JP2019527323A - 結合装置 - Google Patents

Abstract

図示して説明するのは、リニア駆動装置（２）と、直線的にガイドされるスライダ要素（３）とを結合するためのカップリング（１）であって、カップリング中間片（４）と、ボールジョイント（５）と、直進ジョイント（６）とを有しており、前記ボールジョイント（５）と前記直進ジョイント（６）とは、当該カップリング（１）の互いに反対の側に配置されており、前記ボールジョイント（５）は、ジョイントヘッド（７）と、ジョイントヘッド収容部（８）とを有しており、前記直進ジョイント（６）は、ジョイントヘッド（９）と、ジョイントヘッド収容部（１０）とを有しており、前記ボールジョイント（５）のジョイントヘッド収容部（８）および／または前記直進ジョイント（６）のジョイントヘッド収容部（１０）は、当該カップリング（１）の長手方向軸線（Ｌ）に対して垂直な方向において少なくとも一方の側に開いた収容室（１１，１２）を有している。

Description

本発明は、リニア駆動装置と、直線的にガイドされるスライダ要素とを結合するためのカップリングに関する。

固定的に取り付けられるリニア駆動装置と、直線的にガイドされるスライダ要素、例えば打抜き工具とを結合するためには、駆動方向に対応してリニアカップリングとも呼ばれるカップリングが用いられる。この場合、スライダ要素を正確に位置決めするためには、リニア駆動装置とスライダ要素との間に、軸方向に不動でありかつ可能な限り遊びのないカップリングが必要とされている。その上、カップリングは、駆動装置と被駆動部、すなわちスライダ要素との間の整合誤差と、線形運動方向に対して垂直な方向に生じるずれの両方を、可能な限り変形なしで補償し得ることが望ましい。

実地から周知の、軸方向において遊びのないリニアカップリングは、駆動側ではねじ山付きピンを備えたディスク形のハブから成りかつ被駆動側では雌ねじ山を備えたディスク形のハブから成っている。両カップリングハブは、それぞれ互いに９０°だけずらされて配置された４つの平たい補償ばねを介して、互いに結合されている。この場合、これらの補償ばねにより、両カップリングハブ間の半径方向の遊びにより画成された、駆動装置と被駆動部との間の横方向ずれと整合誤差の両方が補償され得る。この場合、前記リニアカップリングと駆動装置および被駆動部との結合は、駆動側でも、被駆動側でも、ねじ締結部を介して行われるので、取付けに比較的手間がかかると共に、相応の工具を必要とする。さらに、リニアカップリングの取付けには、リニア駆動装置またはスライダ要素を線形運動方向に移動させることが必要とされている。

米国特許出願公開第４７０４０４３号明細書（US 4704043 A）から公知の、引張力または押圧力の伝達用のカップリングは、ケーシングと、このケーシングを介して互いに結合された２つの自動調心軸受とから成っている。この場合、自動調心軸受のボール要素は、それぞれケーシング内にねじ込まれたレース要素を介して、ケーシング内で支持されている。２つの自動調心軸受の使用に基づき、カップリングを介して互いに結合された２つの構成部材間の整合誤差を補償することができるようになっている。ただしこのカップリングの場合も、ケーシング中へのレース要素のねじ込みに基づき、取付けには比較的手間がかかる。その上、このカップリングでは、駆動装置と被駆動部との間の横方向ずれを補償することはできない。

したがって、本発明の根底を成す課題は、可能な限り簡単な取付けにおいて、駆動側と被駆動側との間の整合誤差ならびに横方向ずれの補償を可能にする、リニア駆動装置と、直線的にガイドされるスライダ要素とを結合するための、軸方向に不動のカップリングを提供することにある。

この課題は、特許請求項１記載の特徴を有する本発明によるカップリングにおいて、当該カップリングは、カップリング中間片と、ボールジョイントと、直進ジョイントとを有しており、ボールジョイントと直進ジョイントとは、カップリングの互いに反対の側に配置されていることにより、解決されている。この場合、整合誤差は、ボールジョイントにより補償され得るのに対し、横方向ずれの補償は、直進ジョイントにより可能である。

