JP2012166283A - 移動案内装置及び加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動部材を案内する装置の小型化、及び、製造コストの低減を図れる構造を実現する。
【解決手段】板材に板金加工を施して形成された移動部材の側板１５には、ｘ案内軸１３ａ、１３ｂを挿通する貫通孔５３と、複数の切欠５４を形成する。軸受部１４ａ、１４ｂを構成する複数のコロ５１は、複数の切欠５４に配置された状態で回転自在に支持される。複数のコロ５１がｘ案内軸１４ａ、１４ｂの外周面との当接に基づき従動回転することにより、移動部材をｘ案内軸１３ａ、１３ｂに沿って移動させる。複数のコロ５１を側板１５に形成した切欠５４に配置できるため、装置の小型化を図れる。また、切欠５４などは打ち抜きにより容易に且つ低コストで形成できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、主軸や作業台などを所定方向に移動させる移動案内装置、及び、このような移動案内装置を備え、作業台に固定したワークに対して、主軸に固定した工具により切削などの加工を行う加工装置に関する。

加工装置は、主軸に工具を取り付け、この主軸と作業台とを例えば３軸（ｘ、ｙ、ｚ軸）方向に相対移動させることにより、作業台に固定したワークに所定の加工を施す。このような加工装置として、作業台を固定のままとし、主軸を３軸方向に移動させる構造の他、作業台をｘ軸方向（或いはｙ軸方向）に移動させ、主軸をｚ軸方向及びｙ軸方向（或いはｘ軸方向）に移動させる構造もある（特許文献１参照）。

このように主軸をｘ軸或いはｙ軸に沿って案内する直動案内機構（移動案内装置）として、例えば、油潤滑を利用した滑り軸受や近年特に無限軌道をボールや円筒ころが循環する直動ブロック及びレールで構成される直動案内機構が使用されている。なお、シャフトと円筒ころを用いた直動案内が知られている（特許文献２）。

特開２００１−２４１４１６号公報 特開昭６２−４６７２９号公報

主軸や作業台を案内する移動案内装置として、滑り軸受を用いた場合、案内軸の外周面と滑り軸受の内周面との寸法関係を厳密に規制しないと、移動時にがたつきが生じたりして、加工精度に影響を与える可能性がある。このため、製造コストが高くなる。また、ボールや円筒ころを循環させる構造の場合、構造自体が複雑なため高価である。

また、本発明者は、主軸や作業台を支持しつつ移動する移動部材を板金製として、低コスト化を図る構造を考えた。但し、ボールや円筒ころを循環させる構造は重量が嵩むため、板金製の移動部材には適用しにくい。また、板金製の移動部材に、滑り軸受や特許文献２に記載された直動案内機構を単に設けた場合、これら滑り軸受又は直動案内機構を設けるスペースが必要になり装置が大型化する。また、別途、これら滑り軸受又は直動案内機構を用意する必要があるため、十分なコストの低減が図れない。

本発明は、移動部材を案内する装置の小型化、及び、製造コストの低減を図れる構造を実現すべく発明したものである。

本発明は、固定部材に配置され、円筒状の外周面を有する案内軸と、板材に板金加工を施して形成され、前記案内軸の軸方向に移動自在な移動部材と、前記移動部材に配置され、前記移動部材を前記案内軸に沿って移動自在に支持する軸受部と、を備え、前記移動部材は、前記案内軸の外径よりも大きい内径を有する貫通孔、及び、前記貫通孔の周囲に複数の切欠をそれぞれ形成した側板を有し、前記軸受部は、それぞれ前記複数の切欠に配置された状態で前記側板に回転自在に支持され、前記移動部材の移動により前記案内軸の外周面との当接に基づき従動回転する複数の回転体を有する、ことを特徴とする移動案内装置にある。

本発明によると、打ち抜きなどにより低コストで切欠を形成できる板金製の移動部材の側板に、移動部材を案内軸に移動自在に支持するための複数の回転体を切欠に配置した状態で支持するため、装置の小型化、及び、製造コストの低減を図れる。

本発明の第１の実施形態に係る加工装置の概略構成斜視図。 第１の実施形態に係る加工装置をｙ軸方向に切断した断面図。 ｘ軸ステージをｘ案内軸に支持する部分を取り出して示す斜視図。 同じく分解斜視図。 基準軸を支持する軸受部の平面図。 補助軸を支持する軸受部の平面図。 軸受部で案内軸に対し予圧を付与する構造の第１例を説明するための平面模式図。 同じく第２例を説明するための平面模式図。 同じく第３例を説明するための平面模式図。 作業台をｙ案内軸に支持する部分を取り出して示す斜視図。 支持部材をｘ軸ステージに支持する部分を、一部を切断して示す斜視図。 本発明の第２の実施形態に係る軸受部を構成する保持板及びコロを取り出して示す斜視図。 第２の実施形態の変形例を示す、図１２と同様の図。 本発明の第３の実施形態に係る軸受部を構成する側板及びコロを取り出して示す分解斜視図。 同じく案内軸に支持した状態を、図１４と反対側から示す斜視図。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１ないし図１１を用いて説明する。まず、本実施形態の加工装置Ａの全体構成について、図１及び図２により説明する。加工装置Ａは、躯体Ｂと、ワークＷ（図２）を固定する作業台１０と、ドリルなどの工具Ｔを取り付けて、加工用モータ１１（図２）により工具Ｔを回転させる主軸１２とを備える。そして、これら作業台１０と主軸１２とをｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の各方向に相対移動可能に構成されている。

