JP5249990B2 - リニア伝動部材とそのチェーン - Google Patents

Description

本発明は、リニア伝動部材とそのチェーンに関するものである。

図１を参照する。図１に示すチェーンは、撓み性を有する連結チェーン５１２により仕切ブロック５１１を連結し、これにより、隣接する二つの前記仕切ブロック５１１と前記連結チェーン５１２とから構成される空間には、各転がり具１１が転がり可能に収容される。なお、前記仕切ブロック５１１と前記連結チェーン５１２の組付作業には、工数がかなり掛かり、且つ前記転がり具１１の組付作業には、工数もかなり掛かる（特許文献１を参照）。前記仕切ブロック５１１と前記連結チェーン５１２を一体成形する場合には、金型設計の観点から見れば、前記仕切ブロック５１１が内側へ凹むため、中子と前記仕切ブロック５１１が互いに干渉し、前記仕切ブロック５１１の離型が困難になる。転がり具を中子として樹脂を射出成形する場合には、生産効率が良くなく、そして転がり具の表面の潤滑油が除去され易いという問題があった（特許文献２を参照）。

次に、図２を参照する。図２に示したのは特許文献３の「リニア伝動部材とそのチェーン」である。前記リニア伝動部材に転がり具１１が設けられ、前記チェーン６１に仕切板６１１が複数設けられ、前記各仕切板６１１の両側がそれぞれ一つの連結チェーン６１２で連結され、隣接する前記仕切板６１１同士の間には、一つの転がり具１１を収容することができる。しかし、金型設計の観点から見れば、前記仕切板６１１に設けられるホール６１３を成形するために、直径が小さくてかなり長い円柱を中子とする必要があり、射出成形した後、製品を冷却して前記円柱を緊密に覆うため、前記円柱の引出が更に困難になる。そして、前記円柱を引出しているときに、製品にバリが発生し易い。このような設計によれば、前記転がり具１１と前記ホール６１３の内面が全面的に接触し、接触区が円形であり、接触形態が線的な接触であり、接触圧力が大きいため、油膜が接触面を容易に通過できず、潤滑油が容易に掠め取られるおそれがある。

リニア伝動部材において、前記転がり具１１がリニアなレールに沿って転がるときには、負荷区域１１１は、前記転がり具１１の前記レールと接触する区域とし、ほぼ環状な区域（図１及び図２の転がり具の表面の斜線部分を参照）を呈する。前記負荷区域１１１が前記レールと持続的に接触し、潤滑油が前記負荷区域１１１の両側に押出される。これにより、前記転がり具１１の前記負荷区域１１１以外の区域に潤滑油が付着されるが、潤滑が必要である前記負荷区域１１１の表面に付着される潤滑油が押出されるため、潤滑効果が良くないという問題もあった。

特願２００５-１２１２０８号明細書 特願平成５-５２２１７号明細書 特願２００６-０７０９５８号明細書

そこで、本発明の主な目的は、上型と下型によりチェーンを一体に射出成形することができ、大量生産が可能であり、金型の機構を簡単化にすることができ、金型の作製コストを減少することができるリニア伝動部材とそのチェーンを提供することにある。

また、本発明の次の目的は、チェーンにより転がり具の負荷区域にある潤滑油が掠め取られる問題を解決することができ、負荷区域に潤滑油を供給することができるリニア伝動部材とそのチェーンを提供することにある。

本発明のリニア伝動部材によると、外面にレール用転がり溝が設けられるレールと、前記レールに嵌め設けられ、前記レール用転がり溝に対応する移動体用転がり溝が設けられ、前記レール用転がり溝と前記移動体用転がり溝の間に負荷経路が形成されるとともに、前記負荷経路の両端が回流経路の両端とそれぞれ連接することにより、無限循環経路が形成される移動体と、前記無限循環経路内に転がり、前記移動体を前記レールに対して往復動可能にし、前記回流経路において、前記レール用転がり溝と前記移動体用転がり溝と接触せず、前記負荷経路において、前記レール用転がり溝と前記移動体用転がり溝と接触して負荷を受け可能であり、前記レール用転がり溝と前記移動体用転がり溝と接触して転がる接触転がり軌跡がほぼ環状な負荷区域を呈する複数の転がり具と、前記無限循環経路に収容され、条状を呈し撓み性を有する連結部と、複数の仕切部と、を含み、前記連結部により前記仕切部が等距離に配列され、隣接する前記仕切部同士の間には、前記転がり具を収容する収容区が形成され、前記転がり具と、隣接する前記仕切部同士との接触区は、互いに連接しない二つの円弧を含むチェーンと、を備え、前記二つの円弧は、同心の円弧であって、上下に重ならないように配置されており、しかも前記円弧の内側に沿って潤滑油通路が形成されることを特徴とする。

