(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行な平面である上下面と、前記略平行な平面から連続する円弧状に突出した両側面と、長手方向に沿って形成された転動体転走面とを有するレールと、
前記レールが嵌挿された貫通孔からなる開口部と、前記レールの転動体転走面に対応する負荷転動体転走面を含む転動体循環路とを有するブロックと、
前記転動体循環路に配列収容されて前記レール及びブロックの相対運動に応じて循環する複数の転動体と、
を備えた転がり案内装置において、
前記転動体転走面を前記レール自体に溝状に形成し、且つ前記負荷転走体転走面を前記ブロック自体に溝状に形成し、前記互いに対向する転動体転走面と負荷転動体転走面の間に直接前記複数の転動体を移動自在に介在するとともに、前記ブロック内に前記各負荷転動体転走面に対応して負荷域の転動体を逃がす転動体逃げ穴を設け、
前記レールの長手方向に対して直角な断面形状と前記ブロックの前記開口部の断面形状とは略平行な上下直線と該上下直線に連続する円弧とからなる長手形状で且つ、互いに幾何学的に相似形状であり、前記転動体転走面とその対応する負荷転動体転走面との間以外は、前記開口部において前記レールと前記ブロックとの間を均一な隙間とすることを特徴とする転がり案内装置。
【請求項２】
前記レールの長手方向に対して直角な断面形状と前記ブロックの前記開口部の断面形状とが、前記転動体転走面及び負荷転動体転走面が形成された部位について、互いに曲線状とされていることを特徴とする請求項１記載の転がり案内装置。
【請求項３】
前記曲線形状は円形の一部であることを特徴とする請求項２記載の転がり案内装置。
【請求項４】
前記曲線形状は楕円形の一部であることを特徴とする請求項２記載の転がり案内装置。
【請求項５】
略平行な平面である上下面と、前記略平行な平面から連続する円弧状に突出した両側面とを有するレール自体に、長手方向に沿って溝状に転動体転走面を形成する工程と、
開口部を加工したブロック自体に、前記レールの転動体転走面に対応する溝状の負荷転動体転走面と、前記各負荷転動体転走面に対応する転動体逃げ穴とを含む転動体循環路を形成する工程と、
前記レールを前記ブロックの開口部に挿入し、前記互いに対向する転動体転走面と負荷転動体転走面の間に直接介在するように、前記転動体循環路に前記レール及びブロックの相対運動に応じて循環する複数の転動体を配列収容する工程とを具備し、
予め前記レールの長手方向に対して直角な断面形状と前記ブロックの開口部の断面形状とを略平行な上下直線と該上下直線に連続する円弧とからなる長手形状で且つ、互いに幾何学的な相似な長手形状となし、前記転動体転走面とその対応する負荷転動体転走面との間以外は、前記開口部において前記レールと前記ブロックとの間を均一な隙間となるように加工しておくことで、ブロックの負荷転動体転走面及びレールの転動体転走面の双方の加工位置を適宜変更してブロックとレールに対する転動体の接触角を任意に変更することを特徴とする転がり案内装置の製造方法。
【請求項６】
略平行な平面である上下面と、前記略平行な平面から連続する円弧状に突出した両側面と、長手方向に沿って形成された転動体転走面とを有するレールと、
前記レールが嵌挿された貫通孔からなる開口部と、前記レールの転動体転走面に対応する負荷転動体転走面を含む転動体循環路とを有するブロックと、
前記転動体循環路に配列収容されて前記レール及びブロックの相対運動に応じて循環する複数の転動体とを具備し、
前記転動体転走面を前記レール自体に溝状に形成し、且つ前記負荷転走体転走面を前記ブロック自体に溝状に形成し、前記互いに対向する転動体転走面と負荷転動体転走面の間に直接前記複数の転動体を移動自在に介在するとともに、前記ブロック内に前記各負荷転動体転走面に対応して負荷域の転動体を逃がす転動体逃げ穴を設け、
さらに前記レールの長手方向に対して直角な断面形状と前記ブロックの前記開口部の断面形状とは略平行な上下直線と該上下直線に連続する円弧とからなる長手形状で且つ、互いに幾何学的に相似形状であり、前記転動体転走面とその対応する負荷転動体転走面との間以外は、前記開口部において前記レールと前記ブロックとの間を均一な隙間とし、
前記レールの主たる両面に配された二次側及びこの二次側に対応して前記ブロックの開口部内に配された一次側からなるリニアモータを設けたことを特徴とする転がり案内装置を含む駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無限循環する転動体列を介してブロックとレールとが相対的に直線移動自在に係合されてなる転がり案内装置及びその製造方法並びに転がり案内装置を含む駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から無限循環するボールやコロからなる複数の転動体を介してブロックとレールとが直線移動自在に係合された転がり案内装置が知られている。具体的には図８に示すように、レール８０と、下面に形成された凹部９３内にレール８０を嵌挿するブロック９０と、レール８０の転動体転走面８１とブロック９０の負荷転動体転走面９１との間に一列となるように介在される多数の転動体１００とを具備して構成されている。
