(57)【要約】【課題】一軸アクチュエータを使用して、高精度位置決めと高速搬送と省スペース化が可能で、ラジアル荷重に対する耐性が高いワーク移動装置を提供する。【解決手段】この発明のワーク移動装置は、第一のスライダ２と第二のスライダ３と一本のねじ軸４とを備えた一軸アクチュエータ１０を有する。第一のスライダ２と第二のスライダ３の一方にワーク設置面を備えたワーク設置部材８１が固定され、他方を固定面９３に固定して使用される。案内レール１の長手方向の複数箇所に、案内レール１の固定面９３に対する移動を案内するレールガイド部材５〜７が固定されている。ねじ軸４は、互いに逆ねじの関係にある第一の螺旋溝４１および第二の螺旋溝４３がそれぞれ形成されている軸方向一端部および軸方向他端部を有する。第一のスライダ２のナットは第一の螺旋溝４１に対応する螺旋溝を有し、第二のスライダ３のナットは第二の螺旋溝４２に対応する螺旋溝を有する。【選択図】図１
2015168045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に垂直な断面がＵ字状である案内レールと、
前記案内レールのＵ字状の凹部内に、長手方向に沿って配置された第一のスライダおよび第二のスライダと、
前記第一のスライダおよび第二のスライダの内部にそれぞれ前記案内レールと平行に形成されたナットと、
前記第一のスライダのナットおよび前記第二のスライダのナットを貫通する一本のねじ軸と、を有し、
前記ねじ軸は、互いに逆ねじの関係にある第一の螺旋溝および第二の螺旋溝がそれぞれ形成されている軸方向一端部および軸方向他端部を有し、
前記第一のスライダのナットは前記第一の螺旋溝に対応する螺旋溝を有し、
前記第二のスライダのナットは前記第二の螺旋溝に対応する螺旋溝を有し、
前記第一のスライダおよび前記第二のスライダの一方に、ワーク設置面を備えたワーク設置部材が固定され、
前記ワーク設置面は、前記案内レールの底板の外側および前記案内レールの側板の外側の少なくともいずれかに設定され、
前記第一のスライダおよび前記第二のスライダの他方を固定面に固定して使用され、
前記案内レールの長手方向の複数箇所に、前記案内レールの前記固定面に対する移動を案内するレールガイド部材が固定されているワーク移動装置。
【請求項２】
前記第一のスライダおよび前記第二のスライダの他方は、前記固定面に対して結合部材を介して固定されている請求項１記載のワーク移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直線移動機構を有するワーク移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ボールねじ機構とリニアガイド機構が組み合わされた構造の直動アクチュエータとして、一軸アクチュエータが知られている。
一軸アクチュエータは、案内レールと、スライダと、一本のねじ軸と、ねじ軸の両端部を回転自在に支持する支持部（サポートユニット）と、複数個のボールと、リニアガイド機構を構成する複数個の転動体を有する。案内レールの長手方向に垂直な断面はＵ字状であり、スライダは案内レールのＵ字状の凹部内に配置されている。
【０００３】
スライダ内にボールねじ機構のナットが形成され、ねじ軸がナットを貫通し、ナットおよびねじ軸の軸方向は案内レールと平行である。ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝とで形成されるボールねじ機構の軌道に、複数個のボールが配置されている。スライダは、ボールを軌道の終点から始点に戻す循環部品を有し、この循環部品内にも複数個のボールが配置されている。
【０００４】
案内レールは、スライダの各側面と対向する各内側面に、転動体の転動通路を構成する転動面を有する。スライダは、案内レールの転動面と対向して転動通路を構成する転動面と、転動体の戻し通路と、戻し通路と転動通路とを連通させる方向転換路を有する。転動通路と戻し通路と方向転換路とで構成される循環経路内に、転動体が配置されている。
一軸アクチュエータは、ねじ軸を回転することにより、その回転力がボールを介してスライダ内のナットに伝達され、スライダがリニアガイド機構（転動体が転動通路を負荷状態で転動しながら循環経路内を循環すること）を介して案内レールに沿って移動する。
