JP6655231B2 - 送りネジ機構及び直動案内ユニット - Google Patents

Description

本発明は、例えば、工作機械等のテーブル送り装置に用いられる送りネジ機構及び直動案内ユニットに関する。

従来、直動案内ユニットとしては、左右のガイドレールと、ガイドレール上にスライド自在に取り付けられたスライダと、スライダをガイドレールの長手方向に移動させる送りネジ機構とを備えるものが知られている。送りネジ機構は、スライダのナット部と螺合されるネジ溝が外周面に形成された送りネジ軸と、送りネジ軸の軸端部を軸支する軸受部と、送りネジ軸の軸端に取り付けられた動力入力機構となるハンドルと、軸受部とハンドルとの間の軸端部に取り付けられて軸端部を挟圧することで送りネジ軸の回転を拘束する挟み込みブレーキ部とを備えている。この直動案内ユニットは、挟み込みブレーキ部による拘束を解除してハンドルを回して送りネジ軸を回転させることによりスライダが送りネジ軸の軸方向に移動され、挟み込みブレーキ部を作用させると送りネジ軸の回転が拘束されてスライダが所定位置に保持される。

特開平８−１０５４３９号公報

ところで、上記送りネジ軸は、長尺の丸棒材の外周面に全長にわたってネジ溝を形成し、ネジ部だけを有する長尺のネジ軸が材料として使用され、この材料を必要な長さに切断して軸端部のネジ溝を旋盤や切削等により削り取って形成され、軸端部が小径となってしまう。また、送りネジ軸の軸端部は、軸受部、ブレーキ部、ハンドル等の部品の位置決め用の当接面となる段部が形成されるように段階的に小径に形成されている。そのため、送りネジ軸の軸端部では、挟み込みブレーキ部を取り付ける軸部が細くなり十分なブレーキ力が作用しない場合があった。また、ハンドルの取り付け部分は、軸端部の最も端に位置して軸端部の中で一番小径の部分であり、この小径部分に取り付け可能な取り付け穴を有するハンドルとして市販品（規格品等）では小さなハンドルしか選択できないことがあった。

このように、送りネジ軸のネジ部の外径が小径（例えば、ねじ山間の直径が３２ｍｍ以下）のものでは、軸端部がさらに小径となるため、十分なブレーキ力が作用し難くなり送りネジ軸の回転阻止が不十分となるおそれがあり、また、ハンドルも入手が容易で価格も手ごろな市販品では小サイズのものしか選択できず大サイズのハンドルの取り付けを望むユーザの要望に応えられない場合があった。

一方、送りネジ軸の製造の際、材料に長尺な丸棒材を使用し、この丸棒材を必要な長さに切断し、ネジ部となる部分にだけネジ溝を刻設し、ネジ部と軸端部との間を溝加工して縁切り部を形成し、軸端部には軸受部等の部品の位置決め用に段部を旋盤や切削等で形成するようにすれば、軸端部が細くなる割合を抑制できるが、材料に長尺なネジ軸を使用する場合に比べて、製造の手間や時間がかかり短納期に対応できない問題が生じ、また縁切り部の形成により送りネジ軸が長くなり、材料ロスも多くなる。
従って、送りネジ軸としては、ネジ軸を材料に製造されたものであって軸端部がネジ部に隣接して段階的に小径となったものが多く使用されており、それゆえ上述のような問題が生じていた。

本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、送りネジ軸のネジ部が小径の場合でも挟み込みブレーキ部によりブレーキ力を十分に発揮できる送りネジ機構及び直動案内ユニットを提供することを目的とする。
また、ハンドルを取り付ける場合には市販品の大サイズのハンドルでも使用できる送りネジ機構及び直動案内ユニットを提供することを目的とする。

本発明に係る送りネジ機構は、
外周面にネジ溝が形成されたネジ部を有し軸端部がネジ部の外径よりも小径に形成された送りネジ軸と、送りネジ軸の軸端部を軸支する軸受部と、上記軸端部に配設されて送りネジ軸の回転を拘束する挟み込みブレーキ部と、上記軸端部を通じて送りネジ軸に回転入力する動力入力機構とを備え、
上記軸受部から突出する送りネジ軸の軸端部において送りネジ軸と共回り可能に外嵌して取り付けられる円形外周面を有するアタッチメントが設けられ、
上記アタッチメントには、このアタッチメントを通じて送りネジ軸に回転入力する上記動力入力機構と、このアタッチメントを狭圧することで送りネジ軸の回転を拘束する上記挟み込みブレーキ部とが取り付けられるものである。

