JPH05231426A

JPH05231426A - 直線スライドユニット

Info

Publication number: JPH05231426A
Application number: JP5773791A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Ebina; 茂海老名
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1991-03-01
Filing date: 1991-03-01
Publication date: 1993-09-07

Abstract

(57)【要約】［目的］軽量コンパクトな構造にしてストロークの長い
高速運動を達成可能であり、従来の直線案内装置にとっ
て代わる直線スライドユニットを提供する。［構成］ベアリングブロックを直線案内する軌道路を２
条有すると共に、各軌道路には転動体７が転走する転走
面１６が複数条形成されたレール１と、ベッド等の基部
に固定されると共に上記レール１の一方の軌道路の転走
面と相俟って転動体７を挟み込み、上記レール１を移動
自在に支持する固定ベアリングブロック２と、上記レー
ル１の他方の軌道路の転走面１６と相俟って転動体７を
挟み込み、当該軌道路に沿ってレール１上を移動する移
動ベアリングブロック３と、上記レール１に軸支された
回転体４に掛け回され上記２条の軌道路に沿って循環す
ると共に各軌道路では夫々固定ベアリングブロック２及
び移動ベアリングブロック３に固定され、モータ等の駆
動手段５によって所定の回転量を与えられる無端状の動
力伝達環６とからなる直線スライドユニットである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、各種産業機械
において物品を移送するために用いられる直線スライド
ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】各種産業機械においては、例えば、定ま
った２地点の間で物品を直線的に移送したり、あるいは
加工を施すべき物品を工作機械の加工ポジションに送り
込み且つ当該ポジションから取り出す手段は必要欠くべ
からざる装置であるが、従来この種の装置としては、ボ
ールねじやタイミングベルト等の送り駆動系と直線摺動
用ベアリングを組み合せた直線案内装置が多用されてい
る。

【０００３】その具体的な構造としては、物品の移送経
路に沿ってベッド等のベースに直線摺動用ベアリングの
軌道レールを配設すると共にこの軌道レールに沿って送
り駆動系を配し、ステッピングモータ等により所定量の
直線運動を与えられる送り駆動系のベルトやボールナッ
トで軌道レール上のスライダを駆動するようにしたもの
が一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な目的で使用される直線案内装置には、その性能として
以下の点が要求される。

【０００５】先ず、第一は、スライダの運動の高速化で
ある。各種生産ラインにおいては、被加工物を各工程間
で移送する速度や、被加工物を工作機械の加工ポジショ
ンに送り込む速度、加工ポジションから取り出す速度が
生産ラインの速度、すなわち生産効率と密接に結びつい
ているからである。

【０００６】又、第二は、構造のコンパクト化とストロ
ーク量の長尺化の両立である。近年の技術革新により工
作機械はその構造の小型化が進んでおり、これら工作機
械と一緒になつて使用される直線案内装置においても、
ストローク量の長尺化を犠牲にすることなく構造のコン
パクト化を達成することが要求されるものである。

【０００７】しかし、上述した従来の直線案内装置にあ
っては軌道レール及び送り駆動系がベースに固定されて
いるので、スライダの送り速度はモータによって駆動さ
れるベルトあるいはボールナットの速度以上にはなら
ず、また、スライダのストローク量も軌道レールの長さ
や送り駆動系のストローク量以上にはならないので、高
速化、ロングストローク化及び構造のコンパクト化の要
求に充分に応えられないといった問題点を有している。

【０００８】本発明はこの様な問題点に鑑みなされたも
のであり、その目的とするところは、軽量コンパクトな
構造にしてストロークの長い高速運動を達成可能であ
り、従来の直線案内装置にとって代わる直線スライドユ
ニットを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の直線スライドユニットは、ベアリングブロ
ックを直線案内する軌道路を２条有すると共に、各軌道
路には転動体が転走する転走面が複数条形成されたレー
ルと、ベッド等の基部に固定されると共に上記レールの
一方の軌道路の転走面と相俟って転動体を挟み込み、上
記レールを移動自在に支持する固定ベアリングブロック
と、上記レールの他方の軌道路の転走面と相俟って転動
体を挟み込み、当該軌道路に沿ってレール上を移動する
移動ベアリングブロックと、上記レールに軸支された一
対の回転体に掛け回され上記２条の軌道路に沿って循環
すると共に各軌道路では夫々固定ベアリングブロック及
び移動ベアリングブロックに固定され、モータ等の駆動
手段によって所定の回転量を与えられる無端状の動力伝
達環とからなることを特徴とするものである。

【００１０】このような技術的手段において、上記レー
ルとしては既存の直線摺動用ベアリングの軌道台２条を
平行に連結したものであって差し支えなく、また、固定
ベアリングブロック及び移動ベアリングブロックに関し
ても既存の直線摺動用ベアリングの摺動台をそのまま利
用することができる。従って、その製作は非常に容易で
ある。

【００１１】具体的なレールの形状としては、それ自体
の軽量化、高剛性化及びユニット全体のコンパクト化と
いう観点からすれば、上下２段に軌道路の重なった断面
略Ｈ形状のものが好ましい。また、各軌道路に形成され
る転動体転走面については、研削加工によりレールに直
接転走面を形成しても良いし、既に転走面が形成されて
いるベアリングレールを各軌道路の所定の位置に取り付
けるようにしても良い。

