JP2012112395A - Lock holding type linear-guide system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear-guide system having a function holding a lock to a rail at a stop of a block, releasing a lock function at shifting of the same and returning to a lock state when a foreign force in excess of estimation is applied during the shifting.SOLUTION: A clutch mechanism includes a wedge gap provided between the inside of the block 3 and a face of the rail 2 to form a lock means making shifting of the rail 2 in a longitudinal direction impossible. The linear-guide system includes an engagement member as a releasing means for releasing the lock state by removing a roller 12 having the lock function in the direction from a tilting cam face 3n of the clutch at the shifting of the block 3. When the foreign force in excess of the estimation is applied, the roller 12 under removal is returned onto the tilting cam face 3n to return the block 3 to the lock state.

Description

本発明は直動案内装置の機能向上に関するものである。   The present invention relates to an improvement in the function of a linear motion guide device.

移動体としてのブロックと固定体としてのレールとの間に転動体を介在させて、ブロックが高精度で且つ小さな摩擦抵抗で移動できる装置として、「直動案内装置」と呼ばれる機械装置が知られている。   A machine device called a "linear motion guide device" is known as a device that allows a block to move with high precision and small frictional resistance by interposing a rolling element between a block as a moving body and a rail as a fixed body. ing.

直動案内装置は、例えば工作機械ではレールを機械のベッドに固定し、そのレール上を移動するブロックにステージを固定し、そこに加工物を取り付けてそれ全体を移動させて、移動しない部分に固定された刃物で切削や研削の仕事をするような使用例と、任意の位置まで移動した後にその位置を保ってそこで仕事をする機械や測定機器などの移動ステージ用に数多く使用される。   For example, in a machine tool, a linear motion guide device fixes a rail to a machine bed, fixes a stage to a block that moves on the rail, attaches a workpiece to the block, moves the whole, and moves it to a non-moving part. It is often used for a moving stage such as a machine or a measuring instrument that performs a work of cutting or grinding with a fixed blade and a machine or a measuring device that keeps the position after moving to an arbitrary position and works there.

直動案内装置のブロックを移動させる方法としては例えばブロック自身やステージにナットを取り付け、そのナットにハンドルやモータなどの駆動装置に連結したねじ軸を挿入してそれを回転することによって行なうが、転動体を利用した直動案内装置はブロックの移動時の摩擦抵抗が極めて小さいので駆動装置は基本的に小さなものでよい。   As a method of moving the block of the linear motion guide device, for example, a nut is attached to the block itself or the stage, a screw shaft connected to a drive device such as a handle or a motor is inserted into the nut, and it is rotated. Since the linear motion guide device using rolling elements has a very small frictional resistance when the block is moved, the drive device can be basically small.

ところが、ブロックやステージが移動中あるいは停止中に想定外の外力がブロックに加わるとその小さな摩擦抵抗が仇になって、外力のほとんどは駆動装置側に作用して駆動装置そのものを損傷させる危険がある。   However, if an unexpected external force is applied to the block while the block or stage is moving or stopped, the small frictional resistance becomes trapped, and most of the external force acts on the drive device side and may damage the drive device itself. is there.

特にねじ軸がボールねじ装置の場合には想定外の外力の影響によってこのねじ軸に大きな推力が加わると同時に急加速の回転力も加わるので駆動装置を損傷させる危険が大きい。   In particular, when the screw shaft is a ball screw device, a large thrust is simultaneously applied to the screw shaft due to the influence of an unexpected external force, and at the same time a sudden acceleration rotational force is applied.

また、ラックピニオン機構や油圧シリンダなどによる駆動方式ではその構造上ロッドやピストン軸が片持ち式になるので、想定外の外力によってロッドやピストンに大きな推力が作用して座屈損傷する危険がある。   In addition, in the drive system using a rack and pinion mechanism or a hydraulic cylinder, the rod or piston shaft is cantilevered due to its structure, so there is a risk of buckling damage due to large thrust acting on the rod or piston due to unexpected external force. .

これらの対策として、駆動装置側の損傷を予防するために予め駆動系の機械剛性を大きくするなどして直動案内装置の長所を消し去る設計が強いられており、結果的に機械重量やその体格および費用の増加を余儀なくされている。   In order to prevent damage to the drive unit as a countermeasure against these problems, the design has been forced to eliminate the advantages of the linear motion guide device by increasing the mechanical rigidity of the drive system in advance. Increased physique and cost.

また他の対策方法として、ブロックにブレーキ装置を連結してブロックが停止した時にレールとの間にブレーキ力を作用させてその摩擦力によってブロックをロック保持して駆動装置側に外力が加わるのを防止する方策も採られるが、これも移動中にはブレーキ操作が出来ない欠点を持つと同時にブレーキ装置が新たに増えることによる重量やその大きさおよび費用の増加を招いている。   As another countermeasure, when the brake device is connected to the block and the block stops, a braking force is applied between the rail and the block is locked and held by the friction force, and an external force is applied to the drive device side. Measures are also taken to prevent this, but this also has the disadvantage of not being able to operate the brakes while moving, and at the same time increases the weight, size and cost of new brake devices.

