JP2002013531A - 直線案内装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ボール連結ベルトがスライダの無限軌道内にお
いて破断するトラブルを可及的に防止すると共に、ボー
ル連結ベルト及びこれに配列されたボールがスライダの
無限軌道内を円滑に循環することが可能な直線案内装置
を提供する。 【解決手段】軌道レール１と、無限循環するボール列を
介して上記軌道レール１に組み付けられると共に該軌道
レール１に沿って移動自在なスライダ２と、多数のボー
ル３を一列に整列させた状態で上記スライダ２の無限軌
道に組み込むボール連結ベルト７とから構成される直線
案内装置において、上記ボール連結ベルト７が可撓性樹
脂からなり、一定の幅で連続する帯状に形成されると共
に所定の間隔でボール３の収容孔が形成され、且つ、幅
方向の中央部から両側端に近づくにつれて厚さが徐々に
薄くなる断面形状に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベッドやコラム等
の固定部上に配設された軌道レールに沿ってスライダを
自在に移動させ、かかるスライダに固定したワークテー
ブル等の可動体を案内するための直線案内装置に係り、
特に、上記スライダが無限循環する多数のボールを介し
て軌道レールに組み付けられ、しかもこれらボールが可
撓性のボール連結ベルトと共にスライダ内を無限循環す
るたタイプの直線案内装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のボール連結ベルトをボー
ルの無限循環路内に組み込んだ直線案内装置としては、
特開平５−５２２１７号公報等に開示されたものが知ら
れている。この直線案内装置は、ボール転走溝を有する
軌道レールと、上記ボール転走溝と対向する負荷転走溝
を有すると共に上記負荷転走溝の一端から他端へとボー
ルを循環させる無負荷転走路を有し、上記軌道レールに
沿って移動するスライダと、これらスライダと軌道レー
ルとの間で荷重を負荷しながら転走すると共に、上記ス
ライダの負荷転走溝及び無負荷転走路より構成される無
限軌道を循環する多数のボールと、これらボールを所定
の間隔で一列に整列させ、これらボールと共に上記スラ
イダの無限軌道内を循環するボール連結ベルトとから構
成されており、上記軌道レールをベッド等の固定部上に
配設する一方、上記スライダにはワークテーブル等の可
動体を固定し、軌道レールに沿ってスライダを移動させ
ることで可動体を固定部上で自在に直線案内することが
できるようになっている。

【０００３】また、上記ボール連結ベルトは可撓性樹脂
を一定の幅で連続する帯状に形成したものであり、ボー
ルを回転自在に収容するための孔が所定の間隔をおいて
開設されると共に、互いに隣接する収容孔の間にはボー
ルを保持するための間座部が形成されている。スライダ
が軌道レール上を移動すると、軌道レール側のボール転
走溝とスライダ側の負荷転走溝との間で荷重を負荷して
いるボールが転動し、かかるボールに押されるようにし
てスライダの無限軌道内に配列されてた総てのボールが
該無限軌道内を循環する。この際、上記ボール連結ベル
トは互いに隣接するボール同士が相互に衝突あるいは擦
れ合うのを防ぎ、ボールが早期に摩耗してしまうのを防
止する他、無限軌道内におけるボールの循環に作用する
抵抗を低減化している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ボール
連結体は直線案内装置のスライダに具備された無限軌道
内をボールと共に循環するものであるから、かかる無限
軌道内を円滑に循環し得るよう、十分な可撓性を備えて
いなければならず、そのために従来のボール連結体は間
座部を除いて一定厚さの薄い帯状に形成されていた。し
かし、ボール連結体ベルトはボールに押し引きされなが
ら無限軌道内を循環していることから、互いに隣接する
ボールの間の距離が循環中に変動した場合には、ボール
連結ベルトに対して大きな張力が作用し、かかるボール
連結ベルトはこの張力に対する耐久性を十分に備えてい
ることが必要である。

【０００５】また、ボール連結ベルトは薄い帯状に形成
されていることから、無限軌道内において捩れを生じ易
く、そのような捩れを生じた場合には、ボール連結ベル
トの循環に対して大きな抵抗が作用し、無限軌道内にお
けるボールの循環、ひいては軌道レール上におけるスラ
イダの円滑な移動が損なわれるといった問題点もあっ
た。

