(57)【要約】【課題】低騒音の直動装置を提供する。【解決手段】ボールねじのねじ軸１の軌道面１ａとナット２の軌道面２ａの少なくとも一方の軌道面のうちボール３と接する部分に、稼働時に所定の周波数の音を発生させるためのうねりを形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道面を有し軸方向に延びる案内部材と、前記案内部材の軌道面に対向する軌道面を有するとともに前記両軌道面の間に転動自在に配された複数の転動体の転動を介して軸方向に相対直線移動可能に前記案内部材に支持された可動部材と、を備える直動装置であって、
前記案内部材の軌道面と前記可動部材の軌道面の少なくとも一方の軌道面のうち前記転動体と接する部分に、稼働時に所定の周波数の音を発生させるためのうねりを形成した直動装置。
【請求項２】
前記案内部材の軌道面の軸方向の一部の領域に前記うねりを形成した請求項１に記載の直動装置。
【請求項３】
前記案内部材の軌道面の軸方向の複数の領域に前記うねりを形成し、前記うねりが有するうねり山の高さ及び単位長さ当たりの数のうち少なくとも一方が、前記複数の領域のうち一部の領域と他部の領域とで異なる請求項１に記載の直動装置。
【請求項４】
１つの前記案内部材に対して複数の前記可動部材を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の直動装置。
【請求項５】
前記案内部材がねじ軸であり前記可動部材がナットであるボールねじであって、前記ねじ軸は、左螺旋状に連続する軌道面と右螺旋状に連続する軌道面とを有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の直動装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の直動装置を少なくとも１つ備える演奏装置。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の直動装置を複数備え、そのうち一部の直動装置は、前記案内部材がねじ軸であり前記可動部材がナットであるボールねじであり、他部の直動装置は、前記案内部材が案内レールであり前記可動部材がスライダであるリニアガイド装置である演奏装置。
【請求項８】
前記ボールねじのねじ軸は、左螺旋状に連続する軌道面と右螺旋状に連続する軌道面とを有する請求項７に記載の演奏装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は直動装置及び演奏装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじのねじ軸及びナットが備える軌道面には、研削加工による仕上げ加工が施された際に、加工誤差である「うねり」が形成される。「うねり」とは、表面粗さの凹凸よりも大きい間隔で周期的に形成されている起伏であり、研削加工の条件によって所定のうねり山を有するうねりが形成される。軌道面にうねりが形成されていると、ボールねじの稼働時においてボールがうねり山を通過する際に騒音が発生する場合がある。
特許文献１には、研削加工の条件によってうねり山の数を制御して騒音を軽減したボールねじが開示されている。しかしながら、ボールねじにおいては、さらなる騒音の軽減が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０２０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、低騒音の直動装置及び演奏装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係る直動装置は、軌道面を有し軸方向に延びる案内部材と、案内部材の軌道面に対向する軌道面を有するとともに両軌道面の間に転動自在に配された複数の転動体の転動を介して軸方向に相対直線移動可能に案内部材に支持された可動部材と、を備える直動装置であって、案内部材の軌道面と可動部材の軌道面の少なくとも一方の軌道面のうち転動体と接する部分に、稼働時に所定の周波数の音を発生させるためのうねりを形成したことを要旨とする。
本発明の他の態様に係る演奏装置は、上記一態様に係る直動装置を少なくとも１つ備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の直動装置は低騒音である。また、本発明の演奏装置は、種々の演奏を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る直動装置の第一実施形態のボールねじの構造を説明する断面図である。
【図２】負荷ボールの数の算出方法を説明する図及び式である。
【図３】うねり山の高さとうねり山によって発生する音の大きさとの関係を説明する図である。
【図４】第二実施形態のボールねじの構造を説明するねじ軸の側面図である。
【図５】第三実施形態のボールねじの側面図である。
【図６】第四実施形態のボールねじの側面図である。
【図７】第四実施形態のボールねじの変形例を示す側面図である。
【図８】本発明に係る直動装置の第五実施形態のリニアガイド装置の構造を説明する斜視図である。
【図９】図８のリニアガイド装置の断面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】本発明に係る演奏装置の第一実施形態を説明する側面図である。
【図１２】本発明に係る演奏装置の第二実施形態を説明する側面図である。
【図１３】図１２のＢ−Ｂ断面図である。
【図１４】図１３のＣ−Ｃ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の一実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態の直動装置は、軌道面を有し軸方向に延びる案内部材と、案内部材の軌道面に対向する軌道面を有するとともに両軌道面の間に転動自在に配された複数の転動体の転動を介して軸方向に相対直線移動可能に案内部材に支持された可動部材と、を備える直動装置である。そして、案内部材の軌道面と可動部材の軌道面の少なくとも一方の軌道面のうち転動体と接する部分に、稼働時に所定の周波数の音を発生させるためのうねりが形成されている。
