JPH03501046A - 移動体案内装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 回転体 この発明は直線案内に関しかつ案内内に配置された回転要素の制御された回転の ための方法およびこの方法に従い組み立てられた請求項４の前文にしたがう回転 体とそれに一致する回転体案内を有する縦方向の案内システムに向けられる。

（ローラギアテーブル等の）回転体および回転体がその上を移動する対応する案 内は、動きシーケンスの低摩擦性能、特に直動シーケンスのために使用され、そ れらのために特定の直線または縦方向の案内システムの形式が設計されてきた。

ロール、ボールおよび他の回転体を有する多数の縦方向の案内システムが知られ ている。常に追及されているのは、たとえば案内または経路およびその上を移動 可能な要素、すなわち回転体等の２つの物体の間での非常に低摩擦の相関する動 きである。最近ではこのような縦方向の案内は従来のボールの軸受のコンポーネ ントの機能であり、それについて多数の異なる構造が存在する。それら全てに共 通しているのはボールが一列に配列され、ボールのレースまたはケージ内に整列 した態様で集められることである。米国特許第２９５２１４５号により２つのボ ールの列がお互いに対してそれらがお互いの上を回転するよう配列された例が提 供される。その目的はすべり摩擦を最小限にすることであるが、このことが起こ るのは荷重を介する力のパターンが２つのボールの対を介して正確に通る場合に おいてのみである。しがしながら、この荷重の場合は決定的でありかつ動作にお いて維持され得ない、というのは相互に関して変位可能でありがっボールの上に 装着された２つの部分が往復の旋回を受けかつ最も僅がな回転でさえ装置が最適 の態様で動作していないことを意味するからである。このように、前記明細書の 目的に導く本当の動作の事例は存在しない、というのは、前記の通り、この構造 はすべり摩擦におけるかなりの増大を伴わずに「傾斜した」力の付与を吸収する ことができないからである。このように、解決の対称にもかかわらず最適なカの 付与はボールの多対の単一のポイントに制限される。

必要な製造の精度により、常に関連する軌道面を有するこれら回転体は一般的に 高価でありがっほとんど多くの応用のために特別に採用された形式または構造が 使用されなければならない。しかしながら、このことはそれらが１つの分野にお いてのみ使用されることが可能でかつ一般的な使用法が存在しないことを意味す る。

ガイドキャリッジ（回転体）を形成するべくウェッブによって相互接続された、 案内レールおよび２つの関連する案内ブロックを含むロール案内システムが存在 する。案内ブロックがレールの上を動くとき、ボールはリターンチャネルを介し 閉じられたボールのレース内で回転する。このようなボールの回転要素は長い距 離に特に適しがつどのような位置においても動作され得る。しがしながら、この ようなボールの回転経路はまた問題を受けやすくかつ回転要素の場合には前記要 素のリターン案内が与える衝撃は避けられなければならず、このことは対応する 技術的支出を含む。たとえば、ボールはレールの案内の接触面に対し一定の圧力 で押圧されなければならない。これはまた付着すべりのない変位の可能性をもた らすためにも必要である。加えて、ならい研削された軌道を使用することが一般 的に必要である。これらの解決は頑丈でかつ証明済みであるが、複雑でかつ高価 格である。

可能な最も低い摩擦のために、単列平坦ボールケージを有する案内レールが存在 しかつ回転要素が軌道と２点で接触する。これら直線案内は荷重方向に対し最適 の対応で適応しかつ横方向での角度の誤差に対しては敏感ではない。

それらは丸いカーブを通すのには適さない。平坦なケージの案内内で緩い軸受が また可能な針状のロール、円筒状のロールその他の使用が好まれる。

一般的には、ボール案内のためのボールレールはより高い速度と荷重のために使 用される。ロールのレールは正確な調節動作に適する。ボール案内は頑丈であり かつロール案内、特にクロスロール案内は正確である（隙間がない）。

この発明の問題は、それに従えば、すべての従来の荷重の事例における回転抵抗 の比率のほうがより大きく、かつその回転体の摩擦抵抗が常に最小限に保たれる 態様で、低い総合摩擦抵抗を有する、回転体と回転体案内を有する縦方向の案内 システムを有することが可能な方法を提供することである。加えて、縦方向の案 内システム全体が、縦方向の案内システムに必要とされる特徴を損なうことなく 、大変高い割合のプラスチックを使用することを可能にしなければなならない。

このことは、付着すべりのない変位の能力、最小限の摩擦抵抗および非制限的な 長い変位経路を有する縦方向の案内システムへ導かなければならずかつこれは、 たとえばコストおよび加工の観点から好ましくかつ従来の縦方向の案内システム の場合より一般的な使用も可能にするプラスチック等の材料を使用する低い製造 コストを伴うものでなければならない。狙いはその方法に従うような縦方向の案 内システムの提供である。

この問題は、請求項１の特徴部分に定義されるこの発明により解決される。

述べられた通り、縦方向の案内システムは回転体およびその回転体案内を含む。

回転体は、自動車が（エンジンから見ると）座席のハウジングおよび回転する車 輪を有する、自動車と道路からなるシステム同様、相互に相関して動かされる部 品を含む。したがって問題はまた回転体内における相関的な動きにも対処するこ とでもある。

