JP5042921B2 - ボールナット、単軸ロボット、および電子部品移載装置 - Google Patents

Description

この発明はボールナット、ボールナットを用いた単軸ロボット、および電子部品移載装置に関し、特にボールナット本体とエンドキャップとを備えるボールナット、ボールナットを用いた単軸ロボット、および電子部品移載装置に関する。

図１８は、従来のボールねじ軸に挿入されるボールナットの一部断面図である。

図を参照してボールナットは、ボールナット本体２２０と、その端部に係合するエンドキャップ２３０とで構成されている。ボールナット本体２２０は、ボールねじ軸２５０が挿入される貫通孔２２４と、それに並行するボール戻し孔２２１とを有する。

ボールねじ軸２５０は、外周面に螺旋状の軸側ねじ溝２５１を有する。また、ボールナット本体２２０は、貫通孔２２４の内部面にナット側ねじ溝２２２を有する。ナット側ねじ溝２２２と軸側ねじ溝２５１とは対向して螺旋状ボール転動路を形成している。

エンドキャップ２３０はボールナット本体２２０に係合する面にガイド溝２３１を有する。ガイド溝２３１は、ガイド溝２３１に対向するボールナット本体２２０の平坦面とで、螺旋状ボール転動路とボール戻し孔２２１とを接続するガイド通路を形成している。

螺旋状ボール転動路、ガイド通路、およびボール戻し孔には、転動体として多数のボールＢが転動可能に充填されている。ボールねじ軸２５０が回転することにより、不図示の回転防止部材により回転が阻止されているボールナットは、ボールの転動を介して直線移動する。

さらに、従来のボールねじ軸に挿入されるボールナットとして下記特許文献１のものがある。下記特許文献１は、送り装置等に用いられるエンドキャップ式のボールねじ装置を開示する。ボールねじ装置は、軸方向に貫通するボール循環穴を有するナット本体と、ナット本体の両端部に固定されるエンドキャップとを備えている。ナット本体の端面側のみにボールのガイド溝が形成されている。エンドキャップのナット本体の端面に対向する側の面は、全周にわたって略同一の形状で構成されている。ガイド溝と略同一の形状の面とでボール循環Ｒ部が構成されている。エンドキャップを簡単な構造にすることで、ボールねじ装置の低コスト化および低騒音化を図ることができるとされている。
特開２００３−１１３９２２号公報

しかしながら上述の従来の技術では、以下の問題がある。

図１８に示すように、ボールナット本体２２０のガイド溝２３１に対向する面が平坦である場合、ガイド通路の一部の径は、循環するボールの径より大きくなってしまう。循環路（ガイド通路）の径がボール径より大きくなると、ボールを充填させたとき、空間部Ｖができる。

図１９は、図１８の技術における問題点を説明するための図である。

図１８に示される空間部Ｖにおいて、ボールＢは軌道を外れて循環する可能性がある。例えば、図１９に示されるように、ボールＢは空間部を図中の下方向に移動してしまうことがある。このため、ボールナットの移動に必要となるトルクの変動が大きくなってしまうという問題がある。また、ボールＢが空間部Ｖを通過するとき、振動や騒音が発生するおそれがある。

また、上記特許文献１の技術を採用すると、ボール循環Ｒ部を構成するためナット本体の端面の構造は３次元的な形状となってしまう。これにより、ナット本体の加工が複雑となり加工量が増えてしまう。従って、エンドキャップを簡単な構造にすることで、ボールねじ装置の低コスト化を図ることができるとされているが、実際には加工コストが高くなるという問題点があった。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、ナット本体およびエンドキャップの加工が単純であるため、加工コストを下げることができ、さらに、ボールが循環するとき発生する騒音および振動を低減させることができるボールナット、ボールナットを用いた単軸ロボット、および電子部品移載装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、ボールナットは、ボールねじ軸が挿通される貫通孔を有するボールナット本体と、その両側の端部にそれぞれ係合する２つのエンドキャップと、この２つのエンドキャップの内少なくとも一方とボールナット本体との間に設けられるボールのガイド部材とを備える。ボールナット本体は、貫通孔内周に形成され、ボールねじ軸の外周の螺旋状の第１のねじ溝とで螺旋状ボール転動路を形成する螺旋状の第２のねじ溝と、貫通孔の外においてボールナット本体の一方の端面から他方の端面へボールナット本体を貫通するボール戻し孔とを有する。ボールナット本体と２つのエンドキャップの各々との間において、螺旋状ボール転動路およびボール戻し孔を接続するガイド通路がそれぞれ形成されるとともに、２つのガイド通路の内少なくとも一方が、エンドキャップに設けられる第１のガイド溝と、ガイド部材に設けられる第１のガイド溝と対向する第２のガイド溝とにより形成される。ボールナット本体は、第１のガイド溝に対向する位置に平坦面を備え、ガイド部材は、前記平坦面と前記第１のガイド溝との間に設けられる。ボールナット本体は、第１のガイド溝と対向する位置であって、ボール戻し孔が形成されている場所に近接する位置に凹部が形成され、ガイド部材およびエンドキャップのそれぞれは、凹部に係合する凸部を備える。

