JP2014202219A - リニアガイド装置 - Google Patents
リニアガイド装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014202219A JP2014202219A JP2013076105A JP2013076105A JP2014202219A JP 2014202219 A JP2014202219 A JP 2014202219A JP 2013076105 A JP2013076105 A JP 2013076105A JP 2013076105 A JP2013076105 A JP 2013076105A JP 2014202219 A JP2014202219 A JP 2014202219A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- groove
- guide rail
- slider
- flank
- ball
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
- F16C29/04—Ball or roller bearings
- F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
- F16C29/0602—Details of the bearing body or carriage or parts thereof, e.g. methods for manufacturing or assembly
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
- F16C29/005—Guide rails or tracks for a linear bearing, i.e. adapted for movement of a carriage or bearing body there along
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
- F16C29/04—Ball or roller bearings
- F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
- F16C29/0602—Details of the bearing body or carriage or parts thereof, e.g. methods for manufacturing or assembly
- F16C29/0604—Details of the bearing body or carriage or parts thereof, e.g. methods for manufacturing or assembly of the load bearing section
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
- F16C29/04—Ball or roller bearings
- F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
- F16C29/0633—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides
- F16C29/0635—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end
- F16C29/0638—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end with balls
- F16C29/0642—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end with balls with four rows of balls
- F16C29/0647—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end with balls with four rows of balls with load directions in X-arrangement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/583—Details of specific parts of races
- F16C33/585—Details of specific parts of races of raceways, e.g. ribs to guide the rollers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
- F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
- F16C19/16—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls
- F16C19/163—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls with angular contact
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
- F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
- F16C19/18—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls
- F16C19/181—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact
- F16C19/183—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact with two rows at opposite angles
- F16C19/184—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact with two rows at opposite angles in O-arrangement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
- F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
- F16C2240/42—Groove sizes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
- F16C29/04—Ball or roller bearings
- F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
- F16C29/0633—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides
- F16C29/0652—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are at least partly defined by separate parts, e.g. covers attached to the legs of the main body of the U-shaped carriage
- F16C29/0654—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are at least partly defined by separate parts, e.g. covers attached to the legs of the main body of the U-shaped carriage with balls
- F16C29/0659—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are at least partly defined by separate parts, e.g. covers attached to the legs of the main body of the U-shaped carriage with balls with four rows of balls
