(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
座ぐり部を有してレール上面から底面に貫通するボルト孔にボルトを挿通して固定され、レール側面に形成された軸方向の負荷ボール転動溝内の多数のボールの転動を介して軸方向に移動可能に嵌合されたスライダを支持するリニアガイド装置の案内レールにおいて、
前記案内レールの高さをａ、前記ボルト孔の座ぐり部深さをｂとし、最もレール底面近くに位置する前記負荷ボール転動溝の溝中心線位置からレール底面までの寸法をｃとすると、前記ボルト孔の座ぐり部深さが０．２≦（ａーｂ）／ｃ≦０．５の関係を満足することを特徴とするリニアガイド装置の案内レール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、リニアガイド装置の案内レールに関し、特に、案内レールの固定構造を改善して半導体産業や工作機械産業等の高精度を必要とする分野に好適なリニアガイド装置の案内レールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のリニアガイド装置における案内レールの取付けボルト挿通用ボルト孔の座ぐり深さは、案内レールの剛性をできるだけ高く保つために、レール高さに対しできるだけ浅くすることが一般的である。実際には、当該座ぐり深さはレール高さに対し４０〜５０％に相当しており、案内レールを機台に取りつける際にボルトを締めつけると、ボルトの座面とレール底面間がボルトの軸力により圧縮されて弾性変形を生じる。すると、これに伴ってレール側面に位置する負荷ボール転動溝（またはレール上面に位置する負荷ボール転動溝、正確にはレール側面とレール上面との交わる稜線部に形成される場合のものであるが、本明細書ではレール側面に位置する負荷ボール転動溝に包含されるものとする。）ないし溝の転送面が取付けボルト間隔と同周期で上下方向に変形し波打つ現象が現れる。このような案内レール上をスライダが走行するとテーブルの運動精度に影響を及ぼす。
【０００３】
特に、半導体産業や工作機械産業等の高精度を必要とする分野に用いる場合は、こうした案内レールの波打ち現象を防止するため、案内レールの負荷ボール転動溝を加工する際には、ユーザの使用条件と同一条件で案内レールを加工台に取付けて溝加工を行うようにしている。
これに対して、実開平５−８６２０１号公報に、案内レールの取り付けの態様に影響されることなく高い作動精度が得られるとともに摺動抵抗の増大を抑制できるとしたリニアガイド装置の案内レールの取付け構造が提案されている。このものは、図８に示すように、側面に断面略Ｖ形状の軌道面（ころ転動軌道面）１０ｂを有する案内レール１０について、取付けボルト１１の挿通孔１２の座ぐり部１３の底面１３ａが、前記軌道面１０ｂのうちボルト締め付け方向側に位置する受面１０ｃの仮想延長面１０ｈ上、若しくは仮想延長面１０ｈに対しボルト締め付け方向側に位置するように形成して、ボルト締め付けによる軌道面の開口角度が狭まることを防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように、レールの使用条件と同一条件で案内レールを固定して負荷ボール転動溝を加工することにより案内レールの波打ち現象を防止しようとしても、ボルト締め付け時のバラツキ（一定トルクで締めつけても、ボルト座面の状態いかんでは、必ずしも軸力が同じにはならない）や、取付けベースの厚さや、材質の違いによる影響を受け、負荷ボール転動溝の波打ち現象を解決（０．１μｍ以下に）することはできないという問題点がある。
【０００５】
また、実開平５−８６２０１号公報に示されるように、ボルト挿通孔１２の座ぐり部の底面１３ａの位置をＶ形軌道面のうちのボルト締め付け方向側に位置する面の仮想延長面１０ｈ上若しくは仮想延長面１０ｈに対して締め付け方向側に位置するように形成されるだけだと、座ぐり部底面１３ａの位置がどの程度まで深くて良いかわからず（極端にいえば案内レールの底面すれすれでも良いことになる）、案内レール１０の強度の面で問題が出てくる。
【０００６】
このように、最近のリニアガイド装置は、ミクロンオーダの極めて高い運動精度を要求される分野でも盛んに利用される傾向にあり、スライダの運動精度に直接に関係する固定後の案内レールの負荷ボール転動溝の真直度が特に重要になってきている。
