JP2011021724A - ボールブッシュ - Google Patents

Abstract

【課題】従来のボールブッシュの潤滑は、グリース潤滑方式が多く、グリースを塗布する作業が比較的頻繁に必要であるという問題があった。また、潤滑剤による潤滑方式では、別部材を外付けするものであったため、装置全体が大型化されているという問題があった。
【解決手段】複数のループ溝８が設けられ且つ軸部材が挿通される筒状の保持器４と、各ループ溝に転動自在に収容された多数のボール５と、保持器が嵌合されると共にその保持器との間で多数のボールをループ溝に沿って移動可能に保持する筒体３と、を備えている。ループ溝８は、保持器４の外面側に全周に亘って開口されると共にその保持器の内面側において軸方向に直線状に延在された内側開口部１７を有し、筒体の保持器の軸方向外側に、潤滑剤を保持した潤滑部材を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸状部材を軸方向へ摺動自在に支持するために用いられるボールブッシュに関する。

一般に、ボールブッシュは、多数のボールと、その多数のボールを転動自在に保持する保持器と、その保持器が装着される筒体と、を備えて構成されている。保持器には、軸方向に延在された直線部を有するトラック状に形成されたループ溝が複数設けられており、各ループ溝に、それぞれ多数のボールが転動自在に収容されている。このような構成を有するボールブッシュは、多数のボールを保持した保持器にシャフトを挿通することによって使用され、多数のボールを介してシャフトを保持することにより、シャフトとの間に発生する摩擦抵抗を軽減させてシャフトのスムースな移動を行うことができる。

ボールブッシュの使用に際しては、ボールに対して適切な潤滑を行うことにより、シャフトの焼き付き、磨耗、温度上昇を防止して、円滑な運動を確保することができる。ボールブッシュの潤滑には、グリースによる潤滑と、潤滑油による潤滑とが用いられている。一般に、グリース潤滑は、ボールブッシュの内部にグリースを手塗りすることによって行なわれている。また、潤滑油潤滑は、滴下給油方式でシャフトに潤滑油を滴下することによって行われている。

実開平５−１０８２１号公報 特開２００１−１１６０４３号公報

従来の、ボールブッシュの第１の例としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。特許文献１は、この出願人が先に実用新案登録出願したもので、加工容易で高精度のボールブッシュに関するものが記載されている。この特許文献１に係るボールブッシュは、多数のボールと、そのボールを案内する複数のループ溝を有する中空円筒状ボール保持器とを有している。ループ溝の一部がボール保持器の内周及び外周に開口する直線溝として形成され、その直線溝の外周開口の長さ方向の少なくとも一部を覆うように２つのニードルが並列配置され、そのニードルがボールの軌道を形成している、ことを特徴としている。

このような構成を有するボールブッシュ（以下「第１の従来例」という。）によれば、ボールがボールブッシュの外周面側において、ニードルに２点で接するため、寿命を大幅に延ばすことができる、等の効果を得ることができる。

また、従来のボールブッシュの第２の例としては、特許文献２に記載されているようなものもある。特許文献２には、往復運動及び回転運動する機械要素を支持するために用いられるボールブッシュに関するものが記載されている。この特許文献２に係るボールブッシュは、ロッドが挿入される円筒体の内周壁にそのロッドの外面が接する複数のボールが転動可能に配設されている。円筒体の外周壁の両端部はテーパ状に形成されており、その円筒体の外周壁において、その両端部を除く全部又は部分に凹部が形成された、ことを特徴としている。

このような構成を有するボールブッシュ（以下「第２の従来例」という。）によれば、ボールブッシュをブッシュ孔に嵌入する際、テーパ部に案内されてボールブッシュはブッシュ孔に容易かつ確実に嵌入され、作業性及び歩留まりを向上することができる、等の効果が期待される。

しかしながら、前述した第１及び第２の従来例の何れにおいても、その潤滑方式は、グリース潤滑によるものが一般的であった。このグリース潤滑では、グリースを過剰に充填するとボール循環の妨げとなる。そのため、適切な潤滑を維持するには、比較的頻繁にグリースを塗布する作業が必要になっているという問題があった。
また、潤滑剤による潤滑も可能であるが、その潤滑剤を保持するための部材が別途必要となり、外付け装置としてオプション的に使用されていた。

解決しようとする問題点は、従来のボールブッシュの潤滑は、ボール部分にグリースを塗布するグリース潤滑方式が多く、軸部材のスムースな潤滑性を確保するためには、比較的頻繁にグリースを塗布する作業が必要になっていた。また、潤滑油による潤滑方式はオプション的に用いられており、別部材を外付けするものであったため、装置全体が大型化されているという点である。

