転がり案内装置
【課題】 転動体が負荷通路に出入りすることに起因して移動ブロックに生じるウェービングを効果的に抑制し、搬送対象物である移動体を高精度に案内することが可能な転がり案内装置を提供する。
【解決手段】 長手方向に沿って転動体の転走面が複数形成された軌道レールと、前記転走面と対向して転動体の負荷通路を構成する複数の負荷転走面を有する移動ブロックとを備えており、また、各負荷転走面はその長手方向の両端に設けられた一対のクラウニング領域及びこれらクラウニング領域の間に位置する実効負荷領域を有している。そして、前記移動ブロックは前記クラウニング領域と実効負荷領域との境界位置が異なる少なくとも２種類の負荷転走面を含んでいる。
【解決手段】 長手方向に沿って転動体の転走面が複数形成された軌道レールと、前記転走面と対向して転動体の負荷通路を構成する複数の負荷転走面を有する移動ブロックとを備えており、また、各負荷転走面はその長手方向の両端に設けられた一対のクラウニング領域及びこれらクラウニング領域の間に位置する実効負荷領域を有している。そして、前記移動ブロックは前記クラウニング領域と実効負荷領域との境界位置が異なる少なくとも２種類の負荷転走面を含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールやローラといった多数の転動体を介して移動部材と案内軸とが移動自在に組付けられた転がり案内装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の転がり案内装置としては、機械装置の固定部に敷設される案内軸としての軌道レールと、転動体としての多数のボールを介して前記軌道レールに組み付けられる移動部材としての移動ブロックと、から構成されたものが知られている。前記軌道レールはその長手方向に沿ってボールの転走面を有する一方、前記移動ブロックは前記軌道レールの転走面と対向して負荷通路を構成する負荷転走面を有しており、前記ボールが転動しながら前記負荷通路に出入りすることにより、前記移動ブロックが軌道レールに沿って移動できるように構成されている。また、前記負荷通路に対してボールを出入りさせる構造としては、前記移動ブロックに対してボールの無限循環路を具備させるものや、前記移動ブロックよりも長尺なボールケージを当該移動ブロックと前記軌道レールとの間に介在させておくものが知られている。
【０００３】
前記移動ブロックに対してボールの無限循環路を設けた例について説明すると、かかる無限循環路は、前記ボールが軌道レールと移動ブロックとの間で荷重を負荷しながら転走する負荷通路と、この負荷通路と平行に設けられた転動体戻し通路と、前記負荷通路と転動体戻し通路の端部同士を連結する一対の方向転換路とから構成されており、各方向転換路はボールの転走方向を１８０°変更するために略半円状に形成されている。また、前記転動体戻し通路及び方向転換路はボールが荷重から解放された状態で転走する無負荷通路として構成されており、これら通路の内径はボール直径よりも大きく形成されている。
【０００４】
軌道レールに沿って移動ブロックが移動すると、一方の方向転換路内に存在するボールは前記負荷通路に進入し、かかる負荷通路内で移動ブロックと軌道レールとの間に作用する荷重を負荷しながら転走する。この後、前記負荷通路を転走し終えたボールは当該負荷通路から他方の方向転換路に対して排出されて無負荷状態となる。
【０００５】
一方、前記移動ブロックと前記軌道レールとの間にボールケージを設けた例では、かかるボールケージが前記移動ブロックの全長よりも長尺に形成され、そこに所定の間隔で多数のボールが転動自在に配列されていることから、前記移動ブロックが軌道レールに沿って移動すると、前記ボールケージの前記移動ブロックの半分の速度で移動することになり、当該ボールケージに配列されたボールが次々に前記負荷通路に進入して荷重を負荷することになる。また、前記負荷通路を転走し終えたボールはボールケージに配列されたままの状態で移動ブロックと軌道レールとの間から排出され、無負荷状態となる。
【０００６】
前記移動ブロックと軌道レールとの間に作用する荷重は前記負荷通路内を転動しているボールによって負荷されており、個々のボールに作用する荷重は前記負荷通路内に同時に存在するボールの個数によって変化することになる。各ボールは作用する荷重に応じて弾性変形を生じることから、前記負荷通路をボールが出入りすると、これに合わせてボールの弾性変形量が変化し、軌道レール上を移動する前記移動ブロックに微小振動（以下、「ウェービング」という）が発生することになる。この移動ブロックに生じるウェービングは振幅０．１〜０．３μｍ程度の極めて微小なものであるが、超微細な加工精度が要求される工作機械等に採用される転がり案内装置においては、かかるウェービングの低減が重要な課題である。
【０００７】
従来、ウェービング低減対策としては、前記移動ブロックの負荷転走面に対する所謂クラウニング処理が知られている。このクラウニング処理では、負荷転走面の長手方向の両端を中央に比較して余分に研削し、余分に研削がなされたクラウニング領域においてボールが無負荷状態から負荷状態へ、あるいは負荷状態から無負荷状態へ移行するようになっている。すなわち、負荷転走面に対してクラウニング処理が施されている場合、前記負荷通路に進入したボールに対して唐突に大きな荷重が作用することはなく、ボールは無負荷状態から徐々に負荷状態へと移行するので、前記ウェービングを抑制することが可能である。
【０００８】
また、特開２００４−５８２６９に開示される移動体の案内装置では、個々の移動ブロックのウェービングは是認しつつも、複数の移動ブロックで移動体の運動を支承することにより、平均化効果で移動体に伝播するウェービングの低減化を図っている。具体的には、２本の平行な軌道レールに対して３基又は５基の移動ブロックを配置して移動体の直線運動を支承し、これら移動ブロックが移動体の底面で一乃至複数の三角形を構成するように当該移動ブロックを配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−５８２６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、前述した移動ブロックの負荷転走面に対するクラウニング処理では、負荷転走面の両端に設けるクラウニング領域の長さ及び深さの最適値が転がり案内装置の使用条件において異なったものとなってしまうので、生産する総ての移動ブロックに対して同じクラウニング処理を施すのであれば、ウェービングの抑制効果は限定的であった。
【００１１】
また、特許文献１に示されるような複数の移動ブロックの使用によるウェービングの抑制は、個々の移動ブロックにおけるウェービングの発生を根本的に解決するものではなく、また、軌道レールを１本のみ使用すれば済むような直線案内部には適用できないといった課題があった。
【００１２】
このようなウェービングに関する課題は、移動ブロックの負荷通路内を転走する転動体としてボールを使用した場合に限られず、ローラを使用した場合にも同様に発生する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、転動体が負荷通路に出入りすることに起因して移動ブロックに生じるウェービングを効果的に抑制し、搬送対象物である移動体を高精度に案内することが可能な転がり案内装置を提供することにある。
【００１４】
すなわち、本発明の転がり案内装置は、長手方向に沿って転動体の転走面が複数形成された軌道レールと、前記転走面と対向して転動体の負荷通路を構成する複数の負荷転走面を有する移動ブロックとを備えており、また、各負荷転走面はその長手方向の両端に設けられた一対のクラウニング領域及びこれらクラウニング領域の間に位置する実効負荷領域を有している。そして、前記移動ブロックは前記クラウニング領域と実効負荷領域との境界位置が異なる少なくとも２種類の負荷転走面を含んでいる。
【発明の効果】
【００１５】
前記移動ブロックはクラウニング領域と実効負荷領域との境界位置が異なる少なくとも２種類の負荷転走面を含んでいるので、これら２種類の負荷転走面を比較した場合、転動体がクラウニング領域から実効負荷領域に進入するタイミングは同一とはならず、前記境界位置の変位量に対応した分だけ異なったものとなる。従って、これら２種類の負荷転走面においては、転動体が異なったタイミングで実効負荷領域からの離脱を行うので、移動ブロックに設けられた総ての負荷転走面を考慮した場合、負荷通路内の実効負荷領域に存在するボールの個数の変動を小さく抑えることができ、その分だけ移動ブロックに生じるウェービングを抑制することができ、搬送対象物である移動体を高精度に案内することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用可能な転がり案内装置の第一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した転がり案内装置のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１に示した転がり案内装置のエンドプレート及びリターンピースを示す斜視図である。
【図４】図１に示した転がり案内装置におけるボールの負荷通路の構成を説明する模式図である。
【図５】ラジアル荷重Ｆ１に対して機能する２条の負荷転走面を紙面に投影した模式図である。
【図６】横荷重Ｆ２に対して機能する２条の負荷転走面を紙面に投影した模式図である。
【図７】ラジアル荷重Ｆ１に対して機能する２条の負荷転走面におけるボールの荷重負荷状態を示す模式図である。
【図８】本発明を適用可能な転がり案内装置の第二実施形態を示す斜視図である。
【図９】第二実施形態に係る転がり案内装置の軌道レールを示す正面図である。
【図１０】第二実施形態に係る転がり案内装置の正面断面図である。
【図１１】第二実施形態に係る転がり案内装置に使用される複列ボール連結体を示す平面図である。
【図１２】第二実施形態に係る移動ブロックに形成された負荷転走面を展開した模式図である。
【図１３】第二実施形態に係る移動ブロックに形成された負荷転走面ペアの他の構成例を示す模式図である。
【図１４】移動ブロックに組み込む４本の複列ボール連結体の相互間に位相差を設けた例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の転がり案内装置を詳細に説明する。
【００１８】
図１及び図２は本発明を適用可能な転がり案内装置の第一実施形態を示すものである。この転がり案内装置は、直線状に形成された長尺な軌道レール１と、転動体としての多数のボール３を介して前記軌道レール１に組み付けられると共にこれらボール３の無限循環路を有する移動ブロック２とから構成されており、ボール３が前記無限循環路内を循環することにより、前記移動ブロック２が軌道レール１に跨るようにして該軌道レール１上を自在に往復運動するように構成されている。
【００１９】
前記軌道レール１は長手方向と直交する断面が略矩形状に形成されると共に、長手方向に沿った両側面には凹部１０が形成されており、結果として各側面の肩部に突堤１１が形成されている。各突堤１１の上下にはボールの転走面１２が形成されており、軌道レール全体では４条の転走面１２が形成されている。各転走面１２は軌道レール１の底面に対して４５°の角度で傾斜しており、前記突堤１１の上側に位置する転走面１２は斜め上方へ４５°の角度で面する一方、下側に位置する転走面１２は斜め下方へ４５°の角度で面している。また、かかる軌道レール１には長手方向に沿って所定の間隔で固定ボルトの取付け孔１３が形成されており、当該軌道レール１を機械装置などに敷設する際に利用される。尚、前記軌道レール１に対する転走面１２の配置、傾斜角度及びその条数は、前記移動ブロック２に必要される負荷能力に応じて適宜変更して差し支えない。また、この例では転動体としてボールを使用する例を説明するが、ローラを転動体とするものであっても差し支えない。更に、本発明が適用可能な転がり案内装置の軌道レールは直線状のものに限られず、一定の曲率で円弧状に形成されたものであっても良い。
