WO2019155839A1 - 運動案内装置 - Google Patents

Abstract

上下方向及び左右方向の荷重をバランスよく負荷でき、さらにスライダの進行方向の軸の回りのＭｃモーメントを負荷できる運動案内装置を提供する。 レール（１）の長さ方向視において、左から右に順番に第１ローラ（３ａ）、第２ローラ（３ｂ）、第３ローラ（３ｃ）、及び第４ローラ（３ｄ）が配置される。第１ローラ（３ａ）と第３ローラ（３ｃ）の接触角線（１），（３）が、右下がりに傾斜する。第２ローラ（３ｂ）と第４ローラ（３ｄ）の接触角線（２），（４）が、右上がりに傾斜する。第２ローラ（３ｂ）と第３ローラ（３ｃ）が、レール（１）の上側に配置される。第１ローラ（３ａ）と第４ローラ（３ｄ）が、レール（１）の下側に配置される。

Description

運動案内装置

　本発明は、可動体の運動を案内する運動案内装置に関する。

　運動案内装置の一種として、レールと、レールに沿って移動可能なスライダと、スライダに回転可能に支持される複数のローラと、を備える運動案内装置が知られている（例えば特許文献１参照）。スライダがレールに沿って移動すると、複数のローラがレールを転がりながら回転する。スライダには、可動体が取り付けられる。可動体の運動は、運動案内装置によって案内される。

　特許文献１に記載の運動案内装置において、複数のローラは、レールの一対の水平面を転がる一対の水平ローラと、レールの一対の傾斜面を転がる一対の傾斜ローラと、を有する。ここで、ローラが荷重を受けられる方向は、ローラの接触角線、すなわちローラの軸線に直交する線によって定義される。特許文献１に記載の運動案内装置では、スライダに働く下方向荷重を一対の水平ローラが負荷し、上方向荷重を一対の傾斜ローラが負荷し、左方向荷重を一つの傾斜ローラが負荷し、右方向荷重を一つの傾斜ローラが負荷する。

特開平５－２０９６０３号公報

　この種の運動案内装置には、運動案内装置の取付け姿勢に影響されることなく、可動体を支持できるようにするため、スライダに働く上下方向荷重及び左右方向荷重をバランスよく負荷でき、さらにスライダの進行方向の軸の回りのローリングモーメント、すなわちＭｃモーメントを負荷できることが望まれる。しかし、特許文献１に記載の運動案内装置にあっては、一対の傾斜ローラを備えるので、下方向の大きな荷重を負荷できるものの、下方向に比べて上方向や左右方向の荷重の負荷能力が小さいという課題がある。

　そこで、本発明は、上下方向及び左右方向の荷重をバランスよく負荷でき、さらにスライダの進行方向の軸の回りのＭｃモーメントを負荷できる運動案内装置を提供する。

　上記課題を解決するために、本発明の一態様は、レールと、前記レールに沿って移動可能なスライダと、前記スライダに回転可能に支持される複数のローラと、を備える運動案内装置において、前記レールの長さ方向視において、前記複数のローラは、前記レールとの接触箇所が左から右に順番に配置される第１ローラ、第２ローラ、第３ローラ、及び第４ローラを有し、前記第１ローラと前記第３ローラの接触角線が、右下がり及び右上がりのいずれか一方に傾斜し、前記第２ローラと前記第４ローラの接触角線が、前記右下がり及び前記右上がりの他方に傾斜し、前記第２ローラと前記第３ローラが、前記レールの上側及び下側のいずれか一方に配置され、前記第１ローラと前記第４ローラが、前記レールの前記上側及び前記下側の他方に配置される運動案内装置である。

　本発明によれば、上下方向荷重及び左右方向荷重をバランスよく負荷できる。また、接触角線が右下がりのローラと接触角線が右上がりのローラが左から右に交互に配置されるので、接触角線が右下がりのローラ同士の距離と接触角線が右上がりのローラ同士の距離を確保することができる。したがって、時計方向及び反時計方向のＭｃモーメントの剛性が向上する。

