(57)【要約】  高案内精度且つ高剛性でありながら自動調心性を備えた運動案内装置を提供する。  運動案内装置１０は、軌道レール１１と、軌道レール１１に複数のボール１２を介して組み付けられる移動ブロック２１とを備え、移動ブロック２１が軌道レール１１の長手方向に沿って相対的に往復運動自在とされる装置である。かかる運動案内装置１０において、軌道レール１１の表面には、複数の転動体転走溝１１ａが長手方向に延びて形成されており、軌道レール１１の長手方向に直交する断面で見たときに、複数の転動体転走溝１１ａのそれぞれを転走する複数のボール１２の中心点は、単一の仮想円Ａの円周上と重畳するように構成されている。また、複数のボール１２の接触角の方向は、仮想円Ａの中心点Ｃ又は中心点Ｃの近傍を向くように構成されていることが好適である。
2009084459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道レールと、
前記軌道レールに複数の転動体を介して組み付けられる移動ブロックとを備え、
前記移動ブロックが前記軌道レールの長手方向に沿って相対的に往復運動自在とされる運動案内装置において、
前記軌道レールの表面には、複数の転動体転走溝が長手方向に延びて形成され、
前記軌道レールの長手方向に直交する断面で見たときに、前記複数の転動体転走溝のそれぞれを転走する前記複数の転動体の中心点が、単一の仮想円の円周上と重畳するように構成されていることを特徴とする運動案内装置。
【請求項２】
請求項１に記載の運動案内装置において、
前記軌道レールの長手方向に直交する断面で見たときに、前記複数の転動体転走溝のそれぞれを転走する前記複数の転動体の接触角の方向が、前記仮想円の中心点又は中心点近傍を向くように構成されていることを特徴とする運動案内装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の運動案内装置において、
前記軌道レールの長手方向に直交する断面で見たときに、前記仮想円の中心点を原点として当該原点上を水平方向に通過する仮想Ｘ軸と垂直方向に通過する仮想Ｙ軸とを想定し、仮想Ｘ軸および仮想Ｙ軸にて定められる座標平面上に現れる４つの象限を把握した際に、各象限ごとに前記転動体転走溝が形成されており、且つ、各象限ごとに形成される前記複数の転動体転走溝が仮想Ｘ軸および／又は仮想Ｙ軸を対称軸として線対称となるように配置されていることを特徴とする運動案内装置。
【請求項４】
請求項３に記載の運動案内装置において、
前記転動体転走溝は、各象限ごとで２条ずつ、合計８条となるように形成されていることを特徴とする運動案内装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の運動案内装置において、
前記仮想円が真円であることを特徴とする運動案内装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の運動案内装置において、
前記複数の転動体が前記軌道レールのレール幅の１／１０以下の直径にて構成されていることを特徴とする運動案内装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動案内装置に係り、特に、高案内精度且つ高剛性でありながら自動調心性を備えた新たな運動案内装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、機械の直線運動部を軽く正確に動かす機械要素部品として、例えば図１７および図１８に示すごとき運動案内装置が知られている。この種の運動案内装置の構成について、図１７および図１８を用いて説明すると、従来技術に係る運動案内装置４０は、軌道レール４１と、軌道レール４１に複数の転動体として設置されるボール４２…を介して往復運動自在に取り付けられた移動ブロック４３とを備えて構成されている。軌道レール４１はその長手方向と直交する断面が概略矩形状に形成された長尺の部材であり、その表面（上面および両側面）にはボール４２が転がる際の軌道となる転動体転走溝４１ａ…が軌道レール４１の全長に渡って形成されている。なお、軌道レール４１は、直線的に伸びるように形成されることもあるし、一定の曲率を持って曲線的に形成されることもある。【０００３】
