JP2008089004A - 転がり案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い剛性を付与して、転がり案内装置の移動部材を高い精度で軌道部材に対して円滑に移動させる。
【解決手段】断面略Ｕ字形の軌道部材７と、この側壁部７０の内壁面７ａ間に挟まれて軌道部材に沿って移動する移動部材８とを備えた転がり案内装置に関し、移動部材８に、軌道部材７を保持する保持体４０を設ける。そして、側壁部７０に転走溝７１を形成し、保持体４０に転走溝７１と対向する転走溝４５を形成する。これら転走溝を第二の負荷転動体転走路として構成し、そこに転動体５０を設ける。さらに、保持体４０に、第２の転動体戻し通路を設け、前記第二の負荷転動体転走路と、この前記第２の転動体戻し通路とを接続せしめ、第２の方向変換路を設ける。そして、転動体５０をこれらの内部で無限循環させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、断面略Ｕ字形の軌道部材と、この軌道部材内に転動体を介して往復動自在に設けられた移動部材とを備える転がり案内装置に関する。

従来から、断面略Ｕ字形のアウタレールと、このアウタレール内に転動体を介して移動自在に設けられたインナブロックとを備える転がり案内装置が知られている。

本願特許出願人も、例えば、特許文献１や特許文献２に示すように、これまでに転がり案内装置の発明については種々開示している。まず、これら特許文献により開示した転がり案内装置の構造について、図１５に基づいて略説する。アウタレール１の対向する一対の内壁面１ａ，１ａそれぞれには、上下に２条のボール転走溝１ｂ，１ｂが形成される。一方、アウタレール１内に設けられるインナブロック２の両側面には、アウタレール１のボール転走溝１ｂ，１ｂに対向する負荷転走溝２ｃ，２ｃが形成され、互いに対向するボール転走溝１ｂ，１ｂと負荷転走溝２ｃ，２ｃの間には複数のボール３…が転がり運動可能に介在されている。なお、インナブロック２は、アウタレール１の長手方向に沿って延びるねじ軸４の回転に伴って、アウタレール１に沿って移動される。

他方、上部が開口された軌道部材と、その内側に嵌め込まれ、軌道部材の軸方向に沿って移動する移動部材と、軌道部材の軸方向に延びて、移動部材の中央を貫通する送りねじとを備え、移動部材が軌道部材の長手方向に沿って移動するスライド支持装置としては、特許文献３に開示されたものがある。

この特許文献３に開示のスライド支持装置について、特許文献３に記載の文言を用いて略説すると、角筒状基台１は、その内側に内部通路３が長手方向に沿って形成され、上部の開口部２はこの内部通路３よりも幅が狭められるようにして形成されている。そして、内部通路３を移動する摺動体８は、その横断面における４隅において、角筒状基台１と、
この摺動体８の間に介在されたローラータイプのスライドベアリング１０により角筒状基台１の内側に支持されている。また、角筒状基台１の開口部２の外面には、長手方向に沿ってローラー案内溝７が形成されている。

さらに、摺動体８の上部には、工作機械などを支持するための支持台１２が設けられている。この支持台１２の下面には、開口部２の両側に配されるようにしてローラー１４が取り付けられている。このローラー１４は、その内側の端部が、開口部２の外面に形成されたローラー案内溝７の内部に挿入され、このローラー案内溝７に沿って案内されるように構成されている。

これら特許文献１及び特許文献２に開示の転がり案内装置及び特許文献３に開示のスライド支持装置のいずれもが、最小のスペースで、高剛性、高精度なアクチュエータ機能が要求される。

特公平８−１８２０９号公報 特開２００３−７４５５１号公報 実開昭６３−７９１２９号公報

上記特許文献１及び特許文献２に開示の転がり案内装置では、アウタレールが、断面略Ｕ字形をなしているため、極めて高い剛性を備えている。この点は特許文献３に開示のスライド支持装置についても同様であると推測できる。

本願特許出願人は、転がり案内装置の剛性を増大させて、転がり案内装置の性能を向上させるために、これまでに、さらなる研究を進めてきた。

なお、特許文献３に開示のスライド支持装置では、開口部の両側にローラーを設けているが、このローラーの機能は、その取付状態からみて、その周面をローラー案内溝に接地させて支持台を角筒状基台の側部に対して支持させる程度にすぎず、開口部が開いてしまうことを阻止する機能は到底期待できない。仮に、ローラーが開口部の開き現象を阻止したとしても、ローラーの端部がローラー案内溝の溝底に擦れてしまい、摺動体の円滑な移動が阻害される。

そこで、本発明は、移動部材の軌道部材に対する円滑かつ高い精度での移動を維持しつつ、これまで以上に高い剛性を有する転がり案内装置を提供することを目的とする。

本発明では、かかる問題点を解決するために、互いに対向する側壁部（７０，７６）及び底部によって上部の開口された断面略Ｕ字形の軌道部材（７，７５）と、前記側壁部（７０，７６）の内壁面（７ａ）間に挟まれる移動部材（８，８０）とを備え、前記軌道部材（７，７５）の内壁面（７ａ）と前記移動部材（８，８０）の外側面とには、相互に対向する転走溝（１１，１９）が形成され、この転走溝（１１，１９）の協働により転動体（２８）を転走せしめる負荷転動体転走路（Ａ）が設けられ、前記移動部材（８，８０）には、前記転動体（２８）を循環させるために、前記負荷転動体転走路（Ａ）から所定間隔を隔てて平行に延びる転動体戻し通路（Ｂ）、及び前記負荷転動体転走路（Ａ）と前記転動体戻し通路（Ｂ）間を接続する方向転換路（Ｃ）とが設けられる転がり案内装置において、前記移動部材（８，８０）には、前記軌道部材（７，７５）の開口の一部を覆うように保持体（４０，９０）が設けられ、前記保持体（４０，９０）と前記側壁部（７０，７６）とには、相互に対向される転走溝（４５，７１，７９，９５）が形成され、この転走溝（４５，７１，７９，９５）の協働により転動体（５０，１１０）を転走させる第二の負荷転動体転走路が形成され、前記保持体（４０，９０）には、転動体（５０，１１０）を循環させるために、各第二の負荷転動体転走路と平行に延びる第二の転動体戻し通路と、この第二の転動体戻し通路の端部と前記第二の負荷転動体転走路の端部とを連続させて転動体の進行方向を変換せしめる第二の方向転換路部とがそれぞれ形成された転がり案内装置を採用した。

