(57)【要約】      （修正有）【課題】転動体としてローラが組み込まれ，ケーシングを長く形成することに伴ってクラウニング部のクラウニング長さを長く形成され，高剛性で高精度で高寿命の性能を発揮できる。【解決手段】ケーシング３の全長が軌道レールの幅の実質的に４倍に相当する長さに形成され，ケーシング３に形成された軌道面２２の両端部２９に形成されたクラウニング部１０のクラウニング長さＬｃがローラの直径の実質的に４倍の長さに形成され，クラウニング深さＨｃがスライダ２に基本静定格荷重の半分の荷重の負荷によって生じるローラと軌道面との弾性変形量に対応した深さに形成されている。【選択図】図７
2008291932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側面の長手方向に沿って第１軌道面が形成された軌道レール及び前記軌道レールに跨架して複数の転動体を介して相対摺動自在なスライダを有し，前記スライダは，前記軌道レールの前記第１軌道面に対向する第２軌道面と前記第２軌道面に平行なリターン路とが形成されたケーシング，前記ケーシングの両端面にそれぞれ位置して前記第１軌道面と前記第２軌道面との間に形成される軌道路と前記リターン路とを連通する方向転換路が形成されドキャップ，並びに前記軌道路，前記リターン路及び一対の前記方向転換路で構成される循環路を転走する前記転動体を有することから成る直動案内ユニットにおいて，
前記転動体はローラでなり，前記ケーシングは全長が前記軌道レールの幅の実質的に４倍に相当する長さに形成され，前記第２軌道面の両端部に形成されたクラウニング部はクラウニング長さが前記ローラの直径の実質的に４±０．５倍の長さに形成され，クラウニング深さが前記スライダに基本静定格荷重の半分の荷重の負荷によって生じる前記ローラと前記第１軌道面及び前記第２軌道面との弾性変形量に対応する深さに形成されていることを特徴とする直動案内ユニット。
【請求項２】
前記クラウニング部は，曲面形状が前記長手方向に沿って単一曲率半径で形成され，前記第２軌道面の平面部と同時加工で連続して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の直動案内ユニット。
【請求項３】
前記ケーシングの前記端面と前記クラウニング部の端部との間には，曲面形状のＲ面取り部が形成され，前記クラウニング部の前記端部と前記Ｒ面取り部とが連続的に角部無しの曲面形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の直動案内ユニット。
【請求項４】
前記軌道レールには，前記長手方向に沿って複数の取付け用孔が形成され，前記取付け用孔間のピッチは，前記ケーシングの全長に対して３個〜４個の前記取付け用孔が掛かる長さに形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
【請求項５】
前記ケーシングには，長手方向に等間隔に３個ずつ且つ幅方向に等間隔に３個ずつの合計９個の取付け用ねじ孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
【請求項６】
前記ケーシングは，移動方向の長さが前記エンドキャップの移動方向の長さの６．３〜８．３倍の長さである超ロングタイプに形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，軌道溝を備えた軌道レール及び該軌道レール上を転動体を介して相対移動するスライダから成るローラ形式の直動案内ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，直動案内ユニットは，工作機械，半導体製造奘置，測定装置，各種組立装置等の機械装置の摺動部に組み込まれて使用される不可欠な機械要素になっており，用途に合わせて，種々の形式のものや種々の大きさのものが商品化されている。また，各種の機械装置に組み込んで使用されるボールタイプの直動案内ユニットにおいて，スライダ本体即ちケーシングにクラウニングを施したものが種々開発されている。
【０００３】
従来の直動案内装置について，本出願人が開発したケーシングにクラウニングを施した直動案内ユニットが知られている。該直動案内ユニットは，負荷路を構成するケーシングの軌道溝の出入口部において，転動体が負荷路に滑らかに出入り可能になる緩やかな曲面形状のクラウニング部と, 軌道溝の両端部に曲面形状のＲ面取り部とが形成され，クラウニング部とＲ面取り部との境界は連続的に角部無しに繋がって形成され，クラウニング長さが転動体の２個分の長さに形成されている。また，クラウニング深さは，基本静定格荷重の半分の荷重によって軌道溝に弾性変形が生じる弾性変形量に相当する値に設定されている。また，ケーシングの軌道溝は，クラウニング部と同時研削加工され，軌道溝とクラウニング部とが同一表面状態に形成されている（例えば，特許文献１参照）。
【０００４】
また，直動案内装置として，衝撃にも強く且つ転動体通過振動の抑制及び走行真直度の向上が得られ，摩擦力の変動が小さいというものが知られている。該直動案内装置は，案内レール，案内レール上を相対移動可能に跨架されたスライダから成り，該スライダがスライダ本体，エンドキャップ及び転動体から構成されている。また，スライダ本体は，負荷転動体転動溝の全長が転動体直径の２０〜５０倍に形成されたものになっている。従って，該直動案内装置は, スライダ本体の長さが長いものになっているだけである（例えば，特許文献２参照）。
【０００５】
