直動案内装置
【課題】ガイドレールを容易に固定部材により基台へ強固に固定可能であるとともに、スライダに対するケージのずれを確実に防止可能な直動案内装置を提供する。
【解決手段】ガイドレール２、スライダ４、複数の転動体６、ケージ８を備えた有限ストロークタイプの直動案内装置であって、ガイドレールには、基台に形成された固定穴と連通し、固定部材が挿通される取付孔２ｈが形成されているとともに、ガイドレールに沿って延出したラックギア２ｇがスライダとの対向部２ａに設けられ、スライダには、その移動方向に沿って延出したラックギア４ｇがガイドレールとの対向部４ａに、ガイドレール側ラックギアと互いの歯形部2j,4jを対向させて設けられているのに対し、ケージには、これらのラックギアの間に介在し、これらと相互に噛み合うピニオンギア８ｇが回転可能に取り付けられており、ガイドレール側のラックギアをガイドレールの取付孔を避けて位置付ける。
【解決手段】ガイドレール２、スライダ４、複数の転動体６、ケージ８を備えた有限ストロークタイプの直動案内装置であって、ガイドレールには、基台に形成された固定穴と連通し、固定部材が挿通される取付孔２ｈが形成されているとともに、ガイドレールに沿って延出したラックギア２ｇがスライダとの対向部２ａに設けられ、スライダには、その移動方向に沿って延出したラックギア４ｇがガイドレールとの対向部４ａに、ガイドレール側ラックギアと互いの歯形部2j,4jを対向させて設けられているのに対し、ケージには、これらのラックギアの間に介在し、これらと相互に噛み合うピニオンギア８ｇが回転可能に取り付けられており、ガイドレール側のラックギアをガイドレールの取付孔を避けて位置付ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、製造や検査などで各種の製品を移動させる直動案内装置に関し、特に転動体軌道(ストローク)が有限である直動案内装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、製造や検査などで各種の部品や製品を移動させる工作機械(テーブル装置など)が知られている。例えば、かかるテーブル装置は、基台と、当該基台に配設される直動案内装置と、当該直動案内装置に案内されて往復移動する移動テーブルと、当該移動テーブルを往復移動させるとともに、所定の位置で停止させるための位置決め機構などを備えて構成されている。
【０００３】
この場合、直動案内装置には、所定方向(一例として、基台の長手方向)へ直線状に延出したガイドレールと、当該ガイドレールに沿って往復移動可能なスライダと、前記ガイドレールとスライダの間に介在し、当該ガイドレールに沿って転動する複数の転動体とが備えられている。そして、このように構成されたテーブル装置によれば、移動テーブルは、直動案内装置に案内されながら、位置決め機構(例えば、ボールねじ機構、ベルト機構及びリニアモータ機構など)によって往復移動可能となるとともに、所定の位置で停止可能となる。すなわち、かかるテーブル装置において、移動テーブルは、スライダを介してガイドレールに沿って往復移動可能となるとともに、所定の位置で停止可能となるように構成されている。
【０００４】
また、このように転動体を使用した直動案内装置では、複数(一般的には、偶数)の転動体の列を線対称に配置することで、いろいろな方向からの荷重を受けられる構造としている。さらに、転動体に対して予圧を与えることで、ガタを無くすとともに、高い支持剛性を得ている。
【０００５】
ところで、かかる直動案内装置は、いわゆる転動体軌道(ストローク)が無限となるタイプ(以下、無限ストロークタイプという)と、ストロークが有限となるタイプ(以下、有限ストロークタイプという)に大別することができる。なお、無限ストロークタイプの構成例は特許文献１に開示されており、有限ストロークタイプの構成例は特許文献２に開示されている。
【０００６】
無限ストロークタイプにおいては、スライダをガイドレールに沿って移動させると、転動体が、スライダとガイドレールとの間に形成された転動路をガイドレールに対して所定速度(スライダとガイドレールの相対速度の約半分の速度)で、スライダの移動方向へ転動する。そのため、転動路を転動した各転動体は、やがて転動路の端から転出し、その後、エンドキャップの転換路を経由し、スライダをその移動方向へ貫通する転動体通路に転入される。そして、当該転動体通路をスライダの移動方向へ進んだ後、エンドキャップの転換路を経由して再び前記転動路に転出され、ここを転動する。なお、エンドキャップは、スライダの移動方向の両端にそれぞれ固定され、その内部に前記転動路と転動体通路とを相互に連通させる転換路が形成された部材のことを指す。
【０００７】
このように無限ストロークタイプは、転動体が転換路及び転動体通路によって循環されるため、ガイドレールの延出長さと略同一距離だけスライダを往復移動させることができ、移動テーブルの移動距離を比較的長く設定することが可能であるという特長を有する。
【０００８】
ところで、無限ストロークタイプは、転動体が移動しながら負荷圏(転動体が負荷を受けた状態となる、ガイドレールとスライダとの間に形成された転動路の部分)に出入りしている。そのため、転動体がスライダを押す力は転動体の移動とともに、その位置や大きさが変化している。複数ある転動体列の転動体同士が負荷圏と非負荷圏(転動体が負荷を受けることがない、転換路及び転動体通路の部分)との間を出入りするタイミングが合う場合には、この「転動体がスライダを押す力」は、転動体列同士で互いに打ち消し合う。
【０００９】
しかしながら、無限ストロークタイプでは、各転動体列の転動体は、負荷圏と非負荷圏との間を出入りするタイミングが合うような拘束状態にはなく、各転動体列で転動体の位置はバラバラである。そのため、転動体列ごとの「転動体がスライダを押す力」が微妙に変化し、これらの力のバランスが微妙に崩れることとなり、結果として、スライダに微妙な運動精度誤差を生じさせる。この運動精度誤差は、「転動体通過振動」などと呼ばれている。
【００１０】
このように転動体軌道の負荷圏(転動路)と非負荷圏(転換路)との間における各転動体列間での転動体の転入出タイミングのずれは、スライダの運動精度に影響を与える。例えば、スライダの運度精度の低下は、移動テーブルの位置決め精度や走り精度の低下を招く虞がある。
したがって、スライダを超高精度に移動させることが要求される工作機械(例えば、テーブル装置など)においては、その要求精度の程度によって、直動案内装置として無限ストロークタイプを採用できない場合がある。
【００１１】
これに対し、有限ストロークタイプにおいては、図３(ａ)〜(ｃ)に示すように、転動体(円筒ころ)５０を１つずつそのポケット４８ｐ内に回転自在に保持する保持器(ケージ)４８をガイドレール４０とスライダ４２との間に介在させ、転動体５０が保持器４８に保持された状態でガイドレール４０とスライダ４２との間に形成された転動路を転動する。この場合、各転動体５０は、上述した無限ストロークタイプのように循環されることなく、転動体５０がガイドレール４０とスライダ４２との間で負荷を受けた状態となる負荷圏では、ガイドレール４０から常に荷重を受けた状態でケージ４８のポケット４８ｐ内で回転しながら転動路を移動し、ケージ４８を介してスライダ４２をガイドレール４０に沿って移動させる。なお、ケージ４８は、転動体５０を回転自在に保持するためのポケット４８ｐが長手方向に沿って等間隔で複数個並んで形成された構造を成し、スライダ４２の移動方向と同一方向へ当該スライダ４２とともに移動されるが、その際の移動距離はスライダ４２の移動距離の略半分となる。
【００１２】
このような有限ストロークタイプでは、ケージ４８によって各列の転動体５０の位置を常に揃えておくことができるので、転動体５０が負荷圏に出入りするタイミングを各列で揃えることができる。そのため、各々の列で転動体５０がスライダ４２を押す力が変動したとしても、その変動のタイミングを揃えることができるので、当該力の変動を複数の列で互いに打ち消し合わせ、転動体通過振動を小さく抑えることが可能である。
また、各転動体５０は、ケージ４８のポケット４８ｐに１つずつ回転自在に保持されているため、相互に接触することがなく、常に安定して転動路を転動することができる。
【００１３】
したがって、有限ストロークタイプは、転動体通過振動を抑えてスライダ４２の運動精度を高めることができ、ひいては、移動テーブル(図示しない)を高精度に位置決めすることができる。
【００１４】
しかしながら、かかる有限ストロークタイプにおいては、スライダがガイドレールに沿って往復移動を繰り返した場合、その移動速度の変動時や移動方向の転換時などに転動体がガイドレールの転動路を転動する際、当該転動体とガイドレール及びスライダとの間に極僅かなすべりが生じてしまう場合がある。そして、スライダがさらに往復運動を繰り返すと、かかる微小なすべりが重畳されることでケージのガイドレール及びスライダに対する相対的な位置が、本来あるべき位置に対して少しずつずれてしまう場合がある。
【００１５】
そこで、このような有限ストロークタイプにおけるケージのずれを防止すべく、従来から各種の方策が講じられている。
例えば、特許文献２には、対向配置された一対のラック部材(ラックギア)とこれらのラック部材と噛合可能なピニオンギアを設けた直動案内装置(有限ストロークタイプ)の構成が一例として開示されている。
【００１６】
かかる直動案内装置には、図４(ａ)〜(ｃ)に示すように、ベッド(上述したガイドレールに相当)６０とテーブル(上述したスライダに相当)６２が対向して配置されており、保持器(ケージ)６８のポケット内に保持された転動体(玉)７０が当該保持器６８とともにベッド６０とテーブル６２の間に介在されている。なお、ベッド６０、テーブル６２及び保持器６８は、その断面形状がいずれも略Ｕ字状を成しており、ベッド６０を覆った状態となるように保持器６８が当該ベッド６０の上に位置付けられているとともに、保持器６８を覆った状態となるようにテーブル６２が当該保持器６８の上に位置付けられている。また、ベッド６０の外側面とテーブル６２の内側面にはそれぞれ転動体(玉)７０を転動させる軌道溝60a,62aが対向して形成されており、当該軌道溝60a,62a間を保持器６８に保持された状態で転動体(玉)７０が転動することで、テーブル６２がベッド６０に沿って移動される構造となっている。
【００１７】
そして、ベッド６０及びテーブル６２には、相互の対向面にラック部材64a,64bが対向してそれぞれ１つずつ設けられているとともに、保持器６８には、これらのラック部材64a,64bと噛合可能なピニオンギア６６が回転自在に取り付けられている。この場合、ラック部材64a,64bは、ベッド６０及びテーブル６２の幅方向(図４(ａ)の左右方向)の略中間位置に固定されているのに対し、ピニオンギア６６は、保持器６８の幅方向(同図の同一方向)且つ長手方向(移動方向)の中央部を貫通して形成された長孔内に位置付けられている。
【００１８】
これにより、テーブル６２をベッド６０に沿って移動させると、その直線運動は、転動体(玉)７０を介して保持器６８に伝達され、当該保持器６８がベッド６０に沿って同一方向へ移動される。その際、保持器６８に取り付けられたピニオンギア６６は、ラック部材64a,64bと噛み合った状態で当該保持器６８とともにベッド６０に沿って移動する。
したがって、テーブル６２が往復運動を繰り返し、その移動速度の変動時や移動方向の転換時に転動体(玉)７０とベッド６０及びテーブル６２との間で微少なすべりが生じた場合であっても、保持器６８は、ピニオンギア６６がラック部材64a,64bと噛み合って回転するため、ベッド６０に沿って移動する。このため、保持器６８を転動体(玉)７０とともに常に移動させることができ、テーブル６２に対する保持器６８の相対的な位置にずれが生じることを防止することができる。
