(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】P2024176407
(43)【公開日】2024-12-19
(54)【発明の名称】運動案内装置
(51)【国際特許分類】
F16C 29/06 20060101AFI20241212BHJP
F16C 19/08 20060101ALI20241212BHJP
F16C 33/58 20060101ALI20241212BHJP
【FI】
F16C29/06
F16C19/08
F16C33/58
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023094912
(22)【出願日】2023-06-08
(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】100112140
【弁理士】
【氏名又は名称】塩島 利之
(74)【代理人】
【識別番号】100119297
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 正男
(72)【発明者】
【氏名】山越 竜一
(72)【発明者】
【氏名】高橋 徹
【テーマコード(参考)】
3J104
3J701
【Fターム(参考)】
3J104AA03
3J104AA23
3J104AA37
3J104AA65
3J104AA69
3J104AA74
3J104AA76
3J104BA23
3J104BA36
3J104DA06
3J104DA20
3J701AA02
3J701AA44
3J701AA52
3J701AA65
3J701AA71
3J701BA53
3J701BA54
3J701BA55
3J701FA38
3J701FA60
(57)【要約】
【課題】運動案内装置の戻し路及び/又はターン路において、一方のボール通過部のボールが他方のボール通過部のボールを追い越すのを防止できる運動案内装置を提供する。
【解決手段】戻し路C2及び/又はターン路は、2列のボール6が千鳥状に配置される隣り合う2つのボール通過部21,22を有する。2つのボール通過部21,22は、一方のボール通過部21のボール6が他方のボール通過部22に乗り移るのを防止するように、かつ2列のボール6の進行方向から見て一方のボール通過部21のボール6と他方のボール通過部22のボール6が離れてもオーバーラップするように形成される。
【選択図】
図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
転動部を有する軌道部材と、
前記転動部に対向する転動部、戻し路、ターン路を有するキャリッジと、
前記軌道部材の前記転動部と前記キャリッジの前記転動部との間の転動路、前記戻し路、前記ターン路を含む循環路に配置される2列のボールと、を備える運動案内装置において、
前記2列のボールがリテーナバンドによって保持されておらず、
前記戻し路及び/又は前記ターン路は、前記2列のボールが千鳥状に配置される隣り合う2つのボール通過部を有し、
前記2つのボール通過部は、一方のボール通過部のボールが他方のボール通過部に乗り移るのを防止するように、かつ前記2列のボールの進行方向から見て一方のボール通過部のボールと他方のボール通過部のボールが離れてもオーバーラップするように形成される運動案内装置。
【請求項2】
前記2つのボール通過部は、一方のボール通過部のボールと他方のボール通過部のボールが離れるのを制限する制限部を有し、
前記制限部間の距離が2Da未満に設定されることを特徴とする請求項1に記載の運動案内装置。
ここで、Daはボール直径である。
【請求項3】
前記2つのボール通過部は、前記2列のボールの進行方向直角断面において互いにオーバーラップする2つの円を基礎とする円弧部を有し、
前記円弧部の半径は、54%~56%Daに設定されることを特徴とする請求項2に記載の運動案内装置。
ここで、Daはボール直径である。
【請求項4】
前記2つのボール通過部は、前記2列のボールの進行方向直角断面において互いにオーバーラップする2つの円を基礎とする円弧部を有し、
前記円弧部の半径は、51.5%~53.5%Daに設定されることを特徴とする請求項1又は2に記載の運動案内装置。
ここで、Daはボール直径である。
【請求項5】
前記戻し路は、第1半パイプと第2半パイプとの間に形成され、
前記制限部は、前記第1半パイプのみ又は前記第2半パイプのみに形成されることを特徴とする請求項2又は3に記載の運動案内装置。
【請求項6】
前記ターン路は、インナープレートとエンドプレートとの間に形成され、
前記制限部は、前記エンドプレートのみ又は前記インナープレートのみに形成されることを特徴とする請求項2又は3に記載の運動案内装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、可動体が線運動するのを案内する運動案内装置に関する。
【背景技術】