一方、移動ブロック４３は、金属材料から成る移動ブロック本体部４３ａと、移動ブロック本体部４３ａにおける移動方向の両端面に対して設置される樹脂材料から成る一対のエンドプレート４３ｂ，４３ｂとから構成されている。移動ブロック本体部４３ａには、転動体転走溝４１ａ…とそれぞれ対応する位置に負荷転動体転走溝４３ｃ…が設けられている。軌道レール４１の転動体転走溝４１ａ…と移動ブロック本体部４３ａに形成された負荷転動体転走溝４３ｃ…とによって負荷転動体転走路５２…が形成され、この通路に導入された複数のボール４２…は、負荷を受けながら転走することになる。また、移動ブロック本体部４３ａは、負荷転動体転走溝４３ｃ…と平行に延びる無負荷転動体転走路５３…を備えている。さらに、一対のエンドプレート４３ｂ，４３ｂのそれぞれには、各無負荷転動体転走路５３…と各負荷転動体転走路５２…とを結ぶ方向転換路５５…が設けられている。１つの負荷転動体転走路５２および無負荷転動体転走路５３と、それらを結ぶ一対の方向転換路５５，５５との組み合わせによって、１つの無限循環路が構成されることとなる（図１８参照）。【０００４】
そして、複数のボール４２…が負荷転動体転走路５２と無負荷転動体転走路５３と一対の方向転換路５５，５５とから構成される無限循環路に無限循環可能に設置されることにより、移動ブロック４３の軌道レール４１に対する相対的な往復運動が可能となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近時の産業界にあっては上述した運動案内装置の適用範囲を拡大したいとする要請が存在しており、装置メーカーに対しては、案内精度をさらに向上させた運動案内装置を市場に提供することが求められてきている。かかる要請の一例として、例えばこれまで一般的な用途では問題とならなかった、ウェービング現象と呼ばれる移動ブロックの姿勢変化や振動（脈動）等について極小化を求められる場合がある。そして、この種の案内精度向上を図るための従来の対策としては、例えばボール４２の負荷域である負荷転動体転走路５２から無負荷域である方向転換路５５においてボール４２をスムーズに移動させるために、加工技術の向上によって装置部品の寸法精度向上を図ったり、あるいは方向転換路５５の入口においてクラウニング形状を設けたり、さらにはこのクラウニング形状の最適化を図ったりするなどといった取り組みがなされてきた。【０００６】
しかしながら、上述したような既存形状の僅かな設計変更や加工技術の最適化を図る観点からの改良には限界があり、運動案内装置を高精度化するための新たな改良技術の創出が求められていた。【０００７】
また、上述した運動案内装置の高精度化を図るとともに、さらに自動調心性をも兼ね備えた運動案内装置を実現できれば、運動案内装置の適用範囲をますます拡大することが可能となる。【０００８】
本発明は、上述した課題の存在に鑑みて成されたものであって、その目的は、高案内精度、高剛性といった有意な特徴を備えるとともに、自動調心性をも兼ね備えた新たな運動案内装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る運動案内装置は、軌道レールと、前記軌道レールに複数の転動体を介して組み付けられる移動ブロックとを備え、前記移動ブロックが前記軌道レールの長手方向に沿って相対的に往復運動自在とされる運動案内装置であって、前記軌道レールの表面には、複数の転動体転走溝が長手方向に延びて形成され、前記軌道レールの長手方向に直交する断面で見たときに、前記複数の転動体転走溝のそれぞれを転走する前記複数の転動体の中心点が、単一の仮想円の円周上と重畳するように構成されていることを特徴とする。【００１０】