【０００３】
ここでブロック９０には各組の転動体転走面８１と負荷転動体転走面９１の間を通過してきた転動体１００を逃がして再度元の位置に戻して転動体１００の無限循環路を形成するための転動体逃げ穴９４が形成されている。
【０００４】
そしてレール８０に対して相対的にブロック９０を直線移動すると、転動体転走面８１と負荷転動体転走面９１間を転動体１００が転がりながら直線状に移動し、転動体転走面８１と負荷転動体転走面９１間を通り抜け、図示しないエンドプレートに設けたリターン通路を介して前記転動体逃げ穴９４に戻され、再び転動体転走面８１と負荷転動体転走面９１間にこれが供給されていく。
【０００５】
しかしながら例えば上記転がり案内装置においてブロック９０を固定し、レール８０を移動する場合であってレール８０の紙面手前側のレール先端部に重量物を取り付けてモーメント荷重を加えるとその負荷はブロック９０に不均一な変形を促し、変形量（凹部９３の開き量）がブロック９０の紙面手前側と奥側でばらついてしまい、レール８０の位置精度を阻害するという問題点があった。
【０００６】
この問題を解決するためには、凹部９３の代りに、ブロック９０の中央に貫通孔を設け、この貫通孔内に前記レール８０を通すようにすれば良い。このように構成すれば、例えレール８０の一方側に不均一な負荷が加わってモーメント荷重が生じても凹部９３が開くというようなことはなく、常に確実にレール８０を保持することができる。
【０００７】
しかしながらこのように構成した転がり案内装置においても、対向する転動体転走面８１と負荷転動体転走面９１の加工位置は、使用目的に応じて様々な位置（様々な接触角位置）に変更することが要求されるため、ブロック９０の開口部２５の形状とレール８０の外形形状もこれに合わせて変更しなければならず、煩雑であるという問題点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、例えレールに大きなモーメントを負荷してもブロックが変形せず、同時に転動体転走面８１と負荷転動体転走面９１の加工位置を変更してもブロックとレールの形状自体は変更する必要のない転がり案内装置及びその製造方法並びに転がり案内装置を含む駆動装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明は、略平行な平面である上下面と、前記略平行な平面から連続する円弧状に突出した両側面と、長手方向に沿って形成された転動体転走面とを有するレールと、前記レールが嵌挿された貫通孔からなる開口部と、前記レールの転動体転走面に対応する負荷転動体転走面を含む転動体循環路とを有するブロックと、前記転動体循環路に配列収容されて前記レール及びブロックの相対運動に応じて循環する複数の転動体と、を備えた転がり案内装置において、前記転動体転走面を前記レール自体に溝状に形成し、且つ前記負荷転走体転走面を前記ブロック自体に溝状に形成し、前記互いに対向する転動体転走面と負荷転動体転走面の間に直接前記複数の転動体を移動自在に介在するとともに、前記ブロック内に前記各負荷転動体転走面に対応して負荷域の転動体を逃がす転動体逃げ穴を設け、前記レールの長手方向に対して直角な断面形状と前記ブロックの前記開口部の断面形状とは略平行な上下直線と該上下直線に連続する円弧とからなる長手形状で且つ、互いに幾何学的に相似形状であり、前記転動体転走面とその対応する負荷転動体転走面との間以外は、前記開口部において前記レールと前記ブロックとの間を均一な隙間とすることを特徴とする。このようにブロックの開口部を貫通孔としたのでブロックはボックス型となって高剛性なものとなり変形することはなく、レールに大きなモーメントを負荷してもレールの位置精度は十分良好な状態を保てる。また本発明によれば、転動体転走面と負荷転動体転走面の加工位置のみ適宜変更することよって一種類のブロック及びレールで転動体の接触角を任意に変更することが可能となる。
【００１０】
また、前記転がり案内装置において、前記レールの長手方向に対して直角な断面形状と前記ブロックの前記開口部の断面形状とが、前記転動体転走面及び負荷転動体転走面が形成された部位について、互いに曲線状とされていることを特徴とする。このように双方の断面形状の当該部位を曲線とすることによって、上述のように転動体転走面及び負荷転動体転走面の位置を変更するだけで容易に接触角を変更することができる。
