JP2576498Y2

JP2576498Y2 - 直動テーブル装置

Info

Publication number: JP2576498Y2
Application number: JP1990080906U
Authority: JP
Inventors: 壯介河島
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2005-07-30
Also published as: JPH0439353U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、シリンダチューブに軸方向摺動可能に組み
込まれたテーブル体を、送りねじ機構を介して直線駆動
するようにした直動テーブル装置に関し、特にその送り
ねじ機構の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の直動テーブル装置としては、例えば、
本出願人が先に出願した実開平２−91251号公報に示す
ものがある。このものは、ロッドレスシリンダ装置であ
って、案内レールとしてのシリンダチューブは、一側面
に軸方向に切り開かれたスリットを有する。シリンダチ
ューブの内部には、軸方向摺動可能にピストン部材が組
み込まれており、ピストン部材の一部は、スリットから
シリンダチューブ外に突出させて、テーブル体を構成し
ている。また、シリンダチューブの軸心部には、ねじ軸
が挿通され、ねじ軸の両端部はシリンダチューブに回転
可能に支承されている。このねじ軸には、ピストン部材
に一体成形された送りナットが螺合されている。

ねじ軸を、駆動手段で正逆回転駆動すると、送りナッ
トが前後に移動する。かくして、送りナットが一体的に
固定されたテーブル体を、シリンダチューブ沿いに、前
後に直線移動させる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

いわゆるすべりねじ機構は、一般に、横方向力やモー
メント力を受けると、著しく抵抗が増加して駆動トルク
の増大を招く。そのため、直動テーブル装置にすべりね
じ機構を適用する場合、ねじ軸の曲がりや軸振れのない
よう極めて高精度に仕上げることが必要である。更に、
過大な外力を受ける等の可能性がある場合には、特に高
剛性に構成する必要があり、装置が大型化し必然的にコ
スト上昇を招いている。

また、ナット胴部を弾性変形させることにより、シリ
ンダチューブの曲がりやねじ軸とナットとの心ずれ、外
力によるナットの傾き等でナットとねじ軸間に作用する
横方向力、モーメント力を緩和するという構成にしたも
のも知られている。

すなわち、送りナットを合成樹脂製の円筒形とし、一
端面にフランジを設けて、テーブル体にしっかり固定し
て取付け、その胴部を他端面から法線方向に延びフラン
ジ側に至る十字溝で４分割し、法線方向の剛性を低め、
その胴部外周面に１本の円形溝を設けて、この溝に円形
のコイルばねを嵌め、そのコイルばねの張力で送りナッ
トの胴部を締めつけて、内側に撓ませねじ軸に押し付け
ている。

しかしながら、上記構成の従来の装置には、次のよう
な問題点が生じていた。

弾性変形の変形しろが小さく、大きなずれや傾き等の
誤差は吸収しきれない。それゆえ、大きな誤差の発生を
防止するべく、直動案内機構を高精度，高剛性の要素で
構成しなければならず、生産性の向上が得難い。

法線方向の十字溝は、送りナットの回転方向の剛性を
も低下させるから、びびり振動発生の要因となり、安定
した駆動トルクが得られない。

送りナットは射出成形で安価に製造できるが、法線方
向の十字溝はねじ溝に対して複雑なアンダーカットで成
形困難であり、後加工が必要で生産効率を低下せしめ
る。

そこで本考案は、上記従来の問題点に着目してなされ
たものであり、その目的とするところは、シリンダチュ
ーブの曲がり，ねじ軸の振れ，外力による傾き等の悪条
件下でも、送りナットとねじ軸との間に横方向力やモー
メント力の発生が抑制でき、安定したねじ軸駆動トルク
が得られ、且つ構造の簡単な送りねじ機構を提供して、
上記従来の問題点を解決することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本考案は、回転可能に支承
されたねじ軸を内部に有して軸方向に長く延びるシリン
ダチューブと、前記シリンダチューブに軸方向摺動可能
に組み込まれたテーブル体と、前記ねじ軸に螺合すると
ともに前記テーブル体に対して送り方向及び回転方向に
それぞれ拘束されて取り付けられる送りナットと、を備
えた直動テーブル装置において、前記送りナットを、前
記テーブル体のナット収納空間に、送り方向及び回転方
向にそれぞれ僅かのすき間を介して遊嵌させるともに、
前記送りナットは、その端面が前記ねじ軸の外径に近い
箇所で前記テーブル体に当接することにより前記テーブ
ル体に対して送り方向に拘束され、その軸方向中央部の
外周面に形成された回り止め突起と前記テーブル体に形
成された凹部の壁面とが当接することにより前記テーブ
ル体に対して回転方向に拘束されるようにした。

