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JP7767033B2 - Linear motion guide unit and method for measuring load of linear motion guide unit - Google Patents
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JP7767033B2 - Linear motion guide unit and method for measuring load of linear motion guide unit - Google Patents

Linear motion guide unit and method for measuring load of linear motion guide unit

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JP7767033B2 JP2021097778A JP2021097778A JP7767033B2 JP 7767033 B2 JP7767033 B2 JP 7767033B2 JP 2021097778 A JP2021097778 A JP 2021097778A JP 2021097778 A JP2021097778 A JP 2021097778A JP 7767033 B2 JP7767033 B2 JP 7767033B2
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Description

本開示は、直動案内ユニットおよび直動案内ユニットの荷重測定方法に関する。 This disclosure relates to a linear guide unit and a method for measuring the load of a linear guide unit.

現在のIоT(Internet Of Things)の進展により、軸受や直動案内ユニット等の機械部品に実際に加わる負荷を監視する技術について、市場での要求が高まっている。この種の技術が、例えば特許文献1に記載されている。 With the current advancement of the Internet of Things (IoT), there is growing market demand for technology that monitors the loads actually applied to mechanical components such as bearings and linear motion guide units. This type of technology is described, for example, in Patent Document 1.

特許文献1には、直動案内ユニットのひずみ検出方法が記載されている。この直動案内ユニットは、軌道レールと、当該軌道レールに沿って摺動するスライダとを含む。スライダは、ケーシングと、当該ケーシングの摺動方向両端に設けられたエンドキャップとを含む。このケーシングは、軌道レールの上面と水平な取付部と、当該取付部の幅方向両端から下方に延びると共に軌道レールを跨いで対向する一対の袖部とからなる。 Patent Document 1 describes a method for detecting strain in a linear motion guide unit. This linear motion guide unit includes a track rail and a slider that slides along the track rail. The slider includes a casing and end caps attached to both ends of the casing in the sliding direction. The casing consists of a mounting portion that is horizontal with the upper surface of the track rail, and a pair of sleeve portions that extend downward from both widthwise ends of the mounting portion and face each other across the track rail.

特許文献1では、ケーシングにおける幅方向の側面に、2つのひずみ検出用センサが隣接して配置されている。この公報では、ケーシングの側面に生じるひずみが各センサによって検出され、検出されたひずみ値に基づいてひずみ割合を算出することにより、ケーシングに加わる荷重の向きが判定される。 In Patent Document 1, two strain detection sensors are arranged adjacent to each other on the widthwise side of the casing. In this publication, each sensor detects strain occurring on the side of the casing, and the direction of the load acting on the casing is determined by calculating the strain ratio based on the detected strain value.

特開2007-263286号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-263286

特許文献1では、ケーシングの側面におけるひずみ値の測定誤差や部品(ケーシングやセンサ等)の個体差に起因して、ひずみ割合の値に誤差が生じる場合がある。このため、特許文献1では、ケーシングに加わる荷重の向きを正確に判定するのが困難という課題がある。 In Patent Document 1, errors in the strain ratio value may occur due to measurement errors in the strain value on the side of the casing and individual differences in parts (casings, sensors, etc.). For this reason, Patent Document 1 has the problem of making it difficult to accurately determine the direction of the load applied to the casing.

本開示の目的は、ケーシングに加わる荷重の向きをより正確に判定することが可能な直動案内ユニットおよび直動案内ユニットの荷重測定方法を提供することである。 The purpose of this disclosure is to provide a linear guide unit and a load measurement method for a linear guide unit that can more accurately determine the direction of the load applied to the casing.

本開示に従った直動案内ユニットは、レールと、レールの長手方向に沿って移動可能なケーシングと、レールおよびケーシングの間にレールおよびケーシングに接触しつつ転走可能に配置される複数の転動体と、ケーシングに配置された側面ひずみセンサと、ケーシングに配置された端面ひずみセンサと、ケーシングの長手方向の両端に配置される一対の方向変換部材と、を備えている。レールは、長手方向に垂直な幅方向の両側に配置され、長手方向に延びる一対のレール側転走面を含む。ケーシングは、幅方向に延びるケーシング本体と、ケーシング本体の幅方向の両側に接続される一対の袖部と、を含む。一対の袖部には、一対のレール側転走面に対向すると共に長手方向に延び、レール側転走面との間に一対の転動体転走路を形成するケーシング側転走面が形成されている。ケーシングには、一対のレール側転走面のそれぞれに沿って延び、ケーシングを貫通する貫通孔である一対のリターン路が形成されている。一対の方向変換部材には、転動体転走路とリターン路とを繋ぐ方向変換路が形成されている。転動体は、転動体転走路、リターン路および方向変換路によって形成される環状の軌道を循環する。側面ひずみセンサは、幅方向において袖部のレールに対向する側とは反対側の表面であるケーシング側面に配置されている。端面ひずみセンサは、長手方向におけるケーシングの端面であるケーシング端面に配置されている。 A linear motion guide unit according to the present disclosure includes a rail, a casing movable along the longitudinal direction of the rail, a plurality of rolling elements arranged between the rail and the casing so as to be able to roll while in contact with the rail and the casing, a side strain sensor arranged on the casing, an end surface strain sensor arranged on the casing, and a pair of direction change members arranged at both longitudinal ends of the casing. The rail includes a pair of rail-side raceway surfaces arranged on both sides in a width direction perpendicular to the longitudinal direction and extending in the longitudinal direction. The casing includes a casing main body extending in the width direction and a pair of sleeve portions connected to both sides of the casing main body in the width direction. The pair of sleeve portions form casing-side raceway surfaces that face the pair of rail-side raceway surfaces and extend in the longitudinal direction, forming a pair of rolling element rollway paths between the pair of rail-side raceway surfaces. The casing is formed with a pair of return paths that extend along each of the pair of rail-side raceway surfaces and are through-holes that penetrate the casing. The pair of direction change members have a direction change path formed that connects the rolling element rolling path and the return path. The rolling elements circulate in a circular track formed by the rolling element rolling path, return path, and direction change path. The side strain sensor is located on the side of the casing, which is the surface opposite the side facing the rail of the sleeve portion in the width direction. The end surface strain sensor is located on the casing end surface, which is the end surface of the casing in the longitudinal direction.

本開示に従った直動案内ユニットの荷重測定方法は、上記直動案内ユニットにおいて、ケーシングに加わる荷重を測定する方法である。この方法では、側面ひずみセンサの出力に基づいてケーシングに加わる荷重の大きさを判定すると共に、端面ひずみセンサの出力に基づいてケーシングに加わる荷重の向きを判定する。 The load measurement method for a linear motion guide unit according to the present disclosure is a method for measuring the load applied to the casing of the linear motion guide unit. This method determines the magnitude of the load applied to the casing based on the output of the side strain sensor, and determines the direction of the load applied to the casing based on the output of the end surface strain sensor.

本開示によれば、ケーシングに加わる荷重の向きをより正確に判定することが可能な直動案内ユニットおよび直動案内ユニットの荷重測定方法を提供することができる。 This disclosure provides a linear guide unit and a method for measuring the load on a linear guide unit that can more accurately determine the direction of the load applied to the casing.

図1は、実施の形態に係る直動案内ユニットの全体構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a linear motion guide unit according to an embodiment of the present invention. 図2は、実施の形態に係る直動案内ユニットのケーシング端面を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing an end face of a casing of the linear motion guide unit according to the embodiment. 図3は、実施の形態に係る直動案内ユニットのひずみ検出装置の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a strain detector for a linear motion guide unit according to an embodiment of the present invention. 図4は、ケーシングに加わる荷重とケーシング端面のひずみとの関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the load applied to the casing and the strain on the end face of the casing. 図5は、ケーシングに加わる荷重とケーシング側面のひずみとの関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the load applied to the casing and the strain on the side surface of the casing.

