JP6139145B2 - 運動案内装置 - Google Patents
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Description
例えば、軌道レールと移動ブロックからなるリニアガイドの一部又は全部を樹脂により形成した樹脂製リニアガイドが注目されている。両端支持構造が必須となる滑り軸受(ブッシュ)に代えて、樹脂製リニアガイドを用いることにより、剛性等の機械的強度の向上と低コスト化を図ることができる。
しかし、組立工程を含めた低コスト化までは検討されていない。つまり、特許文献1の樹脂製リニアガイドでは、従来のリニアガイドに比べると部品点数が少ないので組み立て工数が減るものの、依然としてほぼ全ての工程が手作業による組立であるため従来のリニアガイドと同様に人件費等の組立コストが発生している。
そこで、組立工程の自動化による組立コストの大幅な低減が可能な樹脂製リニアガイドが求められている。
本発明の第一実施形態に係るリニアガイド1について、図を参照して説明する。
図1は、リニアガイド1を示す図である。(a)は外観斜視図、(b)正面図はである。
図2は、リニアガイド1の分解斜視図である。
Z方向に垂直な方向のうち、軌道レール10が延在する方向(スライダブロック20の移動方向)をY方向と言う。
Z方向及びY方向に垂直な方向をX方向と言う。X方向を両側と言う場合もある。
軌道レール10の外面のうち、X方向を向く一対の側面10Cは、そのZ方向の略中央のみが窪んでいる。この窪んだ部位は、Y方向に沿って延びる半円弧形のボール転走溝15である。軌道レール10には、2つのボール転走溝15が形成される。ボール転走溝15の曲率半径は、後述するボール70の半径とほぼ同一である。
ブロック本体21の底面21Bには、−Z方向に向けて開口するレール収容溝22がY方向に沿って形成される。レール収容溝22には、軌道レール10がボール70を介して僅かな隙間を隔てて収容される。
レール収容溝22における一対の内側面22Dには、Y方向に沿って延びる半円弧形の負荷ボール転走溝(負荷転動体転走溝)23が形成される。ブロック本体21には、2つの負荷ボール転走溝23が形成される。負荷ボール転走溝23の曲率半径は、ボール70の半径とほぼ同一である。
負荷ボール転走溝23の開口端には、ボール70の脱落を防止する保持部24が形成される。
2つの貫通孔25は、ボール70が転走する無限循環路Lの一部(無負荷転動体転走路LB)となる。
複数のボール70は、2つの無限循環路Lの内部において転走(転動)可能に保持される。
直線状部分の一方は、負荷転動体転走路LAであって、軌道レール10とスライダブロック20の間に形成される。直線状部分の他方は、無負荷転動体転走路LBであって、スライダブロック20の内部(貫通孔25)に形成される。
一対の半円弧曲線状部分は、それぞれ転動体方向転換路LCであって、スライダブロック20(半円柱形突部27)とエンドプレート50(半円柱形窪部53)の間に形成される。
ブロック本体21の上面21Aには、+Z方向に向けて開口する第一装着溝(蓋装着溝)31がY方向に沿って形成される。第一装着溝31は、ブロック本体21のX方向の中央に形成される。
また、ブロック本体21の上面21Aには、+Z方向に向けて開口する第二装着溝(栓装着溝)34がX方向に沿って形成される。第二装着溝34は、ブロック本体21のY方向の中央に形成される。
第一装着溝31は、第二装着溝34よりも、幅及び深さがともに大きく設定される。
第一装着溝31の底面には、2つの樹脂製のピン32が+Z方向に向けて立設するように形成される。
2つのボール挿入穴36は、ブロック本体21のX方向の両端側、かつ、Y方向の中央に形成される。2つのボール挿入穴36は、第二装着溝34の底部に開口し、ブロック本体21に形成された2つの貫通孔25にそれぞれ連通する。
4つのネジ穴38は、ブロック本体21の上面21Aに対して、スライダー部材Sを密着固定するための取り付け部位である。
裏面50Tにおいて、半円柱形窪部53は、レール収容溝52を挟んでX方向の両側にそれぞれ1つずつ対称に設けられる。プレート51を−Z方向から見ると、半円柱形窪部53は、プレート51の裏面50TからY方向に向けて半円形に窪む。
