(57)【要約】【課題】保持器から球状転動体が容易に脱落することを防止して信頼性の向上を図ることのできるリニアガイド装置を提供する。【解決手段】案内レール１１の左右両側面に形成された転動体転動溝１３に対する球状転動体１５の接触角度αＲを４５°より大きい角度に設定する。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に沿う直線状の転動体転動溝を左右両側面に有する案内レールと、前記転動体転動溝に対向する直線状の転動体転動溝を内側面に有するスライダと、前記案内レール及び前記スライダの転動体転動溝間を転動する多数の球状転動体とを備え、前記案内レールの左右両側面に形成された前記転動体転動溝の溝底部に保持器通し溝を設けたリニアガイド装置において、
前記案内レールの両側面に形成された前記転動体転動溝に対する前記球状転動体の接触角度を４５度より大きい角度にしたことを特徴とするリニアガイド装置。
【請求項２】
前記スライダの内側面に形成された前記転動体転動溝に対する前記球状転動体の接触角度を４５度より小さい角度にしたことを特徴とする請求項１記載のリニアガイド装置。
【請求項３】
長手方向に沿う直線状の転動体転動溝を左右両側面に有する案内レールと、前記転動体転動溝に対向する直線状の転動体転動溝を内側面に有するスライダと、前記案内レール及び前記スライダの転動体転動溝間を転動する多数の球状転動体とを備え、前記スライダの内側面に前記球状転動体を抱え込んで保持する保持器を設けたリニアガイド装置において、
前記案内レールの両側面に形成された前記転動体転動溝に対する前記球状転動体の接触角度を４５度より小さい角度にしたことを特徴とするリニアガイド装置。
【請求項４】
前記スライダの内側面に形成された前記転動体転動溝に対する前記球状転動体の接触角度を４５度より大きい角度にしたことを特徴とする請求項３記載のリニアガイド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械等においてＸＹテーブル等の可動体の案内手段として用いられるリニアガイド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のリニアガイド装置は、案内レールと、この案内レールの両側にブロック状の袖部を有するスライダとを備えており、案内レールの左右両側面には直線状の転動体転動溝が案内レールの長手方向に沿って形成されている。これらの転動体転動溝はスライダの袖部内側面に形成された直線状の転動体転動溝とそれぞれ対向しており、スライダが案内レールの長手方向に相対移動するとスライダに組み込まれた多数の球状転動体が案内レールとスライダの両転動体転動溝間を転動するようになっている。そして、このようなリニアガイド装置のスライダは、図６に示すように、球状転動体１５を保持するワイヤ形の保持器１７を有しており、案内レール１１の左右側面に形成された転動体転動溝１３の溝底部には、ワイヤ形保持器１７との干渉を避けるために、保持器通し溝１８が形成されている。
【０００３】
このようなリニアガイド装置では、案内レール１１の左右両側面に形成された転動体転動溝１３とスライダ１２（図６参照）の袖部内側面に形成された転動体転動溝１４に対する球状転動体１５の接触角度αＲ，αＳをそれぞれ４５°に設定して上下方向と左右方向の剛性を均一化している場合が多い。しかしながら、転動体転動溝１３の溝底部には保持器通し溝１８が設けられているため、球状転動体１５に過大な負荷が作用した場合には、転動体転動溝１３と球状転動体１５との接触部に形成される接触楕円が転動体転動溝１３から保持器通し溝側にはみ出し易くなる。このため、転動体転動溝１３と球状転動体１５との接触部にエッジロードが発生することがあり、転動体転動溝１３と球状転動体１５との接触部に発生したエッジロードによってリニアガイド装置の寿命低下を招くなどの難点があった。そこで、従来では、保持器通し溝１８の溝幅を極力小さくしたり、あるいは球状転動体を保持する保持器として図７に示すような抱え込みタイプの保持器１９を使用したりすることで上述した難点を防止するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、保持器通し溝の溝幅を極力小さくした場合には、これに伴ってワイヤ形保持器の太さが細いものとなってしまい、その結果、球状転動体がワイヤ形保持器から脱落し易くなるという問題があった。