WO2007055208A1 - 運動案内装置、相対可動システム及び変位吸収機構 - Google Patents

運動案内装置、相対可動システム及び変位吸収機構 Download PDF

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base
track rail
displacement absorbing
moving
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Hidekazu Michioka
Hiroaki Mochizuki
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Thk Co., Ltd.
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    • F16C29/0642—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body defining a U-shaped carriage, i.e. surrounding a guide rail or track on three sides whereby the return paths are provided as bores in a main body of the U-shaped carriage, e.g. the main body of the U-shaped carriage is a single part with end caps provided at each end with balls with four rows of balls
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Definitions

  • Motion guide device relative movable system, and displacement absorbing mechanism
  • the present invention relates to a motion guide device for considering that a moving body relatively linearly or curvedly moves with respect to a base, a relative movable system incorporating the motion guide device, and a motion guide device.
  • the present invention relates to a displacement absorbing mechanism provided in the above.
  • a motion guide device is a machine element for guiding a moving body to perform a linear motion or a curved motion relative to a base, such as a machine tool, a semiconductor 'liquid crystal manufacturing device, an automobile, a mouth bot, etc. Installed in various machines.
  • FIG. 16 shows an example in which this type of motion guide device is used uniaxially.
  • the motion guide device is constructed by assembling a moving block 2 so as to be capable of linear motion or curved motion on an elongated track rail 1.
  • Track rail 1 is attached to base 3 and moving block 2 is attached to moving body 4 such as a table.
  • moving body 4 such as a table.
  • a large number of rolling elements are interposed between the track rail 1 and the moving block 2 so as to be capable of rolling, and the moving block 2 slides along the track rail 1 in a sliding manner.
  • the moving body 4 may be slightly displaced relative to the base 3 in the vertical direction or the horizontal direction in FIG.
  • the moving body 4 may be slightly displaced relative to the base 3 in the vertical direction or the horizontal direction in FIG.
  • the coefficient of thermal expansion of a structure such as the base 3 and the moving body 4 is different in a machine used in an environment where temperature changes are severe, the moving body 4 may be displaced with respect to the base 3. is there.
  • the curvature of the track rail 1 changes due to the action of a force metal having different thermal expansion coefficients.
  • the applicant has proposed a movable body mounting plate that can absorb the displacement of the movable body 4 relative to the base 3 in the vertical direction or the horizontal direction (see Patent Document 1).
  • a radial plate 5 and a horizontal plate 6 are stacked on the upper surface of the moving block as movable body mounting plates.
  • the thin wall portions 5a and 6a of the movable body mounting plates 5 and 6 are elastically deformed to absorb the displacement of the movable body 4 in the upward / downward direction or the lateral direction with respect to the base 3.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 7-190053
  • the motion guide device may be requested to increase the rigidity in the left-right direction while lowering the rigidity in the vertical direction.
  • the movable body 4 it may be desired that the movable body 4 be easily displaced in the vertical direction with respect to the base 3 while being displaced in the horizontal direction.
  • the moving body 4 since the moving body 4 is generally coupled to the upper surface side of the moving block 2, the rigidity on the upper surface side of the moving block 2 is increased, so that it is difficult to meet this requirement.
  • an object of the present invention is to provide a motion guide device, a relatively movable system, and a displacement absorbing mechanism that have low rigidity in the up-down direction and high rigidity in the left-right direction.
  • the invention according to claim 1 is directed to a motion guide for guiding the moving body (11) to perform a linear motion or a curved motion relative to the base (12).
  • a track rail (15) having a bottom surface (30a), a side surface (30b), and a top surface (30c) and attached to one of the base (12) or the moving body (11), and the track rail A center portion (16a) facing the upper surface (30c) of (15) and a side wall portion (16b) facing the side surface (30b) of the track rail (15), and the track rail (15)
  • a moving block (16) assembled so as to be relatively linear or curved, and a displacement absorbing mechanism (17, 38) provided on a side surface (23) of the moving block (16).
  • the displacement absorbing mechanism (17, 38) is coupled to the attachment body (26, 34) attached to the other of the base (12) or the movable body (11) and the attachment body (26, 34), A displacement absorbing portion (31, 37) that shears when the mounting body (26, 34) is displaced in a direction intersecting the upper surface of the moving block (16). is there.
  • the invention according to claim 2 is the motion guide device according to claim 1, wherein at least a part of the upper surface of the movable block (16) is attached to the attachment body (26, 34). Further, the other force of the base (12) or the movable body (11) is characterized in that a space is provided so as to be easily displaced by the urging force on the upper surface of the movable block (16).
  • the invention according to claim 3 is the motion guide apparatus according to claim 1 or 2, wherein the displacement absorbing portion (31, 37) includes a metal plate (28, 36) and a rubber layer (27, 35). ) Is laminated.
  • the invention described in claim 4 is the motion guide apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the displacement absorbing portion (37) is provided on a side surface (23) of the moving block (16). It has a rubber layer (35) to be vulcanized and bonded.
  • the invention according to claim 5 is the motion guide apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the attachment body (34) faces the side surface (23) of the moving block (16).
  • Mounting body side wall (34a) and mounting body upper wall (34b) facing the upper surface (24) of the moving block (16), and the mounting body upper wall of the mounting body (34) (34b) is provided with a mounting hole (39) for mounting the mounting body (34) to the other of the base (12) or the moving body (11). It is characterized by.
  • the invention according to claim 6 is the motion guide apparatus according to claim 5, wherein the displacement absorbing portion (37) includes a side surface (23) of the moving block (16) and a side wall portion of the attachment body.
  • the invention according to claim 7 is the motion guide device according to claim 5 or 6, wherein the attachment body (34) corresponds to a pair of left and right side wall portions (16b) of the moving block (16). It is characterized by being divided into two.
  • the invention according to claim 8 is a motion guide device for guiding the moving body (11) relative to the base (12) to perform a linear motion or a curved motion relative to the base (12).
  • a displacement absorbing mechanism (17,) provided between the side surface (23) of the moving block (16) and the other of the base (12) or the moving body (11). 38), and at least part of the upper surface of the moving block (16), the base (12) attached to the displacement absorbing mechanism (17, 38) or the moving A space is provided so that the other of the body (11) is easily displaced toward the upper surface (24) of the moving block (16).
  • the invention according to claim 9 is a relative movable system in which the movable body (11) is relatively linearly or curvedly moved with respect to the base (12), and the relative movable system includes a wall ( 11a), a base (12) having a wall surface (12a) facing the wall surface (1 la) of the mobile body (11), and the wall surface (1) of the mobile body (11) (1). la) and the wall surface (12a) of the base (12), and a movement for guiding the moving body (11) to perform a linear motion or a curved motion relative to the base (12).
  • a guide device (13), and a drive source for linearly moving or curving the movable body (11) relative to the base (12), and the motion guide device (13) has a bottom surface (13).
  • the invention according to claim 10 is opposed to the upper surface (30c) of the track rail (15) on the track rail (15) having the bottom surface (30a), the side surface (30b), and the upper surface (30c).
  • a moving block (16) having a central portion (16a) and a side wall portion (16b) facing the side surface (30b) of the track rail (15) is disposed relative to the track rail (15).
  • the mounting body (26, 34) is coupled to the mounting body (26, 34), and shear deformation occurs when the mounting body (26, 34) is displaced in a direction intersecting the upper surface of the moving block (16).
  • a displacement absorbing mechanism (31, 37) that is provided on a side surface (23) of the moving block (16).
  • the displacement absorbing mechanism provided on the side surface of the moving block undergoes shear deformation. Absorbs displacement. Therefore, a motion guide device having low rigidity in the vertical direction can be obtained.
  • the displacement absorbing portion that undergoes shear deformation is provided on the side surface of the moving block, the cross-sectional area of the displacement absorbing portion can be increased, and a highly rigid motion guide device can be obtained in the left-right direction.
  • the vertical rigidity of the motion guide device can be further reduced.
  • the vertical rigidity of the displacement absorbing mechanism can be reduced and the horizontal rigidity can be increased.
  • the rubber layer is integrally vulcanized and adhered to the side surface of the moving block. This eliminates the need to attach a metal base plate to the side of the moving block. Therefore, the width dimension in the left-right direction of the motion guide device can be reduced.
  • rubber can be vulcanized and bonded to the side surface of the moving block.
  • the displacement absorbing mechanism provided on the side surface of the moving block undergoes shear deformation. Absorbs displacement. Therefore, a relatively movable system with low rigidity in the vertical direction can be obtained. Further, since the displacement absorbing portion that undergoes shear deformation is provided on the side surface of the moving block, the cross sectional area of the displacement absorbing portion can be increased, and a rigid and relatively movable system can be obtained in the left-right direction.
