(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷ボールが転送する転走溝を有する軌道レールと、負荷ボールが転走する負荷ボール溝とこの負荷ボール溝の一端側から他端側に無負荷ボールが循環する無負荷ボール循環路とからなるボール無限軌道を有し、上記軌道レールに沿って直線往復運動をする摺動台と、上記軌道レールの転走溝と摺動台の負荷ボール溝との間で荷重を負荷しながら摺動台のボール無限軌道内を循環する多数のボールとで構成された直線案内装置において、上記軌道レールを略垂直なウエブとこのウエブの上端から一方向へ向け片持ち状に突出している略水平な荷重受部及びその下部の略水平な固定部とからなると共に、上記ウエブの部分が優先して弾性変形する断面略コ字状に形成し、荷重受部にはウエブ上方に位置する基部に上向き転走溝を形成すると共にその先端側の自由端部には下向き転走溝を形成し、上記摺動台には軌道レールの荷重受部に形成した上向き転走溝に相対面する下向き負荷ボール溝を形成すると共に下向き転走溝に相対面する上向き負荷ボール溝を形成したことを特徴とする直線案内装置。
【請求項２】
軌道レールは、その荷重受部の基部の上肩部に上向き転走溝が形成されていると共に、自由端部の下肩部に下向き転走溝が形成されている請求項１記載の直線案内装置。
【請求項３】
負荷ボールが転送する転走溝を有し、レール取付面に互いに平行に取り付けられた一対の軌道レールと、負荷ボールが転走する負荷ボール溝とこの負荷ボール溝の一端側から他端側に無負荷ボールが循環する無負荷ボール循環路とからなるボール無限軌道を有し、上記各軌道レールに沿って直線往復運動をする複数の摺動台と、上記各軌道レールの転走溝と各摺動台の負荷ボール溝との間で荷重を負荷しながら摺動台のボール無限軌道内を循環する多数のボールと、上記複数の摺動台間に架設されたテーブルとで構成された直線案内テーブルにおいて、上記各軌道レールを略垂直なウエブとこのウエブの上端から一方向へ向け片持ち状に突出している略水平な荷重受部及びその下方の略水平な固定部とからなると共に、上記ウエブの部分が優先して弾性変形する断面略コ字状に形成し、荷重受部にはウエブ上方に位置する基部に上向き転走溝を形成すると共にその先端側の自由端部には下向き転走溝を形成し、上記各摺動台には軌道レールの荷重受部に形成した上向き転走溝に相対面する下向き負荷ボール溝を形成すると共に下向き転走溝に相対面する上向き負荷ボール溝を形成したことを特徴とする直線案内テーブル。
【請求項４】
各軌道レールは、その荷重受部の基部の上肩部に上向き転走溝が形成されていると共に、自由端部の下肩部に下向き転走溝が形成されている請求項３記載の直線案内テーブル。
【請求項５】
レール取付面に取り付けられた一対の断面略コ字状の軌道レールは、そのウエブを背中合わせに開放側が互いに反対方向に向いている請求項３又は４記載の直線案内テーブル。
【請求項６】
レール取付面に取り付けられた一対の断面略コ字状の軌道レールは、その開放側が互いに向かい合わせ方向に向いている請求項３又は４記載の直線案内テーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、マシニングセンター、ＮＣマシン等の工作機械のＸ・Ｙ・Ｚ軸、自動工具交換装置、自動溶接機、射出成形機、工業用ロボット等の一般産業機械においてそのスライド部等に使用される直線案内装置及びこれを用いた直線案内テーブルに関する。
【０００２】
従来、この種の直線案内装置として、図７に示すように、上下方向に延びるウエブａ１  とその上下端に左右方向に突設した負荷用フランジａ２  と固定用フランジａ３  とからなり、負荷用フランジａ２  の左右上下端部には合計４条の転走溝ａ４  を形成した軌道レールａと、この軌道レールａの各転走溝ａ４  に対応する負荷ボール溝ｂ１  とこの負荷ボール溝ｂ１  の一端側から他端側にボールｃが循環する無負荷ボール循環路ｂ２  とからなるボール無限軌道を有して軌道レールａに沿って直線往復運動をする摺動台ｂと、軌道レールａの転走溝ａ４  と摺動台ｂの負荷ボール溝ｂ１  との間で荷重を負荷しながら摺動台ｂのボール無限軌道内を循環する多数のボールｃとで構成され、軌道レールａとして軽量構造で曲げやねじれに強いＩ形断面やＨ形断面の断面形状を有する構造材を採用することができ、両端支持梁、張出梁、連続梁等の中空支持を必要とする工作機械等にもその構造材の一部として組み込むことができる等、汎用性に富む四方向荷重形のものが提案されている（特公昭６１−２２１７１号公報）。
