(57)【要約】【課題】曲線案内レールと曲線案内レールの継ぎ部において、スライダが摺動抵抗の変動なく滑らかに移動することが可能であると共に、ボールの転走溝が早期に疲労してフレーキング現象を発生するのを防止し、もって製品寿命を全うすることが可能な案内装置を提供する【解決手段】軌道レール１が、少なくとも一定曲率の円弧状に形成された複数本の曲線案内レール１Ｂ−１，１Ｂ−２を含み、これら曲線案内レール１Ｂ−１，１Ｂ−２を前記ベース平面上で直列に継いで構成されており、前記曲線案内レール１Ｂ−１の長手方向の両端部のうち、他の曲線案内レール１Ｂ−２と接続される端部では、外周側面に位置するボール転走溝１２ａ（１２ｂ）に対し、これを弦状に削り取ったクラウニング面１３を形成し、かかるクラウニング面１３によってボールの負荷を軽減するようにした。【選択図】                図７
2004183683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース平面上に固定されると共に両側面には長手方向に沿って複数条のボール転走溝が形成された軌道レールと、前記ボール転走溝を転動する多数のボールを備えると共にこれらボールの無限循環路を具備し、前記軌道レールに沿って移動自在なスライダとから構成される案内装置において、
前記軌道レールは、少なくとも一定曲率の円弧状に形成された複数本の曲線案内レールを含み、これら曲線案内レールを前記ベース平面上で直列に継いで構成され、
前記曲線案内レールの長手方向の両端部のうち、他の曲線案内レールと接続される端部では、前記ボール転走溝に対してこれを長手方向に沿って削り取ったクラウニング部が形成されていることを特徴とする案内装置。
【請求項２】
前記クラウニング部は曲線案内レールの外周側面に位置するボール転走溝に対してのみ形成されていることを特徴とする請求項１記載の案内装置。
【請求項３】
前記クラウニング部はボール転走溝の長手方向に沿って直線状に形成されていることを特徴とする請求項２記載の案内装置。
【請求項４】
各曲線案内レールに形成された前記クラウニング部の周方向に沿った長さが、前記スライダの有効長さの１／２であることを特徴とする請求項１記載の案内装置。
【請求項５】
各曲線案内レールの端面における前記クラウニング部の削り取り深さが、前記スライダの静定格荷重の負荷時におけるボールの弾性変形量に設定されていることを特徴とする請求項１記載の案内装置。
【請求項６】
前記クラウニング部は前記スライダが他の曲線案内レールから乗り移ってくる前端部にのみ形成されていることを特徴とする請求項１記載の案内装置。
【請求項７】
前記軌道レールは直線状に形成された直線案内レールを前記曲線案内レール以外に含んで、これら曲線案内レール及び直線案内レールの組み合わせから構成され、前記スライダはボールが荷重を負荷しながら転走する直線状の負荷転走溝を有する一方、前記曲線案内レールの幅寸法が直線案内レールのそれよりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１記載の案内装置。
【請求項８】
ベース平面上に固定されると共に両側面には長手方向に沿って複数条のボール転走溝が形成された軌道レールと、前記ボール転走溝を転動する多数のボールを備えると共にこれらボールの無限循環路を具備し、前記軌道レールに沿って移動自在なスライダと、から構成される案内装置を前記ベース平面に対して組み付ける方法であって、
前記軌道レールは、少なくとも一定曲率の円弧状に形成された複数本の曲線案内レールを含み、これら曲線案内レールを前記ベース平面上で直列に継いで構成され、
前記軌道レールを構成する複数の曲線案内レールを前記ベース平面に対して固定した後、前記曲線案内レールの長手方向の両端部のうち、他の曲線案内レールと接続される端部に対し、かかる曲線案内レールの外周側面に位置するボール転走溝を長手方向に沿って直線状に削り取るクラウニング処理を施すことを特徴とする案内装置の組み付け方法。
【請求項９】
