JP2004204994A

JP2004204994A - 往復送り装置

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Publication number: JP2004204994A
Application number: JP2002376649A
Authority: JP
Inventors: Kinichi Ogawa; 欣一小川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP4029425B2

Abstract

【課題】耐久性の向上、低コスト化を図ることができる往復送り装置を提供する。
【解決手段】ガイド軸に対して可動体を、ガイド軸に挿通され、多数の支持孔が形成された円筒部材及びそれぞれの支持孔内に装着され、ガイド軸の外周面及び可動体のガイドブッシュ内周面にそれぞれ当接して回転しながらガイド軸に対して可動体を軸線方向へ摺動可能に支持するボールからなる軸受部材により軸支する。ガイド軸に対し、ガイド軸を一方向のみへ回転させる回転方向規制部材を介して取付けられたレバー、該レバー及び基台に取付けられる通電伸縮部材と、レバーを所定の方向へ揺動するように付勢する弾性部材を備えたガイド軸駆動部材を連結する。可動体をボール径の約２倍以下のストロークで往復移動させる際に、可動体が所望回数、移動したとき、通電伸縮部材に通電することにより長さを変位させてレバーを揺動し、ガイド軸を適宜角度で回動可能にする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、可動体を往復移動する往復送り装置、詳しくはガイド軸に対して可動体を往復移動するように支持する軸受のボールやガイド軸及びガイドブッシュ等が潤滑油切れによりフレッチング磨耗するのを防止する油切れ防止機構を備えた往復送り装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
本出願人は、特許文献１に示すように、基台上にて往復移動可能に支持されるレール支持部材と、レール支持部材を往復移動する支持用駆動部材と、レール支持部材に設けられる走行レールと、該走行レールに対して走行用直線転がり軸受を介して往復移動可能に支持される走行体と、該走行体をレール支持部材と独立して所望のストロークで往復移動する走行用駆動部材とを備え、走行レールに対して走行体を、走行用直線転がり軸受の転動部材が潤滑油切れする所望のストロークで往復移動する際にレール支持部材を走行用直線転がり軸受の各転動部材に潤滑油を付着させる所定のストロークで往復移動し、走行用直線転がり軸受に内蔵された転動部材の磨耗を防止するように構成された往復送り装置を提案した。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２１０２−２２１２２４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した往復送り装置においてフレッチング磨耗を防止するには、可動体と共にレール支持部材を移動するようにする必要があり、基台が長尺状になって装置自体が大型化する問題を有していた。また、この往復送り装置にあっては、同時に２個の部材を高い精度で直線出しすることは極めて困難であり、組立て作業者に高い熟練度が要求されると共に組立て作業に手間や時間がかかり、製作コストを増大させる要因になっていた。
【０００５】
これらの欠点を解決するため、本出願人は先に特願２００２−２６２２４７号において、基台に設けられ、回転駆動部材により正逆転方向へ回転されるガイド軸と、ガイド軸に設けられ、走行駆動部材により軸線方向へ往復移動される可動体とを備え、ガイド軸に対して可動体を、ガイド軸に挿通される円筒部材に設けられた多数のボールポケットにそれぞれ設けられ、ガイド軸及び可動体のガイドブッシュにそれぞれ当接して回転するボールからなる軸受を介して軸線方向へ摺動可能に支持し、可動体をボール径の約２倍以下のストロークで往復移動させる際に、ガイド軸を回転させる往復送り装置を提案した。
