JP6311449B2 - 直動案内装置 - Google Patents

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Description

本発明は直動案内装置に関する。
従来の直動案内装置としては、例えば下記のようなものがある。一直線状に延びる断面形状略矩形の案内レールの上に、スライダが案内レールの長手方向に移動可能に組み付けられている。スライダは凹部を有して断面形状略U字状をなしており、その凹部内に案内レールの上部を収容するようにして案内レールに組み付けられている。案内レールの両側面には、前記長手方向に延びる断面円弧状の凹溝からなる軌道面が形成されており、案内レールの側面に対向するスライダの内側面(凹部の内面)には、案内レールの軌道面に対向する断面円弧状の凹溝からなる軌道面が形成されている。
そして、案内レールの軌道面とスライダの軌道面との間に転動体であるボールが転動するための転動通路が形成されていて、この転動通路は前記長手方向に延びている。この転動通路内には複数のボールが転動自在に装填されていて、これら複数のボールの転動通路内での転動を介して、スライダが案内レールに案内されつつ前記長手方向に移動可能となっている。
また、スライダは、スライダ本体と、スライダ本体の両端部(前記長手方向の両端部であり、スライダの移動方向の両端部とも言える)に着脱可能に取り付けられたエンドキャップと、で構成されており、スライダの軌道面はスライダ本体の内側面に形成されている。さらに、スライダは、スライダ本体の内部に、転動通路と平行をなして前記長手方向に貫通する直線孔からなる戻し通路を備えている。
一方、エンドキャップの裏面(スライダ本体との当接面)には、円弧状に湾曲する方向転換路が形成されている。このエンドキャップをスライダ本体に取り付けると、方向転換路によって転動通路と戻し通路とが連通される。これら戻し通路と両端の方向転換路とで、ボールを転動通路の終点から始点へ搬送して循環させる転動体搬送路が構成され、転動通路と転動体搬送路とで、略環状の循環経路が構成される。
案内レールに組みつけられたスライダが案内レールに沿って前記長手方向に移動すると、転動通路内に装填されているボールは、転動通路内を転動しつつ案内レールに対してスライダと同方向に移動する。そして、ボールが転動通路の終点に達すると、エンドキャップに設けられたすくい上げ部によって転動通路からすくい上げられ方向転換路へ送られる。方向転換路に入ったボールはUターンして戻し通路に導入され、戻し通路を通って反対側の方向転換路に至る。ここで再びUターンして転動通路の始点に戻り、このような循環経路内の循環を無限に繰り返す。
このような直動案内装置においては、案内レールに組み付ける前など、案内レールに組み付けられていない状態のスライダからのボールの脱落を防止する必要があるため、ワイヤーで形成された保持器をスライダに装着して軌道面内のボールを保持している(特許文献1,2を参照)。保持器によりボールを保持した状態でスライダを案内レールに組み付けると、保持器は案内レールの軌道面の溝底部に形成された保持器用逃げ溝内に収容される。
転動体のすくい上げ部の強度や耐久性をより一層確保し、作動性や静粛性を向上させるために、すくい上げ部のタング先端部を案内レール側から覆うように保持器が配置された直動案内装置が提案されている(特許文献3を参照)。
このように保持器を配置する場合は、エンドキャップの厚さ(前記長手方向の長さ)に制約があるため保持器のコスト上昇となるもののエンドキャップの厚さを小さくすることを優先して平板部材を折り曲げた保持器を使用したり(特許文献4を参照)、転動体の保持性は低下するもののワイヤーで形成された保持器の径を小さくしたりしていた。そのため、前記のような保持器の配置を小型の直動案内装置に対して適用することは難しいという問題があった。
このような事情から、エンドキャップの厚さを保持器の装着のために効果的に活用した直動案内装置が提案されている(特許文献5を参照)。すなわち、保持器の両端を折り曲げて、その折り曲げた両端部をエンドキャップと板状の別部品とで挟持することにより保持器をスライダに装着した直動案内装置が提案されている。
特開平10−231839号公報 実公平5−27693号公報 特許第3314549号公報 実公昭63−26577号公報 特開2004−340340号公報
