JP2015048876A - 位置決め機構、案内装置、位置決め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業員の技能に左右されず、容易に案内装置の位置精度を高めることができる位置決め機構、案内装置、及び位置決め方法を提供することを目的とする。【解決手段】被取付部（６）に対向する側の案内レール（２）の部分に複数形成された第１の凹部（１１）と、案内レール（２）を被取付部（６）の所望の位置に配置したときに第１の凹部（１１）にそれぞれ対応する被取付部（６）の部分に形成された第２の凹部（１３）と、第１の凹部（１１）と第２の凹部（１３）とに共通して嵌合される位置決め部材（１４）と、を有するものとする。【選択図】図２

Description

本発明は、案内レールとスライダと転動体を備え、各種ロボット、搬送装置、半導体製造装置などに用いられる案内装置用の位置決め機構、当該位置決め機構によって位置決めされる案内装置、及び案内装置の位置決め方法に関する。

従来、案内装置として、直線状に延びる案内レールを有する直動案内装置と、曲線状の案内レールを有する曲線運動案内装置が知られている。

直動案内装置は、例えば、直線状の案内レールと、その案内レールを跨いで案内レールの長手方向に相対移動可能に跨嵌したスライダとからなり、そのスライダは、スライダ本体と、スライダの滑走時に先頭又は後尾となる両端部にエンドキャップとを備えており、多数の転動体がスライダ内に形成された循環路を循環しながら案内レールとスライダ本体との間の転動路を転動することにより、案内レールとスライダとの滑らかな相対移動を実現する。直動案内装置はあらゆる向きに取り付けることが可能であるため、本願においては、図１に示すように、直動案内装置１の案内レール２の延在方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向に対して垂直で、被取付部６と接触する案内レール２の面と平行な方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向とＹ軸方向の双方に対して垂直な方向をＺ軸方向とする。

曲線運動案内装置は、リング状等の曲線状の案内レールと、曲線状の案内レール上を滑走可能に構成されたスライダと、転動体とからなる。

このような案内装置において、案内レールを被取付部に固定する前に、被取付部側の案内レール部分に長方形状の固定部材を取付け、案内レールの継ぎ合わせ部分を連結することで、案内レールの継ぎ目におけるＺ軸方向の段差の発生を解消し、滑らかに接続できる案内装置の取付構造及び取付方法がある（例えば、特許文献１）。

また、案内装置を被取付部に取り付けるための取付機構を案内レールに一体に設けることで、案内装置を被取付部に容易に取り付けられる案内装置がある（例えば、特許文献２）。

特開平１１−２９４４５０号公報 特開２００５−６１６１５号公報

しかしながら、いずれの発明も案内装置の案内レール全体の取付位置の精度を向上させるものではなく、特許文献１に記載の発明においては、固定部材が被取付部に遊嵌されているため、取付後、キャリッジ走行中に微振動が発生して、案内レールにＺ軸方向の段差が生じてしまう。

位置精度を高く案内レールを固定するためには、案内レールに沿って、被取付部にＸ軸方向に延びる肩部を設け、案内レールを肩部に押し当てながら固定することが考えられるが、その場合、案内レールと肩部の接触面の精度を高めなければならないため、加工費用が高価となってしまう。また、高精度な直定規を基準として案内レールを平行に調整しながら取り付ける方法も考えられるが、作業員の技能によって取付位置の精度が左右されたり、位置の調整に時間と労力を要するといった問題がある。

このような問題に鑑みて、本発明は、作業員の技能に左右されず、容易に案内装置の位置精度を高めることができる位置決め機構、案内装置、及び位置決め方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明では、
被取付部に面接触して取り付けられる案内レールと、該案内レール上を滑走可能に跨架されたスライダとを有する案内装置に用いられる位置決め機構であって、
前記被取付部に対向する側の前記案内レールの部分に複数形成された第１の凹部と、
前記案内レールを前記被取付部の所望の位置に配置したときに前記第１の凹部にそれぞれ対応する被取付部の部分に形成された第２の凹部と、
前記第１の凹部と前記第２の凹部とに共通して嵌合される凸部と、を有することを特徴とする位置決め機構を提供する。

