JP2023026157A - 直動案内装置及び加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ナット部材３０１の移動範囲を広くする。【解決手段】ナット部材３０１は、ボールねじ３０２に螺合され、ボールねじ３０２が回転することでボールねじ３０２に沿って所定方向に往復移動する。ナット部材３０１は、ボールねじ３０２と螺合する位置までグリスを注入可能な雌ねじ穴が形成されている。雌ねじ穴には、フレーム３０３に設けられた所定方向両側の壁部３０３ａ、３０３ｂのうち、少なくとも片側の壁部３０３ａと当接することでナット部材３０１の所定方向片側への移動を規制する規制ボルト３０７がねじ止め固定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、移動部材を所定方向に往復移動させる直動案内装置、及び、加工対象物を加工可能な加工装置に関する。

加工装置として、工具が取り付けられた主軸を回転させて加工対象物（ワーク）に切削加工などを行う装置が従来から知られている。このような加工装置の主軸などを移動させる装置として直動案内装置を用いる場合がある。直動案内装置としては、レール上を往復移動するスライダの移動範囲を規制すべく、レールにストッパを固定した構成が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開平５－１６４１２９号公報

ここで、直動案内装置として、特許文献１に記載のように、移動部材としてのスライダの移動範囲を規制するためにストッパをレール側に設ける場合、レール側にストッパを固定するために、ストッパの寸法をある程度確保する必要がある。そして、このようなストッパを移動方向両側のそれぞれでレール側に固定すると、ストッパの寸法が大きい分、スライダの移動範囲を広くしにくい。

本発明の直動案内装置は、所定方向に配置されたボールねじと、前記ボールねじの所定方向両端側部分を支持するフレームと、前記ボールねじに螺合され、前記ボールねじが回転することで前記ボールねじに沿って前記所定方向に往復移動する移動部材と、を備え、前記移動部材は、前記ボールねじと螺合する位置までグリスを注入可能な雌ねじ穴が形成されており、前記雌ねじ穴には、前記フレームに設けられた前記所定方向両側の壁部のうち、少なくとも片側の壁部と当接することで前記移動部材の前記所定方向片側への移動を規制する規制部材がねじ止め固定されていることを特徴とする。

本発明の加工装置は、工具を把持する主軸と、工具により加工する加工対象物を保持する保持部と、前記主軸をＺ軸方向に往復移動させるＺ軸移動機構と、を備え、前記Ｚ軸移動機構は、Ｚ軸方向に配置されたボールねじと、前記ボールねじのＺ軸方向両端側部分を支持するフレームと、前記ボールねじに螺合され、前記ボールねじが回転することで前記ボールねじに沿ってＺ軸方向に往復移動する移動部材であって、前記主軸が支持される移動部材と、を備え、前記移動部材は、前記ボールねじと螺合する位置までグリスを注入可能な雌ねじ穴が形成されており、前記雌ねじ穴には、前記フレームに設けられた前記Ｚ軸方向両側の壁部のうち、少なくとも片側の壁部と当接することで前記移動部材の前記Ｚ軸方向片側への移動を規制する規制部材がねじ止め固定されていることを特徴とする。

本発明の加工装置は、工具を把持する主軸と、工具により加工する加工対象物を保持する保持部と、前記保持部をＹ軸方向に往復移動させるＹ軸移動機構と、を備え、前記Ｙ軸移動機構は、Ｙ軸方向に配置されたＹ軸ボールねじと、前記Ｙ軸ボールねじのＹ軸方向両端側部分を支持するＹ軸フレームと、前記Ｙ軸ボールねじに螺合され、前記Ｙ軸ボールねじが回転することで前記Ｙ軸ボールねじに沿ってＹ軸方向に往復移動するＹ軸移動部材であって、前記保持部が支持されるＹ軸移動部材と、を備え、前記Ｙ軸移動部材は、前記Ｙ軸ボールねじと螺合する位置までグリスを注入可能なＹ軸雌ねじ穴が形成されており、前記Ｙ軸雌ねじ穴には、前記Ｙ軸フレームに設けられた前記Ｙ軸方向両側の壁部のうち、少なくとも片側の壁部と当接することで前記Ｙ軸移動部材の前記Ｙ軸方向片側への移動を規制するＹ軸規制部材がねじ止め固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、移動部材の移動範囲を広くできる。

（ａ）比較例に係る直動案内装置の概略構成図、（ｂ）第１の実施形態に係る直動案内装置の概略構成図。 第２の実施形態に係る加工装置の外観斜視図。 第２の実施形態に係る加工装置の斜視図。 第２の実施形態において、ワークを水平方向に対して９０°傾けた状態を示す斜視図。 第２の実施形態に係る第１移動機構を上方から見た斜視図。 第２の実施形態に係る第１移動機構を下方から見た斜視図。 第２の実施形態に係る第１移動機構をＺ軸方向に沿って切断した断面図。 第２の実施形態に係る第１移動機構をナット部材の位置でＺ軸方向に直交する方向に沿って切断した断面図。 第２の実施形態に係る第３移動機構の斜視図。 第３の実施形態に係る第１移動機構を上方から見た斜視図。 第３の実施形態に係る第１移動機構を下方から見た斜視図。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）は、比較例の直動案内装置３００Ａを、図１（ｂ）は本実施形態の直動案内装置３００を示している。直動案内装置３００、３００Ａは、移動部材としてのナット部材３０１がボールねじ３０２に沿って移動させるものである。このような直動案内装置３００、３００Ａは、後述する加工装置に適用可能であるが、加工装置以外の他の装置にも適用可能である。即ち、直動案内装置３００、３００Ａは、ナット部材３０１に移動させたい部材を固定するなどして、ボールねじ３０２に沿ってこの部材を直線方向に移動させる装置に適用可能である。以下、具体的に説明する。

まず、図１（ａ）に示す比較例の直動案内装置３００Ａは、ボールねじ３０２と、フレーム３０３と、移動部材としてのナット部材３０１とを備える。ボールねじ３０２は、所定方向（図の左右方向）に配置されている。フレーム３０３は、ボールねじ３０２の所定方向両端側部分を支持する。ナット部材３０１は、ボールねじ３０２に螺合され、ボールねじ３０２が回転することでボールねじ３０２に沿って所定方向に往復移動する。