そこで本発明は、上記従来の問題点に着目してなされたもので、案内レールの取付けボルトの締め付けによる負荷ボール転動溝の変形を極力小さくし、ひいてはスライダの運動精度を極めて高くでき、かつ案内レールの強度も確保したリニアガイド装置の案内レールを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明のリニアガイド装置の案内レールは、座ぐり部を有してレール上面から底面に貫通するボルト孔にボルトを挿通して固定され、レール側面に形成された軸方向の負荷ボール転動溝内の多数のボールの転動を介して軸方向に移動可能に嵌合されたスライダを支持するリニアガイド装置の案内レールに係り、前記案内レールの高さをａ、前記ボルト孔の座ぐり部深さをｂとし、最もレール底面近くに位置する前記負荷ボール転動溝の溝中心線位置からレール底面までの寸法をｃとすると、前記ボルト孔の座ぐり部深さが０．２≦（ａーｂ）／ｃ≦０．５の関係を満足することを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】
本発明によれば、座ぐり深さが従来より深くなる。すなわち、座ぐり深さを深くして案内レール底面からボルト座面までの距離を、ある一定量よりも小さくすることによってこの部分の弾性変形量を小さくし、負荷ボール転動溝の変形の絶対値を小さくする。これにより、負荷ボール転動溝の波打ち現象を効果的に抑制でき、ひいてはスライダの運動精度を向上させる。
【０００９】
【実施例】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は本発明の案内レール１を備えたリニアガイド装置の斜視図、図２はその案内レールの軸方向の断面図、図３は案内レールの軸直角方向の断面図、図４及び図５はＦＥＭ（有限要素法）による解析結果を示す図、図６はＦＥＭモデル図、図７は本発明の案内レールのせん断応力の及ぼす影響を表す図である。
【００１０】
本実施例のリニアガイド装置は、図１に示すように、軸方向に延びる案内レール１と、その上に移動可能に跨架されたスライダ２を備えている。
案内レール１の両側面１ｂには軸方向に負荷ボール転動溝３が片側で上下二条づつ形成されている。詳細には、この実施例の場合、上の負荷ボール転動溝３ａはレール上面１ａと側面１ｂとの交わる稜線部に１／４円弧状のゴシックアーク溝として形成され、下の負荷ボール転動溝３ｂはレール側面１ｂに１／２円弧状のゴシックアーク溝として形成されている。
【００１１】
スライダ２はスライダ本体２Ａとその両端部に取り付けられたエンドキャップ２Ｂとからなり、スライダ本体２Ａは両袖部４の内側面に案内レール１の転動体転動溝３に対向する図示されない転動体転動溝を有するとともに、袖部の肉厚部分を軸方向に貫通する転動体戻し路を有している。一方、エンドキャップ２Ｂは、スライダ本体２Ａの転動体転動溝とこれに平行な転動体戻し路とを連通させる図示されない湾曲路を有しており、それらの転動体転動溝と転動体戻し路と両端の湾曲路とで転動体の循環回路が形成されている。その転動体の循環回路内には例えば鋼球からなる多数の転動体が装填されており、そのボールの転動を介してスライダ２が案内レール１上を軸方向に移動するようになっている。また、スライダのエンドキャップ２Ｂに、サイドシール５を設けて内部への異物の侵入を防止すると共にグリースニップル６を取り付けてボールへ潤滑のグリースを供給するようにしている。
【００１２】
前記案内レール１には、その胴体部を上面１ａから底面１ｃに貫通するとともに上部に座ぐり部７が設けられているボルト孔８が長さ方向に所定間隔で複数個穿設されており、それらのボルト孔８に挿通された取付けボルトを締めつけて座ぐり部７の底面７ａをボルトの頭の下面で強く押圧することにより、案内レール１は基台等に固定される。いま、図３に示すように、案内レール１の高さをａ、前記ボルト孔８の座ぐり部７の深さ（レール上面１ａから座ぐり部底面７ａ迄の距離）をｂとし、また最もレール底面１ｃに近く位置する下の負荷ボール転動溝３ｂの溝中心線位置からレール底面１ｃまでの寸法をｃとすると、ボルト孔８の座ぐり部７は、その底面７ａの深さが０．２≦（ａーｂ）／ｃ≦０．５の関係を満足するように形成してある。
【００１３】
以下に、上式の関係を満たす必要性の理由を説明する。
案内レール１の負荷ボール転動溝３の加工は、先にも述べた如くにボルト孔８に挿通したボルトを規定のボルト締め付けトルクにより締め付けることにより案内レール１を加工台に固定して行われる。しかしその場合、たとえ一定トルクで締め付けても、ボルト座面の状態如何ではボルト軸力が一定にならずにバラツク。また、案内レール１を取り付ける機台の厚さや材質の違いによる影響もあり、必ずしも実際とは同じにならない。
