(57)【要約】【課題】  現在の装置と比較して耐用年数および負荷担持能力が増大しており、これらの増大がホイールのサイズを大きくすることなく実現する、ガイドホイールアセンブリを提供すること。【解決手段】  ガイドホイールアセンブリは、内側ベアリングレースと、軸方向取付け面と、縦に延びている取付けねじ部分と、軸方向取付け面と内側ベアリングレースとの間に位置している六角工具係合面と、を有するジャーナル本体と、ジャーナル本体によって回転自在に支持されており、内側ベアリングレースを中心に回転するガイドホイールと、を含んでいる。【選択図】  図１
2008525738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイドホイールアセンブリであって、
内側ベアリングレースと、軸方向取付け面と、縦に延びている取付けねじ部分と、当該軸方向取付け面と当該内側ベアリングレースとの間に位置している六角工具係合面と、を有するジャーナル本体と、
当該ジャーナル本体によって回転自在に支持されており、当該内側ベアリングレースを中心に回転するガイドホイールと、
を備えている、ガイドホイールアセンブリ。
【請求項２】
当該取付けねじ部分が、当該ジャーナル本体に偏心的に配置されている、請求項１に記載のガイドホイールアセンブリ。
【請求項３】
当該取付けねじ部分が、当該ジャーナル本体の中を縦に延びている貫通ボアであり、当該ジャーナル本体がブッシングの役割を果たす、請求項１に記載のガイドホイールアセンブリ。
【請求項４】
当該取付けねじ部分が、ねじ端部を有する、縦に延びているスタッドである、請求項１に記載のガイドホイールアセンブリ。
【請求項５】
当該取付けねじ部分が、当該ねじ端部と当該六角工具係合部分との間に配置されているカラーショルダーを含んでおり、当該カラーショルダーが、当該軸方向取付け面と外側取付け直径とを含んでおり、当該軸方向取付け面と当該外側取付け直径とが、取付けプレートのカウンタボアと協働するような寸法および形状を有する、請求項４に記載のガイドホイールアセンブリ。
【請求項６】
前記モノリシックジャーナルが、硬化鋼から作製されている、請求項１に記載のガイドホイールアセンブリ。
【請求項７】
ガイドホイールアセンブリであって、
中を貫通しているホイールボアを有するホイールであって、前記ホイールボアがホイール軸を中心としており、ホイールボア面が、前記ガイドホイールアセンブリの外側ベアリングレースとなるような形状および寸法である、前記ホイールと、
モノリシックジャーナル本体であって、
前記ガイドホイールアセンブリの内側ベアリングレースとなるような形状および寸法を有する第一部分であり、前記ジャーナル本体のベアリング縦軸を中心に対称的に配置されている、前記第一部分と、
支持体の縦軸を中心に配置されているねじ部分であり、前記支持体の縦軸が前記ジャーナル本体の前記ベアリング縦軸とは別個である、前記ねじ部分と、
を含んでいる、前記モノリシックジャーナル本体と、
前記ジャーナル本体の前記ベアリング縦軸が前記ホイール軸と一致しており、これによって、前記ホイールが前記一致している軸を中心に当該ジャーナル本体に対して回転できるように、前記内側および外側ベアリングレースの間に位置している、少なくとも1つのベアリングと、
を備えている、ガイドホイールアセンブリ。
【請求項８】
前記モノリシックジャーナル本体の前記ねじ部分が、雌ねじである、請求項７に記載のガイドホイールアセンブリ。
【請求項９】
前記モノリシックジャーナル本体の前記ねじ部分が、雄ねじである、請求項７に記載のガイドホイールアセンブリ。
【請求項１０】
前記モノリシックジャーナル本体の前記ねじ部分が雄ねじであり、かつ、前記ジャーナル本体が、前記ジャーナル本体の前記ねじ部分と前記ベアリングレース部分との間に位置しているカラーショルダーをさらに含んでおり、前記カラーショルダーが、前記ねじ部分よりも大きい距離において前記支持体の軸を中心に円周状に延びており、取付け構造部のカウンタボアと協働して、前記取付け構造部に対する前記ベアリング軸が調整される位置として、前記支持体の軸と前記取付け構造部との位置合わせを達成する、請求項７に記載のガイドホイールアセンブリ。
【請求項１１】
前記ホイールボア面と、前記モノリシックジャーナル本体の前記第一部分とが、
前記ジャーナル本体が前記ホイールに対して前記ベアリング軸に沿って移動することを、前記少なくとも1つのベアリングと協働して抑制する溝、
を含んでいる、請求項７に記載のガイドホイールアセンブリ。
【請求項１２】
前記ジャーナル本体が、
取付け面と、前記ジャーナル本体の前記取付け面と前記第一内側ベアリングレース部分との間に位置している工具係合面と、
をさらに含んでいる、請求項７に記載のガイドホイールアセンブリ。
【請求項１３】
前記モノリシックジャーナル本体が鋼である、請求項７に記載のガイドホイールアセンブリ。
【請求項１４】
ガイドホイールアセンブリであって、
中を貫通しているホイールボアを有するモノリシックホイールであって、前記ホイールボアがホイール軸を中心としており、ホイールボア面が溝を含んでおり、前記溝が、前記ガイドホイールアセンブリの外側ベアリングレースとなるような形状および寸法を有する、前記モノリシックホイールと、