プレート51がブロック本体21の両端面21Eに密着配置されると、ボール転走外周溝54は、貫通孔25と負荷ボール転走溝23にそれぞれ繋がる。
プレート連結部56は、ブロック本体21の上面21Aに形成された第一装着溝31に収容(装着)される。プレート連結部56の幅、厚みは、第一装着溝31の幅、深さにそれぞれほぼ一致する。プレート連結部56の長さは、ブロック本体21のY方向の長さ(厚み)に一致する。
第三装着溝58の幅と深さは、ブロック本体21の上面21Aに形成された第二装着溝34の幅と深さと同一である。そして、プレート連結部56を第一装着溝31に装着すると、第二装着溝34と第三装着溝58が一体となって一つの装着溝となる。
ピン62の先端は、Y方向から見て、半円弧形に窪む。ピン62の先端は、ブロック本体21に形成された貫通孔25の内周面に一致するように形成される。言い換えれば、ピン62の先端は、貫通孔25の一部を形成する。
ピン連結部64は、ブロック本体21の上面21Aに形成された第二装着溝34に収容(装着)される。また、ピン連結部64は、プレート連結部56の上面50Aに形成された第三装着溝58に収容(装着)される。
ピン連結部64の幅、厚みは、第二装着溝34及び第三装着溝58の幅、深さにそれぞれほぼ一致する。ピン連結部64は、2つのピン62同士の距離がブロック本体21の上面21Aに形成された2つのボール挿入穴36同士の距離に一致する長さに形成される。
複数のボール70は、無限循環路Lの内部にほぼ隙間無く配設されて、無限循環路Lを循環する。複数のボール70を介して、軌道レール10に対してスライダブロック20が連結される。複数のボール70の転走及び循環によって、軌道レール10に対してスライダブロック20が往復移動する。
まず、軌道レール10を作業台等に載置して仮固定する。そして、この軌道レール10の端面に向けてブロック本体21をY方向に移動させて、ブロック本体21のレール収容溝22を軌道レール10に嵌め込む。
第一装着溝31の底面に立設する2つのピン32に対して、プレート連結部56に形成された2つの貫通孔57を嵌め込む。そして、プレート連結部56の2つの貫通孔57から突出する2つのピン32の上端を加熱溶解して、ブロック本体21とエンドプレート50とを溶着する。
この際、両端面21Eに形成された半円柱形突部27に対して、エンドプレート50の裏面50Tに形成された半円柱形窪部53がZ方向から擦るように接しながら挿入される。半円柱形突部27と半円柱形窪部53が、ともにZ方向に対して平行に形成されているからである。そして、半円柱形突部27に形成されたボール転走内周溝28と、半円柱形窪部53に形成されたボール転走外周溝54とにより、転動体方向転換路LCが形成される。
さらに、ブロック本体21の上面21Aに形成された第二装着溝34と及びエンドプレート50(プレート連結部56)の上面50Aに形成された第三装着溝58に対して、プラグ60のピン連結部64を嵌め込む。
このようにして、リニアガイド1が組み立てられる。
これにより、エンドプレート50及びプラグ60は、ブロック本体21とスライダー部材Sとの間に挟まれて保持された状態で固定される。このため、ブロック本体21と、エンドプレート50及びプラグ60とは、溶着や接着を行わずに、仮固定(隙間嵌め等)であってもよい。
ブロック本体21に対してエンドプレート50を装着した後に、ブロック本体21及びエンドプレート50を軌道レール10に対して装着してもよい。
このため、リニアガイド1の組立を産業用ロボットやリニアアクチュエータ等を用いて自動化することが非常に容易である。Z方向に移動可能なリニアアクチュエータ等を用いるのみであるため、組立設備も簡易化可能である。
したがって、リニアガイド1の組立コストを、手作業による従来の方法に比べて、大幅に低減することができる。
本発明の第二実施形態に係るリニアガイド2について、図を参照して説明する。
図5は、リニアガイド2を示す外観斜視図である。
図6は、リニアガイド2の分解斜視図である。
図7は、ブロック本体121を示す図である。(a)は上面図、(b)は正面図、(c)は下面図、(d)は側面図である。図7(b)の正面図において、上下方向はZ方向、左右方向はX方向、前後(手前奥行)方向はY方向に対応する。
リニアガイド2において、リニアガイド1における各部材等と同一の部材等が用いられる場合には、同一の符号を付してその説明を省略する。
