(57)【要約】【課題】  リニアガイド装置において、ボールネジを使用しないでスライダーをスムーズに移動可能な機構を構築する。【解決手段】  本リニアガイド装置１は、直線状のレール１０と、レール１０上を自在に移動するスライダー２０とを備える。レール１０は、直線状に延びる平坦なレール面１０ａが形成されている。スライダー２０は、サーボモーターＭの駆動によって回転するように配置した入力軸３と、入力軸３及びレール面１０ａに対して圧接状態に配置すると共にトラクションオイルを介在させ、入力軸３の回転駆動に従動して回転すると共にレール面１０ａ上を転動するように構成したロール状のアイドラー５とが設けられている。  これにより、入力軸３の回転によってアイドラー５が回転しスライダー２０がレール１０上を自走することができ、ボールネジが不要となる。【選択図】  図３
2007064313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状のレールに転動体を介して、自在にレール上を移動するスライダーを備えたリニアガイド装置において、
スライダー内にモーター出力軸と接続した入力軸を設けると共に入力軸及びレール面に対して圧接状態で軸支したアイドラーを設け、トラクションオイルを介して入力軸の回転力をアイドラーに伝達しスライダーがレール上を走行するように構成したことを特徴とするリニアガイド装置。
【請求項２】
直線状のレールに転動体を介して、自在にレール上を移動するスライダーを備えたリニアガイド装置において、
スライダー内に１本から数本のローラーをレール面に対し圧接状態で軸支し、１本のローラー端にモーター出力軸を接続した入力軸とすると共に夫々のローラー間にこれを圧接状態としたアイドラーを設け、トラクションオイルを介して入力軸の回転力を夫々のローラーに伝達しスライダーがレール上を走行するように構成したことを特徴とするリニアガイド装置。
【請求項３】
直線状のレールに転動体を介して、自在にレール上を移動するスライダーを備えたリニアガイド装置において、
スライダー内に１本から数本のローラーをレール面に対し圧接状態で軸支し、１本のローラー端にモーター出力軸を接続した入力軸とすると共に夫々のローラー端のギヤー間にこれと咬み合うアイドラーギヤーを設け、入力軸の回転力を夫々のローラーに伝達しスライダーがレール上を走行するように構成したことを特徴とするリニアガイド装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のリニアガイド装置において、
上記入力軸は、中空軸で構成されているリニアガイド装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のリニアガイド装置において、
上記スライダーの入力軸を他のスライダーの入力軸と連結して少なくとも２列に構成したリニアガイド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直線状のレールと、レール上を自在に移動するスライダーとを備えたリニアガイド装置、特にスライダーを高精度に自走可能なリニアガイド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
研磨機やフライス盤等の工作機械や物品の搬送装置等には、ワークを支持又は保持する可動ベッドを直動案内する機構として、リニアガイド装置が用いられる。図１５に示すように、このリニアガイド装置Ａは、直線状に延びるレール１００と、このレール１００上を自在に移動するスライダー２００とを有し、ワークＷを支持等する可動ベッドＢはスライダー２００上に取付けられている。そして、可動ベッドＢにはボールネジ等の送りネジ機構３００が設けられ、この送りネジ機構３００をサーボモーター等（図示せず）を駆動させることでスライダー２００及び可動ベッドＢが移動される。
【特許文献１】特開２００２−１７４２３４号公報
【特許文献２】特開平８−１０５４３９号公報（図２、図７、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記送りネジ機構３００のボールネジは高価なうえに、長いストロークの高速移動になるとボールネジのたるみ等により「なわとび現象」が起こりスライダー２００の移動に支障を来たす。そのため、より径の太い高価なボールネジが必要となり、重量も増す。それゆえに、低価格且つ軽量で精度のよい高速移動が可能な機構が求められる。