本発明に係る運動案内装置は、前記軌道レールの長手方向に直交する断面で見たときに、前記複数の転動体転走溝のそれぞれを転走する前記複数の転動体の接触角の方向が、前記仮想円の中心点又は中心点近傍を向くように構成されていることが好適である。【００１１】
また、本発明に係る運動案内装置は、前記軌道レールの長手方向に直交する断面で見たときに、前記仮想円の中心点を原点として当該原点上を水平方向に通過する仮想Ｘ軸と垂直方向に通過する仮想Ｙ軸とを想定し、仮想Ｘ軸および仮想Ｙ軸にて定められる座標平面上に現れる４つの象限を把握した際に、各象限ごとに前記転動体転走溝が形成されており、且つ、各象限ごとに形成される前記複数の転動体転走溝が仮想Ｘ軸および／又は仮想Ｙ軸を対称軸として線対称となるように配置されていることが好適である。【００１２】
さらに、本発明に係る運動案内装置において、前記転動体転走溝は、各象限ごとで２条ずつ、合計８条となるように形成することができる。【００１３】
またさらに、本発明に係る運動案内装置では、前記仮想円を真円とすることが好適である。【００１４】
さらにまた、本発明に係る運動案内装置では、前記複数の転動体が前記軌道レールのレール幅の１／１０以下の直径にて構成されていることとすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高案内精度、高剛性といった有意な特徴を備えるとともに、自動調心性をも兼ね備えた新たな運動案内装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る運動案内装置の全体構成を示した外観斜視図である。
【図２】本実施形態に係る運動案内装置を軌道レールの長手方向に直交する断面で見た場合の縦断面図である。
【図３】本発明に係る運動案内装置が取り得る多様な変形形態の一例を示す縦断面図である。
【図４】数値解析で定義された直動案内装置の座標系を示す図である。
【図５】型番#１５において負荷転動体転走溝長さ基準値ｌtを変化させたときのボール径とウェービング値との関係を示す図である。
【図６】型番#２５において負荷転動体転走溝長さ基準値ｌtを変化させたときのボール径とウェービング値との関係を示す図である。
【図７】型番#４５において負荷転動体転走溝長さ基準値ｌtを変化させたときのボール径とウェービング値との関係を示す図である。
【図８】型番#５５において負荷転動体転走溝長さ基準値ｌtを変化させたときのボール径とウェービング値との関係を示す図である。
【図９】型番#６５において負荷転動体転走溝長さ基準値ｌtを変化させたときのボール径とウェービング値との関係を示す図である。
【図１０】型番#２５、負荷転動体転走溝長さ基準値ｌt＝１００のときに、外部荷重を０．１０Ｃから０．５０Ｃで変化させた場合のボール径とウェービング値との関係を示す図である。
【図１１】図５で示した数値解析結果の波形を拡大することによって、更なるウェービング値とボール径との関係を明らかにした図である。
【図１２】図６で示した数値解析結果の波形を拡大することによって、更なるウェービング値とボール径との関係を明らかにした図である。
【図１３】図７で示した数値解析結果の波形を拡大することによって、更なるウェービング値とボール径との関係を明らかにした図である。
【図１４】図８で示した数値解析結果の波形を拡大することによって、更なるウェービング値とボール径との関係を明らかにした図である。
【図１５】図９で示した数値解析結果の波形を拡大することによって、更なるウェービング値とボール径との関係を明らかにした図である。
【図１６】表２で示した解析結果をタイプごとに比較するために折れ線グラフで表した図である。
【図１７】従来技術に係る運動案内装置の一形態を例示する外観斜視図である。
