JP2012066320A

JP2012066320A - モノキャリア

Info

Publication number: JP2012066320A
Application number: JP2010211304A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Arisumi; 寛章有住; Nobuo Kubota; 信男久保田; Hiroya Shimomura; 裕哉下村
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2012-04-05

Abstract

【課題】軸方向（案内レールの長さ方向）寸法が小さいスライダ本体を用いながら、高い動定格荷重が得られるモノキャリアを提供する。
【解決手段】２個のスライダ本体２１ａ，２１ｂを結合ブロック２２で連結する。結合ブロック２２は、分割体２２１Ａ，２２１Ｂと、分割体２２１Ａ，２２１Ｂを結合する結合部材（連結プレート２２２とねじ部材２２３）と、からなる。結合ブロック２２の幅Ｗを、スライダ本体２１ａ，２１ｂを連結した時にねじ軸５の螺旋溝５１と雌ねじ穴４の螺旋溝４１が一致するように設定する。これにより、モノキャリアのボールねじ機構が問題なく機能する。
【選択図】図３

Description

本発明は、モノキャリア（一軸アクチュエータ）に関する。

モノキャリアは、リニアガイド機構と送りねじ機構とを有する一軸アクチュエータである。モノキャリアのリニアガイド機構は、断面がＵ字状に形成された案内レールと、前記案内レールのＵ字状の凹部内に配置されたスライダと、前記案内レールと前記スライダの間に配置された複数個の転動体と、で構成される。前記案内レールおよび前記スライダの互いに対向する位置に配置された転動面により、前記転動体が負荷転動する転動通路が構成される。
モノキャリアの送りねじ機構は、前記スライダ内に前記案内レールと平行に形成された雌ねじ穴と、前記雌ねじ穴を貫通するねじ軸と、を備えている。そして、前記ねじ軸の作動により、前記送りねじ機構と前記リニアガイド機構を介して、前記スライダが案内レールに対して相対的に直線運動する。

モノキャリアのスライダは、送りねじ機構を構成する雌ねじ穴と転動体の転動面および戻し通路を有するスライダ本体、転動体の方向転換路を有するエンドキャップ、およびサイドシール等からなる。通常のモノキャリアは、このスライダを１個備えている。また、このスライダの他に、リニアガイド機構のみを備えたサブスライダを有する、ダブルスライダ仕様のモノキャリアもある。
下記の特許文献１には、送りねじ軸と螺合させるベアリングブロック成形体（スライダ）の雌ねじ部が、軸方向で分割されているモノキャリアが記載されている。

特開２００２−２３５８２８号公報

モノキャリアを選択する際には、取り付ける加工機械の大きさや加工方法などに応じ、適切なサイズと十分な動定格荷重を有するものを選択するが、スライダ本体の軸方向寸法（送りねじ機構を構成する雌ねじ穴の長さ）が大きなものを設置できない場合がある。
この発明の課題は、軸方向（案内レールの長さ方向）寸法が小さいスライダ本体を用いながら、高い動定格荷重が得られるモノキャリアを提供することである。

上記課題を解決するために、この発明は、(a) 断面がＵ字状に形成された案内レールと、前記案内レールのＵ字状の凹部内に配置されたスライダと、前記案内レールと前記スライダの間に配置された複数個の転動体と、で構成され、前記案内レールおよび前記スライダの互いに対向する位置に配置された転動面で構成される転動通路を、前記転動体が負荷転動するリニアガイド機構と、(b) 前記スライダ内に前記案内レールと平行に形成された雌ねじ穴と、前記雌ねじ穴を貫通するねじ軸と、を備えた送りねじ機構と、を有し、(c) 前記ねじ軸の作動により、前記送りねじ機構と前記リニアガイド機構を介して、前記スライダが案内レールに対して相対的に直線運動するモノキャリアであって、下記の構成(1) 〜(3) を有することを特徴とする。