【００２０】
一方、前記移動ブロック２は前記軌道レール１の一部を収容する案内溝を有して略溝型に形成されており、軌道レール１に対してこれに跨がるようにして配置されている。この移動ブロック２は、金属製のブロック本体４と、このブロック本体４を挟むようにして当該ブロック本体４の両端面に固定された一対の合成樹脂製エンドプレート５とから構成されている。前記エンドプレート５は取付けボルト５０によってブロック本体４の端面に対して固定される。
【００２１】
図２に示されるように、前記ブロック本体４は機械装置などの取付け面４１が形成された基部４ａ、及びこの基部４ａと直交する一対の脚部４ｂを備えて断面略溝型に形成されている。前記基部４ａには前記取付け面４１及び固定ボルトが螺合するタップ孔４２が形成される一方、各脚部４ｂの内側にはボール３が転走する負荷転走面４３がそれぞれ形成されている。前記軌道レール１の転走面１２と前記ブロック本体４の負荷転走面４３は互いに対向し、ボール３が移動ブロック２と軌道レール１との間で荷重を負荷しながら転走する負荷通路を構成する。すなわち、ブロック本体４には４条の負荷転走面４３が形成されている。この実施形態において、各負荷転走面４３の長手方向に直交する断面は、ボール３の球面よりも僅かに大きな曲率半径のサーキュラーアーク状をなしているが、その形状は適宜設計変更することができる。前記軌道レール１に形成された転走面１２も同様なサーキュラーアーク状に形成されている。また、各脚部４ｂには各負荷通路に対応した４条の転動体戻し通路４４が形成されている。これら転動体戻し通路４４の断面形状は転動体としてのボールの断面形状よりも大きく形成されており、ボール３が荷重から開放された状態で負荷通路内とは逆方向へ転走するようになっている。
【００２２】
尚、図２中において、符号４５はブロック本体４の脚部４ｂと軌道レール１の側面との間を密封するシール部材である。また、符号４６は前記ブロック本体４にねじ止めされた保持器プレートであり、前記移動ブロック２を軌道レール１から抜き取った際に、ボール３が負荷通路から転がり落ちるのを防止している。
【００２３】
図３は前記エンドプレート５を示す斜視図であり、かかるエンドプレート５を前記ブロック本体４との当接面側から観察したものである。このエンドプレート５にはボール３の方向転換路を構成する複数のボール誘導溝５１が形成されている。これらボール誘導溝５１はブロック本体４の各負荷転走面４３に対応して設けられており、軌道レール１を取り囲むようにしてエンドプレート５の４ヶ所に形成されている。各ボール誘導溝５１は前記ブロック本体４の負荷通路及びボール戻し通路４４と対向すべく長孔状の開口を有しており、内部には略Ｕ字状に湾曲した外周側案内面５２を有している。この外周側案内面５２は前記負荷通路とボール戻し通路４４との間でボール３を案内し、ボール３の進行方向を１８０°転換する。この外周側案内面５２の前記軌道レール１に面した端部は僅かに切り欠かれて掬い上げ部５３が形成されており、軌道レール１の転走面１２に接しながら負荷通路を転走してきたボール３はこの掬い上げ部５３に乗り上げるようにして前記ボール誘導溝５１内に収容される。
【００２４】
一方、前記エンドプレート５の各ボール誘導溝５１にはリターンピース６が嵌合している。このリターンピース６は半円柱状に形成されており、その外周面には前記ボール誘導溝５１内の外周側案内面５２と対向する内周側案内面６１が凹曲面として設けられている。また、前記内周側案内面６１の両側にはエンドプレートと嵌合する半円状の位置決め部６２が形成されており、これら位置決め部６２は、前記エンドプレート４の各ボール誘導溝５１の中央に形成された一対の係止溝５４に嵌合する。従って、リターンピース６の位置決め部６２をボール誘導溝５１の係止溝５４に嵌合させると、かかるリターンピース６がボール誘導溝５１の中央に位置決めされ、エンドプレート５に設けられた外周側案内面５２とリターンピース６に設けられた内周側案内面６１とが互いに対向して、ボール５の直径よりも大きな内径の前記方向転換路が完成する。
【００２５】
そして、このようにリターンピース６を装着したエンドプレート５をブロック本体４に固定することにより、ブロック本体４の負荷通路と転動体戻し通路４４とが略半円状に形成された方向転換路によって連結され、前記移動ブロック２にボール３の無限循環路が完成することになる。
【００２６】
図４は前記軌道レールの転走面１２とブロック本体の負荷転走面４３とが対向して形成される負荷通路４７の様子を示す模式図である。前述のように、軌道レール１の転走面１２とブロック本体４の負荷転走面４３とが対向して負荷通路４７が形成され、ボール３はこの負荷通路４７においてブロック本体４と軌道レール１との間に作用する荷重を負荷しながら転走する。前記負荷通路４７に対するボール３の出入りに起因して前記移動ブロック２にウェービングが発生するのを低減するため、前記ブロック本体４の負荷転走面４３の長手方向の両端にはクラウニング領域Ａ及びＢがそれぞれ設けられている。これらのクラウニング領域では、前記ブロック本体４の長手方向の端部に近づくにつれて、かかるブロック本体４の負荷転走面４３と軌道レール１の転走面１２との距離が徐々に拡大している。また、これらクラウニング領域Ａ及びＢに挟まれた負荷転走面４３の領域は実効負荷領域Ｃであり、軌道レール１の転走面１２と平行な直線状に形成されている。従って、ボール３が図４を紙面左から右方向へ転走する場合、前記エンドプレート５の方向転換路を無負荷状態で転走してきたボール３は、前記ブロック本体４の負荷転走面４３に進入すると、クラウニング領域Ａにおいて徐々に負荷転走面４３と転走面１２との間で押しつぶされて、無負荷状態から徐々に負荷状態へと移行し、実効負荷領域Ｃにおいては荷重を負荷しながら転走する。そして、クラウニング領域Ｂにおいて徐々に荷重から開放され、最終的には無負荷状態となってエンドプレート５の方向転換路に進入する。尚、図４はエンドプレート５を省略して描いてある。また、図４では前記クラウニング領域Ａ及びＢを軌道レール１の転走面１２に対して所定角度で傾斜した直線状に描いているが、実効負荷領域Ｃとの連続性を高めるために曲線状に形成しても差し支えない。
【００２７】
図５は、前記ブロック本体４に形成された４条の負荷転走面のうち、前記軌道レール１に対するラジアル荷重Ｆ１を負荷する２条の負荷転走面４３−１及び４３−２に関して、これら負荷転走面４３−１，４３−２をラジアル荷重Ｆ１の作用方向から観察して紙面に投影したものである。負荷転走面４３−１の長手方向の両端には前述のクラウニング領域Ａ１及びＢ１が設けられる一方、これらクラウニング領域Ａ１及びＢ１に挟まれて実効負荷領域Ｃ１が設けられている。また、負荷転走面４３−２の長手方向の両端にはクラウニング領域Ａ２及びＢ２が設けられる一方、これらクラウニング領域Ａ２及びＢ２に挟まれて実効負荷領域Ｃ２が設けられている。これら負荷転走面４３−１と負荷転走面４３−２を比較した場合、実効負荷領域Ｃ１及びＣ２の長さは同一であるが、クラウニング領域Ａ１とＡ２の長さは距離ｍだけ異なっており、また、クラウニング領域Ｂ１とＢ２の長さも距離ｍだけ異なっている。
【００２８】
すなわち、クラウニング領域Ａ１と実効負荷領域Ｃ１との境界は、クラウニング領域Ａ２と実効負荷領域Ｃ２との境界に対して距離ｍだけ変位して設けられている。また、同様にして、クラウニング領域Ｂ１と実効負荷領域Ｃ１との境界は、クラウニング領域Ｂ２と実効負荷領域Ｃ２との境界に対して距離ｍだけ変位して設けられている。この第一実施形態では前記クラウニング領域Ａ１及びＢ２は同じ長さに形成され、前記クラウニング領域Ａ２及びＢ１は同じ長さに形成されている。従って、負荷転走面４３−１と負荷転走面４３−２は長手方向の向きを１８０°反転させた関係となっている。
【００２９】
図６は、前記ブロック本体４に形成された４条の負荷転走面のうち、前記軌道レール１に対する横荷重Ｆ２を負荷する２条の負荷転走面４３−２及び４３−３に関して、これら負荷転走面４３−２，４３−３を横荷重Ｆ２の作用方向から観察して紙面に投影したものである。負荷転走面４３−３の構成は前述の負荷転走面４３−１と同じであり、当該負荷転走面４３−３の長手方向の両端にはクラウニング領域Ａ１及びＢ１が設けられる一方、これらクラウニング領域Ａ１及びＢ１に挟まれて実効負荷領域Ｃ１が設けられている。従って、負荷転走面４３−２と負荷転走面４３−３の関係は、前述した負荷転走面４３−１と負荷転走面４３−２の関係と同じであり、負荷転走面４３−２と負荷転走面４３−３は長手方向の向きを１８０°反転させた関係となっている。
【００３０】
また、具体的に図示はしないが、負荷転走面４３−３と軌道レール１を挟んで反対側に位置する負荷転走面４３−４の構成は前述の負荷転走面４３−２と同じである。すなちわ、負荷転走面４３−４は負荷転走面４３−１又は負荷転走面４３−３の長手方向の向きを１８０°反転させたものである。
【００３１】
従って、前記移動ブロック２に備えられた４条の負荷転走面は、長手方向の向きを１８０°反転させた２種類の負荷転走面から構成されており、これら２種類の負荷転走面を並べて比較した場合、クラウニング領域と実効負荷領域Ｃ１との境界位置が距離ｍだけ変位したものとなっている。
【００３２】
前記変位量ｍは無限循環路内におけるボール３の配列ピッチの半分に設定されるが、これは理想的な設定量であり、ボールの配列ピッチよりも小さい値であれば本発明の意図している効果を得ることが可能である。ここで、ボール３の配列ピッチとは、前後して無限循環路を転走するボール３の中心間距離であり、例えば、互いに隣接するボール３の間にスペーサが介装されている場合はスペーサの厚さにボール３の直径を加えたものであり、また、ボール同士が無限循環路内で直接接触している場合はボール３の直径である。
【００３３】
図７は、ラジアル荷重Ｆ１がブロック本体４に対して作用している際に、負荷転走面４３−１及び４３−２を転走するボール３の荷重負荷状態を示す模式図である。図中において斜線が付されているボール３は前記実効負荷領域Ｃに存在して軌道レール１と移動ブロック２との間で荷重を負荷しているボール３であり、また、それら以外のボール３は前記クラウニング領域Ａ又はＢに存在して完全には荷重を負荷していないボール３である。無限循環路内において前後するボールの間には若干の隙間があり、しかもボール３は前記転動体戻し通路や方向転換路においては後続のボール３から押されるようにして循環しているので、実際にボール３が負荷通路４７に進入するタイミングは各無限循環路で同一となる傾向にある。このため、図７では各負荷転走面４３−１，４３−２を転走するボール３は方向転換路から当該負荷転走面に対して同時に進入すると仮定している。
【００３４】
負荷転走面４３−１及び４３−２の端部に設けられたクラウンニング領域Ａ１及びＡ２の長さはボール３の配列ピッチの半分だけ異なるので、図７（ａ）に示すように、負荷転走面４３−２においてボール３ａがクラウニング領域Ａ２と実効負荷領域Ｃ２の境界位置に達し、荷重の負荷状態に移行した際、ボール３ａと同時に負荷転走面４３−１に進入したボール３ｂは未だクラウニング領域Ａ１に存在し、完全には荷重の負荷状態に移行していない。一方、負荷転走面４３−１においてボール３ｃが実効負荷領域Ｃ１とクラウニング領域Ｂ１の境界に達し、負荷状態から無負荷状態へと移行する直前の時、このボール３ｃと同時に負荷転走面４３−２に進入したボール３ｄは既にクラウニング領域Ｂ２を転走しており、徐々に無負荷状態へと移行している最中である。この図７（ａ）では２条の負荷転走面４３−１及び４３−２を併せて１６個のボール３が前記ラジアル荷重Ｆ１を負荷していることになる。