自動車における座席のハウジングの重量がそこに配列された車輪（回転要素）を 有する軸上で支持されるのと同じ態様で、たとえば回転体のボールケージはカの 作用をすべり溝へ導くために、回転要素の上で支持可能でなければならない。

この発明はボールケージをボール上で最小限のすべり摩擦が存在する態様で支持 することが可能ならば、全体的な摩擦抵抗のほとんどは、大変低い抵抗を有する 、回転摩擦に制限されるという考えに基づく。回転摩擦を制御することはすべり 摩擦を制御することより技術的にかなり容易である。

相互に相関して、すなわち一方の物体から他方の物体へ、動作する２つの物体に よる力（たとえば圧縮力）の低摩擦結合は、物体の間の相関的な動きが０または ０に近いとき最も有利に発生する。回転体の場合にはこのことが問題を構成する 。このように、１つの回転するボールの場合にはその回転の中心、すなわちその すぐ周辺を回転する軸が出たり入ったりする場所での円周速度がＯまたはそれに 近いものでしかない。しかしながら、等方性の物体であると見なされ得る、ボー ルの場合には、この回転する軸はどこにあってもよく、またはより正確には無限 数の位置に存在し得る。したがってボールケージが回転の中心のより接近した領 域に、すなわち回転するボール上の回転不動ゾーンで支持されることが可能でか つ実際に異なる荷重の場合においてそこに支持される態様で、それら回転する回 転軸が空間上に配置される態様で回転要素を制御する問題も存在する。

方法上の観点から、この発明は以下のようにこの問題を解決する、すなわち案内 内の回転する回転要素、とくに高い対称性を有するもの（ボール）の制御された 回転のために、回転の間荷型する力が回転要素を荷重するならば、少なくとも２ つの回転要素と、案内および回転要素上の荷重の力を結合するための手段のため に、それぞれ一方の側の回転要素が案内に接触しかつ他方の回転要素が１つの点 で往復接触にあり、回転要素を介する力の作用が案内と回転要素ならびに個々の 回転要素の間の２つの接触点の間にある接続線を直角に打ちかつその中心を横切 り、半分にされた接続線が回転する半径と同一であるように、配列が選択される 。

回転要素の半径は回転要素の最も大きい半径より小さく、製作されることになる 。

３つの回転要素の場合には、案内と荷重する力を結合するための手段は、各回転 要素が案内に接触しかつ１つの点で往復接触の状態にあり、荷重する力を結合す るための手段が、回転要素を介する力の作用が案内および回転要素および個々の 回転要素の間の２つの接触点の間の接続線を直角に打ちかつ中心を横切るように 回転要素に接触するように往復的に配列される。

ケージにおける回転要素の特定的な配列および回転の間においてはまた、その上 を回転要素が回転することができる、ボールレールを有する案内チャネルとの関 係の結果として、前記の利点を有する縦方向の案内システムが創造される。幾何 学的に対称なボールの形は位置的に最も規定されていない運動を有するが、好ま しい実施例は回転要素としてボールを使用する。実施例の議論において、そこに 提示される技術的指導を使用するとき、より長期の動作期間にわたって球面の回 転要素への均一な確率の摩耗が存在することが示されるであろう。

適切な手引書は鋼鉄（堅い）と鋼鉄（堅い）の回転摩擦のための摩擦係数μはお よそ０．００１でありかつ鋼鉄と鋼鉄のすべり摩擦では０．１から０．１５であ ることを示す。同じ堅い材料の間のそのほぼ等しく分割された混合摩擦は０．０ １から０．０１５であり、すなわちそれはほとんど正確に中間にある。構造的に は、純粋な回転摩擦を得るためにあらゆる努力が払われ、それは当然対応する拘 束へ導く。高い回転摩擦の比率は、ローラまたは針状の軸受で得られ、円筒状の 回転要素だけが相互に相関して動く２つのパートナの間に力を与えるという条件 付きで、ボールの軸受および直線案内においても得られる。しかしながら、回転 の摩擦が抵抗の検知からシステムに内在するすべり摩擦をたとえば越えることが 可能であることを心に止めなければならない。

この発明に従う縦方向の案内システムは回転要素としてのボールの利点を利用す るが、依然として他の、より望ましくない特徴を得る。従来の縦方向の案内シス テムの場合とは違い、この発明に従うシステムにおいては事前の引張りまたは事 前の押圧は必要とされず、従って、軸受の隙間を設定する必要もない。非制限的 に長い変位の経路が得られることが可能で、かつすべての横方向からの力および すべての軸のまわりのモメントは、基本的な特徴が常に維持される態様で吸収さ れる。ならい研削された軌道は必要とされずかつ、大きな行程の長さが必要とさ れる場合に生じる、ロールまたはボールの回転も必要とされない。

