(57)【要約】【課題】案内レール及びスライダに形成されたゴシックアーク溝とボールとの間にスピン摩擦の生じ難い直動転がり案内装置を提供する。【解決手段】直動転がり案内装置の案内レールおよびスライダにボール転走溝として形成されたゴシックアーク溝１０を形成する二つの円弧１１，１２のうち一方の円弧１１と接触するボール５の最大接触面圧と他方の円弧１２と接触するボール５の最大接触面圧との最大接触面圧比を０．３以上または０とした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
案内レールおよびスライダに形成されたボール転走溝をゴシックアーク溝とした直動転がり案内装置において、
前記ゴシックアーク溝を形成する二つの円弧のうち一方の円弧と接触するボールの最大接触面圧と他方の円弧と接触する前記ボールの最大接触面圧との最大接触面圧比を０．３以上または０としたことを特徴とする直動転がり案内装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直線運動する移動体のリニアガイドとして工作機械などの各種産業機械で用いられる直動転がり案内装置に関し、特に、案内レール及びスライダに形成されたボール転走溝をゴシックアーク溝とした直動転がり案内装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直線運動する移動体のリニアガイドとして工作機械などの各種産業機械で用いられる直動転がり案内装置には、ボールを所定方向に転走させるボール転走溝として、一つの円弧で形成されたサーキュラーアーク溝を用いたものと二つの円弧で形成されたゴシックアーク溝を用いたものとがあり、減衰性の向上や負荷容量の確保を目的とする場合には、ゴシックアーク溝をボール転走溝として用いる場合が多い。この場合、ゴシックアーク溝を形成する二つの円弧にボールがそれぞれ均等な面圧で接触する場合には、図７に示すように、ボール５の公転軸５１が案内レールに形成されたゴシックアーク溝１０とスライダに形成されたゴシックアーク溝１０との中間に位置するため、ゴシックアーク溝１０とボール５との間にスピン摩擦が発生することはない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ゴシックアーク溝を形成する二つの円弧にボールがそれぞれ均等な面圧で接触しない場合には、図８に示すように、ボール５の公転軸５１がゴシックアーク溝１０に対して大きく傾いた状態となる。このため、ゴシックアーク溝１０とボール５との間にスピン摩擦が発生し、ゴシックアーク溝１０やボール５の摩耗が促進されるという問題があった。また、ゴシックアーク溝とボールとの接触部に発生した摩擦熱によりグリースが化学分解することによってゴシックアーク溝とボールとの間に水素が発生し、この水素がボール素材やレール素材などに多量に侵入することによって白色組織変化を伴う表面剥離が発生するという問題もあった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、案内レール及びスライダに形成されたゴシックアーク溝とボールとの間にスピン摩擦の生じ難い直動転がり案内装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するために、本発明は、案内レールおよびスライダに形成されたボール転走溝をゴシックアーク溝とした直動転がり案内装置において、前記ゴシックアーク溝を形成する二つの円弧のうち一方の円弧と接触するボールの最大接触面圧と他方の円弧と接触する前記ボールの最大接触面圧との最大接触面圧比を０．３以上または０としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係る直動転がり案内装置によれば、ゴシックアーク溝を形成する二つの円弧のうち一方の円弧と接触するボールの最大接触面圧と他方の円弧と接触するボールの最大接触面圧との最大接触面圧比を０．３以上または０としたことにより、ゴシックアーク溝やボールの摩耗を促進するスピン摩擦が発生することを抑制できるので、案内レール及びスライダに形成されたゴシックアーク溝とボールとの間にスピン摩擦の生じ難い直動転がり案内装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図１〜図４を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る直動転がり案内装置の正面図で、図２はその平面図である。これらの図に示すように、本発明の第１の実施形態に係る直動転がり案内装置１は案内レール２を備えており、この案内レール２の左右側面部には、ボール転走溝４ａが二条ずつ形成されている。また、直動転がり案内装置１は案内レール２の両側にブロック状のボール循環部３１を有するスライダ３を備えており、このスライダ３のボール循環部３１には、ボール転走溝４ｂが二条ずつ形成されている。
【０００７】
ボール転走溝４ａ，４ｂは互いに対向しており、ボール転走溝４ａとボール転走溝４ｂとの間には、転動体としての多数のボール５が設けられている。これらのボール５はスライダ３が案内レール２の長手方向に相対移動することによってボール転走溝４ａ，４ｂの溝面を転動するようになっており、ボール転走溝４ａ，４ｂの溝面を転動したボール５はエンドキャップ６に形成されたボール方向転換路７で方向転換した後、スライダ３のボール循環部３１内に形成されたボール戻し通路８を通って循環運動するようになっている。
