(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面と一方の側面にそれぞれ少なくとも１条のボール転走溝が設けられた断面四角形状の軌道レールと、
該軌道レールの上面のボール転走溝に対応するボール転走溝を備えた水平部と、軌道レールの一方の側面のボール転走溝に対応するボール転走溝を備えた垂下部とを備えた断面Ｌ字形状の移動ブロックと、
前記軌道レール上面と移動ブロックの水平部のボール転走溝間と、軌道レール側面と移動ブロックの垂下部のボール転走溝間に、それぞれボール列を転動自在に介装した直線運動案内装置において、
前記各ボール転走溝を断面円弧形状とすると共にその溝深さをボール径の１／２〜１／３程度の深溝形状とし、
前記移動ブロックの水平部と軌道レール上面の対応するボール転走溝間のボールの各ボール転走溝との接点間を結ぶ線である接触角線をボール中心を通る垂直線に対して軌道レールに向かって移動ブロックの垂下部側へ傾斜させ、
前記移動ブロックの垂下部と軌道レール側面の対応するボール転走溝間のボールの各ボール転走溝との接点間を結ぶ線である接触角線をボール中心を通る水平線に対して軌道レールに向かって移動ブロックの水平部側へ傾斜させると共に、
軌道レール上面と側面のボール列は２列以上づつ設けられており、軌道レール上面および側面の各２列以上のボール列は同一の方向に傾斜する接触角構造となっていることを特徴とする直線運動案内装置。
【請求項２】
移動ブロックは、負荷ボール転走溝と該負荷ボール転走溝の一端から他端に戻すボール戻し通路とを備えた移動ブロック本体と、該移動ブロック本体の両端部に設けられ前記負荷ボール転走溝からボールをすくい上げてボール戻し通路に案内するボール方向転換路を構成する側蓋と、を備え、
ボール戻し通路を構成する戻し通路構成部材と、方向転換路の内周案内部を構成する内周案内部構成部材との少なくとも一方を、前記移動ブロック本体を成形型内に挿入して型成形を行うインサート成形によって移動ブロック本体と一体成形される型成形部によって構成したことを特徴とする請求項１に記載の直線運動案内装置。
【請求項３】
移動ブロックの水平部には２条のボール転走溝が、垂下部にも２条のボール転走溝が設けられ、水平部の２条のボール転走溝の中央位置にテーブルを移動ブロックに取り付けるためのボルト穴が、垂下部の２条のボール転走溝の中央位置にテーブルを移動ブロックに取り付けるためのボルト穴がそれぞれ設けられている請求項１または２に記載の直線運動案内装置。
【請求項４】
軌道レール上面に設けた複列のボール転走溝を、軌道レール上面の内のボール転走溝が形成された側面側に遍在させ、軌道レール上面の他側面側の領域にテーブルを移動ブロックに取り付けるためのボルト穴を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の直線運動案内装置。
【請求項５】
固定ベッドと、該固定ベッドに平行に配列される一対の直線運動案内装置と、該一対の直線運動案内装置を介して組み付けられるテーブルと、を備え、
前記直線運動案内装置は、上面と一方の側面にそれぞれ少なくとも１条のボール転走溝が設けられ固定ベッドに固定される断面四角形状の軌道レールと、該軌道レール上面のボール転走溝に対応するボール転走溝を備えた水平部と、軌道レールの一方の側面のボール転走溝に対応するボール転走溝を備えた垂下部とを備え前記テーブルに固定される断面Ｌ字形状の移動ブロックと、前記軌道レール上面と移動ブロックの水平部のボール転走溝間と軌道レール側面と移動ブロックの垂下部のボール転走溝間にそれぞれ転動自在に介装されるボール列と、を備え、該各ボール転走溝を断面円弧形状とすると共にその溝深さをボール径の１／２〜１／３程度の深溝形状とし、
前記一対の直線運動案内装置の一対の軌道レールを、固定ベッド上に、ボール転走溝が設けられた側の側面が内側あるいは外側になるように互いに対称的に配置し、ボール転走溝が設けられた側と反対側の側面を取付基準面とし、前記固定ベッドには前記軌道レールの取付基準面を支持する基準壁を設け、
移動ブロックの水平部と軌道レール上面の対応するボール転走溝間のボールの各ボール転走溝との接点間を結ぶ線である接触角線をボール中心を通る垂直線に対して軌道レールに向かって移動ブロックの垂下部側へ傾斜させ、
前記移動ブロックの垂下部と軌道レール側面の対応するボール転走溝間のボールの各ボール転走溝との接点間を結ぶ線である接触角線をボール中心を通る水平線に対して軌道レールに向かって移動ブロックの水平部側へ傾斜させると共に、
軌道レール上面と側面のボール列は２列以上づつ設けられており、軌道レール上面および側面の各２列以上のボール列は同一の方向に傾斜する接触角構造となっていることを特徴とするテーブル案内装置。
【請求項６】
テーブルには左右の移動ブロックの垂下部背面を支持する支持壁が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のテーブル案内装置。
【請求項７】
少なくも一方の支持壁と移動ブロックの垂下部の間に、支持壁を支えとして移動ブロックを軌道レール側に押圧して移動ブロックと軌道レール間のボールの予圧を増大させ、押圧力の反作用として支持壁に作用する反力をテーブルを介して他方の支持壁に作用させ、該反力によって他方の移動ブロックの垂下部を他方の軌道レールに押圧してボールの予圧を増大させる予圧調整機構を設けたことを特徴とする請求項６に記載のテーブル案内装置。
【請求項８】
予圧調整機構は、支持壁と移動ブロックの垂下部間に介装され、垂下部背面に面接触するブロック体であるテーパギブである請求項７に記載のテーブル案内装置。