ケージ内で回転するボールは運動の間前者の上に支持される。高い周辺速度を有 するケージの一部分上でこれが生じるならば、そこにすべり摩擦が生じかつこれ は全体的抵抗に大きく貢献する。このように、ボールの配列へのケージの支持動 作はボールの周辺速度が０または０に近い場合、すなわち回転する軸が外へ出る 、回転するボール上の２つの地点でのみ実施されることが有利である。速度不動 点または回転中心が存在し、それらはボールの回転に従いその表面上のどこかに 配置されてよい。

ボールを回転要素として使用するこの発明の実施例がここに図面との関連におい てより詳細に示される。

第１Ａ図　この発明に従う回転体が案内チャネルに挿入されたところを前面から 見た図。

第１Ｂ図　２組の三つ組のボールを有する回転要素のケージを斜視図で、および 第１Ａ図に示されるように、三つ組のボールを貫く断面図で示したもの。

第１Ｃ図　三つ組のボールの中心の付近の回転要素のケージを断面図で。

第１Ｄ図　回転要素のレールを伴わない案内チャネルにおける軌道プロファイル の好ましい実施例を斜視図で。

第２Ａ図　側面から見た、第１Ａ図に従う複数の整列した回転体で、案内チャネ ルが覆われ、すなわち半分だけが見え、したがってこの態様では回転体の「チェ ーン」が形成されることが可能でかつ順にそれは回転体を構成する。

第２　Ｂ図　各々に一組の三つ組のボールおよび接続ウェッブを有する２つの副 回転体から形成される回転体。

第２Ｃ図　複数の回転体のさらなる変形。

第３Ａ図　ボールからの抽象的に描かれた回転体の運動学を表す。

第３Ｂ図　お互いの上をおよび軌道上を回転する２つのボールの間の回転摩擦を 介する回転方向における三つ組のボールへの均衡動作を線図で。

第３Ｃ図　三つ組のボールの間のおよび軌道に対しての回転する地点の好ましい パターンを線図で。

第４図　上から配列の中心を貫く荷重の場合（圧縮荷重）の回転体における力の 細分。

第５Ａ図　下から中心を貫く荷重の場合（引張り荷重）の回転体における力の細 分。

第５Ｂ図　特定の動作の形式、すなわち引っ張り荷重のみのための２つの回転要 素を有する特定の実施例。

第６図　側面から中心を貫く荷重の場合（側部荷重）の回転体における力の細分 。

第７図　中心と並ぶねじり荷重の場合（回転荷重）の回転体における力の細分。

第８図　回転体がチェーンの形式で組み合わされた、閉じられた管状の回転体案 内を有する実施例。

第１Ａ図に示される通り、この発明に従う基本的コンポーネントとしての回転体 １はそれ自体において各動き位置にすなわちその３つのボール上に支持されるよ うな態様で組み立てられる。この基本的配列は３つのボールを含み、その中心が 、それぞれの場合において２つのボールの半径を通って、正三角形を描く。ボー ルはお互いの上を回転し、すなわち１つのボールの回転経路に従う必要のない非 制限の行程を可能にする。各ボールは回転のために４つの可能な接触点を有する 。各ボールは移動チャネル４における部材のボールレール８上の２つの地点で軸 受が可能でがっ２つの地点では、それぞれ１つずつがパートナのボール上にある ので、したがって３つのボールのためには１２ではなく９つの可能な接触点が存 在する。３から６の異なる荷重の場合にこれらの接触点が支持および回転の目的 のために同時に使用されることがこれから示される。チャネル４における部材の ボールレール６上で軸受点は、軸受点の２つのパートナボールに対するものと同 じ間隔を有する。ボールはケージ内にゆったりと（第１Ｂ図）、すなわち押圧さ れることなしに組合されるかまたは配列される。このケージは好ましくは回転体 の構造に統合される。荷重の場合の機能として、そのことについてこれからいく つか議論がなされるが、ボールがケージの壁面と支持面５で接触し、しかしなが ら常に速度不動点に位置するので、したがって支持効果から結果として得られる すべり摩擦は最小限である。

第１Ｂ図はこの場合は２組の三つ組のボールのための内径を受け入れる、（２倍 の）３つの回転要素チャンバ７を有する回転要素のケージが、第１Ａ図に示され るように、ボールの三つ組が収容され得るチャネルを貫く斜視図および断面図で 示される。表示された形状は１つのボールケージおよびもう１つの回転体部分に 固定するための固定の開口８を有するウェッブ状の部材のみを本質的に表す程度 まで減じられる。回転体は副回転体でありかつこれから示されるように複数の回 転体が１つに組合されることが可能である。

第１Ｃ図はボールの三つ組がそこに収容されるボールの中心の付近での回転要素 のケージを断面図で示す。外側のボール７のテーバ１０を見ることが可能で、そ れはそれらの内径に捕らえられるボール３を保持する。使用される材料の機能と して、たとえばＰＯＭ（ポリオキシメチレン）すなわち、高い表面硬度と良好な 摩耗特性により特徴づけられるポリアセタールのグループからのプラスチック等 の場合には、材料の弾性がこのようなテーパを介してボールがいくらかより小さ い入り口の直径に押し入れられることが可能でかつ受けとりの内径へ素早く入る ことを確実にする。またそれでケージが回転ボール３の回転中心上に支持される ケージの軸受点を見ることも可能である。実際の回転体は、案内レール２の案内 チャネル４におけるボールレール６の形式で配列された、レールに沿ってその回 転要素とともに動く。

