JP2005273765A

JP2005273765A - 直動案内ユニット

Info

Publication number: JP2005273765A
Application number: JP2004087471A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Toga; 俊明外賀; Hideaki Ogura; 秀明小椋
Original assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Current assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2024-03-24
Also published as: EP1580447A2; JP4565545B2; EP1580447A3; US7677804B2; DE602005014896D1; US20050213856A1; EP1580447B1

Abstract

【課題】この直動案内ユニットは，広範囲で使用可能な標準仕様であり，クラウニング部を簡単に形成でき，クラウニング深さが比較して小さく，高精度で耐久性に富む。
【解決手段】この直動案内ユニットは，負荷路１３を構成するケーシング３の軌道溝７の出入口部３９には，転動体が負荷路１３に滑らかに出入り可能になる緩やかな曲面形状のクラウニング部９と，軌道溝７の両端部の曲面形状のＲ面取り部１０が形成され，クラウニング部９とＲ面取り部１０との境界は連続的に角部無しに繋がっている。
【選択図】図５

Description

この発明は，軌道溝を備えた軌道レール及び該軌道レール上を転動体を介して相対移動するスライダから成る直動案内ユニットに関する。

従来，転動体がスライダの循環路を循環してなる形式の直動案内ユニットは知られている。該直動案内ユニットは，図１４に示すように，スライダを構成するケーシング３の軌道溝７によって形成される負荷路１３へ転動体を滑らかに出入りさせるため，負荷路１３の入口部３９になるスライダを形成するケーシング３の軌道溝７（軌道溝と軌道面とを含み，軌道溝で総称する）の両端部になだらかに傾斜させたクラウニング部４３が形成されている。従来の直動案内ユニットにおいて，例えば，負荷路１３での転動体の接触位置である垂直断面で見て，負荷路１３を両端部の入口部３９と，入口部３９に続き実質負荷部分である軌道路部３８とし，ケーシング３が負荷路１３になる軌道溝７が形成されたケーシング３，ケーシング３の両端に配設され方向転換路１２が形成されたエンドキャップ４を有したものであり，クラウニング部４３は，ケーシング３の軌道溝７の両端部になだらかな直線状の傾斜面に形成されている。また，負荷路１３から方向転換路１２，又は，方向転換路１２から負荷路１３へのケーシング３の接続部において，クラウニング部４３から方向転換路１２の内周部２７へのケーシング３の端面８に直線状の面取り部４４，言い換えれば，クラウニング部４３の先端部に面取り部４４が施されていた。

また，直動案内装置において，スライダの接触荷重直動方向成分の転動体の移動に伴う変化を低減させ，摺動抵抗の変化を少なくするため，スライダに直線クラウニングを形成したものが知られている。該直動案内装置は，スライダの軸方向の両端部に直線クラウニングを設け，転動体から受ける直動方向荷重の和の最大値が，片側の直線クラウニングでスライダが転動体１個から受ける直動方向荷重の最大値よりも小さくなっている。また，上記直動案内装置の予圧量は，一般にδ≧０．００２Ｄａになっている。また，直動案内装置において，左右同一形状であり，半径Ｒが一定の円弧クラウニングが示されている（例えば，特許文献１参照）。

また，転がり直動案内装置のクラウニング部分についての設計方法が知られている。該設計方法は，クラウニング部分の形状を，転動溝間の転動体が軸方向に移動しても，スライダの垂直方向，水平方向，ローリング方向の一方向に対する剛性が略一定に保たれ，スライダのピッチング方向とヨーイング方向に対する剛性がそれぞれ略一定に保たれる形状に設定されており，玉通過振動を低減できる最適なクラウニング形状で運動精度を高めようとするものである。該転がり直動案内装置は，剛性が一定に保たれる形状になっており，クラウニング形状は，ベき関数曲線，複数の曲線，最小二乗法曲線等の理想的な形状が提案されたものになっている（例えば，特許文献２参照）。

また，案内装置として，スライダの高速運動を達成するため転動体が無負荷領域から負荷領域の引っ掛かりを除去し，スライダと軌道レールとが高速で相対運動する場合に摺動抵抗及び騒音の低減を可能にしたものが知られている。該案内装置は，負荷領域の両端に負荷転走溝に対してクラウニング領域が設けられ，負荷転走溝と転走溝との距離が方向転換路に近づくにつれて除々に広がるように設定され，負荷転走面の縁部が方向転換路の内径側の側壁面に対して低くなるような段部に形成され，案内部の成形誤差や負荷転走溝の形成誤差が存在する場合であっても，負荷転走溝が方向転換路の側壁面よりも軌道レール側に突出するのを防止しており，段部の大きさは，ボール直径に対して５％程度になっている（例えば，特許文献３参照）。
特開２００３−３２２１５０号公報（第１〜５及び７頁，図１及び図１０）特開２００３−３５３１４号公報（第１，２，６及び８頁，図１及び図４）特開２００２−１５５９３６号公報（第１及び５頁，図５及び図６）

ところで，従来の直動案内ユニットについては，例えば，図１４に示すように，ケーシング３におけるクラウニング部４３及び面取り部４４は，軌道路部として加工された軌道溝７の加工とは別に，研削加工，リューター等で別の加工がされていた。従って，ケーシング３に形成されたクラウニング部４３のクラウニング長さＬＡ，及びクラウニング深さＨＡには，バラツキがあり，また，クラウニング部４３と面取り部４４との境界は，角張った形状の角部４６になっており，転動体の高速走行精度を得るため面取り部４４とクラウニング部４３との微調整が必要になっていた。また，従来の直動案内ユニットでは，高精度の使用条件によるクラウニング長さＬＡ及びクラウニング深さＨＡは，試験を繰り返しながらその都度，設定されていた。

