JP2009034751A

JP2009034751A - 運動案内装置および運動案内装置の製造方法

Info

Publication number: JP2009034751A
Application number: JP2007199805A
Authority: JP
Inventors: Toru Takahashi; 徹高橋
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2009-02-19

Abstract

【課題】上下・左右方向の走行精度の安定化・高精度化を図る。
【解決手段】運動案内装置１０は、長手方向に延びる一対の傾斜面１１ａ，１１ａを有するベース部材１１と、一対の傾斜面１１ａ，１１ａのそれぞれに設置される一対のレール部材１３，１３と、一対のレール部材１３，１３のそれぞれに対して複数の転動体を介して設置されるとともにレール部材１３の長手方向に沿って移動自在とされる一対の移動部材１４，１４と、一対の移動部材１４，１４に掛け渡して設置されるテーブル部材１６と、を備え、テーブル部材１６がベース部材１１の長手方向に沿って案内運動自在とされている。そして、一対のレール部材１３，１３は平行配置されており、また、ベース部材１１を幅方向の縦断面で見たときに、一対のレール部材１３，１３が、ベース部材１１の設置面に対して傾斜角度を持って設置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、運動案内装置および運動案内装置の製造方法に係り、特に、上下・左右方向の走行精度の安定化・高精度化を実現する運動案内装置および運動案内装置の製造方法に関するものである。

一般的なリニアガイドは、例えば、断面略矩形状のレール部材と、このレール部材に対して複数の転動体を介して設置される断面略Ｕ字形状の移動部材と、を有して構成される装置であり、移動部材がレール部材の長手方向に沿って案内運動自在とされるものである。このようなリニアガイドには、構成部材の形状に起因して、上下方向での作用力に対しては走行精度を安定して出すことができるが、左右方向の作用力に対しては走行精度が安定し難く、高精度が出し難いといった不可避的な制約が存在している。ただし、リニアガイドに加わる荷重の一般的な作用方向は、ラジアル方向（すなわち上下方向）が多いため、一般的な用途で用いられる場合には好適に利用できるものであった。

しかしながら、近時の産業界からの更なる案内精度向上の要請から、リニアガイドを含む運動案内装置の分野では、左右方向の作用力に対しても安定且つ高精度の走行精度が求められるようになってきており、上下・左右方向の走行精度の安定化・高精度化を実現する運動案内装置が求められていた。

また、運動案内装置の走行精度は、構成部材の加工精度からも影響を受けるものであり、加工技術の向上と装置構成の改良といった製造技術と設計技術の両面からの改善を図ることによって初めて、要求される高度な走行精度を満足できることが考えられる。

本発明は、上述した課題の存在に鑑みて成されたものであって、その目的は、上下・左右方向の走行精度の安定化・高精度化を実現する運動案内装置および運動案内装置の製造方法を提供することにある。

本発明に係る運動案内装置は、長手方向に延びる一対の傾斜面を有するベース部材と、前記一対の傾斜面のそれぞれに設置される一対のレール部材と、前記一対のレール部材のそれぞれに対して複数の転動体を介して設置されるとともに前記レール部材の長手方向に沿って移動自在とされる一対の移動部材と、前記一対の移動部材に掛け渡して設置されるテーブル部材と、を備え、前記テーブル部材が前記ベース部材の長手方向に沿って案内運動自在とされることを特徴とする。

本発明に係る運動案内装置において、前記一対のレール部材は、平行配置されていることが好ましい。

また、本発明に係る運動案内装置は、前記ベース部材を幅方向の縦断面で見たときに、前記一対のレール部材が、前記ベース部材の設置面に対して傾斜角度を持って設置されていることが好適である。

また、本発明に係る運動案内装置は、前記ベース部材を幅方向の縦断面で見たときに、前記一対の傾斜面の中間点を通過する仮想垂直線を想定し、前記仮想垂直線に対して一方の傾斜面が角度θ°を持つように構成され、且つ、他方の傾斜面が角度−θ°を持つように構成されることが好適である。