【０００３】
そして、この図７に示す四方向荷重形直線案内装置は、これを用いて直線案内テーブルを構成した際に、軌道レールのウエブの部分が薄肉構造になっているので、一対の軌道レール間の左右の平行度に若干の狂い（平行度取付誤差）があっても、これら軌道レールがそのウエブの部分で内側あるいは外側に撓み、この軌道レール間の平行度取付誤差を吸収し、テーブルの円滑な往復運動を達成できるという特長もある。
【０００４】
しかしながら、このような直線案内装置を直線案内テーブルとして両端支持梁、張出梁、連続梁等の支持梁を構成する構造材の一部として工作機械等に組み込む際には、単に一対の軌道レールにおける水平面上での平行度取付誤差だけでなく、これら一対の軌道レールにおける垂直方向の取付誤差、すなわち一方の軌道レールが取り付けられるレール取付面と他方の軌道レールが取り付けられるレール取付面との間に高さ方向の段差があったり、あるいは、これら一対の軌道レールのレール取付面がその長さ方向に沿ってばらばらに上下に波打っている場合があり（以下、このような上下の段差や波打ちを単に「レベル取付誤差」という）、このレベル取付誤差があるとテーブルの円滑な往復運動を確保できないほか、このレベル取付誤差がボールの弾性変形領域を越えるとテーブルが全く動かなくなる事態も発生する。
【０００５】
すなわち、図７に示す四方向荷重形直線案内装置を用いた直線案内テーブルにおいては、その一対の軌道レールａ間に上下のレベル取付誤差があると、各直線案内装置が四方向荷重形であるために、各軌道レールａ上を摺動する摺動台ｂにはそのベアリング中心Ｏを中心にして左右何れかの方向に回転しようとする回転力が作用し、この回転力は左右一対の軌道レールａ上を摺動する左右一対の摺動台２に均等に作用することになり、この結果、各軌道レールａのウエブａ１  を薄肉に形成しても左右一対の軌道レールａが協同してこの摺動台ｂのベアリング中心Ｏを中心とする回転力に抵抗することになり、この各軌道レールａのウエブａ１  の部分で一対の軌道レールａ間のレベル取付誤差を吸収させるのは困難である。
【０００６】
そして、このようなレベル取付誤差は、単に直線案内装置を直線案内テーブルとして両端支持梁、張出梁、連続梁等の支持梁を構成する構造材の一部として工作機械等に組み込む際にのみ発生するとは限らず、直線案内テーブルを工作機械等に組み込んだ後にも振動等が原因で高さ方向取付に誤差が発生することもあり、また、厳密な水平出しが比較的困難なコンクリートベースにアンカーボルト等を用いて軌道レールを直接固定する場合にも発生し易い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、直線案内テーブルとして工作機械等に組み込んだ際に、その構造材の一部として組み込むことができるほか、単に一対の軌道レール間の平行度平行度取付誤差を吸収できるだけでなく、一対の軌道レール間のレベル取付誤差をも吸収することができる直線案内装置及びこれを用いた直線案内テーブルを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、負荷ボールが転走する転走溝を有する軌道レールと、負荷ボールが転走する負荷ボール溝とこの負荷ボール溝の一端側から他端側に無負荷ボールが循環する無負荷ボール循環路とからなるボール無限軌道を有し、上記軌道レールに沿って直線往復運動をする摺動台と、上記軌道レールの転走溝と摺動台の負荷ボール溝との間で荷重を負荷しながら摺動台のボール無限軌道内を循環する多数のボールとで構成された直線案内装置において、上記軌道レールを略垂直なウエブとその上部の略水平な荷重受部及びその下部の略水平な固定部とからなる断面略コ字状に形成し、荷重受部にはウエブ上方に位置する基部に上向き転走溝を形成すると共にその先端側の自由端部には下向き転走溝を形成し、上記摺動台には軌道レールの荷重受部に形成した上向き転走溝に相対面する下向き負荷ボール溝を形成すると共に下向き転走溝に相対面する上向き負荷ボール溝を形成した直線案内装置である。