【請求項９】
軌道レールの上面の左右半部と左右側面にそれぞれ少なくとも１条のボール転走溝が設けられ、
該軌道レールの上面と左右側面との左右角部それぞれに、軌道レール上面の左右半部のボール転走溝に対応するボール転走溝を備えた水平部と、軌道レールの左右側面のボール転走溝に対応するボール転走溝を備えた垂下部とを備えた断面Ｌ字形状の一対の移動ブロックと、
前記軌道レール上面と一対の移動ブロックの水平部のボール転走溝間と、軌道レール左右側面と一対の移動ブロックの垂下部のボール転走溝間に、それぞれボール列を転動自在に介装した直線運動案内装置であって、
前記各ボール転走溝を断面円弧形状とすると共にその溝深さをボール径の１／２〜１／３程度の深溝形状とし、
前記一対の移動ブロックの水平部と軌道レール上面の対応するボール転走溝間のボールの各ボール転走溝との接点間を結ぶ線である接触角線をボール中心を通る垂直線に対して軌道レールに向かって一対の移動ブロックの各垂下部側へ傾斜させ、
前記一対の移動ブロックの垂下部と軌道レール側面の対応するボール転走溝間のボールの各ボール転走溝との接点間を結ぶ線である接触角線をボール中心を通る水平線に対して軌道レールに向かって各移動ブロックの水平部側へ傾斜させると共に、
軌道レール上面の左右半部と左右側面のボール列は２列づつ設けられており、軌道レール上面の左右半部および左右側面の各２列のボール列は同一の方向に傾斜する接触角構造となっていることを特徴とする直線運動案内装置。
【請求項１０】
固定ベッドと、
該固定ベッドに固定された請求項９に記載の直線運動案内装置の軌道レールと、
該軌道レールに沿って移動する、請求項９に記載の一対の移動ブロックに固定されたテーブルと、を備えることを特徴とするテーブル案内装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はボールを用いた直線運動案内装置およびこれを用いたテーブル案内装置に関する。
背景技術
従来のこの種の直線運動案内装置としては、たとえば、特開昭55-46045号公報や特開昭55-46046号公報に記載されるようなものが知られている。すなわち、軌道レールと、軌道レール上面に対向する水平部と軌道レールの一方の側面に対向する垂下部とを備えた断面Ｌ字形状の移動ブロックと、を備えている。
軌道レール上面と移動ブロックの水平部の対向面間と、軌道レール側面と移動ブロックの垂下部の対向面間には、それぞれ２列づつのボール列が転動自在に介装されていた。
軌道レール上面の２列のボール列の対応する各ボール転走溝との接点間を結ぶ線である接触角線は、垂下部側のボール列についてボール中心を通る垂直線に対して軌道レールに向かって垂下部側へ傾斜し、他方のボール列については軌道レールに向かって垂下部とは反対側に傾斜する接触角構造となっている。
また、軌道レール側面側の２列のボール列の対応する各ボール転走溝との接点を結ぶ接触角線は、水平部側のボール列については、ボール中心を通る水平線Ｈに対して軌道レールに向かって水平部側へ傾斜し、他方のボール列については、水平部とは反対側に傾斜する接触角構造となっていた。
このような接触角構造をとることによって、上下左右多方向からの荷重に対する負荷能力を高めており、特に、軌道レールを中心に移動ブロック回動させる方向のモーメントに対して支持剛性が高くなっている。
しかしながら上記した従来技術の場合には、軌道レールを中心に移動ブロックを回動させる方向のモーメントに対する支持剛性が高いために、移動ブロックの取付面の加工誤差がある状態で、移動ブロックをテーブルに固定し、軌道レールを固定ベッドに固定すると、軌道レールと移動ブロック間のミスアライメントが生じ、軌道レールと移動ブロックに無理な力が加わって、摺動抵抗の増大、ボールやボール転走溝の早期摩耗の発生の原因となる。このようなミスアライメントを防止するためには、加工精度を高めればよいが、加工精度を高めるにも限界がある。
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、自動調整能力を備えしかも高剛性の支持構造を実現し得る直線運動案内装置およびこれを用いたテーブル案内装置を提供することにある。
発明の開示
上記目的を達成するために、本発明にあっては、上面と一方の側面にそれぞれ少なくとも１条のボール転走溝が設けられた断面四角形状の軌道レールと、
該軌道レールの上面のボール転走溝に対応するボール転走溝を備えた水平部と、軌道レールの一方の側面のボール転走溝に対応するボール転走溝を備えた垂下部とを備えた断面Ｌ字形状の移動ブロックと、
前記軌道レール上面と移動ブロックの水平部のボール転走溝間と、軌道レール側面と移動ブロックの垂下部のボール転走溝間に、それぞれボール列を転動自在に介装した直線運動案内装置において、
前記各ボール転走溝を断面円弧形状とすると共にその溝深さをボール径の１／１２〜１／３程度の深溝形状とし、
前記移動ブロックの水平部と軌道レール上面の対応するボール転走溝間のボールの各ボール転走溝との接点間を結ぶ線である接触角線をボール中心を通る垂直線に対して軌道レールに向かって移動ブロックの垂下部側へ傾斜させ、
前記移動ブロックの垂下部と軌道レール側面の対応するボール転走溝間のボールの各ボール転走溝との接点間を結ぶ線である接触角線をボール中心を通る水平線に対して軌道レールに向かって移動ブロックの水平部側へ傾斜させると共に、
軌道レール上面と側面のボール列は２列以上づつ設けられており、軌道レール上面および側面の各２列以上のボール列は同一の方向に傾斜する接触角構造となっていることを特徴とする。
