JP4241002B2 - リニアガイド装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置や精密加工機械、精密測定器等の各種機械に用いられるリニアガイド装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
被案内物を直線的に案内するのに用いられるリニアガイド装置としては、軸方向に延びる案内レールと、案内レール上に配されて案内レールの軸方向に移動可能に組み付けられたスライダと、ボールである転動体とを備えているものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
案内レールの両側面には、転動体を摺動させるためのレール軌道面が形成され、スライダには、転動体を循環させながら保持する転動体循環路に、転動体を摺動させるスライダ軌道面が形成されている。
【0004】
案内レールのレール面には、上下に貫通した複数個のボルト孔が軸方向に沿って形成されている。案内レールは、ボルト孔を介して複数個のボルトが加工台にねじ込まれることによって、加工台に固定される。
【0005】
スライダは、下面に設けたスライド面が案内レールのレール面上に配され、半導体製造装置や精密加工機械、精密測定器等の各種機械の移動体がボルト締結によって固定されるため、移動体が移動する際に、転動体が、案内レールのレール軌道面とスライダのスライダ軌道面との間で転動しながらスライダの転動体循環路内を循環することにより、案内レールの軸方向への移動を円滑に支持する。
【0006】
図15に示す参考図のように、リニアガイド装置70において、案内レール71には、軸方向に複数個のボルト孔72が形成されており、ボルト孔72を介して図示しない加工台にボルト73がねじ込まれることによって案内レール71が固定される。
【0007】
スライダ74には、半導体製造装置や精密加工機械、精密測定器等の各種機械の移動体が固定される。スライダ74は、案内レール71のレール軌道面とスライダ74のスライダ軌道面との間に転動自在に配された転動体を介して案内レール71の軸方向に移動する。
【0008】
このようなリニアガイド装置70において、図16(a),(b)に示す参考図のように、案内レール71が加工台にボルト締結されるに際し、ボルト締結位置a1,a2において、ボルト73の座面と案内レール71の底面との間がボルト73の軸力によって圧縮される。これにより、案内レール71がボルト締結位置a1,a2を主として弾性変形し、案内レール71のレール軌道面75も周囲の弾性変形により沈み込み、レール軌道面75に、ボルトピッチに対応した波打ち現象が現れる。このようなレール軌道面75の波打ち現象は、案内レール71上を走行するスライダ74の運動精度に直接的な影響を及ぼす。
【0009】
図16(c)に示すように、例えば、案内レール71のレール軌道面75が上下方向に波打っている場合において、精密な用途に用いられるリニアガイド装置では、スライダ74のがた防止のため転動体に予圧荷重がかけられていることから、スライダ74に外力が作用しない状態では、スライダ内部での予圧荷重が釣り合っている必要がある。このため、スライダ74が位置Aにあるときに、スライダ74は反時計回転方向に傾く。続いて、スライダ74が位置Bまで移動すると、スライダ74は時計回転方向に傾く。
このように、レール軌道面75に波打ち現象があると、スライダ74は、その移動に伴って姿勢変化する。スライダ74は、このようなピッチング方向の姿勢変動と同様にして、上下方向に対しても姿勢変動を生じる。また、スライダ74は、レール軌道面75が左右方向に波打っている場合には、ヨーイング方向とともに左右方向にも姿勢変動を生じる。
【0010】
案内レールにおけるレール軌道面の波打ち現象の防止方法として、レール軌道面を加工する際に、案内レールを規定の締結トルクで加工台にボルト締結する方法が知られている。そして、リニアガイド装置の使用時にも、加工時と同一の締結トルクで案内レールをボルト締結する。このように、加工時と使用時の案内レールの弾性変形の率を同じ程度にすれば、使用時のレール軌道面の波打ちを低減することができる。