本発明の第１の実施形態の運動案内装置の斜視図である。 本実施形態の運動案内装置の正面図である（レールを水平面に配置した状態）。 本実施形態の運動案内装置のスライダの斜視図である。 本実施形態の運動案内装置の動作を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態の運動案内装置の正面図である。

　以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態の運動案内装置を詳細に説明する。ただし、本発明の運動案内装置は、種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
　（第１の実施形態）

　図１は、本発明の第１の実施形態の運動案内装置の斜視図を示す。１はレール、２はスライダ、３ｂ，３ｃ，３ｄはローラである。

　レール１は、直線部１ａと、直線部１ａの一端部に接続される曲線部１ｂと、を備える。曲線部１ｂは、レール１の幅方向に直交する方向に湾曲する。レール１は、板材を折り曲げて形成される。レール１には、軌道台に取り付けるための通し孔１ｃが形成される。

　図２に示すように、レール１の長さ方向視において、スライダ２は、コ字状である。すなわち、スライダ２は、レール１の上面に対向する中央部２ａと、中央部２ａの左右両端から垂下する一対の袖部２ｂと、を備える。中央部２ａの上面、袖部２ｂの側面には、スライダ２に可動体を取り付けるための取付け穴４，５が形成される（図１参照）。スライダ２には、４つのローラ３ａ～３ｄが回転可能に支持される。４つのローラ３ａ～３ｄは、レール１との接触箇所が左から右に順番に配置される第１ローラ３ａ、第２ローラ３ｂ、第３ローラ３ｃ、及び第４ローラ３ｄを備える。

　第１ないし第４ローラ３ａ～３ｄは、例えばカムフォロアであり、軸１１と、軸１１に回転可能に支持される円筒状のローラ部１２と、軸１１に螺合するナット１３と、を備える。軸１１は、スライダ２に形成される貫通孔に挿通される。軸１１には、ねじ部が形成される。軸１１は、ナット１３によってスライダ２に取り付けられる。ローラ部１２は、軸１１にニードルベアリング等の転動体を介して回転可能に支持される。ローラ部１２の外周面は、軸方向の中央部の直径が大きく、両端部の直径が小さい略円筒状、又は円筒状である。略円筒状の場合、ローラ部１２とレール１が点接触する。円筒状の場合、ローラ部１２とレール１が線接触する。

　第１ないし第４ローラ３ａ～３ｄが荷重を受けられる方向は、第１ないし第４ローラ３ａ～３ｄの接触角線（１）～（４）、すなわち第１ないし第４ローラ３ａ～３ｄの軸線に直交する線によって定義される。第１ローラ３ａと第３ローラ３ｃの接触角線（１），（３）は、右下がり、すなわち右に向かって下を向くように傾斜する。第２ローラ３ｂと第４ローラ３ｄの接触角線（２），（４）は、右上がり、すなわち右に向かって上を向くように傾斜する。このため、左から右に交互に、接触角線（１）が右下がりの第１ローラ３ａ、接触角線（２）が右上がりの第２ローラ３ｂ、接触角線（３）が右下がりの第３ローラ３ｃ、接触角線（４）が右上がりの第４ローラ３ｄが配置される。第２ローラ３ｂと第３ローラ３ｃとは、レール１の上側に配置される。第１ローラ３ａと第４ローラ３ｄとは、レール１の下側に配置される。

　また、第１ないし第４ローラ３ａ～３ｄの接触箇所α～δの左右方向の中心（この実施形態では、スライダ２の中心線Ｃと同一）が、第１ローラ３ａの接触箇所αと第３ローラ３ｃの接触箇所γとの間に配置され、かつ第２ローラ３ｂの接触箇所βと第４ローラ３ｄの接触箇所δとの間に配置される。

