WO2024009926A1 - 運動案内装置 - Google Patents

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WO2024009926A1
WO2024009926A1 PCT/JP2023/024552 JP2023024552W WO2024009926A1 WO 2024009926 A1 WO2024009926 A1 WO 2024009926A1 JP 2023024552 W JP2023024552 W JP 2023024552W WO 2024009926 A1 WO2024009926 A1 WO 2024009926A1
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trajectory
curve
turn
track
rolling
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PCT/JP2023/024552
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Inventor
勇樹 林
Original Assignee
Thk株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings
    • F16C29/06—Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load

Definitions

  • the present invention relates to a motion guide device in which a turn portion has a three-dimensional trajectory.
  • a motion guide device for guiding linear motion or curved motion of a movable body such as a table is known (see Patent Document 1).
  • the motion guide device includes a track member and a block movable relative to the track member.
  • a rolling path is formed between the rolling portion of the raceway member and the rolling portion of the block.
  • a circulation path is constituted by a rolling path, a return portion, and a turn portion connected to the rolling path and the return portion.
  • a plurality of rolling elements are arranged in the circulation path.
  • the trajectory of the rolling track is a straight line.
  • the trajectory of the return section is also a straight line.
  • the trajectory of the turn section connected to the rolling path and the return section is a circular arc.
  • the trajectory of the turn portion in the longitudinal direction (Y direction) of the motion guide device, that is, the trajectory of the turn portion in the XZ cross section of the motion guide device is a straight line.
  • the trajectory of the turn portion in the XZ cross section of the motion guide device may become a curve.
  • the trajectory of the turn portion becomes a three-dimensional, complex three-dimensional trajectory.
  • 31 is a track member
  • 32 is a block
  • 33 is a rolling element
  • 34 is a start point of a turn portion
  • 35 is an end point of a turn portion
  • 36 is a rolling path.
  • 37 is the trajectory of the return section.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and even if at least a part of the turn part is a three-dimensional and complex three-dimensional track, it is substantially tangential to at least one of the rolling path or the return part.
  • An object of the present invention is to provide a motion guide device that can approach the subject.
  • the present invention provides a track member, a block movable relative to the track member, a rolling path between a rolling part of the track member and a rolling part of the block,
  • a motion guide device comprising: a return portion; a plurality of rolling elements disposed in a turn portion connected to the rolling path and the return portion; a cross-sectional trajectory curve in an XZ cross section of the motion guide device; Based on a longitudinal trajectory curve drawn on a virtual plane where the longitudinal direction of the cross-sectional trajectory curve is the Y-axis and the trajectory length ⁇ from the turn start point of the cross-sectional trajectory curve is the length ⁇ of the W-axis, at least one of the turn portions is The X, Z coordinates of the three-dimensional orbit are the X, Z coordinates of the cross-sectional orbit curve, and the Y coordinate of the three-dimensional orbit is the ⁇ of the W axis of the virtual plane.
  • the turn portion is a three-dimensional and complex three-dimensional trajectory, it is possible to approach at least one of the rolling path or the return portion substantially tangentially. Therefore, it is possible to improve the movement of the rolling elements, improve the repeat durability of the turn portion, and suppress noise.
  • FIG. 1 is a perspective view of a motion guide device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2(a) is a plan view of the motion guide device of this embodiment, and FIG. 2(b) is a side view.
  • FIG. 2 is a front view of the motion guide device of this embodiment.
  • FIG. 4(a) is a bottom perspective view of the block of this embodiment, and FIG. 4(b) is an inverted top perspective view of the block of this embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a block processing method according to the present embodiment.
  • FIG. 6(a) shows a cross-sectional trajectory curve of this embodiment
  • FIG. 6(b) shows a longitudinal trajectory curve of this embodiment.
  • FIG. 7(a) shows a cross-sectional trajectory curve of this embodiment, and FIG.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a method of forming a turn portion of a motion guide device of a comparative example (FIG. 8(a) shows a cross-sectional trajectory curve in an XZ section, and FIG. 8(b) shows a longitudinal trajectory curve in a YZ section). It is a figure explaining the formation method of the turn part of the motion guide device of a comparative example (a perspective view showing an example of combining two swept curved surfaces).
  • FIG. 1 shows a perspective view of a motion guide device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a plan view and a side view of the motion guide device 1 of this embodiment.
  • FIG. 3 shows a front view of the motion guide device 1 of this embodiment.
  • the motion guide device 1 of this embodiment is a linear guide that includes a track member 2 and a block 4 that is movable relative to the track member 2.
  • a plurality of balls 3 are interposed between the track member 2 and the block 4 as rolling elements so as to be capable of rolling motion.
  • the block 4 includes a circulation path 5 for circulating the plurality of balls 3.
