JP4053580B1 - 有限直線運動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で保持器のズレを防止でき、コンパクトな設計が可能で、紐体の摩耗が生じにくく、耐久性にも秀れる有限直線運動装置の提供。
【解決手段】第一転動溝１ａを有する第一レール１と第二転動溝２ａを有する第二レール２と、前記転動溝１ａ・２ａから成る転動路３に配設される複数の転動体４及び該転動体４を転動可能に保持する保持器５とから成る有限直線運動装置であって、第一レール１の先端部に紐体６の一端を連設し該紐体６の他端を保持器５の中央寄り位置に回転自在に設けた第一回転体７に掛回し第二レール２の先端部に連設し、第一レール１の基端部に紐体６の一端を連設し該紐体６の他端を保持器５の中央寄り位置に回転自在に設けた第二回転体８に掛回し第二レール２の基端部に連設し、第一回転体７と保持器５の先端部との間及び第二回転体８と保持器５の基端部との間に夫々２つ以上の転動体４を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、有限直線運動装置に関するものである。

従来から提案されている、転動溝が形成された一対のレールと、前記転動溝によって前記レール間に形成される転動路に配設される複数の転動体及び該転動体を所定間隔で保持する保持器とから成る有限直線運動装置においては、保持器が、レールと別体で該レールと連動しないため、レールの運動と保持器の運動とにズレが生じ、往復直線運動を繰り返すと保持器と転動路両端部のストッパーネジとが接触等してしまい、精度の良い直線運動を得られなくなるという問題や所定ストロークが得られなくなるという問題があった。

そこで、近年、保持器中央部にピニオンを取り付け、レールにラックを設けた所謂ラック＆ピニオン方式で保持器のズレを防止する構成が提案されている。

また、実開平４−８８５２３号公報（特許文献１）に開示されているような、断面視横Ｖ字状の第一転動溝21ａが形成された第一レール21と、該第一レール21と対向状態に設けられる断面視横Ｖ字状の第二転動溝22ａが形成された第二レール22と、この対向する第一レール21と第二レール22の転動溝21ａ・22ａによって形成される転動路23に配設され該転動路23を転動移動する複数の転動体24及び該転動体24を転動可能にして所定間隔を置いて保持する保持器26とから成る有限直線運動装置であって、保持器26の端部に滑車25を設け、レール21・22に設けられる固定板29に連設されたワイヤ27を前記滑車25に引っ掛けることで保持器26を吊設してレール21・22の動きと連動せしめ、保持器26のズレを防止するもの（以下、従来例という。図１に図示。）が提案されている。尚、図中符号28は保持器26の脱落を阻止するストッパーネジ、30は固定板29をレール21・22に固定するネジである。

しかしながら、上述のようなラック＆ピニオン方式によればその部品同士の接触（摩擦）により円滑な走行に少なからず悪影響を与えてしまうという問題がある。

また、従来例において、滑車をレール内部に納めようとすると、転動体数を減らさなければならず、その結果、耐荷重性能が低下してしまうことは避けられない。更に、滑車をレール外部に設けると、滑車が保持器と一緒にストロークするため、滑車分の移動スペースを確保する必要があり、その分装置を大きく設計しなければならないという問題がある。

そこで、本発明者等は、上記問題を解決した特許文献２に係る考案を提案している。

この特許文献２に係る考案は、図２に図示したように、第一転動溝31ａが形成された第一レール31と、該第一レール31と対向状態に設けられる第二転動溝32ａが形成された第二レール32と、この対向する第一レール31と第二レール32の転動溝31ａ・32ａによって形成される転動路33に配設され該転動路33を転動移動する複数の転動体34及び該転動体34を転動可能にして所定間隔を置いて保持する保持器36とから成る有限直線運動装置であって、前記第一レール31の先端部には所定長の紐体37の一端が連設され、この紐体37の他端は、前記保持器36の先端側に保持される転動体34に張設され滑動し得るように掛け回されて前記第二レール32の先端部に連設され、また、第一レール31の基端部には所定長の紐体37の一端が連設され、この紐体37の他端は、前記保持器36の基端側に保持される転動体34に張設され滑動し得るように掛け回されて前記第二レール32の基端部に連設されているものである。尚、図中、符号31ｂ及び32ｂは、紐体37の一端が巻きつけられたストッパーネジ35が螺着される螺子孔、36ａは板体、36ｂは転動体34が保持される窓である。

