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JP3028989B2 - Linear motion mechanism - Google Patents
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JP3028989B2 - Linear motion mechanism - Google Patents

Linear motion mechanism

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Publication number
JP3028989B2
JP3028989B2 JP4026064A JP2606492A JP3028989B2 JP 3028989 B2 JP3028989 B2 JP 3028989B2 JP 4026064 A JP4026064 A JP 4026064A JP 2606492 A JP2606492 A JP 2606492A JP 3028989 B2 JP3028989 B2 JP 3028989B2
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JP
Japan
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rack
crankshaft
linear motion
motion mechanism
phase difference
Prior art date
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JP4026064A
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Inventor
清 安藤
毅 名知
浩之 竹中
Original Assignee
帝人製機株式会社
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H19/00Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
    • F16H19/02Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
    • F16H19/04Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H55/00Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02Toothed members; Worms
    • F16H55/10Constructively simple tooth shapes, e.g. shaped as pins, as balls

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば工業用ロボット
や搬送装置等に広く利用される回転運動を直線運動に変
換する直進運動機構に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear motion mechanism for converting a rotary motion widely used in, for example, an industrial robot or a transfer device into a linear motion.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、回転運動を直進運動に変換する装
置としては、例えば図1に示すような、直線状部材に多
数の歯2aが刻設されたラック2とこのラック2に噛合
う多数の歯1aを具備したピニオン1(歯車)からなる
ラックピニオン機構が知られている。また、図2に示す
ように、波型の歯3aを有するラック3と、このラック
3に噛合うピン4aを円板に多数植設したピン歯車4か
らなるピン歯車装置が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for converting a rotary motion into a linear motion, a rack 2 having a plurality of teeth 2a engraved on a linear member as shown in FIG. There is known a rack and pinion mechanism including a pinion 1 (gear) having the teeth 1a. Further, as shown in FIG. 2, there is known a pin gear device including a rack 3 having corrugated teeth 3a and a pin gear 4 in which a number of pins 4a meshing with the rack 3 are planted on a disk.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の直
進運動機構にあっては、ラックとピニオンとの歯面にお
ける滑りまたはラックの歯面と円板上のピンとの間の滑
りにより、ラックおよびピニオンの歯面の摩耗の問題が
ある。
In the above-described conventional linear motion mechanism, the rack slides on the tooth surface of the rack and the pinion or slides between the tooth surface of the rack and the pin on the disk. And the problem of pinion tooth surface wear.

【0004】また、ピニオンの1枚の歯または円板の1
本のピンがラックの歯と噛合う状態であり、ラックとピ
ニオンとの間のバックラッシおよびラックと円板のピン
との間のバックラッシが大きく伝達効率が低下するとい
う問題がある。
In addition, one tooth of a pinion or one of a disc
Since the pins of the book are in mesh with the teeth of the rack, there is a problem that the backlash between the rack and the pinion and the backlash between the rack and the pin of the disk are large, and the transmission efficiency is reduced.

【0005】更に、上述したピンラック構造では、構造
上、円板には4本以上のピンを植設する必要があり、一
方、ラックの歯とピンを噛合わせるためにピンの太さは
細くならざるを得ず、このために大きな荷重を伝達をす
ることができないという問題もある。
Further, in the above-mentioned pin rack structure, it is necessary to plant four or more pins on the disk due to the structure. On the other hand, if the pin is thin to engage the teeth of the rack with the pins, For this reason, there is a problem that a large load cannot be transmitted.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明においては、上述
の課題を、3つの波型の歯形を120°の位相差で上下
3段に有する受動ラック、120°の位相差の3個のク
ランク部を有し、回転可能なクランク軸、および該クラ
ンク軸の3つのクランク部にベアリングを介して回転可
能に支承された3個のローラからなり、該3個のローラ
が前記受動ラックに接触していることを特徴とする直進
運動機構により達成する。
SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, a passive rack having three corrugated tooth profiles in upper and lower three stages with a phase difference of 120 ° and three cranks with a phase difference of 120 ° are provided. has a part, rotatable crankshaft, and Ri Do of three rollers rotatably supported via a bearing on three crank portion of the crankshaft, the three rollers
There is achieved by linear movement mechanism characterized that you have contact with the driven rack.

