WO2014162801A1 - リニアガイド装置 - Google Patents

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WO2014162801A1
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guide rail
slider
flank
rolling groove
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松本　淳
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日本精工株式会社
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    • F16C29/0659—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are at least partly defined by separate parts, e.g. covers attached to the legs of the main body of the U-shaped carriage with balls with four rows of balls
    • F16C29/0664—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are at least partly defined by separate parts, e.g. covers attached to the legs of the main body of the U-shaped carriage with balls with four rows of balls with load directions in X-arrangement
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    • F16C29/084—Arrangements for covering or protecting the ways fixed to the carriage or bearing body movable along the guide rail or track
    • F16C29/088—Seals extending in the longitudinal direction of the carriage or bearing body

Definitions

  • the present invention relates to a linear guide device, and more particularly to a linear guide device including a ball as a rolling element.
  • a linear guide device that supports an object that moves linearly with low friction in a transfer device, a semiconductor manufacturing device, or the like.
  • the linear guide device is composed of a guide rail and a slider straddling the guide rail so as to be relatively movable in the longitudinal direction of the guide rail.
  • the linear guide device extends in the longitudinal direction on the side surface of the guide rail, and the ball rolls.
  • a large number of balls roll on a rolling path formed by a rolling groove for rolling the ball, which is provided on the slider so as to face the rolling groove of the guide rail and the rolling groove of the guide rail. And a smooth relative movement between the slider and the slider.
  • At least one of the rolling groove on the guide rail side and the rolling groove on the slider side is configured by combining two curved surfaces, and the cross section of the rolling groove is substantially V-shaped. There is something that was shaped.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a linear guide device in which indentation does not easily occur in the rolling groove even when a large load is applied to the slider.
  • a linear guide device includes a linear guide rail having a plurality of linear grooves for rolling elements, and a pair of the plurality of grooves of the guide rail. And a slider provided with a groove for facing the rolling element to roll and a groove of the guide rail and the groove of the slider opposed to each other, the slider being placed on the guide rail.
  • a plurality of rolling elements that are movably supported in the longitudinal direction, and at least one of the groove of the guide rail and the groove of the slider is formed by combining two curved surfaces having a circular cross section.
  • the shape is a substantially V-shaped groove
  • the two curved surfaces include one curved surface in contact with the rolling element in use and the other curved surface in contact with the rolling element in use.
  • the groove whose cross-sectional shape is substantially V-shaped is the depth from the circumferential end of the one curved surface to the groove bottom and the depth from the circumferential end of the other curved surface to the groove bottom. It is characterized by being formed at different depths.
  • the groove having the substantially V-shaped cross section has a depth from the circumferential end of the one curved surface to the groove bottom, and the circumference of the other curved surface. It is formed deeper than the depth from the end in the direction to the groove bottom.
  • At least one of the pair of the guide rail groove and the slider groove facing each other, the guide rail groove and the slider groove are both
  • the cross-sectional shape is a substantially V-shaped groove.
  • a depth from a circumferential end of the one curved surface to a groove bottom in the groove of the guide rail whose cross-sectional shape is a substantially V-shaped groove, and the cross-section The depth from the circumferential end of the one curved surface to the groove bottom of the slider groove, which is a substantially V-shaped groove, is formed to be substantially the same depth.
  • the groove of the guide rail is provided so as to extend in the longitudinal direction at an intermediate portion in the vertical direction of a side surface of the guide rail, and the cross-sectional shape is a substantially V-shaped groove.
  • the one curved surface constitutes an upper portion of the groove of the guide rail, and a portion of the side surface below the groove of the guide rail has a portion of the side surface above the groove of the guide rail. A portion on the same plane as the portion and a portion located inward in the width direction of the guide rail from the plane are formed.
  • the two curved surfaces are different from each other in the center of the arc of the cross section, and the substantially V-shaped cross-sectional shape is a substantially Gothic arch shape.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a linear guide device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a front view of the linear guide device according to the present embodiment as viewed from the longitudinal direction
  • FIG. 2B is a plan view of the main part of the linear guide device, and a part thereof is shown in cross section.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the upper and lower rolling paths on one side as seen from the longitudinal direction.
  • FIG. 4 is an enlarged sectional view of the vicinity of the lower rolling groove of the guide rail as viewed from the longitudinal direction.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the lower rolling groove of the slider as viewed from the longitudinal direction.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a linear guide device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a front view of the linear guide device according to the present embodiment as viewed from the longitudinal direction
  • FIG. 2B
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the usage state in which the lower rolling groove of the guide rail and the lower rolling groove of the slider are combined as seen from the longitudinal direction.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the usage state in which the upper rolling groove of the guide rail and the upper rolling groove of the slider are combined as seen from the longitudinal direction.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the vicinity of the lower rolling groove of the guide rail and the lower rolling path of the slider as seen from the longitudinal direction.
  • 9A and 9B are conceptual diagrams showing a state in which the guide rail is placed on a surface plate or the like.
  • FIG. 9A shows the case where the lower side surface is in the same plane as the upper land
  • FIG. 9B shows the lower side surface in the same plane as the upper land.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing a method for measuring the groove position in the guide rail.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing a method for measuring the groove position in the slider.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram showing a method for processing the upper rolling groove and the lower rolling groove of the guide rail.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a main part of the linear guide device according to Comparative Example 1 used in the experiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the main part of the linear guide device according to Comparative Example 2 used in the experiment.
  • 15A, 15B, and 15C are conceptual diagrams showing changes in the distribution range of contact stress when a load is applied to the slider.
  • FIG. 15A shows a case where the load is small
  • FIG. 15C are conceptual diagrams showing changes in the distribution range of contact stress when a load is small
  • FIG. 15B shows a case where the load increases, and FIG. Each of the cases where is increased further.
  • 16A and 16B are graphs showing the experimental results of Comparative Example 1.
  • FIG. 16A shows the surface pressure distribution of the upper flank on the guide rail side
  • FIG. 16B shows the surface pressure distribution of the lower flank on the slider side.
  • . 17A and 17B are graphs showing the experimental results of Comparative Example 2.
  • FIG. 17A shows the surface pressure distribution of the upper flank on the guide rail side
  • FIG. 17B shows the surface pressure distribution of the lower flank on the slider side.
  • . 18A and 18B are graphs showing the experimental results of the example.
  • FIG. 18A shows the surface pressure distribution of the upper flank on the guide rail side
  • FIG. 18B shows the surface pressure distribution of the lower flank on the slider side.
  • the direction perpendicular to the horizontal direction with respect to the longitudinal direction of the guide rail is defined as the width direction, and perpendicular to the longitudinal direction and the width direction.
  • the intersecting direction be the vertical direction.
  • the upper surface, the lower surface, and the surfaces on both sides extending in the longitudinal direction are respectively referred to as an upper surface, a lower surface, and a side surface, and a surface on the end side in the longitudinal direction is referred to as an end surface.
  • these directions and names of the respective surfaces are the same in the state where the slider is assembled to the guide rail.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a linear guide device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a front view of the linear guide device as viewed from the longitudinal direction
  • FIG. 2B is a plan view of the main part of the linear guide device, and a part thereof is shown in cross section.
  • FIG. 2A shows a state where the end cap is removed.
  • the linear guide device 1 is moved in the longitudinal direction via a guide rail 4 having a substantially square section extending linearly and a ball 7 which is a rolling element.
  • a slider 10 assembled in a possible manner.
  • the slider 10 has a recess 13 extending in the longitudinal direction on the lower surface side, and the cross-sectional shape viewed from the longitudinal direction is a substantially inverted U-shape.
  • the recess 13 is formed through both end faces of the slider 10.
  • the slider 10 has a recess 13 disposed on the guide rail 4 across the guide rail 4.
  • An upper rolling groove 16 for rolling the ball 7 extends in the longitudinal direction at the ridge line portion where the side surface 4a and the upper surface 4c on one side of the guide rail 4 intersect.
  • a similar upper rolling groove 16 is also formed in the ridge line portion between the side surface 4b and the upper surface 4c on the other side of the guide rail 4.
  • a lower rolling groove 17 for rolling the ball 7 is formed at a substantially intermediate position in the vertical direction of the side surface 4a of the guide rail 4 so as to extend in the longitudinal direction.
  • An escape groove 18 is formed at the bottom of the lower rolling groove 17 over the entire length of the lower rolling groove 17.
  • a similar lower rolling groove 17 and escape groove 18 are formed at a substantially intermediate position in the vertical direction of the other side surface 4 b of the guide rail 4.
  • the guide rail 4 is formed with four rolling grooves 16 and 17 in total on the side surfaces 4a and 4b, two on each of the upper and lower sides.
  • the slider 10 is composed of a slider body 19 and end caps 22a and 22b that are detachably attached to the longitudinal ends of the slider body 19 respectively.
  • the slider main body 19 includes a pair of leg portions 25a and 25b that extend in the longitudinal direction and downward along the side surfaces 4a and 4b of the guide rail 4, and a pair of leg portions 25a and 25b. 4 and a body portion 28 connected on the upper surface 4c side.
  • Side seals 31a and 31b which are dust-proof parts, are provided at the end portions of the end caps 22a and 22b in the longitudinal direction opposite to the slider body 19 side, that is, at the outermost ends in the longitudinal direction of the slider 10, respectively. It is installed. These side seals 31a and 31b seal the gap between the guide rail 4 and the slider 10 and prevent foreign matters such as dust from entering from the outside.
  • the upper rolling groove 16 and the lower side rolling formed on the one side surface 4a.
  • An upper rolling groove 34 and a lower rolling groove 35 for rolling the ball 7 are formed at positions facing each of the rolling grooves 17.
  • a similar upper rolling groove 34 and lower rolling groove 35 are also formed on the inner surface of the other leg portion 25b of the slider body 19 (see FIG. 2A).
  • An upper rolling path 37 for rolling the ball 7 is formed by the upper rolling groove 16 of the guide rail 4 and the upper rolling groove 34 of the slider main body 19.
  • a lower rolling path 38 for rolling the ball 7 is formed by the lower rolling groove 17 of the guide rail 4 and the lower rolling groove 35 of the slider main body 19.
  • the guide rail 4 and the slider 10 are formed with four rolling paths in total, two on each side, one on the upper side and the other on the lower side.
  • an upper return path 40 and a lower path that penetrate the thick part of the leg 25a in the longitudinal direction are provided on one leg 25a of the slider 10 in parallel with the upper rolling path 37 and the lower rolling path 38, respectively.
  • a side return path 41 is formed. That is, two return paths 40 and 41 are formed in one leg portion 25a. Similarly, an upper return path 40 and a lower return path 41 are formed in the other leg 25b of the slider 10 (see FIG. 2A).
  • the end caps 22 a and 22 b are on the contact surface side with the slider main body 19 and correspond to the pair of legs 25 a and 25 b of the slider main body 19.