  • the circulation path 5 includes a rolling path 13 between the rolling portion 7 of the track member 2 and the rolling portion 8 of the block 4, a return portion 9, and a turn portion 10.
  • the longitudinal direction of the track member 2, that is, the moving direction of the block 4 will be referred to as the Y axis
  • the height direction will be referred to as the Z axis
  • the horizontal direction will be referred to as the X axis.
  • the track member 2 is a rail that extends linearly.
  • the track member 2 has an upper surface 2a, a pair of left and right side surfaces 2b, and a bottom surface 2c.
  • a rolling portion 7 extending in the longitudinal direction is formed on the side surface 2b of the raceway member 2.
  • the rolling portion 7 is a gothic arch-shaped groove.
  • the rolling portion 7 may be a groove in the shape of a circular arc.
  • a plurality of mounting holes 6 are formed in the upper surface 2a of the track member 2 for attaching the track member 2 to the base.
  • the track member 2 may extend in a curved shape.
  • the number of rolling parts 7 can be set as appropriate, such as 2 or 4. Further, the arrangement of the rolling portion 7 can also be set as appropriate.
  • the block 4 has a substantially U-shaped cross section and is arranged so as to straddle the track member 2.
  • the block 4 includes a web portion 4a facing the upper surface 2a of the track member 2, and a pair of sleeve portions 4b hanging down from both ends of the web portion 4a in the left-right direction and facing the side surfaces 2b of the track member 2.
  • the block 4 of the motion guide device 1 of this embodiment is a single structure.
  • the block 4 is formed with a rolling part 8, a return part 9, and a turn part 10.
  • the rolling part 8 of the block 4 faces the rolling part 7 of the raceway member 2
  • FIG. 4(a) shows a bottom side perspective view of the block 4
  • FIG. 4(b) shows a top side perspective view of the inverted block 4.
  • a rolling portion 8 is formed in the sleeve portion 4b of the block 4.
  • the rolling portion 8 is a gothic arch-shaped groove.
  • the rolling portion 8 may be a circular arc-shaped groove.
  • a return portion 9 is formed in the web portion 4a of the block 4 substantially parallel to the rolling portion 8.
  • the return portion 9 is a groove that opens toward the track member 2. Note that the return portion 9 may be a through hole.
  • a turn part 10 connected to the rolling part 8 and the return part 9 is formed in the block 4 from the sleeve part 4b of the block 4 to the web part 4a.
  • the turn portion 10 is a groove that opens toward the track member 2. Note that the turn portion 10 may also be a through hole.
  • the side surface 11 on the upper side in the Z direction that is in contact with the ball 3 is connected to the ball 3. It protrudes toward the block 4 side from the lower side surface 12 that is not in contact with the block 4 side.
  • the cross-sectional shape of the upper side surface 11 of the track member 2 is approximately arcuate.
  • the turn portion 10 of the block 4 is curved along this upper side surface 11. Further, the turn portion 10 extends linearly along the upper surface 2a of the track member 2. That is, the turn portion 10 is formed by a combination of circular arcs and straight lines, and has a substantially J-shape.
  • the rolling portion 8 (see FIG. 4), return portion 9, and turn portion 10 of the block 4 are continuously formed on the block 4 using a cutting tool 19 such as an end mill.
  • the connecting portions of the rolling portion 8, the turning portion 10, and the return portion 9 are seamless, and there are no seams.
  • the cutting tool 19 is not limited to an end mill.
  • the rolling portion 8, the turn portion 10, and the return portion 9 may be continuously formed on the block 4 by plastic working such as forging or pressing.
  • a plurality of balls 3 are arranged in the circulation path 5 constituted by the rolling path 13, the return section 9, and the turn section 10.
  • the ball 3 rolls on the rolling path 13.
  • the ball 3 that has moved to one end of the rolling path 13 is guided to the turn section 10, moves through the return section 9 in the opposite direction, and is then guided to the other end of the rolling path 13 from another turn section 10.
  • the rolling path 13 has a straight track 13a.
  • the return portion 9 also has a linear trajectory 9a.
  • the turn portion 10 has a three-dimensional and complex three-dimensional trajectory 10a. Note that the tracks 13a, 9a, and 10a of the rolling path 13, the return portion 9, and the turn portion 10 are the center lines of these paths.
  • the orbit 9a of the return portion 9 is the center line of the return portion 9.
  • the rolling path 13 and part of the tracks 13a, 10a of the turn section 10 may be a line drawn by the center of the ball 3 moving.
  • the three-dimensional trajectory 10a of the turn portion 10 is defined by the cross-sectional trajectory curve 14 (see FIG. 6(a)) in the XZ section of the motion guide device 1, and the length of the cross-sectional trajectory curve 14 with the longitudinal direction of the motion guide device 1 being the Y axis. It is formed based on a longitudinal trajectory curve 15 (see FIG. 6(b)) drawn on a virtual plane VP with the length ⁇ of the W axis being the length ⁇ .