また，上記のような直動案内装置は，クラウニング長さ及びクラウニング深さが条件設定により求められているものであり，予め決められた所定のクラウニング長さ及びクラウニング深さが開示されているものではなく，また，サーキュラーアーク溝で２点接触形式の構造を有するものであった。

また，上記のような転がり直動案内装置の設計方法は，クラウニング形状を近年の発展したＮＣ研削加工機などで加工形成するようであるが，複雑な加工形状でなり，また，いろいろ条件設定をしなければならないので，高度な技術が要求されるものになっている。また，上記転がり直動案内装置は，サーキュラーアーク溝で２点接触形式の直動案内装置になっている。

また，上記のような案内装置では，クラウニング領域が直線状に傾斜したテーパ面に形成され，その傾斜深さはスライドブロックの端面で段部を形成する深さまで傾斜するものになっており傾斜角が大きなものになっており，方向転換路の内径側の側壁面との間に段部が形成されている。例えば，スライドブロックの端面での深さ（クラウニング深さとすると）がどの位になるかを算定してみると，方向転換路の内径側の側壁面と軌道レールの転走溝との距離から負荷転走溝と転走溝との距離を差し引いたものは，高精度な通常の位置合わせにおいて方向転換路の内径側の位置が±０．０５ｍｍの許容差で設定されるので，０．１ｍｍ程度になり，さらに，段部として，例えば，ボール直径を４．７６２５ｍｍとすると，その５％は０．２３８ｍｍをプラスすると，合計で０．３３８ｍｍになり，急な傾斜になっており，高精度な要求を満足するものになっていない。

そこで，直動案内ユニットとして，上記の各種の問題点を解決することが求められており，近年のより高速走行精度でなる高精度な要求，高速高加減速な使用状況の中でも，より良好な耐久性のある長寿命な要求等に応えられ，特殊仕様の直動案内ユニットでなく，標準仕様のものが求められている。即ち，直動案内ユニットについて，近年，軌道路に対して高精度及び高耐久性が求められており，高速高加減速の使用環境にあっても同様に高精度で高耐久性のものが求められている。

この発明の目的は，上記の課題を解決して一般的使用で広範囲で使用可能な標準仕様であり，軌道軸を含む軌道レールに対して相対摺動するスライダにおけるケーシングの軌道面を含む軌道溝に形成されたクラウニング部が簡単に形成可能でありながら，高精度であり，高寿命であり，特に，クラウニング深さが従来のものに比較して１０分の１以下になるクラウニング部が形成されている直動案内ユニットを提供することである。

この発明は，長手方向に沿って軌道溝が形成された軌道レール，及び前記軌道レールの前記軌道溝に対向する軌道溝を備え且つ前記軌道レールに対して複数の転動体を介して相対摺動するスライダを有し，前記スライダと前記軌道レールとの前記軌道溝によって前記転動体と共に負荷を受ける負荷路が形成され，前記スライダには前記負荷路に続き前記転動体が循環する無負荷路でなる方向転換路とリターン路とが形成されていることから成る直動案内ユニットにおいて：
前記負荷路の出入口部を構成する前記スライダの前記軌道溝には，前記転動体が前記負荷路に滑らかに出入り可能になる前記方向転換路に向かって緩やかに変化する曲面形状のクラウニング部が形成され；前記スライダは，前記軌道溝と前記リターン路が形成されたケーシング，及び前記ケーシングの両端にそれぞれ配設され且つ前記軌道溝と前記リターン路とを連通する前記方向転換路が形成されたエンドキャップを有し；前記ケーシングの端面から前記クラウニング部が形成され始めた前記軌道溝までのクラウニング長さは，前記転動体の略２個分の長さに形成され，また，前記軌道溝に前記クラウニング部が形成される始点から前記クラウニング部の延長線と前記ケーシングの前記端面との交点までのクラウニング深さは，基本静定格荷重の半分の荷重の負荷を受けて前記転動体によって前記軌道溝に弾性変形が生じる弾性変形量に相当する値になっていることを特徴とする直動案内ユニットに関する。

また，この発明は，長手方向に沿って軌道溝が形成された軌道レール，及び前記軌道レールの前記軌道溝に対向する軌道溝を備え且つ前記軌道レールに対して複数の転動体を介して相対摺動するスライダを有し，前記スライダと前記軌道レールとの前記軌道溝によって前記転動体と共に負荷を受ける負荷路が形成され，前記スライダには前記負荷路に続き前記転動体が循環する無負荷路でなる方向転換路とリターン路とが形成されていることから成る直動案内ユニットにおいて：
前記負荷路の出入口部を構成する前記スライダの前記軌道溝には，前記転動体が前記負荷路に滑らかに出入り可能になる前記方向転換路に向かって緩やかに変化する曲面形状のクラウニング部が形成され；前記スライダは，前記軌道溝と前記リターン路が形成されたケーシング，及び前記ケーシングの両端にそれぞれ配設され且つ前記軌道溝と前記リターン路とを連通する前記方向転換路が形成されたエンドキャップを有し；前記ケーシングの前記軌道溝は，前記クラウニング部と同時研削加工されて前記軌道溝と前記クラウニング部とが同一表面状態に形成されていることを特徴とする直動案内ユニットに関する。

