JP3208694U - 搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子側の可動子ストローク両端近傍で支持する上面カバーを、その断面形状を平板以外の形状とすることで、カバー材料の板厚は変えずとも、カバーの断面二次モーメントを大幅に増加させることができ、長ストローク品に適用した場合でも、可動子と接触する虞の無いカバーを低コストで設けることができる搬送装置を提供する。【解決手段】基台となりうる固定子３と、負荷物を搭載可能な可動子４と、固定子３に対し可動子４を直線上に所定のストローク分移動可能なように案内する直動案内軸受２と、固定子３に対し可動子４を直線移動させることが可能な駆動機構９からなる直動案内軸受装置を備えた搬送装置であって、固定子３に備える上面カバー５が、上記直動案内軸受装置の軸方向と垂直な断面にて非平板形状である。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば産業用ロボット、各種工作機械等に用いられる直動案内軸受装置、これを備えた搬送装置及び工作機械に関し、特に、長ストロークの直動案内軸受装置の固定子と連動する可動子との隙間を覆うために設けるカバーに関する。

従来から、ボールねじやベルト、もしくはリニアモータ等で駆動される直動案内軸受装置が、多くの産業機械の重要な機械要素として使用されていた。これら直動案内軸受装置には、固定子に対する可動子の滑らかで安定した作動性、低騒音や長寿命などの特性が共通して求められている。しかしこうした直動案内軸受装置において、可動子は固定子側に設定した可動子のストローク分だけ移動するようになっており、可動子と対面していない固定子部分は外部に露出しているために、例えば点検時等において固定子上面から直動案内軸受装置の内部に工具等を落下させて直接的に固定子部分を損傷させてしまったり、落下・侵入した小異物に気づかず装置を作動し損傷させてしまったり、長期間使用するにつれて固定子側の溝や隙間に塵埃が入りこみむなどして可動子の円滑な作動が阻害され、位置決め精度が悪くなってしまうというような問題があった。
この部分の改善の先行技術としては、特許文献１があり、これには図４（ａ）斜視図に示すように、スライド部（可動子）１１が移動するストロークに亘る上面カバー３９を端板４１、４１に取り付け、スライド部（可動子）１１を駆動モータ１７で駆動する直動案内軸受装置が開示されている。

特開２００１−１１６０４号公報

この先行技術では、図４（ｂ）に示されるように、前述した駆動モータ１７にて、ボール螺子軸２５を回転させることによって、ガイドレール（固定子）２１の内側面２１ｃと移動体（可動子）２３の側面２３ｃのそれぞれに設けられた溝２１ｄ、２３ｄ、及びボール５１とで構成される直動案内軸受機構によって、スライド部（可動子）１１が移動するようになっている。しかしながら、この先行技術で開示されている上面カバー３９は、図４（ｂ）の断面図にて明らかなように、カバー部材が平板形状をしており、それをガイドレール（固定子）２１の軸方向両端近くの端板４１、４１で２点支持する上面カバー３９の設定方法では、直動案内軸受装置が長ストローク品となった場合には、その自重によるたわみで平面度が維持できず、カバーを取り囲んでいるスライド部（可動子）１１が移動する際に、スライド部１１の内面側に上面カバー３９が接触してしまう虞があり、可動子の円滑な作動が阻害されるという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に着目してなされたものであり、固定子側の可動子ストローク両端近傍で支持する上面カバーを、その断面形状を平板以外の形状とすることで、カバー材料の板厚は変えずとも、カバーの断面二次モーメントを大幅に増加させることができ、長ストローク品に適用した場合でも、可動子と接触する虞の無いカバーを低コストで設けることができる直動案内軸受装置、これを備えた搬送装置及び工作機械を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る直動案内軸受装置は、基台となりうる固定子と、負荷物を搭載可能な可動子と、上記固定子に対し上記可動子を直線上に所定のストローク分移動可能なように案内する直動案内軸受と、上記固定子に対し上記可動子を直線移動させることが可能な駆動機構からなり、固定子に備える上面カバーが、上記直動案内軸受装置の軸方向と垂直な断面にて非平板形状である。
また、本発明の一態様に係る直動案内軸受装置は、上記上面カバーが、上記直動案内軸受装置の軸方向と垂直な断面において、Ｖの字形状であり可動方向にＶ字の谷がありカバーが最上面にある。
また、本発明の一態様に係る直動案内軸受装置は、上記上面カバーが、上記直動案内軸受装置の軸方向と垂直な断面において、コの字形状である。
また、本発明の一態様に係る搬送装置は、上記直動案内軸受装置を備えている。
さらに、本発明の一態様に係る工作機械は、上記直動案内軸受装置を備えている。

