JP7227014B2 - 運動案内装置 - Google Patents

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Description

本発明は、工作機械のワークテーブルや各種搬送装置の直線案内部あるいは曲線案内部において、テーブル等の可動体を往復動自在に案内する運動案内装置に関する。
この種の運動案内装置としては特許文献1に開示がある。同文献の運動案内装置は、長手方向に沿って転動体の転走面を有する軌道レールと、前記転動体を介して前記軌道レールに組付けられると共に当該軌道レールに沿って往復動自在な移動ブロックと、を備えている。前記移動ブロックは、転動体が荷重を負荷しながら転動する負荷軌道を有すると共に当該負荷軌道を含む転動体の無限循環路を備えており、これによって移動ブロックは前記軌道レールに沿ってストロークを制限されることなく移動することが可能となっている。
また、前記移動ブロックは、前記転動体の負荷転走面及び戻し通路を有するブロック本体と、このブロック本体の移動方向の両端面に装着される一対の蓋体と、を含んでいる。前記蓋体は前記無限循環路の一部となる転動体の方向転換路を含んでおり、当該蓋体を前記ブロック本体に装着することで、前記負荷軌道と前記戻し通路の端部同士が前記方向転換路によって連結され、前記転動体の無限循環路が前記移動ブロックに完成する。
更に、前記移動ブロックを前記軌道レールから抜き取った際に、前記負荷軌道に位置する転動体が当該移動ブロックから転がり落ちるのを防止するため、前記移動ブロックには当該負荷軌道に存在する転動体を案内する転動体保持部材が設けられている。特許文献1に開示される転動体保持部材は、前記ブロック本体と前記軌道レールの間で前記負荷軌道に沿って設けられて当該負荷軌道内の転動体を案内する複数の案内部と、前記ブロック本体の移動方向の両端面に位置して前記複数の案内部を連結すると共に前記ブロック本体と前記蓋体の間に挟み込まれる一対の側板部と、から構成されている。従って、前記転動体保持部材は、ブロック本体の両端に配置される一対の側板部が棒状の細長い複数の案内部によって連結された形状をなしている。
特開2013-231466
前記転動体保持部材は主に合成樹脂の型成形によって生産される。しかし、前記転動体保持部材は一対の側板部を棒状の案内部で連結した形状であるため、成形後に進行する収縮によって形状に歪みが生じ易いといった課題がある。このような転動体保持部材の成形後に発生する歪みは、当該歪みの発生を考慮した成形金型の製作によって、ある程度は抑えることが可能である。しかし、かかる歪みの発生を完全に防止することは技術的にもコスト的にも難しい。
前記転動体保持部材の案内部は前記負荷軌道に存在する転動体を前記移動ブロックに保持する目的で設けられており、当該案内部と前記軌道レールとの設計隙間は極めて小さい。このため、仮に前記転動体保持部材に歪みが生じると、前記案内部が軌道レールに接してしまい、前記軌道レールに対する前記移動ブロックの摺動抵抗が増加してしまう。また、前記案内部が前記負荷軌道内の転動体と干渉し、無限循環路における転動体の円滑な循環が阻害されることも想定される。
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、転動体保持部材に歪みが生じることを許容しつつも、当該転動体保持部材と軌道レールの接触を防止し、併せて無限循環路内での転動体の円滑な移動を実現することが可能な運動案内装置を提供することにある。
すなわち、本発明は、長手方向に沿って転走面を有する軌道レールと、前記転走面を転動する多数の転動体と、前記多数の転動体が荷重を負荷しながら転動する負荷軌道を有すると共に当該負荷軌道を含む前記多数の転動体の無限循環路を有し、前記軌道レールに沿って移動自在な移動ブロックと、を有する運動案内装置に関するものであり、前記移動ブロックは、前記負荷軌道を転動する多数の転動体を介して前記軌道レールの転走面と対向する負荷転走面を有するブロック本体と、前記ブロック本体の移動方向の両端面に装着されて前記無限循環路の一部を構成する一対の蓋体と、前記移動ブロックの負荷軌道を転動する多数の転動体を案内する転動体保持部材と、を含んでいる。