【００３５】
次に、図７（ｂ）は図７（ａ）に比較して各ボール３がボール直径の１／４だけ負荷転走面４３−１及び４３−２を進行した状態を示している。ボール３ａは更に実効負荷領域Ｃ２に入り込むので荷重の負荷状態に変わりなく、また、ボール３ｂは未だその中心がクラウニング領域Ａ１と実効負荷領域Ｃ１の中心に到達してないので無負荷状態のままである。これに対し、図７（ａ）で実効負荷領域Ｃ１とクラウニング領域Ｂ１との境界に位置していたボール３ｃは、その中心がクラウニング領域Ｂ１に進入したので、荷重の負荷状態から開放されて無負荷状態へと移行している。また、負荷転走面４３−２においてボール３ｄの直後のボール３ｅはその中心が未だ実効負荷領域に存在しているので、荷重の負荷状態にある。つまり、この図７（ｂ）の状態では、ボール３ｃのみが荷重の負荷状態から無負荷状態へと移行し、その結果として、ラジアル荷重Ｆ１を負荷しているボールの総数は１個減少し、１５個のボールがラジアル荷重Ｆ１を負荷していることになる。
【００３６】
更に、図７（ｃ）は図７（ｂ）に比較して各ボール３がボール直径の１／４だけ負荷転走面４３−１及び４３−２を進行した状態、すなわち図７（ａ）に比較して各ボール３がボール直径の１／２だけ負荷転走面４３−１及び４３−２を進行した状態を示している。負荷転走面４３−２におけるボールが荷重を負荷する状態に変化はないが、負荷転走面４３−１においては新たにボール３ｂがクラウニング領域Ａ１と実効負荷領域Ｃ１との境界に達するので、かかるボール３ｂは荷重の負荷状態へと移行する。つまり、この図７（ｃ）の状態では、ボール３ｂのみが荷重の無負荷状態から負荷状態へと移行し、その結果として、ラジアル荷重Ｆ１を負荷しているボールの総数は１個増加し、図７（ａ）と同じ１６個のボール３がラジアル荷重Ｆ１を負荷していることになる。
【００３７】
仮に、負荷転走面４３−１のクラウニング領域Ａ１と負荷転走面４３−２のクラウニング領域Ａ２との長さが同一の場合、これら負荷転走面を並んで転走するボールは同時に無負荷状態から負荷状態へ移行する。また、同様にしてクラウニング領域Ｂ１とクラウニング領域Ｂ２の長さが同一の場合、これら負荷転走面４３−１及び４３−２を並んで転走するボールは同時に負荷状態から無負荷状態へと移行する。このため、ボール３が無限循環路内を循環することに伴い、ラジアル荷重Ｆ１を負荷するボールの総数は２個ずつ増減を繰り返すことになる。
【００３８】
しかし、図５に示したように、ラジアル荷重Ｆ１に関して機能する２条の負荷転走面４３−１及び４３−２に関して、クラウニング領域と実効負荷領域との境界位置をボールの配列ピッチよりも小さい距離ｍだけ変位させておけば、ラジアル荷重Ｆ１を負荷するボールの総数は当該ボールの循環に伴って１個ずつ増減を繰り返すことになる。すなわち、ボール３の循環に伴う負荷ボール数の変動を小さく抑えることができるので、その分だけ個々のボール３に作用するラジアル荷重の増減幅を抑えることができ、軌道レール１に対する移動ブロック２のウェービングを抑制することが可能となる。
【００３９】
このことは、横荷重Ｆ２を負荷する負荷転走面４３−２及び４３−３についても同じであり、負荷転走面４３−２及び４３−３の実効負荷領域Ｃ２及びＣ３を転走するボールの総数は、ボールが無限循環に伴って負荷転走面に出入りしても、１個ずつの増減を繰り返すのみである。従って、ボール３の循環に伴う負荷ボール数の変動を小さく抑えることができるので、その分だけ個々のボール３に作用する横荷重Ｆ２の増減幅を抑えることができ、軌道レール１に対する移動ブロック２のウェービングを抑制することが可能となる。
【００４０】
この第一実施形態の移動ブロック２を観察した場合、かかる移動ブロック２は前記境界位置が互いに異なる２条の負荷転走面を一組として、二組４条の負荷転走面を有していることになる。組となる２条の負荷転走面とは、例えばラジアル荷重Ｆ１に対して機能する負荷転走面を考慮した場合、負荷転走面４３−１と負荷転走面４３−２、負荷転走面４３−３と負荷転走面４３−４の二組となる。一方、横荷重Ｆ２に対して機能する負荷転走面を考慮した場合、負荷転走面４３−２と負荷転走面４３−３、負荷転走面４３−１と負荷転走面４３−４の二組となる。
【００４１】
このように所定方向の荷重に対して機能する２条の負荷転走面を一組とし、これら２条の負荷転走面におけるクラウニング領域と実効負荷領域の境界位置が互いに異なっていれば、当該方向の荷重に対する移動ブロック２のウェービングの発生を効果的に抑制することが可能となる。これにより、第一実施形態の転がり案内装置では、軌道レール１と垂直な面内で作用するあらゆる方向の荷重に関して、軌道レール１に対する移動ブロック２のウェービングを低減することが可能となっている。
【００４２】
また、総ての負荷転走面において実効負荷領域Ｃの長さは同一であり、実効負荷領域の一端に位置するクラウニング領域と他端に位置するクラウニング領域の長さが距離ｍだけ異なっている。換言すれば、この第一実施形態の移動ブロック２では、各負荷転走面４３−１，４３−２，４３−３及び４３−４における実効負荷領域Ｃの形成位置が隣接する負荷転走面のそれに対してボール３の配列ピッチの半分の距離ｍだけ変位している。このため、境界位置の異なる２種類の負荷転走面を設けることで移動ブロック２に生じるウェービングを低減しつつ、当該移動ブロック２の荷重負荷能力は従来と変わることなく維持することが可能である。
【００４３】
この第一実施形態の転がり案内装置において、移動ブロック２に生じるウェービングを一層効果的に抑制するためには、互いに隣接する２条一組の負荷転走面を転走するボールが当該負荷転走面に進入するタイミングを同期させることが望ましい。例えば、負荷転走面４３−１及び４３−４を転走する２列のボール３を特開平１０−２３３２号公報に示されるような帯状の複列ボール連結体に配列すると共に、負荷転走面４３−２及び４３−３を転走する２列のボール３も同様な複列ボール連結体に配列し、これら複列ボール連結体を移動ブロック２の各袖部４ｂの無限循環路に組み込むことが考えられる。各複列ボール連結体に対して２列のボール３を並列に配置することにより、例えば負荷転走面４３−１及び４３−４の夫々に対してボール３が進入するタイミングは同期するので、負荷転走面４３−１と負荷転走面４３−４とを比較した場合、ボール３が実効負荷領域Ｃ１又はＣ２に出入りするタイミングは必ず異なったものとなり、既に説明したように移動ブロック２に生じるウェービングを効果的に低減することが可能となる。
【００４４】
図８は本発明を適用可能な転がり案内装置の第二実施形態を示すものである。
【００４５】
この第二実施形態の転がり案内装置も、第一実施形態として説明した転がり案内装置と同様に、直線状に形成された長尺な軌道レール１００と、転動体としての多数のボールを介して前記軌道レール１００に組み付けられると共にこれらボールの無限循環路を有する移動ブロック２００とから構成されている。そして、ボールが前記無限循環路内を循環することにより、前記移動ブロック２００が軌道レール１００に跨るようにして該軌道レール１００上を自在に往復運動するように構成されている。
【００４６】
前記移動ブロック２００は前記軌道レール１００の一部を収容する案内溝を有して略溝型に形成されており、軌道レール１００に対してこれに跨がるようにして配置されている。この移動ブロック２００は、金属製のブロック本体４００と、このブロック本体４００を挟むようにして当該ブロック本体４００の両端面に固定された一対の合成樹脂製エンドプレート５００とから構成されている。前記軌道レール１００は長手方向と直交する断面が矩形状に形成されており、長手方向に沿って一定の間隔で複数のボルト取付け孔１３０が設けられている。
【００４７】
図９に示すように、この軌道レール１００には当該軌道レールの長手方向に沿ってボールの転走面１０１ａ，１０１ｂが複数形成されているが、これら転走面１０１ａ，１０１ｂは２条１組となって転走面ペアを構成しており、かかる軌道レールには４組の転走面ペア１０２Ａ〜１０２Ｄが設けられている。前記軌道レール１００の上面には前記ボルト取付け孔１３０を挟んで２組の転走面ペア１０２Ａ，１０２Ｂが形成される一方、当該軌道レール１００の長手方向に沿った各側面にも転走面ペア１０２Ｃ，１０２Ｄが形成されている。各転走面ペア１０２Ａ〜１０２Ｄを構成する２条の転走面１０１ａ，１０１ｂは軌道レール１００の底面１０３に対して同じ角度で傾斜しており、換言すればボール３との接触角方向が合致しており、これら２条の転走面１０１ａ，１０１ｂは特定方向の荷重に対して同じように機能してお互いを補完し合う関係にある。例えば、軌道レール１００の上面に位置する転走面はボールとの接触角が斜め上方へ４５°に設定される一方、軌道レールの側面に位置する転走面はボールとの接触角が斜め下方へ４５°に設定されている。尚、前記軌道レール１００に対する転走面１０１ａ，１０１ｂの配置、傾斜角度は、前記移動ブロック２００に必要される負荷能力に応じて適宜変更して差し支えない。また、この例では転動体としてボールを使用する例を説明するが、ローラを転動体とするものであっても差し支えない。
【００４８】
図１０に示すように、前記ブロック本体４００は機械装置などの取付け面４１０が形成された基部４００ａ、及びこの基部４００ａと直交する一対の脚部４００ｂを備えて断面略溝型に形成されている。前記基部４００ａには前記取付け面４１０及び固定ボルトが螺合するタップ孔４２０が形成されている（図８参照）。前記基部４００ａ及び一対の脚部４００ｂの前記軌道レール１００に面した位置には、前記軌道レール１００の転走面１０１ａ，１０１ｂに対向する複数の負荷転走面４０１ａ，４０１ｂが形成されている。これら負荷転走面４０１ａ，４０１ｂも軌道レール１００の転走面ペア１０２Ａ〜１０２Ｄに対応して２条１組の負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄを構成している。すなわち、前記基部４００ａには軌道レール１００の転走面ペア１０２Ａ，１０２Ｂに対応した負荷転走面ペア４０２Ａ，４０２Ｂが配置され、各脚部には軌道レール１００の転走面ペア１０２Ｃ，１０２Ｄに対応した負荷転走面ペア４０２Ｃ，４０２Ｄが配置されている。
【００４９】
各負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄに含まれる２条の負荷転走面４０１ａ，４０１ｂを転走する２列のボールは帯状の複列ボール連結体３００に配列されている。図１１はこの複列ボール連結体３００の一部を示す平面図である。この複列ボール連結体３００は合成樹脂の射出成形によって製作されて、ボール３を２列で並列に配置したものであり、各ボール列は負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄに含まれる負荷転走面４０１ａ，４０１ｂに対応している。前記複列ボール連結体３００は複数のスペーサ３０２とこれらスペーサ３０２を相互に結合する可撓性を備えたベルト部３０３から構成されており、前記スペーサ３０２は各ボール列を構成するボール３の間に設けられている。これにより、各ボール３は一対のスペーサ３０２によって回転自在に保持されている。この複列ボール連結体３００はボールと一緒に前記移動ブロック２００の無限循環路に組み込まれ、ボール３が負荷転走面４０１ａ，４０１ｂを転走するのに伴って、長手方向へ移動しながら当該無限循環路内を循環する。前記複列ボール連結体３００は移動ブロック２００の無限循環路内において無端状には連結されておらず、長手方向の一端と他端が間隔を空けて向かい合った状態にある。
