JP2002089555A - 転がり案内装置及びその製造方法並びに転がり案内装置を含む駆動装置 - Google Patents

転がり案内装置及びその製造方法並びに転がり案内装置を含む駆動装置

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JP2002089555A JP2000282259A JP2000282259A JP2002089555A JP 2002089555 A JP2002089555 A JP 2002089555A JP 2000282259 A JP2000282259 A JP 2000282259A JP 2000282259 A JP2000282259 A JP 2000282259A JP 2002089555 A JP2002089555 A JP 2002089555A
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    • F16C29/0695—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with the bearing body fully encircling the guide rail or track the bearing body encircles a guide rail or track of non-circular cross-section, e.g. with grooves or protrusions, i.e. the linear bearing is suited to transmit torque with balls
    • F16C29/0697—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with the bearing body fully encircling the guide rail or track the bearing body encircles a guide rail or track of non-circular cross-section, e.g. with grooves or protrusions, i.e. the linear bearing is suited to transmit torque with balls with polygonal guide rail or track

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レールに大きなモーメントを負荷してもブロ
ックが変形せず、また転動体転走面８１と負荷転動体転
走面９１の加工位置を変更してもブロックとレールの形
状自体は変更する必要のない転がり案内装置を提供する
こと。 【解決手段】 長手方向に沿って転動体転走面１１を形
成したレール１０と、貫通孔からなる開口部２５に負荷
転動体転走面２７を形成したブロック２０と、転動体転
走面１１と負荷転動体転走面２７の間に配列収容されて
レール１０及びブロック２０の相対運動に応じて循環す
る複数のボール７０とを具備する。レール１０の長手方
向に対して直角な断面形状と開口部２５の断面形状とを
互いに幾何学的に相似な長手形状とする。ブロック２０
はボックス型となって高剛性なものとなる。一種類のブ
ロック２０及びレール１０に加工する転動体転走面１１
と負荷転動体転走面２７の位置のみを変更することでボ
ール７０の接触角を任意に変更できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無限循環する転動
体列を介してブロックとレールとが相対的に直線移動自
在に係合されてなる転がり案内装置及びその製造方法並
びに転がり案内装置を含む駆動装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から無限循環するボールやコロから
なる複数の転動体を介してブロックとレールとが直線移
動自在に係合された転がり案内装置が知られている。具
体的には図８に示すように、レール８０と、下面に形成
された凹部９３内にレール８０を嵌挿するブロック９０
と、レール８０の転動体転走面８１とブロック９０の負
荷転動体転走面９１との間に一列となるように介在され
る多数の転動体１００とを具備して構成されている。
【０００３】ここでブロック９０には各組の転動体転走
面８１と負荷転動体転走面９１の間を通過してきた転動
体１００を逃がして再度元の位置に戻して転動体１００
の無限循環路を形成するための転動体逃げ穴９４が形成
されている。
【０００４】そしてレール８０に対して相対的にブロッ
ク９０を直線移動すると、転動体転走面８１と負荷転動
体転走面９１間を転動体１００が転がりながら直線状に
移動し、転動体転走面８１と負荷転動体転走面９１間を
通り抜け、図示しないエンドプレートに設けたリターン
通路を介して前記転動体逃げ穴９４に戻され、再び転動
体転走面８１と負荷転動体転走面９１間にこれが供給さ
れていく。
