JP2009012166A

JP2009012166A - リニアガイド

Info

Publication number: JP2009012166A
Application number: JP2008140745A
Authority: JP
Inventors: Peter Hammerer; ハンメラーペーター
Original assignee: Wafios AG
Current assignee: Wafios AG
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2028-05-29
Also published as: CN101332563A; CN101332563B; US20090000409A1; EP2008764B1; DE502007001590D1; JP4696141B2; EP2008764A1; ATE443597T1; US8522632B2

Abstract

【課題】
リニアガイドを少ない据付け作業にて設置し、機能的に信頼できる方法で、十分な変位長さを得る。
【解決手段】
２個の固定支持されるガイドバー（４）を含むリニアガイド（１）> において、ガイドバー（４）に据付けたガイドブロック（５）は駆動ユニットの作用によりガイドバー（４）に対して長手方向に相対移動する。駆動ユニットは、ガイドバー（４）と平行に延出する歯付きラック（９，１０）の歯と噛み合う小歯車（１６）を含み、歯付きラック（９，１０）は前後端（１１）のみが据え付けられる。小歯車（１６）に割り当てられる案内要素（１２）は、歯付きラックの長手方向に変位可能であるように、ガイドブロック（５）に据え付けられ、案内要素（１２）はその歯付きラックに、嵌合するように支持される。
【選択図】図２

Description

本発明は、少なくとも２個の固定支持されるガイドバーを含み、このガイドバー上にガイドブロックが据え付けられ、このガイドブロックは前記ガイドバーと相対的に長手方向に変位可能なリニアガイドに関し、前記ガイドブロックには、ガイドバーに対して相対移動を生じさせる駆動ユニットが備えられており、駆動ユニットは、ガイドバーと平行に延出する歯付きラックと噛み合う小歯車を含む。

特許文献１及び特許文献２は夫々、２個の多間接ロボットを含む曲げ加工機を開示しており、これらロボット各々は、２個の固定支持されるガイドバーを含む案内経路のリニアガイド上において、横方向へ変位可能である。この変位は、ガイドバー上で長手方向に変位可能なガイドブロックを介して実施される。供給は、機械ベッド内で支持される鎖を介して実施される。しかしながら、鎖駆動の位置決め精度はかなり不十分であり、また鎖は伸長する傾向にある。

特許文献３は、リニアガイドを開示しており、ガイドブロックは、歯付きラック駆動装置を介して、部分的に変位させられる。この場合、歯付きラックは、その長さ全体に亘り、基体及びラック上の搬送ロールに据え付けられる従動ピニオンに確実に固定され、或いは小歯車を含み固定据え付けされる駆動装置は、搬送台に据え付けられる歯付きラックを移動させる。両方の場合において、歯付きラックガイドの整列は、変位経路がより長い場合に複雑であると共に、応じる誤差により、多大な困難を伴ってのみ実現され得る。これは、表面の極めて正確な加工を必要とする。

特許文献４は、パイプ曲げ加工機のコレット供給用リニアガイドを開示しており、ガイドバーは板の上方に据え付けられると共に、歯付きラックは板の下方に据え付けられる。この歯付きラックは、ラックの下方に配置される小歯車と共に供給を行う。この場合、歯付きラック及びリニアガイドの製造、整列、及び据え付けは、多くの作業を必要とし、この作業は加えて数回に亘り実行されなければならない。

特許文献５並びに特許文献６は、パイプ曲げ加工機のコレット供給用リニアガイドを開示しており、再び全長に亘り固定される歯付きラックは、対応する駆動小歯車と係合する。これはまた、歯付きラック及びリニアガイドのために、相対的に多くの製造、整列及び据え付け作業を必要とし、この作業はまた、数回に亘り実行されなければならない。

特許文献７は、幾つかの歯付きラックセグメントが据え付けられるガイドバーを用いるリニアガイドを開示している。加工機械においてこのリニアガイドを使用する時には、振動が駆動装置からガイドバーへ伝達させられて、耐用年数をかなり低減させる。

