(57)【要約】【課題】一軸テーブル送り装置の補助可動体をテーブルと一体に連動自在に送りねじ軸に係合させることにより、送りねじ軸の危険速度を向上させて、高速の一軸テーブル送り装置を提供する。【解決手段】案内レール３１に支持されて送りねじ軸３５により軸方向に移動自在とされた可動体と、送りねじ軸３５が内径部を貫通し案内レール３１に支持されて軸方向に移動自在な補助可動体３４とを備えた一軸テーブル送り装置において、補助可動体３４の内径部３８ａを送りねじ軸３５に摺接させた。【選択図】図３
2005321106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
案内レールに支持されて送りねじ軸により軸方向に移動自在とされた可動体と、前記送りねじ軸が内径部を貫通し前記案内レールに支持されて軸方向に移動自在な補助可動体とを備えた一軸テーブル送り装置において、前記補助可動体の内径部が前記送りねじ軸と摺接又は送りねじ軸の振動時に送りねじ軸と当接可能とされ、かつ前記可動体により送り駆動されるテーブルに前記補助可動体が固定され、該補助可動体が前記可動体と共にテーブルにかかる負荷を分担して受けることを特徴とする一軸テーブル送り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動体と補助可動体とを備えた一軸テーブル送り装置に係り、特に、補助可動体に中間サポートの役割を持たせることにより送りねじ軸の危険速度を向上させた一軸テーブル送り装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
送りねじ軸を利用したテーブル送り装置には、種々のタイプのものがある。一軸テーブル送り装置もその一つで、直動案内装置（リニアガイド）に送りねじ装置を一体に組み付けてなる送りねじ一体型直動案内装置である。そして、特に、本発明の改良の対象となる一軸テーブル送り装置は、その送りねじ軸と螺合するねじナット部を有する１個の可動体に加えて、耐荷重性を向上させるべくねじナット部を有しない補助可動体が取り付けてある一軸テーブル送り装置である。最近、この種の一軸テーブル送り装置の送り速度をより高速化する要求が高まりつつある。
【０００３】
ところで、送りねじ軸を利用したテーブル送り装置にあっては、送りねじ軸の使用回転数が送りねじ軸の持つ固有振動数に近づくといわゆる危険速度となり共振が生じる。危険速度は送りねじ軸の支持間隔の２乗に反比例するから、支持間隔をできるだけ短くしてねじ軸の固有振動数を高くすることが危険速度を高めるのに有効である。そこで、長尺の送りねじ軸の場合、図7に示すように基台上に送りねじ軸１と摺接する中間サポート２を、ねじ軸の支持間隔の中間位置に設置することが一般に行われている。この場合、ねじ軸１に螺合してテーブル３に取り付けられているナット４と中間サポート２との干渉を避けるため、リミットスイッチ５を設けてテーブル３の通過時には中間サポート２を退避させるようにしている。
【０００４】
また、特許第２５２６８１６号には、中間サポートの他の例が示されている。これは、図８に示すように、基台の両側に互いに平行に固定された案内レール７にそれぞれテーブル用直動軸受（テーブル用スライダ）８が２台づつ軸方向移動自在に嵌合されており、そのテーブル用スライダ８の上にテーブル３が固定されている。送りねじ軸１は両案内レール７，７の中間に平行に配置され、駆動モータ１３に連結する一端側はサポートユニット１１に支持され、反対端側は支持軸受１２に支持されている。中間サポート１４は、送りねじ軸１にボールを介して螺合したテーブル用ナット４と支持軸受１２との中間部に配されており、案内レール７，７にそれぞれ嵌合された中間サポート用直動軸受（中間サポート用スライダ）１５，１５に支持され軸方向に移動自在とされた中間サポートフレーム１６と、送りねじ軸１にボールを介して螺合され、中間サポートフレーム１６に軸方向相対移動不能かつ回転自在に支持された中間サポートナット１７を備えている。