  • a semicircular upper direction change path 43 (see FIG. 2B, the leg portion 25b side is not shown) that communicates with the path 40, and a semicircular shape (not shown) that communicates the lower rolling path 38 and the lower return path 41.
  • a lower direction change path 44 is formed.
  • a total of four direction change paths are formed on the end caps 22a and 22b, two on each side.
  • the upper return path 40 and upper direction change paths 43 and 43 at both ends feed and circulate the ball 7 from one end of the upper rolling path 37 to the other end.
  • the upper return path 40, the upper direction change paths 43 and 43 at both ends, and the upper rolling path 37 form an annular upper circulation path.
  • the lower return path 41 and lower direction change paths 44 and 44 (not shown) at both ends feed and circulate the ball 7 from one end of the lower rolling path 38 to the other end.
  • An annular lower circulation path is formed by the lower return path 41, lower direction change paths 44, 44 (not shown) at both ends, and the lower rolling path 38. That is, the guide rail 4 and the slider 10 are formed with four annular circulation paths in total.
  • a large number of balls 7 are slidably loaded in the annular upper circulation path and the annular lower circulation path.
  • the slider 10 moves in the axial direction on the guide rail 4 through these many balls 7.
  • the balls 7 positioned in the upper rolling path 37 and the lower rolling path 38 are respectively in the upper rolling path 37 and the lower rolling path 38. Is moved in the same direction as the slider 10 with respect to the guide rail 4 while rolling.
  • the upper direction switching path 43 provided in the end cap 22a (or 22b), the lower side (not shown) Each enters the turn path 44.
  • the ball 7 entering the upper direction change path 43 and the lower direction change path 44 makes a U-turn and enters the upper return path 40 and the lower return path 41 respectively.
  • a ball cage 46 is disposed in the recess 13 of the slider 10 in parallel with the upper surface 4 c of the guide rail 4. Further, the slider 10 is provided with a rod-type ball cage 52 for supporting the ball 7 located on the lower rolling path 38. Both ends of the ball holder 52 are supported by the end caps 22 a and 22 b, and the other parts are accommodated in the escape grooves 18 of the guide rail 4.
  • the guide rail 4 is provided with a bolt hole 54 for attaching the guide rail 4 to a mounted portion such as a machine tool.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the upper rolling path 37 and the lower rolling path 38 on one side, that is, the right side of FIG. 2A when viewed from the longitudinal direction.
  • the cross-sectional shape of the upper rolling groove 16 of the guide rail 4 is formed into a single curvature arc shape. That is, the upper rolling groove 16 is formed of a curved surface 16a extending in the longitudinal direction with a single curvature. The curvature of the curved surface 16a is smaller than the curvature of the ball 7.
  • the lower rolling groove 17 of the guide rail 4 is configured by combining two wall surfaces, that is, the upper flank 17a and the lower flank 17b.
  • the upper flank 17a and the lower flank 17b are curved surfaces whose cross-sectional shapes are formed in a concave arc shape.
  • the center of the arc of the cross section of the upper flank 17a and the center of the arc of the cross section of the lower flank 17b are at different positions. Accordingly, the cross-sectional shape of the lower rolling groove 17 is formed in a so-called gothic arch shape having a substantially V shape.
  • one end of the arc of the cross section of the upper flank 17a and one end of the arc of the cross section of the lower flank 17b are located at the same point, and the other end of the arc of the cross section of the upper flank 17a and the cross section of the lower flank 17b It is in a position different from the other end of the arc.
  • a curved surface that forms a rolling groove having a substantially V-shaped cross section and whose cross-sectional shape is formed in a concave arc shape is referred to as a flank.
  • a straight portion between the upper rolling groove 16 and the lower rolling groove 17 is referred to as an upper land 56, and a straight portion extending downward from the lower rolling groove 17 is referred to as a lower land 58.
  • the upper land 56 and the lower land 58 are portions of the side surface 4 a (see FIGS. 1 and 2A) of the guide rail 4.
  • the upper rolling groove 34 of the slider 10 has a substantially V-shaped cross section due to the upper flank 34a and the lower flank 34b each having a concave arc shape. It is formed in a letter shape. The center of the arc of the cross section of the upper flank 34a and the center of the arc of the cross section of the lower flank 34b are at different positions. Therefore, the upper rolling groove 34 is formed in a so-called gothic arch shape having a substantially V shape.
  • one end of the arc of the cross section of the upper flank 34a and one end of the arc of the cross section of the lower flank 34b are located at the same point, and the other end of the arc of the cross section of the upper flank 34a and the cross section of the lower flank 34b It is in a position different from the other end of the arc.
  • the lower rolling groove 35 of the slider 10 has a substantially V-shaped cross section formed by an upper flank 35a and a lower flank 35b each having a cross-sectional shape formed in a concave arc shape.
  • the center of the arc of the cross section of the upper flank 35a and the center of the arc of the cross section of the lower flank 35b are at different positions. Therefore, the cross-sectional shape of the lower rolling groove 35 is formed in a so-called gothic arch shape having a substantially V shape.
  • one end of the arc of the cross section of the upper flank 35a and one end of the arc of the cross section of the lower flank 35b are located at the same point, and the other end of the arc of the cross section of the upper flank 35a and the cross section of the lower flank 35b It is in a position different from the other end of the arc.
  • a straight line portion between the upper rolling groove 34 and the lower rolling groove 35 is referred to as an upper land 60
  • a straight portion extending downward from the lower rolling groove 35 is referred to as a lower land 62.
  • the upper land 60 and the lower land 62 are portions of the inner surface (see FIGS. 1 and 2A) of the leg portion 25a of the slider 10.
  • the ball 7 is in contact with the upper flank 34 a of the upper rolling groove 34 of the slider 10 and the curved surface 16 a of the upper rolling groove 16 of the guide rail 4.
  • the upper flank 34a and the curved surface 16a are formed so that the contact angle ⁇ of the ball 7 with respect to the upper flank 34a and the curved surface 16a is a predetermined angle of 30 ° to 60 °, respectively. For example, in this embodiment, it is 50 degrees.
  • a straight line passing through the contact point between the upper flank 34 a and the ball 7 and the contact point between the curved surface 16 a and the ball 7 is a load support line of the ball 7 in the upper rolling path 37.
  • the contact angle of the ball 7 with respect to a certain surface means an angle formed by a horizontal line passing through the center of the ball 7 and a straight line connecting the contact point of the ball 7 with the ball 7 and the center of the ball.
  • the upper flank 34a it is an angle formed by a horizontal line passing through the center of the ball 7 and a straight line connecting the contact point between the ball 7 of the upper flank 34a and the center of the ball 7.
  • the curved surface 16a This is an angle formed by a horizontal line passing through the center and a straight line connecting the contact point of the curved surface 16 a with the ball 7 and the center of the ball 7.
  • the ball 7 is in contact with the lower flank 35 b of the lower rolling groove 35 of the slider 10 and the upper flank 17 a of the lower rolling groove 17 of the guide rail 4. Yes.
  • the lower flank 35b and the upper flank 17a are formed so that the contact angle ⁇ with the ball 7 is a predetermined angle of 30 ° to 60 °. For example, in this embodiment, it is 50 degrees.
  • the straight line passing through the contact point of the upper flank 17 a with the ball 7 and the contact point of the lower flank 35 b with the ball 7 is a load supporting line of the ball 7 in the lower rolling path 38. is there.
  • the load support line of the ball 7 in the upper rolling path 37 and the load support line of the ball 7 in the lower rolling path 38 intersect at an angle close to a right angle, and the other side, that is, in FIG. 2A. Since it is symmetrical with each load support line (not shown) on the left side of the paper, the ball 7 can support loads in all directions, up, down, left, and right.
  • the lower flank 34 b of the upper rolling groove 34 of the slider 10 is not in contact with the ball 7 in the use state. Further, neither the lower flank 17 b of the lower rolling groove 17 of the guide rail 4 nor the upper flank 35 a of the lower rolling groove 35 of the slider 10 is in contact with the ball 7. Between these flanks 34b, 17b and 35a and the ball 7, gaps of several ⁇ m to several tens of ⁇ m are respectively interposed.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the lower rolling groove 17 of the guide rail 4 as viewed from the longitudinal direction.
  • the circular arc 1 of the cross-sectional shape of the upper flank 17 a of the lower rolling groove 17 and the circular arc 2 of the cross-sectional shape of the lower flank 17 b are formed with the same curvature and are slightly smaller than the curvature of the ball 7. That is, the radii of the arcs 1 and 2 in the cross-sectional shapes of the upper flank 17a and the lower flank 17b are slightly larger than the radius of the ball 7 and are about 51 to 60% of the diameter of the ball 7. Further, the center of the arc 1 and the center of the arc 2 are at different positions.
  • a chamfer r1 that connects the upper flank 17a and the upper land 56 is formed at the upper edge of the lower rolling groove 17, that is, at the upper end of the upper flank 17a.
  • a chamfer r2 that connects the lower flank 17a and the lower land 58 is formed at the lower edge, that is, the lower end of the lower flank 17a.
  • the chamfers r1 and r2 are R chamfers. By forming the chamfers r ⁇ b> 1 and r ⁇ b> 2, burrs remaining when the lower rolling groove 17 is formed in the guide rail 4 are prevented.
  • the chamfers r1 and r2 have a radius approximately 10% of the diameter of the ball 7.
  • a measurement ball 64 When measuring the groove position of the lower rolling groove 17, that is, the width or height position, a measurement ball 64 is used.
  • the measuring ball 64 has the same diameter as the rolling ball 7 used for normal use.
  • the measurement ball 64 simultaneously contacts both the upper flank 17a and the lower flank 17b as indicated by a two-dot chain line in FIG. For this reason, the position of the measuring ball 64 is stabilized as compared with the case where the flank has a single curvature. As a result, the groove position can be measured with high accuracy.
  • the contact angle a1 of the measuring ball 64 with respect to the upper flank 17a and the contact angle a2 with respect to the lower flank 17b are formed to be the same angle.
  • intersection J the intersection of the upper flank 17a and the lower flank 17b is defined as an intersection J.
  • the center E of the measuring ball 64 in contact with both flanks 17a and 17b is defined as a center E.
  • a straight line connecting the intersection J and the center E, that is, a horizontal line passing through the center E is defined as a straight line T.
  • a straight line that is orthogonal to the straight line T and passes through the intersection point J is defined as a straight line S.
  • the straight line distance of this perpendicular line is defined as the effective depth FR2 of the flank 17b.
  • the straight line distance from the straight line S to the center E is defined as the ball height HR.
  • FR1> FR2 is set. That is, the effective depth of the upper flank 17a is set larger than that of the lower flank 17b.
