JP2021139443A

JP2021139443A - 運動案内装置

Info

Publication number: JP2021139443A
Application number: JP2020038022A
Authority: JP
Inventors: 彬趙; Bin Zhao; 雅彦芳野; Masahiko Yoshino; 慎史青木; Chikafumi Aoki
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2020-03-05
Filing date: 2020-03-05
Publication date: 2021-09-16

Abstract

【課題】保持器にローラやピニオン歯車を容易に組付けることができると共に、運動案内装置を装置に取り付けるためなどで分解した場合であっても保持器からローラやピニオン歯車が脱落することがない運動案内装置を提供する。【解決手段】長手方向に沿って延びる転走面が形成されると共に、互いに相対移動可能な一対の軌道部材と、前記転走面に沿って配列される複数の円筒状の転動体と、前記転動体を保持する保持器とを備え、前記保持器は、前記転動体を保持する転動体保持孔と、前記軌道部材に取り付けられたラック部と噛み合うと共に回転自在に取り付けられた歯車を保持する歯車保持孔を備え、前記転動体保持孔又は前記歯車保持孔には、前記転動体又は前記歯車の回転軸に接触可能な脱落防止手段が設けられる。【選択図】図５

Description

本発明は、運動案内装置に関する。

従来、ＸＹテーブルや物品搬送装置などのＦＡ機器においては、駆動手段によって物品や部材等を移動させるために、移動方向に沿って配置された運動案内装置が用いられている。

このような運動案内装置は、長手方向に沿って延びる転走面が形成されると共に、互いに相対移動可能な一対の軌道部材と、該転走面に沿って配列された複数の転動体と、該転動体を保持する保持器を備えている。転動体は、転走面の間を荷重を負荷しながら転走するため、該転走に伴って保持器の位置がずれないようにずれ防止機構を備えた運動案内装置が知られている。

例えば、特許文献１に記載された運動案内装置は、互いに対向する長手方向の壁面に軌道溝がそれぞれ形成された相対移動する一対の軌道台、前記軌道台の前記軌道溝間に形成された軌道路に配設され且つ前記軌道溝に形成された軌道面を転動する複数の転動体であるローラ、及び前記ローラを予め決められた所定間隔で前記ローラの転動軸が交互に９０°傾きを変えて支持する前記長手方向に延びた平らな保持板でなる保持器から構成されている有限直動案内ユニットにおいて、前記保持器の前記保持板には、各々の前記ローラを配設するために前記保持板の幅方向に長軸を持つ形状の前記複数のローラ保持窓孔が形成されており、前記ローラ保持窓孔の前記長軸の両長軸端部には、前記ローラの両ローラ端面をそれぞれ保持するため、互いに対向した弾性変形可能な楔状のエッジから成る端面支持部が前記ローラ保持窓孔の中心に向ってそれぞれ突出形成されており、前記端面支持部は、前記ローラ保持窓孔における前記保持板の板厚の半分の領域に形成され、対向する残り半分の領域が潤滑剤を保持可能な凹部に形成されて１つの前記ローラ保持窓孔あたり前記ローラ端面を支える側に形成されており、前記端面支持部の前記エッジには、前記保持板に対して４５°傾いた姿勢で組み込まれた前記ローラ端面に平行な平面でなる前記ローラを支持する支持傾斜面が形成されており、前記支持傾斜面は、前記ローラ保持窓孔の対向する前記長軸端部において互いに向かい合うように形成されており、前記ローラ保持窓孔は、前記保持板の前記幅方向の中央部分が前記ローラのローラ径が挿通できるサイズの直線部分に形成され、前記直線部分から前記長軸端部に向って前記ローラ保持窓孔の壁面間が短くなった縁部に形成され、前記端面支持部で支持された前記ローラの転動面を前記縁部が係止して前記ローラを脱落なく保持している。

