保持器のずれ防止機構を備えた有限直動案内ユニット
【課題】 この有限直動案内ユニットは，保持器に保持したピニオンと軌道台に配置したラックとでずれ防止機構を構成し，ピニオンを剛性に富んだ形状に構成する。
【解決手段】 ずれ防止機構２０は，保持器３に取り付けられたホルダ１０，軌道台１，２の逃げ溝１９に配設されたラック５，６，及びラック５，６に噛み合う歯部４１を備え且つホルダ１０に回転自在に装着されたピニオン４を有する。ピニオン４は，円板状でなる円板部５１，円板部５１に周方向に均一に隔置して形成された歯部４１，及び円板部５１の回転中心となってホルダ１０に回転自在に保持される軸部２１を有する。歯部４１は，歯先面６１が平坦面であって歯直角平面において両側の歯面６５が互いに平行に延びて歯厚が一定の矩形形状の歯形に形成されている。
【解決手段】 ずれ防止機構２０は，保持器３に取り付けられたホルダ１０，軌道台１，２の逃げ溝１９に配設されたラック５，６，及びラック５，６に噛み合う歯部４１を備え且つホルダ１０に回転自在に装着されたピニオン４を有する。ピニオン４は，円板状でなる円板部５１，円板部５１に周方向に均一に隔置して形成された歯部４１，及び円板部５１の回転中心となってホルダ１０に回転自在に保持される軸部２１を有する。歯部４１は，歯先面６１が平坦面であって歯直角平面において両側の歯面６５が互いに平行に延びて歯厚が一定の矩形形状の歯形に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，一対の長尺な軌道台を保持器で保持された転動体を介して互いに相対移動させる保持器のずれ防止機構を備えた有限直動案内ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，半導体製造装置等の各種の機械装置では，高加減速化，高速化，コンパクト化，高精度化，低摺動抵抗化等の各種の性能が求められており，これらの機械装置に対して有限直動案内ユニットが多く使用されるようになった。また，従来の保持器のずれ防止機構を備えた有限直動案内ユニットは，小型のものが大半であったが，更に大きなタイプのものへ適用される大型の有限直動案内ユニットが要望されるようになった。
【０００３】
従来，有限直動案内ユニットとして，本出願人に係るものが先に特許出願されている。該有限直動案内ユニットは，軌道台間に転動体の保持機能を持つ保持器に配設し，該保持器にラックとピニオンから成る保持器のずれ防止機構を設け，該ずれ防止機構によって保持器の軌道台からの脱落を防止するものであり，保持器に形成された嵌着孔に嵌着されたホルダは，そのフランジ部に設けた複数のピンを保持器に形成したピン孔に嵌入した後に，ピンの端部をカシメ加工し，ホルダを保持器に固着している。ピニオンは，ホルダ部のホルダ孔部にピニオンの軸部を押し込むことによってホルダに回転自在に保持されている。上記有限直動案内ユニットでは，ピニオンは，例えば，従来のインボリュート曲線を基本とした歯形を有するものとは異なり，歯部が円板部の外周から延びる歯元部とそれに一体の半円形の先端部とからなる突出部から構成されている。また，ラックは，長手方向に沿って噛み合うピニオンの突出部の歯部の回転ピッチと合致するピッチで歯溝となる噛み合い凹部が形成され，噛み合い凹部は，ラック歯部と底部によって一体構造に構成されている。また，ピニオンの歯部の先端部の半径よりやや大きい径でなる円形凹部に形成され，ラック歯部は歯先部である先端部が尖ることなく平坦面に形成されている。更に，ラックは軌道溝の逃げ溝に配設されている。また，ピニオンは，保持器に固着されたホルダの嵌挿孔に，円板部を嵌挿すると共にホルダ部のホルダ孔部にピニオンの軸部を押し込むことによって，ホルダを介して保持器に回転自在に保持されている（例えば，特許文献１参照）。
【０００４】
また，別のタイプの有限直動案内ユニットとして，本出願人に係るものが先に特許出願されている。該有限直動案内ユニットは，保持器のずれ防止機構を備えており，ラックは，ピニオンが噛み合うための予めきめられた間隔に隔置して設けられた歯部，及び歯部の両側面に長手方向に連続して延び，歯部を互いに連結する側壁部で一体構造に形成され，軌道台の逃げ溝の奥に形成された幅広の底部に配設されている。また，ラックの歯部は，歯先部である先端部が尖ることなく平坦面に形成されている。また，ピニオンは，例えば，従来のインボリュート曲線を基本とした歯形を有するものとは異なり，円板部の外周に隔置して先端部が半径の円形でなる歯部が形成されたものであり，保持器に固着されたホルダの嵌挿孔に，円板部を嵌挿すると共にホルダ部の貫通孔にピニオンの軸部を押し込むことによって，ホルダを介して保持器に回転自在に保持されている（例えば，特許文献２参照）。
【０００５】
また，従来，回転運動と直線運動の変換装置が知られている。該回転運動と直線運動の変換装置は，ラックにローラを設け，ピニオンに歯を形成したものであり，ラックとピニオンとの間には，予圧が常に加えられるように設けられている。また，ピニオンは修正インボリュート曲線を採用した歯車になっている。また，複数のローラは，ラックの複数の歯と同時に噛み合うように設けられている（例えば，特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−２８１５７号公報
【特許文献２】特開２００３−１７６８２０号公報
【特許文献３】特開平１０−１８４８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら，上記特許文献１に開示された有限直動案内ユニットは，大形の有限直動案内ユニットでは，ラック＆ピニオンに負荷されるずれ防止の力も大きくなり，ラックを逃げ溝にしっかりと固着し，ピニオンをホルダにしっかりと保持することが必要になっている。また，対向したラックの間隔が多少変化しても，ラック＆ピニオンの噛み合いが外れることが無いような構造が要求され，更に改善されるべき問題を有している。即ち，上記有限直動案内ユニットは，小形のものに適しており，大形のものでは，ホルダも大きくなり，ホルダ自身を変形させることが困難になり，また，ピニオンに負荷されるずれ防止の力も大きくなり，ピニオンをホルダに更に堅固に支持する必要がある等の問題を有している。
【０００７】
また，上記特許文献２に開示された有限直動案内ユニットは，ホルダを保持器に複数のピンで固着しなければならず，面倒な組立になり，それぞれの部材の加工も困難なものになっている。また，上記有限直動案内ユニットを大形の機械装置に適用する場合には，ピニオンに負荷されるずれ防止の力も大きくなり，ピニオンをホルダにしっかりと支持する必要があるという課題があった。即ち，大形の有限直動案内ユニットでは，ラック＆ピニオンに負荷されるずれ防止のカも大きくなり，ピニオンをホルダにしっかりと保持し，長尺状になるラックを逃げ溝に配設する構成が必要であり，また，対向したラックの間隔が多少変化しても，ラック＆ピニオンの噛み合いが外れることが無いような構造に構成されなければならないという問題がある。
【０００８】
また，上記特許文献３に開示された回転運動と直線運動の変換装置は，ラック＆ピニオンによるものであり，回転運動と直線運動との運動変換を可能にする動力伝達装置であり，ピニオンとラックが複雑な歯形に形成されている。しかしながら，有限直動案内ユニットに設ける保持器のずれ防止機構としては，一対のラックとピニオンとのシンプルな噛み合いであり，両者に噛み合いが外れない構造でなければならず，簡単な構成のものが要求されているので，上記のように複雑な変換装置は，有限直動案内ユニットに適用することは不向きなものである。
【０００９】
この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，従来よりも大形な機械装置に適用可能な保持器のずれ防止機構を備えたものであり，特に，ホルダに収容されて回転自在に装着されるピニオンを上記特許文献１や特許文献２の有限直動案内ユニットよりも大形のものに適用可能な構成にするため，ピニオンの支持構造を堅固に高剛性に構成してラック＆ピニオンが保持器ずれの大きな作用力に対抗できるように構成し，軌道台が長尺状になってもラックを軌道台に容易に配設できるように構成し，ピニオンが長尺状に形成されたラック間の位置変動に対してラックに噛み合いできる保持器のずれ防止機構を備えた有限直動案内ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は，長手方向壁面に互いに対向す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，前記軌道台の前記軌道溝間に形成された軌道路に配設されている複数の転動体を保持する前記長手方向に延びた板状でなる保持器，及び前記保持器が前記軌道台間でずれるのを防止するずれ防止機構を有し，前記ずれ防止機構は，前記軌道台にそれぞれ設けられたラック，及び前記ラックの歯部にそれぞれ噛み合う歯部を備え且つ前記保持器に固設されたホルダに回転自在に装着されたピニオンからなる有限直動案内ユニットにおいて，前記ピニオンは，円板状でなる本体部，前記本体部の外周から延びて周方向に均一に隔置して形成された前記歯部，及び前記本体部の回転中心となって前記ホルダに回転自在に保持される軸部を備えており，前記ピニオンの前記歯部は，歯直角平面における歯先面が平坦であって両側の歯面が互いに平行に延びて歯厚が実質的に均一の矩形形状の歯形に形成されていることを特徴とする有限直動案内ユニットに関する。