- F16C29/0664—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are at least partly defined by separate parts, e.g. covers attached to the legs of the main body of the U-shaped carriage with balls with four rows of balls with load directions in X-arrangement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
- F16C29/08—Arrangements for covering or protecting the ways
- F16C29/084—Arrangements for covering or protecting the ways fixed to the carriage or bearing body movable along the guide rail or track
- F16C29/088—Seals extending in the longitudinal direction of the carriage or bearing body
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
Abstract
【課題】スライダに大きな荷重がかかっても転動溝に圧痕が生じにくいリニアガイド装置を提供すること。【解決手段】案内レール4の溝とスライダ10の溝のうち少なくとも1つの溝は、断面形状が円弧の曲面2つを組み合わせて構成され断面形状が略V字状の溝であり、2つの曲面は使用状態においてボール7が接触する一方の曲面と使用状態においてボール7が非接触である他方の曲面とからなり、一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さは、他方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さよりも深く形成されている。【選択図】図6
Description
本発明はリニアガイド装置に関し、特に、転動体としてボールを備えたリニアガイド装置に関する。
従来、搬送装置や半導体製造装置等において直線的に運動する物体を低摩擦で支持するリニアガイド装置が知られている。リニアガイド装置は、案内レールと、案内レールを跨いで案内レールの長手方向に相対移動可能に跨嵌したスライダとからなり、案内レールの側面に長手方向に延在して設けられボールが転動するための転動溝と案内レールの転動溝に対向してスライダに設けられボールが転動するための転動溝とからなる転動路を多数のボールが転動することにより、案内レールとスライダとの滑らかな相対移動を実現するものである。
このようなリニアガイド装置において、案内レール側の転動溝とスライダ側の転動溝のうち少なくとも一方の転動溝を2つの曲面を組み合わせて構成し、該転動溝の断面を略V字状としたものがある(特許文献1および特許文献2参照)。
特許文献1および特許文献2においては、通常の使用時にはボールは転動溝の2つの曲面のうち何れか一方の曲面と接触し他方の曲面とは接触しない。一方、転動溝の位置を測定する時には測定用ボールが2つの曲面の双方に接触する。このような構成とすることにより、転動溝の位置を精度良く測定することが可能となっている。
リニアガイド装置の使用時にスライダに荷重がかかると、案内レールおよびスライダの各転動溝におけるボールとの接触部には、該荷重によって接触応力が生じる。特許文献1および特許文献2ような構成においては、スライダに特に大きな荷重がかかった場合、ボールが各転動溝の溝肩に乗り上げてしまうことにより、接触応力が生じる範囲が、各転動溝の縁部よりも外方の案内レールの部分あるいはスライダの部分に及んでしまう場合がある。この場合、当該案内レールあるいはスライダの部分に大きな応力すなわちエッジロードが作用し、このエッジロードによって転動溝に圧痕がついてしまう怖れがある。転動溝に圧痕がついてしまうと、ボールの円滑な循環が阻害され、その結果リニアガイド装置の機能が低下してしまう。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、スライダに大きな荷重がかかっても転動溝に圧痕が生じにくいリニアガイド装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係るリニアガイド装置は、転動体が転動するための直線状の溝を複数備えた直線状の案内レールと、前記案内レールの前記複数の溝と一対一で対向し前記転動体が転動するための溝を備えたスライダと、対向する前記案内レールの溝と前記スライダの溝との間に転動自在に配置され、前記スライダを前記案内レールに対して長手方向に移動自在に支持する複数の転動体とを備え、前記案内レールの溝と前記スライダの溝のうち少なくとも1つの溝は、断面形状が円弧の曲面2つを組み合わせて構成され断面形状が略V字状の溝であり、前記2つの曲面は使用状態において前記転動体が接触する一方の曲面と使用状態において前記転動体が非接触である他方の曲面とからなるリニアガイド装置において、前記断面形状が略V字状の溝は、前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さと、前記他方の曲面の周方向の端部から前記溝底までの深さとは、異なる深さに形成されていることを特徴とする。
好ましくは、本発明に係るリニアガイド装置は、前記断面形状が略V字状の溝は、前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さのほうが、前記他方の曲面の周方向の端部から前記溝底までの深さよりも深く形成されている。
好ましくは、本発明に係るリニアガイド装置は、対向する前記案内レールの溝と前記スライダの溝との対のうち、少なくとも1つの対は、前記案内レールの溝と前記スライダの溝とがともに前記断面形状が略V字状の溝である。
好ましくは、本発明に係るリニアガイド装置は、前記断面形状が略V字状の溝である前記案内レールの溝における前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さと、前記断面形状が略V字状の溝である前記スライダの溝における前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さとは、略同一の深さに形成されている。
好ましくは、本発明に係るリニアガイド装置は、前記案内レールの溝は前記案内レールの側面の上下方向中間部に前記長手方向に延在して設けられかつ前記断面形状が略V字状の溝であり、前記一方の曲面は前記案内レールの溝の上側部分を構成し、前記案内レールの溝よりも下方側の前記側面の部分には、前記案内レールの溝よりも上方側の前記側面の部分と同一平面上の部分と、該平面よりも前記案内レールの幅方向で内方側に位置する部分とが形成されている。
好ましくは、本発明に係るリニアガイド装置は、前記2つの曲面はそれぞれ前記断面の円弧の中心が互いに異なり、前記略V字状の断面形状は略ゴシックアーチ形状である。
本発明によれば、スライダに大きな荷重がかかっても転動溝に圧痕が生じにくいリニアガイド装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態に係るリニアガイド装置について、図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書においては、案内レールを通常に水平にした状態において、案内レールの長手方向に対して水平方向に直角に交差する方向を幅方向とし、長手方向および幅方向に対して垂直に交差する方向を上下方向とする。また、このとき、長手方向に延在する上側の面、下側の面、および両側の面を、それぞれ上面、下面、および側面とし、長手方向の端部側の面を端面とする。また、これらの方向および各面の呼称は、スライダにおいては、スライダが案内レールに組付けられた状態において同様とする。
図1は、本発明の実施形態に係るリニアガイド装置の構成を示す部分断面図である。また、図2(a)は、リニアガイド装置を長手方向から見た正面図であり、(b)は該リニアガイド装置の要部の平面図であり、一部を断面で示している。なお、図2(a)は、エンドキャップを外した状態を示している。
