JP2000230548A - Three dimensional guide device using curved rail - Google Patents

Three dimensional guide device using curved rail

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JP2000230548A
JP2000230548A JP2000040906A JP2000040906A JP2000230548A JP 2000230548 A JP2000230548 A JP 2000230548A JP 2000040906 A JP2000040906 A JP 2000040906A JP 2000040906 A JP2000040906 A JP 2000040906A JP 2000230548 A JP2000230548 A JP 2000230548A
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Japan
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rail
slider
curved
guide
fixed
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JP2000040906A
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Kaoru Hoshiide
薫 星出
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THK Co Ltd
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THK Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q2210/00Machine tools incorporating a specific component
    • B23Q2210/006Curved guiding rails

Landscapes

  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three dimensional guide device, capable of making a movable body such as a table or the like move along a prescribed curved surface in a three dimensional space with a simple structure, and simply controlling it. SOLUTION: This guide device is composed of a lower rail fixing member 13 fixed on a base, a first curved rail 11 fixed on the base via the lower rail fixing member 13, a lower slider 12 moving along the first curved rail 11, an upper rail fixing member 27 fixed to a movable body, a second curved rail 21 fixed on the first curved rail 11 in such a manner that they meet at right angles to each other via the upper rail fixing member 27, and an upper slider 22 moving along the second curved rail 21 and fixed on the lower slider 12. A plane which includes a motion locus of the lower slider 12 and a plane which includes the motion locus of the upper slider 22 are made to cross each other.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、テーブル等の可動体を
三次元空間内で自在に案内する三次元案内装置に係り、
詳細には、曲線レールの組合せにより所定の曲面内にお
いて上記可動体を自在に案内する三次元案内装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional guide device for freely guiding a movable body such as a table in a three-dimensional space.
More specifically, the present invention relates to a three-dimensional guide device that freely guides the movable body within a predetermined curved surface by a combination of curved rails.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の三次元案内装置は、図1
1に示すように、X方向、Y方向及びZ方向に夫々直線
運動する3組の直線案内部101,102,103から
構成されるものが知られている。各直線案内部は直線レ
ールとこの直線レールに沿って運動するスライダとから
構成され、X方向直線案内部101の直線レール101
aに沿って運動するスライダ101bにはサドル104
が取り付けられ、このサドル104上にはY方向直線案
内部102の直線レール102aが取付けられている。
また、直線レール102aに沿って運動するY方向直線
案内部102のスライダ102bにはXY平面と直交す
るZ方向取付面105を備えたサドル106が取付けら
れ、更にこのZ方向取付面105にはZ方向直線案内部
103の直線レール103aが取り付けられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of three-dimensional guide device is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, there is known an apparatus including three sets of linear guides 101, 102, and 103 that linearly move in an X direction, a Y direction, and a Z direction, respectively. Each of the linear guides includes a linear rail and a slider that moves along the linear rail.
The saddle 104 is attached to the slider 101b that moves along
The linear rail 102a of the Y-direction linear guide portion 102 is mounted on the saddle 104.
A saddle 106 having a Z-direction mounting surface 105 orthogonal to the XY plane is mounted on the slider 102b of the Y-direction linear guide 102 that moves along the linear rail 102a. A straight rail 103a of the direction straight guide portion 103 is attached.

【0003】そして、このように構成された従来の三次
元案内装置では、各直線案内部101,102,103
において直線レールに対するスライダの移動量を調整す
ることで、Z方向直線案内部103のスライダ103b
に取り付けられたテーブル107が三次元空間内の任意
の位置に案内されるようになっている。
[0003] In the conventional three-dimensional guide device configured as described above, each of the linear guide portions 101, 102, and 103 is provided.
By adjusting the amount of movement of the slider with respect to the linear rail at
Is guided to an arbitrary position in the three-dimensional space.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の三
次元案内装置は三方向の直線案内部を積み重ねて構成さ
れているため、その構造が複雑でコストが高く、またコ
ンパクト化を図り辛いという問題点があった。更に、テ
ーブルを三次元空間内の目標とする位置に設定するため
には各直線案内部に対する三つのパラメータを制御しな
くてはならず、その制御が大変に面倒であった。特に三
次元空間内の所定の曲面に沿ってテーブルを運動させる
場合には各直線案内部の制御が非常に複雑なものとなる
という問題点もあった。
However, since this conventional three-dimensional guide device is constructed by stacking three-way linear guide portions, the structure is complicated, the cost is high, and it is difficult to reduce the size. There was a problem. Furthermore, in order to set the table at a target position in the three-dimensional space, three parameters for each linear guide must be controlled, and the control is very troublesome. In particular, when the table is moved along a predetermined curved surface in a three-dimensional space, there is a problem that the control of each linear guide becomes very complicated.

