JP2012219874A

JP2012219874A - 運動装置

Info

Publication number: JP2012219874A
Application number: JP2011084685A
Authority: JP
Inventors: Kensho Chikamoto; 憲昭近本; Hiroyuki Takahashi; 寛行高橋
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2011-04-06
Filing date: 2011-04-06
Publication date: 2012-11-12

Abstract

【課題】コスト安で、取り付け精度の誤差や走行精度の誤差を柔的に吸収することのできる運動装置を提供する。
【解決手段】案内溝部２１を有する軌道体２と、軌道体２の延在方向と直交する幅方向において案内溝部２１の内面と複数のボール４を介して係合し、軌道体２に対して上記延在方向に相対移動可能な移動体３と、を有するスライドアクチュエータ１であって、軌道体２は、案内溝部２１の上記幅方向の両側において案内溝部２１と一体で形成されると共に、取付面２６ａを有して案内溝部２１を支承する取付固定部２２と、案内溝部２１の底部を形成すると共に、取付面２６ａに対して離間する底板部２３と、を有するという構成を採用する。
【選択図】図３

Description

本発明は、軌道体に対して移動体が相対移動可能な運動装置に関するものである。

運動装置の一つとして、特許文献１には、直線案内装置が開示されている。この直線案内装置は、板金を曲げ加工及びプレス成形することによって、スライダ、インナーレール、アウターレール、ケーシングを形成し、製造費を大幅に削減させつつ、直線度等の精度を所定の精度に維持すべく、ボルトで各部材を締結し、ガタを少なくする構成となっている。

特開２００１−９９１４８号公報

上記従来技術は、高精度高剛性を有するが、剛性や精度が不要な用途ではオーバースペック品となり余計なコストがかかってしまうという課題がある。また、上記従来技術は、高精度高剛性であるが故に、軌道体の取り付け精度の誤差や移動体の走行精度の誤差を柔的に吸収することが困難であるという課題がある。

本発明は、上記課題点に鑑みてなされたものであり、コスト安で、取り付け精度の誤差や走行精度の誤差を柔的に吸収することのできる運動装置を提供することを目的とする。

上記の目的を解決するために、本発明は、案内溝部を有する軌道体と、上記軌道体の延在方向と直交する幅方向において上記案内溝部の内面と複数の転動体を介して係合し、上記軌道体に対して上記延在方向に相対移動可能な移動体と、を有する運動装置であって、上記軌道体は、上記案内溝部の上記幅方向の両側において上記案内溝部と一体で形成されると共に、取付面を有して上記案内溝部を支承する取付固定部と、上記案内溝部の底部を形成すると共に、上記取付面に対して離間する底板部とを、有するという構成を採用する。

この構成を採用することによって、本発明では、幅方向両側に設けられて取付面を有する取付固定部によって案内溝部が支承されるため、案内溝部の底板部が取付面に対して離間でき、且つ、ボルト等によって剛的に固定されることはなく、また案内溝部と取付固定部とが一体ものであるから、バネ性によって柔的に変形可能となる。このため、当該バネ性により、軌道体の取り付け精度の誤差や移動体の走行精度の誤差を柔的に吸収することが可能となる。また、案内溝部と取付固定部とは一体で形成されているため、部品点数を削減でき、コスト安に寄与できる。

本発明の運動装置によれば、コスト安で、取り付け精度の誤差や走行精度の誤差を柔的に吸収することができる。

本発明の第１実施形態におけるスライドアクチュエータの構成を示す斜視図である。本発明の第１実施形態におけるスライドアクチュエータの構成を示す部分分解斜視図である。図１における矢視Ａ−Ａ断面図である。本発明の第１実施形態におけるロールフォーミング加工による軌道体の成形工程の例を示す図である。図４（ｅ）に示す工程における成形ロールの組と、図４（ｆ）に示す工程における成形ロールの組の構成を示す図である。本発明の第１実施形態におけるロールフォーミング加工による軌道体の成形工程のもう１つの例を示す図である。本発明の第２実施形態におけるスライドアクチュエータの構成を示す斜視図である。図７における矢視Ｂ−Ｂ断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、「一体」とは同一部材の物理的な一体性（例えば、曲げ加工や切り起こし、鋳造等）を意味し、「一体的」とは２以上の部材からなる構造的な一体性（例えば、溶接や溶着、ねじ締結等）を意味する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態におけるスライドアクチュエータ１の構成を示す斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態におけるスライドアクチュエータ１の構成を示す部分分解斜視図である。図３は、図１における矢視Ａ−Ａ断面図である。

