JP4482574B2 - 同期連結具を備えたリニアガイドウェイ - Google Patents

Description

本発明は、連結具の構造の改良に関し、特に各回転素子の間が全て等距離でない配置の連結具に関する。

リニアガイドウェイの内部の回転素子は、互いに衝突して騒音が生じ、かつ循環不調などによる問題がある。以上の問題を解決するために従来の方法は、連結具を増設して各回転素子をそれぞれ当該連結具のスペーサにより隔離させ、騒音の低下、または順調的運動を達成する目的とする。以下、従来の連結具を説明する。

図１及び図２を参照するように、従来の連結具３は、リニアガイドウェイ（図示せず）の内部に取り付けられ、該連結具３が長条状体の連結具３１及び中空構造３２１を成しているスペーサ３２により一体に成形し製造される。連結具３１は、各スペーサ３２と接続して両スペーサ３２の間に回転素子１を収納して各回転素子１間の衝突による騒音を低下させ、より順調に循環することができる。そして、該連結具３は、射出成形方式により製造され、その金型は、上型２１、下型２２及び合せピン２３を含んでなり、型締めの場合、合せピンを上型２１及び下型２２に貫通させる。その製造ステップは、上型２１、下型２２及び合せピン２３を合せて注湯して連結具の成形を待つ。合せピン２３を上型１及び下型２２から退出（Ｘは、金型退く方向）させ、上型２１を開いて下型２２から連結具３を突き出させることによって連結具３の製造を完成させる。しかし、従来の連結具３及びその製造方法は、なお下記の改進すべき問題を有する。

１．連結具の長さが長くなれば、合せピンの長さも長くなるが、該合せピンを金型から退出させる時、連結具との粘着（Sticking）現象になりやすくなるので、連結具が成形し難く製造上の難度が増える問題がある。

２．回転素子と回転路との摩擦による騒音を生じ、従来の連結具は、回転素子間の距離が同一に設計されているので、各回転素子の摩擦による騒音は、ともに同一周波数域（図１２は、等距離回転素子の騒音計測信号を示し、図面からその摩擦騒音が同一周波数域内に集中することが分かる）に生じている。従って、リニアガイドウェイは、工作機械に取り付けられ、工作機械との共鳴が生じやすくなるので、極めて大きな騒音になる。

前記従来の連結具の問題点を鑑み、本発明人は、研究改良を通じて漸く以下の発明の目的を確実に達成する本発明ができた。

本発明は、主に、リニアガイドウェイの回転素子の摩擦による騒音が各異なる周波数に均一に分布させることにより、リニア伝動素子と工作機械との共鳴による音圧を低下させることを目的とする。

本発明はまた、長い連結具による製造上の困難度を低下させることを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の連結具は、両以上の異径方向の厚さ（長手方向に沿って径方向の異なる厚さ）を持ったリング状体と接続部とを含んで構成され、該接続部は長条状体で、かつ回転素子の外側に各リング状体を接続するために用いられる。該リング状体は、両隣接した回転素子の間に対応して成形され、さらに、両スペーサの間に位置される各回転素子（ボールまたはローラ）の間は、径方向の異なる厚さのために全て不等距離になっていることで、各回転素子間による騒音を各周波数域に分布させ、リニアガイドウェイと工作機械との共鳴による音圧を低下させることができる。

また、前記の目的を達成するために、本発明の連結具は、射出成形を利用して製造する。射出成形するための金型は、上型、下型及び合せピンを含み、合せピンは、型締めの際、前記上型と下型とを貫通する。その製造ステップは、金型を締め、注湯して連結具の成形を待つ。合せピンを上型及び下型から退出させ、上型を開いて下型から連結具を突き出させる。該合せピンは、型開きの時、連結具との干渉量を少なくするために、該合せピンが断面変更の設計（断面直径は内方向または外方向へ次第に増加または減少）により、長い連結具による製造上の困難度が低減される。

まず、図３、図４及び図１１を参照するように、本発明における不等距離連結具のリニアガイドウェイは、スライド１、スライダー２及び両エンドカバーを含む。

前記スライド１は、その両側にそれぞれ溝１１が設けられている。

前記スライダー２は、冂字状形体を成して前記スライド１上に套設され、また、スライド１とリニア往復動する。その内側は、該スライド１の溝１１に対応する回転溝２１を設置し、さらに、両側には軸方向の通孔２２が開設される。

