JP2840778B2 - 移動体案内装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、移動体を直線的に案内する装置に関し、
特に、案内部材に設けられたチャネルに沿って転がり要
素が転がり接触することにより、移動体の安定した移動
を可能にする装置に関するものである。

背景技術 ローラギアテーブルなどの移動体およびその移動体の
移動を案内する案内部材は、一連の動作における低摩擦
性能、特に直線的な移動の案内のために使用され、それ
らのために、特定の直線または長手方向の案内システム
が設計されてきた。ロール、ボールおよび他の転がり要
素を有する多数の長手方向の案内システムが知られてい
る。このような案内システムにおいては、たとえば案内
部材または案内経路と、その上を移動可能な要素である
移動体との間の摺動摩擦を非常に低くすることが、常に
求められている。このような長手方向の案内は、従来の
ボールの軸受のコンポーネントの機能であり、それにつ
いて多数の異なる構造が存在する。それらのすべてに共
通しているのは、ボールが１列に配列され、ボールのレ
ースまたはケージ内に保持されることである。米国特許
第2952145号公報には、２つのボールの列が互いにころ
がり接触するように配列された例が開示されている。こ
の公報に開示された技術の目的は、滑り摩擦を最小限に
することであるが、このような目的が達成されるのは、
荷重が２つのボールの対を正確に貫く方向にある場合に
おいてのみである。しかしながら、このような荷重の状
態は極めて特殊な場合であって、通常の動作においては
実現し得ないものである。それは、相対的に変位可能で
ありかつボールの上に保持された２つの部分が相互に回
動するため、極めて僅かに回転しただけでも、装置が最
適な態様で動作しないことになるからである。このよう
に、上記公報に記載の目的を実際に達成する技術は従来
に存在していない。それは、上述したとおり、そのよう
な構造においては、滑り摩擦を大幅に増大することなく
「傾斜した」力の付与を吸収することができないからで
ある。このように、最適な力の付与が実現されるのは、
ボールの各対の特定にポイントに荷重が作用する場合に
限られる。

要求される加工精度により、移動体およびそれに係合
する案内部材は、一般に高価であり、しかも、その用途
に応じて特別の仕様で製造されなければならない場合が
ほとんどである。このことは、それらが１つの分野にお
いてのみ使用されることが可能で、かつ一般的な使用法
が存在しないことを意味する。

ウェブによって相互接続された、案内レールおよび２
つの互いに係合するブロックを含むローラ案内システム
が存在し、これらは移動体としてのガイドキャリッジを
形成する。案内されるブロックがレールの上を動くと
き、ボールはリターンチャネルを介して閉じられたボー
ルのレース内で回転する。このようなボールからなるこ
ろがり要素は、長い距離に特に適し、かつどのような位
置においても動作され得る。しかしながら、このような
ボールの回転経路は、また問題が起きやすく、特にころ
がり要素のリターン案内の場合には、そのリターン案内
が与える衝撃は避けられなければならず、そのための技
術的対処には高い費用がかかることになる。たとえば、
ボールはレールの案内の接触面に対し、一定の圧力で押
圧されなければならない。これは、スティックスリップ
の生じない移動を可能にするためにも必要である。それ
に加えて、ならい研削された軌道を使用することが一般
的に必要である。これらにより確実に問題点が解決する
ことは実証ずみであるが、そのような技術は複雑であり
かつ高い費用を必要とする。

可能な限り摩擦を低くするために、単列平坦ボールケ
ージを有する案内レールが存在し、かつころがり要素が
軌道と２点で接触する。これらの直線案内は、荷重方向
に対し最適の態様で適応し、かつ横方向での角度の誤差
が多少生じたとしても大きな不都合は生じない。それら
は、湾曲する案内経路を通すのには適さない。平坦なケ
ージの案内部材での緩い軸受を構成することが可能な針
状のロール、円筒状のロールなどを使用することが好ま
しい。

一般的には、ボール案内のためのレールは、より高い
速度と荷重のために使用される。ロールのレールは正確
な調節動作に適する。ボール案内は頑丈でありあつロー
ル案内、特にクロスロール案内は正確であり、隙間が生
じない。

発明の開示 この発明の目的は、移動体とそれを案内する案内部材
との間の摺動摩擦抵抗が常に最小限に保たれる移動体案
内装置を提供することである。また、本発明の他の目的
は、移動体案内装置全体のうちの大変高い割合の部分
を、移動体案内装置に要求される特徴を損なうことな
く、プラスチックで構成することを可能にすることであ
る。

