JP2014202219A - リニアガイド装置 - Google Patents

リニアガイド装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2014202219A
JP2014202219A JP2013076105A JP2013076105A JP2014202219A JP 2014202219 A JP2014202219 A JP 2014202219A JP 2013076105 A JP2013076105 A JP 2013076105A JP 2013076105 A JP2013076105 A JP 2013076105A JP 2014202219 A JP2014202219 A JP 2014202219A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
groove
guide rail
slider
flank
ball
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013076105A
Other languages
English (en)
Inventor
松本　淳
Atsushi Matsumoto
淳 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2013076105A priority Critical patent/JP2014202219A/ja
Priority to US14/781,852 priority patent/US20160017917A1/en
Priority to CN201480000839.3A priority patent/CN104246249A/zh
Priority to PCT/JP2014/054817 priority patent/WO2014162801A1/ja
Priority to KR1020157027214A priority patent/KR20150126002A/ko
Priority to EP14778426.8A priority patent/EP2982876A4/en
Priority to TW103111222A priority patent/TW201443349A/zh
Publication of JP2014202219A publication Critical patent/JP2014202219A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings
    • F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/0602—Details of the bearing body or carriage or parts thereof, e.g. methods for manufacturing or assembly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/005—Guide rails or tracks for a linear bearing, i.e. adapted for movement of a carriage or bearing body there along
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings
    • F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/0602—Details of the bearing body or carriage or parts thereof, e.g. methods for manufacturing or assembly
    • F16C29/0604—Details of the bearing body or carriage or parts thereof, e.g. methods for manufacturing or assembly of the load bearing section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings
    • F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/0633—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides
    • F16C29/0635—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end
    • F16C29/0638—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end with balls
    • F16C29/0642—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end with balls with four rows of balls
    • F16C29/0647—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end with balls with four rows of balls with load directions in X-arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/583—Details of specific parts of races
    • F16C33/585—Details of specific parts of races of raceways, e.g. ribs to guide the rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/16—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls
    • F16C19/163—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls with angular contact
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/18—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls
    • F16C19/181—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact
    • F16C19/183—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact with two rows at opposite angles
    • F16C19/184—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact with two rows at opposite angles in O-arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/42—Groove sizes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings
    • F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/0633—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides
    • F16C29/0652—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are at least partly defined by separate parts, e.g. covers attached to the legs of the main body of the U-shaped carriage