【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするとろは、ボール連結ベルト
がスライダの無限軌道内において作用する張力に対して
十分な耐久性を備えると共に、かかるボール連結ベルト
及びこれに配列されたボールがスライダの無限軌道内を
円滑に循環することが可能な直線案内装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の直線案内装置は、長手方向に沿ってボール転走面を
有する軌道レールと、上記ボール転走面と対向する負荷
転走面を有すると共に上記負荷転走面の一端から他端へ
とボールを循環させる無負荷転走路を有し、上記軌道レ
ールに沿って移動するスライダと、これらスライダと軌
道レールとの間で荷重を負荷しながら転走すると共に上
記スライダの負荷転走溝及び無負荷転走路より構成され
る無限軌道を循環する多数のボールと、これらボールを
所定の間隔で一列に整列させ、これらボールと共に上記
スライダの無限軌道内を循環するボール連結ベルトとか
ら構成され、上記ボール連結ベルトが、可撓性樹脂から
なり、一定の幅で連続する帯状に形成されると共に所定
の間隔でボールの収容孔が形成され、且つ、幅方向の中
央部から両側端に近づくにつれて厚さが徐々に薄くなる
断面形状に形成されていることを特徴とするものであ
る。

【０００８】このような技術的手段によれば、ボール連
結ベルトは幅方向の中央部から両端部に近づくにつれて
厚さが徐々に薄くなる断面形状に形成されていることか
ら、従来のように一定の厚さで帯状にボール連結ベルト
を形成した場合よりも引っ張り力に対して強くなり、無
限軌道内の循環中に作用する張力に対して十分な耐久性
を具備することが可能となる。

【０００９】また、そのような断面形状に形成されたボ
ール連結ベルトは従来のボール連結ベルトに比べて捩れ
難いものとなり、捩れを生じた場合であっても、自ら捩
れを解消して元の形状に戻ろうとする復元力が作用す
る。このため、該ボール連結ベルトが捩れた状態のまま
スライダの無限軌道内を循環することがなく、かかる無
限軌道内におけるボールの循環の円滑化を図ることが可
能となる。

【００１０】上記ボール連結ベルトはボールを所定の間
隔で配列し、互いに隣接するボール同士の接触を防止す
るものであれば、スライダの無限軌道からボールが脱落
するのを防止するための保持機能を具備しないものであ
っても差し支えない。つまり、従来のボール連結ベルト
の如く、互いに隣接するボール間に必ずしもボールの球
面を包持する間座を設ける必要がない。しかし、そのよ
うな場合であっても、本発明のボール連結ベルトは、幅
方向の中央部から両側端に近づくにつれて厚さが徐々に
薄くなる断面形状に形成されていることから、ボール連
結ベルト自体がボールの球面を僅かに包持する機能を発
揮し、ボール収容孔内にボールを保持することが可能と
なる。また、互いに隣接するボール収容孔の間にボール
の球面を包持する間座部を設け、かかる間座部によって
ボールをボール収容孔内に回転自在に保持するように構
成すれば、更にボールの保持力を向上させることができ
るものである。

【００１１】尚、上記ボール連結ベルトは、スライダが
軌道レールに沿って無限摺動する直線案内装置のみでな
く、ナット部材がスプラインシャフトに沿って無限移動
するボールスプライン等にも使用することが可能であ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の直線案内装置を詳細に説明する。図１及び図２は本発
明適用した直線案内装置の一実施例を示すものである。
同図において、符号１は工作機械のベッド等の固定部に
対して配設される軌道レール、符号２はテーブル等の可
動体を上記軌道レール１に沿って案内するスライダ、符
号３はこれら軌道レール１とスライダ２との間で荷重を
負荷しながら転動すると共に上記スライダ２内で無限循
環するボールである。

【００１３】先ず、上記軌道レール１は断面略矩形状に
形成されており、上記ボール３が転走するボール転走面
１１ａ，１１ｂが長手方向（図１の紙面垂直方向）に沿
って計４条形成されている。これらボール転走面１１
ａ，１１ｂは軌道レール１の両側面及び上面の両縁部に
形成されており、両側面のボール転走面１１ａは紙面左
右方向から３０°下向きに形成される一方、上面のボー
ル転走面１１ｂは垂直方向上向きに形成されている。ま
た、軌道レール１にはその長手方向に適宜間隔をおいて
ボルト取付孔１２が形成されており、軌道レール１はこ
のボルト取付孔１２に挿入される図示外の固定ボルトに
よって固定部に固定される。

【００１４】一方、上記スライダ２は、テーブル等の可
動体の取付面４１及び当該可動体の固定ボルトが螺合す
るタップ孔４２を有する移動ブロック４と、この移動ブ
ロック４の前後両端面に対して固定される一対の蓋体
５，５とから構成されており、かかる蓋体５を移動ブロ
ック４に固定することで当該スライダ内にボール３の無
限軌道が具備されるようになっている。また、上記蓋体
５には軌道レール１に摺接するシール部材６が取り付け
られており、軌道レール１に付着している塵芥等がスラ
イダ２の移動に伴って当該スライダ２内に侵入するのを
防止している。

