(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びる軸状部材とこれに外挿するコラムとを相対移動可能に支持するガイド装置であって、
前記コラムが、軸方向と直交する断面で分割されかつ互いに連結された第１ないし第３の割型コラムを有し、前記各割型コラムが軸方向に延びかつ互いに連通する貫通穴または貫通溝をそれぞれ有するとともに、
前記軸状部材が前記各割型コラムの前記各貫通穴または各貫通溝を挿通しており、
前記コラムが、前記軸状部材の外側面上を軸方向に転動する複数のころ状の転動体と、前記転動体を回転自在に軸支する支軸とを有し、
前記第１の割型コラムの前記第２の割型コラムとの合わせ面は、断面半円状の第１の溝を有し、前記第２の割型コラムの一端側における前記第１の割型コラムとの合わせ面は、前記第１の溝との間で前記支軸を受け入れるための断面円形状の支持穴を形成する断面半円状の第２の溝を有しており、
前記第２の割型コラムの他端側における前記第３の割型コラムとの合わせ面は、断面半円状の第２’の溝を有し、前記第３の割型コラムの前記第２の割型コラムとの合わせ面は、前記第２’の溝との間で前記支軸を受け入れるための断面円形状の支持穴を形成する断面半円状の第３の溝を有しており、
前記第１ないし第３の割型コラムが、前記断面円形状の支持穴に挿入された前記支軸によりセンタリングされている、
ことを特徴とするガイド装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記軸状部材が円形断面の外周面を有するとともに、前記転動体が凹状に湾曲する円筒面を有しており、該円筒面の曲率半径ｒが、前記軸状部材の前記外周面の直径をＤとするとき
０．５２Ｄ≦ｒ≦０．５８Ｄ
の関係を有している、
ことを特徴とするガイド装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記軸状部材が軸方向に延びる平坦状の外側面を有しており、前記転動体が凸状に湾曲する円筒面または直線状の円筒面を有している、
ことを特徴とするガイド装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記各割型コラムに形成される、前記支軸の支持穴が、前記各割型コラムを軸方向に貫通していない盲穴である、
ことを特徴とするガイド装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記各割型コラムの前記各貫通穴または各貫通溝の内側面には、ラジアル荷重を支持し得る筒状部材が装着されている、
ことを特徴とするガイド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガイド装置に関し、詳細には、軸方向に延びる軸状部材とこれに外挿されたコラムとを相対移動可能に支持するガイド装置すなわち直動軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物品の搬送装置として、従来よりリニアガイドが用いられている。従来のリニアガイドは、図１１の一部断面図に示すように、紙面垂直方向に延びる直線状のレール１０１と、レール１０１の上方に配置されたスライドベース１０２と、スライドベース１０２の下面に植設された支軸１０３に回転自在に支持されたトラッキングプーリ１０４とを備えている。レール１０１の凸条部１０１ａには、トラッキングプーリ１０４の係合凹部１０４ａが係合している。
【０００３】
このようなリニアガイド１００の運転時には、トラッキングプーリ１０４の係合凹部１０４ａがレール１０１の凸条部１０１ａに係合した状態で、トラッキングプーリ１０４が支軸１０３の回りを回転しつつレール１０１の凸条部１０１ａの係合面上を転動することにより、スライドベース１０２がレール１０１に沿って移動するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のリニアガイドでは、図１２の拡大図に示すように、トラッキングプーリ１０４の係合凹部１０４ａとレール１０１の凸条部１０１ａとの接触面が、トラッキングプーリ１０４の中心線からの距離すなわち接触半径が変化する位置に形成されている。
【０００５】
