JP2003065418A - 転がり案内装置の転動体スペーサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ボール保持座に対するボールの座りを良好なも
のにして、無限循環路内におけるボール及び転動体スペ
ーサの整列の安定化を図ると共に、ボールに対して作用
する摺接抵抗の低減化を図ることができ、更にはボール
の間から転動体スペーサが抜け落ちるのを効果的に防止
することが可能な転動体スペーサを提供する。 【解決手段】略円盤状に形成され、表裏両面の中央に
は、上記ボール２の球面に略近似した凹球面状に形成さ
れると共に上記ボール２が摺接する一対のボール保持座
５０を具備する一方、各ボール保持座５０の周囲には潤
滑油溜まりとしての環状溝５１が形成され、更に、この
環状溝５１の外側には、上記ボール保持座５０の縁部よ
りもボール配列方向に突出すると共に該ボール保持座５
０に着座したボール２に対して接触する環状の脱落防止
部５２が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、直線案内装置やボ
ールねじ装置等、ボールの無限循環路を備えた各種転が
り案内装置において、その無限循環路内で互いに隣接す
るボールの間に介装されて、これらボールの摩耗や発熱
を低減してその転動を円滑化する転動体スペーサに関す
る。 【０００２】 【従来の技術】従来、無限循環するボール列を介して一
対の部材が連続的に相対運動を行う転がり案内装置とし
ては、工作機械や搬送装置等の直線案内部に使用され、
ベッド又はサドル等の固定部上でテーブル等の可動体を
案内する直線案内装置や、この直線案内装置と共に使用
され、モータの回転量に応じた直線運動のストロークを
上記可動体に対して与えるボールねじ等が知られてい
る。 【０００３】前者の直線案内装置は、上記固定部上に配
設されると共に長手方向に沿ってボールの転走溝が形成
された軌道レールと、多数のボールを介して上記軌道レ
ールの転走溝と対向する負荷転走溝を有すると共に、こ
の負荷転走溝を転走するボールの無限循環路が形成され
た摺動台とからなり、ボールの無限循環に伴い、上記可
動体を支持した摺動台が軌道レールに沿って連続的に直
線運動するように構成されている。また、これとは逆
に、固定した摺動台に対して軌道レールが運動するよう
に構成されている場合もある。 【０００４】一方、後者のボールねじは、螺旋状のボー
ル転走溝が所定のリードで形成されたねじ軸と、多数の
ボールを介して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、この負荷転走溝を転走するボールの無
限循環路が形成されたナット部材とからなり、これらね
じ軸とナット部材との相対的な回転運動に伴ってボール
が上記無限循環路内を循環し、ナット部材とねじ軸とが
軸方向へ相対的に運動するように構成されている。 【０００５】一方、このような転がり案内装置において
は、上記ボール無限循環路内を循環する個々のボールが
その前後に位置するボールと相互に接触を生じるため、
高速で使用した場合に、例えばボール同士の摩擦によっ
て該ボールが比較的早期に摩耗してしまう他、摩擦熱に
よってボールや負荷転走溝が焼きつく等の不具合が生じ
る虞があった。また、運動方向の逆転時、すなわちボー
ルの循環方向の逆転時に無限循環路内におけるボールの
配列が乱れ易く、極端な場合には無限循環路内でボール
が詰まってしまう所謂ロック現象が発生し、転がり案内
装置それ自体が運転不能になる虞もあった。このため、
かかる欠点を解消するものとして特開平１１−３１５８
３５号公報には、無限循環路内で互いに隣接するボール
の間に転動体スペーサを介装した転がり案内装置が開示
されている。 【０００６】同公報に開示される転がり案内装置では、
セパレータと呼ばれる合成樹脂製の転動体スペーサが無
限循環路内でボールと交互に配列されており、これによ
ってボール同士の接触が防止されるようになっている。
かかるセパレータはボール直径よりも小さな外径の円盤