また、前記転動体保持部材は、前記ブロック本体の移動方向の端面に被さる側板部と、前記ブロック本体と前記軌道レールの間で前記負荷軌道に沿って設けられて当該負荷軌道内の転動体を案内すると共に、前記側板に連結された第一案内部及び第二案内部と、を含んでおり、前記転動体保持部材の第一案内部及び第二案内部はそれぞれが前記ブロック本体に対して別々に固定されている。
本発明によれば、前記転動体保持部材を前記ブロック本体に固定するにあたり、当該転動体保持部材の第一案内部及び第二案内部をそれぞれ別々に固定しているので、仮に、前記転動体保持部材に歪みが生じているとしても、前記第一案内部及び前記第二案内部を前記ブロック本体の所定位置に固定することができ、当該転動体保持部材と軌道レールの接触を防止し、併せて無限循環路内での転動体の円滑な移動を実現することが可能となる。
本発明が適用される運動案内装置の実施形態の一例を示す斜視図である。 実施形態に係る運動案内装置の分解斜視図である。 図1のIII-III線断面図である。 実施形態に係る運動案内装置の負荷軌道の周囲を示す拡大断面図である。 実施形態に係る運動案内装置の転動体保持部材を示す斜視図である。 転動体保持部材の側板部を示す拡大斜視図である。 実施形態に係る運動案内装置の蓋体を示す斜視図である。 転動体保持部材の第二案内部をブロック本体に固定する構造を示す拡大断面図である。 蓋体に設けられた規制突起を示す拡大斜視図である。
図1は本発明を適用可能な運動案内装置の実施形態の一例を示す斜視図である。この運動案内装置は、長手方向に沿って転動体の転走面10が形成された軌道レール1と、多数の転動体を介して前記軌道レール1に組み付けられると共に前記転動体の無限循環路を内蔵した移動ブロック2と、を備えている。前記軌道レール1には当該軌道レール1を他の機械装置に固定する際に利用可能なボルト取付け孔11が長手方向に所定間隔で形成される一方、前記移動ブロック2にはテーブル等の可動体を固定するための取付け面20が設けられており、前記取付け面20には固定ボルトを螺合させるタップ穴21が形成されている。前記転動体が前記無限循環路内を循環しながら軌道レール1の転走面10を転走することで、前記移動ブロック2が当該軌道レール1の長手方向に沿って自在に移動することが可能であり、この運動案内装置は前記移動ブロック2に搭載した可動体を前記軌道レール1に沿って直線状に案内する直線案内装置を構成している。また、前記移動ブロック2の移動方向の前後両端には一対のシール部材2aが装着されており、これらシール部材2aは前記軌道レール1と摺接して前記移動ブロック2の内部を外部から密封している。
図2は図1に示した運動案内装置の分解斜視図である。前記移動ブロック2は、前記取付け面20が形成された金属製のブロック本体3と、このブロック本体3の移動方向の前後に装着される一対の蓋体4と、前記ブロック本体3に装着される一対の転動体保持部材5と、転動体の戻し通路を構成すると共に前記ブロック本体3に装着されるパイプ体6と、前記転動体として前記無限循環路に配列される多数のローラ7と、を備えている。尚、本発明の運動案内装置は前記転動体としてボールを使用することも可能である。
図3は図1のIII-III線断面図である。前記軌道レール2の上半体の両側面には横方向に張り出した一対の突部が設けられており、各突部の上下には前記ローラ7の転走面10a,10bが形成されている。すなわち、前記軌道レール1の各側面には二条の転走面10a,10bが形成され、前記軌道レール1の全体では四条の転走面10a,10bが形成されている。各転走面10a,10bは軌道レール1の底面1に対して45°の角度で傾斜しており、前記突部の上側に位置する転走面10aは斜め上方へ45°の角度で面する一方、下側に位置する転走面10bは斜め下方へ45°の角度で面している。尚、前記軌道レール1に対する転走面の配置、傾斜角度及びその条数は、前記移動ブロック2に必要とされる負荷能力に応じて適宜変更して差し支えない。