また，リニアガイド装置として，クラウニング部の寸法を定めることによって転動体通過振動を低減したものが知られている。該リニアガイド装置は，レール軌道面を有する案内レールと，レール軌道面に対向配置されたスライダ軌道面を有しレール軌道面に沿って移動するスライダと，レール軌道面とスライダ軌道面との間に転動自在に配されたボールである転動体を備えており，スライダ軌道面の端部寄りに傾斜状のクラウニング部が形成され，クラウニング部の有効長さをＬｃｅ，クラウニング部の全長をＬｃ，ボールである転動体の直径をＤａ，及び面取り部の長さをＣとすると，Ｌｃｅ／Ｄａ≧１であり，また，（Ｌｃ−Ｃ）／Ｄａ≦３に設定されたものである。また，上記リニアガイド装置は，剛性の低下を避けるために，クラウニング長さを少なくともＬｃ／Ｄａ＜３にすることを開示したものである（例えば，特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００５−２７３７６５号公報
【特許文献２】特開２０００−４６０５２号公報
【特許文献３】特開２００４−１３８１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら，工作機械，半導体製造奘置，測定装置，各種組立装置等の機械装置に組み込まれる直動案内ユニットは，高精度，例えば，サブミクロン（１／１００００ｍｍ）レベルの走行精度・位置決め精度に高精度なものが求められると共に，機械装置における重量物，大型のワークに対しても適用可能であって高剛性のものが求められている。
【０００７】
上記の機械装置に組み込まれる直動案内ユニットについては，高精度で高剛性に構成するため，上記の従来例のようにスライダのケーシングの軌道面にクラウニングを施すことが行われている。本出願人が開発した上記直動案内ユニットについては，ケーシングに施されたクラウニングは，そのクラウニング長さが転動体の２個分の長さに形成されているものであり，高剛性を確保するためケーシングの長さを長くした超ロングタイプでは，クラウニング長さは充分でなく，更なる適正化が必要になった。
【０００８】
また，上記直動案内装置は，スライダ本体の長さが長いものになっているが，実質的に実施可能な構成を備えているか否かは分からないものである。また，上記リニアガイド装置では，転動体がボールについてのものであり，クラウニング長さもボール直径の１〜３倍程度であり，それ以上では剛性が低下するので避けるというものであり，４倍以上のクラウニング長さにするという技術的思想を有しておらず，高剛性で高精度を求められる装置では不十分なものであった。そこで，工作機械，半導体製造装置，測定装置，各種組立装置等の機械装置に組み込まれる直動案内ユニットとして，更に高精度で高剛性の性能を有し，耐久性に富むように構成するには，如何にするべきかの課題があった。
【０００９】
この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，本出願人に係る上記直動案内ユニットを更に発展させたものであり，スライダを構成するケーシングの長さを更に長い超ロングタイプに形成した場合に，高剛性で高精度を確保するため，転動体としてボールではなくローラでなるタイプに構成し，クラウニング長さを効率的に実施可能な所望の性能を確保できる最大限の長さに長く延ばして形成したものであり，それに対応してクラウニング深さを効率的に実施可能な深さに形成したローラ形式の直動案内ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は，両側面の長手方向に沿って第１軌道面が形成された軌道レール及び前記軌道レールに跨架して複数の転動体を介して相対摺動自在なスライダを有し，前記スライダは，前記軌道レールの前記第１軌道面に対向する第２軌道面と前記第２軌道面に平行なリターン路とが形成されたケーシング，前記ケーシングの両端面にそれぞれ位置して前記第１軌道面と前記第２軌道面との間に形成される軌道路と前記リターン路とを連通する方向転換路が形成されドキャップ，並びに前記軌道路，前記リターン路及び一対の前記方向転換路で構成される循環路を転走する前記転動体を有することから成る直動案内ユニットにおいて，前記転動体はローラでなり，前記ケーシングは全長が前記軌道レールの幅の実質的に４倍に相当する長さに形成され，前記第２軌道面の両端部に形成されたクラウニング部はクラウニング長さが前記ローラの直径の実質的に４±０．５倍の長さに形成され，クラウニング深さが前記スライダに基本静定格荷重の半分の荷重の負荷によって生じる前記ローラと前記第１軌道面及び前記第２軌道面との弾性変形量に対応する深さに形成されていることを特徴とする直動案内ユニットに関する。
【００１１】
この直動案内ユニットにおいて，前記クラウニング部は，曲面形状が前記長手方向に沿って単一曲率半径で形成され，前記第２軌道面の平面部と同時加工で連続して形成されている。また，この直動案内ユニットは，前記ケーシングの前記端面と前記クラウニング部の端部との間には，曲面形状のＲ面取り部が形成され，前記クラウニング部の前記端部と前記Ｒ面取り部とが連続的に角部無しの曲面形状に形成されているものである。
【００１２】
この直動案内ユニットは，前記軌道レールには，前記長手方向に沿って複数の取付け用孔が形成され，前記取付け用孔間のピッチは，前記ケーシングの全長に対して３個〜４個の前記取付け用孔が掛かる長さに形成されている。
【００１３】
また，この直動案内ユニットは，前記ケーシングには，長手方向に等間隔に３個ずつ且つ幅方向に等間隔に３個ずつの合計９個の取付け用ねじ孔が形成されている。即ち，前記ケーシングが長く形成されているので，その長手方向に３個ずつを形成できるものである。
【００１４】
また，前記ケーシングは，移動方向の長さが前記エンドキャップの移動方向の長さの６．３〜８．３倍の長さである超ロングタイプに形成されている。
【発明の効果】
【００１５】
