JP2008138742A - 転動体保持スペーサ及びリニアガイド - Google Patents

Abstract

【課題】方向転換路を移動する際の摩擦を低減しつつ且つ安定した移動を可能とする転動体保持スペーサ及びその転動体保持スペーサを備えたリニアガイドを提供する。
【解決手段】転動体循環路内に収容された複数のボール６が無端環状の転動体循環路内を転動しつつ、案内レールに沿ってスライダが相対移動するリニアガイドで使用される転動体保持スペーサ９であり、複数の間座７と、その複数の間座７を一体に連結する帯状の連結腕部８とを備え、隣り合う間座７間にボール６を収容することで、前記複数のボール６からなるボール列を保持する転動体保持スペーサ９である。前記連結腕部８で一体に連結される間座７の数を、４個以上であって、前記円弧状の方向転換路５ａに配置可能なボール６の数より１だけ大きな数とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機械や産業機器などに使用されるリニアガイドに係り、転動体を転動体保持スペーサで保持した状態で無端転動体循環路に収容されるリニアガイド、及び前記転動体保持スペーサに関する。

従来のリニアガイドとしては、例えば特許文献１に記載のものがある。このリニアガイドは、案内レールに対し相対移動可能にスライダ（「ベアリング」とも称される。）が支持されると共に、スライダの移動方向両端面にそれぞれエンドキャップが一体に固定される。
また、対向配置する案内レール側のレール側転動溝及びスライダ側のスライダ側転動溝で形成される負荷転動路と、スライダを貫通して形成される転動体戻り路とが、エンドキャップによって形成される円弧状の方向転換路でそれぞれ連通されて転動体が転動する無端環状の転動体循環路が構成され、その転動体循環路内に当該転動体循環路に沿って複数の転動体が列を成して収容されている。

そして、前記特許文献１では、前記転動体循環路に収容された転動体間にそれぞれ配置される複数の間座と、転動体循環路内に配置された複数の間座を全て一体に連結する帯状の連結腕部とからなる転動体保持スペーサを備える。
なお、転動体保持スペーサとしては、特許文献２に記載のように、３個の間座を帯状の連結腕部で一体に連結して２個の転動体を保持するタイプや、特許文献３に記載のように、２個の間座を帯状の連結腕部で一体に連結して１個の転動体を保持するタイプがある。

このように転動体保持スペーサで転動体の列を保持させることで、隣り合う転動体同士の接触を防止して、低騒音、耐久性を向上させている。すなわち、各転動体は同一方向へ回転しつつ移動するため、隣り合う転動体体同士が直接接触すると擦れ合って転動体の円滑な転動が妨げられることで、騒音が大きくなったり、転動体の摩耗進行が早くなったりする要因となるが、転動体保持スペーサで保持することで、上述のような騒音や摩耗を低減することができる
特開平１１−２４７８５４号公報 国際公開Ｗ００６／０１２９７０Ａ１ 特開００−２６３６号公報

しかしながら、特許文献１の場合には、直線部と曲線部からなる無限環状の転動体循環路内の転動体を全て１つの転動体保持スペーサで収容保持していると、間座同士を連結する連結腕部が曲げ伸ばしを繰り返しつつ循環する転動体保持スペーサの先端が、無負荷部である方向転換路から負荷部である負荷転動路に移動する際に、円弧状の方向転換路内で外側に撓んで外方に押し込まれることから、当該転動体保持スペーサで保持・拘束されている転動体も方向転換路の外側の面に押されてしまう。このように、連結腕部が曲げ伸ばしを繰り返しつつ循環する転動体保持スペーサの長さが、曲線路である方向転換路長よりも遙かに長すぎると、撓みによる押し付けが大きくなり、方向転換路を移動する際の摩擦が大きくなる傾向にある。また、無負荷部である戻り路内では転動体保持スペーサが押し縮められるため、転動体が上下左右のすきまに揺動しようとするので、転動体保持スペーサの連結腕部に圧が掛かり摩擦を生じてしまう。

