JP2006220277A - 直動案内装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ローラの走行抵抗が小さく、射出成形後の変形等によってもローラの走路幅を維持可能な直動案内装置を提供する。
【解決手段】 エンドキャップ本体と該エンドキャップ本体に嵌め込まれるリターンガイド22とによって方向転換路が形成された直動案内装置において、リターンガイド22は、ローラ20の転走面Bから突出し、方向転換路に沿うようにローラ20の移動を案内する案内部Aを備え、案内部Aは、方向転換路を転がるローラ20の両端面にそれぞれ対向する1対の対向面a,aを備えて構成されるものであり、1対の対向面a,aのうち少なくとも一方は、案内部Aの基端部b側から先端e側に向かうに従って対向するローラ20の端面から徐々に離れる形状の傾斜面を有する。このため、対向面a,a間を通るローラ20の走行抵抗が小さい。
【選択図】図6

Description

本発明は直動案内装置に関し、特にローラの走行抵抗の小さい直動案内装置に関する。
直動案内装置やボールねじ一体型直動案内装置は、軸方向に延びる軌道面を有する案内レールと、該案内レールの軌道面に対向する軌道面を有し、案内レールに取り付けられるスライダと、を備え、これら両軌道面により形成された転動体転動路に配される転動体の転動により、スライダが案内レールに沿って移動可能になっている。このとき、スライダが移動すると転動体もスライダの軸方向に移動する。このため、スライダには、転動体転動路に略並行する転動体戻し路と、転動体転動路及び転動体戻し路を連通する方向転換路と、が形成され、これら転動体転動路、転動体戻し路及び方向転換路を通って転動体が無限循環可能になっている。
この方向転換路は、ローラの走路となる転走面と、ローラの両端面にそれぞれ対向する1対の対向面から構成され、方向転換路に沿ってローラの移動を案内する案内部と、を備えており、スライダ本体の軸方向両端面に取り付けられるエンドキャップに形成されている。
このエンドキャップは、エンドキャップ本体とエンドキャップ本体に嵌め込まれるリターンガイドとを備えて構成され、エンドキャップ本体に形成された凹部の内面とリターンガイドの凸面とによって方向転換路を形成するものである。以下、図9に示すリターンガイドの従来例を用いて、方向転換路の案内部について説明する。
図9(a)は、ローラの移動方向に垂直なリターンガイドの断面図である。同図のリターンガイド220は、転動体がローラ200である場合に用いられるものであり、ローラ200の走路となる断面半円弧状の転走面90Bと、該転走面90Bから突出し、方向転換路に沿うようにローラ200の移動を案内する案内部90Aと、を備えている。この案内部90Aは、方向転換路を転がるローラ200の両端面にそれぞれ対向する1対の対向面90a,90aを備えて構成されている。この1対の対向面90a,90aは、ローラ200の長さ(両端面間の距離)と同等又は若干大きい間隔を置いて、かつ、転走面90Bに対して垂直に配置されている。このため、ローラ200がいずれか一方の端面を対向面90aに接触させながら転走面90Bを転がることより方向転換路に沿って移動する。
上述のように、方向転換路にはローラ200の両端面にそれぞれ対向する1対の対向面90a,90aを備えた案内部90Aが設けられ、この案内部90Aによってローラ200の移動が案内される。しかしながら、ローラ200はその端面を案内部90Aにすべり接触させつつ転がるので、その走行時の抵抗が大きい。特に、この案内部90Aの対向面90aがローラ200の転走面90Bに対して垂直であると、ローラ200の端面は対向面90aに対して略平行となるため、ローラ200の端面のうち該対向面90aに沿う部位全面が対向面90aに接触する。接触部位S2を図9(b)に網がけで示す。このように接触部位S2の面積が大きいと、ローラの走行時の抵抗も大きいものとなる。