本出願のボールブッシュは、複数の無端状に連続したループ溝が設けられ且つ軸部材が挿通される筒状の保持器と、複数のループ溝にそれぞれ転動自在に収容された多数のボールと、保持器が嵌合されると共にその保持器との間で多数のボールをループ溝に沿って移動可能に保持する筒体と、を備えている。ループ溝は、保持器の外面側に全周に亘って開口されると共にその保持器の内面側において軸方向に直線状に延在された内側開口部を有し、筒体の保持器の軸方向外側に、潤滑剤を保持した潤滑部材を設けたことを最も主要な特徴としている。

本出願のボールブッシュによれば、多数のボールを保持する保持器の軸方向外側に、潤滑剤を保持した潤滑部材を設ける構成とした。そのため、軸部材との間に生じる摺動摩擦抵抗を長期間に亘って軽減させることができ、軸部材を長期間に亘ってスムースに摺動させることができると共に、摺動面に付着されたゴミやホコリ等を払拭して、摺動面から内部にゴミ等が入り込むのを防止し又は抑制することができる。

本発明のボールブッシュの第１の実施例を示すもので、上半分を断面した説明図である。 図１の上半分を断面した説明図である。 本発明のボールブッシュに係る筒体の第１の実施例を示す中央部を断面した説明図である。 本発明のボールブッシュに係る保持器の第１の実施例を示すもので、図４Ａは正面図、図４Ｂは図４ＡのＸ−Ｘ線断面図である。 本発明のボールブッシュに係る封止部材の第１の実施例を示すもので、図５Ａは中央部縦断面図、図５Ｂは正面図、図５Ｃは図５Ａの要部を拡大した断面図である。 本発明のボールブッシュの第２の実施例を示すもので、上半分を断面した説明図である。 本発明のボールブッシュの使用状態の第１の実施例を示す説明図である。

筒体の内周側で保持器の軸方向外側に、潤滑剤を保持する潤滑部材を配置する。これにより、潤滑剤保持部材に保持された潤滑剤を軸部材に塗布して摺動面を潤滑し、軸部材との間に生じる摺動摩擦抵抗を低減できると共に、ゴミやホコリ等がボールブッシュ内に入り込むのを防止し、軸部材のスムースで軽快な摺動を長期間に亘って確保できるようにする。

図１に示す本発明の第１の実施例に係るボールブッシュ１は、筒体３と、保持器４と、多数のボール５と、潤滑部材６等によって構成されている。筒体３は円筒状をなしており、この筒体３の中心部に貫通穴７が軸方向へ貫通するように設けられている。この貫通穴７に保持器４が所定の隙間をあけて嵌合されている。保持器４は、略円筒状をなしており、この保持器４に複数のループ溝８が設けられている。保持器４のループ溝８には多数のボール５が転動自在に収容されている。この保持器４には軸部材９が摺動自在に挿通され、筒体３に装着される潤滑部材６によって軸部材９の潤滑がなされる。

図３に示すように、筒体３は、薄肉の円筒体からなる筒体部３ａと、この筒体部３ａの軸方向の一端に設けたフランジ部３ｂとを有している。フランジ部３ｂは、筒体部３ａの貫通穴７の中心を通る中心線に対して垂直をなす半径方向外側へ突出するように形成されている。このフランジ部３ｂの平面形状は、四角形として形成できるが、円形であってもよく、また、六角形や八角形その他の形状とすることもできる。フランジ部３ｂには、このボールブッシュ１を他の装置等に取り付けるための取付穴１１が設けられている。この実施例の取付穴１１は、丸形の頭部が付いた取付ネジに対応した座付き穴として形成されている。しかしながら、取付穴１１は、取付座のない普通の通し穴であってもよいことは勿論である。

筒体３の貫通穴７は、軸方向の内側に位置するボール接触部７ａと、このボール接触部７ａの軸方向両側に設けた潤滑剤保持部７ｂ，７ｂとからなっている。ボール接触部７ａと各潤滑剤保持部７ｂとの間には、周方向に連続する第１の環状溝１２がそれぞれ設けられている。また、潤滑剤保持部７ｂの開口端の近傍には、周方向に連続する第２の環状溝１３がそれぞれ設けられている。ボール接触部７ａには、４つの突条部１５が周方向へ等間隔に設けられている。各突条部１５は、貫通穴７の中心線と平行をなすように軸方向へ直線状に延在されており、その長手方向の両端部には、端部側の直径を徐々に大きくしたテーパ部１５ａがそれぞれ設けられている。このような構成を有する筒体３の材質としては、例えば、ベアリング鋼（ＳＵＪ２）が好適であるが、その他の材料を用いることができることは勿論である。