この直動案内ユニットは，上記のように構成されており，軌道軸を含む軌道レール，及び軌道レールに転動体でなるローラを介して摺動自在なスライダから構成され，ローラがスライダを無限循環してなるローラタイプに適用したものであり，ケーシングの摺動方向即ち移動方向の長さを従来のロングタイプの長さより長く形成してクラウニング部をローラ直径で４倍に相当する長さに形成したものであり，より高剛性に構成され，より高精度の性能を達成でき，より耐久性に富んだものであり，従来からの各種の要望に応えられるものになっており，ケーシングの軌道面の両端部における負荷路である軌道路の出入口部が極小な部分であるにもかかわらず，クラウニング部の曲面形状を単一曲率半径でより簡単に形成でき，スライダの摺動特性に有効な高寿命な直動案内ユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この発明による直動案内ユニットは，一般に，スライダを構成するケーシングの長さを大きく（長く）すればする程に，高剛性及び高精度になると認識されており，従来の直動案内ユニットが高剛性及び高精度の要求に応えるためケーシングの長さがロングタイプのものが使用されていたことを考慮して，更に超高剛性（レベル）及び超高精度（レベル）の要求に応えるため，ケーシングの長さを更に長くした超ロングタイプに形成されたものである。
【００１７】
以下，図面を参照して，この発明によるローラ形式の直動案内ユニットの実施例を説明する。この発明による直動案内ユニットは，走行精度が高精度であって，転動体としてローラ５が組み込まれた高剛性なローラ形式のものであり，ケーシング３を長く形成すると共に，それに対応してケーシング３の軌道面２２の両端部に形成するクラウニング部１０の長さＬｃを実施可能な程度に長く構成して最適化を図ったものになっている。この直動案内ユニットは，具体的には，高剛性で高精度を実現するために，スライダ２のケーシング３の長さＬ１を効率的に実施可能な長さ即ち軌道レール１の幅Ｗの略４倍に相当する長さに長く延ばしたものであり，且つ走行精度についてより高精度を実現するため，軌道路３０の入口の軌道面２２に形成したクラウニング長さＬｃをローラ５の直径Ｄａの４±０．５（＝３．５〜４．５）倍の効率的に実施可能な長さに長くしたものである。この直動案内ユニットは，軌道レール１が軌道軸でなるタイプ等の形式のものにも適用できるものであり，高剛性であり，工作機械，半導体製造奘置，測定装置，各種組立装置等の機械装置の摺動部に使用されて好適である転動体がローラ５でなるローラ形式の直動案内ユニットにおいて実施したものである。
【００１８】
図１及び図２に示すように，この直動案内ユニットは，両側面２７の長手方向に沿ってそれぞれ一対の軌道面２１（第１軌道面）が形成された長尺状の軌道軸を含む軌道レール１，及び軌道レール１に跨架して複数の転動体であるローラ５を介して相対摺動自在なスライダ２を有する。スライダ２は，主として，軌道面２１に対向して形成された軌道面２２（第２軌道面）及び軌道面２１と軌道面２２と間に構成される負荷軌道路である軌道路３０に平行なリターン路１５が形成されたケーシング３，ケーシング３の両端面２６に固着されて軌道路３０とリターン路１５とを連通する方向転換路２５が形成されたエンドキャップ４，及び軌道路３０とリターン路１５と一対の方向転換路２５とから成る循環路３５を転走するローラ５を有している。更に，この直動案内ユニットは，エンドキャップ４の外端面３４に配置され且つ軌道レール１とスライダ２との隙間をシールするエンドシール８，軌道路３０にてケーシング３の長手方向に対向して延び且つローラ５を保持する保持板１４，及びスライダ２の下面に配置されて軌道レール１とスライダ２との間の隙間をシールするための下面シール１６を有している。エンドキャップ４は，エンドキャップ本体６と，エンドキャップ本体６にケーシング３に対向する面に形成された凹部に嵌入されて方向転換路２５を形成するスペーサ７とから構成されている。また，エンドキャップ４は，エンドキャップ本体６の上記凹部の壁面によって方向転換路２５の外周面が形成され，スペーサ７の周面によって方向転換路２５の内周面が構成するように形成されている。保持板１４は，固定板２８にボルトによってケーシング３に係着されている。ケーシング３に設けたリターン路１５は，ケーシング３に形成された嵌挿孔２４に嵌挿されたスリーブ１９によって形成されている。
【００１９】
図２に示すように，この直動案内ユニットは，スライダ２を構成するケーシング３とエンドキャップ４との両袖部３７，３８には，それぞれ一対の循環路３５が形成され，一対の循環路３５のうち，一方の循環路３５を転走するローラ５は，スライダ２の下方向負荷を受ける下側の軌道路３０からケーシング３の上側のリターン路１５に循環し，他方の循環路３５を転走するローラ５は，スライダ２の上方向負荷を受ける上側の軌道路３０からケーシング３の下側のリターン路１５に循環するように構成されている。方向転換路２５は，エンドキャップ４の両袖部３８においてたすき掛けに交差状態にそれぞれ形成されている。図３〜図５に示すように，この直動案内ユニットは，スライダ２に大きな荷重が負荷されながら，ローラ５が軌道面２１と軌道面２２との間の負荷域である軌道路３０を転動するので，金属接触して異常摩耗や損傷が生じないように，グリース，潤滑油等の潤滑剤を給油することが不可欠なものになっており，エンドキャップ４には，軌道路３０に給油するためのグリースニップル２３が配設されており，グリースニップル２３が取り付けられない給油口には止め栓３６が取り付けられている。また，図６に示すように，この直動案内ユニットは，エンドキャップ４の外側の端面３４とエンドシール８との間の対向端面には，給油装置を構成する潤滑プレート等でなる潤滑剤含浸部材９が配設されており，潤滑剤含浸部材９は，エンドキャップ本体６に形成された方向転換路２５の外周面に露出する開口２０を通じて方向転換路２５を転走するローラ５に潤滑剤を常に供給するように機能し，それによって，この直動案内ユニットは，潤滑のメンテナンスフリーに構成されている。
【００２０】