スライダブロック120は、スライダブロック20とは異なって、一部に金属加工部材が用いられる。具体的には、スライダブロック120のブロック本体121は、アルミニウム等の金属加工部材に対して合成樹脂をインサート成形して形成される。
ブロック本体121は、金属製の平板部122と、平板部122の下側の面に樹脂をインサート成形した一対の脚部123とからなる。平板部122と一対の脚部123により、Z方向に向けて開口するレール収容溝22がY方向に沿って形成される。
脚部123のそれぞれには、1つの負荷ボール転走溝23、1つの貫通孔25、2つの半円柱形突部27及び2つのボール転走内周溝28が形成される。
複数のボール70は、2つの無限循環路Lの内部において転走(転動)可能に保持される。
ブロック本体121の上面121Aには、第一装着溝31が形成される。第一装着溝31の底面には、ネジ穴132が形成される。
ブロック本体121には、ブロック本体21とは異なって、第二装着溝34は形成されない。
プレート151がブロック本体121の両端面121Eに密着配置されると、ボール転走外周溝54は、貫通孔25と負荷ボール転走溝23にそれぞれ繋がる。
3つのプレート連結部156のうち、中央に配置されたプレート連結部156Mは、プレート連結部56と同様に、ブロック本体121の上面121Aに形成された第一装着溝31に収容(装着)される。プレート連結部156Mの幅、厚みは、第一装着溝31の幅、深さにそれぞれほぼ一致する。
3つのプレート連結部156のうち、両側に配置されたプレート連結部156Nは、プレート連結部156Mを補強するために設けられる。プレート連結部156(156M,156N)の長さは、ブロック本体121のY方向の長さ(厚み)に一致する。
まず、軌道レール10を作業台等に載置して仮固定する。そして、この軌道レール10の端面に向けてブロック本体121をY方向に移動させて、ブロック本体121のレール収容溝22を軌道レール10に嵌め込む。
第一装着溝31の2つネジ穴132とプレート連結部156Mの2つのネジ用貫通孔157に対して、皿ネジ(不図示)を−Z方向から挿入して締結する。
この際、両端面121Eに形成された半円柱形突部27に対して、エンドプレート150の裏面150Tに形成された半円柱形窪部53がZ方向から擦るように接しながら挿入される。半円柱形突部27と半円柱形窪部53が、ともにZ方向に対して平行に形成されているからである。そして、半円柱形突部27に形成されたボール転走内周溝28と、半円柱形窪部53に形成されたボール転走外周溝54とにより、転動体方向転換路LCが形成される。
次に、ブロック本体121の2つのボール挿入穴36にプラグ160を装着する。
このようにして、リニアガイド2が組み立てられる。
これにより、エンドプレート150及びプラグ160は、ブロック本体121とスライダー部材Sとの間に挟まれて保持された状態で固定される。このため、ブロック本体121と、エンドプレート150及びプラグ160とは、ネジ締結等を行わずに、仮固定(隙間嵌め等)であってもよい。
ブロック本体121に対してエンドプレート150を装着した後に、ブロック本体121及びエンドプレート150を軌道レール10に対して装着してもよい。
このため、リニアガイド2の組立を産業用ロボットやリニアアクチュエータ等を用いて自動化することが非常に容易である。Z方向に移動可能なリニアアクチュエータ等を用いるのみであるため、組立設備も簡易化可能である。
したがって、リニアガイド2の組立コストを、手作業による従来の方法に比べて、大幅に低減することができる。
本発明の第三実施形態に係るリニアガイド3について、図を参照して説明する。
図9は、リニアガイド3のブロック本体221を示す図である。(a)は上面図、(b)は正面図、(c)は下面図、(d)は側面図である。図9(b)の正面図において、上下方向はZ方向、左右方向はX方向、前後(手前奥行)方向はY方向に対応する。
リニアガイド3において、リニアガイド1,2における各部材等と同一の部材等が用いられる場合には、同一の符号を付してその説明を省略する。
スライダブロック220は、スライダブロック20と同様に、樹脂成形部材である。
スライダブロック220は、プラグ160を備えていない点で、スライダブロック120とは異なる。
