JP2010106933A - 直動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】断面がＵ字状に形成された案内レールを備えた直動装置において、案内レールの重量を減少させながら、案内レールの袖部が幅方向に開く変形を防止する。
【解決手段】案内レール１の両袖部１２で挟まれた底部１３に、取付ボルトを挿入する貫通穴１５が形成されている。貫通穴１５は、案内レール１の幅方向で、底部１３の各袖部１２との境界位置に形成されている。袖部１２の底面は、転動面１２ａより幅方向外側にテーブル（被取付面）６との接触面１２ｂを有し、幅方向で接触面１２ｂと貫通穴１５との間の位置に肉盗み部１７を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、モノキャリア（ボールねじ一体型直動案内ユニット）等の案内レールの断面がＵ字状に形成された直動装置に関する。

案内レールの断面がＵ字状に形成された直動装置の従来例としては、例えば特許文献１に記載されたものが挙げられる。この文献の直動装置は、ねじ軸とナットを有するボールねじと、案内レールとスライダを有するリニアガイドとが一体化され、スライダにナットが形成され、案内レールの長手方向に垂直な断面は凹状（Ｕ字状）で、スライダをこの凹部に収納した状態でねじ軸の軸方向に沿って案内するものである。案内レールは、スライダの各側面と対向配置される各袖部の内側面に、転動体の転動通路を構成する転動面を有し、スライダは、案内レールの転動面に対向配置されて前記転動通路を構成する転動面を有する。

案内レールの断面がＵ字状に形成された直動装置では、スライダに力が加わった場合、案内レールの袖部（スライダの各側面と対向配置される側部）が幅方向に開くように変形し易く、剛性が不充分であるという問題がある。また、剛性を上げるために案内レールの断面寸法を大きくすると、重量が増加するという問題がある。
特許文献１に記載された直動装置は、案内レールの両袖部で挟まれた底部に、被取付面に案内レールを取り付けるボルトを挿入する貫通穴を有する。そして、前記底部の底面の前記両貫通穴の間となる位置に、肉盗み部（凹み）が形成され、袖部の底面には肉盗み部が形成されていない。そのため、袖部が幅方向に開く変形は生じにくくなるが、軽量化という点で改善の余地があり、案内レール底面の被取付面との接触面積（研削範囲）が広くなる分だけ生産コストが高くなる。

下記の特許文献２には、案内レールの袖部が幅方向に開くように変形することを防止するために、案内レールの上側半分の幅を下側半分より大きくし（上側半分に、水平に延出する延出部を設け）、案内レールを固定するテーブルに凹部を設けて、この凹部内に案内レールの下側半分を配置し、上側半分の両延出部をテーブル面に置いて固定することが記載されている。この場合でも、案内レールの断面寸法が大きくなるため重量が増加し、凹部を設けるために厚くする分だけテーブルの重量も増加するという問題がある。

下記の特許文献３には、案内レールの断面がＵ字状に形成され、ボールねじとリニアガイドとが一体化された直動装置として、リニアガイドを構成する案内レールとスライダの間に、転動体としてころを組み込んだ直動装置が記載されている。転動体としてころを使用することで、ボールを使用した場合よりも負荷容量や剛性を増すことができる。しかしながら、この例では、案内レールの肉厚が薄く剛性が小さいため、荷重が作用した際に案内レールの袖部の開きが大きく、転動溝が傾いてころ端部にエッジロードが発生し、寿命が低下する問題がある。
特公平８−１８２０９号公報 実用新案第２４５４４２４号公報 特開２００１−１０７９５７号公報

本発明の課題は、断面がＵ字状に形成された案内レールと、この案内レールのＵ字状の凹部内に配置され、案内レールに対して相対的に直線運動するように取り付けられたスライダとを有する直動装置において、案内レールの重量を減少させながら、案内レールの袖部が幅方向に開く変形を防止することである。

