JP5726922B2

JP5726922B2 - 運動案内装置

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Publication number: JP5726922B2
Application number: JP2013007113A
Authority: JP
Inventors: 角野　壽昭; 壽昭角野; 絵里亀田
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2033-01-18
Also published as: US9458883B2; TW201430231A; CN104884826A; WO2014112190A1; CN104884826B; TWI557335B; JP2014137125A; US20150337899A1; DE112013006453T5; DE112013006453B4

Description

本発明は、転動体の無限循環路内に多数の転動体を等間隔で整列させるための連結体を組み込んだ運動案内装置に関する。

この種の運動案内装置は、長手方向に沿って転動体の転走面が形成された軌道レールと、多数の転動体を介して軌道レールに組み付けられると共にこれら転動体の無限循環路を有する移動ブロックと、前記無限循環路内に配列された多数の転動体と、これら転動体と共に前記無限循環路内に組み込まれて当該転動体を等間隔で一列に整列させるベルト状の連結体とを備えている。また、前記連結体は、隣接する転動体間に配置される複数のスペーサと、これらスペーサを等間隔で一列に連結するベルト部材とから構成されている。そして、移動ブロックが軌道レールに対して相対的に往復運動を行なうと、前記転動体が前記無限循環路内を循環し、併せて前記連結体が転動体と共に前記無限循環路内を循環するように構成されている。

前記無限循環路は、転動体が軌道レールと移動ブロックとの間で荷重を受けながら転動する負荷転動体通路と、この負荷転動体通路と平行に設けられた転動体戻し通路と、前記負荷転動体通路と転動体戻し通路とを接続する一対の方向転換路とから構成され、各方向転換路は転動体及び連結体の進行方向を反転させるべく、一定の曲率半径で円弧状に形成されている。また、前記負荷転動体通路、転動体戻し通路及び方向転換路の内壁には前記転動体の循環方向に沿って前記連結体のベルト部に対応した案内溝が形成されており、前記連結体はそのベルト部が前記案内溝に挿入された状態で前記無限循環路内を循環するようになっている。前記方向転換路における案内溝はその曲率中心が当該方向転換路の曲率中心と合致しており、当該方向転換路と同様に一定の曲率半径で円弧状に形成されている。

前記連結体が前記方向転換路内を移動する際、前記ベルト部材は前記案内溝に合致した円弧状に湾曲するのではなく、互いに隣接するスペーサの間で局所的に屈曲しながら前記案内溝の円弧に近似した形状に湾曲する。このため、前記連結体が方向転換路内を移動する際には、前記ベルト部材が前記案内溝の外周面に干渉し易く、それに伴って方向転換路内における連結体に余分な摺動抵抗が作用する懸念があった。このようなベルト部材と案内溝との干渉を考慮したものとして特許文献１記載の発明がある。この発明では、前記案内溝の外周面の曲率中心を前記方向転換路の曲率中心よりも当該方向転換路の外周面側に配置しており、それによって前記案内溝の幅は方向転換路の両端部から中央部にかけて徐々に拡がり、中央部で最大の溝幅となっていた。

特開２００９−１２７７４０号公報

本発明が目的とするところは、前記案内溝に対する連結体のベルト部材の干渉を防いで前記方向転換路内におけるベルト部材の循環を円滑にすることができ、もって無限循環路内での転動体の円滑な循環を可能とする運動案内装置を提供することにある。

このような目的を達成する本発明の運動案内装置は、長手方向に沿って転動体が転走する軌道レールと、多数の転動体を介して前記軌道レールに組み付けられると共に当該転動体の無限循環路を有し、当該軌道レールに沿って移動自在な移動ブロックとを備え、前記無限循環路は、前記転動体が軌道レールとの間で荷重を負荷しながら転走する負荷転動体通路と、この負荷転動体通路と平行な転動体戻し通路と、前記負荷転動体通路と転動体戻し通路とを繋ぐ方向転換路とを備える。また、前記無限循環路内に配列された複数の転動体は、互いに隣接する転動体の間に配置されるスペーサ及び各スペーサを連結するベルト部材を備えた連結体によって保持されている。

