直動案内ユニット
【課題】 この直動案内ユニットは，エンドキャップを構成するエンドキャップ本体とスペーサとで方向転換路を曲路に形成してボールの転走をスムーズにする。
【解決手段】エンドキャップ３に形成された方向転換路１４は，スライダ２の摺動方向に見た状態が軌道路１６の中心Ｏｋから軌道レール１の上部角部１８を回ってリターン路１５の中心Ｏｒへ単一Ｒでなる曲路１０に形成されている。リターン路１５間のスパンＰｒは，軌道路１６間のスパンＰｋよりも短い長さでケーシング３の幅方向中央寄りに延びている。単一Ｒでなる曲路１０は，摺動方向に見て１８０°円弧でなる半円に形成されている。
【解決手段】エンドキャップ３に形成された方向転換路１４は，スライダ２の摺動方向に見た状態が軌道路１６の中心Ｏｋから軌道レール１の上部角部１８を回ってリターン路１５の中心Ｏｒへ単一Ｒでなる曲路１０に形成されている。リターン路１５間のスパンＰｒは，軌道路１６間のスパンＰｋよりも短い長さでケーシング３の幅方向中央寄りに延びている。単一Ｒでなる曲路１０は，摺動方向に見て１８０°円弧でなる半円に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，例えば，軌道溝を備えた軌道レール及び該軌道レール上を転動体を介して相対移動するスライダから成る直動案内ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に，直動案内ユニットは，断面矩形状の軌道レールにスライダが跨架して，スライダが軌道レール上を転動体を介して摺動自在なものであり，各種組立装置，半導体製造装置，検査・測定装置等の各種機械装置に広く使用されている。近年，直動案内ユニットは，潤滑等のメンテナンスフリーなものが求められると共に，高精度，小型化，滑らかな往復運動等の性能を達成でき，高速摺動や高タクト可能なタイプのものが求められている。特に，直動案内ユニットは，軌道レールを竪軸即ち縦軸や垂直軸として適用するタイプのものが多くなり，スライダには軌道レール上を一層滑らかに摺動運動できることが求められている。直動案内ユニットについては，スライダは，ケーシングの両端に方向転換路を有するエンドキャップを配設した構造を有しており，エンドキャップに形成された方向転換路は，スライダが跨架した軌道レールの両側面に形成された軌道路から軌道レールの上部角部を回ってケーシングの中心寄り位置のリターン路へ転動体のボールを案内するものになっており，狭隘形タイプに形成されているものが知られている。
【０００３】
直動案内ユニットとして，本出願人によって先に出願されたスライダを狭隘形に形成した無限直線運動用玉軸受が知られている。該無限直線運動用玉軸受は，トラックレールの両側面に各一条列の軌道溝を長手方向にそれぞれ形成したタイプであり，ケーシング内部に形成されるリターン孔は負荷ボールの位置より上部内側に形成され，方向転換路は通路の中心で左右対称な形状となって側板の内面に形成されている。上記無限直線運動用玉軸受は，負荷域のボールが徐々にケーシングの外側円弧上に送り出され，Ｕ字状の軌跡を通って方向転換路からリターン路へ進んで行くものに構成されていた（例えば，特許文献１参照）。
【０００４】
また，直動案内ユニットとして，本出願人によって先に出願されたスライダを狭隘形に形成した狭隘形直動案内ユニットが知られている。該狭隘形直動案内ユニットは，１つの例として，方向転換路がケーシングの摺動方向軸に直交し且つ側板内の断面において単一の中心を有する円弧で形成され，その円弧中心は，負荷軌道路にあるボールの中心を通って軌道溝を有するレール状部材の側面と平行な直線上にあるように形成されている。リターン孔は，円弧で形成される方向転換路の最大高さのレベルになるようにケーシング内に形成され，負荷軌道溝が形成されたレール状部材及びケーシングのそれぞれの側面が傾斜面にそれぞれ形成されている。また，上記狭隘形直動案内ユニットは，別の例として，レール状部材の垂直な側面に軌道溝が形成され，ボール中心を通る垂直線上に中心を有し，半径の円弧で方向転換路を形成し，その円弧の最大高さレベルにおいて，ケーシング内にリターン孔を形成したものであり，負荷域にあるボールのほぼ真上にリターン孔が形成されている（例えば，特許文献２参照）。
【０００５】
また，直線式ボール・ガイド・レールとして，連続的にスライダ本体とエンド・キャップ及びレールの間に転がるボールが直線レールに沿って案内される騒音を減少させるものが知られている。該直線式ボール・ガイド・レールは，スライダ本体のゲーテ形ボール・グローブの上方の所にノン・ロード・ボール循環通孔が穿孔されたものであり，エンド・キャップに一対のＵ形ボール回転グルーブが設けられ，Ｕ形ボール回転グルーブには一つの半円と一つの直線から成るボール回転コースが有り，回転グルーブの断面は半円形を成し，５つのボールを収容でき，ボールの回転を完成して，ボールはゲーテ形ボール・グルーブからＵ形ボール回転グルーブに入った後，ボール回転グルーブに沿い１８０°回り，エンド・キャップの中央位置に転がり，ノン・ロード・ボール循環通孔の中に入る。また，エンドキャップのＵ形ボール回転グルーブにキャップ・プレートが置かれ，キャップ・プレートには２つのＵ形ボール回転グルーブに協同する溝が有り，溝は半円形を成し，キャップ・プレートの両半円形端部と中央円孔に円弧状インバース・アングルが形成されている（例えば，特許文献３参照）。
【０００６】
また，本出願人が開発した直線運動ころがり軸受が知られている。該直線運動ころがり軸受は，無限循環路の構成にあって，直線路から曲線路に，又は曲線路から直線路に転動体が移動するものであり，変曲点においては，無限循環路に沿った方向に転動体の移動変動が生じるものである（例えば，特許文献４参照）。
【特許文献１】特開昭６０−２５６６１９号公報
【特許文献２】特開平１−１２６４２２号公報
【特許文献３】登録実用新案第３００８８３５号公報
【特許文献４】特公平６−５４１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら，直動案内ユニットは，半導体製造装置，検査・測定装置等の各種の機械装置の発達に伴って，一層の潤滑のメンテナンスフリーと共に，一層の高速摺動及び高タクト可能なものが求められるようになった。上記狭隘形直動案内ユニットは，方向転換路が単一Ｒで形成されているもののリターン孔を方向転換路の最大高さのレベルで形成しなければならないため，レール状部材を台形状に形成しなければならず，また，垂直な側面でなるレール状部材では，リターン孔を負荷域にあるボールのほぼ真上に形成しなければならなかった。
【０００８】
また，上記直線式ボール・ガイド・レールは，ボール循環の円滑さを増進したものになっているが，ボール回転コースが１つの半円と１つの直線とで構成されているので，所謂，方向転換路において変曲点が多い通路に形成されており，ボールの転走を阻害する要因が多く，スライダそのものの摺動がぎくしゃくする問題があり，また，Ｕ形ボール回転グルーブは，半円形の溝を合わせたものであり，合わせ位置がボールの転動中心軌跡と合致してしまい，ボール案内が不安定なものになっていた。更に，上記直線式ボール・ガイド・レールは，円弧状インバース・アングルが形成されているが，エンドキャップとキャップ・プレートとの嵌合部分が角部状な形状に形成されているので，通路が不連続に形成され，ボール循環が阻害されるものになっていた。
【０００９】
この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，主としてエンドキャップの構成に特徴を有するものであり，従来の直動案内ユニットに比較して，スライダの幅方向のスパンを短くコンパクトに構成可能にしたにもかかわらず，方向転換路を転動体のボールの転走を妨げることがない曲路に形成してボールが限りなく滑らかに高速に案内されることを可能にした直動案内ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は，長手方向両側面に第１軌道溝が形成された長手状で断面矩形状の軌道レール及び前記軌道レールに跨架して相対摺動自在なスライダから成り，前記スライダは，前記第１軌道溝に対向して第２軌道溝が形成され且つ前記第１と第２軌道溝間に形成された軌道路に平行に延びる一対のリターン路が形成されたケーシング，前記ケーシングの両端面に取り付けられ且つ前記軌道路と前記リターン路とに連通する方向転換路が形成されたエンドキャップ，並びに前記軌道路，前記リターン路及び前記方向転換路で構成される循環路を転動する複数の転動体であるボールを有する直動案内ユニットにおいて，
