JP3720231B2 - Shaft arrangement method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シャフトの配設方法に関し、さらに詳細には、キャリッジなどの物体を移動自在に支持するシャフトを配設する際に用いて好適なシャフトの配設方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、キャリッジなどの物体を所定の方向において移動自在に支持するための機構としては、例えば、リニアガイドと転がり軸受とを用いる機構が知られている。
【0003】
具体的には、当該リニアガイドを所定の方向に配設し、このリニアガイドに転がり軸受を介してキャリッジを支持させ、モーターの駆動によってキャリッジを付勢すると、リニアガイドに沿ってキャリッジが所定の方向に移動するものである。
【0004】
しかしながら、上記したような機構によると、リニアガイドのような部品はコストがかかるので、当該リニアガイドを装置に搭載すると、製造コストなどが増大し、当該装置が高価なものにならざるを得ないという問題点があった。
【0005】
さらに、転がり軸受は粉塵による影響を受けやすい部品であるので、例えば、カッターなどの切削手段により被切削物を切削するような切削装置において上記した方法を用いる場合には、被切削物の切削片などに対する転がり軸受の防塵が非常に困難であるために、当該被切削物の切削片などの粉塵により、転がり軸受が悪影響を受ける恐れがあるという問題点があった。
【0006】
こうした問題点を解決する方法として、リニアガイドと転がり軸受とに代えて、シャフトと滑り軸受とを用いる機構が知られている。
【0007】
具体的には、シャフトを所定の方向に配設し、このシャフトに滑り軸受を介してキャリッジを支持させ、モーターの駆動によってキャリッジを付勢すると、シャフトに沿ってキャリッジが所定の方向に移動するものである。
【0008】
こうしたシャフトと滑り軸受とを用いるこの機構は、切削装置において用いることが可能であり、また、リニアガイドを用いていないので安価である反面、シャフトと滑り軸受との摺動抵抗を小さくするためには、シャフトと滑り軸受との間のクリアランスを十分に確保しなけらばならず、設計上の制限が生じることになるという問題点があった。
【0009】
他方、シャフトと滑り軸受との間のクリアランスが十分に確保されず、当該滑り軸受とシャフトとの間のクリアランスが小さい場合には、滑り軸受とシャフトとの摺動抵抗が増大して十分なモーター・トルクが必要となり、こうしたモーター・トルクの大きい高トルクのモーターは高価なものであるので、当該高トルクのモーターを装置に搭載すると、製造コストなどが増大し、当該装置が高価なものになるという新たな問題点が生起されることとなっていた。
【0010】
また、上記した機構において、2本のシャフトを支持部材間の所定の方向において配設し、当該2本のシャフトに滑り軸受を介して支持されるキャリッジをモーターの駆動力によって移動させるような場合には、当該2本のシャフトが所定の方向において正確に、即ち、一定の平行度の範囲内において平行して配設される必要がある。
【0011】
しかしながら、実際には、部品精度などによって生じるの誤差などにより当該一定の平行度の範囲を越えてしまい、2本のシャフトは正確には平行に配設されずに、当該2本のシャフトと滑り軸受との摩擦によって大きな摺動抵抗が発生することとなっていた。
【0012】
このため、十分なモーター・トルクが必要となり、高トルクのモーターを装置に搭載すると、製造コストなどが増大し、当該装置が高価なものになるという問題点があった。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高トルクのモーターを用いることなしに、キャリッジなどの物体を移動自在に支持する2本のシャフトが、当該物体の移動に応じて所定の方向において平行に配設されるようにして、当該2本のシャフトが配設される装置の製造コストを低減することを可能にしたシャフトの配設方法を提供しようとするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項1に記載の発明は、支持部材間に所定の方向に配設された2本のシャフトによって、上記2本のシャフトの軸方向に沿って移動自在に物体を支持する際に、上記2本のシャフトを配設するシャフトの配設方法において、上記2本のシャフトのうちの少なくとも一方のシャフトは、上記支持部材に穿設された開口部の平面上に位置するとともに、付勢手段によって上記開口部の上記平面に対して付勢され、上記付勢手段の付勢力に抗して上記平面上でスライド可能とされ、他方のシャフトは、上記支持部材に穿設された菱形状の開口部を貫通しており、上記菱形の開口部のV字型の角部に位置するように配置したものである。
【0015】
従って、本発明のうち請求項1に記載の発明によれば、2本のシャフトうちの少なくとも一方のシャフトは、上記支持部材に穿設された開口部の平面上に位置するとともに、付勢手段によって上記開口部の上記平面に対して付勢されているが、上記付勢手段の付勢力に抗して上記平面上で移動可能であるので、上記一方のシャフトの上記平面上におけるスライドによって、部品精度などによって生じる誤差が吸収され、上記2本のシャフトを一定の平行度の範囲内において平行して配設することができる。
【0016】
このため、2本のシャフトと物体との間に摩擦による大きな摺動抵抗が発生することが回避され、高トルクのモーターなどを用いることなく、物体を2本のシャフトに沿って移動することができるので、上記2本のシャフトが配設される装置を安価なものとすることができる。
【0017】
また、本発明のうち請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記2本のシャフトに支持された上記物体が所定の駆動力に応じて上記2本のシャフトの軸方向に沿って移動する際に、上記付勢手段の付勢力に抗して、上記一方のシャフトを他方のシャフトに対して近接または離隔するように上記開口部の上記平面上でスライドさせ、上記2本のシャフトを平行に位置させるようにしたものである。
【0018】
従って、本発明のうち請求項2に記載の発明によれば、2本のシャフトに支持された上記物体が所定の駆動力に応じて上記2本シャフトの軸方向に沿って移動する際に、上記付勢手段の付勢力に抗して、上記一方のシャフトが他方のシャフトに対して近接または離隔するように上記開口部の上記平面上でスライドし、上記2本のシャフトを平行に位置させるので、このスライドにより部品精度などの誤差が吸収され、上記2本のシャフトを一定の平行度の範囲内において平行して配設することができる。
【0019】
また、本発明のうち請求項3に記載の発明のように、請求項1または請求項2のいずれか1項に記載の発明において、前記付勢手段は、コイルバネであり、また、他方のシャフト固定手段は鋏形バネにて固定されるものとしてもよい。
【0020】
また、本発明のうち請求項4に記載の発明のように、請求項1、請求項2または請求項3のいずれか1項に記載の発明において、上記一方のシャフトは円柱状体とするようにしてもよい。
