特開 2024-80447 直動案内装置、駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024080447

(43)【公開日】2024-06-13

(54)【発明の名称】直動案内装置、駆動装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 29/04 20060101AFI20240606BHJP

【ＦＩ】

F16C29/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022193646

(22)【出願日】2022-12-02

(71)【出願人】

【識別番号】390029805

【氏名又は名称】ＴＨＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003742

【氏名又は名称】弁理士法人海田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】趙 彬

(72)【発明者】

【氏名】冨山 貴光

(72)【発明者】

【氏名】志岐 和也

【テーマコード（参考）】

3J104

【Ｆターム（参考）】

3J104AA12

3J104AA19

3J104AA23

3J104AA25

3J104AA30

3J104AA34

3J104AA65

3J104AA70

3J104AA73

3J104AA76

3J104BA05

3J104BA41

3J104CA23

3J104DA05

(57)【要約】

【課題】２つの案内レールの全長に亘って潤滑剤を供給する。
【解決手段】直動案内装置１は、長手方向に延びて形成される２つの案内レール２，３と、２つの案内レール２，３の間に転動自在な状態で組み付けられることで、２つの案内レール２，３を長手方向で相対移動可能とする複数の転動体９ａ，９ｂと、複数の転動体９ａ，９ｂを保持するとともに、２つの案内レール２，３の少なくとも一方に設けられる噛合部２ｂ，３ｂに係合するピニオン歯車１３を回転可能に保持する保持器１０と、を備え、噛合部２ｂ，３ｂは、案内レール２，３の長手方向に並んで形成される複数のラック溝１８を含み、２つの案内レール２，３が長手方向で相対移動するときに、ピニオン歯車１３と複数のラック溝１８が噛み合うように構成され、２つの案内レール２，３の少なくとも一方には、噛合部２ｂ，３ｂの近傍に潤滑剤を供給する給脂経路１９が形成される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

長手方向に延びて形成される２つの案内レールと、
前記２つの案内レールの間に転動自在な状態で組み付けられることで、前記２つの案内レールを長手方向で相対移動可能とする複数の転動体と、
前記複数の転動体を保持するとともに、前記２つの案内レールの少なくとも一方に設けられる噛合部に係合するピニオン歯車を回転可能に保持する保持器と、
を備え、
前記噛合部は、前記案内レールの長手方向に並んで形成される複数のラック溝を含み、
前記２つの案内レールが長手方向で相対移動するときに、前記ピニオン歯車と前記複数のラック溝が噛み合うように構成される直動案内装置において、
前記２つの案内レールの少なくとも一方には、前記噛合部の近傍に潤滑剤を供給するための給脂経路が形成されることを特徴とする直動案内装置。

【請求項2】

請求項１に記載の直動案内装置であって、
前記給脂経路は、前記複数のラック溝の少なくとも１つと接続していることを特徴とする直動案内装置。

【請求項3】

請求項１に記載の直動案内装置であって、
前記給脂経路は、前記複数のラック溝とは接続せずに、前記複数のラック溝の少なくとも１つと隣接して設けられることを特徴とする直動案内装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の直動案内装置を少なくとも１つ備えるとともに、
前記直動案内装置が備える前記２つの案内レールのいずれか一方に接続するベース部と、
前記直動案内装置が備える前記２つの案内レールのいずれか他方に接続するテーブル部と、
を備えることで、前記ベース部に対して前記テーブル部が前記直動案内装置を構成する前記２つの案内レールの長手方向に沿って相対的に水平移動する駆動装置であって、
前記ベース部と前記テーブル部の少なくとも一方には、前記給脂経路と接続する延長経路が形成されることを特徴とする駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直動案内装置と、この直動案内装置を少なくとも１つ備える駆動装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

保持器の位置ずれを防止する位置ずれ防止機構を備える直動案内装置が公知である（例えば、下記特許文献１参照）。この直動案内装置は、複数の転動体を介して長手方向に相対移動可能な２つの案内レールを備えており、複数の転動体は保持器に保持されている。