【００１１】
また，前記ラックは，前記ピニオンが噛み合うための所定間隔に隔置して設けられた歯部，及び前記歯部の両側面に長手方向に連続して延び前記歯部を互いに一体構造に連結する連結柱部で構成され，前記連結柱部間と隣り合う前記歯部間とで囲まれる部分が前記ピニオンの前記歯部が貫通可能な開口部に形成されている。更に，前記ラックの前記歯部は，歯先面が半円形面に形成されている。
【００１２】
前記ピニオンは，前記ラックとの噛み合いを滑らかにするために，歯底が円形凹部に形成され，歯末の歯面が円弧面に形成されている。
【００１３】
この有限直動案内ユニットにおいて，前記ラックは前記軌道台の前記軌道溝の逃げ溝に形成された嵌挿溝に配設され，前記嵌挿溝は前記逃げ溝の溝底から離れた位置に形成され，前記ラックと前記逃げ溝の前記溝底との間には隙間が形成されている。
【００１４】
また，前記ホルダは，前記保持器の保持板を挟んで嵌着する一対のホルダ部材から成り，前記ピニオンは，それぞれの前記ホルダ部材に形成された軸受部に回転自在に挟持されている。
【００１５】
この有限直動案内ユニットにおいて，前記ホルダは，前記ホルダ部材同士がスナップフィット結合により掛止固定される形状に構成されている。更に，前記スナップフィット結合は，一方の前記ホルダ部材に形成された舌片状に延びる爪部と他方の前記ホルダ部材に形成された係止段部，及び前記他方の前記ホルダ部材に形成された舌片状に延びる爪部と前記一方の前記ホルダ部材に形成された係止段部とで掛止固定されている。
【００１６】
また，この発明は，長手方向壁面に互いに対向す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，前記軌道台の前記軌道溝間に形成された軌道路に配設されている複数の転動体を保持する前記長手方向に延びた板状でなる保持器，及び前記保持器が前記軌道台間でずれるのを防止するずれ防止機構を有し，前記ずれ防止機構は，前記軌道台にそれぞれ設けられたラック，及び前記ラックの歯部にそれぞれ噛み合う歯部を備え且つ前記保持器に固設されたホルダに回転自在に装着されたピニオンからなる有限直動案内ユニットにおいて，前記ラックは前記軌道台の前記軌道溝の逃げ溝に形成された嵌挿溝に配設され，前記嵌挿溝は切削加工により形成されていることを特徴とする有限直動案内ユニットに関する。更に，前記軌道台の前記軌道溝の逃げ溝に形成された前記嵌挿溝は，前記逃げ溝の溝底から離れた位置に形成されている。
【発明の効果】
【００１７】
この有限直動案内ユニットは，上記のように構成されており，ピニオンに高剛性を持たせ，ピニオンを回転自在に保持するホルダを強固にして大形のものに適用可能に構成し，部品点数が少なく，シンプルな構造で，組立容易でコンパクトに，安価製作でき，応用自在等の各種の作用効果を発揮できるものであり，具体的には，ピニオンの歯形の弦歯厚が一様に厚く，矩形形状に形成され，全歯たけを長く形成して剛性を持たせ，ラック間隔が変動しても，ピニオンとラックとの噛み合いが外れることがなく，安定して滑らかに噛み合うことができ，ピニオンがホルダの窓の両側面でしっかりと支持され，ホルダを保持器に無理な変形を与えることなく簡単に組み込んで保持器に強固に安定して固定でき，ピニオンの軸部が一対のホルダ部材によって挟持して堅固に回転自在に配設される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明による保持器のずれ防止機構を備えた有限直動案内ユニットは，特に，従来よりも大形なものに適用可能な保持器のずれ防止機構を提供することであり，ラック＆ピニオンの構成に特徴を有するものであって種々の形式の有限直動案内ユニットに適用できる。この実施例では，ラック＆ピニオンが一対の軌道台の間の軌道路内に配設される構造に構成されているが，ホルダの保持器への取付けは保持器にホルダ用嵌着孔が形成できる所であれば，保持器の任意位置に取付け可能であって，例えば，軌道路外に配設するように構成してもよいものである。また，実施例では，一対の軌道台は，同一構造に構成されているが，長さや形状を異にするものでもよく，他の形式になる有限直動案内ユニットにも適用できることは勿論であり，また，実施例では転動体がローラであるが，ボール（図示せず）のタイプの有限直動案内ユニットにも適用できることは勿論である。
【００１９】
以下，図面を参照して，この発明による保持器のずれ防止機構を備えた有限直動案内ユニットの実施例について説明する。まず，図１〜図３に示すように，この有限直動案内ユニットは，一対の軌道台１，２間に位置する転動体のローラ１３を保持する保持器３に，軌道台１，２に設けたラック５，６に噛み合うピニオン４を有したラック＆ピニオンによる保持器３のずれ防止機構２０を備えたものである。この有限直動案内ユニットは，軌道台１，２がローラ１３を介して互いに相対移動するように構成されている。保持器３は，互いに相対移動する軌道台１，２の軌道溝４３間にローラ１３を回転自在に保持する板状の保持板９から形成されている。実施例では，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軌道台１，２が相対移動する構造である。しかしながら，この有限直動案内ユニットは，負荷変動，軌道溝４３に形成された軌道面７，８の加工精度，立て軸仕様，高速高加減速等の各種の条件によって軌道台１，２の位置が僅かずつ位置ずれして保持器３が位置ずれするので，ピニオン４とラック５，６から成るラック＆ピニオン機構から成るずれ防止機構２０を保持器３に組み込んで軌道台１，２の互いの位置ずれが防止できるように構成されている。
【００２０】
軌道台１，２の両端面５９には，軌道台１，２のストローク規制，保持器３の飛び出し規制等を行うため，ストッパとなる端部ねじ１４がそれぞれ取り付けられている。ずれ防止機構２０は，一対の軌道台１，２のそれぞれに取り付けられたラック５，６の中間位置でラック５，６にそれぞれ同時に噛み合うピニオン４が保持器３に嵌着されているので，保持器３は，軌道台１，２の移動距離（移動速さ）の半分の距離に規制され，ラック＆ピニオンのずれ防止機構２０が噛み合っている限り，軌道台１，２のずれ移動を規制できるものである。ピニオン４は，保持器３に嵌着したホルダ１０内に回転自在に配設され，一対のラック５，６に噛み合っている。また，ピニオン４は，実施例では，図２に示すように，保持器３の中央位置に配置されたホルダ１０に回転自在に配設されている。ピニオン４が配置された保持器３の中央位置は，負荷バランス，ストローク長さの確保等から考慮して好ましい位置であるが，場合によっては，ピニオン４の配設位置は，保持器３の任意位置でもよく，複数のピニオン４を配設するように構成することも可能である。
【００２１】
軌道台１，２は，実施例では断面略矩形状に形成され，一つの壁面１７，１８の長手方向に沿って軌道溝４３がそれぞれ形成されている。軌道溝４３は，Ｖ字状の形状に形成されており，長手方向両側に一対の軌道面７，８が位置しており，軌道面７，８間には逃げ溝１９が形成されている。軌道台１，２には，ベース等の相手部材にボルト（図示せず）によって軌道台１，２を取り付けるため，軌道溝４３が形成された対向面の壁面１７，１８と直交する上下面の壁面４４に所定間隔で取付け用孔１５が形成されている。取付け用孔１５は，ボルトの頭が隠れるようにザグリ孔１６と，ベース側からボルトを螺着できるようにねじ孔４６とに形成されている。保持器３は，軌道台１と軌道台２との間に配設され，転動体である複数のローラ１３をそれぞれ所定間隔で回転自在に保持するため，長手方向に沿って隔置した多数の保持孔５０が形成された保持板９から形成されている。ローラ１３は，図４に示すように，保持器３の保持板９の側面４２即ち平面に対して軸心が４５°傾斜して保持板９に組み込まれ，隣接するローラ１３同士が交互に交差して，言い換えれば，隣り合うローラ１３の軸心が直交して保持板９に形成された保持爪２８によって保持板９に保持されている。
【００２２】