本発明では、この転がり案内装置において、前記保持体（４０，９０）は、天面部（４２，９２）と、この天面部（４２，９２）の両側にて前記側壁部（７０，７６）と平行に配された側面部（４４，９４）とを有し、前記側壁部（７０，７６）の各外壁面（７ｂ，７６ｂ）と、前記側面部（４４，９４）における前記外壁面（７ｂ，７６ｂ）と対向する各内面とには、前記第二の負荷転動体転走路を構成する、相互に対向された前記転走溝（４５，７１，７９，９５）がそれぞれ形成され、前記保持体（４０，９０）が、前記側壁部（７０，７６）の外側から前記軌道部材（７５）を挟むことを特徴とする。

なお、本発明では、かかる転がり案内装置に関して、前記軌道部材（７５）の各側壁部（７６）は、前記移動部材（８０）よりも上側の側壁上部（７８）が、この軌道部材（７５）の中心側に屈曲されて側壁部（７６）同士の間隔が狭められ、前記第二の負荷転動体転走路は、前記側壁上部（７８）に対応する位置に設けられる転がり案内装置を採用することもできる。

この場合において、前記移動部材（８０）には、その上面から上方に突出し、前記保持体（９０）の天面部（９２）を前記軌道部材（７５）の側壁部（７６）の上端よりも上側に配置させる連接部（８５）が設けられる。

なお、かかる転がり案内装置においては、前記移動部材（８０）と前記保持体（９０）とは一部材で形成してもよい。

その一方で、前記移動部材（８）と前記保持体（４０）とを別部材で構成し、前記保持体（４０）は、固着部材によって前記移動部材（８）に対して着脱可能に取り付けられるように構成しても良い。

本発明の転がり案内装置では、保持体が、軌道部材を保持する構成を採用したことから、転がり案内装置の剛性、とりわけ軌道部材の剛性を増大させる。即ち、保持体が軌道部材の幅方向に関する変形を効果的に阻止する。

また、保持体が天面部とその両側に配される側面部とを有し、この保持体の側面部で軌道部材の側壁部を外側から挟み込んで保持する構成を採用すれば、移動部材に作用した負荷が転動体を介して軌道部材に伝達されても、保持体が軌道部材の側壁部の外側への変形を阻止する。

このように、剛性が増大されて、軌道部材の側壁部の変形が阻止されることにより、負荷転動体転走路において、軌道部材の転走溝及び移動部材の転走溝に対する転動体の接地面圧をほぼ一定に維持できる。これにより、転動体の負荷転動体転走路に対する滑りを生じさせることなく転動体を転走させることができ、移動部材を軌道部材に沿って高い精度で移動させることができる。

さらに、転動体の負荷転動体転走路に対する滑りを発生させないため、負荷転動体転走路から粉塵が発生することもない。このため、極めて高い清浄度を要求されるクリーンルームで本発明にかかる転がり案内装置を使用した場合に、当初の清浄度を長期間にわたり維持することができる。

なお、移動部材と保持体とを別部材で構成し、保持体を移動部材に対して着脱可能となる構成を採用すれば、移動部材に保持体を取り付け用の加工を施すと共に、軌道部材に転走溝を追加工するなど、既存の転がり案内装置に若干の加工を施すだけで、本発明にかかる転がり案内装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１ないし図４は、本発明の一実施形態における転がり案内装置を含むリニアアクチュエータの要部を示す。断面略Ｕ字形の軌道部材と、この軌道部材内に設けられて、軌道部材の長手方向に沿って移動する移動部材とを備えた転がり案内装置が本発明の適用の対象である。この転がり案内装置に移動部材を駆動する駆動手段を付加したものをリニアアクチュエータを称している。

図１はリニアアクチュエータの要部の斜視図（一部断面を含む）を示し、図２は分解斜視図、図３は平面図、図４は側面図を示す。リニアアクチュエータは、上部の開口された断面略Ｕ字形の軌道部材としてのアウタレール７と、アウタレール７内に設けられ、両側面にガイド部、中央にボールねじ部を一体構造にした移動部材としてのインナブロック８とを備えている。さらに、このリニアアクチュエータは、インナブロック８の上面に取り付けられて、アウタレール７を保持するホルダ４０が設けられている。

このリニアアクチュエータでは、インナブロック８に螺合させたねじ軸９を図示しない電動モータ等の駆動源で回転させると、インナブロック８が、ホルダと共にアウタレール７に沿って直線運動する。このようなリニアアクチュエータは、ガイド部とボールねじ部とが一体構造にされているので、最小のスペースで、高剛性、高精度のアクチュエータ機能を有する。

まず、リニアアクチュエータのガイド部について説明する。アウタレール７は、断面略Ｕ字形状で、平行する一対の側壁部７０，７０と、これら側壁部７０，７０の下部同士を連絡する底部７２とからなり、その上部が開口されている。側壁部７０，７０の相互に対向する内壁面７ａ，７ａには、凹溝１０，１０が全長にわたって形成されており、各凹溝１０の上下角部に、転動体転走路としての２条のボール転走溝１１，１１が形成されている。すなわち、ボール転走溝１１…は、アウタレール７の一対の内壁面７ａ，７ａの上下に２条ずつ合計４条設けられる。このボール転走溝１１…は、断面がボールの半径よりも若干大きい曲率を有する単一の円弧、所謂サーキュラーアーク溝からなる。図３及び図４に示すように、アウタレール７の長手方向の両端には、ねじ軸９を回転自在に支持するハウジング１３，１４が設けられる。ハウジング１３，１４とアウタレール７とはボルト等の結合手段によって結合される。ハウジング１３には、駆動源が取り付けられ、駆動源の出力軸とねじ軸との間には継手が介在される。

