JP6707011B2

JP6707011B2 - 運動案内装置及び搬送装置

Info

Publication number: JP6707011B2
Application number: JP2016208692A
Authority: JP
Inventors: 慎史青木; 武志島村
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2020-06-10
Anticipated expiration: 2036-10-25
Also published as: TWI709696B; CN109863322B; JP2018071571A; WO2018079588A1; US11174896B2; DE112017005376T5; TW201816296A; US20190232977A1; CN109863322A

Description

本発明は、運動案内装置及び搬送装置に関するものである。

軌道体と、該軌道体に沿って移動自在に設けられた移動体と、を有する運動案内装置の一例として、下記特許文献１には、縦軸と、該縦軸に沿って移動する軸受と、を有する軸方向運動軸受が開示されている。
この軸方向運動軸受は、Ｖ案内の軌道面（転走面）よりなる縦軸（軌道体）に軸受（移動体）を装架し、該軸受に装着したボールベアリング（回転体）を軌道面に当接して組み合わせてなる構成となっている。

実開昭６３−１６８３２２号公報

上記従来技術の運動案内装置は、軌道体の上面と側面に、回転体が接触して転走する構成となっている。この構成によれば、軌道体に沿って直線的に移動体を移動させることができるが、この軌道体に曲線部が含まれる場合、当該曲線部に沿って移動体を移動させることが困難であった。曲線部では、軌道体の上面に接触する回転体の内周側軌道と、軌道体の側面に接触する回転体の外周側軌道で、経路長が異なるため、ガタの発生や、過予圧が発生してしまうためである。このような場合、回転体の位置を調整する回転機構等を追加する必要があるが、部品点数の増加し、走行音が大きくなる、という問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、軌道体に曲線部が含まれている場合であっても、簡易的な構成で且つ移動体の走行音が小さく滑らかな動作が可能な運動案内装置及び搬送装置の提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、軌道体と、前記軌道体に沿って移動自在に設けられた移動体と、を有する運動案内装置であって、前記軌道体は、前記軌道体の長手方向に沿って形成された溝部と、前記溝部の内外に形成された複数の転走面と、を有し、前記移動体は、前記複数の転走面を転走する複数の回転体を有し、前記複数の回転体が前記複数の転走面に接触するそれぞれの接点が、前記軌道体の長手方向と直交する断面において、同一直線上に配置されている、という構成を採用する。

また、本発明は、軌道体と、前記軌道体に沿って移動自在に設けられた移動体と、を有する運動案内装置と、前記軌道体に沿って前記移動体を移動させる駆動装置と、を備える搬送装置であって、前記運動案内装置として、先に記載の運動案内装置を備える、という構成を採用する。

本発明によれば、軌道体に曲線部が含まれている場合であっても、簡易的な構成で且つ移動体の走行音が小さく滑らかな動作が可能となる。

本発明の第１実施形態における運動案内装置を示す斜視図である。図１に示す領域Ａの拡大斜視図である。本発明の第１実施形態における軌道体の長手方向と直交する断面を含む移動体の正面図である。本発明の第１実施形態における移動体の底面図である。本発明の第１実施形態における運動案内装置の動作を説明するための模式図である。本発明の第１実施形態における運動案内装置の適用例を説明するための模式図である。本発明の第２実施形態における搬送装置を示す側面図である。図７における矢視Ｂ−Ｂ断面図である。本発明の一別実施形態における運動案内装置を示す断面図である。本発明の一別実施形態における運動案内装置を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために、例を挙げて説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明に用いる図面は、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、省略した部分がある。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態における運動案内装置１を示す斜視図である。
運動案内装置１は、図１に示すように、軌道体１０と、軌道体１０に沿って移動する移動体２０と、を有する。軌道体１０は、直線状に延びる直線部１１と、直線部１１と接続され所定の曲率で湾曲する曲線部１２と、を有する。移動体２０は、直線部１１と曲線部１２との間を移動する直曲ガイドであり、軌道体１０の表面を転走する複数の回転体３０を有している。