前記ブロック本体3は前記軌道レール1に跨ったサドル状に形成されており、前記取付け面20が形成されたベース部3aと、このベース部3aから延びて前記軌道レール1の側面に対向する一対の側壁部3bを有している。前記ブロック本体3の各側壁部3bの内側面には前記軌道レール1の転走面10a,10bと対向する複数の負荷転走面30a,30bが形成されており、これら転走面10a,10bと負荷転走面30a,30bが対向することによって、前記ローラ7が前記ブロック本体3と前記軌道レール1との間で荷重を負荷しながら転動する四条の負荷軌道31a,31bが構成されている。すなわち、上側転走面10aと上側負荷転走面30aが対向することによって上側負荷軌道31aが、下側転走面10bと下側負荷転走面30bが対向することによって下側負荷軌道31bが構成されている。
また、前記ブロック本体3は各負荷軌道31a,31bに対応してローラ7の戻し通路32を複数備えている。各戻し通路32は前記パイプ体6を貫通しており、当該パイプ体6を前記ブロック本体3に設けられた貫通穴に挿入し固定することで、前記ブロック本体3に前記戻し通路32が設けられている。
前記負荷軌道31a,31bと前記戻し通路32は図示外の一対の方向転換路で接続されている。一対の方向転換路は前記負荷軌道31a,31b及び前記戻し通路32の長手方向の両端に設けられており、これら負荷軌道31a,31bと戻し通路32を前記一対の方向転換路で接続することにより、前述したローラ3の無限循環路が構成されている。
図4は前記上側負荷軌道31a及び前記下側負荷軌道31bの周辺を示す拡大断面図である。前記ブロック本体3の各側壁部3bの内側面には断面略三角形状の突条33が形成されている。前記突条33は前記上側負荷軌道31aと下側負荷軌道31bの中間に位置しており、かかる突条33には前記上側負荷軌道31a及び下側負荷軌道31bに面して一対の規制面33a,33bが形成されている。前記負荷軌道31a,31b内を転動するローラ3は軸方向の端面を前記規制面33a,33bに摺接させており、それによって各負荷軌道31a,31b内におけるローラ3のスキューの防止が図られている。
また、前記ブロック本体3には前記上側負荷軌道31aに隣接して第一案内部51が設けられている。この第一案内部51は前記上側負荷軌道31aに沿って設けられた合成樹脂製の棒状部材であり、前記軌道レール1の上面と前記ブロック本体3のベース部3aの隙間に位置している。前記第一案内部51は前記上側負荷軌道31aを転動するローラ7の軸方向端面が摺接する案内面51aを有しており、前記ブロック本体3に形成された前記規制面33aと協働して当該ローラ7のスキューを防止すると共に、前記移動ブロック2を前記軌道レール1から抜き取った際に、前記上側負荷軌道31aからローラ7が転がり落ちるのを防止している。
更に、前記ブロック本体3には前記下側負荷軌道31bに隣接して第二案内部52が設けられている。この第二案内部52は前記下側負荷軌道31bに沿って設けられた合成樹脂製の棒状部材であり、前記軌道レール1の側面と前記ブロック本体3の側壁部3bの隙間に位置している。前記第二案内部52も前記第一案内部51と同様に、前記下側負荷軌道31bを転動するローラ7の軸方向端面が摺接する案内面52aを有しており、前記ブロック本体3に形成された規制面33bと協働して当該ローラ7のスキューを防止すると共に、前記下側負荷軌道31bからローラ7が転がり落ちるのを防止している。