図１（ａ）に示す比較例の場合、フレーム３０３の所定方向両端側にストッパ３０４、３０５が設けられている。そして、ナット部材３０１がストッパ３０４、３０５と当接することで、ナット部材３０１の移動範囲が規制されるようになっている。即ち、ナット部材３０１が所定方向片側に移動し、ナット部材３０１が片側のストッパ３０４に当接することで、ナット部材３０１がそれ以上所定方向片側に移動することが規制される。同様に、ナット部材３０１が所定方向他側に移動し、ナット部材３０１が他側のストッパ３０５に当接することで、ナット部材３０１がそれ以上所定方向他側に移動することが規制される。

このようなストッパ３０４、３０５は、ボルト３０６によりフレーム３０３に固定されている。したがって、このボルト３０６が貫通する分、ストッパ３０４、３０５の所定方向に関する厚さを大きくする必要がある。このため、両方のストッパ３０４、３０５をフレーム３０３に設けた場合、ナット部材３０１の移動範囲が狭くなり易い。

次に、図１（ｂ）に示す本実施形態の直動案内装置３００は、比較例の直動案内装置３００Ａと同様に、ボールねじ３０２と、フレーム３０３と、移動部材としてのナット部材３０１とを備える。但し、本実施形態の直動案内装置３００は、比較例と異なり、片側のストッパ３０４を省略し、ストッパ３０４の代わりに、雄ねじ形状をした規制部材としての規制ボルト３０７を有する。そして、ナット部材３０１の所定方向片側の移動は、規制ボルト３０７とフレーム３０３の片側に設けられた壁部３０３ａとが当接することで規制するようにしている。

ここで、ボールねじ３０２に螺合されるナット部材３０１には、通常、ボールねじ３０２と螺合する位置までグリスを注入可能な穴が形成されている。そして、一般的には、この穴を雌ねじ穴としており、グリス注入時にはグリスニップルをこの雌ねじ穴に螺合固定して、ナット部材３０１とボールねじ３０２との間にグリスを注入するようにしている。本実施形態では、この雌ねじ穴を利用して、規制ボルト３０７をナット部材３０１に固定するようにしている。即ち、雌ねじ穴には、フレーム３０３に設けられた所定方向両側の壁部３０３ａ、３０３ｂのうち、少なくとも片側の壁部３０３ａと当接することでナット部材３０１の所定方向片側への移動を規制する規制ボルト３０７がねじ止め固定されている。規制ボルト３０７は、頭部３０７ａと雄ねじ部とを有し、雄ねじ部がナット部材３０１に形成されたグリスニップル用の雌ねじ穴に螺合可能となっている。

本実施形態の場合、ナット部材３０１の雌ねじ穴は、所定方向片側に向けて開口するように形成されているため、規制ボルト３０７を雌ねじ穴に固定すると、頭部３０７ａがナット部材３０１の所定方向片側面から突出した状態となる。そして、ナット部材３０１の所定方向片側の移動を規制する場合、この頭部３０７ａが片側の壁部３０３ａに当接する。

一方、ナット部材３０１の所定方向他側の移動は、比較例と同様に、ナット部材３０１が他側のストッパ３０５に当接することで規制される。即ち、本実施形態の場合も、フレーム側規制部材としてのストッパ３０５が、フレーム３０３の所定方向他側の壁部３０３ｂとナット部材３０１との間に固定され、ナット部材３０１と当接することでナット部材３０１の所定方向他側への移動を規制する。

本実施形態の場合、規制ボルト３０７は、雌ねじ穴に固定された状態でナット部材３０１の所定方向片側面からの突出量が、ストッパ３０５の所定方向の厚さよりも小さい。上述のように、規制ボルト３０７は、雄ねじ部がナット部材３０１の雌ねじ穴に螺合固定され、頭部３０７ａがナット部材３０１の所定方向片側面から突出する。したがって、頭部３０７ａの厚さがナット部材３０１の所定方向片側面からの突出量となる。ストッパ３０５は、ボルト３０６により固定されるため、その分、厚さを確保する必要があるが、頭部３０７ａは、スパナなどの工具により締め付けられる分の厚さだけを確保すれば良いだけである。したがって、上述のように、規制ボルト３０７のナット部材３０１の所定方向片側面からの突出量、即ち、頭部３０７ａの厚さを、ストッパ３０５の所定方向の厚さよりも小さくすることができる。

本実施形態では、このようにナット部材３０１の所定方向片側の移動の規制を、規制ボルト３０７が片側の壁部３０３ａと当接することで行っている。このため、フレーム３０３の片側にストッパ３０４を固定する比較例よりも、ナット部材３０１の移動範囲を広くできる。また、規制ボルト３０７は、ナット部材３０１に予め形成されているグリスニップル用の雌ねじ穴に螺合固定するため、規制ボルト３０７を固定するための新たなナット部材３０１への加工は不要である。このため、低コストでナット部材３０１の移動範囲を広くできる。なお、規制ボルト３０７は、雌ねじ穴にねじ止め固定されているため、適宜取り外し可能である。このため、例えば、グリス注入を行う場合には、規制ボルト３０７を取り外し、グリス注入が終わったら、再度、規制ボルト３０７を雌ねじ穴に取り付けることができる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について、図２ないし図９を用いて説明する。まず、本実施形態の加工装置１００の全体構成について、図２ないし図４を用いて説明する。

［加工装置］
図２は、本実施形態に係る加工装置１００の外観斜視図である。加工装置１００は、図２に示すように、外装カバー１０１内に加工装置本体を収容している。即ち、外装カバー１０１は、後述する主軸や工具マガジンなどが内部に配置され、工具による加工空間を形成する。外装カバー１０１は、加工空間にアクセス可能な開閉ドア１０２を有しており、開閉ドア１０２を開けることで、ワークの交換や手動による工具の交換が可能となっている。また、ワークの加工中には、開閉ドア１０２を閉めるようにしている。開閉ドア１０２の開閉は、不図示のセンサにより検知される。