そして、前記無限循環路内には前記連結体のベルト部材を転動体の循環方向に沿って案内する案内溝が形成され、前記方向転換路内に形成された案内溝は外周側案内面とこれに対向する内周側案内面を有し、これら外周側案内面及び内周側案内面は夫々が滑らかに連続している。更に、前記方向転換路内に形成された案内溝の溝幅は、前記負荷転動体通路又は転動体戻し通路との連結端から当該方向転換路の中央部に至るまでの経路途上で最大となり、且つ、前記連結端における溝幅及び前記中央部における溝幅は、前記経路途上における溝幅の最大値よりも小さく設定されている。

本発明の運動案内装置によれば、前記方向転換路内にてベルト部材が屈曲したとしても、このベルト部材が前記方向転換路に形成された案内溝に干渉するのを防ぐことが可能となる。その結果、前記無限循環路内での転動体の円滑な循環を達成することができ、ひいては軌道レールに沿った移動ブロックの円滑な移動を達成することが可能となる。

本発明を適用した運動案内装置の実施形態の一例を示す斜視図である。図１記載の運動案内装置からエンドプレートを取り外した状態を示す正面図である。図１に係る運動案内装置に組み込まれる連結体を示す側面図である。図３に示す連結体の平面図である。図４のＶ−Ｖ線断面図である。無限循環路内にボール及び連結体を組み込んだ状態を示す断面図である。図１に示す運動案内装置のブロック組立体を示す斜視図である。図７に示すブロック組立体の分解斜視図である。エンドプレートのブロック組立体との接合面を示す部分拡大図である。前記ブロック組立体に対してエンドプレートを装着した状態を示す断面図である。前記方向転換路の内部における連結体の湾曲状態を示す拡大図である。前記方向転換路内に形成された案内溝の溝幅を示す模式図である。

以下、添付図面を用いて本発明を適用した運動案内装置の実施形態を詳細に説明する。

図１は本発明を適用した運動案内装置の実施形態の一例を示すものである。この運動案内装置は、直線状に延びる軌道レール１と、転動体としての多数のボールを介して前記軌道レール１に組付けられると共に当該ボールの無限循環路を有する移動ブロック２とを備え、前記移動ブロック２は軌道レール１に沿って往復運動自在に移動することが可能である。尚、図１は、前記軌道レール１及び移動ブロック２の全体像を理解し易くするため、前記無限循環路内に配列されるボールを省略して描いてある。

前記軌道レール１は断面略矩形状に形成されている。この軌道レール１の左右両側面には長手方向に沿って突部１０が設けられている。各突部１０の上側及び下側にはボール転走溝１１が夫々設けられており、前記軌道レール１には計４条のボール転走溝１１が形成されている。また、前記軌道レール１には長手方向に沿って所定の間隔で上面から底面に貫通するボルト取付け孔１２が形成されている。このボルト取付け孔１２は前記軌道レール１を機械装置などに敷設する際に利用される。尚、この軌道レール１に対するボール転走溝１１の配置及び条数は、移動ブロック２に必要とされる負荷能力に応じて適宜変更して良い。

一方、前記移動ブロック２は、前記軌道レール１の一部を収容するブロック組立体３と、このブロック組立体３の往復移動方向の両端に装着される一対のエンドプレート４とを備えている。このエンドプレート４は、エンドプレート本体４０と、このエンドプレート本体４０に固定されるシール保持プレート４１とから構成される。前記シール保持プレート４１にはシール部材４２が装着されており、かかるシール部材４２がエンドプレート４と軌道レール１との隙間を密封し、軌道レール１に付着した塵芥などが移動ブロック２の内部に進入するのを防止している。尚、図１では、一方のエンドプレート４を前記ブロック組立体３から取り外し、更に当該エンドプレート４をエンドプレート本体４０とシール保持プレート４１とに分解した状態を示している。

