示すごとく、該リターン
孔１ｃの上下面は水平位置。

左右面は垂直位置となる。

従ってリターン孔１は第１６図に示すごとく１ｃの位置
に形成することができ、この場合リターン孔１は無負荷
域にあり、特に強度を犬とする必要はないから、ケーシ
ング４の垂下部５内部に加工の困難な孔を穿設する必要
はなく、第１７図に示すごとく、別体の薄板製のリター
ン体５３とし、垂下部５に取付けてリターン孔１Ｃを形
成してもよく、また第１８図に示すごとく、ベアリング
プレート２０の１側面を利用して、垂下部５に工作容易
なリターン溝５４とすることもでき、安価で精度のより
高いリターン孔１ｃを形成することができる。

第１９図に示す第５の実施例は、工作機械のベッドのご
とく広幅で左右のころの循環路の間隔が犬であるものに
適し、ケーシング５５を左右別体とし、各ケーシング５
５を被移動部材５６の左右両端の離れた位置に取付可能
としたものであり、幅方向の選択を自由としたものであ
る。

この場合も、それぞれの循環路を形成する負荷軌道２．
リターン孔１および方向転換路１２の関係は全く変りが
ない。

第２０図に示す第ヰの実施例においては、リターン孔１
かベアリングプレート２０ａ内に形成されたものであり
、この実施例においても前　　　″記負荷軌道２．リタ
ーン孔１および方向転換路１２よりなる循環路の形成は
全く変りがない。

前述の負荷軌道２とリターン孔１とは、第２３図にも示
すごとく、垂直二等分線１５ｂに対し対称位置に形成さ
れ、方向転換路１２は、第２３図、第２１＋図に示すご
とく、負荷軌道２とリタ−ン孔１とのそれぞれの辺の垂
直二等分線の交点５７．５８（画点とも前記垂直二等分
線１５ｂ上にある）とそれぞれの中心１３．１４とを結
ぶ直線を垂直二等分線１５ｂを軸として回動して得られ
る円錐面に平行な円錐面５９，６０゜６１．６２により
囲繞される回転筒面により形成されることになる。

方向転換路１２中を転勤するころ７を垂直二等分線１５
ｂ上より透視すれば、第２１図に示すごとき形状に見る
ことかでき、特ＶＣ第２３図に示すごとく、前記垂直三
等分ｍ１５　ｂ上の交点５７または５８カ）ら透視すれ
ば、第２２図に示すごとき形状に見ることができる。

前述ノコとく、無負荷域であるリターン孔１ハケーシン
グ４の垂下部５の予圧ボルト１６の直下に形成されてい
る場合、負荷軌道２からリターン孔１までの方向転換路
１２内のころ７の中心の移動長さは、第３図に示すごと
く負荷軌道２と、リターン孔１との中心距離をｒとすれ
ば、ｆｆｒとなり、リターン孔１がθを大とする位置に
あり、かつ垂下部５０幅すの略中央に位置するものとす
れば、θが大となるにつれｒが大となり、通常垂下部５
は下方へ延設可能でもあり、従って方向転換路１２内の
ころ７の移動長さＴＩ：ｒを大とすることができ、方向
転換路１２内のこる７の方向転換がより円滑となり、ま
た第３図中おの空間を利用して、第１図に示すごとく、
ベアリングプレート固定ねじ２３や、ケーシング取付孔
１７を形成することができ、グリース孔１９も穿設する
ことが可能で、この結果軸受幅は極めてコンパクトとす
ることが可能である。

