転がり案内装置及びローラ連結体
【課題】 ローラのスキューを確実に防止し、しかも直線運動案内装置の剛性を上げることができる転がり案内装置を提供する。
【解決手段】 転がり案内装置は、ローラ転走面１ｂ…を有する軌道レール１と、ローラ転走面１ｂ…に対応する負荷ローラ転走面４ｄ…を含むローラ循環路を有して、該軌道レール１に相対運動自在に組み付けられる移動ブロック２と、ローラ循環路内に配列・収容されて、軌道レール１に対する移動ブロック２の相対運動に併せて循環する複数のローラ３…とを備える。ローラ３…は、略１．５＜Ｌ／Ｄａ＜略３の比を持つ。略１．５＜Ｌ／Ｄａとすることにより、ボール仕様の同一形番のものに比較して基本静定格荷重Ｃｏが大きくなる。また、Ｌ／Ｄ＜略３とすることにより、軸方向隙間ΔＬの寸法管理をそれ程厳密にせず、スキューの発生を確実に防止できる。
【解決手段】 転がり案内装置は、ローラ転走面１ｂ…を有する軌道レール１と、ローラ転走面１ｂ…に対応する負荷ローラ転走面４ｄ…を含むローラ循環路を有して、該軌道レール１に相対運動自在に組み付けられる移動ブロック２と、ローラ循環路内に配列・収容されて、軌道レール１に対する移動ブロック２の相対運動に併せて循環する複数のローラ３…とを備える。ローラ３…は、略１．５＜Ｌ／Ｄａ＜略３の比を持つ。略１．５＜Ｌ／Ｄａとすることにより、ボール仕様の同一形番のものに比較して基本静定格荷重Ｃｏが大きくなる。また、Ｌ／Ｄ＜略３とすることにより、軸方向隙間ΔＬの寸法管理をそれ程厳密にせず、スキューの発生を確実に防止できる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軌道軸と移動部材との間に転がり運動するローラを組み込んだ転がり案内装置、及びローラを回転・摺動自在に保持するローラ連結体に関する。
【０００２】
【従来の技術】転がり案内装置は、軌道レールと、多数の転動体を介して軌道レールに沿って移動自在に設けられた移動ブロックと、軌道レールと移動ブロックとの間に組み込まれる複数のローラを備える。図１はローラが組み込まれた転がり案内装置を示す。移動ブロック１０１が軌道レール１０４に対して移動すると、ローラ転走面１０２，１０２間の負荷域Ａのローラ１００…が転がり運動し、無負荷域Ｂのローラ１００…を押し出す。無負荷域Ｂのローラ１００…は反対側の負荷域Ａに押し込まれ、これによりローラ１００…が移動ブロック１０１に設けられたローラ循環路を循環する。
【０００３】ボールは球体であるため回転軸が無限に存在する。よってあらゆる方向に臨機応変に移動することができる。しかし、ローラ１００・・・は円筒形をしているため回転軸が１つしか存在しない。よって移動方向はたったの一方向に限られてしまい、回転軸と進行方向との直角が保たれていなければならない。ローラ１００・・・を使用した直線運動案内装置では、移動ブロック１０１のローラ転走面１０２と軌道レール１０４のローラ転走面１０２との平行が狂っていたとき、または移動ブロック１０１に偏荷重が作用したときなど、図２に示すようにローラ１００・・・の回転軸１０５と進行方向との直角が保たれなくなることがある。このようにローラ１００・・・が正規の回転軸に対して傾く現象をスキューという。ローラ循環路にローラ１００…のみを多数組み込んだ総ローラタイプの直線運動案内装置にあっては、ローラ１００…がその回転軸方向の端面で移動ブロック１０１に形成したつば１０３と接触し、これによりローラ１００…のスキューが防止されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この直線運動案内装置に荷重が作用すると、転動体、移動ブロック及び軌道レールが弾性変形する。荷重が作用したときの、転動体、移動ブロック及び軌道レールが変形しにくい程度は、直線運動案内装置の剛性と言われる。この直線運動案内装置の剛性は、一般に転動体としてボールを組み込んだ場合よりもローラ１００・・・を組み込んだ場合の方が大きい。ローラを組み込んだ直線運動案内装置の剛性は、ローラ１００・・・の数と回転軸方向の長さによって決定される。ローラの数が多く、ローラ１００・・・の回転軸方向の長さが長ければ直線運動案内装置の剛性が上がる。すなわち、細長い細長ローラを多数組み込むのが剛性を上げるためには効果的である。
【０００５】しかし、剛性を上げるために細長ローラを使用した場合、ローラの回転軸方向の長さに対してローラの端面とつばとの接触面積が大きくとれないので、ローラのスキューが生じ易く、この結果、ローラが自転しなくなる現象（ロック）、発熱、あるいはローラが負荷域の際に起こる振動によりテーブルが振動する現象（ウェービング）等の不具合が生じる。
【０００６】そこで、本発明は、ローラのスキューを確実に防止し、しかも剛性を上げることができる転がり案内装置及びローラ連結体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。
【０００８】本発明者は、ローラの回転軸方向の長さとローラの直径の比を所定の範囲に設定することによって、ローラのスキューを確実に防止し、しかも転がり運動案内装置の剛性を上げることができることを知見した。
【０００９】具体的には請求項１の発明は、ローラ転走面（１ｂ…）を有する軌道軸（１）と、前記ローラ転走面（１ｂ…）に対応する負荷ローラ転走面（４ｄ…）を含むローラ循環路を有して、該軌道軸（１）に相対運動自在に組み付けられる移動部材（２）と、前記ローラ循環路内に配列・収容されて、前記軌道軸（１）に対する前記移動部材（２）の相対運動に併せて循環する複数のローラ（３…）とを備える転がり案内装置において、前記ローラ（３…）は、その直径をＤａ、回転軸方向の長さをＬとすると、略１．５＜Ｌ／Ｄａ＜略３を満足するように形成されていることを特徴とする転がり案内装置により上述した課題を解決した。
【００１０】まず、略１．５＜Ｌ／Ｄａとした根拠について説明する。転動体としてローラを用いた転がり案内装置（ローラ仕様の転がり案内装置）と転動体としてボールを用いた転がり案内装置（ボール仕様の転がり案内装置）とで同等の型番同士について、Ｌ／Ｄａを種々変化させながら基本静定格荷重を求めた。ここで、基本静定格荷重とは、転動体、移動部材及び軌道軸の変形量の和が許容限度になるときの荷重をいい、ローラ仕様及びボール仕様におけるそれぞれの基本静定格荷重の算定式を用いている。そのときの条件は以下のとおりである。
【００１１】（条件１）ローラ仕様の転がり案内装置及びボール仕様の転がり案内装置において、図３に示すように、ローラの有効長Ｌをボールの直径Ｄｂと略等しく設定した。これは概ね次の理由による。移動部材としての移動ブロックの寸法は、転動体の種類（ローラ、ボール）に拘らず形番ごとに所定値に決定される。そして、ボールの場合は直径Ｄｂが、ローラの場合は長さＬと直径Ｄａが、移動ブロックの寸法の範囲内で方向転換等の動きが可能となる最大寸法に設定される。同一の形番の移動ブロックに最大寸法のボール及びローラを挿入しようとすると必然的にＬ≒Ｄｂとなる。
【００１２】（条件２）ローラ仕様の転がり案内装置としては、図８及び図９に示すような実施形態に記載の転がり案内装置を用いた。一方、比較すべきボール仕様の転がり案内装置としては、図４に示すような構造の転がり案内装置を用いた。この転がり案内装置は、ボール仕様でありながらローラ仕様と同等の剛性を発揮させるべく本出願人によって開発されたもの（本出願人の形番ＮＲＳ）である。現在他社の製品も含め、市販されているボール仕様の転がり案内装置として最大の基本静定格荷重を有する。
【００１３】ボール仕様の転がり案内装置の構造の概略構成を説明する。移動ブロック１１０の下面と軌道レール１１１の上面との間に２条のボール列１１２，１１２が設けられ、移動ブロック１１０の内側面と軌道レール１１１の外側面との間には、左右一列ずつ合計２条のボール列１１３，１１３が設けられる。この転がり案内装置の特徴として、移動ブロック１１０のボール転走溝１１０ａ及び軌道レール１１１のボール転走溝１１１ａは、高荷重を受けられるように深溝に形成されている。また、ボール１１４と移動ブロック１１０のボール転走溝１１０ａとの接点、及びボール１１４と軌道レール１１１のボール転走溝１１１ａとの接点を結んだ接触各線１１６，１１７は、水平線に対してそれぞれ４５°となり、ラジアル荷重、逆ラジアル荷重、水平方向荷重が均等に受けられるようになっている。