【0005】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、簡易な構成で三
次元空間内の所定の曲面に沿ってテーブル等の可動体を
運動させることができ、且つ、その制御も簡単な三次元
案内装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to move a movable body such as a table along a predetermined curved surface in a three-dimensional space with a simple configuration. It is another object of the present invention to provide a three-dimensional guide device which can be easily controlled.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は所定の曲率で円弧状に形成された曲線レー
ルを他の曲線レールあるいは直線レールと組み合わせて
三次元案内装置を構成するものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a three-dimensional guide device by combining a curved rail formed in an arc shape with a predetermined curvature with another curved rail or a straight rail. Things.

【0007】すなわち、本発明が提供する第一の三次元
案内装置は、所定の曲率で円弧状に形成された曲線レー
ル及びこの曲線レールに沿って運動するスライダを備え
た第一の案内部と、この第一の案内部と同様に曲線レー
ル及びスライダを備え、これら曲線レール及びスライダ
のいずれか一方が上記第一の案内部のスライダに固定さ
れると共に他方には可動体が固定される第二の案内部と
から構成され、第一の曲線案内部のスライダの運動軌跡
を含む平面が第二の曲線案内部のスライダの運動軌跡を
含む平面と交わっていることを特徴とするものである。
That is, a first three-dimensional guide device provided by the present invention is a first guide portion provided with a curved rail formed in a circular arc shape with a predetermined curvature and a slider moving along the curved rail. A curved rail and a slider are provided in the same manner as the first guide, and one of the curved rail and the slider is fixed to the slider of the first guide and a movable body is fixed to the other. And a plane including the movement trajectory of the slider of the first curved guide section intersects with a plane including the movement trajectory of the slider of the second curved guide section. .

【0008】このような技術的手段において、上記第一
及び第二の案内部の曲線レールの曲率は夫々任意に選択
して差し支えなく、これにより第二の案内部の曲線レー
ル又はスライダに固定された可動体を三次元空間内の任
意の曲面に沿って案内することができる。すなわち、第
一及び第二の案内部の曲線レールの曲率が互いに同一で
あれば可動体の移動曲面は完全な球面となり、互いに異
なった曲率であれば可動体の移動曲面は一方に細長い球
面となる。
In such technical means, the curvatures of the curved rails of the first and second guides may be respectively selected arbitrarily, whereby the curved rails of the second guide are fixed to the slider or the slider. The movable body can be guided along an arbitrary curved surface in the three-dimensional space. That is, if the curvatures of the curved rails of the first and second guide portions are the same, the moving curved surface of the movable body is a perfect spherical surface, and if the curvatures are different from each other, the moving curved surface of the movable body is one of the elongated spherical surfaces. Become.

【0009】また、第一の案内部のスライダの運動軌跡
を含む平面と第二の案内部のスライダの運動軌跡を含む
平面とは必ずしも直交する必要はなく、所定の角度を有
して交わっているものであれば良い。
Also, the plane including the movement trajectory of the slider of the first guide section and the plane including the movement trajectory of the slider of the second guide section need not necessarily be orthogonal to each other, but intersect at a predetermined angle. Anything is fine.

【0010】更に、本発明が提供する第二の三次元案内
装置は、レール及びこのレールに沿って運動するスライ
ダを備えた第一の案内部と、この第一の案内部と同様に
レール及びスライダを備え、これらレール及びスライダ
のいずれか一方が上記第一の案内部のスライダに固定さ
れると共に他方には可動体が固定される第二の案内部と
から構成され、上記第一の案内部及び第二の案内部のレ
ールのうち、そのいずれか一方が所定の曲率で円弧状を
なす曲線レールに、他方が直線レールに形成されると共
に、上記曲線レールに沿って運動するスライダの運動軌
跡を含む平面が直線レールに沿って運動するスライダの
運動方向と交わっていることを特徴とするものである。
[0010] Further, a second three-dimensional guide device provided by the present invention is a first guide portion provided with a rail and a slider moving along the rail, and a rail and a rail, like the first guide portion. And a second guide portion to which one of these rails and the slider is fixed to the slider of the first guide portion and the other is fixed to a movable body, and wherein the first guide portion is provided. One of the rails of the first and second guides is formed as a curved rail having an arc shape with a predetermined curvature, and the other is formed as a straight rail, and the slider moves along the curved rail. A plane including the trajectory intersects the movement direction of the slider moving along the straight rail.