また、特許文献２や特許文献３のように、１個若しくは２個の転動体単位に、１つの転動体保持スペーサに収容保持させる場合には、１個若しくは２個の転動体単位に転動体保持スペーサが分離しているので、円弧状の方向転換路内で転動体保持スペーサが外側に撓むことよって生じる外側の面に押し付ける力は弱くできる。また、無負荷部である戻し通路内で、転動体保持スペーサが押し縮められ、転動体が上下左右のすきまに揺動しようとしても、転動体保持スペーサの長さが短い分だけ、戻り路内にある転動体保持スペーサの連結腕部の面積も小さく、戻り路の面に対する摺接力も小さくなるので、その分摩擦も小さくなる。しかし、各転動体保持スペーサの長さが短いため、転動体循環路内を移動中に戻り路の軸直方向へ揺動しやすいことから、安定せず、ぐらつきやすくなるため、スペーサの軸方向端部に引っかかりが生じてしまう傾向が強くなる。引っかかりが生じると、突発的な摩擦変動が生じる。特に、円弧状の曲線路である方向転換路を移動する際にも、円弧長に比べて各転動体保持スペーサの長さが短すぎるために、突発的な摩擦変動が大きくなる傾向にある。
本発明は、前記のような点に着目してなされたもので、方向転換路を移動する際の摩擦を低減しつつ且つ安定した移動を可能とする転動体保持スペーサ及びその転動体保持スペーサを備えたリニアガイドを提供することを課題としている。

前記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、案内レールとスライダとの間に形成された負荷転動路の端部と、スライダに形成された転動体戻り路の端部とが円弧状の方向転換路で連通されて無端環状の転動体循環路が形成されると共に、その転動体循環路内に当該転動体循環路に沿って複数の転動体が収容され、その複数の転動体が転動体循環路内を転動しつつ、案内レールに沿ってスライダが相対移動するリニアガイドで使用される転動体保持スペーサであって、
所定間隔を空けて配列する複数の間座と、その複数の間座を一体に連結する連結腕部とを備え、隣り合う間座間にそれぞれ転動体を収容することで、複数の転動体からなる転動体列を保持する転動体保持スペーサにおいて、
前記連結腕部で一体に連結される間座の数を、４個以上であって、前記円弧状の方向転換路に配置可能な転動体の数より１だけ大きな個数としたことを特徴とするものである。

ここで、「円弧状の方向転換路に配置可能な転動体の数」とは、各転動体の中心が方向転換路内に位置する当該転動体の数を言う。従って、方向転換路の端側の転動体の一部が方向転換路の外側に位置していても、転動体の中心が方向転換路内に位置している場合には、方向転換路内とみなす。
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対して、 配列方向端部に位置する間座の外側の面は、前記転動体循環路に配置されたときに対向する転動体の対向面の形状に沿った形状となっていることを特徴とするものである。

次に、請求項３に記載した発明は、請求項１または請求項２に記載した転動体保持スペーサで転動体を保持させて、前記複数の転動体を前記転動体循環路内に装填したことを特徴とするリニアガイドを提供するものである。
次に、請求項４に記載した発明は、請求項３に記載した構成に対し、隣り合う転動体保持スペーサの間に１個の転動体を配置することを特徴とするものである。

本発明によれは、１つの転動体保持スペーサで保持する転動体の数が３個以上であって、１の方向転換路に配置可能な転動体の数以内であることで、転動体循環路の転動体を全て保持する場合に比べて、転動体戻り路内で当該転動体戻り路の軸と直交する方向に揺動して転動体戻り路と連結腕部が摺接しても、その摺接の際の力が弱くなって、摩擦力が低減する。
また、転動体保持スペーサの長さを円弧状の方向転換路長程度にすることで、ある程度の長さが確保されることで、転動体保持スペーサが安定して移動し、突発的な摩擦変動が減少する。そのため、結果的に転動体を１〜２個収容する転動体保持スペーサより、作動性が良くなる。

