JP4973776B2 - 直動装置 - Google Patents
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Description
また、高速を要する半導体製造装置等の場合は、駆動トルクの軽減を図るために軸方向隙間を狭い所定の隙間量(例えば1〜3μm程度)に設定して使用している。
このことは、レールとスライダとをボールを介して嵌合させ、レール上をスライダが直線的に移動する直動装置としてのリニアガイド装置の予圧量や隙間量の再調整作業の場合も同様である。
なお、以下の実施例においては設定量としての予圧量を設定する直動装置を例に説明するが、設定量としての隙間量を設定する直動装置の場合も同様である。
図1、図2において、1は直動装置としてのボールねじ装置である。
2は直動装置の柱状ガイド体としてのボール軸であり、合金鋼等の鋼材で製作された柱状部材であって、その外形面としての外周面には略半円弧形状の軌道溝としての軸軌道溝3が所定のリードで螺旋状に形成されている。
7は直動装置の転動体としてのボールであり、合金鋼等の鋼材やセラミック材料等で製作された球体である。
本実施例のボール7は、負荷路8の通路の内接円の直径(通路径という。)より大きい外径を有する大径ボールとしての負荷ボール7aと、負荷路8の通路径より小さい外径を有する小径ボールとしてのスペーサボール7bとで構成され、負荷ボール7aの外径と負荷路8の通路径との差が設定量としての予圧量となり、ボールねじ装置1に適切な予圧が付与される。
本実施例のボールねじ装置1の組立時における設定量としての予圧量の設定は、そのボールねじ装置1の予圧量に応じて設定された外径を有する負荷ボール7aと、負荷路8の通路径より外径の小さいスペーサボール7bとを負荷容量に応じて設定された所定の比率(例えば、負荷ボール7aが「1」に対してスペーサボール7bが「1」)で混合したものを収納箱に収納しておき、この収納箱から無作為に取出した所定の個数のボール7をボールねじ装置1の循環路に装填する。設定量としての隙間量の設定においても同様である。
具体的には、設定量としての予圧量を設定する場合は、負荷ボール7aとスペーサボール7bとの外径差を、予圧量を超え、予圧量に基本動定格荷重の8.5%(8.5%Caと記す。)以下の荷重を付加したときのボールねじ装置1の荷重方向の変位量である軸方向の変位量(負荷方向変位量という。)を加えた値にする。
つまり、無負荷および軽負荷においてはスペーサボール7bが軸軌道溝3およびナット軌道溝6で形成される負荷路8に挟持されることがなく、中負荷および高負荷となったときにスペーサボール7bが負荷路8に挟持される外径とする。
なお、実際の負荷ボール7aやスペーサボール7bの製造においては、製造バラツキにより負荷ボール7aやスペーサボール7bをそれぞれ全て同一の外径とすることは困難であるので、製造された負荷ボール7aやスペーサボール7bは一定の許容範囲(許容値の上限と下限の幅をいう。)となるように選別されて使用される。このため循環路に装填された負荷ボール7aやスペーサボール7bの外径分布は図3に示すように釣鐘型になるので、上記した負荷ボール7aやスペーサボール7bの外径として用いる値は、選別後の負荷ボール7aやスペーサボール7bの外径のそれぞれの平均径を用いるようにする。
上記のようなボールねじ装置1の組立後の出荷検査において、駆動力や剛性値が規格外となった場合には、循環路に装填した負荷ボール7aとスペーサボール7bを取出し、以下のようにして予圧量の再調整を行う。
なお、出荷検査において、ボール循環1サイクル内の駆動力が規格上限外と下限外とに変動する場合は、負荷ボール7aとスペーサボール7bとの配列の極端な偏りが原因であるため、一旦ボール7を取出し、そのボール7を混合して再度循環路に装填するようにしてもよい。
なお、本実施例においては、負荷ボールとスペーサボールとの平均径の差を、予圧量を超え、予圧量に8.5%Ca以下のときの負荷方向変位量を加えた値として説明したが、負荷ボールとスペーサボールとの平均径の差を0を超え、予圧量未満、つまりスペーサボールの外径を予圧量の範囲で負荷ボールの外径より小さくした外径とするようにしてもよい。このようにすれば、総ボール仕様(ボールねじ装置に予圧を付与したときに、負荷路に存在する全てのボールが負荷された荷重を分担する仕様をいう。)の予圧量の再調整において、負荷ボール7aの外径のみ変更した他の所定の比率で混合したボール7と交換することにより微調整を行うことができ、総ボール仕様における再調整作業の効率化を図ることができると共に、全ての負荷における負荷容量を安定なものとすることができる。
更に、本実施例においては、リターンチューブを連結路としてボールを循環させるチューブ式の循環方式を用いたボールねじ装置に本発明を適用した場合を例に説明したが、連結路は上記に限らず、連結路をこま式やエンドキャップ式等とした循環方式のボールねじ装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。
なお、上記実施例1と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図6において、11は直動装置としてのリニアガイド装置である。
12は直動装置の柱状ガイド体としてのレールであり、合金鋼等の鋼材で製作された長尺の柱状部材であって、そのレール上面12aには機械装置の基台等にレール12を固定するための段付ボルト孔であるレール設置孔13が所定のピッチで複数設けられている。