本発明のリニア伝動部材によると、前記円弧の円心角は約９０度であることを特徴とする。

本発明のリニア伝動部材によると、前記仕切部に二つの保持具が設けられ、前記保持具と前記転がり具との接触区が前記円弧を形成し、前記仕切部には、二つの前記保持具を連接する連接具が設けられることを特徴とする。

本発明のリニア伝動部材によると、前記保持具と前記転がり具との接触区が凹面ではなく、これにより、前記保持具の表面は、前記転がり具と全面に接触しなくなり、前記転がり具との接触点が楔形を呈し、これにより、潤滑効果を増加させることができることを特徴とする。

本発明のチェーンによると、条状を呈し撓み性を有する連結部と、複数の仕切部と、を含み、前記連結部により前記仕切部が等距離に配列され、隣接する前記仕切部同士の間には、リニア伝動部材の転がり具を収容する収容区が形成され、前記仕切部には、円弧状を呈し互いに連接しない保持具が二つ設けられ、前記保持具は、前記リニア伝動部材の前記転がり具と接触するためのものであり、前記リニア伝動部材の前記転がり具を保持し、前記二つの保持具は、同心の円弧であって、上下に重ならないように配置されており、しかも前記円弧の内側に沿って潤滑油通路が形成されることを特徴とする。

本発明のリニア伝動部材とそのチェーンによれば、次のような効果がある。
（１）上型と下型とによりチェーンを一体に射出成形することができ、大量生産が可能であり、金型の機構を簡単化することができ、金型の作製コストを減少することができる。

（２）チェーンにより転がり具の負荷区域にある潤滑油が掠め取られる問題を解決することができ、負荷区域に潤滑油を供給することができる。

従来のチェーンの平面図および側面図である。 従来の別のチェーンの斜視図である。 本発明のリニア伝動部材の組合済み状態の斜視図である。 本発明のチェーンがリニア伝動部材の無限循環経路に沿って移動する状態の模式図である。 本発明のチェーンの斜視図である。 本発明のチェーンに転がり具が組み付けられた状態の斜視図である。 本発明のチェーンに転がり具が組み付けられた状態の側面図である。 本発明のチェーンに転がり具が組み付けられた状態の平面図である。 本発明のチェーンに転がり具が組み付けられた状態の端部から見た模式図である。 本発明のチェーンに転がり具が組み付けられた状態の潤滑油通路を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図３乃至図９を参照する。レール１は、条状を呈し、外面にレール用転がり溝１１０が設けられ、レール用転がり溝１１０の断面の輪郭が転がり具５の輪郭に近似する。図３に示す実施例はリニアガイドウェーであり、そのレール１の断面形状が長方形を呈し、レール用転がり溝１１０が直線状を呈する。

移動体２がレール１に嵌め設けられる。移動体２は、移動本体２０と、移動本体２０の両側に設けられる転向子２１、２１と、から構成され、移動本体２０と二つの転向子２１が一体に成形されてもよい。移動体２には、レール用転がり溝１１０に対応する移動体用転がり溝２０２が設けられ、移動体用転がり溝２０２の断面の輪郭がレール用転がり溝１１０の輪郭に近似する。レール用転がり溝１１０と移動体用転がり溝２０２とから負荷経路９０が構成され（図４を参照）、この区域において、転がり具５がレール転がり溝１１０と移動体用転がり溝２０２の間からの負荷を受け、且つ移動体２がレール１に対して往復動することができる。移動体２が外力を受けているときには、転がり具５が移動体２とレール１の間に挟まれ、移動体２とレール１は前記外力を相殺する反力を提供する。移動本体２０には、転がり体５を通過可能な回流穴２０１が設けられ、図４に示すように、回流穴２０１が移動本体２０の両端面を貫通する。図３に示したのはリニアガイドウェーであり、移動体用転がり溝２０２が直線状を呈する。