【図１８】図１７で示した従来技術に係る運動案内装置が備える無限循環路を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０  運動案内装置、１１  軌道レール、１１ａ  転動体転走溝、１２  ボール、２１  移動ブロック、２２  移動ブロック本体部、２４  エンドプレート、４０  従来技術に係る運動案内装置、４１  軌道レール、４１ａ  転動体転走溝、４２  ボール、４３  移動ブロック、４３ａ  移動ブロック本体部、４３ｂ  エンドプレート、４３ｃ  負荷転動体転走溝、５２  負荷転動体転走路、５３  無負荷転動体転走路、５５  方向転換路。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らない。【００１９】
図１は、本実施形態に係る運動案内装置の全体構成を示した外観斜視図である。また、図２は、本実施形態に係る運動案内装置を軌道レールの長手方向に直交する断面で見た場合の縦断面図である。本実施形態に係る運動案内装置１０は、長手方向に延びて形成される軌道レール１１と、この軌道レール１１に複数のボール１２を介して相対移動自在に組み付けられる移動ブロック２１と、から構成されている。【００２０】
運動案内装置１０を構成する部材の概略構成を説明すると、軌道レール１１はその長手方向と直交する断面が丸軸形状ではない概略矩形にて形成された長尺の部材であり、その表面（両側面）にはボール１２が転がる際の軌道となる転動体転走溝１１ａ…が、軌道レール１１の全長に渡って形成されている。【００２１】
また、本実施形態に係る軌道レール１１については、両側面に４条ずつ、合計８条の転動体転走溝１１ａ…が形成されている。８条の転動体転走溝１１ａ…は、それぞれ２条ずつが１つの組となるように形成されるとともに、この組を成す２条の転動体転走溝１１ａ，１１ａが近接、且つ、並列するように形成されている。なお、本実施形態に係る軌道レール１１の場合についても、従来技術の場合と同様に、図１にて示すような直線的な形状で形成されても良いし、一定の曲率を持って曲線的に形成されても良い。【００２２】
一方、移動ブロック２１は、金属材料から成る移動ブロック本体部２２と、移動ブロック本体部２２における移動方向の両端面に対して取り付けられる一対のエンドプレート２４，２４と、を備えて構成されている。なお、本実施形態に係る移動ブロック２１におけるボール１２を循環させるための内部構造については、上述した従来技術の移動ブロック４３と同様の構造であるので、説明を省略する。【００２３】
ここで、本実施形態に係る運動案内装置１０の転動体転走溝１１ａ，１１ａが上記のように近接、且つ、並列する２条の転走溝の組単位で構成されるのは、ウェービング現象の極小化といった運動案内装置１０の高精度化を目的としたことを理由としている。【００２４】
また、本実施形態で採用されるボール１２には、一般的な運動案内装置に比べて小径（具体的には、軌道レール１１のレール幅の１／１０以下の直径）のものが採用されており、ボール１２の設置個数を従来技術に係る運動案内装置に比べて増加させている。このような構成を採用した理由は、「ボールの小径化」によって、運動案内装置１０に設置されるボール１２の個数を増加させることができるので、ボール１個当たりに対する荷重あるいは面圧を下げるといった有意な作用効果を得ることができるからである。かかる作用効果によって、運動案内装置１０における運動精度の向上（例えば、移動ブロック２１の姿勢変動や振動（脈動）の極小化）が実現する。【００２５】
さらに、「ボールの小径化」は、転動体転走溝１１ａや無負荷通路（無負荷転動体転走路５３に相当するもの）の寸法を小さくできることから移動ブロック２１の体積増加にも寄与するので、移動ブロック２１の剛性が向上し、かかる点からも運動案内装置１０の精度向上が実現されることとなる。【００２６】
そして、これらの知見は、本出願人が有する研究施設で行われた独自の数値解析によって明らかとなったものである。そこで、次に、この独自の数値解析の内容について、詳細な説明を行うこととする。【００２７】
図４に、数値解析で定義された運動案内装置の座標系を示す。本数値解析で想定する外部荷重は、図４に示すように運動案内装置の中心にとられた座標原点に作用するものとし、その座標原点におけるウェービング値を算出することとしている。また、ｚ軸方向、つまり鉛直方向ウェービングに焦点をあてて解析が行われている。【００２８】
