JP2013155818A - ハウジング付き直動軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングの内側面を精密に機械加工する必要がなく、そして外筒とハウジングとを固定する手段を別に用意することを必要としない、従って製造が容易な直動軸受を提供すること。
【解決手段】外筒１１、外筒の内側に嵌め合わされた筒状転動体保持器１２、そして筒状転動体保持器に保持された複数個の転動体１３を含む直動軸受１４、および直動軸受の周囲に配置された筒状のハウジング３５からなり、上記のハウジングが樹脂材料製の筒状成型体であって、前記筒状成型体の両端部のそれぞれが、外筒の各端面を超えて延び、かつ各端面の少なくとも一部分を被覆しているハウジング付き直動軸受。
【選択図】図３

Description

本発明は、直動駆動の周囲に筒状のハウジングを配置した構成のハウジング付き直動軸受とその製造方法とに関する。

従来より、各種機械装置において直動駆動される軸体を支持するために、直動軸受（リニア軸受）が一般的に使用されている。

直動軸受は通常、外筒、外筒の内側に嵌め合わされている筒状の転動体保持器（球状ベアリング保持器）、そして筒状転動体保持器に保持された複数個の転動体から構成される。直動する軸体は、この筒状転動体保持器の内側に挿入され、筒状転動体保持器の内側に部分的に突き出た複数の回転する転動体により支持され、円滑な摺動が可能となる。

直動軸受の各種機械装置への取り付けを容易にするため、直動軸受の外筒の周囲に金属材料製の筒状ハウジングを配置した構成のハウジング付き直動軸受は既に知られている。

このようなハウジング付き直動軸受では、ハウジングから直動軸受が抜け出さないように、直動軸受をハウジングの内部に固定する手段が必要になる。

図１は、従来のハウジング付き直動軸受の構成例を示す斜視図である。そして図２は、図１に記入した切断線II−II線に沿って切断したハウジング付き直動軸受１０の断面図である。但し、図２には、ハウジング付き直動軸受１０を軸体２１を支持した状態で記入してあり、そして図１に示すハウジング１５のねじ孔１５ｃは記入していない。

図１及び図２に示すハウジング付き直動軸受１０は、外筒１１、外筒１１の内側に嵌め合わされている筒状転動体保持器１２、そして筒状転動体保持器１２に保持された複数個の転動体１３を含む直動軸受１４、および直動軸受１４の周囲に配置された筒状のハウジング１５から構成されている。ハウジング１５は、金属材料から形成されていて、各種機械装置への取り付け用のねじ孔を備えている。

なお、前述のように、図１及び図２に示すハウジング付き直動軸受１０は、ハウジング１５から直動軸受１４が抜け出さないように固定する手段として、直動軸受１４の軸方向の両外側に、それぞれ止め輪（スナップリング）１６を備えている。止め輪１６は、ハウジング１５の内周面を切削加工して形成した周溝に嵌め合わされている。

特許文献１には、金属材料製の筒状ハウジングを用いたハウジング付き直動軸受が記載されている。ハウジングの外周面には、各種機械装置への取り付け用のねじ溝が形成されている。

同文献には、ハウジングから直動軸受が抜け出さないように、ハウジングと直動軸受とを、接着、圧入、あるいは止め輪を利用して互いに固定することが記載されている。

特開２０１０−１３３４８９号公報

ハウジング付き直動軸受では、ハウジングの内部で直動軸受が微動すると、軸体の直進精度が低下する問題が発生することがある。

上記の従来のハウジング付き直動軸受では、いずれもハウジングを金属材料で形成している。従って、上記のようなハウジング内部での直動軸受の微動を抑制するためには、両者を接着固定する場合を除き、金属材料製のハウジングの内側面を、直動軸受の外筒の外形に対応する形状に精密に切削加工（あるいは研磨加工）する必要があるが、このような精密加工は、ハウジング付き直動軸受の製造工程を複雑にするとの問題がある。

