JP2021085476A

JP2021085476A - 直線案内装置

Info

Publication number: JP2021085476A
Application number: JP2019215553A
Authority: JP
Inventors: 尊間五十嵐; Toma Igarashi; 正侑関; Masayuki Seki; 知輝尾林; Tomoaki Obayashi
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2021-06-03

Abstract

【課題】送りねじ装置やリニアモータ等の直線駆動機構と組み合わせることで小型化した電動アクチュエータを容易に構成することが可能であり、且つ、当該アクチュエータの運動精度の確保も容易となる直線案内装置を提供する。【解決手段】第一の機械装置６が固定される取付け基準面２０ａを有する軌道部材２と、互いに対向する一対の側壁部３１を有すると共に当該一対の側壁部３１の間に前記軌道部材２の収容溝を有してチャネル状に形成され、前記軌道部材２によって案内される移動部材３と、を備えており、前記移動部材３には、前記一対の側壁部３１を互いに結合すると共に第二の機械装置７が固定される第一取付け部３０が設けられると共に、前記一対の側壁部３１の先端には第三の機械装置８が固定される第二取付け部３５が設けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、軌道部材と移動部材が直線的に相対移動可能な直線案内装置に関する。

この種の直線案内装置としては、チャネル状に形成された外側部材と、前記外側部材の案内溝の内部に配置されて当該案内溝内を自在に直線運動可能な内側部材と、を備えたものが知られている。例えば特許文献１に開示される直線案内装置では、前記外側部材が基底部及びこの基底部に対して直交する一対の側壁部を有してチャネル状に形成されたベッドとして構成される一方、前記内側部材が転動体の無限循環路を有するテーブルとして構成されている。そして、前記ベッドの各側壁部の内側面には前記転動体の転走溝が当該ベッドの長手方向に沿って設けられており、前記テーブルの無限循環路内に配列された転動体が前記転走溝を転動することで、前記テーブルが前記ベッドの案内溝内を自在に直線運動することが可能となっている。

通常、前記直線案内装置は機械装置のベース部に対して可動部を自在に直線運動させる目的で使用され、前記外側部材又は前記内側部材の一方に前記ベース部を、他方に前記可動部を固定して使用される。このため、特許文献１のベッドの基底部にはボルトの取付け孔が設けられ、前記ボルトを用いて前記ベッドを前記ベース部にねじ止めできるようになっている。また、前記テーブルにも取付け孔が設けられ、ボルトを用いて前記可動部を前記テーブルにねじ止めできるようになっている。

特開昭６２−３７５１０号公報

このような直線案内装置は、例えば、電動モータの回転量に応じて前記可動部に所定距離の直線運動を行わせる電動アクチュエータに利用される。前記電動アクチュエータを構成するためには、送りねじ装置やリニアモータといった駆動部を前記外側部材又は前記内側部材のいずれかに別途接続する必要がある。しかし、従来の直線案内装置は、前記外側部材及び前記内側部材のそれぞれに対して前記ベース部又は前記可動部のいずれかのみ固定可能であり、前記駆動部を前記外側部材又は前記内側部材に直接固定することができなかった。

このため、例えば前記外側部材にブラケットを固定し、当該ブラケットを介して前記可動部及び前記駆動部を前記外側部材に固定することが行われていた。しかし、そのようなブラケットを使用してアクチュエータを構成すると、前記可動部の運動方向と直交する方向に関して、前記外側部材と前記駆動部との距離が拡大してしまうことから、当該駆動部による推進力が前記直線案内装置に対してモーメント荷重として作用し易く、前記ブラケットの剛性を高める等、アクチュエータの運動精度を確保するための調整が複雑化するといった課題があった。また、前記アクチュエータそのものの小型化が難しいといった課題もあった。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、送りねじ装置やリニアモータ等の直線駆動機構と組み合わせることで小型化した電動アクチュエータを容易に構成することが可能であり、且つ、当該アクチュエータの運動精度の確保も容易となる直線案内装置を提供することにある。

すなわち、本発明の直線案内装置は、第一の機械装置が固定される取付け基準面を有する軌道部材と、互いに対向する一対の側壁部を有すると共に当該一対の側壁部の間に前記軌道部材の収容溝を有してチャネル状に形成され、前記軌道部材によって案内される移動部材と、を備えており、前記移動部材には、前記一対の側壁部を互いに結合すると共に第二の機械装置が固定される第一取付け部が設けられると共に、前記一対の側壁部の先端には第三の機械装置が固定される第二取付け部が設けられている。

このように構成された本発明の直線案内装置によれば、前記移動部材が第二の機械装置を固定可能な第一取付け部及び第三の機械装置を固定可能な第二取付け部を有しているので、前記移動部材に対して送りねじ装置やリニアモータ等の直線駆動機構を直接取り付けることが可能であり、小型化した電動アクチュエータを容易に構成することが可能であり、且つ、当該アクチュエータの運動精度の確保も容易となる。