本発明は、上記事情に鑑み、ボールネジを使用しないでスライダーを自走可能な機構を低価格に実現するリニアガイド装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）請求項１に係る発明のリニアガイド装置は、直線状のレールに転動体を介して、自在にレール上を移動するスライダーを備えたリニアガイド装置において、スライダー内にモーター出力軸と接続した入力軸を設けると共に入力軸及びレール面に対して圧接状態で軸支したアイドラーを設け、トラクションオイルを介して入力軸の回転力をアイドラーに伝達しスライダーがレール上を走行するように構成したことを特徴とするものである。
これにより、モーターを駆動して入力軸を回転させるとトラクションオイルを介して入力軸と圧接するアイドラーが回転しレール面上を転動する。従って、ボールネジを使用しないでスライダーを自走させることができる。
【０００５】
（２）請求項２に係る発明のリニアガイド装置は、直線状のレールに転動体を介して、自在にレール上を移動するスライダーを備えたリニアガイド装置において、スライダー内に１本から数本のローラーをレール面に対し圧接状態で軸支し、１本のローラー端にモーター出力軸を接続した入力軸とすると共に夫々のローラー間にこれを圧接状態としたアイドラーを設け、トラクションオイルを介して入力軸の回転力を夫々のローラーに伝達しスライダーがレール上を走行するように構成したことを特徴とするものである。
これにより、モーターを駆動して入力軸を回転させるとトラクションオイルを介して入力軸と圧接するアイドラーが回転し夫々のローラーも回転してレール面上を転動する。従って、ボールネジを使用しないでスライダーを自走させることができる。
【０００６】
（３）請求項３に係る発明のリニアガイド装置は、直線状のレールに転動体を介して、自在にレール上を移動するスライダーを備えたリニアガイド装置において、スライダー内に１本から数本のローラーをレール面に対し圧接状態で軸支し、１本のローラー端にモーター出力軸を接続した入力軸とすると共に夫々のローラー端のギヤー間にこれと咬み合うアイドラーギヤーを設け、入力軸の回転力を夫々のローラーに伝達しスライダーがレール上を走行するように構成したことを特徴とするものである。
これにより、モーターを駆動して入力軸を回転させるとアイドラーギヤーを介して夫々のローラーが回転してレール面上を転動する。従って、ボールネジを使用しないでスライダーを自走させることができる。
【０００７】
（４）上記入力軸は、中空軸で構成されていてもよい（請求項４）。中空軸の弾性変形により各部品の加工誤差を吸収することができる。
【０００８】
（５）上記スライダーの入力軸を他のスライダーの入力軸と連結して少なくとも２列に構成してもよい（請求項５）。これにより、例えば、１つのモーターで平行に並んだ２つのスライダーを同期して互いのレール上を走行させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、スライダーをレールに自走させることができ、従来のようなボールネジ等の部品が不要となる。従って、スライダーをスムーズに移動させることができ、また、低コストで軽量なものが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（実施の形態１）
図１に示すように、本実施の形態１によるリニアガイド装置１は、直線状に延びるレール１０と、このレール１０上を自在に移動するスライダー２０とを有する。レール１０は、その上面には平坦なレール面１０ａが左右に平行に形成され、また、両側面にはそれぞれ転動体のボールｂが対接するボール循環溝１０ｂが形成されている。レール面１０ａとボール循環溝１０ｂは、レール１０の長手方向に沿って直線状に形成されている。スライダー２０は、断面門型に形成され、レール１０の上面に対向配置されるスライダー上部２１と、レール１０の側面に対向配置されるスライダー側部２２とを有する。
【００１１】
図２、図３に示すように、スライダー上部２１には、サーボモーターＭの出力軸Ｊによって回転する入力軸３と、トラクションオイルを介在させて入力軸３及びレール面１０ａと圧接状態に配置したロール状ベアリングのアイドラー５とが設けられている。この入力軸３とアイドラー５は、トラクションオイルを介して入力軸３の回転駆動に従動してアイドラー５が回転するトラクションドライブ機構を構成している。