図４Ａ，４Ｂに示すように、保持器４は、肉厚が周方向において変化している略円筒状をなす筒状部材として形成されており、その中心部を中央穴１６が貫通している。この保持器４には、無端状に連続したループ溝８が、周方向に等間隔隔てて４箇所に設けられている。このループ溝８は、３箇所以下に設定してもよく、また、５箇所以上に設ける構成とすることもできる。各ループ溝８は、保持器４の軸方向に延在され且つ周方向へ所定の間隔をあけて平行に設けられた２つの直線部１７ａ、１７ａと、その２つの直線部１７ａ、１７ａの両端間を円弧状に連通する２つの曲線部１７ｂ、１７ｂとからなるトラック形状に形成されている。

各ループ溝８は、保持器４の外面側には、その全周に亘って開口されている。このループ溝８の一部には、内面に開口される内側開口部１７が設けられている。内側開口部１７は、ループ溝８の一方の直線部８ａをその直線方向に貫通すると共に、その両端部は曲線部８ｂにまで到達しており、ループ溝８の略半分を占めている。この内側開口部１７を通過する間だけボール５の一部は、保持器４の内面から中央穴１６内へ突出するように構成されている。また、保持器４の外周面には、筒体３に対する保持器４の回り止めの役割りを果たす突条１８ａ，１８ｂが、ループ溝８と同数の４箇所に設けられている。保持器４の材質としては、例えば、ＰＯＭ（ポリアセタール）が好適であるが、その他のエンジニアリングプラスチックを用いることができることは勿論である。

このような構成を有する保持器４が、４つのループ溝８にそれぞれ所定数のボール５を収容した状態で、筒体３の筒体部３ａに挿入されている。この保持器４は、筒体部３ａの内面に設けた２つの第１の環状溝１２に、仕切り部材の一具体例を示す止め輪２１をそれぞれ装着することにより、筒体３からの軸方向への抜け出しの防止が図られている。この２つの止め輪２１によって保持器４の位置決めがなされ、保持器４に保持されている多数のボール５が、ボール接触部７ａの所定位置に配置される。止め輪２１としては、例えば、リング穴用の丸Ｒ形止め輪を用いることができる。

筒体３の貫通穴７の各潤滑剤保持部７ｂに、潤滑部材６がそれぞれ装着されている。潤滑部材６としては、例えば、フェルトリングを適用することができる。フェルトリング６は、リング状に形成したフェルト材６ａを、これより少し大きく形成した金属製リング６ｂに接合して一体に構成したものである。フェルト材６ａの内周面を軸部材９の外周面に接触させることにより、そのフェルト材６ａに含浸させた潤滑剤を軸部材９の外周面に塗布する。このフェルト材６ａに含浸させる潤滑剤としては、例えば、タービン油、スピンドル油、摺動面油等を用いることができる。また、フェルト材等の保持部材に含浸させることができる場合には、グリース（例えば、リチウム系グリース、ウレア系グリース等）を用いることもできる。

潤滑部材６は、この実施例では、１箇所の潤滑剤保持部７ｂに対して２個のフェルトリング６を配置する構成とした。しかしながら、フェルトリング６は、１箇所に１個だけ設けてもよく、また、３個以上を直列に並べて配置する構成とすることもできる。図１に示すように、フェルトリング６の外側に封止部材２２を配置し、フェルトリング６が潤滑剤保持部７ｂから抜け出すのを防止する。

封止部材２２は、図５Ａ〜５Ｃに示すような構成を有している。即ち、封止部材２２は、Ｃ字状に形成されたベースリング２２ａと、このベースリング２２ａの一方の端面側を覆うシール材２２ｂとを有している。シール材２２ｂは、ベースリング２２ａの全体を覆うように無端状に連続して形成されており、ベースリング２２ａに切欠き部２３を設けることによって第２の環状溝１３に対する着脱操作を容易にしている。シール材２２ｂの外周縁には、筒体３に係合するための掛け止め用のリング状をなす環状係合部２４が設けられている。また、シール材２２ｂの内周縁には、軸部材９に付着した油やゴミ等を払拭するためのリング状をなす環状払拭部２５が設けられている。

