JPH0512750U - 自走式リニアガイド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】リニアガイド装置自体に駆動手段を搭載するこ
とにより、部品点数を低減するとともに、極めてコンパ
クトな自走式のリニアガイド装置を提供する。 【構成】案内レール１の一側面に軸方向に延長されたラ
ック１５を設ける。一方、スライダ２の一側面に張出部
１６を設けて、この張出部１６に前記ラック１５と噛み
合うピニオン２０を備えたピニオン軸１８と、このピニ
オン軸１８を駆動する回転駆動手段２２とを配設した。
回転駆動手段２２でピニオン２０を駆動することによ
り、スライダ２が自ら案内レール１上を走行するから、
大がかりな駆動装置は付不要で、コンパクトなアクチュ
エータとして利用価値が大きい。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、スライダ自体が直接に駆動手段を搭載して案内レール上を走行で きるようにした自走式リニアガイド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のリニアガイド装置のスライダは、案内レールとの間に介装されたボール やころ等の転動体の転動を介して案内レール上を滑らかに移動するようになって おり、例えば工作機械の刃物台テーブルやＸＹテーブル装置のテーブルに取付け て、ボールねじ駆動手段とかラック＆ピニオン駆動手段により駆動されるテーブ ルを支持して案内するようになっている。

【０００３】 ラック＆ピニオンを利用したこの種のテーブル送り装置が例えば実開平２−１ ５０１３４号公報に開示されている。この従来例は、リニアガイド装置の案内レ ールが、みぞ形の基台の上にみぞを挟んで軸方向に平行に固定されており、それ ぞれの案内レールに複数個のスライダが嵌合されている。それらのスライダによ り基台のみぞを横断して懸け渡されたテーブルが支持され、そのテーブルの下面 に回転駆動手段であるモータを取付け、そのモータ出力軸にピニオンが取付けて ある。一方、基台のみぞの底面には軸方向に長くラックが固定されおり、前記ピ ニオンと噛み合わせている。そしてモータでピニオンを回転駆動し、ピニオン＆ ラックの作用を介してテーブルを直線駆動させる。その際、リニアガイド装置の スライダがそのテーブルを支持して案内レール上を移動しつつ案内する。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来のテーブル送り装置にあっては、基台に取付けられた リニアガイド装置は、駆動手段が搭載されたテーブルを支承して案内するのみで あり、スライダが自ら駆動手段を備えて自走するものではない。また、ラック＆ ピニオン駆動手段の代わりにボールねじ駆動手段を用いた公知のテーブル送り装 置の場合も、同じくテーブルを駆動するものであり、リニアガイド装置のスライ ダが自ら駆動手段を備えて自走するものではない。

【０００５】 すなわち、いづれも駆動手段により駆動されるテーブルをリニアガイド装置を 介して基台上に支持する構成であり、基台は必須の構成要素とされているため、 その分部品点数が多くて装置の組付けや調整に手間がかかるのみならず、基台そ のものの占めるスペースが大きくてコンパクト化にも限度があり、スペースの限 られた場所でアクチュエータとして用いるには適さないという問題点があった。

【０００６】 そこでこの考案は、上記従来の問題点を解決することを課題とするものであり 、リニアガイド装置自体に駆動手段を搭載することにより、部品点数を低減する とともに、極めてコンパクトな自走式のリニアガイド装置を提供することを目的 としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この考案は、両側面に軸方向の転動体転動溝を有して延長された案内レールと 、その案内レールを跨いで案内レール上に遊嵌されると共に案内レールの転動体 転動溝に対向する転動体転動溝を内側面に有しそれら相対向する両転動体転動溝 内に挿入された多数の転動体の転動を介して案内レールの軸方向に移動可能とさ れたスライダとを備えたリニアガイド装置に係るもので、前記案内レールの一側 面に軸方向に延長されたラックを備えるとともに、前記スライダの一側面に設け た張出部に、前記ラックと噛み合うピニオンを備えたピニオン軸とこのピニオン 軸を駆動する回転駆動手段とを配設したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】