【0011】このような技術的手段において、曲線レー
ルの曲率を任意に選択して良いことは先に述べた通りで
ある。また、曲線レールに沿って運動するスライダの運
動軌跡を含む平面は直線レールに沿って運動するスライ
ダの運動方向と必ずしも直交する必要はなく、所定の角
度を有して交わっているものであれば良い。従って、こ
の第二の三次元案内装置ではこの角度並びに曲線レール
の曲率を任意に選択することにより、可動体の運動曲面
を任意に設計することができる。
As described above, in such technical means, the curvature of the curved rail may be arbitrarily selected. In addition, the plane including the movement trajectory of the slider moving along the curved rail does not necessarily need to be orthogonal to the movement direction of the slider moving along the straight rail, provided that the plane intersects with a predetermined angle. good. Therefore, in the second three-dimensional guide device, by arbitrarily selecting the angle and the curvature of the curved rail, the motion curved surface of the movable body can be arbitrarily designed.

【0012】[0012]

【作用】上記技術的手段は以下のように作用する。先
ず、夫々に曲線レールを備える第一及び第二の案内部を
組み合わせた三次元案内装置においては、各案内部にお
いてスライダが所定の曲率で円弧状に運動するので、各
案内部のスライダの運動軌跡を含む平面が互いに交わる
ようにこれら案内部を組み合わせると、第二の案内部に
よって案内される可動体は特定の曲面に沿って運動する
ことになる。
The above technical means operates as follows. First, in a three-dimensional guide device in which first and second guide portions each having a curved rail are combined, the slider moves in a circular arc at a predetermined curvature in each guide portion, so that the movement of the slider of each guide portion is When these guides are combined so that the planes including the trajectories intersect each other, the movable body guided by the second guide moves along a specific curved surface.

【0013】また、例えば、第一の案内部の曲線レール
を直線レールに置き換えた三次元案内装置においては、
第一の案内部のスライダは直線運動をする一方、第二の
案内部のスライダは円弧状に運動するので、第一の案内
部のスライダの運動方向と第二の案内部のスライダの運
動軌跡を含む平面とが互いに交わるようにこれら案内部
を組み合わせると、第二の案内部によって案内される可
動体はやはり特定の曲面に沿って運動することになる。
第一の案内部を曲線レールにし、第二の案内部を直線レ
ールにした場合もこれと同じである。
[0013] For example, in a three-dimensional guide device in which the curved rail of the first guide portion is replaced with a straight rail,
Since the slider of the first guide part moves linearly, while the slider of the second guide part moves in an arc, the movement direction of the slider of the first guide part and the movement trajectory of the slider of the second guide part When these guides are combined so that the planes including the two intersect with each other, the movable body guided by the second guide also moves along a specific curved surface.
The same applies to the case where the first guide is a curved rail and the second guide is a straight rail.

【0014】従って、これら技術的手段によれば、従来
は三つの直線案内部の組合せによって行われていた可動
体の三次元的な案内を二つの案内部の組合せによって実
現することができる。
Therefore, according to these technical means, the three-dimensional guide of the movable body, which has been conventionally performed by the combination of the three linear guides, can be realized by the combination of the two guides.

