JP2009287645A

JP2009287645A - 直動軸受

Info

Publication number: JP2009287645A
Application number: JP2008139786A
Authority: JP
Inventors: Takeki Shirai; 武樹白井; Kota Ozaki; 浩太尾崎; Ken Kosasa; 憲小佐々; Takeshi Iwakiri; 剛岩切
Original assignee: THK Co Ltd; Hephaist Seiko Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd; Hephaist Seiko Co Ltd
Priority date: 2008-05-28
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2009-12-10

Abstract

【課題】球体の摩耗や騒音の発生が抑制された実用的な直動軸受を提供すること。
【解決手段】筒体１１、筒体の内側に嵌め合わされている、外周面に複数個の球体を収容可能な複数の球体循環溝１２が互いに周方向に間隔をあけて形成されていて、各々の球体循環溝が、軸方向に伸び且つ底部に球体を内周面から部分的に突き出させる細長い開口部１２ｃを持つ球体面突き出し溝１２ｂを含む筒状の球体保持器１３、および各々の球体循環溝に収容された複数個の球体１４からなる直動軸受であって、各々の球体循環溝に、複数個の球体と、更に両面に凹部を持つ複数個の盤状のセパレータ１５とが、嵌め合わされた状態で交互に収容され、そして球体の直径（Ｄ₁）、セパレータの外周端面に外接する円の直径（Ｄ₂）及び球体面突き出し溝の開口部の幅（Ｗ）が、０．６＜Ｄ₂／Ｄ₁＜０．９、および０．４＜Ｗ/Ｄ₂＜０．９の関係を満足することを特徴とする直動軸受。
【選択図】図２

Description

本発明は、直動駆動される軸の支持に有利に用いることができる直動軸受に関する。

従来より、各種の産業機械において直動駆動される軸を支持するために直動軸受（例、リニアブッシュ）を用いることは知られている。

直動軸受は、通常、使用者が各種の産業機械に応じて予め用意した軸（各種の産業機械に応じて適切な長さに設定された軸、先端部が折り曲げられた軸、あるいは各種の部品や駆動装置等への取り付け部を備えた軸など）を支持するために用いられる。従って、直動軸受は、使用者の要望により軸と共に販売されることもあるが、殆どの場合は軸と別に（軸と組み合わされていない状態で）販売される。

直動軸受は、筒体、筒体の内側に嵌め合わされている、外周面に各々複数個の球体を収容可能な複数の球体循環溝が互いに周方向に間隔をあけて形成されていて、そして各々の球体循環溝が、軸方向に伸び且つ底部に前記球体を内周面から部分的に突き出させる細長い開口部を持つ球体面突き出し溝を含む筒状の球体保持器、および各々の球体循環溝に収容された複数個の球体から構成されている。支持対象の軸は、球体保持器の内部に挿入され、そして前記のように球体保持器の内周面から突き出された球体面によって支持される。このような直動軸受は、例えば、特許文献１に開示されている。

特許文献２には、球体を循環させる転送路を備えたボールねじ（第１図）、直線運動案内装置（第１２図）、およびボールスプライン（第１９図）が開示されている。そして、前記の転送路には、複数個の球体（ボール）と、両面に凹部を持つ複数個のセパレータ（スペーサ）とが、セパレータの各々の凹部に球体の一部分が嵌め合わされた状態で交互に収容されている。このため、各々のセパレータは、その両側の球体が転送路の内部にて転動すると、両者の球体に挟まれて支持された状態で転送路の内部を移動する。

通常、前記のようなボールねじは、ねじ軸とナットとが組み合わされた状態で、すなわち両者の間に球体が緊密に支持された状態で販売される。同様に、前記の直線運動案内装置もまた、軌道レールとスライド部材とが組み合わされた状態で、すなわち両者の間に球体が緊密に支持された状態で販売される。そしてボールスプラインもまた、軌道部材（スプライン軸）とスライド部材（外筒）とが組み合わされた状態で、すなわち両者の間に球体が緊密に支持された状態で販売される。
特開２００７−１５５０３６号公報（段落番号［０００２］、第１２図）特開２００４−２８１９２号公報（第１図、第１２図及び第１９図）

