JP2001336526A - 直動装置 - Google Patents

直動装置

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JP2001336526A
JP2001336526A JP2000159324A JP2000159324A JP2001336526A JP 2001336526 A JP2001336526 A JP 2001336526A JP 2000159324 A JP2000159324 A JP 2000159324A JP 2000159324 A JP2000159324 A JP 2000159324A JP 2001336526 A JP2001336526 A JP 2001336526A
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Japan
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ball
circulation
groove
balls
circulating
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JP2000159324A
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English (en)
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Eiji Hayashi
栄治 林
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NSK Ltd
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NSK Ltd
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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
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04Ball or roller bearings
    • F16C29/06Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/0602Details of the bearing body or carriage or parts thereof, e.g. methods for manufacturing or assembly
    • F16C29/0609Details of the bearing body or carriage or parts thereof, e.g. methods for manufacturing or assembly of the ends of the bearing body or carriage where the rolling elements change direction, e.g. end caps

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボール衝突時に入口部及びボールに発生する
応力を軽減して入口部の損傷を防止すると共に、高速回
転で使用する場合の耐久性の向上及びボールの循環動作
の安定化を図る。 【解決手段】 ボール転動溝を有して直線状に延びるね
じ軸と、該ねじ軸のボール転動溝に対向するボール転動
溝を有し、これらのボール転動溝間に挿入された多数の
ボールBの転動を介してねじ軸に案内されて相対的に直
線移動するナットとを備えたボールねじ装置に付随して
設けられ、ボール転動溝間に挿入されたボールBを循環
させるボール循環溝2を備えた循環コマ1において、入
口部のボール当接面の断面形状をボールが2点で接触す
るゴシックアーク形状とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボールねじ装置や
ボール循環式直動案内軸受装置等の直動装置におけるボ
ール循環部材の入口部形状の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】図8は直動装置としてのチューブ循環式
ボールねじ装置20の一部を切り欠いて示した斜視図で
あり、外周面に半円状ねじ溝(ボール転動溝)21aを
有して軸方向に延びるねじ軸(案内軸)21に、内周面
に半円状ねじ溝(ボール転動溝)12aを有するボール
ナット(可動体)12が嵌合している。ねじ軸21のね
じ溝21aとボールナット12の半円状のねじ溝12a
とは対向しており、それらのねじ溝21a,12aの間