この発明による直動案内ユニットは，特に，転動体としてローラ５を使用するローラタイプであり，ケーシング３は，その全長が軌道レール１の幅Ｗの４倍に相当する長さに形成され，軌道面２２の両端部２９に形成されたクラウニング部１０はクラウニング長さＬｃがローラ５の直径Ｄａの４±０．５（＝３．５〜４．５）倍の長さに形成され，クラウニング深さＨｃがスライダ２に基本静定格荷重（Ｃｏ）の半分の荷重（０．５Ｃｏ）の負荷によって生じるローラ５と軌道面２１及び軌道面２２との弾性変形量に相当する深さに，即ち，弾性変形量に対応して形成されていることを特徴としている。クラウニング部１０は，曲面形状が長手方向に沿って単一曲率半径Ｒｃ（図７）で形成され，軌道面２２の平面部１１と同時加工で連続して形成されている。また，この直動案内ユニットは，ケーシング３の両端部において，ケーシング３の端面２６とクラウニング部１０の端部３３との間には曲面形状のＲ面取り部１２が形成され，クラウニング部１０の端部３３とＲ面取り部１２とが連続的に角部無しの曲面形状にそれぞれ形成されている。軌道レール１には，長手方向に沿って複数の取付け用孔１８が形成され，取付け用孔１８間のピッチは，ケーシング３に３個〜４個の取付け用孔１８が掛かる長さに形成されている。即ち，図３に示すように，軌道レール１に形成された取付け用孔１８間のピッチ（１／２Ｐ，即ち０．５Ｐ）は，軌道レール１をベースに高精度に高剛性に固定するため，通常の軌道レールに形成されたピッチＰの半分に形成されている。従って，この直動案内ユニットでは，軌道レール１に形成された取付け用孔１８は，ケーシング３の全長Ｌ１に対して３個〜４個が掛かる状態になっており，更に，その範囲を特定すると，数式的には次のようになっている。３≦Ｌ１／０．５Ｐ≦３．５になっている。また，ケーシング３の長さについて，別の点から考慮すると，ケーシング３は，移動方向の長さＬ１がエンドキャップ４の移動方向の長さの６．３〜８．３倍の長さである超ロングタイプに形成されている。また，ケーシング３は，長手方向に等間隔に３個ずつ且つ幅方向に等間隔に３個ずつの合計９個の取付け用ねじ孔１７が形成されるような超ロングタイプのものに形成されている。
【００２１】
次に，図８を参照して，この直動案内ユニットについて，従来例の直動案内ユニットと比較しながら説明する。図８において，（Ａ）が本発明品を示す超ロングタイプの直動案内ユニットであり，（Ｂ）がロングタイプ，（Ｃ）が標準タイプ及び（Ｄ）ショートタイプの従来品の直動案内ユニットである。これらの直動案内ユニットは，ケーシング３の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３，及びＬ４がそれぞれ異なったものである。これらの異なったタイプの直動案内ユニットについて，エンドキャップ４及びエンドシール８は，ローラ５の方向転換をスムーズに達成できることを考慮して，必然的に移動方向の長さがそれぞれ同一長さに形成されているものであり，軌道レール１は，断面形状が（幅Ｗ・高さｈ）が同一のものである。従来の直動案内ユニットでは，標準タイプに対して，ケーシング長さが長いロングタイプとケーシング長さが短いショートタイプとの種類があってそれぞれ形式化され，更に，軌道レール１の大きさ毎に同様の種類で形式化されている。また，従来の直動案内ユニットは，軌道レール１の大きさ毎ではローラ５の大きさがそれぞれ異なっており，軌道レール１の大きさ毎に呼び形番で形式区分され，呼び形番は，概して，軌道レール１の幅寸法Ｗの大きさ（ｍｍ）により呼称されている。即ち，エンドキャップ４は，ケーシング３の各種の長さにかかわらず，方向転換路２５を転走するローラ５のサイズによって長さが決まってくるので，エンドキャップ４の長さを基準にしてケーシング３の長さの程度を表わすことができる。言い換えれば，この直動案内ユニットにおけるケーシング３は，例えば，従来の標準タイプのケーシングの長さの１．８倍の長さであり，従来のロングタイプのケーシングの長さの１，３倍の長さに形成された超ロングタイプである。
図８の（Ｃ）には，ケーシング長さＬ３でなる標準タイプが示されており，ケーシング長さＬ３は，エンドキャップ４の長さの略４倍の長さに形成されている。
図８の（Ｄ）には，（Ｃ）の標準タイプの直動案内ユニットに対して，ケーシング長さＬ４が短く形成されたショートタイプが示されており，ケーシング長さＬ４は，エンドキャップ４の長さの略２．５倍の長さに形成されている。
図８の（Ｂ）には，（Ｃ）の標準タイプの直動案内ユニットに対して，ケーシング長さＬ２が長く形成されたロングタイプが示されており，ケーシング長さＬ２は，エンドキャップ４の長さの略５．５倍の長さに形成されている。
これに対して，本発明品である図８の（Ａ）には，ケーシング長さＬ１が，ロングタイプ（Ｂ）のケーシング長さよりも長く形成された超ロングタイプであり，ケーシング長さＬ１は，エンドキャップ４の長さの略７．５倍の長さ，全体的には６．３〜８．３倍の長さに形成されている。言い換えれば，本発明によるケーシング長さＬ１は，標準タイプのケーシング長さＬ３の１．８倍の長さ，ロングタイプのケーシング長さＬ２の１．３倍の長さ，及びショートタイプのケーシング長さＬ４の３倍の長さに形成されている。
【００２２】
図６に示すように，この直動案内ユニットは，スライダ２が軌道レール１に沿って相対摺動走行すると，スライダ２の内部ではローラ５が軌道路３０，方向転換路２５，及びリターン路１５で構成されている無限の循環路３５を循環することになり，ローラ５が負荷域である軌道路３０に出入りすることによって，ローラ５と軌道面２１，２２間とに弾性変形が生じ，また, 軌道路３５のローラ数が変化することによって，スライダ２は，上下方向の変動，並びにモーメント荷重によってピッチング，ヨーイング及びローリングの３方向への姿勢変化が生じることになるが，軌道路３０即ちケーシング長さＬ１を大きくすることによって，全体に占める変動率が小さくなって，スライダ２の姿勢変化を小さくしてスライダ２の走行精度を高めるものになっている。しかしながら，直動案内ユニットにおいて，ケーシング長さＬ１を大きくすると，図６に示されるように，ローラ５のローラ数が多くなり，ローラ５の循環抵抗が大きくなり，スライダ２の摺動抵抗が変動すること，また，ケーシング３の加工（精度）に限界があること等を考慮し，実現可能で最適化したケーシング長さＬ１を特定することが必要になる。この発明による直動案内ユニットは，上記のことを考慮して，ケーシング３の長さについて実施可能に最適化して構成したものになっている。
【００２３】