【００１５】図３及び図４に示すように、上記移動ブロ
ック４は取付面４１が形成された水平部４ａ及びこの水
平部４ａから垂れ下がる一対のスカート部４ｂ，４ｂを
備えて断面略サドル状に形成されており、これら水平部
４ａの下面側及び各スカート部４ｂの内面側には軌道レ
ール１のボール転走面１１ａ，１１ｂに対向する４条の
負荷転走面４３ａ，４３ｂが形成されている。また、上
記水平部４ａ及び各スカート部４ｂには各負荷転走面４
３ａ，４３ｂに夫々対応したボール戻し孔４４ａ，４４
ｂが形成されており、前述の蓋体５に形成されたボール
３の方向転換路５１によって各負荷転走面４３ａ，４３
ｂとこれに対応するボール戻し孔４４ａ，４４ｂとが連
結され、ボールの無限軌道が形成されるようになってい
る。

【００１６】これにより、軌道レール１のボール転走面
１１ａ，１１ｂと移動ブロック４の負荷転走面４３ａ，
４３ｂとの間で荷重を負荷していたボール３は、スライ
ダ２の移動に伴って上記負荷転走面４３ａ，４３ｂを転
走し終えると上記荷重から開放されて一方の蓋体５の方
向転換路５１に入り込み、そのままの無負荷状態で負荷
転走面４３ａ，４３ｂにおける転走方向とは逆方向へ向
かって移動ブロック４のボール戻し孔４４ａ，４４ｂを
転走する。また、ボール戻し孔４４ａ，４４ｂを転走し
終えたボール３は他方の蓋体５の方向転換路５１を介し
て再度軌道レール１と移動ブロック４との間に入り込
み、荷重を負荷しながら上記負荷転走面４３ａ，４３ｂ
を転走する。

【００１７】また、各負荷転走面４３ａ，４３ｂの両側
にはボール保持部４５が当該負荷転走面４３ａ，４３ｂ
に覆いかぶさるように形成されており、スライダ２を軌
道レール１から取り外した際に、負荷転走面４３ａ，４
３ｂ上に位置するボール３がスライダ２から転がり落ち
るのを防止している。

【００１８】更に、図３に示すように、上記移動ブロッ
ク４の前後両端面には半円状のボール案内部４６が突設
されており、蓋体５の方向転換路５１と相俟ってボール
戻し孔４４ａ，４４ｂを出入りするボール３を案内する
ようになっている。

【００１９】上記移動ブロック４は機械加工によって形
成された金属製のブロック本体８に対して合成樹脂を射
出成形で肉付けして形成されており、前述した可動体取
付面４１やボール３の負荷転走面４３ａ，４３ｂ等、機
械的強度が要求される部位は当該ブロック本体８に形成
される一方、ボール戻し孔４４ａ，４４ｂ、ボール保持
部４５及びボール案内部４６等の機械的強度が重要とさ
れない部位は合成樹脂で形成され、可能な限り移動ブロ
ック４の軽量化が図られている。

【００２０】一方、上記ボールはそのまま上記スライダ
２の無限軌道に対して組み込まれるのではなく、ボール
連結ベルト７に配列された状態で無限軌道に組み込まれ
ている。図５はこのボール連結ベルト７を示すものであ
り、また図６乃至図８はこのボール連結ベルト７にボー
ル３を配列した状態を示すものである。このボール連結
ベルト７は可撓性樹脂の射出成形によって形成されてお
り、所定の間隔で配列された複数の間座部７０と、これ
ら間座部７０を互いに連結する一対の連結部７１とから
構成され、一定の幅で連続する帯状に形成されている。
各間座部７０の間にはボール３を収容するための収容孔
７２が貫通形成されており、複数の収容孔７２が所定の
間隔をおいて一列に配列された状態となっている。そし
て、かかる収容孔７２にボール３を収容することで、ス
ライダ２の無限軌道内におけるボール３同士の接触を防
止し、ボール３の摩耗を可及的に防止することができる
ようになっている。また、ボール３と摺接する各間座部
７０の表裏両面にはボール３の球面に略合致した凹球面
状の保持座７３が形成されており、各収容孔７２に挿入
されたボール３は前後の保持座７３によって包持され、
ボール連結体ベルト７からの脱落が防止されるようにな
っている。これにより、ボール３に対して外力を加えな
い限りは該ボール３とボール連結ベルト７を一体のもの
として取り扱うことが可能となり、複数のボール３をス
ライダ２の無限軌道に組み込む際等に便利である。すな
わち、ボール３をボール連結ベルト７に配列してしまえ
ば、ボール３を一個ずつスライダ２の無限軌道に組み込
む必要はなく、多数のボール３をボール連結ベルト７と
共に一度に無限軌道内に組み込むことができるものであ
る。