また，この発明は，長手方向に沿って軌道溝が形成された軌道レール，及び前記軌道レールの前記軌道溝に対向する軌道溝を備え且つ前記軌道レールに対して複数の転動体を介して相対摺動するスライダを有し，前記スライダと前記軌道レールとの前記軌道溝によって前記転動体と共に負荷を受ける負荷路が形成され，前記スライダには前記負荷路に続き前記転動体が循環する無負荷路でなる方向転換路とリターン路とが形成されていることから成る直動案内ユニットにおいて：前記負荷路の出入口部を構成する前記スライダの前記軌道溝には，前記転動体が前記負荷路に滑らかに出入り可能になる前記方向転換路に向かって緩やかに変化する曲面形状のクラウニング部が形成され；前記スライダは，前記軌道溝と前記リターン路が形成されたケーシング，及び前記ケーシングの両端にそれぞれ配設され且つ前記軌道溝と前記リターン路とを連通する前記方向転換路が形成されたエンドキャップを有し；前記ケーシングの前記軌道溝の両端部には曲面形状のＲ面取り部がそれぞれ形成され，前記クラウニング部と前記Ｒ面取り部との境界は連続的に角部無しの曲面形状に繋がっていることを特徴とする直動案内ユニットに関する。

この直動案内ユニットにおいて，前記ケーシングの前記軌道溝の両端部に形成された前記Ｒ面取り部は，超精密な研磨加工によって前記曲面形状に形成され，前記軌道溝の表面粗さと同等以上の鏡面に形成されている。更に，前記ケーシングの前記軌道溝の両端部に形成された前記Ｒ面取り部は，少なくとも垂直断面の曲率半径が０．１ｍｍ以上の前記曲面形状に形成されている。

また，前記ケーシングに形成された前記クラウニング部は，前記ケーシングの全長の２０％〜４０％に形成されている。

また，前記クラウニング部の前記曲面形状は，前記転動体との接触角方向の断面で見て単一曲率半径に形成されている。

前記スライダの前記軌道溝は，前記軌道レールの前記軌道溝と共に，前記転動体と４点接触するゴシックアーチ溝形状に形成されている。

前記エンドキャップは，前記方向転換路の外周部を形成するエンドキャップ本体と，該エンドキャップ本体に固定されて前記方向転換路の内周部を形成するスペーサ部を有するスペーサとから構成され，前記クラウニング部は前記ケーシングの前記軌道溝における前記スペーサ部側の部分に施されている。

この直動案内ユニットは，上記のように構成されており，軌道軸を含む軌道レール，及び軌道レールに転動体を介して摺動自在なスライダから構成され，ボール又はローラの転動体がスライダを無限循環してなるタイプに適用して好ましいものであり，より高精度で，より耐久性の要求にも応えられるものになっており，ケーシングの両端部における負荷路の出入口部の極小な部分であるにもかかわらず，そこにクラウニング部をより簡単に形成して，スライダの摺動特性に効果があり，高精度で高寿命な直動案内ユニットを提供することができる。また，この直動案内ユニットは，例えば，ケーシングにリターン路を形成するため，ケーシングに形成した挿通孔に潤滑油含浸のＣスリーブ（チューブ）を挿通したタイプに適用して好ましいものであり，直動案内ユニットにおける転動体の循環性能を向上させることができる。

以下，図面を参照して，この発明による直動案内ユニットの実施例を説明する。この直動案内ユニットは，図では，ボールでなる転動体５が循環する無限循環路４０を有しており，スライダ１が軌道レール２に跨架して相対摺動する形式の代表的なものが示されている。この発明による直動案内ユニットは，図示の形式のものに限定されることなく，転動体がローラでなる形式，軌道レールが軌道軸でなるタイプ等の形式のものにも適用できることは勿論である。また，スライダ１の負荷路１３の出入口部３９に形成されたクラウニング部９及びＲ面取り部１０は，実際は，極小な部分になっており，目で見て分かり難いサイズであるので，図面では，説明のため誇張して拡大して示している。

この直動案内ユニットは，特に，無限循環路４０における負荷路１３の出入口部３９に位置するケーシング３の端部の軌道溝７に形成されたクラウニング部９及びＲ面取り部１０に特徴を有しているものである。図２及び図３には，クラウニング部９が形成されるスライダ１を構成するケーシング３が図示されており，図４には，軌道レール２に対して配置されたケーシング３によって形成された軌道溝部分即ち負荷路１３の領域を示し，ケーシング３の端部にはクラウニング部９とＲ面取り部１０とが形成された状態を拡大して示している。また，図２で示すリターン路１５は，ケーシング３に形成された挿入孔４１に挿入された潤滑供給スリーブ１６によって形成されている。更に，図５は，図４に示した転動体であるボール５がケーシング３の軌道溝７と接触する接触位置Ｓ１，Ｓ２と軌道レール２の軌道溝６と接触する接触位置Ｓ３，Ｓ４とを結ぶ接触角方向の断面，即ち，垂直断面であるＡ１−Ａ１断面，又はＡ２−Ａ２断面の一部であるケーシング３の端部とエンドキャップ４を形成するスペーサ１１とを示している。

