JP2008208894A - 直動案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音が発生せず、しかも重荷重に良好に対応し得る、直動精度に優れた直動案内装置を提供すること。
【解決手段】長尺の案内レール２上に直動ブロック４を載置せしめて、案内レール２の延びる方向に直動ブロック４を直線的に案内するようにした直動案内装置において、かかる案内レール２の上面を、その長手方向に延びる、三角断面形状の山部６とＶ字断面形状の谷部８とが幅方向に交互に繰り返し設けられてなる凹凸支持面にて構成する一方、直動ブロック４の下面を、かかる凹凸支持面の山部と谷部に対応した谷部１２と山部１４を有する凹凸嵌合面にて構成して、それら凹凸支持面と凹凸嵌合面との嵌合下において、直動ブロック４が案内レール２上を移動せしめられるように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、直動案内装置に係り、特に、固定部材上に移動部材を直線的に移動させて案内するようにした直動案内装置における改良に関するものである。

従来から、各種の物品の加工や処理、搬送等のために、そのような物品を保持乃至は取り付けてなる直動ブロックを、直動案内レールによって直線的に案内して、移動させるようにした直動案内装置が、種々用いられて来ているが、そこでは、一般的に、直動ブロックと直動案内レールの間に多数のボールベアリングを介在させ、このボールベアリングの循環的な転がりを通じて、直動ブロックが、その案内レール上を円滑に走行乃至は移動せしめられ得るようにした直動案内構造が採用されており、例えば、特開平９−２７３５５０号公報（特許文献１）には、その図１４及び図１５に、その一例が図示され、またその構造については、同公報の段落［０００４］〜［００１０］に詳述されている。

しかしながら、そのような、従来のボールベアリングを利用した直動案内構造にあっては、ベアリング走行孔やリターン路を直動ブロックの中に精密に穿孔しなければならず、更にその加工後には、ボールベアリングを所定時間の間循環させて、ボールベアリングとその循環経路とを馴染ませる必要があるところから、直動ブロックの製作コストが高くなるという問題があり、また、僅かなゴミの混入、錆の発生、或いは破損や摩耗の発生等により、ボールベアリングがつかえて、円滑に循環しなくなったり、或いはガタが生じる等という、経年劣化が生じ易いという問題を内在している。更に、ボールベアリングの走行に伴って騒音が生じる他、ボールベアリングを連続走行させると、摩擦熱が発生し、短時間のうちに温度上昇するという問題もあり、加えて、直動ブロック、直動案内レール及びボールベアリングの許容寸法範囲やそれらの組立てクリアランス範囲が極めて狭く、その組立てに際して、不良発生率が高く、歩留りが悪いという問題も内在している。

このため、先の特許文献１においては、断面がほぼ長方形の長尺の直動案内レール及び該直動案内レールの両側面及び上面にまたがり、長手方向に直線走行する、上部と該上部の両端からそれぞれ直角下方へ伸びる左右の側部とからなる、断面がほぼ逆Ｕの字形の直動ブロックであって、該直動ブロックの上部の内面に面接触突出部を形成して、該面接触突出部の表面と該直動案内レールの上面が面接触し、左右の側部の内面に係合接触突出部を該直線走行方向に伸びるように形成し、かつ、該直動案内レールの左右の側面に、該直動ブロックの係合接触突出部の先端が嵌入する案内溝を長尺方向へ伸びるように形成して、該直動ブロックの係合接触突出部の先端と該直動案内レールの案内溝が係合接触することを特徴とする直動ブロック及び直動案内レールが提案され、これによって、騒音が発生せず、また熱発生が殆どなく、しかも安価な直動ブロック及び直動案内レールを提供することが出来るとされているが、そこでは、直動ブロックは、直動案内レールに対して面接触の形態において直線走行せしめられ、また直動案内レールの両側面において、案内溝に突出部の先端を嵌入させてなる案内構造が採用されているところから、接触面の摩耗による問題の発生に加えて、直動ブロックの直動精度において、少なからぬ問題を内在するものであった。

すなわち、そのような構成の直動ブロック及び直動案内レールにあっては、直動ブロックの下面に、所定面積の平坦な接触面が設けられて、それが直動案内レールの上面に接触せしめられることによって、直動ブロックが直動案内レールに支持されて、摺接・走行せしめられるようになっているところから、直動ブロックに取り付け、支持される物体の重量が、そのような直動ブロックの下面に設けられた接触面にて、支持されることとなる。このために、そのような直動ブロックの長年使用や、それに取り付けられる物体の重量増加等によって、かかる接触面の摩耗が避けられないという問題は、依然として内在しており、そして、そのような摩耗が顕著になると、直動ブロックの両側部と直動案内レールの側面との間に設けられる係合接触突出部と案内溝との係合接触部位に、直動ブロックからの重量が加わって、それらの間の円滑な係合接触、ひいては直動ブロックの円滑な走行が困難となる問題を惹起することとなる。

