JP2018035917A - 直動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】より高剛性・高耐荷重で案内精度に秀れた直動装置の提供。
【解決手段】レール体１に対して直動する直動体２が設けられ、レール体１と直動体２との間には転動体３が移動する負荷路４が設けられ、負荷路４がリターン路５を介して無負荷路６と連通せしめられた転動体無限循環路が形成された直動装置であって、転動体３は長さが直径の３倍以上の円柱体であり、転動体３は、隣接する転動体３同士の間に夫々設けられるスペーサ部８と該スペーサ部８の両端部を夫々連結する帯状の連結体９とで構成された転動体保持具10により自転可能に保持された状態で転動体無限循環路を循環するように構成し、無負荷路６は、直動体２に穿設された直線孔11に無負荷路構成部材12を配設して形成し、無負荷路構成部材12にして転動体３の端面外方は開放され転動体保持具10の連結体９が露出するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、直動装置に関するものである。
従来から、特許文献１に開示されるように、レール体と直動体とから成り、このレール体と直動体との間に設けられる負荷路、直動体に設けられる無負荷路及び負荷路と無負荷路とを連結するリターン路で構成される転動体無限循環路を具備し、レール体と直動体とが相対的に往復直線移動する直動装置がある。
特開２０１３−２０００３６号公報
本発明は、従来の転動体及び転動体無限循環路を構成する各部材を改良し、より高剛性・高耐荷重で案内精度に秀れた直動装置を提供するものである。
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
レール体１に対して直動する直動体２が設けられ、前記レール体１と前記直動体２との間には転動体３が移動する負荷路４が設けられ、この負荷路４はリターン路５を介して前記直動体２に設けられた無負荷路６と連通せしめられ、この負荷路４とリターン路５と無負荷路６とで構成された転動体無限循環路が少なくとも左右一対形成された直動装置であって、前記転動体３は長さが直径の３倍以上の円柱体であり、前記転動体３は、隣接する転動体３同士の間に夫々設けられるスペーサ部８と該スペーサ部８の両端部を夫々連結する帯状の連結体９とで構成された転動体保持具10により自転可能に保持された状態で前記転動体無限循環路を循環するように構成され、前記無負荷路６は、前記直動体２に穿設された直線孔11に無負荷路構成部材12を配設することにより形成されており、この無負荷路構成部材12にして前記転動体３の端面外方は開放され前記転動体保持具10の前記連結体９が露出するように構成されていることを特徴とする直動装置に係るものである。
また、請求項１記載の直動装置において、前記無負荷路構成部材12には前記転動体保持具10の前記連結体９が配設される隙間７が該無負荷路構成部材12の長手方向に設けられていることを特徴とする直動装置に係るものである。
また、請求項１，２いずれか１項に記載の直動装置において、前記無負荷路構成部材12は、第一半体13及び第二半体14を組み合わせて構成されており、前記第一半体13及び前記第二半体14の長手方向両端部には両者を連結する連結部が設けられ、前記第一半体13及び前記第二半体14は、前記直線孔11内に配設される部位においては互いに当接せず離間し、前記無負荷路６及び前記隙間７が構成されていることを特徴とする直動装置に係るものである。
また、請求項１〜３いずれか１項に記載の直動装置において、前記直動体２と前記レール体１との間には、前記転動体保持具10をガイドするガイド部材16が設けられ、このガイド部材16の両端部には、前記リターン路５を構成するリターン路構成部材17ａ・17ｂが夫々設けられていることを特徴とする直動装置に係るものである。
また、請求項４記載の直動装置において、左右一対の前記転動体無限循環路が上下一組設けられており、上下の前記転動体無限循環路は夫々交差するように配置され、上下の前記転動体無限循環路に夫々配置される前記ガイド部材16同士は該ガイド部材16を補強する補強部材18を介して連結されていることを特徴とする直動装置に係るものである。
また、請求項４，５いずれか１項に記載の直動装置において、前記ガイド部材16の両端の前記リターン路構成部材17ａ・17ｂと前記無負荷路構成部材12とは、前記リターン路５と前記無負荷路６とが連通した状態で連結されていることを特徴とする直動装置に係るものである。