  • the displacement absorbing mechanism provided on the side surface of the moving block undergoes shear deformation. Absorbs displacement. Therefore, when the displacement absorbing mechanism is provided in the motion guide device, a motion guide device having low rigidity in the vertical direction can be obtained. In addition, since the displacement absorbing portion that undergoes shear deformation is provided on the side surface of the moving block, the sectional area of the displacement absorbing portion can be increased, and a motion guide device having high rigidity in the left-right direction can be obtained.
  • FIG. 1 is a plan view of a relative movable system in which a motion guide device according to a first embodiment of the present invention is incorporated.
  • FIG.5 Front view of motion guide device with displacement absorbing mechanism
  • FIG. 7 Diagram showing deformation of the displacement absorption mechanism (Fig. 7 (A) is before deformation, Fig. 7 (B) is after deformation)
  • FIG. 8 Plan view of the motion guide device with the displacement absorption mechanism attached
  • FIG. 9 Front view of motion guide device with displacement absorbing mechanism
  • FIG. 10 is a perspective view of a motion guide device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 Front view of the motion guidance apparatus of FIG.
  • FIG. 12 Plan view of the motion guide device of FIG.
  • FIG. 13 Side view of the motion guide device of FIG.
  • FIG. 15 is a perspective view showing another example of a mounting body.
  • FIG. 17 is a perspective view showing a conventional displacement absorbing mechanism.
  • FIG. 1 and 2 show a relative movable system in which a motion guide device according to a first embodiment of the present invention is incorporated.
  • Fig. 1 shows a plan view of the relative movable system
  • Fig. 2 shows a cross-sectional view along line ⁇ - ⁇ in Fig.
  • the elongated mobile body 11 is surrounded by a frame-shaped base 12.
  • the moving body 11 in the base 12 moves linearly along the base 12.
  • the relative linear motion of the moving body 11 with respect to the base 12 is guided to the motion guide devices 13 and 14.
  • the vertical direction and the horizontal direction are determined based on the state in which the bottom surface 30a of the track rail 15 is disposed on the lower side and the upper surface 30c is disposed on the upper side. ing.
  • the side surface 30b of the track rail 15 may be on the upper side or the lower side. In such a case, the vertical direction and the horizontal direction are determined on the assumption that the bottom surface 30a of the track rail 15 is on the lower side.
  • the moving body 11 has a flat shape and a constant cross-sectional shape.
  • the moving body 11 has a pair of outer wall surfaces 11a parallel to each other.
  • the frame-shaped base 12 surrounding the moving body 11 has a pair of inner wall surfaces 12a facing the pair of outer wall surfaces 11a of the moving body 11.
  • a pair of motion guide devices 13 and 14 for guiding the moving body 11 to linearly move relative to 12 are arranged.
  • the track rails 15 of the motion guide devices 13 and 14 are attached to the moving body 11, and the moving block 16 is attached to the base 12 on the fixed side.
  • two moving blocks 16 are assembled on one track rail 15 (see FIG. 2).
  • the moving body 11 is linearly driven by a driving source such as a ball screw mechanism, a linear motor, and a belt compressor (not shown).
  • a displacement absorbing mechanism 17 that absorbs the vertical displacement of the moving body 11 is provided on the side surface of the moving block 16 of one of the pair of motion guiding devices 13 and 14. Yes. By this displacement absorbing mechanism 17, one motion guide device 13 escapes in the vertical direction as the movable body 11 is displaced in the vertical direction. The remaining motion guides 14 do not change position in the vertical direction.
  • FIGS. 3 and 4 show the motion guide devices 13, 14 incorporated in the relative mobile system.
  • FIG. 3 shows a side view of the motion guide devices 13 and 14, and FIG. 4 shows a perspective view.
  • a saddle-shaped moving block 16 is slidably assembled to the track rail 15. Between the track rail 15 and the moving block 16, a plurality of balls 18 or rolling elements having a roller force are interposed so as to be able to roll.
  • the track rail 15 is elongated and linearly extended.
  • the track rail 15 has a bottom surface 30a, a pair of left and right side surfaces 30b, and an upper surface 30c, and is formed in a substantially square cross section.
  • the track rail 15 is provided with a mounting hole 15b for mounting on the moving body.
  • ridges 19 are formed on the upper part of the left and right side surfaces 30b of the track rail 15.
  • two ball rolling grooves 15a extending along the track rails 15 are formed as rolling element rolling portions. Since the ridges 19 are formed on each of the left and right side surfaces of the track rail 15, two ball rolling grooves 15a are formed in total.
  • the four ball rolling grooves 15a are arranged so that the motion guide device can receive a load substantially evenly in the vertical and horizontal directions in FIG.
  • the vertical rigidity of the motion guide device itself excluding the displacement absorbing mechanism 17
  • the rigidity in the horizontal direction is about 1: 1 to 3: 1.
  • the number and arrangement of the ball rolling grooves 15a are appropriately determined according to the required rigidity.
  • the moving block 16 includes a central portion 16a facing the upper surface 30c of the track rail 15, and a side wall portion 16b extending downward from the left and right sides of the central portion 16a and facing the left and right side surfaces 30b of the track rail 15.
  • the moving block 16 has a steel moving block main body 20 and a pair of end plates 21 attached to both end surfaces of the moving block main body 20 in the moving direction.
  • a load ball rolling groove 16c is formed as a load rolling element rolling portion facing the ball rolling groove 15a of the track rail 15.
  • a total of four loaded ball rolling grooves 16c are also provided corresponding to the ball rolling grooves 15a of the track rail 15.
  • the moving block body 20 is formed with a ball return passage 22 extending in parallel with the load ball rolling groove 15c at a predetermined interval.
  • a U-shaped direction change path is formed in the end plate 21 made of resin attached to both ends of the moving block body 20.
  • the load ball rolling groove 16c, the ball return passage 22 and the direction change path of these moving blocks 16 constitute a circuit-like ball circulation path (rolling element circulation path).
  • a plurality of balls 18 are arranged and accommodated in the ball circulation path.
  • a plurality of balls 18 roll between the ball rolling groove 15a of the track rail 15 and the load ball rolling groove 16c of the moving block 16.
  • Load ball One end force of rolling groove 16c Ball 18 that has rolled to the other end enters the direction change path of end plate 21, passes through ball return path 22, then enters the direction change path of end plate 21 on the opposite side, It is returned again to one end of the load ball rolling groove 16c.
  • the ball 18 circulates in the ball circulation path.
  • FIG. 5 shows the motion guide device 13 to which the displacement absorbing mechanism 17 is attached.
  • the displacement absorbing mechanism 17 is attached like an attachment between the side surface 23 of the moving block 16 and the base 12.
  • the displacement absorbing mechanism 17 is not arranged between the upper surface 24 of the moving block 16 and the inner wall surface 12a of the base 12. During this time, a space is provided so that the base 12 can be displaced relative to the moving block 16 in the vertical direction.
  • the displacement absorbing mechanism 17 It may be attached integrally to the side surface 23 of the lock 16.
  • FIG. 6 is a perspective view of the displacement absorbing mechanism 17.
  • the displacement absorbing mechanism 17 is formed by laminating a metal plate and a rubber layer parallel to the side surface 23 of the moving block 16. That is, the displacement absorbing mechanism includes a metal base plate 25 attached to the moving block 16, a metal attachment body 26 attached to the base 12, and a displacement absorption part sandwiched between the base plate 25 and the attachment body 26. It consists of 31.
  • the displacement absorbing portion 31 may be composed of a single rubber layer, and also has a laminated rubber force in which a plurality of layers of metal intermediate plates 28 and a plurality of layers of rubber layers 27 are laminated as in this embodiment.
  • the base plate 25 is formed with mounting holes 25a for mounting on the screw holes on the side surface 23 of the moving block 16. A screw hole is not processed in the upper surface 24 of the moving block 16.
  • the mounting body 26 is formed with a mounting hole 26a for mounting to a bracket 29 (see FIG. 5) suspended from the base 12. Adhesion using an adhesive or vulcanization adhesion that is performed simultaneously with rubber molding is used to attach the base plate 25 and the attachment body 26 to the rubber layer 27.
  • the displacement absorbing portion 31 is provided on the side surface 23 of the moving block 16, the sectional area of the displacement absorbing portion 31 can be increased, and a motion guide device having high rigidity in the left-right direction can be obtained. If there is a metal intermediate plate 28, the displacement absorbing mechanism 17 is more rigid in the left-right direction.
