(57)【要約】【課題】スピンドルを保持するガイドポストの軸線周方向の回動を規制して位置精度を向上することが可能なスピンドル用直動軸受装置を提供する。【解決手段】スピンドル用直動軸受装置１は、スピンドル３を保持したガイドポスト２を備える。転動体は、ボール６とし、リテーナ７には、複数のボール６を軸方向に直線状に配置すると共に、この直線状のボール列６０を周方向に複数列配置する。ガイドポスト２の外周面２２及びブッシュ４の内周面４２は、断面円形状とし、上記ガイドポスト２の外周面２２に軸方向に延びた第１のＶ字溝８１を少なくとも１箇所形成すると共に、上記ブッシュ４の内周面４２に上記第１のＶ字溝８１と対向して軸方向に延びた第２のＶ字溝８２を形成する。上記第１、第２のＶ字溝８１，８２間に、上記複数列のボール列６０のうちボール径が他のボール列６０よりも大径とした大ボール列６０Ｘを転動自在に配置させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンドルを保持したガイドポストと、ガイドポストを挿通する貫通孔を設けたブッシュとを、リテーナに回動自在に保持した転動体を介して軸方向に相対移動させるスピンドル用直動軸受装置であって、
転動体は、ボールとし、
リテーナには、複数のボールを軸方向に直線状に配置すると共に、この直線状のボール列を周方向に複数列配置し、
ガイドポストの外周面及びブッシュの内周面は、断面円形状とし、
ブッシュに対してガイドポストが軸線の周方向へ回動するのを規制する回り止め機構を設け、
上記ブッシュの端面にリテーナの端面を当接可能とするフタを設けたスピンドル用直動軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスピンドル用直動軸受装置において、
上記回り止め機構は、
上記ガイドポストの外周面に軸方向に延びた第１の平面部又は／及び上記ブッシュの内周面に軸方向に延びた第２の平面部を形成し、上記第１又は第２の平面部に上記ボール列を転動自在に配置させる構成としたスピンドル用直動軸受装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスピンドル用直動軸受装置において、
上記回り止め機構は、
上記ガイドポストの外周面に軸方向に延びた第１の凹溝を少なくとも１箇所形成すると共に上記ブッシュの内周面に上記第１の凹溝と対向して軸方向に延びた第２の凹溝を形成し、上記第１、第２の凹溝間に上記複数列のボール列のうちボール径が他のボール列よりも大径とした大ボール列を転動自在に配置させる構成としたスピンドル用直動軸受装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のスピンドル用直動軸受装置において、
上記回り止め機構は、
上記ガイドポストと平行して軸方向に延びた棒部材を該ガイドポストに連結すると共に上記ブッシュにおいて貫通孔と平行して軸方向に貫通した挿通孔を設け、上記棒部材を上記挿通孔内にガイド部材を介して摺動自在に挿通させる構成としたスピンドル用直動軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピンドルを保持するためのスピンドル用直動軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スピンドル用直動軸受装置として、スピンドルを内挿したガイドポストをブッシュの貫通孔に転動体を介して移動可能に挿通したものがある（特許文献１）。このスピンドル用直動軸受装置は、ガイドポストの外周面とブッシュの内周面に相互に対向して第１、第２の直角溝をそれぞれ８本形成し、それぞれの第１、第２の直角溝間に、円筒状のリテーナに８列保持した各クロスローラ列を配置させた構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１２０６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のスピンドル用直動軸受装置では、クロスローラの転動面は第１、第２の直角溝の平行な一方の平面に当接されるが（特許文献１の段落００１８参照）、クロスローラの円形端面と第１、第２の直角溝の他方の平面との間はクロスローラとの摺動を避けるために隙間が設けられている。そのため、スピンドルの作動時の回転トルクがガイドポストに作用してガイドポストも回転トルクが発生するので、上記の直角溝とクロスローラとの隙間の分だけガイドポストが周方向に回動するガタとなり得る。その結果、ガイドポストに保持するスピンドルの位置精度にバラツキを生じさせ、穴明け等の加工精度を高精度に行うことが困難であった。