直動案内装置に関連する従来の技術として、固定用部材と、弾性変形により固定用部材を挟み込むことで、ステージ手段と測定手段の高さ方向の位置関係を固定するクランプ手段とを備える測定装置が知られている(特許文献3)。
また、カム輪とロータを用いて二方向クラッチを形成した回転伝達装置が知られている(特許文献1)。さらに、逆入力防止クラッチとして、静止側部材と出力側部材との間に設けられ、出力側部材からの逆入力トルクに対して出力側部材と静止側部材とをロックするロック手段と、入力側部材に設けられ、入力側部材からの入力トルクに対してロック手段によるロック状態を解除するロック解除手段と、入力側部材と出力側部材との間に設けられ、ロック手段によるロック状態が解除された状態のときに、入力側部材からの入力トルクを出力側部材に伝達するトルク伝達手段とを備えた逆入力防止クラッチが知られている(特許文献2)。
As a conventional technique related to a linear motion guide device, a measuring device including a fixing member and a clamp unit that fixes the positional relationship in the height direction of the stage unit and the measuring unit by sandwiching the fixing member by elastic deformation. Is known (Patent Document 3).
A rotation transmission device in which a two-way clutch is formed using a cam wheel and a rotor is known (Patent Document 1). Further, as a reverse input preventing clutch, a lock means provided between the stationary side member and the output side member for locking the output side member and the stationary side member against a reverse input torque from the output side member, and an input side A lock releasing means provided on the member for releasing the lock state by the lock means with respect to the input torque from the input side member, and provided between the input side member and the output side member, and the lock state by the lock means is released. There is known a reverse input prevention clutch provided with a torque transmission means for transmitting an input torque from an input side member to an output side member when the state is in the state (Patent Document 2).

特許公開2000−346103Patent Publication 2000-346103 特許公開2002−266902Patent Publication 2002-266902 特許公開2005−147808Patent Publication 2005-147808

本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、ブロックが停止している時にはブロックはレールに対してロック状態を保ち、移動時にはその方向に対するロック状態を解除して移動可能とし、移動中に想定外の外力が加わったときには速やかにロック状態に復帰できる機能を持つロック保持型直動案内装置の提供を目的とする。   The present invention has been made to cope with such a problem. When the block is stopped, the block is locked with respect to the rail, and when the block is moved, the locked state with respect to the direction is released so that the block can move. An object of the present invention is to provide a lock holding type linear motion guide device having a function capable of quickly returning to a locked state when an unexpected external force is applied during movement.

本発明のロック保持型直動案内装置は、レールと、このレールに沿ってブロックが移動する直動案内装置であって、上記ブロックの内部に、上記レールに対する上記ブロックの移動を拘束するためのロック手段と上記ロック手段による拘束状態を解除するための解除手段とを有し、
上記ロック手段は、上記レールの面と対面する位置にある上記ブロックの面との間で形成される楔部と、この楔部内に配置されるローラとにより形成されるクラッチ機構であることを特徴とする。
A lock holding type linear motion guide device of the present invention is a linear motion guide device in which a block moves along a rail and the rail, and restrains the movement of the block relative to the rail inside the block. A lock means and a release means for releasing the restraint state by the lock means,
The locking means is a clutch mechanism formed by a wedge portion formed between the rail surface and the block surface at a position facing the rail surface, and a roller disposed in the wedge portion. And

また、上記ロック手段における楔部は、上記レールの面と対面する位置にある上記ブロックの面内の一部に一対以上の傾斜カム面を設けてレール面との間で構成され、傾斜カム面の方向は上記ブロックが前進する方向および後退する方向に狭くなる形状で、上記レールの上面に対する角度は5〜15°に設定され、上記一対以上の楔部にはそれぞれにローラを置き、そのローラをそれぞれ楔部に押圧する弾性部材を備えていることを特徴とし、
上記解除手段は上記ローラのうちブロックの反移動側のローラと択一的に係合してこれを上記楔部の向きと反対方向に押圧する解除部材であり、上記解除部材と上記ローラとの間のレールの長手方向の隙間δ0が、上記解除部材の上記ブロック内における上記レールの長手方向への移動可能な隙間δ1に対して、0.2〜0.8倍の関係を有することを特徴とする。
Further, the wedge portion in the locking means is formed between the rail surface by providing a pair of or more inclined cam surfaces in a part of the block surface at a position facing the rail surface, and the inclined cam surface. The direction of the block is narrower in the direction in which the block advances and the direction in which the block advances, the angle with respect to the upper surface of the rail is set to 5 to 15 °, and a roller is placed on each of the pair of wedge portions. Each of which is provided with an elastic member that presses against the wedge part,
The release means is a release member that selectively engages a roller on the opposite side of the block among the rollers and presses the roller in a direction opposite to the direction of the wedge portion. The gap δ 0 in the longitudinal direction of the rail in between has a relationship of 0.2 to 0.8 times the gap δ 1 that can move in the longitudinal direction of the rail in the block of the release member. It is characterized by.

また、上記解除手段の解除部材を上記レールの長手方向に移動させる手段として、
(1)電磁石の吸引力を利用するとともに、通常の機械振動あるいは消費電力に対する異常値を感知して電磁石への通電を遮断する電気回路を有する;
(2)上記ブロック内にボールねじのナットをその回転方向だけを拘束し、軸方向には制限された範囲内で隙間を有して移動が可能な状態で組み込む;または、
(3)上記ブロック内に挿入したロッドを上記係合部材に対してねじまたはピンで連結し、ブロックに対して制限された範囲内で隙間を有して移動が可能な状態で組み込むことを特徴とする。
As a means for moving the release member of the release means in the longitudinal direction of the rail,
(1) It has an electric circuit that uses the attractive force of the electromagnet and senses an abnormal value for normal mechanical vibration or power consumption to cut off the energization of the electromagnet;
(2) The ball screw nut is restrained only in the rotational direction in the block and incorporated in a state in which the ball screw nut can move within a limited range in the axial direction; or
(3) The rod inserted into the block is connected to the engaging member with a screw or a pin, and the rod is assembled in a movable state with a gap within a limited range with respect to the block. And