[実施形態の概要]
本開示に従った直動案内ユニットは、レールと、レールの長手方向に沿って移動可能なケーシングと、レールおよびケーシングの間にレールおよびケーシングに接触しつつ転走可能に配置される複数の転動体と、ケーシングに配置された側面ひずみセンサと、ケーシングに配置された端面ひずみセンサと、ケーシングの長手方向の両端に配置される一対の方向変換部材と、を備えている。レールは、長手方向に垂直な幅方向の両側に配置され、長手方向に延びる一対のレール側転走面を含む。ケーシングは、幅方向に延びるケーシング本体と、ケーシング本体の幅方向の両側に接続される一対の袖部と、を含む。一対の袖部には、一対のレール側転走面に対向すると共に長手方向に延び、レール側転走面との間に一対の転動体転走路を形成するケーシング側転走面が形成されている。ケーシングには、一対のレール側転走面のそれぞれに沿って延び、ケーシングを貫通する貫通孔である一対のリターン路が形成されている。一対の方向変換部材には、転動体転走路とリターン路とを繋ぐ方向変換路が形成されている。転動体は、転動体転走路、リターン路および方向変換路によって形成される環状の軌道を循環する。側面ひずみセンサは、幅方向において袖部のレールに対向する側とは反対側の表面であるケーシング側面に配置されている。端面ひずみセンサは、長手方向におけるケーシングの端面であるケーシング端面に配置されている。
[Overview of the embodiment]
A linear motion guide unit according to the present disclosure includes a rail, a casing movable along the longitudinal direction of the rail, a plurality of rolling elements disposed between the rail and the casing so as to be able to roll while in contact with the rail and the casing, a side strain sensor disposed on the casing, an end surface strain sensor disposed on the casing, and a pair of direction change members disposed at both ends of the casing in the longitudinal direction. The rail includes a pair of rail-side raceway surfaces disposed on both sides in a width direction perpendicular to the longitudinal direction and extending in the longitudinal direction. The casing includes a casing body extending in the width direction and a pair of sleeve portions connected to both sides of the casing body in the width direction. The pair of sleeve portions are formed with casing-side raceway surfaces that face the pair of rail-side raceway surfaces and extend in the longitudinal direction, forming a pair of rolling-element rolling paths between the pair of sleeve portions and the rail-side raceway surfaces. The casing is formed with a pair of return paths that are through-holes that extend along the pair of rail-side raceway surfaces and penetrate the casing. The pair of direction change members are formed with direction change paths that connect the rolling-element rolling paths and the return paths. The rolling elements circulate in a circular track formed by the rolling element rolling path, return path, and direction change path. The side strain sensors are arranged on the side of the casing, which is the surface opposite the side facing the rail of the sleeve portion in the width direction. The end surface strain sensors are arranged on the end surfaces of the casing, which are the end surfaces of the casing in the longitudinal direction.

直動案内ユニットのケーシングに加わる荷重の向きを正確に判定するための方策について、鋭意検討が行われた。その結果、ケーシング端面においては、ケーシングに対して上下方向の圧縮荷重(下向きの荷重)が加わる場合にひずみ値が負の値になる一方、ケーシングに対して上下方向の引張荷重(上向きの荷重)が加わる場合にひずみ値が正の値になることが見出された。 Intensive research was conducted into ways to accurately determine the direction of the load applied to the casing of a linear motion guide unit. As a result, it was discovered that, at the end face of the casing, when a compressive load (downward load) is applied to the casing in the vertical direction, the strain value becomes negative, whereas when a tensile load (upward load) is applied to the casing in the vertical direction, the strain value becomes positive.

本開示は、上記の観点に基づくものである。すなわち、本開示に従った直動案内ユニットにおいては、ケーシング端面にひずみセンサ(端面ひずみセンサ)が配置されているため、当該端面ひずみセンサの検出値の正負に基づいて、ケーシングに対して上下方向に加わる荷重が圧縮荷重であるか引張荷重であるかを判定することができる。したがって、本開示の直動案内ユニットによれば、ケーシングに加わる荷重の向きをより正確に判定することが可能になる。 The present disclosure is based on the above viewpoint. In other words, in a linear motion guide unit according to the present disclosure, a strain sensor (end surface strain sensor) is disposed on the end surface of the casing, and based on the positive or negative detected value of the end surface strain sensor, it is possible to determine whether the load applied in the vertical direction to the casing is a compressive load or a tensile load. Therefore, the linear motion guide unit of the present disclosure makes it possible to more accurately determine the direction of the load applied to the casing.

しかも、本開示に従った直動案内ユニットでは、端面ひずみセンサとは別に、ケーシング側面にもひずみセンサが配置されている(側面ひずみセンサ)。このため、ひずみセンサ同士が隣接するのを回避することができる。したがって、ひずみセンサのサイズの制約が緩和され、小型のケーシングにも複数のひずみセンサを容易に配置することができる。 Furthermore, in the linear guide unit according to the present disclosure, in addition to the end face strain sensors, strain sensors are also arranged on the side surfaces of the casing (side surface strain sensors). This makes it possible to avoid strain sensors being placed adjacent to each other. This relaxes restrictions on the size of the strain sensors, making it easy to arrange multiple strain sensors even in a small casing.

上記直動案内ユニットにおいて、ケーシングの端面には、リターン路の端部である開口が形成されていてもよい。ケーシング本体は、レールに対向する面であるレール対向面と、長手方向および幅方向に垂直な上下方向において、レール対向面とは反対側に位置する上面と、を含んでいてもよい。端面ひずみセンサは、当該端面のうち開口よりも上面に近い位置に配置されていてもよい。この構成によれば、ケーシング端面に生じるひずみをより高感度に検出することができる。 In the linear motion guide unit described above, an opening may be formed in the end face of the casing, which is the end of the return path. The casing body may include a rail-facing surface that faces the rail, and an upper surface located on the opposite side of the rail-facing surface in the up-down direction perpendicular to the longitudinal and width directions. The end face strain sensor may be positioned on the end face closer to the upper surface than the opening. This configuration allows for more sensitive detection of strain occurring on the casing end face.

上記直動案内ユニットにおいて、ケーシングの端面には、リターン路の端部である開口が形成されていてもよい。端面ひずみセンサは、幅方向において、当該端面のうちレール側転走面よりもケーシング側面に近い位置で且つ開口よりもレール側転走面に近い位置に配置されていてもよい。この構成によれば、ケーシング端面に生じるひずみをさらに高感度に検出することができる。 In the linear motion guide unit described above, an opening may be formed in the end face of the casing, which is the end of the return path. The end face strain sensor may be positioned in the width direction at a position on the end face closer to the side of the casing than the rail-side rolling surface, and closer to the rail-side rolling surface than the opening. This configuration allows for even more sensitive detection of strain occurring on the casing end face.

上記直動案内ユニットにおいて、ケーシング本体は、レールに対向する面であるレール対向面と、長手方向および幅方向に垂直な上下方向において、レール対向面とは反対側に位置する上面と、を含んでいてもよい。端面ひずみセンサは、側面ひずみセンサよりも当該上面に近い位置に配置されていてもよい。この構成によれば、ケーシング端面に生じるひずみを一層高感度に検出することができる。 In the linear motion guide unit described above, the casing body may include a rail-facing surface that faces the rail, and an upper surface located on the opposite side of the rail-facing surface in the up-down direction perpendicular to the longitudinal and width directions. The end surface strain sensor may be positioned closer to the upper surface than the side surface strain sensor. This configuration allows for even more sensitive detection of strain occurring on the casing end surface.

上記直動案内ユニットにおいて、ケーシングの端面のうち端面ひずみセンサが取り付けられるセンサ取付領域は、当該端面のうちセンサ取付領域以外の領域よりも表面粗さが大きくなっていてもよい。この構成によれば、端面ひずみセンサをケーシング端面に容易に取り付けることができる。 In the linear motion guide unit described above, the sensor mounting area of the casing end face where the end face strain sensor is mounted may have a greater surface roughness than the area of the end face other than the sensor mounting area. This configuration makes it easy to mount the end face strain sensor on the casing end face.

上記直動案内ユニットは、端面ひずみセンサの出力を検出する端面ひずみ検出部と、端面ひずみセンサの出力の正負を判定する端面ひずみ判定部と、端面ひずみ判定部の判定結果に基づいて、ケーシングに加わる荷重の向きを判定する荷重向き判定部と、をさらに備えていてもよい。この構成によれば、ケーシングに加わる荷重の向きを自動で正確に判定することができる。なお、端面ひずみ検出部、端面ひずみ判定部および荷重向き判定部は、一部または全部が一体として構成されていてもよい。 The linear motion guide unit may further include an end surface strain detection unit that detects the output of the end surface strain sensor, an end surface strain determination unit that determines whether the output of the end surface strain sensor is positive or negative, and a load direction determination unit that determines the direction of the load applied to the casing based on the determination result of the end surface strain determination unit. This configuration allows the direction of the load applied to the casing to be automatically and accurately determined. Note that the end surface strain detection unit, end surface strain determination unit, and load direction determination unit may be configured as a single unit, in part or in whole.

