JP5908216B2 - Linear motion guide mechanism - Google Patents
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Description
この発明は、工作機械、測定装置、搬送機器等において直線上を進退する直線進退部材の案内に用いられる直動案内機構に関する。 The present invention relates to a linear motion guide mechanism used for guiding a linear advance / retreat member that advances and retreats on a straight line in a machine tool, a measuring device, a conveyance device, and the like.
工作機械等の位置決め部における直動案内に使用される部品として、例えば図17に示すように、直線レール30と、この直線レール30に沿ってスライドするスライドユニット31とを組み合わせたリニアレールガイド(直動転がり軸受とも称す)がある。このリニアレールガイドは、サイズや形状等が異なる多様な製品がメーカ各社から販売されており、負荷荷重や使用姿勢等の適用条件に合った適正なリニアレールガイドを選択することが可能である。
As a part used for linear motion guidance in a positioning part of a machine tool or the like, for example, as shown in FIG. 17, a linear rail guide (a combination of a
現在、多く使用されているリニアレールガイドには、2つのタイプがある。1つは、リニアレールガイド内のボールやローラ等の転動体(図示せず)が、スライドユニット31の内部を循環する循環タイプである。もう1つのタイプは、クロスローラガイドと称する転動体が、保持器によって拘束された有限ストロークタイプである。いずれのタイプも、案内面となる直線レール30や転動体に軸受鋼等の焼入れ鋼材を使用して、耐久性を高めてある。図17の例のように、ボールねじ機構とリニアレールガイドとを組み合わせて、両者を互いに並列に設置することにより、ボールねじ機構にラジアル荷重およびモーメント荷重が直接作用しないようになり、耐久性能に優れ、高精度な直動案内を実現することができる。
Currently, there are two types of linear rail guides that are widely used. One is a circulation type in which rolling elements (not shown) such as balls and rollers in the linear rail guide circulate inside the
リニアガイドレールを用いない直動案内の方法として、特許文献1〜4に、ハウジングの内面等に垂直溝や垂直案内面を設け、これら垂直溝や垂直案内面に沿ってカムフォロア等の軸受を転走させることで、直動案内を実現する技術が提案されている。また、特許文献5には、ハウジング側に円周方向に並ぶ複数の軸受を設け、これら軸受の外輪面を、中心に配置した直線進退部材に当てることで、直動案内を実現する技術が提案されている。
As a method of linear motion guidance without using a linear guide rail,
図18に示すように、モータ6の駆動によるシリンダ型直動アクチュエータ7が、省エネルギー化を目的に、エアシリンダの代替として生産設備や搬送設備への採用が進んでいる。このシリンダ型直動アクチュエータは、使用する直動案内機構が重要で、直動案内機構がシリンダ型直動アクチュエータの外観、コスト、性能を決める主な要因となる。
As shown in FIG. 18, the cylinder type
リニアレールガイドによる直動案内機構は、剛性が高く真直性に優れた案内構造ではあるが、図17のように直線レール30を多数のボルト等の固定具32で固定する必要があり、省スペース化と低コスト化を進める上で障害となる。
Although the linear guide mechanism using the linear rail guide has a high rigidity and straight guide structure, it is necessary to fix the
また、リニアレールガイドを用いない直動案内機構には、以下の課題がある。
前記特許文献1〜4には、回転運動を直線運動に変換する機構における直線運動部材の回り止めを主な目的としたもの(特許文献1,2)と、荷重を受けられるようにすることを主な目的としたもの(特許文献3,4)とがあるが、後者でも、軸受の個数と配置の都合上、受けられる荷重方向に制限がある。特に、斜め方向からの荷重に対しては、適応できない構造となっている。
The linear motion guide mechanism that does not use a linear rail guide has the following problems.
In
特許文献5の場合、多様な方向からの荷重を受けることができるが、軸受の固定方法や、軸受の直線進退部材への押付け圧の調整が複雑である。
In the case of
この発明の目的は、多様な方向からの荷重を受けることができ、剛性が高く、直動案内精度が良く、コンパクトに構成できる直動案内機構を提供することである。
この発明の他の目的は、多様な方向からの荷重を受けることができ、剛性が高く、直動案内精度が良く、コンパクトに構成できる直動アクチュエータを提供することである。
An object of the present invention is to provide a linear motion guide mechanism that can receive loads from various directions, has high rigidity, has high linear motion accuracy, and can be configured compactly.
Another object of the present invention is to provide a linear actuator that can receive loads from various directions, has high rigidity, has high linear motion guide accuracy, and can be configured compactly.