　さらに、第１ローラ３ａ、第２ローラ３ｂ、第３ローラ３ｃ、及び第４ローラ３ｄは、スライダ２の中心線Ｃに関して左右対称に配置される。すなわち、第１ローラ３ａの接触角線（１）と垂直線Ｐとのなす角度θ１は、第４ローラ３ｄの接触角線（４）と垂直線Ｐとのなす角度θ１（図示せず）に等しい。また、第２ローラ３ｂの接触角線（２）と垂直線Ｐとのなす角度θ２は、第３ローラ３ｃの接触角線（３）と垂直線Ｐとのなす角度θ２（図示せず）に等しい。角度θ１と角度θ２の大きさは特に限定されるものではないが、この実施形態では、θ２＞θ１である。

　図２に示すように、レール１の長手方向視（レール１の長手方向に直交するレール１の断面形状に等しい）において、レール１は、左右対称である。レール１は、幅方向の中央部６ａと、中央部６ａの幅方向の両端に設けられ、中央部６ａに対して傾斜する一対の第１傾斜部６ｂと、一対の第１傾斜部６ｂの幅方向の両端に設けられ、中央部６ａ及び一対の第１傾斜部６ｂに対して傾斜する一対の第２傾斜部６ｃと、を備える。中央部６ａ、一対の第１傾斜部６ｂ、一対の第２傾斜部６ｃそれぞれは、いずれも直線状である。レール１の断面形状は、直線部１ａと曲線部１ｂとで同一である。

　第２ローラ３ｂ及び第３ローラ３ｃが一対の第１傾斜部６ｂに接する。第１ローラ３ａ及び第４ローラ３ｄが一対の第２傾斜部６ｃに接する。第１ローラ３ａないし第４ローラ３ｄの接触箇所α～δは、略一直線Ｌ上に配置される。

　図３に示すように、第１ないし第４ローラ３ａ～３ｄは、スライダ２の進行方向において、間隔を空けて複列（この実施形態では２列）で設けられる。すなわち、第１ないし第４ローラ３ａ～３ｄからなる１群のローラがスライダ２の進行方向の前後に配置される。

　本実施形態の運動案内装置の作用を説明する。図１に示すように、レール１に沿ってスライダ２が移動すると、第１ないし第４ローラ３ａ～３ｄが回転する。図２に示すように、スライダ２に働く上方向荷重は、第１ローラ３ａと第４ローラ３ｄが負荷する。スライダ２に働く下方向荷重は、第２ローラ３ｂと第３ローラ３ｃが負荷する。スライダ２に働く左方向荷重は、第１ローラ３ａと第２ローラ３ｂが負荷する。スライダ２に働く右方向荷重は、第３ローラ３ｃと第４ローラ３ｄが負荷する。上下、左右のいずれの方向の荷重も２つのローラが負荷するので、上下方向及び左右方向の荷重をバランスよく負荷することができる。

　スライダ２に働く時計周りのＭｃモーメントは、接触角線（１）（３）が右下がりの第１ローラ３ａと第３ローラ３ｃが負荷する。スライダ２に働く反時計周りのＭｃモーメントは、接触角線（２）（４）が右上がりの第２ローラ３ｂと第４ローラ３ｄが負荷する。接触角線（１）が右下がりの第１ローラ３ａ、接触角線（２）が右上がりの第２ローラ３ｂ、接触角線（３）が右下がりの第３ローラ３ｃと、接触角線（４）が右上がりの第４ローラ３ｄが左から右に交互に配置されるので、第１ローラ３ａと第３ローラ３ｃとの距離、及び第２ローラ３ｂと第４ローラ３ｄとの距離を確保することができる。したがって、時計方向及び反時計方向のＭｃモーメントの剛性が向上する。

　第１ないし第４ローラ３ａ～３ｄの接触箇所α～δの左右方向の中心線Ｃが、第１ローラ３ａの接触箇所αと第３ローラ３ｃの接触箇所γとの間に配置され、かつ第２ローラ３ｂの接触箇所βと第４ローラ３ｄの接触箇所δとの間に配置されるので、スライダ２の回転中心の両側に第１ローラ３ａと第３ローラ３ｃを配置でき、スライダ２の回転中心の両側に第２ローラ３ｂと第４ローラ３ｄを配置することができる。したがって、Ｍｃモーメントの剛性がより向上する。