また、直動ブロックの両側部と直動案内レールの両側面との間に設けられる係合接触突出部と案内溝とは、それらの嵌入による係合接触を実現すべく、直動ブロックと直動案内レールとを組み付ける上において、それら係合接触凸部と案内溝との間には、実用上、所定のクリアランスが必要となるものであるが、そのようなクリアランスが存在すると、直動ブロックは、直動案内レールに対して、その左右（幅）方向において、僅かな移動乃至は変動（遊び）が生じることとなり、これによって、直動案内レール上を直動ブロックが走行せしめられる際に、左右方向にズレ（振れ）が生じ、そのために、かかる直動ブロックの直動精度が低下するという問題も内在しているのである。

特開平９−２７３５５０号公報

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、騒音が発生せず、しかも重荷重にも良好に対応し得る、直動精度に優れた直動案内装置を提供することにある。

そして、本発明にあっては、そのような課題を解決するために、長尺の固定部材上に移動部材を載置せしめて、該固定部材の延びる方向に該移動部材を直線的に案内するようにした直動案内装置にして、該固定部材の上面を、該固定部材の長手方向に延びる三角断面形状の山部とＶ字断面形状の谷部とが幅方向に交互に繰り返し設けられてなる凹凸支持面にて構成する一方、前記移動部材の下面を、該凹凸支持面の山部と谷部に対応した谷部と山部を有する凹凸嵌合面にて構成して、それら凹凸支持面と凹凸嵌合面との嵌合下において、該移動部材が該固定部材上を移動せしめられるようにしたことを特徴とする直動案内装置を、その要旨とするものである。

なお、このような本発明に従う直動案内装置の望ましい態様の一つによれば、前記移動部材の両側部から前記固定部材の両側面に対向するようにそれぞれ垂下する脚部が一体的に設けられて、それら対応する脚部と側面の一方に、該固定部材の長手方向に延びる凸条を設け、他方には、該固定部材の長手方向に延びる凹溝を設けて、それら凸条と凹溝の嵌合下において、前記移動部材が前記固定部材上を移動せしめられるように、構成されている。

また、本発明に従う直動案内装置の望ましい態様の他の一つによれば、前記固定部材及び前記移動部材に設けられる山部が、それぞれ、平坦面乃至は湾曲面とされた先端部を有し、該先端部と対応する谷部の底部との間に、それぞれ空間が形成されるようになっている。

さらに、本発明にあっては、好ましくは、少なくとも前記固定部材が、耐摩耗性材料にて形成されている。

このように、本発明に従う直動案内装置にあっては、移動部材を案内する固定部材の上面を、それぞれ移動方向に延びる所定の山部と谷部の繰り返しからなる凹凸支持面にて構成する一方、かかる移動部材の下面を、そのような凹凸支持面に対応した形状の凹凸嵌合面にて構成して、それら凹凸支持面と凹凸嵌合面との嵌合下において、移動部材が固定部材上を移動せしめられるようになっているところから、かかる移動部材の移動に際して、左右の振れは、そのような山部と谷部の傾斜した側面の嵌合によって阻止され、走行方向に正確に案内され得ることとなるのであり、このために、固定部材の左右方向において嵌合のための遊び（クリアランス）の存在が不要となることに加えて、摺動面である凹凸支持面や凹凸嵌合面に摩耗が生じても、移動部材と固定部材における山部と谷部とが相互に食い込むようになるところから、左右方向において、隙間（ガタ）が生じることがなく、従って高い直動精度が有利に確保され得ると共に、長年の使用においても、そのような高い直動精度が安定して発揮され得るのである。

しかも、本発明においては、固定部材と移動部材とが、それらの山部と谷部の相互の嵌合による凹凸嵌合構造とされて、直線移動せしめられるものであるところから、それらの間の接触面積が大きくなり、以て重荷重にも良好に対応することが出来ると共に、騒音の発生も何等顧慮する必要のないシンプルな構造となるものであり、また、その製作コストも安価とすることが出来るのである。

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明に従う直動案内装置の代表的な実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。

先ず、図１及び図２には、本発明に従う直動案内装置の代表的な実施形態の一つが示されている。そこにおいて、図１は、かかる直動案内装置の斜視説明図であり、また、図２は、図１におけるII−II断面拡大説明図である。そして、それらの図において、本発明に従う直動案内装置は、固定部材としての長尺の案内レール２と、それによってその長手方向に直線的に案内される、移動部材としての直動ブロック４とから、構成されている。