モノリシックジャーナル本体であって、
前記ガイドホイールアセンブリの内側ベアリングレースとなるような形状および寸法を有する第一部分であり、溝を含んでおり、かつ、前記ジャーナル本体のベアリング縦軸を中心に対称的に配置されている、前記第一部分と、
支持体の縦軸を中心に配置されている第二ねじ部分と、
を有する、前記モノリシックジャーナル本体と、
前記ジャーナル本体の前記ベアリング縦軸が前記ホイール軸と一致するように、前記内側および外側ベアリングレースとの間に位置している複数のベアリングであって、前記溝によって閉じこめられており、これによって、前記ホイールが前記ジャーナル本体に対して前記一致している軸を中心に回転できるようにし、かつ、前記ジャーナル本体が前記ホイールに対して前記一致している軸に沿って移動することを制約する、前記複数のベアリングと、
を備えている、ガイドホイールアセンブリ。
【請求項１５】
前記モノリシックジャーナル本体の前記ねじ部分が、雌ねじである、請求項１４に記載のガイドホイールアセンブリ。
【請求項１６】
前記モノリシックジャーナル本体の前記ねじ部分が、雄ねじである、請求項１４に記載のガイドホイールアセンブリ。
【請求項１７】
前記支持体の縦軸が、前記ジャーナル本体の前記ベアリング縦軸とは別個である、請求項１４に記載のガイドホイールアセンブリ。
【請求項１８】
前記モノリシックジャーナル本体の前記ねじ部分が雄ねじであり、かつ、前記ジャーナル本体が、前記ジャーナル本体の前記ねじ部分と前記ベアリングレース部分との間に位置しているカラーショルダーをさらに含んでおり、前記カラーショルダーが、前記ねじ部分よりも大きい距離において前記支持体の軸を中心に円周状に延びており、取付け構造部のカウンタボアと協働して、前記取付け構造部に対する前記ベアリング軸が調整される位置として、前記支持体の軸と前記取付け構造部との位置合わせを達成する、請求項１７に記載のガイドホイールアセンブリ。
【請求項１９】
前記ジャーナル本体が、
取付け面と、前記ジャーナル本体の前記取付け面と前記第一内側ベアリングレース部分との間に位置している工具係合面と、
をさらに含んでいる、請求項１４に記載のガイドホイールアセンブリ。
【請求項２０】
前記モノリシックジャーナル本体が、前記ジャーナル本体の前記第一内側ベアリングレース部分の対向する側面に位置している2つの工具係合面をさらに含んでおり、前記工具係合面が、それぞれ、前記ジャーナル本体の前記ベアリング縦軸と、前記支持体の縦軸、を中心に対称的に配置されている、請求項１４に記載のガイドホイールアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、同時継続の米国仮特許出願第60/639,076号「一体型のベアリングマウントを有するガイドホイール（GUIDE WHEEL HAVING INTEGRATED BEARING MOUNT）」（出願日:2004年12月23日）の優先権を主張し、この文書は本文書に参照文献として組み込まれている。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、案内型運動(guided motion)技術に関し、より詳細には、低摩擦のガイドホイールと、それを使用する方法とに関する。
【背景技術】
【０００３】
製造工程においておよび製造された資本財自体の中では、正確かつ反復可能な運動は有用であり、しばしば必要不可欠である。例えば、機械加工から繊維、エレクトロニクスにいたる製造工程では、工具ヘッドまたはその他の要素は、前後に動き、その動きを膨大な数のサイクルにわたり正確かつ反復的に行わなくてはならない。別の例においては、試験片と計測器は、実験室の分析装置の中で互いに対して動いて試料に関するデータを集め、その動きを正確かつ反復的に行わなくてはならない。
【０００４】
支持基台に取り付けられておりレールに載っているガイドホイールは、正確かつ反復可能  
【０００５】
な運動を提供する案内型運動技術の一種である。例えば、
【特許文献１】は、ガイドホイールがレールに沿って動くことができるようにガイドホイール1がレール14と協働する、ガイドホイールおよびトラックを開示している。
【０００６】
ガイドホイール／レールシステムは、高精度かつ信頼性のある運搬装置であり、業界の傾向として、ますます小型軽量かつ薄型であることに加えて、長い耐用年数にわたりますます大きな重量を運ぶことができるガイドホイールが必要とされている。耐用年数および信頼性に関して、交換時あるいは障害時の製造作業の経済コストは相当である。例えば、半導体ウェハ製造においては、1日あたりのダウンタイムは100万ドルのオーダーである。資本財においても、交換時または障害時のコストが相当な大きさとなることがあり、なぜなら、ガイドホイールの交換では、それに付随して他のコンポーネントの再調整あるいは再較正が必要となりうるためである。このことは、特に光学システムにおいてあてはまる。
【０００７】