【0021】
このようにすると、シャフトと当該シャフトが押し付けられる平面との摩擦抵抗が小さくなり、シャフトがより円滑に平面上をスライドすることができるようになる。
【0022】
また、本発明のうち請求項5に記載の発明のように、請求項1、請求項2、請求項3または請求項4のいずれか1項に記載の発明において、上記物体は、滑り軸受を介して上記2本のシャフトの軸方向に沿って移動自在に支持されるようにしてもよい。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づいて、本発明によるシャフトの配設方法の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【0024】
図1には、本発明によるシャフトの配設方法の実施の形態の一例を実施した切削装置の概略構成説明図が示されている。
【0025】
この切削装置10は、固定系のベース部材12と、ベース部材12の左右両端でベース部材12に直交して配設された側方部材14L、14Rと、左右2つの側方部材14L、14Rを連結する後方部材16と、ベース部材12上においてY軸方向(図1における座標系を示す参考図を参照する。)に延長するとともに互いに平行な位置関係で配設された2本のレール18−1、18−2と、2本のレール18−1、18−2上にY軸方向に移動自在に配設されたテーブル20と、左右2つの側方部材14L、14R間においてY軸方向と直交するX軸方向(図1における座標系を示す参考図を参照する。)に延長するとともに互いに平行して配設されて左右2つの側方部材14L、14Rを連結する前方シャフト22および後方シャフト24と、前方シャフト22と後方シャフト24とに滑り軸受を介してX軸方向に移動自在に配設されるとともに後方部材16に平行して配設されたワイヤー(図示せず)に固定的に配設されたキャリッジ28と、キャリッジ28に対してX軸方向およびY軸方向と直交するZ軸方向(図1における座標系を示す参考図を参照する。)に延長するとともに互いに平行して配設された右シャフト30と左シャフト32と、右シャフト30と左シャフト32とに滑り軸受を介してZ軸方向に移動自在に配設された支持部材34と、テーブル20と対向するようにして支持部材34に固定的に配設されたカッター36とを有して構成されている。
【0026】
なお、この切削装置10は、モーター(図示せず)の駆動制御を含む全体の動作をマイクロ・コンピューターにより制御されるものとする。
【0027】
また、テーブル20上には、立体たる被切削物100が固定的に載置されることになる。
【0028】
そして、キャリッジ28は、前方シャフト22と後方シャフト24とに滑り軸受を介してX軸方向に移動自在に配設されている。より詳細には、マイクロ・コンピューターにより制御されるモーター(図示せず)の所定の駆動力によってワイヤー(図示せず)を駆動することより、当該ワイヤー(図示せず)に固定的に配設されているキャリッジ28は、当該ワイヤー(図示せず)の駆動に伴い2本のシャフトである前方シャフト22と後方シャフト24との軸方向に沿って滑り軸受を介してX軸方向に移動するものである。
【0029】
なお、前方シャフト22および後方シャフト24は、キャリッジ28に配設されている滑り軸受の内径側に、緊密状態で挿通されているものである。
【0030】
キャリッジ28と同様にして、支持部材34は、右シャフト30と左シャフト32とに滑り軸受を介してZ軸方向に移動自在に配設されたものであり、より詳細には、マイクロ・コンピューターにより制御されるモーター(図示せず)の所定の駆動力によって、支持部材34は2本のシャフトである右シャフト30と左シャフト32に沿って滑り軸受を介してZ軸方向に移動するものである。
【0031】
なお、右シャフト30あるいは左シャフト32は、支持部材34に配設されている滑り軸受の内径側に、緊密状態で挿通されているものである。
【0032】
また、カッター36は、マイクロ・コンピューターにより制御されるモーター(図示せず)によって駆動されて、被切削物100を切削するものである。
【0033】
そして、X軸方向において互いに平行して配設される前方シャフト22と後方シャフト24と、Z軸方向において互いに平行して配設される右シャフト30と左シャフト32とは全て円柱状体である。
【0034】
ここで、図2(a)(b)には、図1におけるA矢視一部拡大図が示されており、(a)には、側方部材14L、14Rに配設されている前方シャフト22と後方シャフト24とが示されており、(b)には、側方部材14L、14Rに穿設された前方開口部40left、40rightと後方開口部50left、50rightとが示されている。
【0035】
また、図3には、前方シャフト22、後方シャフト24、右シャフト30ならびに左シャフト32が配設されている状態を模式的に示す説明図が示されている。
【0036】
前方シャフト22は、左右2つの側方部材14L、14Rにそれぞれ穿設された矩形状の前方開口部40left、40rightを貫通しており、これら前方開口部40left、40rightの底面部の平面40aleft、40aright上に位置するようになされている(図2(b)ならびに図3参照)。
【0037】
この際、前方シャフト22は、前方開口部40left、40rightの前方側の側面部40bleft、40brightおよび後方側の側面部40dleft、40drightならびに上面部40cleft、40crightと所定の間隙を有しているものである。
【0038】
なお、この前方開口部40left、40rightの底面部の平面40aleft、40arightは、Z軸方向における高さが一致している。
【0039】
そして、前方開口部40left、40rightを貫通している前方シャフト22の端部22aには、付勢手段としてのコイルバネ42left、42rightの一端が係止されており、当該コイルバネ42left、42rightの他端はZ軸方向において前方開口部40left、40rightの下方に位置する係止用ネジ44left、44rightに係止されている(図2(a)参照)。
【0040】
このコイルバネ42left、42rightは、収縮(圧縮)方向への付勢力(バネ力)を有するものであり、従って、当該コイルバネ42left、42rightの付勢力(バネ力)によって、前方シャフト22は図2(b)矢印C方向、即ち、Z軸方向の下方方向に付勢され、前方開口部40left、40rightの底面部の平面40aleft、40aright上に押し付けられて圧接されることになる。
【0041】
さらに、当該コイルバネ42left、42rightの付勢力(バネ力)の大きさは、切削装置10においてカッター36が被切削物100を切削する際の切削負荷に耐えられるとともに、モーター(図示せず)の所定の駆動力に応じてキャリッジ28が前方シャフト22ならびに後方シャフト24に沿って移動する際に、当該コイルバネ42left、42rightの付勢力(バネ力)に抗して、前方シャフト22が後方シャフト24に対して近接または離隔するように前方開口部40left、40rightの底面部の平面40aleft、40aright上でスライドできるように設定されているものとする。
