WO2025173438A1

WO2025173438A1 - 転がり案内装置

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Publication number: WO2025173438A1
Application number: PCT/JP2025/000668
Authority: WO
Inventors: 雄貴太田; 荘志宮原; 光真和田
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2024-02-16
Filing date: 2025-01-10
Publication date: 2025-08-21
Anticipated expiration: 2026-08-16
Also published as: TW202542431A

Abstract

転走面(202)を有する軌道部材(200)と、当該軌道部材(200)に沿って移動自在であると共に転動体(400)の無限循環路(500)を有する移動部材(300)と、を備え、前記移動部材(300)は、負荷転走面(311)及び前記転動体(400)の無負荷通路(520)を有する本体部材(310)と、方向転換路(530)を有する一対の蓋体(320)と、を備え、前記負荷転走面(311)は、転走部(312)と、前記転走部(312)の両端部から前記方向転換路(530)に向けて傾斜した一対のクラウニング部(313)と、を有しており、前記負荷転走面(311)の両端には、一端がクラウニング部(313)に接続される一方、他端が前記方向転換路(530)に接続されると共に前記本体部材(310)の端面に開放された一対の面取り部(314)が形成されており、前記面取り部(314)は、転動体(400)の移動方向に沿って連続的に曲率が変化する曲線で前記クラウニング部(313)との接続点から前記無負荷通路(520)側に傾斜する。

Description

転がり案内装置

　本発明は、転がり案内装置に関する。

　産業機械に利用される転がり案内装置は、長手方向に沿って転動体の転走面が形成された軌道部材と、前記転走面を転走する多数の転動体を介して前記軌道部材に組付けられると共に当該軌道部材に沿って往復運動自在な移動部材とを備えている。前記移動部材は転動体が荷重を負荷しながら転走する負荷転走面を有しており、当該負荷転走面は前記軌道部材の転走面と対向することにより前記転動体の負荷通路を構成している。また、前記移動部材は、前記負荷通路の一端から他端へ転動体を循環させる無負荷通路が形成された本体部材と、前記負荷通路と前記無負荷通路を接続する方向転換路が形成された一対の蓋体と、を有している。前記転がり案内装置は、前記負荷通路及び前記無負荷通路が一対の方向転換路により連続することで前記転動体の無限循環路が構成されている。これにより、前記移動部材は前記軌道部材に沿ってストロークを制限されることなく移動することが可能となっている。このような転がり案内装置として、特許文献１等が開示されている

　　特許文献１は、長手方向に沿って軌道溝が形成された軌道レールと、前記軌道溝に対向する軌道溝を備え且つ前記軌道レールに対して複数の転動体を介して相対摺動するスライダと、を有する直動案内ユニットを開示している。当該直動案内ユニットは、前記スライダの軌道溝と前記軌道レールとの軌道溝によって転動体と共に負荷を受ける負荷路を有している。前記スライダには前記負荷路に続き転動体が循環する無負荷路でなる方向転換路とリターン路とが形成されている。これにより、特許文献１の転がり案内装置はスライダが前記軌道レールに沿ってストロークを制限されることなく移動することが可能となっている。

特開２００５―２７３７６５

　ところで、前記転がり案内装置は複数の軌道部材を長手方向に接続して、前記移動部材の移動経路を構築する場合があるが、各軌道部材の取付け精度が低い場合は前記軌道部材同士の接続箇所で段差が発生してしまうことがある。この場合、前記転動体の転走面に対する衝撃が発生し、前記転走面が剥離してしま可能性があった。そのため、このような段差が発生する場合であっても、方向転換路から負荷通路へ移動する転動体の衝撃の緩和を十分に発揮できる転がり案内装置が求められていた。

　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、軌道部材同士の接続箇所で段差が生じる場合であっても、前記転動体の転走面に対する衝撃を緩和し、耐久性を担保することができる転がり案内装置を提供することにある。

