JP2004044770A - 転がり案内装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型軽量化を図り、衝撃荷重の吸収機能はもちろん、軌道レールと移動ブロックの取付面間の誤差を自動的に調整し得る柔構造の軌道レールを備えた転がり案内装置を提供する。
【解決手段】左右に張り出す張り出し部１２を備えた軌道レール１０と、軌道レール１０の左右張り出し部１２の上下面に転がり接触する少なくとも４組の無限循環転動体列２０が組み込まれた移動ブロック３０と、を備え、軌道レール１０を、左右に弾性変形可能な薄肉の中央プレート部１１と、中央プレート部１１の上端部から左右に張り出し上下方向に撓み変形可能の薄肉の左右張り出し部１２，１２と、中央プレート部１１下端部から左右に張り出す固定プレート部１３，１３と、を備えた弾性変形可能の柔構造としたことを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】左右に張り出す張り出し部１２を備えた軌道レール１０と、軌道レール１０の左右張り出し部１２の上下面に転がり接触する少なくとも４組の無限循環転動体列２０が組み込まれた移動ブロック３０と、を備え、軌道レール１０を、左右に弾性変形可能な薄肉の中央プレート部１１と、中央プレート部１１の上端部から左右に張り出し上下方向に撓み変形可能の薄肉の左右張り出し部１２，１２と、中央プレート部１１下端部から左右に張り出す固定プレート部１３，１３と、を備えた弾性変形可能の柔構造としたことを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば取付面の精度のでない比較的小規模の建築物の免震装置の転がり案内部や、自動車や飛行機のように高速に移動し衝撃によって常に変形するような部分に取り付けられる転がり案内部に適した転がり案内装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の転がり案内装置は、主として工作機械の直線案内部に使用され、その高剛性の構造によって、大荷重を支持しつつ高精度の案内を実現している。
これに対して、本出願人は既に特開２０００−２９１６５３号において、高剛性のレールベース部１０１０から左右に張り出す張り出し部１０２０を備えた軌道レール１０００と、この軌道レール１０００の左右張り出し部１０２０，１０２０の上下面に転がり接触する少なくとも４組の無限循環ローラ列２０００が組み込まれた移動ブロック３０００と、を備え、上下方向に衝撃荷重が作用した際に、張り出し部１０２０の弾性変形によって、転動体に作用する衝撃荷重が、たとえば３Ｇが２Ｇ程度になるように、吸収するようにしたローラ案内装置を提案している（図２５参照）。
レール張り出し部１０２０は円弧形状で、上面側の円弧状凹面に接触する無限循環ローラ列２０００には樽形ローラ２００１が、下面側の円弧状凸面に接触する無限循環ローラ列２０００には鼓形ローラ２００２が用いられ、それぞれレール張り出し部１０２０の円弧形状に沿って横すべり可能として自動調心性を確保するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の転がり案内装置は、太い高剛性のレールベース部１０２０を有するもので、重量が重く、軽量化を要求される自動車や航空機等には不適で、用途が限定されるという問題があった。
また、レール張り出し部１０２０の弾性変形によって衝撃を吸収するといっても、大規模地震の上下方向の衝撃的な揺れを想定したもので、基本的には高剛性であり、張り出し部１０２０は衝撃荷重が作用した際に弾性変形する程度のものであった。
【０００４】
また、自動調心性を有するとはいっても、レール張り出し部１０２０の円弧形状に沿って移動ブロック３０００が揺動し、移動ブロック３０００の取付面と軌道レール１０００の取付面間の平行度の誤差を吸収するだけで、軌道レール１０００の左右方向の取付面の誤差や上下方向の平行度の誤差等に対応できるものではなかった。したがって、取付面にある程度の精度は必要で、利用分野は限定されたものであった。
【０００５】
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、小型軽量化を図り、衝撃荷重の吸収機能はもちろん、軌道レールと移動ブロックの取付面間の誤差を自動的に調整し得る柔構造の軌道レールを備えた転がり案内装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、左右に張り出す張り出し部を備えた軌道レールと、該軌道レールの左右張り出し部の上下面に転がり接触する少なくとも４組の無限循環転動体列が組み込まれた移動ブロックと、を備えた転がり案内装置において、
前記軌道レールを、左右に弾性変形可能な薄肉の中央プレート部と、該中央プレート部の上端部から左右に張り出し上下方向に撓み変形可能の薄肉の左右張り出し部と、前記中央プレート部下端部から左右に張り出す固定プレート部と、を備えた弾性変形可能の柔構造としたことを特徴とする。
【０００７】
前記軌道レールは、コ字形断面形状の一対のレール部品の底板部の背面同士を溶接した構成となっていることを特徴とする。
前記軌道レールは引き抜きにより一体構成としたことを特徴とする。
前記軌道レールは、精密鋼板によって円弧状に成型されたカバープレートと、カバープレートに電着溶接されるベース部材とによって構成され、カバープレートによって上下方向に撓み変形可能の薄肉の左右張り出し部を構成し、ベース部材により中央プレート部と固定プレート部を構成したことを特徴とする。
【０００８】
上記転がり案内装置を上下逆向きにして各軌道レールを直交配置とし、２つの移動ブロックを背面合わせとして一体化し、二軸方向に移動可能としたことを特徴とする。
軌道レールは直線レールでもよいし、上下方向に湾曲する曲線レールとしてもよい。
４組の無限循環転動体列の転動体はすべてボールのみによって構成されることが好ましい。
また、大荷重を受ける場合には、張り出し部の上側に位置する左右２列の無限循環転動体列は転動面部が円弧形状のローラによって構成され、張り出し部の下側に位置する転動体はボールによって構成される。この場合には、比較的剛性のある引き抜き構造の軌道レールを用いればよい。
転動体と軌道レールの組み合わせは、用途、荷重の大きさ等に対応して選択できる。
また、上下の軌道レールをそれぞれ取付板の中央に固定してユニット化し、取付板の端部を相手取付面に固定する構造としたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１．
図１，図２及び図９乃至図１４は、この発明の実施の形態１に係る転がり案内装置を示している。
この転がり案内装置１は、左右に張り出す張り出し部１２，１２を備えた軌道レール１０と、この軌道レール１０の左右張り出し部１２，１２の上下面に転がり接触する少なくとも４組の無限循環転動体列２０が組み込まれた移動ブロック３０と、を備えた構成となっている（図１，図９〜１２参照）。
軌道レール１０は断面Ｉ形状で、上下方向に延びて左右に弾性変形可能な薄肉の中央プレート部１１と、この中央プレート部１１の上端部から左右に張り出して上下方向に撓み変形可能の薄肉の上記張り出し部１２，１２と、中央プレート１１の下端から左右に張り出す固定プレート部部１３，１３と、を備えた弾性変形可能の柔構造となっている。
【００１０】
この実施の形態では、軌道レール１０は、リップ付きコ字形断面形状の一対のレール部品１１０によって構成される。レール部品１１０はプレス成形品で、軌道レール１０の中央プレート部１１を構成する底板部１１１と、底板部１１１の一側縁からほぼ直角に折れ曲がった一方の張り出し部１２と、底板部１１１の他側縁から直角に折れ曲がった一方の固定プレート部１３とによって構成され、一対のレール部材１１０の底板部１１１の背面同士を溶接し、Ｉ字形状に構成したものである。
張り出し部１２は、中央プレート部１１との付け根側に位置する水平部１２１と、張り出し端側に位置する傾斜円弧部１２２と、を備えている。傾斜円弧部１２２は、上向きに傾斜しかつその下側面が下方に凸となるような円弧形状で、左右の傾斜円弧部１２２，１２２は中心軸線Ｖに対して左右対称的に設けられ、中心軸線Ｖ上に位置する中心Ｏを有する一つの円弧状に位置している。この傾斜円弧部１２２の上下側面に前記した４組の無限循環転動体列２０が転動自在に接触する構成となっている。この例では、傾斜円弧部１２２，１２２の上下面には転動体が接触する軌道溝５１，５２が研削されている。