上記目的を達成する本発明の移動体案内装置は、案内
部材２に沿って変位可能な少なくとも１つの移動体１を
備える移動体案内装置に関している。この移動体案内装
置の移動体１は、各々が回転中心軸Ｗ周りに回転する、
３つで一組の互いに接触するころがり要素３を保持し、
かつ、ころがり要素３に当接して該ころがり要素３から
の、または該ころがり要素３への荷重を伝達するための
支持表面５を有する、少なくとも一つのケージを含み、
案内部材２は、移動体１の少なくとも一部分を支承する
ためのチャネル４を含み、該チャネル４は移動体１のこ
ろがり要素３に転がり接触するための内側表面を有す
る。３つのころがり要素３の各々は、２箇所の第１の接
点においてそれぞれ他の２つのころがり要素３に接触す
るとともに、回転中心軸Ｗに関して前記２箇所の第１の
接点と対称な２点にそれぞれ位置する２箇所の第２の接
点６において、案内部材２のチャネル４の内側表面に接
触し、ケージの支持表面５と各ころがり要素３とが、そ
のころがり要素３の回転中心軸Ｗ上に対向して位置する
１対の第３の接点において接触する。

このような構造を有する本発明の移動体案内装置によ
れば、ケージところがり要素とが、そのころがり要素の
回転の極、すなわちころがり要素の外周面と回転中心軸
との交点において接触する。したがって、その接触点に
おいてはころがり要素の周速が理論的にゼロとなってケ
ージとの間に滑り摩擦が生じず、また、３つのころがり
要素相互間の接触点において、隣接するころがり要素の
相対速度も理論的にゼロになることから、隣接するころ
がり要素においても滑り摩擦が生じないことになる。し
たがって、スティックスリップのない移動を可能にする
とともに、摩擦抵抗を最小限にし、無限に長い移動経路
を有する長手の移動体案内システムを実現する。しか
も、本発明の移動体案内装置は、たとえばコストおよび
加工の観点から好ましく、かつ従来の長手方向の案内シ
ステムの場合よりも一般的な使用を可能にするプラスチ
ックなどの材料の使用を許容する。

好ましい実施例においては、ケージが各ころがり要素
３に接触するための、２つの対向する第３の接点におい
て、各ころがり要素３に接触する平行な支持表面５の対
を有する。

他の好ましい実施例においては、移動体案内装置は、
複数の移動体１を含み、該移動体同士が、弾性的に撓み
性のある態様で、または、関節を介在させた態様で、相
互に接続される。

ケージは、１組の互いに接触する３つのころがり要素
３の各々を受け入れて保持するように設けられた、相互
に連続する３つのころがり要素チャンバ７を含み、これ
らの３つのころがり要素チャンバ７は、それぞれの中心
軸が１つの平面内において相互に120°の角度をなすよ
うに配設され、３つのころがり要素チャンバ７の各々の
内周面が、支持表面５を含むように構成することが好ま
しい。

ころがり要素チャンバ７の外側の開口は、好ましく
は、ころがり要素３をころがり要素チャンバ７内に閉じ
込めることが可能なように、ころがり要素チャンバ７の
中心軸を含む所定の断面においてテーパ10を含む。

また、外側の開口のテーパ10の形状寸法およびケージ
の材料は、ころがり要素３を、外部から外側の開口を介
してころがり要素チャンバ７内に押し込むことが可能な
ように選定されることが好ましい。