【0007】[0007]

【作用】本発明では、受動ラックの波型の歯形を3枚に
して位相を120°ずつ異ならせて上下3段に配置し、
クランク軸に3つのローラを軸方向にずらし且つそれぞ
れの位相を120°ずつずらし回転軸中心より一定の偏
心量をもたせて配置したことにより直線運動が可能とな
りローラ径を大きくすることを可能とし、大荷重に耐え
られる。
According to the present invention, the passive rack has three corrugated tooth shapes and the phases are different from each other by 120 ° and are arranged in three upper and lower stages.
By displacing the three rollers on the crankshaft in the axial direction and displacing the respective phases by 120 ° with a certain amount of eccentricity from the center of the rotating shaft, linear movement is possible and the roller diameter can be increased, Can withstand heavy loads.

【0008】また、ローラ内部にベアリングを配置し、
転がり伝動にしたことにより、耐摩耗性および効率の向
上が可能となる。
Further, a bearing is arranged inside the roller,
By adopting the rolling transmission, it is possible to improve wear resistance and efficiency.

【0009】[0009]

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明を詳細に
説明する。図3に本発明に係る直進運動機構の一実施例
の斜視図を示し、この斜視図においてカバー部は除去さ
れている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 3 shows a perspective view of an embodiment of the rectilinear motion mechanism according to the present invention, in which the cover is removed.

【0010】図3に示すように、その内壁にラック支持
部を有するケースまたは本体10が固定支持され、ケー
スまたは本体10に対して直線状の受動ラック11がス
ライドベアリング9により直線連動可能に支持されてい
る。受動ラック11の側面には、波型の歯形11a、1
1b、11cが上下3段に形成されており、この歯形1
1a、11b、11cは図4に示すように、トロコイド
曲線またはサイクロイド曲線となっている。そして、上
下3段の波型11a、11b、11cは位相が互いに1
20°異なっている。
As shown in FIG. 3, a case or a main body 10 having a rack supporting portion is fixedly supported on the inner wall thereof, and a linear passive rack 11 is supported on the case or the main body 10 by a slide bearing 9 so as to be able to move linearly. Have been. On the side surface of the passive rack 11, a corrugated tooth shape 11a, 1
1b and 11c are formed in upper and lower three stages.
1a, 11b and 11c are trochoid curves or cycloid curves as shown in FIG. The upper and lower three-stage corrugations 11a, 11b, and 11c have a phase of 1
20 ° different.

【0011】図3において、受動ラック11の側方には
1つのクランク軸12が公知の適宜手段により回転可能
にケースまたは本体10に支持されている。
In FIG. 3, one crankshaft 12 is rotatably supported by a case or a main body 10 on a side of a passive rack 11 by known appropriate means.

【0012】クランク軸12には、その軸方向に3個の
クランク部(図示せず)が形成されており、3個のクラ
ンク部はクランク軸12の中心軸から同一の偏心量であ
り、すなわち、クランク軸12の軸方向に見ると3個の
クランク部は中心軸から一定半径の円上にあり、隣接す
る各2個のクランク部は120°の位相差となってい
る。
The crankshaft 12 is formed with three crank portions (not shown) in the axial direction. The three crank portions have the same eccentricity from the center axis of the crankshaft 12, ie, When viewed in the axial direction of the crankshaft 12, the three crank portions are on a circle having a constant radius from the center axis, and the two adjacent crank portions have a phase difference of 120 °.

【0013】クランク軸12のクランク部には、それぞ
れベアリング14を介してローラ13が回転可能に支持
されている。
Rollers 13 are rotatably supported by the crank portions of the crankshaft 12 via bearings 14, respectively.

