(57)【要約】【課題】円滑な直線運動を確保し、送り精度を向上し、より高い再現性、高忠実性および高推力を得られることの外、リニアシャフトやローラ部分が、常に一定量の潤滑油膜で覆われるようにしたネジ無し送り装置を提供する。【解決手段】この目的を達成するために、円柱状のリニアシャフト（１）の外周面（２）に斜めに当接する複数のローラ（３）を移動ブロック（４）に取り付け、この移動ブロック（４）は前記複数のローラ（３）が前記リニアシャフト（１）を取り巻くように嵌合され、前記リニアシャフト（１）を回転させることで前記移動ブロック（４）を当該リニアシャフト（４）に沿って直線運動させるネジ無し送り装置において、前記ローラ（３）は両端をローラ（３）の中央部の径より大きくし、前記リニアシャフト（１）と前記ローラ（３）が２点で接触するようにしたことを特徴とするネジ無し送り装置である。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状のリニアシャフト（１）の外周面（２）に斜めに当接する複数のローラ（３）を移動ブロック（４）に取り付け、この移動ブロック（４）は前記複数のローラ（３）が前記リニアシャフト（１）を取り巻くように嵌合され、前記リニアシャフト（１）を回転させることで前記移動ブロック（４）を当該リニアシャフト（１）に沿って直線運動させるネジ無し送り装置において、
前記ローラ（３）は両端をローラ（３）の中央部の径より大きくし、前記リニアシャフト（１）と前記ローラ（３）が２点で接触するようにしたことを特徴とするネジ無し送り装置。
【請求項２】
前記リニアシャフト（１）と前記ローラ（３）との接点与圧を前記リニアシャフト（１）の軸方向から加圧する接点与圧手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のネジ無し送り装置。
【請求項３】
前記リニアシャフト（１）の外周面（２）に微小な溝による油溜まりを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のネジ無し送り装置。
【請求項４】
前記リニアシャフト（１）と前記ローラ（３）の少なくとも一方の外周面（２）（６）に、メッシュ状の溝を刻設するか、または均一な凹凸でなるホーニング、表面処理、コーティングの少なくとも一つを施したことを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか１項に記載のネジ無し送り装置。
【請求項５】
前記移動ブロック（４）は、前記リニアシャフト（１）の周囲でアウターロータを構成して駆動力源を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のうち何れか１項に記載のネジ無し送り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、リニアシャフトの外周面を、複数のローラで取り囲むように、斜めに挟み込み、それら複数のローラが内蔵された移動ブロックを、リニアシャフトに対し、相対的な回転運動をすることにより、リニアシャフトの長手方向に、直線運動をさせるようにしたネジ無し送り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の技術として、ネジ無しリニアシャフトの回転運動を直線運動に変換する装置がある（例えば、特開平２−８５５５１号公報）。この従来例には、リニアシャフトの回転角度に対する直線送り量との相関関係に精密な再現性を求め、しかも製造品質のばらつきを低減できるように、各部の寸法および角度等の設定を最善ならしめた技術が開示されている。
【０００３】
詳しくは、リニアテーブル（以下、「スライドテーブル」ともいう）等の駆動用に用いられる直線駆動装置には、回転軸となる長い円柱状の駆動シャフト（以下、「リニアシャフト」ともいう）と、このリニアシャフトに挿通されてリニアシャフトの長手方向に移動可能に支持された移動ブロックと、この移動ブロックの管穴部の内周部に取り付けられた斜めスリット入りリテーナと、そのリテーナに保持されて、平滑なリニアシャフト外周面を斜めに挟み込む短い円柱状のローラとから構成されたネジ無し送り装置が知られている。
【０００４】
このネジ無し送り装置では、移動ブロックの管穴部の内周部に取り付けられた、例えば６個のローラが、それぞれ、リニアシャフトの外周面に対して斜めに当接する。そして、リニアシャフトを回転させた際にリニアシャフトの回転方向に応じて、移動ブロックをリニアシャフト方向前後に直線運動させることができる。
