JP2004156760A - Preload adjusting method for linear drive actuator, and linear drive actuator - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To adjust a linear guide device at various kinds of preload rate with a low-costed method. <P>SOLUTION: Rolling passages R1 and R2 are formed into a shape wherein the preload is 0 when a ball 3 having a diameter D<SB>0</SB>is put in. When a ball 3 having a diameter D<SB>0</SB>+ ΔD is put in both the rolling passages R1 and R2, the preload gets to ΔD. When a ball 3 having a diameter D<SB>0</SB>+ 2ΔD, the preload is 2ΔD. When a ball 3 having a diameter D<SB>0</SB>is put in the rolling passage R1 and a ball 3 having a diameter D<SB>0</SB>+ ΔD in the rolling passage R2, the preload gets to 0.5ΔD. Consequently, five kinds of preload 0,0,5ΔD,ΔD,1.5ΔD and 2ΔD can be given with three kinds of balls 3 having a diameter D<SB>0</SB>, D<SB>0</SB>+ ΔD, and D<SB>0</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアガイド装置、ボールスプライン装置、ボールねじ一体型リニアガイド装置等の、転動体の転動通路を複数有する直動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リニアガイド装置の従来例を図８に示す。この図に示すように、リニアガイド装置は、案内レール１（内方部材）とスライダ（外方部材）２とボール（転動体）３とで構成される。
案内レール１は、長手方向に平行に延びる軌道溝１１を両側面に有する。スライダ２は、本体２１とエンドキャップ２２とで構成され、案内レール１に跨がるように係合され、スライダ２の両内側面が案内レール１の両側面に対向配置されている。スライダ２の本体２１の両内側面に、案内レール１の軌道溝１１と対向する軌道溝２３が形成されている。これらの軌道溝１１，２３でボール３の転動通路が形成される。
【０００３】
スライダ２の本体２１の軌道溝２３より外側に、直線状の戻し通路２４が形成されている。エンドキャップ２２の案内レール１の両側面に配置される部分に、半円弧状の方向転換路２５が形成されている。この方向転換路２５で軌道溝１１，２３からなる転動通路と戻し通路２４とが連通され、これら各路でボール３を無限に循環させる循環経路が構成されている。このリニアガイド装置は転動通路を四個（二対四列）備えており、各転動通路をボール３が転がることによって、スライダ２が案内レール１に沿ってスライドする。
【０００４】
このようなリニアガイド装置は、予圧を付与することにより、隙間をなくし、剛性を向上することがなされている。多くの場合、予圧の調整は、付与する予圧量に応じて転動体の径を選定することにより行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のリニアガイド装置では、複数の転動通路の全てに同じ径の転動体を組み込んでいる。したがって、多種類の予圧量に対応するためには、多種類の径の転動体を用意しておく必要があり、コストの点で改善の余地がある。
特に、転動体がころの場合には、ころの接触部の剛性が高いため、寸法（径）差の小さいころを使用しても予圧の変化量が大きく、微細な予圧調整に対応するために寸法差が微細なころを多数用意することは困難である。
【０００６】
また、近年、リニアガイド装置は、真空環境や非磁性環境で使用されることが増えているが、このような環境ではセラミックス製の転動体を使用することが有効である。しかし、セラミックス製の転動体は高価であるため、多種類の予圧に対応させて多種類の径のセラミックス製転動体を用意しておくことは大幅なコストアップにつながる。
本発明は、リニアガイド装置等の転動通路を複数有する直動装置を、コストの低い方法で、多種類の予圧量に調整できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、相対的に内側に配置された内方部材および外側に配置された外方部材と、両部材の互いに対向する位置に形成された軌道溝と、両部材の軌道溝で形成される転動通路内に転動自在に配設された複数個の転動体（ボール、または、ころ）と、を少なくとも備え、前記転動通路を複数有し、前記転動通路内を転動体が転動することにより内方部材および外方部材の一方が他方に対して相対的に直動する直動装置の予圧を、転動体の径の選定により調整する方法において、各転動通路毎の転動体の径は同じとし、複数の転動通路の少なくとも一つに配設される転動体の径を、他のいずれか一つの転動通路に配設される転動体の径と異なるものとすることを特徴とする直動装置の予圧調整方法を提供する。
【０００８】
