JP3080252B2 - 直線作動ユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はロボットや測定装置に
使用される直線作動ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】簡単なロボットの作動アームや測定装置
等に使用するため案内レールに案内されたナットブロッ
クがモータ駆動されるねじ軸の回転に応じて所定量軸方
向に移動されるようにした直線作動ユニットとしては、
例えば実開昭６３−１９３６３７号公報に示されるもの
が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】２つの可動部材が基準
線に対して対称に左右動することが測定装置等において
必要となるが、従来の直線作動ユニットと言うものの中
にはこのようなものは知られていない。従来の直線作動
ユニットでこのような動作を実現しようとすれば、この
ユニットを２つ直列に設けて一方のユニットの可動部材
を軸方向の一方向に移動させるとき他方の可動部材を一
方の可動部材に対して所定の相対関係をもってそれとは
逆方向に夫々対応させて動かすことが必要となる。この
ようなものでは２つの可動部材の直進方向の移動精度、
左右動の同期性及び両可動部材の正しい相対位置関係を
得ることが困難であるという問題がある。

【０００４】また２つのユニットを使うとどうしても軽
量、コンパクト化はできず、部品点数も多くなり高価と
なる問題点がある。

【０００５】そこでこの発明は、上記従来例の問題点に
鑑み２つの可動部材が１つの駆動手段により左右対称に
駆動される直線作動ユニットであって取扱い簡単にして
精度が良く、両可動部材の相対位置の調整が容易であり
かつコンパクトで安価な直線作動ユニットを提供するこ
とを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の直線作動ユニ
ットは、軸方向の転動体転動溝を対向する両側面に有す
る長尺の案内レールと、右ねじ部を外周面に有し前記案
内レールの軸方向に配設されかつ前記案内レールに対し
て回転自在に軸止された第１のねじ軸と、該第１のねじ
軸と同一軸芯を有して軸芯方向に配設され左ねじ部を外
周面に有する第２のねじ軸と、前記第１のねじ軸に対し
て前記第２のねじ軸のねじ部のボールねじ溝の位相を調
整した位置で前記第１のねじ軸と前記第２のねじ軸とを
固定するカップリングと、前記案内レールの転動体転動
溝に対向する転動体転動溝を有しかつ肉厚内に形成され
た転動体の戻り通路を有し前記第１のねじ軸に摺動自在
に螺合された第１のナットブロックと、前記案内レール
の転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有しかつ肉厚
内に形成された転動体の戻り通路を有し前記第２のねじ
軸に摺動自在に螺合された第２のナットブロックと、前
記案内レールの転動体転動溝とこれと対向する前記第１
のナットブロックの転動体転動溝及び前記第２のナット
ブロックの転動体転動溝との間に夫々転動自在に嵌合さ
れ前記第１のナットブロック及び前記第２のナットブロ
ックを夫々前記案内レールに対して軸方向に摺動自在に
支持させる多数の転動体と、前記案内レールの転動体転
動溝とこれと対向する前記ナットブロックの転動体転動
溝とにより形成された通路であって前記ナットブロック
からの負荷を受けて転動する転動体用の通路と前記ナッ
トブロックの転動体の戻り通路とを連通させる転動体循
環用湾曲通路を有するエンドキャップとを備えた構成と
することによって前記目的を達成したものである。

【０００７】

【作用】この発明の直線作動ユニットは、右ねじ部を有
する第１のねじ軸と左ねじ部を有する第２のねじ軸のボ
ールねじ溝の相対関係位置（位相）を調節した位置でカ
ップリングにより両ねじ軸を固定し、第１のねじ軸の右
ねじ部及び第２のねじ軸の左ねじ部に夫々ナットブロッ
クを独立して螺合させると共に、案内レールに設けた転
動体転動溝とナットブロックに設けた転動体転動溝との
間に転動体を配設し、この転動体の転動を介してナット
ブロックが軸方向に摺動自在とされているから、第１の
ねじ軸を回転させることによって２つのナットブロック
は調整された相対位置関係で左右相反する方向に動く直
線作動ユニットが得られ、第１のねじ軸に対して第２の
ねじ軸を所定量円周方向に回転させた状態でカップリン
グにより固定することにより両ねじ軸の位相が変えられ
る。そしてこのナットブロックは案内レールの軸方向に
加工された転動体転動溝に案内されて動くから両ナット
ブロックの作動方向の平行度が確保できる。また、同じ
案内レールに組込まれているからかさばらず部品点数も
少なくてすむ。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
詳細に説明する。