特許文献２のボールねじ、直線運動案内装置、そしてボールスプライン（以下、ボールねじ等と云う）は、転送路の内部に複数個の球体と複数個のセパレータとが交互に収容されているため、球体同士の衝突による球体の摩耗や騒音の発生が抑制される。

本発明の課題は、球体の摩耗や騒音の発生が抑制された実用的な直動軸受を提供することにある。

本発明者等は、前記の特許文献２のボールねじ等の場合と同様にして、直動軸受の球体保持器の球体循環溝に複数個の球体と複数個のセパレータとを交互に並べて収容することにより、直動軸受の球体同士の衝突による球体の摩耗や騒音の発生が低減されることを確認した。

しかしながら、作製した直動軸受は、通常であれば、前記のように両側の球体に挟まれて支持された状態で球体循環溝の内部を移動するはずのセパレータが、低い頻度ではあるものの、球体面突き出し溝の開口部を通って球体保持器の内側に脱落するという別の問題を有していることが判明した。このようなセパレータの脱落が発生する頻度は低いものの、一つのセパレータが脱落すると、残りのセパレータが次々に脱落し、これにより球体同士の衝突による球体の摩耗や騒音が増大するだけでなく、脱落したセパレータが各種の産業機械の故障の原因ともなり得る。また、一つのセパレータが脱落すると、残りのセパレータが、その両側の球体に挟まれて支持されることなく球体循環溝の内部で横倒しになり、この横倒しになったセパレータが球体面突き出し溝の開口部の端部に引っ掛かるなどして、直動軸受による軸の円滑な支持が妨げられたり、また極端な場合には直動軸受が故障することもある。このため、作製した直動軸受は実用的に満足できるものではなかった。

そして本発明者等は、直動軸受の球体、セパレータ及び球体面突き出し溝のサイズを厳密に管理することにより、球体の摩耗や騒音の発生が抑制され、そしてセパレータの脱落の発生も防止された実用的な直動軸受を実現することに成功した。

従って、本発明は、筒体、筒体の内側に嵌め合わされている、外周面に各々複数個の球体を収容可能な複数の球体循環溝が互いに周方向に間隔をあけて形成されていて、そして各々の球体循環溝が、軸方向に伸び且つ底部に前記球体を内周面から部分的に突き出させる細長い開口部を持つ球体面突き出し溝を含む筒状の球体保持器、および各々の球体循環溝に収容された複数個の球体からなる直動軸受であって、
前記の各々の球体循環溝に、前記の複数個の球体と、更に両面に凹部を持つ複数個の盤状のセパレータとが、セパレータの各々の凹部に球体の一部分が嵌め合わされた状態で交互に収容され、そして前記の球体突き出し溝の開口部の幅が、セパレータの外周端面に外接する円の直径よりも小さいことを特徴とする直動軸受にある。

本発明はまた、筒体、筒体の内側に嵌め合わされている、外周面に各々複数個の球体を収容可能な複数の球体循環溝が互いに周方向に間隔をあけて形成されていて、そして各々の球体循環溝が、軸方向に伸び且つ底部に前記球体を内周面から部分的に突き出させる細長い開口部を持つ球体面突き出し溝を含む筒状の球体保持器、および各々の球体循環溝に収容された複数個の球体からなる直動軸受であって、
前記の各々の球体循環溝に、前記の複数個の球体と、更に両面に凹部を持つ複数個の盤状のセパレータとが、セパレータの各々の凹部に球体の一部分が嵌め合わされた状態で交互に収容され、そして前記の球体、セパレータ及び球体面突き出し溝が下記の式（ｉ）及び（ii）の関係を満足するサイズに設定されていることを特徴とする直動軸受にもある。
（ｉ）０．６＜Ｄ₂／Ｄ₁＜０．９
（ii）０．４＜Ｗ／Ｄ₂＜０．９
但し、上記の式（ｉ）及び式（ii）において、Ｄ₁は、球体の直径であり、Ｄ₂は、セパレータの外周端面に外接する円の直径であり、そしてＷは、球体面突き出し溝の開口部の幅である。

