JP2011169405A - 運動案内装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転動体保持体をターン内側に引き込む力と外側へ突き出す力との差を少なくできる運動案内装置を提供する。
【解決手段】転動体保持体１０は、複数の転動体３それぞれの進行方向の左右の両側に配置され、それぞれの転動体３を回転可能に保持する転動体保持部１２と、複数の転動体保持部１２を連結する連結部１４と、を有する。負荷転動体転走路及び無負荷戻し路では、転動体保持体１０が負荷転動体転走路及び前記無負荷戻し路に沿って伸び、転動体保持体１０に保持される進行方向の前後の転動体３が離れる。方向転換路では、転動体保持体１０の連結部１４が方向転換路に沿って曲がり、進行方向の前後の転動体３が接触する。
【選択図】図７

Description

本発明は、テーブル等の可動部がベッド等の固定部に対して直線運動又は曲線運動するのを案内するリニアガイド、ボールスプライン等の運動案内装置に関する。

この種の運動案内装置は、ベッド等の固定部に取り付けられる軌道部材と、テーブル等の可動部に固定される移動部材と、を備える。移動部材は軌道部材に直線運動又は曲線運動可能に組み付けられる。軌道部材と移動部材との間には、摩擦抵抗を低減するために多数の転動体が転がり運動可能に介在される。さらに移動部材には、転動体が循環するサーキット状の転動体循環路が設けられる。

軌道部材と移動部材との間を転動体が転がり運動するとき、進行方向の前後の転動体が互いに接触していると、これらの間に相当なすべりが発生するので、転動体の早期の摩耗を招く。この問題を解決するために、進行方向の前後に位置する転動体間にスペーサを介在させ、多数のスペーサをベルトで一連に繋いだ転動体保持体が知られている（特許文献１参照）。スペーサによって転動体同士の接触を防止することができるので、転動体の転がり運動を利用するこの種の運動案内装置に広く用いられている。

運動案内装置のサーキット状の転動体循環路は、軌道部材の転動体転走部と移動部材の負荷転動体転走部との間の負荷転動体転走路、負荷転動体転走路と平行な無負荷戻し路、負荷転動体転走路と無負荷戻し路を接続する一対のＵ字状の方向転換路から構成される。負荷転動体転走路では、転動体は負荷を受けながら転がり運動する。無負荷戻し路及び一対の方向転換路では、転動体は無負荷状態になり、後続の転動体に押されたり、転動体保持体に引っ張られたりしながら移動する。

転動体は転動体保持体と一緒に転動体循環路を循環する。転動体保持体が転動体循環路を循環するとき、負荷転動体転走路及び無負荷戻し路では転動体保持体のベルトが直線状に伸び、方向転換路ではＵ字状に曲がる。ベルトが可撓性のある弾性体である場合、方向転換路でＵ字状に曲がるベルトには、曲げに伴う応力が発生する。転動体間にスペーサを介在させた転動体保持体においては、ベルトには単純な曲げ応力だけでなく、以下の理由により複雑な応力が働く。すなわち、転動体循環路を移動するスペーサの実際の位置は進行方向の前後に位置する転動体によって決定される。このスペーサの実際の位置は、転動体がないと仮定した状態でベルトを曲げたときのスペーサの仮想の位置と異なる。これが原因で転動体保持体のベルトには単純な曲げ応力だけでなく、複雑な応力が発生する。従来の転動体保持体のベルトは、このような複雑な応力に耐えうる強度に設計されていた。

出願人は、ベルトに複雑な応力が発生するのを防止するために、進行方向の前後の転動体間にはスペーサを介在させず、進行方向の左右の両側に配置された転動体保持部によって転動体を保持する転動体保持体を提案した（特許文献２参照）。この転動体保持体は、転動体の進行方向の左右の両側に配置される転動体保持部と、左右の両側の転動体保持部を連結するベルトと、を備える。この転動体保持体によれば、進行方向の前後の転動体間にスペーサが存在しないので、ベルトに複雑な応力が発生するのを防止できる。

特開平５−５２２１７号公報 特開２００８−１７５３２４号公報

しかし、従来の転動体保持体にあっては、負荷転動体転走路に位置する転動体がベルトを引っ張ることから、方向転換路のベルトが方向転換路の内周側案内面に接触し、相当する速度で相対すべりを起こすという課題がある。転動体保持体の転動体保持部を転動体の進行方向の両側に配置したとしてもこの課題を解決することはできない。

発明者は、方向転換路で転動体がターンするときに転動体保持体に作用する力に着目した。その結果、スペーサや転動体保持部をターン内側に引き込む力が外側へ突き出す力よりも圧倒的に大きく、これが原因でベルトが方向転換路の内周側案内面に接触することを知見した。

