JP2517784B2

JP2517784B2 - リニアガイド装置及びリニア型磁気ディスク装置

Info

Publication number: JP2517784B2
Application number: JP2197009A
Authority: JP
Inventors: 直起前田; 高橋　　毅; 貢記上船; 雄三山口; 美恵子石井; 勝昭菊地
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-07-25
Filing date: 1990-07-25
Publication date: 1996-07-24
Anticipated expiration: 2011-07-24
Also published as: JPH0489668A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はリニアガイド装置及び磁気ディスク装置に係
り、特にヘッドをアクセスするための位置決め精度の向
上したリニアガイド装置及び磁気ディスク装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来のこの種の装置は、米国特許、第4743987号に記
載のように、案内車をレールに押しつけて、案内機構を
構成している。案内車そのものには何ら特別な工夫はさ
れておらず、組立誤差の影響や、軸受潤滑グリースの影
響などは考慮されていない。この従来の装置の構造であ
ると、案内車、すなわちガイド軸受に玉軸受を用いた場
合には、ガイド軸受が転がり方向に対して角度を持って
組立てられると、ガイド軸受の外輪は転がりながら軸方
向に移動し、その結果、転動体が軌道溝に乗り上げ、ガ
イド軸受の回転軸とレール間の距離が変化してしまうも
のであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、ガイド軸受の組立誤差、加工誤差の
及ぼす影響について配慮がされておらず、ガイド軸受に
玉軸受を用いた場合、前述のように軸受の転動体が軌道
溝に乗り上げて、内輪軸と案内路幅の距離が変化し、被
案内部材の位置による姿勢の再現性を損なうために、リ
ニアガイド機構の位置決め精度を低下させるという問題
があった。

本発明はリニアガイド機構の位置決め精度を向上さ
せ、高精度で信頼性の高いリニアガイド装置及びリニア
型磁気ディスク装置を提供することを目的とする。

また、本発明はガイド軸受の組立誤差や加工誤差によ
る軸受の片当りを防ぎ、信頼性の高いリニアガイド装置
及びリニア型磁気ディスク装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は以下の手段により達成される。

（イ）内輪が可動体に固定され、該可動体に対して外輪
が回転自在な少くとも二個以上の軸受と、該軸受と案内
路との接触力を付与する予圧部材とを備え、該案内路に
沿って前記可動体を案内するリニアガイド装置におい
て、前記軸受は、内輪軸の中心から案内路側の内輪側転
動体の軌道半径より、該案内路側に対して反対側の内輪
側転動体の軌道半径を小さくしたものであることを特徴
とするリニアガイド装置。

（ロ）内輪が可動体に固定され、該可動体に対して外輪
が回転自在な少くとも二個以上の軸受と、該軸受と案内
路との接触力を付与する予圧部材とを備え、該案内路に
沿って前記可動体を案内するリニアガイド装置におい
て、前記軸受は負荷圏に少くとも一個以上多くても三個
以下の転動体を有し、該軸受の内輪軸の中心から負荷圏
側の内輪側の転動体軌道半径より、該負荷圏側の範囲以
外の内輪側の転動体軌道半径を小さくしたことを特徴と
するリニアガイド装置。

（ハ）内輪が可動体に固定され、該可動体に対して外輪
が回転自在な少くとも二個以上の軸受と、該軸受と案内
路との接触力を付与する予圧部材とを備え、該案内路に
沿って前記可動体を案内するリニアガイド装置におい
て、前記軸受は、内輪軸の中心から負荷圏側の内輪側転
動体の軌道半径より、該負荷圏側に対して反対側の内輪
側転動体の軌道半径を小さくすると共に、該負荷圏側の
内輪側の転動体軌道半径と外輪側の転動体軌道半径とを
それぞれRi,Ro、該転動体の直径をＤとすると、 Ri＋Ｄ＝Ro なる関係が成り立つことを特徴とするリニアガイド装
置。

