JP3138342U - ボールねじ一体型直動案内軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型のボールねじ一体型直動案内軸受を提供する。
【解決手段】ボールねじ一体型直動案内軸受１は、底板部２ａ及び側壁部２ｂ，２ｃを有する断面凹状の直動案内レール２と、直動案内レール２の軸方向端部に設けられた一対の端板３ａ，３ｂと、外周面に螺旋状の溝を有し、端板３ａ，３ｂに軸支されて直動案内レール２内に収納されるねじ軸４と、ねじ軸４に螺合され、ねじ軸４の回転により直動案内レール２内を軸方向に移動可能なスライダ５と、端板３ａ，３ｂに固定され、直動案内レール２の側壁部２ｂ，２ｃとの間に隙間Ｓを存して直動案内レール２の上面を覆うカバープレート６とを備え、スライダ５は、ねじ軸４に複数のボール８を介在して螺合するねじ部９と、隙間Ｓから直動案内レール２の側方且つ上方に突出し、カバープレート６の上方に配設される被連結部材Ｔに連結される連結部１０とを有し、ねじ部９と連結部１０とが一体に形成されている。
【選択図】 図１

Description

本考案は、例えばテーブル送り装置に用いられる直動案内軸受に関し、特に、カバープレートを有するボールねじ一体型の直動案内軸受に関するものである。

従来、例えばテーブル送り装置に用いられる直動案内軸受として、カバープレートを有するボールねじ一体型の直動案内軸受が知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１記載のボールねじ一体型直動案内軸受は、底板部及び側壁部を有する断面凹状の直動案内レールと、直動案内レールの長手方向両端部に相対向して設けられた一対の端板と、直動案内レールの内側に設けられたスライダと、スライダを直動案内レールの長手方向に駆動するボールねじと、一対の端板と直動案内レールとで形成された箱体の上部開口を閉塞するカバープレートとを備える。スライダには、特許文献１の図１等に開示されているように、該スライダとは別個に形成された連結部材がボルトを介して連結されている。連結部材は、スライダの上面とカバープレートの間に配設され、スライダの上面にボルトで固定される板状の固定部と、この固定部の側方から延設され、直動案内レールの左右側壁及びカバープレートの間に形成された隙間から直動案内レールの側方に突出する連結部とを備え、断面凹状に形成されている。また、連結部には、カバープレートの上方に配設される、図示されていないテーブル等の被連結部材が連結される。

この種の軸受は、被連結部材自身の荷重や被連結部材に作用される荷重が、まず連結部材に作用し、続いて該連結部材を介してスライダに作用する。このとき、連結部材自身の強度が弱いと損傷してしまうので、連結部材単体にも強度が必要となる。したがって、連結部材の固定部の厚さもある程度厚くする必要があった。また、スライダと連結部材とを連結するボルトについても、皿ねじ等では強度が確保できないことから特許文献１では六角ボルトを用いているが、六角ボルトではボルト頭部の高さが高くなってしまう。以上のような理由により、従来のボールねじ一体型直動案内軸受では、スライダと連結部材とを組み付けた際、スライダの底面から連結部材の固定部の上面までの高さを低く抑えることができなかったため、軸受全体としても高さを低く抑えることができなかった。

ところで、この種の軸受は、一般的に、ねじ軸を回転駆動させるモータ等とセットにして、一軸アクチュエータとして生産ライン等の工場内の生産設備で使用される。また、一軸アクチュエータは、例えば連結部材に被連結部材としての他の一軸アクチュエータを連結して、Ｘ−Ｙテーブルとして使用することもある。このとき、各一軸アクチュエータの高さが高い場合には、Ｘ−Ｙテーブル全体の高さを低く抑えることができず、工場内の生産設備における省スペース化の要請に応えることができないという不都合があった。
特開２００３−２２２２２３号公報

本考案は、かかる事情に鑑み、薄型のボールねじ一体型直動案内軸受を提供することを目的とする。

そこで、上記目的を達成するために、本考案は、軸方向に所定の長さを有し、底板部及び側壁部を有する断面凹状の直動案内レールと、該直動案内レールの軸方向端部に設けられた一対の端板と、外周面に螺旋状の溝を有し、該一対の端板に軸支されて該直動案内レール内に収納されるねじ軸と、該ねじ軸に螺合され、該ねじ軸の回転により該直動案内レール内を軸方向に移動可能なスライダと、該一対の端板に固定され、該直動案内レールの側壁部との間に隙間を存して該直動案内レールの上面を覆うカバープレートとを備えるボールねじ一体型直動案内軸受において、該スライダは、該ねじ軸に複数のボールを介在して螺合するねじ部と、該隙間から該直動案内レールの側方且つ上方に突出し、該カバープレートの上方に配設される被連結部材に連結される連結部とを有し、該ねじ部と該連結部とが一体に形成されていることを特徴とする。