この直動案内ユニットは，概して，長手方向に沿って軌道面を含む軌道溝６が形成された軌道軸を含む軌道レール２，及び軌道レール２に対して複数のボールでなる転動体５を介して相対摺動するスライダ１から構成されている。スライダ１は，具体的には，軌道溝７及びリターン路１５が形成されたケーシング３，ケーシング３の両端に配設され且つ軌道溝７とリターン路１５とを連通する方向転換路１２が形成されたエンドキャップ４，エンドキャップ４の端面に取り付けられたエンドシール３６，及び転動体５を保持する保持バンド３７を有している。エンドシール３６の端面にはグリースニップル１４が配設されている。スライダ１を構成するケーシング３は，軌道レール２の軌道溝６に対向して転動体５と共に負荷を受ける負荷路１３を形成する軌道溝７，及び無負荷路でなるリターン路１５を有し，また，スライダ１を構成するエンドキャップ４は，負荷路１３に続き転動体５が循環する無負荷路４０でなる方向転換路１２を有する。この直動案内ユニットでは，無限循環路４０は，ケーシング３に形成された軌道溝７で構成される軌道路部３８，エンドキャップ４に形成された方向転換路１２及びケーシング３に形成されたリターン路１５から構成されている。また，ケーシング３には，その端面８にエンドキャップ４を位置決めするための位置決め用穴１８，及びエンドキャップ４をケーシング３に固定するためのねじ２０が螺入する取付け用ねじ穴１７が形成されている。

この直動案内ユニットは，特に，負荷路１３の出入口部３９であるスライダ１の軌道溝７には，転動体５が負荷路１３の軌道路部３８に滑らかに出入り可能に方向転換路１２に向かって緩やかに変化する曲面形状のクラウニング部９が形成されており，更に，スライダ１の軌道溝７の両端部は，曲面形状のＲ面取り部１０がそれぞれ形成されており，クラウニング部９とＲ面取り部１０との境界４７は連続的に角部無しの曲面形状で繋がっていることを特徴とする。また，この直動案内ユニットでは，クラウニング部９は，ケーシング３の端面８から軌道溝７の軌道路部３８まで，即ち，ケーシング３の端面８からクラウニング部９が形成され始めた軌道溝７までのクラウニング長さＬを転動体５の２個分の長さに形成されている。更に，軌道溝７にクラウニング部９が形成される始点４５からクラウニング部９の延長線とケーシング３の端面８との交点４８までのクラウニング深さＨは，基本静定格荷重の半分の荷重を負荷した場合に転動体５によって軌道溝７に弾性変形が生じる弾性変形量相当量になるように形成されている。

また，この直動案内ユニットでは，ケーシング３の軌道溝７は，クラウニング部９と軌道路部３８とが同時研削加工されて，クラウニング部９と軌道路部３８との表面が同一表面状態に形成され，クラウニング部９の始点４５領域での角部が存在していない。クラウニング部９の曲面は，転動体５との接触角方向の断面で見て単一な曲率半径からなる形状に形成されてなる。クラウニング部９は，ケーシング３の長さの２０％〜４０％に形成することが好ましい。更に，軌道溝７のＲ面取り部１０は，超精密に研磨加工により，曲面形状に形成され，軌道溝７の表面粗さと同等以上の鏡面に形成されてなる。軌道溝７のＲ面取り部１０は，少なくとも垂直断面の曲率半径Ｒが０．１ｍｍ以上の曲面形状に形成されている。また，ケーシング３の軌道溝７は，図４に示すように，軌道レール２の軌道溝６と共に，転動体５と４点（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）で接触するゴシックアーチ溝形状に形成されている。

図６〜図９には，スライダ１を構成するエンドキャップ４が示されており，エンドキャップ４はケーシング３の両端面８にそれぞれ配設され（図１），無限循環路４０を構成する方向転換路１２を備えている。図６と図７には，エンドキャップ４を構成するスペーサ１１が図示されており，図８と図９には，エンドキャップ４を構成するエンドキャップ本体３０が図示されている。即ち，エンドキャップ４は，エンドキャップ本体３０と，エンドキャップ本体３０に対向して固定されるスペーサ１１とから構成されている。スペーサ１１の連結部２３は，エンドキャップ本体３０に形成された収容凹部３２に嵌入し，また，スペーサ１１のスペーサ部２４は，エンドキャップ本体３０に形成された嵌合凹部３３に嵌入し，それによってスペーサ１１がエンドキャップ本体３０に位置決めして取り付けられる。エンドキャップ４の方向転換路１２は，スペーサ１１に設けた方向転換路１２の内周部２７と，エンドキャップ本体３０に設けた一対の方向転換路１２の外周部３１とを整合することによってそれぞれ形成される。スペーサ１１は，方向転換路１２の内周部２７を構成する一対のスペーサ部２４，及び小さな構成部材であるスペーサ部２４をエンドキャップ本体３０に一度に組み立て易くするために，それぞれのスペーサ部２４を連結する連結部２３から構成されている。また，スペーサ部２４には，位置決め凸部２８及び油孔２５が設けられている。スペーサ部２４の位置決め凸部２８は，ケーシング３に形成した位置決め用穴１８に嵌合してエンドキャップ４をケーシング３に位置決め設定される。また，エンドキャップ本体３０には，グリースニップル１４を取り付けるためのねじ穴３４，ねじ穴３４に通じる油孔５０及び油孔５０に通じる油溝５１が形成されている。グリースニップル１４を通じて供給される潤滑剤は，油孔５０，油溝５１及び油孔２５を通って転動体５へ供給される。