前記リターン路は，前記リターン路間のスパンが前記軌道路間のスパンよりも短い長さで前記ケーシングの幅方向中央寄りに延びており，
前記方向転換路は，前記スライダの摺動方向に見た状態が前記軌道路の中心から前記軌道レールの上部角部を回って前記リターン路の中心へ１つの曲率半径でなる曲路に形成されていることを特徴とする直動案内ユニットに関する。
【００１１】
この直動案内ユニットにおいて，前記１つの曲率半径でなる前記曲路は，前記摺動方向に見て，１８０°円弧でなる半円に形成されている。
【００１２】
また，前記エンドキャップは，前記方向転換路の内周溝曲面が幅方向両側にそれぞれ形成されたスペーサと，前記スペーサが嵌入され且つ前記方向転換路の外周溝曲面が幅方向両側に形成されたエンドキャップ本体とで構成されている。
【００１３】
前記方向転換路は，前記エンドキャップ本体に形成した嵌合凹部に前記スペーサに形成した嵌合部を嵌入して前記エンドキャップ本体に前記スペーサが位置決めされて前記エンドキャップ本体の前記外周溝曲面と前記スペーサの前記内周溝曲面とが対向して配置され，前記エンドキャップの前記嵌合凹部と前記スペーサの前記嵌合部とは，前記軌道路側と前記リターン路側との端部分がアール状の曲部に形成されている。
【００１４】
この直動案内ユニットは，前記ケーシングには潤滑剤含浸可能なパイプ部材が嵌挿される嵌挿孔が形成され，前記エンドキャップには前記嵌挿孔に嵌挿される接続管部が一体構造に形成され，前記パイプ部材と前記嵌挿孔の両端に位置する前記接続管部とが連通して前記リターン路が形成されるものである。
【００１５】
また，この直動案内ユニットは，前記スペーサには，前記エンドキャップ本体に形成された給油孔に対向して連通し且つ前記接続管部を通って前記リターン路と前記方向転換路へ連通する給油溝が形成されている。
【００１６】
また，この直動案内ユニットは，前記エンドキャップ本体の前記方向転換路の前記外周溝曲面と前記外周溝曲面に対向する前記スペーサの前記方向転換路の前記内周溝曲面とのいずれか一方が前記方向転換路の通路中心軸線の位置よりも僅かに深く形成され，他方が前記方向転換路の前記通路中心軸線の位置よりも僅かに浅く形成されて，前記一方側で前記ボールの循環案内をし易くしたものである。
【００１７】
また，この直動案内ユニットにおいて，前記エンドキャップは，前記ケーシングの色とは異なる色の青色に着色された合成樹脂材から形成されている。
【発明の効果】
【００１８】
この直動案内ユニットは，上記のように，スライダの軸心方向である摺動方向に見た状態が軌道路の中心から軌道レールの上部角部を回ってリターン路の中心へ１つの曲率半径（単一Ｒ）でなる曲路に形成されているので，リターン路間のスパンを軌道路間のスパンよりも短い長さに形成したにもかかわらず，方向転換路でのボールの転走が極めてスムーズになり，スライダの軌道レール上での摺動運動がギクシャクせずにスムーズになり，一層の高速摺動及び高タクトを可能し，しかもエンドキャップを通じてリターン路にスムーズに潤滑剤を供給してボールを潤滑でき，潤滑のメンテナンスフリーを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下，図面を参照して，この発明による直動案内ユニットの実施例を説明する。この直動案内ユニットは，特に，潤滑についてメンテナンスフリーを実現すると共に，スライダ２の幅方向の長さ即ちスパンを短く構成可能にしたにもかかわらず，転動体のボール５の循環を限りなく滑らかにしてスライダ２を軌道レール１上でスムーズに摺動させることができ，高速化，高タクト化を実現できるように構成したことを特徴としている。具体的には，この直動案内ユニットは，特に，エンドキャップ４に形成する方向転換路１４をエンドキャップ本体７とそれに嵌入するスペーサ６とで相補的構造に構成し，方向転換路１４と転走するボール５とのすきまを全長にわたって均一な形状に方向転換路１４を形成し，ボール５の循環案内を高精度に高速に転走させることを実現したことに特徴を有するものである。この直動案内ユニットは，長手状即ち長尺で断面矩形状の軌道レール１にスライダ２が跨架し，ケーシング３の両側に形成される一対のリターン路１５間の長さ即ちスパンＰｒが軌道路１６間のスパンＰｋよりも小さく形成され，リターン路１５がケーシング３の幅方向中央寄りに延びている構造に形成された狭隘形タイプに構成されている。
【００２０】
この直動案内ユニットは，概して，図１に示すように，長手状であって長手方向の両側面１７に沿って軌道溝１１（第１軌道溝）が設けられた軌道レール１，軌道レール１に対して跨架して転動体であるボール５を介して摺動自在なスライダ２から構成されている。スライダ２は，軌道溝１１に対向する軌道溝１２（第２軌道溝）が設けられ，また，軌道溝１１と軌道溝１２とで形成された負荷軌道路である軌道路１６を転動する複数の転動体であるボール５を有している。軌道レール１には，軌道レール１をベッド，機台，他部品等のベース６６に取り付けるための取付け孔５７が形成されている。スライダ２は，主として，一対の軌道溝１２及び一対のリターン路１５が形成されたケーシング３，ケーシング３の両端面１３に配設され且つ一対の方向転換路１４が形成されたエンドキャップ４，及びエンドキャップ４の端面に取り付けられたエンドシール３５から構成されている。ケーシング３は，軌道レール１の上面７０に対向する上部５８，及び上部５８の両側からそれぞれ垂下して軌道溝１２が形成された袖部５９から断面逆Ｕ字状に両袖部５９と上部５８とから凹部６４に形成されている。また，エンドキャップ４は，ケーシング３に対応して上部６０と上部６０の両側からそれぞれ垂下した袖部６１から断面逆Ｕ字状に両袖部６１と上部６０とから凹部６５に形成されている。ケーシング３の上部５８には，ボール５が転走するリターン路１５を形成するための嵌挿孔３０が一対形成されている。
【００２１】
この直動案内ユニットにおいて，スライダ２の下面には，下面シール３４が取り付けられている。エンドキャップ４とエンドシール３５は，ケーシング３の取付け用ねじ穴５４に取付けねじ６７を螺入することによって固定される。ケーシング３には，上面６８にワーク，機器等の他部品を取り付けるためのねじ穴５５が形成されている。エンドキャップ４には，エンドシール３５の端面に配設したグリースニップル３６から供給された潤滑剤を方向転換路１４とケーシング３におけるリターン路１５とに供給するため，潤滑剤供給路としての給油溝３１が形成されている。スライダ２には，ボール５の脱落を防止するため，ボール５を保持する保持バンド３７が軌道レール１の軌道溝１１間の逃げ溝６９を挿通するように設けられている。スライダ２は，ボール５が無限循環転走するように，軌道レール１との間に負荷軌道路１６，一端が負荷軌道路１６の両端にそれぞれ連通する一対の方向転換路１４，及び方向転換路１４の他端に連通するリターン路１５を備えている。言い換えれば，スライダ２は，ボール５が負荷軌道路１６，一方のエンドキャップ４の方向転換路１４，リターン路１５及び他方のエンドキャップ４の方向転換路１４から成る無限循環路２０を転走するように，構成されている。
【００２２】
この直動案内ユニットは，潤滑に関してメンテナンスフリーの仕様に構成されており，ケーシング３には，互いに平行に延びる一対の嵌挿孔３０が形成され，しかも嵌挿孔３０がケーシング３に形成された軌道溝１２に平行に延びている。嵌挿孔３０に嵌挿されたパイプ部材８は，潤滑剤を含浸できる多孔質構造を有してボール５が転走するためのリターン路１５を形成し，ボール５に潤滑剤を供給する機能を果たし，ボール５の循環もさらに滑らかになっている。図１６及び図１７には，ケーシング１０の嵌挿孔３０に嵌挿配置されたパイプ部材８が示されている。パイプ部材８は，一種のスリーブの構造であり，超高分子量のポリエチレン微粒子で焼結してパイプ状に成形されたものであり，微粒子間に作られた多孔が連通したオープンポアの多孔質構造を持つ焼結樹脂の成形体から構成されており，成形体に形成されている多孔に潤滑剤が含浸される構造に構成されている。パイプ部材８は，内側の通し孔がリターン路１５に形成されており，ボール５よりも僅かに大きな径の孔に形成され，また，断面円形でなる外側の外径がケーシング３の嵌挿孔３０に僅かな隙間を持って挿入されるサイズに形成されている。また，パイプ部材８の内側の孔は，この実施例では転動体がボール５であるので，断面円形に形成されている。従って，パイプ部材８は，材料や構造の上からも剛性を有しており，潤滑剤を含浸吸収し，潤滑剤を多孔に保持し，排出できる構造に形成されている。
【００２３】
