JP2566744Y2 - 自走式リニアガイド装置 - Google Patents

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２−１５０１３４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、前記案内レールの転動体転動溝を有す
る一側面に軸方向に延長されたラックを前記案内レール
と一体で備えるとともに、前記スライダの一側面に一体
に設けたテーブル状の張出部に、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の片側のボール転動溝３Ａ，
３Ｂを有する側面の下部は、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１
Ａ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。

【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２ａ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１０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１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３
Ａ，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
へ水平にテーブル伏に張り出した張出部１６がスライダ
本体２Ａと一体に設けられている。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か中心位置
に形成されさている。この軸挿通孔１７にピニオン軸１
８か挿通され、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の側面に一体に設けてあるラック１５に噛み合
うピニオン２０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に接統されている。ピニオン２
０の阿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
２２を張出部１６上に水平に固定して、その出力軸２２
ａ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１
０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２２
ａ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３４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２０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セ
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】

【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、案内レールの転動体転動溝を有する一側
面に軸方向に延長されたラックを前記案内レールと一体
で備えるとともに、スライダの一側面に一体にテーブル
状の張出部を設けて、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。

【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)

(57)【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、 前記案内レールの転動体転動溝を有する一側面に軸方向
   に延長されたラックを前記案内レールと一体で備えると
   ともに、前記スライダの一側面に一体に設けたテーブル
   状の張出部に、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。