図１〜図３に示すように、スライドアクチュエータ（運動装置）１は、案内溝部２１を有する軌道体２と、軌道体２の延在方向と直交する幅方向において案内溝部２１の内面と複数のボール（転動体）４を介して係合し、軌道体２に対してその延在方向に相対移動可能な移動体３と、を有する。

図１に示すように、移動体３は、駆動部１０を有する。駆動部１０は、軌道体２の延在方向一端部において、スポット溶接により軌道体２と一体的に設けられた取付板１１に固定されたモータ１２を有する。このモータ１２は、軌道体２の延在方向両端部に設けられた軸受１３によって両端部を軸支されたねじ軸１４と、カップリング１５を介して連結されている。

ねじ軸１４は、案内溝部２１内の中央部を通りその延在方向に沿って配置され、当該延在方向に延びる軸周りに回転自在な構成となっている。軸受１３は、軌道体２の延在方向両端部において、切り起こしにより軌道体２に一体で形成した切り起こし部１６に設けられている。

図２に示すように、ねじ軸１４には、ナット部材１７が螺合している。ナット部材１７は、略立方体のブロック形状を有する。ナット部材１７は、ナット取付プレート３１に対して固定されている。ナット取付プレート３１は、幅方向両側においてボール４と摺接するインナーレール３２を有する。これにより、ねじ軸１４とナット部材１７との相対回転が可能となる。

ナット取付プレート３１は、ナット部材１７の移動方向両側面と接触する一対の挟持プレート３３を有する。挟持プレート３３とインナーレール３２とは、板金の曲げ加工及びプレス成形により一体で形成されている。インナーレール３２は、ナット部材１７を幅方向で跨ぐ略鞍型形状を有し、鞍のフラップに相当する両方の側面部に転動溝３２ａ（図４参照）が形成されている。ナット取付プレート３１は、スポット溶接により一体的にスライダ３４に固定されている。スライダ３４には、スライドアクチュエータ１がガイドすべき物品（図示せず）が、連結される。

図１に示すように、ボール４は、案内溝部２１とインナーレール３２との間において転動自在に複数配置されている。これにより、ボール４を介して案内溝部２１に支持されたインナーレール３２は、案内溝部２１に沿って軌道体２の延在方向へ円滑に移動することができる。各ボール４は、リテーナ４１によって間隔をあけて互いの相対位置が一定に保持されている。

図３に示すように、リテーナ４１は、断面視略コの字形状を有し、幅方向の一方側（図３において紙面左側）においてボール４の間隔を保持する第１の保持部４２と、幅方向の他方側（図４において紙面右側）においてボール４の間隔を保持する第２の保持部４３と、を有する。第１の保持部４２と第２の保持部４３とは、板金の曲げ加工及びプレス成形により一体で形成されている。

軌道体２は、案内溝部２１と、取付固定部２２と、を有する。案内溝部２１は、従来技術でいうアウターレールとケーシングとに相当する。案内溝部２１は、図３に示すように、底部を形成する底板部２３と、底板部２３の幅方向両端部から同一方向へ起立する一対の側板部２４と、を有する。側板部２４の先端部２４ａは、内側（幅方向中央部）へ向かって曲げられており、案内溝部２１の開口が所定量絞られている。