第１Ｄ図は案内レールにおける案内チャネルのための軌道のプロファイルの好ま しい実施例を斜視図で示す。第１Ｂ図における回転体のケージはこれに合致する 。その上を回転体１のボール３が回転することが可能な、各々の場合において２ つのボールレール６を受けとるためのスロット６′を有するレールのための３つ の傾斜ベッドを見ることが可能である。ベッドに挿入されるレールの部材は、１ つの地点でレールの部材の表面と接触するボールが瞬間的な荷重の付与に対応し て前記表面上のそれらの経路を追随することが可能なように、好ましくは平坦な 接触面が与えられる。平坦なレール部材の場合にはボール、ハウジングおよび実 際のレール部材の間の寸法公差はより大きくなり得る。湾曲した接触面を有する レール部材が使用されると、寸法公差はより小さくなるはずである。

側面から観察すると、第２Ａ図は個別の回転体１．１′、１′、その他の直線の 配列を示し、それは各々の場合において２組の三つ組のボールを含む。このよう な配列は不規則な態様で組合せられ得るしかっ／または不規則に相互接続され得 る。たとえば回転要素の間の弾性の接続で、それらは回転チェーンを形成すべく 組合せられ得る。１つの三つ組しか有しない、回転体要素を有するこのようなチ ェーンの回転体の場合には、比較的小さな曲率半径を有する案内が獲得され得る ので、したがってこの発明に従う回転体はまた運搬が空間内の全ての方向に行な われる、チェーンの運搬においても有利に使用され得る。レール部材の代りに、 案内チャネルの表面がボールの回転のために直接使用されることが可能で、案内 チャネルのために金属プロファイルが使用された場合には特にそうである。

第２Ｂ図は回転体が副要素の形式でいかに使用され得るかに関してのもう１つの 変形を示す。それぞれ１組の三つ組のボールを有する２つの回転体１と１′はウ ェッブ１１により堅固に相互接続されかつこの態様で湾曲する縦方向の案内のた めの回転体を形成する。固定手段８と８′は、所望ならば、内径内にピンを有す るピボット軸受として組立てられ得る。この例は議論された回転体がいかに一般 的に使用され得るかということを示す。

一般的な利便性のさらなる可能性が第２Ｃ図における回転体の整列により示され る。各回転体１と１′　と１′はその回転要素ケージ上にそれぞれ下向きのピン ８′を有する連結１２を、前記ケージの一番上にはかたまり８を有し、このよう な態様でピンが追随するケージのかたまり内に挿入されることが可能でかつこの 態様でチェーンを形成する。

第３Ａ図はそのような回転体の運動学的状態を議論するためにボールを抽象的に 表したものを示す。３つの駆動または被駆動グループＡＳＢおよびＣはそれぞれ に１つのシャフトａ、ｂおよびＣを含み、その上にそれぞれ２つの歯車の車輪が 配列され、それらは相互にまたは係合点１．２および３で外部のものと係合する 。点２．２．２は歯車の車輪が１つのグループから他のグループへ遷移する点で ありかつ点１．１；１．３；３．３は回転体から案内レール部材上の外部への遷 移点である。この場合ＡＡは駆動グループでありかつＢＢ、ＣＣは被駆動グルー プである。そこで、ａは被駆動軸である。回転矢印の使用は別にして、回転方向 はまた紙平面に直角なベクトルにより示される（丸に点は上に向けられかつ丸に ペケは下に向けられる）。こうして、点２．２．２での回転方向は紙平面の内部 へかつその周辺上に向けられ、かつ点１．３では紙平面の外に向けられ、したが って全体としての回転体は紙の面の中へ回転していくまたは、言い換えれば紙平 面上に立つ垂直案内内で自らの重みで下向きに回転するがまたは下向きに落ちる であろう。

係合点１．２．３を有する３つの車輪の対が、それ自体の上を回転し、経路に沿 って回転することが可能な歯車と同じ態様で動作することが理解され得る。再び 抽象図に注目すると、そこには個々の歯車の車輪がボールから切取られたディス クにより表されかつそれをまた再びボールに形成し、３つのボールは、相互の上 を回転する等方性の力の係合の場合には、お互いの上をまたは２つのボールレー ルを有する自由なレール部材の１つの上をすべることなく経路に沿って回転する ことが可能である。ボールは１つの点でのみ往復的に支持され、そこでは回転摩 擦が発生し、それはレール上に回転摩擦が存在する場合は、回転方向と反対に拘 束作用を有する。

