JP5044461B2 - 直動案内ユニット - Google Patents

Description

この発明は，軌道溝を備えた軌道レール及び該軌道レール上を転動体を介して相対移動するスライダから成る直動案内ユニットに関する。

近年，直動案内ユニットは，工作機械，半導体製造装置，測定装置，組立装置等の各種機械装置に組み込まれて使用される不可欠な機械要素になっており，用途に合わせて種々の構造形式のものや種々の大きさのものが商品化されている。また，各種の機械装置では，更に高精度，高剛性で且つ小形のものが求められており，それに伴って直動案内ユニットについても同様に更に高精度，高剛性，且つ小形のものが望まれている。

従来の直動案内装置について，本出願人に係る直動転がり案内ユニットが知られている。該直動転がり案内ユニットは，特許文献１の図１及び図３に示されるように，円筒ころを保持する保持板５をケーシング３にワンタッチで確実に固定できる固定バンド６が構成され，固定バンド６は，スチール等の弾性金属板から作製され，保持板５の長手方向に形成された係合溝２９に嵌合する保持部３１，保持部３１から軌道レール１から離れる方向に屈曲し且つエンドキャップ４の長手方向に形成された係合溝に嵌入する屈曲部３２，及び屈曲部３２の先端からエンドキャップ４側へ延びる係止爪３３から構成されている（例えば，特許文献１参照）。
特開平７−９１４４６号公報

しかしながら，上記従来例の直動転がり案内ユニットにおける固定バンドは，保持部が直線状又は一つの凹湾曲状に形成されたものになっている。従って，従来のケーシングの１．５倍以上の長尺なものに固定バンドを適用した場合には，固定バンドの中央部又は両端部が広い範囲に浮き上がってしまい，保持板の全長にわたりケーシングに保持板をしっかりと押え付けて固定できない状態になっていた。

近年，直動案内ユニットは，機械装置の摺動部に組み込まれて使用される不可欠な機械要素になっており，用途に合わせて，種々の形式のものや種々の大きさのものが商品化されている。しかしながら，近年の工作機械，半導体製造装置，測定装置，組立装置等の各種の装置では，直動案内ユニットに対して更にサブミクロン（１／１００００ｍｍ）レベルの走行精度・位置決め精度でなる高精度が求められ，直動案内ユニットが小形な形式であっても高剛性のものが求められている。

この発明の目的は，上記の課題を解決することであり，本出願人に係る上記直動転がり案内ユニットを更に発展させたものであり，上記要望に対応して，特に，高剛性であるローラ形式の直動案内ユニットにあって，小形化したものになっており，小形化する上で，ローラを保持する保持板を固定するための固定バンドの構成に特徴を有するものになっており，小形であって，走行精度が高精度でなり，新たに小形で長尺なスライダでなる直動案内ユニットを実現するために，上記従来の技術を踏襲して，さらに１．５倍以上に長尺なケ−シングにあっても保持板をケーシングに確実に固定できる固定バンドを開発したことを特徴とする直動案内ユニットを提供することである。

この発明は，両側面の長手方向に沿って第１軌道面が形成された軌道レール及び前記軌道レールに対して相対摺動自在なスライダを備え，前記スライダが，前記軌道レールの前記第１軌道面に対向する第２軌道面が形成され且つ前記第１と第２軌道面間に形成される軌道路に平行なリターン路が形成されたケーシング，前記ケーシングの両端面にそれぞれ取り付けられ且つ前記軌道路と前記リターン路とを連通する方向転換路が形成されたエンドキャップ，前記軌道路と前記リターン路と一対の前記方向転換路とで構成される循環路を転走する複数の転動体，前記ケーシングの長手方向に対向して前記軌道路に沿って延び且つ前記軌道路を転走する前記転動体を保持する保持器，及び前記保持器を前記ケーシングに固定するための固定バンドを有することから成る直動案内ユニットにおいて，
前記固定バンドが，前記保持器に対向して長手方向に沿って所定間隔で凸部に折り曲げられた折曲部を多数備えた保持部と，両端が前記エンドキャップに係止されるフック部とから構成されており，
前記固定バンドは，ばね性を有する断面矩形の細板で形成され，前記保持部の前記折曲部は，１６０°〜１７５°の範囲の鈍角にＶ字状に折り曲げられて形成されており，
前記保持器が，前記固定バンドの多数の前記凸部により前記ケーシング側に弾性的に押圧されて前記ケーシングに固定されることを特徴とする直動案内ユニットに関する。