前記クラウニング処理は曲線案内レールの外周側面に位置するボール転走溝に対してのみ施されることを特徴とする請求項８記載の案内装置の組み付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種々の工作機械や工業用ロボット、あるいは部品搬送システム等のスライド部に利用され、軌道レールに沿ってスライダが自在に走行可能な案内装置に係り、特に、軌道レールが一定曲率で円弧状に形成された曲線領域を含む案内装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開昭６３−１８６０２８号公報
【特許文献２】特開２０００−３４６０６５号公報
【０００３】
特開昭６３−１８６０２８号公報には、円弧状に形成された軌道レールに沿ってスライダが自在に移動可能な曲線案内装置が開示されている。この曲線案内装置は、一定の曲率で円弧状に形成されると共に、外周側面及び内周側面の長手方向に沿ってボールの転走溝が形成された曲線案内レールと、この曲線案内レールを跨ぐようにして配設されると共に、上記曲線案内レールの各転走溝に対向する負荷転走溝並びにこの負荷転走溝を含むボールの無限循環路が形成されたスライダと、このスライダの無限循環路内を転動すると共に、上記曲線案内レールの転走溝とスライダの負荷転走溝との間で荷重を負荷する多数のボールとから構成されており、ボールの転動に応じて上記スライダが曲線案内レールに沿って自在に移動し得るように構成されている。スライダの負荷転走溝は曲線案内レールの曲率に応じた円弧状に形成されており、かかる負荷転走溝と曲線案内レールの転走溝との間に介在する総てのボールが該スライダに作用する荷重を負荷しながら転走し、それによってスライダが曲線案内レールに沿った曲線運動を成し得るようになっている
【０００４】
一方、特開２０００−３４６０６５号公報には、直線領域と曲線領域とが混在した軌道レールに沿ってスライダが自在に移動可能な自在案内装置が開示されている。この自在案内装置において、軌道レールは一直線状に形成された直線案内レールと一定の曲率で円弧状に形成された曲線案内レールとを継ぎ合わせて構成することが可能であり、各直線案内レール及び曲線案内レールの両側面には長手方向に沿ってボールの転走溝が形成されている。また、軌道レールに沿って移動するスライダには、前記転走溝に対向する負荷転走溝が形成されると共に、この負荷転走溝を含むボールの無限循環路を備え、この無限循環路を転動するボールが前記軌道レールの転走溝とスライダの負荷転走溝との間で荷重を負荷するように構成されている。また、スライダが直線領域から曲線領域へ、曲線領域から直線領域へ自在に往来できるようにするため、スライダの各負荷転走溝は直線状に形成されると共に、曲線案内レールの幅寸法が直線案内レールのそれよりも小さく設定されている。
【０００５】
図４は前記自在案内装置におけるスライダと直線案内レールとの係合状態を示す断面図である。スライダ２は直線案内レール１Ａを左右両側から抱え込むため、かかる直線案内レール１Ａの両側面に対応したボール３の無限循環路を備えており、ボール３は無限循環路を巡りながら、前述の如く直線案内レール１Ａの転走溝１０ａとスライダ２の負荷転走溝４３ａとの間でスライダ２に作用する荷重を負荷する。直線案内レール１Ａの長手方向に沿って形成されたボール３の転走溝１０ａは当然の如く直線状であり、スライダ２の負荷転走溝４３ａも直線案内レール１Ａの転走溝１０ａに正対するように直線状に形成されていることから、直線案内レール１Ａの転走溝１０ａとスライダ２の負荷転走溝４３ａとの間に位置している総てのボール３はスライダ２に作用する荷重を負荷している。
【０００６】
一方、図６は前記自在案内装置におけるスライダ２と曲線案内レールとの係合状態を示す断面図である。曲線案内レール１Ｂの転走溝１２ａが一定の曲率で円弧状に形成されているにも拘らず、スライダ２の負荷転走溝４３ａは直線状に形成されていることから、曲線案内レール１Ｂの外周側面に位置する転走溝１２ａにおいては、スライダ２の負荷転走溝４３ａの長手方向の中央に位置する少数のボール３のみが荷重を負荷し、内周面側に位置する転走溝１２ａにおいては、スライダ２の負荷転走溝４３ａの長手方向の両端に位置する少数のボール３のみが荷重を負荷している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