さらに、数値解析では、５種類の型番（#１５，#２５，#４５，#５５，#６５であり、それぞれの数字が軌道レールの幅方向寸法（単位ｍｍ）を示している）を対象にボール径と移動ブロックの負荷転動体転走溝長さを変化させて、各々のボール径、移動ブロックの負荷転動体転走溝長さに対して最適なクラウニング形状を付与させたときのウェービング値を算出している。このときの外部荷重は０．１Ｃの純ラジアル荷重であり、最適クラウニング深さはクラウニングを付与しない状態で０．１Ｃの純ラジアル荷重を作用させたときの最大ボール弾性変形量の値とした。また、クラウニング形状は、直線クラウニングとしている。数値解析の解析条件の詳細を表１に示す。【００２９】
【表１】
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【００３０】
以上の条件での数値解析を実施した結果、図５乃至図９に示すような解析結果を得た。ここで、図５乃至図９は、各型番（#１５，#２５，#４５，#５５，#６５）において負荷転動体転走溝長さ基準値ｌtを変化させたときのボール径とウェービング値との関係を示す図である。なお、図５乃至図９中において製品Ａ，製品Ｂと表記されるものは、出願人が製造販売している従来の運動案内装置の製品シリーズを例示するものであり、かかる製品シリーズごとで従来から使用されているボール径（Ｄa）を縦方向の線分を引くことによって参考値として示している。【００３１】
そして、図５乃至図９で示される数値解析結果から分かったことは、いずれの負荷転動体転走溝長さ基準値ｌtであっても、ボール径が小さくなれば小さくなるほどウェービング値が小さくなるということであった。【００３２】
また、上記知見を得たことから、さらに運動案内装置に加わる外部荷重の違いによる影響を把握するために、型番#２５、負荷転動体転走溝長さ基準値ｌt＝１００のときに、外部荷重を０．１０Ｃから０．５０Ｃで変化させた場合のボール径とウェービング値との関係を求めた。その解析結果が、図１０に示されている。図１０から分かるとおり、外部荷重が大きければ大きいほどウェービング値が大きくなることは予想されたことであったが、一方で、どのような大きさの外部荷重であっても、ボール径が小さくなれば小さくなるほどウェービング値が小さくなるという傾向に変わりはないことが明らかとなった。【００３３】
以上の結果を得たことから、本出願人は、ウェービング精度が０．０１μｍ〜０．０５μｍの超精密運動案内装置、あるいはウェービング精度が０．０１μｍ以下の超々精密運動案内装置を想定した場合の最適なボール径を求めるために、図５乃至図９で示した数値解析結果の波形を拡大し、ウェービング値が０．０５μｍ以下となっている場合のウェービング値とボール径との関係を求めることとした。その結果を、図１１乃至図１５に示す。【００３４】
そして、図１１乃至図１５で示される解析結果から、図１１乃至図１５の波形は、図中の縦方向の破線で示される箇所が変化点となり、この破線より左側のボール径が大きい方でウェービング値の変化が大きく（すなわち、ボール径小径化の影響が大きいことを示している）、破線より右側ではウェービング値の変化が小さいことが分かった（すなわち、破線の値よりボール径を小さくしてもウェービング値の抑制には影響が少ない）。【００３５】
さらに、図１１乃至図１５で示される解析結果から分かったこととして、型番#１５の場合はボール径が１．５ｍｍより小さくなるとウェービング値が安定して小さくなり、型番#２５の場合はボール径が３．０ｍｍより小さくなるとウェービング値が安定して小さくなり、型番#４５の場合はボール径が４．５ｍｍより小さくなるとウェービング値が安定して小さくなり、型番#５５の場合はボール径が５．７ｍｍより小さくなるとウェービング値が安定して小さくなり、型番#６５の場合はボール径が６．５ｍｍより小さくなるとウェービング値が安定して小さくなるということが挙げられる。【００３６】