また、図１及び図２に示すハウジング付き直動軸受では、ハウジング外部への直動軸受の抜け出し（脱落）を確実に防止するため、外筒とハウジングとを、止め輪を利用して互いに固定している。しかしながら、止め輪を取り付けるため外筒の内周面を切削加工して周溝を形成する作業は、非常に煩雑なものである。

本発明の課題は、ハウジングの内側面を精密に機械加工する必要がなく、そして外筒とハウジングとを固定する手段を別に用意することを必要としない、従って製造が容易な直動軸受を提供することにある。

本発明者は、大量に且つ低価格で製造可能な樹脂成型品をハウジングとして用いること、そして上記ハウジングと直動軸受との組み立て方法について研究を進めた。その結果、直動軸受の周囲に樹脂材料製の筒状成型体を直接に形成してハウジングとして用いることにより、ハウジングの内側面を、外筒の外形に対応する形状に精密に設定することができ、更に上記筒状成型体の形状に工夫を加えることにより、上記ハウジングの形成と同時に直動軸受の軸方向への移動、すなわちハウジングからの抜けだしを防止することも可能となり、従って上記のような直動軸受とハウジングとを固定する煩雑な作業が不要になることを見いだし、本発明に到達した。

本発明は、外筒、外筒の内側に嵌め合わされている筒状転動体保持器、そして筒状転動体保持器に保持された複数個の転動体を含む直動軸受、および直動軸受の周囲に配置された筒状のハウジングからなるハウジング付き直動軸受であって、上記のハウジングが樹脂材料製の筒状成型体であって、前記筒状成型体の両端部のそれぞれが、外筒の各端面を超えて延び、かつ各端面の少なくとも一部分を被覆していることを特徴とするハウジング付き直動軸受にある。

上記本発明の直動軸受においては、筒状成型体の各端部が、外筒の各端面の外周側の環状の領域を被覆していることが好ましい。

本発明はまた、外筒、外筒の内側に嵌め合わされている筒状転動体保持器、そして筒状転動体保持器に保持された複数個の転動体を含む直動軸受、および直動軸受の周囲に配置された筒状のハウジングからなるハウジング付き直動軸受であって、上記のハウジングが樹脂材料製の筒状成型体であって、前記筒状成型体の内周面及び外筒の外周面のうちの一方に凸部が備えられ、そして他方に凹部が備えられていることを特徴とするハウジング付き直動軸受にもある。

上記本発明の直動軸受の好ましい態様は、次の通りである。
（１）外筒の外周面に凹部が備えられ、そして筒状成型体の内周面に凸部が備えられている。
（２）筒状成型体の両端部のそれぞれが、外筒の各端面を超えて延び、かつ各端面の少なくとも一部分を被覆している。

本発明のハウジング付き直動軸受は、その製造に際してハウジングの内側面を精密に機械加工する必要がなく、そして直動軸受とハウジングとを別に用意した固定手段を介して互いに固定する煩雑な作業も必要としないため、簡単に製造することができる。

従来のハウジング付き直動軸受の構成例を示す斜視図である。 図１に記入した切断線II−II線に沿って切断したハウジング付き直動軸受１０の断面図である。 本発明のハウジング付き直動軸受の構成例を示す断面図である。 図３のハウジング付き直動軸受３０の拡大図である。 本発明のハウジング付き直動軸受の別の構成例を示す断面図である。 図５のハウジング付き直動軸受５０の拡大図である。 本発明のハウジング付き直動軸受の更に別の構成例を示す断面図である。