本発明は上述のように構成したから、より高剛性・高耐荷重で案内精度に秀れた直動装置となる。
本実施例の概略説明斜視図である。 本実施例の一部を切り欠いた正面部である。 本実施例の転動体保持具の拡大概略説明斜視図である。 本実施例の無負荷路構成部材の分解説明斜視図である。 本実施例のガイド部材の分解説明斜視図である。 本実施例のガイド部材及び補強部材の概略説明斜視図である。 本実施例のガイド部材の取り付け状態を示す概略説明斜視図である。 本実施例の直動体の分解説明斜視図である。
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
転動体３を長さが直径の３倍以上の細長い形状とすることで、接触長さが長い転動体３を高密度に配置できるから、それだけ剛性及び耐荷重性が向上する。更に、高密度に配置された転動体３により荷重を支えることで、転がり運動に起因する振動（通過振動やウェービング）が小さくなり、案内精度も向上する。
また、転動体３を細長くした場合、無負荷路６を設けるために直動体２に設けられる直線孔11をそれだけ径大とする必要があるが、径大化が過ぎると直動体２の剛性の低下を招く。また、直動体２を大型化して剛性を確保する必要が生じる。
この点、本発明は、無負荷路構成部材12にして転動体３の端面外方が開放され無負荷路構成部材12から転動体保持具10の帯状の連結体９が露出する構成とすることで、帯状の連結体９を直動体２の直線孔11の壁面に可及的に近接させることができるから、無負荷路の全周が無負荷路構成部材により覆われた構成に比し、それだけ転動体３を配設するための領域を広く確保でき、直線孔11の直径に対する転動体３の長さの割合を可及的に大きくすることが可能となる。
従って、細長い転動体３を用いる場合でも、それに伴う直線孔11の径大化を抑制でき、直動体２の剛性の低下を防止できる。また、剛性確保のための直動体２の大型化も不要となる。
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
本実施例は、レール体１に対して直動する直動体２が設けられ、前記レール体１と前記直動体２との間には転動体３が移動する負荷路４が設けられ、この負荷路４はリターン路５を介して前記直動体２に設けられた無負荷路６と連通せしめられ、この負荷路４とリターン路５と無負荷路６とで構成された転動体無限循環路が少なくとも左右一対形成された直動装置であって、前記転動体３は長さが直径の３倍以上の円柱体であり、前記転動体３は、隣接する転動体３同士の間に夫々設けられるスペーサ部８と該スペーサ部８の両端部を夫々連結する帯状の連結体９とで構成された転動体保持具10により自転可能に保持された状態で前記転動体無限循環路を循環するように構成され、前記無負荷路６は、前記直動体２に穿設された直線孔11に無負荷路構成部材12を配設することにより形成されており、この無負荷路構成部材12にして前記転動体３の端面外方は開放され前記転動体保持具10の前記連結体９が露出するように構成されているものである。
具体的には、図１，２に図示したように、直動体２は、基部20の左右に袖部21・22が垂下された断面視下向きコ字状の金属製ブロック体であり、左右の袖部21・22の内面には夫々、金属製レール体１の左右側面に該レール体１の長手方向に沿って延設された断面視Ｖ字状の凹条部23に嵌合するように配設される凸条部24が突設されている。
凸条部24は上側斜面25と下側斜面26とを前記凹条部23に対応してＶ字状に配して構成され、レール体１の凹条部23の上側内面27及びこれに対向する凸条部24の上側斜面25が上側の負荷路４、凹条部23の下側内面28及びこれに対向する凸条部24の下側斜面26が下側の負荷路４を夫々構成する。即ち、本実施例は、左右一対の転動体無限循環路が上下一組設けられている構成である。図中、符号29は上側内面27と下側内面28とを連結する連結面である。
直動体２には、無負荷路構成部材12が配設される断面円形の直線孔11が負荷路４に応じて左右の袖部21・22夫々に、上下一組穿設されている。
具体的には、上側の負荷路４と対応する無負荷路６は下側の直線孔11に設けられ（上側の転動体無限循環路）、下側の負荷路４と対応する無負荷路６は上側の直線孔11に設けられる（下側の転動体無限循環路）。即ち、上下の転動体無限循環路は端面視において夫々交差するように配置される。
また、本実施例の転動体３は、長さ／直径を３以上、具体的には３．８〜４．２としている。従来の転動体は長さ／直径が２．０程度であるが、長さ／直径が３．８〜４．２の転動体３であれば以下に説明する本実施例の構成により、直動体２の大きさを大型化することなく用いることができ、接触長さが長い多数の（針状の）ころで荷重を支えることが可能となる。
