JP2003184986A - 直動装置 - Google Patents

直動装置

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JP2003184986A
JP2003184986A JP2001383406A JP2001383406A JP2003184986A JP 2003184986 A JP2003184986 A JP 2003184986A JP 2001383406 A JP2001383406 A JP 2001383406A JP 2001383406 A JP2001383406 A JP 2001383406A JP 2003184986 A JP2003184986 A JP 2003184986A
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holding
ball
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balls
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Shigeyuki Ochiai
成行 落合
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NSK Ltd
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    • 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
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/37Loose spacing bodies
    • F16C33/3706Loose spacing bodies with concave surfaces conforming to the shape of the rolling elements, e.g. the spacing bodies are in sliding contact with the rolling elements
    • 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
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6637Special parts or details in view of lubrication with liquid lubricant
    • F16C33/6681Details of distribution or circulation inside the bearing, e.g. grooves on the cage or passages in the rolling elements
    • 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
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H25/22Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F16H25/2233Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls with cages or means to hold the balls in position
    • F16H25/2238Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls with cages or means to hold the balls in position using ball spacers, i.e. spacers separating the balls, e.g. by forming a chain supporting the balls

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
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  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】保持ピースの表面の摩耗を回避することがで
き、保持ピースの寿命及びそれに伴う転動体間のスペー
スの保持、保持ピースの倒れを防止できる直動装置を提
供することにある。 【解決手段】ボールねじ、リニアガイド等に組み込まれ
た複数のボール6の相互間に保持ピース8を介装したボ
ールねじ1において、前記保持ピース8にボール6を保
持する転動体保持凹面9を設けるとともに、この転動体
保持凹面9に動圧発生用の凹溝10を設けたことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、工作機
械、産業用機械等に用いられるボールねじ、リニアガイ