【０００６】
しかし、この往復送り装置においては、ガイド軸を回転させるガイド軸駆動機構を、ガイド軸の軸端部に歯車を夫々取付けると共に電動モータの回転軸に設けられた駆動歯車を夫々の歯車に噛合わせてガイド軸を同一回転方向へ同期回転するように構成する必要があり、ガイド軸の回転駆動機構の部品点数が増大して装置自体が大型化すると共に高コスト化する問題を有していた。
【０００７】
本発明は、先の出願の改良に係り、その課題とする処は、簡易な構造によりガイド軸を同一または別の回転方向へ回転させて軸受部材におけるボールの潤滑油切れを防止して装置自体の耐久性を向上させることができる往復送り装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の課題は、ガイド軸を回転させる駆動機構を簡易化して部品点数を少なくすることにより装置の低コスト化を図ることができる往復送り装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基台に回転可能に支持されるガイド軸に対して可動体を軸線方向へ往復移動可能に支持し、駆動部材により往復移動させる。ガイド軸に対して可動体を、ガイド軸に挿通され、多数の支持孔が形成された円筒部材及びそれぞれの支持孔内に装着され、ガイド軸の外周面及び可動体のガイドブッシュ内周面にそれぞれ当接して回転しながらガイド軸に対して可動体を軸線方向へ摺動可能に支持するボールからなる軸受部材により軸支する。
【００１０】
ガイド軸に対し、ガイド軸を一方向のみへ回転させる回転方向規制部材を介して取付けられたレバー、該レバー及び基台に取付けられる通電伸縮部材と、レバーを所定の方向へ揺動するように付勢する弾性部材を備えたガイド軸駆動部材を連結する。
【００１１】
そして可動体をボール径の約２倍以下のストロークで往復移動させる際に、可動体が所望回数、移動したとき、通電伸縮部材に通電することにより長さを変位させてレバーを揺動し、ガイド軸を適宜角度で回動可能にしたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施形態】
以下に実施形態を示す図に従って本発明を説明する。
図１〜図４において、往復送り装置１の基台３には互いに平行で、長手方向に軸線を有した２本のガイド軸５・７が回転可能に支持され、これらガイド軸５・７には後述するガイド軸駆動機構９が連結されている。そしてガイド軸５・７はガイド軸駆動機構９により同一回転方向へ間欠的に同期回動される。
【００１３】
各ガイド軸５・７には可動体１３が後述するボールケージ軸受１５・１７を介して軸線方向へ摺動可能に支持され、該可動体１３は水平駆動機構により軸線方向へ往復移動される。水平駆動機構としては、図示するようにガイド軸５・７と平行な軸線を有して基台３に回転可能に支持され、一方端部にサーボモータ等の電動モータ２１が連結された送りねじ２３を、可動体１３に設けられたナット（図示せず）に噛み合わせた送りねじ構造、基台３の軸線方向両端部に回転可能に支持され、一方にサーボモータ等の電動モータが連結された一対の歯付きプーリ等からなる回転体にタイミングベルトやワイヤ（いずれも図示せず）を巻き付け、その一部を可動体１３に固定した機構等の何れであってもよい。
【００１４】
また、水平駆動機構としては、長手方向がガイド軸５・７の軸線と一致して基台３に設けられ、上面に可動体１３の移動分解能に応じた間隔で多数の永久磁石からなる極歯を配列した固定子と、該固定子に相対して可動体１３に設けられ、可動体１３の移動分解能に応じた間隔で多数の電磁石からなる極歯を設けた可動子とからなるリニアサーボモータ（図示せず）であってもよい。
【００１５】