（ニ）内輪が可動体に固定され、該可動体に対して外輪
が回転自在な少くとも二個以上の軸受と、該軸受と案内
路との接触力を付与する予圧部材とを備え、該案内路に
沿って前記可動体を案内するリニアガイド装置におい
て、前記軸受は、内輪軸の中心から案内路側の内輪側転
動体の軌道半径より、該案内路側に対して反対側の内輪
側転動体の軌道半径を小さくすると共に、該軸受の軌道
溝は転動体と二点で接触する形状を有し、該軌道溝の最
深部と該転動体との間には空隙が設けられ、かつ、該転
動体と該軌道溝との接点の接触角度を、前記案内路と前
記外輪との間の最大静止摩擦係数μから求められる角度
下θmax＝tan^-1（μ）より大きくしたことを特徴とする
リニアガイド装置。

（ホ）内輪が可動体に固定され、該可動体に対して外輪
が回転自在な少くとも二個以上の軸受と、該軸受と案内
路との接触力を付与する予圧部材とを備え、該案内路に
沿って前記可動体を案内するリニアガイド機構を有する
リニア型磁気ディスク装置において、前記軸受は、内輪
軸の中心から案内路側の内輪側転動体の軌道半径より、
該案内路側に対して反対側の内輪側転動体の軌道半径を
小さくしたものであることを特徴とするリニア型磁気デ
ィスク装置。

〔作用〕

上記構成によれば、案内路側である負荷圏側のラジア
ルすきまを小さく、もしくはゼロとし、反負荷圏側のラ
ジアルすきまを大きくすることが可能となり、それによ
って、外輪の転がりを安定にし、かつ軸受の組立誤差を
吸収して、片当りを防止し、案内精度と信頼性を向上さ
せることができる。また、軸受の軌道溝と転動体の接触
角度が、軸受と案内路との間の摩擦係数μで決まる角度
θmax＝tan^-1（μ）より大きくすることができるので、
外輪の軸方向の移動を防止し、案内精度を向上させるこ
とができる。

また、軸受の外輪と案内路の接触部の接触角度を上記
角度θmaxより大きくしたことにより、外輪の軸方向の
移動を防止し、案内精度を向上させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明のいくつかの実施例を、図面を参照して
説明する。

第１図はリニアガイド装置のガイド軸受の縦断面図を
示す。ここでは、リニアガイド機構を磁気ディスク装置
に適用した場合について説明する。

最近の磁気ディスク装置は年々、大容量化が図られ、
高密度化・高スループット化が最大の課題となってい
る。この中で、高密度化を図るためには、ヘッドをアク
セスするためのリニアガイド機構の位置決め精度（すな
わち、リニアガイド機構に案内される。ヘッドを搭載し
た被案内部材（可動体）の、案内方向任意の位置におけ
る姿勢の再現性を意味する。）を向上させることが必要
である。

第１図に示した実施例では、リニアガイド機構を構成
する一要素であるガイド軸受の断面図を示したもので、
内輪軸２の外周に回転自在に取り付けられた外輪４と、
外輪４がその上を転動する案内路６とから構成され、内
輪軸２の外周に外輪４を回転自在に取り付ける手段とし
て、転動体８が用いられている。すなわち、この実施例
は、玉軸受をガイド軸受に用いた場合である。

この実施例の特徴は、内外輪の軌道溝と転動体８の接
触状態を、それぞれ２点接触（すなわち、内外輪合わせ
て４点接触）とし、かつ、転動体８と軌道溝の接点にお
ける接線の案内路６の表面となす角度を、外輪４と案内
路６との接点における最大静止摩擦係数μから求められ
る傾斜角度θmax＝tan^-1（μ）より大きく形成し、ま
た、内輪軸２の形状を、負荷圏側（すなわち、案内路
側）の外径を大きく、反負荷圏側（すなわち、案内路と
反対側）の外径を小さくすることによって、つまり、反
負荷圏側のラジアルすきまを大きくした構成となってい
る。以上の構成は、それぞれ次のように機能する。

前記転動体と体軌溝の２点接触の構造において、ガイ
ド軸受が案内路に押しつけられていると、転動体と接触
している軌道溝の傾斜面において、外輪が転がる案内路
の表面に平行な方向の分力が作用する。転動体が軌道溝
の中央にある時は、転動体と軌道溝が接している２点に
おいて、方向が反対で、大きさの等しい分力が作用する
ので、外輪は中央で安定して転がる。