封止部材２２のベースリング２２ａの材質としては、例えば、炭素工具鋼（ＳＫ３等）等が好適であるが、その他の材料を用いることもできる。また、シール材２２ｂとしては、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）が好適であるが、その他のゴム或いはプラスチックを用いることもできる。

このような構成を有するボールブッシュ１は、例えば、次のようにして組み立てることができる。まず、保持器４に設けた４つのループ溝８に、そのループ溝８を埋め尽くすように所定数のボール５を収容する。この際、各ループ溝８にグリースを塗布しておくことにより、そのループ溝８からボール５が抜け出すのを防止することができる。次に、各ループ溝８にボール５を保持した保持器４を、筒体３の貫通穴７内に挿入し、ボール接触部７ａに位置させる。そして、保持器４の軸方向外側に位置している２つの第１の環状溝１２に、止め輪２１をそれぞれ装着する。これにより、保持器４を筒体３に対して所定位置に位置決めして保持することができる。

次に、筒体３の軸方向両側に設けた潤滑剤保持部７ｂに、それぞれ所定数のフェルトリング６を装着する。この際、フェルトリング６のフェルト材６ａには、予め所定の潤滑剤を含浸させておくようにする。その後、フェルトリング６の軸方向外側に位置している２つの第２の環状溝１３に、潤滑剤保持部材２２をそれぞれ装着する。このとき、潤滑剤保持部材２２は、ベースリング２２ａ側から挿入してシール材２２ｂを外側に向ける。これにより、潤滑剤保持部材２２によってフェルトリング６が所定位置に保持され、ボールブッシュ１の組み立てが完了する。

このようにして組み立てられるボールブッシュ１は、例えば、図７に示すような装置に用いることができる。図７には、搬送対象物３０の通過を制御する搬送制御装置３１の概略構成を示している。この搬送制御装置３１は、搬送対象物３０を載置して水平方向に移動させるコンベア機構部３２と、そのコンベア機構部３２を保持するフレーム等を有する装置本体部３３と、その装置本体部３３に取り付けられた搬送制御部３４等によって構成されている。

搬送制御部３４は、装置本体部３３のフレームに固定されている断面形状がコ字状をなす固定フレーム３５と、この固定フレーム３５に固定されている流体圧シリンダ３６及び２つのボールブッシュ１，１と、搬送対象物３０の通過を阻止するストッパ板３７等を備えている。固定フレーム３５は、コンベア機構部３２の上側に掛け渡すように形成された門形の部分からなっており、その上面部３５ａを搬送面から所定の高さに設定することにより、その内側に搬送対象物３０が通過可能な大きさの空間部３８が設けられている。流体圧シリンダ３６は、空気等の気体を動力伝達媒体とする空気圧シリンダであってもよく、また、潤滑油等の液体を動力伝達媒体とする液圧シリンダであってもよい。

固定フレーム３５の上面部３５ａの長手方向の略中央部の上面に、流体圧シリンダ３６が固定されていて、その作動軸４１が上面部３５ａを貫通して搬送面側に突出されている。２つのボールブッシュ１，１は、流体圧シリンダ３６を挟んで両側に配置されており、上面部３５ａの上面に複数の固定ねじ４２によって固定されている。各ボールブッシュ１に保持されている軸部材であるロッド９は、同じく上面部３５ａを貫通して搬送面側に突出され、作動軸４１と平行に延在されている。これら作動軸４１及び２本のロッド９，９の先端部にストッパ板３７が固定されている。

ストッパ板３７には、作動軸４１の先端に設けたねじ部４１ａが挿通される穴と、各ロッド９，９の先端に設けたねじ部９ａが挿通される穴とが設けられている。これらの穴に各ねじ部９ａ，４１ａが挿通されていて、各ねじ部９ａ，４１ａに螺合されたナット４４により締め付けられて、ストッパ板３７が作動軸４１及びロッド９と一体的に固定されている。

このような構成を有する搬送制御装置３１の作動は、例えば、次のようなものである。この搬送制御装置３１は、搬送される搬送対象物３０を、その搬送の途中で停止させて搬送経路外に取り出すためのものであり、その際には、ストッパ板３７を搬送経路上に突出させて搬送対象物３０の移動を阻止する。