【0003】

この種の直動案内装置において、２つの案内レールを繰り返し相対移動させると、転動体を保持する保持器が正規の位置からずれる場合がある。このような保持器の位置ずれを防止するために、直動案内装置には位置ずれ防止機構が設けられる。位置ずれ防止機構は、案内レールに設けられる複数のラック溝と、保持器に設けられるピニオン歯車と、から構成される。２つの案内レールが相対移動する際、ピニオン歯車がラック溝に噛み合いながら正規の位置を移動するので、保持器の位置ずれを防止することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実開昭６２－１７９４２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上掲した特許文献１に代表される従来の直動案内装置では、２つの案内レールの全長に亘って潤滑剤を供給できる給脂手段が存在していなかった。すなわち、従来の直動案内装置に対して行われていた給脂方法としては、２つの案内レールを長手方向で互いにずらしておき、案内レール同士の対向面がむき出しになった案内レールの端部に潤滑剤を塗布し、この状態から２つの案内レールを繰り返し相対移動させることで、複数の転動体やピニオン歯車、ラック溝などに潤滑剤を行きわたらせることが行われていた。

【0006】

しかしながら、上記した従来の給脂方法では、２つの案内レールの全長に亘って満遍なく潤滑剤を給脂することが困難であった。特に、２つの案内レールが長尺の場合には、２つの案内レールの中央部分にまで潤滑剤を行きわたらせることができない。そのため、従来の直動案内装置では、十分な給脂ができないために、２つの案内レールのスムースな相対移動動作の実現や、直動案内装置の長寿命化の実現といった点について、改善の余地が残されていた。

【0007】

本発明は、上述した従来技術に存在する課題に鑑みて成されたものであって、その目的は、２つの案内レールの全長に亘って潤滑剤を供給できる給脂手段を提供することで、２つの案内レールのスムースな相対移動動作の実現や、装置の長寿命化の実現が可能な直動案内装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る直動案内装置は、長手方向に延びて形成される２つの案内レールと、前記２つの案内レールの間に転動自在な状態で組み付けられることで、前記２つの案内レールを長手方向で相対移動可能とする複数の転動体と、前記複数の転動体を保持するとともに、前記２つの案内レールの少なくとも一方に設けられる噛合部に係合するピニオン歯車を回転可能に保持する保持器と、を備え、前記噛合部は、前記案内レールの長手方向に並んで形成される複数のラック溝を含み、前記２つの案内レールが長手方向で相対移動するときに、前記ピニオン歯車と前記複数のラック溝が噛み合うように構成される直動案内装置であって、前記２つの案内レールの少なくとも一方には、前記噛合部の近傍に潤滑剤を供給するための給脂経路が形成されることを特徴とするものである。

【0009】

本発明に係る駆動装置は、上記の直動案内装置を少なくとも１つ備えるとともに、前記直動案内装置が備える前記２つの案内レールのいずれか一方に接続するベース部と、前記直動案内装置が備える前記２つの案内レールのいずれか他方に接続するテーブル部と、を備えることで、前記ベース部に対して前記テーブル部が前記直動案内装置を構成する前記２つの案内レールの長手方向に沿って相対的に水平移動する駆動装置であって、前記ベース部と前記テーブル部の少なくとも一方に、前記給脂経路と接続する延長経路を形成することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、２つの案内レールの全長に亘って潤滑剤を供給できる給脂手段を提供することができる。そのような給脂手段を備えることで、本発明に係る直動案内装置は、２つの案内レールのスムースな相対移動動作の実現や、装置の長寿命化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態である直動案内装置の斜視図である。

