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JP2008298193A - 一軸アクチュエータ - Google Patents

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JP2008298193A JP2007145331A JP2007145331A JP2008298193A JP 2008298193 A JP2008298193 A JP 2008298193A JP 2007145331 A JP2007145331 A JP 2007145331A JP 2007145331 A JP2007145331 A JP 2007145331A JP 2008298193 A JP2008298193 A JP 2008298193A
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Takayuki Yabe
孝之 矢部
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Abstract

【課題】取り付け位置の誤差がほとんどなくサポートユニットが取り付けられた一軸アクチュエータを提供する。
【解決手段】一軸アクチュエータのサポートユニット17は、案内レール11の転動体転動溝11aに対向する位置に、案内レール11の転動体転動溝11aに係合する形状の凸部34,34を2つ有している。そして、これら2つの凸部34,34を案内レール11の両側壁32,32の転動体転動溝11a,11aにそれぞれ嵌め合わせて、サポートユニット17の取り付け位置の位置合わせを行った後に、サポートユニット17を案内レール11の端面にボルト25で固定してある。
【選択図】図4

Description

本発明は、直動案内軸受とねじ式送り装置とを一体化してなる一軸アクチュエータに関する。
従来の一軸アクチュエータとしては、例えば、断面が凹字状で、相対する内側面に軸方向に延びる転動体転動溝を有する案内レールと、この案内レールの幅方向のほぼ中央部に軸方向に対して平行に配設されたねじ軸と、案内レールの転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有しねじ軸に多数のボールを介して螺合されたスライダと、案内レールの両端にそれぞれ取り付けられねじ軸を回転可能に支持する2つのサポートユニットと、を備えるものが知られている。
スライダの両側面には、案内レールの転動体転動溝に対向する転動体転動溝が形成されており、両転動体転動溝によって転動体転動路が形成されている。また、スライダの内部には、両側面の転動体転動溝と平行をなして軸方向に貫通する貫通孔からなる転動体戻し路がそれぞれ形成されている。さらに、スライダの軸方向両端に取り付けられたエンドキャップには、転動体転動路とこれに対応する転動体戻し路とを連通させる湾曲路が形成されている。そして、これらの転動体転動路と転動体戻し路と両端の湾曲路とで転動体循環路が形成されており、この転動体循環路内には、直動案内用の多数の転動体(玉)が転動自在に装填されている。
また、サポートユニットには貫通孔が設けられており、この貫通孔の内周面に転がり軸受が嵌合されている。そして、この転がり軸受の内径部にねじ軸が挿通されるとともに嵌合され、この転がり軸受によってねじ軸が回転可能とされている。
ねじ軸を回転させると、これに螺合するスライダが、転動体転動路内の転動体の転動を介して軸方向に滑らかに移動する。この移動時には、直動案内用の転動体は転動体循環路内を転動しつつ無限循環する。
このような従来の一軸アクチュエータにおいては、サポートユニットは、案内レールの両端面に取り付けられていた。すなわち、案内レールの端面にタップ穴が設けられ、ボルトによってサポートユニットが取り付けられていた。
特開2003−120820号公報 特開平11−108141号公報
一軸アクチュエータが円滑に駆動されるためには、ねじ軸は、その中心位置が高精度で位置合わせされている必要があるので、ねじ軸を支持するサポートユニットを案内レールに取り付ける際にも、高精度な位置合わせが必要であった。すなわち、ねじ軸の中心が所定の位置となるように、サポートユニットに設けられた貫通孔の位置を合わせる必要があった。
しかしながら、位置合わせのための基準となるものがないため、高精度な位置合わせを行うことは容易ではなく、サポートユニットの取り付け位置に誤差が生じるおそれがあった。