案内レール側面のラックとスライダに取付たピニオンとが噛み合い、そのピニ オンをスライダに搭載された駆動手段で正・逆両様に回転駆動させることで、ス ライダ（または案内レール）が相対的に前進・後進両様に自走する。

【０００９】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図面を参照して説明する。図１ないし図３は、この 考案の第１の実施例である。 案内レール１上に、そのレールを跨ぐようにしてスライダ２が軸方向に移動可 能に取付けられている。案内レール１には、その両側面に横断面ほぼ半円形のボ ール転動溝３Ａが、側面と上面との間の稜部には1/4 円形のボール転動溝３Ｂが それぞれに軸方向に長く設けられている。更に案内レール１の片側の側面の下部 は、案内レール１の軸方向のほぼ全長に及び外方へ突き出しており、その突き出 し部１Ａの端部にラック１５が形成されている。なお、１Ｂは案内レール１を機 械ベース等に固定するための固定用ボルトの挿通孔である。

【００１０】 一方、案内レール１をコ字状に跨いだスライダ２の本体２Ａには、その両袖部 ４，４の内面側に、上記ボール転動溝３Ａ，３Ｂに対向させたボール転動溝５Ａ ，５Ｂが形成され、これらの両対向溝３Ａ，５Ａ及び３Ｂ，５Ｂによりボール転 動路（負荷路）６Ａ，６Ｂが構成されている。スライダ本体２Ａの両袖部４，４ の肉厚内には、更にそのボール転動路６Ａ，６Ｂに平行して軸方向に貫通させた 断面円形のボール戻り通路７Ａ，７Ｂが形成されている。

【００１１】 なお、この実施例の場合、スライダ２に設けたボール転動溝５Ａ，５Ｂ間の溝 間隔Ａを、案内レール１に設けたボール転動溝３Ａ，３Ｂ間の溝間隔Ｂより僅か に大きくした（Ａ＞Ｂ）、いわゆる自動調心型を採用している（図２参照）。こ のタイプは、各溝のボール接触線Ｓの交点Ｑが案内レール１の中心線に近くなっ ているため、スライダ２に作用するモーメント荷重Ｍに対して弾性変位が大きく 取れる利点がある。

【００１２】 上記スライダ本体２Ａの軸方向の前後両端には、合成樹脂材の射出成形品であ るエンドキャップ８，８がそれぞれ接合されている。エンドキャップ８は、全体 の断面がほぼコ字状をなしている。その両袖部には、スライダ本体２Ａの端面２ ａと当接する接合端面８ａ側に、それぞれ半円弧状の湾曲路１０が形成されてい る。湾曲路１０は、上記負荷路６Ａ（６Ｂ）とボール戻り通路７Ａ（７Ｂ）とを 連通させるものであり、エンドキャップ８の両袖部の端面に、上記の各湾曲路１ ０の中心部に位置する半円柱状のリターンガイド１１を備えて半ドーナツ状に形 成されている。そして、上記の負荷路６Ａ（６Ｂ）と前後の両湾曲路１０とボー ル戻り通路７Ａ（７Ｂ）とで形成される無限循環経路に、転動体としてのボール Ｂが多数装填されている。図２中の９は、エンドキャップ８の端面にネジで固定 されたサイドシールで、案内レール１の上面，側面及びボール転動溝３Ａ，３Ｂ の溝面に接触して異物の進入を防止する。なお、エンドキャップ８の固定用ネジ やエンドキャップ８端面に取付けられるグリースニップル等は図示を省略してあ る。