耐用年数および重量担持能力を技術的に増大させることを求めるニーズに対する1つの解決策は、単純にガイドホイールの規模を大きくすることである。ガイドホイールアセンブリのサイズを比例的に大きくすることにより、その負荷能力を高めることができる。さらに、より大きなホイールアセンブリでは、与えられた負荷に対する耐用年数が長くなり、なぜなら、負荷支持部分がその最大能力を大きく下回って動作し、与えられた距離を移動させるのに回転部品が回転する頻度が少なくなるためである。
【０００８】
しかしながら、多くの状況下では、ホイールサイズを維持する必要があるため、サイズを大きくすることは解決策ではない。ホイールサイズを大きくすることによって、間隔が狭くなったり追加の交換コストが必要となるため、ホイールのサイズを大きくすることが不可能であったり、非実用的あるいは非経済的であることがしばしばある。
【０００９】
従って、現在の装置と比較して耐用年数および負荷担持能力が増大しており、これらの増大がホイールのサイズを大きくすることなく実現する、ガイドホイールアセンブリが必要とされている。
【特許文献１】米国特許第3,661,431号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
要約すれば、本発明の1つの観点は、ガイドホイールアセンブリであって、内側ベアリングレースと、軸方向取付け面と、縦に延びている取付けねじ部分(threaded mounting portion)と、前記軸方向取付け面と前記内側ベアリングレースとの間に位置している六角工具係合面と、を有するジャーナル本体と、前記ジャーナル本体によって回転自在に支持されており、前記内側ベアリングレースを中心に回転するガイドホイールと、を含んでいる、ガイドホイールアセンブリ、を対象としている。
【００１１】
1つの実施例においては、前記取付けねじ部分は、前記ジャーナル本体に偏心的に配置することができる。前記取付けねじ部分は、前記ジャーナル本体の中を縦に延びている貫通ボアとすることができ、この場合、前記ジャーナル本体がブッシングの役割を果たす。前記取付けねじ部分は、ねじ端部を有する、縦に延びているスタッドとすることができる。前記取付けねじ部分は、前記ねじ端部と前記六角工具係合部分との間に配置されているカラーショルダー(collar shoulder)を含んでいることができ、前記カラーショルダーは、前記軸方向取付け面と外側取付け直径とを含んでおり、前記軸方向取付け面と前記外側取付け直径は、取付けプレートのカウンタボアと協働するような寸法および形状を有する。モノリシックジャーナルは、硬化鋼から作製することができる。
【００１２】
本発明の別の観点は、ガイドホイールアセンブリであって、中を貫通しているホイールボアを有するホイールであって、前記ホイールボアがホイール軸を中心としており、ホイールボア面を、前記ガイドホイールアセンブリの外側ベアリングレースとなるような形状および寸法とすることができる、前記ホイールと、モノリシックジャーナル本体であって、前記ガイドホイールアセンブリの内側ベアリングレースとなるような形状および寸法を有する第一部分であり、前記ジャーナル本体のベアリング縦軸を中心に対称的に配置されている、前記第一部分と、支持体の縦軸を中心に配置されているねじ部分であり、前記支持体の縦軸が前記ジャーナル本体の前記ベアリング縦軸とは別個である、前記ねじ部分と、を含んでいる、前記モノリシックジャーナル本体と、前記ジャーナル本体の前記ベアリング縦軸が前記ホイール軸と一致しており、これによって、前記一致している軸を中心に前記ホイールが前記ジャーナル本体に対して回転できるように、前記内側および外側ベアリングレースの間に位置している、少なくとも1つのベアリングと、を備えている、ガイドホイールアセンブリ、を対象としている。
【００１３】
1つの実施例においては、前記モノリシックジャーナル本体の前記ねじ部分は、雌ねじとすることができる。これに代えて、前記モノリシックジャーナル本体の前記ねじ部分は、雄ねじとすることができる。これに代えて、前記モノリシックジャーナル本体の前記ねじ部分は、雄ねじであり、かつ、前記ジャーナル本体が、前記ジャーナル本体の前記ねじ部分と前記ベアリングレース部分との間に位置しているカラーショルダーを含んでいることができ、前記カラーショルダーは、前記ねじ部分よりも大きい距離において前記支持体の軸を中心に円周状に延びており、取付け構造部のカウンタボアと協働して、前記取付け構造部に対する前記ベアリング軸が調整される位置として、前記支持体の軸と前記取付け構造部との位置合わせを達成する。
【００１４】
前記ホイールボア面と、前記モノリシックジャーナル本体の前記第一部分は、前記ジャーナル本体が前記ホイールに対して前記ベアリング軸に沿って移動(translation)することを、前記少なくとも1つのベアリングと協働して抑制する溝、を含んでいることができる。前記ジャーナル本体は、取付け面と、前記ジャーナル本体の前記取付け面と前記第一内側ベアリングレース部分との間に位置している工具係合面と、を含んでいることができる。モノリシックジャーナル本体は、鋼とすることができる。
【００１５】
