JP2006029410A

JP2006029410A - 直動案内軸受装置

Info

Publication number: JP2006029410A
Application number: JP2004207173A
Authority: JP
Inventors: Soichiro Kato; 総一郎加藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2006-02-02
Also published as: TW200613655A; TWI294495B; US20060013517A1; US7309162B2

Abstract

【課題】セパレータの転倒を防止してボールを含めたセパレータの安定した公転運動を確保することで、騒音の低減や作動性の向上を図ると共に、組立時間の大幅な短縮化を可能にしてコスト低減を図る。
【解決手段】互いに隣り合うボール３６間にセパレータ５０が配置された直動案内軸受装置３０において、セパレータ５０は、互いに隣り合うボール３６間に介装されたセパレータ本体５１及び該セパレータ本体５１のボール３６の転動体転動溝３３，３５の溝幅方向の端部に一体に設けられた腕部５２を有し、負荷軌道、方向転換路及び転動体通路３８ａをボール３６が循環する際にセパレータ５０の腕部５２をボール３６の循環方向に沿って案内する案内溝５５を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば工作機械や射出成形機等の産業機械分野等に用いられる直動案内軸受装置に関する。

従来の直動案内軸受装置としては、例えば図７に示すものが知られている。
この直動案内軸受装置は、軸方向に延びる案内レール１と、該案内レール１上に軸方向に相対移動可能に跨架されたスライダ２とを備える。
案内レール１の両側面にはそれぞれ軸方向に延びる転動体転動溝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４の内側面に、それぞれ転動体転動溝３に対向する転動体転動溝７が形成されている。そして、これらの向き合った両転動体転動溝３，７の間には転動体としての多数のボールＢが転動自在に装填され、これらのボール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相対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。
このため、スライダ本体２Ａの袖部４内に軸方向に貫通する転動体通路８を形成すると共に、スライダ本体２Ａの両端にそれぞれ略コ字状のエンドキャップ５を例えばねじ１２等の固定手段を介して固定し、このエンドキャップ５に上記両転動体転動溝３，７間と上記転動体通路８とを連通する円弧状に湾曲した方向転換路６を形成することにより、転動体無限循環軌道を形成している。なお、図７において、符号１１はエンドキャップ５と共にスライダ本体２Ａの端面にねじ１２等を介して固定されたサイドシール、１０はスライダ本体２Ａの端面に形成されたねじ１２のタップ穴、１３は給脂用ニップル、１４は案内レール１の固定用のボルト挿通穴である。

また、無限循環するボール同士の接触を防止すると共に、ボール列に適切な圧縮力を加えることで、作動性の向上を図るものとして、図８に示すように、互いに隣り合う各ボールＢ間にセパレータ２０を介装し、且つ無限循環する一列のボールＢ及びセパレータ２０の列に所定のすき間を設けたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
セパレータ２０は例えば６６ナイロン等のように射出成形性・耐摩耗性に優れた材料で短円筒状に形成されており、軸方向の両端面にはボールＢの外周面に応じた曲率半径を持つ凹面２１が設けられている。
特開２０００−２１３５３８号公報

ところで、図８（ａ），（ｂ）から理解できるように、無限循環するボールＢとセパレータ２０との間に設けたすき間の寸法はボールＢの位相によって変動するが、上記特許文献１においては、ボールＢ間に短円筒状のセパレータ２０を介装しただけであり、セパレータ２０のスライダ２内の負荷軌道、方向転換路６及び転動体通路８での公転運動はボールＢだけに支持されていることから、前記すき間寸法が大き過ぎると、セパレータ２０自身に自立性（姿勢安定性）がないため、図９に示すように、セパレータ２０が円弧状の方向転換路６で転倒する可能性がある。この場合、ボールＢを含めたセパレータ２０の公転運動が阻害されて循環不良を生じ、樹脂等で形成されている方向転換路６の部品等が破損する可能性があることから、前記すき間寸法を０．１ｍｍ単位で調整してセパレータ２０の転倒を防止する必要がある。

