JP5988555B2 - 有限転がり運動案内装置 - Google Patents
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Description
移動ブロック105が移動すると、転動体107は、軌道レール103に対しては、移動ブロック105の移動方向に転動し、移動ブロック105に対しては移動ブロック105の移動方向と逆方向に転動するので、ケージ109は、移動ブロック105に対して相対的に後方にずれながら、移動ブロック105に追従して移動することになる。
ここで、軌道レール103に対するケージ109の移動量をケージ移動量Sa、移動ブロック105に対するケージ109のずれ量をケージずれ量Sb、軌道レール103に対する移動ブロック105の移動量を作動ストロークSoとすると、ケージずれ量Sbは、ケージ109に対して移動ブロック105が相対的に前方に進んだ距離であり、作動ストロークSoは、ケージ移動量Saとケージずれ量Sbの和となる。
示す模式図である。
すなわち、軌道レール103の転走面104に対する転動体107の接触径Dと、移動ブロック105の転走面106に対する転動体107の接触径Dは同一なので、転動体107が軌道レール103に対して進む距離Lと、転動体107が移動ブロック105に対して進む距離、すなわち転動体107に対して移動ブロック105が進む距離Lは同じである。接触径Dとは、転動体107の各転走面104,106との接触部Cp、Cqにおける回転中心軸と直交方向断面の直径である。
図6(B)、(C)において、ケージ109は転動体107と共に移動するので、ケージ移動量Saとケージずれ量Sbは同一であり、ケージ109は、作動ストロークSoの1/2の割合で後方にずれながら、移動ブロック105に追従して移動することになる。
のオーバーラップ量Aが小さくなっていき、荷重を負荷する転動体107の数が減少して負荷容量を確保できなくなるので、ケージずれ量Sbには自ずと限界がある。従来構成では、移動ブロック105の作動ストロークSoは、ケージずれ量Sbの2倍にしかならないために、移動ブロック105の作動ストロークSoをそれほど大きくすることができなかった。
前記転動体の、前記移動部材の転走面と接触する接触部の接触径を、前記軌道部材の転走面と接触する接触部の接触径よりも小さくし、前記軌道部材に対する移動部材の移動量を移動部材の作動ストローク、移動部材に対する転動体保持部材のずれ量を保持部材ずれ量とすると、前記作動ストロークに対する保持部材ずれ量の割合を1/2より小さくしたことを特徴とする。
[実施の形態1]
図1及び図2は本発明の実施の形態1に係る有限転がり運動案内装置としての有限直線運動案内装置を示している。
図2において、1は有限直線運動案内装置全体を示すもので、第1の部材としての軌道レール3と、軌道レール3に沿って相対移動自在に案内される第2の部材としての移動ブロック5と、軌道レール3と移動ブロック5との対向面に設けられた転走面としてのボー
ル転走溝4,6間に転動自在に介装される多数の転動体としてのボール7と、ボール7を保持する転動体保持部材としてのケージ9とを備えている。
軌道レール3は断面矩形状の長尺部材で、左右側面には、それぞれ上下一対ずつ計4条のボール転走溝4、4が全長にわたって直線状に形成されている。図示例では、軌道レール3の側面に凹部31が軌道レール3の全長にわたって形成されており、ボール転走溝4,4は、この凹部31の上縁部及び下縁部に形成されている。
ボール7は、軌道レール3と移動ブロック5の対向する4条のボール転走溝4,6間に転動自在に介装され、移動ブロック5は、軌道レール3の左右側面に配置された上下2列ずつ計4列のボール列を介して、移動自在に保持される。
この例では、軌道レール3の下面を水平に置いた状態で、上下のボール7、7の回転中心軸M,Mが、上下のボール7、7の中間を通る水平線Hに対して、外開き方向に45°の角度で傾斜しており、上下左右のあらゆる方向からの荷重に対して剛性の高い構造となっている。もちろん、回転中心軸M、Mが逆に内開き方向に傾斜していてもよい。
図1(A)、(B)には、ボール転走溝4、6とボール7の接触状態を模式的に示している。図1(A)は、各ボール転走溝4,6の長手方向、すなわち、ボール7の転動移行方向に対して直交する方向の断面図、(B)は(A)のB−B線に沿って切断した断面図である。各図において、ボール7は断面としていない。
接触部C11、C12は2つのボール転走面61,62の中途部に位置し、その接触径d2は同一である。接触径d2は、接触部C11、C12を通りボール7の回転中心軸Mと直交方向に切断した場合のボール断面の直径である。
ボール移動量Laは、軌道レール3のボール転走溝4上を、接触部C0においてボール7が転動する距離であり、接触径d1を直径とする円周の長さ、すなわち、
La=d1π
である。
