JP2018013157A - 直動軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量で耐久性が高く、かつ鋼球の装着が容易な直動軸受を提供する。
【解決手段】内部に複数条の無限鋼球循環路が形成された合成樹脂製の筒状部材そして各無限鋼球循環路に収容された複数の鋼球を含む直動軸受であって、筒状部材が、無限鋼球循環路の外周側通路に接する領域に面状空間を備えた筒状枠体そして面状空間に装着された弧状断面を持ちかつ無限鋼球循環路の外周側通路に接する位置に金属片がはめ込まれた合成樹脂プレートを含み、合成樹脂プレートが筒状枠体にヒンジ構造により装着されている直動軸受。
【選択図】図９

Description

本発明は直動軸受に関し、特に直動軸受の外周部を構成する筒状部材を合成樹脂の成形により形成して軽量化を実現し、かつその合成樹脂製の筒状部材に金属片を嵌めこむことにより耐久性を向上させた直動軸受に関する。

従来より、リニア軸受とも呼ばれる直動軸受として、内部に複数条の無限鋼球循環路が形成された筒状部材そして各無限鋼球循環路に収容された複数の鋼球を含む直動軸受が知られており、これまでに様々なサイズのものが多数製作され、実際に使用されている。

従来の直動軸受の筒状部材は通常、外筒と、その内側に装着される筒状の鋼球保持器とから構成されており、その鋼球保持器に金属製のボール（鋼球）が、鋼球保持器の内周側と外周側のそれぞれに僅かに突出した状態で収容保持されている。直動軸受により案内される軸体は、鋼球保持器の内周側に装入される。そして、鋼球保持器に収容保持されている鋼球は、軸体の長尺方向への摺動により鋼球保持器の内部にて加圧下に外筒の内周面に接触しながら回転移動する。このため外筒は高い耐久性が必要であるところから、通常は、金属材料により形成されている。しかしながら、近年、直動軸受についても、高い耐久性と共に軽量化が求められるようになったため、金属製の外筒に代えて、合成樹脂の成形により製造した合成樹脂製外筒を用い、かつ無限鋼球循環路の外周側循環路に接する位置に補強用として金属片をはめ込んだ構成の軽量で耐久性が高い直動軸受も既に提案され、実際に製造されている。

特許文献１には、外筒とその内側に配設されるボール保持器と、そのボール保持器により保持されるボール、そして外筒の外表面に遊動可能に嵌めこまれたボールを外側から支承する金属製のボール支承プレートを含む直動摺動用ベアリング、すなわち、直動軸受が開示されている。

特許文献２には、外筒とこの外筒の内側に配設されるボール保持器そしてボールからなるボールスプラインであって、外筒を合成樹脂で形成し、この合成樹脂製外筒の負荷ボール部の位置（加圧下のボールが回転しながら接触する位置、無限鋼球循環路の外周側循環路に接する位置に相当する）に貫通窓を設け、その貫通窓に金属製のボール支承プレートを装着した構成が開示されている。

特許文献３には、合成樹脂製の筒状の外枠部材とその外枠部材の内側に装入される合成樹脂製の筒状保持器とからなるリニアボールベアリングであって、外枠部材の無限軌道の負荷領域（加圧下のボールが回転しながら接触する領域、無限鋼球循環路の外周側循環路に接する領域に相当する）に焼き入れ鋼により形成された無限軌道部材を装着した構成のリニアボールベアリング、すなわち直動軸受、が開示されている。

特許文献４には、合成樹脂製の外筒とその外筒の内側に装入される合成樹脂製の筒状保持器とからなる軸受部材であって、外筒に形成された負荷部（加圧下のボールが回転しながら接触する領域）に金属などの耐摩耗部材が備えられた軸受部材が開示されている。

実開平６−２０９２２号公報 特開平７−２６９５７０号公報 特開平８−８２３２１号公報 特許第２９３４８７１号公報

これまでに記載したように、内部に複数条の無限鋼球循環路が形成された合成樹脂製の筒状部材そして各無限鋼球循環路に収容された複数の鋼球を含む直動軸受であって、合成樹脂製の筒状部材の負荷領域と呼ばれる無限鋼球循環路の外周側通路に接する位置（または領域、すなわち、無限鋼球循環路の外周側循環路に接する位置または領域）に金属プレートをはめ込んだ構成の直動軸受は特許文献１〜４に開示されており、それらに開示の構成と類似の構成の直動軸受は実際に製造され、使用されている。

しかしながら、本発明の発明者の検討によると、特許文献１〜４に開示されたような合成樹脂製外筒と合成樹脂製ボール保持器とから筒状部材を構成し、その外筒の負荷領域（加圧下のボールが回転しながら接触する領域）に金属材料製補強プレートを装着した構成の直動軸受については、主として、製造（組立）上の問題があることが判明した。この製造（組立）上の問題について次に詳しく説明する。

