(57)【要約】【課題】すべり軸受が摩耗しても芯ずれが発生しないスライドスプライン装置を提供すること。【解決手段】スプライン軸３とスプライン筐体６との間の環状空間に、複数の樹脂製すべり軸受３１，３２を介在させる。複数のすべり軸受３１，３２をスプライン軸３またはスプライン筐体６のいずれか一方に対して軸線方向に固定し、かつ、複数のすべり軸受３１，３２をコイルスプリング３４によってスプライン軸３またはスプライン筐体６の他方に向けて附勢する。スプライン軸３とスプライン筐体６との間で回転トルクを伝達可能とするために、スプライン筐体６とすべり軸受３１，３２間、および、スプライン軸３とすべり軸受３１，３２間に、第１回り止め体３９と第２回り止め体４４を介装する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプライン軸とスプライン筐体との間の環状空間に、複数の樹脂製すべり軸受を介在させ、前記複数のすべり軸受を前記スプライン軸またはスプライン筐体のいずれか一方に対して軸線方向に固定すると共に、前記複数のすべり軸受を弾性体によって前記スプライン軸またはスプライン筐体の他方に向けて附勢したことを特徴とするスライドスプライン装置。
【請求項２】
複数のすべり軸受を円周方向に並べて配設すると共に、各すべり軸受を、隣接するすべり軸受との間に配設した少なくとも一つの弾性体によってスプライン筐体の内面に附勢し、かつ、前記弾性体を配設していないいずれかのすべり軸受相互間に、スプライン筐体内面に固定した第１回り止め体と、スプライン軸外面に固定した第２回り止め体を、それぞれ介装したことを特徴とする請求項１記載のスライドスプライン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、すべり軸受の摩耗に伴うスプライン軸の芯ずれを防止したスライドスプライン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スライドスプライン装置は、内面にスプラインを形成したスプライン筐体の中に、外面にスプラインを形成したスプライン軸を挿入したもので、軸線方向の相対移動を許容しつつ回転トルクを伝達可能にしたものである。このスライドスプライン装置は、スプライン軸が相対移動する際にスプライン筐体との間で金属騒音や金属打音が発生するため、これを緩和するために、スプライン軸とスプライン筐体の摺接面に合成樹脂をコーティングしたり（特許文献１参照）、スプライン軸とスプライン筐体との間に合成樹脂製のすべり軸受を介在させたりしている（特許文献２参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の金属騒音や金属打音の防止対策は、いずれも長期に渡ってスライドスプライン装置が使用された場合、合成樹脂コーティングや合成樹脂製すべり軸受の摩耗によってスプライン軸とスプライン筐体との間に隙間が発生し、この隙間の発生によりスプライン軸の芯がずれ、この芯ずれによりスプライン軸が傾いて過大な抵抗が発生し、スプライン筐体との間でこじれが生じてスプライン軸がまったく動かなくなったり、装置が振動したりして、スライドスプライン装置としての機能を果たさなくなる。
【０００４】
本発明はこのような課題を解決すべくなされたものであって、合成樹脂のすべり軸受を使用したスライドスプライン装置において、すべり軸受が摩耗しても芯ずれが発生せず、スライドスプライン装置としての機能が影響を受けないようにしてスライドスプライン装置を長期に渡って使用可能にすることを目的とする。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−１８４２２２号公報
【特許文献２】特開２０００−７４０８１号公報
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明に係るスライドスプライン装置は、スプライン軸とスプライン筐体との間の環状空間に、複数の樹脂製すべり軸受を介在させ、前記複数のすべり軸受を前記スプライン軸またはスプライン筐体のいずれか一方に対して軸線方向に固定すると共に、前記複数のすべり軸受を弾性体によって前記スプライン軸またはスプライン筐体の他方に向けて附勢したことを特徴とする。
【０００７】
