特許 7538733 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】

(24)【登録日】2024-08-14

(45)【発行日】2024-08-22

(54)【発明の名称】直動案内装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 29/04 20060101AFI20240815BHJP

   F16H 55/08 20060101ALI20240815BHJP

【ＦＩ】

F16C29/04

F16H55/08 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021012649

(22)【出願日】2021-01-29

(65)【公開番号】P2022116472

(43)【公開日】2022-08-10

【審査請求日】2023-10-30

(73)【特許権者】

【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】趙 彬

(72)【発明者】

【氏名】池上 信行

【審査官】倉田 和博

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－１７６８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２６２２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１８３８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２３２０６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｃ ２９／０４

Ｆ１６Ｈ ５５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一つの転動体を介して長手方向に相対移動可能な２つの案内レールと、
前記転動体を保持すると共に、前記２つの案内レールの少なくとも一つに設けられる噛合部に係合する歯車を回転可能に保持する保持器と、を備える直動案内装置において、
前記噛合部は、前記案内レールの前記長手方向に並べられる複数の丸穴を備え、
前記丸穴は、その壁面が円筒形に形成され、
前記歯車の歯の歯先部と前記丸穴の壁面との間の前記歯車の回転方向の隙間（ｇ１）は、前記歯車の回転軸方向の隙間（ｇ２）よりも小さい直動案内装置。

【請求項2】

少なくとも一つの転動体を介して長手方向に相対移動可能な２つの案内レールと、
前記転動体を保持すると共に、前記２つの案内レールの少なくとも一つに設けられる噛合部に係合する歯車を回転可能に保持する保持器と、を備える直動案内装置において、
前記噛合部は、前記案内レールの前記長手方向に並べられる複数の丸穴を備え、
前記丸穴は、その壁面が円筒形に形成され、
前記歯車の歯の歯先部の回転方向の長さが、前記歯先部の歯幅よりも長い直動案内装置。

【請求項3】

少なくとも一つの転動体を介して長手方向に相対移動可能な２つの案内レールと、
前記転動体を保持すると共に、前記２つの案内レールの少なくとも一つに設けられる噛合部に係合する歯車を回転可能に保持する保持器と、を備える直動案内装置において、
前記噛合部は、前記案内レールの前記長手方向に並べられる複数の丸穴を備え、
前記丸穴は、その壁面が円筒形に形成され、
前記歯車の回転軸方向視において、前記歯車の歯の歯元部がくびれている直動案内装置。

【請求項4】

前記丸穴は、前記案内レールに直接形成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の直動案内装置。

【請求項5】

前記丸穴の底面がフラットに形成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の直動案内装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、保持器の位置ずれを防止する機構を備える直動案内装置に関する。

【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知られている（特許文献１参照）。この直動案内装置は、少なくとも一つ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る。転動体は保持器に保持される。

【0003】

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。保持器の位置ずれを防止するために、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ラックと、保持器に設けられるピニオンと、から構成される。２つの案内レールが相対移動する際、ピニオンがラック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。

【0004】

ところで、特許文献１に記載の直動案内装置において、ラックとピニオンは理想的な歯車であるインボリュート歯車に形成される。これにより、ラックとピニオンの強度を確保することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】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】

【0006】

しかしながら、インボリュート歯車は複雑な形状をしており、案内レールにインボリュート歯車を設けるのは大変な手間がかかるという課題がある。

【0007】

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、案内レールに歯車と係合する噛合部を容易に設けることができる直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、本発明の第１の態様は、少なくとも一つの転動体を介して長手方向に相対移動可能な２つの案内レールと、前記転動体を保持すると共に、前記２つの案内レールの少なくとも一つに設けられる噛合部に係合する歯車を回転可能に保持する保持器と、を備える直動案内装置において、前記噛合部は、前記案内レールの前記長手方向に並べられる複数の丸穴を備え、前記丸穴は、その壁面が円筒形に形成され、前記歯車の歯の歯先部と前記丸穴の壁面との間の前記歯車の回転方向の隙間（ｇ１）は、前記歯車の回転軸方向の隙間（ｇ２）よりも小さい直動案内装置である。
本発明の第２の態様は、少なくとも一つの転動体を介して長手方向に相対移動可能な２つの案内レールと、前記転動体を保持すると共に、前記２つの案内レールの少なくとも一つに設けられる噛合部に係合する歯車を回転可能に保持する保持器と、を備える直動案内装置において、前記噛合部は、前記案内レールの前記長手方向に並べられる複数の丸穴を備え、前記丸穴は、その壁面が円筒形に形成され、前記歯車の歯の歯先部の回転方向の長さが、前記歯先部の歯幅よりも長い直動案内装置である。
本発明の第３の態様は、少なくとも一つの転動体を介して長手方向に相対移動可能な２つの案内レールと、前記転動体を保持すると共に、前記２つの案内レールの少なくとも一つに設けられる噛合部に係合する歯車を回転可能に保持する保持器と、を備える直動案内装置において、前記噛合部は、前記案内レールの前記長手方向に並べられる複数の丸穴を備え、前記丸穴は、その壁面が円筒形に形成され、前記歯車の回転軸方向視において、前記歯車の歯の歯元部がくびれている直動案内装置である。

