JP2001227536A

JP2001227536A - 位置決め調整装置

Info

Publication number: JP2001227536A
Application number: JP2000038615A
Authority: JP
Inventors: Tetsuhisa Takemoto; 哲久竹本
Original assignee: Sanai KK
Current assignee: Sanai KK
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2001-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】予圧の微調整を簡易に行うことができ、非常
に簡単な構成で且つ安価に作製できる位置決め調整装置
を提供する点にある。【解決手段】本発明に係る位置決め調整装置１は、直
線案内用の軸部２と、この軸部２がスライド自在に挿通
する貫通孔を有する筒状部材３とからなり、前記筒状部
材３の筒部４に該筒部一端を開放端となす複数のスリッ
ト５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを形成し、これらスリットを
形成した筒部４の外周面上に径方向圧縮する板ばね１０
を装着してなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械や構造物など
の部材の高精度な位置決めを行う位置決め調整装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、光ディスク装置の光ヘッド、
工作機械のテーブルや工具などの被移動体の位置決めを
高精度に行う機構として、送りねじ機構やスプライン機
構が広く知られている。中でもスプライン機構は、軸方
向に沿ったキー溝を設けた軸部（スプライン軸）と、こ
のキー溝と嵌合するように軸部に外嵌された筒状部材と
からなり、そのキー溝と筒状部材とのかみ合いによって
軸部の回転運動や並進運動を、筒状部材に取り付けた被
移動体に伝達する機構である。

【０００３】このような従来のスプライン機構として
は、特開平１０−１９０４１号公報に記載される「ボー
ルネジスプライン機構」や、特開平８−１０５４４０号
公報に記載される「緩衝機構付き転がりスプライン案内
ユニット」があるが、これらは何れも、軸部に対して筒
状部材をスライド移動させるためボール溝を設けた複雑
な構成を有する。このため軽量化や製造コストを低く抑
えることに限界がある。また、ボールの潤滑のためグリ
ースなどを用いる必要が生じ、メンテナンスに労力とコ
ストを要するという問題もある。

【０００４】特に後者の「緩衝機構付き転がりスプライ
ン案内ユニット」では、ボール（転動体）に予圧を負荷
した状態で筒状部材（スライダ）を摺動移動させている
が、スプライン機構の経年変化や使用時における摩耗に
より変化した予圧を再調整するのが難しい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上の問題に鑑みて本
発明が解決しようとするところは、ボール溝を設けた複
雑な構成を採用すること無く、予圧の微調整を正確且つ
簡易に行うことができ、非常に簡単な構成で安価に作製
できる位置決め調整装置を提供する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決すべく、
本発明者は予圧調整手段として板ばねのような弾性部材
を用いる点に着目し、これに適した筒状部材の構成を鋭
意研究した結果、本発明に到達するに至った。すなわ
ち、本発明の位置決め調整装置は、直線案内用の軸部
と、この軸部が軸方向にスライド自在で且つ相対回転不
能に挿通する貫通孔を有する筒状部材とからなり、前記
筒状部材の筒部に該筒部一端を開放端となす複数のスリ
ットを形成し、該スリットを形成した筒部の外周面上に
径方向圧縮する弾性部材を装着してなることを特徴とす
るものである。よって、軸部に筒部を外装した状態では
締付力が無いか或いは所望の締付力よりも低い締付力が
軸部に作用しており、スリットを形成した筒部の開放端
側は径方向に弾性変形し易く、逆にその開放端側の反対
側に行くに従って径方向に弾性変形し難いことから、当
該筒部の外周面上適所に径方向圧縮する弾性部材を装着
することにより、適正な予圧を付与できるととともに、
経年変化により予圧が変化した場合にもこれを正確に微
調整することが可能となる。

【０００７】より具体的な構成としては、前記スリット
を形成した筒部の外周面上に前記弾性部材を軸方向にス
ライド自在に装着してなり、前記弾性部材を筒部の開放
端側へスライドさせて軸部に対する筒部の締付力を増
し、逆方向へスライドさせて前記締付力を低減させるこ
とにより筒部の締付力を微調整するものが好ましい。