さらに、本発明に係る運動案内装置は、前記角度θが、０°＜θ＜９０°となるように構成することができる。

またさらに、本発明に係る運動案内装置は、前記角度θを４５°とすることができる。

また、本発明に係る運動案内装置は、前記一対の傾斜面が、互いに内向きで構成されていることとすることができる。

また、本発明に係る運動案内装置は、前記一対の傾斜面が、互いに外向きで構成されていることとすることができる。

さらに、本発明に係る運動案内装置は、前記一対の傾斜面が、砥石のサーフェスにて研削仕上げされていることが好適である。

本発明に係る運動案内装置の製造方法は、長手方向に延びる一対の傾斜面を有するベース部材と、前記一対の傾斜面のそれぞれに設置される一対のレール部材と、前記一対のレール部材のそれぞれに対して複数の転動体を介して設置されるとともに前記レール部材の長手方向に沿って移動自在とされる一対の移動部材と、前記一対の移動部材に掛け渡して設置されるテーブル部材と、を備えることにより、前記テーブル部材が前記ベース部材の長手方向に沿って案内運動自在とされる運動案内装置の製造方法であって、前記一対の傾斜面を、前記ベース部材を幅方向の縦断面で見たときに、前記ベース部材の設置面に対して傾斜角度を持つように、砥石のサーフェスにて研削仕上げすることを特徴とする。

本発明によれば、上下・左右方向の走行精度の安定化・高精度化を実現する運動案内装置および運動案内装置の製造方法を提供することができる。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の各実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、各実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る運動案内装置の全体構成を説明するための図であり、図１中（ａ）は上面視であり、図１中（ｂ）は側面視であり、図１中（ｃ）は幅方向の縦断面を示している。

図１に示すとおり、第１の実施形態に係る運動案内装置１０は、ベース部材１１と、ベース部材１１に配置される一対のリニアガイド１２と、一対のリニアガイド１２の両方に対して接続されるテーブル部材１６と、を備えて構成されている。

ベース部材１１は、基台等の設置面に対して取り付けられることにより、運動案内装置１０を固定する役目を担う部材である。ベース部材１１の底面は水平面にて構成されており、運動案内装置１０の安定確実な固定設置を可能としている。一方、ベース部材１１の上面側には、長手方向に延びる一対の傾斜面１１ａ，１１ａが形成されており、これら一対の傾斜面１１ａ，１１ａに対してそれぞれリニアガイド１２が一つずつ設置されている。なお、第１の実施形態に係る一対の傾斜面１１ａ，１１ａは、それぞれの面が対向配置された互いに内向きの面として構成されている。

リニアガイド１２は、一対の傾斜面１１ａ，１１ａのそれぞれに設置される一対のレール部材１３，１３と、一対のレール部材１３，１３のそれぞれに対して複数の転動体を介して設置されるとともにレール部材１３の長手方向に沿って移動自在とされる一対の移動部材１４，１４と、によって構成されている。第１の実施形態に係る運動案内装置１０において、リニアガイド１２に用いられる転動体としてはボール（不図示）を想定しており、レール部材１３と移動部材１４との間で複数のボールが条列を構成し、かかる条列が少なくとも負荷を受けて循環する領域を有するように配置されている。なお、図１のリニアガイド１２では、複数のボールが無限循環する構成を採ることを想定しているが、ストロークが短くても良い場合には、有限循環形式のリニアガイドとして構成しても良い。

なお、リニアガイド１２を構成するレール部材１３が設置される傾斜面１１ａは、一対の傾斜面１１ａ，１１ａが互いに内向きとなるように構成されているので、一対のリニアガイド１２，１２についても、それぞれが内側に傾いて設置されている。

テーブル部材１６は、一対の移動部材１４，１４に掛け渡して設置される部材である。ここで、上述した一対のレール部材１３，１３は、ベース部材１１に対して平行配置されているので、一対の移動部材１４，１４は、それぞれの間隔を維持しながらベース部材１１の長手方向に対して平行移動することが可能となっている。したがって、一対の移動部材１４，１４に掛け渡して設置されるテーブル部材１６は、一対の移動部材１４，１４の移動にともなってベース部材１１の長手方向に沿った案内運動が自在となっている。

なお、テーブル部材１６は、内側に傾いて設置されているリニアガイド１２，１２の有する一対の移動部材１４，１４の上面の傾斜に対応するように、断面形状が概略台形形状で構成されている。そして、テーブル部材１６の上面側には、運動案内装置１０によって案内される案内対象物が設置されるので、その面は水平面として構成されている。

さらに、基台等の設置面とベース部材１１、ベース部材１１とレール部材１３、移動部材１４とテーブル部材１６は、それぞれ接合部材により確実に固定されており、第１の実施形態に係る運動案内装置１０の場合には、それぞれがボルト等の締結部材によって確実に固定されている。

以上、第１の実施形態に係る運動案内装置１０の全体構成を説明したが、第１の実施形態に係る運動案内装置１０の構成で最も特徴的なのは、テーブル部材１６の案内機構である一対のリニアガイド１２，１２が、長手方向で平行配置されるとともに、幅方向で内側に傾斜して設置されている点にある。この構成について、図２を用いてより詳細な説明を行う。ここで、図２は、第１の実施形態に係る運動案内装置のベース部材を幅方向の縦断面で見たときの縦断面図である。