【００２１】このボール連結ベルト７の幅方向の両側に
延びる連結部７１は間座部７０側から側端縁に近づくに
つれ、その厚さが徐々に薄くなるように形成されてお
り、上記間座部７１と接続する部位で最大厚さを示す一
方、側端縁で最小の厚さを示している。すなわち、上記
連結部７１はテーパ状の断面を有している。このような
連結部７１の形状により、このボール連結ベルト７は捩
れに強くなっており、仮にボール連結ベルト７に捩れが
発生した場合であっても、自ら捩れを取り除いて元の形
状に復元しようとする作用を発揮する。また、連結部７
１と間座部７０とが連続する部位では該連結部７１の厚
さを十分に厚くすることができるので、無限軌道を循環
するボール連結ベルト７に対して引っ張り力が作用する
ような場合であっても、かかるボール連結ベルト７が破
断するトラブルを未然に防止することも可能となる。
尚、テーパ状に形成された連結部７１の側端縁は所定の
曲率でＲ状の面取りがなされている。

【００２２】また、図７に示すように、このボール連結
ベルト７の長手方向の両端では上記連結部７１が曲線状
に切り欠かれており、間座部７０が連結部７１よりも前
方へ突出した状態にある。このため、スライダ２の無限
軌道内を構成するボール戻し孔４４ａ，４４ｂと方向転
換路５１との間に若干の位置ずれが存在するような場合
であっても、ボール連結体ベルト７の先端は引っ掛かり
を生じることなく、滑らかにボール戻し孔４４ａ，４４
ｂから方向転換路５１へ、あるいは方向転換路５１から
ボール戻し孔４４ａ，４４ｂへと進入することができ、
ボール３の無限軌道内における循環の円滑化を図ること
ができるようになっている。

【００２３】図９はボール戻し孔４４ａ，４４ｂ内にお
けるボール連結ベルト７の循環状態を示す断面図であ
る。ボール戻し孔４４ａ，４４ｂの内壁にはボール連結
ベルト７の連結部７１を誘導するための一対の案内溝８
０が形成されており、ボール連結ベルト７はこの案内溝
８０に沿うようにしてボール戻し孔４４ａ，４４ｂ内を
進行する。また、同様の案内溝８０がスライダ２の方向
転換路５１及びボール保持部４５にも形成されており、
無限軌道の全周においてボール連結ベルト７の連結部７
１は案内溝８０に遊嵌している。上記ボール連結ベルト
７の連結部７１がテーパ状に形成されているのに倣い、
かかる案内溝８０もテーパ状に形成されており、連結部
７１の先端が僅かな隙間を残して案内溝８０内に適合す
るようになっている。

【００２４】また、この断面図から明らかなように、ボ
ール連結ベルト７の連結部７１は間座部７０の中心から
僅かに偏位した位置に形成されている。これは、スライ
ダ２の方向転換路５１内におけるボール連結ベルト７の
円滑な循環を考慮したためである。すなわち、このよう
に間座部７０の中心に対して連結部７１を偏位させて形
成することにより、かかるボール連結ベルト７をＵ字状
に撓ませた際に、その内周側で互いに隣接する間座部７
０同士が干渉するのを防止し、ボール連結ベルト７をよ
り小さな曲率で撓ませることが可能となり、その分だけ
方向転換路５１内でボール連結ベルト７が容易に撓み、
かかるボール連結ベルト７の循環に作用する抵抗が軽減
されるからである。

【００２５】上記間座部７０の保持座７３がボール３の
球面を確実に包持して該ボール３の脱落を防止するとい
う観点からすれば、間座部７０の直径は大きい方が好ま
しいが、余りに大きくなると、スライダ２の方向転換路
５１内でボール連結ベルト７がＵ字状に撓んだ際に、か
かる間座部７０と方向転換路５１の内側の壁とが干渉し
てしまう懸念がある。そこで、このボール連結ベルト７
では方向転換路５１の内側の壁と対抗する間座部７０の
周面に平坦状に切欠部７３を設け、ボール連結ベルト７
の間座部７０と方向転換路７１の内壁とが互いに干渉し
合うのを防止している。