  • the displacement absorbing mechanism 17 When the displacement absorbing mechanism 17 is provided, even when the moving block 16 is displaced upward and downward relative to the base 12, the load due to the displacement is not directly transmitted to the inside of the moving block 16. For example, if the displacement absorbing mechanism 17 is not provided and the base 12 is displaced 0.5 mm, A load of 0.5mm displacement is applied to the inside of the moving block 16. On the other hand, when the displacement absorbing mechanism 17 is provided, the displacement absorbing mechanism 17 absorbs the displacement of 0.5 mm, so that an excessive load is not applied to the inside of the moving block 16. Therefore, the life of the rolling elements inside the moving block 16 can be extended. Since the upper surface 24 of the moving block 16 is provided with a space, the base 12 is easily displaced in the vertical direction toward the upper surface 24 of the moving block 16.
  • the vertical rigidity the horizontal rigidity can be made extremely different to less than 1: 100 or the like.
  • “rigidity” is the spring constant, and the unit is NZmm.
  • the reason why the rigidity in the vertical direction is weakened is to absorb the vertical displacement of the base 12 relative to the moving block 16.
  • the rigidity in the left-right direction is increased because, for example, the linear motor coil and magnet that move with a slight clearance, such as the moving body 11 being displaced in the left-right direction, these interfere with each other. This is to prevent it.
  • the reason why two moving blocks 16 are assembled per track rail 15 is to increase the lateral rigidity.
  • the up / down stiffness and the left / right stiffness are appropriately set according to the structure of the relative movable system and the usage environment.
  • FIG. 7 shows a deformation of the displacement absorbing mechanism 17.
  • Fig. 7 (A) is before deformation and Fig. 7 (B) is after deformation.
  • the shear spring constant of the displacement absorbing mechanism 17 (the spring constant when the mounting body 26 is displaced in the vertical direction with respect to the base plate 25) is the compression spring constant (the mounting body 26 is fixed to the base plate 25).
  • the compression spring constant the mounting body 26 is fixed to the base plate 25.
  • the attachment body 26 can be easily displaced in the vertical direction with respect to the base plate 25.
  • the number of laminated rubber layers may be increased. Factors such as rubber hardness, thickness, area, and number of sheets are adjusted according to the target shear spring constant and compression spring constant.
  • the displacement absorbing mechanism is not only a laminate of a metal plate and a rubber layer, but also an elastic formed with slits such as metal pins and couplings.
  • a body or a coil spring can also be used.
  • metal pins may buckle, and elastic bodies with slits may concentrate stress on thin parts.
  • the displacement absorbing mechanism 17 is attached to the left and right side surfaces 23 of the moving block 16.
  • the clearance of the upper surface 24 of the moving block 16 is managed by connecting the displacement absorbing mechanism 17 and the base 12 with a shim interposed between the upper surface 24 of the moving block 16 and the base 12, and then This is done by extracting the shim.
  • the size of the clearance of the upper surface 24 of the moving block 16 is set to be equal to or greater than the amount of vertical displacement of the base 12 with respect to the moving block 16.
  • FIGS. 10 to 13 show a motion guide apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • 10 is a perspective view of the motion guide device
  • FIG. 11 is a front view
  • FIG. 12 is a plan view
  • FIG. 13 is a side view.
  • the rigidity of the motion guide device in the left-right direction is increased and the rigidity in the vertical direction is decreased. It is the same as the device.
  • a device for reducing the lateral width of the motion guide device provided with the displacement absorbing mechanism Although it is not as high as the rigidity in the direction, it has been devised to increase the rigidity in the vertical direction.
  • the motion guide device includes a track rail 15 having a bottom surface 30a, a side surface 30b, and a top surface 30c, a central portion 16a facing the top surface 30c of the track rail 15, and a side wall portion 16b facing the side surface 30b of the track rail 15.
  • a moving block 16 having: Since the structure of the track rail 15 and the moving block 16 is the same as that of the motion guide device of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted. At both ends of the track rail 15 in the axial direction, stoppers 33 for limiting the stroke of the moving block 16 are provided.
  • a displacement absorbing mechanism 38 is provided on the side surface 23 of the moving block 16.
  • the displacement absorbing mechanism 38 includes a mounting body 34 attached to the base 12, and a displacement absorbing portion 37 interposed between the side surface 23 of the moving block 16 and the mounting body 34.
  • the displacement absorbing portion 37 is a laminated rubber including a metal plate 36 parallel to the side surface 23 of the moving block 16 and a rubber layer 35 such as NC rubber.
  • the rubber layer 35 is glued to the side surface 23 and the attachment body 34 of the moving block 16 by carbosulfuric. This rubber layer 35 is a moving block connected only by the side surface 23 of the moving block 16. Part of the top 24 of 16
  • the mounting body 34 has a mounting body side wall portion 34a facing the side surface 23 of the moving block 16, and an mounting body upper wall portion 34b facing the upper surface 24 of the moving block 16, and has an L-shaped cross section. It is formed.
  • the attachment body 34 is divided into two corresponding to the pair of left and right side wall portions 16b of the moving block 16.
  • a mounting hole 39 (see FIG. 12) for mounting the mounting body 34 to the base 12 is provided in the mounting body upper wall 34b of the mounting body 34.
  • a female screw is machined into the mounting hole 39.
  • a mounting hole for mounting on the base 12 is not processed on the upper surface 24 of the moving block 16.
  • FIG. 14 shows an example of a method of vulcanizing and bonding rubber to the side surface 23 of the moving block 16.
  • the moving block 16 with the side surface 23 coated with adhesive is placed on the molds 41 and 42.
  • the mold 41 is in close contact with the inner wall surface of the moving block 16, and the mold 42 is in close contact with the upper surface 24 of the moving block 16.
  • an attachment body 34 with an adhesive applied inside is disposed on the side of the moving block 16.
  • a metal plate 36 is interposed between the side surface 23 of the moving block 16 and the mounting body 34 and from both sides in the longitudinal direction.
  • the metal plate 36 is supported at both ends in the longitudinal direction.
  • a rubber compound is injected from the injection port 40 of the attachment body 34.
  • the rubber compound moves around the side surface 23 and the metal plate 36 of the moving block 16 and also moves to the upper surface 24 of the moving block 16.
  • a pressure P is applied between the mounting body 34 and the side surface 23 of the moving block 16 to raise the temperature.
  • rubber is press vulcanized, and the rubber layer 35 is vulcanized and adhered to the side surface 23 of the moving block 16 and the inside of the mounting body 34.
  • a portal casing shape that covers the upper surface 24 and the side surface 23 of the moving block 16 is also conceivable.
  • rubber press vulcanization it is necessary to pressurize the rubber compound. If the mounting body 34 is formed in a portal casing shape, even if pressure P is applied, it is impossible to apply pressure to the rubber compound injected between the side surface 23 of the moving block 16 and the mounting body 34. Therefore, it is necessary to separate the mounting body 34 into two.
  • the upper surface side of the moving block 16 has a single-layer rubber structure.
  • the side surface has a two-layer rubber structure with a metal plate 36 in between.
  • the rubber is also distributed to the upper surface 24 of the moving block 16 where the tip 42a of the mold 42 does not cover the entire upper surface 24 of the moving block 16.
  • the rubber of the mold 42 is prevented so that the rubber does not spread on the upper surface 24 of the moving block 16.
  • the tip end portion 42 a may cover the entire upper surface 24 of the moving block 16.
  • the moving block 16 replaces the base plate 25 (see Fig. 6) of the displacement absorbing mechanism 17 of the first embodiment. There is no need to provide plate 25.
  • the mounting body 34 is formed in an L shape, and the mounting body side wall 34a is made thicker by covering the mounting hole 39 with the mounting body upper wall 34b on the upper surface side of the moving block 16. It is not necessary to provide the bracket 29 (see FIG. 5) like the displacement absorbing mechanism 17 of the embodiment. Therefore, the width dimension in the left-right direction of the motion guide device can be reduced.
  • the vertical and horizontal rigidity of the motion guide device can be freely set.
  • the upper surface side of the moving block 16 has a single-layer rubber structure and the side surface side has a two-layer rubber structure with a metal plate 36 in between
  • the base 12 is easily displaced toward the moving block 16.
  • the rigidity of the motion guide device is determined by the thickness of the rubber layer 35, the area of the rubber layer 35, the presence or absence of the metal plate 36, and the like. These are appropriately determined according to the specifications of the motion guide device. For example, when it is desired to further increase the vertical rigidity, a metal plate 36 may be interposed between the upper surface 24 of the moving block 16 and the mounting body 34, or a larger area of the upper surface 24 of the moving block 16 may be provided. The rubber layer 35 may be spread over. If the rigidity in the vertical direction is to be further lowered, the rubber layer 35 should be removed from the upper surface 24 of the moving block 16.
