JP3481707B2 - 直線往復動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はワークを支持するスライ
ドテーブルなどの移動部材を直線方向に往復動するよう
にした直線往復動装置に関し、特に移動部材を長いスト
ロークで往復動するようにした直線往復動装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ワークをある位置から他の位置まで搬送
するためにスライドテーブルを直線往復動させる場合に
は、ボールねじなどからなる送りねじを用い、スライド
テーブルが固定された往復動部材を送りねじにねじ結合
させている。この場合、送りねじをモータにより回転さ
せることにより、送りねじにねじ結合された往復動部材
を介してスライドテーブルは直線方向に移動されること
になる。

【０００３】これにより、スライドテーブルに支持され
たワークを直線方向に移動させることにより、ある位置
から他の位置まで搬送した後に、スライドテーブルを元
の位置に戻して次のワークを搬送することになる。

【０００４】使用されるワークとしては、加工工場や組
み立て工場などにおいて加工ないし組み立てされる製品
や部品などがあり、製品を組み立てるためのアクチュエ
ータがスライドテーブルに装着される場合もある。さら
には、木材を搬送しながらこれを切断するカッターを有
する木工機械においても、送りねじによりワークである
木材を搬送するために直線往復動装置が使用されること
がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような種々の分野
において使用される直線往復動装置のうち、送りねじに
よってかなり長いストロークで移動部材つまりスライド
テーブルが駆動される場合には、必然的に送りねじも長
いものが使用されることになる。

【０００６】しかしながら、送りねじが長くなると、移
動部材が送りねじにねじ結合されているので、送りねじ
をその中間の位置で支持することができないことから、
送りねじが撓むことになる。この撓みは、送りねじの中
央部分が最大となって、なわとびのようになるので、な
わとび現象とも言われる。

【０００７】この現象が発生すると、移動部材を円滑に
駆動することができず、送りねじとこれにねじ結合され
る移動部材との間にこれらの片当たりに起因した片寄り
摩耗が発生することになり、装置の寿命が短くなり、耐
久性が悪くなるのみならず、スライドテーブルを駆動す
る際に騒音が発生してしまうこともある。

【０００８】本発明の目的は、長い送りねじを使用して
も送りねじにより長いストロークで往復動する移動部材
を円滑に駆動し得るようにすることにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１１】すなわち、本発明の直線往復動装置は、モ
ータにより駆動される送りねじを収容するケーシングを
有しており、この送りねじに平行にケーシング内に設け
られたガイドレールに案内されて移動部材が摺動自在と
なり、この移動部材は送りねじにねじ結合されている。
ガイドレールに摺動自在に設けられた支持部材は送りね
じに嵌合してその外周面に接触し、送りねじに対して軸
方向に移動自在となっている。移動部材が送りねじによ
り移動されて支持部材に接触したときには、これらは永
久磁石により連結される。一方、移動部材により牽引さ
れた支持部材に送りねじの長手方向所定の位置において
当接し永久磁石による移動部材と支持部材との連結を解
除するストッパが設けられている。ストッパが支持部材
に当接したときにこれらを永久磁石により所定の締結力
で連結するようにしても良い。

【００１２】

【作用】前記構成の直線往復動装置にあっては、送りね
じを長くして移動部材を長いストロークで往復動するよ
うにしても、ガイドレールに沿って往復動自在となった
支持部材が送りねじの撓みを防止するので、送りねじが
回転している状態のもとでもその撓みが確実に防止され
る。これにより、送りねじにより円滑に移動部材の移動
がなされる。移動部材と支持部材とを永久磁石の磁力に
より連結することによって、簡単な構造でこれらを連結
することができる。ストッパと支持部材とを永久磁石に
より連結させることにより、支持部材を確実に所定の位
置に位置決めすることができ、送りねじを垂直にしたり
傾斜させるようにしてもストッパに位置決めされた支持
部材を所定の位置に位置決めすることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例である直線往復動
装置を示す一部省略断面図であり、図２（Ａ）は図１に
おける２Ａ−２Ａ線に沿う断面図であり、図２（Ｂ）は
図１における２Ｂ−２Ｂ線に沿う断面図である。