【００１１】
また、前記転がり案内装置において、前記曲線形状は円形の一部であることを特徴とする。円形であると、上記転動体転走面及び負荷転動体転走面の位置と接触角との関係が一義的となり、各転走面の位置変更は高精度になし得るから、接触角の変更・設定も高い精度を以って行なえる。
【００１２】
また、前記転がり案内装置において、前記曲線形状は楕円形の一部であることを特徴とする。楕円の場合、上記転動体転走面及び負荷転動体転走面と接触角との関係は上記円形の場合のようには単純ではないものの、円形に準じて容易に接触角を変更することが可能である。
【００１３】
また本発明にかかる転がり案内装置の製造方法は、略平行な平面である上下面と、前記略平行な平面から連続する円弧状に突出した両側面とを有するレール自体に、長手方向に沿って溝状に転動体転走面を形成する工程と、開口部を加工したブロック自体に、前記レールの転動体転走面に対応する溝状の負荷転動体転走面と、前記各負荷転動体転走面に対応する転動体逃げ穴とを含む転動体循環路を形成する工程と、前記レールを前記ブロックの開口部に挿入し、前記互いに対向する転動体転走面と負荷転動体転走面の間に直接介在するように、前記転動体循環路に前記レール及びブロックの相対運動に応じて循環する複数の転動体を配列収容する工程とを具備し、予め前記レールの長手方向に対して直角な断面形状と前記ブロックの開口部の断面形状とを略平行な上下直線と該上下直線に連続する円弧とからなる長手形状で且つ、互いに幾何学的な相似な長手形状となし、前記転動体転走面とその対応する負荷転動体転走面との間以外は、前記開口部において前記レールと前記ブロックとの間を均一な隙間となるように加工しておくことで、ブロックの負荷転動体転走面及びレールの転動体転走面の双方の加工位置を適宜変更してブロックとレールに対する転動体の接触角を任意に変更することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる転がり案内装置を含む駆動装置は、略平行な平面である上下面と、前記略平行な平面から連続する円弧状に突出した両側面と、長手方向に沿って形成された転動体転走面とを有するレールと、前記レールが嵌挿された貫通孔からなる開口部と、前記レールの転動体転走面に対応する負荷転動体転走面を含む転動体循環路とを有するブロックと、前記転動体循環路に配列収容されて前記レール及びブロックの相対運動に応じて循環する複数の転動体とを具備し、前記転動体転走面を前記レール自体に溝状に形成し、且つ前記負荷転走体転走面を前記ブロック自体に溝状に形成し、前記互いに対向する転動体転走面と負荷転動体転走面の間に直接前記複数の転動体を移動自在に介在するとともに、前記ブロック内に前記各負荷転動体転走面に対応して負荷域の転動体を逃がす転動体逃げ穴を設け、さらに前記レールの長手方向に対して直角な断面形状と前記ブロックの前記開口部の断面形状とは略平行な上下直線と該上下直線に連続する円弧とからなる長手形状で且つ、互いに幾何学的に相似形状であり、前記転動体転走面とその対応する負荷転動体転走面との間以外は、前記開口部において前記レールと前記ブロックとの間を均一な隙間とし、前記レールの主たる両面に配された二次側及びこの二次側に対応して前記ブロックの開口部内に配された一次側からなるリニアモータを設けたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１乃至図３は本発明の一実施形態にかかる転がり案内装置を示す図であり、図１は一部切り欠き概略斜視図、図２（ａ）は概略側断面図、図２（ｂ）は平面図、図３は横断面図である。これらの図に示すようにこの転がり案内装置は、レール１０と、ブロック２０と、ボール（転動体）７０とを具備して構成されている。
【００１６】
レール１０の横断面は長手形状、具体的には、上下面が略平行な平面で両側面が円弧状に突出する略長円形状に形成されており、またレール１０の上下には左右２条ずつ計４条の溝状の転動体転走面１１が形成されている。
【００１７】
ブロック２０は、ブロック本体２１と、ブロック本体２１の両端面に取り付けられるエンドプレート２３とを具備している。ブロック本体２１にはレール１０を挿入する開口部２５が設けられ、この開口部２５の上下面には前記レール１０の各転動体転走面１１に対応する４条の溝状の負荷転動体転走面２７が形成されており、互いに対向する各転動体転走面１１と負荷転動体転走面２７の間に複数のボール（転動体）７０…が移動自在に介在されている。
【００１８】
