(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記空間部は、前記ガイドレールの長手方向と直交する幅方向を含む少なくとも1つの方向から前記挿通孔に繋がっていることを特徴とする請求項1に記載のリニアガイド装置。
前記空間部は、前記テーブル部材における前記取付面に前記挿通孔と繋がるように形成された凹部によって構成されることを特徴とする請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載のリニアガイド装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、リニアアクチュエータ装置は、設置後にガイドレールに対するガイドブロックのがたつきを抑制するべく、ガイドレールとガイドブロックとの間の予圧を調整する必要がある。しかしながら、従来から、こうした予圧の調整を行うに当たっては、種々の問題が指摘されている。
【0007】
まず、ボルトの螺合動作を通じてガイドブロックをガイドレールの側面に対して接近又は離間させることにより予圧を調整する場合には、ガイドブロックの上面がスライドテーブルの下面を倣い面としてガイドレールの側面に向けて進退移動する。そのため、倣い面となるスライドテーブルの下面には平滑性のある高い加工精度が要求され、装置全体の製造コストが上昇するとともに、倣い面が平滑でない場合はガイドブロックの進退動作が不安定となり、予圧の調整が困難になるという問題があった。
【0008】
また、ガイドレールの側面及び該側面に対向するガイドブロックの対向面の各々にガイドレールの長手方向に沿う長溝を対向形成し、その両長溝間に多数の鋼球(転動体)を介在させるタイプのリニアアクチュエータ装置では、全ての鋼球をマイクロメートル単位でサイズ交換することで、ガイドレールとガイドブロックとの間の予圧を調整する。
【0009】
すなわち、こうしたリニアアクチュエータ装置では、使用している鋼球のサイズが互いに異なる複数のものを用意しておき、当該リニアアクチュエータ装置を取り付けた大型の装置に対して当該リニアアクチュエータ装置を丸ごと交換することでガイドレールとガイドブロックとの間の予圧の調整を行うようにしている。このため、リニアアクチュエータ装置を丸ごと交換する点で、予圧の調整作業に手間がかかるという問題があった。
【0010】
本発明は、このような課題に着目してなされたものである。その目的とするところは、ガイドレールとガイド部材との間の予圧の調整を容易に且つ迅速に行うことができるリニアガイド装置及びリニアアクチュエータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記課題を解決するリニアガイド装置は、ガイドレールと、当該ガイドレールに沿って直線移動自在に設けられるテーブル部材と、当該テーブル部材における前記ガイドレール側に位置する取付面と対向する被取付面及び前記ガイドレールにおける長手方向に沿って延びるガイド面と対向する被ガイド面を有し、且つ、前記被取付面を前記取付面に対向させるとともに、前記被ガイド面と前記ガイド面との間に隙間を介在させた状態で、前記テーブル部材と共に前記ガイドレールに沿って移動するように前記テーブル部材に対して取り付けられるガイド部材と、を備え、ねじ部材を挿通するための挿通孔を前記テーブル部材の外面側から前記取付面に貫通するように形成するとともに、前記ガイド部材の前記被取付面には前記ねじ部材を螺合させるねじ穴を形成し、さらに、前記挿通孔に挿通されて前記ねじ穴に螺合した前記ねじ部材の締め付け力により前記ガイド部材が前記テーブル部材に取り付けられた状態では、前記テーブル部材の前記取付面と前記ガイド部材の前記被取付面との間に、前記挿通孔と繋がる空間部が形成され
、前記挿通孔は、前記ねじ部材の挿通方向に投影した場合において一部が前記空間部と重なる。
【0012】
上記リニアガイド装置において、前記空間部は、前記ガイドレールの長手方向と直交する幅方向を含む少なくとも1つの方向から前記挿通孔に繋がっていることが好ましい。
上記リニアガイド装置において、前記テーブル部材には、前記挿通孔が複数箇所にわたって形成され、前記各挿通孔には、前記ねじ部材がそれぞれ挿通されていることが好ましい。
【0013】
上記リニアガイド装置において、前記空間部は、前記テーブル部材の前記取付面側において前記ガイドレールの延びる方向と直交する幅方向の中央部に形成され、前記挿通孔は、前記ガイドレールを前記幅方向の両側から挟む複数の位置であって且つ前記ガイド部材の前記被ガイド面よりも前記幅方向の中央位置から離れた位置に形成されていることが好ましい。