本実施形態では、作業台１０をｙ軸方向に、主軸１２をｘ軸方向とｚ軸方向（回転軸方向）とに、それぞれ移動させる。このために、作業台１０をｙ軸方向に移動させるｙ軸駆動部２０ｙと、主軸１２をｘ軸方向とｚ軸方向とにそれぞれ移動させるｘ軸駆動部２０ｘ及びｚ軸駆動部２０ｚとを備え、これらを躯体Ｂに組み付けている。本実施形態では、ｘ軸駆動部２０ｘ及びｙ軸駆動部２０ｙが、本発明の対象となる移動案内装置を構成する。

固定部材である躯体Ｂは、板金製の複数の板部を組み合わせてなる。即ち、各板部は、鉄板などの金属板を所定の大きさに打ち抜き、打ち抜いた板の周囲を折り曲げるなどして強度を高くし、所定の形状としたものである。そして、各板部をボルトなどの締結手段によりそれぞれ締結して、躯体Ｂを構成している。具体的には、ｘ軸方向に直交するように配置された一対の支持板部ｂ１、ｂ２を、装置の下部に配置された底板部ｂ３、及び、装置の後側に配置された背板部ｂ４を介して連結することにより構成している。なお、装置の前側は、ワークＷを着脱したり、装置内を清掃したりするため、開口させている。

次に、各駆動部２０ｘ、２０ｙ、２０ｚの構造について説明する。まず、共通する構造について説明する。なお、共通する構造については、それぞれの駆動部の構成であることを示す添え字を省略して、総括的に説明する。駆動部２０は、モータ２１と、送りねじ２２と、移動部材２３と、を備える。

モータ２１は、例えば、外部端末などの指令に基づいて駆動される。送りねじ２２は、外周面に雄ねじ部を有し、各軸方向とそれぞれ平行に配置され、モータ２１の駆動により回転する。移動部材２３は、送りねじ２２の雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を有し、送りねじ２２の回転に伴い、雄ねじ部と雌ねじ部との螺合に基づいて送りねじ２２に沿って移動する。

［ｘ軸駆動部］
次に、各駆動部のそれぞれの構成について説明する。ｘ軸駆動部２０ｘの移動部材（ｘ軸ステージ）２３ｘには、主軸１２を支持する支持部材３０をｚ軸方向の変位自在に保持すると共に、ｚ軸駆動部２０ｚが固定されている。そして、移動部材２３ｘと共に主軸１２及び支持部材３０が、送りねじ２２ｘの配設方向であるｘ軸方向に移動する。なお、特許請求の範囲に記載した主軸の回転軸方向と異なる方向は、本実施形態では、ｘ軸方向とｙ軸方向が該当する。

このような移動部材２３ｘは、板材に板金加工を施して形成されている。即ち、鉄板などの金属板を所定の形状に打ち抜き、所定の曲げ加工を施すと共に、所定位置に貫通孔や切欠を打ち抜きにより形成した複数の板材を組み合わせて構成している。このように構成される移動部材２３ｘは、ｘ軸方向に平行に２本配置されたｘ案内軸１３ａ、１３ｂに軸受部１４ａ、１４ｂを介して支持されている。

これらｘ案内軸１３ａ、１３ｂは、それぞれ円筒状或いは円柱状の棒部材で、両端部を躯体Ｂを構成する一対の支持板部ｂ１、ｂ２に固定している。２本のｘ案内軸１３ａ、１３ｂは、図示の例では、送りねじ２２ｘを挟むように配置されている。また、主軸１２は、送りねじ２２ｘとｘ案内軸１３ａとの間に配置されている。このような２本のｘ案内軸１３ａ、１３ｂのうち、主軸１２に近い側に配置されるｘ案内軸１３ａを基準軸、主軸１２から遠い側に配置されるｘ案内軸１３ｂを補助軸としている。基準軸は、主として、移動部材２３ｘのｘ軸方向の移動を案内し、補助軸は、主として、移動部材２３ｘが基準軸を中心として回転することを阻止する、言い換えれば、基準軸回りの回転モーメントを支持する。

［軸受部］
軸受部１４ａ、１４ｂは、図３に示すように、移動部材２３ｘを構成する複数の板材の一部である側板１５にそれぞれ配置されており、移動部材２３ｘをｘ案内軸１３ａ、１３ｂに沿って移動自在に支持する。このような軸受部１４ａ、１４ｂは、それぞれ、ｘ案内軸１３ａ、１３ｂの周囲に配置され、移動部材２３ｘの移動によりｘ案内軸１３ａ、１３ｂの外周面との当接に基づき従動回転する複数の回転体である円筒状のコロ５１を有する。なお、複数の回転体は、コロ以外に、球状のものなど他の構造であっても良い。これら複数のコロ５１は、それぞれ軸方向両側に突出した回転支持軸５２ａ、５２ｂを有し、これら回転支持軸５２ａ、５２ｂがそれぞれ移動部材２３ｘの側板１５に回転自在に支持されている。なお、回転支持軸５２ａは、回転支持軸５２ｂよりも長い。

