JP2007232061A - 保持器のずれ防止機構を備えた有限直動案内ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 この有限直動案内ユニットは，ずれ防止機構のピニオンを一対のホルダ部材によって確実に高精度に保持して保持器に固定し，保持器のずれを防止する。
【解決手段】 ずれ防止機構２０は，保持器３に取り付けられたホルダ１０，軌道台１，２の壁面１７，１８に設けられたラック５，６，及びラック５，６に噛み合う歯部４１を備え且つホルダ１０に回転自在に装着されたピニオン４を有する。ホルダ１０は，嵌着孔３０の領域で保持器３の一側面４２に位置するホルダ部材１１と他側面４２に位置するホルダ部材１２から成る。ホルダ１０は，ホルダ部材１１，１２の袖部３８によって嵌着孔３０の保持板９の縁面２９を両側から狭着して保持器３に固設されている。
【選択図】 図３

Description

この発明は，一対の長尺な軌道台を保持器で保持された転動体を介して互いに相対移動させる保持器のずれ防止機構を備えた有限直動案内ユニットに関する。

近年，半導体製造装置等の各種の機械装置では，高加減速化，高速化，コンパクト化，高精度化，低摺動抵抗化等の各種の性能が求められており，これらの機械装置には，有限直動案内ユニットが多く使用されるようになった。また，従来の保持器のずれ防止機構を備えた有限直動案内ユニットは，小型のものであったが，近年，更に大きな型番へ適用される大型のものが要望される状況になっている。

従来，有限直動案内ユニットとして，本出願人に係る特許出願のものが知られている。該有限直動案内ユニットは，軌道台間に配置されているローラを保持する保持器に形成された嵌着孔に，ホルダ自身を変形させながら挿入し，ホルダの変形を戻して嵌着孔に嵌合して保持器に固着し，その後に，ホルダの軸支持孔にピニオンの軸部を押し込んで嵌め込み，ピニオンを回転自在に支持するように構成されている。即ち，上記有限直動案内ユニットは，軌道台間に小形のずれ防止機構を配設し，転動体を保持する保持器のずれを防止しており，保持器の嵌着孔に１枚のホルダをスナップフィットさせて嵌着している。ホルダは，端面から突出して嵌着孔の一側の縁面に当接するフランジ部，及び端面から突出して嵌着孔の他側の縁面に係止する係止爪部を備えているものであった（例えば，特許文献１参照）。

また，従来の有限直動案内ユニットとして，本出願人に係るものが先に特許出願されている。該有限直動案内ユニットは，軌道台間にラックとピニオンとを設けることによって転動体の保持機能を持つ保持器の脱落を防止するものであり，保持器に形成された嵌着孔に嵌着されたホルダは，そのフランジ部に設けた複数のピンを保持器に形成したピン孔に嵌入した後に，ピンの端部をカシメ加工し，保持器に固着されている。ピニオンは，ホルダ部のホルダ孔部にピニオンの軸部を押し込むことによってホルダに回転自在に保持されている（例えば，特許文献２参照）。

更に，本出願人に係る有限直動案内ユニットとして，有限直動用転がり軸受が知られている。該有限直動用転がり軸受は，軌道部材の移動を確実にコントロールするため，軌道溝が対向するように軌道部材を平行に配置し，軌道溝に形成された研削逃げ溝内にラックを配置し，軌道溝間に円筒ころ及びラックと噛み合うピニオンを組み込んだものである。該有限直動用転がり軸受は，断面三角形状の上部ギヤホルダと断面三角形状の下部ギヤホルダとでピニオンを回転自在に挟んで支持し，上部ギヤホルダの頂端部を保持器に形成された保持孔の係止爪のＶ字溝に嵌め込み，下部ギヤホルダの頂端部を保持孔のＶ字溝に係止爪を弾性変形させながら嵌装して保持器に組み付けたものである（例えば，特許文献３参照）。
特開２００４−１９７８５０号公報 特開２００３−２８１５７号公報 特開平７−９１４４５号公報

