(57)【要約】【課題】コストの上昇や生産性の低下などを招くことなく案内レールの軽量化を図ることのできるリニアガイド装置を提供することを目的とする。【解決手段】案内レール１１の幅方向に沿う断面を凹状に形成する。また、案内レール１１の幅をＷ、案内レール１１の高さをＨ、案内レール１１の下面からレール側転動体軌道溝１４までの高さをＨ２、レール側転動体軌道溝１３と１４との間隔をＨ３とすると、案内レール１１の内壁面１１ｃ，１１ｄの高さＴ３および間隔Ｔ４は式（１）及び（２）を満たす値に設定する。Ｔ１≧Ｈ１／２    ‥‥（１）Ｔ２≧Ｈ１／２    ‥‥（２）但し、Ｔ１＝Ｈ−Ｔ３Ｔ２＝（Ｗ−Ｔ４）／２Ｈ１＝Ｈ２＋Ｈ３／２【選択図】  図４
2004324850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
案内レールと、この案内レールの両側面と夫々対向する二つの内側面を有するスライダと、前記案内レールの側面上部と側面中央部に該案内レールの長手方向に沿って形成されたレール側転動体軌道溝と、これらのレール側転動体軌道溝に対応して前記スライダの内側面上部と内側面中央部に形成されたスライダ側転動体軌道溝と、前記レール側転動体軌道溝と前記スライダ側転動体軌道溝との間に配設された多数の転動体とを備えたリニアガイド装置において、
前記案内レールの幅方向に沿う断面を凹状に形成するとともに、前記案内レールの幅をＷ、前記案内レールの高さをＨ、前記案内レールの下面から前記案内レールの側面中央部に形成されたレール側転動体軌道溝までの高さをＨ２、前記案内レールの側面上部と側面中央部に形成された二つのレール側転動体軌道溝の間隔をＨ３としたとき、前記案内レールの相対向する内壁面の高さＴ３をＴ１≧Ｈ１／２（但し、Ｔ１＝Ｈ−Ｔ３、Ｈ１＝Ｈ２＋Ｈ３／２）を満たす値に設定し、かつ前記案内レールの相対向する内壁面の間隔Ｔ４をＴ２≧Ｈ１／２（但し、Ｔ２＝（Ｗ−Ｔ４）／２、Ｈ１＝Ｈ２＋Ｈ３／２）を満たす値に設定したことを特徴とするリニアガイド装置。
【請求項２】
請求項１記載のリニアガイド装置において、前記案内レールの相対向する内壁面の高さＴ３をＴ１≦Ｈ２を満たす値に設定したことを特徴とするリニアガイド装置。
【請求項３】
案内レールと、この案内レールの両側面と夫々対向する二つの内側面を有するスライダと、前記案内レールの側面に該案内レールの長手方向に沿って形成されたレール側転動体軌道溝と、このレール側転動体軌道溝に対応して前記スライダの内側面に形成されたスライダ側転動体軌道溝と、前記レール側転動体軌道溝と前記スライダ側転動体軌道溝との間に配設された多数の転動体とを備えたリニアガイド装置において、
前記案内レールの幅方向に沿う断面を凹状に形成するとともに、前記案内レールの幅をＷ、前記案内レールの高さをＨ、前記案内レールの下面から前記レール側転動体軌道溝までの高さをＨ２としたとき、前記案内レールの相対向する内壁面の高さＴ３をＴ１≧Ｈ２／２（但し、Ｔ１＝Ｈ−Ｔ３）を満たす値に設定し、かつ前記案内レールの相対向する内壁面の間隔Ｔ４をＴ２≧Ｈ２／２（但し、Ｔ２＝（Ｗ−Ｔ４）／２）を満たす値に設定したことを特徴とするリニアガイド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直線運動する物体をその移動方向に案内する機械部品として、工作機械などの各種の産業機械で使用されるリニアガイド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直線運動する物体をその移動方向に案内するリニアガイド装置は、案内レールと、この案内レールの両側面と夫々対向する二つの内側面を有するスライダとを備えており、案内レールの側面にはレール側転動体軌道溝が案内レールの長手方向に沿って形成されている。そして、スライダの内側面にはスライダ側転動体軌道溝がレール側転動体軌道溝に対応して形成されており、案内レールまたはスライダが案内レールの長手方向に相対移動すると、レール側転動体軌道溝とスライダ側転動体軌道溝との間に配設された多数の転動体が案内レールの長手方向に転動するようになっている。