  • the lower rolling groove 17 is formed such that the depth from the end of the upper flank 17a to the groove bottom is deeper than the depth from the end of the lower flank 17b to the groove bottom.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the lower rolling groove 35 of the slider 10 as viewed from the longitudinal direction.
  • the arc 1 of the cross-sectional shape of the upper flank 35a of the lower rolling groove 35 and the arc 2 of the cross-sectional shape of the lower flank 35b are formed with the same curvature as the upper flank 17a and the lower flank 17b of the guide rail 4. Yes. That is, the radii of the arcs 1 and 2 of the cross-sectional shapes of the respective flanks 35a and 35b are slightly larger than the radius of the ball 7, and are about 51 to 60% of the diameter of the ball 7. Further, the center of the arc 1 and the center of the arc 2 are at different positions.
  • a chamfer c1 that connects the upper flank 35a and the upper land 60 is formed at the upper edge of the lower rolling groove 35, that is, at the upper end of the upper flank 35a.
  • a chamfer c2 that connects the lower flank 35a and the lower land 62 is formed at the lower edge, that is, at the lower end of the lower flank 35a.
  • the chamfers c1 and c2 are C chamfers.
  • chamfering c1 and c2 are good also as R chamfering similarly to the guide rail 4 side.
  • the measuring ball 64 When measuring the groove position of the lower rolling groove 35, the measuring ball 64 is used in the same manner as the lower rolling groove 17 on the guide rail 4 side.
  • the measurement ball 64 simultaneously contacts both the upper flank 35a and the lower flank 35b as indicated by a two-dot chain line in FIG. As a result, the groove position can be measured with high accuracy.
  • the contact angle b1 of the measurement ball 64 with respect to the upper flank 35a and the contact angle b2 with respect to the lower flank 35b are formed to be the same angle.
  • intersection J the intersection of the upper flank 35a and the lower flank 35b is defined as an intersection J.
  • the center E of the measuring ball 64 in contact with both flanks 35a and 35b is defined as a center E.
  • a straight line connecting the intersection J and the center E, that is, a horizontal line passing through the center E is defined as a straight line T.
  • a straight line that is orthogonal to the straight line T and passes through the intersection point J is defined as a straight line S.
  • the straight line distance of this perpendicular line is defined as the effective depth FS2 of the flank 35b.
  • the straight line distance from the straight line S to the center E is defined as the ball height HS.
  • FS2> FS1 is set. That is, the effective depth of the lower flank 35b is set larger than that of the upper flank 35a.
  • the lower rolling groove 35 is formed such that the depth from the end of the lower flank 35b to the groove bottom is deeper than the depth from the end of the upper flank 17a to the groove bottom.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the usage state in which the lower rolling groove 17 of the guide rail 4 and the lower rolling groove 35 of the slider 10 are combined as seen from the longitudinal direction.
  • a rolling ball 7 is loaded between the lower rolling groove 17 and the lower rolling groove 35 in the use state. Further, the lower rolling groove 17 and the lower rolling groove 35 are arranged so that their relative positions are shifted in the vertical direction. Specifically, the lower rolling groove 17 is disposed slightly below the lower rolling groove 35. Therefore, as described above, the ball 7 contacts the upper flank 17a of the lower rolling groove 17 and the lower flank 35b of the lower rolling groove 35, and the lower flank 17b of the lower rolling groove 17 There is no contact with the upper flank 35a of the lower rolling groove 35.
  • Each of the contact angles ⁇ is a predetermined angle of 30 ° to 60 °. For example, in this embodiment, it is 50 degrees.
  • the contact angle ⁇ is different from the contact angles a1, a2, and b1, b2 (see FIGS. 4 and 5) when the measurement ball 64 is disposed.
  • the effective depth of each flank is, as described above, in the lower rolling groove 17, FR1> FR2, that is, the upper flank 17a is formed larger than the lower flank 17b, and In the lower rolling groove 35, FS2> FS1, that is, the lower flank 35b is formed larger than the upper flank 35a. That is, the effective depth of the flank 17a, 35b in contact with the ball 7 is larger than that of the flank 17b, 35a not in contact with the ball 7.
  • the linear guide device 1 Since the linear guide device 1 according to this embodiment is configured as described above, the ball 7 is placed on the shoulders of the lower rolling groove 17 and the lower rolling groove 35 even when a large load is applied to the slider 10. It becomes difficult to get on. Specifically, the ball 7 is unlikely to protrude from the upper end of the upper flank 17a of the lower rolling groove 17 and similarly from the lower end of the lower flank 35b of the lower rolling groove 35.
  • the edge load is an excessive stress concentration generated at a corner or the like of the member. Note that the effect of the present embodiment will be described later using examples and comparative examples.
  • the effective depth FR1 of the upper flank 17a and the effective depth FS2 of the lower flank 35b are formed to have substantially the same dimensions. Thereby, the load capability of the guide rail 4 and the load capability of the slider 10 are substantially the same.
  • the distance S2 between the land 58 (see FIG. 3) and the lower land 62 (see FIG. 3) of the slider 10 is formed to be substantially the same distance.
  • the effective depth can be increased by reducing the distance between S1 and S2.
  • S1 and S2 are preferably formed at a distance of about 0.1 to 0.5 mm. In the present embodiment, S1 and S2 are each 0.25 mm.
  • the effective depth FR1 of the upper flank 17a and the effective depth FS2 of the lower flank 35b are increased while ensuring appropriate S1 and S2. That is, in order to increase FR1, the upper land 56 of the guide rail 4 protrudes toward the upper land 60 of the slider 10 and the upper land 56 of the guide rail 4 protrudes to the extent of the upper land 60 portion of the slider 10. The thickness in the width direction is reduced. Similarly, in order to increase FS2, the lower land 62 of the slider 10 protrudes toward the lower land 58 of the guide rail 4, and the lower land 62 of the slider 10 protrudes to the lower side of the guide rail 4. The thickness in the width direction of the land 58 is reduced.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the use state in which the upper rolling groove 16 of the guide rail 4 and the upper rolling groove 34 of the slider 10 are combined as seen from the longitudinal direction.
  • a rolling ball 7 is loaded between the upper rolling groove 16 and the upper rolling groove 34.
  • the ball 7 is in contact with the curved surface 16a of the upper rolling groove 16 and the upper flank 34a of the upper rolling groove 34, and is not in contact with the lower flank 34b of the lower rolling groove 34.
  • Each of the contact angles ⁇ is a predetermined angle of 30 ° to 60 °. For example, in this embodiment, it is 50 degrees.
  • the upper rolling groove 16 is composed only of the curved surface 16a and has no upper flank.
  • the effective depth of the upper flank 34 a is defined as FS1 for the upper rolling groove 34 of the slider 4.
  • the effective depth of the lower flank 34b is defined as FS2.
  • the upper rolling groove 34 is set to FS1> FS2. That is, like the lower rolling groove 17 of the guide rail 4 and the lower rolling groove 35 of the slider 4, the effective depth of the upper flank 34 a on which the ball 7 contacts in use is increased. Therefore, even when a large load is applied to the slider 10, the ball 7 is difficult to protrude from the upper end of the upper flank 34a. As a result, the occurrence of edge load in the portion of the slider 10 above the upper end of the upper flank 34a is suppressed, and it is possible to prevent the upper rolling groove 34 from being indented.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the vicinity of the lower rolling groove 17 of the guide rail 4 and the lower rolling path 35 of the slider 10 as seen from the longitudinal direction.
  • the position of the lower land 58 is located on the inner side of the guide rail 4, that is, on the left side in FIG. is doing. This is because the effective depth FR2 of the lower flank 17b of the lower rolling groove 17 is formed to be smaller than the effective depth FR1 of the upper flank 17a.
  • the portion of the side surface 4a below the lower land 58 of the guide rail 4 (hereinafter referred to as the lower side surface 66) is formed so as to be located on the same plane as the upper land 56. Thereby, the lower side surface 66 functions as a measurement reference plane.
  • the side surface 4a of the guide rail 4 can be stably placed on a reference surface such as a surface plate. it can. As a result, the groove position W as shown in FIG. 9A can be measured with high accuracy.
  • FIG. 9B shows the guide rail 4 when the lower side surface 66 is not flush with the upper land 56 for comparison with FIG. 9A.
  • a gap is generated between the side surface 4a of the guide rail 4 and the surface plate when the side surface 4a of the guide rail 4 is placed on a reference surface such as a surface plate. Therefore, it cannot be stably fixed on the surface plate. Therefore, it becomes difficult to accurately measure the groove position W.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing a method for measuring the groove position in the guide rail 4.
  • a measuring ball 64 is used.
  • the measurement ball 64 simultaneously contacts both the upper flank 17a and the lower flank 17b, so that the position of the measurement ball 64 is stabilized.
  • the measuring ball 64 has the same diameter as the rolling ball 7.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing a method for measuring the groove position in the slider 10. Also in the slider 10, as with the guide rail 4, the upper rolling groove 34 and the lower rolling groove 35 can be accurately measured by using the measuring balls 64.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram showing a method for processing the upper rolling groove 16 and the lower rolling groove 17 of the guide rail 4.
  • the upper rolling groove 16 is a curved surface 16a having a single curvature
  • the lower rolling groove 17 is a groove having a substantially V-shaped cross section.
  • the upper rolling groove 16 and the lower rolling groove 17 are ground at the same time using a general-purpose grindstone 68 as shown in FIG.
  • the overall grinding wheel 68 is relatively easy to ensure dimensional accuracy. Therefore, if only the groove position of the lower rolling groove 17 is accurately measured as shown in FIG. 10, it can be ensured that the groove position of the upper rolling groove 16 is also correct.
  • the linear guide device 1 As described above, the linear guide device 1 according to the embodiment used in this experiment is formed such that the effective depth FR1 of the upper flank 17a is larger than the effective depth FR2 of the lower flank 17b, and the upper flank 35a The effective depth FS2 of the lower flank 35b is formed larger than the effective depth FS1. Further, FR1 and FS2 are substantially the same. That is, the following relationship is established. Guide rail 4 side: FR1> FR2 Slider 10 side: FS1 ⁇ FS2 FR1 ⁇ FS2
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a main part of the linear guide device 101 according to the comparative example 1 used in this experiment. Specifically, the vicinity of the lower rolling grooves 117 and 135 of the guide rail 4 and the slider 10 is illustrated. It is sectional drawing seen from the longitudinal direction.
  • the linear guide device 101 according to the comparative example 1 includes an effective depth FR1 of the upper flank 117a on the guide rail 4 side, an effective depth FR2 of the lower flank 117b on the guide rail 4 side, and an upper flank 135a on the slider 10 side.
  • the effective depth FS1 and the effective depth FS2 of the lower flank 135b on the slider 10 side have the following relationship.
  • Guide rail 4 side FR1 ⁇ FR2
  • Slider 10 side FS1 ⁇ FS2 FS1 ⁇ FR1 That is, in all the flank, the effective depth of the flank on the slider 10 side is formed smaller than the effective depth of the flank on the guide rail 4 side.