また、案内部を備えるリターンガイド220やエンドキャップ本体等は合成樹脂等で構成されることが多いが、例えばこれらが射出成形されると成形後の変形によって、図9(c)に示すように案内部90Aがローラ200の走路側に傾くことがある。この場合には、ローラ200の長さよりも対向面90a,90a間の距離が狭くなるため、走行抵抗がさらに大きくなり、傾きの度合いが大きい場合にはローラ200が通過できなくなったりする。
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、ローラの走行抵抗が小さく、射出成形後の変形等によってもローラの走路幅を維持可能な直動案内装置を提供することを目的とする。
本発明の請求項1による直動案内装置は、軸方向に延びる軌道面を有する案内レールと、前記案内レールの軌道面に対向する軌道面を有して軸方向に移動可能に該案内レールに取り付けられるスライダと、前記案内レール及び前記スライダの対向する両軌道面により形成される転動体転動路を転動するローラと、を備え、前記スライダは、前記軌道面が形成されたスライダ本体と、該スライダ本体の軸方向両端に取り付けられたエンドキャップと、を有していて、前記スライダ本体には、軸方向両端を貫通する貫通孔からなる転動体戻し路が形成され、前記エンドキャップには、前記転動体転動路と前記転動体戻し路とを連通する方向転換路が形成された直動案内装置において、前記方向転換路は、該方向転換路の内面から突出し、該方向転換路に沿うようにローラの移動を案内する案内部を備え、前記案内部は、前記方向転換路を転がる前記ローラの両端面にそれぞれ対向する1対の対向面を備えて構成されるものであり、前記1対の対向面のうち少なくとも一方は、前記案内部の基端部側から先端側に向かうに従って対向する前記ローラの端面から徐々に離れる形状の傾斜面を有することを特徴とする。
このような構成であれば、ローラ端面と案内部との接触面積が小さいので、方向転換路におけるローラの走行抵抗が小さい。また、例えば射出成形された案内部が成形後の変形により走路側に傾いても、対向面には走路から離れるような傾斜があらかじめ設けられているので、走路幅が狭まることによって走行抵抗が増大したり、ローラが通過不能になったりすることを防止できる。
なお、本発明の直動案内装置は、スライダではなく軸方向に延びる案内レールが移動するものであってもよい。
本発明の請求項2による直動案内装置は、請求項1において、前記傾斜面を有する対向面と該対向面に対向する前記ローラの端面との間の距離の最大値を、前記案内部の基端部から先端までの垂直距離で除した値が、tan3°以上であることを特徴とする。
走行抵抗を低減し、あるいは、成形後に変形しても走路幅を維持するためには、上記値がtan3°以上であることが好ましい。
本発明の請求項3による直動案内装置は、請求項1又は2において、前記傾斜面の少なくとも一部は、前記案内部の基端部から先端に向かうに従って対向する前記ローラの端面から徐々に離れるように傾斜した平面であることを特徴とする。
本発明の請求項4による直動案内装置は、請求項1又は2において、前記傾斜面の少なくとも一部は、前記案内部の基端部から先端に向かうに従って対向する前記ローラの端面から徐々に離れるように湾曲した湾曲面であることを特徴とする。
本発明の請求項5による直動案内装置は、請求項1〜4のいずれか1項において、前記エンドキャップの前記スライダ本体との対向部分には、凸面を有するリターンガイドが該凸面を該エンドキャップ側に向けて取り付けられるとともに、凹部が形成されており、前記凹部の内面と該内面に対向する前記リターンガイドの凸面とにより前記方向転換路が形成され、前記リターンガイドの凸面に前記案内部が設けられていることを特徴とする。
特に合成樹脂を用いて前記凸面にローラの走路となる転走面と前記案内部が一体的に成形されるリターンガイドにおいて案内部を上記構成とすれば、走行抵抗の低減効果がより発揮され、成形後の変形時にも走路幅を維持することができる。
本発明の直動案内装置であれば、方向転換路の案内部の対向面がローラの端面から離れるように傾斜しているので、ローラの走行抵抗が小さい。また、本発明の直動案内装置であれば、変形により走路側に傾いても、走路幅が維持される。