【０００３】
このようなリニアガイド装置の案内レールは、その剛性を確保するために、通常、鉄鋼材料からなるレール素材に熱処理を施して形成されている。このため、このような案内レールに機械の可動部を取り付けて使用する場合には、可動部を駆動するモータとして電力消費量の大きいモータを使用しなければならないため、可動部の軽量化（低イナーシャ化）が要求されるようになってきている。
【０００４】
そこで、このような要求を満たすため、従来では、案内レールの材質をセラミックスに変更したり、あるいは案内レールを中空にくり抜き加工したりすることによって、案内レールの軽量化を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、案内レールの材質をセラミックスに変更したり、あるいは案内レールの内部を中空にくり抜き加工したりすると、コストの上昇や生産性の低下を招くなどの問題があった。
また、案内レールの軽量化を図るために、案内レールを中空にくり抜き加工した場合には、案内レールの重量を４０％程度に軽減できるものの、従来の標準的な案内レールに比べ、案内レールの剛性が１／４以下に低下してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、コストの上昇や生産性の低下などを招くことなく案内レールの軽量化を図ることのできるリニアガイド装置を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、案内レールの剛性を大幅に低下させることなく案内レールの軽量化を図ることのできるリニアガイド装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、案内レールと、この案内レールの両側面と夫々対向する二つの内側面を有するスライダと、前記案内レールの側面上部と側面中央部に該案内レールの長手方向に沿って形成されたレール側転動体軌道溝と、これらのレール側転動体軌道溝に対応して前記スライダの内側面上部と内側面中央部に形成されたスライダ側転動体軌道溝と、前記レール側転動体軌道溝と前記スライダ側転動体軌道溝との間に配設された多数の転動体とを備えたリニアガイド装置において、前記案内レールの幅方向に沿う断面を凹状に形成するとともに、前記案内レールの幅をＷ、前記案内レールの高さをＨ、前記案内レールの下面から前記案内レールの側面中央部に形成されたレール側転動体軌道溝までの高さをＨ２、前記案内レールの側面上部と側面中央部に形成された二つのレール側転動体軌道溝の間隔をＨ３としたとき、前記案内レールの相対向する内壁面の高さＴ３をＴ１≧Ｈ１／２（但し、Ｔ１＝Ｈ−Ｔ３、Ｈ１＝Ｈ２＋Ｈ３／２）を満たす値に設定し、かつ前記案内レールの相対向する内壁面の間隔Ｔ４をＴ２≧Ｈ１／２（但し、Ｔ２＝（Ｗ−Ｔ４）／２、Ｈ１＝Ｈ２＋Ｈ３／２）を満たす値に設定したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載のリニアガイド装置において、前記案内レールの相対向する内壁面の高さＴ３をＴ１≦Ｈ２を満たす値に設定したことを特徴とする。
請求項３の発明は、案内レールと、この案内レールの両側面と夫々対向する二つの内側面を有するスライダと、前記案内レールの側面に該案内レールの長手方向に沿って形成されたレール側転動体軌道溝と、このレール側転動体軌道溝に対応して前記スライダの内側面に形成されたスライダ側転動体軌道溝と、前記レール側転動体軌道溝と前記スライダ側転動体軌道溝との間に配設された多数の転動体とを備えたリニアガイド装置において、前記案内レールの幅方向に沿う断面を凹状に形成するとともに、前記案内レールの幅をＷ、前記案内レールの高さをＨ、前記案内レールの下面から前記レール側転動体軌道溝までの高さをＨ２としたとき、前記案内レールの相対向する内壁面の高さＴ３をＴ１≧Ｈ２／２（但し、Ｔ１＝Ｈ−Ｔ３）を満