これらの曲線案内装置、自在案内装置を実際に使用するに当たっては、被取付面となるベース平面上で複数本の曲線案内レールを繋ぎ、環状経路の軌道レールを構築したり、曲線案内レールと直線案内レールとを取り混ぜて繋ぎ、任意の経路の軌道レールを構築することが必要となる。
【０００８】
しかし、実際にベース平面上に曲線案内レールを固定して軌道レールを構成し、かかる軌道レールに沿ってスライダを移動させてみると、ベース平面に対する軌道レールの組み付け精度をいくら高めたとしても、曲線案内レールと曲線案内レールとの継ぎ部においてスライダの動きが重くなる、引っ掛かるといったトラブルが発生することがあった。また、スライダを前記継ぎ部で繰り返し走行させたところ、曲線案内レールの端部において、ボールの転走溝が金属疲労によってうろこ状にはがれ落ちる所謂フレーキング現象の発生が早期に認められた。このトラブルは前記曲線案内装置よりも前記自在案内装置の場合に顕著であった。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、曲線案内レールと曲線案内レールの継ぎ部において、スライダが摺動抵抗の変動なく滑らかに移動することが可能であると共に、ボールの転走溝が早期に疲労してフレーキング現象を発生するのを防止し、もって製品寿命を全うすることが可能な案内装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記問題点の原因を確認するため、曲線案内レールを複数継いで円環状の軌道レールを構成し、スライダをこの軌道レールに沿って繰り返し周回させながら、曲線案内レールの継ぎ部における転走溝の状況を観察したところ、図９に示すように、スライダの移動方向に関して上流側に位置している曲線案内レール１Ｂ−１では、外周面側の転走溝１２ａの終端位置Ｘにボール３によると思われる打痕が発生していた。また、下流側に位置している曲線案内レール１Ｂ−２では、外周面側の転走溝１２ａ上にボール３による打痕は認められないものの、先端から所定の領域Ｙに限って早期にフレーキング現象が発生した。このことから、曲線案内レール１Ｂ−１，１Ｂ−２の継ぎ部においては、外周面側の転走溝１２ａを転走するボール３に対して過度の負荷が作用していることが伺われた。
【００１１】
通常、曲線案内レールは直線案内レールに比べてベース平面に対する組み付けが難しいことから、曲線案内レールの継ぎ部においては１０〜１００μｍ程度の段差が発生し易いが、このような組み付け精度に依存した段差は、実際にスライダを走行させながらベース平面に対する曲線案内レールの組み付け状態を調整することにより、略排除することが可能である。しかし、前述の現象は、ベース平面に対する曲線案内レールの組み付け精度を高めても発生するものであった。
【００１２】
そこで、試験に使用した曲線案内レールの曲率半径を実際に測定したみたところ、かかる曲線案内レールの長手方向の中央部の曲率半径Ｒ０  と両端部の曲率半径Ｒ１  とは僅かに異なっており（１０〜２０μｍ程度）、両端部の曲率半径Ｒ１  が僅かに大きくなっていた（Ｒ０  ＜Ｒ１  ）。実際に所定の曲率に曲げられた数本の曲線案内レールに関し、曲率半径の測定を同様に行ったところ、同じように長手方向の両端部の曲率半径が中央部にそれよりも僅かに大きくなっている傾向が確認された。
【００１３】
このように長手方向の両端部の曲率半径が中央部よりも大きな曲線案内レールをベース平面上で継いで軌道レールを構成した場合、図９に示すように、曲線案内レール同士の継ぎ部においては、外周面側に位置する転走溝の形状が本来予定していた理想形状（図中に破線で表示）よりも外側に膨出してしまうことになる。このことから、曲線案内レールの継ぎ部においては、外周面側の転走溝を転動するボールに対して過度の負荷が作用してしまうものと考えられる。また、ボールに対して最大の負荷が作用するのは、曲線案内レールの端面同士が接触した継ぎ目においてであることから、スライダの無限循環路内において無負荷状態にあったボールが前記継ぎ目においていきなり負荷を受けた場合に、前述の過負荷によって上流側の曲線案内レールの後端に打痕が発生し、更に、かかるボールが下流側の曲線案内レールのボール転走溝を転走することにより、下流側の曲線案内レールの先端部領域に金属疲労が蓄積され、早期のフレーキング現象に繋がっているものと考えられる。