【０００５】
直線移動機構を有するワーク移動装置については、例えば特許文献１に、物品の搬入、搬出等に用いられる多段スライド装置が記載されている。
特許文献１に記載された多段スライド装置は、具体的に、第１のベースと、この第１のベースに設けられた直線移動自在な第１のスライダと、この第１のスライダを駆動するボールねじと、前記第１のスライダに搭載され同スライダと一体に同方向に移動する第２のベースと、この第２のベースに設けられ前記第１のスライダと同方向に直線移動自在な第２のスライダと、前記第２のベースに設けられ同ベースの移動に伴って走行し前記第２のスライダを駆動するベルト駆動機構と、を具備している。これにより、円滑に駆動するとともに、移動精度が高く、高精度の位置決めができると記載されている。
【０００６】
特許文献２には、ねじ軸と、スプラインナットと、第一のボールねじナットと、第二のボールねじナットとを有するボールねじユニットが記載されている。ねじ軸には、互いに逆ねじの関係にある第一の螺旋状ボール転走溝及び第二の螺旋状ボール転走溝が形成されていると共に、第一の螺旋状ボール転走溝と交差するように、軸方向に沿って直線状ボール転走溝が形成されている。
【０００７】
スプラインナットは、固定部に回転可能に支持されると共に直線状ボール転走溝との間にボールを挟み込み、ねじ軸にトルクを伝達する。第一のボールねじナットは、固定部に係止されると共に第一の螺旋状ボール転走溝との間にボールを挟み込み、ねじ軸の回動に伴って、ボールを軸方向に推進する。第二のボールねじナットは、第二の螺旋状ボール転走溝との間にボールを挟み込み、ねじ軸の回動に伴って移動する。
【０００８】
特許文献２のボールねじユニットは、モータ等の原動機によってスプラインナットにトルクを伝達してねじ軸を回転させると、固定部に係止された第一のボールねじナットにより、ねじ軸が軸方向にストロークする一方、第二のボールねじナットはねじ軸のストローク方向と同一方向にねじ軸外周面を移動する。第一の螺旋状ボール転走溝及び第二の螺旋状ボール転走溝が互いに逆ねじの関係にあるため、第二のボールねじナットは倍速で移動する。これにより、高精度、高速、且つ、軽量コンパクトな伸縮装置の設計が可能になると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−２４５１８９号公報
【特許文献２】特公平６−６０６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載された多段スライド装置は、第１のスライダをボールねじで駆動し、第１のスライダに搭載された第２のスライダをベルト駆動機構で駆動しているため、上下方向の設置スペースを小さくするという点で改善の余地がある。
特許文献２に記載されたボールねじユニットは、ボールねじの駆動により軸方向への荷重（上下方向）の際には問題はないが、左右からの荷重（ボールねじに対するラジアル荷重）には、スプラインのみで荷重に耐えることは困難である。特に、工業用ロボットのアーム先端部などの用途では、あらゆる方向からの荷重を受けるため、ラジアル荷重に対する耐性が高いワーク移動装置が求められている。
【００１１】
この発明の課題は、一軸アクチュエータを使用して、高精度位置決めと高速搬送と省スペース化が可能で、ラジアル荷重に対する耐性が高いワーク移動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、この発明の一態様のワーク移動装置は、下記の構成要件(1) 〜(5) を有する。
(1) 長手方向に垂直な断面がＵ字状である案内レールと、前記案内レールのＵ字状の凹部内に、長手方向に沿って配置された第一のスライダおよび第二のスライダと、前記第一のスライダおよび第二のスライダの内部にそれぞれ前記案内レールと平行に形成されたナットと、前記第一のスライダのナットおよび前記第二のスライダのナットを貫通する一本のねじ軸と、を有する。
【００１３】
(2) 前記ねじ軸は、互いに逆ねじの関係にある第一の螺旋溝および第二の螺旋溝がそれぞれ形成されている軸方向一端部および軸方向他端部を有する。
(3) 前記第一のスライダのナットは前記第一の螺旋溝に対応する螺旋溝を有し、前記第二のスライダのナットは前記第二の螺旋溝に対応する螺旋溝を有する。
