JP2010169257A

JP2010169257A - 直動案内装置

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Publication number: JP2010169257A
Application number: JP2009291046A
Authority: JP
Inventors: Kota Ozaki; 浩太尾崎; Masaaki Yamada; 真章山田; Eiichi Koseki; 栄一小関; Akihisa Ota; 晶久太田; Mitsunori Wada; 光紀和田
Original assignee: Key Safety Systems Japan KK; Hephaist Seiko Co Ltd
Current assignee: Key Safety Systems Japan KK; Hephaist Seiko Co Ltd
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2029-12-22
Also published as: JP5410948B2

Abstract

【課題】軸体を長さ方向に安定した高い精度で移動させることができ、そして軸体を回転させる機能を付加することも容易な汎用性の高い直動案内装置を提供すること。
【解決手段】ねじ軸（１１）とその周囲に嵌め合わされたナット（１２）とからなる送りねじ（１３）、前記ねじ軸の両端部の各々の延長部として形成されている、外周面上に長さ方向に沿って形成された複数本の溝を持つ支持軸（２１、２１）、および各支持軸をその各溝に係合する複数の転動体を介して非回転にて滑動可能に収容支持している外筒（２２）を持つ直動軸受（２３ａ、２３ｂ）からなる直動案内装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品をプリント配線板の表面の所定位置に移動する際に有利に用いることができる直動案内装置に関する。

従来より、電子部品をプリント配線板の表面に装着する際には、下端に電子部品の吸着ノズルを持つ軸体を長さ方向に移動（昇降）させ、ノズルに吸着した電子部品をプリント配線板の表面の所定位置に移動して装着を行なう電子部品装着装置が用いられている。このような電子部品装着装置には、外筒の内部に前記軸体を非回転にて滑動（長さ方向に移動）可能に収容した構成の直動案内装置が用いられている。

直動案内装置の軸体を長さ方向に移動するため、例えば、回転駆動装置の回転軸に送りねじを接続した構成の直動駆動装置が用いられる。送りねじは、前記の回転軸に接続されたねじ軸と、ねじ軸の周囲に嵌め合わされたナットから構成されている。そして、前記の回転駆動装置を作動させ、その回転軸をねじ軸と共に回転させると、上記ナットがねじ軸の長さ方向に移動する。従って、直動軸受の軸体を、送りねじのねじ軸と平行に配置された状態で上記ナットに接続すると、前記の回転駆動装置の作動により、直動案内装置の軸体をナットと共に長さ方向に移動させることが可能になる。

また、例えば、電子部品をプリント配線板の表面上に所定の角度で配置するため、直動案内装置の外筒の周囲を回転軸受で支持した構成の回転軸受付き直動案内装置を用いることも知られている。

例えば、特許文献１には、外筒（スプラインナット）の内部に軸体（スプライン軸）を非回転にて滑動（長さ方向に移動）可能に収容してなる直動軸受、前記の外筒の周囲に固定された筒体、そして筒体の周囲に配設された回転軸受（アンギュラ球軸受）からなる回転軸受付き直動案内装置が開示されている。

同文献の回転軸受付き直動案内装置の軸体の下端には、吸着ノズルを持つロータが接続され、そして上端には回転駆動装置（モータ）が接続されている。そして前記回転モータを駆動することにより、軸体が吸着ノズルと共に回転する。その一方で、直動駆動装置の筒体には上記回転軸受を介して直動駆動用のシャフトモータが接続されている。そして前記シャフトモータを駆動することにより、前記筒体が吸着ノズルと共に昇降する。

特開２００７−３０５８８７号公報（第３図）

近年、電子部品は極めて小型化され、例えば、一辺が１ｍｍ以下（例、長さ：０．４ｍｍ、幅０．２ｍｍ）の微小電子部品をプリント配線板の表面の極めて微細な領域に正確に移動する必要が生じている。

前記のように、従来の直動案内装置においては、その軸体を送りねじを備える直動駆動装置を用いて長さ方向に移動する場合に、直動案内装置の軸体と送りねじのねじ軸とが正確に平行に配置されていないと、送りねじのナットを介して前記軸体に長さ方向に対して傾斜する方向の駆動力が付与されるため、軸体の移動に必要な駆動力が変動する。このため、軸体を長さ方向に所定の位置まで高精度で移動することが難しくなる。従って、従来の直動案内装置を用いる場合、その軸体と送りねじのねじ軸との位置関係を、両者が互いに平行に配置されるように精密に調節する必要がある。また、電子部品装着装置には、電子部品の装着時間の短縮のため、前記の吸着ノズルを備える軸体の複数本が設置されることがある。このような場合、全ての軸体が長さ方向に高精度で移動するように、各々の軸体とねじ軸（軸体の駆動装置）との位置関係を精密に調節することは容易ではない。

一方、前記の特許文献１の回転軸受付き直動案内装置のように軸体を回転駆動する場合には、直動案内装置の軸体と回転駆動装置の回転軸とを両者の中心軸が正確に一致するように接続しないと、直動案内装置の軸体が偏心した状態で回転するため、電子部品を所定の角度で精密に配置することが難しい。

本発明の課題は、軸体を長さ方向に安定した高い精度で移動させることができ、そして軸体を回転させる機能を付加することも容易な汎用性の高い直動案内装置を提供することにある。

本発明は、ねじ軸とその周囲に嵌め合わされたナットとからなる送りねじ、前記ねじ軸の両端部の各々の延長部として形成されている、外周面上に長さ方向に沿って形成された複数本の溝を持つ支持軸、および各支持軸をその各溝に係合する複数の転動体を介して非回転にて滑動可能に収容支持している外筒を持つ直動軸受からなる直動案内装置にある。