　すなわち、本発明は、長手方向に沿って転走面を有する軌道部材と、前記転走面を転がる多数の転動体を介して前記軌道部材に組み付けられて当該軌道部材に沿って移動自在であると共に、前記転動体の無限循環路を有する移動部材と、を備え、前記移動部材は、前記軌道部材の転走面と対向して前記転動体の負荷通路を構成する負荷転走面及び当該負荷通路と平行な前記転動体の無負荷通路を有する本体部材と、前記負荷通路と前記無負荷通路との間で転動体を往来させる方向転換路を有すると共に、前記本体部材に対してその移動方向の両端面に装着される一対の蓋体と、を備え、前記本体部材に形成された前記負荷転走面は、前記転動体が荷重を負荷して転走する転走部と、前記転走部の両端部から前記方向転換路に向けて傾斜した一対のクラウニング部と、を有しており、前記負荷転走面の両端には、一端がクラウニング部に接続される一方、他端が前記方向転換路に接続されると共に前記本体部材の端面に開放された一対の面取り部が形成されており、前記面取り部は、転動体の移動方向に沿って連続的に曲率が変化する曲線で前記クラウニング部との接続点から前記無負荷通路側に傾斜するように設けられている。

　本発明の転がり案内装置によれば、面取り部が転動体の移動方向に沿って連続的に曲率が変化する曲線でクラウニング部との接続点から無負荷通路側に傾斜するように設けられているため、前記面取り部を転動体が荷重を負荷して転走する転走部から無負荷通路側に対して深く設定することができる。軌道部材同士の接続箇所で段差が生じる場合であっても、前記転動体の転走面に対する衝撃を緩和し、製品の耐久性を向上させることができる。

本発明の一実施形態の転がり案内装置の斜視図である。本発明の一実施形態の転がり案内装置を蓋体側から観察した際の断面図である。本発明の一実施形態の転がり案内装置の無限循環路を示す図である。本発明の一実施形態の転がり案内装置の負荷通路と方向転換路の接続箇所を示す拡大図である。本発明の一実施形態の転がり案内装置の負荷通路と方向転換路の接続箇所を示す拡大図である。本発明の一実施形態の転がり案内装置の軌道部材同士の連結状態を示す図である。

　以下、添付図面を用いて本発明の転がり案内装置を詳細に説明する。

　図１は、本発明を適用した一実施形態にかかる転がり案内装置１００の斜視図である。この転がり案内装置１００は直線状に延びる軌道部材２００と、転動体としての多数のボールを介して前記軌道部材２００に組付けられた移動部材３００と、から構成されている。前記転がり案内装置１００は、各種機械装置の固定部に前記軌道部材２００を敷設し、前記移動部材３００に対して各種の可動体を搭載することで、かかる可動体を軌道部材２００に沿って往復移動自在に案内することができるようになっている。

　前記軌道部材２００は断面略四角形状の長尺体に形成されており、２つの軌道部材２００Ａ、Ｂが長手方向に向かって接続されている。前記軌道部材２００には長手方向に所定間隔をおいて上面から底面に貫通するボルト取付け孔２０１が複数形成されている。前記転がり案内装置１００は、これらボルト取付け孔２０１に挿入した固定ボルトを用いて、当該軌道部材２００を前記固定部に対して強固に固定することができるようになっている。前記軌道部材２００の左右両側面には転動体の転走面２０２が２条ずつ設けられ、軌道部材２００全体としては４条の転走面２０２が設けられている。なお、前記軌道部材２００に設けられる転走面２０２の条数は適宜変更可能である。

　前記移動部材３００は、金属製の本体部材３１０と、前記本体部材３１０の移動方向の両端に装着される一対の蓋体３２０と、から構成されている。前記本体部材３１０の上面には、前記移動部材３００を前記可動体に取り付けるための取付け穴３３０が設けられている。前記移動部材３００は前記軌道部材２００の各転走面２０２に対応して前記転動体の無限循環路を複数備えており、図１に示す移動部材３００では前記軌道部材２００に設けられた４条の転走面２０２に対応して４回路の無限循環路が設けられている。

　図２は、前記移動部材３００を前記軌道部材２００に装着した状態の本体部材３１０を示す断面図であり、図３は転動体４００の無限循環路５００を示す断面図である。前記本体部材３１０は、前記可動体の取付け面が形成されたベース部３１０ａ、及びこのベース部３１０ａと直交する一対の脚部３１０ｂを有している。前記本体部材３１０は、前記一対の脚部３１０ｂの間に軌道部材２００を挟み込み、前記軌道部材２００を跨るように配置されている。前記ベース部３１０ａには、前記本体部材３１０と一対の蓋体３２０とを一体的に連結する際に使用される雌ねじが設けられている。前記脚部３１０ｂの内側には、転動体４００が転動する負荷転走面３１１が形成されている。前記軌道部材２００の転走面２０２と前記本体部材３１０の負荷転走面３１１は互いに対向し、前記転動体４００が前記本体部材３１０と前記軌道部材２００との間で荷重を負荷しながら転動する負荷通路５１０を構成する。前記負荷通路５１０は前記転動体４００の直径よりも僅かに小さく設定されている。