このような直動案内装置において、案内レール２は、図１より明らかな如く、その上面において、その長手方向に延びる、二等辺三角形の断面形状を呈する複数の山部６と、Ｖ字状の断面形状を呈する複数の谷部８とが、幅方向において交互に繰り返し設けられてなる、所謂のこ歯状の凹凸支持面を有している。なお、かかる案内レール２の両側面には、それぞれ、その長手方向に延びる円弧状の凹溝１０，１０が設けられている。

一方、直動ブロック４は、矩形のブロック形状を呈し、所定の物品が保持され、或いは取り付けられ得る構造となっている。そして、その下面、換言すれば案内レール２との対向面において、かかる案内レール２の上面を構成する凹凸支持面を与える山部６と谷部８に対応した、Ｖ字断面形状の谷部１２と三角断面形状を呈する山部１４とが、案内レール２の長手方向に延びるように形成されてなる、所謂のこ歯状の凹凸嵌合面を有している。また、この直動ブロック４の両側部から、それぞれ案内レール２の両側面に対向するように垂下する脚部１６，１６が一体的に設けられており、そしてそれら脚部１６，１６の内面には、案内レール２の側面の凹溝１０に対応して、円弧状形態において突出する凸条１８が、案内レール２の長手方向に延びるように設けられている。

そして、それら案内レール２に設けた凹凸嵌合面の山部６及び谷部８と、直動ブロック４に設けた凹凸嵌合面の谷部１２及び山部１４とを嵌合せしめたとき、図３に示されるように、それら山部６，１４の先端部と対応する谷部１２，８の底部との間に、それぞれ所定の空間２０が形成されるようになっている。

なお、それら案内レール２や直動ブロック４の材質としては、一般に、金属材質が採用されるものであるが、特に、案内レール２は、耐摩耗性材料、中でも、耐摩耗性の金属材料にて形成されることが望ましい。具体的には、特開２００２−２７５５７３号公報、特開２００３−１３１７１号公報、特開２００４−２３２０３２号公報、特開２００６−２０６９９３号公報等に明らかにされている如き、耐摩耗性に優れた鋳鉄材料が有利に用いられることとなるのである。一方、直動ブロック４としては、勿論、そのような耐摩耗性に優れた金属材料にて形成され得る他、通常の鋳物の製造に際して用いられている、公知の各種の鋳鉄材料を用いて形成することが可能である。特に、それら案内レール２や直動ブロック４に、鋳鉄材料を用いることにより、それに含有されているカーボン乃至は黒鉛を、摺動面における潤滑に寄与させることが可能となる。

そして、図１や図２等から明らかな如く、かかる直動ブロック４が、案内レール２上に載置されて、それぞれの山部１４，６が、谷部８，１２に嵌合せしめられることにより、直動ブロック４は、案内レール２上を、それら山部１４，６及び谷部８，１２に沿って、それらの延びる方向、即ち案内レール２の長手方向に案内されることとなるのであり、その際、直動ブロック４の垂下した側部１６に設けられた凸条１８も、案内レール２の側面に設けられた凹溝１０に嵌合せしめられて、その状態において、案内レール２の長手方向に移動され得ることとなるのである。

従って、このような構造の直動案内装置にあっては、単なる山部１４，６と谷部８，１２との嵌合構造において、直動ブロック４が、案内レール２上を移動せしめられることとなり、従来の如きベアリングを介した案内構造を採用するものではないところから、構造が単純化され、しかも、ベアリング走行孔やリターン路等の加工も必要とはされることがなく、従って、その製作を安価に行い得ることとなったことに加えて、回動部品乃至は部材も存在するものではないために、その回動による騒音の発生も、全く顧慮する必要がなくなったのである。なお、それら案内レール２や直動ブロック４における山部６，１４や谷部８，１２は、一般に、砥石を用いた研削加工にて容易に形成することが可能である。

また、所定の物品が取り付けられ或いは保持されて、案内レール２の長手方向に案内される直動ブロック４の重量は、それら案内レール２と直動ブロック４との間の山部６，１４と谷部１２，８との凹凸嵌合構造において支持されることとなるため、それら案内レール２と直動ブロック４との間の接触面積が、効果的に増大せしめられ得るのであり、そしてそれによって、かかる直動ブロック４（＋物品）の重量が増加しても、その分散を効果的に図り得て、重荷重にも良好に対応し得る構造となって、それら案内レール２と直動ブロック４との間の摩耗量の低減にも、有利に寄与し得るのである。

しかも、それら案内レール２と、直動ブロック４における山部６，１４と谷部１２，８との摺動面に摩耗が生じても、それら案内レール２及び直動ブロック４のそれぞれの山部６，１４と、谷部８，１２からなるのこ歯状凹凸支持面及び凹凸嵌合面が相互に食い込むこととなり、それら両面の間にガタを発生させるものではないところから、直動ブロック４の案内レール２に対する直動精度は、著しく安定化され、また高められ得ることとなるのである。