一方、送りねじ軸１と片方の案内レール７との間には、送りねじ軸１と平行な軸線を有して基台に支持された補助送りねじ１８と、この補助送りねじに螺合された中間サポート送りナット１９を有する補助送りねじ装置２０が設けてある。そして、上記中間サポート１４の中間サポートフレーム１６に中間サポート送りナット１９を固定して取り付けると共に、ピッチを等しくしてある補助送りねじ１８と送りねじ軸１の端部をタイミングベルト、タイミングプーリからなる補助送りねじ駆動手段２１で連結して、補助送りねじ１８が送りねじ軸１の回転数の１／２で回転されるようにしてある。この中間サポート１４の場合は、送りねじ軸１が駆動モータ１３により回転駆動されるとテーブル用ナット４が移動し、中間サポート１４はそのテーブル用ナット４に連動してテーブル用ナット４の移動量の１／２だけ同じ方向に移動するから、常に中間サポート１４がテーブル用ナット４と支持軸受１２とのほぼ中央で送りねじ軸１を支持することとなり、送りねじ軸１の危険速度が高められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、ここで対象とする補助可動体を備えた一軸テーブル送り装置では、送りねじ軸と螺合するねじナット部を有する可動体と送りねじ軸の端部を支持する軸受との間に、送りねじ軸とばか穴を介して非接触とされた補助可動体がはさまれて存在するため、可動体のねじナット部と支持軸受間のスパンが長くなってしまう。その結果、送りねじ軸の固有振動数の低下、すなわち危険速度の低下を招き、高速送りでの使用に限界があるという問題を抱えることが多い。その対応策としては、一軸テーブル送り装置に中間サポートを設けることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、図７に示した従来の中間サポート２には、次のような欠点がある。すなわち、テーブル３やテーブル用ナット４が中間サポート２を通過する際に、中間サポート２を退避させるための退避機構が必要であり、その構造が複雑なため、本来コンパクトな構造をもつ一軸テーブル送り装置の中間サポートとして使用するのはコスト的にもスペース的にも不適当である。
【０００７】
一方、図８に示した従来の中間サポート１４の場合も、中間サポート１４をテーブル用ナット４に連動して軸方向に移動させる補助送りねじ装置２０が必要であり、その構造が複雑なため、上記同様に、コンパクトな一軸テーブル送り装置の中間サポートとして使用するのはコスト的にもスペース的にも相応しくない。
本発明の発明者らは、可動体と補助可動体とを備えて危険速度の低下を招きやすい一軸テーブル送り装置にあって、その高速化を果たすにはどのようにすればよいかを研究し、従来は送りねじ軸と非係合の関係にある補助可動体に中間サポートの役割を持たせれば危険速度を向上させ得ることを見出した。そこで、本発明が解決しようとする課題は、安価でコンパクトな構造で送りねじ軸の危険速度を高め高速送りの出来る一軸テーブル送り装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決する本発明に係る一軸テーブル送り装置は、案内レールに支持されて送りねじ軸により軸方向に移動自在とされた可動体と、前記送りねじ軸が内径部を貫通し前記案内レールに支持されて軸方向に移動自在な補助可動体とを備えた一軸テーブル送り装置において、前記補助可動体の内径部が前記送りねじ軸と摺接又は送りねじ軸の振動時に送りねじ軸と当接可能とされ、かつ前記可動体により送り駆動されるテーブルに前記補助可動体が固定され、該補助可動体が前記可動体と共にテーブルにかかる負荷を分担して受けることを特徴とする。
【０００９】