転向子２１は、移動本体２０の両側に付着され、移動本体２０と共に移動する。本発明では、移動本体２０と、移動本体２０の両側にある転向子２１と、の組合体を移動体２と称する。転向子２１に転向経路２１１が設けられ、転向経路２１１の両端を回流穴２０１とそれぞれ連接して形成される経路と、負荷経路９０と、から無限循環経路が構成される。転向経路２１１を回流穴２０１と接続して別の転向子の転向経路と接続して形成される経路を回流通路Ａと称し、回流通路Ａにより負荷経路９０における転がり具５が無限に循環可能である。あるリニア伝動部材の回流通路が一体成形されるため、回流通路Ａを回流穴２０１と転向経路２１１に明確に区別することが困難であり、移動体２に回流穴２０１が設けられるかどうかが本発明の必要な特徴ではない。負荷経路９０の両端がそれぞれ回流経路Ａの両端と接続して無限循環回路を形成するため、転がり具５が無限に循環可能である。

複数の転がり具５が前記無限循環回路に収容され、無限に循環可能であり、これにより、移動体５はレール１に対して往復動することができる。回流経路Ａにおいて、転がり具５がレール用転がり溝１１０及び移動体用転がり溝２０２と接触せず、負荷経路９０において、転がり具５がレール用転がり溝１１０及び移動体用転がり溝２０２と接触する。図６、図８及び図９に示すように、転がり具５がレール用転がり溝１１０及び移動体用転がり溝２０２を転がり、転がり具５が転がっているときに、その接触軌跡がほぼリング状の区域を呈し、これは負荷区域５１を称する。

チェーン４は、前記無限循環経路に収容され、条状を呈し撓み性を有する連結部４１と、複数の仕切部４２と、を含む。連結部４１により仕切部４２が等距離に配列され、隣接する仕切部４２同士の間には、転がり具５を収容する収容区４３が形成される。本実施例では、連結部４１が一本あるが、本発明はこれに限定されず、連結部４１は、２本あり、各仕切部４２の両側に対称に設けられてもよい。図５に示すように、仕切部４２は、一つの連接具４２１と、二つの保持具４２２と、を含む。保持具４２２と転がり具５との接触区は円弧形状を呈する接触区ＴＯに形成される。連接具４２１は、シート状を呈し、その厚さが保持具４２２の厚さより小さい。連接具４２１は、波状を呈するプレートでもいいし、円形を呈するプレートでもいいし、条状を呈するプレートでもいいし、不規則状を呈するプレートでもよい。本実施例では、連接具４２１は、両端が切られた円形を呈するプレートであり、その厚さが保持具４２２の厚さより小さく、二つの保持具４２２を連接するものである。連接具４２１が二つの保持具４２２と連接し、これにより、同一の仕切部４２が二つの保持具４２２と連接する。連接具４２１は、シート状を呈するため、屈折することができ、二つの保持具４２２の間が撓み可能であり、転がり具５の循環に応じて変形可能である。

図７及び図１０を参照する。転がり具５と、隣接する仕切部４２との接触区ＴＯは、互いに連接しない円弧状区域であり、二つの円弧が互いに連接しないため、二つの円弧の円心角の和が３６０度より小さく、平均的に分けると、各円弧の円心角ＹＵが１８０度よりも小さい。図１０に示すように、円弧の円心角ＹＵが９０度であることが好ましい。そうすると、潤滑油が転がり具５の負荷区域５１にガイドされる。図７を参照する。保持具４２２と転がり具５との接触区ＴＯが凹面とする設計をされず、これにより、保持具４２２の表面と転がり具５の接触が点接触になり、潤滑効果が更に良くなる。図７に示すように、保持具４２２の外面は、円柱面であり、すなわち、突出する円弧面であり、転がり具５の転がり面も突出する曲面であり、これにより、転がり具５が保持具４２２に対して摺動（転がらず）しているときには、油膜の厚さが徐々に小さくなり、潤滑効果が更に良くなる。転がり具５は、保持具４２２に対して摺動しても、油膜が保持される。保持具４２２の外面は、非凹曲面、又は転がり具５の輪郭の曲率半径より大きい凹面とする設計されてもよい。上記の非凹曲面は、凸曲面、平面と、を含む。保持具４２２の外面が転がり具５の輪郭に近似するほど、製造の制御を精確にすることが必要であるため、保持具４２２の外面を非凹曲面に設計すれば、製造の安定性がより良い。