本発明はまた、相対的に内側に配置された内方部材および外側に配置された外方部材と、両部材の互いに対向する位置に形成された軌道溝と、両部材の軌道溝で形成される転動通路内に転動自在に配設された複数個の転動体（ボール、または、ころ）と、を少なくとも備え、前記転動通路を複数有し、前記転動通路内を転動体が転動することにより内方部材および外方部材の一方が他方に対して相対的に直動する直動装置において、各転動通路毎の転動体の径は同じであり、複数の転動通路の少なくとも一つに配設された転動体の径は、他のいずれか一つの転動通路に配設された転動体の径と異なることを特徴とする直動装置を提供する。本発明の直動装置としては、リニアガイド装置、ボールスプライン装置、ボールねじ一体型リニアガイド装置等が挙げられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、転動通路を二個（一対二列）有するリニアガイド装置の例であり、案内レール１の両側面に一個ずつの軌道溝１１が形成され、これに対向する軌道溝２３がスライダ２に内側面に形成されている。両軌道溝１１，２３で形成される転動通路は、図８に示す従来のリニアガイド装置と同様に、方向転換路２５により戻し通路２４と連通されて循環経路を構成している。ここで、一方の転動通路をＲ１、他方の転動通路をＲ２とする。また、この例では転動体としてボール３を用いている。両軌道溝１１，２３はゴシックアーク溝となっており、各ボール３は両軌道溝１１，２３に対して接触角βで４点接触する。
【００１０】
ボール３として、直径がＤ_０ であるもの、直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ」であるもの、直径が「Ｄ_０ ＋２ΔＤ」であるものの３種類を用意した。両転動通路Ｒ１，Ｒ２の長さ方向に垂直な断面は、直径がＤ_０ のボール３を入れた時に予圧が０となる形状である。したがって、両転動通路Ｒ１，Ｒ２に直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ」のボール３を入れた時に予圧は玉径相当値でΔＤとなり、直径が「Ｄ_０ ＋２ΔＤ」のボール３を入れた時に予圧は玉径相当値で２ΔＤとなる。
【００１１】
そして、一方の転動通路Ｒ１に直径がＤ_０ のボール３を入れ、他方の転動通路Ｒ２に直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ」のボール３を入れると、転動通路Ｒ２のボール３の方が大きいため、案内レール１がスライダ２に対して相対的に転動通路Ｒ１側に（ΔＤ／２）／ｃｏｓβだけ移動して、転動通路Ｒ１側の予圧と転動通路Ｒ２側の予圧が釣り合う。これにより、両転動通路Ｒ１，Ｒ２に、玉径相当値で０．５ΔＤの予圧がそれぞれ付与されることになる。
【００１２】
また、一方の転動通路Ｒ１に直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ」のボール３を入れ、他方の転動通路Ｒ２に直径が「Ｄ_０ ＋２ΔＤ」のボール３を入れると、転動通路Ｒ２のボール３の方が大きいため、案内レール１はスライダ２に対して相対的に転動通路Ｒ１側に（（２ΔＤ−ΔＤ）／２）／ｃｏｓβだけ移動して、転動通路Ｒ１側の予圧と転動通路Ｒ２側の予圧が釣り合う。これにより、両転動通路Ｒ１，Ｒ２に、玉径相当値で１．５ΔＤの予圧がそれぞれ付与されることになる。
【００１３】
したがって、直径がＤ_０ であるもの、直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ」であるもの、直径が「Ｄ_０ ＋２ΔＤ」であるものの３種類のボール３を用意することで、０、０．５ΔＤ、ΔＤ、１．５ΔＤ、２ΔＤの５種類の予圧を付与することができる。これに対して、両転動通路Ｒ１，Ｒ２に同じ直径のボール３を入れる従来の方法では、直径がＤ_０ であるもの、直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ」であるもの、直径が「Ｄ_０ ＋２ΔＤ」であるものの３種類のボール３を用意した場合、付与できる予圧量は、０、ΔＤ、２ΔＤの３種類である。
【００１４】
すなわち、この実施形態の方法では、転動通路Ｒ１，Ｒ２毎のボール３の直径は同じとし、各転動通路Ｒ１，Ｒ２に異なる直径のボールを入れることによって、用意したボール３の種類より多い種類の予圧調整が可能となる。したがって、従来の方法よりも低いコストで多種類の予圧調整に対応できる。
図２は、転動通路を四個（二対四列）有するリニアガイド装置の例であり、案内レール１の両側面に二個ずつの軌道溝１１が形成され、これに対向する軌道溝２３がスライダ２に内側面に形成されている。両軌道溝１１，２３で形成される転動通路は、図８に示す従来のリニアガイド装置と同様に、方向転換路２５により戻し通路２４と連通されて循環経路を構成している。
【００１５】
ここで、四つの転動通路を、第一転動通路Ｒ１、第二転動通路Ｒ２、第三転動通路Ｒ３、第四転動通路Ｒ４とする。第一転動通路Ｒ１と第二転動通路Ｒ２、第三転動通路Ｒ３と第四転動通路Ｒ４はそれぞれ同じ側に形成され、各側で、第一転動通路Ｒ１および第三転動通路Ｒ３が上側（案内レール１の上角部）に、第二転動通路Ｒ２と第四転動通路Ｒ４が下側に配置されている。また、この例では転動体としてボール３を用いている。両軌道溝１１，２３は単一円弧からなる溝となっており、各ボール３は両軌道溝１１，２３に対して接触角βで２点接触する。
【００１６】
ボール３として、直径がＤ_０ であるものと、直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ」であるものの２種類を用意した。各転動通路Ｒ１〜Ｒ４の長さ方向に垂直な断面は、直径がＤ_０ のボール３を入れた時に予圧が０となる形状である。したがって、各転動通路Ｒ１〜Ｒ４に直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ」のボール３を入れた時に、予圧は玉径相当値でΔＤとなる。
【００１７】
例えば、第一及び第二転動通路Ｒ１，Ｒ２に直径がＤ_０ のボール３を入れ、第三および第四転動通路Ｒ３，Ｒ４に直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ」のボール３を入れると、転動通路Ｒ３，Ｒ４のボール３が他より大きいため、案内レール１がスライダ２に対して相対的に転動通路Ｒ１，Ｒ２側に（ΔＤ／２）／ｃｏｓβだけ移動して、転動通路Ｒ１〜Ｒ４間の予圧が釣り合う。これにより、転動通路Ｒ１〜Ｒ４に、玉径相当値で０．５ΔＤの予圧がそれぞれ付与されることになる。
【００１８】
例えば、第一及び第三転動通路Ｒ１，Ｒ３に直径がＤ_０ のボール３を入れ、第二および第四転動通路Ｒ２，Ｒ４に直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ」のボール３を入れると、転動通路Ｒ２，Ｒ４のボール３が他より大きいため、案内レール１がスライダ２に対して相対的に転動通路Ｒ１，Ｒ３側に（ΔＤ／２）／ｓｉｎβだけ移動して、転動通路Ｒ１〜Ｒ４間の予圧が釣り合う。これにより、転動通路Ｒ１〜Ｒ４に、玉径相当値で０．５ΔＤの予圧がそれぞれ付与されることになる。