この発明における第1の発明の直動案内機構は、閉鎖された断面形状の筒状のハウジングと、このハウジングに軸中心回りに回転自在かつ軸方向に移動不能に支持されたねじ軸と、このねじ軸に螺合したナットを含み前記ねじ軸の回転によりねじ軸の軸方向に移動させられる直動体とを備える。この直動案内機構において、前記ハウジングの内面に前記ねじ軸の軸方向に沿う複数の案内面が設けられ、これら複数の案内面は2面ずつが対となり、これら対となる2つの案内面は、互いに非平行で背を向き合い、前記直動体に前記各案内面にそれぞれ接する複数の被案内体が設けられ、前記ハウジング内に前記複数の被案内体が収容され、前記直動体は、前記ハウジングの軸方向端部から前記軸方向に突出するシャフトを有し、前記被案内体は、前記直動体に外面から突出し設けられた支軸と、この支軸に取付けられて外周面が前記案内面に転接する転がり軸受とからなる案内軸受であり、前記筒状のハウジングの内面に設けられた前記案内面が、前記ねじ軸の軸中心に垂直な断面において円弧状に凸となる曲面であることを特徴とする。 Linear guide mechanism of the first invention in this inventions includes a tubular housing closed cross-sectional shape, and a screw shaft which is immovably supported rotatably and axially to the shaft around the center in the housing, A linear motion body including a nut screwed to the screw shaft and moved in the axial direction of the screw shaft by rotation of the screw shaft. In the linear motion guide mechanism, a plurality of guide surfaces along the axial direction set of the screw shaft on an inner surface of the housing vignetting, the plurality of guide surfaces becomes two by two side pairs, two guide surfaces comprising these pairs is facing the back in a non-parallel to one another, the plurality of the guided body in contact respectively to the each guide surface in the linear motion body is set vignetting, the plurality of guided body is yield capacity in said housing, said translatory bodies are The shaft has a shaft protruding in the axial direction from the axial end of the housing, and the guided body has a support shaft that protrudes from the outer surface of the linear motion body, and an outer peripheral surface that is attached to the support shaft. A guide bearing comprising a rolling bearing in rolling contact with the guide surface, wherein the guide surface provided on the inner surface of the cylindrical housing has a curved surface that is convex in an arc shape in a cross section perpendicular to the axial center of the screw shaft. and characterized in that
この構成によると、ねじ軸を回転することにより、ナットを含む直動体がねじ軸の軸方向に移動する。このとき、直動体に設けられた複数の被案内体が、ハウジングに設けられた複数の案内面にそれぞれ接した状態で移動することで、直動体がねじ軸の軸方向に精度良く案内される。 According to this configuration, by rotating the screw shaft, the linear motion body including the nut moves in the axial direction of the screw shaft. At this time, the plurality of guided bodies provided on the linear moving body are moved in contact with the plurality of guide surfaces provided on the housing, respectively, so that the linear moving body is accurately guided in the axial direction of the screw shaft. .
前記複数の案内面は2面ずつが対となり、これら対となる2つの案内面は、互いに非平行で背を向き合っているため、直動体に作用する荷重が、各案内面により荷重分散されて受けられる。そのため、さまざまな方向からの荷重や大きな荷重を受けることができる。また、背を向き合う2つの案内面にそれぞれ接する2つの被案内体により、2つの案内面に挟まれたハウジングの部分を挟み付けた状態となり、剛性を向上させられる。案内面はハウジングの内面に設けられており、被案内体を案内するためのレールを別途に設けなくて済むので、コンパクトな構成にすることができる。 Each of the plurality of guide surfaces forms a pair, and the two guide surfaces that form a pair are not parallel to each other and face each other, so that the load acting on the linear motion body is distributed by each guide surface. I can receive it. Therefore, it can receive loads from various directions and large loads. In addition, the two guided bodies that are in contact with the two guide surfaces facing each other are in a state of sandwiching the portion of the housing that is sandwiched between the two guide surfaces, thereby improving the rigidity. Since the guide surface is provided on the inner surface of the housing and it is not necessary to provide a separate rail for guiding the guided body, a compact configuration can be achieved.
前記被案内体は、前記直動体に外面から突出させて設けた支軸と、この支軸に取付けられて外周面が前記案内面に転接する転がり軸受とからなる案内軸受とする。
被案内体を、支軸と転がり軸受とからなる案内軸受とすると、案内面と被案内体との摩擦抵抗が少なく、直動体を円滑に移動させられる。
Before Symbol guided body includes a support shaft, wherein provided to protrude from the outer surface to the linear motion body, it shall be the guide bearing outer circumferential surface mounted on the support shaft is composed of a rolling contact rolling bearing with the guide surface.
When the guided body is a guide bearing composed of a support shaft and a rolling bearing, the frictional resistance between the guide surface and the guided body is small, and the linear motion body can be moved smoothly.
前記案内面の対が、前記ねじ軸の直径方向の両側に位置するように複数設けられてもよい。
この構成とすると、直動体に作用する荷重を、各対の案内面でバランス良く支持することができる。
It said pair of guide surfaces may be kicked multiple set so as to be positioned on both sides of the diameter direction of the screw shaft.
With this configuration, the load acting on the linear motion body can be supported by each pair of guide surfaces with a good balance.
前記ハウジングが平坦な底面を有する場合、前記各案内面は前記底面に対して傾斜していてもよい。案内面の傾斜角度は、荷重条件に合わせて定めればよい。
この発明における第2の発明の直動案内機構は、閉鎖された断面形状の筒状のハウジングと、このハウジングに軸中心回りに回転自在かつ軸方向に移動不能に支持されたねじ軸と、このねじ軸に螺合したナットを含み前記ねじ軸の回転によりねじ軸の軸方向に移動させられる直動体とを備えた直動案内機構であって、
前記ハウジングの内面に前記ねじ軸の軸方向に沿う複数の案内面が設けられ、これら複数の案内面は2面ずつが対となり、これら対となる2つの案内面は、互いに非平行で背を向き合い、前記直動体に前記各案内面にそれぞれ接する複数の被案内体が設けられ、前記ハウジング内に前記複数の被案内体が収容され、前記直動体は、前記ハウジングの軸方向端部から前記軸方向に突出するシャフトを有し、前記被案内体は、前記直動体に外面から突出し設けられた支軸と、この支軸に取付けられて外周面が前記案内面に転接する転がり軸受とからなる案内軸受であり、前記案内面の対が、前記ねじ軸の直径方向の両側に位置するように複数設けられ、前記支軸の軸心は、前記ねじ軸の軸中心に直交し前記支軸の軸心と平行な直線に対してオフセットしている。
If the housing has a flat bottom surface, wherein each guiding surface may also be inclined obliquely with respect to the bottom surface. The inclination angle of the guide surface may be determined according to the load condition .