上記したように可動体１３はそれぞれのガイド軸５・７に対してボールケージ軸受１５・１７を介して摺動可能に支持される。各ボールケージ軸受１５・１７はガイド軸５・７の外径より若干大径の円筒体で、周面に多数のボールポケット１５ａ・１７ａが所定の間隔をおいて形成されたケージ１５ｂ・１７ｂと、夫々のボールポケット１５ａ・１７ａに回転可能で、かつ抜け止めされた状態で装着され、夫々のガイド軸５・７の外周面及び可動体１３に設けられたガイドブッシュ１３ａ・１３ｂの内周面に対してそれぞれ点接触して回転するボール１５ｃ・１７ｃとから構成される。
【００１６】
そして各ケージ１５ｂ・１７ｂ内周面と対応する各ガイド軸５・７の外周面との間にはボール１５ｃ・１７ｃの外周面に付着されるグリース等の潤滑油（図示せず）が予め充填されており、ボール１５ｃ・１７ｃの回転に伴って外周面に潤滑油が付着するように構成される。
【００１７】
上記したガイド軸駆動機構９は、以下のように構成される。
即ち、各ガイド軸５・７の一方軸端部には回転方向規制部材としてのクラッチ部材２７・２９が取付けられ、各クラッチ部材２７・２９はガイド軸５・７を一方向、図示の例にあっては時計方向へのみ回動させる、所謂ワンウェークラッチ構造からなる。そして各クラッチ部材２７・２９のアウターハウジングには作動レバー３１・３３が、ガイド軸５・７に対してほぼ同一の角度で取付けられ、各作動レバー３１・３３の先端部は連結部材３５により連結されている。
【００１８】
一方の作動レバー３１と基台３との間には、例えば引張りばねやゴム等の弾性部材３７が取付けられ、その弾性力により作動レバー３１・３３を図示する例に合っては、反時計方向へ回動するように付勢している。また作動レバー３１の先端部と基台３とには通電伸縮部材を構成する線状の形状記憶合金３９の各端部が電気的絶縁状態で取付けられ、該形状記憶合金３９の各端部にはスイッチング回路を有した電源（図示せず）からの電線４１が電気的に接続されている。
【００１９】
尚、往復送り装置１を、例えば金属プレス機に取付け、金属材のワークを金属プレス機へ順次供給して搬出するための往復送り機構として使用する場合には、可動体１３上にワークをクランプする電磁ソレノイド等の各種治具（図示せず）が装着されている。
【００２０】
次に、上記のように構成された往復送り装置１の作用を説明する。
先ず、可動体１３の往復送り作用について説明すると、基台３に対して可動体１３を、ボールケージ軸受１５・１７のボール１５ｃ・１７ｃが潤滑油切れを発生させる、例えばボール１５ｃ・１７ｃ外径の約２倍以下のストロークで往復移動させる微小往復送り時における作用に付いて説明すると、電動モータ２１を正転または逆転駆動して送りねじ２３を上記微小ストロークに応じた回転量になるように夫々の方向へ回転してガイド軸５・７に支持された可動体１３を上記した微小ストロークで往復移動させる。
【００２１】
このとき、ガイドブッシュ１３ａ・１３ｂの内周面に点接触するボールケージ軸受１５・１７のボール１５ｃ・１７ｃは可動体１３の移動に伴って回転して可動体１３を摺動案内することにより少ない摺動抵抗で可動体１３を走行案内する。（図５参照）
【００２２】
そして可動体１３の移動回数が、予め設定された所定の回数に達したときに形状記憶合金３９に電流を印加して発熱させることによりその長さを縮小させて作動レバー３１・３３を弾性部材３７の弾性力に抗して図示する時計方向へ所定の角度で揺動させる。
【００２３】
このとき、クラッチ部材２７・２９はアウターハウジングが図示する時計方向に対してはガイド軸５・７に連結し、図示する反時計方向に対しては非連結状態になる構造であるため、図示する時計方向に対する作動レバー３１・３３の揺動に伴ってガイド軸５・７を上記した所定の角度で回動させる。（図６参照）
【００２４】
これによりガイド軸５・７の回動に伴ってその外周面及び可動体のガイドブッシュ１３ａ・１３ｂ内周面に当接するボール１５ｃ・１７ｃをガイド軸５・７の周方向へ転動させることにより潤滑油が付着したボール１５ｃ・１７ｃの外周面をガイド軸５・７及びガイドブッシュ１３ａ・１３ｂに対する摺接箇所に位置させることにより潤滑油切れを防止する。
【００２５】