図面の簡単な説明 第1A図は、この発明に従う移動体が案内チャネルに挿
入された状態を前面から見た図である。

第1B図は、２組の３つのボールを収納するチャンバを
有する移動体の形状を示す、部分断面斜視図である。

第1C図は、３つのボールを収納した状態の、移動体お
よび案内部材の形状を示す断面図である。

第1D図は、移動体をガイドするレールを外した状態
の、案内部材の軌道の形状を示す斜視図である。

第2A図は、第1A図に示した複数の整列した移動体を側
面から見た図である。

第2B図は、各々が１組の３つのボールおよび接続ウェ
ブを有する２つの副移動体から構成される移動体を示す
図である。

第2C図は、複数の移動体の一変形例を示す図である。

第3A図は、ボールを抽象化して描かれた、移動体の運
動学的な動作を説明するための図である。

第3B図は、互いに接触しかつ軌道上を回転する２つの
ボールの間の回転摩擦を介する回転方向における３つの
ボールへの均衡した動作状態を示す線図である。

第3C図は、動作状態における、３つのボール相互間お
よび各ボールと軌道との間の、好ましい接触状態のパタ
ーンを示す線図である。

第４図は、移動体およびボールの配列の中心を貫く上
からの荷重、すなわち圧縮荷重の場合の移動体における
力の分岐を示す図である。

第5A図は、移動体およびボールの配列の中心を貫く下
からの荷重、すなわち引張り荷重の場合の移動体におけ
る力の分岐状態を示す図である。

第5B図は、引張り荷重が作用した場合の２つのボール
を有する実施例を示す図である。

第６図は、移動体およびボールの配列の中心を側面か
ら貫く荷重、すなわち側部荷重の場合の移動体における
力の分岐状態を示す図である。

第７図は、中心軸まわりに作用するねじり荷重、すな
わち回転荷重の場合の移動体における力の分岐状態を示
す図である。

第８図は、移動体が接続されてチェーンを構成する、
閉じられた管状の移動体案内部材を有する実施例を示す
図である。

発明を実施するための最良の形態 第1A図に示されるとおり、この発明に従う基本的コン
ポーネントとしての移動体１は、３つのボール上に支持
されるような態様で組立てられる。この基本的配列は、
３つのボールを含み、各ボールの中心を結ぶ線分は正三
角形を描く。互いに接触して回転するボールは、その回
転経路が制限されることがない。各ボールは回転のため
に４つの可能な接触点を有する。各ボールは移動チャネ
ル４におけるレール部材のレール６上の２つの点におい
て支持され、かつ２つの点では、ボール上にあるため、
３つのボールの接触点としては、12個ではなく９個存在
する。異なる荷重の場合に３から６の接触点が支持およ
び回転の目的のために同時に使用されることが、これか
ら示される。チャネル４におけるレール部材のレール６
上で支持点は、支持点のパートナーボールに対するもの
と同じ間隔を有する。ボールはケージ内にゆったりと
（第1B図）、すなわち押圧されることなしに組合わされ
るか、または配列される。このケージは移動体の構造に
一体的に設けられることが好ましい。荷重の作用によ
り、ボールがケージの壁面と支持面５で接触するが、常
に速度浮動点に位置するため、その支持効果によって滑
り摩擦は最小限となる。

第1B図は、２組の３つのボール３を受入れる、３つの
移動体のチャンバ７を２組有する移動体のケージが斜視
図で示され、そのうちの１組のチャンバ７については、
第1A図に示されるような断面で表示されている。表示さ
れた形状は、１つのボール形状およびもう１つの移動体
部分に固定するための固定の開口８を有するウェブ状の
部材のみを表わす程度まで省略されている。移動体は副
移動体であり、かつ以下に示されるように、複数のその
ような副ユニットが１つの移動体に組合わされることが
可能である。

第1C図は、３つのボールが収容される移動体のケージ
をボールの中心を通る断面で切断した断面図を示してい
る。移動体のチャンバ７の外側開口部には、出口へ向か
うテーパ10が設けられており、このテーパ10により、チ
ャンバ７内に捉えられるボール３が飛び出さないように
係止して保持する。移動体１のケージの材料が、たとえ
ばPOM（ポリオキシメチレン）すなわち、高い表面硬度
と良好な摩耗特性により特徴づけられるポリアセタール
のグループからのプラスチックなどの場合には、材料の
弾性がこのような入口径を小さくするテーパを介してボ
ールを押し込むことにより、チャンバ７内にボールを容
易に嵌め込むことが可能である。また、ケージがボール
３の回転軸上には、ケージの軸受端が支持される。実際
の移動体は、案内レール２の案内チャネル４に設けられ
たレール６に沿って、組込まれたボールとともに移動す
る。

このように、１組の３つのチャンバ７の各々に嵌め込
まれるボール３の中心を結ぶ線分が、正三角形の３辺を
なすことから、当該１組の３つのチャンバ７は、中心軸
が一つの平面内において互いに略120°をなして連通す
る３つの円筒穴からなっている。

第1D図は、案内部材２における案内チャネル４のため
の軌道のプロファイルの好ましい実施例を斜視図で示し
ている。第1B図における移動体のケージは、この案内チ
ャネル４と適合する。案内チャネル４には、移動体１の
ボール３がころがり接触して案内されるレール６を受取
るための、スロット６′を有する、互いに相対的に傾斜
したレールのための３つのベッドが設けられている。ベ
ッドに挿入されるレール部材は、１つの点でレール部材
の表面と接触するボールが瞬間的な荷重の付与に対応し
て、その表面上のそれらの経路を追随することが可能な
ように、接触面が平坦にされることが好ましい。平坦な
レール部材の場合には、ボール，ハウジングおよび実際
のレール部材の間の寸法公差は、より大きくなり得る。
湾曲した接触面を有するレール部材が使用されると、寸
法公差はより小さくなることになる。