【００１１】
無限循環転動体列２０としては、多数の転動体として円弧形状の転動面部を有するローラの一例である球ころ２１が用いられ、無端状あるいは有端の可撓性のリテーナ部材２２に保持されて、移動ブロック３０に形成されたトラック形状の無限循環路４０に組み込まれている。もちろん、リテーナ部材２２で連結しない構成でもよい。転動体の球ころ２１は、転動球面部２１ａと端面球面部２１ｂを有し、転動球面部２１ａの径Ｄが端面球面部２１ｂ間の距離Ｌの８０±１５〜１７％程度に設定されたものであり、転動球面部が軌道溝に線接触して玉に比べて負荷容量は数倍大きく、ころには及ばないが、高荷重，高剛性化を図ることができ、しかも玉ほどではないが自動調心性を合わせもつ玉ところの中間の性質を有する転動体である。
無限循環路４０は、軌道レール１０と移動ブロック３０間の荷重を支持する直線状の負荷域通路４１と、この負荷域通路４１と所定間隔を隔てて平行に設けられた無負荷域の戻し通路４２と、負荷域通路４１と戻し通路４２の端部同士を接続する方向転換路４３とから構成されている。
【００１２】
無限循環路４０は、軌道レール１０の垂直方向の中心軸線Ｖに対して、左右対称に所定角度αだけ傾斜した傾斜線Ｍ，Ｍ上に配置されるもので、負荷域通路４１と戻し通路４２が傾斜線Ｍ上に位置している。この傾斜線Ｍの中心は傾斜円弧部１２２の曲率中心Ｏとほぼ一致しており、各張り出し部の傾斜円弧部を挟んで配置される負荷域の転動体は傾斜円弧部１２２の上面と下面の同一位相位置を前記傾斜線Ｍに沿って挟む構成となっている。傾斜線Ｍの傾斜角度は、図示例ではほぼ４５度に設定されている。もちろん、傾斜角度αは、負荷する荷重の大きさ，方向等に応じて適宜設定される。
無限循環路４０の負荷域通路４１には軌道レール１０の傾斜円弧部１２２に設けられた軌道溝５１と対向する軌道溝５２が設けられ、転動体列２０が軌道溝５１，５２間に転動自在に挟み込まれる。
【００１３】
移動ブロック３０は、ブロック本体３１と、このブロック本体３１の両端に取り付けられ方向転換路４３を形成するエンドプレート３２，３２と、から構成される。
ブロック本体３１は、強度，剛性を要求される部分のみを金属構造部３１０とし、強度，剛性を要求されない部分は樹脂構造部３２０として軽量化が図られている。
金属構造部３１０は、上面にボルト穴３１１ａが形成された左右の取付構造部３１１と、この取付構造部３１１から傾斜線Ｍに対して直交するように中心に向かって突出して軌道レール１０の張り出し部１２の傾斜円弧部１２２を挟む一対の上部および下部レース部３１２，３１３と、左右の上部レース部３１２間を連結する水平の連結部３１４とから構成されている。
【００１４】
樹脂構造部３２０は、金属構造部３１０の上部レース部３１２と連結部３１４との間に形成された凹部に充填接着された第１樹脂部３２１と、左右の下部レース部３１３下面に接着される左右一対の第２樹脂部３２２と、連結部３１４下面に接着される第３樹脂部３２３とを備えている。
第１樹脂部３２１には、軌道レール１０の張り出し部１２の上部に位置する左右の無限循環路４０の戻し通路４２がトンネル状に形成され、第２樹脂部３２２の両端部は負荷通路４１の側壁を構成している。また、第３樹脂部３２３には下方に位置する無限循環路４０の戻し通路４２がトンネル状に形成されると共に、下部レース部３１３の端面を介して負荷域通路４１に回り込み、負荷域通路４１の側壁を構成している。
【００１５】
図３乃至図８には、本発明の柔構造軌道レールの変形例、および転動体の組み合わせの他の構成例を示している。
まず軌道レールについて説明する。
図３は、軌道レールの変形例１を示している。
この例は、軌道レール１０Ａを引き抜きによって構成したもので、上下方向に延びて左右に弾性変形可能な薄肉の中央プレート部１１Ａと、この中央プレート部１１Ａの上端部から左右に張り出して上下方向に撓み変形可能の薄肉の上記張り出し部１２Ａ，１２Ａと、中央プレート１１Ａの下端から左右に張り出す固定プレート部１３Ａ，１３Ａと、を備えた弾性変形可能の柔構造となっており、中央プレート部１１Ａ，張り出し部１２Ａ，１２Ａおよび固定プレート部１３Ａ，１３Ａが一体成形されている。
この引き抜き材の軌道レールの場合には、精度が出ないので、図４に示すように、張り出し部１２Ａに転動体用の軌道溝５１，５２が研削される。
【００１６】
図５，図７は、軌道レールの変形例２を示している。
この例は、軌道レール１０Ｂを精密鋼板によって円弧状に成型したカバープレート１５０と、引き抜きによって成形されたベース部材１６０とを組み合わせて製作されたものである。
カバープレート１５０によって上下方向に撓み変形可能の薄肉の左右張り出し部１２０Ｂを構成し、ベース部材１６０が、カバープレート１５０の下面中央を支持する左右方向に撓み変形可能の薄肉の中央プレート部１１０Ｂと、中央プレート部１１０Ｂを支持する固定プレート部１３０Ｂとを備えた柔構造となっている。カバープレートとベース部材１６０の中央プレート部１１０Ｂ間は電着溶接によって固定する。
【００１７】
次に、転動体の組み合わせ例について説明する。
図１では、転動体として球ころを用いた例を示したが、その他、ボール、ローラを適宜組み合わせて使用することが可能である。
たとえば、図３，図４に示す例では、上下の転動体列２０の転動体としてすべてボール２３を用いており、張り出し部１２Ａの傾斜円弧部１２２の上下面にはそれぞれ軌道溝５１，５２が研削される。このボール２３についても、図１４に示すように、可撓性のリテーナ部材２２によって保持されている。
一般家屋の免震機構に用いる場合には、ボール２３で十分である。
図５，６に示す例では、上部の転動体列の転動体として重荷重を受ける球ころ２１、下部の転動体列の転動体として円筒ころ２４を用いた例である。この例では、カバープレート１５０円弧状の曲率半径を球ころ２１の転動球面部２１Ａの曲率半径と一致させている。精密鋼板は精度が高いので、軌道溝は不要である。したがって、球ころ２１とカバープレート１５０の上面および下面との接触部が円弧に沿って横すべり可能で、この接触部の滑りによっても自動調心がなされる。
浮き上がる方向の荷重が小さい場合には、図７及び図８に示すように、下部の転動体列にボール２３を用いることもでき、このような転動体と軌道レールの組み合わせは使用用途に応じて適宜選択される。たとえば、図１に示す軌道レールと４列すべてボールの組み合わせとしてもよいし、負荷荷重が大きい場合には、上側２列だけ球ころとし、下側２列をボールとすればよい。その場合には柔軟性を有するものの比較的剛性の高い引き抜き材の図３に示す軌道レールを用いればよい。いずれにしても、転がり案内の軽快な運動を損なうことなく、低コストで、しかも幅広い使用用途に対応できる。
【００１８】
図２４，図２５には、本発明の柔構造軌道レール１０を組み込んだ転がり案内装置と、従来の剛構造軌道レール１０００を組み込んだ転がり案内装置と比較して示している。
本発明の柔構造レール１０（図２４）は、従来の剛構造レール１０００（図２５）に比べて薄肉軽量化されており、しかもその柔軟な構造によって衝撃緩和効果が高く、さらに多少の取付面間の平行度の誤差を吸収する自動調心性を有する。
適用分野としては、一般家屋のように比較的軽量の建物の免震案内機構や、車や航空機といった高速移動すると共に衝撃荷重を受けて大きく変形するような構造体の案内機構に最適である。
本発明の柔構造レールの特性についてより詳細に説明すると、上方からの衝撃荷重ＦＤおよび下からの浮き上がり荷重ＦＵに対しては、張り出し部１２が下方に撓んで衝撃を吸収する。本発明の場合には、張り出し部の長さＬ１が従来の剛構造のレールの張り出し部の長さＬ２より長く、しかも薄肉なので、従来の剛構造の軌道レールよりも衝撃吸収効果が高い。
【００１９】
また、軌道レール１０の取り付け面と移動ブロックの取付面間の平行度の狂いについても、軌道レール１０の張り出し部１２および中央プレート部１１のたわみによって吸収される。