【0042】
即ち、前方シャフト22は、コイルバネ42left、42rightによって切削負荷に耐えられるだけのバネ力で重力方向(図2(b)矢印C方向でありかつこの切削装置10のベース部材12側)に引っ張られているので、カッター36が被切削物100を切削する際における当該切削の切削負荷に耐えて、前方開口部40left、40rightの底面部の平面40aleft、40arightに対して位置決めされ、切削時に必要な前方シャフト22の剛性は保持されることになる。
【0043】
一方、モーター(図示せず)の所定の駆動力に応じてキャリッジ28が前方シャフト22ならびに後方シャフト24に沿ってX軸方向に移動する際には、前方シャフト22ならびに後方シャフト24に支持されるキャリッジ28のX軸方向における位置に応じて、前方シャフト22は前方開口部40left、40rightの底面部の平面40aleft、40aright上において矢印B方向(図2(b)参照)にスライドするものである。
【0044】
つまり、前方シャフト22は、コイルバネ42left、42rightによって、切削時には位置決めされた状態となる一方で、当該コイルバネ42left、42rightの付勢力に抗して前方開口部40left、40rightの底面部の平面40aleft、40aright上をスライド可能とされており、側面部材14L、14Rに完全に固定されることがないようにして配設されている。
【0045】
なお、本明細書においては、「シャフトがスライド可能な状態で完全に固定されることがないようにして配設されている状態」を、「半固定状態」と適宜称することとする。
【0046】
一方、後方シャフト24は、左右2つの側面部材14L、14Rにそれぞれ穿設された菱形状の後方開口部50left、50rightを貫通しており、後方開口部50left、50rightの下方側のV字型の角部50aleft、50aright内に位置するようになされている(図2(b)参照)。
【0047】
そして、後方開口部50left、50rightを貫通している後方シャフト24の端部24aには、鋏形バネ52left、52rightが巻き付いており、当該鋏形バネ52left、52rightの両端はそれぞれ固定用ネジ54left、54right、56left、56rightに係止されている(図2(a)参照)。
【0048】
従って、後方シャフト24は、鋏形バネ52left、52rightによって角部50aleft、50arightに押し付けられて、側面部材14L、14Rに完全に固定されるようにして配設されている。
【0049】
なお、前方開口部40left、40rightと後方開口部50left、50rightとはそれぞれ、前方開口部40left、40rightに貫通する前方シャフト22と後方開口部50left、50rightに貫通する後方シャフト24とがZ軸方向における同一高さ平面上において平行して位置するように、左右2つの側面部材14L、14Rにおいて寸法設定されて穿設されているものである。
【0050】
次に、右シャフト30と左シャフト32とは、上記したようにZ軸方向に延長するとともに互いに平行して配設されたものであり、また、右シャフト30は上記した前方シャフト22と、左シャフト32は上記した後方シャフト24と共通の構造によって配設されているものである。
【0051】
従って、右シャフト30は、付勢手段たるコイルバネ62top、62bottomによって切削負荷に耐えられるだけのバネ力で右開口部60top、60bottomの底面部の平面60atop、60abottomの延長方向に直交する方向(図3矢印E方向でありかつこの切削装置10の後方部材16側)に引っ張られているので、カッター36が被切削物100を切削する際における当該切削の切削負荷に耐えて、右開口部60top、60bottomの底面部の平面60atop、60abottomに対して位置決めされ、切削時に必要な右シャフト30の剛性は保持されることになる。
【0052】
一方、モーター(図示せず)の所定の駆動力に応じて支持部材34が右シャフト30ならびに左シャフト32に沿ってZ軸方向に移動する際には、右シャフト30ならびに左シャフト32に支持される支持部材34のZ軸方向における位置に応じて、右シャフト30は右開口部60top、60bottomの底面部の平面60atop、60abottom上において矢印D方向(図3参照)にスライドするものである。
【0053】
つまり、右シャフト30は、コイルバネ62top、62bottomによって、切削時には位置決めされた状態となる一方で、当該コイルバネ62top、62bottomの付勢力に抗して右開口部60top、60bottomの底面部の平面60atop、60abottom上をスライド可能とされており、キャリッジ28に完全に固定されることがないようにして半固定状態で配設されている。
【0054】
一方、左シャフト32は、後方シャフト24と同様にして、キャリッジ28内に穿設された上下2つの左開口部70top、70bottomを貫通しており、菱形の左開口部70top、70bottomの後方側のV字型の角部70atop、70abottom内に位置するようになされている(図3参照)。
【0055】
そして、左開口部70top、70bottomを貫通している左シャフト32の端部32aには、鋏形バネ72top、72bottomが巻き付いており、当該鋏形バネ72top、72bottomによって角部70atop、70abottomに押し付けられて、キャリッジ28に完全に固定されるようにして配設されている。
【0056】
なお、右開口部60top、60bottomと左開口部70top、70bottomとはそれぞれ、右開口部60top、60bottomに貫通する右シャフト30と左開口部70top、70bottomに貫通する左シャフト32とがY軸方向における同一高さ平面上において平行して位置するようにして、キャリッジ28において寸法設定されて穿設されているものである。
【0057】
以上の構成において、上記した切削装置10において被切削物100を切削する場合には、マイクロ・コンピューターの制御に基づいて、モーターの駆動が所定のデータに応じて制御されて、当該モーターの所定の駆動力により、カッター36が固定的に配設された支持部材34が右シャフト30と左シャフト32とに沿ってZ軸方向に移動され、また、キャリッジ28が前方シャフト22と後方シャフト24に沿ってX軸方向に移動され、また、被切削物100が配設されたテーブル20が2本のレール18−1、18−2に沿ってY軸方向に移動される。
【0058】
その結果、所定のデータの応じて、カッター36により被切削物100の切削が行われることになる。
【0059】