側面から観察すると、第2A図は移動体1,1′,1″，そ
の他の直線の配列を示し、それは各々の場合において２
組の３つのボールを含む。このようなユニットは自由に
選択して組合せられ、必要に応じて相互接続される。た
とえば、移動体ユニット間を弾性接続することにより、
回動チェーンを形成し得る。１組の３つのチャンバのみ
を有する移動体ユニットを使用すると、比較的小さな曲
率半径を有する案内を得ることができるので、この発明
に従う移動体ユニットは、運搬が空間内のすべての方向
に行なわれる、チェーンの運搬においても有効に使用す
ることができる。レール部材の代わりに、案内チャネル
の表面がボールの回転のために直接使用されることが可
能で、案内チャネル表面の材料として金属部材が使用さ
れた場合には、特にそのようなことがいえる。

第2B図は、移動体ユニットが副要素の形式でいかに使
用され得るかに関してのもう１つの変形例を示す。それ
ぞれ１組の３つのボールを有する２つの移動体１と１′
は、ウェブ11により堅固に相互接続され、かつ、この態
様で湾曲する長手方向の案内のための移動体ユニットを
構成する。固定手段８と８′は、必要に応じて、内径内
にピンを有するピボット軸受として組立てられ得る。こ
の例は、上述のような移動体が一般的に使用することが
できることを示すものである。

一般的な利便性のさらなる可能性が第2C図における移
動体の整列によって示される。各移動体1,1′および
１″は、そのケージ上にそれぞれ下向きのピン８′を有
する連結12を、各ケージの上面にはブッシュ８を有し、
このような態様でピンが追随するケージのブッシュ８内
に挿入されることが可能で、かつこの態様でチェーンを
形成する。

第3A図はそのような移動体の運動学的状態を議論する
ためにころがり要素としてのボールを抽象的に表わした
ものを示す。３つの駆動または被駆動グループAA、BBお
よびCCは、それぞれに１つの軸ａ、ｂおよびｃを含み、
その上にそれぞれ２つの歯車の車輪が配列され、それら
は相互にまたは係合点α，βおよびγで他のものと係合
する。点β，β，βは歯車の車輪が１つのグループから
他のグループへ遷移する点であり、かつ点α，α；α，
γ；γ，γは移動体から案内レール部材上の外部への遷
移点である。この場合においてAAは駆動グループであ
り、BB,CCは非駆動グループである。ここで、ａは非駆
動軸である。回転方向は、回転中心軸を巻くように示し
た回転矢印に加えて、紙面に垂直な方向を示す記号によ
っても示される（○に点の記号は紙面の裏側から表側を
向く方向を表示し、○に×の記号は紙面の表側から裏側
を向く方向を表示する）。第3A図に示す状態では、点
β，β，βでの回転方向は紙平面の表側から裏側への方
向を向き、点α，γでは紙平面の裏側から表側を向いて
いるため、全体としての移動体は、紙面に垂直なガイド
に沿って、紙面の表側から裏側へ向く方向へ移動してい
る。

接触点α，β，γを有する３つの車輪の対が、互いに
回転接触し、経路に沿って回転することが可能な歯車と
同じ態様で動作することが理解され得る。再び第3A図の
抽象図に注目し、ボールから切り取られたディスクより
表わされ個々の歯車の車輪を再びボールに戻して考える
と、３つのボールは、互いに接触して回転する等方性の
力の係合の場合には、お互いの接触点において滑ること
なく、また２つのレールを有する自由なレール部材の１
つの上を滑ることなく、経路に沿って回転することが可
能である。ボールは１つの点でのみ互いに接触し、その
接触点では回転摩擦が発生し、それはレールとの間に回
転摩擦が存在する場合には、回転方向とは反対の回転ト
ルクとして、すなわち回転に対する摩擦抵抗として作用
する。

