JP2007315584A

JP2007315584A - 運動案内装置

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Publication number: JP2007315584A
Application number: JP2006235113A
Authority: JP
Inventors: Satoru Chikuhichi; 悟築比地
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2026-08-31
Also published as: JP4717758B2

Abstract

【課題】移動体であるナット部材に複雑な螺旋状の負荷転走溝を形成する必要のない、従来の転動体ねじ装置を改良した新たな運動案内装置を提供する。
【解決手段】運動案内装置は、転動体転走溝１１が形成される軸体としてのねじ軸１０と、ねじ軸１０に対して相対的に移動運動自在とされる移動体としてのナット部材２０と、ねじ軸１０に形成される転動体転走溝１１とナット部材２０との間に転動自在に設置される複数のボール３０と、ナット部材２０に固定設置されるとともに複数のボール３０をナット部材２０の所定位置で転動自在に保持するケージ２２と、を備えている。そして、ナット部材２０が、転動体転走溝１１上を転走する複数のボール３０に案内されることによって、ねじ軸１０に対するナット部材２０の相対的な移動運動が実現する。
【選択図】図２

Description

本発明は、運動案内装置に係り、特に、移動体であるナット部材に複雑な螺旋状の負荷転走溝を形成する必要のない、従来の転動体ねじ装置を改良した新たな運動案内装置に関するものである。

従来から、回転運動と往復運動とを相互に変換することが可能な装置として、ねじ軸の回転軸線に沿ってナット部材が往復運動する転動体ねじ装置が知られている。そして、従来の転動体ねじ装置は、例えば、図１７、図１８及び図１９に示されるような構成を有する装置である。ここで、図１７は、従来の転動体ねじ装置の一形態を例示する斜視図である。また、図１８は、図１７において示した従来の転動体ねじ装置の構成部材であるナット部材を示す斜視図であり、図１９は、図１７において示した従来の転動体ねじ装置が有するリターンパイプとねじ軸との設置関係を説明するための側面図である。

図１７乃至図１９に例示されるように、従来の転動体ねじ装置は、外周面に螺旋状のボール転走溝６１ａを有するねじ軸６１と、内周面にボール転走溝６１ａと対向する螺旋状の負荷転走溝６３ａを有するナット部材６３と、ボール転走溝６１ａと負荷転走溝６３ａとによって形成される負荷転走路に転動自在に設置される複数のボール６５とを備えている。さらに、従来の転動体ねじ装置は、ナット部材６３に嵌め込まれたリターンパイプ６７によって負荷転走路の一端と他端とを連結する構成を有しており、このリターンパイプ６７によって負荷転走路内を転がる複数のボール６５は、無限循環できるようになっている。したがって、従来の転動体ねじ装置においては、ねじ軸６１のナット部材６３に対する相対的な回転運動に伴って、ナット部材６３がねじ軸６１に対して相対的に往復運動することが可能となっている（例えば、下記特許文献１，２参照）。

実開平６−６９５０２号公報特開２０００−１８３５９号公報

しかしながら、従来の転動体ねじ装置にあっては、略円筒形状をしたナット部材６３の内周面側に、螺旋状をした負荷転走溝６３ａをねじ軸６１側のボール転走溝６１ａと対応するように正確に加工しなければならなかった。したがって、従来の転動体ねじ装置には、加工コストが高くついてしまうという問題が存在していた。また、ナット部材６３の内周面側に負荷転走溝６３ａを加工することについては、リードが大きい場合や、ナット部材６３の内径が小さい場合などのように、加工が困難である場合もあるため、加工技術的にも簡易に製作できる型式のナット部材６３が求められていた。

本発明は、上述した課題の存在に鑑みて成されたものであって、その目的は、移動体であるナット部材に複雑な螺旋状の負荷転走溝を形成する必要のない、従来の転動体ねじ装置を改良した新たな運動案内装置を提供することにある。

本発明に係る運動案内装置は、転動体転走溝が形成される軸体と、前記軸体に対して相対的に移動運動自在とされる移動体と、前記軸体に形成される前記転動体転走溝と前記移動体との間に転動自在に設置される複数の転動体と、前記移動体に固定設置されるとともに前記複数の転動体を前記移動体の所定位置で転動自在に保持するケージと、を備え、前記移動体が、前記転動体転走溝上を転走する前記複数の転動体に案内されることによって、前記軸体に対する相対的な移動運動を行うことを特徴とする。

本発明に係る運動案内装置において、前記ケージには、前記転動体を抱持することによって前記移動体からの転動体の脱落を防ぐ抱持孔が形成されていることが好適である。

また、本発明に係る運動案内装置において、前記移動体は、前記軸体が導通する導通孔を備える円筒形のナット部材として構成されており、かかるナット部材が備える導通孔の内周面側には、前記ケージを挿入固定するための軸方向に延びる断面矩形状の蟻溝と、前記蟻溝からさらに外周方向に穿設されて前記転動体を受容するための断面円弧形状の転動体受容溝と、が形成されていることとすることができる。