【０００９】
直動装置の種類は特に限定されるものではないが、例えば、ボールねじ、リニアガイド装置や、ボールねじとリニアガイド装置を組み合わせて一体化したモノキャリアがあげられる。ここで、案内部材及び可動部材とは、直動装置がボールねじである場合にはねじ軸及びナットを意味し、同じくリニアガイド装置である場合には案内レール及びスライダを意味する。
【００１０】
以下に、直動装置がボールねじである実施形態（第一〜第四実施形態）と、直動装置がリニアガイド装置である実施形態（第五〜第七実施形態）とをそれぞれ説明する。
〔直動装置の第一実施形態〕
一般に、ボールねじ、リニアガイド装置等の直動装置は、周囲にいる人が不快に感じる走行音を稼働時に発する場合がある。第一実施形態のボールねじは、走行音を軽減して低騒音としたボールねじである。
【００１１】
まず、ボールねじ、リニアガイド装置等の直動装置の走行音について説明する。走行音は循環音と転走音に分けられる。循環音は、転動体が循環部品や軌道面や他の転動体と衝突した際に発する音であり、転走音は、転動体が軌道面に挟まれて負荷がかかった状態で走行する際に発する音である。両者を比較すると、転走音よりも循環音の方が大きく、また、高周波音である循環音の方が聞こえやすく不快に感じやすい。
【００１２】
第一実施形態のボールねじは、循環音よりも大きい転走音を発し、且つ、循環音を効果的にマスキング可能な周波数の転走音を発して、転走音により循環音をマスキングすることができるというものである。そのため、走行音が軽減され低騒音である。また、ボールねじの周囲にいる人が不快に感じにくく心地よく感じる周波数の転走音を発生させることができるというものである。
【００１３】
第一実施形態のボールねじの構造について説明する。図１に示すように、第一実施形態のボールねじは、略円柱状のねじ軸１と、略円筒状のナット２と、複数のボール（転動体）３と、を有しており、ねじ軸１はナット２を貫通している。
なお、図１は、第一実施形態に係るボールねじを軸方向に沿う平面で切断した断面図であり、ナット２に関しては、ボールねじの軸方向に沿う平面で切断した断面が描かれているが、後述する循環部品２０に関しては、ボール戻し路１２内を移動するボール３の移動方向に沿う面で切断した断面が描かれている。
【００１４】
ねじ軸１の外周面には螺旋状に連続する溝状の軌道面１ａが形成され、また、ナット２の内周面には螺旋状に連続する溝状の軌道面２ａが形成されており、これら両軌道面１ａ、２ａが対向して、ボール３が転動する螺旋状のボール転動路１１が形成されている。そして、ボール転動路１１内には複数のボール３が転動自在に配置されている。なお、軌道面１ａ、２ａの断面形状（軌道面１ａ、２ａの連続方向に直交する平面で切断した場合の断面の形状）は、曲率中心の異なる２つの円弧を組合せた略Ｖ字状をなすゴシックアーク状でもよいし、単一の円弧からなる曲線状でもよい。
【００１５】
さらに、第一実施形態のボールねじは、ボール３をボール転動路１１の終点から始点へ戻し循環させるボール戻し路１２を備えている。すなわち、第一実施形態のボールねじは、図１に示すように、ボール戻し路１２を有する循環部品２０を備えており、循環部品２０がナット２に取り付けられることにより、ボール転動路１１とボール戻し路１２とが連結されて、無端状の循環経路が形成される。
【００１６】
ボール転動路１１内を転動するボール３は、この循環部品２０を通って循環されるようになっている。すなわち、ボール３は、ボール転動路１１内を移動しつつねじ軸１の回りを回ってボール転動路１１の終点に至り、そこでボール転動路１１から循環部品２０内に掬い上げられてボール戻し路１２の一方の端部に入る。ボール戻し路１２に入ったボール３は、循環部品２０のボール戻し路１２内を通ってボール戻し路１２の他方の端部に達し、そこからボール転動路１１の始点に戻されるようになっている。
【００１７】
よって、第一実施形態のボールねじは、ねじ軸１とナット２を相対回転運動させると、ボール転動路１１とボール戻し路１２とからなる循環経路を循環しボール転動路１１内で転動するボール３を介して、ねじ軸１とナット２とが軸方向に相対直線移動するようになっている。そして、ボール３は、無端状の循環経路内を無限に循環するようになっているため、ねじ軸１とナット２とは継続的に相対直線移動することができる。
【００１８】
ここで、循環部品２０について、図１を参照しながら詳細に説明する。循環部品２０は、略同一方向に延びる両端の脚部と、該両脚部の間に配され両脚部と略直角をなす中間部と、を有して略Ｃ字状に形成された管状部材である。循環部品２０は、一体的な部材でもよいし、複数の部品を組み立ててなる部材でもよい。例えば、中間部内を移動するボール３の移動方向に沿って二つに分割された部品をその分割面で結合して構成された部材でもよい。
【００１９】
ナット２の外周面の一部は平坦に削られ切り欠かれていて、軸方向に平行な平面部２ｂが形成されている。また、ナット２には、平面部２ｂに開口しボール転動路１１の始点及び終点においてナット２の軌道面２ａに連通する一対の貫通孔１３、１３が設けられている。なお、１つのナット２に複数の循環部品２０を取り付けてもよく、その際には、２対以上の貫通孔を設ける。
【００２０】
循環部品２０は、両脚部が両貫通孔１３、１３に平面部２ｂ側からそれぞれ挿入され、両貫通孔１３、１３の外に位置する中間部が平面部２ｂ上に位置するように、ナット２に取り付けられている。そして、循環部品２０は、循環部品押さえ具３０に上から押さえられることによって平面部２ｂ上に固定されている。
【００２１】
次に、両軌道面１ａ、２ａについて説明する。両軌道面１ａ、２ａには研削加工による仕上げ加工が施されており、その際に加工誤差であるうねりが形成されている。このうねりは、軌道面１ａ、２ａの軸方向の全領域に形成されている。
このうねりが有するうねり山の単位長さ（ボールねじの場合は１リード）当たりの数とうねり山の高さは、研削加工の条件によって所望の数値に設定されている（以下、単位長さ当たりのうねり山の数とうねり山の高さとを合わせたうねり山の性状を「うねり山成分」と記すこともある）。
【００２２】