この直動案内ユニットは，上記の構成において，特に，方向転換路１４を形成するエンドキャップ４の構成に特徴を有するものである。エンドキャップ４に形成された方向転換路１４は，特に，ボール５を滑らかに循環案内するために，方向転換路１４の変曲点を極力少なくし，しかもリターン路１５及び軌道路１６との境界部での高精度な構成の曲路１０によってリターン路１５と軌道路１６とに接続して全体としてスムーズな循環路２０を構成したものであり，ボール循環方向への移動変動を最も小さく構成しており，エンドキャップ４を構成するエンドキャップ本体７及びスペーサ６について方向転換路１４を形成するための相補的構造の最良な形状を有している。エンドキャップ４は，エンドキャップ本体７の上部における嵌合凹部４３にスペーサ６の上部における嵌合部４４を嵌合すると共に，エンドキャップ本体７の側部における嵌合凹部２３（２５）にスペーサ６の側部における嵌合部２４（２５）を嵌合することによって，両者を正確に位置決めして整合させることができる。エンドキャップ本体７には，ケーシング３の位置決め穴５６に係合する位置決め用の凸部３９，取付けねじ６７を通す取付け用孔３８，下面シール３４を取り付けるための取付け用爪４９，保持バンド３７を係止するバンド溝５３（図９），グリースニップル３６を取り付けるためのねじ孔５２，及びボール５の転走においてボール５のスムーズな転走を可能にするためのすくい凸部４２が形成されている。
【００２４】
エンドキャップ４には，幅方向に隔置して一対の方向転換路１４が両側にそれぞれ形成されている。エンドキャップ４に形成された方向転換路１４は，ボール５を滑らかに循環案内するため，第１として，従来例に比較して，方向転換路１４を軸心方向即ち摺動方向（図１のＸ方向）に見て，１つの曲率半径Ｒ（以下，単一Ｒという）に形成することによって，変曲点が少なくなり，より正確な循環路を算定することが可能になっている。具体的には，方向転換路１４は，スライダ２の軸心方向である摺動方向に見た状態が，軌道路１６の中心Ｏｋとリターン路１５の中心Ｏｒとの中間を中心Ｏとして，軌道路１６の中心Ｏｋから軌道レール１の上部角部１８を回ってリターン路１５の中心Ｏｒへ単一Ｒでなる立体的な曲路１０に形成されている。第２として，単一Ｒでなる曲路１０は，摺動方向に見て，１８０°円弧でなる半円に形成されており，方向転換路１４を１８０°円弧でなる半円に形成することによって，さらに正確な循環路２０を算定し易いものにしている。即ち，方向転換路１４は，エンドキャップ本体７とスペーサ６との各部品を組み立てた構成体であって各部品の製作誤差が避けられないものであるが，通路における変曲点を少なく構造し，角度分割を無くして出来るだけ単一Ｒに形成することによってボール５の転走に対して変動要素が極力小さなものになるように構成されている。
【００２５】
この直動案内ユニットにおいて，循環路２０を構成する方向転換路１４，リターン路１５及び軌道路１６について，図２を参照して説明する。図２の（ａ）におけるＺ方向（軌道路中心Ｏｋとリターン路中心Ｏｒとを結ぶ直線方向）から循環路２０の中心軌跡４１を見ると，図２の（ｂ）に示すようになっている。循環路２０は，直線路である軌道路１６，軌道路１６に平行に直線路でなるリターン路１５，及び軌道路１６の両端とリターン路１５の両端のそれぞれに連通し，図１のＸ方向から見て単一Ｒで１８０°の円弧，且つ図２のＺ方向から見て半径Ｒ0 の単一Ｒ0 で９０°円弧になる曲路１０に形成された方向転換路１４から構成されている。エンドキャップ４は，方向転換路１４の溝状の外周溝曲面２２が内面側に形成されたエンドキャップ本体７と，エンドキャップ本体７に嵌入して外周溝曲面２２，３２に対向して方向転換路１４の溝状の内周溝曲面２１，３３が外面側に形成されたスペーサ６とから構成されている。更に，エンドキャップ本体７の外周溝曲面２２，３２とスペーサ６の内周溝曲面２１，３３とは，互いに整合することによって立体的な曲路１０から成る方向転換路１４が形成されている。言い換えれば，方向転換路１４の中間部の主たる部分は，エンドキャップ本体７の外周溝曲面２２とスペーサ６の内周溝曲面２１との整合によって単一Ｒの曲路１０に形成されている。また，軌道路６とリターン路１５とに接続する方向転換路１４の両端部分は，軌道路１６とリターン路１５へと続くように曲がり込んだエンドキャップ本体７の外周溝曲面３２とスペーサ６の内周溝曲面３３との整合によって形成され，軌道路６とリターン路１５へと摺動方向へ滑らかに続くように，曲がり込んで立体的な曲路１０になって延びている。
【００２６】
この直動案内ユニットでは，方向転換路１４を構成する曲路１０は，従来のような平面的な曲線路ではなく，外周溝曲面２２と内周溝曲面２１とによるＸ方向から見て単一Ｒの曲路部分と外周溝曲面３２と内周溝曲面３３とによるＺ方向から見てＲ0 の曲路部分とが連続する立体的な曲路１０に形成されている。そして，方向転換路１４は，エンドキャップ本体７の外周溝曲面２２，３２とスペーサ６の内周溝曲面２１，３３とが対向して形成されており，両者の嵌合部２５が互いに嵌合，即ち，スペーサ６に形成した嵌合部２４がエンドキャップ本体７に形成した嵌合凹部２３に嵌入して位置決めすることによって，エンドキャップ本体７の外周溝曲面２２，３２とスペーサ６の内周溝曲面２１，３３とが整合即ち合体することになり，軌道路１６とリターン路１５との端部分と該端部分間の中央部分とが所定の曲率半径Ｒ0 ，Ｒの曲路１０から成る方向転換路１４に形成される。また，方向転換路１４の通路は，ボール５に対して僅かの隙間を有し，該隙間が方向転換路全体に渡って均一なサイズに形成されている。
【００２７】
更に，この直動案内ユニットは，エンドキャップ本体７とスペーサ６との嵌合構成に特徴を有するものであり，極めて特徴の有る分割構造に構成されている。第１には，エンドキャップ本体７とスペーサ６との嵌合部２５にあって，それらの嵌合部２５は，方向転換路１４の中心軌跡４０即ち循環路２０の中心軌跡４１を越えて相手側に形成しないように形成したものであり，結果的に，嵌合部２５の両側となる軌道路１６側とリターン路１５側とがＲ部２７に形成されている。図４及び図５に示すように，リターン路１５側がＲ部嵌合凹部４７とＲ部嵌合部４８とのＲ部嵌合になり，軌道路１６側がＲ部嵌合凹部５０とＲ部嵌合部５１とのＲ部嵌合に構成されている。また，この直動案内ユニットは，嵌合部２５が方向転換路１４の中心軌跡４０を越えて相手側に延び出さない構造に構成されていることに対して，例えば，中心軌跡４０を越える場合は，その越えた部分から断面円形状に通路を狭くしなければならないが，成形上など製作上狭く作ることは不可能になっている。また，特に，軌道路１６側及びリターン路１５側のＲ部嵌合部４８，５１は，直線路（軌道路１６及びリターン路１５）から曲路１０へ，又は曲路１０から直線路への変曲点Ｒ0 部になっており，滑らかなボール５の循環に多大な影響を与える部分になっている。第２には，エンドキャップ本体７の方向転換路１４の外周溝曲面２２が形成された外周溝２２（図７），及びスペーサ６の方向転換路１４の内周溝曲面２１が形成された内周溝２１（図１１）は，どちらか一方が方向転換路１４の通路中心軌跡４０の位置よりも僅かに深く形成され，他方が方向転換路１４の通路中心軌跡４０の位置よりも僅かに浅く形成されている。この実施例では，図７に示すように，より一層安定した循環案内できる上記外周溝が僅かに深く形成され，深い溝の壁面側で主にボール５の循環案内をし易く構成されている。
【００２８】
エンドキャップ４には，連通するリターン路１５の一部であるリターン路部１９が形成された接続管部９が一体構造に形成されている。ケーシング３にエンドキャップ４を取り付けて一体構造に構成することによって，方向転換路１４とリターン路１５との接続が連続し，ボール５が滑らかに循環できるようになっている。この実施例では，具体的には，接続管部９は，エンドキャップ４と一体構造に形成されており，エンドキャップ本体７の外周溝即ち外周溝曲面３２に連続してリターン路１５の一部の周面が形成され，背面になる端面から突出して半円筒状に形成された接続管分割部４５と，スペーサ６の内周溝の内周溝曲面３３に連続してリターン路１５の一部の周面が形成され，背面になる端面から突出して半円筒状に形成された接続管分割部４６と合体してパイプ状に形成される。また，接続管部９は，ケーシング３の嵌挿孔３０に嵌入する外径に形成されている。接続管部９の内周面２８の内径は，パイプ部材８のリターン路１５を形成する内周面の内径と同一径に形成されていることがボール５の転走をスムーズにして好ましい。また，接続管部９の長さは，ボール直径の半分以上に形成され，より直線路での連通となり，パイプ部材８との接続部，即ちパイプ部材８の端面６２と接続管部９の端面６３との当接部におけるボール５の循環に与える影響を最小なものにしている。
【００２９】