【０００９】
また、本発明は、負荷ボールが転走する転走溝を有し、レール取付面に互いに平行に取り付けられた一対の軌道レールと、負荷ボールが転走する負荷ボール溝とこの負荷ボール溝の一端側から他端側に無負荷ボールが循環する無負荷ボール循環路とからなるボール無限軌道を有し、上記各軌道レールに沿って直線往復運動をする複数の摺動台と、上記各軌道レールの転走溝と各摺動台の負荷ボール溝との間で荷重を負荷しながら摺動台のボール無限軌道内を循環する多数のボールと、上記複数の摺動台間に架設されたテーブルとで構成された直線案内テーブルにおいて、上記各軌道レールを略垂直なウエブとその上方の略水平な荷重受部及びその下方の略水平な固定部とからなる断面略コ字状に形成し、荷重受部にはウエブ上方に位置する基部に上向き転走溝を形成すると共にその先端側の自由端部には下向き転走溝を形成し、上記各摺動台には軌道レールの荷重受部に形成した上向き転走溝に相対面する下向き負荷ボール溝を形成すると共に下向き転走溝に相対面する上向き負荷ボール溝を形成した直線案内テーブルである。
【００１０】
本発明において、ウエブとその上部の荷重受部及びその下部の固定部とを有して断面略コ字状に形成されている軌道レールは、構造材の１つである溝形鋼と同じ形状をしており、例えばこのような直線案内装置や直線案内テーブルが搭載される工作機械等においてその骨組みを構成する溝形鋼の一部として共用させることもできる。
【００１１】
そして、この軌道レールの荷重受部には、ウエブ上方に位置する基部に上向き転走溝を形成すると共にその先端側の自由端部に下向き転走溝を形成し、上向き転走溝により下向き荷重と左右方向の横向き荷重とを負荷すると共に、下向き転走溝により上向き荷重と左右方向の横向き荷重とを負荷する。この際、上向き転走溝をウエブ上方の基部の上肩部に形成すると共に下向き転走溝を自由端部の下肩部に形成し、上向き転走溝により下向き荷重と荷重受部の基部から自由端部に向かう横向き荷重とを負荷するようにすると共に、下向き転走溝により上向き荷重と荷重受部の自由端部から基部に向かう横向き荷重とを負荷するようにし、これによって上下左右全ての方向の荷重について、それぞれ充分に負荷できるようにするのがよい。
【００１２】
この軌道レールの荷重受部に形成する上向き転走溝及び下向き転走溝は、その溝内をボールが転走し、その際に少なくとも下向き荷重又は上向き荷重に加えて左右何れかの方向の横向き荷重を負荷しうる形状であればよく、サーキュラーアーク溝やゴシックアーク溝等のどのような形状の溝でもよいが、一対の軌道レール間におけるある程度の上下のレベル取付誤差や左右の平行度取付誤差に対して若干の自動調整能力を有してよりスムーズな往復運動が得られるサーキュラーアーク溝であるのが好ましい。
【００１３】
また、軌道レールを構成するウエブ、荷重受部及び固定部の大きさ（長さや厚さ）については、直線案内装置あるいは直線案内テーブルの用途等に応じてどのような大きさにも適宜設計され得るものであるが、特に一対の軌道レール間における上下のレベル取付誤差を吸収する能力を高めるために、好ましくはウエブの部分が優先して弾性変形し、上下のレベル取付誤差を吸収できるように、このウエブの部分の肉厚を他の荷重受部や固定部の肉圧より薄肉に形成するのがよい。
【００１４】
また、このような直線案内装置を用いて構成される直線案内テーブルは、レール取付面に互いに平行に取り付けられる一対の断面略コ字状の軌道レールと、これら各軌道レールに沿って直線往復運動をする複数の摺動台と、多数のボールと、上記複数の摺動台間に架設されるテーブルとで構成される。そしてその際に、レール取付面に取り付けられる一対の軌道レールは、その上下のレベル取付誤差を吸収できるように、ウエブを背中合わせにして開放側が互いに反対方向に向くように取り付けられるか、あるいは、開放側が互いに向かい合う方向に向くように取り付けられるが、好ましくはこのレベル取付誤差を効率良く吸収できるように、ウエブを背中合わせに開放側を互いに反対方向に向けて取り付けられる。