特に，この直動案内ユニットは，図６及び図７に示すように，ケーシング３の軌道面２２の両端部２９にクラウニング部１０を形成することによって，スライダ２の走行精度を向上させ，クラウニング長さＬｃを大きく（長く）形成することによって，更に高精度を達成できるようにしたものである。しかしながら，ケーシング３の加工限界があること等から，実現可能で最適化した長さのクラウニング部１０を特定することが必要になる。この発明による直動案内ユニットは，上記のことを考慮して，ケーシング３の軌道面２２の両端部２９に形成されるクラウニング部１０のクラウニング長さＬｃについて，実施可能に最適化して構成したものになっている。
【００２４】
また，図９には，この直動案内ユニットについて，ケーシング３の最適化を算定するために，数値解析した結果が示されている。ケーシング３の長さの最適化は，図８の（Ｂ）に示す現状のロングタイプに対してどの位の長さに長くできるかを試算するものである。ケーシング３の各試料１〜５として各種の長さを持つケーシング３を準備し，試料１〜５に対して，（ａ）標準の長さのクラウニング部と（ｂ）本発明の長さのクラウニング部１０とをケーシング３の軌道面２２にそれぞれ施し，それら試料１〜５の（ａ）と（ｂ）とのスライダ２の上下動であるスライダ変動量（μｍ）を算定し，それらの算定結果の数値を表１に示す。
【００２５】
【表１】
2008291932.tif 000003
【００２６】
表１において，（ａ）は従来の傾斜面状のクラウニング状態に形成されているケーシングであり，標準長さのクラウニングとして示している。（ｂ）は上記従来例である本出願人に係る特許文献１に開示されているクラウニング形状を持つケーシングに対して，クラウニング長さＬｃを更に長くしたものであって，クラウニング長さＬｃをローラ５のローラ直径Ｄａの実質的に４倍の長さに軌道面２２に形成したものであって，４ＤａＬｃとして示している。
表１において，試料１を図８の（Ｃ）に示す標準タイプ，試料２を図８の（Ｂ）に示すロングタイプ，試料３を８Ｄａ，試料４を１５Ｄａ，及び試料５を１８Ｄａとしている。  （１）試料３の８Ｄａは，ケーシング３の長さを，図８の（Ｂ）に示すロングタイプよりもローラ径Ｄａの８個分長くしたものであり，本発明の実施例に相当する。
（２）試料４の１５Ｄａは，ケーシング３の長さを，図８の（Ｂ）に示すロングタイプよりもローラ５のローラ径Ｄａを１５個分長くしたものである。
（３）試料５の１８Ｄａは，図８の（Ｂ）に示すロングタイプよりもローラ５のローラ径Ｄａを１８個分長くしたものである。
【００２７】
上記スライダ変動量は，図２に示すように，４条列になる軌道路３０にあって，各軌道路３０におけるローラ５の移動配列位置による軌道面２２との弾性変形状況から４条列の状態に合わせて，スライダ２の中心の上下動を算定したものになっている。
図９のグラフ及び表１に示すように，ロングタイプよりローラ５の８個分長くした試料３の８Ｄａの変動量０．０５０μｍは，試料４の１５Ｄａの変動量０．０３４μｍと試料５の１８Ｄａの変動量０．０２９μｍと比較して若干高いもののほぼ同様の値を示しており，スライダ２の変動量が小さく良好なものになっている。
また，ケーシング３の長さが試料３の８Ｄａであれば，加工上において，試料４の１５Ｄａ又は試料５の１８Ｄａに比較して，ケーシング３が短いだけ加工効率が良好なものになるものである。即ち，８Ｄａは，特に，（ｂ）４ＤａＬｃクラウニングにおいて，８Ｄａのケーシング３よりも長い１５Ｄａ及び１８Ｄａのケーシングに対して，略同等のスライダ変動量になっているので，ケーシング３のクラウニング部１０の加工上の観点を考慮すると，ケーシング３の長さが８Ｄａよりも長い１５Ｄａ及び１８Ｄａに比較すれば，加工効率とする量産性が格段に良好になっている。また，実際に試作した結果から，試料４の１５Ｄａのものでは，高速摺動時（２５０ｍｍ／ｓｅｃ）において，ベース値の摺動抵抗の変動幅が大きなものになり，滑らかさに欠けるものになっており，満足できるものではなかった。また，実際に試作したクラウニング長さＬｃについて，ローラ直径Ｄａの３倍に形成したもの３Ｄａとローラ直径Ｄａの５倍に形成したもの５Ｄａとでは，走行振れが両者で略同一になり，ローラ直径Ｄａの４倍に形成したもの４Ｄａの走行振れと略同等であった。これらの現象を考慮すると，出来るだけ長く形成することが好ましいクラウニング長さＬｃは，加工上無理なく数値制御して加工可能であるローラ直径Ｄａの４倍である４Ｄａのものが最も好ましいものであることが分かる。更に，クラウニング長さＬｃの許容差を考慮すると，Ｌｃ＝４Ｄａ±０．５Ｄａとなり，ローラ５の直径Ｄａの３．５〜４．５倍になることになる。
【００２８】
また，実際に試作した結果からも，ケーシング３の長さ１５Ｄａのものでは，高速摺動時（２５０ｍｍ／ｓｅｃ）において，ベース値の摺動抵抗の変動幅が大きなものになり，滑らかさに欠けるものになっており，性能が満足できるものでなかった。クラウニング長さＬｃは，Ｌｃ＝５Ｄａで試作した結果，加工上に無理があり, 結局のところ，Ｌｃ＝４Ｄａが良好になった。また，図９には，呼び型番３５番の解析結果を示しており，各形番でも同様になっている。上記の最適化により，本発明による直動案内ユニットは, ロングタイプのケーシング長さＬ２よりもローラの８個分長いケーシング長さＬ１に形成されていることが好ましいことが分かった。
【００２９】
この発明による直動案内ユニットにおいて，ケーシング３のケーシング長さＬ１は，ロングタイプのケーシング長さＬ２の１．３倍になっており，結局のところ，呼び形番である呼び寸法の４倍の長さになっている。具体的には，実体寸法としては，呼び寸法に略同一寸法でなる軌道レール１の幅寸法Ｗの実質的に４倍の長さに形成されている。
直動案内ユニットについて，例えば，表２に示すようになっている。表２において，単位はｍｍである。
【００３０】
【表２】
2008291932.tif 000004
【００３１】