そこで本発明は、転動体保持体をターン内側に引き込む力と外側へ突き出す力との差を少なくし、ひいては転動体保持体のベルトが方向転換路の内周側案内面に接触するのを防止したり、接触する圧力を緩和したりすることができる運動案内装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、長手方向に伸びる転動体転走部を有する軌道部材と、前記転動体転走部に対向する負荷転動体転走部、前記負荷転動体転走部と平行に伸びる無負荷戻し路、及び前記負荷転動体転走部と前記無負荷戻し路とを接続する方向転換路を有する移動部材と、前記転動体転走部と前記負荷転動体転走部との間の負荷転動体転走路、前記無負荷戻し路、及び前記方向転換路から構成される転動体循環路に配列される複数の転動体と、前記複数の転動体を回転可能に保持する転動体保持体と、を備える運動案内装置において、前記転動体保持体は、前記複数の転動体それぞれの進行方向の左右の両側に配置され、前記転動体をそれぞれ回転可能に保持する転動体保持部と、複数の転動体保持部を連結する連結部と、を有し、前記負荷転動体転走路及び前記無負荷戻し路では、前記転動体保持体が前記負荷転動体転走路及び前記無負荷戻し路に沿って伸び、前記転動体保持体に保持される進行方向の前後の転動体が離れ、前記方向転換路では、前記転動体保持体の前記連結部が前記方向転換路に沿って曲がり、進行方向の前後の転動体が接触する運動案内装置である。

本発明の他の態様は、負荷転動体転走路、負荷転動体転走部と平行に伸びる無負荷戻し路、及び前記負荷転動体転走部と前記無負荷戻し路とを接続する方向転換路からなる転動体循環路に組み込まれ、複数の転動体を回転可能に保持する転動体連結体であって、前記転動体保持体は、一列に配列された転動体の左右の両側に配置され、複数の転動体それぞれを回転可能に保持する転動体保持部と、複数の転動体保持部を連結する連結部と、を有し、前記転動体保持体を直線状に伸ばすと、前記転動体保持体に保持される列方向の前後の転動体が離れ、前記転動体保持体を所定の曲率で曲げると、前記列方向の前後の転動体が接触する転動体連結体である。

本発明によれば、方向転換路において進行方向の前後の転動体を接触させることによって、転動体保持体をターン外側に突き出す力（図８，図１８のｆｂ）を発生させることができる。このため、転動体保持体をターン内側に引き込む力と外側へ突き出す力との差を少なくすることができ、ひいては転動体保持体のベルトが方向転換路の内周側案内面に接触するのを防止したり、接触する圧力を緩和することができる。

本発明の第一の実施形態における運動案内装置（リニアガイド）示す側面図（一部断面を含む） 上記リニアガイドの正面図（一部断面を含む） リテーナを示す図（図中（ａ）は側面図を示し、（ｂ）は平面図を示す） リテーナの拡大斜視図 リテーナの他の例を示す図（図中（ａ）は側面図を示し、（ｂ）は平面図を示す） ボール循環路を循環するリテーナ及びボールの拡大図 方向転換路を循環するリテーナ及びボールの拡大図 リテーナのボール保持部に作用する力のベクトル図 ボールターン時の幾何図の一例 リテーナの比較例を示す図 本発明の第二の実施形態におけるリニアガイドの断面図 本発明の第三の実施形態におけるリニアガイドの側面図（一部断面図を含む） 本発明の第三の実施形態におけるリニアガイドの正面図（一部断面図を含む） リテーナを示す図（図中（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は側面図を示す） リテーナの拡大斜視図 ボール循環路を循環するリテーナ及びボールの拡大図 方向転換路を循環するリテーナ及びボールの拡大図 リテーナのボール保持部に作用する力のベクトル図 ボールターン時の幾何図の一例 本発明の第四の実施形態におけるリニアガイドの断面図

図１及び図２は、本発明の第一の実施形態における運動案内装置としてのリニアガイドを示す。図１はリニアガイドの側面図（一部断面図を含む）を示し、図２は正面図（一部断面図を含む）。

リニアガイドは、直線状に延びる軌道部材としての軌道レール１と、この軌道レール１に多数の転動体としてのボール３を介して移動自在に設けられた移動部材としての移動ブロック２とを備えている。