また、一対の側壁部７０，７０の外壁面７ｂ，７ｂには、アウタレール７の長手方向に沿って延びるボール転走溝７１，７１がそれぞれ形成されている。これらのボール転走溝７１，７１は、側壁部７０，７０の相対的に上側、具体的には、内壁部７ａ，７ａに形成された上側のボール転走溝１１，１１とほぼ同位置にそれぞれ形成される。

図１及び図２に示すように、アウタレール７の内壁面７ａ，７ａにはインナブロック８が挟まれる。インナブロック８は、ブロック本体１５と、ブロック本体１５に組み込まれる樹脂成形体（戻し通路構成部材１６…及び保持部材１７，１７）と、ブロック本体１５の両端面に装着されるエンドプレート１８，１８とを備える。

ブロック本体１５の両側面には、アウタレール７のボール転走溝１１…に対向する上下２条の負荷転動体転走溝としての負荷ボール転走溝１９…が形成される。すなわち、負荷ボール転走溝１９…は、ブロック本体１５の両側面の上下に２条ずつ合計４条設けられる。この負荷ボール転走溝１９…も、断面がボールの半径よりも若干大きい曲率を有する単一の円弧、所謂サーキュラーアーク溝からなる。アウタレール７のボール転走溝１１…とインナブロック８の負荷ボール転走溝１９…との間に、ボールを循環させるボール循環路（転動体循環路）の一部となる負荷ボール転走路が形成される。

図５は、リニアアクチュエータの断面図を示す。この図に基づいて、ボール列の接触角線について説明する。ここで、ボール列の接触角線とは、アウタレール７のボール転走溝１１とボールとの接点と、インナブロック８の負荷ボール転走溝１９とボールとの接点とを結んだ線を意味する。このリニアアクチュエータでは、４条の負荷ボール転走路が設けられているので、４本の接触角線が存在する。上側の２本の接触角線Ｌ１は、アクチュエータの中心から外側に向けて斜め上方を向くように例えば４５度水平方向から傾斜され、下側の２本の接触角線Ｌ２は、アクチュエータの中心から外側に向けて斜め下方を向くように例えば４５度水平方向から傾斜されている。これにより、ラジアル方向（下方向）、逆ラジアル方向（上方向）、横方向（左右いずれの方向も含む）の４方向の荷重を負荷できるリニアアクチュエータが得られる。

図１及び図２に示すように、ブロック本体の左右には、上下２条の負荷ボール転走溝１９，１９から所定間隔を隔てて平行に延びる２条の貫通孔２１，２１が形成される。この貫通孔２１…には、ボール戻し通路を構成する樹脂製の戻し通路構成部材１６…が挿入される。この戻し通路構成部材１６…には、その軸線方向に延び、後述するリテーナの帯状部材を案内するための案内溝１６ａ（案内部）が形成される（図５参照）。

インナブロック８には、負荷ボール転走路とボール戻し通路とを接続して、ボールを循環させるＵ字パイプ状の方向転換路が設けられる。これら負荷ボール転走路、方向転換路、及びボール戻し通路によってサーキット状のボール循環路が構成される。このボール循環路はインナブロックの左右に２条ずつ合計４条形成される。各ボール循環路は一平面内に形成され、ボールがボール循環路内を２次元的に循環する。そして、このボール循環路には、全周に渡りリテーナの帯状部材を案内するための案内部が設けられている。

方向転換路の外周側は、方向転換路外周側構成部材としてのエンドプレート１８に形成され、方向転換路の内周側は、方向転換路内周側構成部材としての保持部材１７に形成される。これらのエンドプレート１８及び保持部材１７を組み合わせることによって、方向転換路における、リテーナの帯状部材を案内するための案内溝（案内部）が形成される。

図６ないし図８は保持部材を示す。保持部材１７は、負荷ボール転走溝１９の両側縁に沿って延び、アウタレール７からインナブロック８を外した際にアウタレールからリテーナに保持されたボールが脱落するのを防止する保持部２４と、保持部２４の長手方向の両端に設けられ、方向転換路の内周側を構成する方向転換路内周側構成部２５…と一体に備える。この保持部材１７をブロック本体１５に取り付けると、ブロック本体１５の外側面と協働してリテーナの帯状部材を案内するための案内部２６…（案内溝）が形成される。

保持部２４は、下側のボール循環路に充填されるリテーナの下側を保持するための第１保持部２４ｃと、下側のボール循環路に充填されるリテーナの上側を保持すると共に上側のボール循環路に充填されるリテーナの下側を保持するための第２保持部２４ｂと、上側のボール循環路に充填されるリテーナの上側を保持するための第３保持部２４ａとからなる。各方向転換路内周側構成部２５は、半円の略円弧状に形成される。

これら保持部材１７，１７、戻し通路構成部材１６…及びエンドプレート１８，１８それぞれは、ブロック本体１５とは別体に樹脂で成形され、ブロック本体１５に組み込まれる。

図２に示すように、各ボール循環路には、リテーナ２７に回転・摺動自在に保持された複数のボール２８…が充填される。リテーナ２７は、ボール間に介在される複数のスペーサ３０…と、このスペーサ３０…の両側縁を一連に連結する帯状部材３１，３１とを備える（図１０参照）。スペーサ３０…は円筒状に形成され、その円筒の外径はボール２８…の直径よりも小さく設定される。各スペーサ３０の軸線方向の両端には、ボール２８に対応して該ボール２８の半径と略等しい曲率半径の曲面状凹部としての球面凹部３０ａ，３０ａが形成されている。スペーサ３０…をボール２８…の間に配置すると、スペーサ３０…の軸線はボール２８…の中心を結ぶ線上に位置する。スペーサ３０…は、ボール２８…同士の距離が必要最小限になるように、軸線方向の長さが薄く設定される。