上述のタイプのリニアガイドは、特許文献８から周知であり、且つ丸形ラックガイドの形態をなすガイドバーを使用する。丸形ラックガイドの一つには、同時に歯が備えられると共に、リニアガイド及び供給要素として作用する。丸形ラックガイドはその全長に亘り、軸受レールに据え付けられ、歯は側方或いは上に配置される。しかしながら、より長い（例えば２メートルよりも長い）変位経路用丸形ラックガイドは利用できない、という欠点がここにはある。
ドイツ特許第３９２２３２６号明細書欧州特許第０９３４７８３号明細書ドイツ特許第６０３０１９１３号明細書ドイツ特許第６０１１４３０３号明細書ドイツ特許第１０２００４００８４０９号明細書欧州特許出願公開第１３８０３６２号明細書欧州特許出願公開第１３６６８５０号明細書欧州特許第０３４５５３６号明細書

上記を鑑みて、本発明の目的は、特に少ない据え付け及び整列作業を伴い、より十分な変位長さ（例えば２メートルよりも長い）について、機能的に信頼できる方法で使用され得るように、上記タイプのリニアガイドを改良することにある。

本発明によれば、これは、歯付きラックが今やその前後端のみで据え付けられると共に、それらの間に懸架されており、好適には案内搬送台の形態をなすと共に、小歯車に割り当てられる案内要素が、更にガイドブロックに据え付けられており、この案内要素は歯付きラックの長手方向に変位可能であり、案内要素は歯付きラックに嵌合するように支持されており、且つ小歯車及び歯の間の噛み合いと反対側の部分で、歯付きラックと係合する、上記タイプのリニアガイドによって達成される。

本発明に係るリニアガイドにおいて、小歯車に割り当てられる案内要素は、小歯車及び歯の間の噛み合いと反対側において、歯付きラックと係合することにより、一種の対抗支持体を形成する一方、小歯車及び案内要素は互いに噛み合い、対抗支持体は、小歯車及び案内要素間の距離が常に変化しないので、小歯車及び歯の間の噛み合いが常に案内要素から所定距離で実施されるように形成される。ガイドブロック自体は、固定支持されるガイドバーに支持される。これは、歯付きラックがその前後端のみで据え付けられると共に、それらの間は自由に懸架されるが、歯付きラックから搬送台までの距離が、搬送台の現在位置に拘わらず、噛み合い部分で常に同じであることを確実にする。

歯付きラックの懸架配置は、ガイドブロックを運ぶ固定支持ガイドバーが据え付けられる２個の据え付け面に加えて、更なる据え付け面の面倒な製造の必要性、次に、歯付きラックをその面上に精確に整列させる必要性が回避される。製造及び据え付け作業は、本発明に係るリニアガイドにおいて、周知の駆動構成と比較して、かなり低減させられると共に、本発明に係るリニアガイドは、特に長い案内経路にも使用され得、このようなリニアガイドでは、所要誤差範囲内における歯付きラックの製造、据え付け、及び整列は、かなり多大な作業量となる。

好適には、本発明に係るリニアガイドの全体配置は、歯付きラックが、小歯車と噛み合う部分において、前後据え付け点の高さに対応する高さに配置されるように構成される。これは、ガイドブロックが、問題なく、歯付きラックの２個の据え付け点まで全面的に移動させられることを可能にする。

本発明の更なる好適な実施形態において、更なる第２案内要素が、歯付きラックの長手方向に、案内要素からのオフセットを伴い、ガイドブロックに据え付けられており、第２案内要素はまた、歯付きラックに沿って変位可能であると共に、歯付きラックに嵌合するように支持される。

本発明に係るリニアガイドの特に好適な実施形態において、小歯車及びそれに割り当てられた案内要素は、小歯車を駆動させる駆動モータも据え付けられる共通のハウジングに据え付けられる。これにより、周囲からの影響に対する、小歯車及び駆動ユニットの間の
噛み合いの相対的に良好な保護を達成し、また、小歯車用駆動モータをガイドブロックの下方に省スペースで据え付けるのを可能にする。

（１個／複数の）案内要素がまた摺動し、又は（１個／複数の）案内要素が支持される歯付きラックでの（複数の）案内要素の嵌合支持は、特に好適には、各案内要素が実質的にＵ字形断面を有することで達成され得、この連結脚部は、好適には歯付きラック上面での直接滑り接触によって、歯付きラックに支持され、且つこの横側脚部は歯付きラックの側面で支持されると共に、夫々その自由端に突出ノーズを含み、突出ノーズは、夫々の他方の横側脚部に向けられると共に、このノーズと対向する歯付きラックの側面に適当に設けられる長手溝に、嵌合するように係合する。それ故、各案内要素は、歯付きラックと上方及び横側で係合すると共に、下端において、歯付きラックの両側で長手溝と嵌合係合するように設けられる。歯付きラックに沿った案内要素の長手方向変位が、歯付きラックからの上昇がない状態で可能な係合である。