また、転動体３は、隣接する転動体３同士の間に夫々設けられるスペーサ部８と該スペーサ部８の両端部を夫々連結する帯状の連結体９とで構成された転動体保持具10により自転可能に保持されている。
具体的には、図３に図示したようにスペーサ部８の両端を連結体９で連結した合成樹脂製で柔軟性を有する帯状で梯子状の転動体保持具10を用いている。即ち、転動体保持具10は帯状で、所定間隔で転動体３が自転可能に配設される窓孔が設けられた構成である。符号30はスペーサ部８に設けられる転動体３の脱落防止用の爪部、31は窓孔の四隅に夫々設けられた、転動体３の周面に沿って湾曲する湾曲面を有する転動体支持用の突片である。図３における表面側がレール体１の凹条部23側に接触し、裏面側が直動体２の凸条部24側に接触する。
各部を具体的に説明する。
無負荷路構成部材12は、図４に図示したように、直動体２に穿設された直線孔11に挿入される第一半体13及び第二半体14を組み合わせて構成されており、第一半体13及び第二半体14の長手方向両端部には両者を連結する連結部が設けられている。
この第一半体13及び第二半体14は、長手方向両端部を除く直線孔11内に配設される部位（長手方向中央部）では互いに当接せず離間して第一半体13及び第二半体14の長手方向中央部同士の間の空間に無負荷路６が形成されるように構成されている。
具体的には、第一半体13及び第二半体14の直線孔11内に配設される長手方向中央部は板材19ａ・19ｂで形成されている。この板材19ａ・19ｂの対向する内面同士で転動体３を挟持する。また、板材19ａ・19ｂの内面中央部には油だまりとしての窪み57が形成されている。また、第一半体13の板材19ａには、前記油だまり用の窪み57と重なるように該窪み57より幅広で且つ浅い段差部58が設けられており、この段差部58の両端の垂直端面が前記転動体３の端面と夫々当接する当接保持面に設定されている。即ち、板材19ａ・19ｂ同士の間の空間部のうち、段差部58の垂直端面間の空間は転動体３が転動する無負荷路６となり、段差部58の垂直端面より外方側は転動体保持具10の連結体９が配設される隙間７となる。
また、第一半体13は、板材19ａの一端側に第二半体14の凹部33ｂと嵌合する凸部32ａが、他端側に第二半体14の凸部32ｂと嵌合する凹部33ａが設けられている。第二半体14は、板材19ｂの一端側に第一半体13の凸部32ａと嵌合する凹部33ｂが、他端側に第一半体13の凹部32ａと嵌合する凸部32ｂが設けられている。図中、符号34ａ・34ｂは補強リブである。
第一半体13及び第二半体14の凸部32ａ・32ｂは、板材19ａ・19ｂの端部に外側に向けて水平に突設されており、第一半体13及び第二半体14の凹部33ａ・33ｂは、板材19ａ・19ｂの端面に連結された該板材19ａ・19ｂの延設方向と直交する方向に延設される立設板部35ａ・35ｂに設けられた長穴である。長穴は板材19ａ・19ｂの内面から垂直方向に所定距離（転動体３の直径程度）だけ離れた位置に設けられる。
従って、第一半体13及び第二半体14の凸部32ａ・32ｂ及び凹部33ａ・33ｂを夫々嵌合することで、両者がその長手方向中央部（板材19ａ・19ｂの内面）が離間した状態で連結される。この長手方向中央部（板材19ａ・19ｂ）同士の間の空間が転動体３及び転動体保持具10が通過する領域、即ち無負荷路６及び隙間７となる。
そして、その幅方向両端（転動体３の端面外方）は、開放された状態となり、無負荷路構成部材12から転動体保持具10の連結体９が露出する構成となる。よって、直線孔11の壁面と転動体保持具10の連結体９との間に他の部材が存在せず、連結体９を直線孔11の壁面により近接させる設計が可能となり、それだけ転動体配設領域を広く取ることが可能となる。
また、立設板部35ａの長穴の上方位置、立設板部35ｂの長穴の下方位置には、無負荷路６及び隙間７と連通する通過孔部36ａ・36ｂが夫々設けられている。通過孔部36ａ・36ｂは少なくとも無負荷路６とその両側の隙間７を合わせた幅以上の幅を有する構成としている。また、立設板部35ａ・35ｂは直線孔11の孔縁部に係止し直動体２の両端に接触した状態で取り付けられるように構成されている。
直動体２とレール体１との間には、図５〜７に図示したように、負荷路４を移動する転動体保持具10をガイドするガイド部材16が設けられ、このガイド部材16の両端部には、リターン路５を構成するリターン路構成部材17ａ・17ｂが一体に夫々設けられている。