たとえば、軌道レール１０の長手方向をＸ軸、Ｘ軸と直交する水平方向をＹ軸、垂直方向をＺ軸とし、軌道レール１０の取付面を基準面Ａとすると、Ｙ軸方向の誤差は中央プレート１１の左右の撓みによって吸収されるし、Ｚ軸方向の誤差は左右張り出し部１２，１２の上下方向の撓みによって吸収される。
また、移動ブロック３０の取付面Ａに対してＸ軸回りに回転する方向に傾いている場合（左右の傾き）、一方の張り出し部１２が上方に撓み、他方の張り出し部１２が下方に撓み、さらに中央プレート部１１も左右に撓んで傾きが吸収される。また、移動ブロック３０がＹ軸回りに回転する方向に傾いている場合（前後の傾き）、張り出し部１２の前端側と後端側がそれぞれ上下反対側に撓んで傾きが吸収される。さらに、移動ブロック３０がＺ軸回りに回転する方向に傾いている場合にも（水平方向のひねり）、中央プレート部１１および左右の張り出し部１２が傾きに応じて撓んで傾きが吸収される。
このように、取付面間の平行度の誤差や取付誤差は、柔構造の軌道レールの弾性変形によって吸収され、転動体列の軌道溝との接触構造が適正に維持されて軽快な移動が保障される。
【００２０】
図１５，図１６には、本発明の実施の形態２を示している。
この実施の形態２では、転がり運動案内装置を組み合わせて互いに直交する２軸方向に移動可能とした二軸転がり案内装置である。
すなわち、上記した転がり案内装置１を上下逆向きにして各軌道レール１０，１０を直交配置とし、２つの移動ブロック３０，３０を背面合わせとして一体化した構成となっている。ここで、一体化とは、別体の２つの移動ブロック３０，３０をボルト等で一体的に結合する場合と、継ぎ目の無い一つの材料によって一体成形されている場合の両方を含む。２つの移動ブロック３０，３０を結合する場合、多少の誤差は軌道レール１０自体の柔軟性で吸収できるので、従来の高剛性のレールのような高精度は要求されず、組付けが容易にできる。したがって、電着溶接等によって簡単に結合することも可能である。
すなわち、この二軸転がり案内装置２０１は、下側の第１運動案内部２０１Ａと、この下側の第１運動案内部２０１Ａと直交方向の案内をする上側の第２運動案内部２０１Ｂと、から構成されている。下側の第１運動案内部２０１Ａの構成は上記実施の形態１と全く同一の構成であり、また、上側の第２運動案内部２０１Ｂが下側の第１運動案内部２０１Ａと異なる点は、上下逆配置となっている点と、一対の軌道レール１０，１０の方向が直交配置となっている点が異なるだけで、基本的な構成は全く同一であるので、その説明は省略する。
【００２１】
この実施の形態では、図１７，図１８に示すように、四角形状の鋼板等のばね性を有する一対の取付板６０，６０中央に上下の軌道レール１０，１０を取り付けてユニットとしたものである。
このユニットは、特に免震用に適している。すなわち、下方の取付板は基礎に固定し、上方の取付板は建物の柱等の構造体に固定する。
取付板６０には、その４隅に取付用のボルト穴６１があり、軌道レール１０，１０が取り付けられる取付板中央部は４隅の取付部を支点にして上下に弾性変形可能となっている。したがって、衝撃が加わると、取付板自体も弾性変形し、軌道レールの張り出し部の弾性変形と相俟って衝撃吸収効果が高くなる。
また、このようにユニット化しておけば、取扱が簡単になる利点もある。
図１９，図２０には、本発明の実施の形態３に係る転がり案内装置を示している。
この転がり案内装置３０１は、軌道レール３０１０が長手方向に沿って上下に湾曲する曲線状レールである点で実施の形態１と相違し、その他の構成は実施の形態１と基本的に同一である。以下の説明では相違点のみ説明するものとし、同一の構成部分については同一の符号を付して説明は省略する。
すなわち、軌道レール３０１０は断面Ｉ形状で、上下方向に延びて左右に弾性変形可能な薄肉の中央プレート部３０１１と、この中央プレート部３０１１の上端部から左右に張り出して上下方向に撓み変形可能の薄肉の上記張り出し部３０１２，３０１２と、中央プレート部３０１１の下端から左右に張り出す固定プレート部３０１３，３０１３と、を備えた弾性変形可能の柔構造となっている。
中央プレート部３０１１の上端部が長手方向に沿って上方に湾曲する形状で、中央プレート部３０１１の上端部から張り出す張り出し部３０１２，３０１２も長手方向に沿って湾曲する形状となっている。中央プレート３０１１の下端部の形状はレール長手方向に沿って直線状に延び、直線状の固定プレート部３０１３，３０１３が張り出している。
この軌道レール３０１０の張り出し部３０１２の傾斜円弧部３１２２の上下面に設けられた軌道溝５１，５２も上下に湾曲しており、この軌道溝５１，５２に対向する移動ブロック３３０の上部，下部レース部３１２，３１３も湾曲している。
【００２２】
この実施の形態では、軌道レール３０１０は、断面Ｕ字形状の一対のレール部品３１１０によって構成される。レール部品３１１０はプレス成形品で、軌道レール３１０の中央プレート部３１１を構成する底板部３１１１と、底板部３１１１の一側縁からほぼ直角に折れ曲がった一方の張り出し部３０１２と、底板部３１１１の他側縁から直角に折れ曲がった一方の固定プレート部３０１３とによって構成され、一対のレール部材３１１０の底板部３１１１の背面同士を溶接し、Ｉ字形状に構成したものである。
この曲線状レールについても、図３に示したような一体成形、図５に示したような精密鋼板製のカバープレートと、ベース部とによって構成することも可能である。
【００２３】
図２１には本発明の実施の形態４に係る転がり案内装置が示されている。
この実施の形態４では、転がり運動案内装置の２軸を直交するように組み合わせあらゆる方向の運動を可能としたものである。
すなわち、上記実施の形態３の曲線案内用の転がり案内装置を２組を上下逆向きにし、各軌道レール３０１０Ａ，３０１０Ｂを直交配置とし、２つの移動ブロック３３０Ａ，３３０Ｂを背面合わせとして一体化し１つの移動ブロック３０３０としたものである。ここで、一体化とは、別体の２つの移動ブロック３３０Ａ，３３０Ｂをボルト等で一体的に結合する場合と、継ぎ目の無い一つの材料によって一体成形されている場合の両方を含む。符号に付した添え字Ａ，Ｂは、下部構造についてはＡ、上部構造についてはＢとする。
すなわち、このローラ案内装置４０１は、下側の第１運動案内部４００Ａと、この下側の第１運動案内部４００Ａと直交方向の案内をする上側の第２運動案内部４００Ｂと、から構成されている。下側の第１運動案内部４００Ａの構成は上記実施の形態３と全く同一の構成であり、詳細な説明は実施の形態３の説明を援用し、説明を省略する。上側の第２運動案内部４００Ｂが下側の第１運動案内部４００Ａと異なる点は、上下逆配置となっている点と、一対の軌道レール３０１０，３０１０の方向が直交配置となっている点が異なるだけで、基本的な構成は全く同一である。
特に、本実施の形態にあっては、一般家屋などの比較的軽量の建築物の免震機構として利用する場合、下側の軌道レール３０１０Ａが不図示の基礎床に固定され、他方の上側の軌道レール３０１０Ｂに建築物が固定される。そして、地震の振動エネルギにより建築物が上下に配置された軌道レール３０１０Ａ，３０１０Ｂに沿って水平方向に移動するが、各軌道レール３０１０Ａ，３０１０Ｂが上下に湾曲する円弧形状となっているので、最下位点から振動方向に移動するにつれて建築物が上方に持ち上げられて運動エネルギが位置エネルギに変換されて停止し、重力によって最初の位置に戻る。このように何回か振り子運動を繰り返した後、軌道レール３０１０，３０１０の最下位点にて停止する。
軌道レール３０１０Ａ，３０１０Ｂが上下に湾曲しているので、一方の軌道レール３０１０Ａに沿って移動した場合、他方の軌道レール３０１０Ｂに対して移動ブロック３０３０が左右に傾くことになり、高剛性の従来の軌道レールを備えた二軸転がり案内装置の場合には、上下の移動ブロック３３０Ａ，３３０Ｂ間に自在継ぎ手を介装する必要があるが、本件発明の場合、軌道レール３０１０Ａ，３０１０Ｂの柔軟性によって傾きを吸収することができる。図では軌道レール３０１０Ａ，３０１０Ｂの湾曲を極端に記載しているが、実際の湾曲度合いは小さく、十分対応可能である。
【００２４】
この転がり案内装置についても、図２２及び図２３に示すように、鋼板等よりなる一対の取付板６０Ａ，６０Ｂに固定され、取付板３６０Ａは基礎に，３６０Ｂは建築物底部に位置する支柱（柱）に取り付ける。
