JP6493852B2 - 転がり直線運動案内装置用のクランパ - Google Patents

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Description

本発明は、移動が転動体を介して軌道部材上を転がり案内される転がり直線運動案内装置の軌道部材に装着される転がり直線運動案内装置用のクランパに関する。
従来のこの種のクランパとしては、たとえば、特許文献1に記載のようなものが知られている。すなわち、シャフトの表面との間に、シャフトの延伸方向一方に向けて徐々に隙間が小さくなるテーパ面が設けられた外筒(ストッパ本体)と、テーパ面部分に配置される転動体と、転動体を保持する保持器と、保持器を介して転動体をテーパ面に食い込む方向に押圧して転動体をシャフトの表面とテーパ面に圧接させるスプリングと、が備えられている。
このような構成とすることにより、シャフトに対してテーパ面の隙間が大きい側への外筒の相対移動が阻止される構成となっていた。
特開平11−4508号公報
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、装置の直動案内機構とは別に特別の円筒状のクランパ機構を設けたもので、構造が複雑で装置も大型になる。また、円筒状のシャフトにボールが点接触する構成なので、保持力も弱いものであった。
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、転がり直線運動案内装置自体に組み込むことができ、コンパクトで且つ保持力が大きい転がり直線運動案内装置用のクランパを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、
軸方向に伸びる転動体転走路を備えた軌道部材と、該軌道部材の転動体転路を転動する案内用転動体を介して移動自在に案内される移動体と、を備えた転がり直線運動案内装置の前記軌道部材に装着可能で、前記軌道部材の転動体転走路に対向するテーパ面を備えたクランパ本体と、
前記クランパ本体のテーパ面と前記軌道部材の前記転動体転走路間に挟み込まれるクランプ用転動体と、
前記クランプ用転動体を保持し、前記移動体に固定されるリテーナと、を備え、
前記移動体に固定された前記リテーナに対して、付勢部材を介して相対的に移動可能にクランパ本体が設けられ、前記付勢部材によって前記リテーナで保持されたクランプ用転動体が前記クランパ本体のテーパ面に噛み込む方向に付勢されていることを特徴とする。
クランプ用転動体が、転がり直線運動案内装置の軌道部材の転動体転走とクランパ本体のテーパ面に噛み込む方向に付勢されているので、停止位置で保持される。そして、クランプ用転動体がテーパ面に噛み込む方向に移動することになるクランパ本体と軌道部材間の相対移動は規制される。溝形状等の転動体転走路に係合するので面接触となり、規制方向の保持力は極めて高い。
また、転がり直線運動案内装置の軌道部材自体をクランプする構成なので、特別な構造が不要で、コンパクトな構成となる。
本発明は、前記軌道部材が複数条の転動体転走路を有し、前記クラン用転動体とテーパ面は複数条の転動体転走路に対応して複数設けられ、前記各クランパ本体のテーパ面は、各転動体転走路に対応して角度を有して対面するように個別に設けられる構成とすることができる。
また、前記軌道部材が複数条の転動体転走路を有し、前記クラン用転動体とテーパ面は複数条の転動体転走路に対応して複数設けられ、前記テーパ面は隣り合う転動体転走路に対応するテーパ面が一つの拡大テーパ形状部によって構成することもできる。
このようにすれば、クランパ本体の形状を単純化できる。
さらに、前記クランパ本体とリテーナの一方が前記転がり直線運動案内装置の前記移動体に取り付けられるように構成することで、移動体を任意位置に保持することができる。
前記転がり直線運動案内装置の案内用転動体はボールであり、前記転動体転走路は断面円弧状のボール転走溝であり、前記クランプ用転動体も案内用転動体と同一のボールとすれば、部品としてのボールを共用することができる。
前記転がり直線運動案内装置の案内用転動体はローラであり、前記転動体転走路はローラ形状に対応したローラ転走面であり、前記クランプ用転動体も案内用転動体と同一のローラとすることもできる。