15は直動装置のベアリングブロックとしてのスライダであり、合金鋼等の鋼材で製作された略コの字状の断面形状を有する鞍状部材であって、そのスライダ上面には取付ねじ穴15aが設けられており、この取付ねじ穴15aを用いて機械装置の移動台等がボルト等により締結される。
本実施例のボール7は、実施例1と同様に負荷路19の通路径より大きい外径を有する大径ボールとしての負荷ボール7aと、負荷路19の通路径より小さい外径を有する小径ボールとしてのスペーサボール7bとで構成され、負荷ボール7aの外径と負荷路19の通路径との差が設定量としての予圧量となり、リニアガイド装置11に適切な予圧が付与される。設定量としての隙間量を設定する場合も上記実施例1と同様である。
21はエンドキャップ20に設けられた方向転換路であり、対向配置されたレール軌道溝14とスライダ軌道溝16とで形成される負荷路と戻り路18とをそれぞれ接続するための円形断面形状を有する湾曲した通路であって、ボール7を案内してその循環方向を転向させる機能を有している。
上記の負荷路19の両端部は、エンドキャップ20の方向転換路21とスライダ15の戻り路18とで形成される連結路によりそれぞれ連結されて循環路が形成され、この循環路には複数の負荷ボール7aとスペーサボール7bおよび所定の量のグリースが封入され、レール軌道溝14とスライダ軌道溝16とが負荷ボール7aにより嵌合し、スライダ15の移動に伴って負荷ボール7aとスペーサボール7bが循環路を循環し、負荷路を転動する負荷ボール7aがスライダ15に加えられた荷重を往復動自在に支持し、スライダ15がレール12の長手方向に沿った直線往復移動可能に支持される。これによりリニアガイド装置11が直動装置として機能する。
本実施例のリニアガイド装置11の組立時における予圧量の設定は、リニアガイド装置11の予圧量に応じて設定された外径を有する負荷ボール7aと、負荷路19の通路径より外径の小さいスペーサボール7bとを負荷容量に応じて設定された所定の比率(例えば、1:1)で混合したものを収納箱に収納しておき、この収納箱から無作為に取出した所定の個数のボール7をリニアガイド装置11の循環路に装填する。
また、上記の負荷ボール7aとスペーサボール7bは、これらの外径を比較的接近させたものとするとよい。
すなわち、本実施例のリニアガイド装置11の予圧量の再調整作業を行うラインのラインサイドには、実施例1のボールねじ装置1の場合と同様に予め負荷ボール7aの外径毎に、組立時に設定された所定の比率で混合された収納箱が複数設けられている。
以上の作用は、実施例1で説明したと同様に、設定量としての隙間量を設定する場合においても同様である。
なお、上記各実施例においては、予め混合しておく負荷ボールとスペーサボールの比率を1:1として説明したが、負荷ボールとスペーサボールの比率は前記に限らず、1:2や2:1、1.7:1、3.2:1、4:1等どのような比率であってもよい。要は必要とする負荷容量に応じて適宜設定すればよい。
2 ボール軸
3 軸軌道溝
5 ボールナット
6 ナット軌道溝
7 ボール
7a 負荷ボール
7b スペーサボール
8、19 負荷路
9 フランジ部
11 リニアガイド装置
12 レール
12a レール上面
13 レール設置孔
14 レール軌道溝
15 スライダ
15a 取付ねじ穴
15b 袖壁
16 スライダ軌道溝
18 戻り路
20 エンドキャップ
21 方向転換路
22 サイドシール
23 シール部
24 グリースニップル
Claims (2)
- 外形面に軌道溝を有する柱状ガイド体と、内形面に前記柱状ガイド体の軌道溝に対向する軌道溝を有するベアリングブロックと、前記柱状ガイド体の軌道溝と前記ベアリングブロックの軌道溝とで形成される負荷路と、前記負荷路を連結する連結路と、前記負荷路と連結路とで構成される循環路と、前記循環路を循環する複数のボールとを備えた直動装置において、
前記ボールを、大径ボールと、前記大径ボールより小さい外径を有する小径ボールとで構成し、
前記循環路に装填するボールの外径の分布が、前記大径ボールと前記小径ボールの2山のピークを有し、前記2山の間の谷部が、前記大径ボールのピークのボール数と前記小径ボールのピークのボール数の低い方のピークのボール数の1/3以上のボール数となるピークを持たないようにすると共に、前記大径ボールと前記小径ボールとの平均径の差を、設定量に基本動定格荷重の8.5%以下の設定荷重を付加したときの負荷方向変位量を加えた値とし、
前記設定荷重以上の荷重が付加されたときに、前記大径ボールおよび前記小径ボールを前記負荷路に挟持させて負荷容量を増加させることを特徴とする直動装置。 - 外形面に軌道溝を有する柱状ガイド体と、内形面に前記柱状ガイド体の軌道溝に対向する軌道溝を有するベアリングブロックと、前記柱状ガイド体の軌道溝と前記ベアリングブロックの軌道溝とで形成される負荷路と、前記負荷路を連結する連結路と、前記負荷路と連結路とで構成される循環路と、前記循環路を循環する複数のボールとを備えた直動装置において、
前記ボールを、大径ボールと、前記大径ボールより小さい外径を有する小径ボールとで構成し、
前記大径ボールと小径ボールとを、前記循環路に順序不同に配列する共に、前記大径ボールと前記小径ボールとの平均径の差を、設定量に基本動定格荷重の8.5%以下の設定荷重を付加したときの負荷方向変位量を加えた値とし、
前記設定荷重以上の荷重が付加されたときに、前記大径ボールおよび前記小径ボールを前記負荷路に挟持させて負荷容量を増加させることを特徴とする直動装置。
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