実開平４−８８５２３号公報 実用新案登録第３１０９０８５号公報

ところが、本発明者等は更なる研究・検討の結果、上記特許文献２に係る考案おいては、紐体37が、保持器36の移動に伴い回転する転動体34に設けた凹溝に掛け回されるため、転動体34の転送面と当接する径大部の回転寸法（紐体37の移動距離）と紐体37が当接する凹溝底部（径小部）の回転寸法とが異なることに起因して、紐体37が弛んで保持器のズレ防止機能が低下したり、両者に摩擦が生じて紐体37がやや摩耗し易く紐体37の寿命が比較的短くなる可能性があることを見い出した。

本発明は、上述のような現状に鑑みなされたもので、簡易な構成で保持器のズレを防止でき、円滑な走行を阻害することなく、コンパクトな設計が可能で、しかも、紐体の摩耗が生じにくく、それだけ耐久性に秀れる極めて実用性に秀れた有限直線運動装置を提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

断面視Ｖ字状の第一転動溝１ａが形成された第一レール１と、この第一レール１と対向状態に設けられる断面視Ｖ字状の第二転動溝２ａが形成された第二レール２と、この対向する第一レール１と第二レール２の前記第一転動溝１ａ及び前記第二転動溝２ａによって形成される転動路３に配設され該転動路３を転動移動する複数の円柱状の転動体４及び該転動体４を転動可能にして所定間隔を置いて保持する一枚の保持器５とから成る有限直線運動装置であって、前記転動体４は、隣接する転動体４とその軸芯が９０度傾いた状態で前記保持器５に保持されており、前記第一レール１の先端部には所定長の紐体６の一端が連設され、この紐体６の他端は前記保持器５の長さ方向中央寄り位置に回転自在に設けた第一回転体７に滑動し得るように掛け回されて前記第二レール２の先端部に連設され、また、第一レール１の基端部には所定長の紐体６の一端が連設され、この紐体６の他端は前記保持器５の長さ方向中央寄り位置に回転自在に設けた第二回転体８に滑動し得るように掛け回されて前記第二レール２の基端部に連設され、前記第一回転体７と前記保持器５の先端部との間及び前記第二回転体８と前記保持器５の基端部との間には、夫々少なくとも２つ以上の前記転動体４が設けられ、前記第一回転体７及び前記第二回転体８は、前記保持器５の左右側面と平行な車軸11・11が前記保持器５の中央部に形成された窓５ｄに固着されたホルダ９の軸孔12に挿入されて設けられており、前記第一回転体７及び前記第二回転体８は、前記保持器５の長さ方向の中心点を挟んで略左右対称となるように該保持器５の略中央部に設けられていることを特徴とする有限直線運動装置に係るものである。

また、請求項１記載の有限直線運動装置において、前記第一回転体７と前記第二回転体８との間には前記転動体４が設けられていることを特徴とする有限直線運動装置に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の有限直線運動装置において、前記第一転動溝１ａ及び前記第二転動溝２ａの底部には、この第一転動溝１ａ若しくは第二転動溝２ａを研削加工する研削体から逃げる逃げ凹部１ｃ・２ｃが設けられ、この逃げ凹部１ｃ・２ｃに前記第一回転体７及び前記第二回転体８の外周部及び前記紐体６が夫々配設されていることを特徴とする有限直線運動装置に係るものである。

また、請求項３記載の有限直線運動装置において、前記第一レール１と前記第二レール２の端面には、前記保持器５の脱落を阻止するストッパーネジ10が設けられていることを特徴とする有限直線運動装置に係るものである。

また、請求項４記載の有限直線運動装置において、前記紐体６の端部は、前記ストッパーネジ10により前記第一レール１及び前記第二レール２の端部に固定されていることを特徴とする有限直線運動装置に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、簡易な構成で保持器のズレを防止でき、円滑な走行を阻害することなく、コンパクトな設計が可能で、しかも、紐体の摩耗が生じにくく、それだけ耐久性に秀れる極めて実用性に秀れた有限直線運動装置となる。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

第二レール２に対して第一レール１を移動せしめると、保持器５は、該保持器５に保持される第一回転体７及び第二回転体８に掛け回された所定長の紐体６により強制的に移動せしめられ、その移動量は第一レール１及び第二レール２の移動量の１／２に規制されるから、第一レール１及び第二レール２と保持器５とのズレは防止される。