しかしながら、特許文献5に開示の保持器の装着方法では、保持器の固定力が弱く、ボールの保持性が低いおそれがあった。また、ボールの保持性が不十分である場合は、直動案内装置の組み立てに悪影響が出るおそれがあり、直動案内装置の生産性が低いという問題があった。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、保持器が強固に固定されているとともに保持器による転動体の保持性に優れ、エンドキャップの厚さが小さくコンパクトな直動案内装置を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明の一態様に係る直動案内装置は、案内レールと、スライダと、複数の転動体と、を有し、前記案内レール及び前記スライダは、互いに対向する位置に、前記転動体の転動通路を形成する軌道面をそれぞれ有し、前記両軌道面は前記案内レールの長手方向に延び、前記転動体は前記転動通路に配置され、前記転動通路内での前記転動体の転動を介して、前記スライダが前記案内レールに案内されて前記長手方向に移動可能となっており、前記案内レールに組み付けられていない状態の前記スライダから前記転動体が脱落することを防止する保持器を備える直動案内装置において、前記スライダは、前記スライダの軌道面が形成されたスライダ本体と、前記スライダ本体の前記長手方向の両端部に着脱可能に固定されたエンドキャップと、を備えるとともに、前記スライダの軌道面に略平行な前記転動体の戻し通路を備え、前記エンドキャップに形成されたすくい上げ部で前記転動通路の終点の前記転動体をすくい上げて、前記エンドキャップに形成され且つ前記転動通路と前記戻し通路とを連通する方向転換路に送り、すくい上げた前記転動体を前記方向転換路と前記戻し通路で前記転動通路の始点へ搬送して循環させるようになっており、前記保持器は、前記転動体を保持する中央の直線部と、前記スライダに固定される両端の曲部と、を備え、前記両曲部は、前記直線部の両端から前記案内レールの幅方向外側に曲がって延びる第一線状部と、前記第一線状部の先端から前記長手方向の外側に曲がって延びる第二線状部と、を有し、前記エンドキャップの前記長手方向の外端面には、前記第一線状部が係合する保持器係合溝が形成されており、前記エンドキャップの前記長手方向の外側には、前記保持器を前記スライダに装着するための保持器装着部材が備えられており、前記保持器装着部材には前記第二線状部が係合する保持器係合部が形成されており、前記保持器は、前記直線部が前記すくい上げ部を前記案内レール側から覆うように配され、前記第一線状部が前記保持器係合溝に係合されるとともに、前記幅方向内側に向かう弾性力が生じるように前記第二線状部が前記幅方向外側に弾性的に付勢されつつ前記保持器係合部に係合されることにより、前記スライダに装着されていることを特徴とする。
この直動案内装置においては、前記長手方向の内側に向かう弾性力が生じるように前記第一線状部が前記長手方向の外側に弾性的に付勢されつつ前記保持器係合溝に係合されていてもよい。
本発明の直動案内装置は、保持器が強固に固定されているとともに保持器による転動体の保持性に優れ、エンドキャップの厚さが小さくコンパクトである。
本発明の一実施形態に係る直動案内装置の構造を示す平面図である。 図1の直動案内装置の側面図である。 図1の直動案内装置を案内レールの長手方向から見た正面図である。 図1の直動案内装置を案内レールの長手方向から見た正面図である。ただし、右側半分は、サイドシールを省略して図示した正面図であり、左側半分は、案内レールの長手方向に直交する仮想平面で切断した場合の断面図である。 図1の直動案内装置を案内レールの長手方向に沿う仮想水平面で切断した要部拡大断面図である。 装着する前の保持器とスライダを示す図である。
本発明に係る直動案内装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、これ以降の説明で参照する各図においては、同一又は相当する部分には同一の符号を付してある。また、これ以降の説明において「断面」と記した場合は、特に断りがない限り、案内レールの長手方向に直交する仮想平面で切断した場合の断面を意味する。さらに、これ以降の説明における「上」,「下」,「左」,「右」等の方向を示す用語は、特に断りがない限り、説明の便宜上、図3及び図4におけるそれぞれの方向を意味するものである。