図1および図2(a)、(b)に示すように、リニアガイド装置1は直線状に延在する断面略角型の案内レール4と、該案内レール4に転動体であるボール7を介して長手方向に移動可能に組み付けられたスライダ10とを備えている。スライダ10は、下面側に長手方向に延在する凹部13が形成され、長手方向から見た断面形状は略逆U字状となっている。凹部13はスライダ10の両端面を貫いて形成されている。スライダ10は凹部13が案内レール4を跨いで該案内レール4上に配置されている。
案内レール4の一方側の側面4aと上面4cとが交差する稜線部には、ボール7が転動するための上側転動溝16が長手方向に延在して形成されている。案内レール4の他方側の側面4bと上面4cとの稜線部にも同様の上側転動溝16が形成されている。また、案内レール4の側面4aの上下方向略中間位置には、ボール7が転動するための下側転動溝17が長手方向に延在して形成されている。下側転動溝17の底部には、下側転動溝17の全長に亘って逃げ溝18が形成されている。案内レール4の他方側の側面4bの上下方向略中間位置にも、同様の下側転動溝17および逃げ溝18が形成されている。このように、案内レール4には各側面4a、4bにそれぞれ上側および下側の2本ずつ、計4本の転動溝16、17が形成されている。
スライダ10は、スライダ本体部19と、スライダ本体部19の長手方向の各端部にそれぞれ着脱可能に取付けられたエンドキャップ22a、22bとから構成されている。スライダ本体部19は、案内レール4の各側面4a、4bに沿ってそれぞれ長手方向および下方に延在して配置される一対の脚部25a、25bと、一対の脚部25a、25bを案内レール4の上面4c側で連結する胴体部28とから構成されている。
各エンドキャップ22a、22bのスライダ本体部19側とは反対側の長手方向端部、すなわちスライダ10の長手方向の最も外側となる各端部には、防塵部品であるサイドシール31a、31bがそれぞれ装着されている。これらのサイドシール31a、31bは、案内レール4とスライダ10との隙間を密封し、外部から塵等の異物が侵入することを防止している。
スライダ本体部19の一方の脚部25aの内側面、すなわち案内レール4の一方側の側面4aと対向する面には、該一方側の側面4aに形成された上側転動溝16および下側転動溝17のそれぞれと対向する位置に、ボール7が転動するための上側転動溝34および下側転動溝35が形成されている。スライダ本体部19の他方の脚部25bの内側面にも同様の上側転動溝34および下側転動溝35が形成されている(図2(a)参照)。案内レール4の上側転動溝16とスライダ本体部19の上側転動溝34とでボール7が転動するための上側転動路37が形成されている。また、案内レール4の下側転動溝17とスライダ本体部19の下側転動溝35とで、ボール7が転動するための下側転動路38が形成されている。このように、案内レール4およびスライダ10には、片側にそれぞれ上側および下側の2本ずつ、全部で4本の転動路が形成されている。
また、スライダ10の一方の脚部25aには、上側転動路37および下側転動路38のそれぞれと平行に脚部25aの肉厚部分を長手方向に貫通する上側戻し路40および下側戻し路41が形成されている。つまり、一方の脚部25aには2本の戻し路40、41が形成されている。スライダ10の他方の脚部25bにも同様に上側戻し路40および下側戻し路41が形成されている(図2(a)参照)。
各エンドキャップ22a、22bは、スライダ本体部19との当接面側であってスライダ本体部19の一対の脚部25a、25bに対応する部分に、ボール7の上側転動路37と上側戻し路40とを連通させる半円形の上側方向転換路43(図2(b)参照、脚部25b側は不図示)と、下側転動路38と下側戻し路41とを連通させる半円形の下側方向転換路44(不図示)とが形成されている。エンドキャップ22a、22bには、片側2つで計4つの方向転換路が形成されている。
そして上側戻し路40と両端の上側方向転換路43、43とでボール7を上側転動路37の一方側の端部から他方側の端部へ送り循環させている。図2(b)に示すように、上側戻し路40と両端の上側方向転換路43、43と上側転動路37とで環状の上側循環路が形成されている。同様に、下側戻し路41と両端の下側方向転換路44、44(不図示)とでボール7を下側転動路38の一方側の端部から他方側の端部へ送り循環させている。下側戻し路41と両端の下側方向転換路44、44(不図示)と下側転動路38とで環状の下側循環路が形成されている。すなわち、案内レール4およびスライダ10には、全部で4本の環状の循環路が形成されている。
環状の上側循環路および環状の下側循環路には、それぞれ多数のボール7が転動自在に装填されている。スライダ10は、これら多数のボール7を介して案内レール4上を軸方向に移動する。
スライダ10を案内レール4の長手方向に沿って移動させると、上側転動路37および下側転動路38にそれぞれ位置するボール7は、それぞれ上側転動路37、下側転動路38内を転がり移動しつつ案内レール4に対してスライダ10と同じ方向へ移動する。そして各ボール7が上側転動路37、下側転動路38の一方側の端部にそれぞれ到達すると、エンドキャップ22a(または22b)内に設けられた上側方向転換路43、下側方向転換路44(不図示)へそれぞれ入っていく。上側方向転換路43、下側方向転換路44(不図示)に入ったボール7はUターンしてそれぞれ上側戻し路40および下側戻し路41に入り、これら戻し路40、41を転動して反対側のエンドキャップ22b(または22a)内に設けられた上側方向転換路43、下側方向転換路44(不図示)に到達する。そしてこれらの反対側の方向転換路43、44で再度Uターンして上側転動路37、下側転動路38の他方側の端部に戻る。ボール7は、スライダ10の移動に伴い、環状の上側循環路および環状の下側循環路内でそれぞれこのような循環を繰り返す。
スライダ10の凹部13には、図1および図2(a)に示すように、案内レール4の上面4cと平行にボール保持器46が配置されている。また、スライダ10には、下側転動路38に位置するボール7を支持するための棒型のボール保持器52が配置されている。ボール保持器52は両端部がエンドキャップ22a、22bにそれぞれ支持され、他の部分は案内レール4の逃げ溝18に収容されている。
また、案内レール4には、該案内レール4を工作機械等の被取付け部に取付けるためのボルト穴54が設けられている。
図3は、一方側(図2(a)の紙面右側)の上側転動路37および下側転動路38を長手方向から見た拡大断面図である。
図3に示すように、案内レール4の上側転動溝16の断面形状は、単一曲率の円弧形状に形成されている。すなわち上側転動溝16は、単一曲率の長手方向に延びる曲面16aで形成されている。曲面16aの曲率はボール7の曲率よりも小さく形成されている。
案内レール4の下側転動溝17は、2つの壁面すなわち上側フランク17aと下側フランク17bとを組み合わせることによって構成されている。上側フランク17a、下側17bは、それぞれ断面形状が凹状円弧形状に形成された曲面である。上側フランク17aの断面の円弧の中心と、下側フランク17bの断面の円弧の中心とは、異なる位置にある。したがって、下側転動溝17の断面形状は、略V字状の所謂ゴシックアーチ形状に形成されている。詳細には、上側フランク17aの断面の円弧の一端と下側フランク17bの断面の円弧の一端とが同一点に位置し、上側フランク17aの断面の円弧の他端と下側フランク17bの断面の円弧の他端とは異なる位置にある。以下、本実施形態においては、断面略V字形状の転動溝を構成し断面形状が凹状円弧形状に形成された曲面のことをフランクという。
また、図3において上側転動溝16と下側転動溝17との間の直線部を上側ランド56といい、下側転動溝17から下方に延在する直線部を下側ランド58という。上側ランド56および下側ランド58は、案内レール4の側面4a(図1、2(a)参照)の部分である。
スライダ10の上側転動溝34は、案内レール4の下側転動溝17と同様に、断面形状がそれぞれ凹状円弧形状に形成された上側フランク34aと下側フランク34bとによって断面形状が略V字状に形されている。上側フランク34aの断面の円弧の中心と、下側フランク34bの断面の円弧の中心とは、異なる位置にある。したがって、上側転動溝34の断面形状は、略V字状の所謂ゴシックアーチ形状に形成されている。詳細には、上側フランク34aの断面の円弧の一端と下側フランク34bの断面の円弧の一端とが同一点に位置し、上側フランク34aの断面の円弧の他端と下側フランク34bの断面の円弧の他端とは異なる位置にある。
