JP2004150587A

JP2004150587A - 直動装置用スペーサ及び直動装置

Info

Publication number: JP2004150587A
Application number: JP2002318602A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Mizukami; 敦司水上
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】無負荷状態でボールが公転する際の直動用スペーサの摩擦トルクの増大を防止し、且つ、負荷状態でボールが公転する際に直動用スペーサがボール間で倒れるのを防止する。
【解決手段】スペーサ４０は、ボール保持部４４と弾性部４６とで構成されている。ボール保持部４４は、硬質の材料で形成されており、軸方向の両端面にボールＢの球面が接触する一対の凹面４２を設けた短円柱状の部材である。また、弾性部４６は、ボール保持部と比べて軟質で弾性変形可能な材料で形成されており、ボール保持部の外周に固定されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本発明は鋼球やセラミックス球等の転動体の転がりを利用して直線運動をさせるようにした直動装置の転動体間に介装して用いる直動装置用スペーサ及び直動装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多数個の転動体の転がりを利用した直動装置としては、いわゆるリニアガイド，リニアボールベアリング等の直動案内軸受や各種のボールねじ等があり、多くの産業機械の重要な機械要素として多用されている。例えば、図４はリニアガイド１０の一部を切り欠いて示した平面図で、軸方向に延設された案内レール１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２とを備えたものが知られている。案内レール１の両側面にはそれぞれ軸方向にボール転動溝３が形成されており、スライダ２のスライダ本体２Ａには、その両袖部の内側面に、それぞれボール転動溝３に対向するボール転動溝５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３，５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２が案内レール１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１とスライダ２との間に介在するボールＢは転動してスライダ２の本体２Ａの端部に移動するが、スライダ２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。
【０００３】
そこで、スライダ本体２Ａ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６を形成すると共に、スライダ本体２Ａの前後両端にエンドキャップ７を設けて、これに上記両ボール転動溝３，５と、貫通孔６とを連通する半ドーナツ状に湾曲したボール循環路８を形成することにより、ボール無限循環軌道９を構成している。
【０００４】
また、図５はボールねじ２０の一部を切り欠いて示した斜視図で、外周面に半円状ねじ溝１１ａを有して軸方向に延びるねじ軸１１に、内周面に半円状ねじ溝１２ａを有するボールナット１２が嵌合している。ねじ軸１１のねじ溝１１ａ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１１ａ，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１１とボールナット１２とが軸方向に相対移動（例えばねじ軸１１の軸回転でボールナット１２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１１ａ，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１２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。
【０００５】
そこで、ボールナット１２の肉厚部に、ねじ軸１１を跨いで一対をなしナット外部に開口させた循環穴１７，１７を形成し、この循環穴１７，１７を略Ｕ字形のボールチューブ１４Ａ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。
【０００６】
ところで、この種の直動装置の無限循環を繰り返すボールは、進行方向の前後に位置するボールと接触して相互に転動を妨げる結果、ボールの摩耗や損傷が発生しやすい。
この不都合を解消する技術として、プラスチックからなるスペーサが無限循環路内においてボール同士の接触を防止し、ボールの摩耗や発熱を低減させる直動装置（例えば、特許文献１）や、無限循環路内においてマイナス隙間で配列され、スペーサの復元力によってボール間に一定に挟まれ、無負荷域での循環がスムーズになるようにした直動装置（例えば、特許文献２）が知られている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１９９５５６号公報
【特許文献２】