ところが、加工誤差や組立誤差によって、可動体の進
行方向にたいして、内輪軸受の直角度、すなわち外輪回
転平面の平行度にわずかな誤差を持つと、外輪は案内路
との摩擦力によって、可動体に対して軸方向に移動させ
ようとする力が作用する。従来の玉軸受を用いていれ
ば、外輪は軸方向に移動し、転動体は軌道溝に乗り上げ
て、内輪軸と案内路表面との距離が変化する。これは、
可動体の姿勢を変え、その結果、リニアガイド機構の任
意の位置における姿勢の再現性が低下し、すなわち、リ
ニアガイド機構の位置決め精度を低下させることにな
る。

これに対して、本発明の実施例では、ガイド軸受の外
輪に軸方向の外力が作用すると、それまで２点接触で軸
方向の分力が釣り合っていた転動体と軌道溝の間で力の
釣り合いがこわれ、外輪を外力の作用する軸方向に動か
そうとする。しかし、外輪が軸方向にわずかでも動く
と、外力の作用する方向と反対方向の力が、転動体と軌
道溝の接触点で発生する。外輪に作用する外力は、外輪
と案内路間の押しつけ力と摩擦力によってきまるので、
前記傾斜角度θmaxより大きい角度を転動体と軌道溝の
接触面に与えてやれば、つねに外輪に作用する外力より
も大きい力を軸受内部（転動体と軌道溝の接触部）で発
生することができるので、ガイド軸受に加工誤差や組立
誤差があっても、外輪は軸方向に移動することなく、か
つ安定に精度よく転がることができる。その結果、リニ
アガイド機構の位置決め精度を向上させることができ
る。

第２図は、第１図の右側面図でる。第１図と第２図を
用いて、本実施例のもう一つの機能を説明する。前記ガ
イド軸受の加工誤差・組立誤差として、可動体の進行方
向に対する内輪軸の直角度の狂いのほかに、外輪が転が
る案内路表面に対する内輪軸の平行度の狂いがある。後
者の場合、内輪軸に対して外輪が傾きをもつので、ガイ
ド軸受のラジアルすきまが小さいと、ガイド軸受の内部
で片当りが起き、寿命の急激な低下をもたらす。

本実施例によれば、ガイド軸受の負荷圏側（案内路
側）のラジアルすきまを小さく、反負荷圏側のラジアル
すきまを大きくとることによって、ガイド軸受の角すき
まを大きくとることができるので、ガイド軸受内部の片
当りを防止し、寿命を確保できる。また、負荷圏側で
は、ラジアルすきまが小さい、あるいはゼロであるの
で、ラジアルすきまが大きいと顕著に表れる内輪軸の真
下に転動体がある場合と無い場合の内輪軸の高さの変化
も小さくなる。その結果、ガイド軸受の走行精度が向上
し、高精度な位置決め精度のリニアガイド機構とするこ
とができる。この時の反負荷圏側のラジアルすきまの大
きさは、転動体が軌道溝から軸方向に脱落しない範囲に
設定されることが必要である。

上述の負荷圏側のラジアルすきまを小さく、反負荷圏
側のラジアルすきまを大きくとること、すなわち、内・
外輪の転動体軌道半径と転動体の直径のなす関係につい
て、第１図ないし第４図を用いて詳説する。

第３図は負荷圏側（すなわち、案内路側）で、次式が
成り立つよう構成されている。

γｉ＋ｄ＝γｏここで、γi:内輪側転動体軌道半径 d:転動体の直径 γo:外輪側転動体軌道半径である。それぞれの寸法の決め方を、第４図を用いて説
明する。第４図は第３図の断面を示している。そして、
γｉは、内輪軸の中心から内輪側軌道溝の最深部までの
距離をとり、γｏは外輪側の軌道溝の最深部の直径の1/
2とし、ｄは軌道体の直径としている。上式が成立する
のは、負荷圏側でのラジアルすきまゼロ状態に相当す
る。

ガイド軸受にはラジアル方向の予圧が作用しているた
め、案内路に押し付けられた状態となっている。したが
って、内輪軸の中心から案内路側の転動体にラジアル方
向の負荷が作用している。この負荷が作用している範囲
のことを負荷圏と呼んでいる。ラジアル方向の負荷だけ
が作用しているときの最大の負荷圏はラジアルすきまCr
≒０のときに発生し、内輪軸の中心から案内路側の半分
となる。また、最小の負荷圏は、Crが大きいときあるい
は、負荷が小さいときに発生し、転動体１個あるいは２
個に負荷が作用している状態である。