しかし、実際には、ボルト締結時における軸力のばらつきや、加工時と使用時での取付ベースの寸法・材質の違いがある。そのため、加工時と使用時でレール軌道面の変化量を完全に一致させることは困難である。従って、レール軌道面の波打ちを完全に防ぐことは困難である。
【0011】
これらの問題に対して、出願人らは、下記特許文献1において、レール面の波打ちを低減できるように、案内レールに設けるボルト孔のざぐり深さを規定した。これにより、ボルト締結時の軸力に多少のばらつきがあっても、レール軌道面の変形を小さくすることが可能になった。
【0012】
【特許文献1】
特開平8−303459号公報(第3頁、第1図)
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近では、機械の軽量化のために、取付スペースの薄肉化やアルミニウム合金等を用いた軽金属化が進められており、加工時と使用時とでの取付スペースの寸法・材質を常に同一にすることが困難になってきている。
従って、加工時と使用時とでのレール軌道面の変形量に差が出やすくなっている。上記特許文献1においても、レール軌道面の波打ち現象の低減が不十分になる場合があり得る。
【0014】
また、加工時にボルト締結を行うことは、相当の時間と労力を要する。生産性の観点からは、マグネットチャックなどの迅速な固定方法が望まれている。
図17に示すように、案内レール76の下面に配された底面77に設けられたねじ孔78に、ボルトがねじ込まれることによって加工台に固定されるリニアガイド装置においては、加工時の固定を迅速に行うため、マグネットチャックが有効である。
しかし、マグネットチャックによる固定方法では、使用状態、すなわち、ボルト締結後の状態でのレール軌道面の波打ちを防ぐことが困難である。
【0015】
また、案内レールを加工台に固定せずに、レール軌道面を加工する場合がある。これは、転造による加工を行う場合等である。この場合も、ボルト締結後の状態で、レール軌道面の波打ち現象を防ぐことが困難である。
【0016】
また、図18(a),(b)に示すように、横押し板81とボルト82とを用いて、横方向基準面83に押し当てることによって案内レール84を機台85に固定する場合がある。この場合も、横押し板81によって、横押し板81の取付周期でレール軌道面が左右方向に波打ち現象を生じ、この波打ちを防ぐことが困難である。
【0017】
以上のように、レール軌道面の波打ちを防ぐことは大変難しく、レール軌道面の波打ちによるスライダの運動精度の悪化が問題になることが多い。
【0018】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ボルト締結等によって生じる軌道面の周期的な変形がスライダの運動精度に及ぼす影響を小さくすることができるリニアガイド装置を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る上記課題は、下記(1)〜(5)によって解決することができる。
(1)レール軌道面を有する案内レールと、前記レール軌道面に対向配置されたスライダ軌道面を有し該レール軌道面に沿って移動するスライダと、前記レール軌道面と前記スライダ軌道面との間に転動自在に配された転動体と、を備えたリニアガイド装置であって、前記レール軌道面に生じる波打ち波長をPとし、mを1以上の整数として、前記スライダ軌道面の有効長さLeが、
Le/P≧1.3で且つ、m−0.1≦Le/P≦m+0.1
に設定されていることを特徴とするリニアガイド装置。
【0021】
(2)前記レール軌道面に生じる波打ち波長Pとして、前記案内レールに設けられたボルト孔のボルトピッチを選んだことを特徴とする前記(1)に記載のリニアガイド装置。
【0022】
(3)前記レール軌道面に生じる波打ち波長Pとして、前記案内レールの側部に配される横押し板の取付間隔を選んだことを特徴とする前記(1)に記載のリニアガイド装置。
【0023】