次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本実施形態の直動案内装置は、案内レール10と、スライダ11と、を備えている。
この案内レール10の両側面のそれぞれには、軸方向に延びる2つのレール側転動体軌道面14,15が形成されている。これらのレール側転動体軌道面14,15は案内レール10の側面に対して傾斜した傾斜面となっており、その傾斜角度はこれら両傾斜面が互いに直交するような角度となっている。
また、スライダ11は、スライダ本体12と、スライダ本体12の軸方向両端面に取り付けられたエンドキャップ13と、を備えている。このスライダ本体12は、案内レール10の転動体軌道面14,15にそれぞれ対向する転動体軌道面16,17を有する1対の側板部12Aと、これら1対の側板部12Aを連結する水平部12Bと、からなっている。そして、これらレール側転動体軌道面14,15及びスライダ側転動体軌道面16,17により形成される転動体転動路26a,26bには、多数のローラ20が転動自在に設けられており、これらローラ20の転動によりスライダ11が案内レール10に沿って移動可能になっている。
また、スライダ本体12には、さらに軸方向両端を貫く上下2つの貫通孔が設けられている。これは転動体戻し路24a,24bであり、この転動体戻し路24a,24b及び転動体転動路26a,26bが、軸方向両端に形成される方向転換路23a,23bを介してそれぞれ接続され、環状の転動体循環経路が形成される。そして、ローラ20がこの転動体循環経路を循環することによって、スライダ11が移動しても転動体転動路26a,26bにはローラ20が常に供給されるようになっている。
なお、本実施形態では、図2の上の転動体戻し路24aは、方向転換路23aを介して上下2つの転動体転動路26a,26bのうちの下の転動体転動路26bと接続されており、下の転動体戻し路24bは、方向転換路23bを介して上の転動体転動路26aと接続されている。
次に、方向転換路23a,23bを形成するエンドキャップ13について説明する。
エンドキャップ13は、エンドキャップ本体21と、該エンドキャップ本体21に取り付けられるリターンガイド22と、を備えている。
エンドキャップ本体21は、スライダ11の端面と略同形状の断面を有する部材であり、スライダ本体12と対向する端面には、図2の直動案内装置のII−II断面図である図5に示すように、断面半円弧状の凹部21Dと、リターンガイド22が嵌合するリターンガイド嵌合溝21bと、が設けられている。
リターンガイド22の外面は、図5に示すように断面半円弧状の凸部22aを備えるとともに、エンドキャップ本体21のリターンガイド嵌合溝21bに嵌め込み可能な形状となっている。そして、リターンガイド22がその凸部22aをエンドキャップ本体21側に向けてリターンガイド嵌合溝21bに嵌め込まれると、該凸部22aの外面とエンドキャップ本体21の凹部21Dの内面とにより方向転換路23aが形成される。
また、本実施形態のリターンガイド22は、図2の直動案内装置のI−I断面図である図4に示すように、断面半円弧状の凸部22bを備えた嵌合部材22Bと、断面半円弧状の凹部22Dを備えた嵌合部材22Aと、が嵌め合わされてなっており、これら凸部22bの外面と凹部22Dの内面とにより、リターンガイド22内部にもローラ20が通過可能な方向転換路23bが形成されている。すなわち、エンドキャップ13には、これら2つの方向転換路23a,23bがたすきがけ状に配置されている。
このリターンガイド22の凸部22a(22b)は、図6及び図7に示すように、方向転換路23a(23b)を転がるローラ20の走路となる断面半円弧状の転走面Bと、該転走面Bから突出し、方向転換路23a(23b)に沿うようにローラ20の移動を案内する案内部Aと、を備えている。
案内部Aは、方向転換路23a(23b)を転がるローラ20の両端面にそれぞれ対向する1対の対向面a,aを備えており、これら1対の対向面a,aがローラ20の長さ(両端面間の距離)よりも若干大きい間隔を置いて対向配置されている。