底板部２３に対する側板部２４の第１の曲げ部２４ｂと、側板部２４における先端部２４ａの第２の曲げ部２４ｃとは、それぞれ、断面視円弧形状を有し、ボール４の転動溝２１ａを形成している。本実施形態の案内溝部２１は、幅方向において左右内面のコーナーに２つずつ、計４つの転動溝２１ａを有する。転動溝２１ａは、ボール４を挟んで、インナーレール３２の転動溝３２ａと対向して配置される。転動溝２１ａと転動溝３２ａとは、略同一の曲率を有する。このように、転動溝２１ａは、ボール４が係合する位置に応じて複数設けられている。

取付固定部２２は、案内溝部２１の幅方向両側に設けられている。取付固定部２２は、先端部２４ａから外側に曲げられ、側板部２４の外側に沿って、側板部２４の起立方向と逆方向に延在する脚部２５と、底板部２３と略平行となるように脚部２５に対して曲げられたベース取付部２６と、を有する。

脚部２５は、側板部２４よりも長く形成されている。ベース取付部２６は、軌道体２を取り付けるべきベース（図示せず）に接地する取付面２６ａを有する。ベース取付部２６には、複数の孔部２７が形成されている（図２参照）。孔部２７には、ボルト２８が挿入され、ベース取付部２６がベース（図示せず）に締結固定される。

図３に示すように、取付固定部２２は、案内溝部２１を支承している。案内溝部２１の底板部２３は、取付固定部２２の取付面２６ａに対して、取付面２６ａと同一平面よりも上側（ベース（図示せず）に対して離間する側、換言すると、ボルト２８の挿入方向と逆方向側）に配置されている。このため、案内溝部２１の底板部２３は、ベース（図示せず）と接触せずに、浮いた状態となっている。

案内溝部２１と取付固定部２２とは、ロールフォーミング加工によって一体で形成されている。ロールフォーミング加工とは、複数組の成形ロールに金属板や金属帯を通しながら漸進的且つ連続的に曲げを施す加工法である。
図４は、本発明の第１実施形態におけるロールフォーミング加工による軌道体２の成形工程の例を示す図である。

この成形工程では、図４（ａ）に示すように、先ず、軌道体２の素材となる金属板１００を用意する。本実施形態の金属板１００としては、ＳＵＳ３０４、ＳＰＣＣを用いることができる。
次に、図４（ｂ）に示すように、初期の曲げ加工で、上方の２つの転動溝２１ａを成形する。なお、成形工程においては、金属板１００と成形ロールとの接触部分における周速差をなるべく発生させないように変形を進める。

次に、図４（ｃ）及び図４（ｄ）に示すように、金属板１００の幅方向両側において曲げ起こし及び折り畳みを行い、側板部２４及び脚部２５に相当する部位を徐々に起こし上げる。
次に、図４（ｅ）に示すように、下方の２つの転動溝２１ａを成形し、最後に、図４（ｆ）に示すように、最終形状の成形を行う。

図５は、図４（ｅ）に示す工程における成形ロールの組と、図４（ｆ）に示す工程における成形ロールの組の構成を示す図である。
図４（ｅ）に示す工程においては、下方の２つの転動溝２１ａを成形し、側板部２４及び脚部２５の起こし上げを行うため、図５（ａ）に示すように、成形ロール１０１として、中凸形状の成形ロール１０１ａ１及び中凹形状の成形ロール１０１ａ２の組を用いて、転動溝２１ａの成形を進めることが好ましい。

図４（ｆ）に示す工程においては、最終形状の成形を行うため、図５（ｂ）に示すように、案内溝部２１の内面に沿った形状を有するピンロール１０１ｂを用いて成形を進めることが好ましい。ピンロール１０１ｂは、４つの転動溝２１ａと当接可能となっており、当該４つの転動溝２１ａの形状寸法を同時に成形することができる。また、ピンロール１０１ｂを、左右一対のピンロール１０１ｂ同士を密着させることで組ませ、上下４つの転動溝２１ａを成形することにより、ピンロール１０１ｂ単体の上下Ｒ間寸法と先端径の精度管理で、内側４溝間の寸法を高精度に成形できる。