(1)前記スライダは、前記転動面と前記転動体の戻し通路が形成された複数のスライダ本体と、隣り合うスライダ本体を、前記ねじ軸の螺旋溝と前記雌ねじ穴の螺旋溝が一致するように連結する結合ブロックと、前記戻し通路と前記転動通路とを連通させる方向転換路が形成されたエンドキャップと、を有する。
(2)前記結合ブロックは、前記ねじ軸を貫通する中心穴と、隣り合うスライダ本体の転動面を連結する補助面と、隣り合うスライダ本体の戻し通路を連結する通し穴と、隣り合うスライダ本体に対する係合部を有する。
(3)前記結合ブロックは、前記中心穴を分割する線（例えば、前記中心穴の中心を通る線）で複数の分割体に分割され、これらの分割体が結合部材により結合されている。

この発明のモノキャリアによれば、複数（ｎ個）のスライダ本体を前記結合ブロックで連結することで、このスライダ本体の約ｎ倍の軸方向寸法を有する１個のスライダ本体を有するスライダを備えたモノキャリアと、動定格荷重を同じにすることができる。つまり、軸方向（案内レールの長さ方向）寸法が小さいスライダ本体を用いて、高い動定格荷重を得ることができる。また、スライダ本体の連結数を変えることで動定格荷重を変えることができるため、１つのモノキャリアで複数の動定格荷重に対応することができる。

そして、前記結合ブロックにより、隣り合うスライダ本体が、前記ねじ軸の螺旋溝と前記雌ねじ穴の螺旋溝が一致するように連結されるため、連結された各スライダ本体の雌ねじ穴と前記ねじ軸とによる送りねじ機構が問題なく機能する。
また、前記結合ブロックが、隣り合うスライダ本体の転動面を連結する補助面と、隣り合うスライダ本体の戻し通路を連結する通し穴を有するため、リニアガイド機構が問題なく機能する。

また、前記結合ブロックが隣り合うスライダ本体に対する係合部を有するため、隣り合うスライダ本体が確実に連結される。
また、前記結合ブロックが、前記中心穴を分割する線で複数の分割体に分割され、これらの分割体が結合部材により結合されているため、隣り合うスライダ本体の連結が容易に行われる。

この発明のモノキャリアによれば、軸方向（案内レールの長さ方向）寸法が小さいスライダ本体を用いながら、高い動定格荷重を得ることができる。また、この発明で特定した結合ブロックを用いることで、スライダ本体の連結を容易に行うことができるとともに、モノキャリアの送りねじ機構およびリニアガイド機構が問題なく機能する。

この発明の一実施形態に相当するモノキャリアを示す平面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図１のモノキャリアの一部を示す横断面図であって、図２のＢ−Ｂ断面に相当する図である。スライダの一部を拡大した図であって、隣り合うスライダ本体が第１実施形態の結合ブロックで結合されている部分を示す部分破断平面図である。図４のＣ−Ｃ断面図である。第１実施形態の結合ブロックを示す正面図である。隣り合うスライダ本体を第１実施形態の結合ブロックで結合する方法を説明する部分破断平面図である。第２実施形態の結合ブロックの構成を説明する図であり、断面部は図９のＤ−Ｄ断面図に対応する。隣り合うスライダ本体を第２実施形態の結合ブロックで結合する方法を説明する部分破断平面図である。スライダの一部を拡大した図であって、隣り合うスライダ本体が第２実施形態の結合ブロックで結合されている部分を示す部分破断平面図である。

以下、この発明の実施形態について説明する。
図１は、この発明の一実施形態に相当するモノキャリアを示す平面図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、図１のモノキャリアの一部の横断面図であって、図２のＢ−Ｂ断面に相当する図である。
このモノキャリアは、案内レール１とスライダ２とボール（転動体）３とで構成されたリニアガイド機構と、雌ねじ穴４とねじ軸５とボール６と循環チューブ７で構成されたボールねじ機構（送りねじ機構）を有する。