【0014】
上記リニアガイド装置において、前記空間部は、前記テーブル部材における前記取付面に前記挿通孔と繋がるように形成された凹部によって構成されることが好まし
い。
【0015】
上記課題を解決するリニアアクチュエータ装置は、上記構成のリニアガイド装置と、前記テーブル部材を駆動する駆動部とを備えた。
【発明の効果】
【0016】
ガイドレールとガイド部材との間の予圧の調整を容易に且つ迅速に行うことができる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、リニアアクチュエータ装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、リニアアクチュエータ装置11は、全体として略直方体状をなしており、ベース部材12と、ベース部材12上に設けられたリニアガイド装置13とを備えている。
【0019】
図2及び
図3に示すように、リニアガイド装置13は、ベース部材12上における幅方向Xの中央部に長手方向Yの全体に渡って延びるように設けられたブロック状のガイドレール14と、ガイドレール14上に移動可能に嵌合されたガイド部材15と、ガイド部材15上に取着されたテーブル部材17とを備えている。この場合、ガイド部材15とテーブル部材17とは、複数(本実施形態では4本)のねじ部材の一例としてのキャップボルト16によって締結されている。
【0020】
図3に示すように、ガイドレール14における上面18及び幅方向Xの両側面19は、ガイド部材15がガイドレール14に沿って移動する際にガイド部材15をガイドするガイド面を構成している。ガイド部材15の下面には、ガイドレール14に対して上側から嵌合されるガイド凹溝20が長手方向Yに延びるように形成されている。ガイド部材15のガイド凹溝20の内底面21及び幅方向Xの両内側面22は、それぞれガイドレール14における上面18及び両側面19と対向する被ガイド面を構成している。
【0021】
ガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22と、ガイドレール14における両側面19との間には隙間が介在している。なお、この隙間は、互いの内面同士(すなわち、ガイド面として機能するガイドレール14の両側面19と、被ガイド面として機能するガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22)を摺接可能とするための微小な隙間である。また、ガイドレール14の両側面19及び両側面19に対向するガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22には、それぞれ長手方向Yに延びる長溝23が対向するように形成されている。そして、これらの対向する両長溝23間には、それぞれ多数の鋼球24が転動可能に介在している。
【0022】
テーブル部材17の下面には、ガイド部材15に対して上側から嵌合される取付凹溝25が長手方向Yに延びるように形成されている。テーブル部材17の取付凹溝25の内底面26は、テーブル部材17に対してガイド部材15を取り付ける際にガイド部材15の上面27と対向する取付面を構成している。一方、ガイド部材15の上面27は、テーブル部材17に対してガイド部材15を取り付ける際にテーブル部材17の取付凹溝25の内底面26と対向する被取付面を構成している。
【0023】
図3及び
図4に示すように、平面視矩形状をなすガイド部材15の上面27における4つのコーナー部近傍には、幅方向X及び長手方向Yにおいてそれぞれ対をなすように、キャップボルト16を螺合させるねじ穴30がそれぞれ形成されている。一方、テーブル部材17におけるガイド部材15の各ねじ穴30と上下方向に対応する位置には、上面側(外面側)から取付凹溝25の内底面26に貫通するように、キャップボルト16を挿通可能な挿通孔31がそれぞれ形成されている。
【0024】
この場合、各挿通孔31は、ガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22よりも、リニアガイド装置13における幅方向Xの中央位置から離れた位置に位置している。なお、各挿通孔31の上端部は、キャップボルト16の頭が収容されるように、拡径されている。
【0025】