【００１９】
例えば、第一転動通路Ｒ１に直径がＤ_０ のボール３を入れ、第二乃至第四転動通路Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ」のボール３を入れると、転動通路Ｒ１のボール３が他より小さいため、案内レール１がスライダ２に対して、相対的に転動通路Ｒ１，Ｒ２側に移動するとともに、図２で右回りに回転する。これにより、転動通路Ｒ１〜Ｒ４に、玉径相当値で略０．７５ΔＤの予圧がそれぞれ付与される。
【００２０】
例えば、第一転動通路Ｒ１に直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ」のボール３を入れ、第二乃至第四転動通路Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に直径がＤ_０ のボール３を入れると、転動通路Ｒ１のボール３が他より大きいため、案内レール１がスライダ２に対して、相対的に転動通路Ｒ３，Ｒ４側に移動するとともに、図２で左回りに回転する。これにより、転動通路Ｒ１〜Ｒ４に、玉径相当値で略０．２５ΔＤの予圧がそれぞれ付与される。
【００２１】
したがって、直径がＤ_０ であるものと直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ」であるものの２種類のボール３を用意することで、０、０．２５ΔＤ、０．５ΔＤ、０．７５ΔＤ、ΔＤの５種類の予圧を付与することができる。これに対して、両転動通路Ｒ１，Ｒ２に同じ直径のボール３を入れる従来の方法では、直径がＤ_０ であるものと直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ」であるものの２種類のボール３を用意した場合、付与できる予圧量は、０、ΔＤの２種類である。
【００２２】
すなわち、この実施形態の方法では、転動通路Ｒ１〜Ｒ４毎のボール３の直径は同じとし、転動通路Ｒ１〜Ｒ４の少なくとも一つに入れるボール３の直径を、他のいずれか一つの転動通路に入れるボール３の直径と異なるものとすることによって、用意したボール３の種類より多い種類の予圧調整が可能となる。したがって、従来の方法よりも低いコストで多種類の予圧調整に対応できる。
【００２３】
なお、転動通路を四個（二対四列）有するリニアガイド装置の例としては、図３および４に示すものも挙げられる。
図３のリニアガイド装置は、案内レール１の断面形状が左右対称な八角形であり、軌道溝１１，２３で形成される四つの転動通路（第一乃至第四の両転動通路Ｒ１〜Ｒ４）が、案内レール１の両側部と上部に対応する位置に設けられている。また、転動体３としてボールを用いている。
【００２４】
図４のリニアガイド装置は、軌道溝１１，２３で形成される四つの転動通路（第一乃至第四の両転動通路Ｒ１〜Ｒ４）が案内レール１の両側部に対応する位置に設けられている。また、転動体３としてころを用いている。
図３および４に示すリニアガイド装置も、図２のリニアガイド装置と同様の効果が得られる。特に、転動体３がころの場合には、ころの接触部の剛性が高いため、径の差が小さいころを使用しても予圧の変化量が大きく、微細な予圧調整に対応するために径の差が微細なころを多数用意することは困難である。そのため、転動体３としてころを用いた図４のリニアガイド装置の場合には、本発明の方法により予圧の調整を行うことで得られる効果が高い。
【００２５】
なお、転動通路を四個（二対四列）有するボールスプライン装置の例としては、図５に示すものが挙げられる。このボールスプライン装置は、断面が円形の軸（内方部材）４と、この軸４が内挿される筒体（外方部材）５と、ボール３とからなる。軸４の外周面の四箇所に、軸方向に延びる半円弧状の溝（軌道溝）４１が形成されている。また、筒体５の内周面の溝４１と対向する位置にも、軸方向に延びる半円弧状の溝（軌道溝）５１が形成されている。
【００２６】
これらの対向する溝４１，５１で四つの転動通路（第一乃至第四の両転動通路Ｒ１〜Ｒ４）が形成される。四つの転動通路は、軸４の中心を通る二本の線Ｌ１，Ｌ２に沿って配置されている。このボールスプライン装置でも、図２のリニアガイド装置と同様の効果が得られる。
図６および７は、転動通路を六個（三対六列）有するリニアガイド装置の例であり、案内レール１の各側面に三個ずつの軌道溝１１が形成され、これに対向する軌道溝２３がスライダ２に内側面に形成されている。両軌道溝１１，２３で形成される転動通路は、図８に示す従来のリニアガイド装置と同様に、方向転換路２５により戻し通路２４と連通されて循環経路を構成している。
【００２７】
ここで、六個の転動通路を、第一転動通路Ｒ１、第二転動通路Ｒ２、第三転動通路Ｒ３、第四転動通路Ｒ４、第五転動通路Ｒ５、第六転動通路Ｒ６とする。第一転動通路Ｒ１乃至第三転動通路Ｒ３、第四転動通路Ｒ４乃至第六転動通路Ｒ６はそれぞれ同じ側に形成され、各側で、第一転動通路Ｒ１および第四転動通路Ｒ４が案内レール１の上角部に、第二転動通路Ｒ２と第五転動通路Ｒ５がその下に、第三転動通路Ｒ３および第六転動通路Ｒ６が最下部に配置されている。また、この例では転動体としてボール３を用いている。なお、図６と図７では、第二転動通路Ｒ２と第五転動通路Ｒ５でのボール３との接触点の数が異なり、図６では４であって、図７では２である。すなわち、図６の第二転動通路Ｒ２と第五転動通路Ｒ５の両軌道溝１１，２３は、ゴシックアーク溝となっている。
【００２８】
ボール３として、直径がＤ_０ であるものと、直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ」であるものの２種類を用意した。各転動通路Ｒ１〜Ｒ６の長さ方向に垂直な断面は、直径がＤ_０ のボール３を入れた時に予圧が０となる形状である。したがって、転動通路Ｒ１〜Ｒ６に直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ」のボール３を入れた時に、予圧は玉径相当値でΔＤとなる。
【００２９】