前記軌道部材は、案内用転動体を介して前記移動体を構成する移動ブロックが移動自在に組み付けられる軌道台とすることができる。
また、前記軌道部材は、案内用転動体を介して前記移動体を構成する外筒が移動自在に組み付けられるスプラインシャフトとすることもできる。
本発明によれば、コンパクトで且つ保持力が大きい転がり直線運動案内装置クランパを提供できる。
本発明の実施の形態1に係る転がり直線運動案内装置クランパを示すもので、(A)は側面図、(B)は正面図、(C)は平面図である。 本発明の実施の形態1に係るクランパが装着された転がり直線運動案内装置の全体構成を示すもので、(A)は側面図、(B)は正面図、(C)は平面図である。 (A)は図2(A)の転がり直線運動案内装置の概略縦断面図、(B)は方向転換路の部分断面図である。 本発明の実施の形態2に係る転がり直線運動案内装置クランパを示すもので、(A)は側面図、(B)は正面図、(C)は平面図である。 本発明の実施の形態3に係る転がり直線運動案内装置クランパが装着されたボールスプラインの全体構成を示すもので、(A)は側面図、(B)は正面図である。 (A)は図5のクランパの側面図、(B)は図5のクランパの正面図である。
以下に、本発明の実施形態に係る転がり直線運動案内装置クランパについて図面に基づいて詳細に説明する。
[実施の形態1]
図1乃至図3は、本発明の実施の形態1に係る転がり直線運動案内装置クランパ(以下、直動案内用クランパ)を示している。
この直動案内用クランパは、軸方向に延びる転動体転走路としてボール転走溝112を備えた転がり直線運動案内装置100の軌道部材としての軌道台110に着脱自在に装着されるものである。
まず、図1及び図3を参照して、転がり直線運動案内装置100について簡単に説明する。
この転がり直線運動案内装置100は、軌道台110と、この軌道台110に沿って案内用転動体としての多数の案内用ボール120を介して移動体を構成する移動ブロック130が移動自在に組み付けられている。
軌道台110は断面矩形状の長尺体であり、ボール転走溝112は、軌道台110の左右側面に突出する突部111の上下側面に一対ずつ、計4条設けられている。
移動ブロック130は、ブロック本体131と、ブロック本体131の移動方向両端に取り付けられ案内用ボールを循環させるためのエンドキャップ135と、を備えている。ブロック本体131は、断面が逆U字形状ブロック体で、軌道台110の上面と対向し、軌道台110の左右側面に対向する一対の脚部132,132を備え、脚部132,132に、軌道台110のボール転走溝112に対応して、それぞれ一対ずつ計4条の負荷ボール転走溝133が形成されている。
軌道台110のボール転走溝112と移動ブロック130の負荷ボール転走溝133は、案内用ボール120の半径よりも曲率半径が若干大きい断面円弧状のサーキュラーアーク溝であり、荷重を負荷する案内用ボール120は面接触しており、各接触中心の接触角は45°に設定され、上下左右四方向の荷重を等しく受ける構造となっている。
また、ブロック本体131には負荷ボール転走溝133と平行に設けられた戻し通路134が設けられ、エンドキャップ135には、負荷ボール転走溝133と戻し通路134を連通する方向転換路136が設けられ、移動ブロック130の移動とともに案内用ボール120が無限循環する構成となっている。
次に、主として、図2を参照して、直動案内用クランパ1の構成について詳細に説明する。
直動案内用クランパ1は、軌道台110のボール転走溝に対向するテーパ面を構成するテーパ溝12を備えたクランパ本体10と、クランパ本体10のテーパ溝12と軌道台110のボール転走溝112間に挟み込まれるクランプ用転動体としてのクランプ用ボール20と、クランプ用ボール20を保持するリテーナ30と、前記クランパ本体10とリテ
ーナ30とを、クランプ用ボールがテーパ溝12に噛み込む方向に付勢する付勢部材としてのスプリング40と、を備えた構成となっている。
クランパ本体10は、移動ブロック130のブロック本体131と同様に、軌道台110の上面と対向する本体ブロック部11と、軌道台110の左右側面に対向する一対の本体脚部13,13とを備えたブロック体で、各脚部13,13の軌道台110の左右側面との対向面には、軌道台110のボール転走溝112に対応して、4条のテーパ溝12が設けられている。