したがって、図１２において、半径ｒ1 の接触点と半径ｒ2 （＞ｒ1 ）の接触点とでは、トラッキングプーリ１０４の周速が異なっている。このため、トラッキングプーリ１０４がレール１０１の凸条部１０１ａ上を転動しつつレール１０１に沿って移動する際に、このように周速が異なる位置で差動すべりが発生する。その結果、レール１０１の凸条部１０１ａとトラッキングプーリ１０４の係合凹部１０４ａとの接触面が摩耗することになる。
【０００６】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもので、接触面の摩耗を防止できるとともに、スライドベースとして、長尺のものを精度よく容易に製作できるガイド装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るガイド装置は、軸方向に延びる軸状部材とこれに外挿するコラム（スライドベースに相当）とを相対移動可能に支持するガイド装置であって、前記コラムは、軸方向と直交する断面で分割されかつ互いに連結された第１ないし第３の割型コラムを有し、前記各割型コラムが軸方向に延びかつ互いに連通する貫通穴または貫通溝をそれぞれ有しており、前記軸状部材は、前記各割型コラムの前記各貫通穴または各貫通溝を挿通している。前記コラムは、前記軸状部材の外側面上を軸方向に転動する複数のころ状の転動体と、前記転動体を回転自在に軸支する支軸とを有している。前記第１の割型コラムの前記第２の割型コラムとの合わせ面は、断面半円状の第１の溝を有し、前記第２の割型コラムの一端側における前記第１の割型コラムとの合わせ面は、前記第１の溝との間で前記支軸を受け入れるための断面円形状の支持穴を形成する断面半円状の第２の溝を有している。前記第２の割型コラムの他端側における前記第３の割型コラムとの合わせ面は、断面半円状の第２’の溝を有し、前記第３の割型コラムの前記第２の割型コラムとの合わせ面は、前記第２’の溝との間で前記支軸を受け入れるための断面円形状の支持穴を形成する断面半円状の第３の溝を有している。前記第１ないし第３の割型コラムは、前記断面円形状の支持穴に挿入された前記支軸によりセンタリングされている。
【０００８】
請求項２の発明に係るガイド装置は、請求項１において、前記軸状部材が円形断面の外周面を有するとともに、前記転動体が凹状に湾曲する円筒面を有しており、該円筒面の曲率半径ｒが、前記軸状部材の前記外周面の直径をＤとするとき、０．５２Ｄ≦ｒ≦０．５８Ｄの関係を有していることを特徴としている。
【０００９】
請求項３の発明に係るガイド装置は、請求項１において、前記軸状部材が軸方向に延びる平坦状の外側面を有しており、前記転動体が凸状に湾曲する円筒面または直線状の円筒面を有していることを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明に係るガイド装置は、請求項１において、前記各割型コラムに形成される前記支軸の支持穴が、前記各割型コラムを軸方向に貫通していない盲穴であることを特徴としている。
【００１１】
請求項５の発明に係るガイド装置は、請求項１において、前記各割型コラムの前記各貫通穴または各貫通溝の内側面に、ラジアル荷重を支持し得る筒状部材が装着されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項１の発明によれば、軸状部材の外側面の上を軸方向に転動する転動体が、ころ状の形状すなわち概略円柱形状を有し、その円柱面が転動面を構成しており、転動体と軸状部材の外側面との接触面は、転動体の中心線からの距離すなわち接触半径が実質的に一定の位置に形成されている。このため、転動体と軸状部材の外側面との接触面において差動すべりは実質上発生しない。これにより、軸状部材の外側面と転動体との接触面における摩耗を防止できる。
【００１３】
さらに、請求項１の発明によれば、コラム全体が、軸方向と直交しかつ支軸を通る断面で分割された第１ないし第３の割型コラムから構成されている。これにより、長尺のコラムを容易に製作できるようになる。
【００１４】
