JP2002349564A - 直線案内装置の軌道レール取付構造 - Google Patents

直線案内装置の軌道レール取付構造

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JP2002349564A
JP2002349564A JP2001164363A JP2001164363A JP2002349564A JP 2002349564 A JP2002349564 A JP 2002349564A JP 2001164363 A JP2001164363 A JP 2001164363A JP 2001164363 A JP2001164363 A JP 2001164363A JP 2002349564 A JP2002349564 A JP 2002349564A
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linear guide
guide device
groove
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Takeki Shirai
武樹 白井
Hidekazu Michioka
英一 道岡
Tsurujiro Ise
弦二郎 伊勢
Hiroaki Kishi
宏明 岸
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THK Co Ltd
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    • F16C2322/39—General build up of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直線案内装置の軌道レールを構成する材料の
熱膨張係数と該軌道レールを取り付けるベースを構成す
る材料の熱膨張係数とが異なる場合でも、両者の熱膨張
による伸縮差を吸収し、温度の変化により軌道レールが
歪むことのない直線案内装置の軌道レール取付構造を提
供すること。 【解決手段】 多数の転動体が転走する転走面を有する
軌道レール２と、多数の転動体を案内する無限循環路を
有し、軌道レール２に対し転動体を介して移動自在に設
けられた移動部材を具備する直線案内装置の軌道レール
取付構造であって、軌道レール２を取り付けるベース１
０に該軌道レール２の底部を挿入する溝１２を設け、溝
１２に軌道レール２の底部を挿入すると共に、該軌道レ
ール２の少なくとも１側面を該溝内側面に向けて押圧す
る押圧部材（波板状スペーサ９）を設け、軌道レール２
を溝１２に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は直線案内装置の軌道
レール取付構造であって、特に軌道レールと該軌道レー
ルが取り付けられるベースとが熱膨張係数の異なる材料
で構成されている場合に好適な直線案内装置の軌道レー
ル取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１はこの種の直線案内装置の構成例を
示す図である。この種の直線案内装置１は、一般的に例
えば工作機械が備えるベッド等の固定部に対して固定さ
れる軌道レール２と、テーブル等の可動体が装着される
と共に転動体として多数のボール３を介し軌道レール２
に係合し、該軌道レール２に沿って自在に直線運動する
スライダ４とから構成されている。軌道レール２にはボ
ール３が転走する軌道としてボール転走溝７が形成され
る一方、上記スライダ４には軌道レール２のボール転走
溝７と対向する負荷軌道としてのボール転走溝８が形成
され、ボール３はこれらボール転走溝７とボール転走溝
８の間で荷重を受けながら転走するようになっている。
【０００３】また、スライダ４にはボール転走溝８の一
端から他端へボールを戻すための通路６が形成されてお
り、この通路６と上記ボール転走溝８とでボール３の無
限循環路が形成されている。ボール３はスライダ４の運
動に伴ってこの無限循環路内を循環し、これによって上
記スライダ４が軌道レール２に沿って円滑に運動する。
【０００４】上記構成の直線案内装置１の軌道レール２
をベースに固定する場合、図２に示すように、ベース１
０に基準面１０ａを設け、該基準面１０ａに軌道レール
２の片側側面を当接し、ボルト２０でベース１０上面に