図８に示すように、連結部４１の縦方向を軸方向Ｘと定義し、図９に示すように、二つの連結部４１の縦方向に沿って構成される曲面をガイド面Ｅと定義し、中心面５２は、各仕切部４２の中心を通過しガイド面Ｅと直交する曲面と定義する。本発明では、金型の作製コストを減少し、金型の構造を簡単化するために、チェーン４の射出成形金型が上下型だけあり、上下型の分割線がガイド面Ｅに沿い、各仕切部４２の二つの保持具４２２が交錯するように設けられ（それぞれ第１象限および第３象限、又は第２象限および第４象限に位置）、チェーン４の離型を容易にするために、保持具４２２の端面４２２１と中心面５２の間に開角Ｑが設計され、開角Ｑは１〜７度であることが好ましい。図９に示すように、開角Ｑがガイド面Ｅから外側へ拡張し、これにより、離型しているときにチェーン４が干渉せず、チェーン４の表面もスムーズになる。チェーン４の表面がスムーズになると、チェーン４が無限循環経路に干渉しないため、チェーン４の運行が更に順調になる。

図８を参照する。連接具４２１の軸方向Ｘに沿う端面４２１１と、転がり具５との間に、第１隙間Ｔが形成され、第１隙間Ｔにより潤滑油が順調に通過可能である。

図１０を参照する。転がり具５は、ボールであり、保持具４２２との接触箇所が円弧状の接触区ＴＯに形成され、円弧状の接触区ＴＯの内側に潤滑油通路Ｇが形成される。転がり具５が図１０における水平線を軸心として回転するときには、転がり具５の表面の負荷区域５１がリング状（斜線部分）を呈する。転がり具５の表面にある潤滑油が下から上に回転するときには、Ｇ１からＧ３などの潤滑油通路が形成され、転がり具５の表面に付着する潤滑油は、上に移動して上側にある円弧状の接触区ＴＯに近接するときに、潤滑油通路Ｇ１からＧ３が右に寄って転がり具５の表面の負荷区域５１に到達する。潤滑油通路Ｇ１からＧ３により、転がり５の表面（左側）の非負荷区域にある潤滑油が負荷区域５１にガイドされる。そうすると、負荷区域５１が充分に潤滑される。転がり具５の表面にある潤滑油が上から下に回転するときには、Ｇ４からＧ６などの潤滑油通路が形成され、転がり具５の表面に付着する潤滑油は、下に移動して下側にある円弧状の接触区ＴＯに近接するときに、潤滑油通路Ｇ４からＧ６が左に寄って転がり具５の表面の負荷区域５１に到達する。潤滑油通路Ｇ４からＧ６により、転がり５の表面（右側）の非負荷区域にある潤滑油が負荷区域５１にガイドされる。そうすると、負荷区域５１が充分に潤滑される。転がり具が正回転または逆回転しても、転がり具５の表面の負荷区域５１が充分に潤滑される。潤滑油通路Ｇは潤滑油通路Ｇ１からＧ６などを含む。図１０における矢印が潤滑油通路Ｇの流動方向を示し、各潤滑油通路がほぼＣ字形を呈し、且つ潤滑油通路Ｇが転がり具５の負荷区域５１（斜線部分）を通過する。収容区４３内に負荷区域５１が回転しているときには、潤滑油通路Ｇにより負荷区域５１に潤滑油が充分に供給される。チェーンの二つの保持具４２２がそれぞれ転がり具５の負荷区域５１の両側に設けられ、負荷区域５１の両側が潤滑油通路Ｇを有し、これにより、潤滑油が転がり具５の負荷区域５１の両側にガイドされる。

