JPH0473409A

JPH0473409A - 直線案内装置

Info

Publication number: JPH0473409A
Application number: JP18531290A
Authority: JP
Inventors: Junichi Sakai; 淳一坂井
Original assignee: T H K KK; THK Co Ltd
Current assignee: T H K KK; THK Co Ltd
Priority date: 1990-07-16
Filing date: 1990-07-16
Publication date: 1992-03-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、往復運動の駆動装置として種々の用途に使
用される直線案内装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の直線案内装置として、シリンダ軸内のピ
ストンを流体圧で往復移動させ、このシリンダ軸の外周
に摺動体を配設し、この摺動体と上記ピストンとの間に
作用する磁力により上記摺動体がピストンの往復移動に
追従して直線往復運動をするようにしたものが知られて
いる（実公昭５７−４５．４４２号、実開昭６２−１１
９．５０８号、実開昭６２−１５１、４０５号、特開平
１−１４１．２０６号の各公報）。

そして、これら従来の直線案内装置においては、シリン
ダ軸と摺動体との間における直線往復運動の負荷につい
て、これらシリンダ軸と摺動体との間の滑りで直接的に
受けるか、あるいは、シリンダ軸に沿ってガイドシャフ
トを配設し、このガイドシャフトと摺動体との間の滑り
で間接的に受けるようになっており、摺動体とシリンダ
軸あるいはガイドシャフトとの間に作用する荷重が大き
くなると、この荷重に比例してこれら摺動体とシリンダ
軸あるいはガイドシャフトとの間の摩擦抵抗が大きくな
り、それだけ大きな流体圧による駆動力と磁力によるピ
ストンと摺動体との間の吸着力とが必要になる。そこで
、この種の直線案内装置においては、ピストンと摺動体
との間の磁力による吸着力を改善し、これによってピス
トン側の駆動力を摺動体側に充分に伝達できるようにす
る試みも行われている。

しかしながら、これら従来の直線案内装置においては、
たとえピストンと摺動体との間の磁力による吸着力を改
善し、ピストン側の駆動力を摺動体側に充分に伝達でき
るようにしても、摺動体とシリンダ軸あるいはガイドシ
ャフトとの間の摩擦抵抗が改善されるわけではなく、こ
れら摺動体とシリンダ軸あるいはガイドシャフトとの間
に多量の潤滑油を供給する必要が生じるほか、ピストン
による大きな駆動力が必要になり、また、摩擦抵抗に見
合うだけ負荷可能な荷重か低下し、さらに、ピストンの
摺動運動に対する摺動体の往復運動の追従性や応答性に
も問題があり、これらの問題がこの種の直線案内装置の
使用や普及に大きな障害となっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、本発明者は、上記従来の直線案内装置における
種々の問題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、シ
リンダ軸と摺動体との間に非磁性体で形成された剛球を
介装し、これらシリンダ軸と摺動体との間の荷重を転が
り運動で負荷することにより、上記問題点を解決できる
ことを見出し、本発明を完成した。

従って、本発明の目的は、シリンダ軸と摺動体との間の
摩擦抵抗を可及的に低減し、ピストンの比較的小さい駆
動力で比較的大きな荷重が作用する摺動体を円滑に直線
往復運動させることができる直線案内装置を提供するこ
とにある。

また、本発明の他の目的は、ピストンの摺動運動に対す
る摺動体の往復運動の追従性や応答性に優れた直線案内
装置を提供することにある。

更に、本発明の他の目的は、シリンダ軸と摺動体との間
でモーメント荷重を負荷することができる直線案内装置
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明は、非磁性体のシリンダ軸と、永久磁
石群を有すると共に上記シリンダ軸内を圧流体によって
その軸方向に往復移動するピストンと、強磁性体の構成
部材を備え、上記ピストンの往復移動に追従して上記シ
リンダ軸の外周をその軸方向に沿って摺動する摺動体と
、上記シリンダ軸と摺動体との間に介装され、荷重を負
荷して転動する非磁性体の剛球とを有する直線案内装置
である。

本発明において、シリンダー軸は、その内部を圧流体で
往復運動するピストンのシリンダーとなり、しかも、そ
の外部を摺動する摺動体の軌道となるものであるから、
非磁性体で形成されて所定の剛性を有することが要求さ
れ、例えばステンレス、セラミック、剛性を有する各種
のエンジニアリングプラスチックス等の材質で形成され
る。なお、このシリンダ軸の横断面形状については特に
制限されるものではなく、例えば真円形状、楕円形状、
四角形状等の形状をとることができる。