【0002】
運動案内装置は、軌道部材と、軌道部材に多数のボールを介して線運動(直線運動又は曲線運動)可能に組み付けられるキャリッジと、を備える。軌道部材がベース等の固定体に取り付けられる。キャリッジがテーブル等の可動体に取り付けられる。固定体に対する可動体の線運動は、運動案内装置によって案内される。
【0003】
軌道部材には、ボールが転がる転動部が形成される。キャリッジにも、ボールが転がる転動部が形成される。キャリッジには、ボールを循環させるための循環路が設けられる。循環路は、軌道部材の転動部とキャリッジの転動部との間の転動路、キャリッジに設けられたターン路と戻し路を備える。キャリッジが軌道部材に沿って線運動すると、ボールが転動路を転がり、循環路を循環する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
運動案内装置の低ウェービング化(玉通過振動の低減)を目的に、循環路に2列のボールを千鳥状に配置する場合がある。2列のボールが転動路に交互に入ったり、出たりすることで、低ウェービング化を図ることができる。
【0006】
2列のボールをリテーナバンドによって保持すれば、2列のボールの千鳥状の配置を定めることができる。しかし、2列のボールがリテーナバンドによって保持されていない場合、2列のボールの千鳥状の配置を定めることができない。このため、戻し路及び/又はターン路において、隣り合う2つのボール通過部のうち、一方のボール通過部のボールが他方のボール通過部のボールを追い越してしまい、動きの滑らかな運動案内装置を得にくいという課題がある。従来の運動案内装置では、2つのボール通過部それぞれの半径がボール直径の55%程度に設定されており、ボールがその周囲の隙間分だけ自由に動けるようになっていることが原因である。
【0007】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、運動案内装置の戻し路及び/又はターン路において、一方のボール通過部のボールが他方のボール通過部のボールを追い越すのを防止できる運動案内装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、転動部を有する軌道部材と、前記転動部に対向する転動部、戻し路、ターン路を有するキャリッジと、前記軌道部材の前記転動部と前記キャリッジの前記転動部との間の転動路、前記戻し路、前記ターン路を含む循環路に配置される2列のボールと、を備える運動案内装置において、前記2列のボールがリテーナバンドによって保持されておらず、前記戻し路及び/又は前記ターン路は、前記2列のボールが千鳥状に配置される隣り合う2つのボール通過部を有し、前記2つのボール通過部は、一方のボール通過部のボールが他方のボール通過部に乗り移るのを防止するように、かつ前記2列のボールの進行方向から見て一方のボール通過部のボールと他方のボール通過部のボールが離れてもオーバーラップするように形成される運動案内装置である。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、運動案内装置の戻し路及び/又はターン路において、一方のボール通過部のボールが他方のボール通過部のボールを追い越すのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】本発明の一実施形態の運動案内装置の斜視図(一部断面図を含む)である。
【
図2】キャリッジの相対移動方向に直角な本実施形態の運動案内装置の断面図である。
【
図3】
図3(a)は本実施形態の戻し路の拡大図であり、
図3(b)は比較例の戻し路の拡大図である。
【
図4】
図4(a)は本実施形態の第1半パイプの斜視図であり、
図4(b)は本実施形態の第2半パイプの斜視図である。
【
図5】
図5(a)は戻し路の変形例1の拡大図であり、
図5(b)は戻し路の変形例2の拡大図である。
【
図6】
図6(a)は戻し路の変形例3の拡大図であり、
図6(b)は戻し路の変形例4の拡大図である。
【
図7】
図7(a)は本実施形態のインナープレートの斜視図であり、
図7(b)は本実施形態のエンドプレートの斜視図である。
【
図9】
図9(a)はキャリッジの相対移動方向から見た本実施形態のターン路を示す図であり、
図9(b)は比較例のターン路を示す図である。
【
図10】
図10(a)(b)は、千鳥配列が崩れる理由を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態の運動案内装置を説明する。ただし、本発明の運動案内装置は種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
【0012】
図1は、本発明の一実施形態の運動案内装置の斜視図である。
図2は、キャリッジ2の相対移動方向に直角な運動案内装置の断面図である。なお、以下の説明において、説明の便宜上、水平面に配置した運動案内装置をキャリッジ2の相対移動方向から見たときの方向、すなわち