【0015】[0015]

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の曲線レー
ルを用いた三次元案内装置を詳細に説明する。図1乃至
図2は本発明の三次元案内装置の第一実施例を示すもの
であり、符号1は所定の曲率で円弧状に形成された曲線
レール11,11及びこれに沿って運動するスライダ1
2,12を備えた第一の案内部、符号2は上記第一の案
内部1と同様に曲線レール21,21及びスライダ2
2,22を備えた第二の案内部である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a three-dimensional guide apparatus using a curved rail according to the present invention. FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of a three-dimensional guide device according to the present invention. Reference numeral 1 denotes curved rails 11, 11 formed in an arc shape with a predetermined curvature, and a slider moving along the rails. 1
Reference numeral 2 denotes a first guide portion provided with the curved rails 21 and 21 and the slider 2 similar to the first guide portion 1.
2 is a second guide portion provided with 2, 22;

【0016】各案内部は夫々チャネル状に形成されたレ
ール固定部材13,23を備え、各曲線レール11,2
1はこれらレール固定部材13,23の側壁14,14
あるいは24,24の上端縁に外側から固定されてい
る。また、この実施例においてはいずれの案内部1,2
においても、曲線レール11,21の曲率中心が各案内
部1,2の上方に位置するように曲線レール11,21
を固定している。
Each guide section has a rail fixing member 13 and 23 formed in a channel shape, respectively, and
1 is the side walls 14, 14 of these rail fixing members 13, 23.
Alternatively, it is fixed to the upper edge of 24, 24 from the outside. In this embodiment, any one of the guide portions 1 and 2 is used.
Also, the curved rails 11 and 21 are arranged such that the centers of curvature of the curved rails 11 and 21 are located above the respective guide portions 1 and 2.
Is fixed.

【0017】更に、第一の案内部1のスライダ12,1
2にはレール固定部材13を跨ぐようにしてサドル15
が配設される一方、第二の案内部2のスライダ22には
やはりレール固定部材23を跨ぐようにして可動体3が
配設されている。図3はスライダ22に対する上記可動
体3の固定状態を示すものであり、可動体3はその側方
から挿入される取付ボルト4によってスライダ22に固
定されている。また、敢えて図示はしないが、上記サド
ル15も同様にして取付ボルトでスライダ12に固定さ
れている。尚、同図において符号5は曲線レール21を
レール固定部材23の側壁24に固定するための固定ボ
ルトである。
Further, the sliders 12, 1 of the first guide portion 1
2 is a saddle 15 so as to straddle the rail fixing member 13.
On the other hand, the movable body 3 is disposed on the slider 22 of the second guide portion 2 so as to straddle the rail fixing member 23 as well. FIG. 3 shows a state in which the movable body 3 is fixed to the slider 22. The movable body 3 is fixed to the slider 22 by mounting bolts 4 inserted from the side thereof. Although not shown, the saddle 15 is similarly fixed to the slider 12 with mounting bolts. In the figure, reference numeral 5 denotes a fixing bolt for fixing the curved rail 21 to the side wall 24 of the rail fixing member 23.

【0018】一方、図4乃至図6は各案内部1,2の曲
線レール11,21及びスライダ12,22として用い
られる曲線案内装置を示している。先ず、符号6は両側
面に夫々2条ずつのボール転走溝61,61を備えた曲
線レールであり、所定の曲率で円弧状に形成されてい
る。また、この曲線レールには所定の間隔で貫通孔62
が穿設されており、上記レール固定部材13あるいは1
4に螺合する固定ボルト5がこの貫通孔62に挿入され
る。
FIGS. 4 to 6 show a curved guide device used as the curved rails 11 and 21 and the sliders 12 and 22 of the guide portions 1 and 2, respectively. First, reference numeral 6 denotes a curved rail having two ball rolling grooves 61 on both sides, each of which is formed in a circular arc with a predetermined curvature. The curved rail has through holes 62 at predetermined intervals.
The rail fixing member 13 or 1
The fixing bolt 5 screwed into the hole 4 is inserted into the through hole 62.