本発明では、保持具４２２の端面４２２１と連接具４２１の交差点４２２２が転がり具５の中心面５２から第２隙間Ｄでずれるため、潤滑油通路Ｇが増大される。

本発明は、リニア伝動部材に適用することができる。

１：レール、２：移動体、４：チェーン、５：転がり具、１１：転がり具、２０：移動本体、２１：転向子、４１：連結部、４２：仕切部、４３：収容区、５１：負荷区域（斜線部分）、５２：中心面、６１：チェーン、９０：負荷経路、１１０：レール用転がり溝、１１１：負荷区域、２０１：回流穴、２０２：移動体用転がり溝、２１１：転向経路、４２１：連接具、４２２：保持具、５１１：仕切ブロック、５１２：連結チェーン、６１１：仕切板、６１２：連結チェーン、６１３：ホール、４２１１：端面、４２２１：端面、４２２２：交差点、Ａ：回流経路、Ｄ：第２隙間、Ｅ：ガイド面、Ｇ：潤滑油通路、Ｇ１〜Ｇ６：潤滑油通路、Ｑ：開角、Ｔ：第１隙間、ＴＯ：接触区、Ｘ：軸方向、ＹＵ：円心角。

Claims (5)

1. 外面にレール用転がり溝が設けられるレールと、
   前記レールに嵌め設けられ、前記レール用転がり溝に対応する移動体用転がり溝が設けられ、前記レール用転がり溝と前記移動体用転がり溝の間に負荷経路が形成されるとともに、前記負荷経路の両端が回流経路の両端とそれぞれ連接することにより、無限循環経路が形成される移動体と、
   前記無限循環経路内に転がり、前記移動体を前記レールに対して往復動可能にし、前記回流経路において、前記レール用転がり溝と前記移動体用転がり溝と接触せず、前記負荷経路において、前記レール用転がり溝と前記移動体用転がり溝と接触して負荷を受け可能であり、前記レール用転がり溝と前記移動体用転がり溝と接触して転がる接触転がり軌跡がほぼ環状な負荷区域を呈する複数の転がり具と、
   前記無限循環経路に収容され、条状を呈し撓み性を有する連結部と、複数の仕切部と、を含み、前記連結部により前記仕切部が等距離に配列され、隣接する前記仕切部同士の間には、前記転がり具を収容する収容区が形成され、前記転がり具と、隣接する前記仕切部同士との接触区は、互いに連接しない二つの円弧を含むチェーンと、を備え、
   前記二つの円弧は、同心の円弧であって、上下に重ならないように配置されており、しかも前記円弧の内側に沿って潤滑油通路が形成されることを特徴とする、リニア伝動部材。
2. 前記円弧の円心角は約９０度であることを特徴とする、請求項１に記載のリニア伝動部材。
3. 前記仕切部に二つの保持具が設けられ、前記保持具と前記転がり具との接触区が前記円弧を形成し、前記仕切部には、二つの前記保持具を連接する連接具が設けられることを特徴とする、請求項１に記載のリニア伝動部材。
4. 前記保持具と前記転がり具との接触区が凹面ではなく、これにより、前記保持具の表面は、前記転がり具と全面的に接触しなくなり、前記転がり具との接触点が楔形を呈し、これにより、潤滑効果を増加させることができることを特徴とする、請求項３に記載のリニア伝動部材。
5. 条状を呈し撓み性を有する連結部と、複数の仕切部と、を含み、前記連結部により前記仕切部が等距離に配列され、隣接する前記仕切部同士の間には、リニア伝動部材の転がり具を収容する収容区が形成され、前記仕切部には、円弧状を呈し互いに連接しない保持具が二つ設けられ、前記保持具は、前記リニア伝動部材の前記転がり具と接触するためのものであり、前記リニア伝動部材の前記転がり具を保持し、
   前記二つの保持具は、同心の円弧であって、上下に重ならないように配置されており、しかも前記円弧の内側に沿って潤滑油通路が形成されることを特徴とするチェーン。