本発明によれば、移動ブロックを断面Ｌ字形状として、水平部と垂下部によって軌道レールの上面と片側面を直角に支持しているだけなので、水平部と垂下部の角部を支点として水平部および垂下部を傾動する方向の自由度が高く、軌道レールと移動ブロックの加工誤差、軌道レールが取り付けられる相手面と移動ブロックが固定取り付けられる相手面間の平行度の誤差があっても、移動ブロックがボール転走溝内でのボールの接点の変位によって自動調整される。しかも、ボール転走溝を深溝形状としたので、自動調整によってボールの接点が変位しても、ボールはボール転走溝の側縁角部よりも深い位置でボール転走溝内周面中途部にて接触し、ボールにかかる荷重をボール転走溝内周面で分散して支持することができ、ボール転走溝の側縁角部にエッジロードが作用するおそれがなく、自動調整能力が高い。
また、移動ブロックは片側が開放されているので、大型砥石によってボール転走溝を研削することができ、深溝タイプであっても高能率で研削することができ、生産性向上を図ることができる。
また、移動ブロックはＬ字形状でアンダーカット部が無く、軌道レールについても単純な四角形状なので、引き抜き加工が容易で生産性が向上する。
また、ボールの接触構造を上記のようにしたことにより、垂下部を軌道レール側面に近づける方向の水平方向荷重は軌道レール側面のボールによって支持され、垂下部を軌道レール側面から遠ざける方向の水平荷重は軌道レール上面のボールによって支持される。
また、上方から移動ブロックを軌道レール側に押さえる方向の荷重は軌道レール上面のボールによって支持され、移動ブロックを軌道レールから浮き上がらせる方向の垂直荷重は軌道レール側面のボールによって支持される。したがって、１つの移動ブロックで４方向の荷重を支持できる。
更に、上記のような接触角構造としたことにより、自動調整能力を損なうことなく荷重負荷能力が高くできる。
移動ブロックは、負荷ボール転走溝と該負荷ボール転走溝の一端から他端に戻すボール戻し通路とを備えた移動ブロック本体と、該移動ブロック本体の両端部に設けられ前記負荷ボール転走溝からボールをすくい上げてボール戻し通路に案内するボール方向転換路を構成する側蓋と、を備え、ボール戻し通路を構成する戻し通路構成部材と、方向転換路の内周案内部を構成する内周案内部構成部材との少なくとも一方を、前記移動ブロック本体を成形型内に挿入して型成形を行うインサート成形によって移動ブロック本体と一体成形される型成形部によって構成したことを特徴とする。
このようにすれば、移動ブロックの成形が簡単にできる。
移動ブロックの水平部には２条のボール転走溝が、垂下部にも２条のボール転走溝が設けられ、水平部の２条のボール転走溝の中央位置にテーブルを移動ブロックに取り付けるためのボルト穴が、垂下部の２条のボール転走溝の中央位置にテーブルを移動ブロックに取り付けるためのボルト穴がそれぞ設けられていることを特徴とする。
このように水平部と垂下部をテーブルに締結すれば、テーブルによって移動ブロックが補強され、剛性が増大する。
軌道レール上面に設けた複列のボール転走溝を、軌道レール上面の内のボール転走溝が形成された側面側に遍在させ、軌道レール上面の他側面側の領域にテーブルを移動ブロックに取り付けるためのボルト穴を設けたことを特徴とする。
このように軌道レール上面のボール転走溝位置を片側に配置し、他の部分にテーブルを移動ブロックに取り付けるためのボルト穴を設ければ、ボール転走溝への異物の侵入を防止できる。
一方、本発明のテーブル案内装置は、固定ベッドと、該固定ベッドに平行に配列される一対の直線運動案内装置と、該一対の直線運動案内装置を介して組み付けられるテーブルと、を備え、
前記直線運動案内装置は、上面と一方の側面にそれぞれ少なくとも１条のボール転走溝が設けられ固定ベッドに固定される断面四角形状の軌道レールと、該軌道レール上面のボール転走溝に対応するボール転走溝を備えた水平部と、軌道レールの一方の側面のボール転走溝に対応するボール転走溝を備えた垂下部とを備え前記テーブルに固定される断面Ｌ字形状の移動ブロックと、前記軌道レール上面と移動ブロックの水平部のボール転走溝間と軌道レール側面と移動ブロックの垂下部のボール転走溝間にそれぞれ転動自在に介装されるボール列と、を備え、該各ボール転走溝を断面円弧形状とすると共にその溝深さをボール径の１／２〜１／３程度の深溝形状とし、
前記一対の直線運動案内装置の一対の軌道レールを、固定ベッド上に、ボール転走溝が設けられた側の側面が内側あるいは外側になるように互いに対称的に配置し、ボール転走溝が設けられた側と反対側の側面を取付基準面とし、前記固定ベッドには前記軌道レールの取付基準面を支持する基準壁を設け、
移動ブロックの水平部と軌道レール上面の対応するボール転走溝間のボールの各ボール転走溝との接点間を結ぶ線である接触角線をボール中心を通る垂直線に対して軌道レールに向かって移動ブロックの垂下部側へ傾斜させ、
前記移動ブロックの垂下部と軌道レール側面の対応するボール転走溝間のボールの各ボール転走溝との接点間を結ぶ線である接触角線をボール中心を通る水平線に対して軌道レールに向かって移動ブロックの水平部側へ傾斜させると共に、
軌道レール上面と側面のボール列は２列以上づつ設けられており、軌道レール上面および側面の各２列以上のボール列は同一の方向に傾斜する接触角構造となっていることを特徴とする。
本発明のテーブル案内装置によれば、左右一対の移動ブロックがテーブルに固定されることによって、全体として左右の移動ブロックの垂下部によって左右の軌道レールの側面を挟み込む構成となるので、軌道レールを中心として移動ブロックを回転させる方向の剛性が全体として高くなり、上下左右のあらゆる方向からの荷重に対する負荷能力の高いテーブル案内装置が実現できる。