【００１５】図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、断面が
コの字形状となり、開口部を有するケーシング１は全体
的に長方形となっており、数ｍあるいはそれ以上の長さ
を有している。ケーシング１内にはその一端部にモータ
２がブラケット３により取り付けられており、他端部に
は軸受４が取り付けられている。モータ２の主軸５には
継手６を介して送りねじとしてのボールねじ７が接続さ
れ、このボールねじ７の他端は軸受４により回転自在に
支持されている。

【００１６】ケーシング１内には、図２（Ａ），（Ｂ）
に示すように、ボールねじ７の両側にこれに平行に２本
のガイドレール８が設けられている。それぞれのガイド
レール８にはこれに摺動自在に摺動ブロック９が装着さ
れており、それぞれの摺動ブロック９には移動部材１１
が固定されている。したがって、この移動部材１１は摺
動ブロック９を介してガイドレール８に摺動自在に装着
されている。

【００１７】摺動ブロック９にはガイドレール８に接触
する図示しない複数のボールが内蔵されており、移動部
材１１は摺動ブロック９を介して少ない摺動抵抗で高精
度に直線方向に往復摺動することができる。移動部材１
１は、図１に示すように、ボールねじ７にねじ結合され
るボールナット１２を有しており、このボールナット１
２にはボールねじ７のねじ溝に接触する図示しない多数
のボールが内蔵されている。

【００１８】したがって、モータ２を駆動してボールね
じ７を回転させると、このボールねじ７には移動部材１
１の一部を構成するボールナット１２がねじ結合されて
いることから、移動部材１１は直線方向にガイドレール
８に案内されて往復動することになる。移動部材１１
は、ボールねじ７のほぼ両端部の間の距離に対応する往
復移動のストロークを有している。

【００１９】移動部材１１には、スライドテーブル１０
が固定されており、このスライドテーブル１０にワーク
を載置すれば、そのワークはスライドテーブル１０によ
って直線方向に搬送される。

【００２０】図１に示すように、モータ２と移動部材１
１との間および軸受４と移動部材１１との間には支持部
材１３，１４が配置されている。支持部材１４は図２
（Ｂ）に示すように、それぞれガイドレール８に摺動自
在に装着された摺動ブロック１５を介してガイドレール
８に摺動自在に装着されており、他の支持部材１３も同
様に、図示しない摺動ブロックを介してガイドレール８
に摺動自在に装着されている。この摺動ブロック１５も
摺動ブロック９と同様に内部に図示しないボールが組み
込まれている。

【００２１】支持部材１３，１４にはボールねじ７のね
じ溝にはねじ結合されることなく、ボールねじ７の外周
面に接触する円筒状の内周面を有するスリーブ状の軸受
１６が設けられており、ボールねじ７が回転しても支持
部材１３，１４には駆動力が伝達されることはない。そ
して、支持部材１３，１４は、これらの軸方向の力が加
えられると、軸受１６がボールねじ７の外周面に接触し
た状態を保持しつつ、軸方向に直線移動することができ
る。

【００２２】移動部材１１の両端面には、図１に示すよ
うに、永久磁石１７，１８が埋め込まれており、これら
は移動部材側永久磁石となっている。そして、支持部材
１３には永久磁石１７に対応させて永久磁石１７ａが埋
め込まれ、支持部材１４には永久磁石１８に対応させて
永久磁石１８ａが埋め込まれている。これらの永久磁石
１７ａ，１８ａは、それぞれ移動部材側永久磁石となっ
ている。相互に対応し合う永久磁石は、吸引し合う極性
となっている。図示する永久磁石は複数のものを埋め込
むようにして形成されているが、それぞれ１つの環状の
永久磁石を用いても良い。

【００２３】したがって、たとえば、図３（Ａ）に示す
ように、移動部材１１がそれぞれの支持部材１３，１４
から離れていた状態のもとで、図３（Ｂ）に示すよう
に、図において右側に移動部材１１を移動させて移動部
材１１を支持部材１４に接触させると、移動部材１１の
永久磁石１８と支持部材１４の永久磁石１８ａとが吸着
し合って支持部材１４と移動部材１１は相互に連結され
た状態となる。つまり、これらの永久磁石は連結手段を
構成している。