すなわち、第一実施形態のボールねじは、稼働時に発生する循環音の大きさに応じて、循環音よりも大きい転走音を発するようにうねり山の高さが設定されている。また、循環音を効果的にマスキング可能な周波数の転走音を発するように、単位長さ（１リード）当たりのうねり山の数が設定されている。
【００２３】
このように、うねりを制御することによって所望の転走音を発生させて、転走音により循環音をマスキングするので、第一実施形態のボールねじは走行音が低減され低騒音である。その結果、ボールねじの周囲の音響環境が改善される。さらに、ボールねじを備える機械の稼動の有無が聴覚的に判断できるため、該機械の周囲にいる人に該機械の稼動の危険性を注意喚起することが容易となる。
このような第一実施形態のボールねじは、例えば、工作機械、射出成形機、半導体製造装置に好適に使用することができる。
【００２４】
負荷ボールが通過するうねり山の単位長さ（１リード）当たりの数は、単位長さ当たりの負荷ボールの数に基づいて、循環音を効果的にマスキング可能な周波数の転走音が発生するように設定するが、単位長さ当たりの負荷ボールの数は、以下のようにして算出することができる。すなわち、負荷ボールの中心間距離をＰ、ボールピッチ円径をｄｍ、リードをＬとしたときに（図２の（ａ）を参照）、図２の（ｂ）に示す数式により、１リード当りの負荷ボール数ｍを算出することができる。
【００２５】
また、うねり山の高さが大きいと大きな転走音が発生するが、そのメカニズムは図３に示す通りである。すなわち、うねり山の高さが大きいと（図３の（ｂ）を参照）、うねり山の高さが小さい場合（図３の（ａ）を参照）に比べてボールの動きが大きくなる。その結果、ボールねじの稼働時にナットの振動が大きくなるので、大きな転走音を発生させることができる。なお、図３においては、うねり山の大きさは誇張して図示している。
【００２６】
なお、上記のうねりは、両軌道面１ａ、２ａに形成してもよいが、いずれか一方の軌道面のみに形成してもよい。すなわち、両軌道面１ａ、２ａのうち一方の軌道面には、研削加工を所定の条件で施すことにより、うねり山成分が上記所定の数値に設定されたうねり（以下「特定うねり」と記すこともある）が形成されており、この特定うねりにより循環音がマスキングされて低騒音となる。他方の軌道面には、通常の条件で研削加工が施されて、従来の一般的なうねり山成分のうねり（以下「一般うねり」と記すこともある）が形成されており、この一般うねりでは循環音はマスキングされない。
【００２７】
また、特定うねりは、軌道面１ａ、２ａの全面に形成してもよいが、ボール３と接する部分のみに形成されていればよい。すなわち、軌道面１ａ、２ａのボール３と接する部分のみに特定うねりが形成されており、この特定うねりにより循環音がマスキングされて低騒音となり、他の部分には一般うねりが形成されており、この一般うねりでは循環音はマスキングされない。
【００２８】
〔直動装置の第二実施形態〕
第二実施形態のボールねじを、図４を参照しながら説明する。ただし、第二実施形態のボールねじの構成及び作用効果は、第一実施形態のボールねじ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。また、図４においては、図１と同一又は相当する部分には、図１と同一の符号を付してある。
【００２９】
第一実施形態のボールねじにおいては、軌道面１ａ、２ａの軸方向の全領域に特定うねりが形成されていたが、軌道面１ａ、２ａの軸方向の一部の領域のみに特定うねりが形成されていてもよい。例えば、第二実施形態のボールねじにおいては、図４に示すように、ねじ軸１の軌道面１ａのうち軸方向両端部のみに特定うねりが形成されており、他の部分（軸方向中央部）には一般うねりが形成されている。
【００３０】
これにより、循環音のマスキングを行うことができることに加えて、ナット２がねじ軸１の軸方向中央部を移動している際には騒音レベルが大きく、軸方向端部を移動している際には騒音レベルが小さいので、ナット２の移動可能範囲を聴覚的に確認することができる。また、ナット２が軸方向端部に移動してくると騒音レベルが変化するので、ナット２が軸方向端部を移動している際に発生する走行音が警告音となり、ナット２がストローク端に移動してきたことを注意喚起することができる。すなわち、図４に示すように、ねじ軸１の軸方向両端部が警告音発生領域となる。
【００３１】
なお、第二実施形態のボールねじにおいては、ねじ軸１の軌道面１ａのうち軸方向両端部に特定うねりを形成し、軸方向中央部に一般うねりを形成したが、これとは逆に、ねじ軸１の軌道面１ａのうち軸方向中央部に特定うねりを形成し、軸方向両端部に一般うねりを形成してもよい。このような構成によっても、上記の場合と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
〔直動装置の第三実施形態〕
第三実施形態のボールねじを、図５を参照しながら説明する。ただし、第三実施形態のボールねじの構成及び作用効果は、第一、第二実施形態のボールねじ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。
第二実施形態のボールねじにおいては、軌道面１ａ、２ａには１種の特定うねりが形成されていたが、複数種の特定うねりが形成されていてもよい。例えば、第三実施形態のボールねじにおいては、ねじ軸１の軌道面１ａが複数の軸方向領域に分割されていて、それぞれの領域で特定うねりの種類、すなわちうねり山成分が異なる。うねり山成分については、うねり山の高さ及び単位長さ当たりの数の一方が異なっていてもよいし、両方が異なっていてもよい。
【００３３】
このような構成であれば、循環音のマスキングを行うことができることに加えて、移動しているナット２の転走音の大きさや周波数を観測することにより、ねじ軸１のどの軸方向領域をナット２が移動しているのかを特定することができる。よって、例えば、ボールねじを備えた工作機械を用いて、複数の加工工程を有する加工作業を行う場合に、ボールねじの転走音の観測により加工工程を可視化することができる。
【００３４】
複数の軸方向領域の特定うねりのうねり山成分は、軸方向に沿って徐々に変化するように設定してもよい。例えば、単位長さ当たりのうねり山の数が軸方向に沿って徐々に大きくなるように設定してもよいし、うねり山の高さが軸方向に沿って徐々に大きくなるように設定してもよい。