本発明のロック保持型直動案内装置は、上記レールと、このレールに沿って移動するブロックとがそれぞれ転動体が転がる転動面を有し、この転動面相互で構成される転動空間に上記転動体が配置され、この転動空間から離脱した上記転動体を再度上記転動空間に戻すための反転部材とを備えることを特徴とする、レールに沿って移動するブロックがいわゆる転がり案内方式であるか、または、滑り案内方式であるかすることを特徴とする。   In the lock holding type linear motion guide device of the present invention, the rail and the block moving along the rail each have a rolling surface on which rolling elements roll, and the rolling space is constituted by the rolling surfaces. The rolling element is provided with a reversing member for returning the rolling element separated from the rolling space to the rolling space again, and the block moving along the rail is a so-called rolling guide. It is characterized in that it is a system or a sliding guide system.

本発明のロック保持型直動案内装置は、ブロックの内部においてレールの面との間に互いに向き合う楔隙間を設けて、その楔隙間を構成するカム面にローラを弾性部材によって押圧して前進および後退が不可能なクラッチ機構を設けてそれをロック手段とするので、ロック時には、ブロックがレールに対してレールの長手方向に移動できない構造となる。そのため、ブロックが停止しているときにはレールに対して常時ロック状態を保ち、移動中にも想定外の外力が加わったときには速やかにロック状態に戻るので、想定外の外力が駆動装置側に加わることがない。   The lock holding type linear motion guide device of the present invention is provided with a wedge gap facing each other between the rail surface inside the block and pressing the roller against the cam surface constituting the wedge gap with an elastic member to advance and Since a clutch mechanism that cannot be moved backward is provided and used as a lock means, the block cannot be moved in the longitudinal direction of the rail when locked. For this reason, when the block is stopped, the rail is always locked, and when the external force is applied even during movement, the lock quickly returns to the locked state, so an unexpected external force is applied to the drive side. There is no.

また、ブロックを移動する場合にはローラをカム面から離脱させるための係合部材をブロックの内部に設けて、外部からこの係合部材に力を付与してこの係合部材を移動し、ローラをカム面から離脱させてロック機能を解除させるので、ロックの解除が容易になる。   Further, when moving the block, an engaging member for separating the roller from the cam surface is provided inside the block, and the engaging member is moved by applying a force to the engaging member from the outside. Is released from the cam surface to release the lock function, so that the lock can be easily released.

本発明のロック保持型直動案内装置は、例えば駆動装置そのものを想定外の外力によって損傷しないように予め機械剛性を大きくしたり、新たにブレーキ装置を付加したりする必要はないので、機械装置全体の重量やその大きさおよび費用の増加を抑えることができる。また、ブロックのレールの長手方向における剛性も大きくなるので工作機械に適用すると加工能率と加工精度の向上に大いに寄与できる。   The lock holding type linear motion guide device of the present invention does not require, for example, increasing the mechanical rigidity in advance or adding a new brake device so that the driving device itself is not damaged by an unexpected external force. The increase in the overall weight, its size and cost can be suppressed. Further, since the rigidity in the longitudinal direction of the block rail is increased, when applied to a machine tool, it can greatly contribute to improvement of machining efficiency and machining accuracy.

直動案内装置の代表的な使用例である。It is a typical usage example of a linear motion guide device. 従来の直動案内装置の平面図と断面図である。It is the top view and sectional drawing of the conventional linear motion guide apparatus. 本発明によるロック保持型直動案内装置の断面図である。It is sectional drawing of the lock holding | maintenance type linear motion guide apparatus by this invention. 本発明品のブロックの凹み部の外観図である。It is an external view of the dent part of the block of this invention product. 本発明品の保持器ところとばねの外観図である。It is an external view of the holder | retainer place and spring of this invention goods. 本発明品のロック機能解除の説明図である。It is explanatory drawing of the lock function cancellation | release of this invention product. ボールねじのナットを組み込んだ本発明品の組立図である。It is an assembly drawing of the product of the present invention incorporating a ball screw nut. ロッドを組み込んだ本発明品の組立図である。It is an assembly drawing of the product of the present invention incorporating a rod.

図1は直動案内装置の代表的な使用例を示すものであって、工作機械のベッド1にレール2を二本平行に固定して、そのレール2上を移動可能なブロック3の上部にステージ4を固定し、ステージ4の上部に加工物5を固定してそれを回転スピンドル6に取り付けた刃物7で切削加工をしている状態を表す図である。   FIG. 1 shows a typical use example of a linear motion guide device, in which two rails 2 are fixed in parallel to a bed 1 of a machine tool, and an upper part of a block 3 movable on the rails 2. It is a figure showing the state which is cutting with the cutter 7 which fixed the stage 4 and fixed the workpiece 5 to the upper part of the stage 4, and attached it to the rotating spindle 6.

このステージ4の背面には図示していないボールねじ装置8のナット8aが固定され、そのナット8aにはボールねじの軸8bが貫通しており、図示していない外部の駆動装置によってボールねじの軸8bに回転力を与えて、ステージ4を図1のX−X方向に前進あるいは後退させる。なお、ボールねじの軸8bの反駆動側の軸端は軸受箱9で支持されている。   A nut 8a of a ball screw device 8 (not shown) is fixed to the rear surface of the stage 4, and a ball screw shaft 8b passes through the nut 8a, and the ball screw shaft 8b passes through the nut 8a by an external drive device (not shown). A rotational force is applied to the shaft 8b to move the stage 4 forward or backward in the XX direction of FIG. The shaft end of the ball screw shaft 8 b on the side opposite to the driving side is supported by a bearing housing 9.