また，この直動案内ユニットは，図３，図４，図６，及び図１０に示すように，エンドキャップ本体７には，中央位置に給油のための給油口２９が形成され，スペーサ６には，給油口２９に対向して給油溝３１が形成されている。スペーサ６側に給油の圧力を受け止める給油溝３１を形成したことによって，よりグリースや潤滑油の潤滑剤の漏れが防止されている。また，給油溝３１は，給油口２９に対向する中央位置から両側のリターン路１５側に延び接続管部９の外側を軌道レール１側に沿って回り込み，リターン路１５の入口部と方向転換路１４の入口に開口するように延びて形成されている。即ち，エンドキャップ４の上部６０である外部に潤滑剤が漏れないように形成されている。また，エンドキャップ本体７とスペーサ６とで給油通路をエンドキャップ４の内部に形成したので，潤滑剤が漏れないものになっている。また，エンドキャップ４は，ケーシング３の色とは異なる青色（例えば，アクアブルー）に着色された合成樹脂材から形成され，メンテナンスフリーと共に高精度な摺動ができる構造のものであることを示している。
【００３０】
図１８には，この発明による直動案内ユニット（本発明品）と従来品とを比較した試験結果が示されており，本発明品と従来品とは，特に，軌道レール１を垂直に立てた場合，即ち，立軸（縦軸）姿勢に設置された場合であって，それぞれの摺動抵抗に関する測定結果が示されている。図１８において，横軸はスライダ２のストローク（ｍｍ）を示し，縦軸は摺動抵抗（Ｎ）を示しており，（ａ）が本発明品であって図の左側がスライダ２の下方向摺動を示し，図の右側がスライダ２の上方向摺動を示しており，また，（ｂ）が従来品であって図の左側がスライダ２の下方向摺動を示し，図の右側がスライダ２の上方向摺動を示している。図１８から分かるように，本発明品は，特に，（ａ）に示すようにスライダ２が下行き即ちスライダ２が下降する場合にも，（ｂ）に示す従来品に比較してスライダ２が滑らかに摺動することが確認された。従って，この発明による直動案内ユニットは，メンテナンスフリー，高速摺動及び高タクト摺動，及び直動案内ユニットの各種の姿勢に好適に対応でき，スライダ２が軌道レール１上を良好に摺動できるものになっている。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
この発明による直動案内ユニットは，半導体製造装置，組立装置，検査装置，医療機器，測定装置等の各種装置に適用して往復運動を行う部品に対して高精度，小型化，滑らかな往復運動等の性能を発揮でき，高速化，高タクト化された半導体製造装置等の各種装置にあって潤滑のメンテナンスフリーを確実に行い，転動体のスムーズな転走によってスライダが軌道レール上をスムーズに摺動移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明による直動案内ユニットを示す部分断面を含む斜視図である。
【図２】図１の直動案内ユニットの片側を示したものであり，（ａ）は摺動方向であるＸ矢視方向に見て循環路を説明するための説明図であり，（ｂ）は（ａ）に示すＺ矢視方向から見た循環路の中心軌跡を一部の直線部分を省略して示す説明図である。
【図３】図１の直動案内ユニットから取り外したエンドキャップを，ケーシング側になる背面から見たエンドキャップの斜視図である。
【図４】図３のエンドキャップからスペーサを外したエンドキャップ本体の斜視図である。
【図５】図３のエンドキャップからエンドキャップ本体を外したスペーサを正面から見たスペーサの斜視図である。
【図６】図４に示すエンドキャップ本体の背面図である。
【図７】図６に示すエンドキャップ本体のＢ−Ｂ断面における断面図である。
【図８】図６に示すエンドキャップ本体のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図９】図６に示すエンドキャップ本体の正面図である。
【図１０】図５に示すスペーサの正面図である。
【図１１】図１０に示すスペーサのＥ矢視図である。
【図１２】図１０に示すスペーサのＣ−Ｃ断面における断面図である。
【図１３】図１０に示すスペーサの背面図である。
【図１４】図１の直動案内ユニットに組み込まれたケーシングの正面図である。
【図１５】図１４に示すケーシングの側面図である。
【図１６】図１の直動案内ユニットに組み込まれたパイプ部材の正面図である。
【図１７】図１６に示すパイプ部材の側面図である。
【図１８】本発明品の摺動状況を従来品と比較した試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１ 軌道レール
２ スライダ
３ ケーシング
４ エンドキャップ
５ ボール（転動体）
６ スペーサ
７ エンドキャップ本体
８ パイプ部材
９ 接続管部
１０ 曲路
１１ 軌道溝（第１軌道溝）
１２ 軌道溝（第２軌道溝）
１３ 端面
１４ 方向転換路
１５ リターン路
１６ 軌道路
１７ 側面
１８ 上部角部
２０ 循環路
２１，３３ 内周溝曲面
２２，３２ 外周溝曲面
２３ 嵌合凹部
２４ 嵌合部
２９ 給油孔
３０ 嵌挿孔
３１ 給油溝
４７ Ｒ部嵌合凹部
４８ Ｒ部嵌合部
Ｐｒ リターン路間のスパン
Ｐｋ 軌道路間のスパン
【技術分野】
【０００１】
この発明は，例えば，軌道溝を備えた軌道レール及び該軌道レール上を転動体を介して相対移動するスライダから成る直動案内ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に，直動案内ユニットは，断面矩形状の軌道レールにスライダが跨架して，スライダが軌道レール上を転動体を介して摺動自在なものであり，各種組立装置，半導体製造装置，検査・測定装置等の各種機械装置に広く使用されている。近年，直動案内ユニットは，潤滑等のメンテナンスフリーなものが求められると共に，高精度，小型化，滑らかな往復運動等の性能を達成でき，高速摺動や高タクト可能なタイプのものが求められている。特に，直動案内ユニットは，軌道レールを竪軸即ち縦軸や垂直軸として適用するタイプのものが多くなり，スライダには軌道レール上を一層滑らかに摺動運動できることが求められている。直動案内ユニットについては，スライダは，ケーシングの両端に方向転換路を有するエンドキャップを配設した構造を有しており，エンドキャップに形成された方向転換路は，スライダが跨架した軌道レールの両側面に形成された軌道路から軌道レールの上部角部を回ってケーシングの中心寄り位置のリターン路へ転動体のボールを案内するものになっており，狭隘形タイプに形成されているものが知られている。
【０００３】
直動案内ユニットとして，本出願人によって先に出願されたスライダを狭隘形に形成した無限直線運動用玉軸受が知られている。該無限直線運動用玉軸受は，トラックレールの両側面に各一条列の軌道溝を長手方向にそれぞれ形成したタイプであり，ケーシング内部に形成されるリターン孔は負荷ボールの位置より上部内側に形成され，方向転換路は通路の中心で左右対称な形状となって側板の内面に形成されている。上記無限直線運動用玉軸受は，負荷域のボールが徐々にケーシングの外側円弧上に送り出され，Ｕ字状の軌跡を通って方向転換路からリターン路へ進んで行くものに構成されていた（例えば，特許文献１参照）。
【０００４】
また，直動案内ユニットとして，本出願人によって先に出願されたスライダを狭隘形に形成した狭隘形直動案内ユニットが知られている。該狭隘形直動案内ユニットは，１つの例として，方向転換路がケーシングの摺動方向軸に直交し且つ側板内の断面において単一の中心を有する円弧で形成され，その円弧中心は，負荷軌道路にあるボールの中心を通って軌道溝を有するレール状部材の側面と平行な直線上にあるように形成されている。リターン孔は，円弧で形成される方向転換路の最大高さのレベルになるようにケーシング内に形成され，負荷軌道溝が形成されたレール状部材及びケーシングのそれぞれの側面が傾斜面にそれぞれ形成されている。また，上記狭隘形直動案内ユニットは，別の例として，レール状部材の垂直な側面に軌道溝が形成され，ボール中心を通る垂直線上に中心を有し，半径の円弧で方向転換路を形成し，その円弧の最大高さレベルにおいて，ケーシング内にリターン孔を形成したものであり，負荷域にあるボールのほぼ真上にリターン孔が形成されている（例えば，特許文献２参照）。
【０００５】