(4) 前記第一のスライダおよび前記第二のスライダの一方に、ワーク設置面を備えたワーク設置部材が固定されている。前記ワーク設置面は、前記案内レールの底板の外側および前記案内レールの側板の外側の少なくともいずれかに設定されている。前記第一のスライダおよび前記第二のスライダの他方を固定面に固定して使用される。
【００１４】
(5) 前記案内レールの長手方向の複数箇所に、前記案内レールの前記固定面に対する移動を案内するレールガイド部材が固定されている。
前記一態様のワーク移動装置は、下記の構成要件(6) を更に有することができる。
(6) 前記第一のスライダおよび前記第二のスライダの他方は、前記固定面に対して結合部材を介して固定されている。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、高精度位置決めと高速搬送と省スペース化が可能で、ラジアル荷重に対する耐性が高いワーク移動装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態のワーク移動装置の使用状態を示す側面図であって、（ａ）は初期状態の一例を、（ｂ）は第一のスライダおよび案内レールが最大限、図１の右側に移動した状態をそれぞれ示す。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】実施形態のワーク移動装置を構成する一軸アクチュエータの平面図である。
【図５】図１とは異なるワーク移動装置を構成する第一のスライダと第一のブラケットを示す図（図１のＢ−Ｂ断面図に対応する図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明はこの実施形態に限定されない。
図１に示すように、この実施形態のワーク移動装置は、一軸アクチュエータ１０と、レールガイド部材５〜７と、第一のブラケット（ワーク設置部材）８１と、第二のブラケット（結合部材）８２と、モータ９とを有する。
【００１８】
一軸アクチュエータ１０は、図４に示すように、ボールねじ機構とリニアガイド機構が組み合わされた構造の直動アクチュエータであって、長手方向に垂直な断面がＵ字状である案内レール１と、案内レール１のＵ字状の凹部１１内に長手方向に沿って配置された第一のスライダ２および第二のスライダ３と、両スライダ２，３内に案内レール１と平行にそれぞれ形成されたナットと、両スライダ２，３のナットを貫通する一本のねじ軸４を備えている。
【００１９】
案内レール１の長手方向両端開口部は、軸端部材１４，１５により塞がれている。軸端部材１４，１５により、ねじ軸４の両端が回転自在に支持されている。ねじ軸４の一方の端部４ａが軸端部材１４から突出している。
スライダ２，３は、スライダ本体２１，３１と、エンドキャップ２２，３２と、潤滑部材２３，３３と、サイドシール２４，３４と、循環チューブ２５，３５を有する。スライダ本体２１，３１は、幅方向両端から立ち上がる突出部２１１，３１１を有する。突出部２１１，３１１の上面に、スライド部材を取り付ける雌ねじ２１１ａ，３１１ａが形成されている。
【００２０】
ねじ軸４は、左ねじ部（軸方向一端部）４１および右ねじ部（軸方向他端部）４２と、左ねじ部４１と右ねじ部４２との間に存在する中間部４３を有する。左ねじ部４１には左ねじの螺旋溝（第一の螺旋溝）４１ａが形成され、右ねじ部４２には右ねじの螺旋溝（第二の螺旋溝）４２ａが形成されている。中間部４３には螺旋溝が形成されていない。
第一のスライダ２のナットは左ねじの螺旋溝を有する。第二のスライダ３のナットは右ねじの螺旋溝を有する。
【００２１】
第一のブラケット８１は、図３に示すように、案内レール１の底板１３の外側（使用状態で底板１３の上側）に配置される上板８１１と、第一のスライダ２の突出部２１１に固定される下板８１２と、案内レール１の側板１２の外側に配置される側板８１３とからなる。つまり、第一のブラケット８１は、上板８１１と下板８１２が互いに平行で、側板８１３がこれらに対して垂直に一体化された形状を有する。
【００２２】
下板８１２には、第一のスライダ２の突出部２１１が有する雌ねじ２１１ａと合う位置にボルト挿通穴８１２ａが形成されている。ボルト挿通穴８１２ａはボルトの頭部を配置する座ぐり部８１２ｂを有する。下板８１２のボルト挿通穴８１２ａを挿通するボルト９５を両突出部２１１の雌ねじ２１１ａに螺合することで、第一のスライダ２に第一のブラケット８１が固定されている。