この結果をボールの直径と軌道レールの幅との関係として整理すると、型番#１５の場合はボールの直径が軌道レールの幅の１／１０となったときに上記変化点が現れ、型番#２５の場合はボールの直径が軌道レールの幅の１／８．３３となったときに上記変化点が現れ、型番#４５の場合はボールの直径が軌道レールの幅の１／１０となったときに上記変化点が現れ、型番#５５の場合はボールの直径が軌道レールの幅の１／９．６５となったときに上記変化点が現れ、型番#６５の場合はボールの直径が軌道レールの幅の１／１０となったときに上記変化点が現れることが明らかとなった。しかもこれらの結果は、全ての型番を総合しても、その変化点が０．００８μｍ〜０．００２μｍ以下のウェービング値を満足するものであり、ボールの直径が軌道レールの幅の１／１０以下となるように運動案内装置を構成すればウェービング精度が０．０１μｍ以下の超々精密運動案内装置を実現できることを示している。【００３７】
なお、図１１乃至図１５で示される解析結果から、ボール径の下限値については小さければ小さいほどウェービング値を抑制する方向になることが明らかであり、製造技術上の制約が存在しなければ、ボール径は限りなく０（ゼロ）に近い値であればあるほど良いことが予想される。ただし、現時点での製造技術を鑑みると、現実的なボール直径の下限値は、０．７ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であるとすることができる。【００３８】
さらに、本出願人の研究者らは、ボール径を小径化することによる定格荷重の低下に対する対策として、無限循環路の条数Ｌを増加させることを着想し、その効果を検証することとした。【００３９】
具体的な検証方法としては、下記表２に示すように、出願人が従来から製造販売しているＳＮＳ４５という製品シリーズの運動案内装置を用い、従来品であるＳＮＳ４５と、ＳＮＳ４５のボールを小径化したもの（すなわち、ボールの直径が軌道レールの幅の１／１０以下となるようにしたものであり、無限循環するボールの条数は４条である）、およびＳＮＳ４５でボールを小径化するとともに無限循環するボールの条数を８条としたもの、という３つのタイプの製品を想定した。そして、それぞれのタイプの製品ごとに、基本動定格荷重（Basic dynamic load rating）、ウェービング値（Waving amplitude）、およびラジアル方向変位（Radial displacement）を解析ソフトによって算出した。その解析結果を、表２および図１６に示す。なお、図１６は、表２で示した解析結果をタイプごとに比較するために折れ線グラフで表した図である。【００４０】
【表２】
2009084459.tif 000004
【００４１】
その結果、従来品であるＳＮＳ４５と、ＳＮＳ４５のボールを小径化したものとを比べると、ＳＮＳ４５のボールを小径化したものは、ウェービング値とラジアル方向変位が低下（改善）しているものの、基本動定格荷重も同時に低下（悪化）しており、運動案内装置としての案内能力の低下が危惧される。【００４２】
しかし、ＳＮＳ４５でボールを小径化するとともに無限循環するボールの条数を８条としたものについては、ＳＮＳ４５のボールを小径化したのみのものと比較して、さらにウェービング値とラジアル方向変位が低下（改善）しながらも、基本動定格荷重が非常に向上（良化）している。この解析結果から、「ボールの小径化」と「それぞれが２条ずつの組を成す合計８条の転動体転走溝」といった２つの特徴を組み合わせた形式の運動案内装置は、従来と同程度の運動案内機能（基本動定格荷重）を維持しながらも、運動精度が飛躍的に向上するという、非常に有意な効果を発揮できることが明らかとなった。【００４３】
なお、無限循環するボールの条数については、バランスのとれた安定走行可能な運動案内装置を得ることを考慮して、無限循環するボールの条数をＬ＝４×Ｎ（Ｎは２以上の自然数）となるように構成することが好適であると考えられる。ただし、条数Ｌの現実的な値については、上記数式を満足するものであれば良いのであるが、ＩＳＯ準拠の運動案内装置を想定した場合の値として、条数Ｌを８とすることが好ましいであろう。【００４４】