本発明のさらなる観点は、ガイドホイールアセンブリであって、中を貫通しているホイールボアを有するモノリシックホイールであって、前記ホイールボアがホイール軸を中心としており、ホイールボア面が溝を含んでいることができ、前記溝が、前記ガイドホイールアセンブリの外側ベアリングレースとなるような形状および寸法を有する、前記モノリシックホイールと、モノリシックジャーナル本体であって、前記ガイドホイールアセンブリの内側ベアリングレースとなるような形状および寸法を有する第一部分であり、溝を含んでおり、かつ、前記ジャーナル本体のベアリング縦軸を中心に対称的に配置されている、前記第一部分と、支持体の縦軸を中心に配置されている第二ねじ部分と、を有する、前記モノリシックジャーナル本体と、前記ジャーナル本体の前記ベアリング縦軸が前記ホイール軸と一致するように、前記内側および外側ベアリングレースとの間に位置している複数のベアリングであって、前記溝によって閉じこめられており、これによって、前記ホイールが前記ジャーナル本体に対して前記一致している軸を中心に回転できるようにし、かつ、前記ジャーナル本体が前記ホイールに対して前記一致している軸に沿って移動することを制約する、前記複数のベアリングと、を含んでいる、ガイドホイールアセンブリ、を対象としている。
【００１６】
この場合にも、1つの実施例においては、前記モノリシックジャーナル本体の前記ねじ部分は、雌ねじまたは雄ねじとすることができる。前記支持体の縦軸は、前記ジャーナル本体の前記ベアリング縦軸とは別個とすることができる。1つの実施例においては、前記モノリシックジャーナル本体の前記ねじ部分は、雄ねじであり、かつ、前記ジャーナル本体が、前記ジャーナル本体の前記ねじ部分と前記ベアリングレース部分との間に位置しているカラーショルダーを含んでいることができ、前記カラーショルダーは、前記ねじ部分よりも大きい距離において前記支持体の軸を中心に円周状に延びており、取付け構造部のカウンタボアと協働して、前記取付け構造部に対する前記ベアリング軸が調整される位置として、前記支持体の軸と前記取付け構造部との位置合わせを達成する。前記ジャーナル本体は、取付け面と、前記ジャーナル本体の前記取付け面と前記第一内側ベアリングレース部分との間に位置している工具係合面と、を含んでいることができる。前記モノリシックジャーナル本体は、前記ジャーナル本体の前記第一内側ベアリングレース部分の対向する側面に位置している2つの工具係合面を含んでいることができ、前記工具係合面は、それぞれ、前記ジャーナル本体の前記ベアリング縦軸と、前記支持体の縦軸、を中心に対称的に配置されている。
【００１７】
本発明のガイドホイールは、上記以外の特徴および利点を有し、これらは、添付の図面および以下の、発明を実施するための最良の形態、とにさらに詳細に記載されており、これらから明らかになるであろう。添付の図面は本明細書に組み込まれてその一部を形成しており、発明を実施するための最良の形態は、図面とともに本発明の原理を説明する役割を果たす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次いで、本発明の好ましい実施例を詳細に参照し、これら実施例の例は添付の図面に示されている。本発明は好ましい実施例に関連して説明されているが、本発明をこれらの実施例に限定することを意図するものではないことを理解されたい。逆に、本発明は、代替実施例、変形形態、および等価形態をカバーするものであり、これらの形態は、請求項に定義されている本発明の精神および範囲に含めることができる。
【００１９】
上述したように、ガイドホイールアセンブリのサイズを大きくすることは、重量担持能力および耐用寿命を増大させるという課題の解決策として非実用的であることがしばしばある。これに対して、本発明の原理によると、ホイールサイズを維持しながらモノリシックジャーナルを提供することによって、この課題が解決されて利点が得られる。
【００２０】
モノリシックジャーナルの構造では、2つの基本的な数量を通じて、重量担持能力および耐用寿命の増大を実現させることができる。1つの数量は、慣性モーメントであり、これは物理的なサイズに依存する。モノリシックジャーナルでは、ホイールのサイズが同じであるとき、ジャーナルの直径を比較的大きくすることが可能である。もう1つの数量はヤング率であり、これは材料の強度に関連する。モノリシックジャーナルでは、ヤング率の高い（より強い、より硬い）材料をジャーナル本体に使用することが可能である。対照的に、先行技術の多くのジャーナルは、別の支持部品に取り付けるためにスエージ加工する、さもなければ塑性変形させなければならないため、高強度あるいは硬い材料をジャーナル本体に利用することは、現在まで案内型運動の業界において一般的な方法ではなかった。
【００２１】
重要な点として、ジャーナルに関してサイズおよび材料を変更することは、非線形的に作用して、上記の有利な効果をもたらすことができる。例えば、案内型運動の分野における経験によると、周知の実用的な近似として、ガイドホイールの耐用寿命は、次式のように、軸方向および半径方向の負荷成分の合成の3乗の逆数に比例することが示されている。
【００２２】
耐用年数=定数/ (Lf)3
この式において、「L」は負荷を表す。
【００２３】
Lf = (LAxial / LAxial, max) + (LRadial / LRadial, max)
上の等式による数値の例として、軸方向および半径方向の最大の負荷担持能力が10%増大すると、耐用寿命が33%増す。