  • the cross-sectional trajectory curve 14 is a curve showing the actual trajectory of the circulating trajectory of the ball 3 in the XZ section of the motion guide device 1.
  • A is the start point of the turn
  • C is the end point of the turn.
  • the cross-sectional trajectory curve 14 is determined in advance based on constraints on the shape of the track member 2, constraints on the shape of the turn portion 10, and the like.
  • the cross-sectional trajectory curve 14 is predetermined by the constraints of the shape of the track member 2, such that the ball 3 can move along the side surface 2b and top surface 2a of the track member 2. It is formed by connecting arcs and straight lines.
  • the cross-sectional trajectory curve 14 is not limited to this, and may be formed by connecting a plurality of circular arcs with different curvatures instead of a single circular arc. Further, instead of connecting a circular arc and a straight line, the cross-sectional trajectory curve 14 may be formed only by a circular arc, an ellipse, a clothoid curve, a spline curve, or the like.
  • the longitudinal trajectory curve 15 is a curve that reverses the trajectory direction by 180°.
  • A is the start point of the turn
  • C is the end point of the turn.
  • the longitudinal track curve 15 is connected to the track 13a of the rolling path 13 and the track 9a of the return section 9.
  • the track 13a of the rolling path 13 and the track 9a of the return section 9 are straight and parallel to the Y axis.
  • the turn track width ⁇ of the longitudinal track curve 15, that is, the distance between the track 13a of the rolling path 13 and the track 9a of the return portion 9, is equal to the track total length ⁇ of the cross-sectional track curve 14 (see FIG. 6(a)).
  • the Y-axis of the virtual plane VP is the longitudinal direction of the motion guide device 1, that is, the relative movement direction of the block 4.
  • the W axis of the virtual plane VP is different from the Z axis of the motion guide device 1.
  • the W-axis variable ⁇ is not the length of the motion guide device 1 in the Z-axis direction, but the trajectory length ⁇ from the turn start point A of the cross-sectional trajectory curve 14 (see FIG. 6(a)).
  • the trajectory length ⁇ is the arc length.
  • the longitudinal trajectory curve 15 is, for example, a curve with continuous tangents, such as a single circular arc.
  • the longitudinal trajectory curve 15 may be a curve with continuous tangents, such as an ellipse, a clothoid curve, or a spline curve.
  • the longitudinal trajectory curve 15 is connected to the trajectory 13a of the rolling path 13 at the turn starting point A so as to be substantially tangentially continuous. Further, at the end point C of the turn, it is connected to the trajectory 9a of the return portion 9 so as to be substantially tangentially continuous. Note that it is desirable that the longitudinal trajectory curve 15 is connected to both the trajectory 13a of the rolling path 13 and the trajectory 9a of the return section 9 so that tangent lines are continuous; It may be connected to at least one of 9a so that a tangent line is continuous.
  • the coordinates of the three-dimensional trajectory 10a of the turn section 10 are the trajectory from the turn starting point A of the cross-sectional trajectory curve 14. It is expressed by the following continuous X, Y, Z coordinates using the length ⁇ .
  • (Formula 1) (X, Y, Z) (F X ( ⁇ ), F Y ( ⁇ ), F Z ( ⁇ ))...(1)
  • the X, Z coordinates of the three-dimensional trajectory 10a are the X, Z coordinates (F X ( ⁇ ), F Z ( ⁇ )) of the cross-sectional trajectory curve 14.
  • the Y coordinate of the three-dimensional trajectory 10a is the Y coordinate (F Y ( ⁇ )) of the longitudinal trajectory curve 15 with ⁇ of the W axis of the virtual plane VP as a variable.
  • the X, Z coordinates of the three-dimensional trajectory 10a are the coordinates (F X ( ⁇ ), F Z ( ⁇ )).
  • the Y coordinate of the three-dimensional trajectory 10a is the Y coordinate (F Y ( ⁇ )) of the longitudinal trajectory curve 15 with ⁇ of the W axis of the virtual plane VP as a variable.
  • FIG. 1 shows a three-dimensional trajectory 10a of the turn portion 10 formed based on the cross-sectional trajectory curve 14 and the longitudinal trajectory curve 15.
  • the three-dimensional trajectory 10a of at least a portion of the turn portion 10 is formed based on the cross-sectional trajectory curve 14 and the longitudinal trajectory curve 15 of the motion guide device 1, at least a portion of the turn portion 10 is three-dimensional and complex three-dimensional trajectory. Even in this case, at least one of the rolling path 13 and the return section 9 can be approached substantially tangentially. Therefore, it is possible to improve the movement of the ball 3, improve the repeat durability of the turn section 10, and suppress noise.