本開示に従った直動案内ユニットの荷重測定方法は、上記直動案内ユニットにおいて、ケーシングに加わる荷重を測定する方法である。この方法では、側面ひずみセンサの出力に基づいてケーシングに加わる荷重の大きさを判定すると共に、端面ひずみセンサの出力に基づいてケーシングに加わる荷重の向きを判定する。この方法によれば、ケーシング端面のひずみ値に基づいて、ケーシングに加わる荷重の向きをより正確に判定することができる。 The load measurement method for a linear motion guide unit according to the present disclosure is a method for measuring the load applied to a casing in the linear motion guide unit. This method determines the magnitude of the load applied to the casing based on the output of the side strain sensor, and determines the direction of the load applied to the casing based on the output of the end face strain sensor. This method makes it possible to more accurately determine the direction of the load applied to the casing based on the strain value of the casing end face.

上記直動案内ユニットの荷重測定方法において、端面ひずみセンサの出力が正の値であるときにケーシングに引張荷重が加わっていると判定してもよい。端面ひずみセンサの出力が負の値であるときにケーシングに圧縮荷重が加わっていると判定してもよい。この方法によれば、ケーシングに加わる荷重の向きを簡単且つ正確に判定することができる。 In the load measurement method for the linear motion guide unit described above, it may be determined that a tensile load is being applied to the casing when the output of the end face strain sensor is a positive value. It may also be determined that a compressive load is being applied to the casing when the output of the end face strain sensor is a negative value. This method makes it possible to easily and accurately determine the direction of the load being applied to the casing.

[実施形態の具体例]
次に、本開示の直動案内ユニットおよび直動案内ユニットの荷重測定方法の具体的な実施の形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
[Specific Example of the Embodiment]
Next, an example of a specific embodiment of the linear guide unit and the load measuring method for the linear guide unit of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are given the same reference characters, and their description will not be repeated.

まず、本実施の形態に係る直動案内ユニット1の構成を、図1~図3に基づいて説明する。図1は、直動案内ユニット1の全体構成を示す斜視図である。図2は、ケーシング21から第1エンドキャップ22が取り外された状態において、直動案内ユニット1をレール10の長手方向D1から見た正面図である。図3は、直動案内ユニット1のひずみ検出装置70の構成を示すブロック図である。 First, the configuration of the linear guide unit 1 according to this embodiment will be described with reference to Figures 1 to 3. Figure 1 is a perspective view showing the overall configuration of the linear guide unit 1. Figure 2 is a front view of the linear guide unit 1 as seen from the longitudinal direction D1 of the rail 10, with the first end cap 22 removed from the casing 21. Figure 3 is a block diagram showing the configuration of the strain detection device 70 of the linear guide unit 1.

図1を参照して、直動案内ユニット1は、レール10と、スライダ20とを主に備えている。レール10は、長手方向D1において直線状に延びている。スライダ20は、レール10を幅方向D2(長手方向D1に垂直な方向)の両側から挟むように当該レール10に取り付けられており、長手方向D1に沿って移動可能になっている。スライダ20は、ケーシング21と、第1エンドキャップ22および第2エンドキャップ23(一対の方向変換部材)とを含む。図1に示すように、第1エンドキャップ22および第2エンドキャップ23は、ケーシング21の長手方向D1の両端に配置されている。 Referring to FIG. 1, the linear motion guide unit 1 mainly comprises a rail 10 and a slider 20. The rail 10 extends linearly in the longitudinal direction D1. The slider 20 is attached to the rail 10 so as to sandwich the rail 10 from both sides in the width direction D2 (a direction perpendicular to the longitudinal direction D1), and is movable along the longitudinal direction D1. The slider 20 includes a casing 21 and a first end cap 22 and a second end cap 23 (a pair of direction change members). As shown in FIG. 1, the first end cap 22 and the second end cap 23 are disposed at both ends of the casing 21 in the longitudinal direction D1.

図2を参照して、レール10は、レール上面15と、上下方向D3(長手方向D1および幅方向D2に垂直な方向)においてレール上面15と反対側のレール下面16と、幅方向D2の両側に配置された一対のレール側転走面(第1レール側転走面11および第2レール側転走面12)とを含む。レール上面15、レール下面16、第1レール側転走面11および第2レール側転走面12は、長手方向D1(図2の紙面奥行方向)に延びている。第1レール側転走面11および第2レール側転走面12は、上下方向D3に並んで2つずつ形成されている。 Referring to Figure 2, the rail 10 includes a rail upper surface 15, a rail lower surface 16 opposite the rail upper surface 15 in the up-down direction D3 (a direction perpendicular to the longitudinal direction D1 and the width direction D2), and a pair of rail rolling surfaces (a first rail rolling surface 11 and a second rail rolling surface 12) arranged on both sides in the width direction D2. The rail upper surface 15, the rail lower surface 16, the first rail rolling surface 11, and the second rail rolling surface 12 extend in the longitudinal direction D1 (a direction into the plane of the paper in Figure 2). Two first rail rolling surfaces 11 and two second rail rolling surfaces 12 are formed side by side in the up-down direction D3.

ケーシング21は、ケーシング本体24と、一対の袖部(第1袖部25および第2袖部26)とを含む。図2に示すように、ケーシング本体24は、長手方向D1から見て、幅方向D2に延びている。ケーシング本体24は、幅方向D2においてレール10よりも外側に位置する第1端部24Aと、幅方向D2においてレール10よりも外側に位置すると共に第1端部24Aと反対側に位置する第2端部24Bとを含む。一対の袖部は、ケーシング本体24の幅方向D2の両側に接続されている。第1袖部25は、ケーシング本体24の第1端部24Aからレール下面16に向かって上下方向D3に延びている。第2袖部26は、ケーシング本体24の第2端部24Bからレール下面16に向かって上下方向D3に延びている。 The casing 21 includes a casing body 24 and a pair of sleeves (a first sleeve 25 and a second sleeve 26). As shown in FIG. 2 , the casing body 24 extends in the width direction D2 when viewed from the longitudinal direction D1. The casing body 24 includes a first end 24A located outside the rail 10 in the width direction D2, and a second end 24B located outside the rail 10 in the width direction D2 and opposite the first end 24A. The pair of sleeves are connected to both sides of the casing body 24 in the width direction D2. The first sleeve 25 extends in the vertical direction D3 from the first end 24A of the casing body 24 toward the rail underside 16. The second sleeve 26 extends in the vertical direction D3 from the second end 24B of the casing body 24 toward the rail underside 16.

ケーシング本体24は、レール上面15に対向する面であるレール対向面36と、上下方向D3においてレール対向面36とは反対側に位置するケーシング上面35(上面)とを含む。一対の袖部には、一対のレール側転走面に対向する一対のケーシング側転走面(第1ケーシング側転走面31および第2ケーシング側転走面32)が形成されている。第1ケーシング側転走面31は、第1レール側転走面11に平行であり、長手方向D1に延びている。第2ケーシング側転走面32は、第2レール側転走面12に平行であり、長手方向D1に延びている。図2に示すように、第1ケーシング側転走面31および第2ケーシング側転走面32は、上下方向D3に並んで2つずつ形成されている。 The casing body 24 includes a rail-facing surface 36 that faces the rail upper surface 15, and a casing upper surface 35 (upper surface) located on the opposite side of the rail-facing surface 36 in the vertical direction D3. A pair of casing-side raceway surfaces (first casing-side raceway surface 31 and second casing-side raceway surface 32) that face the pair of rail-side raceway surfaces are formed on the pair of sleeve portions. The first casing-side raceway surface 31 is parallel to the first rail-side raceway surface 11 and extends in the longitudinal direction D1. The second casing-side raceway surface 32 is parallel to the second rail-side raceway surface 12 and extends in the longitudinal direction D1. As shown in FIG. 2, the first casing-side raceway surface 31 and the second casing-side raceway surface 32 are formed in pairs, aligned in the vertical direction D3.