　各脚部３１０ｂには、各負荷転走面３１１に対応した無負荷通路５２０が前記負荷通路５１０と平行に形成されている。前記無負荷通路５２０は、前記本体部材３１０の進行方向に沿って貫通して設けられている。前記無負荷通路５２０の内径は前記転動体４００の直径よりも僅かに大きく設定されている。これにより、前記転動体４００は荷重を負荷することなく前記無負荷通路５２０内を移動することができる。

　前記蓋体３２０は、前記本体部材３１０と同様に、ベース部、及び前記ベース部と直交する一対の脚部を有した断面コ字状に形成されている。前記蓋体３２０は、前記一対の脚部により前記軌道部材２００を挟み込み、前記軌道部材２００を跨るように配置されている。前記蓋体３２０には、前記蓋体を前記本体部材３１０に装着するためのボルト取付け孔が設けられている。このボルト取付け孔に対してボルトを挿通し、当該ボルトを前記本体部材３１０の端面に設けられた雌ねじに螺合させることで、前記蓋体３２０と前記本体部材３１０とを一体的に連結することができる。

　前記蓋体３２０は、方向転換部３２１が嵌め込まれることにより構築される方向転換路５３０を有している。前記方向転換路５３０は、前記方向転換部３２１の内周側案内溝３２２と前記蓋体３２０の外周側案内溝３２３とが対向することにより構成される。前記方向転換路５３０は前記蓋体３２０の各脚部に設けられている。前記方向転換路５３０は、前記負荷通路５１０の一端と前記無負荷通路５２０の一端を接続すると共に、前記負荷通路５１０の他端と前記無負荷通路５２０の他端とを接続することができる。これにより、前記方向転換路５３０は、前記負荷通路５１０と前記無負荷通路５２０との間で転動体４００を往来させることができる。

　図４は、前記負荷通路５１０と前記方向転換路５３０の接続箇所を示す拡大図である。前記負荷通路５１０を構成する負荷転走面３１１は、前記転動体４００が荷重を負荷して転動する転走部３１２と、前記転走部３１２の両端部から前記方向転換路５３０に向けて傾斜した一対のクラウニング部３１３と、を有している。前記転走部３１２は前記移動部材３００にかかる外部荷重を負荷した状態の転動体４００が負荷通路５１０の一端から他端まで転動する箇所であり、当該転走部３１２の全長に基づいて前記転がり案内装置１００の荷重負荷能力が決定する。図３に示す転動体４００ａは転走部３１２を転動しており、前記移動部材３００にかかる荷重を負荷して弾性変形している状態である。前記転がり案内装置１００は、４つの無限循環路５００を有しているため、各無限循環路５００の転走部３１２を転動する複数の転動体４００によって前記移動部材３００にかかる荷重を負荷している。

　前記クラウニング部３１３は、前記転走部３１２と連続して形成されており、前記転走部３１２との接続点Ｐにおいて角部なしの曲面で滑らかに接続されている。前記クラウニング部３１３は転動体の移動方向において前記転走部３１２の一端から近接する方向転換路５３０に向かって傾斜している。前記クラウニング部３１３の傾斜方向は前記負荷通路５２０に向けた方向であるため、前記クラウニング部３１３は前記方向転換路５３０に近づくに連れて徐々に経路幅が大きくなっている。前記クラウニング部３１３の経路幅は前記転走部３１２よりも大きく、かつ、前記転動体４００の直径よりも小さく設定されている。そのため、図５に示すように、前記クラウニング部３１３は前記転走部３１２の基準位置ａよりも前記無負荷通路５２０に向けて深い位置に形成されている。以下、前記転走部３１２を基準位置ａとして、前記無負荷通路５２０に向けた方向を深さ方向として説明する。

　前記クラウニング部３１３から前記転走部３１２に転走する転動体４００はクラウニング部３１３の経路幅が小さい領域に向かって移動するため、徐々に荷重を負荷することができる。すなわち、前記転動体４００は、前記クラウニング部３１３に転走する前の荷重を負荷していない状態から前記転走部３１２内で最大荷重を負荷するに至るまで徐々に荷重を負荷することができる。そのため、前記クラウニング部３１３は、前記転動体４００の前記転走部３１２に対する転走を滑らかにすることができ、無限循環路５００内における転動体４００の円滑な循環に寄与することができる。