【００２４】
本発明の原理によると、モノリシックジャーナルを提供することにより、ジャーナル本体の慣性モーメントおよびヤング率を大きくすることができ、慣性モーメントおよびヤング率がそれぞれ大きくなることにより、上記の軸方向および半径方向の最大負荷を高めることができる。本文書における用語「ジャーナル」は、ブッシングとして機能するジャーナルも含んでいる。
【００２５】
次いで、図面を参照し、図1および図2は、それぞれ、本発明によるガイドホイールアセンブリの実施例の斜視図および断面図を示している。図1および図2、ならびにすべての図は概略的であり、明瞭性のため細部を省いてある。
【００２６】
図1は、ホイール201とジャーナル本体202とを含んでいるガイドホイールアセンブリ200を示している。この図および以降の図においては、ジャーナル本体は、ホイールの中にベアリングによって回転自在に支持されている。図1では明らかではないが、そのような回転を可能にしているホイールアセンブリの内部構造は、後から詳しく説明されている。
【００２７】
図1の実施例は、W形状の輪郭を持つガイドホイール201を有する。そのようなW形状の輪郭は好ましいが、本質的あるいは必須ではない。代替形状として、例えば、V形状の輪郭が挙げられる。多数の代替形状を本発明に従って使用できることが理解されるであろう。さらに、この好ましい実施例においては、ガイドホイールは単一要素のモノリスである。しかしながら、別の実施例は、2つ以上の要素から作製されているホイールを含んでいることができる。
【００２８】
本発明の幅広い観点によると、ジャーナル本体202は、モノリシックに形成されている単一要素である。この実施例におけるジャーナル本体は、末端部に雄ねじ部分203、または「スタッド」を含んでいる。図1は、他のほとんどの図と同様に、明瞭性のためねじは概略的に示されている。ガイドホイールアセンブリを別の本体（後の図に示されている）に取り付けるため、工具係合面205に工具を取り付けることによって、ジャーナル本体にトルクをかけることができる。対応する工具係合面は、本発明に従ってホイールの別の側面に設けることができることが理解されるであろう。工具係合面205は六角形であることが好ましい。しかしながら、別の多角形面、あるいは2枚の対向する平らな面など、多数の代替形状が明らかである。受入れ穴を有する取付けプレートまたはその他の構造にねじ込まれると、取付け面204が穴の周りの領域にぴったりと取り付く。オプションのシールド206は、ベアリングを汚れおよびほこりから保護するためのカバーである。
【００２９】
図2は、図1に示されているガイドホイールアセンブリ200の側断面図である。切断面はホイール201の中心を通る。このホイールアセンブリは、ホイール対称（および回転）軸207を中心とするボアを有するホイールを含んでいる。この場合、ホイールはW形状のモノリシックホイールである。ホイールボア面は、外側ベアリングレースとなるような形状および寸法を有し、この実施例においては、溝212を含んでいる。
【００３０】
モノリシックジャーナル本体203は、ホイールボアの中に配置されており、2本の特徴的な縦軸を有する。1本の軸は、ベアリング縦軸208である。ジャーナル本体の第一部分は、このベアリング縦軸を中心に対称的に配置されており、ガイドホイールアセンブリの内側ベアリングレースとなるような形状および寸法を有する。ジャーナル本体は、第二の特徴的な縦軸を有する。支持体の縦軸209は、ねじ部分203のねじが周囲に配置されている軸である。ジャーナル本体の第一内側ベアリングレース部分の対向する端部に位置している工具係合面220および205は、それぞれのベアリング軸および支持体軸を中心にトルクをかけることができるようにしている。図2に示されている工具係合面220は、ジャーナル本体の雌ねじ部分に位置しているが、別の実施例においては、この面は、ホイール201から離れる方向に延びている雄ねじ部分に配置される。
【００３１】
図2の実施例においては、上述されている3本の縦軸は一致しており、別個の軸ではない。一般には、ホイール軸とベアリング軸は一致している。しかしながら、後から説明されているように、いくつかの実施例においては、ベアリング軸208とは別個の支持体軸209を有する。すなわち、支持体軸とベアリング軸とが一致していない。
【００３２】
ホイールボア面における溝212は、ジャーナル本体の第一部分210における対応する溝211と協働して、ガイドホイールアセンブリ200を固定している。ベアリング213が溝の間に取り付けられると、モノリシックジャーナル本体202が、ホイールボアの中でベアリングによって回転自在に支持される。ホイールおよびジャーナル本体は、互いに対して回転することができる。しかしながら、ジャーナル本体がホイールに対してベアリング軸208に沿って移動することを、溝とベアリングが協働して抑制している。この実施例および他の実施例においては、ベアリングは、硬鋼、またはその他の好適な材料から作製されているボールベアリングであることが好ましい。そうでない場合、一般的なベアリングシールおよびベアリングケージ（図示していない）は、オプションであるが好ましい。シールド206もオプションであるが、ベアリングにほこりおよび汚れがつかないようにするために好ましい。シールドおよび／またはシールを含んでいる実施例は、一般には、シールドおよび／またはシールが載るためのショルダーを備えたジャーナル本体を有する。