【００２３】
第二のブラケット８２は、図２に示すように、案内レール１と同じ幅のスライダ取付部８２１と、スライダ取付部８２１の幅方向外側に形成された一対の固定部８２２とからなる。スライダ取付部８２１には、第二のスライダ３の突出部３１１が有する雌ねじ３１１ａと合う位置にボルト挿通穴８２１ａが形成されている。ボルト挿通穴８２１ａはボルトの頭部を配置する座ぐり部８２１ｂを有する。一対の固定部８２２にはボルト挿通穴８２２ａが形成されている。
【００２４】
下板８１２のボルト挿通穴８２１ａを挿通するボルト９６を、両突出部３１１の雌ねじ３１１ａに螺合し、ボルト９６の頭部を座ぐり部８２１ａの底部に押し当てることで、第二のスライダ３に第二のブラケット８２が固定されている。
レールガイド部材５は、腕部５１と一対の脚部５２とからなるコの字状部材であり、腕部５１の長さは案内レール１の幅と同じである。腕部５１が案内レール１の軸端部材１５の下面１５ａに固定されることで、一対の脚部５２が案内レール１の軸端部材１５の範囲内に所定の隙間を開けて配置されている。脚部５２の先端に、ローラ５３が回転自在に取り付けられている。ローラ５３により、レールガイド部材５の固定面９３に対する移動が案内される。
【００２５】
レールガイド部材６は、腕部６１と一対の脚部６２とからなるコの字状部材であり、腕部６１の長さは案内レール１の幅より長い。腕部６１が案内レール１の取付穴１３ａにボルト９７で固定されることで、一対の脚部６２が案内レール１０の幅方向両外側に所定の隙間を開けて配置されている。脚部６２の先端に、ローラ６３が回転自在に取り付けられている。ローラ６３により、レールガイド部材６の固定面９３に対する移動が案内される。
【００２６】
レールガイド部材７は、軸端部材１４に対する取り付け部とモータ９の設置台を兼ねる長方形の板状の台部７１と、二対の脚部７２と、四個のローラ７３からなる。台部７１の短辺方向（案内レール１の幅方向）の寸法は案内レール１の幅と同じである。各対の脚部７２は、台部７１の短辺方向には所定の間隔で固定され、台部７１の長辺方向（案内レール１の長手方向）には、一端部とモータ９の中央部となる位置に固定されている。
【００２７】
レールガイド部材７の台部７１の長手方向一端部が、案内レール１の軸端部材１４の下面１４ａに固定されている。これにより、二対の脚部７２が案内レール１の軸端部材１４の範囲内に所定の隙間を開けて配置される。各脚部７２の先端に、ローラ７３が回転自在に取り付けられている。ローラ７３により、レールガイド部材７の固定面９３に対する移動が案内される。
【００２８】
この実施形態のワーク移動装置は、例えば以下のようにして設置される。
先ず、第二のブラケット８２の各ボルト挿通穴８２２ａに対応する固定面９３の各位置に、雌ねじ９３ａを形成する。次に、一軸アクチュエータ１０の案内レール１の底板１３側を上側に向け、両スライダ２，３を固定面９３側に向けて、第二のブラケット８２の固定部８２２とレールガイド部材５，６，７の各ロール５３，６３，７３を固定面９３に置く。
【００２９】
次に、第二のブラケット８２の固定部８２２のボルト挿通穴８２２ａと、固定面９３の雌ねじ９３ａの位置を合わせ、ボルト挿通穴８２２ａを挿通させたボルト９８を雌ねじ９３ａに螺合する。これにより、第二のスライダ３が、第二のブラケット８２を介して固定面９３に固定される。
次に、レールガイド部材７の台部７１にモータ９を設置して、一軸アクチュエータ１０のねじ軸４の端部４ａに、カップリング９１を介してモータ９の回転軸を接続する。
【００３０】
この実施形態のワーク移動装置は、第一のスライダ２に固定された第一のブラケット８１の上面８１１ａがワーク設置面となっている。
この実施形態のワーク移動装置を使用する際には、モータ９を駆動して一軸アクチュエータ１０のねじ軸４を回転させる。これにより、左ねじスライダである第一のスライダ２と右ねじスライダである第二のスライダ３が、互いに逆向きにリードの倍速で移動する。つまり、ワークの設置面８１１ａがリードの倍速で移動する。
【００３１】