図６は、本発明の第１実施形態におけるロールフォーミング加工による軌道体２の成形工程のもう１つの例を示す図である。
この成形工程では、図４に示す成形工程と異なり、図６（ａ）〜図６（ｄ）に示すように、先ず４つの転動溝２１ａを有する案内溝部２１に相当する部位を成形し、その後、図６（ｅ）及び図６（ｆ）に示すように、取付固定部２２に相当する部位を成形する。なお、図６（ｄ）に示す、案内溝部２１に相当する部位の成形時は、図５（ｂ）と同様にピンロール１０１ｂを用いて成形を進めることが好ましい。

図４に示す成形工程では、側板部２４及び脚部２５に相当する部位を成形するときに、転動溝２１ａの形状への影響を与えない点で、図６に示す成形工程よりも、有利である。
一方、図６に示す成形工程では、側板部２４と脚部２５との隙間の確保が容易な点で、図４に示す成形工程よりも、有利である。

したがって、案内溝部２１の精度を出したい場合は、図４に示す成形工程を選択するのが好ましい。一方、取付固定部２２の精度を出したい場合は、図６に示す成形工程を選択するのが好ましい。

上記のようにして構成されたスライドアクチュエータ１によれば、軌道体２の取り付け精度の誤差や移動体３の走行精度の誤差を柔的に吸収することが可能となる。
すなわち、スライドアクチュエータ１は、図３に示すように、案内溝部２１の幅方向の両側において、案内溝部２１と一体で形成されると共に、取付面２６ａを有して案内溝部２１を支承する取付固定部２２を有する。

案内溝部２１は、取付固定部２２によって支承されるため、案内溝部２１の底板部２３が取付面２６ａに対して離間でき、且つ、ボルト等によって剛的に固定・拘束されることはなく、また案内溝部２１と取付固定部２２とが一体ものであるからバネ性によって柔的に変形可能となる。このため、軌道体２の取り付け精度の誤差や移動体３の走行精度の誤差が生じても、当該誤差に応じて柔的な変形（特に、側板部２４と脚部２５との間の隙間における変形）が生じ、当該誤差が吸収される。

また、スライドアクチュエータ１によれば、案内溝部２１と取付固定部２２は一体で形成されているため、部品点数を削減でき、コスト安に寄与できる。また、部品点数を削減できるため、軽量化、コンパクト化に寄与できる。さらに、案内溝部２１と取付固定部２２とをロールフォーミング加工により一体で形成することにより、軌道体２の製造に関するスループットが大幅に向上するため大量生産が可能となり、従来品に対してコスト的なメリットを出すことができる。

また、本実施形態のスライドアクチュエータ１によれば、ボール４を介した４対の転動溝２１ａ、３４ａの４５度斜め接触構造を有するため、４方向等荷重が受けられ、取り付け姿勢を選ばない。また、このスライドアクチュエータ１によれば、ボール４と摺接するインナーレール３２とスライダ３４とを溶接により一体的にし、さらに、ボール４を保持するリテーナ４１を左右一体に形成したため、製品の組み立てを簡易にでき、組み立て作業性において時間的にもコスト的にもメリットを出すことができる。

したがって、上述の第１実施形態によれば、案内溝部２１を有する軌道体２と、軌道体２の延在方向と直交する幅方向において案内溝部２１の内面と複数のボール４を介して係合し、軌道体２に対して上記延在方向に相対移動可能な移動体３と、を有するスライドアクチュエータ１であって、軌道体２は、案内溝部２１の上記幅方向の両側において案内溝部２１と一体で形成されると共に、取付面２６ａを有して案内溝部２１を支承する取付固定部２２と、案内溝部２１の底部を形成すると共に、取付面２６ａに対して離間する底板部２３と、を有するという構成を採用することによって、簡易且つ安価で、軽量及び小型化が可能となると共に、取り付け精度の誤差や走行精度の誤差を柔的に吸収することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図７は、本発明の第２実施形態におけるスライドアクチュエータ１の構成を示す斜視図である。図８は、図７における矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
図７及び図８に示すように、第２実施形態では、移動体３の駆動部１０としてベルト駆動方式を採用し、転動体としてローラー５１を採用している点で、上記第１実施形態と異なる。

