JP7027274B2 - 有限直動案内ユニット - Google Patents

Description

この発明は，摺動方向である長手方向に沿って延びる一対の軌道台，及び該軌道台間で転動する転動体を保持する保持器を備えた有限直動案内ユニットに関する。

近年，有限直動案内ユニットは，半導体製造装置，工作機械，各種組立装置，各種ロボットなどの摺動部に使用されており，益々，電子機器などの小型化，高機能化が促進されるのに伴って，小形でコンパクトで高精度であって，高負荷容量で高速・高加減速に適用可能なものが要望されている。特に，有限直動案内ユニットでは，軌道台間で転動する転動体を保持する保持器を備え，該軌道台間で転動する転動体を保持器で適正に保持して高負荷容量を達成して，高速・高加減速に対応でき，組立容易性等が要望されている。

従来知られている有限直動案内ユニットは，例えば，図２２及び図２３に示すように，互いに相対摺動する一対の軌道台１，２から成り，軌道台１と軌道台２との対向面６間に保持器を構成する保持板５が配設されている。保持板５は，転動体４を所定間隔に保持している。保持板５は，相対移動する軌道台１，２のストローク長さに対して半分のストローク長さで相対移動するように構成されている。有限直動案内ユニットに設けた保持器のずれ防止機構としては，保持板５に取り付けられたピニオン３５と軌道台１の逃げ溝１４に形成されたラック溝１５に配設されたラック２９とから成るラック＆ピニオン機構３３から構成されている。ラック２９は，軌道台１，２の軌道面１３間に形成された逃げ溝１４に形成されたラック溝１５に配設されている。ラック＆ピニオン機構３３は，各軌道台１，２のラック溝１５に配設された一対のラック２９とピニオン３５とを噛み合わせることによって，保持板５の相対位置が矯正されて保持板５のずれを防止するものである。従来の有限直動案内ユニットは，ラック２９が軌道台１，２から脱落するのを防止するため，軌道台１，２の両端部にストッパとしての端部ねじ３４が設けられている。端部ねじ３４は，軌道台１，２の端面に形成された取付け用ねじ穴（図示せず）に螺入されて軌道台１，２の端部にそれぞれ固定されている（例えば，特許文献１参照）。

特開２０１２－２０２４５８号公報

ところで，図２２及び図２３に示す転動体が循環しない有限直動案内ユニットについて，ころの転動体４を保持する保持板５が軌道台１，２を超えた範囲にずれて，保持板５が軌道台１，２から脱落するのを防ぐために，ラック＆ピニオン機構３３が設けられている。ラック＆ピニオン機構３３には，ラック２９が軌道台１，２のラック溝１５に配設されているが，有限直動案内ユニットは，ラック２９が軌道台１，２から脱落するのを防止するため，ラック２９の端面に当接してラック２９の脱落を防止するためのストッパの端部ねじ３４が軌道台１，２の端面に設けられている。ラック＆ピニオン機構３３が設けられていないタイプの有限直動案内ユニットでは，保持板に保持された転動体が軌道台から脱落するのを防止するため軌道台の端部にストッパの端部ねじを設けている。従来の有限直動案内ユニットでは，軌道台１，２の端面にねじ加工を施し，軌道台１，２の端面にストッパとしての端部ねじ３４をねじ止めしていた。また，有限直動案内ユニットを組み立てる際には，軌道台の端面に端面ねじを取り付けるため，ねじを取り付ける工程が必要であった。ところで，軌道台は，所定の硬さを得るために熱処理が施されているので，軌道台１，２にねじ加工するには，軌道台１，２を熱処理する前に先立って行っているのが一般的であって，熱処理されて硬化した軌道台１，２に対してねじ加工を行うことは困難である。しかしながら，有限直動案内ユニットを用いる装置では，軌道台を切断して所望な長さに形成することが望まれており，熱処理を行った完成した軌道台１，２を切断して所望の長さの軌道台１，２を得ようとしても，軌道台１，２の端面にねじ加工が行えないため，ストッパとしての端部ねじ３４を設けることができない。そのため，完成した軌道台１，２を切断して所望な長さに形成することが出来ないのが現状である。軌道台１，２を所望な長さに形成した場合に，軌道台１，２からラック２９や転動体４の脱落を防止するには，如何に構成するかの課題があった。