この発明によると、ボールナット本体およびエンドキャップの間にガイド部材が設けられることによって、構造上生じる余分な空間を埋めることができる。また、ガイド部材の第２のガイド溝が第１のガイド溝と対向することによって、第１のガイド溝を転動しながら移動する転動体は、軌道を外れることなく移動することができる。転動体が軌道を外れることなく移動することができるため、第１のガイド溝での振動および騒音を低減させることができる。

この発明によると、ボールナット本体の第１のガイド溝に対向する位置の形状は単純なものとなり、ボールナット本体の加工が単純なものとなるため、ボールナットの製造コストを低減することができる。

この発明によると、ボールナット本体の凹部にガイド部材およびエンドキャップの凸部が係合されるため、ボールナット本体に対してのガイド部材およびエンドキャップの位置決めを容易に行うことができる。

好ましくは、エンドキャップは、ガイド部材の位置決めのため位置決め溝を有し、ガイド部材は、位置決め溝に係合する位置決めガイドを有する。
好ましくは、ガイド部材は、金型成型により製造された部材である。

この発明によると、ガイド部材を金型成型することによって、製造コストを低減することができる。

好ましくは、ボールナットは、第１のねじ溝と第２のねじ溝とがそれぞれ２条ねじとして形成され、螺旋状ボール転動路、ボール戻し孔、および２つのガイド通路からなるボール循環路が、独立に２つ形成されるとともに、合計４つのガイド通路の内少なくとも一つが、エンドキャップに設けられる第１のガイド溝と、ガイド部材に設けられ第１のガイド溝と対向する第２のガイド溝とにより形成される。

この発明によると、ボールねじ軸とボールナットとの間に作用する駆動力に基づき、ボールと第１のねじ溝および第２のねじ溝のそれぞれの間で作用する面圧を、１条のものに比べて小さくでき、耐久性を増すことができる。特に、ボールナットの全長を長くしなくても、耐久性を確保したまま、ボールナットのねじ溝のリード角を大きくでき、ボールねじ軸に対するボールナットの所定相対回転当りの、ボールねじ軸に対するボールナットの相対移動量を大きくすることができる。

好ましくは、単軸ロボットは、上述のいずれかのボールナットと、ボールナットにネジ嵌合するボールねじ軸と、ボールねじ軸を少なくとも軸方向に支持するフレームと、フレームにボールねじ軸と平行に配置されるガイドレールと、ガイドレールに沿って摺動可能に支持されるとともに、ボールナットを少なくとも軸方向に支持するスライダと、螺旋状ボール転動路からガイド通路、ボール戻し孔、およびガイド通路を経て再び螺旋状ボール転動路に至るボール循環路に充填される複数のボールと、ボールねじ軸とボールナットの内少なくとも一方を回転駆動する駆動装置とを備える。

この発明によると、ナット本体およびエンドキャップの加工が単純なものとなるため、製造コストを下げることができるボールナットを用いた単軸ロボットを提供することができる。さらに、スライダの移動中ボールが循環し、この循環に伴い発生する騒音およびスライダへ加わる振動を低減させることができる。

好ましくは、電子部品移載装置は、上述の単軸ロボットを備え、部品供給位置の電子部品を吸着する吸着手段をスライダに支持させ、吸着手段により電子部品を所定位置にまで運搬する。

この発明によると、製造コストを下げることができるボールナットを用いた単軸ロボットを使用した電子部品移載装置を提供することができる。さらに、部品供給位置から所定位置までの電子部品の運搬中、振動に起因して吸着手段から電子部品が脱落することを防止できる電子部品移載装置を提供することができる。

（第１の実施の形態）

図１は、本発明の第１の実施の形態における、ボールナットを用いるボールねじ装置を備えた単軸ロボットの平面図である。

単軸ロボット１００は、図１に示すように、縦壁部材１０５ａ，１０５ｂおよび底部材１０６で構成される断面がコの字状のフレーム１０２と、縦壁部材１０５ａ，１０５ｂに対して移動自在に支持されるスライダ１０３と、スライダ１０３を駆動するボールねじ装置１１０とから構成されている。

フレーム１０２においては、縦壁部材１０５ａ，１０５ｂの各端面にスライダ１０３を摺動可能に支持するガイドレール１０７ａ，１０７ｂがそれぞれ設けられている。

スライダ１０３は、ガイドレール１０７ａ，１０７ｂに接する部分にスライド部材（図示せず）と、上面が被移動部材の取り付け部となるテーブル１０９ａが上面に形成されたブラケット１０９とを備えて構成されている。

ブラケット１０９には、ボールねじ装置１１０のボールナット１０が取り付け固定されている。

ボールねじ装置１１０は、ボールナット１０と、後述するボールＢを介してボールナットが装着されるボールねじ軸５０と、ボールねじ軸５０の一端に不図示の出力軸が接続された回転駆動モータ１１３と、ボールねじ軸５０の他端においてボールねじ軸５０を回転自在に支持する軸受部材１１４とを備えている。回転駆動モータ１１３および軸受部材１１４は、フレーム１０２の底部材１０６に固定されている。ボールねじ軸５０とガイドレール１０７ａ，１０７ｂとは互いに平行とされる。

