特許 6893062 直動案内装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6893062

(24)【登録日】2021年6月2日

(45)【発行日】2021年6月23日

(54)【発明の名称】直動案内装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 29/04 20060101AFI20210614BHJP

【ＦＩ】

   F16C29/04

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-216001(P2017-216001)

(22)【出願日】2017年11月9日

(65)【公開番号】特開2019-86118(P2019-86118A)

(43)【公開日】2019年6月6日

【審査請求日】2020年9月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000132231

【氏名又は名称】株式会社スター精機

(74)【代理人】

【識別番号】100081466

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 研一

(72)【発明者】

【氏名】水野 耕治

【審査官】 古▲瀬▼ 裕介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−００２４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０７−０４３３６２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００３−３３６６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１５６９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−０５２４１３（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ ２９／００−３１／０６

Ｂ２１Ｄ ３９／００

Ｂ２１Ｊ １／００−１３／１４

Ｂ２１Ｊ １７／００−１９／０４

Ｂ２１Ｋ １／００−３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

低い剛性で長手直交方向断面が四角形状からなり、両側面に取付け溝が長手方向に亘って形成された直線レールと、
上記直線レールより高い剛性で、上記取付け溝に一部外面が露出して挿嵌固定される軌道と、
上記直線レールに支持されて長手方向へ移動するように支持される可動体に上記直線レールを挟んで回転可能に軸支され、上記直線レールより高い剛性で、外周面に直線レールの各側面から露出する軌道の一部外面に圧接して転動する転動面を有すると共に軌道の長手直交方向両側に位置する外周面の軸線回りに直線レール側面に突刺する突刺部を設けたガイドローラと、
を備え、
直線レールに対する可動体の移動に伴って転動するガイドローラの突刺部を軌道の長手直交方向両側に位置する直線レール側面に突刺して加圧変形させることにより規制溝を形成し、直線レールに対する可動体の移動に伴って規制溝内を摺動する突刺部により直線レール側面における取付け溝近傍の変形を規制して取付け溝から軌道が抜け出すのを規制可能にした直動案内装置。

【請求項2】

請求項１において、
直線レールは、アルミニウム材（アルミニウム合金材を含む）、合成樹脂材、マグネシウム合金材のいずれかとした直動案内装置。

【請求項3】

請求項１において、
軌道は、長手直交方向断面が円形状、方形状のいずれかとした直動案内装置。

【請求項4】

請求項１において、
ガイドローラは、可動体におけるベースの移動方向上手側及び下手側にて直線レールを挟んで回転可能に軸支した直動案内装置。

【請求項5】

請求項１において、
ガイドローラは、可動体におけるベースの移動方向中央部にて直線レールを挟んで回転可能に軸支した直動案内装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、可動体が直線移動するように案内する直動案内装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば樹脂成形機から成形品を取出す直交三軸型の成形品取出し機にあっては、樹脂成形機の中心軸線直交方向へ延出して樹脂成形機の固定プラテンに基台が固定される第１フレーム上を中心軸線直交方向へ移動するように支持される第１可動体、該第１可動体に対して上記中心軸線方向へ延出して基部が固定される第２フレーム上を中心軸線方向へ移動するように支持される第２可動体、第２可動体に対して上下方向へ昇降するように支持され、下部に成形品を保持するチャックが設けられた第３可動体等により構成される。

【0003】

そして第１可動体は、第１フレーム上にて上記中心軸線直交方向へ延出して固定された第１直線レールに対して該第１可動体に設けられた第１直動ガイドを、また第２可動体は、第２フレーム上にて上記中心軸線方向へ延出して固定された第２直線レールに対し、該第２可動体に設けられた第２直動ガイドを、更に第３可動体は、該第３可動体に上下方向へ延出して固定された第３直線レールを第２可動体に設けられた第３直動ガイドにそれぞれ支持し、各可動体が対応するそれぞれの方向へ直線移動するように構成している。