【図2】本実施形態に係る直動案内装置の内部構造図である。

【図3】本実施形態に係る直動案内装置の転動体とピニオン歯車を示す斜視図である。

【図4】本実施形態に係る直動案内装置の案内レールとピニオン歯車を示す斜視図（一部に案内レールの断面図を含む）である。

【図5】本実施形態に係る直動案内装置の案内レールの詳細図であり、図中の分図（ａ）は正面図を示し、分図（ｂ）は分図（ａ）のＶ－Ｖ線断面図を示している。

【図6】本実施形態に係る直動案内装置のピニオン歯車の詳細図であり、図中の分図（ａ）は斜視図を示し、分図（ｂ）は平面図を示し、分図（ｃ）は側面図を示している。

【図7】本発明に係る直動案内装置の給脂経路が取り得る変形形態例を示す案内レールの断面図であり、図中の分図（ａ）および（ｂ）とも図５（ｂ）に対応した図である。

【図8】本実施形態に係る直動案内装置を２つ利用した本実施例に係る駆動装置の構成例を示す斜視透視図である。

【図9】図８で示す本実施例に係る駆動装置の要部を拡大した図である。

【図10】本発明の駆動装置が取り得る別の実施例を示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0013】

図１は、本発明の一実施形態である直動案内装置の斜視図である。本実施形態に係る直動案内装置１は、２つの案内レール２，３を備える。２つの案内レール２，３それぞれには、断面Ｖ字状の軌道溝４，５が形成される。一方（図１の左側）の案内レール２が備える軌道溝４は、互いに直角な軌道面７ａ，７ｂを備える。他方（図１の右側）の案内レール３が備える軌道溝５は、互いに直角な軌道面８ａ，８ｂを備える。２つの案内レール２，３は、複数のローラ９ａ，９ｂ（図２参照）を介して長手方向に相対的に移動可能である。

【0014】

一方の案内レール２には、ベース部等に取り付けるための取付孔２ａが形成される。他方の案内レール３には、テーブル部等に取り付けるための取付孔３ａが形成される。他方の案内レール３の形状は、一方の案内レール２を１８０°反転させた形状に略等しい。

【0015】

図２は、本実施形態に係る直動案内装置の内部構造図である。図２では、図１の手前側の案内レール３を省略した状態を示す。また、図３は、本実施形態に係る直動案内装置の転動体とピニオン歯車を示す斜視図である。図３では、図２の保持器１０を省略した状態を示す。２つの案内レール２，３の対向する軌道溝４，５の間には、本発明の転動体としてのローラ９ａ，９ｂが複数個配置される。本実施形態の複数のローラ９ａ，９ｂは、隣り合うローラ９ａ，９ｂの軸線が直角に配置されたクロスローラである。複数のローラ９ａ，９ｂそれぞれは、側面視において略正方形であり、ローラ９ａ，９ｂの直径がローラ９ａ，９ｂの軸線方向の長さよりも僅かに大きい。そして、一の方向に配置されたローラ９ａの側面が一方の案内レール２の軌道面７ａと他方の案内レール３の軌道面８ｂに接触する。また、他の方向に配置されたローラ９ｂの側面が一方の案内レール２の軌道面７ｂと他方の案内レール３の軌道面８ａに接触する。したがって、一方の案内レール２に働く力は、複数のローラ９ａ，９ｂを介して他方の案内レール３に伝わる。

【0016】

なお、本実施形態では転動体としてクロスローラを使用しているが、本発明では、転動体としてボールを使用してもよいし、ニードルローラ等のパラレルローラを使用してもよい。

【0017】

図２に示すように、複数のローラ９ａ，９ｂは２つの案内レール２，３に沿って長手方向に延びる保持器１０に保持される。また、ピニオン歯車１３も保持器１０に回転可能に保持される。本実施形態のピニオン歯車１３は、保持器１０の長さ方向の略中央に配置される。

【0018】

図４は、本実施形態に係る直動案内装置の案内レールとピニオン歯車を示す斜視図（一部に案内レールの断面図を含む）である。図４では、２つの案内レール２，３とピニオン歯車１３を示す。２つの案内レール２，３の軌道溝４，５の底部には、逃げ溝１６，１７が形成される。逃げ溝１６，１７の底面には、ラック状の噛合部２ｂ，３ｂが形成される。ピニオン歯車１３の歯２１は、噛合部２ｂ，３ｂに係合する。２つの案内レール２，３に対するピニオン歯車１３の相対位置は、２つの案内レール２，３の相対位置によって決定される。