一方、図７に示す抱え込みタイプの保持器１９で球状転動体１５を保持するためには、球状転動体１５の最大径部分を越えて球状転動体１５を抱え込む必要がある。しかし、レール側転動体転動溝１３の深さが浅いと、転動体転動溝１３の溝肩側に接触楕円がはみ出す虞がある。特に、レール側転動体転動溝１３に対する球状転動体１５の接触角度が４５度に設定されている場合には、上述した接触楕円のはみ出しを防ぐために、レール側転動体転動溝１３の深さを深くする必要がある。しかし、レール側転動体転動溝１３の深さを深くすると、保持器１９を占有できるスペーサが少なくなり、保持器１９の転動体抱え込み量が小さくなってしまう。このため、保持器１９から球状転動体１５が脱落し易くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、保持器から球状転動体が容易に脱落することを防止して信頼性の向上を図ることのできるリニアガイド装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、長手方向に沿う直線状の転動体転動溝を左右両側面に有する案内レールと、前記転動体転動溝に対向する直線状の転動体転動溝を内側面に有するスライダと、前記案内レール及び前記スライダの転動体転動溝間を転動する多数の球状転動体とを備え、前記案内レールの左右両側面に形成された前記転動体転動溝の溝底部に保持器通し溝を設けたリニアガイド装置において、前記案内レールの左右両側面に形成された前記転動体転動溝に対する前記球状転動体の接触角度を４５度より大きい角度にしたことを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、長手方向に沿う直線状の転動体転動溝を左右両側面に有する案内レールと、前記転動体転動溝に対向する直線状の転動体転動溝を内側面に有するスライダと、前記案内レール及び前記スライダの転動体転動溝間を転動する多数の球状転動体とを備え、前記スライダの内側面に前記球状転動体を抱え込んで保持する保持器を設けたリニアガイド装置において、前記案内レールの左右両側面に形成された前記転動体転動溝に対する前記球状転動体の接触角度を４５度より小さい角度にしたことを特徴とする。
【０００８】
第１の発明に係るリニアガイド装置では、接触楕円のはみ出しを防止するために、保持器通し溝の溝幅を小さくする必要がなくなり、ワイヤ形保持器の太さを保持器通し溝の溝幅に合わせて細くする必要がないので、ワイヤ形保持器から球状転動体が容易に脱落することを防止することができる。
この場合、請求項２記載の発明のように、スライダの内側面に形成された前記転動体転動溝に対する転動体の接触角度を４５度より小さい角度にすると、上下方向と左右方向の剛性を近づけることができるので、このリニアガイド装置を用いた機械の設計を容易にすることができる。
【０００９】
第２の発明に係るリニアガイド装置では、レール側転動体転動溝の深さを浅くして抱え込みタイプの保持器を案内レール側に十分に張り出して設けることが可能となり、これにより転動体に対する保持器の抱え込み量を大きく確保できるため、抱え込みタイプの保持器から球状転動体が容易に脱落することを防止することができる。
【００１０】
この場合、請求項４記載の発明のように、スライダの内側面に形成された前記転動体転動溝に対する転動体の接触角度を４５度より大きい角度にすると、上下方向と左右方向の剛性を近づけることができるので、このリニアガイド装置を用いた機械の設計を容易にすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２は本発明の第１の実施形態を示す図で、図１は本発明の第１の実施形態に係るリニアガイド装置の概略構成を示す図である。同図に示すように、本発明の第１の実施形態に係るリニアガイド装置１０は、案内レール１１と、この案内レール１１の両側にブロック状の袖部１２ａを有するスライダ１２とを備えており、案内レール１１の左右両側面には直線状の転動体転動溝１３が案内レール１１の長手方向に沿って形成されている。これらの転動体転動溝１３はスライダ１２の袖部内側面に形成された直線状の転動体転動溝１４と対向しており、スライダ１２が案内レール１１の長手方向に相対移動するとスライダ１２内に組み込まれた多数の球状転動体１５が転動体転動溝１３，１４間を転動するようになっている。
【００１２】