    • F16C29/0654—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are at least partly defined by separate parts, e.g. covers attached to the legs of the main body of the U-shaped carriage with balls
    • F16C29/0659—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are at least partly defined by separate parts, e.g. covers attached to the legs of the main body of the U-shaped carriage with balls with four rows of balls
    • F16C29/0664—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are at least partly defined by separate parts, e.g. covers attached to the legs of the main body of the U-shaped carriage with balls with four rows of balls with load directions in X-arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/08—Arrangements for covering or protecting the ways
    • F16C29/084—Arrangements for covering or protecting the ways fixed to the carriage or bearing body movable along the guide rail or track
    • F16C29/088—Seals extending in the longitudinal direction of the carriage or bearing body

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)

Abstract

【課題】スライダに大きな荷重がかかっても転動溝に圧痕が生じにくいリニアガイド装置を提供すること。【解決手段】案内レール４の溝とスライダ１０の溝のうち少なくとも１つの溝は、断面形状が円弧の曲面２つを組み合わせて構成され断面形状が略Ｖ字状の溝であり、２つの曲面は使用状態においてボール７が接触する一方の曲面と使用状態においてボール７が非接触である他方の曲面とからなり、一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さは、他方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さよりも深く形成されている。【選択図】図６

Description

本発明はリニアガイド装置に関し、特に、転動体としてボールを備えたリニアガイド装置に関する。
従来、搬送装置や半導体製造装置等において直線的に運動する物体を低摩擦で支持するリニアガイド装置が知られている。リニアガイド装置は、案内レールと、案内レールを跨いで案内レールの長手方向に相対移動可能に跨嵌したスライダとからなり、案内レールの側面に長手方向に延在して設けられボールが転動するための転動溝と案内レールの転動溝に対向してスライダに設けられボールが転動するための転動溝とからなる転動路を多数のボールが転動することにより、案内レールとスライダとの滑らかな相対移動を実現するものである。
このようなリニアガイド装置において、案内レール側の転動溝とスライダ側の転動溝のうち少なくとも一方の転動溝を２つの曲面を組み合わせて構成し、該転動溝の断面を略Ｖ字状としたものがある（特許文献１および特許文献２参照）。
特許文献１および特許文献２においては、通常の使用時にはボールは転動溝の２つの曲面のうち何れか一方の曲面と接触し他方の曲面とは接触しない。一方、転動溝の位置を測定する時には測定用ボールが２つの曲面の双方に接触する。このような構成とすることにより、転動溝の位置を精度良く測定することが可能となっている。
特開昭６１−２４１５２６号公報 特開昭６３−１８０４３７号公報
リニアガイド装置の使用時にスライダに荷重がかかると、案内レールおよびスライダの各転動溝におけるボールとの接触部には、該荷重によって接触応力が生じる。特許文献１および特許文献２ような構成においては、スライダに特に大きな荷重がかかった場合、ボールが各転動溝の溝肩に乗り上げてしまうことにより、接触応力が生じる範囲が、各転動溝の縁部よりも外方の案内レールの部分あるいはスライダの部分に及んでしまう場合がある。この場合、当該案内レールあるいはスライダの部分に大きな応力すなわちエッジロードが作用し、このエッジロードによって転動溝に圧痕がついてしまう怖れがある。転動溝に圧痕がついてしまうと、ボールの円滑な循環が阻害され、その結果リニアガイド装置の機能が低下してしまう。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、スライダに大きな荷重がかかっても転動溝に圧痕が生じにくいリニアガイド装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係るリニアガイド装置は、転動体が転動するための直線状の溝を複数備えた直線状の案内レールと、前記案内レールの前記複数の溝と一対一で対向し前記転動体が転動するための溝を備えたスライダと、対向する前記案内レールの溝と前記スライダの溝との間に転動自在に配置され、前記スライダを前記案内レールに対して長手方向に移動自在に支持する複数の転動体とを備え、前記案内レールの溝と前記スライダの溝のうち少なくとも１つの溝は、断面形状が円弧の曲面２つを組み合わせて構成され断面形状が略Ｖ字状の溝であり、前記２つの曲面は使用状態において前記転動体が接触する一方の曲面と使用状態において前記転動体が非接触である他方の曲面とからなるリニアガイド装置において、前記断面形状が略Ｖ字状の溝は、前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さと、前記他方の曲面の周方向の端部から前記溝底までの深さとは、異なる深さに形成されていることを特徴とする。
好ましくは、本発明に係るリニアガイド装置は、前記断面形状が略Ｖ字状の溝は、前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さのほうが、前記他方の曲面の周方向の端部から前記溝底までの深さよりも深く形成されている。
好ましくは、本発明に係るリニアガイド装置は、対向する前記案内レールの溝と前記スライダの溝との対のうち、少なくとも１つの対は、前記案内レールの溝と前記スライダの溝とがともに前記断面形状が略Ｖ字状の溝である。
好ましくは、本発明に係るリニアガイド装置は、前記断面形状が略Ｖ字状の溝である前記案内レールの溝における前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さと、前記断面形状が略Ｖ字状の溝である前記スライダの溝における前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さとは、略同一の深さに形成されている。
好ましくは、本発明に係るリニアガイド装置は、前記案内レールの溝は前記案内レールの側面の上下方向中間部に前記長手方向に延在して設けられかつ前記断面形状が略Ｖ字状の溝であり、前記一方の曲面は前記案内レールの溝の上側部分を構成し、前記案内レールの溝よりも下方側の前記側面の部分には、前記案内レールの溝よりも上方側の前記側面の部分と同一平面上の部分と、該平面よりも前記案内レールの幅方向で内方側に位置する部分とが形成されている。
好ましくは、本発明に係るリニアガイド装置は、前記２つの曲面はそれぞれ前記断面の円弧の中心が互いに異なり、前記略Ｖ字状の断面形状は略ゴシックアーチ形状である。
本発明によれば、スライダに大きな荷重がかかっても転動溝に圧痕が生じにくいリニアガイド装置を提供することができる。