  • the longitudinal trajectory curve 15 is connected to at least one of the trajectory 13a of the rolling path 13 or the trajectory 9a of the return portion 9 so that a tangent line is continuous, so the three-dimensional trajectory 10a of the turn portion 10 is connected to the trajectory 13a of the rolling path 13 Alternatively, it can be connected to at least one of the return portions 9 so that the tangent line is continuous.
  • the turn track width ( ⁇ ) of the longitudinal track curve 15 is equal to the track total length ( ⁇ ) of the cross-sectional track curve 14
  • the three-dimensional track 10a of the turn portion 10 can be formed smoothly over its entire length.
  • the cross-sectional trajectory curve in the XZ cross section of the motion guide device is composed of a curved line and a straight line, but it may be composed only of a curved line.
  • the longitudinal trajectory curve on the virtual plane of the motion guide device is composed of only curved lines, but it may partially include straight lines.
  • the rolling part and the turn part are formed in the block of a single structure, but the block is composed of a block body and a lid member attached to the end face of the block body, and the rolling part is formed in the block body. , and a turn portion may be formed on the lid member.
  • a turn portion may be formed on the lid member.
  • two or four rolling parts are formed on the block body
  • two or four turn parts are formed on the lid member
  • the return part of the block body is formed with two or four rolling parts. It may also be placed on the sleeve of the block body.
  • the return part of the block body may have a through hole so that the return part has a closed cross section, or the cover member may be composed of an end plate and an inner piece so that the turn part of the cover member has a closed cross section. You can.
  • the rolling elements may also be rollers.
  • the motion guide device is a linear guide, but the motion guide device may be a ball spline.

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Abstract

ターン部の少なくとも一部が立体的で複雑な三次元軌道であっても、転走路又は戻し部の少なくとも一方に実質的に接線でアプローチすることができる運動案内装置を提供する。 運動案内装置のＸＺ断面における断面軌道曲線（１４）、及び運動案内装置の長手方向をＹ軸とし、断面軌道曲線（１４）のターン始点Ａからの軌道長さωをＷ軸の長さωとした仮想平面ＶＰ上に描かれた長手軌道曲線（１５）に基づいて、ターン部の少なくとも一部の三次元軌道を形成する。三次元軌道のＸ，Ｚ座標は、断面軌道曲線（１４）のＸ，Ｚ座標である。三次元軌道のＹ座標は、仮想平面ＶＰのＷ軸のωを変数にした長手軌道曲線（１５）のＹ座標である。