前記すべり軸受は、スプライン軸とスプライン筐体との間の環状空間に円周方向に複数並べて配設することができ、この場合、各すべり軸受を、例えば隣接するすべり軸受との間に配設した少なくとも一つの弾性体によってスプライン軸またはスプライン筐体に向けて附勢する。
【０００８】
このように樹脂製すべり軸受を弾性体によって摺接面であるスプライン軸またはスプライン筐体に向けて附勢することで、すべり軸受の摺接面が摩耗してもスプライン軸とスプライン筐体との間に隙間が発生することがなく、スプライン軸の芯ずれを防止して装置寿命を延長することができる。ここで、弾性体としてはコイルスプリング、板ばね、ゴム部材など、ある程度の耐久性を備えた任意の弾性体を使用することができる。
【０００９】
また、スプライン軸とスプライン筐体との間で回転トルクを伝達可能にするため、弾性体を配設していないいずれかのすべり軸受相互間に、スプライン筐体内面に固定した第１回り止め体と、スプライン軸外面に軸線方向で摺動自在に嵌合した第２回り止め体をそれぞれ介装する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスライドスプライン装置を一般産業用ロボットに適用した一実施形態を詳述する。図１はワークＷを把持した状態で昇降可能および旋回可能なアーム１０を有する一般産業用ロボット１であって、このロボット１の架台２にステンレス（ＳＵＳ）製の垂直なスプライン軸３が昇降可能および回転可能に取付けられている。
【００１１】
詳しくは、架台２から水平方向に延びたプレート部４に軸線を垂直にした嵌合孔５が形成され、この嵌合孔５にステンレス（ＳＵＳ）製の円筒状スプライン筐体６の下部の小径部６ａ外周面が軸受７を介して嵌合されている。スプライン筐体６の小径部６ａの下端部にはナット８が螺合され、このナット８を締め付けることによりスプライン筐体６がプレート部４ないし軸受７内輪７ａに固定されている。スプライン筐体６の外周面にはタイミングベルト１６を巻付け可能な歯付溝９が形成されている。架台２の上部には、ねじ１３によって第１モータ１４が取付けられている。この第１モータ１４の回転軸１４ａにはタイミングドライブプーリ１５が取付けられている。そして、このタイミングドライブプーリ１５とスプライン筐体６の歯付溝９との間に、タイミングベルト１６が水平に掛け渡されている。
【００１２】
架台２の下部にはねじ２０によって第２モータ２１が取付けられ、この第２モータ２１の回転軸２１ａにタイミングドライブプーリ２２が取付けられている。また、プレート部４よりもやや下方位置に小プレート部２３が水平に張出形成され、この小プレート部２３の側面に、タイミングアイドルプーリ２４が回転自在に取付けられている。そしてタイミングドライブプーリ２２とタイミングアイドルプーリ２４との間にタイミングベルト２５が垂直に掛け渡されている。
【００１３】
スプライン筐体６の中には、スプライン軸３が垂直方向に挿入されている。スプライン軸３の上下両端はスプライン筐体６から突出しており、上端部に前述したアーム１０の基端部がねじ２６によって固定されている。また、スプライン軸３の下端部には軸受２７を介してフランジ２８が取付けられ、このフランジ２８がタイミングベルト２５に連結されている。なお、スプライン軸３の上下両端にはアーム１０およびフランジ２８の抜止め用として鍔部３ａ，３ｂが形成されている。
【００１４】
スプライン筐体６の内部には、図２に示すように、スプライン軸３との間の環状空間を埋めるように、２種４組で合計８個のすべり軸受３１，３２が円周方向に並べて配設されている。これらすべり軸受３１，３２はスプライン筐体６の内部に上下二段で隔置配設され、合計で１６個のすべり軸受が使用されている。これらすべり軸受３１，３２は合成樹脂製であって、すべり軸受３１，３２の一端部にはＬ字状に切り欠かれており、隣接するすべり軸受との間にコ字状の切欠き３３を形成している。このコ字状の切欠き３３内に弾性体としてのコイルスプリング３４を圧縮状態で嵌合している。
【００１５】
スプライン筐体６の周壁には、互いに対向する位置に半径方向に一対のねじ孔３８が形成され、この一対のねじ孔３８にねじ付の第１回り止め体３９が螺合され、第１回り止め体３９の先端の截頭円錐状楔部３９ａがすべり軸受３１と３２の間に圧入されている。楔部３９ａが圧入されるすべり軸受３１と３２の間には、前記楔部３９ａの形状に符合した截頭円錐状の窪みが形成されている。スプライン筐体６の周壁にはねじ孔３８に直交するねじ孔４０が形成され、このねじ孔４０に第１回り止め体３９の抜止め用として止ねじ４１が螺合されている。
