JP2015117816A

JP2015117816A - ローラ連結体及びこれを用いた転がり案内装置

Info

Publication number: JP2015117816A
Application number: JP2013263642A
Authority: JP
Inventors: 竜二古澤; Ryuji Furusawa; 圭介永池; Keisuke Nagaike; 哲郎黒川; Tetsuo Kurokawa
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: JP6338853B2

Abstract

【課題】鼓状ローラに使用されて無限循環路内でのローラのスキュー防止を図り、ローラの円滑な無限循環を達成できるローラ連結体及びこれを用いた転がり案内装置を提供する。【解決手段】最大外径部を含む一対の末端領域と最小外径部を含む中央領域を有する鼓状ローラを整列させると共に転がり案内装置が備える無限循環路に組み込まれるローラ連結体であり、各ローラの間に介在して凹曲面状の曲面座を有する複数の保持部材と、各保持部材を連結する連結部とを備え、末端領域におけるローラの外周面に近接すると共に各ローラの中心軸を含む平面から一方向に突出する末端規制部と、隙間を介して前記中央領域にのみ対面すると共に前記平面から他方向に突出した中央保持部とを備え、隣接する保持部材において、一方の保持部材の中央保持部から他方の保持部材の中央保持部までの距離はローラの最小外径部よりも小さく設定される。【選択図】図６

Description

本発明は、多数のローラが一列に配列されると共に転動可能に保持され、例えば、直線案内装置等の各種転がり案内装置のローラ無限循環路に組み込まれて使用されるローラ連結体及びこれを用いた転がり案内装置に関する。

この種の転がり案内装置としては、特許文献１に開示されるものが知られている。この転がり案内装置は、ローラの転走面を有する軌道レールと、前記ローラを介してこの軌道レールに組み付けられると共に当該軌道レールに沿って往復動自在な移動ブロックと、を備える。そして、前記移動ブロックはこのローラの無限循環路を備え、ローラが無限循環路内を循環することにより移動ブロックが前記軌道レールに沿ってストロークを制限されることなく移動することが可能となっている。

前記ローラの無限循環路は、軌道レールとの間で形成されると共にローラが荷重を負荷しながら転走する負荷通路と、この負荷通路と平行に設けられると共にローラが荷重から解放された状態で転走する無負荷通路と、前記負荷通路と無負荷通路とを接続して円弧状に形成された方向転換路と、から構成される。この無限循環路には、複数のローラ及びこれらローラを一列に配列するローラ連結体が組み込まれている。

各ローラは、軌道レールの転走面に対するローラの偏当たりを防止するために鼓状に形成されている。その一方で、前記ローラ連結体は、互いに隣接する各ローラの間に保持部材を介装すると共に、各保持部材をローラの配列方向に沿った連結部で繋いだものであり、各ローラが前記保持部材に挟み込まれた状態で一列に連なっている。前記保持部材はローラの外周面と同一曲率で形成された凸曲面を有し、ローラはこの凸曲面によって抱え込まれている。

ＷＯ２０１３／０３５７６９

このように構成された従来の転がり案内装置では、前記方向転換路が円弧状に形成されていることから、この方向転換路内ではローラが当該方向転換路を構成する外周側案内曲面に沿って円弧状に転走する。その一方で、ローラ連結体は前記凸曲面を介して各ローラを抱え込んでいるため、連結部を円弧状に湾曲させながら前記方向転換路内を循環する。ここで、前記連結部はその軸線が隣接するローラ同士の中心を結んだ軸線と合致するようにして各保持部材に連結されている。従って、方向転換路の半径方向内側では、連結部の湾曲に伴って保持部材同士が接近することとなる。このため、方向転換路ではローラ連結体が凸曲面を介して各ローラを方向転換路の半径方向外側へと押圧するといった事象が見られた。

本発明はこのような事象に注視して案出されたものであり、その目的とするところは、鼓状ローラに使用され、無限循環路内でのローラのスキュー防止を図りしつつ、ローラの円滑な無限循環、特に方向転換路内での円滑な循環を達成できるローラ連結体及びこれを用いた転がり案内装置を提供することにある。