【０００８】また、前記弾性部材として具体的には、筒
部外周面に沿って湾曲する板ばねが好適であり、更に周
方向に亘りバランス良く予圧を付与するためには、前記
板ばねに圧縮力調整孔を形成することが望ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るスプライン
機構を備えた位置決め調整装置の実施形態を図面を参照
しながら説明する。図１〜図６は、本発明に係る位置決
め調整装置の一実施形態を示す概略図である。図１は、
本実施形態の位置決め調整装置１の概略斜視図、図２
は、図１に示した装置の側面図である。図１および図２
を参照すると、本実施形態の位置決め調整装置１は、四
角断面形状の軸部２と、該軸部２がスライド自在に挿通
する貫通孔１１を有する筒状部材３と、を備えて構成さ
れている。図３（ａ）はこのような筒状部材３の左側面
図、同図（ｂ）はその右側面図、図４（ａ）はその正面
図、同図（ｂ）はその背面図である。

【００１０】前記筒状部材３は、一端を開放端となすよ
うに複数のスリット５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを形成され
て周方向に亘り分割片６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを有する
筒部４と、精密機器や工作機械などの被移動体を取り付
けるのに用いる取付孔８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを備えた
フランジ部７とからなるものである。筒部４の一端は開
放端であるため径方向に変形し易く、逆に筒部４の他端
はフランジ部７によって径が固定されているため開放端
と比べると径方向に変形し難い。筒部自体による予圧は
無くてもよいし、筒部自体による所定値以下の予圧があ
ってもよい。その筒部４の途中部にはその外周面を縮径
して弾性部材装着溝９が形成されており、この弾性部材
装着溝９に、筒部外周面に沿って湾曲した弾性部材であ
る板ばね１０が軸方向にスライド自在に装着されてい
る。

【００１１】前記板ばね１０は、筒部４を径方向圧縮す
るものであり、その弾性部材装着溝９において開放端側
へスライドされると当該開放端が内方へ弾性変形して筒
部４の軸部２に対する締付力が増し、逆方向にスライド
されるとその締付力が低減する。このように板ばね１０
の装着位置を変えるだけで非常に微妙な予圧調整を行う
ことが可能となる。

【００１２】また、上記筒状部材４の中心軸に設けた貫
通孔３ａには、図４（ａ），（ｂ）に示すように、四角
断面形状の軸部２との相対回転を不能とするため、軸部
２の角部と嵌合する嵌合部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１
１ｄを有すると同時に、軸部２の表面との摩擦を減らし
て筒状部材３がスムーズに直線移動するように、これら
嵌合部の間に円弧部１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈを
有して軸部２の表面に対し若干の隙間を形成している。
また、軸部２の４つの角部を挟む形でスリット５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄが形成されており、板ばね１０を開放端
側にスライドすると分割片６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは径
方向内方へ弾性変形すると同時にスリット幅を小さく
し、軸部２の角部を両側面から圧接することとなる。

【００１３】このような筒状部材３としては、比較的高
硬度、軽量且つ低摩擦で、自己潤滑性の良好な樹脂組成
物を用いることが好ましく、特にポリアセタール樹脂や
ポリアミド樹脂を用いたものが好ましい。但し、樹脂組
成物の代わりに金属材料で構成することもできる。筒状
部材３の貫通孔１１は、成形と同時に形成してもよい
し、切削加工により形成してもよい。また、軸部２に対
する滑り性を高めるために、これら樹脂組成物に固体潤
滑剤を混練分散させてもよいし、更に、機械的強度を高
めるために、同樹脂組成物にガラス繊維や炭素繊維など
の繊維状補強材を混入させた強化樹脂を用いてもよい。
このような材質からなる筒状部材３は、グリースなどの
潤滑油を用いること無く軸部２に対する良好な滑り性を
確保することができる。

【００１４】また、筒状部材３の筒部４の好適な寸法
は、弾性部材装着溝９を除く肉厚が２〜１０ｍｍ、弾性
部材装着溝９における肉厚が１〜９ｍｍであることが好
ましい。更に、図３（ａ）に示すように上記分割片６
ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに適度な弾性を付与するには、ス
リットの長さ（Ｗ）を１０〜２０ｍｍにするのが好まし
い。尚、本発明では、筒状部材３のフランジ部７の形状
は、本実施形態のように環状に限ることなく、被移動体
の形状・構成に応じて柔軟に変更できる。

