JP2001227614A - リニアアクチュエータ - Google Patents

リニアアクチュエータ

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JP2001227614A JP2000042045A JP2000042045A JP2001227614A JP 2001227614 A JP2001227614 A JP 2001227614A JP 2000042045 A JP2000042045 A JP 2000042045A JP 2000042045 A JP2000042045 A JP 2000042045A JP 2001227614 A JP2001227614 A JP 2001227614A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ボールネジ軸の軸線とガイドレールに設けられ
たボール転動溝の軸線との平行度のずれを吸収する。 【解決手段】ガイドレール１２に跨架されるスライダ１
４の凹部１３２内で微小変位するネジガイド部材９４に
ボールネジ軸１６に螺着するボールネジナット８６を移
動可能に保持し、前記ボールネジ軸１６の軸長に対して
略直角に設けられて一側部を前記ネジガイド部材９４に
結合し、他側部を前記スライダ１４に摺動自在に嵌挿す
る移動子１００を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボールネジ軸と一
体的に組み付けられるスライダをガイドレールに沿って
直線状に往復動作させるリニアアクチュエータに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のボールネジ軸を用いたリ
ニアアクチュエータは、例えばスライダの両外側面はボ
ール転動体を介して断面略Ｕ字状のガイドレールの両内
側面の長軸方向に移動自在に支持されており、このスラ
イダに取り付けられてボールネジ穴に螺合するボールネ
ジ軸を回転させることにより、前記スライダを往復動作
させている（特公平７−６１５８７号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
リニアアクチュエータではスライダの両外側面とガイド
レールの両内側面との間に設けられるボール転動体の間
隔を一定にしてスライダの幅を広げると、自ずとガイド
レールの幅も拡大してリニアアクチュエータが大型化
し、重さが増えるという問題点があった。
【０００４】本発明は、前記の不都合を克服するために
なされたもので、その目的はスライダの凹部がガイドレ
ールに跨架され、前記スライダの両内側面と前記ガイド
レールの両外側面との間にボール転動体を設けてガイド
テーブルの幅方向の寸法を小さく設定することにより、
前記ガイドテーブルの容積が縮小されてその重量を軽減
することが可能なリニアアクチュエータを提供するもの
である。
【０００５】さらに、本発明の他の目的は、ボールネジ
ナットをスライダに対して浮動自在に保持してボールネ
ジ軸の作動形態に追従できるように設けることにより、
前記ボールネジ軸の軸線とボール転動溝の軸線との平行
度のずれを吸収することが可能なリニアアクチュエータ
を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記の目的を解決するた
めに、本発明は、両側面の長軸方向にボール転動溝を設
けて延伸される断面略Ｕ字状のガイドレールと、前記ガ
イドレールの長軸方向と略直交する幅方向の中心部に前
記ボール転動溝と平行に配設されるボールネジ軸と、前
記ガイドレールの長軸方向の両端部にて前記ボールネジ
軸を支持する軸受と、前記ガイドレールのボール転動溝
に対向するボール転動溝を含む無限循環路が形成され、
凹部内に前記ガイドレールが臨むように設けられたスラ
イダと、前記スライダの凹部に装着され前記ボールネジ
軸に螺合するボールネジナットと、前記ボールネジナッ
トを移動自在に支持するネジガイド部材とを備え、略水
平面において変位方向と略直交する方向に対する前記ボ
ールネジナットの微小変位および略鉛直方向に対するこ
のボールネジナットの微小変位をそれぞれ吸収するフロ
ーティング機構を設けることを特徴とする。
【０００７】本発明によれば、ガイドレールがスライダ
の凹部に装着されてガイドレールの幅寸法がスライダの
幅よりも小さく設定されることで、ガイドレールの容積