固定している。また、軌道レール２の他方の側面には補
強部材２１を当接し，該補強部材をボルト２２で固定し
ている。
【０００５】しかしながら、上記のように軌道レール２
をボルト２０（又は固定具）でベース１０に固定した場
合、軌道レール２を構成する材料の熱膨張係数とベース
１０を構成する材料の熱膨張係数とが異なる場合（例え
ば、軌道レール２が鉄材で構成され、ベース１０がアル
ミニウム材で構成される場合等）、温度変化により軌道
レール２とベース１０の間に熱膨張の差が生じ、軌道レ
ール２に歪みが発生するという問題がある。特に、ベー
ス１０上に複数の直線案内装置１を並列に配置し、その
スライダ４に共通のテーブルを搭載する場合には、テー
ブル面が変位するという不具合が発生する。この問題は
直線案内装置を温度変化の大きい環境下で使用する場
合、特に顕著となる。
【０００６】
【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、直線案内装置の軌道レールを構成
する材料の熱膨張係数と該軌道レールを取り付けるベー
スを構成する材料の熱膨張係数とが異なる場合でも、両
者の熱膨張による伸縮差を吸収し、温度の変化により軌
道レールが歪むことのない直線案内装置の軌道レール取
付構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、多数の転動体が転走する転走
面を有する軌道レールと、多数の転動体を案内する無限
循環路を有し、軌道レールに対し転動体を介して移動自
在に設けられたスライダを具備する直線案内装置の軌道
レール取付構造であって、軌道レールを取り付けるベー
スに該軌道レールの底部を挿入する溝を設け、該溝に軌
道レールの底部を挿入すると共に、該軌道レールの少な
くとも１側面を該溝内側面に向けて押圧する押圧部材を
設けたことを特徴とする。
【０００８】上記のように軌道レールの側面を溝内側面
に向けて押圧する押圧部材を設けたので、軌道レールの
側面が該押圧部材で押圧され軌道レールの反対側を該溝
内側面に押圧するか又は軌道レールの両側面が該押圧部
材で押圧され軌道レールに固定されるので、温度変化に
より、軌道レールとベースとの間に熱膨張差が生じて
も、押圧部材の当接部が軌道レールの側面を滑り、該熱
膨張差を吸収するので、軌道レールに歪みが発生するこ
とはない。
【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の直線案内装置の軌道レール取付構造において、押圧部
材の軌道レール側面に当接する面が凸状面であることを
特徴とする。
【００１０】上記のように押圧部材の軌道レール側面に
当接する面が凸状面であるので、軌道レールの側面と凸
状面は点接触又は線接触となり、温度変化により、軌道
レールとベースとの間に熱膨張差が生じても、凸状面の
当接部が軌道レールの側面を滑り、該熱膨張差を吸収す
るので、軌道レールに歪みが発生することはない。
【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の直線案内装置の軌道レール取付構造において、押圧部
材は軌道レールの側面と溝の内側面に挿入される弾性を
有する波板状スペーサであることを特徴とする。
【００１２】上記のように押圧部材が軌道レールの側面
と溝の内側面に挿入される弾性を有する波板状スペーサ
であるので、軌道レールの側面と波板状スペーサの接触
部は線接触となり、温度変化により、軌道レールとベー
スとの間に熱膨張差が生じても、波板状スペーサの当接
部が軌道レールの側面を滑り、該熱膨張差を吸収するの
で、軌道レールに歪みが発生することはない。
【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の直線案内装置の軌道レール取付構造において、押圧部
材は球体であり、該球体を溝の片側内側面に所定の間隔
で開口する複数の穴に圧入し、該球体で軌道レールの側
面を押圧することを特徴とする。
【００１４】上記のように押圧部材を球体とすることに
より、軌道レールの片側側面と球体は点接触となり、温
度変化により、軌道レールとベースとの間に熱膨張差が
生じても、球体の当接部が軌道レールの片側側面を滑
り、該熱膨張差を吸収するので、軌道レールに歪みが発
生することはない。