このため、軸方向寸法が異なるセパレータ２０を複数個用意しておき、数個ずつ異なる寸法のものと入れ替えることで前記すき間寸法の調整をして組み立てる必要が生じて組立時間に長時間を要し、コスト高になる問題がある。
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、セパレータの転倒を防止してボールを含めたセパレータの安定した公転運動を確保することで、騒音の低減や作動性の向上を図ることができると共に、組立時間の大幅な短縮化を可能にしてコスト低減を図ることができる直動案内軸受装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、軸方向に延びる転動体転動溝を有する案内レールと、該案内レールの前記転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し、これらの両転動体転動溝間に挿入された多数のボールの転動を介して軸方向に沿って相対移動可能に前記案内レールに跨架されたスライダと、互いに隣り合う前記ボール間に介装されたセパレータとを備え、前記スライダは、軸方向に貫通する転動体通路を有するスライダ本体と、前記両転動体転動溝間と前記転動体通路とを連通する湾曲状の方向転換路を有して前記スライダ本体の軸方向の端部に固定されたエンドキャップとを具備した直動案内軸受装置において、
前記セパレータは、互いに隣り合う前記ボール間に介装されたセパレータ本体及び該セパレータ本体の前記転動体転動溝の溝幅方向の端部に一体に設けられた腕部を有し、前記両転動体転動溝間、前記方向転換路及び前記転動体通路を前記ボールが循環する際に前記セパレータの前記腕部を前記ボールの循環方向に沿って案内する案内溝を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、セパレータが、互いに隣り合うボール間に介装されたセパレータ本体及び該セパレータ本体のボールの転動体転動溝の溝幅方向の端部に一体に設けられた腕部を有し、且つ両転動体転動溝間、方向転換路及び転動体通路を前記ボールが循環する際にセパレータの腕部をボールの循環方向に沿って案内する案内溝を設けているので、セパレータ自身に自立性（姿勢安定性）を持たせることができ、これにより、無限循環する一列のボール及びセパレータの列に設けたすき間の寸法が仮に多少大きくなっても、セパレータの転倒が防止されてボールを含めたセパレータの安定した公転運動を確保することができ、騒音の低減や作動性の向上を図ることができる。

また、従来のように、数個ずつ異なる軸方向寸法のセパレータを入れ替えて前記すき間寸法の調整をする必要がないため、組立時間が大幅に短縮されてコスト低減を図ることができる。
更に、セパレータが方向転換路と負荷軌道とのつなぎ目に生じる段差等に接触するのを回避することができるので、セパレータの損傷を防止でき、より良好な作動性を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の一例である直動案内軸受装置のエンドキャップを取り外した状態を示す図、図２はセパレータの一例を示す図で、（ａ）はセパレータをボールの転動体転動溝の溝幅方向から見た図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向から見た図、（ｃ）は（ｂ）の矢印Ｂ方向から見た図、図３〜図６はセパレータの変形例を示す図である。

本発明の実施の形態の一例である直動案内軸受装置３０は、図１に示すように、軸方向に延びる案内レール３１と、該案内レール３１上に軸方向に相対移動可能に跨架されたスライダ３２とを備えている。
案内レール３１の幅方向の両側面にはそれぞれ軸方向に延びる転動体転動溝３３が片側上下二条列ずつ、合計４条列形成されており、スライダ３２のスライダ本体３２Ａには、その両袖部３４の内側面にそれぞれ転動体転動溝３３に対向する転動体転動溝３５が片側上下二条列ずつ、合計４条列形成されている。

両転動体転動溝３３，３５の間には転動体としての多数のボール３６が転動自在に装填され、これらのボール３６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相対移動できるようになっている。
また、スライダ本体３２Ａの両袖部３４内には、軸方向に貫通する孔３７が片側上下２箇所ずつ、合計４箇所形成されており、該孔３７には内部がボール３６の通路（転動体通路）３８ａとされた循環スリーブ３８を嵌め込まれていると共に、スライダ本体２Ａの軸方向の両端にはそれぞれエンドキャップ（図示せず）がねじ等を介して固定され、このエンドキャップに上記両転動体転動溝３３，３５間の負荷軌道と上記転動体通路３８ａとを連通する円弧状に湾曲した方向転換路（図示せず）を形成することにより、ボール３６の無限循環軌道を形成している。