本発明を適用した直線案内装置の第一実施形態を示す正面側斜視図である。図１に示した直線案内装置の背面側斜視図である。図１に示した直線案内装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図１に示した直線案内装置のＩＶ−ＩＶ線断面図である。本発明を適用した直線案内装置の第二実施形態を示す断面図である。

以下、添付図面を用いながら本発明の直線案内装置を詳細に説明する。

図１及び図２は本発明を適用した直線案内装置の第一実施形態を示すものである。この直線案内装置１は、軌道部材としてのインナーレール２と、前記インナーレール２を覆うように配置された移動部材としてのアウターレール３と、これらインナーレール２とアウターレール３との間に配列された転動体としての多数のボールとを備えている。前記インナーレール２と前記アウターレール３は相対的に移動自在であり、例えば、機械装置のベース部に前記インナーレール２を固定した場合には、前記アウターレール３が前記ベース部に対して自在に直線運動可能となり、これとは逆に、前記ベース部に前記アウターレール３を固定した場合には、前記インナーレール２が前記ベース部に対して自在に直線運動可能となる。

前記インナーレール２は、基底部２０と、前記基底部２０の両側から起立する一対の側壁部２１を有してチャネル状に形成されている。また、前記基底部２０は前記インナーレール２を他の機械装置に固定するための取付け基準面２０ａを有しており、当該基底部２０には固定ボルトを挿通させる取付け孔２２が複数設けられている。

一方、前記アウターレール３は、前記インナーレール２と同様にチャネル状に形成されており、前記インナーレール２の基底部２０よりも幅が大きく設定された基底部３０と、前記基底部３０の両側から起立する一対の側壁部３１を有している。また、前記アウターレール３は前記基底部３０及び前記一対の側壁部３１に囲まれた案内溝Gを有しており、前記インナーレール２はその一部が前記案内溝Ｇに収容されている。また、前記アウターレール３の基底部３０は当該アウターレール３を他の機械装置に固定するための第一取付け部となっており、当該第一取付け部には固定ボルトを挿通させる取付け孔３２が複数設けられている。

前記インナーレール２の側壁部２１の外側面には当該インナーレール２の長手方向に沿って前記ボールの転走溝２３が形成されている。また、図３に示すように、前記アウターレール３の側壁部３１の内側面には、当該アウターレール３の長手方向に沿って前記ボールの転走溝３３が形成されている。前記インナーレール２の転走溝２３と前記アウターレール３の転走溝３３とは互いに対向しており、これら転走溝２３，３３の間には転動体としての多数のボール４が配列されている。従って、これらボール４が荷重を負荷しながら前記インナーレール２と前記アウターレール３との間を転動することにより、前記インナーレール２に対して前記アウターレール３を自在に直線運動させることが可能となっている。

前記インナーレール２及び前記アウターレール３は厚さ１．２〜２．０ｍｍ程度のステンレス鋼、炭素工具鋼又は普通鋼等の金属板から形成されている。これらインナーレール２及びアウターレール３は、前記基底部２０，３０に対して前記一対の側壁部２１，３１を曲げ起こしてチャネル状に形成された後、研削加工によって前記一対の側壁部２１，３１の所定の位置に前記転走溝２３，３３が設けられている。前記転走溝２３，３３は研削加工によって高精度に形成されることから、これら転走溝２３，３３を転動する前記ボール４には予圧を付与することが可能である。従って、前記ボール４に与える予圧量を調整することで、直線運動時におけるインナーレール２とアウターレール３のガタツキを排除し、インナーレール２に対するアウターレール３の移動精度を高めることが可能となっている。

一方、前記インナーレール２とアウターレール３との間にはケージ５が配置されている。前記ケージ５には前記ボール４の直径よりも僅かに大きな内径の保持孔（図示せず）が所定の間隔で配列されており、前記ボール４は前記保持孔に収容されている。このため、前記アウターレール３が前記インナーレール２に対して移動し、前記ボール４が前記転走溝２３，３３の上を転動すると、当該ボール４の転動に伴って前記ケージ５が前記アウターレール３の移動距離の１／２の距離だけ前記インナーレール２に対して移動を生じる。

また、前記インナーレール２に対する前記アウターレール３の移動範囲を制限するため、前記アウターレール３にはストッパピン３４が設けられている。前記ストッパピン３４は前記アウターレール３の長手方向の中央において前記案内溝Gに突出しており、当該ストッパピン３４の先端は前記ケージ５に設けられた長孔（図示せず）に挿入されている。すなわち、前記アウターレール３が移動して、前記ストッパピン３４が前記ケージ５の長孔の端部に到達すると、前記ケージ５に対する前記アウターレール３の移動が係止され、それ以上はボール４が転走溝２３，３３上を転動できないことから、同時に前記インナーレール２に対する前記アウターレール３の移動も係止される。これにより、前記アウターレール３は前記インナーレール２に対して一定のストローク範囲でのみ直線運動することが可能となっている。