本考案によれば、前記スライダは前記ねじ部と前記連結部とが一体に形成されたものであるので、前記従来の軸受における連結部材の固定部に相当する箇所の厚さを薄くした場合であっても、当該箇所はねじ部と一体となるため強度を確保することができる。従って、スライダの底面からカバープレートに対向する面までの厚さを従来の軸受に比べて薄くすることができ、結果として軸受全体を薄型化することができる。

ところで、ボールねじではボールを循環させる必要があるので、従来は、スライダの上面にボールの出口穴及び戻り穴を形成し、出口穴及び戻り穴に連通する逆Ｕ字状の循環パイプをスライダの上面に取り付け、出口穴から出てきたボールを循環パイプの中空部を通過させて戻り穴へ戻すことにより、ボールを循環させていた。また、前記循環パイプは、その軸方向にクロスするΩ形状の取付けプレートによりスライダの上面に取り付けられていた。

しかし、前記循環パイプを有する従来の軸受の場合、循環パイプが取り付けられたスライダの上面と、循環パイプのボールが通過する中空部との間に、循環パイプの肉厚が存在し、さらに前記取付けプレートもあるために、スライダの底面から循環パイプの上端までの高さを低く抑えることができなかった。そこで、スライダの上面に循環パイプの直径よりも深い凹部を形成し、該凹部に循環パイプを収容することにより、スライダの底面から循環パイプの上面までの高さを低く抑えることが考えられる。しかしながら、凹部の下方にはねじ軸に螺合する螺合部があり、この螺合部の強度を確保するためには、螺合部の上端から凹部の底面までの肉厚をある程度厚くする必要がある。

そこで、本考案において、前記スライダは、前記複数のボールを循環させる循環部を備え、該循環部は、前記スライダの上面又は下面に設けられた該ボールの直径よりも深い凹部と、該凹部に設けられた該ボールの出口穴及び戻り穴と、該凹部に固定され、該出口穴及び該戻り穴に連通する溝部を有し、該凹部の高さよりも低く形成されたボール戻し部材とを備えることが好ましい。

本考案によれば、前記出口穴から出てきた前記ボールを、前記ボール戻し部材の前記溝部の表面と前記スライダの上面又は下面とにより形成される空間を通過させて前記戻り穴へ戻すことにより、該ボールを循環させることができる。また、本考案によれば、前記ボールが前記スライダの上面又は下面上を直接通過するため、前記ボール戻し部材を薄型化することができ、その結果、該ボール戻し部材を収容するための前記凹部の深さを浅く抑えることができるので、該スライダ自身の強度を確保しつつ高さを低く抑えることができる。

また、本考案において、前記スライダは、各前記一対の端板に対面する軸方向端部に、対面する該端板に向けて突出する弾性体からなるストッパを備えることが好ましい。

本考案によれば、前記スライダが、前記ねじ軸の回転に伴って軸方向に移動して前記端板に衝突した場合であっても、前記弾性体からなる前記ストッパにより衝撃が緩和されるので、該スライダ及び該スライダに連結される前記被連結部材の損傷を防ぐことができる。

また、本考案において、前記スライダは、前記直動案内レールの側壁部に摺接する弾性体からなるシール部材を備え、該シール部材は該ストッパと一体に形成されていることが
好ましい。

本考案によれば、前記シール部材が、前記直動案内レールの側壁部に摺接しているので、前記スライダの前記ねじ部と前記直動案内レールとの間に介在する他のボールが埃等により汚染されることを防ぐことができる。また、前記シール部材が前記ストッパと一体に形成されているので、製造容易であるとともに、前記スライダへ容易に組み付けることができる。

また、本考案において、前記シール部材及び前記ストッパは、前記ねじ軸を跨いで形成された逆Ｕ字状の逃げ溝を備えることが好ましい。

本考案によれば、前記逆Ｕ字状の逃げ溝により、前記ねじ軸を取り外すことなく前記シール部材及び前記ストッパを前記ねじ軸から脱着させることができるので、該シール部材及び該ストッパが破損した場合等に、該シール部材及び該ストッパを容易に交換することができる。