このような運動案内装置によれば、軌道台間に配設された保持器の保持板に長手方向に可及的に近接してローラ保持窓孔を多数形成し、ローラ間の配設ピッチを極力小さくして所定長さに対するローラの個数を増大させると共に、軌道台に形成されたＶ字状の軌道溝の深さを深くして、ローラに対して軌道面の接触幅である有効軌道面幅を大きく形成して高負荷容量に対応できるように構成すると共に、薄型の保持板の板厚の範囲内で、長軸端部に対向した突出する弾性変形可能な単純なエッジによってローラ保持機能を持たせた端面支持部を形成し、エッジによってローラの保持板への配設着脱を容易にして保持板の組立時の取り扱いを容易にしつつ、単純な構造でコンパクトで安価な形状に構成され、半導体製造装置、精密測定機、検査機、組立機、各種ロボット等の各種装置に使用して好ましく、また、保持板の嵌着孔に嵌着されたホルダーにピニオンを設け、ピニオンの噛み合うラックを軌道台の軌道溝に設けて、ラック＆ピニオン機構によって保持器のずれを防止して高加減速運動に対応できる。

特許第５６７０６６６号公報

しかし、従来の保持器の構造によると、ローラ保持窓孔へのローラの組み込みは、一方の端面支持部のエッジの支持傾斜面にローラの一端側のローラ端面を当接させた状態で、他方の端面支持部のエッジの背面に他端側のローラ転動面を押し当ててローラを回転させ、それによって、ローラ転動面がエッジを弾性変形させてエッジを乗り越えさせ、両端のローラ端面を端面支持部にそれぞれ係止させ、ローラをローラ保持窓孔に組み込むという組付け方法を採用している。

このようなローラの組付け方法によると、保持器へのローラの着脱が容易に行うことができる一方で、ローラ端面の縁部を弾性変形させたエッジで保持しているため、運動案内装置を装置に固定する際に、一対の軌道部材を分解すると、軌道部材の間に介在していた保持器も取り外す必要が生じ、この際に保持器の取り扱いによっては、保持器が弾性変形したり、ローラに外力が加わった場合には、保持器からローラが脱落する恐れがあるという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、保持器にローラやピニオン歯車を容易に組付けることができると共に、運動案内装置を装置に取り付けるためなどで分解した場合であっても保持器からローラやピニオン歯車が脱落する恐れのない運動案内装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明に係る運動案内装置は、長手方向に沿って延びる転走面が形成されると共に、互いに相対移動可能な一対の軌道部材と、前記転走面に沿って配列される複数の円筒状の転動体と、前記転動体を保持する保持器とを備え、前記保持器は、前記転動体を保持する転動体保持孔と、前記軌道部材に取り付けられたラック部と噛み合うと共に回転自在に取り付けられた歯車を保持する歯車保持孔を備え、前記転動体保持孔又は前記歯車保持孔には、前記転動体又は前記歯車の回転軸に接触可能な脱落防止手段が設けられることを特徴とする。

本発明に係る運動案内装置によれば、転動体及び歯車の回転軸の少なくとも側面に接触可能な脱落防止手段を備えているので、少ない部品点数で組み立てが容易である運動案内装置を提供することができる。また、運動案内装置を他の装置に組み付ける際に、一対の軌道部材を分解した場合でも保持器から転動体や歯車が脱落することを防止することで、運動案内装置の取付作業の作業性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る運動案内装置の斜視図。本発明の実施形態に係る運動案内装置の分解図。本発明の実施形態に係る運動案内装置の転動体及び歯車を取り付けた保持器の斜視図。本発明の実施形態に係る運動案内装置の保持器の斜視図。本発明の実施形態に係る運動案内装置の歯車の取付状態を説明するための拡大図。歯車の回転軸を保持器本体に組み付ける方法を説明するための図。本実施形態に係る運動案内装置の歯車の取付状態の変形例を説明するための拡大図。転動体を保持する脱落防止手段の構造を説明するための図。転動体を保持する脱落防止手段の第１の変形例を説明するための図。転動体を保持する脱落防止手段の第２の変形例を説明するための図。