案内レール１の長手方向に垂直な断面は、開口側を上にしたコの字状（Ｕ字状）で、この凹部１１にスライダ２が収納されている。案内レール１には、スライダ２の各側面と対向配置される各袖部１２の内側面に、ボール３の転動通路を構成する転動溝（転動面）１２ａが形成されている。
スライダ２は、スライダ本体２１ａ，２１ｂと、結合ブロック２２と、エンドキャップ２３と、潤滑部品（潤滑材含有部材）２４と、サイドシール２５とからなり、これらが案内レール１の長さ方向で連結されている。

スライダ本体２１ａ，２１ｂの各側面には、案内レール１の転動溝１２ａと対向する位置に、転動溝（転動面）２６が形成されている。これらの対向する転動溝１２ａ，２６が、ボール３の転動通路を構成する。また、スライダ本体２１ａ，２１ｂには、ボール３の戻し通路２７が形成されている。この例では、ボール３の戻し通路２７が転動溝２６と同じ高さに形成されている。

ボール３の転動通路と戻し通路２７とを連通させる方向転換路が、エンドキャップ２３に形成されている。
このリニアガイド機構では、ボール３が、案内レール１の転動溝１２ａとスライダ２の転動溝２６で形成される転動通路を負荷転動した後、エンドキャップ２３の方向転換路から戻し通路２７に入り循環移動する。

スライダ本体２１ａ，２１ｂには、また、図３に示すように、ねじ軸５を貫通させる穴として、案内レール１と平行に貫通する中心穴４０と、これに連続する雌ねじ穴４が形成されている。雌ねじ穴４は、スライダ本体２１ａ，２１ｂの中心穴４０より小径の貫通穴４０ａの内周面に、螺旋溝４１を直接加工することで形成されている。
結合ブロック２２およびエンドキャップ２３にも、ねじ軸５を貫通させる穴として、スライダ本体２１ａ，２１ｂの中心穴４０と連通する中心穴２２０，２３ａが形成されている。また、潤滑部品２４とサイドシール２５は、ねじ軸５を貫通させる穴でねじ軸５の外周面と摺接している。

ねじ軸５はスライダ２の中心を貫通し、雌ねじ穴４の螺旋溝４１とねじ軸５の螺旋溝５１との間にボール６が配置されている。そして、ねじ軸５の長さ方向両端部が、図１に示すように、案内レール１の長手方向両端のエンド部材１３，１４に回転自在に支持されている。また、ねじ軸５の長さ方向の一方の端部５２が、案内レール１のエンド部材１４から突出している。このねじ軸５の端部５２にモータを取り付けて使用する。

また、図３に示すように、結合ブロック２２の幅（ねじ軸５の長さ方向に沿った寸法）Ｗは、ねじ軸５の螺旋溝５１のピッチに相当する寸法にしてある。これにより、二つのスライダ本体２１ａ，２１ｂを結合ブロック２２で連結した状態で、雌ねじ穴４の螺旋溝４１とねじ軸５の螺旋溝５１が一致するため、ボールねじ機構が問題なく機能する。
このボールねじ機構では、ボール６が、雌ねじ穴４およびねじ軸５の螺旋溝４１，５１間で形成される転動通路を負荷転動した後、循環チューブ７により転動通路の終点から始点に戻されて循環移動する。

図４は、スライダ２の一部を拡大した図であって、スライダ本体２１ａ，２１ｂが結合ブロック２２で結合されている部分を示す部分破断平面図である。図４では、図１に示されている循環チューブ７が省略されている。図５は図４のＣ−Ｃ断面図である。図６は結合ブロック２２の正面図である。
結合ブロック２２は、ねじ軸５を貫通する中心穴２２０を二分割する線（中心穴の中心を通る線）Ｌ₁で略二分割された分割体２２１Ａ，２２１Ｂと、分割体２２１Ａ，２２１Ｂの上部に配置される連結プレート２２２と、ねじ部材２２３とで構成されている。連結プレート２２２とねじ部材２２３が、分割体２２１Ａ，２２１Ｂを結合する結合部材に相当する。両分割体２２１Ａ，２２１Ｂは、結合ブロック２２の中心穴２２０が略二分割された半円穴２２０Ａ，２２０Ｂを有する。