側板１５は、主軸１２をｘ軸方向両側から挟むように、それぞれｘ軸方向に直交して配置されている。また、側板１５には、案内軸１３ａ、１３ｂの外径よりも大きい内径を有する貫通孔５３、及び、貫通孔５３の周囲に複数の切欠５４がそれぞれ形成されている。そして、それぞれの貫通孔５３に案内軸１３ａ、１３ｂが挿通されると共に、それぞれの切欠５４にコロ５１が配置された状態で、軸受部１４ａ、１４ｂが側板１５に固定されている。したがって、移動部材２３ｘは、ｘ案内軸１３ａに対しては２個所の軸受部１４ａにより、ｘ案内軸１３ｂに対しては２個所の軸受部１４ｂにより、それぞれ支持される。

また、軸受部１４ａ、１４ｂは、図４に示すように、案内軸１３ａ、１３ｂの外径よりも大きい内径を有する貫通孔５３、及び、貫通孔５３の周囲に複数の切欠５４をそれぞれ形成した保持板５５ａ、５５ｂを有する。また、貫通孔５３及び複数の切欠５４に加えて、回転支持軸５２ａ、５２ｂを保持するための複数の保持切欠５６ａ、５６ｂを形成した１枚又は複数枚の中間板５７ａ、５７ｂを有する。これら保持板５５ａ、５５ｂ、中間板５７ａ、５７ｂは、それぞれ板金製としている。即ち、鉄板などの金属板を所定の形状に打ち抜くと共に、所定位置に貫通孔や切欠を打ち抜きにより形成する。

そして、複数の切欠５４にそれぞれ複数のコロ５１を貫通孔５３の中心軸を中心とした放射状に配置すると共に、複数のコロ５１の回転支持軸５２ａ、５２ｂを保持板５５ａ、５５ｂと移動部材２３ｘの側板１５とで挟持する。これにより、複数のコロ５１の回転支持軸５２ａ、５２ｂを、それぞれ移動部材２３ｘに回転自在に支持している。保持板５５ａ、５５ｂと側板１５との間には、複数の中間板５７ａ、５７ｂを配置することにより、保持板５５ａ、５５ｂと側板１５との間隔を、回転支持軸５２ａ、５２ｂの外径よりも僅かに大きくしている。そして、中間板５７ａ、５７ｂの保持切欠５６ａ、５６ｂ内に回転支持軸５２ａ、５２ｂをそれぞれ回転自在に保持している。これら各板の結合は、複数のボルト５８により行っている。

また、軸受部１４ａ、１４ｂのうち、基準軸であるｘ案内軸１３ａを支持する軸受部１４ａのコロ５１の数を、補助軸であるｘ案内軸１３ｂを支持する軸受部１４ｂのコロ５１の数よりも多くしている。即ち、図５に示すように、軸受部１４ａは３個のコロ５１を有し、図６に示すように、軸受部１４ｂは２個のコロ５１を有するようにしている。これにより、基準軸側の支持剛性を高くして、移動部材２３ｘの移動を円滑且つ振れのないようにしている。なお、それぞれの軸受部１４ａ、１４ｂのコロ５１の配置は、軸回りに均等とすることが好ましい。また、軸受部１４ｂは、基準軸回りのモーメント方向にコロ５１を配置する。図示の例では、ｚ軸方向に配置している。

このように構成され、側板１５に固定される軸受部１４ａ、１４ｂには、それぞれｘ案内軸１３ａ、１３ｂが挿通されるが、複数のコロ５１の自由状態での内接円の直径は、ｘ案内軸１３ａ、１３ｂの外径Ｄよりも小さくしている。このために、自由状態で、少なくとも１個のコロ５１の外周面とｘ案内軸１３ａ、１３ｂの中心軸との距離を、ｘ案内軸１３ａ、１３ｂの半径よりも小さくしている。そして、軸受部１４ａ、１４ｂで、ｘ案内軸１３ａ、１３ｂに予圧を付与している。

図７は、このように軸受部１４ａ、１４ｂでｘ案内軸１３ａ、１３ｂに対し予圧を付与する構造の第１例を示している。図７に示す構造では、長い方の軸である回転支持軸５２ａを有するコロ５１の外周面とｘ案内軸１３ｂ（１３ａ）の中心軸との自由状態での距離Ｒ１を、ｘ案内軸１３ｂ（１３ａ）の半径Ｄ／２よりも小さくしている。なお、短い方の軸である回転支持軸５２ｂを有するコロ５１の外周面とｘ案内軸１３ｂ（１３ａ）の中心軸との距離は、ｘ案内軸１３ｂ（１３ａ）の半径Ｄ／２と同じとしている。