軌道レール１は、断面略四角形状で細長く延ばされる。軌道レール１の左右側面及び上面には、長手方向に沿って伸びる転動体転走部としてのボール転走溝１ａが形成される。この実施形態では、軌道レール１の左右側面に二条、上面に二条、合計四条のボール転走溝１ａが形成される。ボール転走溝１ａの断面形状は単一の円弧からなるサーキュラーアーク溝形状又は二つの円弧からなるゴシックアーチ溝形状に形成される。ボールはボール転走溝１ａに一点又は二点で接触する。軌道レール１には、軌道レール１をベッド等の固定部に取り付けるためのボルト用の透し孔１ｂが形成される。

移動ブロック２は、軌道レール１のボール転走溝１ａに対向する負荷転動体転走部としての負荷ボール転走溝２ａが形成される移動ブロック本体４と、移動ブロック本体４の移動方向の両端部に取り付けられる一対の蓋部材としてのエンドプレート５、から構成される。図２に示すように、移動ブロック本体４は、軌道レール１の上面に対向する中央部４ａと、中央部４ａの左右両側から下方に延び、軌道レール１の左右側面に対向する側壁部４ｂと、を備える。移動ブロック本体４の中央部４ａの下面及び側壁部４ｂの内側面には、軌道レール１のボール転走溝１ａに対向する４条の負荷ボール転走溝２ａが形成される。

図１に示すように、軌道レール１のボール転走溝１ａ及び移動ブロック２の負荷ボール転走溝２ａとの間に、直線状に伸びる負荷転動体転走路としての負荷ボール転走路Ｐ１が形成される。無負荷戻し路Ｐ２は負荷ボール転走路Ｐ１と平行に直線状に伸びる。負荷ボール転走路Ｐ１の端部と無負荷戻し路Ｐ２の端部とはＵ字状の方向転換路Ｐ３で接続される。これら負荷ボール転走路Ｐ１、無負荷戻し路Ｐ２及び方向転換路Ｐ３によってサーキット状の転動体循環路としてのボール循環路が形成される。ボール循環路は合計４条形成される。

図２に示すように、移動ブロック本体４には、移動ブロック本体４のインサート成形、又は樹脂成形された部品の組み込み等により、無負荷戻し路構成部７及びＲピース８（図１参照）が形成される。無負荷戻し路構成部７には、負荷ボール転走溝２ａと平行に伸びる無負荷戻し路Ｐ２が形成される。Ｒピース８には方向転換路Ｐ３の内周側が形成される。方向転換路の外周側はエンドプレート５に形成される。エンドプレート５を移動ブロック本体４に取り付けることで、方向転換路Ｐ３が形成される。

移動ブロック２には、移動ブロック２内に塵芥等の異物が侵入するのを防止するシール６が取り付けられる。また、移動ブロック２にはボール循環路にグリース、潤滑油等の潤滑剤を供給するためのニップル９が取り付けられる。

ボール循環路には、転動体として複数のボール３が配列・収容される。複数のボール３は、負荷ボール転走路Ｐ１を荷重を受けながら転がり運動する。負荷ボール転走路Ｐ１の一端まで転がったボール３は、Ｕ字状の方向転換路Ｐ３を経由した後、無負荷戻し路Ｐ２に入る。無負荷戻し路Ｐ２を通過したボールは、反対側の方向転換路Ｐ３を経由した後、再び負荷ボール転走路Ｐ１に入る。

複数のボール３は転動体保持体としてのリテーナ１０によって回転可能に保持される。移動ブロック２のボール循環路にはリテーナ１０を案内するための案内溝１１（図２，図６参照）がその全長に亘って形成される。

図３及び図４は、リテーナ１０を示す。図３（ａ）はリテーナ１０の側面図を示し、図３（ｂ）は平面図を示す。図４はリテーナ１０の斜視図を示す。リテーナ１０は、ボール３の進行方向の両側に配置され、ボール３を回転可能に保持する転動体保持部としてのボール保持部１２と、複数のボール保持部１２を連結する帯状の連結部１４と、を備える。ボール保持部１２及び連結部１４は樹脂の射出成形等により一体に形成される。

ボール保持部１２は、ボール３の進行方向（ボール３は一列に配列されているのでボール３の列方向でもある）の左側に配置される左側ボール保持部１２ａと、右側に配置される右側ボール保持部１２ｂと、から構成される。左側ボール保持部１２ａ及び右側ボール保持部１２ｂは、負荷ボール転走路Ｐ１を転がるボール３の回転軸ｃｌ１上に配置され、ボール３を所定の位置に保持する。図４に示すように、円盤状の左側ボール保持部１２ａ及び右側ボール保持部１２ｂの対向面には、ボール３の外形の球面に対応した曲面状の凹み１５が形成される。この凹み１５がボール３に接触する。