ここに、補助可動体を送りねじ軸と摺接させるには、送りねじ軸と軽く接触する摺接部材を補助可動体の内径部に介装するのがよい。前記摺接部材は、円筒状とするのが好ましいが、取り付けを容易にするために円筒を周方向に分割してスプリング等で締めつけてもよい。また、円筒を軸方向に複数に分割して補助可動体の内径部に取り付けてもよい。あるいは、スパイラル状に補助可動体の内径部に取り付けてもよい。その場合、螺旋の巻き方向を送りねじ軸のねじ溝の螺旋と合致させて摺接部材を送りねじ軸に螺合させてもよい。また、螺旋付摺接部材を補助可動体上で回転可能にすることもでき、その場合には補助可動体を送りねじ軸の軸方向の任意の位置に固定できるから、中間サポートとして必要な支持間距離を任意に決定して危険速度を適宜に調整することが可能になる。
【００１０】
前記摺接部材の材料としては、摺動性良好なフッ素樹脂をはじめ、ナイロン，ＰＯＭ，ＰＢＴ，ＰＥＴ，ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等の結晶性ポリマーや、ポリマーアロイ（高分子を２種類以上含む多成分系）、強化繊維等を含む複合プラスチックス等が好適に使用できる。また、潤滑性を有する材料、例えば潤滑剤含有樹脂とか硫化モリブデンなどの固体潤滑剤等を使用することができ、その場合は危険速度向上と同時に送りねじの潤滑も可能になる。
【００１１】
前記摺接部材を補助可動体の内径部に固定する手段としては、補助可動体の外側から締めつける固定ねじを用いることができる。また、後述の実施形態のように補助可動体の軸方向の両端に装着されるエンドキャップを利用してもよい。
なお、本発明において摺接部材を取り付ける補助可動体の内径部とは、補助可動体の本体（例えばサブスライダ本体）の内径部とは限らず、補助可動体の本体に装着される付属部材（例えばサブスライダ本体の両端のエンドキャップ）の内径部をも意味する。したがって本発明は、摺接部材を補助可動体の付属部材の内径部に取り付けることによって送りねじ軸に摺接させることも含んでいる。
また、本発明は、補助可動体の内径部を送りねじ軸と摺接させなくても、補助可動体の内径部と送りねじ軸の外径面とのすき間を、送りねじ軸が振動したときに当接可能な大きさとすることによっても、補助可動体に中間サポートの役割を持たせることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る一軸テーブル送り装置によれば、補助可動体に中間サポートの機能を持たせたことにより、送りねじ軸の危険速度を向上させて、容易に高速化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
実施形態１
本発明の第１の実施形態を、図１ないし図４に基づいて説明する。
図１〜図４は、本発明に係る一軸テーブル送り装置の第１の実施形態の構成を示したもので、図１は全体平面図、図２はその側面図、図３は補助可動体の構造を一部を切り欠いて示す斜視図、図４は可動体の構造を一部を切り欠いて示す斜視図である。図から明らかなように、この一軸テーブル送り装置は、断面ほぼコ字形でその両内側面にボール転動溝３１ａを有して軸方向に延長された案内レール３１と、その案内レール３１に軸方向に移動自在に嵌合している可動体としてのスライダ３３と補助可動体としてのサブスライダ３４と、案内レール３１の軸線に沿って延長され両端が図示しない転がり軸受を介して回動自在に支持されている送りねじ軸としてのボールねじ軸３５を備えている。ボールねじ軸３５の一方の軸端部３５ａは案内レール３１から外方に突出して図外の駆動モータの出力軸と連結可能とされている。
【００１４】
スライダ３３及びサブスライダ３４は、それぞれの本体３３ａ及び３４ａの両端部にエンドキャップ３３ｂ及び３４ｂを着脱可能に取り付けある。そして、各本体３３ａ及び３４ａの両側面に、案内レール３１のボール転動溝３１ａに対向するボール転動溝３３ｃ及び３４ｃをそれぞれ設けている。案内レール３１のボール転動溝３１ａとこれに相対したスライダ及びサブスライダの各ボール転動溝３３ｃ及び３４ｃとの間には、多数の直動案内用のボール３２が介装されている。また、各本体の前後両端面のエンドキャップ３３ｂ及び３４ｂには、それらのボール３２をＵターンさせて無限循環させるための循環路を設けている。これらのボール３２の転動により、スライダ３３とサブスライダ３４とは、その上面にねじ取り付けされる図外のテーブルからの負荷を分担して担いながら、案内レール３１に案内されて軸方向に滑らかに移動可能である。