クランパ本体10は、その長さと、テーパ溝12以外は、基本的に移動ブロック130のブロック本体131と同一形状であり、ブロック本体131を利用して成形することができる。
リテーナ30は、クランパ本体10と軌道台110間に装着されるもので、軌道台110の上面とクランパ本体10の本体ブロック部11下面との間に介装される本体プレート部31と、本体プレート部31の左右側面から下方に延びて、軌道台110の側面とクランパ本体10の本体脚部13との間に介装されるサイドプレート部32と、本体プレート部31の軌道台110の長手方向一端から上方に折曲して延びる取付プレート部33と、を備えた構造となっている。クランプ用ボール20がサイドプレート部32に設けられた保持孔34に保持されている。
クランプ用ボール20は、軌道台110のボール転走溝112に接触するために、案内用ボール120と同一径のボールであり、案内用ボール120を利用することができる。
スプリング40は、この例ではコイルスプリングで、リテーナ30の取付プレート部33と、クランパ本体10の本体ブロック部11との間に収縮状態で装着され、リテーナ30の取付プレート部33とクランパ本体10を離間させる方向に付勢している。
この例では、コイルスプリング40はクランパ本体10の本体ブロック部11に設けられた装着穴35に装着され、一端は装着穴35の穴底に係合し、他端が装着穴35から突出してリテーナ30の取付プレート部33に係合している。
スプリング40の付勢方向は、クランプ用ボール20をテーパ溝12に噛み込む方向に付勢するもので、クランプ用ボール20は、スプリング40の付勢力によって、テーパ溝12に押し付けられた状態となっている。テーパ溝12は、断面円弧形状で、全体としては円錐面の一部を構成する形状となっている。
ここで、クランパ単独の作用を説明すると、クランプ用ボール20がテーパ溝12に噛み込む方向に付勢されているので、停止位置で保持される。そして、クランプ用ボール20がテーパ溝12に噛み込む方向に移動することになるクランパ本体10と軌道台110間の相対移動は規制され、反対方向の相対移動は許容される。噛み込む際に、クランプ用ボール20がボール転走溝112とテーパ溝12に面接触する構成なので、規制方向の保持力は極めて高くなる。
この実施の形態では、直動案内用クランパ1が移動ブロック130の移動方向両端に取り付けられている。この移動ブロック130への取付けは、エンドキャップ135をブロック本体131に固定するねじ部材137を利用し、リテーナ30の取付プレート部33をエンドキャップ135に重ねてブロック本体131に共締めして固定する。
したがって、クランパ本体10をブロック本体131側に押し込めば、テーパ溝12はクランプ用ボール20から離れる方向に移動し、アンクランプ状態となる。
直動案内クランパ1は、直線運動案内装置100の移動ブロック120の移動方向前後両端に、一対取り付けられているので、自由状態では両方向に移動不可となっている。両方のクランパ1,1のクランパ本体10を押し込めば、両方向に移動可能で任意の位置に
移動可能で、所定位置で両方向に固定して固定状態で位置決め保持することができる。
なお、ラジアル荷重及びモーメント荷重は、直線運動案内装置100で負荷されるので、転がり直線運動案内装置用のクランパ1に悪影響しない。また、軌道台110のボール転走溝112により、クランプ用ボール20を保持するリテーナ30とクランパ本体10との回転防止や位置ズレを防ぐことができる。それにより、テーパ溝12にクランプ用ボール20が正しく噛み込むため、高い保持力を安定させることが可能となる。
さらに、軌道台110とクランプ用ボール20との間、及びクランパ本体10とクランプ用ボール20との間の接触は面接触になるので、溝形状を有するテーパ部により、点接触に比べ、大きな保持力が得られる。
一方の直動案内用クランパ1のクランパ本体10のみを押し込んでアンクランプ状態とすれば、一方に移動可能となり、他方の直動案内用クランパ1をアンクランプとすれば、他方向に移動可能となる。
一方向の移動を規制する用途であれば、直動案内用クランパ1を片側のみに取り付ければよい。