【特許文献１】特開２００５−１８０６５６号公報
【特許文献２】特許第２６６７５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
このような構造を成す直動案内装置は、ベッド６０がボルトにより基台(図示しない)に対して締結固定されている。図４(ｂ),(ｃ)に示す構成において、ベッド６０には、その幅方向(同図(ｂ)の上下方向)の中間位置に、ボルトを挿通して図示しない基台の固定穴と締結させるための貫通孔(ベッド取付孔)６０ｈが長手方向に沿って所定間隔で形成されているとともに、テーブル６２にも、その幅方向(同図(ｃ)の上下方向)の中間位置に、当該ベッド貫通孔６０ｈと連通可能なボルト挿通用の貫通孔(テーブル貫通孔)６２ｈが形成されている(一例として、移動方向の前後に１つずつ)。なお、上述した保持器６８の長孔(図示しない)は、ベッド取付孔６０ｈ及びテーブル貫通孔６２ｈのいずれとも連通可能となるように形成されている。
【００２０】
これにより、テーブル６２及び転動体(玉)７０を保持した状態の保持器６８が組み付けられ、これらと一体化されたベッド６０(以下、当該ベッドをベッドアセンブリ６０という)を、この状態で基台(図示しない)に対してボルトにより締結固定することができる。すなわち、テーブル６２、転動体(玉)７０及び保持器６８とベッド６０が一体化された状態であっても、ベッド取付孔６０ｈ、テーブル貫通孔６２ｈ及び保持器６８の長孔(図示しない)を連通させ、当該連通させた孔からボルトを挿通して基台(図示しない)の固定穴と締結させることで、ベッドアセンブリ６０を基台(図示しない)に対して締結固定することができる。
【００２１】
しかしながら、図４(ｂ),(ｃ)に示すように、ベッド取付孔６０ｈ、テーブル貫通孔６２ｈ及び保持器６８の長孔(図示しない)がそれぞれベッド６０、テーブル６２及び保持器６８の幅方向の中間位置に形成されている場合、ラック部材64a,64bは、ベッド取付孔６０ｈ及びテーブル貫通孔６２ｈを塞ぐ形で配設されることとなる。このため、ラック部材64a,64bは、ベッドアセンブリ６０を基台(図示しない)に対して固定した後、当該固定後のベッドアセンブリ６０に対して配設する必要がある。
【００２２】
その際、小型軽量な直動案内装置であれば、かかるラック部材64a,64bの配設作業はそれほど手間がかかることはないが、直動案内装置がその案内距離の長い大型のものである場合、ベッドアセンブリ６０の基台(図示しない)に対する固定後にラック部材64a,64bを配設する作業は非常に手間を要し、かかる直動案内装置の工作機械(テーブル装置など)への組み付けは容易ではない。また、直動案内装置の組み付け後、すなわちラック部材64a,64bの配設後においても、例えば、ベッド６０に形成したベッド取付孔６０ｈやそのザグリが大きい場合など、ラック部材６４ａの当該ベッド取付孔６０ｈやザグリにかかる部分が撓んで変形し易くなってしまう虞もある。
【００２３】
本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、案内距離が長く、装置自体が大型化した場合であっても、スライダ、転動体及びケージを取り外すことなく組み付けた状態のまま、ガイドレールを容易に固定部材により基台へ強固に固定することが可能であるとともに、スライダに対するケージのずれをギア構造体によって確実に防止することが可能な直動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】
【００２４】
このような目的を達成するために、本発明の直動案内装置は、所定方向に延出し、基台に固定されるガイドレールと、当該ガイドレールに跨設され、その延出方向に沿って往復移動するスライダと、前記ガイドレールとスライダとの間に組み込まれ、当該スライダの移動に伴って転動する複数の転動体と、前記転動体を１つずつ回転自在に保持し、当該転動体の転動に伴って前記ガイドレールに沿って往復移動するケージとを備えている。かかる直動案内装置において、ガイドレールには、当該ガイドレールを貫通して基台に形成された固定穴と連通し、固定部材が挿通される複数の取付孔が形成されているとともに、当該ガイドレールに沿って延出したラックギアが前記スライダとの対向部に設けられ、スライダには、当該スライダの移動方向に沿って延出したラックギアが前記ガイドレールとの対向部に、前記ガイドレール側ラックギアと互いの歯形部を対向させて設けられているのに対し、ケージには、前記ガイドレール側のラックギアと前記スライダ側のラックギアとの間に介在し、これらと相互に噛み合うピニオンギアが回転可能に取り付けられており、前記ガイドレール側のラックギアは、当該ガイドレールの取付孔を避けるように位置付けられている。
【００２５】
この場合、前記ガイドレール側のラックギアは、一対を成して前記ガイドレールの取付孔の両側へ当該ガイドレールに沿って設ければよい。あるいは、前記ガイドレールの取付孔の両側へ当該ガイドレールに沿って設けるとともに、当該取付孔を避けて一体的に延在させてもよい。
【００２６】
また、前記ガイドレール側のラックギア及び前記スライダ側のラックギアは、前記ガイドレール及び前記スライダとは別体構造を成し、当該ガイドレール及び当該スライダに取り付けられることでこれらと一体化すればよい。
【００２７】
なお、前記ピニオンギアは、一対を成し、前記ガイドレールの取付孔の両側へ当該ガイドレールに沿って設けられたガイドレール側ラックギア及びスライダ側ラックギアと相互に噛合しており、当該一対のピニオンギアの各回転軸が同一軸線上に位置付けられるように、前記ガイドレール側ラックギア及びスライダ側ラックギアとの間にそれぞれ介在している。
その際、前記一対のピニオンギアは、一本のシャフトで連結し、当該シャフトを回転軸として回転させればよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の直動案内装置によれば、案内距離が長く、装置自体が大型化した場合であっても、スライダ、転動体及びケージを取り外すことなく組み付けた状態のまま、ガイドレールを容易に固定部材により基台へ強固に固定することができるとともに、スライダに対するケージのずれをギア構造体によって確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施の形態に係る直動案内装置について、添付図面を参照して説明する。なお、本発明の直動案内装置としては、転動体軌道(ストローク)が有限である有限ストロークタイプを想定している。
図１(ａ),(ｂ)及び図２(ａ),(ｂ)には、本実施形態に係る直動案内装置の構成が示されている。かかる直動案内装置には、所定方向に延出し、基台(図示しない)に固定されるガイドレール２と、当該ガイドレール２に跨設され、その延出方向に沿って往復移動するスライダ４と、ガイドレール２とスライダ４との間に組み込まれ、当該スライダ４の移動に伴って転動する複数の転動体６と、転動体６を１つずつ回転自在に保持し、当該転動体６の転動に伴ってガイドレール２に沿って往復移動するケージ８とが備えられている。
【００３０】
なお、転動体６は、例えば、直動案内装置の使用目的や使用条件などに応じて玉やころ(円筒ころ、円錐ころ及び球面ころなど)を任意に選択して使用することができるが、ここでは、一例として円筒ころが使用されている場合を想定する。また、転動体６の大きさ(直径)、形状及び個数は、直動案内装置(ガイドレール２、スライダ４及びケージ８)の大きさや形状、あるいはその使用目的や使用条件などに応じて任意に設定すればよいため、ここでは特に限定しない。
【００３１】
ガイドレール２には、その上部にスライダ４と対向する平坦状の上部ガイド面２ａが形成されているとともに、当該上部ガイド面２ａの両側には、先細り状を成して内向きに傾斜した内向きガイド面２ｂと、当該内向きガイド面２ｂとは反対に先太り状(裾広がり状)を成して外向きに傾斜した外向きガイド面２ｃとが形成されている。なお、内向きガイド面２ｂと外向きガイド面２ｃとの間には、上部ガイド面２ａに対して略直交する方向に延在した移行面２ｄが双方のガイド面2b,2cに連続して形成されている。
【００３２】
また、ガイドレール２には、当該ガイドレール２を垂直方向(図１(ａ),(ｂ)の上下方向)に貫通して図示しない基台に形成された固定穴と連通し、図示しない固定部材(一例として、ボルト)が挿通される複数の取付孔２ｈが形成されている。この場合、基台には、固定穴が当該基台の長手方向に沿った直線上に所定間隔(一例として、等間隔)で所定の個数だけ形成されており、これらの固定穴とそれぞれ連通するように、当該固定穴と同数の取付孔２ｈがガイドレール２に対して形成されている。なお、各固定穴の内周部には、ボルトの螺旋状溝(雄ねじ部)と螺合する螺旋状の溝(雌ねじ部)が切られている。
【００３３】
図１(ａ),(ｂ)及び図２(ａ),(ｂ)に示す構成においては、一例として、取付孔２ｈがガイドレール２の延出方向(図２(ｂ)の左右方向)に沿って所定間隔(一例として、等間隔)で配設されているとともに、当該ガイドレール２の幅方向(図１(ａ),(ｂ)の左右方向)の中間位置に配設されている。なお、各取付孔２ｈには、図示しないボルトの頭部を埋没させるためのザグリ２ｉが設けられている。
そして、これらの取付孔２ｈを通してボルト(図示しない)を固定穴(図示しない)にそれぞれ挿入し、各ボルトの雄ねじ部を各固定穴の雌ねじ部とそれぞれ螺合させることによって、ガイドレール２が基台(図示しない)に締結固定されている。
【００３４】
ここで、固定穴(図示しない)及び取付孔２ｈの大きさや形状は、例えば、固定部材(ボルト)の大きさや形状などに応じて任意に設定すればよいため、特に限定しない。また、固定穴及び取付孔２ｈの個数は、例えば、直動案内装置の大きさ(例えば、ガイドレール２の長さ、幅や高さ)などに応じて任意に設定すればよいため、ここでは特に限定しない。なお、固定穴と取付孔２ｈとが連通可能となるように形成されていれば、固定穴と取付孔２ｈは、同数でなくともよい。また、固定部材としては、ガイドレール２を基台(図示しない)に固定することが可能な部材であれば、ボルトの他、例えば、ビスやリベットなどを適用してもよい。
【００３５】
また、ガイドレール２には、当該ガイドレール２に沿って延出したラックギア(以下、下側ラックギアという)２ｇが上部ガイド面２ａに設けられており、当該下側ラックギア２ｇは、図示しない固定部材(一例として、ボルト)が挿通される取付孔２ｈを避けるように(取付孔２ｈにかかることがないように)位置付けられている。なお、その際、下側ラックギア２ｇは、その歯形部２ｊが上向きとなり、後述するスライダ４の下向きスライダ面４ａに設けられたラックギア(上側ラックギア)４ｇの下向きの歯形部４ｊと対向する。
【００３６】
一例として、図１(ａ),(ｂ)には、下側ラックギア２ｇが一対を成しており、当該一対の下側ラックギア２ｇを取付孔２ｈの両側へガイドレール２の延出方向に沿ってそれぞれ１本ずつ設けた構成が示されている。すなわち、ガイドレール２は、幅方向(図１(ａ),(ｂ)の左右方向)の両側から取付孔２ｈを挟んだ状態で、一対(２本)の下側ラックギア２ｇが上部ガイド面２ａに配設された構造となる。
【００３７】
このような構造によれば、ガイドレール２に設けられた下側ラックギア２ｇが取付孔２ｈを塞ぐことがなく、ガイドレールに対する下側ラックギア２ｇの配設後であっても、当該ガイドレール２の取付孔２ｈを通してボルト(図示しない)を固定穴(図示しない)にそれぞれ挿入することができ、ガイドレール２を基台(図示しない)に対して締結固定させることができる。