ケーシング21は、長手方向D1におけるケーシング21の端面であるケーシング端面37を含む。このケーシング端面37に、第1エンドキャップ22および第2エンドキャップ23(図1)がそれぞれ配置されている。第1袖部25は、幅方向D2においてレール10に対向する側とは反対側の表面である第1ケーシング側面38を含む。第2袖部26は、幅方向D2においてレール10に対向する側とは反対側の表面である第2ケーシング側面39を含む。 The casing 21 includes a casing end surface 37, which is the end surface of the casing 21 in the longitudinal direction D1. The first end cap 22 and the second end cap 23 (Figure 1) are respectively disposed on this casing end surface 37. The first sleeve portion 25 includes a first casing side surface 38, which is the surface opposite the side facing the rail 10 in the width direction D2. The second sleeve portion 26 includes a second casing side surface 39, which is the surface opposite the side facing the rail 10 in the width direction D2.

図2を参照して、直動案内ユニット1は、レール10およびケーシング21の間にレール10およびケーシング21に接触しつつ転走可能に配置される複数の転動体(第1転動体41および第2転動体42)を備えている。第1ケーシング側転走面31は、第1レール側転走面11との間に第1転動体転送路(一対の転動体転送路のうち一方)を形成しており、当該第1転動体転送路に第1転動体41が配置されている。第1転動体41は、第1レール側転走面11および第1ケーシング側転走面31に接触している。また第2ケーシング側転走面32は、第2レール側転走面12との間に第2転動体転送路(一対の転動体転送路のうち他方)を形成しており、当該第2転動体転送路に第2転動体42が配置されている。第2転動体42は、第2レール側転走面12および第2ケーシング側転走面32に接触している。第1転動体41および第2転動体42は、例えば円筒ころであるが、これに限定されない。 Referring to FIG. 2, the linear guide unit 1 is provided with a plurality of rolling elements (first rolling elements 41 and second rolling elements 42) arranged between the rail 10 and the casing 21 so as to be able to roll while in contact with the rail 10 and the casing 21. The first casing-side rolling surface 31 forms a first rolling element transfer path (one of a pair of rolling element transfer paths) between itself and the first rail-side rolling surface 11, with the first rolling elements 41 arranged in this first rolling element transfer path. The first rolling elements 41 are in contact with the first rail-side rolling surface 11 and the first casing-side rolling surface 31. The second casing-side rolling surface 32 forms a second rolling element transfer path (the other of the pair of rolling element transfer paths) between itself and the second rail-side rolling surface 12, with the second rolling elements 42 arranged in this second rolling element transfer path. The second rolling elements 42 are in contact with the second rail-side rolling surface 12 and the second casing-side rolling surface 32. The first rolling elements 41 and the second rolling elements 42 are, for example, cylindrical rollers, but are not limited to this.

ケーシング21には、一対のレール側転走面のそれぞれに沿って延び、ケーシング21を長手方向D1に貫通する貫通孔である一対のリターン路(第1リターン路51および第2リターン路52)が形成されている。図2に示すように、第1リターン路51は、長手方向D1から見て円形の貫通孔であり、一方のケーシング端面37から他方のケーシング端面37まで至るように第1袖部25を長手方向D1に貫通している。第1リターン路51は、第1袖部25において上下方向D3に並んで2つ形成されている。第2リターン路52は、第1リターン路51と同様に、長手方向D1から見て円形の貫通孔である。第2リターン路52は、一方のケーシング端面37から他方のケーシング端面37まで至るように、第2袖部26を長手方向D1に貫通している。第2リターン路52は、第2袖部26において上下方向D3に並んで2つ形成されている。第1袖部25の長手方向D1の端面には、第1リターン路51の長手方向D1の端部である開口が形成されており、第2袖部26の長手方向D1の端面には、第2リターン路52の長手方向D1の端部である開口が形成されている。 The casing 21 is formed with a pair of return paths (first return path 51 and second return path 52), which are through-holes that extend along each of the pair of rail-side rolling surfaces and penetrate the casing 21 in the longitudinal direction D1. As shown in FIG. 2 , the first return path 51 is a circular through-hole when viewed from the longitudinal direction D1, penetrating the first sleeve portion 25 in the longitudinal direction D1 from one casing end face 37 to the other casing end face 37. Two first return paths 51 are formed in the first sleeve portion 25, side by side in the vertical direction D3. Like the first return path 51, the second return path 52 is also a circular through-hole when viewed from the longitudinal direction D1. The second return path 52 penetrates the second sleeve portion 26 in the longitudinal direction D1 from one casing end face 37 to the other casing end face 37. Two second return paths 52 are formed in the second sleeve portion 26, side by side in the vertical direction D3. An opening is formed on the end face of the first sleeve portion 25 in the longitudinal direction D1, which is the end face of the first return path 51 in the longitudinal direction D1, and an opening is formed on the end face of the second sleeve portion 26 in the longitudinal direction D1, which is the end face of the second return path 52 in the longitudinal direction D1.

第1エンドキャップ22には、第1転動体転走路(第1レール側転走面11と第1ケーシング側転走面31との間の空間)と第1リターン路51とを繋ぐ第1方向変換路が形成されている。より具体的には、2つの第1転動体転走路のうちケーシング上面35に近い第1転動体転走路と、2つの第1リターン路51のうちケーシング上面35から遠い第1リターン路51とが、第1方向変換路により繋がっている。また2つの第1転動体転走路のうちケーシング上面35から遠い第1転動体転走路と、2つの第1リターン路51のうちケーシング上面35に近い第1リターン路51とが、第1方向変換路により繋がっている。なお、第2エンドキャップ23においても、第1エンドキャップ22と同様に第1方向変換路が形成されている。スライダ20(図1)がレール10の長手方向D1に沿って直線移動すると、第1転動体41(図2)は、第1転動体転走路、第1リターン路51および第1方向変換路によって形成される環状の軌道を循環する。 The first end cap 22 has a first direction change path that connects the first rolling element rolling path (the space between the first rail-side rolling surface 11 and the first casing-side rolling surface 31) and the first return path 51. More specifically, the first rolling element rolling path that is closest to the casing top surface 35 of the two first rolling element rolling paths is connected to the first return path 51 that is farthest from the casing top surface 35 of the two first return paths 51 by the first direction change path. Furthermore, the first rolling element rolling path that is farthest from the casing top surface 35 of the two first rolling element rolling paths is connected to the first return path 51 that is closer to the casing top surface 35 of the two first return paths 51 by the first direction change path. Similar to the first end cap 22, the second end cap 23 also has a first direction change path. When the slider 20 (Figure 1) moves linearly along the longitudinal direction D1 of the rail 10, the first rolling element 41 (Figure 2) circulates in the annular track formed by the first rolling element rolling path, the first return path 51, and the first direction change path.

なお、図示は省略するが、第1エンドキャップ22および第2エンドキャップ23には、第2転動体転走路と第2リターン路52(図2)とを繋ぐ第2方向変換路が、第1方向変換路と同様に形成されている。このため、スライダ20の直線移動に伴い、第2転動体42(図2)は、第2転動体転走路、第2リターン路52および第2方向変換路によって形成される環状の軌道を循環する。 Although not shown, the first end cap 22 and the second end cap 23 are formed with a second direction change path connecting the second rolling element rolling path and the second return path 52 (Figure 2), similar to the first direction change path. Therefore, as the slider 20 moves linearly, the second rolling element 42 (Figure 2) circulates in a circular orbit formed by the second rolling element rolling path, the second return path 52, and the second direction change path.