【００１２】
入力軸３は、図３、図４に示すように、スライダー上部２１の側面に貫通形成する貫通孔３０に挿通され、その中央と両側の３箇所で軸受部材３１によって保持されている。この入力軸３は、スライダー側部２２に取付けられたサーボモーターＭに連結されて回転駆動される。すなわち、入力軸３の一方端部が継手部３２となってサーボモーターＭの出力軸Ｊが締結されている。なお、入力軸３と出力軸Ｊとの間にバックラッシュは存在しない。
【００１３】
アイドラー５は、図２、図３に示すように、左右のレール面１０ａ上に対応して前後に２個ずつ配置して合計４個設けられ（図３参照）、前後の各アイドラー５は、上記入力軸３を両側から挟んで圧接状態となるように軸支されている。すなわち、図５に示すように、アイドラー５は、スライダー上部２１に上下に貫通する左右の長孔部２４に配置され、スライダー上部２１の側面に貫通する軸孔４０に取付けた保持軸４によって軸支されている。そして、前後の各アイドラー５は、その中心点（保持軸４の中心点）が入力軸３の中心点と直線上に並んで配置されている（図２参照）。これにより、入力軸３は前後のアイドラー５によって両側から挟むように圧接されるので、入力軸３の片側だけにアイドラー５が圧接される場合に比べて入力軸３の回転駆動力をより円滑に各アイドラー５へ伝達することができる。
【００１４】
また、アイドラー５は、ニードルベアリング（特開２００２−３１０１６７号公報）によって構成されている。すなわち、図６、図７に示すように、アイドラー５は、保持軸４を挿通する円筒状の外輪５１と、この外輪５１と保持軸４との間に配設された複数のニードルローラ５２と、各ニードルローラ５２の端部を回転自在に保持し外輪５１の開口端に取付けられた一対のリテーナ５３とで構成される。リテーナ５３には、各ニードルローラ５２を保持する切欠５４と、隣接する切欠５４の間にグリース溜りを構成する空所５５とを有し、各ニードルローラ５２が常時グリースと接触し円滑に回転されるように構成する。従って、アイドラー５に大きな荷重が加わっても各ニードルローラ５２が円滑に回転することで、外輪５１が円滑に回転される。
【００１５】
また、左右の長孔部２４には、トラクションオイル（例えば、出光興産社製の品番「ＴＤＦ−３２」）を含浸させた含油フエルトＦの一部がアイドラー５と接するように上部位置に配設され、上面部がフタ２３で塞がれている（図２参照）。これにより、アイドラー５が回転することで、アイドラー５と入力軸３との接触部及びアイドラー５とレール面１０ａとの接触部に含油フエルトＦからトラクションオイルが供給される。このトラクションオイルは、接触部に供給されると平均ヘルツ圧の影響で急激に粘度が上昇し、接触部から離れると速やかに元の流体に戻る特性を持った潤滑油の一種である。従って、このトラクションオイルをアイドラー５と入力軸３との接触部及びアイドラー５とレール面１０ａとの接触部に介在させることで、入力軸３が空回りすることなくその回転をアイドラー５に正確に伝達することができ、また、アイドラー５がスリップすることなくその回転をレール面１０ａに正確に伝達することができる。
【００１６】
左右のスライダー側部２２には、図４に示すように、上下にボール循環路７０が形成され、このボール循環路７０内に転動体となる多数のボール７が装填されている。そして、これらボール７は、レール１０の両側面のボール循環溝１０ｂに対接するように設けられている。なお、上記ボール循環路７０は上側又は下側だけでもよい。
【００１７】
また、このリニアガイド装置１は、図４に示すように、サーボモーターＭの取付け部材６に光学式あるいは磁気式等の位置センサＳが取付けられており、この位置センサＳによってレール１０を取付けた基台においてレール１０の長手方向に沿って形成したリニアスケールＬを読み取るように構成し、スライダー２０の位置を認識可能にしている。これにより、スライダー２０の移動距離の精度を向上することができる。
【００１８】
以上の構成のリニアガイド装置１によれば、サーボモーターＭを駆動して入力軸３を回転させると、トラクションオイルを介して入力軸３と圧接する前後の４個のアイドラー５が回転しレール面上を転動する。従って、従来のようなボールネジを使用しないで、４個のアイドラー５によって十分な回転力を発揮してスライダー２０がレール１０上をスムーズに自走することができる。しかも、ボールネジ等の部品が不要となるので、低コストで軽量なものが得られる。また、ネジ機構を使用しないので、バックラッシュによる移動誤差もほとんどない。