【００１６】
すべり軸受３１，３２の切欠き３３とは反対側にはテーパ面４２が形成され、隣り合うすべり軸受３１，３２間で２つのテーパ面４２，４２が対向する。このテーパ面４２，４２相互間に挟まるようにして、スプライン軸３の半円状凹所４３に嵌合された円柱状第２回り止め体４４が配設されている。すべり軸受３１とすべり軸受３２との間には隙間４８が形成され、コイルスプリング３４の附勢力の一部が第２回り止め体４４に作用するようにしている。
【００１７】
スプライン筐体６の内部には、円筒状のカラー４９が筐体６内周面に嵌合固定されている。このカラー４９は上下のすべり軸受３１，３２と第２回り止め体４４の上下間隔を保持するためのもので、スプライン軸３とは所定間隙を明けて離間している。スプライン筐体６の上端には蓋５０が被嵌し、この蓋５０はねじ５１で固定されている。
【００１８】
アーム１０の先端には縦孔５２が形成され、この縦孔５２にシリンダ型式のアクチュエータ５３の上端部が挿入され、蓋５４とねじ５５によってアーム１０に固定されている。アーム１０先端の下面には下方に延びる中空の支柱５９の上端部がねじ６０で固定され、この支柱５９の下端部に左右一対の開閉自在なチャック６１の中間部がピン６２で支持されている。アクチュエータ５３の伸縮可能なロッド部５３ａの下端部は、支柱５９内を下方に延びてチャック６１の上端部にピン６３で連結されている。そして、ロッド部５３ａの伸縮により一対のチャック６１が開閉するようになっている。
【００１９】
スライドスプライン装置を使用した一般産業用ロボット１は前述の如く構成され、このロボット１を使用してワークＷを昇降および旋回させる際の作動について以下説明する。まず、図示しない場所に置かれていたワークＷをチャックで把持したとする。この状態からワークＷを持ち上げるには第２モータ２１を図１で時計方向に回転させる。第２モータ２１を時計方向に回転させるとタイミングベルト２５の左側が上昇し、これによりスプライン軸３が上昇する。
【００２０】
この際、スプライン筐体６内のすべり軸受３１，３２や回り止め体３９，４４はスプライン筐体６に対して上下方向で拘束されているから、スプライン軸３はすべり軸受３１，３２や回り止め体３９，４４と相対的に摺動しながら上昇する。スプライン軸３が所定高さまで上昇すると第２モータ２１の回転を止め、次に第１モータ１４を回転させる。この第１モータ１４が回転するとタイミングベルト１６が回転し、スプライン筐体６が回転する。スプライン筐体６が回転すると、その回転力が第１回り止め体３９→すべり軸受３１，３２→第２回り止め体４４→スプライン軸３の順で伝達され、スプライン筐体６とスプライン軸３が一体的に回転する。
【００２１】
このスプライン軸３の回転によりアーム１０の先端がワークＷを降ろすべき位置の真上に到達すると、今度は第１モータ１４を停止して第２モータ２１を最初とは反対方向に再度駆動してスプライン軸３を下動させる。ワークＷが架台６４の上に載った後、アクチュエータ５３を作動させてロッド部５３ａを伸張させ、チャック６１を開いてワークＷを開放する。
【００２２】
ロボット１は以上のように作動し、スプライン軸３が昇降する際にすべり軸受３１，３２内面とスプライン軸３外面との間では摩擦が生じるから、長期間使用する間にこの摩擦によってすべり軸受３１，３２の内面が次第に摩耗する。しかし、本発明のスライドスプライン装置はすべり軸受３１，３２間にコイルスプリング３４が配設されているので、このコイルスプリング３４によって一方のすべり軸受３１はその内面がスプライン軸３に圧着すると共にテーパ面４２で第２回り止め体４４をスプライン軸３に押付ける。この押付力の反作用ですべり軸受３１の外面はスプライン筐体６に圧着する。また、他方のすべり軸受３２はその内面がスプライン軸３に圧着する。さらに、このすべり軸受３２の端部が楔部３９ａに圧着することにより、楔部３９ａを滑ろうとする力が発生し、その力によってもスプライン軸３に圧着する。この圧着力の反作用ですべり軸受３２の外面は筐体６に圧着する。このため、すべり軸受３１，３２の内面が相当程度摩耗したとしても、すべり軸受３２の内面はコイルスプリング３４の力で楔部３９ａの作用を介して常時スプライン軸３に圧着し、同時にその外面もスプライン筐体６に圧着することになり、さらにすべり軸受３１はコイルスプリング３４の力でそのテーパ面４２が第２回り止め体４４をスプライン軸３に圧着させると共にその外面もスプライン筐体６に圧着することになり、摩耗に対応した分だけすべり軸受３１，３２間が図３のように開くだけで、すべり軸受３１自体は点３１ａでスプライン筐体６と、また点３１ｂで第２回り止め体４４を介してスプライン軸３の外面と一定の力で圧着したままであり、すべり軸受３２自体は常に点３２ａでスプライン筐体６と、また点３２ｂでスプライン軸３の外面と一定の力で圧接したままである。従って、長期間の使用後でも芯ずれがほとんど生じない。