また，前記フック部は，角形フックに形成されている。

また，前記固定バンドは，スチール等の弾性金属板で形成されている。

また，前記保持器は，前記ケーシングの内側側面に形成された一対の前記第２軌道面間に配設された保持板で形成され，前記保持板には，前記ケーシングの前記第２軌道面間の断面が直角角部に合致して長手方向に延びる嵌合溝が形成され，前記嵌合溝の反対面には前記固定バンドが嵌合する凹溝が形成されている。

また，前記固定バンドの前記フック部は，前記保持部の両端が直角に屈折して前記エンドキャップの端面に形成された端面嵌合溝に嵌入する第１フック部と，前記第１フック部の先端が直角に屈折して前記エンドキャップの外面に形成された外面嵌合溝に係止する第２フック部とから構成されている。

また，前記固定バンドの前記保持部は，前記エンドキャップへの係止前の自由状態で弓形に反っており，前記エンドキャップへ係止して弾性変形して真直状態になって前記保持器を前記ケーシングに押圧保持する。

また，前記ケーシングは，全長が前記軌道レールの長手方向と直交する幅寸法の４倍以上の長尺のロングタイプであり，前記固定バンドの前記保持部は，前記ケーシングと前記ケーシングの両端面に固定された前記エンドキャップとの全長にわたって延びている。

また，前記転動体は，ローラ及びボールのいずれか一方である。

この直動案内ユニットは，上記のように構成されており，特に，ローラ形式に形成されると，小形に形成できると共に，超高剛性に形成されるものであり，具体的には，従来の小形に形成されているものの断面形状を同一に形成して，更に高剛性で，高精度を実現するために，スライダのケーシング長さを従来の１．５倍以上にして効率的に実施可能な長さに長く延ばした構成，好ましくは，１．６５〜１．８２倍のケーシング長さの直動案内ユニットに構成されている。この直動案内ユニットは，長尺な保持板を固定するための固定バンドに特徴を有しており，固定バンドは，保持部の自由状態で弓形形状を，フック部をエンドキャップに係止した状態で保持部がほぼ真直形状にまで弾性変形させられ，その弾性力によって保持板をケーシングに押圧して固定するものであり，また，ローラ形式の直動案内ユニットに限らず，転動体がボールのものであっても長尺な保持器を固定するのに有効に適用することが可能なものになっている。

以下，図面を参照して，この発明による直動案内ユニットの実施例を説明する。この直動案内ユニットは，実施例では，高剛性でなり，工作機械等に使用されて好適な転動体がローラでなるローラ形式の直動案内ユニットにおいて実施したものになっている。この直動案内ユニットは，従来の小形に形成されたローラ形式のものに対して断面形状は同一にして，且つスライダ２のケーシング長さが従来の１．５倍以上，実際には，１．６５〜１．８２倍に形成された直動案内ユニットに適用されている。この直動案内ユニットは，特に，上記のような長尺なケ−シング３に対応して長尺になる保持器７を構成する保持板９をケーシング３に確実に強固に固定できる固定バンド１０に特徴を有している。