【００１４】
また、曲線案内装置では軌道レールの転走溝とスライダの負荷転走溝との間に位置する総てのボールが荷重を負荷していることから、個々のボールに対する負荷は軽減され、その結果として前述の問題点は発生し難くなっているものと考えられる。しかし、前記自在案内装置では、図６を用いて説明したように、スライダが曲線案内レールに沿って移動している場合、かかる曲線案内レールの外周面側の転走溝では円弧の頂点に位置する少数のボールのみが荷重を負荷しており、かかるボールに対して荷重が集中する傾向にある。このため、曲線案内装置よりも自在案内装置において前記問題点は顕著に発生しているものと考えられる。
【００１５】
そこで、本発明においては、曲線案内レールと曲線案内レールとの継ぎ部において、曲線案内レールの外周面側に位置する転走溝を極僅かに削り取り、それによって継ぎ部を転動するボールに対して過度の負荷が作用するのを軽減するように構成した。
【００１６】
また、実際に曲率半径を測定した曲線案内レールでは、長手方向の中央部の曲率半径Ｒ０  よりも両端部の曲率半径Ｒ１  が僅かに大きくなっていたが、実際にはこの逆の場合、すなわちＲ０  ＞Ｒ１  の場合も存在するものと考えられる。その場合には、曲線案内レールの内周面側に位置する転走溝を極僅かに削り取り、それによって継ぎ部を転動するボールに対して過度の負荷が作用するのを軽減することができる。
【００１７】
すなわち、本発明は、ベース平面上に固定されると共に両側面には長手方向に沿って複数条のボール転走溝が形成された軌道レールと、前記ボール転走溝を転動する多数のボールを備えると共にこれらボールの無限循環路を具備し、前記軌道レールに沿って移動自在なスライダとから構成される案内装置であって、前記軌道レールが、少なくとも一定曲率の円弧状に形成された複数本の曲線案内レールを含み、これら曲線案内レールを前記ベース平面上で直列に継いで構成されており、前記曲線案内レールの長手方向の両端部のうち、他の曲線案内レールと接続される端部では、前記ボール転走溝に対し、これを長手方向に沿って削り取ったクラウニング部を形成し、かかるクラウニング部によってボールの負荷を軽減するようにしたものである。
【００１８】
このようなクラウニング部は曲線案内レールの総てのボール転走溝に対して行っても良いし、曲線案内レールの外周面又は内周面のいずれか一方に存在するボール転走溝に対してのみ行っても良い。但し、
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の案内装置を詳細に説明する。
図１は本発明を適用した自在案内装置の一例を示すものである。同図において、符号１はベッド等の固定部に配設される軌道レール、符号２は上記軌道レール１に沿って自在に移動可能なスライダである。そして、かかる軌道レール１は、直線状に形成された直線案内レール１Ａと、所定の曲率で円弧状に形成された複数の曲線案内レール１Ｂ（１Ｂ−１，１Ｂ−２，１Ｂ−３）と、これら直線案内レール１Ａと曲線案内レール１Ｂ−１とを連結する中間レール１Ｃとを含み、これら直線案内レール１Ａ、曲線案内レール１Ｂ及び中間レール１Ｃを直列に繋いで構成されている。そして、前記スライダ２がこれらレール上を制限なく自在に移動し得るようになっている。
【００２０】
図２は直線案内レール１Ａとこれに組み付けられたスライダ２を示す斜視図、図３はこれを直線案内レール１Ａの軸方向から見た正面断面図である。上記直線案内レール１Ａは断面略矩形状に形成されており、ボール３が転走するボール転走溝１０ａ，１０ｂが長手方向に沿って計４条形成されている。これらボール転走溝１０ａ，１０ｂは直線案内レール１の両側面に夫々形成されており、上側に位置するボール転走溝１０ａは図３の紙面左右方向から４５°上向きに形成される一方、下側のボール転走溝１０ｂは４５°下向きに形成されている。また、直線案内レール１Ａにはその長手方向に適宜間隔をおいてボルト取付孔１１が形成されており、直線案内レール１Ａはこのボルト取付孔１１に挿入される図示外の固定ボルトによって被取付面であるベース平面上に固定される。