しかしながら，上記の特許文献１に開示された有限直動案内ユニットは，小形に適したものであり，大形のものでは，ホルダが大きくなり，ホルダ自身を変形させることが困難になり，また，ピニオンに負荷されるずれ防止の力も大きくなり，ピニオンをホルダにしっかりと支持する必要があるものについては，解決される課題があった。

また，上記の特許文献２に開示された有限直動案内ユニットは，ホルダを保持器に複数のピンで固着しなければならないので，面倒な組み立てになり，それぞれの部材の加工も面倒なものになっている。また，上記有限直動案内ユニットを大形の機械装置に適用する場合には，ピニオンに負荷されるずれ防止の力も大きくなり，ピニオンをホルダにしっかりと支持する必要があるものについては，解決されるべき課題があった。

また，上記有限直動用転がり軸受は，それぞれのギヤホルダが保持器の係止爪で係止しているだけであるので，大形の機械装置に適用する場合には，ギヤホルダをしっかりと保持器に固着する必要があり，同時に，ピニオンに負荷されるずれ防止の力も大きくなり，ピニオンをホルダにしっかりと支持する必要があるものでは，解決すべき課題があった。

この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，従来よりも大形な機械装置に適用可能な保持器のずれ防止機構を備えており，ピニオンを回転自在に収納するホルダを一対のホルダ部材で構成し，大形に適用可能なホルダであっても，一対のホルダ部材をスナップフィット結合で固定してホルダを堅牢に構成し，ホルダを構成する部品点数が少なく，シンプルな構造になり，ホルダ部材を同一形状にして安価に作製でき，ホルダ部材の組み立てが容易であり，コンパクトで応用自在等の特性を発揮でき，保持器を板状に構成して任意の場所に嵌着孔を形成可能にし，該嵌着孔にホルダを取り付けられるものであり，軌道溝が対向していない場所でも適用できる保持器のずれ防止機構を備えた有限直動案内ユニットを提供することである。

この発明は，長手方向に延びる壁面に軌道溝がそれぞれ形成された互いに相対移動する軌道台，前記軌道溝の間に形成された軌道路に配設されている複数の転動体を保持する前記長手方向に延びた保持板で形成される保持器，及び前記保持器が前記軌道台間でずれるのを防止するずれ防止機溝を備えた有限直動案内ユニットにおいて，
前記ずれ防止機構は，前記保持板に形成された嵌着孔に配設されるホルダ，前記軌道台にそれぞれ設けられたラック，及び前記ラックにそれぞれ噛み合う歯部を備えて前記ホルダに回転自在に装着されたピニオンを有し，前記ホルダは，前記保持板を挟んでそれぞれ対向した第１ホルダ部材と第２ホルダ部材から成り，前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材との長手方向の両側の袖部によって，前記保持板の前記嵌着孔の縁面を両側から狭着して前記保持板に固設されることを特徴とする有限直動案内ユニットに関する。

また，前記ラックは，前記軌道台の前記壁面にそれぞれ設けられ，前記第１ホルダは前記保持板の一側面に且つ前記第２ホルダ部材は前記保持板の他側面に位置している。

また，前記ホルダは，前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材とが互いに対向した状態でスナップフィット結合により係止固着して構成されている。更に，前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材との前記スナップフィット結合は，前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材とにそれぞれ設けた舌片状に延びる爪部と係止段部とが互いに掛止することによって構成されている。また，前記ホルダは，前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材とが同一の形状に形成され，前記保持板の長手方向に逆向きに配設されるものである。

この有限直動案内ユニットは，前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材には，前記ピニオンを嵌挿する窓がそれぞれ略矩形形状に形成されている。

また，前記ピニオンに設けた軸部は，前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材とに形成された凹状の軸受部によって回転自在に保持される。

この有限直動案内ユニットは，前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材には，前記保持器の前記嵌着孔に嵌合する凸部がそれぞれ設けられている。

また，この有限直動案内ユニットは，前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材には，いずれか一方に位置決めピンがそれぞれ設けられ，他方に前記位置決めピンが嵌入するピン孔がそれぞれ形成されている。