図７に示すように、第２実施形態の駆動部１０は、軌道体２の延在方向両端部に設けられたプーリー５２によって、当該延在方向に沿って架設されたベルト５３を有する。対となったプーリー５２の一方には、モータ（図示せず）の回転駆動力が入力される入力軸５４が設けられている。

プーリー５２は、軸受５５によって延在方向と直交し且つ幅方向とも直交する厚み方向（鉛直方向）に延びる軸周りに回転自在に軸支されている。軸受５５は、軌道体２の延在方向両端部において、切り起こしにより軌道体２に一体で形成したプーリーブラケット５６に設けられている。

図８に示すように、ベルト５３には、ベルトブラケット５７が接続されている。ベルトブラケット５７は、スライダ３４に対してねじ固定されている。インナーレール３２には、軸付きのローラー５１が設けられている。移動体３は、ローラー５１を介して案内溝部２１に係合している。

ローラー５１の径は、案内溝部２１の下方の転動溝２１ａと上方の転動溝２１ａとの間の距離よりも小さく構成されている。これにより、隙間を形成でき、例えば、ローラー５１が、下方の転動溝２１ａに沿って転動するとき、上方の転動溝２１ａに同時に当たることをなくすことができるため、すべりのない安定した転がりが可能となる。

上記のようにして構成された第２実施形態のスライドアクチュエータ１においても、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。具体的には、コスト安で、取り付け精度の誤差や走行精度の誤差を柔的に吸収することが可能となる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、第１実施形態では、駆動部をすべりネジで構成した形態について例示したが、例えば、ボールねじの形態についても、本発明を適用できる。

また、例えば、上記実施形態では、駆動部を有する形態について例示したが、例えば、駆動部を有さないスライド機構の形態についても、本発明を適用できる。

１…スライドアクチュエータ（運動装置）、２…軌道体、３…移動体、４…ボール（転動体）、２１…案内溝部、２１ａ…転動溝、２２…取付固定部、２３…底板部、２４…側板部、２４ａ…先端部、２４ｂ…第１の曲げ部、２４ｃ…第２の曲げ部、２６ａ…取付面、３２…インナーレール、３４…スライダ、４２…第１の保持部、４３…第２の保持部、５１…ローラー（転動体）

Claims

案内溝部を有する軌道体と、前記軌道体の延在方向と直交する幅方向において前記案内溝部の内面と複数の転動体を介して係合し、前記軌道体に対して前記延在方向に相対移動可能な移動体と、を有する運動装置であって、
前記軌道体は、
前記案内溝部の前記幅方向の両側において前記案内溝部と一体で形成されると共に、取付面を有して前記案内溝部を支承する取付固定部と、
前記案内溝部の底部を形成すると共に、前記取付面に対して離間する底板部と、
を有することを特徴とする運動装置。
前記軌道体は、ロールフォーミング加工によって一体で形成された前記案内溝部及び前記取付固定部を有することを特徴とする請求項１に記載の運動装置。
前記移動体は、前記軌道体に対して前記延在方向に相対移動するスライダと、前記スライダに設けられ前記転動体と摺接するインナーレールと、を有しており、
前記スライダと前記インナーレールとは、一体的に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の運動装置。
前記案内溝部は、前記転動体が係合する位置に応じて設けられた複数の転動溝を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の運動装置。
前記案内溝部は、前記底板部の前記幅方向両端部から同一方向へ起立すると共にその先端部が前記幅方向中央部に向けて曲げられた一対の側板部を有し、
前記底板部に対する前記側板部の第１の曲げ部と、前記側板部における前記先端部の第２の曲げ部とは、それぞれ前記転動溝を形成していることを特徴とする請求項４に記載の運動装置。