また，直線式ボール・ガイド・レールとして，連続的にスライダ本体とエンド・キャップ及びレールの間に転がるボールが直線レールに沿って案内される騒音を減少させるものが知られている。該直線式ボール・ガイド・レールは，スライダ本体のゲーテ形ボール・グローブの上方の所にノン・ロード・ボール循環通孔が穿孔されたものであり，エンド・キャップに一対のＵ形ボール回転グルーブが設けられ，Ｕ形ボール回転グルーブには一つの半円と一つの直線から成るボール回転コースが有り，回転グルーブの断面は半円形を成し，５つのボールを収容でき，ボールの回転を完成して，ボールはゲーテ形ボール・グルーブからＵ形ボール回転グルーブに入った後，ボール回転グルーブに沿い１８０°回り，エンド・キャップの中央位置に転がり，ノン・ロード・ボール循環通孔の中に入る。また，エンドキャップのＵ形ボール回転グルーブにキャップ・プレートが置かれ，キャップ・プレートには２つのＵ形ボール回転グルーブに協同する溝が有り，溝は半円形を成し，キャップ・プレートの両半円形端部と中央円孔に円弧状インバース・アングルが形成されている（例えば，特許文献３参照）。
【０００６】
また，本出願人が開発した直線運動ころがり軸受が知られている。該直線運動ころがり軸受は，無限循環路の構成にあって，直線路から曲線路に，又は曲線路から直線路に転動体が移動するものであり，変曲点においては，無限循環路に沿った方向に転動体の移動変動が生じるものである（例えば，特許文献４参照）。
【特許文献１】特開昭６０−２５６６１９号公報
【特許文献２】特開平１−１２６４２２号公報
【特許文献３】登録実用新案第３００８８３５号公報
【特許文献４】特公平６−５４１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら，直動案内ユニットは，半導体製造装置，検査・測定装置等の各種の機械装置の発達に伴って，一層の潤滑のメンテナンスフリーと共に，一層の高速摺動及び高タクト可能なものが求められるようになった。上記狭隘形直動案内ユニットは，方向転換路が単一Ｒで形成されているもののリターン孔を方向転換路の最大高さのレベルで形成しなければならないため，レール状部材を台形状に形成しなければならず，また，垂直な側面でなるレール状部材では，リターン孔を負荷域にあるボールのほぼ真上に形成しなければならなかった。
【０００８】
また，上記直線式ボール・ガイド・レールは，ボール循環の円滑さを増進したものになっているが，ボール回転コースが１つの半円と１つの直線とで構成されているので，所謂，方向転換路において変曲点が多い通路に形成されており，ボールの転走を阻害する要因が多く，スライダそのものの摺動がぎくしゃくする問題があり，また，Ｕ形ボール回転グルーブは，半円形の溝を合わせたものであり，合わせ位置がボールの転動中心軌跡と合致してしまい，ボール案内が不安定なものになっていた。更に，上記直線式ボール・ガイド・レールは，円弧状インバース・アングルが形成されているが，エンドキャップとキャップ・プレートとの嵌合部分が角部状な形状に形成されているので，通路が不連続に形成され，ボール循環が阻害されるものになっていた。
【０００９】
この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，主としてエンドキャップの構成に特徴を有するものであり，従来の直動案内ユニットに比較して，スライダの幅方向のスパンを短くコンパクトに構成可能にしたにもかかわらず，方向転換路を転動体のボールの転走を妨げることがない曲路に形成してボールが限りなく滑らかに高速に案内されることを可能にした直動案内ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は，長手方向両側面に第１軌道溝が形成された長手状で断面矩形状の軌道レール及び前記軌道レールに跨架して相対摺動自在なスライダから成り，前記スライダは，前記第１軌道溝に対向して第２軌道溝が形成され且つ前記第１と第２軌道溝間に形成された軌道路に平行に延びる一対のリターン路が形成されたケーシング，前記ケーシングの両端面に取り付けられ且つ前記軌道路と前記リターン路とに連通する方向転換路が形成されたエンドキャップ，並びに前記軌道路，前記リターン路及び前記方向転換路で構成される循環路を転動する複数の転動体であるボールを有する直動案内ユニットにおいて，
前記リターン路は，前記リターン路間のスパンが前記軌道路間のスパンよりも短い長さで前記ケーシングの幅方向中央寄りに延びており，
前記方向転換路は，前記スライダの摺動方向に見た状態が前記軌道路の中心から前記軌道レールの上部角部を回って前記リターン路の中心へ１つの曲率半径でなる曲路に形成されていることを特徴とする直動案内ユニットに関する。
【００１１】
この直動案内ユニットにおいて，前記１つの曲率半径でなる前記曲路は，前記摺動方向に見て，１８０°円弧でなる半円に形成されている。
【００１２】
また，前記エンドキャップは，前記方向転換路の内周溝曲面が幅方向両側にそれぞれ形成されたスペーサと，前記スペーサが嵌入され且つ前記方向転換路の外周溝曲面が幅方向両側に形成されたエンドキャップ本体とで構成されている。
【００１３】
前記方向転換路は，前記エンドキャップ本体に形成した嵌合凹部に前記スペーサに形成した嵌合部を嵌入して前記エンドキャップ本体に前記スペーサが位置決めされて前記エンドキャップ本体の前記外周溝曲面と前記スペーサの前記内周溝曲面とが対向して配置され，前記エンドキャップの前記嵌合凹部と前記スペーサの前記嵌合部とは，前記軌道路側と前記リターン路側との端部分がアール状の曲部に形成されている。
【００１４】
この直動案内ユニットは，前記ケーシングには潤滑剤含浸可能なパイプ部材が嵌挿される嵌挿孔が形成され，前記エンドキャップには前記嵌挿孔に嵌挿される接続管部が一体構造に形成され，前記パイプ部材と前記嵌挿孔の両端に位置する前記接続管部とが連通して前記リターン路が形成されるものである。
【００１５】
また，この直動案内ユニットは，前記スペーサには，前記エンドキャップ本体に形成された給油孔に対向して連通し且つ前記接続管部を通って前記リターン路と前記方向転換路へ連通する給油溝が形成されている。
【００１６】
また，この直動案内ユニットは，前記エンドキャップ本体の前記方向転換路の前記外周溝曲面と前記外周溝曲面に対向する前記スペーサの前記方向転換路の前記内周溝曲面とのいずれか一方が前記方向転換路の通路中心軸線の位置よりも僅かに深く形成され，他方が前記方向転換路の前記通路中心軸線の位置よりも僅かに浅く形成されて，前記一方側で前記ボールの循環案内をし易くしたものである。
【００１７】
また，この直動案内ユニットにおいて，前記エンドキャップは，前記ケーシングの色とは異なる色の青色に着色された合成樹脂材から形成されている。
【発明の効果】
【００１８】
この直動案内ユニットは，上記のように，スライダの軸心方向である摺動方向に見た状態が軌道路の中心から軌道レールの上部角部を回ってリターン路の中心へ１つの曲率半径（単一Ｒ）でなる曲路に形成されているので，リターン路間のスパンを軌道路間のスパンよりも短い長さに形成したにもかかわらず，方向転換路でのボールの転走が極めてスムーズになり，スライダの軌道レール上での摺動運動がギクシャクせずにスムーズになり，一層の高速摺動及び高タクトを可能し，しかもエンドキャップを通じてリターン路にスムーズに潤滑剤を供給してボールを潤滑でき，潤滑のメンテナンスフリーを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下，図面を参照して，この発明による直動案内ユニットの実施例を説明する。この直動案内ユニットは，特に，潤滑についてメンテナンスフリーを実現すると共に，スライダ２の幅方向の長さ即ちスパンを短く構成可能にしたにもかかわらず，転動体のボール５の循環を限りなく滑らかにしてスライダ２を軌道レール１上でスムーズに摺動させることができ，高速化，高タクト化を実現できるように構成したことを特徴としている。具体的には，この直動案内ユニットは，特に，エンドキャップ４に形成する方向転換路１４をエンドキャップ本体７とそれに嵌入するスペーサ６とで相補的構造に構成し，方向転換路１４と転走するボール５とのすきまを全長にわたって均一な形状に方向転換路１４を形成し，ボール５の循環案内を高精度に高速に転走させることを実現したことに特徴を有するものである。この直動案内ユニットは，長手状即ち長尺で断面矩形状の軌道レール１にスライダ２が跨架し，ケーシング３の両側に形成される一対のリターン路１５間の長さ即ちスパンＰｒが軌道路１６間のスパンＰｋよりも小さく形成され，リターン路１５がケーシング３の幅方向中央寄りに延びている構造に形成された狭隘形タイプに構成されている。
【００２０】