左側ボール保持部１２ａ及び右側ボール保持部１２ｂは連結部１４に結合される。連結部１４は、可撓性を有するように細長い薄板からなる帯状に形成される。図３（ａ）の側面図に示すように、連結部１４の厚さ方向の中心線ｃｌ２は、ボール保持部１２によって保持されるボール３の中心を結んだ線ｃｌ３（ボール３の回転軸ｃｌ１が含まれる平面）よりも上側に配置される。図７に示すようにボール循環路に沿った断面でみたとき、リテーナ１０の連結部１４の厚さ方向の中心線ｃｌ２は、ボール３の中心を結んだ線ｃｌ３よりも外側に配置される。

図３（ｂ）に示すように、連結部１４には、ボール３の形状に対応した複数の略円形状の孔１５が空けられる。そして、ボール３の進行方向の前側及び後ろ側と連結部１４との間には、ボール３の形状に対応した円弧状のすきま１６が空く。ボール３は負荷ボール転走路Ｐ１において、連結部１４に接触することなく、ボール保持部１２のみに接触する。軌道レール１のボール転走溝１ａや移動ブロック２の負荷ボール転走溝２ａに接触する部分３ａの軌跡上には従来のリテーナ１０のような油脂分を除去してしまう作用があるものはない方がよい。

図５はリテーナ１０の他の例を示す。この例のリテーナ１０においては、端に位置するボール３の進行方向の前側（又は後ろ側）に駒１７が設けられている。駒１７を設けることにより、有端帯状の連結部１４の両端に位置する一対のボール間の距離を一定に保つことができる。

図６及び図７はボール循環路を循環するリテーナ１０及びボール３の拡大図を示す。図６に示すように、負荷ボール転走路Ｐ１及び無負荷戻し路Ｐ２では、ボール３が一列に並ぶ。リテーナ１０の連結部１４も負荷ボール転走路Ｐ１及び無負荷戻し路Ｐ２に沿って直線状に伸びる。リテーナ１０のボール保持部１２に保持されているボール３は一定のピッチを保って互いに離れる。

図７に示すように、ボール３が方向転換路でターンすると、リテーナ１０の連結部１４は方向転換路に沿った所定の曲率で曲げられる。そして、あるところで隣り同士のボール３が接触してそれ以上は曲がらなくなる。この状態で、リテーナ１０のボール保持部１２や連結部１４が方向転換路Ｐ３の案内溝１１に接触しないように案内溝１１が設計される。ターン時はボール３が先に方向転換路Ｐ３の内周側及び外周側に接触し、リテーナ１０のボール保持部１２及び連結部１４は案内溝１１に接触しない。

図８は、方向転換路において連結部１４が湾曲し、ボール３同士が接触したとき、リテーナ１０のボール保持部１２に作用する力のベクトルを示す。図８中左側にはボール保持部１２に作用している力を、右側にはボール保持部１２の中心での力のつり合い状態を示す。それぞれの記号は、
ｆ_ｒ１：隣のボール保持部から連結部を介して引張られる力
ｆ_ｒ２：ターン部分全体を内側へ引き込む力
ｆ_ｒ３：連結部が湾曲することによる反力
ｆ_ｂ：ボール同士の接触による反力
である。リテーナ１０の連結部１４とボール保持部１２との強度の差から、リテーナ１０は連結部１４のみで湾曲し、連結部１４とボール保持部１２との接合部付近は湾曲しないと考えられる。

図８に示すように、方向転換路Ｐ３でボール３を接触させることにより、ボール３の接触による反力ｆｂを発生させることができる。ボール保持部１２をターン外側へ突き出す力を大きくすることができ、ボール保持部１２をターン外側へ突き出す力をターン内側に引き込む力に近付けることができる。このため、ボール３が方向転換路Ｐ３でターンするとき、リテーナ１０のターン内側への移動量が少なくすることができ、設計値通りの理想状態に近い状態でリテーナ１０を移動させることができる。したがって、ターン内側にリテーナ１０の連結部１４やボール保持部１２が移動し、リテーナ１０が案内溝１１に接触するのを防止することができる。しかも、ボール保持部１２をボール３の進行方向の左右に配置するので、方向転換路Ｐ３でターンするときにボール保持部１２がボール３のターンの障害になることがない。このため、ボール３のスムーズな移動が可能になる。以上によりリテーナ１０の耐久性が格段に向上するものと考えられ、リテーナ入りガイドの信頼性も向上すると考えられる。

ボール保持部１２をターン内側に引き込む力はボール保持部１２をターン外側へ突き出す力よりも若干大きい。最終的に残ったボール保持部１２をターン内側へ引き込む力は方向転換路のための仕事（向心力となってボール３を方向転換路Ｐ３で円運動させる）をすることになる。