これにより、図７に誇張して示すように、複数のコロ５１の内側にｘ案内軸１３ｂ（１３ａ）を挿通した状態で、長い方の回転支持軸５２ａが撓み、この回転支持軸５２ａの弾性復元力によりコロ５１がｘ案内軸１３ｂ（１３ａ）に押し付けられる。この結果、複数のコロ５１からｘ案内軸１３ｂ（１３ａ）に対して予圧が付与され、軸受部１４ａ、１４ｂの支持剛性を向上させられる。

図８は、軸受部１４ａ、１４ｂでｘ案内軸１３ａ、１３ｂに対し予圧を付与する構造の第２例を示している。図８に示す構造では、長い方の軸である回転支持軸５２ａを有するコロ５１ａの外径Ｄ１を、短い方の軸である回転支持軸５２ｂを有するコロ５１ｂの外径Ｄ２よりも大きくしている（Ｄ１＞Ｄ２）。また、自由状態での、コロ５１ａの中心軸とｘ案内軸１３ｂ（１３ａ）の中心軸との距離Ｌ１と、コロ５１ｂの中心軸とｘ案内軸１３ｂ（１３ａ）の中心軸との距離Ｌ２とを同じとしている（Ｌ１＝Ｌ２）。そして、自由状態で、コロ５１ａの外周面とｘ案内軸１３ｂ（１３ａ）の中心軸との距離を、ｘ案内軸１３ｂ（１３ａ）の半径Ｄ／２よりも小さくしている。

これにより、図７に示した構造と同様に、長い方の回転支持軸５２ａの撓より、複数のコロ５１ａ、５１からｘ案内軸１３ｂ（１３ａ）に対して予圧が付与され、軸受部１４ａ、１４ｂの支持剛性を向上させられる。

図９は、軸受部１４ａ、１４ｂでｘ案内軸１３ａ、１３ｂに対し予圧を付与する構造の第３例を示している。図９に示す構造では、全てのコロ５１の外径を同じ大きさとし、更に、回転支持軸５２の長さも同じとしている。そして、少なくとも１個のコロ５１の回転支持軸５２を、ばね６０によりｘ案内軸１３ｂ（１３ａ）の中心軸に向けて付勢している。これにより、自由状態で、ばね６０により付勢されるコロ５１の外周面とｘ案内軸１３ｂ（１３ａ）の中心軸との距離を、ｘ案内軸１３ｂ（１３ａ）の半径よりも小さくしている。

なお、本例の場合、軸受部１４ａ、１４ｂを構成する中間板５７ａ、５７ｂの保持切欠５６ａ、５６ｂのｘ案内軸１３ｂ（１３ａ）の半径方向の寸法を、回転支持軸５２の直径よりも十分に大きくしている。そして、保持切欠５６ａ、５６ｂ内にばね６０を配置すると共に、ばね６０により付勢するコロ５１の回転支持軸５２がｘ案内軸１３ｂ（１３ａ）の半径方向に変位可能としている。このような本例の場合も、軸受部１４ａ、１４ｂで、ｘ案内軸１３ａ、１３ｂに予圧を付与することにより、軸受部１４ａ、１４ｂの支持剛性を向上させている。

［ｙ軸駆動部］
ｙ軸駆動部２０ｙの移動部材２３ｙ（ｙ軸ステージ）には、図１、２に示すように、作業台１０が固定されており、移動部材２３ｙと共に作業台１０が、送りねじ２２ｙの配設方向であるｙ軸方向に移動する。このようなｙ軸駆動部２０ｙは、作業台１０の下方に配置される。

また、移動部材２３ｙは、板材に板金加工を施して形成されている。即ち、鉄板などの金属板を所定の形状に打ち抜き、所定の曲げ加工を施すと共に、所定位置に貫通孔や切欠を打ち抜きにより形成した複数の板材を組み合わせて構成している。このように構成される移動部材２３ｙは、ｙ軸方向に平行に２本配置されたｙ案内軸１６ａ、１６ｂに軸受部１７ａ、１７ｂにより支持されている。

これらｙ案内軸１６ａ、１６ｂは、それぞれ円筒状或いは円柱状の棒部材で、両端部を躯体Ｂを構成する底板部ｂ３のｙ軸方向両端部から上方に折れ曲がった部分に固定している。２本のｙ案内軸１６ａ、１６ｂは、図示の例では、送りねじ２２ｙを挟むように配置されている。このような２本のｙ案内軸１６ａ、１６ｂのうち、一方のｙ案内軸１６ａを基準軸、他方のｙ案内軸１６ｂを補助軸としている。基準軸は、主として、移動部材２３ｙのｙ軸方向の移動を案内し、補助軸は、移動部材２３ｙが基準軸を中心として回転することを阻止する、言い換えれば、基準軸回りの回転モーメントを支持する。

軸受部１７ａ、１７ｂは、図１０に示すように、移動部材２３ｙを構成する側板１８にそれぞれ固定されており、移動部材２３ｙをｙ案内軸１６ａ、１６ｂに沿って移動自在に支持する。軸受部１７ａ、１７ｂにより、移動部材２３ｙをｙ案内軸１６ａ、１６ｂに支持する部分の構造は、上述のｘ軸駆動部と同様である。

