(57)【要約】【課題】スライダの摺動抵抗を測定しなくても予圧の大きさを設定できるので、転動体としてコロを用いた場合や転動体を保持する部材として保持チェーンを用いた場合でも転動体に適切な予圧を付与することのできる予圧付与方法を提供する。【解決手段】リニアガイド装置の転動体に予圧を付与するに際して、リニアガイド装置の案内レールとスライダとの間に転動体を組み入れた状態でスライダの開き量ΔＷまたは上面変形量ΔＥを測定し、その測定値から予圧の大きさを設定して予圧を付与する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアガイド装置の転動体に予圧を付与するに際して、前記リニアガイド装置の案内レールとスライダとの間に転動体を組み入れた状態で前記スライダまたは前記案内レールの変形量を測定し、その測定値から予圧の大きさを設定して前記転動体に予圧を付与することを特徴とする予圧付与方法。
【請求項２】
前記変形量は、前記スライダの側面変形量である請求項１記載の予圧付与方法。
【請求項３】
前記変形量は、前記スライダの上面変形量である請求項１記載の予圧付与方法。
【請求項４】
前記スライダの左右側面部に円錐状の凹部をそれぞれ設け、これらの凹部に配置された球状体を介して前記スライダの側面変形量を測定することを特徴とする請求項２記載の予圧付与方法。
【請求項５】
前記スライダの左右側面部または左右下面部もしくは左右端面部にネジ穴をそれぞれ設け、これらのネジ穴から突出する軸部材を介して前記スライダの側面変形量を測定することを特徴とする請求項２記載の予圧付与方法。
【請求項６】
前記スライダの左右側面部または左右内側面部にＶ字状もしくはＵ字状の溝をそれぞれ設け、これらの溝に配置された球状またはコロ状の部材を介して前記スライダの側面変形量を測定することを特徴とする請求項２記載の予圧付与方法。
【請求項７】
前記スライダに測定器を固定する固定具を用いて前記スライダの側面変形量を測定することを特徴とする請求項２記載の予圧付与方法。
【請求項８】
前記スライダの上面中央部と上面両側部に変位計をそれぞれ配置して前記スライダの上面変形量を測定することを特徴とする請求項３項記載の予圧付与方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアガイド装置の転動体に予圧を付与する方法に関する。
【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機械部品として、リニアガイド装置を半導体製造装置、精密加工機械、精密測定機器などの各種産業機械で使用する場合、リニアガイド装置の剛性を高めるために、案内レールとスライダとの間に組み込まれる転動体の直径をレール側軌道面とスライダ側軌道面との間隔よりも僅かに大きくして転動体に弾性変形すなわち予圧を与えている。
【０００３】
リニアガイド装置の転動体に与えられる予圧は、通常、締め代（転動体の弾性変形による転動体と軌道面の接近量）δｓあるいは予圧荷重（転動体と軌道面間に発生する接触力の或る方向成分の総和）Ｐｓとして表され、リニアガイド装置の剛性、寿命、摺動抵抗などを決定する重要な要因の一つである。例えば工作機械等のように大きな剛性が求められる用途では転動体に付与する予圧を大きく設定し、搬送装置等のように小さい摺動抵抗と長い走行寿命が求められる用途では転動体に付与する予圧を小さく設定するなど、リニアガイド装置の用途に応じた適切な予圧を転動体に付与する必要がある。
【０００４】
しかし、従来においては、転動体に適切な予圧を付与するために、レール側およびスライダ側の軌道面間の幅ＷやピッチＨをダイヤルゲージ等の測定器で測定し、その測定値から案内レールとスライダの軌道面間距離を算出して締め代δｓあるいは予圧荷重Ｐｓを設定している。このため、軌道面の形状が図２５（ａ）に示すゴシックアーチ形状などの特別な形状である場合には軌道面間の幅やピッチを正確に測定できるが、図２５（ｂ）に示すサーキュラーアーク形状である場合にはダイヤルゲージ等の測定器を安定させて軌道面間の幅やピッチを測定することが困難なため、転動体に適切な予圧を付与することができないという問題がある。また、転動体に付与された予圧の大きさを確認することができないため、案内レールとスライダとの間に組み込まれた転動体の直径が設定された直径のものかどうかを判断することができず、その結果、リニアガイド装置の品質を高品質に管理することが困難になるという問題もある。