スライダ１２は袖部１２ａの内部に転動体戻し路１６をそれぞれ有しており、転動体転動溝１３，１４間を転動した球状転動体１５は転動体戻し路１６を通って元の位置に戻るようになっている。また、スライダ１２は球状転動体１５を保持するワイヤ形の保持器１７を有しており、案内レール側の転動体転動溝１３の溝底部には、保持器１７との干渉を避けるために、保持器通し溝１８（図２参照）が形成されている。なお、転動体転動溝１３，１４の幅方向に沿う断面は二つの円弧からなるゴシックアーク状に形成されており、球状転動体１５は転動体転動溝１３，１４の溝面にそれぞれ２点接触するようになっている。
【００１３】
図２は転動体転動溝１３，１４と球状転動体１５との接触状態を示す図であり、同図に示すように、球状転動体１５は転動体転動溝１３に対して４５°より大きい接触角度αＲで接触していると共に、転動体転動溝１４に対して４５°より小さい接触角度αＳで接触している。
図１及び図２に示したリニアガイド装置の実施例を表１に示す。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
表１に示す実施例１のように、案内レール側転動体転動溝１３に対する転動体１５の接触角度αＲをαＲ＞４５°にすると、保持器通し溝１８の溝幅を大きくとった場合でも転動体転動溝１３と球状転動体１５との接触部に形成される接触楕円が保持器通し溝側にはみ出し難くなる。したがって、保持器通し溝側への接触楕円のはみ出しを防止するために、保持器通し溝１８の溝幅を小さくする必要がなく、これにより、ワイヤ形保持器１７の太さを保持器通し溝１８の溝幅に合わせて細くする必要がないので、球状転動体１５がワイヤ形保持器１７から容易に脱落することを防止することができる。
【００１６】
図２に示した構成において、負荷荷重に対するスライダ１２の剛性と転動体転動溝１４に対する球状転動体１５の接触角度αＳとの関係を解析した結果を図３に示す。同図において、図中●は上下方向の負荷荷重に対するスライダの剛性測定値Ｋｈ（Ｎ／μｍ）、図中▲は左右方向の負荷荷重に対するスライダの剛性測定値Ｋｖ（Ｎ／μｍ）をそれぞれ示している。
【００１７】
図３に示すように、レール側転動体転動溝１３及びスライダ側転動体転動溝１４に対する球状転動体１５の接触角度をαＲ＝５０°，αＳ＝４０°にすると、左右方向と上下方向の剛性が等しくなる。このように、左右方向と上下方向の剛性を均一化することにより、リニアガイド装置を用いた機械において、荷重の方向による変形量の差異を低減することができる。従って、機械の性能を把握しやすく、設計の負担を軽減できる。
【００１８】
従って、レール側転動体転動溝１３及びスライダ側転動体転動溝１４に対する球状転動体１５の接触角度をαＲ＝５０°，αＳ＝４０°にすると、接触楕円の保持器通し溝側へのはみ出しに起因するエッジロードの発生を防止できると共に左右方向と上下方向の剛性の均一化することができる。
次に、図４を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。
【００１９】
図４は、本発明の第２の実施形態に係るリニアガイド装置の要部構成を示す図である。同図に示すように、第２の実施形態に係るリニアガイド装置は案内レール１１の両側面に形成された転動体転動溝１３とスライダ１２の内側面に形成された転動体転動溝１４との間を転動する多数の球状転動体１５を備えており、これらの球状転動体１５は転動体転動溝１３，１４に対して夫々αＲ＜４５°、αＳ＞４５°の角度で接触している。また、第２の実施形態に係るリニアガイド装置は球状転動体１５を抱え込んで保持する保持器１９を備えており、この保持器１９はスライダ１２の内側面に取り付けられている。
【００２０】
このように、レール側転動体転動溝１３に対する球状転動体１５の接触角度を４５°より小さい角度にすると、レール側転動体転動溝１３の深さを浅くして保持器１９を案内レール側に十分に張り出して設けることが可能となり、これにより転動体１５に対する保持器１９の抱え込み量を大きく確保できるため、抱え込みタイプの保持器１９から球状転動体１５が容易に脱落することを防止することができる。
【００２１】
また、上述した第２の実施形態ではスライダ側の転動体転動溝１４の溝底部に設けられた研削用逃げ溝２０によって転動体転動溝１４の研削加工面積が減少するため、転動体転動溝１４の研削加工を容易に行うことができる。さらに、転動体転動溝１４の溝底部に設けられた研削用逃げ溝２０が使用時にはグリース溜りとして機能するため、リニアガイド装置の作動性を高めることができる。
