JP2009287683A - 直動装置用セパレータおよび直動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転動体に接触する部分の摩耗や破損を防止するとともに、転動溝や循環路中の異物を吸着して清浄な環境を保つことによって一層の長寿命化が可能な直動装置用セパレータおよび直動装置を提供する。
【解決手段】このセパレータ１０は、隣り合うボール（転動体）３にそれぞれ接触する一対の凹面１４を有する本体部１２と、この本体部１２とは別個に形成された多孔質部１８とを備え、多孔質部１８は、本体部１２に且つ隣り合うボール３とは非接触な位置に装着されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、案内部材と、その案内部材に対して複数の転動体を介して相対移動する外方部材とを備える直動装置に係り、特に、この種の直動装置に用いられ、隣り合う転動体同士の間に介装されるセパレータに関する。

この種の直動装置としては、例えばリニアガイド、リニアボールベアリング等の直動案内軸受や各種のボールねじ等がある。これら直動装置は、多くの産業機械の重要な機械要素として多用されている。この種の直動装置では、隣り合う転動体同士が接触すると、転動体の摩耗や発熱が発生する。そのため、隣り合う転動体同士の間には、プラスチック等からなるセパレータが介装され、これにより、転動体同士の接触を防止し、ボールの摩耗や発熱を低減させている（例えば特許文献１ないし２参照）。

ここで、例えば特許文献１に記載の技術では、セパレータ全体を多孔質体で構成しており、これにより、セパレータの表面及び内部に存在する多数の細孔に潤滑剤を保持し、直動装置の長寿命化を可能としている。
また、例えば特許文献２に記載の技術では、セパレータを、転動体に接触する本体部（ボール保持部）と、この本体部の外周に固定されて本体部よりも軟質な弾性部とから構成しており、これにより、循環の際に段差等に引っ掛かったとしても、外周に固定した弾性部が弾性変形することで、その引っ掛かりによる摩擦トルクの発生を抑制するとともに、弾性部よりも硬質な本体部でセパレータの倒れを防ぎ、円滑な循環を可能としている。
特開２００４−０３６７８８号公報 特開２００４−１５０５８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、セパレータ全体を多孔質体で構成するので、転動体に接触する部分も多孔質体となる。そのため、中実構造をもつものに比較して強度が低下する。したがって、転動体に接触する部分に摩耗や破損が生じる可能性がある。また、特許文献２に記載の技術は、本体部が硬質なので、セパレータの摩耗を防ぎ得るものの、外周に固定した弾性部は多孔質体とは違い転動溝や無限循環路中の異物を吸着することができない。そのため、外部環境から侵入した異物や転動体と転動溝との接触による摩耗粉を起因とする寿命低下を緩和することができない。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、転動体に接触する部分の摩耗や破損を防止するとともに、転動溝や無限循環路中の異物を吸着して清浄な環境を保ち、一層の長寿命化が可能な直動装置用セパレータおよび直動装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のうち第一の発明は、案内部材と、その案内部材に対して複数の転動体を介して相対移動する外方部材とを備える直動装置に用いられ、前記複数の転動体の隣り合う転動体同士の間に介装されるセパレータであって、当該セパレータは、隣り合う転動体にそれぞれ接触する一対の凹面を有する本体部と、この本体部とは別個に形成された多孔質部とを備え、前記多孔質部は、前記本体部に且つ前記隣り合う転動体とは非接触な位置に装着されていることを特徴としている。

第一の発明に係る直動装置用セパレータによれば、本体部と多孔質部とが別個に形成されており、本体部は、隣り合う転動体にそれぞれ接触する一対の凹面を有するので、この本体部でセパレータの倒れを防ぐことで円滑な循環を可能とし、また、この本体部に対し、耐磨耗性に優れた材料を多孔質部とは別個に用いることができるので、転動体に接触する部分の摩耗や破損を防止可能である。そして、多孔質部は、その表面および内部に存在する多数の細孔に転動溝や無限循環路中の異物を吸着して清浄な環境を保つことができる。さらに、この多孔質部は、隣り合う転動体とは非接触な位置に装着されているので、一旦吸着した異物が再び転動体に付着してしまうことを防止し、これにより、防塵性能を向上させることができる。したがって、このセパレータを用いる直動装置の一層の長寿命化をはかることができる。
ここで、第一の発明に係る直動装置用セパレータにおいて、前記本体部は、その外周面に、自身の周方向に沿って形成された環状溝を有し、前記多孔質部は、前記環状溝に嵌め込まれていることは好ましい。このような構成であれば、本体部および多孔質部相互の密着性をより向上させることができ、また、装着状態を安定させることができる。