【０００５】
従って、例えば工作台等に使われるリニアテーブルにおいて、移動体となるテーブル本体を、ネジ無し送り装置の移動ブロックで支持すれば、このテーブル本体を直線運動させることができる。
【０００６】
図４は、従来のネジ無し送り装置における長い円柱状のリニアシャフト１０と短い円柱状のローラ３０が接触する部分の拡大模式図であり、リニアシャフト１０にフィードアングルＸの傾斜角度をつけて、外周面２０における一の接点Ｃにより当接している。
このようなネジ無し送り装置では、一般にリニアシャフト１０とローラ３０の摺接する接点Ｃ点は、無潤滑状態で駆動され、リニアシャフト１０とローラ３０への潤滑油の供給は行なわれていない。
なお、実際のフィードアングルＸは、紙面の奥行き方向の傾きも含むので、図４の紙面上で表示された角度とは異なる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平２−８５５５１号公報（第３頁、Ｆｉｇ．４）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述のリニアシャフトとローラとの接点においては、隙間が生じることによるガタツキをなくし、当該接点に適度の摩擦を確保して摺接させ、滑らかさと安定性を維持する。
従来の構成によると、当該接点の密接維持に必要な接点与圧手段として、前記移動ブロックの内部に、バネ等による弾性的な与圧付与部材を配設していた。そのため、部品点数も多く、構造が複雑で嵩張っていたところを簡素に改善する。
また、前記接点の潤滑維持のため、当該接点およびその周辺に、外部から定期的に潤滑油を注油する方式を採用すれば、定期的な保守が必要となり煩雑である。
【０００９】
前記リニアシャフトの軸方向から付勢した弾性力により、前記接点の密接維持に必要な接点与圧を安定的に確保できるようにし、当該接点において、駆動力の伝達ロス、すなわち空転をもたらす有害な滑りをなくして、送り精度を向上させ、より高い再現性、高忠実性および高推力を得ることを課題とする。
【００１０】
また、注油等の保守を軽減し、かつ長期間にわたって潤滑を維持することも課題とする。
【００１１】
さらに、前記リニアシャフトを、長大な設定にするだけで、直線移動可能なストロークを延長できるようにすることも課題とする。
【００１２】
本発明は、前述した課題を解決するために提案されたものであり、円滑な直線運動を確保し、より高精度、高推力を得ることの外、リニアシャフトやローラ部分が、常に一定量の潤滑油膜で覆われるようにしたネジ無し送り装置の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、円柱状のリニアシャフト（１）の外周面（２）に斜めに当接する複数のローラ（３）を移動ブロック（４）に取り付け、この移動ブロック（４）は前記複数のローラ（３）が前記リニアシャフト（１）を取り巻くように嵌合され、前記リニアシャフト（１）を回転させることで前記移動ブロック（４）を当該リニアシャフト（４）に沿って直線運動させるネジ無し送り装置において、前記ローラ（３）は両端をローラ（３）の中央部の径より大きくし、前記リニアシャフト（１）と前記ローラ（３）が２点で接触するようにしたことを特徴とするネジ無し送り装置である。
【００１４】
請求項１に係る発明によれば、リニアシャフト（１）に対して、ローラ（３）各１個につき２点で接触するので、リニアシャフト（１）とローラ（３）との間での滑りを少なくできる。このことにより、送り精度が向上し、より高い再現性、高忠実性および高推力を得られる。
【００１５】
請求項２に係る発明は、前記リニアシャフト（１）と前記ローラ（３）の接点与圧を前記リニアシャフト（１）の軸方向から加圧する接点与圧手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のネジ無し送り装置である。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、前記リニアシャフト（１）とローラ（３）との間を当接させるための与圧はリニアシャフト軸線上からの加圧により実現可能となる結果、バネ等による弾性的な与圧付与部材を前記移動ブロック（４）の中央部に配設する事が不要となり、構造が簡素になるので小型軽量化が容易である。
【００１７】