【0019】符号7はスライダであり、スライダブロッ
ク71と、その移動方向の前後両端面に取り付けられた
一対のエンドキャッフ72,72とから構成されてい
る。スライダブロック71は上記曲線レール6の上半分
が僅かな隙間を保持して嵌合する凹部を備え、この凹部
の両側面には上記曲線レール6のボール転走溝61と相
俟って多数のボール8を挟み込む負荷ボール溝73が形
成されている。また、このスライダブロック71には上
記負荷ボール溝に対応したボール戻し孔74が形成され
る一方、上記エンドキャップ72には負荷ボール溝73
の両端とボール戻し孔74の両端とを連結するボールリ
ターン孔75形成されている。従って、エンドキャップ
72をスライダブロック71に固定すると、図6に示す
ようにボール8の無限循環路が形成され、スライダ7の
移動に伴ってボール8がこの無限循環路内を循環する。
尚、図5中の符号76,76及び77は、スライダ7を
曲線レール6から取り外した際にボール8が脱落するの
を防止するボールリテーナである。
Reference numeral 7 denotes a slider, which comprises a slider block 71 and a pair of end cuffs 72, 72 attached to both front and rear end faces in the moving direction. The slider block 71 has a concave portion into which the upper half of the curved rail 6 is fitted while holding a small gap. On both sides of the concave portion, a large number of ball rolling grooves 61 of the curved rail 6 are provided. A load ball groove 73 that sandwiches the ball 8 is formed. A ball return hole 74 corresponding to the load ball groove is formed in the slider block 71, while a load ball groove 73 is formed in the end cap 72.
And a ball return hole 75 connecting both ends of the ball return hole 74. Therefore, when the end cap 72 is fixed to the slider block 71, an infinite circulation path of the ball 8 is formed as shown in FIG. 6, and the ball 8 circulates in the infinite circulation path as the slider 7 moves.
Reference numerals 76, 76 and 77 in FIG. 5 denote ball retainers for preventing the balls 8 from falling off when the slider 7 is removed from the curved rail 6.

【0020】このように構成されたスライダ7は、スラ
イダブロック71の取付面78に穿設したボルト孔79
に螺合する取付ボルト4によってサドル15あるいは可
動体3に固定されている。従って、図1においてスライ
ダ12に固定された上記サドル15及びスライダ22に
固定された可動体3は、夫々上記曲線レール11,21
に沿ってレール固定部材13,23上を自在に運動す
る。
The slider 7 constructed as described above is provided with a bolt hole 79 formed in the mounting surface 78 of the slider block 71.
Are fixed to the saddle 15 or the movable body 3 by mounting bolts 4 screwed into the saddle 15. Therefore, in FIG. 1, the saddle 15 fixed to the slider 12 and the movable body 3 fixed to the slider 22 correspond to the curved rails 11, 21 respectively.
Along the rail fixing members 13 and 23.

【0021】そして、本実施例では、第一の案内部1に
おけるサドル15の運動軌跡を含む平面と第二の案内部
2における可動体3の運動軌跡を含む平面とが直交する
ように、上記サドル15とレール固定部材23とを連結
している。これによって可動体3は図1中の矢線A方向
及びB方向へ案内されることとなり、両方向への運動が
複合された結果として、曲線レール11,21の曲率と
同一曲率の球面に沿って自在に案内されることになる。
In this embodiment, the plane including the movement trajectory of the saddle 15 in the first guide 1 and the plane including the movement trajectory of the movable body 3 in the second guide 2 are orthogonal to each other. The saddle 15 and the rail fixing member 23 are connected. Thereby, the movable body 3 is guided in the directions of the arrows A and B in FIG. 1, and as a result of the combined movement in both directions, along the spherical surface having the same curvature as the curvatures of the curved rails 11 and 21. You will be guided freely.

【0022】また、本実施例では可動体3をこの球面上
の任意の位置に設定するため、ラック・ピニオン機構に
よってサドル15をレール固定部材13上で移動させ、
また可動体3をレール固定部材23上で移動させてい
る。具体的には、各レール固定部材13,23の側壁1
4,24の内側に曲線レール11,21と同一の曲率で
円弧状に形成されたラック8,8を夫々取付ける一方、
サドル15及び可動体3にはモータ9,9を取付け、こ
のモータ9,9の出力軸に固定されたピニオン10,1
0を夫々上記ラック8に噛み合わせている。従って、可
動体3は二つのモータ9,9の出力に応じて上記球面の
任意の位置に設定される。
In this embodiment, the saddle 15 is moved on the rail fixing member 13 by a rack and pinion mechanism to set the movable body 3 at an arbitrary position on the spherical surface.
Further, the movable body 3 is moved on the rail fixing member 23. Specifically, the side wall 1 of each of the rail fixing members 13 and 23
While the racks 8 and 8 formed in the shape of an arc with the same curvature as the curved rails 11 and 21 are attached to the insides of the curved rails 4 and 24, respectively.
Motors 9 and 9 are attached to the saddle 15 and the movable body 3, and pinions 10 and 1 fixed to output shafts of the motors 9 and 9.
0 are engaged with the rack 8 respectively. Therefore, the movable body 3 is set at an arbitrary position on the spherical surface according to the outputs of the two motors 9 and 9.