ボール３は進行方向の左右に配置されるボール保持部１２によりボール３の回転軸ｃｌ１近傍を保持される。ボール３の回転軸ｃｌ１の近傍は接線速度が小さいので、ボール３を保持してもその摩擦抵抗は小さい。このため、ボール３の転がり抵抗を低減させることができ、ひいてはリニアガイドの位置決め精度も向上させることができる。

図９は、ボールターン時の幾何図の一例を示す。方向転換路Ｐ３でボール３同士を接触させるためには、この図に示すように、ボールの半径Ｒ、ボールピッチ２ｂ、方向転換路のＰＣＤを決定すればよい。この図９には、ボールピッチ間半分の状態の、リテーナ１０の連結部１４がストレート状態から湾曲してボール３同士が接触した状態が示されている。図９のようにｘｙ座標を設定し、リテーナ１０の連結部１４とボール保持部１２との接合部の座標を（ａ，０）、連結部１４がストレートのときのボール３の中心の座標を（ｂ，−ｃ）とする。そこから未知数であるｒを中心にθだけ回転し、ボール中心が（ｂ´，ｃ´）にきたときがボール同士が接触するときとなる。ボール半径はＲとする。これらａ，ｂ，ｃ，ｒ，θを用いて、ｂ´，ｃ´を示してやれば、(1)及び(2)の関係より未知数であるｒ，θが求まる。また、ボール中心径ＰＣＤも求まる。

図１０は、ボール３間にスペーサ２１を介在させた場合のリテーナの比較例を示す。ボール３間にスペーサ２１を介在させた場合、ターン時に生ずる連結部２２の湾曲を制約するものが全くない。そのため、ターン時に生ずる力の殆どがスペーサ２１をターン内側へ引き込む力となる。スペーサ２１の連結部２２の案内溝への接触が発生し、相当する速度で相対すべりを起こすことになる。図１０の左側にはボールターン時に一つのスペーサ２１に作用している力を、右側にはスペーサ２１の中心部での力のつり合い状態を示す。それぞれの記号は、
ｆ_ｒ１：隣のスペーサから連結部を介して引張られる力
ｆ_ｒ２：ターン部分全体を内側へ引き込む力
ｆ_ｒ３：連結部が湾曲することによる反力
ｆ_ｂ：ボールから受ける反力
である。

力のつり合いは、図１０のとおり、スペーサ２１をターン内側へ引き込む力の方が外側へ突き出す力より圧倒的に大きい（○＞△）と考えられる。このターンに必要な力より余分に生じている力が、スペーサ２１をターン内側へ引き込む力となる。

図１１は、本発明の第二の実施形態におけるリニアガイドの断面図を示す。この実施形態では、図３に示すリテーナ１０の連結部１４の端が繋がれ、連結部１４が無端の輪に形成される。その他の構造は図３に示すリテーナ１０と同一である。

この実施形態において、方向転換路Ｐ３の内周側を構成する方向転換路内周側構成部としてのＲピース３１は、移動ブロック本体３４にスライド可能に組み付けられる。Ｒピース３１は、全体がきのこ形状に形成され、方向転換路Ｐ３の内周側が形成される本体部３１ａと、本体部３１ａに結合される軸部３１ｂと、を備える。軸部３１ｂは移動ブロック本体３４の嵌合穴３４ａにスライド可能に挿入される。Ｒピース３１の軸部３１ｂと移動ブロック本体３４の嵌合穴３４ａの底面との間には、付勢手段としてのスプリング３６が介在される。Ｒピース３１の軸部３１ｂ及び方向転換路Ｐ３の内周側には、低摺動抵抗になるようにＤＬＣ（Diamond-like Carbon）皮膜を形成してもよい。スプリング３６の替わりにゴムのような弾性体を用いてもよい。

無端状のリテーナ１０は、移動ブロック本体３４の両端のＲピース３１により外側に張られた状態でボール循環路に組み込まれる。エンドプレート３５の方向転換路の外周側はリテーナ１０の移動軌跡に対応できるように深く形成される。

この実施形態の運動案内装置によれば、Ｒピース３１をスプリング３６等の弾性体の力によって可動させ、常にリテーナ１０を外側に張らせるようにしているので、膨潤等によるリテーナ１０の伸びを吸収することができる。また、エンドプレート３５内でリテーナ１０を引っ張っているため、ボール３が負荷域に出入りする部位である移動ブロック本体３４の金属部とエンドプレート３５の樹脂部のつなぎ目の段差に対して、ボール３の移動軌跡はより水平（負荷ボール転走面と平行）になり、なおかつ安定しているため、その衝突によるダメージも少なくなる。このため、精度面・寿命面での性能向上が見込まれる。