【００２２】
図４に示したリニアガイド装置の実施例を表２に示す。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
表２に示す実施例２のように、案内レール側転動体転動溝１３に対する球状転動体１５の接触角度αＲをαＲ＜４５°にすると、転動体転動溝１４と球状転動体１５との接触部に形成される接触楕円が転動体転動溝１４の溝肩側にはみ出し難くなるので、溝深さを浅くしても接触楕円のはみ出しに起因するエッジロードの発生を防止することができる。これにより、レール側転動体貼動溝１３の深さを浅くできるので、保持器１９を案内レール側に十分に張り出すことができる。従って、球状転動体１５を保持器１９から脱落し難くすることができる。
【００２５】
また、レール側転動体貼動溝１３の深さが浅いため、研削加工面積が減少する。このため、研削加工を容易に行うことができる。
次に、表２に示す仕様のリニアガイド装置を使用して、負荷荷重に対するスライダ１２の剛性と転動体転動溝１４に対する球状転動体１５の接触角度αＳとの関係を解析した結果を図５に示す。同図において、図中●は上下方向の負荷荷重に対するスライダの剛性測定値Ｋｈ（Ｎ／μｍ）、図中▲は左右方向の負荷荷重に対するスライダの剛性測定値Ｋｖ（Ｎ／μｍ）をそれぞれ示している。
【００２６】
図５に示すように、レール側転動体転動溝１３及びスライダ側転動体転動溝１４に対する球状転動体１５の接触角度をαＲ＝３０°，αＳ＝６０°にすると、左右方向と上下方向の剛性が等しくなる。
従って、レール側転動体転動溝１３及び及びスライダ側転動体転動溝１４に対する球状転動体１５の接触角度をαＲ＝３０°，αＳ＝６０°にすると、接触楕円のはみ出しに起因するエッジロードの発生を防止できると共に左右方向と上下方向の剛性を均一化することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、接触楕円のはみ出しを防止するために、保持器通し溝の溝幅を小さくする必要がなくなり、ワイヤ形保持器の太さを保持器通し溝の溝幅に合わせて細くする必要がないので、ワイヤ形保持器から球状転動体が容易に脱落することを防止することができる。
【００２８】
請求項２の発明によれば、上下方向と左右方向の剛性を近づけることができるので、上述した効果に加え、リニアガイド装置を用いた機械の設計を容易にすることができる。
請求項３の発明によれば、レール側転動体転動溝の深さを浅くして抱え込みタイプの保持器を案内レール側に十分に張り出して設けることが可能となり、これにより転動体に対する保持器の抱え込み量を大きく確保できるため、抱え込みタイプの保持器から球状転動体が容易に脱落することを防止することができる。
【００２９】
請求項４の発明によれば、上下方向と左右方向の剛性を近づけることができるので、請求項３の発明の効果に加え、リニアガイド装置を用いた機械の設計を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るリニアガイド装置の一部切欠斜視図である。
【図２】図１に示すリニアガイド装置の要部構成を示す図である。
【図３】負荷荷重に対するスライダの剛性と転動体転動溝に対する球状転動体の接触角度との関係を解析した結果を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るリニアガイド装置の要部構成を示す図である。
【図５】負荷荷重に対するスライダの剛性と転動体転動溝に対する球状転動体の接触角度との関係を解析した結果を示す図である。
【図６】第１の従来例を示す図である。
【図７】第２の従来例を示す図である。
【符号の説明】
１１　　案内レール
１２　　スライダ
１２ａ　　袖部
１３，１４　　転動体転動溝
１５　　球状転動体
１６　　転動体戻し路
１７　　ワイヤ形保持器
１８　　保持器通し溝
１９　　抱え込み型保持器
２０　　研削用逃げ溝
【図１】
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【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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