図２は、図１に示す領域Ａの拡大斜視図である。図３は、本発明の第１実施形態における軌道体１０の長手方向と直交する断面を含む移動体２０の正面図である。図４は、本発明の第１実施形態における移動体２０の底面図である。
図２に示すように、軌道体１０は、軌道体１０の長手方向に沿って形成された溝部１３と、溝部１３を挟むように内外に形成された複数の転走面１４（内側転走面１４Ａ及び外側転走面１４Ｂ）と、を有する。

軌道体１０は、図３に示すように、所定の厚みを有する略板状のものであり、その幅方向（図３において紙面左右方向）の中央部に溝部１３が形成されている。溝部１３は、図３に示す断面視で、下底よりも上底の方が大きい台形形状であって、下底に対する左右の脚の底角が互いに等しい等脚台形形状に形成されている。溝部１３の底部１３ａは、平面状に形成されている。この底部１３ａの両側端縁には、上方に向かうに従って互いに離間する方向に傾斜する一対の側壁部１３ｂが設けられている。

一対の側壁部１３ｂのそれぞれの内壁面には、内側転走面１４Ａが形成されている。また、一対の側壁部１３ｂのそれぞれの外壁面には、外側転走面１４Ｂが形成されている。すなわち、本実施形態の軌道体１０には、溝部１３２を挟むように、溝部１３の内側に２つの内側転走面１４Ａ、溝部１３の外側に２つの外側転走面１４Ｂ、計４つの転走面１４が形成されている。側壁部１３ｂの表裏面に形成された内側転走面１４Ａ及び外側転走面１４Ｂは、互いに平行であって、底部１３ａに対して傾斜した傾斜面となっている。

移動体２０は、図２に示すように、移動ブロック２１と、移動ブロック２１の内面２１ａ側において回転自在に支持された複数の回転体３０と、を有する。移動ブロック２１の外面２１ｂの平面部には、取付孔２２が形成されている。取付孔２２には、運動案内装置１の案内対象物が取り付けられる。なお、案内対象物は、移動ブロック２１の外側を覆うカバー等であってもよい。

また、移動ブロック２１の外面２１ｂには、回転体３０の取付面２３が形成されている。取付面２３は、図３に示すように、外面２１ｂの平面部に対して斜め下方に傾斜して形成されている。取付面２３には、移動ブロック２１の内面２１ａ側に連通する図示しない貫通孔が形成されており、この貫通孔に回転体３０の回転軸３２が挿し込まれている。回転軸３２は、取付面２３側に突出した端部にナット３３が螺合することで、移動ブロック２１に締結固定される。

回転軸３２は、移動ブロック２１の内面２１ａ側において、回転体３０のローラー部３１を支持している。ローラー部３１は、回転軸３２を中心に回転するものであり、その周面３１ａは、軌道体１０に形成された転走面１４に接触している。このような回転体３０としては、例えば、ローラー部３１と回転軸３２との間にニードルベアリング等を組み込んだカムフォロア等を好適に採用することができる。

回転体３０は、４つの転走面１４に対応して、４つ設けられている。なお、内側転走面１４Ａを転走する回転体３０を、第１回転体３０Ａと称し、また、外側転走面１４Ｂを転走する回転体３０を、第２回転体３０Ｂと称する。
図３に示すように、複数の回転体３０が複数の転走面１４に接触するそれぞれの接点４０は、軌道体１０の長手方向と直交する断面において、同一直線Ｌ上に配置されている。この直線Ｌは、軌道体１０の幅方向に延びる直線である。

具体的には、溝部１３の内側で互い接触する第１回転体３０Ａと内側転走面１４Ａとの第１接点４０Ａと、溝部１３の外側で互い接触する第２回転体３０Ｂと外側転走面１４Ｂとの第２接点４０Ｂが、同一直線Ｌ上に配置されている。第１回転体３０Ａと第２回転体３０Ｂは、第１接点４０Ａと第２接点４０Ｂを同一直線Ｌ上に配置するために、側壁部１３ｂ（軌道体１０）を挟んで正対しないような位置関係とされている。

本実施形態では、複数の回転体３０はそれぞれ同一の構成のものであり、移動ブロック２１の取付面２３に段差２３ａを付けることで、第１回転体３０Ａと第２回転体３０Ｂを側壁部１３ｂを挟んで正対させないような位置関係にしている。なお、回転軸３２の長さが異なる回転体３０を使用すれば、取付面２３に段差２３ａを形成しなくてもよい。また、移動ブロック２１の内面２１ａには、側壁部１３ｂの先端との接触を回避する逃げ溝２４が形成されている。