【0023】次に、図7は本発明の第二実施例を示すも
のである。この実施例では第一の案内部の曲線レール1
1の曲率中心を当該案内部1の下方に位置させ、これに
伴いこの案内部のレール固定部材を図示のレール固定部
材25に変更した。その他の構成は上記第一実施例と同
じなので、図中に同一符号を付してその説明は省略す
る。
FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the curved rail 1 of the first guide portion is used.
The center of curvature of 1 is located below the guide section 1, and accordingly, the rail fixing member of the guide section is changed to the illustrated rail fixing member 25. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and therefore, the same reference numerals are given in the drawings and the description thereof will be omitted.

【0024】そして、この実施例によれば可動体3は図
7中の矢線C方向及びD方向へ案内されることとなり、
両方向への運動が複合された結果として、可動体3は半
円筒の内周面が反り返った形状に疑似した曲面に沿って
案内されることになる。
According to this embodiment, the movable body 3 is guided in the directions indicated by arrows C and D in FIG.
As a result of the combination of the movements in both directions, the movable body 3 is guided along a curved surface simulating a shape in which the inner peripheral surface of the semi-cylinder is warped.

【0025】次に、図8は本発明の第3実施例を示すも
のである。この実施例において、第二の案内部2は第一
実施例のものと同一であるが、第一の案内部1について
はこれを直線案内部とした。すなわち、ベッド等の固定
部材16上に一対の直線レール17,17を配設し、こ
の直線レール17に沿って運動するスライダ18にサド
ル19を固定している。そして、サドル19と第二の案
内部2のレール固定部材23とを連結し、上記直線レー
ル17に沿って配設されたボールねじ20でサドルを推
進するように構成した。尚、符号10はボールねじ20
のねじ軸を回転させるモータである。第二の案内部2に
ついては第一実施例と同じ構成なので、図中に同一符号
を付してその説明は省略する。
FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the second guide 2 is the same as that of the first embodiment, but the first guide 1 is a linear guide. That is, a pair of linear rails 17 and 17 are disposed on a fixing member 16 such as a bed, and a saddle 19 is fixed to a slider 18 that moves along the linear rail 17. Then, the saddle 19 and the rail fixing member 23 of the second guide portion 2 are connected, and the saddle is propelled by the ball screw 20 arranged along the straight rail 17. Reference numeral 10 denotes a ball screw 20
Is a motor for rotating the screw shaft. Since the second guide 2 has the same configuration as that of the first embodiment, the same reference numerals are given in the drawings and the description thereof will be omitted.

【0026】従って、この実施例によれば、可動体3は
図中の矢線E方向に沿って曲線運動をする一方、矢線F
方向に沿って直線運動をするので、両方向への運動が複
合された結果として、可動体3は半円筒の内周面に疑似
した曲面に沿って案内されることになる。
Therefore, according to this embodiment, the movable body 3 makes a curved movement in the direction of the arrow E in the figure, while
Since the linear motion is performed along the direction, the movable body 3 is guided along a curved surface simulating the inner peripheral surface of the half cylinder as a result of the combined movement in both directions.

【0027】次に、図9は本発明の第四実施例を示すも
のである。この実施例においては、第二の案内部2のス
ライダ22を第一の案内部1のサドル26に固定し、可
動体27を第二の案内部2の曲線レール21に固定した
FIG. 9 shows a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the slider 22 of the second guide 2 is fixed to the saddle 26 of the first guide 1, and the movable body 27 is fixed to the curved rail 21 of the second guide 2.

【0028】従って、第二の案内部2では曲線レール2
1がスライダに沿って矢線G方向へ曲線運動することと
なり、結果的に可動体27は第一実施例と同様に球面に
沿って自在に案内されることになる。すなわち、本発明
では第一の案内部1のスライダ12に対しては第二の案
内部2のスライダ22あるいは曲線レール21のいずれ
を連結しても差し支えなく、いずれの場合でも第二の案
内部の曲線レールあるいはスライダに固定された可動体
を曲線レールあるいは直線レールの組合せに応じた任意
の曲面に沿って案内することができる。
Therefore, in the second guide part 2, the curved rail 2
1 moves in a curved line in the direction of the arrow G along the slider, and as a result, the movable body 27 is freely guided along the spherical surface as in the first embodiment. That is, in the present invention, any one of the slider 22 of the second guide portion 2 and the curved rail 21 may be connected to the slider 12 of the first guide portion 1, and in any case, the second guide portion The movable body fixed to the curved rail or the slider can be guided along an arbitrary curved surface according to the combination of the curved rail or the linear rail.