尚、本発明の直線案内装置の軌道部材としては図示されたインナーレール２に限られず、例えば、前記インナーレール２に代えて転動体の無限循環路を有するスライダを用いることも可能である。

図１及び図２に示すように、前記アウターレール３の長手方向の中央付近には他の機械装置を固定するための第二取付け部３５が設けられている。前記アウターレール３の各側壁部３１の先端には当該側壁部の外側に向けて屈曲した断面Ｌ字状のフランジ部３６がそれぞれ設けられており、これら一対のフランジ部３６によって前記第二取付け部３５が構成されている。各フランジ部３６には取付け面３６ａが設けられると共に、固定ボルトを挿通させる取付け孔３７が複数設けられており、前記一対のフランジ部３６に跨るようにして他の機械装置を前記アウターレール３に装着することが可能となっている。

図４はこの直線案内装置１の使用態様の一例を示すものである。例えば、前記インナーレール２の基底部２０には第一の機械装置６を固定する一方、前記アウターレール３の基底部３０（第一取付け部）には第二の機械装置７を固定する。これにより、前記第二の機械装置７を前記第一の機械装置６に対して自在に直線運動させることが可能となる。また、前記アウターレール３には前記第二取付け部３５が設けられていることから、この第二取付け部３５を利用することにより、当該アウターレール３には前記第二の機械装置７以外の第三の機械装置８、例えば送りねじ装置やリニアモータ等の直線駆動機構を直接的に固定することが可能である。

すなわち、第二の機械装置７に取り付けられたアウターレール３に対して送りねじ装置等の直線駆動機構を第三の機械装置８として直接的に固定することができるので、この直線案内装置を用いれば、電動アクチュエータを容易に構成することが可能となる。また、ブラケット等の他の部材を用いることなく、前記第二の機械装置７と前記第三の機械装置８の双方をアウターレール３に取り付けることが可能となるので、構築する電動アクチュエータの小型化を図ることができる。更に、前記第二の機械装置７と前記第三の機械装置８の双方を前記アウターレール３に対して直接固定することができるので、前記第三の機械装置を直線駆動機構として前記アウターレール３に推進力を作用させる際に、当該アウターレール３に対してモーメント荷重が作用するのを抑制することができ、構築したアクチュエータの運動精度の確保も容易なものとなる。

また、図４に示すように、前記第二取付け部３５は前記インナーレール２の取付け基準面２０ａに対して前記第一取付け部３０とは反対側に位置しているので、この直線案内装置１を使用すれば、前記インナーレール２が固定される第一の機械装置６を挟んでその表裏に前記第二の機械装置７と前記第三の機械装置８を配置することができ、この点においても電動アクチュエータの小型化に役立つものとなる。

図５は本発明の直線案内装置の第二実施形態を示すものであり、前記アウターレール３の形状が図４に示したものとは異なっている。具体的には、第三の機械装置８を固定するための第二取付け部３８が前記一対の側壁部３１の先端から直線状に延びており、これら第二取付け部３８の間に第三の機械装置８を挟み込むようにして、当該第三の機械装置８を前記アウターレール３に固定することが可能となっている。

この第二実施形態の直線案内装置を使用すれば、前述した第一実施形態の直線案内装置と同様に、電動アクチュエータの小型化を図ることができる他、構築したアクチュエータの運動精度の確保を容易なものとすることができる。

１…直線案内装置、２…インナーレール（軌道部材）、３…アウターレール（移動部材）、４…ボール（転動体）、６…第一の機械装置、７…第二の機械装置、８…第三の機械装置、２０ａ…取付け基準面、３０…アウターレールの基底部（第一取付け部）、３５…第二取付け部

Claims

第一の機械装置が固定される取付け基準面を有する軌道部材と、
互いに対向する一対の側壁部を有すると共に当該一対の側壁部の間に前記軌道部材の収容溝を有してチャネル状に形成され、前記軌道部材によって案内される移動部材と、を備え、
前記移動部材には、前記一対の側壁部を互いに結合すると共に第二の機械装置が固定される第一取付け部が設けられると共に、前記一対の側壁部の先端には第三の機械装置が固定される第二取付け部が設けられていることを特徴とする直線案内装置。
前記第二取付け部は前記軌道部材の取付け基準面に対して前記第一取付け部とは反対側に位置していることを特徴とする請求項１記載の直線案内装置。
前記第二取付け部は、前記移動部材の各側壁部の先端に設けられると共に当該側壁部の外側に向けて屈曲した断面Ｌ字状の一対のフランジ部から構成され、各フランジ部には前記第三の機械装置の取付け面が設けられていることを特徴とする請求項２記載の直線案内装置。
前記移動部材を構成する一対の側壁部の内面には当該移動部材の長手方向に沿って転動体の転走溝が形成される一方、前記一対の側壁部と対向する前記軌道部材の外側面には転動体の転走溝が形成され、前記移動部材の転走溝と前記軌道部材の転走溝との間には多数の転動体が配列されていることを特徴とする請求項１記載の直線案内装置。