また、本発明に係る運動案内装置において、前記移動体は、導通孔を備える円筒形のナット部材として構成されており、かかるナット部材が備える導通孔の内周面側には、前記転動体を受容するための断面円弧形状の転動体受容溝が形成され、さらに、前記ナット部材が備える導通孔の内周面側には、前記軸体が導通する導通孔を備えるとともに胴部に前記抱持孔が複数形成される薄肉円筒形のケージが設置され、前記転動体受容溝と前記抱持孔とが協働して前記転動体を前記ナット部材の所定位置で転動自在に保持していることとすることができる。

さらに、本発明に係る運動案内装置において、前記転動体受容溝は、前記移動体が有する前記導通孔の内周面側で軸方向に延びて形成されていることとすることができる。

また、本発明に係る運動案内装置において、前記転動体受容溝は、前記移動体が有する前記導通孔の内周面側で個々の転動体に対応する複数の半球溝として形成されていることとすることができる。

また、本発明に係る運動案内装置において、前記軸体は、表面に螺旋状の転動体転走溝が形成されるねじ軸として構成されており、該ねじ軸の回転運動にともなって前記ナット部材が軸方向の相対的な往復運動を行う転動体ねじ装置として構成されていることとすることができる。

さらに、本発明に係る運動案内装置において、前記軸体は、表面に直線状の転動体転走溝が形成されるスプライン軸として構成されており、該スプライン軸の軸方向に前記ナット部材が相対的な往復運動を行うスプライン装置として構成されていることとすることができる。

またさらに、本発明に係る運動案内装置において、前記軸体は、表面に螺旋状の転動体転走溝と直線状の転動体転走溝の両方が形成されるねじ・スプライン融合軸として構成されており、該ねじ・スプライン融合軸に形成される２つの転動体転走溝に案内されて前記ナット部材が移動自在に構成されていることとすることができる。

また、本発明に係る運動案内装置において、前記ケージは複数個設置されており、対向位置にあるケージ同士が保持する転動体の位置は、周方向で同じ位置となるように配置されており、且つ、隣り合う位置にあるケージ同士が保持する転動体の位置は、１／４リードずれた位置となるように配置されていることとすることができる。

また、本発明に係る運動案内装置において、前記ケージは複数個設置されており、対向位置にあるケージ同士が保持する転動体の位置は、周方向で同じ位置となるように配置されており、且つ、隣り合う位置にあるケージ同士が保持する転動体の位置は、（１／４）＋αリードずれた位置となるように配置されていることとすることができる。

さらに、本発明に係る運動案内装置において、隣り合う位置にあるケージ同士が保持する転動体の位置を、（１／４）＋αリードずれた位置となるように配置する手段は、前記ナット部材を構成するナット本体部に設置されるケージと、その端部に設置される端蓋との間にシムを挟み込むことによって行われることとすることができる。

またさらに、本発明に係る運動案内装置において、隣り合う位置にあるケージ同士が保持する転動体の位置を、（１／４）＋αリードずれた位置となるように配置する手段は、前記ケージが設置される前記ナット部材に対して軸方向に延びて設けられる長孔と、前記長孔に挿入した状態で前記ケージを固定可能なボルトと、によって構成されることとすることができる。

本発明に係る他の運動案内装置は、転動体転走溝が形成される軸体と、前記軸体が導通する導通孔を備えるとともに前記軸体に対して相対的に移動運動自在とされる一対の円形平板と、両端部が前記一対の円形平板とそれぞれ接続されるケージと、前記軸体に形成される前記転動体転走溝と前記ケージとの間に転動自在に設置される複数の転動体と、を備え、前記ケージには、前記転動体を抱持することによって前記一対の円形平板に対する所定位置での前記転動体の転動動作を実現するとともに、前記転動体転走溝と前記ケージとの間から前記転動体の脱落を防ぐ抱持孔が形成されており、前記一対の円形平板が、前記転動体転走溝上を転走する前記複数の転動体に案内されて前記軸体に対する相対的な移動運動を行うことを特徴とする。

本発明に係る他の運動案内装置において、前記ケージは、軸方向に一列に並んで形成される前記抱持孔を有する軸方向に延びる長尺平板形をした部材として構成され、かかる長尺平板形をした前記ケージを複数備えるように運動案内装置を構成することができる。

また、本発明に係る他の運動案内装置において、前記ケージは、前記軸体が導通する導通孔を備えるとともに胴部に前記抱持孔が複数形成される薄肉円筒形の部材として構成することができる。

なお、本発明に係る運動案内装置において、前記転動体には、ボール又はローラを採用することができる。

上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。

本発明によれば、移動体であるナット部材に対して複雑な螺旋状の負荷転走溝を形成する必要がないので、従来の転動体ねじ装置と比べて非常に安価なコストで運動案内装置を製造することが可能となる。

また、本発明によれば、切削・研削等の除去加工によって螺旋状の負荷転走溝を形成するという難加工工程を省略することが可能となるので、加工技術上の制約がなくなり、例えば、従来に比べて加工効率が向上したり、製品としての加工精度が向上した運動案内装置を提供することができる。

