JP5843929B1 - 支持装置を具備するリニアモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】支持装置を具備するリニアモジュールを提供する。【解決手段】本発明のボールねじ支持装置は、台座、２つの枢軸座、スクリュー、少なくとも１つのガイドレール、移動プラットホーム、２つの支持用台座、移動プラットホームに回転可能に設置され、且つ少なくとも１つの第一ロール部及び輪径が第一ロール部の輪径より小さい第二ロール部を有するロール、２つの支持用台座にそれぞれ固設される２つの接合端部及び第二ロール部に接触されることにより連動される連結底面を有する結合部材、及び２つの前記枢軸座にそれぞれ固設される２つの外部蓋体の端部並びに第一ロール部との接触を保持させる外部蓋体の底面を有する外部蓋体を備える。こうした構成により、メカニズムを簡素化し、メンテナンスコストを低減させる目的を達成させ、同時に耐用年数を延長させる。また、リニアモジュールの外部蓋体を支持させ、外部蓋体及びリニアモジュールの移動プラットホーム或いは支持用台座による干渉を減少させる。【選択図】図２

Description

本発明は、リニアモジュールに関し、より詳しくは、支持装置を具備するリニアモジュールに関する。

一般的な工作機械の伝動メカニズムは、スクリュー及びスクリューに移動可能に設けられるナットユニットで主に構成される。すなわち、ナットユニットが移動することでナットユニットに搭載された物品が同調して移動する。また、スクリューの長さが長く、適度な支持が無い状況に於いてはスクリューが撓曲するのを回避するため、伝動メカニズムに支持装置が配置され、ナットユニットは同一の中心線上を移動し、加重磨耗、過熱、構造の変形等の発生を防ぎ、同時にナットの移動範囲を増加させ、且つ加工精度を確保させる。

図１はボールねじ式の作動装置である（例えば、特許文献１参照）。ボールねじ式の作動装置の図式であり、主にスクリュー１１の一側にはガイドレール１２が設置され、スクリュー１１とガイドレール１２との間には３つの支持用台座１３が跨設され、各支持用台座１３の間はガイドロープ１４、ガイドロープ１５、滑車１６、滑車１７、滑車１８、及び滑車１９により移動速度が加減される。このように支持用台座１３の一部には動滑車の作動原理が用いられ、支持用台座１３は運動方向及び移動速度の改変を達成させ、スクリュー１１を支持させて、スクリュー１１が撓曲するのを防ぐ。

アメリカ特許出願公開第５７２０２０２号明細書

しかしながら、前述した従来の技術では、各支持用台座１３の間の連動はガイドロープ１４及びガイドロープ１５に滑車１６、滑車１７、滑車１８、及び滑車１９を組み合わせることで達成させるため、構造設計が複雑になるほか、ガイドロープ１４及びガイドロープ１５を一定期間使用すると、滑車１６、滑車１７、滑車１８、及び滑車１９と接触する部分が徐々に摩損し疲労や断裂を起こし、このため信頼度が低く、以後のメンテナンスコストが上昇するといった欠点があった。
また、前記の技術では部材が多過ぎるため、組立てコストが高く、外部蓋体（図示せず）を支持する機能も備わっていない。

そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の支持装置を具備するリニアモジュールの提案に到った。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、上述の問題を解決するために、支持装置を具備するリニアモジュールを提供することにある。つまり、メカニズムを簡素化し、メンテナンスコストの削減を達成させる。