図1〜4に示すように、一直線状に延びる断面形状略矩形の案内レール1の上に、断面形状略U字状のスライダ2が、案内レール1の長手方向(以下「前記長手方向」と記す)に移動可能に組み付けられている。この案内レール1の幅方向左右両側面1a,1aの上下方向略中央部には、前記長手方向に延びる断面ほぼ半円形の凹溝からなる軌道面10,10が形成されている。
そして、軌道面10,10の溝底部には、保持器4の一部(後述する直線部41)を収容して保持器4と案内レール1との干渉を防ぐ保持器用逃げ溝10a(ワイヤー溝)が、スライダ2の移動領域の両端間(例えば、案内レール1の前記長手方向の両端間)にわたって前記長手方向に沿って形成されている。保持器用逃げ溝10aの断面形状は例えば略三角形状、略矩形状である。
また、スライダ2は、案内レール1の上面1bに対向する平板状の胴部7と、胴部7の左右両側部からそれぞれ下方に延び側面1aに対向する2つの脚部6,6とからなり、胴部7と脚部6,6とのなす角度は略直角であるため、スライダ2の断面形状は略U字状をなしている。そして、スライダ2は、両脚部6,6の間に案内レール1を挟むようにして、案内レール1に移動可能に取り付けられている。
このようなスライダ2は、スライダ本体2Aと、スライダ本体2Aの両端部(前記長手方向の両端部であり、スライダ2の移動方向の両端部とも言える)に着脱可能に取り付けられたエンドキャップ2B,2Bと、を備えている。さらに、スライダ2の両端部(各エンドキャップ2Bの前記長手方向の外側)には、案内レール1の外面(上面1b及び側面1a,1a)に摺接して案内レール1とスライダ2との間の隙間の開口のうち前記長手方向の端面側に面する部分を密封するサイドシール5,5が装着されており、スライダ2の下部には、案内レール1とスライダ2との間の隙間の開口のうちスライダ2の下面側に面する部分を密封するアンダーシール(図示せず)が装着されている。これらサイドシール5,5及びアンダーシールにより、外部から前記隙間への異物の侵入や、前記隙間から外部への潤滑剤の漏出が防止されている。
さらに、スライダ本体2Aの左右両脚部6,6の内側面の上下方向略中央部には、案内レール1の軌道面10,10に対向する断面ほぼ半円形の凹溝からなる軌道面11,11が形成されている。そして、案内レール1の軌道面10,10とスライダ2の軌道面11,11との間に、断面ほぼ円形の転動通路13,13がそれぞれ形成されていて、これらの転動通路13,13は前記長手方向に延びている(図4,5を参照)。
これらの転動通路13内には複数の転動体3(ボール)が転動自在に装填されていて、転動通路13内でのこれらの転動体3の転動を介して、スライダ2が案内レール1に案内されて前記長手方向に移動可能となっている。保持器4は例えばワイヤーで形成されており、例えば案内レール1に組み付ける前など、案内レール1に組み付けられていない状態のスライダ2からの転動体3の脱落を防止するために、転動体3を保持する。
なお、転動体3の種類はボールに限定されるものではなく、ころであってもよい。また、案内レール1及びスライダ2が備える軌道面10,11の数は片側一列に限らず、例えば片側二列以上であってもよい。また、軌道面10,11の断面形状は、前述したように単一の円弧からなる円弧状でもよいが、曲率中心の異なる2つの円弧を組合せてなる略V字状(ゴシックアーク形状溝)でもよい。
さらに、スライダ2は、スライダ本体2Aの左右両脚部6,6に、転動通路13,13と平行をなして前記長手方向に貫通する断面形状略円形の貫通孔からなる戻し通路14,14を備えている(図4,5を参照)。
一方、エンドキャップ2Bは、例えば樹脂材料の成形品からなり、断面形状が略U字状に形成されている。また、エンドキャップ2Bの裏面(スライダ本体2Aとの当接面)の左右両側には、断面形状円形で円弧状に湾曲する方向転換路15が形成されている(図5を参照)。このエンドキャップ2Bをねじ等の締結部材でスライダ本体2Aに取り付けると、方向転換路15によって転動通路13と戻し通路14とが連通される。なお、方向転換路15の断面形状は、方向転換路15の連続方向に直交する仮想平面で切断した場合の断面形状である。