【００２４】図３（Ｂ）に示すように、移動部材１１が
右方向に駆動される際には、移動部材１１は支持部材１
４を押してこれを移動させることになる。一方、所定の
ストロークだけ右側に移動させた後に移動部材１１が左
側に駆動されると、移動部材１１は、連結手段としての
永久磁石１８，１８ａにより支持部材１４に連結されて
いるので、支持部材１４を牽引してこれを移動させるこ
とになる。

【００２５】図示する場合には、ケーシング１内の底面
には、ケーシング１内の移動部材１１の移動ストローク
を３つに分割するように、２つのストッパ２１，２２が
設けられている。それぞれのストッパ２１，２２は移動
部材１１に対してはこれの移動に際して干渉しない高さ
を有している。

【００２６】一方のストッパ２１は一方の支持部材１３
と当接して、これの右側に向かう移動を規制するように
しており、他方のストッパ２２は他方の支持部材１４に
当接して、これの左側に向かう移動を規制するようにし
ている。それぞれの支持部材１３，１４の底面は移動部
材１１の底面よりも低くなっていることから、支持部材
１３，１４はストッパ２１，２２に当接することにな
る。

【００２７】したがって、たとえば、図３（Ｂ）に示す
ように、移動部材１１に支持部材１４が永久磁石を介し
て連結されていた状態のもとで、移動部材１１を左側に
駆動すると、支持部材１４はストッパ２２により左側に
向かう移動が規制されることになる。これにより、支持
部材１４は移動部材１１に対する連結が解除されて、ス
トッパ２２の位置で停止することになる。移動部材１１
と支持部材１３との締結および締結解除についても同様
となっている。

【００２８】このように、連結部材としての永久磁石に
よる移動部材１１と支持部材１３，１４の締結力は、移
動部材１１が支持部材１３，１４を牽引して移動させる
際には支持部材１３，１４が移動部材１１に連結されて
追従移動するとともに、移動部材１３，１４がストッパ
２１，２２と当接したときには、移動部材１１のみの移
動を許容して支持部材１３，１４をストッパ２１，２２
の位置で残して位置決め停止させるように設定されてい
る。

【００２９】ボールねじ７には支持部材１３，１４がボ
ールねじ７の外周面に接触してこれに摺動自在に設けら
れていることから、ボールねじ７を長くしてもそのなわ
とび現象の発生を防止することができる。図３（Ａ）に
は支持部材１３，１４が設けられていない場合における
ボールねじ７の回転時の撓み状態が二点鎖線で示されて
いる。しかし、図示する直線往復動装置にあっては、支
持部材１３，１４によってボールねじ７はその径方向の
変位が規制されることになるので、なわとび現象の発生
が防止される。

【００３０】これにより、ボールねじ７を高速で回転さ
せることが可能となるので、スライドテーブル１０を高
速で円滑に移動させることが可能となる。また、ボール
ねじ７が撓むことがないので、ボールねじ７と移動部材
１１のボールナット１２とのねじ結合に片寄りが発生し
なくなる。これらの間に片寄った摩耗の発生が防止され
ることから、装置の寿命や耐久性が向上し、スライドテ
ーブル１０つまり移動部材１１の駆動時に騒音の発生を
低減させることができる。

【００３１】ケーシング１の開口部には、図２に示すよ
うに、両側を残してカバー２３が設けられており、この
カバー２３によりボールねじ７にゴミなどが付着しない
ようにしている。したがって、移動部材１１とスライド
テーブル１０は、移動部材１１に設けられてカバー２３
の両側のスリットを貫通する脚部１１ａによって連結さ
れている。

【００３２】カバー２３を用いることなく、ゴムなどか
らなる弾性変形自在の蛇腹状の部材を用いて、ボールね
じに対するゴミの付着を防止するようにしても良い。

【００３３】図示する直線往復動装置を用いてスライド
テーブル１０の上に載置された図示しないワークを搬送
する際には、たとえば移動部材１１がボールねじ７の一
端部、たとえば図３において左側の端部に位置する際に
ワークがスライドテーブル１０に搭載される。その後、
ボールねじ７がモータ２により駆動されると、移動部材
１１は支持部材１３を牽引しながら図３において右側に
移動することになり、所定のストローク移動すると支持
部材１３はストッパ２１と当接してその位置に止まり、
移動部材１１のみが右側に向けて移動される。図３
（Ａ）は移動部材１１が支持部材１３から離れて移動部
材１１のみが右側に向けて移動している状態を示す。