【００５０】
前記複列ボール連結体３００が組み込み可能な無限循環路を形成するため、前記ブロック本体４００には各負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄに対応してベルト戻し通路４０３が形成されている。これらベルト戻し通路４０３は前記ボール連結体３００が僅かな隙間を残して通過し得る断面形状を有している。ベルト戻し通路４０３は、前記ブロック本体４００に対して前記複列ボール連結体３００の幅よりも大きな直径の貫通孔を形成した後、かかる貫通孔の内周面に対して合成樹脂を射出成形することにより製作されている。
【００５１】
そして、前記ブロック本体４００の両端面に対して方向転換路を備えたエンドプレート５００を固定すると、かかるブロック本体のベルト戻し通路４０３と前記方向転換路とが連結され、ボール連結体３００の無限循環路を備えた前記移動ブロック２００が完成する。
【００５２】
図１２は、前記移動ブロック２００のブロック本体４００に形成された８条の負荷転走面を展開した示した模式図である。このようにブロック本体４００には互いに隣接する２条の負荷転走面４０１ａ，４０１ｂを一組とする負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄが形成されている。各負荷転走面４０１ａの長手方向の両端には前述の第一実施形態と同様にクラウニング領域Ａ１及びＢ１が設けられる一方、これらクラウニング領域Ａ１及びＢ１に挟まれて実効負荷領域Ｃ１が設けられている。また、各負荷転走面４０１ｂの長手方向の両端にはクラウニング領域Ａ２及びＢ２が設けられる一方、これらクラウニング領域Ａ２及びＢ２に挟まれて実効負荷領域Ｃ２が設けられている。これら負荷転走面４０１ａと負荷転走面４０１ｂを比較した場合、実効負荷領域Ｃ１及びＣ２の長さは同一であるが、クラウニング領域Ａ１とＡ２の長さは距離ｍだけ異なっており、また、クラウニング領域Ｂ１とＢ２の長さも距離ｍだけ異なっている。この変位量ｍは第一実施形態と同様に無限循環路内におけるボール３の配列ピッチの半分に設定されており、ここでは複列ボール連結体３００におけるボールの配列ピッチＰの半分である（図１１参照）。但し、これは最も好ましい設定値であり、変位量ｍはボールの配列ピッチＰよりも小さい値であれば良い。
【００５３】
図１１に示すように、前記複列ボール連結体３００に対して並列の位置関係で配列された２列のボールは転走方向と直交する方向（一点鎖線Ｘ方向）に関して互いに隣接しているので、仮に負荷転走面４０１ａのクラウニング領域Ａ１と負荷転走面４０１ｂのクラウニング領域Ａ２との長さが同一の場合、すなわち前記変位量ｍが設定されていない場合、複列ボール連結体３００に配列された２列のボール３は同時に無負荷状態から負荷状態へ移行する。また、同様にしてクラウニング領域Ｂ１とクラウニング領域Ｂ２の長さが同一の場合、これら負荷転走面４０１ａ，４０１ｂを並んで転走するボール３は同時に負荷状態から無負荷状態へと移行する。このため、ボール連結体３００が無限循環路内を循環することに伴い、各負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄにおいて荷重を負荷するボールの総数は２個ずつ増減を繰り返すことになる。
【００５４】
しかし、図１２に示したように、各負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄを構成する２条の負荷転走面４０１ａ，４０１ｂに関して、クラウニング領域と実効負荷領域との境界位置をボール３の配列ピッチの半分の距離ｍだけ互いに変位させておけば、前述の第一実施形態と同様の理由で、各負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄにおいて荷重を負荷するボール３の総数は当該ボールの循環に伴って１個ずつ増減を繰り返すことになる。
【００５５】
従って、この第二実施形態の転がり案内装置では、複列ボール連結体３００が移動ブロック２００の無限循環路内を循環しても、各負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄにおける負荷ボール数の変動を小さく抑えることができるので、その分だけ個々のボール３に作用する荷重の増減幅を抑えることができ、軌道レール１００に対する移動ブロック２００のウェービングを抑制することが可能となる。
【００５６】
特に、この第二実施形態の転がり案内装置では、負荷転走面ペア４０２Ａを構成する２条の負荷転走面４０１ａ，４０１ｂが特定方向の荷重に対して同じように機能して互いを補完する関係にあるので、このようにクラウニング領域と実効負荷領域との境界位置を変位させたとしても、各負荷転走面ペア毎の荷重負荷能力には変わるところがない。このため、転がり案内装置としての荷重負荷能力を何ら減殺することなく、移動ブロック２００のウェービングを効果的に抑制することが可能である。
【００５７】
また、この第二実施形態の転がり案内装置では、各負荷転走面ペア毎に複列ボール連結体３００が設けられており、２条の負荷転走面４０１ａ，４０１ｂを転走するボール３は前記複列ボール連結体３００に対して２列で並列に配置されているので、これら負荷転走面４０１ａ，４０１ｂを転走するボールは必ず同時に当該負荷転走面に進入する。このため、クラウニング領域と実効負荷領域との境界位置を変位させることで、移動ブロック２００のウェービングを一層効果的に抑制することが可能となる。
【００５８】
尚、図１２に示した例では負荷転走面ペア４０２Ａを構成する２条の負荷転走面４０１ａ，４０１ｂにおける実効負荷領域Ｃ１，Ｃ２の長さは同一とし、各実効負荷領域の両端に位置するクラウニング領域の長さを異ならせることで、実効負荷領域Ｃ１，Ｃ２を長手方向へボール配列ピッチの半分の距離ｍだけ変位させた。しかし、これに限らず、図１３に示すように、実効負荷領域の両端におけるクラウニング領域Ａ１及びＢ１の長さ、Ａ２及びＢ２の長さは同一とし、クラウニング領域Ｃ１とＣ２の長さを異ならせるようにしても良い。この図１３に示す例であっても、負荷転走面４０１ａにおけるクラウニング領域と実効負荷領域との境界位置を、負荷転走面４０１ｂのそれに対してボール配列ピッチの半分の距離ｍだけ変位させることが可能であり、図１２に示した場合と同様にウェービングの低減効果を得ることが可能となる。
【００５９】
次に、図１４は各負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄに対応して移動ブロック２０に組み込まれた４本の複列ボール連結体３００Ａ〜３００Ｄの位置関係を示す図である。これら複列ボール連結体を移動ブロック２００に組み込むにあたっては、複列ボール連結体の相互の位置関係に関係なく、前述した移動ブロック２００のウェービングの低減効果を得ることが可能である。しかし、図１４に示すように、負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄに対応した４本の複列ボール連結体３００Ａ〜３００Ｄを（１／４）ｍずつの位相差を設けて無限循環路に組み込むことにより、移動ブロック２００に生じるウェービングをより一層効果的に抑制することが可能となる。図１４では、負荷転走面ペア４０２Ａに対応した複列ボール連結体３００Ａを基準として、負荷転走面ペア４０２Ｃに対応した複列ボール連結体３００Ｃが（１／４）ｍの位相差を有し、負荷転走面ペア４０２Ｄに対応した複列ボール連結体３００Ｄが（１／２）ｍの位相差を有している。また、負荷転走面ペア４０２Ｂに対応した複列ボール連結体３００Ｂが（３／４）ｍの位相差を有している。ここで、位相差ｍは前述の如く複列ボール連結体に対するボール配列ピッチである。
【００６０】
このように、各負荷転走面ペアにおいては負荷転走面４０１ａと負荷転走面４０１ｂの実効負荷領域Ｃ１及びＣ２をボールの転走方向に沿って相対的に変位させ、且つ、移動ブロック２００に組み込まれた複数の複列ボール連結体３００Ａ〜３００Ｄの相互の位置関係に位相差を設けることで、ボールの無限循環に伴って生じる移動ブロック２００のウェービングを一層効果的に低減することが可能となる。
【００６１】
本願発明者らが検証した結果によれば、この第二実施形態の転がり案内装置における移動ブロック２００のラジアル方向に関するウェービングの振幅量は、４本の複列ボール連結体３００Ａ〜３００Ｄの相互間に位相差を設けない場合、８条の同じ負荷転走面を有する転がり案内装置のそれの１／７以下となった。また、４本の複列ボール連結体３００Ａ〜３００Ｄの相互間に位相差を設けた場合、移動ブロック２００のラジアル方向に関するウェービングの振幅量は位相差を設けない場合の１／２以下となり、本発明の有効性を確認することができた。
【００６２】
尚、前述の第一実施形態及び第二実施形態では、本発明の適用対象として前記移動ブロックが転動体としてのボールの無限循環路を備えた転がり案内装置について説明してきたが、図４に示したように前記移動ブロックは軌道レールとの間に負荷通路を構成し、当該負荷通路に対してボールが出入りする転がり案内装置であれば、本発明の適用対象はボールの無限循環路を具備した転がり案内装置に限定されるものではない。例えば、多数のボールを配列したボールケージを移動ブロックよりも長尺に形成すると共に、当該ボールケージを前記軌道レールと移動ブロックとの間に介在させ、前記軌道レールに対する移動ブロックの移動に伴って前記ボールケージに配列されたボールが負荷通路に進入する転がり案内装置、所謂有限ストロークタイプの転がり案内装置に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１…軌道レール、２…移動ブロック、３…ボール、１２…転走面、４３…負荷転走面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールやローラといった多数の転動体を介して移動部材と案内軸とが移動自在に組付けられた転がり案内装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の転がり案内装置としては、機械装置の固定部に敷設される案内軸としての軌道レールと、転動体としての多数のボールを介して前記軌道レールに組み付けられる移動部材としての移動ブロックと、から構成されたものが知られている。前記軌道レールはその長手方向に沿ってボールの転走面を有する一方、前記移動ブロックは前記軌道レールの転走面と対向して負荷通路を構成する負荷転走面を有しており、前記ボールが転動しながら前記負荷通路に出入りすることにより、前記移動ブロックが軌道レールに沿って移動できるように構成されている。また、前記負荷通路に対してボールを出入りさせる構造としては、前記移動ブロックに対してボールの無限循環路を具備させるものや、前記移動ブロックよりも長尺なボールケージを当該移動ブロックと前記軌道レールとの間に介在させておくものが知られている。
【０００３】