また、スライダ10の下側転動溝35も同様に、断面形状がそれぞれ凹状円弧形状に形成された上側フランク35aと下側フランク35bとによって断面形状が略V字状に形されている。上側フランク35aの断面の円弧の中心と、下側フランク35bの断面の円弧の中心とは、異なる位置にある。したがって、下側転動溝35の断面形状は、略V字状の所謂ゴシックアーチ形状に形成されている。詳細には、上側フランク35aの断面の円弧の一端と下側フランク35bの断面の円弧の一端とが同一点に位置し、上側フランク35aの断面の円弧の他端と下側フランク35bの断面の円弧の他端とは異なる位置にある。
また、上側転動溝34と下側転動溝35との間の直線部分を上側ランド60といい、下側転動溝35から下方に延在する直線部を下側ランド62という。上側ランド60および下側ランド62は、スライダ10の脚部25aの内側面(図1、2(a)参照)の部分である。
使用状態において、上側転動路37では、ボール7はスライダ10の上側転動溝34の上側フランク34aと、案内レール4の上側転動溝16の曲面16aとに接触している。上側フランク34aおよび曲面16aは、上側フランク34aおよび曲面16aに対するボール7の接触角θがそれぞれ30°〜60°の所定の角度となるように形成されている。例えば、本実施形態では50°となっている。図3において、上側フランク34aのボール7との接点と、曲面16aのボール7との接点とを通り、ボール7を貫く直線は、上側転動路37におけるボール7の荷重支持線である。
ここで、ある面に対するボール7の接触角とは、ボール7の中心を通る水平線と、該面のボール7との接点とボールの中心とを結ぶ直線とがなす角度のことをいう。上側フランク34aにおいては、ボール7の中心を通る水平線と、上側フランク34aのボール7との接点とボール7の中心とを結ぶ直線とがなす角度のことであり、曲面16aにおいては、ボール7の中心を通る水平線と、曲面16aのボール7との接点とボール7の中心とを結ぶ直線とがなす角度のことである。
使用状態において、下側転動路38では、ボール7はスライダ10の下側転動溝35の下側フランク35bと、案内レール4の下側転動溝17の上側フランク17aとに接触している。下側フランク35bおよび上側フランク17aは、ボール7との接触角θがそれぞれ30°〜60°の所定の角度となるように形成されている。例えば、本実施形態では50°となっている。図3において、上側フランク17aのボール7との接点と、下側フランク35bのボール7との接点とを通り、ボール7を貫く直線は、下側転動路38におけるボール7の荷重支持線である。
上側転動路37におけるボール7の荷重支持線と下側転動路38におけるボール7の荷重支持線とは、直角に近い角度で交差するようになっており、また、他方側(図2(a)の紙面左側)の各荷重支持線(図示省略)と対称となっているので、ボール7は上下左右のあらゆる方向の荷重を支持することができる。
図3に示すように、使用状態において、スライダ10の上側転動溝34の下側フランク34bはボール7と接触していない。また、案内レール4の下側転動溝17の下側フランク17b、およびスライダ10の下側転動溝35の上側フランク35aは、何れもボール7と接触していない。これらのフランク34b、17b、35aとボール7との間には、それぞれ数μm〜数十μmの隙間が介在している。
図4は、案内レール4の下側転動溝17近傍を長手方向から見た拡大断面図である。下側転動溝17の上側フランク17aの断面形状の円弧1と下側フランク17bの断面形状の円弧2とは、同一の曲率で形成されており、ボール7の曲率よりも僅かに小さい。すなわち、上側フランク17aおよび下側フランク17bの断面形状の円弧1、2の半径は、ボール7の半径より僅かに大きく、ボール7の直径の51〜60%程度の大きさとなっている。また、円弧1の中心と円弧2の中心とは、異なる位置にある。
下側転動溝17の上側の縁部、すなわち上側フランク17aの上端には、上側フランク17aと上側ランド56とを接続する面取りr1が形成されている。同様に、下側の縁部、すなわち下側フランク17bの下端には、下側フランク17bと下側ランド58とを接続する面取りr2が形成されている。面取りr1およびr2は、R面取りである。面取りr1およびr2を形成することにより、案内レール4に下側転動溝17を形成した際のバリ残りを防止している。面取りr1およびr2の半径は、概ねボール7の直径の10%程度の大きさに形成されている。
下側転動溝17の溝位置、すなわち幅あるいは高さ位置等を測定するときは、測定用のボール64を用いる。測定用ボール64は通常使用に用いる転動用のボール7と同一の径である。測定用ボール64は、図4に2点鎖線で示すように、上側フランク17aと下側フランク17bの両方に同時に接触する。このため、単一曲率のフランクに接触させる場合と比べて、測定用ボール64の位置が安定する。その結果、溝位置を精度良く測定することができる。なお、本実施形態では、測定用ボール64の上側フランク17aに対する接触角a1と、下側フランク17bに対する接触角a2とは、同一角度となるように形成されている。
ここで、上側フランク17aと下側フランク17bとの交点を交点Jとする。また、両フランク17a、17bに接触した状態の測定用ボール64の中心を中心Eとする。また、交点Jと中心Eとを結ぶ直線、すなわち中心Eを通る水平線を直線Tとする。また、直線Tと直交し、交点Jを通る直線を直線Sとする。直線Sを基準位置とし、直線Sからフランク17aの面取りr1側の端部まで垂線を引いたとき、この垂線の直線距離をフランク17aの有効深さFR1と定義する。同様に、直線Sからフランク17bの面取りr2側の端部まで垂線を引いたとき、この垂線の直線距離をフランク17bの有効深さFR2と定義する。また、直線Sから中心Eまでの直線距離をボール高さHRと定義する。
本実施形態では、FR1>FR2に設定している。すなわち、上側フランク17aのほうが下側フランク17bよりも有効深さが大きく設定されている。言い換えると、下側転動溝17は、上側フランク17aの端部から溝底までの深さのほうが、下側フランク17bの端部から溝底までの深さよりも深く形成されている。
図5は、スライダ10の下側転動溝35近傍を長手方向から見た拡大断面図である。下側転動溝35の上側フランク35aの断面形状の円弧1と下側フランク35bの断面形状の円弧2とは、案内レール4の上側フランク17aおよび下側フランク17bと同一の曲率で形成されている。すなわち、各フランク35aおよび35bの断面形状の円弧1、2の半径は、ボール7の半径より僅かに大きく、ボール7の直径の51〜60%程度の大きさとなっている。また、円弧1の中心と円弧2の中心とは、異なる位置にある。
下側転動溝35の上側の縁部、すなわち上側フランク35aの上端には、上側フランク35aと上側ランド60とを接続する面取りc1が形成されている。同様に、下側の縁部、すなわち下側フランク35bの下端には、下側フランク35bと下側ランド62とを接続する面取りc2が形成されている。面取りc1およびc2は、C面取りである。なお、面取りc1およびc2は、案内レール4側と同様にR面取りとしても良い。
下側転動溝35の溝位置を測定するときは、案内レール4側の下側転動溝17と同様に、測定用のボール64を用いる。測定用ボール64は、図5に2点鎖線で示すように、上側フランク35aと下側フランク35bの両方に同時に接触する。その結果、溝位置を精度良く測定することができる。なお、本実施形態では、測定用ボール64の上側フランク35aに対する接触角b1と、下側フランク35bに対する接触角b2とは、同一角度となるように形成されている。
ここで、上側フランク35aと下側フランク35bとの交点を交点Jとする。また、両フランク35a、35bに接触した状態の測定用ボール64の中心を中心Eとする。また、交点Jと中心Eとを結ぶ直線、すなわち中心Eを通る水平線を直線Tとする。また、直線Tと直交し、交点Jを通る直線を直線Sとする。直線Sを基準位置とし、直線Sからフランク35aの面取りc1側の端部まで垂線を引いたとき、この垂線の直線距離をフランク35aの有効深さFS1と定義する。同様に、直線Sからフランク35bの面取りc2側の端部まで垂線を引いたとき、この垂線の直線距離をフランク35bの有効深さFS2と定義する。また、直線Sから中心Eまでの直線距離をボール高さHSと定義する。
本実施形態では、FS2>FS1に設定している。すなわち、下側フランク35bのほうが上側フランク35aよりも有効深さが大きく設定されている。言い換えると、下側転動溝35は、下側フランク35bの端部から溝底までの深さのほうが、上側フランク17aの端部から溝底までの深さよりも、深く形成されている。
図6は、案内レール4の下側転動溝17とスライダ10の下側転動溝35とを組み合わせた使用状態を長手方向から見た拡大断面図である。