以下、このように送りねじの両側の支持軸に複数本の溝を持つものを、両側溝タイプの直動案内装置という。本発明の直動案内装置（両側溝タイプ）の好ましい態様は、次の通りである。
（１）送りねじのナットの周囲に二もしくはそれ以上の回転軸受が装着されている。
（２）ナットの周囲に装着された各回転軸受が、前記ナットの外周面に形成された周溝と、この周溝に配置された複数の転動体と、各転動体を内周側及び外周側に部分的に突き出させた状態で回転可能に保持している環状保持器と、環状保持器の外周側に突き出された各転動体部分を収容する周溝を内周面に備える環状体とから構成されている。更に好ましくは、ナットの外周面の直径がナットの長さ方向に一定である。
（３）ナットの周囲に装着された各回転軸受の環状体の内周面の直径とナットの外周面の直径との差が、転動体の直径の１．２〜１．９５倍の範囲内の長さにある。
（４）ナットの周囲に装着された各回転軸受の環状保持器が、上記各転動体を保持する複数の透孔が形成された上記ナットと同軸に配置された周壁を備えていて、一方の回転軸受の環状保持器の周壁には、その各透孔から他方の回転軸受の側の端面に到達する複数のスリットが形成されていて、前記他方の回転軸受の環状保持器の周壁には、その各透孔から前記一方の回転軸受の側の端面に到達する複数のスリットが形成されていて、そして各環状保持器の各スリットの幅が転動体の直径の０．７〜０．９５倍の範囲内の長さにある。
（５）ねじ軸及び各支持軸の中心軸上に透孔が形成されている。更に好ましくは電子部品装着装置用である。

本発明はまた、上記の直動案内装置の各直動軸受の外筒の周囲に二もしくはそれ以上の回転軸受が装着されてなる回転軸受付き直動案内装置にもある。

以下、これを両側溝タイプの回転軸受付き直動案内装置という。この回転軸受付き直動案内装置（両側溝タイプ）の好ましい態様は、次の通りである。
（１）外筒の周囲に装着された各回転軸受が、上記外筒の外周面に形成された周溝と、この周溝に配置された複数の転動体と、各転動体を内周側及び外周側に部分的に突き出させた状態で回転可能に保持している環状保持器と、環状保持器の外周側に突き出された各転動体部分を収容する周溝を内周面に備える環状体とから構成されている。更に好ましくは、外筒の外周面の直径が外筒の長さ方向に一定である。
（２）外筒の周囲に装着された各回転軸受の環状体の内周面の直径と外筒の外周面の直径との差が、転動体の直径の１．２〜１．９５倍の範囲内の長さにある。
（３）外筒の周囲に装着された各回転軸受の環状保持器が、上記各転動体を保持する複数の透孔が形成された上記外筒と同軸に配置された周壁を備えていて、一方の回転軸受の環状保持器の周壁には、その各透孔から他方の回転軸受の側の端面に到達する複数のスリットが形成されていて、前記他方の回転軸受の環状保持器の周壁には、その各透孔から前記一方の回転軸受の側の端面に到達する複数のスリットが形成されていて、そして各環状保持器の各スリットの幅が転動体の直径の０．７〜０．９５倍の範囲内の長さにある。

本発明はまた、ねじ軸とその周囲に嵌め合わされたナットとからなる送りねじ、前記ねじ軸の一方の端部の延長部として形成されている断面円形の支持軸、この支持軸をその外周面上に配設された複数の転動体を介して滑動可能に収容支持している外筒を持つ直動軸受、前記ねじ軸の他方の端部の延長部として形成されている、外周面上に長さ方向に沿って形成された複数本の溝を持つ支持軸、および支持軸をその各溝に係合する複数の転動体を介して非回転にて滑動可能に収容支持している外筒を持つ直動軸受からなる直動案内装置にもある。

以下、このように送りねじの片側の支持軸に複数本の溝を持つものを、片側溝タイプの直動案内装置という。本発明の直動案内装置（片側溝タイプ）の好ましい態様は、前記の直動案内装置（両側溝タイプ）と同様である。

本発明はまた、上記の直動案内装置（片側溝タイプ）の各直動軸受の外筒の周囲に二もしくはそれ以上の回転軸受が装着されてなる回転軸受付き直動案内装置にもある。

以下、これを片側溝タイプの回転軸受付き直動案内装置という。この回転軸受付き直動案内装置（片側溝タイプ）の好ましい態様は、前記の回転軸受付き直動案内装置（両側溝タイプ）と同様である。

なお、本明細書で云う前記「ナットの外周面の直径がナットの長さ方向に一定である」とは、例えば、安全性の確保のために行なわれるナットの端部の面取りにより生じるナットの外周面の直径の変動、ナットを製造する際の機械加工により必然的に生じる微細な凹凸に基づくナットの外周面の直径の変動、ナットの通常の製造誤差（ナットの外周面の直径の±１％以下）に基づくナットの外周面の直径の変動、あるいは直動案内装置の機能とは無関係にナットの外周面に形成した凹凸に基づくナットの外周面の直径の変動を排除することを意味するものではない。

同様に前記「外筒の外周面の直径が外筒の長さ方向に一定である」とは、例えば、安全性の確保のために行なわれる外筒の端部の面取りにより生じる外筒の外周面の直径の変動、外筒を製造する際の機械加工により必然的に生じる微細な凹凸に基づく外筒の外周面の直径の変動、外筒の通常の製造誤差（外筒の外周面の直径の±１％以下）に基づく外筒の外周面の直径の変動、あるいは回転軸受付き直動案内装置の機能とは無関係に外筒の外周面に形成した凹凸に基づく外筒の外周面の直径の変動を排除することを意味するものではない。

本発明の直動案内装置は、これを電子部品装着装置等の機械装置に組み込む際に、支持軸（軸体）とその駆動装置との接続を容易に行なうことができるため、支持軸を長さ方向に安定した高い精度で移動させることができる。そして本発明の直動案内装置は、その直動軸受の外筒の周囲に二個（もしくはそれ以上）の回転軸受を装着することにより、極めて容易に支持軸を回転させる機能を付加することができるため、汎用性に優れている。

本発明の直動案内装置の構成例を示す一部切り欠き正面図である。図１に示す直動軸受２３ａの近傍の部位の拡大図である。図２に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断した直動軸受２３ａ及び支持軸２１の断面図である。図１の直動案内装置１０の使用の態様を示す図である。本発明の回転軸受付き直動案内装置の構成例とその使用の態様とを示す一部切り欠き正面図である。本発明の回転軸受付き直動案内装置の別の構成例とその使用の態様とを示す一部切り欠き正面図である。図６に示す直動軸受７３ａの近傍の部位の拡大図である。図７に示す下側の回転軸受８３の環状保持器８６の平面図である。図８に記入した切断線II−II線に沿って切断した環状保持器８６の断面図である。直動軸受の別の構成例を示す一部切り欠き正面図である。図１０に記入した切断線III−III線に沿って切断した直動軸受１０３及び支持軸２１の断面図である。本発明の直動案内装置の別の構成例を示す一部切り欠き正面図である。図１２に示す直動軸受１２３の近傍の部位の拡大図である。図１３に記入した切断線IV−IV線に沿って切断した直動軸受１２３及び支持軸１２１の断面図である。