【００１５】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の直線案内装置の軌道レール取付構造において、球体を
圧入した穴に該球体の押圧力を補強する押圧力補強部材
を圧入したことを特徴とする。
【００１６】上記のように、球体を圧入した穴に押圧力
補強部材を圧入することにより、該押圧部材で球体の押
圧力が補強され、軌道レールの取り付けが強固になると
同時に、温度変化により、軌道レールとベースの間に熱
膨張の差が発生しても、球体の当接部が軌道レールの片
側側面を滑り、該熱膨張差を吸収するので、軌道レール
に歪みが発生することはない。
【００１７】請求項６に記載の発明は、請求項１に記載
の直線案内装置の軌道レール取付構造において、押圧部
材は球体であり、該球体を保持金具で保持し、該球体を
保持した金具を溝の内側面に所定の間隔で開口する複数
の穴に圧入し、該球体で軌道レールの側面を押圧したこ
とを特徴とする。
【００１８】上記のように、球体を保持した金具を溝の
片側内側面に所定の間隔で開口する複数の穴に圧入し、
該球体で軌道レールの片側側面を押圧した場合も、請求
項４に記載の発明と同様、軌道レールの片側側面と球体
は点接触となり、温度変化により、軌道レールとベース
との間に熱膨張差が生じても、球体の当接部が軌道レー
ルの片側側面を滑り、該熱膨張差を吸収するので、軌道
レールに歪みが発生することはない。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図３乃至図６は本発明に係る軌
道レール取付構造例を有する直線案内装置構成例を示す
図で、図３は直線案内装置構成の全体構成図、図４は図
３のＢ−Ｂ断面図、図５は図３のＡ部分の拡大図、図６
は波板状スペーサを示す図である。図３乃至図６におい
て、図１及び図２と同一符号を付した部分は同一又は相
当部分を示す。また、他の図面においても同様とする。
図３及び図４において、１０は軌道レール２を取り付け
るベースであり、ベース１０は軌道レール２の材料（例
えば、鉄）と熱膨張係数の異なる材料（例えば、アルミ
ニウム）で構成されている。
【００２０】ベース１０の上面中央部には軌道レール２
の底部が挿入される溝１２が帯状に形成されている。溝
１２の内側面と軌道レール２の側面の間には、波板状ス
ペーサ９が挿入されている。該波板状スペーサ９は図６
に示すように、弾性を有する金属材（例えば鋼鈑）を波
形に成形したものである。波板状スペーサ９を溝１２の
内側面と軌道レール２の側面の間に挿入するには、該波
板状スペーサ９をその長手方向に引っ張ることにより、
その厚さ方向の寸法Ｃが小さくなるので、波板状スペー
サ９を長手方向に引っ張った状態で、溝１２の内側面と
軌道レール２の側面の間に挿入することにより、容易に
挿入できる。
【００２１】波板状スペーサ９を溝１２の内側面と軌道
レール２の側面の間に挿入後、引っ張りを解放すること
により、軌道レール２は波板状スペーサ９の弾性力で押
圧され、その反対側側面が溝１２の他方内側面に押し当
てられ、軌道レール２は溝１２内に固定される。このよ
うに溝１２の内側面と軌道レール２の側面の間に波板状
スペーサ９を挿入することにより、波板状スペーサ９の
軌道レール２の側面への接触部は線接触となり、温度変
化により、軌道レール２とベース１０との間に熱膨張差
が生じても、波板状スペーサ９の当接部が軌道レール２
の側面を滑り、該熱膨張差を吸収するので、軌道レール
２に歪みが発生することはない。
【００２２】なお、上記例では、軌道レール２の片側側
面と溝１２の片側内側面間の隙間に波板状スペーサ９を
挿入した例を示したが、軌道レール２の両側面と溝１２
の両内側面間の両隙間にそれぞれ波板状スペーサ９を挿
入するようにしてもよい。また、波板状スペーサ９は軌
道レール２の側側面と溝１２の内側面間の隙間全長をカ
バーする長さでもよいし、また所定の長さに切断された
波板状スペーサ９を所定の間隔で挿入してもよい。
【００２３】また、上記例ではベース１０の断面形状を
矩形状とし、ベース１０の上面を平坦面としているが、
ベース１０の断面形状はこれに限定されるものではな
く、例えば図７に示すように両側に山形の突起部１０ａ
を有し、中央部に軌道レール２を取り付けるための凸状
のベース取付部１１を帯状に設けたものでもよい。この
ようにベース１０の両側に突起部１０ａを有する場合
は、後述のように溝１２の内側面に開口する穴を形成