帯状部材３１，３１は、厚みが一定であり、スペーサ３０の側面の両側に接続されている。この帯状部材３１，３１は、方向転換路にも柔軟に対応できるように可撓性を有する。帯状部材３１，３１とボール２８との干渉位置には、ボール２８の半径と略等しい曲率半径を有する切り込みが形成されている。帯状部材３１，３１はボール２８…の両側縁よりも突出していて、この突出部分がボール循環路に設けられた案内部に案内される。また、帯状部材３１，３１の長手方向の両端の角には丸み３１ａ…がつけられている。スペーサ３０…及び帯状部材３１，３１は合成樹脂等を素材とし、射出成形等によって一体に形成される。

次に、リニアアクチュエータのねじ部について説明する。図１に示すように、インナブロック８の中央部にはねじ軸９が貫通している。ねじ軸９の外周面には、螺旋状のねじ軸用転動体転走路としてのねじ軸用ボール転走溝９ａが形成される。このねじ軸用ボール転走溝９ａの断面形状は、ねじ軸用のボール３３の半径よりも若干曲率半径の大きい２つの円弧からなるゴシックアーチに形成される。一方、ブロック本体１５の貫通孔にもねじ軸用ボール転走溝９ａに対応するねじ軸用負荷転動体転走路としてのねじ軸用負荷ボール転走溝１５ａが形成される。このねじ軸用負荷ボール転走溝１５ａの断面形状もボール３３の半径よりも若干大きい曲率半径の２つの円弧からなるゴシックアーチに形成される。ねじ軸９のねじ軸用ボール転走溝９ａとブロック本体１５の負荷ボール転走溝１５ａとの間でボール循環路の負荷転走路が構成される。

ねじ軸９のねじ軸用ボール転走溝９ａとボール３３とは２点で接触し、ブロック本体１５のねじ軸用負荷ボール転走溝１５ａとボール３３とも２点で接触する。すなわち、ボール３３は合計４点でねじ軸９のねじ軸用ボール転走溝９ａ及びブロック本体１５のねじ軸用負荷ボール転走溝１５ａに接触する。与圧を与える方式としては、ねじ軸９とブロック本体１５との間の隙間よりも若干径の大きいオーバーサイズのボールが充填される所謂オーバーサイズ方式が採用される。

インナブロック８には、ねじ軸用ボール転走溝９ａとねじ軸用負荷ボール転走溝１５ａとの間を転がるボールを循環させるためのリターンパイプ３４が設けられる。このリターンパイプ３４によって、負荷転走路の一端と他端とを連通するねじ軸用ボール戻し通路（ねじ軸用転動体戻し通路）が形成される。

リターンパイプ３４は、円形断面をなし、両端部が本体部分に対して約９０°折り曲げられ、略門型形状に形成されている。両脚部は平行ではなく、各々の指向方向はリード角に応じて捻れている。リターンパイプ３４の両端部には、負荷転走路を転がるボールを掬い上げるための切り口が形成されている。リターンパイプ３４の両側部は上記負荷転走路内に数ピッチの間隔を空けて、嵌入される。また、このリターンパイプ３４はインナブロック８の下面、すなわちアウタレール７の上面に対向する側に設けられ、パイプ押えによってインナブロック８に固定される。リターンパイプ３４をインナブロック８の下面側に設けることで、インナブロック８の上面側が自由に使え、テーブル等の組み付けが容易になる。

負荷転走路には、ねじ軸用の複数のボール３３…が充填される。複数のボール３３…間には、互いに分離される複数のスペーサ３５…が介在される。スペーサは円筒状に形成され、その円筒の外径はボール３３…の直径よりも小さく設定され、その軸線方向の長さはビール３３…の直径よりも小さく設定される。スペーサ３５の軸線方向の両端には、ボール３３に対応して該ボール３３の半径と略等しい曲率半径の曲面状凹部としての球面凹部が形成されている。スペーサ３５…をボール３３…の間に配置すると、スペーサ３５…の軸線はボール３３…の中心を結ぶ線上に位置する。スペーサ３５…は、ボール３３…同士の距離が必要最小限になるように、その軸線方向の長さが薄く設定される。

ねじ軸９を回転させると、負荷転走路内を荷重を受けながら周方向に転がるボール３３…は、リターンパイプ３４の両端部の先端で掬い上げられる。掬い上げられたボール３３…は、リターンパイプ３６内を通過し、数ピッチ間隔を隔てた両端部の先端から、再び負荷転走路に戻される。ねじ軸９の回転方向を反転すると、ボール３３…はこの逆の経路を辿って循環する。

図９は、ねじ部のボール循環路内に収納されているボール３３…及びスペーサ３５…を示す。図１０は、ガイド部のボール循環路に収納されているボール２８…及びリテーナ２７を示す。ガイド部及びねじ部において、充填されるボール３３…，２８…間にボール３３…，２８…の曲面に対応した凹部を有するスペーサ３５…，３０…をいれることで、金属製のボール同士の金属接触が防止され、低発塵及び低騒音を実現できる。

図１０に示すように、ガイド部のボール循環路ではボール２８…は平面内で２次元的な運動をする。すなわち、直線状の負荷転走路Ａ⇒Ｕ字状の方向転換路Ｂ⇒直線状の戻し通路Ｃ⇒Ｕ字状の方向転換路Ｂにおいて循環する。方向転換路Ｂにおいて、リテーナ２７の帯状部材３１が自在に屈曲する。ガイド部に充填される複数のスペーサ３０…を帯状部材で一連に繋いだので、ボール２８…が一定の軌道内を循環し、ボール２８…とその周囲の循環通路との不要な接触が防止される。また、帯状部材３１がボール循環路に設けた案内部によって案内されるので、帯状部材３１がより一定の軌道内を循環し、帯状部材３１に連結される複数のスペーサ３０…及び複数のスペーサ３０…間に介在されるボール２８…もより一定の軌道内を循環する。