先ず、本発明の直動案内装置（両側溝タイプ）を添付の図面を用いて説明する。

図１は、本発明の直動案内装置の構成例を示す一部切り欠き正面図である。図２は、図１に示す直動軸受２３ａの近傍の部位の拡大図である。但し、転動体循環路２６の図の上下の各端部近傍の位置に配置される転動体は記入していない。そして図３は、図２に記入した切断線Ｉ−Ｉ線に沿って切断した直動軸受２３ａ及び支持軸２１の断面図である。

図１〜図３に示す直動案内装置（両側溝タイプ）１０は、ねじ軸１１とその周囲に嵌め合わされたナット１２とからなる送りねじ１３、ねじ軸１１の両端部の各々の延長部として形成されている、外周面上に長さ方向に沿って形成された複数本の溝２１ａを持つ支持軸２１、２１、および各支持軸２１をその各溝２１ａに係合する複数の転動体２５を介して非回転にて滑動可能に収容支持している外筒２２を持つ直動軸受２３ａ、２３ｂから構成されている。

送りねじ１３としては、公知のもの、例えば、ねじ軸１１の周囲に、ねじ軸１１のねじ溝に収容された複数の転動体を介してナット１２が嵌め合わされた構成のボールねじを用いることができる。

このねじ軸１１の両端部の各々の延長部として、複数本の溝２１ａを持つ支持軸２１、２１が形成されている。支持軸２１、２１と上記のねじ軸１１とは、例えば、鋼に代表される金属材料から形成される。

直動案内装置１０の場合、直動軸受２３ａ、２３ｂとしては、互いに同一の構成のものが用いられている。以下では、本発明に用いる直動軸受の構成を、直動軸受２３ａを代表例として説明する。

支持軸２１は、その各溝２１ａに係合する複数の転動体２５を介して、直動軸受２３ａの外筒２２の内部に非回転にて滑動可能に収容支持されている。転動体２５としては、球体が用いられている。球体に代えてころ（ローラ）を用いてもよい。外筒２２及び各転動体２５は、例えば、鋼に代表される金属材料から形成される。

外筒２２の内側には、外筒２２と支持軸２１との間に介在させた複数の転動体２５を各転動体２５が内周側に突き出された状態で回転可能に保持し、そして前記複数の転動体２５を含む転動体群を外筒２２と支持軸２１との間で循環させる転動体循環路２６を持つ筒状保持器２７が固定されている。

筒状保持器２７には、例えば、四個の転動体循環路２６が備えられている。各転動体循環路２６は、各々筒状保持器２７の外周面に形成されている、転動体２５の一部分を内周側に突き出させる細長い開口部２４を備える転動体突き出し溝２６ａと、転動体突き出し溝２６ａの両端を結ぶ連結溝２６ｂとから構成されている。

筒状保持器２７は、例えば、金属材料や樹脂材料から形成される。金属材料としては、機械加工が容易な金属材料、例えば、真鍮やステンレス鋼を用いることが好ましい。樹脂材料としては、機械的強度の大きな樹脂材料、例えば、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、あるいはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂を用いることが好ましい。

直動軸受２３ａでは、外筒２２の内側に固定された筒状保持器２７の開口部２４から突き出された各転動体２５が、支持軸２１の各溝２１ａと係合している。このため、直動軸受２３ａの外筒２２の内部には、上記支持軸２１が周方向には非回転の状態で、長さ方向には滑動（滑らかに移動）可能な状態で収容支持される。

本発明に用いる直動軸受としては、このように支持軸の溝と転動体との係合により前記支持軸を非回転にて滑動可能に収容支持する外筒を持つ公知の直動軸受を用いることができる。

筒状保持器２７の軸方向の両外側には、各々外筒２２の内周面に形成された環状溝２２ａに嵌め合わされた止め輪（スナップリング）２８、２８が備えられている。止め輪２８は、例えば、金属材料や樹脂材料などの弾性を示す材料から形成されており、周方向の一部分が切り欠かれたＣ字状の形状を有している。止め輪２８は、外周縁部に力を加えて外径が小さくなるように弾性変形させた状態にて、外筒２２の端部の開口から内部に挿入される。この止め輪２８は、外筒２２の環状溝２２ａに到達すると元の形状に復帰して、この環状溝２２ａの内部に収容配置される。止め輪２８、２８により、筒状保持器２７の軸方向への移動が防止される。筒状保持器を、例えば、外筒の内周面に接着するなどして、その軸方向への移動を防止することもできる。

次に、この直動案内装置１０の動作について、添付の図４を参照しながら説明する。

本発明の直動案内装置１０は、例えば、電子部品装着装置に用いられる。電子部品を支持軸２１の下端部にて吸着するため、ねじ軸１１及び支持軸２１、２１の中心軸上には透孔１９が形成されている。一方、直動軸受２３ｂに支持された支持軸２１の上端部には、排気管５１を前記透孔１９に接続する接続部材５２が固定されている。排気管５１及び接続部材５２の気体通路５２ａを介して、透孔１９の内部をポンプなどで排気することにより、直動軸受２３ａに支持された支持軸２１の下端部に電子部品を吸着させることができる。また、支持軸２１に透孔１９を設けると、例えば、支持軸の駆動装置の作動時の発熱による支持軸の熱膨張を抑制することができるため、支持軸２１の長さ方向への移動の精度（直進性）が良好になる。

直動軸受２３ａに支持された支持軸２１の下端部には、電子部品の吸着に適したノズルを付設することもできる。なお、ノズルに排気管が接続され、ノズル単独で電子部品の吸着が可能である場合には、ねじ軸１１及び支持軸２１、２１に透孔１９を設ける必要はない。

