JP2010106934A - モノキャリア - Google Patents

Abstract

【課題】転動体としてころを用いたモノキャリア（ボールねじ一体型直動案内ユニット）において、コストアップや生産性低下の問題がなく、軽量化およびコンパクト化を確保できるようにする。
【解決手段】スライダ本体２Ａ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。この転動通路を二対四列有し、各袖部１２の二列の転動通路を転動するころ列の荷重作用線Ｌ１，Ｌ２の交点Ｃが、幅方向で転動通路の内側に存在する。スライダ２にナット２１を直接形成する。
【選択図】図３

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）に関する。

モノキャリア（ボールねじ一体型直動案内ユニット）の従来例としては、例えば特許文献１に記載されたテーブル移送装置が挙げられる。この文献の装置は、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、スライダにボールねじ孔（ナット）が直接形成され、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。

この装置の案内レールは、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する。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と、転動体の戻し通路と、前記戻し通路と前記転動通路とを連通させる方向転換路を有する。転動体はボールであり、二対四列の転動通路を有し、各袖部の二列の転動通路を転動するボール列の荷重作用線の交点が、幅方向で前記転動通路より内側に存在している。

下記の特許文献２および特許文献３には、転動体としてころを組み込んだモノキャリアが記載されている。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、軽量化やコンパクト化を確保しながら負荷容量や剛性を増すことができる。
特許文献２に記載されたモノキャリアは、二対四列の転動通路を有し、各袖部の二列の転動通路を転動するころ列の荷重作用線の交点が、幅方向で前記転動通路より内側に存在している。ただし、ボールねじはインナーレール（スライダ）とは別部材で形成され、インナーレールの凹部に固定されている。すなわち、ボールねじのナットはスライダに直接形成されてはいない。

特許文献３に記載されたモノキャリアでは、ベアリングブロックの雌ねじ部（スライダのナット）をインサート成形で形成している。
特公平８−１８２０９号公報 特開２００２−２２７８３９号公報の第２４図 特許第３４３１３５４号公報

本発明の課題は、転動体としてころを用いたモノキャリア（ボールねじ一体型直動案内ユニット）において、コストアップや生産性低下の問題がなく、軽量化およびコンパクト化を確保できるようにすることである。

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、前記スライダ内に前記案内レールと平行に形成されたナットと、前記ナットを貫通するねじ軸と、前記ナットとねじ軸との間に配置されてボールねじを構成するボールと、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と、転動体の戻し通路と、前記戻し通路と前記転動通路とを連通させる方向転換路を有し、前記転動体はころであり、各袖部の二列の転動通路を転動するころ列の荷重作用線の交点が、幅方向で前記転動通路より内側に存在し、前記ナットは前記スライダに直接形成され、前記ねじ軸の作動によりボールねじ機構でスライダが送られ、リニアガイド機構によりスライダが案内されることで、案内レールに対してスライダが相対的に直線運動するモノキャリアを提供する。

このように、本発明のモノキャリアによれば、各袖部の二列の転動通路を転動するころ列の荷重作用線の交点が、幅方向で前記転動通路より内側に存在している（ＤＦ接触構造である）ため、前記交点が幅方向で前記転動通路より外側に存在している（ＤＢ接触構造である）場合と比較して、調心性に優れ、こじり力が加わることで発生する力も小さい。そのため、スライダに対してころの転動面とナットの螺旋溝（ボールねじのボールの転動溝）を別工程で形成することに伴って、両者に相対的な位置ずれが生じても、こじり力が加わることに伴う寿命低下を抑制できる。したがって、スライダに対してころの転動面とナットの螺旋溝との相対的な位置精度を高精度にする必要がないため、コストアップや生産性低下の問題が生じない。

また、各袖部の二列の転動通路を転動するころ列の荷重作用線の交点が、幅方向で前記転動通路より内側に存在している（ＤＦ接触構造である）ことで、ころの戻し通路をスライダ内に上下方向でコンパクトに配置することができる。
また、ボールねじを構成するナットがスライダに直接形成されているため、ナットがスライダと別部材で形成されているものと比較して、スライダの寸法を小さくすることができる。また、ナットがスライダにインサート成形で形成されているものと比較してコストが低くなる。

本発明のモノキャリアによれば、転動体としてころを用いることでモノキャリアの負荷容量や剛性を増すことができ、ＤＦ接触構造とするとともにナットをスライダに直接形成することで、コストアップや生産性低下の問題がなく、軽量化およびコンパクト化を確保できる。

本発明のモノキャリアによれば、転動体としてころを用いたモノキャリア（ボールねじ一体型直動案内ユニット）において、コストアップや生産性低下の問題がなく、軽量化およびコンパクト化を確保できる。

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モノキャリアを示す平面図である。図２は図１の側面図である。図３は図１のＡ−Ａ断面図である。図４は図１のＢ−Ｂ断面図である。
このモノキャリアは、案内レール１と、スライダ２と、ねじ軸３と、ボール４と、ころ５とを備えている。

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。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５の転動通路を構成する転動面１２ａが形成されている。各袖部１２の上外側部分１２ｂは、通常より大きく面取りされている。
スライダ２には、案内レール１と平行に貫通する雌ねじ（ナット）２１が形成されている。ナット２１は、スライダ２に螺旋溝を直接加工することで形成されている。

ねじ軸３はナット２１を貫通し、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（図１および２で右端に突出している部分）が、使用時にモータに取り付けられる。
スライダ２は、直動方向で、スライダ本体２Ａと、エンドキャップ２Ｂと、潤滑部品２Ｃと、サイドシール２Ｄとに分割される。エンドキャップ２Ｂには方向転換路が形成されている。