また、テーブル部材17の取付凹溝25の内底面26における幅方向Xの中央部には、略矩形状をなす凹部32が、キャップボルト16の各挿通孔31への挿通方向と直交する方向から各挿通孔31と繋がるように形成されている。したがって、テーブル部材17の各挿通孔31に挿通されてガイド部材15の各ねじ穴30に螺合した各キャップボルト16の締め付け力によってガイド部材15がテーブル部材17に取り付けられた状態では、凹部32と、ガイド部材15の上面27との間に空間部Kが形成される。すなわち、空間部Kは、凹部32内の空間によって構成される。
【0026】
図4に示すように、凹部32は、第1凹部32aと4つの第2凹部32bとを備えている。第1凹部32aは、テーブル部材17の長手方向Yの中央部から一端にかけて延びるとともに幅方向Xにおける各挿通孔31の内側一杯まで広がる矩形状をなしている。各第2凹部32bは、第1凹部32aの幅方向Xの端縁における各挿通孔31と対応する位置から、キャップボルト16の各挿通孔31への挿通方向に投影した場合において各挿通孔31の全部と重なるように、幅方向Xの外側へ広がる略矩形状をなしている。
【0027】
各第2凹部32bの長手方向Yの長さは挿通孔31の径の約1.5倍に設定される一方、各第2凹部32bの幅方向Xの長さは挿通孔31の径と同じになるように設定されている。したがって、各第2凹部32bは長手方向Yの外側から各挿通孔31に繋がるとともに、第1凹部32aは幅方向Xの内側から各挿通孔31にそれぞれ繋がっている。よって、凹部32は、各挿通孔31に対してガイドレール14の長手方向Y及び幅方向Xの2つの方向から繋がっている。
【0028】
図3に示すように、ベース部材12には、幅方向Xにおいて対をなすシリンダ孔35が長手方向Yに延びるように形成されている。各シリンダ孔35内には、パッキン36を介してピストン37が摺動可能にそれぞれ配置されている。各ピストン37の中心部にはピストンロッド38の一端部がそれぞれ連結される一方、各ピストンロッド38の他端部は、
図1及び
図2に示すように、各シリンダ孔35の外側において略矩形板状の連結部材39の下端部にそれぞれキャップボルト40によって連結されている。
【0029】
連結部材39の上端部は、テーブル部材17の長手方向Yにおける各キャップボルト16側とは反対側の端部にキャップボルト41によって連結されている。そして、各シリンダ孔35にエアコンプレッサ(図示略)から圧縮空気が供給されることで、各ピストンロッド38が各シリンダ孔35内に収容された位置と、各シリンダ孔35から外部へ突出した位置との間で往復移動する。
【0030】
この各ピストンロッド38の往復移動により、テーブル部材17は、連結部材39を介して、テーブル部材17全体がベース部材12上に位置する基準位置(
図1に示す位置)と、テーブル部材17の約半分がベース部材12上から長手方向Yにおける連結部材39側へずれたスライド位置(
図2に示す位置)との間でスライド移動(駆動)する。
【0031】
すなわち、テーブル部材17は、各ピストンロッド38の往復移動により、ガイド部材15と共にガイドレール14に沿って基準位置とスライド位置との間で直線移動自在になっている。なお、本実施形態では、各シリンダ孔35、各パッキン36、各ピストン37、及び各ピストンロッド38によって駆動部が構成されている。
【0032】
次に、リニアガイド装置13におけるガイドレール14とガイド部材15との間の予圧を調整する際の作用について説明する。
図5に示すように、キャップボルト16の螺合動作に基づく締め付け力によりガイド部材15がテーブル部材17に対して締結されている状態において、キャップボルト16の締め付け力が更に強くされると、ガイド部材15の上面27のうちでキャップボルト16が螺合しているねじ穴30付近に対してテーブル部材17側への引き寄せ力が加わる。
【0033】
このような場合において、テーブル部材17の取付凹溝25の内底面26に各挿通孔31と繋がる凹部32(空間部K)が形成されていない場合には、キャップボルト16の締め付け力を強くしても、取付凹溝25の内底面26とガイド部材15の上面27とは、キャップボルト16の締め付け力を強くする前と同じ面接触状態を維持するだけである。
【0034】
このため、ガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22と、ガイドレール14における両側面19との間の予圧は変化しない。すなわち、鋼球24に付与される予圧の調整は行われない。したがって、
図7のグラフの破線Aで示すように、キャップボルト16の締め付け力を強くしても、鋼球24に付与される予圧(ガイドレール14に対する鋼球24を介したガイド部材15の摺動抵抗)はほぼ一定になる。