これら戻し通路14と両端の方向転換路15,15とで、転動体3を転動通路13の終点から始点に搬送して循環させる転動体搬送路16が構成され(転動体搬送路16は転動通路13と同数設けられている)、転動通路13と転動体搬送路16とで、略環状の循環経路が構成される。そして、この略環状の循環経路は、案内レール1を挟んで左右両側に形成される。
案内レール1に組みつけられたスライダ2が案内レール1に沿って前記長手方向に移動すると、転動通路13内に装填されている転動体3は、転動通路13内を転動しつつ案内レール1に対してスライダ2と同方向に移動する。そして、転動体3が転動通路13の終点に達すると、エンドキャップ2Bに設けられたすくい上げ部18によって転動通路13からすくい上げられ方向転換路15へ送られる。方向転換路15に入った転動体3はUターンして戻し通路14に導入され、戻し通路14を通って反対側の方向転換路15に至る。ここで再びUターンして転動通路13の始点に戻り、このような循環経路内の循環を無限に繰り返す。
ここで、保持器4について、図5,6を参照しながら詳細に説明する。保持器4は、図示しない鋼製の直線状素材(例えばワイヤー)の両端部を2段階に湾曲させて形成したものである。すなわち、前記直線状素材の両端部を湾曲させて略U字状に形成した後に、湾曲させた両端部の最先端部分を前記直線状素材の長手方向外側にさらに湾曲させたものである。なお、前記直線状素材の断面形状(前記直線状素材の長手方向に直交する仮想平面で切断した断面の形状)は例えば略円形である。また、前記直線状素材の材質は鋼に限定されるものではなく、保持器に必要な弾性、強度等の特性を有するならば、他の金属材料や樹脂材料を採用することも可能である。
これにより得られた保持器4は、案内レール1に組み付けられていない状態(例えば、案内レール1に組み付ける前)のスライダ2からの転動体3の脱落を防止するために転動体3を保持する直線部41をその中央に備え、保持器4をスライダ2に装着するためにエンドキャップ2Bに固定される曲部42をその両端に備える構成となる。保持器4の両曲部42,42は、2段階の湾曲により、直線部41の両端から案内レール1の幅方向(以下「前記幅方向」と記す)の外側に湾曲して延びる第一線状部44,44と、第一線状部44,44の先端から前記長手方向の外側に湾曲して直線部41(前記長手方向)と略平行に延びる第二線状部45,45と、を有して、側面視略S字状をなしている。第一線状部44及び第二線状部45は、図5,6に示すように例えば円弧状に湾曲していてもよいが、略直線状でもよい。
一方、スライダ2には、保持器4を装着するための機構が2つ設けられている。まず、第一の機構として、エンドキャップ2Bの前記長手方向の外端面には、保持器4の曲部42の第一線状部44を固定するための機構が設けられている。また、第二の機構として、エンドキャップ2Bの前記長手方向の外側には、保持器4をスライダ2に装着するための保持器装着部材5Bが備えられている。
まず、第一の機構について説明する。図5,6に示すように、第一の機構は、エンドキャップ2Bの前記長手方向の外端面に形成された保持器係合溝21からなる。すなわち、エンドキャップ2Bの前記長手方向の外端面に、前記幅方向に延び且つその溝幅が曲部42の径と略同一の凹溝が形成されていて、この凹溝が保持器4の曲部42の第一線状部44が係合する保持器係合溝21をなしている。
この保持器係合溝21に第一線状部44を係合させることにより、保持器4をスライダ2に装着することができるが、スライダ2から保持器4がより脱落しにくくするためには、第一線状部44を保持器係合溝21に締め代を有するように係合させて保持器4の固定力を強くすることが好ましい。保持器係合溝21の溝底部の形状を以下のように形成することにより、第一線状部44を保持器係合溝21に締め代を有するように係合させることができる。
前記のように第一線状部44は湾曲しているが、第一線状部44が直線部41から前記幅方向外側に湾曲し、第二線状部45が第一線状部44の先端から前記長手方向の外側に湾曲しているので、第一線状部44のうち直線部41近傍の基部は前記長手方向外側に凸となり、第一線状部44のうち第二線状部45近傍の先端部は記長手方向内側に凸となっている。