また、本発明のうち第二の発明は、案内部材と、その案内部材に対して複数の転動体を介して相対移動する外方部材と、前記複数の転動体の隣り合う転動体同士の間に介装される複数のセパレータとを備える直動装置であって、前記セパレータとして、第一の発明に係る直動装置用セパレータが介装されていることを特徴としている。
第二の発明に係る直動装置によれば、隣り合う転動体同士の間に、第一の発明に係る直動装置用セパレータが介装されているので、転動体に接触する部分の摩耗や破損を防止するとともに、転動溝や無限循環路中の異物を吸着して清浄な環境を保つことによって一層の長寿命化が可能となる。

上述のように、本発明によれば、転動体に接触する部分の摩耗や破損を防止するとともに、転動溝や無限循環路中の異物を吸着して清浄な環境を保てるので、格別に防塵性能や、転動溝や転動体の強度を上げなくても、一層の長寿命化が可能な直動装置用セパレータおよび直動装置を提供することができる。

以下、本発明に係る直動装置用セパレータ、およびこれを備えた直動装置の実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る直動装置の第一の実施形態として示すリニアガイドの斜視図であり、同図では一部を破断して図示している。また、図２は、図１におけるセパレータを示す図であり、同図（ａ）は隣り合う転動体同士の間に介装された状態での、転動体中心を含む断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）でのＡ−Ａ断面図である。

図１に示すように、このリニアガイド１００は、略四角柱状の案内レール（案内部材）１を有し、この案内レール１に、横断面略コ字状のスライダ（外方部材）２が跨設されている。案内レール１の両側面には、その長手方向に沿ってボール軌道溝１ａが形成されている。また、スライダ２には、その略コ字状の両袖部内にボール軌道溝２ａを有している。そして、ボール軌道溝２ａと案内レール１のボール軌道溝１ａとによってボール転動路６が構成されている。

さらに、スライダ２には、その軸方向両端部に、一対のエンドキャップ４がボルト４ａによって着脱自在に装着されている。この一対のエンドキャップ４は、その内部に略Ｕ字状のボール循環路（不図示）をそれぞれ有し、また、その両袖部内にボール戻し通路８が形成されている。一対のエンドキャップ４の各ボール循環路は、上記ボール転動路６およびボール戻し通路８を環状に連結させることにより無限循環路を構成している。そして、この無限循環路内に、複数のボール（転動体）３が転動自在に配設され、このボール３が無限循環路を循環可能になっており、このボール３の転がり運動を介してスライダ２が案内レール１に沿って直線運動を行うようになっている。

ここで、図１に示すように、このリニアガイド１００には、隣り合うボール３同士の間に、セパレータ１０が介装されており、ボール３同士の競り合いが防止されている。以下、このセパレータ１０について、より詳しく説明する。
図２に示すように、このセパレータ１０は、短円柱状の本体部１２と、この本体部１２とは別個に形成された環状の多孔質部１８とを備えている。この本体部１２は、隣り合うボール３にそれぞれ接触する一対の凹面１４を有している。各凹面１４は、ボール３の転動面を保持するゴシックアーチ形状になっている。本体部１２の外径は、ボール３の直径の約７５％となっている。そして、この本体部１２は、樹脂組成物の成形体から構成され、本実施形態の例では、６６ナイロン（ポリアミド樹脂）から形成されている。なお、本体部１２を構成する樹脂組成物に対して補強材を含有することは好ましい。