この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，軌道台を所望な長さに切断して所定の機器に軌道台を取り付け，しかも保持器ずれ防止機構のラックや転動体が軌道台から脱落するのを防止するストッパを，軌道台の端部に容易に取り付けることができる構成を提供することであり，特に，軌道台を所望の長さに切断した後に，軌道台の端部の両側に幅方向に延びる溝を形成し，保持板が軌道台から脱落するのを防止するためのストッパに軌道台の溝に嵌入できる凸部を設け，該凸部を軌道台の溝に嵌入係止してストッパを軌道台の端部に固定するものであり，軌道台とストッパとの係止構造が嵌め合いの簡単な形状で取付け取外しが容易であり，また，熱処理後の軌道台を適宜の長さに切断して適正の長さの軌道台を得ることができ，高速・高加減速に対応する機構に構成できることを特徴とする有限直動案内ユニットを提供することである。

この発明は，互いに対向する対向面に長手方向に延びる軌道溝がそれぞれ形成された相対移動する一対の軌道台，前記軌道台の互いに対向する前記軌道溝によって形成される軌道路を転動する複数の転動体，及び前記軌道台の前記対向面間に配設されて前記転動体を所定間隔に保持する移動方向に延びる保持板の保持器から成る有限直動案内ユニットにおいて，
前記軌道台の両端部にそれぞれ形成された突出部の両側面には，前記対向面から反対向面へ延びる凹溝がそれぞれ形成され，
前記軌道台間で転動する少なくとも前記転動体が前記軌道台間から脱落するのを防止するため，前記軌道台の前記両端部の前記突出部にそれぞれ取り付けられたストッパを備えており，
前記ストッパの両側面には，前記突出部の前記凹溝に嵌入される前記対向面から前記反対向面へ延びる凸状嵌合部が形成され，
前記ストッパの前記凸状嵌合部が前記軌道台の前記突出部の前記凹溝に嵌入することによって，前記ストッパが前記軌道台の前記端部に固定されることを特徴とする有限直動案内ユニットに関する。

また，前記ストッパの前記対向面の幅は前記軌道台の前記対向面の幅より小さく形成されており，前記ストッパには，前記突出部を覆って嵌合する凹部と前記凹部に延びて前記軌道台の前記凹溝に係止する前記凸状嵌合部とが形成されている。

また，この有限直動案内ユニットは，前記軌道台に形成された前記軌道溝に沿って延びる逃げ溝には，前記保持器のずれ防止機構のラック・ピニオン機構を構成するラックが配設されるラック溝が形成されており，前記ラックは前記ストッパによって前記軌道台間から脱落するのを防止されている。更に，この有限直動案内ユニットは，前記ストッパには，前記凹部の中央部に形成されたＵ字状スリットによってフック支持部が形成され，前記フック支持部の先端には前記軌道台側に延びるフック部が形成され，前記フック部は前記ラック溝又は前記逃げ溝に係合することによって，前記ストッパが前記軌道台の前記端部に係止される。

また，前記軌道台及び前記ストッパは断面矩形状にそれぞれ形成され，前記軌道台の前記突出部の前記反対向面には切欠き部が形成されており，前記ストッパの前記凹部の下端両側には内側に延びる抜け止め凸部がそれぞれ形成され，前記抜け止め凸部は，前記軌道台の前記切欠き部に配設されて前記軌道台に対する前記ストッパの上方向への移動が規制される。

