JP5803238B2 - リニアガイド装置用案内レール - Google Patents

Description

本発明は、リニアガイド装置に用いられる案内レールに関する。

従来のリニアガイド装置の例を、図７，８を参照しながら説明する。軸方向に延びる断面形状略角形の案内レール１０１の上に、断面形状略コ字状のスライダ１０２が軸方向に移動可能に組み付けられている。この案内レール１０１の上面１０１ｂと左右両側面１０１ａ，１０１ａとが交差する稜線部には、軸方向に延びる断面ほぼ１／４円弧形状の凹溝からなる転動体転動溝１１０，１１０が形成され、また、案内レール１０１の左右両側面１０１ａ，１０１ａの上下方向中間位置には、軸方向に延びる断面ほぼ１／２円弧形状（半円形）の凹溝からなる転動体転動溝１１０，１１０が形成されている。

また、スライダ１０２は、スライダ本体１０２Ａと、その軸方向両端部に着脱可能に取り付けられたエンドキャップ１０２Ｂ，１０２Ｂと、で構成されており、スライダ本体１０２Ａの左右両袖部１０６，１０６の内側面の角部及び上下方向中央部には、案内レール１０１の転動体転動溝１１０，１１０，１１０，１１０に対向する断面ほぼ１／２円弧形状（半円形）の転動体転動溝（図示されない）が形成されている。

そして、案内レール１０１の転動体転動溝１１０，１１０，１１０，１１０と両袖部１０６，１０６の転動体転動溝とで、断面ほぼ円形の転動体転動路（図示されない）が形成されていて、これらの転動体転動路は軸方向に延びている。この転動体転動路内には、鋼球からなる多数の転動体（図示されない）が転動自在に装填されていて、これらの転動体の転動を介してスライダ１０２が案内レール１０１に沿って軸方向に移動するようになっている。

このようなリニアガイド装置の案内レール１０１は、通常、以下のようにして製造される。まず、完成品の案内レール１０１と略同一の断面形状（軸方向に直交する平面で切断した場合の断面の形状）を有する長尺の柱状素材を引き抜き加工により製作する。そして、柱状素材に熱処理を施した後に機械加工を施して、案内レール１０１を完成する。機械加工としては、転動体転動溝１１０となる溝の形成や、案内レール１０１を基台等の被取付部にボルト１２１を用いて取り付けるための取り付け孔１２０の形成などがある。

このとき、案内レール１０１には、機械加工による応力解放のため湾曲が生じるが、機械加工後の案内レール１０１の形状のバランスによっては湾曲の程度が大きくなる場合がある（取り付け孔１２０が形成された案内レール１０１の湾曲の様子を示す図９を参照）。例えば、案内レール１０１の形状は、案内レール１０１を軸方向から見た場合の左右方向においては対称形であるが、案内レール１０１を軸方向から見た場合の上下方向においては、取り付け孔１２０の形成によって非対称形となる。すなわち、取り付け孔１２０は、案内レール１０１を上下方向に貫通する貫通孔であるが、案内レール１０１の上面１０１ｂ側の端部にはボルト１２１の頭部を収容する座ぐり穴１２０ａが形成されているため、図８のように上下方向に非対称な形状の貫通孔となっている。

特開２００４−１５６７０１号公報

例えば、精密位置決めテーブルに使用されるリニアガイド装置の案内レールには、通常、高い真直度が要求される。リニアガイド装置が取り付けられる被取付部が、剛性の高いものであれば、案内レールを被取付部に取り付けた際に案内レールの湾曲が被取付部に倣って矯正されるため、ある程度湾曲していたとしても高い真直度に矯正される可能性がある。