Description

運動案内装置
　本発明は、ターン部が三次元軌道を有する運動案内装置に関する。
　テーブル等の可動体の直線運動又は曲線運動を案内するための運動案内装置が知られている（特許文献１参照）。運動案内装置は、軌道部材と、軌道部材に対して相対移動可能なブロックと、を備える。軌道部材の転動部とブロックの転動部との間には、転走路が形成される。転走路、戻し部、転走路と戻し部に接続されるターン部によって循環路が構成される。循環路には、複数の転動体が配置される。
　一般的な運動案内装置において、転走路の軌道は直線である。戻し部の軌道も直線である。転走路と戻し部に接続されるターン部の軌道は、円弧である。運動案内装置の長手方向（Ｙ方向）視におけるターン部の軌道、すなわち運動案内装置のＸＺ断面におけるターン部の軌道は、直線である。
特開２０２０－１９７２９６号公報
　しかし、図８（ａ）に示すように、軌道部材の形状の制約、ターン部の形状の制約等により、運動案内装置のＸＺ断面におけるターン部の軌道が曲線になる場合もある。この場合、ターン部の軌道は、立体的で複雑な三次元軌道になる。
　発明者は、立体的で複雑な三次元軌道を以下のように形成することを考えた。すなわち、図８（ａ）に示すＸＺ断面におけるターン部の軌道曲線（断面軌道曲線２１）を図９に示すようにＹ軸方向にスイープして曲面２２を描写する。同様に、図８（ｂ）に示すＹＺ断面におけるターン部の軌道曲線２３（長手軌道曲線）を図９に示すようにＸ軸方向にスイープして曲面２４（９図中斜線で示す）を描写する。そして、これらの２つの曲面２２，２４を合成し、２つの曲面２２，２４が交差する曲線２５を三次元軌道とする。なお、図８（ａ）、図８（ｂ）、図９において、３１は軌道部材、３２はブロック、３３は転動体、３４はターン部の始点、３５はターン部の終点、３６は転走路の軌道、３７は戻し部の軌道である。
　しかし、このように形成したターン部の三次元軌道２５には、転走路の軌道３６となる直線及び戻し部の軌道３７となる直線に対して、始点３４と終点３５で接線が連続しない、という課題がある。このため、転動体の動きの悪化、ターン部の繰返し耐久の低下、騒音を発生させるおそれがある。
　本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、ターン部の少なくとも一部が立体的で複雑な三次元軌道であっても、転走路又は戻し部の少なくとも一方に実質的に接線でアプローチすることができる運動案内装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明は、軌道部材と、前記軌道部材に対して相対移動可能なブロックと、前記軌道部材の転動部と前記ブロックの転動部との間の転走路、戻し部、前記転走路と前記戻し部に接続されるターン部に配置される複数の転動体と、を備える運動案内装置において、前記運動案内装置のＸＺ断面における断面軌道曲線、及び前記運動案内装置の長手方向をＹ軸とし、前記断面軌道曲線のターン始点からの軌道長さωをＷ軸の長さωとした仮想平面上に描かれた長手軌道曲線に基づいて、前記ターン部の少なくとも一部の三次元軌道を形成し、前記三次元軌道のＸ，Ｚ座標は、前記断面軌道曲線のＸ，Ｚ座標であり、前記三次元軌道のＹ座標は、前記仮想平面のＷ軸の前記ωを変数にした前記長手軌道曲線のＹ座標である運動案内装置である。
　本発明によれば、ターン部の少なくとも一部が立体的で複雑な三次元軌道であっても、転走路又は戻し部の少なくとも一方に実質的に接線でアプローチすることができる。このため、転動体の動きの向上、ターン部の繰返し耐久の向上、騒音の抑制を図ることができる。
本発明の一実施形態の運動案内装置の斜視図である。 図２（ａ）は本実施形態の運動案内装置の平面図、図２（ｂ）は側面図である。 本実施形態の運動案内装置の正面図である。 図４（ａ）は本実施形態のブロックの底面側斜視図であり、図４（ｂ）は反転させた本実施形態ブロックの上面側斜視図である。 本実施形態のブロックの加工方法を示す模式図である。 図６（ａ）は本実施形態の断面軌道曲線を示し、図６（ｂ）は本実施形態の長手軌道曲線を示す。 図７（ａ）は本実施形態の断面軌道曲線を示し、図７（ｂ）は本実施形態の長手軌道曲線を示す。 比較例の運動案内装置のターン部の形成方法を説明する図である（図８（ａ）はＸＺ断面における断面軌道曲線を示し、図８（ｂ）はＹＺ断面における長手軌道曲線を示す）。 比較例の運動案内装置のターン部の形成方法を説明する図である（スイープした２つの曲面を合成した例を示す斜視図）。
　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、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。
　図１は、本発明の一実施形態の運動案内装置１の斜視図を示す。図２は、本実施形態の運動案内装置１の平面図と側面図を示す。図３は、本実施形態の運動案内装置１の正面図を示す。