図１２及び図１３は、本発明の第三の実施形態におけるリニアガイドを示す。ボール３及びリテーナ４１が組み込まれる移動ブロック２や軌道レール１の構造は第一の実施形態におけるリニアガイドと同一なので同一の符号を附してその説明を省略する。

図１４及び図１５はリニアガイドに組み込まれるリテーナを示す。図１４（ａ）はリテーナ４１の平面図を示し、図１４（ｂ）は側面図を示す。図１５はリテーナ４１の斜視図を示す。この実施形態のリテーナ４１は、ボールの進行方向の左右に配置されるボール保持部４２と、複数のボール保持部４２を連結する連結部としてのリンク４４と、を備える。各リンク４４は、進行方向に隣り合う一対のボール保持部４２に回転可能に連結される。複数のリンク４４によって全てのボール保持部４２が回転可能に連結される。

図１４（ａ）に示すように、ボール保持部４２はボール３の進行方向の左側に配置される左側ボール保持部４２ａと、進行方向の右側に配置される右側ボール保持部４２ｂと、から構成される。左側ボール保持部４２ａ及び右側ボール保持部４２ｂは、負荷ボール転走路Ｐ１を転がるボール３の回転軸ｃｌ１上に配置され、ボール３を所定の位置に保持する。図１５に示すように、円盤状の左側ボール保持部４２ａ及び右側ボール保持部４２ｂの対向面には、ボール３の球面に対応した曲面状の凹み４３が形成される。この凹み４３がボール３に接触する。

リンク４４は、全体がＨ字形状に形成され、ボール３の進行方向の左側に配置される左側リンク４４ａと、右側に配置される右側リンク４４ｂと、左側リンク４４ａの上部と右側リンク４４ｂの上部との間に架け渡されるアーム４４ｃとから構成される。進行方向に隣り合う一対の左側ボール保持部４２ａは、左側リンク４４ａに回転可能に連結され、進行方向に隣り合う一対の右側ボール保持部４２ｂは、右側リンク４４ｂに回転可能に連結される。アーム４４ｃにはボール３の形状に対応した円弧状の切欠き４５が形成される。ボール３の進行方向の前側及び後ろ側とアーム４４ｃとの間にはすきま４６（図１４（ｂ）参照）が空けられる（図参照）。図１４（ｂ）に示すように、端部に位置するリンク４４−１は、Ｈ字状のリンク４４をアーム４４ｃの中心線に沿って半分にした形状をなしていて、端に位置するボール保持部４２に固定される。リンク４４には、潤滑特性の優れた樹脂、強度の高い樹脂、又は金属が用いられる。

図１４（ｂ）に示すように、進行方向に隣り合う一対のボール保持部４２のうちの一方に対するリンク４４の回転中心と一対のボール保持部４２のうちの他方に対するリンク４４の回転中心とを結んだ線ｃｌ２は、ボール保持部４２によって保持されるボール３の中心を結んだ線ｃｌ３よりも上側に配置される。これにより、リテーナ４１をボール循環路内に挿入したとき、リンク４４の回転中心を結んだ線ｃｌ２はボール３の中心を結んだ線ｃｌ３よりもボール循環路の外側に配置される（図１７参照）。

図１６及び図１７はボール循環路を循環するリテーナ４１及びボール３の拡大図を示す図１６に示すように、負荷ボール転走路Ｐ１及び無負荷戻し路Ｐ２では、ボールが一列に並ぶ。リテーナ４１のリンク４４も負荷ボール転走路Ｐ１及び無負荷戻し路Ｐ２に沿って直線状に伸びる。リテーナ４１のボール保持部４２に保持されているボール３は一定のピッチを保って互いに離れる。

図１７に示すように、ボール３が方向転換路Ｐ３でターンすると、リテーナ４１の複数のリンク４４は曲げられる。そして、あるところで隣り同士のボール３が接触してそれ以上は曲がらなくなる。各リンク４４はボール保持部４２に回転可能に連結されているため、各リンク４４自体には曲げ変形が起こらない。しかし、複数のリンク４４の全体でみたとき、複数のリンク４４は方向転換路に沿って曲がる。複数のリンク４４が方向転換路Ｐ３に沿って曲がった状態では、リテーナ４１のボール保持部４２やリンク４４は方向転換路Ｐ３の案内溝４５に接触しないように設計される。