この有限直動案内ユニットは，特に，図６〜図８に示されるように，ピニオン４の構成に特徴を有するものであり，ピニオン４は，円板状でなる本体部即ち円板部５１，円板部５１の外周から延び周方向に均一に隔置して形成された円板部５１と一体構造の歯部４１，及び円板部５１の回転中心となってホルダ１０に回転自在に保持される軸部２１を備えている。ピニオン４の歯部４１は，歯直角平面（又は軸直角平面）における歯先面６１が平坦であって両側の歯面６５が互いに実質的に平行に延びて弦歯厚である歯厚Ｓが実質的に一定の矩形形状の歯形に形成されている。また，ピニオン４は，ラック５，６との噛み合いを滑らかにするために，歯底５２が円形凹部に形成され，歯末６２の歯面が円弧面に形成されている。ピニオン４は，図１６に示すように，ラック５，６の間隔が変動しても噛み合いが外れることがないように，充分に噛み合い可能になっており，特に，歯部４１の歯形が矩形形状に形成されていることを特徴としている。ピニオン４は，矩形形状の歯形に形成されることによって全歯たけｈも長く形成でき，弦歯厚Ｓも一様に厚く形成でき，剛性を有する形状になっている。また，ピニオン４の歯形は，ラック５，６との噛み合い状態を種々に解析し，ラック５，６と滑らかに噛み合うように，歯部４１の歯末６２は，歯形修整が施されてアール形状即ち円弧面に形成されている。歯形修整Ｒｍは，図８に示されるように，弦歯厚Ｓとほぼ同じ長さになる半径Ｒｍに歯末６２の両側の外形部分を切り欠きし，平坦面の歯先面６１との角部の角ＲをＲｓに形成している。また，ピニオン４の歯底部５２の歯底面は，ラック５，６の歯先面５７の半径Ｒｃより僅かに大きい半径Ｒｆでなる円形凹部に形成されている。ピニオン４の歯数Ｚは，８〜１２個程度に形成されればよく，実施例では，最適な１０個の歯数に形成されている。また，ピニオン４は，図７に示されるように，円板部５１の幅Ｂが歯幅Ｂ１より僅かに大きく形成され，ホルダ１０に保持された状態で，ホルダ１０の窓３５の側面３９と円板部５１の両側面４７とでしっかりと支持されている。図１６には，一対のラック５，６とピニオン４とが中間位置（平衡位置）で噛み合っている状態が示されている。
【００２３】
図３，図１３〜図１５に示すように，ラック５，６は，軌道台１，２の軌道溝４３に沿って延びる逃げ溝１９内にそれぞれ配設され，逃げ溝１９の長手方向の両側面６０に形成された嵌挿溝２２，２３に配設して固着されている。ラック５，６は，軌道台１，２の全長に渡って設けてもよいが，軌道台１，２の少なくとも作動範囲を含んだ必要部分の長さにあれば十分である。また，ラック５，６は，軌道台１，２の端面５９に開口する嵌挿溝２２，２３から挿通して配設することができる。図３及び図１６に示すように，ずれ防止機構２０を構成するピニオン４は，保持器３に嵌着したホルダ１０内に回転自在に配設され，対向した一対のラック５，６に噛み合っている。ラック５，６は，図９〜図１６に示すように，ピニオン４が噛み合うための所定間隔に隔置して設けられた歯部５３，及び歯部５３の両側面に長手方向に連続して延び前記歯部を互いに一体構造に連結する一対の側壁部を構成する連結柱部５４で構成されている。連結柱部５４間と隣り合う歯部５３間とで囲まれる部分は，ピニオン４の歯部４１が貫通可能な開口部５６に形成されている。ラック５，６の歯部５３は，歯先面５７が半円形面に形成されている。また，ラック５，６は，軌道台１，２の軌道溝４３の逃げ溝１９に形成された嵌挿溝２２，２３に配設されている。軌道台１，２に形成された嵌挿溝２２，２３は，逃げ溝１９の溝底６３から離れた位置に形成され，ラック５，６と溝底６３との間に隙間５８が形成されている。ラック５，６の全高さは，実質的に全歯たけｈｃとなって全歯たけｈｃを長く形成でき，歯厚Ｓｃも厚く形成できるものになっており，ラック５，６は剛性の大きい構造に構成されている。ラック５，６は，全高さｈｃが小さく形成されているので，軌道台１，２の軌道面７，８間に形成された小さなスペースの逃げ溝１９に配設可能になっている。
【００２４】
ラック５，６は，軌道台１，２の逃げ溝１９に形成された嵌挿溝２２，２３に嵌挿されて固定され，その固定状態は，ラック５，６の長手方向の端面が軌道台１，２の端面５９に取り付けられた端部ねじ１４に突き当たる状態になっている。この場合は，軌道台１，２の全長とラック５，６の全長は，等しくなっている。ラック５，６が軌道台１，２より短い場合には，軌道台１，２と同一長さにするため，ラック５，６の端面に当接してダミーとなるスペーサ（図示せず）を配設し，スペーサ端面が軌道台１，２に固定した端面ねじ１４に突き当たる状態に構成することができる。この有限直動案内ユニットは，大形であり，軌道台１，２が長尺状になり，それに伴って，ラック５，６の嵌挿溝２２，２３も長尺状に形成しなければならないことになる。そのため，この有限直動案内ユニットでは，長尺状でなる嵌挿溝２２，２３を簡単に安価に形成するためにカッタによる切削加工を採用しているので，嵌挿溝２２，２３は切削加工できる形状に形成されている。嵌挿溝２２，２３の形状は，逃げ溝１９の溝底６３から底上げした位置に形成され，カッタによってこの位置設定により切削加工が可能になっている。
【００２５】
図１３〜図１５に示すように，軌道台１，２に形成した嵌挿溝２２，２３は，ラック５，６の歯部５３の底面が逃げ溝１９の溝底６３との間に隙間５８を有する位置に形成されている。従って，ラック５，６の構成における開口部５６からピニオン４の歯先面６１が貫通してラック５，６の歯部５３の底面から突出しても，ピニオン４の歯先面６１は逃げ溝１９の溝底６３に干渉することなく隙間５８によって許容される構造になっている。図１６に示すように，嵌挿溝２２，２３の切削加工により，一対のラック５，６のラック間隔（又は，基準ピッチ位置間）がバラツキ（変動）があっても，ピニオン４との充分な噛み合いを確保することが可能になっている。また，ラック５，６は，ピニオン４と滑らかに噛み合うために，ラック５，６の歯部５３は断面が半円形の歯先面５７に形成されている。また，ラック５，６の歯先面５７には，図３に示す組立状態にあって，転動体のローラ１３と接触しないようにＶ字状の凹部の逃げ部４８が形成されている。
【００２６】
また，この実施例では，ラック５，６及びホルダ１０は合成樹脂で製作されている。ピニオン４は，金属射出成形（Metal Injection Molding parts ）で製作されている部品（いわゆる型物）で形成されている。従って，ピニオン４は勿論のこと，ラック５，６及びホルダ１０は所望の形状に形成できるものである。金属射出成形の工程は，例えば，金属微粉末を作製し，金属微粉末をバインダーと混練し，次いで混練物でペレットを作り，該ペレットを射出成形してピニオンの成形物を作製し，該成形物を凍結乾燥してバインダーを気化脱脂して成形物からバインダーを除去し，脱バインダーの成形物を焼結炉で焼結して最終製品のピニオン４を作製することができる。
【００２７】
次に，特に図３，図５及び図１７を参照して，ずれ防止機構２０を保持するホルダ１０について説明する。ホルダ１０は，ピニオン４を回転自在にして遊びを極力小さくし且つしっかりと保持できる構造になっている。また，ホルダ１０は，保持器３にしっかりと固着できるものになっている。ホルダ１０は，特に，同一に構成された一対のホルダ部材１１，１２で構成されており，嵌着孔３０において保持板９の一側面４２に位置するホルダ部材１１とホルダ部材１１に対向して保持板９の他側面４２に位置するホルダ部材１２とから成る。ホルダ部材１１，１２は，長手方向の両側にそれぞれ延びる袖部３８によって嵌着孔３０の周りの保持板１０の縁面２９を両側から狭着して保持板９に固設される。従って，ホルダ１０は，保持板９を挟んで嵌着する一対のホルダ部材１１，１２から成り，ピニオン４をホルダ部材１１，１２に形成された軸受部３６で回転自在に挟持して支持し，ピニオン４との遊びを極力小さくしているので，ホルダ１０は，ピニオン４をしっかりと保持できるものになっている。また，ホルダ１０は，一対のホルダ部材１１，１２が保持板９をしっかりと挟持して保持板９に固着される構造になっている。ホルダ部材１１，１２は，互いに対向するそれぞれの係合面４０が相補性形状に配置される同一形状に形成されており，ピニオン４を嵌挿するための細長い矩形状の窓３５が中央に形成された略矩形板状に形成されている。
【００２８】
ホルダ１０は，ホルダ部材１１，１２同士がスナップフィット結合により掛止固定される形状に構成されており，スナップフィット結合は，一方のホルダ部材１１又は１２に形成された舌片状に延びるフックである爪部４９と他方のホルダ部材１２又は１１に形成された係止段部２６又は２７，及び他方のホルダ部材１２又は１１に形成された舌片状に延びる爪部４９と一方のホルダ部材１１又は１２に形成された係止段部２７又は２６とで掛止固定されている。ホルダ部材１１，１２は，ピニオン４を窓３５に嵌挿させて組み込んだ状態で，保持器３である保持板９に形成された嵌着孔３０に嵌合させて互いに対向させると共に，ホルダ部材１１，１２を互いに対向した状態でスナップフィット結合により係止固定することによって保持板９に固着できる。ホルダ１０は，ホルダ部材１１，１２を合体すると，それぞれの係合面４０の凸部３１，３２になる嵌合部が合わさって保持板９の嵌着孔３０に一致して嵌合することになる。保持板９の嵌着孔３０は，例えば，ローラ１３の保持孔５０の二つ分の大きさになる矩形状の窓即ち嵌着孔３０に形成されている。保持板９の全長にわたって保持孔５０が形成された素材から，実施例では中央部分に位置する保持孔５０間の部分を打ち抜いて嵌着孔３０を形成したものである。ホルダ１０は，上記のように，同一構成のホルダ部材１１，１２を合体し，スナップフィット結合方式になっているので，部品点数が少なく，単純な構造，安価，組立容易，コンパクト，応用自在等の効果を発揮するものになっている。