請求項３に係る発明は、前記リニアシャフト（１）の外周面（２）に微小な溝による油溜まりを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のネジ無し送り装置である。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、前記油溜まりを構成する微小な溝の内側に毛管現象で潤滑油を粘着させ、長期間にわたって油膜を保持することが可能となり、メンテナンス周期をより長期に設定できる。
【００１９】
請求項４に係る発明は、前記リニアシャフト（１）と前記ローラ（３）の少なくとも一方の外周面（２）（６）に、メッシュ状の溝を刻設するか、または均一な凹凸でなるホーニング、表面処理、コーティングの少なくとも一つを施したことを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか１項に記載のネジ無し送り装置である。
【００２０】
請求項４に係る発明によれば、メッシュ状の細かい溝または均一な凹凸は、油溜まりとして長期間の油膜保持が可能となるので、メンテナンス周期をより長期に設定できる外、前記リニアシャフト（１）と前記ローラ（３）それぞれの外周面（２）（６）相互の摩擦係数を安定的に高められるので、リニアシャフト（１）とローラ（３）との間に安定した摩擦力が得られ、滑りを少なくできるので、送り精度が向上し、より高い再現性、高忠実性および高推力を得られる。
【００２１】
請求項５に係る発明は、前記移動ブロック（４）は、前記リニアシャフト（１）の周囲でアウターロータを構成し駆動力源を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のうち何れか１項に記載のネジ無し送り装置である。
【００２２】
請求項５に係る発明によれば、前記リニアシャフト（１）の両端部は回転自在の軸受け構造である必要が無く、長尺の円柱により前記リニアシャフト（１）を構成すれば、前記リニアシャフト（１）の両端部は設置場所へ単純に固定できるので、直線送りのストロークを長大に延長することも容易である。そして、前記リニアシャフト（１）の両端部は精密仕上げを要しないので、コストダウンできる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明による一実施例について説明する。
図１は、本発明の実施の一形態であるネジ無し送り装置による、一軸スライドユニットの斜視図であり、スライドテーブル４０を水平方向の直線運動を再現自在の精密制御により実行する装置である。
なお、「スライドテーブル４０」は、請求項１でいう「移動ブロック（４）」と実質的に同等機能のものであり、その応用形態である。
【００２４】
このネジ無し送り装置は、ベースブラケット５により横長に形成されたコ字状の空間を横断するように、竿がけに架け渡された駆動シャフト１が、回転自在に軸支され、図示せぬサーボ制御装置で精密制御された駆動モータ１１により適宜回転する。
【００２５】
駆動シャフト（「リニアシャフト」ともいう）１の手前には、駆動シャフト１と平行にガイドシャフト１５が、竿がけに架設され、ベースブラケット５に固定されている。一方、スライドテーブル４０には、その胴体に概ね管状の横穴が貫通するように管穴部４１，４２が穿設されており、管穴部４１，４２には駆動シャフト１とガイドシャフト１５が、それぞれ密嵌挿入され、スライドテーブル４０が水平方向にのみ摺動自在の直線運動をする際、スライドテーブル４０に対して位置規制すると共に、滑らかな動きに案内するための軌条を構成している。
【００２６】
図２は本発明の実施の一形態であり、ネジ無し送り装置の要部を模式的に示すために一部断裁した斜視図であり、円柱状のリニアシャフト１の外周面２にフィードアングルＸの傾斜角度で当接する６本のローラ３が、管穴部４１の内周面に並べて配設されている。図示せぬリテーナが、これら６本のローラ３を移動ブロック４の内部で所定角度と所定位置に保持し、６本のローラ３がリニアシャフト１を取り巻くように摺接している。ここで、リニアシャフト１を回転させることに伴って、６本のローラ３がフィードアングルＸの傾斜角度で転がされ、回転しない移動ブロック４を当該リニアシャフト１に沿って直線運動させる。
【００２７】
なお、図１に示した一軸スライドユニットでは、スライドテーブル４０は、ガイドシャフト１５が回り止めとしても機能することにより、回転規制されているが、図２に示したネジ無し送り装置の場合は、ガイドシャフト１５（図１）に相当する回転規制手段を図示していない。
【００２８】
このことは、リニアシャフト１と移動ブロック４との間で相対的な回転動作を与えさえすれば、移動ブロック４を直進運動することができるので、リニアシャフト１と移動ブロック４の何れか一方を回転規制し、他方を回転させるようにするかは、設計の自由としているからである。