開口部２５は貫通孔であってその断面形状は、長手形状、詳しくは、上下面が略平行で両側面が円弧状に突出する略長円形状に形成されている。つまりレール１０の長手方向に対して直角な断面形状と開口部２５の断面形状とは互いに幾何学的に相似な長手形状、本実施例の場合、長円形とされている。従ってレール１０の外周面と開口部２５の内周面は平行で、両者の隙間寸法は何れの部分においても略同一である。
【００１９】
ブロック本体２１内には、各負荷転動体転走面２７に対応して負荷域のボールを逃がすための転動体逃げ穴５１が開口部２５の上下に２条ずつ計４条設けられている。一方ブロック本体２１の上下面と両側面には、このブロック本体２１を他の部材に固定するためのねじ穴２９が設けられている。
【００２０】
エンドプレート２３は、ブロック本体２１の端面と略同一形状の矩形状の部材で構成され、その中央に前記レール１０を通す開口５３を設けると共に、ブロック本体２１とレール１０間に介在している負荷域のボール７０を転動体逃げ穴５１に逃がして再度負荷領域に戻すためのリターン通路５５が設けられている。なおエンドプレート２３の外側端面には、内部にゴミが侵入するのを防止すると共に、内部からの潤滑剤の漏れを防ぐためのシール部材５７が取り付けられている。
【００２１】
そしてレール１０の転動体転走面１１に対応する負荷転動体転走面２７と、転動体逃げ穴５１と、リターン通路５５とによって転動体循環路が構成されている。
【００２２】
ブロック２０に負荷転動体転走面２７を加工する方法としては、例えばブロック２０にワイヤーカットなどによって開口部２５を開け、その内面に研削加工のみで溝を入れることによって負荷転動体転走面２７を加工する方法を用いることができる。
【００２３】
そしてブロック２０に対してレール１０をその長手方向に直線移動すると、レール１０の転動体転走面１１とブロック２０の負荷転動体転走面２７の間のボール７０が回転しながら移動することでレール１０はスムーズに移動していく。
【００２４】
本発明においては、ブロック２０に開口部２５を設けてその内部にレール１０を通したので、例えば図２（ａ）に示すようにブロック２０を固定側部材７５に固定し、一方レール１０の先端部に移動側部材７７を固定してレール１０にモーメント荷重をかけても、開口部２５が開いて変形するというような問題は生じず、レール１０は移動側部材７７がない場合と同じ位置に常にスムーズに移動し、移動部材７７の位置精度を常に良好に維持できる。
【００２５】
一方本発明においては前述のように、レール１０の長手方向に対して直角な断面形状と開口部２５の断面形状とを互いに幾何学的に相似な長円形すなわち長手形状としたので、レール１０の外周面と開口部２５の内周面の隙間寸法は何れの部分においても略同一となる。従って図４，図５に示すように、レール１０とブロック２０として同一のものを使用しても、転動体転走面１１と負荷転動体転走面２７の加工位置を、使用目的に応じて様々な位置（様々な接触角θ位置）に変更することができる。転動体転走面１１と負荷転動体転走面２７の溝加工は研削加工のみで行なえるので容易である。即ち、使用目的に応じて、転動体転走面１１及び負荷転動体転走面２７の双方の加工位置を適宜変更してレール１０とブロック２０に対するボール７０の接触角θ（θ１，θ２）を任意に変更することができる。
【００２６】
ところで、本実施例においては、レール１０の長手方向に対して直角な断面形状とブロック２０の開口部２５の断面形状とが、転動体転走面１１及び負荷転動体転走面２７が形成された部位について、互いに円弧状つまり曲線とされている。このように双方の断面形状の当該部位を曲線とすることによって、上述のように転動体転走面１１及び負荷転動体転走面２７の位置を変更するだけで容易に接触角を変更することができる。因みに、レール断面形状及びブロック断面形状の当該部位の双方又は一方が直線であると、接触角の変更は必ずしも容易ではない。
【００２７】
本実施例においては、上記曲線は円弧状、つまり円形の一部とされている。円形であると、上記転動体転走面１１及び負荷転動体転走面２７の位置と接触角との関係が一義的となり、各転走面の位置変更は高精度になし得るから、接触角の変更・設定も高い精度を以って行なえる。
【００２８】
なお、上記曲線は楕円形の一部であってもよい。楕円の場合、上記転動体転走面１１及び負荷転動体転走面２７と接触角との関係は上記円形の場合のようには単純ではないものの、円形に準じて容易に接触角を変更することが可能である。
【００２９】
図６は本発明にかかる駆動装置を示す横断面図である。この駆動装置は、前記図４に示すと同一構造の転がり案内装置のレール１０の上下面（主たる両面）にそれぞれマグネット（２次側（二次導体））６０，６０を埋め込むように取り付け、一方ブロック２０の開口部２５の内周上下面に電磁石（一次側（固定子））６１，６１を埋め込むように取り付けて構成されている。上側のマグネット６０と電磁石６１の組で形成されるリニアモータと、下側のマグネット６０と電磁石６１の組で形成されるリニアモータは、レール１０の中央に対して上下対称の位置に設けられている。リニアモータとしては、リニア直流モータ、リニアパルスモータ等、種々の構成のものが適用できる。そして電磁石６１，６１へ電流を流すことによってブロック２０に対してレール１０を前進・後退するように駆動する。