特に、戻し通路構成部材１６…、保持部材１７…及びエンドプレート１８，１８を金属製のブロック本体とは別体の樹脂で成形することにより、ガイド部において、金属接触するのが負荷転走路に限られる。このため、より発塵を抑えることができる。

一方、図９に示すように、ねじ部の負荷転走路Ｄは螺旋状に形成され、しかも、ボール戻し通路Ｅ（リターンパイプ）は、上述のように、ボール３３…の進行方向周りの捻れを有する。つまり、ねじ部においては、ボール３３…及びスペーサ３５…は三次元的に方向転換し、複雑な態様で運動する。複数のスペーサ３５…を帯状部材で繋ぐことなく、分離させることで、ボール３３…とその周囲の循環通路との不要な接触が防止される。また、ねじ部において、従来のようなスペーサボールの代わりに、ボール３３…の曲面に対応する曲面状凹部を両端に有するスペーサ３５…を充填することで、スペーサボールを使用する場合に比べボール間の距離を短くすることができる。このため、負荷を受けられるボール３３…の数が少なくなることもない。

次にホルダ４０について説明する。

このホルダ４０は、インナブロック８の上面に対して着脱自在に取り付けられて、アウタレール７を両サイドから挟み込む部材である。ホルダ４０は、図１１に示すように、断面略Ｕ字状となされ、天面部４２と、その両側に配された一対の側面部４４，４４とから構成され、下部が開口されている。

まず、ホルダ４０を構成するホルダ本体４１について説明する。ホルダ本体４１の天面部４２には、その板厚を貫通する取付孔４２ａ…が４ヶ所形成されていて、これらの取付孔４２ａ…にボルトが通されて、インナブロック８に着脱自在に取り付けられる。天面部４２の内面には、その幅方向の中央部に、長手方向に延びる取付溝４３が形成されている。この取付溝４３の幅は、インナブロック８の上面に形成されている二つの突起部の外側端同士の間隔とほぼ一致するように形成され、ホルダ４０をインナブロック８に装着した際に、二つの突起部がこの取付溝４３の内側に嵌め込まれる。

各側面部４４，４４の内面には、ボール転走溝４５，４５が、長手方向に沿ってホルダ本体４１の全長にわたりそれぞれ１条ずつ形成されている。このボール転走溝４５，４５は、アウタレール７の外壁面７ｂ，７ｂに形成されたボール転走溝７１，７１と対向され、両者が協働して第二の負荷転動体転走路を構成するものである。このボール転走溝４５，４５には樹脂製の保持部材４８，４８が取り付けられる。また、各側面部４４，４４の板厚方向の中央部には、ボール転走溝４５，４５と平行をなす貫通孔４６，４６がホルダ本体４１の全長にわたりそれぞれ形成されている。この貫通孔４６，４６は、第二の負荷転動体転走路を転送したボール５０…を逆方向に転走せしめる第二のボール戻し通路を構成するものであり、その内部に樹脂により成型された管状の戻し通路構成部材４９，４９がそれぞれ挿入される。なお、この戻し通路構成部材４９にも、その軸方向に延びる案内溝４９ａ，４９ａが形成される。この案内溝４９ａ，４９ａの内部には帯状のリテーナ５１の両側部がそれぞれ挿入され、リテーナ５１により連結されたボール５０…を第二のボール戻し通路に沿って案内させている。

そして、ホルダ本体４１の長手方向の両端には、側面部４４，４４の内面に形成されたボール転走溝４５，４５と、板厚方向の中央に形成された第二のボール戻し通路として形成される貫通孔４６，４６とを接続し、ボール５０…の転走方向を逆転させる第二の方向転換路がそれぞれ設けられる。この第二の方向転換路はＵ字のパイプ状をなし、その内周側がホルダ本体４１に取り付けられる保持部材４８，４８の両端に形成された方向転換路内周側構成部４８ａ，４８ａにより構成され、外周側は、エンドプレート４７に形成された溝４７ａ，４７ａにより構成される。

このエンドプレート４７は、その外形が、ホルダ本体４１の断面形状と同形に形成され、ホルダ本体４１の天面部４２に対応する部位と、天面部４２の両側に配された側面部４４，４４に対応する部位とから構成されて、その正面視が略Ｕ字となされている。これらエンドプレート４７の内面には、方向転換路の外周側をなす溝４７ａ，４７ａが形成されている。

このように、ホルダ４０には、側面部４４に形成されたボール転走溝４５，４５及びアウタレール７の外壁面７ｂのボール転走溝７１により構成される第二の負荷転動体転走路、この第二の負荷転動体転走路と平行に延び、側面部４４，４４の板厚方向の中央部に形成された貫通孔４６，４６からなる第二のボール戻し通路、及びホルダ４０の両端にて第二の負荷転動体転走路と第二のボール戻し通路とを接続する第二の方向転換路によりボール５０…がエンドレスに循環されるサーキット状のボール循環路が形成される。そして、このボール循環路には、リテーナ５１により直列に整列・保持され複数のボール５０…が循環される。

次に、図５を再度参照して、以上の構成を有するホルダ４０がアウタレール７を保持する態様について説明する。

図５に示すように、インナブロック８の上面に形成された突起部が、ホルダ４０の天面部４２の内面に形成された取付溝４３の内側に嵌め込まれる。この際、天面部４２に形成された取付孔４２ａ…がインナブロック８の突起に形成されたねじ穴に一致され、天面部４２の外側からこれら取付孔４２ａ…及びねじ穴にボルトが通されて、このボルトによって、ホルダ４０がインナブロック８の上面に着脱可能に取り付けられる。