図２は、前記エンドプレート４を取り除いた状態の運動案内装置を示す正面図である。前記ブロック組立体３は、テーブル等の搬送対象物の取付面２０が形成された水平部３ａと、この水平部３ａと直交すると共に前記軌道レール１の両側面に対向する一対の脚部３ｂとを有しており、前記ブロック組立体３は一対の脚部３ｂの間に前記軌道レール１の上半分を収容している。また、前記取付面２０には搬送対象物をボルトで固定するためのタップ穴２０ａが設けられている。

前記軌道レール１に面した各脚部３ｂの内側には２条の負荷ボール転走溝３０が設けられている。これら負荷ボール転走溝３０は前記軌道レール１のボール転走溝１１に対向し、ボール５が荷重を負荷しながら転走する負荷転動体通路３１を構成する。また、各脚部３ｂには各負荷転動体通路３１と略平行に転動体戻し通路３２が設けられている。この転動体戻し通路３２の内径はボール５の直径よりも僅かに大きく設定されており、ボール５は荷重から開放された状態でこの転動体戻し通路３２内を転走する。

尚、図２において、符号３３は前記エンドプレート４の固定に用いるタップ穴、符号３４は軌道レール１の側面とブロック組立体３の脚部３ｂとの間を密封するシール部材、符号３５は軌道レール１の上面とブロック組立体３の水平部３ａとの間を密封するシール部材である。

また、前記エンドプレート４は前記ブロック組立体３と相まって前記無限循環路の一部をなす方向転換路を形成する。この方向転換路は一定の曲率半径で円弧状に形成されて前記負荷転動体通路３１と転動体戻し通路３２を連結し、ボール５を負荷転動体通路３１と転動体戻し通路３２との間で往来させることが可能になっている。すなわち、図１に示したように、前記ブロック組立体３に一対のエンドプレート４を装着することで、前記ボール５の無限循環路が完成する。

更に、前記ボール５はベルト状の連結体６に等間隔で一列に配列されており、この連結体と共に前記負荷転動体通路３１、転動体戻し通路３２及び方向転換路から構成される無限循環路に組み込まれている。但し、図２では方向転換路に配列されたボール５及び連結体６を省略して描いており、前記負荷転動体通路３１及び転動体戻し通路３２における連結体６の断面が示されている。

図３乃至図５は前記連結体６を示すものである。この連結体６は、各ボール５間に配置される複数のスペーサ６０と、ボール５の配列方向に沿って延びてこれらスペーサ６０を連結する一対のベルト部材６１とを備えている。各スペーサ６０は円盤状に形成されると共に、ボール５と接触する面には球面座６２が設けられ、この球面座６２はボール５の球面に近似した曲率になっている。また、前記ベルト部材６１は可撓性を有して平帯状に形成されている。一対のベルト部材６１は前記スペーサ６０を挟んで配置されており、当該スペーサ６０と結合されている。このため、ベルト部材６１はスペーサ６０との結合部位では撓みにくく、スペーサ６０と結合されていない部位、すなわち互いに隣接するスペーサ６０の間において撓み易くなっている。従って、前記方向転換路内で連結体６を強制的に湾曲させた場合、前記連結体６は滑らかな円弧状に湾曲するのではなく、部分的な屈曲を伴って擬似的な円弧状に湾曲することになる。また、図３に示すように、前記ベルト部材６１はボール５の中心より僅かに変位した位置で前記スペーサ６０と結合されており、この連結体６を移動ブロック２の無限循環路に組み込む際には、前記ベルト部材６１がボール５の中心よりも循環経路の内側に存在するように当該連結体６の移動ブロック２に対する組み込み姿勢を決定する。

この連結体６は合成樹脂の射出成形によって前記スペーサ６０とベルト部材６１とが一体的に製作され、ボール５は当該連結体６の製作後にスペーサ６０の間に挿入される。一対のスペーサ６０の間に挿入されたボール５はこれらスペーサ６０によって抱え込まれ、回転自在な状態で連結体に保持されている。また、各スペーサ６０は前記球面座６２でボール５に接触することから、前記移動ブロック２の無限循環路内で連結体６が湾曲した状態において、当該スペーサ６０は常にその球面座６２の中心が互いに隣接するボール５の中心を結ぶ線分上に位置している。