そこで、本発明は、上記のような従来の一軸アクチュエータが有する問題点を解決し、取り付け位置の誤差がほとんどなくサポートユニットが取り付けられた一軸アクチュエータを提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項1の一軸アクチュエータは、軸方向に延びる帯状の底板と該底板の両側部から垂直に立設された側壁とからなり前記両側壁の内側面にそれぞれ転動体転動溝が軸方向に形成された断面略凹字状の案内レールと、前記案内レールの内側に軸方向に対して平行に配設され螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記案内レールに取り付けられ前記ねじ軸を回転可能に支持するサポートユニットと、前記案内レールの転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し前記ねじ軸に螺合されたスライダと、対向する前記案内レールの転動体転動溝と前記スライダの転動体転動溝との間に転動自在に介在された複数の転動体と、を備えていて、前記スライダが前記転動体の転動を介して前記案内レールに沿って軸方向に移動可能とされた一軸アクチュエータにおいて、前記サポートユニットは、前記案内レールの転動体転動溝に係合する形状の凸部を有していて、前記案内レールの両側壁のうち少なくとも一方の転動体転動溝に前記凸部を係合させつつ前記案内レールに取り付けられていることを特徴とする。
また、本発明に係る請求項2の一軸アクチュエータは、軸方向に延びる帯状の底板と該底板の両側部から垂直に立設された側壁とからなり前記両側壁の内側面にそれぞれ転動体転動溝が軸方向に形成された断面略凹字状の案内レールと、前記案内レールの内側に軸方向に対して平行に配設され螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記案内レールに取り付けられ前記ねじ軸を回転可能に支持するサポートユニットと、前記案内レールの転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し前記ねじ軸に螺合されたスライダと、対向する前記案内レールの転動体転動溝と前記スライダの転動体転動溝との間に転動自在に介在された複数の転動体と、を備えていて、前記スライダが前記転動体の転動を介して前記案内レールに沿って軸方向に移動可能とされた一軸アクチュエータにおいて、前記サポートユニットは、前記案内レールの転動体転動溝に係合する形状の凸部を複数有していて、前記案内レールの両側壁の転動体転動溝に前記凸部をそれぞれ係合させつつ前記案内レールに取り付けられていることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項3の一軸アクチュエータは、請求項1又は請求項2に記載の一軸アクチュエータにおいて、前記サポートユニットを前記案内レールの内側に配するとともに、その一部分が前記サポートユニットに接触し他部分が前記案内レールの側壁に接触する固定用部材を前記案内レールの側壁の側方に配し、その側壁を前記サポートユニットと前記固定用部材とで挟み込んだ上、前記サポートユニットと前記固定用部材との接触部を固着することで、前記サポートユニットを前記案内レールに取り付けたこと特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項4の一軸アクチュエータは、請求項1又は請求項2に記載の一軸アクチュエータにおいて、前記サポートユニットを前記案内レールの内側に配するとともに、前記案内レールの側壁の上端を跨ぎ前記側壁の下部まで延びる固定用腕部を前記サポートユニットに設け、前記案内レールと前記固定用腕部とを前記側壁の下部にて固着することで、前記サポートユニットを前記案内レールに取り付けたこと特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項5の一軸アクチュエータは、請求項1〜4のいずれか一項に記載の一軸アクチュエータにおいて、前記凸部は、前記案内レールの転動体転動溝の溝面に少なくとも2点において接触しており、この接触点の前記溝面における位置は、前記転動体と前記案内レールの転動体転動溝との接触点の前記溝面における位置と略同一であること特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項6の一軸アクチュエータは、請求項1〜5のいずれか一項に記載の一軸アクチュエータにおいて、前記スライダには前記ねじ軸を挿通する貫通孔が設けられており、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝が、前記貫通孔の内面に加工により形成されていること特徴とする。