【００２９】
ホルダ部材１１，１２は，それらにそれぞれ形成された窓３５の面である側面３９がピニオン４の側部４７をしっかりと規制するため，窓３５の長手方向全長にわたって十分な壁面を持つように，側面３９を形成する部分が山形状の凸部６６に形成されている。また，ホルダ部材１１，１２に設けた凸部３１，３２は，それらの外面が保持板９の嵌着孔３０に嵌合する形状に形成されている。保持板９に対向するホルダ部材１１，１２の内面の対向面は，それらの周面が袖部３８になる係合面４０を構成し，対向する係合面４０が保持板９の嵌着孔３０の周囲の縁面２９と当接して保持板９を挟み込むことになる。即ち，保持板９の嵌着孔３５に対向する係合面４０間の部分は，保持板９の嵌着孔３５にしっくりと嵌合するため，係合面４０より突出して嵌合部となる凸部３１，３２に形成されている。また，凸部３１，３２は，嵌着孔３５の丁度半分のサイズにそれぞれ形成され，ホルダ部材１１，１２の長手方向の一方側に形成されている。更に，ホルダ部材１１，１２は，一方のホルダ部材１１又は１２の凸部３１又は３２の突出量が保持板９の板厚よりも僅かに小さいものになっており，他方のホルダ部材１２又は１１の袖部３８の面と同一面即ち凸部３１，３２の無い面に対向するように互いに配設されている。
【００３０】
また，ホルダ部材１１，１２の対向面である係合面４０には，ピニオン４の軸部２１をホルダ部材１１，１２でしっかりと回転自在に保持するために，軸部２１を包み込むように凹部となる軸受部３６がホルダ部材１１，１２の窓部３５の中央の両側に形成されている。また，互いのホルダ部材１１，１２は，互いにぴったりと高精度に合体するために，一方の対角線上に軸受部３６を挟んで２つの位置決めピン３３が突出して形成され，他方の対角線上になる１８０°点対称の位置に位置決めピン３３を嵌入するピン孔３４が形成されている。また，ホルダ部材１１，１２の長手方向の一方の端部には，保持板９の対向面４２から垂下して延びる舌片状の爪部２４，２５がそれぞれ形成され，それらの他方の端部には，爪部２５又は２４を挿通するため凹部になる挿入溝３７がそれぞれ形成されている。ホルダ部材１１，１２にそれぞれ設けた舌片状の爪部２４，２５は，先端部がフック４９にそれぞれ形成されている。ホルダ部材１１，１２の挿入溝３７に続く外面の窓部３５の端部を形成する部分には，爪部２４，２５のフック４９がそれぞれ係止する平面状の係止段部２６，２７が形成されている。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
この発明による有限直動案内ユニットは，半導体製造装置，精密測定器，検査機，組立器，工作機械，各種ロボット等の各種機械装置に使用して好ましいものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明による有限直動案内ユニットの実施例を断面部分を含んで示す斜視図である。
【図２】図１の有限直動案内ユニットを示す正面図である。
【図３】図２の有限直動案内ユニットにおけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図４】図１の有限直動案内ユニットにおける保持器を示す平面図である。
【図５】図４の保持器におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【図６】図１の有限直動案内ユニットに組み込まれたピニオンを示す正面図である。
【図７】図６のピニオンにおけるＣ−Ｃ断面を示す断面図である。
【図８】図６のピニオンの符号Ｐ部分を示す拡大正面図である。
【図９】図１の有限直動案内ユニットに組み込まれたラックを示す正面図である。
【図１０】図９のラックを示す平面図である。
【図１１】図９のラックを示す側面図である。
【図１２】図１０のラックにおけるＤ−Ｄ断面を示す断面図である。
【図１３】図２の有限直動案内ユニットにおける軌道台へのラックの配設状態を示す端面図である。
【図１４】図１３の軌道台へのラックの配設状態のＥ−Ｅ断面における長手方向の一部分を示す断面図である。
【図１５】図１３の軌道台へのラックの配設状態の長手方向の一部分を示す平面図である。
【図１６】図１におけるずれ防止機構を構成するピニオンとラックとの噛み合い状態を示す説明図である。
【図１７】図１におけるずれ防止機構の組立状態を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，２ 軌道台
３ 保持器
４ ピニオン
５，６ ラック
９ 保持板
１０ ホルダ
１１，１２ ホルダ部材
１３ ローラ（転動体）
１７，１８ 壁面
１９ 逃げ溝
２０ ずれ防止機構
２１ 軸部
２２，２３ 嵌挿溝
２４，２５ 爪部
２６，２７ 係止段部
３６ 軸受部
４１ 歯部
４３ 軌道溝
４５ 軌道路
５１ 円板部（本体部）
５３ 歯部
５４ 連結柱部
５６ 開口部
５７ 歯先部
５８ 隙間
６１ 歯先面
６２ 歯末
６３ 溝底
６５ 歯面
Ｓ 歯厚
【技術分野】
【０００１】
この発明は，一対の長尺な軌道台を保持器で保持された転動体を介して互いに相対移動させる保持器のずれ防止機構を備えた有限直動案内ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，半導体製造装置等の各種の機械装置では，高加減速化，高速化，コンパクト化，高精度化，低摺動抵抗化等の各種の性能が求められており，これらの機械装置に対して有限直動案内ユニットが多く使用されるようになった。また，従来の保持器のずれ防止機構を備えた有限直動案内ユニットは，小型のものが大半であったが，更に大きなタイプのものへ適用される大型の有限直動案内ユニットが要望されるようになった。
【０００３】
従来，有限直動案内ユニットとして，本出願人に係るものが先に特許出願されている。該有限直動案内ユニットは，軌道台間に転動体の保持機能を持つ保持器に配設し，該保持器にラックとピニオンから成る保持器のずれ防止機構を設け，該ずれ防止機構によって保持器の軌道台からの脱落を防止するものであり，保持器に形成された嵌着孔に嵌着されたホルダは，そのフランジ部に設けた複数のピンを保持器に形成したピン孔に嵌入した後に，ピンの端部をカシメ加工し，ホルダを保持器に固着している。ピニオンは，ホルダ部のホルダ孔部にピニオンの軸部を押し込むことによってホルダに回転自在に保持されている。上記有限直動案内ユニットでは，ピニオンは，例えば，従来のインボリュート曲線を基本とした歯形を有するものとは異なり，歯部が円板部の外周から延びる歯元部とそれに一体の半円形の先端部とからなる突出部から構成されている。また，ラックは，長手方向に沿って噛み合うピニオンの突出部の歯部の回転ピッチと合致するピッチで歯溝となる噛み合い凹部が形成され，噛み合い凹部は，ラック歯部と底部によって一体構造に構成されている。また，ピニオンの歯部の先端部の半径よりやや大きい径でなる円形凹部に形成され，ラック歯部は歯先部である先端部が尖ることなく平坦面に形成されている。更に，ラックは軌道溝の逃げ溝に配設されている。また，ピニオンは，保持器に固着されたホルダの嵌挿孔に，円板部を嵌挿すると共にホルダ部のホルダ孔部にピニオンの軸部を押し込むことによって，ホルダを介して保持器に回転自在に保持されている（例えば，特許文献１参照）。
【０００４】
また，別のタイプの有限直動案内ユニットとして，本出願人に係るものが先に特許出願されている。該有限直動案内ユニットは，保持器のずれ防止機構を備えており，ラックは，ピニオンが噛み合うための予めきめられた間隔に隔置して設けられた歯部，及び歯部の両側面に長手方向に連続して延び，歯部を互いに連結する側壁部で一体構造に形成され，軌道台の逃げ溝の奥に形成された幅広の底部に配設されている。また，ラックの歯部は，歯先部である先端部が尖ることなく平坦面に形成されている。また，ピニオンは，例えば，従来のインボリュート曲線を基本とした歯形を有するものとは異なり，円板部の外周に隔置して先端部が半径の円形でなる歯部が形成されたものであり，保持器に固着されたホルダの嵌挿孔に，円板部を嵌挿すると共にホルダ部の貫通孔にピニオンの軸部を押し込むことによって，ホルダを介して保持器に回転自在に保持されている（例えば，特許文献２参照）。
【０００５】
また，従来，回転運動と直線運動の変換装置が知られている。該回転運動と直線運動の変換装置は，ラックにローラを設け，ピニオンに歯を形成したものであり，ラックとピニオンとの間には，予圧が常に加えられるように設けられている。また，ピニオンは修正インボリュート曲線を採用した歯車になっている。また，複数のローラは，ラックの複数の歯と同時に噛み合うように設けられている（例えば，特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−２８１５７号公報
【特許文献２】特開２００３−１７６８２０号公報