【００１４】上述のローラ仕様の転がり案内装置及びボール仕様の転がり案内装置において、Ｌ／Ｄａを種々変化させながらローラ仕様及びボール仕様それぞれの算定式を用いて基本静定格荷重を求めた。その結果、ローラ仕様の基本静定格荷重がＬ／Ｄａ≒１．５を境としてボール仕様の基本静定格荷重を上回ることが判明した。図５はＬ／Ｄａ＝１．５とした場合のローラ仕様の基本静定格荷重Ｃｏと、ボール仕様の基本静定格荷重Ｃｏとを比較したグラフを示す。この図５からＬ／Ｄａ＝１．５とすると、すべての形番においてローラ仕様の基本静定格荷重Ｃｏがボール仕様の基本静定格荷重Ｃｏを上回ることがわかる。これに対し、Ｌ／Ｄａの値が１．５以下であると、ボール仕様の基本静定格荷重よりもローラ仕様の基本静定格荷重が劣り、ローラを使用する意味がなくなることがわかった。
【００１５】したがって、略１．５＜Ｌ／Ｄａとすることにより、ボール仕様の同一形番のものに比較して基本静定格荷重Ｃｏが大きくなり、ローラを使用することの妥当性、つまり剛性増大の効果が得られる。
【００１６】次に、Ｌ／Ｄａ＜略３としたことの根拠について説明する。ローラに面取りがあることを考慮するとローラが正規の回転軸に対して傾くスキュー角βは以下の式１で表される。
【００１７】
【式１】
【００１８】ここで、図６に示すように、Ｌはローラの長さ、Ｌ＋ΔＬは溝幅、ｂはローラをつばにぴったり押し付けた場合つばと接触する幅、ζ＝ΔＬ／Ｌ≒０．０１〜０．１である。この角度算出式を用い、Ｌ／Ｄａの値を種々変化させ、横軸をΔＬ／Ｌ（＝ζ）、縦軸をスキュー角βとするグラフを描くと図７のようになる（但しＤａ＝２ｂ）とした。また、Ｌ／Ｄａ値の変化は１．５，３及び４について行った。
【００１９】この図７から明らかなように、ΔＬ／Ｌ−βの変化率がＬ／Ｄａ≒３を境にして急激に大きくなる。たとえばＬ／Ｄａ＝４では、ΔＬ／Ｌの値が約０．０２から約０．０２５まで、つまり僅かに０．００５増加しただけでスキュー角が約６°から約１０°まで大きく変化してしまう。よって、スキュー角を小さく抑えるためには、軸方向隙間ΔＬの管理を極めて厳密に行わなければならず、コストが高くなる等の不都合がある。これに対してＬ／Ｄａを略３以下に設定すると、ΔＬ／Ｌ−βの変化率が比較的緩やかで、ΔＬの設定に若干の誤差が生じようとも、スキュー角にはそれ程大きな影響は与えない。すなわち、Ｌ／Ｄａを略３以下とすることによって、軸方向隙間ΔＬの寸法管理を緩めることができる。
【００２０】したがって、Ｌ／Ｄａ＜略３とすることで、軸方向隙間ΔＬの寸法管理をそれ程厳密にせず、スキューの発生を確実に防止できる。また、軸方向隙間ΔＬの寸法管理をそれ程厳密にする必要がないので、転がり案内装置の低コスト化を図ることができる。
【００２１】また、請求項２の発明は、請求項１に記載の転がり案内装置において、前記複数のローラ（３…）は回転軸を互いに平行にした状態で配列され、前記複数のローラ（３…）を回転・摺動自在に保持するローラリテーナ（１０）を備え、前記ローラリテーナ（１０）は、前記ローラ（３，３）間に介在された複数の間座部（４６…）と、前記間座部（４６…）各々を連結する可撓な連結部（４７，４７）とを有することを特徴とする。
【００２２】この発明によれば、ローラリテーナがローラを所定の姿勢に整列させるので、ローラにスキューが発生するのを防止できる。また、このローラリテーナは、たとえスキューが発生しても、連結部の弾性復元力によりローラが再び所定の自転軸を保つようにローラのスキューを修正する。このようにローラリテーナは、ローラを所定の姿勢に整列させる効果とローラのスキューを蓄積させない効果をもつ。ローラリテーナを設けることによって、ローラの直径と長さとの比をＬ／Ｄａ＜略３とすることによる上述の効果と相俟って、ローラのスキューをより確実に防止することができる。
【００２３】また、請求項３の発明は、請求項２に記載の転がり案内装置において、隣り合う前記ローラ（３，３）の外周面に形状を合わせた凹面（４９，４９）を両側に有することを特徴とする。
【００２４】この発明によれば、上記凹面がローラを保持することにより、移動部材（２）を軌道軸（１）から外した際、ローラ（３，３）がローラリテーナ（１０）から、したがって移動部材（２）から脱落することが防止されると共に、凹面とローラ間に充分な潤滑剤が溜り、潤滑作用上も好適である。
【００２５】さらに、請求項４の発明は、請求項２又は３に記載の転がり案内装置において、前記連結部（４７，４７）は、前記ローラ（３…）の回転軸方向の端面から外側に張り出していることを特徴とする。
【００２６】さらに、請求項５の発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載の転がり案内装置において、前記移動部材（２）の前記ローラ循環路に沿って、前記連結部（４７，４７）を案内する案内部（１１ａ，１２ａ，１３ａ，２０ａ）が形成されることを特徴とする。
【００２７】なお、ここで言う「案内」とは、好ましくは下記の状態を指す。
【００２８】すなわち、ローラリテーナの上記連結部（４７，４７）と上記案内部（１１ａ，１２ａ，１３ａ，２０ａ）との間には寸法上で若干の隙間が設けられ、ローラリテーナが少しでも蛇行したり方向転換したりする場合に連結部が案内部の壁面に接触する状態である。つまり、連結部と案内部とが常に接触しているものではない。常に接触する構成とすることも可能であるが、上記のように両者の間に隙間を設けておくことで両者の接触による抵抗が小さく抑えられ、移動部材（２）の運動抵抗が小さくなる。
【００２９】この発明によれば、ローラリテーナが案内部によってローラ循環路において所定の軌道を保つように案内される。これにより、ローラリテーナに保持されるローラも所定の軌道を保つので、より一層ローラのスキューを防止することができる。
【００３０】また、本発明は、請求項６に記載のように、回転軸を互いに平行にして配列される複数のローラ（３…）と、前記ローラ（３…）間に介在され、隣り合う前記ローラ（３，３）の外周面に形状を合わせた凹面（４９，４９）を両側に有する複数の間座部（４６…）、及び前記間座部（４６…）各々を連結する可撓な連結部（４７，４７）とを有するローラリテーナ（１０）とを備え、前記ローラ（３…）は、その直径をＤａ、回転軸方向の長さをＬとすると、略１．５＜Ｌ／Ｄａ＜略３を満足するように形成されていることを特徴とするローラ連結体としても構成できる。
【００３１】また、請求項７の発明は、請求項６に記載のローラ連結体において、隣り合う前記ローラ（３，３）の外周面に形状を合わせた凹面（４９，４９）を両側に有することを特徴とする。
【００３２】さらに、請求項８の発明は、請求項６又は７に記載のローラ連結体において、前記連結部は前記ローラの回転軸方向の端面から外側に張り出していることを
【００３３】
【発明の実施の形態】図８および図９は、本発明の第１の実施形態における転がり案内装置としての直線運動案内装置を示す。図８は直線運動案内装置の分解斜視図を示し、図９は組立てた直線運動案内装置の側面図、及び軌道レールの長手方向と直交する方向の断面を示す。直線運動案内装置は、直線状に延びる軌道軸としての軌道レール１と、この軌道レール１に多数の転動体としてのローラ３…を介して移動自在に組付けられた移動部材としての移動ブロック２とを備えている。
【００３４】軌道レール１は断面略四角形状で細長く延ばされる。軌道レール１の左右側面には、長手方向に沿って断面略Ｖ字状の溝１ａが形成される。図９に示すように、溝１ａは壁面１ｂ，１ｂおよび底面１ｃを有する。溝１ａの両壁面１ｂ，１ｂは、９０度の角度で交差する。そして、上側の壁面１ｂおよび下側の壁面１ｂそれぞれが、ローラ３…が転走するローラ転走面１ｂ，１ｂとされる。軌道レール１の左右側面には、上下に２条ずつ、合計４条のローラ転走面１ｂ，１ｂが設けられている。
【００３５】移動ブロック２は、軌道レール１の上面に対向する水平部２ａと、水平部２ａの左右両側から下方に延び、軌道レール１の左右側面に対向する袖部２ｂ，２ｂとを備える。左右袖部２ｂ，２ｂには、それぞれ２つずつ合計４つのローラ循環路が形成されている（図９参照）。
【００３６】まず、ローラ循環路について説明する。図９に示すように、移動ブロック２の袖部２ｂ，２ｂには、上下２条の負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄが形成される。この負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄとローラ転走面１ｂ，１ｂとの間がローラ循環路の負荷域を構成する。
【００３７】また、袖部２ｂ，２ｂには、負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄと所定間隔を隔てて平行に、上下２条のローラ逃げ通路７，７が設けられる。このローラ逃げ通路７，７がローラ循環路の無負荷域を構成する。