潤滑部品２Ｃは、図４に示すように、ポリエチレン製の多孔質体に潤滑油を含浸させたシール部材７１Ａ，７１Ｂが、取り付け板７２に固定されたものである。半円状のシール部材７１Ａは、ねじ軸３の周縁部に配置され、略台形状のシール部材７１Ｂは、案内レール１の袖部１２の転動面１２ａに接するように配置されている。サイドシール２Ｄとエンドキャップ２Ｂとの間に固定された時に、シール部材７１Ａは、スプリングコイルにより適度な圧力でねじ軸３に接触し、シール部材７１Ｂは、板ばね７３により適度な圧力で転動面１２ａに接触する。

スライダ本体２Ａの各側面には、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。これらの対向する転動面１２ａ，２２ａが、ころ５の転動通路を構成する。この転動通路を二対四列有し、各袖部１２の二列の転動通路を転動するころ列の荷重作用線Ｌ１，Ｌ２の交点Ｃが、幅方向で転動通路の内側に存在している。交点Ｃを通る水平線ＬＣは、ねじ軸３の中心の高さ（ラインＬ３）より寸法Ｋだけ下方に配置されている。ねじ軸３の中心の高さ（ラインＬ３）は、モノキャリア全体の高さＨの約１／２の高さである。また、水平線ＬＣと荷重作用線Ｌ１，Ｌ２との角度（接触角）は４５°である。スライダ本体２Ａには、また、戻し通路５１が形成されている。

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。案内レール１は、肉盗み部１６以外の位置でテーブル（被取付面）６と接触している。

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。

この実施形態のモノキャリアによれば、各袖部１２の二列の転動通路を転動するころ列の荷重作用線の交点Ｃが、幅方向で転動通路の内側に存在している（ＤＦ接触構造）ため、調心性に優れ、こじり力が加わることで発生する力も小さい。そのため、スライダ２に対してころ５の転動面２２ａとナット２１の螺旋溝（ボールねじのボールの転動溝）を別工程で形成することに伴って、両者に相対的な位置ずれが生じても、こじり力が加わることに伴う寿命低下を抑制できる。したがって、スライダ２に対してころ５の転動面２２ａとナット２１の螺旋溝との相対的な位置精度を高精度にする必要がないため、コストアップや生産性低下の問題が生じない。また、接触角を４５°としたため、上下方向および水平方向の荷重をバランスよく受けることができる。

また、この実施形態のモノキャリアでは、各袖部１２の上外側部分１２ｂが通常より大きく面取りされている。袖部１２の上側部分の厚さは、袖部１２が幅方向に開く変形に及ぼす影響が小さいため、袖部１２の上外側部分１２ｂを大きく面取りすることで、袖部１２の幅方向に開く変形を抑えながら、案内レール１を軽量化することができる。
また、この実施形態のモノキャリアでは、二列の転動通路の中心の高さ（ラインＬＣ）が、ねじ軸３の中心の高さ（ラインＬ）より下方に配置されている。すなわち、転動面１２ａ，２２ａの位置が袖部１２の底部１３との境界位置近くに配置されている。そのため、スライダ２が荷重を受けて、案内レール１の袖部１２に開き変形が生じた場合でも、転動面１２ａ，２２ａの傾きによって生じる転動面１２ａ，２２ａところ５との接触部での面圧分布の偏りや、エッジロードによる寿命低下を可及的に小さくすることができる。

また、この実施形態のモノキャリアによれば、ボールねじを構成するナット２１がスライダ２に直接形成されているため、ナット２１がスライダ２と別部材で形成されているものと比較して、スライダ２の寸法を小さくすることができる。したがって、転動体としてころ５を用いたことで得られる軽量化およびコンパクト化が確保される。さらに、ナット２１がスライダ２にインサート成形で形成されているものとの比較では、コストが低減できる。

また、この実施形態のモノキャリアによれば、スライダ２に潤滑部品２Ｃが組み込まれているため、長期に渡って潤滑性能が確保され、サイドシール２Ｄのシール性能も長期に渡って確保されるため、寿命が長くなる。
リニアガイド部は、スライダ２の上に搭載したワークのガタツキを防止するため、転動面１２ａ，２２ａところ５との間は隙間のない仕様としたが、ボールねじ部は僅かに隙間を設けた仕様とすることで、軽摩擦力で滑らかに動くようにしてもよいし、繰り返し位置決め精度が重視される用途では、軽予圧仕様としてもよい。

本発明の一実施形態に相当するモノキャリアを示す平面図である。 図１の側面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。

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 袖部の上外側部分
１３ 底部
１５ 取り付け穴
１６ 肉盗み部
２ スライダ
２Ａ スライダ本体
２Ｂ エンドキャップ
２Ｃ 潤滑部品
２Ｄ サイドシール
２１ ナット
２２ａ スライダの転動面
３ ねじ軸
４ ボール
５ ころ
６ テーブル（被取付面）
７１Ａ，７１Ｂ シール部材
７２ 取り付け板
７３ 板ばね

Claims (1)

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、
   前記スライダ内に前記案内レールと平行に形成されたナットと、
   前記ナットを貫通するねじ軸と、
   前記ナットとねじ軸との間に配置されてボールねじを構成するボールと、
   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と、転動体の戻し通路と、前記戻し通路と前記転動通路とを連通させる方向転換路を有し、
   前記転動体はころであり、各袖部の二列の転動通路を転動するころ列の荷重作用線の交点が、幅方向で前記転動通路より内側に存在し、
   前記ナットは前記スライダに直接形成され、
   前記ねじ軸の作動によりボールねじ機構でスライダが送られ、リニアガイド機構によりスライダが案内されることで、案内レールに対してスライダが相対的に直線運動するモノキャリア。

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