これにより、送りネジ軸の軸端部の外径をアタッチメントの取り付けにより太くすることができる。つまり、送りネジ軸の軸端部におけるアタッチメントの取り付け部分では、このアタッチメントの外径となる。このアタッチメントに挟み込みブレーキ部と動力入力機構とが取り付けられる。従って、挟み込みブレーキ部とアタッチメントとの間の接触面積が大きくなり、挟み込みブレーキ部によるブレーキ力をアタッチメントを介して送りネジ軸に強く作用させることができる。また、動力入力機構にハンドルを使用する場合には、市販品（規格品等）のハンドルとして取り付け穴が大きい大サイズのハンドルでも使用することができる。

上記送りネジ軸の軸端部は、ネジ部から延設してネジ部よりも小径の小径部であり、この小径部の端部の外周面には雄ネジが設けられ、小径部の端面には軸方向に延びる雌ネジ穴が設けられ、
上記アタッチメントは、上記小径部の端部に外嵌して小径部の外周面の雄ネジと螺合する雌ネジを有する凹部と、上記送りネジ軸の軸方向に貫通するボルト穴とを有し、
上記アタッチメントは、上記小径部の雄ネジが上記凹部内の雌ネジと螺合され、且つ固定ボルトが上記ボルト穴に挿通されて上記小径部の雌ネジ穴と螺合されることにより上記軸端部に固定されている構成とすることができる。

この場合、アタッチメントは、送りネジ軸の軸端部に対して、凹部の雌ネジが軸端部である小径部の雄ネジと螺合されるとともに、固定ボルトが小径部の雌ネジ穴と螺合され、ダブルネジ結合されて強固に固定され、且つ互いに協働してネジの緩みを抑制することができる。従って、アタッチメントを介して送りネジ軸への回転伝達と回転阻止を確実に作用させることができる。
また、アタッチメントを取り付けた軸端部である小径部には軸受部が取り付けられており、アタッチメントの凹部を軸受部に近接させることができる。従って、軸受部のベアリングの横ずれをアタッチメントの凹部により防ぐことができ、従来、ベアリングの横ずれ防止に使用されていた押さえナットを不要とすることができる。

上記送りネジ軸の軸端部は、ネジ部から延設してネジ部よりも小径の第１小径部と、第１小径部から延設して第１小径部よりも小径の第２小径部と、第２小径部の端面に送りネジ軸の軸方向に延びるネジ穴とを有し、
上記アタッチメントは、内側に上記軸端部の第２小径部と外嵌する凹部を設けたホルダー部と、ホルダー部から延設するポスト部と、ポスト部の端面からホルダー部の凹部に貫通するボルト穴とを有し、
上記アタッチメントは、上記凹部が上記軸端部の第２小径部に外嵌された状態で、固定ボルトが上記ボルト穴を挿通されて上記軸端部のネジ穴に締め付けられることにより上記軸端部に固定されている構成とすることができる。

この場合、固定ボルトにより軸端部へのアタッチメントの取り付け状態を強固にすることができ、アタッチメントを介して送りネジ軸への回転伝達と回転阻止を確実に作用させることができる。

上記送りネジ機構と、
上記送りネジ機構の送りネジ軸と螺合されたナット部を有し送りネジ軸の回転により送りネジ軸の軸方向に移動されるスライダと、
上記スライダが取り付けられてスライダの移動を案内するガイドレールとを備える直動案内ユニットを構成することができ、この場合、上記作用を発揮する直動案内ユニットが提供される。

以上のように、本発明によれば、送りネジ軸のネジ部が小径のものでもアタッチメントを介して挟み込みブレーキ部のブレーキ力を送りネジ軸に強く作用させて送りネジ軸の回転阻止状態を安定して保持することができる。また、送りネジ軸への動力入力機構にハンドルを使用する場合には、市販品のハンドルとして取り付け穴が大きい大サイズのハンドルでも使用することができ、市販品の大サイズのハンドルの取り付けを望むユーザの要望にも応えることができる。