が縮小し、リニアアクチュエータの重量が軽減されて製
造コストを低減することが可能である。
【０００８】また、本発明によれば、略水平面において
変位方向と略直交する方向に対するボールネジナットの
微小変位および略鉛直方向に対するこのボールネジナッ
トの微小変位をそれぞれ吸収するフローティング機構を
設けることにより、ボールネジ軸の軸線とボール転動溝
の軸線との平行度に若干のずれが生じた際にもそのずれ
を吸収することができ、スライダの円滑な直線運動を行
うことができる。
【０００９】この場合、前記フローティング機構は、前
記ボールネジナットを略鉛直方向に移動自在に支持する
前記ネジガイド部材に連結する移動子と、前記移動子を
前記スライダに係合する穴とを備えることにより、ボー
ルネジナットがボールネジ軸の作動形態に適宜に追従で
き、好適である。
【００１０】この場合、前記移動子は、略水平面内にお
ける変位方向と略直交する方向に並列に設けられると、
スライダの高さを低くすることができ、好適である。
【００１１】また、この場合、前記移動子は、略鉛直方
向の同一平面内に並列に設けられると、ガイドレールお
よびスライダの幅を狭くすることができ、好適である。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明に係るリニアアクチュエー
タについて、好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参
照しながら、以下、詳細に説明する。
【００１３】本発明の第１の実施の形態に係るリニアア
クチュエータ１０は、図１に示すように、基本的には、
ガイドレール１２と、前記ガイドレール１２に移動自在
に支持されるスライダ１４と、前記スライダ１４に螺合
するボールネジ軸１６と、前記ボールネジ軸１６を軸支
する一対の第１軸受１８、第２軸受２０と、前記ボール
ネジ軸１６の軸線と略平行に延在し一組のボルト１０５
ａ、１０５ｂを介して前記第１軸受１８、第２軸受２０
にそれぞれ固定されるスイッチレール１０６とから構成
される。
【００１４】図４に示されるように、ガイドレール１２
は断面略Ｕ字形の凹溝２２および前記凹溝２２を形成す
る上面２８、２８が直線状に延伸する部材により構成さ
れ、この上面２８、２８は後述するスライダ１４の凹部
１３２に内設されて前記ガイドレール１２の幅方向の寸
法がスライダ１４の幅よりも小さくなるように構成され
る。前記ガイドレール１２の底面１１４から立ち上げる
両外側面２４、２４には、ボールネジ軸１６の軸心から
等間隔の位置にあってそれぞれ長軸方向に延びる平行な
ボール転動溝２６を有している。
【００１５】ガイドレール１２の上面２８、２８に跨架
されるスライダ１４は、スライダ本体３０と、前記スラ
イダ本体３０の変位方向の両側面に取着されるエンドプ
レート３２と、前記エンドプレート３２に取着される潤
滑部材４２を収納するカバー部材４４と、スクレーパ４
６とから構成される（図５参照）。なお、エンドプレー
ト３２、カバー部材４４およびスクレーパ４６はボルト
４８により取り付られる。スライダ本体３０はその左右
の両側縁に下方に延伸される肉厚の袖部３４、３４を有
し、この袖部３４、３４の内側面には、ガイドレール１
２のボール転動溝２６に対向してボール転動溝３６が形
成されると共に、前記ボール転動溝２６、３６に平行す
る直線状の貫通孔からなるボール通路３８が袖部３４、
３４に穿設されている。なお、ボール転動溝２６、３６
およびボール通路３８は同一水平面内に設けられボール
ネジ軸１６の軸心よりも下方に位置する。
【００１６】スライダ本体３０の両側面に取着するエン
ドプレート３２には、図５に示されるように、スライダ
３０の内側面に沿って貫設されるボール転動溝３６とボ
ール通路３８とを連通する湾曲路４０が形成されてい
る。この場合、潤滑部材４２内の潤滑剤はボールネジ軸
１６およびエンドプレート３２に設けた孔５０を介して
湾曲路４０に補給される。スライダ１４には、スライダ
本体３０に設けて対向するボール転動溝２６、３６およ
びボール通路３８とエンドプレート３２に設けられた湾
曲路４０とからなる無限循環路５２（図４参照）が形成
され、この無限循環路５２に多数のボール５４が転動自
在に装着される。
【００１７】図２に示されるように、ボールネジ軸１６
の両端部５６、５８は、この両端部５６、５８のジャー
ナル部６０、６２に設けられる第１軸受１８、第２軸受
２０により回転自在に軸支される。