すなわち、本発明は、複数のローラを転動自在に一列に整列させると共に転がり案内装置が備えるローラの無限循環路に組み込まれて使用されるローラ連結体であり、前記ローラは、その外径が当該ローラの軸方向両端面から軸方向中央部にかけて徐々に小さくなる鼓状に形成され、軸方向に沿って最大外径部を含む一対の末端領域と最小外径部を含む中央領域とを有する。

そして、前記ローラ連結体は、互いに隣接するローラの間に介在すると共にローラの外周面に対面する凹曲面状の曲面座を有する複数の保持部材と、これら保持部材を一列に連結する可撓性の連結部と、を備える。また、前記保持部材は、前記末端領域におけるローラの外周面に近接すると共に各ローラの中心軸を含む平面から一方向に突出する末端規制部と、隙間を介してローラの中央領域にのみ対面すると共に各ローラの中心軸を含む平面から他方向に突出した中央保持部と、を備え、隣接する保持部材において、一方の保持部材に係る中央保持部から他方の保持部材に係る中央保持部までの距離は前記ローラの最小外径よりも小さく設定されている。

本発明によれば、前記末端規制部が前記末端領域におけるローラの外周面に近接するように形成されていることから、無限循環路におけるローラのスキューを防止できる。その一方で、前記中央保持部は隙間を介してローラの中央領域にのみ対面するように形成されている。その結果、例えば前記末端規制部が前記方向転換路を構成する外周側案内曲面と対向するようにしてローラの無限循環路内にローラ連結体を組み込んだ場合、ローラ連結体が方向転換路内で円弧状に湾曲したとしても、前記保持部材がローラを方向転換路の半径方向外側に向けて押圧するのを抑止することができ、もってローラの円滑な循環を達成することができる。

本発明のローラ連結体が適用可能な転がり案内装置の実施形態の一例を示す斜視図である。図１に示す転がり案内装置の正面断面図である。図１に示す転がり案内装置が備える方向転換路を示す断面図である。図１に示す転がり案内装置が備えるローラを示す正面図である。本発明を適用したローラ連結体の実施形態の一例を示す斜視図である。図５に示すローラ連結体の正面図である。図６のＶＩＩ―ＶＩＩ線断面図である。図６のＶＩＩＩ―ＶＩＩＩ線断面図である。図６のＩＸ―ＩＸ線断面図である。図６のＸ―Ｘ線断面図である。

図１及び図２は本発明のローラ連結体が適用可能な転がり案内装置の実施形態の一例を示すものである。尚、図１では、前記転がり案内装置の内部構造を理解しやすくするため、前記移動ブロック３の一部が切り欠かれている。

前記転がり案内装置は、長手方向に沿ってローラ１の転走面２０が形成された軌道レール２と、多数のローラ１を介して前記軌道レール２に組み付けられると共に前記ローラ１の無限循環路を内蔵した移動ブロック３と、を備える。前記ローラ１が前記無限循環路内を循環しながら軌道レール２の転走面２０を転走することで、前記移動ブロック３が当該軌道レール２の長手方向に沿って自在に移動することが可能となっている。尚、本発明を適用した転がり案内装置は固定部に対して当該固定部の鉛直上方に向けて固定されるものであり、転がり案内装置を横転させて使用する場合もあるが、以下の説明ではこの転がり案内装置において固定部に固定される側を下側、可動体が固定される側を上側という。

前記軌道レール２は断面略矩形状に形成され、その両側面には凸部が夫々形成されている。各凸部の上下には前記ローラ１の転走面２０が形成され、軌道レール２全体では四条の転走面２０が形成されている。また、軌道レール２には長手方向に沿って所定の間隔で固定ボルトの取付け孔２１が形成され、当該軌道レール２を機械装置などの固定部に敷設する際に利用される。尚、前記軌道レール２に対する転走面２０の配置、傾斜角度及びその条数は、前記移動ブロック３に必要とされる負荷能力に応じて適宜変更して差し支えない。

一方、前記移動ブロック３は、前記軌道レール２の一部を収容する案内溝を有する本体部材４と、この本体部材４の移動方向の前後に装着される一対の蓋体５と、前記本体部材４に装着される循環路組立体６とを備える。