また、直動案内用クランパ1は移動ブロック120に取り付けなくても、独立して軌道台110に装着可能であり、ストッパとして利用することもできる。
この場合、一方向のみで使用してもよいし、2つ反対向きにして使えば、両方向の移動を規制するストッパとして利用できる。
[実施の形態2]
次に、本発明の実施の形態2に係る直動案内用クランパについて、図4を参照して説明する。基本的な構成は実施の形態2と同様であり、この実施の形態2は、クランパ本体10のテーパ溝12の構造のみが相違するだけなので、以下の説明では相違点のみを説明し、同一の構成部分は同一の符号を付し、その説明は省略する。
すなわち、この実施の形態では、テーパ面が隣り合うボール転走溝112に対応するテーパ面部12aが一つの拡大テーパ形状部12Aによって構成されたものである。すなわち拡大テーパ形状部12Aは、上下2条のボール転走溝に対向するテーパ面部12aを、円錐状の拡大テーパ形状部12Aによって一体的に形成したものである。このようにすれば、構成を単純化することができる。
なお、この例では、左右に一対の拡大テーパ形状部12Aを設けたが、左右のボール転走溝112が近接している場合には、4条のボール転走溝112に対応するテーパ面部を有する一つの円錐状の拡大テーパ形状部を形成するようにしてもよい。
[実施の形態3]
次に本発明の実施の形態3に係る直動案内用クランパについて説明する。
図5及び図6は、本発明の実施の形態3に係る直動案内用クランパを示している。
この直動案内用クランパ201は、軸方向に延びる転動体転走路としてボール転走溝312を備えた転がり直線運動案内装置としてのボールスプライン300の軌道部材としてのスプラインシャフト310に着脱自在に装着されるものである。
まず、ボールスプライン300について簡単に説明する。
このボールスプライン300は、スプラインシャフト310と、このスプラインシャフト310に沿って案内用転動体としての多数の案内用ボール320を介して移動体を構成する外筒であるスプラインナット330が移動自在に組み付けられている。
スプラインシャフト310は円筒形状の丸軸であり、ボール転走溝312は、スプラインシャフト310の外周に4条等配されている。
スプラインナット330は、ナット本体331と、ナット本体331の移動方向両端に
取り付けられ案内用ボール320を循環させるためのエンドキャップ335と、を備えている。
また、ナット本体331には負荷ボール転走溝333と平行に設けられた戻し通路334が設けられ、エンドキャップ335には、負荷ボール転走溝133と戻し通路134を連通する方向転換路(不図示)が設けられ、スプラインナット330の移動とともに案内用ボール320が無限循環する構成となっている。
直動案内用クランパ201の構成は、スプラインシャフト310のボール転走溝312に対向するテーパ面を構成するテーパ溝212を備えたクランパ本体210と、クランパ本体210のテーパ溝212とスプラインシャフト310のボール転走溝312間に挟み込まれるクランプ用転動体としてのクランプ用ボール220と、クランプ用ボール220を保持するリテーナ230と、前記クランパ本体210とリテーナ230とを、クランプ用ボールがテーパ面212に噛み込む方向に付勢する付勢部材としてのスプリング240と、を備えた構成となっている。
クランパ本体210は円筒体で、その内周面に、スプラインシャフト310のボール転走溝312に対応して、4条のテーパ溝212が形成されている。この例では、全体として、一方の開口端側に向かって円錐台状に縮径されるテーパ形状部212Aが設けられ、このテーパ形状部212Aにボールが接触するテーパ溝212が形成されている。
スプラインシャフト310のボール転走溝312とスプラインナット330の負荷ボール転走溝333は、案内用ボール320の半径よりも曲率半径が若干大きい断面円弧状のサーキュラーアーク溝であり、荷重を負荷する案内用ボール320は面接触している。リテーナ230は、クランパ本体210とスプラインシャフト310間に装着されるもので、スプラインシャフト310とクランパ本体210との間に介装される薄肉円筒状部材で、クランプ用ボール220が保持される保持孔232が設けられている。