例えば、図６で、第一乃至第三転動通路Ｒ１〜Ｒ３に直径がＤ_０ のボール３をれ、第四乃至第六転動通路Ｒ４〜Ｒ６に直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ」のボール３を入れれると、転動通路Ｒ４〜Ｒ６のボール３が他より大きいため、案内レール１がスライダ２に対して相対的に転動通路Ｒ１〜Ｒ３側に（ΔＤ／２）／ｃｏｓβだけ移動して、転動通路Ｒ１〜Ｒ６間の予圧が釣り合う。なお、βは接触角を示す。これにより、転動通路Ｒ１〜Ｒ６に玉径相当値で０．５ΔＤの予圧がそれぞれ付与されることになる。
【００３０】
例えば、図７で、第一、第二、第四、および第五転動通路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５に直径がＤ_０ のボール３を入れ、第三および第六転動通路Ｒ３，Ｒ６に直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ」のボール３を入れると、転動通路Ｒ３，Ｒ６のボール３が他より大きいため、案内レール１がスライダ２に対して相対的に上側（転動通路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５側）に移動する。これにより、転動通路Ｒ１〜Ｒ６に直径が「Ｄ_０ ＋ΔＤ／２」のボールを入れたときと同様の予圧状態が得られる。
【００３１】
すなわち、この実施形態の方法では、転動通路Ｒ１〜Ｒ６毎のボール３の直径は同じとし、転動通路Ｒ１〜Ｒ６の少なくとも一つに入れるボール３の直径を、他のいずれか一つの転動通路に入れるボール３の直径と異なるものとすることによって、用意したボール３の種類より多い種類の予圧調整が可能となる。したがって、従来の方法よりも低いコストで多種類の予圧調整に対応できる。
【００３２】
なお、転動体としてボールを用いた場合、ボール直径の違いによって接触角が僅かに変化するが、予圧を付与するためのボール直径の違いは大きくても１０μｍ、通常は５μｍ以下であるため、接触角の変化は無視できるほど小さいものであり、直動装置としての性能に影響が及ぶことはない。
また、転動体３の材質は特に限定されないが、本発明の予圧調整方法は、前記転動体が高価なセラミックス製である場合に、コストダウンの効果が高いため、特に好適である。
【００３３】
また、前記実施形態の直動装置は、戻し通路２４と方向転換路２５を備えて転動通路にボール３を循環させる方式の直動装置であるが、本発明の方法は、ボールを循環させる機構を備えない非循環方式の直動装置にも適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の予圧調整方法によれば、リニアガイド装置等の転動通路を複数有する直動装置を、従来の方法よりも低いコストで、多種類の予圧量に調整できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】転動通路を二個（一対二列）有するリニアガイド装置の例を示す図である。
【図２】転動通路を四個（二対四列）有するリニアガイド装置の例を示す図である。
【図３】転動通路を四個（二対四列）有するリニアガイド装置の例を示す図である。
【図４】転動通路を四個（二対四列）有するリニアガイド装置の例を示す図である。
【図５】転動通路を四個（二対四列）有するボールスプライン装置の例を示す図である。
【図６】転動通路を六個（三対六列）有するリニアガイド装置の例を示す図である。
【図７】転動通路を六個（三対六列）有するリニアガイド装置の例を示す図である。
【図８】リニアガイド装置の全体構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 案内レール（内方部材）
１１ 軌道溝
２ スライダ（外方部材）
２１ 本体
２２ エンドキャップ
２３ 軌道溝
２４ 戻し通路
２５ 方向転換路
３ ボール（転動体）
４ ボールスプライン装置の軸（内方部材）
４１ 半円弧状の溝（軌道溝）
５ ボールスプライン装置の筒体（外方部材）
５１ 半円弧状の溝（軌道溝）
Ｒ１ 第一転動通路
Ｒ２ 第二転動通路
Ｒ３ 第三転動通路
Ｒ４ 第四転動通路
Ｒ５ 第五転動通路
Ｒ６ 第六転動通路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a linear motion device having a plurality of rolling paths for rolling elements, such as a linear guide device, a ball spline device, and a ball screw integrated linear guide device.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 shows a conventional example of a linear guide device. As shown in this figure, the linear guide device includes a guide rail 1 (inner member), a slider (outer member) 2, and a ball (rolling element) 3.
The guide rail 1 has track grooves 11 extending on both sides in parallel with the longitudinal direction. The slider 2 includes a main body 21 and an end cap 22, is engaged so as to straddle the guide rail 1, and both inner side surfaces of the slider 2 are arranged to oppose both side surfaces of the guide rail 1. A track groove 23 facing the track groove 11 of the guide rail 1 is formed on both inner side surfaces of the main body 21 of the slider 2. A rolling path for the ball 3 is formed by these raceway grooves 11 and 23.