【００３３】
図2は、本発明の原理に従って形成されているジャーナルの利点を示している。図2から容易に理解できるように、このようなモノリシックジャーナル本体では、ジャーナル本体の直径をホイール201の内側ベアリングレースの直径に近づけることができ、近づけられる程度は、原理的にはベアリング213の実用上最小のサイズによって制限される。ねじ部分203を含めたジャーナル本体の直径が大きいと、ジャーナル本体の慣性モーメントが、直径の2乗に比例して増大する。さらに、図2における実施例では、取付け構造部(attachment pieces)に結合する、あるいは取付け構造部とガイドホイールアセンブリとを一緒に保持するため、ジャーナル本体の材料を応力下でフローさせる(flow)ことが要求されるスエージ加工あるいは他の工程が必要とされないことが示されている。従って、このモノリシックジャーナルはヤング率の高い材料から形成することができ、これにより最大強度が高まり、そのため、上述されているように耐用寿命が延びる。ヤング率の高い好ましい材料としては、以下に限定されないが、鋼、ステンレス鋼、硬化鋼、セラミック、ポリマー、およびその他の好適な材料が挙げられる。
【００３４】
図4および図5は、それぞれ、別個のベアリング軸および支持体軸を有する別のガイドホイールアセンブリの斜視図および側面図である。この実施例は、図1および図2に示されている実施例に類似しており、2桁目以降の数字は図1および図2における数字に一致している。隠れ線は、ホイールアセンブリの内側を概略的に示している。類似する実施例の切断図については、図2を参照されたい。
【００３５】
図4は、この実施例の場合、モノリシックジャーナル本体302の支持体の縦軸309が、ベアリング縦軸307およびホイール縦軸308とは別個であることを示している。さらに、それぞれ支持体の軸309およびベアリング軸308を中心に配置されている工具係合面305および工具係合面325は、これら別個の軸のそれぞれを中心にトルクをかけることができるようにしている。
【００３６】
別個の支持体軸を備えたホイールアセンブリは、別のガイドホイールアセンブリ（例:図1および図2のガイドホイールアセンブリ）と組み合わせることが有利である。例えば、図1および図2におけるような2つのガイドホイールアセンブリの場合、それぞれのホイールにおける2つのレール接触点が線を定義している。良好な近似として、ガイドレールは直線となり、この線に従う。しかしながら、レールが長いほど、レールの完全な直線性からの小さな偏差が生じる可能性が高い。レールとの密着を維持するためには、別個の支持体軸を備えた第三ホイールは、ガイドホイールアセンブリを回転させて小さな偏差を除くことができることにおいて有利であり、さもなければ、偏差に起因して、ガイドホイールアセンブリが取り付けられているユニットが曲がることがある。以下では、そのようなシステムの実施例が説明されている。
【００３７】
図3および図6は、それぞれ、ジャーナル本体の雄ねじ末端部付近に位置しているカラーショルダー部分を備えた、および備えていないガイドホイールアセンブリの実施例を比較している側面図である。そのようなカラーは、取付けプレートまたはその他の構造におけるカウンタボアと協働して、ジャーナル本体の支持体軸とカウンタボアとを位置合わせし、上述されているようにガイドホイールアセンブリを別個の支持体軸を中心に回転させることにおいて有利である。
【００３８】
図3および図6においては、2桁目以降の数字は図4および図5における数字に一致している。カラーショルダー部分450は、モノリシックジャーナル本体402に、工具係合面405と末端雄ねじ部分403との間に配置されている。末端ねじ部分は、支持体軸409を中心に対称である。これまでの図と同様に、明瞭性のためねじは概略的に示されている。
【００３９】
カラーショルダー部分450は、取付け面404を含んでおり、ねじ部分403よりも大きな距離において支持体軸409を中心に円周状に延びている。すなわち、カラーショルダーの取付け直径455は、ねじの主直径よりも大きい。
【００４０】
比較のため、図3は、カラーショルダー部分を備えていない実施例を示している。
【００４１】
カラーショルダーは、支持体軸とベアリング軸とが別個である実施例において特に有利である。そのような実施例は、「偏心型」("eccentric")とも称され、なぜなら、軸に沿って見たとき、別個の支持体軸が、ベアリング軸およびホイール軸のようにホイールの幾何学的中心を通過せず、ホイールの幾何学的中心からはずれているためである。偏心型ではない実施例は、一般にはカラーショルダーを持たないが、カラーショルダーを持つことが除外されるわけではない。
【００４２】
