JP2000257691A - 送りねじ付き直線運動案内装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送りねじ付き直線運動案内装置の移動ブロッ
ク１の本体１８の剛性向上を図る。 【解決手段】 移動ブロック１は、下方が開口する有底
四角筒状の本体１８と、この本体１８の内側に充填され
た合成樹脂部材１９と、を備える。上記本体１８は、金
属材を折り曲げ形成する等により上記形状とする。これ
により、本体１８全体としての剛性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械をはじ
め産業用ロボットや精密計測器等の各種分野において、
案内レールに沿う移動自在に設けられた移動ブロックを
案内するに用いられる直線運動案内装置の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】工作機械や産業用ロボット等の分野にお
いては、移動ブロックを一の方向に亙って往復移動自在
とする技術が不可欠である。例えば、半導体製造装置を
構成するウエハ研削盤においては、研削装置を、水平方
向に亙って設けられた軌道軸に沿って移動自在とし、こ
の軌道軸の所定位置で荒研削を行い、他の所定位置で仕
上げ研削を行うように構成している。このように研削装
置を一の方向に亙って往復移動自在とするための装置と
して、従来から送りねじ付き直線運動案内装置が広く利
用されている。

【０００３】図５は、特開平９−１４３７９号公報に記
載された送りねじ付き直線運動案内装置を示している。
以下、この図５に記載された構成に基づいて、従来の送
りねじ付き直線運動案内装置の基本的な構成並びに作用
について説明する。図示の送りねじ付き直線運動案内装
置は、上方が開口する断面略コ字形の案内レール２を備
えている。更に、上記案内レール２の内側に設けられた
移動ブロック１と、この移動ブロック１を上記案内レー
ル２に沿う移動自在に支持する多数のボール（鋼球）
３、３と、上記移動ブロック１の移動に伴って上記多数
のボール３、３が循環するための複数の無限循環路８、
８と、上記移動ブロック１の幅方向略中央部に、この移
動ブロック１の長さ方向に亙って貫通した状態で形成さ
れた雌ねじ９と、この雌ねじ９に螺合する雄ねじ１０を
刻設され、上記移動ブロック１の移動を案内する送りね
じ４と、を備えている。

【０００４】上記移動ブロック１は、図５、図６に示す
ように、鋼製の本体１３と、この本体１３の両端に固定
された一対の側蓋５、５と、から構成されている。上記
本体１３の一対の側壁１２、１２と上記案内レール２の
一対の側壁６、６との、互いに対向する面には、それぞ
れ内側転走面１２ａ、１２ａと外側転走面６ａ、６ａと
が形成されている。これら互いに対向する外側、内側各
転走面６ａ、１２ａによって、ボール３、３が転動する
負荷軌道路１４が構成される。又、上記本体１３には、
この本体１３の両端面に開口する貫通孔１５、１５を形
成しており、この貫通孔１５、１５を戻し通路７、７と
している。更に、上記本体１３には、上記内側転走面１
２ａ、１２ａとこの内側転走面１２ａ、１２ａに対応す
る戻し通路７、７とを連続する半円状の方向転換路内周
部を形成している。又、上記側蓋５、５は、上記本体１
３の縦断面形状と同形状の縦断面形状を有し、その内側
面に方向転換路外周部を形成している。この方向転換路
外周部は、上記方向転換路内周部とともに方向転換路１
６、１６を形成する。そして、上記負荷軌道路１４、１
４と、戻し通路７、７と、方向転換路１６、１６とによ
って、上記ボール３、３が循環する無限循環路８、８が
構成される。

【０００５】上記本体１３と一対の側蓋５、５とによっ
て構成される移動ブロック１の幅方向中央部には、この
移動ブロック１を貫通する雌ねじ９を形成している。そ
して、この雌ねじ９に、図５に示すような送りねじ４を
螺合させている。従って、この送りねじ４を適宜回転さ
せることにより、この送りねじ４に螺合した移動ブロッ
ク１が送りねじ４の回転量に応じた距離だけ移動する。
この際、上記ボール３、３は、移動ブロック１の移動に
伴って無限循環路８、８を循環する。これらボール３、
３のうち、上記負荷軌道路１４、１４に位置するボール
３、３が、上記移動ブロック１を案内レール２に対して
移動自在に支持する。他のボール３、３は、方向転換路
１６、１６及び戻し通路７、７に位置し、移動ブロック
１の移動に伴って移動し、再び負荷軌道路１４、１４に
位置して移動ブロック１を支持する。上述したように、
多数のボール３、３が上記無限循環路８、８を循環しつ
つ移動ブロック１を支承するため、上記移動ブロック１
は上記案内レール２に沿って円滑に移動する。