さらに、本発明によれば、複数の転動体は、ケージに抱持されることによって移動体であるナット部材の所定位置で転動することになるので、従来の転動体ねじ装置のように転動体同士が衝突することがない。したがって、本発明に係る運動案内装置は、従来の転動体ねじ装置と比べて摩耗・動作・騒音などの面で非常に有利である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の各実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、各実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る運動案内装置の外観斜視図である。また、図２は、第１の実施形態に係る運動案内装置の内部構成を説明するための外観透視図である。

図１及び図２において例示される第１の実施形態に係る運動案内装置は、ボールねじ装置として構成されるものである。そして、第１の実施形態に係るボールねじ装置は、転動体転走溝１１が形成される軸体としてのねじ軸１０と、このねじ軸１０に対して相対的に移動運動自在とされる移動体としてのナット部材２０とを備えている。

ねじ軸１０は、その表面に螺旋状の転動体転走溝１１が形成された部材であり、転動体転走溝１１の転走面は、後述するナット部材２０側に設置された球体形状のボール３０からの負荷を受けることが可能となっている。また、この転動体転走溝１１は、スムーズなボール３０の転走が実現できるような精度での表面加工が施されている。なお、転走面形状については、ゴシックアーチ形状であってもサーキュラアーク形状であっても良い。

ナット部材２０は、概略円筒形状をしたナット本体部２１と、ナット本体部２１に固定設置される４つのケージ２２、ケージ２２によって転動自在な状態でナット本体部２１の所定位置に設置される複数のボール３０、及びナット本体部２１の両端に設置される一対の端蓋２３，２３とから構成されている。

図３を用いて第１の実施形態に係るナット本体部２１の具体的な構造を説明すると、ナット本体部２１は、軸方向にねじ軸１０を導通するための導通孔２１ａを備えている。そして、この導通孔２１ａの内周面側には、４つのケージ２２を挿入固定するための軸方向に延びる断面矩形状をした４つの蟻溝２１ｂと、この４つの蟻溝２１ｂのそれぞれからさらに外周方向に穿設される断面円弧形状をした４つの転動体受容溝２１ｃとが形成されている。

蟻溝２１ｂは、円周方向の長さが内周面側で最も小さく、外周方向すなわち溝の奥に行くに従って徐々に大きくなっているので、ケージ２２を嵌め込んだときに内周方向にケージ２２が抜け落ちないような構造となっている。

一方、転動体受容溝２１ｃは、ナット本体部２１が有する導通孔２１ａの内周面側の蟻溝２１ｂの奥に軸方向に延びて形成されており、ボール３０の転動面としての役割を担っている。

ケージ２２は、ナット本体部２１の蟻溝２１ｂに固定設置されるとともに複数のボール３０をナット本体部２１の所定位置で転動自在に保持する役割を担う部材である。また、ケージ２２は、図４に示すように、長尺平板形をした部材であり、長手方向から見たときの形状が扇形状に形成されている。この扇形状は、蟻溝２１ｂにしっかり嵌り込んでケージ２２本体がナット本体部２１の内周方向に抜けないようにするためと、ねじ軸１０との接触を避けるためにナット本体部２１に形成された導通孔２１ａの形状に沿った形状とするために採用されたものである。

さらに、ケージ２２には、長手方向に複数のボール３０を収めるための複数の抱持孔２２ａが形成されている。この抱持孔２２ｂの縦断面形状を図５に示す。図５から明らかな通り、ケージ２２に形成される抱持孔２２ａの縦断面形状は、上方すなわちナット本体部２１の蟻溝２１ｂ底と接触する箇所から途中までがボール３０径と略同じ幅で直線に穿たれた孔として形成されており（図５における符号２２ａ₁の部分）、その途中から下方すなわちナット本体部２１の導通孔２１ａの内周面側までが孔の開口幅を狭めるような曲線形状で形成されている（図５における符号２２ａ₂の部分）。さらに、この符号２２ａ₂で示される縦断面曲線形状の部分は、ボール３０を抱持するように形成されるとともにボール３０の一部を下方にむき出し状態とするように形成されている。したがって、ちょうどナット部材２０をねじ軸１０に螺合させたときに、下方にむき出し状態となったボール３０の箇所がねじ軸１０表面に形成された転動体転走溝１１に接触し、ボール３０が転動体転走溝１１上を転走できるようになっている。また、抱持孔２２ａによって、ボール３０は確実にナット本体部２１とケージ２２との間で保持されることになるので、仮にナット部材２０をねじ軸１０から取り外したとしても、ナット部材２０側からボール３０がこぼれ落ちることがない。したがって、第１の実施形態に係るナット部材２０は、脱着が非常に容易な構成となっている。

以上、第１の実施形態に係るボールねじ装置の主要な構成部材について説明した。次に、上述した各構成部材の設置位置関係について、図６及び図７を用いて説明を行う。ここで、図６は、第１の実施形態に係るボールねじ装置の透視正面図である。また、図７は、第１の実施形態に係るボールねじ装置の外観右側面図である。

図６及び図７を参照すると、第１の実施形態に係るボールねじ装置では、１つのケージ２２に対して６つのボール３０が設置されている。また、ケージ２２はナット本体部２１に対して４つ設置されており、各ケージ２２は、ナット部材２０の軸中心に対して９０°の角度間隔を有して配置されている。