好ましくは、前記凸部は円柱状をしている。

また、好ましくは、前記凸部は、前記第１の凹部に対応した第１の端部と、前記第２の凹部に対応した第２の端部とを備え、前記第１の端部側から前記第２の端部側に向かうにつれて、外周面が漸次縮径又は縮径している。

また、好ましくは、前記凸部は、前記第１の凹部に対応した第１の端部と、前記第２の凹部に対応した第２の端部と、前記第１の端部側の外周面に形成された雄ネジ部と、前記第２の端部に向かうにつれて漸次縮径したテーパー部とを備え、
前記第１の凹部の内周面には、前記雄ネジ部を螺合する雌ネジ部が形成されている。

また、好ましくは、前記凸部は、前記第１の凹部に対応した第１の端部と、前記第２の凹部に対応した第２の端部と、前記第１の端部に向かうにつれて漸次縮径したテーパー部と、前記第２の端部側の外周面に形成された雄ネジ部とを備え、
前記第２の凹部の内周面には、前記雄ネジ部を螺合する雌ネジ部が形成されている。

また、好ましくは、前記凸部は、前記第１の凹部に対応した第１の端部と、前記第２の凹部に対応した第２の端部と、前記第１の端部に向かうにつれて漸次縮径した第１のテーパー部と、前記第２の端部に向かうにつれて漸次縮径した第２のテーパー部とを備える。

また、好ましくは、前記凸部は、凹部に対して公差が±５μｍの範囲内である。

また、上記課題を解決するために本発明では、
前記第１の凹部を備え、
前記位置決め機構により位置決めされることを特徴とする案内装置を提供する。

また、上記課題を解決するために本発明では、
被取付部に面接触して取り付けられる案内レールと、該案内レール上を滑走可能に跨架されたスライダとを有する案内装置の位置決め方法であって、
前記被取付部に対向する側の前記案内レールの部分に第１の凹部を複数形成するステップと、
前記案内レールを前記被取付部の所望の位置に配置したときに前記第１の凹部に対応する被取付部の部分にそれぞれ第２の凹部を形成するステップと、
前記第１の凹部と前記第２の凹部とに凸部を共通して嵌合するステップと、を有することを特徴とする位置決め方法を提供する。

本発明によれば、作業員の技能に左右されず、容易に案内装置の位置精度を高めることができる位置決め機構、案内装置、及び位置決め方法を提供することができる。

本願の第１実施形態に係る案内装置を示す斜視図である。 本願の第１実施形態に係る案内装置の位置決め機構を示す斜視図である。 本願の第１実施形態に係る案内装置の取付機構を示す拡大斜視図である。 本願の第２実施形態に係る案内装置の凸部の側面と、第１の凹部及び第２の凹部の断面を示す拡大図である。 本願の第３実施形態に係る案内装置の凸部の側面と、第１の凹部及び第３の凹部の断面を示す拡大図である。 本願の第４実施形態に係る案内装置の凸部の側面と、第１の凹部及び第２の凹部の断面を示す拡大図である。 本願の実施形態に係る案内装置の位置決め方法を示す流れ図である。

（第１実施形態）
本願の第１実施形態に係る案内装置１の位置決め機構を図１ないし図３を参照しつつ説明する。図１は、本願の第１実施形態に係る案内装置１を示す斜視図である。図１において案内装置１は被取付部６に取り付けられている。

図１に示すように、本願の第１実施形態に係る案内装置１は、細長い四角柱状の案内レール２と、案内レール２を跨いで、案内レール２の長手方向に相対移動可能に跨嵌したスライダ３とから構成されている。図１においては、案内レール２を被取付部６に取り付けた状態を示している。

案内レール２は金属製で、Ｚ軸方向に貫通したボルト穴９が複数形成されている。案内レール２の長さは用途に応じて適宜調整することができる。案内レール２には、Ｘ軸方向に延びる断面略円弧状の角部転動溝７ａ、７ｂ及び側部転動溝８ａ、８ｂが形成されている。側部転動溝８ａ、８ｂの底部には逃げ溝が形成されている。案内レール２は、ボルト穴９内に挿通されたボルト１５によって被取付部６に固定されている。