図２は、図１のボールナットを用いるボールねじ装置１１０を説明するための分解斜視図であり、図３は、ボールナット本体２０の構成を説明するための図であり、図２におけるＡ−Ａ断面図である。

ボールナット１０は、図２に示すように、ボールナット本体２０と、その両端部に係合するエンドキャップ３０ａ，３０ｂと、ボールナット本体２０およびエンドキャップ３０ａの間に設けられるガイド部材４０ａ，４０ｂと、ボールナット本体２０およびエンドキャップ３０ｂの間に設けられるガイド部材（図示せず）とを備えて構成されている。

ボールねじ軸５０は、外周に螺旋状の軸側ねじ溝５１を有する。

ボールナット本体２０は、図２および図３に示すように、ボールねじ軸５０が挿通される貫通孔２４と、貫通孔２４の側壁に形成された螺旋状のナット側ねじ溝２３と、ボール戻し孔２１ａ，２１ｂと、エンドキャップ３０ａおよびガイド部材４０ａ，４０ｂに対する位置決めを行うためのボールナット係合凹部２２ａ，２２ｂと、エンドキャップ３０ｂおよびガイド部材（図示せず）の位置決めのためのボールナット係合凹部２２ｃ，２２ｄと、ボールナット本体２０をスライダ１０３のブラケット１０９に固着するためのフランジ部２５と、フランジ部２５に設けられたボルト孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ（一部図示せず）と、エンドキャップ３０ａをボールナット本体２０に固定するためのねじ孔２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ（一部図示せず）と、エンドキャップ３０ｂをボールナット本体２０に固定するためのねじ孔（図示せず）とを有する。

ボールナット本体２０のエンドキャップ３０ａ，３０ｂのガイド溝に対向する位置は、平坦面である。すなわち、ボールナット本体２０の端面２８ａ，２８ｂはそれぞれ加工が容易な平坦面とされ、この端面２８ａ，２８ｂに接合されるエンドキャップ３０ａ，３０ｂの接合面３６ａ，３６ｂは、後述するエンドキャップ係合凸部３２ａ，３２ｂを除き平坦面とされる。

ボールナット係合凹部２２ａ，２２ｂは、エンドキャップ３０ａと対向する位置であって、ボールナット本体２０を貫通し端面２８ａ，２８ｂにそれぞれ開口するボール戻し孔２１ａ，２１ｂの端面２８ａ側の口元に形成されている。ボールナット係合凹部２２ｃ，２２ｄは、エンドキャップ３０ｂと対向する位置であって、ボール戻し孔２１ａ，２１ｂの端面２８ｂ側の口元に形成されている。

ボールナット本体２０は、フランジ部２５のボルト孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ（一部図示せず）に挿入されるねじ等でブラケット１０９に固定されている。

ナット側ねじ溝２３は、軸側ねじ溝５１に対向して螺旋状ボール転動路を形成している。なお、この螺旋状ボール転動路は２条螺旋として形成され、一方がボール戻し孔２１ａと連携して第１のボール循環路を形成し、他方がボール戻し孔２１ｂと連携して独立の第２のボール循環路を形成する。

図４は、エンドキャップをボールナット本体と係合する面から見た斜視図である。

エンドキャップ３０ａは、ボールネジ軸５０が挿通される貫通孔３７と、接合面３６ａ，３６ｂにおいて貫通孔３７から外周部にかけて形成されるガイド溝３１ａ，３１ｂと、ガイド溝３１ａ，３１ｂの外周側の端部に設けられたエンドキャップ係合凸部３２ａ，３２ｂと、ガイド部材４０ａ，４０ｂの位置決めのための位置決め溝３５ａ，３５ｂと、エンドキャップ３０ａをボールナット本体２０に固定するためのねじ孔３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄとを有する。

ガイド溝３１ａ，３１ｂは、各螺旋状ボール転動路とボール戻し孔２１ａ，２１ｂとをそれぞれ独立に接続するよう形成されている。

エンドキャップ係合凸部３２ａ，３２ｂは、ボールナット本体２０のボールナット係合凹部２２ａ，２２ｂに係合するよう形成されている。

エンドキャップ３０ａは、ねじ孔３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄおよびボールナット本体２０のねじ孔２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ（一部図示せず）に挿入されるねじ等で、ボールナット本体２０の端部に固定されている。

エンドキャップ３０ｂも同様の構成であるため、ここでの説明を繰り返さない。

図５は、ガイド部材の斜視図であり、図６は、ガイド部材の背面図であり、図７は、ガイド部材の平面図であり、図８は、ガイド部材の側面図である。

ガイド部材４０ａは、図５〜８に示すように、エンドキャップ３０ａのガイド溝３１ａに対向するボール搬送溝４１と、ボールナット本体２０に対する位置決めのためのガイド部材凸部４２と、エンドキャップ３０ａに対する位置決めのための位置決めガイド４３と、ボールねじ軸５０の外形との干渉を避ける凹状の湾曲を備えた湾曲部４４と、螺旋状ボール転動路から転動するボールを掬い上げる掬い上げ部４５とを備えている。