この直動案内ユニットは，概して，図１に示すように，長手状であって長手方向の両側面１７に沿って軌道溝１１（第１軌道溝）が設けられた軌道レール１，軌道レール１に対して跨架して転動体であるボール５を介して摺動自在なスライダ２から構成されている。スライダ２は，軌道溝１１に対向する軌道溝１２（第２軌道溝）が設けられ，また，軌道溝１１と軌道溝１２とで形成された負荷軌道路である軌道路１６を転動する複数の転動体であるボール５を有している。軌道レール１には，軌道レール１をベッド，機台，他部品等のベース６６に取り付けるための取付け孔５７が形成されている。スライダ２は，主として，一対の軌道溝１２及び一対のリターン路１５が形成されたケーシング３，ケーシング３の両端面１３に配設され且つ一対の方向転換路１４が形成されたエンドキャップ４，及びエンドキャップ４の端面に取り付けられたエンドシール３５から構成されている。ケーシング３は，軌道レール１の上面７０に対向する上部５８，及び上部５８の両側からそれぞれ垂下して軌道溝１２が形成された袖部５９から断面逆Ｕ字状に両袖部５９と上部５８とから凹部６４に形成されている。また，エンドキャップ４は，ケーシング３に対応して上部６０と上部６０の両側からそれぞれ垂下した袖部６１から断面逆Ｕ字状に両袖部６１と上部６０とから凹部６５に形成されている。ケーシング３の上部５８には，ボール５が転走するリターン路１５を形成するための嵌挿孔３０が一対形成されている。
【００２１】
この直動案内ユニットにおいて，スライダ２の下面には，下面シール３４が取り付けられている。エンドキャップ４とエンドシール３５は，ケーシング３の取付け用ねじ穴５４に取付けねじ６７を螺入することによって固定される。ケーシング３には，上面６８にワーク，機器等の他部品を取り付けるためのねじ穴５５が形成されている。エンドキャップ４には，エンドシール３５の端面に配設したグリースニップル３６から供給された潤滑剤を方向転換路１４とケーシング３におけるリターン路１５とに供給するため，潤滑剤供給路としての給油溝３１が形成されている。スライダ２には，ボール５の脱落を防止するため，ボール５を保持する保持バンド３７が軌道レール１の軌道溝１１間の逃げ溝６９を挿通するように設けられている。スライダ２は，ボール５が無限循環転走するように，軌道レール１との間に負荷軌道路１６，一端が負荷軌道路１６の両端にそれぞれ連通する一対の方向転換路１４，及び方向転換路１４の他端に連通するリターン路１５を備えている。言い換えれば，スライダ２は，ボール５が負荷軌道路１６，一方のエンドキャップ４の方向転換路１４，リターン路１５及び他方のエンドキャップ４の方向転換路１４から成る無限循環路２０を転走するように，構成されている。
【００２２】
この直動案内ユニットは，潤滑に関してメンテナンスフリーの仕様に構成されており，ケーシング３には，互いに平行に延びる一対の嵌挿孔３０が形成され，しかも嵌挿孔３０がケーシング３に形成された軌道溝１２に平行に延びている。嵌挿孔３０に嵌挿されたパイプ部材８は，潤滑剤を含浸できる多孔質構造を有してボール５が転走するためのリターン路１５を形成し，ボール５に潤滑剤を供給する機能を果たし，ボール５の循環もさらに滑らかになっている。図１６及び図１７には，ケーシング１０の嵌挿孔３０に嵌挿配置されたパイプ部材８が示されている。パイプ部材８は，一種のスリーブの構造であり，超高分子量のポリエチレン微粒子で焼結してパイプ状に成形されたものであり，微粒子間に作られた多孔が連通したオープンポアの多孔質構造を持つ焼結樹脂の成形体から構成されており，成形体に形成されている多孔に潤滑剤が含浸される構造に構成されている。パイプ部材８は，内側の通し孔がリターン路１５に形成されており，ボール５よりも僅かに大きな径の孔に形成され，また，断面円形でなる外側の外径がケーシング３の嵌挿孔３０に僅かな隙間を持って挿入されるサイズに形成されている。また，パイプ部材８の内側の孔は，この実施例では転動体がボール５であるので，断面円形に形成されている。従って，パイプ部材８は，材料や構造の上からも剛性を有しており，潤滑剤を含浸吸収し，潤滑剤を多孔に保持し，排出できる構造に形成されている。
【００２３】
この直動案内ユニットは，上記の構成において，特に，方向転換路１４を形成するエンドキャップ４の構成に特徴を有するものである。エンドキャップ４に形成された方向転換路１４は，特に，ボール５を滑らかに循環案内するために，方向転換路１４の変曲点を極力少なくし，しかもリターン路１５及び軌道路１６との境界部での高精度な構成の曲路１０によってリターン路１５と軌道路１６とに接続して全体としてスムーズな循環路２０を構成したものであり，ボール循環方向への移動変動を最も小さく構成しており，エンドキャップ４を構成するエンドキャップ本体７及びスペーサ６について方向転換路１４を形成するための相補的構造の最良な形状を有している。エンドキャップ４は，エンドキャップ本体７の上部における嵌合凹部４３にスペーサ６の上部における嵌合部４４を嵌合すると共に，エンドキャップ本体７の側部における嵌合凹部２３（２５）にスペーサ６の側部における嵌合部２４（２５）を嵌合することによって，両者を正確に位置決めして整合させることができる。エンドキャップ本体７には，ケーシング３の位置決め穴５６に係合する位置決め用の凸部３９，取付けねじ６７を通す取付け用孔３８，下面シール３４を取り付けるための取付け用爪４９，保持バンド３７を係止するバンド溝５３（図９），グリースニップル３６を取り付けるためのねじ孔５２，及びボール５の転走においてボール５のスムーズな転走を可能にするためのすくい凸部４２が形成されている。
【００２４】
エンドキャップ４には，幅方向に隔置して一対の方向転換路１４が両側にそれぞれ形成されている。エンドキャップ４に形成された方向転換路１４は，ボール５を滑らかに循環案内するため，第１として，従来例に比較して，方向転換路１４を軸心方向即ち摺動方向（図１のＸ方向）に見て，１つの曲率半径Ｒ（以下，単一Ｒという）に形成することによって，変曲点が少なくなり，より正確な循環路を算定することが可能になっている。具体的には，方向転換路１４は，スライダ２の軸心方向である摺動方向に見た状態が，軌道路１６の中心Ｏｋとリターン路１５の中心Ｏｒとの中間を中心Ｏとして，軌道路１６の中心Ｏｋから軌道レール１の上部角部１８を回ってリターン路１５の中心Ｏｒへ単一Ｒでなる立体的な曲路１０に形成されている。第２として，単一Ｒでなる曲路１０は，摺動方向に見て，１８０°円弧でなる半円に形成されており，方向転換路１４を１８０°円弧でなる半円に形成することによって，さらに正確な循環路２０を算定し易いものにしている。即ち，方向転換路１４は，エンドキャップ本体７とスペーサ６との各部品を組み立てた構成体であって各部品の製作誤差が避けられないものであるが，通路における変曲点を少なく構造し，角度分割を無くして出来るだけ単一Ｒに形成することによってボール５の転走に対して変動要素が極力小さなものになるように構成されている。
【００２５】
この直動案内ユニットにおいて，循環路２０を構成する方向転換路１４，リターン路１５及び軌道路１６について，図２を参照して説明する。図２の（ａ）におけるＺ方向（軌道路中心Ｏｋとリターン路中心Ｏｒとを結ぶ直線方向）から循環路２０の中心軌跡４１を見ると，図２の（ｂ）に示すようになっている。循環路２０は，直線路である軌道路１６，軌道路１６に平行に直線路でなるリターン路１５，及び軌道路１６の両端とリターン路１５の両端のそれぞれに連通し，図１のＸ方向から見て単一Ｒで１８０°の円弧，且つ図２のＺ方向から見て半径Ｒ0 の単一Ｒ0 で９０°円弧になる曲路１０に形成された方向転換路１４から構成されている。エンドキャップ４は，方向転換路１４の溝状の外周溝曲面２２が内面側に形成されたエンドキャップ本体７と，エンドキャップ本体７に嵌入して外周溝曲面２２，３２に対向して方向転換路１４の溝状の内周溝曲面２１，３３が外面側に形成されたスペーサ６とから構成されている。更に，エンドキャップ本体７の外周溝曲面２２，３２とスペーサ６の内周溝曲面２１，３３とは，互いに整合することによって立体的な曲路１０から成る方向転換路１４が形成されている。言い換えれば，方向転換路１４の中間部の主たる部分は，エンドキャップ本体７の外周溝曲面２２とスペーサ６の内周溝曲面２１との整合によって単一Ｒの曲路１０に形成されている。また，軌道路６とリターン路１５とに接続する方向転換路１４の両端部分は，軌道路１６とリターン路１５へと続くように曲がり込んだエンドキャップ本体７の外周溝曲面３２とスペーサ６の内周溝曲面３３との整合によって形成され，軌道路６とリターン路１５へと摺動方向へ滑らかに続くように，曲がり込んで立体的な曲路１０になって延びている。
【００２６】