この直動案内ユニットは，上記のように構成されているので，ホルダを保持器に無理な変形を与えることなく簡単に組み込んで保持器に強固に安定して固定でき，ホルダを構成する一対のホルダ部材によってピニオンの軸部を挟持して堅固にホルダに回転自在に取り付けられ，ホルダが保持器の保持板にホルダ部材で強固に挟持して固定される。ホルダを構成する一対のホルダ部材をスナップフィット結合（スナップフィットファスナ）にて保持器に組み込むことによって，専用工具を使用することなく組立性や分解性が向上し，結合のための工程数が少なく，組み立ての際の柔軟性があり，スナップフィット結合を所望な位置に設けることができ，その結合が堅固であるので，ホルダの保持器からの分離を防止できる。一対のホルダ部材に位置決めピンとピン孔を設けたので，ホルダ部材同士を高精度にスナップフィット結合を達成することができる。ホルダ部材間に保持器の保持板を挟持することによってホルダ部材の爪部と係止段部との係止に締め代を与えることができ，ホルダ部材の分離を防止できる。ホルダ部材同士の対向面に凸部を設けた合わせ面を段違いに構成することによって，ホルダに摺動方向の外力が加わってもホルダ部材が分離し難いものになっている。

この発明による有限直動案内ユニットは，ラック＆ピニオンによる保持器のずれ防止機構を備えたものであり，本出願人に係る特開２００４−１９７８５０号公報に開示された有限直動案内ユニットよりも大きな製品に適用されるずれ防止機構に適したものである。この発明による有限直動案内ユニットは，大型の形番に適用するために，ピニオンの支持構成を堅固に構成したことを特徴としている。

以下，図面を参照して，この有限直動案内ユニットの実施例について説明する。まず，図１〜図３に示すように，この有限直動案内ユニットは，一対の軌道台１，２間に位置する転動体のローラ１３を保持する保持器３に，軌道台１，２に設けたラック５，６に噛み合うピニオン４を有したラック＆ピニオンによる保持器３のずれ防止機構２０を備えたものである。この有限直動案内ユニットは，軌道台１と軌道台２とがローラ１３を介して互いに相対移動するように構成されているものである。この有限直動案内ユニットにおいて，軌道溝４３間のローラ１３を保持する保持器３は，互いに相対移動する軌道台１，２のストローク長さに対して半分のストローク長さで相対移動するものに構成されている。そこで，この有限直動案内ユニットは，負荷変動，軌道溝４３に形成された軌道面７，８の加工精度，立て軸仕様，高速高加減速等の諸条件により軌道台１，２の位置が僅かずつ位置ずれするが，それを防止するため，ピニオン４とラック５，６から成るずれ防止機構２０を保持器３に組み込んで，軌道台１，２の位置ずれが防止できるように構成されている。軌道台１，２の両端面５９には，ストローク規制，保持器３の飛ぴ出し規制等を行うため，ストッパとなる端部ねじ１４がそれぞれ取り付けられている。

軌道台１，２は，実施例では断面略矩形状に形成され，一つの壁面１７，１８の長手方向に沿って軌道溝４３がそれぞれ形成されている。軌道溝４３は，Ｖ字状の形状に形成されており，長手方向両側に一対の軌道面７，８が位置しており，軌道面７，８間には逃げ溝１９が形成されている。保持器３は，軌道台１と軌道台２との間に配設され，転動体である複数のローラ１３をそれぞれ所定間隔に回転自在に保持するため，長手方向に沿って隔置した多数の保持孔５０が形成された保持板９から構成されている。ローラ１３は，保持器３の保持板９の側面４２即ち平面に対して４５°傾斜して保持板９に組み込まれ，隣接するローラ１３同士が交互に交差して，言い換えれば，隣り合うローラ１３の軸心が直交して保持板９に形成された保持爪２８によって保持板９に保持されている。