図5は前記転動体保持部材5を示す斜視図である。この転動体保持部材5は前記第一案内部51及び第二案内部52を含み、これら第一案内部51及び第二案内部52の両端に一対の側板部53が連結されている。前記転動体保持部材は前記ブロック本体の各側壁部の内側面にそれぞれ装着され、前記一対の側板部53は前記ブロック本体3の移動方向の端面に被さるようにして配置されると共に、前記第一案内部51及び第二案内部52は前述のように前記軌道レール1と前記ブロック本体3の隙間に配置される。尚、この実施形態の転動体保持部材5は前記一対の側板部53を前記第一案内部51及び第二案内部52で連結した一つの部材をなしているが、前記前記第一案内部51及び第二案内部52を長手方向の途中で分断して、前記転動体保持部材5を二つの部材に分割しても差し支えない。また、図5に示した転動体保持部材では、前記側板部によって前記第一案内部及び前記第二案内部が一体化されているが、これら第一案内部及び第二案内部は互いに独立した部材であっても差し支えない。
図6に示すように、前記転動体保持部材5の側板部53には略半円状の転換路内周部54が設けられている。この転換路内周部54は前記ブロック本体3の負荷軌道31a,31bと戻し通路32の間に位置して、前記方向転換路の内周側案内面を形成している。従って、各側板部53には前記上側負荷軌道31aと前記下側負荷軌道31bに対応した一対の転換路内周部54が設けられている。また、各転換路内周部54の両側には前記ローラ7の両端面を案内する半円板54aが設けられている。
図7は前記蓋体4を示す斜視図であり、当該斜視図には前記蓋体4における前記ブロック本体3との当接面が示されている。前記蓋体4には前記転動体保持部材5の側板部53が嵌合する凹所40が設けられている。前記凹所40の内部には前記転動体保持部材5の転換路内周部54及び半円板54aが嵌合する転換路外周部41が設けられている。前記蓋体4は取付け孔42を貫通する固定ボルトによって前記ブロック本体3の端面に締結され、その際に、前記転動体保持部材5の側板部53が前記凹所40に嵌合する。また、前記側板部53が前記第一案内部51及び第二案内部52に連結しており、且つ、前記第一案内部51及び第二案内部52は前記ブロック本体3の側壁部3bの内側面に沿って存在しているので、前記側板部53が嵌合する凹所40は軌道レール1に向けて開放されている。
前記蓋体4は前記転動体保持部材5を前記ブロック本体3の側壁部3bに装着した後に当該ブロック本体3に固定され、前記転動体保持部材5の側板部53は前記蓋体4によって覆われた状態となる。この際、前記蓋体4の凹所40に前記転動体保持部材5の側板部53が嵌合し、前記転動体保持部材5は前記ブロック本体3に固定される。また、前記蓋体4の凹所40に前記転動体保持部材5の側板部53が嵌合すると、前記蓋体4の転換路外周部41と前記側板部53の転換路内周部54が互いに対向し、前記ローラ7の方向転換路が形成される。前記方向転換路は前記ブロック本体3と前記軌道レール1との間に形成された負荷軌道31a,31bと前記パイプ体6に設けられた戻し通路32とを接続する。すなわち、前記ブロック本体3、前記転動体保持部材5、前記パイプ体6及び前記蓋体4を組み合わせることにより、前記ローラ7の無限循環路を具備した前記移動ブロック2が完成する。
前記転動体保持部材5は合成樹脂の型成形によって製作される。この転動体保持部材5は長尺な棒状に形成された前記第一案内部51及び前記第二案内部52の両端を一対の側板部53によって連結したものであり、全体としては前記第一案内部51と前記第二案内部52の間に開口部を有する枠状をなしている。このため、型成形後に進行する合成樹脂の収縮に起因して、当該転動体保持部材5には歪みが生じやすい。
前述の如く前記転動体保持部材5は前記側板部53が前記蓋体4の凹所40に嵌合することによって前記ブロック本体の側壁部に固定される。しかし、当該転動体保持部材5に歪みが生じると、前記側板部53を前記ブロック本体3の所定の位置に固定したとしても、前記第一案内部51及び第二案内部52が前記ブロック本体3の側壁部3bから浮き上がり、これら第一案内部51及び第二案内部52が前記軌道レール1に接触してしまう懸念がある。
このため、本実施形態の運動案内装置では、前記側板部53と前記蓋体4の凹所40との嵌合によって前記転動体保持部材5を前記ブロック本体3に固定しつつ、更に、前記第一案内部51及び第二案内部52のそれぞれを前記ブロック本体3に対して別々に固定している。