また，前記軌道台に形成された前記軌道溝は，前記転動体のローラが転動する軌道面であるか，又は前記転動体のボールが転動する円弧溝である。

また，前記ストッパは，合成樹脂部材又は金属部材によって形成されている。

この発明による有限直動案内ユニットは，上記のように，軌道台間に配設された転動体を保持する保持板から成る保持器を備えたタイプに適用でき，保持器のずれを防止するラック＆ピニオン機構の保持器ずれ防止機構を備えたタイプではラック＆ピニオン機構を構成するラックの軌道台からの脱落防止のため，ラック＆ピニオン機構を備えていないタイプでは保持板に保持された転動体の軌道台からの脱落防止のため，軌道台の端部にストッパを備えたものであり，ストッパを適宜に所望の長さに切断された熱処理が施された軌道台の両端部に容易に取り付けることができる構成を提供することであり，即ち，軌道台は，熱処理が施されていてもその端部が容易に溝加工できる構造に構成されているので，熱処理が施された軌道台の長さを使用状況に応じて所望の長さに切断し，軌道台の両端部に溝加工を施し，ストッパを容易に軌道台の端部に取り付けることができる。この有限直動案内ユニットは，ストッパを取り付けるためのねじ加工を必要としないため，部品点数を削減でき，熱処理後の軌道台を切断して自由な長さの軌道台を得ることが可能になる。具体的には，軌道台の両端部には，その両側面に対向面から反対向面に延びる溝加工を施し，また，ストッパには軌道台の溝に沿って延びる嵌め合い可能な凸部を形成し，該凸部を軌道台の両側の溝に向かう方向に突出させ，凸部を溝に嵌め合せるとによってストッパを軌道台に固定し，ストッパによって軌道台からラック又は転動体が脱落するのを防止する。また，ストッパは，金属部材即ち金属薄板のプレス加工，或いは合成樹脂の成形加工によって作製することができる。ストッパを合成樹脂等の軽量な材料を用いて作製した場合には，軌道台の軽量化を実現することができる。また，前記軌道台の反対向面に，縦方向に切り欠かれた切欠き部を形成し，前記ストッパの反対向面に抜け止め凸部に設け，軌道台の切欠き部にストッパの抜け止め凸部を係止し，軌道台からのストッパの抜け落ち，言い換えれば，軌道台に対するストッパの上方向への移動を規制することができる。

この発明による有限直動案内ユニットの一実施例を示す部分平面図である。 図１の有限直動案内ユニットにおける軌道台及びその端面に取り付けたストッパを軌道台の対向面側から示す斜視図である。 図２の軌道台及びその端面に取り付けたストッパを軌道台の反対向面側から示す斜視図である。 図２の軌道台及びその端面に取り付けたストッパを軌道台の対向面側から示す部分平面図である。 図４の有限直動案内ユニットにおける軌道台及びその端面に取り付けたストッパを軌道台の反対向面側から示す部分平面図である。 図４の軌道台を端面側から見た端面図である。 図２の軌道台にその端面に溝を形成した形状を軌道台の対向面側から示す部分斜視図である。 図７の軌道台の反対向面側から示す部分斜視図である。 図７の軌道台にその端面に溝を形成した形状を軌道台の対向面側から示す部分平面図である。 図９の軌道台の反対向面側から示す部分平面図である。 図９の軌道台をその端面側から見た端面図である。 図２の軌道台の端面に取り付けたストッパを対向面側で且つ端面側から示す斜視図である。 図１２のストッパを反対向面側から示す斜視図である。 図１２のストッパを軌道台への取付け面側から示す斜視図である。 図１３のストッパを軌道台への取付け面側から示す斜視図である。 図１２のストッパを対向面から示す平面図である。 図１５のストッパを反対向面から示す平面図である。 図１６のストッパの端面側から示す正面図である。 図１８のストッパの取付け面側から示す背面図である。 この発明による有限直動案内ユニットにおける軌道台に取り付けたストッパの別の実施例を示し，（ａ）は対向面側で且つ取付け面側から示す斜視図，及び（ｂ）は反対向面側で且つ取付け面側から示す斜視図である。 この発明による有限直動案内ユニットにおける軌道台の別の実施例を示し，（ａ）は反対向面側で且つ端面側から示す斜視図，及び（ｂ）は（ａ）の軌道台の正面図である。 従来の有限直動案内ユニットの一例を示しており，軌道台の端面にストッパとしての端部ねじを取り付けた状態を示す斜視図である。 図２２の線分Ａ－Ａにおける有限直動案内ユニットを示す断面図である。