スライダ３は、金属製のスライダ本体３ａと、スライダ本体３ａの滑走方向の前後に取り付けられたエンドキャップ４ａ、４ｂと、エンドキャップ４ａ、４ｂを介してスライダ本体３に取り付けられたサイドシール５ａ、５ｂと、から構成されている。

サイドシール５ａ、５ｂは、弾性体からなり、スライダ本体３と案内レール２との間に異物が侵入するのを防ぐ。サイドシール５ａ、５ｂには貫通孔１０ａ、１０ｂ（１０ｂは不図示）が形成されており、貫通孔１０ａ、１０ｂを通してエンドキャップ４ａ、４ｂに形成された注入口から潤滑剤を注入することができる。

図２は、本願の第１実施形態に係る案内装置１の位置決め機構を示す斜視図である。案内装置１を傾けて被取付部６に接する面を示している。図２においてスライダ３は二点鎖線により省略して示している。

被取付部６と面接触する案内レール２の面には、Ｘ軸方向に延びる中心線に沿って等間隔に、第１の凹部１１と、ボルト穴９とが交互に配置されている。被取付部６には、案内レール２を被取付部６の所望の位置に配置した際に、第１の凹部１１とボルト穴９にそれぞれ対向する位置に、第２の凹部１３と、ボルト用タップ１２とが形成されている。

第１の凹部１１と第２の凹部１３は、共に円柱状に穿孔され、互いに略同じ径寸法を有している。第１の凹部１１と第２の凹部１３には、円柱状の凸部（位置決め部材）１４が挿入される。案内レール２の位置決めは、第２の凹部１３に凸部１４を半分程度嵌合し、当該凸部１４に第１の凹部１１を上から被せるようにして嵌合させる。凸部１４と第１の凹部１１、第２の凹部１３とは締まり嵌め又は中間嵌めにより嵌合される。

上記位置決め機構によれば、案内レールの位置決めを、容易に、精度良く行うことができ、案内レールの真直度調整作業も不要とすることができる。

凸部１４の材料としては、ＳＵＪ２などの金属材料を用いることができる。これにより、凸部１４の弾性によって、ボルトの締付け前後による誤差を吸収することができる。

また、凸部１４として、市販のノックピンを使用することができる。市販のものを使用することにより、精度の高い位置決めを安価で、作業者の技能に影響されず、容易に、確実に、安心して、効率良く実現することができる。

市販されているストレートタイプ（円柱状）のノックピンでは、外径部が研磨加工により高精度に仕上がっているものがあり、凹部に対する外径寸法の公差は±５μｍ以下となっているため、凹部の真円度を＋５μｍ以下とした場合には、リニアガイドのレールを取付面（ベース）へ取り付けたときの誤差（ズレ）量も、最大で１０μｍ程度に収まる。真円度も出しやすいため、高精度に取り付けることができる。高精度なノックピンも市販されており、凹部に対する高精度タイプの外径公差は−２μｍであるため、当該ピンを用いれば更に高精度に取り付けることができる。公差０〜−５μｍでは凸部と凹部が締まり嵌めになるため、案内レール２と被取付部６がズレることはない。

図３は、本願の第１実施形態に係る案内装置１の取付機構を示す拡大斜視図である。

被取付部６への案内レール２の固定は、案内レール２を上記位置決め機構により位置決めした後、ボルト１５をボルト穴９に挿入し、ボルト用タップ１２に螺合することで行う。

固定用ボルト１５を挟んで両側に位置決め用の凸部１４が配置されているため、固定用ボルト１５の締め込みの際に案内レール２の位置がずれるのを防ぐことができる。

以上のように、第１の凹部１１を備え、上記位置決め機構により位置決めされる案内装置１によれば、案内レール２の位置決めを、作業者の技能に影響されず、容易に、精度良く行うことができる。取付精度の悪化は、主に、案内装置の寿命・摩擦・精度の３つの要素に悪影響を及ぼすおそれがあるが、本実施形態によれば、そのような悪影響が生じるのを防ぐことができる。また、凹部に対するノックピンの外径寸法の公差は５μｍ以下であることから、案内レール２の位置精度も良くすることができるので、被取付部に対する案内レール２の真直度が良い。そのため、案内装置１の走行中の運動精度が向上するので、ボールと溝との接点が歪み接触角変形を起こすことなく、剛性の低下の防止を図ることもできる。なお、案内レール２の真直度をさらに向上させるためには、複数の案内装置を組み合わせて用いることができる。例えば、一般に多く用いられる２レール、４スライダ（ベアリング）仕様であれば、ストロークが短くなることと、レール同士、スライダ同士の干渉による平均化効果が働くことから、通常、単体での真直度よりも真直度を小さくすることができる。