【００１２】また、上記固定ベアリングブロック及び移
動ベアリングブロックは、このユニットの具体的用途に
応じて各軌道路に複数組込んでも差し支えなく、例え
ば、２つの固定ブロックをベッドに固定してレールを移
動自在に支持する等、適宜設計変更可能である。各ベア
リングブロックとレールとの間に挟み込まれるボール列
の条数に関しても、ベアリングブロックに作用する荷重
に応じて適宜設計変更して差し支えなく、各ボールの接
触角についても負荷すべき荷重方向に応じて適宜選定し
て差し支えない。但し、移動ベアリングブロックの運動
精度を考慮した場合、レールと各ベアリングブロックと
の間に挟み込んだボールには予圧を付与できるのが好ま
しい。

【００１３】更に、一対の回転体を上記レールに軸支す
る位置は、このユニットに要求される移動ベアリングブ
ロックのストローク量等に応じて適宜設計変更して差し
支えなく、例えば、一方の回転体をレールの一端に軸支
し、他方の回転体をレールの中央に軸支しても良い。

【００１４】

【作用】上記技術的手段によれば、動力伝達環を回転さ
せることにより、固定ベアリングブロックに案内されて
レールが基部上をストロークする一方、移動ベアリング
ブロックがレール上をストロークするので、結果的に移
動ベアリングブロックはレール長さの２倍の距離を動力
伝達環の回転速度の２倍の速度でストロークすることと
なり、コンパクトな構成でストロークの長い高速直線運
動が得られる。

【００１５】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の直線スラ
イドユニットを詳細に説明する。

【００１６】本実施例の直線スライドユニットは、図１
乃至図３に示すように、上下２段にベアリングブロック
を案内する軌道路１ａ，１ｂを有して断面略Ｈ状に形成
されたレール１と、ベッド等の基部（図示せず）に固定
されると共にこのレール１の下側軌道路１ｂ内を移動自
在な固定ベアリングブロック２（以下、固定ブロック）
と、上記レール１の上側軌道路１ａ内を移動自在な移動
ベアリングブロック３（以下、移動ブロック）と、上記
レール１の両端に軸支されたプーリー（回転体）４に掛
け回されてモータ５の回転量に応じたストローク量を移
動ブロック３及びレール１に与える動力伝達環６とから
構成されている。

【００１７】先ず、上記レール１は、図４及び図５に示
すように、上下２段の軌道路１ａ，１ｂを仕切る隔壁１
０の両端から上方及び下方に向けて側壁１１，１２が立
ち上がった断面略Ｈ形状に形成され、夫々の側壁１１，
１２には内側面に凹状溝１３が形成されると共に、各凹
状溝１３の上下隅角部にはボール７が転走する２条の転
走溝１４がボール半径よりも大きい曲率半径で曲面状
に、且つ、互いに収束する方向に面して刻設されてい
る。また、このレール１の両端には、上記プーリー４を
軸支するための取付け孔１５が穿設されている。

【００１８】一方、上記固定ブロック２及び移動ブロッ
ク３は、図１及び図２に示すように、ブロック本体２
１，３１と、このブロック本体２１，３１の前後両端面
に係合する一対の蓋体８、ブロック本体２１，３１の側
面に夫々係合する一対のボール保持器９とから構成され
ている。

【００１９】上記移動ブロック３のブロック本体３１
は、図１、図２及び図６に示すように、略矩形状に形成
されており、軸方向に沿った各側面には上記レール１の
転走溝１４に対向する２条の負荷ボール溝１６が互いに
拡開する方向に面して形成されている。また、このブロ
ック本体３１には負荷ボール溝１６を転走したボール７
を循環させるための無負荷転走孔１７が穿設されてい
る。尚、符号１８は取付面１９に直線案内すべき可動体
（図示せず）を固定する取付ボルトが係合するボルト孔
であり、符号２０は上記動力伝達環が固定される凹条溝
である。

【００２０】また、上記固定ブロック２のブロック本体
２１は、図７に示すように、上記移動ブロック３のブロ
ック本体３１に基部固定用の取付部２２を突設してボル
ト貫通孔２３を穿設したものであり、細部の構成はブロ
ック本体３１と全く同一である。従って、図７において
同一の符号を付してその説明を省略する。

【００２１】又、上記蓋体８は、合成樹脂により作成さ
れ上記ブロック本体２１，３１の前後両端面に固定ボル
ト（図示せず）で固定されており、図８及び図９に示す
ように、ブロック本体２１，３１に形成された負荷ボー
ル溝１６とこれに対応する無負荷転走孔１７とを連通連
結するボール旋回路２４が設けられている。このボール
旋回路２４は、負荷ボール溝１６に連続する案内面２５
を有する半円形状の案内片２６（図１０及び図１１参
照）を蓋体８に形成されたボール案内溝２７に嵌合させ
ることにより形成される。従って、この蓋体８をブロッ
ク本体２１，３１に取付けることにより、負荷ボール溝
１６の両端を連通連結するボール循環路が構成されるこ
ととなる。