特許文献１〜４に開示の直動軸受では、その合成樹脂製外筒の側面の周方向に沿って平行に複数の長尺状金属片が装着された構成とされているが、筒状の形態の合成樹脂製の外筒の側面に長尺状金属片を順次はめ込んでいくには慎重な作業を必要とするため、作業効率が低いことが問題となる。特に、最近需要が高まっている外筒径が数ミリセンチメートルといったような非常に小さいサイズの直動軸受を上記の構成に組み立てる場合、その作業効率は非常に低くなる。

さらに、筒状部材を合成樹脂製外筒と合成樹脂製ボール保持器とから構成した場合には、通常、予めボール保持器の複数条の無限鋼球循環路にボール（鋼球）を充填配置してから、その状態で外筒にはめ込むことになるが、その場合、当然複数条の無限鋼球循環路に充填配置したボールを脱落させることなく、ボール保持器を外筒内に装入する必要があり、その操作も容易ではない。

従って、内部に複数条の無限鋼球循環路が形成された合成樹脂製の筒状部材そして各無限鋼球循環路に収容された複数の鋼球を含み、その合成樹脂製の筒状部材の側面に補強用金属プレートが装着された直動軸受であって、その直動軸受の無限鋼球循環路への鋼球（ボール）の組み込みが簡単な操作で確実に実施することのできる直動軸受の開発が望ましい。

上記の従来技術の問題点を解決するための本発明の発明者の研究により、下記の構成の直動軸受が開発された。

内部に複数条の無限鋼球循環路が形成された合成樹脂製の筒状部材そして各無限鋼球循環路に収容された複数の鋼球を含む直動軸受であって、該筒状部材が、該無限鋼球循環路の外周側循環路に接する領域に面状空間を備えた筒状枠体そして該面状空間に装着された弧状断面を持ちかつ無限鋼球循環路の外周側循環路に接する位置に金属片がはめ込まれた合成樹脂プレートを含み、該合成樹脂プレートが筒状枠体にヒンジ構造により係止装着されていることを特徴とする直動軸受。

本発明の直動軸受は、内部に複数条の無限鋼球循環路が形成された合成樹脂製の筒状部材そして各無限鋼球循環路に収容された複数の鋼球を含み、その合成樹脂製の筒状部材の側面に補強用金属プレートが装着された構成をもつ直動軸受であるが、その直動軸受の無限鋼球循環路への鋼球（ボール）の組み込みを簡単な操作で確実に実施することができる。

本発明に従う直動軸受の構成の例を示す斜視図である。 図１の直動軸受を、その筒状部材にヒンジ構造により装着された合成樹脂プレートの一枚を外した状態で示す斜視図である。 図１の直動軸受の構成部材である筒状枠体を示す斜視図である。 図３の筒状枠体の開口部を示す正面図である。 図３の筒状枠体の側面を示す側面図である。 直動軸受の筒状部材にヒンジ構造により装着される合成樹脂プレートの側面図、底面図そして断面図である。 合成樹脂プレートにはめ込まれる金属片の側面図と底面図である。 金属片がはめ込まれた合成樹脂プレートの側面図、底面図そして断面図である。 直動軸受の筒状枠体にヒンジ構造により合成樹脂プレートを係止し、鋼球を充填配列した状態を示す斜視図（A）そしてヒンジ構造の拡大図（Ｂ）である。 図９の直動軸受の開口部側から見た正面図である。 図９の直動軸受の側面図である。

次に、本発明の直動軸受を添付図面を参照しながら詳しく説明する。

図１は、本発明に従う直動軸受の構成の例を示す斜視図であり、図２は、図１に示した直動軸受を、その筒状部材にヒンジ構造により装着された合成樹脂プレートの一枚を外した状態で示す斜視図である。

図１及び図２において、直動軸受１０は、内部に複数条の無限鋼球循環路が形成された合成樹脂製の筒状枠体１１を含む。そして、各無限鋼球循環路にはそれぞれ複数個の鋼球（ベアリングボール）１２が充填配列されている。筒状枠体１１にはさらに、複数の長方形の面状空間１３が周面に沿って互いに平行な位置関係にて形成されている。そして、それぞれの面状空間１３には、合成樹脂プレート１４が装着されている。合成樹脂プレート１４の、無限鋼球循環路の内周側の鋼球が直動軸受に装着された軸体に加圧状態で接触下に回転移動する部位を覆う領域には金属片１５が装着されている。筒状枠体１１及び合成樹脂プレート１４の形成には、合成樹脂製の直動軸受の外筒や鋼球保持器の材料として利用されているポリアセタール樹脂などのようなエンジニアリングプラスチックと呼ばれる高い機械的強度を持つ合成樹脂が利用される。なお、筒状枠体１１の開口面には通常、鋼球１２の脱落を予防するための止め輪１６が装着される。