そして、この例では、前記方向転換路を上側の転動体通路３８ａと下側の両転動体転動溝３３，３５間とを連通するものと、下側の転動体通路３８ａと上側の両転動体転動溝３３，３５間とを連通するものを互いに立体交差して形成している。
ここで、この実施の形態では、図１及び図２に示すように、転動体無限循環軌道の互いに隣り合う各ボール３６間にセパレータ５０を配置している。セパレータ５０は例えばポリアミド（例えば６ナイロンや４６ナイロン、６６ナイロン）やエラストマー（例えばハイトレルやペルプレン）等のように射出成形性、耐摩耗性に優れた材料で形成されており、互いに隣り合うボール３６間に介装される短円筒状のセパレータ本体５１と、該セパレータ本体５１の転動体転動溝３３，３５の溝幅方向の両端部に一体に設けられてボール３６の両側部を挟むように配置された腕部５２とを備えている。

また、セパレータ本体５１の軸方向の両端面にはボール半径よりも僅か大きい曲率半径を持つ凹面５３が設けられ、凹面５３の中央にはセパレータ本体５１の内径部が開口して油溜まり５４とされている。
そして、両転動体転動溝３３，３５間の負荷軌道、方向転換路及び転動体通路３８ａをボール３６が循環する際には、セパレータ５０の腕部５２は、前記負荷軌道、前記転動体通路３８ａ及び前記方向転換路にそれぞれ設けられた案内溝５５（図１参照）によってボール３６の循環方向に沿って案内されるようになっている。

この場合、セパレータ５０の腕部５２を案内溝５５に沿ってスムースに循環させるためには、腕部５２の循環方向を向く端部をＲ形状とすることが好ましく、更に好ましくは腕部５２の循環方向を向く端部を先端に行くに従って先細りの形状とするとよい。
このようにこの実施の形態では、セパレータ５０が、互いに隣り合うボール３６間に介装された短円筒状のセパレータ本体５１及び該セパレータ本体５１の転動体転動溝３３，３５の溝幅方向の両端部に一体に設けられた腕部５２を有し、且つ両転動体転動溝３３，３５間、方向転換路及び転動体通路３８ａをボール３６が循環する際にセパレータ５０の腕部５２をボール３６の循環方向に沿って案内する案内溝５５を設けているので、セパレータ５０自身に自立性（姿勢安定性）を持たせることができる。

これにより、無限循環する一列のボール３６及びセパレータ５０の列に設けたすき間の寸法が仮に多少大きくなっても、セパレータ５０の転倒が防止されてボール３６を含めたセパレータ５０の安定した公転運動を確保することができ、この結果、騒音の低減や作動性の向上を図ることができる。
また、従来のように、数個ずつ異なる軸方向寸法のセパレータを入れ替えて前記すき間寸法の調整をする必要がないため、組立時間が大幅に短縮されてコスト低減を図ることができる。

更に、セパレータ５０が方向転換路と負荷軌道とのつなぎ目に生じる段差等に接触するのを回避することができるので、セパレータ５０の損傷を防止でき、より良好な作動性を得ることができる。
なお、本発明の直動案内軸受装置は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、腕部５２の内面をボール３６の外周面に沿った凹球面状としているが、これに代えて、図３に示すように、腕部５２の内面を平面状としてもよい。

また、上記実施の形態では、セパレータ５１を短円筒状としているが、これに限定されず、図４及び図５に示すように、短円柱状のセパレータ本体５１としてもよい。この場合、セパレータ本体５１の凹面５３に凹溝やディポット等を形成して油溜まりとすることができる。
更に、上記実施の形態では、セパレータ本体５１の両側の腕部５２が凹面５３の中心位置で対向する例を示しているが、図６に示すように、セパレータ本体５１の両側の腕部５２が凹面５３の中心から偏心した位置で対向するようにしてもよい。