  • Other configurations are the same as in the embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the main part of the linear guide device 201 according to the comparative example 2 used in this experiment. Specifically, the vicinity of the lower rolling grooves 217 and 235 of the guide rail 4 and the slider 10 is shown. It is sectional drawing seen from the longitudinal direction.
  • the linear guide device 201 according to the comparative example 2 includes an effective depth FR1 of the upper flank 217a on the guide rail 4 side, an effective depth FR2 of the lower flank 217b on the guide rail 4 side, and an upper flank 235a on the slider 10 side.
  • the effective depth FS1 and the effective depth FS2 of the lower flank 235b on the slider 10 side have the following relationship.
  • Guide rail 4 side FR1 ⁇ FR2
  • Slider 10 side FS1 ⁇ FS2 FS1 ⁇ FR1 That is, the effective depth of the flank is formed substantially the same in all the flank.
  • Other configurations are the same as in the embodiment.
  • FIG. 15A, 15B, and 15C are conceptual diagrams showing changes in the distribution range of contact stress when a load is applied to the slider 10.
  • FIG. 15A shows a case where the load is small
  • FIG. 15B shows a case where the load increases
  • FIG. Indicates the case where the load further increased.
  • the upper flank 117a on the guide rail 4 side and the lower flank 135b on the slider 10 side each receive a load at the contact portion with the ball 7. Due to this load, a contact stress is generated at the contact portion with the ball 7.
  • the contact stress is substantially semi-elliptical in the direction along the load support line and in the direction along the circumferential direction of each flank, as viewed from the longitudinal direction, with the contact point with the ball 7 as the center, as shown by hatching in FIG. 15A. Acts on the range.
  • the range of contact stress of the upper flank 117a and the lower flank 135b due to the elastic deformation of the contact portion with the ball 7 is substantially semi-elliptical as shown by the oblique lines in FIG. 15B. It spreads in the direction of increasing uniformly. In FIG. 15B, the range in which the contact stress of the lower flank 135b is received reaches the immediate vicinity of the chamfer c2.
  • the range of contact stress is further expanded, and as shown in FIG. And in FIG. 15C, the range which receives the contact stress of the lower flank 135b has reached the chamfer c2.
  • the contact stress range is substantially semi-elliptical when viewed from the longitudinal direction, but the chamfer c2 cannot receive a load. For this reason, a spike-like pressure peak as shown in FIG. 15C occurs in the chamfer c2. That is, edge loading occurs.
  • the edge load is a significant pressure peak and causes plastic deformation of the material. If the rolling groove is plastically deformed by the edge load, the smooth circulation of the ball is hindered and the performance of the linear guide device is deteriorated. Therefore, the occurrence of edge load is not preferable.
  • FIG. 16A and 16B are graphs showing the experimental results of Comparative Example 1.
  • FIG. 16A shows the surface pressure distribution of the upper flank 117a on the guide rail 4 side
  • FIG. 16B shows the surface pressure of the lower flank 135b on the slider 10 side. Distribution is shown.
  • Comparative Example 1 the surface pressure distribution of the upper flank 117a on the guide rail 4 side is good as shown in FIG. 16A.
  • a slight edge load is seen at the upper end of the upper flank 117a, that is, at the connection portion with the chamfer r1, but there is no problem because it is smaller than the contact surface pressure at the center portion of the contact portion.
  • the surface pressure distribution on the slider 10 side is not good. That is, a noticeable edge load is seen at the lower end of the lower flank 135b, that is, at the connection portion with the chamfer c2, and the contact surface pressure exceeds 4 GPa (gigapascal). If the contact surface pressure exceeds 4 GPa, the flank may be plastically deformed to cause indentation.
  • the load range that can be used for the linear guide device is determined by the contact surface pressure of the slider 10. This is because the effective depth of the lower flank 135b on the slider 10 side is smaller than the effective depth of the upper flank 117a on the guide rail 4 side.
  • FIG. 17A and 17B are graphs showing the experimental results of Comparative Example 2.
  • FIG. 17A shows the surface pressure distribution of the upper flank 217a on the guide rail 4 side
  • FIG. 17B shows the surface pressure of the lower flank 235b on the slider 10 side. Distribution is shown.
  • FIG. 18A and 18B are graphs showing experimental results of the example.
  • FIG. 18A shows the surface pressure distribution of the upper flank 17a on the guide rail 4 side
  • FIG. 18B shows the surface pressure distribution of the lower flank 35b on the slider 4 side. Is shown.
  • Example 1 as shown in FIGS. 18A and 18B, the surface pressure distribution is good on both the guide rail 4 side and the slider 10 side. A slight edge load is observed at each of the upper end of the upper flank 17a and the lower end of the lower flank 35b, but both are smaller than the contact surface pressure at the central portion of the contact portion and have no problem.