【００３８】さらに、袖部２ｂ，２ｂには、負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄとローラ逃げ通路７，７の両端を接続し、ローラ３…を循環させるＵ字状の方向転換路８，８が設けられる。方向転換路８，８は、上側の負荷ローラ転走面４ｂと下側のローラ逃げ通路７間、および下側の負荷ローラ転走面４ｂと上側のローラ逃げ通路７間を立体交差するように接続している。この方向転換路８，８もローラ循環路の無負荷域を構成する。
【００３９】これらの負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄ、一対の方向転換路８，８、およびローラ逃げ通路７，７によって環状のローラ循環路が構成される。各ローラ循環路は一平面内に形成され、ローラ３…は各ローラ循環路内を２次元的に循環する。一方のローラ循環路が位置する平面と他方のローラ循環路が位置する平面とは直交する。また、一方のローラ循環路は他方のローラ循環路の内周側に配置されている。
【００４０】図８に示すように、移動ブロック２は、鋼製のブロック本体４と、ブロック本体４に組み込まれる樹脂循環路成形体１１，１２，１３，１５ａ，１５ｂ，２０と、樹脂循環路成形体１１，１２，１３，１５ａ，１５ｂ，２０が組み込まれたブロック本体４の端面に装着される一対の側蓋５，５とを備える。ブロック本体４の袖部４ｂ，４ｂには、軌道レール１の側面に設けた溝１ａに形状を合わせた突出部４ｃ，４ｃが形成される。この突出部４ｃ，４ｃには、ローラ転走面１ｂ，１ｂに対応する負荷転動体転走部としての２条の負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄが形成される（図９参照）。負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄは、ブロック本体４の左右袖部４ｂ，４ｂの上下に２条ずつ合計４条設けられる。なお、この実施の形態においてローラ転走面１ｂ，１ｂ、負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄは、左右に２条ずつ合計４条形成されているが、その条数は直線運動案内装置の種類によって種々に設定することができる。
【００４１】樹脂循環路成形体は、負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄの両側縁に沿って延びると共に軌道レール１から移動ブロック２を外した際に負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄからのローラ３…の脱落を防止する保持部材１１，１１，１２，１２，１３，１３、ローラ３…を戻す逃げ通路構成部材１４，１４、および方向転換路の内周案内部を構成する内周案内部構成部材１５ａ，１５ａ，１５ｂ，１５ｂを備える。保持部材１１，１１，１２，１２，１３，１３、逃げ通路構成部材１４，１４、および一対の内周案内部構成部材１５ａ，１５ａ，１５ｂ，１５ｂそれぞれは、ブロック本体４とは別体に樹脂で成形され、ブロック本体４に組み込まれる。
【００４２】保持部材は、図９に示すように、下側のローラ３…の下方側を保持する第１保持部材１１，１１と、下側のローラ３…の上方側および上側のローラ３…の下方側を保持する第２保持部材１２，１２と、上側のローラ３…の上方側を保持する第３保持部材１３，１３とから構成される。これらの保持部材がローラ３・・・を軸方向に案内するつばとしての機能する。
【００４３】図８に示すように、第１保持部材１１，１１は、薄肉かつ長尺の樹脂成形品からなる。第１保持部材１１，１１をブロック本体４に組み込むことによって、後述するローラリテーナ１０の連結ベルトを案内する案内部としての案内溝１１ａ（図９参照）が形成される。この第１保持部材１１，１１は、一対の側蓋５，５間に挟まれることによって、両端が支持された状態で移動ブロック２に取り付けられている。
【００４４】第２保持部材１２，１２は、薄肉かつ長尺の樹脂成形品からなる。第２の保持部材１２，１２には、ローラリテーナ１０の連結ベルトを案内する案内部としての案内溝１２ａ，１２ａ（図９参照）がその両側に形成されている。この第２保持部材１２は、一対の内周案内部構成部材１５ａ，１５ａ間に挟まれることによって、両端が支持された状態で移動ブロック２に取り付けられている。
【００４５】第３保持部材１３，１３は、薄肉かつ長尺の樹脂成形品からなる。第３の保持部材１３，１３を、ブロック本体４に組み込むことによってローラリテーナ１０の連結ベルトを案内する案内部としての案内溝１３ａ（図９参照）が形成される。この第３保持部材１３，１３は、第１保持部材１１，１１と同様に、一対の側蓋５，５間に挟まれることによって、両端が支持された状態で移動ブロック２に取り付けられている。
【００４６】逃げ通路構成部材１４，１４は、パイプを回転軸方向に２分割したパイプ半体１４ａ，１４ｂから構成される。これらのパイプ半体１４ａ，１４ｂそれぞれは、長手方向に沿ってローラ３…の形状に合わせた溝２０と、ローラリテーナ１０の連結ベルトを案内する案内部としての案内溝２０ａ（図９参照）と、溝の両側縁に沿って長手方向に延びるフランジ１９とを備える。この逃げ通路構成部材１４，１４によってローラ逃げ通路７，７が形成される。
【００４７】内周案内部構成部材１５ａ，１５ｂは、軌道レール１の長手方向に２分割されている。２つの内周案内部構成部材１５ａ，１５ｂを組み合わせると、立体交差したＵ字状の方向転換路が形成される。また、この方向転換路にはローラリテーナ１０の連結ベルトを案内する案内部としての案内溝が形成されている。移動ブロック２側（内側）の分割体１５ａには、内周側のローラ循環路の内周案内部２１が形成される。この内周案内部２１は、略半円の円弧状に形成される。側蓋側（外側）の分割体１５ｂには、内周側のローラ循環路の外周案内部３１および外周側のローラ循環路の内周案内部３２が形成される。これらの内周案内部３２および外周案内部３１は、略半円の円弧状に形成される。
【００４８】側蓋５，５は、ブロック本体４と断面形状を合せ、水平部５ａと左右一対の袖部５ｂ，５ｂとを備えている。袖部５ｂ，５ｂには外周側のローラ循環路の外周案内部３６，３６が形成される。また、袖部５ｂ，５ｂには組み合わせた内周案内部構成部材１５ａ，１５ｂが嵌め込まれる。
【００４９】図８に示すように、側蓋５，５はブロック本体４の両端に取り付けられる。側蓋５，５に形成されたボルト挿入孔にボルトを挿入し、ブロック本体４の端面に形成されたねじ孔にボルトをねじ込むことによって、側蓋５，５がブロック本体４に締め付け固定される。また、これにより、内周案内部構成部材１５ａ，１５ｂがブロック本体４に固定される。なお、側蓋５，５の外側には、化粧プレート３８，３８が取り付けられる。
【００５０】図１０は、ローラ循環路を循環するローラ３を示す。図中（Ａ）は軌道レール１のローラ転走面１ｂと移動ブロック２の負荷ローラ転走面４ｄとの間の負荷域を転がるローラ３を示し、図中（Ｂ）は無負荷域となる逃げ通路７を移動するローラを示す。
【００５１】図中（Ａ）に示すように、負荷域のローラ循環路はローラ３の断面形状に合わせて断面四角形に形成される。移動ブロックには上記保持部材１１，１１，１２，１２，１３，１３によって、ローラ３の回転軸方向の端面を案内するつば４１，４１が形成される。両つば４１，４１間の距離Ｌ＋ΔＬは、軸方向すきまΔＬが生じるようにローラ３の回転軸方向の長さＬよりも僅かに長く設定される。ζ＝ΔＬ／Ｌは、例えば０．０２〜０．０７の範囲に設定される。この両つば４１，４１には、後述するローラリテーナ１０の一対の連結ベルトを案内する案内溝１１ａ，１２ａ，１３ａが形成される。
【００５２】図中（Ｂ）に示すように、無負荷域のローラ循環路もローラ３の断面形状に合わせて断面四角形に形成される。移動ブロック２には、逃げ通路構成部材１４，１４によってローラ３の回転軸方向の端面を案内するつば４３，４３が形成される。両つば４１，４１間の距離Ｌ＋ΔＬは、上記負荷域のローラ循環路と同様に、軸方向すきまΔＬが生じるようにローラ３の回転軸方向の長さよりも僅かに長く設定される。この両つば４３，４３には、後述するローラリテーナ１０の一対の連結ベルトを案内する案内溝２０ａ，２０ａが形成される。また、無負荷域のローラ循環路の内周案内面５１と外周案内面５２との間の寸法は、ローラ３の外周との間に僅かな隙間が生じるようにローラ３の直径よりも僅かに大きく設定される。
【００５３】図１１は、ローラ３の直径Ｄａと長さＬとの比を示す。図中（Ａ）はＬ／Ｄａ＝１．５としたローラ３を示し、図中（Ｂ）はＬ／Ｄａ＝３としたローラ３を示す。ローラ３の直径Ｄａと長さＬとの比はこの範囲内で任意に設定される。