【００３０】
この実施形態においては、ブロック２０に設けた開口部２５によってレール１０が覆われているので、マグネット６０と電磁石６１を設ける位置をレール１０の上面側だけでなく下面側にも、即ちレール１０の主たる両面に設けることができる。このためマグネット吸引力によるラジアル方向の構造部材の変形を抑えることができ、またモータが二対になるから省スペースで推力が増す。
【００３１】
図７は図６に示すレール１０の表裏のマグネット６０，６０を一体にして一つにした実施形態を示している。レール１０とマグネット６０間の締結が接着、又はボルト止めなどによって確実に行えるのであれば、こちらの方が構造が簡単になり低コスト化も図れる。
【００３２】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質や使用方法であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば上記実施形態においてはブロック２０を固定側、レール１０を可動側として使用したが、逆にブロック２０を可動側、レール１０を固定側として使用してもよい。
【００３３】
なお、上述の実施例においては、レール１０の長手方向に対して直角な断面形状とブロック２０の開口部２５の断面形状とが、転動体転走面１１及び負荷転動体転走面２７が形成された部位について、互いに円形又は楕円形の一部、つまり曲線とされているが、他の曲線も適用可能である。
【００３４】
また、上記実施例においては、転動体としてボールを使用する場合を示しているが、同様の構成でコロを使用する場合にも本発明を適用し得る。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば以下のような優れた効果を有する。
▲１▼レールを嵌挿するブロックの開口部は貫通孔からなるので、ブロックはボックス型となって高剛性なものとなって変形することはなく、レールに大きなモーメントを負荷してもレールの位置精度は十分良好な状態を保てる。
【００３６】
▲２▼レールの長手方向に対して直角な断面形状とブロックの開口部の断面形状とを互いに幾何学的に相似な長手形状に構成したので、転動体転走面と負荷転動体転走面の加工位置のみを適宜変更することによって一種類のブロック及びレールで転動体の接触角を任意に変更することが可能となる。従ってユーザー毎に使用目的、使用条件が異なる場合でも、これらへの対応が容易に行なえ、転がり案内装置の製造が容易、且つ安価に行なえる。
【００３７】
▲３▼転がり案内装置を構成するレールの上側と下側に二対リニアモータを設けたので、マグネット吸引力によるラジアル方向の構造部材の変形を抑えることができ、またモータが二対になるから省スペースで推力を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる転がり案内装置の一部切り欠き概略斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる転がり案内装置を示す図であり、図２（ａ）は概略側断面図、図２（ｂ）は平面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる転がり案内装置の横断面図である。
【図４】転動体転走面１１と負荷転動体転走面２７の加工位置のみを変更した転がり案内装置の横断面図である。
【図５】転動体転走面１１と負荷転動体転走面２７の加工位置のみを変更した転がり案内装置の横断面図である。
【図６】本発明にかかる駆動装置を示す横断面図である。
【図７】本発明にかかる他の駆動装置を示す横断面図である。
【図８】従来の転がり案内装置を示す横断面図である。
【符号の説明】
１０  レール
１１  転動体転走面
２０  ブロック
２１  ブロック本体
２３  エンドプレート
２５  開口部
２７  負荷転動体転走面（転動体循環路）
５１  転動体逃げ穴（転動体循環路）
５３  開口
５５  リターン通路（転動体循環路）
５７  シール部材
７０  ボール（転動体）
６０  マグネット（二次側）
６１  電磁石（一次側）
【図１】
0004651794.tif 000002
【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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