【００３４】さらに、移動部材１１の移動が進むと、図
３（Ｂ）に示すように、移動部材１１は支持部材１４と
接触することになり、永久磁石１８，１８ａにより密着
した状態となって移動部材１１に押されながらこれとと
もに右側に移動する。この移動の過程でワークに対する
加工などの作業を行ったり、あるいは右側端まで移動部
材１１が移動した後にワークに対する加工などの作業が
なされる。

【００３５】移動部材１１が右側端の位置から左側端の
位置に、図３（Ｃ）に示すように、戻る場合には、支持
部材１４はストッパ２２によってその移動が規制される
ことから、ボールねじ７の長手方向所定の位置において
位置決めされて停止する。

【００３６】このように、移動部材１１をボールねじ７
により駆動する際には、支持部材１３，１４がボールね
じ７の撓みを規制することになるので、移動部材１１を
長い距離つまりストロークで往復動する場合に、ボール
ねじ７の撓みないし径方向の変位が抑制される。したが
って、たとえば、木工機械においてワークである木材を
スライドテーブル１０に載置して搬送しながら、その切
断を行う場合に、サイズの大きな木材の切断加工などを
行う際に図示する装置は有用となる。

【００３７】図４は本発明の他の実施例である直線往復
動装置の要部を示す断面図であり、この場合には、スト
ッパ２１には永久磁石２４が埋め込まれ、支持部材１３
には永久磁石２４に対応させて永久磁石２４ａが埋め込
まれている。同様に、ストッパ２２には永久磁石２５が
埋め込まれ、支持部材１４には永久磁石２５に対応させ
て永久磁石２５ａが埋め込まれている。

【００３８】これらの永久磁石２４，２４ａ，２５，２
５ａは、固定用連結手段を構成しており、たとえば、移
動部材１１が図４において左側に移動して支持部材１３
に接触した後には、移動部材１１の移動力によって永久
磁石２４と永久磁石２４ａとの密着が解除される程度の
磁力に設定されている。永久磁石２５と２５ａの密着力
も同様に設定されている。

【００３９】図４に示す装置にあっては、装置の振動な
どによってストッパ２１，２２から離れるということを
防止することができる。また、図４に示す装置にあって
は、ボールねじ７が上下方向を向いたり、傾斜する方向
となるように装置を設置しても、移動部材１１から離れ
た状態ではストッパ２１，２２に支持部材１３，１４を
吸着させてその位置で確実に停止させておくことができ
る。

【００４０】図示する場合には、移動部材１１の両側に
１つずつの支持部材１３，１４を設けるようにしている
が、一方側に１つの支持部材を設けるようにしても良
い。

【００４１】図示するストッパ２１，２２は、移動部材
１１の底面の高さを調整することによって、移動部材１
１には干渉しないようにしているが、それぞれのストッ
パ２１，２２は、移動部材１１に対してはその全移動ス
トロークにおいて干渉せずに、対応する支持部材１３，
１４に対してのみ当接するようにすれば、図示する構造
に限定されない。たとえば、図２において二点鎖線で示
すように棒状ストッパ３１として、これが通過する溝３
２を移動部材１１に形成するようにしても良い。

【００４２】図示する実施例にあっては、移動部材１の
両側に１つずつの支持部材１３，１４を設けるようにし
ているが、それぞれ両側に複数の支持部材１３，１４を
設けるようにすることも可能である。図５はその場合の
ストッパの配置を概念的に示す断面図である。

【００４３】図５に示す場合は、移動部材１１の一方側
に２つの支持部材１３ａ，１３ｂを配置し、他方側にも
２つの支持部材１４ａ，１４ｂを配置するようにし、そ
れぞれの支持部材の停止位置を規制するためのストッパ
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂをケーシング１に設け
るようにしている。つまり、それぞれの移動部材の底面
の高さとストッパの高さとを相違させることにより、ス
トッパ２１ｂ，２２ｂは、支持部材１３ｂ，１４ｂが移
動部材１１により牽引されて移動される際における連結
解除を行うように、支持部材１３ｂ，１４ｂのみに当接
し、これよりも内側の支持部材１３ａ，１４ａは干渉し
ないように設定されている。