以下、本発明に係る運動案内装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係る運動案内装置の斜視図であり、図２は、本発明の実施形態に係る運動案内装置の分解図であり、図３は、本発明の実施形態に係る運動案内装置の転動体及び歯車を取り付けた保持器の斜視図であり、図４は、本発明の実施形態に係る運動案内装置の保持器の斜視図であり、図５は、本発明の実施形態に係る運動案内装置の歯車の取付状態を説明するための拡大図であり、図６は、歯車の回転軸を保持器本体に組み付ける方法を説明するための図であり、図７は、本実施形態に係る運動案内装置の歯車の取付状態の変形例を説明するための拡大図であり、図８は、転動体を保持する脱落防止手段の構造を説明するための図であり、図９は、転動体を保持する脱落防止手段の第１の変形例を説明するための図であり、図１０は、転動体を保持する脱落防止手段の第２の変形例を説明するための図である。

図１に示すように、本実施形態に係る運動案内装置１は、長手方向に沿って互いに相対移動可能な一対の軌道部材１０,１０を備えた、所謂クロスローラガイドである。運動案内装置１は、軌道部材１０に形成された固定孔１４にボルトなどの締結手段によって相手部材に固定される。なお、軌道部材１０は、互いに同一の形状の軌道部材１０を上下を反転させることで組み合わされている。このように互いに同一形状の軌道部材１０を用いることで、部品点数を低減してコスト抑制を図ることができる。

図２に示すように、本実施形態に係る運動案内装置１は、長手方向に沿って延びる転走面１１が形成された軌道部材１０と、転走面１１に沿って配列される複数の転動体２０と、該転動体２０を所定の間隔で保持する保持器２１とを備えている。転走面１１は、略９０°に形成されたＶ字状の溝として形成されており、該転走面１１に転動体２０が転走可能に配列されている。

軌道部材１０の転走面１１の軌道部材１０が互いに対向する面のうち、転走面１１以外の面には、ラック部１２が軌道部材１０と一体に形成されている。本実施形態に係る運動案内装置１では、転走面１１と並列して形成されたラック取付面にラック部１２をインサート成形などの一体化手段によって取り付けている。ラック部１２は、後述する歯車２２に噛み合うラック歯１３が形成されている。また、ラック部１２は、軌道部材１０とは異なる材質で構成されており、例えば、軌道部材１０が金属で構成され、ラック部１２が、例えば、ＰＯＭ（ポリアセタール）などの合成樹脂で構成することができる。

軌道部材１０の長手方向の両端には図示しないストッパ取付部が形成されており、当該ストッパ取付部には、転走面１１を転走する転動体２０の脱落を防止するストッパ１５が取り付けられている。

図３に示すように、転動体２０は、円筒状のローラであり、隣り合う転動体２０を交互に直交させて組み込まれている。このように隣り合う転動体２０を互いに直交するように配列することで、運動案内装置１にかかる様々な方向の荷重を負荷することができる。さらに、転動体２０は、保持器２１によって所定の間隔に保持されている。

保持器２１は、合成樹脂や金属で構成され、転動体２０の間に介在する間座部２５及び、間座部２５を長手方向に沿って連結する連結帯２４を備えている。間座部２５は、転動体２０が保持器２１から脱落しないように後述する脱落防止手段が形成されており、転走面１１の間を円滑に移動することができるように、長手方向の直交断面形状が転走面１１に対応した形状となっている。また、連結帯２４は、ラック部１２に形成された逃げ溝と干渉しないように、軌道部材１０の間に介在している。

このように、本実施形態に係る運動案内装置１は、軌道部材１０の相対移動に伴って転動体２０が転走面１１を転走することで、荷重を負荷することができる。また、転動体２０は転走面１１間を直線的に往復動する所謂有限軌道を構成しており、転走面１１の両端に転動体２０が至った場合にストッパ１５と当接することで軌道部材１０のストローク範囲を規制している。