複数の転走面１４の少なくとも１つ（本実施形態では全て）は、図３に示すように、接点４０が並んだ直線Ｌに対して傾いた傾斜面となっている。この傾斜面に接触する回転体３０（本実施形態では全て）の周面３１ａは、円弧状に形成されている。詳しくは、ローラー部３１の回転中心線に沿った断面の周面３１ａにおける断面輪郭形状が、円弧状に形成されている。すなわち、第１回転体３０Ａは、内側転走面１４Ａに対して一点で接触し、また、第２回転体３０Ｂも、外側転走面１４Ｂに対して一点で接触する。

上述した４つの回転体３０は、図４に示すように、軌道体１０の長手方向に沿う移動体２０の前後方向において間隔をあけて複列（本実施形態では２列）で設けられている。すなわち、移動体２０の前後には、図３に示す直線Ｌ上に接点４０が並んだ４つの回転体３０（第１回転体３０Ａ及び第２回転体３０Ｂが２つずつ）からなる回転体群５０Ａ，５０Ｂがそれぞれ配置されている。回転体群５０Ａ，５０Ｂの距離は、軌道体１０の曲線部１２の曲率に対応可能な範囲に影響するため、近い程好ましい。

続いて、上記構成の運動案内装置１の動作について説明する。

図５は、本発明の第１実施形態における運動案内装置１の動作を説明するための模式図である。
図５に示すように、移動体２０は、軌道体１０に沿って移動する。軌道体１０は、直線部１１と曲線部１２とを有しており、移動体２０は、直線部１１と曲線部１２との間を移動する。なお、符号１５は、直線部１１と曲線部１２の接続点を示している。

ここで、軌道体１０は、図３に示すように、軌道体１０の長手方向に沿って形成された溝部１３と、溝部１３の内外に形成された複数の転走面１４と、を有する。また、移動体２０は、複数の転走面１４を転走する複数の回転体３０を有し、複数の回転体３０が複数の転走面１４に接触するそれぞれの接点４０が、軌道体１０の長手方向と直交する断面において、同一直線Ｌ上に配置されている。さらに、軌道体１０の曲線部１２は、接点４０が並んだ直線Ｌと直交する方向に湾曲している。

この構成によれば、移動体２０が、直線部１１から曲線部１２にガタつくことなく乗り移り、曲線部１２を滑らかに移動することができる。すなわち、図３に示すように、溝部１３の内側で互い接触する第１回転体３０Ａと内側転走面１４Ａとの第１接点４０Ａと、溝部１３の外側で互い接触する第２回転体３０Ｂと外側転走面１４Ｂとの第２接点４０Ｂは、曲線部１２における内外周差がなくなるため、直線部１１のみならず曲線部１２においても第１回転体３０Ａと第２回転体３０Ｂが移動する経路長が同一になり、ガタや過予圧が発生しなくなる。また、この構成によれば、上述の従来技術で説明した回転機構等の可動部がなくなるため、部品点数が少なく、走行音も小さくなる。

図６は、本発明の第１実施形態における運動案内装置１の適用例を説明するための模式図である。
上述したように、本実施形態の運動案内装置１は、複数の回転体３０が複数の転走面１４に接触するそれぞれの接点４０が、軌道体１０の長手方向と直交する断面において、同一直線Ｌ上に配置されているため、図６（ａ）に示すように、クロソイド曲線のような曲率が変化する曲線部１２ａであっても、移動体２０は滑らかに移動できる。また、図６（ｂ）に示すように、曲線部１２の曲率半径がＲ１とＲ２で異なる場合であっても、移動体２０は滑らかに移動できる。すなわち、同一の移動体２０で、ある程度の範囲の曲線部１３に対応できる。さらに、図６（ｃ）に示すように、第１の曲線部１２Ａと逆方向に湾曲する第２の曲線部１２Ｂがある場合であっても、移動体２０は滑らかに移動できる。