実際の工作機械では図1の回転スピンドル6をZ―Z方向への移動に加えてY―Y方向にも移動できるようにしたり、図1のステージ4の移動システムを1セットとしてこれを2セット直交させて固定し、加工物5がX―X方向とY―Y方向の両方向に自在に移動できるようにしたりして加工物5の加工をする方法も採られる。   In an actual machine tool, the rotary spindle 6 in FIG. 1 can be moved in the Y-Y direction in addition to the movement in the Z-Z direction, or the stage 4 moving system in FIG. A method of processing the workpiece 5 by fixing the workpiece 5 at right angles so that the workpiece 5 can freely move in both the XX direction and the YY direction is also employed.

ところで、直動案内装置に固定されたステージ4の機械剛性は図1に於いてY―Y方向やZ―Z方向は非常に大きいものであるが、X―X方向については直動案内装置のそれはほぼゼロであるので、実際にはX―X方向の機械剛性はステージ4を駆動するためのボールねじ装置8の機械剛性に支配されるので、その剛性は直動案内装置のY―Y方向やZ―Z方向に比較すると非常に小さくなる。   By the way, the mechanical rigidity of the stage 4 fixed to the linear motion guide device is very large in the YY direction and the ZZ direction in FIG. Since it is almost zero, the mechanical rigidity in the XX direction is actually governed by the mechanical rigidity of the ball screw device 8 for driving the stage 4, so that the rigidity is in the YY direction of the linear motion guide device. Compared with the Z-Z direction, it becomes very small.

工作機械の加工能力や加工精度はX―X、Y―Y、Z―Z3方向すべての剛性が高いほど向上するから、直動案内装置のブロック3の移動方向すなわちX―X方向の機械剛性を高くすればボールねじ装置8などは小型のもので良いことになる。   The machining capability and machining accuracy of a machine tool improve as the rigidity in all of the XX, YY, and Z-Z3 directions increases. Therefore, the movement rigidity of the block 3 of the linear motion guide device, that is, the machine rigidity in the XX direction is improved. If the height is increased, the ball screw device 8 and the like may be small.

図2は直動案内装置の基本的な構造を示すものである。図2(a)に示すようにレール2の幅面に鋼球3aが転動するための溝2aを設け、その溝2aに対面するブロック3の足3bの内側に溝3cを設けて溝2aとの間で鋼球3aの転動空間3dを構成し、その転動空間3d内に鋼球3aが保持器3eに保持されて挿入される。   FIG. 2 shows the basic structure of the linear motion guide device. As shown in FIG. 2 (a), a groove 2a for rolling the steel ball 3a is provided on the width surface of the rail 2, and a groove 3c is provided inside the foot 3b of the block 3 facing the groove 2a. A rolling space 3d of the steel ball 3a is formed between them, and the steel ball 3a is held and inserted into the rolling space 3d by the cage 3e.

ブロック3がレール2に対して移動すると鋼球3aはブロック3に対して相対的に移動して転動空間3dから放出されるので、再び転動空間3dに戻すために反転部材3fを設け、その反転部材3fの内側とブロック3の足3bの外側に設けたそれぞれの溝3hと3gで構成される循環溝3iと、転動空間3dの間に鋼球3aを環状に配置して循環するようにし、ブロック3がレール2上を連続して移動することを可能としている。   When the block 3 moves with respect to the rail 2, the steel ball 3a moves relative to the block 3 and is released from the rolling space 3d. Therefore, a reversing member 3f is provided to return to the rolling space 3d again. A steel ball 3a is annularly arranged between the circulation groove 3i formed by the respective grooves 3h and 3g provided on the inner side of the reversing member 3f and the outer side of the foot 3b of the block 3, and the rolling space 3d. In this way, the block 3 can move continuously on the rail 2.

また、この循環溝3iや転動空間3dの内部および鋼球3aや保持器3eを清浄に保つためにシール部材3jが反転部材3fの外側に取り付けられている。   Further, a seal member 3j is attached to the outside of the reversing member 3f in order to keep the inside of the circulation groove 3i and the rolling space 3d and the steel balls 3a and the cage 3e clean.

この直動案内装置のブロック3はレール2に対して多数の鋼球3aを介して案内されるので、図1におけるY―YとZ―Z方向の剛性は非常に大きいがX―X方向については鋼球3aの転がり抵抗のみとなるのでほとんどゼロになる。   Since the block 3 of this linear motion guide device is guided to the rail 2 via a number of steel balls 3a, the rigidity in the YY and ZZ directions in FIG. Becomes almost zero because only the rolling resistance of the steel ball 3a is obtained.

本発明はこの直動案内装置のブロック3が従来品と同じようにレール2に対して移動可能の機能を維持しながらX―X方向の機械剛性を大きくすることを目的としたのである。   The object of the present invention is to increase the mechanical rigidity in the XX direction while maintaining the function that the block 3 of the linear motion guide device can move with respect to the rail 2 as in the conventional product.