この直動案内ユニットでは，方向転換路１４を構成する曲路１０は，従来のような平面的な曲線路ではなく，外周溝曲面２２と内周溝曲面２１とによるＸ方向から見て単一Ｒの曲路部分と外周溝曲面３２と内周溝曲面３３とによるＺ方向から見てＲ0 の曲路部分とが連続する立体的な曲路１０に形成されている。そして，方向転換路１４は，エンドキャップ本体７の外周溝曲面２２，３２とスペーサ６の内周溝曲面２１，３３とが対向して形成されており，両者の嵌合部２５が互いに嵌合，即ち，スペーサ６に形成した嵌合部２４がエンドキャップ本体７に形成した嵌合凹部２３に嵌入して位置決めすることによって，エンドキャップ本体７の外周溝曲面２２，３２とスペーサ６の内周溝曲面２１，３３とが整合即ち合体することになり，軌道路１６とリターン路１５との端部分と該端部分間の中央部分とが所定の曲率半径Ｒ0 ，Ｒの曲路１０から成る方向転換路１４に形成される。また，方向転換路１４の通路は，ボール５に対して僅かの隙間を有し，該隙間が方向転換路全体に渡って均一なサイズに形成されている。
【００２７】
更に，この直動案内ユニットは，エンドキャップ本体７とスペーサ６との嵌合構成に特徴を有するものであり，極めて特徴の有る分割構造に構成されている。第１には，エンドキャップ本体７とスペーサ６との嵌合部２５にあって，それらの嵌合部２５は，方向転換路１４の中心軌跡４０即ち循環路２０の中心軌跡４１を越えて相手側に形成しないように形成したものであり，結果的に，嵌合部２５の両側となる軌道路１６側とリターン路１５側とがＲ部２７に形成されている。図４及び図５に示すように，リターン路１５側がＲ部嵌合凹部４７とＲ部嵌合部４８とのＲ部嵌合になり，軌道路１６側がＲ部嵌合凹部５０とＲ部嵌合部５１とのＲ部嵌合に構成されている。また，この直動案内ユニットは，嵌合部２５が方向転換路１４の中心軌跡４０を越えて相手側に延び出さない構造に構成されていることに対して，例えば，中心軌跡４０を越える場合は，その越えた部分から断面円形状に通路を狭くしなければならないが，成形上など製作上狭く作ることは不可能になっている。また，特に，軌道路１６側及びリターン路１５側のＲ部嵌合部４８，５１は，直線路（軌道路１６及びリターン路１５）から曲路１０へ，又は曲路１０から直線路への変曲点Ｒ0 部になっており，滑らかなボール５の循環に多大な影響を与える部分になっている。第２には，エンドキャップ本体７の方向転換路１４の外周溝曲面２２が形成された外周溝２２（図７），及びスペーサ６の方向転換路１４の内周溝曲面２１が形成された内周溝２１（図１１）は，どちらか一方が方向転換路１４の通路中心軌跡４０の位置よりも僅かに深く形成され，他方が方向転換路１４の通路中心軌跡４０の位置よりも僅かに浅く形成されている。この実施例では，図７に示すように，より一層安定した循環案内できる上記外周溝が僅かに深く形成され，深い溝の壁面側で主にボール５の循環案内をし易く構成されている。
【００２８】
エンドキャップ４には，連通するリターン路１５の一部であるリターン路部１９が形成された接続管部９が一体構造に形成されている。ケーシング３にエンドキャップ４を取り付けて一体構造に構成することによって，方向転換路１４とリターン路１５との接続が連続し，ボール５が滑らかに循環できるようになっている。この実施例では，具体的には，接続管部９は，エンドキャップ４と一体構造に形成されており，エンドキャップ本体７の外周溝即ち外周溝曲面３２に連続してリターン路１５の一部の周面が形成され，背面になる端面から突出して半円筒状に形成された接続管分割部４５と，スペーサ６の内周溝の内周溝曲面３３に連続してリターン路１５の一部の周面が形成され，背面になる端面から突出して半円筒状に形成された接続管分割部４６と合体してパイプ状に形成される。また，接続管部９は，ケーシング３の嵌挿孔３０に嵌入する外径に形成されている。接続管部９の内周面２８の内径は，パイプ部材８のリターン路１５を形成する内周面の内径と同一径に形成されていることがボール５の転走をスムーズにして好ましい。また，接続管部９の長さは，ボール直径の半分以上に形成され，より直線路での連通となり，パイプ部材８との接続部，即ちパイプ部材８の端面６２と接続管部９の端面６３との当接部におけるボール５の循環に与える影響を最小なものにしている。
【００２９】
また，この直動案内ユニットは，図３，図４，図６，及び図１０に示すように，エンドキャップ本体７には，中央位置に給油のための給油口２９が形成され，スペーサ６には，給油口２９に対向して給油溝３１が形成されている。スペーサ６側に給油の圧力を受け止める給油溝３１を形成したことによって，よりグリースや潤滑油の潤滑剤の漏れが防止されている。また，給油溝３１は，給油口２９に対向する中央位置から両側のリターン路１５側に延び接続管部９の外側を軌道レール１側に沿って回り込み，リターン路１５の入口部と方向転換路１４の入口に開口するように延びて形成されている。即ち，エンドキャップ４の上部６０である外部に潤滑剤が漏れないように形成されている。また，エンドキャップ本体７とスペーサ６とで給油通路をエンドキャップ４の内部に形成したので，潤滑剤が漏れないものになっている。また，エンドキャップ４は，ケーシング３の色とは異なる青色（例えば，アクアブルー）に着色された合成樹脂材から形成され，メンテナンスフリーと共に高精度な摺動ができる構造のものであることを示している。
【００３０】
図１８には，この発明による直動案内ユニット（本発明品）と従来品とを比較した試験結果が示されており，本発明品と従来品とは，特に，軌道レール１を垂直に立てた場合，即ち，立軸（縦軸）姿勢に設置された場合であって，それぞれの摺動抵抗に関する測定結果が示されている。図１８において，横軸はスライダ２のストローク（ｍｍ）を示し，縦軸は摺動抵抗（Ｎ）を示しており，（ａ）が本発明品であって図の左側がスライダ２の下方向摺動を示し，図の右側がスライダ２の上方向摺動を示しており，また，（ｂ）が従来品であって図の左側がスライダ２の下方向摺動を示し，図の右側がスライダ２の上方向摺動を示している。図１８から分かるように，本発明品は，特に，（ａ）に示すようにスライダ２が下行き即ちスライダ２が下降する場合にも，（ｂ）に示す従来品に比較してスライダ２が滑らかに摺動することが確認された。従って，この発明による直動案内ユニットは，メンテナンスフリー，高速摺動及び高タクト摺動，及び直動案内ユニットの各種の姿勢に好適に対応でき，スライダ２が軌道レール１上を良好に摺動できるものになっている。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
この発明による直動案内ユニットは，半導体製造装置，組立装置，検査装置，医療機器，測定装置等の各種装置に適用して往復運動を行う部品に対して高精度，小型化，滑らかな往復運動等の性能を発揮でき，高速化，高タクト化された半導体製造装置等の各種装置にあって潤滑のメンテナンスフリーを確実に行い，転動体のスムーズな転走によってスライダが軌道レール上をスムーズに摺動移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明による直動案内ユニットを示す部分断面を含む斜視図である。
【図２】図１の直動案内ユニットの片側を示したものであり，（ａ）は摺動方向であるＸ矢視方向に見て循環路を説明するための説明図であり，（ｂ）は（ａ）に示すＺ矢視方向から見た循環路の中心軌跡を一部の直線部分を省略して示す説明図である。
【図３】図１の直動案内ユニットから取り外したエンドキャップを，ケーシング側になる背面から見たエンドキャップの斜視図である。
【図４】図３のエンドキャップからスペーサを外したエンドキャップ本体の斜視図である。
【図５】図３のエンドキャップからエンドキャップ本体を外したスペーサを正面から見たスペーサの斜視図である。
【図６】図４に示すエンドキャップ本体の背面図である。
【図７】図６に示すエンドキャップ本体のＢ−Ｂ断面における断面図である。
【図８】図６に示すエンドキャップ本体のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図９】図６に示すエンドキャップ本体の正面図である。
【図１０】図５に示すスペーサの正面図である。
【図１１】図１０に示すスペーサのＥ矢視図である。
【図１２】図１０に示すスペーサのＣ−Ｃ断面における断面図である。
【図１３】図１０に示すスペーサの背面図である。
【図１４】図１の直動案内ユニットに組み込まれたケーシングの正面図である。
【図１５】図１４に示すケーシングの側面図である。
【図１６】図１の直動案内ユニットに組み込まれたパイプ部材の正面図である。
【図１７】図１６に示すパイプ部材の側面図である。
【図１８】本発明品の摺動状況を従来品と比較した試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１ 軌道レール
２ スライダ
３ ケーシング
４ エンドキャップ
５ ボール（転動体）
６ スペーサ
７ エンドキャップ本体