図1、
図2の上下、左右、前後を用いて運動案内装置の構成を説明する。もちろん、運動案内装置の配置はこれに限られるものではない。
【0013】
図1に示すように、運動案内装置は、軌道部材1と、キャリッジ2と、を備える。軌道部材1は、図示しないベース等に取り付けられる。キャリッジ2は、図示しないテーブル等に取り付けられる。キャリッジ2は、軌道部材1に沿って直線運動可能である。軌道部材1とキャリッジ2との間には、多数のボール6が介在する。キャリッジ2には、多数のボール6を循環させるための循環路7が設けられる。循環路7は、例えば合計4つであり、キャリッジ2の左右の上下に設けられる(
図2参照)。各循環路7は、軌道部材1の転動部12とキャリッジ2の転動部13との間の転動路C1、キャリッジ2に設けられた戻し路C2とターン路C3を含む。循環路7には、2列のボール6が配置される。2列のボール6は、リテーナバンドによって保持されていない。転動路C1では、2列のボール6は負荷を受けながら転がる。戻し路C2とターン路C3では、2列のボール6は後続のボール6に押されながら移動する。
【0014】
軌道部材1は、レール状である。軌道部材1には、例えば4つの転動部12が形成される。軌道部材1の上部の左右には、左右方向に突出する突条11が形成される。転動部12は、突条11を挟むように突条11の上下に形成される。転動部12は、2列のボール6が転動する2つの転動溝1aを有する。転動溝1aは、断面が例えば単一円弧のサーキュラーアーク溝である。軌道部材1には、軌道部材1をベース等に取り付けるための取付け穴1bが開けられる。
【0015】
キャリッジ2は、キャリッジ本体3と、キャリッジ本体3の両端面に取り付けられるインナープレート4と、キャリッジ本体3の両端面にインナープレート4を覆うように取り付けられるエンドプレート5と、を備える。キャリッジ本体3に戻し路C2が設けられる。インナープレート4とエンドプレート5との間にU字状のターン路C3が形成される。
【0016】
図2に示すように、キャリッジ本体3は、軌道部材1の上面に対向する中央部3aと、軌道部材1の側面に対向する左右の袖部3bと、を有する。キャリッジ本体3の袖部3bには、軌道部材1の転動部12に対向する転動部13が形成される。転動部13は、2列のボール6が転動する2つの転動溝3cを有する。転動溝3cは、断面が例えば単一円弧のサーキュラーアーク溝である。
【0017】
キャリッジ本体3の転動部13と軌道部材1の転動部12との間に直線状の転動路C1が形成される。転動路C1には、2列のボール6が千鳥状に配置される。2列のボール6は、その進行方向から見てオーバーラップする。転動路C1では、ボール6が負荷を受けながら転がる。
【0018】
キャリッジ本体3の左右の袖部3bの上下には、転動路C1と平行に貫通穴14が形成される。貫通穴14には、第1半パイプ8と第2半パイプ9が挿入される。戻し路C2は、第1半パイプ8と第2半パイプ9の間に形成される。戻し路C2は、直線状で転動路C1と平行である。
【0019】
図3(a)は、本実施形態の戻し路C2の拡大図を示す。
図3(b)は比較例の戻し路C2´の拡大図を示す。
図3(a)に示すように、本実施形態の戻し路C2の隣り合う2つのボール通過部21,22には、2列のボール6が千鳥状に配置される。ボール通過部21,22は、一方のボール通過部21のボール6が他方のボール通過部22に乗り移るのを防止するように、かつ2列のボール6の進行方向から見て、一方のボール通過部21のボール6と他方のボール通過部22のボール6が離れてもオーバーラップするように形成される。すなわち、
図3(a)に示すように、ボール6同士が列方向及び列直角方向に離れてもオーバーラップするように形成される。
【0020】
ボール通過部21,22は、列方向の中央部が窪んでいるひょうたん状であり、互いにオーバーラップする2つの円を基礎とする円弧部21a,21b,22a,22bを有する。円弧部21a,21bが1つの円上に位置し、円弧部22a,22bがもう一つの円上に位置する。円弧部21a,21b,22a,22bの半径Rは、54%~56%Daに設定される。ここで、Daはボール6の直径である。
【0021】
ボール通過部21,22は、ボール6同士が離れるのを制限する制限部21c,22c(以降、側壁21c,22cという)を有する。側壁21c,22c間の距離Lは、2Da未満に設定される。側壁21c,22cは、平坦である。側壁21c,22cは、互いに平行である。側壁21c,22cは、第1半パイプ8のみに形成される。
【0022】