ホルダ４０がインナブロック８に取り付けられた状態では、ホルダ４０の側面部４４，４４の内面に形成されたボール転走溝４５，４５と、アウタレール７の外壁面７ｂに形成されたボール転走溝７１とがそれぞれ対向される。第二の負荷転動体転走路は、これら対向された２つのボール転走溝４５，７１により形成される。そして、第二の負荷転動体転走路の内部にはリテーナ５１で連結された複数のボール５０…が設けられる。ホルダ４０は、このボール５０…を介してアウタレール７の外側からアウタレール７を挟み込んで保持する。なお、このボール５０…は、第二の負荷転動体転走路、第二のボール戻し通路、及び第二の方向転換路により構成されるボール循環を無限循環する。

このようにして取り付けられたホルダ４０は、その上に工作機械など、種々の装置が取り付けられる支持台としても機能する。

以上のように、ボール５０…を介してホルダ４０がアウタレール７を保持すると、このホルダ４０が、リニアアクチュエータの剛性を増大させる。とりわけ、アウタレール７の側壁部７０，７０が外側に向けて開こうとする変形を効果的に阻止する。図１２を参照して、このアウタレール７の変形が阻止される様子を説明する。インナブロック８にホルダ４０の天面部４２を介して負荷がかかると、この負荷は、ボール２８…を介してインナブロック８からアウタレール７の側壁部７０，７０に伝達される。側壁部７０，７０に伝達される負荷は、側壁部７０，７０を外側に向けて押し出して、側壁部７０，７０の下部を支点として開口された上部を開かせようとする。しかし、ホルダ４０は、アウタレール７をその外側からボール５０…を介して挟み込んでいるため、アウタレール７のかかる変形がホルダ４０により効果的に阻止される。このため、負荷ボール転走路を転動するボール２８…のボール転走溝１１，１９に対する接地面圧を常に一定に維持でき、ボール２８…のボール転走溝１１，１９に対する滑りを発生させることなく高い精度でインナブロック８をアウタレール７に沿って移動させることができる。

なお、このホルダ４０は、次のような作用効果をも有する。

リニアアクチュエータを、その幅方向を縦に配置して使用する場合、図１３に示すように、リニアアクチュエータには、装着される装置の重量Ｆによりモーメントを受ける。リニアアクチュエータがモーメントを受けると、アウタレール７の側壁部７０，７０のうち、下側に配された側壁部７０には、インナブロック８、及びボール２８…を介して、モーメントが伝達される。そうすると、下側の側壁部７０は外側に開こうとする。

しかし、このリニアアクチュエータでは、ホルダ４０がアウタレール７の側壁部７０，７０をその外側から挟み込むようにして保持しているため、モーメントを受ける下側の側壁部７０の変形がホルダ４０により阻止される。このため、上側に位置する負荷ボール転走路と、下側に位置する負荷ボール転走路とについて、ボール２８…のボール転走溝１１，１９に対する双方の接地面圧を等しくすることができ、インナブロック８をアウタレール７に沿って高い精度で移動させることができる。

上述したリニアアクチュエータの組立方法について図２を参照して説明する。まず、ブロック本体１５にねじ軸９を挿入し、ねじ軸９とブロック本体１５との間にボール３３…及びスペーサ３５…を交互に充填する。リターンパイプ３４にもボール３３…及びスペーサ３５…を充填し、リターンパイプ３４をブロック本体１５に取り付ける。これにより、ブロック本体１５とねじ軸９との組み付けが完了する。

次に、ブロック本体１５の貫通孔２１…に戻し通路構成部材１６…を挿入し、ブロック本体１５の両側面に保持部材１７，１７を組み付ける。そして、ブロック本体１５の一端面にエンドプレート１８を取り付ける。次に、リテーナ２７によって整列・保持されたボール２８…をエンドプレート１８の装着側とは反対側からガイド部のボール循環路に挿入する。そして、残りのエンドプレート１８をブロック本体１５の他端面に組み付ける。最後に、インナブロック８をアウタレール７内に挿し込み、ねじ軸の両端を支持するハウジング１３，１４をアウタレール７の両端に固定する。

なお、転動体としてはボールのみならず、円筒状のローラを使用することができる。

その後、インナブロックの上面にホルダ本体４１を装着する。ホルダ本体４１には、予め、ボール転走溝４５，４５に保持部材４８，４８を、貫通孔４６，４６に戻し通路構成部材４９，４９をそれぞれ取り付けておくと共に、一端にはエンドプレート４７を取り付けておく。装着の際、インナブロックの上面に形成されている突起をホルダ４０の天面部４２に形成されている取付溝４３の内側に嵌め込ませ、取付孔からボルトを通してボルト締めする。

次いで、ホルダ本体４１のエンドプレート４７が取り付けられていない端部からリテーナ５１によって整列・保持されたボール５０…をボール循環路に挿入する。そして、ホルダ本体４１に残りのエンドプレート４７を取り付けて完成させる。

以上、ホルダがインナレールと別体として構成されたものを例に説明したが、図１４に示すように、ホルダとインナブロックとを一部材で形成してもよい。

図１４に示すリニアアクチュエータについても、上部の開口された断面略Ｕ字形の軌道部材としてのアウタレール７５と、アウタレール７５内に設けられ、両側面にガイド部、中央にボールねじ部を一体構造にした移動部材としてのインナブロック８０とを備えている。そして、このリニアアクチュエータでは、インナブロック８０とホルダ９０とが一部材により一体に形成されている。

まず、アウタレール７５について説明する。アウタレール７５は、上部が開口されて断面略Ｕ字形状に形成され、平行する一対の側壁部７６，７６と、これら側壁部７６，７６の下部同士を連絡する底部７４とから構成されている。側壁部７６，７６には、屈曲部７７，７７が設けられ、この屈曲部７７，７７より上側をなす側壁上部７８，７８は、屈曲部７７，７７の下側をなす胴部７５Ａに比して中心側に寄せられて間隔が狭められている。この屈曲部７７，７７は、図１４から明らかなように、アウタレール７５の内部に配置されるインナブロック８０のブロック本体８０Ａよりも上側に形成される。側壁部７６，７６の相互に対向する内壁面７６ａ，７６ａには、屈曲部７７，７７の下側をなす胴部７５Ａに、凹溝７６ｃが全長にわたって形成されており、各凹溝７６ｃの上下角部に、転動体転走路としての２条のボール転走溝７３…がそれぞれ形成されている。これらのボール転走溝７３…も、所謂サーキュラーアーク溝からなる。なお、このアウタレール７５についても、長手方向の両端には、ねじ軸を回転自在に支持するハウジング（不図示）が設けられる。そして、各側壁部７６，７６の外壁面７６ｂ，７６ｂには、屈曲部７７，７７の上側をなす側壁上部７８，７８にアウタレール７５の長手方向に沿って延びるボール転走溝７９，７９がそれぞれ形成されている。