軌道台１，２には，ベース等の相手部材にボルト（図示せず）によって軌道台１，２をそれぞれ取り付けるため，軌道溝４３が形成された対向面の壁面１７，１８と直交する上下面の壁面４４に所定間隔で取付け用孔１５がそれぞれ形成されている。取付け用孔１５は，ボルトの頭が隠れるようにザグリ孔１６と，ベース側からボルトを螺着できるようにねじ孔４６とで形成されている。また，ラック５，６は，軌道台１，２の軌道溝４３に沿って延びる逃げ溝１９内にそれぞれ配設され，逃げ溝１９の長手方向の両側面６０に形成された嵌挿溝２２，２３に配設固着されている。ラック５，６は，軌道台１，２の全長に渡って設けてもよいが，軌道台１，２の少なくとも作動範囲を含んだ必要部分の長さにあれば十分である。また，ラック５，６は，軌道台１，２の端面５９に開口する嵌挿溝２２，２３から挿通して配設することができる。ずれ防止機構２０を構成するピニオン４は，保持器３に嵌着したホルダ１０内に回転自在に配設され，一対のラック５，６に噛み合っている。また，ピニオン４は，実施例では，保持器３の中央位置に一つ配設されている。ずれ防止機構２０を構成するピニオン４が配置された保持器３の中央位置は，負荷バランス，ストローク長さの確保等を考慮して好ましい位置であるが，場合によっては，ピニオン４の配設位置は，保持器３の任意の位置でもよく，複数のピニオン４を配設するように構成することも可能である。

図４〜図１２に示すように，この有限直動案内ユニットは，従来の有限直動案内ユニットに比較して，特に，ホルダ１０の構成に特徴を有するものである。この有限直動案内ユニットにおいて，ずれ防止機構２０は，保持器３である板状の保持板９に形成された嵌着孔３０に取り付けられたホルダ１０，軌道台１，２との壁面１７，１８にそれぞれ設けられたラック５，６，及びホルダ１０に回転自在に装着され且つラック５，６に噛み合う歯部４１を備えたピニオン４を有している。ホルダ１０は，特に，嵌着孔３０において保持板９の一側面４２に位置するホルダ部材１１（第１ホルダ部材）とホルダ部材１１に対向して保持板９の他側面４２に位置するホルダ部材１２（第２ホルダ部材）とから成る。ホルダ部材１１，１２は，長手方向の両側にそれぞれ延びる袖部３８によって嵌着孔３０の周りの保持板１０の縁面２９を両側から狭着して保持板９に固設される。従って，ホルダ１０は，ピニオン４を回転自在に支持し，ピニオン４との遊びを極力小さくし，しかもピニオン４をしっかりと保持できるものになっている。また，ホルダ１０は，一対のホルダ部材１１，１２が保持板９をしっかりと挟持して保持板９に固着される構造になっている。ホルダ部材１１，１２は，互いに対向するホルダ部材１１，１２のそれぞれの係合面４０が相補性状態に配置される同一形状に形成されている。ホルダ部材１１，１２には，外周に歯部４１が形成された円板状でなるピニオン４を嵌挿するため，細長い矩形状の窓３５が中央に形成された略矩形板状で形成されている。ホルダ部材１１，１２は，ピニオン４を窓３５に嵌挿させて組み込んだ状態で，保持器３である保持板９に形成された嵌着孔３０に嵌合させて互いに対向させると共に，ホルダ部材１１，１２を互いに対向した状態でスナップフィット結合により係止固定することによって保持板９に固着できる。