本発明の一軸アクチュエータは、取り付け位置の誤差がほとんどなくサポートユニットが取り付けられているため、円滑に駆動することができる。
〔第一実施形態〕
図1は、本発明に係る一軸アクチュエータの第一実施形態を説明する一部を破断して示した斜視図である。また、図2は、図1の一軸アクチュエータを軸方向に垂直な面で破断した断面図である。
軸方向に延びる案内レール11は、帯状の底板31と該底板31の両側部から垂直に立設された側壁32,32とからなり、軸方向に垂直な面で破断した断面は略凹字状をなしている。また、案内レール11の内側の幅方向中央部には、螺旋状に連続する断面円弧状のねじ溝13aを外周面に有するねじ軸13が、軸方向に対して平行に配設されている。そして、このねじ軸13は、案内レール11の両端に取り付けられたサポートユニット17,17によって、正逆両方向に回転可能に支持されている。
また、案内レール11の内側には直方体状のスライダ12が配されていて、多数の転動体14を介してねじ軸13に螺合されている。すなわち、スライダ12にはねじ軸13を挿通する貫通孔が設けられており、この貫通孔の内周面には螺旋状に連続する断面円弧状のねじ溝12aが形成されている。そして、このねじ溝12aはねじ軸13のねじ溝13aと対向しており、両ねじ溝12a,13aで形成される断面略円形の第一転動体転動路21内には、例えば鋼球からなる多数の転動体14が転動自在に装填されている。なお、スライダ12は、スライダ本体12Aと、その軸方向両端部に着脱可能に取り付けられたエンドキャップ12B,12Bと、で構成されている。
さらに、案内レール11の両側壁32,32の相対する内側面には、軸方向に延びる断面略円弧状の転動体転動溝11a,11aが備えられ、また、スライダ12の両側面には、案内レール11の転動体転動溝11a,11aに対向する断面略円弧状の転動体転動溝12b,12bが備えられており、対向する案内レール11の転動体転動溝11aとスライダ12の転動体転動溝12bとで、断面略円形の第二転動体転動路22,22が形成されている。なお、第二転動体転動路22は片側1条に限定されるものではなく、2条以上設けても差し支えない。
さらにまた、スライダ12の内部には、第二転動体転動路22と平行をなして軸方向に貫通する断面円形の貫通孔からなる転動体戻し路23,23がそれぞれ形成されている。さらに、スライダ12の軸方向両端に備えられたエンドキャップ12B,12Bには、第二転動体転動路22とこれに対応する転動体戻し路23とを連通させる図示されない湾曲路が形成されており、これら第二転動体転動路22と転動体戻し路23と両端の前記湾曲路とで、転動体の循環路が形成されている。この転動体の循環路内には、例えば鋼球からなる多数の転動体15が転動自在に装填されている。
さらに、サポートユニット17,17には貫通孔が設けられており、この貫通孔の内周面に図示しない転がり軸受が嵌合されている。そして、この転がり軸受の内径部にねじ軸13が挿通されるとともに嵌合され、この転がり軸受によってねじ軸13が回転可能とされている。
ねじ軸13を回転させると、これに螺合するスライダ12が、第二転動体転動路22内の転動体15の転動を介して案内レール11に沿って軸方向に滑らかに移動する。このスライダ12の移動時には、第二転動体転動路22内の転動体15は前記循環路を転動しつつ無限循環する。
このような本実施形態の一軸アクチュエータにおいては、サポートユニット17,17は、案内レール11の両端面に取り付けられている。すなわち、案内レール11の端面にタップ穴が設けられ、ボルト25によってサポートユニット17,17が取り付けられている。そして、サポートユニット17,17の取り付けに際して、その位置合わせが以下のようにして行われている。
一軸アクチュエータの部分平面図である図3とそのA−A断面図である図4から分かるように、サポートユニット17は、案内レール11の転動体転動溝11aに対向する位置に、案内レール11の転動体転動溝11aに係合する形状の凸部34,34(すなわち断面略半円形の突起)を2つ有している。そして、これら2つの凸部34,34を案内レール11の両側壁32,32の転動体転動溝11a,11aにそれぞれ嵌め合わせて、サポートユニット17の取り付け位置の位置合わせを行った後に、サポートユニット17を案内レール11の端面にボルト25で固定してある。