したがって、前述の関係式が成り立つ範囲を変えるこ
とによって、負荷圏の範囲を任意に決めることができ
る。軸受が転がる時の外輪が姿勢を決めるためには、少
なくとも２個以上の転動体が負荷圏に存在すればい。外
輪が転がるに伴ない、負荷圏にある転動体が次々に移動
しながら交替する。この転動体の交替に際して、負荷圏
に３個の転動体が存在すれば、転動体の交替が円滑に、
かつ軸芯の高さの上下動もなく行なわれる。したがっ
て、負荷圏に転動体が２個あるいは３個存在するようγ
ｉ＋ｄ＝γｏが成り立つ範囲を定めてやれば、最も効率
よく、かつ精度よく転がるガイド軸受とすることができ
る。

第１図を用いて、転動体と軌道溝が２点接触する場合
でのγi,d,γｏの与え方を示す。この場合、γｉは、内
輪軸の中心から内輪側の軌道溝の転動体との接点までの
距離をとり、γｏは外輪側軌道溝と転動体との接点部分
の直径の1/2とし、ｄは転動体と内・外輪の軌道溝との
接点間の距離をとることで、第４図の場合と同様に扱う
ことができる。

以上、いくつかの実施例について、構造とその動作原
理を説明したが、次に、リニアガイド機構が用いられる
磁気ディスク装置の全体構造を示し、リニアガイド機構
の役割と案内精度の必要性について、また、ガイド軸受
の動作と、その問題点について説明する。

第５図は、磁気ディスク装置の全体構成を示したもの
で、データの読み書きを行うヘッド20と、データの記憶
されたディスク22と、ディスク22を回転させるスピンド
ルモータ24と、ガイドアーム26に支持されたヘッド20を
搭載したキャリッジ28と、キャリッジ28を案内するガイ
ド軸受30と案内路32と、案内路32とスピンドルモータ24
を支持するベース34と、キャリッジ28をアクセス動作さ
せるボイスコイル36を駆動する駆動回路38と、データの
読み書きと駆動回路38を制御する制御回路40と、ベース
34とマグネット42とを弾性的に接続する連結部材44とか
ら構成される。図中の符号46はヘッド20がディスク22上
から検出するポジション信号を用いた制御回路である。

第６図は第５図のリニアガイド機構の横断面図を示
す。キャリッジ28は一対の案内路32の間に挿入され、ガ
イド軸受30を介して、第６図の紙面垂直に案内される。
第６図において、ガイド軸受30は、案内をする軸受30A
と予圧を付与する軸受30Bとからなる。予圧軸受30Bは軸
受の外輪を案内路32の上に押し付ける役割を果し、キャ
リッジ28の移動を安定にするためのものである。

また、予圧軸受30Bの構造は、第７図に示すように、
その内輪軸が予圧軸受ホルダ50に固定され、外輪回転自
在に支持される。予圧軸受ホルダ50はキャリッジ28に取
り付けられた予圧軸受ホルダ回転軸52の周りに回転自在
に取付けられ、かつ、予圧軸受ホルダ回転軸52から脱落
しないよう、予圧軸受ホルダ回転軸受止め輪54によって
回転軸の軸方向に止められている。予圧軸受ホルダ回転
軸52の周りに回転自在に取り付けられた予圧軸受30B
は、回転軸52に対して、予圧軸受30Bと反対側を、一端
をキャリッジ28に固定された予圧バネ受け56で止められ
た予圧バネ58によって押圧されることにより、案内路32
の上に押し付けられる。これにより、第６図に示した他
のガイド軸受にもラジアル方向の予圧力が作用し、キャ
リッジの姿勢が固定される。その結果、キャリッジ28は
案内路32に沿って精度良く案内される。