ホルダ部材１１，１２は，それぞれ形成された窓３５の面である側面３９がピニオン４の側面４７をしっかりと規制するため，窓３５の長手方向全長にわたって十分な壁面を持つように，側面３９を形成する部分が山形状の凸部６６に形成されている。また，ホルダ部材１１，１２に設けた凸部３１，３２は，それらの外面が保持板９の嵌着孔３０に嵌合する形状に形成されている。保持板９に対向するホルダ部材１１，１２の内面の対向面は，それらの周面が袖部３８になる係合面４０を構成し，対向する係合面４０が保持板９の嵌着孔３０の周囲の縁面２９と当接して保持板９を挟み込むことになる。即ち，保持板９の嵌着孔３５に対向する係合面４０間の部分は，保持板９の嵌着孔３５にしっくりと嵌合するため，係合面４０より突出して嵌合部となる凸部３１，３２に形成されている。また，凸部３１，３２は，嵌着孔３５の深さの丁度半分のサイズにそれぞれ形成され，ホルダ部材１１，１２の長手方向の一方側に形成されている。更に，ホルダ部材１１，１２は，一方のホルダ部材１１又はホルダ部材１２の凸部３１又は凸部３２の突出量が保持板９の板厚よりも僅かに小さいものになっており，他方のホルダ部材１２又はホルダ部材１１の袖部３８の面と同一面即ち凸部が無い面に対向するように互いに配設されている。

また，ホルダ部材１１，１２の対向面である係合面４０には，ピニオン４の軸部２１をホルダ部材１１，１２でしっかりと回転自在に保持するために，軸部２１を包み込むように凹部となる軸受部３６がホルダ部材１１，１２の窓部３５の中央の両側に形成されている。また，ホルダ部材１１，１２は，互いにぴったりと高精度に合体するために，一方の対角線上に軸受部３６を挟んで２つの位置決めピン３３が突出してそれぞれ形成され，他方の対角線上になる１８０°点対称の位置に位置決めピン３３を嵌入するピン孔３４がそれぞれ形成されている。また，ホルダ部材１１，１２の長手方向の一方の端部には，保持板９の対向面４２から垂下して延びる舌片状の爪部２４，２５がそれぞれ形成され，それらの他方の端部には，爪部２５又は２４を挿通するため凹部になる挿入溝３７がそれぞれ形成されている。ホルダ部材１１，１２にそれぞれ設けた舌片状の爪部２４，２５は，先端部がフック４９にそれぞれ形成されている。ホルダ部材１１，１２の挿入溝３７に続く外面の窓部３５の側面３９には，爪部２４，２５のフック４９がそれぞれ係止する平面状の係止段部２６，２７がそれぞれ形成されている。

ホルダ１０は，同一形状のホルダ部材１１，１２を合体すると，それぞれの係合面４０の凸部３１，３２になる嵌合部が合わさって保持板９の嵌着孔３０に一致して嵌合することになる。保持板９の嵌着孔３０は，図７に示すように，ローラ１３の保持孔５０の二つ分の大きさになる矩形状の窓即ち嵌着孔３０に形成されている。保持板９の全長にわたって保持孔５０が形成された素材から，その中央部分に位置する保持孔５０間の部分を打ち抜いて嵌着孔３０を形成したものであり，保持孔５０の一部が嵌着孔３０の側部に残存しているものになっている。

この有限直動案内ユニットは，上記のように構成されているので，保持器３にホルダ１０をしっかりと固定でき，ピニオン４がホルダ１０を構成するホルダ部材１１，１２にしっかりと回転自在に保持されるので，ピニオン４は保持器３即ち保持板９に対してしっかりと回転自在に保持されることになる。ここで「しっかりと」は，両者間においてガタもなく，大きな負荷にも耐えられように剛性があることをいうものとする。ホルダ１０は，同一構成のホルダ部材１１，１２を合体させてスナップフィット結合即ちスナップフィットファスナで固着されているので，ホルダ１０自体が従来品に比較して部品点数が少なくなり，シンプルな構造，安価に形成でき，ずれ防止機構２０の組立が容易であり，コンパクトで，応用自在等の効果を発揮できるものになっている。

この有限直動案内ユニットは，上記実施例では，ラック＆ピニオンが軌道路内に配設されたものになっているが，ホルダ１０は，保持器３に嵌着孔３０が形成できる所であれば，保持器３の任意位置に取付け可能であって，軌道台１，２の軌道路の他に配設するようにしてもよいものである。また，上記実施例では，一対の軌道台１，２は，同一構成になっているが，長さを異にするものでもよく，他の形式になる有限直動案内ユニットにも適用できることは勿論である。また，実施例では，転動体がローラ１３であるが，ローラ１３に限ることなく，ボールに適用できることは勿論である。