ボールずれ量Lbは、移動ブロック5のボール転走溝6上を、接触部C11(C12)においてボール7が転動する距離であり、接触径d2を直径する円周の長さ、すなわち、Lb=d2π
である。
ブロック移動量Loは、ボール移動量Laとボールずれ量Lbとの和であり、
Lo=La+Lb=d1π+d2π
で示される。
軌道レール3側の接触径d1は移動ブロック5側の接触径d2より大きいので、ボール移動量Laは、ブロック移動量Loの2分の1より大きく(La>Lo/2)、ボールずれ量Lbは、ブロック移動量Loの2分の1より小さくなる(Lb<Lo/2)。
置から図1(D)の位置まで、図中左方向に所定量だけ移動した状態を模式的に示している。
ここで、軌道レール3に対するケージ9の移動量をケージ移動量Ua、移動ブロック5に対するケージ9のずれ量をケージずれ量Ub、軌道レール3に対する移動ブロック5の移動量を作動ストロークUoとすると、ケージずれ量Ubは、ケージ9に対して移動ブロック5が前方に進んだ距離であり、作動ストロークUoは、ケージ移動量Uaとケージずれ量Ubの和である。
ケージ移動量Ua、ケージずれ量Ub及び作動ストロークUoは、図1(B)のボール移動量La、ボールずれ量Lb及びブロック移動量Loに比例するので、移動ブロック5が移動した場合に、移動ブロック5の作動ストロークUaに対するケージずれ量Ubの割合(Ub/Uo)は2分の1より小さい。このことを移動ブロック5に対するケージ9の追従性という観点でみると、移動ブロック5の移動に対して、ケージ9を従来よりも長く追従させることができるということになる。
このように、本実施の形態の有限直線運動案内装置によれば、従来に比較して、ケージ9が移動ブロック5の移動に長く追従して移動することになり、移動ブロック5の作動ストロークをより長くすることができる。
また、ケージ9の長さが移動ブロック5の長さより長くなっているので、ケージ9の移動ブロック5に対する追従性と相俟って、移動ブロック5の作動ストロークをより一層長
くすることができる。
図3及び図4は、本発明の実施の形態2に係る有限直線運動案内装置を示している。
この実施の形態2は、転動体として段差ローラ27を用いたもので、有限直線運動案内装置としての基本的な構成は同一である。以下の説明では、相違点について説明するものとし、同一の構成部分については同一の符号を付し、相違点の説明に必要な部分以外は説明を省略する。
この実施の形態2でも、軌道レール3の下面を水平に置いた状態で、上下の段差ローラ27、27の回転中心軸M,Mが、上下の段差ローラ27、27の中間を通る水平線Hに対して、外開き方向に45°の角度で傾斜しており、上下左右のあらゆる方向からの荷重に対して剛性の高い構造となっている。
この段差ローラ27は、円筒状の大径部271と、大径部271より小径の円筒状の小径部272とを備えた構成で、小径部272は大径部271の左右側面に段差を介して一対設けられ、小径部272と大径部271の回転中心軸Mは同一軸上となっている。
大径部271は、軌道レール3側のローラ転走面204に転動自在に接触し、かつ移動ブロック5側のローラ転走面206とは非接触状態となる。この例では、移動ブロック5側のローラ転走面206に、大径部271を逃がすための凹溝261が設けられている。
移動ブロック5側のローラ転走面206と小径部272の接触部C11、C12の接触径d2は、大径部271の軌道レール203側のローラ転走面204との接触部C0の接触径d1よりも小さい。
軌道レール3側の接触径d1は移動ブロック5側の接触径d2より大きいので、ローラ移動量Laは、ブロック移動量Loの2分の1より大きく(La>Lo/2)、ローラずれ量Lbは、ブロック移動量Loの2分の1より小さくなる(Lb<Lo/2)。この関係は実施の形態1と同じである。
ケージ移動量Ua、ケージずれ量Ub及び作動ストロークUoは、実施の形態1と同様に、図3(B)のローラ移動量La、ローラずれ量Lb及びブロック移動量Loに比例するので、移動ブロック5が移動した場合に、移動ブロック5の作動ストロークUaに対するケージずれ量Ubの割合(Ub/Uo)は2分の1より小さい。
本実施の形態2のように段差ローラ27を用いれば、移動ブロック5の作動ストロークを長くすることができるばかりでなく、線接触となるので荷重の負荷能力が高く、接触径
が一定に維持されるので正確に動作する。
図5には、転動体の他の形態例を示している。
図5(A)は、転動体の構成を、実施の形態2と異なり中央が小径に窪んだ構成の段差ローラ37としたものである。
この段差ローラ37は、中央の円筒状の小径部372と、小径部372の左右に設けられる小径部372より大径円筒状の大径部371とを備えた構成で、小径部372と大径部371の転走面の回転中心軸Mが同一軸上となっている。