さらに、この1対の対向面a,aは、案内部Aの基端部側から先端側に向かうに従ってそれぞれが対向するローラ20の端面から徐々に離れるように傾斜した平面からなっている。この両対向面a,aの間に挟まれたローラ20は、いずれか一方の端面を対向面aに接触させながら転走面Bを転がることにより方向転換路に沿って移動する。このときローラ20の端面と接触する対向面aの接触部位S1を図6(b)に網がけで示す。同図に示されるように、本実施形態では対向面aが傾斜しているので、接触部位S1は案内部Aの基端部付近に限られ、接触部位S1の面積が従来に比べて小さい。したがって、方向転換路を転がるローラ20の走行抵抗は小さい。
また、リターンガイド22は合成樹脂を成形して作製されることも多いが、例えばこれらが射出成形されると成形後の変形によって、図9(c)に示すように案内部Aがローラ20の走路側に傾くことがある。しかしながら、案内部Aの対向面aにはローラ20端面から離れるような傾斜があらかじめ設けられているので、上記のような変形が起こっても、対向面a,a間の距離はほとんどの場合ローラ20の長さと同等程度に維持される。このため、リーターンガイド22は変形により、ローラ20の走行抵抗が極端に大きくなったり、ローラ20の走行が不能になることがほとんどない。従って、不良品の発生率が低く、製造コストが低く抑えられる。
なお、対向面aは、図6に示すように傾斜した平面のみからなるものに限定されず、例えば図7に示すような形状の傾斜面を有するものであってもよい。以下、簡単に説明する。図7(a)は、ローラの移動方向に垂直なリターンガイドの断面図である。同図中に丸囲みで示す案内部Aを拡大した図が図7(b)〜図7(j)である。
図7(c)の案内部Aの対向面aは、該案内部Aの基端部bから先端eに向かうに従って対向するローラ20の端面から徐々に離れるように湾曲した湾曲面であり、ローラ20の移動方向に垂直なその断面は該案内部Aの基端部bから先端eまで同一の円の円弧状である。
図7(d)の案内部Aの対向面aは、該案内部Aの基端部bから先端eに向かうに従って対向するローラ20の端面から徐々に離れるように湾曲した湾曲面であり、ローラ20の移動方向に垂直なその断面は該案内部Aの基端部bから先端eまで複数の円弧により形成される自由曲線状である。
図7(e)は、図7(b)に示す傾斜した平面を一部に有する対向面aの例である。図7(e)の案内部Aの対向面aは、該案内部Aの基端部bから所定部分までが転走面Bに垂直な平面であり、該所定部分から先端eまでが該先端eに向かうに従って対向するローラ20の端面から徐々に離れるように傾斜した平面である。
図7(f)は、図7(c)に示す断面円弧状の湾曲面を一部に有する対向面aの例である。図7(f)の案内部Aの対向面aは、該案内部Aの基端部bから所定部分までが転走面Bに垂直な平面であり、該所定部分から先端eまでが先端eに向かうに従って対向するローラ20の端面から徐々に離れるように湾曲した湾曲面であり、ローラ20の移動方向に垂直なその断面は該案内部Aの所定部分から先端eまで同一の円の円弧状である。
図7(g)は、図7(d)に示す断面が自由曲線状の湾曲面を一部に有する対向面aの例である。図7(g)の案内部Aの対向面aは、該案内部Aの基端部から所定部分までが転走面Bに垂直な平面であり、該所定部分から先端eまでが先端eに向かうに従って対向するローラ20の端面から徐々に離れるように湾曲した湾曲面であり、ローラ20の移動方向に垂直なその断面は該案内部Aの所定部分から先端eまで複数の円弧により形成される自由曲線状である。
図7(h)は、図7(b)に示す傾斜した平面と、図7(c)に示す断面円弧状の湾曲面と、を結合した形状の対向面aの例である。すなわち、図7(h)の案内部Aの対向面aは、該案内部Aの基端部bから所定部分までが傾斜した平面であり、該所定部分から先端eまでが断面円弧状の湾曲面であり、案内部Aの基端部bから先端eに向かうに従って対向するローラ20の端面から徐々に離れる形状となっている。