本発明の他の目的は、支持装置を具備するリニアモジュールを提供することにある。つまり、耐用年数を延長させる。

本発明のさらなる他の目的は、支持装置を具備するリニアモジュールを提供することにある。つまり、リニアモジュールの外部蓋体を支持させ、外部蓋体及びリニアモジュールの移動プラットホーム或いは支持用台座の干渉を低減させる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る支持装置を具備するリニアモジュールは、台座と、互いに一定の距離を保ち前記台座に固設される２つの枢軸座と、２つの枢軸座の間に設置されるスクリューと、前記台座に固設されると共に前記スクリューの一側に位置される少なくとも１つのガイドレールと、前記スクリューに覆設されると共に前記ガイドレールに移動可能に設置される移動プラットホームと、前記スクリューに覆設されると共に前記ガイドレールに移動可能に設置され、且つ前記移動プラットホームの両端にそれぞれ位置される２つの支持用台座と、前記移動プラットホームに回転可能に設置されると共に少なくとも１つの第一ロール部、及び輪径が前記第一ロール部の輪径より小さい第二ロール部を有するロールと、２つの支持用台座にそれぞれ固設される２つの接合端部、及び前記第二ロール部に接触されることにより連動される連結底面を有する結合部材と、２つの枢軸座にそれぞれ固設される２つの外部蓋体の端部、及び前記第一ロール部との接触を保持させる外部蓋体の底面を有する外部蓋体を備えることを特徴とする。

好ましくは、ガイドレール数量の数量は２本で、互いに平行に台座に固設されると共にスクリューの両側にそれぞれ位置され、移動プラットホーム及び各支持用台座は共にガイドレールに滑動可能に設置される支持用滑動部を有する。

好ましくは、移動プラットホームはプラットホーム上面、及びプラットホーム上面に設けられるプラットホーム用凹所を有し、プラットホーム用凹所にはロールが枢設され、ロールの第一ロール部の一部はプラットホーム上面から突出する。

好ましくは、プラットホーム用凹所の溝壁面には２つのアーム部を有し、ロールは第一ロール部及び第二ロール部に穿設されると共に両端はアーム部にそれぞれ設置される軸部を更に有する。

好ましくは、ロールの第一ロール部の数量は２で、各第一ロール部には第一噛合歯部が周設され、外部蓋体の外部蓋体の底面には各第一ロール部の第一噛合歯部に噛合されるラックが設置される。

好ましくは、外部蓋体の外部蓋体の底面にはラックが設置される外部蓋体の凹部が設けられる。

好ましくは、ロールの第二ロール部には第二噛合歯部が周設され、結合部材の連結底面には各第二ロール部の第二噛合歯部に噛合されるラック部が設置される。

好ましくは、ロールの第一ロール部の数量は２で、各第一ロール部には第一噛合歯部が周設され、第二ロール部には第二噛合歯部が周設され、外部蓋体の外部蓋体の底面には各第一噛合歯部に噛合されるラックが設置され、結合部材の連結底面には各第二噛合歯部に噛合されるラック部が設置される。

好ましくは、ロールの第一ロール部と第二ロール部の輪径の比は２対１である。

好ましくは、外部蓋体の外部蓋体の底面には外部蓋体の凹部が設けられ、外部蓋体の凹部には第一ロール部との接触が保持される滑り止め部材が設置される。

好ましくは、ガイドレールは鳩尾形みぞであり、且つ台座に設置され、移動プラットホーム及び各支持用台座には共に鳩尾形みぞに滑動可能に設置される鳩尾形リブが設けられる。

好ましくは、ガイドレールは鳩尾形リブであり、且つ台座に設置され、移動プラットホーム及び各支持用台座には共に鳩尾形リブに滑動可能に設置される鳩尾形みぞが設けられる。