【０００５】
例えば、このようなスピンドル用直動軸受装置は、プリント基板の穴明け加工に用いられるが、効率的な加工を行うために加工の高速化が求められている。その場合、複数のスピンドル用直動軸受装置を並設させた多軸化によって高速化に対応する場合がある。多軸化する場合は、各スピンドル用直動軸受装置のスピンドル間の位置精度にバラツキが無く均一化していることがきわめて重要となる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、スピンドルを保持するガイドポストの軸線の周方向への回動を規制して位置精度を向上することが可能なスピンドル用直動軸受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】
【０００７】
本発明に係るスピンドル用直動軸受装置は、
スピンドルを保持したガイドポストと、ガイドポストを挿通する貫通孔を設けたブッシュとを、リテーナに回動自在に保持した転動体を介して軸方向に相対移動させるスピンドル用直動軸受装置であって、
転動体は、ボールとし、
リテーナには、複数のボールを軸方向に直線状に配置すると共に、この直線状のボール列を周方向に複数列配置し、
ガイドポストの外周面及びブッシュの内周面は、断面円形状とし、
ブッシュに対してガイドポストが軸線の周方向へ回動するのを規制する回り止め機構を設け、
上記ブッシュの端面にリテーナの端面を当接可能とするフタを設けたものである。
【０００８】
これにより、上記回り止め機構によってスピンドルの作動によりガイドポストに回転トルクが発生してもガイドポストの軸線周方向への回動が防止される。また、ボールを保持するリテーナがガイドポストとブッシュとの相対的な直動往復移動に伴うボールのすべりによって軸方向へ移動しても、リテーナは上記フタに当接してブッシュの外側へ露出されない。これにより、リテーナに保持するすべてのボールを常にガイドポストとブッシュとの間に配置させることができる。従って、軸方向に直線状に配置する複数のボールの列により、ブッシュに対するガイドポストの直動性が安定し、ガイドポストの軸線周方向への回動が抑制される。
【０００９】
上記回り止め機構は、
上記ガイドポストの外周面に軸方向に延びた第１の平面部又は／及び上記ブッシュの内周面に軸方向に延びた第２の平面部を形成し、上記第１又は第２の平面部に上記ボール列を転動自在に配置させる構成とすることができる。
【００１０】
これによれば、第１又は第２の平面部に配置されたボールによって、スピンドルの作動によりガイドポストに回転トルクが発生してもガイドポストの軸線周方向への回動が阻止される。
【００１１】
上記回り止め機構は、
上記ガイドポストの外周面に軸方向に延びた第１の凹溝を少なくとも１箇所形成すると共に上記ブッシュの内周面に上記第１の凹溝と対向して軸方向に延びた第２の凹溝を形成し、上記第１、第２の凹溝間に上記複数列のボール列のうちボール径が他のボール列よりも大径とした大ボール列を転動自在に配置させる構成とすることができる。
【００１２】
これによれば、大ボール列の各々の大ボールが第１、第２の凹溝のそれぞれの２つの面に当接して四点で保持され、ブッシュに対してガイドポストの軸線周方向へのガタツキを無くすことができる。従って、スピンドルの作動によりガイドポストに回転トルクが発生してもガイドポストの軸線周方向への回動が防止される。
【００１３】
上記回り止め機構は、
上記ガイドポストと平行して軸方向に延びた棒部材を該ガイドポストに連結すると共に上記ブッシュにおいて貫通孔と平行して軸方向に貫通した挿通孔を設け、上記棒部材を上記挿通孔内にガイド部材を介して摺動自在に挿通させる構成とすることができる。