ボールジョイントと直進ジョイントとは、それぞれジョイントヘッドと、対応するジョイントヘッド収容部とを有しており、カップリングの組立て状態において各ジョイントヘッドは、対応配置されたジョイントヘッド収容部内に支持されている。カップリングを簡単に取り付けるためもしくはカップリングをリニア駆動装置とスライダ要素とに簡単に結合するために、ボールジョイントのジョイントヘッド収容部の収容室および／または直進ジョイントのジョイントヘッド収容部の収容室は、カップリングの長手方向軸線に対して垂直な方向において、少なくとも一方の側に開いている。好適には、ボールジョイントのジョイントヘッド収容部の収容室と、直進ジョイントのジョイントヘッド収容部の収容室とは両方共、２つの側に対して開いており、これにより、ボールジョイントのジョイントヘッドもしくは直進ジョイントのジョイントヘッドを、線形運動方向に対して横方向、すなわちカップリングの長手方向軸線に対して横方向の直線状の挿入運動により簡単に、各ジョイントヘッド収容部内へ挿入することができるようになっている。

本発明によるカップリングの１つの有利な構成では、直進ジョイントは、カップリングの長手方向軸線に対して垂直な方向に、すなわち線形運動方向に対して垂直な方向に並進２自由度を有している。これにより、線形運動方向に対して垂直な２つの軸線における、スライダ要素とリニア駆動装置との間でのずれ補償が可能である。１つの別の有利な構成では、ボールジョイントは、少なくとも回転２自由度を有しており、この場合、これにより可能な補償運動の軸線は両方共、カップリングの長手方向軸線に対して垂直に延びている。これにより、整合誤差を補償するための旋回運動が、水平面においても鉛直平面においても可能である。

本発明によるカップリングの１つの別の好適な構成ではさらに、ボールジョイントと直進ジョイントとはそれぞれ、両者がカップリングの長手方向軸線を中心とした回転１自由度をも有するように、形成されている。この回転自由度に基づき、カップリング中間片は駆動装置および被駆動部、すなわちリニア駆動装置およびスライダ要素に対して相対的に、線形運動軸線を中心として自由に回転可能であり、これにより、長手方向軸線を中心としたカップリング中間片の位置合わせに関係なく、カップリング中間片の簡単な取付けが可能である。

カップリング中間片、ボールジョイントおよび直進ジョイントの具体的な構造上の構成に関しては、様々な可能性が存在する。１つの好適な実施形態では、ボールジョイントのジョイントヘッド収容部と、直進ジョイントのジョイントヘッド収容部とは両方共、カップリング中間片に形成されているのに対し、ボールジョイントのジョイントヘッドと直進ジョイントのジョイントヘッドとはそれぞれ、接続ピンに結合されているもしくは接続ピンに形成されている。この場合、カップリング中間片は、一方の側にボールジョイントのジョイントヘッド収容部を有し、かつ反対の他方の側に直進ジョイントのジョイントヘッド収容部を有しており、両ジョイントヘッドが線形運動方向に互いに適当な間隔をあけて配置されていると、カップリング中間片を、長手方向軸線に対して横方向の直線状の挿入運動により、ボールジョイントおよび直進ジョイントのジョイントヘッドに簡単に被せ嵌めることができる。この場合、両ジョイントヘッドはその接続ピンを介してリニア駆動装置もしくはスライダ要素と結合されていてよく、このために各接続ピンは、例えば両方共がねじ山、特に雄ねじ山を有していてよい。