し、該穴に軌道レール２の側側面を押圧する鋼球を圧入
することは、この突起部１０ａが邪魔して困難となるか
ら、上記のように軌道レール２の側側面と溝１２の内側
面間の隙間に波板状スペーサ９を挿入する上記軌道レー
ル２の取付け構造が効果的である。
【００２４】図８及び図９は本発明に係る直線案内装置
の軌道レール取付構造例を示す図で、図８は断面図（図
９のＤ−Ｄ断面）で、図９は側面図である。図８及び図
９において、ベース１０は上記と同様、軌道レール２の
材料（例えば、鉄）と熱膨張係数の異なる材料（例え
ば、アルミニウム）で構成されている。
【００２５】ベース１０の上面には軌道レール２を取り
付けるためベース取付部１１が帯状に設けられ、該ベー
ス取付部１１の中央部には軌道レール２の底部が挿入さ
れる溝１２が帯状に形成されている。溝１２の側壁部１
１ａには所定の間隔で該溝１２内の片側側面に開口する
穴１３がベース１０の上面に平行で且つ該片側側面に直
角方向に多数設けられている。溝１２に軌道レール２の
底部を挿入し、側壁部１１ａの穴１３に鋼球１４を圧入
することにより、軌道レール２の該溝１２内の片側側面
を押圧し、該軌道レール２の反対側側面を該溝１２の反
対側の側壁部１１ｂ内側面に押圧し、該軌道レール２を
ベース１０の溝１２に固定する。
【００２６】上記のように溝１２の側壁部１１ａに形成
した複数個の穴１３にそれぞれ鋼球１４を圧入し、軌道
レール２の側面を該溝１２の側面に押圧し、該軌道レー
ル２をベース１０に固定することにより、温度変化によ
る軌道レール２の長手方向の熱膨張に該軌道レール２と
ベース１０の間で差異があっても、鋼球１４の軌道レー
ル２の片側側面への接触部が滑り、その膨張差を吸収す
るから、軌道レール２に歪みが発生しない。
【００２７】図１０は本発明に係る直線案内装置の軌道
レール取付構造例を示す図である。本軌道レール取付構
造が図８及び図９に示す軌道レール取り付け構造と相違
する点は、穴１３に圧入した鋼球１４の軌道レール２の
片側側面を押す押圧力を補強するために、鋼球１４の後
ろから押圧補強部材としてピン１５を圧入し、ピン１５
に対応する部分の側壁部１１ａの上面にカシメによって
凹部１６を形成し、該ピン１５を固定した点である。
【００２８】上記のように、鋼球１４の後ろからピン１
５を挿入固定することにより、鋼球１４の軌道レール２
の側面を押す押圧力が補強され、軌道レールの取り付け
が強固になると同時に、温度変化により、軌道レール２
とベース１０の間に熱膨張の差が発生しても、図８及び
図９の軌道レール取付構造と同様、鋼球１４の軌道レー
ル２の片側側面への接触部が滑り、その膨張差を吸収
し、軌道レール２に歪みが発生しない。
【００２９】図１１は本発明に係る直線案内装置の軌道
レール取付構造例を示す図である。本軌道レール取付構
造は、図１０に示す軌道レール取付構造の押圧補強部材
であるピン１５に替え、専用の鋼球１４を保持する金具
１７を使用し、鋼球１４を保持する金具１７を穴１３に
圧入し、側壁部１１ａの上面にカシメにより凹部１６を
形成し、該金具１７を固定したものである。金具１７の
先端には鋼球１４を保持するための凹部１７ａが形成さ
れている。軌道レール取付構造をこのような構成として
も、図８及び図９に示す軌道レール取付構造と略同一の
作用効果が得られる。
【００３０】図１２及び図１３はベース１０を加熱する
ことによる、軌道レール２の形状変化例を示す図で、図
１２は図２に示すように軌道レール２をベース１０にボ
ルトで固定した従来の軌道レール取付構造の場合、図１
３は本発明に係る軌道レール取付構造の場合をそれぞれ
示す。
【００３１】図１２において、曲線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、
Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈはそれぞれベース（アルミニウム材）１
０を２２．６℃、４０．５℃、５８．８℃、７０．７
℃、７５．１℃、８１．７℃、８５．１℃、９１．２℃
に加熱した場合の軌道レール（鉄材）２の変位量δ（μ
ｍ）を測定した例を示す。図１３において、曲線Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれベース（アルミニウム材）１０を
９０．５℃、８０．６℃、４１．０℃、２１．４℃に加