【００１４】
これによれば、上記棒部材によってブッシュに対するガイドポストの軸線周方向へのガタツキを無くすことができる。従って、スピンドルの作動によりガイドポストに回転トルクが発生してもガイドポストの軸線周方向への回動が防止される。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明に係るスピンドル用直動軸受装置によれば、ガイドポストの軸線周方向の回動が防止され、スピンドルの位置精度が向上される。従って、スピンドルを多軸化する場合であっても、各スピンドル用直動軸受装置のスピンドル間の位置精度にバラツキが無く均一化され、多軸化による高速化にも十分に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１によるスピンドル用直動軸受装置の構成を示す一部断面図である。
【図２】ブッシュの下側のフタを取り外した状態におけるスピンドル用直動軸受装置の下面図である。
【図３】Ｖ字溝及び平面部を示す一部拡大図である。
【図４】実施形態２によるスピンドル用直動軸受装置の構成を示す一部断面図である。
【図５】実施形態３によるスピンドル用直動軸受装置の構成を示す一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施形態を説明する。
（実施形態１）
図１、図２に示すように、スピンドル用直動軸受装置１は、スピンドル３を保持するガイドポスト２と、ガイドポスト２を貫通孔４１に挿通して相対移動自在とするブッシュ４と、ガイドポスト２とブッシュ４との間の間隙Ｇに転動可能に介在される複数のボール６を回動自在に保持する筒状のリテーナ７とを備える。ガイドポスト２は、中空軸からなり、中空部２１にはスピンドル３をその軸心をガイドポスト２の中心線と一致させて内嵌保持させている。スピンドル３は、後端側のフランジ３１とガイドポスト２の後端とにボルト３４を締結させてガイドポスト２に固定される。スピンドル３の一端にはツールチャック３２を介してドリル刃３３が取り付けられ、他端には図示しないモータが連結されている。
【００１８】
ガイドポスト２の外周面２２及びブッシュ４の内周面４２は、断面円形状に形成されている。そして、ガイドポスト２の外周面２２には軸方向に延びた第１のＶ字溝８１が形成され、ブッシュ４の内周面４２にはこの第１のＶ字溝８１と対向して軸方向に延びた第２のＶ字溝８２が形成されている。また、リテーナ７は、円筒状に形成され、その側壁には、複数のボール６が軸方向に直線状に配置されると共に、この直線状のボール列６０が周方向に複数列配置されている。この複数列のボール列６０のうちの１列をボール径が他のボール列６０よりも大径とした大ボール列６０Ｘとする。そして、図３を参照して、大ボール列６０Ｘが上記第１、第２のＶ字溝８１，８２間に転動自在に配置される。
【００１９】
また、第１、第２のＶ字溝８１，８２の対称位置におけるガイドポスト２の外周面２２及びブッシュ４の内周面４２において、ガイドポスト２の外周面２２には軸方向に延びた第１の平面部９１が形成され、ブッシュ４の内周面４２にはこの第１の平面部９１と平行に対向して軸方向に延びた第２の平面部９２が形成されている。そして、図３を参照して、この第１、第２の平面部９１，９２間に上記他のボール列６０ａ，６０ｂの２列が転動自在に配置される。この２列のボール列６０ａ，６０ｂと、その左右の各１列のボール列６０ｃ，６０ｄとを含む４列のボール列６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄの列間隔は、他よりも狭くなっている。ブッシュ４の第２の平面部９２は、ブッシュ４の円形の内周面４２に凹溝４３を設け、この凹溝４３にスライド板９を取り付けることにより形成される。これにより、ブッシュ４の円形の内周面４２においても平面度の優れた平面部９２を、加工上、簡易に形成することができる。
【００２０】