そこで、保持器係合溝21の溝底部の形状を、第一線状部44の湾曲形状に略対応する形状に湾曲させ、さらに、前記長手方向外側に凸に湾曲した第一線状部44の基部に対応する位置に、前記長手方向外側に突出する突出部25を設ける。すると、スライダ2に装着された保持器4の第一線状部44の基部が突出部25と接触して前記長手方向の外側に押されるため、第一線状部44が前記長手方向の外側に弾性的に付勢されつつ保持器係合溝21に係合される。その結果、前記長手方向の内側(エンドキャップ2B)に向かう弾性力が第一線状部44に生じるため、保持器4が保持器係合溝21に強固に固定される。このような第一の機構は、高い生産性で保持器4をスライダ2に装着することができる機構である。
突出部25の突出長さLは特に限定されるものではないが、スライダ2から保持器4が脱落しないような固定力を得るためには、0.3〜0.5mm程度の締め代となるように突出部25を形成することが好ましい。また、スライダ2から保持器4がより脱落しにくくするためには、第一線状部44と直線部41とのなす角度が鋭角となるように第一線状部44を直線部41から前記幅方向外側に湾曲させることが好ましい。
次に、第二の機構について説明する。第二の機構は、エンドキャップ2Bの前記長手方向の外側に備えられた保持器装着部材5Bと、保持器装着部材5Bに形成された保持器係合孔23(本発明の構成要件である保持器係合部に相当する)に係合される第二線状部45の先端部と、からなる。本実施形態においては、シールリップを有するゴム部5Aとゴム部5Aを補強する芯金5Bとからなるサイドシール5の芯金5Bに保持器係合孔23を設けて、保持器装着部材として利用している。
第二線状部45の先端部は、エンドキャップ2Bの前記長手方向の外端面よりも前記長手方向の外側に突出しており、この突出した第二線状部45の先端部がサイドシール5の芯金5B(保持器装着部材)の保持器係合孔23に収容されて係合されている。このとき、保持器係合孔23の前記幅方向の位置は、第二線状部45の先端部が本来位置するべき前記幅方向の位置(曲部42を保持器係合溝21に係合させた際に第二線状部45の先端部が位置する前記幅方向の位置)よりも前記幅方向の外側となっている。図6には、第二線状部45の先端部が本来位置するべき前記幅方向の位置を破線で示してある。
このように前記幅方向の外側に位置をずらして設けた保持器係合孔23に第二線状部45の先端部を収容すると、第二線状部45が前記幅方向の外側に弾性的に付勢されつつ保持器係合孔23に係合される。その結果、前記幅方向内側に向かう弾性力が第二線状部45に生じ、第二線状部45の先端部が保持器係合孔23の内面に押しつけられるため、保持器4が保持器係合孔23にガタツキなく強固に固定されるとともに、保持器4による転動体3の保持性が優れている。
なお、保持器係合孔23の形成位置のずれ量は特に限定されるものではないが、0.1〜0.3mm程度が好ましい。また、本実施形態においては、エンドキャップ2Bの前記長手方向の外側に取り付けられたサイドシール5の芯金5Bを保持器装着部材として利用したが、芯金5B以外の部材を保持器装着部材として利用してもよいし、保持器4を装着するための専用の部材を保持器装着部材としてサイドシール5とエンドキャップ2Bとの間に配してもよい。
次に、スライダ2に保持器4を装着する方法について説明する。スライダ本体2Aにエンドキャップ2Bを取り付けたスライダ2に対して、直線部41が軌道面11と対向し曲部42が保持器係合溝21に対向するように、保持器4を配置する。そして、保持器4を前記幅方向外側に向かって移動させ、保持器4を弾性変形させて、曲部42(第一線状部44及び第二線状部45)を保持器係合溝21に押し込んで係合する。その後に、第二線状部45の先端部をサイドシール5の芯金5Bの保持器係合孔23に係合させつつ、エンドキャップ2Bを取り付けたスライダ2にサイドシール5を装着する。これにより、曲部42(第一線状部44及び第二線状部45)がスライダ2に強固に固定されて、保持器4のスライダ2への装着が完了する。
このようにして装着された保持器4の直線部41は、スライダ本体2Aの軌道面11と平行をなすように配され、スライダ2が案内レール1に組み付けられていない状態においては、転動体3を前記幅方向の内側から押さえる。また、保持器4の直線部41はすくい上げ部18を案内レール1側(前記幅方向の内側)から覆うように配されるので、転動体3のすくい上げ部18の強度や耐久性がより一層確保されるとともに、すくい上げ部18をスライダ本体2Aの前記長手方向の端面に向かって可及的に延伸することができるので、直動案内装置の作動性や静粛性も優れたものとなる。