【０００５】
そこで、軌道面の形状等に左右されることなく転動体に適切な予圧を付与できる方法として、スライダの摺動抵抗を測定し、その測定値が所定の範囲内に収まるように締め代δｓあるいは予圧荷重Ｐｓを設定して転動体に予圧を付与する方法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した方法は、転動体が玉である場合には有効であるが、転動体としてコロを用いた場合にはスライダの摺動抵抗がコロと鍔との滑り摩擦力に支配される。このため、転動体として玉を用いた場合のように、スライダの摺動抵抗と予圧の大きさが１対１の関係とならないため、転動体に適切な予圧を付与することが困難となる。また、転動体が玉であっても転動体を保持する部材として保持チェーンを用いた場合（特開平１０−９２６４号公報参照）には、保持チェーンと保持チェーンの案内面の摩擦力が大きいため、上述した方法では転動体に適切な予圧を付与することが困難となる。
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、転動体としてコロを用いた場合や転動体を保持する部材として保持チェーンを用いた場合でも転動体に適切な予圧を付与することのできる予圧付与方法を提供することを目的とするものである。
【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、本発明に係る予圧付与方法は、リニアガイド装置の転動体に予圧を付与するに際して、前記リニアガイド装置の案内レールとスライダとの間に転動体を組み入れた状態で前記スライダまたは前記案内レールの変形量を測定し、その測定値から予圧の大きさを設定して前記転動体に予圧を付与することを特徴とする。
【０００８】
この場合、請求項２記載の発明のように、スライダの側面変形量から予圧の大きさを設定してもよいし、あるいは請求項３記載の発明のように、スライダの上面変形量から予圧の大きさを設定してもよい。また、請求項４記載の発明のように、スライダの左右側面部に円錐状の凹部をそれぞれ設け、これらの凹部に配置された球状体を介してスライダの側面変形量を測定してもよい。また、請求項５記載の発明のように、スライダの左右側面部または左右下面部もしくは左右端面部にネジ穴をそれぞれ設け、これらのネジ穴から突出する軸部材を介してスライダの側面変形量を測定してもよい。
【０００９】
さらに、請求項６記載の発明のように、スライダの左右側面部または左右内側面部にＶ字状もしくはＵ字状の溝をそれぞれ設け、これらの溝に配置された球状またはコロ状の部材を介してスライダの側面変形量を測定してもよい。また、請求項７記載の発明のように、スライダに測定器を固定する固定具を用いて側面変形量を測定してもよい。また、スライダの上面変形量を測定するときには、請求項８記載の発明のように、スライダの上面中央部と上面両側部に変位計をそれぞれ配置してスライダの上面変形量を測定することが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る予圧付与方法を図面に基づいて説明する。
本発明に係る予圧付与方法を説明する前に、転動体としてコロを用いたリニアガイド装置の概略構成を図１乃至図４を参照して説明する。図１において、符号１１は案内レール、１２は案内レール１１の長手方向に相対移動するスライダ、１３はスライダ１２の前端と後端に取り付けられたエンドキャップであり、案内レール１１の左右両側面には、平面状の転動体軌道面１４ａ，１４ｂが案内レール１１の長手方向に沿って形成されている。
【００１１】
転動体軌道面１４ａ，１４ｂは案内レール１１の側面に対して斜めに形成されており、その傾斜角度は互いに直交する角度となっている。また、転動体軌道面１４ａ，１４ｂはスライダ１２の内側面に形成された平面状の転動体軌道面１５ａ，１５ｂ（図２参照）と対向しており、これらのレール側軌道面１４ａ，１４ｂとスライダ側軌道面１５ａ，１５ｂとの間には、多数の転動体１６が設けられている。