第3B図は、互いに接触して回転しかつ案内部材内を前
方に移動する２つのボール３間のの回転摩擦に対し、い
かにしてほぼ均衡が維持されるかを示している。このよ
うに、システム自体が不安定状態にさえならなければ、
１組の３つのボールはケージの壁面上での支持状態が乱
れることはなく、かつ３つのボール相互間に大きな滑り
摩擦を生じることはない。大きな滑り摩擦が生じ得るの
は、隣接するボール相互間に接触点において外周の大き
な相対速度が生じる場合であり、不安定な状態になった
ときに一時的に生じ得るもので、長い時間にわたっては
継続しないはずである。また、１組の３つのボールは、
回転中においては移動する方向において安定な状態に維
持されるはずであり、図に示されたような態様で回転す
るころがり要素の３つの組は、最小限の滑り摩擦を有す
る。

第3C図は、１組の３つのボールに対するレールの、第
3A図による運動学的考察に基づいた好ましい配列を、図
式的に示している。すなわち、そのような態様ではレー
ル部材のレールの間隔α−αが他の２つのボールに対す
る接触点の間隔β−βと同じである。図示されたボール
の配列は、それらの中心同士を結ぶ線分が正三角形の各
辺をなす場合を示しており、この場合には、３つのボー
ルすべての回転半径が常に同じである。これにより、す
べての回転するボールの周速が同一になり、その結果、
ボールの相互間の滑り摩擦は実質的にゼロである。その
上、外部からボールの配列に作用する力は、常に、各ボ
ールの回転軸を通過する分力として作用する。したがっ
て、各ボールから外部への反作用は、ボールのケージが
１組の３つのボールを変位させる力を吸収する必要がな
い態様で、チャネル内のレールへ分配される。

非使用状態、すなわち案内チャネルから取り外された
状態においては、ボールは、ケージからこぼれ落ちない
程度にのみ、緩くケージ内に装着され固定される。ケー
ジは金属またはプラスチックから製作することができ、
ボールに荷重が作用する場合には、ケージにも荷重が作
用することになるので、使用される材料の硬さは重要で
ある。ケージから各ボールの回転の極（回転中心軸と外
周面との交点）作用する力は、合成されて、常に２つの
ボールを介して、各ボールと２点において接触するレー
ルを有するラニングチャネルへ伝達される。このよう
に、ケージはボールの回転の極においてボールに支持さ
れるため、ボールは、ボールがケージの壁面に押圧され
るときにボールの外周面に生じるれる摩擦力大きい摩擦
に晒されることはない。ケージが３つのボールに支持さ
れる場合には常に、ケージとボールとの接触点において
はボールの表面速度は実質的にゼロである。それは、ケ
ージはボールの回転不動部分（すなわち回転の極）上に
支持され、かつそこでは滑り摩擦は当然ゼロに近くなる
はずだからである。

次に、第４図から第７図に基づいて、第1A図および第
1C図を参照しながら、案内チャネル内において移動体に
ある特定の荷重が作用する場合について考察する。力の
分解のために、ベクトル表示が使用され、総和ベクトル
が太い矢印で示され、部分ベクトルが細い矢印で示され
る。ベクトル表示された力は、移動体に対して分解され
た力として作用する。

第４図は、移動体に対して上から荷重が作用する場合
を示しており、この場合には、移動体は、案内レールを
有する案内部材に押圧されて、９つの接触可能な点のう
ち６つが荷重の伝達に関わっている。このような荷重の
場合には、下部のボールＱはレール部材の２つのレール
６に対して押圧される。荷重は他のボールＲおよびＳに
も同時に作用し、その力によってボールは互いに押し分
けられようとする。それによって、これらの２つのボー
ルは、それらが接触するレール部材のレールに対して押
圧され、その結果、１組の３つのボールはレール部材内
において安定した状態で保持される。その荷重によっ
て、ボールは１つまたは両方のレールの上に支持される
（第４図において濃いドットによって示される）。ボー
ルＱの回転軸Ｗは紙面に平行（すなわち動く方向に対し
て直角）であり、かつ２つの他のボールＲおよびＳの回
転軸Ｗは相互に対して60°の角度で傾き、かつ実質的に
正三角形をなしている。荷重が作用しない場合に比較的
緩く１組の３つのボールのまわりに位置決めされるケー
ジは、第４図の荷重が作用した場合には、ボールＲおよ
びＳの２つの上部の回転の極である点ｄ上に支持される
（濃い点）。ボールとボールとの間の接触点およびボー
ルとレール部材との間の接触点での回転半径が、３つの
ボールすべてにおいて同じであるということは、容易に
理解され得る。またこれらの接触点に対して力がどのよ
うに対称に作用するかということもまた理解可能であ
る。３つのボールのような対称の構造は、高い回転摩擦
と低い滑り摩擦との比率が、常に全体的摩擦抵抗にとっ
て好ましくなるように、どのような外力をも分配するこ
とができる。回転軸の位置および回転半径の大きさは常
に同じに維持されるが、上述のとおり、ボールは一方の
または両方のレール上に支持され得る。