【００１４】
因みに、一例として、一般のトルクレンチの締め付けトルクのバラツキ±１０％において、案内レールの変形量にどの程度のバラツキを生じるかを本発明者が実験的に求めた結果を示すと図４のようになる。図は、（ａーｂ）／ｃで表した無次元量を横軸にとり、ＦＥＭで得られたレール底面１ｃに対する負荷ボール転動溝３の変形量のバラツキを縦軸にとってある。
【００１５】
この図４の結果から、ボルト締結時の軸力のバラツキや案内レール１を取り付ける機台の厚さや材質の違いによる影響を極力小さくするべく変形量のバラツキを０．１μｍ以下とするには、上記無次元量（ａーｂ）／ｃの値が０．５以下となるようにボルト孔８の座ぐり部７の深さを定めれば良いことがわかる。例えば、無次元量（ａーｂ）／ｃの値を０．３３にとれば、負荷ボール転動溝３の変形量のバラツキを現状での無次元量（ａーｂ）／ｃの値０．７５に対し１／３にすることが可能になる。
【００１６】
図５は、案内レール１を加工台にボルト止めすることなく負荷ボール転動溝３の加工を行った場合に相当するＦＥＭにより得られた負荷ボール転動溝３の変形量を、参考に示したものである。なお、案内レール１に作用させた荷重は、レール幅２３ｍｍのリニアガイド装置で得られる静定格荷重の１００％に設定したボルト位置中央の分布荷重である。
【００１７】
図７に、無次元量（ａ−ｂ）／ｃとせん断応力との関係を示す。
一般に、許容応力は耐力σＢの２／３または引っ張り強さσＥの１／３の小さい方とし、ＳＣＭ材のものである。図７から、無次元量（ａ−ｂ）／ｃの値をせん断応力の平均値と比較すると、前記許容応力を満足する無次元量（ａ−ｂ）／ｃは０．２以上の値となり、以上のことから（ａ−ｂ）／ｃの範囲は、
０．２≦（ａ−ｂ）／ｃ≦０．５となる。
【００１８】
上記の条件を満たすようにリニアガイド装置の案内レールの取付けボルト孔の座ぐり部深さを定めることにより、レール取付けボルト孔の強度に及ぼす影響も問題なく、且つ負荷ボール転動溝の波打ち現象も解決することができる。
なお、上記実施例は、ボール負荷転動溝３が片側二条づつの案内レールについて説明したが、これに限らず、ボール負荷転動溝３が片側一条づつのものや、片側二条以上づつのものにも本発明を適用することができる。また片側一条づつの場合、ボール負荷転動溝３がレール上面１ａと側面１ｂとの交わる稜線部に設ける断面１／４円弧状の溝に対しても適用でき、その場合の溝中心線位置とは断面１／２円弧状の仮想溝におけるものとする。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、リニアガイド装置の案内レール取付け用のボルト孔の座ぐり部底面から案内レール底面までの寸法を、案内レールの高さをａ、前記ボルト孔の座ぐり部深さをｂとし、最もレール底面に近く位置する前記負荷ボール転動溝の溝中心線位置からレール底面までの寸法をｃとすると、前記ボルト孔の座ぐり部深さが０．２≦（ａーｂ）／ｃ≦０．５の関係を満足するように設定するものとしたため、案内レールの底面を機台面に当ててボルトを締め付けた場合、ボルト孔の座ぐり部底面に加わるボルトの軸力により発生する案内レールの変形はいずれの負荷ボール転動溝の溝面にも殆ど影響を及ぼさず、ボール転動溝の変形が極力小さく抑制され、ひいてはスライダの運動精度が向上し、かつ案内レールの強度も確保されるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の案内レールを備えたリニアガイド装置の一実施例の斜視図である。
【図２】図１の案内レールの軸方向の断面図である。
【図３】図１の案内レールの軸直角方向の断面図である。
【図４】ＦＥＭによる解析結果を示す図である。
【図５】ＦＥＭによる解析結果を示す図である。
【図６】（ａ）はＦＥＭ解析箇所を示す図、（ｂ）はＦＥＭモデル図である。
【図７】本発明の案内レールのせん断応力に及ぼす影響を表す図である。
【図８】従来のリニアガイド装置の案内レール取付け態様を説明する断面図である。
【符号の説明】
１    案内レール
１ａ  上面（案内レールの）
１ｃ  底面（案内レールの）
２    スライダ
３    負荷ボール転動溝
７    座ぐり部
７ａ  座ぐり部の底面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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