【0014】クランク軸12を回転させると、クランク
軸12上に設けられたローラ13が受動ラック11の歯
形11a、11b、11cと噛合い、受動ラック11を
直線運動させる。この際にローラ13と受動ラック11
の歯形11a、11b、11cとは転がり接触をしてい
る。そして、受動ラック11の上下の波型11a、11
b、11cが120°の位相差をもっており、クランク
軸12に回転可能に支持されたローラ13も120°の
位相差をもたせたため、上下の波型11a、11b、1
1cとクランク軸12の3個のローラ13は連続的に係
合する。しかも、上下のローラ13を連動させるために
歯車を用いていないため、バックラッシを生じない。
When the crankshaft 12 is rotated, the rollers 13 provided on the crankshaft 12 mesh with the tooth profiles 11a, 11b, 11c of the passive rack 11, and the passive rack 11 moves linearly. At this time, the roller 13 and the passive rack 11
Are in rolling contact with the tooth profiles 11a, 11b, 11c. The upper and lower corrugations 11a, 11a of the passive rack 11
b and 11c have a phase difference of 120 °, and the roller 13 rotatably supported on the crankshaft 12 also has a phase difference of 120 °, so that the upper and lower corrugations 11a, 11b, 1
1c and the three rollers 13 of the crankshaft 12 are continuously engaged. In addition, since no gear is used to link the upper and lower rollers 13, no backlash occurs.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明では、受動ラックの波型の歯形を
3枚にして位相を120°ずつ異ならせて上下3段に配
置し、クランク軸に3つのローラを軸方向にずらし且つ
それぞれの位相を120°ずつずらして配置し、3個の
ローラを受動ラックに接触させていることにより曲線運
動が可能となりローラ径を大きくすることを可能とし、
大荷重に耐えられる。
According to the present invention, the passive rack has three corrugated tooth profiles, and the three phases are arranged in the upper and lower stages with a phase difference of 120 °, and the three rollers are displaced in the axial direction on the crankshaft. The phases are shifted by 120 ° and three
By bringing the roller into contact with the passive rack, it is possible to perform a curved motion, making it possible to increase the roller diameter.
Can withstand heavy loads.

【0016】また、ローラ内部にベアリングを配置し、
転がり伝動にしたことにより、耐摩耗性および効率の向
上が可能となる。
Further, a bearing is arranged inside the roller,
By adopting the rolling transmission, it is possible to improve wear resistance and efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来のラックピニオン機構を示す平面図であ
る。
FIG. 1 is a plan view showing a conventional rack and pinion mechanism.

【図2】従来のピンラック装置を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a conventional pin rack device.

【図3】本発明の一実施例のカバーを除去した状態の斜
視図である。
FIG. 3 is a perspective view of the embodiment of the present invention with a cover removed.

【図4】本発明のラックの歯形を説明する線図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a tooth profile of a rack according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 受動ラック 11a、11b、11c 波型 12 クランク軸 13 ローラ 14 ベアリング DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Passive rack 11a, 11b, 11c Wave type 12 Crankshaft 13 Roller 14 Bearing

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−160258(JP,A) 実開 平1−65973(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16H 19/00 - 19/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-160258 (JP, A) JP-A-1-65973 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F16H 19/00-19/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 3つの波型の歯形を120°の位相差で
上下3段に有する受動ラック、120°の位相差の3個
のクランク部を有し、回転可能なクランク軸、および該
クランク軸の3つのクランク部にベアリングを介して回
転可能に支承された3個のローラからなり、該3個のロ
ーラが前記受動ラックに接触していることを特徴とする
直進運動機構。
1. A passive rack having three corrugated tooth profiles in upper and lower stages with a phase difference of 120 °, a crankshaft having three crank portions with a phase difference of 120 °, and a rotatable crankshaft, and the crank Ri Do of three rollers rotatably supported on three crank portion of the shaft through the bearing, the three b
Linear motion mechanism is over La characterized that you have contact with the driven rack.
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