【０００９】案内レール１は、図１に示すように長尺の
レール部材で、横断面は上方が開口したコ字状で底部１
Ａの両端から上方にのびる両側壁部１Ｂ、１Ｂの内面に
は夫々軸方向に延びる一本の転動体転動溝であるボール
転動溝２が夫々対向して形成されている（図６参照）。
そして底部１Ａには案内レール取付けボルト用の円形の
ボルト穴３が軸方向に所定間隔離間された状態で両側壁
部１Ｂに近い位置に設けられている。この案内レール１
の長さ方向の右方の端部には、軸受板４がボルト５によ
ってねじ止めして取付けられている。案内レール１の左
方の端部には軸受板６がボルト３８によってねじ止めし
て取付けられている。

【００１０】第１のねじ軸７は外周面のほぼ全長にわた
って右ねじ部７Ａを有し案内レール１の長手方向に配さ
れ案内レールの両側壁部１Ｂ、１Ｂに設けたボール転動
溝２、２と平行とされ両側壁部１Ｂ、１Ｂの中間位置に
配設されている。第１のねじ軸７の一方の端部は軸受板
４にボルト８を用いて取付けられたサポートユニットの
ハウジング９に嵌合されたボールベアリング（不図示）
に挿通されロックナット１０により軸方向の移動を不能
にかつ回転自在に軸支されている。ハウジング９の外方
の端面にはボールベアリングの外輪側を固定するための
押え蓋１１がボルト１２によって固定されている。第２
のねじ軸１３は外周面のほぼ全長にわたって左ねじ部１
３Ａを有し、第１のねじ軸７と同一軸芯を有して軸方向
に配設されている。サポートユニットに軸支された第１
のねじ軸の端部とは反対側の端部とこれと対向する第２
のねじ軸の一方の端部は第１のねじ軸７に対して第２の
ねじ軸１３の回転方向の位相を調整した位置でカップリ
ング１６を介して互いに固定されている。カップリング
１６とねじ軸の端部との固定はカップリング１６に螺合
された止めねじ３９を締め付けることにより行われる。
第２のねじ軸１３の他方の端部は軸受板６に嵌合された
ベアリングに挿通され軸端に止め輪１４を係合させるこ
とによりベアリングの抜け止めがなされこの状態で第２
のねじ軸１３の端部が支持されている。第１のねじ軸の
右ねじ部分７Ａと第２のねじ軸の左ねじ部分１３Ａはほ
ぼ等しい長さを有している。第１のねじ軸の軸端７Ｂは
回転継手を取付けるための軸部であり、その回転継手に
より第１のねじ軸７を回転させる駆動モータと連結され
る。

【００１１】第１のナットブロック１５の下側部分はコ
字状の案内レール１に入り込んでおり、案内レールのボ
ール転動溝２に対向する位置にボール転動溝１７が形成
されている。第１のナットブロック１５の肉厚内にはボ
ール転動溝１７に対応させてボール戻り通路１８が軸方
向の貫通穴として形成されている。第１のナットブロッ
ク本体１５Ａには第１のねじ軸の右ねじ部７Ａに転動体
であるボール１９を介して螺合される右ねじのねじ部２
０が形成されている。このナットブロック本体１５Ａの
両側端部は上方に延びておりその上面には使用に当って
ユーザーがテーブル等の部材を取付けるためのねじ穴２
１が設けられている（図７参照）。このナットブロック
本体１５Ａの上面中央部には凹所２２が形成されており
その底部にはボール循環チューブを差し込む穴２３が穿
設されている。この穴２３にコ字状のボール循環チュー
ブ３６が差し込まれ、このボール循環チューブ３６によ
りボール１９を循環させる通路が形成されている。この
ボール循環チューブ３６は第１のナットブロック本体１
５Ａに設けられたねじ穴２４に螺合するボルト３７によ
って金具２５を介して固定されている。第１のナットブ
ロック本体１５Ａの端面に設けられたねじ穴２６は後述
のエンドキャップ２７を取り付けるためのものである。
第２のナットブロック２８は第２のねじ軸のねじ部１３
Ａとボールを介して螺合するねじ部が左ねじとされてい
る点のみが異なるだけであり、第１のナットブロック１
５と同様の構成を有するものであるから詳しい説明は省
略する。