熱した場合の軌道レール（鉄材）２の変位量δ（μｍ）
を測定した例を示す。
【００３２】図１２の従来の軌道レール取付構造では、
ベース温度が２２．６℃の曲線Ａの軌道レール２の変位
量に対して、曲線Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈと加熱温
度が高くなるに従って変位量δが大きく変化するのに対
して、図１３の本発明に係る軌道レール取付構造では、
ベース温度が２１．４℃の曲線Ｄの軌道レール２の変位
量に対して、曲線Ｃ、Ｂ、Ａに示すように加熱温度が高
くなっても変位量δに大きな変化がない。
【００３３】なお、上記例では、軌道レール２の片側側
面を押圧する押圧部材を鋼球１４としたが、球体に限定
されるものではなく、要は軌道レール２の片側側面に接
する面が点接触となるような面、例えば円弧面又は放物
線面の凸状面であればよい。
【００３４】また、上記例では転動体としてボール３を
用いた直線案内装置１の軌道レール２の取付構造につい
て説明したが、直線案内装置はこれに限定されるもので
はなく、転動体にロールを用いた直線案内装置の軌道レ
ール取付構造にも本発明は当然適用できる。
【００３５】
【発明の効果】以上、説明したように各請求項に記載の
発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
【００３６】請求項１に記載の発明によれば、軌道レー
ルの側面を溝内側面に向けて押圧する押圧部材を設けた
ので、軌道レールの側面が該押圧部材で押圧され軌道レ
ールの反対側を該溝内側面に押圧するか又は軌道レール
の両側面が該押圧部材で押圧され軌道レールに固定され
るので、温度変化により、軌道レールとベースとの間に
熱膨張差が生じても、押圧部材の当接部が軌道レールの
側面を滑り、該熱膨張差を吸収するので、軌道レールに
歪みが発生することはない。
【００３７】請求項２に記載の発明によれば、押圧部材
の軌道レール側面に当接する面が凸状面であるので、軌
道レールの側面と凸状面は点接触又は線接触となり、温
度変化により、軌道レールとベースとの間に熱膨張差が
生じても、凸状面の当接部が軌道レールの側面を滑り、
該熱膨張差を吸収するので、軌道レールに歪みが発生す
ることはない。
【００３８】請求項３に記載の発明によれば、押圧部材
が軌道レールの側面と溝の内側面に挿入される弾性を有
する波板状スペーサであるので、軌道レールの側面と波
板状スペーサの接触部は線接触となり、温度変化によ
り、軌道レールとベースとの間に熱膨張差が生じても、
波板状スペーサの当接部が軌道レールの側面を滑り、該
熱膨張差を吸収するので、軌道レールに歪みが発生する
ことはない。
【００３９】請求項４に記載の発明によれば、押圧部材
を球体とすることにより、軌道レールの片側側面と球体
は点接触となり、温度変化により、軌道レールとベース
との間に熱膨張差が生じても、球体の当接部が軌道レー
ルの片側側面を滑り、該熱膨張差を吸収するので、軌道
レールに歪みが発生することはない。
【００４０】請求項５に記載の発明によれば、球体を圧
入した穴に押圧力補強部材を圧入することにより、該押
圧部材で球体の押圧力が補強され、軌道レールの取り付
けが強固になると同時に、温度変化により、軌道レール
とベースの間に熱膨張の差が発生しても、球体の当接部
が軌道レールの片側側面を滑り、該熱膨張差を吸収する
ので、軌道レールに歪みが発生することはない。
【００４１】請求項６に記載の発明によれば、球体を保
持した金具を溝の片側内側面に所定の間隔で開口する複
数の穴に圧入し、該球体で軌道レールの片側側面を押圧
した場合も、請求項４に記載の発明と同様、軌道レール
の片側側面と球体は点接触となり、温度変化により、軌
道レールとベースとの間に熱膨張差が生じても、球体の
当接部が軌道レールの片側側面を滑り、該熱膨張差を吸
収するので、軌道レールに歪みが発生することはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】直線案内装置の構成例を示す図である。
【図２】従来の直線案内装置の軌道レール取付構造例を
示す断面図である。
【図３】本発明に係る軌道レール取付構造例を有する直
線案内装置構成例を示す図である。
【図４】図４は図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図３のＡ部分の拡大図である。