本発明の実施形態に係るリニアガイド装置の構成を示す部分断面図である。 （ａ）は、本実施形態に係るリニアガイド装置を長手方向から見た正面図であり、（ｂ）は該リニアガイド装置の要部の平面図であり、一部を断面で示している。 一方側の上側転動路および下側転動路を長手方向から見た拡大断面図である。 案内レールの下側転動溝近傍を長手方向から見た拡大断面図である。 スライダの下側転動溝近傍を長手方向から見た拡大断面図である。 案内レールの下側転動溝とスライダの下側転動溝とを組み合わせた使用状態を長手方向から見た拡大断面図である。 案内レールの上側転動溝とスライダの上側転動溝とを組み合わせた使用状態を長手方向から見た拡大断面図である。 案内レールの下側転動溝およびスライダの下側転動路の近傍を長手方向から見た断面図である。 案内レールを定盤等に載置した状態を示す概念図であり、（ａ）は下部側面が上側ランドと同一平面にある場合を示し、（ｂ）は下部側面が上側ランドと同一平面にない場合を示している。 案内レールにおける溝位置の測定方法を示す概念図である。 スライダにおける溝位置の測定方法を示す概念図である。 案内レールの上側転動溝および下側転動溝の加工方法を示す概念図である。 実験に用いた比較例１に係るリニアガイド装置の要部の断面図である。 実験に用いた比較例２に係るリニアガイド装置の要部の断面図である。 スライダに荷重をかけた場合の接触応力の分布範囲の変化を示す概念図であり、（ａ）は荷重が小さい場合、（ｂ）は荷重が増した場合、（ｃ）は荷重がさらに増した場合をそれぞれ示す。 比較例１の実験結果を示すグラフであり、（ａ）は案内レール側の上側フランクの面圧分布を示し、（ｂ）はスライダ側の下側フランクの面圧分布を示している。 比較例２の実験結果を示すグラフであり、（ａ）は案内レール側の上側フランクの面圧分布を示し、（ｂ）はスライダ側の下側フランクの面圧分布を示している。 実施例の実験結果を示すグラフであり、（ａ）は案内レール側の上側フランクの面圧分布を示し、（ｂ）はスライダ側の下側フランクの面圧分布を示している。
以下、本発明の実施形態に係るリニアガイド装置について、図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書においては、案内レールを通常に水平にした状態において、案内レールの長手方向に対して水平方向に直角に交差する方向を幅方向とし、長手方向および幅方向に対して垂直に交差する方向を上下方向とする。また、このとき、長手方向に延在する上側の面、下側の面、および両側の面を、それぞれ上面、下面、および側面とし、長手方向の端部側の面を端面とする。また、これらの方向および各面の呼称は、スライダにおいては、スライダが案内レールに組付けられた状態において同様とする。
図１は、本発明の実施形態に係るリニアガイド装置の構成を示す部分断面図である。また、図２（ａ）は、リニアガイド装置を長手方向から見た正面図であり、（ｂ）は該リニアガイド装置の要部の平面図であり、一部を断面で示している。なお、図２（ａ）は、エンドキャップを外した状態を示している。
図１および図２（ａ）、（ｂ）に示すように、リニアガイド装置１は直線状に延在する断面略角型の案内レール４と、該案内レール４に転動体であるボール７を介して長手方向に移動可能に組み付けられたスライダ１０とを備えている。スライダ１０は、下面側に長手方向に延在する凹部１３が形成され、長手方向から見た断面形状は略逆Ｕ字状となっている。凹部１３はスライダ１０の両端面を貫いて形成されている。スライダ１０は凹部１３が案内レール４を跨いで該案内レール４上に配置されている。
案内レール４の一方側の側面４ａと上面４ｃとが交差する稜線部には、ボール７が転動するための上側転動溝１６が長手方向に延在して形成されている。案内レール４の他方側の側面４ｂと上面４ｃとの稜線部にも同様の上側転動溝１６が形成されている。また、案内レール４の側面４ａの上下方向略中間位置には、ボール７が転動するための下側転動溝１７が長手方向に延在して形成されている。下側転動溝１７の底部には、下側転動溝１７の全長に亘って逃げ溝１８が形成されている。案内レール４の他方側の側面４ｂの上下方向略中間位置にも、同様の下側転動溝１７および逃げ溝１８が形成されている。このように、案内レール４には各側面４ａ、４ｂにそれぞれ上側および下側の２本ずつ、計４本の転動溝１６、１７が形成されている。
スライダ１０は、スライダ本体部１９と、スライダ本体部１９の長手方向の各端部にそれぞれ着脱可能に取付けられたエンドキャップ２２ａ、２２ｂとから構成されている。スライダ本体部１９は、案内レール４の各側面４ａ、４ｂに沿ってそれぞれ長手方向および下方に延在して配置される一対の脚部２５ａ、２５ｂと、一対の脚部２５ａ、２５ｂを案内レール４の上面４ｃ側で連結する胴体部２８とから構成されている。
各エンドキャップ２２ａ、２２ｂのスライダ本体部１９側とは反対側の長手方向端部、すなわちスライダ１０の長手方向の最も外側となる各端部には、防塵部品であるサイドシール３１ａ、３１ｂがそれぞれ装着されている。これらのサイドシール３１ａ、３１ｂは、案内レール４とスライダ１０との隙間を密封し、外部から塵等の異物が侵入することを防止している。
スライダ本体部１９の一方の脚部２５ａの内側面、すなわち案内レール４の一方側の側面４ａと対向する面には、該一方側の側面４ａに形成された上側転動溝１６および下側転動溝１７のそれぞれと対向する位置に、ボール７が転動するための上側転動溝３４および下側転動溝３５が形成されている。スライダ本体部１９の他方の脚部２５ｂの内側面にも同様の上側転動溝３４および下側転動溝３５が形成されている（図２（ａ）参照）。案内レール４の上側転動溝１６とスライダ本体部１９の上側転動溝３４とでボール７が転動するための上側転動路３７が形成されている。また、案内レール４の下側転動溝１７とスライダ本体部１９の下側転動溝３５とで、ボール７が転動するための下側転動路３８が形成されている。このように、案内レール４およびスライダ１０には、片側にそれぞれ上側および下側の２本ずつ、全部で４本の転動路が形成されている。
また、スライダ１０の一方の脚部２５ａには、上側転動路３７および下側転動路３８のそれぞれと平行に脚部２５ａの肉厚部分を長手方向に貫通する上側戻し路４０および下側戻し路４１が形成されている。つまり、一方の脚部２５ａには２本の戻し路４０、４１が形成されている。スライダ１０の他方の脚部２５ｂにも同様に上側戻し路４０および下側戻し路４１が形成されている（図２（ａ）参照）。
各エンドキャップ２２ａ、２２ｂは、スライダ本体部１９との当接面側であってスライダ本体部１９の一対の脚部２５ａ、２５ｂに対応する部分に、ボール７の上側転動路３７と上側戻し路４０とを連通させる半円形の上側方向転換路４３（図２（ｂ）参照、脚部２５ｂ側は不図示）と、下側転動路３８と下側戻し路４１とを連通させる半円形の下側方向転換路４４（不図示）とが形成されている。エンドキャップ２２ａ、２２ｂには、片側２つで計４つの方向転換路が形成されている。
そして上側戻し路４０と両端の上側方向転換路４３、４３とでボール７を上側転動路３７の一方側の端部から他方側の端部へ送り循環させている。図２（ｂ）に示すように、上側戻し路４０と両端の上側方向転換路４３、４３と上側転動路３７とで環状の上側循環路が形成されている。同様に、下側戻し路４１と両端の下側方向転換路４４、４４（不図示）とでボール７を下側転動路３８の一方側の端部から他方側の端部へ送り循環させている。下側戻し路４１と両端の下側方向転換路４４、４４（不図示）と下側転動路３８とで環状の下側循環路が形成されている。すなわち、案内レール４およびスライダ１０には、全部で４本の環状の循環路が形成されている。
環状の上側循環路および環状の下側循環路には、それぞれ多数のボール７が転動自在に装填されている。スライダ１０は、これら多数のボール７を介して案内レール４上を軸方向に移動する。
スライダ１０を案内レール４の長手方向に沿って移動させると、上側転動路３７および下側転動路３８にそれぞれ位置するボール７は、それぞれ上側転動路３７、下側転動路３８内を転がり移動しつつ案内レール４に対してスライダ１０と同じ方向へ移動する。そして各ボール７が上側転動路３７、下側転動路３８の一方側の端部にそれぞれ到達すると、エンドキャップ２２ａ（または２２ｂ）内に設けられた上側方向転換路４３、下側方向転換路４４（不図示）へそれぞれ入っていく。上側方向転換路４３、下側方向転換路４４（不図示）に入ったボール７はＵターンしてそれぞれ上側戻し路４０および下側戻し路４１に入り、これら戻し路４０、４１を転動して反対側のエンドキャップ２２ｂ（または２２ａ）内に設けられた上側方向転換路４３、下側方向転換路４４（不図示）に到達する。そしてこれらの反対側の方向転換路４３、４４で再度Ｕターンして上側転動路３７、下側転動路３８の他方側の端部に戻る。ボール７は、スライダ１０の移動に伴い、環状の上側循環路および環状の下側循環路内でそれぞれこのような循環を繰り返す。