なお、第１、第２のＶ字溝８１，８２間に配置する大ボール列６０Ｘと、第１、第２の平面部９１，９２間に配置する２列のボール列６０ａ，６０ｂ以外の他のボール列６０は、ガイドポスト２の円形の外周面２２とブッシュ４の円形の内周面４２との間の間隙Ｇに転動自在に保持されている。また、ガイドポスト２の円形の外周面２２とブッシュ４の円形の内周面４２との間の間隙Ｇは、他のボール列６０のボール径よりも５〜１０μｍの範囲で狭くなるように設定されている。これにより、他のボール列６０でのボール６の予圧が５〜１０μｍの範囲となり、１０μｍ以下の低予圧に設定することができ、ガイドポスト２とブッシュ４との相対的な直動移動を軽く且つスムーズに行うことができる。
【００２１】
また、ブッシュ４の両端面には、リテーナ７の端面を当接可能とする環状のフタ５が取り付けられている（図１を参照）。これにより、リテーナ７は、ガイドポスト２とブッシュ４との相対的な直動往復移動に伴うボール６のすべりによって軸方向へ移動しても、フタ５に当接してブッシュ４の外側へ露出されることがない。
【００２２】
以上のスピンドル用直動軸受装置１におけるガイドポスト２とブッシュ４とをボール６を介して軸方向に相対移動させると、大ボール列６０Ｘの各々の大ボール６が第１、第２のＶ字溝８１，８２を転動して、ガイドポスト２とブッシュ４とが直動案内される。このとき、大ボール列６０Ｘの各々の大ボール６が第１、第２のＶ字溝８１，８２のそれぞれの２つの斜面に当接して四点で保持され、ブッシュ４に対してガイドポスト２の軸線の周方向へのガタツキを無くすことができる。従って、スピンドル３の作動によりガイドポスト２に回転トルクが発生してもガイドポスト２の軸線周方向への回動が防止される。
【００２３】
また、ガイドポスト２側の第１の平面部９１とブッシュ４側の第２の平面部９２とが平行に対向する間隙Ｇは、ガイドポスト２が回動しようとすると、例えば、ブッシュ４側の第２の平面部９２に対してガイドポスト２側の第１の平面部９１が傾こうとする。このとき、第１の平面部９１と第２の平面部９２との間の間隙Ｇの一部分において狭くなろうとするが、第１、第２の平面部９１，９２間に配置されたボール６によって押し戻される。その結果、ガイドポスト２の軸線周方向への回動が阻止される。このように、第１、第２の平面部９１，９２によってもガイドポスト２の軸線周方向へのガタツキを抑制することができ、スピンドル３の作動によりガイドポスト２に回転トルクが発生してもガイドポスト２の軸線周方向への回動を防止することができる。
【００２４】
さらに、スピンドル３の作動によりガイドポスト２に回転トルクが発生しガイドポスト２が回動しようとすると、第１、第２の平面部９１，９２間に配置された各ボール６がブッシュ４の第２の平面部９２によって押圧され、この押圧力が対称位置の第１、第２のＶ字溝８１，８２及び大ボール列６０Ｘに作用する。従って、第１、第２のＶ字溝８１，８２と大ボール列６０Ｘとの間が強く圧接され、ガイドポスト２の周方向への回動がより確実に防止される。また、ブッシュ４の第２の平面部９２からの押圧力によりボール列６０ａ，６０ｂを介してガイドポスト２の第１の平面部９１を軸心へ向けて押圧する力が増大される。これにより、スピンドル３の作動時におけるブッシュ４とガイドポスト２間の剛性が増し、スピンドル３における加工精度を高度に保持することができる。
【００２５】
また、リテーナ７は、ブッシュ４の両端面に取り付けたフタ５によってブッシュ４の外側へ露出されることがないので、リテーナ７に保持するすべてのボール６を常にガイドポスト２とブッシュ４との間に配置させることができ、第１、第２のＶ字溝８１，８２及び大ボール列６０Ｘによるガイドポスト２の回り止め作用を減退させることがない。しかも、軸方向に直線状に配置する複数のボール列６０により、ブッシュ４に対するガイドポスト２の直動性が安定し、ガイドポスト２の軸線周方向への回動が抑制される。
【００２６】
以上のように、実施形態１によるスピンドル用直動軸受装置１によれば、ガイドポスト２の軸線周方向の回動が防止され、スピンドル３の位置精度が向上される。従って、多軸化する場合であっても、各スピンドル用直動軸受装置１のスピンドル３間の位置精度にバラツキが無く均一化され、多軸化による高速化にも十分に対応することができる。