従来のボールねじ式の作動装置である。 本発明の第１実施形態による支持装置を具備するリニアモジュールの傾斜の展開図である（ロール、連結部材及び外部蓋体が分離状態となる）。 本発明の第１実施形態による支持装置を具備するリニアモジュールの傾斜の構成図である。 図３に示す４ー４の断面図である。 図３に示す５ー５の断面図である。 図５の一部拡大図である。 本発明の第１実施形態による支持装置を具備するリニアモジュールの傾斜の展開図である（ロールが傾斜状態となる）。 本発明の第１実施形態による支持装置を具備するリニアモジュールの傾斜の作動図である。 本発明の第２実施形態による支持装置を具備するリニアモジュールの一部の傾斜の展開図である。 本発明の第２実施形態による支持装置を具備するリニアモジュールの一部の構成の断面図である。 本発明の第３実施形態による支持装置を具備するリニアモジュールの一部の傾斜の展開図である。 本発明の第３実施形態による支持装置を具備するリニアモジュールの一部の構成の断面図である。 本発明の第４実施形態による支持装置を具備するリニアモジュールの一部の傾斜の展開図である。 本発明の第４実施形態による支持装置を具備するリニアモジュールの一部の構成の断面図である。 本発明の第５実施形態による支持装置を具備するリニアモジュールの一部の傾斜の展開図である。 本発明の第５実施形態による支持装置を具備するリニアモジュールの一部の構成の断面図である。 本発明の第６実施形態による支持装置を具備するリニアモジュールの一部の傾斜の展開図である。 本発明の第６実施形態による支持装置を具備するリニアモジュールの一部の構成の断面図である。 本発明の第７実施形態による支持装置を具備するリニアモジュールの一部の傾斜の展開図である。 本発明の第７実施形態による支持装置を具備するリニアモジュールの一部の構成の断面図である。 本発明の第８実施形態による支持装置を具備するリニアモジュールの一部の傾斜の展開図である。 本発明の第８実施形態による支持装置を具備するリニアモジュールの一部の構成の断面図である。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態の支持装置を具備するリニアモジュールを図１〜６に基づいて説明する。
第１実施形態の支持装置を具備するリニアモジュールは、台座２１、２つの枢軸座２２、スクリュー２３、２本のガイドレール２４、移動プラットホーム３０、２つの支持用台座４０、ロール５０、結合部材６０及び外部蓋体７０で主に構成される。移動プラットホーム３０、各支持用台座４０、ロール５０及び結合部材６０による構成はスクリュー２３及び外部蓋体７０を支持させる支持装置として使用される。

台座２１は長方形の台座体である。２つの枢軸座２２は互いに一定の距離を保ち台座２１に固設される。スクリュー２３は２つの枢軸座２２の間に設置される。本実施形態に係るスクリュー２３はモーター２５により連動され、２つの枢軸座２２の間で枢動する。２本のガイドレール２４は互いに平行に台座２１に固設され、スクリュー２３の両側にそれぞれ位置される。移動プラットホーム３０はスクリュー２３に覆設されると共にガイドレール２４に移動可能に設置される。
本実施形態に係る移動プラットホーム３０はプラットホーム上面３１及びプラットホーム上面３１に設けられるプラットホーム用凹所３２を有し、プラットホーム用凹所３２の対向する溝壁面にはアーム部３２１が各々設けられ、また、移動プラットホーム３０は各ガイドレール２４に滑動可能に設置される２つの支持用滑動部３３を有する。特に説明すると、移動プラットホーム３０内にはスクリュー２３に覆設されるナット３４を有する。ナット３４及びスクリュー２３の形態及び作動方式は全て従来のものと同じであり、本発明による創作の重点ではないため、これら前記部材の詳細な構造及び作動方式については詳述を省く。

また、２つの支持用台座４０はスクリュー２３に覆設されると共にガイドレール２４に移動可能に設置され、移動プラットホーム３０の両端にそれぞれ位置される。本実施形態による各支持用台座４０は各ガイドレール２４に滑動可能に設置される２つの支持用滑動部４１を有する。

ロール５０は移動プラットホーム３０のプラットホーム用凹所３２に回転可能に設置されると共に２つの第一ロール部５１、２つの第一ロール部５１の間に位置されると共に輪径５２１は第一ロール部５１の輪径５１１より小さい第二ロール部５２、及び各第一ロール部５１及び第二ロール部５２に穿設されると共に両端はアーム部３２１にそれぞれ設置される軸部５３を有する。
この好ましい実施形態では、ロール５０の第一ロール部５１は一部がプラットホーム上面３１から突出し、また第一ロール部５１の輪径５１１と第二ロール部５２の輪径５２１の比は２対１である（図７参照）。