本発明の直動軸受の好ましい態様は、次の通りである。
（１）セパレータが円盤状の形状にある。
（２）球体循環溝の数が２〜１０個の範囲内にある。

本発明の直動軸受は、球体循環溝に複数個の球体と複数個のセパレータとが交互に収容されているため、球体同士の衝突による球体の摩耗や騒音の発生が抑制されており、そして球体、セパレータ及び球体面突き出し溝、特に、球体面突き出し溝の開口部の幅が所定のサイズに設定されているため、例えば、直動軸受を取り扱う際、支持対象の軸の取り付けや取り外しの際、あるいはメンテナンスの際のセパレータの脱落も防止された実用的なものである。

次に、本発明の直動軸受を、添付の図面を用いて説明する。

図１は、本発明の直動軸受の構成例を示す一部切り欠き側面図である。図２は、図１に記入した切断線II−II線に沿って切断した直動軸受１０の断面図であり、そして図３は、図２の直動軸受１０の図に丸印を記入した部分を拡大して示す図である。図４は、図１に示す球体保持器１３の平面図であり、そして図５は、球体循環溝１２に複数個の球体１４と複数個のセパレータ１５とを収容した状態を示す図である。図６は、図２に示すセパレータ１５の正面図であり、そして図７は、図６に記入した切断線VII−VII線に沿って切断したセパレータ１５の断面図である。なお、前記の図１〜図３においては、直動軸受１０を、球体保持器１３の内部に軸１６が挿入され、この軸１６を支持している状態で記入してある。

直動軸受１０は、筒体１１、筒体１１の内側に嵌め合わされている、外周面に各々複数個の球体を収容可能な六個の球体循環溝１２が互いに周方向に間隔をあけて形成されていて、そして各々の球体循環溝１２が、軸方向に伸び且つ底部に前記球体を内周面から部分的に突き出させる細長い開口部１２ｃを持つ球体面突き出し溝１２ｂを含む筒状の球体保持器１３、および各々の球体循環溝１２に収容された複数個の球体１４から構成されている。そして、この直動軸受１０は、前記の各々の球体循環溝１２に、前記の複数個の球体１４と、更に両面に凹部１５ａを持つ複数個の盤状のセパレータ１５とが、セパレータ１５の各々の凹部１５ａに球体１４の一部分が嵌め合わされた状態で交互に収容され、そして前記の球体１４、セパレータ１５及び球体面突き出し溝１２ｂが下記の式（ｉ）及び（ii）の関係を満足するサイズに設定されていることに大きな特徴がある。
（ｉ）０．６＜Ｄ₂／Ｄ₁＜０．９
（ii）０．４＜Ｗ／Ｄ₂＜０．９
［但し、上記の式（ｉ）及び式（ii）において、Ｄ₁は、球体１４の直径であり、Ｄ₂は、セパレータ１５の外周端面に外接する円の直径であり、そしてＷは、球体面突き出し溝１２ｂの開口部１２ｃの幅である（図３を参照）。］

筒体１１の内周面には、各々軸方向に延びる複数の凹部１１ａと複数の凸部１１ｂとが周方向に交互に形成されている。筒体１１は、通常、鋼（例、ステンレススチール）に代表される金属材料から形成される。また、筒体１１の加工が容易になり、そして筒体を軽量化できることから、筒体１１を樹脂材料から形成することもできる。更にまた、例えば、直動軸受１０が水中あるいは高温の環境下で使用される場合には、筒体１１をセラミック材料から形成することもできる。

筒体１１の内側には、筒状の球体保持器１３が嵌め合わされている。球体保持器１３の外周面には、各々軸方向に延びる複数の凹部１３ａと複数の凸部１３ｂとが周方向に交互に形成されている。この球体保持器１３の各々の凸部１３ｂは、筒体１１の各々の凹部１１ａに嵌め合わされ、そして筒体１１の各々の凸部１１ｂは、球体保持器の各々の凹部１３ａに嵌め合わされる。これにより、筒体１１の内部での球体保持器１３の周方向への回転が防止される。