図3は本発明品において直動案内装置としてのブロック3の足3bや鋼球3aおよび反転部材3fとシール部材3jを除いた主要部分の基本構造を示すものであって、レール2の上面2bに対面する位置にあるブロック3の内側とレール2の上面2bとの間にクラッチ機構10を組み込んでロック手段とし、そのクラッチ機構10の構成部品である保持器11をレール2の長手方向に移動することによって係合状態にあるローラ12を移動させることによるロックの解除手段としたことを特徴としている。   FIG. 3 shows the basic structure of the main part excluding the foot 3b of the block 3, the steel ball 3a, the reversing member 3f, and the sealing member 3j as a linear motion guide device in the present invention. The clutch mechanism 10 is incorporated between the inner side of the block 3 that faces the upper surface 2b and the upper surface 2b of the rail 2 as a locking means, and the cage 11 that is a component of the clutch mechanism 10 is moved in the longitudinal direction of the rail 2. By doing so, it is characterized in that it is a means for releasing the lock by moving the roller 12 in the engaged state.

図4はレール2の上面2bに対面する位置にあるブロック3の内側の形状を背面から見た外観を示すものであって、第一の凹み部3kと第二の凹み部3mとブロック3の移動方向に貫通する貫通穴3pを持ち、第一の凹み部3kの部分にはブロック3がレール2上を移動する方向に向かい合った一対の傾斜カム面3nを持ち、この傾斜カム面3nとレール2の上面2bとの間で一対の楔部を構成していることを特徴としている。   FIG. 4 shows the external appearance of the inner shape of the block 3 located at the position facing the upper surface 2 b of the rail 2 as viewed from the rear side. The first recess 3 k, the second recess 3 m and the block 3 The first recess 3k has a pair of inclined cam surfaces 3n facing the direction in which the block 3 moves on the rail 2, and the inclined cam surface 3n and the rail A pair of wedge portions are formed between the upper surface 2b of the two.

この凹み部3kと3m部には図5に示す保持器11が挿入されるが、解除部材としてのこの保持器11は中央柱11aと二つのポケット11bを持ち、ポケット11b内には係合部材としてのローラ12と押圧部材としてのばね13が組み込まれる。   The retainer 11 shown in FIG. 5 is inserted into the recesses 3k and 3m. The retainer 11 as a release member has a central column 11a and two pockets 11b, and an engagement member is provided in the pocket 11b. And a spring 13 as a pressing member.

ブロック3に保持器11とローラ12およびばね13を組み込んで、これをレール2と組み合わせたときの中立状態での位置関係は図3のようになり、ローラ12はばね13に押されて傾斜カム面3nの斜面の中央部に押し込まれる。そのときにローラ12は保持器11の外側の柱11cとの間にXL方向およびXR方向ともに若干の隙間δ0を確保している。 When the retainer 11, the roller 12 and the spring 13 are assembled in the block 3 and are combined with the rail 2, the positional relationship in the neutral state is as shown in FIG. It is pushed into the central part of the slope of the surface 3n. At that time, the roller 12 secures a slight gap δ 0 between the outer pillar 11 c of the cage 11 in both the XL direction and the XR direction.

ロック状態の解除部材としての保持器11のレール2の長手方向への移動は、保持器11の中央柱11aに吸着部材11dをねじ11eで固定し、これをブロック3の貫通穴3p内に固定された電磁石14で吸引することにより行なう。   In the longitudinal direction of the rail 2 of the cage 11 as a release member in the locked state, the suction member 11d is fixed to the central column 11a of the cage 11 with a screw 11e, and this is fixed in the through hole 3p of the block 3. This is performed by attracting with the electromagnet 14 made.

保持器11に固定された吸着部材11dと電磁石14の吸着面14aとの間の隙間はXL方向およびXR方向ともにδ1に設定されるが、この隙間の大きさは保持器11の外側の柱11cとローラ12との間の隙間δ0の125〜500%の間で設定される。 The gap between the attracting member 11d fixed to the cage 11 and the attracting surface 14a of the electromagnet 14 is set to δ 1 in both the X L direction and the X R direction. The size of this gap is outside the cage 11. Is set between 125% and 500% of the gap δ 0 between the column 11c and the roller 12.

電磁石14の吸着面14aが吸着部材11dを吸着したときに、保持器11の外側の柱11cがブロック3の壁3qに衝突するのを防止するためXL方向およびXR方向ともにここに隙間δ2を確保するが、この隙間は吸着部材11dと電磁石14の吸着面14aとの隙間δ1よりも大きく設定される。 When the suction surface 14a of the electromagnet 14 attracts the attracting member 11d, here outside of the column 11c of the retainer 11 in the X L direction and X R direction both for preventing the collision the wall 3q block 3 gap δ 2 is secured, but this gap is set larger than the gap δ 1 between the attracting member 11d and the attracting surface 14a of the electromagnet 14.

また、保持器11はローラ12の回転軸に対してその直角方向およびレール2の上面2bとブロック3の第一凹み部3kとの間には小さな隙間で嵌合されており、レール2に対してその長手方向のみに滑らかな移動できる。   The retainer 11 is fitted in a direction perpendicular to the rotation axis of the roller 12 and between the upper surface 2 b of the rail 2 and the first recess 3 k of the block 3 with a small gap. Can move smoothly only in the longitudinal direction.