スペーサ１１におけるスペーサ部２４のリターン路１５側の部分には，ケーシング３に形成された挿入孔４１の入口部即ち端部に嵌入して転動体５の循環を滑らかに接続する半円筒状の接続管部２６が形成されている。また，図８と図９に示されるエンドキャップ本体３０の嵌合凹部３３には，スペーサ１１のスペーサ部２４が嵌合して両者が合体でき，内周部２７と外周部３１とで方向転換路１２が完成する。また，方向転換路１２の外周部３１のリターン路１５側の部分には，ケーシング３の挿入孔４１の入口部即ち端部に嵌入して転動体５の循環を滑らかに接続する半円筒状の接続管部３５が形成され，接続管部３５はスペーサ１１の接続管部２６と整合して円筒状の接続管４２に構成される。また，方向転換路１２における外周部３１の軌道路部３８側即ち負荷路１３側の部分には，負荷路１３から方向転換路１２，又は，方向転換路１２から負荷路１３への転動体５の循環を滑らかに接続するようにすくい爪２９が形成され，すくい爪２９は，軌道レール２の軌道溝６に摺動可能に嵌入し，その先端部は軌道レール２に形成されている保持バンド３７用の挿通溝１９に摺動可能に嵌入する状態に配置されている。

この直動案内ユニットは，上記したように，負荷路１３の端部になるスライダ１におけるケーシング３の軌道溝７の出入口部３９には，クラウニング部９及びその端部のＲ面取り部１０が形成されていることを特徴とし，クラウニング部９は，緩やかな曲面形状に形成され，図４に示すように，軌道溝７の出入口部３９の全体になるほぼ半周円にわって曲面形状に形成されている。更に，図５に示すクラウニング長さＬは，転動体５の２個分の長さに形成されている。また，図５に示すクラウニング深さＨは，この直動案内ユニットにおける基本静定格荷重の半分の荷重を負荷した場合に，転動体５によって軌道溝７に弾性変形が生じる弾性変形量相当量に形成されている。ここで，基本静定格荷重とは，使用に支障がないように，この直動案内ユニットに予め決められた最大に負荷可能な静的荷重による負荷容量をいう。例えば，転動体５であるボールの直径が４．７６２５ｍｍである直動案内ユニットでは，クラウニング長さＬが９．５３ｍｍであり，また，クラウニング深さＨが０．０２５ｍｍになる。このようにクラウニング部９は，ケーシング３の軌道溝７における極小部分になっているが，図５では，クラウニング部９を見易くするため，誇張して図示されている。

この直動案内ユニットでは，クラウニング深さＨは，ケーシング３自体に比較して小さいものであるので，エンドキャップ４のスペーサ部２４の内周部２７との接続位置Ｆは，スペーサ部２４の位置許容差として±０．０５ｍｍ程度に設定されるため，クラウニング深さＨよりも深くなり（Ｆ＞Ｈ），そこに段差４９が形成されることになる。そこで，従来の直動案内ユニットでは，図１４に示すように，負荷路１３と方向転換路１２との接続部には面取り部４４が施されていた。この発明による直動案内ユニットは，その接続部になる負荷路１３の端面即ちケーシング３の端面８からクラウニング部９へは，角部無しで連続的に繋がる曲面形状になるＲ面取り部１０に形成されているものである。この直動案内ユニットでは，Ｒ面取り部１０を形成するために，超精密仕上げ研磨テープを使用する専用機で曲面を超精密で研磨加工し，Ｒ面取り部１０が軌道溝７の表面粗さと同等以上の鏡面に形成されている。また，Ｒ面取り部１０は，クラウニング部９と同様に，極小な部分になるが，Ｒ面取り部１０は，ケーシング３の角部に対して少なくとも垂直断面の曲率半径Ｒが０．１ｍｍ以上の曲面形状に形成されている。この実施例では，クラウニング部９とＲ面取り部１０とは，図１０に示すように，所定の数値を持つデータに形成されている。図１０では，横軸にクラウニング長さＬを，縦軸にクラウニング深さＨが示されている。

この直動案内ユニットにおけるクラウニング部９は，実質的な負荷を受ける軌道路部３８である軌道溝７とクラウニング部９との境界部即ち始点４５においても，角部無しで連続的に繋がる曲面形状に形成されている。このことは，ケーシング３の研削加工において，クリープフィード研削方法により軌道溝７からクラウニング部９を同時研削加工しており，それによって軌道路部３８とクラウニング部９とは境界の表面において同一曲面状態に形成され，明示的には，軌道路部３８とクラウニング部９とが同一表面状態に形成されている。また，クラウニング部９の断面形状は，クリープフィード研削方法により軌道溝７からクラウニング部９を同時研削加工するためにも加工が容易な単一曲面，即ち，単一の曲率半径からなる曲面形状に形成されている。更に，クラウニング部９の役割は，無限循環路４０を循環する転動体５が負荷路１３である軌道路部３８に出入する際に，軌道路部３８において負荷された転動体５の数が変化することによって，転動体５によるスライダ１にピッチング，ヨーイング及びローリングの３方向への姿勢変化が生じることになる。そこで，この直動案内ユニットでは，クラウニング部９のクラウニング長さＬが転動体５の２個分に設定し且つクラウニング深さＨが基本静定格荷重の半分の荷重を負荷した場合に転動体５によって軌道溝７に弾性変形が生じる弾性変形量相当量に設定し，それによって，スライダ１の姿勢変化を小さくし，スライダ１の走行精度を高めるものになっている。