ボール搬送溝４１は、図５に示すように、転動するボールに沿う形状に形成されている。

ガイド部材凸部４２は、ボールナット本体２０のボールナット係合凹部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに係合するよう形成されている。

位置決めガイド４３は、エンドキャップ３０ａ，３０ｂの位置決め溝３５ａ，３５ｂに係合するように形成されている。

図９は、ボールねじ装置を説明するための、ボールナットを仮組みした状態における図４のＢ−Ｂ断面図である。

ガイド部材４０ａは、図９に示すように、ボールナット本体２０の平坦面Ｆ（端面２８ａ）とエンドキャップ３０ａの接合面３６ａに形成されるガイド溝３１ａとの間に設けられる。ガイド部材４０ａは、ガイド溝３１ａに生じる空間を埋めるように配置され、ガイド溝３１ａとともにガイド通路を形成している。また、ガイド部材４０ａは、金型成型により製造されている。

ガイド通路は、螺旋状ボール転動路およびボール戻し孔２１ａに接続されている。

ガイド部材４０ｂ、およびボールナット本体２０とエンドキャップ３０ｂとの間に設けられるガイド部材（図示せず）も同様の構成であるため、説明を繰返さない。以上により、２条螺旋の内一方の螺旋状ボール転動路からエンドキャップ３０ａ側のガイド通路、ボール戻し孔２１ａ、エンドキャップ３０ｂ側のガイド通路を経て再び一方の螺旋状ボール転動路に至る第１のボール循環路と、２条螺旋の内他方の螺旋状ボール転動路からエンドキャップ３０ａ側のガイド通路、ボール戻し孔２１ｂ、エンドキャップ３０ｂ側のガイド通路を経て再び他方の螺旋状ボール転動路に至る第２のボール循環路とが形成される。

図１０は、図９において、ボール循環路のボールＢを充填した状態のボールねじ装置を、螺旋状ボール転動路中のボールを図示しないで示す図である。

ボールナット１０は、第１および第２のボール循環路に多数のボールが転動可能に充填されている。転動体としてのボールＢは、ボールねじ軸５０の回転により、螺旋状ボール転動路、ボール戻し孔２１ａ，２１ｂおよびガイド通路からなるボール循環路を転動しながら移動する。螺旋状ボール転動路のボールＢの転動を介して、ボールナット１０は直線移動する。すなわち、この実施の形態において図１０に示す通り、螺旋状ボール転動路は右ネジとして形成されており、ボールねじ軸５０を図の下方から見て右回転させるとボールＢは、第１のボール循環路ではボール戻し孔２１ａを、第２のボール循環路ではボール戻し孔２１ｂを、それぞれ下方に移動する形で循環するとともに、ボールナット１０は図の下方に移動する。

（第１の実施の形態における効果）

ボールねじ軸５０の回転によりボールＢが、螺旋状ボール転動路の一方側端からボールナット本体２０の一方側の端面とエンドキャップとの間のガイド通路へ押し出され、第１のボール循環路ではボール戻し孔２１ａ、さらにはボールナット本体２０の他方側の端面とエンドキャップとの間のガイド通路に充填され、螺旋状ボール転動路の他方側端から螺旋状ボール転動路内に押し込まれる。ボールナット本体の平坦部とガイド溝３１ａとの間に隙間があると、ボールＢの循環において図１８の状態ではなく図１９の状態が発生する。図１９の状態では押し出されるボールＢは、この隙間部でガイド溝３１ａに沿った状態からボールナット本体２０の端面側に不規則且つ衝撃的に移動し、振動や音を立てることになる。特に、ボールＢが押し出されて来る螺旋状ボール転動路端に近い側において、ボールＢ相互の押圧力は、遠い側に比べて摩擦の影響が少なく大きいので、振動や音が大きくなる。

本実施の形態では、ボールナット本体の平坦部とガイド溝３１ａとの間に生
じる隙間をガイド部材４０ａにより埋めることができる。

これにより、ガイド溝３１ａを転動しながら移動するボールは、軌道を外れることなく移動することができる。ボールが軌道を外れることなく移動することで、ボールねじ装置の駆動のためのトルク変動が少なくなる。また、ガイド溝３１ａでの振動および騒音を低減させることができる。本実施の形態では、ガイド部材はボールナット本体２０とエンドキャップ３０ａ，３０ｂとの両方の間に配置されているので、ボールネジ軸５０をいずれの方向に回転させる場合にも、ガイド溝３１ａでの振動および騒音を効果的に低減させることができる。