また、本実施形態では、図３に示すように、複数の転走面１４が、接点４０が並んだ直線Ｌに対して傾いた傾斜面となっている。このように、転走面１４を傾斜面にすることで、少ない回転体３０の設置数で、軌道体１０の幅方向（左右方向）及び厚み方向（上下方向）における移動体２０の位置決めが可能となる。すなわち、傾斜した転走面１４に回転体３０を接触させれば、上下方向及び左右方向の２方向の位置決めを行うことができる。また、傾斜した転走面１４に、仮に円筒状の回転体３０を接触させると、線接触となって内外周差が生じてしまうため、本実施形態では、当該傾斜面に接触する回転体３０の周面３１ａを円弧状に形成し、１点で接触させている。

また、本実施形態では、図４に示すように、複数の回転体３０は、軌道体１０の長手方向に沿う移動体２０の前後方向において間隔をあけて２列で設けられている。この構成によれば、移動体２０の走行安定性を高めることができる。なお、軌道体１０が直線部１１のみからなる場合、回転体３０は３列でも４列でもよい。

このように、上述の本実施形態によれば、軌道体１０と、軌道体１０に沿って移動自在に設けられた移動体２０と、を有する運動案内装置１であって、軌道体１０は、軌道体１０の長手方向に沿って形成された溝部１３と、溝部１３の内外に形成された複数の転走面１４と、を有し、移動体２０は、複数の転走面１４を転走する複数の回転体３０を有し、複数の回転体３０が複数の転走面１４に接触するそれぞれの接点４０が、軌道体１０の長手方向と直交する断面において、同一直線Ｌ上に配置されている、という構成を採用することによって、軌道体１０に曲線部１２が含まれている場合であっても、簡易的な構成で且つ移動体２０の走行音が小さく滑らかな動作が可能となる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図７は、本発明の第２実施形態における搬送装置１００を示す側面図である。図８は、図７における矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
図７に示すように、搬送装置１００は、運動案内装置１Ａと、駆動装置１０１と、を備える。運動案内装置１Ａは、軌道体１０Ａと、軌道体１０Ａに沿って移動自在に設けられた移動体２０Ａと、を有する。駆動装置１０１は、軌道体１０に沿って移動体２０を移動させるものである。

駆動装置１０１は、複数のコイル１０２が設けられた本体部１０３と、移動体２０に設けられた磁石１０４（図８参照）と、を有するリニアモータ装置である。コイル１０２は、本体部１０３の両側面に設けられ、図７に示すように、軌道体１０Ａに沿って配置されている。なお、軌道体１０Ａの形状は、この形状に限定されるものではなく、例えば、トラック状（長円形状）であってもよい。また、コイル１０２も軌道体１０Ａの内側に、トラック状に配置される構成であってもよい。

磁石１０４は、図８に示すように、移動ブロック２１に取り付けられ、コイル１０２と対向している。移動ブロック２１は、本体部１０３に向かって延出した磁石取付部２５の先端に取り付けられている。なお、磁石取付部２５は、移動ブロック２１と一体に形成されていてもよいし、移動ブロック２１に別部品として取り付けられる構成であってもよい。

本体部１０３には、軌道体１０Ａを固定するための固定孔１０５が形成されている。第２実施形態の軌道体１０Ａは、図３に示す第１実施形態の軌道体１０よりも肉厚に形成されている。この軌道体１０Ａの底部１３ａには、ボルト１６が挿入される挿通孔１７が形成されている。ボルト１６は、挿通孔１７を通って固定孔１０５に螺合することで、軌道体１０Ａを本体部１０３に固定する。なお、挿通孔１７には座ぐりが形成されており、ボルト１６のヘッド部は、溝部１３の下底よりも下方に配置される。

上記構成の駆動装置１０１は、複数のコイル１０２に電流を流し、移動体２０に推力を発生させる磁界を生成する。移動体２０は、当該磁界によってコイル１０２と磁石１０４との間に発生する引力または斥力によって、軌道体１０Ａに沿って移動する。このような第２実施形態においても、図８に示すように、複数の回転体３０が複数の転走面１４に接触するそれぞれの接点４０が、軌道体１０の長手方向と直交する断面において、同一直線Ｌ上に配置されているため、上記実施形態と同様に、移動体２０の走行音が小さく滑らかな動作が可能である。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、本発明は、図９及び図１０に示すような別形態を採用し得る。