図１８は、方向転換路Ｐ３においてボール３が接触したとき、リテーナ４１のボール保持部４２に作用する力のベクトルを示す。図１８中左側にはボール保持部４２に作用している力を、右側にはボール保持部４２の中心での力のつり合い状態を示す。それぞれの記号は、
ｆ_ｒ：リンクがボール保持部を引張る力
ｆ_ｂ：ボール同士の接触による反力
である。

方向転換路Ｐ３でボール３を接触させることにより、ボール３の接触による反力ｆ_ｂを発生させることができる。ボール保持部４２をターン外側へ突き出す力を大きくすることができ、ボール保持部４２をターン外側へ突き出す力をボール保持部４２をターン内側に引き込む力に近付けることができるので、ボール３が方向転換路でターンするとき、リテーナ４１のターン内側への移動量を少なくすることができる。

また、リテーナ４１のリンク４４とボール保持部４２とがリンク接合になっているので、リンク４４はボール保持部４２に対して自由に回転することができる。ボール３のターン時には嵌合部分の回転動作によってボール列の方向が変えられるので、リンク４４及びボール保持部４２に曲げ応力が働かない。よって、リテーナ４１の耐久性が格段に向上するものと考えられる。

図１９は、ボールターン時の幾何図の一例を示す。方向転換路Ｐ３でボール同士を接触させるためには、この図１９に示すように、ボールの半径Ｒ、ボールピッチ２ｂ、方向転換路のＰＣＤを決定すればよい。この図には、ボールピッチ間半分の状態の、リテーナ４１のリンク４４がストレート状態から回転してボール同士が接触した状態が示されている。図１９のようにｘｙ座標を設定し、リテーナ４１のリンク４４とボール保持部４２との接合部を（ａ，０）、リンク４４がストレートのときのボール３の中心を（ｂ，−ｃ）とする。そこからリンク４４が未知数であるθだけ回転し、ボール中心が（ｂ´，ｃ´）にきたときがボール同士が接触するときとなる。ボール半径はＲとする。これらａ，ｂ，ｃ，θを用いて、ｂ´，ｃ´を示してやれば、下記の式より未知数であるθが求まる。また、ボール中心径ＰＣＤも求まる。

図２０は、本発明の第四の実施形態におけるリニアガイドの断面図を示す。この実施形態では、図１４に示すリテーナ４１の全てのボール保持部４２がリンク４４によって繋がれ、リテーナ４１が無端の輪に形成される。その他の構造は図１４に示すリテーナと同一である。

Ｒピース４７は、全体がきのこ形状に形成され、移動ブロック本体４８にスライド可能に組み付けられる。Ｒピース４７の軸部４７ａは移動ブロック本体４８の嵌合穴４８ａにスライド可能に挿入される。Ｒピース４７の軸部４７ａと移動ブロック本体４８の嵌合穴４８ａの底面との間には、付勢手段としてのスプリング４９が介在される。無端のリテーナ４１は、移動ブロック本体４８の両端のＲピース４７により外側に張られた状態でボール循環路に組み込まれる。エンドプレート５０の方向転換路Ｐ３の外周側はリテーナ４１の移動軌跡に対応できるように深く形成される。

この実施形態の運動案内装置によれば、Ｒピース４７をスプリング４９等の弾性体の力によって可動させ、常にリテーナ４１を外側に張らせるようにしているので、膨潤等によるリテーナの伸びを吸収することができる。

なお、本発明の実施形態は本発明の要旨を変更しない範囲で種々変更可能である。例えば転動体としてはボールのみならず、ローラも使用することができる。また、上記の実施形態では、移動ブロックが直線的に運動するリニアガイドについて説明したが、本発明は移動ブロックが曲線的に運動する曲線運動案内装置にも適用することもできる。さらに、軌道部材としての軌道軸と、移動部材としての軌道軸を囲む外筒から構成されるボールスプラインにも適用することができる。さらに、方向転換路の中心線は、所定の曲率で曲げられていればよく、曲率が一定の円弧であっても、曲率が連続的に変化する楕円、クロソイド曲線等であってもよい。曲率が連続的に変化する楕円、クロソイド曲線等の場合、曲率が最も大きい箇所で転動体同士が接触することになる。

１…軌道レール（軌道部材），１ａ…ボール転走溝（転動体転走部），２…移動ブロック（移動部材），２ａ…負荷ボール転走溝（負荷転動体転走部），３…ボール（転動体），４，３４，４８…移動ブロック本体（移動部材本体），５，３５，５０…エンドプレート（蓋部材），１０，４１…リテーナ（転動体保持体），１４…連結部，１２，４２…ボール保持部（転動体保持部），１６…すきま，３１，４７…Ｒピース（方向転換路内周構成部），３６，４９…スプリング（付勢手段），４２ｂ…右側ボール保持部（右側転動体保持部），４２ａ…左側ボール保持部（左側転動体保持部），４４ｃ…アーム，４４…リンク（連結部），４４ｂ…右側リンク，４４ａ…左側リンク