この発明による直動案内ユニットは，図７に示すように，スライダ２が最適化された形状に形成されており，ケーシング３に形成されたクラウニング部１０は，次のとおりになっている。この直動案内ユニットは，本出願人に係る特許文献１に開示されたクラウニングの技術的思想を踏襲して，更にクラウニング長さＬｃをローラ５の直径Ｄａの略４個分の長さに長く形成したものになっている。図７は，図６の符号Ｂ部分の領域を拡大した図面であって，ケーシング３の軌道面２２を長手方向に沿って垂直に断面した縦断面図であって，軌道面２２の端部部分Ｂを拡大して図示したものである。クラウニング部１０及びＲ面取り部１２は，実際には，極小な部分になっており，目で見て分かり難いサイズであるので，図７では，その部分を説明のため誇張して拡大して示している。
【００３２】
軌道路３０を構成するケーシング３の軌道面２２の出入口部である両端部２９には，転動体のローラ５が軌道路３０の負荷される平行部即ち平面部１１に滑らかに出入り可能になる緩やかな曲面形状のクラウニング部１０とクラウニング部１０に続き，軌道面２２の両端部２９に曲面形状のＲ面取り部１２が形成されており，クラウニング部１０とＲ面取り部１２との境界３９は連続的に角部無しに滑らかに繋がって形成されている。ケーシング３の軌道面２２は，クラウニング部１０と平面部１１とでなる軌道部３０とが同時研削加工されて連続して滑らかに形成されており，しかも，クラウニング部１０と軌道部３０との表面が同一表面状態に形成され，クラウニング部１０の始点領域４０での角部が存在していない。クラウニング部１０の曲面は，軌道面２２の縦断面にあって垂直断面で見て，単一な曲率半径Ｒｃからなる形状に形成されている。また，ケーシング３に形成されたクラウニング部１０について, クラウニング長さＬｃは，ケーシング３の端面２６から平面部１１になる軌道部３０までの長さＬｃを言い，ローラ５の直径Ｄａの実質的に４個分（ローラ直径Ｄａ×４の寸法）の長さになっている。
【００３３】
クラウニング深さＨｃは，軌道面２２の平面部１１とクラウニング部１０との境界部分即ち始点領域４０からクラウニング面がケーシング３の端面２６と交わる交点までの垂直方向の量である。実際には，ケーシング３とエンドキャップ４のスペーサ７との当接面は，クラウニング深さＨｃよりも深い値Ｆになって，段差４１（Ｆ−Ｈｃ）になっているので，軌道面２２の端面をＲ面取り部１２に形成して段差４１の領域を滑らかに続くように形成されている。クラウニング深さＨｃは，この直動案内ユニットにおいて，スライダ２に基本静定格荷重（Ｃｏ）の半分の荷重（０．５Ｃｏ）を負荷した場合に，ローラ５によって軌道面２２に弾性変形が生じる弾性変形量に相当する量に形成されており，言い換えれば，ローラ５と軌道面２２との弾性変形量との合計に相当している。また，基本静定格荷重Ｃｏとは，使用に支障が無いように，この直動案内ユニットに予め決められた最大に負荷可能な静的荷重による負荷容量を言い，ローラ形式の直動案内ユニットでは，最大荷重を受けているローラ５と軌道面２２との接触部中央において，一定水準の接触応力（＝４０００ＭＰａ）を生じさせる静荷重に規定されている。
【００３４】
この直動案内ユニットでは，クラウニング部１０は，具体的には，呼び型番３５では，クラウニング長さＬｃは，１６ｍｍの長さに形成されており，また，クラウニング深さＨｃは，Ｈｃ＝０．０２１２ｍｍに形成されている。クラウニング長さＬｃの許容差を考慮すると，Ｌｃ＝４Ｄａ±０．５Ｄａである，言い換えれば，クラウニング長さＬｃは，ローラ５の直径Ｄａの３．５〜４．５倍になる。また，クラウニング深さＨｃの許容差を考慮すると，Ｈｃ＝０．００５３Ｄａ±０．００２０Ｄａになる。
この直動案内ユニットでは，クラウニング深さＨｃは，ケーシング３自体に比較して小さいものであるので，エンドキャップ４のスペーサ７の周面（方向転換路２５の内周面）との接続位置Ｆは，スペーサ７の位置許容差として±０．０５ｍｍ程度に設定されるため，クラウニング深さＨｃよりも深くなり，そこに，上記のように段差４１が形成されることになるので，段差４１をスムーズに連絡するため，段差部分であるクラウニング部１０とケーシング３の端面２６との間における軌道面２２には，曲面形状になるＲ面取り部１２が形成されている。Ｒ面取り部１２は，少なくとも垂直断面の曲率半径Ｒが０．１ｍｍ以上の曲面形状に形成されている。この直動案内ユニットは，ケーシング３の軌道面２２の端部２９にクラウニング部１０を形成することによって，この直動案内ユニットは，上記のように構成されているので，高速，高加減速の使用環境にあっても，高精度で耐久性に富むものになっている。
【００３５】
図３〜図５に示すように，この発明による直動案内ユニットは，ケーシング３の長さＬ１は，軌道レール１の幅Ｗの４倍（Ｌ１＝４×Ｗ）に形成されており，クラウニング部１０は，クラウニング長さＬｃがローラ５の直径の４個分（Ｌｃ＝４×Ｄａ）にあって，なだらかな曲面形状に形成されている。従って，この直動案内ユニットは，高剛性且つ高精度以上の超高剛性且つ超高精度な構造に構成されている。更に，図４に示すように，この直動案内ユニットでは，軌道レール１をベッド３２（図１０）に固定するための取付け用孔１８は，通常ピッチＰの半分のピッチ（１／２）Ｐで形成され，ケーシング３には，４個の取付け用孔１８が掛かるピッチになっている。図３では，ケーシング３には，３個の取付け用孔１８が対応しているが，ケーシング３の長さＬ１は，１．５Ｐと２Ｐとの間の長さであり，Ｌ１は，略２Ｐからエンドキャップ長さを減じた値に相当している。これを更に範囲を特定して数式的に示すと，
３≦Ｌ１／０．５≦３．５でなり，１．５Ｐ≦Ｌ１≦１．７５Ｐとなる。
軌道レール１を取付けボルトによりベース３２に固定する場合に，軌道レール１の取付けボルトの締め込み部分が弾性変形を生じることになり，スライダ２の走行精度に影響を与えるものになっている。そこで，取付けボルトのピッチＰを細かくすれば，弾性変形による変動が小さくなり，スライダ２の走行精度が良好になることはすでに分かっている。ここでは，取付け用孔１８のピッチが細かすぎても，軌道レール１をベッド３２に取り付けるために，加工や組立が面倒なものになってしまう。この直動案内ユニットは，通常ピッチＰの半分のピッチ（１／２）Ｐでケーシング３に４本の取付けボルト即ち取付け用孔１８が掛かるピッチで形成することによって，スライダ２の走行精度を良好なものにしている。また，この直動案内ユニットは, ケーシング３には，長手方向に等間隔に３個ずつ且つ幅方向に等間隔に３個ずつの合計９個の取付け用ねじ孔１７が形成されている。それにより，スライダ２に重量物を搭載しても，スライダ２に均等に負荷され，スライダ２の安定した走行を実現している。