このように、案内レール11の転動体転動溝11aを基準としてサポートユニット17の取り付け位置の位置合わせを行っているため、サポートユニット17の位置合わせが高精度となり、取り付け位置の誤差がほとんどない。よって、サポートユニット17に支持されるねじ軸13の中心位置が高精度で位置合わせされるため、一軸アクチュエータの駆動が極めて円滑である。
なお、本実施形態においては、凸部34を2個設けて、両側の転動体転動溝11aに係合させたが、凸部34は1個でもよい。1個の凸部34が片側の転動体転動溝11aに係合してあれば、サポートユニット17の姿勢がピッチング方向及びヨーイング方向に傾くことを抑制することができる。ただし、ピッチング方向及びヨーイング方向に加えてローリング方向に傾くことも抑制するためには、凸部34を2個設けて両側の転動体転動溝11aに係合させることが好ましい。
また、転動体15は、案内レール11の転動体転動溝11aの溝面に2点において接触しているが、凸部34も転動体15と同様に前記溝面に2点において接触していることが好ましい。そして、その接触点Cの前記溝面における位置(図5に示すように、軸方向に直交する面で破断した場合の溝面における位置)は、転動体15と案内レール11の転動体転動溝11aとの接触点の溝面における位置と略同一であることが好ましい。
スライダ12も案内レール11の転動体転動溝11aにより位置決めされていることになるが、厳密に言えば、転動体15と転動体転動溝11aとの接触点の位置により位置決めされていることになる。ねじ軸13はスライダ12と一体となっているから、ねじ軸13の中心位置を左右するサポートユニット17の位置決めについても、転動体15と転動体転動溝11aとの接触点の位置を基準とすることが好ましく、より高精度の位置合わせが可能である。
さらに、凸部34の形状は、図4のように転動体転動溝11aの溝面に沿うような形状が好ましいが、転動体転動溝11aと係合して位置合わせが可能であれば、転動体転動溝11aの溝面に沿う形状でなくてもよい。例えば、断面多角形状でもよい。
さらに、案内レール11の端面にタップ穴を加工する際には、案内レール11の一方の側壁32の外側面を一軸アクチュエータの取付基準面に設定して、それに合わせて加工を行うため、このようにして製造された一軸アクチュエータは、反対側の側壁32の外側面を取付基準面として使用することはできない。固定側のサポートユニット17と支持側のサポートユニット17を逆の位置に入れ替えて取り付ければ、上記問題は解決するが、両サポートユニット17は転がり軸受を嵌め込む貫通孔などがそれぞれ別の基準で加工されているので、単純に位置を入れ替えて取り付けても高精度で取り付けできなかった。本実施形態の一軸アクチュエータであれば、案内レール11の転動体転動溝11aを基準として両サポートユニット17が加工されているので、固定側のサポートユニット17と支持側のサポートユニット17を逆の位置に入れ替えても高精度で取り付けることが可能である。
さらに、スライダ12の貫通孔の内周面に形成されたねじ溝12aは、ねじ溝が内周面に形成された筒状部材をスライダ12の貫通孔に嵌め込むことにより設けるのではなく、加工により内周面に直接的に形成して設けることが好ましい。すなわち、別途製造されたボールねじをスライダ12の貫通孔に組み込んで一軸アクチュエータを得ることも可能であるが、ねじ軸13の中心位置を高精度で位置合わせするためには、スライダ12の製造時に転動体転動溝12bとねじ溝12aとを加工により形成することが好ましい。なお、同様の理由により、サポートユニット17の製造時には、その貫通孔と、凸部34の転動体転動溝11aとの当接面と、を加工により形成することが好ましい。
〔第二実施形態〕
図6は、本発明に係る一軸アクチュエータの第二実施形態を説明する平面図である。また、図7は、図6の一軸アクチュエータを軸方向から見た断面図である。なお、第二実施形態の一軸アクチュエータの構成及び作用は、第一実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。また、図6及び図7においては、図1〜4と同一又は相当する部分には、図1〜4と同一の符号を付してある。
サポートユニット17は、案内レール11の端面ではなく、スライダ12と同様に案内レール11の内側に配されており、図6,7に示すように固定用部材40を用いて案内レール11に取り付けられている。以下にその詳細を説明する。