(4)前記スライダ軌道面の端部に面取り部が形成され、前記スライダ軌道面の全長をL1とし、前記面取り部の長さをCとし、前記スライダ軌道面有効長さLeとして、
Le=L1−2C
を用いたことを特徴とする請求項(1)〜(3)のいずれかに記載のリニアガイド装置。
【0024】
(5)前記スライダ軌道面の端部寄りにクラウニング部が形成されるとともに、前記クラウニング部の端部に面取り部が形成され、前記スライダ軌道面の全長をL1とし、前記クラウニング部の長さをLcとし、前記面取り部の長さをCとし、前記スライダ軌道面有効長さLeとして、
Le=L1−(Lc+C)
を用いたことを特徴とする請求項(1)〜(3)のいずれかに記載のリニアガイド装置。
【0025】
上記構成のリニアガイド装置によれば、レール軌道面に生じる波打ち波長をPとし、スライダ軌道面の有効長さをLeとし、mを1以上の整数として、スライダ軌道面の有効長さLeが、
Le/P≧1.3で且つ、m−0.1≦Le/P≦m+0.1
により設定されれば、スライダの姿勢変化がごく小さくなるように、スライダ軌道面の有効長さと波打ち波長との関係が定められる。これによって、レール軌道面に波打ちが生じていても、スライダの姿勢変化を小さく保つことができ、ボルト締結等によって生じる軌道面の周期的な変形がスライダの運動精度に及ぼす影響を小さくすることができる。
そして、レール軌道面に生じる波打ち波長として、案内レールに設けられたボルト孔のボルトピッチを選べば、ボルト締結によって生じる軌道面の周期的な変形がスライダの運動精度に及ぼす影響を小さくすることができる。
さらに、レール軌道面に生じる波打ち波長として、案内レールの側部に配される横押し板の取付間隔を選べば、横押し板の取付けによって生じる軌道面の周期的な変形がスライダの運動精度に及ぼす影響を小さくすることができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明に係る第1実施形態のリニアガイド装置の外観斜視図、図2(a)は図1に示すリニアガイド装置における断面図、図2(b)は図2(a)におけるA−A線断面図、図3は図1に示すリニアガイド装置におけるスライダの拡大断面図、図4は図1に示すリニアガイド装置におけるスライダの拡大断面図、図5は図1に示すリニアガイド装置におけるレール軌道面の波打ち量の説明図、図6はスライダの上下方向変位の片振幅の特性図、図7はスライダのピッチング方向変位の片振幅の特性図、図8は本発明に係る第2実施形態のリニアガイド装置の外観斜視図、図9は本発明に係る第3実施形態のリニアガイド装置の断面図、図10は本発明に係る第4実施形態のリニアガイド装置の断面図、図11はスライダの移動に伴う上下方向の変位を調べたグラフ、図12はスライダの移動に伴うピッチング方向の変位を調べたグラフ、図13はスライダの移動に伴う上下方向の変位を調べたグラフ、図14はスライダの移動に伴うピッチング方向の変位を調べたグラフである。なお、第2実施形態以下の実施形態において、既に説明した部材等と同様な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。
【0027】
図1に示すように、本発明の第1実施形態のリニアガイド装置10は、案内レール11と、案内レール11上に配されて案内レール11の軸方向に移動可能に組み付けられたスライダ12と、ボールである複数の転動体13と、を備えている。
【0028】
案内レール11の上面には、レール面14が形成され、案内レール11の両側面には、転動体13を摺動させるためのレール軌道面15,16が上下に2条に形成されている。レール面14には、上下に貫通した複数個のボルト孔17が軸方向に沿って形成されている。案内レール11は、ボルト孔17を介してボルトが加工台にねじ込まれることによって、加工台に固定される。
【0029】
スライダ12には、転動体13を循環させながら保持する転動体循環路18に、転動体13を摺動させるためのスライダ軌道面19が形成されている。
【0030】
図2(a)に示すように、案内レール11のレール軌道面15,16は、レール面14を介して両側部に一対に配されており、転動体13は4列に配されている。
【0031】