【００１５】
【作用】
本発明によれば、軌道レールを断面略コ字状に形成し、上向き転走溝を略垂直なウエブ上方に位置する荷重受部の基部に形成して下向き荷重を負荷するようにしているので、軌道レールに作用する主要荷重の下向き荷重をウエブの部分で効率良く負荷できる。
【００１６】
また、一対の軌道レール間における左右の平行度取付誤差により荷重受部の基部から自由端部に向かう横向き荷重あるいはその反対の荷重受部の自由端部から基部に向かう横向き荷重が作用すると、上向き転走溝及び／又は下向き転走溝でこれらの横向き荷重を負荷し、ウエブの部分がその弾性変形により変位し、この一対の軌道レール間における平行度取付誤差を吸収する。
【００１７】
更に、一対の軌道レール間における上下のレベル取付誤差により荷重受部の自由端部に上向き荷重が作用すると、この上向き荷重が作用した軌道レールはウエブの部分においてその弾性変形により開放側の開口幅が拡大する方向に変位し、この一対の軌道レール間におけるレベル取付誤差を吸収する。
【００１８】
【実施例】
以下、添付図面に示す実施例に基づいて、本発明を具体的に説明する。
図１〜図４において、本発明の実施例に係る直線案内装置Ｂが示されている。この直線案内装置Ｂは、負荷ボール３ａが転走するサーキュラーアーク型の転走溝４を有する軌道レール１と、負荷ボール３ａが転走するサーキュラーアーク型の負荷ボール溝５とこの負荷ボール溝５の一端側から他端側に無負荷ボール３ｂが循環する無負荷ボール循環路６とからなるボール無限軌道を有し、上記軌道レール１に沿って直線往復運動をする摺動台２と、上記軌道レール１の転走溝４と摺動台２の負荷ボール溝５との間で荷重を負荷しながら摺動台２のボール無限軌道内を循環する多数のボール３（３ａ，３ｂ）とで構成されている。
【００１９】
そして、上記軌道レール１は、略垂直なウエブ７とその上部の略水平な荷重受部８及びその下部の略水平な固定部９とからなり、全体の肉厚がほぼ均一でウエブ７の部分が荷重受部８や固定部９の長さより長い溝形鋼で形成され、荷重受部８にはウエブ７の上方に位置する基部８ａの上肩部に上向き転走溝４ａ（４）が形成されていると共に、その先端側の自由端部８ｂの下肩部には下向き転走溝４ｂ（４）が形成されている。
【００２０】
また、上記摺動台２には軌道レール１の荷重受部８に形成した上向き転走溝４ａに相対面する下向き負荷ボール溝５ａ（５）が形成されていると共に下向き転走溝４ｂに相対面する上向き負荷ボール溝５ｂ（５）が形成されており、これら下向き負荷ボール溝５ａ（５）や上向き負荷ボール溝５ｂ（５）はそれぞれ摺動台２の本体部２ａに形成された無負荷ボール孔６ａ（６）とこの本体部２ａの両端に取り付けられた蓋体部２ｂの方向転換孔６ｂ（６）とからなる無負荷ボール循環路６とによりボール無限軌道を構成している。
【００２１】
従って、この実施例の直線案内装置Ｂにおいては、その摺動台２に作用する下向き荷重を軌道レール１のウエブ７上方の基部８ａの上肩部に形成した上向き転走溝４ａと摺動台２の下向き負荷ボール溝５ａとの間に位置する負荷ボール３ａで負荷すると共に、摺動台２に作用する上向き荷重を軌道レール１の自由端部８ｂの下肩部に形成した下向き転走溝４ｂと摺動台２の上向き負荷ボール溝５ｂとの間に位置する負荷ボール３ａで負荷し、また、摺動台２に作用する図２あるいは図３の図面上左から右への横向き荷重（すなわち、荷重受部８の基部８ａから自由端部８ｂに向かう横向き荷重）については上向き転走溝４ａと下向き負荷ボール溝５ａとの間に位置する負荷ボール３ａで負荷すると共に、摺動台２に作用する図２あるいは図３の図面上右から左への横向き荷重（すなわち、荷重受部８の自由端部８ｂから基部８ａに向かう横向き荷重）については下向き転走溝４ｂと上向き負荷ボール溝５ｂとの間に位置する負荷ボール３ａで負荷するようになっている。
【００２２】