  • the number of the metal plates 36 on the side surface of the moving block 16 may be increased to two or three.
  • only the single rubber layer 35 may be used without the metal plate 36 interposed.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
  • the track rail of the motion guide device may be attached to the moving body, the force track rail attached to the base on the fixed side, the base, and the moving block attached to the moving body.
  • the motion guide device of the present invention can be incorporated in various relative movable systems that require a displacement absorbing mechanism that is not limited to the relative movable system of the above embodiment.
  • the displacement absorbing mechanism may be provided to absorb the displacement due to the mounting error and the processing error, which are necessary to absorb the displacement due to the thermal expansion and thermal contraction.
  • the track rail may have an I shape instead of a substantially square shape.
  • the track rail may not be linearly curved but may be curved.
  • the present invention can be applied to a sliding motion guide device in which no rolling element is interposed between the track rail and the moving block, and also to a finite stroke type motion guide device in which the rolling element cannot circulate. Can be applied.

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Abstract

　上下方向には剛性が低く、左右方向には剛性の高い運動案内装置を提供する。 　運動案内装置は、底面３０ａ、側面３０ｂ及び上面３０ｃを有し、ベース１２又は移動体１１の一方に取り付けられる軌道レール１５と、軌道レール１５の上面３０ｃに対向する中央部１６ａと、軌道レール１５の側面３０ｂに対向する側壁部１６ｂと、を有し、軌道レール１５に対して相対的に直線運動又は曲線運動可能に組み付けられる移動ブロック１６と、を備える。移動ブロック１６の側面２３に変位吸収機構１７，３８を設ける。変位吸収機構１７，３８は、ベース１２又は移動体１１の他方に取り付けられる取付け体２６，３４と、取付け体２６，３４に結合され、取付け体２６，３４が移動ブロック１６の上面に交差する方向に変位するときにせん断変形する変位吸収部３１，３７と、を有する。

Description

明 細 書
運動案内装置、相対可動システム及び変位吸収機構
技術分野
[0001] 本発明は、ベースに対して移動体が相対的に直線運動又は曲線運動するのを案 内するための運動案内装置、この運動案内装置が組み込まれた相対可動システム、 並びに運動案内装置に設けられる変位吸収機構に関する。
背景技術
[0002] 運動案内装置は、ベースに対して移動体が相対的に直線運動又は曲線運動する のを案内するための機械要素であり、工作機械、半導体'液晶製造装置、自動車、口 ボットなどの様々な機械に組み込まれる。
[0003] 図 16はこの種の運動案内装置を一軸で使用した例を示す。運動案内装置は、細 長く伸びる軌道レール 1に直線運動又は曲線運動可能に移動ブロック 2を組み付け たものである。軌道レール 1がベース 3に取り付けられ、移動ブロック 2がテーブルな どの移動体 4に取り付けられる。軌道レール 1と移動ブロック 2との間には、多数の転 動体が転がり運動可能に介在されていて、移動ブロック 2が軌道レール 1に沿って円 滑にスライドする。
[0004] 運動案内装置が組み込まれる機械によっては、移動体 4がベース 3に対して図 16 中上下方向又は左右方向に相対的に僅かに変位する場合がある。例えば、温度変 化の激 ヽ環境で使用される機械にぉ ヽて、ベース 3及び移動体 4などの構造体の 熱膨張率が異なると、移動体 4がベース 3に対して変位することがある。この他にも、 ベース 3にアルミを使用し、軌道レール 1に鋼を使用すると、両者の熱膨張率が異な る力 ノ ィメタルの作用によって、軌道レール 1の曲率が変化する。
[0005] 移動体 4とベース 3との間に運動案内装置を拘束した状態で、移動体 4がベース 3 に対して上下方向又は左右方向に変位すると、移動体 4の変位が荷重として移動ブ ロックの内部に直接的にかかってしまう。移動体 4と軌道レール 1との間にはボールな どの転動体が介在されているから、僅かな移動体 4の変位ならば、転動体が変形す ることによりこれを吸収することができる。しかし、移動体 4の変位量が大きいと、転動 体の変形量も大きくなるので、転動体の寿命が短くなつたり、転動体が円滑に転がら なくなったりするという問題を招く。それゆえ、移動体 4の変位が予想されるときは、大 型の運動案内装置を選択したり、転動体として大きな荷重を受けられるローラを用い たりしていた。
[0006] 出願人は、ベース 3に対する移動体 4の相対的な上下方向又は左右方向の変位を 吸収できる可動体取付けプレートを提案している（特許文献 1参照)。図 17に示され るように、移動ブロックの上面には、可動体取付けプレートとして、ラジアル方向用プ レート 5及び水平方向用プレート 6が積層される。これらの可動体取付けプレート 5, 6 の薄肉部 5a, 6aが弾性変形することによって、ベース 3に対する移動体 4の上下方 向又は左右方向の変位を吸収する。
[0007] 特許文献 1 :特開平 7— 190053号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 確かに、上記に記載の可動体取付けプレートを使用すると、軌道レール 1の取り付 け誤差などを要因にする移動体 4の僅かな変位を吸収することができる。しかし、薄 肉部 5a, 6aの橈み量にも限界があるので、温度変化の激しい環境で使用される機械 などにおける移動体 4の大きな変位を吸収するのには適さない。
[0009] しかも、運動案内装置が組み込まれる機械によっては、運動案内装置に上下方向 の剛性を下げる一方、左右方向の剛性を上げることを要請する場合がある。すなわ ち、移動体 4がベース 3に対して上下方向に変位し易くする一方、左右方向には変位 しに《することが望まれる場合がある。しかし、移動体 4は移動ブロック 2の上面側に 結合されるのが一般的であるから、移動ブロック 2の上面側の剛性が強くなるので、こ の要請に応えるのは困難である。
[0010] そこで本発明は、上下方向には剛性が低ぐ左右方向には剛性の高い運動案内装 置、相対可動システム、変位吸収機構を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0011] 以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図 面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定さ れるものでない。