案内要素が歯付きラックの上面と直接滑り接触するならば、案内要素は好適には、ここに摩擦低減層、例えばテフロン（登録商標）層が塗膜される。
本発明の別の好適な実施形態は、案内要素が歯付きラックに、ローラ軸受又は支持ロールを介して支持されるように構成されており、案内要素を変位させる時に、特に低い摩擦力（回転摩擦）を達成するのを可能にする。

歯付きラックは好適には、リニアガイドバーから形成されるように構成され、この下面には、歯部を形成する歯付きラックセグメントが据え付けられる。別の、また好適な実施形態において、歯付きラックは、丸形歯付きラックの形状に設けられてもよい。この場合、リニアガイドバーを、ガイドバーの底面に据え付けられる歯付きラックセグメントに連結させる据え付け作用が、完全に免除され得る。

（１個／複数の）案内要素は好適には、ガイドブロックの底面に据え付けられる。しかしながら、ガイドブロックを、ポータルの上端に変位可能に支持されるガイドブロックとして設ける時には、案内要素は好適には、ガイドブロックの横又は上方に設けられる。

本発明に係るリニアガイドは、多くの種類の機械工具又は加工機械に、例えばワイヤ、ロッド、導管、パイプ加工機械、特にパイプ、又はワイヤ曲げ機の基枠に据え付けられ得る。

更に、本発明に係るリニアガイドにおいて、機械の作動の間に、リニアガイドに沿って変位させられなければならない複数の異なるユニットが、各ガイドブロックに据え付けられ得る。しかしながら、特に好適には、曲げロボット又は回転グリッパが、本発明に係るリニアガイドのガイドブロックとして据え付けられる。

当然のことながら、１個以上のガイドブロックが、本発明のリニアガイドに据え付けられてよい。
本発明を、原則的には一例として、また図面を参照して、以下により詳細に説明する。

図１は、曲げ加工機用リニアガイド１の詳細図であり、曲げ加工機の基枠２、並びにこの曲げ加工機に据え付けられる曲げロボット３の一個の一部を示している。
曲げロボット３は、２個のガイドバー４を介して、基枠上を変位可能であるように配置されており、ガイドバー４は、全長に亘り、基枠２又は対応する基枠２の支持脚部に夫々据え付けられ、且つガイドブロック５、枢軸ロボットアーム６、並びに入れ子式アーム７に据え付けられる曲げ加工ヘッド８からなる。

曲げロボット３は、ガイドバー４に沿って、ガイドブロック５を介して、基枠２の長手方向Ａに変位可能であり、ガイドブロック５は曲げロボット３を支持する。歯付きラックセグメント１０が底面に据え付けられる別のガイドバー９が、本目的のために設けられる、このガイドバー９の前端及び後端（より詳細には、変位経路の前端及び後端）は夫々、支持軸受１１を介して基枠２に据え付けられ、このガイドバー９の残りの部分は、２個の支持軸受１１によって設けられる支持位置の間に懸架される。

次に、図２は、供給駆動装置を含む曲げロボット３の細部の拡大斜め下面斜視図を示しており、また図３は、図２の細部の側面図を示し、基枠２は、図示を簡易にするために省略されている。

曲げロボット３のガイドブロック５は、ガイドバー４に嵌合されており、このガイドバー４は、支持ガイドとして基枠２に据え付けられる。
ガイドブロック５の底面には、２個の案内要素１２，１３が据え付けられており、これら案内要素１２，１３は、所定距離だけ、ガイドバー９の長手方向に相互にオフセットされ、この案内要素の一方１２は、ハウウジング１４に配置される。

案内要素１２，１３は、案内搬送台の形態をなして設けられており、ガイドバー９の上面に支持、例えば設置されると共に、（歯付きラックセグメント１０を底面で支持する）ガイドバー９に沿って変位させられ得る。