一方、ブロック本体221は、全てが樹脂により成形される点で、ブロック本体121とは異なる。また、ブロック本体221は、負荷ボール転走溝23の開口端に、ボール70の脱落を防止する保持部24が形成されていない点で、ブロック本体121とは異なる。
複数のボール70は、2つの無限循環路Lの内部において転走(転動)可能に保持される。
ブロック本体221の上面221Aには、第一装着溝31が形成される。第一装着溝31の底面には、ネジ穴132が形成される。
ブロック本体221には、ブロック本体21とは異なって、第二装着溝34は形成されない。また、ブロック本体221には、ブロック本体121とは異なって、2つのボール挿入穴36は形成されない。
ブロック本体221の上面121Aのうち、第一装着溝31がない領域には、4つのネジ穴38が形成される。
まず、軌道レール10を作業台等に載置して仮固定する。そして、この軌道レール10の端面に向けてブロック本体221をY方向に移動させて、ブロック本体221のレール収容溝22を軌道レール10に嵌め込む。
第一装着溝31の2つネジ穴132とプレート連結部156Mの2つのネジ用貫通孔157に対して、皿ネジ(不図示)を−Z方向から挿入して締結する。
この際、両端面221Eに形成された半円柱形突部27に対して、エンドプレート150の裏面150Tに形成された半円柱形窪部53がZ方向から擦るように接しながら挿入される。半円柱形突部27と半円柱形窪部53が、ともにZ方向に対して平行に形成されているからである。そして、半円柱形突部27に形成されたボール転走内周溝28と、半円柱形窪部53に形成されたボール転走外周溝54とにより、転動体方向転換路LCが形成される。
このようにして、リニアガイド3が組み立てられる。
これにより、エンドプレート150は、ブロック本体221とスライダー部材Sとの間に挟まれて保持された状態で固定される。このため、ブロック本体221と、エンドプレート150とは、ネジ締結等を行わずに、仮固定(隙間嵌め等)であってもよい。
ブロック本体221に対してエンドプレート150を装着した後に、ブロック本体221及びエンドプレート150を軌道レール10に対して装着してもよい。
このため、リニアガイド3の組立を産業用ロボットやリニアアクチュエータ等を用いて自動化することが非常に容易である。Z方向に移動可能なリニアアクチュエータ等を用いるのみであるため、組立設備も簡易化可能である。
したがって、リニアガイド3の組立コストを、手作業による従来の方法に比べて、大幅に低減することができる。
本発明の第四実施形態に係るリニアガイド4について、図を参照して説明する。
図10は、リニアガイド4の軌道レール310を示す外観斜視図である。
図11は、ブロック本体321を示す図である。(a)は上面図、(b)は正面図、(c)は下面図、(d)は側面図である。図11(b)の正面図において、上下方向はZ方向、左右方向はX方向、前後(手前奥行)方向はY方向に対応する。
リニアガイド4において、リニアガイド1,2,3における各部材等と同一の部材等が用いられる場合には、同一の符号を付してその説明を省略する。
軌道レール310とスライダブロック320の間及びスライダブロック320の内部には、無端の長円環状又は楕円環状をなす4つの無限循環路Lが形成される。
スライダブロック320は、Z方向から見て略長方形のブロック本体321、ブロック本体321のY方向の両端面321Eに主に配設されるエンドプレート350、プラグ160及び複数のボール70を備える。
一対の脚部323のそれぞれには、2つの負荷ボール転走溝23、2つの貫通孔25、2つの半円柱形突部27及び4つのボール転走内周溝28が形成される。半円柱形突部27には、それぞれ2つのボール転走内周溝28が形成される。
ブロック本体321は、ブロック本体221と同様に、負荷ボール転走溝23の開口端に、ボール70の脱落を防止する保持部24が形成されない。
ブロック本体321の上面321Aには、第一装着溝31が形成される。第一装着溝31の底面には、ネジ穴132が形成される。
ブロック本体321には、ブロック本体21とは異なって、第二装着溝34は形成されない。
ブロック本体321は、ブロック本体221と同様に、2つのボール挿入穴36は形成されない。