【０００５】しかしながら例えば上記転がり案内装置に
おいてブロック９０を固定し、レール８０を移動する場
合であってレール８０の紙面手前側のレール先端部に重
量物を取り付けてモーメント荷重を加えるとその負荷は
ブロック９０に不均一な変形を促し、変形量（凹部９３
の開き量）がブロック９０の紙面手前側と奥側でばらつ
いてしまい、レール８０の位置精度を阻害するという問
題点があった。
【０００６】この問題を解決するためには、凹部９３の
代りに、ブロック９０の中央に貫通孔を設け、この貫通
孔内に前記レール８０を通すようにすれば良い。このよ
うに構成すれば、例えレール８０の一方側に不均一な負
荷が加わってモーメント荷重が生じても凹部９３が開く
というようなことはなく、常に確実にレール８０を保持
することができる。
【０００７】しかしながらこのように構成した転がり案
内装置においても、対向する転動体転走面８１と負荷転
動体転走面９１の加工位置は、使用目的に応じて様々な
位置（様々な接触角位置）に変更することが要求される
ため、ブロック９０の開口部２５の形状とレール８０の
外形形状もこれに合わせて変更しなければならず、煩雑
であるという問題点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたものでありその目的は、例えレールに大き
なモーメントを負荷してもブロックが変形せず、同時に
転動体転走面８１と負荷転動体転走面９１の加工位置を
変更してもブロックとレールの形状自体は変更する必要
のない転がり案内装置及びその製造方法並びに転がり案
内装置を含む駆動装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、長手方向に沿って転動体転走面が形成され
たレールと、貫通孔からなる開口部が形成され、この開
口部に前記レールが嵌挿され、前記レールの転動体転走
面に対応する負荷転動体転走面を含む転動体循環路が形
成されたブロックと、前記転動体循環路に配列収容され
て前記レール及びブロックの相対運動に応じて循環する
複数の転動体と、を備えた転がり案内装置において、前
記レールの長手方向に対して直角な断面形状と前記ブロ
ックの前記開口部の断面形状とが、互いに幾何学的に相
似な長手形状とされていることを特徴とする。このよう
にブロックの開口部を貫通孔としたのでブロックはボッ
クス型となって高剛性なものとなり変形することはな
く、レールに大きなモーメントを負荷してもレールの位
置精度は十分良好な状態を保てる。また本発明によれ
ば、転動体転走面と負荷転動体転走面の加工位置のみを
適宜変更することによって一種類のブロック及びレール
で転動体の接触角を任意に変更することが可能となる。
【００１０】また、前記転がり案内装置において、前記
レールの長手方向に対して直角な断面形状と前記ブロッ
クの前記開口部の断面形状とが、前記転動体転走面及び
負荷転動体転走面が形成された部位について、互いに曲
線とされていることを特徴とする。このように双方の断
面形状の当該部位を曲線とすることによって、上述のよ
うに転動体転走面及び負荷転動体転走面の位置を変更す
るだけで容易に接触角を変更することができる。
【００１１】また、前記転がり案内装置において、前記
曲線は円形の一部であることを特徴とする。円形である
と、上記転動体転走面及び負荷転動体転走面の位置と接
触角との関係が一義的となり、各転走面の位置変更は高
精度になし得るから、接触角の変更・設定も高い精度を
以って行なえる。
【００１２】また、前記転がり案内装置において、前記
曲線は楕円形の一部であることを特徴とする。楕円の場
合、上記転動体転走面及び負荷転動体転走面と接触角と
の関係は上記円形の場合のようには単純ではないもの
の、円形に準じて容易に接触角を変更することが可能で
ある。
【００１３】また本発明にかかる転がり案内装置の製造
方法は、レールに長手方向に沿って転動体転走面を形成
する工程と、貫通孔からなる開口部を加工したブロック
に前記レールの転動体転走面に対応する負荷転動体転走
面を含む転動体循環路を形成する工程と、前記レールを
前記ブロックの開口部に挿入し、前記転動体循環路に前
記レール及びブロックの相対運動に応じて循環する複数
の転動体を配列収容する工程とを具備し、予め前記レー
ルの長手方向に対して直角な断面形状と前記ブロックの
開口部の断面形状とを互いに幾何学的に相似な長手形状
となるように加工しておくことで、ブロックの負荷転動
体転走面及びレールの転動体転走面の双方の加工位置を
適宜変更してブロックとレールに対する転動体の接触角
を任意に変更することを特徴とする。
【００１４】また本発明にかかる転がり案内装置を含む
駆動装置は、長手方向に沿って転動体転走面が形成され
たレールと、貫通孔からなる開口部が形成され、この開
口部に前記レールが嵌挿され、前記レールの転動体転走
面に対応する負荷転動体転走面を含む転動体循環路が形
成されたブロックと、前記転動体循環路に配列収容され
て前記レール及びブロックの相対運動に応じて循環する
複数の転動体とを具備し、さらに前記レールの長手方向
に対して直角な断面形状と前記ブロックの前記開口部の