【００２２】更に、上記ボール保持器９は、図１２乃至
図１３に示すように、断面略台形の棒状部材であり、そ
の幅は、ブロック本体２１，３１に取付けた際に、突出
端２８とブロック本体側面との間隙がボール７の径より
も小さくなるよう形成され、移動ブロック３及び固定ブ
ロック２をレール１から取り外した際にボール７が負荷
ボール溝１６から脱落するのを防止している。尚、この
ボール保持器９はビス２９によってブロック本体２１，
３１の側面に固定されている。

【００２３】また、上記動力伝達環６はタイミングベル
トであり、レール１の両端に軸支されたプーリー４に掛
け回されて上側軌道路１ａ及び下側軌道路１ｂを循環す
るように張架されると共に、各軌道路１ａ，１ｂでは移
動ブロック３及び固定ブロック２に連結されている。こ
の際、各ブロック２，３は半周ずつの間隔をおいて動力
伝達環６に連結されている。尚、この実施例においてプ
ーリー４は直接レール１の両端に軸支されているが、ブ
ラケット等を利用して間接的にレール１の両端に軸支す
るようにしても良い。

【００２４】そして、このように構成された本実施例の
直線スライドユニットは、例えば、図１４（Ａ）に示す
ように移動ブロック３にテーブルＴを固定すると共に、
このテーブルＴには物品をハンドリングするワークＷを
固定し、ステッピングモータ５による所定の回転量を入
力として動力伝達環６に与え、ワークＷのストローク量
を出力として取り出して使用する。具体的な利用の一例
としては、直交座標型ロボットのアームとして用いられ
る。

【００２５】このとき本実施例によれば、図１４（Ａ）
及び（Ｂ）に示すように、固定部Ｂに取り付けられた固
定ブロック２に案内されてレール１が距離Ｌだけストロ
ークするが、レール１の上側軌道路１ａによって案内さ
れた移動ブロック３も距離Ｌだけストロークするので、
結果的に移動ブロック３は距離２Ｌをストロークするこ
ととなり、また、そのストローク速度は実際の動力伝達
環の周速の２倍となる。従って、従来に比較してコンパ
クトな構成で長尺なストロークを得られ、その運動速度
も著しく高速化するので、例えば直交座標型ロボットに
おいては、そのアームが短縮されると共にストロークし
た時には必要な位置までアームが突出され、物品の搬出
あるいは搬入速度が向上する他、省スペース化を図るこ
ともでき、産業上の利用の可能性が大である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の直線
スライドユニットによれば、レールが基部上をストロー
クする一方、移動ベアリングブロックがレール上をスト
ロークするので、結果的にレール長さの２倍の距離を実
際のストローク量として利用することができ、また、そ
のストローク速度も送り駆動系の速度の２倍となるの
で、軽量コンパクトな構造にしてストロークの長い高速
運動を達成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の直線スライドユニットの第一実施例を
示す斜視図である。

【図２】第一実施例に係る直線スライドユニットの側面
図である。

【図３】第一実施例に係る直線スライドユニットの正面
断面図である。

【図４】第一実施例に係るレールを示す斜視図である。

【図５】第一実施例に係るレールを示す正面断面図であ
る。

【図６】第一実施例に係る移動ベアリングブロックを示
す正面断面図である。

【図７】第一実施例に係る固定ベアリングブロックを示
す正面断面図である。

【図８】第一実施例に係る蓋体を示す裏面図である。

【図９】図８のＩＸ−ＩＸ断面図である。

【図１０】第一実施例に係る蓋体の案内片を示す正面図
である。

【図１１】第一実施例に係る蓋体の案内片を示す平面図
である。

【図１２】第一実施例に係るボール保持器を示す側面図
である。

【図１３】第一実施例に係るボール保持器を示す正面図
である。

【図１４】第一実施例に係る直線スライドユニットの動
作を示す説明図である。

【符号の説明】

１レール２固定ベアリングブロック３移動ベアリングブロック４プーリー（回転体）５モータ（駆動手段）６動力伝達環７ボール（転動体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベアリングブロックを直線案内する軌道
路を２条有すると共に、各軌道路には転動体が転走する
転走面が複数条形成されたレールと、ベッド等の基部に
固定されると共に上記レールの一方の軌道路の転走面と
相俟って転動体を挟み込み、上記レールを移動自在に支
持する固定ベアリングブロックと、上記レールの他方の
軌道路の転走面と相俟って転動体を挟み込み、当該軌道
路に沿ってレール上を移動する移動ベアリングブロック
と、上記レールに軸支された一対の回転体に掛け回され
上記２条の軌道路に沿って循環すると共に各軌道路では
夫々固定ベアリングブロック及び移動ベアリングブロッ
クに固定され、モータ等の駆動手段によって所定の回転
量を与えられる無端状の動力伝達環とからなることを特
徴とする直線スライドユニット。
【請求項２】レールは、２条の軌道路が互いに背中合
わせに重なった断面略Ｈ形状に形成されていることを特
徴とする直線スライドユニット。