プレート351がブロック本体321の両端面321Eに密着配置されると、2つのボール転走外周溝54は、それぞれ貫通孔25と負荷ボール転走溝23にそれぞれ繋がる。
まず、軌道レール310を作業台等に載置して仮固定する。そして、この軌道レール310の端面に向けてブロック本体321をY方向に移動させて、ブロック本体321のレール収容溝22を軌道レール310に嵌め込む。
第一装着溝31の2つネジ穴132とプレート連結部156Mの2つのネジ用貫通孔157に対して、皿ネジ(不図示)を−Z方向から挿入して締結する。
この際、両端面321Eに形成された半円柱形突部27に対して、エンドプレート350の裏面350Tに形成された半円柱形窪部53がZ方向から擦るように接しながら挿入される。半円柱形突部27と半円柱形窪部53が、ともにZ方向に対して平行に形成されているからである。そして、半円柱形突部27に形成されたボール転走内周溝28と、半円柱形窪部53に形成されたボール転走外周溝54とにより、転動体方向転換路LCが形成される。
このようにして、リニアガイド4が組み立てられる。
これにより、エンドプレート350は、ブロック本体221とスライダー部材Sとの間に挟まれて保持された状態で固定される。このため、ブロック本体321と、エンドプレート350とは、ネジ締結等を行わずに、仮固定(隙間嵌め等)であってもよい。
ブロック本体321に対してエンドプレート350を装着した後に、ブロック本体321及びエンドプレート350を軌道レール310に対して装着してもよい。
このため、リニアガイド4の組立を産業用ロボットやリニアアクチュエータ等を用いて自動化することが非常に容易である。Z方向に移動可能なリニアアクチュエータ等を用いるのみであるため、組立設備も簡易化可能である。
したがって、リニアガイド4の組立コストを、手作業による従来の方法に比べて、大幅に低減することができる。
これにより、リニアガイド1〜4における組立の作業のほぼ全てが、−Z方向に向かう方向(背向方向とは反対方向)で行われる。したがって、リニアガイド1〜4の組立コストを大幅に低減することができる。
Claims (6)
- 軌道体と、
前記軌道体に沿って移動可能な移動体と、
前記軌道体及び前記移動体に形成された複数の無限循環路を転走する複数の転動体と、
前記移動体の移動方向の両端面にそれぞれ配置されて前記複数の無限循環路の一部を形成する一対の蓋部及び前記一対の蓋部同士を一体的に連結する蓋連結部を有する蓋体と、
を備え、
前記蓋体は、前記移動体における前記軌道体に対する背向方向の外表面に対して形成された蓋装着溝に装着され、前記移動体と、前記外表面に固定されるスライダー部材との間に挟持されることを特徴とする運動案内装置。 - 前記移動体は、前記両端面において前記背向方向に沿って形成された複数の内周側方向転換部及びこの内周側方向転換部の外周面にそれぞれ形成された内周側方向転換溝を有し、
前記蓋体は、前記一対の蓋部の相互に対向する裏面において前記背向方向に沿って形成された複数の外周側方向転換部及びこの外周側方向転換部の内周面にそれぞれ形成された外周側方向転換溝を有し、
前記内周側方向転換部に対して前記外周側方向転換部が前記背向方向とは反対方向に向かって嵌合して、前記内周側方向転換溝と前記外周側方向転換溝により前記無限循環路の方向転換路を形成することを特徴とする請求項1に記載の運動案内装置。 - 前記内周側方向転換部は、半円柱形突部であり、前記外周側方向転換部は、半円柱形窪部であることを特徴とする請求項2に記載の運動案内装置。
- 前記蓋装着溝は、前記蓋連結部を収容しており、
前記蓋装着溝の前記装着方向の深さは、前記蓋連結部の前記装着方向の厚みと同一であることを特徴とする請求項1から3のうちいずれか一項に記載の運動案内装置。 - 前記外表面には、前記複数の無限循環路に向けて前記複数の転動体を挿入するための複数の転動体挿入穴が形成され、
前記複数の転動体挿入穴に対して前記背向方向とは反対方向に向けて装着される栓を備えることを特徴とする請求項1から4のうちいずれか一項に記載の運動案内装置。 - 前記移動体は、前記軌道体に対して前記背向方向とは反対方向に向けて装着されることを特徴とする請求項1から5のうちいずれか一項に記載の運動案内装置。
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