図３は、筒状枠体１１の斜視図であり、図４は、筒状枠体１１の開口面側から見た正面図であり、そして図５は、筒状枠体１１の周面側から見た側面図である。筒状枠体１１には、前述のように、内部に複数条の無限鋼球循環路１７が形成されている。なお、本発明の直動軸受の構成では、直動軸受の外周側に位置する筒状部材を合成樹脂の一体成形により製造した図３乃至図５に示したような筒状枠体から構成することが、直動軸受の製造コスト、そして鋼球の充填配列操作の点から有利であるが、筒状部材は、従来の直動軸受で一般的に採用されている構成である、合成樹脂製の外筒とその内側に装着される同じく合成樹脂製の鋼球保持器の組み合わせであってもよい。

図３と図５において、筒状枠体１１の長方形の面状空間１３の一方の側には合成樹脂プレートの一方の辺をヒンジ構造で係止する係止部１８、そして他方の側には、合成樹脂プレートの他方の辺を係止する係止部１９が形成されている。

図６は、直動軸受１０の筒状部材（筒状枠体）にヒンジ構造により係止装着される合成樹脂プレート１４の側面図（左側）、底面図（中央）そして底面図に記載のＢ−Ｂ線に沿った断面を示す断面図（右側）である。図６から明らかなように、合成樹脂プレート１４は、筒状枠体１１に係止装着された場合に筒状枠体１１の周面と同様な周面を形成するように断面を弧状とする。そして、筒状枠体１１に合成樹脂プレート１４が係止装着され、無限鋼球循環路の内周側循環路に収容されている鋼球が直動軸受に装着された軸体に加圧状態で接触下に回転移動する部位を覆う合成樹脂プレートの領域には、金属片が装着される開口（面状空間）２０が形成される。なお、無限鋼球循環路の内の鋼球帰還路を覆う領域となる部分には凹部２１が形成される。

図７は、合成樹脂プレートの開口（面状空間）に装着される金属片１５の側面（左側）と底面を示す図（右側）である。金属片１５の底面は、軸体との加圧下に接触した状態で回転移動する鋼球を承ける部位であり、その部位には通常は凹部２２が形成される。

図８は、図６に示した合成樹脂プレート１４に図７に示した金属片１５が装着された状態を示す側面図（左側）、底面図（中央）、そして底面図のＣ−Ｃ線に沿った断面図（右側）を示す。

図９は、直動軸受の筒状枠体１１に合成樹脂プレート１４のヒンジ部を係止し、鋼球を充填配列した状態を示す斜視図（A）そしてヒンジ構造２４の拡大図（Ｂ）である。合成樹脂プレート１４の筒状枠体１１への係止がなされる辺とは反対側の辺には、合成樹脂プレート１４の筒状枠体１１の係止部への係止を実現するための細長い突起２３が形成されている。なお、この図９に示したヒンジ構造２４は、本発明の直動軸受の構成に利用できるヒンジ構造の一例を示したに過ぎず、本発明の直動軸受の構成においても多種多様なヒンジ構造が利用できることはいうまでもない。

図１０は、図９の直動軸受の開口部側から見た正面図であり、図１１は、図９の直動軸受の側面図である。

１０ 直動軸受
１１ 筒状枠体
１２ 鋼球
１３ 面状空間
１４ 合成樹脂プレート
１５ 金属片
１６ 止め輪
１７ 無限鋼球循環路
１８ 合成樹脂プレート係止部（ヒンジ構造を含む）
１９ 合成樹脂プレート係止部
２０ 金属片装着用面状空間（開口）
２１ 凹部
２２ 凹部
２３ 係止用の細長い突起
２４ ヒンジ構造

Claims (3)

1. 内部に複数条の無限鋼球循環路が形成された合成樹脂製の筒状部材そして各無限鋼球循環路に収容された複数の鋼球を含む直動軸受であって、該筒状部材が、該無限鋼球循環路の外周側循環路に接する領域に面状空間を備えた筒状枠体そして該面状空間に装着された弧状断面を持ちかつ無限鋼球循環路の外周側循環路に接する位置に金属片がはめ込まれた合成樹脂プレートを含み、該合成樹脂プレートが筒状枠体にヒンジ構造により係止装着されていることを特徴とする直動軸受。
2. 上記筒状枠体が一体成形された構造を持つ請求項１に記載の直動軸受。
3. 上記筒状枠体に合成樹脂プレートが３〜８枚の範囲内の枚数にて装着されている請求項１もしくは２に記載の直動軸受。