JP2000257630A - リニアブッシュアセンブリー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽快な動きが得られるリニアブッシュであり
ながら、ラジアル方向の許容荷重も上げられ、ボールの
循環もスムーズなリニアブッシュアセンブリーを提供す
る。 【解決手段】 リニアブッシュアセンブリーをシャフト
１と、シャフト１に組み合わされたリニアブッシュ２と
で構成する。シャフト１の表面にボール５の軌道とな
り、ボール５と一点接触する断面円弧状の浅い溝３を形
成する。ボール５と浅い溝３とは一点で接触するので、
従来のリニアブッシュと同様に軽快な動きが得られる。
また、ボール５が断面円弧状の浅い溝３とある程度の幅
を持って点接触するので、ラジアル方向の許容荷重を上
げることができる。さらに、浅い溝３はその深さが浅い
ので、ボール５を保持器６で深くかかえこむことがで
き、保持器６で確実にボール５を保持することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニアブッシュに
関し、特に軌道軸と組み合わせて使用されるリニアブッ
シュアセンブリーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のリニアブッシュアセンブリーとし
て、軌道軸としての断面円形のシャフトと、このシャフ
トに組み合わされ、シャフトに対して相対的に直線運動
するリニアブッシュとを備えるものが知られている。リ
ニアブッシュは、ボール循環路を有する外筒と、ボール
循環路内に配列収納され、前記円筒シャフトに対する前
記外筒の相対的な直線運動に併せて循環する複数のボー
ルと、外筒内に一体に組み込まれ、前記複数のボールを
円筒シャフトの軸線方向に整列・保持する保持器とを備
える。リニアブッシュの円筒シャフトに対する相対的な
直線運動に伴い、ボールはシャフトの表面と外筒のボー
ルの軌道となる溝との間の負荷転走路を転走する。

【０００３】このリニアブッシュアセンブリーにおい
て、シャフトの表面は真円状に形成されているので、ボ
ールとシャフトとはシャフトの表面の一点で完全に点接
触する。また、ボールと外筒とは、外筒に形成された溝
の表面で点接触する。このため、ボールは最小の摩擦抵
抗で負荷転走路を転がり、軽快な動きのリニアブッシュ
アセンブリーが得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
リニアブッシュアセンブリーにおいては、ボールとシャ
フトとが一点で完全に点接触するので、軽快な直線運動
が得られる反面、ラジアル方向の許容荷重を上げること
ができなかった。また、上述のように、従来のリニアブ
ッシュアッセンブリーのシャフトにはボールの軌道とな
る溝が存在しないので、外筒をシャフトに対して無理に
回転させようとすれば回転可能であるが、回転させてし
まうと前記シャフトの表面を傷つけ、直線案内にも支障
をきたすことがあった。

【０００５】これらの問題を解決した技術として、ボー
ルの転走溝を設けたボールスプラインが発明されている
が、軸の断面形状が前記シャフトのように単純な形状で
はなく、その加工が難しく、コストＵＰにつながる要因
になっていた。また、ボールスプラインのボールを外筒
内で保持する保持器はリニアブッシュのものに比べて比
較的厚みが薄く構成されている。これは、ボールスプラ
インのボール転走溝が深溝であることに起因するもので
あるが、そのため、ボールが負荷転走路から無負荷戻し
通路に移行する際に、ボール循環列が不安定になり、引
っ掛かりを起こすこともあった。

【０００６】そこで、本発明は、軽快な動きが得られる
リニアブッシュでありながら、ラジアル方向の許容荷重
も上げられ、回り止めが可能で、ボールの循環もスムー
ズなリニアブッシュアセンブリーを安価に提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以下、本発明について説
明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図
面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本
発明が図示の形態に限定されるものでない。

【０００８】請求項１の発明は、軌道軸（１）と、ボー
ル循環路（Ａ，Ｂ，Ｃ）を有して、該軌道軸（１）に相
対運動自在に組みつけられた外筒（４）と、前記ボール
循環路（Ａ，Ｂ，Ｃ）内に配列収容されて、前記軌道軸
（１）に対する前記外筒（４）の相対運動に併せて循環
する複数のボール（５…）と、前記外筒（４）内に組み
込まれ、前記複数のボール（５…）を保持する保持器
（６）とを備えるリニアブッシュアセンブリーにおい
て、前記軌道軸（１）には、前記ボール（５…）の軌道
となると共に前記ボール（５…）と一点接触する断面円
弧状の浅い溝（３）が形成されることを特徴とするリニ
アブッシュアセンブリーにより上述の課題を解決する。