また、複数の軸方向領域の特定うねりは、全て異なる種類であってもよいし、そのうち一部は同一の種類であってもよい。さらに、複数の軸方向領域のうち一部は、特定うねりではなく一般うねりを有していてもよい。
【００３５】
〔直動装置の第四実施形態〕
第四実施形態のボールねじを、図６を参照しながら説明する。ただし、第四実施形態のボールねじの構成及び作用効果は、第一、第二、第三実施形態のボールねじ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。また、図６においては、図１と同一又は相当する部分には、図１と同一の符号を付してある。
【００３６】
第一、第二、第三実施形態のボールねじにおいては、１つのねじ軸１に対して１つのナット２が取り付けられていたが、ナット２の数は１つに限らず、複数でも差し支えない。図５に示す第四実施形態のボールねじのように、１つのねじ軸１に対して２つのナット２が取り付けられていてもよい。また、図７に示す第四実施形態の変形例のボールねじのように、１つのねじ軸１に対して３つのナット２が取り付けられていてもよい。
【００３７】
１つのねじ軸１に対して複数のナット２が取り付けられていれば、複数のナット２により転走音が発生するので、より大きな転走音を発生させることができる。また、ねじ軸１の軌道面１ａが複数の軸方向領域に分割されていて、各軸方向領域に形成されている特定うねりの単位長さ当たりのうねり山の数がそれぞれ異なれば、ねじ軸１の軌道面１ａの各軸方向領域から異なる周波数の転走音を発生させることができる。これにより、循環音のマスキングをより効果的に行うことができる。あるいは、ねじ軸１の軌道面１ａの各軸方向領域に形成されている特定うねりが同一の種類であっても、各ナット２の軌道面２ａに形成されている特定うねりの単位長さ当たりのうねり山の数がそれぞれ異なれば、各ナット２から異なる周波数の転走音を発生させることができる。
【００３８】
さらに、ねじ軸１は、図７に示す第四実施形態の変形例のボールねじのように、螺旋状に連続する１つの軌道面１ａを有していてもよいが、図６に示す第四実施形態のボールねじのように、左螺旋状に連続する軌道面１ａと右螺旋状に連続する軌道面１ａとを有する左右ねじであってもよい。左右のねじにそれぞれナット２を取り付け、左右のねじの軌道面１ａに形成されている特定うねりの単位長さ当たりのうねり山の数がそれぞれ異なれば、ねじ軸１を回転させることにより、左右のねじから異なる周波数の転走音を発生させることができる。これにより、循環音のマスキングをより効果的に行うことができる。
【００３９】
〔直動装置の第五実施形態〕
本発明はボールねじに限らずリニアガイド装置にも適用することができる。以下に、本発明に係る直動装置の第五実施形態のリニアガイド装置の構造を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４０】
なお、図８、９、１０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。また、リニアガイド装置の説明において「断面」と記した場合は、特に断りがない限り、案内レールの軸方向（以下、「軸方向」と記した場合には、特に断りがない限り、案内レール５１の軸方向を意味する）に直交する平面で切断した場合の断面を意味する。さらに、リニアガイド装置の説明における「上」、「下」、「左」、「右」等の方向を示す用語は、特に断りがない限り、説明の便宜上、図９におけるそれぞれの方向を意味する。
【００４１】
図８、９に示すように、直線状に延びる断面形状略矩形の案内レール５１の上に、断面形状略Ｕ字状のスライダ５２が、案内レール５１の軸方向に移動可能に組み付けられている。案内レール５１の幅方向（以下、「幅方向」と記した場合には、特に断りがない限り、案内レール５１の幅方向を意味する）の左右両側面５１ａ、５１ａと上面５１ｂとが交差する稜部には、軸方向に延びる断面ほぼ１／４円弧形状の凹溝からなる軌道面６０、６０が形成されている。また、案内レール５１の幅方向の左右両側面５１ａ、５１ａの上下方向略中央部には、軸方向に延びる断面ほぼ半円形の凹溝からなる軌道面６０、６０が形成されている。
【００４２】
そして、案内レール５１の幅方向左右両側面５１ａ、５１ａの上下方向略中央部に形成された軌道面６０、６０の溝底部には、後述する保持器５４の一部を収容して保持器５４と案内レール５１との干渉を防ぐ保持器用溝６０ａ（ワイヤー溝）が、スライダ５２の移動領域の両端間（例えば、案内レール５１の軸方向両端間）にわたって軸方向に沿って形成されている。保持器用溝６０ａの断面形状は、例えば略三角形、略矩形である。
【００４３】
また、スライダ５２は、案内レール５１の上面５１ｂに対向して配置される平板状の胴部５７と、胴部５７の幅方向左右両側部からそれぞれ下方に延び案内レール５１の側面５１ａに対向して配置される２つの脚部５６、５６とからなり、胴部５７と脚部５６、５６とのなす角度は略直角であるため、スライダ５２の断面形状は略Ｕ字状をなしている。そして、スライダ５２は、両脚部５６、５６の間に案内レール５１を挟むようにして、案内レール５１に移動可能に取り付けられている。
【００４４】
このようなスライダ５２は、スライダ本体５２Ａと、スライダ本体５２Ａの両端部（軸方向の両端部であり、スライダ５２の移動方向の両端部とも言える）に着脱可能に固定されたエンドキャップ５２Ｂ、５２Ｂと、を備えている。
さらに、スライダ５２の両端部（各エンドキャップ５２Ｂの軸方向の外端面）には、案内レール５１の外面（上面５１ｂ及び側面５１ａ、５１ａ）に摺接して案内レール５１とスライダ５２との間の隙間の開口のうち軸方向の端面側に面する部分を密封するサイドシール５５、５５が装着されており、スライダ５２の下部には、案内レール５１とスライダ５２との間の隙間の開口のうちスライダ５２の下面側に面する部分を密封するアンダーシール５８、５８が装着されている。これらサイドシール５５、５５及びアンダーシール５８、５８により、外部から案内レール５１とスライダ５２との間の隙間への異物の侵入や、案内レール５１とスライダ５２との間の隙間から外部への潤滑剤の漏出が防止されている。