この際、上記したようにして側面部材14L、14Rに互いに平行して配設された前方シャフト22と後方シャフト24の2本のシャフトが、部品精度などによって生じるの誤差などにより正確に平行して配設されていない場合には、キャリッジ28の移動に伴い、半固定状態で配設されている前方シャフト22が、コイルバネ42left、42rightの付勢力に抗して、前方開口部40left、40rightの底面部の平面40aleft、40aright上をY軸方向(図2(b)ならびに図3矢印B方向)にスライドする。
【0060】
その結果、前方シャフト22が後方シャフト24に対して、互いに平行になるように近接または離隔するようにして前方開口部40left、40rightの底面部の平面40aleft、40aright上でスライドするので、部品精度などによって生じるの誤差などが吸収されて、2本のシャフトが一定の平行度の範囲内において平行して配設されるようになる。
【0061】
このため、前方シャフト22と後方シャフト24との2本のシャフトとキャリッジ28との間の摩擦による大きな摺動抵抗が発生することが回避され、高トルクのモーターなどを用いることなく、キャリッジ28を前方シャフト22および後方シャフト24に沿って移動することができる。
【0062】
また、当該前方シャフト22に配設されているコイルバネ42left、42rightは、カッター36が被切削物100を切削する際の切削負荷に耐えられるだけの付勢力を有しているので、カッター36が被切削物100を切削する際には、前方シャフト22は切削負荷に耐えて固定された状態となり、被切削物100の切削精度を維持することができる。
【0063】
一方、上記したX軸方向における前方シャフト22と後方シャフト24との場合と同様にして、Z軸方向において上記したようにキャリッジ28に互いに平行して配設されてた右シャフト30と左シャフト32の2本のシャフトが、部品精度などによって生じるの誤差などにより正確に平行して配設されていない場合には、支持部材34の移動に伴い、半固定状態で配設されている右シャフト30が、コイルバネ62top、62bottomの付勢力に抗して、右開口部60top、60bottomの底面部の平面60atop、60abottom上をX軸方向に(図3矢印D方向)にスライドする。
【0064】
その結果、右シャフト30が左シャフト32に対して、互いに平行になるように近接または離隔するようにして右開口部60top、60bottomの底面部の平面60atop、60abottom上でスライドするので、部品精度などによって生じるの誤差などが吸収されて、2本のシャフトが一定の平行度の範囲内において平行して配設するようになる。
【0065】
このため、右シャフト30と左シャフト32との2本のシャフトと支持部材34との間の摩擦による大きな摺動抵抗が発生することが回避され、高トルクのモーターなどを用いることなく、支持部材34を右シャフト30と左シャフト32に沿って移動することができる。
【0066】
また、当該右シャフト30に配設されているコイルバネ62top、62bottom は、カッター36が被切削物100を切削する際の切削負荷に耐えられるだけの付勢力を有しているので、カッター36が被切削物100を切削する際には、右シャフト30は切削負荷に耐えて固定された状態となり、被切削物100の切削精度を維持することができる。
【0067】
上記したようにして、本発明によるシャフトの配設方法を実現する切削装置10においては、X軸方向においては、前方シャフト22をコイルバネ42left、42rightによる付勢力に抗してスライド可能な半固定状態で配設するとともに後方シャフト24を完全に固定して配設し、一方、Z軸方向においては、右シャフト30をコイルバネ62top、62bottom による付勢力に抗してスライド可能な半固定状態で配設するとともに左シャフト32を完全に固定して配設するようにしたので、キャリッジ28の移動に伴い前方シャフト22と後方シャフト24とを、また、支持部材34の移動に伴い右シャフト30と左シャフト32とを一定の平行度の範囲内において容易に平行して配設することが可能になり、前方シャフト22ならびに後方シャフト24の2本のシャフトとキャリッジ28の滑り軸受との間に、また、右シャフト30ならびに左シャフト32の2本のシャフトと支持部材34の滑り軸受との間に、摩擦による大きな摺動抵抗が発生することが回避され、このため高トルクのモーターを切削装置10に搭載する必要がなく、当該切削装置10を安価なものとすることができる。
【0068】
また、上記した切削装置10の構成によれば、前方シャフト22、後方シャフト24、右シャフト30ならびに左シャフト32は滑り軸受の内径側に、緊密状態で挿通されているので、シャフトと滑り軸受との間のクリアランスを十分に確保する必要はなく、設計上の制限が生じることはなくなる。
【0069】
さらに、上記した切削装置10においては、リニアガイドと転がり軸受に代わって、当該リニアガイドに比べて安価なシャフト(前方シャフト22、後方シャフト24、右シャフト30ならびに左シャフト32)と滑り軸受とを用いるようにしたので、リニアガイドを配設することにより当該切削装置10が高価なものになることや、転がり軸受のように被切削物100の切削片などの粉塵に対する防塵を行う必要を回避することができる。
【0070】
さらにまた、上記した切削装置10においては、X軸方向に互いに平行して配設される前方シャフト22と後方シャフト24の2本のシャフトのうち、当該切削装置10の構造上負荷の大きくなる後方側に位置するシャフト、即ち、後方部材16に近接する後方シャフト24を完全に固定するようにしたので、より安定した状態で被切削物100の切削を行うことができ、被切削物100の切削精度を維持することができる。
【0071】
また、上記した切削装置10においては、部品精度などによって生じる誤差に伴うガタつきは、前方シャフト22ならびに右シャフト30が移動することにより吸収することができるので、当該切削装置10に配設される部品精度が若干低下するような場合であっも、当該部品精度の低下が前方シャフト22ならびに右シャフト30の移動によって解消される範囲内であれば、当該切削装置10における被切削物100の切削精度を維持することができる。
【0072】
また、上記した切削装置10においては、部品精度などによって生じる誤差に伴うガタつきは、前方シャフト22ならびに右シャフト30が移動することにより吸収することができるので、当該切削装置10の組み立て作業に際して、当該切削装置10を構成する各種部品同志のバランスを確認するような作業は必要なくなり、当該切削装置10の組み立て作業の作業効率を向上することができる。
【0073】
また、上記した切削装置10においては、前方シャフト22ならびに右シャフト30を円柱状体としたので、前方シャフト22と当該前方シャフト22が押し付けられる前方開口部40left、40rightの底面部の平面40ale ft、40arightとの、あるいは、右シャフト30と当該右シャフト30が押し付けられる右開口部60top、60bottomtの底面部の平面60atop、60abottomとの摩擦抵抗が小さくなり、前方シャフト22ならびに右シャフト30シャフトがより円滑に底面部の平面40aleft、40aright、60atop、60abottom上をスライドすることができる。