ブロック3の第一凹み部3kに設けられた傾斜カム面3nのレールの上面2bに対する勾配θはクラッチとして確実にロック機能を発揮させるために角度5°〜15°の範囲で製作され、中立状態ではローラ12を確実にこの傾斜カム面に押し込むために、押圧部材としてのばね13は適当な力でローラ12を傾斜カム面3n側に押し付ける。なお、この傾斜カム面3nのレール2の上面2bに対する勾配θはローラ12との接触点において5°〜15°の角度を必要としているので、傾斜カム面3nは平面であっても曲面であっても良い。   The gradient θ of the inclined cam surface 3n provided in the first recess 3k of the block 3 with respect to the rail upper surface 2b is produced in the range of 5 ° to 15 ° in order to ensure the locking function as a clutch, and is in a neutral state. Then, in order to reliably push the roller 12 into the inclined cam surface, the spring 13 as a pressing member presses the roller 12 toward the inclined cam surface 3n with an appropriate force. The gradient θ of the inclined cam surface 3n with respect to the upper surface 2b of the rail 2 requires an angle of 5 ° to 15 ° at the contact point with the roller 12, so that the inclined cam surface 3n is a curved surface even if it is flat. May be.

図3においては、二本のローラ12はそれぞれがばね13によってカム面3nに押し付けられているので、ブロック3はXL方向およびXR方向いずれの方向にもクラッチとしてのロック状態になって移動不可能になり、ロック手段としての構成になる。 In FIG. 3, each of the two rollers 12 is pressed against the cam surface 3n by the spring 13, so that the block 3 moves in a locked state as a clutch in both the X L direction and the X R direction. It becomes impossible and becomes a structure as a lock means.

以下、本発明によるロック保持型直動案内装置のロック解除の機能を述べる。
いま、図3において紙面左側の電磁石14に通電すると、その吸着面14aと保持器11に固定された吸着部材11dが密着して図6のようになり、当初のXL側の隙間δ1はゼロになってXR側の隙間δ1が当初のすきまの2倍になる。
The function of unlocking the lock holding type linear motion guide device according to the present invention will be described below.
Now, when energized left side of the electromagnet 14 in FIG. 3, is shown in Figure 6 in close contact adsorbing member 11d fixed to the retainer 11 and the suction surface 14a, the gap [delta] 1 of the original X L side clearance [delta] 1 of X R side is twice the original clearance becomes zero.

これに連動してXR側にあるローラ12は保持器11の外側の柱11cに押されてXL方向に移動するが、図3の中立時の隙間δ0はδ1よりも小さく設定してあるのでローラ12は傾斜カム面3nとの係合状態から離脱してクラッチとしてのロック機能を失うので、ブロック3は図6においてXL方向に移動が可能となる。なお、XR方向への移動に関してはXL側のローラ12はばね13に押圧されて係合状態を維持しているのでXR方向への移動に対してはロック機能を保持した状態を保っている。 In conjunction with this, the roller 12 on the X R side is pushed by the column 11c outside the cage 11 and moves in the X L direction, but the neutral gap δ 0 in FIG. 3 is set to be smaller than δ 1. Therefore, the roller 12 is disengaged from the engaged state with the inclined cam surface 3n and loses the lock function as a clutch. Therefore, the block 3 can be moved in the XL direction in FIG. Incidentally, the roller 12 of the X L side with respect to movement in the X R direction maintaining the state of holding the lock function for movement in the X R direction so pressed by the spring 13 maintains the engagement ing.

また、図6の状態でXL側の電磁石14の吸着面14aと保持器11に固定された吸着部材11dが密着しても中立時の隙間δ2はδ1よりも大きく設定されているので保持器11の外側の柱11cはブロック3の壁3qとの間で密着干渉することはない。 Moreover, because it is larger than the suction surface 14a and the retainer 11 suction member 11d is a gap [delta] 2 of the neutral state even closely fixed to the [delta] 1 of X L side of the electromagnet 14 in the state of FIG. 6 The column 11 c outside the cage 11 does not interfere closely with the wall 3 q of the block 3.

ブロック3を図6においてXR方向に移動させるときは紙面左側の電磁石14への通電を遮断して紙面右側の電磁石14に通電すればよい。 When the block 3 is moved in the XR direction in FIG. 6, energization of the electromagnet 14 on the left side of the paper may be interrupted and the electromagnet 14 on the right side of the paper may be energized.

このように、ブロック3を移動させるときは移動させたい方向にある電磁石14に通電するだけで特別な機械的操作を必要とすることなくロック状態の解除ができる。   As described above, when the block 3 is moved, the locked state can be released without requiring a special mechanical operation only by energizing the electromagnet 14 in the direction to be moved.

実際に工作機械などに本発明品を適用したとき、ブロック3が移動中はその進行方向に対してはロック機能がないので機械剛性はゼロであるが、想定外の外力が加わった時には機械振動の突然の変化や加工中の負荷電力の急変信号などを検知して電磁石14への通電を遮断すれば、ロック解除手段としての保持器11はポケット11b内に組み込んだばね13の力で速やかに中立位置に戻ってロック状態に復帰できる。   When the product of the present invention is actually applied to a machine tool or the like, while the block 3 is moving, there is no locking function in the moving direction, so the mechanical rigidity is zero, but when an unexpected external force is applied, the machine vibration If the energization to the electromagnet 14 is cut off by detecting a sudden change in the load or a sudden change signal of the load power during processing, the retainer 11 as the unlocking means is quickly moved by the force of the spring 13 incorporated in the pocket 11b. Return to the neutral position and return to the locked state.

以上のように図1の直動案内装置によるシステムを本発明のロック保持型直動案内装置に変更するだけでX−X方向の機械剛性を高めることができる。   As described above, the mechanical rigidity in the XX direction can be increased only by changing the system using the linear motion guide device of FIG. 1 to the lock holding type linear motion guide device of the present invention.