　一方、前記クラウニング部３１３から前記方向転換路５３０に向けて移動する転動体４００は前記クラウニング部３１３の経路幅が大きい領域に向かって移動するため、前記転動体４００に対する荷重が徐々に除荷される。すなわち、前記転動体４００に対する荷重は、前記転動体４００が前記転走部３１２内で最大荷重を負荷している状態から前記クラウニング部３１３を通過して荷重から解放されるに至るまで徐々に除荷される。そのため、前記クラウニング部３１３は、前記転動体４００の前記転走部３１２からの排出を滑らかにすることができ、無限循環路５００内における転動体４００の円滑な循環に寄与することができる。

　前記クラウニング部３１３の長さＡは、無限循環路５００内における転動体４００の円滑な循環という見地から、単一の転動体４００の直径をＤａとした時に、２Ｄａ≦Ａ≦３Ｄａとなるように設定されていることが好ましい。また、図４に示すクラウニング部３１３は断面視直線形状としているが、前記負荷通路５１０に転走する転動体４００に対する荷重を徐々に負荷又は除荷させ、前記転動体４００を前記転動部３１２に対して滑らかに転走可能とすることができれば、曲線状であっても差し支えない。

　前記負荷転走面３１１の両端には、前記本体部材３１０の端面に開放された一対の面取り部３１４が設けられている。前記面取り部３１４は、前記負荷通路５１０として形成された孔の縁の一部を切削加工等により曲面状に形成されたものである。前記面取り部３１４は一端が前記クラウニング部３１３と接続されている一方、他端が前記方向転換部３２１の内周側案内溝３２２と接続されている。そのため、前記面取り部３１４は、負荷転走面３１１と方向転換路５３０との間に形成されている。前記面取り部３１４は前記クラウニング部３１３と連続的に形成されており、前記面取り部３１４と前記クラウニング部３１３は接続点Ｑにおいて角部なしの曲面で滑らかに接続されている。なお、前記クラウニング部３１３と前記面取り部３１４の図面上のサイズはこれらの理解を容易にするために誇張して表現しているものとする。

　図４及び図５の破線で示すように、前記面取り部３１４は楕円の一部を模した形状に形成されている。すなわち、前記面取り部３１４は、転動体の移動方向に沿って連続的に曲率が変化する曲線で前記無負荷通路５２０側に傾斜するように形成されている。より具体的には、前記面取り部３１４は、前記面取り部３１４と方向転換路５３０との接続点αにおいて最も大きい曲率で形成されており、前記面取り部３１４と前記クラウニング部３１３との接続点βに向かって徐々に曲率が小さく変化し、前記接続点βで最も小さい曲率となっている。そのため、前記面取り部３１４は前記接続点βに向かうに連れて徐々に曲率が緩やかになっている。前記面取り部３１４が形成された箇所の経路幅は転動体４００の直径よりも僅かに大きく設定されおり、前記転動体４００は荷重を負荷していない状態である。なお、前記面取り部３１４の転動体の移動方向における曲率は、前記接続点αが前記接続点βよりも大きければ適宜設計の変更が可能である。

　本実施形態において前記面取り部３１４の深さｃは、前記クラウニング部３１３の深さｂの２倍以上、すなわち、２ｂ≦ｃとなるように設定されている。これにより、前記転がり案内装置１００は前記転動体４００の前記面取り部３１４に対する接触時の衝撃緩和を十分に行うことができる。なお、前記面取り部３１４と前記クラウニング部３１３の深さは適宜設計の変更が可能である。

　前記面取り部３１４の形状は以下の数式１で示すことができる。この数式１では、前記面取り部３１４の楕円の長軸の分母が転動体の直径Ｄａとなっており、短軸の分母がｃ－ｂとなっている。

　前記面取り部３１４は、前記クラウニング部３１３の形成位置よりも更に前記無負荷通路に向かって深い位置に形成されている（図５参照）。このように、前記面取り部３１４は前記クラウニング部３１３と方向転換路５３０との間で曲面状に、かつ、基準位置ａから前記クラウニング部３１３よりも深い位置に形成されている。