たす値に設定し、かつ前記案内レールの相対向する内壁面の間隔Ｔ４をＴ２≧Ｈ２／２（但し、Ｔ２＝（Ｗ−Ｔ４）／２）を満たす値に設定したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図７を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るリニアガイド装置の概略構成を示す斜視図であり、同図に示すように、第１の実施形態に係るリニアガイド装置は、案内レール１１と、この案内レール１１に対して相対移動可能に設けられたスライダ１２と、このスライダ１２の前後方向両端に取り付けられた一対のエンドキャップ１８，１８と、これらエンドキャップ１８と案内レール１１の両外側面１１ａ，１１ｂ及び両側壁の上面１１ｅ，１１ｆ（図４参照）との間隙をシールするシール部材２２，２２とを備えて構成されている。
【００１０】
案内レール１１は二つの側面１１ａ，１１ｂを有しており、これら側面１１ａ，１１ｂの上端部と中央部にはレール側転動体軌道溝１３，１４が案内レール１１の長手方向に沿って形成されている。
スライダ１２は案内レール１１の側面１１ａ，１１ｂと対向する二つの内側面１２ａ（図２参照）を有しており、これら内側面１２ａの上端部と中央部にはスライダ側転動体軌道溝１５，１６がレール側転動体軌道溝１３，１４に対応して形成されている。
【００１１】
レール側転動体軌道溝１３，１４とスライダ側転動体軌道溝１５，１６との間には、図２に示すように、多数の球状転動体１７が組み込まれている。これらの転動体１７は案内レール１１またはスライダ１２の相対的直線運動に伴って上記転動体軌道溝１３〜１６の溝面を転動するようになっており、レール側転動体軌道溝１３，１４とスライダ側転動体軌道溝１５，１６との間を転動した転動体１７はエンドキャップ１８に形成された転動体方向転換路１９（図３参照）およびスライダ１２に形成された転動体戻し用貫通路２０（図２及び図３参照）を経由して循環するようになっている。
【００１２】
案内レール１１は幅方向に沿う断面が凹状に形成されており、この案内レール１１の上面右側部と上面左側部には、案内レール１１を図示しないボルトにより産業機械の可動部等に固定するためのボルト挿通孔２１（図１及び４参照）が案内レール１１の長手方向にほぼ一定の間隔で穿設されている。
また、案内レール１１は相対向する二つの内壁面１１ｃ，１１ｄ（図４参照）を有しており、案内レール１１の幅をＷ、案内レール１１の高さをＨ、案内レール１１の下面からレール側転動体軌道溝１４までの高さをＨ２、レール側転動体軌道溝１３と１４との間隔をＨ３とすると、内壁面１１ｃ，１１ｄの高さＴ３および間隔Ｔ４は下式（１）及び（２）を満たす値となっている。
【００１３】
Ｔ１≧Ｈ１／２    ‥‥（１）
Ｔ２≧Ｈ１／２    ‥‥（２）
但し、Ｔ１＝Ｈ−Ｔ３
Ｔ２＝（Ｗ−Ｔ４）／２
Ｈ１＝Ｈ２＋Ｈ３／２
また、内壁面１１ｃ，１１ｄの高さＴ３は下式（３）を満たす値となっている。
【００１４】
Ｔ１≦Ｈ２    ‥‥（３）
このように構成される第１の実施形態に係るリニアガイド装置では、案内レール１１の幅方向に沿う断面を凹状に形成したことで、断面が矩形の案内レールに比べ、案内レールの重量を軽くすることができる。したがって、前述した従来技術のように、案内レールの材質をセラミックスに変更したり、あるいは案内レールの内部を中空にくり抜き加工したりする必要がないので、コストの上昇や生産性の低下などを招くことなく案内レールの軽量化を図ることができる。
【００１５】
また、案内レール１１の内壁面１１ｃ，１１ｄの高さＴ３を式（１）を満たす値に設定し、かつ内壁面１１ｃ，１１ｄの間隔Ｔ４を式（２）を満たす値に設定したことで、案内レールを中空にくり貫き加工したもののように案内レールの剛性が１／４以下に低下することがないので、案内レールの剛性を大幅に低下させることなく案内レールの軽量化を図ることができる。
【００１６】