状に形成されており、ボールと接する表裏両面にはボー
ル球面の曲率よりも大きい曲率のボール保持座が形成さ
れている。これにより、ボールとセパレータとが無限循
環路内に隙間なく交互に配列されると、各ボールは前後
に隣接する一対のセパレータによって挟持された状態と
なり、循環方向の逆転時においても列を乱すことなくセ
パレータと共に無限循環路内を循環することになる。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平１１−
３１５８３５号公報に示される転動体スペーサのよう
に、ボールと摺接しているボール保持座がボール球面よ
りも大きい曲率の凹曲面状に形成されていると、かかる
ボール保持座の周縁部とボールとの間に隙間が生じるの
で、ボールが転動体スペーサに対して揺れ動いてしま
い、無限循環路内におけるボールの蛇行を完全に排除す
ることができないといった問題点がある。 【０００８】一方、無限循環路内にボールの蛇行を防止
するという観点からすれば、ボールが転動体スペーサの
ボール保持座上で揺れ動くことなく落ち着くことが必要
であり、そのためにはボール保持座がボールの球面に略
近似した凹球面状に形成されている必要がある。しか
し、ボール保持座をそのような凹球面状に形成した場合
には、ボールとボール保持座との接触面積が大きくな
り、ボールに対する転動体スペーサの摺接抵抗の増加
や、転動体スペーサの早期摩耗等が懸念される。 【０００９】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、ボール保持座に
対するボールの座りを良好なものにして、無限循環路内
におけるボール及び転動体スペーサの整列の安定化を図
ると共に、ボールに対して作用する摺接抵抗の低減化を
図ることができ、更にはボールの間から転動体スペーサ
が抜け落ちるのを効果的に防止することが可能な転動体
スペーサを提供することにある。 【００１０】 【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、無
限循環するボール列を介して一対の部材が相対的な連続
運動を行う転がり案内装置に使用され、その無限循環路
内で互いに隣接するボールの間に介装されると共に該ボ
ールと共に循環する転動体スペーサであって、略円盤状
に形成され、表裏両面の中央には、上記ボールの球面に
略近似した凹球面状に形成されると共に上記ボールが摺
接する一対のボール保持座を具備する一方、各ボール保
持座の周囲には潤滑油溜まりとしての環状溝が形成さ
れ、更に、この環状溝の外側には、上記ボール保持座の
縁部よりもボール配列方向に突出すると共に該ボール保
持座に着座したボールに対して接触する環状の脱落防止
部が形成されていることを特徴とするものである。 【００１１】この種の転動体スペーサは無限循環路内で
前後するボール同士の干渉を防止すればその目的を達成
し得ることから、かかるボールが摺接するボール保持座
は略円盤状に形成された転動体スペーサの表裏両面の中
央にのみ形成されていれば、表裏両面の全体に形成され
ている必要はない。逆に、このボール保持座の直径が余
りに大きいと、それだけボールの摺接抵抗が増加してし
まう。また、ボールがボール保持座上で揺れ動くことな
く落ち着くためには、かかるボール保持座がボールの球
面に略近似した凹球面状に形成されている必要がある。
従って、本発明の転動体スペーサでは表裏両面の中央に
ボール保持座を形成すると共に、このボール保持座をボ
ールの球面に略近似した凹球面状に形成した。これによ
り、ボールと転動体スペーサとの摺接抵抗の増加を避け
つつ、ボール保持座に着座するボールの姿勢の安定化を
図ることが可能となっている。 【００１２】また、このボール保持座の周囲に潤滑油溜
まりとしての環状溝を形成することにより、潤滑油がボ
ール保持座を潤滑し易くなり、ボール保持座とボールと
の摺接抵抗を更に低減することが可能となる。 【００１３】一方、所定の凹球面状に形成されたボール