【００２１】
一方、上記スライダ２は、テーブル等の可動体の取付面４１及び当該可動体の固定ボルトが螺合するタップ孔４２を有する移動ブロック４と、この移動ブロック４の前後両端面に対して固定される一対の蓋体５，５とから構成されており、かかる蓋体５を移動ブロック４に固定することで当該スライダ内にボール３の無限循環路が具備されるようになっている。また、上記蓋体５には軌道レール１に摺接するシール部材６が取り付けられており、軌道レール１に付着している塵芥等がスライダ２の移動に伴って当該スライダ２内に侵入するのを防止している。
【００２２】
先ず、上記移動ブロック４は取付面４１が形成された水平部４ａ及びこの水平部４ａから垂れ下がる一対のスカート部４ｂ，４ｂを備えて断面略サドル状に形成されており、これら水平部４ａの下面側及び各スカート部４ｂの内面側には直線案内レール１Ａのボール転走溝１０ａ，１０ｂに対向する４条の負荷転走溝４３ａ，４３ｂが直線状に形成されている。また、上記水平部４ａ及び各スカート部４ｂには各負荷転走溝４３ａ，４３ｂに夫々対応したボール戻し孔４４ａ，４４ｂが形成されており、蓋体５に形成されたＵ字状の方向転換路によって各負荷転走溝４３ａ，４３ｂとこれに対応するボール戻し孔４４ａ，４４ｂとが連結され、ボールの無限循環路が形成されるようになっている。
【００２３】
これにより、直線案内レール１Ａのボール転走溝１０ａ，１０ｂと移動ブロック４の負荷転走溝４３ａ，４３ｂとの間で荷重を負荷していたボール３は、スライダ２の移動に伴って上記負荷転走溝４３ａ，４３ｂを転走し終えると上記荷重から開放されて一方の蓋体５の方向転換路に入り込み、そのままの無負荷状態で負荷転走溝４３ａ，４３ｂにおける転走方向とは逆方向へ向かって移動ブロック４のボール戻し孔４４ａ，４４ｂを転走する。また、ボール戻し孔４４ａ，４４ｂを転走し終えたボール３は他方の蓋体５の方向転換路５１を介して再度直線案内レール１Ａと移動ブロック４との間に入り込み、荷重を負荷しながら上記負荷転走溝４３ａ，４３ｂを転走する。
【００２４】
また、上記移動ブロック４の各袖部４ｂの下端並びに水平部４ａの下面には夫々ボール保持プレート４５，４６が取り付けられている。このボール保持プレート４５，４６は金属板のプレス成形や硬質合成樹脂の射出成形等により成形され、軌道レール１からスライダ３を取り外した際に各負荷転走溝４３ａ，４３ｂを転走するボール３がスライダ２から脱落するのを防止している。
【００２５】
図４は、上記スライダ２が直線案内レール１Ａに沿って移動している際の、ボール３の転走状態及び循環状態を示すものであり、直線案内レール１Ａの両側面に形成された転走溝１０ａを転走するボール３について描かれている。
【００２６】
前述の通り、移動ブロック４の前後両端面に固定される一対の蓋体５には上記負荷転走溝４３ａ，４３ｂに対応した方向転換路５１が夫々形成されており、かかる蓋体５を移動ブロック４に固定することにより、図示の如くスライダ２がボール３の無限循環路を具備するようになっている。ここで、転走溝１０ａ，１０ｂは直線案内レール１Ａの長手方向に沿って一直線状に形成されており、また、かかる転走溝１０ａ，１０ｂに対向するスライダ２の負荷転走溝４３ａ，４３ｂも直線状に形成されていることから、図４に示すように、負荷転走溝４３ａ，４３ｂを同時に転走する全てのボール３は直線案内レール１Ａの転走溝１０ａ，１０ｂにも接している。すなわち、スライダ２が直線案内レール１Ａに沿って移動している最中は、軌道レール１側の転走溝１０ａ，１０ｂとスライダ４側の負荷転走溝４３ａ，４３ｂとの間で荷重を負荷せずに遊んでしまうボール３がなく、スライダ２に対して大きな荷重が作用した場合であっても、かかる荷重を確実に受け止めてスライダ２を円滑に移動させることができるものである。
【００２７】
一方、前記曲線案内レール１Ｂは上記直線案内レールと略同じ断面形状に形成されると共に長手方向には一定の曲率Ｒを有する円弧状に形成されており、その外周側面及び内周側面には直線案内レール１Ａの両側面に形成された転走溝１０ａ，１０ｂと連続する転走溝１２ａ、１２ｂが形成されている。