１つの択一的な実施形態では、ボールジョイントのジョイントヘッドと、直進ジョイントのジョイントヘッドとがカップリング中間片に形成されているのに対し、ボールジョイントのジョイントヘッド収容部と、直進ジョイントのジョイントヘッド収容部とはそれぞれ、接続ピンに結合されている。この場合、両ジョイントの要素の配置は、上述した実施例に比べて逆になっている。もちろん、上述した２つの実施形態の組合せが実現され、カップリング中間片に例えばボールジョイントのジョイントヘッド収容部と、直進ジョイントのジョイントヘッドとが形成されているのに対し、ボールジョイントのジョイントヘッドと、直進ジョイントのジョイントヘッド収容部とはそれぞれ、接続ピンを有しているもしくは接続ピンに結合されていることも、可能である。

軸方向に不動でかつ可能な限り遊びのないリニアカップリングを実現するために、ボールジョイントのジョイントヘッドとジョイントヘッド収容部との間の嵌合部は、可能な限り遊びなく設計されている。これにより、カップリングの長手方向軸線の方向、すなわち線形運動の方向における、ジョイントヘッドとジョイントヘッド収容部との間での摺動が防止され、それでもなお、整合誤差、すなわち角度ずれの補償が可能である。直進ジョイントのジョイントヘッドとジョイントヘッド収容部との間の嵌合部も、カップリングの長手方向軸線の方向において、好適には遊びなく設計されている。これに対して、カップリングの長手方向軸線に対して垂直な方向では、直進ジョイントのジョイントヘッドとジョイントヘッド収容部との間の嵌合部は遊びを備えて設計されており、これにより、横方向ずれの補償が、遊びの大きさに応じて可能である。

ボールジョイントのジョイントヘッドも、直進ジョイントのジョイントヘッドも、それぞれ異なる幾何学形状を有していてよい。この場合、ボールジョイントのジョイントヘッドは、ジョイントヘッドがジョイントヘッド収容部と共に好適には並進２自由度を可能にする限りは、特に球形またはディスク形に形成されていてよい。直進ジョイントのジョイントヘッドとジョイントヘッド収容部とは、好適には縦断面で見てそれぞれＴ字形に形成されており、この場合、カップリングの長手方向軸線に対して垂直な方向におけるジョイントヘッド収容部の延在長さは、対応するジョイントヘッドの延在長さ、すなわち長手方向軸線に対して垂直な方向におけるジョイントヘッドの延在長さよりも大きくなっている。この場合、カップリングの長手方向軸線に対して垂直な方向における、ジョイントヘッドとジョイントヘッド収容部との間の遊びは、カップリングの長手方向軸線に対して垂直な方向における、ジョイントヘッド収容部とジョイントヘッドとの間の長さの相応の差により決められ、この長さの差は、直進ジョイントにより補償され得る最大のずれをも規定する。

一方ではリニア駆動装置にかつ他方ではスライダ要素に対するカップリングの簡単な取付けに基づき、特に作動時にカップリングの望ましくない解離が行われる恐れがある、ということを回避するために、両ジョイントのうちの少なくとも一方の２つの要素間、すなわちボールジョイントまたは直進ジョイントのジョイントヘッドとジョイントヘッド収容部との間には、形状結合式または摩擦結合式の係止部または材料結合式の結合部が形成されている。この場合、係止部は特にばね負荷されるように形成されていてよく、これにより、取付け時に係止が自動的に行われることで、取付け後にカップリングの望ましくない解離を防止する。ただし、適宜にばね負荷された係止部の場合、カップリングの所望の解離は依然として可能である。一方のジョイントの両要素の材料結合式の結合部は、例えば収容部の内周面またはジョイントヘッドの外周面がゴム膜を有していることにより、実現され得る。最後に、カップリングの望ましくない解離は、ボールジョイントおよび／または直進ジョイントのジョイントヘッド収容部の収容室が、相応するカバーにより少なくとも部分的に閉鎖されており、これによりジョイントヘッドが対応する収容室から滑り出ることができなくなることによっても防止され得る。