さらに、ボールねじ軸５０とボールナット１０との間に作用する駆動力に基づき、ボールＢとねじ溝２３およびねじ溝５１のそれぞれの間で作用する面圧を、１条のものに比べて小さくでき、耐久性を増すことができる。特に、ボールナット本体２０の全長を長くしなくても、耐久性を確保したまま、ねじ溝２３、ねじ溝５１のリード角を大きくでき、ボールねじ軸５０に対するボールナット１０の所定相対回転当りの、ボールねじ軸５０に対するボールナット１０の相対移動量を大きくすることができる。

また、このように構成されたボールねじ装置１１０を用いた単軸ロボット１００によれば、動作時の振動が小さくなるため高い精度で位置決めを行なうことができる。また、動作時の騒音が小さいボールねじ装置１１０を使用していることから、単軸ロボット１００の動作音は小さいものとなる。また、スライダ１０９に取り付けられる被移動物への振動の影響を小さくできる。

（第２の実施の形態）

上述の第１の実施の形態では、ガイド部材としてガイド部材係合凸部を有するガイド部材を用いることとしたが、第２の実施の形態におけるボールナットにおいては、ガイド部材係合凸部を有しないガイド部材が用いられる。

図１１は、第２の実施の形態における、ガイド部材係合凸部を有しないガイド部材１４０を配置したボールナットの断面図であり、図９に対応する図である。

ボールナット１０は、ボールナット本体１２０と、その端部に係合するエンドキャップ１３０と、ボールナット本体１２０およびエンドキャップ１３０との間に設けられるガイド部材１４０とを備えて構成されている。

ボールナット本体１２０は、ボールねじ軸５０が挿通される貫通孔１２４と、貫通孔１２４において螺旋状のナット側ねじ溝１２３と、ボール戻し孔１２１と、ボールナット１０をブラケット（図示せず）に取付けるためのフランジ部（図示せず）と、フランジ部（図示せず）に設けられたボルト孔（図示せず）と、エンドキャップ１３０をボールナット本体１２０に固定するためのねじ孔（図示せず）とを有する。

エンドキャップ１３０は、ボールネジ軸５０が挿通される不図示の貫通孔と、ガイド溝１３１と、エンドキャップ１３０をボールナット本体１２０に固定するためのボルト挿入孔（図示せず）とを有する。

ボールナット本体１２０の両端面は加工し易い平坦面Ｆとなっており、ガイド部材１４０はこの平坦面に対向している。

図１２は、図１１のガイド部材１４０の平面図であり、図１３は、各部品を組合わせた状態における図１２のＣ−Ｃ断面図である。

エンドキャップ１３０は、ボルト挿入孔およびボールナット本体１２０のねじ孔に挿入されるボルトでボールナット本体１２０の端部に固定されている。

ガイド部材１４０は、図１２に示すように、ガイド溝１３１と対向するボール搬送溝１４１と、エンドキャップ１３０に対する位置決めのための位置決めガイド１４３と、ボールねじ軸５０の外形との干渉を避ける凹状の湾曲を備えた湾曲部１４４と、螺旋状ボール転動路から転動するボールを掬い上げる掬い上げ部１４５とを備えている。

ボール搬送溝１４１は、ガイド溝１３１に沿う形状に形成されている。

位置決めガイド１４３は、図１３に示すように、エンドキャップ１３０の位置決め溝１３５で、エンドキャップ１３０に小ねじ１４７で固定するように構成されている。これにより、エンドキャップ１３０にガイド部材１４０は固定される。この場合もガイド部材１４０は、エンドキャップ１３０とボールナット本体１２０との間に設けられることとなる。

図１４、および図１５は、図１３の構成の変形例を示す図である。

ガイド部材１４０は、エンドキャップ１３０の位置決め溝１３５で、ボールナット本体１２０にねじ１４７で固定されるように構成されていてもよい。

図１５は、エンドキャップ１３０を取り外した状態におけるボールナット本体１２０のエンドキャップに対向する面の平面図である。

図中１２３ａ，１２３ｂは、貫通孔１２４の内周に形成される２条のナット側ねじ溝の、ボールナット本体１２０端面へのそれぞれの露出部であり、１２１ａ，１２１ｂはそれぞれボール戻し孔となる。

ガイド部材１４０ａ，１４０ｂは、図１４に示す構成を有し、エンドキャップに形成されたガイド溝と対向することで、ガイド通路を形成する。

（第３の実施の形態）

図１６は、上述の実施の形態で示したボールねじ装置１０を用いる電子部品移載装置の一例である表面実装機８１の平面図である。

表面実装機８１は、基台８２と、基台８２の上にＸ方向に延びるように設けられたコンベア８３と、基台８２のＹ方向の端部に装着された多数のテープフィーダ８４と、テープフィーダ８４の電子部品（図示せず。部品供給位置の電子部品に相当）を、コンベア８３上のプリント配線板８５上の所定位置に実装（運搬）するための電子部品移動ロボット８６などを備えている。