ド等の直動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】工作機械としてのマシニングセンタや産
業用機械としてのロボット等においては、回転運動の直
進運動への変換やワークテーブル等の直進移動を円滑に
行わせるために、ボールねじやリニアガイド等が用いら
れている。
【0003】ボールねじにおいては、ねじ軸の外周面及
びボールナットの内周面に互いに対応する螺旋状のボー
ルねじ溝を形成し、双方のボールねじ溝により形成され
る螺旋状の空間内に転動体としての多数のボールが転動
自在に配置されている。また、リニアガイドにおいて
は、互いに対向する略半円溝に転動体としての多数のボ
ールが転動自在に配置されている。
【0004】また、ボールねじやリニアガイドにおい
て、ボール相互間にナイロン等の合成樹脂または金属性
の保持ピースを介装したものとして、例えば、特開平1
1−315835号公報が知られている。
【0005】図10及び図11は従来の直動装置におけ
る、転動体としてのボール30相互間に介装される保持
ピース31を示し、この保持ピース31はナイロン等の
合成樹脂または金属性で円盤状に成形されている。保持
ピース31のボール30と接触する面にはゴシックアー
チ形状または円錐形状の曲面からなる転動体保持凹面3
2に形成されている。そして、転動体保持凹面32がボ
ール30と線接触するようになっている。
【0006】また、転動体保持凹面32の外周縁部には
面取り部30aが設けられている。さらに、保持ピース
31の凹面32の中央部には保持ピース31を軸方向に
貫通する貫通穴33が設けられている。従って、グリー
ス等の潤滑剤は貫通穴33の内部に保持され、潤滑性能
が保たれるようになっている。
【0007】保持ピースは、ボール同士の競い合いを防
ぎ、騒音の低減、作動性の向上を図るとともに、ボールの
近くに保持ピースが存在すると、潤滑剤を保持ピースに
保持でき、潤滑性能が向上して長寿命化が図れる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ボールねじ及
びリニアガイドを長時間使用した場合、転動体と接触し
ている保持ピースの転動体保持凹面が摩耗する。保持ピ
ース表面が摩耗すると、保持ピース表面の破損やトルク
の増大を招くばかりでなく、転動体間のスペースの増加
を招く。
【0009】ボールねじやリニアガイドでは、装置内を
循環する転動体の個数が数十個に及ぶため、各転動体間
のスペースの増加は、積算された循環経路内の転動体列
のスペースの大幅な増加を招き、保持ピースが横倒れを
起こす等の不具合が生じる。保持ピースの横倒れは、ボ
ールねじの詰まりや、それに起因するロック状態を招
き、装置の致命的な欠陥となる。
【0010】通常、このような摩耗をさけるために、潤
滑油やグリースなどの潤滑剤を充填するが、装置寿命の
延長を図るために、更なる改善が必要となる。
【0011】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、保持ピースの転動体
保持凹面に動圧発生用の凹溝を設け、保持ピースの表面
の摩耗を回避し、装置寿命を延ばすことができる直動装
置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明は、前記目的を
達成するために、請求項1は、ボールねじ、リニアガイ
ド等に組み込まれた複数の転動体の相互間に保持ピース
を介装した直動装置において、前記保持ピースに転動体
を保持する転動体保持凹面を設けるとともに、この転動
体保持凹面に動圧発生用の凹溝を設けたことを特徴とす
る。
【0013】請求項2は、請求項1の前記凹溝は、深さ
が5〜20μmであることを特徴とする。
【0014】前記構成によれば、転動体と保持ピースの
間に動圧が発生して油膜を形成し、転動体と保持ピース
との相互間が非接触に保持されるため、保持ピースの表
面の摩耗を回避することができる。従って、保持ピース
の寿命及びそれに伴う転動体間のスペースの保持、保持
ピースの倒れを防止できる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。
【0016】図1〜図4は第1の実施形態を示し、図1
は直動装置としてのボールねじの平面図、図2は図1の
A−A線に沿う断面図、図3は転動体としてのボール相
互間に介在された保持ピースの縦断側面図、図4は保持
ピースの側面図である。
【0017】図1及び図2に示すように、直動装置とし
てのボールねじ1は、外周面に螺旋状のボールねじ溝2
を形成したねじ軸3と、このボールねじ溝2に対応する
螺旋状のボールねじ溝4を内周面に形成したボールナッ
ト5と、前記ねじ軸3のボールねじ溝2及びボールナッ
ト5の対向するボールねじ溝4との間に介在された転動
体としての多数のボール6及びボールナット5に設けた
ボール循環通路としてのチューブ7とから構成されてい
る。
【0018】ボール6は、ねじ軸3及びボールナット5
のボールねじ溝2,4内に転動自在に装入されている。
さらに、図3及び図4に示すように、各ボール6間には