一般的な使用においては、カラーショルダー450は、ホイールアセンブリが取り付けられる別の要素のカウンタボアと協働する。例えば、図11に示されているように、ねじナットが上からねじ部分403と係合する。ジャーナル本体402のカラーショルダーがカウンタボアの中に入って拘束されると、面405に工具を係合させて回転させることによって、支持体軸409を中心にトルクをかけることができる。そのようにすることによって、ベアリング軸を取付け構造に対して動かし、それにより、上述されている目的のため、ホイールとレールとの間の小さな隙間を取り除くことができる。所望のポジションになった時点で、ナットを上から締め付けてその所望のポジションを固定することができる。
【００４３】
図7および図8は、それぞれ、雌ねじ部分と、一致しているベアリング軸および支持体軸とを備えたモノリシックジャーナル本体を有するガイドホイールアセンブリの実施例の斜視図および切断図である。2桁目以降の数字は、これまでの図面と同じである。
【００４４】
図7および図8における実施例は、モノリシックジャーナル本体502のねじ部分503が雌ねじであることを除き、図1および図2における実施例に一致している。この実施例においては、ジャーナル本体の取付け部分は、ジャーナル本体を貫いている貫通ボアである。しかしながら、代替実施例においては、雌ねじ部分はジャーナル本体を完全に貫いて延びている必要はない。別の代替実施例においては、雌ねじ部分は、完全になめらかなボアとすることもできる。これまでの図と同様に、図8では明瞭性のためねじが概略的に示されている。この実施例においては、ホイール軸507と、ベアリング縦軸508、および支持体軸509は、一致しており別個ではない。面取り部510は、好ましいが必須ではない。
【００４５】
図9および図10は、それぞれ、雌ねじ部分と、別個のベアリング軸および支持体軸とを有するガイドホイールアセンブリの実施例の斜視図および切断図である。これと比較すると、図7および図8においては、ベアリング軸508および支持体軸509は、一致しており別個ではない。2桁目以降の数字はこれまでの図と同じである。図9および図10の実施例においては、工具係合面605は、一致しているホイール軸607およびベアリング軸608を中心としている。しかしながら、代替実施例では、代わりに、工具係合面を支持体の縦軸609を中心に配置することができる。別の代替実施例においては、ジャーナル本体の対向するベアリング613に工具係合面を含んでいることができる。
【００４６】
図11は、シングルレール式のガイドホイール／取付けプレートアセンブリの実施例の分解斜視図である。取付けプレート703は、ガイドホイールアセンブリ701および702を受け入れるため、ドリルで穴があけられ、タップ立てによってねじが切られている。さらに、締結具707およびブラケット705は、レール注油器706を取付けプレートに取り付けている。明瞭性のため、レールと、取付けプレートに取り付けることのできる追加の装置は示されていない。
【００４７】
図11における実施例は、3つのガイドホイールアセンブリを含んでいる。2つのアセンブリ701は、図1および図2に示されている実施例に類似している。すなわち、モノリシックジャーナル本体は、末端の雄ねじ「スタッド」としての配置構造を持つねじ部分を有する。さらに、ホイール軸、ベアリング軸、および支持体軸が一致している。
【００４８】
2つのアセンブリ701は、プレート703にねじ込まれると、従来の方式においてガイドレールのための2つの接触点を提供し、これらの点は線を定義している。直線性の小さな偏差を修正するため、第三ガイドホイールアセンブリは偏心型である。上述されているように、支持体の縦軸は、ホイール軸およびベアリング縦軸とは別個である。図6に関連して上述されているように、偏心型アセンブリでは、カウンタボア710の中で回転させて、ホイールとレールとの間の隙間を閉じて排除することができる。所定のポジションになった時点で、ナット704を締め付けて、所望の向きをしっかりと保持することができる。
【００４９】
本発明の原理に従って、取付けプレート／ガイドホイールアセンブリの多数の配置編成が可能であることが理解されるであろう。さまざまな実施例では、任意の数のガイドホイールアセンブリおよび取付け補助要素を有することができる。
【００５０】
例えば、ガイドホイール／レールシステムに複数のレールを存在させることができる。図12および図13は、それぞれ、デュアルレール式のガイドホイール／取付けプレートシステムの斜視図および切断図である。切断面は、図12に13−13として示されている。ホイールアセンブリ801および802と、レール注油器806は、取付けプレート803に取り付けられている。レールは示されていない。レールのそれぞれに沿って、偏心型ガイドホイールアセンブリ802と非偏心型アセンブリ801とが存在する。この場合にも、偏心型アセンブリは、ホイール軸およびベアリング縦軸とは別個の支持体の縦軸を備えたアセンブリである。例示的な実施例については、図9および図10を参照。
【００５１】