【特許文献３】特開平１０−１８４８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら，上記特許文献１に開示された有限直動案内ユニットは，大形の有限直動案内ユニットでは，ラック＆ピニオンに負荷されるずれ防止の力も大きくなり，ラックを逃げ溝にしっかりと固着し，ピニオンをホルダにしっかりと保持することが必要になっている。また，対向したラックの間隔が多少変化しても，ラック＆ピニオンの噛み合いが外れることが無いような構造が要求され，更に改善されるべき問題を有している。即ち，上記有限直動案内ユニットは，小形のものに適しており，大形のものでは，ホルダも大きくなり，ホルダ自身を変形させることが困難になり，また，ピニオンに負荷されるずれ防止の力も大きくなり，ピニオンをホルダに更に堅固に支持する必要がある等の問題を有している。
【０００７】
また，上記特許文献２に開示された有限直動案内ユニットは，ホルダを保持器に複数のピンで固着しなければならず，面倒な組立になり，それぞれの部材の加工も困難なものになっている。また，上記有限直動案内ユニットを大形の機械装置に適用する場合には，ピニオンに負荷されるずれ防止の力も大きくなり，ピニオンをホルダにしっかりと支持する必要があるという課題があった。即ち，大形の有限直動案内ユニットでは，ラック＆ピニオンに負荷されるずれ防止のカも大きくなり，ピニオンをホルダにしっかりと保持し，長尺状になるラックを逃げ溝に配設する構成が必要であり，また，対向したラックの間隔が多少変化しても，ラック＆ピニオンの噛み合いが外れることが無いような構造に構成されなければならないという問題がある。
【０００８】
また，上記特許文献３に開示された回転運動と直線運動の変換装置は，ラック＆ピニオンによるものであり，回転運動と直線運動との運動変換を可能にする動力伝達装置であり，ピニオンとラックが複雑な歯形に形成されている。しかしながら，有限直動案内ユニットに設ける保持器のずれ防止機構としては，一対のラックとピニオンとのシンプルな噛み合いであり，両者に噛み合いが外れない構造でなければならず，簡単な構成のものが要求されているので，上記のように複雑な変換装置は，有限直動案内ユニットに適用することは不向きなものである。
【０００９】
この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，従来よりも大形な機械装置に適用可能な保持器のずれ防止機構を備えたものであり，特に，ホルダに収容されて回転自在に装着されるピニオンを上記特許文献１や特許文献２の有限直動案内ユニットよりも大形のものに適用可能な構成にするため，ピニオンの支持構造を堅固に高剛性に構成してラック＆ピニオンが保持器ずれの大きな作用力に対抗できるように構成し，軌道台が長尺状になってもラックを軌道台に容易に配設できるように構成し，ピニオンが長尺状に形成されたラック間の位置変動に対してラックに噛み合いできる保持器のずれ防止機構を備えた有限直動案内ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は，長手方向壁面に互いに対向す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，前記軌道台の前記軌道溝間に形成された軌道路に配設されている複数の転動体を保持する前記長手方向に延びた板状でなる保持器，及び前記保持器が前記軌道台間でずれるのを防止するずれ防止機構を有し，前記ずれ防止機構は，前記軌道台にそれぞれ設けられたラック，及び前記ラックの歯部にそれぞれ噛み合う歯部を備え且つ前記保持器に固設されたホルダに回転自在に装着されたピニオンからなる有限直動案内ユニットにおいて，前記ピニオンは，円板状でなる本体部，前記本体部の外周から延びて周方向に均一に隔置して形成された前記歯部，及び前記本体部の回転中心となって前記ホルダに回転自在に保持される軸部を備えており，前記ピニオンの前記歯部は，歯直角平面における歯先面が平坦であって両側の歯面が互いに平行に延びて歯厚が実質的に均一の矩形形状の歯形に形成されていることを特徴とする有限直動案内ユニットに関する。
【００１１】
また，前記ラックは，前記ピニオンが噛み合うための所定間隔に隔置して設けられた歯部，及び前記歯部の両側面に長手方向に連続して延び前記歯部を互いに一体構造に連結する連結柱部で構成され，前記連結柱部間と隣り合う前記歯部間とで囲まれる部分が前記ピニオンの前記歯部が貫通可能な開口部に形成されている。更に，前記ラックの前記歯部は，歯先面が半円形面に形成されている。
【００１２】
前記ピニオンは，前記ラックとの噛み合いを滑らかにするために，歯底が円形凹部に形成され，歯末の歯面が円弧面に形成されている。
【００１３】
この有限直動案内ユニットにおいて，前記ラックは前記軌道台の前記軌道溝の逃げ溝に形成された嵌挿溝に配設され，前記嵌挿溝は前記逃げ溝の溝底から離れた位置に形成され，前記ラックと前記逃げ溝の前記溝底との間には隙間が形成されている。
【００１４】
また，前記ホルダは，前記保持器の保持板を挟んで嵌着する一対のホルダ部材から成り，前記ピニオンは，それぞれの前記ホルダ部材に形成された軸受部に回転自在に挟持されている。
【００１５】
この有限直動案内ユニットにおいて，前記ホルダは，前記ホルダ部材同士がスナップフィット結合により掛止固定される形状に構成されている。更に，前記スナップフィット結合は，一方の前記ホルダ部材に形成された舌片状に延びる爪部と他方の前記ホルダ部材に形成された係止段部，及び前記他方の前記ホルダ部材に形成された舌片状に延びる爪部と前記一方の前記ホルダ部材に形成された係止段部とで掛止固定されている。
【００１６】
また，この発明は，長手方向壁面に互いに対向す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，前記軌道台の前記軌道溝間に形成された軌道路に配設されている複数の転動体を保持する前記長手方向に延びた板状でなる保持器，及び前記保持器が前記軌道台間でずれるのを防止するずれ防止機構を有し，前記ずれ防止機構は，前記軌道台にそれぞれ設けられたラック，及び前記ラックの歯部にそれぞれ噛み合う歯部を備え且つ前記保持器に固設されたホルダに回転自在に装着されたピニオンからなる有限直動案内ユニットにおいて，前記ラックは前記軌道台の前記軌道溝の逃げ溝に形成された嵌挿溝に配設され，前記嵌挿溝は切削加工により形成されていることを特徴とする有限直動案内ユニットに関する。更に，前記軌道台の前記軌道溝の逃げ溝に形成された前記嵌挿溝は，前記逃げ溝の溝底から離れた位置に形成されている。
【発明の効果】
【００１７】
この有限直動案内ユニットは，上記のように構成されており，ピニオンに高剛性を持たせ，ピニオンを回転自在に保持するホルダを強固にして大形のものに適用可能に構成し，部品点数が少なく，シンプルな構造で，組立容易でコンパクトに，安価製作でき，応用自在等の各種の作用効果を発揮できるものであり，具体的には，ピニオンの歯形の弦歯厚が一様に厚く，矩形形状に形成され，全歯たけを長く形成して剛性を持たせ，ラック間隔が変動しても，ピニオンとラックとの噛み合いが外れることがなく，安定して滑らかに噛み合うことができ，ピニオンがホルダの窓の両側面でしっかりと支持され，ホルダを保持器に無理な変形を与えることなく簡単に組み込んで保持器に強固に安定して固定でき，ピニオンの軸部が一対のホルダ部材によって挟持して堅固に回転自在に配設される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明による保持器のずれ防止機構を備えた有限直動案内ユニットは，特に，従来よりも大形なものに適用可能な保持器のずれ防止機構を提供することであり，ラック＆ピニオンの構成に特徴を有するものであって種々の形式の有限直動案内ユニットに適用できる。この実施例では，ラック＆ピニオンが一対の軌道台の間の軌道路内に配設される構造に構成されているが，ホルダの保持器への取付けは保持器にホルダ用嵌着孔が形成できる所であれば，保持器の任意位置に取付け可能であって，例えば，軌道路外に配設するように構成してもよいものである。また，実施例では，一対の軌道台は，同一構造に構成されているが，長さや形状を異にするものでもよく，他の形式になる有限直動案内ユニットにも適用できることは勿論であり，また，実施例では転動体がローラであるが，ボール（図示せず）のタイプの有限直動案内ユニットにも適用できることは勿論である。
【００１９】
以下，図面を参照して，この発明による保持器のずれ防止機構を備えた有限直動案内ユニットの実施例について説明する。まず，図１〜図３に示すように，この有限直動案内ユニットは，一対の軌道台１，２間に位置する転動体のローラ１３を保持する保持器３に，軌道台１，２に設けたラック５，６に噛み合うピニオン４を有したラック＆ピニオンによる保持器３のずれ防止機構２０を備えたものである。この有限直動案内ユニットは，軌道台１，２がローラ１３を介して互いに相対移動するように構成されている。保持器３は，互いに相対移動する軌道台１，２の軌道溝４３間にローラ１３を回転自在に保持する板状の保持板９から形成されている。実施例では，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軌道台１，２が相対移動する構造である。しかしながら，この有限直動案内ユニットは，負荷変動，軌道溝４３に形成された軌道面７，８の加工精度，立て軸仕様，高速高加減速等の各種の条件によって軌道台１，２の位置が僅かずつ位置ずれして保持器３が位置ずれするので，ピニオン４とラック５，６から成るラック＆ピニオン機構から成るずれ防止機構２０を保持器３に組み込んで軌道台１，２の互いの位置ずれが防止できるように構成されている。