先ず、本発明のハウジング付き直動軸受の代表的な実施態様を、添付の図面を参照しながら説明する。

図３は、本発明のハウジング付き直動軸受の構成例を示す断面図である。そして図４は、図３のハウジング付き直動軸受３０の拡大図である。

ハウジング付き直動軸受３０は、外筒１１、外筒１１の内側に嵌め合わされている筒状転動体保持器１２、そして筒状転動体保持器１２に保持された複数個の転動体１３を含む直動軸受１４、および直動軸受１４の周囲に配置された筒状のハウジング３５から構成されていて、そのような構成については、上記の図１及び図２に示す従来のハウジング付き直動軸受１０の構成と同様である。

本発明のハウジング付き直動軸受３０は、上記ハウジング３５が樹脂材料製の筒状成型体であって、図４の拡大図に示すように、筒状成型体（ハウジング）３５の両端部のそれぞれが、外筒１１の各端面を超えて延び、かつ各端面の外周側の環状の領域（外筒の各端面の一部分）を被覆していることに特徴がある。以下では、上記の外筒の端面の一部分を被覆している筒状成型体（ハウジング）の一部分を「被覆部」とも云う。

筒状成型体３５は、公知の方法で樹脂材料を成型することにより、直動軸受１４の周囲に簡単に且つ直接的に形成することができる。この際に、筒状成型体３５の内側面が、外筒１１の外形に対応する形状に精密に設定される。従って、ハウジング３５の内側面を精密に機械加工する必要はない。

一方、筒状成型体３５の被覆部３５ａは、外筒１１の各端面の一部分を被覆している。このため、直動軸受１４の外筒１１は、筒状成型体３５に対して軸方向に移動することはできない。すなわち、上記のように筒状成型体３５を成形する際に、これと同時に直動軸受１４の軸方向への移動、すなわちハウジングからの脱落（抜け出し）が防止される。従って、直動軸受１４とハウジング３５とを別に用意した固定手段を介して互いに固定する煩雑な作業は必要でない。

このように、本発明のハウジング付き直動軸受３０は、その製造に際してハウジング３５の内側面を精密に機械加工する必要がなく、そして直動軸受１４とハウジング３５とを別に用意した固定手段を介して互いに固定する煩雑な作業も必要としないため、簡単に製造することができる。

図５は、本発明のハウジング付き直動軸受の別の構成例を示す断面図である。そして図６は、図５のハウジング付き直動軸受５０の拡大図である。

ハウジング付き直動軸受５０もまた、外筒５１、外筒５１の内側に嵌め合わされている筒状転動体保持器１２、そして筒状転動体保持器１２に保持された複数個の転動体１３を含む直動軸受５４、および直動軸受５４の周囲に配置された筒状のハウジング５５から構成されていて、そのような構成については、上記の図１及び図２に示す従来のハウジング付き直動軸受１０の構成と同様である。

本発明のハウジング付き直動軸受５０は、上記のハウジング５５が樹脂材料製の筒状成型体であって、図６に示すように、外筒５１の外周面に凹部５１ａが備えられ、そして筒状成型体（ハウジング）５５の内周面に凸部５５ａが備えられていることに特徴がある。

筒状成型体５５もまた、公知の方法で樹脂材料を成型することにより、直動軸受５４の周囲に簡単に且つ直接的に形成することができる。この際に、筒状成型体５５の内側面が、外筒５１の外形に対応する形状に精密に設定される。従って、ハウジング５５の内側面を精密に機械加工する必要はない。

一方、上記外筒５１の凹部５１ａと筒状成型体５５の凸部５５ａとは、互いに係合している。このため、直動軸受５４の外筒５１は、筒状成型体５５に対して軸方向に移動することはできない。すなわち、上記のように筒状成型体５５を成形する際に、これと同時に直動軸受５４の軸方向への移動、すなわちハウジングからの脱落（抜け出し）が防止される。従って、直動軸受５４とハウジング５５とを別に用意した固定手段を介して互いに固定する煩雑な作業は必要でない。

このように、本発明のハウジング付き直動軸受５０は、その製造に際してハウジング５５の内側面を精密に機械加工する必要がなく、そして直動軸受５４とハウジング５５とを別に用意した固定手段を介して互いに固定する煩雑な作業も必要としないため、簡単に製造することができる。