特開２０００−３１４４２０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１のプラスチックからなるスペーサを使用すると、図６に示すように、スペーサ３０とボールＢとが無負荷状態でチューブ３２内等の無限循環路を移動する際に、ボールＢとの間で隙間が発生したスペーサ３０の外径側がチューブ３２の内壁に接触したり、循環路の段差等に引っ掛かっることで摩擦トルクが増大してしまい、ボールＢの円滑な循環を妨げるおそれがある。
【０００９】
また、特許文献２に記載した進行方向に弾性変形可能なスペーサを使用すると、全てのボールの公転速度は同じであるとは限らないので、公転速度の速いボールによってそのボールに対して進行方向前方側のスペーサが弾性変形し、前記ボールに対して進行方向後方側のスペーサが離れて隙間が発生し、進行方向後方側のスペーサが倒れてボールの円滑な循環を妨げるおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、無負荷状態でボールが公転する際の摩擦トルクの増大を防止し、負荷状態でボールが公転する際にボール間で倒れるのを防止することが可能な直動装置用スペーサ及び直動装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
したがって、本願の請求項１記載の直動装置用スペーサは、転動するボール列の隣合うボール同士の間に介装する直動装置用スペーサにおいて、軸方向の両端面に前記ボールの球面が接触する一対の凹面を設けた短円柱状のボール保持部と、このボール保持部と比べて軟質な材料により形成し、前記ボール保持部の外周に固定した環状の弾性部とで構成した。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の直動装置用スペーサにおいて、前記ボール保持部の外周に係合凸部、或いは係合凹部を形成し、前記弾性部の内周に前記係合凸部が嵌まり込む係合凹部、或いは前記係合凹部内に嵌まり込む係合凸部を形成した。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の直動装置用スペーサにおいて、前記ボール保持部の凹面は、互いに中心位置がずれたゴシックアーチ形状の２個の円弧面形状、或いは円錐面形状として形成されている。
【００１３】
さらに、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の直動装置用スペーサを、転動するボール列の隣合うボール同士の間に介装したことを特徴とする直動装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る直動装置用スペーサの第１実施形態を示す軸方向の断面図である。
本実施形態のスペーサ（直動装置用スペーサ）４０は、例えば直動装置として先に例示したリニアガイドのボール無限循環軌道９（図４参照）、或いはボールねじのボール循環経路１８（図５参照）における隣合うボールＢ間に介装されるものである。なお、それらの直動装置自体については、スペーサ４０以外の部分は先に述べたものと同一であるから説明を省略する。
【００１５】
スペーサ４０は、軸方向Ｓの両端面に凹面４２を形成したボール保持部４４と、このボール保持部４４の外周（軸方向Ｓに直交する方向の端面）に着脱自在に固定した弾性部４６とで構成されている。
ボール保持部４４は、硬質の樹脂を材料として、ボールＢの直径より小さい外径の短円柱状に形成されており、軸方向Ｓの両端面に形成した凹面４２は、互いに中心位置がずれたゴシックアーチ形状の２個の円弧面形状、或いは円錐面形状とされている。また、弾性部４６を固定するボール保持部４４の外周（軸方向Ｓに直交する端面）に、周方向に連続した係合溝部４８が形成されている。
【００１６】
また、弾性部４６は、ボール保持部４４と比べて軟質の樹脂を材料として、ボール保持部４４の外径と略同一の内径を有した所定肉厚の円環形状として形成されており、その内周面に、周方向に連続した係合凸部５０が形成されている。
そして、係合凸部５０を弾性変形させながら係合溝部４８内に係合した状態で、ボール保持部４４の外周に弾性部４６を装着することで、スペーサ４０が形成される。
【００１７】
次に、本実施形態のスペーサ４０の作用について述べる。
本実施形態のスペーサ４０を、図４で示したリニアガイドのボール無限循環軌道９、或いは、図５で示したボールねじのボール循環経路１８の隣合うボールＢ間に介装すると、例えば、スペーサ４０及びボールＢとが無負荷状態でボール無限循環軌道９（或いはボール循環経路１８）を移動してスペーサ４０及びボールＢとの間で隙間が発生し、スペーサ４０の外周側がボール無限循環軌道９の内壁に接触したり、段差等に引っ掛かったとしても、ボール保持部４４の外周に固定した弾性部４６の外周側が弾性変形することで、接触や引っ掛かりによる摩擦トルクの発生を抑制するので、ボールＢの円滑な循環を妨げるおそれがない。
【００１８】
また、ボールＢを保持するボール保持部４４は、弾性部４６より硬質の樹脂材料で形成されているので、負荷状態でボールＢが公転し、公転速度の速い特定のボールＢによってそのボールＢに対して進行方向前方側を向く凹面４２の弾性変形量が僅かとなるので、進行方向後方側のスペーサ４０が倒れることがない。したがって、さらにボールＢの円滑な循環を行うことができる。
【００１９】