従って、ガイド部材16とリターン路構成部材17ａ・17ｂとを別々に設ける場合より、負荷路４とリターン路５との境目を可及的に滑らかにすることが可能となり、転動体の動きをそれだけ滑らかにでき、転動体保持具10の信頼性も向上する。また、取り付け作業もそれだけ容易となる。
また、本実施例においては、リターン路構成部材17ａ・17ｂを下側若しくは上側の直線孔11の無負荷路構成部材12（の立設板部35ａ・35ｂ）に連結することで、ガイド部材16が凸条部24の上側斜面25若しくは下側斜面26に設けられるように構成されている。また、直動体２にガイド部材16を取り付けることで、ガイド部材16の両端のリターン路構成部材17ａ・17ｂと無負荷路構成部材12とは、リターン路５と無負荷路６とが連通した状態で連結される。
リターン路構成部材17ａ・17ｂには、負荷路４と無負荷路６とを繋ぐＵ字状のリターン路５となる転動体保持具10が通過する通過溝部37ａ・37ｂが夫々設けられている（図５参照）。
ガイド部材16は、その両端がリターン路構成部材17ａ・17ｂに一体に連結された上下一対の桟部材38であり、直動体２の凸条部24の上側斜面25及び下側斜面26の上端位置及び下端位置に夫々設けられる。この桟部材38には、転動体３の端面をガイドする端面ガイド部が設けられている。
具体的には、桟部材38の一方は、通過溝部37ａの上側部が形成される一端側半体39ａ及び通過溝部37ｂの上側部が形成される他端側半体39ｂとが両端に設けられ、他方は、通過溝部37ａの下側部が形成される一端側半体40ａ及び通過溝部37ｂの下側部が形成される他端側半体40ｂとが両端に設けられた構成であり、両者を通過溝部37ａ・37ｂが形成されるように連結して一体化することでガイド部材16が形成されている。
この上下一対の桟部材38には夫々、直動体２の上側斜面25若しくは下側斜面26から、転動体保持具10の連結体９が配設される分だけ離して立設された立設壁部42が設けられ、この立設壁部42の先端面が前記端面ガイド部に設定されている（図２参照）。また、転動体保持具10の連結体９は、前記立設壁部42と上側斜面25若しくは下側斜面26との間の空間部を通過するように構成されている。立設壁部42の転動体保持具10の連結体９側の面は、リターン路構成部材17ａ・17ｂの通過溝部37ａ・37ｂの外周側面と滑らかに連続する。なお、リターン路構成部材17ａ・17ｂの通過溝部37ａ・37ｂの内周側面は上側斜面25若しくは下側斜面26と滑らかに繋がるように構成されている。
また、転動体３の長さ／直径を大きくすると（転動体配設領域を広く確保すると）、それだけ桟部材38を細くする必要があり、桟部材38の強度に懸念が生じる場合がある。
そのため、本実施例では、上下の転動体無限循環路（負荷路４）に夫々配置されるガイド部材16同士は該ガイド部材16を補強する補強部材18を介して連結されている。
補強部材18は、垂直板部とこれと直交する水平板部とから成る断面視Ｔ字状部材である。本実施例では、２つの断面視Ｌ字状の板材43を背中合わせに貼り合せて構成されている。この板材43は垂直板部より水平板部の方が長くなるように構成されている。図中、符号44は補強部材配設用の溝である。
また、図６に図示したように、ガイド部材16の一端側のリターン路構成部材17ａには、他端側のリターン路構成部材17ｂの外周の被嵌合部46が嵌合する嵌合凹部45が設けられている。嵌合凹部45と被嵌合部46とは、これらを嵌合した際に、互いのガイド部材により構成される負荷路４及びリターン路５が交差する位置関係となるように設けられる。
従って、補強部材18を上下のガイド部材16で挟むように嵌合凹部45と被嵌合凹部46を互いに嵌合させることで、図７に図示したように一体化することができ、この状態で直動体２に、無負荷路構成部材12の端面にリターン路構成部材17ａ・17ｂの開口側端面を係止することで簡単に取り付けることができる。本実施例では、無負荷路構成部材12の立設板部35ａ・35ｂの被係止部に、リターン路構成部材17ａ・17ｂの係止爪56を係止させることで取り付けるようにしている。
なお、リターン路構成部材17ａの一部（Ａ部分）が切り欠かれ、リターン路５の外周側面が存在しない構成となっている。これはリターン路構成部材17ａ・17ｂの外側にこれらを被嵌するように設けられるエンドキャップ47の内面にリターン路５の外周側面の一部が設けられているためである。即ち、リターン路５は、リターン路構成部材17ａ・17ｂ及びエンドキャップ47により形成される。エンドキャップ47には、グリス等を給油するための給油孔48が設けられており、エンドキャップ47内の給油路を通じてリターン路５に給油できるように構成されている。エンドキャップ47の外側には給油孔48を露出させる開口部53を有する合成樹脂製の端面シール部材49が設けられている。