取付板６０Ａ，６０Ｂには、その４隅に取付用のボルト穴６１があり、軌道レール３０１０Ａ，３０１０Ｂが取り付けられる取付板中央部は４隅の取付部を支点にして上下に弾性変形可能となっている。したがって、衝撃が加わると、取付板６０Ａ，６０Ｂ自体も弾性変形し、軌道レール３０１０Ａ，３０１０Ｂの張り出し部の弾性変形と相俟って衝撃吸収効果が高くなる。
【００２５】
本発明の転がり案内装置の適用分野としては、一般家屋のように比較的軽量の建物の免震案内機構や、車や航空機といった高速移動すると共に衝撃荷重を受けて大きく変形するような構造体の案内機構等、従来の転がり案内装置では使えなかった部分にも使用可能となる。
たとえば航空機の場合、座席の衝撃吸収装置を設けることが考えられる。すなわち、座席を本件転がり案内装置を用いて床面に移動可能に取り付け、一定の衝撃が加わると移動してバネや油圧緩衝機構で緩衝するように構成する。従来の高剛性の軌道レールでは重量が重く航空機には適さないし、仮に取り付けたとしても航空機の床面は常時変形しており、軌道レールの取付面と移動ブロックの取付面間の平行度が常時変化し、スムースに動かないため緩衝機構が働かない。本件発明の転がり運動案内装置を用いれば、軽量であり、床面が変形しても変形に追随してレール自体が変形し転動体の接触部は常に適正状態に保たれる、座席シートを軽快に案内し、緩衝機構を十分に機能させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、軌道レールを、左右に弾性変形可能な薄肉の中央プレート部と、該中央プレート部の上端部から左右に張り出し上下方向に撓み変形可能の薄肉の左右張り出し部と、前記中央プレート部下端部から左右に張り出す固定プレート部と、を備えた弾性変形可能の柔構造としたことにより、従来の剛構造の軌道レールに比べて軽量化され、低コストで、しかも衝撃緩和効果が高く、さらに取付面間の平行度の誤差等を吸収する自動調心性を有する。たとえば、従来は３Ｇの衝撃を２Ｇ程度に緩和するのに対して、本発明では３Ｇの衝撃を１．５Ｇ程度まで減少させることができる。衝撃を半分にできれば、転動体の定格荷重を半分にすることができる。
適用分野としては、一般家屋のように比較的軽量の建物の免震案内機構や、車や航空機といった高速移動すると共に衝撃荷重を受けて大きく変形するような構造体の案内機構等、従来の転がり案内装置では使えなかった部分にも使用可能となる。
【００２７】
軌道レールを、コ字形断面形状の一対のレール部品の底板部の背面同士を溶接した構成とすれば、安価なプレス成形品を利用でき、低コスト化を図ることができる。
軌道レールは引き抜きにより一体構成とすることにより、剛性が幾分高くなるが、成形工程が単純化できる。
軌道レールは精密鋼板によって円弧状に成型されたカバープレートと、カバープレートに電着溶接されるベース部材とによって構成すれば、カバープレートの精度が高いので、軌道溝の研削加工が不要となる。
【００２８】
また、二つの転がり案内装置を上下逆向きにして各軌道レールを直交配置とし、２つの移動ブロックを背面合わせとして一体化し、二軸方向に移動可能としたことにより、あらゆる方向に移動可能で、軽量で衝撃荷重を吸収可能の案内装置を実現できる。
上下の軌道レールをそれぞれ取付板の中央に固定してユニット化し、取付板の端部を相手取付面に固定する構造としておけば、衝撃が加わると、取付板自体も弾性変形し、軌道レールの張り出し部の弾性変形と相俟って衝撃吸収効果が高くなる。
上下の軌道レールにそれぞれ取付板を固定しておけば、取扱が容易となる。
軌道レールを直線レールとすれば、種々の案内部に適用できる。
特に、軌道レールを上下方向に湾曲する曲線レールとしておけば、免震装置の案内機構に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態１に係る転がり案内装置の正面縦断面図である。
【図２】図２は図１の装置の移動ブロックをＩＩ−ＩＩ線に沿う断面で示した側面図である。
【図３】図３は図１の装置の軌道レールおよび転動体の変形例を示す正面縦断面図である。
【図４】図４は図３の装置の転動体接触部の拡大断面図である。
【図５】図５は図１の装置の軌道レールおよび転動体の変形例を示す正面縦断面図である。
【図６】図６は図５の装置の転動体接触部の拡大断面図である。
【図７】図７は図１の装置の軌道レールおよび転動体の変形例を示す正面縦断面図である。
【図８】図８は図７の装置の転動体接触部の拡大断面図である。
【図９】図９は図１の装置の斜視図である。
【図１０】図１０は図１の装置の正面図である。
【図１１】図１１は図１の装置の平面図である。
【図１２】図１２は図１の装置の側面図である。
【図１３】図１３は図１の装置の球ころのリテーナを示すもので、同図（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）は平面図、同図（Ｃ）は同図（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図、同図（Ｄ）は同図（Ｂ）の側面図である。
【図１４】図１４は図３に示したボールのリテーナを示すもので、同図（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）は平面図、同図（Ｃ）は同図（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図、同図（Ｄ）は同図（Ｂ）の側面図である。
【図１５】図１５は本発明の実施の形態２に係る転がり案内装置の平面図である。
【図１６】図１６は図１５の装置の一部破断正面図である。
【図１７】図１７は図１５の装置に取付板を組み付けた状態の正面図である。
【図１８】図１８は図１７の平面図である。
【図１９】図１９（Ａ）は本発明の実施の形態３に係る転がり案内装置の正面縦断面図である。
【図２０】図２０は図１９の装置の移動ブロックをＸＸ−ＸＸ線に沿う断面で示した側面図である。
【図２１】図２１はこの発明の実施の形態４に係る転がり案内装置の一部破断正面図である。
【図２２】図２２は図２１の装置に取付板を組み付けた状態の正面図である。
【図２３】図２３は図２２の平面図である。
【図２４】図２４はこの発明の実施の形態１に係る転がり案内装置の作用説明図である。
【図２５】図２５は従来の剛性軌道レールを用いた転がり案内装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 転がり案内装置
１０ 軌道レール
１１ 中央プレート部、１２ 張り出し部、１３ 固定プレート部
１１０ レール部品、１１１ 底板部、１２１ 水平部、１２２ 傾斜円弧部、Ｖ 中心軸線、Ｏ 中心
２０ 無限循環転動体列
２１ 球ころ、２１ａ 転動球面部、２１ｂ 端面球面部
２２ リテーナ部材
２３ ボール
３０ 移動ブロック
３１ ブロック本体、３２ エンドプレート
３１０ 金属構造部、
３１１ 取付構造部、３１１ａ ボルト穴
３１２，３１３ 上部，下部レース部
３１４ 連結部
３２０ 樹脂構造部
３２１ 第１樹脂部、３２２ 第２樹脂部、３２３ 第３樹脂部
４０ 無限循環路
４１ 負荷域通路、４２ 戻し通路、４３ 方向転換路
５１，５２ 軌道溝
Ｍ 傾斜線
１０Ａ 軌道レール、
１１Ａ 中央プレート部、１２Ａ 張り出し部、１３Ａ 固定プレート部
１０Ｂ 軌道レール
１５０ カバープレート
１６０ ベース部材
１１０Ｂ 中央プレート部、１２０Ｂ 張り出し部、
１３０Ｂ 固定プレート部
１５０ カバープレート
２０１ 二軸転がり案内装置
２０１Ａ 第１運動案内部、２０１Ｂ 第２運動案内部
６０ 取付板
３０１ 転がり案内装置
３０１０ 軌道レール、
３０１１ 中央プレート部、３０１２ 張り出し部、
３０１３ 固定プレート部
３１１０ レール部品、３１１１ 底板部
３３０ 移動ブロック
３３０Ａ 移動ブロツク
４０１ ローラ案内装置
４００Ａ 第１運動案内部
４００Ｂ 第２運動案内部
６０Ａ，６０Ｂ 取付板
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば取付面の精度のでない比較的小規模の建築物の免震装置の転がり案内部や、自動車や飛行機のように高速に移動し衝撃によって常に変形するような部分に取り付けられる転がり案内部に適した転がり案内装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の転がり案内装置は、主として工作機械の直線案内部に使用され、その高剛性の構造によって、大荷重を支持しつつ高精度の案内を実現している。