また、図６に示されるように、対向位置にあるケージ２２同士のボール３０位置は周方向で同じ位置となるように配置されている。一方、隣り合う位置にあるケージ２２同士のボール３０位置は、１／４リードずれた位置となるように配置されている。この位置関係で４つのケージ２２を設置した場合、ねじ軸１０には２つの転動体転走溝１１を形成する必要があり、図６に示すボールねじ装置の場合には、各ケージ２２に設置されたボール３０のうち、隣り合うボール３０同士は互いに異なる転動体転走溝１１を転走することになる。すなわち、図６では、網掛けされていないボール３０ａが転動体転走溝１１ａを転走し、網掛けされたボール３０ｂが転動体転走溝１１ｂを転走する。

第１の実施形態に係るボールねじ装置は上述した構成部材と位置関係を有することから、ナット部材２０に設置される複数のボール３０は、ナット部材２０に対しては相対的な移動をすることがなく、ナット部材２０に対して所定の同じ位置に配置され、その場で転動動作のみを行うことになる。したがって、第１の実施形態に係るボールねじ装置によれば、転動体が連なって循環していた従来技術と比較して転動体同士が衝突することがないという利点を有していることから、摩耗・動作・騒音などの面で好ましい性能を有している。

そして、以上の配置構成を有することにより、第１の実施形態に係るボールねじ装置では、ナット部材２０が転動体転走溝１１上を転走する複数のボール３０に案内されて転動体転走溝１１に沿って移動することになるので、ねじ軸１０の回転運動にともなってナット部材２０のねじ軸１０に対する軸方向の相対的な往復運動が実現されている。

次に、図２乃至図７を用いて第１の実施形態に係るボールねじ装置の製造方法を説明する。まず、ナット本体部２１の蟻溝２１ｂに対して複数のボール３０を載せた状態のケージ２２を嵌め込んでいく。この嵌め込み作業は、ナット本体部２１の軸方向に差し込んでいけば良く、特に、ナット本体部２１には、蟻溝２１ｂの他に軸方向に延びて形成される転動体受容溝２１ｃが形成されているので、嵌め込み作業の際にボール３０が邪魔になることはない。

ナット本体部２１にボール３０とケージ２２を設置すると、ナット本体部２１の両端部に端蓋２３，２３をねじ止めする。この端蓋２３は、ケージ２２が軸方向に移動することを防止する役割を担っている。以上でナット部材２０の組み立て作業は完了し、このナット部材２０をねじ軸１０に螺合させることによって第１の実施形態に係るボールねじ装置が完成する。

第１の実施形態に係るボールねじ装置は、以上説明したように非常に簡単に組み立てることができるので、従来技術に比べて製造コストを大幅に削減することが可能となる。また、ナット本体部２１は、軸方向に直線的に延びる蟻溝２１ｂと転動体受容溝２１ｃを形成すれば良いだけなので、従来のように複雑な螺旋状の負荷転走溝を加工する場合に比べて、加工コストと製品精度の面で非常に有利となる。

なお、ボールねじ装置に代表される運動案内装置では、運動する際にがたつきの発生を防止するため、ボール３０に対して予圧を与えることが行われている。この予圧を付与する手段として、従来技術では、ボール３０の径を転動体転走溝１１ａ，１１ｂの径より若干大きくすることが行われていた。しかしながら、上述した第１の実施形態に係るボールねじ装置に対して径の大きいボール３０を採用した場合には、ボール３０が回転しなくなり、滑りが大きくなってしまうことが考えられる。

そこで、発明者は、第１の実施形態に係るボールねじ装置に使用されるボール３０に対して、予圧を与えることによって装置のがたつきを抑えることができ、しかも、ボール３０のスムーズな転動動作を実現することが可能な装置構成を創案した。この構成について、図８及び図９を用いて説明する。

図８は、ボール３０に対して予圧を与えることができるボールねじ装置の構成例を示した透視正面図である。図８に示したボールねじ装置では、円周方向で隣り合うケージ２２同士のリードを通常の１／４リードからさらに若干ずらし、（１／４）＋αリードとすることによって、ねじ軸１０に形成されるねじ山を複数のボール３０で挟み込むように接触させ、ボール３０に対する予圧の付与を実現している。このような構成を採用することによって、ボールねじ装置のがたつきが解消され、ナット部材２０のねじ軸１０に対する軸方向の相対的な往復運動が安定して実現されることとなる。なお、円周方向で隣り合うケージ２２同士のリードの条件である（１／４）＋αの「α」については、正負いずれの値であっても良い。

また、図８で例示するボールねじ装置において、円周方向で隣り合うケージ２２同士のリードを（１／４）＋αリードとするための具体的な手段としては、例えば、ナット本体部２１に設置されるケージ２２と、その端部に設置される端蓋２３との間にシム（不図示）を挟み込む手法を採用することができる。シムは、詰金や楔等を意味する部材であり、わずかな補正を行う場合に有効なものである。また、シムを挟み込む手法を用いれば、上述した第１の実施形態に係るボールねじ装置の基本構成をほとんど変更する必要がないので、安価に予圧付与を行うことが可能となる。