図8は前記ブロック本体3に対する前記第二案内部52の固定構造を示す拡大断面図である。前記ブロック本体3の側壁部3bには係止溝35が形成されている。この係止溝35は前記側壁部3bの内側面に位置する前記下側負荷転走面30bに隣接して、当該下側負荷転走面30bに沿って前記ブロック本体3の全長にわたって形成されている。また、前記転動体保持部材5の第二案内部52には前記係止溝35に嵌合する嵌入突起55が長手方向に沿って形成されている(図5参照)。前記嵌入突起55の幅は前記係止溝35の溝幅よりも僅かに大きく設定されており、当該嵌入突起55を前記係止溝35に強制的に押し込むことによって、前記第二案内部52が前記ブロック本体3の側壁部3bに対して浮き上がることなく固定される。
一方、前記転動体保持部材5の第一案内部51は前記蓋体4を介して前記ブロック本体3に固定されている。図7に示されるように、前記蓋体4には前記第一案内部51の長手方向の端部に対応して略矩形状の規制突起45が設けられている。この規制突起45は前記蓋体4の凹所40に面して立設されている。前記転動体保持部材5は前記ブロック本体3の一対の側壁部3bに対してそれぞれ装着されるので、前記規制突起45は前記蓋体4に対して一対設けられている。また、図6に示すように、前記転動体保持部材5の第一案内部51の長手方向の端部には支持受け面56が設けられている。このため、前記蓋体4を前記転動体保持部材5の側板部53を覆うようにして前記ブロック本体4に固定すると、前記蓋体4の規制突起45が前記転動体保持部材5の支持受け面56の下側に潜り込み、前記第一案内部51の長手方向の端部が前記蓋体4の凹所40内の所定位置に位置決めされる。これにより、前記第一案内部51は前記蓋体4を介して前記ブロック本体3の所定の位置に固定されることになる。尚、前記規制突起45は一方の転動体保持部材5に対して一本のみではなく、複数本設けても差し支えない。
図9は前記蓋体4に設けられた規制突起45を示す拡大図である。同図に示されるように、前記規制突起45の凹所40側の面には傾斜した誘導面46が設けられており、当該規制突起45は先端が基端よりも細い先細り形状となっている。このため、前記蓋体4をブロック本体3に装着した際に、前記規制突起45が前記転動体保持部材5の支持受け面56の下側に入り込み易く、前記第一案内部51の長手方向の端部は前記誘導面46の上を滑るようにして前記蓋体4の凹所40内の所定位置に位置決めされる。すなわち、前記転動体保持部材5に歪みが生じている場合であっても、当該転動体保持部材5の形状を矯正しながら、前記第一案内部51を前記ブロック本体3に対する適切な位置に固定することが可能である。
また、前記規制突起45は前記第一案内部51の長手方向の両端部を前記ブロック本体3のベース部3aに向けて押圧するようにして、前記転動体保持部材5の歪みを矯正していることから、当該規制突起45が設けられた蓋体4は前記押圧力の反力によって前記ブロック本体3に対して位置ずれを生じる懸念がある。このため、図7に示すように、前記蓋体4には前記取付け孔42の周囲にボス47が設けられており、当該蓋体4を前記ブロック本体3に装着すると、前記ボス47がブロック本体3の端面に設けられた係止穴に嵌合し、前記ブロック本体3に対する前記蓋体の位置ずれが防止されるようになっている。
前記転動体保持部材5を前記ブロック本体3に装着する際には、先ずは前記第二案内部52の嵌入突起55を前記ブロック本体3の係止溝35に圧入し、その後に前記蓋体4をブロック本体3に装着して当該ブロック本体3に対する前記転動体保持部材5の固定を完了する。仮に、前記転動体保持部材5に歪みが生じていると、前記第二案内部52をブロック本体3に固定した時点で、前記第一案内部51の長手方向の端部は前記蓋体4の凹所40内の所定位置に収まらず、当該第一案内部51と前記ブロック本体3のベース部3aの間には隙間が発生することになる。