これに対して、本出願人は既に特開２０００−２９１６５３号において、高剛性のレールベース部１０１０から左右に張り出す張り出し部１０２０を備えた軌道レール１０００と、この軌道レール１０００の左右張り出し部１０２０，１０２０の上下面に転がり接触する少なくとも４組の無限循環ローラ列２０００が組み込まれた移動ブロック３０００と、を備え、上下方向に衝撃荷重が作用した際に、張り出し部１０２０の弾性変形によって、転動体に作用する衝撃荷重が、たとえば３Ｇが２Ｇ程度になるように、吸収するようにしたローラ案内装置を提案している（図２５参照）。
レール張り出し部１０２０は円弧形状で、上面側の円弧状凹面に接触する無限循環ローラ列２０００には樽形ローラ２００１が、下面側の円弧状凸面に接触する無限循環ローラ列２０００には鼓形ローラ２００２が用いられ、それぞれレール張り出し部１０２０の円弧形状に沿って横すべり可能として自動調心性を確保するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の転がり案内装置は、太い高剛性のレールベース部１０２０を有するもので、重量が重く、軽量化を要求される自動車や航空機等には不適で、用途が限定されるという問題があった。
また、レール張り出し部１０２０の弾性変形によって衝撃を吸収するといっても、大規模地震の上下方向の衝撃的な揺れを想定したもので、基本的には高剛性であり、張り出し部１０２０は衝撃荷重が作用した際に弾性変形する程度のものであった。
【０００４】
また、自動調心性を有するとはいっても、レール張り出し部１０２０の円弧形状に沿って移動ブロック３０００が揺動し、移動ブロック３０００の取付面と軌道レール１０００の取付面間の平行度の誤差を吸収するだけで、軌道レール１０００の左右方向の取付面の誤差や上下方向の平行度の誤差等に対応できるものではなかった。したがって、取付面にある程度の精度は必要で、利用分野は限定されたものであった。
【０００５】
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、小型軽量化を図り、衝撃荷重の吸収機能はもちろん、軌道レールと移動ブロックの取付面間の誤差を自動的に調整し得る柔構造の軌道レールを備えた転がり案内装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、左右に張り出す張り出し部を備えた軌道レールと、該軌道レールの左右張り出し部の上下面に転がり接触する少なくとも４組の無限循環転動体列が組み込まれた移動ブロックと、を備えた転がり案内装置において、
前記軌道レールを、左右に弾性変形可能な薄肉の中央プレート部と、該中央プレート部の上端部から左右に張り出し上下方向に撓み変形可能の薄肉の左右張り出し部と、前記中央プレート部下端部から左右に張り出す固定プレート部と、を備えた弾性変形可能の柔構造としたことを特徴とする。
【０００７】
前記軌道レールは、コ字形断面形状の一対のレール部品の底板部の背面同士を溶接した構成となっていることを特徴とする。
前記軌道レールは引き抜きにより一体構成としたことを特徴とする。
前記軌道レールは、精密鋼板によって円弧状に成型されたカバープレートと、カバープレートに電着溶接されるベース部材とによって構成され、カバープレートによって上下方向に撓み変形可能の薄肉の左右張り出し部を構成し、ベース部材により中央プレート部と固定プレート部を構成したことを特徴とする。
【０００８】
上記転がり案内装置を上下逆向きにして各軌道レールを直交配置とし、２つの移動ブロックを背面合わせとして一体化し、二軸方向に移動可能としたことを特徴とする。
軌道レールは直線レールでもよいし、上下方向に湾曲する曲線レールとしてもよい。
４組の無限循環転動体列の転動体はすべてボールのみによって構成されることが好ましい。
また、大荷重を受ける場合には、張り出し部の上側に位置する左右２列の無限循環転動体列は転動面部が円弧形状のローラによって構成され、張り出し部の下側に位置する転動体はボールによって構成される。この場合には、比較的剛性のある引き抜き構造の軌道レールを用いればよい。
転動体と軌道レールの組み合わせは、用途、荷重の大きさ等に対応して選択できる。
また、上下の軌道レールをそれぞれ取付板の中央に固定してユニット化し、取付板の端部を相手取付面に固定する構造としたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１．
図１，図２及び図９乃至図１４は、この発明の実施の形態１に係る転がり案内装置を示している。
この転がり案内装置１は、左右に張り出す張り出し部１２，１２を備えた軌道レール１０と、この軌道レール１０の左右張り出し部１２，１２の上下面に転がり接触する少なくとも４組の無限循環転動体列２０が組み込まれた移動ブロック３０と、を備えた構成となっている（図１，図９〜１２参照）。
軌道レール１０は断面Ｉ形状で、上下方向に延びて左右に弾性変形可能な薄肉の中央プレート部１１と、この中央プレート部１１の上端部から左右に張り出して上下方向に撓み変形可能の薄肉の上記張り出し部１２，１２と、中央プレート１１の下端から左右に張り出す固定プレート部部１３，１３と、を備えた弾性変形可能の柔構造となっている。
【００１０】
この実施の形態では、軌道レール１０は、リップ付きコ字形断面形状の一対のレール部品１１０によって構成される。レール部品１１０はプレス成形品で、軌道レール１０の中央プレート部１１を構成する底板部１１１と、底板部１１１の一側縁からほぼ直角に折れ曲がった一方の張り出し部１２と、底板部１１１の他側縁から直角に折れ曲がった一方の固定プレート部１３とによって構成され、一対のレール部材１１０の底板部１１１の背面同士を溶接し、Ｉ字形状に構成したものである。
張り出し部１２は、中央プレート部１１との付け根側に位置する水平部１２１と、張り出し端側に位置する傾斜円弧部１２２と、を備えている。傾斜円弧部１２２は、上向きに傾斜しかつその下側面が下方に凸となるような円弧形状で、左右の傾斜円弧部１２２，１２２は中心軸線Ｖに対して左右対称的に設けられ、中心軸線Ｖ上に位置する中心Ｏを有する一つの円弧状に位置している。この傾斜円弧部１２２の上下側面に前記した４組の無限循環転動体列２０が転動自在に接触する構成となっている。この例では、傾斜円弧部１２２，１２２の上下面には転動体が接触する軌道溝５１，５２が研削されている。
【００１１】
無限循環転動体列２０としては、多数の転動体として円弧形状の転動面部を有するローラの一例である球ころ２１が用いられ、無端状あるいは有端の可撓性のリテーナ部材２２に保持されて、移動ブロック３０に形成されたトラック形状の無限循環路４０に組み込まれている。もちろん、リテーナ部材２２で連結しない構成でもよい。転動体の球ころ２１は、転動球面部２１ａと端面球面部２１ｂを有し、転動球面部２１ａの径Ｄが端面球面部２１ｂ間の距離Ｌの８０±１５〜１７％程度に設定されたものであり、転動球面部が軌道溝に線接触して玉に比べて負荷容量は数倍大きく、ころには及ばないが、高荷重，高剛性化を図ることができ、しかも玉ほどではないが自動調心性を合わせもつ玉ところの中間の性質を有する転動体である。
無限循環路４０は、軌道レール１０と移動ブロック３０間の荷重を支持する直線状の負荷域通路４１と、この負荷域通路４１と所定間隔を隔てて平行に設けられた無負荷域の戻し通路４２と、負荷域通路４１と戻し通路４２の端部同士を接続する方向転換路４３とから構成されている。
【００１２】
無限循環路４０は、軌道レール１０の垂直方向の中心軸線Ｖに対して、左右対称に所定角度αだけ傾斜した傾斜線Ｍ，Ｍ上に配置されるもので、負荷域通路４１と戻し通路４２が傾斜線Ｍ上に位置している。この傾斜線Ｍの中心は傾斜円弧部１２２の曲率中心Ｏとほぼ一致しており、各張り出し部の傾斜円弧部を挟んで配置される負荷域の転動体は傾斜円弧部１２２の上面と下面の同一位相位置を前記傾斜線Ｍに沿って挟む構成となっている。傾斜線Ｍの傾斜角度は、図示例ではほぼ４５度に設定されている。もちろん、傾斜角度αは、負荷する荷重の大きさ，方向等に応じて適宜設定される。