【0019】

図５は、本実施形態に係る直動案内装置の案内レールの詳細図であり、図中の分図（ａ）は正面図を示し、分図（ｂ）は分図（ａ）のＶ－Ｖ線断面図を示している。図５では、一方の案内レール２の詳細図が示されている。噛合部２ｂは、案内レール２の長手方向に並んで形成される複数のラック溝１８を備える。ラック溝１８は、案内レール２の長手方向に等間隔で並んで形成される。ラック溝１８は、その壁面１８ａが円筒形に形成される。すなわち、ラック溝１８の断面形状は円形であり、ラック溝１８の断面形状は深さ方向に一定である。ラック溝１８の中心線１８ｃは案内レール２の長手方向に直交するように配置される。なお、他方の案内レール３にも、一方の案内レール２と同様に複数のラック溝１８が形成される（図４参照）。

【0020】

本実施形態のラック溝１８は、２つの案内レール２，３に直接形成される。また、ラック溝１８は、例えば先端がフラットなドリル、エンドミル等の切削工具を用いて溝加工される。さらに、ラック溝１８は、例えばその底面１８ｂがフラットに形成される（図５（ｂ）参照）。なお、本発明のラック溝の形成方法や形状については、ラック溝を形成したラックを案内レールに取り付けてもよいし、ラック溝を放電加工等により溝加工してもよいし、ラック溝の底面を先端が円錐状のドリルに合わせた円錐形に形成してもよい。

【0021】

図６は、本実施形態に係る直動案内装置のピニオン歯車の詳細図であり、図中の分図（ａ）は斜視図を示し、分図（ｂ）は平面図を示し、分図（ｃ）は側面図を示している。図６では、ピニオン歯車１３の詳細図が示されている。図６（ａ）に示すように、ピニオン歯車１３は、外周に多数の歯２１が形成される円盤部１３ａと、円盤部１３ａと一体に形成される軸部１３ｂと、を備える。ピニオン歯車１３は、保持器１０によって軸部１３ｂを中心に回転可能な状態で支持される。

【0022】

ピニオン歯車１３の歯２１は、歯先部２１ａと、歯元部２１ｂと、を備える。歯先部２１ａは、直方体の角を丸めた形状となっている。図６（ｂ）および図６（ｃ）に示すように、歯先部２１ａの回転方向Ｒの長さＬは、歯先部２１ａの歯幅Ｗ（回転軸方向の長さ）よりも長い。なお、図６（ｃ）において、歯先部２１ａを斜線で示す。

【0023】

さらに、図６（ｂ）に示すように、回転軸方向視において、歯元部２１ｂはくびれていて、歯元部２１ｂの回転方向Ｒの長さＴは歯先部２１ａの回転方向Ｒの長さＬよりも短い。

【0024】

さて、図４および図５に示すように、本実施形態に係る直動案内装置１を構成する２つの案内レール２，３には、噛合部２ｂ，３ｂの近傍に潤滑剤を供給するための給脂経路１９が形成される。より具体的には、本実施形態の給脂経路１９は、噛合部２ｂ，３ｂが備える複数のラック溝１８と接続するように形成される。上述したように、本実施形態のラック溝１８は、断面形状が円形であり、かつ、断面形状は深さ方向に一定である。また、ラック溝１８の中心線１８ｃは案内レール２，３の長手方向に直交するように配置される。