図2(b)に示すように、スライダ12のスライダ軌道面19の両端部寄りには、緩やかな傾斜面状であって円弧形状や直線状のクラウニング部20,20が形成されており、クラウニング部20,20の端部には、面取り部21,21が形成されている。クラウニング部20では、スライダ軌道面19の端部近傍において、転動体13が荷重を受けなくなる。
【0032】
図3に示すように、クラウニング部20が、円弧形状である場合、クラウニング部20の全長Lcのうち、転動体13が荷重を受ける部分の長さをクラウニング部有効長Lceと呼ぶ。そして、転動体13のオーバーサイズ量をδ0とし、接触角方向の断面内で見たクラウニング部の半径をRcとすると、クラウニング部有効長Lceは、
【数1】
で計算される。
【0033】
図4に示すように、クラウニング部20が、直線状である場合、上記と同様にして、接触角方向の断面内で見たクラウニング部の傾きをθcとすると、クラウニング部有効長Lceは、
【数2】
で計算される。
【0034】
ここで、スライダ軌道面19の全長L1のうち、転動体13が予圧を受ける部分の長さをスライダ軌道面有効長と呼ぶ。そして、スライダ軌道面有効長Lesは、
【数3】
で計算される。
【0035】
ただし、上記[数3]で計算されるスライダ軌道面有効長Lesが、Les>L1−2Cとなる場合、または、クラウニング部が無い場合には、
【数4】
で計算される。ここで、Cはスライダ端部の面取り部21の長さである。
【0036】
スライダ軌道面有効長Lesは、転動体13のオーバーサイズ量をδ0によって変化するため、上記[数3]のLesもδ0によって変化する。通常のリニアガイド装置では、用途毎に転動体13のオーバーサイズ量を変更して用いている。例えば、工作機械等では、剛性を必要とするため、オーバーサイズ量は大きくなる。
また、高速な駆動が必要な測定器等で、摺動抵抗を小さくしたい場合には、オーバーサイズ量を小さくする。オーバーサイズ量が特定できる場合には、スライダ軌道面19の有効長として、上記[数3]のLesを用いても良い。しかし、通常の場合は、スライダ軌道面の有効長として、上記Lesの代わりに、オーバーサイズ量に因らずに定められる次式のLeを用いるのが良い。
【数5】
このLeは、オーバーサイズを変化させた場合の、最大のLes(=L1−2C)と、最小のLes(=L1−2Lc)との平均値である。Leは、広い範囲のオーバーサイズに対する平均的なスライダ軌道面有効長を表す。上記式5は、クラウニング部20,20が同一形状である場合に用いる。
【0037】
クラウニング部20,20の形状が異なる場合、Leは、次式で計算される。
【数6】
ここで、Lc1,Lc2:左右端部のクラウニング部長さ
C1,C2:左右端部の面取り部長さ
である。
【0038】
次に、以降の計算に際して、以下を仮定する。
レール軌道面15,16の波打ちは、正弦波として表す。
転動体13と軌道面15,16,19との接触は、スライダ軌道面19に一様に、連続的に分布する線形ばねとする。
【0039】
図5に示すように、直動方向にx軸をとり、レール軌道面15,16の位置xにおける上下方向の波打ち量yをとると、波打ち量yは次式によって表される。このとき、Aは定数であり、レール軌道面15,16の波打ちの片振幅である。
【数7】
【0040】
そして、i番目のスライダ軌道面が位置xにおいて受ける単位長さあたりの荷重Fiは、次式で表される。
【数8】
ここで、
Xs:スライダ軌道面の中心座標
Δz:スライダの上方向への変位量
Δφ:スライダのピッチング方向への変位量
ki:i番目のスライダ軌道面の転動体・軌道面接触部の単位長さあたりの上下方向ばね係数(転動体と軌道面の仕様、接触角によって決まる。)
【0041】
従って、スライダ12が4列の転動体列から受ける荷重の和Fは、スライダ中心のx座標をxs、スライダ軌道面有効長をLeとして、次式により表される。
【数9】
ここで、K=k1+k2+k3+k4
【0042】
そして、スライダ12に作用する上方向の外力をF0とすると、力の釣り合いにより次式が成り立つ。
【数10】
【0043】