無限循環路４０の負荷域通路４１には軌道レール１０の傾斜円弧部１２２に設けられた軌道溝５１と対向する軌道溝５２が設けられ、転動体列２０が軌道溝５１，５２間に転動自在に挟み込まれる。
【００１３】
移動ブロック３０は、ブロック本体３１と、このブロック本体３１の両端に取り付けられ方向転換路４３を形成するエンドプレート３２，３２と、から構成される。
ブロック本体３１は、強度，剛性を要求される部分のみを金属構造部３１０とし、強度，剛性を要求されない部分は樹脂構造部３２０として軽量化が図られている。
金属構造部３１０は、上面にボルト穴３１１ａが形成された左右の取付構造部３１１と、この取付構造部３１１から傾斜線Ｍに対して直交するように中心に向かって突出して軌道レール１０の張り出し部１２の傾斜円弧部１２２を挟む一対の上部および下部レース部３１２，３１３と、左右の上部レース部３１２間を連結する水平の連結部３１４とから構成されている。
【００１４】
樹脂構造部３２０は、金属構造部３１０の上部レース部３１２と連結部３１４との間に形成された凹部に充填接着された第１樹脂部３２１と、左右の下部レース部３１３下面に接着される左右一対の第２樹脂部３２２と、連結部３１４下面に接着される第３樹脂部３２３とを備えている。
第１樹脂部３２１には、軌道レール１０の張り出し部１２の上部に位置する左右の無限循環路４０の戻し通路４２がトンネル状に形成され、第２樹脂部３２２の両端部は負荷通路４１の側壁を構成している。また、第３樹脂部３２３には下方に位置する無限循環路４０の戻し通路４２がトンネル状に形成されると共に、下部レース部３１３の端面を介して負荷域通路４１に回り込み、負荷域通路４１の側壁を構成している。
【００１５】
図３乃至図８には、本発明の柔構造軌道レールの変形例、および転動体の組み合わせの他の構成例を示している。
まず軌道レールについて説明する。
図３は、軌道レールの変形例１を示している。
この例は、軌道レール１０Ａを引き抜きによって構成したもので、上下方向に延びて左右に弾性変形可能な薄肉の中央プレート部１１Ａと、この中央プレート部１１Ａの上端部から左右に張り出して上下方向に撓み変形可能の薄肉の上記張り出し部１２Ａ，１２Ａと、中央プレート１１Ａの下端から左右に張り出す固定プレート部１３Ａ，１３Ａと、を備えた弾性変形可能の柔構造となっており、中央プレート部１１Ａ，張り出し部１２Ａ，１２Ａおよび固定プレート部１３Ａ，１３Ａが一体成形されている。
この引き抜き材の軌道レールの場合には、精度が出ないので、図４に示すように、張り出し部１２Ａに転動体用の軌道溝５１，５２が研削される。
【００１６】
図５，図７は、軌道レールの変形例２を示している。
この例は、軌道レール１０Ｂを精密鋼板によって円弧状に成型したカバープレート１５０と、引き抜きによって成形されたベース部材１６０とを組み合わせて製作されたものである。
カバープレート１５０によって上下方向に撓み変形可能の薄肉の左右張り出し部１２０Ｂを構成し、ベース部材１６０が、カバープレート１５０の下面中央を支持する左右方向に撓み変形可能の薄肉の中央プレート部１１０Ｂと、中央プレート部１１０Ｂを支持する固定プレート部１３０Ｂとを備えた柔構造となっている。カバープレートとベース部材１６０の中央プレート部１１０Ｂ間は電着溶接によって固定する。
【００１７】
次に、転動体の組み合わせ例について説明する。
図１では、転動体として球ころを用いた例を示したが、その他、ボール、ローラを適宜組み合わせて使用することが可能である。
たとえば、図３，図４に示す例では、上下の転動体列２０の転動体としてすべてボール２３を用いており、張り出し部１２Ａの傾斜円弧部１２２の上下面にはそれぞれ軌道溝５１，５２が研削される。このボール２３についても、図１４に示すように、可撓性のリテーナ部材２２によって保持されている。
一般家屋の免震機構に用いる場合には、ボール２３で十分である。
図５，６に示す例では、上部の転動体列の転動体として重荷重を受ける球ころ２１、下部の転動体列の転動体として円筒ころ２４を用いた例である。この例では、カバープレート１５０円弧状の曲率半径を球ころ２１の転動球面部２１Ａの曲率半径と一致させている。精密鋼板は精度が高いので、軌道溝は不要である。したがって、球ころ２１とカバープレート１５０の上面および下面との接触部が円弧に沿って横すべり可能で、この接触部の滑りによっても自動調心がなされる。
浮き上がる方向の荷重が小さい場合には、図７及び図８に示すように、下部の転動体列にボール２３を用いることもでき、このような転動体と軌道レールの組み合わせは使用用途に応じて適宜選択される。たとえば、図１に示す軌道レールと４列すべてボールの組み合わせとしてもよいし、負荷荷重が大きい場合には、上側２列だけ球ころとし、下側２列をボールとすればよい。その場合には柔軟性を有するものの比較的剛性の高い引き抜き材の図３に示す軌道レールを用いればよい。いずれにしても、転がり案内の軽快な運動を損なうことなく、低コストで、しかも幅広い使用用途に対応できる。
【００１８】
図２４，図２５には、本発明の柔構造軌道レール１０を組み込んだ転がり案内装置と、従来の剛構造軌道レール１０００を組み込んだ転がり案内装置と比較して示している。
本発明の柔構造レール１０（図２４）は、従来の剛構造レール１０００（図２５）に比べて薄肉軽量化されており、しかもその柔軟な構造によって衝撃緩和効果が高く、さらに多少の取付面間の平行度の誤差を吸収する自動調心性を有する。
適用分野としては、一般家屋のように比較的軽量の建物の免震案内機構や、車や航空機といった高速移動すると共に衝撃荷重を受けて大きく変形するような構造体の案内機構に最適である。
本発明の柔構造レールの特性についてより詳細に説明すると、上方からの衝撃荷重ＦＤおよび下からの浮き上がり荷重ＦＵに対しては、張り出し部１２が下方に撓んで衝撃を吸収する。本発明の場合には、張り出し部の長さＬ１が従来の剛構造のレールの張り出し部の長さＬ２より長く、しかも薄肉なので、従来の剛構造の軌道レールよりも衝撃吸収効果が高い。
【００１９】
また、軌道レール１０の取り付け面と移動ブロックの取付面間の平行度の狂いについても、軌道レール１０の張り出し部１２および中央プレート部１１のたわみによって吸収される。
たとえば、軌道レール１０の長手方向をＸ軸、Ｘ軸と直交する水平方向をＹ軸、垂直方向をＺ軸とし、軌道レール１０の取付面を基準面Ａとすると、Ｙ軸方向の誤差は中央プレート１１の左右の撓みによって吸収されるし、Ｚ軸方向の誤差は左右張り出し部１２，１２の上下方向の撓みによって吸収される。
また、移動ブロック３０の取付面Ａに対してＸ軸回りに回転する方向に傾いている場合（左右の傾き）、一方の張り出し部１２が上方に撓み、他方の張り出し部１２が下方に撓み、さらに中央プレート部１１も左右に撓んで傾きが吸収される。また、移動ブロック３０がＹ軸回りに回転する方向に傾いている場合（前後の傾き）、張り出し部１２の前端側と後端側がそれぞれ上下反対側に撓んで傾きが吸収される。さらに、移動ブロック３０がＺ軸回りに回転する方向に傾いている場合にも（水平方向のひねり）、中央プレート部１１および左右の張り出し部１２が傾きに応じて撓んで傾きが吸収される。
このように、取付面間の平行度の誤差や取付誤差は、柔構造の軌道レールの弾性変形によって吸収され、転動体列の軌道溝との接触構造が適正に維持されて軽快な移動が保障される。
【００２０】
図１５，図１６には、本発明の実施の形態２を示している。
この実施の形態２では、転がり運動案内装置を組み合わせて互いに直交する２軸方向に移動可能とした二軸転がり案内装置である。
すなわち、上記した転がり案内装置１を上下逆向きにして各軌道レール１０，１０を直交配置とし、２つの移動ブロック３０，３０を背面合わせとして一体化した構成となっている。ここで、一体化とは、別体の２つの移動ブロック３０，３０をボルト等で一体的に結合する場合と、継ぎ目の無い一つの材料によって一体成形されている場合の両方を含む。２つの移動ブロック３０，３０を結合する場合、多少の誤差は軌道レール１０自体の柔軟性で吸収できるので、従来の高剛性のレールのような高精度は要求されず、組付けが容易にできる。したがって、電着溶接等によって簡単に結合することも可能である。