以上の内容をまとめると、運動案内装置に用いられるボールの小径化、具体的にはボールの直径が軌道レールの幅の１／１０以下となるように構成することによって、ウェービングの発生を極小化できることが明らかとなった。【００４５】
また、無限循環するボールの条数の多条化、具体的にはボールの条数ＬをＬ＝４×Ｎ（Ｎは２以上の自然数）となるように構成することによって、運動案内装置に用いられるボールの個数が増加し、ボールの小径化によって危惧された定格荷重の低下を防止することが可能となった。さらに、ボールの条数の多条化には、ウェービングの発生を抑制する効果があることも明らかとなった（図１６参照）。【００４６】
なお、「ボールの小径化」と「条数の多条化」は、ＩＳＯ準拠の移動ブロック長を維持しながらも、上述したボール設置個数を増加させることにつながっている。したがって、「ボールの小径化」と「条数の多条化」との相乗効果による運動精度の向上と、規格内での運動案内装置の実現による適用範囲拡大要請の実現が、同時に実現されている。【００４７】
さて、以上のような概略構成を備える本実施形態に係る運動案内装置１０であるが、さらに、本実施形態に係る運動案内装置１０は、複数のボール１２…を転走させる転動体転走溝１１ａ，１１ａの形成位置や各ボール１２…の接触角の向く方向等に有意な特徴を備えている。そこで、これら本実施形態に係る運動案内装置１０が備える有意な特徴について、再度図２を用いて詳細に説明を行うこととする。【００４８】
本実施形態に係る運動案内装置１０は、図２で示すように、軌道レール１１の長手方向に直交する断面で見たときに、複数の転動体転走溝１１ａ…のそれぞれを転走する複数のボール１２の中心点が、単一の仮想円Ａの円周上と重畳するように構成されているという特徴を備えている。このとき、符号Ａで示される仮想円の中心点Ｃは、軌道レール１１の幅方向の中心位置に配置されるように構成されている。また、本実施形態において、仮想円Ａは真円として想定されている。【００４９】
また、図２において、符号Ｂで示される一点鎖線は、各ボール１２…の接触角線を示しているのであるが、本実施形態に係る運動案内装置１０では、複数の転動体転走溝１１ａ…のそれぞれを転走する複数のボール１２…の接触角線Ｂの延長線が、仮想円Ａの中心点Ｃを通過するように構成されている。すなわち、本実施形態に係る運動案内装置１０では、複数のボール１２…の接触角の方向が、仮想円Ａの中心点Ｃを向くように構成されているのである。【００５０】
このように、本実施形態に係る運動案内装置１０は、ボール１２の中心点が単一の仮想円Ａの円周上と重畳するように構成され、さらに、複数のボール１２…の接触角の方向が仮想円Ａの中心点Ｃを向くように構成されているので、高い調心性を持った運動案内装置を実現することが可能となっている。したがって、本実施形態に係る運動案内装置１０は、モーメントを受けた状態であってもスムーズな案内運動が可能となっているのである。【００５１】
またさらに、本実施形態に係る運動案内装置１０では、各転動体転走溝１１ａ…の配置位置に有意な特徴を有している。すなわち、図２において示されるように、仮想円Ａの中心点Ｃを原点として当該原点上を水平方向に通過する仮想Ｘ軸（符号Ｘで示す）と垂直方向に通過する仮想Ｙ軸（符号Ｙで示す）とを想定し、仮想Ｘ軸および仮想Ｙ軸にて定められる座標平面上に現れる４つの象限（１），（２），（３），（４）を把握する。すると、本実施形態に係る運動案内装置１０では、各象限（１），（２），（３），（４）ごとの領域に対して組を成す２条の転動体転走溝１１ａ，１１ａが形成されており、しかも、各転動体転走溝１１ａ…は、第１象限（１）および第２象限（２）に形成された４条の転動体転走溝１１ａ…が、仮想Ｘ軸を対称軸として第４象限（４）および第３象限（３）に形成された４条の転動体転走溝１１ａ…と線対称となるように配置されている。また、各転動体転走溝１１ａ…は、第１象限（１）および第４象限（４）に形成された４条の転動体転走溝１１ａ…が、仮想Ｙ軸を対称軸として第２象限（２）および第３象限（３）に形成された４条の転動体転走溝１１ａ…と線対称となるようにも配置されている。【００５２】