［ｚ軸駆動部］
ｚ軸駆動部２０ｚは、支持部材３０に接続され、支持部材３０及び主軸１２を回転軸方向（ｚ軸方向）に移動させる。即ち、ｚ軸駆動部２０ｚの移動部材２３ｚ（ｚ軸ステージ）には、主軸１２が支持部材３０を介して固定されており、移動部材２３ｚと共に主軸１２及び支持部材３０が、送りねじ２２ｚの配設方向であるｚ軸方向に移動する。なお、ｚ軸駆動部２０ｚは、移動部材２３ｘに支持されており、ｘ軸駆動部２０ｘの駆動により主軸１２及び支持部材３０と共にｘ軸方向に移動する。

支持部材３０は、筒状からなり、筒状の内部に主軸１２を支持し、筒状の外周面を案内面３０ａとしている。本実施形態では、支持部材３０を円筒状に形成している。また、支持部材３０は、案内面３０ａにより構成される外接円筒面（外周面）の中心軸が主軸１２の回転軸と一致するように構成されている。

本実施形態の場合、支持部材３０の内部に、主軸１２及びこの主軸１２に固定された加工用モータ１１を配置している。また、主軸１２は、外径が支持部材３０の内径よりも僅かに大きい円筒状の外周面を有し、支持部材３０の先端（図２の下端）部に締り嵌めされている。したがって、主軸１２及び加工用モータ１１は、支持部材３０に相対回転及びｚ軸方向の相対変位をそれぞれ不能に固定支持される。加工用モータ１１は、外部から電源供給されることにより主軸１２に設けられた工具Ｔを回転させる。なお、加工用モータ１１を支持部材３０の外部に設け、ベルトとプーリや歯車列などの動力伝達機構を介して工具Ｔを回転させるようにしても良い。

また、支持部材３０は基端部（図２の上端部）を、移動部材２３ｚに結合されている。具体的には、移動部材２３ｚは、送りねじ２２ｚに螺合されるナット部３１と、ナット部３１に固定され支持部材３０側に伸びるように設けられた腕部３２を有し、腕部３２の先端を支持部材３０の基端部の固定している。これにより、移動部材２３ｚが送りねじ２２ｚに連れ回って回転すること、及び、支持部材３０がｚ軸を中心として回転することを防止している。

このように主軸１２を内部に配置する支持部材３０は、移動部材２３ｘに対して、軸受部３３により案内面３０ａに沿って移動自在に回転軸方向に保持されている。軸受部３３は、上述した軸受部１４ａ、１７ａと同様に、複数の回転体である複数（図示の例では３個）のコロ５１を有する。複数のコロ５１は、支持部材３０の周囲に配置され、支持部材３０の移動により案内面３０ａとの当接に基づき従動回転する。また、図４と同様に、これら複数のコロ５１の回転支持軸５２ａ、５２ｂは、それぞれ移動部材２３ｘを構成する上板３４、下板３５にそれぞれ回転自在に支持されている。支持部材３０は、上板３４、下板３５にそれぞれ固定された軸受部３３を挿通するように配置される。この結果、支持部材３０が、移動部材２３ｘに対してｚ軸方向の変位自在に保持される。なお、上述の駆動部と同様に、複数のコロ５１から支持部材３０の案内面３０ａに予圧を付与して、軸受部３３による支持部材３０の支持剛性を向上させている。

なお、上述の各駆動部の構成は、上述したような送りねじ機構に限らず、例えばラックアンドピニオンのような他の機構であっても良い。

このように構成される本実施形態の場合、図２に示すように、作業台１０上にワークＷを固定した状態で、主軸１２の先端に設けたドリルなどの工具ＴによりワークＷに所定の加工を施す。この際、主軸１２をｘ軸駆動部２０ｘとｚ軸駆動部２０ｚによりｘ軸とｚ軸とに移動させ、作業台１０をｙ軸駆動部２０ｙによりｙ軸に移動させる。

主軸１２をｘ軸方向に移動させる場合には、モータ２１ｘを駆動して送りねじ２２ｘを回転させる。すると、送りねじ２２ｘと螺合する移動部材２３ｘ、この移動部材２３ｘに支持されたｚ軸駆動部２０ｚ及び支持部材３０、この支持部材３０内に支持された主軸１２が移動する。この際、移動部材２３ｘは、側板１５に固定された軸受部１４ａ、１４ｂの複数のコロ５１が、ｘ軸方向に配置された案内軸１３ａ、１３ｂの外周面との当接により従動回転することにより、案内軸１３ａ、１３ｂに沿って円滑に移動する。

作業台１０をｙ軸方向に移動させる場合には、モータ２１ｙを駆動して送りねじ２２ｙを回転させる。すると、送りねじ２２ｙと螺合する移動部材２３ｙ、この移動部材２３ｙに支持固定された作業台１０が移動する。この際、移動部材２３ｙは、側板１８に固定された軸受部１７ａ、１７ｂの複数のコロ５１が、ｙ軸方向に配置された案内軸１６ａ、１６ｂの外周面との当接により従動回転することにより、案内軸１６ａ、１６ｂに沿って円滑に移動する。