【００１８】第１軸受１８は、ガイドレール１２の一方
の端面にボルト（図示せず）により固着される第１エン
ドプレート６４と、前記第１エンドプレート６４の中央
部に穿設された軸受孔６６に嵌合される複数個、例えば
２個の第１玉軸受６８とから構成され、前記軸受孔６６
にボールネジ軸１６の一方の端部５６が前記第１玉軸受
６８を介して挿入されている。この場合、第１玉軸受６
８は、その内輪をボールネジ軸１６の一方の端部５６に
嵌め込まれるスペーサ７０と、前記端部５６におけるベ
アリング押え７２によるネジ機構により締め付けられ、
その外輪を第１エンドプレート６４に設けられたネジ機
構に螺合する軸受ナット７４により締め付けられて第１
エンドプレート６４に固着されている。さらに、ボール
ネジ軸１６の一方の端部５６はモータ７６に連結され
る。参照符号８８は、ベアリング押え７２の回り止めの
止めネジである。
【００１９】第２軸受２０は、ガイドレール１２の他方
の端面にボルト（図示せず）により固着される第２エン
ドプレート７８と、前記第２エンドプレート７８の中央
部に穿設された軸受孔８０に嵌合される第２玉軸受８２
とから構成され、前記軸受孔８０にボールネジ軸１６の
他方の端部５８が前記第２玉軸受８２を介して挿入され
ている。この場合、第２玉軸受８２は、その内輪をボー
ルネジ軸１６の他方の端部５８に嵌め込まれる軸止め輪
８４により係止され、ボールネジ軸１６の他方の端部５
８は前記第２玉軸受８２を介して第２エンドプレート７
８に回転自在に軸支されている。
【００２０】図４に示されるように、周知のボールネジ
機構を有してボールネジ軸１６に螺合するボールネジナ
ット８６は、外周面中央部を略平行に切り欠かれた平行
面９２を有する。参照符号９４はスライダ本体３０の内
部上面９６に略水平方向に微小変位可能に装着されるネ
ジガイド部材を示しており、前記ネジガイド部材９４の
開口面９８にボールネジナット８６の平行面９２を略鉛
直方向に摺動自在に嵌合してボールネジナット８６をガ
イドし、かつ前記平行面９２に対し略水平面内における
変位方向と略直交する方向に並列して移動子１００を螺
着し、前記移動子１００のボス１０２がスライダ本体３
０の袖部３４、３４に連接する外側面に設けられた穴１
０４に摺動自在に装着される。
【００２１】この場合、ボールネジナット８６は略鉛直
方向にネジガイド部材９４により微小変位可能に支持さ
れ、略水平方向にネジガイド部材９４に螺着される移動
子１００を介してスライダ本体３０に微小変位可能に支
持されるフローティング機構により、ボールネジ軸１６
の軸線とボール転動溝２６、３６の軸線との平行度に若
干のずれを生じた際にもそのずれを吸収することができ
るように垂直方向および水平方向に微小に変位すること
が可能である。移動子１００の軸心はボールネジ軸１６
の水平方向の軸心よりも上方に位置する。
【００２２】第１エンドプレート６４、第２エンドプレ
ート７８に一組のボルト１０５ａ、１０５ｂにより固着
されたスイッチレール１０６には軸線方向に沿って略平
行な２条の長溝１０８、１１０が形成され、この長溝１
０８、１１０には位置調整が可能なようにセンサ（図示
せず）が挿着される。スライダ本体３０に取り付けられ
た該スライダ本体３０と一体的に変位するマグネット１
１２の磁界をセンサによって検知することにより、前記
スライダ本体３０の位置を検出することができる。ガイ
ドレール１２の底面１１４に設けたネジ孔１１６（図３
参照）には、リニアアクチュエータ１０を取り付けるボ
ルト（図示せず）が螺着される。
【００２３】なお、リニアアクチュエータ１０は、その
取り付け位置をずらしてガイドレール１２の底面１１４
に設けた脚部１１８を図示しないボルトを介して締め具
１２０で固定することも可能である。参照符号１２２
は、スライダ１４のストロークを調整する調整ボルトを
示しており、第１エンドプレート６４、第２エンドプレ
ート７８にネジ結合され、ナット１２４により両エンド
プレート６４、７８に締め付けられる。
【００２４】また、スライダ本体３０の上面１２６に穿
設する穴１２８は図示しないテーブル等を位置決めする
ためのものであり、螺刻するネジ孔１３０はテーブル等
を固定するためのものである。
【００２５】本実施の形態に係るリニアアクチュエータ
１０は、基本的には以上のように構成されるものであ
り、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００２６】図２、図３に示されるように、モータ７６