開閉ドア１０２には、透光性の窓１０３が設けられている。開閉ドア１０２は、窓１０３が設けられていない部分に、開閉ロッド１０４が接続される。透光性の窓１０３の下部にトレイ１０５が設けられている。

図３に示すように、加工装置１００は、移動機構支持部材としてのフレーム１と、それぞれフレーム１に支持された第１移動機構１０、第２移動機構２０及び第３移動機構３０と、加工対象物としてのワークＷを支持する支持機構４０と、支持機構４０を回転可能な回転手段としての第１回転機構（回動装置）５０及び第２回転機構６０と、工具マガジン７０と、電装ユニット８０とを備える。第１移動機構１０、第２移動機構２０及び第３移動機構３０により、後述する主軸１１と保持装置４１とを、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向に相対移動させる移動装置２００を構成する。

フレーム１は、内部に空洞を有する架台２上に載置されており、図３に示すように、第１フレーム部３と、第１フレーム部３の端部から直角に折り曲げられた第２フレーム部４とから構成される。本実施形態では、第１フレーム部３は、鉛直方向に沿って配置されており、第２フレーム部４は、水平方向に沿って配置されている。

移動手段及びＺ軸移動機構としての第１移動機構１０は、第２移動機構２０を介してフレーム１の第１フレーム部３の第１の面３ａに支持されており、Ｚ軸方向（鉛直方向、第１方向）に主軸１１を移動可能である。主軸１１には、工具１２が工具ホルダを介して着脱自在に取り付けられている。主軸１１は、モータ１３により回転駆動される。第１移動機構１０は、モータ１４と、Ｚ軸方向に配置された案内軸（図３では不図示、後述するボールねじ３１２（図５など参照））とを有し、モータ１４の駆動により主軸１１を案内軸に沿ってＺ軸方向に往復移動（昇降）させる。主軸１１は、Ｚ軸支持部材（図３では不図示、後述するナット部材３１１（図５など参照））を介して案内軸に移動可能に支持されている。案内軸やＺ軸支持部材は、カバー１７により覆われている。

Ｘ軸移動機構としての第２移動機構２０は、フレーム１の第１フレーム部３の第１の面３ａに支持されており、Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向（水平方向、第２方向）に第１移動機構１０と共に主軸１１を移動可能である。第２移動機構２０は、モータ２１と、Ｘ軸方向に配置された案内軸（不図示）とを有し、モータ２１の駆動により第１移動機構１０を案内軸に沿ってＸ軸方向に往復移動させる。

移動手段及びＹ軸移動機構としての第３移動機構３０は、フレーム１の第２フレーム部４の第２の面４ａに支持されており、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に直交するＹ軸方向（水平方向、第３方向）に支持機構４０を移動可能である。第３移動機構３０は、モータ（不図示）と、Ｙ軸方向に配置された案内軸（図３では不図示、後述するボールねじ３３２（図９参照））とを有し、モータの駆動により支持機構４０を案内軸に沿ってＹ軸方向に往復移動させる。

また、第３移動機構３０は、第２回転機構６０を支持する支持板部３１を備えており、支持板部３１が案内軸に沿ってＹ軸方向に往復移動する。後述するように、支持板部３１は、ナット部材３３１（図９参照）に固定され、ナット部材３３１を介して案内軸に沿ってＹ軸方向に往復移動する。図３に示すように、架台２のＹ軸方向の支持機構４０側は開口している。そして、第３移動機構３０は、詳しくは後述するように、第２回転機構６０及び第１回転機構５０と共に支持機構４０をＹ軸方向に移動可能である。

支持機構４０は、例えば、歯科用補綴物など工具１２により切削加工される加工対象物としてのワークＷを支持する。このような支持機構４０は、ワークＷを保持する保持部としての保持装置４１と、両端部が第１回転機構５０の回転部５１、５２にそれぞれ連結され、保持装置４１を介してワークＷを支持する支持部４２とを有する。

回動装置としての第１回転機構５０は、支持機構４０をＺ軸方向に直交する回転軸としてのａ軸を中心として回転可能である。本実施形態では、ａ軸は、Ｘ軸方向と平行としている。このような第１回転機構５０は、回転部５１、５２を回転自在に支持する支持フレーム５３と、回転部５１を回転駆動するモータとを有する。支持フレーム５３は、支持機構４０の周囲を囲むように略コの字型に形成され、モータ及び片側（駆動側）の回転部５１を支持する第１支持部５３ａと、他側（従動側）の回転部５２を支持する第２支持部５３ｂと、第１支持部５３ａと第２支持部５３ｂとを連結する連結部５３ｃとから構成される。

第１支持部５３ａに支持された回転部５１と、第２支持部５３ｂに支持された回転部５２は、ａ軸方向に互いに対向するように、且つ、ａ軸を回転軸として回転可能に配置されている。そして、支持機構４０のａ軸方向両端部が、それぞれ両側の回転部に支持されている。これにより、第１回転機構５０は、支持機構４０を、ａ軸（Ｘ軸）を中心として回転可能に支持する。

第１回転機構５０は、少なくとも１８０°回転可能であり、支持機構４０に支持されたワークＷの表裏を反転可能である。本実施形態では、第１回転機構５０は、支持機構４０をａ軸を中心として３６０°回転させることができる。なお、ａ軸の延長線が支持機構４０に支持されたワークＷの厚さ方向の中心を通るため、回転中心軸であるａ軸から表面までの距離とａ軸から裏面までの距離は同じである。したがって、ワークＷの表裏が反転しても、ワークＷの厚さ方向の中心と工具１２との位置関係は変わらない。