【００１５】
サブスライダ３４の軸心にはボールねじ軸３５が挿通される。そのため、サブスライダ本体３４ａには、円筒状のねじ軸用貫通穴３７をいわゆる「ばか穴」状に設けている。また、サブスライダ両端のエンドキャップ３４ｂ，３４ｂには、前記ねじ軸用貫通穴３７より若干小径のねじ軸用貫通穴３６を「ばか穴」状に設けている。そのサブスライダ本体３４ａの貫通穴３７の内径面に、図３に示すように円筒状の摺接部材３８を、例えば圧入等の手段を用いて装着し、両端のエンドキャップ３４ｂで軸方向に拘束している。摺接部材３８は、その内径部３８ａをボールねじ軸３５の外周面に摺接させている。これは、耐加重性を向上させるために設けてあるサブスライダ３４に、ボールねじ軸３５の途中を支持する中間サポートとしての機能をも付与するためのものであり、ボールねじ軸３５を支持するに足りる大きさであればよい。したがって、必ずしもボールねじ軸３５の全円周に摺接させるとは限らず、円筒状の一部を軸方向に切り開いて装着し、ねじ軸の円周面の一部とは非摺接となる部分的な摺接構造とすることも可能である。
【００１６】
本発明の一軸テーブル送り装置の場合、摺接部材３８をテーブルの移動に連動してボールねじ軸３５に摺接しつつ移動させることが望ましい。したがって、摺動性良好な例えばフッ素樹脂を材料として形成している。その他、ナイロン，ＰＯＭ，ＰＢＴ，ＰＥＴ，ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等の結晶性ポリマーや、ポリマーアロイや、必要に応じて強化繊維等を添加した複合プラスチックス等を材料として形成したものを使用することもできる。更に、例えば潤滑油と合成樹脂とを混合してなる潤滑剤含有樹脂を材料に用いた摺接部材３８を使用した場合は、その摺接部材３８から長期にわたり潤滑剤が滲みだしてボールねじ軸３５に供給されるから、危険速度を向上させると同時に、ボールねじ軸の自動潤滑も可能になる。
【００１７】
スライダ３３の構造は、従来の一軸テーブル送り装置におけるボールねじナットと同じで良い。すなわち、図４に示すように、スライダ本体３３ａの軸心にボールねじ軸３５が挿通される貫通穴３９を有しており、その内周面には、ボールねじ軸３５のボールねじ溝３５ａに対応して螺旋状のボールねじ溝３９ａを設けている。また、スライダ本体３３ａの両端にボルトで固定したエンドキャップ３３ｂ，３３ｂに、ねじ軸用貫通穴４０を設けている。スライダ本体３３ａの上部には、ボールねじ軸３５のボールねじ溝３５ａとこれに対向するスライダ本体内径面のボールねじ溝３９ａ内を転動するボールねじ用のボール４１を導いて循環させるボールねじ系のボール循環路として、Ｕ字形のボール循環チューブ４２が組み込まれている。ボール４１は、ボールねじ溝３５ａからボール循環チューブ４２に掬い上げられて、そのチューブに沿ってボールねじ軸３５のランド部を斜めに乗り越え、再びボールねじ溝３５ａに戻って無限循環する周知のチューブ式循環構造になっている。なお、本発明の一軸テーブル送り装置における可動体であるスライダ３３のボールねじ系のボール循環路の構造は、上記のチューブ式循環構造に限られるものではなく、循環駒式，エンドキャップ式などのその他の公知のボール循環路構造でもよい。
【００１８】
以上のように構成された一軸テーブル送り装置において、予めスライダ３３及びサブスライダ３４の上面に、共通のテーブルを取り付ける。その状態で、ボールねじ軸３５を回転駆動させると、スライダ３３がボールねじナットとして作用しそのねじ軸回転に応じて軸方向に移動を開始する。サブスライダ３４はテーブルを介してスライダ３３に連結しているので、スライダ３３の移動に応じて同様に移動する。サブスライダ３４は、テーブルにかかる負荷をスライダ３３と分担して受け止めながら移動する。と同時に、内径面に装着されている摺接部材３８を介しボールねじ軸３５に摺接してこれを支持することにより、中間サポートとしての作用も行う。すなわち、従来の一軸テーブル送り装置にあっては、スライダ３３とボールねじ軸３５の端部を支持する軸受との間に中間サポートを設置することが出来ず、したがってボールねじ軸３５の支持間隔が長くなり危険速度が低く抑えられてしまうためにスライダ３３の送りをより高速化することが難しかったが、本実施形態例の場合は、サブスライダ３４自体が中間サポートとなるために、ボールねじ軸３５の支持間隔が短縮されて危険速度が向上する。よって、一軸テーブル送り装置の高速化を容易に実現することができる。