従って、請求項５でいうように、移動ブロック４はリニアシャフト１の周囲でアウターロータを構成し駆動力源を備えたものとしても構わない。
【００２９】
ここで、スライドテーブル４０（図１）と移動ブロック４（図２）は外観が異なるものの、管穴部４１の内部構造とその動作は同一なので、図１における、駆動シャフト１とスライドテーブル４０のみを拡大し、スライドテーブル４０の内部で駆動シャフト１と係合し、駆動シャフト１を制御された回転運動することにより、スライドテーブル４０が、水平方向の滑らかな直線運動に変換される様子を図２により説明する。以下、「スライドテーブル４０」および「駆動シャフト１」を「移動ブロック４」および「リニアシャフト１」と読み替えることにする。
【００３０】
６本のローラ３は、フィードアングルＸの傾斜角度が維持できるように、図示せぬリテーナの凹部に収納され、当接する移動ブロック４の管穴部４１の内周面に斜め方向に転がり自在に軸支されている。
【００３１】
なお、周知のコロベアリングにおける、ベアリングリテーナは内輪と外輪の間に挿入され、耐摩耗性と良好ななじみ性により、コロベアリングを保持する役割を果たすようにした、ベアリング保持部となる凹部を周設した概ね環状または筒状の部品であるが、本発明のネジ無し送り装置に用いるリテーナは、リニアシャフト１と、移動ブロック４の間に挿入され、コロベアリングの変形種とも考えられる６本のローラ３を、フィードアングルＸの傾斜角度で、保持する役割を果たす。
【００３２】
ここで、フィードアングルＸとは、円柱状のリニアシャフト１の外周面２において、リニアシャフト１とローラ３の、それぞれの軸線の傾き角度を意味し、そのフィードアングルＸによりローラ３が、コロベアリングとして外周面２上で転がり進む方向を、同一箇所を周回する軌道から、らせん状にずれて進むようにし、結果的にリニアシャフト１と移動ブロック４との相対回転に伴って、移動ブロック４を当該リニアシャフト１に沿って、見かけ上ネジ送りし、直線運動させるものである。このように、リニアシャフト１にボールネジ等が螺設されていないにもかかわらず、実質上のネジ送り動作をさせられるので、ネジ無し送り装置と称しているわけである。
【００３３】
図３は、本発明の実施の一形態において、リニアシャフト１とローラ３が接触する部分の拡大模式図である。図３に示す通り、ローラ３は両端をローラ３の中央部の径より大きくした鼓（つづみ）形で、その胴体外周を滑らかな曲面に形成している。従って、リニアシャフト１とローラ３が２箇所の接点Ａ，Ｂで接触する。この２点接触による動作に関し、図４に示した従来例との比較において後述する。
【００３４】
ここで、リニアシャフト１に、矢印Ｄ方向の弾性力を付勢しておくことにより、請求項２でいうように、リニアシャフト１の外周面２とローラ３との接点Ａにおける、ローラ３に対する与圧を、リニアシャフト１の軸線１２に沿って加圧できる。
【００３５】
逆に、リニアシャフト１に、矢印Ｅ方向の弾性力を付勢しておくことにより、リニアシャフト１の外周面２とローラ３との接点Ｂにおける、ローラ３に対する与圧を、リニアシャフト１に対し、その軸線１２に沿って加圧できる。このローラ３に対する与圧により、リニアシャフト１の外周面２とローラ３とは、その接点Ａ，Ｂにおいて、隙間によるガタツキもなく、安定的な摩擦力に基づく円滑な送り動作が実現する。すなわち、送り精度が向上し、より高い再現性、高忠実性および高推力を得られる。
【００３６】
一方、図４に示した従来例では、リニアシャフト１０の外周面２０とローラ３０との接点Ｃにおいて、与圧を付与して圧着させる接点与圧手段は、リニアシャフト１０の外周面２０に対する法線方向である矢印Ｆ方向からの弾性力により付勢される。
【００３７】
もし、接点Ｃに隙間があれば、そのガタツキにより正常動作は期待できないので、接点Ｃから隙間を無くし、弾性力により常時適切な与圧を付勢することにより、精密かつ安定な送り動作を実現する。そのためには、リニアシャフト１０の外周面２０およびローラ３０を取り囲む筒体（図示せず）の内部にバネ等の弾性部材を含んだ複雑な機構を組み込む必要があるため、大型化およびコストアップの原因になる。
【００３８】
このように、図４に示した従来例のリニアシャフト１０に対して、ローラ３０の１個につき１箇所の接点Ｃのみで、当接することと比較すれば、図３に示したリニアシャフト１とローラ３が２箇所の接点Ａ，Ｂで接触することの効果として、安定的な摩擦力に基づく円滑動作が得られ、部品点数を軽減し簡素化することにより小型軽量化できる。
【００３９】