【００１２】エンドキャップ２７は第１のナットブロッ
ク本体１５Ａ及び第２のナットブロック本体２８Ａの夫
々の両端に設けられたねじ穴２６の入口部分を大径に座
ぐった嵌合穴３１にそれぞれエンドキャップの端面に筒
状に突出させた突出部３０を嵌合させて位置決めされ、
このエンドキャップ２７の外側にはサイドシール３５が
当接された状態とされサイドシール３５を介してねじ３
２によりエンドキャップ２７は固定されている。このサ
イドシール３５は案内レールのボール転動溝２又はねじ
軸のねじ部７Ａ、１３Ａに付着したごみが内側のボール
の転動部分に入らないようにするものである。第１のナ
ットブロック本体１５Ａ及び第２のナットブロック本体
２８Ａに当接するエンドキャップ２７の接合端面には案
内レールのボール転動溝２とこれに対向する第１のナッ
トブロック及び第２のナットブロックの夫々のボール転
動溝１７とにより形成された負荷を受けて転動する転動
体用の通路と第１のナットブロック及び第２のナットブ
ロックの夫々のボールの戻り通路とを連通させるボール
循環用湾曲通路３３が形成されている。ボール循環用湾
曲通路３３の内側部分には転動するボールの内側部分の
案内となるリターンガイド３４がはめ込まれている。

【００１３】第１のナットブロックと第２のナットブロ
ックのボール転動溝１７と案内レールのボール転動溝２
の間には夫々多数のボール２９が転動自在に嵌合されて
いる。

【００１４】この発明の直線作動ユニットはその使用に
当って第１のねじ軸の軸端７Ｂとモータの出力軸とを回
転継手により連結しモータを回転駆動することにより駆
動される。

【００１５】サイドシール３５は第１のナットブロック
１５及び／又は第２のナットブロック２８がモータの暴
走等により軸受板４及び／又は軸受板６又はカップリン
グ１６に衝突するようなときの衝撃を吸収するゴム材か
らなる環状の突出部を有して構成され、この突出部はク
ッションとして機能する。

【００１６】第１のナットブロック１５は第１のねじ軸
の右ねじ部７Ａと螺合しており、第２のナットブロック
２８は第２のねじ軸の左ねじ部１３Ａと螺合しているか
ら、第１のねじ軸７を右回転させると第１のナットブロ
ック１５と第２のナットブロック２８は互いに遠ざかる
方向に移動する。この時ナットブロックのボール転動溝
１７と案内レールのボール転動溝２との間にはボール２
９が転動自在に嵌合されており、ナットブロックはボー
ルの転動を介して支持されているからナットブロックの
摺動抵抗が小さくでき容量の小さなモータが使用でき
る。

【００１７】ナットブロックの移動にともなってボール
２９が転動しボール２９はエンドキャップの湾曲通路３
３と戻り通路１８からなる循環路内を循環する。ナット
ブロックのねじ部とねじ軸のねじ部の間にはボール１９
が嵌合されてボールねじが構成され、ねじ軸の回転によ
りボール１９はナットブロックの移動にともなってねじ
軸のねじ部とナットブロックのねじ部の間を転動しなが
ら移動しボール循環チューブに押し出されたボールはボ
ール循環チューブ内を循環する。