送りねじ１３は、ナット１２の周囲に装着された二個の回転軸受４３、４３を介して筒状の容器５３に収容固定されている。この容器５３は、電子部品装着装置が備える支柱５９に固定されている。

各回転軸受４３としては、外周面に周溝４４ａが形成された内周側環状体４４と、周溝４４ａに配置された複数の転動体４５と、各転動体４５を内周側及び外周側に部分的に突き出させた状態で回転可能に保持している環状保持器４６と、環状保持器４６の外周側に突き出された各転動体部分を収容する周溝４７ａを内周面に備える外周側環状体４７とを備える公知の回転軸受が用いられている。二個（あるいはそれ以上）の回転軸受４３、４３は、予めナット１２の周囲に装着されていることが好ましい。

送りねじ１３のナット１２は、支柱５９に固定された回転駆動装置５５の回転軸５５ａにベルト５７を介して接続されている。回転駆動装置５５を作動させ、回転軸５５ａにベルト５７を介して接続されたナット１２を回転させることにより、ナット１２に嵌め合わされたねじ軸１１を支持軸２１、２１と共に上下に移動させることができる。なお、ナット１２を回転させる駆動装置としては、公知の駆動装置、例えは、ナットと回転駆動装置の回転軸とを歯車を介して接続したものなどを用いることができる。

一方、直動軸受２３ａ、２３ｂは、それぞれ筒状の容器５４に収容固定されている。各々の容器５４は、支柱５９に固定されている。

前記のように、外筒の内部に支持軸（軸体）を非回転にて滑動可能に収容した構成の従来の直動案内装置を用いる場合、その支持軸を上下に（長さ方向に）移動させるため、例えば、回転駆動装置の回転軸に送りねじを接続した構成の直動駆動装置が用いられる。この送りねじは、前記の回転軸に接続されたねじ軸と、ねじ軸の周囲に嵌め合わされたナットから構成されている。この直動駆動装置の送りねじのナットは、直動案内装置の支持軸に接続される。

この従来の直動案内装置を、例えば、電子部品装着装置に組み込む際に、直動案内装置の支持軸と直動駆動装置の送りねじのねじ軸とを正確に平行に配置しないと、前記送りねじのナットを介して支持軸に長さ方向に対して傾斜する方向の駆動力が付与され、支持軸の移動に必要な駆動力が変動する。このため、支持軸をその下端に保持された電子部品と共に所定の位置まで正確に移動することが難しくなる。このため、従来の直動案内装置を用いる場合、その支持軸と上記ねじ軸（すなわち支持軸の駆動装置）との位置関係を精密に調節する必要がある。また、電子部品装着装置には、電子部品の装着時間の短縮のため、前記の吸着ノズルを備える支持軸の複数本が設置されることがある。このような場合、全ての支持軸が長さ方向に高精度で移動するように、各々の支持軸とその駆動装置との位置関係を精密に調節することは容易ではない。

これに対して、本発明の直動案内装置１０では、直動軸受２３ａ、２３ｂに支持される支持軸２１、２１が、送りねじ１３のねじ軸１１の延長部として一体に形成されている。すなわち、直動案内装置１０では、支持軸２１が支持軸２１を駆動するねじ軸１１と一体に形成されている。このため、直動案内装置１０を用いると、これを電子部品装着装置等の機械装置に組み込む際に、前記のように支持軸と駆動装置との位置関係を精密に調節する必要はないため、支持軸２１とその回転駆動装置５５との接続を容易に行なうことができる。また、送りねじ１３のねじ軸１１の撓みを、ねじ軸１１の両側の支持軸２１を直動軸受２３ａ、２３ｂで支持することで効果的に抑制することができる。このため、本発明の直動案内装置１０は、送りねじ１３のナット１２を回転駆動することにより、その支持軸（軸体）２１を長さ方向に安定した高い精度で移動させることができる。

図５は、本発明の回転軸受付き直動案内装置（両側溝タイプ）の構成例とその使用の態様とを示す一部切り欠き正面図である。

図５の回転軸受付き直動案内装置５０は、図４の直動案内装置１０の直動軸受２３ａ、２３ｂの各々の外筒２２の周囲に、二個の回転軸受４３、４３を装着した構成を有している。各回転軸受４３の構成は、図４の送りねじ１３のナット１２の周囲に装着された回転軸受４３と同様である。

回転軸受付き直動案内装置５０の送りねじ１３は、図４の直動案内装置１０の送りねじ１３の場合と同様に、二個の回転軸受４３、４３を介して筒状の容器５３に収容固定されている。また、送りねじ１３のナット１２は、支柱５９に固定された回転駆動装置５５の回転軸５５ａにベルト５７を介して接続されている。

一方、直動軸受２３ａ、２３ｂは、それぞれ外筒２２の周囲に装着された二個の回転軸受４３、４３を介して筒状の容器５４に収容固定されている。各々の容器５４は、支柱５９に固定されている。

直動軸受２３ａの外筒２２は、支柱５９に固定された回転駆動装置５６の回転軸５６ａにベルト５８を介して接続されている。回転駆動装置５６を作動させ、回転軸５６ａにベルト５８を介して接続された外筒２２を回転させると、外筒２２を外筒２２に非回転に収容支持された支持軸２１と共に、すなわち直動軸受２３ａの全体を支持軸２１と共に円滑に回転させることができる。この際に、送りねじ１３のナット１２は、ねじ軸１１が支持軸２１と共に回転することで生じる上下方向への移動を防止するため、回転駆動装置５５を用いてねじ軸１１との相対位置が変動しないように回転駆動される。なお、外筒２２を回転させる駆動装置としては、送りねじ１３のナット１２を回転させる駆動装置の場合と同様に公知の駆動装置を用いることができる。

回転軸受付き直動案内装置５０は、送りねじ１３のナット１２を回転駆動及び／又は直動軸受２３ａの外筒２２を回転駆動することにより、支持軸２１を安定した高い精度で移動及び／又は回転させることができる。

このように、本発明の直動案内装置は、その直動軸受の外筒の周囲に二個（もしくはそれ以上）の回転軸受を装着することにより、極めて容易に支持軸（軸体）を回転させる機能を付加することができるため、汎用性に優れている。