【００４５】
さらに、スライダ本体５２Ａの左右両脚部５６、５６の内側面の角部及び上下方向略中央部には、案内レール５１の軌道面６０、６０、６０、６０に対向する断面ほぼ半円形の凹溝からなる軌道面６１、６１、６１、６１が形成されている。そして、案内レール５１の軌道面６０、６０、６０、６０とスライダ５２の軌道面６１、６１、６１、６１との間に、断面ほぼ円形の転動通路６３、６３、６３、６３がそれぞれ形成されていて、これらの転動通路６３、６３、６３、６３は軸方向に延びている（図９、１０を参照）。
【００４６】
これらの転動通路６３内には複数の転動体５３（例えば鋼、セラミックからなるボール）が転動自在に配置されていて、転動通路６３内でのこれらの転動体５３の転動を介して、スライダ５２が案内レール５１に案内されて軸方向に移動可能となっている。
なお、案内レール５１及びスライダ５２が備える軌道面６０、６１の数は片側二列に限らず、例えば片側一列又は片側三列以上であってもよい。また、さらに、軌道面６０、６１の断面形状は、前述したように単一の円弧からなる円弧状でもよいが、曲率中心の異なる２つの円弧を組合せてなる略Ｖ字状（ゴシックアーク形状溝）でもよい。
【００４７】
さらにまた、スライダ５２は、スライダ本体５２Ａの左右両脚部５６、５６の内部の上部及び下部に、転動通路６３、６３、６３、６３（軌道面６１、６１、６１、６１）と略平行をなして軸方向に貫通する断面形状円形の貫通孔からなる転動体５３の戻し通路６４、６４、６４、６４を備えている（図９、１０を参照）。
【００４８】
一方、エンドキャップ５２Ｂは、例えば、ポリアセタール、ポリアミド等の樹脂材料の成形品（例えば射出成形品）又はステンレス鋼、普通鋼材、アルミニウム等の金属材料の成形品（例えば射出成形品、削り出し加工品）からなり、断面形状が略Ｕ字状に形成されている。また、エンドキャップ５２Ｂの裏面（スライダ本体５２Ａとの当接面）の左右両側には、断面形状円形で略円弧状に湾曲する方向転換路６５が上下二段に形成されている（図１０を参照）。方向転換路６５の断面形状は、方向転換路６５の連続方向に直交する平面で切断した場合の断面形状である。
【００４９】
このエンドキャップ５２Ｂをビス等の締結部材でスライダ本体５２Ａに取り付けると、方向転換路６５によって転動通路６３と戻し通路６４とが連通される。これら戻し通路６４と両端の方向転換路６５、６５とで、転動体５３を転動通路６３の終点から始点に搬送して循環させる転動体搬送路６６が構成され（転動体搬送路６６は転動通路６３と同数設けられている）、転動通路６３と転動体搬送路６６とで、略環状の循環経路が構成される。そして、この略環状の循環経路は、案内レール５１を挟んで左右両側に形成される。
【００５０】
案内レール５１に組みつけられたスライダ５２が案内レール５１に沿って軸方向に移動すると、転動通路６３内に装填されている転動体５３は、転動通路６３内を転動しつつ案内レール５１に対してスライダ５２と同方向に移動する。そして、転動体５３が転動通路６３の終点に達すると、転動通路６３から掬い上げられ方向転換路６５へ送られる（図１０を参照）。方向転換路６５に入った転動体５３はＵターンして戻し通路６４に導入され、戻し通路６４を通って反対側の方向転換路６５に至る。ここで再びＵターンして転動通路６３の始点に戻り、このような循環経路内の循環を無限に繰り返す。
【００５１】
次に、両軌道面６０、６１について説明する。両軌道面６０、６１には研削加工による仕上げ加工が施されており、その際に加工誤差であるうねり（特定うねり）が形成されている。この特定うねりの構成及び効果は、直動装置の第一実施形態の項において前述した特定うねりと全く同様であるので、詳細な説明は省略するが、軌道面６０、６１の軸方向の全領域に形成されている。この特定うねりが有するうねり山の単位長さ（リニアガイド装置の場合は、スライダ本体５２Ａの軸方向長さ、すなわち、転動通路６３の軸方向長さである）当たりの数とうねり山の高さは、研削加工の条件によって所望の数値に設定されている。
【００５２】
すなわち、第五実施形態に係るリニアガイド装置は、稼働時に発生する循環音の大きさに応じて、循環音よりも大きい転走音を発するようにうねり山の高さが設定されている。また、循環音を効果的にマスキング可能な周波数の転走音を発するように、単位長さ（スライダ本体５２Ａの軸方向長さ）当たりのうねり山の数が設定されている。
【００５３】
このように、うねりを制御することによって所望の転走音を発生させて、転走音により循環音をマスキングするので、第五実施形態に係るリニアガイド装置は走行音が低減され低騒音である。その結果、リニアガイド装置の周囲の音響環境が改善される。さらに、リニアガイド装置を備える機械の稼動の有無が聴覚的に判断できるため、該機械の周囲にいる人に該機械の稼動の危険性を注意喚起することが容易となる。
このような第五実施形態に係るリニアガイド装置は、例えば、工作機械、射出成形機、半導体製造装置に好適に使用することができる。
【００５４】
負荷ボールが通過するうねり山の単位長さ（スライダ本体５２Ａの軸方向長さ）当たりの数は、単位長さ当たりの負荷ボールの数に基づいて、循環音を効果的にマスキング可能な周波数の転走音が発生するように設定するが、単位長さ当たりの負荷ボールの数は、以下のようにして算出することができる。すなわち、スライダ本体５２Ａの軸方向長さを負荷ボールの直径で除することにより、単位長さ当りの負荷ボール数を算出することができる。
【００５５】
また、うねり山の高さが大きいと大きな転走音が発生するが、そのメカニズムは、第一実施形態のボールねじの場合と同様であり、図３に示す通りである。すなわち、うねり山の高さが大きいと（図３の（ｂ）を参照）、うねり山の高さが小さい場合（図３の（ａ）を参照）に比べてボールの動きが大きくなる。その結果、リニアガイド装置の稼働時にスライダ５２の振動が大きくなるので、大きな転走音を発生させることができる。
【００５６】