保持座の直径がボールの直径に比して極端に小さい場合
には、転動体スペーサを介して前後するボール間の隙間
が僅かでも拡がると、かかる転動体スペーサがボールの
間から抜け落ちてしまう懸念がある。このため、本発明
の転動体スペーサでは、上記環状溝の外側に環状の脱落
防止部を形成し、この脱落防止部がボール保持座の縁部
よりもボール配列方向に突出してボール球面に接触する
ように構成した。これにより、ボールと転動体スペーサ
との間に隙間が発生し、かかる転動体スペーサが互いに
隣接するボールの間から抜け落ちそうになっても、上記
脱落防止部がボールに引っ掛かることにより、転動体ス
ペーサの脱落事故を未然に防ぐことが可能となる。 【００１４】また更に、上記脱落防止部をボールの球面
に対して接触させる構成は、ボールの直径が小さくな
り、それに伴って転動体スペーサの直径も小さくならざ
るを得ない場合に有効である。転動体スペーサの量産に
は合成樹脂の射出成形が最適であるが、かかる射出成形
における離型を考慮すると、上記脱落防止部の先端には
面取りが施されなければならず、この面取り量は転動体
スペーサの直径に拘らず略一定である。従って、転動体
スペーサの直径が小さくなると、脱落防止部の突出量に
対する面取り量の比率が大きくなり、脱落防止部をボー
ルに接触する程度にまで突出させなくては、かかる脱落
防止部が十分な機能を発揮し得ない。 【００１５】尚、上記脱落防止部は連続した環状に形成
されていても良いが、スリットによって切り離された突
起を環状に配することによって脱落防止部としても差し
支えない。 【００１６】 【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の転動体スペーサを詳細に説明する。図１及び図２は本
発明の転動体スペーサをボールと共に無限循環路内に配
列したボールねじ装置の一実施例を示すものである。同
図において、符号１はねじ軸、符号２はボール、符号３
はナット部材であり、かかるナット部材３は多数のボー
ル２を介してねじ軸１に螺合している。 【００１７】上記ねじ軸１の外周面には螺旋状のボール
転走溝１０が形成される一方、ナット部材３の内周面に
はねじ軸１のボール転走溝１０に対向する螺旋状の負荷
転走溝３０が形成されており、これらボール転走溝１０
と負荷転走溝３０とがねじ軸１とナット部材３との間に
螺旋状の負荷ボール通路を形成している。すなわち、ね
じ軸１とナット部材３とに相対的な回転運動が生じる
と、ボール２は荷重を負荷しながら上記負荷ボール通路
内を螺旋状に転走する。また、ナット部材３には上記負
荷ボール通路の両端同士を連通連結して、ボール２の無
限循環路を構成するリターンパイプ４が装着されてお
り、負荷ボール通路を転走し終えて荷重から解放された
ボール２は、無負荷状態となって上記リターンパイプ４
内を転走し、ボール転走溝１０を数巻分だけ飛び越えて
負荷ボール通路の入口に戻される。従って、ねじ軸１と
ナット部材３とが相対的な回転運動を行うと、ボール２
は負荷ボール通路からリターンパイプ４へ、リターンパ
イプ４から負荷ボール通路へと転走し、これら負荷ボー
ル通路及びリターンパイプ４から構成される無限循環路
の内部を循環することになる。 【００１８】このボールねじ装置では、無限循環路に組
み込まれたボール２が相互に接触するのを防止するた
め、互いに隣接する各ボール２, ２の間には転動体スペ
ーサ５が介装されている。図３乃至図５に示すように、
この転動体スペーサ５は合成樹脂を略円盤状に形成して
なり、その表裏両面にはボール２が摺接するボール保持
座５０が夫々形成されている。ボール２と転動体スペー
サ５は無限循環路内に交互に配列されており、これによ
って無限循環路内を転走するボール２同士の接触が防止
され、ボール２の円滑な循環、ひいてはねじ軸１に対す
るナット部材３の回転運動の円滑化が図られる他、ボー
ルねじ装置の稼働中におけるボール同士の衝突音の発生
が軽減されるようになっている。 【００１９】上記ボール保持座５０はボール２の球面に
略近似した凹球面状に形成されており、隣接するボール