（第２実施形態）
本願の第２実施形態に係る案内装置の位置決め機構を図４を参照しつつ説明する。本第２実施形態に係る案内装置の位置決め機構は、上記第１実施形態に係る案内装置の位置決め機構とは凸部と第１、第２の凹部の構成においてのみ異なるため、第１実施形態と重複する説明は省略し、凸部と第１、第２の凹部の構成について説明する。

図４は本願の第２実施形態に係る位置決め機構の凸部２４の側面と、案内レールに形成された第１の凹部２１１及び被取付部に形成された第２の凹部２１３の断面を示す拡大図である。本第２実施形態に係る凸部２４は、概略円柱状に形成されているが、外周面がテーパー状に形成されている。すなわち、第１の凹部２１１に対応する第１の端部２４ｃ側の径寸法が、第２の凹部２１３に対応する第２の端部２４ｄ側の径寸法よりも大きく形成されており、第１の凹部２１１に挿入される側から第２の凹部２１３に挿入される側に向かうにつれて漸次縮径している。

第１の凹部２１１は、凸部２４の最大外径と略同じ内径寸法を有しており、第２の凹部２１３は、凸部２４の外周面のうち最も径寸法の小さい部分の直径よりも大きく、第１の端部２４ｃから第２の端部２４ｄまでの中間部よりも小さい内径寸法を有している。

なお、凸部２４には、第１の端部２４ｃの端面から中心軸に沿って内側に向かって凹んだ雌ネジ部２４ａが形成されているが、雌ネジ部２４ａを有さない構成としても良い。凸部２４としては、市販されているテーパーピンを用いることができる。

レール取付用の凸部と凹部は、互いに直径の差が小さければ小さいほど位置決め誤差は小さくなり、位置精度が高くなる反面、凸部は凹部に入りにくくなり、レール取付作業が困難になる。本第２実施形態に係る凸部２４のように、外周面がテーパー状に形成された凸部と、それに対応した第１、第２の凹部を用いることにより、効率良く案内レールの取付作業を行うことができるようになる。

なお、本第２実施形態においては、第１の端部２４ｃ側から第２の凹部２１３に対応する第２の端部２４ｄ側に向かうにつれて外周面を漸次拡径させ、それに合わせて、第１の凹部と第２の凹部の内径寸法を設定しても良い。

（第３実施形態）
本願の第３実施形態に係る案内装置の位置決め機構を図５を参照しつつ説明する。本第３実施形態に係る案内装置の位置決め機構は、上記第１実施形態に係る案内装置の位置決め機構とは凸部と第１、第２の凹部の構成においてのみ異なるため、第１実施形態と重複する説明は省略し、凸部と第１、第２の凹部の構成について説明する。

図５は本願の第３実施形態に係る位置決め機構の凸部３４の側面と、案内レールに形成された第１の凹部３１１及び被取付部に形成された第２の凹部３１３の断面を示す拡大図である。本第３実施形態に係る凸部３４は、第１の凹部３１１に対応した第１の端部３４ｃと第２の凹部３１３側に対応した第２の端部３４ｄを有しており、第１の端部３４ｃ側の外周部に雄ネジ部３４ａが形成され、雄ネジ部３４ａの第２の端部３４ｄ側部分から第２の端部３４ｄに向かって、拡径して雄ネジ部３４ａの外径よりも外径寸法の大きい最大外径部と、該最大外径部から漸次縮径したテーパー部３４ｂを形成している。

第１の凹部３１１の内周面には、凸部３４の雄ネジ部３４ａが螺合する雌ネジ部が形成されている。第２の凹部３１３は、テーパー部３４ｂのうち最も径寸法の小さい第２の端部３４ｄの直径よりも大きく、テーパー部材３４ｂのうち最も径寸法の大きい最大外径部よりも小さい内径寸法を有している。凸部３４としては、市販されている外ネジ付テーパーピンを用いることができる。市販のものは安価に入手可能であるため、市販のものを用いることにより、製造コストの増大を防ぐことができる。