図3(b)は、比較例の戻し路C2´の拡大図を示す。比較例の戻し路C2´においても、戻し路C2´の隣り合う2つのボール通過部21´,22´には、2列のボール6´が千鳥状に配置される。ボール通過部21´,22´は、列方向の中央部が窪んでいるひょうたん状であり、互いにオーバーラップする2つの円を基礎とする円弧部21a´,21b´,22a´,22b´を有する。円弧部21a´,21b´,22a´,22b´の半径は、55%Daに設定される。比較例では、側壁21c,22cが存在しないので、ボール6´同士が離れたとき、互いにオーバーラップしない。オーバーラップしないと、一方のボール通過部21´のボール6´が他方のボール通過部22´のボール6´を追い越して、千鳥配列が崩れる。
【0023】
図4(a)は、第1半パイプ8の斜視図を示す。第1半パイプ8には、円弧部21a,22aが形成される。また、第1半パイプ8の円周方向の端部には、第2半パイプ9側に突出する突出部8aが形成される。突出部8aが第2半パイプ9に突き当てられる。突出部8aの内面には、側壁21c,22cが形成される。第1半パイプ8の軸方向の両端面には、軸方向に突出する位置決め突起8bが形成される。この位置決め突起8bがインナープレート4の凹部に嵌合することで、第1半パイプ8がインナープレート4に位置決めされる。
【0024】
図4(b)に示すように、第2半パイプ9には、円弧部21b,22bが形成される。第2半パイプ9の軸方向の両端面には、位置決め突起9aが形成される。この位置決め突起9aがエンドプレート5の凹部29(
図7(b)参照)に嵌合することで、第2半パイプ9がエンドプレート5に位置決めされる。
【0025】
図5(a)は、戻し路C2の他の例(変形例1)を示す。この例では、ボール通過部21,22の円弧部21a,21b,22a,22bの底部に、潤滑剤が充填される溝23が形成される。他の構成は、
図3(a)に示す戻し路C2と同一であるので、同一の符号を附してその説明を省略する。
【0026】
図5(b)は、戻し路C2のさらに他の例(変形例2)を示す。この例では、ボール通過部21,22の円弧部21a,21b,22a,22bの半径が51.5%~53.5%Daに設定される。他の構成は、
図3(a)に示す戻し路C2と同一であるので、同一の符号を附してその説明を省略する。
【0027】
図6(a)は、戻し路C2のさらに他の例(変形例3)を示す。この例では、側壁21c,22cは設けられておらず、ボール通過部21,22は、円弧部21a,21b,22a,22bのみを有する。円弧部21a,21b,22a,22bの半径は、51.5%~53.5%Daに設定される。第1半パイプ8と第2半パイプ9の合わせ面24は、2つのボール6の中心線上に配置される。
【0028】
図6(b)は、戻し路C2のさらに他の例(変形例4)を示す。この例でも、側壁21c,22cは設けられておらず、ボール通過部21,22は、円弧部21a,21b,22a,22bのみを有する。円弧部21a,21b,22a,22bの半径は、51.5%~53.5%Daに設定される。第1半パイプ8と第2半パイプ9は、互いに離れている。
【0029】
これらの変形例1~4においても、ボール通過部21,22は、一方のボール通過部21のボール6が他方のボール通過部22に乗り移るのを防止するように、かつ2列のボール6の進行方向から見て、一方のボール通過部21のボール6と他方のボール通過部22のボール6が離れてもオーバーラップするように形成される。
【0030】
図7(a)は、インナープレート4の斜視図を示す。インナープレート4は、軌道部材1の上面に対向する中央部4aと、軌道部材1の側面に対向する左右一対の袖部4bと、を有する。インナープレート4の左右の袖部4bの上下には、略半円柱状のRピース部31が形成される。
【0031】
図7(b)は、エンドプレート5の斜視図を示す。エンドプレート5は、軌道部材1の上面に対向する中央部5aと、軌道部材1の側面に対向する左右一対の袖部5bと、を有する。エンドプレート5の左右の袖部5bの上下には、Rピース部31が嵌合する凹部32が形成される。互いに組み合わされるインナープレート4のRピース部31とエンドプレート5の凹部32との間に、略U字状のターン路C3が形成される。インナープレート4とエンドプレート5は、ねじによってキャリッジ本体3に取り付けられる。インナープレート4とエンドプレート5には、ねじ用の通し穴37,38が形成される。
【0032】
図8は、ターン路C3の断面図を示す。符号4はインナープレート、符号5はエンドプレートである。ターン路C3は、2列のボール6が千鳥状に配置される隣り合う2つのボール通過部21,22を有する。ターン路C3のボール通過部21,22の断面形状は、戻し路C2のボール通過部21,22の断面形状と略同一である。ボール通過部21,22は、一方のボール通過部21のボール6が他方のボール通過部22に乗り移るのを防止するように、かつ2列のボール6の進行方向から見て、一方のボール通過部21のボール6と他方のボール通過部22のボール6が離れてもオーバーラップするように形成される。
【0033】