図２においてより詳細に示すように、第１の実施形態に係る運動案内装置１０は、ベース部材１１を幅方向の縦断面で見たときに、一対のレール部材１２，１２が、ベース部材１１の設置面１１ｂに対して傾斜角度を持つように設置されていることを特徴としている。すなわち、第１の実施形態に係る運動案内装置１０は、ベース部材１１を幅方向の縦断面で見たときに、一対の傾斜面１１ａ，１１ａの中間点を通過する仮想垂直線αを想定し、この仮想垂直線αに対して一方（図２の紙面右側）の傾斜面１１ａが角度θ°を持つように構成され、且つ、他方（図２の紙面左側）の傾斜面１１ａが角度−θ°を持つように構成されているのである。

以上のように運動案内装置１０を構成することによって、運動案内装置１０は、傾斜角度θ°および−θ°の作用により、ラジアル荷重を上下方向の荷重と左右方向の荷重として負荷することができるようになる。これにより、運動案内装置１０に加わる作用力、すなわち運動案内装置１０を押さえ込もうとするラジアル方向の力が運動案内装置１０の上下方向および左右方向に働くこととなるので、運動案内装置１０は上下・左右方向の走行精度が安定し、高精度化を実現することが可能となるのである。

なお、一対の傾斜面１１ａ，１１ａの傾斜角度θ°および−θ°については、角度θの値が、０°＜θ＜９０°となるように構成することができる。ただし、運動案内装置１０に加わる上下・左右方向の力を均等にするためには、角度θを４５°とすることが好ましい。角度θを４５°とすることによって、運動案内装置１０を水平面上に設置した際に上下・左右方向の力が均等に分散されることになるので、上下・左右の４方向から加わる荷重が等荷重となって、より安定した走行精度を実現した運動案内装置１０を得ることが可能となる。

また、一方（図２の紙面右側）の傾斜面１１ａの角度θ°と、他方（図２の紙面左側）の傾斜面１１ａの角度−θ°の値については、絶対値が同一となるように、すなわち正負のみが異なる同一の値で構成することが好ましい。このように構成することによって、リニアガイド１２，１２に加わる力が均一化され、運動案内装置１０全体として安定した走行精度を発揮することが可能となる。

次に、第１の実施形態に係る運動案内装置１０の好適な製造方法について、図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明を行う。ここで、図３Ａは、第１の実施形態に係るベース部材の製造方法を説明するための概略図であり、図３Ｂは、従来技術に係るベース部材の製造方法を説明した概略図である。

従来のベース部材３１では、ベース部材３１のレール部材設置面３１ａを、砥石３２を用いて研削成形する際には、砥石３２の側面３２ａを用いて研削加工を行うことが一般的であった（図３Ｂ参照）。しかしながら、砥石３２の側面３２ａを用いた研削加工（いわゆる側研と呼ばれる）手法では、砥石３２に加わる力の方向の影響もあって砥石３２の摩耗が大きくなってしまい、仕上がり面の加工精度が劣ってしまうという問題が存在していた。

そこで、本実施形態に係る運動案内装置１０の製造方法では、図３Ａに示すように、砥石３０の形状をベース部材１１の傾斜面１１ａに対応した形状で形成し、砥石３０のサーフェス３０ａにて傾斜面１１ａを研削仕上げすることとした。傾斜面１１ａをサーフェス３０ａにより研削成形することによって、傾斜面１１ａの加工精度が従来技術の場合と比較して格段に向上する。この効果によって、運動案内装置１０自体の走行精度も飛躍的に向上することとなる。

よって、以上説明した加工技術の向上と装置構成の改良といった、製造技術と設計技術の両面からの改善を図ることによって、高度な走行精度を満足できる運動案内装置１０を得ることが可能となった。

［第２の実施形態］
以上説明した第１の実施形態に係る運動案内装置１０では、一対の傾斜面１１ａ，１１ａが対向配置されており、互いに内向きの面として構成されている場合について説明を行った。しかしながら、本発明に係る運動案内装置はこのような形態にのみ限られるものではなく、例えば一対の傾斜面が、互いに外向きとなるように構成することも可能である。

そこで、一対の傾斜面が互いに外向きとなるように構成された場合の運動案内装置について、図４および図５を用いて説明を行う。ここで、図４は、第２の実施形態に係る運動案内装置の全体構成を説明するための図であり、図４中（ａ）は上面視であり、図４中（ｂ）は側面視であり、図４中（ｃ）は幅方向の縦断面を示している。また、図５は、第２の実施形態に係る運動案内装置のベース部材を幅方向の縦断面で見たときの縦断面図である。なお、上述した第１の実施形態で説明した部材と同一又は類似する部材については、同一符号を付して説明を省略する場合がある。