【発明の効果】

【0009】

本発明の第１の態様によれば、歯車に係合する噛合部を複数の丸穴にするので、案内レールに噛合部を容易に設けることができる。また、歯車の歯の歯先部と丸穴の壁面との間の歯車の回転軸方向の隙間（ｇ２）が回転方向の隙間（ｇ１）よりも大きいので、歯車の軸振れを許容した上で歯先部の断面積を大きくすることができる。さらに、隙間（ｇ１）が隙間（ｇ２）よりも小さいので、歯車が回転方向に動いてしまうのを防止できる。
本発明の第２の態様によれば、歯車に係合する噛合部を複数の丸穴にするので、案内レールに噛合部を容易に設けることができる。また、歯車の歯の歯先部の回転方向の長さが、歯先部の歯幅よりも長いので、隙間（ｇ２）を隙間（ｇ１）よりも大きくすることができ、歯車の軸振れを許容した上で歯先部の断面積を大きくすることができる。さらに、隙間（ｇ１）が隙間（ｇ２）よりも小さいので、歯車が回転方向に動いてしまうのを防止することができる。
本発明の第３の態様によれば、歯車に係合する噛合部を複数の丸穴にするので、案内レールに噛合部を容易に設けることができる。また、歯車の回転軸方向視において、歯車の歯の歯元部がくびれているので、丸穴の口元部と歯が干渉するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態の直動案内装置の斜視図である。

【図2】本実施形態の直動案内装置の内部構造図である。

【図3】本実施形態の直動案内装置の転動体と歯車を示す斜視図である。

【図4】本実施形態の直動案内装置の案内レールと歯車を示す斜視図（一部に案内レールの断面図を含む）である。

【図5】本実施形態の直動案内装置の案内レールの詳細図（図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のｂ－ｂ線断面図）である。

【図6】本実施形態の直動案内装置の歯車の詳細図（図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は側面図、図６（ｃ）は平面図）である。

【図7】本実施形態の直動案内装置の丸穴と歯車の歯を示す図である（図７（ａ）は丸穴に歯車の歯が入り始めた状態を示し、図７（ｂ）は歯の歯先部が丸穴の壁面に接触した状態を示す）。

【図8】本実施形態の直動案内装置の丸穴と歯先部の断面図である。

【図9】歯先部の他の例を示す断面図である。

【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直動案内装置を説明する。ただし、本発明の直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直動案内装置１の斜視図である。２，３は、案内レールである。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。軌道溝４は、互いに直角な軌道面７ａ，７ｂを備える。軌道溝５は、互いに直角な軌道面８ａ，８ｂを備える。案内レール２，３は、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。

【0013】

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

【0014】

図２は、図１の手前側の案内レール３を省略した状態を示す。図３は、図２の保持器１０を省略した状態を示す。案内レール２，３の対向する軌道溝４，５間には、転動体としてのローラ９ａ，９ｂが配置される。ローラ９ａ，９ｂは、隣り合うローラ９ａ，９ｂの軸線が直角であるクロスローラである。ローラ９ａ，９ｂ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。ローラ９ａの側面が案内レール２の軌道面７ａと案内レール３の軌道面８ｂに接触する。ローラ９ｂの側面が案内レール２の軌道面７ｂと案内レール３の軌道面８ａに接触する。案内レール２に働く力は、ローラ９ａ，９ｂを介して案内レール３に伝わる。

【0015】

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、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。

【0016】

図２に示すように、ローラ９ａ，９ｂは案内レール２，３に沿って長手方向に延びる保持器１０に保持される。ピニオン状の歯車１３も保持器１０に回転可能に保持される。歯車１３は、保持器１０の長さ方向の略中央に配置される。

【0017】

図４は、案内レール２，３と歯車１３を示す。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。歯車１３の歯２１は、噛合部２ｂ，３ｂに係合する。案内レール２，３に対する歯車１３の相対位置は、案内レール２，３の相対位置によって決定される。

【0018】

図５は、案内レール２の詳細図を示す。噛合部２ｂは、案内レール２の長手方向に並べられる複数の丸穴１８を備える。丸穴１８は、案内レール２の長手方向に等間隔で並べられる。丸穴１８は、その壁面１８ａが円筒形に形成される。すなわち、丸穴１８の断面形状は円形であり、丸穴１８の断面形状は深さ方向に一定である。丸穴１８の中心線１８ｃは案内レール２の長手方向に直交する。案内レール３にも、案内レール２と同様に複数の丸穴１８が形成される（図４参照）。