ガイド軸駆動機構９によるガイド軸５・７の回動量、従って作動レバー３１・３３の揺動量は、ガイド軸５・７とボール１５ｃ・１７ｃ及びガイドブッシュ１３ａ・１３ｂとがそれぞれ点接触で、少しの移動により前の接触部から新たな位置になるため、一回の揺動量を少なくしてもよい。
【００２６】
そして形状記憶合金３９に対する電流の印加を中断すると、形状記憶合金３９は自然冷却することによりその長さが長くなって作動レバー３１・３３を弾性部材３７の弾性力により図示する反時計方向へ揺動させる。このとき、クラッチ部材２７・２９はガイド軸５・７に対して非連結状態になり、ガイド軸５・７の回動を規制する。
【００２７】
尚、ガイド軸５・７の回動作用に付いては、可動体１３の移動停止時又は移動途中にいずれであってもよく、可動体１３の移動途中にガイド軸５・７を回動する場合には、可動体１３の移動に伴うボール１５ｃ・１７ｃの回転方向とほぼ一致する方向へボール１５ｃ・１７ｃを回転させる方向へ回転させることによりガイド軸５・７に対する可動体１３の摺動抵抗を低減させることができる。
【００２８】
また、ガイド軸５・７の回動に伴ってケージ１５ｂ・１７ｂも可動体１３と共に若干移動することになるが、常に可動体１３の往復移動時にガイドブッシュ１３ａ・１３ｂの内周面に対してボール１５ｃ・１７ｃが当接するようにケージ１５ｂ・１７ｂの軸線長さを設定すればよい。
【００２９】
本実施形態は、形状記憶合金３９に対して電流を印加して発熱させることによりガイド軸５・７を所定の角度で回動し、ガイド軸５・７の外周面及びガイドブッシュ１３ａ・１３ｂの内周面に当接するボール１５ｃ・１７ｃを転動させることによりその外周面における潤滑油の付着状態を保つことができ、ガイド軸５・７、ボール１５ｃ・１７ｃ及びガイドブッシュ１３ａ・１３ｂが潤滑油切れによりフレッチング磨耗するのを防止する。
【００３０】
また、従来のガイド軸駆動機構に比べてガイド軸駆動機構９の構造を簡素化することができ、装置自体を小型化及び低コスト化することができる。
本発明は、以下のように変更実施することができる。
【００３１】
１．上記説明は、可動体１３の移動回数が所望の回数に達する毎にガイド軸駆動機構９によりガイド軸５・７をそれぞれ回動させる構成としたが、可動体１３の移動毎にガイド軸５・７を回動させてもよいことは勿論である。
【００３２】
２．本発明は、可動体１３をボール１５ｃ・１７ｃの外径の２倍以下のストローク往復移動させる際にガイド軸５・７を回動させることを要旨とするものであるが、可動体１３を上記ストローク以上で往復移動させる場合は、特にガイド軸５・７を回動させなくてもボール１５ｃ・１７ｃに対する潤滑油の付着状態を保つことができるが、本来の転がり軸受の寿命のフレーキングを防ぐために回動させることにより耐久性を数十倍にすることができる。
【００３３】
３．上記説明は、発熱に伴って長さが縮小する特性の線状形状記憶合金３９を使用してガイド軸５・７を所定の角度で回動させる構成としたが、本発明は、図７に示すように発熱に伴って長さが伸張する特性の線状記憶合金を使用し、発熱時にレバーを押して所定の角度で揺動させることによりガイド軸を回動させる構成であってもよい。
【００３４】
４．上記説明は、ガイド軸５・７を一定方向のみ回動させる部材としてワンウェー構造のクラッチ部材としたが、ラチェット機構であってもよい。
【００３５】
５．上記説明は、通電伸縮部材を形状記憶合金としたが、多数の圧電素子やバイモルフ等の電気的変位部材を、変位量がガイド軸の回動角に一致するように積層した集積体であってもよい。
【００３６】
６．上記説明は、作動レバー３１・３３を連結部材３５により連結する構造としたが、該連結部材を省くと共にそれぞれの作動レバー３１・３３に通電伸縮部材及び弾性部材を設けて各作動レバーを同一または別方向へ所望の揺動量で、同期又は非同期で間欠的に揺動させることによりガイド軸５・７を回動させてもよい。
【００３７】