  • Example 1 the guide rail 4 side and the slider 10 side have substantially the same surface pressure distribution. This is because the effective depth of the upper flank 17a on the guide rail 4 side and the effective depth of the lower flank 35b on the slider 10 side are formed substantially the same. For this reason, an indentation does not occur first in one of the upper flank 17a and the lower flank 35b. Therefore, the linear guide device can be used until a higher load is applied.
  • the linear guide device 1 according to the present embodiment is less likely to cause indentations in the rolling grooves even when a large load is applied to the slider 10. . Therefore, it can be used until a higher load is applied.

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Abstract

　リニアガイド装置は、案内レール４とスライダ１０とから成る。案内レール４の溝とスライダ１０の溝のうち少なくとも１つの溝は、断面形状が円弧の曲面２つを組み合わせて構成され断面形状が略Ｖ字状の溝であり、２つの曲面は使用状態においてボール７が接触する一方の曲面と使用状態においてボール７が非接触である他方の曲面とからなり、一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さは、他方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さよりも深く形成されている。

Description

リニアガイド装置
　本発明はリニアガイド装置に関し、特に、転動体としてボールを備えたリニアガイド装置に関する。
　従来、搬送装置や半導体製造装置等において直線的に運動する物体を低摩擦で支持するリニアガイド装置が知られている。リニアガイド装置は、案内レールと、案内レールを跨いで案内レールの長手方向に相対移動可能に跨嵌したスライダとからなり、案内レールの側面に長手方向に延在して設けられボールが転動するための転動溝と案内レールの転動溝に対向してスライダに設けられボールが転動するための転動溝とからなる転動路を多数のボールが転動することにより、案内レールとスライダとの滑らかな相対移動を実現するものである。
　このようなリニアガイド装置において、案内レール側の転動溝とスライダ側の転動溝のうち少なくとも一方の転動溝を２つの曲面を組み合わせて構成し、該転動溝の断面を略Ｖ字状としたものがある。
　日本国特開昭６１－２４１５２６号公報および日本国特開昭６３－１８０４３７号公報においては、通常の使用時にはボールは転動溝の２つの曲面のうち何れか一方の曲面と接触し他方の曲面とは接触しない。一方、転動溝の位置を測定する時には測定用ボールが２つの曲面の双方に接触する。このような構成とすることにより、転動溝の位置を精度良く測定することが可能となっている。
特開昭６１－２４１５２６号公報 特開昭６３－１８０４３７号公報
　リニアガイド装置の使用時にスライダに荷重がかかると、案内レールおよびスライダの各転動溝におけるボールとの接触部には、該荷重によって接触応力が生じる。日本国特開昭６１－２４１５２６号公報および日本国特開昭６３－１８０４３７号公報のような構成においては、スライダに特に大きな荷重がかかった場合、ボールが各転動溝の溝肩に乗り上げてしまうことにより、接触応力が生じる範囲が、各転動溝の縁部よりも外方の案内レールの部分あるいはスライダの部分に及んでしまう場合がある。この場合、当該案内レールあるいはスライダの部分に大きな応力すなわちエッジロードが作用し、このエッジロードによって転動溝に圧痕がついてしまう怖れがある。転動溝に圧痕がついてしまうと、ボールの円滑な循環が阻害され、その結果リニアガイド装置の機能が低下してしまう。
　本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、スライダに大きな荷重がかかっても転動溝に圧痕が生じにくいリニアガイド装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明に係るリニアガイド装置は、転動体が転動するための直線状の溝を複数備えた直線状の案内レールと、前記案内レールの前記複数の溝と一対一で対向し前記転動体が転動するための溝を備えたスライダと、対向する前記案内レールの溝と前記スライダの溝との間に転動自在に配置され、前記スライダを前記案内レールに対して長手方向に移動自在に支持する複数の転動体とを備え、前記案内レールの溝と前記スライダの溝のうち少なくとも１つの溝は、断面形状が円弧の曲面２つを組み合わせて構成され断面形状が略Ｖ字状の溝であり、前記２つの曲面は使用状態において前記転動体が接触する一方の曲面と使用状態において前記転動体が非接触である他方の曲面とからなるリニアガイド装置において、前記断面形状が略Ｖ字状の溝は、前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さと、前記他方の曲面の周方向の端部から前記溝底までの深さとは、異なる深さに形成されていることを特徴とする。
　好ましくは、本発明に係るリニアガイド装置は、前記断面形状が略Ｖ字状の溝は、前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さのほうが、前記他方の曲面の周方向の端部から前記溝底までの深さよりも深く形成されている。
　好ましくは、本発明に係るリニアガイド装置は、対向する前記案内レールの溝と前記スライダの溝との対のうち、少なくとも１つの対は、前記案内レールの溝と前記スライダの溝とがともに前記断面形状が略Ｖ字状の溝である。
　好ましくは、本発明に係るリニアガイド装置は、前記断面形状が略Ｖ字状の溝である前記案内レールの溝における前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さと、前記断面形状が略Ｖ字状の溝である前記スライダの溝における前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さとは、略同一の深さに形成されている。
　好ましくは、本発明に係るリニアガイド装置は、前記案内レールの溝は前記案内レールの側面の上下方向中間部に前記長手方向に延在して設けられかつ前記断面形状が略Ｖ字状の溝であり、前記一方の曲面は前記案内レールの溝の上側部分を構成し、前記案内レールの溝よりも下方側の前記側面の部分には、前記案内レールの溝よりも上方側の前記側面の部分と同一平面上の部分と、該平面よりも前記案内レールの幅方向で内方側に位置する部分とが形成されている。
　好ましくは、本発明に係るリニアガイド装置は、前記２つの曲面はそれぞれ前記断面の円弧の中心が互いに異なり、前記略Ｖ字状の断面形状は略ゴシックアーチ形状である。
　本発明によれば、スライダに大きな荷重がかかっても転動溝に圧痕が生じにくいリニアガイド装置を提供することができる。
図１は本発明の実施形態に係るリニアガイド装置の構成を示す部分断面図である。 図２Ａは、本実施形態に係るリニアガイド装置を長手方向から見た正面図であり、図２Ｂは該リニアガイド装置の要部の平面図であり、一部を断面で示している。 図３は一方側の上側転動路および下側転動路を長手方向から見た拡大断面図である。 図４は案内レールの下側転動溝近傍を長手方向から見た拡大断面図である。 図５はスライダの下側転動溝近傍を長手方向から見た拡大断面図である。 図６は案内レールの下側転動溝とスライダの下側転動溝とを組み合わせた使用状態を長手方向から見た拡大断面図である。 図７は案内レールの上側転動溝とスライダの上側転動溝とを組み合わせた使用状態を長手方向から見た拡大断面図である。 図８は案内レールの下側転動溝およびスライダの下側転動路の近傍を長手方向から見た断面図である。 図９Ａ、９Ｂは案内レールを定盤等に載置した状態を示す概念図であり、図９Ａは下部側面が上側ランドと同一平面にある場合示し、図９Ｂは下部側面が上側ランドと同一平面にない場合を示している。 図１０は案内レールにおける溝位置の測定方法を示す概念図である。 図１１はスライダにおける溝位置の測定方法を示す概念図である。 図１２は案内レールの上側転動溝および下側転動溝の加工方法を示す概念図である。 図１３は実験に用いた比較例１に係るリニアガイド装置の要部の断面図である。 図１４は実験に用いた比較例２に係るリニアガイド装置の要部の断面図である。 図１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃはスライダに荷重をかけた場合の接触応力の分布範囲の変化を示す概念図であり、図１５Ａは荷重が小さい場合、図１５Ｂは荷重が増した場合、図１５Ｃは荷重がさらに増した場合をそれぞれ示す。 図１６Ａ、１６Ｂは比較例１の実験結果を示すグラフであり、図１６Ａは案内レール側の上側フランクの面圧分布を示し、図１６Ｂはスライダ側の下側フランクの面圧分布を示している。 図１７Ａ、１７Ｂは比較例２の実験結果を示すグラフであり、図１７Ａは案内レール側の上側フランクの面圧分布を示し、図１７Ｂはスライダ側の下側フランクの面圧分布を示している。 図１８Ａ、１８Ｂは実施例の実験結果を示すグラフであり、図１８Ａは案内レール側の上側フランクの面圧分布を示し、図１８Ｂはスライダ側の下側フランクの面圧分布を示している。
　以下、本発明の実施形態に係るリニアガイド装置について、図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書においては、案内レールを通常に水平にした状態において、案内レールの長手方向に対して水平方向に直角に交差する方向を幅方向とし、長手方向および幅方向に対して垂直に交差する方向を上下方向とする。また、このとき、長手方向に延在する上側の面、下側の面、および両側の面を、それぞれ上面、下面、および側面とし、長手方向の端部側の面を端面とする。また、これらの方向および各面の呼称は、スライダにおいては、スライダが案内レールに組付けられた状態において同様とする。
　図１は、本発明の実施形態に係るリニアガイド装置の構成を示す部分断面図である。また、図２Ａは、リニアガイド装置を長手方向から見た正面図であり、図２Ｂは該リニアガイド装置の要部の平面図であり、一部を断面で示している。なお、図２Ａは、エンドキャップを外した状態を示している。
　図１および２Ａ、２Ｂに示すように、リニアガイド装置１は直線状に延在する断面略角型の案内レール４と、該案内レール４に転動体であるボール７を介して長手方向に移動可能に組み付けられたスライダ１０とを備えている。スライダ１０は、下面側に長手方向に延在する凹部１３が形成され、長手方向から見た断面形状は略逆Ｕ字状となっている。凹部１３はスライダ１０の両端面を貫いて形成されている。スライダ１０は凹部１３が案内レール４を跨いで該案内レール４上に配置されている。
　案内レール４の一方側の側面４ａと上面４ｃとが交差する稜線部には、ボール７が転動するための上側転動溝１６が長手方向に延在して形成されている。案内レール４の他方側の側面４ｂと上面４ｃとの稜線部にも同様の上側転動溝１６が形成されている。また、案内レール４の側面４ａの上下方向略中間位置には、ボール７が転動するための下側転動溝１７が長手方向に延在して形成されている。下側転動溝１７の底部には、下側転動溝１７の全長に亘って逃げ溝１８が形成されている。案内レール４の他方側の側面４ｂの上下方向略中間位置にも、同様の下側転動溝１７および逃げ溝１８が形成されている。このように、案内レール４には各側面４ａ、４ｂにそれぞれ上側および下側の２本ずつ、計４本の転動溝１６、１７が形成されている。