次に、添付の図面を参照しながら本考案の実施形態についてさらに詳しく説明する。図１（ａ）は本実施形態のボールねじ一体型直動案内軸受を示す斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の拡大Ｂ−Ｂ線断面図である。図２（ａ）はボールねじ用ボール循環部を構成するボール戻し部材を示す拡大斜視図であり、図２（ｂ）はボールねじ用ボール循環部の作動を示す説明図である。なお、説明容易のため、図１（ａ）はカバープレートを取り外した状態となっている。

図１（ａ）に示すボールねじ一体型直動案内軸受１は、底板部２ａ及び側壁部２ｂ，２ｃを有する断面凹状の直動案内レール２と、直動案内レール２の軸方向端部に設けられた一対の端板３ａ，３ｂと、直動案内レール２内に収納されるねじ軸４と、ねじ軸４に螺合され、ねじ軸４の回転により直動案内レール２内を軸方向に移動可能なスライダ５と、一対の端板３ａ，３ｂに固定され、隙間Ｓ（図１（ｂ）参照）を存して直動案内レール２の上面を覆うカバープレート６とを備える。

ねじ軸４は、外周面に螺旋状のねじ溝（図示せず）を有していて、一対の端板３ａ，３ｂに軸支されている。ねじ軸４は、端板３ａの外方に設けられたモータ連結部材７に収納されたモータ（図示せず）等の駆動手段に連結され、回転自在となっている。

スライダ５は、図１（ｂ）に示すように、ねじ軸４の前記ねじ溝に複数のボールねじ用ボール８を介在して螺合するねじ溝９ａを有するねじ部９と、隙間Ｓから直動案内レール２の側方且つ上方に突出する連結部１０と、ボールねじ用ボール８を循環させるボールねじ用ボール循環部１１とを備えている。スライダ５は、ステンレススチール製のブロックを切削加工することにより、ねじ部９と連結部１０とを一体に形成したものである。

ねじ部９は、各側壁部２ｂ，２ｃに一条ずつ配設された直動軸受用ボール１２を介在して、側壁部２ｂ，２ｃに移動自在に取り付けられている。ねじ部９は、側面に形成されたねじ部側ボール転動溝９ｂ及び側壁部２ｂ，２ｃの内側面に形成された案内レール側ボール転動溝２ｄにより形成された、直動軸受用ボール１２を通過させるためのボール転動通路９ｃと、ねじ部９の内部を軸方向に貫通して形成され、直動軸受用ボール１２を戻すためのボール戻り通路９ｄとを備える。

連結部１０は、ねじ部９の上方部分からカバープレート６を避けるように左右にＬ字状に延設されていて、カバープレート６の上方に配設された被連結部材としてのテーブルＴに連結されている。

本実施形態のボールねじ一体型直動案内軸受１においては、スライダ５をねじ部９と連結部１０とが一体となるように形成するとともに、図１（ｂ）に示すように、連結部１０の前記従来の軸受における連結部材の固定部に相当する部分を大幅に薄く形成している。連結部１０の当該部分は、ねじ部９と一体となっているので、薄く形成された場合であっても十分な強度を確保することができる。従って、本実施形態のボールねじ一体型直動案内軸受１は、スライダ５の底面５ａからカバープレート６に対向する面５ｂまでの厚さを従来の軸受に比べて薄くすることができ、結果として軸受全体を薄型化することができた。

図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すボールねじ用ボール循環部１１は、スライダ５のカバープレート６に対向する面５ｂに設けられた凹部１３と、凹部１３の底面からねじ部９のねじ溝９ａに連結し、ボールねじ用ボール８をスライダ５外部に出すための出口穴１４と、凹部１３の底面からねじ部９のねじ溝９ａに連結し、ボールねじ用ボール８をスライダ５内部に戻すための戻り穴１５と、凹部１３に固定されたボール戻し部材１６とを備える。ボール戻し部材１６は、凹部１３の高さよりも低い蒲鉾形状に形成され、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、凹部１３に対向する面に出口穴１４及び戻り穴１５に連通するボール転動溝１６ａを備える。

また、スライダ５は、図１（ａ）に示すように、一対の端板３ａ，３ｂに対面する軸方向両端部に取り付けられたリターンプレート１７と、リターンプレート１７の外方に組み付けられた軸方向シール部材１８及びストッパ１９と、両端部が各リターンプレート１７に連結され、側壁部２ｂ，２ｃの上面に横設された側方シール部材２０とを備える。軸方向シール部材１８及びストッパ１９は、金属製の薄板部材（図示せず）にゴムを一体成形することにより形成されていて、ボルト１８ａによりリターンプレート１７に組み付けられている。