スライダ１０の凹部１３には、図１および図２（ａ）に示すように、案内レール４の上面４ｃと平行にボール保持器４６が配置されている。また、スライダ１０には、下側転動路３８に位置するボール７を支持するための棒型のボール保持器５２が配置されている。ボール保持器５２は両端部がエンドキャップ２２ａ、２２ｂにそれぞれ支持され、他の部分は案内レール４の逃げ溝１８に収容されている。
また、案内レール４には、該案内レール４を工作機械等の被取付け部に取付けるためのボルト穴５４が設けられている。
図３は、一方側（図２（ａ）の紙面右側）の上側転動路３７および下側転動路３８を長手方向から見た拡大断面図である。
図３に示すように、案内レール４の上側転動溝１６の断面形状は、単一曲率の円弧形状に形成されている。すなわち上側転動溝１６は、単一曲率の長手方向に延びる曲面１６ａで形成されている。曲面１６ａの曲率はボール７の曲率よりも小さく形成されている。
案内レール４の下側転動溝１７は、２つの壁面すなわち上側フランク１７ａと下側フランク１７ｂとを組み合わせることによって構成されている。上側フランク１７ａ、下側１７ｂは、それぞれ断面形状が凹状円弧形状に形成された曲面である。上側フランク１７ａの断面の円弧の中心と、下側フランク１７ｂの断面の円弧の中心とは、異なる位置にある。したがって、下側転動溝１７の断面形状は、略Ｖ字状の所謂ゴシックアーチ形状に形成されている。詳細には、上側フランク１７ａの断面の円弧の一端と下側フランク１７ｂの断面の円弧の一端とが同一点に位置し、上側フランク１７ａの断面の円弧の他端と下側フランク１７ｂの断面の円弧の他端とは異なる位置にある。以下、本実施形態においては、断面略Ｖ字形状の転動溝を構成し断面形状が凹状円弧形状に形成された曲面のことをフランクという。
また、図３において上側転動溝１６と下側転動溝１７との間の直線部を上側ランド５６といい、下側転動溝１７から下方に延在する直線部を下側ランド５８という。上側ランド５６および下側ランド５８は、案内レール４の側面４ａ（図１、２（ａ）参照）の部分である。
スライダ１０の上側転動溝３４は、案内レール４の下側転動溝１７と同様に、断面形状がそれぞれ凹状円弧形状に形成された上側フランク３４ａと下側フランク３４ｂとによって断面形状が略Ｖ字状に形されている。上側フランク３４ａの断面の円弧の中心と、下側フランク３４ｂの断面の円弧の中心とは、異なる位置にある。したがって、上側転動溝３４の断面形状は、略Ｖ字状の所謂ゴシックアーチ形状に形成されている。詳細には、上側フランク３４ａの断面の円弧の一端と下側フランク３４ｂの断面の円弧の一端とが同一点に位置し、上側フランク３４ａの断面の円弧の他端と下側フランク３４ｂの断面の円弧の他端とは異なる位置にある。
また、スライダ１０の下側転動溝３５も同様に、断面形状がそれぞれ凹状円弧形状に形成された上側フランク３５ａと下側フランク３５ｂとによって断面形状が略Ｖ字状に形されている。上側フランク３５ａの断面の円弧の中心と、下側フランク３５ｂの断面の円弧の中心とは、異なる位置にある。したがって、下側転動溝３５の断面形状は、略Ｖ字状の所謂ゴシックアーチ形状に形成されている。詳細には、上側フランク３５ａの断面の円弧の一端と下側フランク３５ｂの断面の円弧の一端とが同一点に位置し、上側フランク３５ａの断面の円弧の他端と下側フランク３５ｂの断面の円弧の他端とは異なる位置にある。
また、上側転動溝３４と下側転動溝３５との間の直線部分を上側ランド６０といい、下側転動溝３５から下方に延在する直線部を下側ランド６２という。上側ランド６０および下側ランド６２は、スライダ１０の脚部２５ａの内側面（図１、２（ａ）参照）の部分である。
使用状態において、上側転動路３７では、ボール７はスライダ１０の上側転動溝３４の上側フランク３４ａと、案内レール４の上側転動溝１６の曲面１６ａとに接触している。上側フランク３４ａおよび曲面１６ａは、上側フランク３４ａおよび曲面１６ａに対するボール７の接触角θがそれぞれ３０°〜６０°の所定の角度となるように形成されている。例えば、本実施形態では５０°となっている。図３において、上側フランク３４ａのボール７との接点と、曲面１６ａのボール７との接点とを通り、ボール７を貫く直線は、上側転動路３７におけるボール７の荷重支持線である。
ここで、ある面に対するボール７の接触角とは、ボール７の中心を通る水平線と、該面のボール７との接点とボールの中心とを結ぶ直線とがなす角度のことをいう。上側フランク３４ａにおいては、ボール７の中心を通る水平線と、上側フランク３４ａのボール７との接点とボール７の中心とを結ぶ直線とがなす角度のことであり、曲面１６ａにおいては、ボール７の中心を通る水平線と、曲面１６ａのボール７との接点とボール７の中心とを結ぶ直線とがなす角度のことである。
使用状態において、下側転動路３８では、ボール７はスライダ１０の下側転動溝３５の下側フランク３５ｂと、案内レール４の下側転動溝１７の上側フランク１７ａとに接触している。下側フランク３５ｂおよび上側フランク１７ａは、ボール７との接触角θがそれぞれ３０°〜６０°の所定の角度となるように形成されている。例えば、本実施形態では５０°となっている。図３において、上側フランク１７ａのボール７との接点と、下側フランク３５ｂのボール７との接点とを通り、ボール７を貫く直線は、下側転動路３８におけるボール７の荷重支持線である。
上側転動路３７におけるボール７の荷重支持線と下側転動路３８におけるボール７の荷重支持線とは、直角に近い角度で交差するようになっており、また、他方側（図２（ａ）の紙面左側）の各荷重支持線（図示省略）と対称となっているので、ボール７は上下左右のあらゆる方向の荷重を支持することができる。
図３に示すように、使用状態において、スライダ１０の上側転動溝３４の下側フランク３４ｂはボール７と接触していない。また、案内レール４の下側転動溝１７の下側フランク１７ｂ、およびスライダ１０の下側転動溝３５の上側フランク３５ａは、何れもボール７と接触していない。これらのフランク３４ｂ、１７ｂ、３５ａとボール７との間には、それぞれ数μｍ〜数十μｍの隙間が介在している。
図４は、案内レール４の下側転動溝１７近傍を長手方向から見た拡大断面図である。下側転動溝１７の上側フランク１７ａの断面形状の円弧１と下側フランク１７ｂの断面形状の円弧２とは、同一の曲率で形成されており、ボール７の曲率よりも僅かに小さい。すなわち、上側フランク１７ａおよび下側フランク１７ｂの断面形状の円弧１、２の半径は、ボール７の半径より僅かに大きく、ボール７の直径の５１〜６０％程度の大きさとなっている。また、円弧１の中心と円弧２の中心とは、異なる位置にある。
下側転動溝１７の上側の縁部、すなわち上側フランク１７ａの上端には、上側フランク１７ａと上側ランド５６とを接続する面取りｒ１が形成されている。同様に、下側の縁部、すなわち下側フランク１７ｂの下端には、下側フランク１７ｂと下側ランド５８とを接続する面取りｒ２が形成されている。面取りｒ１およびｒ２は、Ｒ面取りである。面取りｒ１およびｒ２を形成することにより、案内レール４に下側転動溝１７を形成した際のバリ残りを防止している。面取りｒ１およびｒ２の半径は、概ねボール７の直径の１０％程度の大きさに形成されている。
下側転動溝１７の溝位置、すなわち幅あるいは高さ位置等を測定するときは、測定用のボール６４を用いる。測定用ボール６４は通常使用に用いる転動用のボール７と同一の径である。測定用ボール６４は、図４に２点鎖線で示すように、上側フランク１７ａと下側フランク１７ｂの両方に同時に接触する。このため、単一曲率のフランクに接触させる場合と比べて、測定用ボール６４の位置が安定する。その結果、溝位置を精度良く測定することができる。なお、本実施形態では、測定用ボール６４の上側フランク１７ａに対する接触角ａ１と、下側フランク１７ｂに対する接触角ａ２とは、同一角度となるように形成されている。
ここで、上側フランク１７ａと下側フランク１７ｂとの交点を交点Ｊとする。また、両フランク１７ａ、１７ｂに接触した状態の測定用ボール６４の中心を中心Ｅとする。また、交点Ｊと中心Ｅとを結ぶ直線、すなわち中心Ｅを通る水平線を直線Ｔとする。また、直線Ｔと直交し、交点Ｊを通る直線を直線Ｓとする。直線Ｓを基準位置とし、直線Ｓからフランク１７ａの面取りｒ１側の端部まで垂線を引いたとき、この垂線の直線距離をフランク１７ａの有効深さＦＲ１と定義する。同様に、直線Ｓからフランク１７ｂの面取りｒ２側の端部まで垂線を引いたとき、この垂線の直線距離をフランク１７ｂの有効深さＦＲ２と定義する。また、直線Ｓから中心Ｅまでの直線距離をボール高さＨＲと定義する。