上記課題を解決するために、本発明は、断面がＵ字状に形成された案内レールと、前記案内レールのＵ字状の凹部内に配置され、案内レールに対して相対的に直線運動するように取り付けられたスライダと、前記案内レールと前記スライダの間に配置された複数個の転動体と、を有し、前記案内レールは、前記スライダの各側面と対向配置される各袖部の内側面に、前記転動体の転動通路を構成する転動面を有し、前記スライダは、案内レールの前記転動面に対向配置されて前記転動通路を構成する転動面を有し、前記案内レールの前記両袖部で挟まれた底部に、被取付面に案内レールを取り付けるボルトを挿入する貫通穴を有し、前記袖部の底面は、前記転動面より幅方向外側に前記被取付面との接触面を有し、幅方向で前記接触面と前記貫通穴との間の位置に肉盗み部を有する直動装置を提供する。

本発明の直動装置によれば、前記袖部の底面が、前記転動面より幅方向外側に前記被取付面との接触面を有し、幅方向で前記接触面と前記貫通穴との間の位置に肉盗み部を有することにより、案内レールの袖部が幅方向に開く変形が防止され、且つ、案内レールの重量が減少する。
前記転動体としてころを用いた場合、ボールを用いた場合よりも直動装置の負荷容量を大きくすることができるが、案内レールの袖部の開きが大きいと転動溝が傾いてころ端部にエッジロードが発生して寿命が低下するという問題点がある。この問題点は、転動体としてころを用いた直動装置に本発明を適用することで解決される。すなわち、転動体がころである本発明の直動装置によれば、案内レールの重量および断面寸法の増加を伴わずに、前述の寿命低下を防止しながら負荷容量を大きくできるという効果が得られる。

本発明の直動装置によれば、断面がＵ字状に形成された案内レールと、この案内レールのＵ字状の凹部内に配置され、案内レールに対して相対的に直線運動するように取り付けられたスライダとを有する直動装置において、案内レールの重量を減少させながら、案内レールの袖部が幅方向に開く変形を防止することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に相当する直動装置を示す断面図である。
この直動装置は、ねじ軸とナットを有するボールねじと、案内レールとスライダを有するリニアガイドとが一体化され、スライダにナットが形成されたモノキャリア（ボールねじ一体型直動案内ユニット）である。

案内レール１の長手方向に垂直な断面は、開口側を上にしたコの字状（Ｕ字状）で、この凹部１１にスライダ２が収納されている。スライダ２には、直動方向に貫通するナット２１が形成されている。ナット２１内にねじ軸３が配置されている。ナット２１内のねじ軸３との間にボール４が配置されている。ねじ軸３の長さ方向両端が、案内レール１の長手方向両端に回転自在に支持されている。ねじ軸３の長さ方向一端がモータに取り付けてある。

案内レール１には、スライダ２の各側面と対向配置される各袖部１２の内側面に、ころ（転動体）５の転動通路を構成する転動面１２ａが形成されている。スライダ２の各側面の案内レール１の転動面１２ａと対向する位置に、転動面２２ａが形成されている。両転動面１２ａ，２２ａが、ころ５の転動通路を構成する。

案内レール１には、また、両袖部１２で挟まれた底部１３に、取付ボルトを挿入するための貫通穴１５が形成されている。貫通穴１５は、幅方向で底部１３の各袖部１２との境界位置に形成されている。案内レール１の底部１３の底面には、両貫通穴１５間に肉盗み部１６が形成されている。そして、底部１３の底面は、幅方向の両貫通穴１５の位置で、テーブル（被取付面）６と接触している。この底部１３のテーブル６との接触面を、図１に符合１３ｂで示す。

案内レール１の各袖部１２の底面には、転動面１２ａの位置に肉盗み部１７が形成されている。そして、袖部１２の底面は、転動面１２ａより幅方向外側でテーブル６と接触している。この袖部１２のテーブル６との接触面を、図１に符合１２ｂで示す。
この直動装置の案内レール１は、取り付け穴１５を利用したボルト止めでテーブル６に固定される。そして、モータを作動してねじ軸３を回転させることにより、ボールねじ機構（ナット２１、ねじ軸３、ボール４）とリニアガイド機構（転動面１２ａ，２２ａ、ころ５）を介して、スライダ２が案内レール１に対して軸方向に沿って移動する。