前記移動ブロックに対してボールの無限循環路を設けた例について説明すると、かかる無限循環路は、前記ボールが軌道レールと移動ブロックとの間で荷重を負荷しながら転走する負荷通路と、この負荷通路と平行に設けられた転動体戻し通路と、前記負荷通路と転動体戻し通路の端部同士を連結する一対の方向転換路とから構成されており、各方向転換路はボールの転走方向を１８０°変更するために略半円状に形成されている。また、前記転動体戻し通路及び方向転換路はボールが荷重から解放された状態で転走する無負荷通路として構成されており、これら通路の内径はボール直径よりも大きく形成されている。
【０００４】
軌道レールに沿って移動ブロックが移動すると、一方の方向転換路内に存在するボールは前記負荷通路に進入し、かかる負荷通路内で移動ブロックと軌道レールとの間に作用する荷重を負荷しながら転走する。この後、前記負荷通路を転走し終えたボールは当該負荷通路から他方の方向転換路に対して排出されて無負荷状態となる。
【０００５】
一方、前記移動ブロックと前記軌道レールとの間にボールケージを設けた例では、かかるボールケージが前記移動ブロックの全長よりも長尺に形成され、そこに所定の間隔で多数のボールが転動自在に配列されていることから、前記移動ブロックが軌道レールに沿って移動すると、前記ボールケージの前記移動ブロックの半分の速度で移動することになり、当該ボールケージに配列されたボールが次々に前記負荷通路に進入して荷重を負荷することになる。また、前記負荷通路を転走し終えたボールはボールケージに配列されたままの状態で移動ブロックと軌道レールとの間から排出され、無負荷状態となる。
【０００６】
前記移動ブロックと軌道レールとの間に作用する荷重は前記負荷通路内を転動しているボールによって負荷されており、個々のボールに作用する荷重は前記負荷通路内に同時に存在するボールの個数によって変化することになる。各ボールは作用する荷重に応じて弾性変形を生じることから、前記負荷通路をボールが出入りすると、これに合わせてボールの弾性変形量が変化し、軌道レール上を移動する前記移動ブロックに微小振動（以下、「ウェービング」という）が発生することになる。この移動ブロックに生じるウェービングは振幅０．１〜０．３μｍ程度の極めて微小なものであるが、超微細な加工精度が要求される工作機械等に採用される転がり案内装置においては、かかるウェービングの低減が重要な課題である。
【０００７】
従来、ウェービング低減対策としては、前記移動ブロックの負荷転走面に対する所謂クラウニング処理が知られている。このクラウニング処理では、負荷転走面の長手方向の両端を中央に比較して余分に研削し、余分に研削がなされたクラウニング領域においてボールが無負荷状態から負荷状態へ、あるいは負荷状態から無負荷状態へ移行するようになっている。すなわち、負荷転走面に対してクラウニング処理が施されている場合、前記負荷通路に進入したボールに対して唐突に大きな荷重が作用することはなく、ボールは無負荷状態から徐々に負荷状態へと移行するので、前記ウェービングを抑制することが可能である。
【０００８】
また、特開２００４−５８２６９に開示される移動体の案内装置では、個々の移動ブロックのウェービングは是認しつつも、複数の移動ブロックで移動体の運動を支承することにより、平均化効果で移動体に伝播するウェービングの低減化を図っている。具体的には、２本の平行な軌道レールに対して３基又は５基の移動ブロックを配置して移動体の直線運動を支承し、これら移動ブロックが移動体の底面で一乃至複数の三角形を構成するように当該移動ブロックを配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−５８２６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、前述した移動ブロックの負荷転走面に対するクラウニング処理では、負荷転走面の両端に設けるクラウニング領域の長さ及び深さの最適値が転がり案内装置の使用条件において異なったものとなってしまうので、生産する総ての移動ブロックに対して同じクラウニング処理を施すのであれば、ウェービングの抑制効果は限定的であった。
【００１１】
また、特許文献１に示されるような複数の移動ブロックの使用によるウェービングの抑制は、個々の移動ブロックにおけるウェービングの発生を根本的に解決するものではなく、また、軌道レールを１本のみ使用すれば済むような直線案内部には適用できないといった課題があった。
【００１２】
このようなウェービングに関する課題は、移動ブロックの負荷通路内を転走する転動体としてボールを使用した場合に限られず、ローラを使用した場合にも同様に発生する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、転動体が負荷通路に出入りすることに起因して移動ブロックに生じるウェービングを効果的に抑制し、搬送対象物である移動体を高精度に案内することが可能な転がり案内装置を提供することにある。
【００１４】
すなわち、本発明の転がり案内装置は、長手方向に沿って転動体の転走面が複数形成された軌道レールと、前記転走面と対向して転動体の負荷通路を構成する複数の負荷転走面を有する移動ブロックとを備えており、また、各負荷転走面はその長手方向の両端に設けられた一対のクラウニング領域及びこれらクラウニング領域の間に位置する実効負荷領域を有している。そして、前記移動ブロックは前記クラウニング領域と実効負荷領域との境界位置が異なる少なくとも２種類の負荷転走面を含んでいる。
【発明の効果】
【００１５】
前記移動ブロックはクラウニング領域と実効負荷領域との境界位置が異なる少なくとも２種類の負荷転走面を含んでいるので、これら２種類の負荷転走面を比較した場合、転動体がクラウニング領域から実効負荷領域に進入するタイミングは同一とはならず、前記境界位置の変位量に対応した分だけ異なったものとなる。従って、これら２種類の負荷転走面においては、転動体が異なったタイミングで実効負荷領域からの離脱を行うので、移動ブロックに設けられた総ての負荷転走面を考慮した場合、負荷通路内の実効負荷領域に存在するボールの個数の変動を小さく抑えることができ、その分だけ移動ブロックに生じるウェービングを抑制することができ、搬送対象物である移動体を高精度に案内することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用可能な転がり案内装置の第一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した転がり案内装置のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１に示した転がり案内装置のエンドプレート及びリターンピースを示す斜視図である。
【図４】図１に示した転がり案内装置におけるボールの負荷通路の構成を説明する模式図である。
【図５】ラジアル荷重Ｆ１に対して機能する２条の負荷転走面を紙面に投影した模式図である。
【図６】横荷重Ｆ２に対して機能する２条の負荷転走面を紙面に投影した模式図である。
【図７】ラジアル荷重Ｆ１に対して機能する２条の負荷転走面におけるボールの荷重負荷状態を示す模式図である。
【図８】本発明を適用可能な転がり案内装置の第二実施形態を示す斜視図である。
【図９】第二実施形態に係る転がり案内装置の軌道レールを示す正面図である。
【図１０】第二実施形態に係る転がり案内装置の正面断面図である。
【図１１】第二実施形態に係る転がり案内装置に使用される複列ボール連結体を示す平面図である。
【図１２】第二実施形態に係る移動ブロックに形成された負荷転走面を展開した模式図である。
【図１３】第二実施形態に係る移動ブロックに形成された負荷転走面ペアの他の構成例を示す模式図である。
【図１４】移動ブロックに組み込む４本の複列ボール連結体の相互間に位相差を設けた例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の転がり案内装置を詳細に説明する。
【００１８】
図１及び図２は本発明を適用可能な転がり案内装置の第一実施形態を示すものである。この転がり案内装置は、直線状に形成された長尺な軌道レール１と、転動体としての多数のボール３を介して前記軌道レール１に組み付けられると共にこれらボール３の無限循環路を有する移動ブロック２とから構成されており、ボール３が前記無限循環路内を循環することにより、前記移動ブロック２が軌道レール１に跨るようにして該軌道レール１上を自在に往復運動するように構成されている。
【００１９】
前記軌道レール１は長手方向と直交する断面が略矩形状に形成されると共に、長手方向に沿った両側面には凹部１０が形成されており、結果として各側面の肩部に突堤１１が形成されている。各突堤１１の上下にはボールの転走面１２が形成されており、軌道レール全体では４条の転走面１２が形成されている。各転走面１２は軌道レール１の底面に対して４５°の角度で傾斜しており、前記突堤１１の上側に位置する転走面１２は斜め上方へ４５°の角度で面する一方、下側に位置する転走面１２は斜め下方へ４５°の角度で面している。また、かかる軌道レール１には長手方向に沿って所定の間隔で固定ボルトの取付け孔１３が形成されており、当該軌道レール１を機械装置などに敷設する際に利用される。尚、前記軌道レール１に対する転走面１２の配置、傾斜角度及びその条数は、前記移動ブロック２に必要される負荷能力に応じて適宜変更して差し支えない。また、この例では転動体としてボールを使用する例を説明するが、ローラを転動体とするものであっても差し支えない。更に、本発明が適用可能な転がり案内装置の軌道レールは直線状のものに限られず、一定の曲率で円弧状に形成されたものであっても良い。
【００２０】
一方、前記移動ブロック２は前記軌道レール１の一部を収容する案内溝を有して略溝型に形成されており、軌道レール１に対してこれに跨がるようにして配置されている。この移動ブロック２は、金属製のブロック本体４と、このブロック本体４を挟むようにして当該ブロック本体４の両端面に固定された一対の合成樹脂製エンドプレート５とから構成されている。前記エンドプレート５は取付けボルト５０によってブロック本体４の端面に対して固定される。
【００２１】
図２に示されるように、前記ブロック本体４は機械装置などの取付け面４１が形成された基部４ａ、及びこの基部４ａと直交する一対の脚部４ｂを備えて断面略溝型に形成されている。前記基部４ａには前記取付け面４１及び固定ボルトが螺合するタップ孔４２が形成される一方、各脚部４ｂの内側にはボール３が転走する負荷転走面４３がそれぞれ形成されている。前記軌道レール１の転走面１２と前記ブロック本体４の負荷転走面４３は互いに対向し、ボール３が移動ブロック２と軌道レール１との間で荷重を負荷しながら転走する負荷通路を構成する。すなわち、ブロック本体４には４条の負荷転走面４３が形成されている。この実施形態において、各負荷転走面４３の長手方向に直交する断面は、ボール３の球面よりも僅かに大きな曲率半径のサーキュラーアーク状をなしているが、その形状は適宜設計変更することができる。前記軌道レール１に形成された転走面１２も同様なサーキュラーアーク状に形成されている。また、各脚部４ｂには各負荷通路に対応した４条の転動体戻し通路４４が形成されている。これら転動体戻し通路４４の断面形状は転動体としてのボールの断面形状よりも大きく形成されており、ボール３が荷重から開放された状態で負荷通路内とは逆方向へ転走するようになっている。
【００２２】
尚、図２中において、符号４５はブロック本体４の脚部４ｂと軌道レール１の側面との間を密封するシール部材である。また、符号４６は前記ブロック本体４にねじ止めされた保持器プレートであり、前記移動ブロック２を軌道レール１から抜き取った際に、ボール３が負荷通路から転がり落ちるのを防止している。
【００２３】