一方、多孔質部１８は、その表面及び内部に複数の気孔を有する多孔質体からなり、図２に示すように、本体部１２の外周面１５に沿って且つ隣り合うボール３とは非接触な位置に装着されている。そして、この多孔質部１８の外径は、本体部１２の外周面１５に装着された状態において、リニアガイド１００の無限循環路内での他の部品との干渉を避けるために、ボール３の直径よりも小さい寸法になっている。また、この多孔質部１８の内径は、本体部１２の外周面１５部分の直径よりも小さく、本体部１２の外周面１５に対してしまりばめで装着されている。これにより、このセパレータ１０は、ボール３同士の間に介装されて、リニアガイド１００に組み込まれた状態で無限循環路内を循環しても、本体部１２に対する多孔質部１８のガタツキが防止されている。なお、この多孔質部１８を形成する多孔質材料は特に限定されないが、金属材料やポリイミド樹脂粉末の焼結体などが好適に用い得る。本実施形態の例では、ポリイミド樹脂粉末の焼結体を用いている。また、本実施形態の焼結体は、体積比で１０〜４０％の気孔を有している。

次に、このセパレータ１０およびリニアガイド１００の作用・効果について説明する。
このリニアガイド１００は、隣り合うボール３同士の間に、セパレータ１０が介装されているので、ボール３に接触する部分の摩耗や破損を防止するとともに、転動溝や無限循環路中の異物を吸着して清浄な環境を保つことによって一層の長寿命化を可能としている。
つまり、このリニアガイド１００に装着されたセパレータ１０によれば、短円柱状の本体部１２と環状の多孔質部１８とが別個に形成されており、本体部１２は、隣り合うボール３にそれぞれ接触する一対の凹面１４を有するので、この本体部１２でセパレータ１０の倒れを防ぐことで円滑な循環を可能とし、また、この本体部１２には、耐磨耗性に優れた６６ナイロン（ポリアミド樹脂）を、多孔質部１８とは別個に用いたので、ボール３に接触する部分の摩耗や破損を効果的に防止できる。

そして、多孔質部１８は、その表面および内部に存在する多数の細孔によって、転動溝、つまりボール軌道溝１ａ、２ａや無限循環路中の異物を吸着して清浄な環境を保つ、という防塵性能を発揮することができる。さらに、この環状の多孔質部１８は、本体部１２の外周面１５に沿って且つ隣り合うボール３とは非接触な位置に装着されているので、一旦吸着した異物が再びボール３に付着してしまうことが防止される。したがって、上記の防塵性能を向上させ、これにより、このセパレータ１０を用いるリニアガイド１００の一層の長寿命化をはかることができる。また、多孔質部１８の表面および内部に存在する多数の細孔に潤滑剤を保持することができ、ボール循環路（方向転換路）の内側案内部材と多孔質部１８とが接触することで、無限循環路内に潤滑剤を供給し、より一層の長寿命化が可能となる。

次に、本発明に係る直動装置用セパレータおよびこれを備えた直動装置の第二の実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図３は、本発明に係る直動装置の第二の実施形態として示すボールねじの縦断面図である。
同図に示すように、このボールねじ２００は、外周面に螺旋状のねじ溝２１ａを有するねじ軸（案内部材）２１と、このねじ溝２１ａと対向するねじ溝２２ａを内周面に有するナット（外方部材）２２と、これらねじ溝２１ａ、２２ａで構成されたボール転動路に、転動自在に配設された複数のボール（転動体）３とを有している。そして、前記ボール転動路の端部には、転動してくるボール３をすくい上げ、他端に送るリターンチューブ（ボール循環路）２４がチューブ押さえ２４ａによって固定されて無限循環路を構成している。

これにより、このボールねじ２００は、ねじ軸２１とナット２２とを相対的に回転させて一方を軸方向に移動させることで、複数のボール３の転動を介して、ねじ軸２１とナット２２との相対螺旋運動が行われるようになっている。なお、ナット２２の軸方向の一端にはフランジ２５が形成され、このフランジ２５とねじ軸２１との間、及びナット２２の軸方向他端側とねじ軸２１との間は、防塵用シール２６でそれぞれ閉塞されている。