この実施形態の直動装置によれば、袖部１２の底面が、転動面１２ａより幅方向外側でテーブル６と接触していることで、案内レール１の袖部１２が幅方向に開く変形が防止される。また、案内レール１の底部１３の底面の肉盗み部１６に加えて各袖部１２の底面にも肉盗み部１７が形成されているため、底部１３の底面の肉盗み部１６のみが形成されている場合と比較して、案内レール１の重量が減少するとともに、テーブル６との接触面が少なくなることで研削面が少なくなるため生産コストが低減する。

また、この実施形態では、転動体としてころ５を用いることでボールを用いた場合よりも直動装置の負荷容量を大きくでき、袖部１２が幅方向に開く変形が防止されることでエッジロードの発生が防止されて、寿命低下が生じないという効果が得られる。
案内レール１の袖部１２の幅方向外側にテーブル６との接触面１２ｂを有する場合と、有さない場合とで、同じ負荷を転動溝に加えた場合の変形を有限要素法（ＦＥＭ）で計算した。その結果を、図２および３にそれぞれ示す。図２は接触面１２ｂを有さない場合の結果であり、図３は接触面１２ｂを有する場合の結果である。これらの図から、接触面１２ｂを設けることで袖部１２の変形量が約半分になっていることが分かる。

この結果からも分かるように、案内レール１の袖部１２の幅方向外側にテーブル６との接触面１２ｂを設けることで袖部１２の変形量が抑えられるため、ころ５を組み込んでいてもエッジロードの発生が防止され、案内レール１の断面寸法や袖部１２を厚肉化しないために重量増のデメリットも生じず、負荷容量を大きくした効果を得ることができる。また、案内レール１の底部１３の底面の肉盗み部１６に加えて各袖部１２の底面にも肉盗み部１７を設けたため、案内レール１の剛性の低下を抑えながら軽量化が実現できる。

なお、この実施形態では、転動体としてころ５を用いているが、ボールを用いてもよい。また、ボールねじ機構を有さず、Ｕ字状断面の案内レールにスライダを配置したリニアガイド機構のみで構成された直動装置に対しても、本発明は適用できる。

本発明の一実施形態に相当する直動装置を示す断面図である。 袖部の底面にテーブルとの接触面を有さない場合の、負荷を転動溝に加えた変形を有限要素法（ＦＥＭ）で計算した結果を示す図である。 袖部の底面にテーブルとの接触面を有する場合の、負荷を転動溝に加えた変形を有限要素法（ＦＥＭ）で計算した結果を示す図である。

符号の説明

１ 案内レール
１１ 凹部
１２ 袖部
１２ａ 案内レールの転動面
１２ｂ 袖部のテーブルとの接触面
１３ 底部
１３ｂ 底部のテーブルとの接触面
１５ 取り付け穴
１６ 肉盗み部
１７ 肉盗み部
２ スライダ
２１ ナット
２２ａ スライダの転動面
３ ねじ軸
４ ボール
５ ころ（転動体）
６ テーブル（被取付面）

Claims (2)

1. 断面がＵ字状に形成された案内レールと、
   前記案内レールのＵ字状の凹部内に配置され、案内レールに対して相対的に直線運動するように取り付けられたスライダと、
   前記案内レールと前記スライダの間に配置された複数個の転動体と、
   を有し、
   前記案内レールは、前記スライダの各側面と対向配置される各袖部の内側面に、前記転動体の転動通路を構成する転動面を有し、
   前記スライダは、案内レールの前記転動面に対向配置されて前記転動通路を構成する転動面を有し、
   前記案内レールの前記両袖部で挟まれた底部に、被取付面に案内レールを取り付けるボルトを挿入する貫通穴を有し、
   前記袖部の底面は、前記転動面より幅方向外側に前記被取付面との接触面を有し、幅方向で前記接触面と前記貫通穴との間の位置に肉盗み部を有する直動装置。
2. 前記転動体がころである請求項１記載の直動装置。

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