【0025】

これに対して、本実施形態の給脂経路１９は、断面形状が円形であり、かつ、断面形状は深さ方向に一定である。また、給脂経路１９はラック溝１８の底面１８ｂと接続して案内レール２，３を水平方向で貫通するように形成されており、給脂経路１９の形成される方向は、ラック溝１８の中心線１８ｃと同一方向となるように配置される。さらに、給脂経路１９の開口径は、ラック溝１８の壁面１８ａを形成する円筒形をした開口径よりも小さく形成されている。またさらに、本実施形態では、２つの案内レール２，３それぞれに対して、２本ずつ、合計４本の給脂経路１９が形成されており、これら４本の給脂経路１９は、２つの案内レール２，３それぞれの全長を略均等に３分割する位置に配置されている。

【0026】

図４および図５で示された本実施形態の給脂経路１９を利用して、直動案内装置１の左右側面から給脂経路１９とラック溝１８を経由してピニオン歯車１３に向けて潤滑剤を給脂すると、２つの案内レール２，３の相対移動によってピニオン歯車１３が複数のラック溝１８に噛み合いながら回転して、歯２１に付いた潤滑剤が２つの案内レール２，３の対向面間で広がっていくので、２つの案内レール２，３の全長に亘って潤滑剤を供給できる。したがって、本実施形態に係る直動案内装置１によれば、２つの案内レール２，３のスムースな相対移動動作の実現や、装置の長寿命化を実現することができる。

【0027】

なお、図４および図５で示した本実施形態の給脂経路１９は、本発明が取り得る一実施形態例であり、本発明の給脂経路については、例えば図７で示すような様々な変形形態を採用することができる。図７は、本発明に係る直動案内装置の給脂経路が取り得る変形形態例を示す案内レールの断面図であり、図中の分図（ａ）および（ｂ）とも図５（ｂ）に対応した図である。

【0028】

図７（ａ）で示すように、一の変形形態に係る給脂経路１９ａは、ラック溝１８の壁面１８ａを形成する円筒形をした開口径よりも大きい開口径を有するように形成されている。またこのとき、一の変形形態に係る給脂経路１９ａと接続するラック溝１８ｄについては、他のラック溝１８に比べて溝の深さが長くなるように形成してもよい。

【0029】

また、図７（ｂ）で示すように、他の変形形態に係る給脂経路１９ｂは、噛合部２ｂ，３ｂが備える複数のラック溝１８とは接続せずに、複数のラック溝１８と隣接して設けられている。つまり、図７（ｂ）で示す場合の変形形態例では、ラック溝１８を利用せずに給脂経路１９ｂ単体で潤滑剤の供給手段としての機能を発揮できる。

【0030】

さらに、本発明の給脂経路は、１つの案内レールに対して１本又は複数本形成してもよく、この給脂経路の形成本数については、案内レールの長さや潤滑剤の種類、直動案内装置の使用条件等に応じて任意に選択することができる。またさらに、本発明の給脂経路の形状については、ラック溝１８と同一の開口径としてもよいし、一直線で形成されるものに加えて複数の直線経路を組み合わせた複雑な経路を有するものとしてもよい。なお、発明者らの試験・研究によって、図４および図５、図７で示した各形態を採用した直動案内装置１の給脂経路１９，１９ａ，１９ｂを使用した場合に、２つの案内レール２，３の全長に亘って満遍なく潤滑剤を給脂できることが確認されている。

【0031】

以上、図１～図７を参照して、本実施形態に係る直動案内装置１と、その変形形態例を説明した。上述した本実施形態に係る直動案内装置１については、様々な産業分野で利用できるが、その一実施例を図８および図９を用いて説明する。図８は、本実施形態に係る直動案内装置を２つ利用した本実施例に係る駆動装置の構成例を示す斜視透視図である。図９は、図８で示す本実施例に係る駆動装置の要部を拡大した図である。なお、以下の説明において、上述した実施形態と同一又は類似する部材については、同一符号を用いることで説明や図示を省略する場合がある。

【0032】

［実施例］
図８で示すように、本実施例に係る駆動装置１００は、２組の直動案内装置１と、２組の直動案内装置１のそれぞれが備える２つの案内レール２，３のいずれか一方に接続するベース部１０２と、２組の直動案内装置１のそれぞれが備える２つの案内レール２，３のいずれか他方に接続するテーブル部１０１と、を備えることで、ベース部１０２に対してテーブル部１０１が直動案内装置１を構成する２つの案内レール２，３の長手方向に沿って相対的に水平移動する装置である。