【００１３】 スライダ本体２Ａの一方の側面には、外方へ水平にテーブル状に張り出した張 出部１６が設けられている。この張出部１６には、これを厚さ方向に貫通する軸 挿通孔１７が中心位置に形成されさている。この軸挿通孔１７にピニオン軸１８ が挿通され、転がり軸受１９を介して回転自在に支承されている。そしてこのピ ニオン軸１８の下端に、案内レール１の側面のラック１５に噛み合うピニオン２ ０が取付けられている。また、ピニオン軸１８の上端はカップリング２１を介し てピニオン駆動モータ２２の出力軸２２ａに接続されている。ピニオン２０の回 転駆動手段であるピニオン駆動モータ２２は、取付け板２３により張出部１６の 上面に固定されている。

【００１４】 なお、ピニオン軸１８とピニオン駆動モータ２２との接続は、カンップリング ２１ではなく、傘歯車を介して行っても良く、その場合はピニオン駆動モータ２ ２を張出部１６上に水平に固定して、その出力軸２２ａとピニオン軸１８とを直 交するように配置する。 次に作用を説明する。

【００１５】 スライダ２の張出部１６に搭載されているピニオン駆動モータ２２に図外のド ライバを介し通電して、ピニオン軸１８を所定方向に回転させると、その回転運 動がラック１５とピニオン２０を介して直線運動に変換されて、スライダ２は案 内レール１上を自走して前進移動する。このとき、負荷路６Ａ（６Ｂ）内に挿入 されているボールＢはスライダ２の移動に伴って転動しつつ、スライダ２に対し てスライダ２の移動方向と逆方向に移動する。そしてスライダ２の後方の端部に おいて、エンドキャップ８に設けたボール掬いあげ突部１０ｄに導かれて方向を 変更され、湾曲路１０に沿ってＵターンする。続いてスライダ本体２Ａのボール 戻り通路７Ａ（７Ｂ）を通って反対側のエンドキャップ８の湾曲路１０により再 度Ｕターンされてボール転動路６Ａ（６Ｂ）に戻り、再び負荷路６Ａ（６Ｂ）内 を転動しつつ移動する循環を繰り返す。

【００１６】 ピニオン駆動モータ２２を上記とは逆方向に回転駆動すれば、スライダ２は案 内レール１上を後進移動する。かくして、案内レール１上のスライダ２を自由に 前後に自走させ、テーブル等の積載物を所定位置に搬送することができる。 この実施例によれば、以下の如き種々の効果が得られる。 案内レール１は基台を介することなく直接に機械ベース上に固定して、スライ ダ２を自走させることが可能であり、従来のような大型の基台を省略できるから 、部品点数が低減できるとともに、装置の組付けや調整も簡単になり、且つ又据 え付けスペースが小さくコンパクトな装置を提供することができる。

【００１７】 また、ラック＆ピニオンを利用したことにより、ボールねじを用いた場合のよ うに、ねじ軸の固有振動数に基づく共振現象を避けるため回転速度に限度を設け る必要もない。したがって、スライダ２の走行速度に制約がなく、高速送りが実 現できる。且つまた、ねじ軸とは異なり軸方向に充分な剛性を確保できるから、 長ストロークの装置を提供することができる。

【００１８】 また、リニアガイド装置として自動調心型を採用したため、図３に示すように 、ピニオン軸１８の軸心１８ａが倒れても案内レール１やスライダ２に過大な負 荷は生じない。したがって、ピニオン軸１８の加工誤差や取付誤差を吸収できる 。更に、ラック１５とピニオン２０間に予圧をかけても同様に過大な負荷は生じ ないから、ピニオン２０に定圧予圧をかける構成にしてバックラッシを防止し、 スライダ２の作動精度を確保することが可能である。この考案にあっては、必ず しも自動調心型のリニアガイド装置を採用する必要はないが、自動調心型には以 上の利点があり好都合である。