更に，この直動案内ユニットでは，クラウニング部９は，軌道路部３８へ転動体５を滑らかに案内するものになっているので，応力集中も緩和され，耐久性も高いものになり，また，転動体５の転がりも滑らかになるので，スライダ１の摺動抵抗の変動も小さなものになっている。それ故に，クラウニング部９をできるだけ緩やかな曲面形状に形成すれば，上記の転動体５の走行精度が向上することになる。しかしながら，クラウニング部９を緩やかにすればする程，クラウニング長さＬは長くなり，限られたスライダ１の負荷路１３の長さ，即ち，限られたケーシング長さＡからすると，実質の軌道路部３８の長さが短くなってしまう。そうすると，スライダ１の所定の定格容量が小さくなってしまい，負荷荷重が小さい軽荷重の使用条件であれば良いが，一般的な仕様に使用できなくなってしまう。

この直動案内ユニットは，上記のことを考慮して，スライダ１が一般的な仕様の広い範囲に使用可能であり，高精度で，高耐久性のあるものにクラウニング部９を構成するため，クラウニング部９の構成は，ケーシング３の端面８から軌道溝７の軌道路部３８までのクラウニング長さＬを転動体５の２個分の長さに形成し，且つ軌道溝５の軌道路部３８即ち始点４５からクラウニング部９の延長線がケーシング３の端面８と交わる交点４８までのクラウニング深さＨを基本静定格荷重（Ｃｏで表す）の半分の荷重（０．５Ｃｏ）を負荷した場合に転動体５によって軌道溝７に弾性変形が生じる弾性変形量相当量に形成したものになっている。即ち，転動体５であるボールの直径が４．７６２５ｍｍである直動案内ユニットでは，クラウニング長さＬが９．５３ｍｍであり，クラウニング深さＨが０．０２５ｍｍになっている。このようにクラウニング部９は，目視できない極小部分になって，緩やかな曲面形状に形成されている。

クラウニング長さＬは，今までの試行から導き出されたものになっており，例えば，図１２に示すような状態で，軌道レール２に跨架して摺動するスライダ１の走行精度を測定すると，図１３に示す各クラウニング仕様での測定結果になっている。図１２には，軌道レール２に一つのスライダ１が摺動自在に跨架した状態の直動案内ユニットが示されており，スライダ１の中心から斜め方向に腕を出してスライダ１の姿勢変化を拡大して測定するものであり，その腕の先端位置，即ち，軌道レール２の軸方向中心から１５０ｍｍ離れ，スライダ１中心から軌道レール２の長手方向に２００ｍｍ離れた位置で，先端の垂直方向及び水平方向の変化を測定するものになっている。図１３は，図１２に示す直動案内ユニットで測定した結果の一例を示しており，クラウニング深さＬが転動体５の２個分の長さに形成されたスライダ１の姿勢変化，即ち，先端の垂直方向及び水平方向の変化を符号Ｊ１で示している。また，クラウニング深さＬが転動体の１．５個分の長さに形成されたスライダの姿勢変化，即ち，先端の垂直方向及び水平方向の変化を符号Ｊ２で示している。更に，面取り部１０の状態，即ち，緩やかな傾斜に無く，例えば，クラウニング深さＨが大きい状態で，クラウニング部９が形成されていないスライダ１の姿勢変化，即ち，先端の垂直方向及び水平方向の変化を符号Ｊ３で示している。また，符号Ｊ１及び符号Ｊ２でのクラウニング深さＨは，上記０．５Ｃｏ相当分に形成されたものになっている。また，図１３において，縦軸は変位（μｍ）を示し，また，横軸はストローク（ｍｍ）を示している。

上記の測定結果から分かるように，クラウニング部９のクラウニング長さＬは，転動体５の１．５個分の長さにしたもの（Ｊ２）でも走行精度が改善されるが，転動体５の２個分の長さでなるもの（Ｊ１）は一層改善されている。即ち，クラウニング部９のクラウニング長さＬが２個分の（Ｊ１）では，垂直方向及び水平方向の両方とも変位が小さく走行精度が極めて良好であることが分かる。これに対して，軌道溝７のクラウニングが施されていないもの（Ｊ３）では，水平方向の変位が大きくなり，走行精度が悪化することが分かる。また，図示しないが，転動体５の３個分の長さでなるものは，更に一層改善される。しかし，クラウニング長さＬを転動体５の３個分の長さにすると，直動案内ユニットの定格の負荷容量が小さくなってしまう。勿論，ケーシング長さＡが通常よりも長いもの，即ち，スライダ１の軌道溝７の長さが長いものでは影響が小さいものになるので，利用できることは勿論である。ここで，クラウニング部９のクラウニング長さＬを，転動体５の２個分の長さにすれば，直動案内ユニットの定格の負荷容量への影響も小さく，或いは影響が無く，転動体５の走行精度が最良になっており，課題を解決する直動案内ユニットを提供できることになる。この発明による直動案内ユニットでは，クラウニング部９のクラウニング長さＬを，転動体５の２個分の長さとは，クラウニング長さＬが，転動体５の１．５個≦Ｌ＜２．５個分の範囲を許容範囲として含むものである。また，ケーシング長さＡが通常よりも長いものは，転動体の３個分の長さでもよいことは勿論である。また，ケーシング長さＡは，クラウニング部９がケーシング３の長さＡの２０％〜４０％に形成されて好適であり，クラウニング長さＬが２Ｄａ（Ｄａは転動体の径）になるので，逆算して求められる。