また、ボール保持部４４の凹面４２を、互いに中心位置がずれたゴシックアーチ形状の２個の円弧面形状、或いは円錐面形状で形成しているので、公転するボールＢを確実に保持することができる。
さらに、係合凸部５０及び係合溝部４８を係合させることでボール保持部４４及び弾性部４６を簡単に一体化することができるので、スペーサ４０の製造コストの低減化が図られる。
【００２０】
次に、図２は、本発明に係る直動装置用スペーサの第２実施形態を示す軸方向断面図である。
本実施形態のスペーサ（直動装置用スペーサ）５２は、ボール保持部４４の外周（軸方向Ｓに直交する端面）に、周方向に連続した係合凸部５４が形成されており、弾性部４６の内周面に、前記係合凸部５４が嵌まり込む係合溝部５６が周方向に連続して形成されている点が、上記第１実施形態と異なっている。
【００２１】
本実施形態のスペーサ５２も、第１実施形態のスペーサ４０と同様に、スペーサ５２及びボールＢとが無負荷状態でボール無限循環軌道９（或いはボール循環経路１８）を移動してスペーサ５２及びボールＢとの間で隙間が発生し、スペーサ５２の外周側がボール無限循環軌道９の内壁に接触したり、段差等に引っ掛かったとしても、ボールＢの円滑な循環を妨げるおそれがない。また、負荷状態でボールＢが公転しても、ボール保持部４４の凹面４２の弾性変形量が僅かとなるので、スペーサ５２が倒れることがなく、ボールＢの円滑な循環を行うことができる。
【００２２】
そして、係合凸部５４及び係合溝部５６を係合させることでボール保持部４４及び弾性部４６を簡単に一体化することができるので、スペーサ５２の製造コストの低減化が図られる。
さらに、図３は、本発明に係る直動装置用スペーサの第３実施形態を示す軸方向断面図である。
【００２３】
本実施形態のスペーサ（直動装置用スペーサ）５８は、ボール保持部４４の外周及び弾性部４６の内周面に、係合溝部、或いは係合凸部が形成されておらず、ボール保持部４４の外周及び弾性部４６の内周面とが加硫接着等により一体化されている点が、上記第１及び第２実施形態と異なっている。
本実施形態のスペーサ５８も、第１実施形態のスペーサ４０と同様に、スペーサ５８及びボールＢとが無負荷状態でボール無限循環軌道９（或いはボール循環経路１８）を移動してスペーサ５８及びボールＢとの間で隙間が発生し、スペーサ５８の外周側がボール無限循環軌道９の内壁に接触したり、段差等に引っ掛かったとしても、ボールＢの円滑な循環を妨げるおそれがない。また、負荷状態でボールＢが公転しても、スペーサ５８が倒れることがなく、ボールＢの円滑な循環を行うことができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明に係る直動装置用スペーサを直動案内軸受やボールねじにおける循環軌道の隣合うボール間に介装すると、直動装置用スペーサ及びボールとが無負荷状態で循環軌道を移動して直動装置用スペーサ及びボールとの間で隙間が発生し、直動装置用スペーサの外周側が循環軌道の内壁に接触したり、段差等に引っ掛かったとしても、直動装置用スペーサのボール保持部の外周に固定した弾性部の外周側が弾性変形することで、接触や引っ掛かりによる摩擦トルクの発生を抑制するので、ボールの円滑な循環を行うことができる。また、ボール保持部は硬質の材料で形成されているので、負荷状態でボールが公転しても直動装置用スペーサが倒れることがなく、ボールの円滑な循環を行うことができる。
また、本発明に係る直動装置によると、ボールが円滑な循環運動を行うことで、スムースな直線運動を行う装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る直動装置用スペーサの第１実施形態を示す軸方向の断面図である。
【図２】本発明に係る直動装置用スペーサの第２実施形態を示す軸方向の断面図である。
【図３】本発明に係る直動装置用スペーサの第３実施形態を示す軸方向の断面図である。
【図４】直動装置用スペーサを使用した直動装置としてのリニアガイドの一部を切り欠いて示した平面図である。
【図５】直動装置用スペーサを使用した直動装置としてのボールねじを示す斜視図である。
【図６】従来のスペーサを間に介在した複数のボールが、無負荷状態で無限循環路を移動している状態を示す図である。
【符号の説明】
４０，５２，５８スペーサ（直動装置用スペーサ）
４２凹面
４４ボール保持部
４６弾性部
４８，５６係合溝部
５０，５４係合凸部
Ｂボール
Ｓスペーサの軸方向

Claims

転動するボール列の隣合うボール同士の間に介装する直動装置用スペーサにおいて、
軸方向の両端面に前記ボールの球面が接触する一対の凹面を設けた短円柱状のボール保持部と、このボール保持部と比べて軟質な材料により形成し、前記ボール保持部の外周に固定した環状の弾性部と、で構成したことを特徴とする直動装置用スペーサ。
前記ボール保持部の外周に係合凸部、或いは係合凹部を形成し、前記弾性部の内周に前記係合凸部が嵌まり込む係合凹部、或いは前記係合凹部内に嵌まり込む係合凸部を形成したことを特徴とする請求項１記載の直動装置用スペーサ。
前記ボール保持部の凹面は、互いに中心位置がずれたゴシックアーチ形状の２個の円弧面形状、或いは円錐面形状として形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の直動装置用スペーサ。
請求項１乃至３の何れかに記載の直動装置用スペーサを、転動するボール列の隣合うボール同士の間に介装したことを特徴とする直動装置。