図３は前記エンドプレート５を示す斜視図であり、かかるエンドプレート５を前記ブロック本体４との当接面側から観察したものである。このエンドプレート５にはボール３の方向転換路を構成する複数のボール誘導溝５１が形成されている。これらボール誘導溝５１はブロック本体４の各負荷転走面４３に対応して設けられており、軌道レール１を取り囲むようにしてエンドプレート５の４ヶ所に形成されている。各ボール誘導溝５１は前記ブロック本体４の負荷通路及びボール戻し通路４４と対向すべく長孔状の開口を有しており、内部には略Ｕ字状に湾曲した外周側案内面５２を有している。この外周側案内面５２は前記負荷通路とボール戻し通路４４との間でボール３を案内し、ボール３の進行方向を１８０°転換する。この外周側案内面５２の前記軌道レール１に面した端部は僅かに切り欠かれて掬い上げ部５３が形成されており、軌道レール１の転走面１２に接しながら負荷通路を転走してきたボール３はこの掬い上げ部５３に乗り上げるようにして前記ボール誘導溝５１内に収容される。
【００２４】
一方、前記エンドプレート５の各ボール誘導溝５１にはリターンピース６が嵌合している。このリターンピース６は半円柱状に形成されており、その外周面には前記ボール誘導溝５１内の外周側案内面５２と対向する内周側案内面６１が凹曲面として設けられている。また、前記内周側案内面６１の両側にはエンドプレートと嵌合する半円状の位置決め部６２が形成されており、これら位置決め部６２は、前記エンドプレート４の各ボール誘導溝５１の中央に形成された一対の係止溝５４に嵌合する。従って、リターンピース６の位置決め部６２をボール誘導溝５１の係止溝５４に嵌合させると、かかるリターンピース６がボール誘導溝５１の中央に位置決めされ、エンドプレート５に設けられた外周側案内面５２とリターンピース６に設けられた内周側案内面６１とが互いに対向して、ボール５の直径よりも大きな内径の前記方向転換路が完成する。
【００２５】
そして、このようにリターンピース６を装着したエンドプレート５をブロック本体４に固定することにより、ブロック本体４の負荷通路と転動体戻し通路４４とが略半円状に形成された方向転換路によって連結され、前記移動ブロック２にボール３の無限循環路が完成することになる。
【００２６】
図４は前記軌道レールの転走面１２とブロック本体の負荷転走面４３とが対向して形成される負荷通路４７の様子を示す模式図である。前述のように、軌道レール１の転走面１２とブロック本体４の負荷転走面４３とが対向して負荷通路４７が形成され、ボール３はこの負荷通路４７においてブロック本体４と軌道レール１との間に作用する荷重を負荷しながら転走する。前記負荷通路４７に対するボール３の出入りに起因して前記移動ブロック２にウェービングが発生するのを低減するため、前記ブロック本体４の負荷転走面４３の長手方向の両端にはクラウニング領域Ａ及びＢがそれぞれ設けられている。これらのクラウニング領域では、前記ブロック本体４の長手方向の端部に近づくにつれて、かかるブロック本体４の負荷転走面４３と軌道レール１の転走面１２との距離が徐々に拡大している。また、これらクラウニング領域Ａ及びＢに挟まれた負荷転走面４３の領域は実効負荷領域Ｃであり、軌道レール１の転走面１２と平行な直線状に形成されている。従って、ボール３が図４を紙面左から右方向へ転走する場合、前記エンドプレート５の方向転換路を無負荷状態で転走してきたボール３は、前記ブロック本体４の負荷転走面４３に進入すると、クラウニング領域Ａにおいて徐々に負荷転走面４３と転走面１２との間で押しつぶされて、無負荷状態から徐々に負荷状態へと移行し、実効負荷領域Ｃにおいては荷重を負荷しながら転走する。そして、クラウニング領域Ｂにおいて徐々に荷重から開放され、最終的には無負荷状態となってエンドプレート５の方向転換路に進入する。尚、図４はエンドプレート５を省略して描いてある。また、図４では前記クラウニング領域Ａ及びＢを軌道レール１の転走面１２に対して所定角度で傾斜した直線状に描いているが、実効負荷領域Ｃとの連続性を高めるために曲線状に形成しても差し支えない。
【００２７】
図５は、前記ブロック本体４に形成された４条の負荷転走面のうち、前記軌道レール１に対するラジアル荷重Ｆ１を負荷する２条の負荷転走面４３−１及び４３−２に関して、これら負荷転走面４３−１，４３−２をラジアル荷重Ｆ１の作用方向から観察して紙面に投影したものである。負荷転走面４３−１の長手方向の両端には前述のクラウニング領域Ａ１及びＢ１が設けられる一方、これらクラウニング領域Ａ１及びＢ１に挟まれて実効負荷領域Ｃ１が設けられている。また、負荷転走面４３−２の長手方向の両端にはクラウニング領域Ａ２及びＢ２が設けられる一方、これらクラウニング領域Ａ２及びＢ２に挟まれて実効負荷領域Ｃ２が設けられている。これら負荷転走面４３−１と負荷転走面４３−２を比較した場合、実効負荷領域Ｃ１及びＣ２の長さは同一であるが、クラウニング領域Ａ１とＡ２の長さは距離ｍだけ異なっており、また、クラウニング領域Ｂ１とＢ２の長さも距離ｍだけ異なっている。
【００２８】
すなわち、クラウニング領域Ａ１と実効負荷領域Ｃ１との境界は、クラウニング領域Ａ２と実効負荷領域Ｃ２との境界に対して距離ｍだけ変位して設けられている。また、同様にして、クラウニング領域Ｂ１と実効負荷領域Ｃ１との境界は、クラウニング領域Ｂ２と実効負荷領域Ｃ２との境界に対して距離ｍだけ変位して設けられている。この第一実施形態では前記クラウニング領域Ａ１及びＢ２は同じ長さに形成され、前記クラウニング領域Ａ２及びＢ１は同じ長さに形成されている。従って、負荷転走面４３−１と負荷転走面４３−２は長手方向の向きを１８０°反転させた関係となっている。
【００２９】
図６は、前記ブロック本体４に形成された４条の負荷転走面のうち、前記軌道レール１に対する横荷重Ｆ２を負荷する２条の負荷転走面４３−２及び４３−３に関して、これら負荷転走面４３−２，４３−３を横荷重Ｆ２の作用方向から観察して紙面に投影したものである。負荷転走面４３−３の構成は前述の負荷転走面４３−１と同じであり、当該負荷転走面４３−３の長手方向の両端にはクラウニング領域Ａ１及びＢ１が設けられる一方、これらクラウニング領域Ａ１及びＢ１に挟まれて実効負荷領域Ｃ１が設けられている。従って、負荷転走面４３−２と負荷転走面４３−３の関係は、前述した負荷転走面４３−１と負荷転走面４３−２の関係と同じであり、負荷転走面４３−２と負荷転走面４３−３は長手方向の向きを１８０°反転させた関係となっている。
【００３０】
また、具体的に図示はしないが、負荷転走面４３−３と軌道レール１を挟んで反対側に位置する負荷転走面４３−４の構成は前述の負荷転走面４３−２と同じである。すなちわ、負荷転走面４３−４は負荷転走面４３−１又は負荷転走面４３−３の長手方向の向きを１８０°反転させたものである。
【００３１】
従って、前記移動ブロック２に備えられた４条の負荷転走面は、長手方向の向きを１８０°反転させた２種類の負荷転走面から構成されており、これら２種類の負荷転走面を並べて比較した場合、クラウニング領域と実効負荷領域Ｃ１との境界位置が距離ｍだけ変位したものとなっている。
【００３２】
前記変位量ｍは無限循環路内におけるボール３の配列ピッチの半分に設定されるが、これは理想的な設定量であり、ボールの配列ピッチよりも小さい値であれば本発明の意図している効果を得ることが可能である。ここで、ボール３の配列ピッチとは、前後して無限循環路を転走するボール３の中心間距離であり、例えば、互いに隣接するボール３の間にスペーサが介装されている場合はスペーサの厚さにボール３の直径を加えたものであり、また、ボール同士が無限循環路内で直接接触している場合はボール３の直径である。
【００３３】
図７は、ラジアル荷重Ｆ１がブロック本体４に対して作用している際に、負荷転走面４３−１及び４３−２を転走するボール３の荷重負荷状態を示す模式図である。図中において斜線が付されているボール３は前記実効負荷領域Ｃに存在して軌道レール１と移動ブロック２との間で荷重を負荷しているボール３であり、また、それら以外のボール３は前記クラウニング領域Ａ又はＢに存在して完全には荷重を負荷していないボール３である。無限循環路内において前後するボールの間には若干の隙間があり、しかもボール３は前記転動体戻し通路や方向転換路においては後続のボール３から押されるようにして循環しているので、実際にボール３が負荷通路４７に進入するタイミングは各無限循環路で同一となる傾向にある。このため、図７では各負荷転走面４３−１，４３−２を転走するボール３は方向転換路から当該負荷転走面に対して同時に進入すると仮定している。
【００３４】
負荷転走面４３−１及び４３−２の端部に設けられたクラウンニング領域Ａ１及びＡ２の長さはボール３の配列ピッチの半分だけ異なるので、図７（ａ）に示すように、負荷転走面４３−２においてボール３ａがクラウニング領域Ａ２と実効負荷領域Ｃ２の境界位置に達し、荷重の負荷状態に移行した際、ボール３ａと同時に負荷転走面４３−１に進入したボール３ｂは未だクラウニング領域Ａ１に存在し、完全には荷重の負荷状態に移行していない。一方、負荷転走面４３−１においてボール３ｃが実効負荷領域Ｃ１とクラウニング領域Ｂ１の境界に達し、負荷状態から無負荷状態へと移行する直前の時、このボール３ｃと同時に負荷転走面４３−２に進入したボール３ｄは既にクラウニング領域Ｂ２を転走しており、徐々に無負荷状態へと移行している最中である。この図７（ａ）では２条の負荷転走面４３−１及び４３−２を併せて１６個のボール３が前記ラジアル荷重Ｆ１を負荷していることになる。
【００３５】
次に、図７（ｂ）は図７（ａ）に比較して各ボール３がボール直径の１／４だけ負荷転走面４３−１及び４３−２を進行した状態を示している。ボール３ａは更に実効負荷領域Ｃ２に入り込むので荷重の負荷状態に変わりなく、また、ボール３ｂは未だその中心がクラウニング領域Ａ１と実効負荷領域Ｃ１の中心に到達してないので無負荷状態のままである。これに対し、図７（ａ）で実効負荷領域Ｃ１とクラウニング領域Ｂ１との境界に位置していたボール３ｃは、その中心がクラウニング領域Ｂ１に進入したので、荷重の負荷状態から開放されて無負荷状態へと移行している。また、負荷転走面４３−２においてボール３ｄの直後のボール３ｅはその中心が未だ実効負荷領域に存在しているので、荷重の負荷状態にある。つまり、この図７（ｂ）の状態では、ボール３ｃのみが荷重の負荷状態から無負荷状態へと移行し、その結果として、ラジアル荷重Ｆ１を負荷しているボールの総数は１個減少し、１５個のボールがラジアル荷重Ｆ１を負荷していることになる。
【００３６】
更に、図７（ｃ）は図７（ｂ）に比較して各ボール３がボール直径の１／４だけ負荷転走面４３−１及び４３−２を進行した状態、すなわち図７（ａ）に比較して各ボール３がボール直径の１／２だけ負荷転走面４３−１及び４３−２を進行した状態を示している。負荷転走面４３−２におけるボールが荷重を負荷する状態に変化はないが、負荷転走面４３−１においては新たにボール３ｂがクラウニング領域Ａ１と実効負荷領域Ｃ１との境界に達するので、かかるボール３ｂは荷重の負荷状態へと移行する。つまり、この図７（ｃ）の状態では、ボール３ｂのみが荷重の無負荷状態から負荷状態へと移行し、その結果として、ラジアル荷重Ｆ１を負荷しているボールの総数は１個増加し、図７（ａ）と同じ１６個のボール３がラジアル荷重Ｆ１を負荷していることになる。
【００３７】
仮に、負荷転走面４３−１のクラウニング領域Ａ１と負荷転走面４３−２のクラウニング領域Ａ２との長さが同一の場合、これら負荷転走面を並んで転走するボールは同時に無負荷状態から負荷状態へ移行する。また、同様にしてクラウニング領域Ｂ１とクラウニング領域Ｂ２の長さが同一の場合、これら負荷転走面４３−１及び４３−２を並んで転走するボールは同時に負荷状態から無負荷状態へと移行する。このため、ボール３が無限循環路内を循環することに伴い、ラジアル荷重Ｆ１を負荷するボールの総数は２個ずつ増減を繰り返すことになる。