【０００８】
図３は、直動転がり案内装置の案内レール及びスライダにボール転走溝として形成されたゴシックアーク溝の断面図である。同図に示すように、案内レール及びスライダにボール転走溝として形成されたゴシックアーク溝１０は、それぞれ二つの円弧１１，１２で形成されている。これらの円弧１１，１２のうち図中上側の円弧１１に接触するボール５の最大接触面圧をＰ１Ａ，Ｐ２Ａ、図中下側の円弧１２に接触するボール５の最大接触面圧をＰ１Ｂ，Ｐ２Ｂ（ただし、Ｐ１Ｂ＞Ｐ１Ａ，Ｐ２Ｂ＞Ｐ２Ａ）とすると、下式（１）で表されるボールの最大接触面圧比は０．３以上または０となっている。
Ｐ１Ａ／Ｐ１Ｂ＝Ｐ２Ａ／Ｐ２Ｂ      ‥‥（１）
【０００９】
ここで、ボールの最大接触面圧比を０．３以上または０とした理由は、以下の通りである。すなわち、本発明者は、ボールの最大接触面圧と直動転がり案内装置の寿命との関係を調べるために、ラジアル荷重：５０００Ｎの試験条件で直動転がり案内装置（ボール径：５．５５６３ｍｍ、ボール転走溝数：４）の耐久性試験を行い、計算寿命に対する直動転がり案内装置の寿命比を求めた。また、耐久性試験に先立ってボールの最大接触面圧と最大接触面圧比を計算にて求めた。
表１は、上述した耐久性試験により得られたデータと計算にて求めたボールの最大接触面圧と最大接触面圧比を示している。
【００１０】
【表１】
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【００１１】
表１において、ＴＰ１は予圧荷重を２２７２Ｎに設定した場合を示し、ＴＰ２は予圧荷重を３２５５Ｎに設定した場合を示している。また、ＴＰ３〜Ｔ１０は予圧荷重を３２０２Ｎ，６９８Ｎ，１１５６Ｎ，１２６５Ｎ，１３６０Ｎ，１３９３Ｎ，１４６２Ｎ，１８４２Ｎにそれぞれ設定した場合を示している。
【００１２】
図４は、表１に示す直動転がり案内装置の寿命比とボールの最大接触面圧比との関係を視覚化したものである。同図から明らかなように、直動転がり案内装置の寿命比を１以上の値にするためには、ボールの最大接触面圧比を０．３以上または０とする必要があることがわかる。そして、ボールの最大接触面圧比を０．３以上にするためには、表１に示すように、予圧荷重を１３９０Ｎ以上に設定すればよいことがわかる。また、ボールの最大接触面圧比を０にするためには、表１に示すように、予圧荷重を１１５０Ｎ以下に設定すればよいことがわかる。
【００１３】
以上のことから、ボール転走溝としてのゴシックアーク溝を形成する二つの円弧のうち一方の円弧と接触するボールの最大接触面圧と他方の円弧と接触するボールの最大接触面圧との最大接触面圧比が０．３以上または０となるように予圧荷重を調整することにより、ゴシックアーク溝やボールの摩耗を促進するスピン摩擦が発生することを抑制できるので、案内レール及びスライダに形成されたゴシックアーク溝とボールとの間にスピン摩擦の生じ難い直動転がり案内装置を得ることができる。
【００１４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、図１及び図２に示した第１の実施形態ではボール転走溝をゴシックアーク溝にした直動転がり案内装置として、ボール列が４列の直動転がり案内装置を例示したが、これに限定されるものではなく、例えばボール列が２列の直動転がり案内装置（図５参照）やボール列が６列の直動転がり案内装置（図６参照）にも本発明を適用することができる。
また、表１に示した各実施例ではボールへの予圧荷重を調整してボールの最大接触面圧比を０．３以上または０としたが、案内レール側のゴシックアーク溝とスライダ側のゴシックアーク溝とのオフセット量を調整してボールの最大接触面圧比を０．３以上または０としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る直動転がり案内装置の正面図である。
【図２】図１に示す直動転がり案内装置の平面図である。
【図３】直動転がり案内装置の案内レール及びスライダにボール転走溝として形成されたゴシックアーク溝の断面図である。
【図４】直動転がり案内装置の寿命比とボールの最大接触面圧比との関係を示す図である。
【図５】ボール列が２列の直動転がり案内装置を示す図である。
【図６】ボール列が６列の直動転がり案内装置を示す図である。
【図７】直動転がり案内装置の案内レール及びスライダにボール転走溝として形成されたゴシックアーク溝にボールが均等の接触圧で接触する場合のボールの公転軸を示す図である。
【図８】直動転がり案内装置の案内レール及びスライダにボール転走溝として形成されたゴシックアーク溝にボールが不均等の接触圧で接触する場合のボールの公転軸を示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  直動転がり案内装置
２  案内レール
３  スライダ
４ａ，４ｂ  ボール転走溝
５  ボール
６  エンドキャップ
７  ボール方向転換路
８  ボール戻し通路
１０  ゴシックアーク溝
１１，１２  円弧
【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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