第２回転機構６０は、支持機構４０をＺ軸方向及びａ軸に直交する別の回転軸としてのｂ軸を中心として回転可能である。本実施形態では、ｂ軸は、Ｙ軸方向と平行としている。このような第２回転機構６０は、第１回転機構５０の支持フレーム５３が取り付けられる回転部と、回転部を回転駆動するモータとを有する。回転部は、支持フレーム５３の連結部５３ｃが取り付けられ、モータに回転駆動されることにより支持フレーム５３を、ｂ軸を中心として回転可能である。したがって、第２回転機構６０は、第１回転機構５０と共に支持機構４０を、ｂ軸（Ｙ軸）を中心として回転可能に支持する。

工具保持部としての工具マガジン７０は、複数の工具を格納可能であり、第１回転機構５０に隣接して配置され、支持部材に支持され、この支持部材は第３移動機構３０の支持板部３１に支持されている。このため、工具マガジン７０は、第３移動機構３０により支持機構４０などと共にＹ軸方向に移動可能である。但し、支持機構４０がａ軸を中心に回転しても、工具マガジン７０は回転せず、支持機構４０がｂ軸を中心に回転しても、工具マガジン７０は回転しない。即ち、工具マガジン７０は、支持機構４０がａ軸及びｂ軸を中心に回転しても所定の姿勢を維持するように、支持板部３１に支持されている。工具マガジン７０は、第３移動機構３０により支持機構４０など共にＹ軸方向に移動可能である。

工具マガジン７０には、それぞれ工具ホルダ１２ａと一体に形成された複数種類の工具が保持された状態でＹ軸方向に沿って複数列並べて配置されている。そして、主軸１１に取り付ける工具を交換可能としている。なお、工具ホルダ１２ａは、主軸１１に保持される部分で、工具と一体に形成されていても良いし、別体に形成されていても良い。なお、本実施形態では、工具１２をチャック付の工具ホルダ１２ａに取り付けた上で、主軸１１の工具保持用のチャック部が工具ホルダ１２ａを介して保持する２重チャックの構成となっている。但し、主軸１１に直接、工具を取り付けても良い。工具の交換は、作業者が行っても良いし、加工装置１００により自動で行っても良い。本実施形態では、自動で工具の交換を行うべく、主軸１１による工具の把持と解放を自動で行えるようにしている。

工具の交換を自動で行う場合には、第２移動機構２０及び第３移動機構３０により工具マガジン７０の工具が入っていない空きスペースを主軸１１の下方に移動させる。言い換えれば、主軸１１を工具マガジン７０に対してＸＹ平面上で相対移動させる。そして、第１移動機構１０により主軸１１を下降させ（Ｚ軸方向に移動させ）、主軸１１に設けられたチャックなどの着脱装置を動作させることで、主軸１１に取り付けられている工具１２を外して工具マガジン７０の空きスペースに配置する。次いで、第１移動機構１０により主軸１１を上昇させると共に、第２移動機構２０及び第３移動機構３０により工具マガジン７０の交換したい工具１２が配置されている位置を主軸１１の下方に移動させる。そして、再度、第１移動機構１０により主軸１１を下降させ、着脱装置を動作させることで、主軸１１に交換したい工具１２を装着する。なお、工具１２は、例えば、ドリルやエンドミルである。

なお、本実施形態では、工具格納や取り出しの前後で、主軸１１に把持された工具１２の先端を検出可能な先端検出手段としてのタッチセンサ９６に工具１２の先端を接触させることで、主軸１１に工具１２が把持されているか否かを確認する動作を行う。このとき、ワークのＺ方向の中心（ａ軸）と工具先端を合わせる。タッチセンサ９６は、図３に示すように、工具マガジン７０に隣接した位置に設けられている。特に、本実施形態では、従動側の回転部５２を支持する第２支持部５３ｂに配置されている。

電装ユニット８０は、フレーム１の内側に取り付けられている。即ち、電装ユニット８０は、第１フレーム部３の第１の面３ａの反対側で、第２フレーム部４の第２の面４ａの反対側に配置されている。このような電装ユニット８０は、加工装置１００を制御するもので、主軸や各軸のモータの駆動を制御する制御基板や、それぞれ対応するモータのロータリーエンコーダの信号からモータに出力するパルスを演算し、それぞれ対応するモータの回転を適切に制御する複数の制御部を有する。

また、本実施形態の加工装置１００は、コンピュータ制御により自動加工を行うＮＣ加工装置である。具体的には、パーソナルコンピュータなどの外部端末を用いてＣＡＤ／ＣＡＭシステムにより加工データを作成し、このデータに基づいて数値制御によりワークＷの加工を行う。このために、加工装置１００には、加工装置１００に指令を行うパーソナルコンピュータなどの外部端末が接続される。なお、加工装置１００自体に、数値制御が可能なＣＰＵやメモリを搭載したコンピュータが設けられていても良い。後述する制御手段は加工装置、加工装置に接続されたコンピュータのどちらに設けられてもよい。

例えば、加工装置１００により歯科用補綴物の作成を行う場合、３次元計測器で計測した歯科用補綴物のデータをＣＡＤ／ＣＡＭシステムに転送し、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムにより加工データを作成する。そして、この加工データに基づいて、加工装置１００を制御してワークＷを工具１２により切削加工することで、歯科用補綴物を作成する。

ここで、例えば、ワークＷが歯科用補綴物の場合、前歯の歯と歯の間の形状によっては、ディスク状のワークＷの表面又は裏面から加工する場合にアンダーカットになり、表面又は裏面のみの加工だけでは当該箇所に削り残りが発生する。この場合、後工程において、作業者が手作業により削り残りを除去するか、加工装置１００において削り残りを除去している。

加工装置１００において当該箇所の除去を行う場合は、図４に示すように、ディスク状のワークＷを全周で固定するのではなく、一部を開放させた略Ｃ型形状でクランプし、ａ軸（Ｘ軸方向）を中心に９０°回転させた位置に移動し、ディスクを立てた状態で真上から加工することで、削り残りを無くす。即ち、第１回転機構５０によりワークＷをＸＹ平面と平行な位置（本実施形態では水平位置）から９０°回転させる。この角度は９０°の状態からわずかに±数度回転させて、加工を行う場合もある。