図６は前記無限循環路に組み込まれた連結体６を示す断面図である。この無限循環路は前記負荷転動体通路３１と転動体戻し通路３２とを一対の方向転換路４５で連結して構成されており、円弧状の各方向転換路４５においてボール５の進行方向が反転し、負荷転動体通路３１から転動体戻し通路３２へ、転動体戻し通路３２から負荷転動体通路３１へボールが送り込まれるようになっている。前記無限循環路内では、前記連結体６の端部６ａ、６ｂ同士が隙間を介して互いに対向しており、連結体６が僅かに伸長した場合でも端部同士が干渉しないように構成されている。従って、移動ブロック２が軌道レール１に沿って運動すると、負荷転動体通路３１に存在するボール５が転動し、これに伴って無限循環路内に存在する総てのボール５が連結体６と共に当該無限循環路内を循環することになる。

次に、前記ブロック組立体３及びエンドプレート４の構成を詳細に説明する。図７は前記ブロック組立体３の斜視図、図８はブロック組立体３の分解図である。このブロック組立体３は、前記負荷ボール転走溝３０が形成された金属製のブロック本体７と、このブロック本体７に対して装着される合成樹脂製の一対の循環部材８と、前記ブロック本体７に装着されて前記転動体戻し通路３２となる４本のパイプ部材９とから構成される。

前記ブロック本体７には移動ブロック２の移動方向に沿った取付け孔７０が貫通形成されている。前記パイプ部材９は断面略半円状に形成された一対のパイプ半体９ａ，９ｂからなり、このパイプ部材９が取付け孔７０に挿入されることで前記転動体戻し通路３２が形成される。また、図７及び図８には示されていないが、前記パイプ部材９の内壁には前記連結体６のベルト部材６１が収容される案内溝が形成されている。

また、前記循環部材８は前記ブロック組立体３の各脚部３ｂに対応して設けられており、前記ブロック本体７の両端面に接する一対のインナプレート８０と、これらインナプレート８０を互いに連結する三本の保持枠８１，８２，８３と、から構成される。各インナプレート８０はブロック本体７の端面の一部を覆う平板状に形成されると共に、前記パイプ部材９が挿入されるパイプ保持孔８４が設けられ、このパイプ保持孔８４が前記転動体戻し通路３２の入口又は出口となる。また、各インナプレート８０には前記パイプ保持孔８４に隣接して二つの案内突起８５が形成されており、各案内突起８５は前記インナプレート８０の表面から半円形状に突出すると共に、当該インナプレート８０と一体に成形されている。更に、各案内突起８５にはその周面に沿って一定の曲率半径で内周曲面８６が形成されており、この内周曲面８６の一端は前記負荷ボール転走溝３０に、他端は転動体戻し通路３２に連続している。また、この内周曲面８６の両側には前記連結体６のベルト部材６１が摺接する一対の内周側案内面８７が形成されており、これら内周側案内面８７は前記案内突起８５の外周縁をなしている。

一方、第一の保持枠８１は前記脚部３ｂに形成された２条の負荷ボール転走溝３０のうち、上側の負荷ボール転走溝３０の上端縁に沿って設けられる一方、第二の保持枠８２は２条の負荷ボール転走溝３０の中間に位置するように設けられている。また、第三の保持枠８３は脚部３ｂの下端に位置して下側の負荷ボール転走溝３０の下端に沿って設けられている。更に、これらの保持枠８１，８２，８３の負荷ボール転走溝３０に面した部位には、前記連結体６のベルト部材６１を収容する案内溝が設けられており、各案内溝が前記負荷ボール転走溝の３０の両側に位置して、連結体６のベルト部材６１の通路を構成する。