この発明による有限直動案内ユニットは，半導体製造装置，精密測定器，検査機，組立器，工作機械，各種ロボット等の各種機械装置に使用して好ましいものである。

この発明による有限直動案内ユニットの実施例を断面部分を含んで示す斜視図である。 図１の有限直動案内ユニットを示す正面図である。 図２の有限直動案内ユニットにおけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。 図１の有限直動案内ユニットにおける保持器を示す平面図である。 図４の保持器を示す正面図である。 図４の保持器におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 図４の保持器からホルダを外した状態を示す平面図である。 図１の有限直動案内ユニットにおける保持器に設けられたずれ防止機構を示す分解斜視図である。 図８のずれ防止機構における一方のホルダ部材を示す正面図である。 図９のホルダ部材を示す平面図である。 図９のホルダ部材を示す下面図である。 図９のホルダ部材を示す側面図である。

符号の説明

１，２ 軌道台
３ 保持器
４ ピニオン
５，６ ラック
７，８ 軌道面
９ 保持板
１０ ホルダ
１１ ホルダ部材（第１ホルダ部材）
１２ ホルダ部材（第２ホルダ部材）
１３ ローラ（転動体）
１７，１８ 壁面
２０ ずれ防止機構
２１ 軸部
２４，２５ 爪部
２６，２７ 係止段部
２９ 縁面
３０ 嵌着孔
３１，３２ 凸部
３３ 位置決めピン
３４ ピン孔
３５ 窓
３６ 軸受部
３８ 袖部
４１ 歯部
４２ 側面
４５ 軌道路

Claims (9)

1. 長手方向に延びる壁面に軌道溝がそれぞれ形成された互いに相対移動する軌道台，前記軌道溝の間に形成された軌道路に配設されている複数の転動体を保持する前記長手方向に延びた保持板で形成される保持器，及び前記保持器が前記軌道台間でずれるのを防止するずれ防止機溝を備えた有限直動案内ユニットにおいて，
   前記ずれ防止機構は，前記保持板に形成された嵌着孔に配設されるホルダ，前記軌道台にそれぞれ設けられたラック，及び前記ラックにそれぞれ噛み合う歯部を備えて前記ホルダに回転自在に装着されたピニオンを有し，前記ホルダは，前記保持板を挟んでそれぞれ対向した第１ホルダ部材と第２ホルダ部材から成り，前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材との長手方向の両側の袖部によって，前記保持板の前記嵌着孔の縁面を両側から狭着して前記保持板に固設されることを特徴とする有限直動案内ユニット。
2. 前記ラックは，前記軌道台の前記壁面にそれぞれ設けられ，前記第１ホルダは前記保持板の一側面に且つ前記第２ホルダ部材は前記保持板の他側面に位置していることを特徴とする請求項１に記載の有限直動案内ユニット。
3. 前記ホルダは，前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材とが互いに対向した状態でスナップフィット結合により係止固着して構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の有限直動案内ユニット。
4. 前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材との前記スナップフィット結合は，前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材とにそれぞれ設けた舌片状に延びる爪部と係止段部とが互いに掛止することによって構成されていることを特徴とする請求項３に記載の有限直動案内ユニット。
5. 前記ホルダは，前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材とが同一の形状に形成され，前記保持板の長手方向に逆向きに配設されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有限直動案内ユニット。
6. 前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材には，前記ピニオンを嵌挿する窓がそれぞれ略矩形形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有限直動案内ユニット。
7. 前記ピニオンに設けた軸部は，前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材とに形成された凹状の軸受部によって回転自在に保持されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の有限直動案内ユニット。
8. 前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材には，前記保持器の前記嵌着孔に嵌合する凸部がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の有限直動案内ユニット。
9. 前記第１ホルダ部材と前記第２ホルダ部材とは，いずれか一方に位置決めピンがそれぞれ設けられ，他方に前記位置決めピンが嵌入するピン孔がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の有限直動案内ユニット。

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