前記本体部材４は、機械装置などの取付け面４３が形成された水平部４１、及びこの水平部４１と直交する一対の脚部４２を備え、軌道レール２に対してこれに跨がるようにして配置されている。各脚部４２の内側面には上側負荷転走面４４ａ及び下側負荷転走面４４ｂが形成されている。これら負荷転走面４４ａ，４４ｂは前記軌道レール２の転走面２０と互いに対向し、ローラ１が本体部材４と軌道レール２との間で荷重を負荷しながら転走する負荷通路４５を構成する。

また、各脚部４２には、前記上側負荷転走面４４ａに対応する上側貫通孔４６ａ、及び前記下側負荷転走面４４ｂに対応した下側貫通孔４６ｂが形成されている。これら上側貫通孔４６ａ及び下側貫通孔４６ｂに対しては前記循環路組立体６が固着されて、ローラ１の無負荷通路４６が構築されるようになっている。この無負荷通路４６では前記負荷通路４５を転走し終えて荷重から開放されたローラ１が負荷通路４５内とは逆方向に転走するようになっている。

一方、前記蓋体５は、前記負荷通路４５と無負荷通路４６とを接続する方向転換路５１を有する。図３は前記方向転換路５１を示す断面図である。前記方向転換路５１は、前述した各負荷通路４５の両端とこれに対応する無負荷通路４６の両端を接続し、前記移動ブロック３の内部にローラ１の無限循環路を構成する。前記方向転換路５１は円弧状に形成された外周側案内曲面５２と同じく円弧状に形成された内周側案内曲面５３が対向することで形成される。尚、図３では一方の蓋体５のみを示している。

次に、ローラ１について図４を用いて説明する。このローラ１は、その外径が当該ローラ１の軸方向両端面１１ａ，１１ｂから軸方向中央にかけて徐々に小さくなっており、ローラ１全体が鼓状に形成されている。つまり、ローラ１の外周面１２はローラ１の最大外径部１３から最小外径部１４にかけて単一曲率Ｒで凹曲面状に形成されている。この外周面１２は、前記軌道レール２の転走面２０及び移動ブロック２の負荷転走面４４ａ，４４ｂに接触するようになっている。このため、前記軌道レール２の転走面２０及び移動ブロック２の負荷転走面４４ａ，４４ｂは外周面１２と略同一の曲率Ｒで凸曲面状に形成されている。このように形成されたローラ１は、当該ローラ１の中心軸Ｐの軸方向に沿って、前記ローラ１の軸方向両端に位置すると共に最大外径部１３を含む末端領域１Ａと、前記最小外径部１４を含む中央領域１Ｂとに大別される。

以上のように形成された複数のローラ３は図５に示すように、可撓性のローラ連結体７に等間隔で一列に配列され、当該ローラ連結体７と共に前記無限循環路に組み込まれている。このローラ連結体７は合成樹脂の射出成形で形成され、ローラ１とローラ１との間に介装される保持部材としての複数のスペーサ７１と、これらスペーサ７１を一列に連結した連結部としてのベルト部７２と、から構成されている。以下、図６乃至図１０を用いて、このローラ連結体７を説明する。

図６は前記ローラ連結体７の正面図である。前記スペーサ７１は、各ローラ１の中心軸Ｐを含んだ平面から上側に突出した第一保持部７３と、各ローラ１の中心軸Ｐを含んだ平面から下側に突出した第二保持部７４とを有し、前記第一保持部７３はローラ１の末端領域１Ａ及び中央領域１Ｂを覆う一方、第二保持部７４は前記中央領域１Ｂのみを覆うようにして形成されている。すなわち、第一保持部７３は本発明の末端規制部に、第二保持部は本発明の中央保持部に相当する。そして、前記第一保持部７３と第二保持部７４はローラ１の転動方向に沿った厚さが同一に形成されている。一方、前記ベルト部７２は各ローラ１の軸方向両端面１１ａ，１１ｂを覆う被覆部７２ａを有し、この被覆部７２ａは軸方向両端面１１ａ，１１ｂと僅かな隙間を介して対面している。そして、このベルト部７２はその軸線が隣接するローラ１同士の軸方向端面１１ａ，１１ｂの中心を結んだ軸線と合致するようにして各スペーサ７１に連結されている。つまり、前記ベルト部７２は各ローラ１の中心軸Ｐを含む平面内に配置されている。