図５は、上記直線案内装置Ｂを用いて構成した直線案内テーブルＴを示すものであり、レール取付面Ｓに互いに平行に取り付けられた一対の軌道レール１と、各軌道レール１に沿って直線往復運動をする４つの摺動台２（図面上には２つの摺動台２が表れている）と、各軌道レール１の転走溝４と各摺動台２の負荷ボール溝５との間で荷重を負荷する多数のボール３と、上記４つの摺動台２間に架設されたテーブル１０とで構成されている。
この実施例において、各軌道レール１は、そのウエブ７を背中合わせに開放側が互いに反対方向に向くようにレール取付面Ｓ上に取り付けられている。
【００２３】
この実施例の直線案内テーブルＴにおいて、もし一対の軌道レール１の間に、図６に示すように段差があって上下のレベル取付誤差Ｄが存在すると、テーブル１０はその全体が図面上左下がりに傾くことになるが、その際に、高いレベルに位置する側の軌道レール１はこのレベル取付誤差Ｄにより荷重受部８の自由端部８ｂに上向き荷重が作用し、ボール３と軌道レール１の転走溝４との間の接触点とボール３と摺動台２の負荷ボール溝５との間の接触点とを結ぶボール接触角が移動すると共に、ウエブ７の部分においてその弾性変形により開放側の開口幅が拡大する方向に変位し、これら一対の軌道レール１間におけるレベル取付誤差Ｄを吸収する。
【００２４】
また、この図６において、低いレベルに位置する側の軌道レール１については、このレベル取付誤差Ｄにより、荷重受部８の基部８ａ側に形成された上向き転走溝４ａ上を転走するボール３ａがテーブル１０からの荷重を負荷し、ボール３と軌道レール１の転走溝４との間の接触点とボール３と摺動台２の負荷ボール溝５との間の接触点とを結ぶボール接触角が移動してこれら一対の軌道レール１間におけるレベル取付誤差Ｄを吸収する。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、軌道レールが略垂直なウエブとその上下部の略水平な荷重受部及び固定部とからなる断面略コ字状に形成されており、直線案内テーブルとして工作機械等に組み込んだ際にその構造材の一部として組み込むことができるという利点を有するほか、単に一対の軌道レール間の平行度平行度取付誤差を吸収できるだけでなく、一対の軌道レール間のレベル取付誤差をも吸収することができ、この種の直線案内装置及び直線案内テーブルを工作機械等に組み込む際の取付が容易になり、また、テーブルのより円滑な往復運動を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例に係る直線案内装置を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の正面図である。
【図３】図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ  線断面図である。
【図４】図４は、図３のＶＩ−ＶＩ  線断面図である。
【図５】図５は、図１の直線案内装置を用いて構成した本発明の実施例に係る直線案内テーブルを示す断面図である。
【図６】図６は、図５の直線案内テーブルが一対の軌道レール間にレベル取付誤差をもって取り付けられている状態を示す断面説明図である。
【図７】図７は、従来の直線案内装置を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｂ…直線案内装置、Ｔ…直線案内テーブル、Ｓ…レール取付面、
Ｄ…レベル取付誤差、１…軌道レール、２…摺動台、２ａ…本体部、
２ｂ…蓋体部、３…ボール、３ａ…負荷ボール、３ｂ…無負荷ボール、
４…転走溝、４ａ…上向き転走溝、４ｂ…下向き転走溝、５…負荷ボール溝、
５ａ…下向き負荷ボール溝、５ｂ…上向き負荷ボール溝、
６…無負荷ボール循環路、６ａ…無負荷ボール孔、６ｂ…方向転換孔、
７…ウエブ、８…荷重受部、８ａ…基部、８ｂ…自由端部、９…固定部、
１０…テーブル。
【図１】
0003544405.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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