　スライダ１０は、スライダ本体部１９と、スライダ本体部１９の長手方向の各端部にそれぞれ着脱可能に取付けられたエンドキャップ２２ａ、２２ｂとから構成されている。スライダ本体部１９は、案内レール４の各側面４ａ、４ｂに沿ってそれぞれ長手方向および下方に延在して配置される一対の脚部２５ａ、２５ｂと、一対の脚部２５ａ、２５ｂを案内レール４の上面４ｃ側で連結する胴体部２８とから構成されている。
　各エンドキャップ２２ａ、２２ｂのスライダ本体部１９側とは反対側の長手方向端部、すなわちスライダ１０の長手方向の最も外側となる各端部には、防塵部品であるサイドシール３１ａ、３１ｂがそれぞれ装着されている。これらのサイドシール３１ａ、３１ｂは、案内レール４とスライダ１０との隙間を密封し、外部から塵等の異物が侵入することを防止している。
　スライダ本体部１９の一方の脚部２５ａの内側面、すなわち案内レール４の一方側の側面４ａと対向する面には、該一方側の側面４ａに形成された上側転動溝１６および下側転動溝１７のそれぞれと対向する位置に、ボール７が転動するための上側転動溝３４および下側転動溝３５が形成されている。スライダ本体部１９の他方の脚部２５ｂの内側面にも同様の上側転動溝３４および下側転動溝３５が形成されている（図２Ａ参照）。案内レール４の上側転動溝１６とスライダ本体部１９の上側転動溝３４とでボール７が転動するための上側転動路３７が形成されている。また、案内レール４の下側転動溝１７とスライダ本体部１９の下側転動溝３５とで、ボール７が転動するための下側転動路３８が形成されている。このように、案内レール４およびスライダ１０には、片側にそれぞれ上側および下側の２本ずつ、全部で４本の転動路が形成されている。
　また、スライダ１０の一方の脚部２５ａには、上側転動路３７および下側転動路３８のそれぞれと平行に、脚部２５ａの肉厚部分を長手方向に貫通する上側戻し路４０および下側戻し路４１が形成されている。つまり、一方の脚部２５ａには２本の戻し路４０、４１が形成されている。スライダ１０の他方の脚部２５ｂにも同様に上側戻し路４０および下側戻し路４１が形成されている（図２Ａ参照）。
　各エンドキャップ２２ａ、２２ｂは、スライダ本体部１９との当接面側であってスライダ本体部１９の一対の脚部２５ａ、２５ｂに対応する部分に、ボール７の上側転動路３７と上側戻し路４０とを連通させる半円形の上側方向転換路４３（図２Ｂ参照、脚部２５ｂ側は不図示）と、下側転動路３８と下側戻し路４１とを連通させる図示しない半円形の下側方向転換路４４とが形成されている。エンドキャップ２２ａ、２２ｂには、片側２つで計４つの方向転換路が形成されている。
　そして上側戻し路４０と両端の上側方向転換路４３、４３とでボール７を上側転動路３７の一方側の端部から他方側の端部へ送り循環させている。図２Ｂに示すように、上側戻し路４０と両端の上側方向転換路４３、４３と上側転動路３７とで環状の上側循環路が形成されている。同様に、下側戻し路４１と両端の図示しない下側方向転換路４４、４４とでボール７を下側転動路３８の一方側の端部から他方側の端部へ送り循環させている。下側戻し路４１と両端の図示しない下側方向転換路４４、４４と下側転動路３８とで環状の下側循環路が形成されている。すなわち、案内レール４およびスライダ１０には、全部で４本の環状の循環路が形成されている。
　環状の上側循環路および環状の下側循環路には、それぞれ多数のボール７が転動自在に装填されている。スライダ１０は、これら多数のボール７を介して案内レール４上を軸方向に移動する。
　スライダ１０を案内レール４の長手方向に沿って移動させると、上側転動路３７および下側転動路３８にそれぞれ位置するボール７は、それぞれ上側転動路３７、下側転動路３８内を転がり移動しつつ案内レール４に対してスライダ１０と同じ方向へ移動する。そして各ボール７が上側転動路３７、下側転動路３８の一方側の端部にそれぞれ到達すると、エンドキャップ２２ａ（または２２ｂ）内に設けられた上側方向転換路４３、図示しない下側方向転換路４４へそれぞれ入っていく。上側方向転換路４３、図示しない下側方向転換路４４に入ったボール７はＵターンしてそれぞれ上側戻し路４０および下側戻し路４１に入り、これら戻し路４０、４１を転動して反対側のエンドキャップ２２ｂ（または２２ａ）内に設けられた上側方向転換路４３、図示しない下側方向転換路４４に到達する。そしてこれらの反対側の方向転換路４３、４４で再度Ｕターンして上側転動路３７、下側転動路３８の他方側の端部に戻る。ボール７は、スライダ１０の移動に伴い、環状の上側循環路および環状の下側循環路内でそれぞれこのような循環を繰り返す。
　スライダ１０の凹部１３には、図１および図２Ａに示すように、案内レール４の上面４ｃと平行にボール保持器４６が配置されている。また、スライダ１０には、下側転動路３８に位置するボール７を支持するための棒型のボール保持器５２が配置されている。ボール保持器５２は両端部がエンドキャップ２２ａ、２２ｂにそれぞれ支持され、他の部分は案内レール４の逃げ溝１８に収容されている。
　また、案内レール４には、該案内レール４を工作機械等の被取付け部に取付けるためのボルト穴５４が設けられている。
　図３は、一方側すなわち図２Ａの紙面右側の上側転動路３７および下側転動路３８を長手方向から見た拡大断面図である。
　図３に示すように、案内レール４の上側転動溝１６の断面形状は、単一曲率の円弧形状に形成されている。すなわち上側転動溝１６は、単一曲率の長手方向に延びる曲面１６ａで形成されている。曲面１６ａの曲率はボール７の曲率よりも小さく形成されている。
　案内レール４の下側転動溝１７は、２つの壁面すなわち上側フランク１７ａと下側フランク１７ｂとを組み合わせることによって構成されている。上側フランク１７ａ、下側１７ｂは、それぞれ断面形状が凹状円弧形状に形成された曲面である。上側フランク１７ａの断面の円弧の中心と、下側フランク１７ｂの断面の円弧の中心とは、異なる位置にある。したがって、下側転動溝１７の断面形状は、略Ｖ字状の所謂ゴシックアーチ形状に形成されている。詳細には、上側フランク１７ａの断面の円弧の一端と下側フランク１７ｂの断面の円弧の一端とが同一点に位置し、上側フランク１７ａの断面の円弧の他端と下側フランク１７ｂの断面の円弧の他端とは異なる位置にある。以下、本実施形態においては、断面略Ｖ字形状の転動溝を構成し断面形状が凹状円弧形状に形成された曲面のことをフランクという。
　また、図３において上側転動溝１６と下側転動溝１７との間の直線部を上側ランド５６といい、下側転動溝１７から下方に延在する直線部を下側ランド５８という。上側ランド５６および下側ランド５８は、案内レール４の側面４ａ（図１、２Ａ参照）の部分である。
　スライダ１０の上側転動溝３４は、案内レール４の下側転動溝１７と同様に、断面形状がそれぞれ凹状円弧形状に形成された上側フランク３４ａと下側フランク３４ｂとによって断面形状が略Ｖ字状に形成されている。上側フランク３４ａの断面の円弧の中心と、下側フランク３４ｂの断面の円弧の中心とは、異なる位置にある。したがって、上側転動溝３４の断面形状は、略Ｖ字状の所謂ゴシックアーチ形状に形成されている。詳細には、上側フランク３４ａの断面の円弧の一端と下側フランク３４ｂの断面の円弧の一端とが同一点に位置し、上側フランク３４ａの断面の円弧の他端と下側フランク３４ｂの断面の円弧の他端とは異なる位置にある。
　また、スライダ１０の下側転動溝３５も同様に、断面形状がそれぞれ凹状円弧形状に形成された上側フランク３５ａと下側フランク３５ｂとによって断面形状が略Ｖ字状に形成されている。上側フランク３５ａの断面の円弧の中心と、下側フランク３５ｂの断面の円弧の中心とは、異なる位置にある。したがって、下側転動溝３５の断面形状は、略Ｖ字状の所謂ゴシックアーチ形状に形成されている。詳細には、上側フランク３５ａの断面の円弧の一端と下側フランク３５ｂの断面の円弧の一端とが同一点に位置し、上側フランク３５ａの断面の円弧の他端と下側フランク３５ｂの断面の円弧の他端とは異なる位置にある。
　また、上側転動溝３４と下側転動溝３５との間の直線部分を上側ランド６０といい、下側転動溝３５から下方に延在する直線部を下側ランド６２という。上側ランド６０および下側ランド６２は、スライダ１０の脚部２５ａの内側面（図１、２Ａ参照）の部分である。
　使用状態において、上側転動路３７では、ボール７はスライダ１０の上側転動溝３４の上側フランク３４ａと、案内レール４の上側転動溝１６の曲面１６ａとに接触している。上側フランク３４ａおよび曲面１６ａは、上側フランク３４ａおよび曲面１６ａに対するボール７の接触角θがそれぞれ３０°～６０°の所定の角度となるように形成されている。例えば、本実施形態では５０°となっている。図３において、上側フランク３４ａのボール７との接点と、曲面１６ａのボール７との接点とを通り、ボール７を貫く直線は、上側転動路３７におけるボール７の荷重支持線である。
　ここで、ある面に対するボール７の接触角とは、ボール７の中心を通る水平線と、該面のボール７との接点とボールの中心とを結ぶ直線とがなす角度のことをいう。上側フランク３４ａにおいては、ボール７の中心を通る水平線と、上側フランク３４ａのボール７との接点とボール７の中心とを結ぶ直線とがなす角度のことであり、曲面１６ａにおいては、ボール７の中心を通る水平線と、曲面１６ａのボール７との接点とボール７の中心とを結ぶ直線とがなす角度のことである。
　使用状態において、下側転動路３８では、ボール７はスライダ１０の下側転動溝３５の下側フランク３５ｂと、案内レール４の下側転動溝１７の上側フランク１７ａとに接触している。下側フランク３５ｂおよび上側フランク１７ａは、ボール７との接触角θがそれぞれ３０°～６０°の所定の角度となるように形成されている。例えば、本実施形態では５０°となっている。図３において、上側フランク１７ａのボール７との接点と、下側フランク３５ｂのボール７との接点とを通り、ボール７を貫く直線は、下側転動路３８におけるボール７の荷重支持線である。
　上側転動路３７におけるボール７の荷重支持線と下側転動路３８におけるボール７の荷重支持線とは、直角に近い角度で交差するようになっており、また、他方側すなわち図２Ａの紙面左側の各荷重支持線（図示省略）と対称となっているので、ボール７は上下左右のあらゆる方向の荷重を支持することができる。
　図３に示すように、使用状態において、スライダ１０の上側転動溝３４の下側フランク３４ｂはボール７と接触していない。また、案内レール４の下側転動溝１７の下側フランク１７ｂ、およびスライダ１０の下側転動溝３５の上側フランク３５ａは、何れもボール７と接触していない。これらのフランク３４ｂ、１７ｂ、３５ａとボール７との間には、それぞれ数μｍ～数十μｍの隙間が介在している。
　図４は、案内レール４の下側転動溝１７近傍を長手方向から見た拡大断面図である。下側転動溝１７の上側フランク１７ａの断面形状の円弧１と下側フランク１７ｂの断面形状の円弧２とは、同一の曲率で形成されており、ボール７の曲率よりも僅かに小さい。すなわち、上側フランク１７ａおよび下側フランク１７ｂの断面形状の円弧１、２の半径は、ボール７の半径より僅かに大きく、ボール７の直径の５１～６０％程度の大きさとなっている。また、円弧１の中心と円弧２の中心とは、異なる位置にある。
　下側転動溝１７の上側の縁部、すなわち上側フランク１７ａの上端には、上側フランク１７ａと上側ランド５６とを接続する面取りｒ１が形成されている。同様に、下側の縁部、すなわち下側フランク１７ａの下端には、下側フランク１７ａと下側ランド５８とを接続する面取りｒ２が形成されている。面取りｒ１およびｒ２は、Ｒ面取りである。面取りｒ１およびｒ２を形成することにより、案内レール４に下側転動溝１７を形成した際のバリ残りを防止している。面取りｒ１およびｒ２の半径は、概ねボール７の直径の１０％程度の大きさに形成されている。