しかし、この状態から前記ブロック本体3に対して前記蓋体4を装着すると、当該蓋体4に設けられた規制突起45が前記転動体保持部材5の支持受け面56の下側に潜り込み、前記第一案内部51の長手方向の端部を前記蓋体4の凹所40内の所定位置に向けて押圧することになる。この際、前記規制突起45には傾斜した誘導面46が設けられていることから、前記蓋体4を前記ブロック本体3に装着すると、前記支持受け面56が前記誘導面46の上を滑り、前記第一案内部51の長手方向の端部が前記蓋体4の凹所40内の所定位置に案内される。すなわち、前記ブロック本体3に対する前記蓋体4の装着動作によって前記転動体保持部材5の歪みが矯正されていることになる。
以上説明してきたように、本実施形態の運動案内装置によれば、前記転動体保持部材5に歪みが生じた場合であっても、前記第一案内部51及び前記第二案内部52のそれぞれを前記ブロック本体3に対して別々に固定していることから、これら第一案内部51及び第二案内部52が前記軌道レール1に接触してしまうといった不具合や、前記負荷軌道31a,31bを転動するローラ7と前記第一案内部51及び前記第二案内部52の過度な干渉を防止することができ、前記移動ブロック2を前記軌道レール1に対して円滑に運動させることが可能となる。
また、前記第二案内部は前記嵌入突起55と前記係止溝35の嵌合によって前記ブロック本体の所定位置に直接固定されるが、前記第一案内部は前記蓋体を介して前記ブロック本体の所定位置に固定される。このため、前記蓋体を前記ブロック本体に装着する動作に伴って前記転動体保持部材の歪みを矯正し、前記第一案内部を当該ブロック本体に対する所定位置に固定することができ、その分だけ前記移動ブロックの組み立て作業を容易に行うことが可能となる。
1…軌道レール、2…移動ブロック、3…ブロック本体、4…蓋体、5…転動体保持部材、6…パイプ体、7…ローラ(転動体)、51…第一案内部、52…第二案内部、53…側板部

Claims (3)

  1. 長手方向に沿って転走面を有する軌道レールと、
    前記転走面を転動する多数の転動体と、
    前記多数の転動体が荷重を負荷しながら転動する負荷軌道を有すると共に当該負荷軌道を含む前記多数の転動体の無限循環路を有し、前記軌道レールに沿って移動自在な移動ブロックと、を有する運動案内装置であって、
    前記移動ブロックは、
    前記負荷軌道を転動する多数の転動体を介して前記軌道レールの転走面と対向する負荷転走面を有するブロック本体と、
    前記ブロック本体と前記軌道レールの隙間に位置して棒状に設けられると共に前記負荷軌道に隣接して当該負荷軌道内の転動体を案内する案内部、及び前記ブロック本体の移動方向の端面に被さると共に前記案内部の長手方向の端部が連結された側板部を有する転動体保持部材と、
    前記転動体保持部材の側板部を覆って前記ブロック本体の移動方向の両端面に装着され、当該転動体保持部材を前記ブロック本体に固定すると共に、前記無限循環路の一部を構成する一対の蓋体と、
    を備え、
    前記転動体保持部材の案内部の長手方向端部には支持受け面が設けられる一方、前記蓋体には前記案内部の支持受け面と当接する規制突起が立設され、
    前記蓋体を前記転動体保持部材の側板部に重ねて前記ブロック本体に装着した際に、前記規制突起が前記案内部の下側に潜り込んで前記支持受け面を押圧し、前記転動体保持部材の形状を矯正しながら前記案内部を前記ブロック本体の所定位置に固定することを特徴とする運動案内装置。
  2. 前記蓋体には前記転動体保持部材の側板部が嵌合する凹所が設けられ、前記規制突起は前記案内部を前記凹所内の所定位置に位置決めすることを特徴とする請求項1記載の運動案内装置。
  3. 前記規制突起には、当該規制突起の前記案内部の下側への入り込みを容易にすると共に前記案内部を前記凹所内の所定位置に導く傾斜した誘導面が設けられていることを特徴とする請求項2記載の運動案内装置。
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