【００３８】
しかし、図５に示したように、ラジアル荷重Ｆ１に関して機能する２条の負荷転走面４３−１及び４３−２に関して、クラウニング領域と実効負荷領域との境界位置をボールの配列ピッチよりも小さい距離ｍだけ変位させておけば、ラジアル荷重Ｆ１を負荷するボールの総数は当該ボールの循環に伴って１個ずつ増減を繰り返すことになる。すなわち、ボール３の循環に伴う負荷ボール数の変動を小さく抑えることができるので、その分だけ個々のボール３に作用するラジアル荷重の増減幅を抑えることができ、軌道レール１に対する移動ブロック２のウェービングを抑制することが可能となる。
【００３９】
このことは、横荷重Ｆ２を負荷する負荷転走面４３−２及び４３−３についても同じであり、負荷転走面４３−２及び４３−３の実効負荷領域Ｃ２及びＣ３を転走するボールの総数は、ボールが無限循環に伴って負荷転走面に出入りしても、１個ずつの増減を繰り返すのみである。従って、ボール３の循環に伴う負荷ボール数の変動を小さく抑えることができるので、その分だけ個々のボール３に作用する横荷重Ｆ２の増減幅を抑えることができ、軌道レール１に対する移動ブロック２のウェービングを抑制することが可能となる。
【００４０】
この第一実施形態の移動ブロック２を観察した場合、かかる移動ブロック２は前記境界位置が互いに異なる２条の負荷転走面を一組として、二組４条の負荷転走面を有していることになる。組となる２条の負荷転走面とは、例えばラジアル荷重Ｆ１に対して機能する負荷転走面を考慮した場合、負荷転走面４３−１と負荷転走面４３−２、負荷転走面４３−３と負荷転走面４３−４の二組となる。一方、横荷重Ｆ２に対して機能する負荷転走面を考慮した場合、負荷転走面４３−２と負荷転走面４３−３、負荷転走面４３−１と負荷転走面４３−４の二組となる。
【００４１】
このように所定方向の荷重に対して機能する２条の負荷転走面を一組とし、これら２条の負荷転走面におけるクラウニング領域と実効負荷領域の境界位置が互いに異なっていれば、当該方向の荷重に対する移動ブロック２のウェービングの発生を効果的に抑制することが可能となる。これにより、第一実施形態の転がり案内装置では、軌道レール１と垂直な面内で作用するあらゆる方向の荷重に関して、軌道レール１に対する移動ブロック２のウェービングを低減することが可能となっている。
【００４２】
また、総ての負荷転走面において実効負荷領域Ｃの長さは同一であり、実効負荷領域の一端に位置するクラウニング領域と他端に位置するクラウニング領域の長さが距離ｍだけ異なっている。換言すれば、この第一実施形態の移動ブロック２では、各負荷転走面４３−１，４３−２，４３−３及び４３−４における実効負荷領域Ｃの形成位置が隣接する負荷転走面のそれに対してボール３の配列ピッチの半分の距離ｍだけ変位している。このため、境界位置の異なる２種類の負荷転走面を設けることで移動ブロック２に生じるウェービングを低減しつつ、当該移動ブロック２の荷重負荷能力は従来と変わることなく維持することが可能である。
【００４３】
この第一実施形態の転がり案内装置において、移動ブロック２に生じるウェービングを一層効果的に抑制するためには、互いに隣接する２条一組の負荷転走面を転走するボールが当該負荷転走面に進入するタイミングを同期させることが望ましい。例えば、負荷転走面４３−１及び４３−４を転走する２列のボール３を特開平１０−２３３２号公報に示されるような帯状の複列ボール連結体に配列すると共に、負荷転走面４３−２及び４３−３を転走する２列のボール３も同様な複列ボール連結体に配列し、これら複列ボール連結体を移動ブロック２の各袖部４ｂの無限循環路に組み込むことが考えられる。各複列ボール連結体に対して２列のボール３を並列に配置することにより、例えば負荷転走面４３−１及び４３−４の夫々に対してボール３が進入するタイミングは同期するので、負荷転走面４３−１と負荷転走面４３−４とを比較した場合、ボール３が実効負荷領域Ｃ１又はＣ２に出入りするタイミングは必ず異なったものとなり、既に説明したように移動ブロック２に生じるウェービングを効果的に低減することが可能となる。
【００４４】
図８は本発明を適用可能な転がり案内装置の第二実施形態を示すものである。
【００４５】
この第二実施形態の転がり案内装置も、第一実施形態として説明した転がり案内装置と同様に、直線状に形成された長尺な軌道レール１００と、転動体としての多数のボールを介して前記軌道レール１００に組み付けられると共にこれらボールの無限循環路を有する移動ブロック２００とから構成されている。そして、ボールが前記無限循環路内を循環することにより、前記移動ブロック２００が軌道レール１００に跨るようにして該軌道レール１００上を自在に往復運動するように構成されている。
【００４６】
前記移動ブロック２００は前記軌道レール１００の一部を収容する案内溝を有して略溝型に形成されており、軌道レール１００に対してこれに跨がるようにして配置されている。この移動ブロック２００は、金属製のブロック本体４００と、このブロック本体４００を挟むようにして当該ブロック本体４００の両端面に固定された一対の合成樹脂製エンドプレート５００とから構成されている。前記軌道レール１００は長手方向と直交する断面が矩形状に形成されており、長手方向に沿って一定の間隔で複数のボルト取付け孔１３０が設けられている。
【００４７】
図９に示すように、この軌道レール１００には当該軌道レールの長手方向に沿ってボールの転走面１０１ａ，１０１ｂが複数形成されているが、これら転走面１０１ａ，１０１ｂは２条１組となって転走面ペアを構成しており、かかる軌道レールには４組の転走面ペア１０２Ａ〜１０２Ｄが設けられている。前記軌道レール１００の上面には前記ボルト取付け孔１３０を挟んで２組の転走面ペア１０２Ａ，１０２Ｂが形成される一方、当該軌道レール１００の長手方向に沿った各側面にも転走面ペア１０２Ｃ，１０２Ｄが形成されている。各転走面ペア１０２Ａ〜１０２Ｄを構成する２条の転走面１０１ａ，１０１ｂは軌道レール１００の底面１０３に対して同じ角度で傾斜しており、換言すればボール３との接触角方向が合致しており、これら２条の転走面１０１ａ，１０１ｂは特定方向の荷重に対して同じように機能してお互いを補完し合う関係にある。例えば、軌道レール１００の上面に位置する転走面はボールとの接触角が斜め上方へ４５°に設定される一方、軌道レールの側面に位置する転走面はボールとの接触角が斜め下方へ４５°に設定されている。尚、前記軌道レール１００に対する転走面１０１ａ，１０１ｂの配置、傾斜角度は、前記移動ブロック２００に必要される負荷能力に応じて適宜変更して差し支えない。また、この例では転動体としてボールを使用する例を説明するが、ローラを転動体とするものであっても差し支えない。
【００４８】
図１０に示すように、前記ブロック本体４００は機械装置などの取付け面４１０が形成された基部４００ａ、及びこの基部４００ａと直交する一対の脚部４００ｂを備えて断面略溝型に形成されている。前記基部４００ａには前記取付け面４１０及び固定ボルトが螺合するタップ孔４２０が形成されている（図８参照）。前記基部４００ａ及び一対の脚部４００ｂの前記軌道レール１００に面した位置には、前記軌道レール１００の転走面１０１ａ，１０１ｂに対向する複数の負荷転走面４０１ａ，４０１ｂが形成されている。これら負荷転走面４０１ａ，４０１ｂも軌道レール１００の転走面ペア１０２Ａ〜１０２Ｄに対応して２条１組の負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄを構成している。すなわち、前記基部４００ａには軌道レール１００の転走面ペア１０２Ａ，１０２Ｂに対応した負荷転走面ペア４０２Ａ，４０２Ｂが配置され、各脚部には軌道レール１００の転走面ペア１０２Ｃ，１０２Ｄに対応した負荷転走面ペア４０２Ｃ，４０２Ｄが配置されている。
【００４９】
各負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄに含まれる２条の負荷転走面４０１ａ，４０１ｂを転走する２列のボールは帯状の複列ボール連結体３００に配列されている。図１１はこの複列ボール連結体３００の一部を示す平面図である。この複列ボール連結体３００は合成樹脂の射出成形によって製作されて、ボール３を２列で並列に配置したものであり、各ボール列は負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄに含まれる負荷転走面４０１ａ，４０１ｂに対応している。前記複列ボール連結体３００は複数のスペーサ３０２とこれらスペーサ３０２を相互に結合する可撓性を備えたベルト部３０３から構成されており、前記スペーサ３０２は各ボール列を構成するボール３の間に設けられている。これにより、各ボール３は一対のスペーサ３０２によって回転自在に保持されている。この複列ボール連結体３００はボールと一緒に前記移動ブロック２００の無限循環路に組み込まれ、ボール３が負荷転走面４０１ａ，４０１ｂを転走するのに伴って、長手方向へ移動しながら当該無限循環路内を循環する。前記複列ボール連結体３００は移動ブロック２００の無限循環路内において無端状には連結されておらず、長手方向の一端と他端が間隔を空けて向かい合った状態にある。
【００５０】
前記複列ボール連結体３００が組み込み可能な無限循環路を形成するため、前記ブロック本体４００には各負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄに対応してベルト戻し通路４０３が形成されている。これらベルト戻し通路４０３は前記ボール連結体３００が僅かな隙間を残して通過し得る断面形状を有している。ベルト戻し通路４０３は、前記ブロック本体４００に対して前記複列ボール連結体３００の幅よりも大きな直径の貫通孔を形成した後、かかる貫通孔の内周面に対して合成樹脂を射出成形することにより製作されている。
【００５１】
そして、前記ブロック本体４００の両端面に対して方向転換路を備えたエンドプレート５００を固定すると、かかるブロック本体のベルト戻し通路４０３と前記方向転換路とが連結され、ボール連結体３００の無限循環路を備えた前記移動ブロック２００が完成する。
【００５２】
図１２は、前記移動ブロック２００のブロック本体４００に形成された８条の負荷転走面を展開した示した模式図である。このようにブロック本体４００には互いに隣接する２条の負荷転走面４０１ａ，４０１ｂを一組とする負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄが形成されている。各負荷転走面４０１ａの長手方向の両端には前述の第一実施形態と同様にクラウニング領域Ａ１及びＢ１が設けられる一方、これらクラウニング領域Ａ１及びＢ１に挟まれて実効負荷領域Ｃ１が設けられている。また、各負荷転走面４０１ｂの長手方向の両端にはクラウニング領域Ａ２及びＢ２が設けられる一方、これらクラウニング領域Ａ２及びＢ２に挟まれて実効負荷領域Ｃ２が設けられている。これら負荷転走面４０１ａと負荷転走面４０１ｂを比較した場合、実効負荷領域Ｃ１及びＣ２の長さは同一であるが、クラウニング領域Ａ１とＡ２の長さは距離ｍだけ異なっており、また、クラウニング領域Ｂ１とＢ２の長さも距離ｍだけ異なっている。この変位量ｍは第一実施形態と同様に無限循環路内におけるボール３の配列ピッチの半分に設定されており、ここでは複列ボール連結体３００におけるボールの配列ピッチＰの半分である（図１１参照）。但し、これは最も好ましい設定値であり、変位量ｍはボールの配列ピッチＰよりも小さい値であれば良い。
【００５３】