以下，図面を参照して，この発明による有限直動案内ユニットの一実施例（第１実施例）を説明する。この発明による有限直動案内ユニットは，図１に示すように，互いに対向する対向面６に長手方向に延びる軌道溝である軌道面１３（図２，図４）がそれぞれ形成された相対移動する一対の軌道台１，２，軌道台１，２の互いに対向する軌道面１３によって形成される軌道路２８を転動する複数の転動体４，及び軌道台１，２の対向面６間に配設され且つ転動体４を所定間隔に保持する移動方向に延びる保持器を形成する保持板５から構成されている。この有限直動案内ユニットは，軌道台１，２の端部にはラック２９及び／又は転動体４が軌道台１，２から脱落するのを防止するため，言い換えれば，軌道台１，２の相対移動のストロークを規制するためのストッパ３が設けられている。ストッパ３は，その取付け面３０が軌道台１，２の端面７に接して取り付けられている。軌道台１，２には，その側面に相手部材（図示せず）を取り付けるための複数個の取付け用ねじ孔又は取付け用孔２７が形成されている。図２～図６には，この有限直動案内ユニットを構成する一方の軌道台１，２，及び軌道台１，２の端部の突出部１０に取り付けられたストッパ３が部分的に図示されている。図７～図１１には，この有限直動案内ユニットを構成する一方の軌道台１，２が図示されている。また，図１２～図１９には，この有限直動案内ユニットを構成するストッパ３が図示されている。

この有限直動案内ユニットにおいて，軌道台１，２及びストッパ３は，断面矩形状にそれぞれ形成されており，軌道台１，２には，長手方向に沿って軌道溝である軌道面１３，軌道面１３を形成するために軌道面１３間の中央位置に長手方向に延びる砥石（図示せず）の逃げ部となる逃げ溝１４，及び逃げ溝１４に沿って保持器のずれ防止機構のラック・ピニオン機構を構成するラック２９（図４）が配設されるラック溝１５が形成されている。軌道台１，２は，ＳＵＪ２等の軸受鋼にＶ字型の軌道面１３が形成された形状で，焼入れ等の熱処理によって硬化され，しかも，軌道面１３の仕上げ研削まで終えた状態となっている。軌道台１，２は，断面矩形（四角形）に形成されており，軌道溝側を互いに対向する対向面６として，転動体４が転動する軌道溝には，その中央を長手方向に延びる逃げ溝１４が形成され，逃げ溝１４の両側に一対の軌道面１３が長手方向に伸びて形成されている。この実施例では，軌道台１，２に形成された軌道溝は，転動体４のローラが転動する軌道面１３に形成されている。これらの軌道台１，２は，その端面７がワイヤ放電加工によって必要な長さに切断され，次いで，後述のストッパ３を取り付けるための突出部１０た凹部１１を加工することができる。また，図示していないが，転動体は，ボールであって，ボールが転動する円弧溝に形成することもできる。また，ストッパ３は，合成樹脂部材又は金属部材によって形成されている。例えば，ストッパ３は，合成樹脂を射出成形等によって成形加工して作製することができ，又は，金属板をプレス加工して成形して作製することもできる。