図13において、ボルト810は、モノリシックジャーナル本体830の雌ねじ部分820と係合しており、これにより、ガイドホイールアセンブリ801および802を取付けプレート803に固定している。各レールの方向に沿って、偏心型ガイドホイールアセンブリ802が存在している。上に詳しく説明されているように、ベアリング軸を取付けプレートに対して回転させることによって、配置上の小さな偏差を修正することができ、レールとホイールが直接接触した状態を維持することができる。この実施例においては、例えば、そのような偏差は、レールに起因するか、またはボルト810のための穴を決めるときの機械加工公差に起因しうる。ホイールアセンブリの所望のポジショニングに達した時点で、図11におけるナット704の場合（モノリシックジャーナル本体が雄ねじ部分を備えている）と同じように、ボルト810を上から締め付けることができる。
【００５２】
本発明の形状構成では、従来のガイドホイールアセンブリよりも必要な部品が少なく、これは有利である。従って、供給業者または消費者が発注、購入、およびストックしておく部品が少ない。さらに重要な点として、本発明の一体型のスタッド／レースおよびブッシング／レースの形状構成では、より大きな直径のハードウェアを使用してガイドホイールをそのマウントに固定することができる。直径の大きな締結具はたわみが小さく、より高い応力負荷に対処することができ、より高い予荷重を与えることができる。
【００５３】
本発明の特定の実施例の上記の説明は、例示および説明を目的として提示されている。上記の説明は、すべてを網羅する、あるいは開示されているそのままの形態に本発明を限定することを意図したものではなく、明らかに、上の教示に鑑み多数の修正形態および変更形態が可能である。実施例は、本発明の原理およびその実用的な用途を最良に説明することによって、当業者が、本発明と、考えられる特定の使用に適するようにさまざまに変更されたさまざまな実施例とを、最良に利用できるようにする目的で、選択、説明されている。本発明の範囲は、本明細書に添付されている請求項およびその等価形態によって定義されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明による、ベアリングレース／雄ねじの一体化部分と、一致しているベアリング軸および支持体軸とを有するガイドホイールアセンブリの斜視図である。
【図２】図1のガイドホイールアセンブリの断面図であり、ベアリングレース／雄ねじ部分の断面を示している。
【図３】図1のガイドホイールアセンブリの拡大側面図であり、カラー部分が存在しない形態を示している。
【図４】ベアリングレース／雄ねじの一体化部分と、別個のベアリング軸および支持体軸とを有する別のガイドホイールアセンブリの斜視図である。
【図５】図4のガイドホイールアセンブリの側面図であり、ベアリングレースを破線で示してある。
【図６】図4のガイドホイールアセンブリの拡大側面図であり、カラーショルダー部分を示している。
【図７】ベアリングレース／雌ねじの一体化部分と、一致しているベアリング軸および支持体軸とを有する別のガイドホイールアセンブリの斜視図である。
【図８】図7のガイドホイールアセンブリの断面図であり、ベアリングレース／雌ねじ部分の断面を示している。
【図９】ベアリングレース／雌ねじの一体化部分と、別個のベアリング軸および支持体軸とを有する別のガイドホイールアセンブリの斜視図である。
【図１０】図9のガイドホイールアセンブリの断面図であり、ベアリングレース／雄ねじ部分の断面を示している。
【図１１】図1の一対のガイドホイールおよび図4のガイドホイールとを利用しているガイドホイール／取付けプレートアセンブリの分解斜視図である。
【図１２】図7の一対のガイドホイールと図9の一対のガイドホイールとを利用している別のガイドホイール／取付けプレートアセンブリの斜視図である。
【図１３】図12の線13−13に実質的に沿って切断された、図12のガイドホイール／取付けプレートアセンブリの断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
200、500、600  ガイドホイールアセンブリ
201、301、501、601  ホイール
202、302、402、502  ジャーナル本体
203、303、403、503、603  ねじ部分
204、304、404、504、604  取付け面
205、220、305、325、405、505、605  工具係合面
206、306、506  シールド
207、307、507、607、807  ホイール軸
208、308、508、608、808  ベアリング軸
209、309、409、509、609、809  支持体軸
210、310  第一部分
510、610  面取り部
211、311、511、611  溝
212、312、512、612  溝
213、313、513、613  ベアリング
450  カラーショルダー
455  取付け直径
701、801  ガイドホイールアセンブリ
702、802  ガイドホイールアセンブリ
703、803  取付けプレート
704  ナット
705  ブラケット
706、806  レール注油器
707  締結具
710  カウンタボア
810  ボルト
820  雌ねじ部分
830  モノリシックジャーナル本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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