図7(i)は、図7(b)に示す傾斜した平面と、図7(d)に示す断面自由曲線状の湾曲面と、を結合した形状の対向面aの例である。すなわち、図7(i)の案内部Aの対向面aは、該案内部Aの基端部bから所定部分までが傾斜した平面であり、該所定部分から先端eまでが断面自由曲線状の湾曲面であり、案内部Aの基端部bから先端eに向かうに従って対向するローラ20の端面から徐々に離れる形状となっている。
なお、図7(c)〜図7(i)の案内部Aでは、対向面aの先端eと基端部bとを結ぶ仮想線からなる面が転走面Bに垂直な面に対してなす傾斜角θは、3°以上である(図7(j)参照)。このため、案内部Aの先端eにおける対向面aと該対向面aに対向するローラ20の端面との間の距離d2を、案内部Aの基端部bから先端eまでの垂直距離d1で除した値は、tan3°以上である。
これら対向面aの形状や傾斜の度合いは、方向転換路23a,23bやローラ20、リターンガイド22の形状、あるいは、リターンガイド22の構成材料等に応じて最適なものを選択する。例えば、1対の対向面a,aが上下に配置されるような場合には、下側の対向面aは、ローラ20を支持する支持面にもなることから、基端部付近が転走面Bに垂直な平面でありかつ先端付近で傾斜した形状とし、対向面aのローラ20端面との接触部位を若干大きめに取る。これにより、成形後の変形によっても走路幅を維持し、かつ、対向面a上で転がるローラ20を傾斜させずに支持可能な案内部Aを構成することができる。一方、上側の対向面aは、ほとんどローラ20に接触しないので、基端部bから先端eまで全体が大きく傾斜した形状とすれば、走行抵抗低減等の効果が大きい。
なお、本実施形態ではリターンガイド22の凸部22a,22bに案内部Aを設けたが、方向転換路を形成するエンドキャップ本体21の凹部21Dの内面やリターンガイド22の凹部22Dの内面に案内部を設けてもよい。
また、本発明は図1〜図5に示した直動案内装置への適用に限定されず、図8に示すボールねじ一体型直動案内装置にも適用可能である。
図8のボールねじ一体型直動案内装置は、ボールねじ装置と直動案内装置とが一体化されたものであり、内側両側面に軸方向へ延びる転動体軌道面61を有してなる横断面形状が略コ字状の案内レール6と、該案内レール6の内側両側面の間に挟み込まれるように取り付けられた角形のスライダ5と、案内レール6の軸方向に平行に配されかつスライダ5に挿通されたねじ軸7とを備える。
このスライダ5は、両側面に案内レール6の転動体軌道面61に対向する転動体軌道面51aと、ねじ軸7が挿通する内周部分にねじ溝と、を有しており、これらの転動体軌道面61,51a間にはローラが装填され、ねじ軸7のねじ溝及びスライダ5のねじ溝間にはボールが装填されている。このため、ねじ軸7への回転力の入力によりねじ軸7が回転すると、ねじ溝間に介在するボールの転動によりスライダ5がねじ軸7の軸方向に移動するとともに、この移動に伴って案内レール6及びスライダ5の転動体軌道面61,51a間に介在するローラも転動し、スライダ5が案内レール6の軸方向に移動するようになっている。
このボールねじ一体型直動案内装置のスライダ5は、図1の直動案内装置と同様に、転動体軌道面51aが形成されたスライダ本体51と、スライダ本体51の軸方向両端部に取り付けられるエンドキャップ52と、を備えており、スライダ本体51には転動体軌道面51aと並んで幅方向内側に転動体戻し路が形成されている。また、エンドキャップ52は、エンドキャップ本体と樹脂製のリターンガイドと、を備えており、スライダ5の軸方向両端部で方向転換路を形成している。
そして、このリターンガイドは案内部を備えるものであり、その対向面は上述のように本発明の傾斜面を有するものである。このため、図8のボールねじ一体型直動案内装置は、方向転換路を転がるローラの走行抵抗が小さい。