リターンプレート１７は、ねじ軸４が挿通される軸孔（図示せず）と、側壁部２ｂ，２ｃの上方で幅方向に突出する突起１７ａと、スライダ５に対向する面に形成され、ねじ部９のボール転動通路９ｃとボール戻り通路９ｄとに連結する半ドーナツ状の湾曲路（図示せず）とを備える。前記湾曲路は、ボール転動通路９ｃとボール転動通路９ｄとともに、直動軸受用ボール１２を循環させる直動軸受用ボール循環部（図示せず）を構成している。

軸方向シール部材１８は、側面が側壁部２ｂ，２ｃの内側面に接触するように形成され、側面に案内レール側ボール転動溝２ｄに摺動自在に接する摺接突起１８ｂを備える。軸方向シール部材１８は、逆Ｕ字状の逃げ溝（図示せず）を備え、該逃げ溝によりねじ軸４を跨いだ状態となっている。

ストッパ１９は、対面する端板３ａ，３ｂに向けて突出する下方が開放された筒状体であり、全体として逆Ｕ字状に形成されている。また、ストッパ１９の下方には逆Ｕ字状の逃げ溝１９ａが形成され、逃げ溝１９ａによりストッパ１９がねじ軸４を跨いだ状態となっている。

側方シール部材２０は、ゴム製の薄板状部材であり、両端部が突起１７ａに連結されることによりリターンプレート１７に保持されている。側方シール部材２０は、スライダ５の移動に伴って側壁部２ｂ，２ｃの上面を摺動するように構成されている。

次に、本実施形態のボールねじ一体型直動案内軸受１の作動について説明する。ボールねじ一体型直動案内軸受１において、前記モータの作動によりねじ軸４を正回転又は逆回転させると、ねじ軸４の軸回転が前記ねじ溝とねじ部９のねじ溝９ａとの間に介装されたボールねじ用ボール８を介してスライダ５に伝達され、スライダ５は応動して軸方向に前方又は後方へ移動する。

このとき、スライダ５は、ねじ部９のねじ部側ボール転動溝９ｂと直動案内レール２の案内レール側ボール転動溝２ｄとに介装された直動軸受用ボール１２により、回転が阻止される。

また、スライダ５の移動に伴って、ボールねじ用ボール８は、ねじ部９のねじ溝９ａを通って螺旋状に移動し、出口穴１４を通ってスライダ５の外部に出て、ボール戻し部材１６のボール転動溝１６の表面と凹部１３の底面とにより形成される空間を通過して移動し、戻り穴１５を通ってスライダ５の内部に戻ることにより、転動しながら循環する。

また、スライダ５の移動に伴って、直動軸受用ボール１２は、ねじ部９のボール転動通路９ｃと、リターンプレート１７の前記湾曲路と、ボール戻り通路９ｄとを通って、転動しながら循環する。以上により、ボールねじ一体型直動案内軸受１は、スライダ５を直動案内レール２内で軸方向に摺動させることができる。

本実施形態のボールねじ一体型直動案内軸受１は、出口穴１４から出てきたボールねじ用ボール８を、ボール戻し部材１６のボール転動溝１６の表面と凹部１３の底面とにより形成される空間を通過させて戻り穴１５へ戻すことにより、該ボール８を循環させるものである。したがって、ボールねじ用ボール８が凹部１３の底面を直接通過するため、ボール戻し部材１６を薄型化することができ、その結果、ボール戻し部材１６を収容するための凹部１３の深さを浅く抑えることができるので、スライダ５自身の強度を確保しつつ高さを低く抑えることができる。

また、ボールねじ一体型直動案内軸受１は、直動軸受用ボール１２が各側壁部２ｂ，２ｃに一条ずつ配設されているので、直動軸受用ボールが複数状ずつ配設された軸受と比較して、スライダ５の高さを低く抑えることができる。

また、スライダ５が軸方向に移動する際に、軸方向シール部材１８の摺接突起１８ｂが側壁部２ｂ，２ｃの案内レール側ボール転動溝２ｄに摺接するとともに、側方シール部材２０が側壁部２ｂ，２ｃの上面に摺接するので、直動軸受用ボール１２が埃等により汚染されることを防ぐことができる。