第5A図は、移動体が単純に吊り下げられた場合に生じ
得るように、案内チャネルから移動体を上方へ引き出そ
うとするように荷重Ｐが作用する場合を示しており、９
つの接触可能な点のうちの３つの接触点（濃い黒点６で
示すボールR,Sと案内チャネルとの２つの接触点と、ボ
ールR,S同士の接触点）を介して、荷重が伝達されてい
る。２つのボールＲおよびＳはそれらのレール６に支持
されており、この状態においては、ボールＱは荷重から
開放されている。移動体のケージは、それが接触してい
る２つのボールＲおよびＳのそれぞれの対向する回転の
極の回転不動点ｄにおいて支持される。２つの回転Ｗは
第４図の荷重の場合のように、互いに正確に60°の角度
をなしている。各ボールの回転半径は同一であり、した
がって２つの荷重が作用したボールは同じ周辺速度を有
し、かつまたこの荷重の事例では大変僅かな摩擦のみし
か作用しないものと予測される。荷重が作用していない
第３のボールＱは、他の２つのボールR,Sに接触して、
力の作用に関係することなく回転する。

第5A図に示される特別の荷重ケージを基礎として、２
つのボールだけを有しかつオーバーヘッドコンベアのた
めに使用されるさらなる実施例を構成することは可能
で、このような実施例であってもやはり、９つの接触可
能な点のうちの３つを介して荷重が伝達される。しかし
ながら、これは動作の形式としては特別な事例であり、
案内チャネルに対して直角に純粋な引張り荷重が生じ
る。この実施例が第5B図に示される。第5A図においてボ
ールＱのために設けられていたレール６およびその窪み
は設けられておらず、案内部材における２つのレールを
有する前記ボールに与えられたレール部材も同様省かれ
ている。この移動体のケージでは、３つのボールの代わ
りに２つのボールのみを用いることもできる。たとえば
オーバーヘッドコンベアにはチェーンなどが形成され得
る。またそれは、３つのボールの組を含む移動体の場合
と同様に、弾性的に撓み性のある部材による接続、ある
いは、関節の態様での接続により組み立てられ得る。荷
重の下での力の分解は、第5A図に基づいて説明されたも
のと同様である。

第６図は、案内部材２が移動体１を介して横方向に押
圧される場合、すなわち、移動体１が案内部材２に対し
て左へ押圧され、接触可能な点のうち６つの点が荷重の
伝達に関与する荷重の事例を示す。この荷重の場合はた
とえば遠心力の作用の下に発生するが、移動体１の重心
は案内チャネル内になければならない。しかしながら、
この荷重の事例は、種々の荷重が混合して作用する実際
に発生する状態においても、ここで理想的な形態として
説明される特徴と同様のことが成り立つということを示
すために議論される。より理解し易いように、移動体の
ケージは、力が３つのボールの中心へ正確に作用するよ
うに角度を付けられた部分を有している。

ボールＳのレールはボールＳを２つのボールＲおよび
Ｑに対して押圧し、ボールＲおよびＱは、前に説明した
２つの事例のように、各々が摺動接触するレール部材の
レール６に対して押圧されることにより、３つのボール
は安定状態にされる。力は、ベクトルで表示されている
ように、まるで移動体１が案内部材２に対して右から押
圧されたかのように作用する。ケージはボール外周上の
３つの点Ｄ、すなわちそれぞれのボールの回転の極（す
なわち、回転中心軸をボール外周との交点）Ｄ上に支持
される。

第７図は、移動体に作用する力が案内チャネル内で移
動体を傾けようとする方向に作用する、いわゆる回転荷
重が作用する場合を示しており、この場合には、９つの
接触可能な点のうちの６つの点が荷重の伝達に関与して
いる。このような荷重による移動体の傾斜は、ボール、
レール部材およびケージに対し既に述べられた力の付与
の１つに類似した効果を持つ。３つのボールのうちの１
つがその回転の極に対してケージの押圧により荷重され
るや否や、そのボールは、力の一部をレール部材へ伝達
するように、そのボール自身に作用する力を接触点を介
して他の２つのボールへ分け与える。述べられたとお
り、このことは３つのボールの組の安定化につながり、
その回転の極においてケージは３つの点で支持される。
この場合ケージからの力の付与が回転の極Ｄの接触点を
介して３つのボール内を巡回して通過し、したがって案
内チャネル内において移動体を回転させようとするよう
なトルクは、実質的にすべての回転軸を介する力により
形成される。