また、下側ラックギア２ｇは、取付孔２ｈを避けるように(取付孔２ｈにかかることがないように)位置付けられているため、ガイドレール２に対する配設後に下側ラックギア２ｇが撓んで変形してしまうことを回避することができる。
【００３８】
なお、この場合、図２(ｂ)に示すように、下側ラックギア２ｇはガイドレール２の全長(延出長さ)に亘って設けられている。すなわち、下側ラックギア２ｇの全長(延出長さ)をガイドレール２の全長(延出長さ)と同一長に設定しているが、少なくともスライダ４の移動距離(ストローク)以上の長さであれば、その全長(延出長さ)は任意に設定することができる。
【００３９】
また、本実施形態においては、一例として、一対の下側ラックギア２ｇを取付孔２ｈの両側へそれぞれ１本ずつ設けた構成としているが、ガイドレール２の取付孔２ｈを避けるように(取付孔２ｈにかかることがないように)位置付けられている限り、下側ラックギア２ｇは、図１(ａ),(ｂ)に示すような一対構成でなく、取付孔２ｈの両側へガイドレール２に沿って設けるとともに、当該取付孔２ｈを避けて一体的に延在させた(連続させた)構成としてもよい。
【００４０】
例えば、ガイドレール２(上部ガイド面２ａ)の幅方向の両端に当該ガイドレール２へ沿ってそれぞれ延出させるとともに、隣り合う取付孔２ｈの間でこれらを接続させたはしご状を成すように下側ラックギアを構成してもよい。また、下側ラックギアを上部ガイド面２ａの全面に亘る大きさとし、取付孔２ｈと同一の大きさ、形状、個数及び間隔で貫通孔を形成した孔あき状を成す構成としてもよい。なお、この際には、すべての取付孔２ｈをカバーする大きさの貫通孔を１つだけ形成してもよい。
【００４１】
このような一体的に延在された構成とすることで、部品点数を削減することができ、直動案内装置の低コスト化を図ることができるだけでなく、ガイドレール２(上部ガイド面２ａ)の幅方向の両端で、下側ラックギアの歯形部にずれが生じることがなく、当該下側ラックギアを容易にガイドレール２(上部ガイド面２ａ)に対して配設することができる。
【００４２】
なお、下側ラックギア２ｇは、ガイドレール２とは別体構造とし、下側ラックギア２ｇを単独の別部品として構成した後、ガイドレール２に取り付ける構造としてもよいし、成形後のガイドレール２に対して歯形部２ｊを形成するための加工(切削や研削など)を施すことで、ガイドレール２と一体化させた構造(一体構造)としてもよい。
【００４３】
例えば、別体構造とした場合、下側ラックギア２ｇを各種の樹脂などで成形すれば、その製造コストを低減させることが可能となるとともに、その歯形部２ｊと後述するピニオンギア８ｇの歯形部８ｊとが噛み合う際に生じる噛合音を低減させることも可能となる。なお、この場合、下側ラックギア２ｇのガイドレール２に対する取り付けは、各種の締結部材(ボルトなど)による締結固定、接着や溶接等による接合固定など、任意の方法で行えばよい。
これに対し、一体構造とした場合、ガイドレール２に対して歯形部２ｊを形成するための加工(切削や研削など)を直接施すことができるため、当該ガイドレール２(下側ラックギア２ｇ)の高さを抑制することができ、直動案内装置をコンパクト化することが可能となる。
【００４４】
ケージ８は、その断面形状がガイドレール２の外郭形状に沿った形状を成し、当該ガイドレール２の延出方向に沿って延出されており、その両側に、ガイドレール２の内向きガイド面２ｂに沿って対向配置された内向き保持部８ｂと、外向きガイド面２ｃに沿って対向配置された外向き保持部８ｃとを備えている。なお、内向き保持部８ｂと外向き保持部８ｃとは、ガイドレール２の移行面２ｄに沿って対向配置された接続部８ｄを介して相互に一体的に接続されている。
【００４５】
また、内向き保持部８ｂ及び外向き保持部８ｃには、それぞれ複数の転動体(円筒ころ)６を１つずつ回転自在に保持する複数のポケット８ｐが一体的に形成されている。この場合、各ポケット８ｐは、ガイドレール２の延出方向に沿って(内向きガイド面２ｂ及び外向きガイド面２ｃに沿って)互いに並列し、且つ等間隔で４列が互いに同位相となるように配置されている。さらに、双方の内向き保持部８ｂは、ガイドレール２の上部ガイド面２ａに沿って位置付けられた連結部８ａを介して相互に連結されている。かかる構成によれば、ケージ８は、複数のポケット８ｐが配置された領域全体に亘って、且つガイドレール２の延出方向に沿って一体的に連続した構造体となる。
【００４６】
なお、本実施形態においては、図１(ａ),(ｂ)に示すように、ケージ８に対して幅方向(同図の左右方向)の両側へ上下２列ずつ、合計４列(双方の内向き保持部８ｂ及び外向き保持部８ｃにそれぞれ１列、合計４列)のポケット８ｐを形成しているが、ケージ８のポケット構成はこれに限定されない。例えば、ケージ８は、幅方向の両側へ１列ずつ、合計２列のポケット８ｐを形成した構成としてもよいし、両側へ３列以上ずつポケット８ｐを形成した構成としてもよい。その際、各ポケット８ｐは、ガイドレール２の延出方向に沿って互いに並列し、且つ等間隔で各列が互いに同位相となるように配置すればよい。また、各ポケット８ｐの大きさ及び形状は、転動体６の大きさ及び形状に応じて任意に設定すればよい。
【００４７】
一方、スライダ４は、ケージ８に比べて短長にガイドレール２の延出方向に沿って延在しており、その内側は、ケージ８の外郭形状に沿った形状を成している。具体的には、スライダ４の内側には、ガイドレール２の上部ガイド面２ａに沿って対向配置された下向きスライダ面４ａと、ケージ８の内向き保持部８ｂに沿って対向配置された内向きスライダ面４ｂと、外向き保持部８ｃに沿って対向配置された外向きスライダ面４ｃとが形成されている。
【００４８】
また、スライダ４には、当該スライダ４の移動方向に沿って延出したラックギア(以下、上側ラックギアという)４ｇが下向きスライダ面４ａに設けられており、当該上側ラックギア４ｇは、その歯形部４ｊが下向きとなり、ガイドレール２に設けられた下側ラックギア２ｇの上向きの歯形部２ｊと対向するように位置付けられている。
【００４９】
一例として、図１(ａ),(ｂ)には、上側ラックギア４ｇが一対を成しており、当該一対の上側ラックギア４ｇをガイドレール２に設けられた一対の下側ラックギア２ｇと対向するようにそれぞれ１本ずつ設けた構成が示されている。これにより、それぞれ一対の下側ラックギア２ｇと上側ラックギア４ｇが互いの歯形部2j,4jをいずれも対向させて成るラックギア構造がガイドレール２の取付孔２ｈの両側へ当該ガイドレール２の延出方向に沿って一組ずつ、合計二組位置付けられた構成となる。
【００５０】
なお、この場合、上側ラックギア４ｇはスライダ４の全長(延出長さ)に亘って設ければよい。すなわち、上側ラックギア４ｇの全長(延出長さ)をスライダ４の全長(延出長さ)と同一長に設定すればよい。
また、スライダ４の全長(延出長さ)とケージ８の全長(延出長さ)との割合は、ガイドレール２に沿ってスライダ４を移動させる距離(スライダストローク)に応じて設定すればよいため、ここでは特に限定しない。ただし、ケージ８の移動距離はスライダ４の移動距離(スライダストローク)の半分となるため、当該スライダ４の全長(延出長さ)にスライダストロークの半分以上の距離を加えた長さを、ケージ８に対して設定する必要がある。
【００５１】
さらに、本実施形態においては、一例として、一対の上側ラックギア４ｇをガイドレール２に設けられた一対の下側ラックギア２ｇとそれぞれ対向するように設けた構成(二組のラックギア構造)としているが、その歯形部４ｊを下側ラックギア２ｇの歯形部２ｊと対向させるように位置付けられている限り、上側ラックギア４ｇは、図１(ａ),(ｂ)に示すような一対構成でなくともよい。
【００５２】
例えば、上側ラックギアをスライダ４の下向きスライダ面４ａの全体に亘る大きさで１つだけ、スライダ４(下向きスライダ面４ａ)に対して配設した構成としてもよい。この際、かかる上側ラックギアに対し、取付孔２ｈと同一の大きさ、形状、個数及び間隔で貫通孔を形成してもよいし、すべての取付孔２ｈをカバーする大きさの貫通孔を１つだけ形成してもよい。
【００５３】
このような一体的に延在された構成とすることで、部品点数を削減することができ、直動案内装置の低コスト化を図ることができるだけでなく、スライダ４(下向きスライダ面４ａ)の幅方向の両端で、上側ラックギアの歯形部にずれが生じることがなく、当該上側ラックギアを容易にスライダ４(下向きスライダ面４ａ)に対して配設することができる。
【００５４】
なお、上側ラックギア４ｇは、スライダ４とは別体構造とし、上側ラックギア４ｇを単独の別部品として構成した後、スライダ４に取り付ける構造としてもよいし、成形後のスライダ４に対して歯形部４ｊを形成するための加工(切削や研削など)を施すことで、スライダ４と一体化させた構造(一体構造)としてもよい。
【００５５】
例えば、別体構造とした場合、上側ラックギア４ｇを各種の樹脂などで成形すれば、その製造コストを低減させることが可能となるとともに、その歯形部４ｊと後述するピニオンギア８ｇの歯形部８ｊとが噛み合う際に生じる噛合音を低減させることも可能となる。なお、この場合、上側ラックギア４ｇのスライダ４に対する取り付けは、各種の締結部材(ボルトなど)による締結固定、接着や溶接等による接合固定など、任意の方法で行えばよい。
これに対し、一体構造とした場合、スライダ４に対して歯形部４ｊを形成するための加工(切削や研削など)を直接施すことができるため、当該スライダ４(上側ラックギア４ｇ)の高さを抑制することができ、直動案内装置をコンパクト化することが可能となる。
【００５６】
また、ケージ８には、ガイドレール２に設けられた下側ラックギア２ｇとスライダ４に設けられた上側ラックギア４ｇとの間に介在し、これらと相互に噛み合うピニオンギア８ｇが回転可能に取り付けられている。
【００５７】
一例として、図１(ａ),(ｂ)及び図２(ａ),(ｂ)には、ピニオンギア８ｇが一対を成しており、当該一対のピニオンギア８ｇがいずれも一対の下側ラックギア２ｇと上側ラックギア４ｇ(二組のラックギア構造)の間にそれぞれ１つずつ、各ピニオンギア８ｇの回転軸が同一軸線上に位置付けられるように介在され、当該各ピニオンギア８ｇの歯形部８ｊを下側ラックギア２ｇの歯形部２ｊ及び上側ラックギア４ｇの歯形部４ｊとそれぞれ相互に噛み合わせたギアの構成(ラックアンドピニオンギア構成)が示されている。
これにより、ピニオンギア８ｇは、歯形部８ｊが下側ラックギア２ｇ及び上側ラックギア４ｇの歯形部2j,4jとそれぞれ相互に噛み合った状態で、双方のラックギア2g,4gに沿って、すなわちガイドレール２に沿って回転しながら移動する構造を成す。
【００５８】
この場合、一対のピニオンギア８ｇは、ケージ８の連結部８ａに回転自在に支持された一本のシャフト８ｓで連結されており、当該シャフト８ｓを回転軸として回転している。これにより、２つのピニオンギア８ｇがシャフト８ｓでつながれた連結体となるため、ピニオンギア８ｇをケージ８の連結部８ａに取り付ける際の取り回しが容易となる。なお、シャフト８ｓは、例えば、連結部８ａを幅方向(図１(ａ),(ｂ)の左右方向)に貫通する支持孔を形成し、当該支持孔にシャフト８ｓを挿通することで回転自在に支持してもよいし、連結部８ａに設けた軸受によって回転自在に支持してもよい。
【００５９】
また、シャフト８ｓを連結部８ａに固定するとともに、２つのピニオンギア８ｇをいずれもシャフト８ｓに対して回転自在に支持するようにして、それぞれ単独で回転させる構成としてもよいし、前記のようにシャフト８を回転自在とし、２つのピニオンギア８ｇをシャフト８ｓに対して固定することにより、同時に回転させる構成としてもよい。