サポートユニット17の両側面から突出する2つの凸部34が、案内レール11の両側壁32,32の転動体転動溝11a,11aにそれぞれ嵌め合わされていて、これによりサポートユニット17の取り付け位置の位置合わせがなされている。また、クランク状に屈曲した板状の固定用部材40が案内レール11の側壁32の側方に配されていて、固定用部材40の一部分がサポートユニット17の側面に接触するとともに、固定用部材40の他部分が案内レール11の側壁32の外側面に接触している。そして、サポートユニット17と固定用部材40との接触部が、ボルト25により固着されている。このように、案内レール11の側壁32がサポートユニット17と固定用部材40とで挟まれることにより、サポートユニット17が案内レール11に取り付けられている。
このように固定用部材40を用いてサポートユニット17を取り付ければ、案内レール11にタップ穴を加工する必要がない。よって、一軸アクチュエータのコストダウンが可能である。また、摩擦締結となるので、例えばボールねじ部分が破壊するような静定格荷重を超える過負荷が作用した場合に締結部分が滑り、ボールねじ部分の破壊が免れる可能性がある。さらに、スライダ12に加わる荷重やモーメントにより、案内レール11は側壁32の上端部を外側に開かせるような方向の応力を受ける。特に、案内レール11の両端部は、そのような応力に対する抗力が弱い。本実施形態の一軸アクチュエータは、固定用部材40により案内レール11の両側壁32が外側から押さえられているので、側壁32の上端部が外側に開くような変形が抑制される。
さらに、一軸アクチュエータを切断して短尺化を図る場合、従来の一軸アクチュエータであれば、案内レールの端面にサポートユニットを取り付けるためのタップ穴を切断後に後加工する必要があるが、案内レールは焼入れにより高硬度化されているのでタップ穴の後加工は簡単ではなかった。これに対して、本実施形態の一軸アクチュエータであれば、固定用部材40を用いてサポートユニット17を取り付けるので、タップ穴の後加工を行う必要がない。よって、一軸アクチュエータの仕様変更を簡単に行うことができる。
〔第三実施形態〕
図8は、本発明に係る一軸アクチュエータの第三実施形態を説明する軸方向から見た正面図である。なお、第三実施形態の一軸アクチュエータの構成及び作用は、第一実施形態とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。また、図8においては、図1〜4と同一又は相当する部分には、図1〜4と同一の符号を付してある。
サポートユニット17は、案内レール11の端面ではなく、案内レール11の内側に配されており、図8に示すように固定用腕部41を用いて案内レール11に取り付けられている。以下にその詳細を説明する。
サポートユニット17の両側面から突出する2つの凸部34が、案内レール11の両側壁32,32の転動体転動溝11a,11aにそれぞれ嵌め合わされている。これにより、サポートユニット17の取り付け位置の位置合わせがなされている。また、サポートユニット17には、サポートユニット17の上部から水平に突出して側壁32の上端を跨ぎ、側壁32の外側面に沿って側壁32の下部まで延びる固定用腕部41が設けられている。そして、固定用腕部41の先端と案内レール11の側壁32の下部とがボルト25により固着されている。
このように、別部材を用いることなくサポートユニット17と案内レール11とを固着しているので、締結の信頼性が高い。また、案内レール11の側壁32の下部は、転動体転動溝11aから離れているので、硬度が比較的低く、タップ穴を加工しやすい。さらに、ねじ軸13の中心に外力がかかるが、この外力は転動体転動溝11aに当接するサポートユニット17の凸部34で受けることができるので、転動体転動溝11aから離れた位置にあるボルト25にかかる応力を低減することができる。
さらに、第二実施形態の場合と同様に、固定用腕部41により案内レール11の両側壁32が外側から押さえられているので、側壁32の上端部が外側に開くような変形が抑制される。
本発明に係る一軸アクチュエータの第一実施形態の斜視図である。 図1の一軸アクチュエータの断面図である。 図1の一軸アクチュエータの部分平面図である。 図3の一軸アクチュエータのA−A断面図である。 サポートユニットの凸部と案内レールの転動体転動溝との接触点の位置を説明する断面図である。 本発明に係る一軸アクチュエータの第二実施形態の平面図である。 図6の一軸アクチュエータを軸方向から見た正面図である。 本発明に係る一軸アクチュエータの第三実施形態の正面図である。
符号の説明
11 案内レール
11a 転動体転動溝
12 スライダ
12b 転動体転動溝
13 ねじ軸
13a ねじ溝
15 転動体
17 サポートユニット
31 底板