　図４に示すように、スライダ２はレール１の直線部１ａから曲線部１ｂに移行する。レール１の長さ方向視において、第１ないし第４ローラ３ａ～３ｄの接触箇所α～δが略一直線Ｌ上に配置される（図２参照）ので、スライダ２が曲線部１ｂに移行しても、これらの接触箇所α～δの内外周差を無くすことができる。このため、直線部１ａのみならず曲線部１ｂにおいても、第１ローラ３ａないし第４ローラ３ｄの経路長が同一になり、ガタや過予圧が発生しにくくなる。

　第１ないし第４ローラ３ａ～３ｄが、スライダ２の中心線Ｃに関して左右対称に配置されるので、上下方向荷重、左右方向荷重、並びに時計方向及び反時計方向のＭｃモーメントをよりバランスよく負荷できる。

　レール１が、中央部６ａと、一対の第１傾斜部６ｂと、一対の第２傾斜部６ｃと、を備えるので、第１ないし第４ローラ３ａ～３ｄの傾斜に合わせたレール１を製造することができる。

　第１ないし第４ローラ３ａ～３ｄが、スライダ２の移動方向に２列に設けられるので、ピッチングモーメントＭａ及びヨーイングモーメントＭｂを負荷することができる。
　（第２の実施形態）

　図５は、本発明の第２の実施形態の運動案内装置の正面図を示す。第２の実施形態では、左から右に交互に、接触角線（１）が右上がりの第１ローラ１３ａ、接触角線（２）が右下がりの第２ローラ１３ｂ、接触角線（３）が右上がりの第３ローラ１３ｃ、接触角線（４）が右下がり第４ローラ１３ｄが配置される。第１ローラ１３ａと第４ローラ１３ｄがレール２１の上側に配置される。第２ローラ１３ｂと第３ローラ１３ｃがレール２１の下側に配置される。

　レール２１は、幅方向の中央部２１ａと、中央部２１ａの幅方向の両端に設けられ、中央部２１ａに対して傾斜する一対の第１傾斜部２１ｂと、第１傾斜部２１ｂの幅方向の両端に設けられ、中央部２１ａ及び一対の第１傾斜部２１ｂに対して傾斜する一対の第２傾斜部２１ｃと、を備える。

　この実施形態でも、上下方向及び左右方向の荷重をバランスよく負荷できる。また、接触角線（１），（３）が右上がりの第１ローラ１３ａと第３ローラ１３ｃ、接触角線（２），（４）が右下がりの第２ローラ１３ｂと第４ローラ１３ｄが、左から右に交互に配置されるので、時計方向及び反時計方向のＭｃモーメントの剛性が向上する。

　すなわち、図５に示すように、スライダ２に働く上方向荷重は、第２ローラ１３ｂと第３ローラ１３ｃが負荷する。スライダ２に働く下方向荷重は、第１ローラ１３ａと第４ローラ１３ｄが負荷する。スライダ２に働く左方向荷重は、第１ローラ１３ａと第２ローラ１３ｂが負荷する。スライダ２に働く右方向荷重は、第３ローラ１３ｃと第４ローラ１３ｄが負荷する。上下、左右のいずれの方向の荷重も２つのローラが負荷するので、上下方向及び左右方向の荷重をバランスよく負荷することができる。

　スライダ２に働く反時計周りのＭｃモーメントは、接触角線（１）（３）が右上がりの第１ローラ１３ａと第３ローラ１３ｃが負荷する。スライダ２に働く時計周りのＭｃモーメントは、接触角線（２）（４）が右下がりの第２ローラ１３ｂと第４ローラ１３ｄが負荷する。接触角線（１）が右上がりの第１ローラ１３ａ、接触角線（２）が右下がりの第２ローラ１３ｂ、接触角線（３）が右上がりの第３ローラ１３ｃと、接触角線（４）が右下がりの第４ローラ１３ｄが左から右に交互に配置されるので、第１ローラ１３ａと第３ローラ１３ｃとの距離、及び第２ローラ１３ｂと第４ローラ１３ｄとの距離を確保することができる。したがって、時計方向及び反時計方向のＭｃモーメントの剛性が向上する。