実施形態１における直動案内ユニットを示す斜視図である。 実施形態１における直動案内ユニットを示す上面図である。 実施形態１における送りネジ機構の要部を示す断面模式図である。 挟み込みブレーキ部を示す断面模式図である。 実施形態２における送りネジ機構の要部を示す断面模式図である。

以下に、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１、図２に示す直動案内ユニット１は、断面凹型のガイドレール１１と、ガイドレール１１の左右の側壁上面にスライド自在に取り付けられたスライダ１２と、スライダ１２をガイドレール１１の長手方向に移動させる送りネジ機構２とを備えている。

図３をも参照して、送りネジ機構２は、外周面にネジ溝３１ａが形成されたネジ部３１を有する送りネジ軸３を備え、この送りネジ軸３は、スライダ１２のナット部１３のネジ溝（図示せず）と螺合されている。送りネジ軸３の一端側の軸端部３２は、ガイドレール１１の長手方向一端に取り付けた端板１４を貫通して端板１４の外側に突出されて、軸受部４、挟み込みブレーキ部５、ハンドル６（動力入力機構）が配設されている。送りネジ軸３の他端側の軸端部３３にはストッパ３４（図２参照）が取り付けられており、このストッパ３４によりスライダ１２のナット部１３が送りネジ軸３から脱出しないようになっている。

送りネジ軸３の一端側の軸端部３２は、ネジ部３１側から順に、第１小径部３５と第２小径部３６とが形成されている。第１小径部３５は、ネジ部３１のネジ溝３１ａを削り取った外径を有しネジ部３１よりも小径に形成されている。この第１小径部３５には、軸受部４が配設されている。この軸受部４により送りネジ軸３が回転可能に軸支されている。軸受部４は、ハウジング部４１と、ハウジング部４１内に設けるベアリング部４２と、ハウジング部４１に周設するフランジ部４３とを備えている。軸受部４は、フランジ部４３を端板１４の外面にボルト止めして固定されている。また、第１小径部３５は、第２小径部３６側の端部にネジ溝３５ａが形成され、このネジ溝３５ａに軸受部４のベアリング部４２の横ずれを防ぐ押さえナット３７が取り付けられている。

第２小径部３６は、第１小径部３５との間に段部３８を形成して第１小径部３５よりも小径に形成されている。この第２小径部３６には、円形外周面を有するアタッチメント７が外嵌するように取り付けられている。アタッチメント７は、内側に軸端部３２の第２小径部３６と外嵌する凹部７３を設けたホルダー部７１と、ホルダー部７１から延設するポスト部７２とを有する。また、アタッチメント７は、ポスト部７２の端面からホルダー部７１の凹部７３に貫通するボルト穴７４が設けられている。第２小径部３６の端面には、送りネジ軸３の軸方向に延びるネジ穴３６ａが設けられ、このネジ穴３６ａにアタッチメント７を固定するための固定ボルト８が螺合される。

アタッチメント７は、ホルダー部７１の凹部７３を軸端部３２の第２小径部３６に外嵌させているが、この場合、凹部７３と第２小径部３６とは、嵌め込み、圧入等、また、キーやセレーション等により接続させることができる。この接続の際、例えば、軸端部３２側においてアタッチメント７の凹部７３に対して切り込み可能なセレーションを設けることでもよいし、また、接着剤を塗布して接着させることでもよい。そして、このアタッチメント７の軸端部３２への外嵌状態で固定ボルト８をアタッチメント７のボルト穴７４に挿通して軸端部３２のネジ穴３６ａに締め付けることにより、アタッチメント７が軸端部３２に固定されている。アタッチメント７は、この固定状態では固定ボルト８の頭部によりポスト部７２の端面が押圧されてホルダー部７１の先端面が第１小径部３５と第２小径部３６の間の段部３８に圧接されている。従って、アタッチメント７は、送りネジ軸３の軸端部３２に強固に固定され、送りネジ軸３と共回り可能となっている。また、アタッチメント７のホルダー部７１は、外径が第１小径部３５の外径よりも大径となっているので、第１小径部３５に取り付けた押さえナット３７の脱落をも防止している。