しかしながら、このような湾曲の矯正には多くの労力を要するという問題があった。また、被取付部の剛性が低い場合には、案内レールを被取付部に取り付けた際に湾曲が十分に矯正されない可能性が高かった。したがって、案内レールの製造時に、案内レールの湾曲を極力抑えることが重要であった。
案内レールの製造工程の最後に、案内レールに応力を付加して、強制的に湾曲を矯正することは可能であるが、この方法には、多くの労力を要するという問題があった。また、このような方法により湾曲を矯正すると、その結果、矯正困難な局所的な湾曲が案内レールに生じてしまうおそれがあった。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、高い真直度のリニアガイド装置用案内レールを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の各態様は、次のような構成からなる。すなわち、本発明の一態様に係るリニアガイド装置用案内レールは、軸方向に延びる転動体軌道面を有する断面形状略角形の案内レールと、前記案内レールの転動体軌道面に対向する転動体軌道面を有するとともに軸方向に相対移動可能に前記案内レールに取り付けられたスライダと、前記案内レールの転動体軌道面及び前記スライダの転動体軌道面の間に形成される転動体転動路内に転動自在に配された複数の転動体と、を備えるリニアガイド装置の案内レールであって、互いに対向する２面を貫通する貫通孔が形成されており、該貫通孔の形状は、該貫通孔の貫通方向中央位置を対称中心とする対称形をなしていることを特徴とする。
このような本発明の一態様に係るリニアガイド装置用案内レールにおいては、前記貫通孔を、ボルトを挿通して前記案内レールを被取付部に取り付けるための取り付け孔とし、前記取り付け孔の一端に前記ボルトの頭を収容する座ぐり穴を形成し、他端に前記座ぐり穴と同形状の捨て座ぐり穴を形成してもよい。

また、本発明の他の態様に係るリニアガイド装置用案内レールは、軸方向に延びる転動体軌道面を有する断面形状略角形の案内レールと、前記案内レールの転動体軌道面に対向する転動体軌道面を有するとともに軸方向に相対移動可能に前記案内レールに取り付けられたスライダと、前記案内レールの転動体軌道面及び前記スライダの転動体軌道面の間に形成される転動体転動路内に転動自在に配された複数の転動体と、を備えるリニアガイド装置の案内レールであって、互いに対向する２面を貫通する貫通孔が、ボルトを挿通して前記案内レールを被取付部に取り付けるための取り付け孔として軸方向に複数個並んで形成されていて、前記取り付け孔の一端には前記ボルトの頭を収容する座ぐり穴が形成されており、隣接する前記取り付け孔同士の間には、前記２面を貫通する捨て孔が形成されていて、前記捨て孔の両端部のうち、前記取り付け孔における前記座ぐり穴が形成されている側とは反対側の端部に、前記座ぐり穴と同形状の捨て座ぐり穴が形成されていることを特徴とする。
このような本発明の他の態様に係るリニアガイド装置用案内レールにおいては、前記捨て孔を、その両端部のうち、前記捨て座ぐり穴が形成されていない側の端部が閉鎖された非貫通孔としてもよい。

本発明のリニアガイド装置用案内レールは、真直度が高い。

第一実施形態のリニアガイド装置の構造を示す斜視図である。 図１のリニアガイド装置を軸方向から見た正面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図１のリニアガイド装置の案内レールの断面図である。 第二実施形態のリニアガイド装置の案内レールの断面図である。 第二実施形態の変形例の案内レールの断面図である。 従来のリニアガイド装置の構造を示す斜視図である。 図７のリニアガイド装置の案内レールの断面図である。 図８の案内レールの湾曲の様子を示す概念図である。

本発明に係るリニアガイド装置用案内レールの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
〔第一実施形態〕
図１は、第一実施形態のリニアガイド装置の構造を示す斜視図である。また、図２は、図１のリニアガイド装置を軸方向から見た正面図（ただし、エンドキャップを省略して図示している）であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。なお、これ以降の各図においては、同一又は相当する部分には、同一の符号を付してある。