　なお、本発明は、上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態に変更可能である。

　例えば上記実施形態では、レールが直線部と曲線部とを備えるが、レールが直線部のみを備えるようにすることもできる。

　上記実施形態では、第１ないし第４ローラによって荷重をバランスよく負荷しているが、第１ないし第４ローラに加えて、第５ローラ等を設けることができる。例えば下方向荷重が大きい場合、第１ないし第４ローラに加えて、水平ローラを設けることもできる。

　レールに対してスライダを駆動させるリニアモータ、シリンダ、モータ及びギヤ等の駆動装置を設けることもできる。

　本明細書は、２０１８年２月９日出願の特願２０１８－０２１５０８に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

　１…レール、２…スライダ、３ａ…第１ローラ、３ｂ…第２ローラ、３ｃ…第３ローラ、３ｄ…第４ローラ、６ａ…レールの中央部、６ｂ…レールの第１傾斜部、６ｃ…レールの第２傾斜部、１３ａ…第１ローラ、１３ｂ…第２ローラ、１３ｃ…第３ローラ、１３ｄ…第４ローラ、２１…レール、２１ａ…レールの中央部、２１ｂ…レールの第１傾斜部、２１ｃ…レールの第２傾斜部、（１）…第１ローラの接触角線、（２）…第２ローラの接触角線、（３）…第３ローラの接触角線、（４）…第４ローラの接触角線、Ｌ…一直線、α…第１ローラの接触箇所、β…第２ローラの接触箇所、γ…第３ローラの接触箇所、δ…第４ローラの接触箇所、Ｃ…スライダの中心線（第１ローラないし第４ローラの接触箇所の左右方向の中心）

Claims (6)

1. 　レールと、
   　前記レールに沿って移動可能なスライダと、
   　前記スライダに回転可能に支持される複数のローラと、を備える運動案内装置において、
   　前記レールの長さ方向視において、
   　前記複数のローラは、前記レールとの接触箇所が左から右に順番に配置される第１ローラ、第２ローラ、第３ローラ、及び第４ローラを有し、
   　前記第１ローラと前記第３ローラの接触角線が、右下がり及び右上がりのいずれか一方に傾斜し、
   　前記第２ローラと前記第４ローラの接触角線が、前記右下がり及び前記右上がりの他方に傾斜し、
   　前記第２ローラと前記第３ローラが、前記レールの上側及び下側のいずれか一方に配置され、
   　前記第１ローラと前記第４ローラが、前記レールの前記上側及び前記下側の他方に配置される運動案内装置。
2. 　前記第１ローラないし前記第４ローラの前記接触箇所の左右方向の中心が、前記第１ローラの前記接触箇所と前記第３ローラの前記接触箇所との間に配置され、かつ前記第２ローラの前記接触箇所と前記第４ローラの前記接触箇所との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の運動案内装置。
3. 　前記第１ローラないし前記第４ローラの前記接触箇所が略一直線上に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の運動案内装置。
4. 　前記第１ローラないし前記第４ローラが、前記スライダの中心線に関して左右対称に配置されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の運動案内装置。
5. 　前記レールは、
   　幅方向の中央部と、
   　前記中央部の幅方向の両端に設けられ、前記中央部に対して傾斜する一対の第１傾斜部と、
   　前記第１傾斜部の幅方向の両端に設けられ、前記中央部及び一対の前記第１傾斜部に対して傾斜する一対の第２傾斜部と、を備え、
   　前記第２ローラ及び前記第３ローラが一対の前記第１傾斜部に接し、
   　前記第１ローラ及び前記第４ローラが一対の前記第２傾斜部に接することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の運動案内装置。
6. 　前記第１ローラないし前記第４ローラは、前記スライダの移動方向に複列に設けられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の運動案内装置。

Images