[0012] 上記課題を解決するために、請求項 1に記載の発明は、ベース (12)に対して移動 体 (11)が相対的に直線運動又は曲線運動するのを案内するための運動案内装置で あって、底面 (30a)、側面 (30b)及び上面 (30c)を有し、前記ベース (12)又は前記移動体 (11)の一方に取り付けられる軌道レール (15)と、前記軌道レール (15)の上面 (30c)に対 向する中央部 (16a)と、前記軌道レール (15)の側面 (30b)に対向する側壁部 (16b)と、を 有し、前記軌道レール (15)に対して相対的に直線運動又は曲線運動可能に組み付 けられる移動ブロック (16)と、前記移動ブロック (16)の側面 (23)に設けられる変位吸収 機構 (17,38)と、を備え、前記変位吸収機構 (17,38)は、前記ベース (12)又は前記移動 体 (11)の他方に取り付けられる取付け体 (26,34)と、前記取付け体 (26,34)に結合され 、前記取付け体 (26,34)が前記移動ブロック (16)の上面に交差する方向に変位すると きにせん断変形する変位吸収部 (31,37)と、を有することを特徴とする運動案内装置 である。
[0013] 請求項 2に記載の発明は、請求項 1に記載の運動案内装置において、前記移動ブ ロック (16)の上面の少なくとも一部には、前記取付け体 (26,34)に取り付けられた前記 ベース (12)又は前記移動体 (11)の他方力 前記移動ブロック (16)の上面に向力つて 変位し易 、ように、スペースが設けられることを特徴とする。
[0014] 請求項 3に記載の発明は、請求項 1又は 2に記載の運動案内装置において、前記 変位吸収部 (31,37)は、金属板 (28,36)とゴム層 (27,35)とを積層してなることを特徴とす る。
[0015] 請求項 4に記載の発明は、請求項 1ないし 3いずれかに記載の運動案内装置にお いて、前記変位吸収部 (37)は、前記移動ブロック (16)の側面 (23)に加硫接着されるゴ ム層 (35)を有することを特徴とする。
[0016] 請求項 5に記載の発明は、請求項 1ないし 4いずれかに記載の運動案内装置にお いて、前記取付け体 (34)は、前記移動ブロック (16)の側面 (23)に対向する取付け体側 壁部 (34a)と、移動ブロック (16)の上面 (24)に対向する取付け体上壁部 (34b)と、を有し 、前記取付け体 (34)の前記取付け体上壁部 (34b)に、前記取付け体 (34)を前記べ一 ス (12)又は前記移動体 (11)の他方に取り付けるための取付け孔 (39)が設けられること を特徴とする。
[0017] 請求項 6に記載の発明は、請求項 5に記載の運動案内装置において、前記変位吸 収部 (37)は、前記移動ブロック (16)の側面 (23)と前記取付け体側壁部 (34a)との間に介 在されたゴム層 (35)を有し、このゴム層 (35)は、前記移動ブロック (16)の上面と前記取 付け体上壁部 (34b)との間にもゆきわたることを特徴とする。
[0018] 請求項 7に記載の発明は、請求項 5又は 6に記載の運動案内装置において、前記 取付け体 (34)は、前記移動ブロック (16)の左右一対の側壁部 (16b)に対応して二分割 されることを特徴とする。
[0019] 請求項 8に記載の発明は、ベース (12)に対して移動体 (11)が相対的に直線運動又 は曲線運動するのを案内するための運動案内装置であって、底面 (30a)、側面 (30b) 及び上面 (30c)を有し、前記ベース (12)又は前記移動体 (11)の一方に取り付けられる 軌道レール (15)と、前記軌道レール (15)に対して相対的に直線運動可能に組み付け られると共に、前記軌道レール (15)の上面 (30c)に対向する中央部 (16a)と、前記軌道 レール (15)の側面 (30b)に対向する側壁部 (16b)と、を有する移動ブロック (16)と、前記 移動ブロック (16)の側面 (23)と前記ベース (12)又は前記移動体 (11)の他方との間に設 けられる変位吸収機構 (17,38)と、を備え、前記移動ブロック (16)の上面の少なくとも一 部には、前記変位吸収機構 (17,38)に取り付けられた前記ベース (12)又は前記移動 体 (11)の他方が、前記移動ブロック (16)の上面 (24)に向かって変位し易いように、スぺ ースが設けられることを特徴とする。
[0020] 請求項 9に記載の発明は、ベース (12)に対して移動体 (11)が相対的に直線運動又 は曲線運動する相対可動システムであって、前記相対可動システムは、壁面 (11a)を 有する移動体 (11)と、前記移動体 (11)の前記壁面 (1 la)に対向する壁面 (12a)を有する ベース (12)と、前記移動体 (11)の前記壁面 (1 la)と前記ベース (12)の前記壁面 (12a)と の間に設けられ、前記ベース (12)に対して前記移動体 (11)が相対的に直線運動又は 曲線運動するのを案内する運動案内装置 (13)と、前記ベース (12)に対して前記移動 体 (11)を相対的に直線運動又は曲線運動させる駆動源と、を備え、前記運動案内装 置 (13)は、底面 (30a)、側面 (30b)及び上面 (30c)を有し、前記ベース (12)又は前記移動 体 (11)の一方に取り付けられる軌道レール (15)と、前記軌道レール (15)の上面 (30c)に 対向する中央部 (16a)と、前記軌道レール (15)の側面 (30b)に対向する側壁部 (16b)と、 を有し、前記軌道レール (15)に対して相対的に直線運動可能に組み付けられる移動 ブロック (16)と、前記移動ブロック (16)の側面 (23)に設けられる変位吸収機構 (17,38)と 、を備え、前記変位吸収機構 (17,38)は、前記ベース (12)又は前記移動体 (11)の他方 に取り付けられる取付け体 (26,34)と、前記取付け体 (26,34)に結合され、前記取付け 体 (26,34)が前記移動ブロック (16)の上面に交差する方向に変位するときにせん断変 形する変位吸収部 (31,37)と、を備えることを特徴とする。
[0021] 請求項 10に記載の発明は、底面 (30a)、側面 (30b)及び上面 (30c)を有する軌道レー ル (15)に、前記軌道レール (15)の上面 (30c)に対向する中央部 (16a)と、前記軌道レー ル (15)の側面 (30b)に対向する側壁部 (16b)と、を有する移動ブロック (16)を、前記軌道 レール (15)に対して相対的に直線運動又は曲線運動可能に組み付けてなる運動案 内装置に設けられる変位吸収機構 (17,38)であって、前記変位吸収機構 (17,38)は、 取付け孔 (26a,39)が加工される取付け体 (26,34)と、前記取付け体 (26,34)に結合され 、前記取付け体 (26,34)が前記移動ブロック (16)の上面に交差する方向に変位すると きにせん断変形する変位吸収部 (31,37)と、を有して、前記移動ブロック (16)の側面 (2 3)に設けられることを特徴とする変位吸収機構である。
発明の効果
[0022] 請求項 1に記載の発明によれば、移動体がベースに対して移動ブロックの上面に 交差する方向に変位するときに、移動ブロックの側面に設けられる変位吸収機構が せん断変形して変位を吸収する。よって、上下方向には剛性が低い運動案内装置が 得られる。また、せん断変形する変位吸収部を移動ブロックの側面に設けるので、変 位吸収部の断面積を大きくすることができ、左右方向には剛性の高い運動案内装置 が得られる。
[0023] 請求項 2に記載の発明によれば、運動案内装置の上下方向の剛性をより低くするこ とがでさる。
[0024] 請求項 3に記載の発明によれば、変位吸収機構の上下方向の剛性を弱くし、左右 方向の剛性を強くすることができる。
[0025] 請求項 4に記載の発明によれば、ゴム層が移動ブロックの側面に一体に加硫接着 されるので、金属製の基部プレートを移動ブロックの側面に取り付ける必要がなくなる 。よって、運動案内装置の左右方向の幅寸法を小さくすることができる。
[0026] 請求項 5に記載の発明によれば、取付け孔が設けられる取付け体上壁部が移動ブ ロックの上面側に回り込むので、運動案内装置の左右方向の幅寸法を小さくすること ができる。
[0027] 請求項 6に記載の発明によれば、運動案内装置の上下方向の剛性を左右方向の 剛性よりも低減した上で、これらの剛性を自由に調整することができる。
[0028] 請求項 7に記載の発明によれば、移動ブロックの側面にゴムを加硫接着することが できる。
[0029] 請求項 8に記載の発明によれば、移動ブロックの上面の少なくも一部にスペースが 設けられるので、ベース又は移動体が移動ブロックに向力つて上下方向に変位し易 くなる。よって、上下方向に剛性の低い運動案内装置が得られる。
[0030] 請求項 9に記載の発明によれば、移動体がベースに対して移動ブロックの上面に 交差する方向に変位するときに、移動ブロックの側面に設けられる変位吸収機構が せん断変形して変位を吸収する。よって、上下方向には剛性が低い相対可動システ ムが得られる。また、せん断変形する変位吸収部を移動ブロックの側面に設けるので 、変位吸収部の断面積を大きくすることができ、左右方向には剛性の高い相対可動 システムが得られる。
[0031] 請求項 10に記載の発明によれば、移動体がベースに対して移動ブロックの上面に 交差する方向に変位するときに、移動ブロックの側面に設けられる変位吸収機構が せん断変形して変位を吸収する。よって、変位吸収機構を運動案内装置に設けたと きに、上下方向には剛性が低い運動案内装置が得られる。また、せん断変形する変 位吸収部を移動ブロックの側面に設けるので、変位吸収部の断面積を大きくすること ができ、左右方向には剛性の高い運動案内装置が得られる。