２がこのボール保持座５０に対して殆ど隙間なく接する
ように構成されている。また、このボール保持座５０の
周囲には環状溝５１が形成されており、この環状溝５１
にグリースや潤滑油が溜まることにより、ボール保持座
５０とこれに着座したボール２との潤滑が図られるよう
になっている。また、上記環状溝５１の外側には、ボー
ル保持座５０及び環状溝５１を囲むようにして環状の脱
落防止部５２が形成されている。この脱落防止部５２の
先端はボール２の配列方向（図５における紙面左右方
向）に関して上記ボール保持座５０の縁部よりも突出し
ている。 【００２０】更に、上記脱落防止部５２の突出端には曲
面状の面取りが施してある。かかる転動体スペーサ５は
合成樹脂の射出成形によって製作されるが、射出成形型
の製作や、かかる型から成形後の転動体スペーサ５を取
り出す作業を考慮すると、上記脱落防止部５２の先端が
尖塔状に形成されていては不都合だからである。この面
取りの大きさは転動体スペーサ５の直径によって適宜変
更することが可能であるが、余りに小さく設定すること
はできず、転動体スペーサ５の直径が小さくなった場合
であっても、最低Ｒ０．０５ｍｍ程度は必要である。 【００２１】図６は、上記転動体スペーサ５のボール保
持座５０に対してボール２が着座した状態を示すもので
ある。前述の如く、ボール保持座５０はボール２の球面
に略近似した凹球面状に形成されているので、この図に
示されるように、着座したボール２はボール保持座５０
と殆ど隙間なく接触している。これにより、ボールねじ
装置の無限循環路内に隙間なくボール２及び転動体スペ
ーサ５０を配列した場合には、ボール２が転動体スペー
サ５のボール保持座５０上で不安定に揺れ動くことがな
く、かかる無限循環路内でボール２及び転動体スペーサ
５を蛇行させることなく循環させることができるもので
ある。 【００２２】また、ボール保持座５０の周囲には環状溝
５１が形成されていることから、ボール２の表面に付着
していたグリース等の潤滑剤がこの環状溝５１に溜まり
易く、互いに摺接するボール２とボール保持座５０との
間に潤滑剤が巻き込まれ易い。このため、ボール２と転
動体スペーサ５との間を確実に潤滑してやることができ
る他、かかる環状溝５１を通過して外側へ移動するボー
ル２の表面に対しても潤滑剤が付着し易くなり、ボール
２とボールねじ装置の転走溝１０との間を確実に潤滑し
てやることが可能となる。 【００２３】一方、図７は、無限循環路内における循環
中に互いに隣接するボール２の間隔が拡がり、ボール２
が転動体スペーサ５のボール保持座５０から浮いてしま
った状態を示すものである。例えばボールねじ装置の無
限循環路に対してボール２と転動体スペーサ５とを隙間
なく配列することは困難であり、また、経時的な使用に
よってボール２及び転動体スペーサ５は摩耗することか
ら、無限循環路内の何処かではこのような状態が発生し
てしまう。そして、このようにボール２がボール保持座
５０から浮き上がってしまうと、両側からボール２によ
って挟み込まれていた転動体スペーサ５は支えを失い、
ボール２の間から抜け落ちようとする。しかし、本実施
例の転動体スペーサ５では、脱落防止部５２の先端がボ
ール２の配列方向に関してボール保持座５０の縁部より
も突出しているので、転動体スペーサ５が互いに隣接す
るボール２の間から脱落しそうになると、かかる脱落防
止部５２がボール２に引っ掛かり、転動体スペーサ５が
ボール２の間から抜け落ちるのを防止するように作用す
る。 【００２４】この脱落防止部５２は、ボール２がボール
保持座５０に着座した状態で該ボール２の球面に対して
接触していても、又は非接触であっても差し支えない。
非接触の場合は着座したボール２と脱落防止部５２との
間に隙間が生じるので、接触している場合に比較してボ
ール保持座５０に対する脱落防止部５２の突出量ｄ（図
５参照）が該隙間の分だけ小さくなる。一方、ボール２
の直径が小さくなると、転動体スペーサ５の直径も小さ
くなり、脱落防止部５２のボール保持座５０に対する突