[0003]
A linear return passage 24 is formed outside the raceway groove 23 of the main body 21 of the slider 2. The semicircular arc-shaped direction change path 25 is formed in a portion of the end cap 22 arranged on both side surfaces of the guide rail 1. The rolling path composed of the raceway grooves 11 and 23 and the return path 24 communicate with each other through the direction change path 25, and these paths constitute a circulation path for circulating the ball 3 infinitely. This linear guide device has four rolling passages (two to four rows), and the slider 2 slides along the guide rail 1 as the ball 3 rolls in each rolling passage.
[0004]
In such a linear guide device, a gap is eliminated and rigidity is improved by applying a preload. In many cases, the adjustment of the preload is performed by selecting the diameter of the rolling element according to the amount of preload to be applied.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional linear guide device, rolling elements having the same diameter are incorporated in all of a plurality of rolling paths. Therefore, in order to cope with various types of preload amounts, it is necessary to prepare rolling elements of various diameters, and there is room for improvement in cost.
In particular, when the rolling element is a roller, the contact portion of the roller has high rigidity, so even if a roller with a small dimensional (diameter) difference is used, the amount of change in the preload is large. It is difficult to prepare many rollers having a small dimensional difference.
[0006]
In recent years, the linear guide device has been increasingly used in a vacuum environment or a non-magnetic environment. In such an environment, it is effective to use a ceramic rolling element. However, since ceramic rolling elements are expensive, preparing ceramic rolling elements of various diameters corresponding to various types of preload leads to significant cost increase.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to enable a linear motion device having a plurality of rolling passages such as a linear guide device to be adjusted to various kinds of preload amounts by a low-cost method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides an inner member and an outer member disposed relatively inside, and a track groove formed at a position facing each other of both members; At least a plurality of rolling elements (balls or rollers) rotatably disposed in rolling paths formed by raceway grooves of the member; In a method of adjusting a preload of a linear motion device in which one of an inner member and an outer member moves linearly relative to the other by rolling a rolling element in a moving passage by selecting a diameter of the rolling element. The diameter of the rolling element in each rolling path is the same, and the diameter of the rolling element disposed in at least one of the plurality of rolling paths is changed to the diameter of the rolling element disposed in any one of the other rolling paths. A method for adjusting a preload of a linear motion device, wherein the preload adjusting method is different from the diameter of a moving body.
[0008]
The present invention is also formed by an inner member disposed relatively inside and an outer member disposed outside, a track groove formed at a position of both members facing each other, and a track groove of both members. And at least a plurality of rolling elements (balls or rollers) rotatably disposed in the rolling path, and having a plurality of the rolling paths, wherein the rolling elements pass through the rolling path. In a linear motion device in which one of the inner member and the outer member moves linearly relative to the other by rolling, the diameter of the rolling element in each rolling path is the same, and a plurality of rolling paths Wherein the diameter of the rolling element disposed in at least one of the rolling elements is different from the diameter of the rolling element disposed in any one of the other rolling passages. Examples of the linear motion device of the present invention include a linear guide device, a ball spline device, and a ball screw integrated linear guide device.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 shows an example of a linear guide device having two rolling passages (one row and two rows). One track groove 11 is formed on both side surfaces of a guide rail 1, and a track groove 23 opposed to the track groove 23 is a slider. 2 is formed on the inner surface. The rolling path formed by the two raceway grooves 11 and 23 communicates with the return path 24 through the direction changing path 25 to form a circulation path, similarly to the conventional linear guide device shown in FIG. Here, one rolling path is R1, and the other rolling path is R2. In this example, the ball 3 is used as a rolling element. Both raceway grooves 11 and 23 are Gothic arc grooves, and each ball 3 makes a four-point contact with both raceway grooves 11 and 23 at a contact angle β.
[0010]
Three types of balls 3 were prepared, one having a diameter of D ₀ , one having a diameter of “D ₀ + ΔD”, and one having a diameter of “D ₀ + 2ΔD”. Cross section perpendicular to the length direction of both the rolling passage R1, R2 has a shape preload becomes 0 when the diameter is to power the ball 3 D _0. Therefore, when a ball 3 having a diameter of “D ₀ + ΔD” is inserted into both rolling passages R 1 and R 2, the preload becomes ΔD in a value equivalent to the ball diameter. When a ball 3 having a diameter of “D ₀ + 2ΔD” is inserted, the preload becomes The value corresponding to the ball diameter is 2ΔD.
[0011]
When the ball 3 having a diameter D ₀ is inserted into one rolling passage R1 and the ball 3 having a diameter “D ₀ + ΔD” is inserted into the other rolling passage R2, the ball 3 in the rolling passage R2 becomes Since the guide rail 1 is large, the guide rail 1 moves toward the rolling passage R1 side relative to the slider 2 by (ΔD / 2) / cosβ, and the preload on the rolling passage R1 and the preload on the rolling passage R2 are balanced. . As a result, a preload of 0.5ΔD in a ball diameter equivalent value is applied to both rolling passages R1 and R2.
[0012]
When the ball 3 having a diameter of “D ₀ + ΔD” is placed in one rolling path R 1 and the ball 3 having a diameter of “D ₀ + 2ΔD” is placed in the other rolling path R 2, the ball 3 in the rolling path R 2 is formed. Is larger, the guide rail 1 moves relative to the slider 2 by ((2ΔD−ΔD) / 2) / cos β toward the rolling passage R1 side, so that the preload and rolling of the rolling passage R1 side are performed. The preload on the side of the passage R2 is balanced. As a result, a preload of 1.5ΔD in a ball diameter equivalent value is applied to both rolling passages R1 and R2.