図１に示すように、球体保持器１３の軸方向の両外側には、筒体１１の内周面に形成された環状の溝１１ｃに嵌め合わされた止め輪１７、１７が配置されている。各々の止め輪１７は、例えば、金属材料や樹脂材料などの弾性を示す材料から形成されており、周方向の一部分が切り欠かれたＣ字状の形状を有している。この止め輪１７は、力を加えて外径が小さくなるように弾性変形させた状態で筒体１１の端部の開口から内部に挿入される。そして、この止め輪１７は、筒体１１の溝１１ｃに到達すると元の形状に復帰して、溝１１ｃの内部に収容されて一時的に固定される。直動軸受１０の球体保持器１３は、その軸方向の両外側に配置された止め輪１７、１７によって、軸方向への移動が防止されている。球体保持器を、例えば、その両端部にて筒体の内周面に接着したり、あるいは筒体の内部に圧入したりするなどして、筒体の軸方向への移動を防止することもできる。

球体保持器１３の外周面には、各々複数個の球体を収容可能な六個の球体循環溝１２が互いに周方向に間隔をあけて形成されている。そして各々の球体循環溝１２は、軸方向に伸び且つ底部に前記球体を内周面から部分的に突き出させる細長い開口部１２ｃを持つ球体面突き出し溝１２ｂを備えている。各々の球体循環溝１２は、球体面突き出し溝１２ｂと、その両端に接続している溝１２ａ（以下、球体戻し溝１２ａと云う）から構成されている。

球体循環溝の数は２乃至１０個の範囲内にあることが好ましい。球体循環溝の数が１個であると、球体保持器１３の内部に挿入される支持対象の軸１６を支持することができず、その一方で、球体循環溝の数が１０個を超えると、球体保持器１３の構成が複雑となり、また球体保持器１３に球体循環溝が密集して形成されるために球体保持器１３の強度が低下する傾向にある。支持対象の軸１６を、各々の球体循環溝１２の球体面突き出し溝１２ｂの開口部１２ｃから突き出された球体１４の表面（球体面）によって安定に支持するため、球体循環溝の数は３乃至１０個の範囲内にあることが更に好ましい。

球体保持器１３は、例えば、金属材料や樹脂材料から形成される。樹脂材料の例としては、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン：登録商標）およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂が挙げられる。球体保持器１３は、例えば、前記の樹脂材料を各種の成形法（例、射出成形法、圧縮成形法、あるいは注型法など）で成形して作製することができる。

そして、各々の球体循環溝１２には、複数個の球体１４と複数個の盤状のセパレータ１５とが収容されている。球体１４は、例えば、ステンレススチールに代表される鋼から形成される。そしてセパレータ１５は、例えば、前記の球体保持器１３の材料として例示した樹脂材料から形成される。

図６及び図７に示すように、セパレータ１５の両面には凹部１５ａが備えられている。図６に示すように、盤状のセパレータ１５としては、平面形状が円形に設定された円盤状のセパレータを用いることが好ましい。セパレータの平面形状は、例えば、多角形に設定されていてもよい。但し、平面形状が多角形に設定されていると、球体面突き出し溝１２ｂの開口部１２ｃの端部に盤状のセパレータの角部が引っ掛かり、球体１４の円滑な転動が妨げられる場合がある。

そして、図５に示すように、球体保持器の球体循環溝１２には、複数個の球体１４と複数個の盤状のセパレータ１５とが、セパレータ１５の各々の凹部（図７：１５ａ）に球体１４の一部分が嵌め合わされた状態で交互に収容される。これにより、直動軸受１０の球体同士の衝突による球体の摩耗や騒音の発生が低減される。また、各々のセパレータ１５の周囲や凹部に潤滑用のグリースが長期に保持されるため、直動軸受の耐久性が向上し、また頻繁なメンテナンスも不要になる。