【００１９】 なお、上記実施例では案内レール１を固定しスライダ２の方を移動させる場合 を述べたが、反対にスライダ２を固定して案内レール１の方を前後進させるよう な使用態様も可能である。 図４，図５に第２の実施例を示す。 この実施例は、スライダ２の張出部１６に２本のピニオン軸１８を取付けて、 各ピニオン軸１８の下端に案内レール１の側面のラック１５に噛み合うピニオン ２０を取付けると共に、各軸上端にそれぞれかさ歯車３０を取付けてある。また 張出部１６上には、２本のピニオン軸１８の間の位置にピニオン駆動モータ２２ を、例えば皿ばねのような弾性部材３２を介してボルト３３で取付けてある。そ してピニオン駆動モータ２２の両側に突出した出力軸２２ａにかさ歯車３１を取 付け、ピニオン軸１８のかさ歯車３０と噛み合わせてある。なお、この場合、ピ ニオン軸１８を挿通する張出部１６の軸挿通孔１７の少なくとも一方は、他のピ ニオン軸１８の方向に長い長孔とすることにより、両ピニオン軸１８間の距離Ｌ を幾らか調節できるようにしている。これにより、二組のラック１５とピニオン ２０間のすきまをなくして両者を共に好適に噛み合わせるためである。

【００２０】 また、上記の弾性部材３２は防振機能を有すると共に、ボルト３３の締め込み を調節してモータ取付台２２Ａを上下に移動させることで、かさ歯車３０，３１ 同士の噛み合いにすきまが生じることを防止する機能をも果たしている。図中３ ４はスライダ２の上面に取付けたテーブルである。 図６，図７には第３の実施例を示す。 この実施例は、スライダ２に上記第１又は第２の実施例に示すようなピニオン２ ０とその駆動モータ２２とを搭載した上に、更にそのピニオン駆動モータ２２の ドライバ４０と、マイクロプロセッサ，メモリ，I/O ポート等を備えたマイクロ コンピュータ４１とを搭載したスライダユニット４２を複数台用意して、１台の 案内レール１上に分散配置している。各スライダユニット４２のＣＰＵをI/O ポ ートを介して中央制御装置４３に接続し、各スライダユニット４２に設けられた 図外の位置サンサからの位置情報及び中央制御装置４３から出力される制御情報 に基づき並列処理することにより、各スライダユニット４２の作動を全体的に統 括しつつそれぞれ独立に制御するようにしたものである。４４はピニオン駆動モ ータ２２の駆動用電源を表している。

【００２１】 この実施例によれば、各スライダユニット４２をそれぞれの移動量や移動速度 で任意の位置まで作動させることが可能であり、例えば多自由度のロボットのア クチュエータなどに好適に利用することができる。 なお、上記各実施例のリニアガイド装置にあっては転動体としてボールを用い たものを示したが、本考案はこれに限らず、転動体にローラを用いるタイプのリ ニアガイド装置にも適用可能である。

【００２２】 また、ラック１５は案内レール１に一体に加工して形成しても良く、別体に形 成したものを案内レール１に取付けても良い。

【００２３】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案のリニアガイド装置は、案内レールの一側面に 軸方向に延長されたラックを備えるとともに、スライダの一側面に張出部を設け て、この張出部に前記ラックと噛み合うピニオンを備えたピニオン軸とこのピニ オン軸を駆動する回転駆動手段とを配設して自走式リニアガイド装置とした。こ のようにリニアガイド装置自体に駆動手段を搭載することにより、従来リニアガ イド装置を利用するのに多多用された基台を省略することが可能になり、その結 果、部品点数を低減するとともに、極めてコンパクトな自走式のリニアガイド装 置を提供することができるという効果が得られる。