[0013]
Therefore, by preparing three types of balls 3 having a diameter of D ₀ , a diameter of “D ₀ + ΔD”, and a diameter of “D ₀ + 2ΔD”, ₀ , 0.5 ΔD, ΔD, Five types of preloads of 1.5ΔD and 2ΔD can be applied. On the other hand, in the conventional method in which the balls 3 having the same diameter are put in the two rolling passages R1 and R2, those having the diameter D ₀ , those having the diameter “D ₀ + ΔD”, and those having the diameter “D ₀ + 2ΔD” are used. When three types of balls 3 are prepared, the preload amounts that can be applied are three types: 0, ΔD, and 2ΔD.
[0014]
That is, in the method of this embodiment, the diameter of the ball 3 for each of the rolling passages R1 and R2 is the same, and a ball having a different diameter is put in each of the rolling passages R1 and R2, so that the number of the balls 3 is larger than that of the prepared ball 3 Various types of preload adjustment are possible. Therefore, it is possible to cope with various types of preload adjustment at a lower cost than the conventional method.
FIG. 2 shows an example of a linear guide device having four rolling passages (two to four rows), in which two track grooves 11 are formed on both side surfaces of the guide rail 1, and the track grooves 23 opposed thereto. Are formed on the inner surface of the slider 2. The rolling path formed by the two raceway grooves 11 and 23 communicates with the return path 24 through the direction changing path 25 to form a circulation path, similarly to the conventional linear guide device shown in FIG.
[0015]
Here, the four rolling paths are referred to as a first rolling path R1, a second rolling path R2, a third rolling path R3, and a fourth rolling path R4. The first rolling path R1 and the second rolling path R2, and the third rolling path R3 and the fourth rolling path R4 are respectively formed on the same side, and the first rolling path R1 and the third rolling path are formed on each side. The passage R3 is arranged on the upper side (upper corner of the guide rail 1), and the second rolling passage R2 and the fourth rolling passage R4 are arranged on the lower side. In this example, the ball 3 is used as a rolling element. Each of the two raceway grooves 11 and 23 is a groove formed of a single arc, and each ball 3 makes two-point contact with the both raceway grooves 11 and 23 at a contact angle β.
[0016]
Two types of balls 3 were prepared, one having a diameter of D ₀ and the other having a diameter of “D ₀ + ΔD”. Cross section perpendicular to the length direction of the rolling passage R1~R4 has a shape preload becomes 0 when the diameter is to power the ball 3 D _0. Therefore, when the ball 3 having a diameter of “D ₀ + ΔD” is put into each of the rolling passages R1 to R4, the preload becomes ΔD in a ball diameter equivalent value.
[0017]
For example, the diameter to the first and second rolling movement path R1, R2 are placed balls 3 D _0, the diameter in the third and fourth rolling motion path R3, R4 puts the ball 3 'D _{0 +} [Delta] D' Since the balls 3 in the rolling passages R3 and R4 are larger than the others, the guide rail 1 moves relative to the slider 2 toward the rolling passages R1 and R2 by (ΔD / 2) / cos β, and The preloads between R1 and R4 are balanced. As a result, a preload of 0.5ΔD in a ball diameter equivalent value is applied to each of the rolling passages R1 to R4.
[0018]
For example, when the ball 3 having a diameter D ₀ is put into the first and third rolling passages R1 and R3, and the ball 3 having a diameter “D ₀ + ΔD” is put into the second and fourth rolling passages R2 and R4, Since the balls 3 in the rolling passages R2 and R4 are larger than the others, the guide rail 1 moves toward the rolling passages R1 and R3 relative to the slider 2 by (ΔD / 2) / sin β, and The preloads between R1 and R4 are balanced. As a result, a preload of 0.5ΔD in a ball diameter equivalent value is applied to each of the rolling passages R1 to R4.
[0019]
For example, when the ball 3 having a diameter D ₀ is put into the first rolling passage R1 and the ball 3 having a diameter “D ₀ + ΔD” is put into the second to fourth rolling passages R2, R3, R4, the rolling passage is formed. Since the ball 3 of R1 is smaller than the others, the guide rail 1 moves toward the rolling paths R1 and R2 relative to the slider 2 and rotates clockwise in FIG. As a result, a preload of approximately 0.75ΔD is applied to each of the rolling passages R1 to R4 in a ball diameter equivalent value.
[0020]
For example, when the ball 3 having a diameter of “D ₀ + ΔD” is put in the first rolling passage R _{1 and} the ball 3 having a diameter D ₀ is placed in the second to fourth rolling passages R 2, R 3, R 4, the rolling passage is formed. Since the ball 3 of R1 is larger than the other, the guide rail 1 moves to the rolling paths R3 and R4 relative to the slider 2 and rotates counterclockwise in FIG. As a result, a preload of approximately 0.25ΔD in a ball diameter equivalent value is applied to each of the rolling passages R1 to R4.
[0021]
Therefore, by preparing two kinds of balls 3 having a diameter of D ₀ and a diameter of “D ₀ + ΔD”, five kinds of balls 3 of 0, 0.25 ΔD, 0.5 ΔD, 0.75 ΔD and ΔD are prepared. A preload can be applied. On the other hand, in the conventional method of putting the balls 3 of the same diameter into both rolling passages R1 and R2, two kinds of balls 3 having a diameter of D ₀ and a diameter of “D ₀ + ΔD” are prepared. In this case, the preload amounts that can be given are two types, 0 and ΔD.