８ パイプ部材
９ 接続管部
１０ 曲路
１１ 軌道溝（第１軌道溝）
１２ 軌道溝（第２軌道溝）
１３ 端面
１４ 方向転換路
１５ リターン路
１６ 軌道路
１７ 側面
１８ 上部角部
２０ 循環路
２１，３３ 内周溝曲面
２２，３２ 外周溝曲面
２３ 嵌合凹部
２４ 嵌合部
２９ 給油孔
３０ 嵌挿孔
３１ 給油溝
４７ Ｒ部嵌合凹部
４８ Ｒ部嵌合部
Ｐｒ リターン路間のスパン
Ｐｋ 軌道路間のスパン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向両側面に第１軌道溝が形成された長手状で断面矩形状の軌道レール及び前記軌道レールに跨架して相対摺動自在なスライダから成り，前記スライダは，前記第１軌道溝に対向して第２軌道溝が形成され且つ前記第１と第２軌道溝間に形成された軌道路に平行に延びる一対のリターン路が形成されたケーシング，前記ケーシングの両端面に取り付けられ且つ前記軌道路と前記リターン路とに連通する方向転換路が形成されたエンドキャップ，並びに前記軌道路，前記リターン路及び前記方向転換路で構成される循環路を転動する複数の転動体であるボールを有する直動案内ユニットにおいて，
前記リターン路は，前記リターン路間のスパンが前記軌道路間のスパンよりも短い長さで前記ケーシングの幅方向中央寄りに延びており，
前記方向転換路は，前記スライダの摺動方向に見た状態が前記軌道路の中心から前記軌道レールの上部角部を回って前記リターン路の中心へ１つの曲率半径でなる曲路に形成されていることを特徴とする直動案内ユニット。
【請求項２】
前記１つの曲率半径でなる前記曲路は，前記摺動方向に見て，１８０°円弧でなる半円に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の直動案内ユニット。
【請求項３】
前記エンドキャップは，前記方向転換路の内周溝曲面が幅方向両側にそれぞれ形成されたスペーサと，前記スペーサが嵌入され且つ前記方向転換路の外周溝曲面が幅方向両側に形成されたエンドキャップ本体とで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の直動案内ユニット。
【請求項４】
前記方向転換路は，前記エンドキャップ本体に形成した嵌合凹部に前記スペーサに形成した嵌合部を嵌入して前記エンドキャップ本体に前記スペーサが位置決めされて前記エンドキャップ本体の前記外周溝曲面と前記スペーサの前記内周溝曲面とが対向して配置され，前記エンドキャップの前記嵌合凹部と前記スペーサの前記嵌合部とは前記軌道路側と前記リターン路側との端部分がアール状の曲部に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の直動案内ユニット。
【請求項５】
前記ケーシングには潤滑剤含浸可能なパイプ部材が嵌挿される嵌挿孔が形成され，前記エンドキャップには前記嵌挿孔に嵌挿される接続管部が一体構造に形成され，前記パイプ部材と前記嵌挿孔の両端に位置する前記接続管部とが連通して前記リターン路が形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
【請求項６】
前記スペーサには，前記エンドキャップ本体に形成された給油孔に対向して連通し且つ前記接続管部を通って前記リターン路と前記方向転換路へ連通する給油溝が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の直動案内ユニット。
【請求項７】
前記エンドキャップ本体の前記方向転換路の前記外周溝曲面と前記外周溝曲面に対向する前記スペーサの前記方向転換路の前記内周溝曲面とのいずれか一方が前記方向転換路の通路中心軸線の位置よりも僅かに深く形成され，他方が前記方向転換路の前記通路中心軸線の位置よりも僅かに浅く形成されて，前記一方側で前記ボールの循環案内をし易くしたことを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
【請求項８】
前記エンドキャップは，前記ケーシングの色とは異なる色の青色に着色された合成樹脂材から形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
【請求項１】
長手方向両側面に第１軌道溝が形成された長手状で断面矩形状の軌道レール及び前記軌道レールに跨架して相対摺動自在なスライダから成り，前記スライダは，前記第１軌道溝に対向して第２軌道溝が形成され且つ前記第１と第２軌道溝間に形成された軌道路に平行に延びる一対のリターン路が形成されたケーシング，前記ケーシングの両端面に取り付けられ且つ前記軌道路と前記リターン路とに連通する方向転換路が形成されたエンドキャップ，並びに前記軌道路，前記リターン路及び前記方向転換路で構成される循環路を転動する複数の転動体であるボールを有する直動案内ユニットにおいて，
前記リターン路は，前記リターン路間のスパンが前記軌道路間のスパンよりも短い長さで前記ケーシングの幅方向中央寄りに延びており，
前記方向転換路は，前記スライダの摺動方向に見た状態が前記軌道路の中心から前記軌道レールの上部角部を回って前記リターン路の中心へ１つの曲率半径でなる曲路に形成されていることを特徴とする直動案内ユニット。
【請求項２】
前記１つの曲率半径でなる前記曲路は，前記摺動方向に見て，１８０°円弧でなる半円に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の直動案内ユニット。
【請求項３】
前記エンドキャップは，前記方向転換路の内周溝曲面が幅方向両側にそれぞれ形成されたスペーサと，前記スペーサが嵌入され且つ前記方向転換路の外周溝曲面が幅方向両側に形成されたエンドキャップ本体とで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の直動案内ユニット。
【請求項４】
前記方向転換路は，前記エンドキャップ本体に形成した嵌合凹部に前記スペーサに形成した嵌合部を嵌入して前記エンドキャップ本体に前記スペーサが位置決めされて前記エンドキャップ本体の前記外周溝曲面と前記スペーサの前記内周溝曲面とが対向して配置され，前記エンドキャップの前記嵌合凹部と前記スペーサの前記嵌合部とは前記軌道路側と前記リターン路側との端部分がアール状の曲部に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の直動案内ユニット。
【請求項５】
前記ケーシングには潤滑剤含浸可能なパイプ部材が嵌挿される嵌挿孔が形成され，前記エンドキャップには前記嵌挿孔に嵌挿される接続管部が一体構造に形成され，前記パイプ部材と前記嵌挿孔の両端に位置する前記接続管部とが連通して前記リターン路が形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
【請求項６】
前記スペーサには，前記エンドキャップ本体に形成された給油孔に対向して連通し且つ前記接続管部を通って前記リターン路と前記方向転換路へ連通する給油溝が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の直動案内ユニット。
【請求項７】
前記エンドキャップ本体の前記方向転換路の前記外周溝曲面と前記外周溝曲面に対向する前記スペーサの前記方向転換路の前記内周溝曲面とのいずれか一方が前記方向転換路の通路中心軸線の位置よりも僅かに深く形成され，他方が前記方向転換路の前記通路中心軸線の位置よりも僅かに浅く形成されて，前記一方側で前記ボールの循環案内をし易くしたことを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
【請求項８】
前記エンドキャップは，前記ケーシングの色とは異なる色の青色に着色された合成樹脂材から形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００６−３２９４０１（Ｐ２００６−３２９４０１Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５７５２５（Ｐ２００５−１５７５２５）
【出願日】平成１７年５月３０日（２００５．５．３０）
【出願人】（０００２２９３３５）日本トムソン株式会社 (96)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月３０日（２００５．５．３０）
【出願人】（０００２２９３３５）日本トムソン株式会社 (96)
【Ｆターム（参考）】
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