さらに、予圧付与を行うための別の手段として、図９に示すような構成を採用することができる。ここで、図９は、第１の実施形態に係るボールねじ装置において、ボールに対する予圧付与を行うための構成を例示する部分透視正面図である。すなわち、図９で例示するボールねじ装置では、ケージ２２が設置されるナット本体部２１に対して軸方向に延びる長孔３６を複数設け、これら複数の長孔３６それぞれに挿入したボルト３５によってケージ２２を固定するようにした。かかる装置では、ケージ２２の固定位置は、長孔３６の開口範囲だけ移動することが可能となっており、ボルト３５の固定位置を調整することによって隣り合うケージ２２の位置を調整することができ、ボール３０に付与される予圧の設定を任意に行うことが可能となっている。

［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態では、ナット本体部２１に形成された転動体受容溝２１ｃは、ナット本体部２１の内周面側で軸方向に延びる直線的な溝として構成した場合を例示して説明した。ただし、この転動体受容溝２１ｃの溝形状については、種々の変形を加えることが可能である。そこで、図１０及び図１１を用いて、転動体受容溝２１ｃの溝形状の変形例を説明する。ここで、図１０は、第２の実施形態に係る運動案内装置の内部構成を説明するための外観透視図であり、図１１は、第２の実施形態に係るナット本体部２１の具体的な構造を説明するための図である。なお、以下で説明する第２乃至第５の実施形態では、前述した第１の実施形態と同一又は類似する部材について、同一符号を付して説明を省略する場合がある。

図１０及び図１１に示されるように、第２の実施形態に係るナット部材２０では、ナット本体部２１に形成される転動体受容溝が個々のボール３０に対応して形成された半球溝２１ｄとして構成されている。この形態は、本発明に係るボール３０がナット部材２０との関係では所定の同じ位置にあって移動しないことから採用できるものであり、その場で転動動作のみ行うボール３０を半球溝２１ｄによって受容することにより、ナット部材２０としての機能が発揮できることとなる。

なお、第２の実施形態の場合のナット部材２０の組立方法としては、ケージ２２を軸方向に差し込むことができなくなるので、ナット本体部２１が有する導通孔２１ａの内周面側からケージ２２を嵌め込むことによって組み立てを行うことになる。また、別の手法として、蟻溝２１ｂを大きくしておき、ねじ等の締結手段を用いることによってケージ２２をナット本体部２１に固定する手法も採用することができる。

上述した第２の実施形態に係るボールねじ装置は、第１の実施形態に係るボールねじ装置と比較して組み立てと半球溝２１ｄの加工に手間がかかるものの、従来技術と比較すれば製造コストや組立コストの面で十分有利な効果を発揮することができる。

なお、第２の実施形態に係るボールねじ装置においても、図８及び図９で示した構成の採用、あるいは半球溝２１ｄを設ける位置を調整することによって、ボール３０に対する予圧の付与を行うことが可能である。

［第３の実施形態］
上述した第１及び第２の実施形態に係る運動案内装置においては、軸体にねじ軸１０を採用した場合を例示して説明した。次に説明する第３の実施形態に係る運動案内装置は、軸体の多様な変形例を示すものである。

図１２は、第３の実施形態に係る軸体を示す図である。この第３の実施形態に係る軸体４０は、表面に螺旋状の転動体転走溝４１と直線状の転動体転走溝４２の両方が形成されるねじ・スプライン融合軸として構成される部材である。そして、このねじ・スプライン融合軸として構成される軸体４０には、螺旋状の転動体転走溝４１と直線状の転動体転走溝４２との間に転動体転走溝が形成されていない自由区間４３が設けられている。

自由区間４３は、ちょうどナット部材２０の長さかそれ以上の長さで形成されており、この部分に入ったナット部材２０は、転動体転走溝４１，４２の拘束を離れてフリーな状態となる。したがって、図１２に示すようなねじ・スプライン融合軸としての軸体４０に設置されるナット部材２０は、螺旋状の転動体転走溝４１に螺合しているときには軸体４０に対して相対的に回転運動しながら軸方向に移動することとなり、自由区間４３に入ると拘束のないフリーな状態となり、直線状の転動体転走溝４２の位置に来たときには軸体４０に対して軸方向の直線的な移動運動を行うこととなる。

なお、本発明に係る軸体の形態は、図１２に示すものに限られず、例えば、自由区間４３を省略して螺旋状の転動体転走溝４１と直線状の転動体転走溝４２とが重なり合う部分を形成し、回転運動（もしくは直線運動）からフリー区間を経ずにいきなり直線運動（もしくは回転運動）に移れるようにすることも可能である。

また、軸体を、表面に直線状の転動体転走溝４２のみが形成されるスプライン軸として構成し、ナット部材２０が軸体の軸方向に往復運動のみを行うようなスプライン装置として構成することも可能である。