【０００６】尚、上記送りねじ４の一端は、図示しない
電動機等の駆動源に連結されており、この駆動源を作動
させることにより上記送りねじ４を回動させることがで
きる。従って、上記駆動源を適宜の時間作動させること
により、上記送りねじ４を適宜の量だけ回動させ、この
送りねじ４の回動量に応じた距離だけ上記移動ブロック
１を移動させることができる。実際の場合、上記駆動源
としてサーボモータを採用したり、この駆動源の回転量
や回転方向等を制御する制御器を設ける等により、所望
の距離だけ移動ブロックを適宜の方向に移動させて停止
させるように構成している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の送りねじ付き直線運動案内装置において
は、移動ブロック１の円滑で静粛な移動を行う上で、第
一、第二の各解決すべき課題が存在する。先ず、第一の
解決すべき課題は次のとおりである。すなわち、移動ブ
ロック１を構成する本体１３上面には、この上面に設け
た螺子孔２８、２８に、加工装置等の各種装置を挿通し
たボルト（図示せず）を螺合し更に緊締することによ
り、上記各種装置を固定する。ところで、上記移動ブロ
ック１を構成する本体１３は、ステンレス鋼材等の薄板
状の金属部材を図示の形状に折り曲げ形成し、更に、こ
の本体１３の内側に合成樹脂材等の成形部材を充填する
ことにより造っている。このため、本体１３内側部に合
成樹脂材を充填したとしても、本体１３の剛性が不足
し、本体１３自体が撓んでしまう等の不都合が生じる恐
れがある。

【０００８】このような場合、本体１３の中間部が撓ん
でしまうのみならず、この本体１３の中間部の撓みに伴
って上記負荷軌道路１４を形成した一対の側壁１２、１
２も撓んでしまう。このため、上記側壁１２、１２に形
成した内側転走面１２ａ、１２ａも歪んでしまい、この
内側転走面１２ａ、１２ａと外側転走面６ａ、６ａとに
よって構成される負荷軌道路１４が歪んでしまう。この
結果、負荷軌道路１４を構成する内側転走面１２ａ、１
２ａと外側転走面６ａ、６ａとの間隔が狭まってしまう
等、ボール３、３の転走を良好に行うに足る状態を保持
できない事態が生じてしまう。従って、上述のように本
体１３の中間部が撓んだ場合、これに起因して、ボール
３、３の転走を円滑に行うことができなくなってしま
う。

【０００９】次に、第二の解決すべき課題は次のとおり
である。すなわち、上記雌ねじ９及び雄ねじ１０は、不
可避的な製造誤差により、雌ねじ９と上記送りねじ４の
雄ねじ１０とを螺合させた場合に、互いの歯と歯との間
に隙間が生じることが避けられない。このような隙間
は、上記送りねじ４と上記雌ねじ９を設けた移動ブロッ
ク１との相対移動を、この隙間の間隔分、許容してしま
う。言い換えれば、上記隙間の間隔分の距離を限度に、
上記移動ブロック１の停止位置がずれてしまう場合があ
る。