図７は、本発明のハウジング付き直動軸受の更に別の構成例を示す断面図である。

図７のハウジング付き直動軸受７０の構成は、ハウジング７５の形状が異なること以外は、図３のハウジング付き直動軸受３０の構成と同様である。すなわち、ハウジング７５としては、樹脂材料製の筒状成型体が用いられている。

ハウジング７５は、各種機械装置への取り付けのための板状取付部７５ｄを二つ備えている。各々の板状取付部７５ｄには、取り付け用のボルトなどを挿入するための孔７５ｃが形成されている。

このように、ハウジング７５として樹脂材料製の筒状成型体を用いると、各種機械装置への取り付け方法に応じた形状の取付部（例、上記板状取付部７５ｄ）を、上記筒状成型体の成形と同時に簡単に形成することができる。仮にハウジングが金属材料製であると、上記のような板状取付部を切削により形成するためには、非常に複雑で時間のかかる機械加工が必要になる。

以下では、本願発明のハウジング付き直動軸受の構成と好ましい実施態様について詳細に説明する。

ハウジングを構成する筒状成型体は、公知の樹脂材料から形成される。樹脂材料としては、熱可塑性樹脂材料、あるいは各種の硬化性樹脂材料を用いることが好ましく、熱可塑性樹脂を用いることが特に好ましい。

熱可塑性樹脂の例としては、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、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。

筒状成型体の成形方法に特に制限はなく、使用する樹脂材料に適した成形方法を利用することができる。成形方法は、射出成形法あるいは注型法であることが好ましく、射出成形法であることが特に好ましい。

前記の図３及び図４に示すハウジング付き直動軸受３０のように、被覆部を持つ筒状成型体をハウジングとして用いる場合、被覆部は、外筒の各端面の少なくとも一部分を被覆していればよい。被覆部は、外筒の各端面の周方向の一部分のみを被覆していてもよいし、外筒の各端面の径方向の一部分のみ、例えば、図３及び図４に示すように、外筒の各端面の外周側の環状の領域を被覆していてもよいし、あるいは外筒の各端面の全部（全体）を被覆していてもよい。

被覆部は、外筒の内周縁部よりも内周側に突き出ていてもよく、また直動軸受の内部での軸体の円滑な移動を妨げることがなければ、軸体の周面に接触していてもよい。

上記の被覆部を有する筒状成型体をハウジングとして用いたハウジング付き直動軸受は、例えば、下記の方法によって作製（製造）することができる。

外筒の内周面を遮蔽部材で覆い、そして遮蔽部材で覆われた外筒の周囲に金型を配置する工程、金型の内部に流動状態にした樹脂材料（例えば、加熱溶融した熱可塑性樹脂材料）を流し入れて固化することにより、上記外筒の周囲に筒状成型体、但し、この筒状成型体の両端部のそれぞれは、外筒の各端面を超えて延び、かつ各端面の少なくとも一部分を被覆している、からなる筒状のハウジングを成形（形成）する工程、外筒及びハウジングから金型及び遮蔽部材を取り除く工程、そして外筒の内側に複数個の転動体を保持している筒状転動体保持器を嵌め合わせる工程からなるハウジング付き直動軸受の製造方法。

前記の図５及び図６に示すハウジング付き直動軸受５０では、外筒５１の外周面に凹部５１ａが備えられ、そして筒状成型体５５の内周面に凸部５５ａが備えられている。これとは逆に、外筒の外周面に凸部が備えられていて、そして筒状成型体の内周面に凹部が備えられていてもよい。また、これらの凸部と凹部との組の複数組を備えていてもよい。

但し、外筒を、例えば、鋼に代表される金属材料から形成する場合には、外周面に凸部を備える外筒よりも、外周面に凹部を備える外筒のほうが、簡単な機械加工による作製が可能である。