特に、案内レール２の山部６及び谷部８と直動ブロック４の谷部１２及び山部１４とをそれぞれ相互に嵌合せしめるとき、通常、それら山部６，１４の頂部（先端部）と谷部１２，８の底部との間には、ある程度の間隙乃至は空間が存在せしめられるものであるが、特に、図３に示される如く、充分な大きさの空間２０を積極的に設けることが望ましく、それによって、それら山部と谷部の摺動面における摩耗による案内レール２と直動ブロック４との間の上下方向における変位を有利に吸収することが出来ることとなる。なお、そのような空間２０の形成のために、図３（ａ）においては、山部（６，１４）の頂部が、平坦面とされた先端部において構成されており、また図３（ｂ）には、湾曲面とされた先端部において構成されている。

なお、図１及び図２に示される、本発明に従う直動案内装置の実施形態にあっては、直動ブロック４の両側部１６，１６に設けられた凸条１８，１８が、案内レール２の両側面に設けられた凹溝１０，１０内にそれぞれ嵌合されて、案内レール２の長手方向に、案内・摺動せしめられるようになっているが、それら凸条１８と凹溝１０との嵌合構造は、直動ブロック４の重量を支持するためのものではなく、直動ブロック４が、案内レール２から浮き上がることを阻止するようにしたものであって、それら凸条１８と凹溝１０との間に、ある程度のクリアランスが存在していても、直動ブロック４の直動精度には、何等の影響をももたらすものではないのである。

以上、本発明の代表的な実施形態について詳述してきたが、それは、あくまでも、例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。

例えば、案内レール２と直動ブロック４との間の凹凸嵌合構造を与える、山部６，１４や谷部８，１２の高さ乃至は深さや配設数、配設ピッチ等は、それら案内レール２、直動ブロック４の大きさに応じて、適宜に選定され得るものであり、またそれら山部６，１４の頂角にあっても、それぞれ嵌合せしめられるＶ字状の谷部１２，８の開き角度に対応した角度において、適宜に選定され得るものであって、例えば図３（ａ）においては、その頂角が６０°とされ、また図３（ｂ）においては、８０°の頂角となるように、山部６，１４の頂角やそれに嵌合する谷部１２，８の開き角度が選定されている。

また、直動ブロック４の案内レール２からの浮き上がりを阻止するための、凸条１８と凹溝１０との嵌合構造にあっても、例示の如き円弧形態のみならず、公知の各種の嵌合構造が採用され得るところであり、例えば、単なる矩形断面形態や鉤型形態等における嵌合乃至は係合構造であっても、何等差支えないのである。

さらに、それら凸条１８及び凹溝１０の配設形態にあっても、例示の実施形態では、凸条１８が直動ブロック４側に、そして凹溝１０が案内レール２側に設けられていたが、これとは逆の配設形態を採用することも可能である。

その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。

本発明に従う直動案内装置の一例を示す斜視説明図である。 図１におけるII−II断面拡大説明図である。 案内レールと直動ブロックの凹凸嵌合構造を部分的に示す拡大断面説明図であり、（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、山部の頂角が異なる例を示している。

符号の説明

２ 案内レール ４ 直動ブロック
６，１４ 山部 ８，１２ 谷部
１０ 凹溝 １６ 側部
１８ 凸条 ２０ 空間

Claims (4)

1. 長尺の固定部材上に移動部材を載置せしめて、該固定部材の延びる方向に該移動部材を直線的に案内するようにした直動案内装置にして、
   該固定部材の上面を、該固定部材の長手方向に延びる三角断面形状の山部とＶ字断面形状の谷部とが幅方向に交互に繰り返し設けられてなる凹凸支持面にて構成する一方、前記移動部材の下面を、該凹凸支持面の山部と谷部に対応した谷部と山部を有する凹凸嵌合面にて構成して、それら凹凸支持面と凹凸嵌合面との嵌合下において、該移動部材が該固定部材上を移動せしめられるようにしたことを特徴とする直動案内装置。
2. 前記移動部材の両側部から前記固定部材の両側面に対向するようにそれぞれ垂下する脚部が一体的に設けられて、それら対応する脚部と側面の一方に、該固定部材の長手方向に延びる凸条を設け、他方には、該固定部材の長手方向に延びる凹溝を設けて、それら凸条と凹溝の嵌合下において、前記移動部材が前記固定部材上を移動せしめられることを特徴とする請求項１に記載の直動案内装置。
3. 前記固定部材及び前記移動部材に設けられる山部が、それぞれ、平坦面乃至は湾曲面とされた先端部を有し、該先端部と対応する谷部の底部との間に、それぞれ空間が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の直動案内装置。
4. 前記固定部材が、耐摩耗性材料にて形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の直動案内装置。
   

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