断面形状とを互いに幾何学的に相似な長手形状とすると
ともに、前記レールの主たる両面に配された二次側及び
この二次側に対応して前記ブロックの開口部内に配され
た一次側からなるリニアモータを設けたことを特徴とす
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１乃至図３は本発明の一
実施形態にかかる転がり案内装置を示す図であり、図１
は一部切り欠き概略斜視図、図２（ａ）は概略側断面
図、図２（ｂ）は平面図、図３は横断面図である。これ
らの図に示すようにこの転がり案内装置は、レール１０
と、ブロック２０と、ボール（転動体）７０とを具備し
て構成されている。
【００１６】レール１０の横断面は長手形状、具体的に
は、上下面が略平行な平面で両側面が円弧状に突出する
略長円形状に形成されており、またレール１０の上下に
は左右２条ずつ計４条の溝状の転動体転走面１１が形成
されている。
【００１７】ブロック２０は、ブロック本体２１と、ブ
ロック本体２１の両端面に取り付けられるエンドプレー
ト２３とを具備している。ブロック本体２１にはレール
１０を挿入する開口部２５が設けられ、この開口部２５
の上下面には前記レール１０の各転動体転走面１１に対
応する４条の溝状の負荷転動体転走面２７が形成されて
おり、互いに対向する各転動体転走面１１と負荷転動体
転走面２７の間に複数のボール（転動体）７０…が移動
自在に介在されている。
【００１８】開口部２５は貫通孔であってその断面形状
は、長手形状、詳しくは、上下面が略平行で両側面が円
弧状に突出する略長円形状に形成されている。つまりレ
ール１０の長手方向に対して直角な断面形状と開口部２
５の断面形状とは互いに幾何学的に相似な長手形状、本
実施例の場合、長円形とされている。従ってレール１０
の外周面と開口部２５の内周面は平行で、両者の隙間寸
法は何れの部分においても略同一である。
【００１９】ブロック本体２１内には、各負荷転動体転
走面２７に対応して負荷域のボールを逃がすための転動
体逃げ穴５１が開口部２５の上下に２条ずつ計４条設け
られている。一方ブロック本体２１の上下面と両側面に
は、このブロック本体２１を他の部材に固定するための
ねじ穴２９が設けられている。
【００２０】エンドプレート２３は、ブロック本体２１
の端面と略同一形状の矩形状の部材で構成され、その中
央に前記レール１０を通す開口５３を設けると共に、ブ
ロック本体２１とレール１０間に介在している負荷域の
ボール７０を転動体逃げ穴５１に逃がして再度負荷領域
に戻すためのリターン通路５５が設けられている。なお
エンドプレート２３の外側端面には、内部にゴミが侵入
するのを防止すると共に、内部からの潤滑剤の漏れを防
ぐためのシール部材５７が取り付けられている。
【００２１】そしてレール１０の転動体転走面１１に対
応する負荷転動体転走面２７と、転動体逃げ穴５１と、
リターン通路５５とによって転動体循環路が構成されて
いる。
【００２２】ブロック２０に負荷転動体転走面２７を加
工する方法としては、例えばブロック２０にワイヤーカ
ットなどによって開口部２５を開け、その内面に研削加
工のみで溝を入れることによって負荷転動体転走面２７
を加工する方法を用いることができる。
【００２３】そしてブロック２０に対してレール１０を
その長手方向に直線移動すると、レール１０の転動体転
走面１１とブロック２０の負荷転動体転走面２７の間の
ボール７０が回転しながら移動することでレール１０は
スムーズに移動していく。
【００２４】本発明においては、ブロック２０に開口部
２５を設けてその内部にレール１０を通したので、例え
ば図２（ａ）に示すようにブロック２０を固定側部材７
５に固定し、一方レール１０の先端部に移動側部材７７
を固定してレール１０にモーメント荷重をかけても、開
口部２５が開いて変形するというような問題は生じず、
レール１０は移動側部材７７がない場合と同じ位置に常
にスムーズに移動し、移動部材７７の位置精度を常に良
好に維持できる。
【００２５】一方本発明においては前述のように、レー
ル１０の長手方向に対して直角な断面形状と開口部２５
の断面形状とを互いに幾何学的に相似な長円形すなわち
長手形状としたので、レール１０の外周面と開口部２５
の内周面の隙間寸法は何れの部分においても略同一とな
る。従って図４，図５に示すように、レール１０とブロ
ック２０として同一のものを使用しても、転動体転走面
１１と負荷転動体転走面２７の加工位置を、使用目的に
応じて様々な位置（様々な接触角θ位置）に変更するこ
とができる。転動体転走面１１と負荷転動体転走面２７
の溝加工は研削加工のみで行なえるので容易である。即
ち、使用目的に応じて、転動体転走面１１及び負荷転動
体転走面２７の双方の加工位置を適宜変更してレール１
０とブロック２０に対するボール７０の接触角θ（θ
１，θ２）を任意に変更することができる。
【００２６】ところで、本実施例においては、レール１
０の長手方向に対して直角な断面形状とブロック２０の
開口部２５の断面形状とが、転動体転走面１１及び負荷
転動体転走面２７が形成された部位について、互いに円