この発明による有限直動案内ユニットは，特に，軌道台１，２の両端部には，断面形状が小さくなった突出部１０に形成され，突出部１０の両側面９には，対向面６から反対向面８へ延びる凹溝１１がそれぞれ形成されており，軌道台１，２間で転動する少なくとも転動体４が軌道台１，２間から脱落するのを防止するため，軌道台１，２の両端部の突出部１０にそれぞれ取り付けられたストッパ３を備えており，ストッパ３の両側面１９には，突出部１０の凹溝１１に嵌入される対向面１６から反対向面１８へ延びる凸状嵌合部２１が形成されていることを特徴としている。この有限直動案内ユニットは，ストッパ３の凸状嵌合部２１が軌道台１，２の突出部１０の凹溝１１に嵌入することによって，ストッパ３が軌道台１，２の両端部に固定されることになる。軌道台１，２は，熱処理して硬度をアップしているので，その端部にストッパ３を取り付けるためのねじ加工は困難であるが，ワイヤ放電加工により直線状の溝加工を施すことは可能である。そこで，この実施例では，有限直動案内ユニットの使用目的に応じて，熱処理されて硬度がアップした軌道台１，２を所望な長さに切断砥石等で切断し，その端部に突出部１０を形成して，突出部１０の両側面の根元に沿って対向面６と反対向面８との間に溝加工を施して凹溝１１を形成する。ストッパ３には，その凹部２０に，凹部２０内へと延び且つ軌道台１，２の突出部１０に形成した凹溝１１に嵌合する凸状嵌合部２１を形成する。ここで，凹溝１１は，ワイヤ放電加工で軌道台１，２の端面７の切断と同時加工することもできる。

この有限直動案内ユニットにおいて，ストッパ３の対向面１６の幅は，軌道台１，２の対向面６の幅より小さく形成されている。ストッパ３には，突出部１０が覆って嵌合する凹部２０，及び凹部２０に延びて軌道台１，２の凹溝１１に係止する凸状嵌合部２１が形成されているものである。また，ストッパ３には，凹部２０の中央部に形成され且つ対向面１６側から反対向面１８側へと延びるＵ字状スリット２２によってバー状のフック支持部２３が形成され，フック支持部２３の先端には，軌道台１，２側の凹部２０内で取付け面３０側へと延びるフック部２４が形成されている。フック支持部２３は，先端３１側がＵ字状スリット２２によってフリーになり，根元３２側がストッパ３の本体に一体的になっているので，根元３２を中心に弾性変形して撓むことができるように形成される。

この有限直動案内ユニットでは，軌道台１，２にストッパ３を取り付けるには，ストッパ３の凹部２０を軌道台１，２の突出部１０に嵌入させるため，ストッパ３の凸状嵌合部２１を突出部１０の凹溝１１の上方から嵌入し，フック支持部２３を弾性変形させつつストッパ３を下降させ，フック支持部２３の先端部に設けたフック部２４を軌道台１，２の逃げ溝１４の底部に形成したラック溝１５に嵌入係止する。この有限直動案内ユニットは，ストッパ３のフック部２４が軌道台１，２のラック溝１５に係合することによって，ストッパ３は，軌道台１，２の端部に係止されることになる。或いは，ストッパ３の凸状嵌合部２１を突出部１０の凹溝１１の下方から嵌入する場合には，フック部２４が軌道台１，２の下面である反対向面８に干渉しないように，フック支持部２３を弾性変形して撓ませてフック部２４をストッパ３の端面１７から飛び出した状態でストッパ３を上昇させ，フック支持部２３の先端部に設けたフック部２４を軌道台１，２の逃げ溝１４の底部に形成したラック溝１５に嵌入係止させる。

次に，図２０及び図２１を参照して，この発明による有限直動案内ユニットの別の（第２）実施例を説明する。この発明による有限直動案内ユニットは，保持器ずれ防止機構を備えておらず，軌道台１，２に形成された逃げ溝１４にはラック溝が形成されていないタイプである。それに伴って，軌道台１，２の突出部１０Ａの下端に切欠き部２６を形成し，ストッパ３に凹部２０の下面に抜け止め凸部２５を設けている。第２実施例は，その他の点は第１実施例と同様である。軌道台１，２及びストッパ３は，断面矩形状にそれぞれ形成されており，軌道台１，２の端部は，反対向面８には切欠き部２６が形成された突出部１０Ａになっている。また，ストッパ３の凹部２０の下端両側には，内側に延びる抜け止め凸部２５がそれぞれ形成されている。抜け止め凸部２５は，軌道台１，２の切欠き部２６に配設されて軌道台１，２に対するストッパ３の上方向への移動が規制されている。言い換えれば，ストッパ３に設けた抜け止め凸部２５は，軌道台１，２に形成された切欠き部２６の壁面に当接して，ストッパ３が軌道台１，２に対して上方向への移動が規制される。第２実施例では，ストッパ３に設けたフック部２４は，軌道台１，２の端部の突出部１０Ａの逃げ溝１４に嵌入して係止される。