また、転動体保持スペーサの先端が、無負荷部である方向転換路から負荷部である負荷転動路に移動する際においても、その転動体保持スペーサは、無負荷部のうち、円弧状の方向転換路内だけに位置することから、転動体保持スペーサが外側に撓んで外方に押し込まれてもその力が小さくなり、方向転換路を移動する際の摩擦も小さくすることができる。
また、請求項２の発明のように、隣り合う転動体保持スペーサの間に転動体を１つ介入させることにより、転動体保持スペーサ同士の当接が防止されると共に、循環経路内における転動体の間隔が同じになるため、転動体の挙動が安定する。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、本実施形態では、転動体としてボールを用いた場合を例にして説明するが、転動体の構成は、これに限定されるものではなく、転動体として、例えば、円筒ころを用いてもよい。
図１は、本実施形態のリニアガイド１の構成を示す断面図である。

（構成）
図１に示すように、本実施形態のリニアガイド１は、案内レール２と、案内レール２に対し相対移動可能に案内レール２に跨架されるスライダ４と、エンドキャップ５、鋼球等からなる複数のボール６と、転動体保持スペーサ９と、を備える。
案内レール２は、軸方向に延びるレール側転動溝２ａを外面に有している。

スライダ４は、レール側転動溝２ａに対向するスライダ側転動溝４ａを有し、そのスライダ側転動溝４ａとレール側転動溝２ａとで負荷転動路が形成される。また、スライダ４には、貫通穴からなる転動体戻り路４ｂが前記負荷転動路と平行に形成されている。
また、前記スライダ４の軸方向両端面には、それぞれエンドキャップ５が固定されている。エンドキャップ５には、負荷転動路と転動体戻り路４ｂとを連通させる円弧状の方向転換路５ａが形成されている。符号１０はリターンガイドを示す。

そして、前記負荷転動路、転動体戻り路４ｂ、及び２つの方向転換路５ａによって無端環状の転動体循環路が形成され、その転動体循環路内に、複数のボール６が列を成して転動自在に装填されている。そのボール６の列は、複数の転動体保持スペーサ９によって、隣り合うボール６が所定間隔をおいて保持された状態で一列に配列される。
本実施形態の転動体保持スペーサ９は、図２に示すように、１個のボール６を保持可能な間隔を空けて配列した４個の間座７と、その４個の間座７を一体に連結する帯状の連結腕部８と、が一体成形されて構成される。

なお、間座７及び連結腕部８は、例えば、東洋紡績社製ペルプレン（商品名）、東レデュポン社製ハイトレル（商品名）、三菱化学社製プリマルイ（商品名）等の、熱可塑性プラスチックからなり、所定の弾性を有する。
前記各間座７は、転動体よりも小径の円板状をしており、ボール６と対向可能な２つの平面部には、ボール６の保持部として、ボール６の外周に対して摺動自在に接触する凹部が設けられている。

連結腕部８は、帯状の部材である。そして、転動体循環路内に形成されて当該転動体循環路に沿って延びる連結腕部用案内溝（図示せず）に対し、前記連結腕部８が、移動可能に嵌め込み可能となっている。
そして、前記のように４個の間座７で１つの転動体保持スペーサ９が構成されることで、１つの転動体保持スペーサ９で３個のボール６を収容・保持可能となっている。なお、（間座７の数−１）が、１つの転動体保持スペーサ９に収容・保持可能なボール６の数となる。

そして、前記のように、１つの転動体保持スペーサ９で３個ずつボール６が保持された状態で、図１のように、転動体循環路内にボール６の列が配置されるが、ボール６の間隔を等間隔にすべく、隣り合う転動体保持スペーサ９の間に、それぞれ１個のボール６を配置するようにして、転動体であるボール６及び転動体保持スペーサ９が転動体循環路内に装填されている。

なお、本実施形態のリニアガイド１にあっては、図１のように、円弧状の方向転換路５ａには、３個のボール６を配置可能（ボール６の中心を基準に数える。）であるので、各転動体保持スペーサ９は、４個の間座７から構成されている。ただし、方向転換路５ａに５個のボール６が配置可能な構成の場合には、１個の転動体保持スペーサ９で保持するボール６の数が３〜５個（間座７の数が４〜６個）のいずれかになるように設定する。