弧状つまり曲線とされている。このように双方の断面形
状の当該部位を曲線とすることによって、上述のように
転動体転走面１１及び負荷転動体転走面２７の位置を変
更するだけで容易に接触角を変更することができる。因
みに、レール断面形状及びブロック断面形状の当該部位
の双方又は一方が直線であると、接触角の変更は必ずし
も容易ではない。
【００２７】本実施例においては、上記曲線は円弧状、
つまり円形の一部とされている。円形であると、上記転
動体転走面１１及び負荷転動体転走面２７の位置と接触
角との関係が一義的となり、各転走面の位置変更は高精
度になし得るから、接触角の変更・設定も高い精度を以
って行なえる。
【００２８】なお、上記曲線は楕円形の一部であっても
よい。楕円の場合、上記転動体転走面１１及び負荷転動
体転走面２７と接触角との関係は上記円形の場合のよう
には単純ではないものの、円形に準じて容易に接触角を
変更することが可能である。
【００２９】図６は本発明にかかる駆動装置を示す横断
面図である。この駆動装置は、前記図４に示すと同一構
造の転がり案内装置のレール１０の上下面（主たる両
面）にそれぞれマグネット（２次側（二次導体））６
０，６０を埋め込むように取り付け、一方ブロック２０
の開口部２５の内周上下面に電磁石（一次側（固定
子））６１，６１を埋め込むように取り付けて構成され
ている。上側のマグネット６０と電磁石６１の組で形成
されるリニアモータと、下側のマグネット６０と電磁石
６１の組で形成されるリニアモータは、レール１０の中
央に対して上下対称の位置に設けられている。リニアモ
ータとしては、リニア直流モータ、リニアパルスモータ
等、種々の構成のものが適用できる。そして電磁石６
１，６１へ電流を流すことによってブロック２０に対し
てレール１０を前進・後退するように駆動する。
【００３０】この実施形態においては、ブロック２０に
設けた開口部２５によってレール１０が覆われているの
で、マグネット６０と電磁石６１を設ける位置をレール
１０の上面側だけでなく下面側にも、即ちレール１０の
主たる両面に設けることができる。このためマグネット
吸引力によるラジアル方向の構造部材の変形を抑えるこ
とができ、またモータが二対になるから省スペースで推
力が増す。
【００３１】図７は図６に示すレール１０の表裏のマグ
ネット６０，６０を一体にして一つにした実施形態を示
している。レール１０とマグネット６０間の締結が接
着、又はボルト止めなどによって確実に行えるのであれ
ば、こちらの方が構造が簡単になり低コスト化も図れ
る。
【００３２】以上本発明の実施形態を説明したが、本発
明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求
の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範
囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書
及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質や使用方
法であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本
願発明の技術的思想の範囲内である。例えば上記実施形
態においてはブロック２０を固定側、レール１０を可動
側として使用したが、逆にブロック２０を可動側、レー
ル１０を固定側として使用してもよい。
【００３３】なお、上述の実施例においては、レール１
０の長手方向に対して直角な断面形状とブロック２０の
開口部２５の断面形状とが、転動体転走面１１及び負荷
転動体転走面２７が形成された部位について、互いに円
形又は楕円形の一部、つまり曲線とされているが、他の
曲線も適用可能である。
【００３４】また、上記実施例においては、転動体とし
てボールを使用する場合を示しているが、同様の構成で
コロを使用する場合にも本発明を適用し得る。
【００３５】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば以下のような優れた効果を有する。 レールを嵌挿するブロックの開口部は貫通孔からなる
ので、ブロックはボックス型となって高剛性なものとな
って変形することはなく、レールに大きなモーメントを
負荷してもレールの位置精度は十分良好な状態を保て
る。
【００３６】レールの長手方向に対して直角な断面形
状とブロックの開口部の断面形状とを互いに幾何学的に
相似な長手形状に構成したので、転動体転走面と負荷転
動体転走面の加工位置のみを適宜変更することによって
一種類のブロック及びレールで転動体の接触角を任意に
変更することが可能となる。従ってユーザー毎に使用目
的、使用条件が異なる場合でも、これらへの対応が容易
に行なえ、転がり案内装置の製造が容易、且つ安価に行
なえる。
【００３７】転がり案内装置を構成するレールの上側
と下側に二対リニアモータを設けたので、マグネット吸
引力によるラジアル方向の構造部材の変形を抑えること
ができ、またモータが二対になるから省スペースで推力