軸方向に延びる断面形状略角形の案内レール１の上に、断面形状略コ字状のスライダ２が軸方向に相対移動可能に組み付けられている。なお、前記断面形状とは、軸方向に直交する平面で切断した場合の断面の形状を意味する。この案内レール１の上面１ｂと左右両側面１ａ，１ａとが交差する稜線部には、軸方向に延びる断面ほぼ１／４円弧形状の凹溝からなる転動体転動溝（本発明の構成要件である転動体軌道面に相当する）１０，１０が形成され、また、案内レール１の左右両側面１ａ，１ａの上下方向中間位置には、軸方向に延びる断面ほぼ１／２円弧形状（半円形）の凹溝からなる転動体転動溝１０，１０が形成されている。

また、スライダ２は、スライダ本体２Ａと、その軸方向両端部に着脱可能に取り付けられたエンドキャップ２Ｂ，２Ｂと、で構成されており、さらに、スライダ２の軸方向両端部（各エンドキャップ２Ｂの端面）には、案内レール１とスライダ２との間の隙間の開口部分のうち軸方向に向く開口部分を密封するサイドシール５，５が装着されている。このサイドシール５，５により、外部から前記隙間への異物の侵入や、前記隙間から外部への潤滑剤の流出が防止されている。

さらに、スライダ本体２Ａの左右両袖部６，６の内側面の角部及び上下方向中央部には、案内レール１の転動体転動溝１０，１０，１０，１０に対向する断面ほぼ１／２円弧形状（半円形）の転動体転動溝１１，１１，１１，１１（本発明の構成要件である転動体軌道面に相当する）が形成されている。そして、案内レール１の転動体転動溝１０，１０，１０，１０とスライダ２の転動体転動溝１１，１１，１１，１１との間に、断面ほぼ円形の転動体転動路１４，１４，１４，１４が形成されていて、これらの転動体転動路１４は軸方向に延びている。なお、案内レール１及びスライダ２が備える転動体転動溝１０，１１の数は片側二列に限らず、例えば片側一列又は三列以上などであってもよい。
さらにまた、スライダ２は、スライダ本体２Ａの左右両袖部６，６の肉厚部分の上部及び下部に、転動体転動路１４と平行をなして軸方向に貫通する貫通孔からなる直線路１３，１３，１３，１３を備えている。

一方、エンドキャップ２Ｂは、例えば樹脂材料の射出成形品からなり、断面形状が略コ字状に形成されている。エンドキャップ２Ｂ，２Ｂは、図３に示すように、スライダ本体２Ａとの当接面（裏面）の左右両側に、転動体転動路１４とこれに平行な直線路１３とを連通させる半ドーナッツ状の湾曲路１５を有している。そして、直線路１３と両端の湾曲路１５，１５とで、転動体３を転動体転動路１４の終点から始点へ送り循環させる転動体戻し路１６が構成され、この転動体戻し路１６と転動体転動路１４とで、略環状の転動体循環路が形成されている。この転動体循環路内には、例えば鋼球からなる多数の転動体３が転動自在に装填されていて、これらの転動体３の転動を介してスライダ２が案内レール１に沿って軸方向に移動するようになっている。

案内レール１に組み付けられたスライダ２を案内レール１に沿って軸方向に移動させると、転動体転動路１４内に装填されている転動体３は、転動体転動路１４内を転動しつつ案内レール１に対してスライダ２と同方向に移動する。そして、転動体３が転動体転動路１４の終点に達すると、エンドキャップ２Ｂ内に備えられたタング部１７によって転動体転動路１４からすくい上げられ、湾曲路１５へ送られる。湾曲路１５に入った転動体３はＵターンして直線路１３に導入され、直線路１３を通って反対側の湾曲路１５に至る。ここで再びＵターンして転動体転動路１４の始点に戻り、このような転動体循環路内の循環を無限に繰り返す。