図6に示すように、使用状態においては下側転動溝17と下側転動溝35との間には転動用のボール7が装填されている。また、下側転動溝17と下側転動溝35とは、上下方向に相対位置がずれるように配置されている。具体的には、下側転動溝17のほうが下側転動溝35よりも少し下側となるように配置されている。そのため、上述したように、ボール7は、下側転動溝17の上側フランク17aと下側転動溝35の下側フランク35bとに接触し、下側転動溝17の下側フランク17bと下側転動溝35の上側フランク35aとには接触していない。接触角θはそれぞれ30°〜60°の所定の角度となっている。例えば、本実施形態では50°となっている。なお、当該接触角θは、測定用ボール64が配置されたときの接触角a1、a2およびb1、b2(図4および図5参照)とは異なる大きさである。
本実施形態においては、各フランクの有効深さについては、上述したように、下側転動溝17においては、FR1>FR2、すなわち下側フランク17bよりも上側フランク17aのほうが大きく形成され、かつ下側転動溝35においては、FS2>FS1、すなわち上側フランク35aよりも下側フランク35bのほう大きく形成されている。つまり、使用状態においてボール7と接触するフランク17a、35bのほうが、ボール7と接触しないフランク17b、35aよりも有効深さが大きく形成されている。
このように構成されているので、本実施形態に係るリニアガイド装置1は、スライダ10に大きな荷重がかかっても、ボール7は下側転動溝17および下側転動溝35の溝肩に乗り上がりにくくなる。具体的には、ボール7が下側転動溝17の上側フランク17aの上端からはみ出しにくくなり、同様に下側転動溝35の下側フランク35bの下端からはみ出しにくくなる。
その結果、上側フランク17aの上端よりも上方の案内レール4の部分および下側フランク35bの下端よりも下方のスライダ10の部分におけるエッジロードの発生が抑制され、下側転動溝17および下側転動溝35に圧痕が付いてしまうことを防止できる。ここでエッジロードとは、部材の角部等に発生する過大な応力集中のことである。なお、本実施形態の当該効果については、実施例および比較例を用いて後述する。
また、本実施形態では、上側フランク17aの有効深さFR1と下側フランク35bの有効深さFS2とは、略同一寸法に形成されている。これにより、案内レール4の負荷能力とスライダ10の負荷能力とが略同一となっている。
また、本実施形態では、図6に示すように、案内レール4の上側ランド56(図3参照)とスライダ10の上側ランド60(図3参照)間の距離S1と、案内レール4の下側ランド58(図3参照)とスライダ10の下側ランド62(図3参照)間の距離S2とは、略同一の距離に形成されている。上側フランク17aの有効深さFR1および下側フランク35bの有効深さFS2を増すためには、上記S1およびS2の距離を小さくすれば、その分有効深さを大きくすることができる。しかし、S1およびS2の距離が小さすぎると、製造誤差によって案内レール4とスライダ10とが接触してしまう怖れがある。したがって、S1およびS2は、それぞれ0.1〜0.5mm程度の距離で形成することが好ましい。なお、本実施形態においては、S1およびS2は、それぞれ0.25mmとしている。
本実施形態では、適正なS1およびS2を確保しつつ、上側フランク17aの有効深さFR1および下側フランク35bの有効深さFS2を大きくしている。すなわち、FR1を増やすために、案内レール4の上側ランド56をスライダ10の上側ランド60側に突出させ、該案内レール4の上側ランド56を突出させた分、スライダ10の上側ランド60の部分の幅方向の肉厚を減じている。同様に、FS2を増やすために、スライダ10の下側ランド62を案内レール4の下側ランド58側に突出させ、該スライダ10の下側ランド62を突出させた分、案内レール4の下側ランド58の部分の幅方向の肉厚を減じている。
図7は、案内レール4の上側転動溝16とスライダ10の上側転動溝34とを組み合わせた使用状態を長手方向から見た拡大断面図である。
図7に示すように、使用状態においては上側転動溝16と上側転動溝34との間には転動用のボール7が装填されている。ボール7は、上側転動溝16の曲面16aと上側転動溝34の上側フランク34aとに接触し、下側転動溝34の下側フランク34bには接触していない。接触角θはそれぞれ30°〜60°の所定の角度となっている。例えば、本実施形態では50°となっている。また、上側転動溝16は、曲面16aのみで構成され上側フランクがない。
案内レール4の下側転動溝17およびスライダ4の下側転動溝35において定義したのと同様に、スライダ4の上側転動溝34についても、上側フランク34aの有効深さをFS1と定義し、下側フランク34bの有効深さをFS2と定義する。上側転動溝34は、FS1>FS2に設定されている。すなわち、案内レール4の下側転動溝17およびスライダ4の下側転動溝35と同様に、使用時にボール7が接触するほうの上側フランク34aの有効深さを大きくしている。したがって、スライダ10に大きな荷重がかかっても、ボール7は上側フランク34aの上端からはみ出しにくくなる。その結果、上側フランク34aの上端よりも上方のスライダ10の部分におけるエッジロードの発生が抑制され、上側転動溝34に圧痕が付いてしまうことを防止できる。
図8は、案内レール4の下側転動溝17およびスライダ10の下側転動路35の近傍を長手方向から見た断面図である。
図8に示すように、案内レール4の幅方向において、下側ランド58の位置は、案内レール4の上側ランド56の位置に比べて、案内レール4の内方側(図8の左側)に位置している。これは、下側転動溝17の下側フランク17bの有効深さFR2が、上側フランク17aの有効深さFR1よりも小さく形成されているからである。
本実施形態においては、案内レール4の下側ランド58よりも下方の側面4aの部分(以下、下部側面66という)は、上側ランド56と同一の平面上に位置するように形成されている。これにより、下部側面66は測定基準用平面として機能する。
すなわち、図9(a)に示すように、案内レール4の下側転動溝17の溝位置を測定するときに、案内レール4の側面4aを定盤等の基準面に安定して載置することができる。その結果、図9(a)に示すような、溝位置Wを精度良く測定することができる。
図9(b)は、図9(a)との比較のために、下部側面66が上側ランド56と同一平面にない場合の案内レール4を示している。下部側面66が上側ランド56と同一平面にない場合には、案内レール4の側面4aを定盤等の基準面に置いた時に、案内レール4の側面4aと定盤との間に隙間が生じてしまい、定盤上に安定して固定することができない。したがって、溝位置Wを精度良く測定することが困難になってしまう。
図10は、案内レール4における溝位置の測定方法を示す概念図である。案内レール4の下側転動溝17の溝位置を測定するときは、測定用のボール64を用いる。測定用ボール64は、図10に示すように、上側フランク17aと下側フランク17bの両方に同時に接触するので、測定用ボール64の位置が安定する。その結果、図10に示すような、両側の溝間の幅Wや、高さHa、Hbを精度良く測定することができる。なお、測定用ボール64は転動用のボール7と同一の径である。
また、図11は、スライダ10における溝位置の測定方法を示す概念図である。スライダ10においても、案内レール4と同様に、上側転動溝34および下側転動溝35を測定用ボール64を用いることにより精度良く測定することができる。
図12は、案内レール4の上側転動溝16および下側転動溝17の加工方法を示す概念図である。本実施形態では、上側転動溝16は単一曲率の曲面16aであり、下側転動溝17は断面略V字状の溝である。このため、上側転動溝16の寸法を直接精度良く測定することは困難である。そこで本実施形態においては、図12に示すような、総形砥石68を用いて上側転動溝16および下側転動溝17を同時に研削している。総形砥石68は、寸法の正確さを保証することが比較的容易である。このため、下側転動溝17の溝位置のみを図10に示したように精度良く測定すれば、上側転動溝16の溝位置も正しいことを保証できる。
次に、本実施形態に係るリニアガイド装置1の効果を実証するための実験およびその結果について説明する。
本実験は、本実施形態に係るリニアガイド装置1の実施例と、比較例1および比較例2とを用いて、スライダ10に荷重をかけた場合の、案内レール4の下側転動溝17の上側フランク17aおよびスライダ10の下側転動溝35の下側フランク35bにおける面圧分布を比較するために行った。