【００２７】
なお、上記実施形態１では、第１、第２のＶ字溝８１，８２を１箇所にしか設けないが、複数個所に設けるようにしてもよい。また、上記実施形態１では、第１、第２のＶ字溝８１，８２と、第１、第２の平面部９１，９２とを設けるが、第１、第２のＶ字溝８１，８２だけを設けるようにしてもよいし、第１、第２の平面部９１，９２だけを設けるようにしてもよい。
【００２８】
（実施形態２）
図４に示すように、実施形態２のスピンドル用直動軸受装置１Ａは、上記の第１、第２のＶ字溝８１，８２や第１、第２の平面部９１，９２を有さず、ガイドポスト２の外周面２２及びブッシュ４の内周面４２は、全体的に断面円形状に形成されている。また、上記の大ボール列６０Ｘは有さず、また、リテーナ７に保持する複数列のボール列６０は周方向に等間隔に配置されている。
【００２９】
そして、この実施形態２では、ガイドポスト２の上部に鍔部２５が延設されており、この鍔部２５にはガイドポスト２と平行して軸方向に延びた丸棒状のピン（棒部材）８３が垂設されている。また、ブッシュ４の外周面に延設部４５を設け、この延設部４５には貫通孔４１と平行して軸方向に貫通した挿通孔４６が設けられている。そして、上記ピン８３が上記挿通孔４６内にガイド部材４７を介してガタツキ無く摺動自在に挿通されている。これにより、ピン８３によってブッシュ４に対するガイドポスト２の軸線周方向へのガタツキを無くすことができる。従って、スピンドル３の作動によりガイドポスト２に回転トルクが発生してもガイドポスト２の軸線周方向への回動が防止される。なお、上記ピン８３は、１本設けられてあればよいが、複数本設けるようにしてもよい。ピン８３を複数本設ける場合は挿通孔４６もピン８３に対応して複数設けられる。その他、図４において図１〜図３と同じ符号で示す部分は、上述の実施形態１と同一又はそれに相当するものである。
【００３０】
（実施形態３）
図５に示すように、実施形態３のスピンドル用直動軸受装置１Ｂは、加工時に、スピンドル３の降下に伴って降下してプリント基板等のワークｗを押え付け、スピンドル３の上昇に伴って上昇してワークｗから離反されるワーク押えｐを備える。このワーク押えｐには、２本のワーク押えバー（棒部材）８４がガイドポスト２と平行して軸方向に延設されている。
【００３１】
そして、これら２本のワーク押えバー８４が、ガイドポスト２の鍔部２５に貫通形成した各挿通孔２６内にガイド部材２７を介してガタツキ無く摺動自在に挿通されると共に、ブッシュ４の延設部４５に貫通形成した各挿通孔４６内にガイド部材４７を介してガタツキ無く摺動自在に挿通される。これにより、ワーク押えバー８４によってブッシュ４に対するガイドポスト２の軸線周方向へのガタツキを無くすことができる。従って、スピンドル３の作動によりガイドポスト２に回転トルクが発生してもガイドポスト２の軸線周方向への回動が防止される。その他、図５において図１〜図４と同じ符号で示す部分は、上述の各実施形態１，２と同一又はそれに相当するものである。
なお、ガイドポストとブッシュ間の回り止め機構としては、図示しないが、ガイドポストに対する上下駆動装置において回り止め機能を持たせた構成とするものでもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１，１Ａ，１Ｂ  スピンドル用直動軸受装置
２  ガイドポスト
３  スピンドル
４  ブッシュ
５  フタ
６  ボール（転動体）
７  リテーナ
２２  外周面
２５  鍔部
２６，４６  挿通孔
２７，４７  ガイド部材
４１  貫通孔
４２  内周面
４５  延設部
６０  ボール列
６０Ｘ  大ボール列
８１  第１のＶ字溝（凹溝）
８２  第２のＶ字溝（凹溝）
８３  ピン（棒部材）
８４  ワーク押えバー（棒部材）
９１  第１の平面部
９２  第２の平面部
【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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