コラムには、貫通穴を形成するための穴加工を施す必要があるが、一体物のコラムに穴加工を施す場合、コラムがある長さ以上になると実際上の加工が困難であり、また長尺のコラムに対して穴加工の精度を上げようとするとコスト高になるという欠点があった。これに対して、請求項１の発明では、軸方向に積層された第１ないし第３の割型コラムからコラムが構成されるので、割型コラムの長さを高精度の穴加工が可能な適当な長さに適宜設定することにより、各割型コラムへの穴加工を精度よく行うことができるとともに、このような割型コラムを適宜組み合わせることにより、コラム全体の長さを可能な限り長くすることができるようになる。
【００１５】
しかも、この場合には、隣り合う各割型コラムが支軸によりセンタリング（心出し）されているので、各割型コラムのセンタリングのために、別個の部材を設ける必要がなく、部品点数を削減でき、構造を簡略化できる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、軸状部材が円形断面の外周面を有するとともに、転動体が凹状に湾曲する円筒面を有し、該円筒面の曲率半径ｒが軸状部材の外周面の直径をＤとするとき、０．５２Ｄ≦ｒ≦０．５８Ｄの関係を有している。これにより、軸状部材の外周面との接触面積が増加して、転動面の面圧を低減でき、耐摩耗性を向上できるとともに、耐負荷荷重を増大でき、さらに転動体の円滑な回転を確保しつつ転動体のスキューを防止できる。
【００１７】
なお、転動体の円筒面の曲率半径ｒが０．５２Ｄよりも小さい場合には、転動体の円滑な回転が阻害され、差動すべりが発生しやすくなるため好ましくなく、また曲率半径ｒが０．５８Ｄよりも大きい場合には、接触面積が小さくなって、耐負荷荷重が低下するため好ましくない。
【００１８】
請求項３の発明によれば、軸状部材が軸方向に延びる平坦状の外側面を有しており、転動体が凸状に湾曲する円筒面または直線状の円筒面を有している。この場合には、転動体の円滑な回転を確保しつつ転動体のスキューを防止できる。とくに、円筒面が直線状になっている場合には、転動体の加工が容易になる。
【００１９】
請求項４の発明に記載されているように、各割型コラムに形成される支軸支持穴は、各割型コラムを軸方向に貫通していない盲穴であるのが好ましい。これにより、各割型コラムの剛性を向上できる。
【００２０】
請求項５の発明では、ラジアル荷重を支持し得る筒状部材が割型コラムの貫通穴または貫通溝に装着されているので、該筒状部材により、過大なラジアル荷重を支持できるようになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施態様によるガイド装置の正面断面図、図２はそのII-II 線断面図、図３は図２の一部拡大図、図４は図３の一部詳細拡大図、図５は割型コラムの斜視部分図、図６は図２のVI-VI 線断面部分図、図７はガイド装置に使用される薄肉円筒状部材の全体斜視図、図８は図１のガイド装置の変形例を示す側面概略図、図９および図１０は、本発明の他の実施態様によるガイド装置の全体斜視図である。
【００２２】
図１および図２に示すように、このガイド装置１は、軸方向に延びる円柱形状の軸状部材２と、これに外挿され、軸状部材２に対して軸方向に相対移動可能な円筒形状のコラム３とを有している。
【００２３】
軸状部材２は、円形断面の外周面２ａを有している。コラム３は、軸状部材２の外周に配置されており、円形断面を有する軸方向の貫通穴３ａを有している。貫通穴３ａの内周面には、周方向に整列した複数のポケット穴４が軸方向に複数段形成されている。各ポケット穴４には、コラム３を軸状部材２に対して軸方向にスライド自在に支持するニードルベアリング５が収容されている。
【００２４】
ここでは、ポケット穴４が周方向に６０度間隔で６個形成された例を示しているが、１２０間隔で３個のポケット穴を設けるようにしてもよく、ポケット穴の個数は、軸状部材の直径やガイド装置の負荷荷重などに応じて、適宜設定される。
【００２５】
ニードルベアリング５は、図３の拡大図に示すように、軸状部材２の外周面２ａの上を軸方向（同図紙面垂直方向）に転動する、ころ状すなわち円筒状の外輪（転動体）５０と、その内周側に各々回転自在に支持された複数のニードルローラ５１とから構成されている。ニードルベアリング５は支軸６により軸支されており、これにより、外輪５０は支軸６の回りを回転自在になっている。各支軸６は、コラム３の内部において各ポケット穴４に形成された支持穴３０内にそれぞれ挿入されている。