【0074】
なお、具体的には、上記したような切削装置において、図4(a)に示すような条件の場合、つまり、前方シャフト22(右シャフト30)と前方開口部40left、40right(右開口部60top、60bottom)の側面部40bleft、40bright(側面部60btop、60bbottom)との間隙がおよそ1mm、側面部40dleft、40dright(側面部60dtop、60dbottom)との間隙がおよそ1mm、上面部40cleft、40cright(上面部60ctop、60cbottom)との間隙がおよそ2mmの場合に、およそ0.1乃至0.05mmの範囲内のガタつきを解消することができるものである。
【0075】
なお、上記した実施の形態は、以下の(1)乃至(7)に説明するように変形してもよい。
【0076】
(1)上記した実施の形態においては、前方開口部40left、40right(右開口部60top、60bottom)は矩形の形状で穿設されるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、図4(b)に示すような半円の形状で穿設されるようにしてもよく、つまり、前方シャフト22(右シャフト30)が位置する底面部の平面40a’left、40a’right(底面部の平面60a’top、60a’bottom)があればよい。
【0077】
(2)上記した実施の形態においては、Z軸方向において、右シャフト30を半固定状態で配設するとともに左シャフト32を完全に固定して配設するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、左シャフト32を半固定状態で配設するとともに右シャフト30を完全に固定して配設するようにしてもよい。
【0078】
(3)上記した実施の形態においては、前方シャフト22ならびに右シャフト30を半固定状態で配設する一方で、後方シャフト24ならびに左シャフト32を完全に固定して配設するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、前方シャフト22ならびに右シャフト30を半固定状態で配設するとともに、後方シャフト24あるいは左シャフト32を半固定状態で配設するようにしてもよい。
【0079】
(4)上記した実施の形態においては、円柱状体のシャフト(前方シャフト22、後方シャフト24、右シャフト30ならびに左シャフト32)を用いるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、角柱状体のシャフトを用い、当該角柱状体のシャフトが半固定状態で配設されるようにしてもよい。
【0080】
(5)上記した実施の形態においては、本発明によるシャフトの配設方法が切削装置10において実現されるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、印刷装置において実現するようにしてよく、印刷ヘッドを支持するシャフトを本発明によるシャフトの配設方法により固定するようにすればよい。
【0081】
(6)上記した実施の形態においては、付勢手段としてコイルバネ42left、42right、62top、62bottomを用いるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、皿バネ、板バネなどの各種のバネやその他の弾性体などを用いることができる。
【0082】
(7)上記した実施の形態ならびに上記(1)乃至(6)に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【0083】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、高トルクのモーターを用いることなしに、キャリッジなどの物体を移動自在に支持する2本のシャフトが、当該物体の移動に応じて所定の方向において平行に配設されるようにして、当該2本のシャフトが配設される装置の製造コストを低減することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるシャフトの配設方法の実施の形態の一例を実施した切削装置の一例を示す概略構成説明図およびその座標系を示す参考図である。
【図2】図1におけるA矢視一部拡大図であり、(a)は、側面部材に配設されている前方シャフトと後方シャフトとを示す説明図であり、(b)は、側面部材に穿設された前方開口部と後方開口部とを示す説明図およびその座標系を示す参考図である。
【図3】前方シャフト、後方シャフト、右シャフトならびに左シャフトが配設されている状態を模式的に示す説明図およびその座標系を示す参考図である。
【図4】(a)は、本発明によるシャフトの配設方法の具体的な条件を示す説明図であり、(b)は、本発明によるシャフトの配設方法の他の実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
10 切削装置
12 ベース部材
14L、14R 側面部材
16 後方部材
18−1、18−2 レール
20 テーブル
22 前方シャフト
22a 端部
24 後方シャフト
24a 端部
28 キャリッジ
30 右シャフト
30a 端部
32 左シャフト
32a 端部
34 支持部材
36 カッター
40left、40right 前方開口部
40aleft、40aright 底面部の平面
40bleft、40bright、40dleft、40dright 側面部
40cleft、40cright 上面部
42left、42right、62top、62bottom コイルバネ
44left、44right、64top、64botto 係止用ネジ
50left、50right 後方開口部
50aleft、50aright 角部
52left、52right、72top、72bottom 鋏形バネ
54left、54right、56left、56right、74top、74bottom、76top、76bottom 固定用ネジ
60top、60bottomt 右開口部
60atop、60abottom 底面部の平面
60btop、60bbottom、60dtop、60dbottom 側面部
60ctop、60cbottom 上面部
70top、70bottom 左開口部
70atop、70abottom 角部
100 被切削物[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a shaft arrangement method, and more particularly, to a shaft arrangement method suitable for use in arranging a shaft that movably supports an object such as a carriage.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a mechanism for movably supporting an object such as a carriage in a predetermined direction, a mechanism using a linear guide and a rolling bearing is known, for example.