結合部材６０は変形しにくい板体であり、且つ２つの支持用台座４０にそれぞれ固設される２つの接合端部６１、及び第二ロール部５２に接触されて連動される連結底面６２を有する。この好ましい実施形態では、連結底面６２と第二ロール部５２との間では滑動しない。

さらに、外部蓋体７０は２つの枢軸座２２にそれぞれ固設される２つの外部蓋体の端部７１、及び第一ロール部５１との接触が保持される外部蓋体の底面７２を有する。
この好ましい実施形態では、外部蓋体の底面７２と第一ロール部５１との間では滑動せず、スクリュー２３により移動プラットホーム３０が連動されて往復移動する場合、ロール５０は追随して正方向の回転或いは反対方向の回転を行う。

以上が本発明の第１実施形態に係る各主要部材の構造及び形態の説明である。本発明の第１実施形態による作動方式及び効果については、以下に説明する。
（１）ロール５０は移動プラットホーム３０のプラットホーム用凹所３２に回転可能に設置され、また装設後に第一ロール部５１及び第二ロール部５２の一部はプラットホーム上面３１から突出し、プラットホーム上面３１から突出する第一ロール部５１は外部蓋体７０の外部蓋体の底面７２に接触する。こうして外部蓋体７０が支持され、外部蓋体７０の長さが長過ぎることによる撓曲の発生を回避させ、外部蓋体７０及びリニアモジュールの移動プラットホーム３０或いは支持用台座４０による干渉の低減の目的を達成させる。
（２）移動プラットホーム３０、及び２つの支持用台座４０は共にスクリュー２３に覆設されると共に前記ガイドレール２４に移動可能に設置されるため、スクリュー２３の長さが長過ぎることによる撓曲の発生を回避させ、スクリュー２３を支持する基本的な要求を達成させる。同時に、移動プラットホーム３０と２つの支持用台座４０との間の連動関係も単一のロール５０及び単一の結合部材６０により達成させる。このため、構成部材の数量が前述の特許案よりも明確に少なく、メカニズムを簡素化させてメンテナンスコストを削減させる目的を達成させる。
（３）本発明に係る移動プラットホーム３０、各支持用台座４０、ロール５０、及び結合部材６０による構成はスクリュー２３及び外部蓋体７０を支持させる支持装置として用いられる。移動プラットホーム３０及び各支持用台座４０には全て剛性の構造体が使用され、移動プラットホーム３０と２つの支持用台座４０との間を連動させるロール５０及び結合部材６０には変形しにくいブロック体及び板体が選択されて使用される。このため、スクリュー２３及び外部蓋体７０の支持に用いられる移動プラットホーム３０、各支持用台座４０、ロール５０、及び結合部材６０の耐用年数も延びる。また、本発明は設計上ガイドロープ及び滑車は使用されず、このため構造設計の複雑さを減らし、信頼度も高く、以後のメンテナンスコストも低い。
（４）図６及び図８によると、ロール５０の第一ロール部５１は外部蓋体７０の外部蓋体の底面７２に接触し、第二ロール部５２は結合部材６０の連結底面６１１に接触し、結合部材６０の２つの接合端部６１は２つの支持用台座４０にそれぞれ固設され、第一ロール部５１の輪径５１１と第二ロール部５２の輪径５２１の比は２対１である。このためスクリュー２３が原点で回転する場合、移動プラットホーム３０が追随して移動し、移動プラットホーム３０がＳ距離移動すると、ロール５０が回転し結合部材６０を連動させて反対方向にＳ／２距離移動させ、支持用台座４０をＳ／２距離移動させる。

（第２実施形態）
図９Ａ及び図９Ｂに示すように、本発明の第２実施形態も同様に台座、枢軸座、スクリュー、ガイドレール、移動プラットホーム、支持用台座、ロール、結合部材及び外部蓋体で構成される。第１実施形態と同じ形態及び効果については、再述しない。