【００６０】
また、一対のピニオンギア８ｇの間には円筒状のスペーサ８ｔが介在され、これらのピニオンギア８ｇが所定間隔を常に維持した状態で回転可能な構成となっている。その際、スペーサ８ｔは、その幅(図１(ａ)の左右方向の距離)が下側ラックギア２ｇと上側ラックギア４ｇとの間隔と略同一に設定されるとともに、その内径がシャフト８ｓの径寸法よりも僅かに大きくなるように設定され、当該シャフト８ｓに挿入されている。
【００６１】
なお、一対のピニオンギア８ｇをそれぞれ単独で回転させる構成とした場合、例えば、直動案内装置の稼動中に、瞬間的にケージ８が歪んでシャフト８ｓが傾いたとしても、ピニオンギア８ｇは、一対の下側ラックギア２ｇ及び上側ラックギア４ｇ(二組のラックギア構造)と独立して噛み合うため、噛み合い不良による摺動抵抗の増加を有効に防止することができる。
これに対し、同時に回転させる構成とした場合、一対のピニオンギア８ｇを、二組のラックギア構造に対して同時に噛合可能な幅に設定した１つの構成(１つのピニオンギアにまとめた構成)とすることが可能となる。この結果、部品点数を削減することができ、直動案内装置の低コスト化を図ることができる。
【００６２】
いずれの場合も、一対のピニオンギア８ｇをケージ８本体より剛性の高い１本のシャフト８ｓに組み合わせる(例えば、ケージ８本体を成形性に優れ、比較的剛性の高い合成樹脂製とし、シャフト８ｓをさらに剛性の高い鋼などの金属製とする)ようにすれば、ピニオンギア８ｇ同士の傾きを抑制することができる。
【００６３】
また、上述した構成においては、図１(ａ)に示すようにスペーサ８ｔを独立部品として一対のピニオンギア８ｇの間に介在させているが、スペーサ８ｔはシャフト８ｓやピニオンギア８ｇと一体化させた構造としてもよい。例えば、シャフト８ｓの中間位置をスペーサ８ｔの大きさ(外径及び幅)で拡径させた構成とすればよい。
【００６４】
さらに、本実施形態においては、一例として、一対のピニオンギア８ｇを一対の下側ラックギア２ｇ及び上側ラックギア４ｇの間(二組のラックギア構造)にそれぞれ１つずつ介在させた構成としているが、各ピニオンギア８ｇの歯形部８ｊが双方のラック2g,4gの歯形部2j,4jと相互に噛合可能である限り、介在させるピニオンギア８ｇは１つずつでなくともよい。
例えば、各ラックギア構造にそれぞれ２つずつ、あるいはそれ以上ずつ介在させてもよい。また、幅方向の一端側に位置付けられたラックギア構造(ラックギア2g,4g間)に介在するピニオンギア８ｇの数と、他端側に位置付けられたラックギア構造(ラックギア2g,4g間)に介在するピニオンギア８ｇの数が異なっていてもよい。
【００６５】
また、本実施形態においては、一例として、ピニオンギア８ｇをケージ８の延出方向の略中間位置に取り付けているが、その取り付け位置は必ずしも当該中間位置でなくともよく、延出方向のいずれか一方寄りにピニオンギア８ｇを取り付けてもよい。あるいは、一対等のピニオンギア８ｇ、シャフト８ｓ及びスペーサ８ｔから成るユニット体を、ケージ８の延出方向へ離間して２箇所以上に設けるようにしてもよい。なお、各ラックギア構造(各ラックギア2g,4g間)に複数のピニオンギア８ｇを介在させる場合、これらのピニオンギア８ｇは所定間隔(例えば、等間隔)でケージ８に対して取り付ければよい。
【００６６】
なお、ピニオンギア８ｇの材質は特に限定されず、相互に噛み合う下側ラックギア２ｇ及び上側ラックギア４ｇの材質などに応じて、例えば、ピニオンギア８ｇは、各種の樹脂製(プラスチック製等)や金属製(真鍮などのいわゆる引き抜き材等)などとすればよい。
【００６７】
ここで、上述したような下側ラックギア２ｇ及び上側ラックギア４ｇ、並びにこれらと相互に噛み合うピニオンギア８ｇで構成されるラックアンドピニオンギア構造体(以下、ギア構造体という)の大きさ及び形状は、下側ラックギア２ｇがガイドレール２の取付孔２ｈにかかることがないように位置付けられている限り、直動案内装置の大きさなどに応じて、各ラックギア2g,4gとピニオンギア８ｇとが相互に噛合可能となるように、相対的に設定すればよい。その際、各ラックギア2g,4gの歯形部2j,4j及びピニオンギア８ｇの歯形部８ｊをそれぞれ構成する山の形状や高さ、谷の形状や深さ、及び山と谷の数やピッチなども、これらが相互に噛合可能となるように相対的に設定すればよい。
【００６８】
また、かかるギア構造体の数は、図１(ａ),(ｂ)に示すような幅方向(同図の左右方向)の両端にそれぞれ１つずつ配設した一対構成でなくともよく、例えば、幅方向のいずれか一端側にのみ、当該ギア構造体を配設した構成としてもよい。
【００６９】
以上、説明したような構成によれば、ガイドレール２とスライダ４との間にケージ８(各ポケット８ｐ)に保持された複数の転動体(円筒ころ)６を組み込んだ状態において、各転動体(円筒ころ)６は、その転動面が内向きガイド面２ｂと内向きスライダ面４ｂとの間、及び外向きガイド面２ｃと外向きスライダ面４ｃとの間を回転しながら移動する。この場合、スライダ４をガイドレール２に沿って移動させると、その直線運動は、各転動体(円筒ころ)６を介してケージ８に伝達され、当該ケージ８をガイドレール２に沿って同一方向へ移動させる。これにより、スライダ４を所定方向(ガイドレール２の延出方向)に案内して所定距離だけ移動させることができる。なお、その際のスライダ４の移動距離は、ケージ８の移動距離の２倍となる。
【００７０】
一方、ケージ８がガイドレール２に沿って移動すると、当該ケージ８の連結部８ａに取り付けられたピニオンギア８ｇは下側ラックギア２ｇ及び上側ラックギア４ｇと相互に噛み合った状態、具体的には、歯形部８ｊを歯形部2j,4jと相互に噛み合わせた状態で、ケージ８とともに移動する。
【００７１】
したがって、スライダ４が往復運動を繰り返し、その移動速度の変動時や移動方向の転換時に転動体(円筒ころ)６とガイドレール２及びスライダ４との間で微小なすべりが生じた場合であっても、ケージ８は、ピニオンギア８ｇがラックギア2g,4gと噛み合って回転するため、ガイドレール２に沿って移動する。このため、ケージ８を転動体(円筒ころ)６とともに常に移動させることができ、ガイドレール２及びスライダ４に対するケージ８の相対的な位置にずれが生じることを防止することができる。すなわち、ケージ８をガイドレール２及びスライダ４に対して本来あるべき位置に維持した状態のまま、これらとともに常に移動させることができる。
【００７２】
加えて、本実施形態によれば、ガイドレール２に対する下側ラックギア２ｇの配設後であっても、ガイドレール２に設けられた下側ラックギア２ｇが取付孔２ｈを塞いでしまうことがない。
したがって、スライダ４及び転動体(円筒ころ)６を保持した状態のケージ８が組み付けられるとともに、一対の下側ラックギア２ｇ及び上側ラックギア４ｇの間(二組のラックギア構造)にピニオンギア８ｇをそれぞれ介在させて歯形部2j,4j,8jを相互に噛み合わせ、これらと一体化されたガイドレール２(以下、当該ガイドレール２をレールアセンブリという)を、この状態で基台(図示しない)に対してボルトにより締結固定することができる。
【００７３】
すなわち、かかるレールアセンブリにおいては、スライダ４及びケージ８を適宜ガイドレール２に沿って移動させて取付孔２ｈを露出させ、当該取付孔２ｈからボルトを図示しない基台の固定穴に挿入して締結させることができる。そして、当該締結作業をすべての固定穴に対して行うことで、レールアセンブリ、すなわち直動案内装置をボルトによって基台(図示しない)に対して強固に固定することができる。
【００７４】
このように、本実施形態に係る直動案内装置によれば、案内距離が長く、装置自体が大型化した場合であっても、スライダ４、転動体６及びケージ８を取り外すことなく組み付けた状態のまま、ガイドレール２を容易にボルトにより基台(図示しない)へ強固に固定することができるとともに、スライダ４に対するケージ８のずれをギア構造体によって確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施形態に係る直動案内装置の構成を示す図であって、(ａ)は、ピニオンギアの取付位置における断面図(図２(ｂ)に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図)、(ｂ)は、ピニオンギアの取付位置以外における断面図(同図に示すＹ−Ｙ線に沿った断面図)。
【図２】本発明の一実施形態に係る直動案内装置の構成を示す図であって、(ａ)は、ラックギアとピニオンギアとが噛合した状態を示す断面図、(ｂ)は、直動案内装置の全体構成を示す部分断面機構図。
【図３】従来の直動案内装置の構成例を示す図であって、(ａ)は、上面図、(ｂ)は、平面図、(ｃ)は、側面図。
【図４】従来の直動案内装置の構成例を示す図であって、(ａ)は、ピニオンギアの取付位置における半断面図、(ｂ)は、装置全体の下面図、(ｃ)は、装置全体の上面図。
【符号の説明】
【００７６】
２ ガイドレール
２ａ 上部ガイド面
２ｇ 下側ラックギア
２ｈ 取付孔
２ｊ 下側ラックギア歯形部
４ スライダ
４ａ 下向きスライダ面
４ｇ 上側ラックギア
４ｊ 上側ラックギア歯形部
８ ケージ
８ｇ ピニオンギア
８ｊ ピニオンギア歯形部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、製造や検査などで各種の製品を移動させる直動案内装置に関し、特に転動体軌道(ストローク)が有限である直動案内装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、製造や検査などで各種の部品や製品を移動させる工作機械(テーブル装置など)が知られている。例えば、かかるテーブル装置は、基台と、当該基台に配設される直動案内装置と、当該直動案内装置に案内されて往復移動する移動テーブルと、当該移動テーブルを往復移動させるとともに、所定の位置で停止させるための位置決め機構などを備えて構成されている。
【０００３】
この場合、直動案内装置には、所定方向(一例として、基台の長手方向)へ直線状に延出したガイドレールと、当該ガイドレールに沿って往復移動可能なスライダと、前記ガイドレールとスライダの間に介在し、当該ガイドレールに沿って転動する複数の転動体とが備えられている。そして、このように構成されたテーブル装置によれば、移動テーブルは、直動案内装置に案内されながら、位置決め機構(例えば、ボールねじ機構、ベルト機構及びリニアモータ機構など)によって往復移動可能となるとともに、所定の位置で停止可能となる。すなわち、かかるテーブル装置において、移動テーブルは、スライダを介してガイドレールに沿って往復移動可能となるとともに、所定の位置で停止可能となるように構成されている。
【０００４】
また、このように転動体を使用した直動案内装置では、複数(一般的には、偶数)の転動体の列を線対称に配置することで、いろいろな方向からの荷重を受けられる構造としている。さらに、転動体に対して予圧を与えることで、ガタを無くすとともに、高い支持剛性を得ている。
【０００５】
ところで、かかる直動案内装置は、いわゆる転動体軌道(ストローク)が無限となるタイプ(以下、無限ストロークタイプという)と、ストロークが有限となるタイプ(以下、有限ストロークタイプという)に大別することができる。なお、無限ストロークタイプの構成例は特許文献１に開示されており、有限ストロークタイプの構成例は特許文献２に開示されている。
【０００６】