本発明によれば、固定子側の可動子ストローク両端近傍で支持する上面カバーの断面形状を、平板に対してカバー材料の曲げ加工前の幅寸法を、Ｖの字形は僅か１〜２％、コの字形は１７％増えるだけの形状とすることで、カバー材料の板厚は変えずとも、カバーの断面二次モーメントを約１４〜１７倍とすることができ、限られたスペース内でも、可動子と接触する虞の無いカバーを低コストで設けることが可能となる。

本発明の上面カバーを適用した直動軸受案内装置の一実施形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の一実施形態である図１のＹ−Ｙ断面図である。 ＣＡＤ（コンピュータ設計支援ツール）の断面二次モーメント計算機能を用いて３種類の断面形状について演算を行った結果を示す図である。 従来技術の直動案内軸受装置の上面カバーを示す図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。

図１および図２は、本発明を適用した上面カバーを有する直動案内軸受装置の一実施形態を示している。これら図に示すように、直動案内軸受装置１は、可動子４が固定子３と上を、リミットスケール７およびリミットセンサ８の設定により予め決められた全ストロークをスムーズに移動できるように、可動子４の両側に転動体としてローラーを用いた直動案内軸受２、２が設けられている。また、本発明の上面カバー５は、可動子４に取り囲まれた状態で、その軸方向両端が上面カバー５の形状に適合した端板６、６に固定され、可動子４のストローク全域に亘ってのカバーとなっている。

この上面カバー５は、直動案内軸受装置１の軸方向に垂直な断面における形状が、平板の軸方向中央部をＶ字（非平板）形状に、曲げ加工しているが、後述するようにこの形状とすることで、板厚がそのままでも、断面の二次モーメントを大幅に増加させることができ、上面カバー５に補強材を付加しなくてもカバーのたわみを少なくできるため、直動案内軸受装置の高さを大きく変えずに、長ストローク対応が可能となる。
なお、この実施形態では、固定子３に対し可動子４を直線移動させる駆動機構９として、リニアモータを中央に配置し、固定子３には、固定子側駆動機構９ａが連結され、可動子４には、可動子側駆動機構９ｂが連結され、固定子３に対して可動子４を所望する動作で移動させるのをリニアモータを使用して行う一例を示しているが、駆動機構は、リニアモータに限るものではなく、従来技術として図４に示したボールねじや、ベルト等で駆動する直動案内軸受装置とすることができる。また実施形態では、直動案内軸受２の転動体にローラーを使用したものを例示したが、これに限るものではなく、玉（ボール）を用いても良い。

次に、前述した非平板の断面形状による上面カバーの断面二次モーメント数値の算出について説明する。図３は、ＣＡＤ（コンピュータ設計支援ツール）の断面二次モーメント計算機能を用いて、３種類のカバー断面形状について、演算を行わせた結果である。（ａ）に示すように、板厚ｔの平板の二次モーメントを１とすると、（ｂ）に示すように、板厚ｔでコの字形とした断面の二次モーメントは、（ａ）に対して約１４倍、また（ｃ）に示すように、板厚ｔで、加工後の厚さが（ｂ）と同じｈとなるようにＶの字形とした断面の二次モーメントは、（ａ）に対して約１７倍、また（ｂ）に対しても約１．２倍という結果が得られた。このように（ｂ）及び（ｃ）形状と（ａ）形状との比較において、必要となるカバー材料の曲げ加工前の幅寸法をＶの字形は僅か１〜２％、コの字形は１７％増加するだけで、断面の二次モーメントを約１４倍以上（計算結果）にできることが分った。

よって、前述した断面二次モーメントの比較結果から、カバーの厚さの制限がある直動案内軸受装置のカバー形状として、非平板形状は、カバーの自重によるたわみを抑えるのに非常に有効であるといえる。さらに、Ｖ字形状とし、上面が開いている形状でしかも上面カバーを最上面使用することにより、カバー上に落下した異物（ごみ、ボルト、工具等）の直動案内軸受装置内部への侵入を軽減でき、装置の故障を少なくできるという効果に加えて、それらをカバーの上面に集まり易くし、回収が容易になるという効果も得られる。