【００２０】
軌道台１，２の両端面５９には，軌道台１，２のストローク規制，保持器３の飛び出し規制等を行うため，ストッパとなる端部ねじ１４がそれぞれ取り付けられている。ずれ防止機構２０は，一対の軌道台１，２のそれぞれに取り付けられたラック５，６の中間位置でラック５，６にそれぞれ同時に噛み合うピニオン４が保持器３に嵌着されているので，保持器３は，軌道台１，２の移動距離（移動速さ）の半分の距離に規制され，ラック＆ピニオンのずれ防止機構２０が噛み合っている限り，軌道台１，２のずれ移動を規制できるものである。ピニオン４は，保持器３に嵌着したホルダ１０内に回転自在に配設され，一対のラック５，６に噛み合っている。また，ピニオン４は，実施例では，図２に示すように，保持器３の中央位置に配置されたホルダ１０に回転自在に配設されている。ピニオン４が配置された保持器３の中央位置は，負荷バランス，ストローク長さの確保等から考慮して好ましい位置であるが，場合によっては，ピニオン４の配設位置は，保持器３の任意位置でもよく，複数のピニオン４を配設するように構成することも可能である。
【００２１】
軌道台１，２は，実施例では断面略矩形状に形成され，一つの壁面１７，１８の長手方向に沿って軌道溝４３がそれぞれ形成されている。軌道溝４３は，Ｖ字状の形状に形成されており，長手方向両側に一対の軌道面７，８が位置しており，軌道面７，８間には逃げ溝１９が形成されている。軌道台１，２には，ベース等の相手部材にボルト（図示せず）によって軌道台１，２を取り付けるため，軌道溝４３が形成された対向面の壁面１７，１８と直交する上下面の壁面４４に所定間隔で取付け用孔１５が形成されている。取付け用孔１５は，ボルトの頭が隠れるようにザグリ孔１６と，ベース側からボルトを螺着できるようにねじ孔４６とに形成されている。保持器３は，軌道台１と軌道台２との間に配設され，転動体である複数のローラ１３をそれぞれ所定間隔で回転自在に保持するため，長手方向に沿って隔置した多数の保持孔５０が形成された保持板９から形成されている。ローラ１３は，図４に示すように，保持器３の保持板９の側面４２即ち平面に対して軸心が４５°傾斜して保持板９に組み込まれ，隣接するローラ１３同士が交互に交差して，言い換えれば，隣り合うローラ１３の軸心が直交して保持板９に形成された保持爪２８によって保持板９に保持されている。
【００２２】
この有限直動案内ユニットは，特に，図６〜図８に示されるように，ピニオン４の構成に特徴を有するものであり，ピニオン４は，円板状でなる本体部即ち円板部５１，円板部５１の外周から延び周方向に均一に隔置して形成された円板部５１と一体構造の歯部４１，及び円板部５１の回転中心となってホルダ１０に回転自在に保持される軸部２１を備えている。ピニオン４の歯部４１は，歯直角平面（又は軸直角平面）における歯先面６１が平坦であって両側の歯面６５が互いに実質的に平行に延びて弦歯厚である歯厚Ｓが実質的に一定の矩形形状の歯形に形成されている。また，ピニオン４は，ラック５，６との噛み合いを滑らかにするために，歯底５２が円形凹部に形成され，歯末６２の歯面が円弧面に形成されている。ピニオン４は，図１６に示すように，ラック５，６の間隔が変動しても噛み合いが外れることがないように，充分に噛み合い可能になっており，特に，歯部４１の歯形が矩形形状に形成されていることを特徴としている。ピニオン４は，矩形形状の歯形に形成されることによって全歯たけｈも長く形成でき，弦歯厚Ｓも一様に厚く形成でき，剛性を有する形状になっている。また，ピニオン４の歯形は，ラック５，６との噛み合い状態を種々に解析し，ラック５，６と滑らかに噛み合うように，歯部４１の歯末６２は，歯形修整が施されてアール形状即ち円弧面に形成されている。歯形修整Ｒｍは，図８に示されるように，弦歯厚Ｓとほぼ同じ長さになる半径Ｒｍに歯末６２の両側の外形部分を切り欠きし，平坦面の歯先面６１との角部の角ＲをＲｓに形成している。また，ピニオン４の歯底部５２の歯底面は，ラック５，６の歯先面５７の半径Ｒｃより僅かに大きい半径Ｒｆでなる円形凹部に形成されている。ピニオン４の歯数Ｚは，８〜１２個程度に形成されればよく，実施例では，最適な１０個の歯数に形成されている。また，ピニオン４は，図７に示されるように，円板部５１の幅Ｂが歯幅Ｂ１より僅かに大きく形成され，ホルダ１０に保持された状態で，ホルダ１０の窓３５の側面３９と円板部５１の両側面４７とでしっかりと支持されている。図１６には，一対のラック５，６とピニオン４とが中間位置（平衡位置）で噛み合っている状態が示されている。
【００２３】
図３，図１３〜図１５に示すように，ラック５，６は，軌道台１，２の軌道溝４３に沿って延びる逃げ溝１９内にそれぞれ配設され，逃げ溝１９の長手方向の両側面６０に形成された嵌挿溝２２，２３に配設して固着されている。ラック５，６は，軌道台１，２の全長に渡って設けてもよいが，軌道台１，２の少なくとも作動範囲を含んだ必要部分の長さにあれば十分である。また，ラック５，６は，軌道台１，２の端面５９に開口する嵌挿溝２２，２３から挿通して配設することができる。図３及び図１６に示すように，ずれ防止機構２０を構成するピニオン４は，保持器３に嵌着したホルダ１０内に回転自在に配設され，対向した一対のラック５，６に噛み合っている。ラック５，６は，図９〜図１６に示すように，ピニオン４が噛み合うための所定間隔に隔置して設けられた歯部５３，及び歯部５３の両側面に長手方向に連続して延び前記歯部を互いに一体構造に連結する一対の側壁部を構成する連結柱部５４で構成されている。連結柱部５４間と隣り合う歯部５３間とで囲まれる部分は，ピニオン４の歯部４１が貫通可能な開口部５６に形成されている。ラック５，６の歯部５３は，歯先面５７が半円形面に形成されている。また，ラック５，６は，軌道台１，２の軌道溝４３の逃げ溝１９に形成された嵌挿溝２２，２３に配設されている。軌道台１，２に形成された嵌挿溝２２，２３は，逃げ溝１９の溝底６３から離れた位置に形成され，ラック５，６と溝底６３との間に隙間５８が形成されている。ラック５，６の全高さは，実質的に全歯たけｈｃとなって全歯たけｈｃを長く形成でき，歯厚Ｓｃも厚く形成できるものになっており，ラック５，６は剛性の大きい構造に構成されている。ラック５，６は，全高さｈｃが小さく形成されているので，軌道台１，２の軌道面７，８間に形成された小さなスペースの逃げ溝１９に配設可能になっている。
【００２４】
ラック５，６は，軌道台１，２の逃げ溝１９に形成された嵌挿溝２２，２３に嵌挿されて固定され，その固定状態は，ラック５，６の長手方向の端面が軌道台１，２の端面５９に取り付けられた端部ねじ１４に突き当たる状態になっている。この場合は，軌道台１，２の全長とラック５，６の全長は，等しくなっている。ラック５，６が軌道台１，２より短い場合には，軌道台１，２と同一長さにするため，ラック５，６の端面に当接してダミーとなるスペーサ（図示せず）を配設し，スペーサ端面が軌道台１，２に固定した端面ねじ１４に突き当たる状態に構成することができる。この有限直動案内ユニットは，大形であり，軌道台１，２が長尺状になり，それに伴って，ラック５，６の嵌挿溝２２，２３も長尺状に形成しなければならないことになる。そのため，この有限直動案内ユニットでは，長尺状でなる嵌挿溝２２，２３を簡単に安価に形成するためにカッタによる切削加工を採用しているので，嵌挿溝２２，２３は切削加工できる形状に形成されている。嵌挿溝２２，２３の形状は，逃げ溝１９の溝底６３から底上げした位置に形成され，カッタによってこの位置設定により切削加工が可能になっている。
【００２５】
図１３〜図１５に示すように，軌道台１，２に形成した嵌挿溝２２，２３は，ラック５，６の歯部５３の底面が逃げ溝１９の溝底６３との間に隙間５８を有する位置に形成されている。従って，ラック５，６の構成における開口部５６からピニオン４の歯先面６１が貫通してラック５，６の歯部５３の底面から突出しても，ピニオン４の歯先面６１は逃げ溝１９の溝底６３に干渉することなく隙間５８によって許容される構造になっている。図１６に示すように，嵌挿溝２２，２３の切削加工により，一対のラック５，６のラック間隔（又は，基準ピッチ位置間）がバラツキ（変動）があっても，ピニオン４との充分な噛み合いを確保することが可能になっている。また，ラック５，６は，ピニオン４と滑らかに噛み合うために，ラック５，６の歯部５３は断面が半円形の歯先面５７に形成されている。また，ラック５，６の歯先面５７には，図３に示す組立状態にあって，転動体のローラ１３と接触しないようにＶ字状の凹部の逃げ部４８が形成されている。
【００２６】