の駆動によりボールネジ軸１６が回転すると、その螺合
作用によりボールネジナット８６が従動し、スライダ１
４がガイドレール１２に沿って軸方向（矢印Ｙ方向）に
移動する。スライダ１４は、ボールネジ軸１６とボール
ネジナット８６のボールネジ穴との間に介挿される鋼球
（図示せず）の転動およびガイドレール１２とスライダ
１４との間に設けられたボール転動溝２６、３６間に挿
入されるボール５４の転動により円滑に移動することが
できる。
【００２７】この場合、図４に示されるように、ボール
ネジナット８６は略鉛直方向の変位をこのボールネジナ
ット８６の平行面９２とネジガイド部材９４の開口面９
８との係合により変位可能に保持され、略水平方向の変
位をスライダ本体３０の穴１０４に摺動自在に支承され
る移動子１００のボス１０２により変位可能に保持され
るので、ボールネジ軸１６の作動態様に応答して追従す
ることができる。
【００２８】よって、スライダ１４はボールネジ軸１６
の回転によりガイドレール１２に沿って円滑に移動する
ことができる。
【００２９】この場合、スライダ１４はガイドレール１
２に跨架されて該スライダ１４の両袖部３４、３４によ
りスライダ１４に付加される加重を支持するので変形し
ない。
【００３０】また、ガイドレール１２の上面２８、２８
はスライダ１４の凹部１３２に内設されるようにこのガ
イドレール１２の幅方向の寸法がスライダ１４の幅より
も小さく設定されるので、ガイドレール１２の容積が減
少してこのガイドレール１２の軽量化を図ることが可能
である。
【００３１】よって、本実施の形態では、組立の際にボ
ール転動溝２６、３６の軸線とボールネジ軸１６の軸線
とを完全な平行度に維持する必要がない。従って、ボー
ル転動溝２６、３６の軸線とボールネジ軸１６の軸線と
が平行でなく若干のずれがあっても、そのずれをフロー
ティング機構より吸収することができるので、組立作業
時間が短縮され、製造コストを低減することが可能であ
る。
【００３２】本実施の形態では、移動子１００の水平方
向の軸心をボールネジ軸１６の軸心よりも上方に設けて
いるが、移動子１００の水平方向の軸心をボールネジ軸
１６の軸心より下方に設けても同様の効果が得られる。
【００３３】また、本実施の形態においては、ボールネ
ジ軸１６およびボールネジナット８６は、ボールネジを
用いた場合を例に説明したが、すべりネジを用いること
も勿論可能である。
【００３４】図６乃至図８は本発明の他の形態に係るリ
ニアアクチュエータ１４０の構成を示す。以下の説明に
おいて、上述した図１乃至図５に記載の構成要素と同一
の構成要素については、同一の参照符号を付して詳細な
説明を省略する。
【００３５】図８に示されるように、ネジガイド部材９
４の上面１４２には、このネジガイド部材９４の開口面
９８の外側に略鉛直方向の同一平面内に並列する移動子
１４４が螺着される。移動子１４４のボス１４６、頭部
１４８は、それぞれスライダ本体３０の上面１２６に穿
設される穴１５０および長穴１５２に装着される。さら
に、移動子１４４は頭部１４８の外周面の一部をスライ
ダ本体３０の長穴１５２の内周面に外接してネジガイド
部材９４の微小変位に矢印方向に微動できるように前記
ネジガイド部材９４に支承される。参照符号１５４は、
スライダ本体３０の内部上面９６とネジガイド部材９４
の上面１４２との間に介装されるワッシャを示してお
り、移動子１４４のボス１４６をスライダ本体３０に浮
動状態に保持する。
【００３６】この場合、移動子１４４をネジガイド部材
９４に略鉛直方向に設けることによりスライダ１４の幅
方向の寸法を比較的小さくすることできる。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、両側面の長軸方向に延
びるガイドレールをスライダの凹部に跨架して、ガイド
レールの外側面とスライダの両内側面間に転動体を設け
ることにより、ガイドレールの幅寸法をスライダの幅よ
りも小さく設定することで、ガイドレールの容積の縮小
によるリニアアクチュエータの重さが軽減されてリニア
アクチュエータのコストを低減することが可能である。
【００３８】また、本発明によれば、ボールネジ軸に螺
合するボールネジ穴をスライダに浮動状態に保持するフ
ローティグ機構を設けることにより、組み付け時におい
てボールネジ軸とボール転動溝との完全な平行度を保持
する必要がない。従って、ボールネジ軸の軸線とボール
転動溝の軸線との平行度に若干のずれが生じた際にもそ