【0019】

丸穴１８は、案内レール２，３に直接形成される。また、丸穴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穴加工される。さらに、丸穴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、丸穴を形成したラックを案内レールに取り付けてもよいし、丸穴を放電加工等により穴加工してもよいし、丸穴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。

【0020】

図６は、歯車１３の詳細図を示す。図６（ａ）に示すように、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。歯車１３は、保持器１０に軸部１３ｂを中心に回転可能に支持される。

【0021】

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をなす。図６（ｂ）（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。

【0022】

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。図７は、丸穴１８と歯車１３の歯２１を示す。図７（ａ）は、丸穴１８に歯車１３の歯２１が入り始めた状態を示し、図７（ｂ）は、歯先部２１ａが丸穴１８の壁面１８ａに接触した状態を示す。なお、図７（ｂ）において、歯先部２１ａと丸穴１８の壁面１８ａとの間に隙間があるように見えるが、歯先部２１ａには紙面の奥行方向（紙面と直交方向）に歯幅Ｗがあるので、歯先部２１ａは紙面よりも奥側で丸穴１８の壁面１８ａに接触している。図７（ａ）（ｂ）に示すように、歯２１の歯元部２１ｂは、丸穴１８の口元部１８ａ１との干渉を避けられるようにくびれている。

【0023】

図８は、丸穴１８と歯先部２１ａの断面図（丸穴１８の軸線と直交する断面図）を示す。上記のように、歯先部２１ａの回転方向の長さＬは歯先部２１ａの歯幅Ｗよりも長い。このため、歯先部２１ａと丸穴１８の壁面１８ａとの間の回転方向の隙間ｇ１は、回転軸方向の隙間ｇ２よりも小さくなる。隙間ｇ２は、歯車１３が軸振れする（歯車１３が傾く）のを許容するように設けられる。

【0024】

歯先部２１ａの回転方向の長さＬを歯先部２１ａの歯幅Ｗよりも長くすれば、隙間ｇ２が隙間ｇ１よりも大きくなる。このため、歯車１３の軸振れを許容した上で歯先部２１ａの断面積を大きくすることができ、歯２１の強度を高くすることができる。また、隙間ｇ１が隙間ｇ２よりも小さいので、歯車１３が回転方向（案内レール２，３の長手方向）に動いてしまうのを防止することができる。

【0025】

図９は、歯先部２１ａの断面形状の他の例を示す。図９に示すように、歯先部２１ａの断面形状は、長方形と半円を組みわせた形状であってもよい。また、図示しないが楕円形状であってもよい。

【0026】

以上に本実施形態の直動案内装置１の構成を説明した。本実施形態の直動案内装置１によれば、以下の効果を奏する。

【0027】

噛合部２ｂ，３ｂが案内レール２，３の長手方向に並べられる複数の丸穴１８を備え、丸穴１８はその壁面１８ａが円筒形に形成されるので、歯車１３に係合する噛合部２ｂ，３ｂの形状をシンプルにすることができ、案内レール２，３に噛合部２ｂ，３ｂを容易に設けることができる。

【0028】

歯車１３の歯２１の歯先部２１ａの回転方向の長さＬが、歯先部２１ａの歯幅Ｗよりも長いので、隙間ｇ２を隙間ｇ１よりも大きくすることができ、歯車１３の軸振れを許容した上で歯先部２１ａの断面積を大きくすることができる。また、隙間ｇ１が隙間ｇ２よりも小さいので、歯車１３が回転方向に動いてしまうのを防止することができる。

【0029】

歯車１３の回転軸方向視において、歯２１の歯元部２１ｂがくびれているので、丸穴１８の口元部１８ａ１と歯２１が干渉するのを防止することができる。

【0030】

丸穴１８を案内レール２，３に直接形成するので、案内レール２，３に噛合部２ｂ，３ｂを容易に形成することができる。

【0031】

丸穴１８の底面１８ｂをフラットに形成するので、丸穴１８と案内レール２，３の取付け孔２ａ，３ａとの干渉を防止できる。

【0032】

丸穴１８を切削工具によって案内レール２，３に穴加工するので、案内レール２，３に丸穴１８を容易に加工することができる。

【0033】

なお、本実施形態の直動案内装置は、工作機械を始め半導体・液晶製造装置（例えば、実装機）や、ロボットなどの産業機械分野から、システムキッチン、各種ゲーム機、医療機械、食品機械、搬送装置といった民生分野まで、幅広い分野に要素部品として組み込むことができる。

【符号の説明】

【0034】

１…直動案内装置、２，３…案内レール、２ｂ，３ｂ…噛合部、９ａ，９ｂ…ローラ（転動体）、１０…保持器、１３…歯車、１８…丸穴、１８ａ…丸穴の壁面、１８ｂ…丸穴の底面、２１…歯車の歯、２１ａ…歯先部、２１ｂ…歯元部、Ｌ…歯先部の回転方向の長さ、Ｗ…歯先部の歯幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】