直動軸受１０の球体保持器１３の内部には、支持対象となる軸１６が挿入される。直動軸受１０のサイズは、支持対象の軸１６の直径に対応するサイズに設定される。例えば、図１〜図３に示す直動軸受１０は、直径が３０ｍｍの軸１６を支持するために用いられる。この軸１６の直径に応じて、直動軸受１０の球体保持器１３の内径は３０．４ｍｍに、筒体１１の外径は４５ｍｍに、球体１４の直径は３．９７ｍｍに、そしてセパレータの直径は３．１８ｍｍに設定されている。また、セパレータ１５の周縁部における厚みは１．２９ｍｍに、そして凹部（図７：１５ａ）の中央の位置における厚みは０．２３ｍｍに設定されている。なお、球体循環溝１２の長さに応じて、互いに厚みの異なる二種類以上のセパレータを用いることもできる。

そして、この直動軸受１０の球体保持器１３の内部に挿入された軸１６が長さ方向に移動すると、各々の球体循環溝１２の球体面突き出し溝１２ｂに収容されている複数個の球体１４は、軸１６と筒体１１の内周面とに挟まれた状態で転動し、そして球体循環溝１２の内部を循環移動する。これにより、支持対象の軸１６は、各々の球体面突き出し溝１２ｂの開口部１２ｃから突き出された球体１４の表面にて円滑且つ安定に支持される。そして、前記の複数個の球体１４の循環移動に伴い、各々のセパレータ１５もまた、図５に示すように、その両側の球体１４に挟まれて支持された状態で球体循環溝１２の内部を循環移動する。

ところが、本願発明者等の研究によると、球体循環溝の内部に、単純に複数個の球体と複数個のセパレータとを交互に収容して直動軸受を作製すると、通常であれば、図５に示すセパレータ１５と同様に、常に両側の球体に挟まれて支持された状態で球体循環溝の内部を循環移動するはずのセパレータが、低い頻度ではあるものの、球体面突き出し溝の開口部を通って球体保持器の内側に脱落する場合があることが判明した。

このようなセパレータの脱落は、その発生頻度は低いものの、一つのセパレータが脱落すると、残りのセパレータが次々に脱落し、これにより球体同士の衝突による球体の摩耗や騒音が増大するだけでなく、脱落したセパレータが各種の産業機械の故障の原因ともなり得るため実用的には非常に大きな問題となる。また、一つのセパレータが脱落すると、残りのセパレータが、その両側の球体に挟まれて支持されることなく球体循環溝の内部で横倒しになり、この横倒しになったセパレータが球体面突き出し溝の開口部の端部に引っ掛かるなどして、直動軸受による軸の円滑な支持が妨げられたり、また極端な場合には直動軸受が故障することもある。

本発明者等は、このようなセパレータの脱落の原因を明らかにするため、脱落したセパレータの形状やサイズを測定したが、特に設計値と異なることはなく、また脱落せずに球体循環溝の内部に残っているセパレータの形状やサイズと比較しても特に有意差を確認することはできなかった。更に、脱落したセパレータに印を付け、これを再び球体保持器の内部に収容したところ、この印を付けたセパレータは脱落せずに、これとは別のセパレータが脱落する場合があることも判明した。

本発明者等が更に検討を進めた結果、セパレータの脱落は、球体循環溝の内部にて複数個の球体が特定の配置となったときに発生することが判明した。以下に、複数個の球体の配置とセパレータの脱落との関係について詳しく説明する。なお、後に説明するように、図１〜図３に示す本発明の直動軸受１０では、セパレータ１５の脱落を防止することを主な目的として、球体１４、セパレータ１５及び球体面突き出し溝１２ｂのサイズが所定のサイズに設定されているが、複数個の球体１４は、前記のようなセパレータの脱落を生じる直動軸受と同様の配置を取り得るため、以下では、本発明の直動軸受１０の図面を用いて、前記の複数個の球体の配置とセパレータの脱落との関係について説明する。

図５に示すように、通常の場合、直動軸受の複数個の球体１４は、球体循環溝１２の内部にて一列に並んだ状態で整列配置しており、そして各々のセパレータは、その両側の球体１４に挟まれて支持されているため脱落することはない。