そして、軌道レールや移動ブロックの取付面の加工誤差等があっても、軌道レールと移動ブロックのミスアライメントは、上記したように直線運動案内装置の自動調整機能が発揮されてホール転走溝内でのボールの接点の変位によって自動調整され、テーブルをスムースに案内することができる。
さらに、２列の軌道レールを平行に固定した状態で、ボール転走溝を同時研削できるので、高精度の平行軌道が得られる。
また、テーブルに左右の移動ブロックの垂下部の背面を支持する支持壁を設ければ、テーブルに作用する水平方向荷重は、取付ボルトを介さずに支持壁を介して移動ブロックに直接伝達され、さらに、移動ブロックから軌道レールを介して定ベッドの基準壁によって直接支持されることになる。したがって、水平方向荷重が移動ブロックの取付ボルトや軌道レールの取付ボルトのせん断方向には作用せず、テーブル案内装置全体として極めて剛性の高い構造となっている。
また、少なくも一方の支持壁と移動ブロックの垂下部の間に、支持壁を支えとして移動ブロックを軌道レール側に押庄して移動ブロックと軌道レール間のホールの予圧を増大させ、押圧力の反作用として支持壁に作用する反力をテーブルを介して他方の支持壁に作用させ、該反力によって他方の移動ブロックの垂下部を他方の軌道レールに押圧してボールの予圧を増大させる予圧調整機構を設ければ、テーブル全体の支持剛性を高めることができる。
特に、予圧調整機構として、支持壁と移動ブロックの垂下部間に介装され、垂下部背面に面接触するブロック体であるテーパギブを用いれば、ボール列に対して均一に予圧を付与することができる。また、垂下部と支持壁間の剛性も高く維持できる。
また、軌道レールの上面と他方の側面にもそれぞれ少なくとも１条のボール転走溝が設けられ、軌道レールの上面と左右側面との左右角部それぞれに上記の移動ブロックを組み付けたことを特徴とする。
すなわち、軌道レールの上面の左右半部と左右側面にそれぞれ少なくとも１条のボール転走溝が設けられ、
該軌道レールの上面と左右側面との左右角部それぞれに、軌道レール上面の左右半部のボール転走溝に対応するボール転走溝を備えた水平部と、軌道レールの左右側面のボール転走溝に対応するボール転走溝を備えた垂下部とを備えた断面Ｌ字形状の一対の移動ブロックと、
前記軌道レール上面と一対の移動ブロックの水平部のボール転走溝間と、軌道レール左右側面と一対の移動ブロックの垂下部のボール転走溝間に、それぞれボール列を転動自在に介装した直線運動案内装置であって、
前記各ボール転走溝を断面円弧形状とすると共にその溝深さをボール径の１／２〜１／３程度の深溝形状とし、
前記一対の移動ブロックの水平部と軌道レール上面の対応するボール転走溝間のボールの各ボール転走溝との接点間を結ぶ線である接触角線をボール中心を通る垂直線に対して軌道レールに向かって一対の移動ブロックの各垂下部側へ傾斜させ、
前記一対の移動ブロックの垂下部と軌道レール側面の対応するボール転走溝間のボールの各ボール転走溝との接点間を結ぶ線である接触角線をボール中心を通る水平線に対して軌道レールに向かって各移動ブロックの水平部側へ傾斜させると共に、
軌道レール上面の左右半部と左右側面のボール列は２列づつ設けられており、軌道レール上面の左右半部および左右側面の各２列のボール列は同一の方向に傾斜する接触角構造となっていることを特徴とする。
さらに、固定ベッドと、該固定ベッドに固定された上記の直線運動案内装置の軌道レールと、該軌道レールに沿って移動する、上記一対の移動ブロックに固定されたテーブルと、を備えることを特徴とする。
このようにすれば、テーブル案内装置を組み立てる場合でも、一対の軌道レールを用いることなく、一本の軌道レールだけでよく、使用範囲が増大する。特に、一対の軌道レールを用いる場合には一対の軌道レールの取付け精度が要求されるが、このような取付け精度要求が無くなる。
移動ブロックをＬ型ブロックとし、ボール転走溝を深溝とした点の特徴は上述した通りである。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の実施の形態に係る直線運動案内装置を示すもので、同図（ａ）は縦断面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）はボール循環路を部分断面図である。
図２は図１の直線運動案内装置が用いられた本発明のテーブル案内装置の一形態を示す図である。
図３は図１の直線運動案内装置が用いられた本発明のテーブル案内装置の他の形態を示す図である。
図４は本発明の他の実施の形態に係る直線運動案内装置を示す図である。
図５は図４の直線運動案内装置が用いられた本発明のテーブル案内装置の一形態を示す図である。
図６は本発明の他の実施の形態に係る直線運動案内装置を示す図である。
図７は図６の直線運動案内装置が用いられた本発明のテーブル案内装置の一形態を示す図である。
図８は参考例に係る直線運動案内装置を示す図である。
図９は図８の直線運動案内装置が用いられた参考例のテーブル案内装置を示す図である。
図10は本発明の他の実施の形態に係る直線運動案内装置が用いられたテーブル案内装置の一形態を示す図である。
発明の実施をするための最良の形態
本発明をより詳細に説明するために、添付の図面に従って本発明の実施の形態に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る直線運動案内装置を示すもので、断面四角形状の軌道レール１と、この軌道レール１の上面と対向する水平部２と、軌道レール１の一方の側面と対向する垂下部３と、を備えた断面Ｌ字形状の移動ブロック４と、から構成されており、軌道レール１上面と移動ブロック４の水平部２間および軌道レール１側面と垂下部３間には、それぞれ２列づつの多数のボールＢから成るボール列B1,B2,B3,B4が転動自在に介装されている。