さらに、案内レール１１の内壁面１１ｃ，１１ｄの高さＴ３を式（３）を満たす値としたことで、ボルト挿通孔２１が形成される部分のボルト頭部が接触する座面が高さＨ２より低くなる。そうすることによって、ボルト挿通孔２１を挿通するボルトの締付力によるボルト座面の歪の影響が中央部のレール側転動体軌道溝に作用し難くなり、リニアガイド装置の走り平行度を高精度に維持することができる。
【００１７】
本発明者らは、幅方向の断面が図５に示す形状の案内レールの断面二次モーメントを求め、従来の標準的な案内レールと剛性を比較した。その結果を図６に示す。従来の標準的な案内レールに対して１／４以上の剛性を確保できることが確認された。
Ｉ＝１／３（Ｗｅ１３−Ｔ４ｈ３＋Ｔ３ｅ２３）
ｅ１＝１／２（（Ｔ３Ｈ２＋Ｔ４Ｔ２２）／（Ｔ３Ｈ＋Ｔ４Ｔ２））
ｅ２＝Ｈ−ｅ１
ｈ＝ｅ１−Ｔ１
なお、上述した実施の形態では案内レール１１の内壁面１１ｃ，１１ｄの高さＴ３および間隔Ｔ４は式（１）及び（２）を満たす値に設定したが、図７に示す第２の実施形態のように、案内レール１１の側面１１ａ，１１ｂに形成されるレール側転動体軌道溝の数が１つの場合には、案内レール１１の内壁面１１ｃ，１１ｄの高さＴ３および間隔Ｔ４を下式（４）及び（５）を満たす値に設定すればよい。
【００１８】
Ｔ１≧Ｈ２／２    ‥‥（４）
Ｔ２≧Ｈ２／２    ‥‥（５）
但し、Ｔ１＝Ｈ−Ｔ３
Ｔ２＝（Ｗ−Ｔ４）／２
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に係るリニアガイド装置によれば、案内レールの軽量化を図るために、案内レールの材質をセラミックスに変更したり、あるいは案内レールを中空にくり抜き加工したりする必要がないので、コストの上昇や生産性の低下などを招くことなく案内レールの軽量化を図ることができる。また、案内レールの剛性を大幅に低下させることなく案内レールの軽量化を図ることができる。
【００２０】
請求項２の発明に係るリニアガイド装置によれば、請求項１の発明の効果に加え、ボルト挿通孔を挿通するボルトの締付力によるレール側転動体軌道溝への歪の影響を小さくすることができる。
請求項３の発明に係るリニアガイド装置によれば、案内レールの軽量化を図るために、案内レールの材質をセラミックスに変更したり、あるいは案内レールを中空にくり抜き加工したりする必要がないので、コストの上昇や生産性の低下などを招くことなく案内レールの軽量化を図ることができる。また、案内レールの剛性を大幅に低下させることなく案内レールの軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るリニアガイド装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るリニアガイド装置の一部断面正面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るリニアガイド装置の一部を示す断面図である。
【図４】図１に示す案内レールの正面図である。
【図５】幅方向の断面が凹状に形成された案内レールの断面二次モーメントを算出する方法を説明するための図である。
【図６】従来の案内レールの断面形状と本発明の一実施形態に係る案内レールの断面形状を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る案内レールの正面図である。
【符号の説明】
１１    案内レール
１１ａ，１１ｂ    側面
１１ｃ，１１ｄ    内壁面
１２    スライダ
１２ａ    内側面
１３，１４    レール側転動体軌道溝
１５，１６    スライダ側転動体軌道溝
１７    転動体
１８    エンドキャップ
１９    転動体方向転換路
２０    転動体戻し用貫通路
２１    ボルト挿通孔
【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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