上記の凹部には、外筒あるいは筒状成型体の周方向に沿って延びる溝が含まれる。上記溝は、外筒あるいは筒状成型体の周方向の一部分に形成されていてもよいし、周方向の全体に（従って、環状に）形成されていてもよい。同様に、上記の凸部には、外筒あるいは筒状成型体の周方向に沿って延びる線状突起が含まれる。上記線状突起は、外筒あるいは筒状成型体の一部分に形成されていてもよいし、周方向の全体に（従って、環状に）形成されていてもよい。

外筒の外周面に凹部を備え、そして筒状成型体の内周面に凸部を備えるハウジング付き直動軸受は、例えば、下記の方法によって作製（製造）することができる。

外周面に凹部を備える外筒の内周面を遮蔽部材で覆い、そして遮蔽部材で覆われた外筒の周囲に金型を配置する工程、金型の内部に流動状態にした樹脂材料（例えば、加熱溶融した熱可塑性樹脂材料）を流し入れて固化することにより、上記外筒の周囲に筒状成型体、但し、この筒状成型体の内周面には、上記外筒の凹部に嵌め合わされた（外筒の凹部に係合する）凸部が備えられている、からなる筒状のハウジングを成形（形成）する工程、外筒及びハウジングから金型及び遮蔽部材を取り除く工程、そして外筒の内側に複数個の転動体を保持している筒状転動体保持器を嵌め合わせる工程からなるハウジング付き直動軸受の製造方法。

同様に、上記の外筒の外周面に凸部を備え、そして筒状成型体の内周面に凹部を備えるハウジング付き直動軸受は、例えば、下記の方法によって作製（製造）することができる。

外周面に凸部を備える外筒の内周面を遮蔽部材で覆い、そして遮蔽部材で覆われた外筒の周囲に金型を配置する工程、金型の内部に流動状態にした樹脂材料（例えば、加熱溶融した熱可塑性樹脂材料）を流し入れて固化することにより、上記外筒の周囲に筒状成型体、但し、この筒状成型体の内周面には、上記外筒の凸部に嵌め合わされた（外筒の凸部に係合する）凹部が備えられている、からなる筒状のハウジングを成形（形成）する工程、外筒及びハウジングから金型及び遮蔽部材を取り除く工程、そして外筒の内側に複数個の転動体を保持している筒状転動体保持器を嵌め合わせる工程からなるハウジング付き直動軸受の製造方法。

ハウジングに収容する直動軸受としては、外筒、外筒の内側に嵌め合わされている筒状転動体保持器、そして筒状転動体保持器に保持された複数個の転動体を含む公知の直動軸受を用いることができる。公知の直動軸受としては、無限循環型の直動軸受、あるいは非無限循環型の直動軸受が知られているが、何れを用いてもよい。

無限循環型の直動軸受では、筒状転動体保持器に転動体循環溝を形成し、この転動体循環溝に複数個の転動体を収容する。これにより、軸体を支持する複数個の転動体の循環移動が可能になる。従って、支持する軸体の移動距離に制限がない。

非無限循環型の直動軸受では、筒状転動体保持器の壁体に、各々転動体を回転可能に収容保持する複数個の透孔を形成し、各透孔のそれぞれに転動体を収容する。これにより、軸体を支持する複数個の転動体が、筒状転動体保持器と共に軸方向に移動することが可能になる。軸体の移動距離は通常、軸体の移動の際に筒状転動体保持器が外筒の端部開口から突き出ないような距離に制限される。

直動軸受が支持する軸体の例としては、断面が円形の軸体、あるいは周方向に沿って互いに間隔をあけて配置され複数本の直線溝を周面に備える軸体（スプライン軸とも呼ばれている）が挙げられる。軸体としては、中空の軸体を用いることもできる。

外筒は、例えば、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、例えば、ハウジング付き直動軸受が水中あるいは高温の環境下で使用される場合には、外筒をセラミック材料から形成することもできる。