分割体２２１Ａ，２２１Ｂの上面にＵ字状の凹部２２１ａが形成され、この凹部２２１ａの底面に雌ねじ２２１ｂが形成されている。分割体２２１Ａ，２２１Ｂの幅Ｗ方向両端面に、円柱状の凸部（隣り合うスライダ本体に対する係合部）２２１ｃが形成されている。凸部２２１Ｃの断面円の中心と、中心穴２２０の中心が同じ高さ（図５の線Ｌ₂上）である。
分割体２２１Ａ，２２１Ｂには、さらに、スライダ本体２１ａ，２１ｂの転動溝２６と同じ補助溝（補助面）２２１ｄと、スライダ本体２１ａ，２１ｂの戻し通路２７と同じ通し穴２２１ｅが形成されている。

スライダ本体２１ａ，２１ｂのねじ軸５の長さ方向の端面には、エンドキャップ２３を雄ねじ部材で取り付けるための、位置決め基準穴２８ａを有する雌ねじ穴２８が形成されている。分割体２２１Ａ，２２１Ｂの凸部２２１ｃは、この位置決め基準穴２８ａに嵌まる寸法に形成されている。
連結プレート２２２は、長方形のプレート部２２２ａと、その長辺方向中央部から突出する突起部２２２ｂとからなる。プレート部２２２ａの長辺方向両端部に、２個のねじ部材２２３の軸部を通す貫通穴２２２ｃが形成されている。

結合ブロック２２でスライダ本体２１ａ，２１ｂを連結する際には、例えば、先ず、図７に示すように、分割体２２１Ｂの一方の凸部２２１ｃをスライダ本体２１ｂの位置決め基準穴２８ａに嵌め入れることで、分割体２２１Ｂをスライダ本体２１ｂに取り付ける。次に、分割体２２１Ａの一方の凸部２２１ｃをスライダ本体２１ｂの位置決め基準穴２８ａに嵌め入れることで、分割体２２１Ａをスライダ本体２１ｂに取り付ける。これにより、両分割体２２１Ａ，２２１Ｂの半円穴２２０Ａ，２２０Ｂで、結合ブロック２２の中心穴２２０が形成される。

次に、分割体２２１Ａ，２２１Ｂの他方の凸部２２１ｃにスライダ本体２１ａの位置決め基準穴２８ａを嵌める。次に、分割体２２１Ａ，２２１Ｂの凹部２２１ａに連結プレート２２２を入れ、雌ねじ２２１ｂと貫通穴２２２ｃを合わせて、ねじ部材２２３を螺合する。これにより、スライダ本体２１ａ，２１ｂが結合ブロック２２で連結される。
分割体２２１Ａ，２２１Ｂは、以下の方法でスライダ本体２１ａ，２１ｂへ取り付けることもできる。先ず、分割体２２１Ａ，２２１Ｂの一方の凸部２２１ｃをスライダ本体２１ａ，２１ｂの各位置決め基準穴２８ａに嵌め入れることで、分割体２２１Ａをスライダ本体２１Ａに、分割体２２１Ｂをスライダ本体２１ｂにそれぞれ取り付ける。

次に、分割体２２１Ａが取り付けられたスライダ本体２１Ａと、分割体２２１Ｂが取り付けられたスライダ本体２１ｂを接近させて、分割体２２１Ａの他方の凸部２２１ｃにスライダ本体２１ｂの位置決め基準穴２８ａを、分割体２２１Ｂの他方の凸部２２１ｃにスライダ本体２１ａの位置決め基準穴２８ａを嵌める。
この実施形態のモノキャリアは、モータの作動によりねじ軸５を回転させることで、上述のボールねじ機構とリニアガイド機構を介して、スライダ２が案内レール１に対して軸方向に沿って移動する。

そして、この実施形態のモノキャリアによれば、軸方向（案内レール１の長さ方向）寸法が小さい２個のスライダ本体２１ａ，２１ｂを用いて、同じ１個のスライダ本体を用いた場合の約２倍の動定格荷重を得ることができる。また、結合ブロック２２を用いることで２個のスライダ本体２１ａ，２１ｂの連結を容易に行うことができ、ボールねじ機構およびリニアガイド機構が問題なく機能する。