７．上記説明は、線状の形状記憶合金を使用したが、この場合にあっては形状記憶合金が元の長さに戻る際に撓んで力を伝達できなくなるおそれがあり、これを防止するため、弾性部材を設ける構成としたが、形状記憶合金を軸材とすることにより撓みをなくすことができ、この場合にあっては弾性部材を省略することができる。
【００３８】
８．上記説明は、それぞれの作動レバー３１・３３を連結すると共に一方に弾性部材を取付けて戻りを可能にする構成としたが、各作動レバーに揺動用の形状記憶合金及び戻り用の形状記憶合金を取付けることにより弾性部材を省略することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、簡易な構造によりガイド軸を同一又は別の方向へ間欠的に回転させて軸受部材におけるボールの潤滑油切れを防止して装置自体の耐久性を向上させることができる。また、ガイド軸を回転させる駆動機構を簡易化して部品点数を少なくすることにより装置の低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】往復送り装置の全体斜視図である。
【図２】ボールケージ軸受による可動体の軸支状態を示す分解斜視図である。
【図３】軸支状態を示す拡大縦断面図である。
【図４】ガイド軸駆動機構を示す略体斜視図である。
【図５】可動体の支持作用を示す説明図である。
【図６】ガイド軸の回動作用を示す説明図である。
【図７】本発明の変更実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１−往復送り装置、３−基台、５・７−ガイド軸、９−ガイド軸駆動機構、１３−可動体、１５・１７−ボールケージ軸受、１５ａ・１７ａ−ボールポケット、１５ｂ・１７ｂ−ケージ、１５ｃ・１７ｃ−ボール、２７・２９−クラッチ部材、３１・３３−作動レバー、３５−連結部材、３７−弾性部材、３９−通電伸縮部材としての形状記憶合金

Claims

基台に回転可能に支持されるガイド軸と、ガイド軸に対して軸線方向へ往復移動可能に支持される可動体と、可動体を往復移動させる駆動部材と、ガイド軸に挿通され、多数の支持孔が形成された円筒部材及びそれぞれの支持孔内に装着され、ガイド軸の外周面及び可動体のガイドブッシュ内周面にそれぞれ当接して回転しながらガイド軸に対して可動体を軸線方向へ摺動可能に支持するボールからなる軸受部材と、ガイド軸を一方向のみへ回転させる回転方向規制部材を介して取付けられたレバー、該レバー及び基台に取付けられ、電流が印加されると伸張又は縮小する通電伸縮部材と、レバーを所定の方向へ揺動するように付勢する弾性部材とを備え、可動体をボール径の約２倍以下のストロークで往復移動させる際に、可動体が所望回数、移動したとき、通電伸縮部材に通電して長さを変位させることによりレバーを揺動してガイド軸を適宜角度で回動可能にした往復送り装置。
請求項１において、通電伸縮部材は通電による発熱により長さが縮小する特性を有する線状形状記憶合金からなると共に弾性部材はレバーをガイド軸の回転方向と反対方向へ付勢する往復送り装置。
請求項１において、通電伸縮部材は通電による発熱により長さが伸張する特性を有する線状形状記憶合金からなると共に弾性部材はレバーをガイド軸の回転方向へ付勢する往復送り装置。
請求項１において、基台に対して複数本のガイド軸を、軸線相互が平行するように設け、各ガイド軸に回転方向規制部材を介してレバーをそれぞれ設けると共に各レバー相互を連結し、通電伸縮部材に対する通電に伴って各ガイド軸を所定の回転方向へ適宜角度で同期回動するようにした往復送り装置。
請求項１において、通電伸縮部材は通電による変位する多数の圧電素子をガイド軸回動量に応じて積層してなる往復送り装置。
請求項１において、通電伸縮部材は通電による変位する多数のバイモルフ素子をガイド軸回動量に応じて積層してなる往復送り装置。
請求項１において、回転方向規制部材はワンウェークラッチからなり、ガイド軸を一方向へのみ回動させる往復送り装置。
請求項１において、回転方向規制部材はラチェット機構からなり、ガイド軸を一方向へのみ回動させる往復送り装置。