本第３実施形態によれば、雄ネジ部３４ａを第１の凹部３１１に螺合することにより、案内レールの取付時に、凸部３４を案内レールに確実に固定することができる。また、テーパー部３４ｂによって凸部３４を第２の凹部３１３に挿入しやすくなる。

なお、本第３実施形態においては、第１の端部３４ｃ側にテーパー部を形成し、第２の端部３４ｄ側に雄ネジ部を形成し、それに合わせて、第１の凹部の内周面は雌ネジ部を形成せずに円柱面状としておき、第２の凹部の内周面に雌ネジ部を形成してしても良い。

（第４実施形態）
本願の第４実施形態に係る案内装置の位置決め機構を図６を参照しつつ説明する。本第４実施形態に係る案内装置の位置決め機構は、上記第１実施形態に係る案内装置の位置決め機構とは凸部と第１、第２の凹部の構成においてのみ異なるため、第１実施形態と重複する説明は省略し、凸部と第１、第２の凹部の構成について説明する。

図６は本願の第４実施形態に係る位置決め機構の凸部４４の側面と、案内レールに形成された第１の凹部４１１及び被取付部に形成された第２の凹部４１３の断面を示す拡大図である。本第４実施形態に係る凸部３４は、概略円柱面状をして、第１の凹部４１１に対応した第１の端部４４ｃと第２の凹部４１３に対応した第２の端部４４ｄを有しており、第１の端部４４ｃと第２の端部４４ｄとの中間に形成された最大外径部から第１の端部４４ｃに向かうにつれて漸次縮径した第１のテーパー部４４ａと、第２の端部４４ｄに向かうにつれて漸次縮径した第２のテーパー部４４ｂとを有している。

第１の凹部４１１及び第２の凹部４１３は、凸部４４の最大外径よりも小さく、第１の端部４４ｃ及び第２の端部４４ｄよりも大きい内径寸法を有している。

本第４実施形態によれば、凸部４４を第１の凹部４１１及び第２の凹部４１３へ挿入しやすくなり、効率良く案内レールの取付作業を行うことができる。なお、凹部は、テーパー部に合わせて、テーパーにしても良い。

最後に、図７を参照しつつ本願の第１実施形態に係る案内装置１の位置決め方法について説明する。

まず、案内レール２に第１の凹部１１を複数形成する（ステップＳ１）。次に、案内レール２を被取付部６の所望の位置に配置したときに第１の凹部１１に対応する被取付部６の部分に第２の凹部１３を形成する（ステップＳ２）。最後に、第１の凹部１１と第２の凹部１３とに凸部１４を共通して嵌合する（ステップＳ３）。

第１の凹部１１と第２の凹部１３は、ドリルを用いた穿孔によって容易に形成することができる。また、第１の凹部１１と第２の凹部１３への凸部１４の嵌合は、被取付部６に形成された第２の凹部１３に凸部１４を半分程度嵌合した後、第２の凹部１３から突出した当該凸部１４に第１の凹部１１を被せるようにして第１の凹部１１に凸部１４を嵌合することにより行うことができる。これとは反対に、案内レール２に形成された第１の凹部１１に凸部１４を半分程度嵌合した後、第１の凹部１１から突出した当該凸部１４を、被取付部６に形成された第２の凹部１３に挿入して嵌合しても良い。

上記位置決め方法によれば、案内レールの位置決めを、作業者の技能に影響されず、容易に、精度良く行うことができる。したがって、安定して、確実に、効率よく、取り付け作業を行うことができ、取り付けのコストを抑えることができる。

以上、本願発明の説明のため具体的な実施形態を示したが、本願発明はこれに限られるものではなく、種々の変更・改良が可能である。

例えば、凸部は、上記実施形態において示した形状に限られず、球状でも、円筒状であっても良い。また、それに合わせて、第１の凹部と第２の凹部の形状を変更することもできる。ノックピンは市販のものに限られず、専用に製造されたものであってもよい。