しかしながら、上面カバーをＶ字形とした場合に、上述したように外部からの異物、特にごみ等がカバー上面に集まり易くなることは、場合によってはカバーに余計な荷重を掛け、カバーをたわませる原因ともなりうるので、直動案内軸受装置として使用する環境を勘案し、（ｂ）に示すコの字形のカバーと選択的に使用することが望ましい。

以上のように、本発明に係る直動案内軸受装置は、長ストロークの直動案内軸受装置に適用した場合でも、可動子と接触する虞の無いカバーと可動子とを低コストで設けるのに有用である。

１ 直動案内軸受装置
２ 直動案内軸受
３ 固定子
４ 可動子
４ａ 可動子内周下面
４ｂ 可動子内周上面
５ 上面カバー
６ 端板
７ リミットスケール
８ リミットセンサ
９ 駆動機構
９ａ 駆動機構（固定子側）
９ｂ 駆動機構（可動子側）
１０ 永久磁石
１０ａ 磁石ホルダ
１０ｂ 固定ボルト
１１ スライド部（可動子）
１７ 駆動モータ
２１ ガイドレール（固定子）
２１ｃ ガイドレール内周面
２１ｄ ガイドレール側ボール溝
２３ 移動体（可動子）
２３ｃ 移動体側面
２３ｄ 移動体側ボール溝
２５ ボール螺子軸
３９ 上面カバー
４１ 端板
５１ ボール

【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明は、例えば産業用ロボット、各種工作機械等に用いられる搬送装置に関し、特に、長ストロークの直動案内軸受装置の固定子と連動する可動子との隙間を覆うために設けるカバーに関する。
背景技術
［０００２］
従来から、ボールねじやベルト、もしくはリニアモータ等で駆動される直動案内軸受装置が、多くの産業機械の重要な機械要素として使用されている。これら直動案内軸受装置には、固定子に対する可動子の滑らかで安定した作動性、低騒音や長寿命などの特性が共通して求められている。しかしながらこうした直動案内軸受装置において、可動子は固定子側に設定した可動子のストローク分だけ移動するようになっており、可動子と対面していない固定子部分は外部に露出しているために、例えば点検時等において固定子上面から直動案内軸受装置の内部に工具等を落下させて直接的に固定子部分を損傷させてしまったり、落下・侵入した小異物に気づかず装置を作動し損傷させてしまったり、長期間使用するにつれて固定子側の溝や隙間に塵埃が入りこむなどして可動子の円滑な作動が阻害され、位置決め精度が悪くなってしまうというような問題があった。
この部分の改善の先行技術としては、特許文献１があり、これには図２の斜視図に示すように、スライド部（可動子）１１が移動するストロークに亘る上面カバー３９を端板４１、４１に取り付け、スライド部（可動子）１１を駆動モータ１７で駆動する直動案内軸受装置が開示されている。
先行技術文献
特許文献
［０００３］
特許文献１：特開２００１−１１６０４２号公報

【０００２】
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００４］
この先行技術では、図４（ｂ）に示されるように、前述した駆動モータ１７にて、ボール螺子軸２５を回転させることによって、ガイドレール（固定子）２１の内側面２１ｃと移動体（可動子）２３の側面２３ｃのそれぞれに設けられた溝２１ｄ、２３ｄ、及びボール５１とで構成される直動案内軸受機構によって、スライド部（可動子）１１が移動するようになっている。しかしながら、この先行技術で開示されている上面カバー３９は、図４（ｂ）の断面図にて明らかなように、カバー部材が平板形状をしており、それをガイドレール（固定子）２１の軸方向両端近くの端板４１、４１で２点支持する上面カバー３９の設定方法では、直動案内軸受装置が長ストローク品となった場合には、その自重によるたわみで平面度が維持できず、カバーを取り囲んでいるスライド部（可動子）１１が移動する際に、スライド部１１の内面側に上面カバー３９が接触してしまう虞があり、可動子の円滑な作動が阻害されるという問題があった。
［０００５］
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に着目してなされたものであり、固定子側の可動子ストローク両端近傍で支持する上面カバーを、その断面形状を平板以外の形状とすることで、カバー材料の板厚は変えずとも、カバーの断面二次モーメントを大幅に増加させることができ、長ストローク品に適用した場合でも、可動子と接触する虞の無いカバーを低コストで設けることができる搬送装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００６］
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る搬送装置は、基台となりうる固定子と、負荷物を搭載可能な可動子と、前記固定子に対し前記可動子を直線上に所定のストローク分移動可能なように案内する直動案内軸受と、前記固定子に対し前記可動子を直線移動させることが可能な駆動機構からなる直動案内軸受装置を備えた搬送装置であって、固定子に備える上面カバーが、上記直動案内軸受装置の軸方向と垂直な断面にて非平板形状である。