図８〜１０は、スライダ本体２１ａ，２１ｂを結合する結合ブロックとして、図４〜７に示す結合ブロック２２とは異なる結合ブロック３２を用いた例を示す。
図８は、結合ブロック３２の構成を説明する図であり、断面部は図９のＤ−Ｄ断面図に対応する。図９は、結合ブロック３２でスライダ本体２１ａ，２１ｂを連結する方法を説明する図である。図１０は、結合ブロック３２でスライダ本体２１ａ，２１ｂが連結された状態を示す平面図である。

結合ブロック３２は、ねじ軸５を貫通するスライダ本体２１ａ，２１ｂの中心穴４０を二分割する線（中心穴の中心を通る線）Ｌ₁で略二分割された分割体３２１Ａ，３２１Ｂと、分割体３２１Ａ，３２１Ｂの上部に配置される連結プレート３２２と、ねじ部材３２３と、ピン（隣り合うスライダ本体に対する係合部）３２４とで構成されている。連結プレート３２２およびねじ部材３２３は、結合ブロック２２の連結プレート２２２およびねじ部材２２３と同じである。

両分割体３２１Ａ，３２１Ｂの分割面には、スライダ本体２１ａ，２１ｂの中心穴４０に沿った円弧面３２０ａと、この円弧面３２０ａから中心穴４０の中心の高さを示す線Ｌ₂に沿ってＵ字状に凹むＵ字状面３２０ｂが形成されている。Ｕ字状面３２０ｂの底部はピン３２４の断面円より少し大きな円弧面に形成されている。また、分割体３２１Ａ，３２１Ｂの上面にＵ字状の凹部３２１ａが形成され、この凹部３２１ａの底面に雌ねじ３２１ｂが形成されている。

分割体３２１Ａ，３２１Ｂには、さらに、スライダ本体２１ａ，２１ｂの転動溝２６と同じ補助溝（補助面）３２１ｄと、スライダ本体２１ａ，２１ｂの戻し通路２７と同じ通し穴３２１ｅが形成されている。
図９に示すように、スライダ本体２１ａ，２１ｂのねじ軸５の長さ方向の端面には、エンドキャップ２３を雄ねじ部材で取り付けるための、位置決め基準穴２８ａを有する雌ねじ穴２８が形成されている。ピン３２４は、その両端部を両スライダ本体２１ａ，２１ｂの位置決め基準穴２８ａに両端部を嵌め入れることで、スライダ本体２１ａ，２１ｂを所定間隔（結合ブロック３２の幅Ｗ）を開けて軽く固定し、両分割体３２１Ａ，３２１Ｂの取り付けを案内するものである。ピン３２４の長さは、結合ブロック３２の幅Ｗと位置決め基準穴２８ａの深さの２倍の寸法を足した寸法より僅かに短く設定されている。

結合ブロック３２でスライダ本体２１ａ，２１ｂを連結する際には、例えば、先ず、図９に示すように、２本のピン３２４の両端部を、それぞれ両スライダ本体２１ａ，２１ｂの対向する位置決め基準穴２８ａに嵌め入れることで、スライダ本体２１ａ，２１ｂを所定間隔を開けて軽く固定する。次に、分割体３２１Ａをスライダ本体２１ａ，２１ｂの間に、スライダ幅方向の一方の外側から（図９の上側から）入れて、ピン３２４がＵ字状面３２０ｂの底部に嵌まる状態にする。