【0029】また、この実施例において、第二の案内部
2の駆動は可動体27に取り付けた曲線ラック8をサド
ル26に取り付けたピニオン10と噛み合わせて行わ
れ、ピニオン10を駆動するモータ28も上記サドル2
6に搭載されている。一方、第一の案内部1の駆動は、
上記実施例と異なり、レール固定部材13の長手方向に
沿って配設されたボールねじによって行われている。
In this embodiment, the second guide 2 is driven by engaging the curved rack 8 attached to the movable body 27 with the pinion 10 attached to the saddle 26, and a motor 28 for driving the pinion 10. Also the above saddle 2
6 is installed. On the other hand, the driving of the first guide unit 1 is as follows.
Unlike the above-described embodiment, this is performed by a ball screw arranged along the longitudinal direction of the rail fixing member 13.

【0030】図10はこの駆動機構を示すものであり、
符号31は上記ボールねじのナットと一体に形成された
スライダ、符号32はこのスライダ31を案内するチャ
ネル状の軌道レール、符号33は上記ボールねじのねじ
軸34を回転させるモータである。上記スライダ31は
軌道レール32と相俟って多数のボールを挟みこむと共
に上記ねじ軸34に螺合しており、モータ33がねじ軸
34を回転させると軌道レール32に沿ってH方向へ運
動する。
FIG. 10 shows this drive mechanism.
Reference numeral 31 denotes a slider integrally formed with the nut of the ball screw, reference numeral 32 denotes a channel-shaped track rail for guiding the slider 31, and reference numeral 33 denotes a motor for rotating a screw shaft 34 of the ball screw. The slider 31 holds a large number of balls together with the track rail 32 and is screwed to the screw shaft 34. When the motor 33 rotates the screw shaft 34, the slider 31 moves in the H direction along the track rail 32. I do.

【0031】また同図において符号35は上記スライダ
に固定された取付台、符号36はこの取付台に立設され
た直線案内装置のガイドレールである。更に、符号37
は上記ガイドレールに沿って矢線I方向へ運動するスラ
イダ、符号38はこのスライダ37と上記サドル26と
を揺動自在に連結する継手である。
In the same figure, reference numeral 35 denotes a mounting base fixed to the slider, and reference numeral 36 denotes a guide rail of a linear guide device erected on the mounting base. Further, reference numeral 37
Reference numeral 38 denotes a slider that moves in the direction of the arrow I along the guide rail, and reference numeral 38 denotes a joint that swingably connects the slider 37 and the saddle 26.

【0032】このように構成された駆動機構では上記モ
ータ33を回転させるとねじ軸のピッチに応じてスライ
ダが矢線H方向へ移動し、サドル26が継手38に押し
引きされて第一の案内部の曲線レールに沿って運動す
る。また、このときサドルは円弧状に運動するため、ス
ライダ37が矢線I方向へ移動してレール固定部材13
の底面に対するサドル26の高さの変化に追従する一
方、継手38が矢線J方向へ揺動してスライダ37に対
するサドル26の角度の変化に追従する。その結果、ボ
ールねじによってサドル26を曲線レール11に沿った
円弧状に案内することができる。
In the drive mechanism configured as described above, when the motor 33 is rotated, the slider moves in the direction of the arrow H in accordance with the pitch of the screw shaft, and the saddle 26 is pushed and pulled by the joint 38 so that the first guide is provided. Exercise along the curved rails. At this time, since the saddle moves in an arc shape, the slider 37 moves in the direction of the arrow I, and the rail fixing member 13 is moved.
The joint 38 swings in the direction of the arrow J while following the change in the angle of the saddle 26 with respect to the slider 37. As a result, the saddle 26 can be guided in an arc shape along the curved rail 11 by the ball screw.