直動案内ユニット1は、ケーシング21に配置された側面ひずみセンサ61および端面ひずみセンサ62を備えている。図1に示すように、本実施の形態では、第1ケーシング側面38において、2つの側面ひずみセンサ61が長手方向D1に並んで配置されている。また第2ケーシング側面39(図2)においても、2つの側面ひずみセンサ61が長手方向D1に並んで配置されている。側面ひずみセンサ61は、第1ケーシング側面38および第2ケーシング側面39に生じる上下方向D3のひずみを検出する。側面ひずみセンサ61は、ひずみゲージであり、例えば接着剤によって第1ケーシング側面38および第2ケーシング側面39にそれぞれ貼り付けられている。 The linear motion guide unit 1 is equipped with a side strain sensor 61 and an end strain sensor 62 arranged on the casing 21. As shown in FIG. 1, in this embodiment, two side strain sensors 61 are arranged side by side in the longitudinal direction D1 on the first casing side surface 38. Two side strain sensors 61 are also arranged side by side in the longitudinal direction D1 on the second casing side surface 39 (FIG. 2). The side strain sensors 61 detect strain in the up-down direction D3 that occurs on the first casing side surface 38 and the second casing side surface 39. The side strain sensors 61 are strain gauges and are attached to the first casing side surface 38 and the second casing side surface 39, respectively, for example, with an adhesive.

図2を参照して、端面ひずみセンサ62は、ケーシング端面37において幅方向D2に並んで2つ配置されている。より具体的には、端面ひずみセンサ62は、上下方向D3において、ケーシング端面37のうち第1リターン路51および第2リターン路52の開口よりもケーシング上面35に近い位置に配置されている。すなわち、端面ひずみセンサ62は、図2中の破線L1よりもケーシング上面35側に位置している。また図2に示すように、端面ひずみセンサ62は、側面ひずみセンサ61よりもケーシング上面35に近い位置に配置されている。端面ひずみセンサ62は、ケーシング端面37に生じる上下方向D3のひずみを検出する。端面ひずみセンサ62は、ひずみゲージであり、例えば接着剤によってケーシング端面37に貼り付けられている。なお、図2では一方のケーシング端面37に配置される端面ひずみセンサ62を示しているが、他方のケーシング端面37にも2つの端面ひずみセンサ62が同様に配置されている。 Referring to FIG. 2, two end surface strain sensors 62 are arranged side by side in the width direction D2 on the casing end surface 37. More specifically, the end surface strain sensors 62 are arranged in a position on the casing end surface 37 closer to the casing top surface 35 in the up-down direction D3 than the openings of the first return path 51 and the second return path 52. In other words, the end surface strain sensors 62 are located closer to the casing top surface 35 than the dashed line L1 in FIG. 2. Also as shown in FIG. 2, the end surface strain sensors 62 are arranged in a position closer to the casing top surface 35 than the side surface strain sensors 61. The end surface strain sensors 62 detect strain in the up-down direction D3 that occurs on the casing end surface 37. The end surface strain sensors 62 are strain gauges and are attached to the casing end surface 37, for example, with an adhesive. Note that Figure 2 shows an end surface strain sensor 62 placed on one casing end surface 37, but two end surface strain sensors 62 are similarly placed on the other casing end surface 37.

一方の端面ひずみセンサ62(図2中の右側の端面ひずみセンサ62)は、幅方向D2において、ケーシング端面37のうち第1レール側転走面11よりも第1ケーシング側面38に近い位置で且つ第1リターン路51の開口よりも第1レール側転走面11に近い位置に配置されている。すなわち、当該一方の端面ひずみセンサ62は、図2中の破線L2よりも第1ケーシング側面38側で且つ破線L3よりも第1レール側転走面11側に位置している。同様に、他方の端面ひずみセンサ62(図2中の左側の端面ひずみセンサ62)は、幅方向D2において、ケーシング端面37のうち第2レール側転走面12よりも第2ケーシング側面39に近い位置で且つ第2リターン路52の開口よりも第2レール側転走面12に近い位置に配置されている。すなわち、当該他方の端面ひずみセンサ62は、図2中の破線L4よりも第2ケーシング側面39側で且つ破線L5よりも第2レール側転走面12側に位置している。 One end surface strain sensor 62 (the end surface strain sensor 62 on the right side in FIG. 2) is positioned on the casing end face 37 in the width direction D2, closer to the first casing side surface 38 than the first rail side raceway surface 11, and closer to the first rail side raceway surface 11 than the opening of the first return path 51. That is, this one end surface strain sensor 62 is positioned closer to the first casing side surface 38 than the dashed line L2 in FIG. 2 and closer to the first rail side raceway surface 11 than the dashed line L3. Similarly, the other end surface strain sensor 62 (the end surface strain sensor 62 on the left side in FIG. 2) is positioned on the casing end face 37 in the width direction D2, closer to the second casing side surface 39 than the second rail side raceway surface 12, and closer to the second rail side raceway surface 12 than the opening of the second return path 52. That is, the other end surface strain sensor 62 is located closer to the second casing side surface 39 than the dashed line L4 in Figure 2 and closer to the second rail-side rolling surface 12 than the dashed line L5.

本実施の形態では、ケーシング端面37のうち端面ひずみセンサ62が取り付けられるセンサ取付領域は、ケーシング端面37のうち当該センサ取付領域以外の領域よりも表面粗さが大きくなっている。しかし、本開示の直動案内ユニットはこれに限定されず、ケーシング端面37の表面粗さが均一であってもよい。 In this embodiment, the sensor mounting area of the casing end face 37 where the end face strain sensor 62 is mounted has a greater surface roughness than the areas of the casing end face 37 other than the sensor mounting area. However, the linear motion guide unit of the present disclosure is not limited to this, and the surface roughness of the casing end face 37 may be uniform.

図3を参照して、直動案内ユニット1は、ひずみ検出装置70をさらに備えている。図3に示すように、ひずみ検出装置70は、端面ひずみ検出部71と、側面ひずみ検出部72と、端面ひずみ判定部73と、荷重推定部74と、荷重向き判定部75とを含む。 Referring to FIG. 3, the linear motion guide unit 1 further includes a strain detection device 70. As shown in FIG. 3, the strain detection device 70 includes an end surface strain detection unit 71, a side surface strain detection unit 72, an end surface strain determination unit 73, a load estimation unit 74, and a load direction determination unit 75.

端面ひずみ検出部71は、端面ひずみセンサ62の出力を検出する。側面ひずみ検出部72は、側面ひずみセンサ61の出力を検出する。端面ひずみ検出部71および側面ひずみ検出部72は、端面ひずみセンサ62および側面ひずみセンサ61からデータを受け付ける受信ユニットを構成している。端面ひずみ判定部73は、端面ひずみセンサ62の出力の正負を判定する。荷重推定部74は、側面ひずみセンサ61の出力に基づいて、ケーシング21に加わる荷重の大きさを推定する。荷重向き判定部75は、端面ひずみ判定部73の判定結果に基づいて、ケーシング21に加わる荷重の向きを判定する。端面ひずみ判定部73、荷重推定部74および荷重向き判定部75は、演算部を構成している。荷重推定部74および荷重向き判定部75は、例えばディスプレイ等の表示部80と通信可能に接続されており、荷重の推定値および荷重の向きが表示部80に表示される。以下、ひずみ検出装置70を用いて実施されるケーシング21の荷重測定について説明する。 The end surface strain detection unit 71 detects the output of the end surface strain sensor 62. The side surface strain detection unit 72 detects the output of the side surface strain sensor 61. The end surface strain detection unit 71 and the side surface strain detection unit 72 constitute a receiving unit that receives data from the end surface strain sensor 62 and the side surface strain sensor 61. The end surface strain determination unit 73 determines whether the output of the end surface strain sensor 62 is positive or negative. The load estimation unit 74 estimates the magnitude of the load applied to the casing 21 based on the output of the side surface strain sensor 61. The load direction determination unit 75 determines the direction of the load applied to the casing 21 based on the determination result of the end surface strain determination unit 73. The end surface strain determination unit 73, the load estimation unit 74, and the load direction determination unit 75 constitute a calculation unit. The load estimation unit 74 and load direction determination unit 75 are communicatively connected to a display unit 80, such as a display, and the estimated load value and load direction are displayed on the display unit 80. Below, we will explain how to measure the load on the casing 21 using the strain detection device 70.