〔作用〕

テーブル体は、すき間を介して送りナットを保持して
いるため、シリンダチューブの曲がり、ねじ軸の振れ、
外力によるテーブル体の変位等があっても、送り方向又
は回転方向のすき間によって、テーブル体及び送りナッ
ト間の相対変位が許容され、ねじ軸と送りナットとの間
に横方向力は作用しない。

しかも、送りナットは、移動に際して、送り方向には
ナット端面がテーブル体に当接することにより拘束され
るが、そのナット端面とテーブル体との当接位置を、ね
じ軸の外径に近い箇所としているため、ねじ軸で発生す
る送り方向の力が、ナット端面及びテーブル体間の当接
位置を通じてテーブル体側に伝達されても、モーメント
の腕（ねじ軸の有効径と、ナット端面及びテーブル体間
の当接位置との間の距離）が短いから、送りナットを例
えばピッチ方向に回転させようとする力は小さくて済
む。

また、送りナットは、その回転方向には、ナットの外
周面から突出した回り止め突起がテーブル体の凹部の壁
面に当接することにより、テーブル体に対して拘束され
るが、回り止め突起は、送りナットの軸方向中央部に形
成されているから、送りナットを回転させようとする力
の反力が送りナットの軸方向中央部に入力される。従っ
て、送りナットを例えばヨー方向に回転させようとする
力は小さくて済む。

このように、送りナットには、ねじ軸のトルクにより
生じる反力以外には、横方向力もモーメント力も発生し
ない。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、直動テーブル装置としてのロッドレスシリ
ンダ装置の全体縦断面図、第２図は要部横断面図、第３
図はテーブル体の縦断面図である。図において、11は案
内レールとしてのシリンダチューブである。このシリン
ダチューブ11は、角柱形状の軽合金の引抜成形品で、上
面に全長に及ぶスリット12が形成されている。左右の内
側面には、軸方向の凹溝（この実施例ではほぼＶ形の
溝）13が対称的に形成されている。

シリンダチューブ11の一端は軸受14を内蔵したエンド
キャップ15で蓋され、他端は軸受17を内蔵したヘッドキ
ャップ18で蓋されている。このヘッドキャップ18には、
駆動用のパルスモータ19がボルト20で固着されている。
このパルスモータ19の出力軸19aは、シリンダチューブ1
1内に回動自在に軸支されているねじ軸21に、カップリ
ング22を介して接続されている。

ねじ軸21は、円弧状の溝21aを形成した転造ねじで
（第３図）、テーブル体23に挿通されている。ねじラン
ド面中央には、ねじに沿って小さなくぼみ溝21bが形成
されている（第４図）。このテーブル体23は、シリンダ
チューブ11の内部に収納されたピストン部23Aと、この
ピストン部23Aから上方に延びた幅の狭い首部で前記ス
リット12を貫通してシリンダチューブ11の外部に露出さ
れたテーブル部23Bとで構成されている。

ピストン部23Aには、ねじ軸21が挿通される挿通孔25
が軸方向に形成されると共に、その挿通孔25の中央部分
に、送りナット26が収納されるナット収納空間27が形成
されている。ナット収納空間27は、上半部分が半円柱
状、下方は開口28を有して大きく開放されている。上半
の半円柱部は、内径が送りナット26の外径より若干大き
くしてあり、その天井中央部に凹部としての角溝29が設
けられている。また、ナット収納空間27の軸方向の長さ
は、送りナット26の長さより若干長く形成されている。
そして、その前後両端部には、ねじ軸21を挟むようにし
て、ねじ軸外径近くまで突き出したナット止め爪31が突
設されている。

一方、送りナット26は、ねじ軸21に螺合する円弧状に
突出したねじ面26aを内面に有し、軸方向中央部の外周
面に角形の回り止め突起32が形成されており、この回り
止め突起32がナット収納空間27の角溝29に嵌まりこむよ
うに、開口28からナット収納空間27に組み込まれる。送
りナット26の前後の両端面とピストン部23Aのナット止
め爪31との間には、僅かの送り方向すき間C1（この実施
例では、C1＝25μｍ程度）が設定される。これに対し
て、ナット収納空間27の角溝29と送りナット26の回り止
め突起32との間の軸方向すき間C2は、前記の送り方向す
き間C1より若干広く設定されている。また、上記角溝29
と回り止め突起32との間には、ねじ軸回転方向にも、僅
かの回転方向すき間C3が設けられている。