図６は、本発明の回転軸受付き直動案内装置（両側溝タイプ）の別の構成例とその使用の態様とを示す一部切り欠き正面図である。但し、直動軸受７３ａ、７３ｂの各回転軸受８３の転動体８５が外筒７２の周溝７２ａに配置されていることの理解を容易とするため、外筒７２の左右の各々に転動体８５を記入してある（送りねじ６３の各回転軸受９３の場合も同様である）。回転軸受８３では、各転動体８５は下記の図８に示す環状保持器８６の各透孔８６ａに保持されるため、実際には外筒７２の左右の各々に転動体８５が同時に配置されることはない。なお、直径方向に互いに対向する透孔を持つ環状保持器を用いれば、外筒の左右の各々に転動体が同時に配置される。

図７は、図６に示す直動軸受７３ａの近傍の部位の拡大図である。図８は、図７に示す下側の回転軸受８３の環状保持器８６の平面図である。そして図９は、図８に記入した切断線II−II線に沿って切断した環状保持器８６の断面図である。

図６〜図９に示す回転軸受付き直動案内装置６０の構成は、送りねじ６３、直動軸受７３ａ、７３ｂ、各回転軸受８３、そして各回転軸受９３の構成が異なること以外は図５の回転軸受付き直動案内装置５０と同様である。なお、送りねじ６３、支持軸２１、２１、直動軸受７３ａ、７３ｂ、そして回転軸受９３、９３は、本発明の直動案内装置（両側溝タイプ）を構成している。この直動案内装置の構成は、送りねじ６３、そして各回転軸受９３の構成が異なること以外は図４の直動案内装置１０と同様である。

直動軸受７３ａ、７３ｂの構成は、それぞれ外筒７２の外周面に周溝７２ａ、７２ａが形成されていること以外は図５の直動軸受２３ａ、２３ｂと同様である。

外筒７２の外周面の直径は外筒７２の長さ方向に一定であることが好ましい。これにより周溝７２ａを備える外筒７２の製造が極めて容易になる。

外筒７２の周囲に装着された各回転軸受８３は、外筒７２の外周面に形成された周溝７２ａと、周溝７２ａに配置された複数の転動体８５と、各転動体８５を内周側及び外周側に部分的に突き出させた状態で回転可能に保持している環状保持器８６と、環状保持器８６の外周側に突き出された各転動体部分を収容する周溝８７ａを内周面に備える環状体８７とから構成されていることが好ましい。

環状体８７及び転動体８５は、例えば、鋼に代表される金属材料から形成される。転動体８５としては、球体が用いられている。球体に代えてころ（ローラ）を用いてもよい。環状保持器８６は、筒状保持器２７の場合と同様に金属材料や樹脂材料から形成される。

環状保持器８６により、互いに隣接する転動体８５、８５の接触が防止される。従って、転動体８５の摩耗が抑制され、直動軸受７３ａの外筒７２が複数の転動体８５を介して環状体８７に緊密に支持されるため、この外筒７２に収容された支持軸２１の高精度での回転移動が実現される。更には、環状体８７と外筒７２との軸方向への相対的な微動の発生が抑制されるため、この外筒７２に収容された支持軸２１の高精度での直線移動が実現される。

これらの回転軸受８３、８３に支持された直動軸受７３ａを周方向に回転させると、各回転軸受８３の複数の転動体８５が外筒７２の周溝７２ａに沿って転動する。このため、直動軸受７３ａは、回転軸受８３、８３に支持された状態で、その周方向に円滑に回転することができる。

このように、回転軸受付き直動案内装置６０では、各回転軸受８３の複数の転動体８５の軌道として、各直動軸受の外筒７２の外周面に形成された周溝７２ａを利用している。このような周溝７２ａは、例えば、旋盤や円筒研削盤などを用いた機械加工により、周溝７２ａの中心軸（すなわち回転軸受８３の中心軸）と、外筒７２の中心軸（すなわち各直動軸受の中心軸）とを正確に一致させた状態で形成することが容易である。そして、この外筒７２の外周面の周溝７２ａに複数の転動体８５を配置して回転軸受８３を組み立てることにより、各回転軸受８３の中心軸を各直動軸受の中心軸と容易に一致させることができる。このため、回転軸受付き直動案内装置６０は、組み立ての精度を考慮することなく、その支持軸２１を安定した高い精度で回転させることができる。

なお、各直動軸受の外筒の周囲に装着する回転軸受の数は、二個以上である限り特に制限はないが、組み立てが容易であることから二〜四個の範囲内にあることが好ましく、二個であることが特に好ましい。

各回転軸受８３の環状保持器８６は、各転動体８５を保持する複数の透孔８６ａが形成された上記外筒７２と同軸に配置された周壁８６ｂを備えていて、一方（図７にて上側）の回転軸受８３の環状保持器８６の周壁８６ｂには、その各透孔８６ａから他方（図７にて下側）の回転軸受８３の側の端面に到達する複数のスリット８６ｃが形成されていて、前記他方（下側）の回転軸受８３の環状保持器８６の周壁８６ｂには、その各透孔８６ａから前記一方（上側）の回転軸受８３の側の端面に到達する複数のスリット８６ｃが形成されていて、そして各環状保持器８６の各スリット８６ｃの幅（Ｗ₁）が転動体８５の直径の０．７〜０．９５倍の範囲内の長さにあることが好ましい。なお、転動体として、ころ（ローラー）を用いる場合、前記の「転動体の直径」とは、ころの中心軸に垂直な断面における直径（但し、ころの直径が軸方向に変動する場合には最大の直径）を意味する。

環状保持器８６は、環状体８７の周溝８７ａと外筒７２の周溝７２ａとの間に複数の転動体８５を配置したのち、環状体８７の一方の端部の側から環状体８７と外筒７２との間に挿入される。環状保持器８６を環状体８７と外筒７２との間に挿入する際に、各転動体８５がスリット８６ｃを通って透孔８６ａの内部に収容される。

図８及び図９に示すように、環状保持器８６の各スリット８６ｃの透孔８６ａの側とは逆側の端部の幅（Ｗ₂）は、前記の幅（Ｗ₁）よりも拡大されていることが好ましい。これにより、前記端部から転動体８５がスリット８６ｃに進入し易くなるため、環状保持器８６の透孔８６ａの内部に転動体８５を収容することが更に容易になる。スリット８６ｃの透孔８６ａの側とは逆側の端部の幅（Ｗ₂）は、前記の幅（Ｗ₁）の１．０５〜２倍（特に、１．０５〜１．５倍）の範囲内にあることが好ましい。