第２の実施形態に係るベース部材４１は、一対の傾斜面４１ａ，４１ａが互いに外向きの面として構成されており、その他の構成については上述した第１の実施形態に係るベース部材１１と同様の構成を有している。

この外向きに形成された一対の傾斜面４１ａ，４１ａの上に対して、それぞれリニアガイド１２が設置されているので、一対のリニアガイド１２，１２についても、それぞれが外側に傾いて設置されている。

また、第２の実施形態に係るテーブル部材４６は、一対のリニアガイド１２，１２を構成する一対の移動部材１４，１４に掛け渡して設置されているが、第２の実施形態の場合には、一対の移動部材１４，１４が互いに外側を向いている関係から、一対の移動部材１４，１４の上面間の距離が第１の実施形態に比べて遠いので、ベース部材４１に対して幅方向が大きい形状となっている。

第２の実施形態に係る運動案内装置４０は、以上のような構成を有しているが、さらに図５においてより詳細に示すように、第２の実施形態に係る運動案内装置４０は、ベース部材４１を幅方向の縦断面で見たときに、一対のレール部材１２，１２が、ベース部材４１の設置面４１ｂに対して傾斜角度を持つように設置されている点に特徴を有している。すなわち、第２の実施形態に係る運動案内装置４０は、ベース部材４１を幅方向の縦断面で見たときに、一対の傾斜面４１ａ，４１ａの中間点を通過する仮想垂直線βを想定し、この仮想垂直線βに対して一方（図５の紙面右側）の傾斜面４１ａが角度θ°を持つように構成され、且つ、他方（図５の紙面左側）の傾斜面４１ａが角度−θ°を持つように構成されている。

以上のように運動案内装置４０を構成することによって、第２の実施形態に係る運動案内装置４０は、傾斜角度θ°および−θ°の作用により、ラジアル荷重を上下方向の荷重と左右方向の荷重として負荷することができるようになる。これにより、運動案内装置４０に加わる作用力、すなわち運動案内装置４０を押さえ込もうとするラジアル方向の力が運動案内装置４０の上下方向および左右方向に働くこととなるので、運動案内装置４０は上下・左右方向の走行精度が安定し、高精度化を実現することが可能となるのである。

なお、一対の傾斜面４１ａ，４１ａの傾斜角度θ°および−θ°については、第１の実施形態の場合と同様に、角度θの値が、０°＜θ＜９０°となるように構成することができる。ただし、運動案内装置４０に加わる上下・左右方向の力を均等にするためには、角度θを４５°とすることが好ましい。角度θを４５°とすることによって、運動案内装置４０を水平面上に設置した際に上下・左右方向の力が均等に分散されることになるので、上下・左右の４方向から加わる荷重が等荷重となって、より安定した走行精度を実現した運動案内装置４０を得ることができる。

また、一方（図５の紙面右側）の傾斜面４１ａの角度θ°と、他方（図５の紙面左側）の傾斜面４１ａの角度−θ°の値については、絶対値が同一となるように、すなわち正負のみが異なる同一の値で構成することが好ましい。このように構成することによって、リニアガイド１２，１２に加わる力が均一化され、運動案内装置４０全体として安定した走行精度を発揮することが可能となる。

さらに、ベース部材４１の製造方法についても、上述した第１の実施形態と同様に、砥石のサーフェスを用いた研削加工仕上げを実施することが好適である。すなわち、図６に示すように、砥石５０の形状をベース部材４１の傾斜面４１ａに対応した形状で形成し、砥石５０のサーフェス５０ａにて傾斜面４１ａを研削仕上げすることによって、傾斜面４１ａの加工精度が従来技術の場合と比較して格段に向上するのである。この効果によって、運動案内装置４０自体の走行精度も飛躍的に向上する。したがって、本発明によれば、加工技術の向上と装置構成の改良といった、製造技術と設計技術の両面からの改善を図ることができるので、高度な走行精度を満足できる運動案内装置４０を得ることが可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記各実施形態に記載の範囲には限定されない。上記各実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