本実験に用いた実施例に係るリニアガイド装置1は、上述したように、下側フランク17bの有効深さFR2よりも上側フランク17aの有効深さFR1のほうが大きく形成され、かつ上側フランク35aの有効深さFS1よりも下側フランク35bの有効深さFS2のほうが大きく形成されている。さらに、FR1とFS2とは略同一である。すなわち、以下の関係となっている。
案内レール4側:FR1>FR2
スライダ10側:FS1<FS2
FR1≒FS2
案内レール4側:FR1>FR2
スライダ10側:FS1<FS2
FR1≒FS2
図13は、本実験に用いた比較例1に係るリニアガイド装置101の要部の断面図であり、具体的には、案内レール4およびスライダ10の各下側転動溝117、135近傍を長手方向から見た断面図である。
比較例1に係るリニアガイド装置101は、案内レール4側の上側フランク117aの有効深さFR1と、案内レール4側の下側フランク117bの有効深さFR2と、スライダ10側の上側フランク135aの有効深さFS1と、スライダ10側の下側フランク135bの有効深さFS2とは、次の関係となっている。
案内レール4側:FR1≒FR2
スライダ10側:FS1≒FS2
FS1<FR1
すなわち、全てのフランクにおいて、案内レール4側のフランクの有効深さよりもスライダ10側のフランクの有効深さほうが小さく形成されている。他の構成は、実施例と同様である。
案内レール4側:FR1≒FR2
スライダ10側:FS1≒FS2
FS1<FR1
すなわち、全てのフランクにおいて、案内レール4側のフランクの有効深さよりもスライダ10側のフランクの有効深さほうが小さく形成されている。他の構成は、実施例と同様である。
図14は、本実験に用いた比較例2に係るリニアガイド装置201の要部の断面図であり、具体的には、案内レール4およびスライダ10の各下側転動溝217、235近傍を長手方向から見た断面図である。
比較例2に係るリニアガイド装置201は、案内レール4側の上側フランク217aの有効深さFR1と、案内レール4側の下側フランク217bの有効深さFR2と、スライダ10側の上側フランク235aの有効深さFS1と、スライダ10側の下側フランク235bの有効深さFS2とは、次の関係となっている。
案内レール4側:FR1≒FR2
スライダ10側:FS1≒FS2
FS1≒FR1
すなわち、全てのフランクにおいて、フランクの有効深さが略同一に形成されている。他の構成は、実施例と同様である。
案内レール4側:FR1≒FR2
スライダ10側:FS1≒FS2
FS1≒FR1
すなわち、全てのフランクにおいて、フランクの有効深さが略同一に形成されている。他の構成は、実施例と同様である。
以下の表1に、実施例、比較例1および比較例2の共通仕様および個別仕様を掲げる。
(表1)
[共通仕様]
・レール幅:25mm
・ボール直径:4.7625mm
・溝半径:2.429mm(ボール直径の51%)
・負荷を受けるボール数:11個×2列
・接触角:50°
・荷重:20kN、スライダに上向きに付与
[個別仕様]
(1)実施例
・FR1=2.0mm
・FR2=1.8mm
・FS1=1.8mm
・FS2=2.0mm
(2)比較例1
・FR1=2.0mm
・FR2=2.0mm
・FS1=1.8mm
・FS2=1.8mm
(2)比較例2
・FR1=1.9mm
・FR2=1.9mm
・FS1=1.9mm
・FS2=1.9mm
(表1)
[共通仕様]
・レール幅:25mm
・ボール直径:4.7625mm
・溝半径:2.429mm(ボール直径の51%)
・負荷を受けるボール数:11個×2列
・接触角:50°
・荷重:20kN、スライダに上向きに付与
[個別仕様]
(1)実施例
・FR1=2.0mm
・FR2=1.8mm
・FS1=1.8mm
・FS2=2.0mm
(2)比較例1
・FR1=2.0mm
・FR2=2.0mm
・FS1=1.8mm
・FS2=1.8mm
(2)比較例2
・FR1=1.9mm
・FR2=1.9mm
・FS1=1.9mm
・FS2=1.9mm
次に、比較例1に係るリニアガイド装置101を例にして、スライダ10に荷重をかけた場合の、案内レール4側の上側フランク117aおよびスライダ10側の下側フランク135bにおける、ボール7による接触応力の分布範囲の変化について説明する。
図15は、スライダ10に荷重をかけた場合の接触応力の分布範囲の変化を示す概念図であり、(a)は荷重が小さい場合、(b)は荷重が増した場合、(c)は荷重がさらに増した場合をそれぞれ示している。
本実験では、案内レール4を固定し、スライダ10に対して上に引き上げる方向の荷重を作用させた。すなわち、図15(a)に示すように、案内レール4およびスライダ10には、互いに離れる方向の力が加わることとなる。
スライダ10に荷重がかかると、案内レール4側の上側フランク117aおよびスライダ10側の下側フランク135bは、それぞれボール7との接触部に荷重を受ける。この荷重により、ボール7との接触部には接触応力が生じる。接触応力は、図15(a)に斜線で示すように、長手方向から見て、ボール7との接点を中心に、荷重支持線に沿う方向かつ各フランクの円周方向に沿う方向に、略半楕円形状の範囲に作用する。
スライダ10にかかる荷重が増加すると、ボール7との接触部の弾性変形によって、上側フランク117aおよび下側フランク135bの接触応力を受ける範囲は、図15(b)に斜線で示すように、略半楕円形状が一様に大きくなる方向に広がる。図15(b)では、下側フランク135bの接触応力を受ける範囲が面取りc2の直近にまで達している。
スライダ10にかかる荷重がさらに増加すると、接触応力を受ける範囲がさらに広がり、図15(c)に示すように、斜線で示す略半楕円形状が大きくなる。そして、図15(c)では、下側フランク135bの接触応力を受ける範囲が面取りc2に達している。接触応力を受ける範囲は上述のように、長手方向から見て略半楕円形状になるが、面取りc2では荷重を受けることができない。このため、面取りc2には、図15(c)に示すような、スパイク状の圧力ピークが生じる。すなわちエッジロードが生じる。
エッジロードは顕著な圧力ピークのため、材料の塑性変形の原因となる。エッジロードによって転動溝が塑性変形してしまうと、ボールの円滑な循環が阻害され、リニアガイド装置の性能の低下してしまう。したがって、エッジロードの発生は好ましくない。
このようにして実施例および各比較例に対して行った実験の結果を次に説明する。面圧分布は、接触解析理論から、数値計算によって求めた。
図16は、比較例1の実験結果を示すグラフであり、(a)は案内レール4側の上側フランク117aの面圧分布を示し、(b)はスライダ10側の下側フランク135bの面圧分布を示している。
比較例1では、案内レール4側の上側フランク117aの面圧分布は、図16(a)に示すように、良好である。上側フランク117aの上端、すなわち面取りr1との接続部で僅かなエッジロードが見られるが、接触部の中央部の接触面圧よりも小さく、問題はない。
一方、スライダ10側の面圧分布は、良好とは言えない。すなわち、下側フランク135bの下端、すなわち面取りc2との接続部で顕著なエッジロードが見られ、接触面圧は4GPa(ギガパスカル)を超えている。接触面圧が4GPaを超えると、フランクが塑性変形して圧痕が生じる怖れがある。
図16(a)、(b)より、比較例1では、リニアガイド装置としては、スライダ10の接触面圧によって使用できる荷重範囲が決まる。これは、スライダ10側の下側フランク135bの有効深さが、案内レール4側の上側フランク117aの有効深さよりも小さいためである。
図17は、比較例2の実験結果を示すグラフであり、(a)は案内レール4側の上側フランク217aの面圧分布を示し、(b)はスライダ10側の下側フランク235bの面圧分布を示している。
比較例2では、図17(a)、(b)に示すように、案内レール4側とスライダ10側とは、ほぼ同一の面圧分布となっている。しかし、案内レール4側の上側フランク217aの上端、すなわち面取りr1との接続部、およびスライダ10側の下側フランク235bの下端、すなわち面取りc2との接続部で、それぞれ小さくはないエッジロードが見られる。それぞれのエッジロードは接触面圧が4GPaを超えてはいないので、比較例1に比べると圧痕が生じる怖れは小さい。しかし、それぞれのエッジロードは、接触部の中央部の接触面圧を超えている。したがって、荷重がさらに増すと、直ぐに圧痕が生じる可能性がある。
図18は、実施例の実験結果を示すグラフであり、(a)は案内レール4側の上側フランク17aの面圧分布を示し、(b)はスライダ4側の下側フランク35bの面圧分布を示している。