[0022]
That is, in the method of this embodiment, the diameter of the ball 3 in each of the rolling passages R1 to R4 is the same, and the diameter of the ball 3 to be inserted in at least one of the rolling passages R1 to R4 is changed to any one of the other rolling passages. By setting the diameter of the ball 3 to be different from the diameter of the ball 3 to be put into the moving passage, it is possible to perform more kinds of preload adjustment than the kind of the prepared ball 3. Therefore, it is possible to cope with various types of preload adjustment at a lower cost than the conventional method.
[0023]
Examples of a linear guide device having four rolling passages (two to four rows) include those shown in FIGS.
In the linear guide device of FIG. 3, the cross-sectional shape of the guide rail 1 is an octagon that is bilaterally symmetric, and four rolling passages (first to fourth rolling passages R <b> 1 to R <b> 1) formed by the raceway grooves 11 and 23. R4) are provided at positions corresponding to both side portions and the upper portion of the guide rail 1. A ball is used as the rolling element 3.
[0024]
In the linear guide device of FIG. 4, four rolling passages (first to fourth rolling passages R1 to R4) formed by the raceway grooves 11 and 23 are provided at positions corresponding to both side portions of the guide rail 1. Have been. In addition, rollers are used as the rolling elements 3.
The linear guide device shown in FIGS. 3 and 4 has the same effect as the linear guide device of FIG. In particular, when the rolling element 3 is a roller, the contact portion of the roller has high rigidity. Therefore, even if a roller having a small diameter difference is used, the amount of change in the preload is large. It is difficult to prepare a large number of rollers having a small difference between the two. Therefore, in the case of the linear guide device of FIG. 4 using rollers as the rolling elements 3, the effect obtained by adjusting the preload by the method of the present invention is high.
[0025]
FIG. 5 shows an example of a ball spline device having four rolling passages (two to four rows). The ball spline device includes a shaft (inner member) 4 having a circular cross section, a cylindrical body (outer member) 5 into which the shaft 4 is inserted, and a ball 3. Semicircular arc-shaped grooves (track grooves) 41 extending in the axial direction are formed at four positions on the outer peripheral surface of the shaft 4. A semicircular arc-shaped groove (track groove) 51 extending in the axial direction is also formed at a position facing the groove 41 on the inner peripheral surface of the cylindrical body 5.
[0026]
Four rolling paths (first to fourth rolling paths R1 to R4) are formed by these opposed grooves 41 and 51. The four rolling passages are arranged along two lines L1 and L2 passing through the center of the shaft 4. With this ball spline device, effects similar to those of the linear guide device of FIG. 2 can be obtained.
FIGS. 6 and 7 show an example of a linear guide device having six rolling passages (three to six rows). Three track grooves 11 are formed on each side surface of the guide rail 1, and tracks facing the groove are formed. A groove 23 is formed on the inner surface of the slider 2. The rolling path formed by the two raceway grooves 11 and 23 communicates with the return path 24 through the direction changing path 25 to form a circulation path, similarly to the conventional linear guide device shown in FIG.
[0027]
Here, the six rolling passages are defined as a first rolling passage R1, a second rolling passage R2, a third rolling passage R3, a fourth rolling passage R4, a fifth rolling passage R5, and a sixth rolling passage. Let it be a passage R6. The first rolling path R1 to the third rolling path R3 and the fourth rolling path R4 to the sixth rolling path R6 are formed on the same side, and the first rolling path R1 and the fourth rolling path are formed on each side. The passage R4 is disposed at the upper corner of the guide rail 1, the second rolling passage R2 and the fifth rolling passage R5 are disposed therebelow, and the third rolling passage R3 and the sixth rolling passage R6 are disposed at the lowest position. I have. In this example, the ball 3 is used as a rolling element. 6 and 7, the number of contact points between the ball 3 in the second rolling path R2 and the fifth rolling path R5 is different, and is 4 in FIG. 6 and 2 in FIG. That is, both the raceway grooves 11 and 23 of the second rolling path R2 and the fifth rolling path R5 in FIG. 6 are Gothic arc grooves.
[0028]
Two types of balls 3 were prepared, one having a diameter of D ₀ and the other having a diameter of “D ₀ + ΔD”. Cross section perpendicular to the length direction of the rolling passage R1~R6 has a shape preload becomes 0 when the diameter is to power the ball 3 D _0. Therefore, when the ball 3 having a diameter of “D ₀ + ΔD” is put into the rolling passages R1 to R6, the preload becomes ΔD in a ball diameter equivalent value.
[0029]
For example, in FIG. 6, the diameter in the first to third rolling passage R1~R3 are balls 3 _{D 0,} balls 3 having a diameter of the fourth to sixth rolling path R4~R6 is _{"D 0} + [Delta] D ' , The ball 3 in the rolling passages R4 to R6 is larger than the other, so that the guide rail 1 moves relative to the slider 2 toward the rolling passages R1 to R3 by (ΔD / 2) / cos β. Thus, the preloads between the rolling paths R1 to R6 are balanced. Here, β indicates a contact angle. As a result, a preload of 0.5ΔD is applied to the rolling passages R1 to R6 in a value equivalent to the ball diameter.
[0030]
For example, in FIG. 7, the first, second, fourth, and fifth rolling path R1, R2, R4, R5 in diameter to power the ball 3 _{D 0,} the third and sixth rolling path R3, R6 When the ball 3 having a diameter of “D ₀ + ΔD” is put into the rolling path R 3, the ball 3 in the rolling path R 3 is larger than the other, so that the guide rail 1 is relatively upper with respect to the slider 2 (the rolling path R 1, R 2 , R4, R5 side). As a result, the same preload state as when a ball having a diameter of “D ₀ + ΔD / 2” is put into the rolling passages R1 to R6 is obtained.