【００１２】
転動体１６は円筒コロ状に形成されており、スライダ１２が案内レール１１の長手方向に相対移動すると、これに伴ってレール側軌道面１４ａ，１４ｂおよびスライダ側軌道面１５ａ，１５ｂを転動した後、例えばエンドキャップ１３ａに形成された転動体方向転換路１７（図３参照）を転動するようになっている。
スライダ１２は案内レール１１の両側にブロック状の袖部１８（図２参照）を有しており、各袖部１８の内部には、断面円形の貫通孔１９ａ，１９ｂが案内レール１１の長手方向に沿って形成されている。これら貫通孔１９ａ，１９ｂの内部には転動体戻し通路２０（図３及び図４参照）が樹脂によって形成されており、エンドキャップ１３ａの転動体方向転換路１７を転動した転動体１６は転動体戻し通路２０を転動し、さらにエンドキャップ１３ｂに形成された転動体方向転換路（図示せず）を転動して循環するようになっている。
【００１３】
次に、本発明に係る予圧付与方法を図５乃至図２４を参照して説明する。
上述したリニアガイド装置において、転動体１６に予圧を付与すると、図５に示すように、予圧の大きさに応じてスライダ１２の側面部が横方向に開くように弾性変形すると共にスライダ１２の上面部が凹状に弾性変形する。ここで、スライダ１２の側面変形量（以下「開き量」という）ΔＷは、図６に示すように、予圧の大きさを表すパラメータの１つである締め代δｓに比例し、スライダ１２の上面変形量ΔＥは、図７に示すように、予圧の大きさを表すパラメータの１つである予圧荷重Ｐｓに比例する。
【００１４】
従って、転動体１６に予圧を与える際には、先ず、案内レール１１とスライダ１２との間に適当な直径の転動体１６を組み入れた状態でスライダ１２の開き量ΔＷまたは上面変形量ΔＥを測定する。ここで、スライダ１２の開き量ΔＷを測定する方法としては、種々の方法が考えられるが、図８に示すように、スライダ１２の左右側面部に円錐状の凹部２１をそれぞれ設け、これらの凹部２１に配置された球状体２２，２２の間隔変化をパッサメータ等の測定器で計測することにより、スライダ１２の開き量ΔＷを精度良く測定することができる。
【００１５】
また、スライダ１２の上面変形量ΔＥを測定する方法としては、種々の方法が考えられるが、図９に示すように、スライダ１２の上面中央部と上面両側部に変位計２３ａ〜２３ｃを配置し、これら変位計２３ａ〜２３ｃの指示値Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３からスライダ上面の真直度Ｅ（＝Ｓ２−（Ｓ１＋Ｓ３）／２）を求めることによって、スライダ１２の上面変形量ΔＥを精度良く測定することができる。
【００１６】
なお、スライダ１２の開き量ΔＷはその絶対量を測定してもよいが、転動体１６を組み入れる前と組み入れた後のスライダ１２の横幅寸法Ｗの変化を測定することにより、より高精度に開き量ΔＷを測定することができる。また、真直度Ｅは予圧荷重が零の場合でも加工誤差などの影響により零でない場合もあるので、転動体１６を組み入れる前の真直度Ｅ０と転動体１６を組み入れた後の真直度Ｅとから上面変形量ΔＥ（＝Ｅ−Ｅ０）を測定することが望ましい。
【００１７】
このようにして、スライダ１２の開き量ΔＷまたは上面変形量ΔＥを測定したならば、次に、開き量ΔＷまたは上面変形量ΔＥから予圧の大きさ（締め代δｓまたは予圧荷重Ｐｓ）を設定して転動体１６に予圧を付与する。ここで、開き量ΔＷから予圧の大きさを設定する場合は、開き量ΔＷが所定の範囲内に収まるように転動体のサイズを試行錯誤的に変えて予圧の大きさを設定することが可能であるが、次式が成立する範囲内で転動体のサイズを選定することにより、予圧の大きさを容易に設定することができる。
【００１８】
【数１】
2005048844.tif 000003
【００１９】
但し、Ｄ１，Ｄ２：転動体の呼び直径と実直径との相互差（μｍ）
Ｄｓ：締め代δｓ（δｓｍｉｎ≦δｓ≦δｓｍａｘ）に対応する転動体の呼び直径と実直径との相互差（μｍ）
ΔＷ１：Ｄ１に対応する開き量（μｍ）
ΔＷ２：Ｄ２に対応する開き量（μｍ）
ΔＷｓｍｉｎ：δｓｍｉｎに対応する開き量（μｍ）
ΔＷｓｍａｘ：δｓｍａｘに対応する開き量（μｍ）