キャリッジ28は、ボイスコイル36とマグネット42とか
ら構成されるボイスコイルモータによって駆動され、案
内路32の上を往復運動する。これによって、ディスク22
に書き込まれたデータを呼んだり、ディスク22にデータ
が書き込まれる。このデータの読み書きのために、キャ
リッジ28の先端のヘッドをディスク22の任意に点に位置
決めしなければならない。この位置決め精度は、キャリ
ッジ28を案内路32の上を案内する精度と、ヘッド20がデ
ィスク上から検出するポジション信号を用いた制御回路
46の精度に依存している。そして、この位置決め精度に
悪い影響をおよぼすのが、ガイド軸受30の加工精度・組
立精度である。

第８図は、第５図のリニアガイド機構の一部をキャリ
ッジ28のアクセス方向から見た場合のガイド軸受30の断
面図である。ガイド軸受30の加工精度・組立精度のなか
で位置決め精度に最も大きな影響を与えるのは、第９図
に示すようなキャリッジ28のアクセス方向に対してある
角度を持ってガイド軸受30が組立られた場合である。

第９図は、第８図のガイド軸受30を上から見たリニア
ガイド機構の部分平面図である。第９図の角度βは、車
両関係でスリップ角と呼ばれるもので、この角度が存在
すると、第９図において、キャリッジ28がａの方向へア
クセス動作すると、ガイド軸受30の外輪４は矢印ｂの方
向へ進む。これは、ガイド軸受の外輪４と案内路６の間
の摩擦力が作用するためで、この摩擦力によって外輪４
は、内輪２に対して軸方向に移動する。外輪４が移動す
る範囲は、大きくてもガイド軸受30の軸方向のすきまの
範囲内である。

第10図は、ガイド軸受の外輪４が軸方向に変位したと
きのガイド軸受30の部分断面図である。この外輪の軸方
向の変位によって、転動体８がガイド軸受30の軌道溝60
に乗り上げ、その結果、内輪軸２と案内路６との間の距
離が変化する。この距離の変化が、キャリッジ28の姿勢
を変えるので、リニアガイド機構の案内精度が低下する
のである。キャリッジ28の姿勢の変化は、ディスク22と
ヘッド20の相対位置に影響を与えるので、結果として、
ヘッド20の位置決め精度に悪い影響を与える。特に、一
つのヘッドでディスク22に書かれたポジション信号を検
出して、他の複数のヘッドの位置決めを行う方式の磁気
ディスク装置では、その影響は大きく、位置決め精度低
下の大きな原因となる。

第11図は本発明の他の実施例を示し、第１図で示した
実施例の中で、内・外輪の軌道溝の形状を変えて、転動
体８との接触条件を変えたものである。すなわち、軌道
溝の曲率半径を転動体の直径の1/2にほぼ等しく、もし
くはそれより小さくし、かつ軌道溝の最深部に凹形状の
溝62を設けている。ガイド軸受のラジアルすきまについ
ては、第１図と同様に、負荷圏側で小さく、反負荷圏側
で大きく設定されている。そして、以上の構成は、それ
ぞれ次のような機能を持っている。

軌道溝の曲率半径を転動体の直径の1/2にほぼ等しく
することによって、ガイド軸受の外輪がわずかに軸方向
に移動するだけで、転動体と軌道溝の接点の位置が、軌
道溝の傾斜面の上側に移り、その斜面の勾配ガイド軸受
の外輪と案内路間の最大静止摩擦係数μから求められる
傾斜角度θmax＝tan^-1（μ）を越えるため、外輪と案内
路間の摩擦力を上回って、軸方向に移動した外輪をもと
に戻そうとする力が作用する。外輪が軸方向のどちらの
方向に動いても、同様にもとの位置に戻そうとする復元
力が作用するので、ガイド軸受の外輪は軸方向に殆ど動
くことなく（軌道溝半径を転動体の直径の1/2とすれ
ば、外輪の軸方向の動きはゼロとなる。）安定に転がる
ことができる。

したがって、ガイド軸受に加工誤差・組立誤差があっ
ても、外輪の軸方向の動きを防止し、転動体が軌道溝に
乗り上げることも防止して、内輪軸の高さの変化を最小
とすることで、リニアガイド機構の位置決め精度を向上
させることができる。