本実施の形態に係る直動案内ユニットの荷重測定方法について説明する。この方法では、以下のようにして、上記直動案内ユニット1においてケーシング21に加わる荷重を測定する。 This section describes a method for measuring the load on a linear motion guide unit according to this embodiment. This method measures the load applied to the casing 21 of the linear motion guide unit 1 as follows:

まず、側面ひずみセンサ61が第1ケーシング側面38および第2ケーシング側面39に生じる上下方向D3のひずみを検出すると共に、端面ひずみセンサ62がケーシング端面37に生じる上下方向D3のひずみを検出する。これらの検出データは、側面ひずみ検出部72および端面ひずみ検出部71にそれぞれ送信される。 First, the side strain sensor 61 detects the strain in the vertical direction D3 occurring on the first casing side surface 38 and the second casing side surface 39, and the end surface strain sensor 62 detects the strain in the vertical direction D3 occurring on the casing end surface 37. These detection data are sent to the side surface strain detection unit 72 and the end surface strain detection unit 71, respectively.

次に、ひずみ検出装置70が、側面ひずみセンサ61の出力に基づいてケーシング21に加わる荷重の大きさを判定すると共に、端面ひずみセンサ62の出力に基づいてケーシング21に加わる荷重の向きを判定する。まず、ケーシング21に加わる荷重の向きの判定について説明する。 Next, the strain detection device 70 determines the magnitude of the load applied to the casing 21 based on the output of the side strain sensor 61, and determines the direction of the load applied to the casing 21 based on the output of the end strain sensor 62. First, we will explain how to determine the direction of the load applied to the casing 21.

図4は、ケーシング21に加わる荷重の大きさ(横軸)とケーシング端面37のひずみ(縦軸)との関係を示している。図4中、(1)はケーシング21に上下方向D3の引張荷重(上向きの荷重)が加わったときのデータであり、(2)はケーシング21に上下方向D3の圧縮荷重(下向きの荷重)が加わったときのデータである。図4に示すように、本発明者らは、ケーシング21に引張荷重が加わったときにケーシング端面37に生じるひずみが正の値となり、一方でケーシング21に圧縮荷重が加わったときにケーシング端面37に生じるひずみが負の値となることを見出した。 Figure 4 shows the relationship between the magnitude of the load applied to the casing 21 (horizontal axis) and the strain on the casing end surface 37 (vertical axis). In Figure 4, (1) is data when a tensile load (upward load) in the vertical direction D3 is applied to the casing 21, and (2) is data when a compressive load (downward load) in the vertical direction D3 is applied to the casing 21. As shown in Figure 4, the inventors discovered that when a tensile load is applied to the casing 21, the strain generated on the casing end surface 37 is a positive value, while when a compressive load is applied to the casing 21, the strain generated on the casing end surface 37 is a negative value.

端面ひずみ判定部73は、端面ひずみ検出部71が検出したケーシング端面37のひずみの正負を判定する。この判定結果に基づいて、荷重向き判定部75がケーシング21に加わる荷重の向きを判定する。すなわち、荷重向き判定部75は、端面ひずみセンサ62の出力が正の値であるときにケーシング21に引張荷重が加わっていると判定し、端面ひずみセンサ62の出力が負の値であるときにケーシング21に圧縮荷重が加わっていると判定する。 The end surface strain determination unit 73 determines whether the strain on the casing end surface 37 detected by the end surface strain detection unit 71 is positive or negative. Based on this determination result, the load direction determination unit 75 determines the direction of the load acting on the casing 21. That is, when the output of the end surface strain sensor 62 is a positive value, the load direction determination unit 75 determines that a tensile load is acting on the casing 21, and when the output of the end surface strain sensor 62 is a negative value, it determines that a compressive load is acting on the casing 21.

次に、ケーシング21に加わる荷重の大きさの判定について説明する。図5は、ケーシング21に加わる荷重の大きさ(横軸)とケーシング側面のひずみ(縦軸)との関係を示している。図5中、(1)はケーシング21に上下方向D3の引張荷重(上向きの荷重)が加わったときのデータであり、(2)はケーシング21に上下方向D3の圧縮荷重(下向きの荷重)が加わったときのデータを示している。この相関データは、予め取得され、記憶部(メモリ)に格納されている。 Next, we will explain how to determine the magnitude of the load applied to the casing 21. Figure 5 shows the relationship between the magnitude of the load applied to the casing 21 (horizontal axis) and the strain on the side of the casing (vertical axis). In Figure 5, (1) shows data when a tensile load (upward load) in the vertical direction D3 is applied to the casing 21, and (2) shows data when a compressive load (downward load) in the vertical direction D3 is applied to the casing 21. This correlation data is acquired in advance and stored in a storage unit (memory).

荷重推定部74は、側面ひずみ検出部72が検出したひずみと図5の相関データとに基づいて、ケーシング21に加わる荷重の大きさ(図5の横軸値)を算出する。ケーシング21に加わる荷重の向きは、上記の方法により判定されている。ケーシング21に引張荷重が加わる場合には図5中の(1)の相関データが用いられ、一方でケーシング21に圧縮荷重が加わる場合には図5中の(2)の相関データが用いられる。すなわち、図5中の(1)または(2)の相関データにおいてケーシング側面のひずみを縦軸値とすることにより、ケーシング21に加わる荷重の推定値が横軸値として得られる。 The load estimation unit 74 calculates the magnitude of the load applied to the casing 21 (the horizontal axis value in Figure 5) based on the strain detected by the side strain detection unit 72 and the correlation data in Figure 5. The direction of the load applied to the casing 21 is determined using the method described above. When a tensile load is applied to the casing 21, the correlation data (1) in Figure 5 is used, while when a compressive load is applied to the casing 21, the correlation data (2) in Figure 5 is used. In other words, by using the strain on the casing side as the vertical axis value in the correlation data (1) or (2) in Figure 5, an estimated value of the load applied to the casing 21 can be obtained as the horizontal axis value.

次に、ケーシング21における内部荷重の算出方法について説明する。まず、図5のグラフの直線(1)の傾きと直線(2)の傾きとの間の傾きを有する直線(ケーシング21に幅方向D2の横荷重が加わるときの荷重と側面ひずみとの関係を示す直線)において、側面ひずみセンサ61の検出値を縦軸値として代入する。これにより、ケーシング21に加わる荷重の推定値が得られる。 Next, we will explain how to calculate the internal load on the casing 21. First, the detection value of the lateral strain sensor 61 is substituted as the vertical axis value for a line having a slope between the slopes of lines (1) and (2) in the graph of Figure 5 (the line showing the relationship between the load and lateral strain when a lateral load in the width direction D2 is applied to the casing 21). This allows us to obtain an estimate of the load applied to the casing 21.

次に、図4に示すように、ケーシング21に加わる荷重の推定値Aに基づいて、引張荷重の場合(直線(1)の場合)の端面ひずみの理論値B1および圧縮荷重の場合(直線(2)の場合)の端面ひずみの理論値B2が算出される。引張荷重の場合には、上下一対の第1および第2ケーシング側転走面31,32(図2)における負荷割合は、上側が100%で且つ下側が0%となる。一方、圧縮荷重の場合には、当該負荷割合は、上側が0%で且つ下側が100%となる。 Next, as shown in Figure 4, the theoretical value B1 of end surface strain in the case of a tensile load (straight line (1)) and the theoretical value B2 of end surface strain in the case of a compressive load (straight line (2)) are calculated based on the estimated value A of the load applied to the casing 21. In the case of a tensile load, the load ratio on the pair of upper and lower first and second casing side rolling surfaces 31, 32 (Figure 2) is 100% on the upper side and 0% on the lower side. On the other hand, in the case of a compressive load, the load ratio is 0% on the upper side and 100% on the lower side.

引張荷重の場合と圧縮荷重の場合とにおいて、端面ひずみの理論値の差は、B1-B2となる。ここで、100/(B1-B2)により、端面ひずみの変化に対する上記負荷割合の変化率が算出される。この変化率を用いて、上下一対の第1および第2ケーシング側転走面31,32(図2)における実際の荷重の負荷割合を、以下のように算出することができる。すなわち、端面ひずみセンサ62により検出される端面ひずみの実測値と圧縮荷重の場合の端面ひずみの理論値B2との差分を求め、当該差分に上記の変化率を乗じる。これにより、完全な圧縮荷重(上側の負荷割合が0%で且つ下側の負荷割合が100%)の場合からの負荷割合のずれ量が算出される。なお、上下一対の第1および第2ケーシング側転走面31,32(図2)の負荷割合が50%ずつである場合は、ケーシング21に対して幅方向D2の横荷重が加わる場合である。 The difference between the theoretical values of end surface strain in the case of a tensile load and a compressive load is B1 - B2. Here, the rate of change of the load ratio relative to a change in end surface strain is calculated by 100/(B1 - B2). Using this rate of change, the load ratio of the actual load on the pair of upper and lower first and second casing side rolling surfaces 31, 32 (Figure 2) can be calculated as follows: That is, the difference between the measured value of end surface strain detected by the end surface strain sensor 62 and the theoretical value of end surface strain B2 in the case of a compressive load is calculated, and this difference is multiplied by the rate of change. This calculates the deviation of the load ratio from the case of a perfect compressive load (upper load ratio 0% and lower load ratio 100%). When the load ratios of the pair of upper and lower first and second casing side rolling surfaces 31, 32 (Figure 2) are each 50%, this corresponds to a case in which a lateral load in the width direction D2 is applied to the casing 21.