［第４の実施形態］
次に説明する第４の実施形態に係る運動案内装置は、上述した第１の実施形態に係るボールねじ装置のナット本体部２１を省略した場合の変形例を示すものである。この第４の実施形態に係る運動案内装置について、図１３を用いて説明する。ここで、図１３は、第４の実施形態に係る運動案内装置を示す外観斜視図である。

第４の実施形態に係る運動案内装置は、部品点数を省略してコストを削減した軽荷重用のボールねじ装置である。この第４の実施形態に係るボールねじ装置は、転動体転走溝１１が形成される軸体としてのねじ軸１０と、ねじ軸１０が導通する導通孔５１ａを備えるとともにねじ軸１０に対して相対的に移動運動自在とされる一対の円形平板５１，５１と、両端部が一対の円形平板５１，５１とそれぞれ接続されるケージ５２と、ねじ軸１０に形成される転動体転走溝１１とケージ５２との間に転動自在に設置される複数のボール５３とによって構成されている。

ケージ５２が備える複数の抱持孔５２ａは、先に説明した第１乃至第３の実施形態に係るケージ２２の場合とちょうど反対の形状をしたものであり、抱持孔５２ａの縦断面を見たときに、上方すなわちケージ５２の外周側から途中までが孔の開口幅を外周側へいくほど狭めるような曲線形状で形成されており（図１４における符号５２ａ₂の部分）、その途中から下方すなわちケージ５２の内周側までがボール５３径と略同じ幅で直線に穿たれた孔として形成されている（図１４における符号５２ａ₁の部分）。したがって、このような形状をした抱持孔５２ａの作用によって、ボール５３はケージ５２とねじ軸１０との間に確実に狭持され、軽荷重用のボールねじ装置としての機能を発揮することが可能となる。

以上のような構成を採用することによって、第４の実施形態に係る軽荷重用のボールねじ装置は、一対の円形平板５１とケージ５２の組み合わせによって移動体５０が構成され、この移動体５０が、ケージ５２とねじ軸１０との間に転動自在に狭持されて転動体転走溝１１上を転走する複数のボール５２に案内され、転動体転走溝１１に沿ったねじ軸１０に対する相対的な移動運動を行うことになる。

なお、一対の円形平板５１，５１とケージ５２との接続方法としては、接続箇所をねじ等の締結手段で接続したり、接着、溶接、ろう付けなどのあらゆる接続方法を採用することが可能である。

また、第４の実施形態に係るボールねじ装置においても、例えば図８で示した構成の採用によって、ボール３０に対する予圧の付与を行うことが可能である。

［第５の実施形態］
以上説明した第１乃至第４の実施形態に係る運動案内装置においては、ケージ２２，５２が軸方向に延びる長尺平板形をした部材として構成される場合について説明を行った。この形式のケージ２２，５２の場合、ナット本体部２１や一対の円形平板５１，５１に対しては、ケージ２２，５２を複数設置する必要があった。次に説明する第５の実施形態に係る運動案内装置は、ケージを１つの部材で構成することができる実施例についてのものである。

ここで、図１５は、第５の実施形態に係るケージ５７の外観斜視図である。また、図１６は、第５の実施形態に係るケージ５７をナット本体部５６に組み込んで構成したナット部材５５の外観斜視図である。

第５の実施形態に係るケージ５７は、軸体であるねじ軸１０が導通可能である導通孔５７ｂを備えるとともに、その胴部に抱持孔５７ａが複数形成される薄肉円筒形の部材として構成されている。一方、第５の実施形態に係るケージ５７を設置可能なナット本体部５６は、ちょうど図３で示したナット本体部２１から蟻溝２１ｂを省略し、軸方向に延びて形成される断面円弧形状の転動体受容溝２１ｃのみを有するように形成された構成を有するものである。

ケージ５７に形成される複数の抱持孔５７ａの縦断面形状は、図５において示した抱持孔２２ａの場合と同様に、外周方向すなわちナット本体部５６の転動体受容溝底と接触する箇所から途中までがボール５９径と略同じ幅で直線に穿たれた孔として形成されており、その途中から内周方向すなわちケージ５７が有する導通孔５７ｂの内周面側までが孔の開口幅を狭めるような曲線形状で形成されている。さらに、抱持孔５７ａは、導通孔５７ｂ側でボール５９の一部がむき出し状態となるように構成されている。したがって、ちょうどナット部材５５をねじ軸１０に螺合させたときに、内周方向にむき出し状態となったボール５９の箇所がねじ軸１０表面に形成された転動体転走溝１１に接触し、ボール５９が転動体転走溝１１上を転走できるようになっている。すなわち、ナット本体部５６の内周側に形成された図示しない転動体受容溝と、ケージ５７が有する抱持孔５７ａとが協働することによって、ボール５９は、ナット部材５５の所定位置で転動自在に保持されるとともに、この状態でねじ軸１０表面の転動体転走溝１１上を転走できるように構成されている。

さらに、上述したように、抱持孔５７ａの作用によってボール５９は確実にナット本体部５６とケージ５７との間で保持されることになるので、仮にナット部材５５をねじ軸１０から取り外したとしても、ナット部材５５側からボール５９がこぼれ落ちることがない。したがって、上述した第１乃至第３の実施形態と同様に、第５の実施形態に係るナット部材５５についても、ねじ軸１０への脱着が非常に容易な構成となっている。