図面の簡単な説明
[0032] [図 1]本発明の第一の実施形態の運動案内装置が組み込まれる相対可動システム の平面図
[図 2]図 1の Π-Π線断面図 [図 3]運動案内装置の側面図
[図 4]運動案内装置の斜視図
[図 5]変位吸収機構が取り付けられた運動案内装置の正面図
[図 6]変位吸収機構の斜視図
[図 7]変位吸収機構の変形を示す図（図 7 (A)が変形前で、図 7 (B)が変形後) [図 8]変位吸収機構が取り付けられた運動案内装置の平面図
[図 9]変位吸収機構が取り付けられた運動案内装置の正面図
[図 10]本発明の第二の実施形態の運動案内装置の斜視図
[図 11]図 10の運動案内装置の正面図
[図 12]図 10の運動案内装置の平面図
[図 13]図 10の運動案内装置の側面図
[図 14]加硫接着方法を示す工程図
[図 15]取付け体の他の例を示す斜視図
[図 16]運動案内装置を一軸で使用した従来例
[図 17]従来の変位吸収機構を示す斜視図
符号の説明
11 · · ·移動体
11a…外壁面 (壁面）
12…ベース
12a…内壁面 (壁面）
13, 14· · ·運動案内装置
15· · ·軌道レール
16…移動ブロック
16a…中央部
16b…側壁部
17, 38· · ·変位吸収機構
18…ボール（転動体）
23· · ·移動ブロックの側面 24…移動ブロックの上面
26, 34· · ·取付け体
34a…取付け体側壁部
34b…取付け体上壁部
27, 35· · ·ゴム層
28…中間部プレート (金属板）
30a- ··軌道レールの底面
30b…軌道レールの側面
30c- ··軌道レーノレの上面
31 , 37· · ·変位吸収部
36…金属板
39…取付け孔
発明を実施するための最良の形態
[0034] 以下、添付図面に基づいて本発明の第一の実施形態の運動案内装置を説明する 。図 1及び図 2は、本発明の第一の実施形態の運動案内装置が組み込まれる相対可 動システムを示す。図 1は相対可動システムの平面図を、図 2は図 1の Π-Π線断面図 を示す。細長く伸びる移動体 11は、枠状のベース 12に囲まれる。ベース 12内の移 動体 11はベース 12に沿って直線運動する。ベース 12に対する移動体 11の相対的 な直線運動は運動案内装置 13, 14に案内される。
[0035] なお、本実施形態においては、図 5に示されるように、軌道レール 15の底面 30aを 下側に上面 30cを上側に配置した状態を基準にして、上下方向及び左右方向を定 めている。もちろん実際の使用形態では、軌道レール 15の側面 30bが上側又は下 側にくる場合もある。このような場合も、軌道レール 15の底面 30aが下側にあると仮定 して、上下方向及び左右方向を定める。
[0036] 移動体 11は扁平形状で一定の断面形状を持つ。そして、この移動体 11は互いに 平行な一対の外壁面 11aを有する。移動体 11を囲む枠形状のベース 12は、移動体 11の一対の外壁面 11aに対向する一対の内壁面 12aを有する。移動体 11の一対の 外壁面 11aそれぞれと、ベース 12の一対の内壁面 12aそれぞれとの間には、ベース 12に対して移動体 11が相対的に直線運動するのを案内する一対の運動案内装置 13, 14が配置される。この実施形態では、運動案内装置 13, 14の軌道レール 15が 移動体 11に取り付けられ、移動ブロック 16が固定側のベース 12に取り付けられる。 そして、一本の軌道レール 15に二つの移動ブロック 16が組み付けられる（図 2参照） 。移動体 11は、図示しないボールねじ機構、リニアモータ、ベルトコンペャなどの駆 動源によって直線的に駆動される。
[0037] 移動体 11の熱膨張とベース 12の熱膨張とが異なると、移動体 11の外壁面 11aが ベース 12の内壁面 12aに対して図 1中上下方向に変位する。運動案内装置 13が移 動体 11の外壁面 11aとベース 12の内壁面 12aとの間に拘束されていると、運動案内 装置 13の逃げ道がなくなるので、移動体 11の変位が荷重として移動ブロック 16の内 部に力かってしまう。そこで、この実施形態では、一対の運動案内装置 13, 14のうち 、一方の運動案内装置 13の移動ブロック 16の側面に、移動体 11の上下方向の変位 を吸収する変位吸収機構 17を設けている。この変位吸収機構 17により、一方の運動 案内装置 13は、移動体 11の上下方向の変位に伴い上下方向に逃げる。残りの運動 案内装置 14は上下方向に位置を変えることはない。
[0038] 図 3及び図 4は、相対可動システムに組み込まれる運動案内装置 13, 14を示す。
図 3は運動案内装置 13, 14の側面図を示し、図 4は斜視図を示す。軌道レール 15 には鞍形状の移動ブロック 16がスライド可能に組み付けられる。軌道レール 15と移 動ブロック 16との間には、複数のボール 18又はローラ力もなる転動体が転がり運動 可能に介在される。
[0039] 軌道レール 15は、細長く直線状に伸びる。軌道レール 15は、底面 30a、左右一対 の側面 30b及び上面 30cを有し、断面略四角形状に形成される。軌道レール 15には 、移動体に取り付けるための取付け孔 15bが加工される。軌道レール 15の左右側面 30bの上部には、凸条 19が形成される。この凸条 19の上下には、転動体転走部とし て、軌道レール 15に沿って伸びるニ条のボール転走溝 15aが形成される。凸条 19 は軌道レール 15の左右側面それぞれにニ条ずつ形成されるから、ボール転走溝 15 aは合計四条形成される。四条のボール転走溝 15aは、運動案内装置が図 4中上下 方向及び左右方向に略均等に荷重を受けられるように配列される。これにより、例え ば運動案内装置自体 (変位吸収機構 17を除く）の上下方向の剛性:左右方向の剛 性は、 1 : 1〜3 : 1程度になる。なお、ボール転走溝 15aの条数、配置は要求される剛 性に合わせて適宜決定される。
[0040] 移動ブロック 16は、軌道レール 15の上面 30cに対向する中央部 16aと、中央部 16 aの左右両側から下方に延びて軌道レール 15の左右側面 30bに対向する側壁部 16 bとを有する。そして、この移動ブロック 16は、鋼製の移動ブロック本体 20と、移動ブ ロック本体 20の移動方向の両端面に装着される一対のエンドプレート 21とを有する
[0041] 移動ブロック本体 20には、軌道レール 15のボール転走溝 15aに対向する負荷転 動体転走部として、負荷ボール転走溝 16cが形成される。負荷ボール転走溝 16cも 軌道レール 15のボール転走溝 15aに対応して合計四条設けられる。移動ブロック本 体 20には、負荷ボール転走溝 15cと所定間隔を隔てて平行に伸びるボール戻し通 路 22が形成される。移動ブロック本体 20の両端に取り付けられる榭脂製のエンドプ レート 21には、 U字状の方向転換路が形成される。そして、これら移動ブロック 16の 負荷ボール転走溝 16c、ボール戻し通路 22、方向転換路とでサーキット状のボール 循環路 (転動体循環路)が構成される。
[0042] ボール循環路には、複数のボール 18が配列.収容される。軌道レール 15に対して 移動ブロック 16がスライドすると、複数のボール 18が軌道レール 15のボール転走溝 15aと移動ブロック 16の負荷ボール転走溝 16cの間を転がり運動する。負荷ボール 転走溝 16cの一端力 他端まで転がったボール 18は、エンドプレート 21の方向転換 路に入り、ボール戻し通路 22を経由した後、反対側のエンドプレート 21の方向転換 路に入り、再び負荷ボール転走溝 16cの一端に戻される。以上のように、ボール 18 がボール循環路を循環する。
[0043] 図 5は、変位吸収機構 17が取り付けられた運動案内装置 13を示す。変位吸収機 構 17は、移動ブロック 16の側面 23とベース 12との間にアタッチメントのように取り付 けられる。移動ブロック 16の上面 24とベース 12の内壁面 12aとの間には、変位吸収 機構 17は配置されていない。この間には、移動ブロック 16に対してベース 12が上下 方向に相対的に変位できるようにスペースが空けられる。変位吸収機構 17は移動ブ ロック 16の側面 23に一体に取り付けられてもよい。
[0044] 図 6は変位吸収機構 17の斜視図を示す。変位吸収機構 17は、移動ブロック 16の 側面 23と平行な金属板とゴム層を積層してなる。すなわち、変位吸収機構は、移動 ブロック 16に取り付けられる金属製の基部プレート 25と、ベース 12に取り付けられる 金属製の取付け体 26と、基部プレート 25と取付け体 26との間に挟まれる変位吸収 部 31とから構成される。変位吸収部 31は、一層のゴム層からなってもよいし、この実 施形態のように、複数層の金属製の中間プレート 28と複数層のゴム層 27とを積層し た積層ゴム力もなつてもよ!、。