　本実施形態の運動案内装置１は、軌道部材２と、軌道部材２に対して相対移動可能なブロック４と、を備えるリニアガイドである。軌道部材２とブロック４との間には、転動体として複数のボール３が転がり運動可能に介在する。ブロック４は、複数のボール３を循環させるための循環路５を備える。循環路５は、軌道部材２の転動部７とブロック４の転動部８の間の転走路１３、戻し部９、ターン部１０によって構成される。
　なお、以下では、軌道部材２の長手方向、すなわちブロック４の移動方向をＹ軸とし、高さ方向をＺ軸とし、水平方向をＸ軸とする。
　図１に示すように、軌道部材２は、直線状に延びるレールである。軌道部材２は、上面２ａ、左右一対の側面２ｂ、底面２ｃを有する。軌道部材２の側面２ｂには、長手方向に延びる転動部７が形成される。転動部７はゴシックアーチ形状の溝である。転動部７はサーキュラーアーク形状の溝でもよい。軌道部材２の上面２ａには、軌道部材２をベースに取り付けるための複数の取付け穴６が形成される。なお、軌道部材２は曲線状に延びていてもよい。転動部７の数は２条、４条等適宜設定することができる。また、転動部７の配置も適宜設定することができる。
　図３に示すように、ブロック４は、断面略Ｕ字状であり、軌道部材２を跨るように配置される。ブロック４は、軌道部材２の上面２ａに対向するウェブ部４ａと、ウェブ部４ａの左右方向の両端部から垂下し、軌道部材２の側面２ｂに対向する一対の袖部４ｂと、を有する。本実施形態の運動案内装置１のブロック４は、単一構造体である。図１に示すように、ブロック４には、転動部８、戻し部９、ターン部１０が形成される。ブロック４の転動部８が軌道部材２の転動部７に対向する
　図４（ａ）はブロック４の底面側斜視図を示し、図４（ｂ）は反転させたブロック４の上面側斜視図を示す。ブロック４の袖部４ｂには、転動部８が形成される。転動部８はゴシックアーチ形状の溝である。転動部８はサーキュラーアーク形状の溝でもよい。
　ブロック４のウェブ部４ａには、転動部８と略平行に戻し部９が形成される。戻し部９は、軌道部材２に向かって開口する溝である。なお、戻し部９は貫通穴でもよい。
　ブロック４には、転動部８と戻し部９に接続されるターン部１０が、ブロック４の袖部４ｂからウェブ部４ａに至って形成される。ターン部１０は、軌道部材２に向かって開口する溝である。なお、ターン部１０も貫通穴でもよい。
　図３に示すように、本実施形態の運動案内装置１において、軌道部材２の転動部７の外側の一対の側面１１，１２のうち、ボール３に接するＺ方向上側の側面１１がボール３に接しない下側の側面１２よりもブロック４側に突出する。軌道部材２の上側の側面１１の断面形状は、略円弧状である。ブロック４のターン部１０は、この上側の側面１１に沿って湾曲する。また、ターン部１０は、軌道部材２の上面２ａに沿って直線状に延びる。すなわち、ターン部１０は、円弧と直線の組み合わせで構成されており、略Ｊ字状である。
　図５に示すように、ブロック４の転動部８（図４参照）、戻し部９、ターン部１０は、エンドミル等の切削工具１９を用いてブロック４に連続的に形成される。転動部８、ターン部１０、戻し部９の接続部分は、シームレスであり、継ぎ目は存在しない。なお、切削工具１９はエンドミルに限られることはない。また、切削以外に鍛造、プレスなどの塑性加工によってブロック４に転動部８、ターン部１０、戻し部９を連続的に形成してもよい。
　再び図１及び図２に示すように、転走路１３、戻し部９、ターン部１０によって構成される循環路５には、複数のボール３が配置される。軌道部材２に対してブロック４を相対移動させると、ボール３が転走路１３を転がる。転走路１３の一端まで移動したボール３は、ターン部１０に導かれ、戻し部９を反対方向に移動した後、もう一つのターン部１０から転走路１３の他端に導かれる。
　転走路１３は直線的な軌道１３ａを有する。戻し部９も直線的な軌道９ａを有する。ターン部１０は、立体的で複雑な三次元軌道１０ａを有する。なお、転走路１３、戻し部９、ターン部１０の軌道１３ａ，９ａ，１０ａは、これらの通路の中心線である。戻し部９では、ボール３と戻し部９の壁面との間にわずかな遊びが存在する。戻し部９の軌道９ａは戻し部９の中心線である。転走路１３及びターン部１０の一部では、ボール３が軌道部材２とブロック４との間に挟まれて移動する。転走路１３及びターン部１０の一部の軌道１３ａ，１０ａを移動するボール３の中心が描く線としてもよい。
　以下にターン部１０の三次元軌道１０ａの形成方法を説明する。ターン部１０の三次元軌道１０ａは、運動案内装置１のＸＺ断面における断面軌道曲線１４（図６（ａ）参照）、及び運動案内装置１の長手方向をＹ軸とし、断面軌道曲線１４の長さωをＷ軸の長さωとした仮想平面ＶＰ上に描かれた長手軌道曲線１５（図６（ｂ）参照）に基づいて形成される。
　図６（ａ）に示すように、断面軌道曲線１４は、運動案内装置１のＸＺ断面において、ボール３が循環する軌道の実態軌跡を示す曲線である。Ａはターン始点であり、Ｃはターン終点である。断面軌道曲線１４は、軌道部材２の形状の制約、ターン部１０の形状の制約等により予め決定される。例えば、この実施形態では、断面軌道曲線１４は、軌道部材２の形状の制約により予め決定されており、ボール３が軌道部材２の側面２ｂと上面２ａに沿って移動できるように、単一の円弧と直線を接続して形成される。もちろん、断面軌道曲線１４はこれに限られることはなく、単一の円弧の代わりに曲率が異なる複数の円弧を接続して形成してもよい。また、円弧と直線を接続する代わりに、円弧、楕円、クロソイド曲線、又はスプライン曲線等のみにより断面軌道曲線１４を形成してもよい。