　下側転動溝１７の溝位置、すなわち幅あるいは高さ位置等を測定するときは、測定用のボール６４を用いる。測定用ボール６４は通常使用に用いる転動用のボール７と同一の径である。測定用ボール６４は、図４に２点鎖線で示すように、上側フランク１７ａと下側フランク１７ｂの両方に同時に接触する。このため、単一曲率のフランクに接触させる場合と比べて、測定用ボール６４の位置が安定する。その結果、溝位置を精度良く測定することができる。なお、本実施形態では、測定用ボール６４の上側フランク１７ａに対する接触角ａ１と、下側フランク１７ｂに対する接触角ａ２とは、同一角度となるように形成されている。
　ここで、上側フランク１７ａと下側フランク１７ｂとの交点を交点Ｊとする。また、両フランク１７ａ、１７ｂに接触した状態の測定用ボール６４の中心を中心Ｅとする。また、交点Ｊと中心Ｅとを結ぶ直線、すなわち中心Ｅを通る水平線を直線Ｔとする。また、直線Ｔと直交し、交点Ｊを通る直線を直線Ｓとする。直線Ｓを基準位置とし、直線Ｓからフランク１７ａの面取りｒ１側の端部まで垂線を引いたとき、この垂線の直線距離をフランク１７ａの有効深さＦＲ１と定義する。同様に、直線Ｓからフランク１７ｂの面取りｒ２側の端部まで垂線を引いたとき、この垂線の直線距離をフランク１７ｂの有効深さＦＲ２と定義する。また、直線Ｓから中心Ｅまでの直線距離をボール高さＨＲと定義する。
　本実施形態では、ＦＲ１＞ＦＲ２に設定している。すなわち、上側フランク１７ａのほうが下側フランク１７ｂよりも有効深さが大きく設定されている。言い換えると、下側転動溝１７は、上側フランク１７ａの端部から溝底までの深さのほうが、下側フランク１７ｂの端部から溝底までの深さよりも深く形成されている。
　図５は、スライダ１０の下側転動溝３５近傍を長手方向から見た拡大断面図である。下側転動溝３５の上側フランク３５ａの断面形状の円弧１と下側フランク３５ｂの断面形状の円弧２とは、案内レール４の上側フランク１７ａおよび下側フランク１７ｂと同一の曲率で形成されている。すなわち、各フランク３５ａおよび３５ｂの断面形状の円弧１、２の半径は、ボール７の半径より僅かに大きく、ボール７の直径の５１～６０％程度の大きさとなっている。また、円弧１の中心と円弧２の中心とは、異なる位置にある。
　下側転動溝３５の上側の縁部、すなわち上側フランク３５ａの上端には、上側フランク３５ａと上側ランド６０とを接続する面取りｃ１が形成されている。同様に、下側の縁部、すなわち下側フランク３５ａの下端には、下側フランク３５ａと下側ランド６２とを接続する面取りｃ２が形成されている。面取りｃ１およびｃ２は、Ｃ面取りである。なお、面取りｃ１およびｃ２は、案内レール４側と同様にＲ面取りとしても良い。
　下側転動溝３５の溝位置を測定するときは、案内レール４側の下側転動溝１７と同様に、測定用のボール６４を用いる。測定用ボール６４は、図５に２点鎖線で示すように、上側フランク３５ａと下側フランク３５ｂの両方に同時に接触する。その結果、溝位置を精度良く測定することができる。なお、本実施形態では、測定用ボール６４の上側フランク３５ａに対する接触角ｂ１と、下側フランク３５ｂに対する接触角ｂ２とは、同一角度となるように形成されている。
　ここで、上側フランク３５ａと下側フランク３５ｂとの交点を交点Ｊとする。また、両フランク３５ａ、３５ｂに接触した状態の測定用ボール６４の中心を中心Ｅとする。また、交点Ｊと中心Ｅとを結ぶ直線、すなわち中心Ｅを通る水平線を直線Ｔとする。また、直線Ｔと直交し、交点Ｊを通る直線を直線Ｓとする。直線Ｓを基準位置とし、直線Ｓからフランク３５ａの面取りｃ１側の端部まで垂線を引いたとき、この垂線の直線距離をフランク３５ａの有効深さＦＳ１と定義する。同様に、直線Ｓからフランク３５ｂの面取りｃ２側の端部まで垂線を引いたとき、この垂線の直線距離をフランク３５ｂの有効深さＦＳ２と定義する。また、直線Ｓから中心Ｅまでの直線距離をボール高さＨＳと定義する。
　本実施形態では、ＦＳ２＞ＦＳ１に設定している。すなわち、下側フランク３５ｂのほうが上側フランク３５ａよりも有効深さが大きく設定されている。言い換えると、下側転動溝３５は、下側フランク３５ｂの端部から溝底までの深さのほうが、上側フランク１７ａの端部から溝底までの深さよりも、深く形成されている。
　図６は、案内レール４の下側転動溝１７とスライダ１０の下側転動溝３５とを組み合わせた使用状態を長手方向から見た拡大断面図である。
　図６に示すように、使用状態においては下側転動溝１７と下側転動溝３５との間には転動用のボール７が装填されている。また、下側転動溝１７と下側転動溝３５とは、上下方向に相対位置がずれるように配置されている。具体的には、下側転動溝１７のほうが下側転動溝３５よりも少し下側となるように配置されている。そのため、上述したように、ボール７は、下側転動溝１７の上側フランク１７ａと下側転動溝３５の下側フランク３５ｂとに接触し、下側転動溝１７の下側フランク１７ｂと下側転動溝３５の上側フランク３５ａとには接触していない。接触角θはそれぞれ３０°～６０°の所定の角度となっている。例えば、本実施形態では５０°となっている。なお、当該接触角θは、測定用ボール６４が配置されたときの接触角ａ１、ａ２およびｂ１、ｂ２（図４および図５参照）とは異なる大きさである。
　本実施形態においては、各フランクの有効深さについては、上述したように、下側転動溝１７においては、ＦＲ１＞ＦＲ２、すなわち下側フランク１７ｂよりも上側フランク１７ａのほうが大きく形成され、かつ下側転動溝３５においては、ＦＳ２＞ＦＳ１、すなわち上側フランク３５ａよりも下側フランク３５ｂのほう大きく形成されている。つまり、使用状態においてボール７と接触するフランク１７ａ、３５ｂのほうが、ボール７と接触しないフランク１７ｂ、３５ａよりも有効深さが大きく形成されている。
　このように構成されているので、本実施形態に係るリニアガイド装置１は、スライダ１０に大きな荷重がかかっても、ボール７は下側転動溝１７および下側転動溝３５の溝肩に乗り上がりにくくなる。具体的には、ボール７が下側転動溝１７の上側フランク１７ａの上端からはみ出しにくくなり、同様に下側転動溝３５の下側フランク３５ｂの下端からはみ出しにくくなる。
　その結果、上側フランク１７ａの上端よりも上方の案内レール４の部分および下側フランク３５ｂの下端よりも下方のスライダ１０の部分におけるエッジロードの発生が抑制され、下側転動溝１７および下側転動溝３５に圧痕が付いてしまうことを防止できる。ここでエッジロードとは、部材の角部等に発生する過大な応力集中のことである。なお、本実施形態の当該効果については、実施例および比較例を用いて後述する。
　また、本実施形態では、上側フランク１７ａの有効深さＦＲ１と下側フランク３５ｂの有効深さＦＳ２とは、略同一寸法に形成されている。これにより、案内レール４の負荷能力とスライダ１０の負荷能力とが略同一となっている。
　また、本実施形態では、図６に示すように、案内レール４の上側ランド５６（図３参照）とスライダ１０の上側ランド６０（図３参照）間の距離Ｓ１と、案内レール４の下側ランド５８（図３参照）とスライダ１０の下側ランド６２（図３参照）間の距離Ｓ２とは、略同一の距離に形成されている。上側フランク１７ａの有効深さＦＲ１および下側フランク３５ｂの有効深さＦＳ２を増すためには、上記Ｓ１およびＳ２の距離を小さくすれば、その分有効深さを大きくすることができる。しかし、Ｓ１およびＳ２の距離が小さすぎると、製造誤差によって案内レール４とスライダ１０とが接触してしまう怖れがある。したがって、Ｓ１およびＳ２は、それぞれ０．１～０．５ｍｍ程度の距離で形成することが好ましい。なお、本実施形態においては、Ｓ１およびＳ２は、それぞれ０．２５ｍｍとしている。
　本実施形態では、適正なＳ１およびＳ２を確保しつつ、上側フランク１７ａの有効深さＦＲ１および下側フランク３５ｂの有効深さＦＳ２を大きくしている。すなわち、ＦＲ１を増やすために、案内レール４の上側ランド５６をスライダ１０の上側ランド６０側に突出させ、該案内レール４の上側ランド５６を突出させた分、スライダ１０の上側ランド６０の部分の幅方向の肉厚を減じている。同様に、ＦＳ２を増やすために、スライダ１０の下側ランド６２を案内レール４の下側ランド５８側に突出させ、該スライダ１０の下側ランド６２を突出させた分、案内レール４の下側ランド５８の部分の幅方向の肉厚を減じている。
　図７は、案内レール４の上側転動溝１６とスライダ１０の上側転動溝３４とを組み合わせた使用状態を長手方向から見た拡大断面図である。
　図７に示すように、使用状態においては上側転動溝１６と上側転動溝３４との間には転動用のボール７が装填されている。ボール７は、上側転動溝１６の曲面１６ａと上側転動溝３４の上側フランク３４ａとに接触し、下側転動溝３４の下側フランク３４ｂには接触していない。接触角θはそれぞれ３０°～６０°の所定の角度となっている。例えば、本実施形態では５０°となっている。また、上側転動溝１６は、曲面１６ａのみで構成され上側フランクがない。
　案内レール４の下側転動溝１７およびスライダ４の下側転動溝３５において定義したのと同様に、スライダ４の上側転動溝３４についても、上側フランク３４ａの有効深さをＦＳ１と定義し、下側フランク３４ｂの有効深さをＦＳ２と定義する。上側転動溝３４は、ＦＳ１＞ＦＳ２に設定されている。すなわち、案内レール４の下側転動溝１７およびスライダ４の下側転動溝３５と同様に、使用時にボール７が接触するほうの上側フランク３４ａの有効深さを大きくしている。したがって、スライダ１０に大きな荷重がかかっても、ボール７は上側フランク３４ａの上端からはみ出しにくくなる。その結果、上側フランク３４ａの上端よりも上方のスライダ１０の部分におけるエッジロードの発生が抑制され、上側転動溝３４に圧痕が付いてしまうことを防止できる。
　図８は、案内レール４の下側転動溝１７およびスライダ１０の下側転動路３５の近傍を長手方向から見た断面図である。
　図８に示すように、案内レール４の幅方向において、下側ランド５８の位置は、案内レール４の上側ランド５６の位置に比べて、案内レール４の内方側すなわち図８の左側に位置している。これは、下側転動溝１７の下側フランク１７ｂの有効深さＦＲ２が、上側フランク１７ａの有効深さＦＲ１よりも小さく形成されているからである。
　本実施形態においては、案内レール４の下側ランド５８よりも下方の側面４ａの部分（以下、下部側面６６という）は、上側ランド５６と同一の平面上に位置するように形成されている。これにより、下部側面６６は測定基準用平面として機能する。
　すなわち、図９Ａに示すように、案内レール４の下側転動溝１７の溝位置を測定するときに、案内レール４の側面４ａを定盤等の基準面に安定して載置することができる。その結果、図９Ａに示すような、溝位置Ｗを精度良く測定することができる。
　図９Ｂは、図９Ａとの比較のために、下部側面６６が上側ランド５６と同一平面にない場合の案内レール４を示している。下部側面６６が上側ランド５６と同一平面にない場合には、案内レール４の側面４ａを定盤等の基準面に置いた時に、案内レール４の側面４ａと定盤との間に隙間が生じてしまい、定盤上に安定して固定することができない。したがって、溝位置Ｗを精度良く測定することが困難になってしまう。
　図１０は、案内レール４における溝位置の測定方法を示す概念図である。案内レール４の下側転動溝１７の溝位置を測定するときは、測定用のボール６４を用いる。測定用ボール６４は、図１０に示すように、上側フランク１７ａと下側フランク１７ｂの両方に同時に接触するので、測定用ボール６４の位置が安定する。その結果、図１０に示すような、両側の溝間の幅Ｗや、高さＨａ、Ｈｂを精度良く測定することができる。なお、測定用ボール６４は転動用のボール７と同一の径である。
　また、図１１は、スライダ１０における溝位置の測定方法を示す概念図である。スライダ１０においても、案内レール４と同様に、上側転動溝３４および下側転動溝３５を測定用ボール６４を用いることにより精度良く測定することができる。
　図１２は、案内レール４の上側転動溝１６および下側転動溝１７の加工方法を示す概念図である。本実施形態では、上側転動溝１６は単一曲率の曲面１６ａであり、下側転動溝１７は断面略Ｖ字状の溝である。このため、上側転動溝１６の寸法を直接精度良く測定することは困難である。そこで本実施形態においては、図１２に示すような、総形砥石６８を用いて上側転動溝１６および下側転動溝１７を同時に研削している。総形砥石６８は、寸法の正確さを保証することが比較的容易である。このため、下側転動溝１７の溝位置のみを図１０に示したように精度良く測定すれば、上側転動溝１６の溝位置も正しいことを保証できる。