次に、ケーシング21の全体における荷重の推定について説明する。図1に示すように、ケーシング21は、長手方向D1および幅方向D2の中心C1を原点として、4つの領域に分割することができる(第1~第4領域R1~R4)。本実施の形態では、第1~第4領域R1~R4のそれぞれにおいて、側面ひずみセンサ61および端面ひずみセンサ62のセットが1組ずつ配置されている。 Next, we will explain how to estimate the load on the entire casing 21. As shown in Figure 1, the casing 21 can be divided into four regions (first to fourth regions R1 to R4) with the center C1 in the longitudinal direction D1 and width direction D2 as the origin. In this embodiment, one set of side strain sensor 61 and end strain sensor 62 is arranged in each of the first to fourth regions R1 to R4.

第1領域R1において、上下一対のケーシング側転走面に加わる力Fは、荷重の推定値に上記の負荷割合を乗じることにより算出される。この力Fのベクトルと、中心C1からケーシング側転走面に向かうベクトルとの外積により、中心C1を原点とする力FによるモーメントMが算出される。このモーメントMを、第2~第4領域R2~R4においても上下一対のケーシング側転走面について同様に算出し、これらを合算することにより、ケーシング21に加わる全体の荷重を推定することができる。 In the first region R1, the force F applied to the pair of upper and lower casing side rolling surfaces is calculated by multiplying the estimated load value by the load ratio described above. The moment M due to force F, with the center C1 as the origin, is calculated by taking the cross product of the vector of this force F and the vector pointing from the center C1 toward the casing side rolling surfaces. This moment M is similarly calculated for the pair of upper and lower casing side rolling surfaces in the second to fourth regions R2 to R4, and by adding these up, the total load applied to the casing 21 can be estimated.

以上の通り、本実施の形態に係る直動案内ユニット1によれば、ケーシング端面37に端面ひずみセンサ62が配置されているため、当該端面ひずみセンサ62の検出値の正負に基づいて、ケーシング21に加わる荷重が圧縮荷重であるか引張荷重であるかを判定することができる。したがって、ケーシング21に加わる荷重の向きを簡単且つ正確に判定することができる。 As described above, with the linear motion guide unit 1 according to this embodiment, the end surface strain sensor 62 is disposed on the casing end surface 37, so it is possible to determine whether the load applied to the casing 21 is a compressive load or a tensile load based on the positive or negative detected value of the end surface strain sensor 62. Therefore, the direction of the load applied to the casing 21 can be determined easily and accurately.

ここで、その他実施の形態について説明する。 Here, we will explain other embodiments.

ケーシング端面37における端面ひずみセンサ62の位置は、図2に示す位置に限定されない。例えば、端面ひずみセンサ62は、図2中の破線L1よりもレール下面16の近くに位置していてもよいし、図2中の破線L3,L5よりもケーシング側面の近くに位置していてもよいし、図2中の破線L2と破線L4との間に位置していてもよい。また側面ひずみセンサ61が端面ひずみセンサ62よりもケーシング上面35の近くに位置していてもよい。 The position of the end surface strain sensor 62 on the casing end surface 37 is not limited to the position shown in Figure 2. For example, the end surface strain sensor 62 may be located closer to the rail undersurface 16 than the dashed line L1 in Figure 2, or closer to the casing side surface than the dashed lines L3 and L5 in Figure 2, or between the dashed lines L2 and L4 in Figure 2. Furthermore, the side surface strain sensor 61 may be located closer to the casing top surface 35 than the end surface strain sensor 62.

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims, not the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

1 直動案内ユニット、10 レール、11 第1レール側転走面、12 第2レール側転走面、15 レール上面、16 レール下面、20 スライダ、21 ケーシング、22 第1エンドキャップ、23 第2エンドキャップ、24 ケーシング本体、24A 第1端部、24B 第2端部、25 第1袖部、26 第2袖部、31 第1ケーシング側転走面、32 第2ケーシング側転走面、35 ケーシング上面(上面)、36 レール対向面、37 ケーシング端面、38 第1ケーシング側面、39 第2ケーシング側面、41 第1転動体、42 第2転動体、51 第1リターン路、52 第2リターン路、61 側面ひずみセンサ、62 端面ひずみセンサ、70 ひずみ検出装置、71 端面ひずみ検出部、72 側面ひずみ検出部、73 端面ひずみ判定部、74 荷重推定部、75 荷重向き判定部、80 表示部、D1 長手方向、D2 幅方向、D3 上下方向
1 Linear motion guide unit, 10 Rail, 11 First rail side rolling surface, 12 Second rail side rolling surface, 15 Rail upper surface, 16 Rail lower surface, 20 Slider, 21 Casing, 22 First end cap, 23 Second end cap, 24 Casing body, 24A First end, 24B Second end, 25 First sleeve portion, 26 Second sleeve portion, 31 First casing side rolling surface, 32 Second casing side rolling surface, 35 Casing upper surface (upper surface), 36 Rail opposing surface, 37 Casing end surface, 38 First casing side surface, 39 Second casing side surface, 41 First rolling element, 42 Second rolling element, 51 First return path, 52 Second return path, 61 Side surface strain sensor, 62 End surface strain sensor, 70 Strain detection device, 71 End surface strain detection unit, 72 Side strain detection unit, 73 End strain determination unit, 74 Load estimation unit, 75 Load direction determination unit, 80 Display unit, D1 Longitudinal direction, D2 Width direction, D3 Up/down direction

Claims (7)