また、図３において、外周面２，６には、外周面２，６をルーペ９により拡大して示した通り、メッシュ状の微細な溝を刻設している。あるいは、図示せぬ均一な凹凸でなるホーニング、表面処理、コーティング等を施してもよい。これらメッシュ状の細かい溝、または均一な凹凸でなるホーニング、表面処理、コーティング等を施した外周面２，６は、油溜まりを形成しているので、その油溜まりに、毛管現象で潤滑油を粘着させ、長期間にわたって油膜を保持することが可能となり、メンテナンス周期をより長期に設定できる。
【００４０】
なお、周知の毛管現象は、リニアシャフト１とローラ３それぞれの外周面２，６の材料を始め、油溜まりを構成する溝等の寸法、角度、形状および潤滑油の物性、すなわち密度、粘性、表面張力等により、ほぼ確実な再現性をもって決定されるので、経験則の集大成から適宜に選択するだけでも容易に最適な設計をすることができる。
【００４１】
例えば、高速精密駆動用の設計ならば、外周面２には超微細ホーニング処理（図示せず）を施して、その微細かつ均等な凹凸面に粘性の低いスピンドル油を含浸させる。
逆に、低速重負荷駆動用の設計ならば、外周面２にはメッシュ状の微小な溝（図３）を刻設して、モリブデン入りバター状耐磨耗グリース等を、管穴部４１（図１，２）に充填し、ベアリングと同様に、オイルシールで密封すればよい。
【００４２】
これらは、請求項４でいうようにリニアシャフト１とローラ３の少なくとも一方の外周面２，６に、メッシュ状の溝を刻設するか、または均一な凹凸でなるホーニング、表面処理、コーティングの少なくとも一つを施すことにより、そのメッシュ状の溝または均一な凹凸等が、安定確実な油溜まりとして長期間の油膜保持を可能とし、メンテナンス周期をより長期に設定できる外、リニアシャフト１の外周面２の摩擦係数を安定的に高められるので、リニアシャフト１とローラ３との間に安定した摩擦力が得られ、滑りを少なくできるので、メンテナンス周期をより長期に設定できる外、送り精度が向上し、より高い再現性、高忠実性および高推力を得られる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように構成したので、請求項１に係る発明によれば、リニアシャフトに対して、ローラ各１個につき２点で接触するので、リニアシャフトとローラとの間での滑りを少なくできる。このことにより、送り精度が向上し、より高い再現性、高忠実性および高推力を得られる。
【００４４】
請求項２に係る発明によれば、リニアシャフトとローラとの間を当接させるための与圧はリニアシャフトの軸線上からの加圧により実現可能となる結果、バネ等による弾性的な与圧付与部材を前記移動ブロックの中央部に配設する事が不要となり、構造が簡素になるので小型軽量化が容易である。
【００４５】
請求項３に係る発明によれば、メンテナンス周期をより長期に設定できる。
【００４６】
請求項４に係る発明によれば、メンテナンス周期をより長期に設定できる外、送り精度が向上し、より高い再現性、高忠実性および高推力を得られる。
【００４７】
請求項５に係る発明によれば、リニアシャフトの両端部は回転自在の軸受け構造である必要が無く、長尺の円柱により前記リニアシャフトを構成すれば、リニアシャフトの両端部を設置場所へ単純に固定できるので、直線送りのストロークを長大に延長することも容易である。そして、リニアシャフトの両端部は精密仕上げを要しないので、コストダウンできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるネジ無し送り装置による、一軸スライドユニットの斜視図である。
【図２】本発明の実施の一形態における要部を模式的に示すために一部断裁した斜視図である。
【図３】本発明の実施の一形態において、リニアシャフトとローラが接触する部分の拡大模式図である。
【図４】従来のネジ無し送り装置におけるリニアシャフトとローラが接触する部分の拡大模式図である。
【符号の説明】
１，１０  リニアシャフト（駆動シャフト）
２，２０  リニアシャフトの外周面
３  鼓（つづみ）形のローラ
４  移動ブロック
５  ベースブラケット
６  鼓形ローラの外周面
９  ルーペ
１１  駆動モータ
１２  軸線
１５  ガイドシャフト
２１  メッシュ状の細かい溝
３０  円柱状のロ―ラ
４０  スライドテーブル
４１，４２  管穴部
【図１】
2004263840.tif 000003
【図２】
2004263840.tif 000004
【図３】
2004263840.tif 000005
【図４】
2004263840.tif 000006