（作用効果）
リニアガイドの作動時において、スライダ４が案内レール２に対して相対移動すると、負荷転動路内のボール６は、スライダ４の移動方向にスライダ４より遅い速度で移動する。そして、一端側の方向転換路５ａでＵターンして転動体戻り路４ｂ４ｂを逆方向に転動しつつ移動し、他端側の方向転換路５ａで逆Ｕターンして負荷転動路内に戻る循環を繰り返す。また、ボール６の移動に伴い、各転動体保持スペーサ９は、連結腕部８が曲げ伸ばしをしつつ転動体循環路内を移動する。

このとき、１つの転動体保持スペーサ９で保持するボール６の数を３個とすることで、転動体循環路のボール６を全て１つの転動体保持スペーサ９で保持する場合に比べて、転動体戻り路４ｂ内で当該転動体戻り路４ｂの軸と直交する方向に揺動して転動体戻り路４ｂと連結腕部８が摺接しても、連結腕部の面積が小さく、その摺接の際の力が弱くなって、摩擦力が低減する。
また、転動体保持スペーサ９の長さを円弧状の方向転換路５ａの長さ程度にすることで、ある程度の長さが確保されることで、転動体保持スペーサ９が移動中に安定し、突発的な摩擦変動が減少する。

また、転動体保持スペーサ９の先端が、無負荷部である方向転換路５ａから負荷部である負荷転動路に移動する際においても、その転動体保持スペーサ９は、無負荷部のうち、円弧状の方向転換路５ａ内にのみ位置し、直線路である転動体戻り路４ｂに位置する他の転動体保持スペーサ９の連結腕部の撓みによる影響が小さいから、転動体保持スペーサ９が外側に撓んで外方に押し込まれてもその力が小さくなり、方向転換路５ａを移動する際の摩擦も小さくすることができる。

さらに、隣り合う転動体保持スペーサ９の間にボール６を１つ介入させることにより、転動体保持スペーサ９同士の当接が防止されると共に、転動体循環路に沿った各ボール６の間隔が同じになるため、移動するボール６の挙動が安定する。
このとき、隣り合う転動体保持スペーサ９の端部に位置する間座７のボール６と対向する面も凹部が形成されてボール６の形状に沿った形状となっているので、よりボール６の間隔が同じになる。

本発明に基づく実施形態に係るリニアガイドを示す断面図である。 本発明に基づく実施形態に係る転動体保持スペーサを示す図である。

符号の説明

１ リニアガイド
２ａ レール側転動溝
２ 案内レール
４ スライダ
４ａ スライダ側転動溝
４ｂ 転動体戻り路
５ エンドキャップ
５ａ 方向転換路
５ａ 方向転換路
６ ボール
７ 間座
８ 連結腕部
９ 転動体保持スペーサ
２２ 方向転換路

Claims (4)

1. 案内レールとスライダとの間に形成された負荷転動路の端部と、スライダに形成された転動体戻り路の端部とが円弧状の方向転換路で連通されて無端環状の転動体循環路が形成されると共に、その転動体循環路内に当該転動体循環路に沿って複数の転動体が収容され、その複数の転動体が転動体循環路内を転動しつつ、案内レールに沿ってスライダが相対移動するリニアガイドで使用される転動体保持スペーサであって、
   所定間隔を空けて配列する複数の間座と、その複数の間座を一体に連結する連結腕部とを備え、隣り合う間座間にそれぞれ転動体を収容することで、複数の転動体からなる転動体列を保持する転動体保持スペーサにおいて、
   前記連結腕部で一体に連結される間座の数を、４個以上であって、前記円弧状の方向転換路に配置可能な転動体の数より１だけ大きな個数としたことを特徴とする転動体保持スペーサ。
2. 配列方向端部に位置する間座の外側の面は、前記転動体循環路に配置されたときに対向する転動体の対向面の形状に沿った形状となっていることを特徴とする請求項１に記載した転動体保持スペーサ。
3. 請求項１または請求項２に記載した転動体保持スペーサで転動体を保持させて、前記複数の転動体を前記転動体循環路内に装填したことを特徴とするリニアガイド。
4. 隣り合う転動体保持スペーサの間に１個の転動体を配置することを特徴とする請求項３に記載したリニアガイド。

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