【００１５】次に、弾性部材である板ばね１０について
詳説する。図５（ａ）は板ばね１０の正面図、同図
（ｂ）はその背面図、同図（ｃ）は板ばねの断面を示す
平面図、同図（ｄ）は展開図である。板ばね１０は、弾
性部材装着溝９に容易に装着可能なように、弾性部材装
着溝９の外周面に沿って湾曲させたＣ字形状に形成され
ている。また、予圧が周方向に亘りバランス良く付与さ
れるように、板ばね１０の中心位置に圧縮力調整孔１０
ａが形成されており、これにより板ばね１０の両端部に
おける径方向圧縮力が調整される。この圧縮力調整孔１
０ａの大きさ（内径、形状、個数および形成位置など）
を適宜選択することにより、板ばね１０のばね弾性を調
整できる。このような板ばね１０を弾性部材装着溝９に
装着するには、先ず、筒状部材３を軸部２に嵌合させる
前に、分割片６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを径方向内方に弾
性変形させて縮径し、この状態で板ばね１０を筒部軸方
向から移動させ、分割片の開放端を乗り越えさせて弾性
部材装着溝９に装着する。

【００１６】また、予圧を全周に亘り略均一にすべく、
板ばね１０の両側端１０ｂ，１０ｃは、斜め加工されて
いる。これにより、板ばね両端における圧縮力の低減を
防ぐことができ、全周に亘りバランス良く板ばねを筒部
４に圧接させることが可能となる。このような観点か
ら、その両側端１０ｂ，１０ｃの傾斜角度（θ）は２５
°〜６５°、特に４５°近辺の範囲内に調整されるのが
好適である。

【００１７】このように板ばね１０の両側端１０ｂ，１
０ｃを斜めに形成するのが好適ではあるが、本発明はこ
れに限らず、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、板ばね
２０の両側端２０ａ，２０ｂを斜め加工しないものでも
よい。ここで、図６に示した板ばね２０は、その両側端
２０ａ，２０ｂの形状を除き図５に示した板ばね１０の
構成と略同じである。更に他の板ばねの例として、図７
の概略斜視図に示すように、両側端２１ｂ，２１ｃの一
部が相互に交叉する形で周方向に突出した形状を有する
板ばね２１でもよい。

【００１８】このような板ばねの材質としては、工具鋼
やステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０
１，ＳＵＳ６３１）を使用するのが好ましく、ＪＩＳ規
格の炭素工具鋼鋼材（ＳＫ材）がより好ましい。尚、板
ばねに好適なばね弾性を付与するため、その板厚（ｄ）
は０．２〜０．６ｍｍ、板幅（ｋ）は３〜２０ｍｍが好
ましく、更に板ばね材料に熱処理炉でテンパー処理など
を施す際の温度条件や熱処理時間などを適宜調整するの
が好ましい。

【００１９】尚、弾性部材装着溝９において板ばねをス
ライドさせて予圧調整を終えた後は、樹脂などを用いて
板ばねの位置を固定すればよい。また、弾性部材装着溝
９に単または複数の突起部や凹部を形成するとともに、
板ばねに、これら突起部や凹部に対応する凹部や突起部
を形成して板ばねを弾性部材装着溝９に凹凸嵌合可能に
し、段階的に位置調整可能にしてもよい。

【００２０】以上の実施形態では、四角断面形状の軸部
２に対応して筒部４に４つのスリット５ａ，５ｂ，５
ｃ，５ｄを形成した例を示したが、本発明ではこれに限
らず、軸部の種々の断面形状に相応したスリット位置、
スリットの個数および貫通孔を適宜選択することが可能
である。軸部としては、筒状部材を相対回転不能で且つ
軸方向に移動可能に案内できる構成のものであれば、任
意の断面形状のものを採用できる。例えば、多面形状や
楕円形状などの断面形状や、軸方向に延びる単または複
数の条溝や突条を有する断面形状のものを採用すればよ
い。より具体的に図８（ａ）〜（ｅ）に種々の断面形状
を有する軸部に相応した筒部の正面図を示す。

【００２１】図８（ａ）では、軸部３１の断面は角が丸
まった三角形状をなし、その３つの凸部３１ａ，３１
ｂ，３１ｃが筒部３０の貫通孔３２と嵌合しており、こ
のような凸部を挟む形で筒部３０に３つのスリット３３
ａ，３３ｂ，３３ｃが形成されている。