電子部品移動ロボット８６は、図１に示した単軸ロボット１００と同じ構造の単軸ロボット１００を３台装備している。それら単軸ロボット１００は、Ｙ方向駆動装置８７Ａ，８７Ｂ、およびＸ方向駆動装置９０として動作する。電子部品移動ロボット８６は、Ｙ方向に延びるように形成されて基台８２のＸ方向の両端部にコンベア８３を跨いで設けられた一対のＹ方向駆動装置８７Ａ，８７Ｂと、Ｙ方向駆動装置８７Ａ，８７Ｂ同士の間に横架された支持部材８８と、支持部材８８にＸ方向へ移動可能に支持されたヘッドユニット８９と、ヘッドユニット８９をＸ方向に移動させるＸ方向駆動装置９０と、ヘッドユニット８９に昇降可能かつ上下方向の軸線回りに回転可能に設けられ、下端部に吸着ノズル（図示せず）を有する複数の吸着ヘッド９１とから構成されている。

Ｙ方向駆動装置８７Ａ，８７Ｂはそれぞれ、基台８２に両端部が固着されるコ状形状のフレームの上面に、回転自在に支持されたボールねじ軸５０と、ボールねじ軸５０と平行にフレームの上面に固定されたガイドレール９４と、ボールねじ軸５０に螺合するとともに支持部材８８の両端部に固定されたボールナット１０と、ボールねじ軸５０を回転させるモータ９２などによって構成されている。Ｘ方向駆動装置９０は、支持部材８８に回転自在に支持されたボールねじ軸５０と、ボールねじ軸５０に螺合するとともにヘッドユニット８９に固定されたボールナット１０と、ボールねじ軸５０を回転させるモータ９３と、ボールねじ軸５０と平行に支持部材８８の側面に固定されたガイドレール９５などによって構成されている。

（第３の実施の形態における効果）

このように構成された電子部品移動ロボット８６を備えた電子部品移載装置の一例である表面実装機８１によると、動作時の振動が小さいボールねじ装置１１０を有するＹ方向駆動装置８７Ａ，８７ＢとＸ方向駆動装置９０とによってヘッドユニット８９が駆動される。これにより、ヘッドユニット８９の移動中ボールねじ装置１１０に起因する振動は小さく、ヘッドユニット８９の停止後まで振動が残ることは無く、吸着ヘッド９１により電子部品をプリント配線板８５に高い精度で位置決めして実装することができる。また、表面実装機８１は、動作時の騒音が小さいボールねじ装置１１０を使用しているので、ヘッドユニット８９の移動中動作音が小さいものとなる。さらに、電子部品を運搬中、振動が原因となって不図示の吸着ノズルから電子部品が脱落することもない。

（第４の実施の形態）

図１７は、上述の実施の形態で示したボールねじ装置１１０を用いる電子部品移載装置の他の一例であるＩＣハンドラーの平面図である。

ＩＣハンドラー２００は、基台２０２の一端部（所定位置）に設けられた検査用ソケット２０３と、基台２０２に設けられた４台のパレット用昇降テーブル２０４，２０５，２０６，２０７と、昇降テーブル２０４，２０５，２０６，２０７および検査用ソケット２０３の間に設けられた部品認識カメラ２０８と、パレット用昇降テーブル上のパレット２０９および検査用ソケット２０３の間で電子部品を移動させるための電子部品移動ロボット２１０と、パレット用昇降テーブル間でパレット２０９を移動させるための吸着式パレット移載装置２１１とを備えている。

検査用ソケット２０３は、電子部品（図示せず）に対して電気的な検査を行うためのもので、電子部品が一つ装填されるように構成されている。

パレット用昇降テーブル２０４は未検査の電子部品用、パレット用昇降テーブル２０５は検査済みで検査結果良の電子部品用、パレット用昇降テーブル２０６は検査済みで検査結果不良の電子部品用、パレット用昇降テーブル２０７は空のパレット用であり、それぞれ多数の電子部品を収納した、あるいは収納可能な複数のパレット２０９を上下方向に重ねた状態で支持するとともに、これらのパレット２０９を昇降させることができるように構成されている。パレット用昇降テーブル２０４のパレット２０９に収納されている電子部品は、本発明の部品供給位置の電子部品に相当する。

部品認識カメラ２０８は、電子部品を下方から撮像し、後述する電子部品移動ロボット２１０の吸着ノズル（図示せず）に対する電子部品の位置を画像処理によって検出するためのものである。

電子部品移動ロボット２１０は、図１に示した単軸ロボット１００と同じ構造の単軸ロボット１００を３台装備し、パレット移載装置２１１は、単軸ロボット１００を２台装備している。電子部品移動ロボット２１０は、基台２０２上にＹ方向に延びるように設けられた一対のＹ方向駆動装置２１２（不図示のガイドレールを有する単軸ロボットに相当）と、Ｙ方向駆動装置２１２同士の間に横架された支持部材２１３と、支持部材２１３にＸ方向へ移動可能に支持されたヘッドユニット２１４（スライダに相当）と、ヘッドユニット２１４をＸ方向に移動させるＸ方向駆動装置２１５（不図示のガイドレールを有する単軸ロボットに相当）と、ヘッドユニット２１４に昇降可能かつ上下方向の軸線回りに回転可能に設けられ、下端部に吸着ノズル（図示せず。吸着手段に相当）を有する吸着ヘッド２１６とから構成されている。