本実施形態では、ＦＲ１＞ＦＲ２に設定している。すなわち、上側フランク１７ａのほうが下側フランク１７ｂよりも有効深さが大きく設定されている。言い換えると、下側転動溝１７は、上側フランク１７ａの端部から溝底までの深さのほうが、下側フランク１７ｂの端部から溝底までの深さよりも深く形成されている。
図５は、スライダ１０の下側転動溝３５近傍を長手方向から見た拡大断面図である。下側転動溝３５の上側フランク３５ａの断面形状の円弧１と下側フランク３５ｂの断面形状の円弧２とは、案内レール４の上側フランク１７ａおよび下側フランク１７ｂと同一の曲率で形成されている。すなわち、各フランク３５ａおよび３５ｂの断面形状の円弧１、２の半径は、ボール７の半径より僅かに大きく、ボール７の直径の５１〜６０％程度の大きさとなっている。また、円弧１の中心と円弧２の中心とは、異なる位置にある。
下側転動溝３５の上側の縁部、すなわち上側フランク３５ａの上端には、上側フランク３５ａと上側ランド６０とを接続する面取りｃ１が形成されている。同様に、下側の縁部、すなわち下側フランク３５ｂの下端には、下側フランク３５ｂと下側ランド６２とを接続する面取りｃ２が形成されている。面取りｃ１およびｃ２は、Ｃ面取りである。なお、面取りｃ１およびｃ２は、案内レール４側と同様にＲ面取りとしても良い。
下側転動溝３５の溝位置を測定するときは、案内レール４側の下側転動溝１７と同様に、測定用のボール６４を用いる。測定用ボール６４は、図５に２点鎖線で示すように、上側フランク３５ａと下側フランク３５ｂの両方に同時に接触する。その結果、溝位置を精度良く測定することができる。なお、本実施形態では、測定用ボール６４の上側フランク３５ａに対する接触角ｂ１と、下側フランク３５ｂに対する接触角ｂ２とは、同一角度となるように形成されている。
ここで、上側フランク３５ａと下側フランク３５ｂとの交点を交点Ｊとする。また、両フランク３５ａ、３５ｂに接触した状態の測定用ボール６４の中心を中心Ｅとする。また、交点Ｊと中心Ｅとを結ぶ直線、すなわち中心Ｅを通る水平線を直線Ｔとする。また、直線Ｔと直交し、交点Ｊを通る直線を直線Ｓとする。直線Ｓを基準位置とし、直線Ｓからフランク３５ａの面取りｃ１側の端部まで垂線を引いたとき、この垂線の直線距離をフランク３５ａの有効深さＦＳ１と定義する。同様に、直線Ｓからフランク３５ｂの面取りｃ２側の端部まで垂線を引いたとき、この垂線の直線距離をフランク３５ｂの有効深さＦＳ２と定義する。また、直線Ｓから中心Ｅまでの直線距離をボール高さＨＳと定義する。
本実施形態では、ＦＳ２＞ＦＳ１に設定している。すなわち、下側フランク３５ｂのほうが上側フランク３５ａよりも有効深さが大きく設定されている。言い換えると、下側転動溝３５は、下側フランク３５ｂの端部から溝底までの深さのほうが、上側フランク１７ａの端部から溝底までの深さよりも、深く形成されている。
図６は、案内レール４の下側転動溝１７とスライダ１０の下側転動溝３５とを組み合わせた使用状態を長手方向から見た拡大断面図である。
図６に示すように、使用状態においては下側転動溝１７と下側転動溝３５との間には転動用のボール７が装填されている。また、下側転動溝１７と下側転動溝３５とは、上下方向に相対位置がずれるように配置されている。具体的には、下側転動溝１７のほうが下側転動溝３５よりも少し下側となるように配置されている。そのため、上述したように、ボール７は、下側転動溝１７の上側フランク１７ａと下側転動溝３５の下側フランク３５ｂとに接触し、下側転動溝１７の下側フランク１７ｂと下側転動溝３５の上側フランク３５ａとには接触していない。接触角θはそれぞれ３０°〜６０°の所定の角度となっている。例えば、本実施形態では５０°となっている。なお、当該接触角θは、測定用ボール６４が配置されたときの接触角ａ１、ａ２およびｂ１、ｂ２（図４および図５参照）とは異なる大きさである。
本実施形態においては、各フランクの有効深さについては、上述したように、下側転動溝１７においては、ＦＲ１＞ＦＲ２、すなわち下側フランク１７ｂよりも上側フランク１７ａのほうが大きく形成され、かつ下側転動溝３５においては、ＦＳ２＞ＦＳ１、すなわち上側フランク３５ａよりも下側フランク３５ｂのほう大きく形成されている。つまり、使用状態においてボール７と接触するフランク１７ａ、３５ｂのほうが、ボール７と接触しないフランク１７ｂ、３５ａよりも有効深さが大きく形成されている。
このように構成されているので、本実施形態に係るリニアガイド装置１は、スライダ１０に大きな荷重がかかっても、ボール７は下側転動溝１７および下側転動溝３５の溝肩に乗り上がりにくくなる。具体的には、ボール７が下側転動溝１７の上側フランク１７ａの上端からはみ出しにくくなり、同様に下側転動溝３５の下側フランク３５ｂの下端からはみ出しにくくなる。
その結果、上側フランク１７ａの上端よりも上方の案内レール４の部分および下側フランク３５ｂの下端よりも下方のスライダ１０の部分におけるエッジロードの発生が抑制され、下側転動溝１７および下側転動溝３５に圧痕が付いてしまうことを防止できる。ここでエッジロードとは、部材の角部等に発生する過大な応力集中のことである。なお、本実施形態の当該効果については、実施例および比較例を用いて後述する。
また、本実施形態では、上側フランク１７ａの有効深さＦＲ１と下側フランク３５ｂの有効深さＦＳ２とは、略同一寸法に形成されている。これにより、案内レール４の負荷能力とスライダ１０の負荷能力とが略同一となっている。
また、本実施形態では、図６に示すように、案内レール４の上側ランド５６（図３参照）とスライダ１０の上側ランド６０（図３参照）間の距離Ｓ１と、案内レール４の下側ランド５８（図３参照）とスライダ１０の下側ランド６２（図３参照）間の距離Ｓ２とは、略同一の距離に形成されている。上側フランク１７ａの有効深さＦＲ１および下側フランク３５ｂの有効深さＦＳ２を増すためには、上記Ｓ１およびＳ２の距離を小さくすれば、その分有効深さを大きくすることができる。しかし、Ｓ１およびＳ２の距離が小さすぎると、製造誤差によって案内レール４とスライダ１０とが接触してしまう怖れがある。したがって、Ｓ１およびＳ２は、それぞれ０．１〜０．５ｍｍ程度の距離で形成することが好ましい。なお、本実施形態においては、Ｓ１およびＳ２は、それぞれ０．２５ｍｍとしている。
本実施形態では、適正なＳ１およびＳ２を確保しつつ、上側フランク１７ａの有効深さＦＲ１および下側フランク３５ｂの有効深さＦＳ２を大きくしている。すなわち、ＦＲ１を増やすために、案内レール４の上側ランド５６をスライダ１０の上側ランド６０側に突出させ、該案内レール４の上側ランド５６を突出させた分、スライダ１０の上側ランド６０の部分の幅方向の肉厚を減じている。同様に、ＦＳ２を増やすために、スライダ１０の下側ランド６２を案内レール４の下側ランド５８側に突出させ、該スライダ１０の下側ランド６２を突出させた分、案内レール４の下側ランド５８の部分の幅方向の肉厚を減じている。
図７は、案内レール４の上側転動溝１６とスライダ１０の上側転動溝３４とを組み合わせた使用状態を長手方向から見た拡大断面図である。
図７に示すように、使用状態においては上側転動溝１６と上側転動溝３４との間には転動用のボール７が装填されている。ボール７は、上側転動溝１６の曲面１６ａと上側転動溝３４の上側フランク３４ａとに接触し、下側転動溝３４の下側フランク３４ｂには接触していない。接触角θはそれぞれ３０°〜６０°の所定の角度となっている。例えば、本実施形態では５０°となっている。また、上側転動溝１６は、曲面１６ａのみで構成され上側フランクがない。
案内レール４の下側転動溝１７およびスライダ４の下側転動溝３５において定義したのと同様に、スライダ４の上側転動溝３４についても、上側フランク３４ａの有効深さをＦＳ１と定義し、下側フランク３４ｂの有効深さをＦＳ２と定義する。上側転動溝３４は、ＦＳ１＞ＦＳ２に設定されている。すなわち、案内レール４の下側転動溝１７およびスライダ４の下側転動溝３５と同様に、使用時にボール７が接触するほうの上側フランク３４ａの有効深さを大きくしている。したがって、スライダ１０に大きな荷重がかかっても、ボール７は上側フランク３４ａの上端からはみ出しにくくなる。その結果、上側フランク３４ａの上端よりも上方のスライダ１０の部分におけるエッジロードの発生が抑制され、上側転動溝３４に圧痕が付いてしまうことを防止できる。