【0004】

上記第１乃至第３直線レールは、長手方向に設けられた転動溝に対して第１乃至第３直動ガイドに内蔵された鋼球を転動させて第１乃至第３可動体が直線移動するように案内しているが、第１乃至第３直線レール及び第１乃至第３直動ガイドに内蔵された鋼球やこれら鋼球を保持する保持器にあっては、耐摩耗性に優れ、高剛性化、長寿命化を実現するために高い剛性の鋼材により形成している。

【0005】

上記鋼材自体、重量物であるため、可動部が重量化し、可動体を移動する駆動源として高トルクの電動モータを使用する必要があり、可動体自体が更に重量化することが避けられず、可動体を高い位置精度で高速度及び消費電力を低減しながら直線移動させることが困難であった。

【0006】

上記問題を解決するため、例えば特許文献１に示す直動案内機構が提案された。該直動案内機構は、第１のフレームに対し、該第１のフレームの延出方向と同方向に延びるように固定される第２のフレームと、該第２のフレームに取り付けられた軌道と、第２のフレームに沿って往復移動するベース部材（可動体）に回転自在に支持され、軌道上を転動する転動体とを備え、第２のフレームを第１のフレームを形成する材料の剛性よりも低い剛性のアルミニウム（アルミニウム合金を含む。）や合成樹脂等の材質で構成し、第２のフレームを軽量化することにより全体を軽量化して可動体の移動応答性や高速化を実現することができるが、軌道には耐摩耗性が高い鋼材を使用する必要があり、第２のフレームに軌道を取り付けるにあたっては、第２のフレームに設けられた取付け溝に対して軌道の一部を挿嵌した状態で取付け溝の周囲を変形（かしめ）させて固定している。

【0007】

このため、上記構成にあっては、第２のフレームに対するベース部材の移動に伴って発生する振動や、軌道や転動体の摩耗により隙間ができた際に軌道に対する転動体の転動方向が振動等により不安定になって移動抵抗等が発生し、この移動抵抗によりかしめ状態が緩くなって第２のフレームから軌道が外れる恐れがあり、第２のフレームに対してベース部材を長期に亘って安定的に直線案内することが困難であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１２−１７８６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

解決しようとする問題点は、直線レールに剛性が高い材料を使用する場合には、直動案内機構が重量化して可動体を長期に亘って高精度化、高速化、省力化して直動案内することが困難になる点にある。

【0010】

また、直動案内機構の軽量化を図るために直線レールを剛性が低い材料を使用した場合にあっては、直線レールから軌道が外れやすくなり、直線レールに対して可動体を長期に亘って安定的に直線案内することが困難になる点にある。
点にある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、低い剛性で長手直交方向断面が四角形状からなり、フレームに固定される直線レールと、上記直線レールより高い剛性で、該直線レールの対向する側面に長手方向に亘って形成された取付け溝に、一部外面が露出して挿嵌固定される軸材と、上記直線レールに支持されて長手方向へ移動するように支持される可動体に上記直線レールを挟んで回転可能に軸支され、上記直線レールに支持されて長手方向へ移動するように支持される可動体に上記直線レールを挟んで回転可能に軸支され、上記直線レールより高い剛性で、外周面に直線レールの各側面から露出する軌道の一部外面に圧接して転動する転動面を有すると共に軌道の長手直交方向両側に位置する直線レール側面に突刺する突刺部を外周面に設けたガイドローラと、を備え、直線レールに対する可動体の移動に伴って転動するガイドローラの突刺部を軌道の長手直交方向両側に位置する直線レール側面に突刺して加圧変形させることにより規制溝を形成し、直線レールに対する可動体の移動に伴って規制溝内を摺動する突刺部により直線レール側面における取付け溝近傍の変形を規制して軌道が抜け出すのを規制可能にしたことを最も主要な特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明は、直線レールに剛性が低い材料を使用して直動案内機構を軽量化し、可動体を長期に亘って高精度化、高速化、省力化して直動案内することができる。また、剛性が低い直線レールに剛性が高い軌道を取り付けて直動案内する場合であっても、直線レールから軌道が外れやすくなるのを防止し、直線レールに対して可動体を長期に亘って安定的に直動案内することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係る直動案内装置が実施される成形品取出し機の概略を示す全体斜視図である。