複数の回転素子（ボールＡ及びローラＰ）を備える。

両エンドカバー３は、それぞれ前記スライダー２の両端に取り付けられ、かつ還流路３１を設置する。

前記還流路３１及び前記溝１１と前記回転溝２１及び前記通孔２２に接続して循環回路（図４に示す）を形成する。該循環回路内に前記回転素子Ａ、Ｐを設置し、当該回転素子Ａ、Ｐが連結具５、６上に収納され、連結具５、６は、両以上の異径方向の厚さ（長手方向に沿って径方向の異なる厚さ）を持った環状体５２、６２と接続部５１、６１とから構成される。当該接続部５１、６１は、長条状体で、かつ回転素子Ａ、Ｐの外側に位置して各リング状体５２、６２を接続するために用いられる。該リング状体５２、６２は、両隣接した回転素子Ａ、Ｐの間に対応して成形され、またリング状体５２、６２は、リニア接触方式で回転素子Ａ、Ｐを保持しているので、隣接した回転素子Ａ、Ｐによる衝突が回避され、ひいては衝突による騒音も低減することができる。しかし、回転素子Ａ、Ｐは、回転摩擦方式で回転路面（溝１１、回転溝２１の表面）との間の相対的運動を生じさせるため、回転素子Ａ、Ｐと回転路面とは、必ず摩擦騒音が生じ、その摩擦による騒音の周波数は、以下のように説明する。

１．回転素子Ａ、Ｐの円心が隣接した回転Ａ、Ｐ間の距離を通過する時間は、Ｔ＝２ｄ／ｖ。
２．回転素子Ａ、Ｐが隣接した回転Ａ、Ｐ間の距離を通過する周波数（摩擦騒音周波数；周波数は、時間の逆数）は、ｆ＝ｖ／２ｄ。

前記のように、各回転素子Ａ、Ｐ間の距離は、全て同一でない（ｄ１≠ｄ２）場合（図１１に示す）、各回転素子Ａ、Ｐによる騒音の周波数は、同一にならない（ｆ１≠ｆ２）ことが分かる。

従って、本発明の連結具５、６は、両以上の異径方向の厚さ（長手方向に沿って径方向の異なる厚さ）を持ったリング状体５２、６２（かつ、該リング状体５２、６２の厚さは連結具５、６の一端から他端まで次第に薄くなることができ、また連結具５、６の中央より両端に次第に薄くなることも可能）が含まれることで、各回転素子Ａ、Ｐ間の距離は全く同一でないため、回転素子Ａ、Ｐと回転路面との相対運動により生じた摩擦騒音を各周波数に分布させ（図１３を参照するように、該図は、不等距離回転素子の騒音測定信号で、図１２と比較してその摩擦騒音がより均一的に各周波数に分布されていることは明らかである。）、ひいてはリニアガイドウェイと工作機械とにより生じた共鳴の音圧を低下させることができる。

前記のように、本発明は、如何にして摩擦騒音を各周波数に分配させる設計原理及び連結具の組付ける状態で、本発明にかかる連結具５、６の製造方式は、以下のように説明する。

次に、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図６、図７、図８Ａ及び図８Ｂを参照するように、本発明の第１の実施例は、ボールＡの連結具で、該連結具５が長条状体の接続部５１及び複数のリング状体５２から構成され、かつリング状体５２は円形状を成している。連結具５は、射出方式で一体成形して製造され、該射出金型４は、上型４１、下型４２及び合せピンが含まれる。合せピン４３は、型締めの時、該上型４１及び下型４２を貫通する。その製造ステップは、まず、合せピン４３を下型４２に固設して上型４１と下型４２とを型締め（図５Ａのその金型間の配合関係を示す）、注湯（図５Ｂに示す）して連結具５の成形を待つ。先に合せピン４３を上型４１及び下型４２（Ｙは、金型の退く方向）から退出させた後、上型４１を開いて下型４２から連結具５（図５Ｃに示すように）を突き出させることによって、リング状体５２の連結具５を製造することができる。

また、前記金型の特徴として、該合せピンは、断面変化の設計で、また該合せピン４３は、階段型ポールの設計（図６に示すように）である他、勾配を有するポールの設計（図７に示すように）も可能で、該合せピン４３が断面変化の設計の何れも本発明の請求対象とする範囲に含まれ、これらの設計は下記の主な利点を有する。

１．ボールＡ間のスペースチェーン５が長い場合、合せピン４３の断面変化の設計により、合わせピン４３は、金型から退く時連結具５との干渉量を低下させ、速やかに生産でき製造上の困難度を低減させ得る。
２．合せピン４３の断面変更の設計により、連結具５は、両以上の異径方向の厚さ（長手方向に沿って径方向の異なる厚さ）を持ったリング状体５２（Ｃ１≠Ｃ２）が含まれ、当該両リング状体５２間の各ボールＡの間が全て同一距離（Ｄ１≠Ｄ２）でなく（図８Ａ、図８Ｂに示す）、摩擦による騒音を各周波数に分布させ、リニアガイドウェイと工作機械との共鳴による音圧を低下させることができる。

さらに、本発明の第２実施例は、図９及び図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、本発明の連結具の製造方法は、ローラＰの連結具６にも応用できる。該ローラＰの連結具６は長条状体の連結具６１及び複数のリング状体６２から構成され、かつ該リング状体６２は、矩形状である。本発明の目的を達成するため、該合せピン４３の断面変更の設計により、連結具６は、両以上のの異径方向の厚さを持ったリング状体６２（Ｔ１≠Ｔ２）を含み、さらに両リング状体６２間に位置される各ローラＰの間の不等距離（Ｋ１≠Ｋ２）（例えば、図１０Ａ、図１０Ｂに示す）により、第１の実施例と同じ効果が達成できることを言うまでもない。