また、ボールねじ一体型直動案内軸受１は、スライダ５が軸方向に移動して一方の端板３ａ又は３ｂに衝突したとき、スライダ５の軸方向両端部に設けられたストッパ１９により衝撃が緩和されるので、スライダ５及びテーブル５等の損傷を防ぐことができる。

さらに、ボールねじ一体型直動案内軸受１は、軸方向シール部材１８及びストッパ１９が一体形成されているので、製造容易であるとともに、スライダ５へ容易に組み付けることができる。

また、軸方向シール部材１８及びストッパ１９は、それぞれ前記逆Ｕ字状の逃げ溝及び逆Ｕ字状の逃げ溝１９ａを備え、ねじ軸４を跨いだ状態でスライダ５へ組み付けられており、ねじ軸４を取り外すことなく軸方向シール部材１８及びストッパ１９をねじ軸４から脱着させることができるので、軸方向シール部材１８及びストッパ１９が破損した場合等に、軸方向シール部材１８及びストッパ１９を容易に交換することができる。

なお、直動案内レール２は、軸方向に所定の長さを有するものであるが、長さは用途に応じて任意に変更可能である。

また、本実施形態において、ボールねじ用ボール循環部１１の凹部１３をスライダ５の上部に形成しているが、下部に形成してもよい。

また、本実施形態において、軸方向シール部材１８、ストッパ１９、及び側方シール部材２０をゴムで形成しているが、弾力性を有するものであれば他の合成樹脂であってもよい。

本実施形態のボールねじ一体型直動案内軸受を示す説明図。 ボールねじ用ボール循環部を示す説明図。

符号の説明

１…ボールねじ一体型直動案内軸受、 ２…直動案内レール、 ２ａ…底板部、 ２ｂ，２ｃ…側壁部、 ３ａ，３ｂ…端板、 ４…ねじ軸、 ５…スライダ、 ６…カバープレート、 ８…ボール、 ９…ねじ部、 １０…連結部、 １１…循環部、 １３…凹部、 １４…出口穴、 １５…戻り穴、 １６…ボール戻し部材、 １６ａ…溝部、 １８…シール部材、 １９…ストッパ、 １９ａ…逃げ溝、 Ｓ…隙間、 Ｔ…被連結部材。

Claims (5)

1. 軸方向に所定の長さを有し、底板部及び側壁部を有する断面凹状の直動案内レールと、
   該直動案内レールの軸方向端部に設けられた一対の端板と、
   外周面に螺旋状の溝を有し、該一対の端板に軸支されて該直動案内レール内に収納されるねじ軸と、
   該ねじ軸に螺合され、該ねじ軸の回転により該直動案内レール内を軸方向に移動可能なスライダと、
   該一対の端板に固定され、該直動案内レールの側壁部との間に隙間を存して該直動案内レールの上面を覆うカバープレートとを備えるボールねじ一体型直動案内軸受において、
   該スライダは、該ねじ軸に複数のボールを介在して螺合するねじ部と、該隙間から該直動案内レールの側方且つ上方に突出し、該カバープレートの上方に配設される被連結部材に連結される連結部とを有し、該ねじ部と該連結部とが一体に形成されていることを特徴とするボールねじ一体型直動案内軸受。
2. 請求項１記載のボールねじ一体型直動案内軸受において、
   前記スライダは、前記複数のボールを循環させる循環部を備え、
   該循環部は、前記スライダの上面又は下面に設けられた該ボールの直径よりも深い凹部と、該凹部に設けられた該ボールの出口穴及び戻り穴と、該凹部に固定され、該出口穴及び該戻り穴に連通する溝部を有し、該凹部の高さよりも低く形成されたボール戻し部材とを備えることを特徴とするボールねじ一体型直動案内軸受。
3. 請求項１又は請求項２記載のボールねじ一体型直動案内軸受において、
   前記スライダは、各前記一対の端板に対面する軸方向端部に、対面する該端板に向けて突出する弾性体からなるストッパを備えることを特徴とするボールねじ一体型直動案内軸受。
4. 請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１項に記載のボールねじ一体型直動案内軸受において、
   前記スライダは、前記直動案内レールの側壁部に摺接する弾性体からなるシール部材を備え、該シール部材は該ストッパと一体に形成されていることを特徴とするボールねじ一体型直動案内軸受。
5. 請求項４記載のボールねじ一体型直動案内軸受において、
   前記シール部材及び前記ストッパは、前記ねじ軸を跨いで形成された逆Ｕ字状の逃げ溝を備えることを特徴とするボールねじ一体型直動案内軸受。

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