【００１０】この発明に係る送りねじ付き直線運動案内
装置は、上述のような事情に鑑みて創案されたもので、
移動ブロックの本体の剛性を向上させるとともに、上記
移動ブロックが停止した位置において、上記雌ねじを形
成した移動ブロックと上記雄ねじを形成した送りねじと
が相対移動しないようにすることで、上記移動ブロック
が円滑に作動し、且つ、所望の位置に正確に停止するこ
とを可能にすることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る送りねじ
付き直線運動案内装置は、請求項１に記載したように、
上方が開口する断面略コ字形の案内レールと、上記案内
レールの内側に設けられた移動ブロックと、この移動ブ
ロックを上記案内レールに沿う移動自在に支持する多数
の転動体と、上記移動ブロックの移動に伴って上記多数
の転動体が循環するための複数の無限循環路と、上記移
動ブロックの幅方向略中央部に、この移動ブロックの長
さ方向に亙って貫通した状態で形成された雌ねじ部と、
この雌ねじ部に螺合する雄ねじを刻設され、上記移動ブ
ロックの移動を案内する送りねじと、を備えている。上
記無限循環路は、上記案内レールが有する一対の側壁の
それぞれ内側面に形成された外側転走面と上記移動ブロ
ックが有する一対の側壁のそれぞれ外側面に形成された
内側転走面とから成る負荷軌道路と、上記移動ブロック
の長さ方向に亙って貫通した状態で設けられた戻し通路
と、これら戻し通路と負荷軌道路とを連続する方向転換
路と、を有するものである。

【００１２】特に、この請求項１に記載した送りねじ付
き直線運動案内装置においては、上記移動ブロックは、
下方が開口する有底四角筒状の本体と、この本体の内側
に充填された成形部材と、により構成している。勿論、
上記本体を構成する、互いに対向する二対の側壁のう
ち、送りねじの軸方向に位置する一対の側壁には、上記
送りねじ挿通用の透孔を形成している。又、上記雌ねじ
部は、上記成形部材に刻設された雌ねじと、この雌ねじ
に連続して形成された第一の凹溝部内に設けられた第一
のナット部材と、この第一のナット部材を上記移動ブロ
ックの長さ方向一端側に向けて押圧する弾性部材と、を
備えることで構成している。

【００１３】上述したように構成される請求項１に記載
の送りねじ付き直線運動案内装置においては、上記移動
ブロックを構成する本体を、下方が開口する有底四角筒
状としているため、本体の剛性が向上する。この結果、
本体自体が撓んでしまう等の不都合が解消される。従っ
て、上記負荷軌道路を形成した一対の側壁が撓んでしま
うことも抑制されるため、この側壁の撓みに伴う上記負
荷軌道路の歪みが抑制され、ボールの転走を円滑に行う
ことが可能になる。

【００１４】更に、上記請求項１に記載した発明の場
合、送りねじを雌ねじ部に螺合させた際に、この送りね
じは、上記雌ねじと上記第一のナット部材とに螺合す
る。言うなれば、上記送りねじは、２個のナットに螺合
した（所謂、ダブルナットを設けた）のと同様の効果を
有する。しかも、上記弾性部材の存在により、上記第一
のナット部材は、この第一のナット部材の歯と上記雌ね
じの歯とが当接する向きに押圧されるため、上記螺合が
確実に行われる。このため、互いに螺合する上記雌ねじ
と送りねじに形成する雄ねじとの間に、不可避的な製造
誤差による隙間が存在していても、移動ブロックは所望
の停止位置で正確に停止する。すなわち、移動ブロック
の停止位置の精度が向上する。

【００１５】尚、請求項２に記載したように、上記雌ね
じ部を構成する雌ねじを刻設するのに代えて、第二の凹
溝部を形成するとともに、この第二の凹溝部内に第二の
ナット部材を設ける構成としても良い。更に、請求項３
に記載したように、上記成形部材を、前記本体にインサ
ート成形し、このインサート成形時に、上記成形部材に
形成する構成各部を形成するようにすれば、製造工程数
を削減でき、製造コスト低減に寄与できる。上記インサ
ート成形とは、一体成形すべき部材と金型との間にキャ
ビティを形成し、このキャビティ内に成形材料を充填す
る成形方法である。又、請求項４に記載したように、上
記多数の転動体が鋼球であり、且つ、保持部材により転
動を自在に連結された、所謂ボール連結体を採用するこ
ともできる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１乃至図４は、この発明の実施
の第一形態例を示している。尚、この発明は、移動ブロ
ック１を構成する本体１８自体の剛性の向上を図るとと
もに、送りねじ４（図５参照）と雌ねじ部１１との間に
生じる隙間に基づいて移動ブロック１が停止位置からず
れ動くことを防止する構造に特徴を有している。その他
の構成並びに作用は、前述した公報記載の従来構造と同
様である。従って、上記従来構造と同等部分に関する重
複する説明は省略若しくは簡略化し、以下、この発明の
特徴部分を中心に説明する。