【0033】尚、ボールねじを用いた図10の駆動機構
は第一の案内部1のサドル26の駆動にのみ適用し得る
ものではなく、第二の案内部2の可動体27の駆動にも
適用することができる。また、上記第一乃至第三実施例
において、ラック・ピニオン機構に代えてこのボールね
じ駆動機構を用いても差し支えない。
The drive mechanism shown in FIG. 10 using a ball screw is not only applicable to the drive of the saddle 26 of the first guide 1 but is also applicable to the drive of the movable body 27 of the second guide 2. Can be applied. In the first to third embodiments, this ball screw drive mechanism may be used instead of the rack and pinion mechanism.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の曲線
レールを用いた三次元案内装置によれば、曲線レールを
備える曲線案内部を他の曲線案内部あるいは直線案内部
と組み合わせることにより、三次元空間内の所定の曲面
に沿ってテーブル等の可動体を運動させることができる
ので、従来は三つの直線案内部の組合せによって行われ
ていた可動体の三次元的な案内を二つの案内部の組合せ
によって実現することができ、装置構造が簡易化して低
コストを実現できる他、その装置制御も簡易化すること
が可能となる。
As described above, according to the three-dimensional guide device using the curved rail according to the present invention, the curved guide portion provided with the curved rail is combined with another curved guide portion or a linear guide portion. Since a movable body such as a table can be moved along a predetermined curved surface in a three-dimensional space, the three-dimensional guide of the movable body which has been conventionally performed by a combination of three linear guides is replaced by two guides. This can be realized by a combination of units, and the apparatus structure can be simplified to achieve low cost, and the apparatus control can be simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の三次元案内装置の第一実施例を示す
斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a three-dimensional guide device of the present invention.

【図2】 図1のII−II線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.

【図3】 第一実施例に係る可動体とスライダとの組立
て状態を示す分解斜視図である。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing an assembled state of the movable body and the slider according to the first embodiment.

【図4】 第一実施例に係る曲線レール及びスライダを
示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a curved rail and a slider according to the first embodiment.

【図5】 図4のV−V線断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. 4;

【図6】 第一実施例に係る曲線レール及びスライダを
示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a curved rail and a slider according to the first embodiment.

【図7】 本発明の三次元案内装置の第二実施例を示す
斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a second embodiment of the three-dimensional guide device of the present invention.

【図8】 本発明の三次元案内装置の第三実施例を示す
斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing a third embodiment of the three-dimensional guide device of the present invention.

【図9】 本発明の三次元案内装置の第四実施例を示す
斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing a fourth embodiment of the three-dimensional guide device of the present invention.

【図10】 第四実施例に係るボールねじ駆動機構を示
す斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view showing a ball screw drive mechanism according to a fourth embodiment.

【図11】 従来の三次元案内装置を示す斜視図であ
る。
FIG. 11 is a perspective view showing a conventional three-dimensional guide device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第一の案内部、2…第二の案内部、3…可動体、1
1…曲線レール(第一の案内部)、12…スライダ(第
一の案内部)、17…直線レール、21…曲線レール
(第二の案内部)、22…スライダ(第二の案内部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st guide part, 2 ... 2nd guide part, 3 ... movable body, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Curved rail (1st guide), 12 ... Slider (1st guide), 17 ... Straight rail, 21 ... Curved rail (2nd guide), 22 ... Slider (2nd guide)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基礎上に固定される下側レール固定部材
と、この下側レール固定部材を介して基礎上に固定され
る第1の曲線レールと、この第1の曲線レールに沿って
運動する下側スライダと、可動体に固定される上側レー
ル固定部材と、この上側レール固定部材を介して上記第
1の曲線レールと直角に交わるように固定される第2の
曲線レールと、この第2の曲線レールに沿って運動する
と共に上記下側スライダに固定される上側スライダとか
ら構成され、上記下側スライダの運動軌跡を含む平面が
上側スライダの運動軌跡を含む平面と交わっていること
を特徴とする三次元案内装置。
1. A lower rail fixing member fixed on a foundation, a first curved rail fixed on the foundation via the lower rail fixing member, and a movement along the first curved rail. A lower slider, an upper rail fixing member fixed to the movable body, a second curved rail fixed at a right angle to the first curved rail via the upper rail fixing member, And an upper slider moving along the curved rail of No. 2 and fixed to the lower slider. A plane including the motion trajectory of the lower slider intersects with a plane including the motion trajectory of the upper slider. Characteristic three-dimensional guide device.
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