　図６（ｂ）に示すように、長手軌道曲線１５は、軌道方向を１８０°反転させる曲線である。Ａはターン始点であり、Ｃはターン終点である。長手軌道曲線１５は、転走路１３の軌道１３ａと戻し部９の軌道９ａに接続される。転走路１３の軌道１３ａと戻し部９の軌道９ａは、直線であり、Ｙ軸と平行である。長手軌道曲線１５のターン軌道幅α、すなわち転走路１３の軌道１３ａと戻し部９の軌道９ａとの間の距離は、断面軌道曲線１４の軌道全長α（図６（ａ）参照）と等しい。
　仮想平面ＶＰのＹ軸は、運動案内装置１の長手方向、すなわちブロック４の相対移動方向である。仮想平面ＶＰのＷ軸は、運動案内装置１のＺ軸とは異なる。Ｗ軸の変数ωは、運動案内装置１のＺ軸方向の長さではなく、断面軌道曲線１４のターン始点Ａからの軌道長さω（図６（ａ）参照）である。例えば、断面軌道曲線１４が円弧の場合、軌道長さωは円弧長である。
　長手軌道曲線１５は、例えば単一の円弧等の接線が連続する曲線である。長手軌道曲線１５は、例えば楕円、クロソイド曲線、スプライン曲線等の接線が連続する曲線でもよい。
　長手軌道曲線１５は、ターン始点Ａで転走路１３の軌道１３ａと実質的に接線が連続するように接続される。また、ターン終点Ｃで戻し部９の軌道９ａと実質的に接線が連続するように接続される。なお、長手軌道曲線１５は、転走路１３の軌道１３ａ及び戻し部９の軌道９ａの両方に接線が連続するように接続されるのが望ましいが、転走路１３の軌道１３ａ又は戻し部９の軌道９ａの少なくとも一方に接線が連続するように接続されてもよい。
　運動案内装置１の水平方向をＸ座標、高さ方向をＺ座標、長手方向をＹ座標とするとき、ターン部１０の三次元軌道１０ａの座標は、断面軌道曲線１４のターン始点Ａからの軌道長さωを用いて、下記の連続したＸ，Ｙ，Ｚ座標によって表される。
　（式１）
　（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（ＦＸ（ω），ＦＹ（ω），ＦＺ（ω））…（１）
　ここで、三次元軌道１０ａのＸ，Ｚ座標は、断面軌道曲線１４のＸ，Ｚ座標（ＦＸ（ω），ＦＺ（ω））である。三次元軌道１０ａのＹ座標は、仮想平面ＶＰのＷ軸のωを変数にした長手軌道曲線１５のＹ座標（ＦＹ（ω））である。
　以下に、三次元軌道１０ａの形成方法の一例を説明する。三次元軌道１０ａのＸ，Ｚ座標は、図６（ａ）に示すように、ターン始点Ａからの軌道長さωを変数にした断面軌道曲線１４の座標（ＦＸ（ω），ＦＺ（ω））である。
　図７（ａ）に示すように、断面軌道曲線１４を円弧と直線を接続して形成する場合、断面軌道曲線１４のＸ，Ｚ座標は、以下のように表される。
　（式２）
　（Ｘ，Ｚ）＝（ＦＸ（ω），ＦＺ（ω））…（２）
　Ａ～Ｂ区間において、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　Ｂ～Ｃ区間において、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　ここで、Ａはターン始点、Ｂは断面軌道曲線内曲率変化点、Ｃはターン終点である。ωはターン始点Ａからの軌道長さであり、０からαに変化する変数である。θはターン開始角度、Ｒ１は断面軌道半径、αは断面軌道全長である。
　三次元軌道１０ａのＹ座標は、図６（ｂ）に示すように、仮想平面ＶＰのＷ軸のωを変数にした長手軌道曲線１５のＹ座標（ＦＹ（ω））である。
　図７（ｂ）に示すように、長手軌道曲線１５を単一の円弧から形成する場合、三次元軌道１０ａのＹ座標は、以下のように表される。
　（式３）
　Ｙ＝ＦＹ（ω）…（３）
　Ａ～Ｃ区間において、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
ここで、Ｒ２は長手軌道半径であり、Ｒ２＝α／２である。
　（２）式のＦＸ（ω），ＦＺ（ω）、（３）式のＦＹ（ω）からターン始点Ａからの軌道長さωを変数にした三次元軌道１０ａのＸ，Ｙ，Ｚ座標を求めることができる。なお、（３）式のＦＷは、三次元軌道１０ａの座標を求めるのには使用しないが、参考までに記載する。
　図１に断面軌道曲線１４及び長手軌道曲線１５に基づいて形成されたターン部１０の三次元軌道１０ａを示す。このように三次元軌道１０ａを形成することで、三次元軌道１０ａが立体的で複雑な軌道であっても、そのターン始点Ａで転走路１３の軌道１３ａに実質的に接線が連続するように接続することができる。また、そのターン終点Ｃで戻し部９の軌道９ａに実質的に接線が連続するように接続することができる。
　以上に本実施形態の運動案内装置１の構成を説明した。本実施形態の運動案内装置１によれば以下の効果を奏する。
　運動案内装置１の断面軌道曲線１４及び長手軌道曲線１５に基づいて、ターン部１０の少なくとも一部の三次元軌道１０ａを形成するので、ターン部１０少なくとも一部が立体的で複雑な三次元軌道であっても、転走路１３又は戻し部９の少なくとも一方に実質的に接線でアプローチすることができる。このため、ボール３の動きの向上、ターン部１０の繰返し耐久の向上、騒音の抑制を図ることができる。