また、上式[数9]と[数10]とにより、スライダ12の上下方向の変位は、
【数11】
により表される。
【0044】
また、波打ちに起因するスライダ12の上下方向変位の片振幅Δvは、波打ちの片振幅Aに対する比として、次式で表される。
【数12】
ここで、ξ=Le/Pである。
【0045】
図6は、ξとΔv/Aの大きさ関係を表している。Δv/Aは、ξの増加に伴って、はじめは急激に減少する。しかし、ξ≧1.7では、Δv/Aの変化は小さい。従って、上下変位を小さくするには、次式を満たすようにすることが必要である。
【数13】
また、ξが次式の範囲にある場合、Δv/Aは0.1以下になり、上下変位を極めて小さくできる。
【数14】
ここで、mは1以上の整数である。
【0046】
一方、スライダ12が4列の転動体列から受けるピッチング方向のモーメントの和Mは、次式により表される。
【数15】
【0047】
また、スライダ12に作用するピッチング方向の外部モーメントをM0とすると、力の釣り合いから、次式が成り立つ。
【数16】
【0048】
そして、上式[数15]及び[数16]より、スライダ12のピッチング方向の変位は次式にて表される。
【数17】
【0049】
波打ちに起因するスライダ12のピッチング方向の変位における片振幅Δpは、波打ちの最大傾斜Θに対する比として、次式にて表される。ここで、Θ=2πA/Lである。
【数18】
ここで、ξ=Le/Pである。
【0050】
続いて、図7は、ξとΔp/Θの大きさ関係を表している。Δp/Θは、ξの増加に伴って、はじめ急激に増加する。しかし、ξ≧1.3では、Δp/Θの変化は小さい。従って、ピッチング変位を小さくするには、次式を満たすようにすることが必要である。
【数19】
なお、図6と図7とを比べることによって、上下変位とピッチング変位とを比較すると、ピッチング変位の方が、ξの増加による変位の低減効果が大きいことがわかる。
【0051】
上記式[数13]及び[数19]から、ξ≧1.7の範囲にすることにより、上下変位とピッチング変位の両方を効果的に低減することができる。この場合、特に、ピッチング方向の変位を低減することができる。
また、[数14]及び[数19]を満たすようにすることで、ピッチング方向の変位を低減するとともに、上下変位を著しく低減することができる。
【0052】
第1実施形態のリニアガイド装置10によれば、スライダ軌道面19の全長L1と、クラウニング部20の長さLcと、面取り部21の長さCと、の関係において、
Le=L1−(Lc+C)
で定まるスライダ軌道面19の有効長さLeとレール軌道面波打ち波長Pとの関係が、Le/P≧1.7に設定されている。
これによって、選択設定されたスライダ軌道面19の有効長さにより、スライダ12がどの位置に移動した場合においても、スライダ12の姿勢変化がごく小さくなるように、スライダ軌道面19の有効長さが定められる。よって、レール軌道面15,16に波打ちが生じていても、スライダ12の姿勢変化を小さく保つことができ、ボルト締結等によって生じる軌道面の周期的な変形がスライダ12の運動精度に及ぼす影響を小さくすることができる。
【0053】
また、レール軌道面15,16に生じる波打ち波長をPとし、mを1以上の整数として、スライダ軌道面19の有効長さLeが、Le/P≧1.3で且つ、m−0.1≦Le/P≦m+0.1により設定することにより、スライダ12の姿勢変化がごく小さくなるように、スライダ軌道面19の有効長さと波打ち波長との関係が定められる。これによって、レール軌道面15,16に波打ちが生じていても、スライダ12の姿勢変化を小さく保つことができ、ボルト締結等によって生じる軌道面の周期的な変形がスライダ12の運動精度に及ぼす影響を小さくすることができる。
【0054】
そして、レール軌道面15,16に生じる波打ち波長Pとして、案内レール11に設けられたボルト孔17のボルトピッチを選べば、ボルト締結によって生じる軌道面の周期的な変形がスライダ12の運動精度に及ぼす影響を小さくすることができる。