ところが、この球体循環溝１２のサイズは、球体１４との摩擦を防止するため、球体１４の直径よりも僅かに大きなサイズに設定されている。特に、球体戻し溝１２ａは、球体面突き出し溝１２ｂの一方の端部に到達した球体を、他方の端部へと円滑に移動させるため、球体面突き出し溝１２ｂよりも大きなサイズ（特に、深さ）に設定されている。このため、球体戻し溝１２ａに収容されている球体１４は、溝１２ａの幅方向や深さ方向に僅かではあるが移動することができる。そして、各々の球体１４が僅かに移動した結果、低い頻度ではあるものの、複数個の球体１４が特定の配置になった場合、特に蛇行して配置された場合に、隣接する球体１４と球体１４との間にセパレータ１５の厚みよりも大きな間隙が生じることが判明した。

図８は、球体戻し溝１２ａの内部において複数個の球体１４が蛇行して配置された状態を示している。この図８では、複数個の球体が蛇行して配置された結果、隣接する球体と球体との間に間隙が生じることを示すため、球体戻し溝１２ａの内部に収容されている球体１４と球体１４との間に間隙１８が生じた状態を示した。そして、前記のように球体戻し溝１２ａの内部にて複数個の球体１４が蛇行して配置された結果、球体面突き出し溝の内部にて隣接する球体と球体との間に、前記と同様にセパレータの厚みよりも大きな間隙が生じると、直動軸受１０が軸１６を支持していない状態では、両者の球体の間のセパレータが球体面突き出し溝の開口部を通って球体保持器１３の内側に脱落する。

なお、前記のように、特許文献２のボールねじは、ねじ軸とナットとが組み合わされた状態で、直線運動案内装置は、軌道レールとスライド部材とが組み合わされた状態で、そしてボールスプラインは、軌道部材（スプライン軸）とスライド部材（外筒）とが組み合わされた状態で販売され、通常、ねじ軸、軌道レール、そして軌道部材が取り外されることはない。従って、セパレータは、ねじ軸とナット、軌道レールとスライド部材、そして軌道部材とスライド部材との間に形成される空間（ボール転送路）の内部に収容され、この空間の外には移動できないようにされているため、前記のような脱落を生じることはない。このため、特許文献２のボールねじ等では、前記のように複数個の球体が蛇行して配置された場合であっても、実用上の問題を生じることはない。

しかしながら、直動軸受（例、リニアブッシュ）は、前記のように殆どの場合は軸と別に販売され、軸を支持していない状態で取り扱われる。このため、例えば、使用者が球体保持器に支持対象の軸を挿入したり、メンテナンスのために球体保持器から軸を取り外したりする際に直動軸受に衝撃が加わったり、球体保持器の内周面に付着した埃等を布で拭き取る際に、この布が球体面突き出し溝から突き出された球体面に接触して球体が移動されたり、あるいは前記の埃等の除去のために吹き付けた圧縮空気により球体が移動されたりすると、低い頻度であるものの、前記のように球体戻し溝の内部にて複数個の球体が特定の配置（例、蛇行した配置）となり、そしてセパレータが脱落する場合がある。すなわち、直動軸受の場合には、複数個の球体が蛇行して配置されると、セパレータが脱落するという（直動軸受に特有の）実用的に大きな問題を生じる。

また、図９は、球体面突き出し溝１２ｂの内部での複数個の球体１４の配置を示している。図９に示すように、軸１６を支持した状態では、球体面突き出し溝１２ｂの内部にて複数個の球体１４が蛇行して配置されることはない。しかしながら、支持対象の軸１６を取り外すと、球体面突き出し溝１２ｂのサイズが球体１４よりも僅かに大きなサイズに設定されているため、各々の球体１４が僅かではあるが溝１２ｂの深さ方向に移動できるようになる。

図１０は、図３に示す球体面突き出し溝１２ｂに収容された球体１４の近傍の部位を拡大して示す図である。図１０に実線で記入した球体１４は、支持対象の軸１６を球体保持器１３から取り外すと、二点鎖線で示す位置まで移動する。直動軸受１０では、この球体１４の移動量Ｌは５０μｍ程度と小さな値である。しかしながら、球体面突き出し溝１２ｂの内部にて、各々の球体１４が移動して、複数個の球体１４が蛇行して配置されると、これにより隣接する球体と球体との間に生じる間隙に、前記の球体戻し溝１２ａの内部での複数個の球体の蛇行により生じる間隙が加わり、更にセパレータの脱落が発生し易くなる。すなわち、直動軸受は、前記のように支持対象の軸を取り外した状態で取り扱われることから、特にセパレータの脱落が発生し易い。