このように、各転動体転走溝１１ａ…が、仮想Ｘ軸および仮想Ｙ軸を対称軸として線対称となるように配置されることにより、例えばモーメントを受けた際の負荷分布の均一化をより好適に図ることができるので、さらなる調心性の向上を図ることが可能となっている。【００５３】
以上説明したように、本実施形態に係る運動案内装置１０は、「ボールの小径化」によって高い案内精度と高い剛性を備えるとともに、「転動体転走溝の配置位置の工夫」によって高い調心性を発揮することができるので、高案内精度且つ高剛性でありながら自動調心性をも兼ね備えた従来にない新たな運動案内装置１０を実現している。【００５４】
なお、上述した本実施形態に係る運動案内装置１０では、自動調心性を好適に発揮させるために、複数のボール１２…の接触角の方向が仮想円Ａの中心点Ｃを正確に向くように構成された形態を例示した。かかる構成を採用したのは、各ボール１２…の接触角線Ｂの延長線が仮想円Ａの中心点Ｃを通過するという設計上理想的な形態を採用することによって、より高い調心性を獲得した運動案内装置１０が得られるからである。【００５５】
ちなみに、上述した本実施形態に係る運動案内装置１０において、複数のボール１２…の接触角の方向が仮想円Ａの中心点Ｃを向く精度については、設計上で接触角線Ｂの延長線が仮想円Ａの中心点Ｃを正確に通過するように意図されたものであり、当該実施形態は、加工上の誤差等の影響による僅かなズレ量を含む範囲をも、その技術的範囲に含むことを意図している。【００５６】
さらに、現実に運動案内装置１０に対してモーメントやラジアル荷重が加わると、接点変動の影響等によって負荷を受けた状態での接触角の方向には、上記の僅かなズレ量を超える変位が生じることが予想できる。このことを考慮して、本発明では、複数のボール１２…の接触角の方向が仮想円Ａの中心点Ｃを正確に向く形態のみならず、複数のボール１２…の接触角の方向が仮想円Ａの中心点Ｃの近傍を向く場合の形態をも許容することとした。すなわち、本発明の技術的範囲は、好適な調心性の発揮を条件として、各ボール１２…の接触角の方向が、少なくとも仮想円Ａの中心点Ｃ近傍を向く形態の実施例を含んでいるのである。【００５７】
なお、中心点Ｃの「近傍」の範囲については、例えば図２で示した本発明の実施形態が従来技術には存在しない全く新しい技術思想に基づく機械的構成であることを考慮すると、数値的な臨界点を明示すべき類のものではなく、運動案内装置１０の用途や要求仕様、使用条件、使用環境等に応じて、適宜好適な範囲を選択すれば良いことは、明白である。【００５８】
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。例えば、転動体転走溝１１ａの配置位置については、図３に示すように、すべての象限（１），（２），（３），（４）において対称配置となるように、近接且つ並列配置された組を成す２条の転動体転走溝１１ａ，１１ａの単位で仮想円Ａ上に均等配置されることが好適である。図３に示すような構成の採用によって、転動体転走溝１１ａの配置位置が理論上最適化されるので、調心性の向上にとってより好ましい構成が実現できる。【００５９】
また、転動体転走溝１１ａの配置位置については、図２および図３で示した形態に限られるものではなく、例えば各転動体転走溝１１ａ…が仮想Ｙ軸に寄せられて構成されても良い。【００６０】
さらに、上述した本実施形態では、無限循環するボール１２を用いた場合を例示して説明したが、有限循環タイプの運動案内装置であっても本発明を適用可能であるし、ボール１２に代えてローラやコロ等の他の転動体を適用することも可能である。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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