【0035】
これに対し、本実施形態のリニアガイド装置13では、テーブル部材17の取付凹溝25の内底面26に各挿通孔31と繋がる凹部32(空間部K)が形成されている。さらに、凹部32は、ガイドレール14の長手方向Y及び幅方向Xの双方から各挿通孔31に繋がっている。このため、
図6に示すように、キャップボルト16の締め付け力が更に強くされると、ガイド部材15は、次のように歪み変形する。すなわち、ガイド部材15は、テーブル部材17の取付凹溝25の内底面26における各挿通孔31の周縁部位のうちガイド部材15の上面27が接触する部位を支点とする一方、各ねじ穴30におけるキャップボルト16による締め付け力が局所的に加えられる部位を力点とする梃子の原理に基づき、上面27における凹部32と対向する部位が凹部32側へ引き寄せられるように歪み変形する。
【0036】
このとき、ガイド部材15には、次のようなモーメントが発生する。まず、凹部32は第2凹部32bが挿通孔31に対して長手方向Yから繋がっているので、その長手方向Yと直交する幅方向Xに沿う軸を中心に回転するピッチングモーメントが発生する。また、凹部32は第1凹部32aが挿通孔31に対して幅方向Xから繋がっているので、その幅方向Xと直交する長手方向Yに沿う軸を中心に回転するローリングモーメントが発生する。そして更に、それらのピッチングモーメントとローリングモーメントとの合力によるモーメント(例えば長手方向Y及び幅方向Xの双方と直交する高さ方向に沿う軸を中心に回転するヨーイングモーメントなど)が発生する。
【0037】
すると、ガイド部材15は、この歪み変形に伴い発生するモーメントによって、ガイド凹溝20の内底面21及び両内側面22が形成された部位も変位するため、この変位によりガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22と、ガイドレール14における両側面19との間の微小な隙間が次のように変化する。
【0038】
すなわち、本実施形態では、リニアガイド装置13の長手方向Yから見た状態(
図5及び
図6に示す状態)において、各挿通孔31の中心軸線と、ガイドレール14の両側面19のうち該各挿通孔31から近い方の側面19との間に、凹部32(空間部K)が存在している。そのため、キャップボルト16の締め付け力が強くされた場合、凹部32側への引き寄せ力による歪み変形に応じてガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22がガイドレール14の両側面19へ僅かに接近する。
【0039】
これにより、リニアガイド装置13の幅方向Xにおけるガイド部材15によるガイドレール14の挟圧力が大きくなる。この結果、ガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22と、ガイドレール14の両側面19との間の微小な隙間が僅かに狭められることになり、ガイドレール14とガイド部材15との間の予圧、すなわち鋼球24に付与される予圧が高くなるように調整される。
【0040】
そして、本実施形態のリニアガイド装置13では、
図7のグラフの実線Bで示すように、キャップボルト16の締め付け力(締め付けトルク)を強くするにつれて、鋼球24に付与される予圧(ガイドレール14に対する鋼球24を介したガイド部材15の摺動抵抗)も大きくなる。
【0041】
一方、キャップボルト16の締め付け力が強くされたことによって既にガイド部材15が凹部32側へ引き寄せられるように歪み変形している状態において、上記の場合とは逆に、ガイド部材15をテーブル部材17側に締め付けているキャップボルト16の締め付け力を弱くした場合には、ガイド部材15が歪み変形する前の元の形状に戻ろうとする。このため、ガイド部材15の歪み変形量が少なくなる。
【0042】
したがって、キャップボルト16の締め付け力が弱められると、ガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22がガイドレール14の両側面19から遠ざかる方向へ僅かに変位する。この結果、ガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22と、ガイドレール14の両側面19との間の微小な隙間が僅かに広げられることになり、ガイドレール14とガイド部材15との間の予圧、すなわち鋼球24に付与される予圧が低くなるように調整される。
【0043】