そして、本願発明者等は、直動軸受（例、リニアブッシュ）では、低い頻度ではあるもののセパレータが脱落して実用上の大きな問題を生じ易いという本願発明者等が新たに見出した知見に基づいて、このようなセパレータの脱落を防止することを主な目的として、前記の球体１４、セパレータ１５及び球体面突き出し溝１２ｂのサイズを下記の式（ｉ）及び（ii）の関係を満足するように厳密に管理することにより、実用的にも十分に満足できる直動軸受を得ることに成功した。
（ｉ）０．６＜Ｄ₂／Ｄ₁＜０．９
（ii）０．４＜Ｗ／Ｄ₂＜０．９
［但し、上記の式（ｉ）及び式（ii）において、Ｄ₁は、球体１４の直径であり、Ｄ₂は、セパレータ１５の外周端面に外接する円の直径であり、そしてＷは、球体面突き出し溝１２ｂの開口部１２ｃの幅である（図３を参照）。］

すなわち、上記の式（ii）に示すように、直動軸受１０の球体面突き出し溝１２ｂの開口部１２ｃの幅を、セパレータの外周端面に外接する円の直径（図６及び図７に示すような円盤状のセパレータ１５の場合には、このセパレータの直径）の０．４〜０．９倍の範囲内の幅に設定することにより、球体循環溝１２の内部にて複数個の球体１４が蛇行して、隣接する球体１４と球体１４との間に間隙が生じた場合であっても、両者の球体の間にあるセパレータ１５が前記開口部１２ｃを通過し難くなるため、セパレータ１５の球体保持器１３の内側への脱落を防止することができる。

上記の式（ii）のＷ／Ｄ₂の値が０．９以上であると、球体循環溝１２の内部で複数個の球体１４が蛇行して、隣接する球体１４と球体１４の間に間隙が生じた場合に、両者の球体の間にあるセパレータ１５が、球体面突き出し溝１２ｂの開口部１２ｃを通って球体保持器１３の内側に脱落し易くなり、その一方で、Ｗ／Ｄ₂の値が０．４以下であると、支持対象の軸１６を支持する球体１４が前記開口部１２ｃから突き出るように、開口部１２ｃの幅と球体１４の直径とを精密に設定することが難しくなる。なお、図１〜図３に示す直動軸受１０では、セパレータ１５の直径（Ｄ₂）は３．１８ｍｍに、そして開口部１２ｃの幅（Ｗ）は１．８４ｍｍに設定されている。すなわち、前記のＷ／Ｄ₂の値は０．５８に設定されている。

また、上記の式（ｉ）のＤ₂／Ｄ₁の値が０．９以上であると、セパレータ１５のサイズが大きくなり過ぎ、セパレータ１５が球体面突き出し溝１２ｂの開口部１２ｃの端部に引っ掛かったり、あるいは球体循環溝１２の湾曲部分にてセパレータ１５が溝の内壁面に接触して摩耗したりするなどの問題を生じ易くなり、その一方で、Ｄ₂／Ｄ₁の値が０．６以下であると、セパレータ１５のサイズが小さくなり過ぎ、その両側の球体１４でセパレータ１５を挟んで安定に支持することが難しくなる。なお、図１〜図３に示す直動軸受１０では、球体１４の直径（Ｄ₁）は３．９７ｍｍに、そしてセパレータ１５の直径（Ｄ₂）は３．１８ｍｍに設定されている。すなわち、前記のＤ₂／Ｄ₁の値は０．８に設定されている。

以上のように、本発明の直動軸受は、球体、セパレータ及び球体面突き出し溝のサイズ、特に、球体面突き出し溝の開口部の幅を所定の関係を満足するように厳密に管理することにより、通常の使用状態では球体を保持する機能を果たす球体面突き出し溝の開口部に、本願発明者等が新たに見出した、低頻度であるものの実用上は大きな問題となる直動軸受に特有のセパレータの脱落を防止するという別の機能が更に付加されていることに大きな特徴がある。