前述の負荷軌道、リターン孔、方向転換路の構成は、ト
ラックレールの片側上下２個所、左右合計ヰ個所に負荷
軌道を設けた無限直線運動用ころ軸受についても利用す
ることが可能であり、予圧装置の上にリターン孔を設け
る場合にも用いることができる。同一のころ、同一のト
ラックレールを用いる場合、従来のものに比べ同−荷重
用のもので本発明の無限直線運動用ころ軸受は１０〜２
０％コンパクトとすることが可能となった○ 本発明は、特許請求の範囲に記載された構成をなすもの
であり、無限直線運動用ころ軸受のころの循環路が、負
荷軌道と、該負荷軌道と平行でかつ該負荷軌道のＶ字溝
の三等分面上に中心を有しないリターン孔との両直線路
、および前記両面線路断面の垂直二等分線を回動軸とし
て両直線路の間を１８０°回動して形成きれる断面が略
正方形状の回転筒面である方向転換路とよりなるもので
あり、予圧ボルトよりなる予圧装置、グリース孔、ケー
シング取付孔、ベアリングプレート固定ねじ孔等を避け
てリターン孔を形成することができ、ケーシングの強度
を充分確保でき、その結果軸受としての高ざおよび幅な
らびにケーシングの長さの各寸法を最小にすることが可
能となり、また方向転換路と負荷軌道とリターン孔との
それぞれの中心を同一平面上に形成することができるた
め無負荷域である方向転換路を短くすることができ、こ
ろの方向転換運動を円滑にすることができ、その結果こ
ろの運動抵抗を減少せしめることが可能となり、軸受と
しての強度が向上すれは予圧や、軸受荷重によりケーシ
ングが下開きに変形する可能性も少なくなり、軸受の寿
命延長をもたらし、また同一強度に対して軸受を小型、
＠量とすることが可能となるという諸効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は有半を第２図中Ｉ−Ｉ屈曲線断面で表わす第１
の実施例の正面図、第２図はケーシング有半を第１図中
■〜■線断面で表わす同上側面図、第３図は負荷軌道と
リターン孔との関係を示す説明図、第４図は直角７字溝
の二等分面における側板の一部を除くケーシングの部分
水平断面図、第５図は上部側板側面図、第６図は側板側
面図、第７図は上部側板肉正面図、第Ｓ図は側板内圧面
図、第９図は下部側板肉正面図、第１０図は上部側板外
圧面図、第１１図は側板外圧面図、第１２図は下部側板
性正面図、第１３図は第１４図中店−ｘｍ線断面図、第
１Ｉ＋図は保持器側面図、第１５図は第１１＋図中ＸＶ
　−ＸＶ線断面図、第１６又は右手を第１図同様の断面
で表わす第２の実施例の正面図、第１γ図。 第１８図は第１６図中リターン孔のそれぞれ別の実施例
を示す断面図、第１９図は第３の実施例の部分断面図、
第２０図はリターン孔の別の実施例を示す部分断面図、
第２１図は方向転換路回動軸方向へ投影された方向転換
路中のこる透視図、第２２図は同軸円錐頂点より見た方
向転換路中のこる透視図、第２３図は循環路関係を示す
部分正面断面向、第２Ｌ１．図は循環路関係説明図、第
２５図は左半に断面を示す従来例の側面図、第２６図は
有半に断面を示す同上正面図である。 １’、１ｂ、１ｃ、ｌｄ：リターン孔、２：負荷軌道、
３，１０：直角７字溝、４：ケーシング、６：トランク
レール、７：ころ、８：外側面、９：内側面、１１：二
等分面、１２二方向転換路、１３．１４：ころ中心、１
５，１５ｂ：垂直二等分線。 特許出願人 日本トムソン株式会社 代　　理　　人 市　　川　　　理　　吉 遠藤　達也 第４図 第２５図 ４０ 第２６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直線状のトラックレールに跨架される一ケーシングが無
   限に循環する多数のころを介して無限直線運動を行いう
   る無限直線運動用ころ軸受において、ころの循環路が、
   前記トラックレールの側面と該側面に対峙するケーシン
   グの内側面とに形成される直角７字溝よりなる負荷軌道
   と、該負荷軌道と平行でかつ該負荷軌道の７字溝の三等
   分面上に中心を有しないリターン孔との両直線路、およ
   び前記両直線路の両端を連通させてころの方向転換運動
   を円滑に行わせる円弧曲線状の方向転換路とよりなり、
   前記リターン孔は、その断面形状が、前記リターン孔お
   よび負荷軌道を転動するころの中心点間を結ぶ直線の垂
   直２等分線に対し、負荷軌道と対称な略正方形の形状で
   あり、前記方向転換路は、前記垂直２等分線を回動軸と
   して負荷軌道とリターン孔の間を１８００回動して形成
   される断面が略正方形の形状である回転筒面であること
   を特徴とする無限直線運動用ころ軸受。