Claims (8)

1. 長手方向に伸びる転動体転走部を有する軌道部材と、前記転動体転走部に対向する負荷転動体転走部、前記負荷転動体転走部と平行に伸びる無負荷戻し路、及び前記負荷転動体転走部と前記無負荷戻し路とを接続する方向転換路を有する移動部材と、前記転動体転走部と前記負荷転動体転走部との間の負荷転動体転走路、前記無負荷戻し路、及び前記方向転換路から構成される転動体循環路に配列される複数の転動体と、前記複数の転動体を回転可能に保持する転動体保持体と、を備える運動案内装置において、
   前記転動体保持体は、前記複数の転動体それぞれの進行方向の左右の両側に配置され、前記転動体をそれぞれ回転可能に保持する転動体保持部と、複数の転動体保持部を連結する連結部と、を有し、
   前記負荷転動体転走路及び前記無負荷戻し路では、前記転動体保持体が前記負荷転動体転走路及び前記無負荷戻し路に沿って伸び、前記転動体保持体に保持される進行方向の前後の転動体が離れ、
   前記方向転換路では、前記転動体保持体の前記連結部が前記方向転換路に沿って曲がり、進行方向の前後の転動体が接触する運動案内装置。
2. 前記複数の転動体保持部を連結する連結部は、帯状であり、
   前記方向転換路で前記転動体が接触し易くなるように、前記転動体循環路に沿った断面でみたとき、前記転動体保持体の前記連結部の厚さ方向の中心線は、前記転動体保持部によって保持される転動体の中心を結んだ線よりも外側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の運動案内装置。
3. 前記負荷転動体転走路を転がる転動体の進行方向の前側及び後ろ側と前記連結部との間には、すきまが空けられることを特徴とする請求項２に記載の運動案内装置。
4. 前記複数の転動体保持部を連結する連結部は、転動体の進行方向に隣り合う一対の転動体保持部を回転可能に連結する複数のリンクからなり、
   前記複数のリンクによって全ての転動体保持部が一連に連結されることを特徴とする請求項１に記載の運動案内装置。
5. 前記方向転換路で前記転動体が接触し易くなるように、前記転動体循環路に沿った断面でみたとき、転動体の進行方向に隣り合う前記一対の転動体保持部のうちの一方に対する前記リンクの回転中心と前記一対の転動体保持部のうちの他方に対する前記リンクの回転中心とを結んだ線は、前記転動体保持部によって保持される転動体の中心を結んだ線よりも外側に配置されることを特徴とする請求項４に記載の運動案内装置。
6. 前記転動体保持部は、転動体の進行方向の左側に配置される左側転動体保持部と、転動体の進行方向の右側に配置される右側転動体保持部と、を有し、
   前記リンクは、前記左側転動体保持部に回転可能に連結される左側リンクと、前記右側転動体保持部に回転可能に連結される右側リンクと、前記左側リンクと前記右側リンクとの間に架け渡されるアームと、を有し、
   前記負荷転動体転走路を転がる転動体の進行方向の前側及び後ろ側と前記アームとの間にはすきまが空けられることを特徴とする請求項４又は５に記載の運動案内装置。
7. 前記移動部材は、
   前記負荷転動体転走部及び前記無負荷戻し路を有する移動部材本体と、
   前記移動部材本体の移動方向の端面に取り付けられ、前記方向転換路の外周側が形成される蓋部材と、
   前記移動部材本体にスライド可能に設けられ、前記方向転換路の内周側を構成する方向転換路内周構成部と、
   無端状に形成される前記転動体保持体の前記連結部に張力を与えることができるように、前記方向転換路内周構成部を前記蓋部材に向かって付勢する付勢手段と、を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の運動案内装置。
8. 負荷転動体転走路、負荷転動体転走部と平行に伸びる無負荷戻し路、及び前記負荷転動体転走部と前記無負荷戻し路とを接続する方向転換路からなる転動体循環路に組み込まれ、複数の転動体を回転可能に保持する転動体連結体であって、
   前記転動体保持体は、一列に配列された転動体の左右の両側に配置され、複数の転動体それぞれを回転可能に保持する転動体保持部と、複数の転動体保持部を連結する連結部と、を有し、
   前記転動体保持体を直線状に伸ばすと、前記転動体保持体に保持される列方向の前後の転動体が離れ、
   前記転動体保持体を所定の曲率で曲げると、前記列方向の前後の転動体が接触する転動体連結体。

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