図7は本発明の他の応用例を示すものであり、ブロック3の中にボールねじ装置8のナット8aを回転方向には拘束して軸方向にはXL方向およびXR方向ともに隙間δ1を確保して移動可能な状態で取り付けたものである。この構造では電磁石14を使うことなく図3の発明品と同等のロック保持と解放の機能が得られる。 FIG. 7 shows another application example of the present invention, in which the nut 8a of the ball screw device 8 is constrained in the rotation direction in the block 3, and the gap δ is formed in the X L direction and the X R direction in the axial direction. 1 is secured and mounted in a movable state. In this structure, the function of holding and releasing the lock equivalent to the product of the invention of FIG. 3 can be obtained without using the electromagnet 14.

図8はラックピニオン機構や油圧シリンダ装置などによる片持ち式のロッド15を本発明品のブロック3に取り付けてロック保持と解放の機能を得る構造であり、ロッド15にフランジ15aを設けてロッド15を保持器11に対してピン16で固定し、ブロック3に固定したカバー17との間に隙間δ1をXL方向およびXR方向ともに確保してロッド15の移動を可能としたものであって、ロッド15をXL方向に押せばXR側のローラ12のロック機能が解放されてブロック3はXL方向に移動可能になるので図3の発明品と同等の機能が得られる。 FIG. 8 shows a structure in which a cantilevered rod 15 such as a rack and pinion mechanism or a hydraulic cylinder device is attached to the block 3 of the present invention to obtain a lock holding and releasing function. The rod 15 is provided with a flange 15a. Is secured to the retainer 11 with a pin 16 and a clearance δ 1 is secured between the cover 17 and the cover 17 in both the X L direction and the X R direction to allow the rod 15 to move. When the rod 15 is pushed in the X L direction, the lock function of the X R side roller 12 is released and the block 3 can be moved in the X L direction, so that the function equivalent to the product of the invention of FIG. 3 can be obtained.

図7と図8の構造ではブロック3が想定外の外力によってその移動方向に急激に移動することによってブロック3に対して保持器11が相対的に中立位置に戻るので、傾斜カム面3nから離脱していたローラ12が再度係合してロック保持の状態に復帰する。   In the structure of FIGS. 7 and 8, the retainer 11 returns to the neutral position relative to the block 3 when the block 3 is suddenly moved in the moving direction by an unexpected external force, so that it is detached from the inclined cam surface 3n. The roller 12 that has been engaged is reengaged to return to the locked state.

以上の説明は転動体3aを使った直動案内装置にロック保持とその解放機構を付加する発明であるが、本発明の本質はロック保持とその解放機構に関するものであるから転動体3aを使用しない滑り案内方式の直動案内装置に本発明の機構を適用してもよい。   The above description is an invention in which a lock holding and releasing mechanism is added to a linear motion guide device using the rolling element 3a. However, since the essence of the present invention relates to the lock holding and the releasing mechanism, the rolling element 3a is used. The mechanism of the present invention may be applied to a sliding guide type linear motion guide device that does not.

また、本発明の説明は直動案内装置で説明しているが、レールが円弧状になった曲線案内装置に適用することもできる。   Further, although the description of the present invention has been described with the linear motion guide device, it can also be applied to a curved guide device in which the rail has an arc shape.

本発明のロック保持型直動案内装置はロック保持とその解放の切り替え操作が電気的に行なわれるので、複数個の直動案内装置を使用する工作機械などへの適用が容易である。また、純機械的にロック保持とその解放の切り替え操作ができるので、測定機器の移動ステージなどへの適用が経済的である。   Since the lock holding type linear motion guide device of the present invention is electrically operated for switching between holding and releasing the lock, it can be easily applied to a machine tool using a plurality of linear motion guide devices. Further, since the lock holding and release operation can be performed purely mechanically, it is economical to apply to a moving stage of a measuring instrument.

1 工作機械などのベッド
2 直動案内装置のレール
2a 鋼球が転がる溝
2b レールの上面
3 直動案内装置のブロック
3a 鋼球
3b 足
3c 鋼球が転がる溝
3d 転動空間
3e 保持器
3f 反転部材
3g 鋼球の循環溝
3h 鋼球の循環溝
3i 循環溝
3j シール部材
3k 第一の凹み部
3m 第二の凹み部
3n 傾斜カム面
3p 貫通穴
3q 壁
4 ステージ
5 加工物
6 回転スピンドル
7 刃物
8 ボールねじ装置
8a ボールねじのナット
8b ボールねじの軸
9 軸受箱
10 クラッチ装置
11 保持器
11a 中央柱
11b ポケット
11c 保持器外側の柱
11d 吸着部材
11e ねじ
12 ローラ
13 ばね
14 電磁石
14a 電磁石の吸着面
15 ロッド
15a フランジ
16 ピン
17 カバー
δ0 保持器の外側の柱とローラ間の隙間
δ1 吸着部材と電磁石の吸着面との隙間
δ2 保持器外側柱とブロック壁の隙間
θ 傾斜カム面のレール面に対する勾配
L 紙面左方向への動き
R 紙面右方向への動き
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bed 2 such as a machine tool Rail 2a of linear motion guide device 2b Groove 2b where the steel ball rolls Upper surface 3 Block 3a of the linear motion guide device Steel ball 3b Foot 3c Groove 3d where the steel ball rolls Rolling space 3e Retainer 3f Reverse Member 3g Steel ball circulation groove 3h Steel ball circulation groove 3i Circulation groove 3j Seal member 3k First recess 3m Second recess 3n Inclined cam surface 3p Through hole 3q Wall 4 Stage 5 Workpiece 6 Spindle 7 Blade 8 Ball screw device 8a Ball screw nut 8b Ball screw shaft 9 Bearing box 10 Clutch device 11 Retainer 11a Central column 11b Pocket 11c Retainer outer column 11d Adsorption member 11e Screw 12 Roller 13 Spring 14 Electromagnet 14a Electromagnet adsorption surface 15 Rod 15a Flange 16 Pin 17 Cover δ 0 Clearance between the outer column of the cage and the roller δ 1 Adsorption member and adsorption surface of the electromagnet Gap δ 2 Gap between cage outer column and block wall θ Gradient of inclined cam surface relative to rail surface X L Movement leftward on paper X R Movement rightward on paper