【００１７】本形態例に係る送りねじ付き直線運動案内
装置においては、移動ブロック１を、下方が開口する有
底四角筒状の本体１８と、この本体１８の内側に充填さ
れた成形部材１９と、により構成している。上記本体１
８は、例えば、ステンレス鋼材等の板状金属材により形
成する。上記本体１８を構成する、互いに対向する二対
の側壁１２、１７のうち、送りねじ４の軸方向に位置す
る一対の側壁１７、１７には、上記送りねじ４を挿通す
るための透孔２５、２５を形成している。尚、この側壁
１７部分の剛性を向上させるべく、この側壁１７を、本
体１８を構成する板状の部材の一部を折り曲げることに
より重ね合わせた構成としても良い。又、上記成形部材
１９としては、熱可塑性樹脂、亜鉛合金のダイカスト、
アルミニウム合金のダイカスト等を採用する。上記成形
部材１９は、上記本体１８にインサート成形し、このイ
ンサート成形時に、戻し通路７、７（図５参照）、方向
転換路１６、１６（図５参照）、雌ねじ９、第一のナッ
ト部材２０を組み込むための第一の凹溝部２１を形成す
る。このようにすれば、製造工程数を削減でき、製造コ
スト低減に寄与できる。尚、上記インサート成形とは、
一体成形すべき部材と金型との間にキャビティを形成
し、このキャビティ内に成形材料を充填する成形方法で
ある。

【００１８】上記雌ねじ部１１は、上記合成樹脂部材１
９に刻設された雌ねじ９と、この雌ねじ９に連続して形
成された第一の凹溝部２１内に設けられた第一のナット
部材２０と、この第一のナット部材２０を上記移動ブロ
ック１の長さ方向一端側（図１の左右方向右端側）に向
けて押圧する板ばね２２と、を備えることで構成されて
いる。上記板ばね２２が、特許請求の範囲に記載した弾
性部材である。この弾性部材としては、上記板ばね２２
の他、コイルばね等、第一のナット部材２０を弾性的に
押圧し、第一の凹溝部２１内に支持できるものなら採用
可能である。尚、上記第一のナット部材２０及びこの第
一のナット部２０が嵌装される第一の凹溝部２１の内周
面形状は矩形状に形成している。これは、この第一のナ
ット部材２０の回り止めを図るためである。

【００１９】更に、本形態例においては、上記多数の転
動体としてボール（鋼球）３、３を採用するとともに、
保持部材２３により転動を自在に連結された、所謂ボー
ル連結体２４を採用している。このようなボール連結体
２４を採用すれば、互いに隣接するボール３、３同士の
間隔が一定に保持されるため、ボール３、３の移動が円
滑に行われ、その結果、移動ブロック１の移動が円滑な
ものとなる。更に、ボール３、３同士の接触等が防止さ
れるため、これに起因する疵や騒音の発生を防止でき、
上記移動ブロック１の円滑な移動とともに、装置全体と
しての寿命の向上を図れる。尚、図１で符号２７は板ば
ね２２の一端を当接させるための間座である。

【００２０】上述したように構成される本形態例に係る
送りねじ付き直線運動案内装置における、移動ブロック
の移動、停止に係る基本的な作用は、前述した公報に記
載されたものと同様である。特に、本形態例に係る送り
ねじ付き直線運動案内装置においては、上記移動ブロッ
ク１を構成する本体１８を、ステンレス鋼材等の金属材
により、下方が開口する有底四角筒状に形成している。
このため、本体１８全体としての剛性が向上し、本体１
８自体が撓んでしまう等の不都合が解消される。従っ
て、上記負荷軌道路１４、１４を形成した一対の側壁１
２、１２が撓んでしまうことも抑制されるため、上記負
荷軌道路１４、１４が歪んでしまうことがなくなり、ボ
ール３、３の転走を円滑に行うことが可能になる。