32 側壁
34 凸部
40 固定用部材
41 固定用腕部
C 接触点

Claims (6)

  1. 軸方向に延びる帯状の底板と該底板の両側部から垂直に立設された側壁とからなり前記両側壁の内側面にそれぞれ転動体転動溝が軸方向に形成された断面略凹字状の案内レールと、前記案内レールの内側に軸方向に対して平行に配設され螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記案内レールに取り付けられ前記ねじ軸を回転可能に支持するサポートユニットと、前記案内レールの転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し前記ねじ軸に螺合されたスライダと、対向する前記案内レールの転動体転動溝と前記スライダの転動体転動溝との間に転動自在に介在された複数の転動体と、を備えていて、前記スライダが前記転動体の転動を介して前記案内レールに沿って軸方向に移動可能とされた一軸アクチュエータにおいて、
    前記サポートユニットは、前記案内レールの転動体転動溝に係合する形状の凸部を有していて、前記案内レールの両側壁のうち少なくとも一方の転動体転動溝に前記凸部を係合させつつ前記案内レールに取り付けられていることを特徴とする一軸アクチュエータ。
  2. 軸方向に延びる帯状の底板と該底板の両側部から垂直に立設された側壁とからなり前記両側壁の内側面にそれぞれ転動体転動溝が軸方向に形成された断面略凹字状の案内レールと、前記案内レールの内側に軸方向に対して平行に配設され螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記案内レールに取り付けられ前記ねじ軸を回転可能に支持するサポートユニットと、前記案内レールの転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し前記ねじ軸に螺合されたスライダと、対向する前記案内レールの転動体転動溝と前記スライダの転動体転動溝との間に転動自在に介在された複数の転動体と、を備えていて、前記スライダが前記転動体の転動を介して前記案内レールに沿って軸方向に移動可能とされた一軸アクチュエータにおいて、
    前記サポートユニットは、前記案内レールの転動体転動溝に係合する形状の凸部を複数有していて、前記案内レールの両側壁の転動体転動溝に前記凸部をそれぞれ係合させつつ前記案内レールに取り付けられていることを特徴とする一軸アクチュエータ。
  3. 前記サポートユニットを前記案内レールの内側に配するとともに、その一部分が前記サポートユニットに接触し他部分が前記案内レールの側壁に接触する固定用部材を前記案内レールの側壁の側方に配し、その側壁を前記サポートユニットと前記固定用部材とで挟み込んだ上、前記サポートユニットと前記固定用部材との接触部を固着することで、前記サポートユニットを前記案内レールに取り付けたこと特徴とする請求項1又は請求項2に記載の一軸アクチュエータ。
  4. 前記サポートユニットを前記案内レールの内側に配するとともに、前記案内レールの側壁の上端を跨ぎ前記側壁の下部まで延びる固定用腕部を前記サポートユニットに設け、前記案内レールと前記固定用腕部とを前記側壁の下部にて固着することで、前記サポートユニットを前記案内レールに取り付けたこと特徴とする請求項1又は請求項2に記載の一軸アクチュエータ。
  5. 前記凸部は、前記案内レールの転動体転動溝の溝面に少なくとも2点において接触しており、この接触点の前記溝面における位置は、前記転動体と前記案内レールの転動体転動溝との接触点の前記溝面における位置と略同一であること特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の一軸アクチュエータ。
  6. 前記スライダには前記ねじ軸を挿通する貫通孔が設けられており、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝が、前記貫通孔の内面に加工により形成されていること特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の一軸アクチュエータ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017215049A (ja) * 2015-11-30 2017-12-07 Thk株式会社 運動案内装置およびアクチュエータ

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