次にインナブロック８０について説明する。このこのインナブロック８０は、アウタレール７５の胴部７５Ａにおいて、側壁部７６，７６の内壁面７６ａ，７６ａに複数のボール１００…を介して挟まれる。なお、このインナブロック８０も、ブロック本体８０Ａと、ブロック本体８０Ａに組み込まれる樹脂成形体（不図示）と、ブロック本体８０Ａの両端面に取り付けられるエンドプレート（不図示）とを備える。

ブロック本体８０Ａの横断面の４隅には、アウタレール７５のボール転走溝７３…に対向する負荷転動体転走溝としての負荷ボール転走溝８１…がそれぞれ形成される。この負荷ボール転走溝８１…も、所謂サーキュラーアーク溝からなる。アウタレール７５のボール転走溝７３…とインナブロック８０の負荷ボール転走溝８１…との間には、ボール１００…を循環させるボール循環路（転動体循環路）の一部となる負荷ボール転走路が形成される。なお、このリニアアクチュエータについても、上側の２本の接触角線は、アクチュエータの中心から外側に向けて斜め上方を向くように例えば４５度水平方向から傾斜され、下側の２本の接触角線は、アクチュエータの中心から外側に向けて斜め下方を向くように例えば４５度水平方向から傾斜される。さらに、ブロック本体８０Ａの左右には、上下２条の各負荷ボール転走溝８１…から所定間隔を隔てた内側に、平行に延びる２条の貫通孔８２…が形成されている。これら貫通孔８２…は、その内部に樹脂製の戻し通路構成部材が挿入されて、ボール戻し通路が構成される。

なお、このインナブロック８０についても、その両端には、エンドプレートが装着されて負荷ボール転走路とボール戻し通路とを接続して、ボール１００…を循環させるＵ字パイプ状の方向転換路が設けられる。これにより、負荷ボール転走路、ボール戻し通路及び方向転換路によりボール１００…を無限循環せしめるボール循環路が形成される。

一方、ブロック本体８０Ａの中央部には貫通孔８３が形成され、その内部にねじ軸（不図示）が貫通される。インナブロック８０は、このねじ軸によりアウタレール７５の長手方向に沿って移動される。

そして、このインナブロック８０には、ブロック本体８０Ａの上部から上方に向けて延びる連接部８５が形成されており、ホルダ９０は、この連接部８５を介してブロック本体８０Ａと一体に形成される。

連接部８５は、ブロック本体８０Ａの上部から、アウタレール７５の上部をなす側壁上部７８，７８の間を貫通するようにしてアウタレール７５の上側まで延びている。連接部８５の幅は、側壁上部７８，７８の内壁面７６ａ，７６ａ同士の間隔よりも狭く形成され、連接部８５の側面と側壁上部７８，７８の内壁面７６ａ，７６ａとの間には一定の隙間が形成されている。

この連接部８５によりブロック本体８０Ａと連接されたホルダ９０は、アウタレール７５を両サイドから挟み込んで保持する。ホルダ９０は、その天面部９２の内面が連接部８５により支持されて、天面部９２がアウタレール７５の上端との間に一定の隙間を形成して、アウタレール７５の上方にて水平に配される。また、天面部９２の両側には、下側に向けて延びる側面部９４，９４がそれぞれ配されている。これら側面部９４，９４は、アウタレール７５の側壁部７６，７６に設けられた屈曲部７７，７７のやや上側まで延びており、側壁上部７８，７８と平行をなしている。

この側面部９４，９４の内面には、側壁上部７８，７８に形成されているボール転走溝７９，７９と対向するボール転走溝９５，９５がホルダ９０の長手方向に延びるようにして形成されている。これら側壁上部７８，７８に形成されたボール転走溝７９，７９と、側面部９４，９４に形成されたボール転走溝９５，９５とは、相互に協働して第二の負荷転動体転走路を構成する。また、側面部９４，９４の板厚方向の中央には、ホルダ９０の長手方向に延びる貫通孔９６，９６が形成されている。なお、この貫通孔９６，９６には、図示しない樹脂製の戻し通路構成部材が挿入され、第二の負荷転動体転走路を転送したボール１１０…を逆向きに転送させる第二のボール戻し通路として構成される。また、ホルダ９０本体の長手方向の両端には、側面部９４，９４の内面に形成されたボール転走溝と板厚方向の中央に形成された第二のボール戻し通路として形成される貫通孔とを接続し、ボールの転走方向を逆転させる、Ｕ字パイプ状の第二の方向転換路（不図示）がそれぞれ設けられる。この第二の方向転換路に関しても、その内周側がホルダ９０本体により構成され、外周側は、後述する方向転換路外周側構成部材としてのエンドプレートにより構成される。

このように、このホルダ９０についても、第二の負荷転動体転走路、第二のボール戻し通路、及び第二の方向転換路によりボールがエンドレスに循環されるボール循環路が形成される。そして、ボール循環路には、リテーナより直列に整列・保持された複数のボール１１０…が設けられる。ホルダ９０は、これら複数のボール１１０…を介してアウタレール７５の側壁部７６，７６を構成する側壁上部７８，７８をその外側から挟み込んで保持する。

この実施形態にかかるリニアアクチュエータによっても、剛性の増大を図ることができ、とりわけ、ホルダ９０が、アウタレール７５の側壁部７６，７６の開きを阻止して、インナブロック８０を高い精度でアウタレール７５に沿って移動させることができる。