　仮想平面ＶＰ上において、長手軌道曲線１５を転走路１３の軌道１３ａ又は戻し部９の軌道９ａの少なくとも一方に接線が連続するように接続するので、ターン部１０の三次元軌道１０ａを転走路１３又は戻し部９の少なくとも一方に接線が連続するように接続することができる。
　長手軌道曲線１５のターン軌道幅（α）が断面軌道曲線１４の軌道全長（α）と等しいので、ターン部１０の三次元軌道１０ａをその全長にわたって滑らかに形成することができる。
　単一構造体のブロック４に少なくとも転動部８とターン部１０を連続的に形成するので、これらを継ぎ目なく繋げることができる。
　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具現化できる。
　上記実施形態では、運動案内装置のＸＺ断面における断面軌道曲線が曲線と直線から構成されているが、曲線のみから構成されてもよい。また、上記実施形態では、運動案内装置の仮想平面における長手軌道曲線が曲線のみから構成されているが一部に直線を含んでもよい。
　上記実施形態では、単一構造体のブロックに転動部とターン部を形成しているが、ブロックをブロック本体とブロック本体の端面に取り付けられる蓋部材とで構成し、ブロック本体に転動部を形成し、蓋部材にターン部を形成してもよい。この場合、通常のリニアガイドと同様に、ブロック本体に２条、４条等の転動部を形成し、蓋部材に２つ、４つ等のターン部を形成し、ブロック本体の戻し部をブロック本体の袖部に配置してもよい。また、ブロック本体の戻し部が閉じた断面を持つように戻し部を貫通孔にしてもよいし、蓋部材のターン部が閉じた断面を持つように蓋部材をエンドプレートとインナーピースから構成してもよい。
　上記実施形態では、総ボールの例を説明したが、ボール間にスペーサを介在させてもよい。また、転動体がボールの例を説明したが、転動体はローラでもよい。
　上記実施形態では、軌道部材に断面略Ｕ字状のブロックが跨るアウターブロック式のリニアガイドの例を説明したが、断面略Ｕ字状のアウターレール内にインナーブロックが配置されるインナーブロック式のリニアガイドでもよい。
　上記実施形態では、運動案内装置がリニアガイドの例を説明したが、運動案内装置はボールスプラインでもよい。
　本明細書は、２０２２年７月７日出願の特願２０２２－１０９４２６に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
　１…運動案内装置、２…軌道部材、３…ボール（転動体）、４…ブロック、７…軌道部材の転動部、８…ブロックの転動部、９…戻し部、９ａ…戻し部の軌道、１０…ターン部、１０ａ…ターン部の三次元軌道、１３…転走路、１３ａ…転走路の軌道、１４…断面軌道曲線、１５…長手軌道曲線、ＶＰ…仮想平面

Claims (4)

  1. 　軌道部材と、
    　前記軌道部材に対して相対移動可能なブロックと、
    　前記軌道部材の転動部と前記ブロックの転動部との間の転走路、戻し部、前記転走路と前記戻し部に接続されるターン部に配置される複数の転動体と、を備える運動案内装置において、
    　前記運動案内装置のＸＺ断面における断面軌道曲線、及び前記運動案内装置の長手方向をＹ軸とし、前記断面軌道曲線のターン始点からの軌道長さωをＷ軸の長さωとした仮想平面上に描かれた長手軌道曲線に基づいて、前記ターン部の少なくとも一部の三次元軌道を形成し、
    　前記三次元軌道のＸ，Ｚ座標は、前記断面軌道曲線のＸ，Ｚ座標であり、
    　前記三次元軌道のＹ座標は、前記仮想平面のＷ軸の前記ωを変数にした前記長手軌道曲線のＹ座標である運動案内装置。
  2. 　前記仮想平面上において、前記長手軌道曲線が前記転走路の軌道又は前記戻し部の軌道の少なくとも一方に接線が連続するように接続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. 　前記長手軌道曲線のターン軌道幅（α）が前記断面軌道曲線の軌道全長（α）と等しい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. 　単一構造体の前記ブロックに少なくとも前記転動部と前記ターン部が連続的に形成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。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001241437A (ja) * 2000-02-29 2001-09-07 Nippon Thompson Co Ltd 曲動転がり案内ユニット
JP2003035314A (ja) * 2001-07-23 2003-02-07 Nsk Ltd 転がり直動案内装置の設計方法及びこれにより設計された転がり直動案内装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001241437A (ja) * 2000-02-29 2001-09-07 Nippon Thompson Co Ltd 曲動転がり案内ユニット
JP2003035314A (ja) * 2001-07-23 2003-02-07 Nsk Ltd 転がり直動案内装置の設計方法及びこれにより設計された転がり直動案内装置

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