次に、分割体３２１Ｂをスライダ本体２１ａ，２１ｂの間に、スライダ幅方向の他方の幅方向外側から（図９の下側から）入れて、ピン３２４がＵ字状面３２０ｂの底部に嵌まる状態にする。次に、分割体３２１Ａ，３２１Ｂの凹部３２１ａに連結プレート３２２を入れ、雌ねじ３２１ｂと貫通穴３２２ｃを合わせて、ねじ部材３２３を螺合する。これにより、スライダ本体２１ａ，２１ｂが結合ブロック３２で連結される。
なお、この実施形態のモノキャリアでは、スライダ本体２１ａ，２１ｂの連結を、分割体をスライダ本体２１ａ，２１ｂの上側（循環チューブ７が配置されている側）で結合する結合部材２２，３２を用いて行っているが、分割体をスライダ本体２１ａ，２１ｂの下面で結合する結合部材を用いて行ってもよい。

１案内レール
１１凹部
１２袖部
１２ａ転動溝（転動面）
１３，１４案内レールのエンド部材
２スライダ
２１ａ，２１ｂスライダ本体
２３エンドキャップ
２３ａエンドキャップの中心穴
２４潤滑部品
２５サイドシール
２６転動溝（転動面）
２７戻し通路
２８ａ位置決め基準穴
２８雌ねじ穴
３ボール（転動体）
４雌ねじ穴
４０スライダ本体の中心穴
４１雌ねじ穴の螺旋溝
５ねじ軸
５１ねじ軸の螺旋溝
５２ねじ軸の端部
６ボール
７循環チューブ
２２結合ブロック
２２０結合ブロックの中心穴
２２０Ａ，２２０Ｂ半円穴
２２１Ａ，２２１Ｂ分割体
２２１ａＵ字状の凹部
２２１ｂ雌ねじ
２２１ｃ凸部（隣り合うスライダ本体に対する係合部）
２２１ｄ補助溝（補助面）
２２１ｅ通し穴
２２２連結プレート（結合部材）
２２２ａプレート部
２２２ｂ突起部
２２２ｃ貫通穴
２２３ねじ部材（結合部材）
３２結合ブロック
３２０結合ブロックの中心穴
３２０ａ円弧面
３２０ｂＵ字状面
３２１Ａ，２２１Ｂ分割体
３２１ａＵ字状の凹部
３２１ｂ雌ねじ
３２１ｄ補助溝（補助面）
３２１ｅ通し穴
３２２連結プレート（結合部材）
３２２ａプレート部
３２２ｂ突起部
３２２ｃ貫通穴
３２３ねじ部材（結合部材）
３２４ピン（隣り合うスライダ本体に対する係合部）
Ｗ結合ブロックの幅（ねじ軸の長さ方向に沿った寸法）
Ｌ₁ 中心穴２２０を二分割する線（中心穴の中心を通る線）
Ｌ₂ 中心穴２２０の中心の高さを示す線

Claims

断面がＵ字状に形成された案内レールと、前記案内レールのＵ字状の凹部内に配置されたスライダと、前記案内レールと前記スライダの間に配置された複数個の転動体と、で構成され、前記案内レールおよび前記スライダの互いに対向する位置に配置された転動面で構成される転動通路を、前記転動体が負荷転動するリニアガイド機構と、
前記スライダ内に前記案内レールと平行に形成された雌ねじ穴と、前記雌ねじ穴を貫通するねじ軸と、を備えた送りねじ機構と、
を有し、
前記ねじ軸の作動により、前記送りねじ機構と前記リニアガイド機構を介して、前記スライダが案内レールに対して相対的に直線運動するモノキャリアであって、
前記スライダは、前記転動面と前記転動体の戻し通路が形成された複数のスライダ本体と、隣り合うスライダ本体を、前記ねじ軸の螺旋溝と前記雌ねじ穴の螺旋溝が一致するように連結する結合ブロックと、前記戻し通路と前記転動通路とを連通させる方向転換路が形成されたエンドキャップと、を有し、
前記結合ブロックは、
前記ねじ軸を貫通する中心穴と、隣り合うスライダ本体の転動面を連結する補助面と、隣り合うスライダ本体の戻し通路を連結する通し穴と、隣り合うスライダ本体に対する係合部を有し、
前記中心穴を分割する線で複数の分割体に分割され、これらの分割体が結合部材により結合されていることを特徴とするモノキャリア。