【００５４】本実施形態では、略１．５＜Ｌ／Ｄａとすることにより、上述のようにボール仕様の同一形番のものに比較して基本静定格荷重Ｃｏが大きくなり、ローラを使用することの妥当性、つまり剛性増大の効果が得られる。また、Ｌ／Ｄａ＜略３とすることにより、図１２（Ａ）に示すように、ローラ３の回転軸方向の長さＬに対してローラの直径Ｄａが大きくなる。そして、上述のように軸方向隙間ΔＬの寸法管理をそれ程厳密にせず、スキューの発生を確実に防止できる。これに対して、Ｌ／Ｄａ＞３とすると、図１２（Ｂ）に示すようにローラ３が針状になり、軸方向隙間ΔＬの寸法管理を厳密にしないとスキュー角αが大きくなってしまうのは避けられない。
【００５５】図１３は、ローラ３…が組み込まれたローラ連結体を示す。図中（Ａ）は平面図を示し、図中（Ｂ）は側面図を示し、図中（Ｃ）は正面図を示す。ローラ３…はローラリテーナ１０によってチェーンのように一連に連鎖されている。４列のローラ循環路それぞれにこのローラ連結体が一つずつ収容されている。ローラリテーナ１０は、多数のローラ３…間に介在される間座部４６…と、間座部４６…に連結ネック４８…を介して連結される一対の連結部としての連結ベルト４７，４７とを備える。ローラリテーナ１０は、間座部４６…と連結ベルト４７，４７と連結ネック４８…とを一体で樹脂成形した樹脂体であり、全体として有端帯状になっている。移動ブロック２への装着作業を簡単にするために、ローラリテーナ１０の先端１０ａには丸みが付けられている。
【００５６】間座部４６は、略直方体形状に形成され、両側に隣り合うローラ３，３の外周面に形状を合わせた凹面４９，４９を有する。この凹面４９，４９はローラ３，３の外周面に摺動自在に接触する。間座部４６…の横幅は、ローラ３の回転軸方向の長さよりも僅かに短くされる。
【００５７】一対の連結ベルト４７，４７は、ローラ３の回転軸方向における間座部４６…の両側面５０，５０に連結され、ローラ３の端面から外側に張り出している。連結ベルト４７，４７は各ローラ３の回転軸が含まれる平面上に位置している。また、連結ベルト４７，４７の厚みは、ローラ循環路に対応して可撓なように薄肉に形成されている。
【００５８】図１３に示すように連結ベルト４７，４７の長手方向における連結ネック４８の厚さＷ２は、間座部４６の両凹面４９，４９間の最も薄い厚さと一致している。また、ローラ３の回転軸方向における連結ネック４８の長さＷ３は、間座部４６が連結ベルト４７，４７に対して傾ける程度の長さに設定される。さらに、図中（Ｃ）に示すように、連結ネック４８，４８には、補強リブ５３が形成される。この補強リブ５３は、間座部４６…に対して連結ベルト４７，４７が、ローラ３の回転軸を含む平面に対して直交する方向■に移動するのを防止する。逆に言えば、連結ベルト４７，４７に対して間座部４６…、ひいてはローラ３…が、ローラ３…の回転軸及び移動方向■を含む平面内と直交する方向■に移動するのを防止する。連結ベルト４７，４７は所定の軌道に沿って移動するように案内溝によって案内されているので、連結ベルト４７，４７に対してローラが方向■に移動するのを防止することによって、ローラ３…を所定の軌道に沿って確実に移動させることができる。
【００５９】ローラリテーナがローラを所定の姿勢に整列させるので、ローラにスキューが発生するのを防止できる。また、たとえスキューが発生しても、一対の連結ベルトの弾性復元力により、ローラが再び所定の自転軸を保つようにローラのスキューが修正される。このようにローラリテーナは、ローラを所定の姿勢に整列させる効果とローラのスキューを蓄積させない効果をもつ。さらにローラの直径と長さとの比をＬ／Ｄａ＜略３とすることにより、上述のようにスキュー角を小さくすることができる。したがって、スキューを整列させ且つスキューを蓄積させない上記ローラリテーナの効果と相俟って、ローラのスキューを確実に防止することができる。また、ローラリテーナ１０はローラ循環路において所定の軌道を保つように案内溝１１ａ，１２ａ，１３ａ，２０ａに案内されているので、ローラリテーナ１０に保持されるローラ３…も所定の軌道を保ち、より一層ローラ３…を整列させることができる。
【００６０】なお、上記実施形態では、転がり案内装置を、直線運動を案内する直線運動案内装置として用いているが、もちろん直線運動に限られることはなく、曲線運動を案内する曲線運動案内装置に用いてもよい。また、リテーナを設けない所謂総ローラタイプの転がり案内装置も採用しうる。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように、ローラの長さと直径との比を略１．５＜Ｌ／Ｄａとすることにより、ボール仕様の同一形番のものに比較して基本静定格荷重Ｃｏが大きくなり、ローラを使用することの妥当性、つまり剛性増大の効果が得られる。また、Ｌ／Ｄ＜略３とすることにより、軸方向隙間ΔＬの寸法管理をそれ程厳密にせず、スキューの発生を確実に防止できる。したがって、ローラのスキューを確実に防止し、しかも剛性を上げることができる。
【００６２】また、ローラリテーナはローラを所定の姿勢に整列させ、ローラにスキューが発生するのを防止する。また、このローラリテーナはたとえスキューが発生しても、連結部の弾性復元力により、ローラが再び所定の自転軸を保つようにローラのスキューを修正する。このようにローラリテーナは、ローラを所定の姿勢に整列させる効果とローラのスキューを蓄積させない効果をもつ。ローラリテーナを設けることによって、ローラの直径と長さとの比をＬ／Ｄａ＜略３とすることによる上述の効果と相俟って、ローラのスキューをより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のローラを組み込んだ直線運動案内装置を示す断面図。
【図２】スキューが発生したローラを示す概略図。
【図３】条件１において、ローラの有効長Ｌをボールの直径Ｄｂと略等しく設定した状態を示す図。
【図４】条件２において、比較対象のボール仕様の転がり案内装置を示す断面図。
【図５】Ｌ／Ｄ＝１．５とした場合のローラ仕様の基本静定格荷重Ｃｏと、ボール仕様の基本静定格荷重Ｃｏとを比較したグラフ。
【図６】スキュー角の算定式における各値を示す図（図中（Ａ）はローラの側面図、図中（Ｂ）はローラの平面図）。
【図７】横軸をΔＬ／Ｌ（＝ζ）、縦軸をスキュー角βとするグラフ。
【図８】本発明の第１の実施形態の直線運動案内装置を示す分解斜視図。
【図９】上記直線運動装置の側面図（一部長手方向と直交する方向の断面図を含む）。
【図１０】ローラ循環路を循環するローラを示す図（図中（Ａ）は負荷域のローラ循環路を示し、図中（Ｂ）は無負荷域のローラ循環路を示す）。
【図１１】ローラの直径と長さとの比を示す図（図中（Ａ）Ｌ／Ｄａ＝１．５のときを示し、図中（Ｂ）はＬ／Ｄａ＝３のときを示す）。
【図１２】ローラのスキュー角を示す図（図中（Ａ）は本実施形態のローラを示し、図中（Ｂ）は針状ローラを示す）。
【図１３】ローラリテーナを示す図（図中（Ａ）は平面図を示し、図中（Ｂ）は側面図を示し、図中（Ｃ）は正面図を示す）。
【符号の説明】
１…軌道レール（軌道軸）
１ｂ…ローラ転走面
２…移動ブロック（移動部材）
３…ローラ
４ｂ…負荷ローラ転走面
１０…ローラリテーナ
４６…間座部
４７…連結ベルト（連結部）
４９…凹面
１１ａ，１２ａ，１３ａ，２０ａ・・・案内溝
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軌道軸と移動部材との間に転がり運動するローラを組み込んだ転がり案内装置、及びローラを回転・摺動自在に保持するローラ連結体に関する。
【０００２】
【従来の技術】転がり案内装置は、軌道レールと、多数の転動体を介して軌道レールに沿って移動自在に設けられた移動ブロックと、軌道レールと移動ブロックとの間に組み込まれる複数のローラを備える。図１はローラが組み込まれた転がり案内装置を示す。移動ブロック１０１が軌道レール１０４に対して移動すると、ローラ転走面１０２，１０２間の負荷域Ａのローラ１００…が転がり運動し、無負荷域Ｂのローラ１００…を押し出す。無負荷域Ｂのローラ１００…は反対側の負荷域Ａに押し込まれ、これによりローラ１００…が移動ブロック１０１に設けられたローラ循環路を循環する。