更に、ハウジング１４には、ガイドブロック５を小歯車１６を介して駆動する適当なモータ１５が据え付けられており（図２には極めて概略的にのみ図示）、この小歯車は、歯付きラックセグメント１０の歯と噛み合う。ガイドブロック１５上における２個の案内要素１２，１３の位置は、小歯車１６と噛み合ハウジング１４内の歯付きラック９，１０の領域が、支持軸受１１と同じ高さレベルにあるように選択される。

モータ１５が作動させられると、小歯車１６が歯付きラックセグメント１０を回転することにより、曲げロボット３を基枠２の長手方向Ａに移動させる。
図２から明らかなように、２個の案内要素１２，１３は、小歯車（１６）及び歯（１０）の間の噛み合いと反対側の歯付きラックの部分で係合するように、断面がＵ字形を有しており、それ故、夫々の上側連結脚部１７によって、歯付きラックセグメント１０と反対のガイドバー９側（即ち、ガイドバー９の上面）に支持される：これは、対応する案内脚部１２又は１３夫々の連結脚部１７の底面の、ガイドバー９の上面に対する直接滑り接触であってもよいが、同様に、摩擦低減手段が、夫々の案内要素１２又は１３の連結脚部１７の底面及びガイドバー９の上面間に付加的に設けられてもよく：例えば、ＰＴＦＥ層、又は小型転がり軸受、ロール等の配置であり、これらは、ガイドバーの長手方向に連続的に配置される。

案内要素１３について、図２に明らかなように、少なくともガイドバー９の一方側において、Ｕ字形断面を備えた案内要素１２，１３は、横側脚部１８を介して、ガイドバー９をその側面で包囲しており、図９は、案内要素１３の一方側の横側脚部１８のみを示す。

各横側脚部１８の自由突出端には突起１９が備えられており、この突起１９は、反対の横側脚部に向けられると共に、ガイドバー９の全長に亘り、ガイドバー９の側面に設けられる横側溝と、（僅かな間隙を伴い）嵌合する。

それ故、案内要素１２及び１３は、ガイドバー９を側面で包囲するだけでなく、横側脚部１８の端部における突起１９の係合により、ガイドバー９に沿って変位可能な夫々の案
内要素１２，１３が、ガイドバー９を変位方向と直角な方向に持上げないという意味で、各案内要素１２又は１３をガイドバー９に維持するのを可能にする。

それ故、２個の案内要素１２及び１３は、懸架されたガイドバー９の付加的な支持領域として作用する。この配置は、歯付きラックセグメント１０を備えたガイドバー９のかなりの撓みがある場合であっても、歯付きラックセグメント１０が据え付けられたガイドバー９及びガイドブロック５の間、並びに小歯車１６までの距離が、ガイドブロック５の現在位置に拘わらず、駆動領域において常に同じであることを確実にする。

説明された構成から明らかなように、案内要素１２が、小歯車１６及び歯付きラック１０の間の噛み合い部分と反対側でガイドバー９に据え付けられると共に、連結脚部によって直接的に、ガイドバー９の上面と滑り接触しており、或いは既に上述したように、摩擦低減手段、例えばテフロン（登録商標）層又は転がり軸受又はロール等が付加的に連結脚部１７及びガイドバー９の上面の間に設けられ、この手段を介して、案内要素１２が、ガイドバー９に沿った変位の間に、ガイドバー９の上面に支持されるように、案内要素１２は、ハウジング１４内において、駆動装置の小歯車１６に当てられる。それ故、案内要素１２は、小歯車１６及び歯付きラックセグメント１０の間の噛み合い部位の上方で、一種の上側スラスト軸受を形成する。

２個の支持軸受１１の間へのガイドバー９の懸架配置によって、本発明に係るリニアガイドの特に簡単な据え付けが可能であり、また周知の解決法と比較して、僅かな製造の複雑さのみが要求され、これは、別の方法において、歯付きラックセグメント１０が据え付けられたガイドバー９の極めて複雑且つ困難な整列にも特に適用する。なぜならば、所要誤差範囲内で、歯付きラック１０の全長に亘り、歯付きラックを基枠２に据え付けられる必要が、ここには実際にないからである。

図面に図示するガイドバー４及び９の形状に代わって、丸形ガイドを使用することも可能であり、この場合、丸形歯付きラックは、ここでは、歯付きラックセグメント１０が据え付けられたガイドバー９に代えて使用され得る。当然のことながら、例えば、図面に示す形態のガイドバー４を使用し、且つガイドバー９及びその歯付きラックセグメント１０を丸形歯付きラックに代えることも可能である。