また，この実施例では，ラック５，６及びホルダ１０は合成樹脂で製作されている。ピニオン４は，金属射出成形（Metal Injection Molding parts ）で製作されている部品（いわゆる型物）で形成されている。従って，ピニオン４は勿論のこと，ラック５，６及びホルダ１０は所望の形状に形成できるものである。金属射出成形の工程は，例えば，金属微粉末を作製し，金属微粉末をバインダーと混練し，次いで混練物でペレットを作り，該ペレットを射出成形してピニオンの成形物を作製し，該成形物を凍結乾燥してバインダーを気化脱脂して成形物からバインダーを除去し，脱バインダーの成形物を焼結炉で焼結して最終製品のピニオン４を作製することができる。
【００２７】
次に，特に図３，図５及び図１７を参照して，ずれ防止機構２０を保持するホルダ１０について説明する。ホルダ１０は，ピニオン４を回転自在にして遊びを極力小さくし且つしっかりと保持できる構造になっている。また，ホルダ１０は，保持器３にしっかりと固着できるものになっている。ホルダ１０は，特に，同一に構成された一対のホルダ部材１１，１２で構成されており，嵌着孔３０において保持板９の一側面４２に位置するホルダ部材１１とホルダ部材１１に対向して保持板９の他側面４２に位置するホルダ部材１２とから成る。ホルダ部材１１，１２は，長手方向の両側にそれぞれ延びる袖部３８によって嵌着孔３０の周りの保持板１０の縁面２９を両側から狭着して保持板９に固設される。従って，ホルダ１０は，保持板９を挟んで嵌着する一対のホルダ部材１１，１２から成り，ピニオン４をホルダ部材１１，１２に形成された軸受部３６で回転自在に挟持して支持し，ピニオン４との遊びを極力小さくしているので，ホルダ１０は，ピニオン４をしっかりと保持できるものになっている。また，ホルダ１０は，一対のホルダ部材１１，１２が保持板９をしっかりと挟持して保持板９に固着される構造になっている。ホルダ部材１１，１２は，互いに対向するそれぞれの係合面４０が相補性形状に配置される同一形状に形成されており，ピニオン４を嵌挿するための細長い矩形状の窓３５が中央に形成された略矩形板状に形成されている。
【００２８】
ホルダ１０は，ホルダ部材１１，１２同士がスナップフィット結合により掛止固定される形状に構成されており，スナップフィット結合は，一方のホルダ部材１１又は１２に形成された舌片状に延びるフックである爪部４９と他方のホルダ部材１２又は１１に形成された係止段部２６又は２７，及び他方のホルダ部材１２又は１１に形成された舌片状に延びる爪部４９と一方のホルダ部材１１又は１２に形成された係止段部２７又は２６とで掛止固定されている。ホルダ部材１１，１２は，ピニオン４を窓３５に嵌挿させて組み込んだ状態で，保持器３である保持板９に形成された嵌着孔３０に嵌合させて互いに対向させると共に，ホルダ部材１１，１２を互いに対向した状態でスナップフィット結合により係止固定することによって保持板９に固着できる。ホルダ１０は，ホルダ部材１１，１２を合体すると，それぞれの係合面４０の凸部３１，３２になる嵌合部が合わさって保持板９の嵌着孔３０に一致して嵌合することになる。保持板９の嵌着孔３０は，例えば，ローラ１３の保持孔５０の二つ分の大きさになる矩形状の窓即ち嵌着孔３０に形成されている。保持板９の全長にわたって保持孔５０が形成された素材から，実施例では中央部分に位置する保持孔５０間の部分を打ち抜いて嵌着孔３０を形成したものである。ホルダ１０は，上記のように，同一構成のホルダ部材１１，１２を合体し，スナップフィット結合方式になっているので，部品点数が少なく，単純な構造，安価，組立容易，コンパクト，応用自在等の効果を発揮するものになっている。
【００２９】
ホルダ部材１１，１２は，それらにそれぞれ形成された窓３５の面である側面３９がピニオン４の側部４７をしっかりと規制するため，窓３５の長手方向全長にわたって十分な壁面を持つように，側面３９を形成する部分が山形状の凸部６６に形成されている。また，ホルダ部材１１，１２に設けた凸部３１，３２は，それらの外面が保持板９の嵌着孔３０に嵌合する形状に形成されている。保持板９に対向するホルダ部材１１，１２の内面の対向面は，それらの周面が袖部３８になる係合面４０を構成し，対向する係合面４０が保持板９の嵌着孔３０の周囲の縁面２９と当接して保持板９を挟み込むことになる。即ち，保持板９の嵌着孔３５に対向する係合面４０間の部分は，保持板９の嵌着孔３５にしっくりと嵌合するため，係合面４０より突出して嵌合部となる凸部３１，３２に形成されている。また，凸部３１，３２は，嵌着孔３５の丁度半分のサイズにそれぞれ形成され，ホルダ部材１１，１２の長手方向の一方側に形成されている。更に，ホルダ部材１１，１２は，一方のホルダ部材１１又は１２の凸部３１又は３２の突出量が保持板９の板厚よりも僅かに小さいものになっており，他方のホルダ部材１２又は１１の袖部３８の面と同一面即ち凸部３１，３２の無い面に対向するように互いに配設されている。
【００３０】
また，ホルダ部材１１，１２の対向面である係合面４０には，ピニオン４の軸部２１をホルダ部材１１，１２でしっかりと回転自在に保持するために，軸部２１を包み込むように凹部となる軸受部３６がホルダ部材１１，１２の窓部３５の中央の両側に形成されている。また，互いのホルダ部材１１，１２は，互いにぴったりと高精度に合体するために，一方の対角線上に軸受部３６を挟んで２つの位置決めピン３３が突出して形成され，他方の対角線上になる１８０°点対称の位置に位置決めピン３３を嵌入するピン孔３４が形成されている。また，ホルダ部材１１，１２の長手方向の一方の端部には，保持板９の対向面４２から垂下して延びる舌片状の爪部２４，２５がそれぞれ形成され，それらの他方の端部には，爪部２５又は２４を挿通するため凹部になる挿入溝３７がそれぞれ形成されている。ホルダ部材１１，１２にそれぞれ設けた舌片状の爪部２４，２５は，先端部がフック４９にそれぞれ形成されている。ホルダ部材１１，１２の挿入溝３７に続く外面の窓部３５の端部を形成する部分には，爪部２４，２５のフック４９がそれぞれ係止する平面状の係止段部２６，２７が形成されている。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
この発明による有限直動案内ユニットは，半導体製造装置，精密測定器，検査機，組立器，工作機械，各種ロボット等の各種機械装置に使用して好ましいものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明による有限直動案内ユニットの実施例を断面部分を含んで示す斜視図である。
【図２】図１の有限直動案内ユニットを示す正面図である。
【図３】図２の有限直動案内ユニットにおけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図４】図１の有限直動案内ユニットにおける保持器を示す平面図である。
【図５】図４の保持器におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【図６】図１の有限直動案内ユニットに組み込まれたピニオンを示す正面図である。
【図７】図６のピニオンにおけるＣ−Ｃ断面を示す断面図である。
【図８】図６のピニオンの符号Ｐ部分を示す拡大正面図である。
【図９】図１の有限直動案内ユニットに組み込まれたラックを示す正面図である。
【図１０】図９のラックを示す平面図である。
【図１１】図９のラックを示す側面図である。
【図１２】図１０のラックにおけるＤ−Ｄ断面を示す断面図である。
【図１３】図２の有限直動案内ユニットにおける軌道台へのラックの配設状態を示す端面図である。
【図１４】図１３の軌道台へのラックの配設状態のＥ−Ｅ断面における長手方向の一部分を示す断面図である。
【図１５】図１３の軌道台へのラックの配設状態の長手方向の一部分を示す平面図である。
【図１６】図１におけるずれ防止機構を構成するピニオンとラックとの噛み合い状態を示す説明図である。
【図１７】図１におけるずれ防止機構の組立状態を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，２ 軌道台
３ 保持器
４ ピニオン
５，６ ラック
９ 保持板
１０ ホルダ
１１，１２ ホルダ部材
１３ ローラ（転動体）
１７，１８ 壁面
１９ 逃げ溝
２０ ずれ防止機構
２１ 軸部
２２，２３ 嵌挿溝
２４，２５ 爪部
２６，２７ 係止段部
３６ 軸受部
４１ 歯部
４３ 軌道溝
４５ 軌道路
５１ 円板部（本体部）
５３ 歯部
５４ 連結柱部
５６ 開口部
５７ 歯先部
５８ 隙間
６１ 歯先面
６２ 歯末
６３ 溝底
６５ 歯面
Ｓ 歯厚
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向壁面に互いに対向す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，前記軌道台の前記軌道溝間に形成された軌道路に配設されている複数の転動体を保持する前記長手方向に延びた板状でなる保持器，及び前記保持器が前記軌道台間でずれるのを防止するずれ防止機構を有し，前記ずれ防止機構は，前記軌道台にそれぞれ設けられたラック，及び前記ラックの歯部にそれぞれ噛み合う歯部を備え且つ前記保持器に固設されたホルダに回転自在に装着されたピニオンからなる有限直動案内ユニットにおいて，