A linear motion guide mechanism according to a second aspect of the present invention includes a cylindrical housing having a closed cross-sectional shape, a screw shaft supported by the housing so as to be rotatable about an axis center and immovable in an axial direction, A linear motion guide mechanism including a nut that is screwed onto the screw shaft and moved in the axial direction of the screw shaft by rotation of the screw shaft;
A plurality of guide surfaces along the axial direction of the screw shaft are provided on the inner surface of the housing, and each of the plurality of guide surfaces forms a pair. A plurality of guided bodies that face each of the guide surfaces are provided on the linear moving body, the plurality of guided bodies are accommodated in the housing, and the linear moving body is disposed from the axial end of the housing. The shaft has a shaft protruding in the axial direction, and the guided body includes a support shaft that protrudes from the outer surface of the linear motion body, and a rolling bearing that is attached to the support shaft and whose outer peripheral surface is in rolling contact with the guide surface. A plurality of pairs of guide surfaces located on both sides of the screw shaft in the diametrical direction, and the axis of the support shaft is orthogonal to the axis of the screw shaft and the support shaft Offset to a straight line parallel to the axis of It is door.
前記支軸の軸心は、前記ねじ軸の軸中心に直交し前記支軸の軸心と平行な直線に対してオフセットしていてもよい。
上記構成とすることで、より一層多様な荷重を受けることが可能となり、負荷の分散やハウジング強度の向上を図ることができる。
Wherein the axis of the support shaft is perpendicular to the axial center of the screw shaft may be offset relative to the axis and a straight line parallel to the support shaft.
By adopting the above configuration, it becomes possible to receive a wider variety of loads, and it is possible to achieve load distribution and improvement of housing strength.
前記被案内体が、前記直動体にねじ軸の軸方向に並べて複数設けられていてもよい。
この場合は、負荷容量を増加することができる。
The guided body may also be kicked plurality set side by side in the axial direction of the screw shaft to the linear motion body.
In this case, the load capacity can be increased.
また、前記複数の被案内体は、前記直動体にねじ軸の軸方向に互いにずらせて配置してもよい。
この場合は、荷重条件に合った被案内体の配置とすることができる。
The plurality of the guided body can be disposed to be shifted from each other in the axial direction of the screw shaft to the linear motion body.
In this case, it is possible to arrange the guided bodies that meet the load conditions.
前記被案内体が前記ナットとこのナットの外周に嵌合する移動ブラケットとでなる場合、前記ねじ軸の軸中心と前記移動ブラケットの中心とを不一致として、移動ブラケットの側面における前記被案内体が設けられない箇所に前記ねじ軸が配置されていてもよい。
ねじ軸の軸中心と移動ブラケットの中心とが一致していなくても、ねじ軸を回転させることで被案内体を移動させる。よって、移動ブラケットの側面における被案内体が設けられない箇所にねじ軸を配置することが可能であり、それによってハウジング内の各部品の配置の自由性が高まる。
When the guided body is composed of the nut and a moving bracket fitted to the outer periphery of the nut, the guided body on the side surface of the moving bracket is determined so that the axial center of the screw shaft does not coincide with the center of the moving bracket. the screw shaft provided no point may be placed.
Even if the axis of the screw shaft does not coincide with the center of the moving bracket, the guided body is moved by rotating the screw shaft. Therefore, it is possible to arrange | position a screw shaft in the location where the to-be-guided body is not provided in the side surface of a moving bracket, and the freedom degree of arrangement | positioning of each component in a housing increases by it.
前記被案内体の前記案内軸受を、深溝玉軸受としてもよい。
深溝玉軸受は、組立が容易で、手に入り易く低コストである。
The guide bearing of the guided body may be a deep groove ball bearing.
Deep groove ball bearings are easy to assemble, are easily available, and are low cost.
また、前記被案内体の前記案内軸受を、前記支軸に軸方向に並べて背面組み合わせまたは正面組み合わせで複数設けたアンギュラ玉軸受とし、これら複数のアンギュラ玉軸受に予圧を与えてもよい。
転がり軸受を複列のアンギュラ玉軸受とすると、案内面に垂直な方向の荷重の他に、案内面の幅方向の荷重も受けることができる。また、予圧を与えることで、軸受間の隙間を無くして剛性を高めることができる。
In addition, the guide bearings of the guided body may be angular ball bearings that are arranged in the axial direction on the support shaft and provided in a rear combination or a front combination, and preload may be applied to the plurality of angular ball bearings.
When the rolling bearing is a double row angular contact ball bearing, in addition to a load in a direction perpendicular to the guide surface, a load in the width direction of the guide surface can be received. Further, by applying the preload, it is possible to increase the rigidity by eliminating the gap between the bearings.
前記被案内体の前記案内軸受を、前記支軸の外周に転動体を介して、外輪を兼ねるローラが設けられたカムフォロアとしてもよい。
カムフォロアは、深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受の玉軸受に比べて、外輪の幅寸法を広くできるため、単体での負荷容量を向上させることができる。転動体が円筒ころ等のころからなる場合は、より一層負荷容量を向上させることが可能である。また、カムフォロアは、内輪を有しないため、直径方向に狭いスペースに配置することができる。
The guide bearing of the guided body may be a cam follower in which a roller that also serves as an outer ring is provided on the outer periphery of the support shaft via a rolling element.