なお、従来のボールねじ、直線運動案内装置等では、直動軸受（例、リニアブッシュ）で支持する軸にあたるねじ軸やレールに転走溝が形成されているため、開口部分を狭くすること、すなわち保持器の保持部分を軸に接近させてボールを深く抱え込むことが困難である。そのため、軸を引き抜いた際にボールとセパレータの脱落を同時に防ぐような開口部（保持部分）を設けることは困難である。

本発明の直動軸受の構成例を示す一部切り欠き側面図である。図１に記入した切断線II−II線に沿って切断した直動軸受１０の断面図である。図２の直動軸受１０の図に丸印を記入した部分を拡大して示す図である。図１に示す球体保持器１３の平面図である。球体循環溝１２に複数個の球体１４と複数個のセパレータ１５とを収容した状態を示す図である。図２に示すセパレータ１５の正面図である。図６に記入した切断線VII−VII線に沿って切断したセパレータ１５の断面図である。球体循環溝１２の球体戻し溝１２ａの内部での複数個の球体１４の配置の一例を示す図である。球体循環溝１２の球体面突き出し溝１２ｂの内部での複数個の球体１４の配置の一例を示す図である。図３に示す球体面突き出し溝１２ｂに収容された球体１４の近傍の部位を拡大して示す図である。

符号の説明

１０直動軸受
１１筒体
１１ａ凹部
１１ｂ凸部
１１ｃ溝
１２球体循環溝
１２ａ球体戻し溝
１２ｂ球体面突き出し溝
１２ｃ開口部
１３筒状の球体保持器
１３ａ凹部
１３ｂ凸部
１４球体
１５セパレータ
１５ａ凹部
１６軸
１７止め輪
１８間隙

Claims

筒体、筒体の内側に嵌め合わされている、外周面に各々複数個の球体を収容可能な複数の球体循環溝が互いに周方向に間隔をあけて形成されていて、そして各々の球体循環溝が、軸方向に伸び且つ底部に前記球体を内周面から部分的に突き出させる細長い開口部を持つ球体面突き出し溝を含む筒状の球体保持器、および各々の球体循環溝に収容された複数個の球体からなる直動軸受であって、
前記の各々の球体循環溝に、前記の複数個の球体と、更に両面に凹部を持つ複数個の盤状のセパレータとが、セパレータの各々の凹部に球体の一部分が嵌め合わされた状態で交互に収容され、そして前記の球体突き出し溝の開口部の幅が、セパレータの外周端面に外接する円の直径よりも小さいことを特徴とする直動軸受。
筒体、筒体の内側に嵌め合わされている、外周面に各々複数個の球体を収容可能な複数の球体循環溝が互いに周方向に間隔をあけて形成されていて、そして各々の球体循環溝が、軸方向に伸び且つ底部に前記球体を内周面から部分的に突き出させる細長い開口部を持つ球体面突き出し溝を含む筒状の球体保持器、および各々の球体循環溝に収容された複数個の球体からなる直動軸受であって、
前記の各々の球体循環溝に、前記の複数個の球体と、更に両面に凹部を持つ複数個の盤状のセパレータとが、セパレータの各々の凹部に球体の一部分が嵌め合わされた状態で交互に収容され、そして前記の球体、セパレータ及び球体面突き出し溝が下記の式（ｉ）及び（ii）の関係を満足するサイズに設定されていることを特徴とする直動軸受：
（ｉ）０．６＜Ｄ₂／Ｄ₁＜０．９
（ii）０．４＜Ｗ／Ｄ₂＜０．９
［但し、Ｄ₁：球体の直径、Ｄ₂：セパレータの外周端面に外接する円の直径、そしてＷ：球体面突き出し溝の開口部の幅である］。
セパレータが円盤状の形状にある請求項１もしくは２に記載の直動軸受。
球体循環溝の数が２〜１０個の範囲内にある請求項１もしくは２に記載の直動軸受。