　図６の分図（ａ）は、前記軌道部材２００Ａと前記軌道部材２００Ｂを上方から観察した状態を示す図であり、図６の分図（ｂ）は前記軌道部材２００Ａと前記軌道部材２００Ｂを側面から観察した状態を示す図である。分図（ａ）に示すＤＹは前記軌道部材２００Ａと前記軌道部材２００Ｂの水平方向段差を示すものであり、分図（ｂ）に示すＤＴは前記軌道部材２００Ａと前記軌道部材２００Ｂの垂直方向段差を示すものである。前記面取り部３１４はこれらの段差よりも大きく形成されており、前記面取り部３１４の大きさは以下の数２のように示される。なお、前記面取り部３１４は、前記軌道部材２００Ａと前記軌道部材２００Ｂを接続した際の水平方向段差ＤＹと垂直方向段差ＤＴが小さい場合は転動体４００が荷重を負荷しないものの、前記水平方向段差ＤＹと前記垂直方向段差ＤＴが大きい場合は前記面取り部３１４を移動する転動体４００が荷重を負荷することがある。

　これにより、前記転がり案内装置１００は前記負荷通路５１０と前記方向転換路５３０の接続箇所における水平方向及び垂直方向の幅を確保することができる。そのため、前記転がり案内装置１００は、前記方向転換路５３０と前記負荷通路５１０との接続箇所を通過する転動体４００の面取り部３１４に対する接触の衝撃を抑えることができる。

　本実施形態の転がり案内装置１００は、前記面取り部３１４を負荷転走面３１１の位置ａから深く設定することができるため、前記軌道部材２００Ａと前記軌道部材２００Ｂの取付け精度が低かったとしても、前記方向転換路５３０と前記負荷通路５１０との間を移動する前記転動体４００の前記面取り部３１４に対する衝撃を緩和することができ、製品の耐久性を向上させることができる。その結果、転がり案内装置１００は製品寿命が長くなるという効果を奏することができる。

　また、転がり案内装置１００は、前記面取り部３１４の深さＣを２Ｂ≦Ｃとしていることで前記転動体４００の前記面取り部３１４に対する衝撃を十分に緩和することができる。

　以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

Claims

　長手方向に沿って転走面(202)を有する軌道部材(200)と、前記転走面(202)を転がる多数の転動体(400)を介して前記軌道部材(200)に組み付けられて当該軌道部材(200)に沿って移動自在であると共に、前記転動体(400)の無限循環路(500)を有する移動部材(300)と、を備え、
　前記移動部材(300)は、
　前記軌道部材(200)の転走面(202)と対向して前記転動体(400)の負荷通路(510)を構成する負荷転走面(311)及び当該負荷通路(510)と平行な前記転動体(400)の無負荷通路(520)を有する本体部材(310)と、
　前記負荷通路(510)と前記無負荷通路(520)との間で転動体(400)を往来させる方向転換路(530)を有すると共に、前記本体部材(310)に対してその移動方向の両端面に装着される一対の蓋体(320)と、
　を備え、
　前記本体部材(310)に形成された前記負荷転走面(311)は、前記転動体(400)が荷重を負荷して転走する転走部(312)と、前記転走部(312)の両端部から前記方向転換路(530)に向けて傾斜した一対のクラウニング部(313)と、を有しており、
　前記負荷転走面(311)の両端には、一端がクラウニング部(313)に接続される一方、他端が前記方向転換路(530)に接続されると共に前記本体部材(310)の端面に開放された一対の面取り部(314)が形成されており、
　前記面取り部(314)は、転動体(400)の移動方向に沿って連続的に曲率が変化する曲線で前記クラウニング部(313)との接続点から前記無負荷通路(520)側に傾斜するように設けられていることを特徴とする転がり案内装置(100)。
　前記面取り部(314)の曲率は、前記面取り部(314)と前記方向転換路(530)との接続点が前記面取り部(314)と前記クラウニング部(313)との接続点よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり案内装置(100)。
　前記面取り部(314)は、前記面取り部(314)と前記方向転換路(530)との接続点から前記面取り部(314)と前記クラウニング部(313)との接続点に向かって徐々に曲率が小さく変化していることを特徴とする請求項１に記載の転がり案内装置(100)。
　前記面取り部(314)は、楕円の一部を模した形状に形成されていることを特徴とする請求項２に転がり案内装置(100)。
　前記面取り部(314)は、前記転動体(400)の直径をＤａ、前記クラウニング部(313)の深さをｂ、前記面取り部(314)の深さをｃとしたときに、
となるように形成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の転がり案内装置(100)。
　面取り部(314)の深さｃは、前記クラウニング部(313)の深さをｂとした時に、２ｂ≦ｃとなるように設定されていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の転がり案内装置(100)。