更に、紐体６は、転動体４とは別個に（レール１・２の移動とは独立して）回転する第一回転体７及び第二回転体８に掛け回されるため、特許文献２のような問題は生ぜず（特許文献２の紐体37はレール31，32の移動に伴って回転する転動体34に掛け回されている。）、従って、第一回転体７及び第二回転体８と紐体６との間で摩擦が生じにくく、それだけ紐体６の摩耗が抑制される。

また、第一回転体７及び第二回転体８を、第一回転体７と保持器５の先端部との間及び第二回転体８と保持器５の基端部との間に夫々少なくとも２つ以上の転動体４を設け得る保持器５の中央寄り位置に設けることで、第一レール１及び第二レール２を相対移動させて前記レール１・２を互いに略片持ち状態とさせた場合であっても、モーメント荷重を保持器５の両端位置の転動体４により受けることができ、従って前記レール１・２の荷重変位量が小さくなって走行時のピッチング（走行方向に対する前後方向のぶれ）、ヨーイング（走行方向に対する左右方向のぶれ）及びローリング（走行方向に対する回転方向のぶれ）が小さくなる。

例えば、特許文献１に開示されるように保持器の中央側ではなく保持器の両端に回転体（滑車）を設け、更にこの滑車をレール内部に納めた場合、この滑車は転動体のように荷重を受けることができないため本発明に比し荷重変位量が大きくなる（保持器の端部に近い位置で転動体により荷重を受けられるほど荷重変位量は小さくなる。）。この点、本発明は、第一回転体７及び第二回転体８を保持器５の中央寄り位置に設けたから、従って、保持器の端部側に荷重を受ける転動体を設けることができ、モーメント荷重を良好に受けられるから、荷重変位量が小さく、保持器のズレが抑制され、第一レール及び第二レールの相対移動を良好に行えることになる。

従って、本発明は、ラック＆ピニオンを設けずとも、保持器を適正に移動させることができ、円滑な走行が可能にしてコンパクトな設計が可能で、しかも、紐体が摩耗しにくく、それだけ耐久性に秀れた有限直線運動装置となる。

本発明の具体的な実施例について図３，４に基づいて説明する。

本実施例は、第一転動溝１ａが形成された第一レール１と、該第一レール１と対向状態に設けられる第二転動溝２ａが形成された第二レール２と、この対向する第一レール１と第二レール２の転動溝１ａ・２ａによって形成される転動路３に配設され該転動路３を転動移動する複数の転動体４及び該転動体４を転動可能にして所定間隔を置いて保持する保持器５とから成る有限直線運動装置であって、前記第一レール１の先端部には所定長の紐体６の一端が連設され、この紐体６の他端は、前記保持器５の長さ方向中央寄り位置に回転自在に設けた第一回転体７に張設され滑動し得るように掛け回されて前記第二レール２の先端部に連設され、また、第一レール１の基端部には所定長の紐体６の一端が連設され、この紐体６の他端は、前記保持器５の長さ方向中央寄り位置に回転自在に設けた第二回転体８に張設され滑動し得るように掛け回されて前記第二レール２の基端部に連設され、前記第一回転体７と前記保持器５の先端部との間及び前記第二回転体８と前記保持器５の基端部との間には、夫々少なくとも２つ以上の前記転動体４が設けられているものである。

各部を具体的に説明する。

第一レール１及び第二レール２は、金属製の断面視略四角形状体であり、この第一レール１と第二レール２の対向内面には、断面視横Ｖ字状の転動溝１ａ・２ａが夫々長手方向に延設され、この対向する転動溝１ａ・２ａによって、転動体４が配設される断面視菱形状の転動路３が形成されている。

この断面視横Ｖ字状の転動溝１ａ・２ａの底部には、この転動溝１ａ・２ａの壁面を（図３中下向き面及び上向き面を夫々）研削体（砥石）により研削加工（仕上げ加工）する際に、この研削体から逃げる逃げ凹部１ｃ・２ｃが形成されている。

転動体４は、転動路３に保持器５に保持された状態で多数並設状態に配設されている。

具体的には、転動体４として円柱状のものが採用され、また、転動体４は、隣接する転動体４とその軸芯が９０度傾いた状態で保持器５に保持されている。

保持器５は、板体５ａに、転動体４を保持するための多数の窓５ｂが形成された構成で、転動体４は窓５ｂの内縁に当接して保持される。

第一回転体７及び第二回転体８は、保持器５の中央部に該保持器５の長さ方向の中心点を挟んで並設されている。この第一回転体７、第二回転体８及び転動体４は、前記保持器５の長さ方向における中心点を挟んで略左右対称に設けられている。本実施例においては、第一回転体７と保持器５の先端部との間及び第二回転体８と保持器５の基端部との間には、夫々３つずつ転動体４を設けるように前記保持器５を構成している。