【００４４】そして、ストッパ２１ａ，２２ａは支持部
材１３ａ，１４ａに当接するように設定されている。ま
た、全てのストッパは移動部材１１には当接しないよう
に設定されている。２つの支持部材１３ａ，１４ａの両
端面にはそれぞれ永久磁石１７ａ，１８ｂが設けられて
おり、移動部材１１が支持部材１３ｂ，１４ｂを牽引す
る際には、それぞれは支持部材１３ａ，１４ａを介して
移動部材１１に連結されるようになっている。

【００４５】図５に示すストッパは図２において二点鎖
線で示すように、棒状のものとしても良い。図５にあっ
ては、合計４つの支持部材が設けられているが、それ以
上の支持部材を設けるようにしても良い。

【００４６】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００４７】たとえば、スライドテーブルのサイズによ
っては、送りねじとしてのボールねじを１本のみとして
も良く、ボールねじに代えてねじ溝のみを有する通常の
ねじ部材を送りねじとして使用するようにしても良い。
また、この装置は木工機械を始め、工場内でワークの搬
送や、工業用ロボットを構成する際におけるアクチュエ
ータの移動のためにも適用することができる。

【００４８】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００４９】(1).送りねじを長くしても送りねじを用い
て移動部材を駆動する際に送りねじの撓みが支持部材に
より防止されることになる。

【００５０】(2).この結果、送りねじとこれにねじ結合
される移動部材のねじ面との片当たりが防止されて、相
互の摩耗の片寄りが防止される。

【００５１】(3).また、送りねじの撓みが防止されるこ
とから、移動部材を円滑に騒音を発生させることなく駆
動することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である直線往復動装置を示す
一部省略断面図である。

【図２】（Ａ）は図１における２Ａ−２Ａ線に沿う断面
図であり、（Ｂ）は図１における２Ｂ−２Ｂ線に沿う断
面図である。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は図１および図２に示す直線往
復動装置の作動状態を示す概念図である。

【図４】本発明の他の実施例である直線往復動装置の要
部を示す断面図である。

【図５】本発明の他の実施例である直線往復動装置の概
略構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ モータ ３ ブラケット ４ 軸受 ５ 主軸 ６ 継手 ７ ボールねじ（送りねじ） ８ ガイドレール ９ 摺動ブロック １０ スライドテーブル １１ 移動部材 １１ａ 脚部 １２ ボールナット １３，１４ 支持部材 １５ 摺動ブロック １６ 軸受 １７，１７ａ，１８，１８ａ 永久磁石（連結手段） ２１，２２ ストッパ ２３ カバー ２４，２４ａ，２５，２５ａ 永久磁石（固定用連結手
段） ３１ 棒状ストッパ ３２ 溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−66359（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−72254（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−33884（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−147245（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−72553（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 25/20 - 25/24 B23Q 5/40

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端がモータに連結され他端が軸受によ
   り支持される送りねじを収容するケーシングと、 前記ケーシング内に前記送りねじに平行に設けられたガ
   イドレールに摺動自在に装着され、前記送りねじにねじ
   結合される移動部材と、 前記ガイドレールに摺動自在に装着され、前記送りねじ
   に対してこれの外周面に接触して軸方向に移動自在に嵌
   合される支持部材と、 前記移動部材が前記送りねじにより移動されて前記支持
   部材に接触したときに前記移動部材と前記支持部材とを
   所定の締結力で連結する永久磁石と、 前記移動部材により牽引された前記支持部材を前記送り
   ねじの長手方向所定の位置において前記支持部材と当接
   し、前記永久磁石による前記移動部材と前記支持部材と
   の連結を解除するストッパとを有することを特徴とする
   直線往復動装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の直線往復動装置であっ
   て、前記支持部材の端面に支持部材側永久磁石を設け、
   これに対向させて前記移動部材に移動部材側永久磁石を
   設けることを特徴とする直線往復動装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の直線往復動装置
   であって、前記ストッパに前記支持部材が当接したとき
   にこれらを所定の締結力で連結する永久磁石を有するこ
   とを特徴とする直線往復動装置。