なお、上記の特定うねりは、両軌道面６０、６１に形成してもよいが、いずれか一方の軌道面のみに形成してもよい。すなわち、両軌道面６０、６１のうち一方の軌道面には、研削加工を所定の条件で施すことにより、うねり山成分が上記所定の数値に設定された特定うねりが形成されており、この特定うねりにより循環音がマスキングされて低騒音となる。他方の軌道面には、通常の条件で研削加工が施されて一般うねりが形成されており、この一般うねりでは循環音はマスキングされない。
【００５７】
また、特定うねりは、軌道面６０、６１の全面に形成してもよいが、転動体５３と接する部分のみに形成されていればよい。すなわち、軌道面６０、６１の転動体５３と接する部分のみに特定うねりが形成されており、この特定うねりにより循環音がマスキングされて低騒音となり、他の部分には一般うねりが形成されており、この一般うねりでは循環音はマスキングされない。
【００５８】
〔直動装置の第六実施形態〕
第六実施形態のリニアガイド装置について説明する。ただし、第六実施形態のリニアガイド装置の構成及び作用効果は、第五実施形態のリニアガイド装置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。
【００５９】
第五実施形態のリニアガイド装置においては、軌道面６０、６１の軸方向の全領域に特定うねりが形成されていたが、軌道面６０、６１の軸方向の一部の領域のみに特定うねりが形成されていてもよい。例えば、第六実施形態のリニアガイド装置においては、案内レール５１の軌道面６０のうち軸方向両端部のみに特定うねりが形成されており、他の部分（軸方向中央部）には一般うねりが形成されている。
【００６０】
これにより、循環音のマスキングを行うことができることに加えて、スライダ５２が案内レール５１の軸方向中央部を移動している際には騒音レベルが大きく、軸方向端部を移動している際には騒音レベルが小さいので、スライダ５２の移動可能範囲を聴覚的に確認することができる。また、スライダ５２が軸方向端部に移動してくると騒音レベルが変化するので、スライダ５２が軸方向端部を移動している際に発生する走行音が警告音となり、スライダ５２がストローク端に移動してきたことを注意喚起することができる。すなわち、案内レール５１の軸方向両端部が警告音発生領域となる。
【００６１】
なお、第六実施形態のリニアガイド装置においては、案内レール５１の軌道面６０のうち軸方向両端部に特定うねりを形成し、軸方向中央部に一般うねりを形成したが、これとは逆に、案内レール５１の軌道面６０のうち軸方向中央部に特定うねりを形成し、軸方向両端部に一般うねりを形成してもよい。このような構成によっても、上記の場合と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
〔直動装置の第七実施形態〕
第七実施形態のリニアガイド装置について説明する。ただし、第七実施形態のリニアガイド装置の構成及び作用効果は、第五、第六実施形態のリニアガイド装置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。
【００６３】
第六実施形態のリニアガイド装置においては、軌道面６０、６１には１種の特定うねりが形成されていたが、複数種の特定うねりが形成されていてもよい。例えば、第七実施形態のリニアガイド装置においては、案内レール５１の軌道面６０が複数の軸方向領域に分割されていて、それぞれの領域で特定うねりの種類、すなわちうねり山成分が異なる。うねり山成分については、うねり山の高さ及び単位長さ当たりの数の一方が異なっていてもよいし、両方が異なっていてもよい。
【００６４】
このような構成であれば、循環音のマスキングを行うことができることに加えて、移動しているスライダ５２の転走音の大きさや周波数を観測することにより、案内レール５１のどの軸方向領域をスライダ５２が移動しているのかを特定することができる。よって、例えば、リニアガイド装置を備えた工作機械を用いて、複数の加工工程を有する加工作業を行う場合に、リニアガイド装置の転走音の観測により加工工程を可視化することができる。
【００６５】
複数の軸方向領域の特定うねりのうねり山成分は、軸方向に沿って徐々に変化するように設定してもよい。例えば、単位長さ当たりのうねり山の数が軸方向に沿って徐々に大きくなるように設定してもよいし、うねり山の高さが軸方向に沿って徐々に大きくなるように設定してもよい。
また、複数の軸方向領域の特定うねりは、全て異なる種類であってもよいし、そのうち一部は同一の種類であってもよい。また、複数の軸方向領域のうち一部は、特定うねりではなく一般うねりを有していてもよい。
【００６６】
次に、演奏装置について説明する。第一〜第七実施形態の直動装置は、駆動することによって特定の周波数（音階）の音（転走音）を発生させることができるので、種々の演奏を行う演奏装置に使用することが可能である。１つのボールねじ又は１つのリニアガイド装置を用いて演奏装置を構成することもできるし、複数のボールねじ又は複数のリニアガイド装置を用いて演奏装置を構成することもできる。あるいは、１つ又は複数のボールねじと１つ又は複数のリニアガイド装置とを組み合わせて演奏装置を構成することもできる。直動装置の組み合わせは特に限定されるものではなく、どのような組み合わせも可能である。
【００６７】
以下に、第一〜第七実施形態の直動装置のうち少なくとも１つを備える演奏装置について説明する。
〔演奏装置の第一実施形態〕
この演奏装置は、図５に示す第三実施形態のボールねじを１つ備えている。モータ等の駆動源を制御してボールねじを駆動すれば、演奏を自動で行う自動演奏装置とすることもできる。自動演奏装置は、ボールねじが自動で駆動されるので、視覚的に興味を引く演奏を行うことが可能である。
【００６８】
図５に示す第三実施形態のボールねじは、ねじ軸１の軌道面１ａが３つの軸方向領域に分割されていて、各軸方向領域に形成されている特定うねりの単位長さ当たりのうねり山の数が異なる。単位長さ当たりのうねり山の数を調節することによって、発生させる音の音階を調整することができるので、ねじ軸１の軌道面１ａの軸方向領域ごとに単位長さ当たりのうねり山の数を変化させることにより、発生する音の音階をナット２のストローク位置ごとに変化させることができる。例えば、図５の例であれば、図５の左側の領域から右側に向かって、順に、「ド」の音が発生する領域、「レ」の音が発生する領域、「ミ」の音が発生する領域とされている。