すなわち、この二軸転がり案内装置２０１は、下側の第１運動案内部２０１Ａと、この下側の第１運動案内部２０１Ａと直交方向の案内をする上側の第２運動案内部２０１Ｂと、から構成されている。下側の第１運動案内部２０１Ａの構成は上記実施の形態１と全く同一の構成であり、また、上側の第２運動案内部２０１Ｂが下側の第１運動案内部２０１Ａと異なる点は、上下逆配置となっている点と、一対の軌道レール１０，１０の方向が直交配置となっている点が異なるだけで、基本的な構成は全く同一であるので、その説明は省略する。
【００２１】
この実施の形態では、図１７，図１８に示すように、四角形状の鋼板等のばね性を有する一対の取付板６０，６０中央に上下の軌道レール１０，１０を取り付けてユニットとしたものである。
このユニットは、特に免震用に適している。すなわち、下方の取付板は基礎に固定し、上方の取付板は建物の柱等の構造体に固定する。
取付板６０には、その４隅に取付用のボルト穴６１があり、軌道レール１０，１０が取り付けられる取付板中央部は４隅の取付部を支点にして上下に弾性変形可能となっている。したがって、衝撃が加わると、取付板自体も弾性変形し、軌道レールの張り出し部の弾性変形と相俟って衝撃吸収効果が高くなる。
また、このようにユニット化しておけば、取扱が簡単になる利点もある。
図１９，図２０には、本発明の実施の形態３に係る転がり案内装置を示している。
この転がり案内装置３０１は、軌道レール３０１０が長手方向に沿って上下に湾曲する曲線状レールである点で実施の形態１と相違し、その他の構成は実施の形態１と基本的に同一である。以下の説明では相違点のみ説明するものとし、同一の構成部分については同一の符号を付して説明は省略する。
すなわち、軌道レール３０１０は断面Ｉ形状で、上下方向に延びて左右に弾性変形可能な薄肉の中央プレート部３０１１と、この中央プレート部３０１１の上端部から左右に張り出して上下方向に撓み変形可能の薄肉の上記張り出し部３０１２，３０１２と、中央プレート部３０１１の下端から左右に張り出す固定プレート部３０１３，３０１３と、を備えた弾性変形可能の柔構造となっている。
中央プレート部３０１１の上端部が長手方向に沿って上方に湾曲する形状で、中央プレート部３０１１の上端部から張り出す張り出し部３０１２，３０１２も長手方向に沿って湾曲する形状となっている。中央プレート３０１１の下端部の形状はレール長手方向に沿って直線状に延び、直線状の固定プレート部３０１３，３０１３が張り出している。
この軌道レール３０１０の張り出し部３０１２の傾斜円弧部３１２２の上下面に設けられた軌道溝５１，５２も上下に湾曲しており、この軌道溝５１，５２に対向する移動ブロック３３０の上部，下部レース部３１２，３１３も湾曲している。
【００２２】
この実施の形態では、軌道レール３０１０は、断面Ｕ字形状の一対のレール部品３１１０によって構成される。レール部品３１１０はプレス成形品で、軌道レール３１０の中央プレート部３１１を構成する底板部３１１１と、底板部３１１１の一側縁からほぼ直角に折れ曲がった一方の張り出し部３０１２と、底板部３１１１の他側縁から直角に折れ曲がった一方の固定プレート部３０１３とによって構成され、一対のレール部材３１１０の底板部３１１１の背面同士を溶接し、Ｉ字形状に構成したものである。
この曲線状レールについても、図３に示したような一体成形、図５に示したような精密鋼板製のカバープレートと、ベース部とによって構成することも可能である。
【００２３】
図２１には本発明の実施の形態４に係る転がり案内装置が示されている。
この実施の形態４では、転がり運動案内装置の２軸を直交するように組み合わせあらゆる方向の運動を可能としたものである。
すなわち、上記実施の形態３の曲線案内用の転がり案内装置を２組を上下逆向きにし、各軌道レール３０１０Ａ，３０１０Ｂを直交配置とし、２つの移動ブロック３３０Ａ，３３０Ｂを背面合わせとして一体化し１つの移動ブロック３０３０としたものである。ここで、一体化とは、別体の２つの移動ブロック３３０Ａ，３３０Ｂをボルト等で一体的に結合する場合と、継ぎ目の無い一つの材料によって一体成形されている場合の両方を含む。符号に付した添え字Ａ，Ｂは、下部構造についてはＡ、上部構造についてはＢとする。
すなわち、このローラ案内装置４０１は、下側の第１運動案内部４００Ａと、この下側の第１運動案内部４００Ａと直交方向の案内をする上側の第２運動案内部４００Ｂと、から構成されている。下側の第１運動案内部４００Ａの構成は上記実施の形態３と全く同一の構成であり、詳細な説明は実施の形態３の説明を援用し、説明を省略する。上側の第２運動案内部４００Ｂが下側の第１運動案内部４００Ａと異なる点は、上下逆配置となっている点と、一対の軌道レール３０１０，３０１０の方向が直交配置となっている点が異なるだけで、基本的な構成は全く同一である。
特に、本実施の形態にあっては、一般家屋などの比較的軽量の建築物の免震機構として利用する場合、下側の軌道レール３０１０Ａが不図示の基礎床に固定され、他方の上側の軌道レール３０１０Ｂに建築物が固定される。そして、地震の振動エネルギにより建築物が上下に配置された軌道レール３０１０Ａ，３０１０Ｂに沿って水平方向に移動するが、各軌道レール３０１０Ａ，３０１０Ｂが上下に湾曲する円弧形状となっているので、最下位点から振動方向に移動するにつれて建築物が上方に持ち上げられて運動エネルギが位置エネルギに変換されて停止し、重力によって最初の位置に戻る。このように何回か振り子運動を繰り返した後、軌道レール３０１０，３０１０の最下位点にて停止する。
軌道レール３０１０Ａ，３０１０Ｂが上下に湾曲しているので、一方の軌道レール３０１０Ａに沿って移動した場合、他方の軌道レール３０１０Ｂに対して移動ブロック３０３０が左右に傾くことになり、高剛性の従来の軌道レールを備えた二軸転がり案内装置の場合には、上下の移動ブロック３３０Ａ，３３０Ｂ間に自在継ぎ手を介装する必要があるが、本件発明の場合、軌道レール３０１０Ａ，３０１０Ｂの柔軟性によって傾きを吸収することができる。図では軌道レール３０１０Ａ，３０１０Ｂの湾曲を極端に記載しているが、実際の湾曲度合いは小さく、十分対応可能である。
【００２４】
この転がり案内装置についても、図２２及び図２３に示すように、鋼板等よりなる一対の取付板６０Ａ，６０Ｂに固定され、取付板３６０Ａは基礎に，３６０Ｂは建築物底部に位置する支柱（柱）に取り付ける。
取付板６０Ａ，６０Ｂには、その４隅に取付用のボルト穴６１があり、軌道レール３０１０Ａ，３０１０Ｂが取り付けられる取付板中央部は４隅の取付部を支点にして上下に弾性変形可能となっている。したがって、衝撃が加わると、取付板６０Ａ，６０Ｂ自体も弾性変形し、軌道レール３０１０Ａ，３０１０Ｂの張り出し部の弾性変形と相俟って衝撃吸収効果が高くなる。
【００２５】
本発明の転がり案内装置の適用分野としては、一般家屋のように比較的軽量の建物の免震案内機構や、車や航空機といった高速移動すると共に衝撃荷重を受けて大きく変形するような構造体の案内機構等、従来の転がり案内装置では使えなかった部分にも使用可能となる。
たとえば航空機の場合、座席の衝撃吸収装置を設けることが考えられる。すなわち、座席を本件転がり案内装置を用いて床面に移動可能に取り付け、一定の衝撃が加わると移動してバネや油圧緩衝機構で緩衝するように構成する。従来の高剛性の軌道レールでは重量が重く航空機には適さないし、仮に取り付けたとしても航空機の床面は常時変形しており、軌道レールの取付面と移動ブロックの取付面間の平行度が常時変化し、スムースに動かないため緩衝機構が働かない。本件発明の転がり運動案内装置を用いれば、軽量であり、床面が変形しても変形に追随してレール自体が変形し転動体の接触部は常に適正状態に保たれる、座席シートを軽快に案内し、緩衝機構を十分に機能させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、軌道レールを、左右に弾性変形可能な薄肉の中央プレート部と、該中央プレート部の上端部から左右に張り出し上下方向に撓み変形可能の薄肉の左右張り出し部と、前記中央プレート部下端部から左右に張り出す固定プレート部と、を備えた弾性変形可能の柔構造としたことにより、従来の剛構造の軌道レールに比べて軽量化され、低コストで、しかも衝撃緩和効果が高く、さらに取付面間の平行度の誤差等を吸収する自動調心性を有する。たとえば、従来は３Ｇの衝撃を２Ｇ程度に緩和するのに対して、本発明では３Ｇの衝撃を１．５Ｇ程度まで減少させることができる。衝撃を半分にできれば、転動体の定格荷重を半分にすることができる。