かくして、ねじ軸21に螺合された送りナット26は、従
来のようにテーブル体23に一体的に固定されることはな
く、すき間C1,C2,C3を介して遊嵌されるものである。

テーブル体のピストン部23Aは左右がそれぞれＶ字状
に張出しており、その両外縁部には、それぞれ上部摺動
部材33及び下部摺動部材34が固定されている。これらの
摺動部材33,34が、シリンダチューブ11の内側面の凹溝1
3の溝面13a（案内面）に摺接して、直動案内装置の摺動
機構を構成している。

テーブル体23のテーブル部23Bの下面には、シールバ
ンド35を通すためのバンド挿通孔37が形成されており、
このバンド挿通孔37に沿い、凸面状のバンド案内面38が
形成されている。

シリンダチューブ11にテーブル体23を組込んだ後、シ
リンダチューブ11上面のスリット12の開口は、薄いスチ
ール製のシールバンド35で蓋される。シールバンド35の
端末は、それぞれエンドキャップ15とヘッドキャップ18
に固定されている。又、シールバンド35の中間は、テー
ブル体23のバンド挿通孔37を挿通させてバンド案内面38
に圧接されている。

シリンダチューブ11の長さ方向の両端の上面側には、
テーブル体23のストロークエンドを規制するストッパ部
材43が固着されている。

ストッパ部材43の一部は切り欠かれ、そこに位置検出
器としてのリミットスイッチ44が取付けられている。こ
れに対して、テーブル体23のテーブル部23Bの端面に
は、緩衝部材45が嵌着されている。

次に作用を説明する。

いま、第１図に示すように、送りナット26がテーブル
体23のナット収納空間27の中央に位置しているものとす
る。パルスモータ19を正回転駆動させると、ねじ軸21が
回転する。これに螺合している送りナット26は、角溝29
と回り止め突起32との間に回転方向のすき間があれば送
りナット26がねじ軸21と同方向に回転し、そのすき間が
零になる。回り止め突起32がピストン部23Aに係止した
後は、送りナット26の回転は阻止される。したがって、
ねじ軸21のねじが右ねじで右回転の場合、送りナット26
が図の右方に移動し始める。この実施例の場合、送りナ
ット26が軸方向におよそ25μｍ移動すると、右側の送り
方向すき間C1が零になり、送りナット26の端面がピスト
ン部23Aにおける左方のナット止め爪31に係止する。以
後、送りナット26に押されて、テーブル体23がシリンダ
チューブ11に案内されつつ右方に移動する。かくして、
テーブル体23を軸方向に移動させることで、テーブル部
23Bに取りつけた被駆動体を、直動テーブル装置の軸方
向に任意に移動させ、所定位置に正確に停止させること
ができる。

パルスモータ19を逆回転させた場合は、上記と方向が
異なるが同様な動作となり、テーブル体23はシリンダチ
ューブ11に案内されて左方に移動する。

仮に、一般の直動テーブル装置のように、テーブル体
23と送りナット26とが一体的に固定して連結されている
と、シリンダチューブ11の案内面13aの曲がりや、ねじ
軸21の振れ、或いは外力によるテーブル体23の変位等が
あると、駆動の際に、ねじ軸21と送りナット26との間に
横方向力やモーメントが作用する。

しかしこの実施例では、テーブル体23は、すき間C1,C
2,C3を介して送りナット26を保持している。そのため、
シリンダチューブ11の案内面13aの曲がり、ねじ軸21の
振れ、外力によるテーブル体23の変位等があっても、ね
じ軸21と送りナット26との間に横方向力は作用しない。

また、送りナット26は、ねじ軸21の有効径に近いその
外径近くにまで突出したナット止め爪31に当接すること
により、テーブル体23に対して送り方向に拘束されるよ
うになっている。このため、ねじ軸21で発生する送り方
向の力が、送りナット26の端面からナット止め爪31を通
じてテーブル体23側に伝達されても、モーメントの腕が
短いから、送りナット26やテーブル体23をピッチ方向に
回転させようとする力は小さくて済む。

すると、送りナット23がねじ軸21に対してピッチ方向
に大きく傾くようなことはなくなるから、送りナット23
のねじ軸21への片当たりが防止されて、その偏磨耗や作
動不良が生じ難いのである。