第８図は、移動体の案内部材がその側部全周において
遮蔽され、かつ管状の態様で移動体チェーンを囲む、長
手方向の案内システムの実施例を示している。この実施
例は、本発明の幅広い適用可能性を示すことを意図して
説明される。

この実施例は、移動体１として形成された新規のチェ
ーンであり、閉じられた管状の案内部材１内を移動しか
つ力が自由に選択された空間経路に沿って軸方向へ伝達
されることを可能にする。この長手方向の案内システム
は、使用される材料の選定または硬さによって、堅固ま
たは柔軟であり得る。

第８図は、移動体がどのようにして、側部全周が遮蔽
された案内部材２に配置され得るかについての一例を示
している。３つのボールは、移動体１のケージ内に配列
され、ボール３の外周と回転軸Ｗとが交差する回転の極
Ｄにおいて、移動体１のケージの表面５に支持される。
案内部材２内のスロット６′内に、その上をボール３が
回転するレール６が設けられる。第1D図との関係におい
て議論されたとおり、ボールのための平坦な回転経路を
設けるために、好ましくは４つの端縁または多数端縁を
有するレールが、丸いレールの代わりに使用される。こ
の回転経路は全体の公差および変化する力の付与の結果
として生じる「蛇状の」経路へ導くために十分な広さで
ありさえすればよい。

案内部材２は、たとえば連続鋳造または押出加工によ
り製造されることが可能で、レール部材も同様に、連続
的に製造可能である。移動体１のケージは、腕曲した形
状が必要ならば、撓み性のある部材による接続または関
節接続の態様のいずれかで接続されるが、２つまたは３
つ以上の移動体間を剛性接続することもあり得る。この
実施例のシステムは、撓み性を有する移動体構造より
も、剛性接続の移動体構造に適する。

本発明のように構成された、移動体および案内部材を
備えた移動体案内装置は、ボールまたは他の移動体を有
する金属のみでできた既知の長手方向の案内システムに
より達成されるような機能を、同じ材料を用いて果たす
ことができる。金属およびプラスチックが使用されるな
らば、より安価または軽量であるか、もしくは他の適切
な特性を有する長手方向の案内システムが得られる。特
定の移動性が追求されるならば、それはまた提案された
方法および提案された実施例の１つで達成され得る。

以上の実施例の仕様は、本発明が達成し得る機能の一
部のみを説明することを意図されたものであり、このこ
とは、第８図の実施例についても同様である。

実際の動作においては、上述した力の付与の事例の全
てを、敏速なシーケンスで交互に用いることが可能であ
ることは明らかである。移動体に対する各力の付与が常
にボールの回転軸の方向に伝達されること、すなわち、
部分的な力は回転の極を介して伝達され合成されてボー
ルへ作用することが理解され得る。こうして荷重が作用
する各ボールは、レール部材と接触する２点および他の
２つのボールと接触する２点の、計４点を介して回転す
る。摩擦抵抗は、３つのボールとレールとの６つの接触
点および３つのボール相互間の３つの接触点の計９つの
接触点における回転摩擦から構成され、滑り摩擦は２つ
から３つの回転の極において生じる。回転摩擦として
は、第3B図との関連において説明されたとおり、図面の
紙面内において３つのボールの均衡を保つ。この均衡
は、たとえば正の／負の加速（衝撃、振動、加速および
減速）などの回転シーケンスにおいてわずかに妨害され
るが、再び修復される。

第2A図、第2B図および第2C図により示されるとおり、
このような３つのボールを有する移動体は自由に選択さ
れた態様で整列されることが可能である。ボールケージ
は使用されるボールの直径よりあまり広くないため、こ
のような移動体は比較的小さい。多数のこのような移動
体が間接のまたは弾性接続により接続されるなら、その
案内において大変容易に回転するチェーンを得ることが
可能で、かつこれはたとえばチェーンコンベアに大変適
する。従来のチェーンコンベアの場合には、チェーンは
案内チャネルを介して押されるかまたは引かれるが、か
なりの滑り抵抗が生じ、これは潤滑剤の使用により軽減
されなければならない。このような滑り抵抗により、チ
ェーンコンベアの長さも制限される。本発明の移動体か
ら形成されるチェーンの場合、潤滑剤の使用は必須では
なく、かつチャネル内においてチェーンの滑りが生じな
いことにより、チャネル内のチェーンの巡回移動の低い
摺動抵抗を実現することができる。