第３Ｂ図はお互いの上を回転しかつ案内内を前方に移動する２つのポール３０回 転摩擦に対していかに近似した均衡が維持されるかを示す。このように、システ ム的に不安定状態にされなければ、ボールの三つ組はケージの壁面上に制御され ない態様で支持されることはなくかつ制御されない態様でのすべり摩擦をそこに 作り出すことはない。これはより高い円周速度および僅かな、この形の瞬間的支 持効果を有するボールゾーン上の永久支持の場合で、それは不安定化とともに生 じ得るもので長い時間にわたっては継続しないはずである。このように、ボール の三つ組は回転の場合には移動する方向において安定状態にされなければならな い。代表的な態様で回転する回転体の三つ組は最小限のすべり摩擦を有する。

第３Ｃ図は図式でかつ第３Ａ図に基づき三つ組のボールに対するボールレールの 好ましい配列を示し、すなわちそのような態様ではレール部材のレールの間隔α −αが２つのパートナボールに対する接触点の間隔β−βと同じである。回転す る点αは図面の底の部分に示されるボールレール６の位置にある。示される三角 形の配列では、３つのボール全ての回転半径が常に同じである。このことは回転 ボール全ての同一の周辺速度に導き、したがってボールの間のすべり摩擦は実質 的に０である。そのうえ、外部からボールの配列に作用する力は常に分けられる ので力の付与は常に回転軸を通過しかつしたがってボールのケージが三つ組を変 位させる力を吸収する必要がない態様でボールのチャネル内のレールへ分配され る。このように、述べれられた通り、それが回転するボールの三つ組である。

非使用、すなわち案内チャネルの外側での場合、ボールは緩くケージ内に装着さ れこぼれ落ちないようにするためだけに固定される。ケージは金属またはプラス チックから製作されてよく、ボールの荷重の場合にそれはこの荷重の一端をも担 わなければならないので、使用される材料の堅さは重要である。ケージにより回 転の中心へ結合される力は常に２つのボールを介して各ボールのために（ボール レール上に）２つの軸受点を有するレールを有するラニングチャネルへ運ばれる 。このように、ケージはボールの回転の中心に位置し、したがって後者は、ボー ルがケージの壁面に押圧され得るときに形成される球面の大きさを介するのより 大きい摩擦にさらされることはない。ケージが必然的に三つ組の物体の上に支持 されなければならない場所では、ボールの表面速度は実質的に０である、という のはケージはボールの回転不動部分上に支持されかつそこではすべり摩擦は当然 Ｏにちかくなるはすだからである（沈みきキャビティにより形成される球面に対 応して）。

第４図ないし第７図を基礎としてかつ第１Ａ図および第１Ｃ図に従い案内チャネ ル内の議論された回転体のある荷重の事例が研究される。力の分解のために、ベ クトルの表示が使用され、その総和ベクトルが太い矢印で示されかつその部分ベ クトルが細い矢印で示される。ベクトルとして表示された力はそれらが作用する 回転体内の点へ分解された形態で向けられる。

第４図は上からの回転体への荷重を示し、すなわちそれは案内レールで回転体内 へ押圧されかつ９つの可能な接触点のうち６つが加わる。この荷重の場合には下 部のボールＡはレール部材の２つのボールレール６に対向して押圧される。それ は２つの他のボールＣおよびＢの上に同時に支持されかつそれらを押し分けよう と試みる。これら２つのボールは結果的にはそれらレール部材のボールレールに 対向して押圧され、したがって三つ組のものはレール部材とボールの間に固定さ れる。荷重の場合機能として、ボールは１つまたは双方のレールの上に支持され る（濃いドツトにより示される）。ボールＱの回転軸Ｗは水平であり（動く方向 に対し直角で）かつ２つの他のボールＲおよびＳの回転軸Ｗは相互に対して６０ 度の角度で傾きかつ実質的には正三角形の上にある。非荷重の場合には比較的緩 （三つ組のもののまわりに位置決めされるケージは、三つ組のものの上のボール ＲおよびＳの２つの上部の回転の中心りの点ｄ上に支持される（濃い点）。ボー ル／ボールおよびボール／レール部材接触点への回転半径は３つのボールすべて に対して同じであるということは容易に理解され得る。

またこれらの付与点に関して力がどのように対称に分割されているかということ もまた理解可能である。三つ組のもののような対称の構造は常に全体的摩擦抵抗 に関して高い回転摩擦から低いすべり摩擦までの好ましい割合がある外部からの 全ての可能な力の付与を分配する位置にある。回転軸の位置および回転半径の大 きさは常に同じに止まるが、上記の通り、ボールは一方の上または双方のレール の上で支持され得る。

第５Ａ図は力の付与が純粋に一時停止した動作において生じる場合のようにその 案内チャネルから回転体を引き出そうと試み９つの可能な接触点のうち３つが関 わる。２つのボールＲおよびＳはそれらのボールレール６の上に支持されかつ同 時にボールＱを開放する。この力の付与において、後者は回転体のケージによっ ても、またはそれらとともに荷重されない態様でのパートナのボールおよびロー ルの１つによっても荷重されない。回転体ケージは２つのボールＲおよびＳの今 面する回転の中心の２つの回転不動点り上に支持される。２つの回転軸Ｗは第４ 図の荷重の場合のように、お互いに対して正確に６０度である。回転半径は同一 テあり、従って２つの荷重されたボールは同じ周辺速度を有しかつまたこの荷重 の事例では大変僅かな混合の摩擦のみが予測される。第３の荷重されていないボ ールＱは一時停止した動作の状態における２つのパートナボール上に置かれ（し かしながら上向きの引きが存在する動作の場合ではなく）かつその上を力の作用 に関係することなく回転する。