一方、図９は前記エンドプレート４のブロック組立体３との接合面を示す詳細図である。エンドプレート４を構成するエンドプレート本体４０のブロック組立体３との接合面には、前記循環部材８のインナプレート８０と同一形状のプレート固定溝４２０が形成されており、エンドプレート本体４０をブロック組立体３に固定すると、前記インナプレート８０がプレート固定溝４２０に嵌合して位置決めされると共に、エンドプレート本体４０とブロック本体７との間に挟み込まれて固定されるようになっている。また、前記プレート固定溝４２０の内部にはインナプレート８０の案内突起８５が嵌合する突起収容溝４３０が形成されている。この突起収容溝４３０は案内突起８５の内周曲面８６と対向する外周曲面４３を具備しており、エンドプレート４をブロック組立体３に装着すると、前記案内突起８５の内周曲面８６と突起収容溝４３０の外周曲面４３とが組み合わさって、両者の間にボール５の直径よりも僅かに大きな内径の方向転換路４５が構成される。更に、前記突起収容溝４３０と案内突起８５とが組み合わさることにより、前記連結体６のベルト部材６１を収容する案内溝４６が方向転換路４５に具備されるようになっている。この案内溝４６は前記案内突起８５の内周曲面８６の両側に設けられた内周側案内面８７対向する外周側案内面４４を有している。尚、図９中においては方向転換路４５の存在を明確にするため、ブロック組立体３側の案内突起８５を二点鎖線で示してある。

図１０は前記ブロック組立体３に対してエンドプレート４を装着し、前記方向転換路４５を完成させた状態を示す断面図である。前記エンドプレート４に設けられた前記外周曲面４３は前記転動体戻し通路３２から連続する半円状に形成されており、この外周曲面４３は前記内周曲面８６と同一の曲率中心で、且つ内周曲面８６の曲率半径よりもボール直径分より僅かに大きな曲率半径で円弧状に形成されている。前記ブロック組立体３に対してエンドプレート４を装着すると、前記案内突起８５の内周曲面８６と前記外周曲面４３とが対向し、両者の間に前記負荷転動体通路３１と転動体戻し通路３２とを繋ぐ半円状の方向転換路４５が完成する。また、前記方向転換路４５内には、前記外周側案内面４４と前記内周側案内面８７が対向することにより、前記連結体６のベルト部材６１を収容する案内溝４６が具備される。

更に、前記ブロック本体７の取付け孔７０に挿入されたパイプ部材９の一部は当該取付け孔７０から突出し、前記循環部材８のインナプレート８０に形成されたパイプ保持孔８４に嵌合する。これにより、インナプレート８０を介してパイプ部材９とエンドプレート４が正確に位置決めされ、図１０に示すように、循環部材８の保持枠８１，８２，８３に形成された案内溝８８、前記エンドプレート４に具備された案内溝４６及び前記パイプ部材９の内部に形成された案内溝９１が正確に連結される。すなわち、ブロック組立体３に対してエンドプレート４を装着することにより前記負荷転動体通路３１に設けられた案内溝８８、方向転換路４５に設けられた案内溝４６及び転動体戻し通路３２の案内溝９１が連結され、前記連結体６のベルト部材６１を収容する案内溝がボール５の無限循環路の周方向に連続して完成する。

図１１は前記方向転換路４５の内部を示す拡大図である。前記外周曲面４３は、前記インナプレート８０の表面上の点Ｐを円弧中心とする単一円弧状に形成されており、前記ボール５はこの外周曲面４３に沿って方向転換路４５内を円弧状に移動する。ここで、前記負荷転動体通路３１を転走するボール５の転走方向を基準とした場合、前記負荷転動体通路３１及び転動体戻し通路３２から等距離で離れた位置Ｓ（以下、「方向転換路の中央部Ｓ」という）では前記ボール５の転走方向が９０°変化した状態となる。また、前記転動体戻し通路３２を転走するボール５の転走方向は１８０°変化した状態となる。尚、図１１では、方向転換路４５内での連結体６の軌道を理解しやすくするため、方向転換路４５内のボール５を一点鎖線で描いている。