The cam follower can increase the width of the outer ring as compared with a ball bearing of a deep groove ball bearing or an angular ball bearing, and therefore can improve the load capacity of a single unit. When the rolling element is made of a roller such as a cylindrical roller, the load capacity can be further improved. Further, since the cam follower does not have an inner ring, the cam follower can be arranged in a narrow space in the diameter direction.
前記被案内体の前記案内軸受における外輪の外周面に樹脂コーティングが施されていてもよい。
これにより、案内軸受の外輪とハウジングの案内面との摺動性を向上させられる。
A resin coating may be applied to the outer peripheral surface of the outer ring in the guide bearing of the guided body.
Thereby, the slidability between the outer ring of the guide bearing and the guide surface of the housing can be improved.
前記案内面が、前記ねじ軸の軸中心に垂直な断面において円弧状に凸となる曲面である場合、案内面に対して、案内軸受の外輪の外周面がエッジ接触することを避けられる。 The guide surface is arcuate be convex song surface at which if in a cross section perpendicular to the axial center of the screw shaft, with respect to the guide surface, is avoided that the outer peripheral surface of the outer ring of the guide bearing is an edge contact .
前記案内面における前記案内軸受と接する幅内に、軸方向に延びる油溜まり溝が設けられていてもよい。
この場合、案内軸受の外輪の外周面が潤滑油切れになることが防がれて、案内軸受の耐久性を高めることができる。
Within the width in contact with the guide bearing in the guide surface, the oil storage groove extending in the axial direction may be eclipsed set.
In this case, the outer peripheral surface of the outer ring of the guide bearing is prevented from running out of lubricating oil, and the durability of the guide bearing can be improved.
前記案内面と前記被案内体の前記転がり軸受との間に、前記案内面よりも表面硬度の高い耐摩耗用の板状部材が介在させてもよい。例えば、前記板状部材は、前記案内面の表面に貼り付けて設ける。
この場合、転がり軸受の転がり接触による案内面の表面摩耗に対して耐久性を高めることができる。
Wherein the guide surface between the rolling bearing of the guided body, a plate-like member for abrasion high surface hardness than the guide surface may be interposed. For example, the plate-like member is provided by being attached to the surface of the guide surface.
In this case, it is possible to improve the durability against the surface wear of the guide surface due to the rolling contact of the rolling bearing.
参考提案例として、前記案内面の表面に表面硬化処理が施されていてもよい。
この場合、案内面の耐久性を向上させることができる。
For reference Proposed Example, surface hardening treatment on the surface of the front Symbol guide surface may be subjected.
In this case, the durability of the guide surface can be improved.
参考提案例として、前記ハウジングに熱処理により硬化処理が施されていてもよい。
この場合も、案内面の耐久性を向上させることができる。
For reference Proposed Example, hardened by heat treatment prior Symbol housing may be subjected.
Also in this case, the durability of the guide surface can be improved.
前記ハウジングが、ハウジング本体と、前記案内面を有し前記ハウジング本体に固定された案内面形成部材とでなっていてもよい。
この場合、案内面の加工が容易である。
The housing may include a housing body and a guide surface forming member that has the guide surface and is fixed to the housing body.
In this case, the guide surface can be easily processed.
参考提案例として、前記被案内体が、前記直動体に突出して設けられて前記案内面に滑り接触する滑り接触部材であってもよい。
被案内体が案内面に滑り接触する滑り接触部材であっても、直動体をねじ軸の軸方向に精度良く案内することができる。
For reference Proposed Example, before Symbol guided body is, the may be a sliding contact member for sliding contact with the guide surface provided to protrude in the linear motion body.
Even if the guided body is a sliding contact member that makes sliding contact with the guide surface, the linear motion body can be accurately guided in the axial direction of the screw shaft.
この発明の直動アクチュエータは、前記いずれかに記載の直動案内機構と、この直動案内機構の前記ねじ軸を回転させる駆動源とを有する。
直動案内機構は、先に説明した作用・効果を有するので、この直動案内機構を適用した直動アクチュエータは、多様な方向からの荷重を受けることができ、剛性が高く、直動案内精度が良い。
A linear motion actuator according to the present invention includes any of the linear motion guide mechanisms described above and a drive source that rotates the screw shaft of the linear motion guide mechanism.
Since the linear motion guide mechanism has the actions and effects described above, the linear motion actuator to which this linear motion guide mechanism is applied can receive loads from various directions, has high rigidity, and linear motion guide accuracy. Is good.