【００２８】
但し、図５に示すように、曲線案内レール１Ｂの幅寸法（実線）は一点鎖線で示した直線案内レール１Ａの幅寸法よりも小さく設定されている。これは、曲線案内レール１Ｂが所定の曲率で形成されていることから、かかる曲線案内レール１Ｂの幅寸法を直線案内レール１Ａの幅寸法と同一に設定した場合には、曲線案内レール１Ｂの内周側の側面がスライダ２のスカート部４ｂや蓋体５と干渉してしまうからである。
【００２９】
図６は、上記スライダ２が曲線案内レール１Ｂに沿って移動している際の、ボール３の転走状態及び循環状態を示すものであり、曲線案内レール１Ｂの両側面に形成された転走溝１２ａ（又は１２ｂ）を転走するボール３について描かれている。転走溝１２ａは曲線案内レール１Ｂの長手方向に沿って円弧状に形成される一方、かかる転走溝１２ａに対向するスライダ２の負荷転走溝４３ａは直線状に形成されていることから、図６に示すように、曲線案内レール１Ｂの内径側においては、負荷転走溝４３ａの両端近傍を転走するボール３のみが転走溝１２ａに当接する一方、かかる曲線案内レール１Ｂの外径側においては負荷転走溝４３ａの略中央を転走するボールのみが転走溝１２ａに当接している。すなわち、スライダ２が曲線案内レール１Ｂに沿って移動している最中は、スライダ２の負荷転走溝４３ａを転走するボール３はその一部のみが荷重を負荷しており、その他のボール３は荷重を負荷することなく遊んでいる。曲線案内レール１Ｂの曲率によっては、負荷転走溝４３ａを転走する全てのボール３が曲線案内レール１Ｂの転走溝１２ａに当接している場合も想定されるが、かかる場合であっても、一部のボール３は荷重を殆ど負荷することなく遊んでいる。
【００３０】
このように本実施例の自在案内装置では、曲線案内レール１Ｂの幅寸法を直線案内レール１Ａのそれよりも小さく設定することにより、スライダ２は従来の直線案内装置の構造のまま、かかるスライダ２を直線案内レール１Ａ及び曲線案内レール１Ｂの間で自由に往来させることができるようになっている。
【００３１】
もっとも、前記曲線案内レール１Ｂの幅寸法は直線案内レール１Ａの幅寸法よりも小さく設定されており、しかも曲線案内レール１Ｂの転走溝１２ｂは直線案内レール１Ａの転走溝１０ｂよりも幅広く形成されていることから、本実施例では直線案内レール１Ａと曲線案内レール１Ｂ−１との間に中間レール１Ｃを介在させ、スライダ２が直線案内レール１Ａと曲線案内レール１Ｂ−１との間で円滑に受け渡しされるように構成している（図１参照）。すなわち、かかる中間レール１Ｃは直線案内レール１Ａと略同じ断面形状で直線状に形成され、直線案内レール１Ａの転走溝１０ａ，１０ｂ、曲線案内レール１Ｂ−１の転走溝１２ａ，１２ｂと夫々連続するボール転走溝を有しているが、直線案内レール１Ａ側から曲線案内レール１Ｂ−１側にかけて幅寸法が徐々に小さくなるように構成されている。これにより、直線案内レール１Ａの側面に形成された転走溝１０ａ，１０ｂが曲線案内レール１Ｂ−１の側面に形成された転走溝１２ａ，１２ｂに段差なく連続し、ボール３が直線案内レール１Ａと曲線案内レール１Ｂ−１との間で円滑に転走することができるようになっている。
【００３２】
図７は本実施例における曲線案内レール１Ｂ−１，１Ｂ−２の継ぎ部を示す拡大図であり、転走溝１２ａに沿って曲線案内レールを切断した断面図を示している。通常、この種の案内装置の曲線案内レールの製作は、先ず、材料となる鋼材に対して引き抜き加工等によって所定の断面形状を与えた後、これを一定の曲率の円弧となるように曲げ加工を施し、このように粗加工のなされたレールに対して転走溝の研削加工を行っている。転走溝の研削加工では治具を用いてレールをワークテーブル上に固定し、転走溝がレールの長手方向に沿って一定の曲率の円弧状となるように研削加工を行っている。しかし、研削加工時に治具を用いてレールをワークテーブルに押さえている都合上、研削加工後に治具を取り外すと、極めて僅かではあるが、曲線案内レールの曲率半径に誤差が生じてしまう。この誤差は、長手方向中央部における曲率半径に対して両端部における曲率半径が僅かに大きくなる傾向を有しており、例えば、長手方向の中央部における曲率半径が１５０ｍｍの場合に、両端部における曲率半径が１５０．１〜１５０．２ｍｍとなる程度である。