また、上面変形量ΔＥから予圧の大きさを設定する場合は、上面変形量ΔＥが所定の範囲内に収まるように転動体のサイズを試行錯誤的に変えて予圧の大きさを設定することが可能であるが、次式が成立する範囲内で転動体のサイズを選定することにより、予圧の大きさを容易に設定することができる。
【００２０】
【数２】
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【００２１】
但し、ΔＥ１：Ｄ１に対応する開き量（μｍ）
ΔＥ２：Ｄ２に対応する開き量（μｍ）
ΔＥｓｍｉｎ：δｓｍｉｎに対応する開き量（μｍ）
ΔＥｓｍａｘ：δｓｍａｘに対応する開き量（μｍ）
このように、転動体１６に予圧を付与するに際して、リニアガイド装置の案内レール１１とスライダ１２との間に転動体１６を組み入れた状態でスライダ１２の開き量ΔＷまたは上面変形量ΔＥを測定し、その測定値から予圧の大きさを設定することにより、スライダ１２の摺動抵抗を測定しなくても予圧の大きさを設定できるので、転動体としてコロを用いた場合や転動体を保持する部材として保持チェーンを用いた場合でも転動体に適切な予圧を付与することができる。
【００２２】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上述した実施の形態ではスライダ１２の左右側面部に円錐状の凹部２１を設けてスライダ１２の開き量ΔＷを測定するようにしたが、図１０に示すように、スライダ１２の左右側面部にネジ穴２４をそれぞれ設け、これらのネジ穴２４から突出する軸部材２５の端面に変位計の測定子を押し当ててスライダ１２の開き量ΔＷを測定するようにしてもよい。また、図１１に示すように、スライダ１２の左右側面部にＶ字状の溝２６をそれぞれ設け、これらの溝２６に配置された球状またはコロ状の部材２７を介してスライダ１２の開き量ΔＷを測定するようにしてもよいし、あるいは図１２に示すように、スライダ１２の左右側面部にＵ字状の溝２８をそれぞれ設け、これらの溝２８に接着固定された球状またはコロ状の部材２９を介してスライダ１２の開き量ΔＷを測定するようにしてもよい。なお、ネジ穴２４は、図１３及び図１４に示すように、スライダ１２の左右下面部に設けてもよいし、スライダ１２の左右端面部に設けてもよい。さらに、溝２６は、図１５に示すように、スライダ１２の左右内側面部に設けてもよい。
【００２３】
また、上述した実施の形態ではスライダ１２の左右側面部などに凹部等の開き量測定部位を設けて開き量ΔＷを測定するようにしたが、図１６及び図１７に示すように、開き量ΔＷを測定する測定器として、測定子が平面のパッサメータ３０を用いることにより、スライダ１２の左右側面部などに開き量測定部位を設けなくても開き量ΔＷを測定することができる。また、測定子が平面のパッサメータ３０を用いることにより、スライダの左右側面部などに粗い面であっても測定子を安定して固定できるので、比較的正確な測定が可能である。なお、開き量ΔＷを測定する測定器としては、パッサメータのほかに、ダイヤルゲージ、電気式マイクロメータ、渦電流式、静電容量式、レーザ式などの各種変位計を用いることができる。
【００２４】
また、上述した実施の形態では案内レール１１とスライダ１２を組み合わせてスライダ１２の変形量を測定するようにしたが、図１８乃至図２０に示すように、スライダ１２と基準レール３１を組み合わせてスライダ１２の変形量を測定するようにしてもよい。この場合、図１８及び図２０に示すように、１個の変位計３２を用いてスライダ１２の開き量ΔＷを測定することも可能であるが、図１９に示すように、２個の変位計３２を用いてスライダ１２の開き量ΔＷを測定することにより、開き量ΔＷを精度良く測定することができる。さらに、図２０に示すように、スライダ１２の側面部に研削面３３を形成し、この研削面３３に変位計３２を接触させてスライダ１２の開き量ΔＷを測定するようにしてもよい。
【００２５】
また、上述した実施の形態では変位計等の測定機器をベース３３（図１８乃至図２０参照）に固定してスライダ１２の開き量ΔＷを測定するようにしたが、測定機器をスライダに固定する治具として、図２１乃至図２３に示すような固定具３４を用いることにより、パッサメータ３０等の測定機器をベース等に固定しなくても開き量ΔＷを測定することができる。