環状保持器８６の周壁８６ｂのスリット８６ｃが形成されている側とは逆側の端部には、この端部周縁から内周側に延びる環状の突出部８６ｄが備えられていることが好ましい。これにより、環状保持器８６の機械的強度が大きくなる。

環状体８７の内周面の直径（図７：Ｄ₁）と外筒７２の外周面の直径（図７：Ｄ₂）との差は、転動体８５の直径の１．２〜１．９５倍の範囲内の長さにあることが好ましい。これにより、環状体８７を外筒７２の径方向に移動させることによって、環状体８７と外筒７２との間に大きな隙間が形成される。この隙間から、上記複数の転動体８５を環状体８７と外筒７２の周溝７２ａとの間に容易に挿入することが可能になる。

環状体８７の内周面の直径と外筒７２の外周面の直径との差が転動体８５の直径の１．２倍以上の長さであると、上記隙間が大きくなるため転動体８５の挿入が容易である。その一方で、環状体８７の内周面の直径と外筒７２の外周面の直径との差が転動体８５の直径の１．９５倍以下であると、環状体８７及び外筒７２の各周溝７２ａの深さを十分に大きくすることができるため、各周溝７２ａの間からの転動体８５の脱落の発生が抑制される。

環状体８７の内周面の直径と外筒７２の外周面の直径との差は、転動体８５の直径の１．３〜１．８倍の範囲内の長さにあることが好ましく、１．３〜１．７倍の範囲内にあることが更に好ましく、１．３〜１．６倍の範囲内にあることが特に好ましい。

なお、回転軸受付き直動案内装置６０の径方向のサイズの小型化を実現する場合、回転軸受８３の外径、従って環状体８７の径方向のサイズ、転動体８５の直径、そして環状保持器８６の径方向のサイズを小さくすることが必要である。回転軸受８３の外径を小さくすると、環状体８７と外筒７２との間隔が小さくなり、従って環状保持器８６の厚みも小さくなる。このため、環状保持器８６の機械的強度が低下する。

この環状保持器８６の機械的強度の低下を抑制するため、外筒７２の外周面の直径を、外筒７２の各端部からこの端部に隣接して配置された周溝７２ａまでの領域において一定とすることが好ましく、前記のように外筒７２の外周面の直径を外筒７２の長さ方向の全長において一定とすることが特に好ましい。

これにより環状保持器８６の内径を環状保持器８６が外筒７２の外周面に接触しない範囲にて小さくした場合であっても、すなわち環状保持器８６の厚みを大きくしてその機械的強度を増大させた場合であっても、この環状保持器８６を外筒７２の端部の周囲に配置して、これを外筒７２の長さ方向に沿って移動させて環状体８７と外筒７２の周溝７２ａとの間に挿入することが可能になる。

また、図６に示す送りねじ６３の構成は、ナット６２の外周面に周溝６２ａ、６２ａが形成されていること以外は図５に示す送りねじ１３と同様である。

送りねじ６３の周囲に装着された各回転軸受９３は、ナット６２の外周面に形成された周溝６２ａと、周溝６２ａに配置された複数の転動体８５と、各転動体８５を内周側及び外周側に部分的に突き出させた状態で回転可能に保持している環状保持器８６と、環状保持器８６の外周側に突き出された各転動体部分を収容する周溝８７ａを内周面に備える環状体８７とから構成されていることが好ましい。

ナット６２の周溝６２ａは、直動軸受の外筒７２の周溝７２ａの場合と同様に、例えば、旋盤や円筒研削盤などを用いた機械加工により、周溝６２ａの中心軸（すなわち回転軸受９３の中心軸）と、ナット６２の中心軸（すなわち送りねじ６３及び支持軸２１、２１の中心軸）とを正確に一致させた状態で形成することが容易である。そして、このナット６２の外周面の周溝６２ａに複数の転動体８５を配置して回転軸受９３を組み立てることにより、回転軸受９３の中心軸を送りねじ６３及び各支持軸２１の中心軸と容易に一致させることができる。このため、回転軸受付き直動案内装置６０は、組み立ての精度を考慮することなく、支持軸２１を長さ方向に安定した高い精度で移動させることができる。なお、回転軸受９３の中心軸と送りねじ６３の中心軸とが正確に一致していないと、ナット６２が偏心して回転するため、支持軸２１の直進性が低下する。

直動軸受７３ａの場合と同様の理由により、送りねじ６３のナット６２の外周面の直径はナット６２の長さ方向に一定であることが好ましい。また、回転軸受９３の環状体８７の内周面の直径（図６：Ｄ₃）とナット６２の外周面の直径（図６：Ｄ₄）との差が、転動体８５の直径の１．２〜１．９５倍の範囲内の長さにあることが好ましい。回転軸受９３の環状保持器８６の好ましい態様は、回転軸受８３の環状保持器８６の場合と同様である。

図１０は、本発明の直動案内装置あるいは回転軸受付き直動案内装置に用いられる直動軸受の別の構成例を示す一部切り欠き正面図である。但し、直動軸受１０３は、外筒１０２の周囲に回転軸受８３、８３が装着され、この外筒１０２の内部に支持軸２１が収容支持された状態で記入してある。そして図１１は、図１０に記入した切断線III−III線に沿って切断した直動軸受１０３及び支持軸２１の断面図である。

直動軸受１０３の構成は、外筒１０２と支持軸２１との間に介在させた複数の転動体２５を各転動体２５が内周側及び外周側の各々に部分的に突き出された状態で回転可能に保持する筒状保持器１０７が備えられ、そして前記外筒１０２の内周面上に、筒状保持器１０７の外周側に突き出された各転動体部分を収容する、外筒１０２の長さ方向に沿って形成された複数本の溝１０２ａが備えられていること以外は図７に示す直動軸受７３ａと同様である。