[0003]
Specifically, when the linear guide is disposed in a predetermined direction, the carriage is supported by the linear guide via a rolling bearing, and the carriage is energized by driving the motor, the carriage is moved along the linear guide. Move in the direction.
[0004]
However, according to the mechanism as described above, parts such as a linear guide are costly. If the linear guide is mounted on the apparatus, the manufacturing cost increases, and the apparatus must be expensive. There was a problem.
[0005]
Furthermore, since the rolling bearing is a component that is easily affected by dust, for example, when the above method is used in a cutting apparatus that cuts the workpiece by a cutting means such as a cutter, a cut piece of the workpiece Since the dust-proofing of the rolling bearing against the above is extremely difficult, there is a problem that the rolling bearing may be adversely affected by dust such as a cut piece of the workpiece.
[0006]
As a method for solving such a problem, a mechanism using a shaft and a sliding bearing instead of a linear guide and a rolling bearing is known.
[0007]
Specifically, when the shaft is arranged in a predetermined direction, the carriage is supported on the shaft via a slide bearing, and the carriage is urged by driving the motor, the carriage moves in the predetermined direction along the shaft. Is.
[0008]
This mechanism using a shaft and a sliding bearing can be used in a cutting device and is inexpensive because it does not use a linear guide, but in order to reduce the sliding resistance between the shaft and the sliding bearing. However, there is a problem in that a sufficient clearance between the shaft and the sliding bearing must be ensured, resulting in design limitations.
[0009]
On the other hand, when the clearance between the shaft and the sliding bearing is not sufficiently secured and the clearance between the sliding bearing and the shaft is small, the sliding resistance between the sliding bearing and the shaft is increased, and a sufficient motor・ Torque is required, and high-torque motors with large motor torque are expensive, so mounting such high-torque motors on equipment increases manufacturing costs and makes the equipment expensive. A new problem was to arise.
[0010]
In the above-described mechanism, when two shafts are arranged in a predetermined direction between the support members, and the carriage supported by the two shafts via the slide bearing is moved by the driving force of the motor. In this case, the two shafts must be arranged accurately in a predetermined direction, that is, in parallel within a certain parallelism range.
[0011]
However, in reality, the range of the certain parallelism is exceeded due to an error caused by component accuracy and the like, and the two shafts are not arranged in parallel to each other, but slip with the two shafts. A large sliding resistance was generated by friction with the bearing.