このような構成でも、移動ブロック5側のローラ転走面306と小径部372の接触部C10の接触径d2を、軌道レール3側のボール転走溝304との接触部C01、C02の接触径d1よりも小さくすることができる。
移動ブロック5側のローラ転走面406を2つの円弧を組み合わせたゴシックアーチ溝形状とし、軌道レール3側のローラ転走面404を平坦面とすることにより、軌道レール3側のローラ転走面404と接触する接触部C0の位置と、移動ブロック5側のローラ転
走面406と接触する接触部C11、C12の位置を変えて、移動ブロック5側のローラ転走面406と接触する接触部C11、C12の接触径d2を、軌道レール3側のローラ転走面404との接触部C0の接触径d1よりも小さくしたものである。なお、軌道レール3側のローラ転走面404をサーキュラーアーク溝形状としてもよい。
このように、樽形ローラ47や鼓形ローラ57のように、回転中心軸を含む断面の外周形状が円弧形状の転動体を用いれば、ボールよりも剛性を高くすることができる。また、樽形ローラ47及び鼓形ローラ57は既存のローラを用いることができる。
もっとも、転動体及び転動体転走面の形態は、これらの形態例に限定されるものではなく、要するに、転動体の移動ブロック側の接触径を軌道レール側の接触径よりも小さくする種々の形態を採用可能である。
また、上記説明では、ケージの長さが移動ブロックの長さよりも長い場合について説明したが、ケージの長さが移動ブロックの長さよりも短く、移動ブロックの長さの範囲内でケージが移動する場合についても同様に適用可能である。
また、上記各実施の形態では、軌道レールに対して移動ブロックが移動する場合について説明したが、軌道レールと移動ブロックの関係は相対的なものであり、移動ブロックを固定して軌道レールが移動し、軌道レールに追従してケージが後方にずれながら移動する場合にも適用可能である。この場合には、軌道レール側の接触径を移動レール側の接触径よりも小さくすればよい。
また、本発明の有限転がり運動案内装置としては、特に図示しないが、有限転がりスプラインやスライドレール等、種々の有限転がり運動案内装置に広く適用可能である。
ケージずれ量、Uo 作動ストローク、27 段差ローラ(転動体)、204 ローラ転走面(軌道レール側)、206 ローラ転走面(移動ブロック側)、C0 接触部(軌道レール側)、C11、C12 接触部(移動ブロック側)、
37 段差ローラ(転動体)、304 ローラ転走面(軌道レール側)、306 ローラ転走面(移動ブロック側)、C01、C02 接触部(軌道レール側)、C10 接触部(移動ブロック側)、47 樽形ローラ(転動体)、404 ローラ転走面(軌道レール側)、406 ローラ転走面(移動ブロック側)、C0 接触部(軌道レール側)、C11、C12 接触部(移動ブロック側)、57 鼓形ローラ(転動体)、504 ローラ転走面(軌道レール側)、506 ローラ転走面(移動ブロック側)、C01、C02 接触部(軌道レール側)、C10 接触部(移動ブロック側)
Claims (5)
- 軌道部材と、該軌道部材に対して相対移動自在の移動部材と、前記軌道部材と移動部材との対向面に設けられた転走面間にそれぞれの転走面に対して転動自在に介装される複数の転動体と、転動体を保持する転動体保持部材とを備えた構成の有限転がり運動案内装置において、
前記転動体の、前記移動部材の転走面と接触する接触部の接触径を、前記軌道部材の転走面と接触する接触部の接触径よりも小さくし、前記軌道部材に対する移動部材の移動量を移動部材の作動ストローク、移動部材に対する転動体保持部材のずれ量を保持部材ずれ量とすると、前記作動ストロークに対する保持部材ずれ量の割合を1/2より小さくしたことを特徴とする有限転がり運動案内装置。 - 前記転動体はボールであり、前記移動部材の転走面をゴシックアーチ溝形状とし、前記軌道部材の転走面をサーキュラーアーク溝形状としたことを特徴とする請求項1に記載の有限転がり運動案内装置。
- 前記転動体は、円筒状の大径部と、該大径部より小径の円筒状の小径部と、を備えた段差ローラであり、前記小径部が前記移動部材の転走面に、前記大径部が前記軌道部材の転走面に接触する構成となっている請求項1に記載の有限転がり運動案内装置。
- 前記転動体は、転動する際の回転中心軸を含む断面の外周形状が円弧形状のローラで、
前記移動部材の転走面に接触する接触部と前記軌道部材の転走面と接触する接触部の回転中心軸方向の位置を変えることにより、前記移動部材の転走面と接触する接触部の接触径を、前記軌道部材の転走面と接触する接触部の接触径より小さくしたことを特徴とする請求項1に記載の有限転がり運動案内装置。 - 前記転動体保持部材は前記移動部材の移動方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかの項に記載の有限転がり運動案内装置。
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