搬送されてきた搬送対象物３０の搬送を阻止する場合には、まず、流体圧シリンダ３６を作動し、その作動軸４１を載置面側に突出させてストッパ板３７を搬送対象物３０の移動軌跡上に突出させる。このとき、ストッパ板３７の長手方向の両側にはボールブッシュ１のロッド９がそれぞれ固定されており、それらのロッド９が作動軸４１と平行をなして一体的に平行移動される。そのボールブッシュ１は、ロッド９との間の摩擦抵抗を軽減させ、ロッド９の滑らかでスムース動作を確保するため、流体圧シリンダ３６の動作を確実なものとすることができる。

図６に示す本発明の第２の実施例に係るボールブッシュ２は、前記実施例における筒体３からフランジ部３ｂを取り除き、フランジの無いタイプのボールブッシュとして構成したものである。この図６に示すボールブッシュ２が前記実施例で示したボールブッシュ１と異なる点は、筒体の形状のみであり、その他の構成は同一である。そのため、同一部分には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。

ボールブッシュ２の筒体５０は、前記実施例で示したボールブッシュ１の筒体３からフランジ部３ｂを取り除いたものであり、その他の形状及び構成は筒体３と同様である。即ち、筒体５０は、薄肉の円筒体からなる筒体部のみを有しており、その内側の貫通穴７に、軸方向の内側に位置するボール接触部７ａと、そのボール接触部７ａの軸方向両側に位置する潤滑剤保持部７ｂ，７ｂとを設けている。その他の構成、及び作用・効果は前記実施例と同様であり、かかる構成とすることによっても前記実施例と同様の効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、多数のボールを保持する保持器の軸方向外側に、潤滑剤を保持した潤滑部材を設け、その潤滑部材で軸部材を潤滑する構成とした。そのため、潤滑部材で潤滑剤の保持力を増加させ、軸部材との間に生じる摺動摩擦抵抗を長期間に亘って軽減させることができ、軸部材を長期間に亘ってスムースに摺動させることができる。しかも、軸部材に付着したゴミやホコリ等を払拭して、摺動面からボールブッシュの内部にゴミ等が入り込むのを防止し又は抑制することができる。

また、潤滑部材の外側に封止部材を配置する構成としたことにより、潤滑部材が筒体から抜け出すのを確実に防止することができる。更に、保持器と潤滑部材との間を仕切り部材で仕切る構成としたことにより、潤滑部材の摩耗粉等が保持器側に侵入するのを防止することができ、その摩耗粉等によってボールの移動が害されるという不具合の発生を効果的に防止することができる。

本発明は、前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、前記実施例では、搬送制御装置に適用した例について説明したが、軸部材のガイドに使用して軸部材による軸方向への移動をスムースにするためにボールブッシュを使用する各種の装置に適用できることは勿論である。

１，２…ボールブッシュ、 ３，５０…筒体、 ３ａ…筒体部、 ３ｂ…フランジ部、 ４…保持器、 ５…ボール、 ６…潤滑部材、 ６ａ…フェルト材、 ７…貫通穴、 ７ａ…ボール接触部、 ７ｂ…潤滑剤保持部、 ８…ループ溝、 ８ａ…直線部、 ８ｂ…曲線部、 ９…軸部材、 １２…第１の環状溝、 １３…第２の環状溝、 １７…内側開口部、 ２１…止め輪（仕切り部材）、 ２２…封止部材、 ２２ｂ…シール材、 ３０…搬送対象物、 ３１…搬送制御装置、 ３４…搬送制御部、 ３６…流体圧シリンダ、 ３７…ストッパ板

Claims (4)

1. 複数の無端状に連続したループ溝が設けられ且つ軸部材が挿通される筒状の保持器と、
   前記複数のループ溝にそれぞれ転動自在に収容された多数のボールと、
   前記保持器が嵌合されると共に当該保持器との間で前記多数のボールを前記ループ溝に沿って移動可能に保持する筒体と、を備え、
   前記ループ溝は、前記保持器の外面側に全周に亘って開口されると共に当該保持器の内面側において軸方向に直線状に延在された内側開口部を有し、
   前記筒体の前記保持器の軸方向外側に、潤滑剤を保持した潤滑部材を設けた
   ことを特徴とするボールブッシュ。
2. 前記潤滑部材は、リング状に形成したフェルト材を有するフェルトリングである
   ことを特徴とする請求項１記載のボールブッシュ。
3. 前記筒体に、前記潤滑部材の軸方向外側に配置され且つ当該潤滑部材を当該筒体内に保持する封止部材を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載のボールブッシュ。
4. 前記筒体に、前記保持器と前記潤滑部材との間を仕切る仕切り部材を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載のボールブッシュ。

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