【０００３】
また、本発明の一態様に係る搬送装置は、前記上面カバーが、前記直動案内軸受装置の軸方向と垂直な断面において、Ｖの字形状であり可動方向にＶ字の谷がありカバーが最上面にある請求項１記載の搬送装置。
また、本発明の一態様に係る搬送装置は、前記上面カバーが、前記直動案内軸受装置の軸方向と垂直な断面においてコの字形状である。
発明の効果
［０００７］
本発明によれば、固定子側の可動子ストローク両端近傍で支持する上面カバーの断面形状を、平板に対してカバー材料の曲げ加工前の幅寸法を、Ｖの字形は僅か１〜２％、コの字形は１７％増えるだけの形状とすることで、カバー材料の板厚は変えずとも、カバーの断面二次モーメントを約１４〜１７倍とすることができ、限られたスペース内でも、可動子と接触する虞の無いカバーを低コストで設けることが可能となる。
図面の簡単な説明
［０００８］
［図１］本発明の上面カバーを適用した直動軸受案内装置の一実施形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
［図２］本発明の一実施形態である図１のＹ−Ｙ断面図である。
［図３］ＣＡＤ（コンピュータ設計支援ツール）の断面二次モーメント計算機能を用いて３種類の断面形状について演算を行った結果を示す図である。
［図４］従来技術の直動案内軸受装置の上面カバーを示す図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。
発明を実施するための形態
［０００９］
図１および図２は、本発明を適用した上面カバーを有する直動案内軸受装置の一実施形態を示している。これら図に示すように、直動案内軸受装置１

【０００５】
断面の二次モーメントは、（ａ）に対して約１７倍、また（ｂ）に対しても約１．２倍という結果が得られた。このように（ｂ）及び（ｃ）形状と（ａ）形状との比較において、必要となるカバー材料の曲げ加工前の幅寸法をＶの字形は僅か１〜２％、コの字形は１７％増加するだけで、断面の二次モーメントを約１４倍以上（計算結果）にできることが分った。
［００１２］
よって、前述した断面二次モーメントの比較結果から、カバーの厚さの制限がある直動案内軸受装置のカバー形状として、非平板形状は、カバーの自重によるたわみを抑えるのに非常に有効であるといえる。さらに、Ｖ字形状とし、上面が開いている形状でしかも上面カバーを最上面使用することにより、カバー上に落下した異物（ごみ、ボルト、工具等）の直動案内軸受装置内部への侵入を軽減でき、装置の故障を少なくできるという効果に加えて、それらをカバーの上面に集まり易くし、回収が容易になるという効果も得られる。
［００１３］
しかしながら、上面カバーをＶ字形とした場合に、上述したように外部からの異物、特にごみ等がカバー上面に集まり易くなることは、場合によってはカバーに余計な荷重を掛け、カバーをたわませる原因ともなりうるので、直動案内軸受装置として使用する環境を勘案し、（ｂ）に示すコの字形のカバーと選択的に使用することが望ましい。
産業上の利用可能性
［００１４］
以上のように、本発明に係る搬送装置は、長ストロークの直動案内軸受装置に適用した場合でも、可動子と接触する虞の無いカバーと可動子とを低コストで設けるのに有用である。
符号の説明
［００１５］
１ 直動案内軸受装置
２ 直動案内軸受
３ 固定子
４ 可動子
４ａ 可動子内周下面

Claims (5)

1. 基台となりうる固定子と、負荷物を搭載可能な可動子と、前記固定子に対し前記可動子を直線上に所定のストローク分移動可能なように案内する直動案内軸受と、前記固定子に対し前記可動子を直線移動させることが可能な駆動機構からなり、
   固定子に備える上面カバーが、上記直動案内軸受装置の軸方向と垂直な断面にて非平板形状である直動案内軸受装置。
2. 前記上面カバーが、前記直動案内軸受装置の軸方向と垂直な断面において、Ｖの字形状であり可動方向にＶ字の谷がありカバーが最上面にある請求項１記載の直動案内軸受装置。
3. 前記上面カバーが、前記直動案内軸受装置の軸方向と垂直な断面において、コの字形状である請求項１記載の直動案内軸受装置。
4. 請求項１又は２記載の直動案内軸受装置を備えた搬送装置。
5. 請求項１又は２記載の直動案内軸受装置を備えた工作機械。

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