更に、上記実施の形態では、セパレータ本体５１の凹面５３をボール半径よりも僅か大きい曲率半径を持たせた形状としたが、これに限らず、例えば凹面５３の形状を円錐状やゴシックアーチ状にしてもよく、また、ボール半径よりも僅か大きい曲率半径の寸法はボールをどの位置に接触させるかによって任意に寸法を変更することができる。
更に、上記実施の形態では、セパレータ５１の凹面５３を単一円弧とした例を示しているが、これに代えて、凹曲面の断面を見たときに２つの曲率半径からなるゴシックアーチ形状や組み合わせ円弧形状によって形成されていてもよい。

本発明の実施の形態の一例である直動案内軸受装置のエンドキャップを取り外した状態を示す図である。セパレータの一例を示す図で、（ａ）はセパレータをボールの転動体転動溝の溝幅方向から見た図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向から見た図、（ｃ）は（ｂ）の矢印Ｂ方向から見た図である。セパレータの変形例を示す図で、（ａ）はセパレータをボールの転動体転動溝の溝幅方向から見た図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向から見た図、（ｃ）は（ｂ）の矢印Ｂ方向から見た図である。セパレータの変形例を示す図で、（ａ）はセパレータをボールの転動体転動溝の溝幅方向から見た図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向から見た図、（ｃ）は（ｂ）の矢印Ｂ方向から見た図である。セパレータの変形例を示す図で、（ａ）はセパレータをボールの転動体転動溝の溝幅方向から見た図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向から見た図、（ｃ）は（ｂ）の矢印Ｂ方向から見た図である。セパレータの変形例を示す図で、（ａ）はセパレータをボールの転動体転動溝の溝幅方向から見た図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向から見た図、（ｃ）は（ｂ）の矢印Ｂ方向から見た図である。従来の直動案内軸受装置を説明するための一部を破断した斜視図である。（ａ）は転動体無限循環軌道でボールとセパレータとの間に設けたすき間の寸法が最小になるボールの位相の位置を示す説明図、（ｂ）は転動体無限循環軌道でボールとセパレータとの間に設けたすき間の寸法が最大になるボールの位相の位置を示す説明図である。ボールとセパレータとの間に設けたすき間寸法が大きくなりすぎたときの不具合を説明するための説明図である。

符号の説明

３０直動案内軸受装置
３１案内レール
３２スライダ
３２Ａスライダ本体
３３転動体転動溝（案内レール側）
３５転動体転動溝（スライダ側）
３６ボール
３８ａ転動体通路
５０セパレータ
５１セパレータ本体
５２腕部
５５案内溝

Claims

軸方向に延びる転動体転動溝を有する案内レールと、該案内レールの前記転動体転動溝に対向する転動体転動溝を有し、これらの両転動体転動溝間に挿入された多数のボールの転動を介して軸方向に沿って相対移動可能に前記案内レールに跨架されたスライダと、互いに隣り合う前記ボール間に介装されたセパレータとを備え、前記スライダは、軸方向に貫通する転動体通路を有するスライダ本体と、前記両転動体転動溝間と前記転動体通路とを連通する湾曲状の方向転換路を有して前記スライダ本体の軸方向の端部に固定されたエンドキャップとを具備した直動案内軸受装置において、
前記セパレータは、互いに隣り合う前記ボール間に介装されたセパレータ本体及び該セパレータ本体の前記転動体転動溝の溝幅方向の端部に一体に設けられた腕部を有し、前記両転動体転動溝間、前記方向転換路及び前記転動体通路を前記ボールが循環する際に前記セパレータの前記腕部を前記ボールの循環方向に沿って案内する案内溝を設けたことを特徴とする直動案内軸受装置。