また，ケーシング３に対するクラウニング深さＨは，クラウニング部９が緩やかな程好ましいものであるが，一般的な仕様の広い範囲に使用可能にするために，クラウニング深さＨを基本静定格荷重（Ｃｏ）の半分の荷重（０．５Ｃｏ）を負荷した場合に，転動体５によって軌道溝７に弾性変形が生じる弾性変形量相当量に形成されたものになっており，しかも，クラウニング長さＬを転動体５の２個分の長さに形成することで最適なものにしている。特に，この直動案内ユニットは，ケーシング３の端面８とクラウニング部９との接続部分を角部無しで連続的に繁がる曲面形状になるＲ面取り部１０に形成したことにある。接続部分であるＲ面取り部１０は，図１１に示すように，負荷路１３と方向転換路１２との接続部になっており，図５に示すように，エンドキャップ４の方向転換路１２の内周部２７の位置（深さＦ）よりも突出する状態になっている。この直動案内ユニットは，上記のように構成することによって，無限循環路４０を循環する転動体５（ａ）〜５（ｆ），図１１では転動体５（ｄ）に相当するものが接続部であるＲ面取り部１０に衝突することになる。従来の直動案内ユニットにおいて，転動体５が高速に循環するものでは，衝撃力が大きいものになり，この按続部が損傷し早期寿命になっていた。そこで，この直動案内ユニットでは，Ｒ面取り部１０は，クラウニング部９へ角部無しで連続的に繋がる曲面形状にして，超精密に研磨加工により軌道溝７の表面祖さと同等以上の鏡面に形成することによって，転動体５の衝撃力が緩和され，高速の使用状況においても，定格寿命を充分に満足するものになっている。Ｒ面取り部１０は，図１４に示す従来のように角部４６が残るものでは０．１ｍｍより小さな損傷度になっているので，少なくとも垂直断面の曲率半径Ｒが０．１ｍｍ以上の曲面形状に形成されればよいものである。

この直動案内ユニットでは，クラウニング部９は，特に，軌道溝７は，軌道レール２の軌道溝６と共に，転動体５と４点（図４でＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４で示す）接触するゴシックアーチ溝形状でなる直動案内ユニットに適用して効果があるものになっている。ゴシックアーチ溝でなる４点接触形式の軌道溝７は，図４に示すように，一つの負荷路１３にあって，上軌道溝２１と下軌道溝２２との２つの軌道溝が合体した軌道溝７に構成されたものである。軌道溝７がゴシックアーチ溝に形成されると，例えば，転動体５は，方向転換路１２から２つの上軌道溝２１と下軌道溝２２に同時に侵入する形態になり，出入口部３９の影響が大きなものになっている。従って，この直動案内ユニットは，上記のようなクラウニング部９を形成することにより，効果が著しいものになっている。また，この直動案内ユニットは，軌道溝７の極小な部分にもかかわらず，効果があり，より簡単に形成できる負荷路１３の出入口部３９のクラウニング形状を提供するものであり，それによって，高精度で高寿命な直動案内ユニットを提供することができる。

この直動案内ユニットは，工作機械，半導体製造装置，精密測定装置等の相対摺動部材を備えた各種装置に使用され，近年に要望される高精度として高走行精度，高速・高加減速における高耐久性に対応できるものである。

この発明による直動案内ユニットの実施例を示す一部断面を含む斜視図である。図１の直動案内ユニットの構成部材であるケーシングを示す正面図である。図２のケーシングを示す側面図である。図２のケーシングの符号Ｅ部分である軌道部分に軌道レールの軌道部分を含む拡大した正面図である。図４のケーシングの軌道部分である端部部分を転動体の接触点位置であるＡ１−Ａ１断面又はＡ２−Ａ２断面における方向転換路の内周部を含め，分かりやすく拡大して示した断面図である。図１の直動案内ユニットにおけるエンドキャップの一部を構成し且つ方向転換路の内周部を持つスペーサを示す正面図である。図６のスペーサを示す側面図である。図１の直動案内ユニットにおけるエンドキャップの一部を構成し且つ方向転換路の外周部を持つエンドキャップ本体を示す背面図である。図８のエンドキャップ本体を示すＢ−Ｂ断面図である。図５のケーシングに形成したクラウニング部とＲ面取り部とを実測したデータである。この直動案内ユニットにおける負荷路の出入口部における状態を説明するための拡大図である。この直動案内ユニットの走行精度を測定した測定方法の状態を示す平面図である。図１２の測定方法で測定した各状況での比較データを示すグラフである。図５に相当する部分を示す従来例である。

符号の説明

１スライダ
２軌道レール
３ケーシング
４エンドキャップ
５転動体
６軌道溝（軌道レール）
７軌道溝（ケーシング）
８端面（ケーシング）
９クラウニング部
１０Ｒ面取り部
１１スペーサ（エンドキャップ）
１２方向転換路
１３負荷路
１４グリースニップル
１５リターン路
１６潤滑供給スリーブ（リターン路嵌合）
２４スペーサ部（スペーサ）
３０エンドキャップ本体
３８軌道路部（負荷路の）
３９出入口部（負荷路の）
４５始点
４７境界
４８交点
Ａケーシング長さ
Ｈクラウニング深さ
Ｌクラウニング長さ