この発明における第1の発明の直動案内機構は、閉鎖された断面形状の筒状のハウジングと、このハウジングに軸中心回りに回転自在かつ軸方向に移動不能に支持されたねじ軸と、このねじ軸に螺合したナットを含み前記ねじ軸の回転によりねじ軸の軸方向に移動させられる直動体とを備え、前記ハウジングの内面に前記ねじ軸の軸方向に沿う複数の案内面が設けられ、これら複数の案内面は2面ずつが対となり、これら対となる2つの案内面は、互いに非平行で背を向き合い、前記直動体に前記各案内面にそれぞれ接する複数の被案内体が設けられ、前記ハウジング内に前記複数の被案内体が収容され、前記直動体は、前記ハウジングの軸方向端部から前記軸方向に突出するシャフトを有し、前記被案内体は、前記直動体に外面から突出し設けられた支軸と、この支軸に取付けられて外周面が前記案内面に転接する転がり軸受とからなる案内軸受であり、前記筒状のハウジングの内面に設けられた前記案内面が、前記ねじ軸の軸中心に垂直な断面において円弧状に凸となる曲面であるため、多様な方向からの荷重を受けることができ、剛性が高く、直動案内精度が良く、コンパクトに構成できる。
この発明における第2の発明の直動案内機構は、閉鎖された断面形状の筒状のハウジングと、このハウジングに軸中心回りに回転自在かつ軸方向に移動不能に支持されたねじ軸と、このねじ軸に螺合したナットを含み前記ねじ軸の回転によりねじ軸の軸方向に移動させられる直動体とを備えた直動案内機構であって、前記ハウジングの内面に前記ねじ軸の軸方向に沿う複数の案内面が設けられ、これら複数の案内面は2面ずつが対となり、これら対となる2つの案内面は、互いに非平行で背を向き合い、前記直動体に前記各案内面にそれぞれ接する複数の被案内体が設けられ、前記ハウジング内に前記複数の被案内体が収容され、前記直動体は、前記ハウジングの軸方向端部から前記軸方向に突出するシャフトを有し、前記被案内体は、前記直動体に外面から突出し設けられた支軸と、この支軸に取付けられて外周面が前記案内面に転接する転がり軸受とからなる案内軸受であり、前記案内面の対が、前記ねじ軸の直径方向の両側に位置するように複数設けられ、前記支軸の軸心は、前記ねじ軸の軸中心に直交し前記支軸の軸心と平行な直線に対してオフセットしているため、多様な方向からの荷重を受けることができ、剛性が高く、直動案内精度が良く、コンパクトに構成できる。
Linear guide mechanism of the first invention in this inventions includes a tubular housing closed cross-sectional shape, and a screw shaft which is immovably supported rotatably and axially to the shaft around the center in the housing, and a translatory bodies to be moved in the axial direction of the screw shaft by rotation of the screw shaft comprises a nut screwed on the screw shaft, a plurality of guide surfaces along the axial direction of the screw shaft on an inner surface of the housing is set The plurality of guide surfaces are in pairs, and the two guide surfaces forming a pair are non-parallel to each other and face each other, and are in contact with the respective linear guides and the respective guide surfaces. but set the vignetting, the plurality of the guided body in the housing is yield capacity, the translatory bodies has a shaft projecting in the axial direction from the axial end of the housing, the guided body is Projecting from the outer surface to the linear motion body A guide bearing comprising a support shaft and a rolling bearing attached to the support shaft and whose outer peripheral surface is in rolling contact with the guide surface, and the guide surface provided on the inner surface of the cylindrical housing includes Since it is a curved surface that is convex in an arc shape in a cross section perpendicular to the axis center of the screw shaft, it can receive loads from various directions, has high rigidity, has high linear guide accuracy, and can be configured compactly.
A linear motion guide mechanism according to a second aspect of the present invention includes a cylindrical housing having a closed cross-sectional shape, a screw shaft supported by the housing so as to be rotatable about an axis center and immovable in an axial direction, A linear motion guide mechanism including a nut that is screwed to the screw shaft and is moved in the axial direction of the screw shaft by rotation of the screw shaft, the inner surface of the housing in the axial direction of the screw shaft A plurality of guide surfaces are provided, and each of the plurality of guide surfaces forms a pair, and the two guide surfaces that form a pair are non-parallel to each other and face each other, and each of the guide surfaces faces each of the guide surfaces. A plurality of guided bodies are provided in contact with each other, the plurality of guided bodies are accommodated in the housing, and the linear motion body has a shaft protruding in the axial direction from an axial end portion of the housing, and the guided body The guide body is A guide bearing comprising a support shaft that protrudes from the outer surface of the moving body and a rolling bearing that is attached to the support shaft and whose outer peripheral surface is in rolling contact with the guide surface, and the pair of guide surfaces is the diameter of the screw shaft A plurality of shafts are provided so as to be located on both sides of the direction, and the shaft center of the support shaft is offset with respect to a straight line orthogonal to the shaft center of the screw shaft and parallel to the shaft center of the support shaft. It can receive a load from the direction, has high rigidity, good linear guide accuracy, and can be compactly configured.
この発明の直動アクチュエータは、前記いずれかに記載の直動案内機構と、この直動案内機構の前記ねじ軸を回転させる駆動源とを有するため、多様な方向からの荷重を受けることができ、剛性が高く、直動案内精度が良く、コンパクトに構成できる。 Since the linear motion actuator according to the present invention includes any of the linear motion guide mechanisms described above and a drive source that rotates the screw shaft of the linear motion guide mechanism, the linear motion actuator can receive loads from various directions. High rigidity, good linear guide accuracy, and compact configuration.