[0031]
That is, in the method of this embodiment, the diameter of the ball 3 in each of the rolling passages R1 to R6 is the same, and the diameter of the ball 3 put in at least one of the rolling passages R1 to R6 is changed to any one of the other rolling passages. By setting the diameter of the ball 3 to be different from the diameter of the ball 3 to be put into the moving passage, it is possible to perform more kinds of preload adjustment than the kind of the prepared ball 3. Therefore, it is possible to cope with various types of preload adjustment at a lower cost than the conventional method.
[0032]
When a ball is used as the rolling element, the contact angle slightly changes depending on the difference in ball diameter. However, the difference in ball diameter for applying a preload is at most 10 μm, usually 5 μm or less. The change in the angle is so small as to be negligible and does not affect the performance as a linear motion device.
Further, the material of the rolling element 3 is not particularly limited, but the preload adjusting method of the present invention is particularly preferable when the rolling element is made of expensive ceramics, because the effect of cost reduction is high.
[0033]
Further, the linear motion device of the embodiment is a linear motion device of a type including the return path 24 and the direction change path 25 and circulating the ball 3 in the rolling path, but the method of the present invention circulates the ball. The present invention can be applied to a non-circulation type linear motion device having no mechanism.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the preload adjusting method of the present invention, a linear motion device having a plurality of rolling passages such as a linear guide device can be adjusted to various types of preload amounts at a lower cost than the conventional method. become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a linear guide device having two rolling passages (one row and two rows).
FIG. 2 is a diagram showing an example of a linear guide device having four rolling paths (two to four rows).
FIG. 3 is a diagram showing an example of a linear guide device having four rolling paths (two to four rows).
FIG. 4 is a diagram showing an example of a linear guide device having four rolling passages (two to four rows).
FIG. 5 is a diagram showing an example of a ball spline device having four rolling paths (two to four rows).
FIG. 6 is a view showing an example of a linear guide device having six rolling passages (three to six rows).
FIG. 7 is a view showing an example of a linear guide device having six rolling passages (three to six rows).
FIG. 8 is a perspective view showing the entire structure of the linear guide device.
[Explanation of symbols]
1 guide rail (inner member)
11 Track groove 2 Slider (outer member)
21 Main body 22 End cap 23 Orbital groove 24 Return path 25 Direction changing path 3 Ball (rolling element)
4 Ball spline device shaft (inner member)
41 Semicircular groove (track groove)
5 Ball spline device cylinder (outer member)
51 Semi-arc groove (track groove)
R1 First rolling path R2 Second rolling path R3 Third rolling path R4 Fourth rolling path R5 Fifth rolling path R6 Sixth rolling path

Claims (2)

相対的に内側に配置された内方部材および外側に配置された外方部材と、両部材の互いに対向する位置に形成された軌道溝と、両部材の軌道溝で形成される転動通路内に転動自在に配設された複数個の転動体と、を少なくとも備え、前記転動通路を複数有し、前記転動通路内を転動体が転動することにより内方部材および外方部材の一方が他方に対して相対的に移動する直動装置の予圧を、転動体の径の選定により調整する方法において、
各転動通路毎の転動体の径は同じとし、複数の転動通路の少なくとも一つに配設される転動体の径を、他のいずれか一つの転動通路に配設される転動体の径と異なるものとすることを特徴とする直動装置の予圧調整方法。An inner member arranged relatively inside and an outer member arranged outside, a raceway groove formed at a position facing each other, and a rolling passage formed by raceway grooves of both members. At least a plurality of rolling elements arranged so as to be freely rotatable, and having a plurality of the rolling paths, wherein the rolling elements roll in the rolling paths, thereby forming an inner member and an outer member. In a method of adjusting the preload of a linear motion device in which one of them moves relatively to the other by selecting the diameter of a rolling element,
The diameter of the rolling element in each rolling path is the same, and the diameter of the rolling element disposed in at least one of the plurality of rolling paths is changed to the rolling element disposed in any one of the other rolling paths. A method for adjusting a preload of a linear motion device, characterized in that the diameter is different from a diameter of the linear motion device. 相対的に内側に配置された内方部材および外側に配置された外方部材と、両部材の互いに対向する位置に形成された軌道溝と、両部材の軌道溝で形成される転動通路内に転動自在に配設された複数個の転動体と、を少なくとも備え、前記転動通路を複数有し、前記転動通路内を転動体が転動することにより内方部材および外方部材の一方が他方に対して相対的に移動する直動装置において、
各転動通路毎の転動体の径は同じであり、複数の転動通路の少なくとも一つに配設された転動体の径は、他のいずれか一つの転動通路に配設された転動体の径と異なることを特徴とする直動装置。An inner member arranged relatively inside and an outer member arranged outside, a raceway groove formed at a position facing each other, and a rolling passage formed by raceway grooves of both members. At least a plurality of rolling elements arranged so as to be freely rotatable, and having a plurality of the rolling paths, wherein the rolling elements roll in the rolling paths, thereby forming an inner member and an outer member. In a linear motion device in which one moves relative to the other,
The diameter of the rolling element in each rolling path is the same, and the diameter of the rolling element disposed in at least one of the plurality of rolling paths is equal to the diameter of the rolling element disposed in any one of the other rolling paths. A linear motion device having a diameter different from that of a moving body.

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