次に、軌道溝の最深部に凹形状の溝を設けることによ
る効果について説明する。ガイド軸受は内部をグリース
潤滑されている。したがって、外輪が案内路の表面を転
動するとき、転動体と軌道溝の間は潤滑剤で満たされ、
境界潤滑あるいは流体潤滑状態となる。その結果、内輪
軸が持ち上がり高さが変化する。リニアガイド機構の位
置決め精度は、任意の位置で停止した可動体の姿勢の再
現性で決まる。したがって、一度持つ上がった内輪軸が
停止してから、潤滑グリースに沈み込んで、軌道溝の最
深部に落ち着くまでの間は可動体の姿勢が刻々変化する
から、この内輪軸が潤滑グリースに沈み込む時間が短い
ほど、早くリニアガイド機構の位置決めをすることがで
きる。

本実施例は、軌道溝の最深部に凹形状の溝を設けてい
るので、可動体が停止してから転動体と軌道溝の間の潤
滑グリースが短時間で凹形状の溝を通して流出する。こ
のため、可動体の姿勢が安定するまでの時間が短く、す
なわち、リニアガイド機構の位置決めに要する時間を短
くすることができ、かつ、リニアガイド機構の位置決め
精度を向上させることができる。

第12図は本発明の他の実施例のリニアガイド機構のガ
イド軸受の部分断面図を示す。本実施例の特徴は、内・
外輪の軌道溝の形状にある。軌道溝の断面形状で説明す
ると、ガイド軸受の外輪が転動する案内路の表面70と平
行で、かつ平坦な軌道溝72と、その軌道溝72の両側に対
称に外輪４と案内路６間の最大静止摩擦係数μできまる
傾斜角度θmax＝tan^-1（μ）の勾配を持つ斜面74を有
し、また転動体は前記勾配を持つ斜面74に接触すること
なく、平坦な軌道溝72の上を軸方向にわずかに転動する
ことができるように構成されている。

この構造であれば、可動体の進行方向に対してガイド
軸受の取付け角度に誤差が有っても内輪軸の高さが変わ
ることなく外輪が軸方向に移動でき、かつ転動体が軌道
溝の傾斜面に接触しても、外輪と案内路間の摩擦力に打
ち勝つ軸方向の分力を発生できるので、内輪軸は軌道溝
に乗り上げることもなく、高精度に転がるガイド軸受を
得ることができる。

また本実施例の場合、可動体の進行方向に対するガイ
ド軸受の取付け角度の誤差β、可動体の最大ストローク
Ｌ、ガイド軸受の外輪の軸方向の可動範囲Xp−ｐとする
と、Ｌ×β≦Xp−ｐの関係が成り立つように外輪の可動範囲を定めてやれ
ば、転動体が軌道溝に乗り上げることなく、したがっ
て、内輪軸の高さが変化することもなく、また外輪と案
内路間で相対的なすべりが発生することも無いので、高
精度でしかも信頼性の高いガイド軸受とすることができ
る。したがって、高精度でかつ高信頼性のリニアガイド
機構を得ることができる。

第13図は本発明の他の実施例のリニアガイド機構のガ
イド軸受の部分断面図を示す。本実施例の特徴は、外輪
４と案内路６の接触面の形状にある。すなわち、外輪４
の外周面の断面形状で説明すると、案内路６の表面を転
動する外輪４の外周部は平坦で、かつその幅は案内路の
表面の幅よりもわずかに大きく設定されている。また平
坦な外周面76の両側には対称に、外輪４と案内路６との
間の最大静止摩擦係数μできまる傾斜角度θmax＝tan^-1
（μ）の勾配を持つ斜面78を有し、案内路６の側も外輪
４が転動する案内路の表面の両側に、前記外輪の外周面
とわずかなすきまをもって嵌合する傾斜面80を持つ。

この結果可動体の進行方向に対するガイド軸受の取付
け角度の誤差によて、外輪が軸方向に移動し、外輪の外
周面と案内路の傾斜面が接触すると、外輪と案内路の転
動面における摩擦力に打ち勝つ軸方向の分力を発生し、
外輪の軸方向の移動を止めることができる。

本実施例のもう一つの特徴は、ガイド軸受の軌道溝82
の形状であり、転動体の直径の1/2に比べて軌道溝82の
半径を十分に大きくとり（例えば10％以上）、転動体が
軌道溝82に乗り上げても内輪軸の変化を小さくすること
ができる構造としている点である。