【０００３】ボールは球体であるため回転軸が無限に存在する。よってあらゆる方向に臨機応変に移動することができる。しかし、ローラ１００・・・は円筒形をしているため回転軸が１つしか存在しない。よって移動方向はたったの一方向に限られてしまい、回転軸と進行方向との直角が保たれていなければならない。ローラ１００・・・を使用した直線運動案内装置では、移動ブロック１０１のローラ転走面１０２と軌道レール１０４のローラ転走面１０２との平行が狂っていたとき、または移動ブロック１０１に偏荷重が作用したときなど、図２に示すようにローラ１００・・・の回転軸１０５と進行方向との直角が保たれなくなることがある。このようにローラ１００・・・が正規の回転軸に対して傾く現象をスキューという。ローラ循環路にローラ１００…のみを多数組み込んだ総ローラタイプの直線運動案内装置にあっては、ローラ１００…がその回転軸方向の端面で移動ブロック１０１に形成したつば１０３と接触し、これによりローラ１００…のスキューが防止されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この直線運動案内装置に荷重が作用すると、転動体、移動ブロック及び軌道レールが弾性変形する。荷重が作用したときの、転動体、移動ブロック及び軌道レールが変形しにくい程度は、直線運動案内装置の剛性と言われる。この直線運動案内装置の剛性は、一般に転動体としてボールを組み込んだ場合よりもローラ１００・・・を組み込んだ場合の方が大きい。ローラを組み込んだ直線運動案内装置の剛性は、ローラ１００・・・の数と回転軸方向の長さによって決定される。ローラの数が多く、ローラ１００・・・の回転軸方向の長さが長ければ直線運動案内装置の剛性が上がる。すなわち、細長い細長ローラを多数組み込むのが剛性を上げるためには効果的である。
【０００５】しかし、剛性を上げるために細長ローラを使用した場合、ローラの回転軸方向の長さに対してローラの端面とつばとの接触面積が大きくとれないので、ローラのスキューが生じ易く、この結果、ローラが自転しなくなる現象（ロック）、発熱、あるいはローラが負荷域の際に起こる振動によりテーブルが振動する現象（ウェービング）等の不具合が生じる。
【０００６】そこで、本発明は、ローラのスキューを確実に防止し、しかも剛性を上げることができる転がり案内装置及びローラ連結体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。
【０００８】本発明者は、ローラの回転軸方向の長さとローラの直径の比を所定の範囲に設定することによって、ローラのスキューを確実に防止し、しかも転がり運動案内装置の剛性を上げることができることを知見した。
【０００９】具体的には請求項１の発明は、ローラ転走面（１ｂ…）を有する軌道軸（１）と、前記ローラ転走面（１ｂ…）に対応する負荷ローラ転走面（４ｄ…）を含むローラ循環路を有して、該軌道軸（１）に相対運動自在に組み付けられる移動部材（２）と、前記ローラ循環路内に配列・収容されて、前記軌道軸（１）に対する前記移動部材（２）の相対運動に併せて循環する複数のローラ（３…）とを備える転がり案内装置において、前記ローラ（３…）は、その直径をＤａ、回転軸方向の長さをＬとすると、略１．５＜Ｌ／Ｄａ＜略３を満足するように形成されていることを特徴とする転がり案内装置により上述した課題を解決した。
【００１０】まず、略１．５＜Ｌ／Ｄａとした根拠について説明する。転動体としてローラを用いた転がり案内装置（ローラ仕様の転がり案内装置）と転動体としてボールを用いた転がり案内装置（ボール仕様の転がり案内装置）とで同等の型番同士について、Ｌ／Ｄａを種々変化させながら基本静定格荷重を求めた。ここで、基本静定格荷重とは、転動体、移動部材及び軌道軸の変形量の和が許容限度になるときの荷重をいい、ローラ仕様及びボール仕様におけるそれぞれの基本静定格荷重の算定式を用いている。そのときの条件は以下のとおりである。
【００１１】（条件１）ローラ仕様の転がり案内装置及びボール仕様の転がり案内装置において、図３に示すように、ローラの有効長Ｌをボールの直径Ｄｂと略等しく設定した。これは概ね次の理由による。移動部材としての移動ブロックの寸法は、転動体の種類（ローラ、ボール）に拘らず形番ごとに所定値に決定される。そして、ボールの場合は直径Ｄｂが、ローラの場合は長さＬと直径Ｄａが、移動ブロックの寸法の範囲内で方向転換等の動きが可能となる最大寸法に設定される。同一の形番の移動ブロックに最大寸法のボール及びローラを挿入しようとすると必然的にＬ≒Ｄｂとなる。
【００１２】（条件２）ローラ仕様の転がり案内装置としては、図８及び図９に示すような実施形態に記載の転がり案内装置を用いた。一方、比較すべきボール仕様の転がり案内装置としては、図４に示すような構造の転がり案内装置を用いた。この転がり案内装置は、ボール仕様でありながらローラ仕様と同等の剛性を発揮させるべく本出願人によって開発されたもの（本出願人の形番ＮＲＳ）である。現在他社の製品も含め、市販されているボール仕様の転がり案内装置として最大の基本静定格荷重を有する。
【００１３】ボール仕様の転がり案内装置の構造の概略構成を説明する。移動ブロック１１０の下面と軌道レール１１１の上面との間に２条のボール列１１２，１１２が設けられ、移動ブロック１１０の内側面と軌道レール１１１の外側面との間には、左右一列ずつ合計２条のボール列１１３，１１３が設けられる。この転がり案内装置の特徴として、移動ブロック１１０のボール転走溝１１０ａ及び軌道レール１１１のボール転走溝１１１ａは、高荷重を受けられるように深溝に形成されている。また、ボール１１４と移動ブロック１１０のボール転走溝１１０ａとの接点、及びボール１１４と軌道レール１１１のボール転走溝１１１ａとの接点を結んだ接触各線１１６，１１７は、水平線に対してそれぞれ４５°となり、ラジアル荷重、逆ラジアル荷重、水平方向荷重が均等に受けられるようになっている。
【００１４】上述のローラ仕様の転がり案内装置及びボール仕様の転がり案内装置において、Ｌ／Ｄａを種々変化させながらローラ仕様及びボール仕様それぞれの算定式を用いて基本静定格荷重を求めた。その結果、ローラ仕様の基本静定格荷重がＬ／Ｄａ≒１．５を境としてボール仕様の基本静定格荷重を上回ることが判明した。図５はＬ／Ｄａ＝１．５とした場合のローラ仕様の基本静定格荷重Ｃｏと、ボール仕様の基本静定格荷重Ｃｏとを比較したグラフを示す。この図５からＬ／Ｄａ＝１．５とすると、すべての形番においてローラ仕様の基本静定格荷重Ｃｏがボール仕様の基本静定格荷重Ｃｏを上回ることがわかる。これに対し、Ｌ／Ｄａの値が１．５以下であると、ボール仕様の基本静定格荷重よりもローラ仕様の基本静定格荷重が劣り、ローラを使用する意味がなくなることがわかった。
【００１５】したがって、略１．５＜Ｌ／Ｄａとすることにより、ボール仕様の同一形番のものに比較して基本静定格荷重Ｃｏが大きくなり、ローラを使用することの妥当性、つまり剛性増大の効果が得られる。
【００１６】次に、Ｌ／Ｄａ＜略３としたことの根拠について説明する。ローラに面取りがあることを考慮するとローラが正規の回転軸に対して傾くスキュー角βは以下の式１で表される。
【００１７】
【式１】
【００１８】ここで、図６に示すように、Ｌはローラの長さ、Ｌ＋ΔＬは溝幅、ｂはローラをつばにぴったり押し付けた場合つばと接触する幅、ζ＝ΔＬ／Ｌ≒０．０１〜０．１である。この角度算出式を用い、Ｌ／Ｄａの値を種々変化させ、横軸をΔＬ／Ｌ（＝ζ）、縦軸をスキュー角βとするグラフを描くと図７のようになる（但しＤａ＝２ｂ）とした。また、Ｌ／Ｄａ値の変化は１．５，３及び４について行った。
【００１９】この図７から明らかなように、ΔＬ／Ｌ−βの変化率がＬ／Ｄａ≒３を境にして急激に大きくなる。たとえばＬ／Ｄａ＝４では、ΔＬ／Ｌの値が約０．０２から約０．０２５まで、つまり僅かに０．００５増加しただけでスキュー角が約６°から約１０°まで大きく変化してしまう。よって、スキュー角を小さく抑えるためには、軸方向隙間ΔＬの管理を極めて厳密に行わなければならず、コストが高くなる等の不都合がある。これに対してＬ／Ｄａを略３以下に設定すると、ΔＬ／Ｌ−βの変化率が比較的緩やかで、ΔＬの設定に若干の誤差が生じようとも、スキュー角にはそれ程大きな影響は与えない。すなわち、Ｌ／Ｄａを略３以下とすることによって、軸方向隙間ΔＬの寸法管理を緩めることができる。
【００２０】したがって、Ｌ／Ｄａ＜略３とすることで、軸方向隙間ΔＬの寸法管理をそれ程厳密にせず、スキューの発生を確実に防止できる。また、軸方向隙間ΔＬの寸法管理をそれ程厳密にする必要がないので、転がり案内装置の低コスト化を図ることができる。
【００２１】また、請求項２の発明は、請求項１に記載の転がり案内装置において、前記複数のローラ（３…）は回転軸を互いに平行にした状態で配列され、前記複数のローラ（３…）を回転・摺動自在に保持するローラリテーナ（１０）を備え、前記ローラリテーナ（１０）は、前記ローラ（３，３）間に介在された複数の間座部（４６…）と、前記間座部（４６…）各々を連結する可撓な連結部（４７，４７）とを有することを特徴とする。
【００２２】この発明によれば、ローラリテーナがローラを所定の姿勢に整列させるので、ローラにスキューが発生するのを防止できる。また、このローラリテーナは、たとえスキューが発生しても、連結部の弾性復元力によりローラが再び所定の自転軸を保つようにローラのスキューを修正する。このようにローラリテーナは、ローラを所定の姿勢に整列させる効果とローラのスキューを蓄積させない効果をもつ。ローラリテーナを設けることによって、ローラの直径と長さとの比をＬ／Ｄａ＜略３とすることによる上述の効果と相俟って、ローラのスキューをより確実に防止することができる。