円盤状の保持ピース8がそれぞれ介装されている。
【0019】そして、ボールねじ1は、ねじ軸3とボー
ルナット5を相対的に回転させて一方を軸方向に移動さ
せると、保持ピース8はボール6の転動に伴って両ボー
ルねじ溝2,4やチューブ7内を移動しながらねじ軸3
とボールナット5が滑らかに相対螺旋運動するようにな
っている。
【0020】保持ピース8は、例えば、ナイロン等の合
成樹脂または金属で形成されており、その両端がゴシッ
クアーチ形状または円錐形状からなる転動体保持凹面と
しての凹面9に形成されている。さらに、凹面9には動
圧発生用の凹溝10が形成されているとともに、中心部
には貫通穴11が設けられている。
【0021】図4に示すように、凹溝10は螺旋形状を
なし、断面が矩形状で、深さが5〜20μm程度であ
り、貫通穴11に向かって次第に溝幅が狭く形成されて
いる。図3の矢印Bに示す進行方向の場合、ボール6は
矢印C方向に転動するので、左側のボール6と凹面9と
の隙間には上方から矢印D方向に潤滑剤が供給される。
潤滑剤は螺旋形状の凹溝10に沿って引き込まれ、動圧
が発生して油膜が形成され、ボール6と保持ピース8と
が非接触に保持される。
【0022】保持ピース8の凹面9はボール6との隙間
が中心に向かって次第に狭くなるように楔形状している
ため、ここでも楔膜効果に起因する動圧が発生する。
【0023】一方、保持ピース8の右側の下方ではボー
ル6と凹面9との隙間は逆楔形状となるため、負圧が発
生する構成となるが、保持ピース8の外周面は大気に開
放されているため、矢印E方向に外気が進入して大気圧
に戻る。この結果、ボール6と保持ピース8との間には
正圧のみが発生し、双方の面を非接触支持することが可
能となる。
【0024】このようにボール6と保持ピース8とを非
接触状態に保持することにより、保持ピース8の表面の
摩耗を回避することができる。従って、保持ピース8の
寿命及びそれに伴うボール6間のスペースの保持、保持
ピース8の倒れを防止できる。
【0025】なお、第1の実施形態においては、保持ピ
ース8の凹面9に設けた凹溝10を断面矩形状に形成し
たが、断面が三角形状、円弧形状の凹溝でも同様の効果
が得られる。
【0026】図5〜図7は第2の実施形態を示し、第1
の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省
略する。図5は転動体としてのボール相互間に介在され
た保持ピースの縦断側面図、図6は保持ピースの側面
図、図7はチューブの縦断側面図である。
【0027】図5及び図6に示すように、本実施形態の
保持ピース8の凹面9には動圧発生用の横縞状の凹溝1
2が設けられている。凹溝12の深さは5〜20μm程
度であり、保持ピース8の外周面には凹溝12と連通す
る連通溝13が設けられている。そして、潤滑剤はボー
ル6の表面からのみではなく、保持ピース8の連通溝1
3からも供給されるようになっている。
【0028】このように保持ピース8に設けた凹溝12
に方向性があると、保持ピース8が円周方向に回転した
場合、動圧が生じなくなる可能性がある。しかし、本実
施形態では、保持ピース8の外周上に対称的に一対の突
起14が設けられ、保持ピース8の回転を防止してい
る。この突起14は先端が円弧状に形成され、ねじ軸3
のボールねじ溝2及びボールナット5のボールねじ溝4
に嵌合し、保持ピース8の移動に伴ってボールねじ溝
2,4と滑動するようになっている。
【0029】また、図7に示すように、チューブ7には
突起14と嵌合する案内溝15が長手方向に亘って設け
られ、この案内溝15の両端部はテーパ状に拡開し、突
起14が案内溝15に進入しやすいように形成されてい
る。
【0030】従って、図5の矢印Bに示す進行方向の場
合、ボール6は矢印C方向に転動するので、左側のボー
ル6と凹面9との隙間には上方から矢印D方向に潤滑剤
が供給される。潤滑剤は螺旋形状の凹溝12に沿って引
き込まれ、動圧が発生して油膜が形成され、ボール6と
保持ピース8とが非接触に保持される。
【0031】保持ピース8の凹面9はボール6との隙間
が中心に向かって次第に狭くなるように楔形状している
ため、ここでも楔膜効果に起因する動圧が発生する。
【0032】一方、保持ピース8の右側の下方ではボー
ル6と凹面9との隙間は逆楔形状となるため、負圧が発
生する構成となるが、保持ピース8の外周面は大気に開
放されているため、矢印E方向に外気が進入して大気圧
に戻る。この結果、ボール6と保持ピース8との間には
正圧のみが発生し、双方の面を非接触支持することが可
能となる。
【0033】このようにボール6と保持ピース8とを非
接触状態に保持することにより、保持ピース8の表面の
摩耗を回避することができる。従って、保持ピース8の
寿命及びそれに伴うボール6間のスペースの保持、保持
ピース8の倒れを防止できる。なお、突起14は保持ピ
ース8の倒れを防止する効果もある。
【0034】図8及び図9は第3の実施形態を示し、第
1及び第2の実施形態と同一構成部分は同一番号を付し
て説明を省略する。図8は転動体としてのボール相互間
に介在された保持ピースの縦断側面図、図9は保持ピー