このシリンダ軸内を圧流体によってその軸方向に往復移
動するピストンは、複数の永久磁石を組み合わせて構成
された永久磁石群を有し、強磁性体に対して強い吸着力
を発揮し得るものであればよく、その配列、組合せ等に
は特に制限はなく、また、その種類についても希土類磁
石、アルニコ磁石、フェライト磁石等、何れのものであ
ってもよいが、好ましくは強い吸着力を有する希土類磁
石がよい。

また、シリンダ軸の外周をその軸方向に沿って摺動する
摺動体についても、これらシリンダ軸と摺動体との間の
荷重を転がり運動で負荷するこ七ができる構造であれば
特に制限はない。このシリンダ軸と摺動体との間の荷重
を転がり運動で負荷できる構造について具体例を挙げる
と、代表的には以下のようなものがある。

すなわち、第一には、シリンダ軸に剛球の転走溝を形成
すると共に、強磁性体で形成された外筒からなる摺動体
には上記転走溝と相俟って剛球の軌道を構成する負荷転
走溝を形成し、これらシリンダ軸の転走溝と摺動体の負
荷転走溝との間に剛球を介装し、シリンダ軸と摺動体と
の間で荷重を負荷し、また、同時にモーメント荷重をも
負荷できるようにした有限摺動用ボールスプライン型の
ものである。このタイプのものは、長いストロークをと
ることは難しいが、上方から下方へ作用する、いわゆる
垂直荷重のほかに、下方から上方へ向けて作用する、い
わゆる浮き上かり荷重やシリンダ軸と摺動体との間でシ
リンダ軸の軸回り方向に作用する、いわゆるモーメント
荷重を負荷することができる。

また、第二には、シリンダ軸に剛球の転走溝を形成し、
そして、摺動体を非磁性体で形成された外筒と強磁性体
で形成されて上記外筒の内面に配設された剛球保持器と
で構成し、上記外筒にはその内面側に剛球が荷重を負荷
して転走する負荷転走溝を形成すると共に剛球が荷重を
負荷することなく転走する無負荷転走溝を形成し、また
、上記剛球保持器には外筒の負荷転走溝に対応する位置
にスリット孔を形成すると共に無負荷転走溝に対応する
位置には凹状溝を形成し、上記外筒と剛球保持器との間
にこれら外筒側に形成された負荷転走溝及び無負荷転走
溝と剛球保持器側に形成されたスリット孔及び凹状溝と
で剛球の無限軌道を形成せしめ、この剛球の無限軌道に
おいて負荷領域を形成するシリンダ軸の転走溝と摺動体
の負荷転走溝との間で荷重を負荷し、また、同時にモー
メント荷重をも負荷できるようにした無限摺動用ボール
スプライン型のものである。このタイプのものは、比較
的長いストロークをとることができるだけでなく、垂直
荷重、浮き上がり荷重及びモーメント荷重の全てを負荷
することができる。

更に、第三には、摺動体を非磁性体で形成された外筒と
強磁性体で形成されて上記外筒の内面に固定された剛球
保持器とで構成し、これら外筒と剛球保持器との間には
上記外筒側に形成された無負荷転走溝と上記剛球保持器
側に形成されたスリット孔及び凹状溝とで剛球の無限軌
道を形成せしめ、シリンダ軸と摺動体との間で荷重を負
荷できるようにした無限摺動用ボールブツシュ型のもの
である。

そして、これら摺動体を形成する外筒や剛球保持器は、
剛球保持器を使用しない場合には外筒が強磁性体で形成
され、また、剛球保持器を使用する場合にはこの剛球保
持器が強磁性体で形成される。これら外筒や剛球保持器
を形成する強磁性体についても、特に限定されるもので
はないが、例えば鉄系（ＳＳ系）材料、炭素鋼等が使用
される。

また、上記シリンダ軸と摺動体との間に介装されて荷重
を負荷する剛球は、非磁性体で形成され、目的に応じた
荷重を負荷し得るだけの剛性を有することが必要である
。この目的で使用される非磁性体についても、上記と同
様に、例えばステンレス、セラミック、剛性を有する各
種のエンジニアリングプラスチックス等の材質を挙げる
ことができる。