具体的には、本発明によるカップリングを形成しかつ改良する多数の可能性がある。これについては、特許請求項１の下位特許請求項と、図面に関連した各実施例の以下の説明の両方を参照されたい。

リニア駆動装置と、直線的にガイドされるスライダ要素とを結合するための、本発明によるカップリングを示す斜視図である。 図１に示した、リニア駆動装置とスライダ要素とを結合するためのカップリングの断面図である。 図１および図２に示したカップリングの拡大部分断面図である。 図３に示したカップリングのカップリング中間片の斜視図である。 本発明によるカップリングの１つの択一的な実施形態を示す平面図および斜視図である。

図１には、リニア駆動装置２（部分的に図示）と、直線的にガイドされるスライダ要素３とを結合するためのカップリング１の斜視図が示されている。カップリング１（図３および図５に別個に図示）は、主としてカップリング中間片４と、ボールジョイント５と、直進ジョイント６とから成り、この場合、ボールジョイント５と直進ジョイント６とは、カップリング１の互いに反対の側に配置されている。

ボールジョイント５は、ジョイントヘッド７と、対応するジョイントヘッド収容部８とから成っている。直進ジョイント６も、ジョイントヘッド９と、対応するジョイントヘッド収容部１０とを有している。ボールジョイント５のジョイントヘッド収容部８と、直進ジョイント６のジョイントヘッド収容部１０とは、それぞれ収容室１１，１２を有しており、収容室１１，１２は、カップリング１の長手方向軸線Ｌに対して垂直方向の両側に向かって開いている。よってボールジョイント５を組み立てるには、カップリング中間片４のジョイントヘッド収容部８を線形運動Ｒの方向に対して垂直方向に、ジョイントヘッド７に単に被せ嵌めればもしくは押しずらせば済む。これに相応して、直進ジョイント６を組み立てるためにも、ジョイントヘッド収容部１０をジョイントヘッド９に被せ嵌めればもしくは押しずらせば済む。これに対して択一的に、ボールジョイント５と直進ジョイント６との組立てを、カップリング中間片４を長手方向軸線Ｌの周りに回転運動させることにより行うこともでき、この回転運動に際して各ジョイントヘッド７，９も同様に、対応配置されたジョイントヘッド収容部８，１０内に挿入されることになる。

図２に示す図面から、本発明によるカップリング１を用いて、角度αの整合誤差および、リニア駆動装置２と、ガイド１３内に配置されたスライダ要素３との間の距離ｓのずれの両方を補償することができる方法が看取される。この場合、角度αの整合誤差の補償は、回転２自由度を有するボールジョイント５により行われ、補償旋回運動は、図２に示した方向と、図平面に対して垂直な方向の両方に可能である。横方向の距離ｓのずれの補償は、カップリング１の長手方向軸線Ｌに対して垂直な方向に、全体として並進２自由度を有する直進ジョイント６により可能になる。この場合も第２の自由度の軸線は、図平面に対して垂直に延在している。

図１〜図４に示した、本発明によるカップリング１の好適な構成では、ジョイントヘッド収容部８，１０は両方共、カップリング中間片４において端面側に開いた対応する溝として形成されている。両ジョイントヘッド７，９は、それぞれカップリング中間片４から離反する方を向いた接続ピン１４，１５を有しており、この場合、両接続ピン１４，１５には雄ねじ山１６が形成されており、この雄ねじ山１６を介して、ボールジョイント５のジョイントヘッド７は接続ピン１４でもって、リニア駆動装置２のスラストロッド１７内に螺入することができ、かつ直進ジョイント６のジョイントヘッド９は接続ピン１５でもって、スライダ要素３内に螺入することができるようになっている。よってカップリング１は主として３つの構成部材、つまりカップリング中間片４、接続ピン１４を備えたボールジョイント５のジョイントヘッド７および接続ピン１５を備えた直進ジョイント６のジョイントヘッド９から成っている。