この発明による有限直動案内ユニットは，所定の長さの軌道台を適正な長さに変更して，端部にストッパを取り付けて適用できるものであり，半導体製造装置，工作機械，各種組立装置，各種ロボットなどの摺動部に使用して好ましいものである。

１，２ 軌道台
３ ストッパ
４ 転動体
５ 保持板
６，１６ 対向面
７，１７ 端面
８，１８ 反対向面
９，１９ 側面
１０，１０Ａ 突出部
１１ 凹溝
１２ 凸状係止部
１３ 軌道面
１４ 逃げ溝
１５ ラック溝
２０ 凹部
２１ 凸状嵌合部
２２ Ｕ字状スリット
２３ フック支持部
２４ フック部
２５ 抜け止め凸部
２６ 切欠き部
２８ 軌道路
２９ ラック
３３ ラック＆ピニオン機構

Claims (7)

1. 互いに対向する対向面に長手方向に延びる軌道溝がそれぞれ形成された相対移動する一対の軌道台，前記軌道台の互いに対向する前記軌道溝によって形成される軌道路を転動する複数の転動体，及び前記軌道台の前記対向面間に配設されて前記転動体を所定間隔に保持する移動方向に延びる保持板の保持器から成る有限直動案内ユニットにおいて，
   前記軌道台の両端部にそれぞれ形成された突出部の両側面には，前記対向面から反対向面へ延びる凹溝がそれぞれ形成され，
   前記軌道台間で転動する少なくとも前記転動体が前記軌道台間から脱落するのを防止するため，前記軌道台の前記両端部の前記突出部にそれぞれ取り付けられたストッパを備えており，
   前記ストッパの両側面には，前記突出部の前記凹溝に嵌入される前記対向面から前記反対向面へ延びる凸状嵌合部が形成され，
   前記ストッパの前記凸状嵌合部が前記軌道台の前記突出部の前記凹溝に嵌入することによって，前記ストッパが前記軌道台の前記端部に固定されることを特徴とする有限直動案内ユニット。
2. 前記ストッパの前記対向面の幅は前記軌道台の前記対向面の幅より小さく形成されており，前記ストッパには，前記突出部を覆って嵌合する凹部と前記凹部に延びて前記軌道台の前記凹溝に係止する前記凸状嵌合部とが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有限直動案内ユニット。
3. 前記軌道台に形成された前記軌道溝に沿って延びる逃げ溝には，前記保持器のずれ防止機構のラック・ピニオン機構を構成するラックが配設されるラック溝が形成されており，前記ラックは前記ストッパによって前記軌道台間から脱落するのを防止されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の有限直動案内ユニット。
4. 前記ストッパには，前記凹部の中央部に形成されたＵ字状スリットによってフック支持部が形成され，前記フック支持部の先端には前記軌道台側に延びるフック部が形成され，前記フック部は前記ラック溝又は前記逃げ溝に係合することによって，前記ストッパが前記軌道台の前記端部に係止されることを特徴とする請求項３に記載の有限直動案内ユニット。
5. 前記軌道台及び前記ストッパは断面矩形状にそれぞれ形成され，前記軌道台の前記突出部の前記反対向面には切欠き部が形成されており，前記ストッパの前記凹部の下端両側には内側に延びる抜け止め凸部がそれぞれ形成され，前記抜け止め凸部は，前記軌道台の前記切欠き部に配設されて前記軌道台に対する前記ストッパの上方向への移動が規制されることを特徴とする請求項１又は２に記載の有限直動案内ユニット。
6. 前記軌道台に形成された前記軌道溝は，前記転動体のローラが転動する軌道面であるか，又は前記転動体のボールが転動する円弧溝であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の有限直動案内ユニット。
7. 前記ストッパは，合成樹脂部材又は金属部材によって形成されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の有限直動案内ユニット。

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