この発明の一実施形態を図1ないし図3と共に説明する。
図1において、この直動案内機構1は、ハウジング2と、このハウジング2に軸中心回りに回転自在かつ軸方向に移動不能に支持されたねじ軸3と、このねじ軸3に螺合したナット4とを含む直動体5と備える。直動案内機構1は、駆動源であるモータ6と共に直動アクチュエータ7を構成する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In FIG. 1, the linear
ハウジング2は、筒状の直動案内部2aと、この直動案内部2aの左右一方端に結合されたねじ軸支持部2bと、このねじ軸支持部2bの先に結合されたカップリング収容部2cと、前記直動案内部2aの左右他方端に結合されたシャフト支持部2dと、このシャフト支持部2dの先に結合された蓋部2eとでなる。
The
前記ねじ軸3は、前記ナット4が螺合するボールねじ部3aと、このボールねじ部3aから基端側に続く円筒面部3bおよび雄ねじ部3cからなる。ねじ軸3は、ハウジング2のねじ軸支持部2bの内周に嵌合する複列の支持軸受8により、円筒面部3bが回転自在に支持されている。支持軸受8は、例えばアンギュラ玉軸受等の転がり軸受である。雄ねじ部3cには抜け止め用ナット9が螺着しており、ねじ軸3の軸方向移動が拘束されている。ねじ軸3は、ハウジング2のカップリング収容部2c内に収容されたカップリング10を介して、ハウジング2外に設置した前記モータ6の回転軸6aと結合されている。
The
前記ナット4は、例えばねじ軸3のボールねじ部3aとの接触面に沿ってボール(図示せず)を循環させるボールナットとされ、ボールねじ部3aとナット4とでボールねじ機構11を構成する。ボールねじ機構11は、ねじ軸3を回転させることで、ナット4を含む直動体5が軸方向に移動する。
The
直動体5は、前記ナット4と、このナット4の外周に嵌合する移動ブラケット12と、この移動ブラケット12からねじ軸3の軸方向に延びるシャフト13とでなる。ナット4と移動ブラケット12とは、スプライン等により相互回転不能に結合し、かつ図示しない抜け止め手段により互いに軸方向の移動不能とされている。図2に示すようにシャフト13は筒状で、その中空部に、ねじ軸3のナット4よりも突出した先端側部分が挿入されている。シャフト13は、ハウジング2のシャフト支持部2dの内周に嵌合する直動滑り軸受14により、ねじ軸3の軸方向に摺動自在に支持されている。移動ブラケット12とシャフト13は、一体であっても別体であってもよい。また、直動体5は、移動ブラケット12を有さずに、ナット4にシャフト13が取付けられていてもよい。さらに、ナット4と別体のシャフト4を有さずに、シャフト13に相当する出力部材(図示せず)がナット4に一体に設けられていてもよい。
The
ハウジング2の直動案内部2aは、図1(B)のように、ねじ軸3の軸方向と直交する断面が略正方形の筒状で、その内面にねじ軸3の軸方向に沿う一定幅の案内面15(15A〜15D)が複数設けられている。各案内面15は、後述する被案内体16をねじ軸3の軸方向に案内するためのものである。図の例では、左右に1対ずつ、計4面の案内面15が設けられている。これら複数の案内面15は上下に並ぶ2面ずつ、すなわち案内面15Aと案内面15B、および案内面15Cと案内面15Dがそれぞれ対となっており、各対の案内面15は互いに非平行で背を向き合っている。つまり、各対の案内面15は、幅面がその延長線上で互いに交差している。各対の案内面15は、ハウジング2の平坦な底面Fに対し、プラス45°とマイナス45°の角度でそれぞれ傾斜している(θA,θB,θC,θD=45°)。
As shown in FIG. 1B, the linear
直動体5の移動ブラケット12には、前記案内面15にそれぞれ接する被案内体16が設けられている。被案内体16は、移動ブラケット12に外面から突出させて設けたトラニオン軸状の支軸17と、この支軸17に取付けられて外周面が案内面15に転接する転がり軸受18とからなる案内軸受とされている。各被案内体16の支軸17は、その軸心Pがねじ軸3の軸中心Oと交差している。この実施形態の転がり軸受18は、深溝玉軸受である。被案内体16は、直動体5の移動ブラケット12以外の部分、すなわちナット4またはシャフト13に設けられていてもよい。
The moving
この直動案内機構1が適用された直動アクチュエータ7は、モータ6の駆動でねじ軸3を回転させることにより、ナット4を含む直動体5がねじ軸3の軸方向に移動する。このとき、直動体5の移動ブラケット12に設けられた複数の被案内体16が、ハウジング2に設けられた複数の案内面15にそれぞれ接した状態で移動することで、直動体5がねじ軸3の軸方向に精度良く案内される。
In the
複数の案内面15は2面ずつが対となり、これら対となる2つの案内面15は、互いに非平行で背を向き合っているため、直動体5に作用する荷重が、各案内面15により荷重分散されて受けられる。そのため、さまざまな方向からの荷重や大きな荷重を受けることができる。また、背を向き合う2つの案内面15にそれぞれ接する2つの被案内体16を各案内面15にそれぞれ圧接させることにより、2つの案内面15に挟まれたハウジング2の部分を挟み付けた状態となり、剛性を向上させられる。案内面15の対が、ねじ軸3の直径方向の両側に位置するように複数設けられているため、直動体5に作用する荷重を、各対の案内面15でバランス良く支持することができる。案内面15はハウジング2の内面に設けられており、被案内体16を案内するためのレールを別途に設けなくて済むので、コンパクトな構成にすることができる。
Each of the plurality of guide surfaces 15 forms a pair, and the two
この実施形態では、被案内体16が、支軸17と転がり軸受18とからなる案内軸受であり、転がり軸受18の外輪18aが案内面15に転接するため、案内面15と被案内体16との摩擦抵抗が少なく、直動体5を円滑に移動させられる。また、転がり軸受18として用いられている深溝玉軸受は、組立が容易で、手に入り易く低コストである。
In this embodiment, the guided
図4のように、前記案内面15は、ねじ軸3の軸中心Oに垂直な断面において円弧状に凸となる曲面としてもよい。この場合、案内面15に対して、転がり軸受18の外輪18aの外周面がエッジ接触することを避けられる。
As shown in FIG. 4, the
また、図5のように、案内面15における転がり軸受18と接する幅内に、軸方向に延びる油溜まり溝20を設けてもよい。この場合、転がり軸受18の外輪18aの外周面が潤滑油切れになることが防がれて、転がり軸受18の耐久性を高めることができる。
Further, as shown in FIG. 5, an