【００６９】
なお、軌道面１ａ、２ａの特定うねりのうねり山の高さを調節することによって、発生させる音の大きさを調整することができる。また、ボール３がうねり山を通過する速度、すなわち、ねじ軸１やナット２の回転速度を調節することによっても、発生させる音の音階を変化させることができる。
【００７０】
ただし、第一実施形態のボールねじのように、ねじ軸１の軌道面１ａが複数の軸方向領域に分割されておらず、１種の特定うねりを有する軌道面１ａとしてもよい（演奏装置の第一実施形態の第一変形例）。この場合には、ねじ軸１又はナット２の回転速度を変化させることにより、発生する音の音階を変化させることができる。例えば、ねじ軸１を１０００ｒｐｍで回転させた場合は「ド」の音が発生し、１２００ｒｐｍで回転させた場合は「レ」の音が発生し、１４００ｒｐｍで回転させた場合は「ミ」の音が発生するように設定しておけばよい。
【００７１】
このような演奏装置（第一実施形態、又は、第一実施形態の第一変形例）を用いて、発生させる音の音階及び時間を制御すれば、メロディーを演奏することができる。そして、演奏装置の構成を、第一又は第三実施形態のボールねじを複数個備える構成とすれば、複数のボールねじから同時に別の音階の音を発生させることができるので、和音を演奏することができる。和音を演奏することができれば、より複雑なメロディーを演奏することが可能となる。
【００７２】
あるいは、演奏装置の構成を、図６に示す第四実施形態のボールねじを１つ備える構成としてもよい（演奏装置の第一実施形態の第二変形例）。図６に示す第四実施形態のボールねじは、ねじ軸１が左右ねじであり、左右のねじそれぞれにナット２が取り付けられている。また、左右のねじの軌道面１ａがそれぞれ３つの軸方向領域に分割されていて、各軸方向領域に形成されている特定うねりの単位長さ当たりのうねり山の数がそれぞれ異なる。
【００７３】
このように、ねじ軸１の軌道面１ａの軸方向領域によって単位長さ当たりのうねり山の数を変化させることにより、ナット２のストローク位置によって発生する音の音階を変化させることができる。例えば、図６の例であれば、図６の左側の領域から右側に向かって、順に、「ド」の音が発生する領域、「レ」の音が発生する領域、「ミ」の音が発生する領域、「ファ」の音が発生する領域、「ソ」の音が発生する領域、「ラ」の音が発生する領域とされている。
【００７４】
このような演奏装置（第一実施形態の第二変形例）を用いて、発生させる音の音階及び時間を制御すれば、メロディーを演奏することができる。左右のねじで出せる音階は同一としてもよいが、図６のように左右のねじで出せる音階が異なるようにすれば、２つのナット２から同時に別の音階の音を発生させることができるので、和音を演奏することができる。和音を演奏することができれば、より複雑なメロディーを演奏することができる。なお、上記のような左右ねじのボールねじを複数個用いて演奏装置を構成してもよい。
【００７５】
さらには、演奏装置の構成を、図７に示す第四実施形態の変形例のボールねじを１つ備える構成としてもよい（演奏装置の第一実施形態の第三変形例）。図７に示す第四実施形態の変形例のボールねじは、軌道面１ａが３つの軸方向領域に分割されていて、各軸方向領域に形成されている特定うねりの単位長さ当たりのうねり山の数が異なる。そして、各軸方向領域にそれぞれナット２が取り付けられている。
【００７６】
このように、ねじ軸１の軌道面１ａの軸方向領域によって単位長さ当たりのうねり山の数が異なるので、ナット２によって発生する音の音階が異なる。例えば、図７の例であれば、図７の左側の領域から右側に向かって、順に、「ド」の音が発生する領域、「レ」の音が発生する領域、「ミ」の音が発生する領域とされている。
【００７７】
このような演奏装置（第一実施形態の第三変形例）を用いて、発生させる音の音階及び時間を制御すれば、メロディーを演奏することができる。各ナット２によって出せる音階が異なるので、各ナット２から同時に別の音階の音を発生させて和音を演奏することができる。和音を演奏することができれば、より複雑なメロディーを演奏することができる。なお、第四実施形態の変形例のボールねじを複数個用いて演奏装置を構成してもよい。
【００７８】
〔演奏装置の第二実施形態〕
この演奏装置は、第五、第六、又は第七実施形態のリニアガイド装置を１つ又は複数個備えている。モータ等の駆動源を制御してリニアガイド装置を駆動すれば、演奏を自動で行う自動演奏装置とすることもできる。自動演奏装置は、リニアガイド装置が自動で駆動されるので、視覚的に興味を引く演奏を行うことが可能である。
【００７９】
例えば、第七実施形態のリニアガイド装置を１つ備える演奏装置の場合であれば、案内レール５１の軌道面６０が複数の軸方向領域に分割されており、各軸方向領域に形成されている特定うねりの単位長さ当たりのうねり山の数がそれぞれ異なるものとなっているため、発生する音の音階をスライダ５２のストローク位置ごとに変化させることができる。また、転動体５３がうねり山を通過する速度、すなわち、スライダ５２の相対移動速度を調節することによっても、発生させる音の音階を変化させることができる。１つの案内レール５１に取り付けるスライダ５２の個数は、１つであってもよいが、複数であってもよい。
この演奏装置の構成及びその作用効果については、演奏装置の第一実施形態の場合とほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００８０】
〔演奏装置の第三実施形態〕
この演奏装置は、第一〜第四実施形態のボールねじのうちいずれか１つと、第五〜第七実施形態のリニアガイド装置のうちいずれか１つとを備えている（図１１を参照）。モータ等の駆動源を制御してボールねじ及びリニアガイド装置を駆動すれば、演奏を自動で行う自動演奏装置とすることもできる。自動演奏装置は、ボールねじ及びリニアガイド装置が自動で駆動されるので、視覚的に興味を引く演奏を行うことが可能である。
【００８１】
このような演奏装置を用いて、発生させる音の音階及び時間を制御すれば、メロディーを演奏することができる。そして、ボールねじとリニアガイド装置から同時に別の音階の音を発生させることができるので、和音を演奏することができる。和音を演奏することができれば、より複雑なメロディーを演奏することが可能となる。