ここで、このボールねじ２００において、隣接するボール３間には、上述した第一実施形態と同様のセパレータ１０が介装されており、ボール３同士の競り合いが防止されている。そのため、このボールねじ２００によれば、上述した第一実施形態のセパレータ１０が奏する作用および効果同様の作用および効果を得ることができる。
なお、本発明に係る直動装置用セパレータおよび直動装置は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。

例えば、上述した第一実施形態及び第二実施形態においては、直動装置としてリニアガイド１００やボールねじ２００に適用した例についてそれぞれ説明したが、これに限らず、リニアガイドおよびボールねじを組み合わせたテーブルや、ユニット品であるモノキャリア等、その他の直動装置に適用することも可能である。また、転動体についてもボールに限らず、例えば、転動体をコロとしてもよい。

また、本発明に係る直動装置用セパレータは、全ての隣り合う転動体同士の間に介装することが必須でなく、一部の隣り合う転動体同士の間に介装するようにしてもよい。しかし、転動体に接触する部分の摩耗や破損を防止するとともに、防塵性能を向上させて一層の長寿命化を可能とする上で、全ての隣り合う転動体同士の間に、本発明に係る直動装置用セパレータ介装することは好ましい。

また、例えば本発明に係る直動装置用セパレータ自体についても、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、図４に変形例を示す。
同図に示すように、この変形例では、本体部１２は、その短円柱状の外周面１５に、自身の周方向に沿って形成された環状溝１６を有しており、環状の多孔質部１８は、この環状溝１６に嵌め込まれている点が上記実施形態とは異なっている。環状溝１６は、その横断面（同図（ａ）の断面）形状が略Ｖ字状をなし、径方向外側に向けて拡幅して形成されている。そして、多孔質部１８は、環状溝１６の略Ｖ字状の左右の面に当接した状態で嵌め込まれており、環状溝１６の底部との間に、隙間Ｓが確保されるようになっている。

この変形例の構成によれば、本体部１２および多孔質部１８相互の密着性をより向上させることができ、また、装着状態を安定させることができる。また、環状溝１６の底部との間に、隙間Ｓが確保されているので、隙間部を潤滑剤溜りとして利用できる。
また、例えば上記実施形態ないし変形例では、セパレータ１０の本体部１２が短円柱状であり、また、多孔質部１８が環状に形成されている例で説明したが、これに限らず、転動体やセパレータの形状に合わせて両者を適宜の形状に設定してもよい。

本発明に係る直動装置の一例として示すリニアガイドの斜視図である。 図１におけるセパレータを示す図である。 本発明に係る直動装置の一例として示すボールねじの縦断面図である。 図１のセパレータの変形例を示す図であり、同図は図２に対応する図を示している。

符号の説明

１ 案内レール（案内部材）
２ スライダ（外方部材）
３ ボール（転動体）
１０ セパレータ
１２ 本体部
１４ 凹面
１５ 外周面
１６ 環状溝
１８ 多孔質部
２１ ねじ軸（案内部材）
２２ ナット（外方部材）
１００ リニアガイド（直動装置）
２００ ボールねじ（直動装置）

Claims (3)

1. 案内部材と、その案内部材に対して複数の転動体を介して相対移動する外方部材とを備える直動装置に用いられ、前記複数の転動体の隣り合う転動体同士の間に介装されるセパレータであって、
   当該セパレータは、隣り合う転動体にそれぞれ接触する一対の凹面を有する本体部と、この本体部とは別個に形成された多孔質部とを備え、前記多孔質部は、前記本体部に且つ前記隣り合う転動体とは非接触な位置に装着されていることを特徴とする直動装置用セパレータ。
2. 請求項１において、
   前記本体部は、その外周面に、自身の周方向に沿って形成された環状溝を有し、前記多孔質部は、前記環状溝に嵌め込まれていることを特徴とする直動装置用セパレータ。
3. 案内部材と、その案内部材に対して複数の転動体を介して相対移動する外方部材と、前記複数の転動体の隣り合う転動体同士の間に介装される複数のセパレータとを備える直動装置であって、
   前記セパレータとして、請求項１または２に記載の直動装置用セパレータが介装されていることを特徴とする直動装置。

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