主軸１２をｚ軸方向に移動させる場合には、モータ２１ｚを駆動して送りねじ２２ｚを回転させる。すると、送りねじ２２ｚと螺合する移動部材２３ｚ、及び、この移動部材２３ｚと結合した支持部材３０が移動する。支持部材３０内には、主軸１２が固定されているため、主軸１２も移動部材２３ｚ及び支持部材３０と共に移動する。この際、支持部材３０は、その外周面の案内面３０ａが移動部材２３ｘに固定された軸受部３３の複数のコロ５１と当接し、複数のコロ５１が従動回転することにより、ｚ軸方向に案内されつつ円滑に移動する。

本実施形態の場合、移動部材２３ｘ又は２３ｙを（ｘ又はｙ）案内軸１３ａ、１３ｂ又は１６ａ、１６ｂに移動自在に支持するために、複数のコロ５１（５１ａ、５１ｂ）を、側板１５又は１８に回転自在に支持している。また、コロ５１を配置するための切欠５４を側板１５又は１８に形成している。このため、コロ５１を配置するためのスペースを最小限にでき、装置の小型化を図れる。即ち、例えば、コロ５１を側板１５又は１８と干渉しない位置に支持しようとすると、側板１５又は１８から外れた位置に、コロ５１の外径以上のスペースが必要になる。これに対して本実施形態のように、移動部材２３ｘ又は２３ｙの側板１５又は１８に直接切欠５４を形成し、切欠５４内にコロ５１を配置すれば、コロ５１と側板１５又は１８との干渉を防止するためのスペースが必要なく、装置の小型化を図れる。

また、移動部材２３ｘ又は２３ｙや保持板５５ａ、５５ｂ、中間板５７ａ、５７ｂは、板材に板金加工を施すことにより容易に且つ低コストで作成できる。また、これら各板に形成する貫通孔５３、複数の切欠５４、保持切欠５６ａ、５６ｂも、打ち抜きなどにより容易に且つ低コストで形成できる。この結果、高価な滑り軸受やボールや円筒ころを循環させる構造を使用することなく、低コストで軸受部１４ａ、１４ｂ又は１７ａ、１７ｂを得られる。なお、コロ５１としては、例えば、市販されているものを利用すれば、コロ５１の製造が不要となり、より低コスト化を図れる。

このように本実施形態の場合には、打ち抜きなどにより低コストで切欠を形成できる板金製の移動部材の側板に、移動部材を案内軸に移動自在に支持するための複数のコロを切欠に配置した状態で支持するため、装置の小型化、及び、製造コストの低減を図れる。

また、本実施形態の場合、移動部材２３ｘ又は２３ｙを、２本の案内軸１３ａ、１３ｂ又は１６ａ、１６ｂに支持している。そして、このうちの一方の案内軸１３ａ又は１６ａを基準軸、他方の案内軸１３ｂ又は１６ｂを補助軸とし、基準軸に配置される軸受部１４ａ又は１７ａのコロの数を、補助軸に配置される軸受部１４ｂ又は１７ｂのコロの数よりも多くしている。即ち、基準軸は、主として移動部材２３ｘ又は２３ｙの移動を案内するため、コロの数を増やして支持剛性及び支持精度を向上させている。これに対し、補助軸は、主として、移動部材２３ｘ又は２３ｙに作用するモーメントを支持するため、基準軸ほど支持剛性及び支持精度が要求されないため、コロ５１の数を最小限としている。この結果、コロ５１の数を抑えて、製造コストの低減を図れる。

また、本実施形態の場合、移動部材２３ｘ又は２３ｙを板金製としているため、移動部材２３ｘ又は２３ｙ自体の重量を低減できる。このため、移動部材２３ｘ又は２３ｙを案内する案内軸１３ａ、１３ｂ又は１６ａ、１６ｂの両端部を固定する躯体Ｂを板金製としても、これら移動部材２３ｘ又は２３ｙなどを支持する強度を確保できる。躯体Ｂを板金製とすることができれば、製造コストを低減できると共に、装置の軽量化を図れる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図１２及び図１３を用いて説明する。なお、本実施形態は、コロ５１Ａを支持する構造が上述の第１の実施形態と異なるだけで、その他の構造及び作用は、第１の実施形態と同様である。したがって、以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。また、以下の説明では、代表して軸受部１４ａについて説明するが、他の軸受部１４ｂ、１７ａ、１７ｂについても同様である。

軸受部１４ａは、複数の回転体である複数のコロ５１Ａと、保持板５５Ａ（軸受部１４ｂ、１７ｂの場合は保持板５５Ｂ）とを備える。このうちのコロ５１Ａは、それぞれ軸方向両側面に回転軸と平行な円筒面を有する円筒凹部６１が形成されている。図示の例の場合、円筒凹部６１はコロ５１Ａの軸方向に貫通しているが、必ずしも貫通している必要はない。