筒状転動体保持器は、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、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。

筒状転動体保持器は、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。

転動体は、例えば、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、例えば、ハウジング付き直動軸受が水中あるいは高温の環境下で使用される場合には、転動体をセラミック材料から形成することもできる。

転動体の例としては、球体（ボール）、およびローラ（中心軸に垂直な断面が円形の柱状体）が挙げられる。

直動軸受には、例えば、図３及び図４に示す直動軸受１４に見られるように、外筒１１からの筒状転動体保持器１２の抜け出し（脱落）を防止するため、止め輪（スナップリング）１７が備えられていてもよい。図３及び図４に示す直動軸受１４が備える止め輪１７の構成は、図２に示す直動軸受１４が備える止め輪１７の構成と同様である。

図３及び図４に示す止め輪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、周方向の一部分が切り欠かれたＣ字の形状を有している。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外筒１１の端部の開口から内部に挿入される。止め輪１７は、外筒１１の内周面に形成された周溝に到達すると、周溝の内部にて外形が大きくなるように変形して、元の形状に戻る。これにより、止め輪１７は、外筒１１の周溝の内部に収容されて一時的に固定される。筒状転動体保持器１２は、止め輪１７、１７により軸方向への移動が防止されるため、外筒から脱落することはない。

外筒からの筒状転動体保持器の抜け出し（脱落）を防止する方法としては、上記の止め輪を配置する方法に代えて、公知の方法を用いることができる。例えば、図３及び図４に示す筒状転動体保持器１２を、外筒１１の内側に圧入あるいは接着することにより、外筒１１からの筒状転動体保持器１２の脱落を防止することもできる。

１０ ハウジング付き直動軸受
１１ 外筒
１２ 筒状転動体保持器
１３ 転動体
１４ 直動軸受
１５ ハウジング
１５ｃ 取り付け用のねじ孔
１６ 止め輪
１７ 止め輪
２１ 軸体
３０、５０、７０ ハウジング付き直動軸受
３５ ハウジング（筒状成型体）
３５ａ 被覆部
５１ 外筒
５１ａ 凹部
５４ 直動軸受
５５ ハウジング（筒状成型体）
５５ａ 凸部
７５ ハウジング（筒状成型体）
７５ｃ 取り付け用の孔
７５ｄ 板状取付部

Claims (5)

1. 外筒、外筒の内側に嵌め合わされている筒状転動体保持器、そして筒状転動体保持器に保持された複数個の転動体を含む直動軸受、および該直動軸受の周囲に配置された筒状のハウジングからなるハウジング付き直動軸受であって、
   上記のハウジングが樹脂材料製の筒状成型体であって、該筒状成型体の両端部のそれぞれが、外筒の各端面を超えて延び、かつ各端面の少なくとも一部分を被覆していることを特徴とするハウジング付き直動軸受。
2. 筒状成型体の各端部が、外筒の各端面の外周側の環状の領域を被覆している請求項１に記載のハウジング付き直動軸受。
3. 外筒、外筒の内側に嵌め合わされている筒状転動体保持器、そして筒状転動体保持器に保持された複数個の転動体を含む直動軸受、および該直動軸受の周囲に配置された筒状のハウジングからなるハウジング付き直動軸受であって、
   上記のハウジングが樹脂材料製の筒状成型体であって、該筒状成型体の内周面及び外筒の外周面のうちの一方に凸部が備えられ、そして他方に凹部が備えられていることを特徴とするハウジング付き直動軸受。
4. 外筒の外周面に凹部が備えられ、そして筒状成型体の内周面に凸部が備えられている請求項３に記載のハウジング付き直動軸受。
5. 筒状成型体の両端部のそれぞれが、外筒の各端面を超えて延び、かつ各端面の少なくとも一部分を被覆している請求項３もしくは４に記載のハウジング付き直動軸受。

Images