【０００９】ここで、浅い溝（３）とは、ボール径の１
／４以下の深さを有する溝をいう。

【００１０】この発明によれば、ボール（５…）と浅い
溝（３）とは一点で接触するので、従来のリニアブッシ
ュと同様に軽快な動きが得られる。また、ボール（５
…）が軌道軸（１）に形成された断面円弧状の浅い溝
（３）とある程度の幅を持って点接触するので、ラジア
ル方向の許容荷重を上げることができる。さらに、浅い
溝（３）はその深さが浅いので、ボール（５…）を保持
器（６）で深くかかえこむことができ、保持器（６）で
確実にボール（５…）を保持することができる。また、
ボール（５…）が負荷転走路（Ａ）から無負荷戻し通路
（Ｂ）に移行する際、浅い溝（３）からボール（５…）
を掬い上げる高さも小さくてすみ、リターン通路（Ｃ）
を短く構成することができ、ボール（５…）が循環中に
引っ掛かりを起こすのを防止できる。また、浅い溝
（３）は浅く形成されるので、安価に製作することが可
能である。

【００１１】請求項２の発明は、軌道軸（１）と、ボー
ル循環路（Ａ，Ｂ，Ｃ）を有して該軌道軸（１）に相対
運動自在に組みつけられた外筒（４）と、前記ボール循
環路（Ａ，Ｂ，Ｃ）内に配列収容されて、前記軌道軸
（１）に対する前記外筒（４）の相対運動に併せて循環
する複数のボール（５…）と、前記外筒（４）内に組み
込まれ、前記複数のボール（５…）を保持する保持器
（６）とを備えるリニアブッシュアセンブリーにおい
て、前記外筒（４）及び前記軌道軸（１）の、一方には
前記ボール（５…）の軌道となると共に前記ボール（５
…）と一点接触する断面円弧状の浅い溝（３）が形成さ
れ、他方には前記ボール（５…）の軌道となると共に前
記ボール（５…）と２点接触する溝（７）が形成される
ことを特徴とするリニアブッシュアセンブリーにより、
上述した課題を解決する。

【００１２】ここで、浅い溝（３）とは、ボール径の１
／４以下の深さを有する溝をいう。また、点接触とは、
完全に一点で接触する場合も含まれるし、若干の幅を持
って接触する場合（ボール（５…）と例えば断面円弧状
の溝が接触する場合が該当する）も含まれる。

【００１３】この発明によれば、ボール（５…）は、一
方の断面円弧状の浅い溝（３）とある程度の幅を持って
接触し、他方の溝（７）とは２点接触するので、ラジア
ル方向の許容荷重を上げることができる。また、ボール
（５…）は、外筒（４）及び軌道軸（１）との間で合計
３点支持されるので、外筒（４）の回り止めの効果を果
たすことができる。さらに、浅い溝（３）は浅く形成さ
れるので、安価に製作することが可能である。

【００１４】請求項３の発明は、請求項２記載のリニア
ブッシュアセンブリーにおいて、前記軌道軸（１）に
は、前記ボール（５…）と一点接触する前記浅い溝
（３）が形成され、前記外筒（４）には、前記ボール
（５…）と２点接触する断面Ｖ字形の溝（７）若しくは
２つの円弧からなるゴシックアーチ溝が形成されること
を特徴とすることを特徴とする。

【００１５】この発明によれば、軌道軸（１）に形成さ
れる浅い溝（３）は、その深さが浅いので、浅くした
分、ボール（５…）を保持器（６）で深くかかえこむこ
とができる。また、ボール（５…）が負荷転走路から無
負荷戻し通路に移行する際、浅い溝（３）からボール
（５…）を掬い上げる高さも小さくてすみ、ボール（５
…）が循環中に引っ掛かりを起こすのを防止できる。