アタッチメント７のホルダー部７１の外径は、軸端部３２の第２小径部３６の外径よりも大径であり、ポスト部７２の外径は、ホルダー部７１の外径よりも小径となっている。ホルダー部７１には挟み込みブレーキ部５が取り付けられ、ポスト部７２にはハンドル６が取り付けられている。
なお、アタッチメント７は、ホルダー部７１が大径でありポスト部７２が小径となっているが、ホルダー部７１とポスト部７２との外径が同径のものやポスト部７２の方が大径のものでもよい。また、ホルダー部７１、ポスト部７２ともに円形外周面となっているが、ポスト部７２の外周面は角形など、そこに装着する部品に応じる等して各種の形状とすることができる。

図４に示すように、挟み込みブレーキ部５は、本体部５１と、本体部５１を貫通する軸孔５２と、軸孔５２の軸線方向に沿って軸孔５２から本体部５１の外周面に達する切溝５３と、切溝５３の両側に配置される本体部５１の部分である一対の揺動部５４ａ，５４ｂと、一方の揺動部５４ａに設けられる挿通穴５５と、挿通穴５５と対向して他方の揺動部５４ｂに設けられるネジ穴５６と、挿通穴５５及びネジ穴５６に挿通されるネジ棒５７と、ネジ棒５７の端部に取り付けられてネジ棒５７を回転させる操作レバー５８とを有する。

挟み込みブレーキ部５は、軸孔５２がアタッチメント７のホルダー部７１に挿通される。アタッチメント７のホルダー部７１の外径は、挟み込みブレーキ部５の軸孔５２の内径よりも僅かに小さく形成されている。挟み込みブレーキ部５は、操作レバー５８を操作してネジ棒５７が他方の揺動部５４ｂのネジ穴５６に捻じ込まれていくと切溝５３で分離された一対の揺動部５４ａ，５４ｂが互いに接近して軸孔５２を縮径させる。これにより、挟み込みブレーキ部５の軸孔５２がアタッチメント７のホルダー部７１を挟圧して、アタッチメント７を介して送りネジ軸３の回転が拘束される。

挟み込みブレーキ部５は、本体部５１において軸孔５２を跨いだ切溝５３との対向側である非揺動部分５９（一対の揺動部５４ａ，５４ｂの揺動がほとんど伝わらない部分）が軸受部４のハウジング部４１と連続して形成されているが、この本体部５１の非揺動部分５９をボルト等の固定手段で軸受部４のハウジング部４１に固定させるようにしてもよい。

ハンドル６は、環状のハンドル本体６１と、ハンドル本体６１とスポーク部６２により連結されてハンドル本体６１の中心部に配置されるハブ部６３と、ハンドル本体６１に取り付けられた持ち手部６４とを有する。ハブ部６３の中心には、ハンドル６の回転軸方向に貫通した取り付け穴６５が設けられている。

ハンドル６は、取り付け穴６５がアタッチメント７のポスト部７２に挿通される。アタッチメント７のポスト部７２の外径は、ハンドル６のハブ部６３における取り付け穴６５の内径と略同径に形成されている。ハブ部６３の側面には、ネジ穴６６がハンドル６の回転軸線と直交方向に延びて取り付け穴６５に達するように形成されている。ハンドル６は、取り付け穴６５をアタッチメント７のポスト部７２に挿通した状態でネジ穴６６に固定ネジ６７を捻じ込んでポスト部７２に押圧させることによりアタッチメント７に固定される。従って、挟み込みブレーキ部５による拘束を解除した状態で、ハンドル６を回すとアタッチメント７を介して送りネジ軸３が回転される。