実施例1では、図18(a)、(b)に示すように、案内レール4側とスライダ10側とも、面圧分布は良好である。上側フランク17aの上端および下側フランク35bの下端で、それぞれ僅かなエッジロードが見られるが、何れも接触部の中央部の接触面圧よりも小さく、問題のない大きさである。
また、実施例1では、案内レール4側とスライダ10側とは、ほぼ同一の面圧分布となっている。これは、案内レール4側の上側フランク17aの有効深さと、スライダ10側の下側フランク35bの有効深さとが略同一に形成されているためである。このため、上側フランク17aと下側フランク35bとの一方に先に圧痕が生じてしまうことがない。したがって、リニアガイド装置としては、より高い荷重がかかるまで使用することができる。
図16〜図18に示す実験結果から明らかなように、本実施形態に係るリニアガイド装置1は、スライダ10に大きな荷重がかかっても転動溝に圧痕が生じにくくなっている。したがって、より高い荷重がかかるまで使用することができる。
1 リニアガイド装置
4 案内レール
7 ボール(転動体)
10 スライダ
13 凹部
16 (案内レールの)上側転動溝
16a 曲面
17 (案内レールの)下側転動溝
17a 上側フランク
17b 下側フランク
22a、22b エンドキャップ
25a、25b 脚部
34 (スライダの)上側転動溝
34a 上側フランク
34b 下側フランク
35 (スライダの)下側転動溝
35a 上側フランク
35b 下側フランク
37 上側転動路
38 下側転動路
40 上側戻し路
41 下側戻し路
43 上側方向転換路
54 ボルト穴
56 (案内レールの)上側ランド
58 (案内レールの)下側ランド
60 (スライダの)上側ランド
62 (スライダの)下側ランド
64 測定用ボール
66 下部側面
68 総形砥石
4 案内レール
7 ボール(転動体)
10 スライダ
13 凹部
16 (案内レールの)上側転動溝
16a 曲面
17 (案内レールの)下側転動溝
17a 上側フランク
17b 下側フランク
22a、22b エンドキャップ
25a、25b 脚部
34 (スライダの)上側転動溝
34a 上側フランク
34b 下側フランク
35 (スライダの)下側転動溝
35a 上側フランク
35b 下側フランク
37 上側転動路
38 下側転動路
40 上側戻し路
41 下側戻し路
43 上側方向転換路
54 ボルト穴
56 (案内レールの)上側ランド
58 (案内レールの)下側ランド
60 (スライダの)上側ランド
62 (スライダの)下側ランド
64 測定用ボール
66 下部側面
68 総形砥石
Claims (6)
- 転動体が転動するための直線状の溝を複数備えた直線状の案内レールと、
前記案内レールの前記複数の溝と一対一で対向し前記転動体が転動するための溝を備えたスライダと、
対向する前記案内レールの溝と前記スライダの溝との間に転動自在に配置され、前記スライダを前記案内レールに対して長手方向に移動自在に支持する複数の転動体とを備え、
前記案内レールの溝と前記スライダの溝のうち少なくとも1つの溝は、断面形状が円弧の曲面2つを組み合わせて構成され断面形状が略V字状の溝であり、前記2つの曲面は使用状態において前記転動体が接触する一方の曲面と使用状態において前記転動体が非接触である他方の曲面とからなるリニアガイド装置において、
前記断面形状が略V字状の溝は、前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さと、前記他方の曲面の周方向の端部から前記溝底までの深さとは、異なる深さに形成されていることを特徴とするリニアガイド装置。 - 前記断面形状が略V字状の溝は、前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さのほうが、前記他方の曲面の周方向の端部から前記溝底までの深さよりも深く形成されていることを特徴とする請求項1に記載のリニアガイド装置。
- 対向する前記案内レールの溝と前記スライダの溝との対のうち、少なくとも1つの対は、前記案内レールの溝と前記スライダの溝とがともに前記断面形状が略V字状の溝であることを特徴とする請求項2のリニアガイド装置。
- 前記断面形状が略V字状の溝である前記案内レールの溝における前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さと、前記断面形状が略V字状の溝である前記スライダの溝における前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さとは、略同一の深さに形成されていることを特徴とする請求孔3に記載のリニアガイド装置。
- 前記案内レールの溝は前記案内レールの側面の上下方向中間部に前記長手方向に延在して設けられかつ前記断面形状が略V字状の溝であり、前記一方の曲面は前記案内レールの溝の上側部分を構成し、前記案内レールの溝よりも下方側の前記側面の部分には、前記案内レールの溝よりも上方側の前記側面の部分と同一平面上の部分と、該平面よりも前記案内レールの幅方向で内方側に位置する部分とが形成されていることを特徴とする請求項2〜4の何れか一項に記載のリニアガイド装置。
- 前記2つの曲面はそれぞれ前記断面の円弧の中心が互いに異なり、前記略V字状の断面形状は略ゴシックアーチ形状であることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のリニアガイド装置。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013076105A JP2014202219A (ja) | 2013-04-01 | 2013-04-01 | リニアガイド装置 |
US14/781,852 US20160017917A1 (en) | 2013-04-01 | 2014-02-27 | Linear guide apparatus |
CN201480000839.3A CN104246249A (zh) | 2013-04-01 | 2014-02-27 | 直线导轨装置 |
PCT/JP2014/054817 WO2014162801A1 (ja) | 2013-04-01 | 2014-02-27 | リニアガイド装置 |
KR1020157027214A KR20150126002A (ko) | 2013-04-01 | 2014-02-27 | 리니어 가이드 장치 |
EP14778426.8A EP2982876A4 (en) | 2013-04-01 | 2014-02-27 | LINEAR GUIDING DEVICE |
TW103111222A TW201443349A (zh) | 2013-04-01 | 2014-03-26 | 線性導引裝置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013076105A JP2014202219A (ja) | 2013-04-01 | 2013-04-01 | リニアガイド装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014202219A true JP2014202219A (ja) | 2014-10-27 |
Family
ID=51658105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013076105A Pending JP2014202219A (ja) | 2013-04-01 | 2013-04-01 | リニアガイド装置 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20160017917A1 (ja) |
EP (1) | EP2982876A4 (ja) |
JP (1) | JP2014202219A (ja) |
KR (1) | KR20150126002A (ja) |
CN (1) | CN104246249A (ja) |
TW (1) | TW201443349A (ja) |
WO (1) | WO2014162801A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6323127B2 (ja) * | 2014-04-01 | 2018-05-16 | 日本精工株式会社 | 直動案内装置 |
CN113757256A (zh) * | 2020-06-04 | 2021-12-07 | 加昌国际有限公司 | 滚动承载装置及其加工方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0243518U (ja) * | 1988-09-19 | 1990-03-26 | ||