Claims

長手方向に沿って軌道溝が形成された軌道レール，及び前記軌道レールの前記軌道溝に対向する軌道溝を備え且つ前記軌道レールに対して複数の転動体を介して相対摺動するスライダを有し，前記スライダと前記軌道レールとの前記軌道溝によって前記転動体と共に負荷を受ける負荷路が形成され，前記スライダには前記負荷路に続き前記転動体が循環する無負荷路でなる方向転換路とリターン路とが形成されていることから成る直動案内ユニットにおいて：
前記負荷路の出入口部を構成する前記スライダの前記軌道溝には，前記転動体が前記負荷路に滑らかに出入り可能になる前記方向転換路に向かって緩やかに変化する曲面形状のクラウニング部が形成され；前記スライダは，前記軌道溝と前記リターン路が形成されたケーシング，及び前記ケーシングの両端にそれぞれ配設され且つ前記軌道溝と前記リターン路とを連通する前記方向転換路が形成されたエンドキャップを有し；前記ケーシングの端面から前記クラウニング部が形成され始めた前記軌道溝までのクラウニング長さは，前記転動体の略２個分の長さに形成され，また，前記軌道溝に前記クラウニング部が形成される始点から前記クラウニング部の延長線と前記ケーシングの前記端面との交点までのクラウニング深さは，基本静定格荷重の半分の荷重の負荷を受けて前記転動体によって前記軌道溝に弾性変形が生じる弾性変形量に相当する値になっていることを特徴とする直動案内ユニット。
長手方向に沿って軌道溝が形成された軌道レール，及び前記軌道レールの前記軌道溝に対向する軌道溝を備え且つ前記軌道レールに対して複数の転動体を介して相対摺動するスライダを有し，前記スライダと前記軌道レールとの前記軌道溝によって前記転動体と共に負荷を受ける負荷路が形成され，前記スライダには前記負荷路に続き前記転動体が循環する無負荷路でなる方向転換路とリターン路とが形成されていることから成る直動案内ユニットにおいて：
前記負荷路の出入口部を構成する前記スライダの前記軌道溝には，前記転動体が前記負荷路に滑らかに出入り可能になる前記方向転換路に向かって緩やかに変化する曲面形状のクラウニング部が形成され；前記スライダは，前記軌道溝と前記リターン路が形成されたケーシング，及び前記ケーシングの両端にそれぞれ配設され且つ前記軌道溝と前記リターン路とを連通する前記方向転換路が形成されたエンドキャップを有し；前記ケーシングの前記軌道溝は，前記クラウニング部と同時研削加工されて前記軌道溝と前記クラウニング部とが同一表面状態に形成されていることを特徴とする直動案内ユニット。
長手方向に沿って軌道溝が形成された軌道レール，及び前記軌道レールの前記軌道溝に対向する軌道溝を備え且つ前記軌道レールに対して複数の転動体を介して相対摺動するスライダを有し，前記スライダと前記軌道レールとの前記軌道溝によって前記転動体と共に負荷を受ける負荷路が形成され，前記スライダには前記負荷路に続き前記転動体が循環する無負荷路でなる方向転換路とリターン路とが形成されていることから成る直動案内ユニットにおいて：前記負荷路の出入口部を構成する前記スライダの前記軌道溝には，前記転動体が前記負荷路に滑らかに出入り可能になる前記方向転換路に向かって緩やかに変化する曲面形状のクラウニング部が形成され；前記スライダは，前記軌道溝と前記リターン路が形成されたケーシング，及び前記ケーシングの両端にそれぞれ配設され且つ前記軌道溝と前記リターン路とを連通する前記方向転換路が形成されたエンドキャップを有し；前記ケーシングの前記軌道溝の両端部には曲面形状のＲ面取り部がそれぞれ形成され，前記クラウニング部と前記Ｒ面取り部との境界は連続的に角部無しの曲面形状に繋がっていることを特徴とする直動案内ユニット。
前記ケーシングの前記軌道溝の両端部に形成された前記Ｒ面取り部は，超精密な研磨加工によって前記曲面形状に形成され，前記軌道溝の表面粗さと同等以上の鏡面に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の直動案内ユニット。
前記ケーシングの前記軌道溝の両端部に形成された前記Ｒ面取り部は，少なくとも垂直断面の曲率半径が０．１ｍｍ以上の前記曲面形状に形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の直動案内ユニット。
前記ケーシングに形成された前記クラウニング部は，前記ケーシングの全長の２０％〜４０％に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
前記クラウニング部の前記曲面形状は，前記転動体との接触角方向の断面で見て単一曲率半径に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
前記スライダの前記軌道溝は，前記軌道レールの前記軌道溝と共に，前記転動体と４点接触するゴシックアーチ溝形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
前記エンドキャップは，前記方向転換路の外周部を形成するエンドキャップ本体と，該エンドキャップ本体に固定されて前記方向転換路の内周部を形成するスペーサ部を有するスペーサとから構成され，前記クラウニング部は前記ケーシングの前記軌道溝における前記スペーサ部側の部分に施されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。