このリニアガイド装置の案内レール１には、軸方向に沿う垂直面で切断した場合の案内レール１の断面図である図４に示すように、ボルト２１を挿通して案内レール１を基台等の被取付部（図示せず）に取り付けるための取り付け孔２０が、軸方向に複数個並んでほぼ等間隔を空けて形成されている。これらの取り付け孔２０は、互いに対向する案内レール１の上面１ｂと底面１ｃとを垂直に貫通する貫通孔であり、その形状は以下の通りである。

すなわち、取り付け孔２０は、両端の大径な円筒部がその中間の小径な円筒部で連通された形状をなしており、両端の大径な円筒部は同一の形状且つ同一の大きさであるので、取り付け孔２０は上下方向において対称形（貫通方向中央位置を対称中心とする対称形）をなしている。上面１ｂ側の大径な円筒部は、ボルト２１の頭を収容する座ぐり穴２０ａであり、底面１ｃ側の大径な円筒部は、捨て座ぐり穴２０ｂである。捨て座ぐり穴２０ｂは、取り付け孔２０の形状を対称形とするために設けられたものであり、その他の機能は有していない。

案内レール１の製造時に、取り付け孔２０を形成する加工を行うと、内部応力が解放されて案内レール１に湾曲が生じやすいが、図４に示すように取り付け孔２０を上下方向において対称形状とすると、案内レール１に生じる湾曲が上下方向で相殺されるため、取り付け孔２０の形成により案内レール１に生じる湾曲の程度が抑えられる。よって、案内レール１の真直度が高い。

このようなリニアガイド装置は高性能であるため、工作機械（例えば各種研削機），射出成形機，半導体製造機械，運搬機械，産業用ロボット等に組み込まれ、直線運動する物体を案内する機械部品として好適である。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、案内レール１に形成された貫通孔が取り付け孔である例を示して説明したが、貫通孔は取り付け孔に限定されるものではなく、位置決め穴、給油穴、給脂穴等、他の目的で設ける貫通孔でもよい。また、貫通孔の形状は、円筒形状に限定されるものではなく、テーパー穴，複雑断面形状穴等でもよい。

〔第二実施形態〕
図５は、第二実施形態のリニアガイド装置の構造を説明する案内レール１の断面図（軸方向に沿う垂直面で切断した場合の案内レール１の断面図）である。なお、第二実施形態のリニアガイド装置の構成及び作用・効果は、第一実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。

リニアガイド装置の案内レール１には、図５に示すように、ボルト２１を挿通して案内レール１を基台等の被取付部（図示せず）に取り付けるための取り付け孔２０が、軸方向に複数個並んでほぼ等間隔を空けて形成されている。これらの取り付け孔２０は、互いに対向する案内レール１の上面１ｂと底面１ｃとを垂直に貫通する貫通孔であり、その形状は以下の通りである。
すなわち、取り付け孔２０は、小径な円筒部の上端（上面１ｂ側の端部）に大径な円筒部が連結された形状をなしており、取り付け孔２０は上下方向において非対称形をなしている。この上面１ｂ側の大径な円筒部は、ボルト２１の頭を収容する座ぐり穴２０ａである。

一方、隣接する取り付け孔２０同士の中間位置には、上面１ｂと底面１ｃとを垂直に貫通する捨て孔２２が形成されている。この捨て孔２２の形状は、取り付け孔２０と同一であるが、取り付け孔２０とは上下方向逆向きに案内レール１に形成されている。すなわち、捨て孔２２は、小径な円筒部の下端（底面１ｃ側の端部）に大径な円筒部が連結された形状をなしており、捨て孔２２は上下方向において非対称形をなしている。この底面１ｃ側の大径な円筒部は、座ぐり穴２０ａと同一の形状且つ同一の大きさである捨て座ぐり穴２２ａである。