以上の構成により、加工誤差や組立誤差によるガイド
軸受の取付け角度の誤差を吸収し、内輪軸の高さの変化
が小さい高精度なリニアガイド機構とすることができ
る。

第14図は本発明の他の実施例のリニアガイド機構のガ
イド軸受の部分断面図を示す。本実施例の特徴は、外輪
４と案内路６の点がり接触面側に上記θmaxより大きな
傾斜面84を設けて、外輪４と案内路６間の摩擦力に打ち
勝つ軸方向分力を発生させ、かつガイド軸受の軌道溝の
形状を平坦面86とその両側の傾斜面88で構成している点
である。

この構成により、外輪は案内路に対して軸方向にある
範囲内（傾斜面が接触しない範囲）で動くことができ、
かつ外輪の軸方向の動きに対して、点動体の軌道溝への
乗り上げが無いので、高精度なリニアガイド機構とする
ことができる。ただし、外輪の内輪軸に対する可動範囲
と、外輪の案内路に対する可動範囲の大きさを比べる
と、前者の方が大きく構成されることが必要である。

第15図は本発明の他の実施例のリニアガイド装置のガ
イド軸受の部分断面図を示す。本実施例の特徴は、外輪
４と案内路６の転がり接触面90の両側に、外輪４に対し
て軸方向の力を発生させる部材として同極の磁気回路92
を対向して配置させている点である。これにより外輪の
側面が案内路と直接接触することがないので、外輪の回
転が安定で高精度なものとなり、高精度で信頼性の高い
リニアガイド機構とすることができる。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているので、
以下に記載されているような効果を奏する。

リニアガイド機構のガイド軸受の反案内路側の内輪側
の軌道半径を案内路側より小さく形成することにより、
組立誤差を吸収して、高精度で信頼性の高いリニアガイ
ド機構を提供できる。