【００１６】請求項４の発明は、請求項３記載のリニア
ブッシュアッセンブリーにおいて、前記断面Ｖ字形の溝
（７）若しくは２つの円弧からなるゴシックアーチ溝の
開き角度（θ）は、略１２０°〜１６０°に設定されて
いることを特徴とする。

【００１７】ここで、開き角度とは、Ｖ字形の溝（７）
の場合は溝（７）の両壁面（７ａ，７ｂ）の交差角をい
い、ゴシックアーチ溝の場合は、ボール（５…）と溝と
の接触点における接線の交差角をいう。

【００１８】この発明によれば、溝（７）の開き角度
（θ）を前記角度に広くとったので、ラジアル方向の荷
重をより多く受けることができる。

【００１９】請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれ
かに記載のリニアブッシュアセンブリーにおいて、前記
浅い溝（３）の深さは、ボール径の略１／４〜１／５に
設定されていることを特徴とする。

【００２０】この発明によれば、浅い溝（３）の深さを
前記範囲に設定することによって、より安価にリニアブ
ッシュアセンブリーを製作することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１乃至図４は、本発明の一実施
形態におけるリニアブッシュアセンブリーを示すもので
あり、軌道軸として軸線方向に細長く延びるシャフト１
と、このシャフト１に組み合わされるリニアブッシュ２
とを備える。このリニアブッシュアセンブリーは、ＯＡ
機器及び周辺機器等の産業機械のスライド部等に広範に
使用される。

【００２２】シャフト１は、図１に示すように、真円の
円柱形状をなし、その材質には軸受け鋼、ステンレス
等、剛性の強いものが用いられる。シャフト１の表面に
は、ボール５…の軌道となり、シャフト１の軸線方向に
延びる浅い溝３が形成される（図５（ｂ）参照）。この
浅い溝３は、断面が円弧状で、その深さｈは、ボール５
…の直径の１／４〜１／５に設定される。浅い溝３の曲
率半径はボール５…の曲率半径よりも若干大きく設定さ
れる。浅い溝３とボール５とはある程度の幅を持って一
点で接触している。浅い溝３の表面は、ボール５…が転
動するので、焼き入れ等により、硬化されている。浅い
溝３の本数は、図１に示すように、例えば、周方向に４
等分して４条形成される。

【００２３】なお、シャフト１には、直線案内する対象
物に取り付けるべく、タップ、フライスによる平取り、
ねじやキー溝等が形成される場合もあるし、重量軽減の
ために中空のものが用いられる場合もある。

【００２４】シャフト１に組み合わされるリニアブッシ
ュ２は、図１及び図２に示すように、ボール循環路を有
してシャフト１に遊嵌された外筒４と、ボール循環路内
に配列収納され、シャフト１に対する外筒４の相対的な
直線運動に併せて循環する複数のボール５…と、外筒４
に一体に組み込まれ、複数のボール５…をシャフト１の
軸線方向に整列・保持する保持器６とを備える。

【００２５】外筒４は、強靭な軸受け鋼等から製造さ
れ、シャフト１が貫通可能なように略円筒形状に形成さ
れる。外筒４の内面には、図３に示すように、ボール５
…の軌道となり、シャフト１の浅い溝３に対応して軸線
方向に延びる４条の溝７が形成される。この溝７は、断
面Ｖ字形に形成され、その両壁面７ａ，７ｂの開き角度
θは、略１２０°〜１６０°に設定されている（図５
（ｂ）参照）。このため、ボール５…と溝７とは２点で
点接触する。また、この実施の形態では、溝７を断面Ｖ
字形に形成しているが、２つの円弧からなるゴシックア
ーチ溝で形成してもよい。このゴシックアーチ溝の場合
も、ボール５…と溝７との接触点における接線の交差角
である開き角度θは、略１２０°〜１６０°に設定され
る。

【００２６】外筒４に形成した溝７とシャフト１に形成
した浅い溝３との間で負荷転走路Ａが形成される。負荷
転走路Ａの隣には荷重から開放されたボール５…が転走
する無負荷戻し通路Ｂが形成されている。外筒４の軸線
方向の両端には、図１に示すように、保持器６を一体で
保持すべく止め輪９が設けられている。また、外筒４の
外周面には、外筒４を直線案内する対象物に取り付ける
ためのスナップリング用の外周溝４ａが形成されてい
る。なお、防塵対策の必要に応じて外筒４にシール部材
を取り付けることもある。