【００２６】
また、上述した実施の形態ではスライダが角形のリニアガイド装置に適用した場合を例示したが、図２４に示す開き量ΔＷのＦＥＭ計算値と実測値との関係から明らかなように、スライダがフランジ形であっても転動体に適切な予圧を付与することができる。さらに、上述した実施の形態では転動体としてコロを用いたリニアガイド装置に適用した場合を例示したが、転動体として玉を用いたリニアガイド装置についても本発明を適用することができる。また、上述した実施の形態ではスライダの変形量を測定して予圧の大きさを設定するようにしたが、転動体が案内レールの内側面に形成された軌道面とスライダの外面側に形成された軌道面との間に設けられる場合（特開平２００１−１２４６５号公報参照）には、案内レールの変形量を測定して予圧の大きさを設定すればよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る予圧付与方法によれば、スライダの摺動抵抗を測定しなくても予圧の大きさを設定できるので、転動体としてコロを用いた場合や転動体を保持する部材として保持チェーンを用いた場合でも転動体に適切な予圧を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】転動体としてコロを用いたリニアガイド装置の斜視図である。
【図２】図１に示すリニアガイド装置の正面である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】転動体に予圧を与えたときのスライダを示す図である。
【図６】スライダの側面変形量と締め代との関係を示す図である。
【図７】スライダの上面変形量と予圧荷重との関係を示す図である。
【図８】本発明に係る予圧付与方法の第１の実施形態を説明するための図である。
【図９】本発明に係る予圧付与方法の第２の実施形態を説明するための図である。
【図１０】本発明に係る予圧付与方法の第３の実施形態を説明するための図である。
【図１１】本発明に係る予圧付与方法の第４の実施形態を説明するための図である。
【図１２】本発明に係る予圧付与方法の第５の実施形態を説明するための図である。
【図１３】本発明に係る予圧付与方法の第６の実施形態を説明するための図である。
【図１４】本発明に係る予圧付与方法の第７の実施形態を説明するための図である。
【図１５】本発明に係る予圧付与方法の第８の実施形態を説明するための図である。
【図１６】本発明に係る予圧付与方法の第９の実施形態を説明するための図である。
【図１７】本発明に係る予圧付与方法の第１０の実施形態を説明するための図である。
【図１８】本発明に係る予圧付与方法の第１１の実施形態を説明するための図である。
【図１９】本発明に係る予圧付与方法の第１２の実施形態を説明するための図である。
【図２０】本発明に係る予圧付与方法の第１３の実施形態を説明するための図である。
【図２１】本発明に係る予圧付与方法の第１４の実施形態を説明するための図である。
【図２２】本発明に係る予圧付与方法の第１５の実施形態を説明するための図である。
【図２３】本発明に係る予圧付与方法の第１６の実施形態を説明するための図である。
【図２４】スライダの側面変形量のＦＥＭ計算値と実測値との関係を示す図である。
【図２５】従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
１１    案内レール
１２    スライダ
１３ａ，１３ｂ    エンドキャップ
１４ａ，１４ｂ    レール側軌道面
１５ａ，１５ｂ    スライダ側軌道面
１６    転動体
１７    転動体方向転換路
２０    転動体戻し通路
２１    円錐状の凹部
２２    球状体
２３ａ〜２３ｃ    変位計
２４    ネジ穴
２５    軸部材
２６，２８    溝
２７，２９    球状またはコロ状の部材
３０    パッサメータ
３１    基準レール
３２    変位計
３３    ベース
３４    固定具
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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