無限ストロークタイプにおいては、スライダをガイドレールに沿って移動させると、転動体が、スライダとガイドレールとの間に形成された転動路をガイドレールに対して所定速度(スライダとガイドレールの相対速度の約半分の速度)で、スライダの移動方向へ転動する。そのため、転動路を転動した各転動体は、やがて転動路の端から転出し、その後、エンドキャップの転換路を経由し、スライダをその移動方向へ貫通する転動体通路に転入される。そして、当該転動体通路をスライダの移動方向へ進んだ後、エンドキャップの転換路を経由して再び前記転動路に転出され、ここを転動する。なお、エンドキャップは、スライダの移動方向の両端にそれぞれ固定され、その内部に前記転動路と転動体通路とを相互に連通させる転換路が形成された部材のことを指す。
【０００７】
このように無限ストロークタイプは、転動体が転換路及び転動体通路によって循環されるため、ガイドレールの延出長さと略同一距離だけスライダを往復移動させることができ、移動テーブルの移動距離を比較的長く設定することが可能であるという特長を有する。
【０００８】
ところで、無限ストロークタイプは、転動体が移動しながら負荷圏(転動体が負荷を受けた状態となる、ガイドレールとスライダとの間に形成された転動路の部分)に出入りしている。そのため、転動体がスライダを押す力は転動体の移動とともに、その位置や大きさが変化している。複数ある転動体列の転動体同士が負荷圏と非負荷圏(転動体が負荷を受けることがない、転換路及び転動体通路の部分)との間を出入りするタイミングが合う場合には、この「転動体がスライダを押す力」は、転動体列同士で互いに打ち消し合う。
【０００９】
しかしながら、無限ストロークタイプでは、各転動体列の転動体は、負荷圏と非負荷圏との間を出入りするタイミングが合うような拘束状態にはなく、各転動体列で転動体の位置はバラバラである。そのため、転動体列ごとの「転動体がスライダを押す力」が微妙に変化し、これらの力のバランスが微妙に崩れることとなり、結果として、スライダに微妙な運動精度誤差を生じさせる。この運動精度誤差は、「転動体通過振動」などと呼ばれている。
【００１０】
このように転動体軌道の負荷圏(転動路)と非負荷圏(転換路)との間における各転動体列間での転動体の転入出タイミングのずれは、スライダの運動精度に影響を与える。例えば、スライダの運度精度の低下は、移動テーブルの位置決め精度や走り精度の低下を招く虞がある。
したがって、スライダを超高精度に移動させることが要求される工作機械(例えば、テーブル装置など)においては、その要求精度の程度によって、直動案内装置として無限ストロークタイプを採用できない場合がある。
【００１１】
これに対し、有限ストロークタイプにおいては、図３(ａ)〜(ｃ)に示すように、転動体(円筒ころ)５０を１つずつそのポケット４８ｐ内に回転自在に保持する保持器(ケージ)４８をガイドレール４０とスライダ４２との間に介在させ、転動体５０が保持器４８に保持された状態でガイドレール４０とスライダ４２との間に形成された転動路を転動する。この場合、各転動体５０は、上述した無限ストロークタイプのように循環されることなく、転動体５０がガイドレール４０とスライダ４２との間で負荷を受けた状態となる負荷圏では、ガイドレール４０から常に荷重を受けた状態でケージ４８のポケット４８ｐ内で回転しながら転動路を移動し、ケージ４８を介してスライダ４２をガイドレール４０に沿って移動させる。なお、ケージ４８は、転動体５０を回転自在に保持するためのポケット４８ｐが長手方向に沿って等間隔で複数個並んで形成された構造を成し、スライダ４２の移動方向と同一方向へ当該スライダ４２とともに移動されるが、その際の移動距離はスライダ４２の移動距離の略半分となる。
【００１２】
このような有限ストロークタイプでは、ケージ４８によって各列の転動体５０の位置を常に揃えておくことができるので、転動体５０が負荷圏に出入りするタイミングを各列で揃えることができる。そのため、各々の列で転動体５０がスライダ４２を押す力が変動したとしても、その変動のタイミングを揃えることができるので、当該力の変動を複数の列で互いに打ち消し合わせ、転動体通過振動を小さく抑えることが可能である。
また、各転動体５０は、ケージ４８のポケット４８ｐに１つずつ回転自在に保持されているため、相互に接触することがなく、常に安定して転動路を転動することができる。
【００１３】
したがって、有限ストロークタイプは、転動体通過振動を抑えてスライダ４２の運動精度を高めることができ、ひいては、移動テーブル(図示しない)を高精度に位置決めすることができる。
【００１４】
しかしながら、かかる有限ストロークタイプにおいては、スライダがガイドレールに沿って往復移動を繰り返した場合、その移動速度の変動時や移動方向の転換時などに転動体がガイドレールの転動路を転動する際、当該転動体とガイドレール及びスライダとの間に極僅かなすべりが生じてしまう場合がある。そして、スライダがさらに往復運動を繰り返すと、かかる微小なすべりが重畳されることでケージのガイドレール及びスライダに対する相対的な位置が、本来あるべき位置に対して少しずつずれてしまう場合がある。
【００１５】
そこで、このような有限ストロークタイプにおけるケージのずれを防止すべく、従来から各種の方策が講じられている。
例えば、特許文献２には、対向配置された一対のラック部材(ラックギア)とこれらのラック部材と噛合可能なピニオンギアを設けた直動案内装置(有限ストロークタイプ)の構成が一例として開示されている。
【００１６】
かかる直動案内装置には、図４(ａ)〜(ｃ)に示すように、ベッド(上述したガイドレールに相当)６０とテーブル(上述したスライダに相当)６２が対向して配置されており、保持器(ケージ)６８のポケット内に保持された転動体(玉)７０が当該保持器６８とともにベッド６０とテーブル６２の間に介在されている。なお、ベッド６０、テーブル６２及び保持器６８は、その断面形状がいずれも略Ｕ字状を成しており、ベッド６０を覆った状態となるように保持器６８が当該ベッド６０の上に位置付けられているとともに、保持器６８を覆った状態となるようにテーブル６２が当該保持器６８の上に位置付けられている。また、ベッド６０の外側面とテーブル６２の内側面にはそれぞれ転動体(玉)７０を転動させる軌道溝60a,62aが対向して形成されており、当該軌道溝60a,62a間を保持器６８に保持された状態で転動体(玉)７０が転動することで、テーブル６２がベッド６０に沿って移動される構造となっている。
【００１７】
そして、ベッド６０及びテーブル６２には、相互の対向面にラック部材64a,64bが対向してそれぞれ１つずつ設けられているとともに、保持器６８には、これらのラック部材64a,64bと噛合可能なピニオンギア６６が回転自在に取り付けられている。この場合、ラック部材64a,64bは、ベッド６０及びテーブル６２の幅方向(図４(ａ)の左右方向)の略中間位置に固定されているのに対し、ピニオンギア６６は、保持器６８の幅方向(同図の同一方向)且つ長手方向(移動方向)の中央部を貫通して形成された長孔内に位置付けられている。
【００１８】
これにより、テーブル６２をベッド６０に沿って移動させると、その直線運動は、転動体(玉)７０を介して保持器６８に伝達され、当該保持器６８がベッド６０に沿って同一方向へ移動される。その際、保持器６８に取り付けられたピニオンギア６６は、ラック部材64a,64bと噛み合った状態で当該保持器６８とともにベッド６０に沿って移動する。
したがって、テーブル６２が往復運動を繰り返し、その移動速度の変動時や移動方向の転換時に転動体(玉)７０とベッド６０及びテーブル６２との間で微少なすべりが生じた場合であっても、保持器６８は、ピニオンギア６６がラック部材64a,64bと噛み合って回転するため、ベッド６０に沿って移動する。このため、保持器６８を転動体(玉)７０とともに常に移動させることができ、テーブル６２に対する保持器６８の相対的な位置にずれが生じることを防止することができる。
【特許文献１】特開２００５−１８０６５６号公報
【特許文献２】特許第２６６７５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
このような構造を成す直動案内装置は、ベッド６０がボルトにより基台(図示しない)に対して締結固定されている。図４(ｂ),(ｃ)に示す構成において、ベッド６０には、その幅方向(同図(ｂ)の上下方向)の中間位置に、ボルトを挿通して図示しない基台の固定穴と締結させるための貫通孔(ベッド取付孔)６０ｈが長手方向に沿って所定間隔で形成されているとともに、テーブル６２にも、その幅方向(同図(ｃ)の上下方向)の中間位置に、当該ベッド貫通孔６０ｈと連通可能なボルト挿通用の貫通孔(テーブル貫通孔)６２ｈが形成されている(一例として、移動方向の前後に１つずつ)。なお、上述した保持器６８の長孔(図示しない)は、ベッド取付孔６０ｈ及びテーブル貫通孔６２ｈのいずれとも連通可能となるように形成されている。
【００２０】
これにより、テーブル６２及び転動体(玉)７０を保持した状態の保持器６８が組み付けられ、これらと一体化されたベッド６０(以下、当該ベッドをベッドアセンブリ６０という)を、この状態で基台(図示しない)に対してボルトにより締結固定することができる。すなわち、テーブル６２、転動体(玉)７０及び保持器６８とベッド６０が一体化された状態であっても、ベッド取付孔６０ｈ、テーブル貫通孔６２ｈ及び保持器６８の長孔(図示しない)を連通させ、当該連通させた孔からボルトを挿通して基台(図示しない)の固定穴と締結させることで、ベッドアセンブリ６０を基台(図示しない)に対して締結固定することができる。
【００２１】
しかしながら、図４(ｂ),(ｃ)に示すように、ベッド取付孔６０ｈ、テーブル貫通孔６２ｈ及び保持器６８の長孔(図示しない)がそれぞれベッド６０、テーブル６２及び保持器６８の幅方向の中間位置に形成されている場合、ラック部材64a,64bは、ベッド取付孔６０ｈ及びテーブル貫通孔６２ｈを塞ぐ形で配設されることとなる。このため、ラック部材64a,64bは、ベッドアセンブリ６０を基台(図示しない)に対して固定した後、当該固定後のベッドアセンブリ６０に対して配設する必要がある。
【００２２】
その際、小型軽量な直動案内装置であれば、かかるラック部材64a,64bの配設作業はそれほど手間がかかることはないが、直動案内装置がその案内距離の長い大型のものである場合、ベッドアセンブリ６０の基台(図示しない)に対する固定後にラック部材64a,64bを配設する作業は非常に手間を要し、かかる直動案内装置の工作機械(テーブル装置など)への組み付けは容易ではない。また、直動案内装置の組み付け後、すなわちラック部材64a,64bの配設後においても、例えば、ベッド６０に形成したベッド取付孔６０ｈやそのザグリが大きい場合など、ラック部材６４ａの当該ベッド取付孔６０ｈやザグリにかかる部分が撓んで変形し易くなってしまう虞もある。
【００２３】
本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、案内距離が長く、装置自体が大型化した場合であっても、スライダ、転動体及びケージを取り外すことなく組み付けた状態のまま、ガイドレールを容易に固定部材により基台へ強固に固定することが可能であるとともに、スライダに対するケージのずれをギア構造体によって確実に防止することが可能な直動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】
【００２４】