【００２１】すなわち、本体１８自体が撓んだ場合、前
述したように、この本体１８の中間部の撓みに伴って上
記負荷軌道路１４を形成した一対の側壁１２、１２も撓
んでしまい、この結果、側壁１２、１２に形成した内側
転走面１２ａ、１２ａも歪んでしまう。このため、この
内側転走面１２ａ、１２ａと外側転走面６ａ、６ａとに
よって構成される負荷軌道路１４が歪んでしまう。この
結果、負荷軌道路１４を構成する内側転走面１２ａ、１
２ａと外側転走面６ａ、６ａとの間隔が狭まってしまう
等、ボール３、３の転走を良好に行うに足る状態を保持
できない事態が生じてしまう。従って、上述のように本
体１８の中間部が撓んだ場合、これに起因して、ボール
３、３の転走を円滑に行うことができなくなってしま
う。これに対し、本形態例の構造においては、本体１８
を上述のように構成することにより、本体１８の剛性が
向上するため、この本体１８の撓みに伴う負荷軌道路１
４の歪が生じることが抑制され、上記ボール３、３の円
滑な転走が可能になる。

【００２２】更に、本形態例に係る送りねじ付き直線運
動案内装置においては、送りねじ４を雌ねじ部１１に螺
合させた場合に、この送りねじ４の雄ねじ１０は、上記
雌ねじ９と上記第一のナット部材２０とに螺合する。言
うなれば、上記送りねじ４は、所謂、ダブルナットを設
けたのと同様の効果を有する。しかも、上記板ばね２２
は、上記第一のナット部材２０を第一の凹溝部２１内に
支持するのみならず、第一のナット部材２０を、隙間１
７、１７の存在に基づく移動ブロック１の変位を行なわ
せないように押圧する。このため、隙間１７、１７の存
在に拘わらず、移動ブロック１の停止位置からのずれを
抑制する。又、この板ばね２２の存在により、上記第一
のナット部材２０の雌ねじ９ａと上記送りねじ４の雄ね
じ１０との当接圧を強め、移動ブロック１がずれ動くこ
とを防止する。これらの結果、上記移動ブロック１は当
該停止位置に精度良く停止することが可能になる。

【００２３】更に、本形態例の場合、上記第一のナット
部材２０を上記第一の移動ブロック１に着脱自在であ
る。従って、材質や刻設する雌ねじの精度等の異なる多
数の第一のナット部材を用意しておき、送りねじ付き直
線運動案内装置の使用目的等に合わせて何れかの第一の
ナット部材２０を選択して使用することが可能である。

【００２４】尚、図示は省略したが、上述した構成に代
えて以下のような構成とすることもできる。すなわち、
上記第一形態例に係る雌ねじ部１１を構成する雌ねじ９
を刻設するのに代えて、上記第一の凹溝部２１に連続す
る第二の凹溝部を形成するとともに、この第二の凹溝部
内に第二のナット部材を設ける。上記第二の凹溝部は、
移動ブロック１を構成する本体１８に成形部材１９をイ
ンサート成形する際に上記第一の凹溝部２１等とともに
形成する。このような形態例におけるその他の構成並び
に作用は、上述した第一形態例と同様である。尚、上記
第二の凹溝部内に板ばね等の弾性部材を装着するか否か
は任意である。

【００２５】

【発明の効果】この発明に係る送りねじ付き直線運動案
内装置は、上述のように構成され作用するため、容易且
つ安価に製造できるにも拘わらず、本体の剛性が向上す
るために、本体自体が撓んでしまう等の不都合が解消さ
れ、負荷軌道路を形成した一対の側壁等が撓んでしまう
ことが抑制されて上記負荷軌道路が歪んでしまうことが
なくる。この結果、上記転動体の転走を円滑に行うこと
が可能になる。