さらに、レール軌道面15,16に生じる波打ち波長Pとして、案内レール11の側部に配される横押し板(図18参照)の取付間隔を選べば、横押し板の取付けによって生じる軌道面の周期的な変形がスライダ12の運動精度に及ぼす影響を小さくすることができる。
【0055】
次に、図8を用いて本発明に係る第2実施形態を説明する。
第2実施形態のリニアガイド装置30は、案内レール11の両側面に、ボールである転動体13を摺動させるための一対のレール軌道面31が形成されており、2列の転動体13を配している。
そして、第2実施形態のリニアガイド装置30は、第1実施形態と同様にして、上記[数1]〜[数19]を用いることによって、転動体13が予圧を受けるスライダ軌道面の有効長さLeが、
Le/P≧1.7
または、
Le/P≧1.3 かつ m−0.1≦Le/P≦m+0.1(m:1以上の整数)により設定されている。
【0056】
次に、図9を用いて本発明に係る第3実施形態を説明する。
第3実施形態のリニアガイド装置40は、案内レール11の両側面に、ボールである転動体13を摺動させるための三対のレール軌道面41,42,43が形成されており、3列の転動体13を配している。
そして、第3実施形態のリニアガイド装置40は、第1実施形態と同様にして、上記[数1]〜[数19]を用いることによって、転動体13が予圧を受けるスライダ軌道面の有効長さLeが、
Le/P≧1.7
または、
Le/P≧1.3 かつ m−0.1≦Le/P≦m+0.1(m:1以上の整数)により設定されている。
【0057】
続いて、図10を用いて本発明に係る第4実施形態を説明する。
第4実施形態のリニアガイド装置50は、案内レール11の両側面に、円すいころである転動体13を摺動させるための二対のレール軌道面51,52が形成されており、2列の転動体13を配している。
そして、第4実施形態のリニアガイド装置50は、第1実施形態と同様にして、上記[数1]〜[数19]を用いることによって、転動体13が予圧を受けるスライダ軌道面の有効長さLeが、
Le/P≧1.7
または、
Le/P≧1.3 かつ m−0.1≦Le/P≦m+0.1(m:1以上の整数)により設定されている。
【0058】
【実施例】
上述した第1実施形態、第3実施形態に関して、実施例及び比較例を以下のように行った。
【0059】
<実施例1>
第1実施形態のリニアガイド装置10において、
レール軌道面数:4個
ボール接触角:α=50°
レール軌道面の半径:Da=4.7625mm
ボールオーバーサイズ量:r=2.4765mm(ボール直径の52%)
クラウニング部:形状=円弧、長さLc=6.45mm、半径Rc=1710mm、なお、クラウニング部は、加工時は溝底方向に半径Rc´=1100mmで加工、接触方向に換算した半径Rcは、Rc=Rc´/cosα=1710mmとなる。
面取り量:C=0.2mm
案内レールのボルトピッチ:P=80mm
【0060】
本発明によると、上記[数13]及び[数19]より、スライダ軌道面有効長Leとして、以下の範囲が望ましい。
Le≧136mm
また、上記[数14]及び[数19]を満たすようにする場合に、Leは以下の範囲になる。
Le≧104mm かつ、
72mm≦Le≦88mm(m=1)
152mm≦Le≦168mm(m=2)
232mm≦Le≦248mm(m=3)
そして、スライダ軌道面の全長L1とスライダ軌道面有効長Leとの関係式[数5]より、スライダ軌道面の全長L1の範囲は、以下のようになる。
【0061】
本発明による実施例と、本発明によらない比較例として、以下を選ぶ。
<実施例1a> L1=145mm・・・[数13]と[数19]を満たす。
<実施例1b> L1=165mm・・・[数14]と[数19]を満たす。
<比較例1c> L1=70mm・・・本発明によらない。
実施例と比較例について、レール軌道面にボルトピッチの波打ちがある場合でのスライダの運動精度を調べた。ここで、レール軌道面の波打ちの片振幅は、A=0.0005mmである。
【0062】
図11に示すように、実施例1a,1bと、比較例1cについて、スライダの移動に伴う上下方向の変位を調べた結果、実施例1a,1bともに、比較例1cに比べて、上下方向の変位が小さい。特に、[数14]と[数19]を同時に満たすようにした実施例1bでは、上下方向の変位が極めて小さくなっていることが明らかになった。