【００１９】
また、上記入力軸３は前後のアイドラー５によって両側から挟むように圧接されるので、入力軸３の回転力を効率よく各アイドラー５へ伝達することができる。しかも、入力軸３の両側に配置された各アイドラー５がレール面１０ａに圧接されるので、レール面１０ａ上でのスライダー２０の支持が安定する。従って、レール１０上でのスライダー２０の移動が安定し、スライダー２０をよりスムーズに移動させることができる。
【００２０】
また、入力軸３及び保持軸４が中空軸によって構成されるので、各部品の加工誤差を吸収することができ、スライダー２０の移動距離精度に支障を来たすこともない。
さらに、アイドラー５は、ニードルベアリングによって構成されるので、比較的大きな負荷が加わってもアイドラー５をスムーズに回転させることができ、大きな荷重を受けてもスライダー２０をスムーズに移動させることができる。
【００２１】
なお、上記リニアガイド装置において、例えば、入力軸３の中心点と両側の各アイドラー５の中心点とが三角形の頂点に配置されるようにしてもよい。これにより、例えば、入力軸３の中心位置を高く配置して前後の保持軸４及びアイドラー５を接近させることで、スライダー２０の前後長さを短くしてスライダー２０を小型化し易くなる。
【００２２】
（実施の形態２）
図８〜図１０に示すように、実施の形態２のリニアガイド装置１Ｘでは、スライダー２０内に３本のローラー３Ｘをレール面１０ａに対して圧接状態で軸支し（図８参照）、真ん中のローラー端にモーター出力軸Ｊを接続しこれを入力軸３とする（図９、図１０参照）。また、これら３本のローラー３Ｘ間にはアイドラー５を圧接状態に設け（図８、図９参照）、入力軸３の回転力を前後のローラー３Ｘに夫々伝達するように構成する。アイドラー５は、ニードルベアリングによって構成されている（図６、図７参照）。上記各ローラー３Ｘは両端部の小径軸部がニードルベアリング（図６、図７に示すものと同様の構造）からなる軸受部材３１で軸支されており、また、各アイドラー５は保持軸４に挿通させて保持されている。また、左右のスライダー側部２２には転動体としてのローラー７Ｘが装填されている（図１０参照）。なお、このスライダー２０は、上面にスライダープレートＰが取り付けられて隣の他のスライダーと連結され、また、入力軸３が継手Ｃによって他のスライダーの入力軸と接続されている（図１０参照）。そして、上記各アイドラー５にはスライダープレートＰに収容する含油フエルトＦからトラクションオイルが給油されるようになっており、このスライダープレートＰの側壁には含油フエルトＦに至る注油口ｈが設けられている（図１０参照）。なお、図８〜図１０において、図１〜図７に示す符号と同一のものは、実施の形態１で説明したのものと同一又は相当するものである。
【００２３】
実施の形態２のリニアガイド装置１Ｘによれば、モーターＭを駆動して入力軸３を回転させるとトラクションオイルを介して入力軸３と圧接するアイドラー５が回転し前後のローラー３Ｘも夫々回転するので、３本のローラー３Ｘがレール面１０ａ上を転動する。従って、ボールネジを使用しないで、３本のローラー３Ｘによって十分な回転力を発揮してスライダー２０がレール１０上をスムーズに自走することができる。また、ネジ機構を使用しないので、バックラッシュによる移動誤差もほとんどない。
【００２４】
（実施の形態３）
図１１〜図１３に示すように、実施の形態３のリニアガイド装置１Ｙでは、スライダー内に３本のローラー３Ｘをレール面１０ａに対して圧接状態で軸支し（図１１参照）、真ん中のローラー端にモーター出力軸Ｊを接続しこれを入力軸３とする（図１２、図１３参照）。また、これら３本のローラー端にはバックラッシュレスギヤー３Ｇが装着されており、夫々のバックラッシュレスギヤー３Ｇ間にこれと咬み合うアイドラーギヤー５Ｇを設け（図１１、図１２参照）、入力軸３の回転力を前後のローラー３Ｘに夫々伝達するように構成する。上記各ローラー３Ｘは両端部の小径軸部がニードルベアリング（図６、図７に示すものと同様の構造）からなる軸受部材３１で軸支されており、また、各アイドラーギヤー５Ｇはローラー端のバックラッシュレスギヤー３Ｇを設けた側部において保持軸４に挿通させて保持されている。なお、左右のスライダー側部２２には転動体としてのローラー７Ｘが装填されている（図１３参照）。なお、このスライダー２０は、上面にスライダープレートＰが取り付けられて隣の他のスライダーと連結され、また、入力軸３が継手Ｃによって他のスライダーの入力軸と接続されている（図１３参照）。また、図１１〜図１３において、図１〜図７に示す符号と同一のものは、実施の形態１で説明したのものと同一又は相当するものである。