　次に、本実施形態に係るリニアガイド装置１の効果を実証するための実験およびその結果について説明する。
　本実験は、本実施形態に係るリニアガイド装置１の実施例と、比較例１および比較例２とを用いて、スライダ１０に荷重をかけた場合の、案内レール４の下側転動溝１７の上側フランク１７ａおよびスライダ１０の下側転動溝３５の下側フランク３６ｂにおける面圧分布を比較するために行った。
　本実験に用いた実施例に係るリニアガイド装置１は、上述したように、下側フランク１７ｂの有効深さＦＲ２よりも上側フランク１７ａの有効深さＦＲ１のほうが大きく形成され、かつ上側フランク３５ａの有効深さＦＳ１よりも下側フランク３５ｂの有効深さＦＳ２のほうが大きく形成されている。さらに、ＦＲ１とＦＳ２とは略同一である。すなわち、以下の関係となっている。
　案内レール４側：ＦＲ１＞ＦＲ２
　スライダ１０側：ＦＳ１＜ＦＳ２
　ＦＲ１≒ＦＳ２
　図１３は、本実験に用いた比較例１に係るリニアガイド装置１０１の要部の断面図であり、具体的には、案内レール４およびスライダ１０の各下側転動溝１１７、１３５近傍を長手方向から見た断面図である。
　比較例１に係るリニアガイド装置１０１は、案内レール４側の上側フランク１１７ａの有効深さＦＲ１と、案内レール４側の下側フランク１１７ｂの有効深さＦＲ２と、スライダ１０側の上側フランク１３５ａの有効深さＦＳ１と、スライダ１０側の下側フランク１３５ｂの有効深さＦＳ２とは、次の関係となっている。
　案内レール４側：ＦＲ１≒ＦＲ２
　スライダ１０側：ＦＳ１≒ＦＳ２
　ＦＳ１＜ＦＲ１
　すなわち、全てのフランクにおいて、案内レール４側のフランクの有効深さよりもスライダ１０側のフランクの有効深さほうが小さく形成されている。他の構成は、実施例と同様である。
　図１４は、本実験に用いた比較例２に係るリニアガイド装置２０１の要部の断面図であり、具体的には、案内レール４およびスライダ１０の各下側転動溝２１７、２３５近傍を長手方向から見た断面図である。
　比較例２に係るリニアガイド装置２０１は、案内レール４側の上側フランク２１７ａの有効深さＦＲ１と、案内レール４側の下側フランク２１７ｂの有効深さＦＲ２と、スライダ１０側の上側フランク２３５ａの有効深さＦＳ１と、スライダ１０側の下側フランク２３５ｂの有効深さＦＳ２とは、次の関係となっている。
　案内レール４側：ＦＲ１≒ＦＲ２
　スライダ１０側：ＦＳ１≒ＦＳ２
　ＦＳ１≒ＦＲ１
　すなわち、全てのフランクにおいて、フランクの有効深さが略同一に形成されている。他の構成は、実施例と同様である。
　以下の表１に、実施例、比較例１および比較例２の共通仕様および個別仕様を掲げる。
（表１）
[共通仕様]
・レール幅：25ｍｍ
・ボール直径：4.7625ｍｍ
・溝半径：2.429ｍｍ（ボール直径の５１％）
・負荷を受けるボール数：１１個×２列
・接触角：５０°
・荷重：２０kＮ、スライダに上向きに付与
[個別仕様]
（１）実施例
・ＦＲ１＝2.0ｍｍ
・ＦＲ２＝1.8ｍｍ
・ＦＳ１＝1.8ｍｍ
・ＦＳ２＝2.0ｍｍ
（２）比較例１
・ＦＲ１＝2.0ｍｍ
・ＦＲ２＝2.0ｍｍ
・ＦＳ１＝1.8ｍｍ
・ＦＳ２＝1.8ｍｍ
（２）比較例２
・ＦＲ１＝1.9ｍｍ
・ＦＲ２＝1.9ｍｍ
・ＦＳ１＝1.9ｍｍ
・ＦＳ２＝1.9ｍｍ
　次に、比較例１に係るリニアガイド装置１０１を例にして、スライダ１０に荷重をかけた場合の、案内レール４側の上側フランク１１７ａおよびスライダ１０側の下側フランク１３５ｂにおける、ボール７による接触応力の分布範囲の変化について説明する。
　図１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃは、スライダ１０に荷重をかけた場合の接触応力の分布範囲の変化を示す概念図であり、図１５Ａは荷重が小さい場合、図１５Ｂは荷重が増した場合、図１５Ｃは荷重がさらに増した場合をそれぞれ示している。
　本実験では、案内レール４を固定し、スライダ１０に対して上に引き上げる方向の荷重を作用させた。すなわち、図１５Ａに示すように、案内レール４およびスライダ１０には、互いに離れる方向の力が加わることとなる。
　スライダ１０に荷重がかかると、案内レール４側の上側フランク１１７ａおよびスライダ１０側の下側フランク１３５ｂは、それぞれボール７との接触部に荷重を受ける。この荷重により、ボール７との接触部には接触応力が生じる。接触応力は、図１５Ａに斜線で示すように、長手方向から見て、ボール７との接点を中心に、荷重支持線に沿う方向かつ各フランクの円周方向に沿う方向に、略半楕円形状の範囲に作用する。
　スライダ１０にかかる荷重が増加すると、ボール７との接触部の弾性変形によって、上側フランク１１７ａおよび下側フランク１３５ｂの接触応力を受ける範囲は、図１５Ｂに斜線で示すように、略半楕円形状が一様に大きくなる方向に広がる。図１５Ｂでは、下側フランク１３５ｂの接触応力を受ける範囲が面取りｃ２の直近にまで達している。
　スライダ１０にかかる荷重がさらに増加すると、接触応力を受ける範囲がさらに広がり、図１５Ｃに示すように、斜線で示す略半楕円形状が大きくなる。そして、図１５Ｃでは、下側フランク１３５ｂの接触応力を受ける範囲が面取りｃ２に達している。接触応力を受ける範囲は上述のように、長手方向から見て略半楕円形状になるが、面取りｃ２では荷重を受けることができない。このため、面取りｃ２には、図１５Ｃに示すような、スパイク状の圧力ピークが生じる。すなわちエッジロードが生じる。
　エッジロードは顕著な圧力ピークのため、材料の塑性変形の原因となる。エッジロードによって転動溝が塑性変形してしまうと、ボールの円滑な循環が阻害され、リニアガイド装置の性能の低下してしまう。したがって、エッジロードの発生は好ましくない。
　このようにして実施例および各比較例に対して行った実験の結果を次に説明する。面圧分布は、接触解析理論から、数値計算によって求めた。
　図１６Ａ、１６Ｂは、比較例１の実験結果を示すグラフであり、図１６Ａは案内レール４側の上側フランク１１７ａの面圧分布を示し、図１６Ｂはスライダ１０側の下側フランク１３５ｂの面圧分布を示している。
　比較例１では、案内レール４側の上側フランク１１７ａの面圧分布は、図１６Ａに示すように、良好である。上側フランク１１７ａの上端、すなわち面取りｒ１との接続部で僅かなエッジロードが見られるが、接触部の中央部の接触面圧よりも小さく、問題はない。
　一方、スライダ１０側の面圧分布は、良好とは言えない。すなわち、下側フランク１３５ｂの下端、すなわち面取りｃ２との接続部で顕著なエッジロードが見られ、接触面圧は４ＧＰａ（ギガパスカル）を超えている。接触面圧が４ＧＰａを超えると、フランクが塑性変形して圧痕が生じる怖れがある。
　図１６Ａ、図１６Ｂより、比較例１では、リニアガイド装置としては、スライダ１０の接触面圧によって使用できる荷重範囲が決まる。これは、スライダ１０側の下側フランク１３５ｂの有効深さが、案内レール４側の上側フランク１１７ａの有効深さよりも小さいためである。
　図１７Ａ、１７Ｂは、比較例２の実験結果を示すグラフであり、図１７Ａは案内レール４側の上側フランク２１７ａの面圧分布を示し、図１７Ｂはスライダ１０側の下側フランク２３５ｂの面圧分布を示している。
　比較例２では、図１７Ａ、１７Ｂに示すように、案内レール４側とスライダ１０側とは、ほぼ同一の面圧分布となっている。しかし、案内レール４側の上側フランク２１７ａの上端、すなわち面取りｒ１との接続部、およびスライダ１０側の下側フランク２３５ｂの下端、すなわち面取りｃ２との接続部で、それぞれ小さくはないエッジロードが見られる。それぞれのエッジロードは接触面圧が４ＧＰａを超えてはいないので、比較例１に比べると圧痕が生じる怖れは小さい。しかし、それぞれのエッジロードは、接触部の中央部の接触面圧を超えている。したがって、荷重がさらに増すと、直ぐに圧痕が生じる可能性がある。
　図１８Ａ、１８Ｂは、実施例の実験結果を示すグラフであり、図１８Ａは案内レール４側の上側フランク１７ａの面圧分布を示し、図１８Ｂはスライダ４側の下側フランク３５ｂの面圧分布を示している。
　実施例１では、図１８Ａ、１８Ｂに示すように、案内レール４側とスライダ１０側とも、面圧分布は良好である。上側フランク１７ａの上端および下側フランク３５ｂの下端で、それぞれ僅かなエッジロードが見られるが、何れも接触部の中央部の接触面圧よりも小さく、問題のない大きさである。
　また、実施例１では、案内レール４側とスライダ１０側とは、ほぼ同一の面圧分布となっている。これは、案内レール４側の上側フランク１７ａの有効深さと、スライダ１０側の下側フランク３５ｂの有効深さとが略同一に形成されているためである。このため、上側フランク１７ａと下側フランク３５ｂとの一方に先に圧痕が生じてしまうことがない。したがって、リニアガイド装置としては、より高い荷重がかかるまで使用することができる。
　図１６Ａ、１６Ｂ～図１８Ａ、１８Ｂに示す実験結果から明らかなように、本実施形態に係るリニアガイド装置１は、スライダ１０に大きな荷重がかかっても転動溝に圧痕が生じにくくなっている。したがって、より高い荷重がかかるまで使用することができる。

Claims (6)

  1. 　転動体が転動するための直線状の溝を複数備えた直線状の案内レールと、
    　前記案内レールの前記複数の溝と一対一で対向し前記転動体が転動するための溝を備えたスライダと、
    　対向する前記案内レールの溝と前記スライダの溝との間に転動自在に配置され、前記スライダを前記案内レールに対して長手方向に移動自在に支持する複数の転動体とを備え、
    　前記案内レールの溝と前記スライダの溝のうち少なくとも１つの溝は、断面形状が円弧の曲面２つを組み合わせて構成され断面形状が略Ｖ字状の溝であり、前記２つの曲面は使用状態において前記転動体が接触する一方の曲面と使用状態において前記転動体が非接触である他方の曲面とからなるリニアガイド装置において、
    　前記断面形状が略Ｖ字状の溝は、前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さと、前記他方の曲面の周方向の端部から前記溝底までの深さとは、異なる深さに形成されていることを特徴とするリニアガイド装置。
  2. 　前記断面形状が略Ｖ字状の溝は、前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さのほうが、前記他方の曲面の周方向の端部から前記溝底までの深さよりも深く形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリニアガイド装置。
  3. 　対向する前記案内レールの溝と前記スライダの溝との対のうち、少なくとも１つの対は、前記案内レールの溝と前記スライダの溝とがともに前記断面形状が略Ｖ字状の溝であることを特徴とする請求項２のリニアガイド装置。
  4. 　前記断面形状が略Ｖ字状の溝である前記案内レールの溝における前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さと、前記断面形状が略Ｖ字状の溝である前記スライダの溝における前記一方の曲面の周方向の端部から溝底までの深さとは、略同一の深さに形成されていることを特徴とする請求孔３に記載のリニアガイド装置。
  5. 　前記案内レールの溝は前記案内レールの側面の上下方向中間部に前記長手方向に延在して設けられかつ前記断面形状が略Ｖ字状の溝であり、前記一方の曲面は前記案内レールの溝の上側部分を構成し、前記案内レールの溝よりも下方側の前記側面の部分には、前記案内レールの溝よりも上方側の前記側面の部分と同一平面上の部分と、該平面よりも前記案内レールの幅方向で内方側に位置する部分とが形成されていることを特徴とする請求項２～４の何れか一項に記載のリニアガイド装置。
  6. 　前記２つの曲面はそれぞれ前記断面の円弧の中心が互いに異なり、前記略Ｖ字状の断面形状は略ゴシックアーチ形状であることを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載のリニアガイド装置。
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