スの側面図である。
【0035】図8及び図9に示すように、本実施形態の
保持ピース8の凹面9には動圧発生用のくの字状の凹溝
(へリングボーン溝)16が設けられている。凹溝16
の深さは5〜20μm程度であり、保持ピース8の外周
面には凹溝16と連通する連通溝13が設けられてい
る。そして、潤滑剤はボール6の表面からのみではな
く、保持ピース8の連通溝13からも供給されるように
なっている。
【0036】このように保持ピース8に設けた凹溝16
に方向性があると、保持ピース8が円周方向に回転した
場合、動圧が生じなくなる可能性がある。しかし、本実
施形態では、保持ピース8の外周上に対称的に一対の突
起14が設けられ、保持ピース8の回転を防止してい
る。この突起14は先端が円弧状に形成され、ねじ軸3
のボールねじ溝2及びボールナット5のボールねじ溝4
に嵌合し、保持ピース8の移動に伴ってボールねじ溝
2,4及びチューブ7の案内溝15と滑動するようにな
っている。
【0037】本実施形態の凹溝16は保持ピース8の内
部に潤滑剤を引き込むポンピング効果があるため、保持
ピース8の凹面9に発生する動圧は第2の実施形態より
高く、潤滑剤の保持能力も大きいという効果がある。
【0038】また、ボールねじについて説明したが、図
12に示すようなリニアガイド等の直進装置においても
適用でき、同様の効果が得られる。なお、図12の34
は案内レール、35はスライダであり、このスライダ3
5にはサイドシール36が設けられている。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、保持ピースの転動体保持凹面に動圧発生用の凹溝を
設けることにより、転動体と保持ピースの間に動圧が発
生して油膜を形成し、転動体と保持ピースとの相互間が
非接触に保持されるため、保持ピースの表面の摩耗を回
避することができる。従って、保持ピースの寿命及びそ
れに伴う転動体間のスペースの保持、保持ピースの倒れ
を防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態を示し、ボールねじ
の平面図。
【図2】図1のA−A線に沿う断面図。
【図3】同実施形態の転動体としてのボール相互間に介
在された保持ピースの縦断側面図。
【図4】同実施形態の保持ピースの側面図。
【図5】この発明の第2の実施形態を示し、ボール相互
間に介在された保持ピースの縦断側面図。
【図6】同実施形態の保持ピースの側面図。
【図7】同実施形態のチューブの縦断側面図。
【図8】この発明の第3の実施形態を示し、ボール相互
間に介在された保持ピースの縦断側面図。
【図9】同実施形態の保持ピースの側面図。
【図10】従来のボールねじにおけるボール相互間に介
在された保持ピースの縦断側面図。
【図11】同じく保持ピースの側面図。
【図12】リニアガイドを示す一部切欠した斜視図。
【符号の説明】
1…ボールねじ 2,4…ボールねじ溝 3…ねじ軸 5…ボールナット 6…ボール(転動体) 8…保持ピース 9…転動体保持凹面 10…動圧発生用凹溝
フロントページの続き Fターム(参考) 3J011 AA07 BA10 CA03 JA02 LA05 MA04 3J062 AA21 AB22 AC07 BA17 CD04 CD63 3J101 AA03 AA33 AA42 AA51 AA64 AA71 AA85 BA04 BA12 BA13 BA15 EA01 EA36 FA32 FA60 GA31 3J104 AA03 AA23 AA36 AA65 AA69 AA74 BA13 BA15 DA05 EA01 EA06

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボールねじ、リニアガイド等に組み込ま
    れた複数の転動体の相互間に保持ピースを介装した直動
    装置において、前記保持ピースに転動体を保持する転動
    体保持凹面を設けるとともに、この転動体保持凹面に動
    圧発生用の凹溝を設けたことを特徴とする直動装置。
  2. 【請求項2】 前記凹溝は、深さが5〜20μmである
    ことを特徴とする請求項1記載の直動装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005015971A1 (de) * 2005-04-07 2006-10-12 Schaeffler Kg Linearführung mit Käfigkette
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JP2010107031A (ja) * 2008-10-31 2010-05-13 Shangyin Sci & Technol Co Ltd 還流素子を具えるボールスクリュー
DE102014010504A1 (de) 2014-07-17 2016-01-21 Thyssenkrupp Ag Kugelgewindetrieb mit Zwischenelementen

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