図９は、本発明の一別実施形態における運動案内装置１Ｂを示す断面図である。
図９に示す運動案内装置１Ｂでは、溝部１３の外側に形成された外側転走面１４Ｂが、直線Ｌに沿う平面となっている。軌道体１０Ｂは、一対の側壁部１３ｂの先端から幅方向両側に延在する一対の鍔部１３ｃを有する。外側転走面１４Ｂは、一対の鍔部１３ｃのそれぞれの下面に形成されている。移動体２０Ｂは、外側転走面１４Ｂを転走する第２回転体３０Ｂを水平方向に支持している。この構成であっても、複数の回転体３０が複数の転走面１４に接触するそれぞれの接点４０が、軌道体１０の長手方向と直交する断面において、同一直線Ｌ上に配置されているため、上記実施形態と同様に、移動体２０の走行音が小さく滑らかな動作が可能である。

図１０は、本発明の一別実施形態における運動案内装置１Ｃを示す断面図である。
図１０に示す運動案内装置１Ｃでは、溝部１３の内側に形成された内側転走面１４Ａが、底部１３ａ上に形成されている。この内側転走面１４Ａは、直線Ｌに沿う平面となっている。移動体２０Ｃは、内側転走面１４Ａを転走する第１回転体３０Ａを水平方向に支持している。軌道体１０Ｃは、内側転走面１４Ａを１つ、外側転走面１４Ｂを２つ、計３つの転走面１４を有する。また、移動体２０Ｃも、第１回転体３０Ａを１つ、外側転走面１４Ｂを２つ、計３つの回転体３０を有する。この構成であっても、複数の回転体３０が複数の転走面１４に接触するそれぞれの接点４０が、軌道体１０の長手方向と直交する断面において、同一直線Ｌ上に配置されているため、上記実施形態と同様に、移動体２０の走行音が小さく滑らかな動作が可能である。

また、図９及び図１０に示すように、傾斜面でない転走面１４が、直線Ｌに沿う平面となっている場合、当該平面に接触する回転体３０の周面は円柱状であってもよい。転走面１４が平面の場合、回転体３０を円柱状にしても、内外周差が生じないためである。また、回転体３０が円柱状であれば、上述した円弧状よりも、転走面１４に接触する領域が増えるため、移動体２０の走行安定性を高めることができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…運動案内装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…軌道体、１１…直線部、１２…曲線部、１２Ｂ…第２の曲線部、１３…溝部、１４…転走面、２０…移動体、３０…回転体、３１ａ…周面、４０…接点、１００…搬送装置、１０１…駆動装置、Ｌ…直線

Claims

軌道体と、前記軌道体に沿って移動自在に設けられた移動体と、を有する運動案内装置であって、
前記軌道体は、前記軌道体の長手方向に沿って形成された溝部と、前記溝部の内外に形成された複数の転走面と、を有し、
前記移動体は、前記複数の転走面を転走する複数の回転体を有し、
前記複数の回転体が前記複数の転走面に接触するそれぞれの接点が、前記軌道体の長手方向と直交する断面において、同一直線上に配置されている、ことを特徴とする運動案内装置。
前記複数の転走面の少なくとも１つは、前記接点が並んだ前記直線に対して傾いた傾斜面となっており、
前記傾斜面に接触する前記回転体の周面は、円弧状に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の運動案内装置。
前記傾斜面でない前記複数の転走面の残部は、前記接点が並んだ前記直線に沿う平面となっている、ことを特徴とする請求項２に記載の運動案内装置。
前記複数の回転体は、前記軌道体の長手方向に沿う前記移動体の前後方向において間隔をあけて複列で設けられている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の運動案内装置。
前記軌道体は、前記接点が並んだ前記直線と直交する方向に湾曲する曲線部を有する、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の運動案内装置。
軌道体と、前記軌道体に沿って移動自在に設けられた移動体と、を有する運動案内装置と、
前記軌道体に沿って前記移動体を移動させる駆動装置と、を備える搬送装置であって、
前記運動案内装置として、請求項１〜５のいずれか一項に記載の運動案内装置を備える、ことを特徴とする搬送装置。