図７は図６のＶＩＩ―ＶＩＩ線断面図であり、ローラ１の最大外径部１３とローラ連結体７との関係を示す断面図である。また、図８は、図６のＶＩＩＩ―ＶＩＩＩ線断面図であり、ローラ連結体７をローラ１の配列方向と垂直な方向から観察したものである。前記第一保持部７３は前記最大外径部１３の外周面１２に沿った曲面状の座面７３ａを有し、この座面７３ａは前記最大外径部１３の外周面１２に近接している。ここで、前記座面７３ａが前記外周面１２に近接していると表現しているが、本発明としては前記座面７３ａが前記外周面１２に対して隙間なく接触する構成や前記座面７３ａと外周面１２が油膜が形成される程度の隙間を介して対面している構成も含む。また、前記座面７３ａはローラ１の最大外径部１３から最小外径部１４にかけてローラ１の外周面１２全体に対面している。前述の如く、前記ローラ１は鼓状に形成されているため、前記座面７３ａと前記外周面１２の隙間はローラ１の末端領域１Ａから中央領域１Ｂにかけて徐々に大きくなるように設定されている。

図９は図６のＩＸ−ＩＸ線断面図であり、ローラ１の最小外径部１４とローラ連結体７との関係を示す断面図である。また、図１０は図６のＸ−Ｘ線断面図であり、ローラ連結体７をローラ１の配列方向と垂直な方向から観察したものである。前記第二保持部７４は、前記座面７３ａと同一の曲率からなる曲面状の保持座面７４ａを有する。この保持座面７４ａは前記座面７３ａと段差なく連続しており、これら座面７３ａ及び保持座面７４ａにより凹曲面状の曲面座７５が形成されるようになっている。前記ローラ１は鼓状に形成され、前記外周面１２が凹曲面状に形成されていることから、前記座面７３ａと段差なく連続する保持座面７４ａとローラ１の外周面１２との間には隙間Ｎが形成されるようになっている。そして、この隙間Ｎはローラ１の最小外径部から軸方向に沿って徐々に大きくなるようになっている。

そして、隣接する一対のスペーサ７１は互いに前記曲面座７５を対向させるようにして各ローラ１間に配置され、各ローラ１は各スペーサ７１の曲面座７５及びベルト部７２の被覆部７２ａにより区画された収容穴７６内に配置されるようになっている。前述の如く、前記座面７３ａは前記最大外径部１３の外周面１２に沿って曲面状に形成されていることから、前記収容穴７６の直径はローラ１の最大外径と同一又はこれよりも僅かに大きく設定されている。その一方で、この収容穴７６において、一方の第二保持部７４の突出端から他方の第二保持部７４の突出端までの間隔Ｌは前記ローラ１の最小外径Ｍよりも小さく設定されている。

以上のように形成されたローラ連結体７を備えた本実施形態に係る転がり案内装置では、ローラ連結体７の第一保持部７３が前記方向転換路５１の外周側案内面５２側、第二保持部７４が方向転換路５１の内周側案内面５３側となるように、前記無限循環路内にローラ連結体７が組み込まれる。そして、軌道レール２に沿って移動ブロック３が移動すると、前記無限循環路内をローラ１と共にローラ連結体７が循環する。ここで、前記方向転換路５１内では各ローラ１に遠心力が作用するため、各ローラ１が前記外周側案内曲面５２に沿って円弧状に転走する。その一方で、このローラ１の転走に伴い、前記ローラ連結体７は前記ベルト部７２を湾曲させながら前記方向転換路５１内を循環する（図３参照）。前記ベルト部７２はその軸線が隣接するローラ１同士の中心を結んだ軸線と合致するようにして各スペーサ７１同士を連結しているため、スペーサ７１同士は方向転換路５１の半径方向内側で互いに接近し合う。

これに対して、前記方向転換路５１の半径方向内側に位置する第二保持部７４とローラ１の外周面１２との間には隙間が形成され、更にローラ１の軸方向に関して第二保持部７４の両側にはローラ１の外周面１２に干渉する構成が設けられていない。この構成により、各スペーサ７１が過度にローラ１に接触せず、各ローラ１を方向転換路５１の半径方向外側に押圧するのを可及的に防ぐことが可能となる。このため、方向転換路５１、ひいては無限循環路内でのローラ１の円滑な循環を達成することができ、もって軌道レール２に沿った移動ブロック３の円滑な移動を達成することが可能となる。