【００２３】また、請求項３の発明は、請求項２に記載の転がり案内装置において、隣り合う前記ローラ（３，３）の外周面に形状を合わせた凹面（４９，４９）を両側に有することを特徴とする。
【００２４】この発明によれば、上記凹面がローラを保持することにより、移動部材（２）を軌道軸（１）から外した際、ローラ（３，３）がローラリテーナ（１０）から、したがって移動部材（２）から脱落することが防止されると共に、凹面とローラ間に充分な潤滑剤が溜り、潤滑作用上も好適である。
【００２５】さらに、請求項４の発明は、請求項２又は３に記載の転がり案内装置において、前記連結部（４７，４７）は、前記ローラ（３…）の回転軸方向の端面から外側に張り出していることを特徴とする。
【００２６】さらに、請求項５の発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載の転がり案内装置において、前記移動部材（２）の前記ローラ循環路に沿って、前記連結部（４７，４７）を案内する案内部（１１ａ，１２ａ，１３ａ，２０ａ）が形成されることを特徴とする。
【００２７】なお、ここで言う「案内」とは、好ましくは下記の状態を指す。
【００２８】すなわち、ローラリテーナの上記連結部（４７，４７）と上記案内部（１１ａ，１２ａ，１３ａ，２０ａ）との間には寸法上で若干の隙間が設けられ、ローラリテーナが少しでも蛇行したり方向転換したりする場合に連結部が案内部の壁面に接触する状態である。つまり、連結部と案内部とが常に接触しているものではない。常に接触する構成とすることも可能であるが、上記のように両者の間に隙間を設けておくことで両者の接触による抵抗が小さく抑えられ、移動部材（２）の運動抵抗が小さくなる。
【００２９】この発明によれば、ローラリテーナが案内部によってローラ循環路において所定の軌道を保つように案内される。これにより、ローラリテーナに保持されるローラも所定の軌道を保つので、より一層ローラのスキューを防止することができる。
【００３０】また、本発明は、請求項６に記載のように、回転軸を互いに平行にして配列される複数のローラ（３…）と、前記ローラ（３…）間に介在され、隣り合う前記ローラ（３，３）の外周面に形状を合わせた凹面（４９，４９）を両側に有する複数の間座部（４６…）、及び前記間座部（４６…）各々を連結する可撓な連結部（４７，４７）とを有するローラリテーナ（１０）とを備え、前記ローラ（３…）は、その直径をＤａ、回転軸方向の長さをＬとすると、略１．５＜Ｌ／Ｄａ＜略３を満足するように形成されていることを特徴とするローラ連結体としても構成できる。
【００３１】また、請求項７の発明は、請求項６に記載のローラ連結体において、隣り合う前記ローラ（３，３）の外周面に形状を合わせた凹面（４９，４９）を両側に有することを特徴とする。
【００３２】さらに、請求項８の発明は、請求項６又は７に記載のローラ連結体において、前記連結部は前記ローラの回転軸方向の端面から外側に張り出していることを
【００３３】
【発明の実施の形態】図８および図９は、本発明の第１の実施形態における転がり案内装置としての直線運動案内装置を示す。図８は直線運動案内装置の分解斜視図を示し、図９は組立てた直線運動案内装置の側面図、及び軌道レールの長手方向と直交する方向の断面を示す。直線運動案内装置は、直線状に延びる軌道軸としての軌道レール１と、この軌道レール１に多数の転動体としてのローラ３…を介して移動自在に組付けられた移動部材としての移動ブロック２とを備えている。
【００３４】軌道レール１は断面略四角形状で細長く延ばされる。軌道レール１の左右側面には、長手方向に沿って断面略Ｖ字状の溝１ａが形成される。図９に示すように、溝１ａは壁面１ｂ，１ｂおよび底面１ｃを有する。溝１ａの両壁面１ｂ，１ｂは、９０度の角度で交差する。そして、上側の壁面１ｂおよび下側の壁面１ｂそれぞれが、ローラ３…が転走するローラ転走面１ｂ，１ｂとされる。軌道レール１の左右側面には、上下に２条ずつ、合計４条のローラ転走面１ｂ，１ｂが設けられている。
【００３５】移動ブロック２は、軌道レール１の上面に対向する水平部２ａと、水平部２ａの左右両側から下方に延び、軌道レール１の左右側面に対向する袖部２ｂ，２ｂとを備える。左右袖部２ｂ，２ｂには、それぞれ２つずつ合計４つのローラ循環路が形成されている（図９参照）。
【００３６】まず、ローラ循環路について説明する。図９に示すように、移動ブロック２の袖部２ｂ，２ｂには、上下２条の負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄが形成される。この負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄとローラ転走面１ｂ，１ｂとの間がローラ循環路の負荷域を構成する。
【００３７】また、袖部２ｂ，２ｂには、負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄと所定間隔を隔てて平行に、上下２条のローラ逃げ通路７，７が設けられる。このローラ逃げ通路７，７がローラ循環路の無負荷域を構成する。
【００３８】さらに、袖部２ｂ，２ｂには、負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄとローラ逃げ通路７，７の両端を接続し、ローラ３…を循環させるＵ字状の方向転換路８，８が設けられる。方向転換路８，８は、上側の負荷ローラ転走面４ｂと下側のローラ逃げ通路７間、および下側の負荷ローラ転走面４ｂと上側のローラ逃げ通路７間を立体交差するように接続している。この方向転換路８，８もローラ循環路の無負荷域を構成する。
【００３９】これらの負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄ、一対の方向転換路８，８、およびローラ逃げ通路７，７によって環状のローラ循環路が構成される。各ローラ循環路は一平面内に形成され、ローラ３…は各ローラ循環路内を２次元的に循環する。一方のローラ循環路が位置する平面と他方のローラ循環路が位置する平面とは直交する。また、一方のローラ循環路は他方のローラ循環路の内周側に配置されている。
【００４０】図８に示すように、移動ブロック２は、鋼製のブロック本体４と、ブロック本体４に組み込まれる樹脂循環路成形体１１，１２，１３，１５ａ，１５ｂ，２０と、樹脂循環路成形体１１，１２，１３，１５ａ，１５ｂ，２０が組み込まれたブロック本体４の端面に装着される一対の側蓋５，５とを備える。ブロック本体４の袖部４ｂ，４ｂには、軌道レール１の側面に設けた溝１ａに形状を合わせた突出部４ｃ，４ｃが形成される。この突出部４ｃ，４ｃには、ローラ転走面１ｂ，１ｂに対応する負荷転動体転走部としての２条の負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄが形成される（図９参照）。負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄは、ブロック本体４の左右袖部４ｂ，４ｂの上下に２条ずつ合計４条設けられる。なお、この実施の形態においてローラ転走面１ｂ，１ｂ、負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄは、左右に２条ずつ合計４条形成されているが、その条数は直線運動案内装置の種類によって種々に設定することができる。
【００４１】樹脂循環路成形体は、負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄの両側縁に沿って延びると共に軌道レール１から移動ブロック２を外した際に負荷ローラ転走面４ｄ，４ｄからのローラ３…の脱落を防止する保持部材１１，１１，１２，１２，１３，１３、ローラ３…を戻す逃げ通路構成部材１４，１４、および方向転換路の内周案内部を構成する内周案内部構成部材１５ａ，１５ａ，１５ｂ，１５ｂを備える。保持部材１１，１１，１２，１２，１３，１３、逃げ通路構成部材１４，１４、および一対の内周案内部構成部材１５ａ，１５ａ，１５ｂ，１５ｂそれぞれは、ブロック本体４とは別体に樹脂で成形され、ブロック本体４に組み込まれる。
【００４２】保持部材は、図９に示すように、下側のローラ３…の下方側を保持する第１保持部材１１，１１と、下側のローラ３…の上方側および上側のローラ３…の下方側を保持する第２保持部材１２，１２と、上側のローラ３…の上方側を保持する第３保持部材１３，１３とから構成される。これらの保持部材がローラ３・・・を軸方向に案内するつばとしての機能する。