軌道レール１は、その上下左右側面が平坦面によって構成される横長の長方形断面形状で、上面と一方の側面にそれぞれ２条づつのボール転走溝51〜54が設けられている。上面のボール転走溝51,52は軌道レール１の中心に対して左右対称に離して左右端部近くに設けられており、中央に軌道レール１を固定するための取付ボルト挿通用のボルト挿通穴７が上下に貫通形成されている。軌道レール１側面のボール転走溝53,54も上下に対称的に設けられている。この軌道レール１側面のボール転走溝53,54の間隔は軌道レール１上面のボール転走溝51,52の間隔よりも小さい。
また、移動ブロック４の水平部２の下面には軌道レール１のボール転走溝51,52に対応するボール転走溝61,62が２条設けられ、垂下部３には軌道レール１の一方の側面のボール転走溝53,54に対応するボール転走溝63,64が２条設けられている。この水平部２の２条のボール転走溝61,62の間および垂下部３の上方位置に、それぞれ移動ブロック４を固定するためのボルト穴８が設けられている。
軌道レール１および移動ブロック４の各ボール転走溝51〜54,61〜64は断面円弧形状で、その溝深さはボール径の１／２〜１／３程度の深溝形状となっている。
また、移動ブロック４の水平部２と軌道レール１上面の対応するボール転走溝51,61；52,62間のボール列B1,B2の各ボール転走溝51,61；52,62との接点間を結ぶ線である接触角線S1,S2をボール中心を通る垂直線Ｖに対して軌道レール１に向かって移動ブロック４の垂下部３側へ傾斜させている。この各ボール列B1,B2のボール径を各ボール転走溝51,61；52,62との接点間の距離よりも大径に設定することによって、各ボール列B1,B2のボールに予圧を付与することができる。
一方、移動ブロック４の垂下部３と軌道レール１側面の対応するボール転走溝53,63；54,64間のボール列B3,B4の各ボール転走溝53,63；54,64との接点間を結ぶ線である接触角線S3,S4をボール中心を通る水平線Ｈに対して軌道レール１に向かって移動ブロック４の水平部２側へ傾斜させている。また、この各ボール列B3,B4のボール径を各ボール転走溝53,63；54,64との接点間の距離よりも大径に設定することによって、各ボール列B1,B2のボールに予圧を付与することができる。
上記移動ブロック４は、負荷ボール転走溝61〜64と、この負荷ボール転走溝61〜64の一端から他端に戻すボール戻し通路71〜74とを備えた移動ブロック本体41と、この移動ブロック本体41の両端部に設けられ負荷ボール転走溝61〜64からボールＢをすくい上げてボール戻し通路71〜74に案内するボール方向転換路81〜84を構成する側蓋42,42と、を備えている。
ボール戻し通路71〜74を構成する戻し通路構成部材71a〜74aと、方向転換路81〜84の内周案内部81a〜84aを構成する内周案内部構成部材81b〜84bとの少なくとも一方を、前記移動ブロック本体41を成形型内に挿入して型成形を行うインサート成形によって移動ブロック本体41と一体成形される型成形部によって構成されている。
また、場合によっては、負荷転走溝61〜64の側縁に移動ブロック４を軌道レール１から抜いた際のボールＢの脱落を防止する不図示のボール保持部を設ける場合があり、この場合には、ボール保持部についても上記内周案内部構成部材81b〜84b、戻し通路構成部材71a〜74aと共に移動ブロック本体41と一体成形するようにしてもよい。
本発明によれば、垂下部３を軌道レール１側面に近づける方向の水平方向荷重ＦxRは軌道レール１側面の２列のボール列B3,B4によって支持され、垂下部３を軌道レール１側面から遠ざける方向の水平荷重ＦxLは軌道レール１上面の２列のボール列B1,B2によって支持される。
また、上方から移動ブロック４を軌道レール１上面に押さえる方向の垂直荷重ＦYDは軌道レール１上面の２列のボール列B1,B2によって支持され、移動ブロック４を軌道レール１から浮き上がらせる方向の垂直荷重ＦYUは軌道レール１側面のボール列B3,B4によって支持される。したがって、１つの移動ブロック４で４方向の荷重を支持できる。
一方、移動ブロック４は、その水平部２と垂下部３によって軌道レール１の上面と片側面を直角に支持しており、上２列のボール列B1,B2の接触角線Sｌ,S2が共に垂直線Ｖに対して軌道レール１に向かって垂下部３側に傾斜する構成で、また、側面２列のボール列B3,B4の接触角線S3,S4は共に水平線Ｈに対して軌道レール１に向かって水平部２側に傾斜する構成としているので、軌道レール１の中心軸周りに移動ブロック４を回転させる方向の剛性が低く、軌道レール１と移動ブロック４の加工誤差、軌道レール１が取り付けられる相手面と移動ブロック４が固定される相手面間の角度誤差があっても、移動ブロック４がボール転走溝51〜54,61〜64内でのボールB1〜B4の接点の変位によって自動調整される。
しかも、ボール転走溝51〜54,61〜64を深溝形状としたので、自動調整によってボールＢの接点が変位しても、ボールB1〜B4はボール転走溝51〜54,61〜64の側縁角部よりも深い位置でボール転走溝51〜54,61〜64内周面中途部にて接触し、ボールＢにかかる荷重をボール転走溝51〜54,61〜64内周面で分散して支持することができ、ボール転走溝51〜54,61〜64の側縁角部にボールが接触するおそれがなく、自動調整能力が高い。