また、上記のように、エンドキャップ2B及びサイドシール5の双方の厚さ(前記長手方向の長さ)を利用して、保持器4の両端の曲部42を収容する保持器係合溝21及び保持器係合孔23を設けているので、曲部42を収容するためのスペースが保持器4の厚さ以上に必要となっても、スライダ2(エンドキャップ2B)の前記長手方向の寸法を大きくすることなくすくい上げ部18を案内レール1側から覆うように保持器4を組み込むことができる。
そのため、前記スペースの確保を優先して保持器4の厚さを可及的に小さくする必要がないので、保持器4の剛性は特許文献1,2等に開示の従来の保持器と同等以上となり、転動体3の保持性は十分なものとなる。スライダ2に対する保持器4の固定力が強く、保持器4による転動体3の保持性が高いので、直動案内装置の組立性に優れ、よって直動案内装置の生産性が高い。
このような本実施形態の直動案内装置は、半導体製造装置、液晶製造装置、実装機等に適用可能である。特に、本実施形態の保持器の装着機構は、小型の直動案内装置に対して好適である。
1 案内レール
2 スライダ
2A スライダ本体
2B エンドキャップ
3 転動体
4 保持器
5B 保持器装着部材(芯金)
10 軌道面
11 軌道面
13 転動通路
14 戻し通路
15 方向転換路
18 すくい上げ部
21 保持器係合溝
23 保持器係合孔
41 直線部
42 曲部
44 第一線状部
45 第二線状部

Claims (2)

  1. 案内レールと、スライダと、複数の転動体と、を有し、
    前記案内レール及び前記スライダは、互いに対向する位置に、前記転動体の転動通路を形成する軌道面をそれぞれ有し、
    前記両軌道面は前記案内レールの長手方向に延び、
    前記転動体は前記転動通路に配置され、
    前記転動通路内での前記転動体の転動を介して、前記スライダが前記案内レールに案内されて前記長手方向に移動可能となっており、
    前記案内レールに組み付けられていない状態の前記スライダから前記転動体が脱落することを防止する保持器を備える直動案内装置において、
    前記スライダは、前記スライダの軌道面が形成されたスライダ本体と、前記スライダ本体の前記長手方向の両端部に着脱可能に固定されたエンドキャップと、を備えるとともに、前記スライダの軌道面に略平行な前記転動体の戻し通路を備え、前記エンドキャップに形成されたすくい上げ部で前記転動通路の終点の前記転動体をすくい上げて、前記エンドキャップに形成され且つ前記転動通路と前記戻し通路とを連通する方向転換路に送り、すくい上げた前記転動体を前記方向転換路と前記戻し通路で前記転動通路の始点へ搬送して循環させるようになっており、
    前記保持器は、前記転動体を保持する中央の直線部と、前記スライダに固定される両端の曲部と、を備え、前記両曲部は、前記直線部の両端から前記案内レールの幅方向外側に曲がって延びる第一線状部と、前記第一線状部の先端から前記長手方向の外側に曲がって延びる第二線状部と、を有し、
    前記エンドキャップの前記長手方向の外端面には、前記第一線状部が係合する保持器係合溝が形成されており、
    前記エンドキャップの前記長手方向の外側には、前記保持器を前記スライダに装着するための保持器装着部材が備えられており、前記保持器装着部材には前記第二線状部が係合する保持器係合部が形成されており、
    前記保持器は、前記直線部が前記すくい上げ部を前記案内レール側から覆うように配され、前記第一線状部が前記保持器係合溝に係合されるとともに、前記幅方向内側に向かう弾性力が生じるように前記第二線状部が前記幅方向外側に弾性的に付勢されつつ前記保持器係合部に係合されることにより、前記スライダに装着されていることを特徴とする直動案内装置。
  2. 前記長手方向の内側に向かう弾性力が生じるように前記第一線状部が前記長手方向の外側に弾性的に付勢されつつ前記保持器係合溝に係合されている請求項1に記載の直動案内装置。
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