[0012]
For this reason, sufficient motor torque is required, and if a high torque motor is mounted on the apparatus, there is a problem that the manufacturing cost increases and the apparatus becomes expensive.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the problems of the conventional techniques as described above, and an object thereof is to support an object such as a carriage movably without using a high torque motor. The two shafts that are arranged in parallel in a predetermined direction according to the movement of the object can reduce the manufacturing cost of the device in which the two shafts are arranged. It is an object of the present invention to provide a method for arranging a shaft.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present invention is such that two shafts arranged in a predetermined direction between support members are arranged along the axial direction of the two shafts. In the shaft disposing method in which the two shafts are disposed when the object is movably supported, at least one of the two shafts has an opening formed in the supporting member. Is urged against the plane of the opening by the urging means, and is slidable on the plane against the urging force of the urging means. The rhombus-shaped opening formed in the support member is penetrated and arranged so as to be positioned at a V-shaped corner of the rhombus-shaped opening.
[0015]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, at least one of the two shafts is positioned on the plane of the opening formed in the support member, and the biasing means. Is urged against the plane of the opening, but is movable on the plane against the urging force of the urging means, so that the slide of the one shaft on the plane is Errors caused by component accuracy and the like are absorbed, and the two shafts can be arranged in parallel within a certain parallelism range.
[0016]
For this reason, the occurrence of a large sliding resistance due to friction between the two shafts and the object is avoided, and the object can be moved along the two shafts without using a high torque motor or the like. Therefore, the apparatus in which the two shafts are arranged can be made inexpensive.
[0017]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the object supported by the two shafts is a shaft of the two shafts according to a predetermined driving force. When moving along the direction, the one shaft is slid on the plane of the opening so as to approach or separate from the other shaft against the urging force of the urging means, and Two shafts are positioned in parallel.
[0018]
Therefore, according to the second aspect of the present invention, when the object supported by the two shafts moves along the axial direction of the two shafts according to a predetermined driving force, The one shaft is slid on the plane of the opening so that the one shaft approaches or separates from the other shaft against the urging force of the urging means, and the two shafts are positioned in parallel. Therefore, errors such as component accuracy are absorbed by the slide, and the two shafts can be arranged in parallel within a certain parallelism range.
[0019]
Further, in the invention according to claim 1 or 2 as in the invention according to claim 3 of the present invention, the biasing means is a coil spring, and the other shaft The fixing means may be fixed by a hook spring.
[0020]
Further, as in the invention described in
[0021]
In this way, the frictional resistance between the shaft and the plane against which the shaft is pressed is reduced, and the shaft can slide on the plane more smoothly.
[0022]
Further, in the invention according to any one of
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of a shaft arranging method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0024]
FIG. 1 shows a schematic configuration explanatory diagram of a cutting apparatus in which an example of an embodiment of a shaft arranging method according to the present invention is implemented.
[0025]
The cutting
[0026]
In addition, this cutting
[0027]
Further, the three-
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
Similar to the
[0031]
The
[0032]
The
[0033]
The
[0034]
Here, FIGS. 2 (a) and 2 (b) show a partially enlarged view as viewed in the direction of arrow A in FIG. 1, and FIG. 2 (a) shows a front shaft disposed on the
[0035]
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing a state in which the
[0036]
The
[0037]
At this time, the
[0038]
The front opening 40left, 40rightFlat surface 40a of the bottom surface ofleft40arightHave the same height in the Z-axis direction.
[0039]
And the front opening 40left, 40rightA coil spring 42 as a biasing means is provided at the end 22a of the
[0040]
This coil spring 42left, 42rightHas an urging force (spring force) in the contraction (compression) direction.left, 42rightThe
[0041]
Further, the coil spring 42left, 42rightThe magnitude of the urging force (spring force) can withstand the cutting load when the
[0042]
That is, the
[0043]
On the other hand, when the
[0044]
That is, the
[0045]
In the present specification, the “state in which the shaft is arranged so as not to be completely fixed in a slidable state” is appropriately referred to as a “semi-fixed state”.
[0046]
On the other hand, the
[0047]
And the rear opening 50left, 50rightThe end portion 24a of the
[0048]
Accordingly, the
[0049]
The front opening 40left, 40rightAnd rear opening 50left, 50rightAnd the front opening 40, respectively.left, 40right
[0050]
Next, as described above, the
[0051]
Accordingly, the
[0052]
On the other hand, when the
[0053]
That is, the
[0054]
On the other hand, in the same manner as the
[0055]
And the
[0056]
The right opening 60top, 60bottomAnd left
[0057]
In the above configuration, when the
[0058]
As a result, the
[0059]
At this time, as described above, the two shafts of the
[0060]
As a result, the front opening portion 40 is arranged so that the
[0061]
For this reason, it is avoided that a large sliding resistance due to friction between the two shafts of the
[0062]
The coil spring 42 disposed on the
[0063]
On the other hand, as in the case of the
[0064]
As a result, the
[0065]
For this reason, it is avoided that a large sliding resistance due to friction between the two shafts of the
[0066]
The coil spring 62 disposed on the
[0067]
As described above, in the cutting
[0068]
Further, according to the configuration of the cutting
[0069]
Further, in the
[0070]
Furthermore, in the above-described
[0071]
Further, in the above-described
[0072]
Further, in the above-described
[0073]
Moreover, in the above-described
[0074]
Specifically, in the cutting apparatus as described above, in the case of the conditions as shown in FIG. 4A, that is, the front shaft 22 (right shaft 30) and the front opening 40.left, 40right(Right opening 60top, 60bottom)
[0075]
The embodiment described above may be modified as described in the following (1) to (7).