【００１８】また上述の回転とは逆に第１のねじ軸７を
左回転させると前記と逆の動きが得られ第１のナットブ
ロック１５と第２のナットブロック２８は互いに近づく
方向に移動する。この発明の直線作動ユニットは第１の
ねじ軸７と第２のねじ軸１３がカップリング１６により
固定されている。このカップリングは中空円筒状の部材
でこの中空の穴に第１のねじ軸７と第２のねじ軸１３が
回動可能に嵌合している。このカップリングの両端部の
外周面にはねじ穴４０が設けられ、このねじ穴に止めね
じ３９が螺合されており、カップリングに対して両ねじ
軸を所定量回転させた位置で固定することができる。し
たがって第１のねじ軸７に対する第２のねじ軸１３の位
相の調整がねじ軸のピッチより小さい任意の寸法につい
て可能である。このような構成とされているから第１の
ナットブロック１５を案内レール１に対して所定の位置
に設定したばあい、第２のナットブロック２８が所定の
位置からずれていてもカップリングの止めねじ３９をゆ
るめねじ軸を回転させ、第２のナットブロック２８を第
１のナットブロック１５に対して所定の関係位置となる
ように調整し、この位置で止めねじ３９を締め付けて第
１と第２のねじ軸を固定すればよい。この場合、第１の
ねじ軸７と第２のねじ軸１３の端部には六角穴４１、４
２が設けられており、この六角穴４１、４２に六角レン
チを差し込んで六角穴４１側の六角レンチを手で押えて
第１のねじ軸が回転しないようにし、六角穴４２側の六
角レンチで第２のねじ軸を回転させることにより第２の
ナットブロック２８の位置調整が容易におこなえる。

【００１９】この実施例の直線作動ユニットの右ねじの
ピッチと左ねじのピッチは等しくされており、夫々のナ
ットブロックは寸法的に同じものが用いられている。こ
のため送りねじを回転させた時の夫々のナットブロック
の移動は方向が反対で速度が等しく、ナットブロックの
重量が等しいのでナットブロックの停止時の振動が相殺
され短時間の位置決めが可能となる利点がある。

【００２０】第１のナットブロック１５を案内する案内
レール１のボール転動溝の部分と第２のナットブロック
２８を案内する案内レールのボール転動溝の部分とを有
するボール転動溝２は溝の加工におけるワークのセット
が同一セットのまま全長にわたって加工された溝である
ため真直度と平行度等が精密であり夫々のナットブロッ
クの移動軸芯のずれが生じないから両ナットブロックの
移動精度が確保される。

【００２１】なお、上記実施例においては送りねじとし
てボールねじを用いた場合について説明したがボールね
じの代りにすべりねじを用いてもよく又、この実施例で
は両内側面にボール転動溝を形成した案内レールを用い
た例を示したが、案内レールの両外側面にボール転動溝
を設けた案内レールを用いる構成とすることもできる。

【００２２】また、上述の実施例では第１のねじ軸の右
ねじ部７Ａ、第２のねじ軸の左ねじ部１３Ａのピッチを
等しくした例について述べたが必要に応じて両ねじ部の
ピッチを異ならせる構成とすることもできる他、第１の
ナットブロックに左ねじを用い第２のナットブロックに
右ねじを用いる構成とすることもできる。

【００２３】さらに、この実施例においてはボールねじ
として循環チューブを用いた外部循環式のボールねじの
例について説明したがコマを用いてボールを循環させる
内部循環式のボールねじとかエンドキャップを用いてナ
ットブロック内に設けたボール通路を循環させるボール
ねじを用いてもよい。

【００２４】さらにまた、この実施例においてはカップ
リングとして円筒状のものを用いたが２つのねじ軸の位
相を調整できるものであればその形状は本実施例のもの
に限らず種々の変形が可能である。

【００２５】また、この実施例においては案内レールの
取付け用穴として円形のボルト穴を設けたが図１１に示
すような軸方向の長穴４３であってもよい。この長穴４
３を用いることにより案内レールを使用するベースの取
付け位置に精密に取付ける際、案内レールにダイアルゲ
ージを当ててその動きを見ながら正確に微調整が行える
からナットブロックの位置調整が簡単に行なえる直線作
動ユニットが得られる。

【００２６】また、この実施例ではナットブロックの端
面にエンドキャップを固定してボールを循環させるよう
にした例を示したが、このようなエンドキャップに限ら
ずボールを循環させる公知の手段例えばチューブ等を用
いることもできる。