出量も小さくならざるを得ない。また、前述したよう
に、脱落防止部５２の突出端には曲面状の面取りが施さ
れており、かかる面取りの役割を考慮すると、その大き
さは転動体スペーサ５の直径が小さくなった場合であっ
てもむやみに小さくすることはできない。このため、転
動体スペーサ５の直径が小さくなる程、脱落防止部の突
出量ｄを確保することが困難になってくる。 【００２５】従って、かかる観点からすれば、上記脱落
防止部５２はボール保持座５０に着座したボール２の球
面に対して接触する程度にまで突出させるのが好ましい
と言える。そして、このように脱落防止部５２をボール
２の球面に対して接触させるように構成すれば、ボール
２の直径が小さく、それに伴って転動体スペーサ５の直
径が小さく設定される場合であっても、ボール保持座５
０に対する脱落防止部５２の突出量ｄを十分に確保する
ことができ、転動体スペーサ５がボール２間から脱落し
てしまうトラブルを未然に回避することが可能となるも
のである。 【００２６】 【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の転動
体スペーサによれば、ボールが摺接する一対のボール保
持座をボールの球面に略近似した凹球面状に形成する一
方、各ボール保持座の周囲には潤滑剤溜まりとなる環状
溝を形成し、更に、この環状溝の外側には上記ボール保
持座の縁部よりもボール配列方向に突出すると共に該ボ
ール保持座に着座したボールに対して接触する環状の脱
落防止部を形成したので、ボール保持座に対するボール
の座りを良好なものにして、無限循環路内におけるボー
ル及び転動体スペーサの整列の安定化を図ると共に、ボ
ールに対して作用する摺接抵抗の低減化を図ることがで
き、更にはボールの間から転動体スペーサが抜け落ちる
のを効果的に防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の転動体スペーサがボールと共に無限
循環路内に配列されたボールねじ装置の一実施例を示す
側面断面図である。 【図２】 図１に示したボールねじ装置の正面断面図で
ある。 【図３】 本発明の転動体スペーサの実施例を示す斜視
図である。 【図４】 実施例に係る転動体スペーサを示す正面図で
ある。 【図５】 図４のＶ−Ｖ線断面図である。 【図６】 実施例に係る転動体スペーサのボール保持座
にボールが着座した状態を示す断面図である。 【図７】 実施例に係る転動体スペーサのボール保持座
からボールが浮き上がった状態を示す断面図である。 【符号の説明】 １…ねじ軸、２…ボール、３…ナット部材、５…転動体
スペーサ、５０…ボール保持座、５１…環状溝、５２…
脱落防止部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 泰之 東京都品川区西五反田３丁目11番６号、テ イエチケー株式会社内 (72)発明者 田村 清香 東京都品川区西五反田３丁目11番６号、テ イエチケー株式会社内 Ｆターム(参考） 3J062 AA21 AA27 AB22 AC07 BA17 BA32 CD04 CD63

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 無限循環するボール列を介して一対の部
   材が相対的な連続運動を行う転がり案内装置に使用さ
   れ、その無限循環路内で互いに隣接するボールの間に介
   装されると共に該ボールと共に循環する転動体スペーサ
   であって、 略円盤状に形成され、表裏両面の中央には、上記ボール
   の球面に略近似した凹球面状に形成されると共に上記ボ
   ールが摺接する一対のボール保持座を具備する一方、各
   ボール保持座の周囲には潤滑油溜まりとしての環状溝が
   形成され、更に、この環状溝の外側には、上記ボール保
   持座の縁部よりもボール配列方向に突出すると共に該ボ
   ール保持座に着座したボールに対して接触する環状の脱
   落防止部が形成されていることを特徴とする転動体スペ
   ーサ。