これに対し、前述したように連結体６のベルト部材６１はスペーサ６０との結合部位では撓みにくく、互いに隣接するスペーサ６０の間において撓み易くなっている。このため、前記方向転換路内ではボールの移動経路に沿って滑らかな円弧状に湾曲するのではなく、部分的な屈曲を伴って擬似的な円弧状に湾曲することになる。特に、図３に示すように、連結体６のベルト部材６１がボール５の中心に対して変位してスペーサ６０と結合されており、しかも図１１に示すように当該ベルト部材６１がボール５の中心よりも無限循環路の内側に存在している場合には、前記方向転換路４５内におけるベルト部材６１の部分的な屈曲が顕著に発生する。

このため、仮に前記案内溝４６を構成する前記外周側案内面４４が前記外周曲面４３と同一の曲率中心で且つ一定の曲率半径で円弧状に形成されている場合、ベルト部材６１の部分的な屈曲部位が前記外周側案内面４４と強く干渉してしまう可能性がある。このベルト部材６１と外周側案内面４４の干渉は、前記方向転換路４５の中央部Ｓよりも、ボールの進行方向が９０度変化する過程、すなわち、前記負荷転動体通路３１又は転動体戻し通路３２から前記方向転換路４５の中央部Ｓに至るまでの経路（以下、「転換経路」という）内で顕著に発生する。

この点に鑑み本発明を適用した運動案内装置では、図１２に示すように、前記方向転換路４５における案内溝４６の溝幅が、前記負荷転動体通路３１の案内溝８８との連結部位から前記転動体戻し通路３２の案内溝９１との連結部位にかけて連続的に変化している。ここで、前記案内溝４６の溝幅とは、互いに対向する前記外周側案内面４４と内周側案内面８７との距離である。

また、前記案内溝４６の溝幅は、前記負荷転動体通路３１の案内溝８８との連結部位又は前記転動体戻し通路３２の案内溝９１との連結部位における溝幅をＷ１、前記方向転換路４５の中央部Ｓにおける溝幅をＷ２、前記転換経路の途上における溝幅をＷ３とした場合、Ｗ３がＷ１及びＷ２よりも大きくなるように設定されている。

すなわち、本発明の運動案内装置では、前記案内溝４６の溝幅は前記転換経路の途上で最大となるように設定されており、例えば、連結体６が前記負荷転動体通路３１から前記方向転換路４５へ進入して、当該方向転換路の中央部Ｓに到達するまでの間に、当該溝幅は徐々に増大した後に徐々に減少に転じるようになっている。

このように溝幅が前記方向転換路４５内におけるベルト部材６１の実際の形状に鑑みて最適化された案内溝４６を実現するため、本実施形態では互いに対向して当該案内溝４６を構成する前記外周側案内面４４及び内周側案内面８７に対して以下の形状を与えている。尚、以下に示す外周側案内面４４及び内周側案内面８７の形状例はあくまで一例であり、前述の案内溝４６を実現させるための外周側案内面４４及び内周側案内面８７の形状はこれに限定されるものではない。

図１１に示すように、本実施形態では、前記案内溝４６を構成する内周側案内面８７が一定の曲率半径で滑らかな円弧状に形成されており、その曲率中心はボール５を案内している外周曲面４３の曲率中心Ｐと合致している。これに対して、前記外周側案内面４４は、前記負荷転動体通路３１内に形成された案内溝９１又は転動体戻し通路３２内に形成された案内溝８８と連続する一対の直線部４４ａと、これら一対の直線部４４ａを連結する転換部４４ｂとを備えている。一対の直線部４４ａと転換部４４ｂは滑らかに連続している。各直線部４４ａは前記負荷転動体通路３１又は転動体戻し通路３２内を転走するボール５の転走方向に合致しており、前記ベルト部材６１を前記移動ブロック２の移動に沿って案内する。