を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる転がり案内装置の
一部切り欠き概略斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる転がり案内装置を
示す図であり、図２（ａ）は概略側断面図、図２（ｂ）
は平面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる転がり案内装置の
横断面図である。
【図４】転動体転走面１１と負荷転動体転走面２７の加
工位置のみを変更した転がり案内装置の横断面図であ
る。
【図５】転動体転走面１１と負荷転動体転走面２７の加
工位置のみを変更した転がり案内装置の横断面図であ
る。
【図６】本発明にかかる駆動装置を示す横断面図であ
る。
【図７】本発明にかかる他の駆動装置を示す横断面図で
ある。
【図８】従来の転がり案内装置を示す横断面図である。
【符号の説明】
１０ レール １１ 転動体転走面 ２０ ブロック ２１ ブロック本体 ２３ エンドプレート ２５ 開口部 ２７ 負荷転動体転走面（転動体循環路） ５１ 転動体逃げ穴（転動体循環路） ５３ 開口 ５５ リターン通路（転動体循環路） ５７ シール部材 ７０ ボール（転動体） ６０ マグネット（二次側） ６１ 電磁石（一次側）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白井 武樹 東京都品川区西五反田３丁目11番６号 テ イエチケー株式会社内 Ｆターム(参考） 3J104 AA03 AA23 AA24 AA36 AA65 AA69 AA75 AA76 AA79 BA05 BA21 CA32 DA11 DA13 DA17 5H641 BB01 BB06 BB10 GG02 HH03 JA03 JA09 JA11 JA13 JA14 JB09

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 長手方向に沿って転動体転走面が形成さ
    れたレールと、 貫通孔からなる開口部が形成され、この開口部に前記レ
    ールが嵌挿され、前記レールの転動体転走面に対応する
    負荷転動体転走面を含む転動体循環路が形成されたブロ
    ックと、 前記転動体循環路に配列収容されて前記レール及びブロ
    ックの相対運動に応じて循環する複数の転動体と、を備
    えた転がり案内装置において、 前記レールの長手方向に対して直角な断面形状と前記ブ
    ロックの前記開口部の断面形状とが、互いに幾何学的に
    相似な長手形状とされていることを特徴とする転がり案
    内装置。
  2. 【請求項２】 前記レールの長手方向に対して直角な断
    面形状と前記ブロックの前記開口部の断面形状とが、前
    記転動体転走面及び負荷転動体転走面が形成された部位
    について、互いに曲線とされていることを特徴とする請
    求項１記載の転がり案内装置。
  3. 【請求項３】 前記曲線は円形の一部であることを特徴
    とする請求項２記載の転がり案内装置。
  4. 【請求項４】 前記曲線は楕円形の一部であることを特
    徴とする請求項２記載の転がり案内装置。
  5. 【請求項５】 レールに長手方向に沿って転動体転走面
    を形成する工程と、 貫通孔からなる開口部を加工したブロックに前記レール
    の転動体転走面に対応する負荷転動体転走面を含む転動
    体循環路を形成する工程と、 前記レールを前記ブロックの開口部に挿入し、前記転動
    体循環路に前記レール及びブロックの相対運動に応じて
    循環する複数の転動体を配列収容する工程とを具備し、 予め前記レールの長手方向に対して直角な断面形状と前
    記ブロックの開口部の断面形状とを互いに幾何学的に相
    似な長手形状となるように加工しておくことで、ブロッ
    クの負荷転動体転走面及びレールの転動体転走面の双方
    の加工位置を適宜変更してブロックとレールに対する転
    動体の接触角を任意に変更することを特徴とする転がり
    案内装置の製造方法。
  6. 【請求項６】 長手方向に沿って転動体転走面が形成さ
    れたレールと、 貫通孔からなる開口部が形成され、この開口部に前記レ
    ールが嵌挿され、前記レールの転動体転走面に対応する
    負荷転動体転走面を含む転動体循環路が形成されたブロ
    ックと、 前記転動体循環路に配列収容されて前記レール及びブロ
    ックの相対運動に応じて循環する複数の転動体とを具備
    し、 さらに前記レールの長手方向に対して直角な断面形状と
    前記ブロックの前記開口部の断面形状とを互いに幾何学
    的に相似な長手形状とするとともに、 前記レールの主たる両面に配された二次側及びこの二次
    側に対応して前記ブロックの開口部内に配された一次側
    からなるリニアモータを設けたことを特徴とする転がり
    案内装置を含む駆動装置。
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