【0063】
図12に示すように、実施例1a,1bと、比較例1cについて、スライダの移動に伴うピッチング方向の変位を調べた結果、実施例1a,1bともに、比較例1cに比べて、ピッチング方向の変位が小さくなっていることが明らかになった。
【0064】
<実施例1の変形例>
第3実施形態のリニアガイド装置40において、
レール軌道面数:6組
ボール接触角:α=45°
レール軌道面の半径:Da=4.7625mm
クラウニング部:形状=円弧、長さLc=11mm、半径Rc=4530mm、なお、クラウニング部は、加工時は溝底方向に半径Rc´=3200mmで加工、接触方向に換算した半径Rcは、Rc=Rc´/cosα=4530mmとなる。
面取り量:C=0.2mm
案内レールのボルトピッチ:P=40mm この場合、実施例1に比べて小さいので、スライダ長さを短くできる。
【0065】
実施例1と同様にして、本発明によると、スライダ軌道面の全長は、以下の範囲が望ましい。
【0066】
本発明による実施例と、本発明によらない比較例として、以下を選ぶ。
<実施例1d> L1=149mm・・・式13と式19を満たす。
<実施例1e> L1=128mm・・・式14と式19を満たす。
<比較例1f> L1=40mm・・・本発明によらない。
実施例と比較例について、レール軌道面にボルトピッチの波打ちがある場合でのスライダの運動精度を調べた。ここで、レール軌道面の波打ちの片振幅は、A=0.0005mmである。
【0067】
図13に示すように、上下変位を低減する実施例1d,1eと、比較例1fについて、スライダの移動に伴う上下方向の変位を調べた結果、実施例1d,1eは、比較例1fに比べて、上下方向の変位が小さい。特に、[数14]と[数19]を同時に満たすようにした実施例1eでは、上下方向の変位が極めて小さくなっていることが明らかになった。
【0068】
図14に示すように、ピッチング変位を低減する実施例1d,1eと、比較例1fについて、スライダの移動に伴うピッチング方向の変位を調べた結果、実施例1d,1eは、比較例1fに比べて、ピッチング方向の変位が小さくなっていることが明らかになった。
【0069】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、ボールや円すいころである転動体の列は2列、4列、6列に限らず、それ以上の複数対配されたリニアガイド装置に本発明を用いても良い。
また、本発明のリニアガイド装置を複数組み合わせることにより、テーブル装置として用いても良い。
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スライダ軌道面の全長L1と、クラウニング部の長さLcと、面取り部の長さCとから、
Le=L1−(Lc+C) によって定まるスライダ軌道面の有効長さLeは、レール軌道面に生じる波打ち波長をPとして、
Le/P≧1.7 の範囲に設定されている。
したがって、スライダがどの位置に移動した場合においても、スライダの姿勢変化がごく小さくなるように、スライダ軌道面の有効長さが定められる。これによって、レール軌道面に波打ちが生じていても、スライダの姿勢変化を小さく保つことができ、ボルト締結等によって生じる軌道面の周期的な変形がスライダの運動精度に及ぼす影響を小さくすることができる。
また、レール軌道面に生じる波打ち波長をPとし、mを1以上の整数として、スライダ軌道面の有効長さLeが、
Le/P≧1.3で且つ、m−0.1≦Le/P≦m+0.1
により設定されれば、スライダの姿勢変化がごく小さくなるように、スライダ軌道面の有効長さと波打ち波長との関係が定められる。これによって、レール軌道面に波打ちが生じていても、スライダの姿勢変化を小さく保つことができ、ボルト締結等によって生じる軌道面の周期的な変形がスライダの運動精度に及ぼす影響を小さくすることができる。
また、レール軌道面に生じる波打ち波長として、案内レールに設けられたボルト孔のボルトピッチを選ぶことにより、ボルト締結によって生じる軌道面の周期的な変形がスライダの運動精度に及ぼす影響を小さくすることができる。