Claims (5)

レールと、このレールに沿ってブロックが移動する直動案内装置であって、
前記ブロックの内部に、前記レールに対する前記ブロックの移動を拘束するためのロック手段と前記ロック手段による拘束状態を解除するための解除手段とを有し、
前記ロック手段は、前記レールの面と対面する位置にある前記ブロックの面との間で形成される楔部と、この楔部内に配置されるローラとにより形成されるクラッチ機構であることを特徴とするロック保持型直動案内装置。
A linear motion guide device in which a block and a block move along the rail,
Inside the block, there is a lock means for restraining the movement of the block relative to the rail, and a release means for releasing the restrained state by the lock means,
The locking means is a clutch mechanism formed by a wedge portion formed between a surface of the block in a position facing the rail surface and a roller disposed in the wedge portion. A lock holding type linear motion guide device.
前記ロック手段における楔部は、前記レールの面と対面する位置にある前記ブロックの面内の一部に一対以上の傾斜カム面を設けてレール面との間で構成され、傾斜カム面の方向は前記ブロックが前進する方向および後退する方向に狭くなる形状で、前記レールの上面に対する角度は5〜15°に設定され、前記一対以上の楔部にはそれぞれにローラを置き、そのローラをそれぞれ楔部に押圧する弾性部材を備え、
前記解除手段は前記ローラのうちブロックの反移動側のローラと択一的に係合してこれを前記楔部の向きと反対方向に押圧する解除部材であり、前記解除部材と前記ローラとの間のレールの長手方向の隙間δ0が、前記解除部材の前記ブロック内における前記レールの長手方向への移動可能な隙間δ1に対して、0.2〜0.8倍の関係を有することを特徴とする請求項1記載のロック保持型直動案内装置。
The wedge portion in the locking means is formed between the rail surface by providing a pair of or more inclined cam surfaces in a part of the block surface at a position facing the rail surface, and the direction of the inclined cam surface Is a shape that narrows in the direction in which the block moves forward and backward, the angle with respect to the upper surface of the rail is set to 5 to 15 °, and a roller is placed on each of the pair of wedge parts, An elastic member that presses against the wedge part;
The release means is a release member that selectively engages a roller on the opposite side of the block among the rollers and presses the roller in a direction opposite to the direction of the wedge portion. The gap δ 0 in the longitudinal direction of the rail in between has a relationship of 0.2 to 0.8 times the gap δ 1 movable in the longitudinal direction of the rail in the block of the release member The lock holding type | mold linear motion guide apparatus of Claim 1 characterized by these.
前記解除手段の解除部材を前記レールの長手方向に移動させる手段として、
(1)電磁石の吸引力を利用するとともに、通常の機械振動あるいは消費電力に対する異常値を感知して電磁石への通電を遮断する電気回路を有する;
(2)前記ブロック内にボールねじのナットをその回転方向だけを拘束し、軸方向には制限された範囲内で隙間を有して移動が可能な状態で組み込む;または、
(3)前記ブロック内に挿入したロッドを前記係合部材に対してねじまたはピンで連結し、ブロックに対して制限された範囲内で隙間を有して移動が可能な状態で組み込むことを特徴とする請求項2記載のロック保持型直動案内装置。
As means for moving the release member of the release means in the longitudinal direction of the rail,
(1) It has an electric circuit that uses the attractive force of the electromagnet and senses an abnormal value for normal mechanical vibration or power consumption to cut off the energization of the electromagnet;
(2) A ball screw nut is constrained in the block only in the direction of rotation, and is incorporated in a state where it can move with a gap within a limited range in the axial direction; or
(3) The rod inserted into the block is connected to the engaging member with a screw or a pin, and the rod is assembled in a movable state with a gap within a limited range with respect to the block. The lock holding type linear motion guide device according to claim 2.
前記レールと、このレールに沿って移動するブロックとがそれぞれ転動体が転がる転動面を有し、この転動面相互で構成される転動空間に前記転動体が配置され、この転動空間から離脱した前記転動体を再度前記転動空間に戻すための反転部材とを備えることを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載のロック保持型直動案内装置。   The rail and the block moving along the rail each have a rolling surface on which the rolling element rolls, and the rolling element is disposed in a rolling space constituted by the rolling surfaces, and the rolling space. The lock holding type linear motion guide device according to claim 1, further comprising a reversing member for returning the rolling element separated from the rolling space to the rolling space again. 前記レールと、このレールに沿って移動するブロックとが滑り案内方式であることを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載のロック保持型直動案内装置。   4. The lock holding type linear motion guide device according to claim 1, wherein the rail and the block moving along the rail are of a sliding guide type.
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