尚、本実施例においては、保持器５の中央部に回転体７・８を並設した構成としているが、例えば、回転体７・８の間に転動体４が配設されるように、図３中最も内側の転動体４と第一回転体７及び第二回転体８の位置を入れ替えるように保持器５を構成したり、回転体７・８の間に転動体４が配設されるように、回転体７・８の間に１個の転動体を追加する等、他の構成としても良い。

具体的には、回転体７・８としては、左右に分割可能な樹脂製のホルダ９に設けた軸孔12に挿入される車軸11を介して回転可能に設けられる樹脂製の滑車が採用されている。また、ホルダ９は、保持器５の窓５ｄに固着されている。

回転体７・８の外周部には、紐体６（金属製ワイヤ）が引っ掛けられる溝13が形成されている。この回転体７・８は、この溝13が形成された外周部及び紐体６が転動体４に干渉しないように、図４に図示したように上記逃げ凹部１ｃ・２ｃに収納されるようにその径及び幅が設定されている。

本実施例は、この回転体７・８に夫々１本ずつの紐体を張設状態にして前記回転体７・８に対して滑動し得るように掛け回した構成としている。即ち、いずれの紐体６も弛んでいない状態で第一回転体７及び第二回転体８に掛け回されている。

尚、一本の紐体６を掛け回すのではなく、二本の紐体６を回転体７・８に止着して該転動体４の転動に応じて紐体６を巻き取り巻き出し自在に構成しても良い。この場合にも後述するような本実施例の作用効果と同様の作用効果を発揮するものとなる。

本実施例においては、紐体６の長さは、例えば保持器５の移動量が、第一レール１の移動量に対して１／２より小さい場合には、保持器５前方側（移動方向側）の紐体６が突っ張り、該突っ張り作用により転動体４を前方に引っ張ることで保持器５を強制的に前方に引っ張り、一方、保持器５の移動量が、第一レール１の移動量に対して１／２より大きい場合には、保持器５後方側（移動方向と反対側）の紐体６が突っ張り、該突っ張り作用により転動体４を後方に引っ張ることで保持器５を強制的に後方に引っ張れるように設定されている。

即ち、紐体６の長さは、上記作用を発揮できるように中弛みせず（長すぎず）、且つ転動体４の転動を阻害しない（短すぎない）長さに適宜設定すれば良い。

第一レール１及び第二レール２の端面には、前記保持器５の脱落を阻止するストッパーネジ10が設けられている。

また、このストッパーネジ10により、前記紐体６の端部が第一レール１及び第二レール２の端部に夫々固定されている。具体的には、ストッパーネジ10の雄螺子部10ａに、紐体６の一端を巻きつけ、該雄螺子部10ａを第一レール１及び第二レール２の端面に穿設された雌螺子部１ｂ・２ｂに螺着している。従って、紐体６を固定するための専用のネジ等が必要なく、それだけ簡易な構成となる。

本実施例は上述のように構成したから、第二レール２に対して第一レール１を移動せしめると、保持器５は、該保持器５に保持される第一回転体７及び第二回転体８に掛け回された所定長の紐体６により強制的に移動せしめられ、その移動量は第一レール１及び第二レール２の移動量の１／２に規制されるから、第一レール１及び第二レール２と保持器５とのズレは防止される。

更に、紐体６は、転動体４とは別個に回転する第一回転体７及び第二回転体８に掛け回されるため、特許文献２のような問題は生ぜず、従って、第一回転体７及び第二回転体８と紐体６との間で摩擦が生じにくく、それだけ紐体６の摩耗が抑制される。

また、転動体４を第一回転体７及び第二回転体８と保持器５の両端との間に二つ以上設け得る保持器５の中央寄り位置に、第一回転体７及び第二回転体８を設けることで、第一レール１及び第二レール２を相対移動させて前記レール１・２を互いに略片持ち状態とさせた場合であっても、モーメント荷重を保持器５の両端位置の転動体４により受けることができ、従って前記レール１・２の荷重変位量が小さくなって走行時のピッチング、ヨーイング及びローリングが小さくなる。