【提出日】平成３年１０月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】 なお、この実施例の場合、スライダ２に設けたボール転動溝５Ａ，５Ｂ間の溝 間隔Ａを、案内レール１に設けたボール転動溝３Ａ，３Ｂ間の溝間隔Ｂより僅か に小さくした（Ａ＜Ｂ）、いわゆる自動調心型を採用している（図２参照）。こ のタイプは、各溝のボール接触線Ｓの交点Ｑが案内レール１の中心線に近くなっ ているため、スライダ２に作用するモーメント荷重Ｍに対して弾性変位が大きく 取れる利点がある。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】 スライダ本体２Ａの一方の側面には、外方へ水平にテーブル状に張り出した張 出部１６が設けられている。この張出部１６には、これを厚さ方向に貫通する軸 挿通孔１７が中心位置に形成されさている。この軸挿通孔１７にピニオン軸１８ が挿通され、転がり軸受１９を介して回転自在に支承されている。そしてこのピ ニオン軸１８の下端に、案内レール１の側面のラック１５に噛み合うピニオン２ ０が取付けられている。このラック１５は、案内レール１と一体に形成したもの でもよいし、別部品のラックを案内レール１の側面に固定したものでもよい。 ま た、ピニオン軸１８の上端はカップリング２１を介してピニオン駆動モータ２２ の出力軸２２ａに接続されている。ピニオン２０の回転駆動手段であるピニオン 駆動モータ２２は、取付け板２３により張出部１６の上面に固定されている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】 なお、上記実施例では案内レール１を固定しスライダ２の方を移動させる場合 を述べたが、反対にスライダ２を固定して案内レール１の方を前後進させるよう な使用態様も可能である。 図４，図５にピニオンとラックにすきまを消す第２の実施例を示す。 この実施例は、スライダ２の張出部１６に２本のピニオン軸１８を取付けて、 各ピニオン軸１８の下端に案内レール１の側面のラック１５に噛み合うピニオン ２０を取付けると共に、各軸上端にそれぞれかさ歯車３０を取付けてある。また 張出部１６上には、２本のピニオン軸１８の間の位置にピニオン駆動モータ２２ を、例えば皿ばねのような弾性部材３２を介してボルト３３で取付けてある。そ してピニオン駆動モータ２２の両側に突出した出力軸２２ａにかさ歯車３１を取 付け、ピニオン軸１８のかさ歯車３０と噛み合わせてある。なお、この場合、ピ ニオン軸１８を挿通する張出部１６の軸挿通孔１７の少なくとも一方は、他のピ ニオン軸１８の方向に長い長孔とすることにより、両ピニオン軸１８間の距離Ｌ を幾らか調節できるようにしている。これにより、二組のラック１５とピニオン ２０間のすきまをなくして両者を共に好適に噛み合わせるためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の第１の実施例の一部を破断して示す
平面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図２における作用を説明する同断面図である。

【図４】この考案の第２の実施例の要部の平面図であ
る。

【図５】図４のV 矢視図である。

【図６】この考案の第３の実施例を模式的に示す平面図
である。

【図７】図６に示したものの制御ブロック図である。

【符号の説明】

１ 案内レール ２ スライダ ３Ａ，３Ｂ （案内レールの）転動体転動溝 ５Ａ，５Ｂ （スライダの）転動体転動溝 １５ ラック １６ 張出部 １８ ピニオン軸 ２０ ピニオン ２２ 回転駆動手段 Ｂ 転動体

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 両側面に軸方向の転動体転動溝を有して
   延長された案内レールと、該案内レールを跨いで案内レ
   ール上に遊嵌されると共に案内レールの転動体転動溝に
   対向する転動体転動溝を内側面に有しそれら相対向する
   両転動体転動溝内に挿入された多数の転動体の転動を介
   して案内レールの軸方向に移動可能とされたスライダと
   を備えたリニアガイド装置において、 前記案内レールの一側面に軸方向に延長されたラックを
   備えるとともに、前記スライダの一側面に設けた張出部
   に、前記ラックと噛み合うピニオンを備えたピニオン軸
   と該ピニオン軸を駆動する回転駆動手段とを配設したこ
   とを特徴とする自走式リニアガイド装置。