このように、本実施形態１における送りネジ機構２によれば、送りネジ軸３においてネジ部３１が小径（例えば、ネジ山間の直径が３２ｍｍ以下）のものであって軸端部３２がさらに小径となるものであっても、アタッチメント７を送りネジ軸３の軸端部３２に取り付けることにより軸端部３２の外径を太くすることができる。つまり、送りネジ軸３の軸端部３２におけるアタッチメント７の取り付け部分は、このアタッチメント７の外径となる。そして、このアタッチメント７に挟み込みブレーキ部５とハンドル６とが取り付けられる。従って、従来のように挟み込みブレーキ部５を軸端部３２に直接取り付けていた場合に比べて、挟み込みブレーキ部５の軸孔５２とアタッチメント７のホルダー部７１との接触面積が大きくなり、挟み込みブレーキ部５によるブレーキ力をアタッチメント７を介して送りネジ軸３に強く作用させることができる。よって、送りネジ軸３の回転阻止状態を安定して保持することができる。

また、ハンドル６の取り付け部分の軸径（アタッチメント７のポスト部７２の外径）も、従来のようにハンドル６を軸端部３２に直接取り付けていた場合に比べて太くすることができる。従って、市販品（規格品等）のハンドル６として取り付け穴６５が大きい大サイズのハンドル６でも使用することができる。よって、市販品の大サイズのハンドル６の取り付けを望むユーザの要望にも応えることができる。

（実施形態２）
図５に示すように、実施形態２の送りネジ機構２Ａでは、実施形態１と比べて、送りネジ軸３の一端側の軸端部３２は、第２小径部３６を設けず、第１小径部３５に相当する小径部３９だけで構成し、小径部３９にアタッチメント７を取り付けるようにする。この小径部３９の端部側における外周面には雄ネジＸが設けられ、また、小径部３９の端面には送りネジ軸３の軸方向に延びる雌ネジ穴Ｂが設けられている。アタッチメント７は、ホルダー部７１の凹部７３の内周面に小径部３９の雄ネジＸと螺合する雌ネジＡが設けられている。アタッチメント７を軸端部３２に固定する固定ボルト８Ａは、小径部３９の端面の雌ネジ穴Ｂと螺合する雄ネジＹが設けられている。そして、アタッチメント７のホルダー部７１を軸端部３２である小径部３９に捻じ込んで凹部７３の雌ネジＡと小径部３９の雄ネジＸとを螺合させて固定する。また、固定ボルト８をアタッチメント７のボルト穴７４に挿通して小径部３９の端面に設ける雌ネジ穴Ｂに捻じ込んで固定ボルト８の雄ネジＹを小径部３９の雌ネジ穴Ｂと螺合させて固定する。

このように、アタッチメント７は、送りネジ軸３の軸端部３２に対して、凹部７３の雌ネジＡが小径部３９の雄ネジＸと螺合されるとともに、固定ボルト８Ａが小径部３９の雌ネジ穴Ｂと螺合され、ダブルネジ結合されて強固に固定される。これにより、内外のネジ結合が互いに協働して、一方のネジ（Ｘ又はＹ）に緩みが生じようとしても他方のネジ（Ｘ又はＹ）によりその緩みを抑制するように機能する。従って、アタッチメント７を介して送りネジ軸３へのハンドル６の回転伝達と挟み込みブレーキ部５の回転阻止を確実に作用させることができる。
なお、小径部３９の雄ネジＸと固定ボルト８Ａの雄ネジＹは、タップネジとしてもよく、この場合、ネジ力が強固となり、上述の緩み止め効果をさらに向上することができる。また、外側のネジＸ，Ａと内側のネジＹ，Ｂとのネジのピッチを異なるようにしてもよく、この場合も、上述の緩み止め効果をさらに向上することができる。

また、アタッチメント７を取り付けた軸端部３２である小径部３９には軸受部４が取り付けられており、アタッチメント７のホルダー部７１を軸受部４に近接させることができる。従って、アタッチメント７のホルダー部７１が軸受部４のベアリング部４２に対向してホルダー部７１によりベアリング部４２の横ずれを防ぐことができ、実施形態１のような押さえナット３７を不要とすることができる。

さらに、軸端部３２は、実施形態１のような第２小径部３６を有さず第１小径部３５に相当する小径部３９だけで構成され、軸端部３２の長さを短くすることができる。従って、送りネジ機構２Ａ及び直動案内ユニット１をコンパクトに構成することができる。
上述以外の実施形態２の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。