また、凸部と案内レール固定用のボルトは、案内レールの中心線に沿って交互に配置されることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるわけではない。すなわち、凸部と案内レール固定用のボルトは、中心線からずらして配置しても良いし、凸部は、許容誤差や案内レールの長さなどに応じて必要な距離を離して複数配置されていれば、位置や個数は限定されない。

以上のように、本発明によれば、作業員の技能に左右されず、容易に案内装置の位置精度を高めることができる位置決め機構、案内装置、及び位置決め方法を提供することができる。

１ 案内装置
２ 案内レール
３ スライダ
３ａ スライダ本体
４ａ、４ｂ エンドキャップ
５ａ、５ｂ サイドシール
６ 被取付部
７ａ、７ｂ 角部転動溝
８ａ、８ｂ 側部転動溝
９ ボルト穴
１０ａ 貫通孔
１１、２１１、３１１、４１１ 第１の凹部
１２ ボルト用タップ
１３、２１３、３１３、４１３ 第２の凹部
１４、２４、３４、４４、４５ 凸部
１５ ボルト
２４ａ 雌ネジ部
２４ｃ、３４ｃ、４４ｃ 第１の端部
２４ｄ、３４ｄ、４４ｄ 第２の端部
３４ａ 雄ネジ部
３４ｂ テーパー部
４４ａ 第１のテーパー部
４４ｂ 第２のテーパー部

Claims (9)

1. 被取付部に面接触して取り付けられる案内レールと、該案内レール上を滑走可能に跨架されたスライダとを有する案内装置に用いられる位置決め機構であって、
   前記被取付部に対向する側の前記案内レールの部分に複数形成された第１の凹部と、
   前記案内レールを前記被取付部の所望の位置に配置したときに前記第１の凹部にそれぞれ対応する被取付部の部分に形成された第２の凹部と、
   前記第１の凹部と前記第２の凹部とに共通して嵌合される凸部と、を有することを特徴とする位置決め機構。
2. 前記凸部は円柱状をしていることを特徴とする請求項１に記載の位置決め機構。
3. 前記凸部は、前記第１の凹部に対応した第１の端部と、前記第２の凹部に対応した第２の端部とを備え、前記第１の端部側から前記第２の端部側に向かうにつれて、外周面が漸次縮径又は縮径していることを特徴とする請求項１に記載の位置決め機構。
4. 前記凸部は、前記第１の凹部に対応した第１の端部と、前記第２の凹部に対応した第２の端部と、前記第１の端部側の外周面に形成された雄ネジ部と、前記第２の端部に向かうにつれて漸次縮径したテーパー部とを備え、
   前記第１の凹部の内周面には、前記雄ネジ部を螺合する雌ネジ部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置決め機構。
5. 前記凸部は、前記第１の凹部に対応した第１の端部と、前記第２の凹部に対応した第２の端部と、前記第１の端部に向かうにつれて漸次縮径したテーパー部と、前記第２の端部側の外周面に形成された雄ネジ部とを備え、
   前記第２の凹部の内周面には、前記雄ネジ部を螺合する雌ネジ部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置決め機構。
6. 前記凸部は、前記第１の凹部に対応した第１の端部と、前記第２の凹部に対応した第２の端部と、前記第１の端部に向かうにつれて漸次縮径した第１のテーパー部と、前記第２の端部に向かうにつれて漸次縮径した第２のテーパー部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の位置決め機構。
7. 前記凸部は、凹部に対して公差が±５μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１ないし６の何れか一項に記載の位置決め機構。
8. 前記第１の凹部を備え、
   請求項１ないし７のいずれか一項に記載の位置決め機構により位置決めされることを特徴とする案内装置。
9. 被取付部に面接触して取り付けられる案内レールと、該案内レール上を滑走可能に跨架されたスライダとを有する案内装置の位置決め方法であって、
   前記被取付部に対向する側の前記案内レールの部分に第１の凹部を複数形成するステップと、
   前記案内レールを前記被取付部の所望の位置に配置したときに前記第１の凹部に対応する被取付部の部分にそれぞれ第２の凹部を形成するステップと、
   前記第１の凹部と前記第２の凹部とに凸部を共通して嵌合するステップと、を有することを特徴とする位置決め方法。

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