図１及び図２に示すように，この直動案内ユニットは，両側面１３の長手方向に沿って軌道面１１（第１軌道面）がそれぞれ形成された長尺状の軌道レール１，及び軌道レール１に跨架して転動体であるローラ５を介して摺動自在なスライダ２から構成されている。軌道レール１の軌道面１１は，両側面１３に一対ずつ形成されており，軌道面１１間は，逃げ溝８に形成されている。スライダ２は，軌道面１１に対向して形成された軌道面１２（第２軌道面）及び軌道面１１，１２間の軌道路１４に平行なリターン路１５が形成されたケーシング３，ケーシング３の両端面３６にそれぞれ固着され且つ軌道路１４とリターン路１５とを連通する方向転換路１６（図１３）が袖部５３に形成されたエンドキャップ４，エンドキャップ４の端面３７に配置され且つ軌道レール１とスライダ２との隙間をシールするエンドシール６，軌道路１４とリターン路１５と一対の方向転換路１６とからなる循環路を転走する複数の転動体であるローラ５，軌道路１４にてケーシング３の長手方向に対向して延び且つローラ５を保持する保持板９，及び保持板９をケーシング３に固定するための固定バンド１０を有している。ケーシング３の軌道面１２は，ケーシング３の対向する両側の袖部４１の内側側面３０に一対ずつそれぞれ形成されている。エンドキャップ４は，エンドキャップ本体３４と，エンドキャップ本体３４の凹部に嵌入して方向転換路１６を形成するスペーサ（図示せず）とから構成されている。また，軌道レール１には，ベース等に固定するための取付け用孔３８が形成され，また，ケーシング３の上部４０には，ワーク，機器等の部材に取り付けるための取付けねじ孔３９が形成されている。更に，スライダ２には，軌道レール１のと隙間をシールするための下面シール４２が取り付けられている。

この直動案内ユニットは，スライダ２にかかる大きな負荷を受けながら転動体のローラ５が軌道面１１，１２間に形成された軌道路１４を転動するので，ローラ５と軌道レール１及びケーシング３とが金属接触して異常摩耗や損傷が生じないように，潤滑剤（グリース，潤滑油）を給油することが不可欠なものになっており，エンドキャップ４の上部５４には，給油するためのグリースニップルを取り付ける給油口１７及び給油口１７から方向転換路１６へと延びる油溝４９が設けられている。また，エンドキャップ４には，エンドシール６に対向する端面３７側が凹部５０に形成され，凹部５０には，給油装置になる潤滑剤含浸部材３５が内蔵されている。従って，この直動案内ユニットは，方向転換路１６に開口する貫通開口部５２を通じて潤滑剤含浸部材３５によりローラ５に潤滑剤が常に供給され，潤滑のメンテナンスフリーに構成されている。

図２に示すように，ケーシング３の両袖部４１には，それぞれ一対の軌道路１４を構成するための軌道面１２が一対ずつ形成されている。従って，スライダ２には，一対の循環路がスライダ２の袖部にそれぞれ形成されることになる。一対の循環路の内，一方のローラ５は，スライダ２の下方向の負荷を受ける下側の軌道路１４からケーシング３の上側のリターン路１５に循環し，また，他方のローラ５は，スライダ２の上方向負荷を受ける上側の軌道路１４からケーシング３の下側のリターン路１５に循環して構成されている。図１３に示すように，エンドキャップ４の袖部５３に形成された方向転換路１６は，エンドキャップ４の両袖部５３にたすき掛けに交差状態にそれぞれ形成されている。エンドキャップ４の方向転換路１６は，連結凸部５１によって，ケーシング３の嵌合孔に挿通されたスリーブ５５に形成されたリターン路１５に連通している。

図３に示すように，ケーシング３の袖部４１には，一対の軌道面１２が形成され，一方の軌道面１２が断面上向き４５°に傾斜して形成され，他方の軌道面１２が断面下向き４５°に傾斜して形成されており，両軌道面１２間は，断面で見て，それぞれの軌道面１２が延びて直交して交わり，直角角部２９になる突出部２８に形成されている。ケーシング３の突出部２８には，各軌道面１２を転走するそれぞれのローラ５を転走案内し且つローラ５がスライダ２から脱落しないように保持するために保持器７を構成する保持板９が配設されている。ローラ５は，軌道レール１の軌道面１１とケーシング３の軌道面１２との間の軌道路１４を転動する転動面４３と，ケーシング３の案内面３１と保持板９の案内面３２との間で案内される両端面４４とを備えている。