に充填された転動体としての多数の鋼製ボールBの転動
を介して、ねじ軸21とボールナット12とが軸方向に
相対移動(例えばねじ軸21の軸回転でボールナット1
2が直線移動)できるようになっている。この移動につ
れて、ボールBも両ねじ溝21a,12aで形成される
螺旋状通路内を転動しつつ移動するが、ボールナット1
2を継続して移動させていくためには、これらのボール
Bを無限循環させる必要がある。
【0003】そこで、ボールナット12の肉厚部に、前
記螺旋状通路に接線方向から連通すると共にねじ軸21
を跨いで一対をなしナット外部に開口させた循環穴1
7,17を形成し、この循環穴17,17をボール循環
部材としての略U字形のボールチューブb(図9参照)
で連結することによりボール循環経路18を構成してい
る(図ではボール循環経路18を2経路設けてある)。
ボールBは螺旋状通路内を例えば1.5巻き分移動した
後にボール循環経路18に導かれて無限循環を繰り返
す。
【0004】また、循環コマ式ボールねじ装置のボール
循環部材として、ボールナットに、図11に示すよう
に、ボール循環路としての溝cを有する循環コマaを設
け、ボールBがこの溝cに沿ってねじ軸のランド部を斜
めに乗り越えて元に戻るようにしたものもある。図13
は直動装置としてのリニアガイド装置30の一部を切り
欠いて示した平面図であり、軸方向に延設された案内レ
ール(案内軸)31と、その上に移動可能に跨架された
断面コ字形のスライダ(可動体)32とを備えたもので
ある。案内レール31の両側面にはそれぞれ軸方向にボ
ール転動溝33が形成されており、スライダ32のスラ
イダ本体32Aには、その両袖部の内側面に、それぞれ
ボール転動溝33に対向するボール転動溝35が形成さ
れている。そして、これらの向き合った両ボール転動溝
33,35の間に充填された転動体としての多数の鋼製
ボールBの転動を介してスライダ32が案内レール31
上を軸方向に沿って移動できるようになっている。この
移動につれて、案内レール31とスライダ32との間に
介在するボールBは転動してスライダ32の本体32A
の端部に移動するが、スライダ32を軸方向に継続して
移動させていくためには、これらのボールBを無限に循
環させる必要がある。
【0005】そこで、スライダ本体32Aの袖部内に更
に軸方向に貫通するボール戻り通路としての直線状の貫
通孔36を形成すると共に、スライダ本体32Aの前後
両端にボール循環部材としてのエンドキャップdを設け
て、これに上記両ボール転動溝33,35と、貫通孔3
6とを連通する半ドーナツ状に湾曲したボール循環路3
8を形成することにより、ボール無限循環軌道39を構
成している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、コマaやチ
ューブb等のボール循環部材では、ボールBがねじ軸か
ら離れて入口部(すくい上げ部)に進入するとき、及び
出口部から出てねじ軸にかみ込まれるときに、それぞれ
入口部及び出口部でボールBが衝突するが、このときの
衝突力は入口部の方が出口部に比べてかなり大きくな
る。
【0007】しかしながら、従来のボール循環部材おい
ては、図10及び図12に示すように、コマa及びチュ
ーブb共にボール循環路の断面形状は単一の同心R形状
とされているため、入口部のボール衝突面に対してボー
ルBが1点のみで接触することになる。このため、入口
部にボールBが衝突した際に該入口部及びボールBに大
きな応力が生じ、この結果、入口部が損傷する原因にな
ったり、特に、近年の高速送りの要請からボールねじ装
置を高速回転で使用する場合等に耐久性の低下やボール
Bの循環動作が安定しない等の問題が生じることが考え
られる。また、このことはリニアガイド装置のエンドキ
ャップdについても、同様のことが言える。
【0008】本発明はこのような不都合を解消するため
になされたものであり、ボール衝突時に入口部及びボー
ルに発生する応力を軽減して入口部の損傷の虞れを無く
すことができると共に、高速回転で使用する場合の耐久
性の向上及びボールの循環動作の安定化を図ることがで
きる直動装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項1に係る直動装置は、ボール転動溝を有し
て直線状に延びる案内軸と、該案内軸の前記ボール転動
溝に対向するボール転動溝を有し、これらのボール転動
溝間に挿入された多数のボールの転動を介して前記案内
軸に案内されて相対的に直線移動する可動体と、前記ボ
ール転動溝間に挿入されたボールを循環させるボール循
環路を有するボール循環部材とを備え直動装置におい
て、前記ボール循環部材の入口部のボール当接面の断面
形状をボールが少なくとも2点で接触する形状としたこ
とを特徴とする。
【0010】請求項2に係る直動装置は、請求項1にお