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】案内部材（２）に沿って変位可能な少なく
   とも１つの移動体（１）を備える移動体案内装置であっ
   て、 前記移動体（１）は、各々が回転中心軸（Ｗ）周りに回
   転する、３つで一組の互いに接触するころがり要素
   （３）を保持し、かつ、前記ころがり要素（３）に当接
   して該ころがり要素（３）からの、または該ころがり要
   素（３）への荷重を伝達するための支持表面（５）を有
   する、少なくとも一つのケージを含み、 前記案内部材（２）は、前記移動体（１）の少なくとも
   一部分を支承するためのチャネル（４）を含み、該チャ
   ネル（４）は前記移動体（１）のころがり要素（３）に
   転がり接触するための内側表面を有し、 前記３つのころがり要素（３）の各々は、２箇所の第１
   の接点においてそれぞれ他の２つのころがり要素（３）
   に接触するとともに、回転中心軸（Ｗ）に関して前記２
   箇所の第１の接点と対称な２点にそれぞれ位置する２箇
   所の第２の接点（６）において、前記案内部材（２）の
   前記チャネル（４）の内側表面に接触し、 前記ケージの前記支持表面（５）と前記各ころがり要素
   （３）とが、そのころがり要素（３）の回転中心軸
   （Ｗ）上に対向して位置する１対の第３の接点において
   接触する、移動体案内装置。
2. 【請求項２】前記ケージが各前記ころがり要素（３）に
   接触するための、２つの対向する前記第３の接点におい
   て、各前記ころがり要素（３）に接触する平行な支持表
   面（５）の対を有する、請求項１に記載の移動体案内装
   置。
3. 【請求項３】複数の前記移動体（１）を含み、該移動体
   同士が、弾性的に撓み性のある態様で、または、関節を
   介在させた態様で、相互に接続された、請求項１または
   請求項２に記載の移動体案内装置。
4. 【請求項４】前記ケージが、１組の互いに接触する３つ
   のころがり要素（３）の各々を受け入れて保持するよう
   に設けられた、相互に連続する３つのころがり要素チャ
   ンバ（７）を含み、 これらの３つのころがり要素チャンバ（７）は、それぞ
   れの中心軸が１つの平面内において相互に120°の角度
   をなすように配設されており、 前記３つのころがり要素チャンバ（７）の各々の内周面
   が前記支持表面（５）を含むことを特徴とする、請求項
   １から３のいずれか１項に記載の移動体案内装置。
5. 【請求項５】前記ころがり要素（３）がボールであるこ
   とを特徴とする、請求項４に記載の移動体案内装置。
6. 【請求項６】前記ケージが、前記ころがり要素（３）よ
   りも柔らかい材料によって構成されることを特徴とす
   る、請求項４または５に記載の移動体案内装置。
7. 【請求項７】前記ころがり要素チャンバ（７）の外側の
   開口が、前記ころがり要素（３）を前記ころがり要素チ
   ャンバ（７）内に閉じ込めることが可能なように、前記
   ころがり要素チャンバ（７）の中心軸を含む所定の断面
   においてテーパ（10）を含む、請求項４から６のいずれ
   か１項に記載の移動体案内装置。
8. 【請求項８】前記ころがり要素（３）を、外部から前記
   外側の開口を介して前記ころがり要素チャンバ（７）内
   に押し込むことが可能なように、前記外側の開口の前記
   テーパ（10）の形状寸法および前記ケージの材料が選定
   された、請求項７に記載の移動体案内装置。
9. 【請求項９】前記移動体（１）が、２個以上の前記ケー
   ジを含む、請求項４から８のいずれか１項に記載の移動
   体案内装置。
10. 【請求項１０】前記案内部材（２）の前記チャネル
    （４）が、それぞれが120°の角度をなして設けられた
    ３対のレール部（６）を含む、請求項２または３に記載
    の移動体案内装置。
11. 【請求項１１】前記レール部（６）が、前記チャネル
    （４）の他の部分よりも硬い材料により構成されてい
    る、請求項10に記載の移動体案内装置。
12. 【請求項１２】前記案内部材（２）の前記チャネル
    （４）が、前記移動体（１）の側部周囲を管状に囲むよ
    うに遮蔽されている、請求項９または10に記載の移動体
    案内装置。