【００２６】そして、このように構成されたボール連結
ベルトは、その収容孔７２にボールが配列された状態で
スライダの無限軌道に組み込まれ、スライダが軌道レー
ル上を移動すると、かかる無限軌道内をボールに押し引
きされながら該ボールと共に循環する。このとき、上記
ボール連結ベルトは連結部が断面略テーパ状に形成さ
れ、間座部との接続部位において十分な厚さを与えるこ
とができるので、ボールからの引っ張り力に対して十分
な強度を発揮することができ、かかる張力に対する耐久
性を十分に向上させることができるものである。また、
連結部にそのような形状が与えられていることから、ボ
ール連結ベルト自体が捩れに強く、安定した姿勢で無限
軌道内を循環する。従って、本実施例の直線案内装置に
おいては、無限軌道内におけるボール連結ベルトの循環
を安定して行うことができ、ボール循環の円滑化、ひい
てはスライダの軌道レール上における移動の円滑化を図
ることができるものである。

【００２７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の直線
案内装置によれば、ボール連結ベルトは幅方向の中央部
から両端部に近づくにつれて厚さが徐々に薄くなる断面
形状に形成されていることから、一定の厚さで帯状にボ
ール連結ベルトを形成した場合よりも引っ張り力に対し
て強くなるので、かかる張力に対するボール連結ベルト
の耐久性を十分に向上させることが可能となる。また、
従来のボール連結ベルトに比べて捩れ難いものとなるの
で、スライダの無限軌道内においてボール連結ベルト及
びこれに配列されたボールを円滑に循環させることがで
き、ひいては軌道レールに対するスライダの運動の円滑
化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明方法によって製造される直線案内装置
の実施例を示す正面図及びその断面図である。

【図２】 本発明方法によって製造される直線案内装置
の実施例を示す側面図及びその断面図である。

【図３】 実施例に係るスライダの分解斜視図である。

【図４】 実施例に係るスライダを構成する移動ブロッ
クを示す断面図である。

【図５】 実施例に係るボール連結ベルトを示す斜視図
である。

【図６】 実施例に係るボール連結ベルトにボールを配
列した状態を示す側面図である。

【図７】 実施例に係るボール連結ベルトにボールを配
列した状態を示す平面図である。

【図８】 実施例に係るボール連結ベルトにボールを配
列した状態を示す底面図である。

【図９】 実施例に係るボール連結ベルトのボール戻し
孔内における循環状態を示す正面断面図である。

【符号の説明】

１…軌道レール、２…スライダ、３…ボール、７…ボー
ル連結ベルト、４３ａ，４３ｂ…負荷転走面、４４ａ，
４４ｂ…ボール戻し孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向に沿ってボール転走面を有する
   軌道レールと、上記ボール転走面と対向する負荷転走面
   を有すると共に上記負荷転走面の一端から他端へとボー
   ルを循環させる無負荷転走路を有し、上記軌道レールに
   沿って移動するスライダと、これらスライダと軌道レー
   ルとの間で荷重を負荷しながら転走すると共に上記スラ
   イダの負荷転走面及び無負荷転走路より構成される無限
   軌道を循環する多数のボールと、これらボールを所定の
   間隔で一列に整列させ、これらボールと共に上記スライ
   ダの無限軌道内を循環するボール連結ベルトとから構成
   される直線案内装置において、 上記ボール連結ベルトは可撓性樹脂からなり、一定の幅
   で連続する帯状に形成されると共に所定の間隔でボール
   の収容孔が形成され、且つ、幅方向の中央部から両側端
   に近づくにつれて厚さが徐々に薄くなる断面形状に形成
   されていることを特徴とする直線案内装置。
2. 【請求項２】 互いに隣接するボール収容孔の間にはボ
   ールの球面を包持する間座部が設けられていることを特
   徴とする請求項１記載の直線案内装置。
3. 【請求項３】 スライダの無負荷転走路には上記ボール
   連結ベルトの幅方向の両端縁を誘導するための案内溝が
   形成され、かかる案内溝はボール連結ベルトの幅方向の
   両端部の形状と略合致していることを特徴とする請求項
   １記載の直線案内装置。
4. 【請求項４】 多数のボールと共に軸受装置に具備され
   たボールの無限循環路に組み込まれ、これらボールを所
   定の間隔をおいて一列に整列させるボール連結ベルトで
   あって、 可撓性樹脂から成形され、一定の幅で連続する帯状に形
   成されると共に所定の間隔でボールの収容孔が形成さ
   れ、且つ、幅方向の中央部から両側端に近づくにつれて
   厚さが徐々に薄くなる断面形状に形成されていることを
   特徴とするボール連結体。