図８は、案内レール４の下側転動溝１７およびスライダ１０の下側転動路３５の近傍を長手方向から見た断面図である。
図８に示すように、案内レール４の幅方向において、下側ランド５８の位置は、案内レール４の上側ランド５６の位置に比べて、案内レール４の内方側（図８の左側）に位置している。これは、下側転動溝１７の下側フランク１７ｂの有効深さＦＲ２が、上側フランク１７ａの有効深さＦＲ１よりも小さく形成されているからである。
本実施形態においては、案内レール４の下側ランド５８よりも下方の側面４ａの部分（以下、下部側面６６という）は、上側ランド５６と同一の平面上に位置するように形成されている。これにより、下部側面６６は測定基準用平面として機能する。
すなわち、図９（ａ）に示すように、案内レール４の下側転動溝１７の溝位置を測定するときに、案内レール４の側面４ａを定盤等の基準面に安定して載置することができる。その結果、図９（ａ）に示すような、溝位置Ｗを精度良く測定することができる。
図９（ｂ）は、図９（ａ）との比較のために、下部側面６６が上側ランド５６と同一平面にない場合の案内レール４を示している。下部側面６６が上側ランド５６と同一平面にない場合には、案内レール４の側面４ａを定盤等の基準面に置いた時に、案内レール４の側面４ａと定盤との間に隙間が生じてしまい、定盤上に安定して固定することができない。したがって、溝位置Ｗを精度良く測定することが困難になってしまう。
図１０は、案内レール４における溝位置の測定方法を示す概念図である。案内レール４の下側転動溝１７の溝位置を測定するときは、測定用のボール６４を用いる。測定用ボール６４は、図１０に示すように、上側フランク１７ａと下側フランク１７ｂの両方に同時に接触するので、測定用ボール６４の位置が安定する。その結果、図１０に示すような、両側の溝間の幅Ｗや、高さＨａ、Ｈｂを精度良く測定することができる。なお、測定用ボール６４は転動用のボール７と同一の径である。
また、図１１は、スライダ１０における溝位置の測定方法を示す概念図である。スライダ１０においても、案内レール４と同様に、上側転動溝３４および下側転動溝３５を測定用ボール６４を用いることにより精度良く測定することができる。
図１２は、案内レール４の上側転動溝１６および下側転動溝１７の加工方法を示す概念図である。本実施形態では、上側転動溝１６は単一曲率の曲面１６ａであり、下側転動溝１７は断面略Ｖ字状の溝である。このため、上側転動溝１６の寸法を直接精度良く測定することは困難である。そこで本実施形態においては、図１２に示すような、総形砥石６８を用いて上側転動溝１６および下側転動溝１７を同時に研削している。総形砥石６８は、寸法の正確さを保証することが比較的容易である。このため、下側転動溝１７の溝位置のみを図１０に示したように精度良く測定すれば、上側転動溝１６の溝位置も正しいことを保証できる。
次に、本実施形態に係るリニアガイド装置１の効果を実証するための実験およびその結果について説明する。
本実験は、本実施形態に係るリニアガイド装置１の実施例と、比較例１および比較例２とを用いて、スライダ１０に荷重をかけた場合の、案内レール４の下側転動溝１７の上側フランク１７ａおよびスライダ１０の下側転動溝３５の下側フランク３５ｂにおける面圧分布を比較するために行った。
本実験に用いた実施例に係るリニアガイド装置１は、上述したように、下側フランク１７ｂの有効深さＦＲ２よりも上側フランク１７ａの有効深さＦＲ１のほうが大きく形成され、かつ上側フランク３５ａの有効深さＦＳ１よりも下側フランク３５ｂの有効深さＦＳ２のほうが大きく形成されている。さらに、ＦＲ１とＦＳ２とは略同一である。すなわち、以下の関係となっている。
案内レール４側：ＦＲ１＞ＦＲ２
スライダ１０側：ＦＳ１＜ＦＳ２
ＦＲ１≒ＦＳ２
図１３は、本実験に用いた比較例１に係るリニアガイド装置１０１の要部の断面図であり、具体的には、案内レール４およびスライダ１０の各下側転動溝１１７、１３５近傍を長手方向から見た断面図である。
比較例１に係るリニアガイド装置１０１は、案内レール４側の上側フランク１１７ａの有効深さＦＲ１と、案内レール４側の下側フランク１１７ｂの有効深さＦＲ２と、スライダ１０側の上側フランク１３５ａの有効深さＦＳ１と、スライダ１０側の下側フランク１３５ｂの有効深さＦＳ２とは、次の関係となっている。
案内レール４側：ＦＲ１≒ＦＲ２
スライダ１０側：ＦＳ１≒ＦＳ２
ＦＳ１＜ＦＲ１
すなわち、全てのフランクにおいて、案内レール４側のフランクの有効深さよりもスライダ１０側のフランクの有効深さほうが小さく形成されている。他の構成は、実施例と同様である。
図１４は、本実験に用いた比較例２に係るリニアガイド装置２０１の要部の断面図であり、具体的には、案内レール４およびスライダ１０の各下側転動溝２１７、２３５近傍を長手方向から見た断面図である。
比較例２に係るリニアガイド装置２０１は、案内レール４側の上側フランク２１７ａの有効深さＦＲ１と、案内レール４側の下側フランク２１７ｂの有効深さＦＲ２と、スライダ１０側の上側フランク２３５ａの有効深さＦＳ１と、スライダ１０側の下側フランク２３５ｂの有効深さＦＳ２とは、次の関係となっている。
案内レール４側：ＦＲ１≒ＦＲ２
スライダ１０側：ＦＳ１≒ＦＳ２
ＦＳ１≒ＦＲ１
すなわち、全てのフランクにおいて、フランクの有効深さが略同一に形成されている。他の構成は、実施例と同様である。
以下の表１に、実施例、比較例１および比較例２の共通仕様および個別仕様を掲げる。
（表１）
[共通仕様]
・レール幅：25ｍｍ
・ボール直径：4.7625ｍｍ
・溝半径：2.429ｍｍ（ボール直径の５１％）
・負荷を受けるボール数：１１個×２列
・接触角：５０°
・荷重：２０kＮ、スライダに上向きに付与
[個別仕様]
（１）実施例
・ＦＲ１＝2.0ｍｍ
・ＦＲ２＝1.8ｍｍ
・ＦＳ１＝1.8ｍｍ
・ＦＳ２＝2.0ｍｍ
（２）比較例１
・ＦＲ１＝2.0ｍｍ
・ＦＲ２＝2.0ｍｍ
・ＦＳ１＝1.8ｍｍ
・ＦＳ２＝1.8ｍｍ
（２）比較例２
・ＦＲ１＝1.9ｍｍ
・ＦＲ２＝1.9ｍｍ
・ＦＳ１＝1.9ｍｍ
・ＦＳ２＝1.9ｍｍ
次に、比較例１に係るリニアガイド装置１０１を例にして、スライダ１０に荷重をかけた場合の、案内レール４側の上側フランク１１７ａおよびスライダ１０側の下側フランク１３５ｂにおける、ボール７による接触応力の分布範囲の変化について説明する。
図１５は、スライダ１０に荷重をかけた場合の接触応力の分布範囲の変化を示す概念図であり、（ａ）は荷重が小さい場合、（ｂ）は荷重が増した場合、（ｃ）は荷重がさらに増した場合をそれぞれ示している。
本実験では、案内レール４を固定し、スライダ１０に対して上に引き上げる方向の荷重を作用させた。すなわち、図１５（ａ）に示すように、案内レール４およびスライダ１０には、互いに離れる方向の力が加わることとなる。
スライダ１０に荷重がかかると、案内レール４側の上側フランク１１７ａおよびスライダ１０側の下側フランク１３５ｂは、それぞれボール７との接触部に荷重を受ける。この荷重により、ボール７との接触部には接触応力が生じる。接触応力は、図１５（ａ）に斜線で示すように、長手方向から見て、ボール７との接点を中心に、荷重支持線に沿う方向かつ各フランクの円周方向に沿う方向に、略半楕円形状の範囲に作用する。
スライダ１０にかかる荷重が増加すると、ボール７との接触部の弾性変形によって、上側フランク１１７ａおよび下側フランク１３５ｂの接触応力を受ける範囲は、図１５（ｂ）に斜線で示すように、略半楕円形状が一様に大きくなる方向に広がる。図１５（ｂ）では、下側フランク１３５ｂの接触応力を受ける範囲が面取りｃ２の直近にまで達している。
スライダ１０にかかる荷重がさらに増加すると、接触応力を受ける範囲がさらに広がり、図１５（ｃ）に示すように、斜線で示す略半楕円形状が大きくなる。そして、図１５（ｃ）では、下側フランク１３５ｂの接触応力を受ける範囲が面取りｃ２に達している。接触応力を受ける範囲は上述のように、長手方向から見て略半楕円形状になるが、面取りｃ２では荷重を受けることができない。このため、面取りｃ２には、図１５（ｃ）に示すような、スパイク状の圧力ピークが生じる。すなわちエッジロードが生じる。
エッジロードは顕著な圧力ピークのため、材料の塑性変形の原因となる。エッジロードによって転動溝が塑性変形してしまうと、ボールの円滑な循環が阻害され、リニアガイド装置の性能の低下してしまう。したがって、エッジロードの発生は好ましくない。
