JP2000213617A - 高負荷容量一軸アクチュエ―タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ストローク長さに影響を与えることなく、耐荷
重性，ピッチング方向，ヨーイング方向，ローリング方
向の耐モーメント性を向上させた高負荷容量一軸アクチ
ュエータを提供する。 【解決手段】凹形案内レール１の内側面とこれに対向す
るスライダ１０の外側面との間に第１のボール列１８を
配設した一軸アクチュエータにおいて、その案内レール
１の内底面１ａとこれに対向するスライダ１０の底面１
０ａとの間に、更に第２のボール列３３を併設した。ス
ライダ１０に上方向から負荷された荷重を、これらのボ
ール列１８，３３で分担することで、耐荷重性，ピッチ
ング方向，ヨーイング方向，ローリング方向の耐モーメ
ント性を従来より大幅に増大させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ねじ式送り装置と
直動案内軸受とを一体に結合してなる一軸アクチュエー
タの改良に係り、特に、上方向からの荷重に対する耐荷
重容量を向上させた高負荷容量一軸アクチュエータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ねじ式送り装置と直動案内軸受と
を一体化した一軸アクチュエータとしては、例えば特開
平９−３１７８３９号公報に開示されたものがある。こ
のものは、断面が凹形で、その相対する内側面に軸方向
のボール転動溝を有する案内レールと、その案内レール
の幅のほぼ中央部に配設されたボールねじ軸と、そのボ
ールねじ軸に多数のボールを介して螺合されたボールね
じナットを内蔵したスライダとを備えている。

【０００３】そのスライダの両側面には、前記案内レー
ルのボール転動溝に相対したボール転動溝が両側面に形
成されている。また、スライダの肉厚内に、両側面のボ
ール転動溝に平行する軸方向のボール戻り通路がそれぞ
れ形成されている。更に、スライダの前後の両端面にエ
ンドキャップが固定され、その各エンドキャップに、ス
ライダのボール転動溝とこれに対応するボール戻り通路
とを連通させる湾曲路が形成されている。これらの相対
する両ボール転動溝と湾曲路とボール戻り通路とでボー
ル循環経路が形成され、その循環経路内に直動案内用の
多数のボールが介装されている。そして、ボールねじ軸
を回転させると、これに螺合したスライダが回転方向に
応じてねじ軸方向に移動する。スライダの移動時には、
前記ボール循環経路内の直動案内用のボールが転動しつ
つ循環する。それらのボールの循環を介して、スライダ
は案内レールに沿い滑らかに摺動する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種のアクチュエータは、調心性などを重視してスラ
イダの摺動用のボール転動溝をスライダ両側面に設置し
ている。そのため、アクチュエータを水平に設置して使
用する場合はスライダ上面からの大荷重に対する耐荷重
性が弱く、またアクチュエータを垂直に設置して使用す
る場合は大きなピッチングモーメントに弱いという傾向
があった。

【０００５】一般的には、こうした傾向を改善するの
に、スライダを追加してダブルスライダにすることが行
われているが、その場合はスライダを追加した分、スト
ロークが奪われてしまうから、同一ストロークを確保す
るため結局アクチュエータの全長を長くせざるを得ない
という別の問題が生じる。そこで、本発明は、このよう
な従来の問題点に着目してなされたものであり、ストロ
ーク長さに影響を与えることなく、耐荷重性，ピッチン
グ方向，ヨーイング方向，ローリング方向の耐モーメン
ト性を向上させた高負荷容量一軸アクチュエータを提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係る発明は、断面凹状の案内レール内
に、その案内レールの幅の中心部に配したねじ軸に螺合
されるナットが内蔵されたスライダを備え、そのスライ
ダと前記案内レールとが対向する両側面間に、軸方向に
転動しつつ循環する第１の転動体列を介在せしめて、前
記スライダが前記案内レールに沿い移動可能とされた一
軸アクチュエータにおいて、前記案内レールの内底面
と、これに対向する前記スライダの底面との間に、少な
くとも１列の第２の転動体列を介在せしめたことを特徴
とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態の全
体斜視図、図２はそのスライダの一部を切り欠いて示す
斜視図、図３は軸直角方向の断面図である。先ず構成を
説明すると、この実施形態の案内レール１は横断面が凹
形状である。

【０００８】そして、その内底面１ａには、転動体転動
溝としてのボール転動溝３０が軸方向に２本平行に延設
されている。また、内底面１ａから対向して立ち上げた
両内側面１ｂ，１ｂにも、それぞれ軸方向に延びる１本
の転動体転動溝としてのゴシックアーチタイプのボール
転動溝２が、対向位置に延設されている。案内レールの
内底面に設けた前記ボール転動溝３０と内側面に設けた
ボール転動溝２とは、位相が９０°異なっている。