【００１９】
実施形態２
第２の実施形態を図５に基づいて説明する。
図５は、第２の実施形態を示すサブスライダ３４の斜視図である。このサブスライダ３４は、摺接部材３８の固定手段として固定ねじ４５を用いた点が上記第１の実施形態と異なっている。この固定手段によれば、エンドキャップ３４ｂにより摺接部材３８の軸方向の動きを拘束する必要はなく、摺接部材３８の全長をサブスライダ本体３４ａの長さに合わせなくてよい。従って、より短尺の摺接部材３８を使用できる利点がある。その他の作用効果は第１の実施形態も場合と同様である。
【００２０】
実施形態３
第３の実施形態を図６に基づいて説明する。
図６は、第３の実施形態を示すサブスライダ３４の斜視図である。このサブスライダ３４は、円筒状の摺接部材３８を、その周方向で複数に分割して、これをボールねじ軸３５の外周を囲むように配しガータスプリングなどの弾性体４６で締めつけてサブスライダ本体３４ａのねじ軸用貫通穴３７の内径面に装着している点が上記各実施形態とは異なっている。円筒状の摺接部材３８の装着が、ねじ軸用貫通穴３７に圧入する場合よりも容易にできる利点がある。また、摺接部材を潤滑剤含有部材としたものにあっては、弾性体の作用で摺接部材の内径面がボールねじ軸の外径面に押しつけられて潤滑剤がボールねじ軸に有効に供給されるという利点がある。その他の作用効果は第１の実施形態の場合と同様である。
【００２１】
なお、上記各実施形態では、摺接部材３８をサブスライダ本体３４ａのねじ軸用貫通穴３７の内径面に装着したものを説明したが、本発明の摺接部材３８の装着箇所についてはこれに限らない。一軸テーブル送り装置の耐加重性に差し支えなければ、サブスライダ本体３４ａの前後両端に取り付けられるエンドキャップ３４ｂの何れか一方または両方のねじ軸用貫通穴３６の内径面に装着するようにしても良い。
【００２２】
以上の各実施形態にあっては、補助可動体の内径を送りねじ軸の外径面と摺接させた例を示したが、摺接させなくても中間サポートの役割を持たせることが出来る。すなわち、補助可動体の内径部と送りねじ軸の外径面とのすき間を、送りねじ軸が振動したときに送りねじ軸の外径面が補助可動体の内径部と当接可能な程度の大きさとしておくことによっても、送りねじ軸の共振を防ぐことができ、中間サポートの役割を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態１の全体平面図である。
【図２】実施形態１の全体側面図である。
【図３】実施形態１の補助可動体の構造を示す、一部を切り欠いた斜視図である。
【図４】実施形態１の可動体の構造を示す、一部を切り欠いた斜視図である。
【図５】実施形態２の補助可動体の斜視図である。
【図６】実施形態３の補助可動体の斜視図である。
【図７】従来の中間サポートの一例を示す概略図である。
【図８】従来の中間サポートの他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２４】
３１  案内レール
３３  可動体（スライダ）
３４  補助可動体（サブスライダ）
３５  送りねじ軸（ボールねじ軸）
３６  ねじ軸用貫通穴（サブスライダ用エンドキャップの）
３７  ねじ軸用貫通穴（サブスライダ本体の）
３８  摺接部材
３８ａ  内径部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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