[0045] 基部プレート 25には、移動ブロック 16の側面 23のねじ孔に取り付けるための取付 け孔 25aが形成される。移動ブロック 16の上面 24には、ねじ孔は加工されていない。 取付け体 26には、ベース 12から垂下させたブラケット 29 (図 5参照）に取り付けるた めの取付け孔 26aが形成される。基部プレート 25及び取付け体 26とゴム層 27との接 着には、接着剤を用いた接着や、ゴム成形と同時に接着する加硫接着が用いられる
[0046] 取付け体 26が移動ブロック 16の上面 24に交差する方向、例えば上下方向に変位 すると、変位吸収部 31にせん断応力が働き、変位吸収部 31がせん断変形する。変 位吸収部 31がせん断変形することで、移動ブロック 16に対してベース 12が上下方 向に変位するのを許容することができる。すなわち、移動体 11に対してベース 12が 上下方向に変位するのを吸収することができる。よって、上下方向には剛性が低い運 動案内装置が得られる。また、移動ブロック 16に対してベース 12が左右方向に変位 するときは、変位吸収部 31に圧縮応力又は引張り応力が働き、変位吸収部 31が左 右方向に伸び又は縮む。変位吸収部 31を移動ブロック 16の側面 23に設けるので、 変位吸収部 31の断面積を大きくすることができ、左右方向には剛性の高い運動案内 装置が得られる。金属製の中間プレート 28があると、変位吸収機構 17の左右方向の 剛性がより強くなる。
[0047] 変位吸収機構 17を設けると、移動ブロック 16がベース 12に対して相対的に上下方 向に変位したときにも、変位による荷重が移動ブロック 16の内部に直接的に伝わらな い。例えば、変位吸収機構 17を設けないとき、ベース 12が 0. 5mm変位すると、移 動ブロック 16の内部に 0. 5mmの変位分の荷重がかかる。これに対して、変位吸収 機構 17を設けたときは、変位吸収機構 17が 0. 5mmの変位分を吸収するので、移 動ブロック 16の内部に過大な荷重が力かることがない。したがって、移動ブロック 16 の内部の転動体の寿命を延ばすことができる。移動ブロック 16の上面 24にはスぺー スが設けられているので、ベース 12が移動ブロック 16の上面 24に向かって上下方向 に変位し易くなる。
[0048] また、変位吸収機構 17をせん断変形する積層ゴム力も構成することで、上下方向 の剛性:左右方向の剛性を 1未満： 100などに極端に違わせることができる。ここで「 剛性」とはばね定数のことであり、単位は NZmmで表される。上下方向の剛性を弱く するのは、移動ブロック 16に対するベース 12の上下方向の変位を吸収するためであ る。一方、左右方向の剛性を強くするのは、例えば僅かなすきまを持ちながら移動す るリニアモータのコイルとマグネットなど、移動体 11が左右方向に変位することによつ てこれらが干渉するのを防止するためである。一つの軌道レール 15あたり二つの移 動ブロック 16が組み付けられるのも、左右方向の剛性を高めるためである。なお、上 下方向の剛性及び左右方向の剛性は、相対可動システムの構造、使用環境などに よって適宜設定される。
[0049] 図 7は、変位吸収機構 17の変形を示す。図 7 (A)が変形前で図 7 (B)が変形後で ある。上述のように、変位吸収機構 17のせん断ばね定数 (取付け体 26が基部プレー ト 25に対して上下方向に変位するときのばね定数）は、圧縮ばね定数 (取付け体 26 が基部プレート 25に対して左右方向に変位するときのばね定数)よりも、極端に例え ば 1Z100未満に小さい。よって、取付け体 26は基部プレート 25に対して上下方向 に容易に変位することができる。基部プレート 25に対する取付け体 26の変位量を大 きくとりたいときは、ゴムの積層枚数を多くしてもよい。 目標とするせん断ばね定数、圧 縮ばね定数に応じて、ゴム硬度、厚さ、面積、枚数などのファクターが調整される。
[0050] せん断ばね定数と圧縮ばね定数が余り変わらない場合などは、変位吸収機構に、 金属板とゴム層の積層体以外に、金属製ピン、カップリングのようにスリットが形成さ れた弾性体、あるいはコイルばねを用いることもできる。ただし、金属製ピンには座屈 のおそれがあり、スリットが形成された弾性体には薄肉部への応力集中のおそれがあ る。
[0051] 図 8及び図 9に示されるように、変位吸収機構 17は、移動ブロック 16の左右の側面 23に取り付けられる。移動ブロック 16の上面 24のすきまの管理は、例えば移動ブロ ック 16の上面 24とベース 12との間にシムを介在させたまま、変位吸収機構 17とべ一 ス 12とを結合し、その後、シムを抜き出すことによって行われる。移動ブロック 16の上 面 24のすきまの大きさは、移動ブロック 16に対するベース 12の上下方向の変位量 以上に設定される。
[0052] 図 10ないし図 13は、本発明の第二の実施形態における運動案内装置を示す。図 10は運動案内装置の斜視図を、図 11は正面図を、図 12は平面図を、図 13は側面 図をそれぞれ示す。
[0053] 第二の実施形態における運動案内装置においても、運動案内装置の左右方向（水 平方向）の剛性を上げ、上下方向の剛性を下げている点は上記第一の実施形態の 運動案内装置と同様である。しかし、第二の実施形態の運動案内装置においては、 第一の実施形態の運動案内装置と異なり、変位吸収機構を設けた運動案内装置の 左右方向の幅寸法を低減するための工夫や、左右方向の剛性ほどではないが上下 方向の剛性を上げるための工夫が施されている。
[0054] 運動案内装置は、底面 30a、側面 30b及び上面 30cを有する軌道レール 15と、軌 道レール 15の上面 30cに対向する中央部 16aと、軌道レール 15の側面 30bに対向 する側壁部 16bと、を有する移動ブロック 16と、を備える。軌道レール 15及び移動ブ ロック 16の構造は第一の実施形態の運動案内装置と同一なので、同一の符号を附 してその説明を省略する。軌道レール 15の軸線方向の両端部には、移動ブロック 16 のストロークを制限するストッパ 33が設けられる。
[0055] 移動ブロック 16の側面 23には、変位吸収機構 38が設けられる。図 11に示されるよ うに、変位吸収機構 38は、ベース 12に取り付けられる取付け体 34と、移動ブロック 1 6の側面 23と取付け体 34との間に介在される変位吸収部 37と、を備える。変位吸収 部 37は、移動ブロック 16の側面 23と平行な金属板 36と NCゴムなどのゴム層 35とか らなる積層ゴムである。ゴム層 35は、移動ブロック 16の側面 23及び取付け体 34にカロ 硫接着される。このゴム層 35は、移動ブロック 16の側面 23だけでなぐ移動ブロック 16の上面 24の一部にもゆきわたる。
[0056] 取付け体 34は、移動ブロック 16の側面 23に対向する取付け体側壁部 34aと、移動 ブロック 16の上面 24に対向する取付け体上壁部 34bと、を有し、断面 L字形状に形 成される。取付け体 34は、移動ブロック 16の左右一対の側壁部 16bに対応して二分 割される。取付け体 34の取付け体上壁部 34bには、取付け体 34をベース 12に取り 付けるための取付け孔 39 (図 12参照）が設けられる。この取付け孔 39には雌ねじが 加工される。移動ブロック 16の上面 24には、ベース 12に取り付けるための取付け孔 は加工されていない。
[0057] 図 14は、移動ブロック 16の側面 23へゴムを加硫接着する方法の一例を示す。側 面 23に接着剤が塗られた移動ブロック 16を型 41, 42に配置する。型 41が移動プロ ック 16の内壁面に密着し、型 42が移動ブロック 16の上面 24に密着する。次に、移動 ブロック 16の側方に、内側に接着剤を塗布した取付け体 34を配置する。移動ブロッ ク 16の側面 23と取付け体 34との間〖こ、長手方向の両側から金属板 36を介在させる 。金属板 36は長手方向の両端が支持される。
[0058] 次に、取付け体 34の注入口 40からゴムコンパウンドを注入する。ゴムパウンドは移 動ブロック 16の側面 23や金属板 36の周囲にゆきわたり、移動ブロック 16の上面 24 にもゆきわたる。そして、取付け体 34と移動ブロック 16の側面 23との間に圧力 Pをか けて、温度を上昇させる。所定の時間が経過すると、ゴムのプレス加硫が行われ、ゴ ム層 35が移動ブロック 16の側面 23と取付け体 34の内側に加硫接着する。
[0059] なお、図 15に示されるように、取付け体 34としては、移動ブロック 16の上面 24及び 側面 23を覆う門形ケーシング形状も考えられる。しかし、ゴムのプレス加硫において は、ゴムコンパウンドを加圧する必要がある。取付け体 34を門形ケーシング形状にす ると、圧力 Pをかけても、移動ブロック 16の側面 23と取付け体 34との間に注入された ゴムコンパウンドに圧力をかけることができなくなる。よって、取付け体 34を二つに分 離する必要がある。