要約すれば、本発明の同期連結具を備えたリニアガイドウェイは、金型構造の設計により、連結具が両以上の異径方向の厚さ（長手方向に沿って径方向の異なる厚さ）を持ったリング状体を含み、さらに、径方向の異なる厚さのために各回転素子間の距離が同一でないことにより、その摩擦騒音を各周波数域内に分布させ、リニアガイドウェイと工作機械との共鳴による音圧を低下させる。金型の構造上の設計であるため連結具を生産しやすく、製造上の困難度を低減され得る。

したがって、本発明は、既に「産業上の利用可能性」を備えていることは明らかで、かつ本実施例に開示された技術特徴においても出願前の諸刊行物に開示されておらず、また公開に使用することもなく、前記効果の増進する事実を有するだけでなく、その付加的な効果の増進も見損なうことができないので、本発明は、「新規性」及び「進歩性」の何れも特許としての要件に合致してので、法により出願して審査を通じて逸早く許可されることを期する。

従来技術における連結具が射出成形された後の型開き見取図。 従来技術の連結具と回転素子の組合せ図。 本発明のリニアガイドウェイの見取図。 本発明のリニアガイドウェイの還流経路図。 本発明の連結具の製造フローチャート図（射出金型分解図）。 本発明の連結具の製造フローチャート図（型締め注湯見取図）。 本発明の連結具の製造フローチャート図（型開き見取図）。 本発明の第１の実施例の射出金型型開き見取図（合せピンは階段型ポールの設計）。 本発明の第１の実施例の射出金型型開き見取図（合せピンは勾配型ポールの設計）。 本発明の第１の実施例のボール連結具の立体図。 本発明の第１の実施例のボール連結具の側面図。 本発明の第２の実施例の射出金型の型開き見取図。 本発明の第２の実施例のローラ連結具の立体図。 本発明の第２の実施例のローラ連結具の側面図。 本発明の連結具の還流見取図。 等距離回転素子の騒音測定信号。 不等距離回転素子の騒音測定信号。

符号の説明

＜従来技術＞
１ 回転素子 ２１ 上型
２２ 下型 ２３ 合せピン
３ 連結具 ３１ 接続部
３２ スペーサ ３２１ 中空構造
Ｘ 金型の退く方向
＜本発明＞
１ スライドウェイ １１ 溝
２ スライダー ２１ 回転溝
２２ 通孔
３ エンドカバー ３１ 還流路
４ 射出金型 ４１ 上型
４２ 下型 ４３ 合せピン
５ 連結具 ５１ 接続部
５２ リング状体
６ 連結具 ６１ 接続部
６２ リング状体
Ｄ１、Ｄ２ ボール間の距離
Ｋ１、Ｋ２ ローラ間の距離
Ｃ１、Ｃ２、Ｔ１、Ｔ２ リング状体の厚さ
Ａ ボール Ｐ ローラ
Ｙ 金型の退く方向

Claims (5)

1. 両側にそれぞれ溝を設けたスライドウェイと、
   冂字状形体を成し、前記スライドウェイに套設してスライドウェイ上を往復動させ、内側にスライドウェイの溝に対応する回転溝を設け、さらに、内部には軸方向の通孔が設けられるスライダーと、
   複数の回転素子と、
   それぞれ前記スライダーの両端に設けられたエンドカバーと、を備え、
   前記両端のエンドカバー内にさらに還流路を設け、該還流路、前記溝、前記回転溝及び前記通孔を接続して循環回路を形成し、該循環回路内に前記回転素子を回転自在に保持した連結具が収容され、
   前記連結具は、長手方向に沿って径方向の異なる厚さを持った複数のリング状体とおよび該複数のリング状体を接続する長条状体の接続部とを含み、隣接したリング状体間に前記回転素子が設けられ、隣接する前記リング状体の径方向の異なる厚さによって隣接する前記回転素子間の間隔が異なるように構成したことを特徴とする同期連結具を備えたリニアガイドウェイ。
2. 前記回転素子はボールで、かつ前記リング状体が円形状を成していることを特徴とする請求項１に記載の同期連結具を備えたリニアガイドウェイ。
3. 前記回転素子はローラで、かつ前記リング状体が矩形状を成していることを特徴とする請求項１に記載の同期連結具を備えたリニアガイドウェイ。
4. 前記リング状体の径方向の厚さは、連結具の一端から他端へ次第に薄くなっていることを特徴とする請求項１に記載の同期連結具を備えたリニアガイドウェイ。
5. 前記リング状体の径方向の厚さは、連結具の中央から両端へ次第に薄くなっていることを特徴とする請求項１に記載の同期連結具を備えたリニアガイドウェイ。

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