また、保持器２１は、歯車２２が回転自在に取り付けられる歯車保持孔３１を有する。歯車２２は、転動体２０と同様に脱落防止手段を介して保持器２１に取り付けられている。また、歯車２２は、ラック部１２に形成されたラック歯１３と噛み合っている。このラック部１２と歯車２２の噛み合いによって、軌道部材１０が相対移動した場合に、転動体２０のすべりなどから生じる軌道部材１０の位置ずれを防止する位置ずれ防止機構を構成している。

なお、歯車２２は、回転軸２３を保持器２１の歯車保持孔３１に挿入することによって回転自在に配置されており、回転軸２３は、軌道部材１０の対向する方向と略平行に配置されており、円板状の歯車２２が軌道部材１０の間に介在するように配置されている。このように歯車２２の回転軸２３を軌道部材１０の対向する方向と略平行に配置することで、運動案内装置１の小型化を図ることができる。

次に、本実施形態に係る運動案内装置１の転動体２０及び歯車２２の脱落防止手段について説明を行う。図４に示すように、保持器２１の間座部２５には、歯車２２の回転軸２３が回転可能に取り付けられる歯車保持孔３１と、転動体２０が回転可能に取り付けられる転動体保持孔３２が形成されている。

歯車保持孔３１は、保持器２１の長手方向の略中央部分に形成されており、連結帯２４を分断するように形成した歯車回転部３３の内部に位置する間座部２５を長手方向と直交する方向に形成した有底溝として形成されている。歯車保持孔３１は、相対する間座部２５にそれぞれ形成されており、一対の歯車保持孔３１に回転軸２３の両端を保持させることで、図３に示すように歯車２２を長手方向に保持している。

また、図５に示すように、歯車保持孔３１は、回転軸２３の径方向の一方に開口した有底溝状に形成されており、回転軸２３が回転可能に保持されている。また、歯車保持孔３１の内壁には、脱落防止手段としての回転軸保持突起３４が相対して形成されている。回転軸保持突起３４は、回転軸２３の側面に接触可能に形成されており、回転軸２３を歯車保持孔３１の底まで組み付けると、回転軸２３を係止して回転軸２３が歯車保持孔３１から脱落することを防止する。

図６に示すように、歯車保持孔３１への歯車２２の取付方法は、歯車保持孔３１の開口から回転軸２３を歯車保持孔３１の延設方向に沿って回転軸保持突起３４に当接するまで挿入する。その後、回転軸２３をさらに押し込むと、回転軸保持突起３４が弾性変形することにより、回転軸２３は、歯車保持孔３１の底部まで押し込まれる。回転軸２３が歯車保持孔３１の底部まで押し込まれた後、回転軸保持突起３４は、弾性変形によって元の形状に復元することで、回転軸２３の側面と当接可能となる。

また、回転軸２３の保持方法は、図６に示すように回転軸保持突起３４を歯車保持孔３１内で相対するように形成する場合に限らず、例えば、図７に示すように、歯車保持孔３１内に回転軸２３の軸方向に沿って延びる回転軸保持突起３４´を形成しても構わない。この場合も、上述した図６における回転軸保持突起３４への取付方法と同様に、回転軸保持突起３４´を弾性変形させて回転軸２３を歯車保持孔３１内に保持するように取り付けることができる。

次に、図４及び図８を参照して転動体保持孔３２に形成された脱落防止手段について説明を行う。図４に示すように、転動体保持孔３２は、転動体２０の軸方向の端部の一端を保持する端面保持部３５と転動体２０を径方向に挿入可能な挿入開口３６が形成されている。端面保持部３５は、転動体２０の回転軸に対して点対称の位置に形成されており、図４に示すように、手前側の端面保持部３５ａは、転動体２０の端面の下端を保持し、奥側の端面保持部３５ｂは、転動体２０の端面の上端を保持している。この一対の端面保持部３５によって、転動体２０は、軸方向に保持されている。

図８に示すように、転動体保持孔３２の内壁には、転動体２０の径方向に突出する転動体保持突起３７が互いに相対するように形成されている。この転動体保持突起３７は、上述した回転軸保持突起３４と同様に弾性変形することで挿入開口３６から挿入された転動体２０を回転可能に保持している。なお、挿入開口３６の反対側は、図４に示すように転動体２０の径方向寸法よりも短い転走面開口３８が形成されているため、転動体２０は、転走面開口３８及び転動体保持突起３７によって径方向に保持されている。