［保持装置］
図４に示すように、本実施形態の保持装置４１は、略Ｃ型形状を有する。即ち、ワークＷを保持する保持装置４１は、一対のアーム部４１ａと、連結部４１ｂとを備える。一対のアーム部４１ａは、ワークＷを両側から挟むように配置されている。連結部４１ｂは、一対のアーム部４１ａの一端部同士を連結すると共に、一対のアーム部４１ａと一体に形成されている。一方、一対のアーム部４１ａの他端側は、連結されておらず、これにより、保持装置４１は、略Ｃ型形状に形成されている。このような保持装置４１は、ワークＷの一部が一対のアーム部４１ａの他端部同士の間から露出するように、ワークを保持する。

［第１移動機構］
次に、Ｚ軸移動機構としての第１移動機構１０について、図５ないし図８を用いて説明する。本実施形態の第1移動機構１０は、図１（ｂ）に示した直動案内装置３００と同様の構成を有する。第１移動機構１０は、主軸１１と保持装置４１をＺ軸方向（所定方向）に相対移動させる機構であり、本実施形態では、主軸１１をＺ軸方向に往復移動させる。このために、第１移動機構１０は、図５及び図６に示すように、主軸１１を支持する可動部１１ａが固定された移動部材としてのナット部材（Ｚ軸移動部材）３１１と、ボールねじ（Ｚ軸ボールねじ）３１２と、フレーム（Ｚ軸フレーム）３１３とを有する。

ボールねじ３１２は、Ｚ軸方向に配置され、Ｚ軸方向上端部にはモータ１４が接続されている。フレーム３１３は、ボールねじ３１２のＺ軸方向両端側部分を支持する。ナット部材３１１は、ボールねじ３１２に螺合され、ボールねじ３１２がモータ１４の駆動により回転することでボールねじ３１２に沿ってＺ軸方向に往復移動する。ナット部材３１１には、可動部１１ａを介して主軸１１が支持される。

また、フレーム３１３は、図７に示すように、Ｚ軸方向両側の壁部３１３ａ、３１３ｂ及び底板部３１３ｃを有する。Ｚ軸方向両側の壁部３１３ａ、３１３ｂのうち、片側（下側）の壁部３１３ａは、底板部３１３ｃの下端部に設けられ、ボールねじ３１２の片側の端部を回転自在に支持する。一方、他側（上側）の壁部３１３ｂは、底板部３１３ｃの中間部よりも上側部分に設けられ、ボールねじ３１２の他側の端部寄り部分を回転自在に支持する。ボールねじ３１２の他側の端部は壁部３１３ｂを貫通している。更に、底板部３１３ｃの上端部には、固定アングル３１３ｄを介してモータ１４が固定されており、固定アングル３１３ｄと壁部３１３ｂとの間でモータ１４の駆動軸とボールねじ３１２とが接続されている。

第１移動機構１０の場合も、図１（ｂ）の直動案内装置３００と同様に、フレーム３１３のＺ軸方向他側（上側）の壁部３１３ｂとナット部材３１１の間に、フレーム側規制部材としてのストッパ３１５が固定されている。ストッパ３１５は、ナット部材３１１と当接することでナット部材３１１のＺ軸方向他側への移動を規制する。このようなストッパ３１５は、図７に示すように、フレーム３１３に対してボルト３１６により固定されている。

また、第１移動機構１０の場合も、ナット部材３１１のＺ軸方向片側面に雄ねじ形状をした規制部材としての規制ボルト（Ｚ軸規制部材）３１７が固定されている。即ち、図７及び図８に示すように、ナット部材３１１のＺ軸方向片側面には、ボールねじ３１２と螺合する位置までグリスを注入可能な雌ねじ穴（Ｚ軸雌ねじ穴）３１８が形成されている。図８は、雌ねじ穴３１８からボールねじ３１２とナット部材３１１が螺合する位置まで形成されたグリス供給経路３１９が形成された部分で切断した断面図である。一般的に、雌ねじ穴３１８にグリスニップルが螺合固定され、グリスニップルを介してグリスが供給されると、グリス供給経路３１９を介してグリスがボールねじ３１２とナット部材３１１が螺合する位置まで供給される。グリス供給後は、グリスニップルを外しても移動機構の動作に影響はない。このため、本実施形態では、雌ねじ穴３１８に規制ボルト３１７をねじ止め固定している。

規制ボルト３１７は、フレーム３１３に設けられたＺ軸方向両側の壁部のうち、少なくとも片側（下側）の壁部３１３ａと当接することでナット部材３１１のＺ軸方向片側への移動を規制する。このような規制ボルト３１７も、図１（ｂ）の構成と同様に、頭部３１７ａがナット部材３１１のＺ軸方向片側面から突出した状態となる。そして、ナット部材３１１のＺ軸方向片側の移動を規制する場合、この頭部３１７ａが片側の壁部３１３ａに当接する。また、規制ボルト３１７のナット部材３１１のＺ軸方向片側面からの突出量、即ち、頭部３１７ａの厚さは、ストッパ３１５のＺ軸方向の厚さよりも小さい。

このような第１移動機構１０の場合も、図１（ｂ）と同様に、ナット部材３１１のＺ軸方向片側の移動の規制を、規制ボルト３１７が片側の壁部３１３ａと当接することで行っている。このため、ナット部材３１１の移動範囲、即ち、主軸１１の移動範囲を広くできる。なお、図５及び図６に示すように、ナット部材３１１に検知片４０１を、この検知片４０１が通過可能なＺ軸方向両側の位置には、検知片４０１の通過を検知するリミットセンサ４０２、４０３が設けられている。リミットセンサ４０２、４０３は、フレーム３１３或いはカバー１７側に固定された、フォトインタラプタなどの光学センサである。

ナット部材３１１のＺ軸方向片側の規制位置にリミットセンサ４０２が、ナット部材３１１のＺ軸方向他側の規制位置にリミットセンサ４０３が配置されている。これにより、ナット部材３１１が規制ボルト３１７と壁部３１３ａとの当接により移動が規制されると、検知片４０１がリミットセンサ４０２に到達し、ナット部材３１１がＺ軸方向片側の規制位置に到達したことが検知される。一方、ナット部材３１１が壁部３１３ｂとの当接により移動が規制されると、検知片４０１がリミットセンサ４０３に到達し、ナット部材３１１がＺ軸方向他側の規制位置に到達したことが検知される。