図１１に示すように、前記複列ボール連結体３００に対して並列の位置関係で配列された２列のボールは転走方向と直交する方向（一点鎖線Ｘ方向）に関して互いに隣接しているので、仮に負荷転走面４０１ａのクラウニング領域Ａ１と負荷転走面４０１ｂのクラウニング領域Ａ２との長さが同一の場合、すなわち前記変位量ｍが設定されていない場合、複列ボール連結体３００に配列された２列のボール３は同時に無負荷状態から負荷状態へ移行する。また、同様にしてクラウニング領域Ｂ１とクラウニング領域Ｂ２の長さが同一の場合、これら負荷転走面４０１ａ，４０１ｂを並んで転走するボール３は同時に負荷状態から無負荷状態へと移行する。このため、ボール連結体３００が無限循環路内を循環することに伴い、各負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄにおいて荷重を負荷するボールの総数は２個ずつ増減を繰り返すことになる。
【００５４】
しかし、図１２に示したように、各負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄを構成する２条の負荷転走面４０１ａ，４０１ｂに関して、クラウニング領域と実効負荷領域との境界位置をボール３の配列ピッチの半分の距離ｍだけ互いに変位させておけば、前述の第一実施形態と同様の理由で、各負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄにおいて荷重を負荷するボール３の総数は当該ボールの循環に伴って１個ずつ増減を繰り返すことになる。
【００５５】
従って、この第二実施形態の転がり案内装置では、複列ボール連結体３００が移動ブロック２００の無限循環路内を循環しても、各負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄにおける負荷ボール数の変動を小さく抑えることができるので、その分だけ個々のボール３に作用する荷重の増減幅を抑えることができ、軌道レール１００に対する移動ブロック２００のウェービングを抑制することが可能となる。
【００５６】
特に、この第二実施形態の転がり案内装置では、負荷転走面ペア４０２Ａを構成する２条の負荷転走面４０１ａ，４０１ｂが特定方向の荷重に対して同じように機能して互いを補完する関係にあるので、このようにクラウニング領域と実効負荷領域との境界位置を変位させたとしても、各負荷転走面ペア毎の荷重負荷能力には変わるところがない。このため、転がり案内装置としての荷重負荷能力を何ら減殺することなく、移動ブロック２００のウェービングを効果的に抑制することが可能である。
【００５７】
また、この第二実施形態の転がり案内装置では、各負荷転走面ペア毎に複列ボール連結体３００が設けられており、２条の負荷転走面４０１ａ，４０１ｂを転走するボール３は前記複列ボール連結体３００に対して２列で並列に配置されているので、これら負荷転走面４０１ａ，４０１ｂを転走するボールは必ず同時に当該負荷転走面に進入する。このため、クラウニング領域と実効負荷領域との境界位置を変位させることで、移動ブロック２００のウェービングを一層効果的に抑制することが可能となる。
【００５８】
尚、図１２に示した例では負荷転走面ペア４０２Ａを構成する２条の負荷転走面４０１ａ，４０１ｂにおける実効負荷領域Ｃ１，Ｃ２の長さは同一とし、各実効負荷領域の両端に位置するクラウニング領域の長さを異ならせることで、実効負荷領域Ｃ１，Ｃ２を長手方向へボール配列ピッチの半分の距離ｍだけ変位させた。しかし、これに限らず、図１３に示すように、実効負荷領域の両端におけるクラウニング領域Ａ１及びＢ１の長さ、Ａ２及びＢ２の長さは同一とし、クラウニング領域Ｃ１とＣ２の長さを異ならせるようにしても良い。この図１３に示す例であっても、負荷転走面４０１ａにおけるクラウニング領域と実効負荷領域との境界位置を、負荷転走面４０１ｂのそれに対してボール配列ピッチの半分の距離ｍだけ変位させることが可能であり、図１２に示した場合と同様にウェービングの低減効果を得ることが可能となる。
【００５９】
次に、図１４は各負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄに対応して移動ブロック２０に組み込まれた４本の複列ボール連結体３００Ａ〜３００Ｄの位置関係を示す図である。これら複列ボール連結体を移動ブロック２００に組み込むにあたっては、複列ボール連結体の相互の位置関係に関係なく、前述した移動ブロック２００のウェービングの低減効果を得ることが可能である。しかし、図１４に示すように、負荷転走面ペア４０２Ａ〜４０２Ｄに対応した４本の複列ボール連結体３００Ａ〜３００Ｄを（１／４）ｍずつの位相差を設けて無限循環路に組み込むことにより、移動ブロック２００に生じるウェービングをより一層効果的に抑制することが可能となる。図１４では、負荷転走面ペア４０２Ａに対応した複列ボール連結体３００Ａを基準として、負荷転走面ペア４０２Ｃに対応した複列ボール連結体３００Ｃが（１／４）ｍの位相差を有し、負荷転走面ペア４０２Ｄに対応した複列ボール連結体３００Ｄが（１／２）ｍの位相差を有している。また、負荷転走面ペア４０２Ｂに対応した複列ボール連結体３００Ｂが（３／４）ｍの位相差を有している。ここで、位相差ｍは前述の如く複列ボール連結体に対するボール配列ピッチである。
【００６０】
このように、各負荷転走面ペアにおいては負荷転走面４０１ａと負荷転走面４０１ｂの実効負荷領域Ｃ１及びＣ２をボールの転走方向に沿って相対的に変位させ、且つ、移動ブロック２００に組み込まれた複数の複列ボール連結体３００Ａ〜３００Ｄの相互の位置関係に位相差を設けることで、ボールの無限循環に伴って生じる移動ブロック２００のウェービングを一層効果的に低減することが可能となる。
【００６１】
本願発明者らが検証した結果によれば、この第二実施形態の転がり案内装置における移動ブロック２００のラジアル方向に関するウェービングの振幅量は、４本の複列ボール連結体３００Ａ〜３００Ｄの相互間に位相差を設けない場合、８条の同じ負荷転走面を有する転がり案内装置のそれの１／７以下となった。また、４本の複列ボール連結体３００Ａ〜３００Ｄの相互間に位相差を設けた場合、移動ブロック２００のラジアル方向に関するウェービングの振幅量は位相差を設けない場合の１／２以下となり、本発明の有効性を確認することができた。
【００６２】
尚、前述の第一実施形態及び第二実施形態では、本発明の適用対象として前記移動ブロックが転動体としてのボールの無限循環路を備えた転がり案内装置について説明してきたが、図４に示したように前記移動ブロックは軌道レールとの間に負荷通路を構成し、当該負荷通路に対してボールが出入りする転がり案内装置であれば、本発明の適用対象はボールの無限循環路を具備した転がり案内装置に限定されるものではない。例えば、多数のボールを配列したボールケージを移動ブロックよりも長尺に形成すると共に、当該ボールケージを前記軌道レールと移動ブロックとの間に介在させ、前記軌道レールに対する移動ブロックの移動に伴って前記ボールケージに配列されたボールが負荷通路に進入する転がり案内装置、所謂有限ストロークタイプの転がり案内装置に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１…軌道レール、２…移動ブロック、３…ボール、１２…転走面、４３…負荷転走面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に沿って転動体の転走面が複数形成された軌道レールと、前記転走面と対向して転動体の負荷通路を構成する複数の負荷転走面を有する移動ブロックとを備え、
各負荷転走面は、その長手方向の両端に設けられた一対のクラウニング領域及びこれらクラウニング領域の間に位置する実効負荷領域を有する転がり案内装置において、
前記移動ブロックは前記クラウニング領域と実効負荷領域との境界位置が異なる少なくとも２種類の負荷転走面を含んでいることを特徴とする転がり案内装置。
【請求項２】
前記クラウニング領域と実効負荷領域との境界位置が互いに異なる２条の負荷転走面を一組とし、前記移動ブロックは複数組の負荷転走面を備えていることを特徴とする請求項１記載の転がり案内装置。
【請求項３】
組をなす２条の負荷転走面は互いに隣接し、これら２条の負荷転走面を転走する２列の転動体に対して、前記負荷転走面への進入タイミングを同期させる手段が設けられていることを特徴とする請求項２記載の転がり案内装置。
【請求項４】
前記移動ブロックは前記負荷通路を転走する転動体の無限循環路を有する一方、前記同期手段は２列の転動体が並列配置された可撓性の複列ボール連結体であり、この複列ボール連結体が転動体と共に前記移動ブロックの無限循環路に組み込まれていることを特徴とする請求項３記載の転がり案内装置。
【請求項５】
総ての負荷転走面において前記実効負荷領域の長さは同一であることを特徴とする請求項４記載の転がり案内装置。
【請求項６】
組をなす２条の負荷転走面は、転動体との接触角方向が同一であることを特徴とする請求項５記載の転がり案内装置。
【請求項７】
組をなす２条の負荷転走面における前記境界位置の変位量は前記無限循環路内におけるボール配列ピッチの半分であることを特徴とする請求項２記載の転がり案内装置。
【請求項１】
長手方向に沿って転動体の転走面が複数形成された軌道レールと、前記転走面と対向して転動体の負荷通路を構成する複数の負荷転走面を有する移動ブロックとを備え、
各負荷転走面は、その長手方向の両端に設けられた一対のクラウニング領域及びこれらクラウニング領域の間に位置する実効負荷領域を有する転がり案内装置において、
前記移動ブロックは前記クラウニング領域と実効負荷領域との境界位置が異なる少なくとも２種類の負荷転走面を含んでいることを特徴とする転がり案内装置。
【請求項２】
前記クラウニング領域と実効負荷領域との境界位置が互いに異なる２条の負荷転走面を一組とし、前記移動ブロックは複数組の負荷転走面を備えていることを特徴とする請求項１記載の転がり案内装置。
【請求項３】
組をなす２条の負荷転走面は互いに隣接し、これら２条の負荷転走面を転走する２列の転動体に対して、前記負荷転走面への進入タイミングを同期させる手段が設けられていることを特徴とする請求項２記載の転がり案内装置。
【請求項４】
前記移動ブロックは前記負荷通路を転走する転動体の無限循環路を有する一方、前記同期手段は２列の転動体が並列配置された可撓性の複列ボール連結体であり、この複列ボール連結体が転動体と共に前記移動ブロックの無限循環路に組み込まれていることを特徴とする請求項３記載の転がり案内装置。
【請求項５】
総ての負荷転走面において前記実効負荷領域の長さは同一であることを特徴とする請求項４記載の転がり案内装置。
【請求項６】
組をなす２条の負荷転走面は、転動体との接触角方向が同一であることを特徴とする請求項５記載の転がり案内装置。
【請求項７】
組をなす２条の負荷転走面における前記境界位置の変位量は前記無限循環路内におけるボール配列ピッチの半分であることを特徴とする請求項２記載の転がり案内装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−９２２３５（Ｐ２０１３−９２２３５Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３５９４４（Ｐ２０１１−２３５９４４）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（３９００２９８０５）ＴＨＫ株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]