【００２７】保持器６は、図１に示すように、外筒４に
一体に組み込まれ、シャフト１が貫通可能なように略円
筒状に形成される。保持器６の材質には、合成樹脂、ス
テンレス等が用いられる。この保持器６の外表面には、
直線状の負荷転走路Ａ、無負荷戻し通路Ｂ及び負荷転走
路Ａと無負荷戻し通路Ｂとを連結する曲線状のリターン
通路Ｃに対応するように４本のサーキット状の溝１１が
形成されている。この保持器６は、図３に示すように、
負荷転走路Ａでは外筒４とシャフト１との間を転がるボ
ール５を両側から保持し、無負荷戻し通路Ｂでは、外筒
４と保持器６との間でボールを保持する。このため、リ
ニアブッシュ２をシャフト１から抜いた際に、ボール５
…が脱落するのが防止される。

【００２８】図４に示すように、シャフト１に対してリ
ニアブッシュ２を相対的に移動させると、ボール５…
は、負荷転走路Ａで荷重を受けながら転走する。負荷転
走路Ａを転走したボール５…は、負荷転走路Ａの両端に
設けた一方のリターン通路Ｃで徐々に方向を変えられ
る。そして、保持器６に形成した船底型のリップ１２
（図２参照）で掬い上げられ、無負荷戻し通路Ｂに移動
する。無負荷戻し通路Ｂでは、ボール５…は負荷転走路
Ａと逆方向に移動する。無負荷戻し通路Ｂを移動するボ
ール５…は、他方のリターン通路Ｃで再び方向を変えら
れ、リップ１２から再び負荷転走路Ａ内に戻される。こ
のように、ボール５…は、サーキット状の循環路を無限
循環し、リニアブッシュ２を滑らかに直線運動させる。

【００２９】図５は、負荷転走路Ａでのボール５の接触
状態を示した拡大図である。図中（ａ）は、ボール５と
シャフト１の浅い溝３との接触状態を示したもので、図
中（ｂ）は、ボール５とシャフト１の浅い溝３及び外筒
４の溝７との接触状態を示したものである。上述のよう
に、ボール５…と浅い溝３とは一点で接触するので、従
来のリニアブッシュと略同様にボール５…の軽快な動き
が得られる。また、ボール５…は、シャフト１に形成さ
れた断面円弧状の浅い溝３とある程度の幅を持って点接
触するので、従来のリニアブッシュと比較すると、ラジ
アル方向の許容荷重を上げることができる。

【００３０】浅い溝３は、スプライン軸３０に形成され
た溝３１（図５（ａ）中２点鎖線で示す）に比較してそ
の深さが浅いので、その分、図５（ｂ）に示すように、
外筒４内に組み込まれる保持器６の厚みを厚くすること
ができる。このため、保持器６の縁部６ａでボール５を
深くかかえこむことができ、保持器６で確実にボール５
を保持することができる。また、浅い溝３は、深さが浅
いので、ボール５を浅い溝３の負荷転走路Ａから掬い上
げる高さも小さくてすむ。このため、負荷転走路Ａから
無負荷戻し通路Ｂを連結する曲線状のリターン通路Ｃを
ボール５が循環する際に、リターン通路Ｃを短く構成す
ることができ、ボール５が循環中に引っ掛かりを起こす
ことを防止できる。

【００３１】また、図５中（ｂ）に示すように、ボール
５と外筒４の溝７とは２点接触しているので、ボール５
と浅い溝３との間の許容荷重とバランスがとれ、ラジア
ル方向の許容荷重を上げることができる。さらに、ボー
ル５は、浅い溝３及び溝７との間で合計３点支持される
ので、外筒４の回り止めの効果を果たすこともできる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
軌道軸と、軌道軸に組み合わされたリニアブッシュとを
備えるリニアブッシュアセンブリーにおいて、軌道軸に
ボールと一点で接触する断面円弧状の浅い溝を形成し
た。ボールと浅い溝とは一点で接触するので、従来のリ
ニアブッシュと略同様にボールの軽快な動きが得られ
る。