更に、本発明において、シリンダ軸に供給され、このシ
リンダ軸内に排泄されたピストンに駆動力を付与する圧
流体としては、代表的には空気等の気体や作動油等を挙
げることができる。

〔実施例〕

以下、添付図面に示す実施例に基づいて、本発明を具体
的に説明する。

第１図ないし第３図において本発明の実施例に係る直線
案内装置が示されている。この直線案内装置は、非磁性
体で形成された中空円筒状のシリンダ軸ｌと、永久磁石
群５を有すると共に上記シリンダ軸１内を圧流体によっ
てその軸方向に往復移動するピストン２と、上記シリン
ダ軸１の外周をその軸方向に沿って摺動する摺動体３と
、非磁性体で形成され、上記シリンダ軸ｌと摺動体３と
の間で荷重を負荷して転走する多数の剛球４ａ、４ｂと
で構成されており、上記摺動体３が非磁性体で形成され
た外筒６と強磁性体で形成されて上記外筒６の内面に配
設された剛球保持器７とで構成されている。

この実施例において、シリンダ軸ｌには荷重を負荷する
剛球４ａが転走する転走溝８が形成されており、また、
摺動体３を構成する外筒６にはその内面側に剛球４ａが
荷重を負荷して転走する負荷転走溝９が形成されている
と共に、剛球４ｂが荷重を負荷することなく転走する幅
広の無負荷転走溝１０が形成されている。また、上記剛
球保持器７には第４図及び第５図に示すように、外筒６
の負荷転走溝９に対応する位置に略々その全長に亘って
スリット孔１１が形成されていると共に、上記無負荷転
走溝１０に対応する位置には２条の凹状溝１２が形成さ
れている。そして、上記外筒６と剛球保持器７との間に
は、これら外筒６側に形成された負荷転走溝９及び無負
荷転走溝１０と剛球保持器７側に形成されたスリット孔
１１及び凹状溝１２とがそれぞれその両端で接続されて
剛球４の無限軌道が形成されており、この無限軌道内に
充填された多数の剛球４が負荷転走溝９とスリット孔１
１とが相俟って形成する負荷領域で剛球４ａの負荷列を
形成すると共に、無負荷転走溝１０と凹状溝１２とが相
俟って形成する無負荷領域で剛球４ｂの無負荷列を形成
している。

また、この実施例において、中空円筒状に形成されたシ
リンダ軸ｌの両端には、第２図に示すように、非磁性体
で形成されたシリンダキャップ１３が取付けられており
、このシリンダキャップ１３にはシリンダ軸１内に圧流
体を供給し、また、このシリンダ軸１内から圧流体を排
出するための圧流体出入口１４が形成されている。なお
、第２図において符号１５はシリンダ軸１の内面とピス
トン２との間を気密にシールする０−リングである。

この実施例の直線案内装置によれば、例えば第２図の圧
流体出入口１４からシリンダ軸１内に圧流体を導入する
と、この圧流体の駆動力によってピストン２が移動し、
この際にこのピストン２に設けられた永久磁石群５が摺
動体３の剛球保持器７に対して磁力に基づく吸着力を発
揮し、この剛球保持器７が外筒６と共に、すなわち摺動
体３がピストン２の移動に追従し、シリンダ軸１の外周
をその軸方向に摺動する。そして、この際、摺動体３か
らの荷重は、これら摺動体３からシリンダ軸１の間で転
走する剛球４ａを介してシリンダ軸ｌに作用することに
なり、これは従来のような「滑り」ではなくて「転がり
」であり、摩擦抵抗が著しく低減され、摺動体３の円滑
な直線往復運動が達成される。また、この実施例の直線
案内装置は、シリンダ軸１に形成された転走溝８と摺動
体３の外筒６に形成された負荷転走溝９との間の剛球４
ａを介して、モーメント荷重を負荷することができる。

次に、第６図及び第７図は他の実施例に係る直線案内装
置の第３図と同様の断面を示すものである。

すなわち、第６図の場合は、非磁性体で形成されたシリ
ンダ軸１の外周面にその軸方向に沿って剛球４の転走溝
８が形成されており、また、強磁性体で形成された摺動
体３を構成する外筒６には上記転走溝８と相俟って剛球
４の軌道を構成する負荷転走溝９が形成されており、摺
動体３は、圧流体によりシリンダ軸１内を摺動する図示
外のピストンの永久磁石群に追従し、剛球４を介してシ
リンダ軸１の外周をその軸方向に摺動し、また、この際
に、シリンダ軸ｌ側の転走溝８と摺動体３側の負荷転走
溝９との間の剛球４を介してモーメント荷重を負荷する
。