図中、符号50はエンドキャップ47及び端面シール部材49を直動体２に取り付けるための取付ネジ、51は上側シール部材、52は下側シール部材、54は取付対象物を固定するための固定用穴、55は必要に応じて追加工により給油孔を形成するための給油孔形成用穴である。
本実施例は上述のように構成したから、転動体３を長さが直径の３倍以上の細長い形状とすることで、接触長さが長い転動体３を高密度に配置でき、それだけ剛性及び耐荷重性が向上する。更に、高密度に配置された転動体３により荷重を支えることで、転がり運動に起因する振動（通過振動やウェービング）が小さくなり、案内精度も向上する。
また、無負荷路６の幅方向両端部が開放され無負荷路構成部材12から転動体保持具10の帯状の連結体９が露出する構成とすることで、帯状の連結体９を直動体２の直線孔11の壁面に可及的に近接させることができるから、無負荷路の全周が無負荷路構成部材により覆われた構成に比し、それだけ転動体３を配設するための領域を広く確保でき、直線孔11の直径に対する転動体３の長さの割合を可及的に大きくすることが可能となる。
従って、細長い転動体３を用いる場合でも、それに伴う直線孔11の径大化を抑制でき、直動体２の剛性の低下を防止できる。また、剛性確保のための直動体２の大型化も不要となる。
よって、本実施例は、より高剛性・高耐荷重で案内精度に秀れたものとなる。
１ レール体
２ 直動体
３ 転動体
４ 負荷路
５ リターン路
６ 無負荷路
７ 隙間
８ スペーサ部
９ 連結体
10 転動体保持具
11 直線孔
12 無負荷路構成部材
13 第一半体
14 第二半体
16 ガイド部材
17ａ・17ｂ リターン路構成部材
18 補強部材

Claims (6)

  1. レール体に対して直動する直動体が設けられ、前記レール体と前記直動体との間には転動体が移動する負荷路が設けられ、この負荷路はリターン路を介して前記直動体に設けられた無負荷路と連通せしめられ、この負荷路とリターン路と無負荷路とで構成された転動体無限循環路が少なくとも左右一対形成された直動装置であって、前記転動体は長さが直径の３倍以上の円柱体であり、前記転動体は、隣接する転動体同士の間に夫々設けられるスペーサ部と該スペーサ部の両端部を夫々連結する帯状の連結体とで構成された転動体保持具により自転可能に保持された状態で前記転動体無限循環路を循環するように構成され、前記無負荷路は、前記直動体に穿設された直線孔に無負荷路構成部材を配設することにより形成されており、この無負荷路構成部材にして前記転動体の端面外方は開放され前記転動体保持具の前記連結体が露出するように構成されていることを特徴とする直動装置。
  2. 請求項１記載の直動装置において、前記無負荷路構成部材には前記転動体保持具の前記連結体が配設される隙間が該無負荷路構成部材の長手方向に設けられていることを特徴とする直動装置。
  3. 請求項１，２いずれか１項に記載の直動装置において、前記無負荷路構成部材は、第一半体及び第二半体を組み合わせて構成されており、前記第一半体及び前記第二半体の長手方向両端部には両者を連結する連結部が設けられ、前記第一半体及び前記第二半体は、前記直線孔内に配設される部位においては互いに当接せず離間し、前記無負荷路及び前記隙間が構成されていることを特徴とする直動装置。
  4. 請求項１〜３いずれか１項に記載の直動装置において、前記直動体と前記レール体との間には、前記転動体保持具をガイドするガイド部材が設けられ、このガイド部材の両端部には、前記リターン路を構成するリターン路構成部材が夫々設けられていることを特徴とする直動装置。
  5. 請求項４記載の直動装置において、左右一対の前記転動体無限循環路が上下一組設けられており、上下の前記転動体無限循環路は夫々交差するように配置され、上下の前記転動体無限循環路に夫々配置される前記ガイド部材同士は該ガイド部材を補強する補強部材を介して連結されていることを特徴とする直動装置。
  6. 請求項４，５いずれか１項に記載の直動装置において、前記ガイド部材の両端の前記リターン路構成部材と前記無負荷路構成部材とは、前記リターン路と前記無負荷路とが連通した状態で連結されていることを特徴とする直動装置。
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