【図2】直動案内装置の一部省略斜視図である。

【図3】直動案内装置の略体側面図である。

【図4】図３のＡ−Ａ線縦断面図である。

【図5】直線レールに対する可動体の移動に伴って直線レールに形成される規制溝の形成状態を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

直線レールに対する可動体の移動に伴って転動するガイドローラの突刺部を軌道の長手直交方向両側に位置する直線レール側面に突刺して加圧変形させることにより規制溝を形成し、直線レールに対する可動体の移動に伴って規制溝内を摺動する突刺部により直線レール側面における取付け溝近傍の変形を規制して軌道が抜け出すのを規制可能にしたことを最良の形態とする。

【実施例1】

【0015】

以下、本発明を成形品取出し機に実施した実施例を示す図に従って説明する。
図１に示すように、成形品取出し機１の第１フレーム３は、樹脂成形機（図示せず）の中心軸線と直交方向に延出し、その基台が樹脂成形機の固定プラテン５上面に固定される。該第１フレーム３の上面には該第１フレーム３の長手方向へ延出する第１直動案内装置の一部を構成する一対の第１直線レール７が固定される。該第１直線レール７には第１可動体９が第１直動案内装置の一部を構成する第１直動ガイド１１を介して第１直線レール７の長手方向（中心軸線の直交方向）へ往復移動するように支持される。

【0016】

上記第１フレーム３には上記中心軸線方向へ延出する第２フレーム１３の基端部が固定され、該第２フレーム１３には第２直動案内装置の一部を構成する一対の第２直線レール１５が固定される。該第２直線レール１５には第２可動体１７が第２直動案内装置の一部を構成する第２直動ガイド１９を介して第２直線レール１５の長手方向（中心軸線方向）へ往復移動するように支持される。

【0017】

上記第２可動体１７には下部にチャック２１が設けられた第３可動体としての昇降ユニット２３が第３直動案内装置の一部を構成する第３直動ガイド２５を介して昇降するように支持される。該昇降ユニット２３には上下方向へ延出する第３直動案内装置の一部を構成する第３直線レール２７が固定され、該第３直線レール２７が上記第３直動ガイド２５に対して昇降するように支持される。

【0018】

なお、第１及び第２可動体９，１７と昇降ユニット２３をそれぞれの方向へ移動する駆動手段としては、サーボモータ等の数値制御可能な電動モータ（図示せず）に連結された従来公知の送りねじ機構、ラック・ピニオン機構、ベルト機構等の回転-直線運動機構を採用することにより実現できる。

【0019】

また、上記第１及び第２フレーム３、１３と昇降ユニット２３は、成形品を取出す際にチャック２１を高い位置精度で、かつ高速度で移動させる必要から剛性が高い鋼材（鋼合金を含む）により形成される。

【0020】

第１乃至第３直動案内装置を構成する第１乃至第３直線レール７、１５、２７及び第１乃至第３直動ガイド１１、１９．２５は、以下のように構成される。なお、説明の都合上、第１直動案内装置を構成する第１直線レール７及び第１直動ガイド１１に付いて説明するが、第２及び第３直動案内装置を構成する第２及び第３直線レール１５．２７と第２及び第３直動ガイド１９，２５に付いては第１直動案内装置の第１直線レール７及び第１直動ガイド１１と同様の構成であるため、その説明を省略する。