このような目的を達成するために、本発明の直動案内装置は、所定方向に延出し、基台に固定されるガイドレールと、当該ガイドレールに跨設され、その延出方向に沿って往復移動するスライダと、前記ガイドレールとスライダとの間に組み込まれ、当該スライダの移動に伴って転動する複数の転動体と、前記転動体を１つずつ回転自在に保持し、当該転動体の転動に伴って前記ガイドレールに沿って往復移動するケージとを備えている。かかる直動案内装置において、ガイドレールには、当該ガイドレールを貫通して基台に形成された固定穴と連通し、固定部材が挿通される複数の取付孔が形成されているとともに、当該ガイドレールに沿って延出したラックギアが前記スライダとの対向部に設けられ、スライダには、当該スライダの移動方向に沿って延出したラックギアが前記ガイドレールとの対向部に、前記ガイドレール側ラックギアと互いの歯形部を対向させて設けられているのに対し、ケージには、前記ガイドレール側のラックギアと前記スライダ側のラックギアとの間に介在し、これらと相互に噛み合うピニオンギアが回転可能に取り付けられており、前記ガイドレール側のラックギアは、当該ガイドレールの取付孔を避けるように位置付けられている。
【００２５】
この場合、前記ガイドレール側のラックギアは、一対を成して前記ガイドレールの取付孔の両側へ当該ガイドレールに沿って設ければよい。あるいは、前記ガイドレールの取付孔の両側へ当該ガイドレールに沿って設けるとともに、当該取付孔を避けて一体的に延在させてもよい。
【００２６】
また、前記ガイドレール側のラックギア及び前記スライダ側のラックギアは、前記ガイドレール及び前記スライダとは別体構造を成し、当該ガイドレール及び当該スライダに取り付けられることでこれらと一体化すればよい。
【００２７】
なお、前記ピニオンギアは、一対を成し、前記ガイドレールの取付孔の両側へ当該ガイドレールに沿って設けられたガイドレール側ラックギア及びスライダ側ラックギアと相互に噛合しており、当該一対のピニオンギアの各回転軸が同一軸線上に位置付けられるように、前記ガイドレール側ラックギア及びスライダ側ラックギアとの間にそれぞれ介在している。
その際、前記一対のピニオンギアは、一本のシャフトで連結し、当該シャフトを回転軸として回転させればよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の直動案内装置によれば、案内距離が長く、装置自体が大型化した場合であっても、スライダ、転動体及びケージを取り外すことなく組み付けた状態のまま、ガイドレールを容易に固定部材により基台へ強固に固定することができるとともに、スライダに対するケージのずれをギア構造体によって確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施の形態に係る直動案内装置について、添付図面を参照して説明する。なお、本発明の直動案内装置としては、転動体軌道(ストローク)が有限である有限ストロークタイプを想定している。
図１(ａ),(ｂ)及び図２(ａ),(ｂ)には、本実施形態に係る直動案内装置の構成が示されている。かかる直動案内装置には、所定方向に延出し、基台(図示しない)に固定されるガイドレール２と、当該ガイドレール２に跨設され、その延出方向に沿って往復移動するスライダ４と、ガイドレール２とスライダ４との間に組み込まれ、当該スライダ４の移動に伴って転動する複数の転動体６と、転動体６を１つずつ回転自在に保持し、当該転動体６の転動に伴ってガイドレール２に沿って往復移動するケージ８とが備えられている。
【００３０】
なお、転動体６は、例えば、直動案内装置の使用目的や使用条件などに応じて玉やころ(円筒ころ、円錐ころ及び球面ころなど)を任意に選択して使用することができるが、ここでは、一例として円筒ころが使用されている場合を想定する。また、転動体６の大きさ(直径)、形状及び個数は、直動案内装置(ガイドレール２、スライダ４及びケージ８)の大きさや形状、あるいはその使用目的や使用条件などに応じて任意に設定すればよいため、ここでは特に限定しない。
【００３１】
ガイドレール２には、その上部にスライダ４と対向する平坦状の上部ガイド面２ａが形成されているとともに、当該上部ガイド面２ａの両側には、先細り状を成して内向きに傾斜した内向きガイド面２ｂと、当該内向きガイド面２ｂとは反対に先太り状(裾広がり状)を成して外向きに傾斜した外向きガイド面２ｃとが形成されている。なお、内向きガイド面２ｂと外向きガイド面２ｃとの間には、上部ガイド面２ａに対して略直交する方向に延在した移行面２ｄが双方のガイド面2b,2cに連続して形成されている。
【００３２】
また、ガイドレール２には、当該ガイドレール２を垂直方向(図１(ａ),(ｂ)の上下方向)に貫通して図示しない基台に形成された固定穴と連通し、図示しない固定部材(一例として、ボルト)が挿通される複数の取付孔２ｈが形成されている。この場合、基台には、固定穴が当該基台の長手方向に沿った直線上に所定間隔(一例として、等間隔)で所定の個数だけ形成されており、これらの固定穴とそれぞれ連通するように、当該固定穴と同数の取付孔２ｈがガイドレール２に対して形成されている。なお、各固定穴の内周部には、ボルトの螺旋状溝(雄ねじ部)と螺合する螺旋状の溝(雌ねじ部)が切られている。
【００３３】
図１(ａ),(ｂ)及び図２(ａ),(ｂ)に示す構成においては、一例として、取付孔２ｈがガイドレール２の延出方向(図２(ｂ)の左右方向)に沿って所定間隔(一例として、等間隔)で配設されているとともに、当該ガイドレール２の幅方向(図１(ａ),(ｂ)の左右方向)の中間位置に配設されている。なお、各取付孔２ｈには、図示しないボルトの頭部を埋没させるためのザグリ２ｉが設けられている。
そして、これらの取付孔２ｈを通してボルト(図示しない)を固定穴(図示しない)にそれぞれ挿入し、各ボルトの雄ねじ部を各固定穴の雌ねじ部とそれぞれ螺合させることによって、ガイドレール２が基台(図示しない)に締結固定されている。
【００３４】
ここで、固定穴(図示しない)及び取付孔２ｈの大きさや形状は、例えば、固定部材(ボルト)の大きさや形状などに応じて任意に設定すればよいため、特に限定しない。また、固定穴及び取付孔２ｈの個数は、例えば、直動案内装置の大きさ(例えば、ガイドレール２の長さ、幅や高さ)などに応じて任意に設定すればよいため、ここでは特に限定しない。なお、固定穴と取付孔２ｈとが連通可能となるように形成されていれば、固定穴と取付孔２ｈは、同数でなくともよい。また、固定部材としては、ガイドレール２を基台(図示しない)に固定することが可能な部材であれば、ボルトの他、例えば、ビスやリベットなどを適用してもよい。
【００３５】
また、ガイドレール２には、当該ガイドレール２に沿って延出したラックギア(以下、下側ラックギアという)２ｇが上部ガイド面２ａに設けられており、当該下側ラックギア２ｇは、図示しない固定部材(一例として、ボルト)が挿通される取付孔２ｈを避けるように(取付孔２ｈにかかることがないように)位置付けられている。なお、その際、下側ラックギア２ｇは、その歯形部２ｊが上向きとなり、後述するスライダ４の下向きスライダ面４ａに設けられたラックギア(上側ラックギア)４ｇの下向きの歯形部４ｊと対向する。
【００３６】
一例として、図１(ａ),(ｂ)には、下側ラックギア２ｇが一対を成しており、当該一対の下側ラックギア２ｇを取付孔２ｈの両側へガイドレール２の延出方向に沿ってそれぞれ１本ずつ設けた構成が示されている。すなわち、ガイドレール２は、幅方向(図１(ａ),(ｂ)の左右方向)の両側から取付孔２ｈを挟んだ状態で、一対(２本)の下側ラックギア２ｇが上部ガイド面２ａに配設された構造となる。
【００３７】
このような構造によれば、ガイドレール２に設けられた下側ラックギア２ｇが取付孔２ｈを塞ぐことがなく、ガイドレールに対する下側ラックギア２ｇの配設後であっても、当該ガイドレール２の取付孔２ｈを通してボルト(図示しない)を固定穴(図示しない)にそれぞれ挿入することができ、ガイドレール２を基台(図示しない)に対して締結固定させることができる。
また、下側ラックギア２ｇは、取付孔２ｈを避けるように(取付孔２ｈにかかることがないように)位置付けられているため、ガイドレール２に対する配設後に下側ラックギア２ｇが撓んで変形してしまうことを回避することができる。
【００３８】
なお、この場合、図２(ｂ)に示すように、下側ラックギア２ｇはガイドレール２の全長(延出長さ)に亘って設けられている。すなわち、下側ラックギア２ｇの全長(延出長さ)をガイドレール２の全長(延出長さ)と同一長に設定しているが、少なくともスライダ４の移動距離(ストローク)以上の長さであれば、その全長(延出長さ)は任意に設定することができる。
【００３９】
また、本実施形態においては、一例として、一対の下側ラックギア２ｇを取付孔２ｈの両側へそれぞれ１本ずつ設けた構成としているが、ガイドレール２の取付孔２ｈを避けるように(取付孔２ｈにかかることがないように)位置付けられている限り、下側ラックギア２ｇは、図１(ａ),(ｂ)に示すような一対構成でなく、取付孔２ｈの両側へガイドレール２に沿って設けるとともに、当該取付孔２ｈを避けて一体的に延在させた(連続させた)構成としてもよい。
【００４０】
例えば、ガイドレール２(上部ガイド面２ａ)の幅方向の両端に当該ガイドレール２へ沿ってそれぞれ延出させるとともに、隣り合う取付孔２ｈの間でこれらを接続させたはしご状を成すように下側ラックギアを構成してもよい。また、下側ラックギアを上部ガイド面２ａの全面に亘る大きさとし、取付孔２ｈと同一の大きさ、形状、個数及び間隔で貫通孔を形成した孔あき状を成す構成としてもよい。なお、この際には、すべての取付孔２ｈをカバーする大きさの貫通孔を１つだけ形成してもよい。
【００４１】
このような一体的に延在された構成とすることで、部品点数を削減することができ、直動案内装置の低コスト化を図ることができるだけでなく、ガイドレール２(上部ガイド面２ａ)の幅方向の両端で、下側ラックギアの歯形部にずれが生じることがなく、当該下側ラックギアを容易にガイドレール２(上部ガイド面２ａ)に対して配設することができる。
【００４２】
なお、下側ラックギア２ｇは、ガイドレール２とは別体構造とし、下側ラックギア２ｇを単独の別部品として構成した後、ガイドレール２に取り付ける構造としてもよいし、成形後のガイドレール２に対して歯形部２ｊを形成するための加工(切削や研削など)を施すことで、ガイドレール２と一体化させた構造(一体構造)としてもよい。
【００４３】
例えば、別体構造とした場合、下側ラックギア２ｇを各種の樹脂などで成形すれば、その製造コストを低減させることが可能となるとともに、その歯形部２ｊと後述するピニオンギア８ｇの歯形部８ｊとが噛み合う際に生じる噛合音を低減させることも可能となる。なお、この場合、下側ラックギア２ｇのガイドレール２に対する取り付けは、各種の締結部材(ボルトなど)による締結固定、接着や溶接等による接合固定など、任意の方法で行えばよい。
これに対し、一体構造とした場合、ガイドレール２に対して歯形部２ｊを形成するための加工(切削や研削など)を直接施すことができるため、当該ガイドレール２(下側ラックギア２ｇ)の高さを抑制することができ、直動案内装置をコンパクト化することが可能となる。
【００４４】
ケージ８は、その断面形状がガイドレール２の外郭形状に沿った形状を成し、当該ガイドレール２の延出方向に沿って延出されており、その両側に、ガイドレール２の内向きガイド面２ｂに沿って対向配置された内向き保持部８ｂと、外向きガイド面２ｃに沿って対向配置された外向き保持部８ｃとを備えている。なお、内向き保持部８ｂと外向き保持部８ｃとは、ガイドレール２の移行面２ｄに沿って対向配置された接続部８ｄを介して相互に一体的に接続されている。
【００４５】