さらに、レール軌道面に生じる波打ち波長として、案内レールの側部に配される横押し板の取付間隔を選ぶことにより、横押し板の取付けによって生じる軌道面の周期的な変形がスライダの運動精度に及ぼす影響を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施形態のリニアガイド装置の外観斜視図である。
【図2】(a)は図1に示したリニアガイド装置における断面図、(b)は図2(a)におけるA−A線断面図である。
【図3】図1に示したリニアガイド装置におけるスライダの拡大断面図である。
【図4】図1に示したリニアガイド装置におけるスライダの拡大断面図である。
【図5】図1に示したリニアガイド装置におけるレール軌道面の波打ち量の説明図である。
【図6】スライダの上下方向変位の片振幅の特性図である。
【図7】スライダのピッチング方向変位の片振幅の特性図である。
【図8】本発明に係る第2実施形態のリニアガイド装置の外観斜視図である。
【図9】本発明に係る第3実施形態のリニアガイド装置の断面図である。
【図10】本発明に係る第4実施形態のリニアガイド装置の断面図である。
【図11】スライダの移動に伴う上下方向の変位を調べたグラフである。
【図12】スライダの移動に伴うピッチング方向の変位を調べたグラフである。
【図13】スライダの移動に伴う上下方向の変位を調べたグラフである。
【図14】スライダの移動に伴うピッチング方向の変位を調べたグラフである。
【図15】従来のリニアガイド装置を説明する参考図である。
【図16】(a),(b),(c)は図15に示したリニアガイド装置における波打ち現象を説明する各参考図である。
【図17】図15とは異なる従来のリニアガイド装置を説明する参考図である。
【図18】(a),(b)は図17とは異なる従来のリニアガイド装置を説明する参考図である。
【符号の説明】
10,30,40,50 リニアガイド装置
11 案内レール
12 スライダ
13 転動体
15,16,31,41,42,43,51,52 レール軌道面
19 スライダ軌道面
20 クラウニング部
21 面取り部
81 横押し板
Claims (5)
- レール軌道面を有する案内レールと、前記レール軌道面に対向配置されたスライダ軌道面を有し該レール軌道面に沿って移動するスライダと、前記レール軌道面と前記スライダ軌道面との間に転動自在に配された転動体と、を備えたリニアガイド装置であって、
前記レール軌道面に生じる波打ち波長をPとし、mを1以上の整数として、前記スライダ軌道面の有効長さLeが、
Le/P≧1.3で且つ、m−0.1≦Le/P≦m+0.1
に設定されていることを特徴とするリニアガイド装置。 - 前記レール軌道面に生じる波打ち波長Pとして、前記案内レールに設けられたボルト孔のボルトピッチを選んだことを特徴とする請求項1に記載のリニアガイド装置。
- 前記レール軌道面に生じる波打ち波長Pとして、前記案内レールの側部に配される横押し板の取付間隔を選んだことを特徴とする請求項1に記載のリニアガイド装置。
- 前記スライダ軌道面の端部に面取り部が形成され、前記スライダ軌道面の全長をL 1 とし、前記面取り部の長さをCとし、前記スライダ軌道面有効長さLeとして、
Le=L 1 −2C
を用いたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のリニアガイド装置。 - 前記スライダ軌道面の端部寄りにクラウニング部が形成されるとともに、前記クラウニング部の端部に面取り部が形成され、前記スライダ軌道面の全長をL 1 とし、前記クラウニング部の長さをLcとし、前記面取り部の長さをCとし、前記スライダ軌道面有効長さLeとして、
Le=L 1 −(Lc+C)
を用いたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のリニアガイド装置。
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