[0060] 移動ブロック 16の側方に金属板 36を設け、移動ブロック 16の側面 23及び上面 24 の一部にゴムをゆきわたらせると、移動ブロック 16の上面側が単層のゴム構造になり 、側面側が金属板 36を挟んだ二層のゴム構造になる。 [0061] ゴムの成形後、加硫接着された移動ブロック 16をスライドさせて型 41, 42から抜く。 移動ブロック 16の上面 24に接触する型 42の先端部 42aが、移動ブロック 16の上面 24の全体に接触するように、取付け体 34の中に入り込むと、移動ブロック 16を型 41 , 42から抜くことが困難になる。このため、この実施形態では、型 42の先端部 42aが 移動ブロック 16の上面 24の全体を覆うことなぐ移動ブロック 16の上面 24にもゴムが ゆきわたるようにする。なお、移動ブロック 16を型 41, 42から抜くことができ、運動案 内装置の上下方向の剛性をより低減させたいときには、移動ブロック 16の上面 24に ゴムがゆきわたらないように、型 42の先端部 42aが移動ブロック 16の上面 24の全体 を覆ってもよい。
[0062] ゴム層 35を移動ブロック 16の側面 23に加硫接着すると、移動ブロック 16が第一の 実施形態の変位吸収機構 17の基部プレート 25 (図 6参照）の替わりになるので、基 部プレート 25を設ける必要がなくなる。し力も、取付け体 34を L字形に形成し、移動 ブロック 16の上面側の取付け体上壁部 34bに取付け孔 39をカ卩ェすることで、取付け 体側壁部 34aを厚くしたり、第一の実施形態の変位吸収機構 17のようにブラケット 29 (図 5参照)を設けたりする必要がなくなる。よって、運動案内装置の左右方向の幅寸 法を低減することができる。
[0063] また、積層あるいは単層のゴム構造が容易に得られるので、運動案内装置の上下 方向及び左右方向の剛性を自由に設定できる。例えば、移動ブロック 16の上面側を 単層のゴム構造にし、側面側を金属板 36を挟んだ二層のゴム構造にすると、上下方 向の剛性:左右方向の剛性を 1： 10〜20程度に設定することができる。移動ブロック 16の上面 24の一部には、ゴム層 35を設けていない部分 (スペース）があるので、ベ ース 12が移動ブロック 16に向かつて変位し易くなる。
[0064] 運動案内装置の剛性は、ゴム層 35の厚み、ゴム層 35の面積、金属板 36の有無な どによって決まる。運動案内装置の仕様によって、これらは適宜決定される。例えば、 上下方向の剛性をより上げたい場合には、移動ブロック 16の上面 24と取付け体 34と の間に金属板 36を介在させてもよいし、移動ブロック 16の上面 24のより広い面積に わたってゴム層 35をゆきわたらせてもよい。上下方向の剛性をより下げたいときには 、移動ブロック 16の上面 24にゴム層 35をゆきわたらさなければよい。水平方向の剛 性をより上げたいときは、移動ブロック 16の側面側の金属板 36の枚数を二枚、三枚 と増やしてもよい。水平方向の剛性をより下げたいときは、金属板 36を介在させずに 、単層のゴム層 35のみでもよい。
[0065] 本発明は上記実施形態に限られることなぐ本発明の要旨を変更しない範囲で様 々に変更可能である。例えば上記実施形態では、運動案内装置の軌道レールが移 動体に、移動ブロックが固定側のベースに取り付けられている力 軌道レールがベー スに、移動ブロックが移動体に取り付けられてもよい。また本発明の運動案内装置は 、上記実施形態の相対可動システムに限られることなぐ変位吸収機構が必要な様 々な相対可動システムに組み込むことができる。さらに、変位吸収機構は熱膨張'熱 収縮による変位を吸収するためでなぐ取り付け誤差、加工誤差による変位を吸収す るために設けられてもよい。
[0066] 軌道レールは底面、側面及び上面を有するものであれば、断面ほぼ四角形状でな くても I形状でもよい。軌道レールは直線状に伸びていなくても、曲線状に曲がってい てもよい。本発明は、軌道レールと移動ブロックとの間に転動体が介在されていない すべり型の運動案内装置にも適用することができるし、転動体が循環できない有限ス トローク型の運動案内装置にも適用することができる。
[0067] 本明糸田書 ίま、 2005年 11月 8曰出願の特願 2005— 323526に基づく。この内容【ま すべてここに含めておく。

Claims

請求の範囲
[1] ベースに対して移動体が相対的に直線運動又は曲線運動するのを案内するため の運動案内装置であって、
底面、側面及び上面を有し、前記ベース又は前記移動体の一方に取り付けられる 軌道レールと、
前記軌道レールの上面に対向する中央部と、前記軌道レールの側面に対向する 側壁部と、を有し、前記軌道レールに対して相対的に直線運動又は曲線運動可能 に組み付けられる移動ブロックと、
前記移動ブロックの側面に設けられる変位吸収機構と、を備え、
前記変位吸収機構は、前記ベース又は前記移動体の他方に取り付けられる取付 け体と、前記取付け体に結合され、前記取付け体が前記移動ブロックの上面に交差 する方向に変位するときにせん断変形する変位吸収部と、を有することを特徴とする 運動案内装置。
[2] 前記移動ブロックの上面の少なくとも一部には、前記取付け体に取り付けられた前 記ベース又は前記移動体の他方力 前記移動ブロックの上面に向かって変位し易い ように、スペースが設けられることを特徴とする請求項 1に記載の運動案内装置。
[3] 前記変位吸収部は、金属板とゴム層とを積層してなることを特徴とする請求項 1又 は 2に記載の運動案内装置。
[4] 前記変位吸収部は、前記移動ブロックの側面に加硫接着されるゴム層を有すること を特徴とする請求項 1な!、し 3 、ずれかに記載の運動案内装置。
[5] 前記取付け体は、前記移動ブロックの側面に対向する取付け体側壁部と、移動ブ ロックの上面に対向する取付け体上壁部と、を有し、
前記取付け体の前記取付け体上壁部に、前記取付け体を前記ベース又は前記移 動体の他方に取り付けるための取付け孔が設けられることを特徴とする請求項 1ない
L4V、ずれかに記載の運動案内装置。
[6] 前記変位吸収部は、前記移動ブロックの側面と前記取付け体側壁部との間に介在 されたゴム層を有し、
このゴム層は、前記移動ブロックの上面と前記取付け体上壁部との間にもゆきわた ることを特徴とする請求項 5に記載の運動案内装置。
[7] 前記取付け体は、前記移動ブロックの左右一対の側壁部に対応して二分割される ことを特徴とする請求項 5又は 6に記載の運動案内装置。
[8] ベースに対して移動体が相対的に直線運動又は曲線運動するのを案内するため の運動案内装置であって、
底面、側面及び上面を有し、前記ベース又は前記移動体の一方に取り付けられる 軌道レールと、
前記軌道レールに対して相対的に直線運動可能に組み付けられると共に、前記軌 道レールの上面に対向する中央部と、前記軌道レールの側面に対向する側壁部と、 を有する移動ブロックと、
前記移動ブロックの側面と前記ベース又は前記移動体の他方との間に設けられる 変位吸収機構と、を備え、
前記移動ブロックの上面の少なくとも一部には、前記変位吸収機構に取り付けられ た前記ベース又は前記移動体の他方力 前記移動ブロックの上面に向力つて変位し 易！、ように、スペースが設けられることを特徴とする運動案内装置。
[9] ベースに対して移動体が相対的に直線運動又は曲線運動する相対可動システム であって、
前記相対可動システムは、壁面を有する移動体と、前記移動体の前記壁面に対向 する壁面を有するベースと、前記移動体の前記壁面と前記ベースの前記壁面との間 に設けられ、前記ベースに対して前記移動体が相対的に直線運動又は曲線運動す るのを案内する運動案内装置と、前記ベースに対して前記移動体を相対的に直線 運動又は曲線運動させる駆動源と、を備え、
前記運動案内装置は、底面、側面及び上面を有し、前記ベース又は前記移動体 の一方に取り付けられる軌道レールと、前記軌道レールの上面に対向する中央部と 、前記軌道レールの側面に対向する側壁部と、を有し、前記軌道レールに対して相 対的に直線運動可能に組み付けられる移動ブロックと、前記移動ブロックの側面に 設けられる変位吸収機構と、を備え、
前記変位吸収機構は、前記ベース又は前記移動体の他方に取り付けられる取付 け体と、前記取付け体に結合され、前記取付け体が前記移動ブロックの上面に交差 する方向に変位するときにせん断変形する変位吸収部と、を備えることを特徴とする 相対可動システム。
底面、側面及び上面を有する軌道レールに、前記軌道レールの上面に対向する中 央部と、前記軌道レールの側面に対向する側壁部と、を有する移動ブロックを、前記 軌道レールに対して相対的に直線運動又は曲線運動可能に組み付けてなる運動案 内装置に設けられる変位吸収機構であって、
前記変位吸収機構は、取付け孔が加工される取付け体と、前記取付け体に結合さ れ、前記取付け体が前記移動ブロックの上面に交差する方向に変位するときにせん 断変形する変位吸収部と、を有して、前記移動ブロックの側面に設けられることを特 徴とする変位吸収機構。
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