直動軸受１０３では、筒状保持器１０７の内周面側に突き出された各転動体２５が支持軸２１の各溝２１ａと係合し、そして筒状保持器１０７の外周面側に突き出された各転動体２５が外筒１０２の溝１０２ａと係合している。このため、直動軸受１０３の外筒１０２の内部には、支持軸２１が周方向には非回転の状態で、長さ方向には滑動可能な状態で収容支持される。

図１２は、本発明の直動案内装置の別の構成例を示す一部切り欠き正面図である。図１３は、図１２に示す直動軸受１２３の近傍の部位の拡大図である。そして図１４は、図１３に記入した切断線IV−IV線に沿って切断した直動軸受１２３及び支持軸１２１の断面図である。

図１２〜図１４に示す直動案内装置（片側溝タイプ）１２０は、ねじ軸１１とその周囲に嵌め合わされたナット１２とからなる送りねじ１３、ねじ軸１１の一方の端部の延長部として形成されている断面円形の支持軸１２１、支持軸１２１をその外周面上に配設された複数の転動体２５を介して滑動可能に収容支持している外筒２２を持つ直動軸受１２３、前記ねじ軸１１の他方の端部の延長部として形成されている、外周面上に長さ方向に沿って形成された複数本の溝２１ａ、２１ａを持つ支持軸２１、および支持軸２１をその各溝２１ａに係合する複数の転動体を介して非回転にて滑動可能に収容支持している外筒２２を持つ直動軸受２３ａから構成されている。

直動案内装置１２０の構成は、一方の支持軸１２１の断面が円形である（溝を備えていない）こと以外は図１の直動案内装置１０と同様である。

直動軸受１２３の構成は、直動軸受２３ｂと同様である。しかしながら、支持軸１２１の外周面には溝が形成されていないため、直動軸受１２３の複数の転動体２５が支持軸の溝と係合することはない。このため、直動軸受１２３の外筒２２の内部には、支持軸１２１が周方向に回転可能な状態で、長さ方向に滑動可能な状態で収容支持される。

直動案内装置１２０では、支持軸１２１の周方向への回転は、支持軸１２１にねじ軸１１を介して一体に形成された支持軸２１に装着された直動軸受２３ａにより防止される。

この直動案内装置１２０もまた、これを電子部品装着装置等の機械装置に組み込む際に、支持軸（軸体）とその駆動装置との接続を容易に行なうことができるため、支持軸を長さ方向に安定した高い精度で移動させることができる。そして直動案内装置１２０は、その各直動軸受の外筒の周囲に二個（もしくはそれ以上）の回転軸受を装着することにより、極めて容易に支持軸を回転させる機能を付加することができるため、汎用性にも優れている。

なお、前記の直動軸受１２３に代えて、支持軸をその外周面上に配設された複数の転動体を介して滑動可能に（周方向には回転可能な状態で）収容支持している外筒を持つ公知の直動軸受を用いることができる。

そして、この直動案内装置１２０の各直動軸受の外筒の周囲に二個（もしくはそれ以上）の回転軸受を装着することにより、本発明の回転軸受付き直動案内装置（片側溝タイプ）を構成することができる。

片側溝タイプの直動案内装置及び回転軸受付き直動案内装置の好ましい態様は、両側溝タイプのものと同様であるため、これ以上の説明は省略する。

１０直動案内装置
１１ねじ軸
１２ナット
１３送りねじ
１９透孔
２１支持軸
２１ａ溝
２２外筒
２２ａ環状溝
２３ａ、２３ｂ直動軸受
２４開口部
２５転動体
２６転動体循環路
２６ａ転動体突き出し溝
２６ｂ連結溝
２７筒状保持器
２８止め輪
４３回転軸受
４４内周側環状体
４４ａ周溝
４５転動体
４６環状保持器
４７外周側環状体
４７ａ周溝
５０回転軸受付き直動案内装置
５１排気管
５２接続部材
５２ａ気体通路
５３、５４容器
５５、５６回転駆動装置
５５ａ、５６ａ回転軸
５７、５８ベルト
５９支柱
６０回転軸受付き直動案内装置
６２ナット
６２ａ周溝
６３送りねじ
７２外筒
７２ａ周溝
７３ａ、７３ｂ直動軸受
８３、９３回転軸受
８５転動体
８６環状保持器
８６ａ透孔
８６ｂ周壁
８６ｃスリット
８６ｄ環状の突出部
８７環状体
８７ａ周溝
１０２外筒
１０２ａ溝
１０３直動軸受
１０７筒状保持器
１２０直動案内装置
１２１支持軸
１２３直動軸受
Ｄ₁ 環状体８７の内周面の直径
Ｄ₂ 外筒７２の外周面の直径
Ｄ₃ 環状体８７の内周面の直径
Ｄ₄ ナット６２の外周面の直径
Ｗ₁ スリット８６ｃの幅
Ｗ₂ スリット８６ｃの透孔８６ａの側とは逆側の端部の幅