【００４３】図８に示すように、第１保持部材１１，１１は、薄肉かつ長尺の樹脂成形品からなる。第１保持部材１１，１１をブロック本体４に組み込むことによって、後述するローラリテーナ１０の連結ベルトを案内する案内部としての案内溝１１ａ（図９参照）が形成される。この第１保持部材１１，１１は、一対の側蓋５，５間に挟まれることによって、両端が支持された状態で移動ブロック２に取り付けられている。
【００４４】第２保持部材１２，１２は、薄肉かつ長尺の樹脂成形品からなる。第２の保持部材１２，１２には、ローラリテーナ１０の連結ベルトを案内する案内部としての案内溝１２ａ，１２ａ（図９参照）がその両側に形成されている。この第２保持部材１２は、一対の内周案内部構成部材１５ａ，１５ａ間に挟まれることによって、両端が支持された状態で移動ブロック２に取り付けられている。
【００４５】第３保持部材１３，１３は、薄肉かつ長尺の樹脂成形品からなる。第３の保持部材１３，１３を、ブロック本体４に組み込むことによってローラリテーナ１０の連結ベルトを案内する案内部としての案内溝１３ａ（図９参照）が形成される。この第３保持部材１３，１３は、第１保持部材１１，１１と同様に、一対の側蓋５，５間に挟まれることによって、両端が支持された状態で移動ブロック２に取り付けられている。
【００４６】逃げ通路構成部材１４，１４は、パイプを回転軸方向に２分割したパイプ半体１４ａ，１４ｂから構成される。これらのパイプ半体１４ａ，１４ｂそれぞれは、長手方向に沿ってローラ３…の形状に合わせた溝２０と、ローラリテーナ１０の連結ベルトを案内する案内部としての案内溝２０ａ（図９参照）と、溝の両側縁に沿って長手方向に延びるフランジ１９とを備える。この逃げ通路構成部材１４，１４によってローラ逃げ通路７，７が形成される。
【００４７】内周案内部構成部材１５ａ，１５ｂは、軌道レール１の長手方向に２分割されている。２つの内周案内部構成部材１５ａ，１５ｂを組み合わせると、立体交差したＵ字状の方向転換路が形成される。また、この方向転換路にはローラリテーナ１０の連結ベルトを案内する案内部としての案内溝が形成されている。移動ブロック２側（内側）の分割体１５ａには、内周側のローラ循環路の内周案内部２１が形成される。この内周案内部２１は、略半円の円弧状に形成される。側蓋側（外側）の分割体１５ｂには、内周側のローラ循環路の外周案内部３１および外周側のローラ循環路の内周案内部３２が形成される。これらの内周案内部３２および外周案内部３１は、略半円の円弧状に形成される。
【００４８】側蓋５，５は、ブロック本体４と断面形状を合せ、水平部５ａと左右一対の袖部５ｂ，５ｂとを備えている。袖部５ｂ，５ｂには外周側のローラ循環路の外周案内部３６，３６が形成される。また、袖部５ｂ，５ｂには組み合わせた内周案内部構成部材１５ａ，１５ｂが嵌め込まれる。
【００４９】図８に示すように、側蓋５，５はブロック本体４の両端に取り付けられる。側蓋５，５に形成されたボルト挿入孔にボルトを挿入し、ブロック本体４の端面に形成されたねじ孔にボルトをねじ込むことによって、側蓋５，５がブロック本体４に締め付け固定される。また、これにより、内周案内部構成部材１５ａ，１５ｂがブロック本体４に固定される。なお、側蓋５，５の外側には、化粧プレート３８，３８が取り付けられる。
【００５０】図１０は、ローラ循環路を循環するローラ３を示す。図中（Ａ）は軌道レール１のローラ転走面１ｂと移動ブロック２の負荷ローラ転走面４ｄとの間の負荷域を転がるローラ３を示し、図中（Ｂ）は無負荷域となる逃げ通路７を移動するローラを示す。
【００５１】図中（Ａ）に示すように、負荷域のローラ循環路はローラ３の断面形状に合わせて断面四角形に形成される。移動ブロックには上記保持部材１１，１１，１２，１２，１３，１３によって、ローラ３の回転軸方向の端面を案内するつば４１，４１が形成される。両つば４１，４１間の距離Ｌ＋ΔＬは、軸方向すきまΔＬが生じるようにローラ３の回転軸方向の長さＬよりも僅かに長く設定される。ζ＝ΔＬ／Ｌは、例えば０．０２〜０．０７の範囲に設定される。この両つば４１，４１には、後述するローラリテーナ１０の一対の連結ベルトを案内する案内溝１１ａ，１２ａ，１３ａが形成される。
【００５２】図中（Ｂ）に示すように、無負荷域のローラ循環路もローラ３の断面形状に合わせて断面四角形に形成される。移動ブロック２には、逃げ通路構成部材１４，１４によってローラ３の回転軸方向の端面を案内するつば４３，４３が形成される。両つば４１，４１間の距離Ｌ＋ΔＬは、上記負荷域のローラ循環路と同様に、軸方向すきまΔＬが生じるようにローラ３の回転軸方向の長さよりも僅かに長く設定される。この両つば４３，４３には、後述するローラリテーナ１０の一対の連結ベルトを案内する案内溝２０ａ，２０ａが形成される。また、無負荷域のローラ循環路の内周案内面５１と外周案内面５２との間の寸法は、ローラ３の外周との間に僅かな隙間が生じるようにローラ３の直径よりも僅かに大きく設定される。
【００５３】図１１は、ローラ３の直径Ｄａと長さＬとの比を示す。図中（Ａ）はＬ／Ｄａ＝１．５としたローラ３を示し、図中（Ｂ）はＬ／Ｄａ＝３としたローラ３を示す。ローラ３の直径Ｄａと長さＬとの比はこの範囲内で任意に設定される。
【００５４】本実施形態では、略１．５＜Ｌ／Ｄａとすることにより、上述のようにボール仕様の同一形番のものに比較して基本静定格荷重Ｃｏが大きくなり、ローラを使用することの妥当性、つまり剛性増大の効果が得られる。また、Ｌ／Ｄａ＜略３とすることにより、図１２（Ａ）に示すように、ローラ３の回転軸方向の長さＬに対してローラの直径Ｄａが大きくなる。そして、上述のように軸方向隙間ΔＬの寸法管理をそれ程厳密にせず、スキューの発生を確実に防止できる。これに対して、Ｌ／Ｄａ＞３とすると、図１２（Ｂ）に示すようにローラ３が針状になり、軸方向隙間ΔＬの寸法管理を厳密にしないとスキュー角αが大きくなってしまうのは避けられない。
【００５５】図１３は、ローラ３…が組み込まれたローラ連結体を示す。図中（Ａ）は平面図を示し、図中（Ｂ）は側面図を示し、図中（Ｃ）は正面図を示す。ローラ３…はローラリテーナ１０によってチェーンのように一連に連鎖されている。４列のローラ循環路それぞれにこのローラ連結体が一つずつ収容されている。ローラリテーナ１０は、多数のローラ３…間に介在される間座部４６…と、間座部４６…に連結ネック４８…を介して連結される一対の連結部としての連結ベルト４７，４７とを備える。ローラリテーナ１０は、間座部４６…と連結ベルト４７，４７と連結ネック４８…とを一体で樹脂成形した樹脂体であり、全体として有端帯状になっている。移動ブロック２への装着作業を簡単にするために、ローラリテーナ１０の先端１０ａには丸みが付けられている。
【００５６】間座部４６は、略直方体形状に形成され、両側に隣り合うローラ３，３の外周面に形状を合わせた凹面４９，４９を有する。この凹面４９，４９はローラ３，３の外周面に摺動自在に接触する。間座部４６…の横幅は、ローラ３の回転軸方向の長さよりも僅かに短くされる。
【００５７】一対の連結ベルト４７，４７は、ローラ３の回転軸方向における間座部４６…の両側面５０，５０に連結され、ローラ３の端面から外側に張り出している。連結ベルト４７，４７は各ローラ３の回転軸が含まれる平面上に位置している。また、連結ベルト４７，４７の厚みは、ローラ循環路に対応して可撓なように薄肉に形成されている。
【００５８】図１３に示すように連結ベルト４７，４７の長手方向における連結ネック４８の厚さＷ２は、間座部４６の両凹面４９，４９間の最も薄い厚さと一致している。また、ローラ３の回転軸方向における連結ネック４８の長さＷ３は、間座部４６が連結ベルト４７，４７に対して傾ける程度の長さに設定される。さらに、図中（Ｃ）に示すように、連結ネック４８，４８には、補強リブ５３が形成される。この補強リブ５３は、間座部４６…に対して連結ベルト４７，４７が、ローラ３の回転軸を含む平面に対して直交する方向
【００５９】ローラリテーナがローラを所定の姿勢に整列させるので、ローラにスキューが発生するのを防止できる。また、たとえスキューが発生しても、一対の連結ベルトの弾性復元力により、ローラが再び所定の自転軸を保つようにローラのスキューが修正される。このようにローラリテーナは、ローラを所定の姿勢に整列させる効果とローラのスキューを蓄積させない効果をもつ。さらにローラの直径と長さとの比をＬ／Ｄａ＜略３とすることにより、上述のようにスキュー角を小さくすることができる。したがって、スキューを整列させ且つスキューを蓄積させない上記ローラリテーナの効果と相俟って、ローラのスキューを確実に防止することができる。また、ローラリテーナ１０はローラ循環路において所定の軌道を保つように案内溝１１ａ，１２ａ，１３ａ，２０ａに案内されているので、ローラリテーナ１０に保持されるローラ３…も所定の軌道を保ち、より一層ローラ３…を整列させることができる。