保持板９は，図７及び図８に示すように，ケーシング３の突出部２８に対向して突出部２８に合致して嵌合するように直角なＶ字状の嵌合溝２６が長手方向全長にわたって形成され，嵌合溝２６の反対側の面に嵌合溝２６と平行して固定バンド１０を嵌入する凹溝２７が長手方向全長にわたって形成されている。即ち，保持板９は，固定バンド１０の取付け変形で発生する弾性力で，保持板９の嵌合溝２６がケーシング３の突出部２８に密接嵌合することによって，ケーシング３に対して強固に固定されることになる。保持板９の嵌合溝２６の両側には，それぞれのローラ５を案内するためにローラ５の端面４４に対向して案内面３２が形成され，案内面３２に沿った外側にはローラ５の角部を保持するために爪状に突出した保持部３３が形成され，案内面３２と保持部３３との間に凹部４５が形成されている。保持部３３の外周形状（又は断面形状）は，図３に示すように，断面で見て軌道面１２間の逃げ溝８内に接触することなく僅かな隙間を有して収まる形状に形成されている。また，ローラ５は，一方の端面４４が保持板９の案内面３２に対向し，他方の端面４４がケーシング３の案内面３１に対向して，両案内面３１，３２によりローラ５が傾くことなく，即ちスキュすることなく長手方向の軌道面１１，１２に沿って転走案内されるものになっている。

この直動案内ユニットは，特に，固定バンド１０の構造に特徴を有するものである。固定バンド１０は，図５及び図６に示すように，断面矩形の細板になる線材を折り曲げて形成したものであり，全体的にばね性を有した弾性材料，例えば，スチール等の弾性金属板で作製されている。固定バンド１０は，保持板９をケーシング３に密接して固定させるため，長手方向に沿って保持板９に対向する弾性力を付勢する保持部２０と，両端部をエンドキャップ４に係止するための角形フック形状のフック部２１とで構成されている。固定バンド１０のフック部２１は，保持部２０から延びる端部をエンドキャップ４の外側の端面３７に形成された端面嵌合溝２４に嵌入するように直角に折り曲げられた第１フック部である屈折部２２と，エンドキャップ４の外面に形成された外面嵌合溝である係止溝２５に係止するように屈折部２２から先端部分を直角に折り曲げられた第２フック部の先端部２３とで角形フックの形状に形成されている。

この実施例では，固定バンド１０の保持部２０は，全長の中心位置Ｐ0 に１８０°より僅かに小さい角度になる鈍角θ，例えば，１６０°〜１７５°，好ましくは１７３°程度でＶ字状に折り曲げられた折曲部１９がＶ字状の先端部分即ち凸部１８が保持板９に対向する面に形成され，続いて中心位置Ｐ0 から両側に所定間隔Ｐの右側位置Ｐ1R，Ｐ2R，Ｐ3R，と左側位置Ｐ1L，Ｐ2L，Ｐ3Lの等間隔の各３ヶ所にも同様に鈍角θでＶ字状に折り曲げた折曲部１９が形成されている。従って，固定バンド１０は，全体として自由状態で凹曲線状の弓形に形成され，エンドキャップ４に取り付けて真直に弾性変形させることによって保持弾性力を発生させる折曲部１９に形成されている。図４に示すように，固定バンド１０のフック部２１の先端フック部２３をエンドキャップ４の係止溝２５に係止することによって，固定バンド１０は折曲部１９の各凸部１８が保持板９に接触して各折曲部１９間がなだらかな山形になって弾性を付勢された状態に変形して全体的に波状になって配設される。保持板９は，長手方向に沿って形成された固定バンド１０の折曲部１９の凸部１８（実施例では７ヶ所）によりケーシング３側に押圧されてケーシング３に固定されるものになっている。