以上のように、本実施形態のリニアガイド装置13では、鋼球24に付与される予圧の調整を行うにあたって、テーブル部材17の取付凹溝25の内底面26(テーブル部材17におけるガイド部材15の取付面)に高い加工精度が要求されることもなく、また、リニアガイド装置13全体の分解及び組立を要することもない。
【0044】
すなわち、テーブル部材17の各挿通孔31に挿通されてガイド部材15の各ねじ穴30に螺合しているキャップボルト16の締め付け力を調整するだけで、ガイド部材15の歪み変形に基づきガイドレール14とガイド部材15との間の予圧(鋼球24に付与される予圧)を調整することができる。したがって、ガイドレール14とガイド部材15との間の予圧の調整を容易に且つ迅速に行うことができる。
【0045】
また、リニアガイド装置13の長手方向Yから見て、各挿通孔31の中心軸線とガイドレール14の両側面19のうち該各挿通孔31から近い方の側面19との間に凹部32(空間部K)が存在せず、凹部32が該中心軸線よりも該側面19から遠い側に存在する場合には、上記の場合とは逆方向にガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22が変位する。
【0046】
すなわち、凹部32側への引き寄せ力による歪み変形に応じてガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22がガイドレール14の両側面19から遠ざかる方向へ僅かに変位する。これにより、リニアガイド装置13の幅方向Xにおけるガイド部材15によるガイドレール14の挟圧力が小さくなる。この結果、ガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22と、ガイドレール14の両側面19との間の微小な隙間が僅かに広げられることになり、ガイドレール14とガイド部材15との間の予圧、すなわち鋼球24に付与される予圧が低くなるように調整される。
【0047】
一方、キャップボルト16の締め付け力が強くされたことによって既にガイド部材15が凹部32側へ引き寄せられるように歪み変形している状態において、上記の場合とは逆に、ガイド部材15をテーブル部材17側に締め付けているキャップボルト16の締め付け力を弱くした場合には、ガイド部材15が歪み変形する前の元の形状に戻ろうとする。このため、ガイド部材15の歪み変形量が少なくなる。
【0048】
したがって、キャップボルト16の締め付け力が弱められると、ガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22がガイドレール14の両側面19に近づく方向へ僅かに変位する。この結果、ガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22と、ガイドレール14の両側面19との間の微小な隙間が僅かに狭められることになり、ガイドレール14とガイド部材15との間の予圧、すなわち鋼球24に付与される予圧が高くなるように調整される。
【0049】
以上詳述した実施形態によれば次のような効果が発揮される。
(1)リニアガイド装置13では、テーブル部材17の各挿通孔31に挿通されてガイド部材15の各ねじ穴30に螺合している各キャップボルト16の締め付け力を調整するだけで、ガイド部材15の歪み変形に基づきガイドレール14とガイド部材15との間の予圧、すなわち鋼球24に付与される予圧を調整することができる。したがって、ガイドレール14とガイド部材15との間の予圧の調整を容易に且つ迅速に行うことができる。
【0050】
(2)凹部32(空間部K)は、各挿通孔31に対してガイドレール14の長手方向Y及び幅方向Xの2つの方向から繋がっている。このため、キャップボルト16の締め付け力を強くしてガイド部材15を歪み変形させると、ガイド部材15にはピッチングモーメントとローリングモーメントとの合力によるモーメントが発生する。したがって、こうした合力によるモーメント方向においてガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22をガイドレール14の両側面19に対して変位させることを通じて、両内側面22と両側面19との間の微小な隙間を効果的に調整することができる。
【0051】
(3)テーブル部材17には、キャップボルト16が挿通される挿通孔31が四箇所にわたって形成されているため、ガイドレール14とガイド部材15との間の予圧の調整を、テーブル部材17の四箇所に形成された挿通孔31に挿通された各キャップボルト16の締め付け力の調整を通じて四方向から行うことができる。したがって、キャップボルト16の締め付け力の調整を一箇所で一方向からだけ行う場合に比して、ガイドレール14に対するガイド部材15のがたつきの抑制を精密に行うことができる。