【００６０】なお、上記実施形態では、転がり案内装置を、直線運動を案内する直線運動案内装置として用いているが、もちろん直線運動に限られることはなく、曲線運動を案内する曲線運動案内装置に用いてもよい。また、リテーナを設けない所謂総ローラタイプの転がり案内装置も採用しうる。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように、ローラの長さと直径との比を略１．５＜Ｌ／Ｄａとすることにより、ボール仕様の同一形番のものに比較して基本静定格荷重Ｃｏが大きくなり、ローラを使用することの妥当性、つまり剛性増大の効果が得られる。また、Ｌ／Ｄ＜略３とすることにより、軸方向隙間ΔＬの寸法管理をそれ程厳密にせず、スキューの発生を確実に防止できる。したがって、ローラのスキューを確実に防止し、しかも剛性を上げることができる。
【００６２】また、ローラリテーナはローラを所定の姿勢に整列させ、ローラにスキューが発生するのを防止する。また、このローラリテーナはたとえスキューが発生しても、連結部の弾性復元力により、ローラが再び所定の自転軸を保つようにローラのスキューを修正する。このようにローラリテーナは、ローラを所定の姿勢に整列させる効果とローラのスキューを蓄積させない効果をもつ。ローラリテーナを設けることによって、ローラの直径と長さとの比をＬ／Ｄａ＜略３とすることによる上述の効果と相俟って、ローラのスキューをより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のローラを組み込んだ直線運動案内装置を示す断面図。
【図２】スキューが発生したローラを示す概略図。
【図３】条件１において、ローラの有効長Ｌをボールの直径Ｄｂと略等しく設定した状態を示す図。
【図４】条件２において、比較対象のボール仕様の転がり案内装置を示す断面図。
【図５】Ｌ／Ｄ＝１．５とした場合のローラ仕様の基本静定格荷重Ｃｏと、ボール仕様の基本静定格荷重Ｃｏとを比較したグラフ。
【図６】スキュー角の算定式における各値を示す図（図中（Ａ）はローラの側面図、図中（Ｂ）はローラの平面図）。
【図７】横軸をΔＬ／Ｌ（＝ζ）、縦軸をスキュー角βとするグラフ。
【図８】本発明の第１の実施形態の直線運動案内装置を示す分解斜視図。
【図９】上記直線運動装置の側面図（一部長手方向と直交する方向の断面図を含む）。
【図１０】ローラ循環路を循環するローラを示す図（図中（Ａ）は負荷域のローラ循環路を示し、図中（Ｂ）は無負荷域のローラ循環路を示す）。
【図１１】ローラの直径と長さとの比を示す図（図中（Ａ）Ｌ／Ｄａ＝１．５のときを示し、図中（Ｂ）はＬ／Ｄａ＝３のときを示す）。
【図１２】ローラのスキュー角を示す図（図中（Ａ）は本実施形態のローラを示し、図中（Ｂ）は針状ローラを示す）。
【図１３】ローラリテーナを示す図（図中（Ａ）は平面図を示し、図中（Ｂ）は側面図を示し、図中（Ｃ）は正面図を示す）。
【符号の説明】
１…軌道レール（軌道軸）
１ｂ…ローラ転走面
２…移動ブロック（移動部材）
３…ローラ
４ｂ…負荷ローラ転走面
１０…ローラリテーナ
４６…間座部
４７…連結ベルト（連結部）
４９…凹面
１１ａ，１２ａ，１３ａ，２０ａ・・・案内溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ローラ転走面を有する軌道軸と、前記ローラ転走面に対応する負荷ローラ転走面を含むローラ循環路を有して、該軌道軸に相対運動自在に組み付けられる移動部材と、前記ローラ循環路内に配列・収容されて、前記軌道軸に対する前記移動部材の相対運動に併せて循環する複数のローラとを備える転がり案内装置において、前記ローラは、その直径をＤａ、回転軸方向の長さをＬとすると、略１．５＜Ｌ／Ｄａ＜略３を満足するように形成されていることを特徴とする転がり案内装置。
【請求項２】 前記複数のローラは回転軸を互いに平行にした状態で配列され、前記複数のローラを回転・摺動自在に保持するローラリテーナを備え、前記ローラリテーナは、前記ローラ間に介在された複数の間座部と、前記間座部各々を連結する可撓な連結部とを有することを特徴とする請求項１に記載の転がり案内装置。
【請求項３】 前記間座部は、隣り合う前記ローラの外周面に形状を合わせた凹面を両側に有することを特徴とする請求項２に記載の転がり案内装置。
【請求項４】 前記連結部は、前記ローラの回転軸方向の端面から外側に張り出していることを特徴とする請求項２又は３に記載の転がり案内装置。
【請求項５】 前記移動部材の前記ローラ循環路に沿って、前記連結部を案内する案内部が形成されることを特徴とする請求項２ないし４いずれかに記載の転がり案内装置。
【請求項６】 回転軸を互いに平行にして配列される複数のローラと、前記ローラ間に介在された複数の間座部、及び前記間座部各々を連結する可撓な連結部とを有するローラリテーナとを備え、前記ローラは、その直径をＤａ、回転軸方向の長さをＬとすると、略１．５＜Ｌ／Ｄａ＜略３を満足するように形成されていることを特徴とするローラ連結体。
【請求項７】 前記間座部は、隣り合う前記ローラの外周面に形状を合わせた凹面を両側に有することを特徴とする請求項６に記載のローラ連結体。
【請求項８】 前記連結部は、前記ローラの回転軸方向の端面から外側に張り出していることを特徴とする請求項６又は７に記載のローラ連結体。
【請求項１】 ローラ転走面を有する軌道軸と、前記ローラ転走面に対応する負荷ローラ転走面を含むローラ循環路を有して、該軌道軸に相対運動自在に組み付けられる移動部材と、前記ローラ循環路内に配列・収容されて、前記軌道軸に対する前記移動部材の相対運動に併せて循環する複数のローラとを備える転がり案内装置において、前記ローラは、その直径をＤａ、回転軸方向の長さをＬとすると、略１．５＜Ｌ／Ｄａ＜略３を満足するように形成されていることを特徴とする転がり案内装置。
【請求項２】 前記複数のローラは回転軸を互いに平行にした状態で配列され、前記複数のローラを回転・摺動自在に保持するローラリテーナを備え、前記ローラリテーナは、前記ローラ間に介在された複数の間座部と、前記間座部各々を連結する可撓な連結部とを有することを特徴とする請求項１に記載の転がり案内装置。
【請求項３】 前記間座部は、隣り合う前記ローラの外周面に形状を合わせた凹面を両側に有することを特徴とする請求項２に記載の転がり案内装置。
【請求項４】 前記連結部は、前記ローラの回転軸方向の端面から外側に張り出していることを特徴とする請求項２又は３に記載の転がり案内装置。
【請求項５】 前記移動部材の前記ローラ循環路に沿って、前記連結部を案内する案内部が形成されることを特徴とする請求項２ないし４いずれかに記載の転がり案内装置。
【請求項６】 回転軸を互いに平行にして配列される複数のローラと、前記ローラ間に介在された複数の間座部、及び前記間座部各々を連結する可撓な連結部とを有するローラリテーナとを備え、前記ローラは、その直径をＤａ、回転軸方向の長さをＬとすると、略１．５＜Ｌ／Ｄａ＜略３を満足するように形成されていることを特徴とするローラ連結体。
【請求項７】 前記間座部は、隣り合う前記ローラの外周面に形状を合わせた凹面を両側に有することを特徴とする請求項６に記載のローラ連結体。
【請求項８】 前記連結部は、前記ローラの回転軸方向の端面から外側に張り出していることを特徴とする請求項６又は７に記載のローラ連結体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１１】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１１】
【図１３】
【公開番号】特開２００２−３１０１５１（Ｐ２００２−３１０１５１Ａ）
【公開日】平成１４年１０月２３日（２００２．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−１１３１２０（Ｐ２００１−１１３１２０）
【出願日】平成１３年４月１１日（２００１．４．１１）
【出願人】（３９００２９８０５）テイエチケー株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年１０月２３日（２００２．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年４月１１日（２００１．４．１１）
【出願人】（３９００２９８０５）テイエチケー株式会社 (420)
【Ｆターム（参考）】
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