また、本実施形態にかかる転がり案内装置によれば、前記ローラ連結体７では第一保持部７３の座面７３ａがローラ１に係る最大外径部１３の外周面１２に沿って曲面状に形成され、この外周面１２に近接していることから、前記無限循環路内におけるローラスキューを防止することが可能となっている。更に、隣接する一対のスペーサ７１において、一方の第二保持部７４の突出端から他方の第二保持部７４の突出端までの間隔Ｌは前記ローラ１の最小外径Ｍよりも小さく設定されているため、各ローラ１がローラ連結体７から離脱するのを防ぐことができるようになっている。

尚、本実施形態に係るローラ連結体７では、前記第一保持部７３がローラ１の末端領域１Ａ及び中央領域１Ｂを覆うように形成されているが、前記第一保持部７３により無限循環路内でのローラスキューを防止することが可能であれば、前記第一保持部７３はローラ１の末端領域１Ａのみを覆う構成としても差し支えない。

また、本実施形態に係るローラ連結体７では前記座面７３ａが曲面状に形成されているが、前記第一保持部７３により無限循環路内でのローラスキューを防止することが可能であれば、前記座面７３ａは曲面状に形成されていなくともよい。また、前記保持座面７４ａも曲面状に形成されているが、この保持座面７４ａについてはローラ１の外周面１２との間で隙間が形成される構成であれば曲面状に形成されていなくとも差し支えない。

更に、本実施形態に係る転がり案内装置は前記軌道レールが直線状に形成された所謂直線案内装置であるが、本発明のローラ連結体は直線案内装置以外の転がり案内装置にも適用可能であり、例えば軌道レールが一定の曲率で曲線状に形成された所謂曲線案内装置に適用することも可能である。

１…ローラ、１Ａ…末端領域、１Ｂ…中央領域、７…ローラ連結体、１１ａ，１１ｂ…軸方向端面、１２…外周面、１３…最大外径部、７１…スペーサ（保持部材）、７２…ベルト部（連結部）、７３…第一保持部（末端規制部）、７４…第二保持部（中央保持部）

Claims

複数のローラを転動自在に一列に整列させると共に転がり案内装置が備えるローラの無限循環路に組み込まれて使用されるローラ連結体であって、
前記ローラは、その外径が当該ローラの軸方向両端面から軸方向中央部にかけて徐々に小さくなる鼓状に形成され、軸方向に沿って最大外径部を含む一対の末端領域と最小外径部を含む中央領域とを有し、
前記ローラ連結体は、互いに隣接するローラの間に介在する複数の保持部材と、これら保持部材を一列に連結する可撓性の連結部と、を備え、
前記保持部材は、前記末端領域におけるローラの外周面に近接すると共に各ローラの中心軸を含む平面から一方向に突出する末端規制部と、隙間を介してローラの中央領域にのみ対面すると共に各ローラの中心軸を含む平面から他方向に突出した中央保持部と、を備え、
隣接する保持部材間において、前記中央保持部の突出端同士の間隔は前記ローラの最小外径よりも小さく設定されていることを特徴とするローラ連結体。
前記末端規制部には前記ローラの最大外径部に沿った曲面状の座面が設けられる一方、前記中央保持部には前記末端規制部の座面と同一の曲率で曲面状に形成される保持座面が設けられることを特徴とする請求項１記載のローラ連結体。
ローラの転走面が軸方向に沿って形成された軌道レールと、前記転走面を転動する複数のローラを介して軌道レールに組み付けられると共に、前記ローラの無限循環路を備えた移動ブロックと、を備え、
前記無限循環路は、前記軌道レールの転走面に対向してローラが荷重を負荷しながら転動する負荷通路と、前記ローラが無負荷状態で転動する無負荷通路と、前記負荷通路と無負荷通路とを接続する方向転換路と、を備え、当該無限循環路内に前記ローラと共に請求項１又は請求項２記載のローラ連結体が組み込まれた転がり案内装置。
前記ローラ連結体は、前記末端規制部が前記方向転換路を形成する外周側案内曲面と対向する一方、前記中央保持部が前記方向転換路を形成する内周側案内曲面と対向するようにして前記無限循環路内に組み込まれることを特徴とする請求項３記載の転がり案内装置。