また、移動ブロック４は片側が開放されているので、大型砥石によってボール転走溝61〜64を研削することができ、深溝タイプであっても高能率で研削することができ、生産性向上を図ることができる。
さらに、移動ブロック４はＬ字形状でアンダーカット部が無く、軌道レール１についても単純な四角形状なので、引き抜き加工が容易で生産性が向上する。
図２は上記直線運動案内装置が用いられたテーブル案内装置を示している。
このテーブル案内装置は、固定ベッド20と、この固定ベッド20に平行に配列される一対の直線運動案内装置10,10と、一対の直線運動案内装置10,10を介して組み付けられるテーブル30と、を備えている。
直線運動案内装置10,10として前記直線運動案内装置が用いられ、一対の直線運動案内装置10,10の一対の軌道レール1,1を、固定ベッド20上に、ボール転走溝53,54が設けられた側の側面が外側になるように互いに対称的に配置し、ボール転走溝53,54が設けられた側と反対側の側面を取付基準面56,56とし、固定ベッド20には軌道レール1,1の取付基準面55,55を支持する一対の基準壁21,21が互いに平行に設けられ、この基準壁21,21の高さを少なくとも取付基準面56,56と反対側の側面のボール転走溝53,54に対応する高さに設定している。したがって、取付基準面55,55が移動ブロック４とほぼ同一高さに設定でき、テーブル構成を可及的に小型化することができる。
本発明のテーブル案内装置によれば、左右一対の移動ブロック4,4がテーブル30に固定されることによって、全体として左右の移動ブロック4,4の垂下部３によって左右の軌道レール1,1の側面を挟み込む構成となるので、軌道レール1,1を中心として移動ブロック4,4を回転させる方向の剛性が全体として高くなり、上下左右のあらゆる方向からの荷重に対する負荷能力の高いテーブル案内装置が実現できる。
そして、軌道レール１や移動ブロック４の取付面の加工誤差等があっても、軌道レール１と移動ブロック４のミスアライメントは、上記したように直線運動案内装置の自動調整機能が発揮されてボール転走溝51〜54,61〜64内でのボールＢの接点の変位によって自動調整され、テーブル30をスムースに案内することができる。
さらに、２列の軌道レール1,1を平行に固定した状態で、ボール転走溝51〜54を同時研削できるので、高精度の平行軌道が得られる。
また、テーブル30には左右の移動ブロック4,4の垂下部３,背面を支持する支持壁31,31が設けられている。この支持壁31,31は垂下部31,31の下端まで全高にわたって支持しており、垂下部31,31および軌道レール1,1を介して固定ベッド20の基準壁21と同一高さ位置で水平方向に対向する構成となっている。。
このような支持壁31を設けることで、テーブル30に作用する水平方向荷重は、取付ボルト32を介さずに支持壁31を介して移動ブロック４に直接伝達され、さらに、移動ブロック4,4から軌道レール1,1を介して定ベッド20の基準壁21によって直接支持されることになる。したがって、水平方向荷重が移動ブロック４の取付ボルト32や軌道レール１の取付ボルト11のせん断方向には作用せず、テーブル案内装置全体として極めて剛性の高い構造となっている。
また、移動ブロック４の垂下部３が支持壁31によって補強され、モーメント荷重に対する垂下部３の曲げ変形が可及的に防止される。
一方、テーブル20の一方の支持壁31と移動ブロック４の垂下部３の間に、支持壁31を支えとして移動ブロック４を軌道レール１側に押圧して移動ブロック４と軌道レール１間のボール列B3,B4の予圧を増大させ、この押圧力の反作用として支持壁31に作用する反力をテーブル30を介して他方の支持壁31に作用させ、この反力によって他方の移動ブロック４の垂下部３を他方の軌道レール１に押圧してボール列B3,B4の予圧を増大させる予圧機構50が設けられている。
予圧調節機構としては種々の構成が適用可能であるが、本実施の形態では、テーブル30の支持壁31と移動ブロック４の垂下部３間に介装され、垂下部３背面に面接触するブロック体であるテーパギブ51が用いられている。
すなわち、予圧機構50は、テーパギブ51と、このテーパギブ51が挿入されるテーパ面を備えたテーパ溝52と、テーパギブ51を固定するボルト53と、から構成されている。テーパギブ51は高剛性のブロック体で、一方の側面が移動ブロック４の垂下部３背面に面接触する平坦な垂直面51aで、他側面が上方に向かって幅が狭くなるような傾斜のテーパ面51bを備えている。一方、テーブル30の支持壁31に設けられたテーパ溝52は、上記テーパギブ51のテーパ面51bが当接する傾斜面となっている。
このような面接触するテーパギブ51を用いれば、ボール列B3,B4に対して均一に予圧を付与することができる。また、垂下部３と支持壁31間の剛性も高く維持できる。
なお、上記テーブル案内装置は一対の直線運動案内装置を、各移動ブロックの垂下部3,3が外側に位置するように配置しているが、図３に示すように、上記実施の形態とは逆に、一対の移動ブロック4,4の垂下部3,3が内側に位置するように配置してもよい。
この場合には、固定ベッド20の基準壁21は各軌道レール1,1の外側に位置し、テーブル30の支持壁31が各移動ブロック４の内側に形成される。また、予圧機構50も内側に設けられることになる。
［他の実施の形態］
図４乃至図９は、本発明の直線運動案内装置およびこれを用いたテーブル案内装置の他の実施の形態を示している。