【0033】

本実施例の駆動装置１００において、テーブル部１０１には２つの案内レール２，３のいずれか一方に形成された給脂経路１９と接続する延長経路１１０が形成されており、駆動装置１００の外部から２組の直動案内装置１に対して潤滑剤を給脂することが可能となっている。

【0034】

本実施例の駆動装置１００の場合、図９において詳細に示されるように、給脂経路１９と延長経路１１０との接続部には、潤滑剤の漏れを防止するためのＯリング１１１が配置されており、テーブル部１０１の左右側面から給脂される潤滑剤は、延長経路１１０から給脂経路１９、ラック溝１８を経由してピニオン歯車１３に向けて漏れなく給脂されることとなる。したがって、本実施例の駆動装置１００についても、延長経路１１０と給脂経路１９を利用して給脂される潤滑剤が上述した本実施形態の場合と同様に２つの案内レール２，３の対向面間に広がっていき、２つの案内レール２，３の全長に亘って潤滑剤を供給できる。したがって、本実施例の駆動装置１００についても、スムースな相対移動動作の実現や、装置の長寿命化を実現することができる。

【0035】

なお、図９で示した延長経路１１０と給脂経路１９の接続部に配置されたＯリング１１１については、種々の変形を行うことができる。例えば、延長経路１１０と給脂経路１９の間に隙間がある場合には、両経路をつなぐパイプ状の封止部材を採用してもよいし、延長経路１１０と給脂経路１９の間に隙間が無い場合には、延長経路１１０と給脂経路１９の接続端部に溝を設け、この溝に嵌まり込む封止部材を設置してもよい。

【0036】

また、図８および図９で示した延長経路１１０は、直線形状で形成されたものであったが、本発明の延長経路については、あらゆる経路形状を採用することができる。例えば、図１０は、本発明の駆動装置が取り得る別の実施例を示す部分断面図であるが、図１０で示すように、テーブル部１０１に形成される延長経路１１０が断面視で略Ｌ字形をした経路としてもよい。またこのとき、給脂経路１９についても断面視で略Ｌ字形をした経路とすることができ、延長経路１１０と給脂経路１９の間には、あらゆる形態の封止部材を設けることができる。

【0037】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

【0038】

例えば、図１０を用いて示した本発明の駆動装置が取り得る別の実施例の駆動装置１００では、テーブル部１０１と案内レール３、ベース部１０２と案内レール２が別部材として構成されていたが、本発明の駆動装置では、テーブル部１０１と案内レール３、ベース部１０２と案内レール２のそれぞれが一体の部材として構成されていてもよい。

【0039】

その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0040】

１ 直動案内装置、２ （一方の）案内レール、２ａ （一方の案内レールの）取付孔、２ｂ （一方の案内レールの）噛合部、３ （他方の）案内レール、３ａ （他方の案内レールの）取付孔、３ｂ （他方の案内レールの）噛合部、４ （一方の案内レールの）軌道溝、５ （他方の案内レールの）軌道溝、７ａ，７ｂ （一方の案内レールの）軌道面、８ａ，８ｂ （他方の案内レールの）軌道面、９ａ，９ｂ ローラ（転動体）、１０ 保持器、１３ ピニオン歯車、１３ａ 円盤部、１３ｂ 軸部、１６，１７ 逃げ溝、１８，１８ｄ ラック溝、１８ａ （ラック溝の）壁面、１８ｂ （ラック溝の）底面、１８ｃ （ラック溝の）中心線、１９，１９ａ，１９ｂ 給脂経路、２１ 歯、２１ａ 歯先部、２１ｂ 歯元部、１００ 駆動装置、１０１ テーブル部、１０２ ベース部、１１０ 延長経路、１１１ Ｏリング（封止部材）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】