【００３６】
図１０〜図１２に示すように，この発明による直動案内ユニットは，実質的に測定した実体の結果を示している。図１０には，この直動案内ユニットをテーブル装置に組み込んだ場合に，テーブル３１の走行精度を測定する測定装置が示されており，テーブル装置は，図１０に示すピッチで，ベッド３２上に一対の軌道レール１を取り付け，軌道レール１に２個のスライダ２が跨架して，４個のスライダ２上にテーブル３１を取り付けたものになっており，テーブル３１の中心からテーブル３１の摺動方向に５００ｍｍに延ばした先端Ｅ点において，テーブル３１を摺動させたときの先端Ｅ点の走行振れを測定するものになっている。
図１１には，図１０のテーブル装置で測定した結果を示し，先端Ｅ点の垂直成分の走行振れを示している。
（ａ）は，本発明品（呼び型番：♯４５，重予圧Ｔ３（基本静定格荷重Ｃｏの０．０８Ｃｏ）である。
（ｂ）は，ロングタイプ（♯４５，Ｔ３予圧（０．０８Ｃｏ））である。また，ロングタイプのケーシング３間の間隔は，４６３ｍｍになっている。
従って，この発明による直動案内ユニットは，図１１から分かるように，走行距離（ｍｍ）に対する走行振れ（μｍ）がロングタイプの直動案内ユニットに比較してより走行振れの変動が小さくなっており，高精度なものになっていることが分かる。
また，図１２には，スライダ２が水平状態で走行した場合の摺動抵抗の測定結果が示されている。
（ａ）は，本発明品（＃４５，Ｔ３予圧（０．０８００））である。
（ｂ）は，ロングタイプ（＃４５，Ｔ３予圧（０．０８Ｃｏ））になっている。
図１２において，走行速度は，下の線が１０ｍｍ／ｓｅｃ，上の線が１００ｍｍ／ｓｅｃになっている。
従って，この発明による直動案内ユニットは，ロングタイプの直動案内ユニットと比較して，両方に走行速度（１０ｍｍ／ｓｅｃ，１００ｍｍ／ｓｅｃ）とも，走行距離における摺動抵抗がほとんど同様であり，滑らかな摺動を実現していることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
この直動案内ユニットは，工作機械，半導体製造装置，精密測定装置，組立装置等の各種の機械装置における摺動部に組み込まれて使用され，高精度として高走行精度，高速・高加減速における高耐久性に対応できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明によるローラ形式の直動案内ユニットを断面部分を含んだ状態で示す斜視図である。
【図２】図１の直動案内ユニットにおけるＡ−Ａ平面で断面した横断面図である。
【図３】図１の直動案内ユニットを示す正面図である。
【図４】図３の直動案内ユニットを示す平面図である。
【図５】図３の直動案内ユニットを示す側面図である。
【図６】図１の直動案内ユニットにおける循環路部分を断面して示す説明図である。
【図７】図６の循環路部分におけるＢ部分を拡大して示す拡大図である。
【図８】本発明品と従来例とを比較して示す説明図である。
【図９】本発明品と従来例とのスライダ変動量の解析結果を比較して示すグラフである。
【図１０】本発明による直動案内ユニットを組み込んだテーブルの走行精度を測定するための測定装置を示す平面図である。
【図１１】図１０の測定装置で測定した結果を，本発明と従来例との比較を示すグラフである。
【図１２】本発明と従来例との摺動抵抗の測定結果を比較して示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１      軌道レール
２      スライダ
３      ケーシング
４      エンドキャップ
５      ローラ（転動体）
１０    クラウニング部
１１    平面部
１２    Ｒ面取り部
１５    リターン路
１６    下面シール
１７    取付け用ねじ孔
１８    取付け用孔
２１    軌道面（第１軌道面）
２２    軌道面（第２軌道面）
２５    方向転換路
２６    端面
２７    側面
３０    軌道路
３５    循環路
Ｃｏ    基本静定格荷重
Ｄａ    ローラ直径
Ｈｃ    クラウニング深さ
Ｌ１    ケーシング長さ
Ｌｃ    クラウニング長さ
Ｐ      ピッチ
Ｒｃ    クラウニングの単一曲率半径
Ｗ      軌道レールの幅
【図１】
2008291932.tif 000005
【図２】
2008291932.tif 000006
【図３】
2008291932.tif 000007
【図４】
2008291932.tif 000008
【図５】
2008291932.tif 000009
【図６】
2008291932.tif 000010
【図７】
2008291932.tif 000011
【図８】
2008291932.tif 000012
【図９】
2008291932.tif 000013
【図１０】
2008291932.tif 000014
【図１１】
2008291932.tif 000015
【図１２】
2008291932.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月29日(2007.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側面の長手方向に沿って第１軌道面が形成された軌道レール及び前記軌道レールに跨架して複数の転動体を介して相対摺動自在なスライダを有し，前記スライダは，前記軌道レールの前記第１軌道面に対向する第２軌道面と前記第２軌道面に平行なリターン路とが形成されたケーシング，前記ケーシングの両端面にそれぞれ位置して前記第１軌道面と前記第２軌道面との間に形成される軌道路と前記リターン路とを連通する方向転換路が形成されたエンドキャップ，並びに前記軌道路，前記リターン路及び一対の前記方向転換路で構成される循環路を転走する前記転動体を有することから成る直動案内ユニットにおいて，