固定バンド１０は，保持部２０に多数の折曲部１９を形成したものであり，断面矩形線材を折り曲げるだけで簡単に製作でき，コストも安価なものになっている。好ましくは，固定バンド１０の保持部２０は，全体が保持板９に密着して保持板９をケーシング３に押圧して固定できればよいが，超高剛性の直動案内ユニットにおける長尺なスライダ２，即ち長尺なケ−シング３では，上記のように構成された固定バンド１０が有効になっている。例えば，図１５に示すように，従来の固定バンド４６の形状により長尺なケーシング３へ保持板を取り付ける場合は，保持部が半径Ｒで一つの凹曲線状に反り返りに曲げられた固定バンド４６（一点鎖線）を取り付けると，保持部の両側部分（両端側）が広い範囲で浮き上がってしまい保持板の全体を押え込むことができない現象が発生する，また，図示していないが，固定バンドの保持部が曲げ部の無いストレートのものでは，保持部の中央部分が浮き上がってしまう等，保持板を全体的にケーシングに密接に固定することが難しいものになっている。

また，固定バンド１０は，保持部２０が７点の折曲部１９で形成されているが，保持部２０の長さ，断面形状，ばね性などにより最適な折曲部１９の形状や数を設定すればよいものになっている。また，固定バンド１０は，転動体がローラ５でなるローラ形式の直動案内ユニットに最適なものになっているが，転動体がボールでなる直動案内ユニットにも適用できるものになっている。また，実施例の保持板９の形状だけでなく種々，転動体を保持する保持器７に適用できるものになっている。固定バンド１０が効果を発揮できる直動案内ユニットは，図９〜図１４に示すように，小形であって超剛性なローラ形式の直動案内ユニットになっている。

ローラ形式の直動案内ユニットは，軌道レール１の幅Ｗが，例えば，１０〜３０ｍｍになる小形の形式において，図１１に示すように，端面形状の大きさ，即ち断面形状は変らず同一形状になっており，ケーシング３の長さの全長Ｌ1 を大きくしたものになっている。ケーシング３の全長Ｌ1 は，どのように長いものかを表現することが難しいものになっているが，例えば，従来と同一の大きさである軌道レール１の幅Ｗ（長手方向と直交する幅寸法）に対して，実施例では，Ｌ1 ＝４．３〜４．７×Ｗになり，４倍以上の長尺に形成されている。又は，スライダ２は，従来と同様の方向転換路が形成され，同一の長さになっているエンドキャップ４の長さＥに対して，ケーシング３の全長Ｌ1 は，実施例では，Ｌ1 ＝６．５１〜７．２４×Ｅになり，約７倍程度の長尺に形成されている。或いは，スライダ２は，従来の標準のケーシング長さに対しては，ケーシング３の全長Ｌ1 は，実施例で，１．６５〜１．８２倍に形成されている。固定バンド１０は，上記のような長尺なケーシング３（全長Ｌ1 ）を有する直動案内ユニットにあって，保持板９をケーシング３に確実に堅固に固定できるものになっている。従って，この直動案内ユニットは，小形で超剛性，高精度でなる性能を実現したものになっている。

この直動案内ユニットは，工作機械，半導体製造装置，精密測定装置，組立装置等の各種の装置に組み込んで使用され，高精度として高走行精度であり，高速・高加減速における高耐久性に対応できるものである。

この発明によるローラ形式の直動案内ユニットを断面部分を含んだ状態で示す斜視図である。 図１の直動案内ユニットにおけるＡ−Ａ平面で断面した横断面図である。 図２の横断面におけるＢ部分のスライダ側を拡大して示す拡大図である。 図３の横断面に示すＣ−Ｃで断面した断面図である。 図１の直動案内ユニットにおける固定バンドの組立前の自由状態を示す正面図である。 図５の固定バンドに示すＤ−Ｄで断面した断面図である。 図１の直動案内ユニットにおける保持板を示す平面図である。 図７の保持板を示す側面図である。 図１の直動案内ユニットを示す正面図である。 図９の直動案内ユニットを示す平面図である。 図９の直動案内ユニットを示す側面図である。 エンドキャップから潤滑剤含浸部材及びスペーサを取り外した状態であるエンドキャップ本体を示す正面図である。 図１２のエンドキャップ本体を示す背面図である。 図１２のエンドキャップ本体を示す側面図である。 図４の断面図に相当する従来の固定バンドを示す説明図である。