前記転換部４４ｂは中心をＱに設定した半楕円形に形成されており、かかる転換部４４ｂの形状は前記内周側案内面８７の形状と異なる。この半楕円形の中心Ｑは前記内周側案内面８７の曲率中心Ｐと方向転換路の中央部Ｓとを結んだ線分上に位置し、前記曲率中心Ｐと方向転換路４５の内周曲面８６の間に位置している。また、前記転換部４４ｂをなす半楕円形の長軸は、当該転換部と一対の直線部４４ａとの連結点Ｌ１、Ｌ２を結ぶ長さＬの線分であり、この線分上に前記半楕円形の中心Ｑが存在する。一方、前記転換部４４ｂをなす半楕円形の短軸は、前記方向転換路４５の中央部Ｓに対応する前記転換部４４ｂの頂点をＳ’とした場合、この頂点Ｓ’と前記中心Ｑを結ぶ長さＭの線分であり、この線分は移動ブロック２の移動方向と合致している。

このように前記案内溝４６を構成する内周側案内面８７を一定曲率半径の円弧状に形成する一方、外周側案内面４４を直線部４４ａ及び半楕円形の転換部４４ｂからなる複合形状に形成することにより、当該案内溝４６の溝幅は前記転換経路途上で最大となり、Ｗ３をＷ１及びＷ２に対して大きく設定することが可能となる。

ここで、仮に前記転換部４４ｂを半楕円形ではなく、一定の曲率半径の円弧状に形成し、その曲率中心を前述した半楕円形の中心Ｑに合致させた場合、前記案内溝４６の溝幅は前記負荷転動体通路３１又は転動体戻し通路３２との連結端から方向転換路４５の中央部Ｓにかけて徐々に広くなり、中央部Ｓで最大となる。従って、前記転換部４４ｂを一定の曲率半径の円弧状に形成したのでは、本発明の案内溝４６の設定を実現することはできない。

そして、このような本実施形態の運動案内装置によれば、前記方向転換路４５における連結体６の案内溝４６の溝幅が前記転換経路の途上で最大となるように設定した結果、前記連結体のベルト部材が案内溝内で部分的に屈曲しながら擬似的な円弧状に湾曲したとしても、当該ベルト部材６１が前記案内溝４６を構成する外周側案内面４４と強く干渉するのを防止することが可能となる。ひいては、前記方向転換路４５内におけるベルト部材６１と前記外周側案内面４４との干渉を防止することができる分、前記無限循環路内におけるボール５の循環を円滑にすることができ、もって軌道レール１に対する移動ブロック２の移動を円滑にすることが可能となる。

また、前記方向転換路４５の案内溝４６に対して前述のような溝幅を与えるに際し、当該案内溝４６を構成する外周側案内面４４の形状としては種々のものが考えられる。しかし、本実施形態の運動案内装置のように、前記外周側案内面４４を直線部４４ａと転換部４４ｂとから構成し、しかも転換部４４ｂを半楕円形に形成すれば、当該外周側案内面を有するエンドプレートの成形が容易となり、これにより運動案内装置全体の生産コストの低減化を図ることが可能となる。

一方、図６に示すように、前記無限循環路内で向かい合った連結体６の端部６ａ、６ｂとの間にはボール５が介在しておらず、各端部６ａ、６ｂはボール５に追従して方向転換路４５内を循環するわけではない。このため、前記端部６ａ，６ｂが方向転換路内に存在する場合であっても、ベルト部材６１は各端部６ａ、６ｂとこれに隣接するスペーサ６０との間では屈曲することなく直線状に伸展する傾向にある。このため、各端部６ａ、６ｂは方向転換路４５に進入してその中央部Ｓへと進行する際に、前記外周側案内面４４に対して過度に干渉する可能性がある。

しかし、既に説明してきたように、本実施形態の運動案内装置では案内溝４６の溝幅が転換経路の途上で最大となるように設定されているので、前記転換経路の途上で最大となった溝幅は方向転換路の中央部Ｓに接近するにつれて徐々に減少していく。このため、各端部６ａ、６ｂを前記軌道レール１のボール転走溝１１に対して垂直な方向に近い状態で前記中央部Ｓへと進入させることが可能となる。これにより、前記中央部Ｓに形成された外周側案内面４４に対する各端部６ａ、６ｂの接触角度を小さくすることができる。その結果、前記外周側案内面４４に対する各端部６ａ、６ｂの過度な干渉を防ぐことが可能となる。