Claims

ねじ軸とその周囲に嵌め合わされたナットとからなる送りねじ、該ねじ軸の両端部の各々の延長部として形成されている、外周面上に長さ方向に沿って形成された複数本の溝を持つ支持軸、および各支持軸をその各溝に係合する複数の転動体を介して非回転にて滑動可能に収容支持している外筒を持つ直動軸受からなる直動案内装置。
送りねじのナットの周囲に二もしくはそれ以上の回転軸受が装着されている請求項１に記載の直動案内装置。
ナットの周囲に装着された各回転軸受が、該ナットの外周面に形成された周溝と、該周溝に配置された複数の転動体と、各転動体を内周側及び外周側に部分的に突き出させた状態で回転可能に保持している環状保持器と、環状保持器の外周側に突き出された各転動体部分を収容する周溝を内周面に備える環状体とから構成されている請求項２に記載の直動案内装置。
ナットの外周面の直径が該ナットの長さ方向に一定である請求項３に記載の直動案内装置。
ナットの周囲に装着された各回転軸受の環状体の内周面の直径とナットの外周面の直径との差が、転動体の直径の１．２〜１．９５倍の範囲内の長さにある請求項３もしくは４に記載の直動案内装置。
ナットの周囲に装着された各回転軸受の環状保持器が、上記各転動体を保持する複数の透孔が形成された上記ナットと同軸に配置された周壁を備えていて、一方の回転軸受の環状保持器の周壁には、その各透孔から他方の回転軸受の側の端面に到達する複数のスリットが形成されていて、前記他方の回転軸受の環状保持器の周壁には、その各透孔から前記一方の回転軸受の側の端面に到達する複数のスリットが形成されていて、そして各環状保持器の各スリットの幅が転動体の直径の０．７〜０．９５倍の範囲内の長さにある請求項３乃至５のうちのいずれかの項に記載の直動案内装置。
ねじ軸及び各支持軸の中心軸上に透孔が形成されている請求項１乃至６のうちのいずれかの項に記載の直動案内装置。
電子部品装着装置用である請求項７に記載の直動案内装置。
請求項１乃至８のうちのいずれかの項に記載の直動案内装置の各々の直動軸受の外筒の周囲に二もしくはそれ以上の回転軸受が装着されてなる回転軸受付き直動案内装置。
外筒の周囲に装着された各回転軸受が、上記外筒の外周面に形成された周溝と、該周溝に配置された複数の転動体と、各転動体を内周側及び外周側に部分的に突き出させた状態で回転可能に保持している環状保持器と、環状保持器の外周側に突き出された各転動体部分を収容する周溝を内周面に備える環状体とから構成されている請求項９に記載の回転軸受付き直動案内装置。
外筒の外周面の直径が該外筒の長さ方向に一定である請求項１０に記載の回転軸受付き直動案内装置。
外筒の周囲に装着された各回転軸受の環状体の内周面の直径と外筒の外周面の直径との差が、転動体の直径の１．２〜１．９５倍の範囲内の長さにある請求項１０もしくは１１に記載の回転軸受付き直動案内装置。
外筒の周囲に装着された各回転軸受の環状保持器が、上記各転動体を保持する複数の透孔が形成された上記外筒と同軸に配置された周壁を備えていて、一方の回転軸受の環状保持器の周壁には、その各透孔から他方の回転軸受の側の端面に到達する複数のスリットが形成されていて、前記他方の回転軸受の環状保持器の周壁には、その各透孔から前記一方の回転軸受の側の端面に到達する複数のスリットが形成されていて、そして各環状保持器の各スリットの幅が転動体の直径の０．７〜０．９５倍の範囲内の長さにある請求項１０乃至１２のうちのいずれかの項に記載の回転軸受付き直動案内装置。
ねじ軸とその周囲に嵌め合わされたナットとからなる送りねじ、該ねじ軸の一方の端部の延長部として形成されている断面円形の支持軸、該支持軸をその外周面上に配設された複数の転動体を介して滑動可能に収容支持している外筒を持つ直動軸受、該ねじ軸の他方の端部の延長部として形成されている、外周面上に長さ方向に沿って形成された複数本の溝を持つ支持軸、および該支持軸をその各溝に係合する複数の転動体を介して非回転にて滑動可能に収容支持している外筒を持つ直動軸受からなる直動案内装置。
送りねじのナットの周囲に二もしくはそれ以上の回転軸受が装着されている請求項１４に記載の直動案内装置。
ナットの周囲に装着された各回転軸受が、該ナットの外周面に形成された周溝と、該周溝に配置された複数の転動体と、各転動体を内周側及び外周側に部分的に突き出させた状態で回転可能に保持している環状保持器と、環状保持器の外周側に突き出された各転動体部分を収容する周溝を内周面に備える環状体とから構成されている請求項１５に記載の直動案内装置。
ナットの外周面の直径が該ナットの長さ方向に一定である請求項１６に記載の直動案内装置。
ナットの周囲に装着された各回転軸受の環状体の内周面の直径とナットの外周面の直径との差が、転動体の直径の１．２〜１．９５倍の範囲内の長さにある請求項１６もしくは１７に記載の直動案内装置。
ナットの周囲に装着された各回転軸受の環状保持器が、上記各転動体を保持する複数の透孔が形成された上記ナットと同軸に配置された周壁を備えていて、一方の回転軸受の環状保持器の周壁には、その各透孔から他方の回転軸受の側の端面に到達する複数のスリットが形成されていて、前記他方の回転軸受の環状保持器の周壁には、その各透孔から前記一方の回転軸受の側の端面に到達する複数のスリットが形成されていて、そして各環状保持器の各スリットの幅が転動体の直径の０．７〜０．９５倍の範囲内の長さにある請求項１６乃至１８のうちのいずれかの項に記載の直動案内装置。
ねじ軸及び各支持軸の中心軸上に透孔が形成されている請求項１４乃至１９のうちのいずれかの項に記載の直動案内装置。
電子部品装着装置用である請求項２０に記載の直動案内装置。
請求項１４乃至２１のうちのいずれかの項に記載の直動案内装置の各々の直動軸受の外筒の周囲に二もしくはそれ以上の回転軸受が装着されてなる回転軸受付き直動案内装置。
外筒の周囲に装着された各回転軸受が、上記外筒の外周面に形成された周溝と、該周溝に配置された複数の転動体と、各転動体を内周側及び外周側に部分的に突き出させた状態で回転可能に保持している環状保持器と、環状保持器の外周側に突き出された各転動体部分を収容する周溝を内周面に備える環状体とから構成されている請求項２２に記載の回転軸受付き直動案内装置。
外筒の外周面の直径が該外筒の長さ方向に一定である請求項２３に記載の回転軸受付き直動案内装置。
外筒の周囲に装着された各回転軸受の環状体の内周面の直径と外筒の外周面の直径との差が、転動体の直径の１．２〜１．９５倍の範囲内の長さにある請求項２３もしくは２４に記載の回転軸受付き直動案内装置。
外筒の周囲に装着された各回転軸受の環状保持器が、上記各転動体を保持する複数の透孔が形成された上記外筒と同軸に配置された周壁を備えていて、一方の回転軸受の環状保持器の周壁には、その各透孔から他方の回転軸受の側の端面に到達する複数のスリットが形成されていて、前記他方の回転軸受の環状保持器の周壁には、その各透孔から前記一方の回転軸受の側の端面に到達する複数のスリットが形成されていて、そして各環状保持器の各スリットの幅が転動体の直径の０．７〜０．９５倍の範囲内の長さにある請求項２３乃至２５のうちのいずれかの項に記載の回転軸受付き直動案内装置。