図３に示す断面図からは特に、直進ジョイント６のジョイントヘッド９とジョイントヘッド収容部１０とが、縦断面で見てそれぞれＴ字形に形成されていることが認められる。この場合、カップリング１の長手方向軸線Ｌに対して垂直なジョイントヘッド収容部１０の延在部は、対応するジョイントヘッド９の延在部よりもやや大きくなっており、これにより、カップリング１の長手方向軸線Ｌに対して垂直方向での、ジョイントヘッド９とジョイントヘッド収容部１０との間での摺動ひいてはリニア駆動装置２とスライダ要素３との間でのずれ補償が可能である。

図３および図１からも看取されるように、ボールジョイント５のジョイントヘッド７とジョイントヘッド収容部８とは、縦断面で見てそれぞれディスク形に形成されており、この場合、ジョイントヘッド７とジョイントヘッド収容部８との間の嵌合部は、遊びなしで設計されている。図示のディスク形のジョイントヘッド７の代わりに、ボールジョイント５は球形のジョイントヘッド、すなわちジョイントボールを有していてもよく、この場合、ジョイントボールは‐カップリング中間片４の厚さに応じて‐カップリング中間片４の上面及び下面から、やや突出していてよい。

図２および図３に示したカップリング１の断面図からさらに認められるのは、ジョイントヘッド９に形成された孔１８内に、ばね弾性的な押圧片１９がばね要素として配置されており、このばね要素により、ジョイントヘッド収容部１０内にカップリング１の長手方向軸線Ｌの方向でジョイントヘッド９を遊びなく配置することが保証される。その上、ばね弾性的な押圧片１９と、これに対応するようにジョイントヘッド収容部１０に形成された凹部２０とにより、ジョイントヘッド９とジョイントヘッド収容部１０との間の形状結合（形状による束縛、例えば係合）的かつ摩擦結合的な係止が実現され、これにより、ジョイントヘッド収容部１０からのジョイントヘッド９の、長手方向軸線Ｌに対して垂直な方向での望ましくない滑落が防止される。類似の係止部が、ボールジョイント５のジョイントヘッド７とジョイントヘッド収容部８との間にも形成されていてよい。これに対して択一的に、カップリング１の望ましくない解離は、例えばジョイントヘッド収容部８の収容室１１が、ジョイントヘッド７の挿入後にカバーにより少なくとも部分的に閉鎖されることにより防止されてもよい。

図５には、カップリング１の１つの択一的な構成が平面図（図５ａ）と斜視図（図５ｂ）とで示されている。カップリングのこの実施形態では、ボールジョイント５のジョイントヘッド７と、直進ジョイント６のジョイントヘッド９とがそれぞれ、カップリング中間片４において形成されている。この場合、ボールジョイント５のジョイントヘッド収容部８と、直進ジョイント６のジョイントヘッド収容部１０とは、この実施形態ではそれぞれ接続ピン１４，１５に結合されている、もしくは接続ピン１４，１５の一方の端部に形成されている。

Claims (13)