【００２６】更に、容易且つ安価に製造できるにも拘わ
らず、移動ブロックの停止位置制御を高精度に行うこと
が可能になる。すなわち、請求項１及び請求項２にそれ
ぞれ記載した発明においては、送りねじを雌ねじ部に螺
合させた場合に、雌ねじと第一のナット部材とに螺合
し、所謂ダブルナットを設けたのと同様の効果を有す
る。しかも、第一のナット部材を押圧する弾性部材の存
在により、上記第一のナット部材の雌ねじと上記送りね
じの雄ねじとを確実に当接させるため、上記移動ブロッ
クは停止位置に精度良く停止することが可能になる。

【００２７】又、請求項３に記載した発明においては、
インサート成形時に、上記成形部材に形成する構成各部
を形成することが可能になるため、製造工程数を削減で
き、製造コスト低減に寄与できる。更に、請求項４に記
載した発明においては、転動体であるボールの円滑な転
走と、組み付け時或いは保守点検時等におけるボールの
脱落防止と、を図れ、実用上の効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態例を示す要部横断平面
図である。

【図２】移動ブロックを構成する本体のみを取り出して
示しており、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）のイ
矢視図、（Ｃ）は同図（Ａ）のロ矢視図である。

【図３】移動ブロックのみを取り出して示す側面図であ
る。

【図４】同じく、移動ブロックのみを取り出して示す正
面図である。

【図５】送りねじ付き直線運動案内装置の従来構造を示
す、分解斜視図である。

【図６】従来の移動ブロックを構成する本体のみを取り
出して示す、それぞれ図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）と同様の
図である。

【符号の説明】

ｌ 移動ブロック ２ 案内レール ３ ボール ４ 送りねじ ６、１２、１７ 側壁 ７ 戻し通路 ８ 無限循環路 ９、９ａ 雌ねじ １０ 雄ねじ １１ 雌ねじ部 １４ 負荷軌道路 １６ 方向転換路 １８ 本体 １９ 合成樹脂部材 ２０ 第一のナット部材 ２１ 第一の凹溝部 ２２ 板ばね

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上方が開口する断面略コ字形の案内レー
   ルと、上記案内レールの内側に設けられた移動ブロック
   と、この移動ブロックを上記案内レールに沿う移動自在
   に支持する多数の転動体と、上記移動ブロックの移動に
   伴って上記多数の転動体が循環するための複数の無限循
   環路と、上記移動ブロックの幅方向略中央部に、この移
   動ブロックの長さ方向に亙って貫通した状態で形成され
   た雌ねじ部と、この雌ねじ部に螺合する雄ねじを刻設さ
   れ、上記移動ブロックの移動を案内する送りねじと、を
   備え、上記無限循環路は、上記案内レールが有する一対
   の側壁のそれぞれ内側面に形成された外側転走面と上記
   移動ブロックが有する一対の側壁のそれぞれ外側面に形
   成された内側転走面とから成る負荷軌道路と、上記移動
   ブロックの長さ方向に亙って貫通した状態で設けられた
   戻し通路と、これら戻し通路と負荷軌道路とを連続する
   方向転換路と、を有するものである、送りねじ付き直線
   運動案内装置であって、 上記移動ブロックは、下方が開口する有底四角筒状の本
   体と、この本体の内側に充填された成形部材と、により
   構成されており、 上記雌ねじ部は、上記成形部材に刻設された雌ねじと、
   この雌ねじに連続して形成された第一の凹溝部内に設け
   られた第一のナット部材と、この第一のナット部材を上
   記移動ブロックの長さ方向一端側に向けて押圧する弾性
   部材と、を備えて成るものであることを特徴とする、送
   りねじ付き直線運動案内装置。
2. 【請求項２】 前記雌ねじ部を構成する雌ねじを刻設す
   るのに代えて、第二の凹溝部を形成するとともに、この
   第二の凹溝部内に第二のナット部材を設けたことを特徴
   とする、請求項１に記載の送りねじ付き直線運動案内装
   置。
3. 【請求項３】 前記成形部材は、前記本体にインサート
   成形されたものであり、このインサート成形時に、上記
   成形部材に形成する構成各部を形成することを特徴とす
   る、請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の送りねじ
   付き直線運動案内装置。
4. 【請求項４】 前記多数の転動体が鋼球であり、且つ、
   保持部材により転動を自在に連結されたものであること
   を特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
   の送りねじ付き直線運動案内装置。