【００２２】図８（ｂ）では、軸部４１の表面に軸方向
に沿った４つの台形の凸部４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４
１ｄが形成されており、これら凸部４１ａ，４１ｂ，４
１ｃ，４１ｄが筒部４０の貫通孔４２と嵌合している。
また、凸部間に形成される凹部に対応して、前記凸部を
挟む形で筒部４０に４つのスリット４３ａ，４３ｂ，４
３ｃ，４３ｄが形成されている。

【００２３】図８（ｃ），（ｄ）では、軸部５１の表面
に軸方向に沿った２つのＶ字状の溝部５１ａ，５１ｂが
形成されている。これら溝部５１ａ，５１ｂは、図８
（ｃ）では筒部５０の貫通孔５２と嵌合し、図８（ｄ）
では筒部６０の貫通孔６１と嵌合している。また、Ｖ字
状溝部５１ａ，５１ｂの位置に対応して、図８（ｃ）で
は２つのスリット５３ａ，５３ｂ、同図（ｄ）では４つ
のスリット６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄが形成され
ている。

【００２４】また、図８（ｅ）では、軸部７１の断面は
六角形状をなし、その六角形の凸部７２ａ，７２ｂ，７
２ｃ，７２ｄが筒部７０の貫通孔７３と嵌合しており、
筒部７０に４つのスリット７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７
４ｄが形成されている。

【００２５】また、上記した板ばねの代わりに、ステン
レス鋼線やピアノ線などの線材からなるコイルばねを用
い、上記弾性部材装着溝９に同軸状に巻回して径方向圧
縮力を付与してもよい。図９に示すように、コイルばね
７０は、弾性部材装着溝９に軸方向にスライド可能に装
着される。また、コイルばね７０の寸法は、その線材の
平均径が０．４〜１．５ｍｍであることが好ましい。ま
た、その巻き数は所望のばね弾性を得るように適宜調整
される。尚、本発明に係るコイルばねとして、両端を繋
いで環状に形成した引張りコイルばねを用いることもで
きる。

【００２６】また、本発明に係る弾性部材の他の例とし
て、耐久性の点で、上記した板ばねやコイルばねにやや
劣るものの、成形のし易さの点からは、ゴムやゴム弾性
を有するエラストマーからなる弾性部材を用いてもよ
い。この種の弾性部材としては、環状に形成したもので
当該弾性部材の引張力により径方向圧縮力を筒部に作用
させるものでもよいし、若しくは、金属製などのリング
部材の内面に前記弾性部材を被着したもので、これを上
記弾性部材装着溝に外装し、弾性部材の圧縮変形に対す
る反力を利用して径方向圧縮力を作用させるものでもよ
い。

【００２７】そして、上記した実施形態では、筒状部材
は弾性部材が外装される筒部とフランジ部との一組から
なるものであったが、軸部に対して更に安定した直線運
動を確保するには、図１０の概略側面図に示すように、
筒状部材８１として、フランジ部８２の両側において、
上述のものと略同構成の２つの筒部８３，８４を軸方向
両端に有するものが好ましい。各々の筒部８３，８４の
弾性部材装着溝８５，８６にはそれぞれ板ばね８７，８
８が装着されている。このような構成により、予圧を両
者に分散させることができることから、より微妙な予圧
調整を正確且つ簡易に行うことができ、軸部９０に対し
て筒状部材８１が前退進する際の予圧差を非常に小さく
することが可能となる。

【００２８】また板ばね８７，８８として相互にばね弾
性の異なるものを採用し、ばね弾性の大きい方の板ばね
で大きな予圧調整をし、ばね弾性の小さい方の板ばねで
小さな予圧調整をしてきめ細かな予圧調整を実施するこ
とも可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上の如く、請求項１に記載される位置
決め調整装置によれば、直線案内用の軸部と、この軸部
が軸方向にスライド自在で且つ相対回転不能に挿通する
貫通孔を有する筒状部材とからなり、前記筒状部材の筒
部に該筒部一端を開放端となす複数のスリットを形成
し、該スリットを形成した筒部の外周面上に径方向圧縮
する弾性部材を装着してなるので、極めて簡単な構成
で、当該筒部の外周面上適所に前記弾性部材を装着する
ことにより微妙な予圧調整を容易に行うことが可能とな
る。また、極めて簡単な構成のため装置の軽量化が容易
であり製造コストを低く抑えることが可能である。