1. リニア駆動装置（２）と、直線的にガイドされるスライダ要素（３）とを結合するためのカップリング（１）であって、カップリング中間片（４）と、ボールジョイント（５）と、直進ジョイント（６）とを有しており、前記ボールジョイント（５）と前記直進ジョイント（６）とは、当該カップリング（１）の互いに反対の側に配置されており、
   前記ボールジョイント（５）は、ジョイントヘッド（７）と、ジョイントヘッド収容部（８）とを有しており、前記直進ジョイント（６）は、ジョイントヘッド（９）と、ジョイントヘッド収容部（１０）とを有しており、
   前記ボールジョイント（５）のジョイントヘッド収容部（８）および／または前記直進ジョイント（６）のジョイントヘッド収容部（１０）は、当該カップリング（１）の長手方向軸線（Ｌ）に対して垂直な方向において少なくとも一方の側に開いた収容室（１１，１２）を有している、カップリング（１）。
2. 前記直進ジョイント（６）は、当該カップリング（１）の前記長手方向軸線（Ｌ）に対して垂直な方向に並進２自由度を有している、請求項１記載のカップリング（１）。
3. 前記ボールジョイント（５）は、当該カップリング（１）の前記長手方向軸線（Ｌ）に対して垂直な軸線を中心として、少なくとも回転２自由度を有している、請求項１または２記載のカップリング（１）。
4. 前記ボールジョイント（５）と前記直進ジョイント（６）とはそれぞれ、当該カップリング（１）の前記長手方向軸線（Ｌ）を中心とした回転１自由度を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載のカップリング（１）。
5. 前記ボールジョイント（５）のジョイントヘッド収容部（８）と前記直進ジョイント（６）のジョイントヘッド収容部（１０）は、前記カップリング中間片（４）に形成されており、前記ボールジョイント（５）のジョイントヘッド（７）と前記直進ジョイント（６）のジョイントヘッド（９）はそれぞれ、接続ピン（１４，１５）と結合されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のカップリング（１）。
6. 前記ボールジョイント（５）のジョイントヘッド（７）と前記直進ジョイント（６）のジョイントヘッド（９）は、前記カップリング中間片（４）に形成されており、前記ボールジョイント（５）のジョイントヘッド収容部（８）と前記直進ジョイント（６）のジョイントヘッド収容部（１０）はそれぞれ、接続ピン（１４，１５）と結合されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のカップリング（１）。
7. 各前記接続ピン（１４，１５）はそれぞれ、前記リニア駆動装置（２）もしくは前記スライダ要素（３）に結合するためのねじ山、特に雄ねじ山（１６）を有している、請求項５または６記載のカップリング（１）。
8. 前記ボールジョイント（５）の前記ジョイントヘッド（７）と前記ジョイントヘッド収容部（８）との間の嵌合部は、特に前記長手方向軸線（Ｌ）の方向において遊びなしに設計されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のカップリング（１）。
9. 前記直進ジョイント（６）の前記ジョイントヘッド（９）と前記ジョイントヘッド収容部（１０）との間の嵌合部は、当該カップリング（１）の前記長手方向軸線（Ｌ）の方向では遊びなしに設計されていて、当該カップリング（１）の前記長手方向軸線（Ｌ）に対して垂直な方向では遊びを備えて設計されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のカップリング（１）。
10. 前記直進ジョイント（６）の前記ジョイントヘッド（９）と前記ジョイントヘッド収容部（１０）とは、縦断面で見てそれぞれＴ字形に形成されており、当該カップリング（１）の前記長手方向軸線（Ｌ）に対して垂直な方向における前記ジョイントヘッド収容部（１０）の延在長さは、前記長手方向軸線（Ｌ）に対して垂直な方向における前記ジョイントヘッド（９）の延在長さよりも大きくなっている、請求項９記載のカップリング（１）。
11. 前記直進ジョイント（６）の前記ジョイントヘッド（９）と前記ジョイントヘッド収容部（１０）との間の前記嵌合部は、当該カップリング（１）の前記長手方向軸線（Ｌ）の方向ではばね要素（１９）を用いて遊びなく形成されている、請求項９または１０記載のカップリング（１）。
12. 前記ボールジョイント（５）の前記ジョイントヘッド（７）と前記ジョイントヘッド収容部（８）との間および／または前記直進ジョイント（６）の前記ジョイントヘッド（９）と前記ジョイントヘッド収容部（１０）との間には、形状結合式または摩擦結合式の係止部または材料結合式の結合部が形成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のカップリング（１）。
13. 前記ボールジョイント（５）の前記ジョイントヘッド収容部（８）の前記収容室（１１）および／または前記直進ジョイント（６）の前記ジョイントヘッド収容部（１０）の前記収容室（１２）は、カバーにより少なくとも部分的に閉鎖可能である、請求項１から１２までのいずれか１項記載のカップリング（１）。

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