また、送りナット26の回転方向の拘束は、送りナット
26の外周部に設けた回り止め突起32に対して、すき間C3
を介して設けた角溝29の壁面で行うため、ねじ軸21のト
ルクにより生じる反力以外には、横方向力もモーメント
も発生しない。つまり、回り止め突起32を送りナット26
の軸方向中央部に形成しているため、その回り止め突起
32に入力される上記反力は、送りナット26をねじ軸21に
対してヨー方向に傾斜させるような力にはならないので
ある。そしてねじ溝として、円弧状のねじ溝21aとした
ことにより片当たりによるせりが防止され、ねじのラン
ド面にはグリース溜まりとなる溝21bが形成されている
こともあって、グリースによる潤滑が安定するので、長
寿命が達成できた。

なお、この実施例の場合、テーブル体23が軸方向に往
復移動する際、最大50μｍ程のガタが出る。しかし、通
常の用途（例えばロボット的な動きをする）では、問題
にならない。

テーブル体23は、その移動時に、シールバンド35をバ
ンド案内面38の円弧面で押上げつつ移動する。シールバ
ンド35は、シリンダチューブ11のスリット12から内部へ
の塵埃の侵入を阻止している。

テーブル体23の移動は、パルスモータ19の制御で正確
になされるが、万一オーバーランした場合は、ストッパ
部材43で規制される。このストッパ部材43の位置は、シ
リンダチューブ11の軸方向に任意に変更することができ
る。また、テーブル体23のオーバーランは、リミットス
イッチ44でパルスモータ19を停止させることにより、確
実に防止する。

なお、上記実施例は、すべりねじ機構を備えた直動テ
ーブル装置として、いわゆるロッドレスシリンダの場合
を説明したが、本考案の送りナットとテーブル体との結
合構造は、その他のすべりねじ機構にも適用できること
はいうまでもない。

〔考案の効果〕

以上説明したように、この考案によれば、すべりねじ
軸に螺合する直動テーブル装置の送りナットを、すべり
案内されるテーブル体のナット収納空間に、軸方向及び
回転方向にそれぞれ僅かのすき間を介して遊嵌せしめる
とともに、前記送りナットは、その端面が前記ねじ軸の
外径に近い箇所でテーブル体に当接することによりテー
ブル体に対して送り方向に拘束され、その軸方向中央部
の外周面に形成された回り止め突起と前記テーブル体に
形成された凹部の壁面とが当接することによりテーブル
体に対して回転方向に拘束されるようにした。そのた
め、以下の如き効果が得られる。

案内レールの曲がり，ねじ軸の振れ，外力によるテー
ブル傾き等が容易に吸収されて、送りナットとねじ軸と
の間の横方向力やモーメント力の発生が抑制できる。そ
の結果、送りナットが片当たりして荷重分布が不均一と
なることがないので、部品制度を各別に高精度にする必
要がなくなり、生産性の向上が果たせる。

送りナットの回転方向のモーメントが発生しない。ま
た、回り止め突起が中央にあるため、送りナットの荷重
分布が均一となる。その結果、送りナットの片当たりの
発生が防止されて、安定したねじ軸駆動トルクが得られ
る。

構造が簡単であり、ナットの後加工が不要である。そ
の結果、生産効率の向上が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の全体縦断側面図、第２図は第
１図のII−II線断面図、第３図は第２図のIII−III線断
面図、第４図はねじ軸の要部拡大図である。図中、11はシリンダチューブ、21はねじ軸、23はテーブ
ル体、26は送りナット、27はナット収納空間、C1は送り
方向すき間、C3は回転方向すき間である。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】回転可能に支承されたねじ軸を内部に有し
て軸方向に長く延びるシリンダチューブと、前記シリン
ダチューブに軸方向摺動可能に組み込まれたテーブル体
と、前記ねじ軸に螺合するとともに前記テーブル体に対
して送り方向及び回転方向にそれぞれ拘束されて取り付
けられる送りナットと、を備えた直動テーブル装置にお
いて、前記送りナットを、前記テーブル体のナット収納空間
に、送り方向及び回転方向にそれぞれ僅かのすき間を介
して遊嵌させるともに、前記送りナットは、その端面が
前記ねじ軸の外径に近い箇所で前記テーブル体に当接す
ることにより前記テーブル体に対して送り方向に拘束さ
れ、その軸方向中央部の外周面に形成された回り止め突
起と前記テーブル体に形成された凹部の壁面とが当接す
ることにより前記テーブル体に対して回転方向に拘束さ
れていることを特徴とする直動テーブル装置。