以下の説明では上記実施の形態と異なる点のみを説明するものとし、同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。
図４に示す直線運動案内装置の形態は、移動ブロック４の水平部２の２条のボール転走溝61,62の中央位置に取付用のボルト穴2aが、垂下部３の２条のボール転走溝63,64の中央位置に取付用のボルト穴3aがそれぞれ設けられている。
図５は、この形態の直線運動案内装置が適用されたテーブル案内装置で、左右の移動ブロック4,4の垂下部3,3を内側に配置した構成例である。このように移動ブロックの水平部２と垂下部４をボルト32,32によってテーブル30に締結すれば、テーブル30によって移動ブロック４が補強され、剛性が増大する。
もちろん、移動ブロック４の垂下部３を外側に配置する構成としてもよい。
図６に示す直線運動案内装置の形態は、軌道レール１上面に設けた複列のボール転走溝61,62を、軌道レール１上面の内のボール転走溝63,64が形成された側面側にまとめて遍在させ、軌道レール１上面の他側面側の領域に取付ボルト挿通用のボルト穴８を設けたものである。
このように軌道レール１上面のボール転走溝63,64位置を片側に配置し、他の部分に軌道レール１締結用のボルト穴８を設ければ、ボール転走溝63,64への異物の侵入を防止できる。
図７は、この形態の直線運動案内装置が適用されたテーブル案内装置で、左右の移動ブロック4,4の垂下部3,3を内側に配置した構成例である。もちろん、移動ブロック4,4の垂下部3,3を外側に配置してもよい。
図８に示す直線運動案内装置の形態は、移動ブロック４の水平部２の垂下部３側とは反対側の側部に垂下部３よりも短い袖部13が設けられ、この袖部13と軌道レール１の側面との対向面に形成される一対のボール転走溝55,65間に１列のボール列B5が転動自在に装着されている。
このようにすれば、軌道レール１から移動ブロック４を浮き上がらせる方向の荷重が作用した場合に、移動ブロック４が軌道レール１の片側面だけでなく両側面で支持されるので浮き上がり荷重に対する負荷能力が高くなる。
図９は、この形態の直線運動案内装置が適用されたテーブル案内装置で、左右の移動ブロック4,4の垂下部3,3を内側に配置した構成例である。もちろん、移動ブロック4,4の垂下部3,3を外側に配置してもよい。
図10に示す形態は、図２の一対の直線運動案内装置の軌道レールを幅広の軌道レール100によって置き換えた形態である。なお、移動ブロック４の構成については図１の構成と全く同一であるので、詳細は図１を参照するものとし、その場合に軌道レール１を軌道レール100として読み換えるものとする。
すなわち、上面の左右半部と左右側面にそれぞれ少なくとも１条、図示例では２条づつのボール転走溝が設けられた断面四角形状の幅広の軌道レール100と、この軌道レールの上面左右角部に組み付けられる一対の移動ブロック4,4とから構成されている。
すなわち、上面の左右半部と左右側面にそれぞれ少なくとも１条、この例では２条づつボール転走溝51,52,53,54が設けられた一つの幅広の軌道レール100と、この軌道レールの上面と左右側面との左右角部それぞれに、軌道レール100上面の左右半部のボール転走溝51,52に対応するボール転走溝61,62を備えた水平部２と、軌道レール100の左右側面のボール転走溝53,54に対応するボール転走溝63,64を備えた垂下部３とを備えた断面Ｌ字形状の一対の移動ブロック4,4と、軌道レール100上面と一対の移動ブロック4,4の水平部2,2のボール転走溝間51,61；52,62と、軌道レール100左右側面と一対の移動ブロック4,4の垂下部3,3のボール転走溝間53,63；54,64に、それぞれボール列B1,B2,B3,B4を転動自在に介装したものである。
そして、各ボール転走溝51、61；52,62；53,63；54,64を断面円弧形状とすると共にその溝深さをボール径の１／２〜１／３程度の深溝形状としている。
また、前記一対の移動ブロック4,4の水平部2,2と軌道レール100上面の対応するボール転走溝51,61；52,62間のボールの各ボール転走溝との接点間を結ぶ線である接触角線S1,S2をボール中心を通る垂直線Ｖに対して軌道レール100に向かって一対の移動ブロック4,4の各垂下部3,3側へ傾斜させ、一対の移動ブロック4,4の垂下部3,3と軌道レール100側面の対応するボール転走溝53,63；54,64間のボールB3,B4の各ボール転走溝との接点間を結ぶ線である接触角線S3,S4をボール中心を通る水平線Ｈに対して軌道レール100に向かって各移動ブロック4,4の水平部2,2側へ傾斜させている。
さらに、軌道レール100上面の左右半部および左右側面の各２列のボール列B1,B2,B3,B4は同一の方向に傾斜する接触角構造となっている。
一対の移動ブロック4,4の各水平部2,22条のボール転走溝61,62の中央位置に取付用のボルト穴８が、垂下部3,3の付け根位置にも取付用のボルト穴８がそれぞれ設けられている。
このように移動ブロック4,4の構成は図１の構成と全く同一であり、大型砥石により深溝タイプのボール転走溝61〜64を高能率で研削することができる。
そして、軌道レール100が固定ベッド20に固定され、一対の移動ブロック4,4にテーブル30が固定されている。軌道レール100を幅広レールとすることにより安定性が向上する。
また、軌道レール100が幅広のため、軌道レール100の中心軸周りの回転モーメントに対する負荷能力が大きくなる。
また、テーブル案内装置を組み立てる場合でも、一対の軌道レールを用いることなく、一本の軌道レール100だけでよく、使用範囲が増大する。特に、一対の軌道レールを用いる場合には一対の軌道レールの取付け精度が要求されるが、このような取付け精度要求が無くなる。