このように、取り付け孔２０とともに捨て孔２２が案内レール１に形成されているので、案内レール１に形成されている孔の形状が、全体として上下方向において対称形をなしている。案内レール１の製造時に、取り付け孔２０を形成する加工を行うと、内部応力が解放されて案内レール１に湾曲が生じやすいが、図５に示すように取り付け孔２０とともに捨て孔２２を形成すると、案内レール１に生じる湾曲が上下方向で相殺されるため、孔の形成により案内レール１に生じる湾曲の程度が抑えられる。よって、案内レール１の真直度が高い。なお、捨て座ぐり穴２２ａは、案内レール１に形成されている孔の形状を全体として対称形とするために設けられたものであり、その他の機能は有していない。

ここで、捨て孔２２については、非貫通孔としてもよい。すなわち、図６に示すように、上面１ｂ側の端部（捨て座ぐり穴２２ａが形成されていない側の端部）が閉鎖された非貫通孔であってもよい。この場合、捨て孔２２は案内レール１の上面１ｂの近傍まで延びている。このような構成であれば、捨て孔２２内にゴミ，塵埃等の異物が堆積することが防止される。その結果、スライダ２が捨て孔２２の上方を通過する際にスライダ２の転動体転動溝１１にゴミ，塵埃等の異物が付着し、スライダ２の円滑な移動が妨げられることが防止される。

１ 案内レール
１ａ 側面
１ｂ 上面
１ｃ 底面
２ スライダ
２Ａ スライダ本体
２Ｂ エンドキャップ
３ 転動体
１０ 転動体転動溝
１１ 転動体転動溝
１３ 直線路
１４ 転動体転動路
１５ 湾曲路
１６ 転動体戻し路
２０ 取り付け孔
２０ａ 座ぐり穴
２０ｂ 捨て座ぐり穴
２１ ボルト
２２ 捨て孔
２２ａ 捨て座ぐり穴

Claims (3)

1. 軸方向に延びる転動体軌道面を有する断面形状略角形の案内レールと、前記案内レールの転動体軌道面に対向する転動体軌道面を有するとともに軸方向に相対移動可能に前記案内レールに取り付けられたスライダと、前記案内レールの転動体軌道面及び前記スライダの転動体軌道面の間に形成される転動体転動路内に転動自在に配された複数の転動体と、を備えるリニアガイド装置の案内レールであって、
   互いに対向する２面を貫通する貫通孔が形成されており、該貫通孔は、ボルトを挿通して前記案内レールを被取付部に取り付けるための取り付け孔であり、前記取り付け孔の一端に前記ボルトの頭を収容する円筒部からなる座ぐり穴が形成され、他端に前記座ぐり穴と同形状の捨て座ぐり穴が形成されていて、前記貫通孔の形状は、該貫通孔の貫通方向中央位置を対称中心とする対称形をなしていることを特徴とするリニアガイド装置用案内レール。
2. 軸方向に延びる転動体軌道面を有する断面形状略角形の案内レールと、前記案内レールの転動体軌道面に対向する転動体軌道面を有するとともに軸方向に相対移動可能に前記案内レールに取り付けられたスライダと、前記案内レールの転動体軌道面及び前記スライダの転動体軌道面の間に形成される転動体転動路内に転動自在に配された複数の転動体と、を備えるリニアガイド装置の案内レールであって、
   互いに対向する２面を貫通する貫通孔が、ボルトを挿通して前記案内レールを被取付部に取り付けるための取り付け孔として軸方向に複数個並んで形成されていて、前記取り付け孔の一端には前記ボルトの頭を収容する座ぐり穴が形成されており、
   隣接する前記取り付け孔同士の間には、前記２面を貫通する捨て孔が形成されていて、前記捨て孔の両端部のうち、前記取り付け孔における前記座ぐり穴が形成されている側とは反対側の端部に、前記座ぐり穴と同形状の捨て座ぐり穴が形成されていることを特徴とするリニアガイド装置用案内レール。
3. 前記捨て孔は、その両端部のうち、前記捨て座ぐり穴が形成されていない側の端部が閉鎖された非貫通孔であることを特徴とする請求項２に記載のリニアガイド装置用案内レール。

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