例えば、特許文献１に開示されるように保持器の中央側ではなく保持器の両端に回転体（滑車）を設け、更にこの滑車をレール内部に納めた場合、この滑車は転動体のように荷重を受けることができないため本発明に比し荷重変位量が大きくなる（保持器の端部に近い位置で荷重を受けられるほど荷重変位量は小さくなる。）。この点、本発明は、保持器のより端部側に荷重を受ける転動体が存在し、モーメント荷重を良好に受けることができ、よって、荷重変位量が小さく、保持器のズレが抑制され、第一レール及び第二レールの相対移動を良好に行えることになる。

更に、第一転動溝１ａ及び第二転動溝２ａを、断面視Ｖ字状に形成し、その底部に、この第一転動溝１ａ若しくは第二転動溝２ａを研削加工する研削体から逃げる逃げ凹部１ｃ・２ｃを設け、この逃げ凹部１ｃ・２ｃに前記第一回転体７及び前記第二回転体８の外周部及び前記紐体６を夫々配設するように構成したから、第一転動溝１ａ及び第二転動溝２ａを形成する際に必須となる逃げ凹部１ｃ・２ｃを利用して簡易に第一回転体７及び第二回転体８と紐体６とを他の部材と干渉させることなく配設することが可能となる。

従って、本実施例は、ラック＆ピニオンを設けずとも、保持器を適正に移動させることができ、円滑な走行が可能にしてコンパクトな設計が可能で、しかも、紐体が摩耗しにくく、それだけ耐久性に秀れた有限直線運動装置となる。

従来例の分解概略説明斜視図である。 従来例の分解概略説明斜視図である。 本実施例の分解概略説明斜視図である。 本実施例の要部の拡大概略説明断面図である。

符号の説明

１ 第一レール
１ａ 第一転動溝
１ｃ 逃げ凹部
２ 第二レール
２ａ 第二転動溝
２ｃ 逃げ凹部
３ 転動路
４ 転動体
５ 保持器
５ｄ 窓
６ 紐体
７ 第一回転体
８ 第二回転体
９ ホルダ
10 ストッパーネジ
11 車軸
12 軸孔

Claims (5)

1. 断面視Ｖ字状の第一転動溝が形成された第一レールと、この第一レールと対向状態に設けられる断面視Ｖ字状の第二転動溝が形成された第二レールと、この対向する第一レールと第二レールの前記第一転動溝及び前記第二転動溝によって形成される転動路に配設され該転動路を転動移動する複数の円柱状の転動体及び該転動体を転動可能にして所定間隔を置いて保持する一枚の保持器とから成る有限直線運動装置であって、前記転動体は、隣接する転動体とその軸芯が９０度傾いた状態で前記保持器に保持されており、前記第一レールの先端部には所定長の紐体の一端が連設され、この紐体の他端は前記保持器の長さ方向中央寄り位置に回転自在に設けた第一回転体に滑動し得るように掛け回されて前記第二レールの先端部に連設され、また、第一レールの基端部には所定長の紐体の一端が連設され、この紐体の他端は前記保持器の長さ方向中央寄り位置に回転自在に設けた第二回転体に滑動し得るように掛け回されて前記第二レールの基端部に連設され、前記第一回転体と前記保持器の先端部との間及び前記第二回転体と前記保持器の基端部との間には、夫々少なくとも２つ以上の前記転動体が設けられ、前記第一回転体及び前記第二回転体は、前記保持器の左右側面と平行な車軸が前記保持器の中央部に形成された窓に固着されたホルダの軸孔に挿入されて設けられており、前記第一回転体及び前記第二回転体は、前記保持器の長さ方向の中心点を挟んで略左右対称となるように該保持器の略中央部に設けられていることを特徴とする有限直線運動装置。
2. 請求項１記載の有限直線運動装置において、前記第一回転体と前記第二回転体との間には前記転動体が設けられていることを特徴とする有限直線運動装置。
3. 請求項１，２いずれか１項に記載の有限直線運動装置において、前記第一転動溝及び前記第二転動溝の底部には、この第一転動溝若しくは第二転動溝を研削加工する研削体から逃げる逃げ凹部が設けられ、この逃げ凹部に前記第一回転体及び前記第二回転体の外周部及び前記紐体が夫々配設されていることを特徴とする有限直線運動装置。
4. 請求項３記載の有限直線運動装置において、前記第一レールと前記第二レールの端面には、前記保持器の脱落を阻止するストッパーネジが設けられていることを特徴とする有限直線運動装置。
5. 請求項４記載の有限直線運動装置において、前記紐体の端部は、前記ストッパーネジにより前記第一レール及び前記第二レールの端部に固定されていることを特徴とする有限直線運動装置。

Images