また、保持板５５Ａは、板材に板金加工を施して、ｘ案内軸１３ａ（図１など参照）の外径よりも大きい内径を有する貫通孔５３、及び、貫通孔の周囲に複数の切欠５４をそれぞれ形成している。また、複数の切欠５４の側縁部には、互いに近づくように突出した支持突部６２が形成されている。

そして、保持板５５Ａの複数の切欠５４にそれぞれ複数のコロ５１Ａを配置する。なお、これら支持突部６２は、それぞれ弾性変形して、切欠５４内にコロ５１Ａを進入させられるようにしている。これと共に、複数のコロ５１Ａの円筒凹部６１に保持板５５Ａの支持突部６２を挿入する。これにより、複数のコロ５１Ａを、保持板５５Ａに回転自在に支持する。複数のコロ５１を支持した保持板５５Ａは、ボルトなどにより移動部材２３ｘの側板１５（図１、３、４など参照）に固定する。この際、複数のコロ５１Ａが側板１５に形成した切欠５４内に配置されるようにする。

このように構成される本実施形態の場合、複数のコロ５１Ａを予め保持板５５Ａに支持した状態で、側板１５に組み付けることができるため、組み付け作業がやり易い。また、コロ５１Ａの回転支持軸を省略し、その代わりに保持板５５Ａに支持突部６２を形成している。この支持突部６２は打ち抜きなどにより容易に且つ低コストで形成できるため、軸受部１３ａの低コスト化を図れる。

図１３に、本実施形態の変形例を示す。図１３の構造の場合、保持板５５Ａ´（軸受部１４ｂ、１７ｂの場合は保持板５５Ｂ´）の切欠５４を設ける部分を軸方向に剖出させてカバー部６３としている。そして、カバー部６３内にコロ５１Ａを配置するようにしている。このような保持板５５Ａ´を側板１５に組み付ける場合には、カバー部６３が外側となるようにする。これにより、コロ５１Ａの保護を図れる。

なお、図１２及び図１３の何れの構造の場合も、複数のコロ５１Ａの自由状態での内接円の直径を案内軸１３ａの外径よりも小さくしている。そして、軸受部１４ａでｘ案内軸１３ａに対し予圧を付与している。このために、前述の第１の実施形態と同様に、自由状態で、少なくとも１個のコロ５１Ａの外周面とｘ案内軸１３ａの中心軸との距離を、案内軸１３ａの半径よりも小さくしている。例えば、少なくとも１個のコロ５１Ａを支持する支持突部６２の位置を、他のコロ５１Ａを支持する支持突部６２よりもｘ案内軸１３ａの中心軸側に設ける。或いは、少なくとも１個のコロ５１Ａの外径を他のコロ５１Ａの外径よりも大きくする。或いは、少なくとも１個のコロ５１Ａをｘ案内軸１３ａの半径方向に移動自在に支持し、このコロ５１Ａの円筒凹部６１と支持突部６２との間にばねを設けて、このコロ５１Ａをｘ案内軸１３ａの中心軸に向けて付勢する。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図１４及び図１５を用いて説明する。なお、本実施形態は、コロ５１Ａを支持する構造が上述の第２の実施形態と異なるだけで、その他の構造及び作用は、第２の実施形態と同様である。したがって、以下、第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。また、以下の説明では、代表して軸受部１４ａ、１４ｂについて説明するが、他の軸受部１７ａ、１７ｂについても同様である。

本実施形態の場合も、上述の第２の実施形態と同様に、複数のコロ５１Ａは、それぞれ軸方向両側面に回転軸と平行な円筒面を有する円筒凹部６１が形成されている。但し、円筒凹部６１内に挿入される支持突部６２は、移動部材２３ｘ（図１、３、４など参照）の側板１５に形成している。即ち、側板１５は、図１４に示すように、複数の切欠５４の側縁部に、互いに近づくように突出した支持突部６２が形成されている。

そして、図１５に示すように、側板１５の複数の切欠５４にそれぞれ複数のコロ５１Ａを配置すると共に、複数のコロ５１Ａの円筒凹部６１に側板１５の支持突部６２を挿入することにより、複数のコロ５１Ａを側板１５に回転自在に支持している。

このように構成される本実施形態の場合、複数のコロ５１Ａを側板１５に直接支持しているため、軸受部を構成する部品点数を少なくして、より低コスト化を図れる。なお、軸受部１４ａでｘ案内軸１３ａに対し予圧を付与する構造は、上述の第２の実施形態と同様である。また、第２の実施形態の変形例（図１３）のように、本実施形態の場合もカバー部を設けても良い。

＜他の実施形態＞
上述の実施形態では、主軸１２と作業台１０とをｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３軸方向に相対移動させる構造について説明したが、ｘ軸とｙ軸との一方を、ｚ軸と平行な中心軸を中心として回転する方向であるｒ軸としても良い。この場合、案内軸がｒ軸に沿って湾曲したものとなる。なお、本発明の加工装置は、樹脂やアルミニウム合金などの軽金属のような比較的軟らかい材料の加工を行うのに適する。