なお、ナット部材５５の組立方法としては、まず、ケージ５７の抱持孔５７ａにボール５９を設置した状態でケージ５７をナット本体部５６に挿入し、ねじ止め、接着、溶接、ろう付けなどの接続手段を用いてケージ５７とナット本体部５６を固定する。その後、ケージ５７が設置されたナット本体部５６の両側に一対の端蓋５８，５８を設置することによって、ナット部材５５が完成する。なお、ケージ５７とナット本体部５６との接続手段としては、上記した手段の他、一対の端蓋５８，５８で挟み込んで固定する方法や互いに雄雌リブを設けて物理的に固定する方法など、あらゆる接続方法を採用することが可能である。

上述した第５の実施形態に係るボールねじ装置は、１つのケージ５７を用意すれば良いことから部品点数が少なく、また、ナット本体部５６の内周面側への加工が転動体受容溝のみで良いことなどから、製造・加工コストの面で有利な効果を発揮することができる。

なお、第５の実施形態に係るボールねじ装置においても、例えば図８及び図９で示した構成の採用によって、ボール３０に対する予圧の付与を行うことが可能である。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記各実施形態に記載の範囲には限定されない。上記各実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。例えば、上記各実施形態では、転動体にボールを用いた場合を例示して説明したが、ローラなどの他の転動体を用いることも可能である。

また、第４の実施形態で例示したように、ケージ５２とねじ軸１０でボール５３を挟持する形態に対して、第５の実施形態で説明したような薄肉円筒形のケージ５７を適用することも可能である。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

第１の実施形態に係る運動案内装置の外観斜視図である。第１の実施形態に係る運動案内装置の内部構成を説明するための外観透視図である。第１の実施形態に係るナット本体部の具体的な構造を説明するための図である。第１の実施形態に係るケージを説明するための外観斜視図である。図４におけるＡ−Ａ断面を示す縦断面図である。第１の実施形態に係るボールねじ装置の透視正面図である。第１の実施形態に係るボールねじ装置の外観右側面図である。ボールに対して予圧を与えることができるボールねじ装置の構成例を示した透視正面図である。第１の実施形態に係るボールねじ装置において、ボールに対する予圧付与を行うための構成を例示する部分透視正面図である。第２の実施形態に係る運動案内装置の内部構成を説明するための外観透視図である。第２の実施形態に係るナット本体部の具体的な構造を説明するための図である。第３の実施形態に係る軸体を示す図である。第４の実施形態に係る運動案内装置を示す外観斜視図である。第４の実施形態に係るケージの抱持孔形状を説明するための縦断面図である。第５の実施形態に係るケージの外観斜視図である。第５の実施形態に係るケージをナット本体部に組み込んで構成したナット部材の外観斜視図である。従来の転動体ねじ装置の一形態を例示する斜視図である。図１７において示した従来の転動体ねじ装置の構成部材であるナット部材を示す斜視図である。図１７において示した従来の転動体ねじ装置が有するリターンパイプとねじ軸との設置関係を説明するための側面図である。

符号の説明

１０ねじ軸、１１，１１ａ，１１ｂ転動体転走溝、２０ナット部材、２１ナット本体部、２１ａ導通孔、２１ｂ蟻溝、２１ｃ転動体受容溝、２１ｄ半球溝、２２ケージ、２２ａ抱持孔、２３端蓋、３０，３０ａ，３０ｂボール、３５ボルト、３６長孔、４０軸体、４１（螺旋状の）転動体転走溝、４２（直線状の）転動体転走溝、４３自由区間、５０移動体、５１円形平板、５１ａ導通孔、５２ケージ、５２ａ抱持孔、５３ボール、５５ナット部材、５６ナット本体部、５７ケージ、５７ａ抱持孔、５７ｂ導通孔、５８端蓋、５９ボール、６１ねじ軸、６１ａボール転走溝、６３ナット部材、６３ａ負荷転走溝、６５ボール、６７リターンパイプ。