いて、前記入口部のボール当接面の断面形状をゴシック
アーク形状としたことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図1は循環コマ式ボールねじ装置の
一部を切り欠いた斜視図、図2は循環コマの全体斜視
図、図3は本発明の第1の実施の形態である循環コマ式
ボールねじ装置の循環コマを説明するための説明的断面
図、図4は本発明の第2の実施の形態であるチューブ循
環式ボールねじ装置のボールチューブを説明するための
説明図、図5は図4の部分的詳細図、図6は本発明の他
の実施の形態であるエンドキャップ式ボールねじ装置の
ボール循環部材としてのエンドキャップを示す図、図7
は本発明の他の実施の形態であるリニアガイド装置のボ
ール循環部材としてのエンドキャップを軸方向の端面側
から見た図である。
【0012】まず、直動装置としての循環コマ式ボール
ねじ装置を説明すると、このボールねじ装置は、図1に
示すように、外周面101aに螺旋状のねじ溝(ボール
転動溝)101bを有するねじ軸(案内軸)100に、
内周面102aにねじ軸100のねじ溝101bに対応
したねじ溝(ボール転動溝)102bを有するボールね
じナット(可動体)102が多数のボールBを介して螺
合されている。ボールねじナット102の円筒胴部に
は、前記対向した両ねじ溝101b,102bで形成さ
れた螺旋状空間内を転動しつつ移動するボールBを導い
て循環させるためのボール循環溝(ボール循環路)2を
有する循環コマ1(ボール循環部材)が嵌着されてい
る。循環コマ1のボール循環溝2は、図2に示すよう
に、ほぼS字状に湾曲しており、入口部Aから進入して
ボール循環溝2に沿って進んだボールBがねじ軸100
の外周面(ランド部)101aを乗り越え、出口部Dで
ねじ軸100のねじ溝101bとボールねじナット10
2のねじ溝102bとの間に出て、もとのA点に戻る循
環を繰り返すようになっている。
【0013】ここで、本発明の第1の実施の形態である
循環コマ1は、図3に示すように、ボール循環溝2の断
面形状が入口部(すくい上げ部)Aから出口部Dに沿っ
て連続してゴシックアーク形状となっている。ゴシック
アーク形状は、頂部に逃げ溝3が形成され、該逃げ溝3
の両側がそれぞれ中心の異なる同一曲率のR面状とされ
ている。従って、ねじ軸100から離れたボールBが循
環コマ1の入口部Aのボール循環溝2に衝突する際に
は、ボールBは該溝2に対して2点で接触することにな
る。これにより、入口部AにボールBが衝突した際に該
入口部A及びボールBに生じる応力を従来の1点接触の
場合に比べて半分にすることができ、この結果、入口部
Aの損傷の虞れを無くすことができると共に、特に、ボ
ールねじ装置を高速回転で使用する場合における耐久性
の向上及びボールの循環動作の安定化を図ることができ
る。
【0014】また、従来の1点接触の場合は、ボールB
によって潤滑剤がかき分けられて潤滑膜の保持が困難で
あったのに対し、この実施の形態では、ボールBの溝2
の2点の接触部と逃げ溝3との間にグリース溜まりを形
成することができるので、ボールBと溝2の頂部との間
に常に潤滑剤を維持することができる。次に、本発明の
第2の実施の形態であるチューブ循環式ボールねじ装置
のボールチューブについて説明する。なお、チューブ循
環式ボールねじ装置の全体構造及びボールチューブの外
観形状は、従来例の図8及び図9と略同様であるので図
示を省略し、図4及び図5の詳細図のみを用いて説明す
る。
【0015】この実施の形態のチューブ(ボール循環部
材))11は、内部がボールの循環路とされており、タ
ング状の入口部(すくい上げ部)の断面形状のみがゴシ
ックアーク形状となっている。ゴシックアーク形状は、
第1の実施の形態と同様に、頂部に逃げ溝13が形成さ
れ、該逃げ溝13の両側がそれぞれ中心の異なる同一曲
率のR面状とされている。従って、ねじ軸から離れたボ
ールBがチューブ11のタング状の入口部に衝突する際
には、ボールBは該入口部に対して2点で接触すること
になり、これにより、上記第1の実施の形態と同様の作
用効果を得ることができる。
【0016】なお、上記各実施の形態共に、入口部のボ
ール当接面の断面形状をゴシックアーク形状とした場合
を例に採ったが、これに限定されず、入口部のボール当
接面に対してボールが2点或いは3点以上接触する限り
において、他の断面形状を採用しても良い。また、上記
各実施の形態では、ボールねじ装置のボール循環部材と
して、循環コマ及びボールチューブを例に採ったが、こ
れに限定されず、エンドキャップ式やガイドプレート式
のボール循環部材にも同様に本発明を適用できる。図6
にエンドキャップ式ボールねじ装置のボール循環部材と
してのエンドキャップを示す。(a)はエンドキャップ