JPH06200935A (ja) * | 1992-11-19 | 1994-07-19 | Soatetsuku Kk | 直動ボール軸受装置 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5631525A (en) * | 1979-08-23 | 1981-03-30 | Nippon Seiko Kk | Ball bearing |
JPH0686884B2 (ja) | 1985-04-17 | 1994-11-02 | 日本精工株式会社 | リニアガイド装置 |
JPS63180437A (ja) | 1987-01-19 | 1988-07-25 | Nippon Seiko Kk | リニアガイド装置 |
JPH0396717A (ja) * | 1989-09-11 | 1991-04-22 | Koyo Seiko Co Ltd | ラジアル玉軸受 |
JPH03199710A (ja) * | 1989-12-27 | 1991-08-30 | Nippon Thompson Co Ltd | 直動案内ユニット |
US5190378A (en) * | 1990-09-27 | 1993-03-02 | Nippon Thompson Co., Ltd. | Linear motion rolling contact guide unit having an asymmetrical guide channel |
JP2915278B2 (ja) * | 1993-03-19 | 1999-07-05 | テイエチケー株式会社 | 転がり案内装置 |
DE4330772B4 (de) * | 1993-09-10 | 2013-02-14 | Robert Bosch Gmbh | Linearführungseinrichtung |
US5897212A (en) * | 1996-08-30 | 1999-04-27 | Nsk Ltd. | Linear guide assembly |
US6984068B2 (en) * | 2001-11-13 | 2006-01-10 | Nsk Ltd. | Linear guide bearing apparatus |
DE10248236A1 (de) * | 2002-10-16 | 2004-04-29 | Ina-Schaeffler Kg | Linearführungseinheit |
DE602005024028D1 (de) * | 2004-08-26 | 2010-11-18 | Thk Co Ltd | Bewegungsführungsvorrichtung |
CN2804470Y (zh) * | 2005-07-13 | 2006-08-09 | 南京工艺装备制造厂 | 微型滚动直线导轨副 |
WO2007037477A1 (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-05 | Ntn Corporation | 車輪用軸受装置 |
JP2008089027A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Nsk Ltd | リニアガイド及びエンドキャップ |
DE102009057329A1 (de) * | 2009-12-07 | 2011-06-09 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Rillenkugellager |
JP5963069B2 (ja) * | 2010-11-15 | 2016-08-03 | Smc株式会社 | リニアアクチュエータ |
-
2013
- 2013-04-01 JP JP2013076105A patent/JP2014202219A/ja active Pending
-
2014
- 2014-02-27 WO PCT/JP2014/054817 patent/WO2014162801A1/ja active Application Filing
- 2014-02-27 US US14/781,852 patent/US20160017917A1/en not_active Abandoned
- 2014-02-27 CN CN201480000839.3A patent/CN104246249A/zh active Pending
- 2014-02-27 KR KR1020157027214A patent/KR20150126002A/ko not_active Application Discontinuation
- 2014-02-27 EP EP14778426.8A patent/EP2982876A4/en not_active Withdrawn
- 2014-03-26 TW TW103111222A patent/TW201443349A/zh unknown
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0243518U (ja) * | 1988-09-19 | 1990-03-26 | ||
JPH06200935A (ja) * | 1992-11-19 | 1994-07-19 | Soatetsuku Kk | 直動ボール軸受装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014162801A1 (ja) | 2014-10-09 |
EP2982876A4 (en) | 2016-12-14 |
CN104246249A (zh) | 2014-12-24 |
US20160017917A1 (en) | 2016-01-21 |
EP2982876A1 (en) | 2016-02-10 |
KR20150126002A (ko) | 2015-11-10 |
TW201443349A (zh) | 2014-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101602228B1 (ko) | 리니어 볼 베어링 가이드웨이 | |
JP5599196B2 (ja) | クロスローラーベアリング | |
JP6365026B2 (ja) | 直動案内装置 | |
JP2009236152A (ja) | 直動案内ユニット | |
JP4853254B2 (ja) | 直動案内装置 | |
WO2014162801A1 (ja) | リニアガイド装置 | |
JPH05280537A (ja) | 転がり案内ユニット | |
JP2009079674A (ja) | ころ軸受用保持器 | |
WO2018216519A1 (ja) | 複列転動体収容バンド及び運動案内装置 | |
US10393244B2 (en) | Rolling device | |
WO2022196792A1 (ja) | 針状ころ軸受 | |
JP7471912B2 (ja) | 運動案内装置 | |
KR101602237B1 (ko) | 6열 볼 베어링 리니어 가이드웨이 | |
JP2006029384A (ja) | 直動案内装置 | |
KR102093086B1 (ko) | 볼 수용 밴드 및 운동 안내 장치 | |
JP2008106873A (ja) | リニアガイド装置 | |
JP2004245233A (ja) | リニアガイド用セパレータ | |
JP2005016590A (ja) | リニアガイド装置 | |
JP6222243B2 (ja) | 直動案内装置 | |
JP6173838B2 (ja) | 転動体およびころ軸受 | |
JP2015124872A (ja) | ボールスプライン | |
JP5993780B2 (ja) | バックアップロールの固定構造 | |
JP2006064006A (ja) | 直動案内軸受装置 | |
JP2005155798A (ja) | リニアガイド装置 | |
JP2015048876A (ja) | 位置決め機構、案内装置、位置決め方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160323 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161122 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20170516 |