このようにして実施例および各比較例に対して行った実験の結果を次に説明する。面圧分布は、接触解析理論から、数値計算によって求めた。
図１６は、比較例１の実験結果を示すグラフであり、（ａ）は案内レール４側の上側フランク１１７ａの面圧分布を示し、（ｂ）はスライダ１０側の下側フランク１３５ｂの面圧分布を示している。
比較例１では、案内レール４側の上側フランク１１７ａの面圧分布は、図１６（ａ）に示すように、良好である。上側フランク１１７ａの上端、すなわち面取りｒ１との接続部で僅かなエッジロードが見られるが、接触部の中央部の接触面圧よりも小さく、問題はない。
一方、スライダ１０側の面圧分布は、良好とは言えない。すなわち、下側フランク１３５ｂの下端、すなわち面取りｃ２との接続部で顕著なエッジロードが見られ、接触面圧は４ＧＰａ（ギガパスカル）を超えている。接触面圧が４ＧＰａを超えると、フランクが塑性変形して圧痕が生じる怖れがある。
図１６（ａ）、（ｂ）より、比較例１では、リニアガイド装置としては、スライダ１０の接触面圧によって使用できる荷重範囲が決まる。これは、スライダ１０側の下側フランク１３５ｂの有効深さが、案内レール４側の上側フランク１１７ａの有効深さよりも小さいためである。
図１７は、比較例２の実験結果を示すグラフであり、（ａ）は案内レール４側の上側フランク２１７ａの面圧分布を示し、（ｂ）はスライダ１０側の下側フランク２３５ｂの面圧分布を示している。
比較例２では、図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、案内レール４側とスライダ１０側とは、ほぼ同一の面圧分布となっている。しかし、案内レール４側の上側フランク２１７ａの上端、すなわち面取りｒ１との接続部、およびスライダ１０側の下側フランク２３５ｂの下端、すなわち面取りｃ２との接続部で、それぞれ小さくはないエッジロードが見られる。それぞれのエッジロードは接触面圧が４ＧＰａを超えてはいないので、比較例１に比べると圧痕が生じる怖れは小さい。しかし、それぞれのエッジロードは、接触部の中央部の接触面圧を超えている。したがって、荷重がさらに増すと、直ぐに圧痕が生じる可能性がある。
図１８は、実施例の実験結果を示すグラフであり、（ａ）は案内レール４側の上側フランク１７ａの面圧分布を示し、（ｂ）はスライダ４側の下側フランク３５ｂの面圧分布を示している。
実施例１では、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、案内レール４側とスライダ１０側とも、面圧分布は良好である。上側フランク１７ａの上端および下側フランク３５ｂの下端で、それぞれ僅かなエッジロードが見られるが、何れも接触部の中央部の接触面圧よりも小さく、問題のない大きさである。
また、実施例１では、案内レール４側とスライダ１０側とは、ほぼ同一の面圧分布となっている。これは、案内レール４側の上側フランク１７ａの有効深さと、スライダ１０側の下側フランク３５ｂの有効深さとが略同一に形成されているためである。このため、上側フランク１７ａと下側フランク３５ｂとの一方に先に圧痕が生じてしまうことがない。したがって、リニアガイド装置としては、より高い荷重がかかるまで使用することができる。
図１６〜図１８に示す実験結果から明らかなように、本実施形態に係るリニアガイド装置１は、スライダ１０に大きな荷重がかかっても転動溝に圧痕が生じにくくなっている。したがって、より高い荷重がかかるまで使用することができる。
１ リニアガイド装置
４ 案内レール
７ ボール（転動体）
１０ スライダ
１３ 凹部
１６ （案内レールの）上側転動溝
１６ａ 曲面
１７ （案内レールの）下側転動溝
１７ａ 上側フランク
１７ｂ 下側フランク
２２ａ、２２ｂ エンドキャップ
２５ａ、２５ｂ 脚部
３４ （スライダの）上側転動溝
３４ａ 上側フランク
３４ｂ 下側フランク
３５ （スライダの）下側転動溝
３５ａ 上側フランク
３５ｂ 下側フランク
３７ 上側転動路
３８ 下側転動路
４０ 上側戻し路
４１ 下側戻し路
４３ 上側方向転換路
５４ ボルト穴
５６ （案内レールの）上側ランド
５８ （案内レールの）下側ランド
６０ （スライダの）上側ランド
６２ （スライダの）下側ランド
６４ 測定用ボール
６６ 下部側面
６８ 総形砥石

Claims (6)

  1. 転動体が転動するための直線状の溝を複数備えた直線状の案内レールと、
    前記案内レールの前記複数の溝と一対一で対向し前記転動体が転動するための溝を備えたスライダと、
    対向する前記案内レールの溝と前記スライダの溝との間に転動自在に配置され、前記スライダを前記案内レールに対して長手方向に移動自在に支持する複数の転動体とを備え、
    前記案内レールの溝と前記スライダの溝のうち少なくとも１つの溝は、断面形状が円弧の曲面２つを組み合わせて構成され断面形状が略Ｖ字状の溝であり、前記２つの曲面は使用状態において前記転動体が接触する一方の曲面と使用状態において前記転動体が非接触である他方の曲面とからなるリニアガイド装置において、
    前記断面形状が略Ｖ字状の溝は、前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さと、前記他方の曲面の周方向の端部から前記溝底までの深さとは、異なる深さに形成されていることを特徴とするリニアガイド装置。
  2. 前記断面形状が略Ｖ字状の溝は、前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さのほうが、前記他方の曲面の周方向の端部から前記溝底までの深さよりも深く形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリニアガイド装置。
  3. 対向する前記案内レールの溝と前記スライダの溝との対のうち、少なくとも１つの対は、前記案内レールの溝と前記スライダの溝とがともに前記断面形状が略Ｖ字状の溝であることを特徴とする請求項２のリニアガイド装置。
  4. 前記断面形状が略Ｖ字状の溝である前記案内レールの溝における前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さと、前記断面形状が略Ｖ字状の溝である前記スライダの溝における前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さとは、略同一の深さに形成されていることを特徴とする請求孔３に記載のリニアガイド装置。
  5. 前記案内レールの溝は前記案内レールの側面の上下方向中間部に前記長手方向に延在して設けられかつ前記断面形状が略Ｖ字状の溝であり、前記一方の曲面は前記案内レールの溝の上側部分を構成し、前記案内レールの溝よりも下方側の前記側面の部分には、前記案内レールの溝よりも上方側の前記側面の部分と同一平面上の部分と、該平面よりも前記案内レールの幅方向で内方側に位置する部分とが形成されていることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載のリニアガイド装置。
  6. 前記２つの曲面はそれぞれ前記断面の円弧の中心が互いに異なり、前記略Ｖ字状の断面形状は略ゴシックアーチ形状であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のリニアガイド装置。
JP2013076105A 2013-04-01 2013-04-01 リニアガイド装置 Pending JP2014202219A (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013076105A JP2014202219A (ja) 2013-04-01 2013-04-01 リニアガイド装置
US14/781,852 US20160017917A1 (en) 2013-04-01 2014-02-27 Linear guide apparatus
CN201480000839.3A CN104246249A (zh) 2013-04-01 2014-02-27 直线导轨装置
PCT/JP2014/054817 WO2014162801A1 (ja) 2013-04-01 2014-02-27 リニアガイド装置
KR1020157027214A KR20150126002A (ko) 2013-04-01 2014-02-27 리니어 가이드 장치
EP14778426.8A EP2982876A4 (en) 2013-04-01 2014-02-27 LINEAR GUIDING DEVICE