Claims

転動体転走溝が形成される軸体と、
前記軸体に対して相対的に移動運動自在とされる移動体と、
前記軸体に形成される前記転動体転走溝と前記移動体との間に転動自在に設置される複数の転動体と、
前記移動体に固定設置されるとともに前記複数の転動体を前記移動体の所定位置で転動自在に保持するケージと、
を備え、
前記移動体が、前記転動体転走溝上を転走する前記複数の転動体に案内されることによって、前記軸体に対する相対的な移動運動を行うことを特徴とする運動案内装置。
請求項１に記載の運動案内装置において、
前記ケージには、前記転動体を抱持することによって前記移動体からの転動体の脱落を防ぐ抱持孔が形成されていることを特徴とする運動案内装置。
請求項１に記載の運動案内装置において、
前記移動体は、前記軸体が導通する導通孔を備える円筒形のナット部材として構成されており、かかるナット部材が備える導通孔の内周面側には、
前記ケージを挿入固定するための軸方向に延びる断面矩形状の蟻溝と、
前記蟻溝からさらに外周方向に穿設されて前記転動体を受容するための断面円弧形状の転動体受容溝と、
が形成されていることを特徴とする運動案内装置。
請求項１に記載の運動案内装置において、
前記移動体は、導通孔を備える円筒形のナット部材として構成されており、かかるナット部材が備える導通孔の内周面側には、前記転動体を受容するための断面円弧形状の転動体受容溝が形成され、さらに、
前記ナット部材が備える導通孔の内周面側には、前記軸体が導通する導通孔を備えるとともに胴部に前記抱持孔が複数形成される薄肉円筒形のケージが設置され、
前記転動体受容溝と前記抱持孔とが協働して前記転動体を前記ナット部材の所定位置で転動自在に保持していることを特徴とする運動案内装置。
請求項３又は４に記載の運動案内装置において、
前記転動体受容溝は、前記移動体が有する前記導通孔の内周面側で軸方向に延びて形成されていることを特徴とする運動案内装置。
請求項３又は４に記載の運動案内装置において、
前記転動体受容溝は、前記移動体が有する前記導通孔の内周面側で個々の転動体に対応する複数の半球溝として形成されていることを特徴とする運動案内装置。
請求項３〜６のいずれか１項に記載の運動案内装置において、
前記軸体は、表面に螺旋状の転動体転走溝が形成されるねじ軸として構成されており、該ねじ軸の回転運動にともなって前記ナット部材が軸方向の相対的な往復運動を行う転動体ねじ装置として構成されていることを特徴とする運動案内装置。
請求項３〜６のいずれか１項に記載の運動案内装置において、
前記軸体は、表面に直線状の転動体転走溝が形成されるスプライン軸として構成されており、該スプライン軸の軸方向に前記ナット部材が相対的な往復運動を行うスプライン装置として構成されていることを特徴とする運動案内装置。
請求項３〜６のいずれか１項に記載の運動案内装置において、
前記軸体は、表面に螺旋状の転動体転走溝と直線状の転動体転走溝の両方が形成されるねじ・スプライン融合軸として構成されており、該ねじ・スプライン融合軸に形成される２つの転動体転走溝に案内されて前記ナット部材が移動自在に構成されていることを特徴とする運動案内装置。
請求項３〜９のいずれか１項に記載の運動案内装置において、
前記ケージは複数個設置されており、
対向位置にあるケージ同士が保持する転動体の位置は、周方向で同じ位置となるように配置されており、且つ、隣り合う位置にあるケージ同士が保持する転動体の位置は、１／４リードずれた位置となるように配置されていることを特徴とする運動案内装置。
請求項３〜９のいずれか１項に記載の運動案内装置において、
前記ケージは複数個設置されており、
対向位置にあるケージ同士が保持する転動体の位置は、周方向で同じ位置となるように配置されており、且つ、隣り合う位置にあるケージ同士が保持する転動体の位置は、（１／４）＋αリードずれた位置となるように配置されていることを特徴とする運動案内装置。
請求項１１に記載の運動案内装置において、
隣り合う位置にあるケージ同士が保持する転動体の位置を、（１／４）＋αリードずれた位置となるように配置する手段は、
前記ナット部材を構成するナット本体部に設置されるケージと、その端部に設置される端蓋との間にシムを挟み込むことによって行われることを特徴とする運動案内装置。
請求項１１に記載の運動案内装置において、
隣り合う位置にあるケージ同士が保持する転動体の位置を、（１／４）＋αリードずれた位置となるように配置する手段は、
前記ケージが設置される前記ナット部材に対して軸方向に延びて設けられる長孔と、
前記長孔に挿入した状態で前記ケージを固定可能なボルトと、
によって構成されることを特徴とする運動案内装置。
転動体転走溝が形成される軸体と、
前記軸体が導通する導通孔を備えるとともに前記軸体に対して相対的に移動運動自在とされる一対の円形平板と、
両端部が前記一対の円形平板とそれぞれ接続されるケージと、
前記軸体に形成される前記転動体転走溝と前記ケージとの間に転動自在に設置される複数の転動体と、
を備え、
前記ケージには、前記転動体を抱持することによって前記一対の円形平板に対する所定位置での前記転動体の転動動作を実現するとともに、前記転動体転走溝と前記ケージとの間から前記転動体の脱落を防ぐ抱持孔が形成されており、
前記一対の円形平板が、前記転動体転走溝上を転走する前記複数の転動体に案内されて前記軸体に対する相対的な移動運動を行うことを特徴とする運動案内装置。
請求項１４に記載の運動案内装置において、
前記ケージは、軸方向に一列に並んで形成される前記抱持孔を有する軸方向に延びる長尺平板形をした部材として構成され、かかる長尺平板形をした前記ケージを複数備えることを特徴とする運動案内装置。
請求項１４に記載の運動案内装置において、
前記ケージは、前記軸体が導通する導通孔を備えるとともに胴部に前記抱持孔が複数形成される薄肉円筒形の部材として構成されていることを特徴とする運動案内装置。
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の運動案内装置において、
前記転動体は、ボール又はローラであることを特徴とする運動案内装置。