前記ピニオンは，円板状でなる本体部，前記本体部の外周から延びて周方向に均一に隔置して形成された前記歯部，及び前記本体部の回転中心となって前記ホルダに回転自在に保持される軸部を備えており，前記ピニオンの前記歯部は，歯直角平面における歯先面が平坦であって両側の歯面が互いに平行に延びて歯厚が実質的に均一の矩形形状の歯形に形成されていることを特徴とする有限直動案内ユニット。
【請求項２】
前記ラックは，前記ピニオンが噛み合うための所定間隔に隔置して設けられた歯部，及び前記歯部の両側面に長手方向に連続して延び前記歯部を互いに一体構造に連結する連結柱部で構成され，前記連結柱部間と隣り合う前記歯部間とで囲まれた部分が前記ピニオンの前記歯部が貫通可能な開口部に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。
【請求項３】
前記ラックの前記歯部は，歯先面が半円形面に形成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。
【請求項４】
前記ピニオンは，前記ラックとの噛み合いを滑らかにするために，歯底が円形凹部に形成され，歯末の歯面が円弧面に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有限直動案内ユニット。
【請求項５】
前記ラックは前記軌道台の前記軌道溝の逃げ溝に形成された嵌挿溝に配設され，前記嵌挿溝は前記逃げ溝の溝底から離れた位置に形成され，前記ラックと前記逃げ溝の前記溝底との間には隙間が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有限直動案内ユニット。
【請求項６】
前記ホルダは，前記保持器の保持板を挟んで嵌着する一対のホルダ部材から成り，前記ピニオンは，それぞれの前記ホルダ部材に形成された軸受部に回転自在に挟持されてい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。
【請求項７】
前記ホルダは，前記ホルダ部材同士がスナップフィット結合により掛止固定される形状に構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。
【請求項８】
前記スナップフィット結合は，一方の前記ホルダ部材に形成された舌片状に延びる爪部と他方の前記ホルダ部材に形成された係止段部，及び前記他方の前記ホルダ部材に形成された舌片状に延びる爪部と前記一方の前記ホルダ部材に形成された係止段部とで掛止固定されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の有限直動案内ユニット。
【請求項９】
長手方向壁面に互いに対向す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，前記軌道台の前記軌道溝間に形成された軌道路に配設されている複数の転動体を保持する前記長手方向に延びた板状でなる保持器，及び前記保持器が前記軌道台間でずれるのを防止するずれ防止機構を有し，前記ずれ防止機構は，前記軌道台にそれぞれ設けられたラック，及び前記ラックの歯部にそれぞれ噛み合う歯部を備え且つ前記保持器に固設されたホルダに回転自在に装着されたピニオンからなる有限直動案内ユニットにおいて，前記ラックは前記軌道台の前記軌道溝の逃げ溝に形成された嵌挿溝に配設され，前記嵌挿溝は切削加工により形成されていることを特徴とする有限直動案内ユニット。
【請求項１０】
前記軌道台の前記軌道溝の逃げ溝に形成された前記嵌挿溝は，前記逃げ溝の溝底から離れた位置に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の有限直動案内ユニット。
【請求項１】
長手方向壁面に互いに対向す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，前記軌道台の前記軌道溝間に形成された軌道路に配設されている複数の転動体を保持する前記長手方向に延びた板状でなる保持器，及び前記保持器が前記軌道台間でずれるのを防止するずれ防止機構を有し，前記ずれ防止機構は，前記軌道台にそれぞれ設けられたラック，及び前記ラックの歯部にそれぞれ噛み合う歯部を備え且つ前記保持器に固設されたホルダに回転自在に装着されたピニオンからなる有限直動案内ユニットにおいて，
前記ピニオンは，円板状でなる本体部，前記本体部の外周から延びて周方向に均一に隔置して形成された前記歯部，及び前記本体部の回転中心となって前記ホルダに回転自在に保持される軸部を備えており，前記ピニオンの前記歯部は，歯直角平面における歯先面が平坦であって両側の歯面が互いに平行に延びて歯厚が実質的に均一の矩形形状の歯形に形成されていることを特徴とする有限直動案内ユニット。
【請求項２】
前記ラックは，前記ピニオンが噛み合うための所定間隔に隔置して設けられた歯部，及び前記歯部の両側面に長手方向に連続して延び前記歯部を互いに一体構造に連結する連結柱部で構成され，前記連結柱部間と隣り合う前記歯部間とで囲まれた部分が前記ピニオンの前記歯部が貫通可能な開口部に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。
【請求項３】
前記ラックの前記歯部は，歯先面が半円形面に形成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。
【請求項４】
前記ピニオンは，前記ラックとの噛み合いを滑らかにするために，歯底が円形凹部に形成され，歯末の歯面が円弧面に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有限直動案内ユニット。
【請求項５】
前記ラックは前記軌道台の前記軌道溝の逃げ溝に形成された嵌挿溝に配設され，前記嵌挿溝は前記逃げ溝の溝底から離れた位置に形成され，前記ラックと前記逃げ溝の前記溝底との間には隙間が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有限直動案内ユニット。
【請求項６】
前記ホルダは，前記保持器の保持板を挟んで嵌着する一対のホルダ部材から成り，前記ピニオンは，それぞれの前記ホルダ部材に形成された軸受部に回転自在に挟持されてい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。
【請求項７】
前記ホルダは，前記ホルダ部材同士がスナップフィット結合により掛止固定される形状に構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。
【請求項８】
前記スナップフィット結合は，一方の前記ホルダ部材に形成された舌片状に延びる爪部と他方の前記ホルダ部材に形成された係止段部，及び前記他方の前記ホルダ部材に形成された舌片状に延びる爪部と前記一方の前記ホルダ部材に形成された係止段部とで掛止固定されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の有限直動案内ユニット。
【請求項９】
長手方向壁面に互いに対向す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，前記軌道台の前記軌道溝間に形成された軌道路に配設されている複数の転動体を保持する前記長手方向に延びた板状でなる保持器，及び前記保持器が前記軌道台間でずれるのを防止するずれ防止機構を有し，前記ずれ防止機構は，前記軌道台にそれぞれ設けられたラック，及び前記ラックの歯部にそれぞれ噛み合う歯部を備え且つ前記保持器に固設されたホルダに回転自在に装着されたピニオンからなる有限直動案内ユニットにおいて，前記ラックは前記軌道台の前記軌道溝の逃げ溝に形成された嵌挿溝に配設され，前記嵌挿溝は切削加工により形成されていることを特徴とする有限直動案内ユニット。
【請求項１０】
前記軌道台の前記軌道溝の逃げ溝に形成された前記嵌挿溝は，前記逃げ溝の溝底から離れた位置に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の有限直動案内ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００７−２３２０６２（Ｐ２００７−２３２０６２Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５３４０７（Ｐ２００６−５３４０７）
【出願日】平成１８年２月２８日（２００６．２．２８）
【出願人】（０００２２９３３５）日本トムソン株式会社 (96)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２８日（２００６．２．２８）
【出願人】（０００２２９３３５）日本トムソン株式会社 (96)
【Ｆターム（参考）】
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