また、規制ボルト３１７は、ナット部材３１１に予め形成されているグリスニップル用の雌ねじ穴３１８に螺合固定するため、規制ボルト３１７を固定するための新たなナット部材３１１への加工は不要である。このため、低コストでナット部材３１１、即ち、主軸１１の移動範囲を広くできる。

なお、上述の例では、ナット部材３１１のＺ軸方向下側に規制ボルト３１７を設け、ナット部材３１１の下側への移動範囲を広げたが、規制ボルト３１７をナット部材３１１の上側に設けてナット部材３１１の上側への移動範囲を広げるようにしても良い。また、雌ねじ穴３１８は、グリス注入時にグリスニップルが螺合固定されずに、直接、グリスが注入される場合もある。更に、雌ねじ穴３１８は、実際の使用状態でグリス注入に使用されず、グリスがボールねじ３１２に直接塗布される場合があるが、この場合でも、雌ねじ穴３１８はグリス注入用として形成されたものに変わりはない。

［第３移動機構］
次に、Ｙ軸移動機構としての第３移動機構３０について、図９を用いて説明する。本実施形態の第３移動機構３０は、図１（ｂ）に示した直動案内装置３００、上述の第１移動機構１０と同様の構成を有する。第３移動機構３０は、主軸１１と保持装置４１をＹ軸方向（所定方向）に相対移動させる機構であり、本実施形態では、保持装置４１を支持する支持機構４０をＹ軸方向に往復移動させる。このために、第３移動機構３０は、支持機構４０を支持する可動部４０ａが固定された移動部材としてのナット部材（Ｙ軸移動部材）３３１と、ボールねじ（Ｙ軸ボールねじ）３３２と、フレーム（Ｙ軸フレーム）３３３とを有する。

ボールねじ３３２は、Ｙ軸方向に配置され、Ｙ軸方向奥側の端部（図９の左端部、他端部）にはモータ４０ｂが接続されている。フレーム３３３は、ボールねじ３３２のＹ軸方向両端側部分を支持する。ナット部材３３１は、ボールねじ３３２に螺合され、ボールねじ３３２がモータ４０ｂの駆動により回転することでボールねじ３３２に沿ってＹ軸方向に往復移動する。ナット部材３３１には、可動部４０ａ及び第２回転機構６０を介して支持機構４０が接続される。

また、フレーム３３３は、Ｙ軸方向両側の壁部３３３ａ、３３３ｂを有する。Ｙ軸方向両側の壁部３３３ａ、３３３ｂのうち、片側（右側）の壁部３３３ａは、ボールねじ３３２の片側の端部を回転自在に支持する。一方、他側（左側）の壁部３３３ｂは、ボールねじ３３２の他側の端部寄り部分を回転自在に支持する。ボールねじ３３２の他側の端部は壁部３３３ｂを貫通している。また、壁部３３３ｂの更に他側には、固定アングル３３４ｄを介してモータ４０ｂが固定されており、固定アングル３３４ｄと壁部３３３ｂとの間でモータ４０ｂの駆動軸とボールねじ３３２とが接続されている。

第３移動機構３０の場合も、上述の第１移動機構１０と同様に、フレーム３３３のＹ軸方向他側（左側）の壁部３３３ｂとナット部材３３１の間に、フレーム側規制部材としてのストッパ３３５が固定されている。ストッパ３３５は、ナット部材３３１と当接することでナット部材３３１のＹ軸方向他側への移動を規制する。また、第３移動機構３０の場合も、上述の第１移動機構１０と同様に、ナット部材３３１のＹ軸方向片側面に雄ねじ形状をした規制部材としての規制ボルト（Ｙ軸規制部材）３３７が固定されている。ナット部材３３１のＹ軸方向片側面には、第１移動機構１０のナット部材３１１と同様に、ボールねじ３１２と螺合する位置までグリスを注入可能な雌ねじ穴（Ｙ軸雌ねじ穴）が形成されており、規制ボルト３３７はこの雌ねじ穴にねじ止め固定されている。

規制ボルト３３７は、フレーム３３３に設けられたＹ軸方向両側の壁部のうち、少なくとも片側（右側）の壁部３３３ａと当接することでナット部材３３１のＹ軸方向片側への移動を規制する。このような規制ボルト３３７も、ナット部材３３１のＹ軸方向片側面からの突出量、即ち、頭部の厚さは、ストッパ３３５のＹ軸方向の厚さよりも小さい。

このような第３移動機構３０の場合も、ナット部材３３１のＹ軸方向片側の移動の規制を、規制ボルト３３７が片側の壁部３３３ａと当接することで行っている。このため、ナット部材３３１の移動範囲、即ち、保持装置４１の移動範囲を広くできる。また、規制ボルト３３７は、ナット部材３３１に予め形成されているグリスニップル用の雌ねじ穴に螺合固定するため、規制ボルト３３７を固定するための新たなナット部材３３１への加工は不要である。このため、低コストでナット部材３３１、即ち、保持装置４１の移動範囲を広くできる。

ここで、本実施形態のＹ軸方向片側は、図３の左手前側に保持装置４１が突出する方向である。即ち、保持装置４１が架台２から離れる方向に突出する方向である。上述のように、第３移動機構３０の場合は、ナット部材３３１のＹ軸方向片側の移動の規制を、規制ボルト３３７が片側の壁部３３３ａと当接することで行っている。したがって、保持装置４１のＹ軸方向片側への移動範囲が広くなっている。

上述のように、保持装置４１は、回転装置としての第１回転機構５０により、Ｘ軸と平行なａ軸を中心に回動可能である。そして、本実施形態の加工装置１００は、保持装置４１に保持されたワークＷを１８０°回転させて、即ち、反転させて、ワークＷの裏面を加工可能となっている。保持装置４１は、略Ｃ型形状を有し、ワークＷの一部が一対のアーム部４１ａの他端部同士の間から露出するように、ワークを保持する。