例えば、本発明に係る運動案内装置１０，４０は、リニアガイドに作用する４方向（ラジアル方向、逆ラジアル方向、横方向）からの力に対して同一定格荷重となるように、各ボール列が接触角４５°で配置される、いわゆる４方向等荷重形式でリニアガイド１２を構成することが好適である。すなわち、背景技術の欄でも説明したように、一般的なリニアガイドの移動部材は断面略Ｕ字形状をしているため、上下方向の荷重に対する剛性に比べて左右方向からの荷重に対する剛性が弱い（剛性がなく、開いてしまう）という特徴が存在していた。そこで、本発明では、上述した実施形態のような構成を採用したのであるが、さらにこの形態に加えてリニアガイド１２を４方向等荷重形式で構成することによって、上下・左右方向からの荷重に対する強度をバランスよく保つことができるようになることから、運動案内装置１０，４０に加わる力を均等に分散できるようになり、且つ、より高度な走行精度を発揮することが可能な運動案内装置１０，４０を実現することができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

第１の実施形態に係る運動案内装置の全体構成を説明するための図であり、図１中（ａ）は上面視であり、図１中（ｂ）は側面視であり、図１中（ｃ）は幅方向の縦断面を示している。第１の実施形態に係る運動案内装置のベース部材を幅方向の縦断面で見たときの縦断面図である。第１の実施形態に係るベース部材の製造方法を説明するための概略図である。従来技術に係るベース部材の製造方法を説明した概略図である。第２の実施形態に係る運動案内装置の全体構成を説明するための図であり、図４中（ａ）は上面視であり、図４中（ｂ）は側面視であり、図４中（ｃ）は幅方向の縦断面を示している。第２の実施形態に係る運動案内装置のベース部材を幅方向の縦断面で見たときの縦断面図である。第２の実施形態に係るベース部材の製造方法を説明するための概略図である。

符号の説明

１０，４０運動案内装置、１１，４１ベース部材、１１ａ，４１ａ傾斜面、１１ｂ，４１ｂ設置面、１２リニアガイド、１３レール部材、１４移動部材、１６，４６テーブル部材、３０，５０砥石、３０ａ，５０ａサーフェス、３１（従来の）ベース部材、３１ａレール部材設置面、３２（従来の）砥石、３２ａ（従来の砥石の）側面、α，β 仮想垂直線。

Claims

長手方向に延びる一対の傾斜面を有するベース部材と、
前記一対の傾斜面のそれぞれに設置される一対のレール部材と、
前記一対のレール部材のそれぞれに対して複数の転動体を介して設置されるとともに前記レール部材の長手方向に沿って移動自在とされる一対の移動部材と、
前記一対の移動部材に掛け渡して設置されるテーブル部材と、
を備え、
前記テーブル部材が前記ベース部材の長手方向に沿って案内運動自在とされることを特徴とする運動案内装置。
請求項１に記載の運動案内装置において、
前記一対のレール部材は、平行配置されていることを特徴とする運動案内装置。
請求項１又は２に記載の運動案内装置において、
前記ベース部材を幅方向の縦断面で見たときに、
前記一対のレール部材が、前記ベース部材の設置面に対して傾斜角度を持って設置されていることを特徴とする運動案内装置。
請求項１又は２に記載の運動案内装置において、
前記ベース部材を幅方向の縦断面で見たときに、
前記一対の傾斜面の中間点を通過する仮想垂直線を想定し、
前記仮想垂直線に対して一方の傾斜面が角度θ°を持つように構成され、且つ、他方の傾斜面が角度−θ°を持つように構成されることを特徴とする運動案内装置。
請求項４に記載の運動案内装置において、
前記角度θが、０°＜θ＜９０°となるように構成されていることを特徴とする運動案内装置。
請求項４に記載の運動案内装置において、
前記角度θが、４５°であることを特徴とする運動案内装置。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の運動案内装置において、
前記一対の傾斜面が、互いに内向きで構成されていることを特徴とする運動案内装置。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の運動案内装置において、
前記一対の傾斜面が、互いに外向きで構成されていることを特徴とする運動案内装置。
請求項１〜８のいずれか１項に記載の運動案内装置において、
前記一対の傾斜面が、砥石のサーフェスにて研削仕上げされていることを特徴とする運動案内装置。
長手方向に延びる一対の傾斜面を有するベース部材と、
前記一対の傾斜面のそれぞれに設置される一対のレール部材と、
前記一対のレール部材のそれぞれに対して複数の転動体を介して設置されるとともに前記レール部材の長手方向に沿って移動自在とされる一対の移動部材と、
前記一対の移動部材に掛け渡して設置されるテーブル部材と、
を備えることにより、前記テーブル部材が前記ベース部材の長手方向に沿って案内運動自在とされる運動案内装置の製造方法であって、
前記一対の傾斜面を、前記ベース部材を幅方向の縦断面で見たときに、前記ベース部材の設置面に対して傾斜角度を持つように、砥石のサーフェスにて研削仕上げすることを特徴とする運動案内装置の製造方法。