第２実施形態での差異は、ロール５０の各第一ロール部５１には第一噛合歯部５１２が周設され、外部蓋体７０の外部蓋体の底面７２には各第一ロール部５１の第一噛合歯部５１２に噛合されるラック７３が設置され、これにより、スクリュー２３が高速回転する場合、第一噛合歯部５１２及びラック７３の組合せを利用し、ロール５０と外部蓋体７０との接触をより確実にさせ、両者が滑動するのを防止させ、同時に外部蓋体７０の支持も確保させる点である。

（第３実施形態）
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、本発明の第３実施形態の第２実施形態と異なる点は、外部蓋体７０の外部蓋体の底面７２にはラック７３を設置させるための外部蓋体の凹部７２１が設けられ、他の実施状態を達成させる点である。

（第４実施形態）
図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、本発明の第４実施形態の第１実施形態との差異は、ロール５０の第二ロール部５２には第二噛合歯部５２２が周設され、結合部材６０の連結底面６２には各第二ロール部５２の第二噛合歯部５２２に噛合されるラック部６２１が設置され、これにより、スクリュー２３が高速回転する場合、第二噛合歯部５２２及びラック部６２１の組合せを利用し、ロール５０と結合部材６０との接触をより確実にさせ、両者が滑動するのを防止させ、移動プラットホーム３０と２つの支持用台座４０との連動関係を確保させる点である。

（第５実施形態）
図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、本発明の第５実施形態の第１実施形態との違いは、ロール５０の各第一ロール部５１には第一噛合歯部５１２が周設され、外部蓋体７０の外部蓋体の底面７２には各第一ロール部５１の第一噛合歯部５１２に噛合されるラック７３が設置され、ロール５０の第二ロール部５２には第二噛合歯部５２２が周設され、結合部材６０の連結底面６２には各第二ロール部５２の第二噛合歯部５２２に噛合されるラック部６２１が設置され、これにより、スクリュー２３が高速回転する場合、第一噛合歯部５１２及びラック７３の組合せを利用し、ロール５０と外部蓋体７０との接触をより確実にさせ、両者が滑動するのを防止させ、同時に外部蓋体７０の支持を確保させる点である。
また、第二噛合歯部５２２及びラック部６２１の組合せを利用し、ロール５０と結合部材６０との接触をより確実にさせ、両者の滑動を防止させ、移動プラットホーム３０と２つの支持用台座４０との連動関係を確保させる。

（第６実施形態）
図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、本発明の第６実施形態の第１実施形態との異なる点は、外部蓋体７０の外部蓋体の底面７２には２つの外部蓋体の凹部７２１が設けられ、各外部蓋体の凹部７２１にはロール５０の第一ロール部５１との接触が保持される滑り止め部材８０が設置され、滑り止め部材８０は高い摩擦力の材質で製造され、ロール５０と外部蓋体７０との接触をより確実にさせ、両者の滑動を防止させ、同時に外部蓋体７０の支持を確保させる点である。

（第７実施形態）
図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、本発明の第７実施形態の第１実施形態との差異箇所は、ガイドレールの数量は１本で、鳩尾形みぞ２４Ａ形態を呈し、台座２１に設置されると共にスクリュー２３の下方に位置され、移動プラットホーム３０及び各支持用台座４０には全て鳩尾形みぞ２４Ａに滑動可能に設置される鳩尾形リブ３５及び鳩尾形リブ４２が設けられ、他の実施状態を達成させる点である。