[0076]
(1) In the above-described embodiment, the front opening 40left, 40right(Right opening 60top, 60bottom) Is formed in a rectangular shape, but it is not limited to this. For example, it is formed in a semicircular shape as shown in FIG. In other words, that is, the bottom surface plane 40a ′ where the front shaft 22 (right shaft 30) is located.left, 40a ’right(Flat surface 60a 'of the bottom surface portiontop, 60a ’bottom).
[0077]
(2) In the above-described embodiment, the
[0078]
(3) In the above-described embodiment, the
[0079]
(4) In the above-described embodiment, the cylindrical shafts (
[0080]
(5) In the above-described embodiment, the shaft disposing method according to the present invention is realized in the cutting
[0081]
(6) In the above-described embodiment, the coil spring 42 is used as the urging means.left, 42right62top62bottomHowever, the present invention is not limited to this. For example, various springs such as a disc spring and a leaf spring, and other elastic bodies can be used.
[0082]
(7) You may make it combine the above-mentioned embodiment and the modification shown in said (1) thru | or (6) suitably.
[0083]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, two shafts that movably support an object such as a carriage without using a high-torque motor are provided in accordance with the movement of the object. As a result of being arranged in parallel in the direction, there is an excellent effect that the manufacturing cost of the device in which the two shafts are arranged can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration explanatory view showing an example of a cutting apparatus in which an example of an embodiment of a shaft arranging method according to the present invention is implemented, and a reference view showing a coordinate system thereof.
FIG. 2 is a partially enlarged view taken along arrow A in FIG. 1, wherein (a) is an explanatory view showing a front shaft and a rear shaft disposed on the side member, and (b) is a side member. It is explanatory drawing which shows the front opening part and back opening part which were pierced in, and the reference drawing which shows the coordinate system.
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a state in which a front shaft, a rear shaft, a right shaft, and a left shaft are arranged, and a reference diagram showing a coordinate system thereof.
FIG. 4A is an explanatory view showing specific conditions of a shaft disposing method according to the present invention, and FIG. 4B shows another embodiment of a shaft disposing method according to the present invention. It is explanatory drawing.
[Explanation of symbols]
10 Cutting device
12 Base member
14L, 14R Side member
16 Rear member
18-1, 18-2 rail
20 tables
22 Front shaft
22a end
24 Rear shaft
24a end
28 Carriage
30 Right shaft
30a end
32 Left shaft
32a end
34 Support members
36 cutter
40left, 40right Front opening
40aleft40aright Bottom plane
40cleft40crightTop surface
42left, 42right62top62bottom Coil spring
44left44right, 64top, 64bottom Locking screw
50left, 50right Rear opening
50aleft50aright Corner
52left, 52right, 72top, 72bottom Saddle spring
54left, 54right, 56left, 56right74top74bottom76top76bottom Fixing screw
60top, 60bottommt Right opening
60atop60abottom Bottom plane
60ctop60cbottomTop surface
70top70bottom Left opening
70atop70abottom Corner
100 Workpiece
Claims (5)
前記2本のシャフトのうちの少なくとも一方のシャフトは、前記支持部材に穿設された開口部の平面上に位置するとともに、付勢手段によって前記開口部の前記平面に対して付勢され、前記付勢手段の付勢力に抗して前記平面上でスライド可能とされ、
他方のシャフトは、前記支持部材に穿設された菱形状の開口部を貫通しており、前記菱形の開口部のV字型の角部に位置するように配置した
ものであるシャフトの配設方法。When the object is movably supported along the axial direction of the two shafts by the two shafts arranged in a predetermined direction between the support members, the shaft of the two shafts is arranged. In the arrangement method,
At least one shaft of said two shafts, as well as positioned on the plane of the opening that is formed in the support member, is biased to the plane of the opening by a biasing means, wherein It is slidable on the plane against the biasing force of the biasing means ,
The other shaft passes through a rhombus-shaped opening formed in the support member, and is disposed so as to be positioned at a V-shaped corner of the rhombus opening. Method.
前記2本のシャフトに支持された前記物体が所定の駆動力に応じて前記2本のシャフトの軸方向に沿って移動する際に、前記付勢手段の付勢力に抗して、前記一方のシャフトを他方のシャフトに対して近接または離隔するように前記開口部の前記平面上でスライドさせ、前記2本のシャフトを平行に位置させる
ものであるシャフトの配設方法。The shaft disposition method according to claim 1,
When the object supported by the two shafts moves along the axial direction of the two shafts according to a predetermined driving force, the one of the ones against the biasing force of the biasing means. A shaft arrangement method in which a shaft is slid on the plane of the opening so as to approach or separate from the other shaft, and the two shafts are positioned in parallel.
前記付勢手段は、コイルバネであり、
また、他方のシャフト固定手段は鋏形バネにて固定されるもの であるシャフトの配設方法。In the shaft arrangement method according to any one of claims 1 and 2,
The biasing means is a coil spring ;
The other shaft fixing means is a shaft arrangement method in which the other shaft fixing means is fixed by a saddle spring .
前記一方のシャフトは、円柱状体
であるシャフトの配設方法。In the shaft arrangement method according to any one of claims 1, 2 and 3,
The said one shaft is the arrangement | positioning method of the shaft which is a cylindrical body.
前記物体は、滑り軸受を介して前記2本のシャフトの軸方向に沿って移動自在に支持される
ものであるシャフトの配設方法。In the shaft arrangement method according to any one of claims 1, 2, 3, and 4,
A method of arranging a shaft, wherein the object is supported movably along an axial direction of the two shafts via a sliding bearing.
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