【００２３】
表１はこの芯ずれの有無を実験により確認した結果であるが、スプライン軸３を８０万回往復させても芯ずれ量はゼロのままであった。この表１から、本発明では、芯ずれの変化がまったくなく、作動停止にも至らないことが分かる。
【表１】
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【００２４】
以上、本発明の一実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であり、例えば前記実施形態では中心角約４５°のすべり軸受を上下で８個使用したが、図４のように中心角約９０°のすべり軸受６７，６８を上下で４個とする構成も可能である。この構成では第１回り止め体３９と第２回り止め体４４も各１個であり、弾性体は２個であるから構造が簡単である。すべり軸受の内面がスプライン軸３の外面に圧着する作用は前記実施形態とまったく同じであるから詳しい説明は省略する。また、前記実施形態ではすべり軸受３１，３２をスプライン筐体６側に固定したが、この反対にすべり軸受３１，３２をスプライン軸３側に固定し、このすべり軸受３１，３２を弾性体によりスプライン筐体６に向けて附勢する構成も可能である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は前述の如くによれば、樹脂製すべり軸受を弾性体によって摺接面であるスプライン軸またはスプライン筐体に向けて附勢するから、すべり軸受の摺接面が摩耗してもスプライン軸とスプライン筐体との間に隙間が発生することがなく、スプライン軸の芯ずれを防止して装置寿命を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスライドスプライン装置を使用した一般産業用ロボットの側断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図。
【図３】すべり軸受が摩耗した時の図２と同様の断面図。
【図４】本発明の変形例に係る図２と同様の断面図。
【符号の説明】
１          一般産業用ロボット
２          架台
３          スプライン軸
３ａ，３ｂ        鍔部
４          プレート部
５          嵌合孔
６          スプライン筐体
６ａ      小径部
７          軸受
７ａ      内輪
８          ナット
９          歯付溝
１０      アーム
１４      第１モータ
１５      タイミングドライブプーリ
１６      タイミングベルト
２１      第２モータ
２２      タイミングドライブプーリ
２３      小プレート部
２４      タイミングアイドルプーリ
２５      タイミングベルト
２７      軸受
２８      フランジ
３１，３２        すべり軸受
３４      コイルスプリング
３８      ねじ孔
３９      第１回り止め体
３９ａ  楔部
４０      ねじ孔
４２      テーパ面
４３      半円状凹所
４４      第２回り止め体
４８      隙間
４９      カラー
５０      蓋
５２      縦孔
５３      アクチュエータ
５３ａ  ロッド部
５４      蓋
５９      支柱
６１      チャック
６２，６３        ピン
６４      架台
６７，６８        すべり軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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