クランプ用ボール220は、スプラインシャフト310のボール転走溝312に接触するために、案内用ボール320と同一径のボールであり、案内用ボール320を利用することができる。
スプリング240は、リテーナ230と直列に、クランパ本体210内周とスプラインシャフト310の間の空間に収縮状態で装着され、一端がリテーナ230の端部に係合し、他端がクランパ本体210の他端開口部に設けられたばね座242に係合し、リテーナ230をクランパ本体210から一方向に突出させる方向に付勢している。ばね座242は、クランパ本体210内周に係合されたスナップリング等の止め輪によって構成される。
スプリング240の付勢方向は、クランプ用ボール220をテーパ溝212に噛み込む方向に付勢するもので、クランプ用ボールは、スプリングの付勢力によって、テーパ溝に押し付けられた状態となっている。
ここで、直動案内用クランパ201単独の作用を説明すると、クランプ用ボール220がテーパ溝212に噛み込む方向に付勢されているので、停止位置で保持される。そして、クランプ用ボール220がテーパ溝212に噛み込む方向に移動することになるクランパ本体210と軌道台210間の相対移動は規制され、反対方向の相対移動は許容される。
この実施の形態では、たとえば、直動案内用クランパ201がスプラインナット330の移動方向両端に取り付けられる。
クランパ本体210をスプラインナット330側に押し込めば、テーパ溝22はクランプ用ボール220から離れる方向に移動し、アンクランプ状態となる。
直動案内用クランパ201を、スプラインナット220の移動方向両端に取り付ければ
、自由状態では両方向に移動不可となり、両方の直動案内用クランパ201,201を押し込めば、両方向に移動可能で任意の位置に移動可能で、所定位置で両方向に固定して固定状態で位置決め保持することができる。
なお、ラジアル荷重及びモーメント荷重は、スプラインナット220で負荷されるので、クランパ201に悪影響しない。また、スプラインシャフト310のボール転走溝312により、クランプ用ボール220を保持するリテーナ230とクランパ本体210との回転防止や位置ズレを防ぐことができる。それにより、テーパ溝212にクランプ用ボール220が正しく噛み込むため、高い保持力を安定させることが可能となる。
さらに、スプラインシャフト210とクランプ用ボール220との間、及びクランパ本体210ンプ用ボール220との接触は面接触になるので、溝形状を有するテーパ部により、点接触に比べ、大きな保持力が得られる。
一方の直動案内用クランパ201のクランパ本体210のみを押し込んでアンクランプ状態とすれば、一方に移動可能となり、他方の直動案内用クランパ201をアンクランプとすれば、他方向に移動可能となる。一方向の移動を規制する用途であれば、直動案内用クランパ201を片側のみに取り付ければよい。
また、直動案内用クランパ201は移動ブロック120に取り付けなくても、独立して軌道台110に装着可能であり、ストッパとして利用することもできる。この場合、一方向のみで使用してもよいし、2つ反対向きにして使えば、両方向の移動を規制するストッパとして利用できる。
なお、上記各実施の形態では、テーパ面が転動体としてのボールが接触する断面円弧形状のテーパ溝あるいはテーパ面部とし、面接触するような構成としたが、溝形状ではなくフラットな面となっていてもよい。その場合でもテーパ面に対しては点接触となるものの、軌道台あるいはスプラインシャフトのボール転走溝が断面円弧形状で面接触しているので、噛み込んだ際の保持力は高く維持される。
テーパ溝12、212(断面円弧形状)の曲率半径は、クランプ用ボール20、220の半径に対して、51〜60%程度であるのが適当である(実施の形態1、3)。
なお、転動体転走路の曲率半径は、転動体の直径に対して、51〜56%であるのが適当である(全実施例)。
また、転動体転走路とテーパ面との角度は、2〜10°程度であるのが適当である(全実施例)。
また、上記各実施の形態では、転動体としてボールを使用する転がり直線運動案内装置に用いるクランパについて説明したが、ローラを用いた転がり直線運動案内装置についても適用可能である。この場合には、クランパのクランプ用転動体としては、ローラ転走面に対応してローラが用いられる。ローラについてもローラ案内装置と同じローラを用いることができるが、ボールと異なり、クランプ用ローラとしてローラ径が異なるローラを用いることができる。