2列のボール6の進行方向直角断面において、ボール通過部21,22は、列方向の中央部が窪んでいるひょうたん状であり、互いにオーバーラップする2つの円を基礎とする円弧部21a,21b,22a,22bを有する。円弧部21a,21b,22a,22bの半径は、54%~56%Daに設定される。円弧部21a,22aは、インナープレート4のRピース部31の外周(
図7(a)参照)に形成される。円弧部21b,22bは、エンドプレート5の凹部32(
図7(b)参照)に形成される。
【0034】
ボール通過部21,22は、ボール6同士が離れるのを制限する平坦な側壁21c,22cを有する。側壁21c,22c間の距離は、2Da未満に設定される。側壁21c,22cは、エンドプレート5のみに形成される。
【0035】
図9(a)は、キャリッジ2の相対移動方向から見たターン路C3を示す。この
図9(a)では、ターン路C3内のボール6を示すためにエンドプレート5を取り外している。符号1はレール、符号4はインナープレートである。
【0036】
本実施形態においては、ターン路C3において、一方のボール通過部21のボール6と他方のボール通過部22のボール6が常にオーバーラップする。このため、一方のボール通過部21のボール6が他方のボール通過部22のボール6を追い越すのを防止でき、ボール6の千鳥配列を保つことができる。戻し路C2でも同様である。
【0037】
無負荷域(ターン路C3と戻し路C2)のボール6は、負荷域(転動路C1)から出てきたボール6に押されることにより進む。上記のように千鳥配列を保つことで、ターン路C3と戻し路C2において、ボール通過部21のボール6は同一のボール通過部21の前後のボール6と接触し、同一のボール通過部21のボール6に押される。ボール通過部22でも同様である。このため、ボール6同士の滑らかな力の伝達が可能になる。
【0038】
図9(b)は、千鳥配列が崩れた比較例を示す。千鳥配列が崩れた場合、ボール通過部21のボール6aが隣のボール通過部22のボール6bを押し、さらにその先のボール通過部22のボール6cが隣のボール通過部21のボール6dを押すことになる。このため、力の伝達効率が悪くなり、ボール6の滑らかな動きが得られなくなる。
【0039】
図10(a)(b)は、千鳥配列が崩れる原因を説明する模式図である。
図10(a)に示すように、2列のボール6の進行方向から見て、一方のボール通過部21のボール6と他方のボール通過部22のボール6がオーバーラップしないと、例えば
図10(a)の斜線で示すボール通過部21のボール6は、ボール通過部22のボール6に対して図中左方向に移動できる。ボール通過部21のボール6がボール通過部22のボール6を追い越すことができる。このため、
図10(b)に示すように千鳥配列が崩れる。
以下に本実施形態の運動案内装置の効果を説明する。
【0040】
戻し路C2及びターン路C3において、ボール6同士がオーバーラップするので、一方のボール通過部21のボール6が他方のボール通過部22のボール6を追い越すのを防止できる。このため、戻し路C2及びターン路C3において、ボール6の千鳥配列を保つことができる。
【0041】
ボール通過部21,22に、ボール6同士が離れるのを制限する平坦な側壁21c,22cを設け、側壁21c,22c間の距離を2Da未満に設定するので、ボール6の動きに余裕を持たせた上で、ボール6同士をオーバーラップさせることができる。
【0042】
ボール通過部21,22が、半径が54%~56%Daの円弧部21a,21b,22a,22bを有するので、ボール6の動きに余裕を持たせることができる。
【0043】
ボール通過部21,22が、半径が51.5%~53.5%Daの円弧部21a,21b,22a,22bを有するので、側壁21c,22cを設けなくても、ボール6同士をオーバーラップさせることができる。
【0044】
側壁21c,22cを第1半パイプ8のみに形成するので、ボール6が第1半パイプ8と第2半パイプ9の繋ぎ目に接触するのを防止できる。
【0045】
側壁21c,22cをエンドプレート5のみに形成するので、ボール6がインナープレート4とエンドプレート5の繋ぎ目に接触するのを防止できる。
【0046】
なお、本発明は、上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態に具現化できる。
【0047】
例えば、上記実施形態では、戻し路とターン路において、ボール同士がオーバーラップするようにしているが、戻し路とターン路のいずれか一方において、ボール同士がオーバーラップするようにしてもよい。
【0048】
側壁を第2半パイプのみに形成してもよいし、側壁をインナープレートのみに形成してもよい。
【符号の説明】
【0049】
1…軌道部材、2…キャリッジ、4…インナープレート、5…エンドプレート、6…ボール、7…循環路、8…第1半パイプ、9…第2半パイプ、12…軌道部材の転動部、13…キャリッジの転動部、21,22…ボール通過部、21a,21b,22a,22b…円弧部、21c,22c…側壁(制限部)、C1…転動路、C2…戻し路、C3…ターン路、L…側壁間の距離、R…円弧部の半径