【００３３】
従って、このように誤差を含んだ曲線案内レール１Ｂをベース平面上で繋ぐと、譬えベース平面に対する組み付け精度を高精度化したとしても、図９に示したように、継ぎ部において曲線案内レール１Ｂの外周側面が本来の理想とする外周側面（図９内の破線）よりも外側に膨出してしまう。これにより、曲線案内レール１Ｂの継ぎ部をスライダ２が通過すると、外周面側の転走溝１２ａ，１２ｂを転動するボール３に対して過負荷が作用し、かかる継ぎ部においてスライダ２の動きが急激に重くなる他、曲線案内レール１Ｂの転走溝１２ａの金属疲労が促進され、早期にフレーキング現象が発生する原因となってしまう。
【００３４】
このため、本実施例の自在案内装置では、曲線案内レール１Ｂ−１，１Ｂ−２の端部において、外周面側に位置するボール転走溝１２ａ，１２ｂを余分に削り取り、かかる曲線案内レールの長手方向に沿って直線状をなすクラウニング部１３を形成している。すなわち、このクラウニング部では、曲線案内レールの端部へ近接するにつれ、外周面側のボール転走溝がより深く形成されたものとなっている。このクラウニング部１３は互いに接続される一対の曲線案内レール１Ｂ−１，１Ｂ−２の両端部に対して設けられており、これら曲線案内レール１Ｂ−１，１Ｂ−２を繋いだ際に、夫々の曲線案内レールの端部におけるクラウニング部１３が連続する一つのクラウニング部をなし、図７に示したように外周側面の転走溝１２ａ，１２ｂを長手方向に沿って、しかもボールの接触角方向に沿って切り欠いた断面を観察すると、かかる転走溝が弦状に切り欠かれたようになっている。
【００３５】
各曲線案内レール１Ｂ−１，１Ｂ−２の端部に形成されたクラウング部１３の長手方向の長さＬは、スライダ２の有効長の１／２であり、これら曲線案内レールを直列に接続した際に、スライダ２の有効長に相当する連続したクラウニング部が形成されることになる。ここで、スライダ２の有効長とは、スライダ２においてボール３が荷重を負荷している領域の長さ、より具体的には負荷転走溝４３ａ，４３ｂの長さに相当する。これよりもクラウニング部の長さＬが短いと、スライダが継ぎ部を通過する際に、前述した曲線案内レールの曲率半径の誤差を吸収することができず、また、これよりもクラウニング部の長さＬが長いと、スライダが曲線案内レールの継ぎ部を通過す際にがたつきが発生し、スライダの走行状態が不安定なものとなってしまう。
【００３６】
また、かかるクラウニング面１３の曲線案内レール１Ｂ−１，１Ｂ−２の端面における深さｄ（本来の転走溝（図７中に一点鎖線で表示）を削り取った高さ）は、スライダの静定格荷重の負荷時におけるボールの弾性変形量に設定されている。例えば、ボール径が３ｍｍのスライダでは、ボールと転走溝との接触角によってもことなるが、静定格荷重の負荷時におけるボールの弾性変形量が０．０３ｍｍ程度であるから、前記クラウニング部において削り取る量の最大深さｄは０．０２〜０．０４ｍｍの範囲が好ましいことになる。尚、静定格荷重の負荷時におけるボールの弾性変形量は、かかるボールと転走溝との接触角さえ知ることができれば、容易に計算することができ、また、接触角は測定により求めることが可能である。
【００３７】
尚、ここでは曲線案内レール１Ｂ−１，１Ｂ−２の継ぎ部について説明したが、曲線案内レール１Ｂ−２，１Ｂ−３の継ぎ部に対しても同じ処理が施されている。
【００３８】
前記クラウニング部１３は各曲線案内レール１Ｂを製作する際に、他の曲線案内レールと接続される端部に対してのみ予め形成しておけば良いが、曲線案内レール１Ｂをベース平面上に固定した後に設けても差し支えない。すなわち、一定の曲率で円弧状に形成された複数の曲線案内レール１Ｂ（クラウニング部を具備しない）をベース平面に固定し、曲線案内レール同士が接する継ぎ部に対し、外周面側の転走溝１２ａ，１２ｂを弦状に削り取るクラウニング処理を施すのである。これにより、互いに接する２本の曲線案内レール１Ｂ−１，１Ｂ−２の端部に対して連続したクラウニング部１３を一括して形成することができる。また、このように曲線案内レール１Ｂをベース平面に組み付けた後にその端部に対するクラウニング処理を行えば、スライダ２を実際に曲線案内レール１Ｂ−１，１Ｂ−２の継ぎ部で走行させ、走行時の引っ掛かり具合を確認しながらクラウニング処理を行うことができ、曲線案内レールの外周側面の転走溝１２ａ，１２ｂを適切な量だけ削り取ることができる。