本実施形態における直動案内装置の斜視図である。 右側半分についてエンドキャップの図示を省略した本実施形態の直動案内装置の正面図である。 スライダに対向する側のエンドキャップ端面の正面図である。 図2のI−I線に沿う断面図である。 図2のII−II線に沿う断面図である。 (a)は本実施形態におけるリターンガイドのローラの移動方向に垂直な断面図、(b)は矢印Y方向から見た(a)の部分側面図、(c)は成形後の変形を説明する図である。 本実施形態における案内部の形状を説明する図である。 (a)は本実施形態のボールねじ一体型直動案内装置の平面図、(b)はその側面図である。 (a)は従来のリターンガイドのローラの移動方向に垂直な断面図、(b)は矢印Y方向から見た(a)の部分側面図、(c)は成形後の変形を説明する図である。
符号の説明
10 案内レール
11 スライダ
12 スライダ本体
12A 側板部
12B 水平部
13 エンドキャップ
14,15 転動体軌道面(案内レール側)
16,17 転動体軌道面(スライダ側)
20 ローラ
21 エンドキャップ本体
21b リターンガイド嵌合溝
21D 凹部(エンドキャップ本体の)
22 リターンガイド
22A,22B嵌合部材
22a,22b 凸部
22D 凹部(リターンガイドの)
23a,23b方向転換路
24a,24b 転動体戻し路
26a,26b 転動体転動路
A 案内部
a 対向面
b 基端部
B 転走面
e 先端

Claims (5)

  1. 軸方向に延びる軌道面を有する案内レールと、前記案内レールの軌道面に対向する軌道面を有して軸方向に移動可能に該案内レールに取り付けられるスライダと、前記案内レール及び前記スライダの対向する両軌道面により形成される転動体転動路を転動するローラと、を備え、
    前記スライダは、前記軌道面が形成されたスライダ本体と、該スライダ本体の軸方向両端に取り付けられたエンドキャップと、を有していて、前記スライダ本体には、軸方向両端を貫通する貫通孔からなる転動体戻し路が形成され、前記エンドキャップには、前記転動体転動路と前記転動体戻し路とを連通する方向転換路が形成された直動案内装置において、
    前記方向転換路は、該方向転換路の内面から突出し、該方向転換路に沿うようにローラの移動を案内する案内部を備え、前記案内部は、前記方向転換路を転がる前記ローラの両端面にそれぞれ対向する1対の対向面を備えて構成されるものであり、
    前記1対の対向面のうち少なくとも一方は、前記案内部の基端部側から先端側に向かうに従って対向する前記ローラの端面から徐々に離れる形状の傾斜面を有することを特徴とする直動案内装置。
  2. 前記傾斜面を有する対向面と該対向面に対向する前記ローラの端面との間の距離の最大値を、前記案内部の基端部から先端までの垂直距離で除した値が、tan3°以上であることを特徴とする請求項1に記載の直動案内装置。
  3. 前記傾斜面の少なくとも一部は、前記案内部の基端部から先端に向かうに従って対向する前記ローラの端面から徐々に離れるように傾斜した平面であることを特徴とする請求項1又は2に記載の直動案内装置。
  4. 前記傾斜面の少なくとも一部は、前記案内部の基端部から先端に向かうに従って対向する前記ローラの端面から徐々に離れるように湾曲した湾曲面であることを特徴とする請求項1又は2に記載の直動案内装置。
  5. 前記エンドキャップの前記スライダ本体との対向部分には、凸面を有するリターンガイドが該凸面を該エンドキャップ側に向けて取り付けられるとともに、凹部が形成されており、前記凹部の内面と該内面に対向する前記リターンガイドの凸面とにより前記方向転換路が形成され、前記リターンガイドの凸面に前記案内部が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の直動案内装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012220014A (ja) * 2011-04-14 2012-11-12 Nsk Ltd リニアガイド装置

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