この演奏装置（ボールねじとリニアガイド装置）の構成及びその作用効果については、演奏装置の第一、第二実施形態の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。なお、ボールねじとリニアガイド装置とを連結して一体に駆動してもよいし、連結せず別々に駆動してもよい。例えば、ボールねじのナット２とリニアガイド装置のスライダ５２とを連結してナット２とスライダ５２とが一体に直線移動するように構成してもよい。
【００８２】
〔演奏装置の第四実施形態〕
この演奏装置は、第一〜第四実施形態のボールねじのうちいずれか１つと、第五〜第七実施形態のリニアガイド装置のうちいずれか１つとが一体化された直動装置であるモノキャリアを備えている。モータ等の駆動源を制御してモノキャリアを駆動すれば、演奏を自動で行う自動演奏装置とすることもできる。自動演奏装置は、モノキャリアが自動で駆動されるので、視覚的に興味を引く演奏を行うことが可能である。
【００８３】
このような演奏装置を用いて、発生させる音の音階及び時間を制御すれば、メロディーを演奏することができる。そして、モノキャリアのボールねじとリニアガイド装置から同時に別の音階の音を発生させることができるので、和音を演奏することができる。和音を演奏することができれば、より複雑なメロディーを演奏することが可能となる。
【００８４】
ここで、モノキャリアの構成について、図１２、１３、１４を参照しながら説明する。モノキャリアが備えるボールねじは、ねじ軸７１と、このねじ軸７１に外嵌されてねじ軸７１の軸方向に沿って移動可能なナット７２と、を備えている。ねじ軸７１は、案内レール８１の両端部の軸受板８１Ｂ、８１Ｂ及び一方の軸受板８１Ｂに並設されたベアリングハウジング８１Ｃにそれぞれ設けられた軸受（図示せず）によって、回転可能に支持されている。
【００８５】
また、ねじ軸７１の外周面に設けられたねじ溝７１ａとナット７２の内周面に設けられたねじ溝７２ａとの間には、螺旋状通路が形成されている。この螺旋状通路には転動体としての多数の玉７３が転動可能に装填されており、ねじ軸７１の回転により、ナット７２が玉７３の転動を介して直線移動するようになっている。
【００８６】
なお、ナット７２には、ねじ軸７１に平行な直線状の貫通孔からなる転動体戻り通路８２が、ねじ軸７１を取り囲むようにして４本形成されている。また、このナット７２の軸方向両端部に取り付けられたエンドキャップ７５には、ナット７２との接合端面に、ねじ軸７１の４条のねじ溝７１ａと４つの転動体戻り通路８２とをそれぞれ連通させる４本の湾曲路（図示せず）が形成されている。これにより、上記螺旋状通路を転動した玉７３は、湾曲路及び転動体戻り通路８２を通って循環し、上記螺旋状通路を繰り返し転動するようになっている。
【００８７】
一方、モノキャリアが備えるリニアガイドは、断面Ｕ字状をなす案内レール８１を備えており、案内レール８１の凹部８１Ａにはナット７２が収納されている。この案内レール８１の凹部８１Ａの両側内面には、それぞれ軸方向に延びる転動体転動溝８１ａが形成されており、ナット７２の両側外面にはそれぞれ転動体転動溝８１ａに対向する転動体転動溝７２ｃが形成されている。なお、転動体転動溝８１ａ、７２ｃは例えば２列、３列以上でもよい。
【００８８】
これら向き合った両転動体転動溝８１ａ、７２ｃの間には、転動体としての多数の玉７４が転動自在に装填され、これらの玉７４の転動を介して、ナット７２が案内レール８１に案内され軸方向に沿って移動可能となっている。なお、ナット７２の肉厚内には、両転動体転動溝８１ａ、７２ｃと平行な転動体通路８３が形成され、また、このナット７２の両端部に取り付けられたエンドキャップ７５には、転動体通路８３と両転動体転動溝８１ａ、７２ｃとを連通する転動体循環路８５が内部に形成されている。これにより、玉７４が循環可能になっている。
この演奏装置（モノキャリアが備えるボールねじとリニアガイド装置）の構成及びその作用効果については、演奏装置の第一、第二実施形態の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００８９】
なお、上記した各実施形態の直動装置及び各実施形態の演奏装置は、本発明の一例を示したものであって、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。さらに、上記の各実施形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。例えば、上記の各実施形態においては、転動体はボールであったが、ころとすることもできる。
【符号の説明】
【００９０】
１      ねじ軸
１ａ    軌道面
２      ナット
２ａ    軌道面
３      ボール
１１      ボール転動路
５１      案内レール
５２      スライダ
５２Ａ    スライダ本体
５３      転動体
６０      軌道面
６１      軌道面
６３      転動通路
７１      ねじ軸
７１ａ    ねじ溝
７２      ナット
７２ａ    ねじ溝
７２ｃ    転動体転動溝
７３      玉
７４      玉
８１      案内レール
８１ａ    転動体転動溝
【図１】
2018080759.tif 000003
【図２】
2018080759.tif 000004
【図３】
2018080759.tif 000005
【図４】
2018080759.tif 000006
【図５】
2018080759.tif 000007
【図６】
2018080759.tif 000008
【図７】
2018080759.tif 000009
【図８】
2018080759.tif 000010
【図９】
2018080759.tif 000011
【図１０】
2018080759.tif 000012
【図１１】
2018080759.tif 000013
【図１２】
2018080759.tif 000014
【図１３】
2018080759.tif 000015
【図１４】
2018080759.tif 000016