レールと、
前記レールの長手方向に沿って移動可能なケーシングと、
前記レールおよび前記ケーシングの間に前記レールおよび前記ケーシングに接触しつつ転走可能に配置される複数の転動体と、
前記ケーシングに配置された側面ひずみセンサと、
前記ケーシングに配置された端面ひずみセンサと、
前記ケーシングの前記長手方向の両端に配置される一対の方向変換部材と、を備え、
前記レールは、前記長手方向に垂直な幅方向の両側に配置され、前記長手方向に延びる一対のレール側転走面を含み、
前記ケーシングは、
前記幅方向に延びるケーシング本体と、
前記ケーシング本体の前記幅方向の両側に接続される一対の袖部と、を含み、
前記一対の袖部には、前記一対のレール側転走面に対向すると共に前記長手方向に延び、前記レール側転走面との間に一対の転動体転走路を形成するケーシング側転走面が形成されており、
前記ケーシングには、前記一対のレール側転走面のそれぞれに沿って延び、前記ケーシングを貫通する貫通孔である一対のリターン路が形成されており、
前記一対の方向変換部材には、前記転動体転走路と前記リターン路とを繋ぐ方向変換路が形成されており、
前記転動体は、前記転動体転走路、前記リターン路および前記方向変換路によって形成される環状の軌道を循環し、
前記側面ひずみセンサは、前記幅方向において前記袖部の前記レールに対向する側とは反対側の表面であるケーシング側面に配置されており、
前記端面ひずみセンサは、前記長手方向における前記ケーシングの端面であるケーシング端面に配置されており、
前記ケーシングの前記端面には、前記リターン路の端部である開口が形成されており、
前記端面ひずみセンサは、前記幅方向において、前記端面のうち前記レール側転走面よりも前記ケーシング側面に近い位置で且つ前記開口よりも前記レール側転走面に近い位置に配置される、
直動案内ユニット。
Rails and
a casing movable along the longitudinal direction of the rail;
a plurality of rolling elements disposed between the rail and the casing so as to be able to roll while contacting the rail and the casing;
a side strain sensor disposed on the casing;
an end surface strain sensor disposed in the casing;
a pair of direction-changing members disposed at both ends of the casing in the longitudinal direction,
the rail includes a pair of rail-side rolling surfaces that are arranged on both sides in a width direction perpendicular to the longitudinal direction and extend in the longitudinal direction,
The casing comprises:
a casing body extending in the width direction;
a pair of sleeve portions connected to both sides of the casing body in the width direction,
the pair of sleeve portions are formed with casing-side rolling surfaces that face the pair of rail-side rolling surfaces, extend in the longitudinal direction, and form a pair of rolling element rolling paths between the casing-side rolling surfaces and the rail-side rolling surfaces,
a pair of return paths, which are through holes that extend along the pair of rail-side rolling surfaces and penetrate the casing, are formed in the casing;
The pair of direction change members are formed with direction change paths that connect the rolling element rolling paths and the return paths,
the rolling elements circulate in an annular track formed by the rolling element rolling path, the return path, and the direction change path;
the side strain sensor is disposed on a casing side surface, which is a surface of the sleeve portion opposite to a side facing the rail in the width direction,
the end surface strain sensor is disposed on a casing end surface that is an end surface of the casing in the longitudinal direction ,
An opening, which is an end of the return path, is formed in the end surface of the casing,
the end surface strain sensor is disposed in the width direction at a position on the end surface closer to the casing side surface than the rail-side rolling surface and closer to the rail-side rolling surface than the opening.
Linear guide unit.
前記ケーシングの前記端面には、前記リターン路の端部である開口が形成されており、
前記ケーシング本体は、
前記レールに対向する面であるレール対向面と、
前記長手方向および前記幅方向に垂直な上下方向において、前記レール対向面とは反対側に位置する上面と、を含み、
前記端面ひずみセンサは、前記端面のうち前記開口よりも前記上面に近い位置に配置される、請求項1に記載の直動案内ユニット。
An opening, which is an end of the return path, is formed in the end surface of the casing,
The casing body includes:
a rail-facing surface that faces the rail;
an upper surface located on the opposite side to the rail-opposing surface in a vertical direction perpendicular to the longitudinal direction and the width direction,
2. The linear motion guide unit according to claim 1 , wherein said end surface strain sensor is disposed at a position on said end surface closer to said upper surface than said opening.
前記ケーシング本体は、
前記レールに対向する面であるレール対向面と、
前記長手方向および前記幅方向に垂直な上下方向において、前記レール対向面とは反対側に位置する上面と、を含み、
前記端面ひずみセンサは、前記側面ひずみセンサよりも前記上面に近い位置に配置される、請求項1または請求項2に記載の直動案内ユニット。
The casing body includes:
a rail-facing surface that faces the rail;
an upper surface located on the opposite side to the rail-opposing surface in a vertical direction perpendicular to the longitudinal direction and the width direction,
3. The linear motion guide unit according to claim 1, wherein the end surface strain sensor is disposed at a position closer to the upper surface than the side surface strain sensor.
前記端面のうち前記端面ひずみセンサが取り付けられるセンサ取付領域は、前記端面のうち前記センサ取付領域以外の領域よりも表面粗さが大きい、請求項1~のいずれか1項に記載の直動案内ユニット。 4. The linear motion guide unit according to claim 1, wherein a sensor mounting area of said end face where said end face strain sensor is mounted has a surface roughness greater than that of an area of said end face other than said sensor mounting area. レールと、
前記レールの長手方向に沿って移動可能なケーシングと、
前記レールおよび前記ケーシングの間に前記レールおよび前記ケーシングに接触しつつ転走可能に配置される複数の転動体と、
前記ケーシングに配置された側面ひずみセンサと、
前記ケーシングに配置された端面ひずみセンサと、
前記ケーシングの前記長手方向の両端に配置される一対の方向変換部材と、を備え、
前記レールは、前記長手方向に垂直な幅方向の両側に配置され、前記長手方向に延びる一対のレール側転走面を含み、
前記ケーシングは、
前記幅方向に延びるケーシング本体と、
前記ケーシング本体の前記幅方向の両側に接続される一対の袖部と、を含み、
前記一対の袖部には、前記一対のレール側転走面に対向すると共に前記長手方向に延び、前記レール側転走面との間に一対の転動体転走路を形成するケーシング側転走面が形成されており、
前記ケーシングには、前記一対のレール側転走面のそれぞれに沿って延び、前記ケーシングを貫通する貫通孔である一対のリターン路が形成されており、
前記一対の方向変換部材には、前記転動体転走路と前記リターン路とを繋ぐ方向変換路が形成されており、
前記転動体は、前記転動体転走路、前記リターン路および前記方向変換路によって形成される環状の軌道を循環し、
前記側面ひずみセンサは、前記幅方向において前記袖部の前記レールに対向する側とは反対側の表面であるケーシング側面に配置されており、
前記端面ひずみセンサは、前記長手方向における前記ケーシングの端面であるケーシング端面に配置されており、
前記端面ひずみセンサの出力を検出する端面ひずみ検出部と、
前記端面ひずみセンサの出力の正負を判定する端面ひずみ判定部と、
前記端面ひずみ判定部の判定結果に基づいて、前記ケーシングに加わる荷重の向きを判定する荷重向き判定部と、をさらに備えた、直動案内ユニット。
Rails and
a casing movable along the longitudinal direction of the rail;
a plurality of rolling elements disposed between the rail and the casing so as to be able to roll while contacting the rail and the casing;
a side strain sensor disposed on the casing;
an end surface strain sensor disposed in the casing;
a pair of direction-changing members disposed at both ends of the casing in the longitudinal direction,
the rail includes a pair of rail-side rolling surfaces that are arranged on both sides in a width direction perpendicular to the longitudinal direction and extend in the longitudinal direction,
The casing comprises:
a casing body extending in the width direction;
a pair of sleeve portions connected to both sides of the casing body in the width direction,
the pair of sleeve portions are formed with casing-side rolling surfaces that face the pair of rail-side rolling surfaces, extend in the longitudinal direction, and form a pair of rolling element rolling paths between the casing-side rolling surfaces and the rail-side rolling surfaces,
a pair of return paths, which are through holes that extend along the pair of rail-side rolling surfaces and penetrate the casing, are formed in the casing;
The pair of direction change members are formed with direction change paths that connect the rolling element rolling paths and the return paths,
the rolling elements circulate in an annular track formed by the rolling element rolling path, the return path, and the direction change path;
the side strain sensor is disposed on a casing side surface, which is a surface of the sleeve portion opposite to a side facing the rail in the width direction,
the end surface strain sensor is disposed on a casing end surface that is an end surface of the casing in the longitudinal direction,
an end surface strain detection unit that detects the output of the end surface strain sensor;
an end surface strain determination unit that determines whether the output of the end surface strain sensor is positive or negative;
a load direction determining section that determines a direction of a load applied to the casing based on a determination result of the end face strain determining section.
請求項1~のいずれか1項に記載の直動案内ユニットにおいて、前記ケーシングに加わる荷重を測定する方法であって、
前記側面ひずみセンサの出力に基づいて前記ケーシングに加わる荷重の大きさを判定すると共に、前記端面ひずみセンサの出力に基づいて前記ケーシングに加わる荷重の向きを判定する、直動案内ユニットの荷重測定方法。
A method for measuring a load applied to the casing in the linear motion guide unit according to any one of claims 1 to 5 , comprising:
A load measuring method for a linear motion guide unit, which determines the magnitude of the load applied to the casing based on the output of the side strain sensor, and determines the direction of the load applied to the casing based on the output of the end face strain sensor.
前記端面ひずみセンサの出力が正の値であるときに前記ケーシングに引張荷重が加わっていると判定し、
前記端面ひずみセンサの出力が負の値であるときに前記ケーシングに圧縮荷重が加わっていると判定する、請求項に記載の直動案内ユニットの荷重測定方法。
determining that a tensile load is being applied to the casing when the output of the end surface strain sensor is a positive value;
7. A load measuring method for a linear motion guide unit according to claim 6 , wherein it is determined that a compressive load is being applied to said casing when the output of said end face strain sensor is a negative value.
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