パレット移載装置２１１は、一対のＹ方向駆動装置２１７（単軸ロボット）と、これらのＹ方向駆動装置２１７間に横架された支持部材２１８と、支持部材２１８に昇降可能に設けられるとともに下端部に吸着ノズル（図示せず）が設けられたパレット用吸着ヘッド２１９などによって構成されている。

この実施の形態においては、Ｙ方向駆動装置２１２とＸ方向駆動装置２１０とに本発明に係るボールねじ装置１１０が装備されており、ＩＣハンドラーが構成されている。

（第４の実施の形態における効果）

このように構成された電子部品移動ロボット２１０を備えたＩＣハンドラー２００によれば、動作時の振動が小さいボールねじ装置を有するＹ方向駆動装置２１２とＸ方向駆動装置２１０を備える電子部品移動ロボット２１０によってヘッドユニットが駆動されるので、電子部品を検査用ソケット２０７に高い精度で位置決めし、装着することができる。同様検査が済む毎に検査済み電子部品を、検査結果に基づき安定して検査結果良の電子部品用の昇降テーブル２０５、あるいは検査結果不良の電子部品用の昇降テーブル２０６のパレット２０９上に収めることができる。また、電子部品移動ロボット２１０は吸着ヘッド２１６により、パレット用昇降テーブル２０４のパレット２０９から、未検査の電子部品用を精度良く吸着することができる。また、ＩＣハンドラー２００は、動作時の騒音が小さいボールねじ装置１１０を使用しているので、電子部品を移動させるときの動作音が小さいものとなる。さらに、未検査あるいは検査済みの電子部品を運搬中、振動が原因となって吸着ノズル２１６から電子部品が脱落することもない。

なお、パレット移載装置２１１は、電子部品移動ロボット２１０との干渉を避けるべく、検査中に昇降テーブル２０７の空パレット２０９を昇降テーブル２０５あるいは２０６へ移動し、空となった昇降テーブル２０４のパレット２０９を昇降テーブル２０７へ移動する。このパレット２０９の移動は時間的に余裕がありゆっくりなので、パレット移載装置２１１のＹ方向駆動装置２１７は、動作時の振動が小さいボールねじ装置を有するものでなくても良い。

［その他］

上記実施の形態では、ボールナット本体のエンドキャップのガイド溝に対向する位置がボールナット係合凹部を除き平坦面であるボールナットについて説明したが、本発明はこの平坦面と凹部を組み合わせたものに限るものではない。例えば、ボールナット本体のエンドキャップのガイド溝に対向する位置が、全て平坦面、または凹部で構成されてもよい。平坦面の加工は最も加工を簡単化でき、凹部の加工も凸部を形成するものに比べ加工を簡単化することができる。

また、上記実施の形態では、ガイド部材が金型成型により製造された部材であるボールナットについて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、ガイド部材の成型方法は、切削加工などであってもよい。

また、上記実施の形態では、ガイド部材が位置決めガイドを備えたボールナットについて説明したが、ガイド部材は位置決めガイドを備えなくてもよい。

また、上記実施の形態では、螺旋状ボール転動路を右ネジとして形成しているが、螺旋状ボール転動路を左ネジとして形成しても良い。

また、上記実施の形態では、螺旋状ボール転動路は２条螺旋として形成しているが、１条螺旋としても良い。その場合、ボール戻し孔は一つで良く、ボール転動路、ボール循環路は一つとなる。

また、上記実施の形態の単軸ロボット１００では、図１に示すようにボールねじ軸５０は、軸受部材１１４により軸方向には固定されるが回転可能にフレーム１０２に固定される。ボールねじ軸５０にねじ嵌合するボールナット１０は、スライダ１０３に固定される。フレーム１０２に固定される回転駆動モータ１１３の出力軸がボールねじ軸５０に接続されている。これと異なり、ボールねじ軸５０がフレーム１０２に軸方向にも回転方向にも固定され、ボールねじ軸５０にねじ嵌合するボールナット１０が、スライダ１０３に固定される中空モータで駆動されるようにしても良い。中空モータの出力軸は、ボールねじ軸５０が貫通する中空軸である。この出力軸がボールナット１０と接続されて、ボールナットを回転することでスライダ１０３が移動する。