以上説明してきた本発明の運動案内装置では、ボール５を保持した連結体６が方向転換路４５を通過する際に、主に、前記連結体６のベルト部材６１が案内溝４６を構成する外周側案内面４４と干渉する場合を想定した。このような場面は、前記負荷転動体通路３１を転走するボール５が連結体６に対してこれを方向転換路へ押し込む方向の力を作用させている際に発生し易い。しかし、無限循環路内における連結体６の端部の位置によっては、前記負荷転動体通路３１を転走するボール５が連結体６に対してこれを方向転換路４５から引き抜く方向の力を作用させている場合もあり、この場合には前記連結体６のベルト部材６１が案内溝４６を構成する内周側案内面８７と干渉することが想定される。

前述の実施形態に係る運動案内装置では、前記案内溝４６を構成する内周側案内面８７が曲率中心をＰとした一定の曲率半径の円弧状に形成されているが、前記ベルト部材６１と内周側案内面８７との干渉を考慮するならば、前記ベルト部材６１の循環軌道に対応して内周側案内面８７の形状を適宜設計変更することが好ましい。但し、前記方向転換路４５内におけるベルト部材６１の屈曲を考慮すると、前記案内溝４６の溝幅は前記負荷転動体通路又は転動体戻し通路との連結端から当該方向転換路の中央部Ｓに至るまでの転換経路途上で最大となり、且つ、前記連結端における溝幅及び前記中央部における溝幅は、前記経路途上における溝幅の最大値よりも小さく設定されていることが前提となる。

尚、上記実施形態では転動体としてボールを用いた例を説明したが、転動体はボールに限られるものではなく、ローラを使用しても良い。その場合、転動体の転走面の断面形状は使用するローラの形状に応じ、ボールの場合と同様な曲面状の転走溝としても良いし、単なる平面状の転走面としても良い。

また、上記実施形態では軌道レール１が直線状に形成されており、直線案内装置に関するものとなっているが、本発明はボールの無限循環路を備える運動案内装置であれば例えば軌道レール１が曲線状に形成された曲線案内装置にも適用することが可能である。

１…軌道レール、２…移動ブロック、５…ボール（転動体）、６…連結体、３１…負荷転動体通路、３２…転動体戻し通路、４４…外周側案内面、４５…方向転換路、６０…スペーサ、６１…ベルト部材、４６，８８，９１…案内溝、８７…内周側案内面、

Claims

長手方向に沿って転動体が転走する軌道レールと、多数の転動体を介して前記軌道レールに組み付けられると共に当該転動体の無限循環路を有し、当該軌道レールに沿って移動自在な移動ブロックとを備え、
前記無限循環路は、前記転動体が軌道レールとの間で荷重を負荷しながら転走する負荷転動体通路と、この負荷転動体通路と平行な転動体戻し通路と、前記負荷転動体通路と転動体戻し通路とを繋ぐ方向転換路とを備え、
前記無限循環路内に配列された複数の転動体は、互いに隣接する転動体の間に配置されるスペーサ及び各スペーサを連結するベルト部材を備えた連結体によって保持され、
前記無限循環路内には前記連結体のベルト部材を転動体の循環方向に沿って案内する案内溝が形成され、
前記方向転換路内に形成された案内溝は外周側案内面とこれに対向する内周側案内面を有し、これら外周側案内面及び内周側案内面は夫々が滑らかに連続し、
前記外周側案内面は、前記負荷転動体通路及び転動体戻し通路から延伸される一対の直線部と、これら一対の直線部を連結する曲線状の転換部とを備え、
前記外周側案内面の転換部は、短軸が前記軌道レールに沿った移動ブロックの移動方向に合致した半楕円形に形成され、
前記方向転換路内に形成された案内溝の溝幅は、前記負荷転動体通路又は転動体戻し通路との連結端から当該方向転換路の中央部に至るまでの経路途上で最大となり、且つ、
前記連結端における溝幅及び前記中央部における溝幅は、前記経路途上における溝幅の最大値よりも小さく設定されていることを特徴とする運動案内装置。