適用分野としては、一般家屋のように比較的軽量の建物の免震案内機構や、車や航空機といった高速移動すると共に衝撃荷重を受けて大きく変形するような構造体の案内機構等、従来の転がり案内装置では使えなかった部分にも使用可能となる。
【００２７】
軌道レールを、コ字形断面形状の一対のレール部品の底板部の背面同士を溶接した構成とすれば、安価なプレス成形品を利用でき、低コスト化を図ることができる。
軌道レールは引き抜きにより一体構成とすることにより、剛性が幾分高くなるが、成形工程が単純化できる。
軌道レールは精密鋼板によって円弧状に成型されたカバープレートと、カバープレートに電着溶接されるベース部材とによって構成すれば、カバープレートの精度が高いので、軌道溝の研削加工が不要となる。
【００２８】
また、二つの転がり案内装置を上下逆向きにして各軌道レールを直交配置とし、２つの移動ブロックを背面合わせとして一体化し、二軸方向に移動可能としたことにより、あらゆる方向に移動可能で、軽量で衝撃荷重を吸収可能の案内装置を実現できる。
上下の軌道レールをそれぞれ取付板の中央に固定してユニット化し、取付板の端部を相手取付面に固定する構造としておけば、衝撃が加わると、取付板自体も弾性変形し、軌道レールの張り出し部の弾性変形と相俟って衝撃吸収効果が高くなる。
上下の軌道レールにそれぞれ取付板を固定しておけば、取扱が容易となる。
軌道レールを直線レールとすれば、種々の案内部に適用できる。
特に、軌道レールを上下方向に湾曲する曲線レールとしておけば、免震装置の案内機構に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態１に係る転がり案内装置の正面縦断面図である。
【図２】図２は図１の装置の移動ブロックをＩＩ−ＩＩ線に沿う断面で示した側面図である。
【図３】図３は図１の装置の軌道レールおよび転動体の変形例を示す正面縦断面図である。
【図４】図４は図３の装置の転動体接触部の拡大断面図である。
【図５】図５は図１の装置の軌道レールおよび転動体の変形例を示す正面縦断面図である。
【図６】図６は図５の装置の転動体接触部の拡大断面図である。
【図７】図７は図１の装置の軌道レールおよび転動体の変形例を示す正面縦断面図である。
【図８】図８は図７の装置の転動体接触部の拡大断面図である。
【図９】図９は図１の装置の斜視図である。
【図１０】図１０は図１の装置の正面図である。
【図１１】図１１は図１の装置の平面図である。
【図１２】図１２は図１の装置の側面図である。
【図１３】図１３は図１の装置の球ころのリテーナを示すもので、同図（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）は平面図、同図（Ｃ）は同図（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図、同図（Ｄ）は同図（Ｂ）の側面図である。
【図１４】図１４は図３に示したボールのリテーナを示すもので、同図（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）は平面図、同図（Ｃ）は同図（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図、同図（Ｄ）は同図（Ｂ）の側面図である。
【図１５】図１５は本発明の実施の形態２に係る転がり案内装置の平面図である。
【図１６】図１６は図１５の装置の一部破断正面図である。
【図１７】図１７は図１５の装置に取付板を組み付けた状態の正面図である。
【図１８】図１８は図１７の平面図である。
【図１９】図１９（Ａ）は本発明の実施の形態３に係る転がり案内装置の正面縦断面図である。
【図２０】図２０は図１９の装置の移動ブロックをＸＸ−ＸＸ線に沿う断面で示した側面図である。
【図２１】図２１はこの発明の実施の形態４に係る転がり案内装置の一部破断正面図である。
【図２２】図２２は図２１の装置に取付板を組み付けた状態の正面図である。
【図２３】図２３は図２２の平面図である。
【図２４】図２４はこの発明の実施の形態１に係る転がり案内装置の作用説明図である。
【図２５】図２５は従来の剛性軌道レールを用いた転がり案内装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 転がり案内装置
１０ 軌道レール
１１ 中央プレート部、１２ 張り出し部、１３ 固定プレート部
１１０ レール部品、１１１ 底板部、１２１ 水平部、１２２ 傾斜円弧部、Ｖ 中心軸線、Ｏ 中心
２０ 無限循環転動体列
２１ 球ころ、２１ａ 転動球面部、２１ｂ 端面球面部
２２ リテーナ部材
２３ ボール
３０ 移動ブロック
３１ ブロック本体、３２ エンドプレート
３１０ 金属構造部、
３１１ 取付構造部、３１１ａ ボルト穴
３１２，３１３ 上部，下部レース部
３１４ 連結部
３２０ 樹脂構造部
３２１ 第１樹脂部、３２２ 第２樹脂部、３２３ 第３樹脂部
４０ 無限循環路
４１ 負荷域通路、４２ 戻し通路、４３ 方向転換路
５１，５２ 軌道溝
Ｍ 傾斜線
１０Ａ 軌道レール、
１１Ａ 中央プレート部、１２Ａ 張り出し部、１３Ａ 固定プレート部
１０Ｂ 軌道レール
１５０ カバープレート
１６０ ベース部材
１１０Ｂ 中央プレート部、１２０Ｂ 張り出し部、
１３０Ｂ 固定プレート部
１５０ カバープレート
２０１ 二軸転がり案内装置
２０１Ａ 第１運動案内部、２０１Ｂ 第２運動案内部
６０ 取付板
３０１ 転がり案内装置
３０１０ 軌道レール、
３０１１ 中央プレート部、３０１２ 張り出し部、
３０１３ 固定プレート部
３１１０ レール部品、３１１１ 底板部
３３０ 移動ブロック
３３０Ａ 移動ブロツク
４０１ ローラ案内装置
４００Ａ 第１運動案内部
４００Ｂ 第２運動案内部
６０Ａ，６０Ｂ 取付板
Claims (10)
- 左右に張り出す張り出し部を備えた軌道レールと、該軌道レールの左右張り出し部の上下面に転がり接触する少なくとも４組の無限循環転動体列が組み込まれた移動ブロックと、を備えた転がり案内装置において、
前記軌道レールを、左右に弾性変形可能な薄肉の中央プレート部と、該中央プレート部の上端部から左右に張り出し上下方向に撓み変形可能の薄肉の左右張り出し部と、前記中央プレート部下端部から左右に張り出す固定プレート部と、を備えた弾性変形可能の柔構造としたことを特徴とする転がり案内装置。 - 前記軌道レールは、コ字形断面形状の一対のレール部品の底板部の背面同士を溶接した構成となっている請求項１に記載の転がり案内装置。
- 前記軌道レールは引き抜きにより一体構成となっている請求項１に記載の転がり案内装置。
- 前記軌道レールは精密鋼板によって円弧状に成形されたカバープレートと、カバープレートに電着溶接されるベース部材とによって構成され、カバープレートによって上下方向に撓み変形可能の薄肉の左右張り出し部を構成し、ベース部材により中央プレート部と固定プレート部を構成する請求項１に記載の転がり案内装置。
- 請求項１乃至４のいずれかの項に記載の転がり案内装置を上下逆向きにして各軌道レールを直交配置とし、２つの移動ブロックを背面合わせとして一体化し、二軸方向に移動可能としたことを特徴とする転がり案内装置。
- 軌道レールは直線レールである請求項１乃至５のいずれかの項に記載の転がり案内装置。
- 軌道レールは上下方向に湾曲する曲線レールである請求項１乃至５のいずれかの項に記載の転がり案内装置。
- ４組の無限循環転動体列の転動体はすべてボールのみによって構成される請求項１乃至７のいずれかの項に記載の転がり案内装置。
- 張り出し部の上側に位置する左右２列の無限循環転動体列は転動面部が円弧形状のローラによって構成され、張り出し部の下側に位置する転動体はボールによって構成される請求項１乃至７のいずれかの項に記載の転がり案内装置。
- 上下の軌道レールをそれぞれ取付板の中央に固定し、取付板の端部を相手取付面に固定する構造とした請求項５に記載の転がり案内ユニット。
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