なお、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態の１つにおける、ボールナットを用いるボールねじ装置を備えた単軸ロボットの平面図である。 図１のボールナットを用いるボールねじ装置１１０を説明するための分解斜視図である。 ボールナット本体２０の構成を説明するための図であり、図２におけるＡ−Ａ断面図である。 エンドキャップをボールナット本体と係合する面から見た斜視図である。 ガイド部材の斜視図である。 ガイド部材の背面図である。 ガイド部材の平面図である。 ガイド部材の側面図である。 ボールねじ装置を説明するための、ボールナットを仮組みした状態における図４のＢ−Ｂ断面図である。 図９において、ボール循環路の一部にボールを充填した状態を示す図である。 第２の実施の形態における、ガイド部材凸部を有しないガイド部材１４０を配置したボールナットの断面図であり、図９に対応する図である。 図１１のガイド部材１４０の平面図である。 各部品を組合わせた状態における図１２のＣ−Ｃ断面図である。 図１３の構成の変形例を示す図である。 図１３の構成の変形例を示す図である。 上述の実施の形態で示したボールねじ装置１０を用いる電子部品移載装置の一例である表面実装機８１の平面図である。 上述の実施の形態で示したボールねじ装置１１０を用いる電子部品移載装置の他の一例であるＩＣハンドラーの平面図である。 従来のボールねじ軸に挿入されるボールナットの一部断面図である。 図１８の技術における問題点を説明するための図である。

符号の説明

１０ ボールナット
２０ ボールナット本体
２１ａ，２１ｂ ボール戻し孔
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ ボールナット係合凹部
２３ ナット側ねじ溝
２４ 貫通孔
２５ フランジ部
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ ボルト孔
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ ねじ孔
３０ａ，３０ｂ エンドキャップ
３１ａ，３１ｂ ガイド溝
３２ａ，３２ｂ エンドキャップ係合凸部
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ ねじ孔
３５ａ，３５ｂ 位置決め溝
４０ａ，４０ｂ ガイド部材
４１ ボール搬送溝
４２ ガイド部材凸部
４３ 位置決めガイド
４４ 湾曲部
４５ 掬い上げ部
５０ ボールねじ軸
５１ 軸側ねじ溝
１００ 単軸ロボット
１１０ ボールねじ装置
Ｆ 平坦面

Claims (6)

1. ボールねじ軸が挿通される貫通孔を有するボールナット本体と、その両側の端部にそれぞれ係合する２つのエンドキャップと、この２つのエンドキャップの内少なくとも一方と前記ボールナット本体との間に設けられるボールのガイド部材とを備えたボールナットであって、
   前記ボールナット本体は、
   前記貫通孔内周に形成され、前記ボールねじ軸の外周の螺旋状の第１のねじ溝とで螺旋状ボール転動路を形成する螺旋状の第２のねじ溝と、
   前記貫通孔の外において前記ボールナット本体の一方の端面から他方の端面へボールナット本体を貫通するボール戻し孔とを有し、
   前記ボールナット本体と前記２つのエンドキャップの各々との間において、前記螺旋状ボール転動路および前記ボール戻し孔を接続するガイド通路がそれぞれ形成されるとともに、
   前記２つのガイド通路の内少なくとも一方が、前記エンドキャップに設けられる第１のガイド溝と、前記ガイド部材に設けられる前記第１のガイド溝と対向する第２のガイド溝とにより形成され、
   前記ボールナット本体は、前記第１のガイド溝に対向する位置に平坦面を備え、
   前記ガイド部材は、前記平坦面と前記第１のガイド溝との間に設けられ、
   前記ボールナット本体は、前記第１のガイド溝と対向する位置であって、前記ボール戻し孔が形成されている場所に近接する位置に凹部が形成され、
   前記ガイド部材および前記エンドキャップのそれぞれは、前記凹部に係合する凸部を備える、ボールナット。
2. 前記エンドキャップは、前記ガイド部材の位置決めのため位置決め溝を有し、
   前記ガイド部材は、前記位置決め溝に係合する位置決めガイドを有する、請求項１に記載のボールナット。
3. 前記ガイド部材は、金型成型により製造された部材である、請求項１または２に記載のボールナット。
4. 前記第１のねじ溝と前記第２のねじ溝とがそれぞれ２条ねじとして形成され、
   前記螺旋状ボール転動路、前記ボール戻し孔、および前記２つのガイド通路からなるボール循環路が、独立に２つ形成されるとともに、合計４つのガイド通路の内少なくとも一つが、前記エンドキャップに設けられる第１のガイド溝と、前記ガイド部材に設けられ前記第１のガイド溝と対向する第２のガイド溝とにより形成された、請求項１から３のいずれかに記載のボールナット。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のボールナットと、
   前記ボールナットにネジ嵌合するボールねじ軸と、
   前記ボールねじ軸を少なくとも軸方向に支持するフレームと、
   前記フレームにボールねじ軸と平行に配置されるガイドレールと、
   前記ガイドレールに沿って摺動可能に支持されるとともに、前記ボールナットを少なくとも軸方向に支持するスライダと、
   前記螺旋状ボール転動路から前記ガイド通路、前記ボール戻し孔、および前記ガイド通路を経て再び前記螺旋状ボール転動路に至るボール循環路に充填される複数のボールと、
   前記ボールねじ軸と前記ボールナットの内少なくとも一方を回転駆動する駆動装置とを備えた、単軸ロボット。
6. 請求項５に記載の単軸ロボットを備え、部品供給位置の電子部品を吸着する吸着手段を前記スライダに支持させ、前記吸着手段により前記電子部品を所定位置にまで運搬するようにした、電子部品移載装置。

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