【０００９】この案内レール１の長さ方向の両端には、
軸受け板３，４がねじ止めして取付けられている。軸受
け板３にはボールベアリング３ａが取りつけられ、軸受
け板４にはベアリングハウジング６を介し図示しないア
ンギュラボールベアリングがダブルに取りつけられてサ
ポートユニットが構成されている。これらのベアリング
に支持されて、ボールねじ軸７が案内レール１の幅の中
心部においてボール転動溝２と平行に配設されている。
ボールねじ軸７の外周面７ａには、ボールねじ溝８が螺
旋状に形成されている。ボールねじ軸７の一方の軸端部
７ｂは、ベアリングハウジング６から外方に突出して図
外の駆動モータの出力軸と連結可能とされている。な
お、Ｂｒは駆動モータ取付けブラケットで、軸受け板４
にボルト止めされる。駆動モータは、その駆動モータ取
付けブラケットＢｒに矢符号Ｍの方向から挿入して装
着、またはタイミングプーリなどを介して折り返して装
着される。

【００１０】図中の符号１０は、ボールねじ軸７に螺合
されるボールねじナットが内蔵されたスライダである。
すなわち、このスライダ１０は、角形のスライダ本体１
０Ａと、その前後の両端にそれぞれボルトで固定したエ
ンドキャップ１２とを備えている。スライダ本体１０Ａ
の中心部に形成されたねじ孔１１の内周面には、ボール
ねじ軸７のボールねじ溝８に対応して同様に螺旋状のボ
ールねじ溝９が形成されている。

【００１１】スライダ本体１０Ａの下部の横幅はガイド
レール１の両内側面１ｂ，１ｂ間の内法寸法よりも僅か
に小さく形成されていて、その左右両側面に案内レール
１のボール転動溝２にそれぞれ対向させた転動体転動溝
としてのボール転動溝１３が形成されている。また、ス
ライダ本体１０Ａの肉厚内に、ボール転動溝１３と平行
にボール戻り通路１４としての直線状の貫通孔が形成さ
れている。

【００１２】また、スライダ本体１０Ａの下面に、案内
レール１の内底面１ａ上の２本のボール転動溝３０にそ
れぞれ対向させた転動体転動溝としての２本のボール転
動溝３１が形成されると共に、スライダ本体１０Ａの下
部肉厚内に、ボール転動溝３１と平行にボール戻り通路
３２としての直線状の貫通孔が形成されている。一方、
エンドキャップ１２には、中心部にボールねじ軸７が挿
通される軸孔１５が設けられると共に、スライダ本体１
０Ａとの接合端面に、前記スライダ側面側のボール転動
溝１３とボール戻り通路１４とを連通させる半ドーナツ
状の湾曲路１６及び前記スライダ下面側のボール転動溝
３１とボール戻り通路３２とを連通させる半ドーナツ状
の湾曲路３３が形成されている。

【００１３】かくして、スライダ１０の下部には、図２
に示すように、案内レール１の内側面のボール転動溝２
及びこれに対向するボール転動溝１３と、ボール戻り通
路１４と、湾曲路１６とからなる直動案内軸系のボール
循環系路１７並びに案内レール１の内底面のボール転動
溝３０及びこれに対向するボール転動溝３１と、ボール
戻り通路３２と、湾曲路３３とからなる直動案内軸系の
ボール循環系路３４が形成されている。

【００１４】そして、このボール無限循環路１７内に、
多数の直動案内用の転動体であるボールからなる第１の
ボール列１８が転動自在に装着されている。また、ボー
ル循環系路３４内に、多数の直動案内用のボールからな
る第２のボール列３５が転動自在に装着されている。こ
の第２のボール列３５は第１のボール列１８と位相が９
０°異なっている。

【００１５】更に、スライダ本体１０Ａの上部には、ボ
ールねじ軸７のボールねじ溝８とこれに対向するスライ
ダ内周面のボールねじ溝９内を転動するボールねじのボ
ール２１を導いて循環させるＵ字形のボール循環チュー
ブ２２が組み込まれている。上記ボールねじ溝８及びこ
れに対向するボールねじ溝９と、ボール循環チューブ２
２とからなるボールねじ系のボール循環経路内には、多
数のボール２１からなる第３のボール列３６が転動自在
に装着されている。図示のボールねじ系は、各ボール２
１が、ボールねじ溝８からボール循環チューブ２２に掬
い上げられて、そのチューブに沿ってボールねじ軸７の
ランド部を斜めに乗り越え、再びボールねじ溝８に戻っ
て無限循環する周知のチューブ式循環構造になっている
が、これに限らず循環駒式など他の循環構造であっても
よい。