【００３３】また、ボールは、軌道軸に形成された断面
円弧状の浅い溝とある程度の幅を持って点接触するの
で、従来のリニアブッシュと比較すると、ラジアル方向
の許容荷重を上げることができる。また、浅い溝は深さ
が浅いので、その分、保持器でボールを深くかかえこむ
ことができ、ボールの円滑な循環が得られる。さらに、
浅い溝は浅く形成されるので、安価にリニアブッシュア
センブリーを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態におけるリニアブッシュア
センブリーの一部断面を含む斜視図である。

【図２】上記リニアブッシュアセンブリーのリニアブッ
シュを示す斜視図である。

【図３】上記リニアブッシュの一部断面を含む正面図で
ある。

【図４】上記リニアブッシュの一部断面を含む側面図で
ある。

【図５】負荷転走路での、ボールの接触状態を示す拡大
図である。（図中（ａ）は、ボールとシャフトとの接触
状態を示し、図中（ｂ）は、ボールと外筒及びシャフト
との接触状態を示す。）

【符号の説明】

１ シャフト（軌道軸） ３ 浅い溝 ４ 外筒 ５ ボール ６ 保持器 ７ 溝 Ａ，Ｂ，Ｃ ボール循環路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 利雄 新潟県北蒲原郡安田町保田5836 テイエチ ケー安田株式会社内 (72)発明者 佐々木 雅利 新潟県北蒲原郡安田町保田5836 テイエチ ケー安田株式会社内 (72)発明者 佐々木 徹也 新潟県北蒲原郡安田町保田5836 テイエチ ケー安田株式会社内 (72)発明者 斎藤 敏明 新潟県北蒲原郡安田町保田5836 テイエチ ケー安田株式会社内 Ｆターム(参考） 3J104 AA03 AA23 AA37 AA63 AA69 AA74 AA76 BA05 BA21 DA06 DA13

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軌道軸と、ボール循環路を有して該軌道
   軸に相対運動自在に組みつけられた外筒と、前記ボール
   循環路内に配列収容されて、前記軌道軸に対する前記外
   筒の相対運動に併せて循環する複数のボールと、前記外
   筒内に組み込まれ、前記複数のボールを保持する保持器
   とを備えるリニアブッシュアセンブリーにおいて、 前記軌道軸には、前記ボールの軌道となると共に前記ボ
   ールと一点接触する断面円弧状の浅い溝が形成されるこ
   とを特徴とするリニアブッシュアセンブリー。
2. 【請求項２】 軌道軸と、ボール循環路を有して該軌道
   軸に相対運動自在に組みつけられた外筒と、前記ボール
   循環路内に配列収容されて、前記軌道軸に対する前記外
   筒の相対運動に併せて循環する複数のボールと、前記外
   筒内に組み込まれ、前記複数のボールを保持する保持器
   とを備えるリニアブッシュアセンブリーにおいて、 前記外筒及び前記軌道軸の、一方には前記ボールの軌道
   となると共に前記ボールと一点接触する断面円弧状の浅
   い溝が形成され、他方には前記ボールの軌道となると共
   に前記ボールと２点接触する溝が形成されることを特徴
   とするリニアブッシュアセンブリー。
3. 【請求項３】 前記軌道軸には、前記ボールと一点接触
   する前記浅い溝が形成され、前記外筒には、前記ボール
   と２点接触する断面Ｖ字形の溝若しくは２つの円弧から
   なるゴシックアーチ溝が形成されることを特徴とする請
   求項２に記載のリニアブッシュアセンブリー。
4. 【請求項４】 前記断面Ｖ字形の溝若しくは２つの円弧
   からなるゴシックアーチ溝の開き角度は、略１２０°〜
   １６０°に設定されていることを特徴とする請求項３に
   記載のリニアブッシュアセンブリー。
5. 【請求項５】 前記浅い溝の深さは、ボール径の略１／
   ４〜１／５に設定されていることを特徴とする請求項１
   ないし４のいずれかに記載のリニアブッシュアセンブリ
   ー。