符号の説明

１ 軌道レール
２ スライダ
３ ケーシング
４ エンドキャップ
５ ローラ（転動体）
７ 保持器
９ 保持板
１０ 固定バンド
１１ 軌道面（第１軌道面）
１２ 軌道面（第２軌道面）
１３ 側面
１４ 軌道路
１５ リターン路
１６ 方向転換路
１８ 凸部
１９ 折曲部
２０ 保持部
２１ フック部
２２ 屈折部（第１フック部）
２３ 先端部（第２フック部）
２４ 端面嵌合溝
２５ 係止溝（外面嵌合溝）
２６ 嵌合溝
２７ 凹溝
２９ 直角角部
３０ 内側側面
３６ 端面
３７ 端面

Claims (8)

1. 両側面の長手方向に沿って第１軌道面が形成された軌道レール及び前記軌道レールに対して相対摺動自在なスライダを備え，前記スライダが，前記軌道レールの前記第１軌道面に対向する第２軌道面が形成され且つ前記第１と第２軌道面間に形成される軌道路に平行なリターン路が形成されたケーシング，前記ケーシングの両端面にそれぞれ取り付けられ且つ前記軌道路と前記リターン路とを連通する方向転換路が形成されたエンドキャップ，前記軌道路と前記リターン路と一対の前記方向転換路とで構成される循環路を転走する複数の転動体，前記ケーシングの長手方向に対向して前記軌道路に沿って延び且つ前記軌道路を転走する前記転動体を保持する保持器，及び前記保持器を前記ケーシングに固定するための固定バンドを有することから成る直動案内ユニットにおいて，
   前記固定バンドが，前記保持器に対向して長手方向に沿って所定間隔で凸部に折り曲げられた折曲部を多数備えた保持部と，両端が前記エンドキャップに係止されるフック部とから構成されており，
   前記固定バンドは，ばね性を有する断面矩形の細板で形成され，前記保持部の前記折曲部は，１６０°〜１７５°の範囲の鈍角にＶ字状に折り曲げられて形成されており，
   前記保持器が，前記固定バンドの多数の前記凸部により前記ケーシング側に弾性的に押圧されて前記ケーシングに固定されることを特徴とする直動案内ユニット。
2. 前記フック部は，角形フックに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の直動案内ユニット。
3. 前記固定バンドは，スチール等の弾性金属板で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の直動案内ユニット。
4. 前記保持器は，前記ケーシングの内側側面に形成された一対の前記第２軌道面間に配設された保持板で形成され，前記保持板には，前記ケーシングの前記第２軌道面間の断面が直角角部に合致して長手方向に延びる嵌合溝が形成され，前記嵌合溝の反対面には前記固定バンドが嵌合する凹溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
5. 前記固定バンドの前記フック部は，前記保持部の両端が直角に屈折して前記エンドキャップの端面に形成された端面嵌合溝に嵌入する第１フック部と，前記第１フック部の先端が直角に屈折して前記エンドキャップの外面に形成された外面嵌合溝に係止する第２フック部とから構成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
6. 前記固定バンドの前記保持部は，前記エンドキャップへの係止前の自由状態で弓形に反っており，前記エンドキャップへ係止して弾性変形して真直状態になって前記保持器を前記ケーシングに押圧保持することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
7. 前記ケーシングは，全長が前記軌道レールの長手方向と直交する幅寸法の４倍以上の長尺のロングタイプであり，前記固定バンドの前記保持部は，前記ケーシングと前記ケーシングの両端面に固定された前記エンドキャップとの全長にわたって延びていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。
8. 前記転動体は，ローラ及びボールのいずれか一方であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の直動案内ユニット。

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