また、内向き保持部８ｂ及び外向き保持部８ｃには、それぞれ複数の転動体(円筒ころ)６を１つずつ回転自在に保持する複数のポケット８ｐが一体的に形成されている。この場合、各ポケット８ｐは、ガイドレール２の延出方向に沿って(内向きガイド面２ｂ及び外向きガイド面２ｃに沿って)互いに並列し、且つ等間隔で４列が互いに同位相となるように配置されている。さらに、双方の内向き保持部８ｂは、ガイドレール２の上部ガイド面２ａに沿って位置付けられた連結部８ａを介して相互に連結されている。かかる構成によれば、ケージ８は、複数のポケット８ｐが配置された領域全体に亘って、且つガイドレール２の延出方向に沿って一体的に連続した構造体となる。
【００４６】
なお、本実施形態においては、図１(ａ),(ｂ)に示すように、ケージ８に対して幅方向(同図の左右方向)の両側へ上下２列ずつ、合計４列(双方の内向き保持部８ｂ及び外向き保持部８ｃにそれぞれ１列、合計４列)のポケット８ｐを形成しているが、ケージ８のポケット構成はこれに限定されない。例えば、ケージ８は、幅方向の両側へ１列ずつ、合計２列のポケット８ｐを形成した構成としてもよいし、両側へ３列以上ずつポケット８ｐを形成した構成としてもよい。その際、各ポケット８ｐは、ガイドレール２の延出方向に沿って互いに並列し、且つ等間隔で各列が互いに同位相となるように配置すればよい。また、各ポケット８ｐの大きさ及び形状は、転動体６の大きさ及び形状に応じて任意に設定すればよい。
【００４７】
一方、スライダ４は、ケージ８に比べて短長にガイドレール２の延出方向に沿って延在しており、その内側は、ケージ８の外郭形状に沿った形状を成している。具体的には、スライダ４の内側には、ガイドレール２の上部ガイド面２ａに沿って対向配置された下向きスライダ面４ａと、ケージ８の内向き保持部８ｂに沿って対向配置された内向きスライダ面４ｂと、外向き保持部８ｃに沿って対向配置された外向きスライダ面４ｃとが形成されている。
【００４８】
また、スライダ４には、当該スライダ４の移動方向に沿って延出したラックギア(以下、上側ラックギアという)４ｇが下向きスライダ面４ａに設けられており、当該上側ラックギア４ｇは、その歯形部４ｊが下向きとなり、ガイドレール２に設けられた下側ラックギア２ｇの上向きの歯形部２ｊと対向するように位置付けられている。
【００４９】
一例として、図１(ａ),(ｂ)には、上側ラックギア４ｇが一対を成しており、当該一対の上側ラックギア４ｇをガイドレール２に設けられた一対の下側ラックギア２ｇと対向するようにそれぞれ１本ずつ設けた構成が示されている。これにより、それぞれ一対の下側ラックギア２ｇと上側ラックギア４ｇが互いの歯形部2j,4jをいずれも対向させて成るラックギア構造がガイドレール２の取付孔２ｈの両側へ当該ガイドレール２の延出方向に沿って一組ずつ、合計二組位置付けられた構成となる。
【００５０】
なお、この場合、上側ラックギア４ｇはスライダ４の全長(延出長さ)に亘って設ければよい。すなわち、上側ラックギア４ｇの全長(延出長さ)をスライダ４の全長(延出長さ)と同一長に設定すればよい。
また、スライダ４の全長(延出長さ)とケージ８の全長(延出長さ)との割合は、ガイドレール２に沿ってスライダ４を移動させる距離(スライダストローク)に応じて設定すればよいため、ここでは特に限定しない。ただし、ケージ８の移動距離はスライダ４の移動距離(スライダストローク)の半分となるため、当該スライダ４の全長(延出長さ)にスライダストロークの半分以上の距離を加えた長さを、ケージ８に対して設定する必要がある。
【００５１】
さらに、本実施形態においては、一例として、一対の上側ラックギア４ｇをガイドレール２に設けられた一対の下側ラックギア２ｇとそれぞれ対向するように設けた構成(二組のラックギア構造)としているが、その歯形部４ｊを下側ラックギア２ｇの歯形部２ｊと対向させるように位置付けられている限り、上側ラックギア４ｇは、図１(ａ),(ｂ)に示すような一対構成でなくともよい。
【００５２】
例えば、上側ラックギアをスライダ４の下向きスライダ面４ａの全体に亘る大きさで１つだけ、スライダ４(下向きスライダ面４ａ)に対して配設した構成としてもよい。この際、かかる上側ラックギアに対し、取付孔２ｈと同一の大きさ、形状、個数及び間隔で貫通孔を形成してもよいし、すべての取付孔２ｈをカバーする大きさの貫通孔を１つだけ形成してもよい。
【００５３】
このような一体的に延在された構成とすることで、部品点数を削減することができ、直動案内装置の低コスト化を図ることができるだけでなく、スライダ４(下向きスライダ面４ａ)の幅方向の両端で、上側ラックギアの歯形部にずれが生じることがなく、当該上側ラックギアを容易にスライダ４(下向きスライダ面４ａ)に対して配設することができる。
【００５４】
なお、上側ラックギア４ｇは、スライダ４とは別体構造とし、上側ラックギア４ｇを単独の別部品として構成した後、スライダ４に取り付ける構造としてもよいし、成形後のスライダ４に対して歯形部４ｊを形成するための加工(切削や研削など)を施すことで、スライダ４と一体化させた構造(一体構造)としてもよい。
【００５５】
例えば、別体構造とした場合、上側ラックギア４ｇを各種の樹脂などで成形すれば、その製造コストを低減させることが可能となるとともに、その歯形部４ｊと後述するピニオンギア８ｇの歯形部８ｊとが噛み合う際に生じる噛合音を低減させることも可能となる。なお、この場合、上側ラックギア４ｇのスライダ４に対する取り付けは、各種の締結部材(ボルトなど)による締結固定、接着や溶接等による接合固定など、任意の方法で行えばよい。
これに対し、一体構造とした場合、スライダ４に対して歯形部４ｊを形成するための加工(切削や研削など)を直接施すことができるため、当該スライダ４(上側ラックギア４ｇ)の高さを抑制することができ、直動案内装置をコンパクト化することが可能となる。
【００５６】
また、ケージ８には、ガイドレール２に設けられた下側ラックギア２ｇとスライダ４に設けられた上側ラックギア４ｇとの間に介在し、これらと相互に噛み合うピニオンギア８ｇが回転可能に取り付けられている。
【００５７】
一例として、図１(ａ),(ｂ)及び図２(ａ),(ｂ)には、ピニオンギア８ｇが一対を成しており、当該一対のピニオンギア８ｇがいずれも一対の下側ラックギア２ｇと上側ラックギア４ｇ(二組のラックギア構造)の間にそれぞれ１つずつ、各ピニオンギア８ｇの回転軸が同一軸線上に位置付けられるように介在され、当該各ピニオンギア８ｇの歯形部８ｊを下側ラックギア２ｇの歯形部２ｊ及び上側ラックギア４ｇの歯形部４ｊとそれぞれ相互に噛み合わせたギアの構成(ラックアンドピニオンギア構成)が示されている。
これにより、ピニオンギア８ｇは、歯形部８ｊが下側ラックギア２ｇ及び上側ラックギア４ｇの歯形部2j,4jとそれぞれ相互に噛み合った状態で、双方のラックギア2g,4gに沿って、すなわちガイドレール２に沿って回転しながら移動する構造を成す。
【００５８】
この場合、一対のピニオンギア８ｇは、ケージ８の連結部８ａに回転自在に支持された一本のシャフト８ｓで連結されており、当該シャフト８ｓを回転軸として回転している。これにより、２つのピニオンギア８ｇがシャフト８ｓでつながれた連結体となるため、ピニオンギア８ｇをケージ８の連結部８ａに取り付ける際の取り回しが容易となる。なお、シャフト８ｓは、例えば、連結部８ａを幅方向(図１(ａ),(ｂ)の左右方向)に貫通する支持孔を形成し、当該支持孔にシャフト８ｓを挿通することで回転自在に支持してもよいし、連結部８ａに設けた軸受によって回転自在に支持してもよい。
【００５９】
また、シャフト８ｓを連結部８ａに固定するとともに、２つのピニオンギア８ｇをいずれもシャフト８ｓに対して回転自在に支持するようにして、それぞれ単独で回転させる構成としてもよいし、前記のようにシャフト８を回転自在とし、２つのピニオンギア８ｇをシャフト８ｓに対して固定することにより、同時に回転させる構成としてもよい。
【００６０】
また、一対のピニオンギア８ｇの間には円筒状のスペーサ８ｔが介在され、これらのピニオンギア８ｇが所定間隔を常に維持した状態で回転可能な構成となっている。その際、スペーサ８ｔは、その幅(図１(ａ)の左右方向の距離)が下側ラックギア２ｇと上側ラックギア４ｇとの間隔と略同一に設定されるとともに、その内径がシャフト８ｓの径寸法よりも僅かに大きくなるように設定され、当該シャフト８ｓに挿入されている。
【００６１】
なお、一対のピニオンギア８ｇをそれぞれ単独で回転させる構成とした場合、例えば、直動案内装置の稼動中に、瞬間的にケージ８が歪んでシャフト８ｓが傾いたとしても、ピニオンギア８ｇは、一対の下側ラックギア２ｇ及び上側ラックギア４ｇ(二組のラックギア構造)と独立して噛み合うため、噛み合い不良による摺動抵抗の増加を有効に防止することができる。
これに対し、同時に回転させる構成とした場合、一対のピニオンギア８ｇを、二組のラックギア構造に対して同時に噛合可能な幅に設定した１つの構成(１つのピニオンギアにまとめた構成)とすることが可能となる。この結果、部品点数を削減することができ、直動案内装置の低コスト化を図ることができる。
【００６２】
いずれの場合も、一対のピニオンギア８ｇをケージ８本体より剛性の高い１本のシャフト８ｓに組み合わせる(例えば、ケージ８本体を成形性に優れ、比較的剛性の高い合成樹脂製とし、シャフト８ｓをさらに剛性の高い鋼などの金属製とする)ようにすれば、ピニオンギア８ｇ同士の傾きを抑制することができる。
【００６３】
また、上述した構成においては、図１(ａ)に示すようにスペーサ８ｔを独立部品として一対のピニオンギア８ｇの間に介在させているが、スペーサ８ｔはシャフト８ｓやピニオンギア８ｇと一体化させた構造としてもよい。例えば、シャフト８ｓの中間位置をスペーサ８ｔの大きさ(外径及び幅)で拡径させた構成とすればよい。
【００６４】
さらに、本実施形態においては、一例として、一対のピニオンギア８ｇを一対の下側ラックギア２ｇ及び上側ラックギア４ｇの間(二組のラックギア構造)にそれぞれ１つずつ介在させた構成としているが、各ピニオンギア８ｇの歯形部８ｊが双方のラック2g,4gの歯形部2j,4jと相互に噛合可能である限り、介在させるピニオンギア８ｇは１つずつでなくともよい。
例えば、各ラックギア構造にそれぞれ２つずつ、あるいはそれ以上ずつ介在させてもよい。また、幅方向の一端側に位置付けられたラックギア構造(ラックギア2g,4g間)に介在するピニオンギア８ｇの数と、他端側に位置付けられたラックギア構造(ラックギア2g,4g間)に介在するピニオンギア８ｇの数が異なっていてもよい。
【００６５】
また、本実施形態においては、一例として、ピニオンギア８ｇをケージ８の延出方向の略中間位置に取り付けているが、その取り付け位置は必ずしも当該中間位置でなくともよく、延出方向のいずれか一方寄りにピニオンギア８ｇを取り付けてもよい。あるいは、一対等のピニオンギア８ｇ、シャフト８ｓ及びスペーサ８ｔから成るユニット体を、ケージ８の延出方向へ離間して２箇所以上に設けるようにしてもよい。なお、各ラックギア構造(各ラックギア2g,4g間)に複数のピニオンギア８ｇを介在させる場合、これらのピニオンギア８ｇは所定間隔(例えば、等間隔)でケージ８に対して取り付ければよい。
【００６６】
なお、ピニオンギア８ｇの材質は特に限定されず、相互に噛み合う下側ラックギア２ｇ及び上側ラックギア４ｇの材質などに応じて、例えば、ピニオンギア８ｇは、各種の樹脂製(プラスチック製等)や金属製(真鍮などのいわゆる引き抜き材等)などとすればよい。
【００６７】