【００２６】
外輪５０は、図４の詳細拡大図に示すように、好ましくは、凹状に湾曲する円筒面５０ａを有している。すなわち、円筒面５０ａの母線は凹状に湾曲している。外輪５０の円筒面５０ａは、軸状部材２の外周面２ａよりも若干大きな曲率半径を有しており、円筒面５０ａの曲率半径をｒ、円筒面５０ａと接触する軸状部材２の外周面２ａの直径をＤ（すなわち、曲率半径Ｒ＝Ｄ／２）とするとき
０．５２Ｄ≦ｒ≦０．５８Ｄ
の関係がある。
【００２７】
これにより、軸状部材２の外周面２ａとの接触面積が増加して、転動面の面圧を低減でき、耐摩耗性を向上できるとともに、耐負荷荷重を増大できる。さらに、外輪５０の円滑な回転を確保しつつ外輪５０のスキューを防止できる。また、この場合には、外輪５０の円筒面５０ａと軸状部材２の外周面２ａとの接触面Ｃは、円筒面５０ａの中央部に形成されているので、外輪５０の中心線から接触面Ｃまでの距離である接触半径が接触面Ｃの各部において実質的に等しくなり、これにより、外輪５０の回転にともなって接触面Ｃで差動すべりが発生するのを防止でき、その結果、接触面Ｃの摩耗を防止できる。
【００２８】
なお、外輪５０の円筒面５０ａの曲率半径ｒが０．５２Ｄよりも小さい場合には、外輪５０の円滑な回転が阻害され、差動すべりが発生しやすくなるため好ましくなく、また曲率半径ｒが０．５８Ｄよりも大きい場合には、接触面積が小さくなって、耐負荷荷重が低下するため好ましくない。
【００２９】
コラム３は、図１に示すように、支軸６の中心線を通りかつ軸方向と直交する断面で分割された複数の割型コラム３１，３２，３３から構成されている。各割型コラムは、図示しない通しボルトにより互いに締付固定されている。各割型コラムには、該通しボルトが挿入される軸方向の貫通孔３８が形成されている（図２参照）。
【００３０】
割型コラム３１，３２，３３にそれぞれ形成される各ポケット穴４および各支持穴３０は、該各割型コラムを軸方向に貫通しない盲穴になっている（図５参照）。これにより、各割型コラムの剛性が確保されている。
【００３１】
隣り合う各割型コラムにおいては、図６に示すように、軸方向の中心線ｍから互いに等しい距離Ｌの位置に、互いに支持穴３０を構成することになる断面略半円形状の溝がそれぞれ形成されている。これにより、各溝内に支軸６を挿入して各割型コラムを接触させることにより、支軸６がノックピンと同様の機能を発揮して、隣り合う各割型コラムがセンタリング（心出し）されることになる。この場合には、各割型コラムのセンタリングのために、別個の部材を設ける必要がなく、部品点数を削減でき、構造を簡略化できる。
【００３２】
コラム３の貫通穴３ａの両端開口部に配置された割型コラム３１には、貫通穴内部への塵埃の進入を防止するためのダストシール８が取り付けられている。また、割型コラム３２には、図示しないベース部材を取付ボルトにより締付固定するためのフランジ部が形成されており、該フランジ部には取付ボルト挿入用のボルト穴３２ａが形成されている。
【００３３】
軸状部材２の外周面２ａとコラム３の貫通穴３ａ内周面との間には、薄肉円筒状部材７が介装されている。薄肉円筒状部材７には、各ポケット穴４に対応する複数の穴７０が形成されている（図７参照）。薄肉円筒状部材７は、軸状部材２およびコラム３間に作用するラジアル荷重を支持するためのものであって、支軸６の曲げ変形をともなうような過大なラジアル荷重が作用した場合、このような過大なラジアル荷重は該薄肉円筒状部材７により支持される。薄肉円筒状部材７は、潤滑性および耐摩耗性の観点から、含油メタルまたは樹脂などの軸受用材料から構成されているのが好ましいが、軸受用材料の中でもテフロン系のドライメタルは、潤滑油が不用となる点でとくに好ましい。
【００３４】
上述のように構成されるガイド装置の運転時において、コラム３が軸状部材２に沿って軸方向に移動する際には、各ニードルベアリング５の各外輪５０がそれぞれ支軸６の回りを回転しつつ、軸状部材２の外周面２ａ上をそれぞれ軸方向に転動する。
【００３５】
この場合には、上述のように、外輪５０の円筒面５０ａと軸状部材２の外周面２ａとの接触面における差動すべりが実質上発生しないので、該接触面における摩耗を防止できる。
【００３６】