【００３９】
この本発明のように曲線案内レール１Ｂの外周側面に位置する転走溝１２ａに対し、かかる曲線案内レール１Ｂの端部においてクラウニング部１３を形成するようにすれば、スライダ２が一対の曲線案内レール１Ｂの継ぎ部を通過する際に、かかるスライダ２と曲線案内レール１Ｂとの間で荷重を負荷しているボール３に対して過負荷が作用することがなく、継ぎ部を通過するスライダ２の運動が円滑化する他、曲線案内レール１Ｂの外周側面に位置する転走溝１２ａに対してボール３の打痕が発生するのを防止することができ、更に、かかる転走溝１２ａが早期にフレーキング現象を生じるのをも防止することができる。これにより、曲線案内レール１Ｂの短命化を防止することができるものである。
【００４０】
また、図７に示す例では、継ぎ部を構成する一対の曲線案内レール１Ｂ−１，１Ｂ−２の端部の夫々に対して前記クラウニング部１３を形成しているが、スライダ２が該継ぎ部を往復動することがなく、一定の方向からのみ継ぎ部を通過するのであれば、図８に示すように、前記クラウニング部１３はスライダ２の移動方向の下流側に位置している曲線案内レール１Ｂ−２の先端面、すなわちスライダが乗り移ってくる前端部にのみ形成しても良い。これにより、少なくとも図９に示した領域Ｙにおける転走溝１２ａ，１２ｂのフレーキング現象は回避することができ、また、上流側に位置している曲線案内レール１Ｂ−１の転走溝１２ａ，１２ｂの後端縁に発生する打痕についても軽減することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の案内装置によれば、曲線案内レールの長手方向の両端部のうち、他の曲線案内レールと接続される端部に対し、外周側面に位置するボール転走溝を長手方向に沿って直線状に削り取ったクラウニング部を形成し、かかるクラウニング部によってボールに作用する過負荷を軽減するようにしているので、曲線案内レールと曲線案内レールとの継ぎ部において、スライダが摺動抵抗の変動なく滑らかに移動することが可能である他、ボールの転走溝が早期に疲労してフレーキング現象を発生するのを防止することができ、もって本来の製品寿命を全うすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の案内装置の実施例を示す平面図である。
【図２】実施例に係るスライダ及び直線案内レールを示す斜視図である。
【図３】実施例に係るスライダが直線案内レールに組み付けられた状態を示す正面断面図である。
【図４】実施例に係るスライダが直線案内レールに沿って移動している際のボールの転走状態及び循環状態を示す平面断面図である。
【図５】実施例に係る曲線案内レールの形状を直線案内レールの形状と比較して示した拡大断面図である。
【図６】実施例に係るスライダが曲線案内レールに沿って移動している際のボールの転走状態及び循環状態を示す平面断面図である。
【図７】実施例に係る２本の曲線案内レールをベース平面上で接続した際の継ぎ部の詳細を示す拡大平面断面図である。
【図８】スライダ移動方向の下流側に位置する曲線案内レールの先端部にのみクラウニング面を形成した例を示す拡大平面断面図である。
【図９】従来の案内装置における曲線案内レールの継ぎ部を示す拡大平面断面図である。
【符号の説明】
１…軌道レール、１Ａ…直線案内レール、１Ｂ…曲線案内レール、１Ｃ…中間レール、２…スライダ、３…ボール、１０ａ，１０ｂ…直線案内レールの転走溝、１２ａ，１２ｂ…曲線案内レールの転走溝、４３ａ，４３ｂ…負荷転走溝
【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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