【0021】

図２乃至図４に示すように、上記第１直線レール７は、所定の長さで、長手直交方向断面が方形状からなり、上記第１フレーム３より剛性が低く、従って変形し易く、軽量のアルミニウム材（アルミ合金を含む。）、合成樹脂材、マグネシウム合金等の押出材により形成される。該第１直線レール７の両側面には、長手直交方向断面が半円形状の取付け溝７ａが長手方向に亘って形成される。

【0022】

上記第１直線レール７の取付け溝７ａには該第１フレーム７より剛性が高く、耐摩耗性に優れた鋼材（鋼合金を含む）の材質で、長手直交方向断面が円形状からなる軌道としての軸材２９が、最大で半周分の外周面が長手方向に亘って露出するように挿嵌されて固定される。

【0023】

一方、第１可動体９におけるベース９ａの移動方向両端部（移動方向上手側及び下手側）には一対のスタッド３１が第１直線レール７を挟んでそれぞれ取り付けられ、相対する各スタッド３１にはガイドローラ３３が上記軸材２９に圧接し、かつ回転可能に軸支される。各ガイドローラ３３は、第１フレーム７より剛性が高く、耐摩耗性に優れた鋼材（鋼合金を含む）の材質で、その外周面には第１直線レール７の各側面から露出した上記軸材２９の一部外周面に対して少なくとも３点にて当接する縦断面Ｕ字状の転動面３３ａが軸線回りに形成され、各転動面３３ａが第１直線レール７の各側面から露出した軸材２９の一部外周面に圧接される。

【0024】

また、各転動面３３ａの軸線方向両側に位置するガイドローラ３３の外周面には突刺部としての食込み爪３３ｂが軸材２９近傍の第１直線レール７側面に突刺するように軸線周りに設けられる。

【0025】

次に、直動案内装置の作用を説明に先立って成形品取出し機１による成形品の取出し作用を説明すると、第１フレーム３に対して第１可動体９を中心軸線と一致する位置に、また第２フレーム１３に対して第２可動体１７を金型の上方位置に、更に第２可動体１７に対して昇降ユニット２３が、そのチャック２１が上記金型上方にそれぞれ位置するように移動待機される。

【0026】

上記状態にて樹脂成形機から樹脂成形作業の終了に伴って金型の型開動作が完了した際の型開完了信号が成形品取出し機１の制御手段（図示せず）に出力されると、第２フレーム１３に対して第２可動体１７を型開した金型のパーティング面に相対する前進位置へ移動させると共に第２可動体１７の前進動作完了後、または該第２可動体１７の前進動作と並行して第２可動体１７に対して昇降ユニット２３を下降してチャック２１を金型のパーティング面に相対させる。

【0027】

第２可動体１７が前進位置への移動完了と共に昇降ユニット２３が下降完了されると、樹脂成形機の突き出し機構により金型内の成形品をチャック２１に向かって突き出して保持させる。該動作後、第２フレーム１３に対して第２可動体１７を型開した金型のパーティング面から離間する後退位置へ移動して金型内から成形品を抜き出すと共に第２可動体１７の後退動作完了後、または該第２可動体１７の後退動作と並行して第２可動体１７に対して昇降ユニット２３を上昇して上方位置へ移動させて成形品を保持したチャック２１を金型間から抜き出させる。

【0028】

上記動作後、第１フレーム３に対して第１可動体９を中心軸線と直交する方向へ移動して成形品を保持したチャック２１を樹脂成形機の操作側又は反操作側に設定された開放位置へ移動した後に、必要に応じて昇降ユニット２３を所定の高さ位置へ下降させた後にチャック２１による成形品の保持を解除して取出し動作を終了する。

【0029】

次に、直動案内装置の作用を説明する。なお、以下においては、第１フレーム３に対する第１可動体９の直動案内作用に付いてのみ説明し、第２フレーム１３に対する第２可動体１７及び第２可動体１７に対する昇降ユニット２３の直動案内作用に付いては、同様であるため、その説明を省略する。