なお、本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で各種の変更を施すことができる。
例えば、動力入力機構として、ハンドル６に代えてモータを使用することができる。この場合、アタッチメント７のポスト部７２には、軸継手を取り付けてモータ軸を接続するようにしてもよいし、プーリ、ギヤ等を取り付けてモータの回転力を入力するようにしてもよい。
また、アタッチメント７には、スライダ１２の位置や移動量等を表示するカウンタを取り付けるようにしてもよく、その他各種の部品を取り付けることができる。この場合、アタッチメント７の大きさ（外径、長さ等）や形状等の異なる複数種類のものを予め取り揃えることで、ユーザの要求に応じて、軸端部に装備する各種部品の多様なバリエーションの提供を短納期で可能とすることができる。
また、送りネジ軸３は、転動体のボールを介在させるボールネジ軸としてもよい。

１ 直動案内ユニット
２ 送りネジ機構
３ 送りネジ軸
４ 軸受部
５ 挟み込みブレーキ部
６ ハンドル（動力入力機構）
７ アタッチメント
８ 固定ボルト
１１ ガイドレール
１２ スライダ
３１ ネジ部
３１ａ ネジ溝
３２ 軸端部
３５ 第１小径部
３６ 第２小径部
３９ 小径部
７１ ホルダー部
７２ ポスト部
７３ 凹部
７４ ボルト穴
Ａ 雌ネジ
Ｂ 雌ネジ穴
Ｘ 雄ネジ
Ｙ 雄ネジ

Claims (4)

1. 外周面にネジ溝が形成されたネジ部を有し軸端部がネジ部の外径よりも小径に形成された送りネジ軸と、送りネジ軸の軸端部を軸支する軸受部と、上記軸端部に配設されて送りネジ軸の回転を拘束する挟み込みブレーキ部と、上記軸端部を通じて送りネジ軸に回転入力する動力入力機構とを備え、
   上記軸受部から突出する送りネジ軸の軸端部において送りネジ軸と共回り可能に外嵌して取り付けられる円形外周面を有するアタッチメントが設けられ、
   上記アタッチメントには、このアタッチメントを通じて送りネジ軸に回転入力する上記動力入力機構と、このアタッチメントを狭圧することで送りネジ軸の回転を拘束する上記挟み込みブレーキ部とが取り付けられる送りネジ機構。
2. 請求項１に記載の送りネジ機構において、
   上記送りネジ軸の軸端部は、ネジ部から延設してネジ部よりも小径の小径部であり、この小径部の端部の外周面には雄ネジが設けられ、小径部の端面には軸方向に延びる雌ネジ穴が設けられ、
   上記アタッチメントは、上記小径部の端部に外嵌して小径部の外周面の雄ネジと螺合する雌ネジを有する凹部と、上記送りネジ軸の軸方向に貫通するボルト穴とを有し、
   上記アタッチメントは、上記小径部の雄ネジが上記凹部内の雌ネジと螺合され、且つ固定ボルトが上記ボルト穴に挿通されて上記小径部の雌ネジ穴と螺合されることにより上記軸端部に固定されている送りネジ機構。
3. 請求項１に記載の送りネジ機構において、
   上記送りネジ軸の軸端部は、ネジ部から延設してネジ部よりも小径の第１小径部と、第１小径部から延設して第１小径部よりも小径の第２小径部と、第２小径部の端面に送りネジ軸の軸方向に延びるネジ穴とを有し、
   上記アタッチメントは、内側に上記軸端部の第２小径部と外嵌する凹部を設けたホルダー部と、ホルダー部から延設するポスト部と、ポスト部の端面からホルダー部の凹部に貫通するボルト穴とを有し、
   上記アタッチメントは、上記凹部が上記軸端部の第２小径部に外嵌された状態で、固定ボルトが上記ボルト穴を挿通されて上記軸端部のネジ穴に締め付けられることにより上記軸端部に固定されている送りネジ機構。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の送りネジ機構と、
   上記送りネジ機構の送りネジ軸と螺合されたナット部を有し送りネジ軸の回転により送りネジ軸の軸方向に移動されるスライダと、
   上記スライダが取り付けられてスライダの移動を案内するガイドレールとを備える直動案内ユニット。
   
   

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