【００２７】

【発明の効果】この発明の直線作動ユニットは、右ねじ
部を有する第１のねじ軸と左ねじ部を有する第２のねじ
軸をカップリングにより夫々のねじ軸同士のねじ部のボ
ールねじ溝の位相を調整した位置で固定し、第１のねじ
軸の右ねじ部及び第２のねじ軸の左ねじ部に夫々ナット
ブロックを独立して螺合させると共に、案内レールに設
けた転動体転動溝とナットブロックに設けた転動体転動
溝との間に転動体を嵌合し、この転動体の転動を介して
ナットブロックを夫々摺動させるようにしたから、２つ
のナットブロックが左右相反する方向に調整された相対
位置関係を保って正確に作動する直線作動ユニットの２
つのナットブロックの相対位置の調整がねじ軸のピッチ
より小さい任意の寸法について出来、ユニット化されて
いるので手軽に使用できる効果がある。そして、この発
明の直線作動ユニットは、ナットブロックの摺動抵抗が
小さい為、小さいモータが使用出来、部品点数が少なく
軽量であり、この発明によりコンパクトで安価な直線作
動ユニットを提供することができる。また、この発明に
係る直線作動ユニットの２つのナットブロックは案内レ
ールに設けられた同じ転動体転動溝に案内されて動くよ
うになっているから、両ナットブロックの作動時の平行
度が確保でき、２つのナットブロックの軸芯を一致させ
るのに苦労する必要はない。さらに、第１のねじ軸に設
けられた右ねじ部と第２のねじ軸に設けられた左ねじ部
のピッチを所定のピッチに設定することにより、２つの
ナットブロックに所望の左右動を第１のねじ軸の制御に
より得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す平面図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】図２の左側面図である。

【図５】図２の右側面図である。

【図６】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図７】図１の部品の斜視図である。

【図８】図１の部品の斜視図である。

【図９】図６のＣ−Ｃ線断面図である。

【図１０】図１の部品の斜視図である。

【図１１】図１の案内レールの他の実施例の平面図であ
る。

【符号の説明】

１ 案内レール ２ ボール転動溝 ４ 軸受板 ６ 軸受板 ７ 第１のねじ軸 ７Ａ 右ねじ部 ７Ｂ 軸端 １３ 第２のねじ軸 １３Ａ 左ねじ部 １５ 第１のナットブロック １６ カップリング １７ ボール転動溝 １８ ボール戻り通路 １９ ボール ２０ ねじ部 ２７ エンドキャップ ２８ 第２のナットブロック ２９ ボール ３４ リターンガイド

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向の転動体転動溝を対向する両側面
   に有する長尺の案内レールと、右ねじ部を外周面に有し
   前記案内レールの軸方向に配設されかつ前記案内レール
   に対して回転自在に軸支された第１のねじ軸と、該第１
   のねじ軸と同一軸芯を有して軸方向に配設され左ねじ部
   を外周面に有する第２のねじ軸と、前記第１のねじ軸に
   対して前記第２のねじ軸のねじ部のボールねじ溝の位相
   を調整した位置で前記第１のねじ軸と前記第２のねじ軸
   とを固定するカップリングと、前記案内レールの転動体
   転動溝に対向する転動体転動溝を有しかつ肉厚内に形成
   された転動体の戻り通路を有し前記第１のねじ軸に摺動
   自在に螺合された第１のナットブロックと、前記案内レ
   ールの転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有しかつ
   肉厚内に形成された転動体の戻り通路を有し前記第２の
   ねじ軸に摺動自在に螺合された第２のナットブロック
   と、前記案内レールの転動体転動溝とこれと対向する前
   記第１のナットブロックの転動体転動溝及び前記第２の
   ナットブロックの転動体転動溝との間に夫々転動自在に
   嵌合され前記第１のナットブロック及び前記第２のナッ
   トブロックを夫々前記案内レールに対して軸方向に摺動
   自在に支持させる多数の転動体と、前記案内レールの転
   動体転動溝とこれと対向する前記ナットブロックの転動
   体転動溝とにより形成された通路であって前記ナットブ
   ロックからの負荷を受けて転動する転動体用の通路と前
   記ナットブロックの転動体の戻り通路とを連通させる転
   動体循環用湾曲通路を有するエンドキャップとを備えた
   直線作動ユニット。