【0030】

第１フレーム３に対して第１可動体９を、第１直線ガイド１１における相対する各一対のガイドローラ３３が第１直線レール７の軸材２９に圧接するように取り付ける。このとき、ガイドローラ３３の食込み爪３３ｂは軸材２９の長手直交方向の両側で、取付け溝７ａ近傍の第１直線レール７側面に圧接して突刺される。

【0031】

上記状態にて、先ず、第１フレーム３に対して第１可動体９が第１フレーム３の長手方向へ移動されると、軸材２９に対するガイドローラ３３の転動に伴って第１可動体９が直動案内される。このとき、図５に示すように第１可動体９の移動に伴って転動するガイドローラ３３の食込み爪３３ｂが第１直線レール７の側面に突刺した状態で長手方向へ移動して軸材２９の長手直交方向両側の取付け溝７ａ近傍を加圧変形させながら長手方向へ延出する規制溝７ｂを形成する。これにより取付け溝７ａにおける軸材２９のかしめ状態を強固にさせる。

【0032】

そして以降の第１可動体９の直線移動時においては、軸材２９に対するガイドローラ３３の圧接により規制溝７ｂと取付け溝７ａ間における第１直線レール７部分が取付け溝７ａを拡大させる方向へ変形して取付け溝７ａ内における軸材２９のかしめ状態を弛めようとするが、本例においては、ガイドローラ３３の転動時においては規制溝７ｂ内を摺動する食込み爪３３ｂにより軸材２９の長手直交方向両側の第１直線レール７部分が取付け溝７ａを拡大する方向へ変形するのを規制し、取付け溝７ａ内における軸材２９のかしめ状態を維持し、軸材２９が外れるのを規制する。

【0033】

これにより第１フレーム３に対して第１可動体９を高速移動させる場合であっても、長期に亘って高い位置精度で直線移動するように案内することができる。

【0034】

上記説明は、成形品取出し機１において直交三軸方向へ移動する第１及び第２可動体９・１７と昇降ユニット２９を直動案内する直動案内装置を例に説明したが、本発明は、成形品取出し機に限定されず、可動体を直線移動させる各種直動機構の直動案内装置として実施可能である。

【0035】

上記説明においては、ガイドローラ３３の転動面３３ａを断面Ｕ字形とし、軸材２９に対して３点で圧接する例を示したが、該転動面としては、断面が半円弧状で、軸材２９に対してほぼ全体で圧接する構成としてもよい。

【0036】

上記説明においては、軸材２９を長手直交方向断面が円形状としたが、方形状であってもよい。この場合にあっては、ガイドローラ３３の転動面３３ａを断面Ｕ字形とすればよい。

【0037】

上記説明は、直線レールの両側面に１本の軸材２９をそれぞれ設けると共に外周面に１条の転動面３３ａが設けられた一対のガイドローラ３３を、直線レールを挟んで対向配置する構成としたが、直線レールの両側面に２本以上の軸材２９を直線レールの長手直交方向へ適宜の間隔をおいて設けると共に各軸材２９に対応する２条以上の転動面３３ａが設けられた一対のガイドローラ３３を、直線レールを挟んで対向配置した構成としてもよい。

【符号の説明】

【0038】

１ 成形品取出し機
３ 第１フレーム
５ 固定プラテン
７ 直動案内装置の一部を構成する第１直線レール
７ａ 取付け溝
７ｂ 規制溝
９ 第１可動体
９ａ ベース
１１ 直動案内装置の一部を構成する第１直動ガイド
１３ 第２フレーム
１５ 直動案内装置の一部を構成する第２直線レール
１７ 第２可動体
１９ 直動案内装置の一部を構成する第２直動ガイド
２１ チャック
２３ 可動体としての昇降ユニット
２５ 直動案内装置の一部を構成する第３直動ガイド
２７ 直動案内装置の一部を構成する第３直線レール
２９ 軌道としての軸材
３１ スタッド
３３ ガイドローラ
３３ａ 転動面
３３ｂ 突刺部としての食込み爪

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】