一対のアーム部４１ａの他端部同士の間から露出するワークＷの一部は、ワークＷの表面を上側に向けた状態ではＹ軸方向片側（図３の左手前側）に向いた状態となり、ワークＷを反転させて裏面を上側に向けた状態ではＹ軸方向他側（図３の右奥側）に向いた状態となる。即ち、第1回転機構５０は、ワークＷを加工する際に、一対のアーム部４１ａの他端部同士の間から露出したワークＷの一部がＹ軸方向他側に向いた状態となるように、保持装置４１を回転させることが可能である。この状態で、Ｙ軸方向他側にあるワークＷの一部を加工しようとした場合、保持装置４１をＹ軸方向片側に大きく移動させられるようにすることが好ましい。

本実施形態では、上述のように、ナット部材３３１のＹ軸方向片側の移動の規制を、規制ボルト３３７が片側の壁部３３３ａと当接することで行うようにして、保持装置４１のＹ軸方向片側への移動範囲を広くしている。このため、上述のようにワークＷを反転させて一対のアーム部４１ａの他端部同士の間から露出したワークＷの一部を加工する際に、このワークＷの一部を主軸１１の下方まで移動させ易く、この加工作業を容易に行うことができる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態について、図１０及び図１１を用いて説明する。上述の第２の実施形態の第１移動機構１０では、所定方向片側に規制部材としての規制ボルト３１７を設け、所定方向他側の移動の規制はストッパ３１５により行った構成について説明した。これに対して本実施形態では、ナット部材３１１に設ける規制部材３５０をナット部材３１１の所定方向両側に突出させる構成とし、ストッパ３１５も省略するようにしている。その他の構成及び作用は、上述の第２の実施形態と同様であるため、同様の構成には同一の符号を付して、説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。

本実施形態の第１移動機構１０Ａは、図１０及び図１１に示すように、ナット部材３１１に規制部材３５０を設けている。規制部材３５０は、長手方向がＺ軸方向（所定方向）となるような板状部材であり、Ｚ軸方向の長さがナット部材３１１のＺ軸方向の長さよりも長い。また、規制部材３５０は、Ｚ軸方向に直交する方向に貫通する貫通孔を有する。

一方、ナット部材３１１は、第２の実施形態と異なり、Ｚ軸方向に直交する側に開口するように、ボールねじ３１２と螺合する位置までグリスを注入可能な雌ねじ穴が形成されている。規制部材３５０のこの雌ねじ部に固定する際には、貫通孔を雌ねじ穴に合わせた状態で貫通孔にボルトの雄ねじ部を挿通し、この雄ねじ部を雌ねじ穴にねじ止め固定する。なお、規制部材３５０と一体に雄ねじ部を形成し、この雄ねじ部を雌ねじ穴にねじ止め固定しても良い。

規制部材３５０は、雌ねじ穴に固定された状態でナット部材３１１のＺ軸方向両側面（所定方向両側面）からそれぞれ突出する。そして、規制部材３５０のＺ軸方向片側から突出した部分がフレーム３１３に設けられた前記所定方向片側の壁部３１３ａと当接することでナット部材３１１のＺ軸方向片側への移動が規制される。また、規制部材３５０のＺ軸方向他側から突出した部分がフレーム３１３に設けられたＺ軸方向他側の壁部３１３ｂと当接することでナット部材３１１のＺ軸方向他側への移動が規制される。

このような本実施形態の場合、フレーム３１３のＺ軸方向両側のストッパを省略し、一つの規制部材３５０によりナット部材３１１のＺ軸方向両側の移動範囲を規制するようにしている。したがって、規制部材３５０のナット部材３１１のＺ軸方向両側からの突出量を小さくすれば、ナット部材３１１の移動範囲をより広くできる。また、規制部材３５０の長さを調整することにより、ナット部材３１１からの突出量を適宜調整することができ、ナット部材３１１の移動範囲の設定を容易に行える。

＜他の実施形態＞
上述の第２の実施形態では、第１移動機構１０及び第３移動機構３０に、第１の実施形態で示したような直動案内装置３００と同様の構成を適用したが、直動案内装置３００と同様の構成は、Ｘ軸移動機構としての第２移動機構２０にも適用しても良い。また、直動案内装置３００と同様の構成は、第１移動機構１０、第２移動機構２０及び第３移動機構３０のうち、少なくとも１つの移動機構に適用するようにしても良い。例えば、第３移動機構３０のみに適用するようにしても良い。

また、第３の実施形態の第１移動機構１０Ａの構成は、第１の実施形態に示した直動案内装置３００に適用しても良い。また、第１移動機構１０Ａの構成は、第２移動機構２０や第３移動機構３０に適用しても良い。

１０、１０Ａ・・・第１移動機構（移動手段、Ｚ軸移動機構）
１１・・・主軸
３０・・・第３移動機構（移動手段、Ｙ軸移動機構）
４１・・・保持装置（保持部）
４１ａ・・・アーム部
４１ｂ・・・連結部
５０・・・第１回転機構（回転装置）
１００・・・加工装置
３００・・・直動案内装置
３０１、３１１、３３１・・・ナット部材（移動部材）
３０２、３１２、３３２・・・ボールねじ
３０３、３１３、３３３・・フレーム
３０３ａ、３０３ｂ、３１３ａ、３１３ｂ、３３３ａ、３３３ｂ・・・壁部
３０５、３１５、３３５・・・ストッパ（フレーム側規制部材）
３０７、３１７、３３７・・・規制ボルト（規制部材）
３５０・・・規制部材

Claims (12)