【００２５】
実施の形態３のリニアガイド装置１Ｙによれば、モーターを駆動して入力軸３を回転させるとアイドラーギヤー５Ｇを介して前後のローラー３Ｘも夫々回転するので、３本のローラー３Ｘがレール面１０ａ上を転動する。従って、ボールネジを使用しないで、３本のローラー３Ｘによって十分な回転力を発揮してスライダー２０がレール１０上をスムーズに自走することができる。
【００２６】
（その他）
（１）図１４に示すように、スライダー２０の入力軸３を他のスライダー２０ｘの入力軸３と継手Ｃによって連結して少なくとも２列に構成してもよい。これにより、例えば１つのスライダー２０（２０ｘ）に４個のアイドラー５を配置して同軸上の入力軸３に対して８個のアイドラー５を圧接させることで、大きな駆動源を装着し２列のレール１０に大きなトルク伝達を行うことができる。また、１つのモーター（駆動源）で平行に並んだ２つのスライダー２０，２０ｘを同期して互いのレール１０上を走行させることができる。
（２）レール１０上面のレール面１０ａは、１条のものや３条以上のものでもよく、この場合、実施の形態１のものでは、アイドラー５もレール面１０ａの数に応じて配置すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１によるリニアガイド装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】上記リニアガイド装置のスライダー内の構造を示す一部切欠の側面図である。
【図３】上記リニアガイド装置のスライダー内の構造を示す平面図である。
【図４】上記リニアガイド装置のスライダー内の構造として入力軸の配置部分を示す断面図である。
【図５】上記リニアガイド装置のスライダー内の構造としてアイドラーの配置部分を示す断面図である。
【図６】アイドラーを構成するニードルベアリングの断面図である。
【図７】図６におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２によるリニアガイド装置のスライダー内の構造を示す一部切欠の側面図である。
【図９】上記リニアガイド装置のスライダー内の構造を示す平面図である。
【図１０】上記リニアガイド装置のスライダー内の構造として入力軸の配置部分を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３によるリニアガイド装置のスライダー内の構造を示す一部切欠の側面図である。
【図１２】上記リニアガイド装置のスライダー内の構造を示す平面図である。
【図１３】上記リニアガイド装置のスライダーの構造として入力軸の配置部分を示す断面図である。
【図１４】その他の例として、スライダーの入力軸を他のスライダーの入力軸と連結して２列に構成したものを示す平面図である。
【図１５】従来のリニアガイド装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  リニアガイド装置
３  入力軸
４  保持軸
５  アイドラー
１０  レール
１０ａ  レール面
２０  スライダー
Ｊ  出力軸
Ｍ  サーボモーター
【図１】
2007064313.tif 000003
【図２】
2007064313.tif 000004
【図３】
2007064313.tif 000005
【図４】
2007064313.tif 000006
【図５】
2007064313.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007064313.tif 000009
【図８】
2007064313.tif 000010
【図９】
2007064313.tif 000011
【図１０】
2007064313.tif 000012
【図１１】
2007064313.tif 000013
【図１２】
2007064313.tif 000014
【図１３】
2007064313.tif 000015
【図１４】
2007064313.tif 000016
【図１５】
2007064313.tif 000017