なお、このような一対の移動ブロック４を一本の軌道レール100に組み付ける場合に、移動ブロック４の構成として、図４,図６の移動ブロックを使用することができることは当然である。
以上説明したように、本発明によれば、移動ブロックを断面Ｌ字形状として、水平部と垂下部によって軌道レールの上面と片側面を直角に支持しているだけなので、水平部と垂下部の角部を支点として水平部および垂下部を傾動する方向の自由度が高く、軌道レールと移動ブロックの加工誤差、軌道レールが取り付けられる相手面と移動ブロックが固定取り付けられる相手面間の平行度の誤差があっても、移動ブロックがボール転走溝内でのボールの接点の変位によって自動調整される。
しかも、ボール転走溝を深溝形状としたので、自動調整によってボールの接点が変位しても、ボールはボール転走溝の側縁角部よりも深い位置でボール転走溝内周面中途部にて接触し、ボールにかかる荷重をボール転走溝内周面で分散して支持することができ、ボール転走溝の側縁角部に集中荷重が作用するおそれがなく、自動調整能力が高い。
また、移動ブロックは片側が開放されているので、大型砥石によってボール転走溝を研削することができ、深溝タイプであっても高能率で研削することができ、生産性向上を図ることができる。
また、移動ブロックはＬ字形状でアンダーカット部が無く、軌道レールについても単純な四角形状なので、引き抜き加工が容易で生産性が向上する。
一方、軌道レール上面側のボール列のボール転走溝に対する接触方向をボール中心を通る垂直線に対して軌道レールに向かって移動ブロックの垂下部側へ傾斜させ、軌道レール側面側のボール列のボール転走溝に対する接触方向をボール中心を通る水平線に対して軌道レールに向かって移動ブロックの水平部側へ傾斜させることにより、１つの移動ブロックで４方向の荷重を支持できる。
また、軌道レール上面と側面のボール列を２列以上づつ設け、軌道レール上面および側面の各２列以上のボール列を同一方向に傾斜するようにすれば、軌道レールと移動ブロック間の自動調整能力を損なうことなく荷重負荷能力が高くできる。
また、ボール戻し通路を構成する戻し通路構成部材と、方向転換路の内周案内部を構成する内周案内部構成部材との少なくとも一方を、前記移動ブロック本体を成形型内に挿入して型成形を行うインサート成形によって移動ブロック本体と一体成形される型成形部によって構成すれば、移動ブロックの成形が簡単にできる。
また、水平部と垂下部をテーブルに締結すれば、テーブルによって移動ブロックが補強され、剛性が増大する。
さらに、軌道レール上面のボール転走溝位置を片側に配置し、他の部分にテーブルを移動ブロックに取り付けるためのボルト穴を設ければ、ボール転走溝への異物の侵入を防止できる。
一方、本発明のテーブル案内装置によれば、左右一対の移動ブロックがテーブルに固定されることによって、全体として左右の移動ブロックの垂下部によって左右の軌道レールの側面を挟み込む構成となるので、軌道レールを中心として移動ブロックを回転させる方向の剛性が全体として高くなり、上下左右のあらゆる方向からの荷重に対する負荷能力の高いテーブル案内装置が実現できる。
そして、軌道レールや移動ブロックの取付面の加工誤差等があっても、軌道レールと移動ブロックのミスアライメントは、上記したように直線運動案内装置の自動調整機能が発揮されてボール転走溝内でのボールの接点の変位によって自動調整され、テーブルをスムースに案内することができる。
さらに、２列の軌道レールを平行に固定した状態で、ボール転走溝を同時研削できるので、高精度の平行軌道が得られる。
また、テーブルに左右の移動ブロックの垂下部の背面を支持する支持壁を設ければ、テーブルに作用する水平方向荷重は、取付ボルトを介さずに支持壁を介して移動ブロックに直接伝達され、さらに、移動ブロックから軌道レールを介して定ベッドの基準壁によって直接支持されることになる。したがって、水平方向荷重が移動ブロックの取付ボルトや軌道レールの取付ボルトのせん断方向には作用せず、テーブル案内装置全体として極めて剛性の高い構造となる。
また、少なくも一方の支持壁と移動ブロックの垂下部の間に、支持壁を支えとして移動ブロックを軌道レール側に押圧して移動ブロックと軌道レール間のボールの予圧を増大させ、押圧力の反作用として支持壁に作用する反力をテーブルを介して他方の支持壁に作用させ、該反力によって他方の移動ブロックの垂下部を他方の軌道レールに押圧してボールの予圧を増大させる予圧調整機構を設ければ、テーブル全体の支持剛性を高めることができる。
特に、予圧調整機構として、支持壁と移動ブロックの垂下部間に介装され、垂下部背面に面接触するブロック体であるテーパギブを用いれば、、ボール列に対して均一に予圧を付与することができる。また、垂下部と支持壁間の剛性も高く維持できる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明に係る直線運動案内装置およびこれを利用したテーブル装置は、工作機械,検査装置,ロボット等の各種産業機械の直線案機構として有用である。
【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６】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
0003913783.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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