1. 所定方向に配置されたボールねじと、
   前記ボールねじの所定方向両端側部分を支持するフレームと、
   前記ボールねじに螺合され、前記ボールねじが回転することで前記ボールねじに沿って前記所定方向に往復移動する移動部材と、を備え、
   前記移動部材は、前記ボールねじと螺合する位置までグリスを注入可能な雌ねじ穴が形成されており、前記雌ねじ穴には、前記フレームに設けられた前記所定方向両側の壁部のうち、少なくとも片側の壁部と当接することで前記移動部材の前記所定方向片側への移動を規制する規制部材がねじ止め固定されている
   ことを特徴とする直動案内装置。
2. 前記フレームの所定方向他側の壁部と前記移動部材の間に固定され、前記移動部材と当接することで前記移動部材の前記所定方向他側への移動を規制するフレーム側規制部材を備え、
   前記規制部材は、前記雌ねじ穴に固定された状態で前記移動部材の前記所定方向片側面からの突出量が、前記フレーム側規制部材の所定方向の厚さよりも小さい
   ことを特徴とする請求項１に記載の直動案内装置。
3. 前記規制部材は、前記雌ねじ穴に螺合可能なボルトである
   ことを特徴とする請求項２に記載の直動案内装置。
4. 前記規制部材は、前記雌ねじ穴に固定された状態で前記移動部材の前記所定方向両側面からそれぞれ突出し、前記所定方向片側から突出した部分が前記フレームに設けられた前記所定方向片側の壁部と当接することで前記移動部材の前記所定方向片側への移動を規制し、前記所定方向他側から突出した部分が前記フレームに設けられた前記所定方向他側の壁部と当接することで前記移動部材の前記所定方向他側への移動を規制する
   ことを特徴とする請求項１に記載の直動案内装置。
5. 工具を把持する主軸と、
   工具により加工する加工対象物を保持する保持部と、
   前記主軸と前記保持部とを所定方向に相対移動させる移動手段と、を備え、
   前記移動手段は、請求項１ないし４の何れか１項に記載の直動案内装置である
   ことを特徴とする加工装置。
6. 前記移動手段は、前記主軸と前記保持部とをＺ軸方向に相対移動させる
   ことを特徴とする請求項５に記載の加工装置。
7. 前記移動手段は、前記主軸と前記保持部とをＹ軸方向に相対移動させる
   ことを特徴とする請求項５に記載の加工装置。
8. 工具を把持する主軸と、
   工具により加工する加工対象物を保持する保持部と、
   前記主軸をＺ軸方向に往復移動させるＺ軸移動機構と、を備え、
   前記Ｚ軸移動機構は、
   Ｚ軸方向に配置されたボールねじと、
   前記ボールねじのＺ軸方向両端側部分を支持するフレームと、
   前記ボールねじに螺合され、前記ボールねじが回転することで前記ボールねじに沿ってＺ軸方向に往復移動する移動部材であって、前記主軸が支持される移動部材と、を備え、
   前記移動部材は、前記ボールねじと螺合する位置までグリスを注入可能な雌ねじ穴が形成されており、前記雌ねじ穴には、前記フレームに設けられた前記Ｚ軸方向両側の壁部のうち、少なくとも片側の壁部と当接することで前記移動部材の前記Ｚ軸方向片側への移動を規制する規制部材がねじ止め固定されている
   ことを特徴とする加工装置。
9. 工具を把持する主軸と、
   工具により加工する加工対象物を保持する保持部と、
   前記保持部をＹ軸方向に往復移動させるＹ軸移動機構と、を備え、
   前記Ｙ軸移動機構は、
   Ｙ軸方向に配置されたＹ軸ボールねじと、
   前記Ｙ軸ボールねじのＹ軸方向両端側部分を支持するＹ軸フレームと、
   前記Ｙ軸ボールねじに螺合され、前記Ｙ軸ボールねじが回転することで前記Ｙ軸ボールねじに沿ってＹ軸方向に往復移動するＹ軸移動部材であって、前記保持部が支持されるＹ軸移動部材と、を備え、
   前記Ｙ軸移動部材は、前記Ｙ軸ボールねじと螺合する位置までグリスを注入可能なＹ軸雌ねじ穴が形成されており、前記Ｙ軸雌ねじ穴には、前記Ｙ軸フレームに設けられた前記Ｙ軸方向両側の壁部のうち、少なくとも片側の壁部と当接することで前記Ｙ軸移動部材の前記Ｙ軸方向片側への移動を規制するＹ軸規制部材がねじ止め固定されている
   ことを特徴とする加工装置。
10. 前記主軸をＺ軸方向に相対移動させるＺ軸移動機構を備え、
    前記Ｚ軸移動機構は、
    Ｚ軸方向に配置されたＺ軸ボールねじと、
    前記Ｚ軸ボールねじのＺ軸方向両端側部分を支持するＺ軸フレームと、
    前記Ｚ軸ボールねじに螺合され、前記Ｚ軸ボールねじが回転することで前記Ｚ軸ボールねじに沿って前記Ｚ軸方向に往復移動するＺ軸移動部材であって、前記主軸が支持されるＺ軸移動部材と、を備え、
    前記Ｚ軸移動部材は、前記Ｚ軸ボールねじと螺合する位置までグリスを注入可能なＺ軸雌ねじ穴が形成されており、前記Ｚ軸雌ねじ穴には、前記Ｚ軸フレームに設けられた前記Ｚ軸方向両側の壁部のうち、少なくとも片側の壁部と当接することで前記Ｚ軸移動部材の前記Ｚ軸方向片側への移動を規制するＺ軸規制部材がねじ止め固定されている
    ことを特徴とする請求項９に記載の加工装置。
11. 前記保持部は、加工対象物を両側から挟むように配置された一対のアーム部と、前記一対のアーム部の一端部同士を連結すると共に、前記一対のアーム部と一体に形成された連結部と、を備え、前記一対のアーム部の他端側が連結されておらず、加工対象物の一部が前記一対のアーム部の他端部同士の間から露出するように、加工対象物を保持する
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の加工装置。
12. 前記保持部をＸ軸と平行な軸を中心に回転可能な回転装置を備え、
    前記回転装置は、加工対象物を加工する際に、前記一対のアーム部の他端部同士の間から露出した加工対象物の一部がＹ軸方向他側に向いた状態となるように、前記保持部を回転させることが可能である
    ことを特徴とする請求項１１に記載の加工装置。

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