また、図6にように、案内面15と転がり軸受18との間に、案内面15よりも表面硬度の高い耐摩耗用の板状部材21を介在させてもよい。例えば、板状部材21は、案内面15の表面に貼り付けて設ける。この場合、転がり軸受18の転がり接触による案内面15の表面摩耗に対して耐久性を高めることができる。
Further, as shown in FIG. 6, a wear-resistant plate-
上記板状部材21を設ける代わりに、案内面15の表面に表面硬化処理を施してもよい。この場合も、案内面15の耐久性を向上させることができる。
あるいは、ハウジング2全体に熱処理による硬化処理を施してもよい。この場合も、案内面15の耐久性を向上させることができる。
Instead of providing the plate-
Alternatively, the
なお、図7のように、ハウジング2を、ハウジング本体2Aと、案内面15を有しハウジング本体2Aに固定された案内面形成部材22とで構成してもよい。ハウジング本体2Aと案内面形成部材22とは、ボルト固定等の適正な方法で固定する。この場合、案内面15の加工が容易である。
As shown in FIG. 7, the
前記転がり軸受18は、図8のように、支軸17に軸方向に並べて背面組み合わせまたは正面組み合わせで複数設けたアンギュラ玉軸受としてもよい。これら複数のアンギュラ玉軸受には、予圧を与えるのが望ましい。転がり軸受18を複列のアンギュラ玉軸受とすると、案内面15に垂直な方向の荷重の他に、案内面15の幅方向の荷重も受けることができる。また、予圧を与えることで、軸受間の隙間を無くして剛性を高めることができる。
As shown in FIG. 8, the rolling
被案内体16を構成する案内軸受は、支軸17と転がり軸受18の組合せに代えて、図9のように、支軸24aの外周に転動体24bを介して、外輪を兼ねるローラ24cが設けられたカムフォロア24としてもよい。カムフォロア24は、深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受等の転がり軸受18に比べて、外輪であるローラ24cの幅寸法を広くできるため、単体での負荷容量を向上させることができる。転動体24bが円筒ころ等のころからなる場合は、より一層負荷容量を向上させることが可能である。また、カムフォロア24は、内輪を有しないため、直径方向に狭いスペースに配置することができる。
As shown in FIG. 9, the guide bearing constituting the guided
案内軸受が、転がり軸受18やカムフォロア24等のように案内面15に転接する場合、案内軸受の外輪18a,24cの外周面に、ポリウレタン等の樹脂コーティングを施すとよい。これにより、外輪18a,24cと案内面15との摺動性を向上させられる。
When the guide bearing is in rolling contact with the
また、被案内体16は、参考提案例として、図10のように、案内面15に滑り接触するものであってもよい。この被案内体16は、移動ブラケット12に外周側へ突出して設けられた支持部材25に、案内面15に滑り接触する滑り接触部材26を固定して設けてある。被案内体16が案内面15に滑り接触しても、直動体5をねじ軸3の軸方向に精度良く案内することができる。
Further, the guided
図11のように、被案内体16を、直動体5にねじ軸3の軸方向に並べて複数設けてもよい。これにより、負荷容量を増加することができる。
また、図12のように、複数の被案内体16を、直動体5にねじ軸3の円周方向に互いにずらせて配置してもよい。複数の被案内体16は、互いに対となる被案内体16同士であってもよく、また互いに異なる対に属する被案内体16同士であってもよい。このように、複数の被案内体16の軸方向位置をずらして千鳥状配置とすることにより、荷重条件に合った被案内体16の配置とすることができる。
As shown in FIG. 11, a plurality of guided
Further, as shown in FIG. 12, a plurality of guided
前記実施形態は、各案内面15のハウジング2の底面Fに対する角度θA,θB,θC,θDが、プラス45°またはマイナス45°とされているが、これ以外の角度であってもよい。案内面15の傾斜角度は、荷重条件に合わせて定めればよい。例えば、図13の例では、左右各対の案内面15は、ハウジング2の平坦な底面Fに対し、プラス30°とマイナス30°の角度でそれぞれ傾斜している(θA,θB,θC,θD=30°)。また、図14の例では、各案内面15の傾斜角度がそれぞれ異なっており、θAはプラス45°、θBはマイナス15°、θCとθDはそれぞれプラス30°とマイナス30°とされている。
In the above embodiment, the angles θ A , θ B , θ C , and θ D with respect to the bottom surface F of the
また、図13および図14の例では、全ての被案内体16の支軸17または一部の被案内体16の支軸17の軸心Pが、ねじ軸3の軸中心Oに直交し支軸17の軸心Pと平行な直線に対してオフセットさせてある。これにより、より一層多様な荷重を受けることが可能となり、負荷の分散やハウジング強度の向上を図ることができる。
13 and 14, the
ハウジング2の直動案内部2aの、ねじ軸3の軸方向と直交する断面の形状は、正方形等の多角形に限定せず、図15のような円形や、楕円形(図示せず)としてもよい。案内面15の対の数も、図15のように3組、またはそれ以上としてもよい。要は、直動案内機構1が使用される箇所、姿勢、荷重条件等に合わせて、ハウジング2および案内面15の形状や配置を定めればよい。
The shape of the cross section of the linear
ねじ軸3の軸中心Oと移動ブラケット12の中心は一致していなくてもよい。その場合でも、ねじ軸3を回転させることで直動体5を移動させることができる。図16は、ねじ軸3の軸中心Oと移動ブラケット12の軸心Qとを不一致とした直動案内機構1の一例であり、この例では、移動ブラケット12の側面における被案内体16が設けられない箇所にねじ軸3を配置してある。このように、ねじ軸3の配置を任意に定めることができるので、ハウジング2内の各部品の配置の自由性が高まる。
The axis center O of the
1…直動案内機構
2…ハウジング
2A…ハウジング本体
3…ねじ軸
4…ナット
5…直動体
6…モータ(駆動源)
7…直動アクチュエータ
12…移動ブラケット
15,15A,15B,15C,15D…案内面
16…被案内体
17…支軸
18…転がり軸受
18a…外輪
20…油溜まり溝
21…板状部材
22…案内面形成部材
24…カムフォロア
24c…ローラ(外輪)
26…滑り接触部材
F…ハウジングの底面
O…ねじ軸の軸中心
P…支軸の軸心
Q…移動ブラケットの中心
DESCRIPTION OF
7 ...