TW103111222A TW201443349A (zh) 2013-04-01 2014-03-26 線性導引裝置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013076105A JP2014202219A (ja) 2013-04-01 2013-04-01 リニアガイド装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014202219A true JP2014202219A (ja) 2014-10-27

Family

ID=51658105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013076105A Pending JP2014202219A (ja) 2013-04-01 2013-04-01 リニアガイド装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20160017917A1 (ja)
EP (1) EP2982876A4 (ja)
JP (1) JP2014202219A (ja)
KR (1) KR20150126002A (ja)
CN (1) CN104246249A (ja)
TW (1) TW201443349A (ja)
WO (1) WO2014162801A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6323127B2 (ja) * 2014-04-01 2018-05-16 日本精工株式会社 直動案内装置
CN113757256A (zh) * 2020-06-04 2021-12-07 加昌国际有限公司 滚动承载装置及其加工方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0243518U (ja) * 1988-09-19 1990-03-26
JPH06200935A (ja) * 1992-11-19 1994-07-19 Soatetsuku Kk 直動ボール軸受装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5631525A (en) * 1979-08-23 1981-03-30 Nippon Seiko Kk Ball bearing
JPH0686884B2 (ja) 1985-04-17 1994-11-02 日本精工株式会社 リニアガイド装置
JPS63180437A (ja) 1987-01-19 1988-07-25 Nippon Seiko Kk リニアガイド装置
JPH0396717A (ja) * 1989-09-11 1991-04-22 Koyo Seiko Co Ltd ラジアル玉軸受
JPH03199710A (ja) * 1989-12-27 1991-08-30 Nippon Thompson Co Ltd 直動案内ユニット
US5190378A (en) * 1990-09-27 1993-03-02 Nippon Thompson Co., Ltd. Linear motion rolling contact guide unit having an asymmetrical guide channel
JP2915278B2 (ja) * 1993-03-19 1999-07-05 テイエチケー株式会社 転がり案内装置
DE4330772B4 (de) * 1993-09-10 2013-02-14 Robert Bosch Gmbh Linearführungseinrichtung
US5897212A (en) * 1996-08-30 1999-04-27 Nsk Ltd. Linear guide assembly
US6984068B2 (en) * 2001-11-13 2006-01-10 Nsk Ltd. Linear guide bearing apparatus
DE10248236A1 (de) * 2002-10-16 2004-04-29 Ina-Schaeffler Kg Linearführungseinheit
DE602005024028D1 (de) * 2004-08-26 2010-11-18 Thk Co Ltd Bewegungsführungsvorrichtung
CN2804470Y (zh) * 2005-07-13 2006-08-09 南京工艺装备制造厂 微型滚动直线导轨副
WO2007037477A1 (ja) * 2005-09-30 2007-04-05 Ntn Corporation 車輪用軸受装置
JP2008089027A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Nsk Ltd リニアガイド及びエンドキャップ
DE102009057329A1 (de) * 2009-12-07 2011-06-09 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Rillenkugellager
JP5963069B2 (ja) * 2010-11-15 2016-08-03 Smc株式会社 リニアアクチュエータ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0243518U (ja) * 1988-09-19 1990-03-26
JPH06200935A (ja) * 1992-11-19 1994-07-19 Soatetsuku Kk 直動ボール軸受装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014162801A1 (ja) 2014-10-09
EP2982876A4 (en) 2016-12-14
CN104246249A (zh) 2014-12-24
US20160017917A1 (en) 2016-01-21
EP2982876A1 (en) 2016-02-10
KR20150126002A (ko) 2015-11-10
TW201443349A (zh) 2014-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101602228B1 (ko) 리니어 볼 베어링 가이드웨이
JP5599196B2 (ja) クロスローラーベアリング
JP6365026B2 (ja) 直動案内装置
JP2009236152A (ja) 直動案内ユニット
JP4853254B2 (ja) 直動案内装置
WO2014162801A1 (ja) リニアガイド装置
JPH05280537A (ja) 転がり案内ユニット
JP2009079674A (ja) ころ軸受用保持器
WO2018216519A1 (ja) 複列転動体収容バンド及び運動案内装置
US10393244B2 (en) Rolling device
WO2022196792A1 (ja) 針状ころ軸受
JP7471912B2 (ja) 運動案内装置
KR101602237B1 (ko) 6열 볼 베어링 리니어 가이드웨이
JP2006029384A (ja) 直動案内装置
KR102093086B1 (ko) 볼 수용 밴드 및 운동 안내 장치
JP2008106873A (ja) リニアガイド装置
JP2004245233A (ja) リニアガイド用セパレータ
JP2005016590A (ja) リニアガイド装置
JP6222243B2 (ja) 直動案内装置
JP6173838B2 (ja) 転動体およびころ軸受
JP2015124872A (ja) ボールスプライン
JP5993780B2 (ja) バックアップロールの固定構造
JP2006064006A (ja) 直動案内軸受装置
JP2005155798A (ja) リニアガイド装置
JP2015048876A (ja) 位置決め機構、案内装置、位置決め方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160323

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161122

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170516