したがって、この実施形態のワーク移動装置は、リードが同じで一つのスライダのみを有する一軸アクチュエータを通常の配置で（案内レールの底板を固定面９３に固定し、スライダの上面をワーク設置面に設定して）使用するワーク移動装置と比較して、ワーク設置面の移動速度を速くすることができる。
また、この実施形態のワーク移動装置は、特許文献１に記載された多段スライド装置と比較して、高精度位置決めと高速搬送と省スペース化の点で有利であり、特許文献２に記載されたボールねじユニットを利用したワーク移動装置と比較して、ラジアル荷重に対する耐性が高い。
【００３２】
さらに、この実施形態のワーク移動装置は、レールガイド部材５，６，７を有することで、案内レール１を安定的に移動させることができる。
なお、この実施形態のワーク移動装置では、図３に示す断面コの字状の第一のブラケット８１を使用しているが、図５に示すような第一のブラケット８１Ａを使用することもできる。
【００３３】
図５の第一のブラケット８１Ａは、上板８１１と下板８１２が互いに平行で、一対の側板８１３，８１４がこれらに対して垂直に一体化された形状（四角筒状）を有する。図５の第一のブラケット８１Ａでも、図３の第一のブラケット８１と同様にして、第一のスライダ２がボルト９５を用いて下板８１２に固定される。
また、この実施形態のワーク移動装置では、ワーク設置面を第一のブラケット８１の上板８１１の上面８１１ａに設定しているが、例えば、側板８１３にボルト挿通穴等のワーク固定部を形成することで、側板８１３をワーク設置面に設定してもよい。また、ワーク設置面に加工具を固定して、この実施形態のワーク移動装置を機械加工装置として使用してもよい。
【００３４】
さらに、この実施形態のワーク移動装置が図５に示す第一のブラケット８１Ａを有する場合は、上板８１１と両側板８１３，８１４にそれぞれ加工具を固定して、三方向での加工が可能な機械加工装置として使用してもよい。また、第一のブラケットの形状を五角形以上の多角筒状（断面が五角形以上の多角形である筒状）に形成して多方向での加工が可能な機械加工装置として使用してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１０  一軸アクチュエータ
１  案内レール
１１  案内レールのＵ字状の凹部
１２  案内レールの側板
１３  案内レールの底板
１４  案内レールの軸端部材
１５  案内レールの軸端部材
２  第一のスライダ
２１  スライダ本体
２１１  スライダ本体の突出部
２１１ａ  突出部の雌ねじ
２２  エンドキャップ
２３  潤滑部材
２４  サイドシール
２５  循環チューブ
３  第二のスライダ
３１  スライダ本体
３１１  スライダ本体の突出部
３１１ａ  突出部の雌ねじ
３２  エンドキャップ
３３  潤滑部材
３４  サイドシール
３５  循環チューブ
４  ねじ軸
４１  左ねじ部（軸方向一端部）
４１ａ  左ねじの螺旋溝（第一の螺旋溝）
４２  右ねじ部（軸方向他端部）
４２ａ  右ねじの螺旋溝（第二の螺旋溝）
４３  中間部
５  レールガイド部材
５１  レールガイド部材の腕部
５２  レールガイド部材の脚部
５３  レールガイド部材のローラ
６  レールガイド部材
６１  レールガイド部材の腕部
６２  レールガイド部材の脚部
６３  レールガイド部材のローラ
７  レールガイド部材
７１  レールガイド部材の台部
７２  レールガイド部材の脚部
７３  レールガイド部材のローラ
８１  第一のブラケット（ワーク設置部材）
８１１  第一のブラケットの上板
８１２  第一のブラケットの下板
８１２ａ  ボルト挿通穴
８１２ｂ  座ぐり部
８１３  第一のブラケットの側板
８２  第二のブラケット（結合部材）
８２１  第二のブラケットのスライダ取付部
８２１ａ  ボルト挿通穴
８２１ｂ  座ぐり部
８２２  第二のブラケットの固定部
８２２ａ  ボルト挿通穴
９  モータ
９１  カップリング
９３  固定面
９５  ボルト
９６  ボルト
９７  ボルト
９８  ボルト
【図１】
2015168045.tif 000003
【図２】
2015168045.tif 000004
【図３】
2015168045.tif 000005
【図４】
2015168045.tif 000006
【図５】
2015168045.tif 000007