（第８実施形態）
図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、本発明の第８実施形態の第１実施形態との違いは、ガイドレールの数量は１本で、鳩尾形リブ２４Ｂ形態を呈し、台座２１に設置されると共にスクリュー２３の下方に位置され、移動プラットホーム３０及び各支持用台座４０には共に鳩尾形リブ２４Ｂに滑動可能に設置される鳩尾形みぞ３６及び鳩尾形みぞ４３が設けられ、他の実施状態を達成させる点である。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１１ スクリュー
１２ ガイドレール
１３ 支持用台座
１４ ガイロープ
１５ ガイロープ
１６ 滑車
１７ 滑車
１８ 滑車
１９ 滑車
２１ 台座
２２ 枢軸座
２３ スクリュー
２４ ガイドレール
２４Ａ 鳩尾形みぞ
２４Ｂ 鳩尾形みぞ
２５ モーター
３０ 移動プラットホーム
３１ プラットホーム上面
３２ プラットホーム用凹所
３２１ アーム部
３３ 支持用滑動部
３４ ナット
３５ 鳩尾形リブ
３６ 鳩尾形リブ
４０ 支持用台座
４１ 支持用滑動部
４２ 鳩尾形リブ
４３ 鳩尾形リブ
５０ ロール
５１ 第一ロール部
５１１ 輪径
５１２ 第一噛合歯部
５２ 第二ロール部
５２１ 輪径
５２２ 第二噛合歯部
５３ 軸部
６０ 結合部材
６１ 接合端部
６２ 連結底面
６２１ ラック部
７０ 外部蓋体
７１ 外部蓋体の端部
７２ 外部蓋体の底面
７２１ 外部蓋体の凹部
７３ ラック
８０ 滑り止め部材

Claims (5)

1. 台座と、
   互いに一定の距離を保ち前記台座に固設される２つの枢軸座と、
   ２つの枢軸座の間に設置されるスクリューと、
   前記台座に固設されると共に前記スクリューの一側に位置される少なくとも１つのガイドレールと、
   前記スクリューに覆設されると共に前記ガイドレールに移動可能に設置される移動プラットホームと、
   前記スクリューに覆設されると共に前記ガイドレールに移動可能に設置され、且つ前記移動プラットホームの両端にそれぞれ位置される２つの支持用台座と、
   前記移動プラットホームに回転可能に設置されると共に少なくとも１つの第一ロール部、及び輪径が前記第一ロール部の輪径より小さい第二ロール部を有するロールと、
   前記２つの支持用台座にそれぞれ固設される２つの接合端部、及び前記第二ロール部に接触されることにより連動される連結底面を有する結合部材と、
   前記２つの枢軸座にそれぞれ固設される２つの外部蓋体の端部、及び前記第一ロール部との接触を保持させる外部蓋体の底面を有する外部蓋体と、を備えることを特徴とする、
   支持装置を具備するリニアモジュール。
2. 前記ガイドレールの数量は２本で、互いに平行に前記台座に固設されると共に前記スクリューの両側にそれぞれ位置され、前記移動プラットホーム及び各前記支持用台座は共に前記ガイドレールに滑動可能に設置される支持用滑動部を有することを特徴とする請求項１記載の支持装置を具備するリニアモジュール。
3. 前記ロールの第一ロール部の数量は２つで、各前記第一ロール部には第一噛合歯部が周設され、前記外部蓋体の外部蓋体の底面には各第一ロール部の第一噛合歯部に噛合されるラックが設けられ、前記外部蓋体の外部蓋体の底面には前記ラックを設置させるための外部蓋体の凹部が設けられることを特徴とする請求項１記載の支持装置を具備するリニアモジュール。
4. 前記ロールの第一ロール部の数量は２つで、各前記第一ロール部には第一噛合歯部が周設され、第二ロール部には第二噛合歯部が周設され、前記外部蓋体の外部蓋体の底面には各前記第一噛合歯部に噛合されるラックが設けられ、前記結合部材の連結底面には各前記第二噛合歯部に噛合されるラック部が設けられることを特徴とする請求項１記載の支持装置を具備するリニアモジュール。
5. 前記ロールの第一ロール部及び第二ロール部の輪径の比は２対１であることを特徴とする請求項１記載の支持装置を具備するリニアモジュール。

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