を軸方向の端面側から見た図、(b)は(a)の矢印X
方向から見た図、(c)は(a)の矢印Y方向から見た
図である。図中200はボールの出入口部、201はボ
ール循環路としてのボール循環溝であり、このボール循
環溝201の断面形状を例えば上述したゴシックアーク
形状として、出入口部200のボール当接面の断面形状
がボールが少なくとも2点で接触する形状になるように
してもよい。
【0017】更に、上記各実施の形態では、直動装置と
して、ボールねじ装置を例に採ったが、これに限定され
ず、リニアガイド装置やリニアボールベアリング等の直
動案内軸受装置に設けられたボール循環部材にも本発明
を適用できるのは勿論である。図7にリニアガイド装置
のボール循環部材としてのエンドキャップを示す。図中
300はボールの出入口部、301はボール循環路とし
てのボール循環溝であり、このボール循環溝301の断
面形状を例えば上述したゴシックアーク形状として、出
入口部300のボール当接面の断面形状がボールが少な
くとも2点で接触する形状になるようにしてもよい。
【0018】
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、請求項
1の発明によれば、ボール衝突時に入口部及びボールに
発生する応力を軽減することができるので、入口部の損
傷の虞れを無くすことができると共に、高速回転で使用
する場合の耐久性の向上及びボールの循環動作の安定化
を図ることができるという効果が得られる。
【0019】請求項2の発明では、請求項1の発明に加
えて、ボールと入口部との間にグリース溜まりを形成す
ることができるので、ボールと入口部の間の潤滑性の向
上を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】循環コマ式ボールねじ装置の一部を切り欠いた
斜視図である。
【図2】循環コマの全体斜視図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態である循環コマ式ボ
ールねじ装置の循環コマを説明するための説明的断面図
である。
【図4】本発明の第2の実施の形態であるチューブ循環
式ボールねじ装置のボールチューブを説明するための説
明図である。
【図5】図4の部分的詳細図である。
【図6】本発明の他の実施の形態であるエンドキャップ
式ボールねじ装置のボール循環部材としてのエンドキャ
ップを示す図であり、(a)はエンドキャップを軸方向
の端面側から見た図、(b)は(a)の矢印X方向から
見た図、(c)は(a)の矢印Y方向から見た図であ
る。
【図7】本発明の他の実施の形態であるリニアガイド装
置のボール循環部材としてのエンドキャップを軸方向の
端面側から見た図である。
【図8】チューブ循環式式ボールねじ装置の一部を切り
欠いた斜視図である。
【図9】ボールチューブの外観を示す図である。
【図10】図9の矢印VII方向から見た図である。
【図11】循環コマの平面図である。
【図12】図11のV−V線断面図である。
【図13】リニアガイド装置の一部を切り欠いた平面図
である。
【符号の説明】
1…循環コマ(ボール循環部材) 2…ボール循環溝(ボール循環路) 3,13…逃げ溝 11…チューブ(ボール循環部材) A…入口部 B…ボール 100…ねじ軸(案内軸) 101b…ねじ溝(ボール転動溝) 102…ボールねじナット(可動体)102 102b…ねじ溝(ボール転動溝)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボール転動溝を有して直線状に延びる案
    内軸と、該案内軸の前記ボール転動溝に対向するボール
    転動溝を有し、これらのボール転動溝間に挿入された多
    数のボールの転動を介して前記案内軸に案内されて相対
    的に直線移動する可動体と、前記ボール転動溝間に挿入
    されたボールを循環させるボール循環路を有するボール
    循環部材とを備えた直動装置において、 前記ボール循環部材の入口部のボール当接面の断面形状
    をボールが少なくとも2点で接触する形状としたことを
    特徴とする直動装置
  2. 【請求項2】 前記入口部のボール当接面の断面形状を
    ゴシックアーク形状としたことを特徴とする請求項1記
    載の直動装置。
JP2000159324A 2000-05-30 2000-05-30 直動装置 Pending JP2001336526A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007052678A1 (ja) * 2005-11-01 2007-05-10 Thk Co., Ltd. 運動案内装置
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