また、コラム全体が複数の割型コラムから構成されるので、貫通穴の穴加工の精度を確保しつつ、長尺のコラムを容易に製作できるようになる。
【００３７】
なお、組み合わされる割型コラムはすべて短尺のものにする必要はなく、図８の変形例に示すように、割型コラム３３′のようにやや長尺のものを組み合わせるようにしてもよい。このとき、割型コラム３３′の長さとしては、一体物として高精度の穴加工が可能な適当な長さに設定すればよく、このようにして、貫通穴の穴加工の精度を確保しつつ、コラム全体が長尺のものを容易に製作できる。なお、図８において、図１と同一符号は、同一または相当部分を示している。
【００３８】
次に、図９は、本発明の他の実施態様によるガイド装置を示している。このガイド装置１１は、四角柱状すなわち断面矩形状の軸状部材２１に対して、角筒形状の複数の割型コラム３５からなるコラムがスライド移動するように構成されている。各割型コラム３５は、通しボルト９により締付固定されている。また、各割型コラム３５内には、前記実施態様と同様のニードルベアリング５が設けられている。
【００３９】
このガイド装置１１においては、各ニードルベアリング５の外輪が軸方向に平行な円筒面を有している。すなわち、外輪の円筒面の母線が直線になっている。この場合には、外輪の円滑な回転を確保しつつ外輪のスキューを防止できるとともに、外輪の加工を容易に行えるようになる。
【００４０】
図１０は、本発明のさらに他の実施態様によるガイド装置を示している。このガイド装置１２は、断面略Ｉ字状のレール部材２２に対して、コ字状または門型の断面を有する複数の割型コラム３６，３７からなるコラムがスライド移動するように構成されている。これらの割型コラム３６，３７も同様に通しボルト９により締付固定されており、また各割型コラム３６，３７内には、ニードルベアリング５が設けられている。
【００４１】
このガイド装置１２においては、各ニードルベアリングの外輪の円筒面が凸状に湾曲している。すなわち、外輪の円筒面の母線が凸状に湾曲している。この場合には、外輪の円滑な回転を確保しつつ外輪のスキューを防止できる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、軸状部材の外側面上を転動する転動体がころ状の形状を有しているので、転動体と軸状部材の外側面との接触面において実質上差動すべりは発生せず、接触面の摩耗を防止できる効果がある。しかも、本発明によれば、コラム全体を第１ないし第３の割型コラムから構成するようにしたので、穴加工の精度を確保しつつ、長尺のコラムを容易に製作できるようになる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様によるガイド装置の正面断面図であって、図２のI-I 線断面を示している。
【図２】図１のII-II 線断面図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】図４は図３の一部詳細拡大図である。
【図５】前記ガイド装置のコラムを構成する割型コラムの斜視部分図である。
【図６】図２のVI-VI 線断面部分図である。
【図７】前記ガイド装置に使用される薄肉円筒状部材の全体斜視図である。
【図８】図１のガイド装置の変形例を示す側面概略図である。
【図９】本発明の他の実施態様によるガイド装置の全体斜視図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施態様によるガイド装置の全体斜視図である。
【図１１】従来のガイド装置（リニアガイド）の一部断面正面図である。
【図１２】図１１の一部拡大図である。
【符号の説明】
１：  ガイド装置
２：  軸状部材
２ａ：  外周面
３：  コラム
３ａ：  貫通穴
３０：  支持穴
３１〜３３：  割型コラム
４：  ポケット穴
５：  ニードルベアリング
５０：  外輪（転動体）
５０ａ：  円筒面
５１：  ニードルローラ
６：  支軸
７：  薄肉円筒状部材
ｒ，Ｒ：  曲率半径
Ｏr ，ＯR ：  曲率中心
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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