第５Ａ図に示される特別の荷重ケージを基礎として２つのボールだけを有しかつ オーバヘッドコンベアのために使用され得るさらなる実施例を組立てることは可 能で、ここでも再び可能な９つの接触点のうち３つが関わる。しかしながら、こ れは動作の形式としては特別な事例であり、案内チャネルに対して直角に純粋な 引張荷重が生じる。この実施例が第５Ｂ図に示される。第５Ａ図においてボール Ｑに提供された窪みは省かれ、回転体案内における２つのボールレールを有する 前記ボールに与えられたレール部材も同様省かれる。回転体のケージはさてこの 発明の方法に従い三つ組のものおよびロールの変わりに回転体の対を収容する。

たとえばオーバヘッドコンベアにはチェーン等が形成され得るし、それは回転体 の三つ組に勧められるように、弾性的にたわみ性のあるまたは関節の態様で組み 入れられ得る。荷重のもとての力の分解は第５Ａ図で議論されたものに対応し、 かつここで再び議論される必要はない。

第６図は案内２が回転体１上で横方向に押圧されるかまたは後者が案内に対向し て左へ押圧され、可能な接触点の６つが関係する、荷重の事例を示す。この荷重 の場合は例えば遠心力の作用のもとに発生するが、回転体の重心は案内チャネル 内になければならない。しかしながら、この荷重の事例は実際に発生する荷重の 混合した形態がここでの理想的な形態に示されるのと同様の特徴を追随するとい うことを示すために議論される。代替的にかつよりよい理解のために、回転体の ケージは、力が三つ組のものの中心へ正確に作用するような方向に向けられる角 度によって広げられる。

ボールＳのレールは前者を２つのボールＲおよびＱに対向して押圧し、２つの前 例のように、各々特定のレール部材のボールレール６に対向して押圧され、した がって三つ組のものは安定状態にされ得る。力はまるで回転体が案内に対向して 右から押圧されたかのように作用し、示されるベクトルのシステムの矢印により 表示される、ケージはボール上の３つの点りで、すなわちそれぞれボールの１つ の回転の中心り上に支持される。他の図面にあるように、Ｄは回転体の総括的な 回転中心である。

第７図はそれに従い回転体に作用する力が案内チャネル内でそれを傾けようと試 み（軸中心に回転する）、９つの可能な接触点のうち６つが関わる。このような 傾斜はボール、レール部材およびケージに対してすでに述べられた縦方向の案内 システムへの力の付与の１つに類似した効果を持つ。３つのボールのうちの１つ がその回転の中心の１つの上でケージの押圧により荷重されるや否や、それは、 力の部分を引継ぎかつそれを配分されたレール部材へ運ぶように、それに対する 力の作用を回転する点を介して二つのパートナボールへ分は与える。述べられる 通り、このことはローラボールのボールの三つ組の強化へつながり、その回転中 心上の３つの点でケージは支持される。この場合ケージからの力の付与は回転中 心りの点上の三つ組のボールを１周して通過し、したがって案内チャネルにおけ る回転体を回転させようと試みる示されるようなトルクは実質的に全ての回転軸 を介する力の案内により形成される。

第８図は縦方向の案内システムの実施例を示し、そこでは回転体の案内がまんべ んなく閉じられ、かつ管状の態様で回転体のチェーンを囲む。この実施例は発明 の方法の普遍性およびそれから発生する組立ての可能性を示すことを意図する。

しかしながら、これは種々の荷重の事例を議論した後にここに示されただけであ ってかつそれにあたえられるべきき必要なさらなる特別な考慮はなされていない 。

このように、これは回転体として形成された新規のチェーンであり、閉じられた 案内内を移動しかつ力が不規則な空間経路へ軸方向に遷移することを可能にする 。この縦方向の案内は、使用される材料の選定または堅さによって、堅固または 柔軟であり得る。

第８図は回転体がどのようにまんべんなく閉じられた回転体案内２に配置され得 るかについての可能性を述べる。

３つのボール３を有する三つ組は回転体ケージ１内に配列される。そこで回転軸 Ｗが外へ出る、回転中心りはケージ１の表面５上に支持される。回転体案内２内 のスロット６′内にその上をボール３が回転するボールレール６が設けられる。

第１Ｄ図との関係において議論された通り、ボールのための平坦な回転経路を設 けるために、好ましくは４つのまたは多数端縁のレールが丸いレールの変わりに 使用される。この回転経路は全体の公差および変化する力の付与から結果的に生 じる「蛇状の」経路へ導くために十分な広さでありさえすればよい。