前記転動体はローラでなり，前記ケーシングは全長が前記軌道レールの幅の実質的に４倍に相当する長さに形成され，前記第２軌道面の両端部に形成されたクラウニング部はクラウニング長さが前記ローラの直径の実質的に４±０．５倍の長さに形成され，クラウニング深さが前記スライダに基本静定格荷重の半分の荷重の負荷によって生じる前記ローラと前記第１軌道面及び前記第２軌道面との弾性変形量に対応する深さに形成されていることを特徴とする直動案内ユニット。
【請求項２】
前記クラウニング部は，曲面形状が前記長手方向に沿って単一曲率半径で形成され，前記第２軌道面の平面部と同時加工で連続して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の直動案内ユニット。
【請求項３】
前記ケーシングの前記端面と前記クラウニング部の端部との間には，曲面形状のＲ面取り部が形成され，前記クラウニング部の前記端部と前記Ｒ面取り部とが連続的に角部無しの曲面形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の直動案内ユニット。
【請求項４】
前記軌道レールには，前記長手方向に沿って複数の取付け用孔が形成され，前記取付け用孔間のピッチは，前記ケーシングの全長に対して３個〜４個の前記取付け用孔が掛かる長さに形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
【請求項５】
前記ケーシングには，長手方向に等間隔に３個ずつ且つ幅方向に等間隔に３個ずつの合計９個の取付け用ねじ孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
【請求項６】
前記ケーシングは，移動方向の長さが前記エンドキャップの移動方向の長さの６．３〜８．３倍の長さである超ロングタイプに形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この発明は，両側面の長手方向に沿って第１軌道面が形成された軌道レール及び前記軌道レールに跨架して複数の転動体を介して相対摺動自在なスライダを有し，前記スライダは，前記軌道レールの前記第１軌道面に対向する第２軌道面と前記第２軌道面に平行なリターン路とが形成されたケーシング，前記ケーシングの両端面にそれぞれ位置して前記第１軌道面と前記第２軌道面との間に形成される軌道路と前記リターン路とを連通する方向転換路が形成されたエンドキャップ，並びに前記軌道路，前記リターン路及び一対の前記方向転換路で構成される循環路を転走する前記転動体を有することから成る直動案内ユニットにおいて，前記転動体はローラでなり，前記ケーシングは全長が前記軌道レールの幅の実質的に４倍に相当する長さに形成され，前記第２軌道面の両端部に形成されたクラウニング部はクラウニング長さが前記ローラの直径の実質的に４±０．５倍の長さに形成され，クラウニング深さが前記スライダに基本静定格荷重の半分の荷重の負荷によって生じる前記ローラと前記第１軌道面及び前記第２軌道面との弾性変形量に対応する深さに形成されていることを特徴とする直動案内ユニットに関する。
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月25日(2008.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
近年，直動案内ユニットは，工作機械，半導体製造装置，測定装置，各種組立装置等の機械装置の摺動部に組み込まれて使用される不可欠な機械要素になっており，用途に合わせて，種々の形式のものや種々の大きさのものが商品化されている。また，各種の機械装置に組み込んで使用されるボールタイプの直動案内ユニットにおいて，スライダ本体即ちケーシングにクラウニングを施したものが種々開発されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
しかしながら，工作機械，半導体製造装置，測定装置，各種組立装置等の機械装置に組み込まれる直動案内ユニットは，高精度，例えば，サブミクロン（１／１００００ｍｍ）レベルの走行精度・位置決め精度に高精度なものが求められると共に，機械装置における重量物，大型のワークに対しても適用可能であって高剛性のものが求められている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
以下，図面を参照して，この発明によるローラ形式の直動案内ユニットの実施例を説明する。この発明による直動案内ユニットは，走行精度が高精度であって，転動体としてローラ５が組み込まれた高剛性なローラ形式のものであり，ケーシング３を長く形成すると共に，それに対応してケーシング３の軌道面２２の両端部に形成するクラウニング部１０の長さＬｃを実施可能な程度に長く構成して最適化を図ったものになっている。この直動案内ユニットは，具体的には，高剛性で高精度を実現するために，スライダ２のケーシング３の長さＬ１を効率的に実施可能な長さ即ち軌道レール１の幅Ｗの略４倍に相当する長さに長く延ばしたものであり，且つ走行精度についてより高精度を実現するため，軌道路３０の入口の軌道面２２に形成したクラウニング長さＬｃをローラ５の直径Ｄａの４±０．５（＝３．５〜４．５）倍の効率的に実施可能な長さに長くしたものである。この直動案内ユニットは，軌道レール１が軌道軸でなるタイプ等の形式のものにも適用できるものであり，高剛性であり，工作機械，半導体製造装置，測定装置，各種組立装置等の機械装置の摺動部に使用されて好適である転動体がローラ５でなるローラ形式の直動案内ユニットにおいて実施したものである。