【００３０】また、請求項２に記載される位置決め調整
装置によれば、前記スリットを形成した筒部の外周面上
に前記弾性部材を軸方向にスライド自在に装着してな
り、前記弾性部材を筒部の開放端側へスライドすると軸
部に対する筒部の締付力が増し、逆方向へスライドする
と前記締付力が低減して筒部の締付力が微調整されるの
で、弾性部材をスライドさせるだけで微妙な予圧調整を
行うことができると同時に、スプライン機構の経年変化
や摩耗などが生じても、再度予圧調整を簡単に行うこと
が可能となる。

【００３１】また、請求項３に記載される位置決め調整
装置によれば、筒部外周面に沿って湾曲する板ばねを用
いるので、その板ばねの板幅や板厚を適宜設定するだけ
で、予圧調整に適したばね弾性を有する簡易構成の弾性
部材を得ることができる。

【００３２】そして、請求項４に記載される位置決め調
整装置によれば、前記板ばねに圧縮力調整孔を形成して
板ばねのばね弾性を調整することにより、全周に亘り略
均一な径方向圧縮力を筒部に付与することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る位置決め調整装置の一実施形態を
示す概略斜視図である。

【図２】図１に示した位置決め調整装置の側面図であ
る。

【図３】（ａ）は、図１に示した位置決め調整装置の筒
状部材の左側面図であり、（ｂ）は、その右側面図であ
る。

【図４】（ａ）は、図１に示した位置決め調整装置の筒
状部材の正面図であり、（ｂ）は、その背面図である。

【図５】（ａ）は板ばねの正面図、（ｂ）はその背面
図、（ｃ）は板ばねの断面を示す平面図、（ｄ）はその
展開図である。

【図６】（ａ）は板ばねの正面図、（ｂ）はその背面
図、（ｃ）は板ばねの断面を示す平面図、（ｄ）はその
展開図である。

【図７】本発明に係る板ばねの一例を示す概略斜視図で
ある。

【図８】種々の断面形状を有する軸部に相応した筒部の
正面図である。

【図９】本発明に係るコイルばねの一例を示す概略斜視
図である。

【図１０】本発明に係る位置決め調整装置の他の実施形
態を示す側面図である。

【符号の説明】

１位置決め調整装置２軸部３筒状部材４筒部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄスリット６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ分割片７フランジ部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ取付孔９弾性部材装着溝１０板ばね１０ａ圧縮力調整孔１０ｂ，１０ｃ板ばねの両側端１１貫通孔１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ貫通孔表面の嵌合部１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ貫通孔表面の円弧部２０板ばね２０ａ圧縮調整孔２０ｂ，２０ｃ板ばね両側端２１板ばね２１ａ圧縮力調整孔２１ｂ，２１ｃ板ばね両側端３０筒部３１軸部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ軸部の凸部３２貫通孔３３ａ，３３ｂ，３３ｃスリット３４弾性部材装着溝４０筒部４１軸部４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ軸部の凸部４２筒部の貫通孔４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄスリット４４弾性部材装着溝５０筒部５１軸部５１ａ，５１ｂ溝部５２筒部の貫通孔５３ａ，５３ｂスリット５４弾性部材装着溝６０筒部６１筒部の貫通孔６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄスリット６３弾性部材装着溝７０筒部７１軸部７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ凸部７３貫通孔７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄスリット７５弾性部材装着溝７６コイルばね８０位置決め調整装置８１筒状部材８２フランジ部８３，８４筒部８５，８６弾性部材装着溝８７，８８板ばね８９筒状部材の貫通孔９０軸部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線案内用の軸部と、この軸部が軸方向
にスライド自在で且つ相対回転不能に挿通する貫通孔を
有する筒状部材とからなり、前記筒状部材の筒部に該筒
部一端を開放端となす複数のスリットを形成し、該スリ
ットを形成した筒部の外周面上に径方向圧縮する弾性部
材を装着してなることを特徴とする位置決め調整装置。
【請求項２】前記スリットを形成した筒部の外周面上
に前記弾性部材を軸方向にスライド自在に装着してな
り、前記弾性部材を筒部の開放端側へスライドすると軸
部に対する筒部の締付力が増し、逆方向へスライドする
と前記締付力が低減して筒部の締付力が微調整される請
求項１記載の位置決め調整装置。
【請求項３】前記弾性部材として、筒部外周面に沿っ
て湾曲する板ばねを用いてなる請求項１または２記載の
位置決め調整装置。
【請求項４】前記板ばねに圧縮力調整孔が形成されて
なる請求項３記載の位置決め調整装置。