図面に示すリニアガイド配置は、相対的に大きな変位経路（例えば約３．２メートルの変位経路）にも、問題なく使用され得る。

ロボットアームが変位可能に案内される、本発明に係るリニアガイドを示す斜視上面図。搬送台及び図１に係るリニアガイド上への搬送台の整列を示す拡大斜め前／下面斜視図。図２の図の細部を示す側面図。

Claims

少なくとも２個の固定支持されるガイドバー（４）を含むリニアガイド（１）であって、該ガイドバー（４）にはガイドブロック（５）が据え付けられており、該ガイドブロック（５）は前記ガイドバー（４）と相対的に長手方向に変位可能であり、該ガイドブロック（５）には、該ガイドバー（４）に対して相対移動を生じさせるために、駆動ユニットが備えられており、該駆動ユニットは、前記ガイドバー（４）と平行に延出する歯付きラック（９，１０）の歯と噛み合う小歯車（１６）を含み、
前記歯付きラック（９，１０）は、その前後端（１１）のみが据え付けられると共に、それらの間に懸架されており、前記小歯車（１６）に割り当てられた案内要素（１２）は、前記歯付きラックの長手方向に変位可能であるように、前記ガイドブロック（５）に据え付けられており、該案内要素（１２）は該歯付きラックに嵌合するように支持されており、該案内要素（１２）は、前記小歯車（１６）及び前記歯の間の噛み合いと反対側で、前記歯付きラック（９，１０）と係合する
ことを特徴とするリニアガイド（１）。
前記歯付きラック（９，１０）は、前記小歯車（１６）との噛み合い部分において、前記前後端（１１）における２個の据え付け位置の高さレベルに対応する高さレベルに配置されることを特徴とする請求項１に記載のリニアガイド。
第２案内要素（１３）が、前記ガイドブロック（５）に、前記歯付きラックの長手方向において、前記案内要素（１２）から所定距離のところに据え付けられており、該第２案内要素（１３）はまた、前記歯付きラック（９，１０）に沿って変位可能であると共に、該歯付きラック（９，１０）に嵌合するように支持されることを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアガイド。
前記案内要素（１２）及びそれに割り当てられた小歯車（１６）は、該小歯車（１６）を回転させる駆動ユニット（１５）も据え付けられるハウジング（１４）に据え付けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のリニアガイド。
各案内要素（１２）は略Ｕ字形断面を有しており、該案内要素（１２）の連結脚部（１７）は前記歯付きラック（９，１０）に支持されており、該案内要素（１２）の横側脚部（１８）は、前記歯付きラック（９，１０）の側面に支持されると共に、夫々その自由端に突起（１９）を含み、該突起（１９）は、夫々の他方の横側脚部（１８）に向けられると共に、該突起（１９）と対向する前記歯付きラック（９，１０）の側面に設けられる長手溝（２０）に嵌合するように係合することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のリニアガイド。
前記案内要素（１２，１３）は、前記歯付きラック（９，１０）に、該歯付きラック（９，１０）の上面と直接滑り接触するように支持されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のリニアガイド。
前記案内要素（１２，１３）には、前記歯付きラック（９，１０）の上面と対向する側に、摩擦低減層、好適にはＰＴＦＥ層が備えられることを特徴とする請求項６に記載のリニアガイド。
前記案内要素（１２，１３）は、回転軸受又は支持ロールを介して、前記歯付きラック（９，１０）に支持されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のリニアガイド。
前記歯付きラックは、歯付きラックセグメント（１０）を伴う別のガイドバー（９）によって形成されており、該歯付きラックセグメント（１０）は、該ガイドバー（９）の底面に据え付けられることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のリニアガイド。
前記歯付きラックは丸形歯付きラックであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のリニアガイド。
曲げロボット（３）又は回転グリッパが、前記ガイドブロック（５）に据え付けられることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のリニアガイド。
前記案内要素／複数の案内要素（１２，１３）は、前記ガイドブロック（５）の底面に設けられることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のリニアガイド。
前記リニアガイドは、パイプ又はワイヤ曲げ加工機の基枠（２）に据え付けられることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のリニアガイド。