ここで、上述したような下側ラックギア２ｇ及び上側ラックギア４ｇ、並びにこれらと相互に噛み合うピニオンギア８ｇで構成されるラックアンドピニオンギア構造体(以下、ギア構造体という)の大きさ及び形状は、下側ラックギア２ｇがガイドレール２の取付孔２ｈにかかることがないように位置付けられている限り、直動案内装置の大きさなどに応じて、各ラックギア2g,4gとピニオンギア８ｇとが相互に噛合可能となるように、相対的に設定すればよい。その際、各ラックギア2g,4gの歯形部2j,4j及びピニオンギア８ｇの歯形部８ｊをそれぞれ構成する山の形状や高さ、谷の形状や深さ、及び山と谷の数やピッチなども、これらが相互に噛合可能となるように相対的に設定すればよい。
【００６８】
また、かかるギア構造体の数は、図１(ａ),(ｂ)に示すような幅方向(同図の左右方向)の両端にそれぞれ１つずつ配設した一対構成でなくともよく、例えば、幅方向のいずれか一端側にのみ、当該ギア構造体を配設した構成としてもよい。
【００６９】
以上、説明したような構成によれば、ガイドレール２とスライダ４との間にケージ８(各ポケット８ｐ)に保持された複数の転動体(円筒ころ)６を組み込んだ状態において、各転動体(円筒ころ)６は、その転動面が内向きガイド面２ｂと内向きスライダ面４ｂとの間、及び外向きガイド面２ｃと外向きスライダ面４ｃとの間を回転しながら移動する。この場合、スライダ４をガイドレール２に沿って移動させると、その直線運動は、各転動体(円筒ころ)６を介してケージ８に伝達され、当該ケージ８をガイドレール２に沿って同一方向へ移動させる。これにより、スライダ４を所定方向(ガイドレール２の延出方向)に案内して所定距離だけ移動させることができる。なお、その際のスライダ４の移動距離は、ケージ８の移動距離の２倍となる。
【００７０】
一方、ケージ８がガイドレール２に沿って移動すると、当該ケージ８の連結部８ａに取り付けられたピニオンギア８ｇは下側ラックギア２ｇ及び上側ラックギア４ｇと相互に噛み合った状態、具体的には、歯形部８ｊを歯形部2j,4jと相互に噛み合わせた状態で、ケージ８とともに移動する。
【００７１】
したがって、スライダ４が往復運動を繰り返し、その移動速度の変動時や移動方向の転換時に転動体(円筒ころ)６とガイドレール２及びスライダ４との間で微小なすべりが生じた場合であっても、ケージ８は、ピニオンギア８ｇがラックギア2g,4gと噛み合って回転するため、ガイドレール２に沿って移動する。このため、ケージ８を転動体(円筒ころ)６とともに常に移動させることができ、ガイドレール２及びスライダ４に対するケージ８の相対的な位置にずれが生じることを防止することができる。すなわち、ケージ８をガイドレール２及びスライダ４に対して本来あるべき位置に維持した状態のまま、これらとともに常に移動させることができる。
【００７２】
加えて、本実施形態によれば、ガイドレール２に対する下側ラックギア２ｇの配設後であっても、ガイドレール２に設けられた下側ラックギア２ｇが取付孔２ｈを塞いでしまうことがない。
したがって、スライダ４及び転動体(円筒ころ)６を保持した状態のケージ８が組み付けられるとともに、一対の下側ラックギア２ｇ及び上側ラックギア４ｇの間(二組のラックギア構造)にピニオンギア８ｇをそれぞれ介在させて歯形部2j,4j,8jを相互に噛み合わせ、これらと一体化されたガイドレール２(以下、当該ガイドレール２をレールアセンブリという)を、この状態で基台(図示しない)に対してボルトにより締結固定することができる。
【００７３】
すなわち、かかるレールアセンブリにおいては、スライダ４及びケージ８を適宜ガイドレール２に沿って移動させて取付孔２ｈを露出させ、当該取付孔２ｈからボルトを図示しない基台の固定穴に挿入して締結させることができる。そして、当該締結作業をすべての固定穴に対して行うことで、レールアセンブリ、すなわち直動案内装置をボルトによって基台(図示しない)に対して強固に固定することができる。
【００７４】
このように、本実施形態に係る直動案内装置によれば、案内距離が長く、装置自体が大型化した場合であっても、スライダ４、転動体６及びケージ８を取り外すことなく組み付けた状態のまま、ガイドレール２を容易にボルトにより基台(図示しない)へ強固に固定することができるとともに、スライダ４に対するケージ８のずれをギア構造体によって確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施形態に係る直動案内装置の構成を示す図であって、(ａ)は、ピニオンギアの取付位置における断面図(図２(ｂ)に示すＸ−Ｘ線に沿った断面図)、(ｂ)は、ピニオンギアの取付位置以外における断面図(同図に示すＹ−Ｙ線に沿った断面図)。
【図２】本発明の一実施形態に係る直動案内装置の構成を示す図であって、(ａ)は、ラックギアとピニオンギアとが噛合した状態を示す断面図、(ｂ)は、直動案内装置の全体構成を示す部分断面機構図。
【図３】従来の直動案内装置の構成例を示す図であって、(ａ)は、上面図、(ｂ)は、平面図、(ｃ)は、側面図。
【図４】従来の直動案内装置の構成例を示す図であって、(ａ)は、ピニオンギアの取付位置における半断面図、(ｂ)は、装置全体の下面図、(ｃ)は、装置全体の上面図。
【符号の説明】
【００７６】
２ ガイドレール
２ａ 上部ガイド面
２ｇ 下側ラックギア
２ｈ 取付孔
２ｊ 下側ラックギア歯形部
４ スライダ
４ａ 下向きスライダ面
４ｇ 上側ラックギア
４ｊ 上側ラックギア歯形部
８ ケージ
８ｇ ピニオンギア
８ｊ ピニオンギア歯形部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に延出し、基台に固定されるガイドレールと、当該ガイドレールに跨設され、その延出方向に沿って往復移動するスライダと、前記ガイドレールとスライダとの間に組み込まれ、当該スライダの移動に伴って転動する複数の転動体と、前記転動体を１つずつ回転自在に保持し、当該転動体の転動に伴って前記ガイドレールに沿って往復移動するケージとを備えた直動案内装置であって、
ガイドレールには、当該ガイドレールを貫通して基台に形成された固定穴と連通し、固定部材が挿通される複数の取付孔が形成されているとともに、当該ガイドレールに沿って延出したラックギアが前記スライダとの対向部に設けられ、スライダには、当該スライダの移動方向に沿って延出したラックギアが前記ガイドレールとの対向部に、前記ガイドレール側ラックギアと互いの歯形部を対向させて設けられているのに対し、ケージには、前記ガイドレール側のラックギアと前記スライダ側のラックギアとの間に介在し、これらと相互に噛み合うピニオンギアが回転可能に取り付けられており、前記ガイドレール側のラックギアは、当該ガイドレールの取付孔を避けるように位置付けられていることを特徴とする直動案内装置。
【請求項２】
前記ガイドレール側のラックギアは、一対を成して前記ガイドレールの取付孔の両側へ当該ガイドレールに沿って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の直動案内装置。
【請求項３】
前記ガイドレール側のラックギアは、前記ガイドレールの取付孔の両側へ当該ガイドレールに沿って設けられているとともに、当該取付孔を避けて一体的に延在されていることを特徴とする請求項１に記載の直動案内装置。
【請求項４】
前記ガイドレール側のラックギア及び前記スライダ側のラックギアは、前記ガイドレール及び前記スライダとは別体構造を成し、当該ガイドレール及び当該スライダに取り付けられることでこれらと一体化されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の直動案内装置。
【請求項５】
前記ピニオンギアは、一対を成し、前記ガイドレールの取付孔の両側へ当該ガイドレールに沿って設けられたガイドレール側ラックギア及びスライダ側ラックギアと相互に噛合しており、当該一対のピニオンギアの各回転軸が同一軸線上に位置付けられるように、前記ガイドレール側ラックギア及びスライダ側ラックギアとの間にそれぞれ介在していることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の直動案内装置。
【請求項６】
前記一対のピニオンギアは、一本のシャフトで連結され、当該シャフトを回転軸として回転していることを特徴とする請求項５に記載の直動案内装置。
【請求項１】
所定方向に延出し、基台に固定されるガイドレールと、当該ガイドレールに跨設され、その延出方向に沿って往復移動するスライダと、前記ガイドレールとスライダとの間に組み込まれ、当該スライダの移動に伴って転動する複数の転動体と、前記転動体を１つずつ回転自在に保持し、当該転動体の転動に伴って前記ガイドレールに沿って往復移動するケージとを備えた直動案内装置であって、
ガイドレールには、当該ガイドレールを貫通して基台に形成された固定穴と連通し、固定部材が挿通される複数の取付孔が形成されているとともに、当該ガイドレールに沿って延出したラックギアが前記スライダとの対向部に設けられ、スライダには、当該スライダの移動方向に沿って延出したラックギアが前記ガイドレールとの対向部に、前記ガイドレール側ラックギアと互いの歯形部を対向させて設けられているのに対し、ケージには、前記ガイドレール側のラックギアと前記スライダ側のラックギアとの間に介在し、これらと相互に噛み合うピニオンギアが回転可能に取り付けられており、前記ガイドレール側のラックギアは、当該ガイドレールの取付孔を避けるように位置付けられていることを特徴とする直動案内装置。
【請求項２】
前記ガイドレール側のラックギアは、一対を成して前記ガイドレールの取付孔の両側へ当該ガイドレールに沿って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の直動案内装置。
【請求項３】
前記ガイドレール側のラックギアは、前記ガイドレールの取付孔の両側へ当該ガイドレールに沿って設けられているとともに、当該取付孔を避けて一体的に延在されていることを特徴とする請求項１に記載の直動案内装置。
【請求項４】
前記ガイドレール側のラックギア及び前記スライダ側のラックギアは、前記ガイドレール及び前記スライダとは別体構造を成し、当該ガイドレール及び当該スライダに取り付けられることでこれらと一体化されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の直動案内装置。
【請求項５】
前記ピニオンギアは、一対を成し、前記ガイドレールの取付孔の両側へ当該ガイドレールに沿って設けられたガイドレール側ラックギア及びスライダ側ラックギアと相互に噛合しており、当該一対のピニオンギアの各回転軸が同一軸線上に位置付けられるように、前記ガイドレール側ラックギア及びスライダ側ラックギアとの間にそれぞれ介在していることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の直動案内装置。
【請求項６】
前記一対のピニオンギアは、一本のシャフトで連結され、当該シャフトを回転軸として回転していることを特徴とする請求項５に記載の直動案内装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２８６３２１（Ｐ２００８−２８６３２１Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３２５８５（Ｐ２００７−１３２５８５）
【出願日】平成１９年５月１８日（２００７．５．１８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１８日（２００７．５．１８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]