【００１６】次に上記実施の形態の作用を説明する。図
示されない駆動モータの作動でボールねじ軸７を正
（逆）回転させると、その軸回転が第３のボール列３
６、即ちボールねじ軸７のボールねじ溝８とスライダ１
０のボールねじ溝９との間に介装されたボール２１を介
してスライダ１０に伝達され、スライダ１０は応動して
軸方向に前進（後退）移動する。スライダ１０の回転
は、スライダのボール転動溝１３と案内レール１のボー
ル転動溝２との間に介装された第１のボール列１８によ
り阻止される。直動案内系の第１のボール列１８，第２
のボール列３５及びボールねじ系の第３のボール列３６
は、いずれもスライダ１０の移動に伴い転動しつつ移動
して各系統の循環経路を循環する。

【００１７】一軸アクチュエータは、通常、基台上に水
平に設置され、スライダ１０の上面に下向きに負荷が加
えられて使用されることが多い。その上方向からの荷重
は、従来、側面の負荷転動溝であるボール転動溝２，１
３内にある第１のボール列の負荷ボールを介して案内レ
ール１から基台へと伝達されていた。しかし、この場合
は、それのみでなく、負荷転動溝であるボール転動溝３
０，３１内にある第２のボール列３５の負荷ボールをも
介して案内レール１更に基台に伝達される。すなわち、
荷重を受ける有効ボール数が増加したことにより、耐荷
重性が大きく向上する。よって、スライダの数を増やし
たり、スライダを長手方向に延長する必要はない。

【００１８】或いは、水平設置において荷重がスライダ
１０の軸方向の端部寄りに偏って負荷された場合、もし
くは垂直に設置された状態で荷重がスライダ１０に負荷
された場合には、スライダ１０の加減速により主として
ピッチング方向またはヨーイング方向のモーメント荷重
が加わるが、これに対しても上記同様に有効ボール数が
増加し、耐モーメント荷重性も大きく向上する。

【００１９】また、本実施の形態にあっては、案内レー
ルの内側面のボール転動溝２の溝形状を、二つの曲面が
略Ｖ型に交叉して形成されるゴシックアーチ型としたこ
とにより、当該ボール転動溝の溝中心が二曲線の交点と
して一点に決まる。そのため、位相が９０°異なってい
る案内レール内底面のボール転動溝３１を加工する際、
位置決めが容易にしかも精度よくできる利点もある。

【００２０】なお、上記の実施の形態では、第１のボー
ル列の数を２列、第２のボール列の数を２列、第３のボ
ール列の数を１列としたものを説明したが、これに限定
するものではなく、仕様に応じて１〜２列以上とするこ
とができる。また、直動案内用の転動体がボールの場合
を説明したが、転動体がころの場合にも本発明を適用で
きる。

【００２１】また、スライダ駆動用の送りねじとして、
第３のボール列３６を介在させたボールねじ構造とした
場合を説明したが、ボールを介在させない通常の送りね
じ構成とすることも可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係る一軸アクチュエータは、案内レールとスライダと
の両部材の側面に配設した第１の転動体列に加えて、両
部材の底面に第２の転動体列を併設したため、スライダ
に加わる負荷を支える有効転動体数を１台のスライダで
大幅に増やすことができて、ストローク長さに影響を与
えることなく、耐荷重性，ピッチング方向，ヨーイング
方向，ローリング方向の耐モーメント性を向上させた高
負荷容量一軸アクチュエータを提供できるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の全体斜視図である。

【図２】図１のボールねじナットの一部を切り欠いて示
す斜視図である。

【図３】本発明の一実施形態の軸直角方向の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 案内レール ２ 転動体転動溝（案内レールの内側面の） ７ ねじ軸 ７ａ ねじ軸の外周面 ８ ねじ溝（ねじ軸の） １０ スライダ １２ エンドキャップ １３ 転動体転動溝（スライダ側面の） １４ 転動体戻り通路 １６ 湾曲路 １７ 循環経路 １８ 第１の転動体列 ３０ 転動体転動溝（案内レール内底面の） ３１ 転動体転動溝（スライダ底面の） ３２ 転動体戻り通路 ３３ 湾曲路 ３４ 循環経路 ３５ 第２の転動体列 ３６ 第３の転動体列

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面凹状の案内レール内に、その案内レ
   ールの幅の中心部に配したねじ軸に螺合されるナットが
   内蔵されたスライダを備え、そのスライダと前記案内レ
   ールとが対向する両側面間に、軸方向に転動しつつ循環
   する第１の転動体列を介在せしめて、前記スライダが前
   記案内レールに沿い移動可能とされた一軸アクチュエー
   タにおいて、 前記案内レールの内底面と、これに対向する前記スライ
   ダの底面との間に、少なくとも１列の第２の転動体列を
   介在せしめたことを特徴とする高負荷容量一軸アクチュ
   エータ。