回転体案内にはたとえば連続的な鋳込みまたは押し出し加工により製造されるこ とが可能でかつレール部材は次に再び引き入れられまたは同じ動作において流し 込まれることが可能である。回転要素を有する回転要素のケージは湾曲した形状 が必要ならば、たわみ性のあるまたは関節の態様のいずれかで接続されるが、２ つまたは３つ以上の回転体の間での剛性の接続もまた追及される解決でありうる 。

このシステムはたわみ性の組立てよりも剛性の組立てに適する。

示された方法に従い組立てられた回転体および回転体案内を有する縦方向の案内 システムは、そのような材料が使用されるとき、ボールまたは他の回転体を有す るもっばら金属で出来た既知の縦方向の案内システムにより達成されるような機 能を果たすことができる。金属およびプラスチックが使用されるならば、そこで 安価でおよび／または軽量であるかいずれかのもしくは他の適切な特性を有する 縦方向の案内システムが得られる。特定の移動性が追及されるならば、それはま た提案された方法および提案された実施例の１つで達成され得る。

ここに示される実施例では、この指導により提供される多数の可能性よりもそれ らの意図された使用の機能は小さい。これはまた第８図の実施例にも適用される 。

実際の動作においては１つのまたはすべての現在議論される力の付与の事例およ びまた混合された形式を敏速なシーケンスで交互に用いることが可能であること は明らかである。回転体に対する多方の付与が常にボールの回転軸の方向に移動 させられる、すなわち部分的力は回転中心を介してボールへ結合されることが理 解され得る。こうして荷重されたボールはレール部材およびパートナボールの２ ×２点を介して回転する。摩擦抵抗は１２ではなく９０回転軸受点の回転摩擦か ら構成され、すべり摩擦は２から３の回転中心点によって構成される。回転摩擦 としては第３Ｂ図との関連において説明された通り、紙平面において三つ組の均 衡を保ちかつこの均衡はたとえば正の／負の加速（衝撃、振動、加速および減速 ）などの回転シーケンスにおける妨害により僅かに除去されるだけであるが、そ こで再び修復され、「偶発的」すべり摩擦抵抗を「計算可能な」摩擦抵抗に付加 することも可能であるが、これは単に経験論的に決定されることが可能でかつ試 験の間において重要であると証明されていない。

第２Ａ図、第２Ｂ図および第２Ｃ図により示される通り、このような三つ組の回 転体は不規則な形態に整列されることが可能である。ボールケージは使用される ボールの直径よりあまり広くなく、シたがってこのような回転体は比較的小さい 。多数のこのような回転体が関節のまたは弾性の接続により接続されるなら、そ の案内において大変容易に回転するチェーンを得ることが可能でかつこれはたと えばチェーンコンベアに大変適する。従来のチェーンコンベアの場合には、チェ ーンは案内チャネルを介して押されるかまたは引かれるが、かなりのすべり抵抗 が生じ、これは潤滑剤の使用により軽減されなければならない。これらすべり抵 抗はまたチェーンコンベアの長さにも制限を構成する。

提案された回転体から形成されるチェーンの場合、潤滑剤の使用は明確ではなく かつチャネル内のチェーンのすべりはそのチャネル内のチェーンの回転のような 低い抵抗にはほど遠いことは明らかである。