このように本実施形態に係る運動案内装置１は、保持器２１に保持される歯車２２の回転軸２３及び転動体２０の側面に当接する脱落防止手段としての回転軸保持突起３４及び転動体保持突起３７を備えているので、回転軸２３及び転動体２０を径方向に脱落しないように保持している。また、回転軸２３は一対の歯車保持孔３１の内壁によって軸方向に保持され、転動体２０は、一対の端面保持部３５によって軸方向の両端を保持しているので、軸方向への脱落も防止されている。

このように回転軸２３及び転動体２０が脱落防止手段によって保持されているので、保持器２１に転動体２０や歯車２２を容易に組付けることができると共に、運動案内装置１を装置に取り付けるためなどで分解した場合であっても保持器２１から転動体２０や歯車２２が脱落することを防止することができる。

なお、上述した実施形態では、転動体２０の脱落防止手段として転動体保持孔３２の内壁に転動体保持突起３７を形成した場合について説明を行ったが、図９に示すように、突起を形成せずに、端面保持部３５と連続するように転動体２０を保持する側面保持壁４１を形成しても構わない。側面保持壁４１は、転動体２０の軸方向に沿って徐々に開口面積が広がる形状となっている。また、側面保持壁４１の下端には一対の側面保持壁４１を連絡する連絡壁４２が形成されて転動体２０の周方向に接している。

この場合の転動体２０の転動体保持孔３２ａへの取付方向は、転動体２０を転動体保持孔３２ａに転動体２０が取り付けられた場合の回転軸方向に対して交差する方向Ｓから転動体２０を斜めに挿入し、転動体２０を転動体保持孔３２ａに挿入後、転動体２０の回転軸を転動体保持孔３２ａに転動体２０が取り付けられた場合の回転軸と一致するように転動体２０を回転させて取り付けを行う。

また、図１０に示すように、連絡壁４２を設けずに端面保持壁４３を転動体２０の軸方向に対して傾斜した傾斜面を有する形状として転動体保持孔３２ｂを形成しても構わない。

なお、上述した実施形態においては、回転軸２３を軌道部材１０の対向する方向と略平行に配置した歯車２２によって位置ずれ防止機構を構成した場合について説明を行ったが、ラック部１２を略Ｖ字状の転走面１１の底部にラック取付面を形成し、該転走面１１の底部に取り付けたラック部１２に回転軸を軌道部材１０の対向する方向と略直交する方向に配置した歯車を噛み合わせて位置ずれ防止機構を構成しても構わない。

また、ストッパ１５を削減することで、更なる部品点数を抑制しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１運動案内装置，１０軌道部材，１１転走面，１２ラック部，２０転動体，２１保持器，２２歯車，２３回転軸，３１歯車保持孔，３２転動体保持孔，３４回転軸保持突起，３５端面保持部，３７転動体保持突起。

Claims

長手方向に沿って延びる転走面が形成されると共に、互いに相対移動可能な一対の軌道部材と、前記転走面に沿って配列される複数の円筒状の転動体と、前記転動体を保持する保持器とを備え、
前記保持器は、前記転動体を保持する転動体保持孔と、前記軌道部材に取り付けられたラック部と噛み合うと共に回転自在に取り付けられた歯車を保持する歯車保持孔を備え、
前記転動体保持孔又は前記歯車保持孔には、前記転動体又は前記歯車の回転軸に接触可能な脱落防止手段が設けられることを特徴とする運動案内装置。
請求項１に記載の運動案内装置において、
前記脱落防止手段は、前記回転軸の側面に向かって突出する回転軸保持突起が前記歯車保持孔の内壁に形成されていることを特徴とする運動案内装置。
請求項１又は２に記載の運動案内装置において、
前記回転軸は、前記一対の軌道部材の対向する方向と略平行に配置されることを特徴とする運動案内装置。