【0052】
(4)凹部32は、テーブル部材17の取付凹溝25の内底面26側においてガイドレール14の延びる長手方向Yと直交する幅方向Xの中央部に形成され、挿通孔31は、ガイドレール14を幅方向Xの両側から挟む4つの位置であって且つガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22よりも幅方向Xの中央位置から離れた位置に形成されている。このため、キャップボルト16の締め付け力を強くすると、ガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22がガイドレール14の両側面19に対してガイドレール14を幅方向Xの両側から挟圧する(挟み付ける)ように変位する。したがって、ガイドレール14とガイド部材15との間の予圧の調整をガイド部材15がガイドレール14から外れることを抑制しつつ安定的に行うことができる。
【0053】
(5)空間部Kは、テーブル部材17の取付凹溝25の内底面26に挿通孔31と繋がるように形成された凹部32によって構成されている。このため、例えばテーブル部材17の取付凹溝25の内底面26とガイド部材15の上面27との間にスペーサー部材などを挟むことによって挿通孔31に繋がる空間部Kを形成する場合に比して、そのようなスペーサー部材を不要にできるので、部品点数の増加を抑制することができる。
【0054】
(6)各挿通孔31は、キャップボルト16の挿通方向に投影した場合において全部が凹部32(空間部K)と重なっている。このため、例えば挿通孔31の一部がキャップボルト16の挿通方向に投影した場合において凹部32(空間部K)と重なっている場合に比して、キャップボルト16の締め付け力によるガイド部材15の歪み変形量を少なくすることができる。
【0055】
(変更例)
なお、上記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・
図8に示すように、テーブル部材17において各第2凹部32bの長手方向Yの長さを挿通孔31の径と同じになるようにしてもよい。すなわち、凹部32と挿通孔31とは幅方向Xからのみ繋がるようにしてもよい。このようにすれば、キャップボルト16の締め付け力によるガイド部材15の歪み変形にともなって長手方向Yに沿う軸を中心に回転するローリングモーメントが発生する。したがって、このローリングモーメント方向においてガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22をガイドレール14の両側面19に対して変位させることを通じて、両内側面22と両側面19との間の微小な隙間を効果的に調整することができる。
【0056】
・
図9(a)、(b)に示すように、テーブル部材17の各挿通孔31は、キャップボルト16の挿通方向に投影した場合において幅方向Xの内側半分(一部)が凹部32(空間部K)と重なるようにしてもよい。このようにすれば、各挿通孔31の全部がキャップボルト16の挿通方向に投影した場合において凹部32(空間部K)と重なっている場合に比して、キャップボルト16の締め付け力によるガイド部材15の歪み変形量を多くすることができる。
【0057】
・テーブル部材17の凹部32を省略し、テーブル部材17の取付凹溝25の内底面26とガイド部材15の上面27との間に、凹部32と同じ形状の空間部K(隙間)が形成されるようにスペーサー部材を挟むようにしてもよい。
【0058】
・各挿通孔31は、必ずしもガイド部材15のガイド凹溝20の両内側面22よりも幅方向Xの中央位置から離れた位置に形成する必要はない。
・テーブル部材17へのガイド部材15の取り付けは、凹部32と繋がる1つの挿通孔31に挿通された1本のキャップボルト16の1箇所での締め付けによって行うようにしてもよい。この場合、凹部32と繋がる1つの挿通孔31に挿通された1本のキャップボルト16の締め付け位置は、適宜変更してもよい。
【0059】
・テーブル部材17へのガイド部材15の取り付けは、キャップボルト16によって2箇所の締め付けや3箇所の締め付け、あるいは5箇所以上の締め付けによって行うようにしてもよい。この場合、凹部32と繋がる各挿通孔31に挿通されたそれぞれのキャップボルト16の締め付け位置は、適宜変更してもよい。