また、第７図の場合は、摺動体３が非磁性体で形成され
た外筒６と強磁性体で形成された剛球保持器７とで構成
され、これら外筒６と剛球保持器７とは外筒６側の凹条
１６と剛球保持器７側の凸条１７とを係合させて固定さ
れており、これら外筒６と剛球保持器７との間には外筒
６側に形成された無負荷転走溝１０と剛球保持器７側に
形成されたスリット孔１１及び凹状溝１２とで剛球４の
無限軌道が形成され、この無限軌道内に嵌装された剛球
４のうち上記スリット孔１１を介してシリンダ軸ｌ側に
突出する剛球４ａがこのシリンダ軸１の外周面に当接し
、荷重を負荷する。この第７図の直線案内装置は、直線
往復運動を案内するだけで、モーメント荷重を負荷する
ことはできない。

〔発明の効果〕

本発明の直線案内装置は、シリンダ軸と摺動体との間に
非磁性体で形成された剛球を介装して転がり運動で荷重
を負荷するので、これらシリンダ軸と摺動体との間の摩
擦抵抗を可及的に低減し、ピストンの比較的小さい駆動
力で比較的大きな荷重が作用する摺動体を円滑に直線往
復運動させることができ、また、ピストンの摺動運動に
対する摺動体の往復運動において優れた追従性や応答性
を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る直線案内装置を示す一部
切欠き斜視図、第２図は第１図の一部断面正面説明図、
第３図は第１図の部分断面端面図、第４図は第１図の剛
球保持器の側面図、第５図は第４図の端面図、第６図及
び第７図は本発明の直線案内装置に係る他の実施例を示
す第３図と同様の断面図である。符号の説明（１）・・・シリンダ軸、　　（２）・・・ピストン、
（３）−・・摺動体、　　　　（４）　（４ａ）（４ｂ
）−剛球、（５）・・・永久磁石群、　　（６）・・・
外筒、（７）・・・剛球保持器、　　（８）・・・転走
溝、（９）・・・負荷転走溝、　　００）・・・無負荷
転走溝、（１１）・・・スリット孔、　　（Ｄ・・・凹
状溝。第１図１　シリンダ軸３　摺鮎体４ａ、　４ｂ　　剛球６、外筒７、剛球保持器８、転走溝第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）非磁性体のシリンダ軸と、永久磁石群を有すると
共に上記シリンダ軸内を圧流体によってその軸方向に往
復移動するピストンと、強磁性体の構成部材を備え、上
記ピストンの往復移動に追従して上記シリンダ軸の外周
をその軸方向に沿って摺動する摺動体と、上記シリンダ
軸と摺動体との間に介装され、荷重を負荷して転動する
非磁性体の剛球とを有することを特徴とする直線案内装
置。
（２）シリンダ軸には剛球の転走溝が形成されていると
共に、強磁性体で形成された摺動体には上記転走溝と相
俟って剛球の軌道を構成する負荷転走溝が形成されてお
り、シリンダ軸と摺動体との間でモーメント荷重を負荷
する請求項１記載の直線案内装置。
（３）シリンダ軸には剛球の転走溝が形成されていると
共に、摺動体が非磁性体で形成された外筒と強磁性体で
形成されて上記外筒の内面に配設された剛球保持器とで
構成されており、上記外筒と剛球保持器との間には上記
外筒側に形成された負荷転走溝及び無負荷転走溝と上記
剛球保持器側に形成されたスリット孔及び凹状溝とで剛
球の無限軌道が形成されており、上記シリンダ軸と摺動
体の外筒との間でモーメント荷重を負荷する請求項１記
載の直線案内装置。
（４）摺動体が非磁性体で形成された外筒と強磁性体で
形成されて上記外筒の内面に固定された剛球保持器とで
構成されており、これら外筒と剛球保持器との間には上
記外筒側に形成された無負荷転走溝と上記剛球保持器側
に形成されたスリット孔及び凹状溝とで剛球の無限軌道
が形成されている請求項１記載の直線案内装置。