26 ... Sliding contact member F ... Bottom surface of housing O ... Axle shaft center P ... Axle shaft center Q ... Center of moving bracket
Claims (16)
前記ハウジングの内面に前記ねじ軸の軸方向に沿う複数の案内面が設けられ、これら複数の案内面は2面ずつが対となり、これら対となる2つの案内面は、互いに非平行で背を向き合い、前記直動体に前記各案内面にそれぞれ接する複数の被案内体が設けられ、前記ハウジング内に前記複数の被案内体が収容され、前記直動体は、前記ハウジングの軸方向端部から前記軸方向に突出するシャフトを有し、前記被案内体は、前記直動体に外面から突出し設けられた支軸と、この支軸に取付けられて外周面が前記案内面に転接する転がり軸受とからなる案内軸受であり、前記筒状のハウジングの内面に設けられた前記案内面が、前記ねじ軸の軸中心に垂直な断面において円弧状に凸となる曲面であることを特徴とする直動案内機構。 Rotation of the screw shaft including a closed cylindrical housing having a cross-sectional shape, a screw shaft supported by the housing so as to be rotatable about the shaft center and immovable in the axial direction, and a nut screwed into the screw shaft A linear motion guide mechanism including a linear motion body that is moved in the axial direction of the screw shaft,
A plurality of guide surfaces along the axial direction of the screw shaft are provided on the inner surface of the housing, and each of the plurality of guide surfaces forms a pair. A plurality of guided bodies that face each of the guide surfaces are provided on the linear moving body, the plurality of guided bodies are accommodated in the housing, and the linear moving body is disposed from the axial end of the housing. The shaft has a shaft protruding in the axial direction, and the guided body includes a support shaft that protrudes from the outer surface of the linear motion body, and a rolling bearing that is attached to the support shaft and whose outer peripheral surface is in rolling contact with the guide surface. The linear guide is characterized in that the guide surface provided on the inner surface of the cylindrical housing is a curved surface convex in an arc shape in a cross section perpendicular to the axial center of the screw shaft. mechanism.
前記ハウジングの内面に前記ねじ軸の軸方向に沿う複数の案内面が設けられ、これら複数の案内面は2面ずつが対となり、これら対となる2つの案内面は、互いに非平行で背を向き合い、前記直動体に前記各案内面にそれぞれ接する複数の被案内体が設けられ、前記ハウジング内に前記複数の被案内体が収容され、前記直動体は、前記ハウジングの軸方向端部から前記軸方向に突出するシャフトを有し、前記被案内体は、前記直動体に外面から突出し設けられた支軸と、この支軸に取付けられて外周面が前記案内面に転接する転がり軸受とからなる案内軸受であり、前記案内面の対が、前記ねじ軸の直径方向の両側に位置するように複数設けられ、前記支軸の軸心は、前記ねじ軸の軸中心に直交し前記支軸の軸心と平行な直線に対してオフセットしている直動案内機構。 Rotation of the screw shaft including a closed cylindrical housing having a cross-sectional shape, a screw shaft supported by the housing so as to be rotatable about the shaft center and immovable in the axial direction, and a nut screwed into the screw shaft A linear motion guide mechanism including a linear motion body that is moved in the axial direction of the screw shaft,
A plurality of guide surfaces along the axial direction of the screw shaft are provided on the inner surface of the housing, and each of the plurality of guide surfaces forms a pair. A plurality of guided bodies that face each of the guide surfaces are provided on the linear moving body, the plurality of guided bodies are accommodated in the housing, and the linear moving body is disposed from the axial end of the housing. The shaft has a shaft protruding in the axial direction, and the guided body includes a support shaft that protrudes from the outer surface of the linear motion body, and a rolling bearing that is attached to the support shaft and whose outer peripheral surface is in rolling contact with the guide surface. A plurality of pairs of guide surfaces located on both sides of the screw shaft in the diametrical direction, and the axis of the support shaft is orthogonal to the axis of the screw shaft and the support shaft Offset to a straight line parallel to the axis of Linear guide mechanism that door.
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