【図６】本発明に係る軌道レール取付構造に使用する波
板状スペーサを示す図である。
【図７】本発明に係る軌道レール取付構造例を有する直
線案内装置構成例を示す断面図である。
【図８】本発明に係る直線案内装置の軌道レール取付構
造例を示す断面図（図９のＤ−Ｄ断面図）である。
【図９】本発明に係る直線案内装置の軌道レール取付構
造例を示す側面図である。
【図１０】本発明に係る直線案内装置の軌道レール取付
構造例を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る直線案内装置の軌道レール取付
構造例を示す断面図である。
【図１２】従来の直線案内装置の軌道レール取付構造の
ベース加熱による軌道レールの変位量を示す図である。
【図１３】本発明に係る直線案内装置の軌道レール取付
構造のベース加熱による軌道レールの変位量を示す図で
ある。
【符号の説明】
１ 直線案内装置 ２ 軌道レール ３ ボール ４ スライダ ６ 通路 ７ ボール転走溝 ８ ボール転走溝 ９ 波板状スペーサ １０ ベース １１ ベース取付部 １２ 溝 １３ 穴 １４ 鋼球 １５ ピン １６ 凹部 １７ 金具
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊勢 弦二郎 東京都品川区西五反田３丁目11番６号 テ イエチケー株式会社内 (72)発明者 岸 宏明 東京都品川区西五反田３丁目11番６号 テ イエチケー株式会社内 Ｆターム(参考） 3J104 AA02 AA23 AA67 BA67 DA01 EA01

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多数の転動体が転走する転走面を有する
    軌道レールと、多数の転動体を案内する無限循環路を有
    し、前記軌道レールに対し転動体を介して移動自在に設
    けられたスライダを具備する直線案内装置の軌道レール
    取付構造であって、 前記軌道レールを取り付けるベースに該軌道レールの底
    部を挿入する溝を設け、該溝に前記軌道レールの底部を
    挿入すると共に、該軌道レールの少なくとも１側面を該
    溝内側面に向けて押圧する押圧部材を設けたことを特徴
    とする直線案内装置の軌道レール取付構造。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の直線案内装置の軌道レ
    ール取付構造において、 前記押圧部材の前記軌道レール側面に当接する面が凸状
    面であることを特徴とする直線案内装置の軌道レール取
    付構造。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の直線案内装置の軌道レ
    ール取付構造において、 前記押圧部材は前記軌道レールの側面と前記溝の内側面
    に挿入される弾性を有する波板状スペーサであることを
    特徴とする直線案内装置の軌道レール取付構造。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の直線案内装置の軌道レ
    ール取付構造において、 前記押圧部材は球体であり、該球体を前記溝の片側内側
    面に所定の間隔で開口する複数の穴に圧入し、該球体で
    前記軌道レールの側面を押圧することを特徴とする直線
    案内装置の軌道レール取付構造。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の直線案内装置の軌道レ
    ール取付構造において、 前記球体を圧入した穴に該球体の押圧力を補強する押圧
    力補強部材を圧入したことを特徴とする直線案内装置の
    軌道レール取付構造。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の直線案内装置の軌道レ
    ール取付構造において、 前記押圧部材は球体であり、該球体を保持金具で保持
    し、該球体を保持した金具を前記溝の内側面に所定の間
    隔で開口する複数の穴に圧入し、該球体で前記軌道レー
    ルの側面を押圧したことを特徴とする直線案内装置の軌
    道レール取付構造。
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