ＦＩＧ、　ＩＣ ＦＩＧ、　２Ａ Ｆｏｃｉ、　２８ ＾Ｉ　に１ 国際調査報告 国際調査報告 ＣＨ８９００１４９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．案内内で回転する回転要素、特に回転の間荷重の力が回転要素を荷重する場 合に見られるような、等方性の回転要素の制御された回転のための方法であって 、少なくとも２つの回転要素、案内および回転要素上に荷重の力を結合するため の手段が、各回転要素が一方で案内に接触しかつ他方で単一の点で往復接触にあ るように相互に往復的に配列され、荷重する力を結合するための手段が、回転要 素を介する力の作用が案内と回転要素と個々の回転要素の間の２つの接触点の間 の接続線を直角に打ちかつその中央を横切るような態様で回転要素に接触し、半 分にされた接続線が回転半径と同一であることを特徴とする、方法。 ２．回転要素の半径が回転要素の最大の半径より小さいことを特徴とする、請求 項１に記載の方法。 ３．３つの回転要素、案内および荷重の力を結合するための手段が、各回転要素 が案内に接触しかつ１つの点で往復接触にあるように往復的に配列され、荷重の 力を結合するための手段が、回転要素を通る力の作用が案内と回転要素と個々の 回転要素の間の２つの接触点の間の接続線を直角に打ちかつその中央を横切るよ うに回転要素に接触し、半分にされた接続線が回転半径と同一であることを特徴 とする、請求項１および請求項２に記載の方法。 ４．請求項１の方法に従い組立てられかつ回転体案内（２）とそこヘ案内可能な 回転体（１）とを有する縦方向の案内システムであって、回転体内に回転体（３ ）を有する回転体ケージと荷重の力を結合するための手段（５）が配列されかつ 回転体案内（２）が回転要素の回転のためのレール部材を有する案内チャネル（ ４）であり、回転体（１）が少なくとも１つの統合された回転体ケージを有し、 そこでは少なくとも２つの回転要素（３）が窪み（７）に配列され、回転体案内 （２）が回転要素レール（６）を有するレール部材を各回転要素（３）のために 含み、それらはそのレール上の回転要素の軸受点から二つの回転要素の間の接触 点ヘの接続線が鈍角を形成するように往復的に配列されかつ少なくとも１つの支 持表面（５）がこの支持表面（５）を介するその垂直のものがまたそのレール上 の回転要素（３）の軸受点から２つの回転要素（３）の間の接触点または回転す る点ヘの接続線上で実質的に垂直になるような態様で各回転要素（３）のために 回転要素ケージ内の窪み（７）に設けられることを特徴とする、システム。 ５．回転要素のケージが３つの回転要素（３）のために窪み（７）を有し、案内 チャネル（４）内に各回転要素のための回転要素レール（６）を有するレール部 材が設けられかつそれらがそのレール上の回転要素（３）の軸受点から２つの回 転要素の接触点または回転する点ヘの接続線が鈍角を形成するように往復的に配 列され、かつ回転要素ケージ内の窪み（７）内に各回転要素のための２つの面す る支持表面（５）が設けられ、それらが支持表面（５）を通る垂直のものがまた そのレール上の回転要素（３）の軸受点から２つの回転要素の接触点または回転 する点ヘの接続線上で実質的に垂直になることを特徴とする、請求項４に記載の 縦方向の案内システム。 ６．回転要素ケージが２つの回転要素（３）のための窪み（７）を有しかつレー ル部材が案内チャネル（７）内に各回転要素（３）のために設けられ、かつそれ らが、そのレール上の回転要素（３）の軸受点から２つの回転要素の接触点また は回転する点ヘの接続線が鈍角を形成するように往復的に配列されかつ回転要素 内の窪み（７）内に各回転要素（３）のために前記支持表面を通る垂直のものが またそのレール上の回転要素の軸受点から２つの回転要素の接触点または回転す る点ヘの接続線上で実質上垂直になるような態様で配列された２つの支持表面（ ５）が設けられることを特徴とする、請求項４に記載の縦方向の案内システム。 ７．回転要素のケージが２つ（一対のために）または３つ（三つ組のために）の 、平面に配列された窪み（７）を有し、それらが相互の内部を通りかつそれらに 支持表面（５）が統合され、それらが１２０度の角度でお互いに対して傾斜しか つ各々１つの回転要素（３）を受けとるかまたは支持する役割をすることを特徴 とする、請求項４、請求項５または請求項６に記載の縦方向の案内システムのた めの回転体。 ８．回転要素（３）がボールであることを特徴とする、請求項７に記載の回転体 。 ９．回転要素のケージが回転要素よりもより柔かい材料から製作されることを特 徴とする、請求項７または請求項８の１つに記載される回転体。 １０．回転要素（３）を受けとるための窪み（７）の外側の開口（１０）が、回 転要素（３）が窪み（７）内に閉じ込められることが可能な態様で、回転要素の 最大の断面の下に断面的にテーパとなることを特徴とする、請求項７ないし請求 項９の１つに記載の回転体。 １１．回転体が窪み内の圧力により外側から導入または素早く入れられることが 可能なように、断面テーパが寸法決めされかつ回転体ケージの材料が選定される ことを特徴とする、請求項９および請求項１０に記載の回転体。 １２．回転体（１）内にそれらに関連する回転要素の対または三つ組を有する少 なくとも２つの回転要素ケージが存在することを特徴とする、請求項７ないし請 求項１１の１つに記載の回転体。 １３．案内レールが回転要素レール（６）に対して実質的に１２０度の再度であ ることを特徴とする、請求項４、請求項５または請求項６に記載の縦方向の案内 システムのための回転体案内。 １４．各レールが２つの平行な回転要素レール（６）を実質的に含むことを特徴 とする、請求項１３に記載の回転体案内。 １５．レールが案内チャネル（たとえばプラスチック、アルミニウムその他）よ り堅い材料（金属、セラミックその他）から製作されることを特徴とする、請求 項１２または請求項１３の１つに記載の回転体案内。 １６．回転体案内（２）がまんべんなく閉じられかつ同じ角距離で回転要素レー ル（６）を有するレール部材を有することを特徴とする、請求項１３ないし請求 項１５の１つに記載の回転体案内。 １７．回転体案内内に複数の回転体が使用されることを特徴とする、先行の請求 項の１つに記載の案内（２）における回転体（１）を使用する、請求項４、請求 項５または請求項６に記載の縦方向の案内システム。 １８．整列した回転体（１）が弾性的にたわみ性のあるまたは関節の態様で相互 接続されることを特徴とする、請求項１７に記載の縦方向の案内システム。 １９．回転体案内（２）がまんべんなく閉じられかつ同じ角距離で回転要素のレ ール（６）を有するレール部材を有しならびにそこヘ案内される回転体が複数の ボールの三つ組であることを特徴とする、請求項１７または請求項１８に記載の 縦方向の案内システム。