のずれをフローティグ機構により吸収することが可能で
ある。
【００３９】さらに、本発明によれば、ボールネジ軸は
ガイドレールの凹部に収納され、凹部を被覆するように
スライダ本体が装着される構成にしたので、両端の軸受
とスライダ本体との間に防塵カバーを設けることでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るリニアアクチ
ュエータの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示されるリニアアクチュエータの長軸方
向の断面構成図である。
【図３】図１に示されるリニアアクチュエータの平面図
である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図３に示されるスライダ本体とエンドプレート
との関係を説明するための分解斜視図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係るリニアアクチュ
エータの長軸方向の断面構成図である。
【図７】図６に示されるリニアアクチュエータの平面図
である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
１０…リニアアクチュエータ ４４…カバー部材 １２…ガイドレール ４６…スクレーパ １４…スライダ ５２…無限循環路 １６…ボールネジ軸 ６８…第１玉軸受 １８…第１軸受 ８２…第２玉軸受 ２０…第２軸受 ８６…ボールネジナッ
ト ２４…外側面 ９４…ネジガイド部材 ２６…ボール転動溝 １００…移動子 ３０…スライダ本体 １０６…スイッチレー
ル ３６…ボール転動溝 １４０…リニアアクチ
ュエータ ３８…ボール通路 １４４…移動子 ４０…湾曲路 １５２…長穴 ４２…潤滑部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 成央 茨城県筑波郡谷和原村絹の台４−２−２ エスエムシー株式会社筑波技術センター内 Ｆターム(参考） 3J104 AA02 AA23 BA69 DA13 DA16 DA17 EA01 EA04

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】両側面の長軸方向にボール転動溝を設けて
    延伸される断面略Ｕ字状のガイドレールと、前記ガイド
    レールの長軸方向と略直交する幅方向の中心部に前記ボ
    ール転動溝と平行に配設されるボールネジ軸と、前記ガ
    イドレールの長軸方向の両端部にて前記ボールネジ軸を
    支持する軸受と、前記ガイドレールのボール転動溝に対
    向するボール転動溝を含む無限循環路が形成され、凹部
    内に前記ガイドレールが臨むように設けられたスライダ
    と、前記スライダの凹部に装着され前記ボールネジ軸に
    螺合するボールネジナットと、前記ボールネジナットを
    移動自在に支持するネジガイド部材とを備え、略水平面
    において変位方向と略直交する方向に対する前記ボール
    ネジナットの微小変位および略鉛直方向に対するこのボ
    ールネジナットの微小変位をそれぞれ吸収するフローテ
    ィング機構を設けることを特徴とするリニアアクチュエ
    ータ。
  2. 【請求項２】請求項１記載のリニアアクチュエータにお
    いて、前記フローティング機構は、前記ボールネジナッ
    トを略鉛直方向に移動自在に支持する前記ネジガイド部
    材に連結する移動子と、前記移動子を前記スライダに係
    合する穴とを備えることを特徴とするリニアアクチュエ
    ータ。
  3. 【請求項３】請求項２記載のリニアアクチュエータにお
    いて、前記移動子は、略水平面内における変位方向と略
    直交する方向に並列に設けられていることを特徴とする
    リニアアクチュエータ。
  4. 【請求項４】請求項２記載のリニアアクチュエータにお
    いて、前記移動子は、略鉛直方向の同一平面内に並列に
    設けられていることを特徴とするリニアアクチュエー
    タ。
  5. 【請求項５】請求項２または４記載のリニアアクチュエ
    ータにおいて、前記スライダに係合する穴は長穴である
    ことを特徴するリニアアクチュエータ。
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