また、本発明の直動案内クランパが適用可能な転がり直線運動案内装置は、上記各実施の形態に示した転がり直線運動案内装置やボールスプラインに限定されるものではなく、要するに転動体転走面を備えた軌道部材を有する転がり直線運動案内装置であれば広く適用可能である。
[実施の形態1]
100 転がり直線運動案内装置
110 軌道台、111 突部、112 ボール転走溝
120 案内用ボール
130 移動ブロック
131 ブロック本体、132 脚部、133 負荷ボール転走溝
134 戻し通路、135 エンドキャップ、136 方向転換路
137 ねじ部材
1 直動案内用クランパ(転がり直線運動案内装置用のクランパ
10 クランパ本体
11 本体ブロック部、13 本体脚部
12 テーパ溝
20 クランプ用ボール
30 リテーナ
31 本体プレート部、32 サイドプレート部、33 取付プレート部
34 保持孔、35 装着穴
40 スプリング
[実施の形態2]
12a テーパ面部、12A 拡大テーパ形状部
[実施の形態3]
300 ボールスプライン(転がり直線運動案内装置)
310 スプラインシャフト
312 ボール転走溝
320 案内用ボール
330 スプラインナット(移動体、外筒)
331 ナット本体、333 負荷ボール転走溝、
334 戻し通路、335 エンドキャップ

Claims (8)

  1. 軸方向に伸びる転動体転走路を備えた軌道部材と、該軌道部材の転動体転路を転動する案内用転動体を介して移動自在に案内される移動体と、を備えた転がり直線運動案内装置の前記軌道部材に装着可能で、前記軌道部材の転動体転走路に対向するテーパ面を備えたクランパ本体と、
    前記クランパ本体のテーパ面と前記軌道部材の前記転動体転走路間に挟み込まれるクランプ用転動体と、
    前記クランプ用転動体を保持し、前記移動体に固定されるリテーナと、を備え、
    前記移動体に固定された前記リテーナに対して、付勢部材を介して相対的に移動可能に前記クランパ本体が設けられ、前記付勢部材によって前記リテーナで保持されたクランプ用転動体が前記クランパ本体のテーパ面に噛み込む方向に付勢されていることを特徴とする転がり直線運動案内装置用のクランパ。
  2. 前記軌道部材が複数条の転動体転走路を有し、前記クランプ用転動体とテーパ面は複数条の転動体転走路に対応して複数設けられ、前記各クランパ本体のテーパ面は、各転動体転走路に対応して角度を有して対面するように個別に設けられる請求項1に記載の転がり直線運動案内装置用のクランパ。
  3. 前記軌道部材が複数条の転動体転走路を有し、前記クランプ用転動体とテーパ面は複数条の転動体転走路に対応して複数設けられ、前記テーパ面は隣り合う転動体転走路に対応するテーパ面が一つの拡大テーパ形状部によって構成される請求項1に記載の転がり直線運動案内装置用のクランパ。
  4. 前記クランパ本体とリテーナの一方が前記転がり直線運動案内装置の前記移動体に取り付けられる請求項1乃至3のいずれかの項に記載の転がり直線運動案内装置用のクランパ。
  5. 前記転がり直線運動案内装置の案内用転動体はボールであり、前記転動体転走路は断面円弧状のボール転走溝であり、前記クランプ用転動体も案内用転動体と同一のボールである請求項1乃至4のいずれかの項に記載の転がり直線運動案内装置用のクランパ。
  6. 前記転がり直線運動案内装置の案内用転動体はローラであり、前記転動体転走路はローラ形状に対応したローラ転走面であり、前記クランプ用転動体も案内用転動体と同一のローラである請求項1乃至4のいずれかの項に記載の転がり直線運動案内装置用のクランパ。
  7. 前記軌道部材は、案内用転動体を介して前記移動体を構成する移動ブロックが移動自在に組み付けられる軌道台である請求項1乃至6のいずれかの項に記載の転がり直線運動案内装置用のクランパ。
  8. 前記軌道部材は、案内用転動体を介して前記移動体を構成する外筒が移動自在に組み付けられるスプラインシャフトである請求項1乃至6のいずれかの項に記載の転がり直線運動案内装置用のクランパ。
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