ガイド軸受の軌道溝と転動体の接触角度を、ガイド軸
受の外輪と案内路間の摩擦係数μで決まる角度θmax＝t
an^-1（μ）よりも大きくすることによって、外輪の軸方
向の移動を防止し、リニアガイド機構の案内精度を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のガイド軸受を示す縦断面
図、第２図は第１図の側面図、第３図は他の実施例の部
分横面図、第４図はガイド軸受の部分縦断面図、第５図
は磁気ディスク装置の縦断面図、第６図はリニアガイド
機構の横断面図、第７図は予圧軸受の概略図、第８図は
ガイド軸受の縦断面図、第９図はガイド軸受の横断面
図、第10図はガイド軸受の部分縦断面図、第11図は本発
明の他の実施例のリニアガイド機構の部分縦断面図、第
12図は本発明の他の実施例のリニアガイド機構の部分縦
断面図、第13図は本発明の他の実施例のリニアガイド機
構の部分縦断面図、第14図は本発明の他の実施例のリニ
アガイド機構の部分縦断面図、第15図は本発明の他の実
施例のリニアガイド機構の部分縦断面図である。２…内輪、４…外輪、６…案内路、８…転動体、20…ヘ
ッド、22…ディスク、28…キャリッジ、30…ガイド軸
受、32…案内路、60…軌道溝、62…凹溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山口雄三茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者石井美恵子茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者菊地勝昭茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (56)参考文献特開昭62−222464（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内輪が可動体に固定され、該可動体に対し
て外輪が回転自在な少くとも二個以上の軸受と、該軸受
と案内路との接触力を付与する予圧部材とを備え、該案
内路に沿って前記可動体を案内するリニアガイド装置に
おいて、前記軸受は、内輪軸の中心から案内路側の内輪側転動体
の軌道半径より、該案内路側に対して反対側の内輪側転
動体の軌道半径を小さくしたものであることを特徴とす
るリニアガイド装置。
【請求項２】内輪が可動体に固定され、該可動体に対し
て外輪が回転自在な少くとも二個以上の軸受と、該軸受
と案内路との接触力を付与する予圧部材とを備え、該案
内路に沿って前記可動体を案内するリニアガイド装置に
おいて、前記軸受は負荷圏に少くとも一個以上多くても三個以下
の転動体を有し、該軸受の内輪軸の中心から負荷圏側の
内輪側の転動体軌道半径より、該負荷圏側の範囲以外の
内輪側の転動体軌道半径を小さくしたことを特徴とする
リニアガイド装置。
【請求項３】前記内輪側の転動体軌道半径が、前記内輪
軸の中心から前記案内路に下ろした垂線に対して対称に
構成されている請求項１又は２記載のリニアガイド装
置。
【請求項４】内輪が可動体に固定され、該可動体に対し
て外輪が回転自在な少くとも二個以上の軸受と、該軸受
と案内路との接触力を付与する予圧部材とを備え、該案
内路に沿って前記可動体を案内するリニアガイド装置に
おいて、前記軸受は、内輪軸の中心から負荷圏側の内輪側転動体
の軌道半径より、該負荷圏側に対して反対側の内輪側転
動体の軌道半径を小さくすると共に、該負荷圏側の内輪
側の転動体軌道半径と外輪側の転動体軌道半径とをそれ
ぞれRi,Ro、該転動体の直径をＤとすると、 Ri＋Ｄ＝Ro なる関係が成り立つことを特徴とするリニアガイド装
置。
【請求項５】前記内輪の形状は、前記負荷圏側の外径よ
り、該負荷圏側に対して反対側の外径を小さくしたもの
である請求項４記載のリニアガイド装置。
【請求項６】内輪が可動体に固定され、該可動体に対し
て外輪が回転自在な少くとも二個以上の軸受と、該軸受
と案内路との接触力を付与する予圧部材とを備え、該案
内路に沿って前記可動体を案内するリニアガイド機構を
有するリニア型磁気ディスク装置において、前記軸受は、内輪軸の中心から案内路側の内輪側転動体
の軌道半径より、該案内路側に対して反対側の内輪側転
動体の軌道半径を小さくすると共に、該軸受の軌道溝は
転動体と二点で接触する形状を有し、該軌道溝の最深部
と該転動体との間には空隙が設けられ、かつ、該転動体
と該軌道溝との接点の接触角度を、前記案内路と前記外
輪との間の最大静止摩擦係数μから求められる角度下θ
max＝tan^-1（μ）より大きくしたことを特徴とするリニ
アガイド装置。
【請求項７】前記軸受の軌道溝の断面形状は、平坦な転
動面と、該平坦な面の両側に前記角度θmaxよりも大き
な勾配の斜面とから構成したものである請求項６記載の
リニアガイド装置。
【請求項８】前記軸受の軌道溝の断面形状は、転動体の
曲率半径に比べて十分大きい曲率半径で形成したもので
ある請求項６記載のリニアガイド装置。
【請求項９】前記軸受の外輪と前記案内路との転がり接
触面の形状は、該外輪又は案内路のいずれか一方を、平
坦な転動面及びその両側の前記角度θmaxよりも大きな
勾配の斜面からなる凹形とし、他方を該凹形に隙間をも
って嵌合する凸形として構成したものである請求項６記
載のリニアガイド装置。
【請求項１０】前記軸受の外輪と前記案内路との転がり
接触面の形状は、該外輪又は案内路のいずれか一方を凹
形に、他方を凸形に形成し、両者の側面間に隙間をもっ
て互いに嵌合させ、該隙間を維持する力の付与部材を設
けたものである請求項６記載のリニアガイド装置。
【請求項１１】前記付与部材は、同極の磁気回路を対向
させて構成したものである請求項10記載のリニアガイド
装置。
【請求項１２】請求項１ないし11のうちいずれかに記載
のリニアガイド装置を備えたリニア型磁気ディスク装
置。
【請求項１３】内輪が可動体に固定され、該可動体に対
して外輪が回転自在な少くとも二個以上の軸受と、該軸
受と案内路との接触力を付与する予圧部材とを備え、該
案内路に沿って前記可動体を案内するリニアガイド機構
を有するリニア型磁気ディスク装置において、前記軸受は、内輪軸の中心から案内路側の内輪側転動体
の軌道半径より、該案内路側に対して反対側の内輪側転
動体の軌道半径を小さくしたものであることを特徴とす
るリニア型磁気ディスク装置。