１０ 作業台
１２ 主軸
１３ａ、１３ｂ ｘ案内軸
１４ａ、１４ｂ 軸受部
１５ 側板
１６ａ、１６ｂ ｙ案内軸
１７ａ、１７ｂ 軸受部
１８ 側板
２０ｘ、２０ｙ 移動案内装置
２３ｘ、２３ｙ 移動部材
５１、５１ａ、５１ｂ、５１Ａ コロ（回転体）
５２、５２ａ、５２ｂ 回転支持軸
５３ 貫通孔
５４ 切欠
５５ａ、５５ｂ、５５Ａ、５５Ｂ、５５Ａ´、５５Ｂ´ 保持板
６１ 円筒凹部
６２ 支持突部
Ａ 加工装置
Ｗ ワーク

Claims (10)

1. 固定部材に配置され、円筒状の外周面を有する案内軸と、
   板材に板金加工を施して形成され、前記案内軸の軸方向に移動自在な移動部材と、
   前記移動部材に配置され、前記移動部材を前記案内軸に沿って移動自在に支持する軸受部と、を備え、
   前記移動部材は、前記案内軸の外径よりも大きい内径を有する貫通孔、及び、前記貫通孔の周囲に複数の切欠をそれぞれ形成した側板を有し、
   前記軸受部は、それぞれ前記複数の切欠に配置された状態で前記側板に回転自在に支持され、前記移動部材の移動により前記案内軸の外周面との当接に基づき従動回転する複数の回転体を有する、
   ことを特徴とする移動案内装置。
2. 前記軸受部は、前記複数の回転体と、板材に板金加工を施して、前記案内軸の外径よりも大きい内径を有する貫通孔、及び、前記貫通孔の周囲に複数の切欠をそれぞれ形成した保持板と、を備え、
   前記複数の回転体は、それぞれ軸方向両側に突出した回転支持軸を有し、
   前記移動部材及び前記保持板の前記複数の切欠に、それぞれ前記複数の回転体を配置すると共に、前記複数の回転体の前記回転支持軸を前記保持板と前記移動部材とで挟持することにより、前記複数の回転体の回転支持軸を、それぞれ前記側板に回転自在に支持した、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の移動案内装置。
3. 前記軸受部は、前記複数の回転体と、板材に板金加工を施して、前記案内軸の外径よりも大きい内径を有する貫通孔、及び、前記貫通孔の周囲に複数の切欠をそれぞれ形成した保持板と、を備え、
   前記複数の回転体は、それぞれ軸方向両側面に回転軸と平行な円筒面を有する円筒凹部が形成され、
   前記保持板は、前記複数の切欠の側縁部に、互いに近づくように突出した支持突部が形成され、
   前記保持板の前記複数の切欠にそれぞれ前記複数の回転体を配置すると共に、前記複数の回転体の前記円筒凹部に前記保持板の前記支持突部を挿入することにより、前記複数の回転体を、前記保持板に回転自在に支持し、
   前記複数の回転体を支持した前記保持板を、前記側板に固定した、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の移動案内装置。
4. 前記複数の回転体は、それぞれ軸方向両側面に回転軸と平行な円筒面を有する円筒凹部が形成され、
   前記側板は、前記複数の切欠の側縁部に、互いに近づくように突出した支持突部が形成され、
   前記側板の前記複数の切欠にそれぞれ前記複数の回転体を配置すると共に、前記複数の回転体の前記円筒凹部に前記側板の前記支持突部を挿入することにより、前記複数の回転体を、前記側板に回転自在に支持した、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の移動案内装置。
5. 前記複数の回転体の自由状態での内接円の直径は、前記案内軸の外径よりも小さい、
   ことを特徴とする、請求項１ないし４のうちの何れか１項に記載の移動案内装置。
6. 前記複数の回転体は、自由状態で、少なくとも１個の回転体の外周面と前記案内軸の中心軸との距離が、前記案内軸の半径よりも小さい、
   ことを特徴とする、請求項５に記載の移動案内装置。
7. 前記案内軸が平行に２本配置され、
   前記２本の案内軸は、前記移動部材を案内する基準軸と、前記移動部材が前記基準軸を中心として回転することを阻止する補助軸であり、
   前記基準軸を支持する前記軸受部の前記回転体の数を、前記補助軸を支持する前記軸受部の前記回転体の数よりも多くした、
   ことを特徴とする、請求項１ないし６のうちの何れか１項に記載の移動案内装置。
8. 前記案内軸は、両端部が板金製の一対の支持板部に固定されている、
   ことを特徴とする、請求項１ないし７のうちの何れか１項に記載の移動案内装置。
9. 取り付けられた工具を回転させる主軸と、
   前記主軸を前記主軸の回転軸方向と異なる方向に移動させる移動案内装置と、を備えた加工装置において、
   前記移動案内装置が、請求項１ないし８のうちの何れか１項に記載の移動案内装置である、
   ことを特徴とする加工装置。
10. ワークを固定する作業台と、
    前記作業台を移動させる移動案内装置と、を備えた加工装置において、
    前記移動案内装置が、請求項１ないし８のうちの何れか１項に記載の移動案内装置である、
    ことを特徴とする加工装置。

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