以上、アウタレールの側壁部に屈曲部を有しないリニアアクチュエータについては、インナブロックに対してホルダが着脱自在に構成されたもの、屈曲部を有するリニアアクチュエータについては、インナブロックとホルダとが一部材で一体に形成されたものを例に説明したが、これには限定されない。これらとは逆に、屈曲部を有しないリニアアクチュエータについて、インナブロックとホルダとを一部材で一体に形成し、屈曲部を有するリニアアクチュエータについて、インナブロックに対してホルダを着脱自在に構成しても良い。

また、ホルダがアウタレールを側壁部の外側から挟み込んで保持する構造のものを例に説明したが、保持しない構成としても良い。

なお、上述した各実施例におけるホルダ４９，９０そのものをテーブルとしてその上に何者かの物体を保持・搭載させても良いし、これらホルダ４０，９０を中継部材としてその上に別途テーブルを取り付ける構成としてもよい。

本発明の一実施形態におけるリニアアクチュエータの要部を示す斜視図（一部断面図を含む）。 上記リニアアクチュエータの分解斜視図。 上記リニアアクチュエータの平面図。 上記リニアアクチュエータの側面図（一部断面を示す）。 図３のＶ−Ｖ線断面図。 保持部材の平面図。 保持部材の側面図。 図７のVIII−VIII線断面図。 ねじ部のボール循環路に収納されるボール及びスペーサを示す斜視図。 ガイド部のボール循環路に収納されるボール及びリテーナを示す概略図。 ホルダの分解斜視図。 リニアアクチュエータの作用効果について示す説明図。 リニアアクチュエータの幅方向を立てた状態に関して、その作用効果を示す説明図。 別の実施形態にかかる利にアクチュエータの横断面図。 従来のリニアアクチュエータを示す斜視図。

符号の説明

７，７５…アウタレール（軌道部材）
７０，７６…側壁部
７ａ，７６ａ…内壁面
７ｂ，７６ｂ…外壁面
７１，７９…ボール転走溝
７７…屈曲部
７８…側壁上部
８，８０…インナブロック（移動部材）
８５…連接部
９…ねじ軸
９ａ…ねじ軸用ボール転走溝（ねじ軸用転動体転走路）
１１，７３…ボール転走溝
１５ａ…ねじ軸用負荷ボール転走溝（ねじ軸用負荷転動体転走路）
１６ａ…案内溝（案内部）
１６…戻し通路構成部材
１７…保持部材
１８…エンドプレート
１９，８１…ボール転走溝
２４…保持部
２５…方向転換路内周側構成部
２６…案内部
２７…リテーナ
２８，１００…ガイド部のボール（転動体）
３０…ガイド部のスペーサ
３０ａ…球面凹部（曲面状凹部）
３１…ガイド部の帯状部材
３３…ねじ部のボール（ねじ軸用転動体）
３５…ねじ部のスペーサ
４０，９０…ホルダ（保持体）
４１，９１…ホルダ本体
４２，９２…天面部
４４，９４…側面部
４５，９５…ボール転走溝
４７…エンドプレート
４８…保持部材
４８ａ…方向転換路内周側構成部
４９…戻し通路構成部材
５０，１１０…ボール（転動体）
Ａ…ガイド部の負荷転走路
Ｂ…ガイド部の方向転換路
Ｃ…ガイド部のボール戻し通路（転動体戻し通路）
Ｄ…ねじ部の負荷転走路
Ｅ…ねじ部のボール戻し通路

Claims (6)

1. 互いに対向する側壁部及びこれら側壁部を連結している底部からなり、上部の開口された断面略Ｕ字形の軌道部材と、
   前記側壁部の内壁面間に挟まれる移動部材とを備え、
   前記軌道部材の内壁面と前記移動部材の外側面とには、相互に対向する転走溝が形成され、この転走溝の協働により転動体を転走せしめる負荷転動体転走路が設けられ、
   前記移動部材には、前記転動体を循環させるために、前記負荷転動体転走路から所定間隔を隔てて平行に延びる転動体戻し通路、及び前記負荷転動体転走路と前記転動体戻し通路間を接続する方向転換路とが設けられる転がり案内装置において、
   前記移動部材には、前記軌道部材の開口の一部を覆うように保持体が設けられ、
   前記保持体と前記側壁部とには、相互に対向される転走溝が形成され、この転走溝の協働により転動体を転走させる第二の負荷転動体転走路が形成され、
   前記保持体には、転動体を循環させるために、前記第二の負荷転動体転走路と平行に延びる第二の転動体戻し通路と、この第二の転動体戻し通路の端部と前記第二の負荷転動体転走路の端部とを連続させて転動体の進行方向を変換せしめる第二の方向転換路とがそれぞれ形成されたことを特徴とする転がり案内装置。
2. 前記保持体は、天面部と、この天面部の両側にて前記側壁部と平行に配された側面部とを有し、
   前記側壁部の各外壁面と、前記側面部における前記外壁面と対向する各内面とには、前記第二の負荷転動体転走路を構成する相互に対向された前記転走溝がそれぞれ形成され、
   前記保持体が、前記側壁部の外側から前記軌道部材を挟み込むことを特徴とする請求項１に記載の転がり案内装置。
3. 前記軌道部材の各側壁部は、前記移動部材よりも上側の側壁上部が、この軌道部材の中心側に屈曲されて側壁部同士の間隔が狭められ、
   前記第二の負荷転動体転走路は、前記側壁上部に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の転がり案内装置。
4. 前記移動部材には、その上面から上方に突出し、前記保持体の天面部を前記軌道部材の側壁部の上端よりも上側に配置させる連接部が設けられていることをと特徴とする請求項３に記載の転がり案内装置。
5. 前記移動部材と前記保持体とは一部材で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の転がり案内装置。
6. 前記移動部材と前記保持体とは別部材で構成され、前記保持体は、固着部材によって前記移動部材に対して着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の転がり案内装置。

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